JP3116643B2 - Electrochemical element, assembled battery, and method of manufacturing electrochemical element - Google Patents

Electrochemical element, assembled battery, and method of manufacturing electrochemical element

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JP3116643B2 JP05076840A JP7684093A JP3116643B2 JP 3116643 B2 JP3116643 B2 JP 3116643B2 JP 05076840 A JP05076840 A JP 05076840A JP 7684093 A JP7684093 A JP 7684093A JP 3116643 B2 JP3116643 B2 JP 3116643B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気化学的にイオンを
電極に出入りさせる電気化学素子、特にリチウム二次電
池の構造及びその電極、該電池を用いた組電池並びにそ
れらの製造方法に関するものである。なお、本明細書に
おいては電気化学素子として電池を例に説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical element for electrochemically moving ions into and out of an electrode, and more particularly to a structure of a lithium secondary battery, an electrode thereof, an assembled battery using the battery, and a method of manufacturing the same. It is. In this specification, a battery will be described as an example of an electrochemical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気化学的に電極にイオンを出し入れす
る電気化学素子としては、例えば電池がある。通常の電
池は、放電の際に外部回路から電子を、電解質から陽イ
オンを取り込むか、あるいは外部回路から電子を取り込
み電解質に陰イオンを放出する正極と、正極と反対の動
作をする負極が、電解質を含む、電子伝導性の無いセパ
レータと呼ばれる層を介して対向する構造になってい
る。
2. Description of the Related Art As an electrochemical element for electrochemically transferring ions into and out of an electrode, there is, for example, a battery. In a normal battery, a positive electrode that takes in electrons from an external circuit during discharge and a cation from the electrolyte or takes in electrons from an external circuit and releases an anion to the electrolyte, and a negative electrode that operates in the opposite direction to the positive electrode, It has a structure in which the electrodes are opposed to each other via a layer called a separator having no electron conductivity and containing an electrolyte.

【0003】電極は、いわゆるマンガン乾電池であれ
ば、正極は活物質である二酸化マンガンと導電剤である
カーボンと電解液を練った正極合剤に集電用の炭素棒を
突き刺したものであり、負極は活物質である亜鉛の缶で
ある。
[0003] If the electrode is a so-called manganese dry battery, the positive electrode is obtained by piercing a positive electrode mixture prepared by kneading manganese dioxide as an active material, carbon as a conductive agent and an electrolyte with a carbon rod for current collection. The negative electrode is a can of zinc as an active material.

【0004】このような構造の電池では、大きな電流を
取ろうとすると、電流密度が高まり集電棒近辺の活物質
ばかりが使用されることになり、実用上の電池容量が減
少していた。特に電解質の電気伝導度が小さい、リチウ
ムイオンを用いる非水電解質電池の場合にこの現象は顕
著であった。
In the battery having such a structure, when an attempt is made to obtain a large current, the current density is increased and only the active material near the current collector is used, so that the practical battery capacity is reduced. In particular, this phenomenon was remarkable in the case of a non-aqueous electrolyte battery using lithium ions, in which the electric conductivity of the electrolyte was small.

【0005】リチウム二次電池は軽量で高電圧が得られ
るため、携帯用小型電子機器のみならず、貯蔵用大型電
池用としても開発が盛んに行われている。
[0005] Since a lithium secondary battery is lightweight and can obtain a high voltage, it has been actively developed not only for a small portable electronic device but also for a large storage battery.

【0006】このリチウム二次電池においては、以前は
負極材料としてリチウム金属単体が用いられていたが、
リチウム金属の樹状析出により内部短絡を引き起こす等
問題があった。よって近年では負極材料として炭素を用
い、リチウムイオンを挿入、脱離させる方法が主流にな
りつつある。この電極を用いることによってリチウム金
属を用いた場合と同程度の電圧を有し、なおかつ樹状析
出のない安全性の高い電池が可能になった。この負極の
構成は熱分解炭素,カーボンブラック,コークス,グラ
ファイト等の炭素材料を用い、成形のためバインダーを
用いて結着させている。
In this lithium secondary battery, lithium metal alone was used as a negative electrode material before.
There are problems such as an internal short circuit caused by lithium metal dendritic precipitation. Therefore, in recent years, a method of using carbon as a negative electrode material and inserting and removing lithium ions has become mainstream. The use of this electrode has made it possible to provide a highly safe battery having a voltage equivalent to that of the case of using lithium metal and having no dendritic deposition. The structure of this negative electrode is such that a carbon material such as pyrolytic carbon, carbon black, coke, and graphite is used, and a binder is used for molding to bind the carbon material.

【0007】リチウム二次電池用正極材料としては高電
圧、高エネルギー密度の電池が可能で、構造を保ちつつ
リチウムイオンの挿入、脱離反応を行う物質が求められ
ており、様々な物質が提案されている。例としては、T
iS2,MnO2,V2O5,LiCoO2,LiNiO2,
LiMn2O4等が挙げられる。正極の構成材料としては
これらの正極活物質を主成分とし、導電性を向上させる
ため黒鉛等を加えており、また負極と同様に成型性を持
たせるために、バインダーを添加して接着させている。
[0007] As a positive electrode material for a lithium secondary battery, a material capable of high voltage and high energy density and capable of inserting and removing lithium ions while maintaining the structure is required. Various materials have been proposed. Have been. For example, T
iS2, MnO2, V2O5, LiCoO2, LiNiO2,
LiMn2O4 and the like. As a constituent material of the positive electrode, these positive electrode active materials are used as main components, graphite and the like are added to improve conductivity, and a binder is added and adhered to give moldability similarly to the negative electrode. I have.

【0008】従来のリチウム二次電池においては、上記
両電極の間にセパレータを介在させ、電解液として非水
系有機溶媒を用いており、電池構造としてはコイン型も
しくは円筒型角型等がある。
In a conventional lithium secondary battery, a separator is interposed between the two electrodes, and a non-aqueous organic solvent is used as an electrolyte. The battery has a coin type or a cylindrical prism type.

【0009】一般的に電池において大電流を得ようとす
る場合、電極面積を出来得る限り大きくすることが試み
られている。特にリチウム二次電池においては、電解液
として導電率の比較的低い有機溶媒を用いているので、
電極の大面積化は特に重要となる。
In general, when obtaining a large current in a battery, attempts have been made to increase the electrode area as much as possible. Particularly in lithium secondary batteries, since an organic solvent having relatively low conductivity is used as the electrolyte,
It is particularly important to increase the area of the electrode.

【0010】図12は例えば「電池便覧」(電池便覧編
集委員会編、丸善平成2年発行)の124ページにしめ
された従来のコイン型電池を示す半断面側面図である。
1は正極、2は負極、3はセパレータ、4はシール材で
ある。
FIG. 12 is a half sectional side view showing a conventional coin-type battery shown on page 124 of, for example, "Battery Handbook" (edited by Battery Handbook Editing Committee, published by Maruzen 1990).
1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, 3 is a separator, and 4 is a sealing material.

【0011】このような構造の平板状電池では電極面積
を大きくするには限りがある。そこで、電気伝導度の小
さい電解質の場合でも、大きな電流が取れるように、大
電流を取るタイプの電池として帯状の電極を巻き上げる
ことで電極面積を大きくした円筒型電池が作られてい
る。例えば特開平2ー51875号公報に記載されてい
るように、帯状の電極とセパレータを積層し巻き上げた
構造にすることで実質的電流密度を下げる工夫がされて
いた。また、帯状の電極とセパレータを別々に製造し積
層するのが通常の組立方法であった。
In the flat battery having such a structure, there is a limit in increasing the electrode area. Therefore, a cylindrical battery having a large electrode area by winding up a strip-shaped electrode has been manufactured as a battery of a type that takes a large current so that a large current can be obtained even in the case of an electrolyte having a small electric conductivity. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-51875, a method has been devised to substantially reduce the current density by laminating and winding up a strip-shaped electrode and a separator. In addition, the usual assembling method has been to separately manufacture and laminate a strip-shaped electrode and a separator.

【0012】また、平板状の電極を用いて大面積を得る
ためには、いわゆる短冊状の電極をつなぐ構造を採るの
が従来の方法であった。図13は同じく「電池便覧」
(電池便覧編集委員会編、丸善平成2年発行)の188
ページにしめされた従来のクラッド式鉛電池の構造を示
す分解斜視図である。短冊状の正極1と負極2は共に集
電タブと接続棒で櫛歯のようにつながれ、セパレータを
介して配置され、ひとつの容器に入れられる。
Further, in order to obtain a large area by using a flat electrode, a conventional method has been to adopt a structure in which so-called strip electrodes are connected. Fig. 13 is also the "Battery Handbook"
(Battery Handbook Editing Committee, published by Maruzen 1990) 188
It is a disassembled perspective view which shows the structure of the conventional clad type lead battery shown in the page. Both the strip-shaped positive electrode 1 and the strip-shaped negative electrode 2 are connected like a comb with a current collecting tab and a connecting rod, arranged via a separator, and put in one container.

【0013】一方高い電圧を誇るリチウム二次電池とい
えども高々3〜4Vである。したがってそれ以上の電圧
を要求する場合、電池を直列に接続する方法が採られ
る。
On the other hand, a lithium secondary battery boasting a high voltage is at most 3 to 4 V. Therefore, when a higher voltage is required, a method of connecting batteries in series is adopted.

【0014】自動車用鉛電池のように例えばひとつの電
池で12V出るように見える場合、槽内を複数に区切
り、その区切り毎に正極板と負極板をセパレータを介し
て組み合わせた単電池要素と電解液が入っており、区切
り1つが単電池となってこの単電池を集電タブと集電棒
を介して直列に接続している。いわゆるパック電池のよ
うに、単電池として組み立てた円筒型電池や角型電池を
スポット溶接で直列接続したものを容器に入れるものも
ある。一方燃料電池や、電力貯蔵用のレドックスフロー
電池で見られるような、いわゆるバイポーラ構造で、単
電池を形成しつつ直列接続する方法がある。
In the case where, for example, one battery appears to output 12 V like a lead battery for an automobile, the inside of the tank is divided into a plurality of cells, and each cell is combined with a single cell element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are combined via a separator and an electrolytic cell. Liquid is contained, and one of the separators is a single cell, and the single cells are connected in series via a current collecting tab and a current collecting rod. As in a so-called pack battery, there is also a type in which a cylindrical battery or a square battery assembled as a unit cell and connected in series by spot welding are put in a container. On the other hand, there is a method in which cells are connected in series while forming cells in a so-called bipolar structure, such as that found in a fuel cell or a redox flow battery for power storage.

【0015】従来の二次電池では、充放電にともなって
発生した熱の除去は自然放熱に任せるのが一般的で、そ
のため電力貯蔵などで大量の電池をひとつの部屋に入れ
て使用する場合、部屋の換気や温度に注意している。
In a conventional secondary battery, it is general to remove heat generated by charging / discharging to natural heat radiation. Therefore, when a large number of batteries are used in a single room for power storage or the like, they are used. Pay attention to room ventilation and temperature.

【0016】従来の密閉型の二次電池では充放電反応や
副反応にともなうガス発生による内部圧力の異常上昇が
起こった場合、内部圧力を解放するために電池容器の一
部に弱いところを設けてこの部分を破壊する方法が採ら
れている。
In the conventional sealed secondary battery, when an internal pressure is abnormally increased due to gas generation accompanying a charge / discharge reaction or a side reaction, a weak portion is provided in a part of the battery container to release the internal pressure. A method is used to destroy the leverage.

【0017】この場合、内圧解放と共に電解液も流出す
るので電池は使いものにならなくなる。解放型の二次電
池では、常時ガスが逃げ出せるようになっているが、同
時に電解液も飛散するので、外部から適時電解液を注入
できるような構造になっている。
[0017] In this case, the battery becomes unusable because the electrolyte flows out together with the release of the internal pressure. In the open type secondary battery, the gas can always escape, but at the same time, the electrolyte is also scattered, so that the structure is such that the electrolyte can be injected from the outside in a timely manner.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来の実用的な二次電
池は、そのほとんどが電解液が水系のものであるので、
電解液のイオン伝導抵抗も小さく、また空気中でも安定
な電極を使用している。一方リチウム二次電池は、水分
を充分に除去した内部環境で初めてその性能が引き出さ
れるものである。すなわち、従来の二次電池に採用され
ていた構造、材料では、安定で高性能なリチウム二次電
池を作ることはできないという問題点があった。
Most of the conventional practical secondary batteries have a water-based electrolyte.
Electrodes have low ionic conduction resistance and use electrodes that are stable in air. On the other hand, the performance of a lithium secondary battery is brought out only in an internal environment from which moisture is sufficiently removed. In other words, there is a problem that a stable and high-performance lithium secondary battery cannot be manufactured with the structure and material used for the conventional secondary battery.

【0019】例えば、同じ電極面積の鉛蓄電池から取り
出される最大電流は、リチウム二次電池の数10倍に達
する。したがってリチウム二次電池では、電極面積を数
10倍にすることで同じ電流を取り出せるようにしなけ
ればならず、そのため、大面積電極をコンパクトに電池
容器の中に詰め込む必要がある。
For example, the maximum current drawn from a lead-acid battery having the same electrode area reaches several tens of times that of a lithium secondary battery. Therefore, in a lithium secondary battery, it is necessary to increase the electrode area by several tens of times so that the same current can be taken out. Therefore, it is necessary to pack large-area electrodes compactly in a battery container.

【0020】また、従来の方法では、電極とセパレータ
を別々に製造し積層するので、セパレータを介した正極
と負極の位置合わせが必要かつ性能上重要で、精度の高
い組立が必要であった。この位置合わせを怠ると、反応
面積の不足から、容量不足が発生する。また最悪の場
合、端部での正極と負極の接触が発生し、電池としての
機能が損なわれるという問題点があった。
Further, in the conventional method, since the electrode and the separator are separately manufactured and laminated, it is necessary to position the positive electrode and the negative electrode via the separator, which is important in performance, and requires high-precision assembly. If this alignment is neglected, a capacity shortage occurs due to a short reaction area. Further, in the worst case, there is a problem that the contact between the positive electrode and the negative electrode occurs at the ends, and the function as a battery is impaired.

【0021】また、高電圧を得るために単電池の直列接
続をする場合、集電棒で接続したり、スポット溶接でつ
ないだりして単電池同士の接続が固定された電池では、
内部ショートのようなトラブルが発生した場合、外部回
路の切断では、電池を保護することができない。リチウ
ム二次電池の場合エネルギー密度が高いので、深刻な事
故になる恐れがあるという問題点があった。
When cells are connected in series in order to obtain a high voltage, the cells connected by current collector rods or connected by spot welding are fixed in the cells.
When a trouble such as an internal short circuit occurs, the battery cannot be protected by disconnecting the external circuit. In the case of a lithium secondary battery, there is a problem that a serious accident may occur due to a high energy density.

【0022】またトラブルでなくても、充放電による発
熱などで電解液が分解枯渇することが考えられる。リチ
ウム二次電池は空気中の水分の浸入に弱いので、外部か
ら電解液を補給する必要が生じ無いようにしなければな
らない。
Even if there is no trouble, it is conceivable that the electrolyte is decomposed and depleted due to heat generated by charging and discharging. Since a lithium secondary battery is vulnerable to the intrusion of moisture in the air, it is necessary to avoid the need to externally supply an electrolytic solution.

【0023】本発明は、これらリチウム二次電池にかか
る諸問題を解決するために発明されたものである。
The present invention has been invented in order to solve the problems relating to these lithium secondary batteries.

【0024】即ち、本発明は組立の際の正極と負極の位
置合わせをなくして組立を簡便にし、組立不良による反
応面積の低下による性能不良を少なくできる電気化学素
子、電池を提供するとともに、それに適した製造方法を
提供することを目的とする。また、安全で高電圧かつ大
容量の平板状リチウム二次電池を提供するとともに、そ
れに適した柔軟性電極、上記単電池を用いた組電池、そ
れらの製造方法を提供することを目的とする。
That is, the present invention provides an electrochemical device and a battery which can simplify the assembly by eliminating the positioning of the positive electrode and the negative electrode during the assembly, and reduce the performance failure due to the reduction of the reaction area due to the assembly failure. An object is to provide a suitable manufacturing method. It is another object of the present invention to provide a safe, high-voltage, large-capacity flat lithium secondary battery, and a flexible electrode suitable for the same, an assembled battery using the above-described unit cell, and a method of manufacturing the same.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の電気
化学素子は、イオン導電性物質を保持する多孔体を挟ん
で、電気化学的にイオンを吸蔵、排出する能力を有する
活物質層からなる電子伝導性の電極が対向する構造をな
すもので、上記少なくとも1つの活物質層と多孔体と
が、バインダーで一体的に接着されており、上記活物質
層の背面(多孔体付着面と反対の面)または内部に集電
体を設けたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first electrochemical device comprising an active material layer having an ability to electrochemically occlude and discharge ions with a porous body holding an ion conductive material interposed therebetween. Having a structure in which electron-conductive electrodes made of at least one active material layer and a porous body are opposed to each other.
Are integrally bonded with a binder, and a current collector is provided on the back surface (the surface opposite to the porous body attachment surface) or inside the active material layer.

