JP2001052720A - スパイラル形リチウム電池 - Google Patents
スパイラル形リチウム電池Info
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- lithium
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- electrode sheet
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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】 従来と遜色のない性能を確保しつつスパイラ
ル形電極体のリチウム負極シートと負極缶との接続作業
を簡単に済ませる。 【解決手段】 有底円筒形の負極缶２にスパイラル形電
極体７が収容されている。電極体７は金属リチウムから
なるリチウム負極シート１０とセパレータ１２と正極シ
ート８の積層物をスパイラル状に巻回して形成される。
複合体７の最外周部分に負極シート１０が２周以上にわ
たって存在し、負極缶２内周面に直接に圧接している。
ル形電極体のリチウム負極シートと負極缶との接続作業
を簡単に済ませる。 【解決手段】 有底円筒形の負極缶２にスパイラル形電
極体７が収容されている。電極体７は金属リチウムから
なるリチウム負極シート１０とセパレータ１２と正極シ
ート８の積層物をスパイラル状に巻回して形成される。
複合体７の最外周部分に負極シート１０が２周以上にわ
たって存在し、負極缶２内周面に直接に圧接している。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、スパイラル形電
極構造のリチウム電池に関し、特に電池ケースを兼ねた
負極缶とリチウム負極との接続構造の改良に関する。
極構造のリチウム電池に関し、特に電池ケースを兼ねた
負極缶とリチウム負極との接続構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の代表的なスパイラル形リチウム電
池の内部構造を図１に示す。有底円筒形の負極缶２にス
パイラル形電極体７と非水電解液が収容されている。缶
開口部２ａにはガスケット４を介して封口体６がはめ込
まれ、缶開口部２ａを封口体に対してかしめることによ
り缶内部を密閉している。封口体６外面には正極端子６
ａが突出形成されている。
池の内部構造を図１に示す。有底円筒形の負極缶２にス
パイラル形電極体７と非水電解液が収容されている。缶
開口部２ａにはガスケット４を介して封口体６がはめ込
まれ、缶開口部２ａを封口体に対してかしめることによ
り缶内部を密閉している。封口体６外面には正極端子６
ａが突出形成されている。
【０００３】スパイラル形電極体７は、帯状のリチウム
負極シート１０・正極シート８・セパレータ１２の積層
物をスパイラル状に巻回して円筒状に成形して製作され
る。その巻芯部には中心孔１７が形成されている。その
下面にはドーナツ円板形の絶縁板１８が配設されてい
る。リチウム負極シート１０は金属リチウムを薄く形成
したものである。正極シート８は二酸化マンガンなどの
正極活物質を集電体である多孔性金属シートの両面に一
体的に塗布して形成されている。セパレータ１２はポリ
プロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系不織
布からなる。
負極シート１０・正極シート８・セパレータ１２の積層
物をスパイラル状に巻回して円筒状に成形して製作され
る。その巻芯部には中心孔１７が形成されている。その
下面にはドーナツ円板形の絶縁板１８が配設されてい
る。リチウム負極シート１０は金属リチウムを薄く形成
したものである。正極シート８は二酸化マンガンなどの
正極活物質を集電体である多孔性金属シートの両面に一
体的に塗布して形成されている。セパレータ１２はポリ
プロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系不織
布からなる。
【０００４】スパイラル形電極体７の上端面および下端
面からはそれぞれ金属製で帯状のリードタブ１４、１６
が突出している。各リードタブ１４、１６は電極７内部
でそれぞれリチウム負極シート１０と正極シート８に溶
接接合されている。電極上端の正極リードタブ１４の先
端部は封口体６の内面６ｂに溶接接合され、正極シート
８と正極体を兼ねた封口体６とを電気的に接続してい
る。電極下端の負極リードタブ１６は、絶縁板１８によ
り正極シート８と隔離されながら電極中心孔１７方向へ
折り曲げられ、その先端部が缶内底部２ｂ中央で溶接接
合されている。これにより、リチウム負極シート１０と
負極缶２とは電気的に接続されている。
面からはそれぞれ金属製で帯状のリードタブ１４、１６
が突出している。各リードタブ１４、１６は電極７内部
でそれぞれリチウム負極シート１０と正極シート８に溶
接接合されている。電極上端の正極リードタブ１４の先
端部は封口体６の内面６ｂに溶接接合され、正極シート
８と正極体を兼ねた封口体６とを電気的に接続してい
る。電極下端の負極リードタブ１６は、絶縁板１８によ
り正極シート８と隔離されながら電極中心孔１７方向へ
折り曲げられ、その先端部が缶内底部２ｂ中央で溶接接
合されている。これにより、リチウム負極シート１０と
負極缶２とは電気的に接続されている。
【０００５】負極リードタブ１６と負極缶２との溶接作
業は次のようにして行われている。まず、負極リードタ
ブ１６を電極収容前に径方向内側に折り曲げておく。こ
のときリードタブ１６は中心孔１７の真下を横切るよう
にする。リードタブ１６が電極の中心孔１７の真下から
ズレないようにしながら電極７を缶内部に挿入する。電
極７挿入後、電極上方から中心孔１７にスポット溶接棒
を差し込み、その先端部をリードタブ１６先端に上から
押し当て、これを缶内底部２ｂ中央に溶接接合する。
業は次のようにして行われている。まず、負極リードタ
ブ１６を電極収容前に径方向内側に折り曲げておく。こ
のときリードタブ１６は中心孔１７の真下を横切るよう
にする。リードタブ１６が電極の中心孔１７の真下から
ズレないようにしながら電極７を缶内部に挿入する。電
極７挿入後、電極上方から中心孔１７にスポット溶接棒
を差し込み、その先端部をリードタブ１６先端に上から
押し当て、これを缶内底部２ｂ中央に溶接接合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した溶接作業は工
程が多く複雑できわめて煩雑な作業であった。つまり、
負極リードタブ折曲時には電極中心孔１７の真下にくる
ようにしなければならないとともに、電極挿入時にはリ
ードタブ１６の位置ズレに注意しなければならない。ま
た、スポット溶接棒と中心孔１７との位置合わせに高い
精度が要求されるとともに、リードタブ１６が位置ズレ
していたときにはスポット溶接棒の先端部とリードタブ
１６との間で微調節が必要であった。このように十分に
注意を払いながら溶接作業を行っても溶接不良を確実に
防ぐことはできず、例えば特開平６−１７６７７０号で
代表されるような複雑な検査を実施せざるを得なかっ
た。リードタブ１６の長さを長くすれば、缶収容前の電
極を負極缶に接続でき、溶接作業がやりやすくなるが、
リードタブを缶内部に収容したとき、リードタブの体積
が大きくなり、活物質を入れるスペースが小さくなる。
つまり、放電性能が悪化するので採用できない。
程が多く複雑できわめて煩雑な作業であった。つまり、
負極リードタブ折曲時には電極中心孔１７の真下にくる
ようにしなければならないとともに、電極挿入時にはリ
ードタブ１６の位置ズレに注意しなければならない。ま
た、スポット溶接棒と中心孔１７との位置合わせに高い
精度が要求されるとともに、リードタブ１６が位置ズレ
していたときにはスポット溶接棒の先端部とリードタブ
１６との間で微調節が必要であった。このように十分に
注意を払いながら溶接作業を行っても溶接不良を確実に
防ぐことはできず、例えば特開平６−１７６７７０号で
代表されるような複雑な検査を実施せざるを得なかっ
た。リードタブ１６の長さを長くすれば、缶収容前の電
極を負極缶に接続でき、溶接作業がやりやすくなるが、
リードタブを缶内部に収容したとき、リードタブの体積
が大きくなり、活物質を入れるスペースが小さくなる。
つまり、放電性能が悪化するので採用できない。
【０００７】一方、リードタブを使わずにスパイラル形
電極体の電極と外側の電極缶とを接続する構造の電池が
知られている（特開昭５４−７６９２９号公報・特開昭
５４−７６９３０号公報参照）。スパイラル形電極体の
最外周に存在する正極シートを電極缶内周面に圧接して
接続するのである。しかし、正極シート内部の集電体と
缶内周とは直接接続されないため、集電体で大電流を取
り出すことができず、性能的に問題があった。
電極体の電極と外側の電極缶とを接続する構造の電池が
知られている（特開昭５４−７６９２９号公報・特開昭
５４−７６９３０号公報参照）。スパイラル形電極体の
最外周に存在する正極シートを電極缶内周面に圧接して
接続するのである。しかし、正極シート内部の集電体と
缶内周とは直接接続されないため、集電体で大電流を取
り出すことができず、性能的に問題があった。
【０００８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、従来と同様の性能を確保でき、
かつ電極と電極缶との接続を容易に行うことができるス
パイラル形リチウム電池を提供することにある。
であって、その目的は、従来と同様の性能を確保でき、
かつ電極と電極缶との接続を容易に行うことができるス
パイラル形リチウム電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、リ
チウム負極シートと正極シートとセパレータとの積層物
