JP2941927B2 - 角型リチウム二次電池 - Google Patents
角型リチウム二次電池Info
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- JP2941927B2 JP2941927B2 JP2272672A JP27267290A JP2941927B2 JP 2941927 B2 JP2941927 B2 JP 2941927B2 JP 2272672 A JP2272672 A JP 2272672A JP 27267290 A JP27267290 A JP 27267290A JP 2941927 B2 JP2941927 B2 JP 2941927B2
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- Japan
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- electrode plate
- positive electrode
- negative electrode
- secondary battery
- lithium secondary
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- 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
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
-
- 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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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種電子機器の電源として用いられる角
型リチウム二次電池に関するものである。
型リチウム二次電池に関するものである。
従来、小型の二次電池はOA,FA,家電，通信機等のポー
タブル電子機器用電源として幅広く使用されており、さ
らに機器に装着した場合に容積効率が良く、機器の小型
化，軽量化につながる角型の二次電池が要求されてい
る。
タブル電子機器用電源として幅広く使用されており、さ
らに機器に装着した場合に容積効率が良く、機器の小型
化，軽量化につながる角型の二次電池が要求されてい
る。
第10図は従来の角型密閉式ニッケルカドミウム電池を
示す断面図であり、図において、（21）は活物質（22）
が塗布または含浸され、セパレータ（図示せず）と交互
に複数個配置された集電体、（23），（24）は露出した
集電体、（27）は露出した集電体（23）とリード端子
（25）を介して電気的に集合接続された正極端子、（2
8）は露出した集電体（24）とリード端子（26）を介し
て電気的に集合接続され、電池のケースをかねる負極端
子である。同様な例として電池技術（1989,創刊号,p.62
〜80,（社）電気化学協会電池技術委員会）に掲載され
た角型密閉式ニッケルカドミウム電池の構造が挙げられ
る。
示す断面図であり、図において、（21）は活物質（22）
が塗布または含浸され、セパレータ（図示せず）と交互
に複数個配置された集電体、（23），（24）は露出した
集電体、（27）は露出した集電体（23）とリード端子
（25）を介して電気的に集合接続された正極端子、（2
8）は露出した集電体（24）とリード端子（26）を介し
て電気的に集合接続され、電池のケースをかねる負極端
子である。同様な例として電池技術（1989,創刊号,p.62
〜80,（社）電気化学協会電池技術委員会）に掲載され
た角型密閉式ニッケルカドミウム電池の構造が挙げられ
る。
従来の角型密閉式ニッケルカドミウム電池は上記のよ
うに角型電池が構成され、機器に挿入した場合、円筒型
電池では空間になる四隔が、角型で容量に寄与するた
め、実質的に高エネルギー密度を達成している。
うに角型電池が構成され、機器に挿入した場合、円筒型
電池では空間になる四隔が、角型で容量に寄与するた
め、実質的に高エネルギー密度を達成している。
しかし、電池の高性能化の要求から高エネルギー密
度，高電圧，長期保存性に優れたリチウム二次電池が要
求されている。
度，高電圧，長期保存性に優れたリチウム二次電池が要
求されている。
第11図，第12図はそれぞれ角型リチウム二次電池の正
極板および負極板の構造を示す側面図であって、（30）
はアルミニウムやステンレス等の薄板からなる集電体
（31）とその集電体（31）上に塗布された再充電可能な