【0026】また、本発明に係る第2の電気化学素子
は、上記本発明に係る第1の電気化学素子のバインダー
にポリフッ化ビニリデンを含ませたものである。
Further, a second electrochemical device according to the present invention
Is a binder for the first electrochemical device according to the present invention.
Contains polyvinylidene fluoride.

【0027】また、本発明に係る第3の電気化学素子
は、上記本発明に係る第1の電気化学素子の多孔体がリ
チウムイオン導電性の電解質を保持し、リチウムイオン
を吸蔵、排出する無機酸化物を正極活物質とし、炭素を
負極活物質とし、上記多孔体の一方の面に正極活物質を
含む正極活物質層を、他方の面に負極活物質を含む負極
活物質層を備えたものである。
Also, a third electrochemical device according to the present invention
The porous body of the first electrochemical device according to the present invention is
Titanium ion conductive electrolyte holds lithium ion
Inorganic oxides that occlude and release carbon are used as positive electrode active materials, and carbon is
As a negative electrode active material, a positive electrode active material is coated on one surface of the porous body.
Negative electrode containing a negative electrode active material on the other surface
It has an active material layer.

【0028】また、本発明に係る第1の電気化学素子の
製造方法は、多孔体と、集電体と、電気化学的にイオン
を吸蔵、排出する能力を有する活物質を含む活物質層と
をバインダーで接着する工程、電解液を上記多孔体、上
記活物質層、上記接着体の少なくともいずれかに注入す
る工程を備えたものである。
Further, the first electrochemical device of the present invention
The manufacturing method consists of a porous body, a current collector,
An active material layer containing an active material capable of inserting and extracting
Bonding the electrolyte with a binder, and applying the electrolyte solution to the porous body,
Injected into at least one of the active material layer and the adhesive
It is provided with a step of

【0029】また、本発明に係る第2の電気化学素子の
製造方法は、帯状の多孔体と、上記帯状の多孔体の少な
くとも一面に電気化学的活物質を含むペーストおよびバ
インダーを配した集電体とを積層し、接着された帯状の
積層一体物を形成するものである。
Further , the second electrochemical device according to the present invention
The production method includes a strip-shaped porous body and a small number of the strip-shaped porous body.
At least one side of the paste or paste containing the electrochemically active material
A current collector with an
It forms a laminated monolith.

【0030】また、本発明に係る第4の電気化学素子
は、多孔体の一方の面に正極を他方の面に負極を形成し
て電極と多孔体とをバインダーで接着した一体物を形成
し、これを巻回あるいは折り畳んで電池要素を形成し、
上記正極端子と上記負極端子とにそれぞれ接続された少
なくとも2つの導電性板材を備えたものである。
Further, the fourth electrochemical device according to the present invention forms a positive electrode on one surface of the porous body, forms a negative electrode on the other surface, and forms an integrated body in which the electrode and the porous body are bonded with a binder. , Which is wound or folded to form a battery element,
At least two conductive plate members connected to the positive terminal and the negative terminal, respectively, are provided.

【0031】また、本発明に係る第5の電気化学素子
は、上記本発明に係る第4の電気化学素子の正極端子と
負極端子とにそれぞれ接続された少なくとも2つの導電
性板材で電池要素を挟み、上記正極端子に接続された導
電性板材と上記負極端子に接続された導電性板材との間
を電気絶縁材でつないで、上記電池要素を囲み、上記導
電性板材と上記電気絶縁材内に上記電池要素を封入した
ものである。
The fifth electrochemical device according to the present invention is characterized in that the battery element is formed by at least two conductive plates connected respectively to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the fourth electrochemical device according to the present invention. Sandwiching the conductive plate connected to the positive terminal and the conductive plate connected to the negative terminal with an electric insulating material, surrounding the battery element, and connecting the conductive plate and the electric insulating material to each other; In which the above-described battery element is sealed.

【0032】また、本発明に係る第6の電気化学素子
は、上記本発明に係る第4の電気化学素子の電池要素の
外周部に放熱機構を設置したものである。
A sixth electrochemical device according to the present invention is a device in which a heat dissipation mechanism is provided on the outer peripheral portion of the battery element of the fourth electrochemical device according to the present invention.

【0033】また、本発明に係る第1の組電池は、上記
本発明に係る第4の電気化学素子を積層し、積層方向に
面圧をかけ、上記電気化学素子同士を互いに固定し電気
的に接続するようにしたものである。
In the first assembled battery according to the present invention, the fourth electrochemical device according to the present invention is laminated, a surface pressure is applied in the laminating direction, and the electrochemical devices are fixed to each other and electrically connected. It is intended to be connected to.

【0034】また、本発明に係る第2の組電池は、上記
本発明に係る第1の組電池の積層する電気化学素子の間
にバネを挿入し、積層方向の面圧が緩むと上記電気化学
素子同士の電気的接続がはずれるように構成したもので
ある。
Further, the second assembled battery according to the present invention is characterized in that
A spring is inserted between the electrochemical elements to be stacked of the first assembled battery according to the present invention, and when the surface pressure in the stacking direction is relaxed, the electrochemical
Which was constructed as an electrical connection between the elements deviate
is there.

【0035】また、本発明に係る第3の組電池は、上記
本発明に係る第1の組電池の積層する電気化学素子を板
バネ状に形成し、積層方向の面圧が緩むと上記電気化学
素子同士の電気的接続がはずれるように構成したもので
ある。
Further , the third assembled battery according to the present invention has
The electrochemical element to be laminated of the first assembled battery according to the present invention is formed in a leaf spring shape, and when the surface pressure in the laminating direction is relaxed, the electrochemical
Which was constructed as an electrical connection between the elements deviate
is there.

【0036】また、本発明に係る第4の組電池は、上記
本発明に係る第1の組電池の電気化学素子に集熱板を付
設するとともに、上記電気化学素子を積層してなる組電
池外周部に放熱機構を設け、上記集熱板と放熱機構を電
気的に絶縁して接続したものである。
Further, a fourth assembled battery according to the present invention is an assembled battery obtained by attaching a heat collecting plate to the electrochemical element of the first assembled battery according to the present invention and laminating the electrochemical element. A heat dissipating mechanism is provided on the outer periphery, and the heat collecting plate and the heat dissipating mechanism are electrically insulated and connected.

【0037】また、本発明に係る第5の組電池は、上記
本発明に係る第1の組電池の外周部に配設される電解液
を含有する多孔体からなる電解液リザーバ、及びこのリ
ザーバと電気化学素子を接続する導液部で構成される電
解液補給機構を設けたものである。
Further, the fifth assembled battery according to the present invention is characterized in that
An electrolytic solution reservoir formed of a porous body containing an electrolytic solution and disposed on an outer peripheral portion of the first assembled battery according to the present invention , and an electrolytic solution replenishment comprising a liquid conducting portion connecting the reservoir and the electrochemical element. A mechanism is provided .

【0038】また、本発明に係る第6の組電池は、上記
本発明に係る第5の組電池の電解液補給機構を、電解液
リザーバの吸液力が電気化学素子の多孔体及び電極の吸
液力と同等もしくはそれ以下で、かつ導液部の吸液力よ
り大きくなるように形成したものである。
Further, the sixth assembled battery according to the present invention is characterized in that
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electrolyte replenishing mechanism for an assembled battery, wherein the liquid absorbing force of the electrolytic solution reservoir is equal to or less than the liquid absorbing force of the porous body and the electrode of the electrochemical element , and the liquid absorbing portion of the liquid conducting portion is used. It is formed to be larger than the force .

【0039】[0039]

【0040】[0040]

【0041】[0041]

【0042】[0042]

【0043】[0043]

【作用】本発明の電気化学素子、例えば電池において
は、多孔体、即ちセパレータの一方の面に正極が、他方
の面に負極が連続的に位置決めされた状態で形成される
ので、組立の際の正極と負極の位置合わせが不要とな
り、組立が簡便になる。そして、このようにして形成し
た電極ーセパレータ一体物を、例えば正極面を内側にし
て1回折り畳むと内側が正極、外側が負極面となった電
池シートが得られ、この一体物となった電池シートを巻
き上げたり、積層して簡便に電池が得られる。得られた
電池は、従来の方法による電池と同様の電池反応が起こ
る。
In the electrochemical device of the present invention, for example, a battery, the porous body, that is, the positive electrode is formed on one side of the separator and the negative electrode is continuously positioned on the other side. The positioning of the positive electrode and the negative electrode is unnecessary, and the assembly is simplified. Then, when the electrode-separator integrated body thus formed is folded once, for example, with the positive electrode surface inside, a battery sheet having a positive electrode on the inside and a negative electrode surface on the outside is obtained. Can be rolled up or laminated to easily obtain a battery. In the obtained battery, a battery reaction similar to that of the battery according to the conventional method occurs.

【0044】例えば正極に活物質としてリチウムコバル
テート、負極活物質にカーボンを用いた電池では、充電
反応では、正極活物質から外部回路へ電子が出るのと同
時にリチウムイオンが電解質にとけ込む。一方負極で
は、カーボンが外部回路から電子を受け取るのと同時
に、電解質からリチウムイオンを吸い取る。放電反応
は、充電とは反対向きに反応が進行する。
For example, in a battery using lithium cobaltate as the active material for the positive electrode and carbon as the negative electrode active material, in the charging reaction, at the same time as electrons are emitted from the positive electrode active material to an external circuit, lithium ions are dissolved into the electrolyte. On the other hand, at the negative electrode, carbon absorbs lithium ions from the electrolyte at the same time as receiving electrons from the external circuit. The discharge reaction proceeds in the opposite direction to the charge.

【0045】セパレータの巾よりも、正極、負極とも狭
い巾でセパレータ上に形成されているので、巻き上げた
り、積層したときに、端面がずれても正極負極ともにセ
パレータの内側にあるので互いに接触することはなく、
電池反応の進行を妨げることはない。
Since both the positive electrode and the negative electrode are formed on the separator with a narrower width than the width of the separator, they are in contact with each other because the positive electrode and the negative electrode are inside the separator even when the end faces are displaced when they are rolled up or laminated. Never
It does not hinder the progress of the battery reaction.

【0046】またセパレータを介して、正極活物質と負
極活物質が確実に対向しているので電極ズレにともなう
反応に寄与しない活物質の発生がなく、結果電池容量不
足がおこらない。
Further, since the positive electrode active material and the negative electrode active material surely face each other via the separator, there is no generation of an active material that does not contribute to the reaction due to the electrode displacement, and as a result, there is no shortage of battery capacity.

【0047】多孔体、即ちセパレータの一面と他面に電
気化学的活物質を含むペーストを塗ることによりセパレ
ータに正極活物質層と負極活物質層を容易に形成でき
る。
The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer can be easily formed on the separator by coating a paste containing an electrochemically active material on one surface and the other surface of the separator.

【0048】活物質層を形成した後から多孔体のセパレ
ータに保持させるのは困難な高分子電解質等、粘度の高
いものや固体のイオン導電性物質の場合にも、予め多孔
体のセパレータにイオン導電性物質を保持させておくこ
とにより適用できる。
Even in the case of a high-viscosity material or a solid ionic conductive material such as a polymer electrolyte which is difficult to be retained on the porous separator after the formation of the active material layer, the porous separator is required to It can be applied by holding a conductive substance.

【0049】また、本発明の平板状リチウム二次電池に
おいては、上記のように構成することにより、大電極面
積電極をコンパクトに電池容器内に詰め込め、大電流が
得られる高性能な電池が得られる。また、平板状であ
り、組電池の形成に適している。
Further, in the flat lithium secondary battery of the present invention, by configuring as described above, a large electrode area electrode can be compactly packed in a battery container, and a high performance battery capable of obtaining a large current can be obtained. Can be Further, it has a flat plate shape and is suitable for forming an assembled battery.

【0050】電池外周部に例えば放熱用フィン、ピンの
集合体からなる放熱機構を設けたので、充放電にともな
って発生する熱の除去が速やかに行える。電池温度の過
度な上昇を下げる事ができる。
Since a heat dissipating mechanism composed of, for example, an assembly of heat dissipating fins and pins is provided on the outer peripheral portion of the battery, heat generated due to charging and discharging can be quickly removed. Excessive rise in battery temperature can be reduced.

【0051】そして、バインダーとして上記軟質系フッ
素樹脂を用いることにより高性能で、かつ柔軟性の高い
柔軟性電極が得られるので、加工性が向上し、電極構造
の自由度が増す。円筒スパイラルや折り畳み電極の製作
が容易になる。
By using the above-mentioned soft fluororesin as the binder, a flexible electrode having high performance and high flexibility can be obtained, so that the processability is improved and the degree of freedom of the electrode structure is increased. The manufacture of cylindrical spirals and folded electrodes is facilitated.

【0052】バインダーの活物質に対する割合を 0.1
重量%〜20重量%の範囲とすることにより電池性能が
良好となり、またバインダー1重量部に対し5〜30重
量部の塗工溶剤に分散させるようにしたので、塗工(電
極作成)が容易になる。
The ratio of the binder to the active material is 0.1
When the content is in the range of 20% by weight to 20% by weight, the battery performance is improved, and the coating (electrode preparation) is easy because the solvent is dispersed in 5 to 30 parts by weight with respect to 1 part by weight of the binder. become.

【0053】また、本発明の組電池は上記平板状リチウ
ム二次電池を積層し、積層方向に面圧をかけ、上記平板
状電池同士を互いに固定し電気的に接続して構成してい
るので、トラブルが発生した際など、面圧をゆるめるこ
とにより容易にこの接続をきることができ、電池を保護
できる。
Further, the battery pack of the present invention is formed by stacking the above-mentioned flat lithium secondary batteries, applying surface pressure in the stacking direction, and fixing and electrically connecting the flat batteries to each other. When a trouble occurs, the connection can be easily broken by relaxing the surface pressure, and the battery can be protected.

【0054】また、積層する平板状電池の間にバネを挿
入する、積層する平板状電池を板バネ状に形成すること
により、バネの復原力により電池同士の間隔が空き、電
気的接続を速やかにきることができる。
Also, by inserting a spring between the stacked flat batteries and forming the stacked flat batteries in a leaf spring shape, the restoring force of the spring allows a space between the batteries to be increased, thereby making the electrical connection quick. You can come to

【0055】また、リチウム二次電池に集熱板を付設す
るとともに、組電池外周部に放熱機構を設け、上記集熱
板と放熱機構を電気的に絶縁して接続したので、電池内
部で発生する熱を除去でき、組電池表面からの自然放熱
のみで下げることが難しい組電池内の電池温度の過度な
上昇を下げることができる。
Further, a heat collecting plate is attached to the lithium secondary battery, and a heat radiating mechanism is provided on the outer periphery of the assembled battery, and the heat collecting plate and the heat radiating mechanism are electrically insulated and connected, so that the heat is generated inside the battery. This can remove excessive heat of the battery inside the battery pack, which is difficult to lower only by natural heat radiation from the surface of the battery pack.

【0056】そして、組電池外周部に電解液リザーバ、
このリザーバとリチウム二次電池のセパレータを接続す
る導液部で構成する電解液補給機構を設けたので、電解
液の枯渇を防ぐことができる。長寿命化できる。
Then, an electrolyte reservoir is provided around the outer periphery of the battery pack.
Since the electrolytic solution replenishing mechanism including the liquid conducting portion that connects the reservoir and the separator of the lithium secondary battery is provided, the exhaustion of the electrolytic solution can be prevented. The service life can be extended.

