JP2008103109A - Nonaqueous electrolyte cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解液電池に関し、更に詳しくは携帯用の各種電気機器の電源に最適なコイン型の非水電解液電池及び非水電解液電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery, and more particularly to a coin-type non-aqueous electrolyte battery and a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte battery that are optimal for power sources of various portable electric devices.
非水電解液電池の一例として、図3に示すように、ステンレススチールにニッケルメッキを施した正極端子を兼ねた正極缶51と、二酸化マンガンを主成分とする合剤を加圧成型した正極ペレット52と、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ53と、リチウムを負極活物質とした負極ペレット54と、ステンレススチールにニッケルメッキを施した負極端子を兼ねた負極缶55と、ボリプロピレン製のガスケット56と、所定厚のステンレススチールよりなる筒状の正極リング57と、を備え、正極リング57の内径が正極ペレット52の外径の102%ないし110%にした非水電解液電池50が知られている(例えば、特許文献1参照)。
As an example of a non-aqueous electrolyte battery, as shown in FIG. 3, a positive electrode can 51 also serving as a positive electrode terminal made of nickel-plated stainless steel, and a positive electrode pellet obtained by pressure-molding a mixture mainly composed of
しかしながら、特許文献1に開示された従来の非水電解液電池50では、注入される電解液の液量に差異が生じないようにするとともに電解液の漏出を防止して放電容量のばらつきを抑えることはできるものの、高温下で膨れた際に導通抵抗が増えて、集電効果が不十分になる虞がある。 However, in the conventional non-aqueous electrolyte battery 50 disclosed in Patent Document 1, a difference in the amount of electrolyte injected is prevented, and leakage of the electrolyte is prevented to suppress variation in discharge capacity. Although it is possible, when it swells at a high temperature, the conduction resistance increases and the current collecting effect may be insufficient.
近年、駆動用電源としてリチウム電池等が使用されるようになり、低温での重負荷特性の需要が増えている。リチウム電池は、通常の動作温度範囲が、−20℃〜60℃が一般的な仕様であるが、特に、車両のタイヤ空気圧をセンシングするためのシステムに用いる場合には、−40℃〜120℃といった低温から高温までの広い温度範囲の重負荷特性が要求されつつある。 In recent years, lithium batteries and the like have been used as driving power sources, and demand for heavy load characteristics at low temperatures has increased. Lithium batteries generally have a normal operating temperature range of −20 ° C. to 60 ° C., but in particular, when used in a system for sensing vehicle tire pressure, −40 ° C. to 120 ° C. Thus, heavy load characteristics in a wide temperature range from low temperature to high temperature are being demanded.
リチウムマンガン電池の低温における重負荷パルス試験においては、−40℃の低温下では電解液が凝固点に近いところまで達するため、イオンの電導度が著しく低下するとともに電池の集電を掌る正極缶と正極リング及び正極ペレットのコンタクトの低下により、低温時の重負荷パルス特性が著しく悪化する問題があった。 In a heavy load pulse test at a low temperature of a lithium manganese battery, since the electrolyte reaches a point near the freezing point at a low temperature of −40 ° C., the conductivity of ions is significantly reduced, and the positive electrode can which collects the current of the battery There has been a problem that the heavy load pulse characteristics at a low temperature are remarkably deteriorated due to a decrease in the contact of the positive electrode ring and the positive electrode pellet.
