JP2000277153A - 円筒形リチウムイオン電池 - Google Patents
円筒形リチウムイオン電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大電流放電が可能でかつ電池単位体積あたり
の効率が高い円筒形リチウムイオン電池を得る。 【解決手段】 円筒形電池缶１６に捲回群Ｗと該捲回群
Ｗから電池端子への接続部（Ａ部、Ｂ部）とを内蔵した
円筒形リチウムイオン電池において、該電池の直径Ｄ／
高さＬが０．３〜０．４の範囲にある円筒形リチウムイ
オン電池とする。
の効率が高い円筒形リチウムイオン電池を得る。 【解決手段】 円筒形電池缶１６に捲回群Ｗと該捲回群
Ｗから電池端子への接続部（Ａ部、Ｂ部）とを内蔵した
円筒形リチウムイオン電池において、該電池の直径Ｄ／
高さＬが０．３〜０．４の範囲にある円筒形リチウムイ
オン電池とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒形リチウムイオ
ン電池に係り、特に円筒形電池缶内に電極捲回群と該電
極捲回群から各極端子へ接続するための接続部とを内蔵
した円筒形リチウムイオン電池に関する。
ン電池に係り、特に円筒形電池缶内に電極捲回群と該電
極捲回群から各極端子へ接続するための接続部とを内蔵
した円筒形リチウムイオン電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、高エネルギ
ー密度であるメリットを活かして、主にＶＴＲカメラや
ノートパソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源に
使用されている。円筒形リチウムイオン二次電池の内部
は、正極及び負極の両電極が共に活物質が金属箔に塗着
された帯状であり、セパレータを挟んでこれら両電極が
直接接触しないように断面が渦巻状に捲回され、捲回群
が形成された捲回式の構造とされている。そして、この
捲回群が円筒形の電池缶内に収納され、電解液注液後、
封口される。一般的な円筒形リチウムイオン二次電池の
外形寸法は、１８６５０型と呼ばれる、直径１８ｍｍ、
高さ６５ｍｍであり、小型民生用リチウムイオン電池と
して広く普及している。
ー密度であるメリットを活かして、主にＶＴＲカメラや
ノートパソコン、携帯電話等のポータブル機器の電源に
使用されている。円筒形リチウムイオン二次電池の内部
は、正極及び負極の両電極が共に活物質が金属箔に塗着
された帯状であり、セパレータを挟んでこれら両電極が
直接接触しないように断面が渦巻状に捲回され、捲回群
が形成された捲回式の構造とされている。そして、この
捲回群が円筒形の電池缶内に収納され、電解液注液後、
封口される。一般的な円筒形リチウムイオン二次電池の
外形寸法は、１８６５０型と呼ばれる、直径１８ｍｍ、
高さ６５ｍｍであり、小型民生用リチウムイオン電池と
して広く普及している。
【０００３】一方、自動車産業界においては環境問題に
対応すべく、排出ガスのない、動力源を完全に電池のみ
とした電気自動車の開発や内燃機関エンジンと電池との
両方を動力源とするハイブリッド（電気）自動車の開発
が加速され、一部実用段階に到達している。電気自動車
の電源となる二次電池には当然高出力、高エネルギーが
得られる特性が要求され、この要求を満足する二次電池
としてリチウムイオン電池が注目されている。
対応すべく、排出ガスのない、動力源を完全に電池のみ
とした電気自動車の開発や内燃機関エンジンと電池との
両方を動力源とするハイブリッド（電気）自動車の開発
が加速され、一部実用段階に到達している。電気自動車
の電源となる二次電池には当然高出力、高エネルギーが
得られる特性が要求され、この要求を満足する二次電池
としてリチウムイオン電池が注目されている。
【０００４】しかしながら、高エネルギー密度のリチウ
ムイオン二次電池とはいえ、電気自動車に使用する場合
の大電流放電、大電流充電に耐え得るためには、電極構
造のみならず、電極から電池端子への集電構造にも工夫
が必要となる。例えば、特開平第８−１１５７４４号公
報、特開平第９−５５２１３号公報、特開平第９−９２
２３８号公報、特開平第９−９２２４１号公報、特開平
第９−９２３３５号公報には、電極の集電体である金属
箔を活物質層から延出させ、そのまま、又は短冊状に加
工して集電リング等の接続部に溶接等により接続して、
一旦接続部を介して電池端子へと導くリード接続方式を
採用し、大電流放電、大電流充電時の電圧降下（ｉＲド
ロップ）を低減させる技術が提案されている。これらの
公報にも開示されているように、大電流放電、大電流充
電時の電圧降下を低減させるためには、円筒形リチウム
イオン電池内にリード接続部を収納するためのスペース
