JP3410319B2 - 扁平型リチウム電池およびその正極リングの製造方法 - Google Patents
扁平型リチウム電池およびその正極リングの製造方法Info
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- ring
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、扁平型リチウム電
池に関し、さらに該扁平型リチウム電池に使用する断面
略Ｌ字状の正極リングの製造方法に関する。
池に関し、さらに該扁平型リチウム電池に使用する断面
略Ｌ字状の正極リングの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】偏平型リチウム電池の構造の一例を図３
に示す。図３において、１１はステンレス鋼などの導電
材料で構成されている正極容器、１２は二酸化マンガン
を正極活物質とする正極合剤、１３はステンレス鋼など
の導電材で構成される正極リングである。１４は正極合
剤１２の上に積層されるセパレーターで例えばポリプロ
ピレン不織布から成り、ここに所定の電解液が保持され
ている。１５は負極活物質で例えばリチウム箔から成
り、セパレーター１４の上に積層されている。１６は負
極容器である。
に示す。図３において、１１はステンレス鋼などの導電
材料で構成されている正極容器、１２は二酸化マンガン
を正極活物質とする正極合剤、１３はステンレス鋼など
の導電材で構成される正極リングである。１４は正極合
剤１２の上に積層されるセパレーターで例えばポリプロ
ピレン不織布から成り、ここに所定の電解液が保持され
ている。１５は負極活物質で例えばリチウム箔から成
り、セパレーター１４の上に積層されている。１６は負
極容器である。
【０００３】扁平型リチウム電池は、反応に伴い正極活
物質中へリチウムイオンが侵入することにより、正極合
剤の体積が膨張するという特性をもっている。放電によ
り負極活物質が消耗すると負極１５の厚さが減少する。
一方、正極合剤の膨張は厚さ方向ばかりでなく径方向へ
も膨張するので、負極厚さの減少に対して正極合剤の厚
さ方向の膨張が不十分であることがあり、そうすると極
間距離が拡大することになる。その結果、電池の内部抵
抗が上昇し、放電電圧の低下による放電容量の減少が生
ずる。
物質中へリチウムイオンが侵入することにより、正極合
剤の体積が膨張するという特性をもっている。放電によ
り負極活物質が消耗すると負極１５の厚さが減少する。
一方、正極合剤の膨張は厚さ方向ばかりでなく径方向へ
も膨張するので、負極厚さの減少に対して正極合剤の厚
さ方向の膨張が不十分であることがあり、そうすると極
間距離が拡大することになる。その結果、電池の内部抵
抗が上昇し、放電電圧の低下による放電容量の減少が生
ずる。
【０００４】そこで従来は、図３に示すように断面略Ｌ
字状の正極リング１３を使用することにより、正極合剤
の径方向への膨張を規制して厚さ方向への膨張を促し、
それによって放電時の内部抵抗上昇による放電電圧の低
下を防いできた。
字状の正極リング１３を使用することにより、正極合剤
の径方向への膨張を規制して厚さ方向への膨張を促し、
それによって放電時の内部抵抗上昇による放電電圧の低
下を防いできた。
【０００５】従来の正極リングの製造は、次のような手
順で行われていた。これを図２によって説明する。最初
に位置決めのパイロット穴あけ１を行い、次に内側ラン
ス６を行う。次に外側のランス７を行った後、絞り８を
行って凹状にする。次に断面略Ｌ字状になるように凹の
中心に正極リングの内径になる穴あけ２を行い、最後に
トリム５を行って金属箔板から取り外し、正極リングと
する。
順で行われていた。これを図２によって説明する。最初
に位置決めのパイロット穴あけ１を行い、次に内側ラン
ス６を行う。次に外側のランス７を行った後、絞り８を
行って凹状にする。次に断面略Ｌ字状になるように凹の
中心に正極リングの内径になる穴あけ２を行い、最後に
トリム５を行って金属箔板から取り外し、正極リングと
する。
【０００６】しかし、この絞り方式で製造した正極リン
グは表面が平滑なため、この正極リングを使用した場
合、正極活物質と接触抵抗が高く、これが原因で電池内
部抵抗が高くなるという問題が生じた。そこで、これを
改善するために正極リング表面にニッケルメッキを行っ
て接触抵抗を低減させ、これによって導電性の向上を図
っていた。
グは表面が平滑なため、この正極リングを使用した場
合、正極活物質と接触抵抗が高く、これが原因で電池内
部抵抗が高くなるという問題が生じた。そこで、これを
改善するために正極リング表面にニッケルメッキを行っ
て接触抵抗を低減させ、これによって導電性の向上を図
っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極リ
