JP2000048825A - 熱発散手段を有する円筒形電池 - Google Patents

熱発散手段を有する円筒形電池

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の内部で発生した熱が、カンを通じて外
部に早く伝達されるようにして高容量の電池を実現する
と同時に、安全性を確保できる熱発散手段を有した円筒
形電池を提供する。 【解決手段】 カンと基材の両面に活物質を塗った陽
極、陰極およびセパレーターとともに巻き取ってカンの
内部に収納した電極ロールと、カンを通じて電池の内部
に発生された熱を発散させる熱発散手段とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は陽極、セパレーター
および陰極がともに巻き取られた螺旋形(spirally−wou
nd)電極ロールを有する円筒形電池において、電池内部
で発生する熱を効果的に発散して高容量の電池を実現
し、安全性を確保することができる熱発散手段を有する
円筒形電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒形電池は一次、二次電池の一般的な
構造としてよく知られており、その電池の種類として
は、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池とリチウム（Ｌ
ｉ）およびリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池などが
ある。
【０００３】図３はリチウム電池として使用されている
円筒形電池を示している。図面のように円筒形リチウム
電池は陽極２とセパレーター４および陰極６がともに巻
き取られた電極ロール８を、前記陰極６と接続したカン
１０の内部にし、そのカン１０の上部に前記陽極２と接
続したキャップアセンブリ１２を設け、前記カン１０に
電解液を注入した後、密封した構造からなる。ここで、
陽極２はタップ２ａを通じてキャップアセンブリ１２と
電気的に連結され、陰極６はタップ６ａを通じてカン１
０と電気的に連結される。また、電極ロール８はその上
面と下面に絶縁板１４を介してキャップアセンブリ１２
およびカン１０と絶縁されている。
【０００４】陽極および陰極のような電極は、電池の種
類ごとに多少の差があるが、図４に示すように基板１６
の両面に活物質１８を含むスラリーを塗布し、これを乾
燥およびロールプレスした後、所定の大きさに切断する
工程によって製造する。このように製造した電極２、６
は各々セパレーター４を介してロール状に巻き取られて
カン１０の内部に挿入、設置される。
【０００５】このように設けられた円筒形電池は、高電
流での充・放電ができるようにするために、薄くかつ長
い電極を使用し、より硬く巻き取って多量の電極、すな
わち、活物質を収納して高容量の電池を達成しようとす
る努力が行われている。しかしながら、電極を硬く巻き
取った場合、高電流での充・放電時、熱発散特性が低下
し、結果的に内部の発熱により安全性が下がるという問
題が発生する。
【０００６】また、電池は熱発散が悪くなると、電池の
内部ショートなどによる熱暴走（thermal−runaway）の
恐れがあり、シャットダウン（shut−down）セパレータ
ーなどを用いた安全設計に悪影響を及ぼすという問題点
がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点を解決するための方案として、本発明は電池の内
部で発生した熱がカンを通じて外部に早く伝達されるよ
うにして高容量の電池を実現すると同時に、安全性を確
保できる円筒形電池を提供することにその目的がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、カ
ンと基材の両面に活物質を塗った陽極、陰極およびセパ
レーターをともに巻き取ってカンの内部に収納した電極
ロールと、カンを通じて電池の内部に発生した熱を発散
させる熱発散手段とからなる円筒形電池に関する。
【０００９】また、カンと軸の周りに多数回巻き取った
電極ロールを含み、前記電極中の一段は活物質でコーテ
ィングされておらず、そのコーティングされていない一
段の長さはカンの円周の長さとほぼ同一であることを特
徴とする円筒形電池に関する。
【００１０】さらに、円筒形カンとマンドレルの周りに
多数回巻き取った電極ロールを含み、前記電極中の一段
は裸の基材であって、前記裸の基材の長さはマンドレル
の円周の長さとほぼ同一であることを特徴とする円筒形
電池に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】前記の目的を実現するために本発
明の円筒形電池は、カン、基材の両面に活物質を塗った
陽極、陰極およびセパレーターをともに巻き取ってカン
の内部に収納した電極ロールとカンを通じて電池内部に
