JPH01151154A - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
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- JPH01151154A JPH01151154A JP62309874A JP30987487A JPH01151154A JP H01151154 A JPH01151154 A JP H01151154A JP 62309874 A JP62309874 A JP 62309874A JP 30987487 A JP30987487 A JP 30987487A JP H01151154 A JPH01151154 A JP H01151154A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、負極活物質としてリチウム等の軽金属を用い
て構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関するも
のである。
て構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関するも
のである。
従来の技術
２ ・＼−／
昨今、ＩＣ、ＬＳＩをはじめとするエレクトロニクスの
進展は目覚しく、これらを応用した電子精密機器の消費
電流は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなく
なってきている。又、これ等の電源としての一次電池に
も小型軽量、高エネルギー密度、長期信頼性が求められ
ている。これ等の要件を満たす電池として、金属リチウ
ム、又はリチウム−アルミニウム（Ｌｉ−Ａ、５）合金
等のリチウム系合金を負極活物質とし、電解液として非
フロント系高誘電率、低粘度の非水系電解液を用い、正
極活物質として、二酸化マンガン、酸化鋼等の金属酸化
物、あるいはフッ化黒鉛を用いて構成される有機電解質
電池がある。これ等の電池を長期にわたって作動させる
場合、電池設計上においては、安定した密閉性、気密性
が要求され、極めて気密度の高い封口がなされている。
進展は目覚しく、これらを応用した電子精密機器の消費
電流は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなく
なってきている。又、これ等の電源としての一次電池に
も小型軽量、高エネルギー密度、長期信頼性が求められ
ている。これ等の要件を満たす電池として、金属リチウ
ム、又はリチウム−アルミニウム（Ｌｉ−Ａ、５）合金
等のリチウム系合金を負極活物質とし、電解液として非
フロント系高誘電率、低粘度の非水系電解液を用い、正
極活物質として、二酸化マンガン、酸化鋼等の金属酸化
物、あるいはフッ化黒鉛を用いて構成される有機電解質
電池がある。これ等の電池を長期にわたって作動させる
場合、電池設計上においては、安定した密閉性、気密性
が要求され、極めて気密度の高い封口がなされている。
従って万一電池が内部短絡、外部短絡あるいは漏れ電流
などによる充電がされると電池内部にガスが発生し、電
池内圧が異常に上昇した場合、電池が破裂し極めて危険
性の高いものであった。従ってこれ３１飄−／ まで、第１図に示すように、電池の組立封口板Ｂの中に
、肉薄な金属板、合成樹脂、ゴム板からなる薄板を弁体
４として設け、内圧が２０〜４゜ｋｑ ／ ｃ７Ｊに上
昇した時、この弁体４が裂けて電池内のガスを逃がす方
法がとられていた。
などによる充電がされると電池内部にガスが発生し、電
池内圧が異常に上昇した場合、電池が破裂し極めて危険
性の高いものであった。従ってこれ３１飄−／ まで、第１図に示すように、電池の組立封口板Ｂの中に
、肉薄な金属板、合成樹脂、ゴム板からなる薄板を弁体
４として設け、内圧が２０〜４゜ｋｑ ／ ｃ７Ｊに上
昇した時、この弁体４が裂けて電池内のガスを逃がす方
法がとられていた。
発明が解決しようとする問題点
上記方法の場合にあっては、合成樹脂、ゴム等の弾性体
を弁体として用いて低圧作動性を具体化するには、その
肉厚を０．１〜０．３χ程度にする必要があシ、このよ
うな厚みの薄板材では、大気中の水分、あるいはその他
の産業廃棄ガス等を極めて容易に透過しやすく、特に水
分の存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池
