JPH03182053A

JPH03182053A - 角形電池およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03182053A
Application number: JP32175189A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Sakai; 坂井　昭良; Nobuhiro Nagao; 長尾　伸洋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-08-08
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2804557B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、筒状の一方極と、該一方極の中央に設けられ
た中空部に配された他方極とを備えた角形電池、及びそ
の製造方法に関するものであり、特に電池の溝底及び前
記一方極の成型方法に関するものである。

（ロ）従来の技術近年、電気機器のポータプル化に伴って電池の需要は大
きく伸びている。一方、電気機器の小型化、薄型化が進
み、必然的に電源である電池についても高容量でしかも
小型であることが要求されるようになった。しかし、現
在広く使用されている電池は円筒型になっており、断面
が円形であるため、複数個の電池を併置して用いた場合
に於ける電池間の谷間や、電気機器に電池を収納した場
合に於ける電池収納空間の隅の部分に無駄なスペースが
生じる。このため、円筒形電池は、高容量化及び小型化
については不利であるといえる。

このような観点から、実開昭５８−１６９　Ｇ　５９号
公報では、容積効率が良く、高いエネルキー密度が得ら
れる電池として、角形電池に注目している。ところで、
上記公報に示されるような角形電池のＨ１ｔ戊は、通常
正極の厚みを一定にするという考えから、第９図（ａ）
の電池の縦断面図のように、角形の外装ケース２１内に
、外装ケース２１の内周面に沿った角形の外形を有し、
且つ中央に同様な断面角形の中空部を有する一方極１５
が配され、また、該−電極１５の中空部には中空部の内
周面に沿った外形の他電極１７がセパレータ１６を介在
させて配されるようになっている。しかしながら、上記
構成の電池では前記他電極１７として、リチウム極のよ
うな放電により体積が減少するものを使用すると、放電
容量が充分に大きくならない。

また、角形電池のｔ横構成として、板状の正、ｉ電極板
をセパレータを介在させて交互に積重した積層式電極構
成を用いる方法もあるが、この場合には、極板には集電
体が必要となり、該集電体とセパレータの占有体積が大
きくなるため、その分有効な電極材料の量が減少してし
まい、高容量化には不利である。

（ハ）発明が解決しようとする課題円筒形電池のような収容空間の無駄が生じず、且つ高容
量を得ることのできる角形電池の構成及びその製造方法
を提供しようとするものである。

（ニ）　　課題を解決するための手段本発明の角形電池は、外周面の断面が多角形状であり、
且つ中央に断面が円形の中空部を有する詞状の一方極と
、セパレータによって前記−電極と隔てられると共に前
記中空部に位置し、且つ放電により体積が減少する他電
極を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の角形電池は、外周面の断面が多角形状で
あり、且つ中央に断面が円形の中空部を有する鍔状の一
方極と、セパレータによって前記−電極と隔てられると
共に前記中空部に位置する他電極とを備え、前記−電極
の合剤の充填密度が、前記−電極の外周面における角部
周辺部分に比べて、該角部周辺部分にはさまれた部分の
方が密であることを特徴とするものである。

更に、本発明の角形電池の製造方法は、中央に断面円形
の中空部を有する中空円筒形状に電極合剤を仮成型した
後、内周面の断面形状が多角形状である外装ケース内に
前記仮戊型した合剤を挿入し、次いで前記外装ケース内
いにおいて、仮成型したｔｉ合剤のＦｒ１Ｊ記中空部に
周溝状の治具を挿入すると共に、前記合剤を上面から加
圧圧縮することにより、外周面が外装ケースの内周面に
沿った断面多角形状であり、且つ中央部に断簡円形の空
間部を有する電極を形成することを特徴とするものであ
る。

（ホ）　作　　用角形電池の電極構成として、前述した第９図（ａ）に示
すように構成し、他電極１７としてリチウム極のような
放電により体積の減少するものを使用した場合には、放
電をした際に他電極１７の外周面の角部１８近傍が集中
的に反応して体積が減少する。このため第９図（ｂ）に
示す電池の縦断面図及び第９図（ｃ）の要部拡大図であ
る第９図（ｄ）に見られるように、初めは一方極１５の
内周面に沿った角部を呈していた他電極１７の外周面が
放電することによって断面円形になり、前記他電極１７
の角部１８が存在していた部分には、極めて不均一に波
状化したセパレータ】６が偏在することになる。この波
状化したセパレータ１６は、正負極間の抵抗を増大させ
、充分に放電することを阻害する。

これに対して、本発明の角形電池では、−電極の中空部
の内周面及び他電極の外周面の断面が、第８図（ａ）に
示すように何れも円形であるため、放電時に反応が局部
的に生しることが防止でき、放電しても第８図（ｂ）及
び第８図（ｃ）に示す第８図（ｂ）の要部拡大図に見ら
れるように、局部的に波状化したセパレータが形成され
ることはなく、セパレータ２０は比較的均一に波状化す
る。このため、正１１ｈ間の抵抗の増大を抑えることが
でき、加えてｔＳの反応表面かなめらがな面である程反
応が進み易いため、放電が充分に行えるようになる。

