JP2764958B2 - 円筒形二次電池 - Google Patents
円筒形二次電池Info
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- battery
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、正極板および負極板をセパレータを介して
渦巻き状に巻回して構成した円筒形二次電池に関するも
のである。
渦巻き状に巻回して構成した円筒形二次電池に関するも
のである。
従来の技術 薄型長尺の正極板および負極板をセパレータを介して
渦巻き状に巻回した円筒形二次電池の構成法は、これま
で数多く提案されてきた。
渦巻き状に巻回した円筒形二次電池の構成法は、これま
で数多く提案されてきた。
例えば、第５図の縦断面図に示すように円筒形の金属
電池ケース11および正極端子を備えた蓋板12で構成され
た電池容器の内部に、正極板13および負極板14がセパレ
ータ15を介して渦巻き状に巻回、挿入されている。17は
巻回時の巻き芯となる金属パイプであり、正極板13の巻
き始めの位置に溶接固着されている。16は正極板の集電
のためのリード板であり、一端は金属パイプ17に、他端
は蓋板12に溶接固着される。通常正極リード板16には、
ステンレスおよびチタン等耐腐食性鋼が使用される。
電池ケース11および正極端子を備えた蓋板12で構成され
た電池容器の内部に、正極板13および負極板14がセパレ
ータ15を介して渦巻き状に巻回、挿入されている。17は
巻回時の巻き芯となる金属パイプであり、正極板13の巻
き始めの位置に溶接固着されている。16は正極板の集電
のためのリード板であり、一端は金属パイプ17に、他端
は蓋板12に溶接固着される。通常正極リード板16には、
ステンレスおよびチタン等耐腐食性鋼が使用される。
正極板を前記の如く構成する理由は、ステンレスおよ
びチタン製の平板状の正極リード板を正極板の巻き始め
の位置に溶接固着した場合、薄型の極板を巻回した時
に、真円に巻くことが困難であり、正極リード板のエッ
ジにより極板およびセパレータ15を破損し、内部ショー
トを生じる可能性が高いためである。
びチタン製の平板状の正極リード板を正極板の巻き始め
の位置に溶接固着した場合、薄型の極板を巻回した時
に、真円に巻くことが困難であり、正極リード板のエッ
ジにより極板およびセパレータ15を破損し、内部ショー
トを生じる可能性が高いためである。
18は負極板14の集電のためのリード板であり、一端は
負極板14に、他端は円筒形の負極端子を兼ねた金属ケー
ス11の内側面11aに圧着される。
負極板14に、他端は円筒形の負極端子を兼ねた金属ケー
ス11の内側面11aに圧着される。
発明が解決しようとする課題 しかしこのような構成では、渦巻き状に巻回された極
板群の中心の空間19は、金属パイプ17が大部分を占める
ため、極板群に電解液を注入する際に、電解液の浸透拡
散性が悪くなり、初期に不均等拡散したり、あるいは注
入電解液量が少なくなり、放電特性あるいは寿命性能が
悪くなることがあった。
板群の中心の空間19は、金属パイプ17が大部分を占める
ため、極板群に電解液を注入する際に、電解液の浸透拡
散性が悪くなり、初期に不均等拡散したり、あるいは注
入電解液量が少なくなり、放電特性あるいは寿命性能が
悪くなることがあった。
また、通常負極リード18は、円筒形の金属ケース内側
面11aに極板群による押圧力または負極リード18による
弾性力により圧着されるが、その圧着の強度が弱い場
合、もしくは圧着面に不導体膜が形成された場合、電池
本来の電流および電圧が得られない導通不良が発生す
る。
面11aに極板群による押圧力または負極リード18による
弾性力により圧着されるが、その圧着の強度が弱い場
合、もしくは圧着面に不導体膜が形成された場合、電池
本来の電流および電圧が得られない導通不良が発生す
る。
更に、正極リード板16として使用されるチタン等の耐
腐食性鋼は、電気抵抗率が約50〜60μΩ・cm（20℃）で
あり、電池の外部短絡等により10〜20Aの大電流が流れ
た場合、正極リード板16は約500〜600℃に発熱する。電
池の電解液として有機容媒を使用するリチウム電池等の
非水電解質電池の場合は、その内部で正極リード板16が
前記温度まで上昇すると、電解液に引火し、電池発火に
至るという課題があった。
腐食性鋼は、電気抵抗率が約50〜60μΩ・cm（20℃）で
あり、電池の外部短絡等により10〜20Aの大電流が流れ
た場合、正極リード板16は約500〜600℃に発熱する。電
池の電解液として有機容媒を使用するリチウム電池等の
非水電解質電池の場合は、その内部で正極リード板16が
前記温度まで上昇すると、電解液に引火し、電池発火に
至るという課題があった。
本発明は、前記のような従来の課題を解決し、長寿命
