JP3402628B2 - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は渦巻式の有機電解質電池
に関するものであり、特にこの発明は安全性を改善した
有機電解質電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】渦巻式電池は、一般に外装缶を負極とし
ているため、図１に示すように、電極巻き取り品である
電極体１の最外周部を負極２としている。この構造の電
極体１は、最外周部の負極２を、片面でしか正極３と対
向させることができない。このため、完全放電の状態
で、図２に示すように最外周部の負極２が残存する。電
極体１の最外周部を負極２とし、かつ負極の最外周部に
集電体を接続する電池は、完全放電近くになると最外周
部に反応が集中し、図３に示すように、過剰な負極活物
質が正極３に析出して、内部短絡する危険性があった。 【０００３】従来の有機電解質電池は、電極体の最外周
部において、正・負極板をともに薄くすることにより、
完全放電した状態で最外周部の負極活物質量を減少さ
せ、正極への析出量を押えることで対処してきた。ま
た、負極と集電体との接続位置を、最外周部から内部へ
移すことによって、過放電したときに、最外周部に残存
する負極を集電体から切り離すことができる。この構造
の有機電解質電池は、放電末期に集電体を負極から切り
離すことができるので、負極活物質が正極上に析出する
弊害を取り除くことができる。しかしながら、この構造
の有機電解質電池は、負極に接続した集電体を、外装缶
にスポットする際に、集電体の折り曲げと位置決めが難
しくなって生産性が著しく低下するために実施できなか
った。負極の最外周部よりも内側に接続した集電体は、
電極体を外装缶に挿入するときに折れ曲がって正極に接
触することがある。集電体が折れ曲がるのは、集電体を
電極体の外側に沿って折曲でき難いことが理由である。
負極の集電体が折れ曲がって正極に接触すると、内部シ
ョートして不良品となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】渦巻式電池の負極板を
薄くした有機電解質電池は、以下の点で問題があり、改
善が望まれていた。 負極板が薄くなれば、極板の巻き取り工程での巻き
取り不良が増加し、負極板の切れ等が発生して、生産性
が低下する。 極板の薄化により対向面積が必要以上に増大すれ
ば、外部短絡時に大電流が流れて電池が過熱し、セパレ
−タ溶融による内部短絡の危険がある。 そこで生産性を低下させずに、かつ対向面積を必要以上
に増加させない方法で過放電時に正極上に負極活物質の
析出しない有機電解質電池が切望されている。本発明
は、このことを実現することを目的に開発されたもの
で、本発明の重要な目的は、集電体を負極の最外周部よ
りも内側に接続して、完全放電時に最外周部に残存する
負極活物質を集電体から分離できる有機電解質電池を提
供するにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の有機電解質電池
は、前記の目的を達成するために、下記の構成を備え
る。すなわち、本発明の有機電解質電池は、帯状の正極
３と、帯状であって放電されるにしたがって活物質が消
費されていく負極２とをセパレータ４を介して積層して
渦巻状に巻回された電極体１を備え、さらに負極２と集
電体５の接続部分が、下記に記述する独得の構成を有す
る。 （ａ） 電極体１の最外周部には負極２を配置してい
る。 （ｂ） 負極２は、最外周部よりも内側に、集電体５を
接続している。 （ｃ） 集電体５はＬ字状で、一端を負極２に、他端を
外装缶６に接続している。 （ｄ） 集電体５は、先端を負極２に接続するが、先端
を除く部分と負極２との間には絶縁物７を配設してい
る。 （ｅ） 集電体５の負極２接続部分と絶縁物７との境界
に位置する負極活物質に、少なくとも集電体５の幅より
大きな集電体分離孔８を開口し、電池を放電して、最外
周部よりも内側の負極活物質が消耗された状態で、集電
体分離孔８を介して、集電体５が最外周部の負極活物質
から電気的に切り離されるように構成している。 【０００６】 【作用】本発明の有機電解質電池は、図４と図５とに示
すように、集電体５の負極接続部分と絶縁物７との境界
に位置する負極活物質に集電体分離孔８を設けている。
図４において負極２のハッチングで示す部分は、完全放
電した状態では、負極活物質が消耗される。このとき、
負極２の最外周部には負極活物質が残存する。しかしな
がら、負極活物質が残存する部分と集電体５との間には
集電体分離孔８があるので、集電体分離孔８によって、
集電体５は図１８に示すように負極活物質に接続されな
くなる。その結果、負極２を薄くすることなく、残存す
る負極活物質の正極上への析出を防ぐことができる。ま
た、負極板自体の厚みを変化する必要がないので、生産
