JP2001035476A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極板打抜き金型を別途用意することなく、形
状変更に迅速且つ低経費で対応できる電池を提供する。 【構成】 積層式極群の電極外周部の少なくとも一箇所
に集電タブが配置され、該集電タブの幅が端子の幅より
大で、かつ、正極と負極の集電タブが互いに重ならない
ことを特徴とすることで、上記目的を達成できる。
状変更に迅速且つ低経費で対応できる電池を提供する。 【構成】 積層式極群の電極外周部の少なくとも一箇所
に集電タブが配置され、該集電タブの幅が端子の幅より
大で、かつ、正極と負極の集電タブが互いに重ならない
ことを特徴とすることで、上記目的を達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質電池に
関し、特に、外装体に金属樹脂複合体フィルムを用いた
非水電解質電池に関する。
関し、特に、外装体に金属樹脂複合体フィルムを用いた
非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯携帯用端末機器の普及により、軽量
でエネルギー密度の高いリチウムイオン電池が重用され
ている。携帯用端末機器の多種多様な形状に対応して、
電池にもそれに対応した多種多様な形状が求められるよ
うになった。電池の生産ラインにおける寸法や形状の変
更、即ち型変えは、低コストで短時間で行うことが要求
されるが、従来の円筒型電池や角型電池では、電槽用の
金型変更が必要である。この金型変更には、金型の製造
期間がかかり、製造コストもかさむので、前記要求を満
たすことができなかった。
でエネルギー密度の高いリチウムイオン電池が重用され
ている。携帯用端末機器の多種多様な形状に対応して、
電池にもそれに対応した多種多様な形状が求められるよ
うになった。電池の生産ラインにおける寸法や形状の変
更、即ち型変えは、低コストで短時間で行うことが要求
されるが、従来の円筒型電池や角型電池では、電槽用の
金型変更が必要である。この金型変更には、金型の製造
期間がかかり、製造コストもかさむので、前記要求を満
たすことができなかった。
【０００３】近年、金属電槽を用いない電池として、例
えばアルミラミネートフィルムと称される金属樹脂複合
体フィルムで封口した扁平型電池が注目されている。こ
の扁平型電池では、寸法や形状変更のための金型変更は
必要でないが、電極端子位置の変更に対応するために
は、正極板および負極板に設けるタブの位置を変更する
必要があったので、極板打抜き金型の設計および製造に
時間と経費が嵩んでいた。
えばアルミラミネートフィルムと称される金属樹脂複合
体フィルムで封口した扁平型電池が注目されている。こ
の扁平型電池では、寸法や形状変更のための金型変更は
必要でないが、電極端子位置の変更に対応するために
は、正極板および負極板に設けるタブの位置を変更する
必要があったので、極板打抜き金型の設計および製造に
時間と経費が嵩んでいた。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来
技術の問題点に鑑みなされたものであり、極板打抜き金
型を別途用意することなく、形状変更に迅速且つ低経費
で対応できる電池を提供するものである。
技術の問題点に鑑みなされたものであり、極板打抜き金
型を別途用意することなく、形状変更に迅速且つ低経費
で対応できる電池を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、積層式極群の電極外周部の少なくとも一
箇所に集電タブが配置され、該集電タブの幅が端子の幅
より大で、かつ、正極と負極の集電タブが互いに重なら
ないことを特徴とする外装体に金属樹脂複合体フィルム
を用いた非水電解質電池である。また、活物質層が片面
