JP2003257472A - インサイドアウト型電池 - Google Patents
インサイドアウト型電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池容器内の空間を有効利用できるようにし
て、容積エネルギー密度に優れたインサイドアウト型電
池を提供する。 【解決手段】 本発明のインサイドアウト型電池は、同
心円状に配置された正極活物質層１１ｂと、同心円状に
配置された負極活物質層１２ｂとが電解質を有する隔離
部材１３を介して対向している。そして、これらの各活
物質層１１ｂ．１２ｂの端縁が絶縁体１４，１４で封止
されて単セル１０ａ，１０ｂ・・・が形成されている。
これらの複数の単セル１０ａ，１０ｂ・・・は同心円状
に配置されているとともに、複数の単セルの内の１つの
単セル１０ａの正極活物質層１１ｂを保持する正極集電
体１１ａと、この単セル１０ａに隣接する他の単セル１
０ｂの負極活物質層１２ｂを保持する負極集電体１２ａ
とが導電接続されている。
て、容積エネルギー密度に優れたインサイドアウト型電
池を提供する。 【解決手段】 本発明のインサイドアウト型電池は、同
心円状に配置された正極活物質層１１ｂと、同心円状に
配置された負極活物質層１２ｂとが電解質を有する隔離
部材１３を介して対向している。そして、これらの各活
物質層１１ｂ．１２ｂの端縁が絶縁体１４，１４で封止
されて単セル１０ａ，１０ｂ・・・が形成されている。
これらの複数の単セル１０ａ，１０ｂ・・・は同心円状
に配置されているとともに、複数の単セルの内の１つの
単セル１０ａの正極活物質層１１ｂを保持する正極集電
体１１ａと、この単セル１０ａに隣接する他の単セル１
０ｂの負極活物質層１２ｂを保持する負極集電体１２ａ
とが導電接続されている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は正極活物質層と負極
活物質層とが同心状に交互に配置されたインサイドアウ
ト型電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話やノートパソコンなどの
携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電
動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途
にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池
やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパ
ワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容
積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電
池のさらなる改良が求められるようになった。 【０００３】このような背景にあって、この種の電池に
おいて、高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化
が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特表平９
−５０３６１８号公報に示されるような集合電池が提案
されるようになった。この特表平９−５０３６１８号公
報に示された集合電池おいては、図４に示すように、平
板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１ｂを塗
布して正極板５１を形成する。 【０００４】一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に
負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。こ
れらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介
して対向させた後、これらの外周部の端縁を絶縁体５４
で封止して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの
単セル５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複
数個（例えば５個）の単セル５０ａを積層して積層体
（スタックセル）５０を形成し、このスタックセル５０
を箱形形状の外装ケース（電池容器）内に収容して集合
電池となされている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
電池においては、充放電に伴って正極板あるいは負極板
は膨張収縮を繰り返すが、上述のように形成された箱形
形状のスタックセルが収容された集合電池においては、
正極板あるいは負極板はその厚み方向に膨張収縮を繰り
返し、この膨張収縮に伴って外装ケースも膨張収縮す
る。このため、充放電サイクルが進行するに伴って、活
物質が極板から脱落し易くなるという問題も生じた。そ
こで、本発明は上述のような問題点を解消するためにな
されものであって、外装ケース内の空間を有効利用でき
るようにして、充放電サイクル特性に優れたインサイド
アウト型電池を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインサイドアウト型電池は、同心状に配置
された正極活物質層と同心状に配置された負極活物質層
とが電解質を有する隔離部材を介して対向し、かつこれ
らの各活物質層の端縁が絶縁体で封止された複数の単セ
ルが同心状に配置されているとともに、複数の単セルの
内の１つの単セルの正極活物質層を保持する正極集電体
と、この単セルに隣接する他の単セルの負極活物質層を
保持する負極集電体とが導電接続されていることを特徴
とする。 【０００７】このように、同心状に配置された正極活物
質層と負極活物質層が隔離部材を介して対向し、これら
の各活物質層の端縁が絶縁体で封止されていると単セル
が形成されることとなる。そして、これらの複数の単セ
ルが同心状に配置され、かつ複数の単セルの内の１つの
単セルの正極活物質層を保持する正極集電体と、この単
セルに隣接する他の単セルの負極活物質層を保持する負
極集電体とが導電接続されていると、複数の単セルが直
列に接続されることとなる。 【０００８】これにより、大電圧で、外装ケース（電池
容器）内の空間が有効に利用でき、かつ容積エネルギー
密度に優れたインサイドアウト型電池が得られるように
なる。そして、充放電による電極の膨張収縮が生じて
も、複数の単セルが同心状に配置されているので、外装
ケース（電池容器）内の全ての側面に均等に膨張力が作
用する。この結果、電池の膨張が小さくなり、寸法安定
性に優れているために、充放電サイクルの進行に伴う活
物質の脱落が防止できるようになって、サイクル特性に
優れたインサイドアウト型電池が得られるようになる。 【０００９】そして、このように形成されたインサイド
アウト型電池を外部端子を備えた外装ケース（電池容
器）に収容し、最外周部に配置された電極の集電体と一
方の極性の端子とを接続し、最内周部に配置された電極
の集電体と他方の極性の端子とを接続して用いるのが望
ましい。この場合、外装ケース（電池容器）に安全弁を
設けるようにするのが好ましい。また、各活物質層の端
縁が絶縁体で封止された構造であるため、漏液を防止す
るためには、電解液をゲル化して用いるのが望ましい。
この場合、固体高分子電解質を用いると、この電解質は
隔離部材の作用をするため、隔離部材としてのセパレー
タを用いる必要がなくなるので好ましい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下に、ニッケル−水素蓄電池お
よびリチウム二次電池に適用した場合を例にして、本発
明のインサイドアウト型電池の実施の形態を図１〜図３
に基づいて説明する。なお、図１は実施例１および実施
例２のインサイドアウト型のスタックセルを示す断面図
であり、図１（ａ）は横断面を示し、図１（ｂ）は縦断
面を示す図である。また、図２は図１のインサイドアウ
ト型のスタックセルを外装ケース内に収容して構成した
インサイドアウト型電池を示す断面図である。さらに、
図３は比較例１および比較例２のインサイドアウト型電