が必要となる。
ムイオン二次電池とはいえ、電気自動車に使用する場合
の大電流放電、大電流充電に耐え得るためには、電極構
造のみならず、電極から電池端子への集電構造にも工夫
が必要となる。例えば、特開平第８−１１５７４４号公
報、特開平第９−５５２１３号公報、特開平第９−９２
２３８号公報、特開平第９−９２２４１号公報、特開平
第９−９２３３５号公報には、電極の集電体である金属
箔を活物質層から延出させ、そのまま、又は短冊状に加
工して集電リング等の接続部に溶接等により接続して、
一旦接続部を介して電池端子へと導くリード接続方式を
採用し、大電流放電、大電流充電時の電圧降下（ｉＲド
ロップ）を低減させる技術が提案されている。これらの
公報にも開示されているように、大電流放電、大電流充
電時の電圧降下を低減させるためには、円筒形リチウム
イオン電池内にリード接続部を収納するためのスペース
が必要となる。
【０００５】ところで、電池を電気自動車に搭載するに
あたっては、電気自動車ユーザーの多様な要望に応える
ために、車体設計、特に電池のパッケージングに自由度
を持たせることが好ましい。そのためには、搭載電池の
占める空間体積を最小にする必要があり、その最も有効
な手段は電池の体積あたりのエネルギー密度（Ｗｈ／
ｌ）を最大にすることである、といわれている。すなわ
ち、電気自動車に搭載される電池は、通常複数の単電池
を並列、直列に接続されてモジュールを形成している
が、単電池の体積あたりのエネルギー密度を大きくする
ことが、モジュールサイズの低減には効果的である。
あたっては、電気自動車ユーザーの多様な要望に応える
ために、車体設計、特に電池のパッケージングに自由度
を持たせることが好ましい。そのためには、搭載電池の
占める空間体積を最小にする必要があり、その最も有効
な手段は電池の体積あたりのエネルギー密度（Ｗｈ／
ｌ）を最大にすることである、といわれている。すなわ
ち、電気自動車に搭載される電池は、通常複数の単電池
を並列、直列に接続されてモジュールを形成している
が、単電池の体積あたりのエネルギー密度を大きくする
ことが、モジュールサイズの低減には効果的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、体積エ
ネルギー密度を大きくしても、電池の直径Ｄ／長さＬの
比によっては、集電体自体の電圧降下や集電体端部の接
続部への接続状態から生ずる電圧降下のために、電池単
位体積あたりの出力が低下する、という問題点が生ず
る。
ネルギー密度を大きくしても、電池の直径Ｄ／長さＬの
比によっては、集電体自体の電圧降下や集電体端部の接
続部への接続状態から生ずる電圧降下のために、電池単
位体積あたりの出力が低下する、という問題点が生ず
る。
【０００７】本発明は上記事実に鑑み、大電流放電が可
能でかつ電池単位体積あたりの効率が高い円筒形リチウ
ムイオン電池を得ることを課題とする。
能でかつ電池単位体積あたりの効率が高い円筒形リチウ
ムイオン電池を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、円筒形電池缶内に電極捲回群と該電極捲回
群から各極端子へ接続するための接続部とを内蔵した円
筒形リチウムイオン電池において、該電池の単位体積あ
たりの出力が最大となるように、該電池の直径／高さの
比を定めたことを特徴とする。
するために、円筒形電池缶内に電極捲回群と該電極捲回
群から各極端子へ接続するための接続部とを内蔵した円
筒形リチウムイオン電池において、該電池の単位体積あ
たりの出力が最大となるように、該電池の直径／高さの
比を定めたことを特徴とする。
【０００９】本発明の発明者は、円筒形リチウムイオン
電池では、電池の直径／長さの比が所定値より大きい
と、電池体積に対して接続部の占める割合が大きくなる
ので、エネルギー密度が低下し、一方、電池の直径／長
さの比が所定値より小さいと、集電体から延出された延
出部を接続部へ溶接することが困難となり電圧降下を招
き、また同時に、集電体自体の長さのために電圧降下を
生ずることを知見すると共に、必ずしもエネルギー密度
が大きい電池が単位体積あたりの出力が大きくなるとは
限らないことも見出した。
電池では、電池の直径／長さの比が所定値より大きい
と、電池体積に対して接続部の占める割合が大きくなる
ので、エネルギー密度が低下し、一方、電池の直径／長
さの比が所定値より小さいと、集電体から延出された延
出部を接続部へ溶接することが困難となり電圧降下を招
き、また同時に、集電体自体の長さのために電圧降下を
生ずることを知見すると共に、必ずしもエネルギー密度
が大きい電池が単位体積あたりの出力が大きくなるとは
限らないことも見出した。
