JP3166487B2 - 薄形電池 - Google Patents

薄形電池

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JP3166487B2
JP3166487B2 JP14170494A JP14170494A JP3166487B2 JP 3166487 B2 JP3166487 B2 JP 3166487B2 JP 14170494 A JP14170494 A JP 14170494A JP 14170494 A JP14170494 A JP 14170494A JP 3166487 B2 JP3166487 B2 JP 3166487B2
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文夫 大尾
精一 水谷
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄形電池の、とくのそ
の極板群の保持に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話、ハンディビデオなどの
コードレス情報・通信機器の目覚ましいポータブル化、
インテリジェンス化に伴い、その駆動用電源として、小
形軽量で、高エネルギー密度の電池が求められており、
なかでもリチウム二次電池は次世代電池の主力として大
いに期待され、その潜在的な市場規模も非常に大きい。
【0003】また、その形状も機器の薄型化、スペース
の有効利用の観点から、薄く平たい長円形のものに要望
が集まりつつある。薄形電池として代表的な角型ニッケ
ル水素電池では平板状の単板からなる正極板および負極
板をそれぞれ複数枚ずつセパレータを介して積層するこ
とにより極板群を構成している。
【0004】しかしながら、リチウム電池に代表される
ような有機電解液を主成分とする非水電解液を使用した
電池では、電解液の伝導度が低いため上記の電池系と同
程度の厚さを有した極板により極板群を構成すると充分
な高負荷特性が得られない。
【0005】そこで薄形のリチウム電池の極板群構成時
には円筒形リチウム電池同様の極板群構成、すなわちシ
ート状の正極板、負極板をセパレータを介して渦巻状に
巻回した後、この渦巻状極板群を図2に示すように長円
形の極板群1になるように圧縮成型していた。
【0006】しかしながら、この長円形の極板群を用い
て薄形電池を構成した場合、極板群両端の湾曲部分は隙
間なく極板が層状態になっているが極板群側面の平面部
分1Aにはたるみが生じ易く、極板間の密着性が低下し
ていた。
【0007】そして、極板間の密着性の低下により極板
間の反応性が低下し、電池間に容量のバラツキが生じて
いた。
【0008】一方、特開平5−13054号公報には、
積層された極板からなる極板群を収納する外装缶におい
て極板平面部と平行な幅広面の中央部が周縁部に対して
電池の内部方向に湾曲している密閉式角形電池が示され
ている。
【0009】そして、これにより電池内圧の上昇時や極
板群の膨脹時による外装缶の変形を防止している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
池は極板群を外装缶内に収納した後、外装缶の幅広面の
中央部分をポンチで電池内部方向に圧縮しているので、
外装缶の圧縮時の機械的圧力により極板群が損傷するこ
とがあった。
【0011】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、正、負極板をセパレータを介して渦巻状に巻回
し長円形に構成した極板群において、極板群を損傷する
ことなく極板群側面の平面部分にたるみによる隙間が生
じることを防止して極板間の反応性を良好にし容量バラ
ツキのない薄形電池を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の薄形電池は、正極板と負極板とセパレー
タからなる極板群と、前記極板群の側面平面部と上面を
被覆するコの字形金属板と、前記極板群とコの字形金属
板を内部に収納する電池ケースとを備え、電池ケース内
でコの字形金属板の向かい合う2面はそれぞれ極板群の
側面平面部に向かって凸形になるように湾曲した状態で
前記側面平面部に加圧接触しているものである。
【0013】
【作用】本構成ではコの字形金属板を長円形の渦巻状極
板群の上面および側面平面部に被せ、電池ケース内でコ
の字形金属板の向かい合う2面をそれぞれ極板群の側面
平面部に向かって凸形になるように湾曲させた状態で前
記側面平面部と接触させている。このため、極板群の側
面平面部はコの字形金属板の向かい合う2側面によって
極板群の内部方向に加圧される。
【0014】したがって、極板群の側面平面部にたるみ
が生じることを防止することができ、正、負極板の密着
性および極板間の反応性を良好にして電池の容量バラツ
キを防止することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
【0016】図1に本発明の薄形電池の側面断面図を示
す。図1で1は正極板と負極板をセパレータを介して長
円形に巻回した極板群、2は前記極板群の上面部と側面
平面部を帯状に覆うコの字形で向かい合う2面が極板群
の側面平面部側に凸形になるように湾曲したステンレス