池を示す断面図である。 【００１１】１．ニッケル−水素蓄電池への適用例 （１）実施例１ まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質
量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸
化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部と
の混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２
質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１１
ｂを作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子
径が約１５０μｍのＭｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ1.0Ａｌ0.2Ｍｎ
0.6）粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適
量の水を加えて混合して負極活物質１２ｂを作製した。 【００１２】ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニ
ッケルメッキを施した平板状の正極集電体１１ａの片面
に正極活物質１１ｂを塗布した。乾燥後、所定の厚みに
圧延した後、両端部を接合して円筒状正極１１を作製し
た。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッ
キを施した平板状の負極集電体１２ａの片面に負極活物
質１２ｂを塗布した。乾燥後、所定の厚みに圧延した
後、両端部を接合して円筒状負極１２を作製した。この
場合、正極集電体１１ａに正極活物質１１ｂを塗布した
り、負極集電体１２ａに負極活物質１２ｂを塗布するに
際しては、これらの集電体１１ａ，１２ａの外周部には
正極活物質１１ｂあるいは負極活物質１２ｂが塗布され
ない未塗布部が形成されるように塗布している。そし
て、円筒状正極１１の外形寸法は円筒状負極１２の内径
寸法よりセパレータ１３の厚み分だけ小さくなるように
形成する必要がある。 【００１３】そして、円筒状正極１１の外径寸法に等し
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３で円筒状正極１
１の外表面を被覆した。ついで、セパレータ１３で被覆
された円筒状正極１１を円筒状負極１２内に挿入した
後、これらの一端部を封止材（ポリオレフィン系樹脂）
１４で封止した。ついで、封止されていない側の開口部
から、３成分系（水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）か
らなる）アルカリ電解液を注液した。 【００１４】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）１４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの円筒状単セル（単電池）１０ａを作製し
た。同様に、容量が５００ｍＡｈの円筒状単セル１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを作製した。この場合、円
筒状単セル１０ｂの外形寸法は円筒状単セル１０ａの内
径寸法に等しくなるように形成されており、円筒状単セ
ル１０ｃの外形寸法は円筒状単セル１０ｂの内径寸法に
等しくなるように形成されており、円筒状単セル１０ｄ
の外形寸法は円筒状単セル１０ｃの内径寸法に等しくな
るように形成されており、円筒状単セル１０ｅの外形寸
法は円筒状単セル１０ｄの内径寸法に等しくなるように
形成されている。 【００１５】この後、図１に示すように、単セル１０ａ
内に単セル１０ｂを挿入し、単セル１０ｂ内に単セル１
０ｃを挿入し、単セル１０ｃ内に単セル１０ｄを挿入
し、単セル１０ｄ内に単セル１０ｅを挿入して、各単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが直列接続
されたインサイドアウト型のスタックセル１０とした。
ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁
１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容
器）１５を用意した。 【００１６】この後、図２に示すように、この外装ケー
ス１５内に上述のようにして作製したインサイドアウト
型のスタックセル１０を挿入した。ついで、このスタッ
クセル１０の最内周に配置された単セル１０ｅの正極集
電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、最外周に配置された単セ
ル１０ａの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを負極
リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外装ケ
ース１５の開口部を蓋体１６で密封することにより、図
２に示すような集合電池が作製されることとなる。この
ようにして作製された集合電池を実施例１の電池Ａとし
た。 【００１７】（２）比較例１ 金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した
平板状の正極集電体３１ａの片面に、上述した実施例１
と同様に作製した正極活物質３１ｂを塗布し、乾燥後、
所定の厚みに圧延して正極板３１を作製した。また、金
属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平
板状の負極集電体３２ａの片面に、上述した実施例１と
同様に作製した負極活物質３２ｂを塗布し、乾燥後、所
定の厚みに圧延して負極板３２を作製した。なお、正極
集電体３１ａに正極活物質３１ｂを塗布したり、負極集
電体３２ａに負極活物質３２ｂを塗布するに際しては、
これらの集電体３１ａ，３２ａの外周部には正極活物質
３１ｂあるいは負極活物質３２ｂが塗布されない未塗布
部が形成されるように塗布している。 【００１８】そして、活物質層の大きさ（面積）より若
干大きくなるように切断されたポリプロピレン製のセパ
レータ３３を用意した後、このセパレータ３３を介し
て、正極活物質３１ｂと負極活物質３２ｂが対向するよ
うに、正極３１と負極３２を積層した。ついで、この積
層体の３方向の外周部（活物質の未塗布部）を封止材
（ポリオレフィン系樹脂）３４で封止した。ついで、封
止されていない側の開口部から、３成分系（水酸化カリ
ウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸
化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる）アルカリ電解液を注
液した。 【００１９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）３４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの単セル（単電池）３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅをそれぞれ作製した。この後、図３
に示すように、これらの単セル３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅの各集電体３１ａ，３２ａの極性が
互いに異なるように隣接させて、各単セル３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを直列接続して、スタック
セル３０とした。ついで、正極端子３６ａ、負極端子３
６ｂおよび安全弁３６ｃを有する蓋体３６を備えた外装
ケース（電池容器）３５を用意した。 【００２０】この後、この外装ケース３５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル３０を挿入した。つい
で、スタックセル３０の一方の端部に配置された単セル
３０ａの正極集電体３１ａと正極端子３６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル３０ｅの負極集電体３２ａと負極端