かつ安全性等の信頼性の高い、円筒形二次電池を提供す
ることを目的とする。
かつ安全性等の信頼性の高い、円筒形二次電池を提供す
ることを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するため、正極板の集電
の為のアルミニウムまたはその合金製リード板を、正極
の巻き始めの端に直接溶接し、かつ巻回の為の巻き芯棒
と同じ曲率半径でわん曲させたものである。
の為のアルミニウムまたはその合金製リード板を、正極
の巻き始めの端に直接溶接し、かつ巻回の為の巻き芯棒
と同じ曲率半径でわん曲させたものである。
作用 このような構成によると、注液された電解液量の増加
にともない、電池が長寿命となる。また負極リードの電
池ケース底部への溶接固着が容易となり、負極リードの
接触不良による電池性能低下が減少する。更に、電池の
外部短絡時の大電流による正極リード板の発熱が抑制さ
れ、電池の安全性が向上する。
にともない、電池が長寿命となる。また負極リードの電
池ケース底部への溶接固着が容易となり、負極リードの
接触不良による電池性能低下が減少する。更に、電池の
外部短絡時の大電流による正極リード板の発熱が抑制さ
れ、電池の安全性が向上する。
実施例 以下、本発明の詳細を図に示す実施例により説明す
る。まず第１図に示すように、円筒形の金属製電池ケー
ス１および正極端子を兼ねた蓋板２で構成された電池容
器の内部に薄型長尺の正極板３および負極板４がセパレ
ータ５を介して渦巻き状に巻回、挿入されている。６は
正極の集電のためのリード板であり、一端は正極板３
に、他端は蓋板２に直接溶接される。材質はアルミニウ
ムまたはその合金である。ここで第２図は正極板３およ
び正極リード板６との溶接固着状態を示す図であり、正
極リード板６は正極板３の巻き始めの位置3aに溶接固着
される。ここで通常正極リード板６は、２〜5mmの幅を
有するが、電池の高レート放電により大電流を得るため
には、その断面積が大である方が電気抵抗に関して有利
である。しかしながら正極リード板６が、平板状であっ
た場合は、その幅を広くすると極板群を真円に巻回する
ことが困難でまた極板群を巻回構成した際の中心の巻き
芯空間部９の体積が大となり挿入できる電池活物質量が
減ることとなる。また、無理に巻回すると、正極リード
板のエッジで極板群を破損し、内部ショートを生じる。
そこで第２図の如く正極リード板６を、巻回のための巻
き芯棒８と同じ曲率半径Ｒでわん曲させると、巻き芯空
間部９の体積は大きくならない。しかもわん曲させた正
極リード板６を巻回のための巻き芯棒８に当接して巻回
することにより、例えば正極リード板６が正極３の巻き
始めの位置3a以外に溶接した場合に比べて、巻回時の極
板のズレが減り、巻回作業が容易になる。つまり、巻回
時の巻き芯の役割を兼ねている。更に、内部ショートに
関しても安全性が高くなる。
る。まず第１図に示すように、円筒形の金属製電池ケー
ス１および正極端子を兼ねた蓋板２で構成された電池容
器の内部に薄型長尺の正極板３および負極板４がセパレ
ータ５を介して渦巻き状に巻回、挿入されている。６は
正極の集電のためのリード板であり、一端は正極板３
に、他端は蓋板２に直接溶接される。材質はアルミニウ
ムまたはその合金である。ここで第２図は正極板３およ
び正極リード板６との溶接固着状態を示す図であり、正
極リード板６は正極板３の巻き始めの位置3aに溶接固着
される。ここで通常正極リード板６は、２〜5mmの幅を
有するが、電池の高レート放電により大電流を得るため
には、その断面積が大である方が電気抵抗に関して有利
である。しかしながら正極リード板６が、平板状であっ
た場合は、その幅を広くすると極板群を真円に巻回する
ことが困難でまた極板群を巻回構成した際の中心の巻き
芯空間部９の体積が大となり挿入できる電池活物質量が
減ることとなる。また、無理に巻回すると、正極リード
板のエッジで極板群を破損し、内部ショートを生じる。
そこで第２図の如く正極リード板６を、巻回のための巻
き芯棒８と同じ曲率半径Ｒでわん曲させると、巻き芯空
間部９の体積は大きくならない。しかもわん曲させた正
極リード板６を巻回のための巻き芯棒８に当接して巻回
することにより、例えば正極リード板６が正極３の巻き
始めの位置3a以外に溶接した場合に比べて、巻回時の極
板のズレが減り、巻回作業が容易になる。つまり、巻回
時の巻き芯の役割を兼ねている。更に、内部ショートに
関しても安全性が高くなる。
また第１図において、７は負極の集電のためのリード
板である。従来の構成であれば、巻き芯空間部９には巻
回の巻き芯として金属パイプが挿入されていたが、本発
明ではその必要が無く、巻き芯空間部９を利用して負極
リード板７の電池ケース底面部1aへの溶接固着が可能と
なる。その結果、電池内部での負極リード板の接触不良
の要因を取り除くことができる。
板である。従来の構成であれば、巻き芯空間部９には巻
