JP2002100342A - 円筒型二次電池 - Google Patents
円筒型二次電池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
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池缶の内部に巻き取り電極体４が収納され
たタブレスタイプの円筒型二次電池において、巻き取り
電極体４の端面に集電板５を溶接する際、電極やセパレ
ータが損傷する虞がなく、製造工程が簡易であり、然
も、優れた出力特性を発揮する円筒型二次電池を提供す
る。 【解決手段】 本発明に係る円筒型二次電池において、
正極41及び負極43の両電極にはそれぞれ、活物質の塗布
された塗工部Ａと活物質の塗布されていない非塗工部Ｂ
とが形成され、巻き取り電極体４の各円筒状突出部40に
は、金属製の集電板５が被せられ、該集電板５は、円筒
状突出部40の端面に接触する天板部51と、円筒状突出部
40の外周面に接触するスカート部52とを具えている。
たタブレスタイプの円筒型二次電池において、巻き取り
電極体４の端面に集電板５を溶接する際、電極やセパレ
ータが損傷する虞がなく、製造工程が簡易であり、然
も、優れた出力特性を発揮する円筒型二次電池を提供す
る。 【解決手段】 本発明に係る円筒型二次電池において、
正極41及び負極43の両電極にはそれぞれ、活物質の塗布
された塗工部Ａと活物質の塗布されていない非塗工部Ｂ
とが形成され、巻き取り電極体４の各円筒状突出部40に
は、金属製の集電板５が被せられ、該集電板５は、円筒
状突出部40の端面に接触する天板部51と、円筒状突出部
40の外周面に接触するスカート部52とを具えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池缶の内部に二
次電池要素となる巻き取り電極体が収容され、電池缶に
設けた一対の電極端子部から巻き取り電極体の発生電力
を取り出すことが出来る円筒型二次電池に関し、特に、
巻き取り電極体を電極端子部に連結するためにタブを使
用しない所謂タブレスタイプの円筒型二次電池に関する
ものである。
次電池要素となる巻き取り電極体が収容され、電池缶に
設けた一対の電極端子部から巻き取り電極体の発生電力
を取り出すことが出来る円筒型二次電池に関し、特に、
巻き取り電極体を電極端子部に連結するためにタブを使
用しない所謂タブレスタイプの円筒型二次電池に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯型電子機器、電気自動車等の
電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次
電池が注目されている。例えば電気自動車に用いられる
比較的大きな容量の円筒型リチウムイオン二次電池は、
図４及び図５に示す様に、筒体(11)の両端部に蓋体(12)
(12)を固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き
取り電極体(４)を収容して構成されている。両蓋体(12)
(12)には、正負一対の電極端子機構(９)(９)が取り付け
られており、巻き取り電極体(４)の両極と両電極端子機
構(９)(９)とが互いに接続されて、巻き取り電極体(４)
が発生する電力を一対の電極端子機構(９)(９)から外部
に取り出すことが可能となっている。又、各蓋体(12)に
は圧力開閉式のガス排出弁(13)が取り付けられている。
電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次
電池が注目されている。例えば電気自動車に用いられる
比較的大きな容量の円筒型リチウムイオン二次電池は、
図４及び図５に示す様に、筒体(11)の両端部に蓋体(12)
(12)を固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き
取り電極体(４)を収容して構成されている。両蓋体(12)
(12)には、正負一対の電極端子機構(９)(９)が取り付け
られており、巻き取り電極体(４)の両極と両電極端子機
構(９)(９)とが互いに接続されて、巻き取り電極体(４)
が発生する電力を一対の電極端子機構(９)(９)から外部
に取り出すことが可能となっている。又、各蓋体(12)に
は圧力開閉式のガス排出弁(13)が取り付けられている。
【０００３】巻き取り電極体(４)は、図６に示す様に、
それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間に帯状のセパレ
ータ(42)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構
成されている。正極(41)は、アルミニウム箔からなる帯
状芯体(45)の両面にリチウム複合酸化物からなる正極活
物質(44)を塗布して構成され、負極(43)は、銅箔からな
る帯状芯体(47)の両面に炭素材料を含む負極活物質(46)
を塗布して構成されている。セパレータ(42)には、非水
電解液が含浸されている。
それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間に帯状のセパレ
ータ(42)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構
成されている。正極(41)は、アルミニウム箔からなる帯
状芯体(45)の両面にリチウム複合酸化物からなる正極活
物質(44)を塗布して構成され、負極(43)は、銅箔からな
る帯状芯体(47)の両面に炭素材料を含む負極活物質(46)
を塗布して構成されている。セパレータ(42)には、非水
電解液が含浸されている。
【０００４】ここで、正極(41)及び負極(43)はそれぞれ
セパレータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わされ、渦
巻き状に巻き取られている。これによって、巻き取り電
極体(４)の巻き軸方向の両端部の内、一方の端部では、
セパレータ(42)の端縁よりも外方へ正極(41)の芯体(45)