さらに、高温保存に電池が膨れたりする事により、集電が低下する弊害を改善するための部品として、正極ペレットと正極リングとを一体成型した仕様とし、さらにこの正極缶に弾性を有する板材を正極缶に抵抗溶接もしくはレーザー等で溶接する方法や、正極缶にカーボンを主原料とする導電性塗料を塗布して集電性を向上させる方法等がある。これらの手法によって、低温及び高温時の電池寸法変化が起きても集電部の接触が保たれる事で内部抵抗上昇を抑制できるが、いずれも部品点数が増え、集電効果が不十分である等の問題があった。 Furthermore, as a part to improve the adverse effect of reducing current collection due to battery swelling during high-temperature storage, the positive electrode pellet and the positive electrode ring are integrally molded, and the positive electrode can has an elastic plate material. There are a method of welding the positive electrode can by resistance welding or laser, and a method of improving the current collecting property by applying a conductive paint mainly made of carbon to the positive electrode can. These methods can suppress the increase in internal resistance by maintaining the contact of the current collector even if the battery size changes at low and high temperatures, but both increase the number of parts and the current collection effect is insufficient. There were some problems.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、集電効果を飛躍的に高めることで、低温環境下でも内部抵抗の上昇を抑制し、重負荷特性を著しく改善することができる非水電解液電池及び非水電解液電池の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to dramatically increase the current collecting effect, thereby suppressing an increase in internal resistance even in a low temperature environment and significantly improving heavy load characteristics. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery and a method for manufacturing the non-aqueous electrolyte battery.
上記の目的を達成するため、本発明に係る非水電解液電池は、負極缶と、リチウムもしくはリチウムアルミ合金を用いた負極ペレットと、該負極ペレットの正極側負極表面に配置されたアルミニウム箔と、焼成したβ二酸化マンガンを主体として用いた正極の集電材である正極ペレットと、正極缶と、該負極ペレットと該正極ペレットとの間に配置されたセパレータを介して対向配置し、前記負極ペレットおよび前記正極ペレットが非水電解液と共に前記負極缶および前記正極缶よりなる電池ケースに封入、組み立てた非水電解液電池であって、
前記正極缶並びに前記正極ペレットと一体成型された半断面視L字状の正極リングが該正極ペレットの内側面に密接されて固定されており、且つ該正極缶と該正極リングとは抵抗溶接もしくはレーザー溶接により前記正極缶の内側から溶着されたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a negative electrode can, a negative electrode pellet using lithium or a lithium aluminum alloy, and an aluminum foil disposed on the positive electrode side negative electrode surface of the negative electrode pellet, The positive electrode pellet, which is a positive electrode current collector mainly composed of baked β-manganese dioxide, the positive electrode can, and the separator disposed between the negative electrode pellet and the positive electrode pellet are arranged to face each other, and the negative electrode pellet And the positive electrode pellet is a non-aqueous electrolyte battery enclosed and assembled in a battery case made of the negative electrode can and the positive electrode can together with a non-aqueous electrolyte,
An L-shaped positive electrode ring, which is integrally formed with the positive electrode can and the positive electrode pellet, is fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are bonded by resistance welding or It is characterized by being welded from the inside of the positive electrode can by laser welding.
上記構成の非水電解液電池によれば、正極缶並びに正極ペレットと一体成型された正極リングが正極ペレットの内側面に密接されて固定され、正極缶と正極リングとが抵抗溶接もしくはレーザー溶接により正極缶の内側から溶着されているために、正極ペレットと正極リングとの側面が縮径されて密接に固定される。これにより、高温時に膨れたとしても、負極から正極にリチウムがイオンとなって挿印される際における正極の集電効果を飛躍的に向上させることができるので、−40℃〜120℃のヒートサイクル後でも電池内部抵抗が上昇しないことで、重負荷パルス特性において良好な結果を得ることができる。 According to the non-aqueous electrolyte battery having the above configuration, the positive electrode can and the positive electrode ring integrally formed with the positive electrode pellet are fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are bonded by resistance welding or laser welding. Since it is welded from the inside of the positive electrode can, the side surfaces of the positive electrode pellet and the positive electrode ring are reduced in diameter and fixed closely. Thereby, even if it swells at high temperature, the current collection effect of the positive electrode when lithium is ion-implanted from the negative electrode to the positive electrode can be dramatically improved. Since the battery internal resistance does not increase even after the cycle, good results can be obtained in the heavy load pulse characteristics.
また、上記記載の前記正極リングに密接する前記正極ペレットの外径/該正極リングの内径の比が、1.0〜1.10であることを特徴としている。 In addition, the ratio of the outer diameter of the positive electrode pellet in close contact with the positive electrode ring described above / the inner diameter of the positive electrode ring is 1.0 to 1.10.
