JPH046121Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、一般にコイン型あるいはボタン型
と称されている偏平形の非水電解液電池に関す
る。

《従来の技術》 ボタン型リチウム電池で代表されるこの種の偏
平形非水電解液電池の従来の構造を第２図に示し
ている。

第２図において、二酸化マンガンなどの活物質
に導電剤及びバインダを加えて混練・成形してな
る円板型の正極合剤１６と、ポリプロピレン不織
布などからなる多孔質なセパレータ１８と、円板
状に裁断されたリチウムからなる負極２０と、そ
れに非水電解液とで発電要素が構成される。正極
合剤１６、セパレータ１８、負極２０はこの順で
積層され、正極缶１０、負極缶１２、封口ガスケ
ツト１４からなる偏平形電池ケース内に密封入さ
れている。

正極缶１０及び負極缶１２はステンレススチー
ル板などのプレス成形により、浅いコツプ状ない
しは皿状に形成されている。封口ガスケツト１４
は適宜な弾性を有する合成樹脂で環状に形成さ
れ、負極缶１２の周縁部を包み込むように装着さ
れ、さらに正極缶１０の内周面に嵌合されてい
る。正極缶１０の開口端縁部分は内側へカール成
形され、これにより封口ガスケツト１４が圧縮さ
れ、電池ケース内が密閉されている。

《考案が解決しようとする問題点》 リチウムなどの軽金属を負極活物質とする非水
電解液電池は、高い理論エネルギー密度を得るこ
とができるので、小さい偏平形電池で長寿命かつ
高放電性能のものを実現可能である。この電池の
内部抵抗を小さくし、大きな短絡電流を得ること
ができるようにするには、電池構成上特に次のよ
うな配慮が重要である。

まず、正極缶と正極合剤、負極缶と負極のそれ
ぞれの電気的接触状態を良好かつ安定に保つこと
が必要である。そのために、正極合剤と正極缶の
間、負極缶と負極の間にそれぞれ金属ネツトやエ
キスパンデツドメタルなどの集電体を介在させる
ことが一般的に行われている（第２図では省略し
ている）。

次に重要なことは、正極合剤と負極との対向面
積をできるだけ大きくし、しかも極間距離を十分
に小さくすることである。第２図の構造では、正
極合剤１６と負極２０との対向面積は電池ケース
（正極缶１０、負極缶１２）の寸法によつて大き
く規制され、限られた寸法内で対向面積を飛躍的
に大きくするということはできない。従つて電池
の内部抵抗を下げるためには、セパレータ１８を
薄くするしか方法がなかつた。セパレータ１８を
余りに薄くしすぎると、内部短絡や自己放電が起
きやすくなるので、これにも限界がある。

また、電池の放電反応に伴つて負極２０の体積が
減少して薄くなる。これは負極２０とセパレータ
１８と正極合剤１６との接触性を低下させる原因
になる。反対に、正極合剤１６の体積は放電反応
に伴つて増加し、その厚みを増す。これは、負極
２０の厚み減少による発電要素相互間の接触性の
低下をある程度補う。しかし、正極合剤１６の体
積増加はその径の増大となつても表われるので、
負極２０の厚み減少による悪影響を完全には補う
ことができない。

この考案は上述した従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、特にセパレータの厚
さ寸法を変更することなく、限られた電池ケース
の寸法内で正、負極の対向面積を従来より明らか
に大きくし、また放電反応によつて負極の厚みが
減少しても発電要素相互間の接触性がそれほど低
下しないようにし、内部抵抗の小さい優れた放電
性能を長期にわたつて維持できるようにした偏平
形非水電解液電池を提供することにある。

《問題点を解決するための手段》 そこで、この考案に係る偏平形非水電解液電池
は、偏平形電池ケースの対向する一方の内平面上
に該ケースの内側面との間に空隙部を残して密着
配置された正極合剤と、該正極合剤の遊端面及び
外周面の一部を覆うような凹部が形成されて該正
極合剤を嵌合可能であり、かつ、上記ケースの他
方の内平面に密着配置された軽金属製の負極と、
該正極合剤と負極との間に挟持されたセパレータ
とを備えてなる。

《作用》 この考案の構造では、上記正極合剤の端面と負
極の凹部底面、正極合剤の外周面と負極の凹部内
周面とがセパレータを介して対向し、これら全体
が電池反応に伴うイオンの経路となる。従つて同
じ寸法の電池ケース内で、正、負極の対向面積を
従来より大きくすることができる。

また、電池反応に伴って正極合剤の径が大きく
なると、該正極合剤がケースの内平面上に密着配
置されており、しかも、負極が正極合剤の遊端面
及び外周面の一部を覆つているため、正極合剤と
負極との接触面積の低下を補うことができる。