子３６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
た。ついで、外装ケース３５の開口部を蓋体３６で密封
することにより、図３に示すような集合電池が作製され
ることとなる。このようにして作製された集合電池を比
較例１の電池Ｘとした。 【００２１】（３）充放電サイクル試験 ついで、上述のようにして作製した電池Ａ，Ｘを用い
て、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池
Ａ，Ｘの電池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電を１時
間休止させた。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電
流で、各電池Ａ，Ｘの終止電圧が４Ｖになるまで放電さ
せるという充放電サイクルを２００サイクル繰り返し
た。この後、充放電サイクル開始時の各電池Ａ，Ｘの直
径または厚みに対する２００サイクル後の直径または厚
みの変化を厚みの変化量として求めると、下記の表１に
示すような結果が得られた。 【００２２】次に各電池Ａ，Ｘを用いてそれぞれ５００
ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池Ａ，Ｘの電
池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電を１時間休止させ
る。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で各電池
Ａ，Ｘの終止電圧が４Ｖになるまで放電させ、放電容量
が初期容量の６０％以下になるまで充放電試験を繰返
し、サイクル寿命を測定した。このときのサイクル回数
は下記の表１に示すような結果となった。 【００２３】 【表１】 【００２４】上記表１の結果から明らかなように、電池
Ｘにおいては厚みの変化量が０．１０％と大きいのに対
して、電池Ａにおいては、厚み（直径）の変化量が０．
０２％で、厚み（直径）がほとんど変化していないこと
が分かる。これは、電池Ｘにおいては、各単セル３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅが単セルの厚み方
向に積層する構造であるため、各電極の膨張力が電極の
厚み方向に作用して、封止材（ポリオレフィン系樹脂）
３４を押し広げるように作用して、電池Ｘの厚みが増加
したためである。 【００２５】一方、電池Ａにおいては、インサイドアウ
ト型構造であるため、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅの各電極の膨張力は放射状に作用す
るようになる。このため、電池Ａの外周部全体に均等に
圧力が付与されるようになって、封止材（ポリオレフィ
ン系樹脂）１４に加わる伸びの方向も均一になって、結
果として封止材（ポリオレフィン系樹脂）１４の伸びが
抑制されて、電池Ａの厚み（直径）の変化量が減少した
と考えられる。なお、上述した実施例においては、液状
のアルカリ電解液を用いる例について説明したが、液状
のアルカリ電解液に代えてアルカリ電解液をゲル化させ
たゲル電解液を用いると漏液性が向上するので好まし
い。この場合、電解液にポリアクリル酸カリウムからな
るゲル化剤を添加するようにすればよい。 【００２６】２．リチウム二次電池への適用例 （１）実施例２ コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、炭素系導電剤
と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物
質スラリー１１ｂを作製した。また、天然黒鉛と結着剤
としてのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質
スラリー１２ｂを作製した。ついで、アルミニウム板か
らなる正極集電体１１ａの片面に正極活物質スラリー１
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延した後、両端部を接合して円筒状正極１１
を作製した。また、銅板からなる負極集電体１２ａの片
面に負極活物質スラリー１２ｂをドクターブレードを用
いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延した後、両端部
を接合して円筒状負極１２を作製した。 【００２７】この場合、正極集電体１１ａに正極活物質
１１ｂを塗布したり、負極集電体１２ａに負極活物質１
２ｂを塗布するに際しては、これらの集電体１１ａ，１
２ａの外周部には正極活物質１１ｂあるいは負極活物質
１２ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布
している。そして、円筒状正極１１の外形寸法は円筒状
負極１２の内径寸法よりセパレータ１３の厚み分だけ小
さくなるように形成する必要がある。 【００２８】そして、円筒状正極１１の外径寸法に等し
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３で円筒状正極１
１の外表面を被覆した。ついで、セパレータ１３で被覆
された円筒状正極１１を円筒状負極１２内に挿入した
後、これらの一端部を封止材（ポリオレフィン系樹脂）
１４で封止した。ついで、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶
媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ6
を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した
後、この電解液を封止されていない側の開口部から注液
した。 【００２９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）１４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの円筒状単セル１０ａを作製した。同様
に、容量が５００ｍＡｈの円筒状単セル１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅを作製した。この場合、円筒状単セ
ル１０ｂの外形寸法は円筒状単セル１０ａの内径寸法に
等しくなるように形成されており、円筒状単セル１０ｃ
の外形寸法は円筒状単セル１０ｂの内径寸法に等しくな
るように形成されており、円筒状単セル１０ｄの外形寸
法は円筒状単セル１０ｃの内径寸法に等しくなるように
形成されており、円筒状単セル１０ｅの外形寸法は円筒
状単セル１０ｄの内径寸法に等しくなるように形成され
ている。 【００３０】この後、図１に示すように、単セル１０ａ
内に単セル１０ｂを挿入し、単セル１０ｂ内に単セル１
０ｃを挿入し、単セル１０ｃ内に単セル１０ｄを挿入
し、単セル１０ｄ内に単セル１０ｅを挿入して、各単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを直列接続
して、インサイドアウト型のスタックセル１０とした。
ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁
１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容
器）１５を用意した。 【００３１】この後、図２に示すように、この外装ケー
ス１５内に上述のようにして作製したインサイドアウト
型のスタックセル１０を挿入した。ついで、このスタッ
クセル１０の最内周に配置された単セル１０ｅの正極集
電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、最外周に配置された単セ
ル１０ａの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを負極
リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外装ケ
ース１５の開口部を蓋体１６で密封することにより、図
２に示すような集合電池が作製されることとなる。この