上の問題も生じない。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための有機電解質電池を例示するものであ
って、本発明の有機電解質電池は、構成部品の材質、形
状、構造、配置を下記のものに特定するものでない。本
発明の有機電解質電池は、特許請求の範囲において、種
々の変更を加えることができる。 【０００８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。 【０００９】下記の工程で有機電解質電池を試作した。
試作した電池はＭｎＯ2 ／Ｌｉの有機電解質電池とし
た。正極板は次の手順で作製した。 正極合剤として、二酸化マンガン８９０ｇとグラフ
ァイト８０ｇとを使用した。 二酸化マンガンとグラファイトとをライカイ機へ投
入して３０分混合した。 その後、さらにトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）を
追加投入して１０分間混合して粉末を結着させた。 次にポリビニルアルコ−ル１５ｇを、純水１１０ｇ
に溶かして水溶液とした。で得た水溶液を、で得た粉末に加え、混練して
ペ−スト状とした。 以上の工程で得られたペ−ストを、正極芯体に塗布
し、乾燥、圧延、切断して正極板とした。 正極芯体にはＳＵＳ３０４製のラス板を使用した。
ラス板の厚みは、０．１ｍｍとした。 正極板は、メカスリッタ−で切断した。得られた正
極板の寸法は、厚み１．１５ｍｍ×幅５１ｍｍ×長さ３
８５ｍｍとした。 この正極板の中央を、幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍにわ
たって剥離し、ＳＵＳ３０４製ステンレス集電体をスポ
ット溶接して、剥離部をガラステ−プで覆った。集電体
は、長さ３５ｍｍ×幅３ｍｍ×厚み０．１５ｍｍとし
た。その後２３０℃で加熱処理をして、水分を除去し、
除湿雰囲気中で冷却した後、セパレータで包んで正極板
の半製品とした。 【００１０】負極板は、下記の条件で５種類試作した。
５種の試作品において、実施例で試作した負極は、本発
明の実施例の有機電解質電池に使用するものである。実
施例で試作する負極の優れた特性を示すことを明確にす
るために、比較例１ないし４の負極を試作した。 【００１１】［実施例］次の状態で、図４と図５とに示
すよに、集電体分離孔８を設けた負極２を試作した。 負極２は、厚みが０．４６ｍｍであるリチウム板
を、幅４８ｍｍ×長さ４３５ｍｍに切断した。 リチウム板に、ニッケル製の集電体５をガラステ−
プで張り付けた。集電体５は、長さを３５ｍｍ×幅３ｍ
ｍ×厚み０．１５ｍｍとした。 負極の巻き終わり手前７０ｍｍの部分に、直径７ｍ
ｍの集電体分離孔８を設ける。ここに設けた集電体分離
孔８は、集電体５を負極２に接続した状態で、負極２と
集電体５との接続部分と、絶縁物７である絶縁フィルム
の境界に位置する。 図４に示すように、集電体５とリチウム板との間に
絶縁物７である絶縁フィルムを貼り、その上にニッケル
製の集電体５をガラステ−プで張り付け、集電体５の先
端を、最外周部よりも内側のリチウム板に接続する。集
電体５は、全体の形状をＬ字型とする。Ｌ字型集電体５
の各片の形状は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長さ
３５ｍｍとする。集電体５は、負極２の巻き終わり手前
４０ｍｍの部分に貼り付けて、巻き取られた状態で、絶
縁フィルムを介在して最外周部に位置する部分に接触さ
せる。 【００１２】［比較例１］図６と図７とに示すように、
電極体１の最外周部に集電体５を接続した負極２を、下
記の条件で試作した。 負極２は、実施例と同様のリチウム板を使用した。 リチウム板に、ニッケル製の集電体５をガラステ−
プで張り付けた。集電体５は、長さを３５ｍｍ×幅３ｍ
ｍ×厚み０．１５ｍｍとした。 集電体５は、電極体１の最外周部で負極２に接続す
るために、負極板の終端の手前４０ｍｍの位置とした。 【００１３】［比較例２］図８と図９とに示すように、
電極体１の最外周部よりも内側に位置する負極２に集電
体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 リチウム板にニッケル製の集電体５をガラステ−プ
で張り付ける。集電体５は長さ３５ｍｍ×幅３ｍｍ×厚
み０．１５ｍｍとした。集電体５は、最外周部よりも内
側に接続されるように、負極板の終端の手前１００ｍｍ
の位置に接続した。 【００１４】［比較例３］図１０と図１１とに示すよう
に、Ｌ字状の集電体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 図１０に示したように、リチウム板にニッケル製の
集電体５をガラステ−プで張り付ける。Ｌ字型の集電体
５の各片の形状は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長
さ３５ｍｍとした。この形状の集電体５は、負極板の巻
