JP2010073653A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】幅の広い上部絶縁板を用いた場合でも、電極リードが曲がるのが抑制され、安全性に優れた高信頼性の電池を提供する。
【解決手段】本発明の電池は、一対の帯状の電極を、セパレータを介在させて捲回した電極群と、電極群を収納する電池ケースと、電極群の上部に配される上部絶縁板と、電池ケースを封口する電池蓋と、一方の電極の上部から電極群の上方へ延びる突出部を有し、その突出部が電池蓋に接続される第１の電極リードと、を具備する。上部絶縁板は、電極群の上部を、電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ第１の電極リードを通過させるための切り欠き部を有する。電極リードは、電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆されている。絶縁体は、電極リードの突出部の基部近傍において、電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、電極リードに直交する方向に切れ込みを有する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の電池は、一対の帯状の電極を、セパレータを介在させて捲回した電極群と、電極群を収納する電池ケースと、電極群の上部に配される上部絶縁板と、電池ケースを封口する電池蓋と、一方の電極の上部から電極群の上方へ延びる突出部を有し、その突出部が電池蓋に接続される第１の電極リードと、を具備する。上部絶縁板は、電極群の上部を、電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ第１の電極リードを通過させるための切り欠き部を有する。電極リードは、電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆されている。絶縁体は、電極リードの突出部の基部近傍において、電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、電極リードに直交する方向に切れ込みを有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、正極と負極とを、セパレータを介在させて捲回した電極群を備えた電池に関する。
近年、携帯電話やノートパソコン等のポータブル・コードレス機器の普及により、その電源に用いられる電池の需要が高まっている。特に、小型・軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が進められている。このような電池としては、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池では、例えば、正極にコバルト酸リチウムなどのリチウム含有複合酸化物が用いられ、負極に炭素材料が用いられる。
以下、従来の円筒形リチウムイオン二次電池を、図面を参照しながら説明する。図７は、従来の円筒形リチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。図７に示すように、ニッケルメッキ鋼板を缶状に加工した電池ケース１内には、正極集電体上に正極合剤層が形成された帯状の正極２５と、負極集電体上に負極合剤層が形成された帯状の負極６とを、両電極を隔離するセパレータ７とともに渦巻き状に捲回した電極群２４が収納されている。正極２８に取り付けられた正極リード２５ａは、電池蓋２に接続され、負極に取り付けられた負極リード６ａは、電池ケース１の内底部に接続されている。電極群４の上部および下部には、それぞれリング状の上部絶縁板２８および下部絶縁板８ｂが配されている。電池ケース１の開口端部を、ガスケット３を介して電池蓋２の周縁部にかしめつけることにより、電池ケース１が密閉されている。
従来、上記の構造の電池が落下するなどして電池に過度の振動・衝撃が加わると、上部絶縁板２８はリング状であるため、上部絶縁板２８で覆われない電極群２４の内周部がたけのこ状にずれて、内部短絡を生じる場合がある。これを防止する方法としては、例えば、電極群２４の上部を、内周側から外周側にかけて連続して覆う、切り欠き部を有する円形状の上部絶縁板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。この切り欠き部は、正極リードが電極群上面から電池蓋に向かって上方へ延びることができるようにするために設けられている。
また、図８に示すように、電池内部において正極リード２５ａによる短絡を確実に防止するために、正極リード２５ａの電池蓋に溶接する部分以外を正極リード２５ａよりも幅の広い絶縁テープ２９で覆うことが提案されている。
特開２００１−２７３９３２号公報
また、図８に示すように、電池内部において正極リード２５ａによる短絡を確実に防止するために、正極リード２５ａの電池蓋に溶接する部分以外を正極リード２５ａよりも幅の広い絶縁テープ２９で覆うことが提案されている。