発生した熱を発散させる熱発散手段からなる。
【００１２】本発明ではセパレーターを介して内側と外
側に巻き取られた二つの電極のうち、電極ロールの最外
郭部に配置した電極の基材がその最外郭部を包みながら
カンと直接接触するようにして、電池の内部で発生した
熱が早く外部に伝達および放熱されるようにする円筒形
電池の熱発散手段を提供する。
【００１３】また、本発明では電極ロールの最内郭部に
配置された電極の基材がその最内郭部を包みながらマン
ドレルと直接接触するようにして、マンドレルの中孔を
通じて熱発散ができるようにしたり、マンドレルを使用
しない場合は陽極タップを通じるキャップアセンブリへ
の熱発散手段を提供する。
【００１４】また、本発明の特徴である熱発散手段は電
極ロール最外郭部の電極の外周りに、熱伝導率が大きい
熱発散体（heat dissipator）を設けてカンと接触され
るようにできる。
【００１５】このような手段により、本発明は電極ロー
ルとカンおよびマンドレルまたは陽極タップとキャップ
アセンブリの間で熱の伝達が早くなるので、放熱特性が
向上し、電池の安全性が確保されるものである。その結
果、電極ロールの巻き取りを硬く巻き取って、多量の電
極を収納して安全した電池を実現することができる。
【００１６】以下、本発明の望ましい実施の態様を、添
付図面に基づいてより詳細に説明する。参考に本発明を
説明するために、従来の技術で引用した図面で参照され
た部分と同一の構成に対しては、説明の重複を防止する
ために同一符号を付与する。
【００１７】図１は本発明に関する円筒形電池を示した
もので、円筒形電池の一つの例として、リチウム電池に
用いられる陽極２０および６０に関して詳しく示してい
る。
【００１８】図面のように陽極２０と陰極６０は、基材
２２、６２の両面にリチウム金属酸化物もしくは炭素お
よび炭素複合体からなる活物質２４、６４を形成する。
このように形成された陽極２０と陰極６０は、両電極の
間にセパレーター４を介してロール状に巻き取られるも
のであり、内側には陽極２０が外側には陰極６０が配置
された状態に巻き取って電極ロール８０を形成した後、
カン１０の内部に設置し、その中心にマンドレル３０を
挿入することもできる。
【００１９】ここで、本発明の特徴である熱発散手段
は、電極ロール８０とカン１０の間に熱伝導率が大きい
材質を設けて熱伝達および発散が早く達成されるように
したものであり、このために活物質が塗布されていない
最外郭部の陰極６０の基材６２が、電極ロール８０の外
部を包みながらカン１０の内周面と直接接触させるよう
にする。この場合、前記陰極６０は管壁接触によりカン
１０と直接電機的に連結されるので、別途タップを連結
する必要がない。
【００２０】また、本発明では電極ロール８０の中心部
の空間を通じて熱伝導および放熱ができるようにするた
め、活物質が塗布されていない内側断部の陽極２０の基
材２２が最内郭部を少なくとも一回包むようにすること
もできる。また、他の例として陰極６０の最内郭部の基
材６２を少なくとも一回さらに巻き取ることができる。
【００２１】この場合、陽極２０もしくは陰極６０の内
側断部の基材６２はマンドレル３０の外周りに直接接触
させる。ここで、陰極６０の基材６２は熱伝導率が大き
いＣｕからなっており、陽極２０の基材２２は熱伝導率
が大きいＡｌからなるので、カン１０およびマンドレル
３０との直接接触または陽極タップを通じたキャップア
センブリとの接触を通じて熱伝導および放熱を早く達成
することができる。
【００２２】一方、図２は熱発散手段の他の例を示して
いる。図面のように本発明は電極ロール８０とカン１０
の間に熱伝導率が大きい材質として薄膜の熱発散体３２
を設けて熱伝導および放熱が早く達成されるようにす
る。
【００２３】薄膜の熱発散体３２は本発明の効果をより
高めるために、熱伝導率が大きい材質であるＮｉで形成
することが望ましく、図１に示したような電極ロール８
０の最外郭部を取り巻く陰極６０の基材６２、および電
極ロール８０の最内郭部を取り巻く陽極２０および陰極
６０の基材２２、６２、そしてマンドレル３０をともに
併用する場合にその効果を倍加することができる。
【００２４】これに従って、本発明の熱発散手段はカン
１０の内部の限定された空間で放熱および熱発散効果を
高めることができるものであり、その程、電極ロール８
０をさらに硬く包んだ多量の電極、すなわち、活物質を
することができるものである。
【００２５】このように電極ロール８０が設置されたカ
ン１０は、開口にガスケットを介してキャップアセンブ
リを設置し、電解液を注入した後、クリンピングして密
封することによって、円筒形二次電池を作製する。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明による円筒形電池
は従来技術の問題点を実質的に解消することができる。
【００２７】すなわち、本発明によると、充・放電時、
