JPH02170357A - 円筒形非水電解液電池 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は円筒形非水電解液電池に関し、さらに詳しくは
、内部短絡が抑制されて絶縁不良が少ない、渦巻状電極
群を備えた円筒形非水電解液電池に関する。

（従来の技術） リチウム等の軽金属を負極活物質とする非水電解液電池
は、小型でも大きなエネルギー密度を有するため、近年
１種々の小型電子機器の主電源又はメモリーバックアッ
プ用電源に用いられるようになった。なかでも、円筒形
電池は、電子機器のメモリーバックアップ用の他に、ス
トロボ内蔵カメラ等の電源として、軽負荷から重負荷ま
で使用可能であり、オールラウンドに対応ができるもの
である。そしてこの電池は、現在汎用されている円筒形
乾電池や円筒形アルカリ電池に替わるものとして、近年
急速に需要が伸びてきた。

通常用いられている渦巻状電極群を備えた円筒形電池に
ついて、第８図及び第９図を参考にして説明する。

図において１は負極板であり、その端部には負極集電体
である金属薄板２が圧着等の手段により着設されている
。

３は正極板であり、長尺状のステンレス製うスメクル等
の網状導電基板（３ａ）に、例えば、二酸化マンガンの
ような金属酸化物やフッ化炭素のようなハロゲン化合物
等の正極活物質と導電材、結着剤等からなる正極合剤（
３ｂ）を担持させて構成されている。

また、４はセパレータであり１例えばポリプロピレン製
の長尺状微孔性樹脂フィルムに、非水電解液、例えばプ
ロピレンカーボネート、１．２−メトキシエタンのよう
な非水溶媒に、過塩素酸リチウムのような電解質を溶解
した非水電解液を含浸させである。

５は集電棒であり、前記正極板の端部に接続固定されて
いる。

負極板１に、セパレータ４を介して正極板３を対峙させ
て載置し、さらにその上にセパレーク４を載置したもの
を、集電棒５を巻回中心として、負極板１が外側となり
、さらに最外周が金属薄板２で覆われるように巻回して
、渦巻状電極群が構成される。

上記渦巻状電極群は、前記金属薄板２と電池容器内壁と
が密着するように、底部に絶縁板を配置した電池容器に
収納されている。

電池容器に収納された渦巻状電極群の上に、絶縁板、次
いで中央に正極端子板を嵌合した封口体を載置し、容器
開口部の縁を内側へ湾曲させることにより全体が封口さ
れ、電池が形成される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記構成のものにあっては、正極板表面には
、正極合剤の欠けが生じていたり、また、０．１〜１μ
ｍ程度の微粉末が付着した状態になっている。そのため
、渦巻状電極群作製時に、それらによってセパレータが
傷つけられてピンホールが生じたり、又はセパレータの
素材自身が有する微細孔の中に、正極合剤よりはがれ落
ちた欠けや微粉末が侵入したりして、内部短絡を生じ、
電極群の絶縁不良が生じることが度々あった。

そこで従来は、渦巻状電極群を製作する際に、巻回前も
しくは巻回中において、正極板の合剤表面に高圧エアを
吹き付けたり、真空吸引を行なうことにより、合剤の欠
けや微粉末を取り除く工程が不可欠であった。

しかしながら、このようにして合剤の欠けや微粉末を取
り除いても、これらを完全に除去することは困難であり
、製作した電池の数％に達する割合でなお絶縁不良が発
生している。

本発明は、かかる問題点を解決して、内部短絡が抑制さ
れ、信頼性の高い円筒形非水電解液電池を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意検討を
重ねた結果、正極板の合剤表面を改質すれば、正極合剤
の剥離を防止できるとともに、正極板の合剤表面に付着
している微粉末をより強固に捕捉できることを見出し、
本発明に至った。

すなわち、本発明の円筒形非水電解液電池は、長尺状の
金属導電基板上に活物質を担持した正極板と、長尺状の
負極板とを、セパレータを介して対峙させ、負極板を外
側にして渦巻状に巻回した渦巻状電極群を備えた円筒形
非水電解液電池において、該正極板表面に、フッ素系樹
脂からなる繊維化層が形成されていることを特徴とする
。

本発明の電池は、正極板の表面にフッ素系樹脂からなる
繊維化層が形成されていることに特徴を有し、その他の
要素は従来の渦巻状電極群を備えた円筒形非水電解液電
池と同じであってもよい。

本発明にかかる正極板は、正極合剤表面にフッ素樹脂か
らなる繊維化層が形成されている。ここでいう繊維化層
とは、ポリマー粒子が互いに結合して繊維状になり、そ
れが三次元網状構造を有している状態をいう。

繊維化層を形成するのに用いられるフッ素系樹脂は、当
該電池に用いる電解液が有機溶媒であることから耐有機
溶媒性の素材でなければならず、そのようなフッ素系樹
脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレンが好適
である。