【0057】また、電解液リザーバの吸液力が電池のセ
パレータ及び電極の吸液力と同等もしくはそれ以下で、
かつ導液部の吸液力より大きくなるように形成したの
で、電解液不足時に電解液が補給され、電池効率の低下
が防止できる。
Further, when the liquid absorbing power of the electrolyte reservoir is equal to or less than the liquid absorbing power of the battery separator and the electrode,
In addition, since the electrolyte is formed so as to be larger than the liquid absorbing force of the liquid guide portion, the electrolyte is replenished when the electrolyte is insufficient, and a decrease in battery efficiency can be prevented.

【0058】さらにリチウム二次電池において、負極、
セパレータ及び電解質の少なくともいずれかに炭酸リチ
ウムを含有させたので、電解液の有機溶媒の分解による
ガス発生を抑制でき、電池内圧の上昇を抑えることがで
きる。安全性が向上する。電池のような閉じた系では、
反応生成物である炭酸リチウムが系に多くあると平衡移
動が起こり、反応が進み難くなるためと考えられる。
Further, in the lithium secondary battery, a negative electrode,
Since lithium carbonate is contained in at least one of the separator and the electrolyte, gas generation due to decomposition of the organic solvent in the electrolytic solution can be suppressed, and an increase in battery internal pressure can be suppressed. Safety is improved. In a closed system such as a battery,
It is considered that when there is a large amount of lithium carbonate, which is a reaction product, in the system, equilibrium transfer occurs, and the reaction hardly proceeds.

【0059】また、電池を収納する容器内に炭酸ガスを
含ませ、負極、セパレータ及び電解質の少なくともいず
れかに酸化リチウムを含有させたので、ガス発生速度を
低下させることができ、電池内圧の上昇を抑えられる。
炭酸ガス、酸化リチウムと炭酸リチウムが平衡関係にあ
るため、炭酸ガス濃度が高いと炭酸リチウムが生成し、
炭酸リチウムを添加した場合と同様の効果が現れたと考
えられる。
Further, since carbon dioxide is contained in the container for accommodating the battery and lithium oxide is contained in at least one of the negative electrode, the separator and the electrolyte, the gas generation rate can be reduced, and the internal pressure of the battery can be increased. Can be suppressed.
Since carbon dioxide, lithium oxide and lithium carbonate are in an equilibrium relationship, lithium carbonate is generated when the carbon dioxide gas concentration is high,
It is considered that the same effect as when lithium carbonate was added was exhibited.

【0060】[0060]

【0061】また、正極に炭酸塩を添加し、電池組み立
て後、充電もしくは加熱を行うことにより上記炭酸塩を
分解し炭酸ガスを発生させるようにしたので、電池内部
の炭酸ガス濃度を電解液を分解せずに上げることがで
き、電池内圧の上昇を抑えられる。
Further, a carbonate is added to the positive electrode, and after assembling the battery, charging or heating is performed to decompose the carbonate to generate carbon dioxide gas. It can be raised without disassembly, and the rise in battery internal pressure can be suppressed.

【0062】[0062]

【実施例】本発明の電池は、組立の際の正極と負極の位
置合わせをなくすために、セパレータの一方の面に正極
を、他方の面に負極を連続的に形成するものである。電
極を形成する際に、正極および負極の巾はセパレータの
巾より小さくしている。このようにして形成した電極ー
セパレータ一体物を、例えば正極面を内側にして1回折
り畳むと内側が正極、外側が負極面となった電池シート
が得られる。このシートをそのまま巻き上げ、円筒型の
缶に挿入すれば、円筒型の電池が得られる。また、この
シートを短冊状のまま積層し、角型の缶に挿入すれば、
角型の電池が得られる。そして、得られた電池は従来法
による電池と同様の電池反応が起こる。以下に実施例を
挙げて具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a battery according to the present invention, a positive electrode is continuously formed on one surface of a separator and a negative electrode is continuously formed on the other surface of the separator in order to eliminate the alignment between the positive electrode and the negative electrode during assembly. When forming the electrodes, the width of the positive electrode and the negative electrode is smaller than the width of the separator. When the electrode-separator integrated body thus formed is folded once, for example, with the positive electrode surface inside, a battery sheet having the positive electrode inside and the negative electrode outside is obtained. If this sheet is rolled up as it is and inserted into a cylindrical can, a cylindrical battery can be obtained. Also, by laminating this sheet as a strip and inserting it into a square can,
A prismatic battery is obtained. Then, the obtained battery undergoes the same battery reaction as the battery according to the conventional method. Hereinafter, a specific description will be given with reference to examples.

【0063】実施例1.図1は本発明の一実施例に係わ
る電池シートを示す斜視図である。図において、51は
タブ付き集電網、52は正極活物質層、53は集電用銅
箔、55は負極活物質層、3はセパレータである。リチ
ウムコバルテート87wt%,黒鉛粉(ロンザ(LON
ZA)社製KS−6)8wt%、バインダー(ポリフッ
化ビニリデン)5wt%の組成に調整した正極活物質ペ
ーストをセパレータ3、この場合は多孔質ポリエチレン
フィルム(厚み50μm)の上にドクターブレード法
で、厚み200μmに調整して塗った。次に反転して、
裏面に、メソフェーズマイクロビーズカーボン(大阪ガ
ス製)95wt%、バインダー(ポリフッ化ビニリデ
ン)5wt%に調整した負極活物質ペーストを同じくド
クターブレード法で厚み200μmに塗った。なお、正
極及び負極活物質ペーストは、多孔質ポリエチレンフィ
ルム3の縁端を除いて、その幅より狭く塗布した。乾燥
後、電池シートの正極面を内側にし、タブ付き集電網5
1、この場合は集電用のタブ付きステンレス製の網を挟
むようにシートの長手方向に折り、外側に集電用銅箔5
3(厚さ20μm)をあてがってローラープレスにより
全厚みを150μmに揃え、図1に示す電池シートを作
成した。
Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view showing a battery sheet according to one embodiment of the present invention. In the figure, 51 is a current collector network with tabs, 52 is a positive electrode active material layer, 53 is a current collector copper foil, 55 is a negative electrode active material layer, and 3 is a separator. 87 wt% lithium cobaltate, graphite powder (Lonza (LON
A positive electrode active material paste adjusted to a composition of KS-6) 8 wt% and a binder (polyvinylidene fluoride) 5 wt% manufactured by ZA) was placed on a separator 3, in this case, a porous polyethylene film (thickness 50 μm) by a doctor blade method. And adjusted to a thickness of 200 μm. Then flip it over,
A negative electrode active material paste adjusted to 95 wt% of mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) and 5 wt% of a binder (polyvinylidene fluoride) was similarly applied to a thickness of 200 μm on the back surface by the doctor blade method. In addition, the positive electrode and the negative electrode active material paste were applied narrower than the width of the porous polyethylene film 3 except for the edge. After drying, the positive electrode side of the battery sheet is turned inside,
1. In this case, the sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so as to sandwich a stainless steel net with a current collecting tab, and a current collecting copper foil 5
3 (thickness: 20 μm) was applied, and the total thickness was adjusted to 150 μm by roller pressing to prepare a battery sheet shown in FIG. 1.

【0064】作成した電池シートを銅製のボビンの回り
に巻き付け、ステンレス缶に挿入し、正極端子にステン
レスタブを溶接した後、エチレンカーボネートとジメト
キシエタンとベンゼンからなる混合溶媒に過塩素酸リチ
ウムを溶かした電解液を注入し、封口処理した。
The prepared battery sheet was wound around a copper bobbin, inserted into a stainless steel can, and a stainless steel tab was welded to the positive electrode terminal. Then, lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent consisting of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene. The electrolytic solution was injected and sealed.

【0065】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。本発明ではセパレータ3の一面に正極、他面に
負極を形成しており、別々に製造し積層する場合と異な
り、セパレータを介した正極と負極の位置合わせが不要
で、位置合わせに配慮をせずに組み立てても内部短絡に
よる不良を発生させることなく電池を製造できた。また
部品点数も減るので、組立工程が簡素化でき、簡便に作
成できた。また、本発明の電池は、セパレータの巾より
も、正極、負極とも狭い巾でセパレータ上に形成してお
り、巻き上げたりしたときに、端面がずれても正極負極
ともにセパレータの内側にあるので互いに接触すること
はなく、電池反応の進行を妨げることはなかった。ま
た、セパレータを介して、正極活物質と負極活物質が確
実に対向しているので電極ズレにともなう反応に寄与し
ない活物質の発生がなく、電池容量不足もおこらなかっ
た。
In the above steps, 500 batteries were continuously formed, but none of them failed due to an internal short circuit. In the present invention, the positive electrode is formed on one surface of the separator 3 and the negative electrode is formed on the other surface. Unlike the case where the separator 3 is separately manufactured and laminated, it is not necessary to position the positive electrode and the negative electrode via the separator. The battery could be manufactured without causing a defect due to an internal short circuit even when assembled without the battery. Also, since the number of parts is reduced, the assembling process can be simplified, and the device can be easily created. Also, in the battery of the present invention, both the positive electrode and the negative electrode are formed on the separator with a smaller width than the width of the separator, and when wound up, even if the end faces are shifted, both the positive electrode and the negative electrode are inside the separator. There was no contact and did not hinder the progress of the battery reaction. In addition, since the positive electrode active material and the negative electrode active material surely face each other via the separator, there was no generation of an active material that did not contribute to the reaction due to electrode displacement, and there was no shortage of battery capacity.

【0066】実施例2.図2は本発明の他の実施例に係
わる電池シートを示す斜視図であり、54はタブ付き集
電用銅箔である。リチウムコバルテート87wt%,黒
鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt%、バインダー(ポリ
フッ化ビニデン)5wt%の組成に調整した正極活物質
ペーストをセパレータ3の多孔質ポリエチレンフィルム
(厚み50μm)の上にドクターブレード法で、厚み2
00μmに調整して塗った。次に反転して、裏面に、メ
ソフェーズマイクロビーズカーボン(大阪ガス製)95
wt%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)5wt%
に調整した負極活物質ペーストを同じくドクターブレー
ド法で厚み200μmに塗った。なお、正極及び負極活
物質ペーストは、多孔質ポリエチレンフィルム3の縁端
を除いて、その幅より狭く塗布した。乾燥後、電池シー
トの正極面を内側にし、集電用のタブ付きステンレス製
の網51を挟むようにシートの長手方向に折り、外側に
タブ付き周電用銅箔53(厚さ20μm)をあてがって
ローラープレスにより全厚みを150μmに揃え、図2
に示す短冊状電池シートを作成した。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a perspective view showing a battery sheet according to another embodiment of the present invention, and 54 is a tab-collected copper foil for current collection. A positive electrode active material paste adjusted to a composition of 87 wt% of lithium cobaltate, 8 wt% of graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza), and 5 wt% of binder (polyvinylidene fluoride) is placed on a porous polyethylene film (thickness: 50 μm) of the separator 3. By doctor blade method, thickness 2
It was adjusted to 00 μm and painted. Next, the plate is turned over, and on the back surface, mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) 95
wt%, binder (polyvinylidene fluoride) 5wt%
The negative electrode active material paste adjusted as above was applied to a thickness of 200 μm by the same doctor blade method. In addition, the positive electrode and the negative electrode active material paste were applied narrower than the width of the porous polyethylene film 3 except for the edge. After drying, the positive electrode surface of the battery sheet is placed inside, the sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so as to sandwich a stainless steel net 51 with a tab for current collection, and a copper foil 53 (with a thickness of 20 μm) with a tab is provided on the outside. The total thickness was adjusted to 150 μm by applying a roller press.
Were prepared.

【0067】作成した短冊状電池シートを束ね、正極タ
ブ同士、負極タブ同士溶接し、その後、角型缶に挿入、
電解液注入口を除いて封口処理したのち、エチレンカー
ボネートとジメトキシエタンとベンゼンからなる混合溶
媒に過塩素酸リチウムを溶かした電解液を注入し、注入
口を溶接封止した。
The prepared strip-shaped battery sheets are bundled, and the positive electrode tabs and the negative electrode tabs are welded to each other.
After closing the opening except for the electrolyte injection port, an electrolyte in which lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene was injected, and the injection port was welded and sealed.

【0068】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。上記実施例と同様の効果があった。
In the above steps, 500 continuous batteries were prepared, but none of them had a defect due to an internal short circuit. The same effect as in the above embodiment was obtained.

【0069】実施例3.リチウムコバルテート87wt
%,黒鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt%、バインダー
(ポリフッ化ビニデン)5wt%の組成に正極活物質ペ
ーストを調整し、このペースト70体積%とポリエチレ
ンオキサイドに過塩素酸リチウムを固溶させた高分子電
解質30体積%を良く混合した正極ペーストを作成し
た。同様に、メソフェーズマイクロビーズカーボン(大
阪ガス製)95wt%、バインダー(ポリフッ化ビニリ
デン)5wt%に調整した負極活物質ペースト70体積
%と高分子電解質30体積%を良く混合した負極ペース
トを作成した。予め高分子電解質をしみこませたセパレ
ータ3の多孔質ポリエチレンフィルム(厚み50μm)
の上にドクターブレード法で、正極ペーストを厚み20
0μmに調整して塗った。次に反転して、裏面に、負極
ペーストを同じくドクターブレード法で厚み200μm
に塗った。なお、正極及び負極活物質ペーストは、多孔
質ポリエチレンフィルム3の縁端を除いて、その幅より
狭く塗布した。乾燥後、電池シートの正極面を内側に
し、集電用のタブ付きステンレス製の網51を挟むよう
にシートの長手方向に折り、外側にタブ付き銅箔54
(厚さ20μm)をあてがってローラープレスにより全
厚みを150μmに揃え、図2に示す短冊状電池シート
を作成した。
Embodiment 3 FIG. Lithium cobaltate 87wt
%, Graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza) 8 wt%, and binder (polyvinylidene fluoride) 5 wt%, and the positive electrode active material paste was adjusted to 70% by volume of the paste and polyethylene oxide to form a solid solution with lithium perchlorate. A positive electrode paste in which 30% by volume of the polymer electrolyte was well mixed was prepared. Similarly, a negative electrode paste in which 70% by volume of a negative electrode active material paste adjusted to 95% by weight of mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) and 5% by weight of a binder (polyvinylidene fluoride) and 30% by volume of a polymer electrolyte were prepared. Porous polyethylene film (thickness: 50 μm) of separator 3 pre-soaked with polymer electrolyte
The positive electrode paste is applied to a thickness of 20
It was adjusted to 0 μm and painted. Next, the film was inverted and the negative electrode paste was coated on the backside with a thickness of 200 μm by the same doctor blade method.
I painted it. In addition, the positive electrode and the negative electrode active material paste were applied narrower than the width of the porous polyethylene film 3 except for the edge. After drying, the battery sheet is folded in the longitudinal direction of the sheet so that the positive electrode surface is on the inside, and a stainless steel net 51 with a tab for current collection is sandwiched, and a copper foil 54 with a tab is formed on the outside.
(Thickness: 20 μm), and the entire thickness was adjusted to 150 μm by a roller press to prepare a strip-shaped battery sheet shown in FIG.

【0070】作成した短冊状電池シートを束ね、正極タ
ブ同士、負極タブ同士溶接し、その後、角型缶に挿入、
溶接封止した。
The prepared strip-shaped battery sheets are bundled, and the positive electrode tabs and the negative electrode tabs are welded to each other.
Sealed by welding.

【0071】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものは、皆無で
あった。また、上記実施例と同様の効果を示した。
In the above steps, 500 batteries were continuously formed, but none of the batteries caused a failure due to an internal short circuit. In addition, the same effects as those of the above embodiment were obtained.

【0072】比較例 タブ付きアルミ箔(20μm)の両面にリチウムコバル
テート87wt%,黒鉛粉(ロンザ製KS−6)8wt
%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)5wt%の組
成に調整した正極活物質ペーストをドクターブレード法
で形成し、乾燥後ローラープレスで厚み100μmにし
た正極を作成した。
COMPARATIVE EXAMPLE 87 wt% of lithium cobaltate and 8 wt% of graphite powder (KS-6 manufactured by Lonza) on both sides of an aluminum foil with tabs (20 μm).
% And a binder (polyvinylidene fluoride) having a composition of 5 wt% were formed by a doctor blade method, and dried to obtain a positive electrode having a thickness of 100 μm by a roller press.

