JP4218071B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した電極体を電池缶内に収納した非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の非水電解液二次電池を構成する電極体の一例を示す平面図である。
従来この種の非水電解液二次電池の電極体１は、図４に示すように、正極２の一端に正極リード９を取り付けると共に、負極３の一端に負極リード（図示せず）を取り付け、正極リード９が最内周に、負極リードが最外周に位置するように渦巻状に巻回するのが一般的である（特開平７−１３０３８９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これでは、電極体１の巻き始め部において正極２の正極集電体がセパレータ５のみを介して負極３に対向した状態となっていることに加えて、この巻き始め部には変形のストレスがかかりやすいことから、負極３の巻き始め側の端面や正極リード９のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となり、正極２と負極３との間で内部短絡が生じる危険性が高い。そのため、電極体１を電池缶内に収納する前に全数検査を実施して不良品を除外しなければならないという不都合があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、電極体の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能な非水電解液二次電池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、帯状の正極集電体（６）の両面にその一端部を残して正極合剤（７）が塗布されるとともに、前記一端部に正極リード（９）が横向きに突設されたシート状の正極（２）と、帯状の負極集電体（１６）の両面にその一端部を残して負極合剤（１７）が塗布されるとともに、前記一端部に負極リード（１９）が横向きに突設されたシート状の負極（３）とを有し、これら正極および負極が、互いの前記正極リードおよび負極リードを長手方向の両端に配置させ、かつセパレータ（５）を介して積層されるとともに、前記正極リードおよび前記負極リードの一方が最内周に、他方が最外周に位置するように渦巻状に巻回してなる電極体（１）を電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、前記最内周に位置する前記正極リードまたは負極リードが設けられた前記正極集電体または前記負極集電体の前記一端部の他極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層（１０）を設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
また本発明は、上記絶縁層（１０）の材質をポリイミド、ポリフェニレンサルファイド又はポリエステルとして構成される。
【０００７】
なお、括弧内の番号等は図面における対応する要素を表わす便宜的なものであり、従って、本発明は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このことは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による非水電解液二次電池を構成する電極体の一実施形態を示す斜視図、
図２は図１に示す電極体の平面図、
図３は電極体の別の例を示す平面図である。
【０００９】
本発明による非水電解液二次電池は有底円筒状の電池缶（図示せず）を有しており、この電池缶内には電極体１が収納されている。この電極体１は、図１に示すように、シート状の正極２とシート状の負極３とをセパレータ５を介して積層し、これを渦巻状に巻回したものである。
【００１０】
すなわち正極２は、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体６を有しており、正極集電体６の両面にはその一端部（図１右端部）を残して正極合剤７が塗布されている。さらに、正極集電体６の一端部には正極リード９が横向きに突出する形で取り付けられており、正極集電体６の一端部の負極対向面側には、耐電解液性（すなわち、非水電解液に不溶であること）および耐熱性を有する絶縁層１０が形成されている。この絶縁層１０の材質としては、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル等を採用することができる。
【００１１】
一方、負極３は銅箔からなる帯状の負極集電体１６を有しており、負極集電体１６の両面にはその一端部（図１左端部）を残して負極合剤１７が塗布されている。さらに、負極集電体１６の一端部には負極リード１９が横向き（正極リード９の突出方向と逆向き）に突出する形で取り付けられている。
【００１２】
そして、これら正極２および負極３をセパレータ５を介して積層する。このとき、正極リード９と負極リード１９が正極２、負極３の長手方向の両端に配置するように積層する。次いで、正極リード９が最内周に、負極リード１９が最外周に位置するように渦巻状に巻回することにより、電極体１を作製することができる。
【００１３】
本発明による非水電解液二次電池は以上のような構成を有するので、この非水電解液二次電池の電極体１の巻き始め部において、図２に示すように、正極集電体６と負極３との間にはセパレータ５のみならず絶縁層１０が介在していることから、この巻き始め部に変形のストレスが作用した場合でも、負極３の巻き始め側の端面や正極リード９のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となる事態はほとんど発生せず、電極体１の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
なお、上述の実施形態においては、正極リード９が最内周に、負極リード１９が最外周に位置するように渦巻状に巻回した電極体１について説明したが、逆に、図３に示すように、負極リード１９が最内周に、正極リード９が最外周に位置するように渦巻状に巻回した電極体１に本発明を適用することも可能である。この場合、負極リード１９が取り付けられた負極集電体１６の一端部の正極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層１０を形成することにより、セパレータ５の破断に起因する内部短絡を抑止することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