上記構成の非水電解液電池によれば、正極ペレットの外径/正極リングの内径の比が、1.0〜1.10であることで、正極の集電効果を飛躍的に向上させることができるので、−40℃〜120℃のヒートサイクル後でも電池内部抵抗が上昇せずに、重負荷パルス特性において良好な結果を得ることができる。 According to the non-aqueous electrolyte battery having the above configuration, the ratio of the outer diameter of the positive electrode pellet to the inner diameter of the positive electrode ring is 1.0 to 1.10. Therefore, even after a heat cycle of −40 ° C. to 120 ° C., the battery internal resistance does not increase, and good results can be obtained in the heavy load pulse characteristics.
また、上記記載の前記負極ペレットの外径が、前記正極ペレットの外径よりも小さいことを特徴としている。 Moreover, the outer diameter of the negative electrode pellet described above is smaller than the outer diameter of the positive electrode pellet.
上記構成の非水電解液電池によれば、正極ペレットを収容している正極缶と、負極ペレットを収容している負極缶とを組み立てるに際し、負極ペレットの外径が正極ペレットの外径よりも小さいために、正極缶に対して負極缶を位置決めし易いので、組立て作業性の向上を図ることができる。 According to the non-aqueous electrolyte battery having the above configuration, when the positive electrode can containing the positive electrode pellet and the negative electrode can containing the negative electrode pellet are assembled, the outer diameter of the negative electrode pellet is larger than the outer diameter of the positive electrode pellet. Since it is small, it is easy to position the negative electrode can with respect to the positive electrode can, so that the assembly workability can be improved.
また、本発明に係る非水電解液電池の製造方法は、負極缶と、リチウムもしくはリチウムアルミ合金を用いた負極ペレットと、該負極ペレットの正極側負極表面に配置されたアルミニウム箔と、焼成したβ二酸化マンガンを主体として用いた正極の集電材である正極ペレットと、正極缶と、該負極ペレットと該正極ペレットとの間に配置されたセパレータを介して対向配置し、前記負極ペレットおよび前記正極ペレットが非水電解液と共に前記負極缶および前記正極缶よりなる電池ケースに封入、組み立てられる非水電解液電池の製造方法であって、
前記正極缶並びに前記正極ペレットと一体成型される半断面視L字状の正極リングを該正極ペレットの内側面に密接して固定し、且つ該正極缶と該正極リングとを抵抗溶接もしくはレーザー溶接により前記正極缶の内側から溶着したことを特徴としている。
In addition, the method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a negative electrode can, a negative electrode pellet using lithium or a lithium aluminum alloy, and an aluminum foil disposed on a negative electrode surface of the negative electrode pellet. A positive electrode pellet that is a positive electrode current collector mainly composed of β-manganese dioxide, a positive electrode can, and a separator disposed between the negative electrode pellet and the positive electrode pellet, the negative electrode pellet and the positive electrode A method for producing a non-aqueous electrolyte battery in which a pellet is enclosed in a battery case composed of the negative electrode can and the positive electrode can together with a non-aqueous electrolyte,
An L-shaped positive electrode ring integrally formed with the positive electrode can and the positive electrode pellet is fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are resistance welded or laser welded. It was characterized by welding from the inside of the positive electrode can.
上記構成の非水電解液電池の製造方法によれば、正極缶並びに正極ペレットと一体成型された正極リングが正極ペレットの内側面に密接されて固定され、正極缶と正極リングとが抵抗溶接もしくはレーザー溶接により正極缶の内側から溶着されているために、正極ペレットと正極リングとの側面が縮径されて密接に固定される。これにより、高温時に膨れたとしても、負極から正極にリチウムがイオンとなって挿印される際における正極の集電効果を飛躍的に向上させることができるので、−40℃〜120℃のヒートサイクル後でも電池内部抵抗が上昇しないことで、重負荷パルス特性において良好な結果を得ることができる。 According to the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte battery having the above-described configuration, the positive electrode can and the positive electrode ring integrally molded with the positive electrode pellet are fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are resistance-welded or Since it is welded from the inside of the positive electrode can by laser welding, the side surfaces of the positive electrode pellet and the positive electrode ring are reduced in diameter and are fixed closely. Thereby, even if it swells at high temperature, the current collection effect of the positive electrode when lithium is ion-implanted from the negative electrode to the positive electrode can be dramatically improved. Since the battery internal resistance does not increase even after the cycle, good results can be obtained in the heavy load pulse characteristics.
