JP4106206B2 - Electrochemical cell - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は電気化学セルに関し、特に、組み立て及び分解が容易であり、電池材料の評価を効率的に行なえる電気化学セルに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電池材料の性能評価に使用される電気化学セルは、正極と負極をセパレーターを介して対向配置させてなる電極体の少なくとも一組を収納容器に配置し、蓋部をかぶせ、該収納部と蓋部を複数のネジにより締結して構成される。このような電気化学セルの例として、宝泉株式会社製のHSセル及び三極セルが挙げられる。これらのセルを組み立てる際には、ネジの片締めに起因する問題、例えば、電極部材間の接圧の偏り、電極間の距離の偏り、電極相互の位置ずれ、及びセルの不完全な密閉等が起きないように留意する必要がある。また、分解する際にも、複数のネジをゆるめなければならないので、手間を要し、電極の交換効率及び評価効率の点で改良の余地がある。
【0003】
また、円筒型電池における電極面積や厚み等の効果を評価する場合には、リボン状の電極体をスパイラル上に捲き回し、外装容器に充填後、負極端子と該外装容器、及び、正極端子とトップキャップとをそれぞれ溶接し、電解液を注液して、トップキャップを容器にかしめて電気化学セルとする。しかし、かしめる際には、液漏れ等の無いようシール剤を塗布して、かしめる角度を調節しなければならず、手間がかかる上に困難である。また、かしめた後に接触不良等の不具合を見出した場合には、トップキャップを壊さなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ネジ止め又はかしめ操作無く、容易且つ片締めなく組み立てることができ、分解も容易な電気化学セルを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は少なくとも1組の作用極と対極をセパレーターを介して対向配置してなる電極体、該電極体を収納するための収納容器及び該収納容器の蓋部からなる電気化学セルにおいて、該蓋部の面積と略同じ面積の押圧面を備える加圧手段をさらに備え、該押圧面により該蓋部の略全面を該収納容器側に押圧することにより該収納容器が密閉されることを特徴とする電気化学セルである。
上記発明の好ましい態様は以下のものである。
該加圧手段がハンドプレスまたは万力であることを特徴とする該電気化学セル。
該電極体が、少なくとも1つの参照極をさらに含み、且つ、該収納容器と該蓋部の間に少なくとも1個の胴部を有することを特徴とする該電気化学セル。
該電極体がスパイラル状電極体であることを特徴とする該電気化学セル。
該収納容器内に、該スパイラル状電極体を収納するための、電気絶縁性材料からなる中空柱状部材をさらに備え、及び、該中空柱状部材の上端面と該蓋部の間に導電性材料からなる弾性部材をさらに備え、該加圧手段により該蓋部を該収納容器側に押圧することによって、該電極体のリードの一つが該中空柱状部材の上端面上で該弾性部材と接圧され、且つ、該電極体の他のリードが該中空柱状部材の下端面の下側で該収納容器の底部と接圧されることを特徴とする該電気化学セル。
該電極体が板状構造を有し、且つ、該電極体と該蓋部との間に弾性部材をさらに備え、該加圧手段により該蓋部を該収納容器側に押圧することにより該弾性部材を介して、該作用極、該セパレーター及び該対極が相互に接圧されることを特徴とする該電気化学セル。
該弾性部材が導電性材料からなり、該加圧手段により該蓋部を該収納容器側に押圧することにより、該弾性部材が該電極体のリードの一つと接圧されることを特徴とする該電気化学セル。
該弾性部材が巻きバネであることを特徴とする該電気化学セル。
【0006】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の電気化学セルを図面を参照して説明する。
図1は、本発明の電気化学セルの一実施態様の正面図である。同図は、加圧手段1により、蓋部22が電極収納容器21の開放端に圧着されて、収納容器21が密閉されている状態を表す。該加圧手段1によれば、蓋と容器の複数のネジ孔を合わせて締結する煩わしさや、かしめる角度を調製する必要がない。また、一旦密閉した後に、何らかの不具合が検出された場合にも、加圧手段1を緩めるだけでセルを分解して不具合を直し、新たに組み立て直すことが容易にでき、複数のネジを緩めたり、かしめ部を破壊する煩わしさが無い。
【0007】
さらに、加圧手段1の押圧面の面積を蓋部22のそれとほぼ同じにして、蓋部22全面を押圧するようにすれば、セルの各部が均等に押圧される結果、ネジの片締め又はかしめ角度の傾きに起因する電極間の接圧状態の不均一性、液漏れ等を回避できる。該加圧手段1としては、公知のプレス機、例えばハンドプレス、クランクプレス、油圧プレス、水圧プレス、及び、万力などを用いることができる。なかでも、小型のハンドプレスおよび万力が使い易いので好ましい。また、加圧手段1には、圧力を正確に調整するための、圧力計を備えてもよい。なお、押圧の方向は上方からに限られず、下から押し上げる、または横方向に押圧してもよい。また、加圧手段1と蓋部22の間および加圧手段1と電極収納容器21の間を電気的に絶縁するためには、電気絶縁性材料、例えばポリプロピレン、のシートを挟んでもよく、あるいは、電極収納容器22をポリプロピレン製等の外装ケース3に収納してもよい。