回の巻き芯として金属パイプが挿入されていたが、本発
明ではその必要が無く、巻き芯空間部９を利用して負極
リード板７の電池ケース底面部1aへの溶接固着が可能と
なる。その結果、電池内部での負極リード板の接触不良
の要因を取り除くことができる。
ここで本発明による円筒形二次電池および従来の構成
による円筒形二次電池を試作し、寿命特性および外部短
絡試験による安全性を比較した。電池系としてはリチウ
ム二次電池を選択し、0.1c充放電（20℃）で電池容量お
よびサイクル数をプロットしたものを第３図に示す。こ
の結果より、本発明による電池は、従来の構成による電
池よりも、サイクル寿命特性が優れている。これは、従
来の構成で、巻き芯のための金属パイプが占めていた空
間に、電解液を注液保持できることが理由であり、サイ
クル数が増えた時の電解液枯れにより電池容量減少を軽
減しているものである。
による円筒形二次電池を試作し、寿命特性および外部短
絡試験による安全性を比較した。電池系としてはリチウ
ム二次電池を選択し、0.1c充放電（20℃）で電池容量お
よびサイクル数をプロットしたものを第３図に示す。こ
の結果より、本発明による電池は、従来の構成による電
池よりも、サイクル寿命特性が優れている。これは、従
来の構成で、巻き芯のための金属パイプが占めていた空
間に、電解液を注液保持できることが理由であり、サイ
クル数が増えた時の電解液枯れにより電池容量減少を軽
減しているものである。
また、外部短絡による安全性試験では両者とも正極リ
ード板の表面温度を熱電対により測定した。その結果を
第４図に示す。この結果より、本発明のリード板は最大
表面温度が120℃程度までしか上昇せず、電池自体も10
ヶ試験したが発火は見られなかった。ところが従来の構
成によるリード板は、最大表面温度が600〜700℃まで上
昇し、試験電池10ヶ中３ヶが発火に至った。これは従来
の構成によるチタン製の正極リード板の電気抵抗率が約
50〜60μΩ・cm（20℃）であるのに対し、本発明のアル
ミニウム製の正極リード板の電気抵抗率が約４〜６μΩ
・cm（20℃）であるので、短絡電流による発熱が抑えら
れ、電解液に引火することが無いためである。
ード板の表面温度を熱電対により測定した。その結果を
第４図に示す。この結果より、本発明のリード板は最大
表面温度が120℃程度までしか上昇せず、電池自体も10
ヶ試験したが発火は見られなかった。ところが従来の構
成によるリード板は、最大表面温度が600〜700℃まで上
昇し、試験電池10ヶ中３ヶが発火に至った。これは従来
の構成によるチタン製の正極リード板の電気抵抗率が約
50〜60μΩ・cm（20℃）であるのに対し、本発明のアル
ミニウム製の正極リード板の電気抵抗率が約４〜６μΩ
・cm（20℃）であるので、短絡電流による発熱が抑えら
れ、電解液に引火することが無いためである。
発明の効果 以上のように本発明によれば、薄型長尺の正極板と負
極板をセパレータを介して渦巻き状に巻回して構成する
円筒形二次電池において、巻き芯空間部に電解液を保持
することにより、寿命特性を向上させることができる。
また、外部短絡による正極リード板の発熱を抑え、発火
に対する安全性を向上させることができる。
極板をセパレータを介して渦巻き状に巻回して構成する
円筒形二次電池において、巻き芯空間部に電解液を保持
することにより、寿命特性を向上させることができる。
また、外部短絡による正極リード板の発熱を抑え、発火
に対する安全性を向上させることができる。
第１図は本発明の実施例における円筒形二次電池の縦断
面図、第２図は本発明の実施例における正極およびリー
ド板の構成を示す図、第３図は、本発明の実施例および
従来例における円筒形二次電池の寿命特性を示す図、第
４図は、本発明の実施例および従来例における円筒形二
次電池の外部短絡時における正極リード板の表面温度を
示す図、第５図は従来例における円筒形二次電池の縦断
面図である。 １……電池ケース、1a……電池ケース底部、２……蓋
板、３……正極板、４……負極板、５……セパレータ、
６……正極リード板、７……負極リード板、８……巻き
芯棒、９……巻き芯空間部。
面図、第２図は本発明の実施例における正極およびリー
ド板の構成を示す図、第３図は、本発明の実施例および
従来例における円筒形二次電池の寿命特性を示す図、第
４図は、本発明の実施例および従来例における円筒形二
次電池の外部短絡時における正極リード板の表面温度を
示す図、第５図は従来例における円筒形二次電池の縦断
面図である。 １……電池ケース、1a……電池ケース底部、２……蓋
板、３……正極板、４……負極板、５……セパレータ、
６……正極リード板、７……負極リード板、８……巻き