塗工され、かつ、極板内に対称面を有する位置に集電タ
ブが配置されている非水電解質電池である。また、電解
質が固体電解質またはゲル電解質である非水電解質電池
である。
め、本発明は、積層式極群の電極外周部の少なくとも一
箇所に集電タブが配置され、該集電タブの幅が端子の幅
より大で、かつ、正極と負極の集電タブが互いに重なら
ないことを特徴とする外装体に金属樹脂複合体フィルム
を用いた非水電解質電池である。また、活物質層が片面
塗工され、かつ、極板内に対称面を有する位置に集電タ
ブが配置されている非水電解質電池である。また、電解
質が固体電解質またはゲル電解質である非水電解質電池
である。
【０００６】すなわち、幅の広い集電タブを電極の外周
に形成させ、発電要素に端子を溶接する部位の自由度を
高めたものである。
に形成させ、発電要素に端子を溶接する部位の自由度を
高めたものである。
【０００７】端子の接着位置の自由度を持たすため、集
電タブの幅は、少なくとも端子の幅よりも大きいことが
求められる。また、少なくとも端子を配置する範囲は、
広ければ広いほど端子溶接位置の自由度が上がるので好
ましいが、広すぎると、対向する電極の集電タブに重な
ると短絡するため、対向する電極の集電タブに重ならな
い範囲内にする必要がある。
電タブの幅は、少なくとも端子の幅よりも大きいことが
求められる。また、少なくとも端子を配置する範囲は、
広ければ広いほど端子溶接位置の自由度が上がるので好
ましいが、広すぎると、対向する電極の集電タブに重な
ると短絡するため、対向する電極の集電タブに重ならな
い範囲内にする必要がある。
【０００８】片面塗工された正極板および負極板から構
成される電極対を積層および並列接続して極群を形成す
る際、片面塗工された正極板および負極板から構成され
る電極対では正極板および負極板の塗工されていない集
電体金属面があるために、同方向で正極板および負極板
の露出金属面同士が積層されると正極と負極が短絡した
状態となる。これを防止するため、前記正極板および負
極板は、交互に向きをかえて同極同士、すなわち正極と
正極または負極と負極の露出金属面が重なり合うように
積層する必要がある。そして、集電タブの位置が左右で
非対称である場合、積層された極群に形成される複数個
の同極の集電タブ位置が互い違いとなり、端子とうまく
接合できないことが問題であった。
成される電極対を積層および並列接続して極群を形成す
る際、片面塗工された正極板および負極板から構成され
る電極対では正極板および負極板の塗工されていない集
電体金属面があるために、同方向で正極板および負極板
の露出金属面同士が積層されると正極と負極が短絡した
状態となる。これを防止するため、前記正極板および負
極板は、交互に向きをかえて同極同士、すなわち正極と
正極または負極と負極の露出金属面が重なり合うように
積層する必要がある。そして、集電タブの位置が左右で
非対称である場合、積層された極群に形成される複数個
の同極の集電タブ位置が互い違いとなり、端子とうまく
接合できないことが問題であった。
【０００９】そこで、集電タブをその極板内に対称面を
持つように配置し、片面塗工電極が向きをかえて積層さ
れても、集電タブは他の発電要素の同極に配置されてい
る集電タブに重なり、端子と接合できる様に改善したも
のである。
持つように配置し、片面塗工電極が向きをかえて積層さ
れても、集電タブは他の発電要素の同極に配置されてい
る集電タブに重なり、端子と接合できる様に改善したも
のである。
【００１０】外装体に金属樹脂複合体フィルムを用いた
非水電解質電池においては、金属樹脂複合体フィルム
は、従来の金属缶の電槽に比較して、外的衝撃に弱く破
損し易いため、電解質が液体であると破損部からの漏液
が問題となる。また、液保持性の低い電極やセパレータ
を用いている場合においては、正極端子と負極端子を電
池の同一辺から各一個所づつ出す場合には、該辺を上方
