JP2005340175A - Lithium primary battery - Google Patents

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Shigeru Sano
茂 佐野
Koji Ito
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Niterra Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium primary battery having a long preservation life. <P>SOLUTION: This lithium primary battery is equipped with a separator 9, a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 6 mutually separated by the separator 9, a pair of frame-like sheet members 2, 3 to individually surround these electrode active material layers 5, 6 on the main surface of the separator, and a pair of collectors 7, 8 fixed to each of the frame-like sheet members 2, 3 to hold the electrode active material layers 2, 3 between the separator and them. The negative electrode active material layer 5 is formed of lithium foil. A frame-like wall member 10 is disposed between the frame-like sheet member 3 on the positive electrode side and the positive electrode active material layer 6, and the visible outline 6p of the positive electrode active material layer 6 is housed in the inside of the visible outline 5p of the lithium foil 5, in a projection drawing in the battery thickness direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リチウム一次電池に関する。   The present invention relates to a lithium primary battery.

リチウムを負極に用いたリチウム一次電池は、自己放電がきわめて小さく長期保存にも安定した特性を示すため、低負荷でのバックアップ用途を中心に需要がある。中でも、下記特許文献1,2に開示されているものは通称ペーパー電池と呼ばれ、表示機能付きICカードやアクティブ型RFID等への需要拡大が見込まれている。
特許第2935427号公報 特開平08−055627号公報
Lithium primary batteries using lithium as a negative electrode are in demand mainly for low-load backup applications because of their extremely low self-discharge and stable characteristics for long-term storage. Among them, those disclosed in the following Patent Documents 1 and 2 are commonly called paper batteries, and demand for IC cards with display functions, active RFIDs, and the like is expected to increase.
Japanese Patent No. 2935427 Japanese Patent Laid-Open No. 08-055627

上記のごときリチウム一次電池には、長期の保存寿命が要求される。たとえば、今後のICカード用途では、出力電圧の低下防止がより強く求められている。そこで本発明は、保存寿命が長く、特に出力電圧の安定性に優れたリチウム一次電池を提供することを課題とする。   The lithium primary battery as described above is required to have a long shelf life. For example, in future IC card applications, prevention of a decrease in output voltage is strongly demanded. Therefore, an object of the present invention is to provide a lithium primary battery that has a long shelf life and is particularly excellent in output voltage stability.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明者らは、図13のリチウム一次電池50について、70℃室内湿度にて加速試験を行なった。その中で、図11のグラフのような結果を示すものがあった。グラフから分かるように、7、8ヶ月目あたりから電圧低下が始まっている。   The inventors conducted an acceleration test on the lithium primary battery 50 of FIG. 13 at 70 ° C. indoor humidity. Among them, there was one showing a result like the graph of FIG. As can be seen from the graph, the voltage drop started around the seventh and eighth months.

図13の断面模式図に示すのが、その加速試験を行なったリチウム一次電池50である。符号52,53は樹脂製の枠状シート部材、符号57,58は金属製の集電体、符号59はセパレータ、符号55は負極活物質層を構成するリチウム箔、符号56は正極活物質層を示している。負極側ではリチウム箔55と枠状シート部材52との間に空隙が形成されているのに対し、正極側では枠状シート部材53の開口内を正極活物質層56がほぼ隙間無く充填している。正極活物質層56は、正極活物質、導電助剤および電解液等からなるペースト状の合材を印刷することによって形成しており、封止工程などの後工程での加圧により面内方向に拡がるからである。   A schematic cross-sectional view of FIG. 13 shows a lithium primary battery 50 that has been subjected to the acceleration test. Reference numerals 52 and 53 are resin frame-like sheet members, reference numerals 57 and 58 are metal current collectors, reference numeral 59 is a separator, reference numeral 55 is a lithium foil constituting the negative electrode active material layer, and reference numeral 56 is a positive electrode active material layer. Is shown. On the negative electrode side, a gap is formed between the lithium foil 55 and the frame-shaped sheet member 52, whereas on the positive electrode side, the positive electrode active material layer 56 fills the opening of the frame-shaped sheet member 53 with almost no gap. Yes. The positive electrode active material layer 56 is formed by printing a paste-like mixture composed of a positive electrode active material, a conductive additive, an electrolytic solution, and the like, and is in-plane direction by pressurization in a subsequent process such as a sealing process. Because it spreads to.

一方、正極合材を混錬により作製した直後には、MnOなどの正極活物質は非常に活性であり、電解液を分解する。したがって、電池作製後は速やかに安定化放電を行なう。ただし、図13のごとき配置であると、面内方向においてリチウム箔55から食み出た正極活物質層56の端部には、活性な正極活物質が残存しやすい。 On the other hand, immediately after the positive electrode mixture is produced by kneading, the positive electrode active material such as MnO 2 is very active and decomposes the electrolytic solution. Therefore, stabilized discharge is performed promptly after the battery is manufactured. However, with the arrangement as shown in FIG. 13, the active positive electrode active material tends to remain at the end of the positive electrode active material layer 56 protruding from the lithium foil 55 in the in-plane direction.

一般に、電池の正負極は電気化学的容量が等しいことが理想であるが、工業的には困難である。リチウム一次電池において、負極容量が正極容量よりも大きい場合には、完全放電したあとにもリチウムが残存して電解液分解を起こす。したがって、リチウム一次電池では正極容量を負極容量より大きくする。図13に示す従来のリチウム一次電池50は、リチウム箔55の全面がセパレータ59を介して正極活物質層56と向かい合う構造を採用することで正負極の容量差を確保しているが、安定化放電の万全を図り長期保存中の電池劣化を防ぐという観点での設計思想を持っていない。本発明者らは、こうした知見を見出し、以下の本発明を完成させるに至った。   In general, the positive and negative electrodes of a battery are ideally equal in electrochemical capacity, but are industrially difficult. In a lithium primary battery, when the negative electrode capacity is larger than the positive electrode capacity, lithium remains even after complete discharge and causes electrolyte decomposition. Therefore, in the lithium primary battery, the positive electrode capacity is made larger than the negative electrode capacity. The conventional lithium primary battery 50 shown in FIG. 13 employs a structure in which the entire surface of the lithium foil 55 faces the positive electrode active material layer 56 with the separator 59 interposed therebetween. It has no design philosophy from the viewpoint of ensuring complete discharge and preventing battery deterioration during long-term storage. The present inventors have found such findings and have completed the following present invention.

すなわち、課題を解決する本発明は、セパレータと、該セパレータにより互いに分離された負極活物質層および正極活物質層と、それら電極活物質層をセパレータの主面上において包囲する枠状シート部材と、枠状シート部材に固定されセパレータとの間に電極活物質層を保持する集電体とを備え、負極活物質層がリチウム金属箔で構成された板状のリチウム一次電池であって、枠状シート部材と正極活物質層との間に枠状の壁部材を配置し、電池厚さ方向の投影図において、正極活物質層の外形線がリチウム金属箔の外形線に一致するか内側に収まるようにしたことを主要な特徴とする。リチウム金属は、リチウムまたはリチウム合金を意味する。   That is, the present invention for solving the problem includes a separator, a negative electrode active material layer and a positive electrode active material layer separated from each other by the separator, and a frame-shaped sheet member that surrounds the electrode active material layer on the main surface of the separator. A plate-like lithium primary battery comprising a current collector fixed to a frame-shaped sheet member and holding an electrode active material layer between the separator and a negative electrode active material layer made of lithium metal foil, A frame-shaped wall member is disposed between the sheet-like sheet member and the positive electrode active material layer, and in the projection view in the battery thickness direction, the outer shape line of the positive electrode active material layer matches the outer shape line of the lithium metal foil or on the inner side. The main feature is that it fits. Lithium metal means lithium or a lithium alloy.

この本発明では、壁部材を設けることで正極活物質層の全体がセパレータを介してリチウム金属箔と向かい合うようにしている。そのため、正極活物質層の全体で均等に安定化放電がなされ、活性度の高い正極活物質が残存しなくなる。それゆえ、電解液の分解が抑制され、長期保存中の電池劣化が軽減される。また、安定化放電が正極全体に均等に行なわれるため、安定化放電を行なう場合の放電量を小さくすることができ、電池容量の実質的な向上を見込める。   In the present invention, the wall member is provided so that the entire positive electrode active material layer faces the lithium metal foil via the separator. Therefore, the stabilized discharge is uniformly performed throughout the positive electrode active material layer, and the positive electrode active material having high activity does not remain. Therefore, decomposition of the electrolytic solution is suppressed, and battery deterioration during long-term storage is reduced. In addition, since the stabilized discharge is performed uniformly over the entire positive electrode, the amount of discharge when performing the stabilized discharge can be reduced, and a substantial improvement in battery capacity can be expected.

上記した壁部材は、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリアミド系樹脂、AS樹脂、ABS樹脂およびフッソ系樹脂のグループから選択される一種以上の樹脂にて構成されたものが好適である。これらの樹脂は、耐電解液性、耐酸化還元性に優れるので、本発明の壁部材の材料として特に推奨される。   The above-mentioned wall member is selected from the group of polyolefin resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyurethane resin, polysiloxane resin, polyamide resin, AS resin, ABS resin, and fluorine resin. What was comprised with 1 or more types of resin is suitable. These resins are particularly recommended as the material of the wall member of the present invention because they are excellent in electrolytic solution resistance and oxidation-reduction resistance.