【0073】タブ付き銅箔(20μm)の両面にメソフ
ェーズマイクロビーズカーボン(大阪ガス製)95wt
%、バインダー(ポリフッ化ビニリデン)5wt%に調
整した負極活物質ペーストを同じくドクターブレード法
で形成し、乾燥後ローラープレスで厚み100μmにし
た負極を作成した。
Mesophase microbead carbon (manufactured by Osaka Gas) 95 wt.% On both sides of tabbed copper foil (20 μm)
%, And a binder (polyvinylidene fluoride) adjusted to 5 wt%, a negative electrode active material paste was similarly formed by a doctor blade method, and after drying, a negative electrode having a thickness of 100 μm was formed by a roller press.

【0074】図11の模式図に示すように正極1、帯状
の多孔質ポリエチレンフィルム(厚み25μm)セパレ
ータ3、負極2、セパレータ3の順に積層ガイド58を
通しながら積層し、ステンレス製ボビン56の回りに巻
き付け、ステンレス缶に挿入し、正極端子にステンレス
タブを溶接した後、エチレンカーボネートとジメトキシ
エタンとベンゼンからなる混合溶媒に過塩素酸リチウム
を溶かした電解液を注入し、封口処理した。57は電極
セパレータ積層巻き上げ体である。
As shown in the schematic diagram of FIG. 11, the positive electrode 1, a strip-shaped porous polyethylene film (thickness: 25 μm) separator 3, the negative electrode 2, and the separator 3 are laminated in this order while passing through a lamination guide 58. And inserted into a stainless steel can, and a stainless steel tab was welded to the positive electrode terminal. Then, an electrolytic solution in which lithium perchlorate was dissolved in a mixed solvent consisting of ethylene carbonate, dimethoxyethane and benzene was injected, and sealing treatment was performed. Reference numeral 57 denotes a rolled-up body of the electrode separator.

【0075】以上の工程で、連続500個の電池を作成
したが、内部短絡による不良を発生したものが10個発
生した。
In the above steps, 500 batteries were continuously formed, but 10 batteries having a defect due to an internal short circuit occurred.

【0076】なお、上記実施例では電気化学素子として
電池を例に説明したが、コンデンサに適用しても、同様
の効果を奏する。
In the above embodiment, a battery was described as an example of an electrochemical element. However, similar effects can be obtained by applying the present invention to a capacitor.

【0077】一方、本発明の別のリチウム二次電池は、
高電圧、大容量の電池を実現するために、バインダーに
軟質系フッ素樹脂を用いた柔軟電極を採用して折り畳み
電極構造の平板状電池を形成するものである。また、こ
れを積層して容易に安全、高性能な組電池が得られる。
さらに、放熱機構と圧力解放機構を設け、電池内のガス
組成を炭酸ガス充分にすることで圧力上昇を抑制し、安
全性を高めている。また、電解液補給機構を設け長寿命
化を実現している。
On the other hand, another lithium secondary battery of the present invention
In order to realize a high-voltage, large-capacity battery, a flat battery having a folded electrode structure is formed by employing a flexible electrode using a soft fluororesin as a binder. In addition, by stacking them, a safe and high-performance battery pack can be easily obtained.
Furthermore, a heat release mechanism and a pressure release mechanism are provided, and the gas composition in the battery is made sufficient for carbon dioxide to suppress a pressure rise and enhance safety. In addition, an electrolyte supply mechanism is provided to achieve a longer life.

【0078】実施例4. 図3は本発明の平板状リチウム二次電池の一実施例を示
す断面図である。1枚のセパレータ3のひとつの面に正
極1を、反対の面に負極2を形成した電極−セパレータ
一体化物を偶数回折り畳んで電池要素を形成し、これの
周囲に電気絶縁性のシール材4を配置して2枚の導電性
板材5で挟んで平板状の単電池を形成している。このよ
うにすることにより、大電極面積電極をコンパクトに電
池容器内に詰め込むことができ、高電圧、大容量の電池
が得られる。また、電極とセパレータとを一体物として
形成しているので、性能不良を少なくして簡便に形成で
きる。
Embodiment 4 FIG. FIG. 3 is a sectional view showing one embodiment of the flat lithium secondary battery of the present invention. Positive on one side of one separator 3
Electrode-separator having pole 1 and negative electrode 2 formed on opposite surface
The integrated element is folded even-numbered to form a battery element, an electrically insulating sealing material 4 is disposed around the battery element, and a flat cell is formed by being sandwiched between two conductive plates 5. By doing so, the large electrode area electrode can be compactly packed in the battery container, and a high voltage, large capacity battery can be obtained. Also, the electrode and separator are integrated
Because it is formed, it is easy to form with less performance defects
Wear.

【0079】電気絶縁性のシール材や導電性板材の材質
は、特に規定されるものではないが、シール材にはポリ
プロピレン、ポリエチレンなどが好まれる。導電性板材
には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレスが
挙げられる。
The material of the electrically insulating sealing material and the conductive plate material is not particularly limited, but polypropylene, polyethylene and the like are preferred as the sealing material. Examples of the conductive plate include copper, aluminum, nickel, iron, and stainless steel.

【0080】電池要素の折り畳み回数を偶数回に規定す
るのは、奇数回にすると折り畳んだ電池要素の裏表両面
とも正極もしくは負極のどちらか一方のみとなるからで
ある。数回にすれば電池要素の裏が正極ならば必ず表
面は負極となる。なお、セパレータを介した正極、負極
の位置合わせに高い組立精度を要するが、正負両電極と
セパレータは、別々の部品として重ね合わせて折り畳ん
電池要素を製造するようにしてもよい。
The reason why the number of times of folding of the battery element is defined as an even number is that if the number of times is odd, both the front and back surfaces of the folded battery element will have only one of the positive electrode and the negative electrode. Be sure to surface if the back of the battery element is a positive electrode if an even number of times is a negative electrode. In addition, a positive electrode, a negative electrode,
Although high assembly accuracy is required for the positioning of the battery , the positive and negative electrodes and the separator may be overlapped and folded as separate parts to manufacture a battery element.

【0081】折り畳み回数はなんら規定されるものでは
ないが、組立の煩雑さなどを考慮して4〜16回程度が
望ましい。電池要素の巾および長さは、作成する電極面
積と折り畳み回数で決まる。電池要素の厚みは、セパレ
ータの厚みが25〜50μm程度、正極及び負極の厚み
が、50〜500μmである。
The number of times of folding is not specified at all, but is preferably about 4 to 16 times in consideration of the complexity of assembly. The width and length of the battery element are determined by the electrode area to be formed and the number of times of folding. Regarding the thickness of the battery element, the thickness of the separator is about 25 to 50 μm, and the thickness of the positive electrode and the negative electrode is 50 to 500 μm.

【0082】実施例5.次に、本発明の上記折り畳み電
極構造の平板状リチウム二次電池に適した折り畳み易い
柔軟電極について説明する。バインダーにフッ素ゴムに
結晶性のフッ素樹脂をグラフト重合させた、下記に示す
モノマーユニットA,Bにより構成された軟質系フッ素
樹脂を用いることを特徴とする柔軟性電極である。ま
た、バインダーとして上記フッ素樹脂と、他の一種類以
上のフッ素樹脂を添加したものを用いてもよい。。 A: −CH2−CF2− B: −CFCl−CF2
Embodiment 5 FIG. Next, an easily foldable flexible electrode suitable for the flat lithium secondary battery having the above-mentioned folded electrode structure of the present invention will be described. A flexible electrode characterized by using a soft fluororesin composed of the following monomer units A and B obtained by graft polymerizing a crystalline fluororesin on a fluororubber as a binder. Further, a binder obtained by adding the above-mentioned fluororesin and one or more kinds of fluororesins as a binder may be used. . A: -CH 2 -CF 2 - B : -CFCl-CF 2 -

【0083】かかる軟質系フッ素樹脂は従来、リチウム
二次電池用電極において最も好まれて用いられているフ
ッ素樹脂と同程度の性能を有し、なおかつ機械的強度を
向上させるために改良されているものであり、特開昭5
8−206615号公報にその製造法及び性能が開示さ
れている。かかる軟質系フッ素樹脂はフッ素ゴムに結晶
性のフッ素樹脂をグラフト重合させたフッ素系の共重合
体であるので、従来のフッ素樹脂と同程度の性能を保持
しつつ、フッ素ゴムの柔軟性をも兼ね備えたフッ素樹脂
となっている。この軟質系フッ素樹脂をバインダーとし
て用いると今までのバインダーにない高性能でなおかつ
柔軟性の高い電極を作成することができる。
Such a soft fluororesin has the same performance as that of a fluororesin which has been most popularly used in an electrode for a lithium secondary battery, and has been improved to improve the mechanical strength. And Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-206615 discloses a production method and performance thereof. Since such a soft fluororesin is a fluorocopolymer obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin to a fluororubber, the flexibility of the fluororubber can be improved while maintaining the same performance as a conventional fluororesin. It is a fluororesin that combines. When this soft fluororesin is used as a binder, it is possible to produce a high-performance and highly flexible electrode not available in the conventional binder.

【0084】かかる軟質系フッ素樹脂は単独で用いるこ
とのみではなく、他の結晶性のフッ素樹脂等との混合に
より基の樹脂の性質を残しつつ、柔軟性を持たせること
ができる。混合する樹脂としては特に限定するものはな
いが、フッ素樹脂の中でもポリふっ化ビニリデン(PV
dF)とは特に相性がよい。
Such a soft fluororesin can be used not only alone but also by mixing with another crystalline fluororesin or the like, while retaining the properties of the base resin, and imparting flexibility. The resin to be mixed is not particularly limited, but among the fluororesins, polyvinylidene fluoride (PV
It is particularly compatible with dF).

【0085】かかるバインダーを用いた柔軟性電極にお
いては、該バインダーの活物質に対する割合が少ないと
活物質を結合させることができず、電池容量の低下を招
くので、また多いと活物質周囲を厚く被ってしまい、電
極反応を阻害するので、 0.1重量%から20重量%、
好ましくは1重量%から10重量%の範囲が望ましい。
また、電極作成において塗工溶剤に分散させることによ
り作成する場合は、塗工時のペーストの硬さの点から、
塗工溶剤のバインダー1重量部に対する割合が5〜30
重量部、好ましくは8〜20重量部であることが望まし
い。作製方法の一例としては該バインダーを塗工溶剤に
溶解させバインダー溶液を作成し、この溶液に活物質等
を分散させたものを基体もしくは電極集電体上に成形す
る方法等がある。
In a flexible electrode using such a binder, if the ratio of the binder to the active material is small, the active material cannot be bonded, resulting in a decrease in battery capacity. It will cause the electrode reaction to be hindered.
Preferably, it is in the range of 1% by weight to 10% by weight.
In addition, in the case of preparing by dispersing in a coating solvent in preparing the electrode, from the viewpoint of the hardness of the paste at the time of coating,
The ratio of the coating solvent to 1 part by weight of the binder is 5 to 30.
It is desirable that the amount be part by weight, preferably 8 to 20 parts by weight. As an example of a manufacturing method, there is a method in which the binder is dissolved in a coating solvent to prepare a binder solution, and an active material or the like dispersed in the solution is formed on a substrate or an electrode current collector.

【0086】例えば塗工溶剤としてN−メチルピロリド
ン(NMP)溶液33重量部に、バインダーとして軟質
系フッ素樹脂(セフラールソフト:セントラル硝子
(株))3重量部を溶解させバインダー溶液とし、この溶
液に正極活物質としてLiCoO2 粉末58重量部と導
電剤としてグラファイト粉末6重量部を分散させて塗工
液を作成したのち、この塗工液を集電体である厚さ20
μmのアルミ箔上に巾30cmに塗工し、乾燥させるこ
とにより厚さ約300μmの本発明の柔軟電極の一実施
例の電極シートを得た。このシートを約80×10mm
に切り出し試験用サンプルとした。
For example, 33 parts by weight of an N-methylpyrrolidone (NMP) solution as a coating solvent and a soft fluororesin (Cefral Soft: Central Glass) as a binder
3 parts by weight were dissolved to form a binder solution, and 58 parts by weight of LiCoO2 powder as a positive electrode active material and 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent were dispersed in this solution to prepare a coating solution. The liquid is collected to a thickness of 20
An electrode sheet of about one example of the flexible electrode of the present invention having a thickness of about 300 μm was obtained by coating a 30 μm-wide aluminum foil with a width of 30 cm and drying. This sheet is about 80 × 10mm
This was used as a sample for a cutting test.

【0087】作成したサンプルを用いて引張強度測定器
により引張強度及び伸び歪を測定し、その機械的強度の
評価を行なった。その結果を図4の特性図の特性曲線a
に示す。縦軸が荷重、横軸が伸び率を表す。またバイン
ダーをPVdFに代えた以外は同様に作成した電極シー
ト(従来例)の評価結果を同じく図4の特性曲線cに示
す。またバインダーをPVdFと軟質系フッ素樹脂との
混合粉末(1:1)に代えた以外は同様に作成した他の
実施例の電極シート評価結果を図4の特性曲線bに示
す。
Using the prepared sample, tensile strength and elongation strain were measured by a tensile strength measuring device, and the mechanical strength was evaluated. The result is shown by the characteristic curve a in the characteristic diagram of FIG.
Shown in The vertical axis represents load, and the horizontal axis represents elongation. Also, the evaluation result of the electrode sheet (conventional example) similarly prepared except that the binder was changed to PVdF is similarly shown in a characteristic curve c of FIG. The characteristic curve b of FIG. 4 shows the evaluation results of the electrode sheet of another example prepared in the same manner except that the binder was changed to a mixed powder (1: 1) of PVdF and a soft fluororesin.

【0088】図4は、非水電解液電池用電極において、
バインダーによって電極活物質等を接着させた電極に関
して、バインダーとしてフッ素ゴムに結晶性のフッ素樹
脂をグラフト重合させた軟質系フッ素樹脂を用いること
により、従来のバインダーでは得られなかった電極柔軟
性を得ることができるようになったことを示している。
FIG. 4 shows an electrode for a non-aqueous electrolyte battery.
With respect to an electrode to which an electrode active material or the like is adhered by a binder, by using a soft fluororesin obtained by graft-polymerizing a crystalline fluororesin to a fluororubber as a binder, an electrode flexibility that cannot be obtained with a conventional binder is obtained. Indicates that you can now.

【0089】上記溶剤としては該バインダーを溶解し得
るものならば特に限定はしないが、一例としてはN−メ
チルピロリドン(NMP),N,Nジメチルホルムアミ
ド(DMF)等が挙げられる。上記活物質としては特に
限定はしないが、一例としてはグラファイト,グラッシ
ーカーボン,カーボンブラック,コークス,熱分解炭
素,炭素繊維等の炭素材料、TiS2,MoS2,MnO
2,V2O5,V6O13,LiCoO2,LiNiO2,Li
Mn2O4等の無機化合物等が列挙される。上記集電体と
しては、銅,アルミニウム,ニッケル,鉄,ステンレス
等の箔,メッシュ,エキスパンドメタル等が挙げられ
る。
The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder, but examples thereof include N-methylpyrrolidone (NMP), N, N dimethylformamide (DMF) and the like. Although the active material is not particularly limited, examples thereof include carbon materials such as graphite, glassy carbon, carbon black, coke, pyrolytic carbon, and carbon fiber, TiS2, MoS2, and MnO.
2, V2O5, V6O13, LiCoO2, LiNiO2, Li
Inorganic compounds such as Mn2O4 are listed. Examples of the current collector include foils such as copper, aluminum, nickel, iron, and stainless steel, meshes, and expanded metals.

【0090】該バインダーを用いて上記のように作成し
た電極を非水電解液電池に用いる場合、負極もしくは正
極としても用いることができ、かかる電池の電解質もし
くは電解液についても特に限定されるものはなく、従来
と同様のものを用いることができる。
When the electrode prepared as described above using the binder is used in a non-aqueous electrolyte battery, it can be used as a negative electrode or a positive electrode. The electrolyte or electrolyte of such a battery is not particularly limited. Instead, the same thing as the conventional one can be used.

【0091】前記したごとく、粉体の活物質をバインダ
ーによって結着させている電極においては、その性能は
もとより機械的な性質もバインダーの性能に左右される
ことが少なくない。よって本発明においては活物質等を
接着させるバインダーに注目することにより、電池性能
に影響を与えることなくかつ機械的強度にも優れたバイ
ンダーを見いだすことにより、加工性に優れた柔軟性電
極を作製できることを示している。
As described above, in the electrode in which the powdered active material is bound by the binder, not only the performance but also the mechanical properties are often influenced by the performance of the binder. Therefore, in the present invention, by paying attention to the binder for bonding the active material and the like, a flexible electrode excellent in processability is produced by finding a binder excellent in mechanical strength without affecting the battery performance. Indicates that you can do it.