【００１０】本発明では、電池単位体積あたりの出力が
最大となるように、電池の直径／高さの比を定めること
により、電池の体積あたりの効率を向上させた。電池単
位体積あたりの出力が最大となるような電池の直径／高
さの比は０．３〜０．４である。
最大となるように、電池の直径／高さの比を定めること
により、電池の体積あたりの効率を向上させた。電池単
位体積あたりの出力が最大となるような電池の直径／高
さの比は０．３〜０．４である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を適
用した円筒形リチウムイオン二次電池の実施の形態につ
いて説明する。
用した円筒形リチウムイオン二次電池の実施の形態につ
いて説明する。
【００１２】（構成）図１に示すように、本実施形態の
円筒形リチウムイオン二次電池は、その中心部に円筒状
の巻き芯１７を備えている。この巻き芯１７の周囲に
は、帯状の正極板及び負極板が厚さ４０μｍの微多孔性
のポリエチレンフィルムからなる帯状のセパレータＷ５
を介して電池円筒断面渦巻状に捲回された捲回群Ｗが配
置されている。
円筒形リチウムイオン二次電池は、その中心部に円筒状
の巻き芯１７を備えている。この巻き芯１７の周囲に
は、帯状の正極板及び負極板が厚さ４０μｍの微多孔性
のポリエチレンフィルムからなる帯状のセパレータＷ５
を介して電池円筒断面渦巻状に捲回された捲回群Ｗが配
置されている。
【００１３】正極板は、厚さ２０μｍのアルミニウム箔
の正極集電体Ｗ１と正極集電体Ｗ１の両面に塗布された
正極活物質層Ｗ２とで構成されている。この正極活物質
層Ｗ２は、正極活物質のリチウムマンガン複合酸化物と
なるマンガン酸リチウムと、導電助剤となるグラファイ
トと、バインダー（結着剤）となるポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）と、を構成物質とする層である。なお、
後述する電解液の注入前の正極板の厚さは９８＋−２μ
ｍであり、正極活物質層Ｗ２の密度は２．６５ｇ／ｃｍ
３である。
の正極集電体Ｗ１と正極集電体Ｗ１の両面に塗布された
正極活物質層Ｗ２とで構成されている。この正極活物質
層Ｗ２は、正極活物質のリチウムマンガン複合酸化物と
なるマンガン酸リチウムと、導電助剤となるグラファイ
トと、バインダー（結着剤）となるポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）と、を構成物質とする層である。なお、
後述する電解液の注入前の正極板の厚さは９８＋−２μ
ｍであり、正極活物質層Ｗ２の密度は２．６５ｇ／ｃｍ
３である。
【００１４】一方、負極板は、厚さ１０μｍの銅箔の負
極集電体Ｗ３と負極集電体Ｗ３の両面に塗布された負極
活物質層Ｗ４とで構成されている。負極活物質層Ｗ４
は、リチウムイオンを電極反応種とし充電、放電に伴い
リチウムイオンを吸蔵、放出する負極活物質となる非黒
鉛炭素と、バインダーとなるＰＶＤＦと、を構成物質と
する層である。なお、後述する電解液の注入前の負極板
の厚さは６０＋−２μｍであり、負極活物質層Ｗ４の密
度は１．０２ｇ／ｃｍ３である。
極集電体Ｗ３と負極集電体Ｗ３の両面に塗布された負極
活物質層Ｗ４とで構成されている。負極活物質層Ｗ４
は、リチウムイオンを電極反応種とし充電、放電に伴い
リチウムイオンを吸蔵、放出する負極活物質となる非黒
鉛炭素と、バインダーとなるＰＶＤＦと、を構成物質と
する層である。なお、後述する電解液の注入前の負極板
の厚さは６０＋−２μｍであり、負極活物質層Ｗ４の密
度は１．０２ｇ／ｃｍ３である。
【００１５】捲回群Ｗの上部には正極集電体Ｗ１からの
電位を集電するためのリング状の正極集電リング１０が
配置され、正極集電リング１０は正極集電リング１０を
支持する正極集電リング支え８を介して巻き芯１７の上
端部に固定されている。
電位を集電するためのリング状の正極集電リング１０が
配置され、正極集電リング１０は正極集電リング１０を
支持する正極集電リング支え８を介して巻き芯１７の上
端部に固定されている。
【００１６】この正極集電リング１０の周縁には、正極
活物質層Ｗ２の上部端側から延出された正極集電体Ｗ１
の上端部が溶接されている。正極集電リング１０上面に
は、正極集電リング１０で集電された電位を正極端子ま
で導くための正極リード板Ｂ１３の一端が溶接されてお
り、正極リード板Ｂ１３の他端は自由端とされている。
活物質層Ｗ２の上部端側から延出された正極集電体Ｗ１
の上端部が溶接されている。正極集電リング１０上面に
は、正極集電リング１０で集電された電位を正極端子ま
で導くための正極リード板Ｂ１３の一端が溶接されてお
り、正極リード板Ｂ１３の他端は自由端とされている。
