JP2574343B2 - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
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- JP2574343B2 JP2574343B2 JP62309873A JP30987387A JP2574343B2 JP 2574343 B2 JP2574343 B2 JP 2574343B2 JP 62309873 A JP62309873 A JP 62309873A JP 30987387 A JP30987387 A JP 30987387A JP 2574343 B2 JP2574343 B2 JP 2574343B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極活物質としてリチウム等の軽金属を用
いて構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関する
ものである。
いて構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関する
ものである。
従来の技術 昨今、IC,LSIをはじめとするエレクトロニクスの進展
は目覚しく、これらを応用した電子精密機器の消費電流
は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなくなっ
てきている。又、これ等の電源としての一次電池にも小
型軽量，高エネルギー密度，長期信頼性が求められてい
る。これ等の要件を満たす電池として、金属リチウム，
又はリチウム−アルミニウム（Li−Al）合金等のリチウ
ム系合金を負極活物質とし、電解液として非プロトン系
高誘電率，低粘度の非水系電解液を用い、正極活物質と
して、二酸化マンガン，酸化銅等の金属酸化物、あるい
はフッ化黒鉛を用いて構成される有機電解質電池があ
る。これ等の電池を長期にわたって作動させる場合、電
池設計上においては、安定した密閉性，気密性が要求さ
れ、極めて気密度の高い封口がなされている。従って万
一電池が内部短絡，外部短絡あるいは漏れ電流などによ
る充電がなされると電池内部にガスが発生し、電池内圧
が異常に上昇した場合、電池が破裂し極めて危険性の高
いものであった。従ってこれまで、第１図に示すよう
に、電池の組立封口板Ｂの中に、肉薄な金属板，合成樹
脂，ゴム板からなる薄板を弁体４として設け、内圧が20
〜40kg/cm2に上昇した時、この弁体４が裂けて電池内の
ガスを逃がす方法がとられていた。
は目覚しく、これらを応用した電子精密機器の消費電流
は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなくなっ
てきている。又、これ等の電源としての一次電池にも小
型軽量，高エネルギー密度，長期信頼性が求められてい
る。これ等の要件を満たす電池として、金属リチウム，
又はリチウム−アルミニウム（Li−Al）合金等のリチウ
ム系合金を負極活物質とし、電解液として非プロトン系
高誘電率，低粘度の非水系電解液を用い、正極活物質と
して、二酸化マンガン，酸化銅等の金属酸化物、あるい
はフッ化黒鉛を用いて構成される有機電解質電池があ
る。これ等の電池を長期にわたって作動させる場合、電
池設計上においては、安定した密閉性，気密性が要求さ
れ、極めて気密度の高い封口がなされている。従って万
一電池が内部短絡，外部短絡あるいは漏れ電流などによ
る充電がなされると電池内部にガスが発生し、電池内圧
が異常に上昇した場合、電池が破裂し極めて危険性の高
いものであった。従ってこれまで、第１図に示すよう
に、電池の組立封口板Ｂの中に、肉薄な金属板，合成樹
脂，ゴム板からなる薄板を弁体４として設け、内圧が20
〜40kg/cm2に上昇した時、この弁体４が裂けて電池内の
ガスを逃がす方法がとられていた。
発明が解決しようとする問題点 上記方法の場合にあっては、合成樹脂，ゴム等の弾性
体を弁体として用いて低圧作動性を具体化するには、そ
の肉厚を0.1〜0.3m/m程度にする必要があり、このよう
な厚みの薄板材では、大気中の水分、あるいはその他の
産業廃棄ガス等を極めて容易に透過しやすく、特に水分
の存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池に
おいては不適当である。また弁体としての作動性を考え
た場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため、作動
圧が一定しない欠点を有していた。一方、水分透過性及
び各種の気体透過性の少ない弁体材料としては、金属素
材が考えられるが、低圧作動性を考慮すると、その厚み
として数μｍ〜数十μｍのオーダにする必要がある。こ
のような金属薄板を使用した場合長期にわたって電池を
保存、あるいは使用する場合、外気中の腐食性のガス