ところで、近年、高容量化による活物質量の増加に伴い、電池落下時に短絡する可能性が高くなり、上部絶縁板の幅をできるだけ広くする必要がある。しかし、図８に示すように、正極リード２５ａを覆う絶縁テープ２９は、電極の捲回による影響を受けて、捲回軸に垂直な断面が円弧状となり、捲回軸に対向する面が凹部を形成するように湾曲する。このため、電極群２４を電池ケース１に収納後、図９に示すように、電極群２４の上部に、特許文献１記載の上部絶縁板３８を配置する際、上部絶縁板３８の幅Ｗが広いと、絶縁テープ２９の幅方向の両端が上部絶縁板３８に接触することにより、絶縁テープ２９が上部絶縁板３８に干渉し、正極リード２５ａが曲がり、工程不良を生じる場合がある。
例えば、正極リードを電池蓋に溶接する際に位置がずれて溶接不良を生じる場合がある。正極リードを溶接した電池蓋を電池ケースの開口部に設置する際、正極リードが想定外の折れ曲がり方をして電池蓋の設置不良を生じる場合がある。正極リードの電池蓋への溶接が不十分な電池に衝撃等が加わると、正極リードが電池蓋との接続部から外れ、電池としての機能が発揮されなくなる可能性がある。
そこで、本発明は、上記従来の問題を解決するため、幅の広い上部絶縁板を用いた場合でも、電極リードが曲がるのが抑制された高信頼性の電池を提供することを目的とする。
本発明は、一対の帯状の電極を、セパレータを介在させて捲回した電極群と、前記電極群を収納する電池ケースと、前記電極群の上部に配される上部絶縁板と、前記電池ケースを封口する電池蓋と、一方の電極の上部から電極群の上方へ延びる突出部を有し、その突出部が前記電池蓋に接続される第１の電極リードと、を具備する電池であって、
前記上部絶縁板は、前記電極群の上部を、前記電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ前記第１の電極リードの突出部を通過させるための切り欠き部を有し、
前記電極リードは、前記電極の上部に対応する部分から前記突出部にかけて前記電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆され、
前記絶縁体は、前記電極リードの突出部の基部近傍において、前記電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、前記電極リードに直交する方向に切れ込みを有することを特徴とする。
前記上部絶縁板は、前記電極群の上部を、前記電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ前記第１の電極リードの突出部を通過させるための切り欠き部を有し、
前記電極リードは、前記電極の上部に対応する部分から前記突出部にかけて前記電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆され、
前記絶縁体は、前記電極リードの突出部の基部近傍において、前記電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、前記電極リードに直交する方向に切れ込みを有することを特徴とする。
前記はみ出した部分は、前記電極リードの両側に形成された、左はみ出し部および右はみ出し部からなり、
前記切れ込みは、前記左はみ出し部および右はみ出し部に形成された直線状の左切れ込み部および右切れ込み部からなるのが好ましい。
前記左はみ出し部は、前記右はみ出し部と同じ幅を有し、
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記電極リードの幅方向に沿って、前記電極リードに対して対称的に設けられているのが好ましい。
前記切れ込みは、前記左はみ出し部および右はみ出し部に形成された直線状の左切れ込み部および右切れ込み部からなるのが好ましい。
前記左はみ出し部は、前記右はみ出し部と同じ幅を有し、
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記電極リードの幅方向に沿って、前記電極リードに対して対称的に設けられているのが好ましい。
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、それぞれ前記左はみ出し部および右はみ出し部の幅方向の長さの２／３〜１に相当する長さを有するのが好ましい。
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、それぞれ前記一対の電極の上端部より０〜２ｍｍだけ上方に位置するのが好ましい。
前記一対の電極のうち他方の電極は、前記電池ケースの内底面と第２の電極リードを介して電気的に接続されているのが好ましい。
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、それぞれ前記一対の電極の上端部より０〜２ｍｍだけ上方に位置するのが好ましい。
前記一対の電極のうち他方の電極は、前記電池ケースの内底面と第２の電極リードを介して電気的に接続されているのが好ましい。
本発明によれば、幅の広い上部絶縁板を使用した場合でも、上部絶縁板の挿入時に電極リードが曲がるのが抑制され、落下等の衝撃に対する安全性に優れた高信頼性の電池を提供することができる。