【００１７】正極集電リング１０の上部には、上蓋キャ
ップ１、上蓋ケース２、安全弁３及び弁押さえ４、で構
成された上蓋が配置されている。上蓋は、絶縁性のガス
ケット５を介して電池缶１６上部にかしめられて固定さ
れている。
ップ１、上蓋ケース２、安全弁３及び弁押さえ４、で構
成された上蓋が配置されている。上蓋は、絶縁性のガス
ケット５を介して電池缶１６上部にかしめられて固定さ
れている。
【００１８】正極集電リング１０の周縁上部には捲回群
Ｗを固定するための正極集電リングスペーサ６が上蓋ケ
ース２の周縁下部に当接して固定されている。上蓋ケー
ス２の中央下部には正極リード板Ａ１２の一端が溶接さ
れている。正極リード板Ａ１２の他端は自由端とされ、
正極リード板Ａ１２及び正極リード板Ｂ１３の自由端同
士は溶接により接合されている。
Ｗを固定するための正極集電リングスペーサ６が上蓋ケ
ース２の周縁下部に当接して固定されている。上蓋ケー
ス２の中央下部には正極リード板Ａ１２の一端が溶接さ
れている。正極リード板Ａ１２の他端は自由端とされ、
正極リード板Ａ１２及び正極リード板Ｂ１３の自由端同
士は溶接により接合されている。
【００１９】一方、捲回群Ｗの下部には負極集電体Ｗ３
からの電位を集電するためのリング状の負極集電リング
１１が配置されており、負極集電リング１１は負極集電
リング１１を支持する負極集電リング支え９を介して巻
き芯１７の下端部に固定されている。この負極集電リン
グ１１の周縁には、負極活物質層Ｗ４の下部端側から延
出された負極集電体Ｗ３の下端部が溶接されている。
からの電位を集電するためのリング状の負極集電リング
１１が配置されており、負極集電リング１１は負極集電
リング１１を支持する負極集電リング支え９を介して巻
き芯１７の下端部に固定されている。この負極集電リン
グ１１の周縁には、負極活物質層Ｗ４の下部端側から延
出された負極集電体Ｗ３の下端部が溶接されている。
【００２０】負極集電リング１１の下部側は負極集電リ
ング１１で集電された電位を負極端子まで導くための断
面逆ハット状の負極リード板１４のハット開口周縁部が
溶接されており、負極リード板１４のハット先端平面部
は電池缶１６に溶接されている。負極集電リング１１と
電池缶１６との間には、捲回群Ｗを固定するための負極
集電リングスペーサ７が固定されている。
ング１１で集電された電位を負極端子まで導くための断
面逆ハット状の負極リード板１４のハット開口周縁部が
溶接されており、負極リード板１４のハット先端平面部
は電池缶１６に溶接されている。負極集電リング１１と
電池缶１６との間には、捲回群Ｗを固定するための負極
集電リングスペーサ７が固定されている。
【００２１】電池缶１６内には、体積比にして３０：５
０：２０のエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカ
ーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）の混合溶媒に、１モル濃度となるように６フッ化リ
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が溶解された図示しない電
解液５０ｍｌが注入されている。なお、図１中参照番号
１５は正極側と負極側とを絶縁する絶縁フィルムであ
る。
０：２０のエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカ
ーボネート（ＤＭＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）の混合溶媒に、１モル濃度となるように６フッ化リ
ン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が溶解された図示しない電
解液５０ｍｌが注入されている。なお、図１中参照番号
１５は正極側と負極側とを絶縁する絶縁フィルムであ
る。
【００２２】（作製方法）次に、本実施形態の円筒形リ
チウムイオン二次電池の作製方法について説明する。
チウムイオン二次電池の作製方法について説明する。
【００２３】正極板を作製するには、マンガン酸リチウ
ム（平均粒径約２０μｍ）とグラファイト（平均粒径約
５μｍ）とＰＶＤＦとをそれぞれ重量比８０：１０：１
０の割合で十分混合し、そこへ分散媒となるＮ−メチル
−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加え、十分に混練、
分散させ、スラリー状とした正極活物質を得る。この混
練物をロールからロールへの転写（ロール・ツー・ロー
ル転写）により正極集電体Ｗ１を挟んだ正極活物質層Ｗ
２の両面が同じ厚さとなるように塗着し、乾燥させた