また、壁部材は、電解液を保持可能な多孔質構造を持つことが好ましい。壁部材を設けると、その体積分はデッドスペースになり、体積エネルギー密度が低下する。しかし、壁部材が多孔質構造を持つ場合には、過剰電解液を壁部材に保持させることができ、体積エネルギー密度の低下を抑制できる。また、壁部材が電解液を保持することにより、予期せぬシール破壊が起きても漏液を最小限に食い止めることができる。さらには、当該電池の製造時に枠状シート部材同士をシールする工程を行なうが、壁部材が電解液を保持することにより、その工程の際に過剰電解液がシール部にはみ出してきて、シール不良を引き起こすという問題が生じ難くなる。つまり、壁部材は歩留まり向上にも寄与する。   Moreover, it is preferable that a wall member has a porous structure which can hold | maintain electrolyte solution. When the wall member is provided, the volume thereof becomes a dead space, and the volume energy density decreases. However, when the wall member has a porous structure, the excess electrolyte can be held by the wall member, and a decrease in volume energy density can be suppressed. In addition, since the wall member holds the electrolytic solution, even if an unexpected seal breakage occurs, the leakage can be minimized. Furthermore, the process of sealing the frame-shaped sheet members to each other at the time of manufacturing the battery is performed, but when the wall member holds the electrolytic solution, excess electrolytic solution protrudes into the seal portion during the process, resulting in poor sealing. The problem of causing That is, the wall member contributes to the yield improvement.

また、壁部材は、正極側の集電体とセパレータとの少なくとも一方に接着されていることが好ましい。このようにすれば、多少の圧力が電池に加わったとしても、正極の合材が壁部材の外側に食み出ることを防止できる。壁部材は、接着剤または熱溶着により接着するとよい。   The wall member is preferably bonded to at least one of the positive electrode current collector and the separator. In this way, even if a certain amount of pressure is applied to the battery, it is possible to prevent the positive electrode mixture from protruding to the outside of the wall member. The wall member may be bonded by an adhesive or heat welding.

他の局面において、課題を解決するために本発明は、セパレータと、該セパレータにより互いに分離された負極活物質層および正極活物質層と、それら電極活物質層をセパレータの主面上において個別に包囲する1対の枠状シート部材と、枠状シート部材の各々に固定されセパレータとの間に電極活物質層を保持する1対の集電体とを備え、負極活物質層がリチウム金属箔で構成された板状のリチウム一次電池であって、正極側の枠状シート部材の開口を、負極側の枠状シート部材の開口よりも小とし、電池厚さ方向の投影図において、正極活物質層の外形線がリチウム金属箔の外形線に一致するか内側に収まるようにしたことを主要な特徴とする。   In another aspect, in order to solve the problem, the present invention separately provides a separator, a negative electrode active material layer and a positive electrode active material layer separated from each other by the separator, and the electrode active material layer on the main surface of the separator. A pair of frame-shaped sheet members to be surrounded, and a pair of current collectors fixed to each of the frame-shaped sheet members and holding an electrode active material layer between the separators, the negative electrode active material layer being a lithium metal foil In the projection view of the battery thickness direction, the opening of the frame-shaped sheet member on the positive electrode side is made smaller than the opening of the frame-shaped sheet member on the negative electrode side. The main feature is that the outline of the material layer matches or falls within the outline of the lithium metal foil.

上記した本発明では、枠状シート部材の開口に大小を設けることで正極活物質層の全体がセパレータを介してリチウム金属箔と向かい合うようにしている。そのため、正極活物質層の全体で安定化放電がなされ、正極活物質が活性なまま残存しなくなる。それゆえ、電解液の分解が抑制され、長期保存中の電池劣化が軽減される。また、安定化放電が正極全体に均等に行なわれるため、安定化放電を行なう場合の放電量を小さくすることができ、電池容量の実質的な向上を見込める。   In the present invention described above, the positive electrode active material layer is entirely opposed to the lithium metal foil through the separator by providing a size in the opening of the frame-shaped sheet member. Therefore, a stabilized discharge is performed on the entire positive electrode active material layer, and the positive electrode active material does not remain active. Therefore, decomposition of the electrolytic solution is suppressed, and battery deterioration during long-term storage is reduced. In addition, since the stabilized discharge is performed uniformly over the entire positive electrode, the amount of discharge when performing the stabilized discharge can be reduced, and a substantial improvement in battery capacity can be expected.

また、本発明者らが検討を重ねていくうちに、電池劣化の原因は、安定化放電が十分なされていないという事実以外にも存在することが判明した。   In addition, as the inventors have made further studies, it has been found that the cause of the battery deterioration exists other than the fact that the stabilized discharge is not sufficiently performed.

一般に、リチウム一次電池では、下記の反応により負極の自己放電が進むことが知られている。
2Li+2HO=2LiOH+H
Generally, in a lithium primary battery, it is known that self-discharge of a negative electrode proceeds by the following reaction.
2Li + 2H 2 O = 2LiOH + H 2

図13に示す従来のリチウム一次電池50に関していえば、図14に示すように、長期の保管中または使用中に枠状シート部材52,53を通じて電池内部に水分が極少量ずつ浸入する。シール材としての枠状シート部材52,53は、ポリプロピレンなどの水蒸気遮断性が高い樹脂で構成されているが、水蒸気の透過を完全に防ぐことは困難だからである。ただし、上記した反応で水素が発生したとしても、水素は枠状シート部材52,53を通じて外部に放出するので、電池性能に大きな影響を及ぼすことがない。また、水酸化リチウムについても、特別な問題を引き起こす性質はない。   Referring to the conventional lithium primary battery 50 shown in FIG. 13, as shown in FIG. 14, during the long-term storage or use, moisture enters the battery through the frame-like sheet members 52 and 53 little by little. This is because the frame-like sheet members 52 and 53 as the sealing material are made of a resin having a high water vapor barrier property such as polypropylene, but it is difficult to completely prevent the water vapor from passing therethrough. However, even if hydrogen is generated by the above-described reaction, the hydrogen is released to the outside through the frame-shaped sheet members 52 and 53, so that the battery performance is not greatly affected. In addition, lithium hydroxide has no special problem.

その一方で、図13のリチウム一次電池50は、正極活物質層56が枠状シート部材53に接する位置まで拡がった構造を持つため、水WAは正極活物質層56にも入り込む。正極活物質層56に入り込んだ水WAは、活物質粒子(たとえばMnO粒子)間の空隙で局部的に酸性状態を作り出す。その結果、次式の反応が起きる。
Li+HO=LiOH+H
MnO+4H=2HO+Mn4+
On the other hand, since the lithium primary battery 50 in FIG. 13 has a structure in which the positive electrode active material layer 56 extends to a position where the positive electrode active material layer 56 contacts the frame-shaped sheet member 53, the water WA enters the positive electrode active material layer 56. The water WA that has entered the positive electrode active material layer 56 locally creates an acidic state in the voids between the active material particles (for example, MnO 2 particles). As a result, the following reaction occurs.
Li + + H 2 O = LiOH + H +
MnO 2 + 4H + = 2H 2 O + Mn 4+

上記の反応が進行することにより、4価のマンガンが電解液中に溶出する。電解液中に溶出した4価のマンガンは非常に活性であり、電解液を直ちに分解する。電解液の分解により炭酸ガスが発生する。発生した炭酸ガスは電池内部に滞り、セパレータ59と活物質層55,56との接触あるいは活物質層55,56と集電体57,58との接触を損ねたり、正極活物質の細孔を塞いだり、正極活物質粒子または負極活物質粒子の表面に不動態膜を形成したりして、電池性能を大幅に劣化させる。こうした問題を改善するために、本発明者らは、次のようなリチウム一次電池を提案する。   As the above reaction proceeds, tetravalent manganese is eluted in the electrolyte. Tetravalent manganese eluted in the electrolyte is very active and immediately decomposes the electrolyte. Carbon dioxide gas is generated by the decomposition of the electrolyte. The generated carbon dioxide gas stays inside the battery, impairs the contact between the separator 59 and the active material layers 55 and 56, or the contact between the active material layers 55 and 56 and the current collectors 57 and 58, or creates pores in the positive electrode active material. The battery performance is greatly deteriorated by blocking or forming a passive film on the surface of the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles. In order to improve such problems, the present inventors propose the following lithium primary battery.

すなわち、課題を解決するために本発明のリチウム一次電池は、正極活物質層と枠状シート部材との間に位置することにより両者を隔離し、枠状シート部材を通じて電池内部に浸入してきた水が正極活物質層に向かって移動することを妨げる水分防護壁を備えたことを主要な特徴とする。   That is, in order to solve the problem, the lithium primary battery of the present invention is located between the positive electrode active material layer and the frame-shaped sheet member to isolate both, and the water that has entered the battery through the frame-shaped sheet member. The main feature is that a moisture protection wall is provided to prevent the metal from moving toward the positive electrode active material layer.

上記本発明のリチウム一次電池は、枠状シート部材を通過してきた水の移動経路を水分防止壁により制限することに主眼を置いている。水分防止壁は、正極活物質層が枠状シート部材と直接接触することを阻止するのと同時に、枠状シート部材との間に電解液の膜を形成する。電解液は、水を負極側に向けて輸送する。つまり、水分防止壁は水を負極側に誘導する作用をもたらす。この結果、正極活物質層に入りこむ水の割合を大幅に低減することができる。正極活物質層に入りこむ水の割合を低減することにより、正極活物質が活性になることを防止できるので、電解質の分解による炭酸ガスの発生が抑制される。したがって、長期保管中または使用中の電池劣化が起こり難くなる。   The lithium primary battery of the present invention focuses on limiting the movement path of water that has passed through the frame-shaped sheet member by the moisture prevention wall. The moisture prevention wall prevents the positive electrode active material layer from coming into direct contact with the frame-shaped sheet member, and at the same time forms an electrolyte film with the frame-shaped sheet member. The electrolytic solution transports water toward the negative electrode side. That is, the moisture prevention wall has an effect of guiding water to the negative electrode side. As a result, the ratio of water entering the positive electrode active material layer can be greatly reduced. Since the positive electrode active material can be prevented from becoming active by reducing the ratio of water entering the positive electrode active material layer, the generation of carbon dioxide gas due to decomposition of the electrolyte is suppressed. Therefore, battery deterioration during long-term storage or use is unlikely to occur.