活物質（32）とからなる正極板、（33）は正極板（30）
の上部に設けられた集電のための耳部、（40）はリチウ
ム金属あるいはリチウムアルミニウム合金からなる負極
板、（41）は負極板（40）の上部に設けられた集電のた
めの耳部である。
極板および負極板の構造を示す側面図であって、（30）
はアルミニウムやステンレス等の薄板からなる集電体
（31）とその集電体（31）上に塗布された再充電可能な
活物質（32）とからなる正極板、（33）は正極板（30）
の上部に設けられた集電のための耳部、（40）はリチウ
ム金属あるいはリチウムアルミニウム合金からなる負極
板、（41）は負極板（40）の上部に設けられた集電のた
めの耳部である。
この角型リチウム二次電池は、第10図に示す角型密閉
式ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正極板
（30）と負極板（40）とがセパレータ（図示せず）を介
して交互に複数個配置され、正極板（30）は耳部（33）
を集合させ電気的に接続させたリード端子（25）を介し
て正極端子（27）に接続し、負極板（40）は耳部（41）
を集合させた電気的に接続させたリード端子（26）を介
して電池のケースをかねる負極端子（28）に接続してい
る。
式ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正極板
（30）と負極板（40）とがセパレータ（図示せず）を介
して交互に複数個配置され、正極板（30）は耳部（33）
を集合させ電気的に接続させたリード端子（25）を介し
て正極端子（27）に接続し、負極板（40）は耳部（41）
を集合させた電気的に接続させたリード端子（26）を介
して電池のケースをかねる負極端子（28）に接続してい
る。
この角型リチウム二次電池は、放電時はリチウムがセ
パレータ中の電解液中にリチウムイオンとして溶け出
し、そのリチウムイオンが活物質（32）と結合し、充電
時は活物質（32）とリチウムとが解離してリチウムイオ
ンとして電解液中に放出され、負極板（40）上に再析出
して、充放電動作を行っている。
パレータ中の電解液中にリチウムイオンとして溶け出
し、そのリチウムイオンが活物質（32）と結合し、充電
時は活物質（32）とリチウムとが解離してリチウムイオ
ンとして電解液中に放出され、負極板（40）上に再析出
して、充放電動作を行っている。
上記のような角型リチウム二次電池では、充放電のく
り返しにより再析出したリチウムがデンドライト（樹木
状）となり、これがセパレータをつき破り、正極と負極
との局部短絡を起こす可能性があり、最悪の場合、内部
の局部的な発熱により発火，破裂に至るという問題点が
あった。
り返しにより再析出したリチウムがデンドライト（樹木
状）となり、これがセパレータをつき破り、正極と負極
との局部短絡を起こす可能性があり、最悪の場合、内部
の局部的な発熱により発火，破裂に至るという問題点が
あった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、内部短絡による電池の発火，破裂を未然
に防止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リチウム二
次電池を得ることを目的とする。
されたもので、内部短絡による電池の発火，破裂を未然
に防止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リチウム二
次電池を得ることを目的とする。
この発明に係る角型リチウム二次電池は、正極板がプ
ラスチックフィルム上に金属被膜と正極活物質とを積層
し、かつ、その金属被膜の一部にヒューズ部を有する構
成としたものである。
ラスチックフィルム上に金属被膜と正極活物質とを積層
し、かつ、その金属被膜の一部にヒューズ部を有する構
成としたものである。
この発明における角型リチウム二次電池は、正極板に
金属被膜からなるヒューズ部が形成されていることによ
り、充放電のくり返しによりリチウムのデンドライトが
形成され、内部短絡が発生しても、その内部短絡による
過大電流がヒューズ部に集中し、ヒューズ部が溶解切断
する。
金属被膜からなるヒューズ部が形成されていることによ
り、充放電のくり返しによりリチウムのデンドライトが
形成され、内部短絡が発生しても、その内部短絡による
過大電流がヒューズ部に集中し、ヒューズ部が溶解切断
する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、図
において（１）は正極端子、（２）は角型ケースをかね
る負極端子である。
において（１）は正極端子、（２）は角型ケースをかね
る負極端子である。
