JP2725371B2 - 非水電解液２次電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属リチウムからなる負極板および正極板と
を、相互間にセパレータを介在させ渦巻状に巻回した電
極体を有する円筒形リチウム２次電池の安全性の向上に
関するものである。

従来の技術 第２図に、従来の円筒形リチウム２次電池の構成断面
図を示す。第２図において、正極板１は二酸化マンガン
を活物質とし導電剤、増粘剤および結着剤を混練し、ペ
ースト状とした合剤を、アルミニウム箔を芯材とし、こ
れに塗着、乾燥し圧延したものである。正極リード板４
は芯材にスポット溶接する。負極板２は金属リチウムを
活物質とし、負極リード板５が圧着されているセパレー
タ３はポリプロピレンなどからなり３次元的な微細孔の
ネットワークを有するシートを正負極板より幅が広い帯
状に裁断したものである。正負極板の相互間にセパレー
タを介在させ全体を渦巻状に巻回した電極体を構成す
る。

次に、この電極体の上下部を温風で加熱し、セパレー
タを熱収縮する。下部絶縁リング６を装着し、ケース７
に挿入して負極リード板５をケース７にスポット溶接す
る。ついで、上部絶縁リング８を装着、さらにケース７
上部に溝入れした後、６フッ化リン酸リチウムなどのリ
チウム塩をプロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ートなどの有機溶媒に溶解させた非水電解液を注入す
る。ガスケットが組み込まれた組立封口板９と正極リー
ド板４をスポット溶接した後、装着しカシメ封口する。
これにより電池の組み立てを完了する。

発明が解決しようとする課題 リチウム２次電池では、放電時にはリチウムが負極板
から電解液中にイオンとして溶解し、充電時には再び負
極板上に析出する。リチウムが析出する際、デンドライ
トといわれる突起を形成し、充放電サイクルを繰り返す
に伴い、これが成長し、セパレータを貫通し正極板と接
触し、内部短絡が発生、発火する現象が見られる。充放
電サイクルを繰り返し、分解し観察した結果、電極体の
上下部においてデンドライト状リチウムの発生が顕著に
見られた。これは電極体の上下部は、正負極板ともに、
セパレータによる圧迫を受けておらず、空隙が生じ、電
解液が充分に浸透し、充放電反応（リチウムが溶解、析
出する反応）が活発に行われるためと考えられる。主と
して、電極体の下部では、負極板から離脱した針状ある
いは粒状リチウムが浮遊し、電池ケースに付着し、これ
が正極板と接触し、内部短絡を引き起こす原因となる。
この場合、内部短絡が発生し、内部温度が上昇しセパレ
ータが熱収縮し、正負極板それぞれが被覆されても不完
全であり、温度上昇による発火の危険性を完全に無くす
ことはできない。

本発明はこの課題を解決するためのもので、円筒形リ
チウム２次電池の安全性の向上を目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段 これらの課題を解決するために本発明は、従来の方法
により構成した渦巻状電極体を、絶縁層を内面に形成し
た電池ケース内に収容したものである。

作用 この構成により、電池を構成した充放電を繰り返し、
電極体下部において負極板から離脱した針状あるいは粒
状リチウムが浮遊し、電池ケースに付着した場合におい
ても、ケース内面が絶縁されているため、内部短絡の原
因とはならず、短絡発熱により金属リチウムが融解し発
火する課題を解消することとなる。

実施例 以下、本発明実施例について図面を参照しながら説明
する。

実施例１ 前述した従来の方法により電池を組み立てるが、絶縁
層10、例えばポリプロピレン層を内面に形成した電池ケ
ース７を用いるものである。この本発明の第１の実施例
による円筒形リチウム２次電池の構成断面図を第１図に
示した。

電池をおのおの100個ずつ作製し、70mA（0.1Cに相
当）の定電流充電、70mAでの定電流放電を施した。なお
充電時の上限電圧3.8V、放電時の下限電圧2.0Vとした、
充放電を繰り返した場合の内部短絡発生率および発火率
を第１表にまとめて示した。

実施例２ 以下、本発明の第２の実施例について説明する。電池
ケースは、基材にJIS Ｇ−3141,3種を用い、絞り加工
して成型する。形状は円筒形で外形13.8mm,総高50.8mm,
肉厚0.3mmである。外面には腐食防止のため、無光沢ニ
ッケル電解メッキがされている。メッキ厚は5.0μｍ以
下である。

この電池ケースの内面に、４フッ化エチレン樹脂のデ
ィスパージョンをスプレー塗布し、80℃で乾燥させ、さ
らに250℃で熱処理して絶縁層を形成する。絶縁層厚さ
は10.0μｍ以下とした。

なお、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂またはア
ルミナ粉末についても、ディスパージョンを用いること
により、上記方法で絶縁層を電池ケースの内面に形成さ
せることは、可能であった。

発明の効果 以上のように本発明によれば、正極板および負極板を
これら両極板よりも幅が広い帯状セパレータを相互間に
介在させて渦巻状に巻回した電極体を、絶縁層を内面に
形成した電池ケースに収容することにより電池を構成
し、充放電させた場合、内部短絡が発生しない。200サ
イクル充放電後、電池を分解し観察した結果、電極体下
部において、負極板から脱離したリチウム片が、電池ケ
ースに付着していたが、内面に形成された絶縁層のため
電池ケースと電極体は負極リード板のスポット溶接部の
みで導電性があり、付着したリチウム片による内部短絡
や発火は抑止されていることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における円筒形リチウム２次電
池の構成断面図、第２図は従来の電池の断面図である。 １……正極板、２……負極板、３……セパレータ、７…
…電池ケース、10……絶縁層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 きよみ 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−132668（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−55858（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−57561（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正極板および負極板を、これら両極板より
   幅が広い帯状セパレータを相互間に介在させ渦巻状に巻
   回した電極体を備え、この電極体を絶縁層を内面に形成
   した電池ケースに収容したことを特徴とする非水電解液
   ２次電池。