ングと正極活物質の導電性を向上させるために表面にニ
ッケルメッキを施すと、電池貯蔵中にＮｉが電解液中に
溶出し、これが負極活物質表面に析出して反応性の低い
皮膜を形成し、電池の反応性が低下するという問題が発
生する。
ングと正極活物質の導電性を向上させるために表面にニ
ッケルメッキを施すと、電池貯蔵中にＮｉが電解液中に
溶出し、これが負極活物質表面に析出して反応性の低い
皮膜を形成し、電池の反応性が低下するという問題が発
生する。
【０００８】また、従来の正極リングの製造方法では、
位置決めのパイロット穴あけ１を行った後に、内側ラン
ス６，外側ランス７を行い、凹状に絞り出すため、金属
箔板のスリット幅が正極リング外径の１．５倍〜２倍必
要であり、歩留まりの向上が望まれる。
位置決めのパイロット穴あけ１を行った後に、内側ラン
ス６，外側ランス７を行い、凹状に絞り出すため、金属
箔板のスリット幅が正極リング外径の１．５倍〜２倍必
要であり、歩留まりの向上が望まれる。
【０００９】本発明は上記問題に対処してなされたもの
で、接触抵抗を低減させた正極リングの製造方法を提供
し、それによって導電性の向上した扁平型リチウム電池
を提供することを目的とする。
で、接触抵抗を低減させた正極リングの製造方法を提供
し、それによって導電性の向上した扁平型リチウム電池
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、金属
箔板を打ち抜いて断面略Ｌ字状のリングを形成する扁平
型リチウム電池の正極リングの製造方法において、金属
箔板に上記断面略Ｌ字状の内径部に相当する穴あけを行
い、次に該穴あけ位置を中心に金属箔板を上面又は下面
から突出させるとともにその突出量を調整して金属箔板
の表面粗さが平均粗さ５μｍ〜５０μｍになるように
し、続いてこの部分をＬ字状に成形し、最後に成形した
部分を金属箔板から切断することを特徴とする。また本
発明は、正極合剤と正極容器底面に隣接した断面略Ｌ字
状の正極リングを備えた扁平型リチウム電池において、
断面略Ｌ字状の正極リングが請求項１記載の製造方法に
より製造した表面平均粗さ５μｍ〜５０μｍの正極リン
グであることを特徴とする。
箔板を打ち抜いて断面略Ｌ字状のリングを形成する扁平
型リチウム電池の正極リングの製造方法において、金属
箔板に上記断面略Ｌ字状の内径部に相当する穴あけを行
い、次に該穴あけ位置を中心に金属箔板を上面又は下面
から突出させるとともにその突出量を調整して金属箔板
の表面粗さが平均粗さ５μｍ〜５０μｍになるように
し、続いてこの部分をＬ字状に成形し、最後に成形した
部分を金属箔板から切断することを特徴とする。また本
発明は、正極合剤と正極容器底面に隣接した断面略Ｌ字
状の正極リングを備えた扁平型リチウム電池において、
断面略Ｌ字状の正極リングが請求項１記載の製造方法に
より製造した表面平均粗さ５μｍ〜５０μｍの正極リン
グであることを特徴とする。
【００１１】本発明の正極リングの製造方法はバーリン
グ方式であり、位置決めの穴あけを行った後の、内側ラ
ンス６，外側ランス７の工程は不要となる。すなわち、
本発明では位置決めの穴あけを行った後、金属箔板の上
面、又は下面から板を突出させるバーリングを行い、金
属箔板を突出させる。この時金属箔板が伸ばされ、表面
に凹凸が発生する。この凹凸の大きさ、すなわち表面粗
さは、バーリング時の突出量により制御することが可能
である。その後断面略Ｌ字状に成形を行い金属箔板から
切り外す。
グ方式であり、位置決めの穴あけを行った後の、内側ラ
ンス６，外側ランス７の工程は不要となる。すなわち、
本発明では位置決めの穴あけを行った後、金属箔板の上
面、又は下面から板を突出させるバーリングを行い、金
属箔板を突出させる。この時金属箔板が伸ばされ、表面
に凹凸が発生する。この凹凸の大きさ、すなわち表面粗
さは、バーリング時の突出量により制御することが可能
である。その後断面略Ｌ字状に成形を行い金属箔板から
切り外す。
【００１２】このバーリング方式では内側ランス６，外
側ランス７の工程を省き、バーリングで金属箔板を突出
させているため、金属箔板のスリット幅を狭くすること
ができ、歩留まりの向上も図れる。金属箔板のスリット
幅は正極リング外径の１．１倍程度まで狭くすることが
可能である。
側ランス７の工程を省き、バーリングで金属箔板を突出
させているため、金属箔板のスリット幅を狭くすること
ができ、歩留まりの向上も図れる。金属箔板のスリット
幅は正極リング外径の１．１倍程度まで狭くすることが
可能である。
【００１３】本発明の製造方法により正極リングの表面
粗さを平均粗さ５μｍ〜５０μｍにすることにより、正
極リングの表面が粗面化して正極合剤との接触面積が大
きくなり、電池の内部抵抗を低下させることができる。
したがってかかる正極リングを用いることによって、偏