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図1に示すのは、本発明のリチウム一次電池1Aの斜視図、図2は図1中のA−A断面図である。図1および図2に示すごとく、リチウム一次電池1Aは方形板状の形態を有し、セパレータ9と、該セパレータ9により互いに分離された負極活物質層5および正極活物質層6と、それら電極活物質層5,6をセパレータ9の主面上において個別に包囲する1対のウインドウフレーム2,3(枠状シート部材)と、ウインドウフレーム2,3の各々に固定されセパレータ9との間に電極活物質層5,6を挟む1対の集電体7,8と、集電体7,8の各々に一体成形された帯状のリード端子7t,8t(タブ)とを備えている。各リード端子7t,8tは、電力取出部として機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a lithium primary battery 1A of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium primary battery 1 </ b> A has a rectangular plate shape, and includes a separator 9, a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 6 separated from each other by the separator 9, and electrodes thereof. Between a pair of window frames 2 and 3 (frame-like sheet members) individually enclosing the active material layers 5 and 6 on the main surface of the separator 9 and the separators 9 fixed to each of the window frames 2 and 3 A pair of current collectors 7 and 8 sandwiching the electrode active material layers 5 and 6 and strip-shaped lead terminals 7t and 8t (tabs) integrally formed with each of the current collectors 7 and 8 are provided. Each lead terminal 7t, 8t functions as a power extraction part.

正極側のウインドウフレーム3の開口3q内には、正極活物質層6を取り囲むように、該ウインドウフレーム3とは別部材として構成された枠状の壁部材10が配置されている。図4に示すのは、リチウム一次電池1Aの厚さ方向の投影図である。この投影図に示すように、ウインドウフレーム2,3の開口2q,3qと、壁部材10の開口10qとは互いに相似な方形とされている。各部品を方形とすれば、材料に無駄が少ないので低コストである。   In the opening 3q of the window frame 3 on the positive electrode side, a frame-like wall member 10 configured as a separate member from the window frame 3 is disposed so as to surround the positive electrode active material layer 6. FIG. 4 is a projection view in the thickness direction of the lithium primary battery 1A. As shown in this projection view, the openings 2q and 3q of the window frames 2 and 3 and the opening 10q of the wall member 10 have a square shape similar to each other. If each part is rectangular, the material is less wasteful and the cost is low.

集電体7,8は、当該リチウム一次電池1Aの外装材を兼ねた金属板である。ウインドウフレーム2,3同士、負極側のウインドウフレーム2と集電体7、正極側のウインドウフレーム3と集電体8が接着されることにより、電池内部の気密を保持するシール部11が形成されている。セパレータ9は、その周縁部が1対のウインドウフレーム2,3の間に挟持され、ウインドウフレーム2,3のいずれかに接着されている。1対のウインドウフレーム2,3は、内周側においてセパレータ9を挟持し、外周側で相互に接着されている。   The current collectors 7 and 8 are metal plates that also serve as the exterior material of the lithium primary battery 1A. The window frames 2 and 3, the window frame 2 on the negative electrode side and the current collector 7, and the window frame 3 on the positive electrode side and the current collector 8 are bonded to form a seal portion 11 that maintains the airtightness inside the battery. ing. The peripheral edge of the separator 9 is sandwiched between a pair of window frames 2 and 3 and bonded to one of the window frames 2 and 3. The pair of window frames 2 and 3 sandwich the separator 9 on the inner peripheral side and are bonded to each other on the outer peripheral side.

ウインドウフレーム2,3は、たとえばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の水蒸気透過性の低い熱可塑性樹脂で構成された基材の両面に、エチレンビニルアセテート(EVA)、エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)、酸変性ポリエチレン(PE−a)、酸変性ポリプロピレン(PP−a)等のホットメルト型接着剤層が形成されたものである。本実施形態では、2軸延伸ポリプロピレン(OPP)をエチレン・メタクリル酸共重合体で挟んだ3層構造の樹脂シートを、ウインドウフレーム2,3に使用している。ISO規格(ISO/IEC 7810)のICカードに本発明のリチウム一次電池1Aを使用する場合、ウインドウフレーム2,3の厚さは、たとえば90μm以上150μm以下に調整とするとよい。ウインドウフレーム2,3と集電体7,8との接着、ウインドウフレーム2,3とセパレータ9との接着は、上記接着剤層を介して行われる。   The window frames 2 and 3 are made of, for example, ethylene vinyl acetate (EVA) on both sides of a base material made of a thermoplastic resin having low water vapor permeability such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET). A hot-melt adhesive layer such as ethylene / methacrylic acid copolymer (EMAA), acid-modified polyethylene (PE-a), or acid-modified polypropylene (PP-a) is formed. In the present embodiment, a resin sheet having a three-layer structure in which biaxially stretched polypropylene (OPP) is sandwiched between ethylene / methacrylic acid copolymers is used for the window frames 2 and 3. When the lithium primary battery 1A of the present invention is used for an ISO standard (ISO / IEC 7810) IC card, the thickness of the window frames 2 and 3 is preferably adjusted to 90 μm or more and 150 μm or less, for example. Adhesion between the window frames 2 and 3 and the current collectors 7 and 8 and adhesion between the window frames 2 and 3 and the separator 9 are performed through the adhesive layer.

負極活物質層5は、リチウム箔またはリチウム合金箔を用いることができる。本実施形態では、リチウム箔5を用いている。このリチウム箔5の厚さは、ISO規格のICカードに使用するリチウム一次電池の場合、たとえば50μm以上150μm以下に調整する。また、正極活物質層6は、たとえば60質量%以上70質量%以下の正極活物質と、1質量%以上5質量%以下の導電助剤と、電解液25質量%以上35質量%以下とを含む正極合材で構成される。正極活物質層6とリチウム箔5の質量は、正極容量が負極容量よりも大となるように調整されている。これにより、完全放電後にリチウム箔5が残存しないようにしている。   The negative electrode active material layer 5 can be a lithium foil or a lithium alloy foil. In this embodiment, the lithium foil 5 is used. In the case of a lithium primary battery used for an ISO standard IC card, the thickness of the lithium foil 5 is adjusted to, for example, 50 μm or more and 150 μm or less. The positive electrode active material layer 6 includes, for example, a positive electrode active material of 60% by mass or more and 70% by mass or less, a conductive auxiliary agent of 1% by mass or more and 5% by mass or less, and an electrolyte solution of 25% by mass or more and 35% by mass or less. It is comprised with the positive electrode compound material containing. The masses of the positive electrode active material layer 6 and the lithium foil 5 are adjusted so that the positive electrode capacity is larger than the negative electrode capacity. This prevents the lithium foil 5 from remaining after complete discharge.

正極活物質としては、MnOなどリチウムと複合酸化物を形成する遷移金属酸化物の粉末を使用できる。導電助剤には、アセチレンブラック等のカーボン材料を使用できる。電解液としては、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)などの有機溶媒に、リチウムパークロレート塩(LiClO)、リチウムトリフレート塩(LiCFSO)などのリチウム塩を溶解させたものを使用できる。 As the positive electrode active material, a transition metal oxide powder that forms a composite oxide with lithium such as MnO 2 can be used. A carbon material such as acetylene black can be used for the conductive assistant. Examples of the electrolytic solution include an organic solvent such as dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), and propylene carbonate (PC), and lithium such as lithium perchlorate salt (LiClO 4 ) and lithium triflate salt (LiCF 3 SO 3 ). What dissolved the salt can be used.

セパレータ9は、正極と負極を隔離し且つ電解液が充分浸透する薄い膜状の部材である。セパレータ9は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂からなる多孔質、多層構造を持つシート片である。本実施形態では、ポリエチレン多孔性シートでセパレータ9を作製している。また、セパレータ9の厚さは、ISO規格のICカード用途のリチウム一次電池の場合、たとえば10μm以上60μm以下とする。   The separator 9 is a thin film-like member that separates the positive electrode and the negative electrode and allows the electrolyte to penetrate sufficiently. The separator 9 is a sheet piece having a porous and multilayer structure made of a resin such as polyethylene or polypropylene. In the present embodiment, the separator 9 is made of a polyethylene porous sheet. The thickness of the separator 9 is, for example, 10 μm or more and 60 μm or less in the case of an ISO standard lithium primary battery for IC card use.

