JP2000149917A - オキシハライド−リチウム電池 - Google Patents
オキシハライド−リチウム電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大電流放電が可能でかつ熱暴走を防止し得るオ
キシハライド−リチウム電池を提供する。 【解決手段】オキシハライド−リチウム電池をシート状
の渦巻き型電極構造として大電流放電を可能とし、さら
に円盤状過電流・過熱保護素子１６を電池容器１と外部
電極端子１７との間に設置したことによって該素子を電
解液から保護し、それによって電池の熱暴走を防止して
安全性を高めた。
キシハライド−リチウム電池を提供する。 【解決手段】オキシハライド−リチウム電池をシート状
の渦巻き型電極構造として大電流放電を可能とし、さら
に円盤状過電流・過熱保護素子１６を電池容器１と外部
電極端子１７との間に設置したことによって該素子を電
解液から保護し、それによって電池の熱暴走を防止して
安全性を高めた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オキシハライド−
リチウム電池に関し、さらに詳しくは、高温環境下での
使用や外部短絡などによってひきおこされる熱暴走を防
止し、安全性を高めたオキシハライド−リチウム電池に
関する。
リチウム電池に関し、さらに詳しくは、高温環境下での
使用や外部短絡などによってひきおこされる熱暴走を防
止し、安全性を高めたオキシハライド−リチウム電池に
関する。
【０００２】
【従来の技術】オキシハライド−リチウム電池はエネル
ギー密度が極めて大きく、使用温度範囲が広く、貯蔵特
性にも優れるという特性を生かし、メモリーのバックア
ップ電源等として広く用いられている。近年は小型機器
の駆動用電源としての要求が増加しており、１０-1〜１
０1 Ａ程度の大電流放電が可能となるように、オキシハ
ライド−リチウム電池においても発電要素の表面積の大
きいシート状電極（渦巻き状）にして用いたものの需要
が拡大していくものと見込まれる。
ギー密度が極めて大きく、使用温度範囲が広く、貯蔵特
性にも優れるという特性を生かし、メモリーのバックア
ップ電源等として広く用いられている。近年は小型機器
の駆動用電源としての要求が増加しており、１０-1〜１
０1 Ａ程度の大電流放電が可能となるように、オキシハ
ライド−リチウム電池においても発電要素の表面積の大
きいシート状電極（渦巻き状）にして用いたものの需要
が拡大していくものと見込まれる。
【０００３】従来、一般にシート状電極を用いた電池
は、大電流が得られる反面、高温環境下での使用や、外
部短絡などの異常な状況にさらされると著しい温度上昇
が生じ、漏液、爆発といった熱暴走現象を誘発するおそ
れがあった。これに対応するために、従来シート状電極
が用いられた電池、例えば，二酸化マンガン−リチウム
電池においては、電池容器内の発電要素と電極端子との
間に、温度上昇とともに抵抗値が上昇するＰＴＣ特性を
有する過電流・過熱保護素子が配設されている。これを
図４に示す。図４において、４１は外装缶，４２は負
極，４３はセパレータ，４４は正極，４５は正極端子，
４６は過電流・加熱保護素子，４７は封口体である。こ
の過電流・過熱保護素子は絶縁性樹脂と導電性カーボン
を配合した樹脂を金属電極板で挟んだもので、通常の使
用状態ではごく小さな抵抗値を示すにすぎないが、過電
流発生時や温度上昇時には抵抗値が上昇し、電流が遮断
されて熱暴走を阻止するはたらきがある。
は、大電流が得られる反面、高温環境下での使用や、外
部短絡などの異常な状況にさらされると著しい温度上昇
が生じ、漏液、爆発といった熱暴走現象を誘発するおそ
れがあった。これに対応するために、従来シート状電極
が用いられた電池、例えば，二酸化マンガン−リチウム
電池においては、電池容器内の発電要素と電極端子との
間に、温度上昇とともに抵抗値が上昇するＰＴＣ特性を
有する過電流・過熱保護素子が配設されている。これを
図４に示す。図４において、４１は外装缶，４２は負
極，４３はセパレータ，４４は正極，４５は正極端子，
４６は過電流・加熱保護素子，４７は封口体である。こ
の過電流・過熱保護素子は絶縁性樹脂と導電性カーボン
を配合した樹脂を金属電極板で挟んだもので、通常の使
用状態ではごく小さな抵抗値を示すにすぎないが、過電
流発生時や温度上昇時には抵抗値が上昇し、電流が遮断
されて熱暴走を阻止するはたらきがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】オキシハライド−リチ
ウム電池においても、前記したようにシート状電極（渦
巻き状）にして大電流放電の要求に答える傾向が高まる
ものと思われるが、オキシハライド−リチウム電池は正