本発明の非水電解液電池によれば、集電効果を飛躍的に高めることで、低温環境下でも内部抵抗の上昇を抑制し、重負荷特性を著しく改善することができる非水電解液電池及び非水電解液電池の製造方法を提供することができる。 According to the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, the current collecting effect is remarkably enhanced, so that the increase in internal resistance can be suppressed even in a low temperature environment, and the heavy load characteristics can be remarkably improved. And the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte battery can be provided.
以下、図1,2および表1,2を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の一実施形態の非水電解液電池の断面図、図2は図1に示す非水電解液電池の正極ペレットの単体断面図、表1は本発明の実施例であって低温から高温までのヒートサイクルパルス条件試験の結果表、表2は本発明の実施例であってヒートサイクル50サイクル後の電池内部抵抗を測定結果表である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a nonaqueous electrolyte battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a single cross-sectional view of a positive electrode pellet of the nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. 1, and Table 1 is an example of the present invention. The result table of the heat cycle pulse condition test from low temperature to high temperature, Table 2 is an example of the present invention, and is a measurement result table of the battery internal resistance after 50 heat cycles.
図1に示すように、本発明の一実施形態である非水電解液電池10は、負極缶11と、負極ペレット12と、アルミニウム箔13と、セパレータ14と、正極ペレット15と、正極リング16と、正極缶17と、封口ガスケット18と、からなるコイン型リチウム電池である。
As shown in FIG. 1, a
負極缶11は、ニッケルメッキしたステンレス鋼を用いて有天の円筒形状に形成されている。 The negative electrode can 11 is formed in a lenticular cylindrical shape using nickel-plated stainless steel.
負極ペレット12は、リチウム(Li)やリチウムアルミ合金を用いて円板形状に成型されており、負極缶11に圧着される。負極ペレット12は、その外径D1が、正極ペレット15の外径D2よりも小さい。より具体的には、D1/D2=95〜85%が望ましい。これは、放電反応において、負極電極からイオン化したリチウムが正極電極に挿印される際に効率よく移動されるからである。
The
アルミニウム箔13は、負極ペレット12とセパレータ14との間に挟まれて負極ペレット12の正極側負極表面に配置されている。
The
セパレータ14は、ポリプロピレン(PP)からなる不織布であって、封口ガスケット18を介してアルミニウム箔13と正極ペレット15との間に挟まれて配置される。
The
正極ペレット15は、焼成したβ二酸化マンガンを主体として用いた正極の集電材であり、円板形状に成型されている。
The
正極リング16は、半断面視L字状の略円筒形状の金属製リングであって、正極ペレット15の正極缶17側において正極ペレット15の内側面に密接されて固定されており、正極缶17の内側から、レーザー溶接により正極缶17に溶着された溶着部19を有する。なお、レーザー溶接に代えて抵抗溶接を用いても良い。
The
正極缶17は、ニッケルメッキしたステンレス鋼(SUS)を用いて有底の円筒形状に形成されている。 The positive electrode can 17 is formed into a bottomed cylindrical shape using nickel-plated stainless steel (SUS).
