JP2003249269A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セパレータの収縮による正極と負極の直接接触
をできるだけ簡単な方法で確実に防ぐことを目的とす
る。 【解決手段】正極板と負極板とが対向しない部分を設
け、かつ一方の極板の端縁部が他方の極板の端縁部より
突出するよう、隔離体を介して巻回あるいは積層された
発電要素と、前記端縁部に接続された集電体とを備え、
該集電体が極板の端縁部が挿入されて挟持される溝部を
有している非水電解質電池であって、隔離体が該溝部内
まで突出して溝部内で挟持されている。
をできるだけ簡単な方法で確実に防ぐことを目的とす
る。 【解決手段】正極板と負極板とが対向しない部分を設
け、かつ一方の極板の端縁部が他方の極板の端縁部より
突出するよう、隔離体を介して巻回あるいは積層された
発電要素と、前記端縁部に接続された集電体とを備え、
該集電体が極板の端縁部が挿入されて挟持される溝部を
有している非水電解質電池であって、隔離体が該溝部内
まで突出して溝部内で挟持されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子機器の
駆動用電源もしくは電気自動車用電池として用いられる
隔離体を備えた非水電解質電池に関するものである。
駆動用電源もしくは電気自動車用電池として用いられる
隔離体を備えた非水電解質電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、非水電解質電池であるリチウム
二次電池の集電部構造の一例を示す図である。発電要素
は、薄い帯状の正極板５および負極板６がセパレータ７
を介して巻回されたもので、正極板５と負極板６とが対
向しない部分（図では４の部分）が設けられ、一方の極
板（正極板５）の端縁部４が他方の極板（負極板６）の
端縁部より突出するようにされており、溝部を有する集
電体１０の溝部３１に極板の端縁部４が挿入され、溝部
３１で挟持されるとともに挟持部で溶接されて極板が集
電体に電気的に接続、固定されている。
二次電池の集電部構造の一例を示す図である。発電要素
は、薄い帯状の正極板５および負極板６がセパレータ７
を介して巻回されたもので、正極板５と負極板６とが対
向しない部分（図では４の部分）が設けられ、一方の極
板（正極板５）の端縁部４が他方の極板（負極板６）の
端縁部より突出するようにされており、溝部を有する集
電体１０の溝部３１に極板の端縁部４が挿入され、溝部
３１で挟持されるとともに挟持部で溶接されて極板が集
電体に電気的に接続、固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】リチウム二次電池で
は、電池が何らかの原因で過充電されたとしても、電池
内部の温度が上昇し、これに伴いセパレータが溶融シャ
ットダウンしてそれ以上の充電が行われないようになっ
ている。そして、このようなシャットダウンが適正に生
じるように、発電素子を巻回して製造する際にはセパレ
ータの圧迫力が場所によって不均一にならないように細
心の注意を払い、電池の繰り返し使用により圧迫力に不
均一が生じないように電池構造設計を行っている。これ
は、圧迫力に不均一が生じた場合には、セパレータ溶融
の際の収縮によって巻回軸方向端部でセパレータの幅が
小さくなり、正極と負極が直接接触してしまうからであ
る。
は、電池が何らかの原因で過充電されたとしても、電池
内部の温度が上昇し、これに伴いセパレータが溶融シャ
ットダウンしてそれ以上の充電が行われないようになっ
ている。そして、このようなシャットダウンが適正に生
じるように、発電素子を巻回して製造する際にはセパレ
ータの圧迫力が場所によって不均一にならないように細
心の注意を払い、電池の繰り返し使用により圧迫力に不
均一が生じないように電池構造設計を行っている。これ
は、圧迫力に不均一が生じた場合には、セパレータ溶融
の際の収縮によって巻回軸方向端部でセパレータの幅が
小さくなり、正極と負極が直接接触してしまうからであ
る。
【０００４】しかしながら、このような収縮を制御する
のは非常に難しく、セパレータの材質や製造方法、電池
設計に大きな制約を与えることになっている。そこで、
本発明は、セパレータの収縮による正極と負極の直接接
触をできるだけ簡単な方法で確実に防ぐことを目的とす
る。
のは非常に難しく、セパレータの材質や製造方法、電池
設計に大きな制約を与えることになっている。そこで、
本発明は、セパレータの収縮による正極と負極の直接接
