JP2764921B2 - 有機電解質電地 - Google Patents
有機電解質電地Info
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- JP2764921B2 JP2764921B2 JP63138819A JP13881988A JP2764921B2 JP 2764921 B2 JP2764921 B2 JP 2764921B2 JP 63138819 A JP63138819 A JP 63138819A JP 13881988 A JP13881988 A JP 13881988A JP 2764921 B2 JP2764921 B2 JP 2764921B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- organic electrolyte
- lower case
- center
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- 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に関するものである。
いて構成される有機電解質電池に関するものである。
従来の技術 リチウム，ナトリウムなどの軽金属を負極活物質とし
て用いる有機電解質電池は、高電圧，高エネルギー密
度，長期信頼性の点において優れ、昨今、その需要はメ
モリーバックアップ用電源、あるいはカメラ用電源など
の電源としてその需要を増大しつつある。しかしながら
この種の用途に使用される上において、電池構成上，長
期に渡って安定した密閉性，気密性が要求され、極めて
気密性の高い封口がなされていた。このため、内部，外
部短絡あるいは漏れ電流などによる充電が行われた場
合、電池内部にガスが発生し、電池内圧が異常に上昇し
た場合は電池が破裂し、極めて危険性の高いものであっ
た。
て用いる有機電解質電池は、高電圧，高エネルギー密
度，長期信頼性の点において優れ、昨今、その需要はメ
モリーバックアップ用電源、あるいはカメラ用電源など
の電源としてその需要を増大しつつある。しかしながら
この種の用途に使用される上において、電池構成上，長
期に渡って安定した密閉性，気密性が要求され、極めて
気密性の高い封口がなされていた。このため、内部，外
部短絡あるいは漏れ電流などによる充電が行われた場
合、電池内部にガスが発生し、電池内圧が異常に上昇し
た場合は電池が破裂し、極めて危険性の高いものであっ
た。
このため、従来においては下記（１），（２）に示す
ような対策がとられていた。
ような対策がとられていた。
（１）第２図に示すように、電池容器１の一部に環状の
肉薄部1aを設け、内圧が上昇して危険な状態に達する前
に、前記電池容器１の肉薄部1aが破裂して電池内のガス
を外部に飛散させる。
肉薄部1aを設け、内圧が上昇して危険な状態に達する前
に、前記電池容器１の肉薄部1aが破裂して電池内のガス
を外部に飛散させる。
（２）電池の組立封口板の中に、封止部材として肉薄な
金属薄板，合成樹脂あるいは合成ゴムの薄板を配置し、
内圧上昇時に、膨張した薄板を尖鋭な突起で破壊して電
池内のガスを外部へ逃がす。
金属薄板，合成樹脂あるいは合成ゴムの薄板を配置し、
内圧上昇時に、膨張した薄板を尖鋭な突起で破壊して電
池内のガスを外部へ逃がす。
発明が解決しようとする課題 しかし上記（１）の場合、このような構造では鉄製電
池容器１に肉薄部1aを形成させる場合、加工上の精度か
ら、肉薄部1aの肉厚は0.08〜0.15mm程度までしか薄く加
工できないのが実状であり、この場合の電池の内圧は50
〜70kg/cm2の高圧に達しないと防爆機能が作動しないと
いう欠点があった。上記（２）の場合にあっては合成ゴ
ム，合成樹脂などの弾性体の薄板を使用する構造の場
合、低圧作動性を具現化するにはその厚みを0.1〜0.3mm
程度にする必要があり、この場合、合成ゴム，合成樹脂
が大気中の水分を極めて容易に透過しやすく、特に水分
をきらう有機電解質電池においては不適当であり、防爆
の動作性においても、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という面もある。また水分
透過性の少ないものとしては、金属薄板が理想的である
が、低圧動作性を考慮するとその厚みが数μｍのオーダ
ーにする必要があり、このような薄板を、組立封口板内
にカシメ方法で挿着固定することは、気密封口性の点に
おいて困難であった。
池容器１に肉薄部1aを形成させる場合、加工上の精度か
ら、肉薄部1aの肉厚は0.08〜0.15mm程度までしか薄く加
工できないのが実状であり、この場合の電池の内圧は50
〜70kg/cm2の高圧に達しないと防爆機能が作動しないと
いう欠点があった。上記（２）の場合にあっては合成ゴ
ム，合成樹脂などの弾性体の薄板を使用する構造の場
合、低圧作動性を具現化するにはその厚みを0.1〜0.3mm
程度にする必要があり、この場合、合成ゴム，合成樹脂
が大気中の水分を極めて容易に透過しやすく、特に水分
をきらう有機電解質電池においては不適当であり、防爆
の動作性においても、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という面もある。また水分
透過性の少ないものとしては、金属薄板が理想的である