集電体7,8とリード端子7t,8tの材質としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルおよびニッケル合金からなる良導性金属群から選択される1種を好適に使用することができる。とりわけ、ステンレス鋼は加工性、耐食性、経済性に優れるので好適である。リチウム一次電池1Aがバックアップ用途で使用される場合、集電体の構成材料が電池内部に溶出しないことが重視される。この点について、ステンレス鋼には分がある。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼として代表的なSUS301、SUS304、SUS316、SUS316Lや、析出硬化系ステンレス鋼として代表的なSUS631は、バネ性にも優れるのでその採用が推奨される。   As the material of the current collectors 7 and 8 and the lead terminals 7t and 8t, one kind selected from a highly conductive metal group consisting of copper, copper alloy, stainless steel, aluminum, nickel and nickel alloy is preferably used. Can do. In particular, stainless steel is preferable because it is excellent in workability, corrosion resistance, and economy. When the lithium primary battery 1A is used for backup purposes, it is important that the constituent material of the current collector does not elute into the battery. In this regard, stainless steel has a minute. Specifically, SUS301, SUS304, SUS316, SUS316L, which are typical as austenitic stainless steel, and SUS631, which is typical as precipitation hardened stainless steel, are also excellent in spring properties, and therefore their use is recommended.

図2の断面図に示すごとく、正極側において、正極活物質層6は壁部材10の開口10q内を隙間無く充填している。これにより、正極容量を最大限に高めている。また、正極活物質層6は、図4の投影図において、その外形線6pがリチウム箔5の外形線5pの内側に収まる大きさ、形状に調整されている。つまり、セパレータ9を介して向かい合う面は、正極活物質層6よりもリチウム箔5の方が大となっている。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, on the positive electrode side, the positive electrode active material layer 6 fills the opening 10q of the wall member 10 without a gap. This maximizes the positive electrode capacity. Further, the positive electrode active material layer 6 is adjusted to have such a size and shape that the outline 6p is accommodated inside the outline 5p of the lithium foil 5 in the projection view of FIG. That is, the lithium foil 5 is larger than the positive electrode active material layer 6 on the surface facing the separator 9.

上記のような配置の場合、電池製造時の安定化放電処理を正極活物質層6の端まで十分に施すことができる。そう考えると、図4の投影図において、正極活物質層6の外形線6pがリチウム箔5の外形線5pに一致する態様も好適ということになる。ただ、部品の組付精度を考慮すると、正極活物質層6の外形線6pがリチウム箔5の外形線の内側に収まる設計とするのが好適といえる。また、リチウム箔5は、その外形線5pが壁部材10の外形線10pよりも内側に収まる大きさに調整されているので、リチウム箔5の周縁部が消費され難いといったこともない。   In the case of the above arrangement, the stabilized discharge treatment at the time of manufacturing the battery can be sufficiently performed up to the end of the positive electrode active material layer 6. In view of this, it is also preferable that the outline 6p of the positive electrode active material layer 6 matches the outline 5p of the lithium foil 5 in the projection view of FIG. However, considering the assembly accuracy of the parts, it can be said that it is preferable to design the outer shape line 6 p of the positive electrode active material layer 6 to be inside the outer shape line of the lithium foil 5. Moreover, since the outline 5p of the lithium foil 5 is adjusted to a size that fits inside the outline 10p of the wall member 10, the peripheral portion of the lithium foil 5 is not easily consumed.

さて、壁部材10は、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリアミド系樹脂、AS樹脂、ABS樹脂およびフッソ系樹脂のグループから選択されるいずれかの樹脂にて構成することができる。本実施形態では、ポリプロピレン製の多孔性シートにて壁部材10を構成している。ポリプロピレンは、セパレータ材料として電池内部の環境下で使用実績があるので好適である。もちろん、上記から選択される二種以上の樹脂を含有する複合樹脂で壁部材10を構成してもよい。   The wall member 10 is selected from the group consisting of polyolefin resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyurethane resin, polysiloxane resin, polyamide resin, AS resin, ABS resin, and fluorine resin. Any resin can be used. In this embodiment, the wall member 10 is comprised with the porous sheet | seat made from a polypropylene. Polypropylene is suitable because it has been used as a separator material in an environment inside the battery. Of course, you may comprise the wall member 10 with the composite resin containing 2 or more types of resin selected from the above.

また、壁部材10に形成されている空孔の平均径は約1μmであり、正極活物質層6の粉末材料の平均粒径(約50μm)よりも遥かに小さく調整されている。したがって、正極活物質は壁部材10の空孔にほとんど侵入しないが、電解液は容易に浸透する。壁部材10が電解液を保持する機能を持つと、予期せぬシール破壊が起きたときの漏液を防止する効果も期待できる。壁部材10の空孔の平均径が0.5μm以上3μm以下、正極活物質層6の粉末材料の平均粒径が30μm以上60μm以下の範囲であれば、電池の性能を保ちつつ上記の効果を十分得ることができるので好ましい。なお、MnO粉末や導電助剤粉末の平均粒径は、レーザ回折式粒度計にて測定した平均粒径とすることができる。壁部材10の空孔の平均径は、水銀ポロシメータ圧入法で求めることができる。 The average diameter of the holes formed in the wall member 10 is about 1 μm, and is adjusted to be much smaller than the average particle diameter (about 50 μm) of the powder material of the positive electrode active material layer 6. Therefore, the positive electrode active material hardly penetrates into the pores of the wall member 10, but the electrolytic solution penetrates easily. If the wall member 10 has a function of holding the electrolytic solution, an effect of preventing liquid leakage when an unexpected seal breakage can be expected. If the average diameter of the pores of the wall member 10 is 0.5 μm or more and 3 μm or less and the average particle diameter of the powder material of the positive electrode active material layer 6 is in the range of 30 μm or more and 60 μm or less, the above effect can be obtained while maintaining the battery performance. It is preferable because it can be obtained sufficiently. The average particle diameter of MnO 2 powder and conductive additive powder may be an average particle diameter measured by a laser diffraction particle sizer. The average diameter of the holes in the wall member 10 can be obtained by a mercury porosimeter press-fitting method.

通常の電池設計においては、電解液が経年減少することを考慮して、電解液は初期必要量の5vol%程度を過剰に加える。壁部材10が多孔質構造を持つ場合、この5vol%の過剰電解液を保持する役割を壁部材10に担わせることができるので、該壁部材10を設けることによる体積エネルギー密度の低下を抑制できる。   In a normal battery design, the electrolyte solution is excessively added in an amount of about 5 vol% of the initial required amount in consideration of the decrease of the electrolyte solution over time. When the wall member 10 has a porous structure, the wall member 10 can be made to hold the 5 vol% excess electrolyte solution, so that a decrease in volume energy density due to the provision of the wall member 10 can be suppressed. .

電池反応に関与している電解液が蒸発・分解等で減少したときに、壁部材10に保持された過剰電解液によってその減少分が速やかに補給される効果を得るためにために、次の要件(a)(b)の少なくとも一を満足していること、特に要件(b)を満足していることが望ましい。電解液保持は毛細管現象であり、要件(a)よりも要件(b)に支配されると考えられるからである。
(a)壁部材10と電解液との濡れ性が、電解液と正極活物質(MnO粉末)との濡れ性、電解液とリチウム箔5との濡れ性、電解液とセパレータ9との濡れ性のいずれよりも小さいこと。
(b)壁部材10の空孔の平均径がセパレータ9の空孔の平均径より大であること。
In order to obtain the effect that the reduced amount is quickly replenished by the excess electrolytic solution held in the wall member 10 when the electrolytic solution involved in the battery reaction is reduced by evaporation / decomposition or the like, It is desirable that at least one of the requirements (a) and (b) is satisfied, particularly that the requirement (b) is satisfied. This is because the electrolytic solution retention is a capillary phenomenon and is considered to be governed by the requirement (b) rather than the requirement (a).
(A) The wettability between the wall member 10 and the electrolytic solution is the wettability between the electrolytic solution and the positive electrode active material (MnO 2 powder), the wettability between the electrolytic solution and the lithium foil 5, and the wettability between the electrolytic solution and the separator 9. Smaller than any of sex.
(B) The average diameter of the holes in the wall member 10 is larger than the average diameter of the holes in the separator 9.

本実施形態で壁部材10に使用している樹脂材料は、接着性を付与するために変性処理を施した平均孔径約1μmのポリプロピレン製の多孔性シートである。一方、セパレータ9には、平均孔径約20nmのポリエチレン製の多孔性シートを使用している。したがって、壁部材10は、セパレータ9よりも電解液の保持力が小さく、過剰電解液の補給効果を発揮する。壁部材10の空孔の平均径が0.5μm以上3μm以下とすると、セパレータ9の空孔の平均径が10nm以上50nm以下の範囲であれば、電池の性能を保ちつつ上記の効果を十分得ることができるので好ましい。   The resin material used for the wall member 10 in this embodiment is a polypropylene porous sheet having an average pore diameter of about 1 μm that has been subjected to a modification treatment to impart adhesion. On the other hand, for the separator 9, a polyethylene porous sheet having an average pore diameter of about 20 nm is used. Therefore, the wall member 10 has an electrolyte solution holding power smaller than that of the separator 9 and exhibits an effect of supplying an excess electrolyte solution. When the average diameter of the pores of the wall member 10 is 0.5 μm or more and 3 μm or less, the above effect can be sufficiently obtained while maintaining the battery performance if the average diameter of the pores of the separator 9 is in the range of 10 nm or more and 50 nm or less. This is preferable.