触をできるだけ簡単な方法で確実に防ぐことを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、正極板と負極板とが対向しない部分を設け、かつ一
方の極板の端縁部が他方の極板の端縁部より突出するよ
う、隔離体を介して巻回あるいは積層された発電要素
と、前記端縁部に接続された集電体とを備え、該集電体
が極板の端縁部が挿入されて挟持される溝部を有してい
る非水電解質電池であって、隔離体が該溝部内まで突出
して溝部内で挟持されていることを特徴とするものであ
る。
は、正極板と負極板とが対向しない部分を設け、かつ一
方の極板の端縁部が他方の極板の端縁部より突出するよ
う、隔離体を介して巻回あるいは積層された発電要素
と、前記端縁部に接続された集電体とを備え、該集電体
が極板の端縁部が挿入されて挟持される溝部を有してい
る非水電解質電池であって、隔離体が該溝部内まで突出
して溝部内で挟持されていることを特徴とするものであ
る。
【０００６】本発明電池では、隔離体が集電体によって
挟持されているために、電池温度が上昇して隔離体に収
縮応力が働いても隔離体端部が集電体によって固定され
ているために収縮が防止され、正極と負極との短絡が防
がれる。また、極板が挟持される溝部と同じ溝部で隔離
体を挟持する構造となっているために、極板を集電体に
接続する工程に於いて同時に隔離体を固定することが可
能であり、簡単にしかも効率的な製造が可能となる。
挟持されているために、電池温度が上昇して隔離体に収
縮応力が働いても隔離体端部が集電体によって固定され
ているために収縮が防止され、正極と負極との短絡が防
がれる。また、極板が挟持される溝部と同じ溝部で隔離
体を挟持する構造となっているために、極板を集電体に
接続する工程に於いて同時に隔離体を固定することが可
能であり、簡単にしかも効率的な製造が可能となる。
【０００７】集電体溝部内の極板挟持部と隔離体挟持部
は、同じ場所にすることも可能であるが、溝部内に極板
溶着部と隔離体圧着部とを別々に設けるようにして、極
板と集電体との間の導通を良好にするために、極板と集
電体とはスポット溶接等により溶着するようにし、隔離
体は極板と集電体との間の導通を阻害しないように別の
場所で挟持するようにするのがより好ましい。
は、同じ場所にすることも可能であるが、溝部内に極板
溶着部と隔離体圧着部とを別々に設けるようにして、極
板と集電体との間の導通を良好にするために、極板と集
電体とはスポット溶接等により溶着するようにし、隔離
体は極板と集電体との間の導通を阻害しないように別の
場所で挟持するようにするのがより好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について実施例と
共に図面を参照しながら説明する。図６は、実施例電池
の外観図である。本実施例の電池は長円筒形状の電池で
あって、内部には図３に示されるような長円筒形状の発
電要素と電解液が封入されている。２１は電池容器、２
２は電池蓋で、２３は電池蓋に設けられた注液口、２０
aは正極端子、２０bは負極端子である。
共に図面を参照しながら説明する。図６は、実施例電池
の外観図である。本実施例の電池は長円筒形状の電池で
あって、内部には図３に示されるような長円筒形状の発
電要素と電解液が封入されている。２１は電池容器、２
２は電池蓋で、２３は電池蓋に設けられた注液口、２０
aは正極端子、２０bは負極端子である。
【０００９】発電要素は、図４に示されるように、正極
板５、負極板６、隔離体であるセパレータ７とが積層さ
れて渦巻き状に巻回されたものであり、ポリエチレンテ
レフタレート製のパイプからなる巻芯８を中心として極
板の端縁部（未塗布部４）を他方の極板の端縁部より突
出させるようにすることで、正極板５と負極板６とが対
向しない部分が設けられ、かつ一方の極板の端縁部が他
方の極板の端縁部より突出するようにされ、セパレータ
が両端において一方の極板より突出しかつ他方の極板よ
り短くなるように配置され、その長さは集電体に届く程
度に長くされているものである。なお、図３中の９は発
電要素の外周部を固定するテープである。前記発電要素
は、巻回後プレスされて図３に示すような長円筒形状に
整形される。
板５、負極板６、隔離体であるセパレータ７とが積層さ
れて渦巻き状に巻回されたものであり、ポリエチレンテ
レフタレート製のパイプからなる巻芯８を中心として極
板の端縁部（未塗布部４）を他方の極板の端縁部より突
出させるようにすることで、正極板５と負極板６とが対
向しない部分が設けられ、かつ一方の極板の端縁部が他
方の極板の端縁部より突出するようにされ、セパレータ
