JP3399801B2 - 有機電解液二次電池 - Google Patents
有機電解液二次電池Info
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- JP3399801B2 JP3399801B2 JP25986997A JP25986997A JP3399801B2 JP 3399801 B2 JP3399801 B2 JP 3399801B2 JP 25986997 A JP25986997 A JP 25986997A JP 25986997 A JP25986997 A JP 25986997A JP 3399801 B2 JP3399801 B2 JP 3399801B2
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- Japan
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- negative electrode
- lithium
- hard aluminum
- secondary battery
- electrolyte secondary
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の主電源
やメモリバックアップ用電源に使用するボタン型やコイ
ン型の小型の有機電解液二次電池に関するものである。
やメモリバックアップ用電源に使用するボタン型やコイ
ン型の小型の有機電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、有機電解液電池は、エネルギー
密度が高く、機器の小型化及び軽量化が可能であり、ま
た保存特性、耐漏液性等の信頼性に優れていることか
ら、各種電子機器の主電源やメモリバックアップ用電源
としてその需要が年々増加している。この種の電池にお
いては充電できない一次電池が主流であり、代表的な電
池系としては、負極にリチウム金属、正極に二酸化マン
ガン、フッ化炭素、塩化チオニール、二酸化イオウ、ク
ロム酸銀等を用いた電池が知られている。さらに、最近
充電可能な二次電池が開発され、中でも負極にリチウム
合金等を用いたリチウム二次電池の開発が活発である。
密度が高く、機器の小型化及び軽量化が可能であり、ま
た保存特性、耐漏液性等の信頼性に優れていることか
ら、各種電子機器の主電源やメモリバックアップ用電源
としてその需要が年々増加している。この種の電池にお
いては充電できない一次電池が主流であり、代表的な電
池系としては、負極にリチウム金属、正極に二酸化マン
ガン、フッ化炭素、塩化チオニール、二酸化イオウ、ク
ロム酸銀等を用いた電池が知られている。さらに、最近
充電可能な二次電池が開発され、中でも負極にリチウム
合金等を用いたリチウム二次電池の開発が活発である。
【０００３】二次電池の負極としてリチウム一次電池と
同様のリチウム金属を用いた場合、充電時に電解液中の
リチウムイオンが負極のリチウム表面上に不均一に析出
してデンドライトを形成し、このデンドライトがセパレ
ータを貫通して内部ショートを発生させたり、または放
電時に放電反応が不均一になってリチウムの脱落が起こ
り、サイクル寿命が劣化するという問題点があった。
同様のリチウム金属を用いた場合、充電時に電解液中の
リチウムイオンが負極のリチウム表面上に不均一に析出
してデンドライトを形成し、このデンドライトがセパレ
ータを貫通して内部ショートを発生させたり、または放
電時に放電反応が不均一になってリチウムの脱落が起こ
り、サイクル寿命が劣化するという問題点があった。
【０００４】このため、リチウム二次電池の負極とし
て、リチウムとこれを吸蔵・放出する能力のある金属、
例えばアルミニウムとの合金を用い、充電時にはリチウ
ムイオンが合金中に電気化学的に吸蔵されることによ
り、負極表面上にリチウムデンドライトが析出するのを
防止するようにした技術が提案されている。
て、リチウムとこれを吸蔵・放出する能力のある金属、
例えばアルミニウムとの合金を用い、充電時にはリチウ
ムイオンが合金中に電気化学的に吸蔵されることによ
り、負極表面上にリチウムデンドライトが析出するのを
防止するようにした技術が提案されている。
【０００５】実際にボタン型リチウム二次電池を製造す
る場合、この負極部分の構成は、負極活物質であるリチ
ウムアルミニウム合金を得るために、リチウムイオンの
吸蔵・放出を可能とするように硬化加工処理を施した硬
質アルミニウムか、あるいはさらに硬度を上げて充放電
サイクル寿命を向上させるために金属マンガン等を添加
した硬質アルミニウム合金を負極缶の内面の平坦部分の
内径より小さい径の円形に打ち抜いて負極缶の内側に電
気的接触が得られるように固定し、さらにこの硬質アル
ミニウムの表面に所定の寸法になるように円形に打ち抜
いたリチウム箔を圧着し、電解液の存在下において電気
化学的に挿入させることにより、負極活物質であるリチ
ウムアルミニウム合金を得ている。
る場合、この負極部分の構成は、負極活物質であるリチ
ウムアルミニウム合金を得るために、リチウムイオンの
吸蔵・放出を可能とするように硬化加工処理を施した硬
質アルミニウムか、あるいはさらに硬度を上げて充放電
サイクル寿命を向上させるために金属マンガン等を添加
した硬質アルミニウム合金を負極缶の内面の平坦部分の
内径より小さい径の円形に打ち抜いて負極缶の内側に電
気的接触が得られるように固定し、さらにこの硬質アル
ミニウムの表面に所定の寸法になるように円形に打ち抜
いたリチウム箔を圧着し、電解液の存在下において電気
化学的に挿入させることにより、負極活物質であるリチ
ウムアルミニウム合金を得ている。
【０００６】ところで、負極缶の内側に円板状に打ち抜
いた硬質アルミニウムを取付け、電気的な接触を得るの
に現在一般的に行われている方法は、ステンレス製ネッ
トを集電体として用いる方法である。すなわち、硬質ア
ルミニウムより少し小径に打ち抜いた円形のステンレス
製ネットを負極缶の内側に抵抗溶接によって取付け、そ
の後にステンレス製ネットの上に円板状に打ち抜いた硬
質アルミニウムを乗せ、電池径によっても異なるが、押
しピンで通常３トンから１０トン程度の力で硬質アルミ
ニウムにステンレス製ネットをめり込ませることによっ
て電気的接触を得ている。
いた硬質アルミニウムを取付け、電気的な接触を得るの
に現在一般的に行われている方法は、ステンレス製ネッ
トを集電体として用いる方法である。すなわち、硬質ア
ルミニウムより少し小径に打ち抜いた円形のステンレス
製ネットを負極缶の内側に抵抗溶接によって取付け、そ
の後にステンレス製ネットの上に円板状に打ち抜いた硬
質アルミニウムを乗せ、電池径によっても異なるが、押
しピンで通常３トンから１０トン程度の力で硬質アルミ
ニウムにステンレス製ネットをめり込ませることによっ
て電気的接触を得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、製造ラインの中で円形に打ち抜いたステ
ンレス製ネットの扱いが困難であり、ネットの変形・ほ
つれ等によって工程が煩雑になり勝ちである。また、押
しピンで加圧する際に、負極缶に打痕や傷が入ってしま
うトラブルも発生し易いという問題があり、さらに集電
用のネットは高価であり、コストアップにつながるとい
う問題がある。
来の方法では、製造ラインの中で円形に打ち抜いたステ
ンレス製ネットの扱いが困難であり、ネットの変形・ほ
つれ等によって工程が煩雑になり勝ちである。また、押
しピンで加圧する際に、負極缶に打痕や傷が入ってしま
うトラブルも発生し易いという問題があり、さらに集電
用のネットは高価であり、コストアップにつながるとい
う問題がある。
【０００８】そこで、ステンレス製ネットを用いない方
法として、硬質アルミニウムと負極缶の電気的な接触を
溶接等により保持する方法が最近になって開発されてい
る。
法として、硬質アルミニウムと負極缶の電気的な接触を
溶接等により保持する方法が最近になって開発されてい
る。
【０００９】ただし、硬質アルミニウムと負極缶のステ
ンレスは融点が異なるために抵抗溶接により接合させる
ことができないので、硬質アルミニウムと薄いステンレ
ス箔をクラッドにより貼り合わせ、ステンレス製の負極
缶とクラッド材のステンレスを抵抗溶接により接合する
ことにより電気的に接触を保持している。しかし、この
方法では、集電用ネットは廃止できるが、製造工程中の
抵抗溶接の維持管理が重要となるため、工程の煩雑さの
解消にはつながらないという問題がある。
ンレスは融点が異なるために抵抗溶接により接合させる
ことができないので、硬質アルミニウムと薄いステンレ
ス箔をクラッドにより貼り合わせ、ステンレス製の負極
缶とクラッド材のステンレスを抵抗溶接により接合する
ことにより電気的に接触を保持している。しかし、この
方法では、集電用ネットは廃止できるが、製造工程中の
抵抗溶接の維持管理が重要となるため、工程の煩雑さの
解消にはつながらないという問題がある。
【００１０】さらに、この抵抗溶接の工程を廃止する方
法が提案されている。すなわち、負極缶自体に上記ステ
ンレス板と硬質アルミニウムのクラッド材を用い、硬質
アルミニウム面を内側にして成型加工を行ったものを用
いる方法である。ボタン型二次電池の一般的な構造は、
図２に示すように、硬質アルミニウム若しくは硬質アル
ミニウム合金円板１２とリチウム円板１３が内面に配置
された負極缶１１の周縁部が小さな肩部１４を介して垂
下されるとともにその垂下部にＵ字状の折り返し部１５
が成型され、正極１６が内面に配置された正極缶１７の
周縁部に立上部１８が成型され、それら折り返し部１５
と立上部１８の間でガスケット１９を介して封止して構
成されているが、その硬質アルミニウム若しくは硬質ア
ルミニウム合金円板１２を省略して、図３に示すよう
に、負極缶１１にステンレス板２１と硬質アルミニウム
２２のクラッド材を用いたものが提案されている。これ
によると、電池製造工程は負極缶１１の内面の硬質アル
ミニウム面２２に所定のリチウム箔１３を圧着し、電解