【0092】前記のバインダーを非水電解液電池用電極
における活物質を接着させるバインダーに応用すること
により、従来のバインダーでは得られなかった電極柔軟
性を得ることができるものである。このように作製した
電極を用いることにより、大電極面積化における折り畳
み電極もしくは卷回電極の製作が容易になり、電池性能
向上に有益な結果をもたらす。
By applying the above binder to a binder for bonding an active material in an electrode for a non-aqueous electrolyte battery, it is possible to obtain electrode flexibility that cannot be obtained with a conventional binder. By using the electrode manufactured in this manner, it is easy to manufacture a folded electrode or a wound electrode in a large electrode area, and a useful result for improving battery performance is brought.

【0093】実施例6.本発明の組電池は、高電圧を得
るために上記平板状リチウム二次電池を積層して形成す
るものである。このとき積層方向に面圧をかけることに
より平板状電池を互いに固定し、電気的に接続している
が、この接続は面圧をゆるめることで切ることができる
ように構成している。
Embodiment 6 FIG. The assembled battery of the present invention is formed by stacking the above-mentioned flat lithium secondary batteries to obtain a high voltage. At this time, the flat batteries are fixed to each other by applying a surface pressure in the stacking direction and are electrically connected to each other, but this connection is configured to be cut off by relaxing the surface pressure.

【0094】図5は本発明の組電池の一実施例を示す模
式図である。図5に示すように、積層する図に示す平
板状電池11の間にバネ12を挿入している。締め付け
棒13により面圧がかかっているときは、バネ12が縮
み、平板状電池11同士の電気的接続が保たれる。面圧
をゆるめて平板状電池11の電気的接続を切る必要が生
じるのは、組電池内部で短絡が生じた場合である。この
場合通常の数倍から数十倍の電流が流れるので、異常な
発熱を生じ、電池温度が急上昇する。また同時に異常に
発熱している単電池内部の圧力も急上昇する。これら温
度と圧力の急変を検知して締め付け棒13をゆるめるこ
とによりバネ12の復原力で平板状電池11同士の間隔
が空き、電気的接続を切ることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing one embodiment of the battery pack of the present invention. As shown in FIG. 5, are inserted spring 12 between the plate-shaped battery 11 shown in FIG. 3 to be stacked. When the surface pressure is applied by the fastening rod 13, the spring 12 contracts, and the electrical connection between the flat batteries 11 is maintained. It is necessary to loosen the surface pressure to cut off the electrical connection of the flat battery 11 when a short circuit occurs inside the assembled battery. In this case, a current several times to several tens times that of a normal current flows, so that abnormal heat generation occurs and the battery temperature rises rapidly. At the same time, the pressure inside the unit cell, which is abnormally heated, also rises rapidly. By detecting these sudden changes in temperature and pressure and loosening the tightening rod 13, the interval between the flat batteries 11 is increased by the restoring force of the spring 12, and the electrical connection can be cut off.

【0095】例えば、締め付け棒13の一部である切り
放し部分14を周囲温度によって溶断する材料にしてお
くと、締め付け棒周辺温度が異常上昇すると締め付け棒
が切れ、面圧をゆるめることができる。締め付け棒13
の切り放し部分14が溶断する周囲温度としては、電池
の常用温度を越えるところに設定するが、およそ60℃
以上で切れるのが好ましい。このような温度で溶断する
ような材料としてはいわゆるウッド合金(融解域60℃
〜72℃)のような低融点合金がある。
For example, if the cut-off portion 14 which is a part of the tightening rod 13 is made of a material which is blown off by the ambient temperature, when the temperature around the tightening rod abnormally rises, the tightening rod breaks and the surface pressure can be reduced. Tightening rod 13
The ambient temperature at which the cut-off portion 14 is blown is set at a temperature exceeding the normal temperature of the battery.
It is preferable to cut off at the above. As a material that melts at such a temperature, a so-called wood alloy (melting range of 60 ° C.) is used.
(.About.72.degree. C.).

【0096】実施例7.また、上記実施例6では締め付
け棒13の切り放し部分14を溶断する事により、面圧
をゆるめるように構成しているが、締め付け棒13の一
部を細くしたり、材質を代えて引っ張り強度の弱い部分
をつくることで急激な電池の異常内圧上昇による面圧増
加によって締め付け棒が切れ、面圧をゆるめることがで
きるように構成してもよい。締め付け棒が切断する面圧
としては、単電池の内圧が1MPaを越えないことが望
ましく従って、0.8〜0.9MPaで切断するのが望ま
しい。
Embodiment 7 FIG. Further, in the sixth embodiment, the surface pressure is relaxed by fusing off the cut-off portion 14 of the tightening rod 13, but a part of the tightening rod 13 is made thinner or the material is changed to increase the tensile strength. The weakening portion may be formed so that the fastening rod is cut off due to an increase in surface pressure due to a sudden increase in abnormal internal pressure of the battery, and the surface pressure can be reduced. It is desirable that the internal pressure of the unit cell does not exceed 1 MPa as the surface pressure at which the fastening rod cuts, and therefore it is preferable to cut at 0.8 to 0.9 MPa.

【0097】実施例8.また、締め付け棒が切れるよう
な破壊的に面圧をゆるめる方法ではない方法で急激な温
度上昇や圧力上昇に対して面圧をゆるめることができ
る。即ち、締め付け棒の一部を電磁石でつなぎ、電池に
とりつけたセンサー、例えば熱電対のような温度センサ
ーや歪ゲージで温度上昇、圧力上昇を検知し、信号電流
を電磁石に与えて締め付け棒の接続を解くものである。
締め付け棒の接続を切る温度はおよそ60℃以上、圧力
は0.8〜0.9MPa程度でとするのが望ましい。
Embodiment 8 FIG. Further, the surface pressure can be relaxed against a sudden temperature rise or a pressure rise by a method other than a method of destructively relaxing the surface pressure such that the clamping rod is broken. That is, a part of the tightening rod is connected with an electromagnet, a temperature sensor and a strain gauge attached to the battery, for example, a temperature sensor such as a thermocouple or a strain gauge detects temperature rise and pressure rise, and a signal current is supplied to the electromagnet to connect the tightening rod. Is to solve.
It is desirable that the temperature at which the connection of the fastening rod is cut off is about 60 ° C. or higher, and the pressure is about 0.8 to 0.9 MPa.

【0098】実施例9.また、上記実施例の組電池は、
平板状電池11の間にバネ12を挿入したものについて
示したが、平板状電池を板バネ状に形成し、これを用い
ても良く、同様の効果を奏する。
Embodiment 9 FIG. Also, the battery pack of the above embodiment is
Although the case where the spring 12 is inserted between the flat batteries 11 is shown, the flat battery may be formed in a leaf spring shape and used, and the same effect is exerted.

【0099】電池内部の発熱は、充電あるいは放電時に
流れる電流と電池内部抵抗により決まる。電池の使い方
により流れる電流は変化し、また電池内部抵抗も必ずし
も一定ではなく、電流によって変わるので発熱量も一定
ではない。しかしながら、リチウム二次電池の場合、平
均すれば、充電に要した電気エネルギーと放電で取り出
せる電気エネルギーの比、即ち充放電エネルギー効率は
およそ80%以上であるから、発熱量は充電エネルギー
量の高々20%である。しかしながら電池1kgあたり
のエネルギー、即ち重量エネルギー密度は、およそ12
0W/kgと高いので、電池の比熱を0.8とすると、
1秒あたり0.12℃電池温度が上昇することになり、
断熱状態では1分の充放電で7.2℃も上昇する。小型
の単電池では、その表面積が相対的に大きいので表面か
らの自然放熱で冷やされるが、大型電池になれば表面か
らの自然放熱のみでは難しい。また、組電池では、小型
電池の組み合わせでも組電池内側に配置される電池の温
度を組電池表面からの自然放熱のみで下げることは難し
い。
The heat generated inside the battery is determined by the current flowing during charging or discharging and the internal resistance of the battery. The current flowing varies depending on the use of the battery, and the internal resistance of the battery is not always constant. However, in the case of a lithium secondary battery, on average, the ratio of the electric energy required for charging to the electric energy obtained by discharging, that is, the charging / discharging energy efficiency is about 80% or more. 20%. However, the energy per kg of the battery, that is, the weight energy density is about 12
Since the specific heat of the battery is 0.8 because it is as high as 0 W / kg,
The battery temperature will rise by 0.12 ° C per second,
In the adiabatic state, the temperature rises by 7.2 ° C. in one minute of charging and discharging. A small cell has a relatively large surface area and is cooled by natural heat radiation from the surface. However, a large battery is difficult only by natural heat radiation from the surface. Further, in the battery pack, it is difficult to lower the temperature of the battery disposed inside the battery pack only by natural heat radiation from the battery pack surface even in a combination of small batteries.

【0100】実施例10.而して、本発明の大形電池、
大電極面積化における折り畳み電極もしくは卷回電極の
電池外周部には、例えば放熱用フィン、ピンの集合体か
らなる放熱機構を設け、充放電にともなって発生する熱
の除去が速やかに行えるようにしている。電池温度の過
度な上昇を防止している。
Embodiment 10 FIG. Thus, the large battery of the present invention,
At the outer periphery of the battery of the folded electrode or the wound electrode in the large electrode area, for example, a heat radiating mechanism composed of an assembly of heat radiating fins and pins is provided so that heat generated by charging and discharging can be quickly removed. ing. Excessive rise in battery temperature is prevented.

【0101】実施例11.図6は本発明の組電池の他の
実施例を示す模式図である。図6に示すように組電池の
外周部分に電池内部で発生する熱を除去するための放熱
機構21を設置しているので、電池温度の過度な上昇を
下げることができる。放熱機構21は、一般の熱交換器
いわゆるラジエータと同類のものである。
Embodiment 11 FIG. FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the battery pack of the present invention. As shown in FIG. 6, a heat radiation mechanism 21 for removing heat generated inside the battery is provided on the outer peripheral portion of the battery pack, so that an excessive rise in battery temperature can be reduced. The heat dissipating mechanism 21 is similar to a general heat exchanger so-called radiator.

【0102】実施例12.図7は本発明の組電池のさら
に他の実施例を示す部分拡大模式図で、電池中央部の熱
を効果的に除去するための集熱板31を単電池11に張
り付けている。例えば、図7に示すように、単電池11
が平板状電池の場合、集熱板31が単電池11同士の間
に入るように積層する。そして集熱板31を放熱機構2
1に電気絶縁層32を介して接続している。電気絶縁層
32を介するのは、単電池11同士の組電池内での内部
短絡を防ぐためである。もちろん集熱板31自体に電気
絶縁性がある場合には不要な層である。しかしながら、
集熱板に適するような熱良導性の材質、例えばカーボン
やアルミニウム、銅といった材料は電気伝導性も良いの
が通例である。電気絶縁層32には、比較的熱伝導性が
良いアルミナなどの金属酸化物が使われる。
Embodiment 12 FIG. FIG. 7 is a partially enlarged schematic view showing still another embodiment of the assembled battery according to the present invention, in which a heat collecting plate 31 for effectively removing heat at the center of the battery is attached to the unit cell 11. For example, as shown in FIG.
Is a flat battery, the heat collecting plates 31 are stacked so as to enter between the cells 11. Then, the heat collecting plate 31 is connected to the heat radiating mechanism
1 via an electrical insulating layer 32. The reason why the electric insulating layer 32 is provided is to prevent an internal short circuit between the unit cells 11 in the assembled battery. Of course, this layer is unnecessary when the heat collecting plate 31 itself has electrical insulation. However,
A material having good thermal conductivity suitable for a heat collecting plate, for example, a material such as carbon, aluminum, or copper generally has good electric conductivity. For the electrical insulating layer 32, a metal oxide such as alumina having relatively good thermal conductivity is used.

【0103】実施例13.電解液の枯渇を防ぐため組電
池に設けられる電解液補給機構の一実施例について説明
する。電解液補給機構は電池容器内に組電池に接して設
置される多孔体からなる電解液リザーバと、この電解液
リザーバと単電池のセパレータを接続する吸液力の異な
る多孔体からなる導液部とで構成される。多孔体は、例
えばスポンジのように液をその内部の空洞部(ポア)に
吸い込む性質を有する。一方ポア中の液を取り出すため
には、何らかの力が必要となる。これは、ポアを円筒形
と見立てたときの入り口半径と液の表面張力、それに液
と多孔体の接触角できまるポアの吸液力があるからで、
これは下記の式に示すように定まる。セパレータ及び電
極は多孔体であるから、やはり多孔体である電解液リザ
ーバから、電解液不足時に自発的に吸液するためには、
リザーバの多孔体の吸液力をセパレータ及び電極の吸液
力より小さく設定しなければならない。これは吸液力が
強いポア中の液は、吸液力の弱いポアには外力を掛けな
い限り動かないからである。吸液力をコントロールする
もっとも一般的な方法は、下記式から考えてすることで
ある。従って、この発明の電解液補給機構においては多
孔体のポアの半径を調整して、リザーバの多孔体の吸液
力をセパレータ及び電極の多孔体の吸液力より小さく
し、電解液の枯渇を防いでいる。長寿命化している。 P=2σcosθ/r P:吸液力(N/m2) σ:表面張力(N/m) θ:接触角(degree) r:半径(m)
Embodiment 13 FIG. An embodiment of an electrolyte replenishing mechanism provided in the battery pack to prevent the exhaustion of the electrolyte will be described. The electrolyte replenishment mechanism is a liquid electrolyte reservoir made of a porous body placed in contact with the assembled battery in the battery container, and a liquid guide part made of a porous body having a different liquid absorbing power connecting the electrolyte reservoir and the separator of the unit cell. It is composed of The porous body has a property of sucking a liquid into a hollow portion (pore) therein, for example, like a sponge. On the other hand, some force is required to take out the liquid in the pore. This is because there is an inlet radius and surface tension of the liquid when the pore is assumed to be cylindrical, and there is a liquid absorption power of the pore determined by the contact angle between the liquid and the porous body,
This is determined as shown in the following equation. Since the separator and the electrode are porous, in order to absorb spontaneously from the electrolyte reservoir which is also porous, when the electrolyte is insufficient,
The liquid absorbing power of the porous body of the reservoir must be set smaller than the liquid absorbing power of the separator and the electrode. This is because the liquid in the pore having a strong liquid absorption does not move unless an external force is applied to the pore having a low liquid absorption. The most common method of controlling the liquid absorption is to consider the following equation. Therefore, in the electrolyte replenishment mechanism of the present invention, the radius of the pores of the porous body is adjusted so that the liquid absorbing power of the porous body of the reservoir is smaller than the liquid absorbing power of the porous body of the separator and the electrode, and the exhaustion of the electrolyte is reduced. I'm preventing. Long life. P = 2σ cos θ / r P: Liquid absorption (N / m 2 ) σ: Surface tension (N / m) θ: Contact angle (degree) r: Radius (m)

【0104】直列に積層された複数の電池に対し共通の
リザーバから電解液を補給するとき、常時電池とリザー
バが電解液でつながれている液絡状態では、液絡部を伝
わって積層した電池間に短絡電流が流れ電池の自己放電
がおこるので、常時液絡があるのは好ましくない。
When a plurality of batteries stacked in series are supplied with electrolyte from a common reservoir, in a liquid-junction state where the battery and the reservoir are always connected by the electrolyte, the battery between the stacked batteries transmitted through the liquid-junction part Since a short-circuit current flows and self-discharge of the battery occurs, it is not preferable that there is a liquid junction at all times.