が両端において一方の極板より突出しかつ他方の極板よ
り短くなるように配置され、その長さは集電体に届く程
度に長くされているものである。なお、図３中の９は発
電要素の外周部を固定するテープである。前記発電要素
は、巻回後プレスされて図３に示すような長円筒形状に
整形される。
【００１０】正極は、スピネル構造を有するマンガン酸
リチウム粉末９１重量％と、アセチレンブラック６重量
％、ポリフッ化ビニリデン３重量％を混合した正極合剤
を厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔に塗布形成したも
のである。なお、この極板の長手方向と平行な一側端の
端縁部には、１０ｍｍの幅の正極合剤未塗布部４を設け
ている。
リチウム粉末９１重量％と、アセチレンブラック６重量
％、ポリフッ化ビニリデン３重量％を混合した正極合剤
を厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔に塗布形成したも
のである。なお、この極板の長手方向と平行な一側端の
端縁部には、１０ｍｍの幅の正極合剤未塗布部４を設け
ている。
【００１１】負極は、グラファイト粉末９０重量％、ポ
リフッ化ビニリデン１０重量％を混合した負極合剤を厚
さ２０μｍの帯状銅箔に塗布形成したものであり、この
極板の一方の端縁部にも正極板と同様に、１０ｍｍの幅
の未塗布部４を設けている。セパレータ７は、ポリエチ
レン製の微多孔膜よりなる。なお、本発明における隔離
体とは、正極と負極とが短絡しないように隔離するもの
であるが、本発明はシャットダウン機能を有する隔離体
膜、例えば、ポリエチレン樹脂微多孔膜やポリプロピレ
ン樹脂微多孔膜、これらを積層した膜を用いる場合によ
り効果的である。
リフッ化ビニリデン１０重量％を混合した負極合剤を厚
さ２０μｍの帯状銅箔に塗布形成したものであり、この
極板の一方の端縁部にも正極板と同様に、１０ｍｍの幅
の未塗布部４を設けている。セパレータ７は、ポリエチ
レン製の微多孔膜よりなる。なお、本発明における隔離
体とは、正極と負極とが短絡しないように隔離するもの
であるが、本発明はシャットダウン機能を有する隔離体
膜、例えば、ポリエチレン樹脂微多孔膜やポリプロピレ
ン樹脂微多孔膜、これらを積層した膜を用いる場合によ
り効果的である。
【００１２】図２は、集電体が接続された状態の発電要
素を示す概略斜視図であり、図１は集電部での接続状態
を示す断面図である。集電体１０は、極板と同じ材質で
あって、厚さが１．５ｍｍのものである。その概略形状
は図５に示すようなものである。
素を示す概略斜視図であり、図１は集電部での接続状態
を示す断面図である。集電体１０は、極板と同じ材質で
あって、厚さが１．５ｍｍのものである。その概略形状
は図５に示すようなものである。
【００１３】集電体と極板との接続、および、セパレー
タとの固定は、図１に示すように極板端縁部である未塗
布部４とセパレータ端縁部とを集電体の逆Ｕ字状の溝部
３１に差込み両側を圧迫してこれらを挟持固定し、次い
で、集電体１０と極板の未塗布部４との積層部の一部を
超音波溶接することで行う。すなわち、セパレータと極
板とを溝部３１に差し込んだ後、溝部に圧迫を加えて溝
幅を狭め、セパレータが圧着固定されるようにし、次い
で、超音波溶接により集電体と極板との間の電気的導通
をさらに良好に保つようにしている。なお、１１は溶接
治具であり、本実施例では図１に示すように、正極板５
の未塗布部４は溝部３１の底まで達し、セパレータ７は
溶接治具１１の先端の溶接部当接位置よりも浅くまでし
か挿入されないようにしている。そして、負極板６の側
も同じように接続している。このように本実施例では、
集電体の溝部３１内に極板溶着部３１１と隔離体圧着部
３１２とを別々に設けるようにしているので、集電体と
極板との導通性、隔離体固定強度共に良好に保つことが
できている。
タとの固定は、図１に示すように極板端縁部である未塗
布部４とセパレータ端縁部とを集電体の逆Ｕ字状の溝部
３１に差込み両側を圧迫してこれらを挟持固定し、次い
で、集電体１０と極板の未塗布部４との積層部の一部を
超音波溶接することで行う。すなわち、セパレータと極
板とを溝部３１に差し込んだ後、溝部に圧迫を加えて溝
幅を狭め、セパレータが圧着固定されるようにし、次い
で、超音波溶接により集電体と極板との間の電気的導通
をさらに良好に保つようにしている。なお、１１は溶接
治具であり、本実施例では図１に示すように、正極板５
の未塗布部４は溝部３１の底まで達し、セパレータ７は
