JP2004362870A - 円筒形電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池ケース内に収納された極板群の上部に配置した絶縁板の形状を改良して、注液工程における電解液の注液性を確保しながら電池ケースの腐蝕を抑えることで、漏液を防止し電池の長寿命化を図る。
【解決手段】絶縁板の内側から周縁に向けて１つ以上の浅い溝を設けることで、溝により注入電解液と極板群内の空気の置換が容易になり注液所要時間を短縮することができる。さらに絶縁板の周縁に透孔がないため、極板群上端部と電池ケースとの絶縁を確保できるとともに、この部分での電解液の溜まりをなくすことで、極板群と電池ケース間での局部電池の発生を防止し、電池ケースの腐蝕を予防できる。
【選択図】 図３
【解決手段】絶縁板の内側から周縁に向けて１つ以上の浅い溝を設けることで、溝により注入電解液と極板群内の空気の置換が容易になり注液所要時間を短縮することができる。さらに絶縁板の周縁に透孔がないため、極板群上端部と電池ケースとの絶縁を確保できるとともに、この部分での電解液の溜まりをなくすことで、極板群と電池ケース間での局部電池の発生を防止し、電池ケースの腐蝕を予防できる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は渦巻状の極板群を電池ケース内に収納した円筒形電池の、特に極板群上部に配置する絶縁板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形電池は一般的に正極、負極、セパレータからなる発電要素（以下、極板群という）を電池ケースに挿入し、そこに電解液を注入、ケースの開口部を封口蓋等を用いて封口して形成されている。このような電池に振動や衝撃が加わった場合、極板群が上下方向に移動するため正極もしくは負極の一部が、他方極と接続された封口蓋もしくは電池ケースと接触し、内部短絡を起こす危険性がある。
【０００３】
そこで極板群の上部、下部またはその両者に図５に示すような絶縁部材（絶縁板）を配置して前記内部短絡を防止している。また上部絶縁板は注液時に、電池内の空気と電解液が容易に置換できるように、図６に示すような周辺部に切り欠きを設けたものが用いられている。このような構造であれば、前記の内部短絡を防止しながら注液性を確保することができる。（特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８３１１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記図５のような構成の上部絶縁板では、粘度の高い電解液では含浸が不十分となりやすく、生産性の上で利用が困難であった。
【０００６】
また、図６に示すような上部絶縁板を用いた場合、電解液の含浸性は改善されるものの、その切り欠き部分においてケース溝部と正極板上端部の間でデンドライトによる微少短絡が発生する可能性があった。さらに前記の切り欠き部分において、負極に帯電した電池ケースとの絶縁間隔が近いため、電解液の含浸が不十分で切り欠き部分に電解液が残存した場合に局部電池が形成されやすく、これが原因となって絶縁板と対応した電池ケース部分が腐蝕するという不具合が生じる可能性があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するものであり、内部短絡を防止しながら電池ケースの腐蝕を抑制し、なおかつ電解液の注液性を良好に確保した構造の絶縁板を提供することにより、含浸時間の短縮による電池生産性の向上および電池の長寿命化することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、円筒密閉型電池において、電池ケース内に収納された極板群の正極板の上端部をすべて覆い、かつケース内径より小さい外径寸法を持ち、さらに電池ケースに環状に形成された溝部の内径より内側から前記絶縁板の周縁に向けて少なくとも１つの注液用の溝を設けた上部絶縁板を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の構造を用いることで、電解液の注液経路を確保し、極板群端部と電池ケースとの絶縁距離を保ちながら電解液の溜まりをなくすことができるため、局部電池の形成による電池ケースの局部的な腐蝕を防ぐことが可能になる。このため電池ケースの腐蝕による電解液の漏液が予防でき、電池の寿命を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施の形態について、詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明で用いた正極活物質としてＬｉＣｏＯ２、負極活物質としてカーボンを使用した円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図を示す。図１において、１は低炭素鋼板を加工した電池ケース、２は封口蓋、３は極板群である。極板群は正極板５及び負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回したものである。そして前記正極板５からは正極リード４が引き出されて封口蓋２に接続され、負極板からは負極リードが引き出されて電池ケース１の内底部に接続されている。６は極板群の上部に配置された絶縁板であり、７は極板群の下部に配置された６と同材質からなる絶縁板である。また、電池ケースの開口部付近に環状溝部１ａを設け、この部分に封口蓋を載せ、電池ケース開口部を内側にかしめることにより電池を封口している。尚、電池ケース１の内径は１８．１ｍｍ，環状溝部１ａの内径は１５．５ｍｍ，開口時、溝部から電池開口端部までは４．５ｍｍ，電池ケース底部から電池開口端部までは６５ｍｍ，そして、極板群３は外径１７．９ｍｍ，高さ５５ｍｍである。