封口ガスケット18は、プラスチックス等の高分子材料を用いて円環形状に形成されており、外縁部が負極缶11の外縁外周と正極缶17の外縁内周との間に挟みこまれ、内縁部がセパレータ14に当接して配置されている。
The sealing
図2に示すように、正極ペレット15の外径D3と正極リング16の内径d1との比が、D3/d1=1.0〜1.10に設定されている。
As shown in FIG. 2, the ratio between the outer diameter D3 of the
次に、非水電解液電池10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
先ず、正極として、所定温度で所定時間熱処理を施したβ二酸化マンガン89重量部、グラファイト9重量部、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)2重量部を均質に混合し予備成型した後、所定平均粒径のアルミニウム箔13を予備成型された正極ペレット母材上に所定重量充填し加圧成型することにより正極ペレット15を製作する。
First, 89 parts by weight of β manganese dioxide, 9 parts by weight of graphite, and 2 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) that have been heat-treated at a predetermined temperature for a predetermined time as a positive electrode are homogeneously mixed and preformed, and then a predetermined average particle size is obtained. A
そして、正極ペレット15の正極缶17側において正極ペレット15の内側面に正極リング16を密接固定する。
Then, the
また、負極として、リチウムやリチウムアルミ合金を、所定の外径、所定の高さ、所定の重量に打ち抜き加工して負極ペレット12を製作する。このとき、負極ペレット12の外径D1は、正極ペレット15の外径D2よりも小さい。
Further, as the negative electrode, lithium or a lithium aluminum alloy is punched into a predetermined outer diameter, a predetermined height, and a predetermined weight to manufacture the
次に、負極ペレット12を負極缶11に圧着固定し、その上にセパレータ14を重ね、セパレータ14を介して封口ガスケット18をその上部に置き、この上から非水電解液を滴下する。
Next, the
そして、セパレータ14の上に、正極ペレット15の反正極リング16側を載せ、その上に正極缶17を被せる。そこで、正極リング16と正極缶17との当接部において、正極缶17の内面側にレーザー溶接機を対向配置し、このレーザー溶接機によって、正極リング16と正極缶17との当接部に正極缶17の内側からレーザー光を照射することにより、正極リング16を正極缶17に溶着させる。
Then, on the
続いて、正極缶17の外縁部を、封口ガスケット18を介して負極缶11の外縁部側に加締固定することで、非水電解液電池10の製造が完了する。
Subsequently, the outer edge portion of the positive electrode can 17 is crimped and fixed to the outer edge portion side of the negative electrode can 11 via the sealing
次に、本発明の非水電解液電池10の効果を検証するために行った実施例について説明する。
Next, examples carried out to verify the effect of the
表1に示すように、比較例1として、直径φ20mmの円盤状の負極ペレットを負極缶内に収納し、厚さ15μm、実測で直径φ15.0mmの外径に切り抜いたアルミニウム箔を負極活物質に圧着した。この時の負極活物質の外径は正極外径よりも小さい。次に、焼成電解二酸化マンガン(β二酸化マンガン)とグラファイトとを主体とする導電材とPTFEを主体とするバインダー2.0%と蒸留水を用いて混合する事により得られたミックスを作製した。 As shown in Table 1, as Comparative Example 1, a negative electrode active material was prepared by storing a disc-shaped negative electrode pellet having a diameter of φ20 mm in a negative electrode can and cutting it to a thickness of 15 μm and actually measuring an outer diameter of φ15.0 mm in diameter. Crimped to. The outer diameter of the negative electrode active material at this time is smaller than the outer diameter of the positive electrode. Next, a mix obtained by mixing conductive material mainly composed of baked electrolytic manganese dioxide (β manganese dioxide) and graphite, 2.0% binder mainly composed of PTFE, and distilled water was prepared.
更に、150℃にて加熱処理し、水を蒸発乾燥させた正極ペレットをペレット状に成型し、正極リングと一体成型する事により作製後、ステンレス製の正極缶に収納した。このとき、正極リング内径/密接された正極ペレット外径に対する比は0.90である。また、この外径の測定(円筒外径測定)には平マイクロメータを使用した。更に、正極リングの内径測定(穴の内径測定)には内側マイクロメータを使用して行った。この測定方法としては、JISB7502に規定のマイクロメータまたは同等以上の制度の測定具を用いる。 Furthermore, the positive electrode pellet which heat-processed at 150 degreeC and evaporated and dried water was shape | molded in the shape of a pellet, and after making it by integrally forming with a positive electrode ring, it accommodated in the stainless steel positive electrode can. At this time, the ratio of positive electrode ring inner diameter / closed positive electrode pellet outer diameter is 0.90. A flat micrometer was used for the measurement of the outer diameter (measurement of the outer diameter of the cylinder). Furthermore, the inner diameter of the positive ring (inner diameter measurement of the hole) was measured using an inner micrometer. As this measuring method, a micrometer specified in JISB7502 or a measuring instrument of the same or higher system is used.