が、キャップに設けたガス抜き孔より侵入し、これ等の
金属薄板を腐食させ、ピンホールを形成する可能性があ
る。また電池構成時に、電解液が付着することもあり、
このような場合、電解液中の溶質（一般に無機塩）、あ
るいは溶媒が、大気中の水分、あるいは他の産業廃棄ガ
スと接して、腐食性物質に変質し、金属薄板を腐食させ
たピンホールを形成する場合もあり、電池特性に重大な
影響を及ぼすものであった。
体を弁体として用いて低圧作動性を具体化するには、そ
の肉厚を0.1〜0.3m/m程度にする必要があり、このよう
な厚みの薄板材では、大気中の水分、あるいはその他の
産業廃棄ガス等を極めて容易に透過しやすく、特に水分
の存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池に
おいては不適当である。また弁体としての作動性を考え
た場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため、作動
圧が一定しない欠点を有していた。一方、水分透過性及
び各種の気体透過性の少ない弁体材料としては、金属素
材が考えられるが、低圧作動性を考慮すると、その厚み
として数μｍ〜数十μｍのオーダにする必要がある。こ
のような金属薄板を使用した場合長期にわたって電池を
保存、あるいは使用する場合、外気中の腐食性のガス
が、キャップに設けたガス抜き孔より侵入し、これ等の
金属薄板を腐食させ、ピンホールを形成する可能性があ
る。また電池構成時に、電解液が付着することもあり、
このような場合、電解液中の溶質（一般に無機塩）、あ
るいは溶媒が、大気中の水分、あるいは他の産業廃棄ガ
スと接して、腐食性物質に変質し、金属薄板を腐食させ
たピンホールを形成する場合もあり、電池特性に重大な
影響を及ぼすものであった。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決する防爆封口板の弁体を
提供するものであり、金属薄板の上面に、一軸延伸を施
こした合成樹脂フィルムを載置することにより解決する
のものである。
提供するものであり、金属薄板の上面に、一軸延伸を施
こした合成樹脂フィルムを載置することにより解決する
のものである。
作用 このような弁体を使用することにより、弁体としての
作動圧レベルを高めることなく、低圧でしかも安定した
作動性を示し、大気中の水分などの電池内への透過を防
止し、電池特性の優れる防爆封口板を提供できるもので
ある。
作動圧レベルを高めることなく、低圧でしかも安定した
作動性を示し、大気中の水分などの電池内への透過を防
止し、電池特性の優れる防爆封口板を提供できるもので
ある。
実施例 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
第１図は、本発明の防爆封口板を用いた円筒形リチウ
ム電池の例を示し、図において、Ａは発電要素群であ
り、正極としてはフッ化黒鉛，二酸化マンガン，酸化銅
等を主材とし、これに導電材，結着剤を加えたものから
なる。負極には金属リチウムを用い、この正負極を、ポ
リプロピレン不織布や、マイクロポーラスフィルムから
なるセパレータを介して滑巻状に構成した極板群であ
る。この極板群に電解液として、１・２−ジメトキシエ
タン，ジオキソラン，γ−ブチロラクトン等の溶媒を単
独か、あるいは混合したものに、溶質として、LiBF4,Li
ClO4等を溶解させたものを含浸させて発電要素を形成し
ている。１は電池容器で、前記極板群の負極活物質であ
る金属リチウムの集電体リード２を内周面にスポット溶
接により溶接し、負極端子を兼ねている。その材質とし
ては、0.3mm程度の厚みを有した耐電解液性ステンレス
鋼材、あるいは耐食メッキを施した鉄が用いられる。Ｂ
は本発明による弁体４を配した組立封口板で、その構成
法は、第２図A,Bに示すように、弁孔3aを、電池容器側
へ突出した突出部3bの底面に有した皿状封口板３に、円
板状弁体４を１段目の水平内周縁部3cに挿入載置する工
程と、ガス排出孔5aを凸状部5bに有し、その周縁部5cを
平坦にしたキャップ５を嵌合させ、皿状封口板３の開口
折曲縁3dを内方に金型でもってカシメて、弁体４を皿状
封口板３の１段目の水平部3cと、キャップ５の周縁鍔部
5cによって圧接固定する工程から形成されたものであ
る。
ム電池の例を示し、図において、Ａは発電要素群であ
り、正極としてはフッ化黒鉛，二酸化マンガン，酸化銅
等を主材とし、これに導電材，結着剤を加えたものから
なる。負極には金属リチウムを用い、この正負極を、ポ
リプロピレン不織布や、マイクロポーラスフィルムから
なるセパレータを介して滑巻状に構成した極板群であ
る。この極板群に電解液として、１・２−ジメトキシエ
タン，ジオキソラン，γ−ブチロラクトン等の溶媒を単
独か、あるいは混合したものに、溶質として、LiBF4,Li
ClO4等を溶解させたものを含浸させて発電要素を形成し