次に、この発明の角型リチウム二次電池の内部構造に
ついて説明する。
ついて説明する。
第２図はこの発明の内部構造の一例を示す斜視図であ
り、（３）はその上部一端に欠落部、他端に集電部を有
する正極板、（４）はその上部一端に欠落部を有する負
極板、（５）はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、（６）は正極板（３）あるいは負極板（４）の集電
用金属板、（6a），（6b）は集電用金属板（６）の一端
に設けられた正極用リード端子および負極用リード端子
である。
り、（３）はその上部一端に欠落部、他端に集電部を有
する正極板、（４）はその上部一端に欠落部を有する負
極板、（５）はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、（６）は正極板（３）あるいは負極板（４）の集電
用金属板、（6a），（6b）は集電用金属板（６）の一端
に設けられた正極用リード端子および負極用リード端子
である。
この角型リチウム二次電池は、正極板（３）の集電部
と負極板（４）の欠落部とが対向するように正極板
（３）とセパレータ（５）と負極板（４）とを交互に複
数個重ね合わせて配置し、正極板（３）の集電部同士を
集電用金属板（６）で電気的に接続し、正極用リード端
子（6a）を正極端子（１）に接続し、また負極板（４）
同士を集電用金属板（６）で電気的に接続し、負極用リ
ード端子（6b）を負極端子（２）に接続して構成し、セ
パレータ（５）は電解液が含浸されている。
と負極板（４）の欠落部とが対向するように正極板
（３）とセパレータ（５）と負極板（４）とを交互に複
数個重ね合わせて配置し、正極板（３）の集電部同士を
集電用金属板（６）で電気的に接続し、正極用リード端
子（6a）を正極端子（１）に接続し、また負極板（４）
同士を集電用金属板（６）で電気的に接続し、負極用リ
ード端子（6b）を負極端子（２）に接続して構成し、セ
パレータ（５）は電解液が含浸されている。
ここで、各構成について詳細に説明する。
第３図および第４図はこの発明に用いる正極板の一例
を示す一部破断平面図である。
を示す一部破断平面図である。
正極板（３）は、欠落部（3f）を有するプラスチック
フィルム（3a）の基板上に金属被膜（3b）を蒸着形成し
た後、その金属被膜（3b）の一部をパターニングして除
去し、集電部（3c）とヒューズ部（3d）を形成し、さら
に集電部（3c）とヒューズ部（3d）を除く金属被膜（3
b）上に再充電可能な正極活物質（3e）を塗布して作製
している。
フィルム（3a）の基板上に金属被膜（3b）を蒸着形成し
た後、その金属被膜（3b）の一部をパターニングして除
去し、集電部（3c）とヒューズ部（3d）を形成し、さら
に集電部（3c）とヒューズ部（3d）を除く金属被膜（3
b）上に再充電可能な正極活物質（3e）を塗布して作製
している。
ここで、正極活物質（3e）としては、リチウムと複合
化したMnO2,V2O5,TiS2,MoS2などの酸化物やポリアニリ
ン，ポリピロールなどの導電性ポリマーなどが用いられ
る。
化したMnO2,V2O5,TiS2,MoS2などの酸化物やポリアニリ
ン，ポリピロールなどの導電性ポリマーなどが用いられ
る。
第５図はこの発明に用いる負極板の一例を示す平面図
である。
である。
負極板（４）は、リチウムを主体とする活物質で構成
され、前述の正極板（３）の集電部（3c）と対向する部
位に欠落部（4a）を有している。
され、前述の正極板（３）の集電部（3c）と対向する部
位に欠落部（4a）を有している。
ここで、活物質としてはリチウム金属，リチウムアル
ミニウム合金，リチウムと他の元素との合金が用いられ
る。
ミニウム合金，リチウムと他の元素との合金が用いられ
る。
第６図はこの発明に用いるセパレータの一例を示す平
面図である。
面図である。
セパレータ（５）はポリプロピレン，ポリエチレンな
どの微孔性フィルムや不織物で構成され、正極板（３）
と負極板（４）の欠落部（3f），（4a）と対向する部分
に欠落部（5a）を有している。
どの微孔性フィルムや不織物で構成され、正極板（３）
と負極板（４）の欠落部（3f），（4a）と対向する部分
に欠落部（5a）を有している。
第７図はこの発明に用いる集電用金属板の一例を示す
側面図である。
側面図である。
集電用金属板（６）は交互に折り曲げた形状をとり、
その一端を正極用あるいは負極用リード端子（6a），
（6b）としている。
その一端を正極用あるいは負極用リード端子（6a），
（6b）としている。
次に集電用金属板による集電方法について説明する。
正極板（３）と負極板（４）はセパレータ（５）を介
して交互に複数個重ね合わせて配置されており、第８図
