JPH0462755A - Organic electrolyte battery - Google Patents
Organic electrolyte batteryInfo
- Publication number
- JPH0462755A JPH0462755A JP17320090A JP17320090A JPH0462755A JP H0462755 A JPH0462755 A JP H0462755A JP 17320090 A JP17320090 A JP 17320090A JP 17320090 A JP17320090 A JP 17320090A JP H0462755 A JPH0462755 A JP H0462755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- negative pole
- outermost periphery
- pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 manganese dioxide Chemical class 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- RCYJPSGNXVLIBO-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenetitanium Chemical compound [S].[Ti] RCYJPSGNXVLIBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、正極と負極とを積層して渦巻状とした有機電
解質電池に関する。特に、この発明は、電池の安全性を
改善する構造に特徴のある渦巻タイプの有機電解質電池
に関する。The present invention relates to an organic electrolyte battery in which a positive electrode and a negative electrode are stacked in a spiral shape. In particular, the present invention relates to a spiral-type organic electrolyte battery characterized by a structure that improves the safety of the battery.
正、負極の間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回し
た電極体を備えた渦巻式電池は、一般に電極体の最外周
に負極が位置するように構成される。
この構造の電池は、最外周の負極の片面が正極と対向す
る。それは、最外周の負極は、外側表面がマイナス缶と
対向することが理由である。最外周以外の負極は、正極
と積層して巻回されているので、両面が正極と対向する
。
第１図に正極板２と負極板ｌとをセパレータ５を介して
巻回した電極体の断面形状を示している。
この図は、未放電状態の電極体を示している６ この構
造の電極体を完全放電した構造を第２図に示している。
第２図に示すように、放電が進行するにしだがって負極
板１は減少する。それは、負極が電解液中にイオンとし
て溶けて放電されるからである。
ところが、負極の最外周は、片面しか正極と対向しない
。このため、第２図に示すように、完全放電状態におい
ても負極板１の最外周が残存する。
最外周に負極が残存し、しかも、最外周に集電タブが接
続された電池は、完全放電に近付くと最外周に反応が集
中する。このため、負極活物質が、正極活物質と反応す
る以上に運ばれて、正極活物質の表面に析出する。この
状態は、電池の内部ショートの原因となった。
この弊害を防止するために、従来の有機電解質電池は、
正極、負極板とも全体的に薄くして、最外周の負極活物
質量を減らし、その析出量を減らして対処してきた。
ところで、集電タブを負極の最外周から内部へ移動する
ことによって、この弊害を防止できる。
それは、集電タブを、負極の最外周に接続しないで、内
部に接続した電池は、放電末期に、内部に巻かれて集電
タブが接続された負極が消費して最外周部と電気的な接
続がなくなるからである。すなわち、渦巻状に巻かれた
負極の内部に集電タブを接続した電池は、過放電状態に
おいては、最外周に残った負極が集電タブから離れる。
このため、集電タブを、負極の内部に接続する電池は、
過放電時に、負極の活物質が正極に析出される弊害は起
こらない。
しかしながら、この構造の電池は、集電タブを外装缶に
スポット溶接するときの「タブ折り曲げ」「位置決め」
が難しく、電池の生産性が大幅に低下してしまうため実
施できなかった。A spiral battery that includes an electrode body that is spirally wound with a separator interposed between the positive and negative electrodes is generally configured such that the negative electrode is located at the outermost periphery of the electrode body. In a battery with this structure, one side of the outermost negative electrode faces the positive electrode. This is because the outer surface of the outermost negative electrode faces the negative can. Since the negative electrode other than the outermost part is wound in a layered manner with the positive electrode, both surfaces thereof face the positive electrode. FIG. 1 shows the cross-sectional shape of an electrode body in which a positive electrode plate 2 and a negative electrode plate I are wound with a separator 5 in between. This figure shows the electrode body in an undischarged state.6 FIG. 2 shows a structure in which the electrode body with this structure is completely discharged. As shown in FIG. 2, as the discharge progresses, the number of negative electrode plates 1 decreases. This is because the negative electrode dissolves as ions in the electrolyte and is discharged. However, only one side of the outermost periphery of the negative electrode faces the positive electrode. Therefore, as shown in FIG. 2, even in a fully discharged state, the outermost portion of the negative electrode plate 1 remains. In a battery in which the negative electrode remains on the outermost periphery and the current collecting tab is connected to the outermost periphery, the reaction concentrates on the outermost periphery as the battery approaches complete discharge. Therefore, the negative electrode active material is carried beyond reacting with the positive electrode active material and deposits on the surface of the positive electrode active material. This condition caused an internal short circuit in the battery. In order to prevent this negative effect, conventional organic electrolyte batteries
This problem has been addressed by making both the positive and negative electrode plates thinner overall, reducing the amount of negative electrode active material on the outermost periphery, and reducing the amount of its precipitation. By the way, this problem can be prevented by moving the current collecting tab from the outermost periphery of the negative electrode to the inside. This is because the current collecting tab is not connected to the outermost periphery of the negative electrode, and when the battery is connected internally, at the end of discharge, the negative electrode that has been wound inside and connected to the current collecting tab consumes electricity and becomes electrically disconnected from the outermost periphery. This is because there will be no connections. That is, in a battery in which a current collecting tab is connected inside a spirally wound negative electrode, in an overdischarge state, the negative electrode remaining at the outermost periphery separates from the current collecting tab. For this reason, batteries that connect the current collector tab inside the negative electrode,
During overdischarge, the negative electrode active material is not deposited on the positive electrode. However, batteries with this structure require "tab bending" and "positioning" when spot welding the current collector tab to the outer can.