電池の内部で発生する熱をカンおよびマンドレルと直接
接触また陽極タップを通じてキャップアセンブリで直接
接触させた基材、または薄膜の熱発散体を通じて早く伝
導および放熱するので、電極ロールの巻き取りの数を増
やして硬く取り巻くことができるものであり、電池の安
全性を確保することができる。
【００２８】本発明によると、電極ロールの巻き取りの
数が増やしてその程、活物質の量が増大するものであ
り、高容量の電池を実現することができる。
【００２９】また、本発明は陰極の基材がカンに直接接
触して電気的に連結されるので、別途のタップが不必要
であって、構成の簡単化および製造工程の短縮を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による円筒形電池の平断面図である。
【図２】本発明による他の態様における円筒形電池の平
断面図である。
【図３】公知である円筒形電池の全体構成を示す縦断面
図である。
【図４】公知である円筒形電池を示す平断面図である。
【符号の説明】
２ 陽極 ２ａ 陽極タップ ４ セパレーター ６ 陰極 ６ａ 陰極タップ ８ 電極ロール １０ カン １２ キャップアセンブリ １４ 絶縁板 １６ 基板 １８ 活物質 ２０ 陽極 ２２ 基材（サブストレート） ２４ 活物質 ３０ マンドレル ３２ 熱発散体 ６０ 陰極 ６２ 基材（サブストレート） ６４ 活物質 ８０ 電極ロール

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カンと基材の両面に活物質を塗った陽
    極、陰極およびセパレーターをともに巻き取ってカンの
    内部に収納した電極ロールと、カンを通じて電池の内部
    に発生した熱を発散させる熱発散手段とからなる円筒形
    電池。
  2. 【請求項２】 前記熱発散手段が、セパレーターを介し
    て内側と外側に巻き取られる二つの電極のうち、電極ロ
    ールの最外郭部に配置される電極の基材が、その最外郭
    部を包みながらカンと直接接触させたことである請求項
    １記載の円筒形電池。
  3. 【請求項３】 前記熱発散手段が、電極ロールの最内郭
    部に配置される電極の基材がその最内郭部を包みながら
    マンドレルと直接接触させたことである請求項１記載の
    円筒形電池。
  4. 【請求項４】 前記熱発散手段が、電極ロールの最内郭
    部に配置される電極の基材がその最内郭部を包みながら
    陽極タップを通じて直接キャップアセンブリと接触させ
    たことである請求項１記載の円筒形電池。
  5. 【請求項５】 前記熱発散手段が、電極ロール最外郭部
    の電極の外周に熱伝導率が高い薄膜の熱発散体を設けて
    カンと接触させたことである請求項１記載の円筒形電
    池。
  6. 【請求項６】 前記熱発散手段が、電極ロールの最内郭
    部に配置される電極の基材がその最内郭部を包みながら
    マンドレルと直接接触、または陽極タップを通じてキャ
    ップアセンブリと直接接触することをさらに含むことを
    特徴とする請求項２または５記載の円筒形電池。
  7. 【請求項７】 前記外側電極は陰極、内側電極は陽極で
    あることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
    載の円筒形電池。
  8. 【請求項８】 陰極の基材はＣｕ、陽極の基材はＡｌか
    らなることを特徴とする請求項１、２、３、４または５
    記載の円筒形電池。
  9. 【請求項９】 前記外側電極とカンの間に薄膜の熱発散
    体をさらに設けたことを特徴とする請求項２記載の円筒
    形電池。
  10. 【請求項１０】 薄膜の熱発散体がＮｉからなることを
    特徴とする請求項５記載の円筒形電池。
  11. 【請求項１１】 カンと軸の周りに多数回巻き取った電
    極ロールを含み、前記電極中の一段は活物質でコーティ
    ングされておらず、そのコーティングされていない一段
    の長さはカンの円周の長さとほぼ同一であることを特徴
    とする円筒形電池。
  12. 【請求項１２】 円筒形カンとマンドレルの周りに多数
    回巻き取った電極ロールを含み、前記電極中の一段は裸
    の基材であって、前記裸の基材の長さはマンドレルの円
    周の長さとほぼ同一であることを特徴とする円筒形電
    池。
  13. 【請求項１３】 前記コーティングされていない一段が
    カンの内周面と接触することを特徴とする請求項１１記
    載の円筒形電池。
  14. 【請求項１４】 前記裸の基材がマンドレルの外周面と
    接触することを特徴とする請求項１２記載の円筒形電
    池。
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