負極ペレットと正極ペレットとはポリプロピレンよりなる坪量50g/m2、厚さ300μmのセパレータを介して方向配置し、ステンレス製の正極缶とステンレス製の負極缶とは、ポリプロピレンよりなる封口ガスケットを介する嵌合により密封した。非水電解液には溶質に過塩素酸リチウム(0.5mol/L)、溶媒にプロピレンカーボネート及びジメトキシエタン(容積比5:5)を使用した。これらの構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 The negative electrode pellet and the positive electrode pellet are arranged in a direction through a separator having a basis weight of 50 g / m 2 and a thickness of 300 μm made of polypropylene, and the stainless steel positive electrode can and the stainless steel negative electrode can are passed through a sealing gasket made of polypropylene. Sealed by mating. In the non-aqueous electrolyte, lithium perchlorate (0.5 mol / L) was used as a solute, and propylene carbonate and dimethoxyethane (volume ratio 5: 5) were used as solvents. With these configurations, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of 24 mm and a total height of 5.0 mm was produced.
比較例2として、比較例1と同様に作製した正極缶と正極リングとをレーザー溶接機にて溶接した。これ以外は比較例1と同様の構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 As Comparative Example 2, a positive electrode can and a positive electrode ring produced in the same manner as in Comparative Example 1 were welded by a laser welding machine. Other than this, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of 24 mm and a total height of 5.0 mm was produced in the same manner as in Comparative Example 1.
実施例1として、ステンレス製の正極リングと一体成型する事により作製後、ステンレス製の正極缶に収納した。この時の正極リング内径/密接された正極ペレット外径に対する比は1.00である。これ以外は比較例2と同様の構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 As Example 1, it was fabricated by integrally molding with a stainless steel positive electrode ring, and then housed in a stainless steel positive electrode can. The ratio of the positive electrode ring inner diameter / closed positive electrode pellet outer diameter at this time is 1.00. Except for this, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of φ24 mm and a total height of 5.0 mm was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2.
実施例2として、ステンレス製の正極リングと一体成型する事により作製後、ステンレス製の正極缶に収納した。この時の正極リング内径/密接された正極ペレット外径に対する比は1.05である。これ以外は比較例2と同様の構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 As Example 2, it was fabricated by integrally molding with a stainless steel positive electrode ring, and then housed in a stainless steel positive electrode can. At this time, the ratio of positive electrode ring inner diameter / closed positive electrode pellet outer diameter is 1.05. Except for this, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of φ24 mm and a total height of 5.0 mm was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2.
実施例3として、ステンレス製の正極リングと一体成型する事により作製後、ステンレス製の正極缶に収納した。この時の正極リング内径/密接された正極ペレット外径に対する比は1.10である。これ以外は比較例2と同様の構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 As Example 3, it was fabricated by integrally molding with a stainless steel positive electrode ring, and then housed in a stainless steel positive electrode can. The ratio of the positive electrode ring inner diameter / closed positive electrode pellet outer diameter at this time is 1.10. Except for this, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of φ24 mm and a total height of 5.0 mm was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2.
実施例4として、ステンレス製の正極リングと一体成型する事により作製後、ステンレス製の正極缶に収納した。この時の正極リング内径/密接されたペレット外径に対する比は1.15である。これ以外は比較例3と同様の構成により電池外径φ24mm、総高5.0mmのコイン形リチウム電池を作製した。 As Example 4, it was fabricated by integrally molding with a stainless steel positive electrode ring, and then housed in a stainless steel positive electrode can. The ratio of positive electrode ring inner diameter / closed pellet outer diameter at this time is 1.15. Except for this, a coin-type lithium battery having a battery outer diameter of 24 mm and a total height of 5.0 mm was produced in the same manner as in Comparative Example 3.