本実施形態のリチウム一次電池1Aにおいて、電解液量は、正極用材料粉末(活物質粉末、導電助剤粉末等)とセパレータ9の空孔体積を基準に決められる。さらに、シール部11を透過して外部に放散する量と、分解による減少量とを、使用年数を勘案して予め余分に加える。そして、この過剰電解液を壁部材10の空孔に保持させることで、電池のエネルギー密度の減少を軽減することができることを述べた。したがって、使用する電解液量は、壁部材10、正極用材料粉末およびセパレータ9の空孔体積から換算できる。
(電解液量)≧(壁部材10の空孔体積)+(正極用材料粉末およびセパレータの空孔体積)
In the lithium primary battery 1 </ b> A of the present embodiment, the amount of the electrolyte is determined based on the positive electrode material powder (active material powder, conductive assistant powder, etc.) and the pore volume of the separator 9. Furthermore, an extra amount is added in advance, taking into consideration the years of use, the amount permeated through the seal portion 11 and dissipated to the outside, and the reduction amount due to disassembly. Then, it has been described that the decrease in the energy density of the battery can be reduced by holding the excess electrolyte in the holes of the wall member 10. Therefore, the amount of electrolyte used can be converted from the pore volume of the wall member 10, the positive electrode material powder, and the separator 9.
(Amount of electrolyte) ≧ (hole volume of wall member 10) + (pore volume of positive electrode material powder and separator)

なお、多孔質構造を持つ樹脂シートで壁部材10を作製することは必須でなく、多孔質構造を持たない樹脂シート、たとえばポリプロピレンシートやポリエチレンシートで壁部材10を作製してもよいことはもちろんである。   It is not essential to produce the wall member 10 with a resin sheet having a porous structure. Of course, the wall member 10 may be produced with a resin sheet having no porous structure, such as a polypropylene sheet or a polyethylene sheet. It is.

次に、リチウム一次電池1Aの製造方法について図6を用いて説明する。まず、負極側の集電体7をウインドウフレーム2に面接触させ、超音波溶着法あるいは熱溶着法によりウインドウフレーム2の接着剤層を溶融させて、集電体7をウインドウフレーム2に接着させる(6−1)。次に、ウインドウフレーム2と集電体7との組立体を裏返し、集電体7の上に負極活物質であるリチウム箔5を載置する。さらにリチウム箔5の上から、セパレータ9をその周縁部がウインドウフレーム2に面接触するように載置する(6−2)。このとき、セパレータ9の位置ズレが生じないように、予めセパレータ9とウインドウフレーム2とを熱溶着しておくことが好ましい。セパレータ9には、予め壁部材10を接着しておく。   Next, a manufacturing method of the lithium primary battery 1A will be described with reference to FIG. First, the current collector 7 on the negative electrode side is brought into surface contact with the window frame 2 and the adhesive layer of the window frame 2 is melted by an ultrasonic welding method or a heat welding method to bond the current collector 7 to the window frame 2. (6-1). Next, the assembly of the window frame 2 and the current collector 7 is turned over, and the lithium foil 5 as the negative electrode active material is placed on the current collector 7. Further, the separator 9 is placed on the lithium foil 5 so that the peripheral edge thereof is in surface contact with the window frame 2 (6-2). At this time, it is preferable that the separator 9 and the window frame 2 are preliminarily heat-welded so that the position shift of the separator 9 does not occur. A wall member 10 is bonded to the separator 9 in advance.

次に、メタルマスクを用いた印刷法により、壁部材10に囲まれたセパレータ9の主面上に正極合材を印刷し、正極活物質層6を形成する(6−3)。次に、予めウインドウフレーム3に接合させておいた正極側の集電体8を正極活物質層6に被せる(6−4)。そして、真空雰囲気中、もしくはウインドウフレーム2,3の間から空気を吸引しながら超音波ホーン等の熱溶着治具60を集電体8に接触させて、ウインドウフレーム2,3同士を溶着させる。これにより、本発明のリチウム一次電池1Aが得られる(6−5)。リチウム一次電池1Aには、組立後直ちに安定化放電処理を施す。これにより、正極活物質の活性度を下げ、長期保存中の電解液の分解、液枯れ、不活性被膜の形成等の不具合発生を防止する。なお、図6の工程説明図では壁部材10の厚さをウインドウフレーム3の厚さよりも大としているが、図2のようにウインドウフレーム3の厚さからセパレータ9の厚さの半分を引いた厚さを、壁部材10の厚さとしてもよい。もしくは、ウインドウフレーム3の厚さと壁部材10の厚さとが一致してもよい。   Next, the positive electrode mixture is printed on the main surface of the separator 9 surrounded by the wall member 10 by a printing method using a metal mask to form the positive electrode active material layer 6 (6-3). Next, the positive electrode current collector 8 previously bonded to the window frame 3 is placed on the positive electrode active material layer 6 (6-4). Then, a heat welding jig 60 such as an ultrasonic horn is brought into contact with the current collector 8 while sucking air from the vacuum atmosphere or between the window frames 2 and 3 to weld the window frames 2 and 3 together. Thereby, the lithium primary battery 1A of the present invention is obtained (6-5). The lithium primary battery 1A is subjected to a stabilized discharge treatment immediately after assembly. Thereby, the activity of the positive electrode active material is lowered, and the occurrence of problems such as decomposition of the electrolyte solution during long-term storage, liquid erosion, and formation of an inactive film is prevented. 6, the thickness of the wall member 10 is larger than the thickness of the window frame 3, but half the thickness of the separator 9 is subtracted from the thickness of the window frame 3 as shown in FIG. 2. The thickness may be the thickness of the wall member 10. Or the thickness of the window frame 3 and the thickness of the wall member 10 may correspond.

(第二実施形態)
次に、図3に示すのは本発明のリチウム一次電池1Bの断面模式図であり、図5に示すのはリチウム一次電池1Bの電池厚さ方向における投影図である。この実施形態のリチウム一次電池1Bは、図1のリチウム一次電池1Aと外観上は同じである。相違する点は、正極側のウインドウフレーム30の開口30qを負極側のウインドウフレーム2の開口2qよりも小とした点である。つまり、図2で示した壁部材10をウインドウフレーム30に兼用させている。
(Second embodiment)
Next, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the lithium primary battery 1B of the present invention, and FIG. 5 is a projection view of the lithium primary battery 1B in the battery thickness direction. The lithium primary battery 1B of this embodiment is the same in appearance as the lithium primary battery 1A of FIG. The difference is that the opening 30q of the window frame 30 on the positive electrode side is made smaller than the opening 2q of the window frame 2 on the negative electrode side. That is, the wall member 10 shown in FIG.

図5の投影図から分かるように、ウインドウフレーム2,30の開口2q,30qは互いに相似な方形である。正極活物質層6は、正極側のウインドウフレーム30の開口30q内を隙間無く充填している。ウインドウフレーム30は、その開口30qがリチウム箔5の外形線5pの内側に収まる大きさに調整されている。つまり、正極側のウインドウフレーム30とリチウム箔5とは、電池厚さ方向において重なりを有している。これにより、セパレータ9を介して向かい合う面は、正極活物質層6よりもリチウム箔5の方が大となっている。   As can be seen from the projection of FIG. 5, the openings 2q and 30q of the window frames 2 and 30 are similar to each other. The positive electrode active material layer 6 fills the openings 30q of the window frame 30 on the positive electrode side without any gaps. The window frame 30 is adjusted to have a size such that the opening 30q fits inside the outline 5p of the lithium foil 5. That is, the window frame 30 on the positive electrode side and the lithium foil 5 are overlapped in the battery thickness direction. As a result, the lithium foil 5 is larger than the positive electrode active material layer 6 on the surface facing the separator 9.

図3のリチウム一次電池1Bは、得られる作用効果や達成できる目的の点で図2のリチウム一次電池1Aと一致する。ただし、壁部材10をウインドウフレーム30に兼用させているので、部品点数が小であり製造も容易である。つまり安価に作製できる。一方で、図2のリチウム一次電池1Aのごとくウインドウフレーム3とは別部材としての壁部材10を設ける場合には、材料選択の余地が大きくなり、過剰電解液を保持させるべく多孔質材料を用いたりすることが可能になり、より高性能なリチウム一次電池を提供できる。   The lithium primary battery 1B shown in FIG. 3 matches the lithium primary battery 1A shown in FIG. 2 in terms of the obtained effects and the objects that can be achieved. However, since the wall member 10 is also used as the window frame 30, the number of parts is small and manufacturing is easy. That is, it can be manufactured at low cost. On the other hand, when the wall member 10 is provided as a separate member from the window frame 3 as in the lithium primary battery 1A of FIG. 2, the room for material selection becomes large, and a porous material is used to hold the excess electrolyte. It is possible to provide a higher performance lithium primary battery.

(第三実施形態)
図7に示すのは、第三実施形態のリチウム一次電池の断面模式図である。リチウム一次電池1Cは、セパレータ9と、該セパレータ9により互いに分離された負極活物質層5および正極活物質層26と、負極活物質層5および正極活物質層26のそれぞれをセパレータ9との間に保持する集電体7,8とを備える点など、先の二つの実施形態と共通である。図8に拡大して示すように、負極活物質層5と正極活物質層26とは、正極活物質層26の外周縁26hが負極活物質層5の外周縁5hよりも面内方向の外側に位置する関係となっているが、この点については先の実施形態のようにしてもよい。また、シール材として機能するウインドウフレーム22,23,24(枠状シート部材)に集電体7,8を固定することにより、電池内部の気密を保持するシール部21が形成されている点についても、先の二つの実施形態と共通する事項であるが、ウインドウフレーム22,23,24自体の構造は若干異ならせてある。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the lithium primary battery according to the third embodiment. The lithium primary battery 1 </ b> C includes a separator 9, a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 26 separated from each other by the separator 9, and a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 26. It is common to the previous two embodiments, for example, in that the current collectors 7 and 8 are held. As shown in an enlarged view in FIG. 8, the negative electrode active material layer 5 and the positive electrode active material layer 26 are such that the outer peripheral edge 26 h of the positive electrode active material layer 26 is more outward in the in-plane direction than the outer peripheral edge 5 h of the negative electrode active material layer 5. However, this may be the same as in the previous embodiment. In addition, by fixing the current collectors 7 and 8 to the window frames 22, 23 and 24 (frame-like sheet members) that function as a seal material, a seal portion 21 that maintains the airtightness inside the battery is formed. This is a matter common to the previous two embodiments, but the structures of the window frames 22, 23, 24 themselves are slightly different.