＜実施例１＞
図２に示すタイプ（正極リードが最内周、負極リードが最外周）の電極体を作製した。ここで、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層として、ポリフェニレンサルファイドからなる絶縁層を使用し、この絶縁層をシリコーン系の粘着テープで正極集電体に貼着した。
【００１７】
＜実施例２＞
図３に示すタイプ（負極リードが最内周、正極リードが最外周）の電極体を作製した。ここで、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層として、ポリフェニレンサルファイドからなる絶縁層を使用し、この絶縁層をシリコーン系の粘着テープで負極集電体に貼着した。
【００１８】
＜比較例１＞
図４に示すように、絶縁層を省略したこと以外は実施例１と同様にして電極体を作製した。
【００１９】
＜電極体の絶縁不良率の測定＞
上述した実施例１、２および比較例１について、電極体の絶縁不良率を１００個ずつ測定した。測定方法としては、乾燥空気中（露点−４２℃以下）で絶縁抵抗計を用いてＤＣ５００Ｖを印加する方法を採用し、抵抗計表示が１９９９ＭΩ以上を合格（絶縁良好）、１９９９ＭΩ未満を不合格（絶縁不良）とした。
【００２０】
その結果、比較例１では１００個のうち５個（すなわち、５％）が絶縁不良であったのに対して、実施例１、２ではいずれも絶縁不良は皆無であった。
【００２１】
＜絶縁不良の電極体の分解調査＞
絶縁不良となった５個の電極体（比較例１）について、その不良箇所を調べるため、電極体をほぐして電極表面を観察した。不良箇所では短絡電流により発生した熱でセパレータが黒く変色した痕跡が残るので、この観察によって不良箇所を容易に特定することができる。
【００２２】
この分解調査の結果、５個の電極体の絶縁不良はいずれも、巻き始め部の不良に起因すると思われるものであった。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、帯状の正極集電体（６）の両面にその一端部を残して正極合剤（７）が塗布されるとともに、前記一端部に正極リード（９）が横向きに突設されたシート状の正極（２）と、帯状の負極集電体（１６）の両面にその一端部を残して負極合剤（１７）が塗布されるとともに、前記一端部に負極リード（１９）が横向きに突設されたシート状の負極（３）とを有し、これら正極および負極が、互いの前記正極リードおよび負極リードを長手方向の両端に配置させ、かつセパレータ（５）を介して積層されるとともに、前記正極リードおよび前記負極リードの一方が最内周に、他方が最外周に位置するように渦巻状に巻回してなる電極体（１）を電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、前記最内周に位置する前記正極リードまたは負極リードが設けられた前記正極集電体または前記負極集電体の前記一端部の他極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層（１０）を設けて構成したので、電極体１の巻き始め部において、最内周に位置するリード（正極リード９または負極リード１９）が設けられた集電体（正極集電体６または負極集電体１６）と他方の電極（負極３または正極２）との間にはセパレータ５のみならず絶縁層１０が介在しているため、この巻き始め部に変形のストレスが作用しても、他方の電極（負極３または正極２）の巻き始め側の端面や最内周に位置するリード（正極リード９または負極リード１９）のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となる事態はほとんど発生しないことから、電極体１の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非水電解液二次電池を構成する電極体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電極体の平面図である。
【図３】電極体の別の例を示す平面図である。
【図４】従来の非水電解液二次電池を構成する電極体の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１……電極体
２……正極
３……負極
５……セパレータ
６……正極集電体
７……正極合剤
９……正極リード
１０……絶縁層
１６……負極集電体
１７……負極合剤
１９……負極リード
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した電極体を電池缶内に収納した非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の非水電解液二次電池を構成する電極体の一例を示す平面図である。
従来この種の非水電解液二次電池の電極体１は、図４に示すように、正極２の一端に正極リード９を取り付けると共に、負極３の一端に負極リード（図示せず）を取り付け、正極リード９が最内周に、負極リードが最外周に位置するように渦巻状に巻回するのが一般的である（特開平７−１３０３８９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これでは、電極体１の巻き始め部において正極２の正極集電体がセパレータ５のみを介して負極３に対向した状態となっていることに加えて、この巻き始め部には変形のストレスがかかりやすいことから、負極３の巻き始め側の端面や正極リード９のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となり、正極２と負極３との間で内部短絡が生じる危険性が高い。