JP2000311714A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 円筒形電池の集電構造を改良することにより
ＩＲ損失を少なくし高率放電特性を向上させる。 【構成】 電池要素の一方の端面には、正極集電体の正
極活物質層が形成されていない部分がセパレータの端部
を越えた突き出した突出部を有し、電池要素の他方の端
面には、負極集電体の負極活物質層が形成されていない
部分がセパレータの端部を越えて突き出した突出部を有
し、電池要素は電池缶の底部に配置された導電性弾性体
上に電池要素の端面の一方の集電体の突出部が接触する
ように配置されており、電池要素の上部の端面の突出部
と導電接触する導電性弾性体が配置されている非水電解
液二次電池。
ＩＲ損失を少なくし高率放電特性を向上させる。 【構成】 電池要素の一方の端面には、正極集電体の正
極活物質層が形成されていない部分がセパレータの端部
を越えた突き出した突出部を有し、電池要素の他方の端
面には、負極集電体の負極活物質層が形成されていない
部分がセパレータの端部を越えて突き出した突出部を有
し、電池要素は電池缶の底部に配置された導電性弾性体
上に電池要素の端面の一方の集電体の突出部が接触する
ように配置されており、電池要素の上部の端面の突出部
と導電接触する導電性弾性体が配置されている非水電解
液二次電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液を用いた二
次電池に関するものであり、とくに高電流密度の充放電
が可能な非水電解液二次電池に関するものである。
次電池に関するものであり、とくに高電流密度の充放電
が可能な非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムをドープ、脱ドープすることが
できる負極と遷移金属酸化物を含有する正極を用いたリ
チウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池
は、帯状の負極側集電体に負極活物質を塗布した帯状負
極と、帯状の正極側集電体に正極活物質を塗布した帯状
正極とをセパレータを介して積層したもの外装材で被覆
するか、あるいはこれらの積層したものを、渦巻状に巻
回して円筒状のジェリーロールと称される電池要素を作
製した後に、電池缶内に収容して電池とすることが行わ
れている。
できる負極と遷移金属酸化物を含有する正極を用いたリ
チウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池
は、帯状の負極側集電体に負極活物質を塗布した帯状負
極と、帯状の正極側集電体に正極活物質を塗布した帯状
正極とをセパレータを介して積層したもの外装材で被覆
するか、あるいはこれらの積層したものを、渦巻状に巻
回して円筒状のジェリーロールと称される電池要素を作
製した後に、電池缶内に収容して電池とすることが行わ
れている。
【０００３】とくに円筒状の電池要素を電池缶内に収容
した電池は、密閉性に優れると共に円筒状であるため
に、積層体の部位によらず一様な電池反応を行うことが
可能であるという特徴を有しており、大電流を取り出す
目的で使用される非水電解液二次電池においても円筒型
の電池が重要な位置を占めており、電気自動車、電気補
助自転車用等の動力用の大型電池としても期待されてい
る。
した電池は、密閉性に優れると共に円筒状であるため
に、積層体の部位によらず一様な電池反応を行うことが
可能であるという特徴を有しており、大電流を取り出す
目的で使用される非水電解液二次電池においても円筒型
の電池が重要な位置を占めており、電気自動車、電気補
助自転車用等の動力用の大型電池としても期待されてい
る。
【０００４】図５は、従来の円筒型の電池を説明する断
面図である。円筒型の電池５１は、電池缶５２内に、負
極側集電体に負極活物質を設けた帯状負極５３と正極側
集電体に正極活物質を設けた帯状正極５４を帯状負極お
よび帯状正極よりも幅が大きなセパレータ５５を介して
積層して巻回した電池要素５６が設けられており、電池
要素の両端面には、正極あるいは負極は突出せずセパレ
ータの端部で構成されている。電池缶５２を負極側端子
とした電池の場合には、帯状負極に取り付けた短冊状の
負極側電極リード５７を溶接等の方法によって電池缶の
内壁に接合している。また、正極側電極リード５８は、
電池内部の異常な圧力上昇時に内部の圧力を開放する圧
力開放弁等を有した、正極側端子を兼ねた電池ヘッダー
５９に接続されている。
面図である。円筒型の電池５１は、電池缶５２内に、負
極側集電体に負極活物質を設けた帯状負極５３と正極側
集電体に正極活物質を設けた帯状正極５４を帯状負極お
よび帯状正極よりも幅が大きなセパレータ５５を介して
積層して巻回した電池要素５６が設けられており、電池
要素の両端面には、正極あるいは負極は突出せずセパレ
ータの端部で構成されている。電池缶５２を負極側端子
とした電池の場合には、帯状負極に取り付けた短冊状の
負極側電極リード５７を溶接等の方法によって電池缶の
内壁に接合している。また、正極側電極リード５８は、
電池内部の異常な圧力上昇時に内部の圧力を開放する圧
力開放弁等を有した、正極側端子を兼ねた電池ヘッダー
５９に接続されている。
【０００５】このような電池においては、短冊状の電極
リードを集電体に取り付けているが、大電流を取り出す
電池においては、電極リードの取り付け部の近傍と離れ
