JPH02132758A - 円筒形二次電池 - 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、正極板および負極板をセパレータを介して渦
巻き状に巻回して構成した円筒形二次電池に関するもの
である。

従来の技術 薄型長尺の正極板および負極板をセパレータを介して渦
巻き状に巻回した円筒形二次電池の構成法は、これまで
数多く提案されてきた。

例えば、第５図の縦断面図に示すように円筒形の金属電
池ケース１１および正極端子を備えた蓋板１２で構成さ
れた電池容器の内部に、正極板１３および負極板１４が
セパレータ１５を介して渦巻き状に巻回、挿入されてい
る。１７は巻回時の巻き芯となる金属パイプであり、正
極板１３の巻き始めの位置に溶接固着されている。１６
は正極板の集電のためのリード板であり、一端は金厘パ
イプ１７に、他端は蓋板１２に溶接固着される。

通常正極リード板１６には、ステンレスおよびチタン等
耐腐食性鋼が使用される。

正極板を前記の如く構成する理由は、ステンレスおよび
チタン製の平板状の正極リード板を正極板の巻き始めの
位置に溶接固着した場合、薄型の極板を巻回した時に、
真円に巻くことが困難であり、正極リード板のエッジに
より極板およびセパレータ１６を破損し、内部ショート
を生じる可能性が高いためである。

１８は負極板１４の集電のためのリード板であり、一端
は負極板１４に、他端は円筒形の負極端子を兼ねた金属
ケース１１の内側面１１１Ｌに圧着される。

発明が解決しようとする課題 しかしこのような構成では、渦巻き状に巻回された極板
群の中心の空間１９は、金属パイプ１７が大部分を占め
るため、極板群に電解液を注入する際に、電解液の浸透
拡散性が悪くなり、初期に不均等拡散した９、あるいは
注入電解液量が少なくなり、放電特性あるいは寿命性能
が悪くなることがあった。

また、通常負ＷＩＪ−ド１８は、円筒形の金属ケース内
側面１１＆に極板群による押圧力または負極リ一ド１８
による弾性力により圧着されるが、その圧着の強度が弱
い場合、もしくは圧着面に不導体膜が形成された場合、
電池本来の電流および電圧が得られない導通不良が発生
する。

更に、正極リード板１６として使用されるチタン等の耐
腐食性鋼は、電気抵抗率が約６ｏ〜６０μΩ・ｃｍｃ２
０’Ｃ　）であり、電池の外部短絡等により１０〜２Ｏ
Ａの大電流が流れた場合、正極リード板１６は約５００
〜６００℃に発熱する。電池の電解液として有機容媒を
使用するリチウム電池等の非水電解質電池の場合は、そ
の内部で正極リード板１６が前記温度まで上昇すると、
電解液に引火し、電池発火に至るという課題があった。

本発明は、前記のような従来の課題を解決し、長寿命か
つ安全性等の信頼性の高い、円筒形二次電池を提供する
ことを目的とする。

課題を解決するだめの手段 本発明は、上記の目的を達成するため、正極板の集電の
為のアルミニウムまたはその合金製リード板を、正極の
巻き始めの端に直接溶接し、かつ巻回の為の巻き芯棒と
同じ曲率半径でわん曲させたものである。

作用 このような構成によると、注液される電解液量の増加に
ともない、電池が長寿命となる。また負ｉ１Ｊ−ドの電
池ケース底部への溶接固着が容易となり、負極リードの
接触不良による電池性能低下が減少する。更に、電池の
外部短絡時の大電流による正極リード板の発熱が抑制さ
れ、電池の安全性が向上する。