繊維化層の厚さは、０．００２〜０．００８ｍｍである
のが好ましく、０．００２ｍｍ未満では、正極合剤表面
に付着した微粉末を捕捉するのに不十分であるため、第
５図に示したように絶縁不良となる率が高くなり、また
０、００８ｍｍを超えると、正極合剤がセパレータと離
れすぎているため、第６図に示したように電池反応が低
下し、放電容量が低下してしまう。

上記した繊維化層は、例えば以下のようにして形成する
ことができる。

まず、粉末状もしくはディスバージョン状のフッ素系樹
脂を、噴霧、塗布等の手段により正極合剤表面に付着さ
せる。このとき用いるフッ素系樹脂の粒子径は、０．１
〜１．０μｍが適当である０粒子径が小さすぎると、粒
子の分散状態が極端に低下し、また大きすぎると、粒子
の付着力が弱くなる。

次いで、このフッ素系樹脂の粒子が付着された正極板に
、剪断力を加えて、ポリマー粒子を繊維状に引き伸ばし
、互いにつながりを持たせることにより、三次元網状構
造を形成させる。

剪断力を加えるには、圧延ローラブレスを用いて、正極
板の厚み調整を兼ねて行なうのが適当である。この場合
、剪断力は、圧延ローラブレスの圧延荷重と相関関係が
あるので、剪断力の大きさを圧延荷重で制御することが
できる。

圧延荷重は、圧延を行なう正極板幅１０ｍｍ当たり６０
０ｋｇ以上が好ましい。これより荷重が小さいと、繊維
化が不十分となりやすいので、第７図に示したように電
池の絶縁不良率が高くなる。また、圧延荷重の上限は、
正極板に必要な厚みを与えつる荷重値である。

本発明にかかる正極板の製造工程を第４図に模式的に示
す、コイル状導電基板は、正極合剤を塗布され（工程工
）、乾燥（工程ＩＩ）、圧延（工程Ｉ１１　）された後
、フッ素系樹脂をその表面に付着せしめられ（工程ＩＶ
）、乾燥され（工程Ｖ）、圧延され（工程■）、裁断さ
れ（工程■）で、所定寸法の正極板とされる。

かくして得られた正極板を公知の負極板、セパレータと
組合せて、通常の方法で、これらの発電要素を集電棒の
周囲に巻回して渦巻状電極群とし、これを電池容器に収
納し、密封することにより、本発明の電池が得られる。

（作用） 本発明の円筒形非水電解液電池は、正極板の表面が、繊
維化層で覆われているので、正極合剤自体の強度が増加
して合剤成分の剥離を防止できるとともに、正極合剤表
面に付着している微粉末や合剤の欠は等が、繊維化層の
網状構造の中に捕捉される。したがって、これらがセパ
レータを傷つけたり、またセパレータの材質中の微細孔
に入り込むこともないので、電池の内部短絡を防止する
ことができ、絶縁不良を抑制できる。

（発明の実施例） 以下５本発明を円筒形二酸化マンガン／リチウム電池に
適用した実施例に基づいて説明する。

実施例 幅１００ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのＳＵＳステンレス製
ラスメタル網体からなるコイル状の導電基板（３ａ）の
両面に、焼成二酸化マンガン及び黒鉛を重量比で９２：
８の割合で混合したちの１００重量部に対してポリテト
ラフルオロエチレンを３重量部混合し、これにさらに蒸
留水１１８重量部を加えて得たペースト状の正極合剤（
３ｂ）を塗布し、１００℃の熱風で１０分間乾燥させて
厚さ１、ＯＯｍｒｎとした後、圧延ローラブレスにより
０．５０ｍｍの厚さとなるまで圧延を行なった。

次いで、この正極合剤の両表面に、平均粒子径が０．３
μｍであるポリテトラフルオロエチレン微粒子を１０重
量％含有する水性ディスバージョンを塗布した。これを
１００℃の熱風で１０分間乾燥させた後、厚さが０゜４
５ｎ＋ｍになるまで再び圧延を行なった。このときの圧
延荷重は、７ｔであり、これは正極板圧延幅１０ｍｍ当
たり７００ｋｇの割合となっている。

かくして正極合剤の両表面に、厚さ０．００４ｍｍのポ
リテトラフルオロエチレンの繊維化層が形成されたもの
が得られ、これを長さ２００ｍｍ、幅２６ｍｍに裁断し
て、正極板とした。その横断面図を第１図に示した。さ
らに、正極板の一端部を３ｍｍの幅に導電基板を露出さ
せ、そこに長さ３１．５ｍｍ、直径２ｍｍの５ＵＳ３０
４ステンレス製集電棒を、抵抗溶接により溶接した。こ
のときの正極板の縦断面図を第２図に示した。