【0008】
図2は、電極収納容器21および蓋部22からなる電気化学セル本体2の一実施態様の断面図である。電極収納容器21内に電極体が収納される。収納容器21および蓋部22の形状および構成材料には特に制限はなく、金属製、プラスチック製、またはセラミック製の円筒、角柱形状であってよい。収納容器21及び蓋部22を、例えばSUS316等の金属製にすれば、それぞれを電極リードにすることができるので好ましい。さらに、みのむしクリップ等で挟み易いように、収納容器21及び蓋部22にネジ製の外部端子51および52を設けてもよい。好ましくは、電極収納容器21の外部端子51に作用極を、蓋部22の外部端子52に対極を接続させる。外部端子は、構成する電池の電解液、及びセル電圧等に依存して、腐食、反応、及び溶解等の無い材料を適宜選択して構成することができる。
【0009】
電極収納容器21と蓋部22との間の密閉性を高めるために、O−リング7を用いることが望ましい。O−リング7は、高い弾性率、および耐電解液性を有する材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ブチルゴム(IIR)、エチレン/プロピレン/ジエン三元共重合体(EPDM)からなることが好ましい。電極収納容器21と蓋部22をプラスチックで構成する場合には、O−リング等を使用する代わりに、容器及び蓋部の端部を夫々テーパー状のオスとメスにして密閉するようにしてもよい。
【0010】
電極収納容器21と蓋部22を電極リードとして用いる場合、これらが互いに電気的に絶縁されるように、収納容器21と蓋部22との間に、スペーサー6をさらに用いる。該スペーサー6は、電気絶縁性、好ましくは例えばポリプロピレン、から構成してよい。該スペーサーを使用すれば、電極収納容器21と蓋部22の隙間を平行にして圧力が均一に加わるようにするパッキングとしても作用するので好ましい。
【0011】
図3は、電極収納容器21と蓋部22の間に胴部23を有する本発明におけるセルの一態様を示す。本態様は、電極体が少なくとも1つの参照極をさらに有する3極の構成である場合に適し、電極収納容器21、蓋部22、及び胴部23のそれぞれを作用極、対極、および参照極リードとすることができる。上述したように、クリップ等で挟み易いように、外部端子51、52、53を設けることが好ましい。好ましくは、各外部端子51〜53を、それぞれ2個ずつ、より好ましくは3個ずつ設ける。各外部端子を複数にすることで、任意の2極間の電位をモニターする際、該外部端子にみのむしクリップ等を固定すればレコーダーのプラス端子およびマイナス端子へ入力することができ、配線が楽に行なえるので便利である。図3に示す実施態様において、ネジ511及び531は、それぞれ作用極及び参照極からのリード又は集電体端子を固定するするために用いられる。
【0012】
図4は本発明のセルに収納される電極体の一態様であるスパイラル状電極体を示す。同図においてスパイラル状電極体8は、少なくとも1組の作用極(負極)81及び対極(正極)82、及び各々の集電体85及び86にリード811及び821を夫々溶接したものを、セパレータ83を挟んで重ね、巻き回して作られる。該スパイラル状電極体8は参照極を含んでもよい。
【0013】
スパイラル状電極体8を収納容器21に収納する場合には、収納容器21の底部に、一のリード、例えばリード811を接続し、他のリード821を蓋部22に接続させて収納することができる。この時、集電体85からのリードは、リード固定治具511に固定されて、該リード固定治具511を介して外部端子51に接続されてもよい。該電極体8は、そのままで、又はセパレーターを巻いて収納してよいが、好ましくは図5に示すように、電極収納容器21に収納される中空柱状部材であって、電気絶縁性材料、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、からなる中空柱状部材4の該中空部にスパイラル状電極体8を収納したものを収納容器21に収納する。中空柱状部材4を用いれば作業性が良くなり好ましい。
【0014】
さらに好ましくは、図5に示すように、中空柱状部材4の上端面上と蓋部22の間に弾性部材10を備え、蓋部22を加圧手段1で電極収納容器21側へ押圧することによって、弾性部材10が中空柱状部材4を押圧し、該中空柱状部材4の下端面で作用極リード811が電極収納容器21の底部に押さえつけられて容器21と接圧されるようにする。特に好ましくは、弾性部材10が導電性材料からなり、蓋部22を加圧手段1で収納容器21側へ押圧することによって、対極リード812が中空柱状部材4の上端面上で弾性部材10と接触させられて、蓋部22へと導通される。なお、図5において、中空柱状部材4及び電極体8の高さは収納容器21の深さと同じであるが、必ずしも同じである必要はなく、中空柱状部材4の高さは電極体8の高さ以上で収納容器21の深さ以下の間で変えてよい。又、中空柱状部材4の中空部の形状は、その内部に収納する電極体の形状に合わせて、円柱状又は四角柱状等であってよい。
【0015】
弾性部材10としては、各種のバネ、例えば巻きバネ、板バネ、棒バネ、輪バネ、柱形状のプラスチックもしくはゴム、複数のパッキングを重ねたもの等を用いることができるが、好ましくは、金属製の巻きバネが用いられる。さらに、電気抵抗を下げるために、表面にアルミニウム、ニッケル等のめっきを施してもよく、その際、構成する電池の電解液、及びセル電圧等に依存して、腐食、反応、及び溶解等の無い物質を適宜選択することができる。