後、プレスにより所定厚さとなるまで正極活物質層Ｗ２
の両面を圧縮し、裁断して帯状の正極板を得る。
ム（平均粒径約２０μｍ）とグラファイト（平均粒径約
５μｍ）とＰＶＤＦとをそれぞれ重量比８０：１０：１
０の割合で十分混合し、そこへ分散媒となるＮ−メチル
−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加え、十分に混練、
分散させ、スラリー状とした正極活物質を得る。この混
練物をロールからロールへの転写（ロール・ツー・ロー
ル転写）により正極集電体Ｗ１を挟んだ正極活物質層Ｗ
２の両面が同じ厚さとなるように塗着し、乾燥させた
後、プレスにより所定厚さとなるまで正極活物質層Ｗ２
の両面を圧縮し、裁断して帯状の正極板を得る。
【００２４】負極板を作製するには、平均粒径２０μｍ
の非黒鉛炭素とＰＶＤＦとを重量比９０：１０で十分混
合し、そこへ分散媒となるＮＭＰを適量加え、十分に混
練、分散させ、スラリー状とした負極活物質を得る。こ
の混練物をロール・ツー・ロール転写により負極集電体
Ｗ３を挟んだ負極活物質層Ｗ４の両面に同じ厚さとなる
ように塗着し、乾燥させた後、プレスにより所定厚さに
なるまで負極活物質層Ｗ４の両面を圧縮し、裁断して帯
状の負極板を得る。なお、本実施形態では非黒鉛炭素と
して呉羽化学工業（株）製の商品名カーボトロンＰを用
いた。
の非黒鉛炭素とＰＶＤＦとを重量比９０：１０で十分混
合し、そこへ分散媒となるＮＭＰを適量加え、十分に混
練、分散させ、スラリー状とした負極活物質を得る。こ
の混練物をロール・ツー・ロール転写により負極集電体
Ｗ３を挟んだ負極活物質層Ｗ４の両面に同じ厚さとなる
ように塗着し、乾燥させた後、プレスにより所定厚さに
なるまで負極活物質層Ｗ４の両面を圧縮し、裁断して帯
状の負極板を得る。なお、本実施形態では非黒鉛炭素と
して呉羽化学工業（株）製の商品名カーボトロンＰを用
いた。
【００２５】得られた帯状の正極板及び負極板の間にこ
れら両極板が直接接触しないようにセパレータＷ５を挟
んで捲回することにより捲回群Ｗを得る。
れら両極板が直接接触しないようにセパレータＷ５を挟
んで捲回することにより捲回群Ｗを得る。
【００２６】捲回群Ｗの両端に正極集電リング１０、負
極集電リング１１を配置して、正極集電リング１０、負
極集電リング１１の周縁にそれぞれ正極集電体Ｗ１、負
極集電体Ｗ３から延出された上端部、下端部を溶接す
る。正極集電リング１０、負極集電リング１１をそれぞ
れ正極集電リング支え８、負極集電リング支え９を介し
て巻き芯１７の端部に固定する。
極集電リング１１を配置して、正極集電リング１０、負
極集電リング１１の周縁にそれぞれ正極集電体Ｗ１、負
極集電体Ｗ３から延出された上端部、下端部を溶接す
る。正極集電リング１０、負極集電リング１１をそれぞ
れ正極集電リング支え８、負極集電リング支え９を介し
て巻き芯１７の端部に固定する。
【００２７】この集電リング付き捲回群Ｗを、負極集電
リング１１側が底側になるように電池缶１６に挿入し、
負極集電リング１１に予め溶接させておいた負極リード
板１４のハット先端平面部を電池缶１６に溶接する。そ
の際、負極集電リング１１と電池缶１６との間には、捲
回群Ｗを固定するための負極集電リングスペーサ７を配
置する。また、正極集電リング１０上面には、正極リー
ド板Ｂ１３を予め溶接しておく。
リング１１側が底側になるように電池缶１６に挿入し、
負極集電リング１１に予め溶接させておいた負極リード
板１４のハット先端平面部を電池缶１６に溶接する。そ
の際、負極集電リング１１と電池缶１６との間には、捲
回群Ｗを固定するための負極集電リングスペーサ７を配
置する。また、正極集電リング１０上面には、正極リー
ド板Ｂ１３を予め溶接しておく。
【００２８】一方、上蓋を別途作製し、上蓋ケース２に
は、正極リード板Ａ１２を溶接によって取り付けてお
く。正極集電リング１０の周縁上部に正極集電リングス
ペーサ６を配置する。正極リード板Ａ１２及び正極リー
ド板Ｂ１３の自由端同士を溶接し、上蓋と集電リング付
き捲回群とを接続する。この状態で電解液を電池缶１６
内に注入する。その後、絶縁性のガスケット５を介して
上蓋を電池缶１６上部に配置、かしめることにより本実
施形態の円筒形リチウムイオン二次電池が完成される。
は、正極リード板Ａ１２を溶接によって取り付けてお
く。正極集電リング１０の周縁上部に正極集電リングス
ペーサ６を配置する。正極リード板Ａ１２及び正極リー
ド板Ｂ１３の自由端同士を溶接し、上蓋と集電リング付
き捲回群とを接続する。この状態で電解液を電池缶１６
内に注入する。その後、絶縁性のガスケット５を介して
上蓋を電池缶１６上部に配置、かしめることにより本実
施形態の円筒形リチウムイオン二次電池が完成される。