き終わり手前４０ｍｍの部分に貼り付けて、巻き取られ
た状態で最外周部に位置する部分に接触させる。 【００１５】［比較例４］次の状態で図１２と図１３と
に示すように、集電体５の先端を、最外周部よりも内側
の負極２に集電体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 図に示したように、リチウム板の最外周部部分に絶
縁物７である絶縁フィルムを貼り、その上にニッケル製
の集電体５をガラステ−プで張り付ける。集電体５は全
体の形状をＬ字型とする。Ｌ字型集電体５の各片の形状
は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長さ３５ｍｍとす
る。さらに集電体５は、負極板の巻き終わり手前４０ｍ
ｍの部分に貼り付けて、巻き取られた状態で最外周部に
位置する部分に接触させる。 【００１６】以上の工程で得られた正極板と負極板とを
使用して、次のようにして図１９に示す構造の有機電解
質電池を試作した。 正極３と、負極２とを、セパレータ４を挟む状態で
積層して巻き取って、電極体１とする。 電極体１の下面に絶縁板９を沿わせて、これを外径
φ３３．５ｍｍ、高さ６１ｍｍの外装缶６に挿入する。 負極２の集電体５を外装缶６の底面にスポット溶接
して接続する。 次に絶縁スリ−ブ１０を置き、外装缶６の上部を溝
入れ加工した後、キャップ１２の下面に正極側の集電体
１１をスポット溶接する。 電解液１２ミリリットルを注液した後、封口して電
池とする。 【００１７】電解液には、プロピレンカ−ボネ−トとジ
メトキシエタンとを等容量混合し、これに過塩素酸リチ
ウムを１モル／リットル添加し溶解したものを使用し
た。 【００１８】負極の構造が異なる５種類の有機電解質電
池は、放電電流を３Ａに調整して過放電状態とした後、
これを分解して正極へのリチウム析出の差を調査した。
その結果、比較例２、と実施例で試作した負極を使用し
た電池は比較例１、３、４で試作した負極を使用した電
池と比較して、リチウム析出量ならびに析出面積が極め
て少なかった。 【００１９】ただし、比較例２と実施例で試作した負極
の電池においても、リチウムの析出量は皆無にはならな
かったが、内部短絡に進展するほどの状態ではなかっ
た。 【００２０】比較例４で試作した負極は、集電体を最外
周部の内側の負極に接続している。この構造では過放電
状態において、最外周部の負極活物質が残存すると、リ
チウムが正極に析出する。 【００２１】しかしながら、比較例４の負極に集電体分
離孔８を設定した実施例の負極を使用した電池は、過放
電状態においてリチウムの析出量および析出面積は比較
例２と同等であった。 【００２２】また同様に３Ａの放電電流で過放電の直前
の状態のものを作製し、その断面を調査した。比較例１
〜４、および実施例におけるこの状態での電極体１の断
面図を図１４〜１８に示す。これ等の図は、下記の比較
例と実施例の負極を使用した電極体１の完全放電状態の
断面形状を示している。 図１４……比較例１ 図１５……比較例２ 図１６……比較例３ 図１７……比較例４ 図１８……実施例 【００２３】図１４、図１６、図１７に示すように、比
較例１、比較例３、比較例４で試作した負極の電極体１
は、完全放電した状態で、負極２に集電体５が接続され
ている。図１５と図１８とに示すように、比較例２と実
施例の負極２を使用した電極体１は、放電末期に最外周
部の負極２が集電体５と切り離されるため、負極活物質
が、正極上に析出する弊害が起こらない。 【００２４】比較例１と比較例３の負極２を使用する電
極体１は、図１４と図１６とに示すように、最外周部の
リチウム板に集電体５を接続するので、完全放電状態に
おいて、残存するリチウム板に集電体５が接続される。
さらに、比較例４の負極２は、Ｌ形タブの影となる部分
のリチウム板は片面しか正極３に対向しないため、図１
７に示すように、Ｌ形集電体５の影にリチウムが残り、
電池を完全に放電した状態でも、最外周部のリチウム板
と集電体５の接続が切れない。 【００２５】これに対して、実施例の負極２は、Ｌ形集
電体５の影にあたるリチウム板の一部に集電体分離孔８
を設けているので、電池を完全放電した状態で、図１８
に示すように、集電体５と最外周部リチウム板との接続
が断たれ、過放電して負極活物質が正極３に析出するの
を防止できる。 【００２６】次に、比較例１〜４、および実施例の負極
を使用した有機電解質電池に、２００Ωの抵抗を接続し
て、室温にて放電を行った。この放電特性を図２０に示
す。この図において、比較例１、２、３、４、実施例で
示す曲線は、前述の比較例１、２、３、４、実施例で試
作した負極を使用した電池の放電特性を示している。こ
の図から明らかなようにこの発明の有機電解質電池は、
容量の低下は認められなかった。 【００２７】ところで以上の実施例は、負極に設ける集
電体分離孔の大きさを直径７ｍｍとしている。しかしな
がら、この発明の有機電解質電池は、負極に設ける集電
体分離孔の大きさをこの大きさと形状とに特定するもの