また、前記−電極は、外周面の断面が角形であり、几つ
中央に断面円形の中空部を有していても、を横合剤の充
填密度によって放電性能が異なる。すなわち、充填密度
が均一である場合に比べ、−電極の外周の角部周辺部分
の充填密度を低くした場合の方が、放電性能が向上する
。これは、他方極との距離が遠くなる一方極の角部周辺
部分の充填密度が低くなると、その分前紀州部周辺部分
における電解液の保液量が増し、活物質の利用率が向上
するためと考えられる。

更に、本発明の製造方法では、中央に断面円形の中空部
を有する中空円筒状に電極合剤を板底型し、内周面の断
面形状が角形の外装ケースに挿入しており、挿入する低
酸製品の外形が断面円形であるため、仮成型品の外形が
外装ケースの内周面に沿った断面角形のように、挿入時
に低酸製品の周面の角部が外装ケースの開口縁に接触し
て崩れることが起こり難く、挿入も容易である。また、
仮成形品を外装ケースに挿入後に、仮成形品の前記空間
部に円柱状の治具を挿入すると共に、前記仮成型詰を上
面から加圧圧縮することにより、電極の外周の角部周辺
部分の充填密度を低くなるよう容易に成型することがで
きる。

（へ）実施例本発明の実施例を以下に示し、比較例との対比に言及す
る。

［実施例１］活物質としての二酸化マンガン、結着剤及び専電材を混
合して得た正極合剤を１〜５　ｔｏｎの加圧力で加圧し
て、中央に断面円形の中空部を有する中空円筒形状に板
底型した合剤を作製する。この合剤１を第１図（ａ）（
ｂ）に示すように金属製の角形外装ケース２に挿入し、
第５図に示すように合剤１の前記空間部３に円柱上の治
具４を挿入すると共に、合剤１の上面を加圧治具で加圧
することにより、第２図（ａ）（ｂ）に示すように合剤
１゜の外周面が外装ケース２に密着した角形形状であり
、中央に断面円形の中空部５を有する合剤を成型する。

こうして成型した合剤の密度を測定し二みると、合剤の
外周面における角部周辺部分６では２７５〜２．８５ｇ
／ｃｃ、角部周辺部分６にはさまれた部分７では２．９
２ｇ／ｃｃと、角部周辺部分６の合剤密度０方が低くな
っていた。

次いて゛、正格活物質内の水分を除去するために約２０
０″Ｃ′〜３００℃の温度で乾燥した後、第６図の（ａ
）の電池の平面図、第６図（ｂ）の電池の縦１析而図及
び第６図（ｃｌに示ｔ：ｅ６図（ｂ）のＸ−Ｘ１析面図
のように、外装テース２内で成型した正極合剤１゛の中
空部５に、セパレータ８を介してリチウム１を極９を挿
入し、外装ケース２の開口部にｊＪｔ］Ｍｌｏを溶接す
ることにより角形電池を作製ヒな。尚、図中１１は絶縁
バッキング、１２は負極り一ド、１３は負極端子である
。この電池をＡとする。

［実施例２コ実施例１における正極合剤を同量使用して、中央に断面
円形の中空部を有する中空角筒形状に板底型した合剤を
同様に作製する。第３図（ａ　）（ｂ　）に示すように
、この合剤１４を角形外装ケース３に挿入し、第４図（
ａ）（ｂ）の１４’に示すように合剤を加圧成型し、次
いで実施例１と同様にして電池を組み立てた。この電池
をＢとする。

［比較例］実施例１における正極合剤を同量使用して、中央に断面
が正方形の角筒状の中空部を有する中空角詩形状に成型
した合剤を作製する。この合剤を角形外装ケースに挿入
し、加圧成型することにより、合剤の外周面が外装缶に
密着した角形形状であり、中央に断面角形の中空部を有
する合剤を成型する。次いで、実施例１と同様にして電
池を組み立てる。第９図（ａ）はこうして組み立てた電
池の横断面図であり、正極合剤１５の中央に形成された
中空部に、セパレータ１６を介してリチウム負極１７が
正極合剤１５の内周面に沿うように配されている。この
電池をＣとする。

尚、上記電池Ａ−Ｃは、高さが３３．５ｍｍ、縦横の一
辺の長さが夫々１７ｍｍである。

前記電池Ａ〜Ｃを夫々、室温においてＩＫΩの負荷で放
電し、電池電圧が２．Ｏｖになった時点で放電を停止し
た時の放電特性を、第７図に示す。

第７図から明かをように、電池Ａは２．ＯＶ終止におい
て１６００ｍＡ）ｌと放電容量が最も大きく優れた性能
を示している。また電池Ｈは２．ＯＶ終止の放電容量が
１２５０ｍＡｔ（と電池Ａより劣るものの、を池Ｃの９
７５　ｍＡＮよりは優れることがわかる。

