JP2526573B2 - リチウム電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、リチウム−塩化チオニル電池、リチウム−
塩化スルフリル電池あるいはリチウム−二酸化イオウ電
池のように、陰極活物質に融点の低いリチウムを用い、
陽極活物質兼電解液にオキシハロゲン化物系の非水系物
質を用いた電池に関するものである。

従来の技術 従来リチウム−塩化チオニル電池あるいはリチウム−
塩化スルフリル電池に代表されるリチウム−オキシハロ
ゲン化物系の非水電池は、エネルギー密度が大きく、か
つ大電流放電の可能な電池として注目されている。しか
し、陰極活物質であるリチウムの融点が179℃と低いこ
と、リチウムと陽極活物質であるオキシハロゲン化物と
の隔離が、リチウム表面上に生成する塩化リチウムの薄
膜によっていることから安全性の面において問題視され
ている。例えば、大電流放電を行うと電池温度が上昇し
て爆発する可能性が生じる。これは電池温度がリチウム
の融点に達するとリチウムが融解すると同時に塩化リチ
ウムの薄膜が破壊されてリチウムとオキシハロゲン化物
が急激に反応するからである。

一方、電池温度がリチウムの融点まで上昇しない場合
でも、温度上昇と共に内圧が増大して電気容器が破壊す
ることもある。例えば、リチウム−塩化チオニル電池の
放電反応は次式で示されるように 4Li＋2SOCl₂→4LiCl＋SO₂＋Ｓ 放電によりイオウと二酸化イオウが生成する。二酸化イ
オウは常温、大気中では気体であるが、塩化チオニル中
に溶解し易いために室温程度では電池内圧力の極端な増
加は認められない。しかし、温度上昇にともなって二酸
化イオウの溶解度が減少すると同時に塩化チオニルの蒸
気圧が増加して、電池内圧が急激に上昇する。これが電
池破壊の一つの原因と考えられている。

このような大電流放電以外にも誤って充電した場合に
でも電池温度や内圧が上昇して電池を破壊することがあ
る。

上記のような安全上の問題を解決するためには大電流
放電を防止するためのヒューズあるいは電池の表面温度
を感知して出力を切断する温度ヒューズやサーモスイッ
チもしくは充電を防止するためのダイオードを電池外部
に設ける方法か電池に安全弁を設ける方法しかなかっ
た。

発明が解決しようとする問題点 上記した大電流放電をヒューズ防止する場合、ヒュー
ズの切断電流値は一般にかなり大きな幅があり、かつ誤
差も大きいので、安全性を高めるためにはできるだけ小
さな容量のものを用いることが好ましい。小さな容量の
ヒューズを用いると大きな電流を僅かな時間流してもヒ
ューズが切れる等の問題を有している。また温度ヒュー
ズやサーモスイッチを用いる方法は、電池表面の温度を
感知して出力を切断するものであるから、極めて大きな
電流で放電した場合のように電池内部の急激な発熱には
対応できない。このためヒューズと併用する方法が一般
的であるが、この様なヒューズ類の配線等が複雑になる
と同時にこれらを収納するケース等が必要となるので、
電池全体の重量や体積が増加する。さらに、充電防止用
ダイオードを設ける方法は、ダイオードを電池と直列に
接続するために、放電電圧が0.7〜0.8V低下する。また
さらに電池に安全弁を設ける方法は、内圧の異常な上昇
を安全弁が開くことにより防止できるが、安全弁が開く
と同時に腐食性が強い電解液が外部に露出して周辺の機
器類を損傷させる惧れがある。

問題を解決するための手段 本発明は上記の如き欠点を除去するもので、電池缶周
囲に例えば第１図に示すような凹凸部を設け、さらに引
張る力により容易に切断する切断式集電端子を極板群か
ら引き出し、これを電池蓋あるいは電池缶底部に接続す
るものである。

作用 大電流放電や充電を行ない電池の内圧が上昇した場
合、電池内の集電端子が切断して放電や充電等が中止さ
れる。

実施例 極板群１からの陽極端子を切断式集電端子２の一端
に、他端を電池蓋３に接続する。極板群１からの陰極端
子は、パイプ状端子４に接続する。５はセラミックシー
ルである。

切断式集電端子２は、第２図に示すように、スリット
を入れたニッケル板あるいはステンレス板を点線部分か
ら180゜折り曲げて両端を引張ることにより容易に切断
できるようにしたものである。