ている。１は電池容器で、前記極板群の負極活物質であ
る金属リチウムの集電体リード２を内周面にスポット溶
接により溶接し、負極端子を兼ねている。その材質とし
ては、0.3mm程度の厚みを有した耐電解液性ステンレス
鋼材、あるいは耐食メッキを施した鉄が用いられる。Ｂ
は本発明による弁体４を配した組立封口板で、その構成
法は、第２図A,Bに示すように、弁孔3aを、電池容器側
へ突出した突出部3bの底面に有した皿状封口板３に、円
板状弁体４を１段目の水平内周縁部3cに挿入載置する工
程と、ガス排出孔5aを凸状部5bに有し、その周縁部5cを
平坦にしたキャップ５を嵌合させ、皿状封口板３の開口
折曲縁3dを内方に金型でもってカシメて、弁体４を皿状
封口板３の１段目の水平部3cと、キャップ５の周縁鍔部
5cによって圧接固定する工程から形成されたものであ
る。
次に弁体について詳述すると、厚みが30μｍのアルミ
ニウム薄板4bの上面に、一軸延伸処理を施こした合成樹
脂フィルム、材質的には耐有機溶剤性に優れるポリエチ
レン（PE），ポリエチレンテレフタレート（PET），エ
チレン−エチルアクリレート共重合樹脂（EEA）4a等が
用いられる。次にこれ等の樹脂を一軸延伸する方法につ
いて述べる。シート状に成形した合成樹脂を、合成樹脂
の軟化点よりやや低め、詳しくは５〜40℃低い温度に加
温し、延伸機でもって一方向に200％/secのスピードで
数倍に延伸するものである。このような処理を施こすこ
とによって、できた合成樹脂フィルムの強度は一方向は
強いが、それに直角な方向は極めて弱いという性質を付
与することができ、特に安全弁としての機能が要求され
る弁体とし有効である。皿状封口板３の材質としては、
厚みが0.3mm程度の耐食メッキを施した鉄材、あるい
は、耐食性特殊ステンレス材よりなる。この皿状封口板
３の底面には、前記発電要素群Ａの正極活物質からの集
電リード６がスポット溶接により一体化され、従って封
口板Ｂは正極端子を兼ねる。また、封口板Ｂは発電要素
群Ａを組み込んだ電池容器１の開口部1bを低透湿性，耐
電解液性のポリプロピレンからなる絶縁パッキング７を
介して気密封口している。次に表−１は、本発明による
弁体と従来の弁体の破損圧を測定した結果を示す。な
お、実験に供したサンプルは、金属薄板が厚み30μｍ、
詳しくは25〜32μｍのアルミニウム薄板（JIS4160相当
品）を使用し、合成樹脂としては高密度ポリエチレンフ
ィルム，厚み20μｍ、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム，厚み15μｍ、エチレン−エチルアクリレート共重
合樹脂，厚み８μｍを使用した。なお、フィルムの厚み
のバラツキはいずれも±３μｍである。
ニウム薄板4bの上面に、一軸延伸処理を施こした合成樹
脂フィルム、材質的には耐有機溶剤性に優れるポリエチ
レン（PE），ポリエチレンテレフタレート（PET），エ
チレン−エチルアクリレート共重合樹脂（EEA）4a等が
用いられる。次にこれ等の樹脂を一軸延伸する方法につ
いて述べる。シート状に成形した合成樹脂を、合成樹脂
の軟化点よりやや低め、詳しくは５〜40℃低い温度に加
温し、延伸機でもって一方向に200％/secのスピードで
数倍に延伸するものである。このような処理を施こすこ
とによって、できた合成樹脂フィルムの強度は一方向は
強いが、それに直角な方向は極めて弱いという性質を付
与することができ、特に安全弁としての機能が要求され
る弁体とし有効である。皿状封口板３の材質としては、
厚みが0.3mm程度の耐食メッキを施した鉄材、あるい
は、耐食性特殊ステンレス材よりなる。この皿状封口板
３の底面には、前記発電要素群Ａの正極活物質からの集
電リード６がスポット溶接により一体化され、従って封
口板Ｂは正極端子を兼ねる。また、封口板Ｂは発電要素
群Ａを組み込んだ電池容器１の開口部1bを低透湿性，耐
電解液性のポリプロピレンからなる絶縁パッキング７を
介して気密封口している。次に表−１は、本発明による
弁体と従来の弁体の破損圧を測定した結果を示す。な
お、実験に供したサンプルは、金属薄板が厚み30μｍ、
詳しくは25〜32μｍのアルミニウム薄板（JIS4160相当
品）を使用し、合成樹脂としては高密度ポリエチレンフ
ィルム，厚み20μｍ、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム，厚み15μｍ、エチレン−エチルアクリレート共重
合樹脂，厚み８μｍを使用した。なお、フィルムの厚み
のバラツキはいずれも±３μｍである。
表中の数字は、サンプル各々50ケで破損圧の最小値〜
最大値、ならびに平均値を示したものである。
最大値、ならびに平均値を示したものである。
表−２は、本発明の弁体を用いて封口板を構成し、温
度60℃,pH4.0の塩酸々性雰囲気中、pH9.5のか性カリの
アルカリ性雰囲気に１ケ月間放置した後、ピンホール発
生率を比較した結果を示す。