ようにして作製された集合電池を実施例２の電池Ｂとし
た。 【００３２】（２）比較例２ アルミニウム板からなる正極集電体３１ａの片面に、上
述した実施例２と同様に作製した正極活物質スラリー３
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して正極板３１を作製した。また、銅板か
らなる負極集電体３２ａの片面に、上述した実施例２と
同様に作製した負極活物質スラリー３２ｂをドクターブ
レードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して
負極板３２を作製した。 【００３３】なお、正極集電体３１ａに正極活物質３１
ｂを塗布したり、負極集電体３２ａに負極活物質３２ｂ
を塗布するに際しては、これらの集電体３１ａ，３２ａ
の外周部には正極活物質３１ｂあるいは負極活物質３２
ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布して
いる。そして、活物質層の大きさ（面積）より若干大き
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
３３を用意した後、このセパレータ３３を介して、正極
活物質３１ｂと負極活物質３２ｂが対向するように、正
極３１と負極３２を積層した。 【００３４】ついで、この積層体の３方向の外周部（活
物質の未塗布部）を封止材（ポリオレフィン系樹脂）３
４で封止した。これにより、積層体の外周部の３方向の
端部は液密に封止されることとなる。ついで、エチレン
カーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体
積比）にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解して調製し
た電解液を用意した後、この電解液を封止されていない
側の開口部から注液した。 【００３５】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）３４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの単セル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅをそれぞれ作製した。この後、図３に示すよ
うに、これらの単セル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅの各集電体３１ａ，３２ａの極性が互いに異
なるように隣接させて、各単セル３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅを直列接続して、スタックセル３０
とした。ついで、正極端子３６ａ、負極端子３６ｂおよ
び安全弁３６ｃを有する蓋体３６を備えた外装ケース
（電池容器）３５を用意した。 【００３６】この後、この外装ケース３５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル３０を挿入した。つい
で、スタックセル３０の一方の端部に配置された単セル
３０ａの正極集電体３１ａと正極端子３６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル３０ｅの負極集電体３２ａと負極端
子３６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
た。ついで、外装ケース３５の開口部を蓋体３６で密封
することにより、図３に示すような集合電池が作製され
ることとなる。このようにして作製された集合電池を比
較例２の電池Ｙとした。 【００３７】（３）充放電サイクル試験 ついで、上述のようにして作製した電池Ｂ，Ｙを用い
て、それぞれ５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）の充電電流で充電
して、各電池Ｂ，Ｙの電池電圧が２１Ｖに達した時点で
充電を１時間休止させた。ついで、５００ｍＡ（１Ｉ
ｔ）の放電電流で、各電池Ｂ，Ｙの終止電圧が１３．７
５Ｖになるまで放電させるという充放電サイクルを２０
０サイクル繰り返した。この後、充放電サイクル開始時
の各電池Ｂ，Ｙの直径または厚みに対する、２００サイ
クル後の直径または厚みの変化量を求めると、下記の表
２に示すような結果が得られた。 【００３８】次に各電池Ｂ，Ｙを用いて、それぞれ５０
ｍＡ（０．１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池Ｂ，Ｙ
の電池電圧が２１Ｖに達した時点で充電を１時間休止さ
せる。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で各電
池Ｂ，Ｙの終止電圧が１３．７５Ｖになるまで放電さ
せ、放電容量が初期容量の６０％以下になるまで充放電
試験を繰返し、サイクル寿命を測定した。このときのサ
イクル回数は下記の表２に示すような結果となった。 【００３９】 【表２】 【００４０】上記表２の結果から明らかなように、電池
Ｙにおいては厚みの変化量が０．１０％と大きいのに対
して、電池Ｂにおいては、厚み（直径）の変化量が０．
０２％で、厚がほとんど変化していないことが分かる。
これは、電池Ｙにおいては、各単セル３０ａ，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ，３０ｅが単セルの厚み方向に積層する
構造であるため、各電極の膨張力が電極の厚み方向に作
用して、封止材（ポリオレフィン系樹脂）３４を押し広
げるように作用し、電池Ｙの厚みが増加したためであ
る。 【００４１】一方、電池Ｂにおいては、インサイドアウ
ト型構造であるため、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅの各電極の膨張力は放射状に作用す
るようになる。このため、電池Ｂの外周部全体に均等に
圧力が付与されるようになって、封止材（ポリオレフィ
ン系樹脂）１４に加わる伸びの方向も均一になって、結
果として封止材（ポリオレフィン系樹脂）１４の伸びが
抑制されて、電池Ｂの厚み（直径）の変化量が減少した
と考えられる。 【００４２】なお、上述した実施例においては、液状の
非水電解液を用いる例について説明したが、液状の非水
電解液に代えて、非水電解液にＰＥＯからなるゲル化剤
を添加してゲル化させたゲル電解液を用いたり、あるい
は高分子固体電解質を用いるようにすると耐漏液性が向
上するので好ましい。また、上述した実施例において
は、同心円状に交互に配置されたインサイドアウト型電
池を用いる例について説明したが、同心状に交互に配置
された多角形からなるインサイドアウト型電池を用いる
こともできる。 【００４３】また、上述した実施の形態においては、本
発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウムイオン電池
に適用する例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのどの
ような電池にも適用することが可能である。
活物質層とが同心状に交互に配置されたインサイドアウ
ト型電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、携帯電話やノートパソコンなどの
携帯機器用電源としての電池の需要が急速に拡大し、電
動工具、アシスト自転車、電気自動車などの大電流用途
にも需要が拡大した。このため、ニッケル−水素蓄電池
やリチウム二次電池などの高電圧化、高容量化、ハイパ
ワー化、高出力化への需要、要望が高まるとともに、容
積エネルギー密度および質量エネルギー密度に優れた電
池のさらなる改良が求められるようになった。 【０００３】このような背景にあって、この種の電池に
おいて、高電圧化、高容量化、ハイパワー化、高出力化
が達成できる種々の改良が提案され、例えば、特表平９
−５０３６１８号公報に示されるような集合電池が提案
されるようになった。この特表平９−５０３６１８号公
報に示された集合電池おいては、図４に示すように、平
板状の正極集電体５１ａの片面に正極活物質５１ｂを塗
布して正極板５１を形成する。 【０００４】一方、平板状の負極集電体５２ａの片面に
負極活物質５２ｂを塗布して負極板５２を形成する。こ