が、低圧動作性を考慮するとその厚みが数μｍのオーダ
ーにする必要があり、このような薄板を、組立封口板内
にカシメ方法で挿着固定することは、気密封口性の点に
おいて困難であった。
課題を解決するための手段 本発明は、１段目および２段目の水平面を備え、２段
目の水平面中央に弁孔を有する金属製の下ケースに、上
記弁孔を常時閉塞する弁体となるアルミニウム、ステン
レス鋼、ニッケルのいずれかよりなる金属薄板、上方向
に突出した凸状部を中央に有し、周縁部をフラットに成
形したキャップを順次載置した組立封口板において、上
記金属薄板と下ケースの１段目の水平面とを、吸湿係数
が20g・cm・／cm2・sec・cmHg×1013以下である耐有機
電解液性および金属接着性に優れた接着剤で接着固定し
たものである。
目の水平面中央に弁孔を有する金属製の下ケースに、上
記弁孔を常時閉塞する弁体となるアルミニウム、ステン
レス鋼、ニッケルのいずれかよりなる金属薄板、上方向
に突出した凸状部を中央に有し、周縁部をフラットに成
形したキャップを順次載置した組立封口板において、上
記金属薄板と下ケースの１段目の水平面とを、吸湿係数
が20g・cm・／cm2・sec・cmHg×1013以下である耐有機
電解液性および金属接着性に優れた接着剤で接着固定し
たものである。
作用 この構成による組立封口板を使用することにより、電
池内圧が上昇した場合でも、低圧において作動弁が破壊
し、また適性な透湿係数を有した耐有機電解液性接着剤
を使用しているため長期に渡って外気中の水分の透過を
阻止でき、特性の安定した電池を提供できるものであ
る。
池内圧が上昇した場合でも、低圧において作動弁が破壊
し、また適性な透湿係数を有した耐有機電解液性接着剤
を使用しているため長期に渡って外気中の水分の透過を
阻止でき、特性の安定した電池を提供できるものであ
る。
実施例 以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。
第１図は本発明の組立封口板を用いた円筒形リチウム
電池を示す。図において、Ａは発電要素群であり、正極
はフッ化炭素，二酸化マンガン，酸化銅，硫化鉄または
酸化モリブデン等を主材として、これに導電材，結着剤
を加えたものからなる。負極としては金属リチウムある
いはマイクロポーラスフィルムからなるセパレータ材
（図示せず）を介して渦巻状に構成したものである。こ
の要素群に電解液として、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一あるい
は混合系として使用し、これに溶質としてLiBF4，LiClO
4等を溶解させたものを電解液として含浸させている。
１は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をスポット溶接により、その内面部に溶接し
た電池容器で、負極端子を兼ねる。その材質としては0.
3mm程度の耐有機電解質性ステンレス鋼あるいは耐触メ
ッキを施した鉄ケースが好ましい。Ｂは本発明による組
立封口板で、その構成は、弁孔3aを２段目の水平部3bの
内底面中央に穿ち、１段目の水平部3cには、本発明に係
る透湿係数が20g・cm/cm2・sec・cmHg×1013以下の耐有
機電解液性接触剤Ｃで接着固定された金属薄板４を配し
た下ケース３と、ガス抜き孔5aを凸状部5bに有し、その
周縁部5cをフラットに成形加工したキャップ５を、前記
下ケース３の開口部3dを内方に金型で折曲て、キャップ
の周縁部と金属薄板４を機械的にカシメ固定したもので
ある。金属薄板としてはその厚みが20〜30μｍのアルミ
ニウム箔（JIS4160相当品）、あるいは厚みが８〜10μ
ｍのステンレス薄板、厚みが10〜15μｍのニッケル薄板
が作動圧として20kg/cm2以下と低圧で破損させることが
できる。また透湿係数が20g・cm/cm2・sec・cmHg×1013
以下の接着剤Ｃとしてはポリエチレンテレフタレート、
塩化ビニリデン共重合体、ポリブデン、及び塩素化天然
ゴム、などが有効である。なお透湿係数を前述のように
限定した理由としては、それ以上であれば吸湿力が大き
いため、電池保存中において金属薄板の接着界面におい
て、大気中の水分を吸湿透過してしまい、電解液中の水
分量が数百ppm、具体的には300ppm以上に上昇させてし
まい、負極活物質であるリチウム表面に酸化皮膜を形成
させ、電池内部抵抗の急激な上昇をもたらすものであ
る。
電池を示す。図において、Ａは発電要素群であり、正極
はフッ化炭素，二酸化マンガン，酸化銅，硫化鉄または
酸化モリブデン等を主材として、これに導電材，結着剤
を加えたものからなる。負極としては金属リチウムある
いはマイクロポーラスフィルムからなるセパレータ材
（図示せず）を介して渦巻状に構成したものである。こ
の要素群に電解液として、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一あるい
は混合系として使用し、これに溶質としてLiBF4，LiClO
4等を溶解させたものを電解液として含浸させている。
１は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をスポット溶接により、その内面部に溶接し
た電池容器で、負極端子を兼ねる。その材質としては0.