をスパイラル状に巻回して円筒形に成形したスパイラル
形電極体を非水電解液とともに有底円筒形の負極缶に収
容し、この負極缶の開口部を封口体とガスケットで密閉
した構造のスパイラル形リチウム電池において、前記正
極シートと前記封口体の端子板とをリードタブで接続
し、前記スパイラル形電極体の最外周部分に１周以上に
わたって前記リチウムシートを存在させるとともに該リ
チウムシートを前記負極缶の内周面に直接に圧接させ
た。
チウム負極シートと正極シートとセパレータとの積層物
をスパイラル状に巻回して円筒形に成形したスパイラル
形電極体を非水電解液とともに有底円筒形の負極缶に収
容し、この負極缶の開口部を封口体とガスケットで密閉
した構造のスパイラル形リチウム電池において、前記正
極シートと前記封口体の端子板とをリードタブで接続
し、前記スパイラル形電極体の最外周部分に１周以上に
わたって前記リチウムシートを存在させるとともに該リ
チウムシートを前記負極缶の内周面に直接に圧接させ
た。
【００１０】また、好ましくは、前記スパイラル形電極
体の最外周部分に、前記正極シートと対向しない前記リ
チウム負極シートを２周以上存在させることである。
体の最外周部分に、前記正極シートと対向しない前記リ
チウム負極シートを２周以上存在させることである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明にかかるスパイラル形リチ
ウム電池の一実施形態を図２に示し、そのスパイラル形
電極体を図３に示す。この電池は、３つのシートの巻回
状態と、負極リードタブがない点以外は、前述した従来
例と同じ構成である。なお、従来と同一の構成要素には
同一の符号を付してある。
ウム電池の一実施形態を図２に示し、そのスパイラル形
電極体を図３に示す。この電池は、３つのシートの巻回
状態と、負極リードタブがない点以外は、前述した従来
例と同じ構成である。なお、従来と同一の構成要素には
同一の符号を付してある。
【００１２】３種類のシートはリチウム負極シート１０
が一番外側にくるように巻回されている。セパレータ１
２は正極シート８とリチウム負極シート１０とを確実に
遮断するために若干幅広くかつ正極シート８よりも若干
長く形成されている。正極シート８には従来と同様リー
ドタブ１４が設けられ電極体上端から延出される。
が一番外側にくるように巻回されている。セパレータ１
２は正極シート８とリチウム負極シート１０とを確実に
遮断するために若干幅広くかつ正極シート８よりも若干
長く形成されている。正極シート８には従来と同様リー
ドタブ１４が設けられ電極体上端から延出される。
【００１３】この発明の特徴は３種類のシートのうちリ
チウム負極シート１０が電極体巻回端部において正極シ
ート８及びセパレータ１２よりもとび抜けて長い点であ
る。リチウム負極シート１０は正極シート８よりも長さ
Ｌ分だけ長くなっている。長さＬは、リチウム負極シー
ト１０がそれに対向する正極シート８が存在しなくなっ
てから電極体外周に１周以上余分に巻き付けられるよう
に設定されている。従って、電極体７の最外周部分に
は、正極シート８と対向しないリチウム負極シートが１
周以上、好ましくは後述する理由から２周以上存在す
る。
チウム負極シート１０が電極体巻回端部において正極シ
ート８及びセパレータ１２よりもとび抜けて長い点であ
る。リチウム負極シート１０は正極シート８よりも長さ
Ｌ分だけ長くなっている。長さＬは、リチウム負極シー
ト１０がそれに対向する正極シート８が存在しなくなっ
てから電極体外周に１周以上余分に巻き付けられるよう
に設定されている。従って、電極体７の最外周部分に
は、正極シート８と対向しないリチウム負極シートが１
周以上、好ましくは後述する理由から２周以上存在す
る。
【００１４】図４にスパイラル形電極体７を収容したと
きの負極缶断面を示す。電極体７は缶に収容されると巻
回拘束力が若干ゆるむ。このとき、リチウム負極シート
１０がその弾性復元力で径方向へと広がり、その最外周
の巻回部が負極缶内周面に密着される。リチウム負極シ
ート１０は金属リチウムがむき出しの状態であるため、
リチウム負極シート１０と負極缶２とは直接電気的に接
続され、リチウム負極シート１０が生成した電気エネル
ギーを負極缶２に良好に伝えることができる。従って、
リチウム負極シート１０と負極缶２との接続にリードタ
ブを使用する必要がない。なお、正極シート８の集電体
として、好ましくは径方向外側への弾発力を有する多孔
性金属シート１３を使用することである。
きの負極缶断面を示す。電極体７は缶に収容されると巻
回拘束力が若干ゆるむ。このとき、リチウム負極シート
１０がその弾性復元力で径方向へと広がり、その最外周
の巻回部が負極缶内周面に密着される。リチウム負極シ
ート１０は金属リチウムがむき出しの状態であるため、
リチウム負極シート１０と負極缶２とは直接電気的に接
続され、リチウム負極シート１０が生成した電気エネル
ギーを負極缶２に良好に伝えることができる。従って、