平型リチウム電池の放電容量を向上させることができ
る。
粗さを平均粗さ５μｍ〜５０μｍにすることにより、正
極リングの表面が粗面化して正極合剤との接触面積が大
きくなり、電池の内部抵抗を低下させることができる。
したがってかかる正極リングを用いることによって、偏
平型リチウム電池の放電容量を向上させることができ
る。
【００１４】
（実施例１）本発明の正極リングの製造方法を図面を参
照して説明する。図１は本発明の正極リングの製造方法
の工程を順次説明する図で、（ａ）は上から見た図、
（ｂ）は側面から見た図である。
照して説明する。図１は本発明の正極リングの製造方法
の工程を順次説明する図で、（ａ）は上から見た図、
（ｂ）は側面から見た図である。
【００１５】板厚０．１５ｍｍのステンレス鋼箔板を用
い、図１に示すように、最初に位置決めの穴あけ工程に
よりパイロット穴あけ１を行う。次に断面略Ｌ字状の内
径部分にあたる位置に穴あけ２を行う、次にバーリング
工程３により金属箔板を突出させる、次に断面略Ｌ字状
に成形４を行う、最後にトリム５を行い正極リングを金
属箔板から切断する。
い、図１に示すように、最初に位置決めの穴あけ工程に
よりパイロット穴あけ１を行う。次に断面略Ｌ字状の内
径部分にあたる位置に穴あけ２を行う、次にバーリング
工程３により金属箔板を突出させる、次に断面略Ｌ字状
に成形４を行う、最後にトリム５を行い正極リングを金
属箔板から切断する。
【００１６】以上の工程により、外径１６ｍｍ，表面粗
さが平均粗さ５μｍの正極リングを製造し、この正極リ
ングを使用して、以下のようにして偏平型リチウム電池
を製作した。
さが平均粗さ５μｍの正極リングを製造し、この正極リ
ングを使用して、以下のようにして偏平型リチウム電池
を製作した。
【００１７】正極活物質としてＭｎＯ2 をこの正極リン
グに充填し、負極活物質として金属リチウム、電解液と
してプロピレンカーボネートおよび１，２−ジメトキシ
エタンの混合溶媒にＬｉＣｌＯ4 を溶解させたものをそ
れぞれ使用し、外径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍの電池を
組み立てた。この電池を実施例１の電池とする。
グに充填し、負極活物質として金属リチウム、電解液と
してプロピレンカーボネートおよび１，２−ジメトキシ
エタンの混合溶媒にＬｉＣｌＯ4 を溶解させたものをそ
れぞれ使用し、外径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍの電池を
組み立てた。この電池を実施例１の電池とする。
【００１８】（実施例２）次に、上記した正極リング製
造方法によって、外径１６ｍｍ，表面粗さが平均粗さ２
５μｍの正極リングを製造し、この正極リングを使用し
て実施例１と同様な条件で電池組立を行った。この電池
を実施例２とする。
造方法によって、外径１６ｍｍ，表面粗さが平均粗さ２
５μｍの正極リングを製造し、この正極リングを使用し
て実施例１と同様な条件で電池組立を行った。この電池
を実施例２とする。
【００１９】（実施例３）さらに、同様にして、外径１
６ｍｍ，表面粗さが平均粗さ５０μｍの正極リングを製
造し、実施例１と同様な条件で電池組立を行った。この
電池を実施例３とする。なお、表面粗さの測定はＪＩＳ
Ｂ００６５１に規定する触針式表面粗さ測定器を用い
て行った。
６ｍｍ，表面粗さが平均粗さ５０μｍの正極リングを製
造し、実施例１と同様な条件で電池組立を行った。この
電池を実施例３とする。なお、表面粗さの測定はＪＩＳ
Ｂ００６５１に規定する触針式表面粗さ測定器を用い
て行った。
【００２０】（比較例１）図２は従来の正極リングの製
造方法の工程を順次説明する図で、（ａ）は上から見た
図、（ｂ）は側面から見た図である。
造方法の工程を順次説明する図で、（ａ）は上から見た
図、（ｂ）は側面から見た図である。
【００２１】図２に示されるように、従来の方法は、位
置決めの穴あけ工程によりパイロット穴あけ１を行い、
次に内側ランス６を行い、次に外側ランス７を行う。次
に絞り工程８により凹状に絞り上げ、次に断面略Ｌ字状
になるように内径の穴あけ２を行い、最後にトリムを行
って正極リングを母材から切断する。この工程により製
造したものを比較例とする。
置決めの穴あけ工程によりパイロット穴あけ１を行い、
次に内側ランス６を行い、次に外側ランス７を行う。次
に絞り工程８により凹状に絞り上げ、次に断面略Ｌ字状
になるように内径の穴あけ２を行い、最後にトリムを行
って正極リングを母材から切断する。この工程により製
造したものを比較例とする。
【００２２】この製造方法によって、外径１６ｍｍ，表
面粗さが平均粗さ０．２μｍの正極リングを製造し、こ
の正極リングを用いて実施例１と同様な条件で電池組立
を行った。この電池を比較例１の電池とする。