3mm程度の耐有機電解質性ステンレス鋼あるいは耐触メ
ッキを施した鉄ケースが好ましい。Ｂは本発明による組
立封口板で、その構成は、弁孔3aを２段目の水平部3bの
内底面中央に穿ち、１段目の水平部3cには、本発明に係
る透湿係数が20g・cm/cm2・sec・cmHg×1013以下の耐有
機電解液性接触剤Ｃで接着固定された金属薄板４を配し
た下ケース３と、ガス抜き孔5aを凸状部5bに有し、その
周縁部5cをフラットに成形加工したキャップ５を、前記
下ケース３の開口部3dを内方に金型で折曲て、キャップ
の周縁部と金属薄板４を機械的にカシメ固定したもので
ある。金属薄板としてはその厚みが20〜30μｍのアルミ
ニウム箔（JIS4160相当品）、あるいは厚みが８〜10μ
ｍのステンレス薄板、厚みが10〜15μｍのニッケル薄板
が作動圧として20kg/cm2以下と低圧で破損させることが
できる。また透湿係数が20g・cm/cm2・sec・cmHg×1013
以下の接着剤Ｃとしてはポリエチレンテレフタレート、
塩化ビニリデン共重合体、ポリブデン、及び塩素化天然
ゴム、などが有効である。なお透湿係数を前述のように
限定した理由としては、それ以上であれば吸湿力が大き
いため、電池保存中において金属薄板の接着界面におい
て、大気中の水分を吸湿透過してしまい、電解液中の水
分量が数百ppm、具体的には300ppm以上に上昇させてし
まい、負極活物質であるリチウム表面に酸化皮膜を形成
させ、電池内部抵抗の急激な上昇をもたらすものであ
る。
次に本発明の効果について、容量1300mAhの円筒型二
酸化マンガンリチウム電池を本発明の封口板及び比較用
の封口板構成で構成し、温度60℃、相対湿度90％の高温
多湿化に電池を各々100個保存した時の電池内部抵抗の
推移を次表に示す。なお表中の数字は平均値を示す。
酸化マンガンリチウム電池を本発明の封口板及び比較用
の封口板構成で構成し、温度60℃、相対湿度90％の高温
多湿化に電池を各々100個保存した時の電池内部抵抗の
推移を次表に示す。なお表中の数字は平均値を示す。
発明の効果 以上より明らかなように、本発明によれば、高圧下で
の電池破裂が防止されて安全性が向上し、さらには特性
が長期に渡って安定した電池を提供できるものである。
なお、本発明に係る接着剤の性状としてホットメルトタ
イプでシート状に構成したもの、あるいは特殊な溶剤で
溶解分散させた溶剤揮発型としたものなどを使用するこ
とが可能である。
の電池破裂が防止されて安全性が向上し、さらには特性
が長期に渡って安定した電池を提供できるものである。
なお、本発明に係る接着剤の性状としてホットメルトタ
イプでシート状に構成したもの、あるいは特殊な溶剤で
溶解分散させた溶剤揮発型としたものなどを使用するこ
とが可能である。
第１図は本発明に係る組立封口板を使用した電池の縦断
面図、第２図は従来の防爆構造を備えた電池の縦断面図
である。 １……電池容器、３……下ケース、４……金属薄板、５
……キャップ、７……絶縁パッキング、Ｃ……接着剤、
Ｂ……組立封口板、Ａ……発電要素。
面図、第２図は従来の防爆構造を備えた電池の縦断面図
である。 １……電池容器、３……下ケース、４……金属薄板、５
……キャップ、７……絶縁パッキング、Ｃ……接着剤、
Ｂ……組立封口板、Ａ……発電要素。
Claims (1)
- 【請求項１】１段目および２段目の水平面を備え、２段
目の水平面中央に弁孔を有する金属製の下ケースに、上
記弁孔を常時閉塞する弁体となり、厚みが20〜30μｍの
アルミニウム、８〜10μｍのステンレス、10〜15μｍの
ニッケルのいずれかを用いた金属薄板、上方向に突出し
た凸状部を中央に有し、周縁部をフラットに成形したキ
ャップを順次載置した組立封口板を有する有機電解質電
池であって、上記金属薄板と下ケースの１段目の水平面
とを、透湿係数が20g・cm/cm2・sec・cmHg×1013以下に
あり、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニリデン共
重合体、ポリブテン樹脂から選択される接着剤で接着固
定されている有機電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138819A JP2764921B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 有機電解質電地 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63138819A JP2764921B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 有機電解質電地 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01309254A JPH01309254A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2764921B2 true JP2764921B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=15230970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63138819A Expired - Lifetime JP2764921B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 有機電解質電地 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764921B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970054707A (ko) * | 1995-12-22 | 1997-07-31 | 배순훈 | 리튬전지의 상부캡 구조 |
| US6468692B1 (en) * | 1999-06-08 | 2002-10-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Lithium secondary battery with sealed casing members |
| CN102318122B (zh) | 2009-02-09 | 2015-08-19 | 瓦尔达微电池有限责任公司 | 纽扣电池和用于产生该纽扣电池的方法 |
| DE102009060800A1 (de) | 2009-06-18 | 2011-06-09 | Varta Microbattery Gmbh | Knopfzelle mit Wickelelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669868U (ja) * | 1979-11-02 | 1981-06-09 | ||
| JPS5998452A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-06-06 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ電池 |
| JPS6323769U (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-17 |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63138819A patent/JP2764921B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01309254A (ja) | 1989-12-13 |
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