度60℃,pH4.0の塩酸々性雰囲気中、pH9.5のか性カリの
アルカリ性雰囲気に１ケ月間放置した後、ピンホール発
生率を比較した結果を示す。
次に、第３図は、本発明による弁体を用いて、直径1
7.0mm,高さ33.5mm,電気容量1300mAhの円筒形二酸化マン
ガンリチウム電池を各々50セル構成し、温度80℃，相対
湿度90％の高温多湿雰囲気に電池を保存した時の内部抵
抗の変化を比較調査したものである。なお、弁体の構成
として、金属薄板と合成樹脂フィルムを別々に分離した
ものを用いたが、生産性を考慮した場合、双方を接着剤
で全面、あるいは部分的に接着したものを使用してやっ
てもよい。
7.0mm,高さ33.5mm,電気容量1300mAhの円筒形二酸化マン
ガンリチウム電池を各々50セル構成し、温度80℃，相対
湿度90％の高温多湿雰囲気に電池を保存した時の内部抵
抗の変化を比較調査したものである。なお、弁体の構成
として、金属薄板と合成樹脂フィルムを別々に分離した
ものを用いたが、生産性を考慮した場合、双方を接着剤
で全面、あるいは部分的に接着したものを使用してやっ
てもよい。
発明の効果 以上、述べたように本発明による弁体を用いた封口板
は、長期に渡って外部からの腐食要因に対し抵抗力を発
揮し、性能の安定した、安全性にすぐれる有機電解質電
池を提供できるものである。
は、長期に渡って外部からの腐食要因に対し抵抗力を発
揮し、性能の安定した、安全性にすぐれる有機電解質電
池を提供できるものである。
第１図は本発明ならびに従来の構造による防爆安全弁装
置を備えた電池の断面図、第２図A,Bは本発明ならびに
従来の防爆封口板の構成を示す断面図、第３図は弁体材
料と電池内部抵抗特性の保存特性を示す図である。 １……電池容器、３……皿状封口板、４……弁体、4a…
…合成樹脂フィルム、4b……金属薄板、５……キャッ
プ、７……絶縁パッキング、Ａ……発電要素群、Ｂ……
組立封口板。
置を備えた電池の断面図、第２図A,Bは本発明ならびに
従来の防爆封口板の構成を示す断面図、第３図は弁体材
料と電池内部抵抗特性の保存特性を示す図である。 １……電池容器、３……皿状封口板、４……弁体、4a…
…合成樹脂フィルム、4b……金属薄板、５……キャッ
プ、７……絶縁パッキング、Ａ……発電要素群、Ｂ……
組立封口板。
Claims (2)
- 【請求項１】正極と、軽金属負極と有機電解質を有し、
皿状封口板の電池容器側へ突出した底面に弁孔をあけ、
かつこの弁孔を封口板の内側から閉塞する弁体を内蔵し
た有機電解質電池であって、上記弁孔を常時閉鎖する弁
体として金属薄板を用い、前記金属薄板の上面には一軸
延伸を施こした合成樹脂フィルムを載置したものを配
し、弁体周縁部は皿状封口板の内周縁と凸状部にガス抜
き孔を有するキャップの鍔部との間に挾まれ、皿状封口
板の開口端部を内方へ折り曲げてカシメることで固定さ
れている有機電解質電池。 - 【請求項２】合成樹脂フィルムが、ポリエチレン，ポリ
エチレンテレフタレート，エチレン−エチルアクリレー
ト共重樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の有機電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309873A JP2574343B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309873A JP2574343B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151153A JPH01151153A (ja) | 1989-06-13 |
| JP2574343B2 true JP2574343B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17998327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309873A Expired - Fee Related JP2574343B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574343B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170121636A (ko) * | 2016-04-25 | 2017-11-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP62309873A patent/JP2574343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01151153A (ja) | 1989-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |