JP3387188B2 - コイン形リチウム電池 - Google Patents

コイン形リチウム電池

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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、リチウム又はリチウム
合金からなる負極ペレットと正極ペレットをセパレータ
を介して対向配設し、電池缶内に収納してなるコイン形
リチウム電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、リチウム又はリチウム合金から
なる負極ペレットと正極ペレットをセパレータを介して
対向配設し、電池缶内に収納してなるコイン形リチウム
電池、例えばコイン形リチウムマンガン電池では、電池
の放電とともに、負極活物質すなわちリチウム又はリチ
ウム合金からなる負極ペレットの体積が減少し、正極活
物質すなわち正極ペレットの体積が増加する。そして、
負極ペレットの高さの減少と正極ペレットの高さの増加
の量に差があり、負極ペレットの高さと正極ペレットの
高さの合計が放電とともに減少するために、放電後半に
は、負極と正極との接触状態を良好に保つことができな
くなり、内部抵抗の大きな上昇や放電不良をきたすこと
が知られている。
【０００３】そこで、従来のコイン形リチウムマンガン
電池では、例えば図８に示すように、それぞれ平行円盤
状の負極ペレット４１と正極ペレット４２をセパレータ
４３を介して対向配設した状態で電池缶４４に収容する
にあたり、上記電池缶４４を構成する負極キャップ４５
と正極缶４６とを絶縁封止ガスケット４７を介してかし
めつけた状態において、上記負極キャップ４５を弾性変
形させておくようしていた。このような構造のコイン形
リチウムマンガン電池（従来例１）では、負極と正極と
の接触状態を保持するように、放電に伴う活物質の高さ
の減少に追従して、上記負極キャップ４５が弾性により
変形する。
【０００４】また、従来のコイン形リチウムマンガン電
池では、例えば図９に示すように、負極ペレット５１と
正極ペレット５２をセパレータ５３を介して対向配設し
た状態で電池缶５４に収容するにあたり、上記正極ペレ
ット５２を正極リング５５に嵌装しておくようにしてい
た。このような構造のコイン形リチウムマンガン電池
（従来例２）では、放電に伴う正極活物質すなわち正極
ペレット５２活物質の体積変化を上記正極リング５５に
より縦方向に規制する。これにより、放電に伴う活物質
の高さの減少を防止する。
【０００５】さらに、容量増加を図るために、例えば図
１０に示すように、上述の従来例１のコイン形リチウム
マンガン電池と比較して、径を大きくした負極ペレット
６１と正極ペレット６２をセパレータ６３を介して対向
配設した状態で、薄肉の電池缶６４に収納するにように
したコイン形リチウムマンガン電池（従来例３）も提供
されている。
【０００６】ここで、上述の如き各構造の従来のコイン
形リチウムマンガン電池について、放電前の内部抵抗Ｒ
１及び公称容量に対する８０％放電後の内部抵抗Ｒ２を
実測した結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
例１のコイン形リチウムマンガン電池では、放電後半の
内部抵抗にある程度の上昇が認められるとういう問題点
がある。放電後半に内部抵抗がある程度上昇するという
ことは、実用に際し、特に電池の特性が低下する低温に
おいて、大きな負荷がかかると放電電圧が低下し、場合
によっては機器が正常に動作しなくなってしまう虞れが
ある。
【０００９】また、上述の従来例２のコイン形リチウム
マンガン電池では、正極リング５５を必要とするので、
部品点数が増加し、コストが上昇するという問題点があ
る。
【００１０】さらに、上述の従来例３のコイン形リチウ
ムマンガン電池では、従来例１と比較して、容量を増加
することができるのであるが、放電後半における内部抵
抗の上昇が大きく、低温，重負荷での性能が低下すると
いう問題点がある。
【００１１】そこで、上述の如き従来の問題点に鑑み、
本発明の目的は、部品点数を増加させることなく、放電
後半における負極と正極との接触状態を良好に保ち、高
容量、低価格でありながら、良好な放電特性を有するコ
イン形リチウム電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、コイン形リ
チウム電池において、電池缶の弾性を利用して放電後半
における負極と正極との接触状態を良好に保持するため
の構造として、負極ペレット又は正極ペレットの少なく
とも一方の中央部を曲面状に膨出させた構造を見出すに
至った。
【００１３】本発明は、このような見地に基づいて完成
されたものであって、リチウム又はリチウム合金からな
る負極ペレットと正極ペレットをセパレータを介して対
向配設し、電池缶内に収納してなるコイン形リチウム電
池において、前記負極ペレット又は正極ペレットの少な
くとも一方は、中央部が曲面状に膨出されてなり、且つ
前記電池缶が前記曲面に沿うように弾性変形されている