れらの正極板５１と負極板５２とをセパレータ５３を介
して対向させた後、これらの外周部の端縁を絶縁体５４
で封止して単セル５０ａを形成する。ついで、これらの
単セル５０ａの間に接続用集電体５５を介在させて、複
数個（例えば５個）の単セル５０ａを積層して積層体
（スタックセル）５０を形成し、このスタックセル５０
を箱形形状の外装ケース（電池容器）内に収容して集合
電池となされている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
電池においては、充放電に伴って正極板あるいは負極板
は膨張収縮を繰り返すが、上述のように形成された箱形
形状のスタックセルが収容された集合電池においては、
正極板あるいは負極板はその厚み方向に膨張収縮を繰り
返し、この膨張収縮に伴って外装ケースも膨張収縮す
る。このため、充放電サイクルが進行するに伴って、活
物質が極板から脱落し易くなるという問題も生じた。そ
こで、本発明は上述のような問題点を解消するためにな
されものであって、外装ケース内の空間を有効利用でき
るようにして、充放電サイクル特性に優れたインサイド
アウト型電池を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインサイドアウト型電池は、同心状に配置
された正極活物質層と同心状に配置された負極活物質層
とが電解質を有する隔離部材を介して対向し、かつこれ
らの各活物質層の端縁が絶縁体で封止された複数の単セ
ルが同心状に配置されているとともに、複数の単セルの
内の１つの単セルの正極活物質層を保持する正極集電体
と、この単セルに隣接する他の単セルの負極活物質層を
保持する負極集電体とが導電接続されていることを特徴
とする。 【０００７】このように、同心状に配置された正極活物
質層と負極活物質層が隔離部材を介して対向し、これら
の各活物質層の端縁が絶縁体で封止されていると単セル
が形成されることとなる。そして、これらの複数の単セ
ルが同心状に配置され、かつ複数の単セルの内の１つの
単セルの正極活物質層を保持する正極集電体と、この単
セルに隣接する他の単セルの負極活物質層を保持する負
極集電体とが導電接続されていると、複数の単セルが直
列に接続されることとなる。 【０００８】これにより、大電圧で、外装ケース（電池
容器）内の空間が有効に利用でき、かつ容積エネルギー
密度に優れたインサイドアウト型電池が得られるように
なる。そして、充放電による電極の膨張収縮が生じて
も、複数の単セルが同心状に配置されているので、外装
ケース（電池容器）内の全ての側面に均等に膨張力が作
用する。この結果、電池の膨張が小さくなり、寸法安定
性に優れているために、充放電サイクルの進行に伴う活
物質の脱落が防止できるようになって、サイクル特性に
優れたインサイドアウト型電池が得られるようになる。 【０００９】そして、このように形成されたインサイド
アウト型電池を外部端子を備えた外装ケース（電池容
器）に収容し、最外周部に配置された電極の集電体と一
方の極性の端子とを接続し、最内周部に配置された電極
の集電体と他方の極性の端子とを接続して用いるのが望
ましい。この場合、外装ケース（電池容器）に安全弁を
設けるようにするのが好ましい。また、各活物質層の端
縁が絶縁体で封止された構造であるため、漏液を防止す
るためには、電解液をゲル化して用いるのが望ましい。
この場合、固体高分子電解質を用いると、この電解質は
隔離部材の作用をするため、隔離部材としてのセパレー
タを用いる必要がなくなるので好ましい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下に、ニッケル−水素蓄電池お
よびリチウム二次電池に適用した場合を例にして、本発
明のインサイドアウト型電池の実施の形態を図１〜図３
に基づいて説明する。なお、図１は実施例１および実施
例２のインサイドアウト型のスタックセルを示す断面図
であり、図１（ａ）は横断面を示し、図１（ｂ）は縦断
面を示す図である。また、図２は図１のインサイドアウ
ト型のスタックセルを外装ケース内に収容して構成した
インサイドアウト型電池を示す断面図である。さらに、
図３は比較例１および比較例２のインサイドアウト型電
池を示す断面図である。 【００１１】１．ニッケル−水素蓄電池への適用例 （１）実施例１ まず、共沈成分として亜鉛２．５質量％とコバルト１質
量％を含有する水酸化ニッケル粉末９０質量部と、水酸
化コバルト粉末１０質量部と、酸化亜鉛粉末３質量部と
の混合粉末に、ヒドロキシプロピルセルロースの０．２
質量％水溶液５０質量部を添加混練して正極活物質１１
ｂを作製した。一方、水素吸蔵合金（例えば、平均粒子
径が約１５０μｍのＭｍ1.0Ｎｉ3.4Ｃｏ1.0Ａｌ0.2Ｍｎ
0.6）粉末にポリエチレンオキサイド等の結着剤と、適
量の水を加えて混合して負極活物質１２ｂを作製した。 【００１２】ついで、金属板（例えば鉄板）の表面にニ
ッケルメッキを施した平板状の正極集電体１１ａの片面
に正極活物質１１ｂを塗布した。乾燥後、所定の厚みに
圧延した後、両端部を接合して円筒状正極１１を作製し
た。また、金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッ
キを施した平板状の負極集電体１２ａの片面に負極活物
質１２ｂを塗布した。乾燥後、所定の厚みに圧延した
後、両端部を接合して円筒状負極１２を作製した。この
場合、正極集電体１１ａに正極活物質１１ｂを塗布した
り、負極集電体１２ａに負極活物質１２ｂを塗布するに
際しては、これらの集電体１１ａ，１２ａの外周部には
正極活物質１１ｂあるいは負極活物質１２ｂが塗布され
ない未塗布部が形成されるように塗布している。そし
て、円筒状正極１１の外形寸法は円筒状負極１２の内径
寸法よりセパレータ１３の厚み分だけ小さくなるように
形成する必要がある。 【００１３】そして、円筒状正極１１の外径寸法に等し
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３で円筒状正極１
１の外表面を被覆した。ついで、セパレータ１３で被覆
された円筒状正極１１を円筒状負極１２内に挿入した
後、これらの一端部を封止材（ポリオレフィン系樹脂）
１４で封止した。ついで、封止されていない側の開口部
から、３成分系（水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナ
トリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）か
らなる）アルカリ電解液を注液した。 【００１４】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）１４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの円筒状単セル（単電池）１０ａを作製し
た。同様に、容量が５００ｍＡｈの円筒状単セル１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを作製した。この場合、円
筒状単セル１０ｂの外形寸法は円筒状単セル１０ａの内
径寸法に等しくなるように形成されており、円筒状単セ
ル１０ｃの外形寸法は円筒状単セル１０ｂの内径寸法に
等しくなるように形成されており、円筒状単セル１０ｄ
の外形寸法は円筒状単セル１０ｃの内径寸法に等しくな
るように形成されており、円筒状単セル１０ｅの外形寸
法は円筒状単セル１０ｄの内径寸法に等しくなるように
形成されている。 【００１５】この後、図１に示すように、単セル１０ａ
内に単セル１０ｂを挿入し、単セル１０ｂ内に単セル１
０ｃを挿入し、単セル１０ｃ内に単セル１０ｄを挿入
し、単セル１０ｄ内に単セル１０ｅを挿入して、各単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが直列接続
されたインサイドアウト型のスタックセル１０とした。
ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁
１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容
器）１５を用意した。 【００１６】この後、図２に示すように、この外装ケー
ス１５内に上述のようにして作製したインサイドアウト
型のスタックセル１０を挿入した。ついで、このスタッ