本発明は、一対の帯状の電極を、セパレータを介在させて捲回した電極群と、前記電極群を収納する電池ケースと、前記電極群の上部に配される上部絶縁板と、前記電池ケースを封口する電池蓋と、一方の電極の上部から電極群の上方へ延びる突出部を有し、その突出部が前記電池蓋に接続される第１の電極リードと、を具備する電池に関する。そして、本発明は以下の特徴を有する。前記上部絶縁板は、前記電極群の上部を、前記電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ前記第１の電極リードの突出部を通過させるための切り欠き部を有する。前記電極リードは、前記電極の上部に対応する部分から前記突出部にかけて前記電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆されている。前記絶縁体は、前記電極リードの突出部の基部近傍において、前記電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、前記電極リードに直交する方向に切れ込みを有する。
絶縁体に上記の切れ込みを設けることにより、絶縁体の切れ込みより上部では、電極群の捲回による影響が軽減され、絶縁体の円弧状の湾曲が軽減され、絶縁体が上部絶縁板に干渉しにくくなる。このため、従来よりも幅の広い上部絶縁板を用いた場合でも、絶縁体が上部絶縁板に干渉することによる電極リードの曲がりが抑制される。したがって、落下等の衝撃に対する安全性に優れた高信頼性の電池が得られる。
前記はみ出した部分は、前記電極リードの両側に形成された、左はみ出し部および右はみ出し部からなり、前記切れ込みは、前記左はみ出し部および右はみ出し部に形成された直線状の左切れ込み部および右切れ込み部からなるのが好ましい。
前記左はみ出し部は、前記右はみ出し部と同じ幅を有し、前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記電極リードの幅方向に沿って、前記電極リードに対して対称的に設けられているのが好ましい。
前記左はみ出し部は、前記右はみ出し部と同じ幅を有し、前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記電極リードの幅方向に沿って、前記電極リードに対して対称的に設けられているのが好ましい。
電極リードを被覆する絶縁体が、より上部絶縁板に干渉しにくくなるため、前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記左はみ出し部および右はみ出し部の幅方向の長さの２／３〜１に相当する長さを有するのが好ましい。
電極リードを被覆する絶縁体が、より上部絶縁板に干渉しにくくするためには、切れ込みは、前記一対の電極の上端より０〜２ｍｍだけ上方に位置するのが好ましい。なお、一対の電極の上端の位置が異なる（電極サイズが異なる）場合、上述の上端とは、上端の位置が高いほう（サイズが大きいほう）の電極の上端を指す。
電極リードを被覆する絶縁体が、より上部絶縁板に干渉しにくくするためには、切れ込みは、前記一対の電極の上端より０〜２ｍｍだけ上方に位置するのが好ましい。なお、一対の電極の上端の位置が異なる（電極サイズが異なる）場合、上述の上端とは、上端の位置が高いほう（サイズが大きいほう）の電極の上端を指す。
上記一対の電極のうち他方の電極は、電池ケースの内底面と第２の電極リードを介して接続されている。上記において、電池蓋が正極端子であり、電池ケースが負極端子となる場合、第１の電極リードは、正極に接続される正極リードとなり、第２の電極リードは、負極に接続された負極リードとなる。また、電池蓋が負極端子であり、電池ケースが正極端子となる場合、第１の電極リードは、負極に接続された負極リードとなり、第２の電極リードは、正極に接続された正極リードとなる。
以下、本発明の電池の一実施形態を、図１〜４を参照しながら説明する。図１は、本発明の電池の一実施形態である円筒形リチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。図２は、電極群４に用いられる正極５の正面図、図３は、電極群４の要部斜視図、および図４は、電極群４の要部縦断面図である。なお、図１では、図２〜４に示す絶縁テープ１１を図示せずに省略する。
有底円筒形の電池ケース１内に、帯状の正極５と帯状の負極６とを、両者間に帯状のセパレータ７を介在させて捲回した電極群４が収納されている。正極５は、正極集電体および正極集電体の両面に形成された正極合剤層９ｂを有する。正極５の長手方向の中央部分の両面には、正極集電体上に正極合剤層９ｂを形成せずに、正極集電体が露出する部分９ａが幅方向に沿って設けられている。正極集電体露出部９ａの一方の面に帯状の正極リード５ａが接続されている。正極リード５ａの一部は、正極集電体露出部９ａの上部に接続されている。正極リード５ａは、正極５より突出する部分、すなわち正極集電体露出部９ａとの接続部から電極群４の上方へ延びる突出部を有する。正極リード５ａの突出部の端部は後述の電池蓋２との接続部となる。正極リード５ａの一部は、正極５の下部より突出しないように正極集電体露出部９ａに接続されていればよい。