【0016】
図6は、本発明のセルに収納される電極体の他の態様である板状電極体の断面図である。同図において、板状電極体9の作用極91と対極92がセパレーター94を介して対向配置される。好ましくは、参照極93を有し、作用極91と参照極93が、例えばポリプロピレン製の電気絶縁性層991を挟んで配置される。各電極91〜93は、集電体95〜97を介して、外部端子51〜53にそれぞれ接続される。この時、集電体95、97からのリードは、リード固定治具531、511に夫々固定されて、外部端子53、51に夫々接続されてもよい。
【0017】
板状電極体9は、複数組の作用極と対極及び参照極からなってよい。例えば図7は、2組の作用極と対極を接続して電極体を構成する場合の断面図である。同図において、並列接続する場合には、作用極911と912の端子を接続し、対極921と922の端子を接続し、及び対極922と参照極93の間を板状体991で電気的に絶縁する。作用極911と912の間は、板状体991で絶縁してもよいが、直接接圧させ又は板状体991に代えて導電体を挟むことで、より容易に並列接続を得ることができる。一方、直列接続する際には作用極911と対極922とを接続する。又は、図7において作用極912と対極922の位置を入れ替えて、該対極922と作用極911とを板状体991に代えて導電体を介して重ねることで、より容易に直列接続を得ることができる。なお、これらの電極配置の態様に応じて、ゲル系の電解液を用いる等により、各電極の組毎の電解液が相互に混じり合わないようにする。
【0018】
図8は、板状電極体9が収納された状態を示す。加圧手段1により蓋部22を押圧すると、蓋部22と板状電極体9の間に配置された弾性部材10を介して板状電極体9が押圧されて、各電極とセパレーターとの間、及び各電極と集電体との間の接圧が達成される。同時に、板状電極体9がセル内で固定される。このように、押圧操作のみにより、従来、複数のネジ止め操作で固定及び接圧を行なっていたのに比べてより均一な接圧をより容易に達成することができる。弾性部材10としては、既に述べたように各種のバネ、柱形状のプラスチックもしくはゴム、複数のパッキングを重ねたもの等を用いることができる。好ましくは、巻きバネが用いられる。該バネの直径、およびバネ定数を適宜選択することにより、実際の円筒型電池やコイン型電池において電極にかかる荷重、および電極間距離に設定することができる。また、弾性部材10からの圧力を、電極体に均一に伝えるために、電極体の上に図7に示す板状部材992を置いてもよい。板状電極体9の板状部材992は、適度な硬さを有する物質からなっていればよく、例えば、ポリプロピレン製であってよい。
【0019】
好ましくは、弾性部材10が導電性材料、例えば金属からなり、電極リードとして用いられる。図9は図8の電極体9の拡大断面図である。同図において、対極92の集電体96の端子が、ポリプロピレン製の板状部材992の裏側へと伸ばされており、加圧手段1で蓋部22を収納容器21側に押圧すると、弾性部材10が該集電体端子を上から押さえ、対極92と蓋部22とを導通させる。
【0020】
なお、板状電極体9も、スパイラル状電極体8と同様に、該電極体を収納するための中空柱状部材4を用いて収納すれば、電極部材相互の位置ずれや、電極と容器21との接触を回避することができるので好ましい。
【0021】
本発明における電極体の構成材料には特に制限はなく、種々の組合わせを使用することができる。有機電解液電池、例えば、リチウムイオン電池の負極材料を評価する場合には、作用極81に炭素系材料、例えば天然黒鉛、不定形炭素等、有機高分子焼成体等の負極材料からなる電極、または、リチウム遷移金属化合物、二酸化マンガン、フッ化黒鉛等の正極材料を用い、対極82及び参照極83にリチウム金属箔、炭素などを用いる。また、セパレーター84としてはガラス繊維からなる不織布又はポリエチレン等のポリオレフィン系微孔性フィルム用いることができる。水系電池の場合には、作用極81として水酸化ニッケル、対極82として水酸化カドミウムを用いたNi−Cd電池系や、作用極81および対極82に活性炭を用いた水系キャパシタも構成することができる。集電体としては、ステンレススチール(オーステナイト系、フェライト系等)、スチール、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、炭素からなるメッシュ又は箔など、構成する電池の電解液、及びセル電圧等に依存して、腐食、反応、及び溶解等の無い材料を適宜選択することができる。
【0022】
尚、セル内部にガスが発生し、セル内の圧力が高くなる場合には、蓋部22に安全機構、例えば、蓋部22の一部に孔を貫通させ、Al−PETおよびAl−PPなどのラミネートフィルムの樹脂面を蓋部22に接触させて置き、ホットプレスにより該孔を塞いでなる安全弁、又は、圧力弁を備えることが好ましい。
【0023】
以下に、本発明の実施例を示す。
実施例1
アルゴンボックス中で、下記のリチウムイオン電池を収納した電気化学セルを組み立てた。厚さ5mmのフェノール樹脂成形板をシリコニット電気炉中に入れ、窒素雰囲気下で、50℃/時間の速度で500℃まで昇温し、更に、10℃/時間の速度で 650℃まで昇温して熱処理して合成したポリアセン(PAS)を、ディスクミルで粉砕して、平均粒径約7μmの粉体とした。このPAS粉体のH/C比は0.22であった。次に、該PAS粉体100重量部と、アセチレンブラック10重量部とポリフッ化ビニリデン粉末10重量部をN−メチルピロリドン120重量部に溶解した溶液を十分に混合してスラリーを得た。該スラリーを厚さ20μmの銅箔の片面に塗布してプレスし、厚さ110μmのPAS作用極91を得た。これを15×20mmの大きさにカットし、SUSメッシュ集電体95に重ねた。
参照極93は、SUSメッシュ集電体97の上に、厚さ200μm、15×20mmの大きさの金属リチウムを圧着して調製した。また、対極92は、SUSメッシュ集電体96の上に、厚さ200μm、15×20mmの大きさの金属リチウムを圧着して調製した。
電解液として、プロピレンカーボネートに六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/lの濃度で溶解させた溶液を用いた。セパレーター94として、ガラス繊維からなるフェルトを用いた。なお、集電体95および97は、厚さ2mmのポリプロピレン製電気絶縁層991の両面にそれぞれ固定し、SUSメッシュ集電体96は、厚さ5mmのポリプロピレン製板992の片面からその裏面へと、折り曲げた。
電極収納容器21の底にセパレーター94を敷き、その上にリチウム金属面を下側にして参照極93、ポリプロピレン板991、銅箔面を下側にしてPAS作用極91、セパレーター94、リチウム金属面を下側にして対極92、および厚さ5mmのポリプロピレン製板状部材992の順に積層した。作用極91の集電体95を外部端子51に接続後、電極収納容器21の上端にポリプロピレン製スペーサー6とブチルゴム製O−リング7を置き、胴部23を重ね、参照極93の集電体97を外部端子53に接続した。次いで、電極収納容器21と胴部23の積層体を外装ケース3に入れ、電解液を注入し、ベルジャーをかぶせて減圧下で電解液をセパレーター94及び作用極95に充分含浸させた。
次いで、胴部23の上端にポリプロピレン製スペーサー6とブチルゴム製O−リング7を置き、ポリプロピレン製板状部材992の上にSUS製巻きバネ10を置き、その上に蓋部22を乗せて、上からハンドプレス1で下方に圧縮して、胴部23の上端に密着させた。
上記電気化学セルの組み立ては、作業性の悪いアルゴンボックス中でも約5分しかかからず、容易に行なうことができた。
【0024】
比較例1
実施例と同様の電極体を用い、ネジで4点を固定するタイプの電気化学セルを組み立てた。電極収納容器と蓋部の4つのネジ孔を一致させるのが困難であり、組み立てに10分以上かかった。
【0025】
実施例2
円筒型のリチウムイオン電池を作成した。アルミ箔の両面にLiCoO2を塗布し、非塗布部にアルミリード821を超音波溶接して対極(正極)82を調製した。銅箔の両面にグラファイトを塗付し、非塗布部にニッケルリード811を超音波溶接して作用極(負極)81を調製した。作用極81と対極82をセパレーター83を介して重ねて巻き回し、スパイラル状電極8を得た。
収納容器21内に管形状のポリプロピレン製中空柱状部材4を挿入し、その中にスパイラル状電極8を入れ、ニッケルリード811を、収納容器21底部と中空柱状部材4の下端面との間に配置し、中空柱状部材4が押圧されることによって、ニッケルリード811が収納容器21と電気的に接続されるようにした。一方、アルミリード821は、図5に示すように、蓋部22を押圧することにより、巻きバネ10と中空柱状部材4の上端面との間に挟まれて、巻きバネ10を介して蓋部22に電気的に接続するよう折り曲げた。電極収納容器21を外装ケース3に挿入後、実施例1と同様の電解液を注入し、ベルジャーをかぶせて減圧下で作用極81、対極82及びセパレーター83に電解液を充分含浸させ後、中空柱状部材4の上端面のアルミリード811上に巻きバネ10を、さらにその上に蓋部22を乗せて、ハンドプレス1で下方に押し、蓋部22を収納容器21の上端に密着させて円筒型電池評価用セルを得た。
上記組み立てを10本行なった。電極の巻き取りを失敗して、電池にすることができなかった1本を除き、総て良好な電池となった。1本あたりの組み立て所要時間は、約40分であった。
【0026】
比較例2
実施例2と同様のスパイラル状電極を、外装缶に入れ、負極のニッケルリードを缶底部に抵抗溶接して、缶上部をネッキングした。次に、缶上部にガスケットを装着後、正極のアルミリードをトップキャップに超音波溶接した。電解液を注液後、トップキャップと缶にかしめて、円筒型電池を得た。この組み立てを10本行なったが、リードの溶接不良が3本、液漏れが2本、巻き取り不良が1本、巻に挿入できなかったものが2本あり、最終的に電池となったのは、2本であった。1本あたりの組み立て所要時間は、約1時間であった。
【0027】
【発明の効果】
本発明の電気化学セルは、加圧手段を用いることにより、組み立てが容易で、且つ、各電池部材間が均一に接圧される。また、分解も容易であるから、電極の交換等も容易にできる。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気化学セルの一実施態様の斜視図である。
【図2】 本発明における電気化学セル本体の一実施態様の断面図である。
【図3】本発明における電気化学セル本体の他の実施態様の断面図である。
【図4】本発明におけるスパイラル状電極体の斜視図である。
【図5】スパイラル状電極体が電気化学セルに収納された状態を表す断面図である。
【図6】本発明の電気化学セルにおける板状電極体の一態様の断面図である。