の端縁(48)が突出すると共に、他方の端部では、セパレ
ータ(42)の端縁よりも外方へ負極(43)の芯体(47)の端縁
(48)が突出している。そして、巻き取り電極体(４)の両
端部にはそれぞれ円板状の集電板(32)が抵抗溶接され、
該集電板(32)がリード部材(33)を介して図５に示す電極
端子機構(９)の基端部に接続される。尚、正極側の集電
板(32)はアルミニウム製、負極側の集電板(32)はニッケ
ル製である。
セパレータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わされ、渦
巻き状に巻き取られている。これによって、巻き取り電
極体(４)の巻き軸方向の両端部の内、一方の端部では、
セパレータ(42)の端縁よりも外方へ正極(41)の芯体(45)
の端縁(48)が突出すると共に、他方の端部では、セパレ
ータ(42)の端縁よりも外方へ負極(43)の芯体(47)の端縁
(48)が突出している。そして、巻き取り電極体(４)の両
端部にはそれぞれ円板状の集電板(32)が抵抗溶接され、
該集電板(32)がリード部材(33)を介して図５に示す電極
端子機構(９)の基端部に接続される。尚、正極側の集電
板(32)はアルミニウム製、負極側の集電板(32)はニッケ
ル製である。
【０００５】電極端子機構(９)は、図５の如く、電池缶
(１)の蓋体(12)を貫通して取り付けられた電極端子(91)
を具え、該電極端子(91)の基端部には鍔部(92)が形成さ
れている。蓋体(12)の貫通孔には絶縁パッキング(93)が
装着され、蓋体(12)と締結部材(91)の間の電気的絶縁性
とシール性が保たれている。電極端子(91)には、蓋体(1
2)の外側からワッシャ(94)が嵌められると共に、第１ナ
ット(95)及び第２ナット(96)が螺合している。そして、
第１ナット(95)を締め付けて、電極端子(91)の鍔部(92)
とワッシャ(94)によって絶縁パッキング(93)を挟圧する
ことにより、シール性を高めている。尚、前記リード部
材(33)の先端部は、電極端子(91)の鍔部(92)に、スポッ
ト溶接或いは超音波溶接によって固定されている。
(１)の蓋体(12)を貫通して取り付けられた電極端子(91)
を具え、該電極端子(91)の基端部には鍔部(92)が形成さ
れている。蓋体(12)の貫通孔には絶縁パッキング(93)が
装着され、蓋体(12)と締結部材(91)の間の電気的絶縁性
とシール性が保たれている。電極端子(91)には、蓋体(1
2)の外側からワッシャ(94)が嵌められると共に、第１ナ
ット(95)及び第２ナット(96)が螺合している。そして、
第１ナット(95)を締め付けて、電極端子(91)の鍔部(92)
とワッシャ(94)によって絶縁パッキング(93)を挟圧する
ことにより、シール性を高めている。尚、前記リード部
材(33)の先端部は、電極端子(91)の鍔部(92)に、スポッ
ト溶接或いは超音波溶接によって固定されている。
【０００６】又、電池の出力特性向上のために、図７に
示す如く、正極(81)においては、活物質(84)が塗布され
た塗工部から上方へ突出する非塗工部の幅を長手方向に
変化させると共に、負極(82)においては、活物質(85)が
塗布された塗工部から下方に突出する非塗工部の幅を長
手方向に変化させて、これらの正極(81)と負極(82)の間
にセパレータ(83)を挟んで渦巻き状に巻き取り、これに
よって図８に示す如く円錐状の突出部(86)を具えた巻き
取り電極体(８)を作製して、該巻き取り電極体(８)を電
池缶(１)内に収容し、各電極の突出部(86)を集電リード
(80)を介して電極端子(90)に連結した円筒型二次電池が
提案されている(特開平11-329398号)。
示す如く、正極(81)においては、活物質(84)が塗布され
た塗工部から上方へ突出する非塗工部の幅を長手方向に
変化させると共に、負極(82)においては、活物質(85)が
塗布された塗工部から下方に突出する非塗工部の幅を長
手方向に変化させて、これらの正極(81)と負極(82)の間
にセパレータ(83)を挟んで渦巻き状に巻き取り、これに
よって図８に示す如く円錐状の突出部(86)を具えた巻き
取り電極体(８)を作製して、該巻き取り電極体(８)を電
池缶(１)内に収容し、各電極の突出部(86)を集電リード
(80)を介して電極端子(90)に連結した円筒型二次電池が
提案されている(特開平11-329398号)。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すタブレスタイプの円筒型二次電池においては、巻き
取り電極体(４)の端部に渦巻き状に突出する電極端縁(4
8)と集電板(32)との間の接触面積が小さいために、接触
抵抗が大きく、充分に高い出力特性が得られない問題が
あった。又、巻き取り電極体(４)の最外周に位置する電
極端縁に集電板(32)の最外周部をレーザ溶接する際、レ
ーザ光が集電板(32)から漏れ出て、電極やセパレータを
直接に照射する虞があり、これによって電極やセパレー
タが損傷する問題があった。
示すタブレスタイプの円筒型二次電池においては、巻き
取り電極体(４)の端部に渦巻き状に突出する電極端縁(4
8)と集電板(32)との間の接触面積が小さいために、接触
抵抗が大きく、充分に高い出力特性が得られない問題が
あった。又、巻き取り電極体(４)の最外周に位置する電
極端縁に集電板(32)の最外周部をレーザ溶接する際、レ
ーザ光が集電板(32)から漏れ出て、電極やセパレータを
直接に照射する虞があり、これによって電極やセパレー
タが損傷する問題があった。
【０００８】一方、図８に示す円筒型二次電池によれ
ば、出力特性はある程度改善されるものの、図７の如
く、正極(81)及び負極(82)の端縁を斜めに切断する工程
が必要となるため、製造工程が複雑となるばかりでな
く、図８の如く両電極を巻き取ることによって巻き取り
電極体(８)の突出部(86)を精度の高い円錐面に仕上げる
ことは困難であり、この結果、歩留まりの低下や電池性
能のバラツキが生じる問題があった。
ば、出力特性はある程度改善されるものの、図７の如
く、正極(81)及び負極(82)の端縁を斜めに切断する工程