This could not be implemented because it would be difficult and would significantly reduce battery productivity.
渦巻式電池の正、負極板を薄くする方法は、次の点で問
題があり、改善が望まれていた。
■ 負極板が薄くなれば、極板の巻き取り工程での巻取
不良が増加し、負極板切れ等が発生して生産性が低下す
る。
■ 極板の薄化により対向面積が必要以」二に増大すれ
ば、外部ショート時に大電流が発生して電池が加熱し、
セパレータ溶融による内部ショートの危険がある。
そこで、生産性を低下させずに、対向面積を必要以上に
増加させない手法で、過放電時に負極活物質を正極板上
に析出させない設計が必要であった。
この発明は、この欠点を解決することを目的に開発され
たもので、この発明の重要な目的は、過放電状態におい
て正極の表面に負極活物質の析出を防ぎ、これが原因で
発生する内部ショートを防止できる有機電解質電池を提
供するにある。The method of thinning the positive and negative electrode plates of spiral-wound batteries has the following problems, and improvements have been desired. ■ If the negative electrode plate becomes thinner, the number of winding defects in the electrode plate winding process will increase, and negative electrode plate breakage will occur, reducing productivity. ■ If the opposing area becomes larger than necessary due to the thinning of the electrode plates, a large current will be generated in the event of an external short circuit, causing the battery to heat up.
There is a risk of internal short circuit due to separator melting. Therefore, there was a need for a design that would prevent the negative electrode active material from depositing on the positive electrode plate during overdischarge without reducing productivity or increasing the facing area more than necessary. This invention was developed with the aim of solving this drawback, and an important purpose of this invention is to prevent the deposition of negative electrode active material on the surface of the positive electrode in an overdischarge state, and to prevent internal short circuits caused by this. The purpose of the present invention is to provide an organic electrolyte battery that can prevent this.
この発明の有機電解質電池は、前述の目的を達成するた
めに、下記の構成を備えている。
とくに７ この発明の有機電解質電池は、下記の（ｃ）
ないし（ｄ）の構成を有することを特徴としている。
（ａ） 有機電解質電池は、帯状の正極と。帯状で放
電されるに従って厚みが減少する負極とが、セパレータ
を介して渦巻状に巻回された電極体を備えている。
負極には、リチウム等のアルカリ金属が使用できる。
正極には、二酸化マンガン等の金属酸化物、フッ化黒鉛
等の金属フッ化物、硫化チタン等の金属硫化物を活物質
に使用できる。
（ｂ） 電極体の最外周には負極が位置している。
（ｃ） 負極に接続される集電タブは、負極の最外周
に接続されている。
（ｄ） 渦巻状に巻回された負極最外周の厚みは、負
極中央部の厚みの７０％以下に調整されている。The organic electrolyte battery of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-mentioned object. Particularly 7. The organic electrolyte battery of the present invention has the following (c)
It is characterized by having the configurations from (d) to (d). (a) An organic electrolyte battery has a strip-shaped positive electrode. The negative electrode has a band-like shape and its thickness decreases as discharge occurs, and an electrode body is spirally wound with a separator in between. Alkali metals such as lithium can be used for the negative electrode. For the positive electrode, metal oxides such as manganese dioxide, metal fluorides such as fluorinated graphite, and metal sulfides such as titanium sulfide can be used as active materials. (b) A negative electrode is located at the outermost periphery of the electrode body. (c) The current collecting tab connected to the negative electrode is connected to the outermost periphery of the negative electrode. (d) The thickness of the outermost circumference of the spirally wound negative electrode is adjusted to be 70% or less of the thickness of the central portion of the negative electrode.