液を注液することによって簡単に負極を構成することが
できる。
法が提案されている。すなわち、負極缶自体に上記ステ
ンレス板と硬質アルミニウムのクラッド材を用い、硬質
アルミニウム面を内側にして成型加工を行ったものを用
いる方法である。ボタン型二次電池の一般的な構造は、
図２に示すように、硬質アルミニウム若しくは硬質アル
ミニウム合金円板１２とリチウム円板１３が内面に配置
された負極缶１１の周縁部が小さな肩部１４を介して垂
下されるとともにその垂下部にＵ字状の折り返し部１５
が成型され、正極１６が内面に配置された正極缶１７の
周縁部に立上部１８が成型され、それら折り返し部１５
と立上部１８の間でガスケット１９を介して封止して構
成されているが、その硬質アルミニウム若しくは硬質ア
ルミニウム合金円板１２を省略して、図３に示すよう
に、負極缶１１にステンレス板２１と硬質アルミニウム
２２のクラッド材を用いたものが提案されている。これ
によると、電池製造工程は負極缶１１の内面の硬質アル
ミニウム面２２に所定のリチウム箔１３を圧着し、電解
液を注液することによって簡単に負極を構成することが
できる。
【００１１】しかしながら、図３の構成では、封口後の
負極缶１１と高分子材料製のガスケット１９とのシール
面が硬質アルミニウム２２とリチウム１３との合金面と
なるために、電池使用時に、特に充放電サイクルが進行
するにつれて、硬質アルミニウム２２の微粉化が進み、
シール部分が不十分となってしまい、充放電サイクル寿
命末期においては、この部分から電解液の漏液が発生す
る場合があり、そのため現在のところ実用化に至ってお
らず、改良が望まれている。
負極缶１１と高分子材料製のガスケット１９とのシール
面が硬質アルミニウム２２とリチウム１３との合金面と
なるために、電池使用時に、特に充放電サイクルが進行
するにつれて、硬質アルミニウム２２の微粉化が進み、
シール部分が不十分となってしまい、充放電サイクル寿
命末期においては、この部分から電解液の漏液が発生す
る場合があり、そのため現在のところ実用化に至ってお
らず、改良が望まれている。
【００１２】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、負極
缶にステンレス板と硬質アルミニウムのクラッド材を用
いて製造工程を簡略化でき、かつ寿命末期での電解液の
漏液を防止できる有機電解液二次電池を提供することを
目的としている。
缶にステンレス板と硬質アルミニウムのクラッド材を用
いて製造工程を簡略化でき、かつ寿命末期での電解液の
漏液を防止できる有機電解液二次電池を提供することを
目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の有機電解液二次
電池は、セパレータを介在したリチウムの吸蔵・放出が
可能な正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な硬質アル
ミニウム若しくは硬質アルミニウム合金にリチウムを電
気化学的に吸蔵したものを活物質とする負極と、リチウ
ム塩を有機溶媒に溶解した有機電解液とを有し、負極が
内面に配置された負極缶周縁部の垂下部と正極が内面に
配置された正極缶の周縁部の立上部とをガスケットを介
して封止して成る有機電解液二次電池であって、負極缶
を硬質アルミニウム板若しくは硬質アルミニウム合金板
とステンレス板を貼り合わせたクラッド材を用いかつア
ルミニウム面側を電池内部に収納する向きとした成型加
工体にて構成し、その周縁部分の縦断面形状を、負極缶
上面から一段下がった肩部を有し、かつその外周縁に９
０±１０度の角度で曲げられた角部が形成されるととも
にその角部から垂下されてその下端縁で終わる周壁を有
する形状とし、さらに前記角部が負極缶のステンレス面
側にて正極缶内周面との間でガスケットを圧縮するよう
に構成されたものである。
電池は、セパレータを介在したリチウムの吸蔵・放出が
可能な正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な硬質アル
ミニウム若しくは硬質アルミニウム合金にリチウムを電
気化学的に吸蔵したものを活物質とする負極と、リチウ
ム塩を有機溶媒に溶解した有機電解液とを有し、負極が
内面に配置された負極缶周縁部の垂下部と正極が内面に
配置された正極缶の周縁部の立上部とをガスケットを介
して封止して成る有機電解液二次電池であって、負極缶
を硬質アルミニウム板若しくは硬質アルミニウム合金板
とステンレス板を貼り合わせたクラッド材を用いかつア
ルミニウム面側を電池内部に収納する向きとした成型加
工体にて構成し、その周縁部分の縦断面形状を、負極缶
上面から一段下がった肩部を有し、かつその外周縁に９
０±１０度の角度で曲げられた角部が形成されるととも
にその角部から垂下されてその下端縁で終わる周壁を有
する形状とし、さらに前記角部が負極缶のステンレス面
側にて正極缶内周面との間でガスケットを圧縮するよう
に構成されたものである。