た部分では、電流分布が不均一となるという問題点があ
った。そこで、電極リードとして断面積が大きな部材を
用いることが特開平７−１９２７１７号公報において提
案されており、多数の電極リードを取り付けることも考
えられるが、電極リードの取り付け部の厚みによって、
巻回体の正極と負極との間隔が不均一となり電池特性に
悪影響を及ぼすという問題点があった。
リードを集電体に取り付けているが、大電流を取り出す
電池においては、電極リードの取り付け部の近傍と離れ
た部分では、電流分布が不均一となるという問題点があ
った。そこで、電極リードとして断面積が大きな部材を
用いることが特開平７−１９２７１７号公報において提
案されており、多数の電極リードを取り付けることも考
えられるが、電極リードの取り付け部の厚みによって、
巻回体の正極と負極との間隔が不均一となり電池特性に
悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、巻回体の部位
によらずに均一に電流を取り出すために、電池缶内部に
設けた封口蓋に板状の集電部を多点接続すると共に、金
属バネによって封口蓋体と集電部の間に当接して電気の
導通経路を形成した、焼結式のニッケルカドミウム電池
が特開平６−３６７５６号公報において提案されてい
る。また、同様に実開平５−４５８９８号公報において
も、金属発泡体を設けて電流分流経路を形成することが
記載されている。しかしながら、これらの方法による電
流分流経路の形成は、電極リードのみを用いた場合に比
べてＩＲ損失を減少させる効果はあるものの、電極リー
ドを多数設けた場合とその効果においても大差はなく、
電気自動車用等に用いる非水電解液二次電池に適用した
場合には、電池の振動による電極リードの接続部の破壊
等の問題の対策は充分ではないという問題点を有してい
る。
によらずに均一に電流を取り出すために、電池缶内部に
設けた封口蓋に板状の集電部を多点接続すると共に、金
属バネによって封口蓋体と集電部の間に当接して電気の
導通経路を形成した、焼結式のニッケルカドミウム電池
が特開平６−３６７５６号公報において提案されてい
る。また、同様に実開平５−４５８９８号公報において
も、金属発泡体を設けて電流分流経路を形成することが
記載されている。しかしながら、これらの方法による電
流分流経路の形成は、電極リードのみを用いた場合に比
べてＩＲ損失を減少させる効果はあるものの、電極リー
ドを多数設けた場合とその効果においても大差はなく、
電気自動車用等に用いる非水電解液二次電池に適用した
場合には、電池の振動による電極リードの接続部の破壊
等の問題の対策は充分ではないという問題点を有してい
る。
【０００７】また、正極集電体および負極集電体への電
極リードの接続は、正極活物質および負極活物質を塗布
した後に、電極リードの接続部の活物質を剥離した面に
電極リードの金属片を溶接によって接合する必要があ
り、ＩＲ損失を減少させるために多数の電極リードを取
り出す場合には、電極リード接続工程に長時間を要する
という問題点もあり、また、電池の組立時に多数の電極
リードの接続をする工程が必要となり、製造工程が複雑
化するという問題点もあった。
極リードの接続は、正極活物質および負極活物質を塗布
した後に、電極リードの接続部の活物質を剥離した面に
電極リードの金属片を溶接によって接合する必要があ
り、ＩＲ損失を減少させるために多数の電極リードを取
り出す場合には、電極リード接続工程に長時間を要する
という問題点もあり、また、電池の組立時に多数の電極
リードの接続をする工程が必要となり、製造工程が複雑
化するという問題点もあった。
【０００８】また、特開平９−３０６４６５号公報に
は、巻回型の電池要素を用いたニッケル−水素二次電池
において、電極板を集電端子に接続する１円周当たりの
接続箇所数を径方向に位置に応じて、巻回体の最内周側
から最外周側に向けて増加させた電池が提案されてい
る。この方法は、巻回体からの電流の取り出しを均一化
を改善するものであるが、集電端子に溶接によって接合
するものであり、接合工程に長時間を要するという問題
点もあり、製造工程が複雑化するという問題点もあっ
た。
は、巻回型の電池要素を用いたニッケル−水素二次電池
において、電極板を集電端子に接続する１円周当たりの
接続箇所数を径方向に位置に応じて、巻回体の最内周側
から最外周側に向けて増加させた電池が提案されてい
る。この方法は、巻回体からの電流の取り出しを均一化
を改善するものであるが、集電端子に溶接によって接合
するものであり、接合工程に長時間を要するという問題
点もあり、製造工程が複雑化するという問題点もあっ
た。
【０００９】本発明は、電池要素を構成する帯状の電極
集電体の幅方向の端部の全面を導電接続部とし、電池反
応に係わる部分の近傍から、電流の入出力を行うことに
よって、高率放電の場合にもＩＲ損失を低下させること
が可能であり、しかも振動による電池要素と電池缶との
間の導電接続の破壊等を防止し、信頼性が大きな非水電
解液二次電池を提供することを課題とするものである。
集電体の幅方向の端部の全面を導電接続部とし、電池反
応に係わる部分の近傍から、電流の入出力を行うことに
よって、高率放電の場合にもＩＲ損失を低下させること
が可能であり、しかも振動による電池要素と電池缶との
間の導電接続の破壊等を防止し、信頼性が大きな非水電
解液二次電池を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極集電体と