【００２９】本実施形態では、下表１に示すように、実
施例１〜３及びこれら実施例の効果を確認するための比
較例１〜９の種々の直径、高さを有する電池を作製し
た。
施例１〜３及びこれら実施例の効果を確認するための比
較例１〜９の種々の直径、高さを有する電池を作製し
た。
【００３０】
【表１】
【００３１】なお、電池缶１６の厚さは０．５ｍｍであ
り、電池缶１６の内径と電解液注入前の捲回群Ｗの直径
との間には、捲回群Ｗを電池缶１６内に収容しやすいよ
うに、両側あわせて１ｍｍの隙間が設けられている。こ
の隙間は電解液の注入により捲回群Ｗが膨潤して埋めら
れる。また、これらの電池の捲回群Ｗの端部から各極端
子までの接続部に必要な空間として、正極側、負極側あ
わせて２５ｍｍとした（図１のＡ＋Ｂ＝２５ｍｍ）。ま
た、これらの電池の定格容量を６．２Ａｈとした。
り、電池缶１６の内径と電解液注入前の捲回群Ｗの直径
との間には、捲回群Ｗを電池缶１６内に収容しやすいよ
うに、両側あわせて１ｍｍの隙間が設けられている。こ
の隙間は電解液の注入により捲回群Ｗが膨潤して埋めら
れる。また、これらの電池の捲回群Ｗの端部から各極端
子までの接続部に必要な空間として、正極側、負極側あ
わせて２５ｍｍとした（図１のＡ＋Ｂ＝２５ｍｍ）。ま
た、これらの電池の定格容量を６．２Ａｈとした。
【００３２】（測定／評価）次に、このようにして完成
した実施例１〜３及び比較例１〜９の電池を２５＋−２
℃の雰囲気温度で、４．２Ｖ定電圧、制限電流５Ａ、３
時間充電し、満充電状態として次の測定１及び測定２の
測定を行った。
した実施例１〜３及び比較例１〜９の電池を２５＋−２
℃の雰囲気温度で、４．２Ｖ定電圧、制限電流５Ａ、３
時間充電し、満充電状態として次の測定１及び測定２の
測定を行った。
【００３３】[測定１] 満充電状態の電池を１Ａ定電
流、放電終止電圧２．７Ｖ、２５＋−２℃で放電し、放
電容量を確認した。
流、放電終止電圧２．７Ｖ、２５＋−２℃で放電し、放
電容量を確認した。
【００３４】[測定２] 満充電状態の電池を１０Ａ、３
０Ａ、９０Ａの定電流、２５＋−２°Ｃでそれぞれ放電
し、各放電開始後５秒目の電池電圧値を各電流値に対し
てプロットした直線の傾きの電池所定の放電終止電圧
２．７Ｖと交差するところの電流値とこの２．７Ｖの積
として出力（Ｗ）を求め、電池の体積あたりの出力（以
下、出力密度（Ｗ／ｌ）という。）を算出した。
０Ａ、９０Ａの定電流、２５＋−２°Ｃでそれぞれ放電
し、各放電開始後５秒目の電池電圧値を各電流値に対し
てプロットした直線の傾きの電池所定の放電終止電圧
２．７Ｖと交差するところの電流値とこの２．７Ｖの積
として出力（Ｗ）を求め、電池の体積あたりの出力（以
下、出力密度（Ｗ／ｌ）という。）を算出した。
【００３５】[測定１の結果] 測定１により測定した測
定結果を表２に示す。
定結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２に示すように、実施例１〜３及び比較
例１〜９の各電池はすべて、容量６．２Ａｈ、平均電圧
４．２Ｖ、エネルギー２３．２５Ｗｈを有することを確
認することができた。表２から、比較例５〜９の電池、
すなわち、高さＬに対する直径Ｄの比（以下、Ｄ／Ｌ比
という。）が０．３未満の電池（表１も参照）のエネル
ギー密度は、実施例１〜３の電池のエネルギー密度より
大きいことが分かる。なお、表２において、電池体積
（ｌ）は表１の高さＬ及び直径Ｄから求めたものであ
る。
例１〜９の各電池はすべて、容量６．２Ａｈ、平均電圧
４．２Ｖ、エネルギー２３．２５Ｗｈを有することを確
認することができた。表２から、比較例５〜９の電池、
すなわち、高さＬに対する直径Ｄの比（以下、Ｄ／Ｌ比
という。）が０．３未満の電池（表１も参照）のエネル
ギー密度は、実施例１〜３の電池のエネルギー密度より
大きいことが分かる。なお、表２において、電池体積
（ｌ）は表１の高さＬ及び直径Ｄから求めたものであ
る。
【００３８】[測定２の結果] 測定２により測定した測
定結果を表３に示す。
定結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】図２は、縦軸に表１に示したＤ／Ｌ比をと
り、縦軸に表３に示した出力密度（Ｗ／ｌ）をとったも
のである。図２に示すように、出力密度（Ｗ／ｌ）は、
Ｄ／Ｌ比が約０．３５のところで最大となることがわか
る。従って、電池体積あたりの出力が大きく、換言すれ
ば大電流放電が可能な電池を得るには、Ｄ／Ｌ比が、
０．３〜０．４の範囲にあることが必要である。
り、縦軸に表３に示した出力密度（Ｗ／ｌ）をとったも
のである。図２に示すように、出力密度（Ｗ／ｌ）は、