に向けておくことで、流れ出た電解液が封口部を汚染す
ることを避けることができるが、正極端子と負極端子を
電池の異なる辺から出す場合、正極端子と負極端子をそ
れぞれ複数個づつ出す場合、あるいはこれらの端子の出
し方を不特定に変更可能にする場合には、電解液が重力
によって流動もしくは、しみ出してしてしまい、封口部
を汚染するので、充分な封口が得られないという問題が
あった。このため、電解質は流動性のないポリマー電解
質またはゲル電解質が好適である。
非水電解質電池においては、金属樹脂複合体フィルム
は、従来の金属缶の電槽に比較して、外的衝撃に弱く破
損し易いため、電解質が液体であると破損部からの漏液
が問題となる。また、液保持性の低い電極やセパレータ
を用いている場合においては、正極端子と負極端子を電
池の同一辺から各一個所づつ出す場合には、該辺を上方
に向けておくことで、流れ出た電解液が封口部を汚染す
ることを避けることができるが、正極端子と負極端子を
電池の異なる辺から出す場合、正極端子と負極端子をそ
れぞれ複数個づつ出す場合、あるいはこれらの端子の出
し方を不特定に変更可能にする場合には、電解液が重力
によって流動もしくは、しみ出してしてしまい、封口部
を汚染するので、充分な封口が得られないという問題が
あった。このため、電解質は流動性のないポリマー電解
質またはゲル電解質が好適である。
【００１１】
【発明の実施形態】本発明の実施例を挙げ、本発明を具
体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみ
に限定されるものではない。
体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみ
に限定されるものではない。
【００１２】（実施例）エチレンカーボネートとγ−ブ
チロラクトンの２：３の重量比で混合した溶液に、Ｌｉ
ＢＦ4 を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させた電解液に、ポ
リエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドの共
重合体でアクリル酸エステル基が３個付加されたマクロ
マーを２０重量％混合し、ポリマー電解質前駆体Ａを調
整した。平均分子量が５００であるビスフェノールＡの
エチレンオキサイド付加体をアクリレート化したモノマ
ーを上記電解液に２０％混合し、ポリマー電解質前駆体
Ｂを調整した。
チロラクトンの２：３の重量比で混合した溶液に、Ｌｉ
ＢＦ4 を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させた電解液に、ポ
リエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドの共
重合体でアクリル酸エステル基が３個付加されたマクロ
マーを２０重量％混合し、ポリマー電解質前駆体Ａを調
整した。平均分子量が５００であるビスフェノールＡの
エチレンオキサイド付加体をアクリレート化したモノマ
ーを上記電解液に２０％混合し、ポリマー電解質前駆体
Ｂを調整した。
【００１３】セパレーターは、厚み３０μｍのポリプロ
ピレン不織布にポリマー電解質前駆体Ａを含浸させ、そ
れに電子線を照射することにより得られた厚さ３５μの
ゲル状フィルムを用いた。
ピレン不織布にポリマー電解質前駆体Ａを含浸させ、そ
れに電子線を照射することにより得られた厚さ３５μの
ゲル状フィルムを用いた。
【００１４】正極には、８７重量部の正極活物質である
ＬｉＣｏＯ2 と、８．５重量部の導電助剤である人造鱗
片状黒鉛および１．５重量部のアセチレンブラックとを
混合した混合粉体に、１２重量％ポリフッ化ビニリデン
のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を２５重量部加えて