この発明の有機電解質電池は、第４図に示すように、負
極の最外周を中央部分よりも薄（している。すなわち、
片面が正極と対向する負極の最外周を薄くして電極体を
製造しているので、完全放電された状態で、負極の最外
周に負極が厚く残存するのを防止できるに
のため、完全放電される前に、負極活物質が消費され、
これが正極板上に析出することがない。
このため、負極の正極への析出に起因する電池の内部シ
ョートを防止できる。
また、負極板の厚みは、最外周のみを薄くしているので
、正極と負極とを巻きとって電極体を製造する工程にお
いては、負極切れして生産性を低下させることがない。
さらに、正極と負極との対向面積は変化しないので、放
電特性が低下せず、また、外部ショートによる過電流に
よる電池発熱の危険もない。As shown in FIG. 4, in the organic electrolyte battery of the present invention, the outermost periphery of the negative electrode is thinner than the central part.
The electrode body is manufactured by thinning the outermost periphery of the negative electrode, which faces the positive electrode on one side, so that it is possible to prevent a thick layer of negative electrode from remaining on the outermost periphery of the negative electrode in a fully discharged state. The negative electrode active material is consumed before
This does not precipitate on the positive electrode plate. Therefore, it is possible to prevent an internal short circuit in the battery due to deposition of the negative electrode onto the positive electrode. Further, since the thickness of the negative electrode plate is made thinner only at the outermost periphery, in the process of manufacturing an electrode body by winding a positive electrode and a negative electrode, the negative electrode does not break and reduce productivity. Furthermore, since the facing area of the positive electrode and the negative electrode does not change, the discharge characteristics do not deteriorate, and there is no risk of battery heat generation due to overcurrent due to external short circuit.
下記の工程で有機電解質電池を試作した。試作した電池
は、ＭｎＯ２／Ｌｉ系の有機電解質電池とした。
試作に必要な正極板は次の順で作製した。
■ 正極合剤として、
二酸化マンガン・・・・・・・・・・・・８９０ｇと、
グラファイト・・・・・・・・・・・・８０ｇとを使用
した。
■ 二酸化マンガンと、グラファイトとをライカイ機へ
投入して、３０分混合した。
■ その後、さらにトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）を
追加投入して、１０分間混合して、粉末を結着させた。
■ 次にポリビニルアルコール１５ｇを、純水ＩＬｏｇ
に溶かして水溶液とした。
■ ■で得た水溶液を、■で得た粉末に加え、混練して
ペースト状とした。
■ 以上の工程で得られたペーストを、正極芯体に塗布
し、乾燥、圧延、切断をして正極板とした。
■ 正極芯体には、５ＵＳ３０４製のラス板を使用した
。ラス板の厚みは、０．１ｍｍとした。
■ 正極板は、メカスリッターで切断した。
得られた正極板の寸法は、厚み１．１５ｍｍＸ幅５１ｍ
ｍＸ長さ３８５ｍｍとした。
■ この正極板の中央を、幅５ｍｍＸ長さ２５ｍｍにわ