【図7】本発明の電気化学セルにおける板状電極体の他の態様の断面図である。
【図8】板状電極体が電気化学セルに収納された状態を表す断面図である。
【図9】図8における板状電極体の拡大断面図である。
【0029】
【符号の説明】
1 加圧手段
2 電気化学セル本体
21 電極収納容器
22 蓋部
23 胴部
3 外装ケース
4 中空柱状部材
51〜53 外部端子
511及び531 リード固定治具
6 スペーサー
7 O−リング
8 スパイラル状電極体
81 作用極
82 対極
83 セパレーター
85及び86 集電体
811 作用極リード
821 対極リード
9 板状電極体
91 作用極
92 対極
93 参照極
94 セパレーター
95〜97 集電体
911及び912 作用極
921及び922 対極
991 電気絶縁性層
992 板状部材
10 弾性部材[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electrochemical cell, and more particularly, to an electrochemical cell that is easy to assemble and disassemble and can efficiently evaluate battery materials.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrochemical cell used for performance evaluation of battery materials has at least one set of electrode bodies in which a positive electrode and a negative electrode are arranged to face each other with a separator placed in a storage container, and a cover is placed on the storage cell. And the lid portion are fastened by a plurality of screws. Examples of such electrochemical cells include HS cells and triode cells manufactured by Hosen Co., Ltd. When assembling these cells, problems caused by screw tightening, such as uneven contact pressure between electrode members, uneven distance between electrodes, misalignment between electrodes, and incomplete sealing of cells, etc. It is necessary to be careful so that this does not occur. Also, when disassembling, since a plurality of screws must be loosened, it takes time and there is room for improvement in terms of electrode replacement efficiency and evaluation efficiency.
[0003]
Further, when evaluating the effects such as the electrode area and thickness in the cylindrical battery, the ribbon-shaped electrode body is rolled on a spiral and filled in the outer container, and then the negative electrode terminal, the outer container, and the positive electrode terminal The top cap is welded to each other, an electrolytic solution is injected, and the top cap is caulked in a container to form an electrochemical cell. However, when caulking, it is necessary to apply a sealing agent so as not to leak liquid and adjust the caulking angle, which is troublesome and difficult. In addition, if a defect such as poor contact is found after caulking, the top cap must be broken.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrochemical cell that can be assembled easily and without clamping, without screwing or caulking, and can be easily disassembled.