ではない。最外周部の負極及び絶縁フィルム、タブに接
している負極は片面で正極に対向する。すなわち、この
部分の負極活物質が過放電時に正極上に析出する。その
ために負極に集電体分離孔を設けて放電末期に最外周部
の負極と内部の負極を切り離すので、集電体分離孔の大
きさは集電体の幅より大きければ良いことになる。た
だ、集電体分離孔の大きさが集電体の幅よりわずかに大
きいだけだと集電体の位置決めが難しくなり生産性が低
下する。反対に集電体分離孔を大きくしすぎると、この
部分の負極が脆弱になり、極板の巻き取り工程で巻き取
り不良が増加する。このため、この発明の有機電解質電
池は、集電体分離孔の径の大きさは少なくとも集電体の
幅より大きいことを特定しているが、好ましくは集電体
分離孔の大きさは負極の集電体の幅より３〜７ｍｍ大き
い範囲に調整される。 【００２８】 【発明の効果】この発明の有機電解質電池は、電極体の
最外周部に過放電状態における、負極の活物質の正極表
面への析出を低減できる。このため、このことに起因す
る電池の内部短絡を防止して、安全性の高い電池にでき
る特長がある。また、この発明の有機電解質電池は、負
極の厚みを変えていないので、極板の巻き取り工程にお
ける巻き取り不良が増加せず、対向面積も変わっていな
いため、外部短絡時に大電流が発生して電池が過熱する
危険性が少ない特長がある。
に関するものであり、特にこの発明は安全性を改善した
有機電解質電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】渦巻式電池は、一般に外装缶を負極とし
ているため、図１に示すように、電極巻き取り品である
電極体１の最外周部を負極２としている。この構造の電
極体１は、最外周部の負極２を、片面でしか正極３と対
向させることができない。このため、完全放電の状態
で、図２に示すように最外周部の負極２が残存する。電
極体１の最外周部を負極２とし、かつ負極の最外周部に
集電体を接続する電池は、完全放電近くになると最外周
部に反応が集中し、図３に示すように、過剰な負極活物
質が正極３に析出して、内部短絡する危険性があった。 【０００３】従来の有機電解質電池は、電極体の最外周
部において、正・負極板をともに薄くすることにより、
完全放電した状態で最外周部の負極活物質量を減少さ
せ、正極への析出量を押えることで対処してきた。ま
た、負極と集電体との接続位置を、最外周部から内部へ
移すことによって、過放電したときに、最外周部に残存
する負極を集電体から切り離すことができる。この構造
の有機電解質電池は、放電末期に集電体を負極から切り
離すことができるので、負極活物質が正極上に析出する
弊害を取り除くことができる。しかしながら、この構造
の有機電解質電池は、負極に接続した集電体を、外装缶
にスポットする際に、集電体の折り曲げと位置決めが難
しくなって生産性が著しく低下するために実施できなか
った。負極の最外周部よりも内側に接続した集電体は、
電極体を外装缶に挿入するときに折れ曲がって正極に接
触することがある。集電体が折れ曲がるのは、集電体を
電極体の外側に沿って折曲でき難いことが理由である。
負極の集電体が折れ曲がって正極に接触すると、内部シ
ョートして不良品となる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】渦巻式電池の負極板を
薄くした有機電解質電池は、以下の点で問題があり、改
善が望まれていた。 負極板が薄くなれば、極板の巻き取り工程での巻き
取り不良が増加し、負極板の切れ等が発生して、生産性
が低下する。 極板の薄化により対向面積が必要以上に増大すれ
ば、外部短絡時に大電流が流れて電池が過熱し、セパレ
−タ溶融による内部短絡の危険がある。 そこで生産性を低下させずに、かつ対向面積を必要以上
に増加させない方法で過放電時に正極上に負極活物質の
析出しない有機電解質電池が切望されている。本発明
は、このことを実現することを目的に開発されたもの
で、本発明の重要な目的は、集電体を負極の最外周部よ
りも内側に接続して、完全放電時に最外周部に残存する
負極活物質を集電体から分離できる有機電解質電池を提
供するにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の有機電解質電池
は、前記の目的を達成するために、下記の構成を備え
る。すなわち、本発明の有機電解質電池は、帯状の正極
３と、帯状であって放電されるにしたがって活物質が消
費されていく負極２とをセパレータ４を介して積層して
渦巻状に巻回された電極体１を備え、さらに負極２と集
電体５の接続部分が、下記に記述する独得の構成を有す
る。 （ａ） 電極体１の最外周部には負極２を配置してい
る。 （ｂ） 負極２は、最外周部よりも内側に、集電体５を
接続している。 （ｃ） 集電体５はＬ字状で、一端を負極２に、他端を
外装缶６に接続している。 （ｄ） 集電体５は、先端を負極２に接続するが、先端