極作用物質兼電解液であるオキシハライド化合物の腐食
性が極めて強く、電池容器内に過電流・過熱保護素子を
内蔵すると素子の樹脂部分が溶解し、必要とする保護特
性を得ることができないという問題がある。さらに溶解
した成分が放電性能や電池寿命の低下を招く危険もあ
る。
ウム電池においても、前記したようにシート状電極（渦
巻き状）にして大電流放電の要求に答える傾向が高まる
ものと思われるが、オキシハライド−リチウム電池は正
極作用物質兼電解液であるオキシハライド化合物の腐食
性が極めて強く、電池容器内に過電流・過熱保護素子を
内蔵すると素子の樹脂部分が溶解し、必要とする保護特
性を得ることができないという問題がある。さらに溶解
した成分が放電性能や電池寿命の低下を招く危険もあ
る。
【０００５】本発明は上記問題に対処してなされたもの
で、オキシハライド−リチウム電池をシート状電極を用
いた渦巻き型として大電流放電を可能とし、かつ熱暴走
を防止して安全性の高い電池とすることを目的とするも
のである。
で、オキシハライド−リチウム電池をシート状電極を用
いた渦巻き型として大電流放電を可能とし、かつ熱暴走
を防止して安全性の高い電池とすることを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、電池容器と
外部電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素子を配
設することによって上記課題を解決した。すなわち、本
発明は、正極作用物質にオキシハライド化合物を、負極
作用物質にリチウムあるいはリチウムと軽金属からなる
合金を、正極側の主構成材として多孔質炭素材をそれぞ
れ用いたオキシハライド−リチウム電池において、シー
ト状の負極作用物質とシート状の多孔質炭素材とがガラ
ス繊維からなる不織布で物理的に隔離されて電池容器内
に収納され、電池容器と該電池容器の外部に設置された
電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素子が配置さ
れていることを特徴とする。
外部電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素子を配
設することによって上記課題を解決した。すなわち、本
発明は、正極作用物質にオキシハライド化合物を、負極
作用物質にリチウムあるいはリチウムと軽金属からなる
合金を、正極側の主構成材として多孔質炭素材をそれぞ
れ用いたオキシハライド−リチウム電池において、シー
ト状の負極作用物質とシート状の多孔質炭素材とがガラ
ス繊維からなる不織布で物理的に隔離されて電池容器内
に収納され、電池容器と該電池容器の外部に設置された
電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素子が配置さ
れていることを特徴とする。
【０００７】本発明では、過電流・過熱保護素子がオキ
シハライド−リチウム電池の容器外部に配設されている
ので、正極作用物質兼電解液であるオキシハライド化合
物によって上記素子の樹脂部分が溶解することがなく、
素子による保護特性を維持することができる。したがっ
て、本発明のオキシハライド−リチウム電池はシート状
電極を用いたことによる大電流放電特性を有しかつ熱暴
走を阻止する機能をも有する。
シハライド−リチウム電池の容器外部に配設されている
ので、正極作用物質兼電解液であるオキシハライド化合
物によって上記素子の樹脂部分が溶解することがなく、
素子による保護特性を維持することができる。したがっ
て、本発明のオキシハライド−リチウム電池はシート状
電極を用いたことによる大電流放電特性を有しかつ熱暴
走を阻止する機能をも有する。
【０００８】また、このように電池容器の外部に設置し
た円盤状過電流・過熱保護素子を物理的外力から保護す
るためには、該素子を外部電極端子で挟み、これらを絶
縁性外装包装体で固定することが好ましい。
た円盤状過電流・過熱保護素子を物理的外力から保護す
るためには、該素子を外部電極端子で挟み、これらを絶
縁性外装包装体で固定することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本実施例にお
けるＡＡサイズ塩化チオニル−リチウム電池の構造を示
した断面図である。図中の１はステンレス鋼製の有底円
筒状の缶体で、電池容器と負極端子を兼ねるものであ
る。この電池容器１の内部には負極作用物質である金属
リチウム２と、ステンレス性金網３に充填された多孔質
炭素材４とが、互いに物理的に隔離されるようガラス不
織布からなるセパレーター５を介して巻かれている。前
記電池容器１はリード線６を介して前記金属リチウム２
と電気的に接続されている。また前記電池容器１の底部
には前記セパレーターと同様のガラス不織布からなるボ