そのため、電極体１を電池缶内に収納する前に全数検査を実施して不良品を除外しなければならないという不都合があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、電極体の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能な非水電解液二次電池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、帯状の正極集電体（６）の両面にその一端部を残して正極合剤（７）が塗布されるとともに、前記一端部に正極リード（９）が横向きに突設されたシート状の正極（２）と、帯状の負極集電体（１６）の両面にその一端部を残して負極合剤（１７）が塗布されるとともに、前記一端部に負極リード（１９）が横向きに突設されたシート状の負極（３）とを有し、これら正極および負極が、互いの前記正極リードおよび負極リードを長手方向の両端に配置させ、かつセパレータ（５）を介して積層されるとともに、前記正極リードおよび前記負極リードの一方が最内周に、他方が最外周に位置するように渦巻状に巻回してなる電極体（１）を電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、前記最内周に位置する前記正極リードまたは負極リードが設けられた前記正極集電体または前記負極集電体の前記一端部の他極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層（１０）を設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
また本発明は、上記絶縁層（１０）の材質をポリイミド、ポリフェニレンサルファイド又はポリエステルとして構成される。
【０００７】
なお、括弧内の番号等は図面における対応する要素を表わす便宜的なものであり、従って、本発明は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このことは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による非水電解液二次電池を構成する電極体の一実施形態を示す斜視図、
図２は図１に示す電極体の平面図、
図３は電極体の別の例を示す平面図である。
【０００９】
本発明による非水電解液二次電池は有底円筒状の電池缶（図示せず）を有しており、この電池缶内には電極体１が収納されている。この電極体１は、図１に示すように、シート状の正極２とシート状の負極３とをセパレータ５を介して積層し、これを渦巻状に巻回したものである。
【００１０】
すなわち正極２は、アルミニウム箔からなる帯状の正極集電体６を有しており、正極集電体６の両面にはその一端部（図１右端部）を残して正極合剤７が塗布されている。さらに、正極集電体６の一端部には正極リード９が横向きに突出する形で取り付けられており、正極集電体６の一端部の負極対向面側には、耐電解液性（すなわち、非水電解液に不溶であること）および耐熱性を有する絶縁層１０が形成されている。この絶縁層１０の材質としては、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル等を採用することができる。
【００１１】
一方、負極３は銅箔からなる帯状の負極集電体１６を有しており、負極集電体１６の両面にはその一端部（図１左端部）を残して負極合剤１７が塗布されている。さらに、負極集電体１６の一端部には負極リード１９が横向き（正極リード９の突出方向と逆向き）に突出する形で取り付けられている。
【００１２】
そして、これら正極２および負極３をセパレータ５を介して積層する。このとき、正極リード９と負極リード１９が正極２、負極３の長手方向の両端に配置するように積層する。次いで、正極リード９が最内周に、負極リード１９が最外周に位置するように渦巻状に巻回することにより、電極体１を作製することができる。
【００１３】
本発明による非水電解液二次電池は以上のような構成を有するので、この非水電解液二次電池の電極体１の巻き始め部において、図２に示すように、正極集電体６と負極３との間にはセパレータ５のみならず絶縁層１０が介在していることから、この巻き始め部に変形のストレスが作用した場合でも、負極３の巻き始め側の端面や正極リード９のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となる事態はほとんど発生せず、電極体１の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
なお、上述の実施形態においては、正極リード９が最内周に、負極リード１９が最外周に位置するように渦巻状に巻回した電極体１について説明したが、逆に、図３に示すように、負極リード１９が最内周に、正極リード９が最外周に位置するように渦巻状に巻回した電極体１に本発明を適用することも可能である。この場合、負極リード１９が取り付けられた負極集電体１６の一端部の正極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層１０を形成することにより、セパレータ５の破断に起因する内部短絡を抑止することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
＜実施例１＞
図２に示すタイプ（正極リードが最内周、負極リードが最外周）の電極体を作製した。ここで、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層として、ポリフェニレンサルファイドからなる絶縁層を使用し、この絶縁層をシリコーン系の粘着テープで正極集電体に貼着した。
【００１７】
＜実施例２＞
図３に示すタイプ（負極リードが最内周、正極リードが最外周）の電極体を作製した。ここで、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層として、ポリフェニレンサルファイドからなる絶縁層を使用し、この絶縁層をシリコーン系の粘着テープで負極集電体に貼着した。
【００１８】
＜比較例１＞
図４に示すように、絶縁層を省略したこと以外は実施例１と同様にして電極体を作製した。
【００１９】
＜電極体の絶縁不良率の測定＞
上述した実施例１、２および比較例１について、電極体の絶縁不良率を１００個ずつ測定した。測定方法としては、乾燥空気中（露点−４２℃以下）で絶縁抵抗計を用いてＤＣ５００Ｖを印加する方法を採用し、抵抗計表示が１９９９ＭΩ以上を合格（絶縁良好）、１９９９ＭΩ未満を不合格（絶縁不良）とした。
【００２０】