【００１４】このような構成により、溶接等の工程が不
要で製造過程が簡単になるため製造コストの低廉化を図
ることができ、かつガスケットと負極缶のシール面は硬
質アルミニウムとリチウムの合金面ではなくステンレス
板となるため、充放電サイクル寿命末期に硬質アルミニ
ウムの微粉化が進んでも、シール性が不十分になって電
解液が漏洩するというような事態の発生を確実に防止で
き、また負極板周縁部分の肩部の外周縁が９０±１０度
の角度で曲げられた角部とされているので、ガスケット
がこの角部と正極缶内面とによって強く挟圧及び圧縮さ
れることによって電解液の漏洩を防止することができ
る。
要で製造過程が簡単になるため製造コストの低廉化を図
ることができ、かつガスケットと負極缶のシール面は硬
質アルミニウムとリチウムの合金面ではなくステンレス
板となるため、充放電サイクル寿命末期に硬質アルミニ
ウムの微粉化が進んでも、シール性が不十分になって電
解液が漏洩するというような事態の発生を確実に防止で
き、また負極板周縁部分の肩部の外周縁が９０±１０度
の角度で曲げられた角部とされているので、ガスケット
がこの角部と正極缶内面とによって強く挟圧及び圧縮さ
れることによって電解液の漏洩を防止することができ
る。
【００１５】また、負極缶の周縁部の垂下部をＵ字状に
折り返していないので、電池の内容積もアップすること
ができ、結果的に充填電気容量をアップすることができ
る。
折り返していないので、電池の内容積もアップすること
ができ、結果的に充填電気容量をアップすることができ
る。
【００１６】これは、電池径が６ｍｍ以下の超小型にな
るほど効果が増加する。また、負極缶の内面がすべて硬
質アルミニウムとなるので、反応面積を広くとることが
でき、そのため充放電サイクルに伴うリチウムアルミニ
ウム合金の微細化が進行しにくく劣化を防止することが
でき、結果的に充放電サイクル寿命を長くすることがで
きる。
るほど効果が増加する。また、負極缶の内面がすべて硬
質アルミニウムとなるので、反応面積を広くとることが
でき、そのため充放電サイクルに伴うリチウムアルミニ
ウム合金の微細化が進行しにくく劣化を防止することが
でき、結果的に充放電サイクル寿命を長くすることがで
きる。
【００１７】好適には、肩部の外周縁の角部の曲率半径
が０．２ｍｍ以下とすることにより、上記シール性がさ
らに確実に確保される。
が０．２ｍｍ以下とすることにより、上記シール性がさ
らに確実に確保される。
【００１８】また、リチウム塩が、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ
2 ）2 とＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 から選択された何
れか１つであると、充放電サイクル寿命を飛躍的に向上
させることができる。
2 ）2 とＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 から選択された何
れか１つであると、充放電サイクル寿命を飛躍的に向上
させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の有機電解液二次電
池の一実施形態について、図１を参照して説明する。
池の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００２０】図１において、電池サイズが電池径６．８
ｍｍ、厚み２．６ｍｍものを例示している。１は正極端
子を兼ねる正極缶で、耐蝕性の優れたステンレス板から
なる成型加工体にて構成されている。２は負極端子を兼
ねる負極缶で、正極缶１と同じ材質のステンレス板とマ
ンガン金属を５重量％を含む硬質アルミニウム合金との
クラッド材から成る成型加工体にて構成されており、２
ａはステンレス面、２ｂは硬質アルミニウム合金面であ
り、硬質アルミニウム合金面２ｂが電池内側を向くよう
に成型されている。
ｍｍ、厚み２．６ｍｍものを例示している。１は正極端
子を兼ねる正極缶で、耐蝕性の優れたステンレス板から
なる成型加工体にて構成されている。２は負極端子を兼
ねる負極缶で、正極缶１と同じ材質のステンレス板とマ
ンガン金属を５重量％を含む硬質アルミニウム合金との
クラッド材から成る成型加工体にて構成されており、２
ａはステンレス面、２ｂは硬質アルミニウム合金面であ
り、硬質アルミニウム合金面２ｂが電池内側を向くよう
に成型されている。
【００２１】負極缶２の周縁部分の縦断面形状は、負極
缶上面から一段下がった肩部３を有し、その外周縁に９
０±１０度の角度で曲げられた角部４が形成され、その
角部４から垂下されてその下端縁で終わる周壁５を有す
る形状とされており、負極缶２の電池外面側の面の全体
がステンレス面２ａとされている。また、上記角部４の
曲率半径は０．２ｍｍ以下とされている。６は正極缶１
と負極缶２を絶縁するとともに密閉するポリプロピレン
製のガスケットであり、このガスケット６を正極缶１の
周縁部の立上部１ａの内面と負極缶２の肩部３から周壁