正極合剤層９ｂは、例えば、正極活物質、結着剤、および導電材を含む。正極活物質としては、例えば、リチウム含有複合酸化物が用いられる。リチウム含有複合酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ＬｉＣｏＯ2の変性体、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、ＬｉＮｉＯ2の変性体、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、またはＬｉＭｎＯ2の変性体が挙げられる。各変性体には、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）のような元素を含むものが挙げられる。また、各変性体には、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびマンガン（Ｍｎ）のうち少なくとも２種を含むものが挙げられる。
正極用結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性アクリロニトリルゴム粒子（例えば、日本ゼオン（株）製のＢＭ−５００Ｂ（商品名））、またはＰＶＤＦが用いられる。ＰＴＦＥおよび変性アクリロニトリルゴム粒子は、正極合剤層の原料ペーストに用いられる、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、または変性アクリロニトリルゴム（例えば、日本ゼオン（株）製のＢＭ−７２０Ｈ（商品名））のような増粘剤と併用するのが好ましい。ＰＶＤＦは、結着剤および増粘剤の両方の機能を有する。
導電材としては、例えば、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックのようなカーボンブラック、または天然黒鉛および人造黒鉛のような黒鉛材料が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極集電体および正極リード５ａには、例えば、アルミニウム、またはアルミニウム合金が用いられる。
導電材としては、例えば、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックのようなカーボンブラック、または天然黒鉛および人造黒鉛のような黒鉛材料が用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極集電体および正極リード５ａには、例えば、アルミニウム、またはアルミニウム合金が用いられる。
正極リード５ａは、正極の上部に対応する部分から突出部（ただし、電池蓋との接続部を除く。）にかけて、正極集電体露出部９ａとともに、帯状の絶縁体１１で覆われている。正極リード５ａを含む正極集電体露出部９ａの全体が絶縁体１１で覆われているため、正極リードが負極と接触することにより生じる内部短絡を確実に防ぐことができ、信頼性が向上する。正極集電体露出部９ａ全体を絶縁体１１で確実に覆うため、絶縁体１１は正極集電体露出部９ａよりも幅が広い。
本実施形態では、負極６は、正極５よりも、サイズが大きく、上端の位置が高く、電極群の上面において負極６が正極５よりも突出する。このような構成において、正極５の上部から電極群４の上方へ延びる正極リード５ａを絶縁体１１で覆うことは特に有効である。上部絶縁体８ａを配置するとともに、正極リード５ａを絶縁体１１で被覆することにより、正極リード５ａが負極６の上端部と接触するのを確実に防ぐことができる。
本実施形態では、負極６は、正極５よりも、サイズが大きく、上端の位置が高く、電極群の上面において負極６が正極５よりも突出する。このような構成において、正極５の上部から電極群４の上方へ延びる正極リード５ａを絶縁体１１で覆うことは特に有効である。上部絶縁体８ａを配置するとともに、正極リード５ａを絶縁体１１で被覆することにより、正極リード５ａが負極６の上端部と接触するのを確実に防ぐことができる。
絶縁体１１は、２枚の絶縁テープ１２ａ、１２ｂからなり、正極リード５ａ（ただし、電池蓋との接続部を除く。）、および正極集電体露出部９ａの両面に２枚の帯状の絶縁テープ１２ａ、１２ｂを重ね合わせるように貼付して、絶縁体１１が形成されている。
絶縁テープは、厚み２０〜７０μｍである。また、正極リード５ａの幅に応じて、例えば幅７〜１２ｍｍ程度の絶縁テープが用いられる。絶縁テープは、例えば、絶縁層および絶縁層の片面に配された粘着（接着）層からなる。絶縁層は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドからなる。粘着層は、例えば、ゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤からなる。
絶縁テープは、厚み２０〜７０μｍである。また、正極リード５ａの幅に応じて、例えば幅７〜１２ｍｍ程度の絶縁テープが用いられる。絶縁テープは、例えば、絶縁層および絶縁層の片面に配された粘着（接着）層からなる。絶縁層は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドからなる。粘着層は、例えば、ゴム系粘着剤やアクリル系粘着剤からなる。