リチウム一次電池1Cの特徴は、正極活物質層26とウインドウフレーム23,24との間に位置して両者を隔離する水分防止壁25を備えている点にある。先の実施形態で説明した壁部材10等は、正極活物質層6が面内方向に拡がることを防止するという目的に主眼を置いたものだったが、水分防止壁25はウインドウフレーム22,23,24を通じて電池内部に浸入してきた水が正極活物質層26に向かって移動することを妨げるという目的・技術思想を持つものである。もちろん、この水分防止壁25には、先の実施形態で説明した壁部材10等と同様に、正極活物質層26が面内方向に拡がることを防止する機能もある。   A feature of the lithium primary battery 1 </ b> C is that it includes a moisture prevention wall 25 that is located between the positive electrode active material layer 26 and the window frames 23 and 24 and isolates them. The wall member 10 and the like described in the previous embodiment are mainly for the purpose of preventing the positive electrode active material layer 6 from expanding in the in-plane direction. , 24 has the purpose and technical idea of preventing water that has entered the battery from moving toward the positive electrode active material layer 26. Of course, the moisture prevention wall 25 also has a function of preventing the positive electrode active material layer 26 from expanding in the in-plane direction, like the wall member 10 described in the previous embodiment.

図7に示すごとく、リチウム一次電池1Cのシール部21を構成するウインドウフレーム22,23,24は、3層構造を有している。具体的には、正極集電体8に接着する正極側接着層23と、負極集電体7に接着する負極側接着層22と、それら接着層22,23の間に位置する基材層24とからなる。接着層22,23は、酸変性ポリプロピレンなど金属との接着性に優れる樹脂にて構成される層である。基材層24は、接着層22,23との接着性を有する樹脂であればよく、たとえばポリプロピレンやポリエチレンテレフタラートなどの樹脂にて構成される層である。   As shown in FIG. 7, the window frames 22, 23 and 24 constituting the seal portion 21 of the lithium primary battery 1C have a three-layer structure. Specifically, the positive electrode side adhesive layer 23 bonded to the positive electrode current collector 8, the negative electrode side adhesive layer 22 bonded to the negative electrode current collector 7, and the base material layer 24 positioned between the adhesive layers 22 and 23. It consists of. The adhesive layers 22 and 23 are layers composed of a resin excellent in adhesiveness with a metal such as acid-modified polypropylene. The base material layer 24 may be a resin having adhesiveness to the adhesive layers 22 and 23, and is a layer made of a resin such as polypropylene or polyethylene terephthalate.

図8に示すごとく、水分防止壁25は、断面L字状の形態を有する部品であり、正極側の接着層23と基材層24との間に挟まれた第一部分251と、基材層24の側面24pに沿っている第二部分253とで構成されている。水分防止壁25の材質としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリアミド系樹脂、AS樹脂、ABS樹脂およびフッソ系樹脂のグループから選択されるいずれかの樹脂を用いるとよい。水分遮断性を重視する場合は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタラートなどの水分遮断性に優れた樹脂を採用するとよい。また、これらの樹脂から選択される複数種類の樹脂を所定比率にて含有する複合樹脂で水分防止壁25を構成することも可能である。   As shown in FIG. 8, the moisture prevention wall 25 is a component having an L-shaped cross section, and includes a first portion 251 sandwiched between the positive electrode side adhesive layer 23 and the base material layer 24, and a base material layer And a second portion 253 along the side surface 24p of 24. As the material of the moisture prevention wall 25, from the group of polyolefin resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyurethane resin, polysiloxane resin, polyamide resin, AS resin, ABS resin and fluorine resin. Any selected resin may be used. When emphasizing moisture barrier properties, it is advisable to use resins with excellent moisture barrier properties such as polypropylene and polyethylene terephthalate. It is also possible to form the moisture prevention wall 25 with a composite resin containing a plurality of types of resins selected from these resins in a predetermined ratio.

図8に示すごとく、基材層24と水分防止壁25とは、両者の間に隙間SHが形成されるように、図に表れていない両者の一部同士が接着固定されている。もしくは、両者を全くの非接着としてもよい。基材層24と水分防止壁25との間の隙間SHは、電解液が流通可能に充填されている。したがって、基材部24を通じて隙間SHに到達した水WAは、電解液中に混入して速やかに拡散する。電解液に混入した水WAは、水分防止壁25によって面内方向への拡散が阻まれるので正極活物質層26に直接拡散することはできず、まずセパレータ9の内部に拡散する。そして、セパレータ9を介して負極側に拡散する。負極活物質層5が充填されていない空所29も電解液で満たされているので、水WAは電解液中を拡散して負極活物質層5を構成するリチウムと速やかに反応する。セパレータ9を介して正極側に戻るような形で拡散する水WAも存在するが、その割合は小さい。水WAのほとんどがリチウムとの反応で消費されるからである。このようにして、電池内部に浸入してきた水WAが正極活物質(MnO)と反応を起こす割合を大幅に低減することができ、ひいては電池劣化を抑制することが可能となる。 As shown in FIG. 8, the base material layer 24 and the moisture prevention wall 25 are partly bonded and fixed to each other so that a gap SH is formed between them. Alternatively, both may be completely non-adhered. The clearance SH between the base material layer 24 and the moisture prevention wall 25 is filled so that the electrolytic solution can flow. Therefore, the water WA that has reached the gap SH through the base material portion 24 is mixed into the electrolytic solution and quickly diffuses. The water WA mixed in the electrolytic solution is prevented from being diffused in the in-plane direction by the moisture prevention wall 25, and thus cannot be directly diffused into the positive electrode active material layer 26, but first diffuses into the separator 9. Then, it diffuses to the negative electrode side through the separator 9. Since the empty space 29 not filled with the negative electrode active material layer 5 is also filled with the electrolytic solution, the water WA diffuses in the electrolytic solution and reacts quickly with lithium constituting the negative electrode active material layer 5. There is also water WA that diffuses in such a way as to return to the positive electrode side through the separator 9, but the ratio is small. This is because most of the water WA is consumed by the reaction with lithium. In this way, it is possible to greatly reduce the rate at which water WA that has entered the battery reacts with the positive electrode active material (MnO 2 ), thereby suppressing battery deterioration.

なお、図7のリチウム一次電池1Cでは、接着層23と正極活物質層26とが接触する構造をとっているが、接着層23の厚さは基材層24に比べて相当薄くすることができるため、接着層23を介して正極活物質層26に浸入する水は非常に少ない。   The lithium primary battery 1C of FIG. 7 has a structure in which the adhesive layer 23 and the positive electrode active material layer 26 are in contact with each other, but the thickness of the adhesive layer 23 may be considerably smaller than that of the base material layer 24. Therefore, very little water enters the positive electrode active material layer 26 via the adhesive layer 23.

また、図7および図8に示すごとく、リチウム一次電池1Cにおいては、正極活物質層26の外周縁26hが負極活物質層5の外周縁5hよりも面内方向の外側に位置している。つまり、リチウム一次電池1Cは、先の実施形態のように、正極活物質層26と負極活物質層5との位置関係に縛られず、外周縁26h,5h同士が面内で一致するように、水分防止壁25等の形状を工夫することができる。そのようにすれば、水WAが正極活物質層26内に拡散する割合をより低減することができるので、リチウム一次電池1Cの一層の劣化防止を図ることができる。   As shown in FIGS. 7 and 8, in the lithium primary battery 1 </ b> C, the outer peripheral edge 26 h of the positive electrode active material layer 26 is located outside the outer peripheral edge 5 h of the negative electrode active material layer 5 in the in-plane direction. That is, the lithium primary battery 1C is not restricted by the positional relationship between the positive electrode active material layer 26 and the negative electrode active material layer 5 as in the previous embodiment, and the outer peripheral edges 26h and 5h are aligned in the plane. The shape of the moisture prevention wall 25 etc. can be devised. By doing so, it is possible to further reduce the rate at which the water WA diffuses into the positive electrode active material layer 26, so that it is possible to prevent further deterioration of the lithium primary battery 1C.

また、正極活物質層26の体積を稼ぐためには、水分防止壁25は可能な限り薄肉であることが望ましい。ペースト状の正極合材を印刷することによって正極活物質層26を形成する場合、その印刷の時点で水分防止壁25は自立している必要があるので、基材部24に片持ちさせることができる断面L字状は有効な形状であるといえる。断面L字状といっても実際の製造では、厚さの相違する樹脂シートを2枚(複数枚)重ね合わせることによって水分防止壁25を作製し、その水分防止壁25を基材層24に重ね合わせるようにして配置する組立手順を採用することができる。なお、第四実施形態で説明するように、断面L字状であることは必須ではない。   In order to increase the volume of the positive electrode active material layer 26, it is desirable that the moisture prevention wall 25 be as thin as possible. When the positive electrode active material layer 26 is formed by printing a paste-like positive electrode mixture, the moisture prevention wall 25 needs to be self-supporting at the time of printing. It can be said that the L-shaped cross section is an effective shape. Even in the actual manufacture even if the cross section is L-shaped, the moisture prevention wall 25 is produced by overlapping two (a plurality of) resin sheets having different thicknesses, and the moisture prevention wall 25 is formed on the base material layer 24. It is possible to adopt an assembling procedure that arranges them so as to overlap each other. Note that, as described in the fourth embodiment, it is not essential to have an L-shaped cross section.