クセル１０の最内周に配置された単セル１０ｅの正極集
電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、最外周に配置された単セ
ル１０ａの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを負極
リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外装ケ
ース１５の開口部を蓋体１６で密封することにより、図
２に示すような集合電池が作製されることとなる。この
ようにして作製された集合電池を実施例１の電池Ａとし
た。 【００１７】（２）比較例１ 金属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した
平板状の正極集電体３１ａの片面に、上述した実施例１
と同様に作製した正極活物質３１ｂを塗布し、乾燥後、
所定の厚みに圧延して正極板３１を作製した。また、金
属板（例えば鉄板）の表面にニッケルメッキを施した平
板状の負極集電体３２ａの片面に、上述した実施例１と
同様に作製した負極活物質３２ｂを塗布し、乾燥後、所
定の厚みに圧延して負極板３２を作製した。なお、正極
集電体３１ａに正極活物質３１ｂを塗布したり、負極集
電体３２ａに負極活物質３２ｂを塗布するに際しては、
これらの集電体３１ａ，３２ａの外周部には正極活物質
３１ｂあるいは負極活物質３２ｂが塗布されない未塗布
部が形成されるように塗布している。 【００１８】そして、活物質層の大きさ（面積）より若
干大きくなるように切断されたポリプロピレン製のセパ
レータ３３を用意した後、このセパレータ３３を介し
て、正極活物質３１ｂと負極活物質３２ｂが対向するよ
うに、正極３１と負極３２を積層した。ついで、この積
層体の３方向の外周部（活物質の未塗布部）を封止材
（ポリオレフィン系樹脂）３４で封止した。ついで、封
止されていない側の開口部から、３成分系（水酸化カリ
ウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸
化リチウム（ＬｉＯＨ）からなる）アルカリ電解液を注
液した。 【００１９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）３４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの単セル（単電池）３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅをそれぞれ作製した。この後、図３
に示すように、これらの単セル３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅの各集電体３１ａ，３２ａの極性が
互いに異なるように隣接させて、各単セル３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを直列接続して、スタック
セル３０とした。ついで、正極端子３６ａ、負極端子３
６ｂおよび安全弁３６ｃを有する蓋体３６を備えた外装
ケース（電池容器）３５を用意した。 【００２０】この後、この外装ケース３５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル３０を挿入した。つい
で、スタックセル３０の一方の端部に配置された単セル
３０ａの正極集電体３１ａと正極端子３６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル３０ｅの負極集電体３２ａと負極端
子３６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
た。ついで、外装ケース３５の開口部を蓋体３６で密封
することにより、図３に示すような集合電池が作製され
ることとなる。このようにして作製された集合電池を比
較例１の電池Ｘとした。 【００２１】（３）充放電サイクル試験 ついで、上述のようにして作製した電池Ａ，Ｘを用い
て、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池
Ａ，Ｘの電池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電を１時
間休止させた。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電
流で、各電池Ａ，Ｘの終止電圧が４Ｖになるまで放電さ
せるという充放電サイクルを２００サイクル繰り返し
た。この後、充放電サイクル開始時の各電池Ａ，Ｘの直
径または厚みに対する２００サイクル後の直径または厚
みの変化を厚みの変化量として求めると、下記の表１に
示すような結果が得られた。 【００２２】次に各電池Ａ，Ｘを用いてそれぞれ５００
ｍＡ（１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池Ａ，Ｘの電
池電圧が５０ｍＶ低下した時点で充電を１時間休止させ
る。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で各電池
Ａ，Ｘの終止電圧が４Ｖになるまで放電させ、放電容量
が初期容量の６０％以下になるまで充放電試験を繰返
し、サイクル寿命を測定した。このときのサイクル回数
は下記の表１に示すような結果となった。 【００２３】 【表１】 【００２４】上記表１の結果から明らかなように、電池
Ｘにおいては厚みの変化量が０．１０％と大きいのに対
して、電池Ａにおいては、厚み（直径）の変化量が０．
０２％で、厚み（直径）がほとんど変化していないこと
が分かる。これは、電池Ｘにおいては、各単セル３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅが単セルの厚み方
向に積層する構造であるため、各電極の膨張力が電極の
厚み方向に作用して、封止材（ポリオレフィン系樹脂）
３４を押し広げるように作用して、電池Ｘの厚みが増加
したためである。 【００２５】一方、電池Ａにおいては、インサイドアウ
ト型構造であるため、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅの各電極の膨張力は放射状に作用す
るようになる。このため、電池Ａの外周部全体に均等に
圧力が付与されるようになって、封止材（ポリオレフィ
ン系樹脂）１４に加わる伸びの方向も均一になって、結
果として封止材（ポリオレフィン系樹脂）１４の伸びが
抑制されて、電池Ａの厚み（直径）の変化量が減少した
と考えられる。なお、上述した実施例においては、液状
のアルカリ電解液を用いる例について説明したが、液状
のアルカリ電解液に代えてアルカリ電解液をゲル化させ
たゲル電解液を用いると漏液性が向上するので好まし
い。この場合、電解液にポリアクリル酸カリウムからな
るゲル化剤を添加するようにすればよい。 【００２６】２．リチウム二次電池への適用例 （１）実施例２ コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）と、炭素系導電剤
と、結着剤としてのポリビニリデンフルオライド（ＰＶ
ｄＦ）を有機溶剤等に溶解したものを混合して正極活物
質スラリー１１ｂを作製した。また、天然黒鉛と結着剤
としてのＳＢＲ，ＣＭＣとを添加混合して、負極活物質
スラリー１２ｂを作製した。ついで、アルミニウム板か
らなる正極集電体１１ａの片面に正極活物質スラリー１
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延した後、両端部を接合して円筒状正極１１
を作製した。また、銅板からなる負極集電体１２ａの片
面に負極活物質スラリー１２ｂをドクターブレードを用
いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延した後、両端部
を接合して円筒状負極１２を作製した。 【００２７】この場合、正極集電体１１ａに正極活物質
１１ｂを塗布したり、負極集電体１２ａに負極活物質１
２ｂを塗布するに際しては、これらの集電体１１ａ，１
２ａの外周部には正極活物質１１ｂあるいは負極活物質
１２ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布
している。そして、円筒状正極１１の外形寸法は円筒状