芯棒、９……巻き芯空間部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 善一郎 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 平２−56849（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−45931（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−61468（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/22 - 2/28 H01M 10/04
Claims (2)
- 【請求項１】薄型長尺の負極板および正極板をセパレー
タを介して渦巻き状に巻回した極板群において、正極板
のリード板を、正極の巻き始めの端に直接溶接し、かつ
巻回のための巻き芯棒と同じ曲率半径でわん曲させたこ
とを特徴とする円筒形二次電池。 - 【請求項２】前記正極板のリード板として、アルミニウ
ムまたはその合金を使用した特許請求の範囲第１項記載
の円筒形二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286163A JP2764958B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 円筒形二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286163A JP2764958B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 円筒形二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132758A JPH02132758A (ja) | 1990-05-22 |
| JP2764958B2 true JP2764958B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=17700755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63286163A Expired - Lifetime JP2764958B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 円筒形二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764958B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060111838A (ko) * | 2005-04-25 | 2006-10-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법 |
| JP2008218202A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Sony Corp | 電極および電池 |
| JP5456333B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2014-03-26 | 三洋電機株式会社 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
| WO2012105362A1 (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| JP2012186134A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集電体用三次元網状アルミニウム多孔体及びその製造方法 |
| CN103387160B (zh) * | 2012-05-11 | 2016-12-14 | Tdk株式会社 | 隔离物卷绕芯以及具备其的卷型物 |
| JP7225111B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2023-02-20 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池の製造方法 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63286163A patent/JP2764958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02132758A (ja) | 1990-05-22 |
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Legal Events
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