【００１２】
ここで、前記円筒形リチウムイオン二次電池の極板群の上部絶縁板６として、図３で示す直径１７．９ｍｍ，厚さ０．６ｍｍ，中央部に正極リード４を取り出すために直径３ｍｍの円形状の透孔を設け、さらに溝部１ａの内径より内側から幅２ｍｍ，深さ０．３ｍｍの浅い溝８を一箇所設けたものを用いた電池を作製した。この絶縁板は請求項１記載の条件を満たしており、絶縁板周縁部付近の断面の拡大図は図２に示す。
【００１３】
この電池に非水電解液を３．０ｃｃ減圧下で注入した。上部絶縁板６上に注液された電解液はケース１の溝部１ａと前記上部絶縁板６との隙間に毛細管現象で広がり、上部絶縁板６に設けられた溝８が通路となって極板群３に含浸されてゆく。
【００１４】
図５に示す従来の上部絶縁板６では、中央の透口より注液された電解液と極板群３内の空気との置換が容易でないのに対し、本発明の上部絶縁板６では、溝部１ａの下部に位置する溝８が通気口となって注液に要する時間を短縮できる。
【００１５】
また、本発明の上部絶縁板６は極板群３における正極板５の上端面を全てカバーしているので、図６に示すような上部絶縁板６で懸念されるようなデンドライトの発生の可能性も解消される。
【００１６】
本発明の上部絶縁板６に見られる注液性の向上は、上部絶縁板６の溝部面積が大きいもの、溝部の面積が同じであれば溝８の総数が多いものほど顕著であった。また、図４に示すような、溝９が電池中央部の透孔とつながっていても同様の効果が得られた。
【００１７】
本発明の上部絶縁板６を用いた電池について以下の充放電を行った後、ケースに発生する腐触を確認した。
【００１８】
充電は最大電流０．５Ａ，４．１Ｖ定電流定電圧充電を２時間行い、その後６０℃の環境下で１ｋΩの定抵抗を接続した状態で深放電を行った。
【００１９】
本発明による絶縁板の改善にともない、極板群上端部と電池ケース間の電解液溜まりが解消され、さらに極板群上端部と電池ケースに形成された溝部間の絶縁距離が確保されるため、放電を開始してから１００日経過した後も電池ケースの腐触が進行せず漏液は全く発生しなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による上部絶縁板を使用した電池では、極板群内の空気と電解液の置換を容易にし、極板群に対する電解液の注液性を向上することができる。また、局部電池の形成を防止することができるため、深放電時に発生するケースの腐蝕を抑えることで、電解液注液工程に必要な時間を短縮しながら、電池ケースの腐蝕による漏液の発生しにくい寿命の長い電池を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図
【図２】本発明の上部絶縁板周縁部付近の縦断面図
【図３】（ａ）本発明の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図４】（ａ）本発明による他の実施形態の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図５】（ａ）従来の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図６】（ａ）注液性を改善した従来の上部絶縁板の上面図
（ｂ）同断面図
【符号の説明】
１ 電池ケース
１ａ 溝部
２ 封口蓋
３ 極板群
４ 正極リード
５ 正極板
６ 上部絶縁板
７ 下部絶縁板
８ 溝
９ 中央の透孔につながっている溝
１０ 上部絶縁板の切り欠き
【発明の属する技術分野】
本発明は渦巻状の極板群を電池ケース内に収納した円筒形電池の、特に極板群上部に配置する絶縁板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形電池は一般的に正極、負極、セパレータからなる発電要素（以下、極板群という）を電池ケースに挿入し、そこに電解液を注入、ケースの開口部を封口蓋等を用いて封口して形成されている。このような電池に振動や衝撃が加わった場合、極板群が上下方向に移動するため正極もしくは負極の一部が、他方極と接続された封口蓋もしくは電池ケースと接触し、内部短絡を起こす危険性がある。
【０００３】
そこで極板群の上部、下部またはその両者に図５に示すような絶縁部材（絶縁板）を配置して前記内部短絡を防止している。また上部絶縁板は注液時に、電池内の空気と電解液が容易に置換できるように、図６に示すような周辺部に切り欠きを設けたものが用いられている。このような構造であれば、前記の内部短絡を防止しながら注液性を確保することができる。（特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８３１１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記図５のような構成の上部絶縁板では、粘度の高い電解液では含浸が不十分となりやすく、生産性の上で利用が困難であった。