においては不適当である。また弁体としての作動性を考
えだ場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため、作
動圧が一定しない欠点を有していた。一方、水分透過性
及び各種の気体透過性の少ない弁体材料としては、金属
素材が考えられるが、低圧作動性を考慮すると、その厚
みとして数μｍ〜数十μｍのオーダにする必要がある。
を弁体として用いて低圧作動性を具体化するには、その
肉厚を０．１〜０．３χ程度にする必要があシ、このよ
うな厚みの薄板材では、大気中の水分、あるいはその他
の産業廃棄ガス等を極めて容易に透過しやすく、特に水
分の存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池
においては不適当である。また弁体としての作動性を考
えだ場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため、作
動圧が一定しない欠点を有していた。一方、水分透過性
及び各種の気体透過性の少ない弁体材料としては、金属
素材が考えられるが、低圧作動性を考慮すると、その厚
みとして数μｍ〜数十μｍのオーダにする必要がある。
このような金属薄板を使用した場合長期にわたって電池
を保存、あるいは使用する場合、外気中の腐食性のガス
が、キャップに設けたガス抜き孔より侵入し、これ等の
金属薄板を腐食させ、ピンホールを形成する可能性があ
る。また電池構成時に、電解液が付着することもあり、
このような場合、電解液中の溶質（一般に無機塩）、あ
るいは溶媒が、大気中の水分、あるいは他の産業廃棄ガ
スと接して、腐食性物質に変質し、金属薄板を腐食させ
ピアホールを形成する場合もあシ、電池特性に重大な影
響を及ぼすものであった。
を保存、あるいは使用する場合、外気中の腐食性のガス
が、キャップに設けたガス抜き孔より侵入し、これ等の
金属薄板を腐食させ、ピンホールを形成する可能性があ
る。また電池構成時に、電解液が付着することもあり、
このような場合、電解液中の溶質（一般に無機塩）、あ
るいは溶媒が、大気中の水分、あるいは他の産業廃棄ガ
スと接して、腐食性物質に変質し、金属薄板を腐食させ
ピアホールを形成する場合もあシ、電池特性に重大な影
響を及ぼすものであった。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、上記問題点を解決する防爆封口板の弁体を提
供するものであり、金属薄板として、外気に接する面あ
るいは全面を化成処理によって均一な酸化皮膜を形成し
たアルミニウム板を用いたことを特徴とする。
供するものであり、金属薄板として、外気に接する面あ
るいは全面を化成処理によって均一な酸化皮膜を形成し
たアルミニウム板を用いたことを特徴とする。
作用
このような弁体を使用することにより、弁体としての作
動圧レベルを高めることなく、低圧でし５八 。
動圧レベルを高めることなく、低圧でし５八 。
かも、安定した作動性を示し、大気中の水分などの電池
内への透過を防止し、電池特性の優れる防爆封口板を提
供できるものである。
内への透過を防止し、電池特性の優れる防爆封口板を提
供できるものである。
実施例
以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
第１図は、本発明の防爆封口板を用いた円筒形リチウム
電池の例を示し、図において、人は発電要素群であシ、
正極としてはフッ化黒鉛、二酸化マンガン、酸化銅等を
主材とし、これに導電材。
電池の例を示し、図において、人は発電要素群であシ、
正極としてはフッ化黒鉛、二酸化マンガン、酸化銅等を
主材とし、これに導電材。
結着剤を加えたものから々る。負極には金属リチウムを
用い、この正負極を、ポリプロピレン不織布や、マイク
ロポーラスフィルムからなるセパレータを介して溝巻状
に構成した極板群である。この極板群に電解液として、
１・２−ジメトキシエタン、ジオキソラン、γ−ブチロ
ラクトン等の溶媒を単独か、あるいは混合したものに、
溶質として、ＬｉＢＦ４ 、 ＬｉＣ］０４ 等を溶
解させたものを含浸させて発電要素を形成している。１
は電池容器で、前記極板群の負極活物質である金属リチ
ウム６ヘー／ の集電体リード２を内周面にスポット溶接によシ溶接し