を除く部分と負極２との間には絶縁物７を配設してい
る。 （ｅ） 集電体５の負極２接続部分と絶縁物７との境界
に位置する負極活物質に、少なくとも集電体５の幅より
大きな集電体分離孔８を開口し、電池を放電して、最外
周部よりも内側の負極活物質が消耗された状態で、集電
体分離孔８を介して、集電体５が最外周部の負極活物質
から電気的に切り離されるように構成している。 【０００６】 【作用】本発明の有機電解質電池は、図４と図５とに示
すように、集電体５の負極接続部分と絶縁物７との境界
に位置する負極活物質に集電体分離孔８を設けている。
図４において負極２のハッチングで示す部分は、完全放
電した状態では、負極活物質が消耗される。このとき、
負極２の最外周部には負極活物質が残存する。しかしな
がら、負極活物質が残存する部分と集電体５との間には
集電体分離孔８があるので、集電体分離孔８によって、
集電体５は図１８に示すように負極活物質に接続されな
くなる。その結果、負極２を薄くすることなく、残存す
る負極活物質の正極上への析出を防ぐことができる。ま
た、負極板自体の厚みを変化する必要がないので、生産
上の問題も生じない。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための有機電解質電池を例示するものであ
って、本発明の有機電解質電池は、構成部品の材質、形
状、構造、配置を下記のものに特定するものでない。本
発明の有機電解質電池は、特許請求の範囲において、種
々の変更を加えることができる。 【０００８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。 【０００９】下記の工程で有機電解質電池を試作した。
試作した電池はＭｎＯ2 ／Ｌｉの有機電解質電池とし
た。正極板は次の手順で作製した。 正極合剤として、二酸化マンガン８９０ｇとグラフ
ァイト８０ｇとを使用した。 二酸化マンガンとグラファイトとをライカイ機へ投
入して３０分混合した。 その後、さらにトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）を
追加投入して１０分間混合して粉末を結着させた。 次にポリビニルアルコ−ル１５ｇを、純水１１０ｇ
に溶かして水溶液とした。で得た水溶液を、で得た粉末に加え、混練して
ペ−スト状とした。 以上の工程で得られたペ−ストを、正極芯体に塗布
し、乾燥、圧延、切断して正極板とした。 正極芯体にはＳＵＳ３０４製のラス板を使用した。
ラス板の厚みは、０．１ｍｍとした。 正極板は、メカスリッタ−で切断した。得られた正
極板の寸法は、厚み１．１５ｍｍ×幅５１ｍｍ×長さ３
８５ｍｍとした。 この正極板の中央を、幅５ｍｍ×長さ２５ｍｍにわ
たって剥離し、ＳＵＳ３０４製ステンレス集電体をスポ
ット溶接して、剥離部をガラステ−プで覆った。集電体
は、長さ３５ｍｍ×幅３ｍｍ×厚み０．１５ｍｍとし
た。その後２３０℃で加熱処理をして、水分を除去し、
除湿雰囲気中で冷却した後、セパレータで包んで正極板
の半製品とした。 【００１０】負極板は、下記の条件で５種類試作した。
５種の試作品において、実施例で試作した負極は、本発
明の実施例の有機電解質電池に使用するものである。実
施例で試作する負極の優れた特性を示すことを明確にす
るために、比較例１ないし４の負極を試作した。 【００１１】［実施例］次の状態で、図４と図５とに示
すよに、集電体分離孔８を設けた負極２を試作した。 負極２は、厚みが０．４６ｍｍであるリチウム板
を、幅４８ｍｍ×長さ４３５ｍｍに切断した。 リチウム板に、ニッケル製の集電体５をガラステ−
プで張り付けた。集電体５は、長さを３５ｍｍ×幅３ｍ
ｍ×厚み０．１５ｍｍとした。 負極の巻き終わり手前７０ｍｍの部分に、直径７ｍ
ｍの集電体分離孔８を設ける。ここに設けた集電体分離
孔８は、集電体５を負極２に接続した状態で、負極２と
集電体５との接続部分と、絶縁物７である絶縁フィルム
の境界に位置する。 図４に示すように、集電体５とリチウム板との間に
絶縁物７である絶縁フィルムを貼り、その上にニッケル
製の集電体５をガラステ−プで張り付け、集電体５の先
端を、最外周部よりも内側のリチウム板に接続する。集
電体５は、全体の形状をＬ字型とする。Ｌ字型集電体５
の各片の形状は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長さ
３５ｍｍとする。集電体５は、負極２の巻き終わり手前
４０ｍｍの部分に貼り付けて、巻き取られた状態で、絶
縁フィルムを介在して最外周部に位置する部分に接触さ
せる。 【００１２】［比較例１］図６と図７とに示すように、
電極体１の最外周部に集電体５を接続した負極２を、下
記の条件で試作した。 負極２は、実施例と同様のリチウム板を使用した。 リチウム板に、ニッケル製の集電体５をガラステ−
プで張り付けた。集電体５は、長さを３５ｍｍ×幅３ｍ
ｍ×厚み０．１５ｍｍとした。 集電体５は、電極体１の最外周部で負極２に接続す