溶接治具１１の先端の溶接部当接位置よりも浅くまでし
か挿入されないようにしている。そして、負極板６の側
も同じように接続している。このように本実施例では、
集電体の溝部３１内に極板溶着部３１１と隔離体圧着部
３１２とを別々に設けるようにしているので、集電体と
極板との導通性、隔離体固定強度共に良好に保つことが
できている。
【００１４】そして、同様の構造の電池において、セパ
レータ幅を短くしてセパレータが集電体により挟持され
ていない電池（従来構造の電池）を作製し、本実施例電
池と共に通電しながら電池を昇温する試験を行ったとこ
ろ、本実施例電池では１４０℃で電流が遮断されたが、
従来構造の電池では１５０℃を越えても電流は完全に遮
断されなかった。そして、これら電池を解体したとこ
ろ、実施例電池では電極板端部でのセパレータの収縮に
よる短絡は見られずセパレータが良好な状態でシャット
ダウンしていたが、従来構造の電池では、電極端部に於
いてセパレータの収縮が見られ、正極と負極とが完全に
分離されていない場所が見られた。
レータ幅を短くしてセパレータが集電体により挟持され
ていない電池（従来構造の電池）を作製し、本実施例電
池と共に通電しながら電池を昇温する試験を行ったとこ
ろ、本実施例電池では１４０℃で電流が遮断されたが、
従来構造の電池では１５０℃を越えても電流は完全に遮
断されなかった。そして、これら電池を解体したとこ
ろ、実施例電池では電極板端部でのセパレータの収縮に
よる短絡は見られずセパレータが良好な状態でシャット
ダウンしていたが、従来構造の電池では、電極端部に於
いてセパレータの収縮が見られ、正極と負極とが完全に
分離されていない場所が見られた。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、セパレータの収縮によ
る正極と負極の直接接触を簡単にかつ確実に防ぐことが
できる。
る正極と負極の直接接触を簡単にかつ確実に防ぐことが
できる。
【図１】 集電部での接続状態を示す概略断面図。
【図２】 集電体が接続された状態の発電要素を示す概
略斜視図。
略斜視図。
【図３】 長円筒形状の発電要素を示す概略斜視図。
【図４】 発電要素の巻回方法を示す図。
【図５】 集電体の概略形状を示す図。
【図６】 実施例電池の外観図。
【図７】 従来の集電部構造の一例を示す図。
１０ 集電体
３１１ 極板溶着部
３１２ 隔離体圧着部
４ 未塗布部
５ 正極板
６ 負極板
７ セパレータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H021 AA02 AA06 BB04 BB17 CC05
HH10
5H022 AA09 AA18 BB02 BB03 CC12
CC13 CC20 CC22
5H029 AJ12 AK03 AL07 BJ02 BJ14
BJ27 CJ03 CJ05 DJ04 DJ05
HJ12
Claims (2)
- 【請求項１】正極板と負極板とが対向しない部分を設
け、かつ一方の極板の端縁部が他方の極板の端縁部より
突出するよう、隔離体を介して巻回あるいは積層された
発電要素と、前記端縁部に接続された集電体とを備え、
該集電体が極板の端縁部が挿入されて挟持される溝部を
有している非水電解質電池であって、隔離体が該溝部内
まで突出して溝部内で挟持されていることを特徴とする
非水電解質電池。 - 【請求項２】溝部内に極板溶着部と隔離体圧着部とが別
々に設けられていることを特徴とする請求項１記載の非
水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002045399A JP2003249269A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002045399A JP2003249269A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249269A true JP2003249269A (ja) | 2003-09-05 |
Family
ID=28659292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002045399A Pending JP2003249269A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249269A (ja) |
Cited By (9)
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