５の外面の間に介装した状態で立上部１ａを絞ることに
よって電池が封止されている。
缶上面から一段下がった肩部３を有し、その外周縁に９
０±１０度の角度で曲げられた角部４が形成され、その
角部４から垂下されてその下端縁で終わる周壁５を有す
る形状とされており、負極缶２の電池外面側の面の全体
がステンレス面２ａとされている。また、上記角部４の
曲率半径は０．２ｍｍ以下とされている。６は正極缶１
と負極缶２を絶縁するとともに密閉するポリプロピレン
製のガスケットであり、このガスケット６を正極缶１の
周縁部の立上部１ａの内面と負極缶２の肩部３から周壁
５の外面の間に介装した状態で立上部１ａを絞ることに
よって電池が封止されている。
【００２２】７は正極で、活物質であるマンガン酸リチ
ウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラックおよび
結着剤としてフッ素樹脂粉末を混合し、直径３．７ｍ
ｍ、厚さ１．５ｍｍのペレット状に成型した後、２３０
℃中で２４時間乾燥したものである。８は負極のリチウ
ム金属で、電解液の存在下で硬質アルミニウム合金中に
リチウムを吸蔵させて電気化学的にリチウムアルミニウ
ム合金を作り、これを負極活物質として用いている。９
はポリプロピレン製不織布からなるセパレータ、１０は
正極集電体を兼ねたカーボン層である。電解液として
は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタ
ンを体積比１：１で混合した２成分系の混合溶媒に、リ
チウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 を１ｍｏｌ／
ｌ溶解したものを用いた。この電池を実施例Ａとする。
ここで、実施例Ａの角部４の曲率半径は０．１８ｍｍで
ある。
ウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラックおよび
結着剤としてフッ素樹脂粉末を混合し、直径３．７ｍ
ｍ、厚さ１．５ｍｍのペレット状に成型した後、２３０
℃中で２４時間乾燥したものである。８は負極のリチウ
ム金属で、電解液の存在下で硬質アルミニウム合金中に
リチウムを吸蔵させて電気化学的にリチウムアルミニウ
ム合金を作り、これを負極活物質として用いている。９
はポリプロピレン製不織布からなるセパレータ、１０は
正極集電体を兼ねたカーボン層である。電解液として
は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタ
ンを体積比１：１で混合した２成分系の混合溶媒に、リ
チウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 を１ｍｏｌ／
ｌ溶解したものを用いた。この電池を実施例Ａとする。
ここで、実施例Ａの角部４の曲率半径は０．１８ｍｍで
ある。
【００２３】次に、実施例Ａと同様の構成であるが、角
部４の曲率半径が０．２５ｍｍであるものを実施例Ｂと
する。
部４の曲率半径が０．２５ｍｍであるものを実施例Ｂと
する。
【００２４】次に、実施例Ａと同様の構成であり、リチ
ウム塩としてＬｉＢＦ4 を１ｍｏｌ／ｌ溶解したものを
実施例Ｃとする。
ウム塩としてＬｉＢＦ4 を１ｍｏｌ／ｌ溶解したものを
実施例Ｃとする。
【００２５】次に、負極缶２を実施例Ａと同様のクラッ
ド材の成型加工体にて構成しているが、その周縁部の垂
下部が図３に示したようにＵ字状の折り返し部にて構成
されているものを比較例Ｄとする。
ド材の成型加工体にて構成しているが、その周縁部の垂
下部が図３に示したようにＵ字状の折り返し部にて構成
されているものを比較例Ｄとする。
【００２６】次に、図２に示すように、負極缶がステン
レス製で、その周縁部にＵ字状の織り返し部を有する形
状であり、負極缶の内側に円形に打ち抜いた硬質アルミ
ニウム合金を集電用ネットを介して圧接した構成で、そ
の他の構成は実施例Ｃと同様のものを比較例Ｅとする。
レス製で、その周縁部にＵ字状の織り返し部を有する形
状であり、負極缶の内側に円形に打ち抜いた硬質アルミ
ニウム合金を集電用ネットを介して圧接した構成で、そ
の他の構成は実施例Ｃと同様のものを比較例Ｅとする。
【００２７】以上の試作電池を各条件で２０個づつ作製
した。電池の評価は、電池作製後にアルミニウムとリチ
ウムが十分に反応するように６０℃の雰囲気中に約１週
間熟成放置した後に取り出し、さらに室温にて１２時間
以上放置した後に行った。評価としては、充放電サイク
ル性能と耐漏液性能について行った。充放電サイクル条
件は、充電が０．５ｍＡの定電流にて電圧３．５Ｖカッ
ト、放電が０．５ｍＡの定電流にて電圧２．０Ｖカット
で行い、各条件において試験数２０個づつ試験し、放電
容量が１サイクル目の約５０％になった時点のサイクル
数を充放電サイクル寿命とした。その結果を表１に示
す。
した。電池の評価は、電池作製後にアルミニウムとリチ
ウムが十分に反応するように６０℃の雰囲気中に約１週
