JP2001332231A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JP2001332231A
JP2001332231A JP2000149438A JP2000149438A JP2001332231A JP 2001332231 A JP2001332231 A JP 2001332231A JP 2000149438 A JP2000149438 A JP 2000149438A JP 2000149438 A JP2000149438 A JP 2000149438A JP 2001332231 A JP2001332231 A JP 2001332231A
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JP
Japan
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battery
aqueous electrolyte
gasket
secondary battery
electrolyte secondary
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JP2000149438A
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English (en)
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Yuichi Takatsuka
祐一 高塚
Kenji Hara
賢二 原
Koji Higashimoto
晃二 東本
Kenji Nakai
賢治 中井
Kensuke Hironaka
健介 弘中
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部への非水電解液の透湿を抑えることがで
きる非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 ガスケット7の外側で電池缶5との接触
部分及び内側の封口電池蓋群20との接触部分に非水電
解液を吸蔵捕捉するメトキシオリゴエチレンオキシポリ
フォスファゼン(MEP)8を存在させ、上蓋キャップ
6、上蓋ケース9、安全弁10及び弁押さえで構成され
る封口電池蓋群20を、EDPM製のガスケット7を介
して電池缶5と共にかしめて、円筒形非水電解液二次電
池を作製した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
に係り、特に電極群が収納された電池容器に出力端子と
なる電池蓋を、弾性ガスケットを介してかしめ固定した
非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ノートパソコン等の電子機器に
は、φ18mm×65mmの18650型円筒形リチウ
ムイオン二次電池が広く利用されている。この1865
0型電池は、出力端子となる電池蓋が、電池容器となり
電極群が収納された円筒形有底電池缶の開口部にポリプ
ロピレン(PP)等の樹脂製のガスケットを介してかし
め固定されている。
【0003】18650型電池の電池容器とガスケット
の間及びガスケットと電池蓋の間には、非水電解液の電
池外部への透湿を防止するために、ピッチタールが塗布
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車やバイブリットカーで使用される電気自動車用電池
では、大容量、大出力が必要なことから、上述した18
650型電池より電池径が大きくなる。従って、ガスケ
ットを介して電池容器と電池蓋とをかしめ固定する円周
方向の長さが大きくなり、電池容器と電池蓋とのかしめ
部を均一な力でかしめることが難しい。このため、ガス
ケットを介在させた電池容器と電池蓋の隙間からは非水
電解液が透湿していた。
【0005】非水電解液が電池外部へ透湿すると、電池
性能を低下させるだけでなく、透湿した腐食性のある強
酸性のフッ化水素ガス(HF)により、周囲の電子部品
に影響を与えるおそれがある。この問題を解決するため
に、電気自動車用電池では、従来、ガスケットの材質に
ゴムであるEPDMを使用しているが、透湿を完全には
抑えることができなかった。
【0006】本発明は上記問題に鑑み、外部への非水電
解液の透湿を抑えることができる非水電解液二次電池を
提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電極群が収納された電池容器に出力端子
となる電池蓋を、弾性ガスケットを介してかしめ固定し
た非水電解液二次電池において、前記電池容器内で該電
池容器と前記ガスケットとの接触部分及び前記ガスケッ
トと前記電池蓋との接触部分に、非水電解液を吸蔵捕捉
する樹脂組成物を存在させたことを特徴とする。
【0008】本発明では、電池容器内で電池容器とガス
ケットとの接触部分及びガスケットと電池蓋との接触部
分に、非水電解液を吸蔵捕捉する樹脂組成物を存在させ
たので、非水電解液が樹脂組成物に吸蔵補足され、電池
外部への非水電解液の透湿を抑えることができる。本発
明によれば、電池外部への非水電解液の透湿を防止する
ことができるので、電池内部で非水電解液が枯渇せず電
池の長期信頼性を向上させることができると共に、電池
周囲の電子部品に影響を与えるを防止することができ
る。
【0009】この場合において、前記樹脂組成物は固体
電解質であることが好ましく、メトキシオリゴエチレン
