JP4122567B2 - 密閉型電池およびその製造方法 - Google Patents
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池、特にリチウムイオン二次電池等の高エネルギー密度を有する電池の特性，安全性，生産性の改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、これらの密閉型電池は、例えば正極板と負極板をセパレータを間に介して渦巻状に巻回した極板群が円筒形の電池ケースの中でほどけることによる極板のずれ等を防ぐために、図３に示すように、ポリプロピレン，ポリエチレン等のテープ１で極板群２の最外周のセパレータ面の中央部付近の１ヶ所を巻いて固定した構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、極板群２がほどけないようポリプロピレン，ポリエチレン等のテープ１で極板群２の最外周のセパレータ面をきっちりと固定していたため、セパレータと極板が密着して、電解液の保液性が低下し、電池の充放電サイクル特性を悪化させていた。また、テープ１での極板群２の固定は、製造上、テープ１で固定するための設備を要するだけでなく、部品点数を増すことになっていた。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、極板のずれを防ぐとともに、電解液の保液性を向上させることによって、優れた電池特性をもった密閉型電池およびその製造方法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】
上記目的を達成するために本発明は、正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回した極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けた構造としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１および請求項２に記載の発明は、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けた構造を有することで、極板のずれを防ぐとともに、セパレータ面の止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差が生じ、セパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になるので、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の正極板と負極板間の電解液の保液性が高まり、充放電サイクル特性を向上させることができる。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、極板群を構成した後、極板群を回転させながら、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設ける製造方法とするものであり、極板群の固定を迅速かつ確実に行うことができる。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の製造方法のうち、特に極板群の固定を行うために熱溶着でセパレータ面より窪んだ止め部を設けるものであり、極板群を固定するための新たな部品，設備を要しないため、生産性向上，低コストにすることが可能になる。
【０００９】
以下、図面とともに本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）に本発明で作製した正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 、負極活物質としてカーボンを使用した円筒形リチウムイオン二次電池の電池ケースを一部切除した斜視図を示す。（ｂ）は（ａ）の極板群の側面図である。図中、３は電池ケース、４は封口板、５は極板群、６は極板群５を固定する機能を有するようにセパレータ面より窪んで設けた止め部である。極板群５は正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回したものである。そして、前記極板群５のセパレータの最外周面には、図１（ｂ）に示すように上部、下部の２ヶ所以上を極板群５を回転させながら熱溶着によってセパレータ面より窪んだ止め部６を設けてある。なお、ここで使用した正極板の幅寸法は５３．０ｍｍ、負極板の幅寸法は５５．０ｍｍ、セパレータの幅寸法は５８．０ｍｍであり、極板群５の止め部６を設けた部分の外径は１６．４ｍｍ、止め部６を設けていない部分の極板群５の外径は１６．６ｍｍである。
【００１０】
（実施の形態２）
極板群５の固定を、図２に示すような上部から下部までセパレータ面より窪んだ螺旋状の止め部７をセパレータの最外周面に熱溶着で設けた以外は、実施の形態１と同様にして電池の作製を行った。
【００１１】
本発明の効果を確認するため、実施の形態１で作製した電池と実施の形態２で作製した電池、および比較例として極板群の固定を図３に示すようなポリプロピレン製の粘着性のテープ１を用いてセパレータの最外周面を固定し、電池を作製したものについて充放電サイクル特性を調べた。その結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
これらの結果より、比較例に対して実施の形態１，実施の形態２では、充放電サイクル特性が明らかに向上していることがわかる。
【００１４】
上記のような検討を円筒密閉型電池以外の角型等の電池についても実施したところ、どのような形状をした極板群であっても、極板群の最外周のセパレータ面の上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面の上部から下部までセパレータ面より窪んだ螺旋状の止め部を設けた構造を有することで、極板のずれを防ぐとともに、セパレータ面において止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差が生じ、セパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になり、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の正極板と負極板間の電解液の保液性を高め、充放電サイクル特性を向上させることが可能となることがわかった。
