JP2601342Y2 - 角型非水電解質二次電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は角型非水電解質二次電池
に関するもので、製造が容易で電池特性に優れた電池構
造を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ラップトップコンピューター、ワ
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のよ
うに、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求す
る機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の非
水電解質二次電池が要望されている。さらに、機器が薄
形化、小型化するにつれ非水電解質二次電池も薄形化、
小型化が要求される。

【０００３】一般に機器の形状は角型であり、機器の空
間部分を有効に利用するためには非水電解質二次電池の
形状も角型が望ましい。

【０００４】一般に角型非水電解質二次電池は図３に示
すが如く、短冊状の正極板３と負極板４とがセパレータ
５を介して交互に重ね合わされた電極群を有底角型金属
ケースからなる電池ケースに収納されてなるものであ
る。なお、図中６は正極リード、７は負極リードであ
る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、角型非
水電解質二次電池製造時においは、用いられる電極は厚
みが０．０６ｍｍから０．２ｍｍと非常に薄く、電極が
柔らかく、電極群を電池ケースに挿入するのが困難であ
る。また、電極群を電池ケースの開口部より挿入する
際、ケース開口部により電極の端部が削られ、電極が破
損する場合がある。そして、電極が電池ケース開口部に
より削り取られた場合、ケース開口部にその削り取られ
た電極の活物質が付着し、開口部を封口板で閉じ、開口
部上端の周囲をレーザー溶接した場合に、その活物質に
よりレーザー溶接部にピンホールが発生し、そのピンホ
ール部より電解液の漏液がおこる。

【０００６】また、電極群の挿入時に最外部の電極が電
池ケースとの摩擦により、スムーズに電池ケースに挿入
されず、挿入前には正極と負極が正対していたものが、
電池ケースに挿入後には正極と負極がずれて正対しなく
なる場合もある。

【０００７】さらに、角型非水電解質二次電池の充放電
にともない正極および負極が膨張・収縮するが、充放電
サイクルを繰り返すうちに、正極、負極およびセパレー
タの間に空隙が生じ、容量が低下する場合があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本考案は上述の
実状に鑑みて提案されたものであって、電極群を電池ケ
ースに挿入する際に、電極群の挿入先端部が保護され、
かつ、電極のずれをなくし、さらに、正極板と負極板と
に均一な圧力を加え、極間距離を一定に保つことができ
る角型非水電解質二次電池を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】すなわち、短冊状の正極板と負極板とがセ
パレータを介して交互に重ね合わされた極板群の、一方
の最外側の電極の側部から極板群の底部を通って他方の
最外側の電極の側部までＵ字形薄板で挟持された角型非
水電解質二次電池において、該薄板には切れ込みが入れ
られており、該切れ込みによって形成される突起部は電
池の上方向に開口しており、かつ電池ケースの方向に起
こされているという構成を採用することにより、上述の
問題を解決したものである。

【００１０】

【作用】本考案にかかわる角型非水電解質二次電池によ
れば、電極群を電池ケースに挿入する際、電極群の挿入
部の先端がＵ字形薄板により保護されているため、電池
ケース開口部により電極が削り取られる恐れはない。ま
た、一方の最外側の電極の側部から極板群の底部を通っ
て他方の最外側の電極の側部までＵ字形薄板で挟持され
ているため、電極群挿入時に正極板と負極板がずれるこ
とがない。

【００１１】さらに、Ｕ字形薄板には切れ込みが入れら
れており、切れ込みによって形成される突起部は電池の
上方向に開口しており、かつ電池ケースの方向に起こさ
れているため、極板群が電池ケースに挿入された状態で
は、極板群がＵ字形薄板により均一に圧迫されるので、
極板距離が均一に保たれ、きわめて安定した電池特性を
得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例につき図面に基き詳述
する。