絶縁体１１の幅は正極リード５ａの幅よりも広く、絶縁テープ１２ａ、１２ｂは、正極リード５ａの両側（左右）より帯状に同じ幅ではみ出して、正極リード５ａを覆う。すなわち、２枚の絶縁テープ１２ａ、１２ｂは、正極リード５ａを覆う中央部の左側および右側に、それぞれ左はみ出し領域および右はみ出し領域を有する。２枚の絶縁テープのはみ出し部分は、正極５から上部に露出する部分において、互いに直接重ね合わせることにより、一体化し、左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂが形成されている。
絶縁テープは、図２および３に示すように、左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂに、それぞれ１つの直線状の切れ込みが形成されている。すなわち、切れ込みは、左はみ出し部１４ａに形成された１つの直線状の左切れ込み部１５ａ、および右はみ出し部１４ｂに形成された１つの直線状の右切れ込み部１５ｂからなる。左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂは、電極群４上端の近傍において、正極リード５ａに直交する方向（絶縁体１１の幅方向）に沿って設けられている。左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂは、正極リード５ａを覆う中央部の両側において、対称的に設けられている。すなわち、左切れ込み部１５ａは、右切れ込み部１５ｂと、同じ長さ（図２中の長さＡ）を有し、かつ同じ高さ（図４に示す負極８の上端面からの高さＢ）に設けられている。左右はみ出し部１４ａ、１４ｂは、例えば、幅２〜３ｍｍである。左右切れ込み部１５ａ、１５ｂは、例えば、長さ１〜２ｍｍである。なお、上記切れ込み１５ａ、１５ｂは直線状であるが、切れ込みの形状は、これに限定されない。例えば、Ｖ字状、波線状、曲線状でもよい。
図２に示す左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂの長さＡは、はみ出し部１４ａ、１４ｂの幅の２／３〜１に相当する長さであるのが好ましい。正極リード５ａを覆う絶縁体１１が、より上部絶縁板８ａに干渉しにくくなる。
図４に示す、負極８の上端面からの左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂの高さＢは０〜２ｍｍであるのが好ましい。正極リード５ａを覆う絶縁体１１が、上部絶縁板８ａに干渉するのが抑制される。すなわち、上部絶縁板８ａの端部は、絶縁体１１の左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂよりも上部に逃げ込みやすい。
図４に示す、負極８の上端面からの左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂの高さＢは０〜２ｍｍであるのが好ましい。正極リード５ａを覆う絶縁体１１が、上部絶縁板８ａに干渉するのが抑制される。すなわち、上部絶縁板８ａの端部は、絶縁体１１の左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂよりも上部に逃げ込みやすい。
電極群４の上部および下部には、図５に示す一対の切り欠き部９を有する円形状の上部絶縁板８ａ、およびリング状の下部絶縁板８ｂが配されている。絶縁板８ａが幅Ｌ１を有するように、一対の切り欠き部９が絶縁板８ａの中心を通過する直線に対して対称的に設けられている。正極リード５ａの突出部は、電極群４の上部より、一対の切り欠き部９のいずれか一方を横切り、通過して、電池蓋に向かって上方に延びる。上部絶縁板８ａは、電極群４の上部を内外周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有するため、外部衝撃により、電極群４の上部において、電極群４がたけのこ状にずれることがない。
ここで、図６は、電池ケースに挿入された電極群の上部に上部絶縁板を配した状態を示す上面図である。図６に示すように、正極リード５ａが、切り欠き部９において、上部絶縁板８ａ近傍を横切り通過するように、上部絶縁板８ａの幅（図６中の幅Ｌ１）寸法を設定することができる。十分な幅を有する上部絶縁板８ａを設置することが可能であり、安全性が向上する。
ここで、図６は、電池ケースに挿入された電極群の上部に上部絶縁板を配した状態を示す上面図である。図６に示すように、正極リード５ａが、切り欠き部９において、上部絶縁板８ａ近傍を横切り通過するように、上部絶縁板８ａの幅（図６中の幅Ｌ１）寸法を設定することができる。十分な幅を有する上部絶縁板８ａを設置することが可能であり、安全性が向上する。
図３および６に示すように、正極リード５ａを覆う絶縁体は、切り込み部１５ａ、１５ｂより下部では、電極群４の捲回による影響を受けるため、捲回軸に垂直な断面は円弧状であり、捲回軸に対向する面が凹部を形成するように湾曲するが、切り込み部１５ａ、１５ｂより上部では、電極群４の捲回による影響が軽減され、捲回軸に垂直な断面は、ほぼ線分状であり、捲回軸と対向する面がほぼ平面状に広がる。このため、正極リード５ａを覆う絶縁体が上部絶縁板８ａに干渉しにくくなり、この干渉により正極リード５ａが曲がるのが抑制される。従来よりも幅Ｌ１の広い上部絶縁板を用いることができる。これにより、安全性に優れた高信頼性の電池が得られる。