練り、さらにＮ−メチル−２−ピロリドンを２９重量部
加えてペースト状にしたものを集電体となる２０μｍア
ルミニウム箔上に約２６０μｍの厚さでで塗布したもの
を乾燥後、金型で打抜き、約１００μｍにプレスしたも
のを用いた。金型で打ち抜かれた正極板の形状は、長辺
が６１ｍｍで短辺が４２ｍｍである長方形の電極部に長
さ５ｍｍで幅１８ｍｍの集電タブが前記電極外周部の一
辺の中心に配置された図１に示すような極板形状とし
た。また、ここで作製した極板は図１の破線で示した対
称面５を極板内に持つ。図１において、１は正極集電タ
ブ、２は正極である。
ＬｉＣｏＯ2 と、８．５重量部の導電助剤である人造鱗
片状黒鉛および１．５重量部のアセチレンブラックとを
混合した混合粉体に、１２重量％ポリフッ化ビニリデン
のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を２５重量部加えて
練り、さらにＮ−メチル−２−ピロリドンを２９重量部
加えてペースト状にしたものを集電体となる２０μｍア
ルミニウム箔上に約２６０μｍの厚さでで塗布したもの
を乾燥後、金型で打抜き、約１００μｍにプレスしたも
のを用いた。金型で打ち抜かれた正極板の形状は、長辺
が６１ｍｍで短辺が４２ｍｍである長方形の電極部に長
さ５ｍｍで幅１８ｍｍの集電タブが前記電極外周部の一
辺の中心に配置された図１に示すような極板形状とし
た。また、ここで作製した極板は図１の破線で示した対
称面５を極板内に持つ。図１において、１は正極集電タ
ブ、２は正極である。
【００１５】負極には、負極活物質の黒鉛系炭素として
層間距離ｄ００２が３．３７Å、結晶子サイズＬｃが３
６０Åである繊維状人造黒鉛９４重量部に１２重量％ポ
リフッ化ビニリデンのＮ−メチル−２−ピロリドン溶液
を５０重量部加えて練り、さらにＮ−メチル−２−ピロ
リドンを２４重量部加えてペースト状にしたものを集電
体となる１２μｍ電解銅箔上に約２１０μｍで塗布した
ものを乾燥後、金型で打抜き約１０５μｍにプレスした
ものを用いた。金型で打ち抜かれた負極板の形状は、長
辺が６２ｍｍで短辺が４３ｍｍである長方形の電極部に
長さ５ｍｍで幅８ｍｍ集電タブが前記電極外周部の一辺
の両端に配置された図２に示すような集電タブが２箇所
に形成された電極形状とした。また、ここで作製した極
板は図２の破線で示した対称面５を極板内に持つ。図２
において、３は負極集電タブ、４は負極である。
層間距離ｄ００２が３．３７Å、結晶子サイズＬｃが３
６０Åである繊維状人造黒鉛９４重量部に１２重量％ポ
リフッ化ビニリデンのＮ−メチル−２−ピロリドン溶液
を５０重量部加えて練り、さらにＮ−メチル−２−ピロ
リドンを２４重量部加えてペースト状にしたものを集電
体となる１２μｍ電解銅箔上に約２１０μｍで塗布した
ものを乾燥後、金型で打抜き約１０５μｍにプレスした
ものを用いた。金型で打ち抜かれた負極板の形状は、長
辺が６２ｍｍで短辺が４３ｍｍである長方形の電極部に
長さ５ｍｍで幅８ｍｍ集電タブが前記電極外周部の一辺
の両端に配置された図２に示すような集電タブが２箇所
に形成された電極形状とした。また、ここで作製した極
板は図２の破線で示した対称面５を極板内に持つ。図２
において、３は負極集電タブ、４は負極である。
【００１６】前記正極および負極に、ポリマー電解質前
駆体Ｂを真空含浸により浸透させ、電子線照射を行い、
電極内にポリマー電解質を形成した。これらの間に前記
セパレーター挟み、重ねた一対の正・負極から構成され
る発電要素を図３に示す。６はセパレ−タである。ま
た、前記発電要素の面を交互に反転させて積層した積層
式極群を図４に示す。前記積層式極群に対し、幅５ｍｍ
のアルミニウム製の端子を正極集電タブの端に溶着し、
前記端子と同方向にある負極集電タブの端に幅５ｍｍの
ニッケル製の端子を溶着した。
駆体Ｂを真空含浸により浸透させ、電子線照射を行い、
電極内にポリマー電解質を形成した。これらの間に前記