が必要となるため、製造工程が複雑となるばかりでな
く、図８の如く両電極を巻き取ることによって巻き取り
電極体(８)の突出部(86)を精度の高い円錐面に仕上げる
ことは困難であり、この結果、歩留まりの低下や電池性
能のバラツキが生じる問題があった。
【０００９】そこで本発明の目的は、タブレスタイプの
円筒型二次電池において、巻き取り電極体の端面に集電
板を溶接する際、電極やセパレータが損傷する虞がな
く、製造工程が簡易であり、然も、優れた出力特性を発
揮する円筒型二次電池を提供することである。
円筒型二次電池において、巻き取り電極体の端面に集電
板を溶接する際、電極やセパレータが損傷する虞がな
く、製造工程が簡易であり、然も、優れた出力特性を発
揮する円筒型二次電池を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る円筒型二次電
池は、円筒状の電池缶(１)の内部に、それぞれ帯状の正
極(41)と負極(43)の間に非水電解液を含むセパレータ(4
2)を介在させてこれらを渦巻き状に巻き取った巻き取り
電極体(４)が収納され、巻き取り電極体(４)が発生する
電力を一対の電極端子部から外部へ取り出すことが出来
る。正極(41)及び負極(43)の両電極はそれぞれ、帯状の
芯体と、該芯体の表面に塗布された活物質とから構成さ
れ、各電極には、活物質の塗布された塗工部が芯体の長
手方向に形成されると共に、活物質の塗布されていない
非塗工部が芯体端縁に沿って形成されている。そして、
巻き取り電極体(４)の巻き軸方向の少なくとも一方の端
部に突出する前記非塗工部からなる円筒状突出部(40)に
は、金属製の集電板(５)が被せられる。該集電板(５)
は、円筒状突出部(40)の端面に接触する天板部(51)と、
円筒状突出部(40)の外周面の少なくとも一部に接触する
スカート部(52)とを具え、該集電板(５)がリード部材(5
3)を介して一方の電極端子部に連結されている。
池は、円筒状の電池缶(１)の内部に、それぞれ帯状の正
極(41)と負極(43)の間に非水電解液を含むセパレータ(4
2)を介在させてこれらを渦巻き状に巻き取った巻き取り
電極体(４)が収納され、巻き取り電極体(４)が発生する
電力を一対の電極端子部から外部へ取り出すことが出来
る。正極(41)及び負極(43)の両電極はそれぞれ、帯状の
芯体と、該芯体の表面に塗布された活物質とから構成さ
れ、各電極には、活物質の塗布された塗工部が芯体の長
手方向に形成されると共に、活物質の塗布されていない
非塗工部が芯体端縁に沿って形成されている。そして、
巻き取り電極体(４)の巻き軸方向の少なくとも一方の端
部に突出する前記非塗工部からなる円筒状突出部(40)に
は、金属製の集電板(５)が被せられる。該集電板(５)
は、円筒状突出部(40)の端面に接触する天板部(51)と、
円筒状突出部(40)の外周面の少なくとも一部に接触する
スカート部(52)とを具え、該集電板(５)がリード部材(5
3)を介して一方の電極端子部に連結されている。
【００１１】上記本発明の円筒型二次電池においては、
巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)の端面と集電板
(５)の天板部(51)の内面とが互いに接触すると共に、円
筒状突出部の外周面と集電板(５)のスカート部(52)の内
周面とが互いに接触しているので、巻き取り電極体(４)
の各電極と集電板(５)との間の接触抵抗は低く、これに
よって電池の内部抵抗が低減されて、高い出力特性が得
られる。又、上記本発明の円筒型二次電池においては、
巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)に集電板(５)を
被せてレーザ溶接する工程にて、巻き取り電極体(４)の
最外周に位置する電極端縁に集電板(５)の天板部(51)の
最外周部をレーザ溶接する際、巻き取り電極体(４)の円
筒状突出部(40)の外周面は集電板(５)のスカート部(52)
によって覆われているため、電極やセパレータが直接に
レーザ光を受けることはなく、これによって電極やセパ
レータの損傷が防止される。更に、巻き取り電極体(４)
を構成する正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、一定の幅
を有する帯状に形成すればよいので、製造工程は簡易で
あり、両電極を巻き取ることによって、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部(40)は精度の良い円筒面に仕上げる
ことが出来る。従って、歩留まりの低下や電池性能のバ
ラツキが生じることはない。
巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)の端面と集電板
(５)の天板部(51)の内面とが互いに接触すると共に、円
筒状突出部の外周面と集電板(５)のスカート部(52)の内
周面とが互いに接触しているので、巻き取り電極体(４)
の各電極と集電板(５)との間の接触抵抗は低く、これに
よって電池の内部抵抗が低減されて、高い出力特性が得
られる。又、上記本発明の円筒型二次電池においては、
巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)に集電板(５)を
被せてレーザ溶接する工程にて、巻き取り電極体(４)の
最外周に位置する電極端縁に集電板(５)の天板部(51)の
最外周部をレーザ溶接する際、巻き取り電極体(４)の円
筒状突出部(40)の外周面は集電板(５)のスカート部(52)
によって覆われているため、電極やセパレータが直接に
レーザ光を受けることはなく、これによって電極やセパ
レータの損傷が防止される。更に、巻き取り電極体(４)
を構成する正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、一定の幅
を有する帯状に形成すればよいので、製造工程は簡易で
あり、両電極を巻き取ることによって、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部(40)は精度の良い円筒面に仕上げる