実施例 以下、本発明の詳細を図に示す実施例により説明する。

まず第１図に示すように、円筒形の金属製電池ケース１
および正極端子を兼ねた蓋板２で構成された電池容器の
内部に薄型長尺の正極板３および負極板４がセパレータ
５を介して渦巻き状に巻回、挿入されている。６は正極
の集電のためのリード板であシ、一端は正極板３に、他
端は蓋板２に直接溶接される。材質はアルミニウムまた
はその合金である。ここで第２図は正極板３および正ｆ
ｉ　ＩＪ−ド板６との溶接固着状態を示す図であり、正
極リード板６は正極板３の巻き始めの位置３ａに溶接固
着される。ここで通常正Ｗ　リード板６は、２〜５１１
１ｍの幅を有するが、電池の高レート放電によシ大電流
を得るためには、その断面積が大である方が電気抵抗に
関して有利である。しかしながら正極リード板６が、平
板状であった場合は、その幅を広くすると極板群を真円
に巻回することが困難でまた極板群を巻回構成した際の
中心の巻き芯空間部９の体積が大となり挿入できる電池
活物質量が減ることとなる。また、無理に巻ロすると、
正極リード板のエッジで極板群を破損し、内部シコート
を生じる。そこで第２図の如く正極リード板６を、巻回
のための巻き芯棒８と同じ曲率半径Ｒでわん曲させると
、巻き芯空間部９の体積は大きくならない。しかもわん
曲させた正Ｉｆ＞　’）一ド板６を巻回のための巻き芯
棒８に当接して巻回することにより、例えば正ＩＩ　Ｉ
Ｊ−ド板６が正極３の巻き始めの位置３ａ以外に溶接し
た場合に比べて、巻回時の極板のズレが減り、巻回作業
が容易になる。つまり、巻回時の巻き芯の役割を兼ねて
いる。更に、内部ショートに関しても安全性が高くなる
。

また第１図において、７は負極の集電のためのリード板
である。従来の構成であれば、巻き芯空間部９には巻回
の巻き芯として金属パイプが挿入されていたが、本発明
ではその必要が無く、巻き芯空間部９を利用して負ＩＩ
　ＩＪ−ド板７の電池ケース底面部１１Ｌへの溶接固着
が可能となる。その結果、電池内部での負極リード板の
接触不良の要因を取り除くことができる。

ここで本発明による円筒形二次電池および従来の構成に
よる円筒形二次電池を試作し、寿命特性および外部短絡
試験による安全性を比較した。電池系としてはリチウム
二次電池を選択し、０．１　０充放電（２０℃）で電池
容量およびサイクル数をプロットしたものを第３図に示
す。この結果より、本発明による電池は、従来の構成に
よる電池よシも、サイクル寿命特性が優れている。これ
は、従来の構成で、巻き芯のための金属パイプが占めて
いた空間に、電解液を注液保持できることが理由でちり
、サイクル数が増えた時の電解液枯れによる電池容量減
少を軽減しているものである。

また、外部短絡による安全性試験では両者とも正極リー
ド板の表面温度を熱電対によシ測定した。

その結果を第４図に示す。この結果よシ、本発明のリー
ド板は最大表面温度が１２０’Ｃ程度までしか上昇せず
、電池自体も１０ケ試験したが発火は見られなかった。

ところが従来の構成によるリード板は、最大表面温度が
ｅｏｏ〜７ｏｏ℃まで上昇し、試験電池１０ケ中３ヶが
発火に至った。これは従来の構成によるチタン型の正ｉ
１Ｊ一ド板の電気抵抗率が約５ｏ〜６ｏμΩ・ｃｍ（２
０’Ｃ）であるのに対し、本発明のアルミニウム製の正
極リード板の電気抵抗率が約４〜６μＱ−ｃｍ（２０゜
Ｃ）であるので、短絡電流による発熱が抑えられ、電解
液に引火することが無いためである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、薄型長尺の正極板と負極
板をセパレータを介して渦巻き状に巻回して構成する円
筒形二次電池において、巻き芯空間部に電解液を保持す
ることにより、寿命特性を向上させることができる。ま
た、外部短絡による正極リード板の発熱を抑え、発火に
対する安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における円筒形二次電池の縦断
面図、第２図は本発明の実施例における正極およびリー
ド板の構成を示す図、第３図は、本発明の実施例および
従来例における円筒形二次電池の寿命特性を示す図、第
４図は、本発明の実施例および従来例における円筒形二
次電池の外部短絡時における正極リード板の表面温度を
示す図、第５図は従来例における円筒形二次電池の縦断
面図である。 １・・・・・・電池ケース、１ａ・・・・・・電池ケー
ス底部、２・・・・・・蓋板、３・・・・・・正極板、
４・・・・・・負極板、６・・・・・セパレータ、６・
・・・・・正極リード板、７・・川・負極リード板、８
・・・・・・巻き芯棒、９・・・・・・巻き芯空間部。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１−
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Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄型長尺の負極板および正極板をセパレータを介
   して渦巻き状に巻回した極板群において、正極板のリー
   ド板を、正極の巻き始めの端に直接溶接し、かつ巻回の
   ための巻き芯棒と同じ曲率半径でわん曲させたことを特
   徴とする円筒形二次電池。
2. （２）前記正極板のリード板として、アルミニウムまた
   はその合金を使用した特許請求の範囲第１項記載の円筒
   形二次電池。