【００１５】
また、その効果は極板群の極板の幅が大きくなればなるほど、極板群の巻数が多くなればなるほど顕著であった。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差を生じさせることでセパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になり、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の電解液の保液性を高め、充放電サイクル特性を向上させることが可能である。また、極板群の構成後、極板群を回転させながら、極板群の最外周のセパレータ面を熱溶着させてセパレータ面より窪んだ止め部を設けることで、極板群を固定するための部品ならびにその部品を扱う設備を要しないため、生産性向上，低コストにすることが可能となり、優れた電池特性を持った円筒密閉型電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）本発明の実施の形態１に用いた円筒形リチウムイオン二次電池の電池ケースの一部を切除した斜視図
（ｂ）（ａ）の極板群の側面図
【図２】 本発明の実施の形態２における螺旋状の止め部を設けた極板群の側面図
【図３】 比較例における従来のテープを巻いた極板群の側面図
【符号の説明】
１ テープ
２，５ 極板群
３ 電池ケース
４ 封口板
６ 止め部
７ 螺旋状の止め部
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池、特にリチウムイオン二次電池等の高エネルギー密度を有する電池の特性，安全性，生産性の改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、これらの密閉型電池は、例えば正極板と負極板をセパレータを間に介して渦巻状に巻回した極板群が円筒形の電池ケースの中でほどけることによる極板のずれ等を防ぐために、図３に示すように、ポリプロピレン，ポリエチレン等のテープ１で極板群２の最外周のセパレータ面の中央部付近の１ヶ所を巻いて固定した構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、極板群２がほどけないようポリプロピレン，ポリエチレン等のテープ１で極板群２の最外周のセパレータ面をきっちりと固定していたため、セパレータと極板が密着して、電解液の保液性が低下し、電池の充放電サイクル特性を悪化させていた。また、テープ１での極板群２の固定は、製造上、テープ１で固定するための設備を要するだけでなく、部品点数を増すことになっていた。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、極板のずれを防ぐとともに、電解液の保液性を向上させることによって、優れた電池特性をもった密閉型電池およびその製造方法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】
上記目的を達成するために本発明は、正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回した極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けた構造としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１および請求項２に記載の発明は、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けた構造を有することで、極板のずれを防ぐとともに、セパレータ面の止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差が生じ、セパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になるので、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の正極板と負極板間の電解液の保液性が高まり、充放電サイクル特性を向上させることができる。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、極板群を構成した後、極板群を回転させながら、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設ける製造方法とするものであり、極板群の固定を迅速かつ確実に行うことができる。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の製造方法のうち、特に極板群の固定を行うために熱溶着でセパレータ面より窪んだ止め部を設けるものであり、極板群を固定するための新たな部品，設備を要しないため、生産性向上，低コストにすることが可能になる。
【０００９】
以下、図面とともに本発明の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）に本発明で作製した正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 、負極活物質としてカーボンを使用した円筒形リチウムイオン二次電池の電池ケースを一部切除した斜視図を示す。（ｂ）は（ａ）の極板群の側面図である。図中、３は電池ケース、４は封口板、５は極板群、６は極板群５を固定する機能を有するようにセパレータ面より窪んで設けた止め部である。極板群５は正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回したものである。そして、前記極板群５のセパレータの最外周面には、図１（ｂ）に示すように上部、下部の２ヶ所以上を極板群５を回転させながら熱溶着によってセパレータ面より窪んだ止め部６を設けてある。なお、ここで使用した正極板の幅寸法は５３．０ｍｍ、負極板の幅寸法は５５．０ｍｍ、セパレータの幅寸法は５８．０ｍｍであり、極板群５の止め部６を設けた部分の外径は１６．４ｍｍ、止め部６を設けていない部分の極板群５の外径は１６．６ｍｍである。
【００１０】
（実施の形態２）
極板群５の固定を、図２に示すような上部から下部までセパレータ面より窪んだ螺旋状の止め部７をセパレータの最外周面に熱溶着で設けた以外は、実施の形態１と同様にして電池の作製を行った。
【００１１】