ことを特徴とするものである。
【００１４】上記電池缶を弾性変形させるためには、負
極ペレットの片面を曲面とすれば良い。また、負極ペレ
ットの両面を曲面としても良い。正極ペレットの片面を
曲面としても良い。正極ペレットの両面を曲面としても
良い。負極ペレットの片面と正極ペレットの片面をそれ
ぞれ曲面としても良い。負極ペレットの両面と正極ペレ
ットの片面をそれぞれ曲面としても良い。負極ペレット
の片面と正極ペレットの両面をそれぞれ曲面としても良
い。さらに、負極ペレットの両面と正極ペレットの両面
をそれぞれ曲面としても良い。
【００１５】また、上記曲面としては、例えば球面や放
物面などが使用される。
【００１６】さらに、上記曲面は、負極ペレットと正極
ペレットの外周縁における高さの合計が中央部における
高さの合計より４〜１２％低い状態とすることが好まし
い。
【００１７】
【作用】本発明に係るコイン形リチウム電池において、
電池缶は、負極ペレット又は正極ペレットの少なくとも
一方の曲面状に膨出された中央部の曲面に沿うように弾
性変形され、その弾性力により負極と正極との接触状態
を保持する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明に係るコイン形リチウム電池の
一実施例について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１９】実施例１：図１に実施例１のコイン形リチ
ウムマンガン電池を示す。この実施例１では、ＣＲ２０
３２において、負極ペレット１１の片面を曲面として、
周囲が中央よりも０．２２ｍｍ薄い形状とした。
【００２０】この実施例１のコイン形リチウムマンガン
電池は、図２に分解図を示すように、片面１１Ａを曲面
として、中央部の厚みｔ10よりも外周縁部の厚みｔ11を
０．２２ｍｍ薄い形状となるように金属リチウムを負極
キャップ１２上で負極キャップ側が平面状となるよう負
極ペレット１１を成形し、この上にセパレータ１５をの
せ、絶縁封止ガスケットを嵌合したものに、電解液、通
常の平行円盤状の正極ペレット１３を入れ、これに正極
缶１４をかぶせた状態で、図１に示すように、電池缶１
６を構成する上記負極キャップ１２と正極缶１４を絶縁
封止ガスケット１７を介してかしめつけることにより、
上記負極キャップ１２を上記負極ペレット１１の内面が
おおむね平坦になるように弾性変形させてなる。
【００２１】実施例２：図３に実施例２のコイン形リチ
ウムマンガン電池を示す。この実施例２では、ＣＲ２０
３２において、正極ペレット２３の両面２３Ａ，２３Ｂ
を曲面として、周囲が中央よりも０．２２ｍｍ薄い形状
とした。
【００２２】この実施例２のコイン形リチウムマンガン
電池は、図４に分解図を示すように、通常の平行円盤状
の形状となるように金属リチウムを負極キャップ２２上
で負極ペレット２１を成形し、この上にセパレータ２５
をのせ、絶縁封止ガスケットを嵌合したものに、電解
液、両面２３Ａ，２３Ｂを曲面として、中央部の厚みｔ
20よりも外周縁部の厚みｔ21を０．２２ｍｍ薄い形状と
した正極ペレット２３を入れ、これに正極缶２４をかぶ
せた状態で、図３に示すように、電池缶２６を構成する
上記負極キャップ２２と正極缶２４とを絶縁封止ガスケ
ット２７を介してかしめつけることにより、上記負極キ
ャップ２２及び正極缶２４を上記正極ペレット２３の曲
面に沿って弾性変形させてなる。
【００２３】実施例３：図５に実施例３のコイン形リチ
ウムマンガン電池を示す。この実施例３では、ＣＲ２０
３２において、負極ペレット３１の片面３１Ａを曲面と
ともに、正極ペレット３３の両面３３Ａ，３３Ｂを曲面
として、周囲が中央よりも０．２２ｍｍ薄い形状とし
た。
【００２４】この実施例３のコイン形リチウムマンガン
電池は、図６に分解図を示すように、片面３１Ａを曲面
として、中央部の厚みｔ30よりも外周縁部の厚みを薄い
形状ｔ31となるように金属リチウムを負極キャップ３２
上で負極キャップ側が平面状となるよう負極ペレット３
１を成形し、この上にセパレータ３５をのせ、絶縁封止
ガスケットを嵌合したものに、電解液、両面３３Ａ，３
３Ｂを曲面として、中央部の厚みｔ40よりも外周縁部の
厚みｔ41を薄い形状とした正極ペレット３３を入れ、こ
れに正極缶３４をかぶせた状態で、図５に示すように、
電池缶３６を構成する上記負極キャップ３２と正極缶３
４とを絶縁封止ガスケット３７を介してかしめつけるこ
とにより、上記負極キャップ３２及び正極缶３４を上記
負極ペレット３１及び正極ペレット３３の各曲面に沿っ
て弾性変形させてなる。なお、上記負極ペレット３１及
び正極ペレット３３の各中央部の厚みｔ30，ｔ40の和
（ｔ30＋ｔ40）よりも各外周縁部の厚みｔ31，ｔ41の和
（ｔ31＋ｔ41）の方が０．２２ｍｍだけ小さくなってい
る。
【００２５】上述の如き実施例１，実施例２，実施例３
の各コイン形リチウムマンガン電池について、放電前の
内部抵抗Ｒ１及び公称容量２２０ｍＡｈに対する８０％
放電後の内部抵抗Ｒ２を実測した結果を上述の従来例３
