JP2004014374A

JP2004014374A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2004014374A
Application number: JP2002168199A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kiyomiya; 清宮　健司; Hiroyuki Hirama; 平間　宏幸; Masami Komaba; 駒庭　正巳
Original assignee: NEC Tokin Tochigi Ltd
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP4036360B2

Abstract

【課題】巻回型の電池要素の巻止めテープによる巻ほぐれ防止と電池要素端面での短絡を防止する。
【解決手段】正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向させて巻回した巻回体からなる電池要素を有する密閉型電池において、電池要素の外周部が電池要素の高さよりも幅が大きな巻止めテープによって、電池要素の上部と電池ヘッダーの間の空間には、巻止めテープの端部が配置された密閉型電池。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレータを介して正極電極および負極電極を対向させて巻回した巻回型の電池要素を有した密閉型電池に関し、とくに電池缶内への装着に好適な密閉型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン電池等の非水電解液電池は、帯状の正極集電体および負極集電体上に電極活物質層を形成した、正極電極および負極電極をセパレータを介して対向させて巻回した巻回型の電池要素が用いられている。
巻回型の電池要素は、円筒状のもの、あるいは糸巻き状に巻回して扁平に成形したのものが用いられており、それぞれ円筒状の電池缶、角柱状の電池缶に収納したり、可撓性の部材によって封口されている。
【０００３】
これらの電池要素は、電池の容量密度を大きくするために、電池缶の内寸法と同等の大きさのものを作製して電池缶内に挿入している。電池缶内に挿入する際に電池要素を円滑に挿入することができ、電池要素に傷等が生じないようにするために、正極電極、負極電極、およびセパレータを巻回した後に、粘着性の巻止めテープによって固定することが行われている。
【０００４】
また、電池缶のように金属製の電池容器を用いた電池の場合には、電池缶が一方の電極端子としての作用を果たしている。このため、電池缶の壁面と異極性の電池電極が接触して短絡する事態を避けるために、電池要素の挿入の前に電池缶の缶底部に絶縁板を配置することが行われている。また、電池缶の缶底部への絶縁板の配置に代えて、電池要素の外装缶へ挿入する端面に、絶縁板をあらかじめ取り付け、電池缶への挿入時の電池要素の損傷を防止することが特開平５−７４４２４号公報において提案されている。
また、同様に電池要素の巻回体のコアと電池要素の底面に配置する絶縁部材とを取り付けたスパイラル型非水電解液電池が特開平８−３２９９５８号公報において提案されている。
これらの電池は、いずれも電池要素の電池缶の底部に接する側に絶縁板を配置するものであり、電池製造工程において、電池要素の一方の端面に突出したセパレータ面に絶縁板を配置するものであり、電池組立工程に新たな工程を必要とするとともに、絶縁板を配置しても、電池要素の巻止め防止テープによる工程が必要であった。
【０００５】
また、電池要素の底部に位置する端面に絶縁板を配置することに代えて、粘着性テープによって電池要素の底部を保護することが行われている。
図４は、従来の密閉型電池を説明する図である。
図４（Ａ）は、透視した斜視図であるり、図４（Ｂ）は、側面側の断面図である。
密閉型電池１は、電池缶２内には、電池要素５が収納されている。電池要素５は正極側の電池電極と負極側の電池電極をセパレータを介して巻回して巻止めテープ６を貼り付けて電池要素５の巻きほぐれの防止が行われている。更に、電池要素５の下部の底面１５に底面テープ１８が貼り付けられたものである場合には、電池要素を電池缶内に収納する際に電池要素の挿入に先だって絶縁板を装着する必要はない。しかしながら、電池要素の上部に接続した導電接続タブ７、８、あるいは電池電極の上部が、電池缶内壁面、電池ヘッダー９の金属板１０およびその接合個所１１、あるいは金属板の１０と極性が異なる導電接続端子１２等の極性が異なる部分と接触して短絡を生じないようにするために、導電接続タブを収納する大きさの絶縁部材１９を配置することが必要であり、また電池要素５の巻止めテープ６の貼り付けと底面テープ１８の貼り付けの工程が必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、正極電極および負極電極をセパレータを介して対向させて巻回した巻回型の電池要素を収納した密閉型電池において、電池要素の巻ほぐれを防止する巻止めテープと電池要素の底面に貼り付ける底面テープの貼り付けとの２工程を必要とせず、また電池要素の上部には電池要素に接続した導電接続タブの短絡を防止する絶縁性部材の配置の必要がない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向させて巻回した巻回体からなる電池要素を有する密閉型電池において、電池要素の外周部が電池要素の高さよりも幅が大きな巻止めテープによって、電池要素の上部と電池ヘッダーの間の空間には、巻止めテープの端部が配置された密閉型電池によって解決することができる。
また、電池要素の上部と電池ヘッダーの間の空間に配置された巻止めテープには、粘着材層が形成されていない密閉型電池である。
電池要素の底部の端面は、巻止めテープで被覆されていない領域を設けた前記の密閉型電池である。
リチウムイオン二次電池である前記の密閉型電池である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回した電池要素において、電池要素の巻回体の膨らみによって対極との距離が大きくなることを抑制し、電池の容量密度を大きくし、また電池缶への電池要素の挿入時の損傷防止、電池要素の上部端面との短絡防止、電池電極の下部端面と電池缶の缶底部との短絡防止等を巻止めテープの貼り付け方法を工夫することによって可能としたものである。
これによって、本発明の密閉型電池は、電池要素を作製する際に、巻止め用の粘着テープの貼り付け工程において、電池要素の巻ほぐれ防止と電池要素の上部端面の短絡防止、電池要素下部端面の接触防止の処理を同時に行うことを可能としてものである。