、負極端子を兼ねている。その材質としては、０．３
Ｗ程度の厚みを有した耐電解液性ステンレス鋼材、ある
いは耐食メツキを施した鉄が用いられる。Ｂは本発明に
よる弁体４を配した組立封口板で、その構成法は、第２
図Ａ、Ｂに示すように、弁孔３ａを、電池容器側へ突出
した突出部３ｂの底面に有した皿状封口板３に、円板状
弁体４を１段目の水平内周縁部３Ｃに挿入載置する工程
と、ガス排出孔５ａを凸状部６ｂに有し、その周縁部５
Ｃを平坦にしたキャップ５を嵌合させ、皿状封口板３の
開口折曲縁３ｄを内方に金型でもってカシメて、弁体４
を皿状封口板３の１段目の水平部３Ｃと、キャップ５の
周縁鍔部５Ｃによって圧接固定する工程から形成された
ものである。
用い、この正負極を、ポリプロピレン不織布や、マイク
ロポーラスフィルムからなるセパレータを介して溝巻状
に構成した極板群である。この極板群に電解液として、
１・２−ジメトキシエタン、ジオキソラン、γ−ブチロ
ラクトン等の溶媒を単独か、あるいは混合したものに、
溶質として、ＬｉＢＦ４ 、 ＬｉＣ］０４ 等を溶
解させたものを含浸させて発電要素を形成している。１
は電池容器で、前記極板群の負極活物質である金属リチ
ウム６ヘー／ の集電体リード２を内周面にスポット溶接によシ溶接し
、負極端子を兼ねている。その材質としては、０．３
Ｗ程度の厚みを有した耐電解液性ステンレス鋼材、ある
いは耐食メツキを施した鉄が用いられる。Ｂは本発明に
よる弁体４を配した組立封口板で、その構成法は、第２
図Ａ、Ｂに示すように、弁孔３ａを、電池容器側へ突出
した突出部３ｂの底面に有した皿状封口板３に、円板状
弁体４を１段目の水平内周縁部３Ｃに挿入載置する工程
と、ガス排出孔５ａを凸状部６ｂに有し、その周縁部５
Ｃを平坦にしたキャップ５を嵌合させ、皿状封口板３の
開口折曲縁３ｄを内方に金型でもってカシメて、弁体４
を皿状封口板３の１段目の水平部３Ｃと、キャップ５の
周縁鍔部５Ｃによって圧接固定する工程から形成された
ものである。
次に弁体について詳述すると、厚みが３０μｍのアルミ
ニウム薄板を電気的、あるいは化学的な方法でもって酸
化処理、つまシは化成処理することによって、アルミニ
ウム表面に均一な金属酸化皮膜（以後ＭＯと記す）を形
成させることによつ７ ・＼ ７ てアルミニウムの耐食性を向上させ、安全弁としての低
圧破損性を維持させることができるものである。次に具
体的々化成処理の一例を示すと、３０μｍのアルミニウ
ム板を約９０’Ｃに加温された炭酸ナトリウムＮａ ２
Ｃｏ ３と、重クロム酸ナトリウムＮａ２ＣｒＯ４の
混合液中に浸漬させ、下記に示す反応式で酸化アルミニ
ウムＡｌ２Ｏ５とクロム酸Ｃｒ２Ｏ５よりなる不溶性の
灰色のＭＯを形成させる。
ニウム薄板を電気的、あるいは化学的な方法でもって酸
化処理、つまシは化成処理することによって、アルミニ
ウム表面に均一な金属酸化皮膜（以後ＭＯと記す）を形
成させることによつ７ ・＼ ７ てアルミニウムの耐食性を向上させ、安全弁としての低
圧破損性を維持させることができるものである。次に具
体的々化成処理の一例を示すと、３０μｍのアルミニウ
ム板を約９０’Ｃに加温された炭酸ナトリウムＮａ ２
Ｃｏ ３と、重クロム酸ナトリウムＮａ２ＣｒＯ４の
混合液中に浸漬させ、下記に示す反応式で酸化アルミニ
ウムＡｌ２Ｏ５とクロム酸Ｃｒ２Ｏ５よりなる不溶性の
灰色のＭＯを形成させる。
２ＡＩ ＋２Ｎａ ２ＣｒＯ４＋２Ｈ２０−＋Ａ、５２
０３＋Ｃｖ２０３＋ ４ＮａＯＨ あるいは、リン酸、フッ化ナトリウム、酸化クロムから
なる溶液中に浸漬して、表面にリン酸クロムの緑色のＭ
Ｏを形成させる。これらはいずれも化学的化成法の例で
あるが、他に電気化学的方法、つまシアルミニウムを硫
酸、あるいは蓚酸の処理浴中で、一定電流密度（１Ａ／
ｄｍ２）で陽極酸化処理を行なって酸化・皮膜ＭＯを形
成させる方法が均一な酸化皮膜ＭＯを形成させる上で極
めて有効である。
０３＋Ｃｖ２０３＋ ４ＮａＯＨ あるいは、リン酸、フッ化ナトリウム、酸化クロムから
なる溶液中に浸漬して、表面にリン酸クロムの緑色のＭ
Ｏを形成させる。これらはいずれも化学的化成法の例で
あるが、他に電気化学的方法、つまシアルミニウムを硫
酸、あるいは蓚酸の処理浴中で、一定電流密度（１Ａ／
ｄｍ２）で陽極酸化処理を行なって酸化・皮膜ＭＯを形
成させる方法が均一な酸化皮膜ＭＯを形成させる上で極
めて有効である。