ことが出来る。従って、歩留まりの低下や電池性能のバ
ラツキが生じることはない。
【００１２】具体的構成において、集電板(５)の天板部
(51)及びスカート部(52)はそれぞれ、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部の端面及び外周面にレーザ溶接され
ている。従って、巻き取り電極体(４)の各電極と集電板
(５)との間の接触抵抗は充分に低いものとなる。
(51)及びスカート部(52)はそれぞれ、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部の端面及び外周面にレーザ溶接され
ている。従って、巻き取り電極体(４)の各電極と集電板
(５)との間の接触抵抗は充分に低いものとなる。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係る円筒型二次電池によれば、
巻き取り電極体の端面に集電板を溶接する際、電極やセ
パレータが損傷する虞がなく、製造工程は簡易である。
然も、電池の内部抵抗の低減によって、優れた出力特性
が得られる。
巻き取り電極体の端面に集電板を溶接する際、電極やセ
パレータが損傷する虞がなく、製造工程は簡易である。
然も、電池の内部抵抗の低減によって、優れた出力特性
が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を円筒型リチウムイ
オン二次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体
的に説明する。本発明に係る円筒型リチウムイオン二次
電池は、図１に示す如く、筒体(11)の両端部に蓋体(12)
(12)を溶接固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、
巻き取り電極体(４)を収容して構成されている。両蓋体
(12)(12)には、正負一対の電極端子機構(９)(９)が取り
付けられている。尚、電極端子機構(９)は、従来と同一
の構成を具えている。又、各蓋体(12)には圧力開閉式の
ガス排出弁(13)が取り付けられている。
オン二次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体
的に説明する。本発明に係る円筒型リチウムイオン二次
電池は、図１に示す如く、筒体(11)の両端部に蓋体(12)
(12)を溶接固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、
巻き取り電極体(４)を収容して構成されている。両蓋体
(12)(12)には、正負一対の電極端子機構(９)(９)が取り
付けられている。尚、電極端子機構(９)は、従来と同一
の構成を具えている。又、各蓋体(12)には圧力開閉式の
ガス排出弁(13)が取り付けられている。
【００１５】巻き取り電極体(４)の両端部にはそれぞれ
集電板(５)が設置され、巻き取り電極体(４)の円筒状突
出部(40)にレーザ溶接されている。該集電板(５)の上面
には、リード部材(53)の基端部がスポット溶接され、そ
の先端部は、電極端子機構(９)を構成する電極端子(91)
の鍔部(92)の裏面にスポット溶接されている。
集電板(５)が設置され、巻き取り電極体(４)の円筒状突
出部(40)にレーザ溶接されている。該集電板(５)の上面
には、リード部材(53)の基端部がスポット溶接され、そ
の先端部は、電極端子機構(９)を構成する電極端子(91)
の鍔部(92)の裏面にスポット溶接されている。
【００１６】巻き取り電極体(４)は、図２に示す様に、
それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間に帯状のセパレ
ータ(42)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構
成されている。正極(41)は、アルミニウム箔からなる帯
状芯体(45)の両面にリチウム複合酸化物からなる正極活
物質(44)を塗布して構成され、負極(43)は、銅箔からな
る帯状芯体(47)の両面に炭素材料を含む負極活物質(46)
を塗布して構成されている。セパレータ(42)には、非水
電解液が含浸されている。
それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間に帯状のセパレ
ータ(42)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構
成されている。正極(41)は、アルミニウム箔からなる帯
状芯体(45)の両面にリチウム複合酸化物からなる正極活
物質(44)を塗布して構成され、負極(43)は、銅箔からな
る帯状芯体(47)の両面に炭素材料を含む負極活物質(46)
を塗布して構成されている。セパレータ(42)には、非水
電解液が含浸されている。
【００１７】正極(41)には、正極活物質(44)の塗布され
ている塗工部Ａが形成されると共に、正極活物質の塗布
されていない非塗工部Ｂが芯体端縁(48)に沿って形成さ
れている。又、負極(43)には、負極活物質(46)の塗布さ
れている塗工部Ａが形成されると共に、負極活物質の塗
布されていない非塗工部Ｂが芯体端縁(48)に沿って形成
されている。
ている塗工部Ａが形成されると共に、正極活物質の塗布
されていない非塗工部Ｂが芯体端縁(48)に沿って形成さ
れている。又、負極(43)には、負極活物質(46)の塗布さ
れている塗工部Ａが形成されると共に、負極活物質の塗
布されていない非塗工部Ｂが芯体端縁(48)に沿って形成
されている。
【００１８】正極(41)及び負極(43)は、それぞれセパレ
ータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わせ、正極(41)及
び負極(43)の前記非塗工部をセパレータ(42)の両端縁か
らそれぞれ外側へ突出させる。そして、これらを渦巻き
状に巻き取ることによって巻き取り電極体(４)が構成さ
れる。該巻き取り電極体(４)においては、巻き軸方向の