セパレーター挟み、重ねた一対の正・負極から構成され
る発電要素を図３に示す。６はセパレ−タである。ま
た、前記発電要素の面を交互に反転させて積層した積層
式極群を図４に示す。前記積層式極群に対し、幅５ｍｍ
のアルミニウム製の端子を正極集電タブの端に溶着し、
前記端子と同方向にある負極集電タブの端に幅５ｍｍの
ニッケル製の端子を溶着した。
【００１７】端子７を溶着した発電要素を金属樹脂複合
体フィルム８で封口した非水電解質電池を図５に示す。
この図では、正・負極端子は、電池の一辺から各一つづ
つ出ているよう配置されているが、必ずしも正極端子と
負極端子が同一辺から出ている必要はなく、また、正極
端子や負極端子の個数も一個である必要はなく、同一で
ある必要もない。
体フィルム８で封口した非水電解質電池を図５に示す。
この図では、正・負極端子は、電池の一辺から各一つづ
つ出ているよう配置されているが、必ずしも正極端子と
負極端子が同一辺から出ている必要はなく、また、正極
端子や負極端子の個数も一個である必要はなく、同一で
ある必要もない。
【００１８】（比較例）金型で打抜くまでの工程は実施
例と同じ方法で作成した正極に対し、長辺が６１ｍｍで
短辺が４２ｍｍである長方形の電極部に長さ５ｍｍの集
電タブが幅５ｍｍで、電極の塗工面を上にして前記電極
外周部の一辺の左端から１２ｍｍのところに集電タブの
左端が来るように前記電極外周部の一辺に配置された図
６に示すような極板形状に金型で打抜き、約１００μｍ
にプレスし、正極板を作成した。また、前記正極板の鏡
像体である前記集電タブが前記電極外周部の一辺の右端
から１２ｍｍのところに集電タブの左端が来るように前
記電極外周部の一辺に配置された図７に示すような極板
も、同様にして金型で打抜き作製した。
例と同じ方法で作成した正極に対し、長辺が６１ｍｍで
短辺が４２ｍｍである長方形の電極部に長さ５ｍｍの集
電タブが幅５ｍｍで、電極の塗工面を上にして前記電極
外周部の一辺の左端から１２ｍｍのところに集電タブの
左端が来るように前記電極外周部の一辺に配置された図
６に示すような極板形状に金型で打抜き、約１００μｍ
にプレスし、正極板を作成した。また、前記正極板の鏡
像体である前記集電タブが前記電極外周部の一辺の右端
から１２ｍｍのところに集電タブの左端が来るように前
記電極外周部の一辺に配置された図７に示すような極板
も、同様にして金型で打抜き作製した。
【００１９】金型で打抜くまでの工程は実施例と同じ方
法で作成した負極に対し、長辺が６２ｍｍで短辺が４３
ｍｍである長方形の電極部に長さ５ｍｍで幅５ｍｍ集電
タブが前記電極外周部の一辺の左端に配置された図８に
示すような極板形状に金型で打抜き、約１００μｍにプ
レスし、負極板を作製した。また、前記負極板の鏡像体
である前記集電タブが前記電極外周部の一辺の右端に配
置された図９に示すような極板も、同様にして金型で打
抜き作製した。
法で作成した負極に対し、長辺が６２ｍｍで短辺が４３
ｍｍである長方形の電極部に長さ５ｍｍで幅５ｍｍ集電
タブが前記電極外周部の一辺の左端に配置された図８に
示すような極板形状に金型で打抜き、約１００μｍにプ
レスし、負極板を作製した。また、前記負極板の鏡像体
である前記集電タブが前記電極外周部の一辺の右端に配
置された図９に示すような極板も、同様にして金型で打
抜き作製した。
【００２０】前記正極および負極に、ポリマー電解質前
駆体Ｂを真空含浸により浸透させ、電子線照射を行い、
電極内にポリマー電解質を形成した。これらの間に前記
セパレーター挟み、重ねた一対の正・負極から構成され
る発電要素を図１０に示す。また、前記発電要素の面を
交互に反転させて積層した積層式極群を図１１に示す。
前記積層式極群に対し、幅５ｍｍのアルミニウム製の端
子を正極集電タブの端に溶着し、前記端子と同方向にあ
る負極集電タブの端に幅５ｍｍのニッケル製の端子を溶
着した。