皿状封口板３の材質としては、厚みが０．３朋程度の耐
食メツキを施した鉄材、あるいは、耐食性特殊ステンレ
ス材よシなる。この皿状封口板３の底面には、前記発電
要素群Ａの正極活物質からの集電リード６がスポット溶
接により一体化され、従って封口板Ｂは正極端子を兼ね
る。また、封口板Ｂは発電要素群人を組み込んだ電池容
器１の開口部１６を低透湿性、耐電解液性のポリプロピ
レンからなる絶縁バッキング７を介して気密封口してい
る。表１は、本発明による弁体を用いて封口板を構成し
、温度６０’Ｃ、ＰＨ４，０の塩酸酸性雰囲気、 ＰＨ
９，５のか性カリのアルカリ性雰囲気に１ケ月間放置し
た後、ピンホール発生率を比較した結果を示す。
食メツキを施した鉄材、あるいは、耐食性特殊ステンレ
ス材よシなる。この皿状封口板３の底面には、前記発電
要素群Ａの正極活物質からの集電リード６がスポット溶
接により一体化され、従って封口板Ｂは正極端子を兼ね
る。また、封口板Ｂは発電要素群人を組み込んだ電池容
器１の開口部１６を低透湿性、耐電解液性のポリプロピ
レンからなる絶縁バッキング７を介して気密封口してい
る。表１は、本発明による弁体を用いて封口板を構成し
、温度６０’Ｃ、ＰＨ４，０の塩酸酸性雰囲気、 ＰＨ
９，５のか性カリのアルカリ性雰囲気に１ケ月間放置し
た後、ピンホール発生率を比較した結果を示す。
（以下余白）
９ヘーノ
１ｏヘー／゛
次に本発明の弁体の破損圧を測定したところ、本発明品
でアルミニウムの厚みが５０μｍ以下の領域にあっては
破損圧が２０ ｋｇ ／ ｃΔ以下であり、電池の安全
弁として機能する上で十分な低圧作動領域である。なお
実験に供したアルミニウムばＪＩＳ４１６０相当品を用
いた。第３図は本発明による弁体を用いて、直径１７．
０ｆｌ、高さ３３．５闘、電気容量１３００ｍＡｈ
の円筒形二酸化マンガンリチウム電池を各々６０個構成
し、温度８゜°Ｃ１相対湿度９０％の高温多湿雰囲気中
に電池を保存した時の内部抵抗の変化を比較調査したも
のである。なお弁体として酸化皮膜を形成したもののみ
を用いた例を示したが、封口板の生産性を考慮し、アル
ミニウムの片面あるいは両面にヒートシール性を有した
合成樹脂膜、あるいは接着組成物を塗布し、皿状封口板
の内底面に接着固定して封口板を構成してもよい。
でアルミニウムの厚みが５０μｍ以下の領域にあっては
破損圧が２０ ｋｇ ／ ｃΔ以下であり、電池の安全
弁として機能する上で十分な低圧作動領域である。なお
実験に供したアルミニウムばＪＩＳ４１６０相当品を用
いた。第３図は本発明による弁体を用いて、直径１７．
０ｆｌ、高さ３３．５闘、電気容量１３００ｍＡｈ
の円筒形二酸化マンガンリチウム電池を各々６０個構成
し、温度８゜°Ｃ１相対湿度９０％の高温多湿雰囲気中
に電池を保存した時の内部抵抗の変化を比較調査したも
のである。なお弁体として酸化皮膜を形成したもののみ
を用いた例を示したが、封口板の生産性を考慮し、アル
ミニウムの片面あるいは両面にヒートシール性を有した
合成樹脂膜、あるいは接着組成物を塗布し、皿状封口板
の内底面に接着固定して封口板を構成してもよい。
発明の効果
以上述べたように本発明による弁体を用いた封口板は、
長期に渡って外部からの腐食要因に対し、１１、＼− 均一なＭＯが強力な保護力を発揮し、まだ低圧で安定し
た作動性を示すため、性能の安定した安全性にすぐれる
有機電解質電池を提供することができる。
長期に渡って外部からの腐食要因に対し、１１、＼− 均一なＭＯが強力な保護力を発揮し、まだ低圧で安定し
た作動性を示すため、性能の安定した安全性にすぐれる
有機電解質電池を提供することができる。
第１図は本発明ならびに従来の構造による防爆安全弁装
置を備えた電池の断面図、第２図Ａ、Ｂは本発明ならび
に従来の防爆封口板の構成を示す断面図、第３図は弁体
材料と電池内部抵抗特性の保存特性を示す図である。 １・・・−・・電池容器、３・・・・皿状封口板、４・
・・・弁体、４ａ・・−・・酸化皮膜（ＭＯ）、ｔｓ−
・・・・キャップ、７・・・・絶縁バッキング、Ａ・・
・・発電要素群、Ｂ−・・・組立封口板。
置を備えた電池の断面図、第２図Ａ、Ｂは本発明ならび
に従来の防爆封口板の構成を示す断面図、第３図は弁体
材料と電池内部抵抗特性の保存特性を示す図である。 １・・・−・・電池容器、３・・・・皿状封口板、４・
・・・弁体、４ａ・・−・・酸化皮膜（ＭＯ）、ｔｓ−
・・・・キャップ、７・・・・絶縁バッキング、Ａ・・