この場合、セパレーターの厚さ寸法を特に変更
するものではないため、極間距離が大きくなって
電池の内部抵抗が大きくなつたり、極間距離が小
さくなつて内部短絡等が生じることはない。

《実施例》 第１図はこの考案の一実施例による偏平形非水
電解液電池を示している。偏平形電池ケースは、
径の大きな正極缶１０と、径の小さな負極缶１２
と、この両者の間に介在された環状の封口ガスケ
ツト１４とから構成され、その内部に、二酸化マ
ンガンあるいはフツ化黒鉛などを主体とする正極
合剤１６と、ポリプロピレン不織布などからなる
薄肉平板状のセパレータ１８と、リチウムからな
る負極２０とがほぼ積層状態で装填されている。

特に本考案の電池では、正極合剤１６が正極缶
１０の内底面上に正極缶１０の内側面との間に空
隙部を残して密着配置され、負極２０のセパレー
タ１８を介した正極合剤１６との接触面側が該正
極合剤１６の上面（遊端面）及び外周面の一部を
覆うようにその周囲を残してコップ状に窪んだ凹
部になつていて、この凹部内に正極合剤１６が嵌
合して負極２０と正極合剤１６との間にセパレー
タ１８が挟持されている。ここで、第１図におけ
る２０ａは上記凹部の内部の平面（凹部内平面と
称す）であり、２０ｂは上記凹部の内周面（凹部
内周面と称す）を示している。

セパレータ１８は負極２０の凹部内平面２０ａ
及び凹部内平面２０ｂの両方に接している。正極
合剤１６は、負極２０の凹部内周面２０ｂの径よ
り若干小さい外径の円板状に加圧成形されてい
て、その厚みの半分以上が負極２０の凹部内にセ
パレータ１８を介して嵌合している。

従つて、負極２０の凹部内平面２０ａが電池反
応に関与する正極合剤１６との対向面となるだけ
でなく、負極２０の凹部内周面２０ｂもセパレー
タ１８を挾んで正極合剤１６の周面と対向してお
り、この対向部分も電池反応に関与する。

また、前述のように負極２０の厚みは電池反応
に伴つて減少し、そのことが発電要素相互間の接
触性を低下させる要因になる。反対に正極合剤１
６は電池反応に伴つて体積が増加し、その厚み及
び外径ともに増加する。正極合剤１６の厚みの増
加は負極２０の凹部内平面２０ａの後退（体積減
少による）を補い、正極合剤１６の外径の増加は
負極２０の凹部内周面２０ｂの後退を補う。その
結果、電池反応が進んでも発電要素相互間の接触
性は殆ど低下しない。

なお、負極２０に上述の凹部２０ａ，２０ｂを
形成するのは、例えば、負極缶１２の内部にリチ
ウム板を圧着した後、上記凹部に相当する形状の
パンチ（プラスチツク製がよい）でリチウム板の
表面を加圧することによつて行なう。これで、柔
軟なリチウムは容易に変形し、凹部が形成され
る。そして例えば、負極２０の凹部２０ａ，２０
ｂ内にセパレータ１８を拡げ、さらにその上に円
板形の正極合剤１６を嵌合する、という手順で電
池を組立てる。

《考案の効果》 以上詳細に説明したように、この考案に係る偏
平形非水電解液電池では、従来と同じ寸法の電池
ケースを用いても、正、負極の対向面積を従来よ
り大きくすることができ、また電池反応が進んで
も発電要素相互間の接触性の低下が起きにくくな
る。そのため、電池の内部抵抗を小さくできると
ともに、良好な放電性能を長期にわたって維持す
ることができる。しかも、セパレータの厚さ寸法
を変更するものではないため、極間距離が変動せ
ず電池の内部抵抗が大きくなつたり内部短絡等が
生じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による偏平形非水
電解液電池の断面図、第２図は従来の偏平形非水
電解液電池の断面図である。 １０……正極缶、１２……負極缶、１４……封
口ガスケツト、１６……正極合剤、１８……セパ
レータ、２０……負極、２０ａ……凹部内平面、
２０ｂ……凹部内周面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 偏平形電池ケースの対向する一方の内平面上に
   該ケースの内側面との間に空隙部を残して密着配
   置された正極合剤と、該正極合剤の遊端面及び外
   周面の一部を覆うような凹部が形成されて該正極
   合剤を嵌合可能であり、かつ、上記ケースの他方
   の内平面に密着配置された軽金属製の負極と、該
   正極合剤と負極との間に挟持されたセパレータと
   を備えてなる偏平形非水電解液電池。