オキシポリフォスファゼンであることがより好ましい。
また、前記ガスケットの材質にはEPDMを使用するこ
とができ、前記接触部分の周方向長さがそれぞれ8cm
以上の非水電解液二次電池にも本発明の適用が可能であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を適
用した円筒形非水電解液二次電池の実施の形態について
説明する。
【0011】(正極)活物質であるマンガン酸リチウム
(LiMn)に、導電剤として活物質90重量部
に対して5重量部の鱗片状黒鉛と結着剤としてポリフッ
化ビニリデン(PVDF)を5重量部添加し、これに分
散溶媒としてN−メチルピロリドンを添加、混練したス
ラリを、厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)
の両面に塗布、その後乾燥、プレス、裁断することによ
り厚さ90μm、幅60mm、長さ4000mmの正極
を得た。
【0012】(負極)活物質である非晶質炭素粉末90
重量部に対し、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを活
物質に対し10重量部添加し、これに分散溶媒としてN
−メチルピロリドンを添加、混練したスラリを、厚さ1
0μmの圧延銅箔(負極集電体)の両面に塗布、その後
乾燥、プレス、裁断することにより厚さ70μm、幅6
5mm、長さ4500mmの負極を得た。
【0013】(電池の作製)図1に示すように、作製し
た正極及び負極を、リチウムイオンが通過可能な厚さ4
0μmのポリエチレン製セパレータを介し、軸芯15を
捲回中心として捲回し、電極群としての捲回群1を作製
した。
【0014】捲回群1の両端に正極集電リング2、負極
集電リング3を配置して、これらの集電リング2、3の
周縁に正極集電体及び負極集電体の電極端子をそれぞれ
溶接した。これら正極集電リング2、負極集電リング3
をそれぞれ正極集電リング支え14、負極集電リング支
え17を介して軸芯15の端部に固定した。
【0015】この集電リング付き捲回群1に、例えば、
ポリイミド等の絶縁被覆19を1周以上巻き付けて、負
極集電リング3側が缶底側になるように電池缶5内に挿
入し、負極集電リング3に予め溶接させておいた負極リ
ード板4を電池缶5に溶接した。その際、負極集電リン
グ3と電池缶5との間に、捲回群1を固定するための負
極集電リングスペーサ16を配置した。
【0016】正極集電リング2上面には、正極リード板
B13を予め溶接しておき、正極リードA12の端部を
電池蓋としての封口電池蓋群20の内側に配置された導
電性の皿状上蓋ケース9に溶接しておく。封口電池蓋群
20は、上蓋ケース9、電池内圧が所定圧となると開裂
して内圧を開放する安全弁10、安全弁10を挟んで周
縁部を上蓋ケース9の周縁部でカシメられ外部端子とし
て外部へ露出する導電性の上蓋キャップ6及び上蓋ケー
ス9の皿底部外面周縁に配置され安全弁10を押さえる
リング状の弁押さえ11で一体に構成されている。正極
集電リング2の周縁上部に捲回群1を固定するための正
極集電リングスペーサ18を配置し、正極リード板A1
2及び正極リード板B13の自由端同士を溶接して、封
口電池蓋群20と集電リング付き捲回群1とを電気的に
接続した。
【0017】電池缶5の正極側上部側には封口電池蓋群
20をかしめるための段付けをしておき、そのかしめ部
にEPDM製のガスケット7を配置した。その後、電池
缶5内にエチレンカーボネート(EC)とジメチルカー
ボネート(DMC)の混合有機溶媒に、6フッ化リン酸
リチウム(LiPF)を1モル/リットル溶解した非
水電解液を所定量注液した。
【0018】そして、図2に示すように、ガスケット7
の外側で電池缶5との接触部分及び内側の封口電池蓋群
20との接触部分に非水電解液を吸蔵捕捉する樹脂組成
物8を存在させた後、封口電池蓋群20をガスケット7
を介して電池缶5と共にかしめ、本実施形態の円筒形非
水電解液二次電池を作製した。
【0019】
【実施例】次に、上述した実施形態に従って作製した実
施例の非水電解液二次電池について、実施例の電池の効
果を確認するために作製した比較例の電池と併せて説明
する。
【0020】(実施例)本実施例では、樹脂組成物8に
固体電解質であるメトキシオリゴエチレンオキシポリフ
ォスファゼン(以下、MEPという。)を用いた。ま
た、ガスケット7の電池缶5及び封口電池蓋群20との
接触部分に予めMEPを塗布することにより、MEPを
これらの接触部分に存在させて円筒形非水電解液二次電
池を5個作製した。なお、本実施例では、封口電池蓋群
20とガスケット7との接触部分の周方向長さを8c
m、ガスケット7と封口電池蓋群20との接触部分の周
方向長さを12cmとした。
【0021】(比較例)比較例では、ガスケット7の外
側で電池缶5との接触部分及び内側の封口電池蓋群20
との接触部分に特に何も存在させない状態で(MEPを
存在させないで)、封口電池蓋群20をガスケット7を
介して電池缶5と共にかしめ、円筒形非水電解液二次電
池を5個作製した。なお、本比較例では、実施例と同様
に、封口電池蓋群20とガスケット7との接触部分の周
方向長さを8cm、ガスケット7と封口電池蓋群20と
の接触部分の周方向長さを12cmとした。
【0022】(試験)次に、以上のように作製した実施
例及び比較例の各電池について、4.0Vまで充電し、
温度60°C、湿度80%の恒温恒湿層内でかしめ部で
ある正極側を下にして、pH試験紙の上に電池を立て、