るために、負極板の終端の手前４０ｍｍの位置とした。 【００１３】［比較例２］図８と図９とに示すように、
電極体１の最外周部よりも内側に位置する負極２に集電
体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 リチウム板にニッケル製の集電体５をガラステ−プ
で張り付ける。集電体５は長さ３５ｍｍ×幅３ｍｍ×厚
み０．１５ｍｍとした。集電体５は、最外周部よりも内
側に接続されるように、負極板の終端の手前１００ｍｍ
の位置に接続した。 【００１４】［比較例３］図１０と図１１とに示すよう
に、Ｌ字状の集電体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 図１０に示したように、リチウム板にニッケル製の
集電体５をガラステ−プで張り付ける。Ｌ字型の集電体
５の各片の形状は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長
さ３５ｍｍとした。この形状の集電体５は、負極板の巻
き終わり手前４０ｍｍの部分に貼り付けて、巻き取られ
た状態で最外周部に位置する部分に接触させる。 【００１５】［比較例４］次の状態で図１２と図１３と
に示すように、集電体５の先端を、最外周部よりも内側
の負極２に集電体５を接続した負極２を試作した。 リチウム板は比較例１と同様にして製作する。 図に示したように、リチウム板の最外周部部分に絶
縁物７である絶縁フィルムを貼り、その上にニッケル製
の集電体５をガラステ−プで張り付ける。集電体５は全
体の形状をＬ字型とする。Ｌ字型集電体５の各片の形状
は、厚みを０．１５ｍｍ×幅３ｍｍ×長さ３５ｍｍとす
る。さらに集電体５は、負極板の巻き終わり手前４０ｍ
ｍの部分に貼り付けて、巻き取られた状態で最外周部に
位置する部分に接触させる。 【００１６】以上の工程で得られた正極板と負極板とを
使用して、次のようにして図１９に示す構造の有機電解
質電池を試作した。 正極３と、負極２とを、セパレータ４を挟む状態で
積層して巻き取って、電極体１とする。 電極体１の下面に絶縁板９を沿わせて、これを外径
φ３３．５ｍｍ、高さ６１ｍｍの外装缶６に挿入する。 負極２の集電体５を外装缶６の底面にスポット溶接
して接続する。 次に絶縁スリ−ブ１０を置き、外装缶６の上部を溝
入れ加工した後、キャップ１２の下面に正極側の集電体
１１をスポット溶接する。 電解液１２ミリリットルを注液した後、封口して電
池とする。 【００１７】電解液には、プロピレンカ−ボネ−トとジ
メトキシエタンとを等容量混合し、これに過塩素酸リチ
ウムを１モル／リットル添加し溶解したものを使用し
た。 【００１８】負極の構造が異なる５種類の有機電解質電
池は、放電電流を３Ａに調整して過放電状態とした後、
これを分解して正極へのリチウム析出の差を調査した。
その結果、比較例２、と実施例で試作した負極を使用し
た電池は比較例１、３、４で試作した負極を使用した電
池と比較して、リチウム析出量ならびに析出面積が極め
て少なかった。 【００１９】ただし、比較例２と実施例で試作した負極
の電池においても、リチウムの析出量は皆無にはならな
かったが、内部短絡に進展するほどの状態ではなかっ
た。 【００２０】比較例４で試作した負極は、集電体を最外
周部の内側の負極に接続している。この構造では過放電
状態において、最外周部の負極活物質が残存すると、リ
チウムが正極に析出する。 【００２１】しかしながら、比較例４の負極に集電体分
離孔８を設定した実施例の負極を使用した電池は、過放
電状態においてリチウムの析出量および析出面積は比較
例２と同等であった。 【００２２】また同様に３Ａの放電電流で過放電の直前
の状態のものを作製し、その断面を調査した。比較例１
〜４、および実施例におけるこの状態での電極体１の断
面図を図１４〜１８に示す。これ等の図は、下記の比較
例と実施例の負極を使用した電極体１の完全放電状態の
断面形状を示している。 図１４……比較例１ 図１５……比較例２ 図１６……比較例３ 図１７……比較例４ 図１８……実施例 【００２３】図１４、図１６、図１７に示すように、比
較例１、比較例３、比較例４で試作した負極の電極体１
は、完全放電した状態で、負極２に集電体５が接続され
ている。図１５と図１８とに示すように、比較例２と実
施例の負極２を使用した電極体１は、放電末期に最外周
部の負極２が集電体５と切り離されるため、負極活物質
が、正極上に析出する弊害が起こらない。 【００２４】比較例１と比較例３の負極２を使用する電
極体１は、図１４と図１６とに示すように、最外周部の
リチウム板に集電体５を接続するので、完全放電状態に
おいて、残存するリチウム板に集電体５が接続される。
さらに、比較例４の負極２は、Ｌ形タブの影となる部分
のリチウム板は片面しか正極３に対向しないため、図１
７に示すように、Ｌ形集電体５の影にリチウムが残り、
電池を完全に放電した状態でも、最外周部のリチウム板