両端部の内、一方の端部では、正極(41)の非塗工部の芯
体端縁(48)が、セパレータ(42)の一方の端縁よりも外方
へ突出して、正極側の円筒状突出部(40)を形成してい
る。又、巻き取り電極体(４)の他方の端部では、負極(4
3)の非塗工部の芯体端縁(48)が、セパレータ(42)の他方
の端縁よりも外方へ突出して、負極側の円筒状突出部(4
0)を形成している。
ータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わせ、正極(41)及
び負極(43)の前記非塗工部をセパレータ(42)の両端縁か
らそれぞれ外側へ突出させる。そして、これらを渦巻き
状に巻き取ることによって巻き取り電極体(４)が構成さ
れる。該巻き取り電極体(４)においては、巻き軸方向の
両端部の内、一方の端部では、正極(41)の非塗工部の芯
体端縁(48)が、セパレータ(42)の一方の端縁よりも外方
へ突出して、正極側の円筒状突出部(40)を形成してい
る。又、巻き取り電極体(４)の他方の端部では、負極(4
3)の非塗工部の芯体端縁(48)が、セパレータ(42)の他方
の端縁よりも外方へ突出して、負極側の円筒状突出部(4
0)を形成している。
【００１９】集電板(５)は、図１及び図２に示す如く、
円板状の天板部(51)と円筒状のスカート部(52)とから構
成されており、天板部(51)の内面が円筒状突出部(40)の
端面に密着してレーザ溶接されると共に、スカート部(5
2)の内周面が円筒状突出部(40)の外周面に密着してレー
ザ溶接されている。集電板(５)の天板部(51)の表面はリ
ード部材(53)を介して電極端子機構(９)の鍔部(92)に連
結されている。
円板状の天板部(51)と円筒状のスカート部(52)とから構
成されており、天板部(51)の内面が円筒状突出部(40)の
端面に密着してレーザ溶接されると共に、スカート部(5
2)の内周面が円筒状突出部(40)の外周面に密着してレー
ザ溶接されている。集電板(５)の天板部(51)の表面はリ
ード部材(53)を介して電極端子機構(９)の鍔部(92)に連
結されている。
【００２０】上記本発明の円筒型リチウムイオン二次電
池の製造工程においては、先ず、図２に示す如く、セパ
レータ(42)、負極(43)、セパレータ(42)及び正極(41)を
重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き取り
電極体(４)を作製する。又、アルミニウムを材料として
正極側の集電板(５)を作製すると共に、ニッケルを材料
として負極側の集電板(５)を作製する。次に、巻き取り
電極体(４)の両円筒状突出部(40)(40)にそれぞれ集電板
(５)をレーザ溶接する。ここで、レーザ溶接は、巻き取
り電極体(４)の円筒状突出部(40)に集電板(５)を被せた
状態で、集電板(５)の天板部(51)の表面に対しては放射
状の軌跡でレーザ光を照射し、集電板(５)のスカート部
(52)の外周面に対しては該外周面を一周する軌跡でレー
ザ光を照射する。又、各集電板(５)の表面には、リード
部材(53)の基端部をスポット溶接する。
池の製造工程においては、先ず、図２に示す如く、セパ
レータ(42)、負極(43)、セパレータ(42)及び正極(41)を
重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き取り
電極体(４)を作製する。又、アルミニウムを材料として
正極側の集電板(５)を作製すると共に、ニッケルを材料
として負極側の集電板(５)を作製する。次に、巻き取り
電極体(４)の両円筒状突出部(40)(40)にそれぞれ集電板
(５)をレーザ溶接する。ここで、レーザ溶接は、巻き取
り電極体(４)の円筒状突出部(40)に集電板(５)を被せた
状態で、集電板(５)の天板部(51)の表面に対しては放射
状の軌跡でレーザ光を照射し、集電板(５)のスカート部
(52)の外周面に対しては該外周面を一周する軌跡でレー
ザ光を照射する。又、各集電板(５)の表面には、リード
部材(53)の基端部をスポット溶接する。
【００２１】その後、電池缶(１)を構成する筒体(11)の
内部に巻き取り電極体(４)を収容し、各集電板(５)から
伸びるリード部材(53)の先端部を締結部材(91)の鍔部(9
2)の裏面にスポット溶接する。そして、各蓋体(12)に電
極端子機構(９)を組み付け、第１ナット(95)を締め込ん
で、絶縁パッキング(93)に充分な液密性を与える。続い
て、筒体(11)の各開口部に蓋体(12)をレーザ溶接し、電
池缶(１)の内部に電解液を注入した後、図１に示す如く
各蓋体(12)にガス排出弁(13)をねじ込んで固定する。こ
れによって、本発明の円筒型リチウムイオン二次電池が
完成する。
内部に巻き取り電極体(４)を収容し、各集電板(５)から
伸びるリード部材(53)の先端部を締結部材(91)の鍔部(9
2)の裏面にスポット溶接する。そして、各蓋体(12)に電
極端子機構(９)を組み付け、第１ナット(95)を締め込ん
で、絶縁パッキング(93)に充分な液密性を与える。続い
て、筒体(11)の各開口部に蓋体(12)をレーザ溶接し、電
池缶(１)の内部に電解液を注入した後、図１に示す如く
各蓋体(12)にガス排出弁(13)をねじ込んで固定する。こ
れによって、本発明の円筒型リチウムイオン二次電池が
完成する。
【００２２】尚、集電板(５)は、図３に示す如く円板状
の天板部(51)に、複数の円弧片(54)を突設してスカート
部(52)を形成したものであってもよい。
の天板部(51)に、複数の円弧片(54)を突設してスカート
部(52)を形成したものであってもよい。
【００２３】
【実施例】正極の作製 正極活物質としての平均粒径５μｍを有するリチウム複
合酸化物(ＬｉＣｏＯ ２)の粉末と導電剤としての人造黒
鉛とを重量比９:１で混合して、正極合剤を得た。次
に、結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−
２−ピロリドン(ＮＭＰ)に溶解させて、ＮＭＰ溶液を調
製した。そして、正極合剤とポリフッ化ビニリデンの重
量比が９５:５となる様に正極合剤とＮＭＰ溶液を混合