(第四実施形態)
図9に示すのは、第四実施形態のリチウム一次電池の断面模式図である。リチウム一次電池1Dは、セパレータ9と、該セパレータ9により互いに分離された負極活物質層5および正極活物質層36と、負極活物質層5および正極活物質層36のそれぞれをセパレータ9との間に保持する集電体7,8とを備える点など、先の三つの実施形態と共通である。また、一対の樹脂シートをウインドウフレーム32,33として用い、負極側のウインドウフレーム32に負極集電体7を固定し、正極側のウインドウフレーム33に負極集電体8を固定することにより、シール部31を形成している点については、第一実施形態や第二実施形態と共通である。また、ウインドウフレーム32,33は、開口の大きさが異ならせてある。具体的には、負極側のウインドウフレーム32に比べて、正極側のウインドウフレーム33の開口33hを大としている。開口の大きさが、第二実施形態とはちょうど逆になっており、狭口に調整した負極側のウインドウフレーム32の内周部32aにセパレータ9を固定している。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the lithium primary battery according to the fourth embodiment. The lithium primary battery 1 </ b> D includes a separator 9, a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 36 separated from each other by the separator 9, and a negative electrode active material layer 5 and a positive electrode active material layer 36. The present embodiment is common to the previous three embodiments in that it includes the current collectors 7 and 8 to be held. Further, a pair of resin sheets are used as the window frames 32, 33, the negative electrode current collector 7 is fixed to the negative electrode side window frame 32, and the negative electrode current collector 8 is fixed to the positive electrode side window frame 33, thereby sealing. About the point which forms the part 31, it is common with 1st embodiment and 2nd embodiment. The window frames 32 and 33 have different opening sizes. Specifically, compared with the window frame 32 on the negative electrode side, the opening 33h of the window frame 33 on the positive electrode side is made larger. The size of the opening is just opposite to that of the second embodiment, and the separator 9 is fixed to the inner peripheral portion 32a of the window frame 32 on the negative electrode side adjusted to be narrow.

リチウム一次電池1Dの特徴は、正極活物質層36とウインドウフレーム33との間に位置して両者を隔離する水分防止壁35を備えている点にある。この水分防止壁35は電解液を保持しない、あるいは、少なくともセパレータより保持しにくい性質の樹脂シート(PPシート、PETシートなど)で構成されている点で、第一実施形態の壁部材10とは相違する。また、正極側のウインドウフレーム33と水分防止壁35との間は、活物質が充填されていないが電解液が満たされた空所43となっている。正極活物質層36の面内方向への拡がりを防止するという観点から、水分防止壁35は、正極集電体8とセパレータ9との全周囲において両者に接着されていることが望ましい。もちろん、いずれか一方にスポット的に固定するようにしてもよい。   The lithium primary battery 1D is characterized in that it includes a moisture prevention wall 35 that is located between the positive electrode active material layer 36 and the window frame 33 and isolates both. This moisture prevention wall 35 is different from the wall member 10 of the first embodiment in that it is made of a resin sheet (PP sheet, PET sheet, etc.) that does not hold the electrolytic solution or is at least harder to hold than the separator. Is different. In addition, a space 43 between the positive-side window frame 33 and the moisture prevention wall 35 that is not filled with an active material but is filled with an electrolytic solution. From the viewpoint of preventing the positive electrode active material layer 36 from spreading in the in-plane direction, it is desirable that the moisture prevention wall 35 is bonded to both of the positive electrode current collector 8 and the separator 9 in the entire periphery. Of course, you may make it fix to either one spotwise.

図10に示すごとく、正極側のウインドウフレーム33を通じて電池内部に到達した水分は、空所43を満たす電解液中に速やかに拡散する。電解液中に拡散した水WAは、セパレータ9の内部に拡散する。セパレータ9の厚さは、水分防止壁35の厚さや正極活物質層36の厚さに比べて非常に小さいが、セパレータ9には電解液が含浸されている。したがって、ウインドウフレーム33を通過してきた水WAがセパレータ9の外周部9kからセパレータ9の内部に拡散する速度は、水WAが水分防止壁35の内部に拡散する速度に比べると無限大である。すなわち、ウインドウフレーム33を通過してきた水分は、セパレータ9および水分防止壁35によって、負極側の空所41に誘導されることになり、負極活物質層5を構成するリチウムと速やかに反応する。この結果、電池内部に浸入してきた水WAが正極活物質と反応を起こす割合を低減することができる。   As shown in FIG. 10, the moisture that has reached the inside of the battery through the window frame 33 on the positive electrode side quickly diffuses into the electrolyte solution that fills the void 43. The water WA diffused in the electrolytic solution diffuses into the separator 9. The thickness of the separator 9 is very small compared to the thickness of the moisture prevention wall 35 and the thickness of the positive electrode active material layer 36, but the separator 9 is impregnated with an electrolytic solution. Therefore, the speed at which the water WA having passed through the window frame 33 diffuses from the outer peripheral portion 9k of the separator 9 into the separator 9 is infinite compared to the speed at which the water WA diffuses into the moisture prevention wall 35. In other words, the moisture that has passed through the window frame 33 is guided to the void 41 on the negative electrode side by the separator 9 and the moisture prevention wall 35, and reacts promptly with lithium constituting the negative electrode active material layer 5. As a result, the rate at which the water WA that has entered the battery reacts with the positive electrode active material can be reduced.

ところで、水分防止壁35が無い場合には、正極活物質層36はウインドウフレーム33に接する位置まで容易に拡がる。ペースト状の正極合材を印刷することによって正極活物質層36を形成する場合、シール部31を形成する際のシール工程で、正極活物質層36は厚さ方向の荷重を正極集電体8から直接に受けるからである。つまり、水分防止壁25,35は、ペースト状の正極合材を印刷することによって正極活物質層を形成した薄型のリチウム一次電池に特に有効である。   By the way, when there is no moisture prevention wall 35, the positive electrode active material layer 36 easily expands to a position in contact with the window frame 33. When the positive electrode active material layer 36 is formed by printing the paste-like positive electrode mixture, the positive electrode active material layer 36 applies a load in the thickness direction in the sealing step when forming the seal portion 31. Because it receives directly from. That is, the moisture prevention walls 25 and 35 are particularly effective for a thin lithium primary battery in which a positive electrode active material layer is formed by printing a paste-like positive electrode mixture.

一方、正極合材を予めフィルム状に成形し、所望の形状に切断して電池の構成部品としたリチウム一次電池の場合、正極活物質層は適度な硬さと自立性を有するので、面内方向に拡がりにくい。したがって、電池内部に浸入した水が直ちに正極活物質層に拡散するという問題はないものの、本発明の技術思想を取り入れることにより、電池内部に浸入してきた水を負極側に積極的に輸送することが可能になるため、正極活物質と水との反応による炭酸ガスの発生量を低減し、ひいては電池劣化の抑制を図ることが可能となる。   On the other hand, in the case of a lithium primary battery in which the positive electrode mixture is formed into a film in advance and cut into a desired shape to form a battery component, the positive electrode active material layer has appropriate hardness and self-supporting property, so that the in-plane direction Difficult to spread. Accordingly, although there is no problem that water that has entered the battery immediately diffuses into the positive electrode active material layer, by incorporating the technical idea of the present invention, water that has entered the battery is actively transported to the negative electrode side. Therefore, it is possible to reduce the amount of carbon dioxide generated due to the reaction between the positive electrode active material and water, thereby suppressing battery deterioration.

以上、いくつかの実施形態を記載したが、発明の趣旨を逸脱しない範囲内でこれらの実施形態を相互に組み合わせてよいことはもちろんである。たとえば、正極活物質層に水が向かうことを妨げる水分防止壁を設けるとともに、電池厚さ方向の投影図において、正極活物質層の外形線が負極活物質層の外形線に一致するか内側に収まるようにすることができる。そのようにすれば、正極活物質層に入り込む水の割合を一層減じることが可能となる。   Although several embodiments have been described above, it goes without saying that these embodiments may be combined with each other without departing from the spirit of the invention. For example, a moisture prevention wall that prevents water from flowing to the positive electrode active material layer is provided, and in the projection view in the battery thickness direction, the outline of the positive electrode active material layer coincides with the outline of the negative electrode active material layer or on the inner side. Can be fit. By doing so, it becomes possible to further reduce the ratio of water entering the positive electrode active material layer.

実験例Experimental example

本発明の効果を確かめるために以下の実験を行なった。
まず、図2に示す本発明のリチウム一次電池1Aを、図6で説明した方法にて作製し、作製後直ちに安定化放電処理を施した。こうして得られたリチウム一次電池1Aを、70℃室内湿度の環境下で保存し、1ヵ月毎に直流パルス放電法によって閉路電圧を測定した。結果のグラフを図12に示す。対比のために、先に行なった比較品の実験結果も併記した。
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.
First, the lithium primary battery 1A of the present invention shown in FIG. 2 was produced by the method described with reference to FIG. The lithium primary battery 1A thus obtained was stored in an environment of 70 ° C. indoor humidity, and the closed circuit voltage was measured by a DC pulse discharge method every month. The resulting graph is shown in FIG. For comparison, the experimental results of the comparative product previously performed are also shown.