トムセパレーター７が設けられている。
けるＡＡサイズ塩化チオニル−リチウム電池の構造を示
した断面図である。図中の１はステンレス鋼製の有底円
筒状の缶体で、電池容器と負極端子を兼ねるものであ
る。この電池容器１の内部には負極作用物質である金属
リチウム２と、ステンレス性金網３に充填された多孔質
炭素材４とが、互いに物理的に隔離されるようガラス不
織布からなるセパレーター５を介して巻かれている。前
記電池容器１はリード線６を介して前記金属リチウム２
と電気的に接続されている。また前記電池容器１の底部
には前記セパレーターと同様のガラス不織布からなるボ
トムセパレーター７が設けられている。
【００１０】前記電池容器１の上面開口部には電池蓋８
がレーザー溶接等で接合されている。この電池蓋８の中
心の穴にはパイプ状正極端子９がガラス製のシール材１
０によって前記電池蓋８と電気的に絶縁され固定されて
いる。さらに前記電池蓋８の下部には、前記パイプ状正
極端子９に支持されたガラス不織布からなるトップセパ
レーター１１が設けられている。
がレーザー溶接等で接合されている。この電池蓋８の中
心の穴にはパイプ状正極端子９がガラス製のシール材１
０によって前記電池蓋８と電気的に絶縁され固定されて
いる。さらに前記電池蓋８の下部には、前記パイプ状正
極端子９に支持されたガラス不織布からなるトップセパ
レーター１１が設けられている。
【００１１】パイプ状正極端子９の下部はリード線１２
を介してステンレス製金網３に接続されている。このパ
イプ状正極端子９は注液口を兼ねており、この注液口よ
り電解液兼正極作用物質となる塩化アルミニウム（Ａｌ
Ｃｌ3 ）と塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を溶解した塩化チ
オニル（ＳＯＣｌ2 ）１３を注入した後、例えばステン
レス製の封口体１４を挿入し、レーザー溶接により封止
して完全密閉形とする。
を介してステンレス製金網３に接続されている。このパ
イプ状正極端子９は注液口を兼ねており、この注液口よ
り電解液兼正極作用物質となる塩化アルミニウム（Ａｌ
Ｃｌ3 ）と塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を溶解した塩化チ
オニル（ＳＯＣｌ2 ）１３を注入した後、例えばステン
レス製の封口体１４を挿入し、レーザー溶接により封止
して完全密閉形とする。
【００１２】また前記電池容器１の底部には薄肉部１５
が形成されており、温度上昇時の電解液兼正極作用物質
１３の体積膨張による内圧上昇の場合に、優先的に破断
することにより安全弁としての機能を果たしている。
が形成されており、温度上昇時の電解液兼正極作用物質
１３の体積膨張による内圧上昇の場合に、優先的に破断
することにより安全弁としての機能を果たしている。
【００１３】さらに前記電池容器１の底面には、両面に
金属電極を設けた円盤状過電流・過熱保護素子１６と、
凸部を設けた外部電極端子１７が重ねて設置され、これ
らは絶縁性外装包装体１８により前記電池容器１に固定
されている。前記絶縁性外装包装体１８には熱収縮性樹
脂チューブが用いられている。この電池を５０個作製し
た。
金属電極を設けた円盤状過電流・過熱保護素子１６と、
凸部を設けた外部電極端子１７が重ねて設置され、これ
らは絶縁性外装包装体１８により前記電池容器１に固定
されている。前記絶縁性外装包装体１８には熱収縮性樹
脂チューブが用いられている。この電池を５０個作製し
た。
【００１４】（実施例２）図１における絶縁性外装包装
体１８として、熱収縮性粘着シールを用いた。それ以外
は実施例１と同様の電池を５０個作製した。
体１８として、熱収縮性粘着シールを用いた。それ以外
は実施例１と同様の電池を５０個作製した。
【００１５】（比較例１）図２に示すように円盤状過電
流・過熱保護素子１６と外部電極端子１７とを使用しな
いこと以外は実施例１と同じ構造を有し、絶縁性外装包
装体１８に熱収縮性樹脂チューブを用いた電池を５０個
作製した。
流・過熱保護素子１６と外部電極端子１７とを使用しな
いこと以外は実施例１と同じ構造を有し、絶縁性外装包
装体１８に熱収縮性樹脂チューブを用いた電池を５０個
作製した。
【００１６】（比較例２）図２に示すように円盤状過電
流・過熱保護素子と外部電極端子を使用しないこと以外
は実施例１と同じ構造を有し、絶縁性外装包装体１８に
熱収縮性粘着シールを用いた電池を５０個作製した。
流・過熱保護素子と外部電極端子を使用しないこと以外
は実施例１と同じ構造を有し、絶縁性外装包装体１８に
熱収縮性粘着シールを用いた電池を５０個作製した。
【００１７】表１は上記各実施例および各比較例の電池
各５０個を２０℃での外部短絡試験に供した場合の、電