正極リード５ａの端部は、正極端子部を兼ねる電池蓋２の下面に接続されている。
電極群４の最内周側、および最外周側（電極群４と電池ケース１との間）にも、セパレータ７が配されている。電池ケース１の開口部には、ガスケット３を介して電池蓋２が配されている。より具体的には、電池ケース１の開口端部を、ガスケット３を介して電池蓋２の周縁部にかしめつけつけることにより、電池ケース１の開口部は封口されている。
電極群４の最内周側、および最外周側（電極群４と電池ケース１との間）にも、セパレータ７が配されている。電池ケース１の開口部には、ガスケット３を介して電池蓋２が配されている。より具体的には、電池ケース１の開口端部を、ガスケット３を介して電池蓋２の周縁部にかしめつけつけることにより、電池ケース１の開口部は封口されている。
負極６は、負極集電体および負極集電体の両面に形成された負極合剤層を有する。負極６は、最外周側の端部において、負極集電体の両面に負極合剤層を形成せずに、負極集電体が露出する部分（負極集電体露出部）を有し、負極リード６ａの端部の一方は負極集電体露出部に接続されている。負極リード６ａの端部の他方は、負極端子部を兼ねる電池ケース１の内底面に接続されている。
負極集電体には、例えば、銅箔が用いられる。負極リード６ａとしては、例えば、ニッケル、銅、ニッケルおよび銅のクラッド材、または銅のニッケルめっき材が用いられる。電池ケースとの溶接が容易である点で、ニッケルが好ましい。低抵抗である点で、銅が好ましい。
負極合剤層は、例えば、負極活物質および結着剤を含む。負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン含有複合材料、または各種合金材料を用いることができる。負極用結着剤としては、例えば、ＰＶＤＦまたはその変性体が用いられる。
負極集電体には、例えば、銅箔が用いられる。負極リード６ａとしては、例えば、ニッケル、銅、ニッケルおよび銅のクラッド材、または銅のニッケルめっき材が用いられる。電池ケースとの溶接が容易である点で、ニッケルが好ましい。低抵抗である点で、銅が好ましい。
負極合剤層は、例えば、負極活物質および結着剤を含む。負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、シリサイドなどのシリコン含有複合材料、または各種合金材料を用いることができる。負極用結着剤としては、例えば、ＰＶＤＦまたはその変性体が用いられる。
セパレータ７は、例えば、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレン樹脂からなる多孔性を有する単層、または複数の単層を積み重ねた積層体からなる。電極間の絶縁性維持および電解液保持の観点から、セパレータの厚みは１０μｍ以上が好ましい。電池の設計容量維持の観点から、より好ましくはセパレータの厚みは３０μｍ以下である。
電極群４は非水電解液を含む。非水電解液は、例えば、非水溶媒および前記非水溶媒に溶解するリチウム塩からなる。リチウム塩には、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、または四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）が用いられる。非水溶媒には、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、またはメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）が用いられ、これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、非水電解液に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）、またはそれらの変性体を添加してもよい。非水電解液には、例えば、所定濃度のＬｉＰＦ6を含むＥＣおよびＭＥＣの混合溶媒が用いられる。
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
以下の手順で、図６と同じ仕掛り品を作製した。
（１）正極の作製
正極活物質としてのコバルト酸リチウム１００重量部と、結着剤としてＰＶＤＦ３重量部と、導電材としてのアセチレンブラック８重量部と、適量のＮＭＰとを加えて、正極合剤ペーストを得た。
この正極合剤ペーストを、厚み２０μｍのアルミニウム箔（厚み２０μｍ、幅５６ｍｍ）からなる正極集電体の両面に塗布し、乾燥させ、正極集電体の両面に正極合剤層を形成し、シート状の正極を得た。この正極を圧延して、正極の厚みを１６０μｍとした。正極を、所定の長さに裁断した。正極５の長手方向の中央部に、正極集電体露出部９ａ（幅６．５ｍｍ）を設けた。アルミニウム製の正極リード６ａ（厚み０．１ｍｍ、幅３ｍｍ）を正極集電体露出部９ａの上部にスポット溶接した。
以下の手順で、図６と同じ仕掛り品を作製した。
（１）正極の作製
