JP2010049967A - 密閉型二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 捲回体が封入された密閉型二次電池において、捲回体の電極体に万一破断が生じた場合であっても、電池の内部抵抗が急激に増加することを防止する。
【解決手段】 捲回体の最外周部をなす電極体のうちの、正極集電体2の片面塗布部の表面に金属箔1を配置して、その正極集電体2の片面塗布部の領域に接合固定させる。この金属箔1は、捲回体の最外周部の電極体を補強するものであるが、正極集電体2の片面塗布部に金属箔1の全面を貼り付けるのではなく、捲回体の最外周部の最端部を含む2箇所以上で正極集電体2に固定するように構成する。この構成により、電池の電極体に破断が生じた場合でも、正極集電体2と金属箔1の少なくとも一方を破断させずに残存させて、電極体の破断時にもその導電性を維持して電池の内部抵抗の急激な増加を抑制する。
【選択図】 図1
Description
正極活物質としてLiCoO2を94重量部用意し、それに結着剤としてポリフッ化ビニリデンを3重量部、導電材としてアセチレンブラックを3重量部、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを50重量部用意して、これらを混合してスラリーとした。次いでこのスラリーを厚さ15μmの細長いアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、乾燥、圧延を実施して、正極合剤層を形成して正極電極体とした。この際に、捲回体の最外周部となる正極集電体の一方の端部には、図1および図2に示される所定の片面塗布部および未塗工部を設けている。その後作製した正極電極体を裁断し、形状を整えた。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、実施例2とした。実施例1の場合との違いは、正極電極体の未塗工部への金属箔と正極リードの接合方法のみである。実施例2では、正極集電体の両側に金属箔と正極リードとを個別ではなく、一括して同時に超音波溶接により接合している。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は、実施例1の場合と同一である。表1に、実施例2の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、実施例3とした。実施例1の場合との違いは、正極電極体および負極電極体への正極および負極リード、金属箔の接合方法のみである。実施例3ではこれらの接合のために、超音波溶接ではなく熱圧着を行った。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は、実施例1の場合と同一である。表1に、実施例3の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、実施例4とした。実施例1の場合との違いは、正極電極体および負極電極体への正極および負極リード、金属箔の接合方法のみである。実施例4ではこれらの接合のために、超音波溶接ではなくエポキシ系の導電性接着剤による接着を行った。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例1の場合と同一である。表1に、実施例4の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、実施例5とした。実施例1の場合との違いは、正極集電体および負極集電体の表面への正極および負極合剤層の形成を、その両面ではなく片面のみにそれぞれ行っていることのみである。実施例5の密閉型二次電池は、図5に示した本発明の第2の実施の形態の場合に該当する。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例1の場合と同一である。表1に、実施例5の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、実施例6とした。実施例1の場合との違いは、正極電極体および負極電極体の構成を逆として、外側領域の方に負極電極体が位置するように捲回体を構成したことである。金属箔としては銅箔を用い、密閉型二次電池の外装体は鉄製として、外装体に設けられる負極ピンの代わりに正極ピンを設けた。この場合は外装体が負極、正極ピンが正極となっており、実施例1の密閉型二次電池の場合と外部の電極の正負が逆となっている。なおそれ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例1の場合と同一である。表1に、実施例6の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における負極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、比較例1とした。比較例1では正極電極体に金属箔を設けておらず、正極電極体および負極電極体には正極リードと負極リードのみがそれぞれ超音波溶接されている。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例1の場合と同一である。表1に、比較例1の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例1の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、比較例2とした。比較例2では比較例1とは異なり、正極電極体に金属箔に相当する電極体の補強部材を設けてはいるが、その構成材料が実施例1の場合とは異なっている。比較例2における電極体の補強部材はポリエステルフィルムであり、実施例1の金属箔と同一形状で、正極集電体の2箇所の未塗工部にエポキシ系接着剤により接合されている。なお未塗工部への接着領域の範囲は実施例1の場合と同様である。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例1の場合と同一である。表1に、比較例2の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
実施例4の場合と同様に計300個の密閉型二次電池を作製し、比較例3とした。比較例3では比較例2の場合とは異なり、正極電極体には金属箔からなる電極体の補強部材を設けており、その金属箔の形状や素材(アルミニウム)は実施例4の場合と同一である。実施例4の場合との違いは正極集電体への金属箔の接合方法であり、金属箔の一部のみではなく、片側全面にエポキシ系の導電性接着剤を塗布して正極集電体の片面塗布部に貼付固定することで接合している。それ以外の条件である、これら300個の密閉型二次電池に対する内部抵抗の測定時期、充放電サイクル試験および落下試験の実施方法や回数は実施例4の場合と同一である。表1に、比較例3の300個の密閉型二次電池の片面塗布部における正極電極体の破断発生率(%)、破断未発生品の抵抗不良率(%)、破断発生品の抵抗不良率(%)、および全試料の抵抗不良率(%)の値をそれぞれ記す。
2 正極集電体
3,4 正極合剤層
5 負極集電体
6,7 負極合剤層
8 セパレータ
9 正極リード
10 負極リード
11,12 未塗工部
13 負極ピン
14 安全弁
15 封口部
16 外装体
Claims (15)
- 正極集電体の面上に正極合剤層が形成されてなる正極電極体と、負極集電体の面上に負極合剤層が形成されてなる負極電極体と、セパレータとを有し、前記正極電極体、前記負極電極体、および前記セパレータが互いに積層されて積層体をなし、前記積層体が捲回された捲回体を有する電池であって、
前記捲回体の最外周部には前記正極電極体の一部の領域が位置しており、
前記正極電極体のうち、前記捲回体の最外周部に位置する領域では、前記正極集電体の両面のうち、少なくとも前記捲回体の外側の面上には前記正極合剤層が形成されておらず、
前記正極電極体の前記最外周部に位置する領域には、前記正極集電体の内側と外側のいずれの面上にも前記正極合剤層が形成されていない部分が、前記最外周部に位置する領域の最端部と前記最端部以外の1箇所以上の少なくとも2箇所存在し、
前記正極電極体の前記最外周部に位置する領域の、前記正極合剤層が形成されていない正極集電体の外側の面上には金属箔が設けられており、
前記金属箔は、前記正極集電体の内側と外側のいずれの面上にも前記正極合剤層が形成されていない、前記最外周部に位置する領域の最端部とそれ以外の1箇所以上の部分で、前記正極集電体に対して電気伝導性を備えた方法により接合されていることを特徴とする密閉型二次電池。 - 前記正極電極体の前記最外周部に位置する領域を含む所定の領域を除いて前記正極合剤層が前記正極集電体の両側の面上にそれぞれ形成され、
また同じく前記捲回体を構成する前記負極電極体において、所定の領域を除いて前記負極合剤層が前記負極集電体の両側の面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1に記載の密閉型二次電池。 - 前記正極電極体の前記最外周部に位置する領域を含む所定の領域を除いて前記正極合剤層が前記正極集電体の片側の面上のみに形成され、
また同じく前記捲回体を構成する前記負極電極体において、所定の領域を除いて前記負極合剤層が前記負極集電体の片側の面上のみに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の密閉型二次電池。 - 前記捲回体の最外周部には、前記正極集電体の外側の面上に正極合剤層が形成されていない領域が前記捲回体の捲き形状の1周以上に渡り存在し、
前記正極集電体の外側の面上に設けられた前記金属箔の端部の外側の領域のうち、前記捲回体の巻き始め部分に近い側の端部の領域の外側に、前記正極電極体の前記最外周部に位置する領域の最端部が重なるように、前記金属箔が前記正極集電体の外側の面上に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。 - 前記正極集電体の面上に設けられた、電池の外部端子に接続されるリードが、前記捲回体の前記最外周部に位置する領域の最端部における、前記正極集電体と前記金属箔との接合箇所と同一箇所にて前記正極集電体に接合されてなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 前記正極集電体がアルミニウム、アルミニウム合金、チタンから選択される導電体箔からなり、前記金属箔がアルミニウム箔であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 正極集電体の面上に正極合剤層が形成されてなる正極電極体と、負極集電体の面上に負極合剤層が形成されてなる負極電極体と、セパレータとを有し、前記正極電極体、前記負極電極体、および前記セパレータが互いに積層されて積層体をなし、前記積層体が捲回された捲回体を有する電池であって、
前記捲回体の最外周部には前記負極電極体の一部の領域が位置しており、
前記負極電極体のうち、前記捲回体の最外周部に位置する領域では、前記負極集電体の両面のうち、少なくとも前記捲回体の外側の面上には前記負極合剤層が形成されておらず、
前記負極電極体の前記最外周部に位置する領域には、前記負極集電体の内側と外側のいずれの面上にも前記負極合剤層が形成されていない部分が、前記最外周部に位置する領域の最端部と前記最端部以外の1箇所以上の少なくとも2箇所存在し、
前記負極電極体の前記最外周部に位置する領域の、前記負極合剤層が形成されていない負極集電体の外側の面上には金属箔が設けられており、
前記金属箔は、前記負極集電体の内側と外側のいずれの面上にも前記負極合剤層が形成されていない、前記最外周部に位置する領域の最端部とそれ以外の1箇所以上の部分で、前記負極集電体に対して電気伝導性を備えた方法により接合されていることを特徴とする密閉型二次電池。 - 前記負極電極体の前記最外周部に位置する領域を含む所定の領域を除いて前記負極合剤層が前記負極集電体の両側の面上にそれぞれ形成され、
また同じく前記捲回体を構成する前記正極電極体において、所定の領域を除いて前記正極合剤層が前記正極集電体の両側の面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項7に記載の密閉型二次電池。 - 前記負極電極体の前記最外周部に位置する領域を含む所定の領域を除いて前記負極合剤層が前記負極集電体の片側の面上のみに形成され、
また同じく前記捲回体を構成する前記正極電極体において、所定の領域を除いて前記正極合剤層が前記正極集電体の片側の面上のみに形成されていることを特徴とする請求項7に記載の密閉型二次電池。 - 前記捲回体の最外周部には、前記負極集電体の外側の面上に負極合剤層が形成されていない領域が前記捲回体の捲き形状の1周以上に渡り存在し、
前記負極集電体の外側の面上に設けられた前記金属箔の端部の外側の領域のうち、前記捲回体の巻き始め部分に近い側の端部の領域の外側に、前記負極電極体の前記最外周部に位置する領域の最端部が重なるように、前記金属箔が前記負極集電体の外側の面上に配置されていることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。 - 前記負極集電体の面上に設けられた、電池の外部端子に接続されるリードが、前記捲回体の前記最外周部に位置する領域の最端部における、前記負極集電体と前記金属箔との接合箇所と同一箇所にて前記負極集電体に接合されてなることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 前記負極集電体が銅、ニッケル、ステンレス、銀から選択される導電体箔からなり、前記金属箔が銅箔であることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 前記正極または負極集電体に対して前記金属箔が溶接により接合されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 前記正極または負極集電体に対して前記金属箔が圧着により接合されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
- 前記正極または負極集電体に対して前記金属箔が導電性接着剤により接合されていることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の密閉型二次電池。
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