解液漏液と電池破壊の発生数を示したものである。実施
例１および２の電池では漏液、破裂とも発生していない
が、比較例の電池では全ての電池で漏液が発生し、さら
にその後破裂する場合もあった。
各５０個を２０℃での外部短絡試験に供した場合の、電
解液漏液と電池破壊の発生数を示したものである。実施
例１および２の電池では漏液、破裂とも発生していない
が、比較例の電池では全ての電池で漏液が発生し、さら
にその後破裂する場合もあった。
【００１８】
【表１】
【００１９】図３はこのときの電池表面温度の変化であ
る。図３中、ａ点は電解液漏液が発生した点であり、こ
の電解液漏液は短絡の際の電池の温度上昇により容器内
圧力が上昇して薄肉部１５が破断したことにより生じ
た。また図３中ｂ点は電池が破裂した点で、破裂は電解
液が漏出した後も電池温度が上昇し続けた場合、容器内
の作用物質が爆発することによって生ずる。過電流・過
熱保護素子を用いていない比較例の電池では外部短絡時
の著しい温度上昇を防止することができないため、この
ような熱暴走現象が発生したが、実施例の電池では過電
流・過熱保護素子により電流が遮断されるため温度上昇
が抑えられ、熱暴走が防止されている。
る。図３中、ａ点は電解液漏液が発生した点であり、こ
の電解液漏液は短絡の際の電池の温度上昇により容器内
圧力が上昇して薄肉部１５が破断したことにより生じ
た。また図３中ｂ点は電池が破裂した点で、破裂は電解
液が漏出した後も電池温度が上昇し続けた場合、容器内
の作用物質が爆発することによって生ずる。過電流・過
熱保護素子を用いていない比較例の電池では外部短絡時
の著しい温度上昇を防止することができないため、この
ような熱暴走現象が発生したが、実施例の電池では過電
流・過熱保護素子により電流が遮断されるため温度上昇
が抑えられ、熱暴走が防止されている。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシート状
電極を有するオキシハライド−リチウム電池では、電池
容器と外部電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素
子を配置したことにより、電解液に該素子をおかされる
ことがないので、高温環境下での使用や、外部短絡など
によってひきおこされるおそれのある熱暴走を防止する
ことができ、本発明によれば、大放電流特性がありかつ
安全性の高いオキシハライド−リチウム電池を得ること
ができる。
電極を有するオキシハライド−リチウム電池では、電池
容器と外部電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素
子を配置したことにより、電解液に該素子をおかされる
ことがないので、高温環境下での使用や、外部短絡など
によってひきおこされるおそれのある熱暴走を防止する
ことができ、本発明によれば、大放電流特性がありかつ
安全性の高いオキシハライド−リチウム電池を得ること
ができる。
【図１】本発明の実施例であるオキシハライド−リチウ
ム電池の断面図。
ム電池の断面図。
【図２】比較例に用いたオキシハライド−リチウム電池
の断面図。
の断面図。
【図３】本発明の電池および比較例の電池を２０℃での
外部短絡試験に供した場合の電池表面温度の変化を示す
グラフ。
外部短絡試験に供した場合の電池表面温度の変化を示す
グラフ。
【図４】従来の二酸化マンガン−リチウム電池の断面
図。
図。
１…電池容器、２…金属リチウム、３…ステンレス製金
網、４…多孔質炭素材、５…セパレーター、６…リード
線、７…ボトムセパレーター、８…電池蓋、９…パイプ
状正極端子、１０…ガラス製シール材、１１…トップセ
パレーター、１２…リード線、１３…電解液、１４…封
口体、１５…薄肉部、１６…過電流・過熱保護素子、１
７…外部電極端子、１８…絶縁性外装包装体。
網、４…多孔質炭素材、５…セパレーター、６…リード
線、７…ボトムセパレーター、８…電池蓋、９…パイプ
状正極端子、１０…ガラス製シール材、１１…トップセ
パレーター、１２…リード線、１３…電解液、１４…封
口体、１５…薄肉部、１６…過電流・過熱保護素子、１
７…外部電極端子、１８…絶縁性外装包装体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大山 景 東京都品川区南品川三丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 CC08 CC12 EE05 EE07 KK01 KK03 5H024 AA12 CC02 DD12 5H029 AJ12 AK04 AM01 DJ05 EJ06 EJ12
Claims (4)
- 【請求項１】 正極作用物質にオキシハライド化合物
を、負極作用物質にリチウムあるいはリチウムと軽金属