【0105】実施例14.この実施例の電解液補給機構
においては、上記問題点を解消するため、さらにリザー
バとセパレータの接続部分、導液部の吸液力をリザーバ
やセパレータ及び電極より小さくしている。このように
構成することにより、過剰な電解液を含ませない限り、
導液部は、液が無い状態となり、液絡は生じない。電解
液不足時に電解液が補給され、電池効率の低下が防止で
きる。セパレータのポア径は、内部短絡防止の観点から
1μm未満であることが望ましい。したがって導液部の
ポア径は、1μm以上が望ましいことになる。この実施
例では、セパレータをポア径が1μm未満のポアの体積
が全ポア体積の50%以上である多孔体で、導液部をポ
ア径が1μm以上のポアの体積が全ポア体積の50%以
上である多孔体で構成している。
Embodiment 14 FIG. In the electrolytic solution replenishing mechanism of this embodiment, in order to solve the above-mentioned problem, the connecting portion between the reservoir and the separator and the liquid absorbing force of the liquid conducting portion are made smaller than those of the reservoir, the separator and the electrode. By configuring in this way, as long as the excess electrolyte is not included,
The liquid guide section is in a state where there is no liquid, and no liquid junction occurs. When the electrolyte is insufficient, the electrolyte is replenished, and a decrease in battery efficiency can be prevented. The pore diameter of the separator is desirably less than 1 μm from the viewpoint of preventing internal short circuit. Therefore, the pore diameter of the liquid guide is desirably 1 μm or more. In this embodiment, the separator is a porous body in which the volume of pores having a pore diameter of less than 1 μm is 50% or more of the total pore volume. It is composed of the porous body described above.

【0106】電池内の電解液不足は、おもに電解液の分
解で生じる。電解液の分解は電池内圧上昇をもたらす。
電解液不足は内部抵抗増大をもたらすと考えられるか
ら、電解液不足と内圧の上昇には相関があると考えられ
る。
The shortage of the electrolyte in the battery is mainly caused by the decomposition of the electrolyte. Decomposition of the electrolyte causes an increase in the internal pressure of the battery.
Since it is considered that the shortage of the electrolyte causes an increase in the internal resistance, it is considered that there is a correlation between the shortage of the electrolyte and the increase of the internal pressure.

【0107】電池内部圧力がリザーバに掛かることによ
り、その圧力が、接続部の吸液力とリザーバの吸液力の
差以上であれば、接続部にはリザーバから電解液が押し
込まれ、液絡が形成される。液絡が形成されると、電解
液が不足しているセパレータ及び電極にリザーバから供
給されることになる。内圧解放機構が働いて電池内圧が
低下すると、再び接続部とリザーバの吸液力の差により
液絡が解消される。
When the internal pressure of the battery is applied to the reservoir and the pressure is equal to or greater than the difference between the liquid absorbing power of the connecting portion and the liquid absorbing force of the reservoir, the electrolytic solution is pushed into the connecting portion from the reservoir, and the liquid junction is formed. Is formed. When a liquid junction is formed, the electrolyte is supplied from the reservoir to the separators and the electrodes that are insufficient. When the internal pressure release mechanism operates to lower the internal pressure of the battery, the liquid junction is eliminated again due to the difference in the liquid absorption force between the connection portion and the reservoir.

【0108】単電池の内圧が上がらないように、単電池
のシール部分は、ガスに対して透過性があるようにし、
組電池を収納密閉する容器を用意して、大気中の水分が
混入しないようにするが、内圧解放機構として電池容器
内の圧力が上がりすぎないように調節するバルブを電池
容器につける。
In order to prevent the internal pressure of the cell from rising, the sealing portion of the cell is made permeable to gas.
A container for storing and sealing the assembled battery is prepared so that moisture in the atmosphere is not mixed in, but a valve for adjusting the internal pressure release mechanism so that the pressure in the battery container is not excessively increased is attached to the battery container.

【0109】従来よりある解放機構は、内圧の増大によ
って破壊される部分を容器の一部に設けるもので、いわ
ゆるラプチャーディスクの考えによるものである。この
方法は自己破壊的作用なので一度働くと全体の再使用が
難しくなる。とくに大気からの水分混入を嫌うリチウム
二次電池では致命的な作用で、最終的な安全装置と言う
べきものである。
A conventional release mechanism is provided with a portion destroyed by an increase in the internal pressure in a part of the container, and is based on a so-called rupture disk. Since this method is self-destructive, it is difficult to reuse the whole once it works. This is a fatal effect, especially for lithium secondary batteries that do not like the incorporation of moisture from the atmosphere, and should be said to be the ultimate safety device.

【0110】一方、いわゆるチャッキ弁、リリーフ弁と
称するものがあるが、これは、所定の圧力で作動し、そ
の圧力以下になると停止することで内圧を保つものであ
る。その基本構造は、内圧に拮抗する力を生じるもの、
例えば、圧縮したバネにつながる弁体で解放口を押さえ
るものである。内圧を解放し所定圧以下にするためのみ
ならば、このような従来から知られているチャッキ弁を
容器にとりつけるだけでよい。
On the other hand, there are so-called check valves and relief valves, which operate at a predetermined pressure and stop at a pressure lower than the predetermined pressure to maintain the internal pressure. Its basic structure is to produce a force that antagonizes internal pressure,
For example, a release port is held by a valve body connected to a compressed spring. To release the internal pressure and reduce the pressure to a predetermined pressure or less, it is only necessary to attach such a conventionally known check valve to the container.

【0111】しかし、先に述べたように電池内圧上昇を
利用して電解液補給機構を動作させるためには、ある圧
力Aで内圧解放したあと、圧力Aより小さい圧力Bまで
下がって内圧解放が終わるようにしなければならない。
電解液補給機構が動作を始める圧力Cを挟むように圧力
Bと圧力Aが設定される。圧力Aは、安全上の上限圧力
である。このような動作をするリリーフ弁として図8の
模式図に示すような弁を電池容器に装着することを発明
した。
However, as described above, in order to operate the electrolyte replenishment mechanism using the increase in the internal pressure of the battery, after releasing the internal pressure at a certain pressure A, the internal pressure is reduced to a pressure B smaller than the pressure A, and the internal pressure is released. It must end.
Pressure B and pressure A are set so as to sandwich pressure C at which the electrolyte replenishment mechanism starts operating. The pressure A is a safety upper limit pressure. As a relief valve that operates as described above, a valve as shown in the schematic diagram of FIG. 8 was mounted on the battery container.

【0112】図8に従って動作を説明する。電池内部の
圧力は、弁体41にかかっており、弁体41は、圧力A
に相当する力を生じるバネA42で押さえられている。
バネA42は、バネケース43に納められ、バネケース
43ごと留めピン44で支えられている。留めピン44
は弁体41に連動する。またバネケース43は、圧力B
に相当する力を生じるバネB45で押さえられている。
The operation will be described with reference to FIG. The pressure inside the battery is applied to the valve element 41, and the valve element 41
Are held down by a spring A42 that generates a force corresponding to
The spring A42 is housed in the spring case 43, and is supported by the retaining pin 44 together with the spring case 43. Retaining pin 44
Is interlocked with the valve body 41. The spring case 43 has a pressure B
Is held down by a spring B45 that generates a force corresponding to

【0113】電池内圧が圧力Aを越えると弁体41が下
がり、内圧は解放口46から解放される。同時に弁体4
1に連動した留めピン44が抜けることで、弁体41は
バネケース43ごと後退しバネB45を圧縮する。電池
内圧が低下し圧力B以下になるとバネB45が復帰し、
弁体41をバネケース43ごと押し返し、留めピン44
を復帰させるとともに、再び解放口46を塞ぐ。このよ
うに作用することで、電池内圧が上りすぎないようにす
ることができる。圧力Aとしては、いわゆる高圧ガスに
ならない1MPa未満にするのが望ましい。圧力Bにつ
いては、圧力A以下でよいがいわゆる大気圧0.1MP
aから0.3MPaの間が望ましい。
When the battery internal pressure exceeds the pressure A, the valve body 41 drops, and the internal pressure is released from the release port 46. At the same time valve body 4
When the retaining pin 44 interlocked with 1 comes off, the valve element 41 retracts together with the spring case 43 and compresses the spring B45. When the battery internal pressure decreases and becomes equal to or less than the pressure B, the spring B45 returns,
The valve body 41 is pushed back together with the spring case 43, and the retaining pin 44
Is returned, and the release port 46 is closed again. By acting in this manner, it is possible to prevent the battery internal pressure from rising too much. The pressure A is desirably less than 1 MPa, which does not become a so-called high-pressure gas. The pressure B may be lower than the pressure A, but is so-called atmospheric pressure 0.1MP.
It is desirable to be between a and 0.3 MPa.

【0114】次に、電池内圧の上昇抑制について説明す
る。電池内圧の上昇は、リチウム二次電池の場合、電解
液である有機溶媒の分解である。有機溶媒は、例えば、
リチウム二次電池の電解液によく用いられるプロピレン
カーボネートの分解反応は、化1のようになる。この場
合プロピレンカーボネートを分解するとき生成するプロ
ペンガスが電池容器内の圧力を上げる元である。
Next, suppression of increase in battery internal pressure will be described. In the case of a lithium secondary battery, the increase in battery internal pressure is the decomposition of an organic solvent that is an electrolyte. The organic solvent is, for example,
The decomposition reaction of propylene carbonate, which is often used as an electrolyte for a lithium secondary battery, is as shown in Chemical formula 1. In this case, propene gas generated when propylene carbonate is decomposed is a source of increasing the pressure in the battery container.

【0115】[0115]

【化1】 Embedded image

【0116】実施例15.この発明は電解液内に炭酸リ
チウムを添加するとこのガス発生抑制効果のあることを
見いだし、成し得たもので、有機溶媒にリチウム塩を溶
解させた電解質を用いるリチウム二次電池において、電
解液に炭酸リチウムを含有させることにより、電解液の
有機溶媒の分解によるガス発生を抑制している。その結
果、電池内部圧力の過度の上昇を抑えることができ、安
全性が向上する。その詳細は明かではないが、電池のよ
うな閉じた系では、反応生成物である炭酸リチウムが系
に多くあると平衡移動が起こり、反応が進み難くなるも
のと考えられる。
Embodiment 15 FIG. The present invention has found that the addition of lithium carbonate to the electrolytic solution has the effect of suppressing this gas generation, and has been achieved.In a lithium secondary battery using an electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent, the present invention relates to an electrolytic solution. By containing lithium carbonate, gas generation due to decomposition of the organic solvent in the electrolytic solution is suppressed. As a result, an excessive increase in the battery internal pressure can be suppressed, and safety is improved. Although the details thereof are not clear, in a closed system such as a battery, it is considered that when a large amount of lithium carbonate, which is a reaction product, exists in the system, equilibrium transfer occurs and the reaction hardly proceeds.

【0117】実施例16.また酸化リチウムと炭酸ガス
が共存すると同様にガス発生速度が低下することも見い
だした。そこで、電池を収納する容器内に炭酸ガスを含
ませ、電解液に酸化リチウムを含有させた。これによ
り、ガス発生速度を低下させることができ、電池内圧の
上昇を抑えられた。また、図9の特性図に示すように炭
酸ガス濃度の違いにより電池内圧の経時変化の様子が異
なる。縦軸が電池内圧、横軸が時間を表し、特性曲線d
は炭酸ガス100%の電池内圧上昇曲線、特性曲線eは
炭酸ガス50%の電池内圧上昇曲線、特性曲線fは炭酸
ガス0%の電池内圧上昇曲線である。炭酸ガス濃度が低
いと早く電池内圧が上昇するのがわかる。これは、化2
で示されるように炭酸ガス、酸化リチウムと炭酸リチウ
ムが平衡関係にあるため、炭酸ガス濃度が高いと炭酸リ
チウムが生成し、炭酸リチウムを添加した場合と同様の
効果が現れたと考えられる。
Embodiment 16 FIG. It was also found that when lithium oxide and carbon dioxide gas coexist, the gas generation rate was similarly reduced. Therefore, carbon dioxide was contained in the container for storing the battery, and lithium oxide was contained in the electrolytic solution. As a result, the gas generation rate was able to be reduced, and an increase in the internal pressure of the battery was suppressed. Further, as shown in the characteristic diagram of FIG. 9, the time-dependent change of the battery internal pressure differs depending on the carbon dioxide gas concentration. The vertical axis represents the battery internal pressure, the horizontal axis represents time, and the characteristic curve d
Is a battery internal pressure rise curve of 100% carbon dioxide, a characteristic curve e is a battery internal pressure rise curve of 50% carbon dioxide, and a characteristic curve f is a battery internal pressure rise curve of 0% carbon dioxide. It can be seen that the lower the carbon dioxide gas concentration, the faster the internal pressure of the battery rises. This is
Since carbon dioxide, lithium oxide, and lithium carbonate are in an equilibrium relationship as indicated by, lithium carbonate is generated when the carbon dioxide gas concentration is high, and it is considered that the same effect as in the case where lithium carbonate is added appears.

【0118】[0118]

【化2】 Embedded image

【0119】実施例17.従って炭酸ガスを電池容器内
に封入することでも、炭酸リチウムが生成しこれにより
電解液の分解反応が抑制されるので電池内圧の上昇が抑
えられる。そこで、電池容器を密閉する工程を炭酸ガス
雰囲気中で行い、周囲の炭酸ガスを同時に封入するよう
にしている。また、電池部品に炭酸ガスを吹き付けなが
ら電池容器を密閉するようにして、吹き付けた炭酸ガス
を同時に容器内に封入するようにしてもよい。
Embodiment 17 FIG. Therefore, also by enclosing the carbon dioxide gas in the battery container, lithium carbonate is generated and the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed, so that an increase in the internal pressure of the battery is suppressed. Therefore, the step of sealing the battery container is performed in a carbon dioxide gas atmosphere, and the surrounding carbon dioxide gas is simultaneously sealed. Alternatively, the battery container may be hermetically sealed while spraying carbon dioxide gas on the battery parts, and the sprayed carbon dioxide gas may be simultaneously sealed in the container.

【0120】また、電池内圧を炭酸ガスによって定圧よ
り高くして作成した電池は、図10の電池内圧の経時変
化を示す特性図に示すように炭酸ガスを含まない電池に
比べ結果的には限界圧力に達するのに要する時間が長
い。これも炭酸ガスによる電解液の分解抑止効果による
ものである。図10において、縦軸が電池内圧、横軸が
時間を表し、特性曲線gは炭酸ガス0%の電池内圧上昇
曲線、特性曲線hは正極の炭酸塩を分解したあとの電池
内圧上昇曲線を示す。
Further, as shown in the characteristic diagram of the internal pressure of the battery which was made higher than the constant pressure by the carbon dioxide gas as shown in FIG. The time required to reach pressure is long. This is also due to the effect of suppressing decomposition of the electrolytic solution by carbon dioxide gas. In FIG. 10, the vertical axis represents the battery internal pressure, the horizontal axis represents time, a characteristic curve g represents a battery internal pressure rise curve of 0% carbon dioxide gas, and a characteristic curve h represents a battery internal pressure rise curve after decomposition of the positive electrode carbonate. .

【0121】本明細書では、プロピレンカーボネートの
分解を例にとって説明したが、同様の分解をするエチレ
ンカーボネートに対しても同様の効果がある。また、炭
酸リチウムもしくは酸化リチウムを電解液に直接添加せ
ず、負極やセパレータなど電池内部にある部品に含有さ
せたりしても同様の効果が得られる。
In the present specification, the decomposition of propylene carbonate has been described as an example. However, the same effect can be obtained for ethylene carbonate that undergoes the same decomposition. Similar effects can be obtained even if lithium carbonate or lithium oxide is not directly added to the electrolytic solution but is contained in components inside the battery such as a negative electrode and a separator.

【0122】実施例18.ところが正極に炭酸リチウム
が含有されているケースでは、逆に過充電時に内圧上昇
が早いことがわかっている。これは、炭酸リチウムが過
充電で炭酸ガスと酸化リチウムに分解するからである。
本実施例では、これを利用して、正極に炭酸リチウムを
添加しておき、電池に組み立てた後、意識的に過充電も
しくは加熱するこにより、炭酸リチウムを分解し、電池
容器内で炭酸ガスを発生させている。これにより電池内
部の炭酸ガス濃度を電解液を分解せずに上げることがで
きる。正極への炭酸リチウムの添加量は1重量%以下で
は実質上添加効果が見られないので、また添加量は少な
い方が望ましく、2重量%も添加すれば実用上十分であ
るので、1〜2重量%が適当である。なお、炭酸リチウ
ムに限らず、他の炭酸塩を用いても同様の効果を奏す
る。
Embodiment 18 FIG. However, in the case where the positive electrode contains lithium carbonate, it has been found that the internal pressure rises quickly during overcharge. This is because lithium carbonate is decomposed into carbon dioxide and lithium oxide by overcharging.
In this embodiment, by utilizing this, lithium carbonate is added to the positive electrode, and after assembling into a battery, the lithium carbonate is decomposed by intentionally overcharging or heating to decompose the carbon dioxide gas in the battery container. Is occurring. Thereby, the concentration of carbon dioxide in the battery can be increased without decomposing the electrolytic solution. When the amount of lithium carbonate added to the positive electrode is 1% by weight or less, the addition effect is not substantially observed, and the addition amount is preferably small, and when 2% by weight is added, it is practically sufficient. % By weight is appropriate. It should be noted that not only lithium carbonate but also other carbonates can provide similar effects.