間熟成放置した後に取り出し、さらに室温にて１２時間
以上放置した後に行った。評価としては、充放電サイク
ル性能と耐漏液性能について行った。充放電サイクル条
件は、充電が０．５ｍＡの定電流にて電圧３．５Ｖカッ
ト、放電が０．５ｍＡの定電流にて電圧２．０Ｖカット
で行い、各条件において試験数２０個づつ試験し、放電
容量が１サイクル目の約５０％になった時点のサイクル
数を充放電サイクル寿命とした。その結果を表１に示
す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１より、充放電サイクル寿命について
は、Ａ、Ｂ、Ｄが優れており、約１００回程度の充放電
サイクルが可能であった。次に、Ｃの６１回であり、Ｅ
が最も悪く４２回であった。この結果より、クラッド材
を負極缶に用いたものは、リチウムアルミニウム合金の
反応面積が大きく、さらにリチウム塩としてＬｉＮ（Ｃ
Ｆ3 ＳＯ2 ）2 を用いることにより、相乗的な効果が得
られることが分かる。
は、Ａ、Ｂ、Ｄが優れており、約１００回程度の充放電
サイクルが可能であった。次に、Ｃの６１回であり、Ｅ
が最も悪く４２回であった。この結果より、クラッド材
を負極缶に用いたものは、リチウムアルミニウム合金の
反応面積が大きく、さらにリチウム塩としてＬｉＮ（Ｃ
Ｆ3 ＳＯ2 ）2 を用いることにより、相乗的な効果が得
られることが分かる。
【００３０】次に、耐漏液性能試験は、充放電サイクル
寿命試験が終了した電池を７０℃１時間／−１０℃１時
間のヒートサイクル条件下に保存し、そのサイクル数に
伴い、漏液した電池の数を測定した。その結果を表２に
示す。
寿命試験が終了した電池を７０℃１時間／−１０℃１時
間のヒートサイクル条件下に保存し、そのサイクル数に
伴い、漏液した電池の数を測定した。その結果を表２に
示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】表２より、漏液性能が最も良好であるのは
ＡとＣであった。次に角部４の曲率半径が０．２５ｍｍ
であるＢで、次にＥであり、Ｄが最も悪く、試験品の全
数が漏液する結果となった。Ｄについて、試験終了後に
分解し、観察を行ったところ負極缶とガスケットとのシ
ール面においてリチウムアルミニウムが微細化して形状
が崩れており、シール効果が無くなっていた。それに対
して、Ａ、Ｂ、Ｃの負極缶ではステンレス面とガスケッ
トがしっかり密着しており、漏液は発生しなかったもの
と考えられる。また、角部４の曲率半径が０．２５ｍｍ
であっても、耐漏液性能は比較品より良い結果である
が、０．２ｍｍ以下の方が優れた結果が得られている。
ＡとＣであった。次に角部４の曲率半径が０．２５ｍｍ
であるＢで、次にＥであり、Ｄが最も悪く、試験品の全
数が漏液する結果となった。Ｄについて、試験終了後に
分解し、観察を行ったところ負極缶とガスケットとのシ
ール面においてリチウムアルミニウムが微細化して形状
が崩れており、シール効果が無くなっていた。それに対
して、Ａ、Ｂ、Ｃの負極缶ではステンレス面とガスケッ
トがしっかり密着しており、漏液は発生しなかったもの
と考えられる。また、角部４の曲率半径が０．２５ｍｍ
であっても、耐漏液性能は比較品より良い結果である
が、０．２ｍｍ以下の方が優れた結果が得られている。
【００３３】以上の結果より、本実施形態によれば電池
の製造工程が簡略化されるだけでなく、電池特性におい
ても充放電サイクル性能に優れ、さらに耐漏液特性に優
れたボタン型リチウム二次電池を得ることができる。
の製造工程が簡略化されるだけでなく、電池特性におい
ても充放電サイクル性能に優れ、さらに耐漏液特性に優
れたボタン型リチウム二次電池を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明の有機電解液二次電池によれば、
以上の説明から明らかなように負極缶を硬質アルミニウ
ム板若しくは硬質アルミニウム合金板とステンレス板を
貼り合わせたクラッド材を用いかつアルミニウム面側を
電池内部に収納する向きとした成型加工体にて構成し、
その周縁部分の縦断面形状を、負極缶上面から一段下が
った肩部を有し、かつその外周縁に９０±１０度の角度
で曲げられた角部が形成されるとともにその角部から垂
下されてその下端縁で終わる周壁を有する形状とし、さ
らに前記角部が負極缶のステンレス面側にて正極缶内周
面との間でガスケットを圧縮するように構成されている
ので、クラッド材を用いたことにより溶接等の工程が不
要で製造過程が簡単になるため製造コストの低廉化を図
ることができ、かつガスケットと負極缶のシール面は硬
質アルミニウムとリチウムの合金面ではなくステンレス
板となるため、充放電サイクル寿命末期に硬質アルミニ
ウムの微粉化が進んでも、シール性が不十分になって電
解液が漏洩するというような事態の発生を確実に防止で
き、また負極板周縁部分の肩部の外周縁が９０±１０度
の角度で曲げられた角部とされているので、ガスケット
がこの角部と正極缶内面とによって強く挟圧及び圧縮さ
