JPH01173569A - 扁平形電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は扁平形電池に関し、特に正極の構造を改良した
扁平形電池に係わる。

［従来の技術及び問題点］ 周知のように、リチウムなどの軽金属を負極活物質とす
る扁平形電池は、高いエネルギー密度を得ることができ
るので、小さな扁平形電池でも長寿命、かつ高放電性能
のものを実現することができる。しかし非水電解液の導
電率は、水溶系電解液に比して２桁程度低く、重負荷特
性に何があった。重負荷特性を改善するためには、電解
液、電極等の電池要素の低抵抗化を図ると共に、電極面
積を広くする等電池構成上の改良が重要である。

このため従来のボタン形、コイン形状の扁平形電池にお
いては、正極合剤と正極缶の間、負極活物質と負極缶と
の間にそれぞれ金属ネットやエキスバンドメタル等の集
電体を介在させ電池要素の低抵抗化が図られていた。し
かしながら、一方で電子機器の小型化、薄型化に伴いそ
れらの電源となる電池にも薄型化が強く要求されており
ペーパーバッテリー、シートバッテリー等の扁平形電池
の開発を促している。

このような扁平形電池としては、例えば第２図に示す構
造のものが知られている。即ち、図中の１は負極端子板
である。図中の２は前記負極端子板１に対向配置され、
平板のその周縁部を除く部分を断面台形状に屈曲された
正極端子板である。

これら正負極端子板１．２の間には発電要素３が前記正
極端子板２の台形状部分に位置するように配置されてい
る。この発電要素３は、前記負極端子板１から負極４、
非水溶媒電解液が含浸されたセパレータ５、及び正極合
剤６をこの順序で積層した構成になっている。前記各端
子板１．２の間の周縁部には、前記発電要素３より十分
に薄い熱融着性樹脂からなる枠状の絶縁封口体７が前記
発電要素３を囲繞するように設けられている。

このような扁平形電池は可及的に電池の厚みを薄くする
ために、各電池構成要素を薄くする必要がある。通常こ
れらの電池の厚みは０．５　ｗａｘ以下の薄さを目指し
、そのため発電要素のうち、特に正極をいかに薄くシ、
かつ活物質の充填量を確保できるかが重要となる。

そのためこの種の扁平形電池においてボタン形、コイン
形電池のように正極あるいは負極側に金属ネットやエキ
スバンドメタル等の集電体を設けることは、活物質の充
填量確保という点や電池総厚の増加という点で好ましく
ない。

そのため−膜内に、従来は特に正極に関して二酸化マン
ガンなどの正極活物質にアセチレンブラック等の導電材
、フッ素樹脂のディスバージョン等の結着剤を混合して
ペースト状物とし、このペースト状物を正極端子板上に
塗布したものを用いることにより正極集電体を兼ねる正
極端子板に対して密着性の高い正極合剤を形成すること
で低抵抗化を図り集電効果を挙げる方法が主流となって
いた。

しかしながら、例えばＬｉ／ＭｎＯ２電池における二酸
化マンガン極の放電機構は負極に用いられるリチウムイ
オンが正極合剤中の二酸化マンガンの結晶格子中に固相
拡散に依り侵入し４価のマンガンを３価に還元する反応
であるため、放電が進むにつれ七二酸化マンガンを主成
分とする正極合剤が膨張し、正極端子板と正極合剤との
密着性が不十分となり部分的に剥離を生じやすい状態と
なってしまう。その結果、電池反応での正極合剤と正極
端子板との接触面積が減少して集電効率の低下を招き、
低温重負荷特性はもとより、定抵抗放電時に放電深度末
期の特性に関してはあまり満足のいく結果は得られてい
なかった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、正極端子板と正極合剤との接触面積を増大する
と共に、使用時等での正極合剤の膨張による正極端子板
からの剥離を防止した扁平形電池を提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、負極集電体を兼ねた負極端子板と、正極集電
体を兼ねた正極端子板と、前記両端子板間に配置され、
負極、セパレータ及び正極合剤をこの順序で積層してな
る発電要素と、前記両端子板間の周縁に前記発電要素を
囲繞するように配設された熱融着性樹脂からなる枠状の
絶縁封口体を具備した扁平形電池において、前記正極合
剤に設けた凹凸に対応して密着する凹凸を有する正極端
子板を備えていることを特徴とする扁平形電池である。