1ヶ月放置後のpH試験紙の着色状態を調べた。
【0023】下表1にpH試験紙による試験結果を示
す。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示すように、実施例の非水電解液二
次電池は、1ヶ月放置後のpH試験紙に変化がみらなか
った(pH7)のに対し、比較例の電池ではいずれも強
酸性のフッ化水素ガスが電池外部に透湿していた。実施
例の電池は、MEPが非水電解液から気化するフッ化水
素ガスを吸蔵捕捉することにより、電池缶5の外部にフ
ッ化水素ガスを放出しにくい結果となったと考えること
ができる。
【0026】以上のように、本実施形態の非水電解液二
次電池では、電池缶5とガスケット7との接触部分及び
ガスケット7と封口電池蓋群20との接触部分に、ME
Pを存在させたので、非水電解液の透湿を防止すること
ができる。このため、非水電解液二次電池内部で非水電
解液が枯渇せず電池の長期信頼性を向上させることがで
きると共に、腐食性のある強酸性フッ化水素ガスによる
周囲の電子部品の破壊を防止することができる。
【0027】なお、上記実施例では、樹脂組成物8とし
てMEPを用いた例を示したが、ポリエーテル鎖を有す
る高分子化合物、例えばポリエチレンオキサイド(PE
O)、ポリプロピレンオキサイド(PPO)、等でも実
施例と同様の効果を得ることができる。
【0028】また、上記実施例では、ガスケット7の電
池缶5及び封口電池蓋群20との接触部分に予めMEP
を塗布する場合について例示したが、電池缶5又は封口
電池蓋群20にMEP等の樹脂組成物を塗布するように
してもよい。
【0029】更に、本実施形態では、ガスケット7とし
てEPDMを用いた非水電解液二次電池を例示したが、
ガスケット7には、その他の弾性材料、例えばブチレン
ゴム、ニトリルゴム、スチレン/ブタジエンゴム、多硫
化ゴム等のゴムを使用しても同様の効果を得ることがで
きる。
【0030】そして、本発明は、上述した正極活物質、
負極活物質、導電剤、結着剤やこれらの配合比には限定
されず、かしめ形状を持つ非水電解液二次電池の封口部
に適用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池容器内で電池容器とガスケットとの接触部分及びガ
スケットと電池蓋との接触部分に、非水電解液を吸蔵捕
捉する樹脂組成物を存在させたので、非水電解液が樹脂
組成物に吸蔵補足され、電池外部への非水電解液の透湿
を抑えることができる、という効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用可能な実施形態の非水電解液二次
電池の中央縦断面図である。
【図2】図1のA部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 捲回群(電極群) 5 電池缶(電池容器) 6 上蓋キャップ(出力端子) 7 ガスケット 20 封口電池蓋群(電池蓋)
フロントページの続き (72)発明者 東本 晃二 東京都中央区日本橋本町二丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 (72)発明者 中井 賢治 東京都中央区日本橋本町二丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 (72)発明者 弘中 健介 東京都中央区日本橋本町二丁目8番7号 新神戸電機株式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA10 CC06 DD15 FF03 GG02 GG05 GG07 HH02 HH03 JJ15 KK01 5H029 AJ00 AJ15 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ22 DJ03 DJ10 EJ12 HJ04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極群が収納された電池容器に出力端子
    となる電池蓋を、弾性ガスケットを介してかしめ固定し
    た非水電解液二次電池において、前記電池容器内で該電
    池容器と前記ガスケットとの接触部分及び前記ガスケッ
    トと前記電池蓋との接触部分に、非水電解液を吸蔵捕捉
    する樹脂組成物を存在させたことを特徴とする非水電解
    液二次電池。
  2. 【請求項2】 前記樹脂組成物が固体電解質であること
    を特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。
  3. 【請求項3】 前記樹脂組成物がメトキシオリゴエチレ
    ンオキシポリフォスファゼンであることを特徴とする請
    求項1又は請求項2に記載の非水電解液二次電池。
  4. 【請求項4】 前記ガスケットの材質がEPDMである
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項
    に記載の非水電解液二次電池。
  5. 【請求項5】 前記接触部分の周方向長さがそれぞれ8
    cm以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4
    のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池。
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