凹凸部６を有する電池缶７は、例えば第３図に示す装
置で製作することができる。該装置で製作する場合につ
いて説明すると、電池缶７を電池缶固定具８で固定し、
電池缶７中には、円柱にＵ字状の溝を設けた回転式凹金
型９を２本入れ、両者を電池缶７の１本の直径上にお
き、さらにこれらを電池缶７の内側に接触させる。一
方、電池缶７の外側に、回転式凹金型９の凹部にはまり
込むような円板を有した回転式凸金型10を配置し、これ
を電池缶７の外側に接触させる。回転式凹金型９と電池
缶固定具８を回転させながら、電池缶７に回転式凸金型
10を押しつけて行くと、第１図に示したような電池長さ
方向と直行する凹凸部を側壁に有する電池缶７が完成す
る。

このような電池缶７や切断式集電端子２を用いた電池
でも、切断式集電端子２のたるみが大きいと内圧が上昇
し電池が延びでも、切断式集電端子２が切断しない場合
がある。たるみを防止するためには、電池蓋３と極板群
１までの距離を切断式集電端子２がたるまない程度に固
定することが必要である。

この方法の一例は、第１図のように、電池内側のパイ
プ状端子４の長さをこの距離に等しくし、さらにこの先
端にニッケル板あるいはステンレス板をこの端子に対し
て直角に固定するものである。

このように加工した極板群１を電池缶７に収納する場
合は、まず極板群１を電池缶７に収納し、次いで電池蓋
３で極板群１と切断式集電端子２を電池缶７内に押し込
む。

電池蓋３と極板郡１との距離は、パイプ状端子４で切
断式集電端子２がたるまない程度に固定され、又極板群
１は電池缶底部に接着剤により固定されるので、切断式
集電端子２が大きくたるむようなことはなく、安全性を
十分確保できる。

次に、大電流放電や充電を行なうと電池の内圧が上昇
するが、安全の限界の内圧になると電池缶７の凹凸部６
が平坦になって電池が長さ方向に延びるように設計して
おけば安全の限界の内圧に達すると、電池缶７が伸延す
ると同時に切断式集電端子２が引張られて切断する。該
切断により、電池の放電あるいは充電が中止するので、
これ以上内圧は上昇しなくなり、電池の爆発や破裂を防
止することができる。さらに、電池缶７に凹凸部６があ
ると電池の表面積が大きくなるために、凹凸部６のない
通常の電池に比べて冷却効果が大きく、最大許容放電電
流は通常の電池より大きくなる利点を有している。

上記実施例は切断式集電端子２の接続が極板群１と電
池蓋３との間についての説明であったが、極板群１と電
池缶底部との間でもよい。この場合は、極板群１は電池
缶７の上部に第１図に示すようにパイプ状端子４、セラ
ミックシール５、電池蓋３を介して固定してもよいし、
あるいは電池缶上部内側壁に接着剤で固定してもよい。

発明の効果 上述のように本発明によれば、大電流放電や充電等に
より電池内圧力が異常に上昇した場合に、電池内の切断
式集電端子が切断して放電や充電等が中止するので、電
池の爆発や破裂を防止することができ、また電池缶の凹
凸部により電池冷却効果も大である等工業的価値甚だ大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるリチウム−塩化チオニル電池の
一実施例を示す断面図、第２図は切断式集電端子の構造
説明図、第３図は電池缶に凹凸部を設ける状態を示す概
略説明図である。 １は極板群、２は切断式集電端子、３は電池蓋、６は凹
凸部、７は電池缶

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電池缶（７）と、極板群（１）と、電池蓋
   （３）と、切断式集電端子（２）とを有し、前記電池缶
   （７）は、側壁に電池長さ方向と直交するように凹凸部
   （６）が形成され、前記極板群（１）は、前記電池缶
   （７）内に収納されて前記電池缶底部あるいは前記電池
   缶上部に固定され、前記電池蓋（３）は、前記電池缶
   （７）開口を密封固着し、前記切断式集電端子（２）
   は、一端が前記極板群（１）の一方の極に接続され、他
   端が前記電池蓋（３）あるいは前記電池缶底部に接続さ
   れてなり、前記凹凸部（６）は、電池内圧の上昇にとも
   なって平坦になって、前記電池缶（７）が長さ方向に延
   びるものであり、前記切断式集電端子（２）は、電池内
   圧の上昇にともなって前記極板群（１）と前記電池蓋
   （３）あるいは前記電池缶底部との距離が大きくなって
   切断されるように構成してなる、リチウム電池。