負極１２の内径寸法よりセパレータ１３の厚み分だけ小
さくなるように形成する必要がある。 【００２８】そして、円筒状正極１１の外径寸法に等し
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
１３を用意した後、このセパレータ１３で円筒状正極１
１の外表面を被覆した。ついで、セパレータ１３で被覆
された円筒状正極１１を円筒状負極１２内に挿入した
後、これらの一端部を封止材（ポリオレフィン系樹脂）
１４で封止した。ついで、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる混合溶
媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体積比）にＬｉＰＦ6
を１モル／リットル溶解して調製した電解液を用意した
後、この電解液を封止されていない側の開口部から注液
した。 【００２９】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）１４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの円筒状単セル１０ａを作製した。同様
に、容量が５００ｍＡｈの円筒状単セル１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅを作製した。この場合、円筒状単セ
ル１０ｂの外形寸法は円筒状単セル１０ａの内径寸法に
等しくなるように形成されており、円筒状単セル１０ｃ
の外形寸法は円筒状単セル１０ｂの内径寸法に等しくな
るように形成されており、円筒状単セル１０ｄの外形寸
法は円筒状単セル１０ｃの内径寸法に等しくなるように
形成されており、円筒状単セル１０ｅの外形寸法は円筒
状単セル１０ｄの内径寸法に等しくなるように形成され
ている。 【００３０】この後、図１に示すように、単セル１０ａ
内に単セル１０ｂを挿入し、単セル１０ｂ内に単セル１
０ｃを挿入し、単セル１０ｃ内に単セル１０ｄを挿入
し、単セル１０ｄ内に単セル１０ｅを挿入して、各単セ
ル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを直列接続
して、インサイドアウト型のスタックセル１０とした。
ついで、正極端子１６ａ、負極端子１６ｂおよび安全弁
１６ｃを有する蓋体１６を備えた外装ケース（電池容
器）１５を用意した。 【００３１】この後、図２に示すように、この外装ケー
ス１５内に上述のようにして作製したインサイドアウト
型のスタックセル１０を挿入した。ついで、このスタッ
クセル１０の最内周に配置された単セル１０ｅの正極集
電体１１ａと正極端子１６ａとを正極リード（図示せ
ず）を介して接続した。また、最外周に配置された単セ
ル１０ａの負極集電体１２ａと負極端子１６ｂとを負極
リード（図示せず）を介して接続した。ついで、外装ケ
ース１５の開口部を蓋体１６で密封することにより、図
２に示すような集合電池が作製されることとなる。この
ようにして作製された集合電池を実施例２の電池Ｂとし
た。 【００３２】（２）比較例２ アルミニウム板からなる正極集電体３１ａの片面に、上
述した実施例２と同様に作製した正極活物質スラリー３
１ｂをドクターブレードを用いて塗布し、乾燥後、所定
の厚みに圧延して正極板３１を作製した。また、銅板か
らなる負極集電体３２ａの片面に、上述した実施例２と
同様に作製した負極活物質スラリー３２ｂをドクターブ
レードを用いて塗布し、乾燥後、所定の厚みに圧延して
負極板３２を作製した。 【００３３】なお、正極集電体３１ａに正極活物質３１
ｂを塗布したり、負極集電体３２ａに負極活物質３２ｂ
を塗布するに際しては、これらの集電体３１ａ，３２ａ
の外周部には正極活物質３１ｂあるいは負極活物質３２
ｂが塗布されない未塗布部が形成されるように塗布して
いる。そして、活物質層の大きさ（面積）より若干大き
くなるように切断されたポリプロピレン製のセパレータ
３３を用意した後、このセパレータ３３を介して、正極
活物質３１ｂと負極活物質３２ｂが対向するように、正
極３１と負極３２を積層した。 【００３４】ついで、この積層体の３方向の外周部（活
物質の未塗布部）を封止材（ポリオレフィン系樹脂）３
４で封止した。これにより、積層体の外周部の３方向の
端部は液密に封止されることとなる。ついで、エチレン
カーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）からなる混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝３０：７０：体
積比）にＬｉＰＦ6を１モル／リットル溶解して調製し
た電解液を用意した後、この電解液を封止されていない
側の開口部から注液した。 【００３５】ついで、この電解液を注液した開口部を封
止材（ポリオレフィン系樹脂）３４で密封して、容量が
５００ｍＡｈの単セル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅをそれぞれ作製した。この後、図３に示すよ
うに、これらの単セル３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０
ｄ，３０ｅの各集電体３１ａ，３２ａの極性が互いに異
なるように隣接させて、各単セル３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ，３０ｅを直列接続して、スタックセル３０
とした。ついで、正極端子３６ａ、負極端子３６ｂおよ
び安全弁３６ｃを有する蓋体３６を備えた外装ケース
（電池容器）３５を用意した。 【００３６】この後、この外装ケース３５内に上述のよ
うにして作製したスタックセル３０を挿入した。つい
で、スタックセル３０の一方の端部に配置された単セル
３０ａの正極集電体３１ａと正極端子３６ａとを正極リ
ード（図示せず）を介して接続した。また、他方の端部
に配置された単セル３０ｅの負極集電体３２ａと負極端
子３６ｂとを負極リード（図示せず）を介して接続し
た。ついで、外装ケース３５の開口部を蓋体３６で密封
することにより、図３に示すような集合電池が作製され
ることとなる。このようにして作製された集合電池を比
較例２の電池Ｙとした。 【００３７】（３）充放電サイクル試験 ついで、上述のようにして作製した電池Ｂ，Ｙを用い
て、それぞれ５０ｍＡ（０．１Ｉｔ）の充電電流で充電
して、各電池Ｂ，Ｙの電池電圧が２１Ｖに達した時点で
充電を１時間休止させた。ついで、５００ｍＡ（１Ｉ
ｔ）の放電電流で、各電池Ｂ，Ｙの終止電圧が１３．７
５Ｖになるまで放電させるという充放電サイクルを２０
０サイクル繰り返した。この後、充放電サイクル開始時
の各電池Ｂ，Ｙの直径または厚みに対する、２００サイ
クル後の直径または厚みの変化量を求めると、下記の表
２に示すような結果が得られた。 【００３８】次に各電池Ｂ，Ｙを用いて、それぞれ５０
ｍＡ（０．１Ｉｔ）の充電電流で充電し、各電池Ｂ，Ｙ
の電池電圧が２１Ｖに達した時点で充電を１時間休止さ
せる。ついで、５００ｍＡ（１Ｉｔ）の放電電流で各電
池Ｂ，Ｙの終止電圧が１３．７５Ｖになるまで放電さ
せ、放電容量が初期容量の６０％以下になるまで充放電
試験を繰返し、サイクル寿命を測定した。このときのサ
イクル回数は下記の表２に示すような結果となった。 【００３９】 【表２】 【００４０】上記表２の結果から明らかなように、電池
Ｙにおいては厚みの変化量が０．１０％と大きいのに対
して、電池Ｂにおいては、厚み（直径）の変化量が０．
０２％で、厚がほとんど変化していないことが分かる。
これは、電池Ｙにおいては、各単セル３０ａ，３０ｂ，
３０ｃ，３０ｄ，３０ｅが単セルの厚み方向に積層する
構造であるため、各電極の膨張力が電極の厚み方向に作
用して、封止材（ポリオレフィン系樹脂）３４を押し広
げるように作用し、電池Ｙの厚みが増加したためであ
る。 【００４１】一方、電池Ｂにおいては、インサイドアウ
ト型構造であるため、各単セル１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅの各電極の膨張力は放射状に作用す
るようになる。このため、電池Ｂの外周部全体に均等に
圧力が付与されるようになって、封止材（ポリオレフィ
ン系樹脂）１４に加わる伸びの方向も均一になって、結