次に、負極活物質である長さ２４０ｍｍ、幅２３１１１
１、厚さ０．１６＋ｎ＋ｎの金属リチウム根（負極板）
１の端部に、長さ７０ｍｍ、幅２３ｍｍ、厚さ０．０３
ｎｆｆｌの５ＵＳ３０４ステンレス製金属薄板２を、第
３図に示したようにスポット溶接により着設した。

上記負極板１、ポリプロピレン製微孔性樹脂フィルム（
ジュラガード２４００、セラニーズ■製）からなる長さ
４８０ＩＩＩ１１、幅２９ｍｎ＋、厚さ０．０２５ｍｍ
の帯状のセパレータ４、上記正極板及び前記と同一のセ
パレータ４をこの順に載置し、負極板１が外側となるよ
うにして正極集電棒５の周囲に巻回して、第８図に示す
ような外周が前記金属薄板２で覆われた渦巻状電極群を
製造した。

なお、前記セパレータ４には、プロピレンカーボネート
と１．２−ジメトキシエタンとを体積比１；１で混合し
た混合液に過塩素酸リチウムを０．５モル／Ｉ２の濃度
に溶解した電解液を予め含浸しておいた。

次いで、上記渦巻状電極群を、底部にポリプロピレン製
の絶縁板を配置した円筒形電池容器の中に収納し、前記
金属薄板２と容器内壁とを密着させた。この電池容器は
、負極端子を兼ねる有底円筒状の容器で、鉄鋼板を絞り
加工したものからなっている。

そして、上記容器内の渦巻電極群の上にポリプロピレン
製の絶縁板を配置した後、容器の開口部を、中央に正極
端子板を嵌合したポリプロピレン製の封口体を載置し、
開口部の縁を内側へ湾曲させることにより密閉封口して
、外径１６．０ｍｍ、高さ３３．２＋ｎ＋ｓの円筒形二
酸化マンガン／リチウム電池を製造した。

なお、前記正極集電棒５と正極端子板とはリード線によ
り接続した。

上記の電池を５００個試作し、抵抗計による導通試験を
行なった結果、３０ＭΩ未満のものを絶縁不良として、
絶縁不良率を調べ、結果を表に示した。

また、常温において１００Ωの条件で、連続放電を行な
い、その放電容量を調べたところ、正極板表面に繊維化
層が形成されていない従来の渦巻状電極群を備えた円筒
系非水電解液電池の放電容量とほぼ等しかった。

比較例 正極板の合剤表面にポリテトラフルオロエチレンの繊維
化層を形成しなかった点を除き、実施例と同様の部材と
構成からなる同一寸法の円筒形二酸化マンガン／リチウ
ム電池を５００個試作した。

上記電池について、実施例と同一の導通試験を行ない、
その結果を表に併記した。

表 ［発明の効果１ 以上の説明で明らかなように、本発明の円筒形非水電解
液電池は、正極板の合剤表面に付着した合剤の欠けや微
粉末が原因となって生じる絶縁不良を防止することがで
きる。したがって、本発明によれば、内部短絡が発生す
ることがない、信頼性の高い電池を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における円筒形非水電解液
電池の正極板の横断面図であり、第２図は同じく本発明
の一実施例電池の正極板の縦断面図である。第３図は渦
巻状電極群を備えた円筒形非水電解液電池の負極板の縦
断面図である。第４図は本発明の実施例における円筒系
非水電解液電池の正極板の製造工程を模式的に表した図
である。第５図は、ポリテトラフルオロエチレンからな
る繊維化層の厚さを変化させて円筒形非水電解液電池を
製作したときの、繊維化層の厚さと絶縁不良率との関係
を表した図であり、第６図は、繊維化層を形成しない従
来の円筒形非水電解液電池の１００Ω連続放電時の放電
容量を１としたときに対して、繊維化層を種々の厚さに
形成した円筒形非水電解液電池の同一条件下での放電容
量の比を表したものであり、第７図は、繊維化層形成工
程における圧延荷重を変化させて円筒形非水電解液電池
を製作したときの、圧延荷重の大きさと絶縁不良率との
関係を表した図である。また、第８図は渦巻状電極群を
備えた円筒形非水電解液電池の断面図であり、第９図は
第８図のＡ−Ａ′断面図である。 ｌ・・・負極板（金属リチウム板） ２・・・金属薄板 ４・・・セパレータ ５・・・集電棒 輯←帷化１の厚濠 （ｍｍ） 第 図 ９Ｎ雄化１の厚さ（ｍｍ） 第 図 第 図 弔 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　長尺状の金属導電基板上に活物質を担持した正極板と
   、長尺状の負極板とを、セパレータを介して対峙させ、
   負極板を外側にして渦巻状に巻回した渦巻状電極群を備
   えた円筒形非水電解液電池において、該正極板表面に、
   フッ素系樹脂からなる繊維化層が形成されていることを
   特徴とする円筒形非水電解液電池。