面粗さが平均粗さ０．２μｍの正極リングを製造し、こ
の正極リングを用いて実施例１と同様な条件で電池組立
を行った。この電池を比較例１の電池とする。
【００２３】（比較例２）さらに、Ｎｉメッキを施した
金属箔板を使用し、上記比較例の製造方法で製造した正
極リングを、正極リング以外の条件を実施例１と同様な
条件で電池組立を行った。この電池を比較例２とする。
金属箔板を使用し、上記比較例の製造方法で製造した正
極リングを、正極リング以外の条件を実施例１と同様な
条件で電池組立を行った。この電池を比較例２とする。
【００２４】正極リング製造方法の違いによる、必要な
金属箔板のスリット幅は、図１および図２に示すよう
に、本発明では１８．０ｍｍ、比較例では２４．０ｍｍ
である。すなわち、外径１６．０ｍｍの正極リングを作
成するには、図２の比較例の方式を使用すると２４．０
ｍｍの材料スリット幅が必要であったのに対して、図１
の本発明の製造方法では１８．０ｍｍのスリット幅で実
施することができ、歩留まりが向上する。次に、上記し
た実施例および比較例の各電池を用いて初度の内部抵抗
を測定した結果を表１に示す。
金属箔板のスリット幅は、図１および図２に示すよう
に、本発明では１８．０ｍｍ、比較例では２４．０ｍｍ
である。すなわち、外径１６．０ｍｍの正極リングを作
成するには、図２の比較例の方式を使用すると２４．０
ｍｍの材料スリット幅が必要であったのに対して、図１
の本発明の製造方法では１８．０ｍｍのスリット幅で実
施することができ、歩留まりが向上する。次に、上記し
た実施例および比較例の各電池を用いて初度の内部抵抗
を測定した結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１に示すように、表面粗さが粗いほど内
部抵抗は減少していく方向にある。また、Ｎｉメッキを
行ったものも表面を粗くしたものと同様に内部抵抗が減
少している。次に、実施例および比較例の各電池を６０
℃に１００日間貯蔵したときの内部抵抗を表２に示す。
部抵抗は減少していく方向にある。また、Ｎｉメッキを
行ったものも表面を粗くしたものと同様に内部抵抗が減
少している。次に、実施例および比較例の各電池を６０
℃に１００日間貯蔵したときの内部抵抗を表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】表１に示す初度の内部抵抗では、表面粗さ
を粗くした本発明の実施例１〜３と、Ｎｉメッキを施し
た比較例２とでは、同等の内部抵抗であったが、表２に
示すように、貯蔵を行った場合には、比較例２の電池は
内部抵抗が著しき上昇している。これは、貯蔵したこと
によりＮｉが電解液中に溶出し、負極活物質表面に析出
して内部抵抗が上昇したものと考えられる。また、表面
粗さが粗いほど、貯蔵後も内部抵抗が低い結果になって
いる。
を粗くした本発明の実施例１〜３と、Ｎｉメッキを施し
た比較例２とでは、同等の内部抵抗であったが、表２に
示すように、貯蔵を行った場合には、比較例２の電池は
内部抵抗が著しき上昇している。これは、貯蔵したこと
によりＮｉが電解液中に溶出し、負極活物質表面に析出
して内部抵抗が上昇したものと考えられる。また、表面
粗さが粗いほど、貯蔵後も内部抵抗が低い結果になって
いる。
【００２９】さらに、内部抵抗を低下させるために伸延
度を上げて平均粗さ８０μｍ，１００μｍの表面粗さの
正極リングの製造を行ったが、平均粗さ５０μｍ以上の
表面粗さでは、正極リングの肉厚が薄くなり、強度が低
下して、正極活物質を充填したときに正極リングが割れ
てしまうという問題が発生した。また、表面粗さが平均
粗さ５μｍ以下の正極リングを作成するには、本発明の
製造方法では金属箔板を突出させるため非常に困難であ
った。よって、表面粗さは平均粗さ５μｍ〜５０μｍが
最も望ましい。
度を上げて平均粗さ８０μｍ，１００μｍの表面粗さの
正極リングの製造を行ったが、平均粗さ５０μｍ以上の
表面粗さでは、正極リングの肉厚が薄くなり、強度が低
下して、正極活物質を充填したときに正極リングが割れ
てしまうという問題が発生した。また、表面粗さが平均
粗さ５μｍ以下の正極リングを作成するには、本発明の
製造方法では金属箔板を突出させるため非常に困難であ
った。よって、表面粗さは平均粗さ５μｍ〜５０μｍが
最も望ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
で製造した正極リングを使用すれば、正極合剤との接触
面積が大きくなるので、電池内部抵抗が減少し、導電性
の向上した偏平型リチウム電池を得ることができる。ま
た、本発明の製造方法によれば、スリット幅の狭い金属
箔板で正極リングを製造することが可能なので、歩留ま
りの向上が図れる。
で製造した正極リングを使用すれば、正極合剤との接触
面積が大きくなるので、電池内部抵抗が減少し、導電性