【００１３】図１は一実施例による角形非水電解質二次
電池の電極群を示した図である。図１において、４は負
極板であり、活物質である粒径４４μｍのグラファイト
９０重量部と結着剤のポリフッ化ビニリデン１０重量部
をＮ−メチル−２−ピロリドンを加えて混合してスラリ
ー状合剤を作り、板厚みが０．１０ｍｍのニッケル板か
ら作製したエキスパンドメタルに塗布し、乾燥、圧延を
施した後、幅１５ｍｍ、長さ５７ｍｍ、厚み０．４３ｍ
ｍの短冊状の極板を得た。３は正極であり、活物質であ
るコバルト酸リチウム８４重量部と導電剤のグラファイ
ト８重量部、結着剤のポリフッ化ビニリデン８重量部を
Ｎ−メチル−２−ピロリドンを加えて混合してスラリー
状合剤を作り、板厚みが０．１０ｍｍのアルミニウム板
から作製したエキスパンドメタルに塗布し、乾燥、圧延
を施した後、幅１４ｍｍ、長さ５６ｍｍ、厚み０．４５
ｍｍの短冊状の極板を得た。５はセパレータで厚み０．
１５ｍｍのポリプロピレン製の不織布で正極板３を被覆
し、正極上端のタブ取り出し部をのぞいてヒートシール
した。また、６は正極リード、７は負極リードである。

【００１４】１は本考案によるＵ字形薄板であり、厚み
０．０８ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ３０１からできてお
り、寸法は高さ５８ｍｍ、幅１５ｍｍである。このＵ字
形薄板は一方の最外側の電極の側部から電極群の底部を
通って他方の最外側の電極の側部まで挟持されている。

【００１５】さらに、このＵ字形薄板の電極側部と接す
る部分には鱗片状の切れ込み２が入れられており、この
切れ込み２によって形成される突起部１２は、切れ込み
のない部分１３でＵ字形薄板とつながっており、突起部
１２は外側すなわち電池ケースに挿入した状態では電池
ケースの方向に起こしてある。

【００１６】図１に示した電極群を用いて角型非水電解
質二次電池を組み立てた。図２は角型非水電解質二次電
池の構造を示す。図２において、８は一極性端子を兼ね
る有底角型金属ケースからなる電池ケースであり、外形
寸法は厚み５．６ｍｍ、幅１６．４ｍｍ、高さ６４．７
ｍｍ、板厚み０．４ｍｍである。この電池ケースは導電
性に優れ、安価な鉄が使用され、プレス等により絞り加
工されて角型形状とされたものである。なお、この電池
ケース８の表面にニッケルメッキが施されている。９は
板厚みが０．４ｍｍの鉄よりプレス加工された、透孔を
有している金属封口板であり、電池ケース７の内側に挿
入し、レーザー溶接により溶着されている。１０は該金
属封口蓋の透孔に充填されたガラスシールの絶縁部剤で
ある。１１は電解液注入パイプを兼用する他極性端子
で、絶縁部剤中に貫通固定されている。この他極性端子
１１は本実施例では、ガラスの絶縁部剤１０との密着性
が良好なステンレス鋼のＳＵＳ４４７を用いた。

【００１７】電解液はエチレンカーボネートとジエチル
カーボネートを容積比で１：１の割合で混合した溶媒に
１．０モル／リットルの六フッ化燐酸リチウムの電解質
を溶解したものを用いた。電池ケースと金属封口板とを
レーザー溶接し、内部ショートを検査した後、他極性端
子パイプより電解液を２．６ｇ注入し、該他極性端子パ
イプの先端をつぶして封止した。

【００１８】比較例として、図３に示す従来の電極群を
Ｕ字状薄板で挟持せず、角型非水電解質二次電池を組み
立てた。この場合、電池内容物の総厚みが実施例の電池
と同じになるように正極板および負極板の厚みをそれぞ
れ０．０１ｍｍおよび０．０１２ｍｍ厚くした。その他
は実施例と同様にして角型非水電解質二次電池を組み立
てた。