して、スラリーを調製し、その後、このスラリーを正極
芯体となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にドク
ターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空
乾燥を施して、図２に示す正極(41)を作製した。
合酸化物(ＬｉＣｏＯ ２)の粉末と導電剤としての人造黒
鉛とを重量比９:１で混合して、正極合剤を得た。次
に、結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−
２−ピロリドン(ＮＭＰ)に溶解させて、ＮＭＰ溶液を調
製した。そして、正極合剤とポリフッ化ビニリデンの重
量比が９５:５となる様に正極合剤とＮＭＰ溶液を混合
して、スラリーを調製し、その後、このスラリーを正極
芯体となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にドク
ターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空
乾燥を施して、図２に示す正極(41)を作製した。
【００２４】負極の作製 炭素塊(ｄ００２＝３.３５６Å；Ｌｃ＞１０００)に空
気流を噴射して粉砕し、炭素粉末を作製した。また、結
着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮＭＰに溶解させて
ＮＭＰ溶液を調製し、炭素粉末とポリフッ化ビニリデン
の重量比が８５:１５となる様に混練してスラリーを調
製した。このスラリーを負極芯体となる厚さ２０μｍの
銅箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０
℃で２時間の真空乾燥を施して、図２に示す負極(43)を
作製した。
気流を噴射して粉砕し、炭素粉末を作製した。また、結
着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮＭＰに溶解させて
ＮＭＰ溶液を調製し、炭素粉末とポリフッ化ビニリデン
の重量比が８５:１５となる様に混練してスラリーを調
製した。このスラリーを負極芯体となる厚さ２０μｍの
銅箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０
℃で２時間の真空乾燥を施して、図２に示す負極(43)を
作製した。
【００２５】電解液の調製 エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比
１:１で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの
割合で溶解させて、電解液を調製した。
１:１で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの
割合で溶解させて、電解液を調製した。
【００２６】本発明電池の組立 直径１０ｍｍの巻芯に、セパレータとなるイオン透過性
のポリプロピレン製微多孔膜を数回巻いた後、セパレー
タが正極と負極との間に介在する様に、セパレータ、正
極、セパレータ及び負極の４枚を重ね合わせて、これら
を渦巻き状に多数回巻き、最後に巻芯を抜き取って、図
２に示す巻き取り電極体(４)を作製した。そして、この
巻き取り電極体(４)を用いて本発明の円筒型リチウムイ
オン二次電池を組み立てた。該電池の外径は５７ｍｍ、
長さは２２０ｍｍである。
のポリプロピレン製微多孔膜を数回巻いた後、セパレー
タが正極と負極との間に介在する様に、セパレータ、正
極、セパレータ及び負極の４枚を重ね合わせて、これら
を渦巻き状に多数回巻き、最後に巻芯を抜き取って、図
２に示す巻き取り電極体(４)を作製した。そして、この
巻き取り電極体(４)を用いて本発明の円筒型リチウムイ
オン二次電池を組み立てた。該電池の外径は５７ｍｍ、
長さは２２０ｍｍである。
【００２７】但し、巻き取り電極体(４)の各円筒状突出
部(40)に被せるべき集電板として、図３に示す如くスカ
ート部(52)が２つの円弧片(54)(54)に分かれた集電板
(５)と、図２に示す如くスカート部(52)が円筒状を呈す
る集電板(５)の２種類を作製し、図３の集電板(５)を用
いた電池を本発明電池１とし、図２に示す集電板(５)を
用いた電池を本発明電池２とした。本発明電池１におい
ては、集電板(５)のスカート部(52)が円筒状突出部(40)
の外周面の全面積の３０％を覆い、本発明電池２におい
ては、集電板(５)のスカート部(52)が円筒状突出部(40)
の外周面の全面積の９０％を覆っている。
部(40)に被せるべき集電板として、図３に示す如くスカ
ート部(52)が２つの円弧片(54)(54)に分かれた集電板
(５)と、図２に示す如くスカート部(52)が円筒状を呈す
る集電板(５)の２種類を作製し、図３の集電板(５)を用
いた電池を本発明電池１とし、図２に示す集電板(５)を
用いた電池を本発明電池２とした。本発明電池１におい
ては、集電板(５)のスカート部(52)が円筒状突出部(40)
の外周面の全面積の３０％を覆い、本発明電池２におい
ては、集電板(５)のスカート部(52)が円筒状突出部(40)
の外周面の全面積の９０％を覆っている。
【００２８】比較例電池の組立 巻き取り電極体(４)の端部に図６に示す円板状の集電板
(32)を接合したこと以外は上記本発明電池と同様にし
て、比較例電池を組み立てた。
(32)を接合したこと以外は上記本発明電池と同様にし
て、比較例電池を組み立てた。
【００２９】電池の評価 本発明電池１及び２と比較例電池を対象として、それぞ
れの出力特性(放電深度５０％、１５秒間放電時の出力
密度)を調べた。その結果を表１に示す。
れの出力特性(放電深度５０％、１５秒間放電時の出力
密度)を調べた。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から明らかな様に、本発明電池１及び
２の何れも、比較例電池に比べて高い出力密度が得られ
ている。これは、本発明電池では、集電板(５)がスカー
ト部(52)を有しているために、集電板(５)の集電性能が