に示すように正極板（３）の集電部（3c）同士を集電用
金属板（６）によって機械的にカシメて接続し、さらに
第９図に示すように負極板（４）同士を欠落部（4a）の
反対側で集電用金属板（６）によって機械的にカシメて
接続している。
して交互に複数個重ね合わせて配置されており、第８図
に示すように正極板（３）の集電部（3c）同士を集電用
金属板（６）によって機械的にカシメて接続し、さらに
第９図に示すように負極板（４）同士を欠落部（4a）の
反対側で集電用金属板（６）によって機械的にカシメて
接続している。
次にこの角型リチウム二次電池の動作について説明す
る。
る。
放電時は負極板（４）からセパレータ（５）に含浸さ
れた電解液中にリチウムがイオンとなって溶け出し、そ
のリチウムイオンが正極板（３）の正極活物質（3e）と
結合し、充電時は正極活物質（3e）とリチウムとが解離
してリチウムイオンとして電解液中に放出され、負極板
（４）上にリチウムが析出して充放電をくり返すもので
ある。
れた電解液中にリチウムがイオンとなって溶け出し、そ
のリチウムイオンが正極板（３）の正極活物質（3e）と
結合し、充電時は正極活物質（3e）とリチウムとが解離
してリチウムイオンとして電解液中に放出され、負極板
（４）上にリチウムが析出して充放電をくり返すもので
ある。
この時、負極板（４）上に析出するリチウムはデンド
ライト（樹木状）となり、セパレータ（５）をつき破
り、正極板（３）と負極板（４）との内部短絡が発生し
ても、短絡した正・負極板に他の正・負極板から集中し
て流れ込む短絡電流による過大電流によって正極板
（３）に設けられたヒューズ部（3d）が溶断され、それ
以降の他の正・負極板からの電流の流れ込みを防止して
いる。したがって、内部短絡した正・負極板のみの損失
であり、電池の発火，破裂等の最悪の状態を防ぐことが
できる。さらに、内部短絡した正極板のみを切り離すこ
とになり、電池は再び動作可能となる。
ライト（樹木状）となり、セパレータ（５）をつき破
り、正極板（３）と負極板（４）との内部短絡が発生し
ても、短絡した正・負極板に他の正・負極板から集中し
て流れ込む短絡電流による過大電流によって正極板
（３）に設けられたヒューズ部（3d）が溶断され、それ
以降の他の正・負極板からの電流の流れ込みを防止して
いる。したがって、内部短絡した正・負極板のみの損失
であり、電池の発火，破裂等の最悪の状態を防ぐことが
できる。さらに、内部短絡した正極板のみを切り離すこ
とになり、電池は再び動作可能となる。
ここで、この発明は短絡電流によるジュール熱により
蒸着金属被膜を溶断することが動作の基本となってお
り、この熱によって電解液の発火，発熱を誘発しない様
に、電解液の選定に注意する必要がある。
蒸着金属被膜を溶断することが動作の基本となってお
り、この熱によって電解液の発火，発熱を誘発しない様
に、電解液の選定に注意する必要がある。
なお、上記実施例では、内部短絡による動作を説明し
たが、ヒューズ部の金属被膜の厚み、パターンの幅を調
節することにより、外部短絡によっても動作させること
もできる。また、正・負極板の集電を金属板を用いて接
続する方法をとっているので、極板の上方の空間を極力
小さくすることができ、容積効率の高い電池が得られ
る。
たが、ヒューズ部の金属被膜の厚み、パターンの幅を調
節することにより、外部短絡によっても動作させること
もできる。また、正・負極板の集電を金属板を用いて接
続する方法をとっているので、極板の上方の空間を極力
小さくすることができ、容積効率の高い電池が得られ
る。
以上のように、この発明によれば正極板をプラスチッ
クフィルム上にヒューズ部を有した金属被膜を形成し、
その上に正極活性物質を塗布した構成としているので、
内部短絡時にそのヒューズ部が溶断され、発火，破裂等
の事故を未然に防止し、安全性の高い角型リチウム二次
電池が得られる効果がある。
クフィルム上にヒューズ部を有した金属被膜を形成し、
その上に正極活性物質を塗布した構成としているので、
内部短絡時にそのヒューズ部が溶断され、発火，破裂等
の事故を未然に防止し、安全性の高い角型リチウム二次
電池が得られる効果がある。
さらに、内部短絡の発生により損傷した正極板が切り
離されるので、再び動作可能となる角型リチウム二次電
池が得られる効果がある。
離されるので、再び動作可能となる角型リチウム二次電
池が得られる効果がある。
第１図はこの発明による一実施例を示す斜視図、第２図
はこの発明の内部構造の一例を示す斜視図、第３図およ
び第４図はそれぞれこの発明に用いる正極板の一例を示
す一部破断平面図、第５図はこの発明に用いる負極板の
一例を示す平面図、第６図はこの発明に用いるセパレー