正極活物質としてのコバルト酸リチウム１００重量部と、結着剤としてＰＶＤＦ３重量部と、導電材としてのアセチレンブラック８重量部と、適量のＮＭＰとを加えて、正極合剤ペーストを得た。
この正極合剤ペーストを、厚み２０μｍのアルミニウム箔（厚み２０μｍ、幅５６ｍｍ）からなる正極集電体の両面に塗布し、乾燥させ、正極集電体の両面に正極合剤層を形成し、シート状の正極を得た。この正極を圧延して、正極の厚みを１６０μｍとした。正極を、所定の長さに裁断した。正極５の長手方向の中央部に、正極集電体露出部９ａ（幅６．５ｍｍ）を設けた。アルミニウム製の正極リード６ａ（厚み０．１ｍｍ、幅３ｍｍ）を正極集電体露出部９ａの上部にスポット溶接した。
正極集電体露出部９ａおよび正極リード３（ただし、電池蓋との接続部を除く。）の両面に、２枚のポリプロピレン製の絶縁テープ（厚み５０μｍ、幅９ｍｍ）を貼付した。このとき、片面にブチルゴムの粘着層を有する２枚の絶縁テープを、粘着層同士が対向するように貼り合わせた。
絶縁テープ１２ａ、１２ｂが、正極リード５ａの左右から均等にそれぞれ３ｍｍ幅ではみ出すように貼付した。すなわち、左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂの幅を３ｍｍとした。左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂにおける正極から露出する部分は、絶縁テープ同士を直接貼り合わせた。左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂに、それぞれ左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂを設けた。このようにして、図２に示す正極５を作製した。
絶縁テープ１２ａ、１２ｂが、正極リード５ａの左右から均等にそれぞれ３ｍｍ幅ではみ出すように貼付した。すなわち、左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂの幅を３ｍｍとした。左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂにおける正極から露出する部分は、絶縁テープ同士を直接貼り合わせた。左はみ出し部１４ａおよび右はみ出し部１４ｂに、それぞれ左切れ込み部１５ａおよび右切れ込み部１５ｂを設けた。このようにして、図２に示す正極５を作製した。
（２）負極の作製
負極活物質としてのカーボンブラック１００重量部と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体（ゴム粒子）２重量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース２重量部と、適量の水とを加えて、負極合剤ペーストを得た。
この負極合剤ペーストを銅箔（厚み１４μｍ、幅５８．５ｍｍ）からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥させ、負極集電体の両面に負極合剤層を形成し、シート状の負極を得た。その後、負極を圧延して、負極の厚みを１８０μｍとした。負極を、所定の幅に裁断した。負極の外周側の端部に、負極集電体露出部（幅４５ｍｍ）を設けた。ニッケル製の負極リード６ａ（厚み０．１ｍｍ、幅３ｍｍ）を負極集電体露出部にスポット溶接した。このようにして、負極６を作製した。
負極活物質としてのカーボンブラック１００重量部と、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体（ゴム粒子）２重量部と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース２重量部と、適量の水とを加えて、負極合剤ペーストを得た。
この負極合剤ペーストを銅箔（厚み１４μｍ、幅５８．５ｍｍ）からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥させ、負極集電体の両面に負極合剤層を形成し、シート状の負極を得た。その後、負極を圧延して、負極の厚みを１８０μｍとした。負極を、所定の幅に裁断した。負極の外周側の端部に、負極集電体露出部（幅４５ｍｍ）を設けた。ニッケル製の負極リード６ａ（厚み０．１ｍｍ、幅３ｍｍ）を負極集電体露出部にスポット溶接した。このようにして、負極６を作製した。
（３）仕掛かり品の作製
上記で作製した正極５と、上記で作製した負極６とを、両者にセパレータ７を介在させて捲回し、図３および４に示す電極群４を構成した。耐有機電解液性を有するＮｉめっき鋼板を製缶加工した電池ケース１（外径１８．１ｍｍ、内径１７．８ｍｍ）内に電極群４を挿入した。このとき、負極リード６ａの端部を電池ケース１の内底面に溶接した。図６に示すように、電極群４の上部に、図５に示す上部絶縁板８ａを配置した。なお、本実施例では、上部絶縁板８ａに、落下に対する安全性が十分に得られるように、図５の幅Ｌ１が１１．５ｍｍ（Ｌ２×０．６５に相当）および長さ（径）Ｌ２が１７．８ｍｍの上部絶縁板を用いた。