駆体Ｂを真空含浸により浸透させ、電子線照射を行い、
電極内にポリマー電解質を形成した。これらの間に前記
セパレーター挟み、重ねた一対の正・負極から構成され
る発電要素を図１０に示す。また、前記発電要素の面を
交互に反転させて積層した積層式極群を図１１に示す。
前記積層式極群に対し、幅５ｍｍのアルミニウム製の端
子を正極集電タブの端に溶着し、前記端子と同方向にあ
る負極集電タブの端に幅５ｍｍのニッケル製の端子を溶
着した。
【００２１】端子を溶着した発電要素を金属樹脂複合体
フィルムで封口した非水電解質電池の概略図は、図５に
示す実施例と同様になる。
フィルムで封口した非水電解質電池の概略図は、図５に
示す実施例と同様になる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、幅の広い集電タブを電極の外周に形成させ、
発電要素に端子を溶接する部位の自由度を高めることに
よって、端子位置の変更による極板打抜き金型の設計と
製造の手間を省き、形状変化に迅速且つ低経費で対応で
きる。更に、極板内に鏡像面を持たせることにより、片
面塗工された極板の積層式極群の作製時に極板の種類を
二分の一にすることが可能となったので、製造工数と電
極打抜き金型の数を削減することができる。したがっ
て、その工業的価値は極めて大である。
によれば、幅の広い集電タブを電極の外周に形成させ、
発電要素に端子を溶接する部位の自由度を高めることに
よって、端子位置の変更による極板打抜き金型の設計と
製造の手間を省き、形状変化に迅速且つ低経費で対応で
きる。更に、極板内に鏡像面を持たせることにより、片
面塗工された極板の積層式極群の作製時に極板の種類を
二分の一にすることが可能となったので、製造工数と電
極打抜き金型の数を削減することができる。したがっ
て、その工業的価値は極めて大である。
【図１】幅広の集電タブを形成した正極用極板である
【図２】集電タブを２箇所設けた負極用極板である
【図３】実施例の発電要素である
【図４】実施例の積層式極群である
【図５】外装体に金属樹脂複合体フィルムを用いた非水
電解質電池である
電解質電池である
【図６】比較例の正極用極板である
【図７】図５の正極用極板の鏡像体である
【図８】比較例の負極用極板である
【図９】図７の負極用極板の鏡像体である
【図１０】比較例の発電要素である
【図１１】比較例の積層式極群である
１ 正極集電タブ ２ 正極 ３ 負極集電タブ ４ 負極 ５ 対称面 ８ 金属樹脂複合体フィルム
フロントページの続き (72)発明者 温田 敏之 大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号 株 式会社ユアサコーポレーション内 Ｆターム(参考） 5H011 AA09 BB04 CC02 CC06 CC10 EE04 FF02 GG09 HH02 JJ03 JJ14 5H022 AA09 BB11 CC19 CC20 EE03 EE04 5H029 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ22 DJ02 DJ07 EJ01 EJ12 HJ04
Claims (3)
- 【請求項１】 積層式極群の電極外周部の少なくとも一
箇所に集電タブが配置され、該集電タブの幅が端子の幅
より大で、かつ、正極と負極の集電タブが互いに重なら
ないことを特徴とする外装体に金属樹脂複合体フィルム
を用いた非水電解質電池 - 【請求項２】 活物質層が片面塗工され、かつ、極板内
に対称面を有する位置に集電タブが配置されている請求
項１記載の非水電解質電池 - 【請求項３】 電解質が固体電解質またはゲル電解質で
ある請求項１または２記載の非水電解質電池
Priority Applications (1)
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