と集電体５の接続が切れない。 【００２５】これに対して、実施例の負極２は、Ｌ形集
電体５の影にあたるリチウム板の一部に集電体分離孔８
を設けているので、電池を完全放電した状態で、図１８
に示すように、集電体５と最外周部リチウム板との接続
が断たれ、過放電して負極活物質が正極３に析出するの
を防止できる。 【００２６】次に、比較例１〜４、および実施例の負極
を使用した有機電解質電池に、２００Ωの抵抗を接続し
て、室温にて放電を行った。この放電特性を図２０に示
す。この図において、比較例１、２、３、４、実施例で
示す曲線は、前述の比較例１、２、３、４、実施例で試
作した負極を使用した電池の放電特性を示している。こ
の図から明らかなようにこの発明の有機電解質電池は、
容量の低下は認められなかった。 【００２７】ところで以上の実施例は、負極に設ける集
電体分離孔の大きさを直径７ｍｍとしている。しかしな
がら、この発明の有機電解質電池は、負極に設ける集電
体分離孔の大きさをこの大きさと形状とに特定するもの
ではない。最外周部の負極及び絶縁フィルム、タブに接
している負極は片面で正極に対向する。すなわち、この
部分の負極活物質が過放電時に正極上に析出する。その
ために負極に集電体分離孔を設けて放電末期に最外周部
の負極と内部の負極を切り離すので、集電体分離孔の大
きさは集電体の幅より大きければ良いことになる。た
だ、集電体分離孔の大きさが集電体の幅よりわずかに大
きいだけだと集電体の位置決めが難しくなり生産性が低
下する。反対に集電体分離孔を大きくしすぎると、この
部分の負極が脆弱になり、極板の巻き取り工程で巻き取
り不良が増加する。このため、この発明の有機電解質電
池は、集電体分離孔の径の大きさは少なくとも集電体の
幅より大きいことを特定しているが、好ましくは集電体
分離孔の大きさは負極の集電体の幅より３〜７ｍｍ大き
い範囲に調整される。 【００２８】 【発明の効果】この発明の有機電解質電池は、電極体の
最外周部に過放電状態における、負極の活物質の正極表
面への析出を低減できる。このため、このことに起因す
る電池の内部短絡を防止して、安全性の高い電池にでき
る特長がある。また、この発明の有機電解質電池は、負
極の厚みを変えていないので、極板の巻き取り工程にお
ける巻き取り不良が増加せず、対向面積も変わっていな
いため、外部短絡時に大電流が発生して電池が過熱する
危険性が少ない特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 放電前の電極体を示す断面図
【図２】 放電後の電極体を示す断面図
【図３】 放電後において正極に負極活物質が析出した
状態を示す斜視図 【図４】 本発明の一実施例にかかる電池の負極を展開
した状態の平面図 【図５】 図４に示す負極の正面図 【図６】 比較例１に使用する電池の負極のを展開して
状態を示す平面図 【図７】 図６に示す負極の正面図 【図８】 比較例２に使用する電池の負極のを展開して
状態を示す平面図 【図９】 図８に示す負極の正面図 【図１０】 比較例３に使用する電池の負極のを展開し
て状態を示す平面図 【図１１】 図１０に示す負極の正面図 【図１２】 比較例４に使用する電池の負極のを展開し
て状態を示す平面図 【図１３】 図１２に示す負極の正面図 【図１４】 比較例１の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１５】 比較例２の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１６】 比較例３の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１７】 比較例４の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１８】 実施例の負極を使用した電極体の完全放電
状態の断面図 【図１９】 有機電解質電池の断面図 【図２０】 有機電解質電池の放電特性を示すグラフ 【符号の説明】 １…電極体 ２…負極 ３…正極 ４…セパレータ ５…集電体 ６…外装缶 ７…絶縁物 ８…集電体分離孔 ９…絶縁板 １０…絶縁スリーブ １１…集電体 １２…キャップ
状態を示す斜視図 【図４】 本発明の一実施例にかかる電池の負極を展開
した状態の平面図 【図５】 図４に示す負極の正面図 【図６】 比較例１に使用する電池の負極のを展開して
状態を示す平面図 【図７】 図６に示す負極の正面図 【図８】 比較例２に使用する電池の負極のを展開して
状態を示す平面図 【図９】 図８に示す負極の正面図 【図１０】 比較例３に使用する電池の負極のを展開し
て状態を示す平面図 【図１１】 図１０に示す負極の正面図 【図１２】 比較例４に使用する電池の負極のを展開し