果として封止材（ポリオレフィン系樹脂）１４の伸びが
抑制されて、電池Ｂの厚み（直径）の変化量が減少した
と考えられる。 【００４２】なお、上述した実施例においては、液状の
非水電解液を用いる例について説明したが、液状の非水
電解液に代えて、非水電解液にＰＥＯからなるゲル化剤
を添加してゲル化させたゲル電解液を用いたり、あるい
は高分子固体電解質を用いるようにすると耐漏液性が向
上するので好ましい。また、上述した実施例において
は、同心円状に交互に配置されたインサイドアウト型電
池を用いる例について説明したが、同心状に交互に配置
された多角形からなるインサイドアウト型電池を用いる
こともできる。 【００４３】また、上述した実施の形態においては、本
発明をニッケル−水素蓄電池およびリチウムイオン電池
に適用する例について説明したが、本発明はこれに限ら
ず、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのどの
ような電池にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１および実施例２のインサイ
ドアウト型のスタックセルをを示す断面図であり、図１
（ａ）は横断面を示し、図１（ｂ）は縦断面を示す図で
ある。 【図２】 図１のインサイドアウト型のスタックセルを
外装ケース内に収容して構成したインサイドアウト型電
池を示す断面図である。 【図３】 比較例１および比較例２のインサイドアウト
型電池を示す断面図である。 【図４】 従来例の集合電池を示す断面図である。 【符号の説明】 １０…インサイドアウト型スタックセル、１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…円筒状単セル、１１…円
筒状正極、１１ａ…正極集電体、１１ｂ…正極活物質、
１２…円筒状負極、１２ａ…負極集電体、１２ｂ…負極
活物質、１３…セパレータ、１４…封止材、１５…外装
ケース、１６…蓋体、１６ａ…正極端子、１６ｂ…負極
端子、１６ｃ…安全弁
ドアウト型のスタックセルをを示す断面図であり、図１
（ａ）は横断面を示し、図１（ｂ）は縦断面を示す図で
ある。 【図２】 図１のインサイドアウト型のスタックセルを
外装ケース内に収容して構成したインサイドアウト型電
池を示す断面図である。 【図３】 比較例１および比較例２のインサイドアウト
型電池を示す断面図である。 【図４】 従来例の集合電池を示す断面図である。 【符号の説明】 １０…インサイドアウト型スタックセル、１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ…円筒状単セル、１１…円
筒状正極、１１ａ…正極集電体、１１ｂ…正極活物質、
１２…円筒状負極、１２ａ…負極集電体、１２ｂ…負極
活物質、１３…セパレータ、１４…封止材、１５…外装
ケース、１６…蓋体、１６ａ…正極端子、１６ｂ…負極
端子、１６ｃ…安全弁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 正極活物質層と負極活物質層とが同心状
に交互に配置されたインサイドアウト型電池であって、 同心状に配置された前記正極活物質層と同心状に配置さ
れた前記負極活物質層とが電解質を有する隔離部材を介
して対向し、かつこれらの各活物質層の端縁が絶縁体で
封止された複数の単セルが同心状に配置されているとと
もに、 前記複数の単セルの内の１つの単セルの前記正極活物質
層を保持する正極集電体と、この単セルに隣接する他の
単セルの前記負極活物質層を保持する負極集電体とが導
電接続されていることを特徴とするインサイドアウト型
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002053505A JP2003257472A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | インサイドアウト型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002053505A JP2003257472A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | インサイドアウト型電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003257472A true JP2003257472A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28664919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002053505A Pending JP2003257472A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | インサイドアウト型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003257472A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533098A (ja) * | 2004-04-12 | 2007-11-15 | キョンサン ナショナル ユニバーシティ | 糸型のフレキシブル電池 |
| WO2013153603A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 株式会社日本マイクロニクス | 二次電池 |
| US10243177B2 (en) | 2011-03-25 | 2019-03-26 | Gs Yuasa International Ltd. | Cylindrical battery and battery electrode structure |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002053505A patent/JP2003257472A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533098A (ja) * | 2004-04-12 | 2007-11-15 | キョンサン ナショナル ユニバーシティ | 糸型のフレキシブル電池 |
| US10243177B2 (en) | 2011-03-25 | 2019-03-26 | Gs Yuasa International Ltd. | Cylindrical battery and battery electrode structure |
| WO2013153603A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 株式会社日本マイクロニクス | 二次電池 |
| WO2013154046A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 株式会社日本マイクロニクス | 二次電池 |
| CN104221200A (zh) * | 2012-04-09 | 2014-12-17 | 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 | 二次电池 |
| EP2838148A4 (en) * | 2012-04-09 | 2015-07-29 | Nihon Micronics Kk | RECHARGEABLE BATTERY |
| TWI504038B (zh) * | 2012-04-09 | 2015-10-11 | Nihon Micronics Kk | Secondary battery |
| JPWO2013154046A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2015-12-17 | 株式会社日本マイクロニクス | 二次電池 |
| US10347893B2 (en) | 2012-04-09 | 2019-07-09 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Secondary battery |
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