【０００９】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施例の密閉型電池を説明する図を示し、図１（Ａ）は、電池ヘッダの取り付け前の状態を透視した正面側の一部を切り欠いた斜視図であり、図１（Ｂ）は、側面側の断面図である。
密閉型電池１は、ステンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼、アルミニウム等からなる角筒状の金属容器２（以下、電池缶とも称す）に、セパレータ、正極電極３、セパレータ４、負極電極５、セパレータ４の順に積層したものを糸巻き状に巻回した後に、押圧して扁平に成形した電池要素５に巻止めテープ６を貼り付けて巻きほぐれを防止している。
電池要素３の正極電極３および負極電極５に接合した導電接続タブ７、８は、電池ヘッダ９の金属板１０の接合個所１１、および外部接続端子部１２にそれぞれ接合されている。更に電池要素の上部には絶縁板１３が配置されており、絶縁板１３と巻止めテープ６の電池要素５の上部へ延びた上部突出部１４によって、導電接続タブ７、８、正極電極３および負極電極５が、電池缶の内壁面、電池ヘッダの内壁面と接触して短絡が生じるのが防止される。
【００１０】
また、本発明の電池要素は、周囲が完全に巻止めテープ６によって被覆されているので、電池要素５を電池缶２内へ収納する際に、電池缶の壁面と接触して電池要素が損傷を受けることを防止することができる。さらに、巻止めテープ６によって電池要素５の底面１５も被覆されているために、電池要素の端面において電池電極が電池缶の壁面と接触して短絡することを防止する絶縁板を装着することも不要となる。
【００１１】
次に、本発明の密閉型電池において使用される電池要素の作製方法について説明する。
図２は、本発明の密閉型電池に用いる電池要素の作製方法の一例を説明する図である。図２（Ａ）は上部の一部を切り欠いた斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）とは反対側から見た斜視図である。
セパレータ、正極電極、セパレータ、負極電極の順に積層して糸巻き状に巻回した後に扁平に押圧した電池要素３を、図２（Ａ）に示すように、電池要素５の外周に電池要素の高さよりも大きな巻止めテープ６を貼り付けて、電池要素５の上部へ延びた上部突出部１４が、電池要素を電池缶内へ収納した際に電池ヘッダーとの空間と同等の長さとなる用に調整する。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電池要素の下端部から延びた巻止めテープ６の下部突出部１６を電池要素の底面を覆うように折り曲げて電池要素の反対側の面に貼り付ける。次いで、全体を所定の形状に成形し電池要素を作製することができる。以上の方法では、電池要素の巻止めテープの粘着層によって、電池要素の巻ほぐれ防止とともに電池要素の下部も同時に被覆することができる。
巻止めテープの電池要素の上部よりも突出した部分は、いずれにも貼り付ける必要はないので、電池要素の上部よりも突出する部分には粘着材層を形成しないものであっても良い。
【００１２】
図３は、本発明の密閉型電池に用いる電池要素の作製方法の他の例を説明する図である。図３（Ａ）は上部の一部を切り欠いた斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）とは反対側から見た斜視図である。図３（Ｃ）は底面を説明する図である。
セパレータ、正極電極、セパレータ、負極電極の順に積層して糸巻き状に巻回した後に扁平に押圧した電池要素５を、図３（Ａ）に示すように、電池要素５の外周に、電池要素の上端部よりも突出させて、上部突出部１４を形成した状態　て巻止めテープ６を貼り付けて電池要素を電池缶内に挿入する際の保護と、電池要素の上部が電池缶の内壁面と接触することを防止する。
電池要素の下端部には、下部突出部１６を電池要素の底面を覆うように折り曲げて電池要素の反対側の面に貼り付けるとともに、電池要素の下端部には巻止めテープで覆われていない非被覆部１７が形成されている。
【００１３】
電池要素の底面は巻止めテープによって両端部が被覆されているので、電池要素を電池缶に挿入した場合には、電池要素の底面と電池缶の内面とは、両端部の被覆部において接触し、電池要素と電池缶の内面との間の導電接触が防止される。また、同時に電池要素の端面の一部には被覆されていない領域が形成されているので電池要素の底面からの電解液の浸透も充分なものとなる。
本発明において用いることができる巻止めテープとしては、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等に粘着材層を形成したものを挙げることができ、電池要素の上部に突出した部分には、粘着材層を形成していないものが好ましい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向させて巻回した電池要素の巻止め用の巻止めテープを電池の上部を越えて装着したので、電池要素の電池缶内への収納の際に電池缶の端面で損傷を受ける可能性をなくすとともに、電池要素に取り付けた導電接続タブ等と電池缶内壁面あるいは電池ヘッダーとの短絡は絶縁板を装着するのみで確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例の密閉型電池を説明する図を示す。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池に用いる電池要素の作製方法の一例を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の密閉型電池に用いる電池要素の作製方法の他の例を説明する図である。
【図４】図４は、従来の電池要素を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…金属容器、３…正極電極、４…セパレータ、５…負極電極、５…電池要素、６…巻止めテープ、７，８…導電接続タブ、９…電池ヘッダー、１０…金属板、１１…接合個所、１２…外部接続端子部、１３…絶縁板、１４…上部突出部、１５…底面、１６…下部突出部、１７…非被覆部、１８…底面テープ、１９…絶縁部材

Claims

正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向させて巻回した巻回体からなる電池要素を有する密閉型電池において、電池要素の外周部が電池要素の高さよりも幅が大きな巻止めテープによって、電池要素の上部と電池ヘッダーの間の空間には、巻止めテープの端部が配置されたことを特徴とする密閉型電池。