リチウム負極シート１０と負極缶２との接続にリードタ
ブを使用する必要がない。なお、正極シート８の集電体
として、好ましくは径方向外側への弾発力を有する多孔
性金属シート１３を使用することである。
【００１５】リチウム負極シート１０と正極シート８と
の間で放電反応が進み、リチウム負極シート１０が消費
されたとしても、スパイラル形電極体７の最外周部分に
は正極シート８と対向していないリチウム負極シート１
０が存在するから、これが消費されずに残り、負極缶２
とリチウム負極シート１０との接続状態に悪影響が出る
ことはない。
の間で放電反応が進み、リチウム負極シート１０が消費
されたとしても、スパイラル形電極体７の最外周部分に
は正極シート８と対向していないリチウム負極シート１
０が存在するから、これが消費されずに残り、負極缶２
とリチウム負極シート１０との接続状態に悪影響が出る
ことはない。
【００１６】スパイラル形電極体の正極シートを越えて
延長するリチウム負極シートの好ましい長さＬを調べる
ために、正極シートと対向しない負極リチウムシートの
最外周部における巻数と電池の性能との関係について比
較試験を行った。前記巻数をそれぞれ１．０周、１．５
周、２．０周、３．０周とした単二形電池を製作し、各
電池についてそれぞれ温度−２０℃の環境下において放
電負荷４０Ωで放電試験を行い、そのときの放電時間を
測定して結果を以下の表１にまとめた。なお、放電時間
は、負極リードタブを用いた従来の電池の場合を１００
として示してある。
延長するリチウム負極シートの好ましい長さＬを調べる
ために、正極シートと対向しない負極リチウムシートの
最外周部における巻数と電池の性能との関係について比
較試験を行った。前記巻数をそれぞれ１．０周、１．５
周、２．０周、３．０周とした単二形電池を製作し、各
電池についてそれぞれ温度−２０℃の環境下において放
電負荷４０Ωで放電試験を行い、そのときの放電時間を
測定して結果を以下の表１にまとめた。なお、放電時間
は、負極リードタブを用いた従来の電池の場合を１００
として示してある。
【００１７】
【表１】
【００１８】この比較試験から、リチウム負極シート
は、スパイラル形電極体の最外周部分に、正極シートと
対向することなく２周以上存在させるのが好ましいこと
がわかった。
は、スパイラル形電極体の最外周部分に、正極シートと
対向することなく２周以上存在させるのが好ましいこと
がわかった。
【００１９】リチウム負極シート１０と負極缶２の密着
性を高めるためには、電極体７の中心孔１７やリチウム
負極シート１０の負極缶２内周面に対向する部分の裏側
に適当なスペーサを詰め込み、リチウム負極シート１０
を内側から径方向外側へ圧迫するようにするとよい。
性を高めるためには、電極体７の中心孔１７やリチウム
負極シート１０の負極缶２内周面に対向する部分の裏側
に適当なスペーサを詰め込み、リチウム負極シート１０
を内側から径方向外側へ圧迫するようにするとよい。
【００２０】また、このようなスパイラル形電極７を径
方向に押し潰して断面長円形状にすれば、これを角筒状
の負極缶に収容して、その負極缶との密着性を高めるこ
とができる。
方向に押し潰して断面長円形状にすれば、これを角筒状
の負極缶に収容して、その負極缶との密着性を高めるこ
とができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明では、スパイラル形電極体の最も
外側に存在するリチウム負極シートが負極缶内周面に圧
接されるから、リードタブで使わずにリチウム負極シー
トと負極缶との電気的な接続を図ることができる。従来
必要であった負極リードタブと負極缶との溶接作業を不
要にでき、組立にかかる手間を軽減できる。とくに、こ
の接続はリチウム負極シートの長さを正極シート及びセ
パレータに対して長くするだけ良いから、特別な作業を
必要とせず、従来に比べ電極接続工程を削減でき、作業
も簡単になって、それだけ生産性が向上する。また、前
記スパイラル形電極体の最外周部分に、前記正極シート
と対向しない前記リチウム負極シートを２周以上存在さ
せることにより、リチウム負極シートの放電が進行して
も負極リチウムと負極缶との電気的接続が損なわれず、
従来と同様に性能の優れた電池が得られる。
外側に存在するリチウム負極シートが負極缶内周面に圧
接されるから、リードタブで使わずにリチウム負極シー
トと負極缶との電気的な接続を図ることができる。従来
必要であった負極リードタブと負極缶との溶接作業を不
要にでき、組立にかかる手間を軽減できる。とくに、こ
の接続はリチウム負極シートの長さを正極シート及びセ
パレータに対して長くするだけ良いから、特別な作業を
必要とせず、従来に比べ電極接続工程を削減でき、作業
も簡単になって、それだけ生産性が向上する。また、前
記スパイラル形電極体の最外周部分に、前記正極シート
と対向しない前記リチウム負極シートを２周以上存在さ
せることにより、リチウム負極シートの放電が進行して