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to an electrode body in which at least one set of working electrode and counter electrode are arranged to face each other via a separator, a storage container for storing the electrode body, and an electrochemical cell including a lid portion of the storage container. lid unit area and further comprising a substantially pressurizing means comprising a pressing surface of the same area of that said container is sealed by pressing substantially the whole surface of the lid portion to the container side by the pressing surface It is the electrochemical cell characterized.
Preferred embodiments of the invention are as follows.
The electrochemical cell, wherein the pressurizing means is a hand press or a vise.
The electrochemical cell, wherein the electrode body further includes at least one reference electrode, and has at least one barrel portion between the storage container and the lid portion.
The electrochemical cell, wherein the electrode body is a spiral electrode body.
The storage container further includes a hollow columnar member made of an electrically insulating material for storing the spiral electrode body, and a conductive material is formed between the upper end surface of the hollow columnar member and the lid portion. And pressing one of the leads of the electrode body against the elastic member on the upper end surface of the hollow columnar member. The electrochemical cell is characterized in that the other lead of the electrode body is brought into contact with the bottom of the storage container below the lower end surface of the hollow columnar member.
The electrode body has a plate-like structure, and further includes an elastic member between the electrode body and the lid portion, and the elastic body is pressed by pressing the lid portion toward the storage container by the pressurizing means. The electrochemical cell, wherein the working electrode, the separator, and the counter electrode are brought into contact with each other through a member.
The elastic member is made of a conductive material, and the elastic member is brought into contact with one of the leads of the electrode body by pressing the lid portion toward the storage container by the pressing means. The electrochemical cell.