【0123】以下に、より具体的な実施例を挙げて説明
する。 実施例19.塗工溶剤としてNMP溶液33重量部に、
バインダーとして軟質系フッ素樹脂3重量部を溶解させ
バインダー溶液とし、この溶液に正極活物質としてLi
CoO2 粉末58重量部と導電剤としてグラファイト粉
末6重量部を分散させて塗工液を作成した。この塗工液
を集電体である厚さ20μmのアルミ箔上に巾30cmに
塗工し、乾燥させることにより厚さ約300μmの電極
シートを作成した。長さは151cmとした。
Hereinafter, a more specific example will be described. Embodiment 19 FIG. To 33 parts by weight of NMP solution as a coating solvent,
Dissolve 3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder to form a binder solution, and add Li as a positive electrode active material to this solution.
A coating liquid was prepared by dispersing 58 parts by weight of CoO2 powder and 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent. This coating liquid was applied to a 20 μm-thick aluminum foil as a current collector to a width of 30 cm, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm. The length was 151 cm.

【0124】塗工溶剤としてNMP溶液33重量部に、
バインダーとして軟質系フッ素樹脂3重量部を溶解させ
バインダー溶液とし、この溶液に負極活物質としてメソ
フェーズマイクロビーズカーボン(以下MCMBと略
記)粉末(大阪ガス製)62重量部と炭酸リチウム2重
量部を分散させて塗工液を作成した。この塗工液を集電
体である厚さ20μmの銅箔上に塗工し、乾燥させるこ
とにより厚さ約300μmの電極シートを作成した。電
極の巾は31cm、長さは151cmであった。
As a coating solvent, 33 parts by weight of an NMP solution
Dissolve 3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder to form a binder solution, and disperse 62 parts by weight of mesophase microbead carbon (hereinafter abbreviated as MCMB) powder (manufactured by Osaka Gas) and 2 parts by weight of lithium carbonate as a negative electrode active material in this solution. Then, a coating liquid was prepared. This coating solution was applied on a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm. The width of the electrode was 31 cm and the length was 151 cm.

【0125】作成した正極および負極をセパレータであ
る多孔質ポリプロピレンフィルム(厚さ50μm)を挟
んで活物質層が向かい合い、巾方向の正極の端が負極の
巾方向の端よりはみ出さないように配置し、長さ方向に
30cmごとに4回つづら折れに折り畳み電池要素を作成
した。セパレータの長さは155cmで、折り始めと折り
終わりで、それぞれ約2cmずつ正極および負極よりはみ
出すようにした。
The prepared positive electrode and negative electrode are arranged so that the active material layers face each other with a porous polypropylene film (thickness: 50 μm) serving as a separator therebetween, and the widthwise positive electrode end does not protrude beyond the widthwise end of the negative electrode. Then, the battery element was folded four times in a length direction every 30 cm. The length of the separator was 155 cm. At the start and end of the folding, the separator protruded by about 2 cm from the positive electrode and the negative electrode.

【0126】作成した30cm角の電池要素を2つの 厚
さ1.5mm、巾5mmのポリエチレン製の枠にはめ、電池
要素からはみ出したセパレータと これと電解液リザー
バを接続するための導液部(リザーバ接続多孔体)のポ
リプロピレン製多孔体フィルム(厚さ50μm)をポリ
エチレン枠ではさみ、さらに 厚さ0.1mmのステンレス
板2枚ではさみ、周囲をプレスしながら熱融着し、4角
形の平板状単電池を作成した。
The 30 cm square battery element thus prepared was fitted into two 1.5 mm thick, 5 mm wide polyethylene frames, and a separator protruding from the battery element and a liquid conducting portion (for connecting the electrolyte reservoir with the separator). A porous film made of polypropylene (50 μm thick) with a polyethylene frame, sandwiched between two stainless steel plates with a thickness of 0.1 mm, and heat-sealed while pressing the periphery to form a square plate A single cell was prepared.

【0127】ポリエチレン枠には、巾3mm 深さ0.5mm
の溝が枠の内側と外側を結ぶように3mmごとに形成して
あり、溝にはセパレータと導液部が挟まれる。熱融着温
度は、ポリエチレンが融着し、ポリプロピレンが溶けな
い135〜160℃にするのが望ましい。セパレータは
およそ0.1μm以下のポア径のポア体積が全ポア体積
の50%であるものを用いた。導液部(リザーバ接続多
孔体)には、およそ1μm以下のポア径のポア体積が全
ポア体積の50%であるものを用いた。
A polyethylene frame has a width of 3 mm and a depth of 0.5 mm.
Are formed at intervals of 3 mm so as to connect the inside and the outside of the frame, and the separator and the liquid guide portion are sandwiched between the grooves. The heat fusion temperature is desirably set to 135 to 160 ° C. at which polyethylene is fused and polypropylene is not melted. The separator used had a pore volume of about 0.1 μm or less with a pore volume of 50% of the total pore volume. The liquid conducting portion (reservoir connection porous body) used had a pore volume having a pore diameter of about 1 μm or less and 50% of the total pore volume.

【0128】平板状単電池を40個直列に積層し、平板
状電池同士の間に真鍮の板バネをはさんで硬質ポリエチ
レンの板を押さえ板として組電池を形成した。締め付け
棒には、アルミニウムパイプをウッド合金でつないだも
のを用いた。
Forty flat plate cells were stacked in series, and a brass leaf spring was interposed between the flat plate cells to form a battery pack using a hard polyethylene plate as a holding plate. The fastening rod used was an aluminum pipe connected with a wood alloy.

【0129】単電池5個ごとに厚み1mmのアルミ板を集
熱板として挟んだ。電池の外周4辺のうち対向する2辺
側にアルミ集熱板とアルミナ層を介して接続される放熱
機構を設置した。放熱機構は、アルミ製で、巾10mm長
さ12cmの放熱フィンが、10mm間隔で片側31枚積層
方向に沿って配置されている。
An aluminum plate having a thickness of 1 mm was sandwiched between five unit cells as a heat collecting plate. A heat dissipation mechanism connected to an aluminum heat collecting plate and an alumina layer was provided on two opposing sides of the four outer sides of the battery. The heat radiating mechanism is made of aluminum, and radiating fins having a width of 10 mm and a length of 12 cm are arranged at intervals of 10 mm along a stacking direction of 31 pieces on one side.

【0130】残る2辺側に、電解液リザーバが配置され
る。電解液リザーバは、硬質ポリプロピレン製のケース
に、ポリプロピレン製の不織布を詰めたものであり、各
電池から出ている導液部(リザーバ接続多孔体シート)
が挟み込まれる。
The remaining two sides are provided with an electrolyte reservoir. The electrolyte reservoir is made of a hard polypropylene case packed with a nonwoven fabric made of polypropylene, and a liquid conducting portion (reservoir connection porous sheet) coming out of each battery.
Is sandwiched.

【0131】放熱機構および電解液リザーバを配置した
組電池をステンレス製の電池容器に収納し、圧力調節弁
を付けた容器蓋に絶縁層を介してとりつけている正極端
子および負極端子に 組電池から出している正極リード
および負極リードを各々溶接したのち、容器蓋の注液口
を電解質リザーバの位置にあわせて、容器蓋を電池容器
に溶接する。
The assembled battery in which the heat radiating mechanism and the electrolyte reservoir are arranged is housed in a battery container made of stainless steel, and the assembled battery is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal which are attached to the container lid provided with the pressure control valve via an insulating layer. After welding out the positive electrode lead and the negative electrode lead, the inlet of the container lid is aligned with the position of the electrolyte reservoir, and the container lid is welded to the battery container.

【0132】容器全体を真空(ー750mmHg以下)
にしたのち、注液口にエチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に過塩素酸リチウムを1モル
/l溶かした電解液を流し込む。注液は、乾燥炭酸ガス
雰囲気のドライボックス内でおこなう。注液完了後、注
液口を溶接、封口する。
The whole container is vacuumed (-750 mmHg or less)
After that, an electrolyte obtained by dissolving lithium perchlorate at 1 mol / l in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane is poured into the liquid inlet. The injection is performed in a dry box in a dry carbon dioxide atmosphere. After the injection is completed, the injection port is welded and sealed.

【0133】このようにして組み立てた電池は、初回単
電池電圧 4.2Vまで充電した後、平均単電池電圧3.
6V、平均組電池電圧144Vで動作し、1.3kWの
出力を得た。
The battery thus assembled was charged to an initial cell voltage of 4.2 V, and then charged to an average cell voltage of 3.2 V.
It operated at 6 V and an average assembled battery voltage of 144 V, and obtained an output of 1.3 kW.

【0134】実施例20.電極製造のバインダーをPV
dFと軟質系フッ素樹脂との混合粉末(1:1)に代え
た以外は実施例19と同様に電池を組み立てた。
Embodiment 20 FIG. PV binder for electrode production
A battery was assembled in the same manner as in Example 19 except that the mixed powder of dF and the soft fluororesin (1: 1) was used.

【0135】このようにして組み立てた電池は、実施例
19と同様 平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧1
44Vで動作し、1.3kWの出力を得た。
The battery assembled as described above had an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 1 as in Example 19.
Operating at 44 V, an output of 1.3 kW was obtained.

【0136】実施例21.負極製造時に炭酸リチウムを
3重量部入れる代わりに酸化リチウムを3重量部入れた
以外は実施例19と同様に電池を組み立てた。
Embodiment 21 FIG. A battery was assembled in the same manner as in Example 19 except that 3 parts by weight of lithium carbonate was added instead of 3 parts by weight of lithium carbonate during the production of the negative electrode.

【0137】このようにして組み立てた電池は、実施例
19と同様 平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧1
44Vで動作し、1.3kWの出力を得た。
The battery assembled in this manner had an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 1 as in Example 19.
Operating at 44 V, an output of 1.3 kW was obtained.

【0138】実施例22.電解液注液時に乾燥空気雰囲
気のドライボックス内で、注液口周辺に炭酸ガスを吹き
付けながら行った以外は、実施例19と同様に電池を組
み立てた。
Embodiment 22 FIG. A battery was assembled in the same manner as in Example 19, except that the injection of the electrolyte was performed in a dry box in a dry air atmosphere while blowing carbon dioxide gas around the injection port.

【0139】このようにして組み立てた電池は、実施例
19と同様に平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧
144Vで動作し、1.3kWの出力を得た。
The battery assembled in this manner was operated at an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 144 V in the same manner as in Example 19, and an output of 1.3 kW was obtained.

【0140】実施例23.塗工溶剤としてNMP溶液3
3重量部に、バインダーとして軟質系フッ素樹脂3重量
部を溶解させバインダー溶液とし、この溶液に正極活物
質としてLiCoO2 粉末58重量部と導電剤としてグ
ラファイト粉末6重量部と炭酸リチウム1重量部を分散
させて塗工液を作成した。この塗工液を集電体である厚
さ20μmのアルミ箔上に巾30cmに塗工し、乾燥させ
ることにより厚さ約300μmの電極シートを作成し
た。長さは151cmとした。
Embodiment 23 FIG. NMP solution 3 as coating solvent
In 3 parts by weight, 3 parts by weight of a soft fluororesin as a binder are dissolved to form a binder solution, and 58 parts by weight of LiCoO2 powder as a positive electrode active material, 6 parts by weight of graphite powder as a conductive agent, and 1 part by weight of lithium carbonate are dispersed in this solution. Then, a coating liquid was prepared. This coating liquid was applied to a 20 μm-thick aluminum foil as a current collector to a width of 30 cm, and dried to prepare an electrode sheet having a thickness of about 300 μm. The length was 151 cm.

【0141】以下の工程は、実施例19と同様に行な
い、注液工程を乾燥空気雰囲気のドライボックスで行っ
て電池を組み立てた後、初回充電を 4.5Vまでおこな
い、電池容器内で炭酸ガスを発生させて圧力調節弁を動
作させ、電池容器内部を炭酸ガス充分な雰囲気にした。
The following steps were performed in the same manner as in Example 19. The battery was assembled by performing the liquid injection step in a dry box in a dry air atmosphere, and then the first charge was performed up to 4.5 V, and carbon dioxide gas was charged in the battery container. Was generated and the pressure control valve was operated to make the inside of the battery container an atmosphere sufficient for carbon dioxide gas.

【0142】このようにして組み立てた電池は、実施例
1と同様に平均単電池電圧3.6V、平均組電池電圧1
44Vで動作し、1.3kWの出力を得た。
The battery assembled as described above had an average cell voltage of 3.6 V and an average assembled battery voltage of 1 in the same manner as in Example 1.
Operating at 44V, an output of 1.3 kW was obtained.

【0143】[0143]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0144】イオン導電性物質を保持する多孔体を挟ん
で、電気化学的にイオンを吸蔵、排出する能力を有する
活物質層からなる電子伝導性の電極が対向する構造をな
す電気化学素子において、上記少なくとも1つの活物質
層と多孔体とが、バインダーで一体的に接着されてお
り、上記活物質層の背面または内部に集電体を設けるよ
うにしたので、組立の際に対向する電極の位置合わせが
不要となり、組立が簡便になるとともに、組立不良に起
因する反応面積の低下に伴う性能不良を低減できる効果
がある。
In an electrochemical device having a structure in which an electron conductive electrode formed of an active material layer having the ability to electrochemically occlude and discharge ions sandwiches a porous body holding an ion conductive material, The at least one active material
The layer and the porous body are integrally bonded with a binder.
In addition, since the current collector is provided on the back or inside of the active material layer, it is not necessary to align the electrodes facing each other at the time of assembly, which simplifies the assembly and reduces the reaction area due to the assembly failure. This has the effect of reducing performance defects due to the decrease.

【0145】また、バインダーはポリフッ化ビニリデン
を含むようにしたので、電気化学素子の性能を低下させ
ずに、多孔体と電極とを接着して一体化できる。
The binder is polyvinylidene fluoride
To reduce the performance of the electrochemical device.
Instead, the porous body and the electrode can be bonded and integrated.

【0146】また、多孔体がリチウムイオン導電性の電
解質を保持し、リチウムイオンを吸蔵、排出する無機酸
化物を正極活物質とし、炭素を負極活物質とし、上記多
孔体の一方の面に正極活物質を含む正極活物質層を、他
方の面に負極活物質を含む負極活物質層を備えるように
したので、軽量で、高電圧が得られるリチウム二次電池
を作製することができる。
Further, the porous body has a lithium ion conductive property.
Inorganic acid that retains decomposition and stores and discharges lithium ions
Is used as the positive electrode active material and carbon is used as the negative electrode active material.
A positive electrode active material layer containing a positive electrode active material on one surface of
To provide a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material on one side
As a result, lightweight, high-voltage lithium secondary batteries
Can be produced.

【0147】さらに、電気化学素子の製造方法におい
て、多孔体と、集電体と、電気化学的にイオンを吸蔵、
排出する能力を有する活物質を含む活物質層とをバイン
ダーで接着する工程、上記多孔体、上記活物質層、上記
接着体の少なくともいずれかに電解液を注入する工程を
備えたので、組立の際に対向する電極の位置合わせが不
要となり、組立が簡便になるとともに、組立不良に起因
する反応面積の低下に伴う性能不良を低減した電気化学
素子を得られる効果がある。
Further, in the method of manufacturing an electrochemical device,
And the porous body, the current collector, and electrochemically occluded ions,
An active material layer containing an active material capable of discharging
Bonding step, the porous body, the active material layer,
A step of injecting an electrolyte into at least one of the bonded bodies.
The positioning of the electrodes facing each other during assembly is
Required, assembling is simplified, and due to defective assembly
With reduced performance defects due to reduced reaction area
There is an effect that an element can be obtained.

