JPH03272565A

JPH03272565A - 有機電解質電池

Info

Publication number: JPH03272565A
Application number: JP2071660A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ubukawa; 生川　訓; Satoru Fukuoka; 悟福岡; Akira Kuroda; 黒田　章
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-12-04

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、負極にリチウム、ナトリウムなどの軽金属、
正極に二酸化マンガン、フッ化黒鉛、硫化チタンなどの
金属酸化物、フッ化物、硫化物等を用いた有機電解質電
池にかかり、特にその正極の集電体の改良に関するもの
である。

（ロ）従来の技術渦巻式の電極体を備えた有機電解質電池における、正極
の集電体としては、ステンレス製の網、ラス板が主に使
用されている為、その端部に生じるヒゲ、バ１１が正、
負極の巻き取り時にセパレータを突破り、内部ショート
を発生させることがある。これは前記集電体である金属
のヒゲ、パリの先端が鋭く、強度をある程度有すること
に起因している。

この集電体の材質としてステンレスが使用されるのは、
その表面に酸化被膜が形成され、電池内における腐食よ
り保護され且つ正極中の水分除去の為の加熱処理に十分
耐えることができ、更には優れた導電性を持つことに基
づく。

ここで、ステンレスに対し、柔かい金属として例えばア
ルミニウムが挙げられるが、正極合剤中の水分の存在下
において、正極活物質として二酸化マンガンを使用した
場合、Ａ　ｌ　−Ｍ　ｎ　Ｏ＊の局部電池を形威しアル
ミニウムが溶解してしまうので好ましいとは言えない。

また、導電性樹脂を用いることも考えられるが、水分除
去の加熱処理で燃焼する可能性があるため実用化に到っ
ていない。

但し、正極の集電体にステンレスなどの會属性のラス板
等を使用すると、切断時にパリ、ヒゲが生じ、正、負極
の巻取時に、パリが生じ、例え（ｉ正極の長さ方向に対
し直角となった場合負極が巻きずれたり、セパレータを
突破り内部短絡を招いてしまう。また、集電体のパリが
鋭利でないか、または強度が低いものであれば、渦巻電
極体構成時に前記パリが曲って貫通には到らないが、金
属から構成される集電体を用いると、どうしても前記問
題が生じ易い傾向があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は前記せる問題点に鑑みてなされたものであって
、たとえ切断時にパリが発生してもセパレータを貫通す
ることがなく、内部短絡を抑制しうる正極の集電体を提
供しようとするものである。

に）課題を解決するための手段本発明の有機電解質電池は、集電体として、炭素繊維の
集合体を用いた正極を備えることを特徴とするものであ
、：。

また、前記集電体に、正極タブを導電性樹脂フィルムと
共に熱溶着して構成して用いるのが好適する。

ここで、集電体である炭素ｍ維の集合体としては、織布
であるカーボンクロス、不織布、カーボンペーパー等を
使用することができる。

（ホ）作用本発明の如く、正極の集電体として炭素ｍ＆維の集合体
を用いることにより、切断時にパリが発生シテモセハレ
ークを貫通することがなく、電池ノ内部短絡を防止する
ことが可能となる。

ここで用いられる炭素繊維は、無酸素中で焼成されて作
製されており、化学的に安定であるので、例えば正極の
水分除去のための真空熱処理において、何ら支障を生じ
るものではなく、耐薬品性にも優れているので、電池内
の有機電解液等により劣化することはほとんどない。ま
たこの比抵抗は１〜２ＸＩＱ−’Ω・（１）で、アルミ
ニウムの半分程度であり、優れた導電性を有している。

（へ）実施例以下に、Ｌ　ｉ　−Ｍ　ｎ　Ｏ！系有１！！！電解質電
池を作製した例を挙げ、詳述する。

（実施例１）正極合剤は、二酸化マンガン８６０ｇ、グラファイト１
００ｇをライカイ機へ投入して３０分混合し、トリフル
オロエチレン（ＴＦＥ）３０ｇを添加、混合することで
樹脂系による結着を行っている。次にポリビニルアルコ
ール１０ｇを純水１００ｇに溶かし、加えて混練したも
のを、合剤ホッパー１へ入れ、これより後述する正極の
集電体に塗布した（第２図参照）。この第２図及び後述
する第３図における矢印は、極板の流れる方向である。

次にこれを乾燥後圧延して、正極３を作製した。ここで
用いた正極３の集電体は、カーボンクロス２ａからなり
、正極剥離部４にステンレス製の正極タブ５を導電性フ
ィルム６で両面がらはさみ、熱溶着させて電気接続させ
ている。カーボンクロス２ａには、ポリアセトニトリル
の焼成系を使用し、平織りにしたものを用いている。そ
して、これは、厚み０．１３ｍｍ、重さ８４ｇ／ｍ”、
体積抵抗率１．５Ｘ　１０−”Ω・０の物性を有してい
る。

また導電性フィルム６には、ポリオレフィンをベース樹
脂としてカーボンを分散制御したものを使用している。

そしてこの正極３の極板寸法は、厚み１．１５Ｍ、幅５
１肛、長さ３８５肛であり、このサイズにメカスリッタ
ーにて切断した。また、正極３の中央には輻７貼、長さ
２５ｍｍの正極剥離部４を形成して、正極タブ５を電気
接続している。第３図（ａ）は本発明による正極３の正
面図、第３図（ｂ）は同縦断面図である。このような正
極３を用い、２３０℃で３時間真空熱処理を行い水分を
除去している。