Ｄ／Ｌ比が約０．３５のところで最大となることがわか
る。従って、電池体積あたりの出力が大きく、換言すれ
ば大電流放電が可能な電池を得るには、Ｄ／Ｌ比が、
０．３〜０．４の範囲にあることが必要である。
【００４１】Ｄ／Ｌ比が約０．４を越えると出力密度が
低下するのは、電池内に占める接続部の体積（図１のＡ
部及びＢ部の体積）の割合が増加するためである。逆
に、Ｄ／Ｌ比が０．３未満でも出力密度が低下するの
は、電池の直径Ｄが小さくなるので正極集電リング１
０、負極集電リング１１の直径が制約されることから大
電流放電時の電圧降下を招くと共に、正極集電体Ｗ１及
び負極集電体Ｗ３の長手方向と直交する方向の長さ（図
１のＣ）が長くなるので、電子伝導抵抗が大きくなり、
大電流放電時の電圧降下が大きくなるからである。
低下するのは、電池内に占める接続部の体積（図１のＡ
部及びＢ部の体積）の割合が増加するためである。逆
に、Ｄ／Ｌ比が０．３未満でも出力密度が低下するの
は、電池の直径Ｄが小さくなるので正極集電リング１
０、負極集電リング１１の直径が制約されることから大
電流放電時の電圧降下を招くと共に、正極集電体Ｗ１及
び負極集電体Ｗ３の長手方向と直交する方向の長さ（図
１のＣ）が長くなるので、電子伝導抵抗が大きくなり、
大電流放電時の電圧降下が大きくなるからである。
【００４２】このように、円筒形リチウムイオン二次電
池の形状が自由に選択できる場合に、エネルギー密度を
大きくすることは好ましいが、エネルギー密度が大きい
電池が必ずしも出力密度が大きいとは限らず、Ｄ／Ｌ比
が０．３〜０．４の範囲にある電池が単位体積あたり利
用しうる出力が最大となる。
池の形状が自由に選択できる場合に、エネルギー密度を
大きくすることは好ましいが、エネルギー密度が大きい
電池が必ずしも出力密度が大きいとは限らず、Ｄ／Ｌ比
が０．３〜０．４の範囲にある電池が単位体積あたり利
用しうる出力が最大となる。
【００４３】なお、本実施形態では正極集電体Ｗ１、負
極集電体Ｗ２をそのまま延出させ上部端、下部端を正極
集電リング１０、負極集電リング１１に溶接したが、Ｄ
／Ｌ比が０．３〜０．４より小さい場合に上述した公報
にも記載されているようにこれらの延出部を短冊状に加
工したときでも、延出部の一部が欠落しているので正極
集電リング１０、負極集電リング１１への溶接は若干容
易になるが、延出部が欠落していることにより全面が正
極集電リング１０、負極集電リング１１に溶接されない
ので、大電流放電時に電圧降下を招くことは明らかであ
る。
極集電体Ｗ２をそのまま延出させ上部端、下部端を正極
集電リング１０、負極集電リング１１に溶接したが、Ｄ
／Ｌ比が０．３〜０．４より小さい場合に上述した公報
にも記載されているようにこれらの延出部を短冊状に加
工したときでも、延出部の一部が欠落しているので正極
集電リング１０、負極集電リング１１への溶接は若干容
易になるが、延出部が欠落していることにより全面が正
極集電リング１０、負極集電リング１１に溶接されない
ので、大電流放電時に電圧降下を招くことは明らかであ
る。
【００４４】また、本発明は上記実施形態で説明した直
径Ｄ及び高さＬに限定されるものではなく、正極合剤中
の導電剤、負極活物質中の炭素材等の物質や製造方法に
限定されるものでもない。
径Ｄ及び高さＬに限定されるものではなく、正極合剤中
の導電剤、負極活物質中の炭素材等の物質や製造方法に
限定されるものでもない。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
池体積あたりの出力が最大となるように、電池の直径／
高さの比を定めたので、電池の体積あたりの効率を向上
させることができる、という効果を得ることができる。
池体積あたりの出力が最大となるように、電池の直径／
高さの比を定めたので、電池の体積あたりの効率を向上
させることができる、という効果を得ることができる。
【図１】本発明が適用される円筒形リチウムイオン二次
電池の断面図である。
電池の断面図である。
【図２】本発明が適用される実施例及び実施例の効果を
確認するための比較例の各電池のＤ／Ｌ比を横軸にと
り、出力密度を縦軸にとったときの出力密度特性図であ
る。
確認するための比較例の各電池のＤ／Ｌ比を横軸にと
り、出力密度を縦軸にとったときの出力密度特性図であ
る。
１０ 正極集電リング（接続部の一部） １１ 負極集電リング（接続部の一部） １２ 正極リード板Ａ（接続部の一部） １３ 正極リード板Ｂ（接続部の一部） １４ 負極リード板（接続部の一部） １６ 電池缶 Ｄ 電池の直径 Ｌ 電池の長さ Ｗ 捲回群 Ｗ１ 正極集電体 Ｗ３ 負極集電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA03 BB03 5H028 AA07 BB07 CC12 HH01 HH05 5H029 AJ02 AJ03 AL03 AL06 AM03 AM05 AM06 BJ02 BJ14 DJ02 HJ04 HJ07 HJ17 HJ18