からなる合金を、正極側の主構成材として多孔質炭素材
をそれぞれ用いたオキシハライド−リチウム電池におい
て、シート状の負極作用物質とシート状の多孔質炭素材
とがガラス繊維から成る不織布で物理的に隔離されて電
池容器内に収納され、電池容器と該電池容器の外部に設
置された電極端子との間に円盤状過電流・過熱保護素子
が配置されていることを特徴とするオキシハライド−リ
チウム電池。 - 【請求項２】 前記円盤状過電流・過熱保護素子と外部
電極端子が絶縁性外装包装体により電池容器に固定され
ている請求項１記載のオキシハライド−リチウム電池。 - 【請求項３】 前記絶縁性外装包装体が熱収縮性樹脂チ
ューブである請求項２記載のオキシハライド−リチウム
電池。 - 【請求項４】 前記絶縁性外装包装体が熱収縮性粘着シ
ールである請求項２記載のオキシハライド−リチウム電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321621A JP2000149917A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | オキシハライド−リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321621A JP2000149917A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | オキシハライド−リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000149917A true JP2000149917A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18134568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10321621A Pending JP2000149917A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | オキシハライド−リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000149917A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449762B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2004-09-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지 |
| JP2005158267A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 密閉型二次電池 |
| CN112886156A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-01 | 贵州中瑞丰泰新能源科技有限公司 | 一种自极柱端部注液的电池结构及电池注液方法 |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP10321621A patent/JP2000149917A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100449762B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2004-09-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지 |
| JP2005158267A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 密閉型二次電池 |
| CN112886156A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-01 | 贵州中瑞丰泰新能源科技有限公司 | 一种自极柱端部注液的电池结构及电池注液方法 |
| WO2022193857A1 (zh) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 贵州中瑞丰泰新能源科技有限公司 | 一种自极柱端部注液的电池结构及电池注液方法 |
| CN112886156B (zh) * | 2021-03-15 | 2023-10-24 | 贵州中瑞丰泰新能源科技有限公司 | 一种自极柱端部注液的电池结构及电池注液方法 |
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