The electrochemical cell, wherein the elastic member is a wound spring.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the electrochemical cell of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of one embodiment of the electrochemical cell of the present invention. The figure shows a state in which the
[0007]
Furthermore, if the area of the pressing surface of the pressurizing
[0008]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment of the electrochemical cell
[0009]
In order to improve the sealing property between the
[0010]
When the
[0011]
FIG. 3 shows an embodiment of a cell according to the present invention having a
[0012]
FIG. 4 shows a spiral electrode body which is an embodiment of the electrode body housed in the cell of the present invention. In the figure, a
[0013]
When the
[0014]
More preferably, as shown in FIG. 5, the
[0015]
As the
[0016]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a plate electrode body which is another embodiment of the electrode body housed in the cell of the present invention. In the same figure, the working
[0017]
The
[0018]
FIG. 8 shows a state in which the
[0019]
Preferably, the
[0020]
If the plate-
[0021]
There is no restriction | limiting in particular in the constituent material of the electrode body in this invention, A various combination can be used. When evaluating a negative electrode material of an organic electrolyte battery, for example, a lithium ion battery, an electrode made of a negative electrode material such as a carbon-based material, for example, natural graphite, amorphous carbon, etc. Alternatively, a positive electrode material such as a lithium transition metal compound, manganese dioxide, or fluorinated graphite is used, and a lithium metal foil, carbon, or the like is used for the
[0022]
In addition, when gas is generated inside the cell and the pressure in the cell becomes high, a safety mechanism, for example, a hole is made to penetrate a part of the
[0023]
Examples of the present invention are shown below.
Example 1
In an argon box, an electrochemical cell containing the following lithium ion battery was assembled. Put a 5mm thick phenolic resin molded board in a siliconit electric furnace, raise the temperature to 500 ° C at a rate of 50 ° C / hour in a nitrogen atmosphere, and further raise the temperature to 650 ° C at a rate of 10 ° C / hour. The polyacene (PAS) synthesized by heat treatment was pulverized by a disk mill to obtain a powder having an average particle size of about 7 μm. The H / C ratio of this PAS powder was 0.22. Next, 100 parts by weight of the PAS powder, 10 parts by weight of acetylene black, and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride powder were sufficiently mixed with 120 parts by weight of N-methylpyrrolidone to obtain a slurry. The slurry was applied to one side of a 20 μm thick copper foil and pressed to obtain a
The
As an electrolytic solution, a solution in which lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in propylene carbonate at a concentration of 1 mol / l was used. As the
A
Next, the
The assembly of the electrochemical cell took only about 5 minutes even in an argon box with poor workability, and could be easily performed.
[0024]
Comparative Example 1
Using the same electrode body as in the example, an electrochemical cell of a type that fixes four points with screws was assembled. It was difficult to match the four screw holes of the electrode container and the lid, and the assembly took 10 minutes or more.
[0025]
Example 2
A cylindrical lithium ion battery was prepared. LiCoO 2 was applied to both surfaces of the aluminum foil, and an
A tubular polypropylene
Ten assemblies were assembled. All of the batteries were good except for one that failed to be wound up due to electrode winding failure. The assembly time per piece was about 40 minutes.
[0026]
Comparative Example 2
A spiral electrode similar to that in Example 2 was placed in an outer can, and a nickel lead as a negative electrode was resistance-welded to the bottom of the can to neck the top of the can. Next, after mounting a gasket on the top of the can, the positive electrode aluminum lead was ultrasonically welded to the top cap. After injecting the electrolytic solution, it was caulked into a top cap and a can to obtain a cylindrical battery. This assembly was done 10 times, but there were 3 lead welding defects, 2 liquid leaks, 1 winding failure, 2 things that could not be inserted into the winding, and finally it became a battery. Was two. The assembly time per piece was about 1 hour.
[0027]
【The invention's effect】
The electrochemical cell of the present invention is easy to assemble by using the pressurizing means, and the battery members are contacted uniformly. Further, since the disassembly is easy, the exchange of the electrodes can be easily performed.
[0028]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of an electrochemical cell of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of an electrochemical cell body in the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of an electrochemical cell body according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a spiral electrode body in the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a spiral electrode body is housed in an electrochemical cell.
FIG. 6 is a cross-sectional view of one embodiment of a plate electrode body in the electrochemical cell of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the plate electrode body in the electrochemical cell of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where a plate electrode body is housed in an electrochemical cell.
9 is an enlarged cross-sectional view of the plate electrode body in FIG.
[0029]
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
511 and 531
911 and 912 working electrode
921 and 922 counter electrode
991 Electrical insulating layer
992
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