その結果、比較例１では１００個のうち５個（すなわち、５％）が絶縁不良であったのに対して、実施例１、２ではいずれも絶縁不良は皆無であった。
【００２１】
＜絶縁不良の電極体の分解調査＞
絶縁不良となった５個の電極体（比較例１）について、その不良箇所を調べるため、電極体をほぐして電極表面を観察した。不良箇所では短絡電流により発生した熱でセパレータが黒く変色した痕跡が残るので、この観察によって不良箇所を容易に特定することができる。
【００２２】
この分解調査の結果、５個の電極体の絶縁不良はいずれも、巻き始め部の不良に起因すると思われるものであった。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、帯状の正極集電体（６）の両面にその一端部を残して正極合剤（７）が塗布されるとともに、前記一端部に正極リード（９）が横向きに突設されたシート状の正極（２）と、帯状の負極集電体（１６）の両面にその一端部を残して負極合剤（１７）が塗布されるとともに、前記一端部に負極リード（１９）が横向きに突設されたシート状の負極（３）とを有し、これら正極および負極が、互いの前記正極リードおよび負極リードを長手方向の両端に配置させ、かつセパレータ（５）を介して積層されるとともに、前記正極リードおよび前記負極リードの一方が最内周に、他方が最外周に位置するように渦巻状に巻回してなる電極体（１）を電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、前記最内周に位置する前記正極リードまたは負極リードが設けられた前記正極集電体または前記負極集電体の前記一端部の他極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層（１０）を設けて構成したので、電極体１の巻き始め部において、最内周に位置するリード（正極リード９または負極リード１９）が設けられた集電体（正極集電体６または負極集電体１６）と他方の電極（負極３または正極２）との間にはセパレータ５のみならず絶縁層１０が介在しているため、この巻き始め部に変形のストレスが作用しても、他方の電極（負極３または正極２）の巻き始め側の端面や最内周に位置するリード（正極リード９または負極リード１９）のエッジ部によってセパレータ５が破断して絶縁不良となる事態はほとんど発生しないことから、電極体１の巻き始め部における内部短絡の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による非水電解液二次電池を構成する電極体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電極体の平面図である。
【図３】電極体の別の例を示す平面図である。
【図４】従来の非水電解液二次電池を構成する電極体の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１……電極体
２……正極
３……負極
５……セパレータ
６……正極集電体
７……正極合剤
９……正極リード
１０……絶縁層
１６……負極集電体
１７……負極合剤
１９……負極リード
Claims (2)
- 帯状の正極集電体（６）の両面にその一端部を残して正極合剤（７）が塗布されるとともに、前記一端部に正極リード（９）が横向きに突設されたシート状の正極（２）と、帯状の負極集電体（１６）の両面にその一端部を残して負極合剤（１７）が塗布されるとともに、前記一端部に負極リード（１９）が横向きに突設されたシート状の負極（３）とを有し、
これら正極および負極が、互いの前記正極リードおよび負極リードを長手方向の両端に配置させ、かつセパレータ（５）を介して積層されるとともに、前記正極リードおよび前記負極リードの一方が最内周に、他方が最外周に位置するように渦巻状に巻回してなる電極体（１）を電池缶内に収納した非水電解液二次電池において、
前記最内周に位置する前記正極リードまたは負極リードが設けられた前記正極集電体または前記負極集電体の前記一端部の他極対向面側に、耐電解液性および耐熱性を有する絶縁層（１０）を設けたことを特徴とする非水電解液二次電池。 - 絶縁層（１０）の材質がポリイミド、ポリフェニレンサルファイド又はポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP31774296A JP4218071B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP31774296A JP4218071B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 非水電解液二次電池 |
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| JPH10162859A JPH10162859A (ja) | 1998-06-19 |
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ID=18091535
Family Applications (1)
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| JP31774296A Expired - Fee Related JP4218071B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP4218071B2 (ja) |
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| KR100648702B1 (ko) * | 2005-03-08 | 2006-11-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체 |
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1996
- 1996-11-28 JP JP31774296A patent/JP4218071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10162859A (ja) | 1998-06-19 |
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