本発明の効果を確認するため、実施の形態１で作製した電池と実施の形態２で作製した電池、および比較例として極板群の固定を図３に示すようなポリプロピレン製の粘着性のテープ１を用いてセパレータの最外周面を固定し、電池を作製したものについて充放電サイクル特性を調べた。その結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
これらの結果より、比較例に対して実施の形態１，実施の形態２では、充放電サイクル特性が明らかに向上していることがわかる。
【００１４】
上記のような検討を円筒密閉型電池以外の角型等の電池についても実施したところ、どのような形状をした極板群であっても、極板群の最外周のセパレータ面の上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けた構造、あるいは極板群の最外周のセパレータ面の上部から下部までセパレータ面より窪んだ螺旋状の止め部を設けた構造を有することで、極板のずれを防ぐとともに、セパレータ面において止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差が生じ、セパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になり、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の正極板と負極板間の電解液の保液性を高め、充放電サイクル特性を向上させることが可能となることがわかった。
【００１５】
また、その効果は極板群の極板の幅が大きくなればなるほど、極板群の巻数が多くなればなるほど顕著であった。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部とその止め部がないセパレータ面との間に段差を生じさせることでセパレータと極板の密着を防ぎ、電解液の保液性を向上させることが可能になり、電池の充放電サイクルにおける極板の膨張，収縮時の電解液の保液性を高め、充放電サイクル特性を向上させることが可能である。また、極板群の構成後、極板群を回転させながら、極板群の最外周のセパレータ面を熱溶着させてセパレータ面より窪んだ止め部を設けることで、極板群を固定するための部品ならびにその部品を扱う設備を要しないため、生産性向上，低コストにすることが可能となり、優れた電池特性を持った円筒密閉型電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）本発明の実施の形態１に用いた円筒形リチウムイオン二次電池の電池ケースの一部を切除した斜視図
（ｂ）（ａ）の極板群の側面図
【図２】 本発明の実施の形態２における螺旋状の止め部を設けた極板群の側面図
【図３】 比較例における従来のテープを巻いた極板群の側面図
【符号の説明】
１ テープ
２，５ 極板群
３ 電池ケース
４ 封口板
６ 止め部
７ 螺旋状の止め部
Claims (4)
- 正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回した極板群と、電解液を収容した電池ケースを密閉する封口板を備えた密閉型電池において、前記極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部を設けたことを特徴とする密閉型電池。
- 正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻状に巻回した極板群と、電解液を収容した電池ケースを密閉する封口板を備えた密閉型電池において、前記極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けたことを特徴とする密閉型電池。
- 正極板，負極板およびセパレータからなる極板群と電解液を収容した電池ケースを密閉する封口板を備えた密閉型電池の製造方法において、正極板，負極板およびセパレータからなる極板群を構成した後、極板群を回転させながら、極板群の最外周のセパレータ面においてその上部と下部を含む２ヶ所以上にセパレータ面より窪んだ止め部、あるいは極板群の最外周のセパレータ面においてその上部から下部までセパレータ面より螺旋状に窪んだ止め部を設けることを特徴とする密閉型電池の製造方法。
- 前記止め部を、極板群の最外周のセパレータ面を熱溶着させることにより設けることを特徴とする請求項３記載の密閉型電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711898A JP4122567B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 密閉型電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14711898A JP4122567B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 密閉型電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11339840A JPH11339840A (ja) | 1999-12-10 |
| JP4122567B2 true JP4122567B2 (ja) | 2008-07-23 |
Family
ID=15422946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14711898A Expired - Fee Related JP4122567B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 密閉型電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006302800A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウムイオン二次電池 |
| KR101982102B1 (ko) * | 2015-07-17 | 2019-05-24 | 주식회사 엘지화학 | 2차전지 |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP14711898A patent/JP4122567B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11339840A (ja) | 1999-12-10 |
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