たって剥離し、５ＵＳ３０４製ステンレス集電タブをス
ポット溶接して、剥離部をガラステープで覆った。
集電タブは、長さ３５ ｍ ｍ ｘ幅３ｍｍＸ厚み０゜
１５ｍｍとした。
［相］ その後、２３０℃で加熱処理をして、水分を除
去し、除湿雰囲気中で冷却した後、セパレータで包んで
正極板の半製品とした。
負極板は、下記の条件で５種類試作した６ ５種の試作
品において、テスト３．４．５は、この発明の実施例に
かかるもので、テスト１．２は従来の電池に使用されて
いるものである。
（テストｌ）
次の状態で、第６図と第７図とに示す構造の負極板ｌを
試作した。
■ 厚み０．４６ｍｍのリチウム板を、幅４８ｍｍＸ長
さ４３５ｍｍに切断する。
■ リチウム板に、ニッケル製の集電タブ３をガラステ
ープ４で張り付ける。集電タブ３は、長さ３５ｍｍｘ幅
３ｍｍＸ厚み０．１５ｍｍとした。
集電タブ３は、負極板の終端の手前４０ｍｍの位置に接
続した。
（テスト２）
次の状態で、第８図と第９図とに示す構造の負極板１を
試作した。
■ 厚み０． ４６ｍｒｒ＋のリチウム板を、幅４８ｍ
ｍ、長さ４３５ｍｍに切断する。
■ リチウム板に、図に示すように、ニッケル製の集電
タブ３をガラステープ４で貼りつける。集電タブ３は、
全体の形状をＬ字状とする。Ｌ字状集電タブ３の各片の
形状は、厚み０．１５ｍｍＸ幅３ｍｍＸ長さ３５ｍｍと
する。
さらに、集電タブ３は、負極板１の巻き終わりとなる終
端の手前１００ｍｍの部分に貼り付けて、巻き取られた
状態で最外周に位置する部分に接触させる。この集電タ
ブ３は、完全放電状態において、最外周に残存するリチ
ウムに集電する。
（テスト３）
次の状態で、第１０図と第１１図とに示す構造の負極板
１を試作した。
■ 厚み０．４６ｍｍｘ幅４８ｍｍの帯状のリチウム板
を、第１６図に示す装置を使用して、一部を薄く圧延す
る。この装置は、加圧ローラー１１でリチウム板１２を
押圧して圧延している。
圧延されたリチウム板は、長さＯ〜３４０ ｍ ｍまで
を厚み０．４６ｍｍとし、３４０ｍｍ〜４３５ｍｍまで
の厚みを０．２５ｍｍとする。
■ 圧延したリチウム板を、長さ４３５ ｍ ｍに切断
して、終端部分が薄くなった負極板１とする。
■ 負極板１にニッケル製の集電タブ３をガラステープ
４で貼り付ける。
集電タブ３は、長さ３５ ｍ ｍ ｘ幅３ｍｍ、厚み０
．１５ｍｍとし、これを、負極の巻き終わり手前４０ｍ
ｍの部分に付着する。
（テスト４）
次の状態で、第１２図と第１３図とに示す構造の負極板
ｌを試作した。
■ リチウム板は、テスト３と同様にして製作す■ 図
に示すように、圧延したリチウム板にニッケル製の集電
タブ３をガラステープ４で貼り付ける。
集電タブ３は、全体の形状をＬ字状とする。Ｌ字状集電
タブ３の容性の形状は、厚み０．１５ｍｍｘ幅３ｍｍＸ
長さ３５ｍｍとする。
さらに、集電タブ３は、負極板１の巻き終わりとなる終
端の手前１００ｍｍの部分に貼り付け、Ｌ字状の折曲片
を、巻き取られた状態で最外周に位置する薄く圧延され
た部分に延長して接触させる。
（テスト５）
次の状態で、第１４図と第１５図とに示す構造の負極板
ｌを試作した。
■ リチウム板は、テスト３と同様にして製作する。
■ 図に示すように、圧延したリチウム板に、ニッケル
製の集電タブ３をガラステープ４で貼り付ける。
集電タブ３は、全体の形状をＬ字状とする。Ｌ字状集電
タブ３の容性の形状は、厚みＯ，１５ｍｍｘ幅３ｍｍＸ
長さ３５ｍｍとする。
さらに、集電タブ３は、負極板の巻き終わり手前４０
ｍ ｍの部分に貼り付けて、巻き取られた状態で最外周
に位置する薄く圧延された部分に接触させる。
以上の工程で得られた正極板と負極板１とを使用して、
次のようにして、第１７図に示す構造の有機電解質電池
を試作した。
■ 正極板２と、負極板ｌとを、セパレータ５を挟む状
態で積層して巻き取って、電極体とする。
■ 電極体の下面に絶縁板６を沿わせて、これを外径φ
３３．５ｍｍ、高さ６１ｍｍの外装缶７に挿入する。
■ 負極の集電タブ３を外装缶７の底面にスポット溶接
して接続する。
■ 次に絶縁スリーブ８を置き、外装缶７の上部をシー
ム加工した後、キャップ９の下面に正極側の集電タブ１
０をスポット溶接する。
■ 電解液１２ｍＡを注液した後、封口して電池とする
。
電解液には、プロピレンカーボネートとジメトキシエタ
ンとを等容量混合し、これに、過塩素酸リチウムを１モ
ル／ｆＬ添加し溶解したものを使用した。
負極の構造が異なる５種類の有機電解質電池は、放電電
流を３Ａに調整して過放電状態とした後、これを分解し
て、正極へのリチウム析出の差を調査した。その結果、
テスト３．４．５で試作した負極板を使用したこの発明
の有機電解質電池は、テスト１．２で試作した負極板を
使用した従来の電池に比較して、リチウムの析出量なら
びに、析出面積が極めて少なかった。
ただ、テスト３．４．５で試作した負極板の電池におい