比較品は、約7ヵ月後から閉路電圧の低下が認められ、10ヵ月後には閉路電圧が2.0Vに達した。一方、本発明品は10ヶ月経過後も閉路電圧は低下せず、優れた長期保存性能を示した。   The comparative product showed a decrease in the closed circuit voltage after about 7 months, and the closed circuit voltage reached 2.0 V after 10 months. On the other hand, the product of the present invention did not decrease the closed circuit voltage even after 10 months, and showed excellent long-term storage performance.

本発明のリチウム一次電池の斜視図。The perspective view of the lithium primary battery of this invention. 本発明のリチウム一次電池の第一実施形態を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows 1st embodiment of the lithium primary battery of this invention. 本発明のリチウム一次電池の第二実施形態を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows 2nd embodiment of the lithium primary battery of this invention. 図2のリチウム一次電池1Aの電池厚さ方向の投影図。FIG. 3 is a projection view in the battery thickness direction of the lithium primary battery 1 </ b> A in FIG. 2. 図3のリチウム一次電池1Bの電池厚さ方向の投影図。FIG. 4 is a projection view of the lithium primary battery 1 </ b> B in FIG. 3 in the battery thickness direction. 図2のリチウム一次電池の製造工程説明図。Manufacturing process explanatory drawing of the lithium primary battery of FIG. 本発明のリチウム一次電池の第三実施形態を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows 3rd embodiment of the lithium primary battery of this invention. 図7のリチウム一次電池の作用説明図。FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the lithium primary battery in FIG. 7. 本発明のリチウム一次電池の第四実施形態を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows 4th embodiment of the lithium primary battery of this invention. 図9のリチウム一次電池の作用説明図。FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the lithium primary battery in FIG. 9. 比較品の加速試験の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of the acceleration test of a comparative product. 本発明品(リチウム一次電池1A)の加速試験の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of the acceleration test of this invention goods (lithium primary battery 1A). 従来のリチウム一次電池の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the conventional lithium primary battery. 従来のリチウム一次電池の問題点の説明図。Explanatory drawing of the problem of the conventional lithium primary battery.

Claims (8)

セパレータ(9)と、該セパレータ(9)により互いに分離された負極活物質層(5)および正極活物質層(6)と、それら電極活物質層(5,6)をセパレータ(9)の主面上において包囲する枠状シート部材(2,3)と、前記枠状シート部材(2,3)に固定され前記セパレータ(9)との間に電極活物質層(5,6)を保持する集電体(7,8)とを備え、前記負極活物質層(5)がリチウム金属箔(5)で構成された板状のリチウム一次電池(1A)であって、前記枠状シート部材(3)と前記正極活物質層(6)との間に枠状の壁部材(10)を配置し、電池厚さ方向の投影図において、前記正極活物質層(6)の外形線(6p)が前記リチウム金属箔(5)の外形線(5p)に一致するか内側に収まるようにしたことを特徴とするリチウム一次電池(1A)。   The separator (9), the negative electrode active material layer (5) and the positive electrode active material layer (6) separated from each other by the separator (9), and the electrode active material layers (5, 6) are separated from the main part of the separator (9). An electrode active material layer (5, 6) is held between the frame-shaped sheet member (2, 3) surrounding on the surface and the separator (9) fixed to the frame-shaped sheet member (2, 3). A plate-like lithium primary battery (1A) comprising a current collector (7, 8), wherein the negative electrode active material layer (5) is composed of a lithium metal foil (5), the frame-shaped sheet member ( 3) and a positive electrode active material layer (6) between which a frame-like wall member (10) is disposed, and in the projection view in the battery thickness direction, the outline (6p) of the positive electrode active material layer (6) In accordance with the outline (5p) of the lithium metal foil (5) or inside. Lithium primary batteries that (1A). 前記壁部材(10)は、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂、ポリアミド系樹脂、AS樹脂、ABS樹脂およびフッソ系樹脂のグループから選択される一種以上の樹脂にて構成されている請求項1記載のリチウム一次電池(1A)。   The wall member (10) is selected from the group of polyolefin resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyurethane resin, polysiloxane resin, polyamide resin, AS resin, ABS resin, and fluorine resin. The lithium primary battery (1A) according to claim 1, comprising at least one kind of resin. 前記壁部材(10)は、電解液を保持可能な多孔質構造を持つ請求項1または2記載のリチウム一次電池(1A)。   The lithium primary battery (1A) according to claim 1 or 2, wherein the wall member (10) has a porous structure capable of holding an electrolytic solution. 前記壁部材(10)は、正極側の前記集電体(8)と前記セパレータ(9)との少なくとも一方に接着されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のリチウム一次電池(1A)。   The lithium primary battery (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the wall member (10) is bonded to at least one of the current collector (8) on the positive electrode side and the separator (9). 1A). 当該リチウム一次電池(1A)は方形板状の形態を有し、前記正極活物質層(6)は前記壁部材(10)の開口(10q)内の全体に充填され、前記投影図において、前記リチウム金属箔(5)の外形線(5p)が前記壁部材(10)の外形線(10p)の内側に収まる位置関係となっている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のリチウム一次電池(1A)。   The lithium primary battery (1A) has a rectangular plate shape, and the positive electrode active material layer (6) is filled in the entire opening (10q) of the wall member (10). The lithium primary according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer shape line (5p) of the lithium metal foil (5) is in a positional relationship within the outer shape line (10p) of the wall member (10). Battery (1A). セパレータ(9)と、該セパレータ(9)により互いに分離された負極活物質層(5)および正極活物質層(6)と、それら電極活物質層(5,6)をセパレータ(9)の主面上において個別に包囲する1対の枠状シート部材(2,30)と、前記枠状シート部材(2,30)の各々に固定され前記セパレータ(9)との間に電極活物質層(5,6)を保持する1対の集電体(7,8)とを備え、前記負極活物質層(5)がリチウム金属箔(5)で構成された板状のリチウム一次電池(1B)であって、正極側の前記枠状シート部材(30)の開口(30q)を、負極側の前記枠状シート部材(2)の開口(2q)よりも小とし、電池厚さ方向の投影図において、前記正極活物質層(6)の外形線(6p)が前記リチウム金属箔(5)の外形線(5p)に一致するか内側に収まるようにしたことを特徴とするリチウム一次電池(1B)。   The separator (9), the negative electrode active material layer (5) and the positive electrode active material layer (6) separated from each other by the separator (9), and the electrode active material layers (5, 6) are separated from the main part of the separator (9). An electrode active material layer (between a pair of frame-like sheet members (2, 30) individually enclosing on the surface and the separator (9) fixed to each of the frame-like sheet members (2, 30) 5 and 6) and a pair of current collectors (7, 8), and the negative electrode active material layer (5) is composed of a lithium metal foil (5) in a plate-like lithium primary battery (1B) The opening (30q) of the frame-shaped sheet member (30) on the positive electrode side is made smaller than the opening (2q) of the frame-shaped sheet member (2) on the negative electrode side, and a projection view in the battery thickness direction The outer shape line (6p) of the positive electrode active material layer (6) is the outer shape of the lithium metal foil (5). Lithium primary battery, characterized in that to fit inside or matches (5p) (1B). 当該リチウム一次電池(1B)は方形板状の形態を有し、前記正極活物質層(6)は正極側の前記枠状シート部材(30)の開口(30q)内の全体に充填され、前記投影図において、正極側の前記枠状シート部材(30)の開口(30q)が前記リチウム金属箔(5)の外形線(5p)の内側に収まる位置関係となっている請求項6記載のリチウム一次電池(1B)。   The lithium primary battery (1B) has a rectangular plate shape, and the positive electrode active material layer (6) is filled in the entire opening (30q) of the frame-shaped sheet member (30) on the positive electrode side, 7. The lithium according to claim 6, wherein in the projection view, the opening (30q) of the frame-shaped sheet member (30) on the positive electrode side is in a positional relationship within the outline (5p) of the lithium metal foil (5). Primary battery (1B). セパレータ(9)と、該セパレータ(9)により互いに分離された負極活物質層(5)および正極活物質層(26,36)と、それら電極活物質層(5,26,36)をセパレータ(9)の主面上において包囲する枠状シート部材(22,23,24,32,33)と、前記枠状シート部材(22,23,24,32,33)に固定され前記セパレータ(9)との間に前記電極活物質層(5,26,36)を保持する集電体(7,8)と、前記正極活物質層(26,36)と前記枠状シート部材(22,23,24,32,33)との間に位置することにより両者を隔離し、前記枠状シート部材(23,24,32,33)を通じて電池内部に浸入してきた水が前記正極活物質層(26,36)に向かって移動することを妨げる水分防護壁(25,35)と、を備えたことを特徴とするリチウム一次電池(1C,1D)。   The separator (9), the negative electrode active material layer (5) and the positive electrode active material layer (26, 36) separated from each other by the separator (9), and the electrode active material layers (5, 26, 36) are separated into separators ( 9) a frame-shaped sheet member (22, 23, 24, 32, 33) surrounding the main surface, and the separator (9) fixed to the frame-shaped sheet member (22, 23, 24, 32, 33). Current collector (7, 8) for holding the electrode active material layer (5, 26, 36) between the positive electrode active material layer (26, 36) and the frame-shaped sheet member (22, 23, 24, 32, 33) to isolate them from each other, and water that has penetrated into the battery through the frame-like sheet member (23, 24, 32, 33) is transferred to the positive electrode active material layer (26, 36) Moisture barrier that prevents movement towards ( Lithium primary batteries to 5 and 35), comprising the (1C, 1D).
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