第８図は電池Ｂを、第９図は電池Ｃを示し、図中（Ａ）
は組立直後の電池の横断面図、（ｂ）は５０６６放電時
における電池の横断面図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図
である。このように、電池Ｃでは、正極合剤１５の内周
面及び負極１７の外周面の断面が正方形であるため、負
極１７の角部１８に反応か偏り、二の部分において負極
のリチウムが体積減少を起こすたぬ、セパレータ１６が
局部的に波状化して存在することになる。このため、セ
パレータ１６が局部的に波状化した部分においては、正
、負極間の抵抗が大きくなって放電がし難しくなり、充
分な放電容量が得られなかったと考えられる。これに対
して、電池Ｂは正極合剤】４°内周面及び負極１９の外
円面の断面が円形であるため、負極１９の外周面におい
て反応がほぼ均一に進行するため、セパレータ２０は比
較的均一に波状化し、正、負極間の抵抗の増大を抑制す
ることができたものと考えられる。

また、電池Ａ及びＢは電極Ｉｌｌ戊がほぼ同じであるの
に対し、放電性能が異なるのは次の理由によるものと考
えられる。すなわち、電池Ａの正極合剤は第１図（ａ）
（ｂ）の状態から、第２図（ａ）（ｂ）の状態に加圧成
形しているため、負極からの距離が大きくなる部分、つ
まり正極合剤１゛の外周面における角部周辺部分６は、
合剤の充填密度がこれら角部周辺部分６にはさまれた部
分７より低くなり、電解液の保ｎｉｉが増すため、負極
から離れていても反応がスムース゛に進行し、放電容量
が大きくなる。これに対し、電池Ｂでは正極合剤の充填
密度が均一になっているので、電池Ａに比べて角部周辺
部分の反応性が悪く、この部分が充分に放電反応に寄与
できず、これらのことから電池Ａの性能が優れたものと
考える。

（ト）発明の効果本発明の角形電池は、外周面の断面が角形形状である一
方極の中央に設けた断面円形の中空部に、放電によって
体積が減少する他方極を配したものであるため、他方極
の体積が減少しても、セパレータが局部的に波状となっ
て内部抵抗が増大することを防止できる。

また、外周面の断面が角形形状である一方極の中央に設
けた断面円形の中空部に他方極を配する隔成の場合には
、−前極の外周面における角部周辺部の合剤の充填密度
を低くすることで、反応し難い前記周辺部の反応性が高
めることができ、放電容量を高めることが可能となる。

更に、本発明の角形電池の製造方法では、予め中空円筒
形状に仮成型した合剤を、角形外装ケース内に挿入し、
外装ケース内においてＦＲ’Ｊすることにより、外周面
が外装ケースの内周面に沿った断面多角形状で中央に断
面円形の中空部を有する１極を形成するものであるので
、合剤の外装ケースへの挿入が容易であると共に、簡単
な操作で前記充填密度の異なる部分を有する一方極を型
造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例、第３図及び第４
図は本発明の他の実施例であり、第１図及び第３図は合
剤成型前、第２図及び第４図は合剤成型後の図面を示し
、各図の（ａ）は横断面、（ｂは縦断面図を夫々示して
いる。第５図は合剤の成型方法を示す概略図、第６図は
本発明電池を示し、第６図（ａ）は電池の上面図、（ｂ
）は電池の縦断面図、（ｃ）は第６図（ｂ）のＸ−Ｘ断
面図、第７図は放電特性図を示す。第８図は本発明電池
、第９図は比較電池を示し、これらの図面において（ａ
）は組立直後の電池の横断面図、（ｂ）及び（ｃ）は５
０％放電時の電池の横断面図及び要部拡大断面図を夫々
示す。１、ｌ゛、１４．１４°・・・正極合剤（−電極）、５
・・・中空部、８・・・セパレータ、９・・・負極（他
方極）、２・・・外装ケース、６・・・角部周辺部。Ａ、Ｂ・・・本発明電池、　Ｃ・・・比較電池。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外周面の断面が多角形状であり、且つ中央に断面
が円形の中空部を有する筒状の一方極と、セパレータに
よって前記一方極と隔てられると共に前記中空部に位置
し、且つ放電により体積が減少する他方極と、前記一方
極及び他方極を収納する外装ケースとを備えた角形電池
。
（２）外周面の断面が多角形状であり、且つ中央に断面
が円形の中空部を有する筒状の一方極と、セパレータに
よって前記一方極と隔てられると共に前記中空部に位置
する他方極と、前記一方極及び他方極を収納する外装ケ
ースとを備え、前記一方極の合剤の充填密度が、前記一
方極の外周面における角部周辺部分に比べて、該角部周
辺部分にはさまれた部分のほうが密である角形電池。
（３）中央に断面円形の中空部を有する中空円筒形状に
電極合剤を仮成型した後、内周面の断面形状が多角形状
である外装ケース内に前記仮成型した合剤を挿入し、次
いで前記外装ケース内において、仮成型した電極合剤の
前記中空部に円柱状の治具を挿入すると共に、前記合剤
を上面から加圧圧縮することにより、外周面が外装ケー
スの内周面に沿った断面多角形状であり且つ中央部に断
面円形の空間部を有する電極を形成することを特徴とす
る角形電池の製造方法。