ても、リチウムの析出は皆無にはならなかったが、内部
ショートに進展するほどの状態とはならなかった。
テスト３．４．５で試作した負極板は、集電タブを最外
周の負極板に接続している。この構造の電池は、過放電
状態において、最外周の負極が残存すると、負極のリチ
ウムが正極に析出する。
しかしながら、テスト３．４．５で試作した負極を使用
だ電池は、最外周に集電タブ３を接続するにもかかわら
ず、過放電状態において、正極表面にリチウムが析出し
なかった。
このことは、負極の最外周を薄くすることによって、過
放電時の正極表面への負極活物質の析出を防止できるこ
とを実証している。
テストｌ、２．３．４，５の負極を使用した有機電解質
電池に、２００Ωの抵抗を接続して、室温で放電させた
放電特性を第１８図に示してる。
この図において、テスト１．２．３．４．５で示す曲線
は、前述のテストｌ、２．３．４．５で試作した負極使
用電池の放電特性を示している。この図から明かなよう
に、この発明の有機電解質電池は、負極の最外周を薄く
するにもかかわらず、容量の低下は認められなかった。
ところで、以上の実施例は、負極の最外周の厚さを０．
２５ｍｍとし、中央部分の厚さを０．４５ｍｍとして、
負極最外周の厚さを、中央部分の５５．６％に特定して
いる。ただ、この発明は、負極の中央部分に対する最外
周の厚さの割合を、この数値に特定するものではない。
ところで、最外周の負極は、片面が正極に対向し、中央
部分の負極は両面が正極と対向する。すなわち、最外周
の負極は、中央部分の負極に比較して、正極に対向する
面積が半減する。従って、理論的には、負極最外周の厚
さを、中央部分の５０％とするのが最適となる。ただ、
負極の最外周の厚さは、必ずしも中央部分の厚さの５０
％とする必要はない。しかしながら、負極の最外周の厚
さが、中央部分の厚さに比較して厚すぎると、負極活物
質の正極への析出量が増加する。
このため、この発明の有機電解質電池は、負極の最外周
の厚さを、中央部分の７０％以下に特定している。
また、負極最外周の厚さが薄すぎると、最外周の負極が
中央部分よりも先に消耗して電池の容量が低下する。こ
のため、負極の最外周の厚さは、中央部分に比較して、
好ましくは３０〜７０％の範囲に調整される。An organic electrolyte battery was prototyped using the following steps. The prototype battery was an MnO2/Li-based organic electrolyte battery. The positive electrode plate required for the prototype was manufactured in the following order. ■ As the positive electrode mixture, manganese dioxide・・・・・・・・・890g,
Graphite......80g was used. ■ Manganese dioxide and graphite were charged into a Raikai machine and mixed for 30 minutes. (2) Thereafter, additional trifluoroethylene (TFE) was added and mixed for 10 minutes to bind the powder. ■ Next, add 15g of polyvinyl alcohol to pure water ILog
to make an aqueous solution. (2) The aqueous solution obtained in (2) was added to the powder obtained in (2) and kneaded to form a paste. (2) The paste obtained in the above steps was applied to a positive electrode core, dried, rolled, and cut to form a positive electrode plate. ■ A lath plate made of 5US304 was used for the positive electrode core. The thickness of the lath board was 0.1 mm. ■ The positive electrode plate was cut using a mechanical slitter. The dimensions of the obtained positive electrode plate were 1.15 mm thick x 51 m wide.