も負極リチウムと負極缶との電気的接続が損なわれず、
従来と同様に性能の優れた電池が得られる。
【図１】従来の代表的なスパイラル形リチウム電池の内
部構造を示した縦断面図である。
部構造を示した縦断面図である。
【図２】本発明のスパイラル形リチウム電池の内部構造
を示した縦断面図である。
を示した縦断面図である。
【図３】本発明のスパイラル形リチウム電池のスパイラ
ル形電池複合体の巻回端部を開放して示した斜視図であ
る。
ル形電池複合体の巻回端部を開放して示した斜視図であ
る。
【図４】本発明のスパイラル形リチウム電池の外周部を
拡大して示した部分拡大横断面図である。
拡大して示した部分拡大横断面図である。
２ 負極缶 ４ ガスケット ６ 封口体 ７ スパイラル形電極体 ８ リチウム負極シート １０ 正極シート １２ セパレータ １４ 正極リードタブ １６ 負極リードタブ １７ 中心孔 １８ 絶縁板
フロントページの続き (72)発明者 太田 廣彦 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 BB03 CC02 CC03 CC08 CC30 EE01 5H024 AA12 HH15 5H028 AA01 AA05 AA07 BB04 CC08 CC12 EE01 5H029 AJ14 BJ02 BJ14 CJ03 CJ05 DJ02 HJ12
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム負極シートと正極シートとセパ
レータとの積層物をスパイラル状に巻回して円筒形に成
形したスパイラル形電極体を非水電解液とともに有底円
筒形の負極缶に収容し、この負極缶の開口部を封口体と
ガスケットで密閉した構造のスパイラル形リチウム電池
において、前記正極シートと前記封口体の端子板とをリ
ードタブで接続し、前記スパイラル形電極体の最外周部
分に１周以上にわたって前記リチウムシートを存在させ
るとともに該リチウムシートを前記負極缶の内周面に直
接に圧接してなることを特徴とするスパイラル形リチウ
ム電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載のスパイラル形リチウム
電池において、前記スパイラル形電極体の最外周部分
に、前記正極シートと対向しない前記リチウム負極シー
トを２周以上存在させてなることを特徴とするスパイラ
ル形リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22331399A JP4225639B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | スパイラル形リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22331399A JP4225639B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | スパイラル形リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001052720A true JP2001052720A (ja) | 2001-02-23 |
| JP4225639B2 JP4225639B2 (ja) | 2009-02-18 |
Family
ID=16796204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22331399A Expired - Fee Related JP4225639B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | スパイラル形リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4225639B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109698320A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-30 | 中银（宁波）电池有限公司 | 锂电池正极片、卷绕品和卷绕式锂电池 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP22331399A patent/JP4225639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109698320A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-30 | 中银（宁波）电池有限公司 | 锂电池正极片、卷绕品和卷绕式锂电池 |
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