【0148】また、電気化学素子の製造方法において、
帯状の多孔体と、上記帯状の多孔体の少なくとも一面に
電気化学的活物質を含むペーストおよびバインダーを配
した集電体とを積層し、接着された帯状の積層一体物を
形成するようにしたので、接着された帯状の多孔体−電
極一体物を容易に製造することができ、大面積電極を有
する電気化学素子を製造することができる。
Further, in the method of manufacturing an electrochemical device,
A strip-shaped porous body, and at least one surface of the strip-shaped porous body
Distribute paste and binder containing electrochemical active material
The current collector is laminated and the band-shaped laminated monolithic body is bonded.
Because it was formed, the bonded strip-shaped porous body-
It is easy to manufacture pole-integrated products and has large area electrodes.
Can be manufactured.

【0149】また、多孔体の一方の面に正極を他方の面
に負極を形成して電極と多孔体とをバインダーで接着し
た一体物を形成し、これを巻回あるいは折り畳んで電池
要素を形成し、上記正極端子と上記負極端子とにそれぞ
れ接続された少なくとも2つの導電性板材を備えたの
で、コンパクトな大面積電極を有する電気化学素子を得
ることができる。
A positive electrode is provided on one side of the porous body, and the other side is provided with a positive electrode.
A negative electrode is formed on the electrode, and the electrode and the porous body are bonded with a binder.
Formed into a single unit, which is wound or folded
Form an element and attach it to the positive terminal and the negative terminal, respectively.
With at least two conductive plates connected and connected
To obtain a compact electrochemical device with large area electrodes
Can be

【0150】また、正極端子と負極端子とにそれぞれ接
続された少なくとも2つの導電性板材で電池要素を挟
み、上記正極端子に接続された導電性板材と上記負極端
子に接続された導電性板材との間を電気絶縁材でつない
で、上記電池要素を囲み、上記導電性板材と上記電気絶
縁材内に上記電池要素を封入するようにしたので、平板
状の組電池の形成に適した電気化学素子が得られる。
The positive terminal and the negative terminal are connected to each other.
The battery element is sandwiched between at least two successive conductive plates.
The conductive plate connected to the positive terminal and the negative terminal
Connected to the conductive plate material connected to
Surrounds the battery element, and connects the conductive plate with the electrical insulator.
Since the above battery element was sealed in the rim material,
Thus, an electrochemical device suitable for forming an assembled battery can be obtained.

【0151】また、電池要素の外周部に放熱機構を設置
したので、熱の除去が速やかに行え、電池温度の過度な
上昇を防止できる。安全になる。 また、少なくとも2つ
の導電性板材を備えた電気化学素子を積層し、互いに電
気的に接続したので、高電圧、大電流が得られ、性能を
向上できる。 また、上記少なくとも2つの導電性板材を
備えた電気化学素子を積層し、積層方向に面圧をかけ、
上記電気化学素子を互いに固定し電気的に接続するよう
にして組電池を構成したので、トラブルが発生した際な
ど、面圧をゆるめることにより容易にこの接続をきるこ
とができ、電池を保護できる。
A heat radiating mechanism is provided on the outer periphery of the battery element.
As a result, heat can be removed quickly and the battery temperature
The rise can be prevented. Be safe. Also, at least two
Electrochemical elements with conductive plates
High voltage and high current, and
Can be improved. Further, the at least two conductive plate members are
Laminate the provided electrochemical elements , apply surface pressure in the lamination direction,
Since the assembled battery is configured such that the electrochemical elements are fixed to each other and electrically connected to each other, when a trouble occurs, the connection can be easily broken by relaxing the surface pressure, and the battery can be protected. .

【0152】また、積層する電気化学素子の間にバネを
挿入する、もしくは積層する電気化学素子を板バネ状に
形成したので、積層方向の面圧が緩むと、バネの復原力
により電池同士の間隔が空き、電気的接続を速やかにき
ることができる。
[0152] Also, to insert a spring between the electrochemical device to be stacked, or since the electrochemical device to be stacked to form a leaf spring shape, the surface pressure in the lamination direction to loosen the battery between the restoring force of the spring The interval is large, and the electrical connection can be quickly established.

【0153】さらに、電気化学素子に集熱板を付設する
とともに、上記電気化学素子を積層してなる組電池外周
部に放熱機構を設け、上記集熱板と放熱機構を電気的に
絶縁して接続したので、電池内部で発生する熱を除去で
き、組電池表面からの自然放熱のみで下げることが難し
い組電池内の電池温度の過度な上昇を下げることができ
る。
[0153] Further, while attaching a heat collecting plate in the electrochemical device, the heat radiation mechanism in the assembled battery outer peripheral portion formed by laminating the electrochemical device is provided, electrically insulates the radiation mechanism and the heat collecting plate Since the connection is made, heat generated inside the battery can be removed, and an excessive rise in battery temperature in the assembled battery, which is difficult to reduce only by natural heat radiation from the surface of the assembled battery, can be reduced.

【0154】そして、組電池外周部に配設される電解液
を含有する多孔体からなる電解液リザーバ、及びこのリ
ザーバと電気化学素子を接続する導液部導液部で構成さ
れる電解液補給機構を設けたので、電解液の枯渇を防ぐ
ことができ、長寿命化できる。
Then, an electrolyte reservoir made of a porous body containing an electrolyte and disposed around the outer periphery of the battery pack, and a liquid supply section connected to the reservoir and the electrochemical element are connected. Since the mechanism is provided, the exhaustion of the electrolyte can be prevented, and the life can be extended.

【0155】また、電解液リザーバの吸液力が電気化学
素子の多孔体及び電極の吸液力と同等もしくはそれ以下
で、かつ導液部の吸液力より大きくなるように形成した
ので、電解液不足時に電解液が補給され、電池効率の低
下が防止できる。
[0155] In addition, the liquid absorbing power of the electrolyte reservoir electrochemical
It is formed so as to be equal to or less than the liquid absorbing power of the porous element and the electrode of the element , and to be larger than the liquid absorbing power of the liquid conducting part. it can.

【0156】[0156]

【0157】[0157]

【0158】[0158]

【0159】また、正極に炭酸塩を添加し、電池組み立
て後、充電もしくは加熱を行うことにより上記炭酸塩を
分解し炭酸ガスを発生させるようにしたので、電池内部
の炭酸ガス濃度を電解液を分解せずに上げることがで
き、電池内圧の上昇を抑えられる。
Also, a carbonate is added to the positive electrode, and after assembling the battery, charging or heating is performed to decompose the carbonate to generate carbon dioxide gas. It can be raised without disassembly, and the rise in battery internal pressure can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係わる電池シートの斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of a battery sheet according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例に係わる電池シートの斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view of a battery sheet according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の平板状リチウム二次電池の一実施例を
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of the flat lithium secondary battery of the present invention.

【図4】本発明の柔軟性電極の実施例の効果を表わす電
極の伸び率を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the elongation percentage of the electrode showing the effect of the embodiment of the flexible electrode of the present invention.

【図5】本発明の組電池の一実施例、図5に示す平板状
単電池を積層した組電池を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of the assembled battery of the present invention, which is an assembled battery in which the flat plate cells shown in FIG. 5 are stacked.

【図6】本発明の組電池の他の実施例、放熱機構を組み
込んだ組電池を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the assembled battery of the present invention, which is an assembled battery incorporating a heat dissipation mechanism.

【図7】本発明の組電池のさらに他の実施例を示す部分
拡大模式図である。
FIG. 7 is a partially enlarged schematic view showing still another embodiment of the battery pack of the present invention.

【図8】本発明に係わる電池内圧開放機構の圧力調節弁
の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a pressure control valve of the internal battery pressure release mechanism according to the present invention.

【図9】本発明に係わる炭酸ガス濃度による電池内圧の
経時変化を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a change with time of the internal pressure of the battery depending on the concentration of carbon dioxide according to the present invention.

【図10】本発明に係わる電池内圧の経時変化を示す特
性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change with time in the internal pressure of the battery according to the present invention.

【図11】比較例における電池組立法の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a battery assembly method in a comparative example.

【図12】従来のコイン型電池を示す半断面側面図であ
る。
FIG. 12 is a half sectional side view showing a conventional coin-type battery.

【図13】従来のクラッド式鉛電池の構造を示す分解斜
視図である。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional clad lead battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 電気絶縁性シール材 5 導電性板材 11 平板状単電池 12 バネ 13 締め付け棒 14 切り放し部分 21 放熱機構 31 集熱板 32 電気絶縁層 41 弁体 42 バネA 43 バネケース 44 留めピン 45 バネB 46 解放口 51 タブ付き集電網 52 正極活物質層 53 集電用銅箔 54 タブ付き集電用銅箔 55 負極活物質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Electric insulating sealing material 5 Conductive plate material 11 Flat cell 12 Spring 13 Tightening rod 14 Cut off part 21 Heat dissipation mechanism 31 Heat collecting plate 32 Electric insulating layer 41 Valve body 42 Spring A 43 Spring case 44 Fastening Pin 45 Spring B 46 Release port 51 Tabbed current collector network 52 Positive electrode active material layer 53 Current collecting copper foil 54 Tabbed current collecting copper foil 55 Negative electrode active material layer

フロントページの続き (72)発明者 西村 隆 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 相原 茂 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平2−262274(JP,A) 特開 平2−66855(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/62 Continued on the front page (72) Inventor Takashi Nishimura 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Shigeru Aihara 8-1-1 Tsukaguchi Honmachi Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-2-262274 (JP, A) JP-A-2-66855 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 10 / 40 H01M 4/62

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イオン導電性物質を保持する多孔体を挟
んで、電気化学的にイオンを吸蔵、排出する能力を有す
る活物質を含む活物質層からなる電子伝導性の電極が対
向する構造の電気化学素子において、上記少なくとも1
つの活物質層と多孔体とが、バインダーで一体的に接着
されており、上記活物質層の背面または内部に集電体を
設けたことを特徴とする電気化学素子。
1. A structure in which an electron conductive electrode formed of an active material layer containing an active material having the ability to electrochemically occlude and discharge ions sandwiches a porous body holding an ion conductive material. In the electrochemical device, the at least one
Active material layers and porous body are integrally bonded with a binder
And a current collector provided on the back or inside of the active material layer.
【請求項2】 バインダーはポリフッ化ビニリデンを含2. The binder contains polyvinylidene fluoride.
むことを特徴とする請求項第1項記載の電気化学素子。2. The electrochemical device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 多孔体がリチウムイオン導電性の電解質
を保持し、リチウムイオンを吸蔵、排出する無機酸化物
を正極活物質とし、炭素を負極活物質とし、上記多孔体
の一方の面に正極活物質を含む正極活物質層を、他方の
面に負極活物質を含む負極活物質層を備えたことを特徴
とする請求項第1項記載の電気化学素子。
3. The porous body holds a lithium ion conductive electrolyte, uses an inorganic oxide that absorbs and discharges lithium ions as a positive electrode active material, uses carbon as a negative electrode active material, and forms a positive electrode on one surface of the porous body. A positive electrode active material layer containing an active material and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material on the other surface are provided.
The electrochemical device according to claim 1, wherein
【請求項4】 多孔体と、集電体と、電気化学的にイオ4. A porous body, a current collector and an electrochemically
ンを吸蔵、排出する能力を有する活物質を含む活物質層Active material layer containing active material capable of occluding and discharging gas
とをバインダーで接着する工程、上記多孔体、上記活物Bonding with a binder, the porous body, the active material
質層、上記接着体の少なくともいずれかに電解液を注入Electrolyte into at least one of the porous layer and the adhesive
する工程を備えたことを特徴とする電気化学素子の製造Of manufacturing an electrochemical device, comprising a step of performing
方法。Method.
【請求項5】 帯状の多孔体と、上記帯状の多孔体の少
なくとも一面電気化学的活物質を含むペーストおよび
バインダーを配した集電体とを積層し、接着された帯状
の積層一体物を形成することを特徴とする電気化学素子
の製造方法。
5. A strip-shaped porous body , a paste containing an electrochemically active material on at least one surface of the strip-shaped porous body, and
Laminated with current collector with binder
A method of manufacturing an electrochemical device, comprising forming a laminated monolithic product of the above .
【請求項6】 多孔体 の一方の面に正極を他方の面に負
極を形成して電極と多孔体とをバインダーで接着した
体物を形成し、これを巻回あるいは折り畳んで電池要素
を形成し、上記正極端子と上記負極端子とにそれぞれ接
続された少なくとも2つの導電性板材を備えたことを特
徴とする電気化学素子。
6. A positive electrode is formed on one side of the porous body, and a negative electrode is formed on the other side of the porous body to form an integrated body in which the electrode and the porous body are bonded with a binder, and this is wound or folded. To form a battery element, and contact the positive terminal and the negative terminal respectively.
At least two conductive plates connected to each other.
Electrochemical element to be featured.
【請求項7】 正極端子と負極端子とにそれぞれ接続さ7. A terminal connected to a positive terminal and a negative terminal, respectively.
れた少なくとも2つの導電性板材で電池要素を挟み、上The battery element is sandwiched between at least two conductive plates
記正極端子に接続された導電性板材と上記負極端子に接The conductive plate material connected to the positive terminal and the negative terminal
続された導電性板材との間を電気絶縁材でつないで、上Connect the electrically conductive material with the conductive plate
記電池要素を囲み、上記導電性板材と上記電気絶縁材内Surrounding the battery element, and within the conductive plate material and the electrical insulating material.
に上記電池要素を封入することを特徴とする請求項第67. The battery device according to claim 6, wherein the battery element is encapsulated in the battery.
項記載の電気化学素子。The electrochemical element according to the above item.
【請求項8】 電池要素の外周部に放熱機構を設置した
ことを特徴とする請求項第項記載の電気化学素子
8. The electrochemical device according to claim 6 wherein, wherein it has established a radiation mechanism on the outer periphery of the battery element.
【請求項9】 請求項第項記載の電気化学素子を積層
し、上記電気化学素子同士を互いに電気的に接続するよ
うにしたことを特徴とする組電池。
9. An assembled battery, wherein the electrochemical devices according to claim 6 are laminated, and the electrochemical devices are electrically connected to each other .
【請求項10】 積層する電気化学素子間にバネ
され、面圧により電気的に接続されており、積層方向
の面圧が緩むと上記電気化学素子同士の電気的接続がは
ずれるように構成したことを特徴とする請求項第項記
載の組電池。
10. A spring is inserted between the electrochemical elements to be laminated, and is electrically connected by a surface pressure. When the surface pressure in the laminating direction is relaxed, an electric connection between the electrochemical elements is made. 10. The battery pack according to claim 9, wherein the connection is disconnected.
【請求項11】 積層する電気化学素子を板バネ状に形
成し、積層方向の面圧が緩むと上記電気化学素子同士の
電気的接続がはずれるように構成したことを特徴とする
請求項第項記載の組電池。
11. The electrochemical device to be stacked is formed on the plate spring, claim the surface pressure in the stacking direction loosening is characterized by being configured to electrically connect between the electrochemical device is disengaged 9 Item.
【請求項12】 電気化学素子に集熱板を付設するとと
もに、上記電気化学素子を積層してなる組電池外周部に
放熱機構を設け、上記集熱板と放熱機構を電気的に絶縁
して接続するようにしたことを特徴とする請求項第9項
記載の組電池。
As well as attached to the heat collecting plate 12. A electrochemical device, a heat radiation mechanism in the assembled battery outer peripheral portion formed by laminating the electrochemical device is provided, electrically insulates the radiation mechanism and the heat collecting plate 10. The connection according to claim 9, wherein the connection is established.
The battery pack as described .
【請求項13】 組電池外周部に配設される電解液を含
有する多孔体からなる電解液リザーバ、及びこのリザー
バと電気化学素子を接続する導液部で構成される電解液
補給機構を設けたことを特徴とする請求項第9項記載の
組電池。
13. An electrolytic solution reservoir formed of a porous body containing an electrolytic solution and provided at an outer peripheral portion of the battery pack, and an electrolytic solution replenishing mechanism including a liquid guide portion connecting the reservoir and the electrochemical element. The battery pack according to claim 9, wherein:
【請求項14】 電解液補給機構は、電解液リザーバの
吸液力が電気化学素子の多孔体及び電極の吸液力と同等
もしくはそれ以下で、かつ導液部の吸液力より大きくな
るように形成されていることを特徴とする請求項第13
項記載の組電池。
14. An electrolytic solution replenishing mechanism, wherein the liquid absorbing force of the electrolytic solution reservoir is equal to or less than the liquid absorbing force of the porous body and the electrode of the electrochemical element , and is larger than the liquid absorbing force of the liquid conducting portion. The thirteenth aspect of the present invention, wherein:
Item.
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