尚、正極３の正極タブ５には、電池の大電流放電時、大
きな電流が流れるので、発熱しゃすい傾向にある。そこ
で、正極タブ５としては、ステンレス板を用い、キャッ
プ１２との溶接部である端部に比べて中央部が厚いもの
を用いたり、数枚重ねたり折曲して中央部の電気抵抗を
下げたり、また前記ステンレス板に金メツキ、銀メツキ
等を行うことにより、発熱を抑制することができる。ま
た、この正極タブ５として表面が酸化処理されたアルミ
ニウムもしくはアルミニウム合金例えばアルミニウム、
マグネシウム合金を用いても、前記同様比抵抗が小さく
なり、好適すると言える。

負極７は、リチウム板を厚み０．４８ｆｆ１ｍ、幅４７
．５肋、長さ４４７Ｍに切断したものに、負極タブ８と
してニッケル板の厚みＯ，１ｍｆｆ１、幅３Ｍ、長さ３
５砿のものをガラステープで貼り付：寸、Ｐ、Ｐフィル
ムセパレータで包んで作製している。

この正極３と負極７をセパレータ９を介して巻取り、絶
縁板１０ともに外装缶１１に挿入し、負極タブ８を缶底
にスポット溶接した。次に台上部をシームし、正極タブ
５をキャップ１２にスポット溶接した後、電解液の注液
を行い、絶縁バッキング１３を介して封口した。

有機電解液には、プロピレンカーボネート：ジメトキシ
エタン＝１＝１のところに、過塩素酸リチウムを０．８
Ｍ溶解させたものを使用している。

このようにして本発明電池Ａを作製した。

そして、第１図にこの電池の縦断面図を示しておく。

（実施例２）前記実施例１において用いたカーボンクロス２ａに代え
て、カーボンペーパー２ｂを正極の集電体として使用し
、正極剥離部にステンレス製の正極タブを導電性フィル
ム６とともにホットプレスで熱溶着し正極を横絞した。

ここで用いたカーボンペーパーは、ピッチを原料とした
炭素短繊維の不織布であり、体積抵抗率５Ｘ１０−”Ω
・Ｃｍ、厚みＱ、１５ｍｍ、比重１．５４ｇ／ｃＣの物
性を持つものである。このようにして、本発明電池Ｂを
作製した。

（比較例１）前記実施例１において用いたカーボンクロス２ａに代え
て、ステンレス製のラス板を使用し、正極剥離部にステ
ンレス製の正極タブをスポット溶接したものを正極とし
た。ここで用いたステンレスは、５ＵＳ３０４である。

この正極を用い、他は同様にして比較電池Ｃを作製した
。

これら電池Ａ、Ｂ、Ｃを用い、電池の放電特性を比較し
た。この時の放電条件は、各電池を室温２３℃において
放電負荷２７０Ｑで放電するというものである。この結
果を、第５図に示す。これより、炭素繊維の集合体を正
極の集電体として用いた本発明電池Ａ、Ｂは、比較電池
Ｃに比して、わずかではあるが、放電特性が向上してい
るのが理解できる。

次に、これらの電池Ａ、Ｂ、Ｃを解体し、正極における
パリの発生状況を調べた。比較電池Ｃの如く、正極集電
体にステンレス製のものを使用した場合、切断パリが発
生し、セパレータに向っているものがあることが確認さ
れた。一方、本発明電池Ａ、Ｂでは、集電体にカーボン
クロス、カーボンペーパーを使用しているので、切断パ
リが小さく、柔かく、鋭利ではなく、セパレータ貫通の
危険性はない。

また、次に、電池Ａ、Ｂ、Ｃを用い、強制放電を行い、
その後解体を行い、正極の状態を観察した。この時の条
件は、電池をＩＯＡの電流で５分間強制放電を行うとい
うものである。そして電池を解体して正極膨潤時のパリ
状態の影響を調べた。比較電池Ｃのパリの状態は、本発
明電池Ａ、Ｂより、悪く、正極の膨潤圧によって負極へ
押しつけられているのが観察された。

（ト）発明の効果本発明の有機電解質電池によれば、正極の集電体として
炭素繊維の集合体を用いているので、電池内部における
電極の短絡を防止することができ、安全性に優れた電池
が提供できるので、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池の縦断面図、第２図はカーボンクロ
スを集電体に用いた時の工程説明図、第３図は本発明の
正極に関するものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦
断面図、第４図はカーボンペーパーを集電体に用いた時
の工程説明図、第５図は電池の放電特性図である。Ａ、Ｂ・・・本発明電池、Ｃ・・・比較電池、１・・・
合剤ホッパー　２８・・・カーボンクロス、２ｂ・・・
カーボンペーパー　３・・・正極、４・・・正極剥雌部
、５・・・正極タブ、６・・・導電性フィルム、７・・
・負極、８・・・負極タブ、９・・・七ノくレータ、１
０・・・絶縁板、１１・・・外装缶、１２・・・キヤ・
ツブ、１３・・・絶縁バッキング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）集電体として炭素繊維の集合体を用いた正極を備
えることを特徴とする有機電解質電池。
（２）前記集合体に、正極タブを導電性樹脂フィルムと
共に熱溶着したことを特徴とする請求項（１）記載の有
機電解質電池。