の向上した偏平型リチウム電池を得ることができる。ま
た、本発明の製造方法によれば、スリット幅の狭い金属
箔板で正極リングを製造することが可能なので、歩留ま
りの向上が図れる。
【図１】本発明の正極リングの製造方法を示す図で、
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
【図２】従来の正極リングの製造方法を示す図で、
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図。
【図３】従来の扁平型リチウム電池の部分断面図。
１…パイロット穴あけ、２…内径穴あけ、３…バーリン
グ、４…成形、５…トリム、６…内側ランス、７…外側
ランス、８…絞り、１１…正極容器、１２…正極合剤、
１３…正極リング、１４…セパレーター、１５…負極活
物質、１６…負極容器。
グ、４…成形、５…トリム、６…内側ランス、７…外側
ランス、８…絞り、１１…正極容器、１２…正極合剤、
１３…正極リング、１４…セパレーター、１５…負極活
物質、１６…負極容器。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属箔板を打ち抜いて断面略Ｌ字状のリ
ングを形成する扁平型リチウム電池の正極リングの製造
方法において、金属箔板に上記断面略Ｌ字状の内径部に
相当する穴あけを行い、次に該穴あけ位置を中心に金属
箔板を上面又は下面から突出させるとともにその突出量
を調整して金属箔板の表面粗さが平均粗さ５μｍ〜５０
μｍになるようにし、続いてこの部分をＬ字状に成形
し、最後に成形した部分を金属箔板から切断することを
特徴とする扁平型リチウム電池の正極リングの製造方
法。 - 【請求項２】 正極合剤と正極容器底面に隣接した断面
略Ｌ字状の正極リングを備えた扁平型リチウム電池にお
いて、断面略Ｌ字状の正極リングが請求項１記載の製造
方法により製造した表面平均粗さ５μｍ〜５０μｍの正
極リングであることを特徴とする扁平型リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5739497A JP3410319B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 扁平型リチウム電池およびその正極リングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5739497A JP3410319B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 扁平型リチウム電池およびその正極リングの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255773A JPH10255773A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3410319B2 true JP3410319B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=13054417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5739497A Expired - Fee Related JP3410319B2 (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 扁平型リチウム電池およびその正極リングの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410319B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100570677B1 (ko) * | 2003-09-26 | 2006-04-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지 |
| JP4848622B2 (ja) * | 2004-06-04 | 2011-12-28 | パナソニック株式会社 | コイン形リチウム一次電池 |
| JP5706763B2 (ja) * | 2011-06-10 | 2015-04-22 | 日立マクセル株式会社 | 扁平形電池 |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP5739497A patent/JP3410319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10255773A (ja) | 1998-09-25 |
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