上記で作製した正極５と、上記で作製した負極６とを、両者にセパレータ７を介在させて捲回し、図３および４に示す電極群４を構成した。耐有機電解液性を有するＮｉめっき鋼板を製缶加工した電池ケース１（外径１８．１ｍｍ、内径１７．８ｍｍ）内に電極群４を挿入した。このとき、負極リード６ａの端部を電池ケース１の内底面に溶接した。図６に示すように、電極群４の上部に、図５に示す上部絶縁板８ａを配置した。なお、本実施例では、上部絶縁板８ａに、落下に対する安全性が十分に得られるように、図５の幅Ｌ１が１１．５ｍｍ（Ｌ２×０．６５に相当）および長さ（径）Ｌ２が１７．８ｍｍの上部絶縁板を用いた。
上記正極作製時における切れ込み形成時において、切れ込み部１５ａ、１５ｂの長さＡ（図２中のＡ）、および負極の上端面からの切れ込み部１５ａ、１５ｂの高さＢ（図４中のＢ）を表１に示す値に変えて、それぞれ仕掛かり品を作製した。比較として、切れ込みを設けない場合についても、仕掛かり品を作製した。
上記仕掛かり品を１０００個ずつ作製した。このとき、１０００個のうち上部絶縁板配置時に正極リードが曲がった数の割合（不良率）を調べた。不良率は、以下の式により求めた。
不良率（％）＝（上部絶縁板配置時に正極リードが曲がった数）／試験数×１００
上記評価結果を表１に示す。
上記仕掛かり品を１０００個ずつ作製した。このとき、１０００個のうち上部絶縁板配置時に正極リードが曲がった数の割合（不良率）を調べた。不良率は、以下の式により求めた。
不良率（％）＝（上部絶縁板配置時に正極リードが曲がった数）／試験数×１００
上記評価結果を表１に示す。
切れ込みが無い場合（Ａ＝０ｍｍ）の不良率は、５．３％であった。切れ込みを設けた場合の不良率は０〜３．２％であり、切れ込みが無い場合よりも不良率が低く、信頼性が向上した。切れ込みの長さＡが２〜３ｍｍである場合、不良率は０〜１．５％とさらに低下した。切れ込みの長さＡが２〜３ｍｍおよび切れ込みの高さＢが０〜２ｍｍである場合、不良率は０％であり、信頼性が大幅に向上した。
本発明の電池は、携帯電話やノートパソコン等のポータブル・コードレス機器の電源として好適に用いられる。
１ 電池ケース
２ 電池蓋
３ ガスケット
４ 電極群
５ 正極
５ａ 正極リード
６ 負極
６ａ 負極リード
７ セパレータ
８ａ 上部絶縁板
８ｂ 下部絶縁板
９ 切り欠き部
９ａ 正極集電体露出部
９ｂ 正極合剤層
１１ 絶縁体
１２ａ、１２ｂ 絶縁テープ
１４ａ 左はみ出し部
１４ｂ 右はみ出し部
１５ａ 左切れ込み部
１５ｂ 右切れ込み部
２ 電池蓋
３ ガスケット
４ 電極群
５ 正極
５ａ 正極リード
６ 負極
６ａ 負極リード
７ セパレータ
８ａ 上部絶縁板
８ｂ 下部絶縁板
９ 切り欠き部
９ａ 正極集電体露出部
９ｂ 正極合剤層
１１ 絶縁体
１２ａ、１２ｂ 絶縁テープ
１４ａ 左はみ出し部
１４ｂ 右はみ出し部
１５ａ 左切れ込み部
１５ｂ 右切れ込み部
Claims (6)
- 一対の帯状の電極を、セパレータを介在させて捲回した電極群と、
前記電極群を収納する電池ケースと、
前記電極群の上部に配される上部絶縁板と、
前記電池ケースを封口する電池蓋と、
一方の電極の上部から電極群の上方へ延びる突出部を有し、その突出部が前記電池蓋に接続される第１の電極リードと、を具備する電池であって、
前記上部絶縁板は、前記電極群の上部を、前記電極群の内周側から外周側にかけて連続して覆うような形状を有し、かつ前記第１の電極リードの突出部を通過させるための切り欠き部を有し、
前記電極リードは、前記電極の上部に対応する部分から前記突出部にかけて、前記電極リードよりも幅の広い絶縁体により被覆され、
前記絶縁体は、前記電極リードの突出部の基部近傍において、前記電極リードからその幅方向にはみ出した部分に、前記電極リードに直交する方向に切れ込みを有することを特徴とする電池。 - 前記はみ出した部分は、前記電極リードの両側に形成された、左はみ出し部および右はみ出し部からなり、
前記切れ込みは、前記左はみ出し部および右はみ出し部に形成された直線状の左切れ込み部および右切れ込み部からなる請求項１記載の電池。 - 前記左はみ出し部は、前記右はみ出し部と同じ幅を有し、
前記左切れ込み部および右切れ込み部は、前記電極リードの幅方向に沿って、前記電極リードに対して対称的に設けられている請求項２記載の電池。 - 前記左切れ込み部および右切れ込み部は、それぞれ前記左はみ出し部および右はみ出し部の幅方向の長さの２／３〜１に相当する長さを有する請求項３記載の電池。
- 前記左切れ込み部および右切れ込み部は、それぞれ前記一対の電極の上端部より０〜２ｍｍだけ上方に位置する請求項２〜４のいずれかに記載の電池。
- 前記一対の電極のうち他方の電極は、前記電池ケースの内底面と第２の電極リードを介して電気的に接続されている請求項１〜５のいずれかに記載の電池。
Priority Applications (1)
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| JP2008243109A JP2010073653A (ja) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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