【００１９】表１に実施例と比較例の組立後の内部ショ
ート発生率とレーザー溶接不良率を示す。

【００２０】

【表１】表１より、本考案の実施例においては内部ショ
ートおよびレーザー溶接の大幅な改善ができることがわ
かる。

【００２１】内部ショート発生率はレーザー溶接を行う
前にテスターを用いて絶縁検査を行い、抵抗値が５００
メガオーム以下のものを不良品とした。また、内部ショ
ートしたものはレーザー溶接を行わなかった。

【００２２】図４に充放電サイクルを１００回繰り返し
た場合のサイクル毎の放電容量を示す。図４より、比較
例の角型非水電解質二次電池においては、容量劣化が顕
著に見られたが、本実施例の角型非水電解質二次電池に
おいては、容量劣化がほとんど見られない。

【００２３】ここで、１００サイクルまで試験を行った
比較例の角型非水電解質二次電池を分解して、容量劣化
の原因を調査したところ、正極板とこれを被覆している
セパレータとの間に空隙が見られた。このため正極、負
極およびセパレータの接触が悪く、電極反応が円滑に進
まず、容量が劣化するこしが判明した。

【００２４】一方、本考案の実施例になる角型非水電解
質二次電池も比較例の角型非水電解質二次電池と同様に
１００サイクル後に分解したが、比較例の角型非水電解
質二次電池のような接触不良は観察されなかった。

【００２５】尚、本実施例では、Ｕ字状薄板への切れ込
みによって形成される突起部の形状は鱗片状としたが、
三角状や半円状としてもよく、形状はこれらに限られる
ものではない。

【００２６】

【考案の効果】以上述べたように、本考案になる角型非
水電解質二次電池によれば、角型非水電解質二次電池を
製造する場合において、電極群を電池ケースに挿入する
際、電極群がＵ字状薄板で覆われている。そのため、電
極群の先端が削り取られることがなく、電池ケース開口
部に活物質が付着することはなく、それによるレーザー
溶接の不良がなくなる。また、セパレータの破れがなく
なるため電池の内部短絡がなく、安全性に優れている。

【００２７】さらに、Ｕ字状薄板に切れ込みがいれられ
ており、この切れ込みによって形成される突起部は電池
の上方向に開口しており、かつ電池ケースの方向に起こ
されているため、電池ケースへの極板群の挿入をスムー
ズに行うことができる。また、極板群が電池ケースに収
納された状態においては、突起部の先端が電池ケースの
内面に当たっており、極板群には常に圧迫が加わってい
るために、振動や衝撃が加わっても電極が電池ケース内
で動くことがなく、内部短絡が発生しにくく、きわめて
安定した電池特性を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における角型非水電解質二次電
池の極板群の構成図。

【図２】本考案の実施例における角型非水電解質二次電
池の構造図。

【図３】従来の角型非水電解質二次電池の極板群の構成
図。

【図４】本考案の実施例と比較例の角型非水電解質二次
電池のサイクルに伴う放電容量を示した図。

【符号の説明】

１ Ｕ字形薄板 ２ 鱗片状の切れ込み ３ 正極板 ４ 負極板 ５ セパレータ ６ 正極リード ７ 負極リード ８ 電池ケース ９ 封口板 １０ ガラスシール １１ 端子ピン １２ 突起部 １３ Ｕ字形薄板の切れ込みのない部分

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】短冊状の正極板（３）と負極板（４）とが
   セパレータ（５）を介して交互に重ね合わされた極板群
   が有底角型金属ケースからなる電池ケース（８）に収納
   されてなる角型非水電解質二次電池であって、該極板群
   は、一方の最外側の電極の側部から極板群の底部を通っ
   て他方の最外側の電極の側部までＵ字形薄板（１）で挟
   持され、該薄板（１）には切れ込み（２）が入れられて
   おり、該切れ込み（２）によって形成される突起部（１
   ２）は電池の上方向に開口しており、かつ電池ケース
   （８）の方向に起こされていることを特徴とする角型非
   水電解質二次電池。