負極集電体のそれぞれに正極活物質層、負極活物質層を
形成してセパレータを介して巻回した電池要素を電池缶
に収容した非水電解液二次電池おいて、電池要素の一方
の端面には、正極集電体の正極活物質層が形成されてい
ない部分がセパレータの端部を越えて突き出した突出部
を有し、電池要素の他方の端面には、負極集電体の負極
活物質層が形成されていない部分がセパレータの端部を
越えて突き出した突出部を有し、電池要素は電池缶の底
部に配置された導電性弾性体上に電池要素の端面の一方
の集電体の突出部が接触するように配置されており、電
池要素の上部には電池要素の上部の端面の突出部と導電
接触する導電性弾性体が配置されている非水電解液二次
電池である。電池要素の上部に配置されている導電性弾
性体には、導電性弾性体中に嵌入する突起部を有した電
池ヘッダーとの間で導電接続を形成した集電体が配置さ
れている前記の非水電解液二次電池である。電池要素の
上部に配置されている導電性弾性体中に嵌入する突起部
を有した集電体は、バネによって押圧されている前記の
非水電解液二次電池である。導電性弾性体が、金属また
は表面を金属化した、繊維状物、エキスパンデッドメタ
ル、網状物から選ばれる少なくとも一種によって形成さ
れたものである前記の非水電解液二次電池である。正極
活物質層の幅が負極活物質層の幅よりも小さく、電池要
素を形成した場合には、正極活物質層の幅方向の端部が
負極活物質層の幅方向の端部とは一致していない前記の
非水電解液二次電池である。
負極集電体のそれぞれに正極活物質層、負極活物質層を
形成してセパレータを介して巻回した電池要素を電池缶
に収容した非水電解液二次電池おいて、電池要素の一方
の端面には、正極集電体の正極活物質層が形成されてい
ない部分がセパレータの端部を越えて突き出した突出部
を有し、電池要素の他方の端面には、負極集電体の負極
活物質層が形成されていない部分がセパレータの端部を
越えて突き出した突出部を有し、電池要素は電池缶の底
部に配置された導電性弾性体上に電池要素の端面の一方
の集電体の突出部が接触するように配置されており、電
池要素の上部には電池要素の上部の端面の突出部と導電
接触する導電性弾性体が配置されている非水電解液二次
電池である。電池要素の上部に配置されている導電性弾
性体には、導電性弾性体中に嵌入する突起部を有した電
池ヘッダーとの間で導電接続を形成した集電体が配置さ
れている前記の非水電解液二次電池である。電池要素の
上部に配置されている導電性弾性体中に嵌入する突起部
を有した集電体は、バネによって押圧されている前記の
非水電解液二次電池である。導電性弾性体が、金属また
は表面を金属化した、繊維状物、エキスパンデッドメタ
ル、網状物から選ばれる少なくとも一種によって形成さ
れたものである前記の非水電解液二次電池である。正極
活物質層の幅が負極活物質層の幅よりも小さく、電池要
素を形成した場合には、正極活物質層の幅方向の端部が
負極活物質層の幅方向の端部とは一致していない前記の
非水電解液二次電池である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、帯状の正極電極および
帯状の負極電極をセパレータを介して巻回して製造した
電池要素の端面に導電性弾性体を設けることによって、
正極電極および負極電極には電極リードを接合すること
なく、巻回体の端面から延びた正極集電体の突出部およ
び負極集電体の突出部から導電接続を形成することがで
きるので、電池反応部分との導電接続の距離を短くする
ことができる。また、正極集電体あるいは負極集電体に
電極リードを取り付けた場合には、電極リードの取り付
け位置からの距離の違いによって電流分布の不均一が生
じることを避けることができなかったが、本発明の方法
によって電流分布の不均一が生じることがない電池を得
ることができる。さらに電極リードの取付工程、および
電極リードの電池缶内壁および電池ヘッダーへの接続工
程をなくすと共に、高電流密度での充放電時におけるＩ
Ｒ損失を低下させることが可能となる。しかも、巻回体
との導電接続が電極リードで形成されていないので、電
池使用時の振動による電極リードの接合部の破壊等がな
い信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することがで
きることを見いだしたものである。
帯状の負極電極をセパレータを介して巻回して製造した
電池要素の端面に導電性弾性体を設けることによって、
正極電極および負極電極には電極リードを接合すること
なく、巻回体の端面から延びた正極集電体の突出部およ
び負極集電体の突出部から導電接続を形成することがで
きるので、電池反応部分との導電接続の距離を短くする
ことができる。また、正極集電体あるいは負極集電体に
電極リードを取り付けた場合には、電極リードの取り付
け位置からの距離の違いによって電流分布の不均一が生
じることを避けることができなかったが、本発明の方法
によって電流分布の不均一が生じることがない電池を得
ることができる。さらに電極リードの取付工程、および
電極リードの電池缶内壁および電池ヘッダーへの接続工
程をなくすと共に、高電流密度での充放電時におけるＩ
Ｒ損失を低下させることが可能となる。しかも、巻回体
との導電接続が電極リードで形成されていないので、電
池使用時の振動による電極リードの接合部の破壊等がな
い信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することがで
きることを見いだしたものである。
【００１２】図１は、本発明の電池の一実施例を説明す
る断面図である。本発明の非水電解液二次電池１は、電
池缶２の底部に、底部導電性弾性体３を有し、底部導電
性弾性体上には、電池要素４のセパレータよりも突出し
た負極集電体突出部５を接して配置されており、底部導
電性弾性体３は、電池缶の底面６と電池要素４の負極集
電体突出部５との間の導電接続を形成している。電池要
素４の上部には、正極集電体突出部７がセパレータより
も突出して配置されている。正極集電体突出部７上に
は、上部導電性弾性体８が載置されており、正極集電体
突出部７と上部導電性弾性体８間の導電接続を形成して
いる。さらに、上部導電性弾性体８にはタブ付き集電体
９の突起部１０が嵌入しており、突起部１０によって上
部導電性弾性体８とタブ付き集電体９との間の導電性接
続を形成している。タブ付き集電体９に設けたタブ１１
は、外部接続端子を兼ねた電極ヘッダー１２に接続され
ている。
る断面図である。本発明の非水電解液二次電池１は、電
池缶２の底部に、底部導電性弾性体３を有し、底部導電
性弾性体上には、電池要素４のセパレータよりも突出し
た負極集電体突出部５を接して配置されており、底部導
電性弾性体３は、電池缶の底面６と電池要素４の負極集
電体突出部５との間の導電接続を形成している。電池要
素４の上部には、正極集電体突出部７がセパレータより
も突出して配置されている。正極集電体突出部７上に
は、上部導電性弾性体８が載置されており、正極集電体
突出部７と上部導電性弾性体８間の導電接続を形成して
いる。さらに、上部導電性弾性体８にはタブ付き集電体
９の突起部１０が嵌入しており、突起部１０によって上
部導電性弾性体８とタブ付き集電体９との間の導電性接
続を形成している。タブ付き集電体９に設けたタブ１１
は、外部接続端子を兼ねた電極ヘッダー１２に接続され
ている。
【００１３】タブ付き集電体９は、上部導電性弾性体８
と同様の材料で形成することが好ましく、突起部１０
は、上部導電性弾性体に容易に嵌入することができるよ
うに、先端が尖ったものが好ましく、上部導電性弾性体
８の全面にわたり面積当たりの密度が均一に配置されて
いることが好ましく、突起部１０の高さは上部導電性弾
性体が押圧された際の厚さよりも小さくすることが必要
となる。また、タブ付き集電体９の上部には、バネ１３
を設けるとともに、バネの一方の端部と結合する絶縁性
蓋体１４を設け、絶縁性蓋体１４は、電池缶２に設けた
段差部１５によって固定されている。
と同様の材料で形成することが好ましく、突起部１０
は、上部導電性弾性体に容易に嵌入することができるよ
うに、先端が尖ったものが好ましく、上部導電性弾性体
８の全面にわたり面積当たりの密度が均一に配置されて
いることが好ましく、突起部１０の高さは上部導電性弾
性体が押圧された際の厚さよりも小さくすることが必要
となる。また、タブ付き集電体９の上部には、バネ１３
を設けるとともに、バネの一方の端部と結合する絶縁性
蓋体１４を設け、絶縁性蓋体１４は、電池缶２に設けた
段差部１５によって固定されている。
【００１４】バネ１３は、一端が絶縁性蓋体１４によっ
て固定されているので、バネの作用によって電池要素４
が押圧されて、底部導電性弾性体３および上部導電性弾
性体８と電池要素４との間の導電接触が良好なものとな
る。バネ１３としては、コイルバネ、平バネ等を用いる
ことができる。
て固定されているので、バネの作用によって電池要素４
が押圧されて、底部導電性弾性体３および上部導電性弾
性体８と電池要素４との間の導電接触が良好なものとな
る。バネ１３としては、コイルバネ、平バネ等を用いる
ことができる。
【００１５】さらに、上部導電性弾性体８にはタブ付き
集電体９の突起部１０が嵌入しており、突起部１０によ
って上部導電性弾性体８とタブ付き集電体９との間の導
電性接続を形成している。タブ付き集電体９に設けたタ
ブ１１は、外部接続端子を兼ねた電極ヘッダー１２に接
続されている。
集電体９の突起部１０が嵌入しており、突起部１０によ
って上部導電性弾性体８とタブ付き集電体９との間の導
電性接続を形成している。タブ付き集電体９に設けたタ
ブ１１は、外部接続端子を兼ねた電極ヘッダー１２に接
続されている。
【００１６】その結果、電池要素４の端面の負極集電体
突出部５、あるいは正極集電体突出部７の全面から導電
性弾性体との間での導電接続が形成されるので、電池要
素の電池反応部から短い距離で導電接続手段との導電接
続が形成されるので、電池要素の電池反応部との間の電
流の入出力が効率良くできることとなる。
突出部５、あるいは正極集電体突出部７の全面から導電
性弾性体との間での導電接続が形成されるので、電池要
素の電池反応部から短い距離で導電接続手段との導電接
続が形成されるので、電池要素の電池反応部との間の電
流の入出力が効率良くできることとなる。
【００１７】また、電池要素が底部導電性弾性体、上部
導電性弾性体およびバネの弾性力によって保持されるの
で、外部からの振動によって、導電接続が破壊された
り、あるいは正極および負極集電体面から活物質が脱落
することを防止することができる。
導電性弾性体およびバネの弾性力によって保持されるの
で、外部からの振動によって、導電接続が破壊された
り、あるいは正極および負極集電体面から活物質が脱落
することを防止することができる。
【００１８】本発明の非水電解液二次電池に用いる導電
性弾性体には、金属、もしくは表面を金属化して導電性
とした物質からなる弾性を有しているものを用いること
ができる。例えば、メタルウールと称される金属の繊維
状物、エキスパンデッドメタル、網状物、ばね状物や、
合成繊維、天然繊維の表面に金属を形成したもの、ある
いは繊維の表面に金属を形成した後に繊維を焼却等の処
理によって除去したもの等を挙げることができる。
性弾性体には、金属、もしくは表面を金属化して導電性
とした物質からなる弾性を有しているものを用いること
ができる。例えば、メタルウールと称される金属の繊維
状物、エキスパンデッドメタル、網状物、ばね状物や、
合成繊維、天然繊維の表面に金属を形成したもの、ある
いは繊維の表面に金属を形成した後に繊維を焼却等の処
理によって除去したもの等を挙げることができる。
【００１９】これらの部材の断面形状は、円形の部材の
みではなく、矩形、六角形、八角形等の多角形状の部材
を用いても良い。多角形状の部材は、円形の部材に比べ
て接触面積を大きくすることができ、導電性接触が良好
となる。さらに、導電性弾性体として、径が小さな部材
を用いた場合には、各部材間で形成される空間によって
電解液が保持されるので、長期間の充放電による電解液
の分解等による電解液の減少を補充するという効果も奏
する。
みではなく、矩形、六角形、八角形等の多角形状の部材
を用いても良い。多角形状の部材は、円形の部材に比べ
て接触面積を大きくすることができ、導電性接触が良好
となる。さらに、導電性弾性体として、径が小さな部材
を用いた場合には、各部材間で形成される空間によって
電解液が保持されるので、長期間の充放電による電解液
の分解等による電解液の減少を補充するという効果も奏
する。
【００２０】また、正極集電体と接触する導電性弾性体
には、アルミニウム、チタン等の正極の電位において溶
出等のおそれのない物質を用いることが好ましく、導電
性が大きな材料を用いることが好ましい。負極集電体と
接触する導電性弾性体には、ステンレス、ニッケル等の
負極の電位において安定な物質を用いることが好まし
い。
には、アルミニウム、チタン等の正極の電位において溶
出等のおそれのない物質を用いることが好ましく、導電
性が大きな材料を用いることが好ましい。負極集電体と
接触する導電性弾性体には、ステンレス、ニッケル等の
負極の電位において安定な物質を用いることが好まし
い。
【００２１】本発明の非水電解液二次電池は、以下のよ
うにして製造することができる。（１）帯状の正極電極
および帯状の負極電極をセパレータを介して巻回し、端
面から正極集電体および負極集電体が突出した電池要素
の巻回体を製造する。 （２）電池缶の底部に導電性弾性体を挿入する。 （３）電池要素を挿入する。 （４）電池要素の上部に導電性弾性体を載置し、電解液
を注入する。
うにして製造することができる。（１）帯状の正極電極
および帯状の負極電極をセパレータを介して巻回し、端
面から正極集電体および負極集電体が突出した電池要素
の巻回体を製造する。 （２）電池缶の底部に導電性弾性体を挿入する。 （３）電池要素を挿入する。 （４）電池要素の上部に導電性弾性体を載置し、電解液
を注入する。
【００２２】（５）上部の導電性弾性体にタブ付き集電
体を載置し、バネを取り付けた絶縁性蓋体を挿入する。 （６）電池缶の上部を外部よりグルービング（溝加工）
し、電池の内壁に段差部を形成して電池缶の上部に絶縁
性蓋体を固定する。 （７）タブ付き集電体に取り付けたタブを電池ヘッダー
に接合する。 （８）電池ヘッダーをガスケットを介してかしめ加工し
て電池を封止する。
体を載置し、バネを取り付けた絶縁性蓋体を挿入する。 （６）電池缶の上部を外部よりグルービング（溝加工）
し、電池の内壁に段差部を形成して電池缶の上部に絶縁
性蓋体を固定する。 （７）タブ付き集電体に取り付けたタブを電池ヘッダー
に接合する。 （８）電池ヘッダーをガスケットを介してかしめ加工し
て電池を封止する。
【００２３】図２は、本発明の電池要素を形成する部材
を説明する図である。図２（Ａ）は正極電極２１を示
し、アルミニウム箔などの正極集電体２２上に、リチウ
ム遷移金属複合酸化物を導電剤と共に混練して製造した
正極活物質層２３が形成されており、正極集電体２２の
幅方向の一方の端部には、導電接続用の正極活物質層が
形成されていない部分２４が存在している。図２（Ｂ）
は、負極電極２５を示し、銅箔などの負極集電体２６上
に、リチウムイオンをドープおよび脱ドープすることが
できる炭素材料などの負極活物質層２７が形成されてお
り、負極集電体２６の下部には、導電接続用の負極活物
質が形成されていない部分２８が存在している。
を説明する図である。図２（Ａ）は正極電極２１を示
し、アルミニウム箔などの正極集電体２２上に、リチウ
ム遷移金属複合酸化物を導電剤と共に混練して製造した
正極活物質層２３が形成されており、正極集電体２２の
幅方向の一方の端部には、導電接続用の正極活物質層が
形成されていない部分２４が存在している。図２（Ｂ）
は、負極電極２５を示し、銅箔などの負極集電体２６上
に、リチウムイオンをドープおよび脱ドープすることが
できる炭素材料などの負極活物質層２７が形成されてお
り、負極集電体２６の下部には、導電接続用の負極活物
質が形成されていない部分２８が存在している。
【００２４】図２（Ａ）および（Ｂ）で示した正極電極
と負極電極は、正極電極の正極活物質層を形成していな
い部分、および負極電極の負極活物質層を形成していな
い部分の少なくとも一部分をセパレータの端部からはみ
出した状態で巻回して電池要素を製造することができ
る。
と負極電極は、正極電極の正極活物質層を形成していな
い部分、および負極電極の負極活物質層を形成していな
い部分の少なくとも一部分をセパレータの端部からはみ
出した状態で巻回して電池要素を製造することができ
る。
【００２５】図３は、本発明の電池要素の断面の一部を
説明する図である。正極電極２１の正極集電体２２の正
極活物質層が形成されていない部分２４は、セパレータ
２９の端部よりも突き出して配置されており、また、負
極電極２５の負極集電体２６上に負極活物質層２７が形
成されていない部分２８も、同様にセパレータ２９から
突出して配置されている。
説明する図である。正極電極２１の正極集電体２２の正
極活物質層が形成されていない部分２４は、セパレータ
２９の端部よりも突き出して配置されており、また、負
極電極２５の負極集電体２６上に負極活物質層２７が形
成されていない部分２８も、同様にセパレータ２９から
突出して配置されている。
【００２６】また、正極活物質層および負極活物質層の
形成層の幅は、同一ではなく図３に示すように一方を短
くするとともに、正極活物質層の幅方向の端部が負極活
物質層の幅方向の端部とは一致しないようにし、正極活
物質層の幅方向の端部が負極活物質層の幅方向の端部よ
りも内側になることが安全性の面からも好ましい。
形成層の幅は、同一ではなく図３に示すように一方を短
くするとともに、正極活物質層の幅方向の端部が負極活
物質層の幅方向の端部とは一致しないようにし、正極活
物質層の幅方向の端部が負極活物質層の幅方向の端部よ
りも内側になることが安全性の面からも好ましい。
【００２７】正極集電体および負極集電体のセパレータ
の端部からの突出部は、電池要素を電池缶内に挿入して
電池を組み立てた場合に、突出部を直接的に導電性弾性
体と接触させることが集電体との電流の入出力の点から
は好ましい。巻回体を電池缶内に挿入した場合に、近傍
の集電体の突出部同士が接触することなく、集電体の突
出部を確実に導電性弾性体と直接的に接触させるために
は、巻回体の端面の強度、セパレータの剛性、および集
電体の剛性を考慮して集電体の端部からの突出部の大き
さを調整することが好ましい。例えば、正極集電体およ
び負極集電体の突出量は、セパレータの厚さと同程度、
あるいはそれよりも小さくすることが挙げられる。ま
た、巻回数が小さい場合には、端面に加わる圧力に対す
る強度が小さくなるので、巻回数は１６回以上とするこ
とが好ましく、巻回体の径は１８ｍｍ以上とすることが
好ましい。
の端部からの突出部は、電池要素を電池缶内に挿入して
電池を組み立てた場合に、突出部を直接的に導電性弾性
体と接触させることが集電体との電流の入出力の点から
は好ましい。巻回体を電池缶内に挿入した場合に、近傍
の集電体の突出部同士が接触することなく、集電体の突
出部を確実に導電性弾性体と直接的に接触させるために
は、巻回体の端面の強度、セパレータの剛性、および集
電体の剛性を考慮して集電体の端部からの突出部の大き
さを調整することが好ましい。例えば、正極集電体およ
び負極集電体の突出量は、セパレータの厚さと同程度、
あるいはそれよりも小さくすることが挙げられる。ま
た、巻回数が小さい場合には、端面に加わる圧力に対す
る強度が小さくなるので、巻回数は１６回以上とするこ
とが好ましく、巻回体の径は１８ｍｍ以上とすることが
好ましい。
【００２８】巻回体からの下部の集電体の突出量が大き
く、突出部が折れ曲がる場合には、折れ曲がった集電体
間の接触により導電接触が形成されるので、集電体の突
出部を通じた電流の入出力が可能となる。また、電池の
径、および高さが小さく、電池要素の巻回テンションが
小さな場合には、巻回体中へ電解液が比較的浸透し易い
ので、集電体の突出部が折れ曲がった場合でも、電池要
素への電解液の浸透を充分に確保することができる。
く、突出部が折れ曲がる場合には、折れ曲がった集電体
間の接触により導電接触が形成されるので、集電体の突
出部を通じた電流の入出力が可能となる。また、電池の
径、および高さが小さく、電池要素の巻回テンションが
小さな場合には、巻回体中へ電解液が比較的浸透し易い
ので、集電体の突出部が折れ曲がった場合でも、電池要
素への電解液の浸透を充分に確保することができる。
【００２９】一方、電池の径および高さが大きく、電池
要素の巻回テンションが大きな場合には、導電性弾性体
を構成する個々の部材の径を小さくすることによって、
集電体の突出部が折れ曲がった場合にも巻回体の内部へ
の電解液の経路を確保が可能となり、集電体間に電解液
の経路を確保することができるので巻回体への電解液の
供給が行われ電池の機能には悪影響を及ぼすことはな
い。
要素の巻回テンションが大きな場合には、導電性弾性体
を構成する個々の部材の径を小さくすることによって、
集電体の突出部が折れ曲がった場合にも巻回体の内部へ
の電解液の経路を確保が可能となり、集電体間に電解液
の経路を確保することができるので巻回体への電解液の
供給が行われ電池の機能には悪影響を及ぼすことはな
い。
【００３０】本発明の非水電解液二次電池に用いる導電
性弾性体には、金属、もしくは表面を金属化して導電性
とした物質からなり、弾性を有しているものを用いるこ
とができる。例えば、メタルウールと称される金属の繊
維状物、エキスパンデッドメタル、網状物、ばね状物
や、合成繊維、天然繊維の表面に金属を形成したもの、
あるいは繊維の表面に金属を形成した後に繊維を焼却等
の処理によって除去したもの等を挙げることができる。
性弾性体には、金属、もしくは表面を金属化して導電性
とした物質からなり、弾性を有しているものを用いるこ
とができる。例えば、メタルウールと称される金属の繊
維状物、エキスパンデッドメタル、網状物、ばね状物
や、合成繊維、天然繊維の表面に金属を形成したもの、
あるいは繊維の表面に金属を形成した後に繊維を焼却等
の処理によって除去したもの等を挙げることができる。
【００３１】また、導電性弾性体が正極集電体に接触す
る場合には、アルミニウム、チタン等の正極の電位にお
いて溶出等のおそれのない物質を用いることが好まし
く、導電性が大きな材料を用いることが好ましい。導電
性弾性体が負極集電体に接触する場合には、ステンレ
ス、ニッケル等の負極の電位において安定な物質を用い
ることが好ましい。
る場合には、アルミニウム、チタン等の正極の電位にお
いて溶出等のおそれのない物質を用いることが好まし
く、導電性が大きな材料を用いることが好ましい。導電
性弾性体が負極集電体に接触する場合には、ステンレ
ス、ニッケル等の負極の電位において安定な物質を用い
ることが好ましい。
【００３２】導電性弾性体の使用量は、接触する集電体
あるいは電池缶との間の接触面積を考慮して決定するこ
とができる。
あるいは電池缶との間の接触面積を考慮して決定するこ
とができる。
【００３３】図４は、各種の材料の接触面積と許容電流
の関係を説明する図であり、ステンレス缶の場合には同
一の接触面積では許容電流が小さいが、ステンレス缶で
は、底面全体を導電性弾性体接触させることができるの
で、実用的には問題は生じない。
の関係を説明する図であり、ステンレス缶の場合には同
一の接触面積では許容電流が小さいが、ステンレス缶で
は、底面全体を導電性弾性体接触させることができるの
で、実用的には問題は生じない。
【００３４】なお、以上の説明では、電池缶が負極集電
体と導電接続する例について述べたが、アルミニウム等
を電池缶とした電池缶が正極となるものであっても良
く、この場合には、以上の説明における正極と負極が逆
となる。
体と導電接続する例について述べたが、アルミニウム等
を電池缶とした電池缶が正極となるものであっても良
く、この場合には、以上の説明における正極と負極が逆
となる。
【００３５】
【発明の効果】電池要素の巻回体の端面に突出した正極
集電体および負極集電体に導電性弾性体を接触して配置
し押圧したので、正極電極および負極電極の端面の全面
から導電接続を形成することができるので、電池要素の
電池反応部から短い距離で導電接続を形成することがで
きるので、電池反応部との間で効率的な電流の入出力が
可能となるとともに、電極リードの取付工程、電極リー
ドの電池缶内壁および電池ヘッダーへの接続工程をなく
し、電池使用時の振動による導電接続の破壊等を防止し
た電池を得ることができる。また、電池自動車等の高率
放電用の非水電解液二次電池を得ることができる。
集電体および負極集電体に導電性弾性体を接触して配置
し押圧したので、正極電極および負極電極の端面の全面
から導電接続を形成することができるので、電池要素の
電池反応部から短い距離で導電接続を形成することがで
きるので、電池反応部との間で効率的な電流の入出力が
可能となるとともに、電極リードの取付工程、電極リー
ドの電池缶内壁および電池ヘッダーへの接続工程をなく
し、電池使用時の振動による導電接続の破壊等を防止し
た電池を得ることができる。また、電池自動車等の高率
放電用の非水電解液二次電池を得ることができる。
【図１】図１は、本発明の電池の一実施例を説明する断
面図である。
面図である。
【図２】図２は、本発明の電池要素を形成する部材を説
明する図である。
明する図である。
【図３】図３は、本発明の電池要素の断面の一部を説明
する図である。
する図である。
【図４】図４は、各種の材料の接触面積と許容電流の関
係を説明する図であり、ステン
係を説明する図であり、ステン
【図５】図５は、従来の円筒型の電池を説明する断面図
である。
である。
１…非水電解液二次電池 ２…電池缶 ３…底部導電性弾性体 ４…電池要素 ５…負極集電体端部 ６…底面 ７…正極集電体端部 ８…上部導電性弾性体 ９…タブ付き集電体 １０…突起部 １１…タブ １２…電極ヘッダー １３…バネ １４…絶縁性蓋体 １５…段差部 ２１…正極電極 ２２…正極集電体 ２３…正極活物質層 ２４…正極活物質層が形成されていない部分 ２５…負極電極 ２６…負極集電体 ２７…負極活物質層 ２８…負極活物質が形成されていない部分 ２９…セパレータ ５１…円筒型の電池 ５２…電池缶 ５３…帯状負極 ５４…帯状正極 ５５…セパレータ ５６…電池要素 ５７…負極側電極リード ５８…正極側電極リード ５９…電池ヘッダー
Claims (5)
- 【請求項１】 正極集電体と負極集電体のそれぞれに正
極活物質層、負極活物質層を形成してセパレータを介し
て巻回した電池要素を電池缶に収容した非水電解液二次
電池おいて、電池要素の一方の端面には、正極集電体の
正極活物質層が形成されていない部分がセパレータの端
部を越えて突き出した突出部を有し、電池要素の他方の
端面には、負極集電体の負極活物質層が形成されていな
い部分がセパレータの端部を越えて突き出した突出部を
有し、電池要素は電池缶の底部に配置された導電性弾性
体上に電池要素の端面の一方の集電体の突出部が接触す
るように配置されており、電池要素の上部には、電池要