【０００６】
また、図６に示すような上部絶縁板を用いた場合、電解液の含浸性は改善されるものの、その切り欠き部分においてケース溝部と正極板上端部の間でデンドライトによる微少短絡が発生する可能性があった。さらに前記の切り欠き部分において、負極に帯電した電池ケースとの絶縁間隔が近いため、電解液の含浸が不十分で切り欠き部分に電解液が残存した場合に局部電池が形成されやすく、これが原因となって絶縁板と対応した電池ケース部分が腐蝕するという不具合が生じる可能性があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するものであり、内部短絡を防止しながら電池ケースの腐蝕を抑制し、なおかつ電解液の注液性を良好に確保した構造の絶縁板を提供することにより、含浸時間の短縮による電池生産性の向上および電池の長寿命化することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、円筒密閉型電池において、電池ケース内に収納された極板群の正極板の上端部をすべて覆い、かつケース内径より小さい外径寸法を持ち、さらに電池ケースに環状に形成された溝部の内径より内側から前記絶縁板の周縁に向けて少なくとも１つの注液用の溝を設けた上部絶縁板を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の構造を用いることで、電解液の注液経路を確保し、極板群端部と電池ケースとの絶縁距離を保ちながら電解液の溜まりをなくすことができるため、局部電池の形成による電池ケースの局部的な腐蝕を防ぐことが可能になる。このため電池ケースの腐蝕による電解液の漏液が予防でき、電池の寿命を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施の形態について、詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明で用いた正極活物質としてＬｉＣｏＯ２、負極活物質としてカーボンを使用した円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図を示す。図１において、１は低炭素鋼板を加工した電池ケース、２は封口蓋、３は極板群である。極板群は正極板５及び負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回したものである。そして前記正極板５からは正極リード４が引き出されて封口蓋２に接続され、負極板からは負極リードが引き出されて電池ケース１の内底部に接続されている。６は極板群の上部に配置された絶縁板であり、７は極板群の下部に配置された６と同材質からなる絶縁板である。また、電池ケースの開口部付近に環状溝部１ａを設け、この部分に封口蓋を載せ、電池ケース開口部を内側にかしめることにより電池を封口している。尚、電池ケース１の内径は１８．１ｍｍ，環状溝部１ａの内径は１５．５ｍｍ，開口時、溝部から電池開口端部までは４．５ｍｍ，電池ケース底部から電池開口端部までは６５ｍｍ，そして、極板群３は外径１７．９ｍｍ，高さ５５ｍｍである。
【００１２】
ここで、前記円筒形リチウムイオン二次電池の極板群の上部絶縁板６として、図３で示す直径１７．９ｍｍ，厚さ０．６ｍｍ，中央部に正極リード４を取り出すために直径３ｍｍの円形状の透孔を設け、さらに溝部１ａの内径より内側から幅２ｍｍ，深さ０．３ｍｍの浅い溝８を一箇所設けたものを用いた電池を作製した。この絶縁板は請求項１記載の条件を満たしており、絶縁板周縁部付近の断面の拡大図は図２に示す。
【００１３】
この電池に非水電解液を３．０ｃｃ減圧下で注入した。上部絶縁板６上に注液された電解液はケース１の溝部１ａと前記上部絶縁板６との隙間に毛細管現象で広がり、上部絶縁板６に設けられた溝８が通路となって極板群３に含浸されてゆく。
【００１４】
図５に示す従来の上部絶縁板６では、中央の透口より注液された電解液と極板群３内の空気との置換が容易でないのに対し、本発明の上部絶縁板６では、溝部１ａの下部に位置する溝８が通気口となって注液に要する時間を短縮できる。
【００１５】
また、本発明の上部絶縁板６は極板群３における正極板５の上端面を全てカバーしているので、図６に示すような上部絶縁板６で懸念されるようなデンドライトの発生の可能性も解消される。
【００１６】
本発明の上部絶縁板６に見られる注液性の向上は、上部絶縁板６の溝部面積が大きいもの、溝部の面積が同じであれば溝８の総数が多いものほど顕著であった。また、図４に示すような、溝９が電池中央部の透孔とつながっていても同様の効果が得られた。
【００１７】
本発明の上部絶縁板６を用いた電池について以下の充放電を行った後、ケースに発生する腐触を確認した。
【００１８】
充電は最大電流０．５Ａ，４．１Ｖ定電流定電圧充電を２時間行い、その後６０℃の環境下で１ｋΩの定抵抗を接続した状態で深放電を行った。
【００１９】