と比較して表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】この表２に示した実測結果から明らかなよ
うに、実施例１，実施例２，実施例３の各コイン形リチ
ウムマンガン電池では、上述の従来例３のコイン形リチ
ウムマンガン電池と比較して、放電末期の内部抵抗の上
昇を有効に抑えることができた。このように、負極ペレ
ット１１の中央部を曲面状に膨出させた実施例１、正極
ペレット２３の中央部を曲面状に膨出させた実施例２、
さらに、負極ペレット３１及び正極ペレット３３の各中
央部を曲面状に膨出させた実施例３のいずれのコイン形
リチウムマンガン電池においても、放電末期の内部抵抗
の上昇を有効に抑えることができ、負極ペレット又は正
極ペレットの少なくとも一方の中央部を曲面状に膨出さ
せて、電池缶を上記曲面に沿うように弾性変形させるこ
とにより、放電末期の内部抵抗の上昇を有効に抑えるこ
とができる。
【００２８】また、上述の負極ペレット１１の中央部を
曲面状に膨出させた実施例１において、中央部と外周縁
における高さの差の割合を０〜１４％の範囲で変更した
場合の放電容量と公称容量２２０ｍＡｈに対する８０％
放電後の内部抵抗Ｒ２を実測した結果を表３及び図７に
示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】この表３及び図７から明らかなように、中
央部と外周縁における高さの差の割合が４〜１２％の範
囲では、放電容量を確保し、しかも、放電後半における
内部抵抗の上昇を有効に抑えることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るコイン形リチウム電池では、負極ペレット又は正
極ペレットの少なくとも一方の曲面状に膨出させた中央
部の曲面に沿うように電池缶を弾性変形させることによ
って、その弾性力により負極と正極との接触状態を保持
することにより、放電末期の内部抵抗の上昇を有効に抑
えることができる。
【００３２】また、本発明に係るコイン形リチウム電池
では、負極ペレットと正極ペレットの外周縁における高
さの合計が中央部における高さの合計より４〜１２％低
い状態とすることによって、放電容量を確保し、しか
も、放電後半における内部抵抗の上昇を有効に抑えるこ
とができる。
【００３３】従って、本発明によれば、部品点数を増加
させることなく、放電後半における負極と正極との接触
状態を良好に保ち、高容量、低価格でありながら、良好
な放電特性を有するコイン形リチウム電池を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のコイン形リチウムマンガン
電池の構造を示す要部断面図である。
【図２】上記実施例１のコイン形リチウムマンガン電池
の分解図である。
【図３】本発明の実施例２のコイン形リチウムマンガン
電池の構造を示す要部断面図である。
【図４】上記実施例２のコイン形リチウムマンガン電池
の分解図である。
【図５】本発明の実施例３のコイン形リチウムマンガン
電池の構造を示す要部断面図である。
【図６】上記実施例３のコイン形リチウムマンガン電池
の分解図である。
【図７】上記実施例１のコイン形リチウムマンガン電池
において、負極ペレットの中央部と外周縁における高さ
の差の割合を０〜１４％の範囲で変更した場合の放電容
量と放電後の内部抵抗を実測した結果を示す図である。
【図８】コイン形リチウムマンガン電池の従来例１の構
造を示す要部断面図である。
【図９】コイン形リチウムマンガン電池の従来例２の構
造を示す要部断面図である。
【図１０】コイン形リチウムマンガン電池の従来例３の
構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１・・・負極ペレット １２，２２，３２・・・負極キャップ １３，２３，３３・・・正極ペレット １４，２４，３４・・・正極缶 １５，２５，３５・・・セパレータ １６，２６，３６・・・電池缶 １７，２７，３７・・・絶縁封止ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/06 H01M 2/02 H01M 6/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リチウム又はリチウム合金からなる負極
    ペレットと正極ペレットをセパレータを介して対向配設
    し、電池缶内に収納してなるコイン形リチウム電池にお
    いて、 前記負極ペレット又は正極ペレットの少なくとも一方
    は、中央部が曲面状に膨出されてなり、 且つ前記電池缶が前記曲面に沿うように弾性変形されて
    いることを特徴とするコイン形リチウム電池。
  2. 【請求項２】 負極ペレットと正極ペレットの外周縁に
    おける高さの合計が中央部における高さの合計より４〜
    １２％低いことを特徴とする請求項１記載のコイン形リ
    チウム電池。
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