れることによって電解液の漏洩を防止することができ
る。また、負極缶の周縁部の垂下部をＵ字状に折り返し
ていないので、電池の内容積もアップすることができ、
結果的に充填電気容量をアップすることができ、電池径
が６ｍｍ以下の超小型の場合に特に効果を発揮する。ま
た、負極缶の内面がすべて硬質アルミニウムとなるの
で、反応面積を広くとることができ、そのため充放電サ
イクルに伴うリチウムアルミニウム合金の微細化が進行
しにくく劣化を防止することができ、結果的に充放電サ
イクル寿命を長くすることができる等の効果が得られ
る。
以上の説明から明らかなように負極缶を硬質アルミニウ
ム板若しくは硬質アルミニウム合金板とステンレス板を
貼り合わせたクラッド材を用いかつアルミニウム面側を
電池内部に収納する向きとした成型加工体にて構成し、
その周縁部分の縦断面形状を、負極缶上面から一段下が
った肩部を有し、かつその外周縁に９０±１０度の角度
で曲げられた角部が形成されるとともにその角部から垂
下されてその下端縁で終わる周壁を有する形状とし、さ
らに前記角部が負極缶のステンレス面側にて正極缶内周
面との間でガスケットを圧縮するように構成されている
ので、クラッド材を用いたことにより溶接等の工程が不
要で製造過程が簡単になるため製造コストの低廉化を図
ることができ、かつガスケットと負極缶のシール面は硬
質アルミニウムとリチウムの合金面ではなくステンレス
板となるため、充放電サイクル寿命末期に硬質アルミニ
ウムの微粉化が進んでも、シール性が不十分になって電
解液が漏洩するというような事態の発生を確実に防止で
き、また負極板周縁部分の肩部の外周縁が９０±１０度
の角度で曲げられた角部とされているので、ガスケット
がこの角部と正極缶内面とによって強く挟圧及び圧縮さ
れることによって電解液の漏洩を防止することができ
る。また、負極缶の周縁部の垂下部をＵ字状に折り返し
ていないので、電池の内容積もアップすることができ、
結果的に充填電気容量をアップすることができ、電池径
が６ｍｍ以下の超小型の場合に特に効果を発揮する。ま
た、負極缶の内面がすべて硬質アルミニウムとなるの
で、反応面積を広くとることができ、そのため充放電サ
イクルに伴うリチウムアルミニウム合金の微細化が進行
しにくく劣化を防止することができ、結果的に充放電サ
イクル寿命を長くすることができる等の効果が得られ
る。
【００３５】
【００３６】また、リチウム塩を、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ
2 ）2 とＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 から選択された何
れか１つとすると、充放電サイクル寿命を飛躍的に向上
させることができる。
2 ）2 とＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 から選択された何
れか１つとすると、充放電サイクル寿命を飛躍的に向上
させることができる。
【図１】本発明の有機電解液二次電池の一実施形態の縦
断面図である。
断面図である。
【図２】従来例の有機電解液二次電池の縦断面図であ
る。
る。
【図３】他の従来例の有機電解液二次電池の縦断面図で
ある。
ある。
１ 正極缶
１ａ 立上部
２ 負極缶
２ａ ステンレス面
２ｂ 硬質アルミニウム合金面
３ 肩部
４ 角部
５ 周壁
６ ガスケット
７ 正極
８ リチウム金属
９ セパレータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大尾 文夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−129265（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−57706（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−74491（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−335256（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−31452（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−245829（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/40
H01M 2/02 - 2/08
H01M 4/02 - 4/04
Claims (2)
- 【請求項１】 セパレータを介在したリチウムの吸蔵・
放出が可能な正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な硬
質アルミニウム若しくは硬質アルミニウム合金にリチウ
ムを電気化学的に吸蔵したものを活物質とする負極と、
リチウム塩を有機溶媒に溶解した有機電解液とを有し、