本発明による絶縁板の改善にともない、極板群上端部と電池ケース間の電解液溜まりが解消され、さらに極板群上端部と電池ケースに形成された溝部間の絶縁距離が確保されるため、放電を開始してから１００日経過した後も電池ケースの腐触が進行せず漏液は全く発生しなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による上部絶縁板を使用した電池では、極板群内の空気と電解液の置換を容易にし、極板群に対する電解液の注液性を向上することができる。また、局部電池の形成を防止することができるため、深放電時に発生するケースの腐蝕を抑えることで、電解液注液工程に必要な時間を短縮しながら、電池ケースの腐蝕による漏液の発生しにくい寿命の長い電池を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒形リチウムイオン二次電池の縦断面図
【図２】本発明の上部絶縁板周縁部付近の縦断面図
【図３】（ａ）本発明の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図４】（ａ）本発明による他の実施形態の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図５】（ａ）従来の上部絶縁板を示す上面図
（ｂ）同断面図
【図６】（ａ）注液性を改善した従来の上部絶縁板の上面図
（ｂ）同断面図
【符号の説明】
１ 電池ケース
１ａ 溝部
２ 封口蓋
３ 極板群
４ 正極リード
５ 正極板
６ 上部絶縁板
７ 下部絶縁板
８ 溝
９ 中央の透孔につながっている溝
１０ 上部絶縁板の切り欠き
Claims (2)
- 正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した極板群を電池ケース内に収納し、前記極板群の上部に、透孔を中央部に設けた絶縁板を配置し、前記絶縁板の直上において電池ケースの内部に膨出する溝部を形成して封口する円筒形電池であって、前記絶縁板は極板群における正極板の上端部をすべて覆い、かつケース内径より小さい外径寸法を持ち、さらに電池ケースに環状に形成された前記溝部の内径より内側から前記絶縁板の周縁に向けて少なくとも１つの注液用の溝を設けた円筒形電池。
- 絶縁板はポリプロピレンまたはポリエチレン等の材質からなる請求項１記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003157938A JP2004362870A (ja) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | 円筒形電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003157938A JP2004362870A (ja) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | 円筒形電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004362870A true JP2004362870A (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=34051505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003157938A Pending JP2004362870A (ja) | 2003-06-03 | 2003-06-03 | 円筒形電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004362870A (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100719730B1 (ko) | 2005-12-29 | 2007-05-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬 이차전지 |
| KR100778999B1 (ko) | 2005-12-23 | 2007-11-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지 및 그 제조방법 |
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| KR101791427B1 (ko) | 2014-12-18 | 2017-10-30 | 주식회사 엘지화학 | 내면에 전해액 유도부가 형성된 캡 플레이트를 포함하는 전지팩 |
| WO2024116923A1 (ja) * | 2022-11-30 | 2024-06-06 | パナソニックエナジー株式会社 | 円筒形電池 |
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2003
- 2003-06-03 JP JP2003157938A patent/JP2004362870A/ja active Pending
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