［作用コ 本発明によれば、凹凸を設けた正極端子板と正極合剤と
を用いることにより、正極端子板と正極合剤との互いの
接触面積の増大が図られるため低抵抗放電特性及び大電
流放電例えば低温重負荷特性を大幅に向上させることが
できる。また、凹凸を設けたことにより、放電末期にお
ける合剤膨張による剥離−を抑制するパートに区切られ
るということから低抵抗放電末期においても良好な特性
が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図を参照にして詳細に説明
する。

図中の１１は厚さ０．０３ｍのステンレス鋼からなる負
極端子を兼ねた負極端子板である。この負極端子板１１
の中央部付近には、リチウムからなる負極１２が設けら
れ、この負極１２上には電解液が含浸されたプロピレン
不織布からなるセパレータ１３が載置されている。図中
の１４は、周縁を除く部分を断面台形状に屈曲させた０
、０３ｍ厚さのステンレス鋼からなる正極端子を兼ねた
正極端子板であり、この正極端子板１４の台形部の上辺
には後述する方法によって界面が凹凸状となるよう正極
合剤１５が設けられている。前記正極端子板１４は、そ
の正極合剤１５が前記負極１２上に載置されるように前
記負極端子板ｌｌ上に対向配置されている。このような
負極１２、セパレータ１３、正極合剤１５の積層により
発電要素１６が構成される。そして、前記正負極端子板
１１．１４間の周縁にアイオノマー樹脂からなる枠状の
絶縁封口体Ｉ７を配置され、該正負極端子板１１．１４
と絶縁封口体１７を熱融着することにより前記発電要素
１６が正負極端子板１１．１４及び絶縁封口体１７で密
閉される。こうした構造の扁平形電池は、短辺が２０ｎ
１長辺が２８Ｍ１の長方形状であり総厚は０．５Ｍとな
っている。

前記正極合剤１５は正極端子板１４に対して次のように
して設けられる。まず、予め周縁を除く部分を断面台形
状に屈曲させた正極端子板１４の台形部の上辺に枠型を
載置し、この枠型内に９０ｗ　ｔ％の二酸化マンガンと
、１０ｗｔ％のグラファイトと、少量のフッ素樹脂ディ
スバージョンとが混合されてなるペースト状物を充填す
る。つづいて、このペースト状物上に一辺が１．０　ｍ
の網目を有する厚さ０．５　ｘｉの金網を載置し、この
金網の網目からはみだしたペースト状物をスキージで掻
き取った後、該枠型と金網を取外し、乾燥して表面が金
網の網目にしたがって凹凸状をなす正極合剤を形成する
。

次いで、金属製の表面が平坦なテーブル上に正極端子板
１４を載置し、この正極端子板１４を平坦な底面を有す
るプレス型によって１ｏｔｏｎ／ｃ１ｊの圧力で２秒間
プレスする。このプレスによって、正極合剤表面の凹凸
部が正極端子板１４に転写され、それらの界面が凹凸状
となる。

比較例 正極端子板と正極合剤との界面を凹凸状とせず平板状と
した以外、本実施例と同様な構造の扁平形電池を組立て
た。

しかして、本実施例及び比較例の電池について３（ｌｋ
Ωの低抵抗放電を行なったところ第３図に示す特性曲線
を得た。尚、第３図のＡは本実施例の電池に於ける放電
特性曲線、Ｂは比較例の電池に於ける放電特性曲線であ
る。この第３図から明らかなように、本実施例の電池（
特性曲線Ａ）は比較例の電池（特性曲線Ｂ）に対して電
圧減少率が低く安定した放電極性が得られている。この
傾向は、特に放電末期において更に顕著になっている。