素の端面の突出部と導電接触する導電性弾性体が配置さ
れていることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 【請求項２】 電池要素の上部に配置されている導電性
弾性体上には、導電性弾性体中に嵌入する突起部を有し
た電池ヘッダーとの間で導電接続を形成した集電体が配
置されていることを特徴とする請求項１記載の非水電解
液二次電池。 - 【請求項３】 電池要素の上部に配置されている導電性
弾性体中に嵌入する突起部を有した集電体は、バネによ
って押圧されていることを特徴とする請求項２記載の非
水電解液二次電池。 - 【請求項４】 導電性弾性体が、金属または表面を金属
化した、繊維状物、エキスパンデッドメタル、網状物か
ら選ばれる少なくとも一種によって形成されたものであ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の二次電池。 - 【請求項５】 正極活物質層の幅が負極活物質層の幅よ
りも小さく、電池要素を形成した場合には、正極活物質
層の幅方向の端部が負極活物質層の幅方向の端部とは一
致していないことを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11789399A JP3432171B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 非水電解液二次電池 |
| CN00106181A CN1133227C (zh) | 1999-04-26 | 2000-04-26 | 非水电解质溶液二次电池 |
| DE10020413A DE10020413B4 (de) | 1999-04-26 | 2000-04-26 | Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten |
| US09/558,370 US6372380B1 (en) | 1999-04-26 | 2000-04-26 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11789399A JP3432171B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000311714A true JP2000311714A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3432171B2 JP3432171B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=14722834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11789399A Expired - Lifetime JP3432171B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6372380B1 (ja) |
| JP (1) | JP3432171B2 (ja) |
| CN (1) | CN1133227C (ja) |
| DE (1) | DE10020413B4 (ja) |
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| US11955665B2 (en) | 2019-11-01 | 2024-04-09 | Lg Energy Solution, Ltd. | Secondary battery and method for manufacturing the same |
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| KR100536253B1 (ko) * | 2004-03-24 | 2005-12-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
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| CN101626067B (zh) * | 2008-07-10 | 2013-01-16 | 深圳市比克电池有限公司 | 一种电芯极耳与盖板的连接结构 |
| DE102008055161A1 (de) * | 2008-12-29 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Batteriemodul |
| CN106784440B (zh) * | 2017-01-04 | 2021-11-19 | 上海电气国轩新能源科技(苏州)有限公司 | 圆柱电池弹压式盖帽 |
| CN109004261A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-14 | 广东微电新能源有限公司 | 一种电池 |
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-
1999
- 1999-04-26 JP JP11789399A patent/JP3432171B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
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