Claims (3)
- 【請求項１】 円筒形電池缶内に電極捲回群と該電極捲
回群から各極端子へ接続するための接続部とを内蔵した
円筒形リチウムイオン電池において、該電池の単位体積
あたりの出力が最大となるように、該電池の直径／高さ
の比を定めたことを特徴とする円筒形リチウムイオン電
池。 - 【請求項２】 前記電池の直径／高さの比は、０．３乃
至０．４の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載
の円筒形リチウムイオン電池。 - 【請求項３】 前記電池の単位体積あたりの出力は、前
記電池の満充電状態から常温下異なる２種以上の定電流
で放電し、各放電開始後５秒目の電池電圧値を前記各電
流値に対してプロットした直線上で前記電池所定の放電
終止電圧値に対する電流値を求め、該電流値と前記放電
終止電圧値との積を前記電池の体積で除したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の円筒形リチウムイオ
ン電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07932099A JP3709965B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 円筒形リチウムイオン電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07932099A JP3709965B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 円筒形リチウムイオン電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277153A true JP2000277153A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3709965B2 JP3709965B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=13686591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07932099A Expired - Fee Related JP3709965B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 円筒形リチウムイオン電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3709965B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006134783A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Sony Corp | 電池 |
| JP2009176452A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 捲回型リチウムイオン二次電池 |
| JP2011198562A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP07932099A patent/JP3709965B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006134783A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Sony Corp | 電池 |
| JP4674459B2 (ja) * | 2004-11-08 | 2011-04-20 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| JP2009176452A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 捲回型リチウムイオン二次電池 |
| JP2011198562A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3709965B2 (ja) | 2005-10-26 |
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