・・発電要素群、Ｂ−・・・組立封口板。
Claims (1)
- 正極と、軽金属負極と有機電解質を有し、皿状封口板
の電池容器側へ突出した底面に弁孔をあけ、かつこの弁
孔を封口板の内側から閉塞する弁体を内蔵した有機電解
質電池であつて、上記弁孔を常時閉塞する弁体として、
表面に化成処理によって酸化皮膜を形成させたアルミニ
ウム円板体を用い、円板体周縁部は皿状封口板の内周縁
と凸状部にガス抜き孔を有するキャップの鍔部との間に
挾まれ、皿状封口板の開口端部を内方へ折り曲げてカシ
メることで固定されている有機電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309874A JP2574344B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309874A JP2574344B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151154A true JPH01151154A (ja) | 1989-06-13 |
| JP2574344B2 JP2574344B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17998341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309874A Expired - Lifetime JP2574344B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574344B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037354A1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-25 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell having seal and cover assembly |
| JP2015008066A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
| CN110546782A (zh) * | 2017-11-17 | 2019-12-06 | 株式会社Lg化学 | 二次电池 |
-
1987
- 1987-12-08 JP JP62309874A patent/JP2574344B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037354A1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-25 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell having seal and cover assembly |
| US6300006B1 (en) | 1999-11-19 | 2001-10-09 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell having seal and cover assembly |
| JP2015008066A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
| CN110546782A (zh) * | 2017-11-17 | 2019-12-06 | 株式会社Lg化学 | 二次电池 |
| US11171384B2 (en) | 2017-11-17 | 2021-11-09 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery |
| CN110546782B (zh) * | 2017-11-17 | 2022-04-29 | 株式会社Lg化学 | 二次电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2574344B2 (ja) | 1997-01-22 |
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