これは、リチウム電池（ＬＬ／Ｍｎ０２）が、正負極に
於いて、放電時に θ　Ｌｉ→Ｌｉ”＋ｅ− ■ＭｎＯ２＋Ｌｉ”＋ｅ−＝Ｍｎ０２　（Ｌｉ）の反応
を示しており正極に於いては、放電が進むにつれてＭ　
ｎ　Ｏ２がＬｆイオンを吸収して膨張し、合剤は正極集
電板から剥離し易くなってしまうため、できるだけ合剤
と正極集電板との接点が多く（接触面積が大きい）且つ
剥離を抑制する凹凸構造により形成されるパートに区切
られていた方が良いという理由に依るものと思われる。

更に、本実施例及び比較例の電池について、３０にΩ定
抵抗放電を行ないつつ、電池の適当な放電深度のところ
で、温度−１Ｏ℃下、０．５　ｓｅｅ　ＯＮ　Ｎ。

ＯＦＦでパルス的に４サイクル、５　ｍＡ負荷電流を流
させるという低温重負荷放電特性試験を行なったところ
、第４図に示す特性図を得た。尚、第４図中のＡは本実
施例の電池に於ける放電特性曲線、Ｂは比較例の電池に
於ける放電特性曲線である。この第４図から明らかなよ
うに、本発明の実施例の電池は比較例の電池に比べて低
温重負荷放電特性が優れていることがわかる。これは合
剤及び正極集電体に凹凸を設けたことに依るその界面で
の四部の液貯によって電解液の保液性の向上と集電面積
の増大であろうと思われる。

以上、電池総厚０．５　ｒｔｕａ以下の扁平形電池を例
に述べてきたが、電池総厚が０．５ｕを越える扁平形電
池についても合剤及び正極集電仮に凹凸を設けることは
・、集電効果を上げる上で非常に有効である。

なお、正極端子板への正極合剤の設は方は上記実施例に
限定されない。例えば、プレス加工等によって予め正極
端子板の台形部の上辺を波形状としておき、この上辺の
凹凸状部に活物質等からなるペースト状物を塗布、乾燥
して正極合剤としてそれらの界面を凹凸状としてもよい
。

上記実施例では、正極端子板が周縁部を除く部分を断面
台形状に屈曲させた扁平形電池について説明したがこれ
に限定されず、正極端子板が平板状の扁平形電池につい
ても同様に適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば正極合剤と正極端
子板との接触面積を増大すると共に、使用時等での正極
合剤の膨張による正極端子板からの部分的な剥離を防止
することが出来るので集電効率を上昇できる。従って定
抵抗放電末期の特性により、苛酷な条件下例えば大電流
放電や低温重負荷特性等に優れた扁平形電池を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す扁平形電池の断面図、
第２図は従来の扁平形電池を示す断面図、第３図は本実
施例及び比較例の扁平形電池の定抵抗放電における持続
時間と端子電圧との関係を示す特性図、第４図は本実施
例及び比較例の扁平形電池の低温重負荷放電における持
続時間と最少端子電圧との関係を示す特性図である。 １１・・・負極端子板、１２・・・負極、１３・・・セ
パレータ、１４・・・正極端子板、１５・・・正極合剤
、１６・・・発電要素、１７・・・絶縁封口体。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 枡訛杵間（ｈ） 第４図 将屹晴開（ｈ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　負極集電体を兼ねた負極端子板と、正極集電体を兼ね
   た正極端子板と、前記両端子板間に配置され、負極、セ
   パレータ及び正極合剤をこの順序で積層してなる発電要
   素と、前記両端子板間の周縁に前記発電要素を囲繞する
   ように配設された熱融着性樹脂からなる枠状の絶縁封口
   体を具備した扁平形電池において、前記正極合剤に設け
   た凹凸に対応して密着する凹凸を有する正極端子板を備
   えていることを特徴とする扁平形電池。