向上し、電池の内部抵抗が低減したためであると考えら
れる。又、本発明電池１と本発明電池２の比較におい
て、集電板(５)のスカート部(52)と円筒状突出部(40)と
の接触面積が大きい方が、出力密度が大きくなっている
ことからも、集電板(５)のスカート部(52)が集電性能の
向上に寄与していることが明らかである。
２の何れも、比較例電池に比べて高い出力密度が得られ
ている。これは、本発明電池では、集電板(５)がスカー
ト部(52)を有しているために、集電板(５)の集電性能が
向上し、電池の内部抵抗が低減したためであると考えら
れる。又、本発明電池１と本発明電池２の比較におい
て、集電板(５)のスカート部(52)と円筒状突出部(40)と
の接触面積が大きい方が、出力密度が大きくなっている
ことからも、集電板(５)のスカート部(52)が集電性能の
向上に寄与していることが明らかである。
【００３２】上述の如く、本発明の円筒型リチウムイオ
ン二次電池によれば、巻き取り電極体(４)の各電極と集
電板(５)との間の接触抵抗が低くなって、優れた出力特
性が得られる。又、本発明の円筒型二次電池の製造工程
においては、巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)に
電板(５)を被せてレーザ溶接する工程にて、巻き取り電
極体(４)の円筒状突出部(40)の略全体が集電板(５)によ
って覆われているため、電極やセパレータがレーザ光を
直接に受ける虞はなく、これによって、電極やセパレー
タの損傷が防止される。更に、巻き取り電極体(４)を構
成する正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、一定の幅を有
する帯状に形成すればよいので、製造工程は簡易であ
り、両電極を巻き取ることによって、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部(40)は精度の良い円筒面に仕上げる
ことが出来る。従って、歩留まりの低下や電池性能のバ
ラツキが生じることはない。
ン二次電池によれば、巻き取り電極体(４)の各電極と集
電板(５)との間の接触抵抗が低くなって、優れた出力特
性が得られる。又、本発明の円筒型二次電池の製造工程
においては、巻き取り電極体(４)の円筒状突出部(40)に
電板(５)を被せてレーザ溶接する工程にて、巻き取り電
極体(４)の円筒状突出部(40)の略全体が集電板(５)によ
って覆われているため、電極やセパレータがレーザ光を
直接に受ける虞はなく、これによって、電極やセパレー
タの損傷が防止される。更に、巻き取り電極体(４)を構
成する正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、一定の幅を有
する帯状に形成すればよいので、製造工程は簡易であ
り、両電極を巻き取ることによって、巻き取り電極体
(４)の円筒状突出部(40)は精度の良い円筒面に仕上げる
ことが出来る。従って、歩留まりの低下や電池性能のバ
ラツキが生じることはない。
【図１】本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池の
一部破断正面図である。
一部破断正面図である。
【図２】該電池に装備されている巻き取り電極体及び集
電板の分解斜視図である。
電板の分解斜視図である。
【図３】集電板の他の構成例を表わす斜視図である。
【図４】円筒型リチウムイオン二次電池の外観を表わす
斜視図である。
斜視図である。
【図５】従来の円筒型リチウムイオン二次電池の一部破
断正面図である。
断正面図である。
【図６】該電池に装備されている巻き取り電極体及び集
電板の分解斜視図である。
電板の分解斜視図である。
【図７】従来の他の二次電池を構成する正極、セパレー
タ及び負極の展開図である。
タ及び負極の展開図である。
【図８】該二次電池の要部を表わす一部破断正面図であ
る。
る。
(１) 電池缶 (11) 筒体 (12) 蓋体 (４) 巻き取り電極体 (40) 円筒状突出部 (41) 正極 (42) セパレータ (43) 負極 (44) 正極活物質 (45) 芯体 (46) 負極活物質 (47) 芯体 (５) 集電板 (51) 天板部 (52) スカート部 (９) 電極端子機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 BB17 CC16 CC22 5H029 AM01 BJ02 BJ14
Claims (4)
- 【請求項１】 円筒状の電池缶(１)の内部に、それぞれ
帯状の正極(41)と負極(43)の間に非水電解液を含むセパ
レータ(42)を介在させてこれらを渦巻き状に巻き取った
巻き取り電極体(４)が収納され、巻き取り電極体(４)が
発生する電力を一対の電極端子部から外部へ取り出すこ
とが出来る円筒型二次電池において、正極(41)及び負極
(43)の両電極はそれぞれ、帯状の芯体と、該芯体の表面
に塗布された活物質とから構成され、各電極には、活物
質の塗布された塗工部が芯体の長手方向に形成されると
共に、活物質の塗布されていない非塗工部が芯体端縁に
沿って形成され、巻き取り電極体(４)の巻き軸方向の少
なくとも一方の端部に突出する前記非塗工部からなる円
筒状突出部(40)には、金属製の集電板(５)が被せられ、
該集電板(５)は、円筒状突出部(40)の端面に接触する天
板部(51)と、円筒状突出部(40)の外周面の少なくとも一
部に接触するスカート部(52)とを具え、該集電板(５)が
リード部材(53)を介して一方の電極端子部に連結されて
いることを特徴とする円筒型二次電池。 - 【請求項２】 集電板(５)のスカート部(52)は、巻き取
り電極体(４)の円筒状突出部(40)の外周面に密着可能な
円筒状を呈している請求項１に記載の円筒型二次電池。 - 【請求項３】 集電板(５)の天板部(51)及びスカート部
(52)はそれぞれ、巻き取り電極体(４)の円筒状突出部の
端面及び外周面にレーザ溶接されている請求項１又は請
求項２に記載の円筒型二次電池。 - 【請求項４】 巻き取り電極体(４)の巻き軸方向の両端
部に突出する円筒状突出部(40)のそれぞれに、金属製の
集電板(５)が被せられ、正極側の集電板(５)は正極の芯
体と実質的に同一の材質から形成されると共に、負極側
の集電板(５)は負極の芯体と実質的に同一の材質から形
成され、両集電板(５)(５)が一対の電極端子部に連結さ
れている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の円筒型
二次電池。
Priority Applications (13)
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|---|---|---|---|
| JP2000292306A JP3831595B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 円筒型二次電池 |
| DE60138659T DE60138659D1 (de) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Nichtwässrige elektrolytische Sekundärzellen |
| DE60138577T DE60138577D1 (de) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Geschweißte Stromsammlerplatten in Sekundärzellen mit nichtwässrigem Elektrolyten |
| EP05076328A EP1610401B9 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Nonaqueous electrolyte secondary cells |
| EP01302226A EP1134819B1 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Nonaqueous electrolyte secondary cells |
| EP05076329A EP1596450B1 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Welded current collector plates in non-aqueous electrolyte secondary cells |
| DE60128020T DE60128020T2 (de) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Nichtwässrige elektrolytische Sekundärzellen |
| AT01302226T ATE360893T1 (de) | 2000-03-14 | 2001-03-12 | Nichtwässrige elektrolytische sekundärzellen |
| CA002340482A CA2340482C (en) | 2000-03-14 | 2001-03-13 | Nonaqueous electrolyte secondary cells |
| KR1020010012793A KR100742496B1 (ko) | 2000-03-14 | 2001-03-13 | 비수 전해액 이차 전지 |
| US09/804,473 US6653017B2 (en) | 2000-03-14 | 2001-03-13 | Nonaqueous electrolyte secondary cells |
| CNB011114770A CN1193451C (zh) | 2000-03-14 | 2001-03-14 | 非水电解液二次电池 |
| KR1020070052410A KR100745955B1 (ko) | 2000-03-14 | 2007-05-30 | 비수 전해액 이차 전지 |
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|---|---|
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Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004158394A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-03 | Ngk Insulators Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2005071677A (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池及びこれを用いた電池ユニット |
| JP2005129433A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 円筒形電池とそれを用いた電池間接続構造 |
| WO2006011645A1 (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Gs Yuasa Corporation | 密閉形電池及びその製造方法並びに密閉形電池の複数個で構成した組電池及びその製造方法 |
| JP2007042628A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Samsung Sdi Co Ltd | 二次電池 |
| EP2045854A2 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-08 | Samsung SDI Co., Ltd. | Rechargeable Battery |
| WO2009057242A1 (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Panasonic Corporation | 二次電池 |
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