負極が内面に配置された負極缶周縁部の垂下部と正極が
内面に配置された正極缶の周縁部の立上部とをガスケッ
トを介して封止して成る有機電解液二次電池であって、
負極缶を硬質アルミニウム板若しくは硬質アルミニウム
合金板とステンレス板を貼り合わせたクラッド材を用い
かつアルミニウム面側を電池内部に収納する向きとした
成型加工体にて構成し、その周縁部分の縦断面形状を、
負極缶上面から一段下がった肩部を有し、かつその外周
縁に９０±１０度の角度で曲げられた角部が形成される
とともにその角部から垂下されてその下端縁で終わる周
壁を有する形状とし、さらに前記角部が負極缶のステン
レス面側にて正極缶内周面との間でガスケットを圧縮す
るように構成されたことを特徴とする有機電解液二次電
池。 - 【請求項２】 リチウム塩は、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）
2 とＬｉＮ（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 から選択された何れか
１つであることを特徴とする請求項１記載の有機電解液
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25986997A JP3399801B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 有機電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25986997A JP3399801B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 有機電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11102728A JPH11102728A (ja) | 1999-04-13 |
| JP3399801B2 true JP3399801B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=17340094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25986997A Expired - Lifetime JP3399801B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | 有機電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399801B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9899640B2 (en) | 2007-03-20 | 2018-02-20 | Maxell Holdings, Ltd. | Flat-shaped battery |
| US11201367B2 (en) | 2008-09-18 | 2021-12-14 | Maxell Holdings, Ltd. | Flat battery |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3597150B2 (ja) | 2001-06-08 | 2004-12-02 | 石崎プレス工業株式会社 | 有機電解液二次電池および有機電解液二次電池の負極缶の製造方法 |
| JP2005259569A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 扁平形電気化学素子 |
| JP2008071612A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形非水電解液二次電池 |
| JP4831625B2 (ja) * | 2007-12-08 | 2011-12-07 | 日立マクセルエナジー株式会社 | コイン形電池 |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP25986997A patent/JP3399801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9899640B2 (en) | 2007-03-20 | 2018-02-20 | Maxell Holdings, Ltd. | Flat-shaped battery |
| US11201367B2 (en) | 2008-09-18 | 2021-12-14 | Maxell Holdings, Ltd. | Flat battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11102728A (ja) | 1999-04-13 |
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