て状態を示す平面図 【図１３】 図１２に示す負極の正面図 【図１４】 比較例１の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１５】 比較例２の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１６】 比較例３の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１７】 比較例４の負極を使用した電極体の完全放
電状態の断面図 【図１８】 実施例の負極を使用した電極体の完全放電
状態の断面図 【図１９】 有機電解質電池の断面図 【図２０】 有機電解質電池の放電特性を示すグラフ 【符号の説明】 １…電極体 ２…負極 ３…正極 ４…セパレータ ５…集電体 ６…外装缶 ７…絶縁物 ８…集電体分離孔 ９…絶縁板 １０…絶縁スリーブ １１…集電体 １２…キャップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−62755（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−101815（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 6/16
H01M 2/26
H01M 4/06 - 4/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 帯状の正極と、帯状で放電されるにした
がって活物質が消費されていく負極とがセパレ−タを介
して積層されて渦巻状に巻回された電極体を具備すると
共に、下記の構成を有することを特徴とする有機電解質
電池。 （ａ） 電極体の最外周部には負極が配置されている。 （ｂ） 負極は、最外周部よりも内側に、集電体を接続
している。 （ｃ） 集電体はＬ字状で、一端を負極に、他端を外装
缶に接続している。 （ｄ） 集電体は、先端を負極に接続するが、先端を除
く部分と負極との間には絶縁物が配設されている。 （ｅ） 集電体の負極接続部分と絶縁物との境界にある
負極活物質に、少なくとも集電体の幅より大きな集電体
分離孔を設けている。電池を放電して、最外周部よりも
内側の負極活物質が消耗された状態で、集電体分離孔を
介して、集電体が最外周部の負極活物質から電気的に切
り離されるように構成されている。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20521292A JP3402628B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 有機電解質電池 |
| US07/959,128 US5354629A (en) | 1991-10-09 | 1992-10-09 | Monaqueous electrolyte battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20521292A JP3402628B2 (ja) | 1992-07-31 | 1992-07-31 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652867A JPH0652867A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3402628B2 true JP3402628B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16503263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20521292A Expired - Fee Related JP3402628B2 (ja) | 1991-10-09 | 1992-07-31 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402628B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7064270B2 (ja) * | 2017-09-29 | 2022-05-10 | パナソニックホールディングス株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| EP3872918A4 (en) * | 2018-10-26 | 2021-12-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | SECONDARY CYLINDRICAL BATTERY |
-
1992
- 1992-07-31 JP JP20521292A patent/JP3402628B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0652867A (ja) | 1994-02-25 |
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