そして、低温から高温までのヒートサイクルパルス条件試験を実施した。試験条件は23℃から−40℃へ1時間かけて降温し、−40℃で1時間温度を一定にした後に11mA、10msecのパルス試験を行った。その後−40℃から120℃へ1時間かけて温度を上昇し、120℃を1時間一定にした後に1時間かけて23℃の常温に戻す。この試験を50サイクル繰り返した後の電池内部抵抗を測定した。 And the heat cycle pulse condition test from low temperature to high temperature was implemented. The test condition was that the temperature was lowered from 23 ° C. to −40 ° C. over 1 hour, the temperature was kept constant at −40 ° C. for 1 hour, and then a pulse test of 11 mA and 10 msec was performed. Thereafter, the temperature is increased from −40 ° C. to 120 ° C. over 1 hour, 120 ° C. is kept constant for 1 hour, and then returned to room temperature of 23 ° C. over 1 hour. The battery internal resistance after 50 cycles of this test was measured.
表1から明らかなように、−40〜120℃ヒートサイクル(80サイクル)10日後のパルス時閉路電圧結果は、比較例1、2及び実施例4においては、電子機器が一般的に動作可能な閉路電圧の2.0Vを割り込んでしまうために使用可能ではない。これに対して、実施例1、2、3に関しては、2.0V以上の閉路電圧を十分に確保できることがわかる。 As is apparent from Table 1, the pulse closing circuit voltage results after 10 days at −40 to 120 ° C. heat cycle (80 cycles) indicate that the electronic devices can generally operate in Comparative Examples 1 and 2 and Example 4. It cannot be used because it interrupts the closed circuit voltage of 2.0V. On the other hand, regarding Examples 1, 2, and 3, it can be seen that a closed circuit voltage of 2.0 V or more can be sufficiently secured.
続いて、表2に示すように、本発明の非水電解液電池10のさらなる効果を検証するために表1のヒートサイクル50サイクル後の電池内部抵抗を測定した。
Then, as shown in Table 2, in order to verify the further effect of the
表2から明らかなように、実施例1〜3においては、ヒートサイクル試験終了電池においても、内部抵抗の上昇が変化量で約3Ωとなり、他の比較例1、2及び実施例4の約8Ω以上の上昇と比較してその差は顕著であることがわかる。 As is apparent from Table 2, in Examples 1 to 3, the increase in internal resistance was about 3Ω in the amount of change even in the heat cycle test finished batteries, and about 8Ω in other Comparative Examples 1 and 2 and Example 4. It can be seen that the difference is significant compared to the above increase.
これは、本発明の非水電解液電池10が、正極缶17並びに正極の集電材である正極ペレット15と一体成型された正極リング16が、正極ペレット15の内側面に溶接固定され、且つ正極缶17と正極リング16とがレーザー溶接や抵抗溶接により溶着する事によって、正極リング16と正極缶17との導通である電気的なコンタクトが著しく安定するために、−40℃から120℃の温度変化におけるヒートサイクル後においても重負荷パルスで大きな電圧の低下が起こりにくいからであることが確認できる。特にレーザー溶接が無い比較例1の内部抵抗上昇が顕著である。
This is because the
以上説明したように、非水電解液電池10及び非水電解液電池の製造方法によれば、正極缶17並びに正極ペレット15と一体成型された正極リング16が正極ペレット15の内側面に密接されて固定され、正極缶17と正極リング16とがレーザー溶接により正極缶17の内側から溶着されているために、正極ペレット15と正極リング16との側面が縮径されて密接に固定される。これにより、高温時に非水電解液電池10が膨れたとしても、負極から正極にリチウムがイオンとなって挿印される際における正極の集電効果を飛躍的に向上させることができるので、−40℃〜120℃のヒートサイクル後でも電池内部抵抗が上昇しないことで、重負荷パルス特性において良好な結果を得ることができる。
As described above, according to the
また、非水電解液電池10によれば、正極ペレット15の外径D3/正極リング16の内径d1の比が、D3/d1=1.0〜1.10であることで、正極の集電効果を飛躍的に向上させることができるので、−40℃〜120℃のヒートサイクル後でも電池内部抵抗が上昇せずに、重負荷パルス特性において良好な結果を得ることができる。
Moreover, according to the
また、非水電解液電池10によれば、正極ペレット15を収容している正極缶17と、負極ペレット12を収容している負極缶11とを組み立てるに際し、負極ペレット12の外径が正極ペレットの外径15よりも小さいために、正極缶17に対して負極缶11を位置決めし易いので、組立て作業性の向上を図ることができる。
In addition, according to the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されることはない。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
10 非水電解液電池
11 負極缶
12 負極ペレット
13 アルミニウム箔
14 セパレータ