鋼製コの字形金属板、3は極板群1とコの字形金属板2
を内部に収納する電池ケース、4は棚形でその両端が電
池ケースの内壁に接続されている電池ケース補強用金属
板であり、この金属板はコの字形金属板の上面部を下方
に押圧している。5は封口板である。
【0017】そして、コの字形金属板の向かい合う2面
はそれぞれ補強用金属板とケース内底面との間で極板群
の側面平面部側に凸形になるように湾曲されており、こ
の湾曲によって極板群の両側面を内側に加圧している。
【0018】次に、この電池の作製方法を図2〜図7を
用いて説明する。まず、正極板はコバルト酸リチウムを
活物質とし、これに導電剤、結着剤を混合して練合しペ
ースト状とした合剤をアルミニウム箔からなる芯材の両
面に塗着、乾燥して圧延し、アルミニウム製正極リード
6を芯材にスポット溶接したものである。
【0019】リードには上端部を除いて絶縁テープ7が
貼られている。また負極板は、炭素粉末を活物質とし、
これに結着剤を混合、練合してペースト状とした合剤
を、銅箔からなる芯材の両面に塗着、乾燥し、圧延して
ニッケル製負極リード8をスポット溶接したものであ
る。
【0020】セパレータはポリプロピレンからなる多孔
性フィルムを、正極板および負極板よりも幅広く裁断し
て用いた。
【0021】次に、図2に示したように正、負極板およ
びセパレータを渦巻状に巻回し、セパレータの終端部を
ポリプロピレン製粘着テープ9で固定した後、極板群1
の側面を一定方向から加圧して長円形にした。
【0022】ここで、極板群1の側面平面部の横幅は3
9mm、厚みは6.9mm、高さは37mmとした。
【0023】また、負極リードは極板群上面の中央部か
ら上方へ取り出し、正極リードは極板群上面の端部から
上方へ取り出した。
【0024】図3にコの字形金属板2の斜視図を示す。
図3に示したように、コの字形金属板の上面部2Aは横
寸法aを20mm、縦寸法bを7mmとしており、コの
字形金属板の向かい合う2面2Bの高さは39mmとし
た。また、この金属板の板厚は0.1mmとした。
【0025】また、前記上面部2Aには縦3mm、横6
mmの矩形状のリード取り出し穴10が設けられてい
る。
【0026】図4に電池ケース補強用金属板4の斜視図
を示す。図4に示したように、前記補強用金属板4は縦
7mm、横6mm、厚み2mmとした。
【0027】そして、図5に示したように前記極板群1
の上方から前記コの字形金属板2を被せるとともに、極
板群上面の中央部から取り出された負極リード8をコの
字形金属板2のリード取り出し穴10から導出した。極
板群1の上面とコの字形金属板2の上面部2Aとの間に
は絶縁板11を配した。これにより、極板群1の上面と
両側面平面部をコの字形金属板2で帯状に覆った。
【0028】次に図6に示したようにコの字形金属板の
リード取り出し穴から導出された負極リードの上端部
を、前記補強用金属板4の下面に溶接した。
【0029】ついで、図7に示したように、コの字形金
属板と、補強用金属板を備えた極板群をケース幅の内寸
7mm、高さ49mmの断面長円形状電池ケース3内に
収納した。そして、前記補強用金属板4の両端部を電池
ケース内壁においてケース内底面から38mmの高さの
位置に溶接した。
【0030】このとき、補強用金属板の下面とケース内
底面との間隔はコの字形金属板の向かい合う2面の高さ
より小さいため、前記補強用金属板の下面でコの字形金
属板の上面は下方に押圧される。この押圧によって前記
補強用金属板とケース内底面の間でコの字形金属板の向
かい合う2面はそれぞれ極板群の内側に向かって凸形に
なるように湾曲され、極板群の両側面を内側に加圧す
る。
【0031】次に電池ケースの開口部を封口板5でかし
め封口して公称仕様3.6V900mAhの本発明の薄
形リチウム二次電池を作製した。
【0032】また、コの字形金属板を用いない以外は本
発明と同様の電池を作製し、これを比較の電池とした。
【0033】ついで、これらの電池を各50個ずつ用
い、充放電試験を行った。充放電試験は、電流0.2C
Aで5時間充電し、電流1CAと2CAのそれぞれの電
流値で放電した際の放電容量を測定した。
【0034】この結果を(表1)に示す。なお、放電容
量は、電流0.2CAで充電し電流0.2CAで放電し
た際の放電容量に対する各放電時の放電容量の比率
(%)で表わした。
【0035】
【表1】
【0036】(表1)からわかるように、本発明の電池
ではコの字形金属板の向かい合う2面が凸形になるよう
に湾曲して極板群の両側面を内側に加圧しているので、
極板間の密着性が向上して電池容量のバラツキを低減す
ることができた。
【0037】なお、本実施例ではコの字形金属板にステ
ンレス鋼板を用いたが、その他に銅やニッケルメッキさ
れた鉄であっても良く、また電池ケース補強用金属板も
ステンレス鋼板以外にアルミニウム、ニッケル、銅、ニ
ッケルメッキされた鉄等であっても良い。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明の薄形リチウム二
次電池では、コの字形金属板を長円形の渦巻状極板群の
上面および側面平面部に被せ、電池ケース内でコの字形
金属板の向かい合う2面をそれぞれ極板群の側面平面部
に向かって凸形になるように湾曲させた状態で前記側面
平面部と接触させている。このため、極板群の側面平面