タの一例を示す平面図、第７図はこの発明に用いる集電
用金属板の一例を示す側面図、第８図および第９図はそ
れぞれこの発明における正極板および負極板の集電構造
を示す一部断面図、第10図は従来の角型密閉式ニッケル
カドミウム電池を示す断面図、第11図および第12図は従
来の角型リチウム二次電池の正極板および負極板の平面
図である。 図において、（３）は正極板、（3a）はプラスチックフ
ィルム、（3b）は金属被膜、（3d）はヒューズ部、（3
e）は正極活物質、（４）は負極板、（５）はセパレー
タである。 なお、各図面中同一符号は同一または相当部分を示す。
はこの発明の内部構造の一例を示す斜視図、第３図およ
び第４図はそれぞれこの発明に用いる正極板の一例を示
す一部破断平面図、第５図はこの発明に用いる負極板の
一例を示す平面図、第６図はこの発明に用いるセパレー
タの一例を示す平面図、第７図はこの発明に用いる集電
用金属板の一例を示す側面図、第８図および第９図はそ
れぞれこの発明における正極板および負極板の集電構造
を示す一部断面図、第10図は従来の角型密閉式ニッケル
カドミウム電池を示す断面図、第11図および第12図は従
来の角型リチウム二次電池の正極板および負極板の平面
図である。 図において、（３）は正極板、（3a）はプラスチックフ
ィルム、（3b）は金属被膜、（3d）はヒューズ部、（3
e）は正極活物質、（４）は負極板、（５）はセパレー
タである。 なお、各図面中同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 須藤 尚志 千葉県松戸市稔台333番地 東洋高砂乾 電池株式会社開発部内 (72)発明者 望月 康正 千葉県松戸市稔台333番地 東洋高砂乾 電池株式会社開発部内 (56)参考文献 特開 昭50−12540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−216471（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 4/02 H01M 2/34
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムを主体とする負極板と正極板とを
セパレータを介して複数枚重ね合わせて角型容器内に収
納された角型リチウム二次電池において、前記正極板
は、プラスチックフィルム上に金属被膜と正極活物質と
が積層され、かつ、前記金属被膜の一部に形成されたヒ
ューズ部を有することを特徴とする角型リチウム二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272672A JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272672A JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147574A JPH04147574A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2941927B2 true JP2941927B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17517184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2272672A Expired - Fee Related JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941927B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2821983B1 (fr) | 2001-03-07 | 2003-08-15 | Schneider Electric Ind Sa | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
| KR100509437B1 (ko) * | 2003-01-27 | 2005-08-26 | 주식회사 에너랜드 | 적층형 리튬이차전지 및 그 제조방법 |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP2272672A patent/JP2941927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147574A (ja) | 1992-05-21 |
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