15 正極ペレット
16 正極リング
17 正極缶
19 溶着部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
リチウムもしくはリチウムアルミ合金を用いた負極ペレットと、
該負極ペレットの正極側負極表面に配置されたアルミニウム箔と、
焼成したβ二酸化マンガンを主体として用いた正極の集電材である正極ペレットと、
正極缶と、
該負極ペレットと該正極ペレットとの間に配置されたセパレータを介して対向配置し、前記負極ペレットおよび前記正極ペレットが非水電解液と共に前記負極缶および前記正極缶よりなる電池ケースに封入、組み立てた非水電解液電池であって、
前記正極缶並びに前記正極ペレットと一体成型された半断面視L字状の正極リングが該正極ペレットの内側面に密接されて固定されており、且つ該正極缶と該正極リングとは抵抗溶接もしくはレーザー溶接により前記正極缶の内側から溶着されたことを特徴とする非水電解液電池。 A negative electrode can,
Negative electrode pellets using lithium or lithium aluminum alloy;
An aluminum foil disposed on the negative electrode surface of the negative electrode pellet,
A positive electrode pellet, which is a positive electrode current collector mainly composed of baked β-manganese dioxide;
A positive electrode can,
The negative electrode pellet and the positive electrode pellet are placed opposite to each other with a separator disposed between the negative electrode pellet and the positive electrode pellet, and enclosed in a battery case including the negative electrode can and the positive electrode can together with a non-aqueous electrolyte. Non-aqueous electrolyte battery,
An L-shaped positive electrode ring, which is integrally formed with the positive electrode can and the positive electrode pellet, is fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are bonded by resistance welding or A nonaqueous electrolyte battery characterized by being welded from the inside of the positive electrode can by laser welding.
リチウムもしくはリチウムアルミ合金を用いた負極ペレットと、
該負極ペレットの正極側負極表面に配置されたアルミニウム箔と、
焼成したβ二酸化マンガンを主体として用いた正極の集電材である正極ペレットと、
正極缶と、
該負極ペレットと該正極ペレットとの間に配置されたセパレータを介して対向配置し、前記負極ペレットおよび前記正極ペレットが非水電解液と共に前記負極缶および前記正極缶よりなる電池ケースに封入、組み立てられる非水電解液電池の製造方法であって、
前記正極缶並びに前記正極ペレットと一体成型される半断面視L字状の正極リングを該正極ペレットの内側面に密接して固定し、且つ該正極缶と該正極リングとを抵抗溶接もしくはレーザー溶接により前記正極缶の内側から溶着したことを特徴とする非水電解液電池の製造方法。 A negative electrode can,
Negative electrode pellets using lithium or lithium aluminum alloy;
An aluminum foil disposed on the negative electrode surface of the negative electrode pellet,
A positive electrode pellet, which is a positive electrode current collector mainly composed of baked β-manganese dioxide;
A positive electrode can,
The negative electrode pellet and the positive electrode pellet are placed opposite to each other with a separator disposed between the negative electrode pellet and the positive electrode pellet, and enclosed in a battery case including the negative electrode can and the positive electrode can together with a non-aqueous electrolyte. A method for producing a non-aqueous electrolyte battery comprising:
An L-shaped positive electrode ring integrally formed with the positive electrode can and the positive electrode pellet is fixed in close contact with the inner surface of the positive electrode pellet, and the positive electrode can and the positive electrode ring are resistance welded or laser welded. A method for producing a non-aqueous electrolyte battery, wherein the non-aqueous electrolyte battery is welded from the inside of the positive electrode can.
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