部はコの字形金属板の向かい合う2側面によって極板群
の内部方向に加圧される。
【0039】したがって、極板群の側面平面部にたるみ
が生じることを防止することができ、正、負極板の密着
性および極板間の反応性を良好にして電池の容量バラツ
キを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄形電池の側面断面図
【図2】(A) 長円形極板群の上面図 (B) 同極板群の正面図 (C) 同極板群の側面図
【図3】コの字形金属板の斜視図
【図4】電池ケース補強用金属板の斜視図
【図5】長円形極板群にコの字形金属板を被せたときの
様子を示す図
【図6】負極リードの上端部に電池ケース補強用金属板
を接続したときの様子を示す図
【図7】(A) 極板群を電池ケース内に収納し、補強
用金属板を電池ケースの内壁に溶接したときの様子を示
す正面図 (B) 同側面図
【符号の説明】
1 極板群 1A 極板群側面の平面部分 2 コの字形金属板 2A コの字形金属板の上面部 2B コの字形金属板の向かい合う2面 3 電池ケース 4 電池ケース補強用金属板 5 封口板 6 正極リード 7 絶縁テープ 8 負極リード 9 粘着テープ 10 リード取り出し穴 11 絶縁板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−130393(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/00 - 10/40 H01M 6/00 - 6/22

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極板と負極板とセパレータからなる長円
    形の渦巻状極板群と、 前記極板群の両側面平面部と上面を被覆するコの字形金
    属板と、 前記極板群とコの字形金属板を内部に収納する電池ケー
    スと、 前記電池ケースの開口部を覆う蓋とを備え、 電池ケース内でコの字形金属板の向かい合う2面はそれ
    ぞれ極板群の側面平面部に向かって凸形になるように湾
    曲した状態で前記極板群の側面平面部に加圧接触してい
    る薄形電池。
  2. 【請求項2】コの字形金属板は、鉄、銅、ステンレス
    鋼、ニッケルメッキされた鉄からなる群のいずれかであ
    る請求項1記載の薄形電池。
  3. 【請求項3】正極板と負極板とセパレータからなる長円
    形の渦巻状極板群と、 前記極板群上面の中央部と端部から上方に引き出された
    正、負極のリードと、 前記極板群の両側面平面部と上面を被覆するとともに極
    板群の上面中央部にある一方の極のリードを取り出すた
    めのリード取り出し穴を備えたコの字形金属板と、 前記極板群とコの字形金属板を内部に収納する長円形の
    電池ケースと、 電池ケースの両側面平面部の内壁間を結ぶ棚形の電池ケ
    ース補強用金属板と、 前記電池ケースの開口部を覆う蓋とからなり、 極板群の上面中央部から引き出されたリードの上端部は
    前記補強用金属板の底面に接続されているとともに、前
    記補強用金属板の底面はコの字形金属板の上面を下方に
    押圧しており、 電池ケース内でコの字形金属板の向かい合う2面はそれ
    ぞれ極板群の側面平面部に向かって凸形になるように湾
    曲した状態で極板群の側面平面部に加圧接触している薄
    形電池。
  4. 【請求項4】補強用金属板の下面と電池ケース内底面と
    の間の高さ寸法は、コの字形金属板の向かい合う2面の
    高さ寸法よりも小さい請求項3記載の薄形電池。
  5. 【請求項5】コの字形金属板は鉄、銅、ステンレス鋼、
    ニッケルメッキされた鉄からなる群のいずれかであり、
    電池ケース補強用金属板は鉄、アルミニウム、ニッケ
    ル、銅、ステンレス鋼およびニッケルメッキされた鉄か
    らなる群のいずれかである請求項3記載の薄形電池。
  6. 【請求項6】正極板と負極板をセパレータを介して渦巻
    状に巻回して長円形の極板群を構成するとともに、極板
    群上面の中央部から一方の極のリードを上方に引き出す
    工程と、 向かい合う2面の高さが極板群の高さより長いコの字形
    金属板で、前記極板群の上面と側面平面部を被せるとと
    もに、コの字形金属板上面の中央部に設けられたリード
    取り出し穴から前記リードを導出する工程と、 前記リードの上端部を棚形の電池ケース補強用金属板に
    接続する工程と、 前記コの字形金属板を被せた極板群を電池ケース内に収
    納し、前記棚形金属板の両端部を電池ケース内壁におい
    てケース内底面からコの字形金属板の向かい合う2面の
    高さより低い位置に接続する工程と、 前記補強用金属板の両端部を電槽内壁に接続する際に前
    記金属板の下面でコの字形金属板の上面を下方に押圧
    し、この押圧によってコの字形金属板の向かい合う2面
    をそれぞれ極板群の内側に向かって凸形になるように湾
    曲させて極板群の両側面を極板群内部方向へ加圧する工
    程とからなる薄形電池の製造法。
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