The length was 385 mm. (2) The center of this positive electrode plate was peeled off over a width of 5 mm and a length of 25 mm, a 5US304 stainless steel current collector tab was spot welded, and the peeled part was covered with glass tape. The current collecting tab was 35 mm long x 3 mm wide x 0°15 mm thick. [Phase] After that, it was heat-treated at 230° C. to remove moisture, cooled in a dehumidified atmosphere, and then wrapped with a separator to obtain a semi-finished positive electrode plate. Five types of negative electrode plates were prototyped under the following conditions. Among the five types of prototypes, tests 3.4.5 were related to the embodiment of the present invention, and test 1.2 was based on those used in conventional batteries. It is something that exists. (Test 1) A negative electrode plate 1 having the structure shown in FIGS. 6 and 7 was manufactured under the following conditions. ■ Cut a 0.46 mm thick lithium plate into 48 mm width x 435 mm length. ■ Attach the nickel current collector tab 3 to the lithium plate with glass tape 4. The current collecting tab 3 had a length of 35 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.15 mm. The current collecting tab 3 was connected to a position 40 mm before the terminal end of the negative electrode plate. (Test 2) A negative electrode plate 1 having the structure shown in FIGS. 8 and 9 was prototyped under the following conditions. ■ Thickness 0. 46mrr+ lithium plate, 48m wide
m, cut to a length of 435 mm. ■ Attach a nickel current collector tab 3 to the lithium plate with glass tape 4 as shown in the figure. The current collecting tab 3 is
The overall shape is L-shaped. The shape of each piece of the L-shaped current collecting tab 3 is 0.15 mm thick, 3 mm wide, and 35 mm long. Further, the current collecting tab 3 is attached to a portion 100 mm before the end of the winding of the negative electrode plate 1, and brought into contact with the outermost portion of the negative electrode plate 1 in the wound state. This current collecting tab 3 collects current to the lithium remaining on the outermost periphery in a fully discharged state. (Test 3) A negative electrode plate 1 having the structure shown in FIGS. 10 and 11 was prototyped under the following conditions. (2) A strip-shaped lithium plate with a thickness of 0.46 mm and a width of 48 mm is partially rolled into a thin layer using the apparatus shown in FIG. This device presses and rolls a lithium plate 12 with a pressure roller 11. The rolled lithium plate has a thickness of 0.46 mm from length O to 340 mm, and a thickness of 0.25 mm from 340 mm to 435 mm. (2) Cut the rolled lithium plate into a length of 435 mm to obtain a negative electrode plate 1 with a thinner end portion. ■ Attach a nickel current collector tab 3 to the negative electrode plate 1 using glass tape 4. The current collector tab 3 is 35 mm long x 3 mm wide and 0 thick.
．． 15mm, and this is 40m before the end of winding of the negative electrode.
It attaches to the part m. (Test 4) A negative electrode plate l having the structure shown in FIGS. 12 and 13 was manufactured as a prototype under the following conditions. ■ The lithium plate is produced in the same manner as in Test 3. ■ As shown in the figure, a nickel current collector tab 3 is attached to the rolled lithium plate with glass tape 4. The current collecting tab 3 has an L-shape as a whole. The capacitive shape of the L-shaped current collector tab 3 is 0.15 mm thick x 3 mm wide.
The length shall be 35 mm. Furthermore, the current collector tab 3 is attached to a part 100 mm before the end of the winding of the negative electrode plate 1, and an L-shaped bent piece is rolled up to a thin layer located at the outermost periphery. Extend and touch the part. (Test 5) A negative electrode plate l having the structure shown in FIGS. 14 and 15 was prototyped under the following conditions. ■ Lithium plates are manufactured in the same manner as Test 3. (2) As shown in the figure, a nickel current collector tab 3 is attached to the rolled lithium plate using a glass tape 4. The current collecting tab 3 has an L-shape as a whole. The capacitive shape of the L-shaped current collector tab 3 is 15mm thick x 3mm wide x
The length shall be 35 mm. Furthermore, the current collecting tab 3 is located at 40 before the winding end of the negative electrode plate.
It is pasted on the part of mm, and when it is rolled up, it is brought into contact with the thinly rolled part located at the outermost periphery. Using the positive electrode plate and negative electrode plate 1 obtained through the above steps,
An organic electrolyte battery having the structure shown in FIG. 17 was prototyped as follows. (2) The positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 1 are laminated with the separator 5 in between and wound up to form an electrode body. ■ Place the insulating plate 6 along the bottom surface of the electrode body and set it to the outer diameter φ.
Insert into an exterior can 7 with a diameter of 33.5 mm and a height of 61 mm. ■ Connect the negative electrode current collector tab 3 to the bottom of the outer can 7 by spot welding. ■ Next, place the insulating sleeve 8, seam the top of the outer can 7, and then attach the current collector tab 1 on the positive electrode side to the bottom surface of the cap 9.
Spot weld 0. ■ After injecting 12 mA of electrolyte, seal the battery to form a battery. The electrolytic solution used was a mixture of equal volumes of propylene carbonate and dimethoxyethane, to which 1 mol/fL of lithium perchlorate was added and dissolved. Five types of organic electrolyte batteries with different negative electrode structures were brought into an overdischarge state by adjusting the discharge current to 3A, and then disassembled to investigate the difference in lithium deposition on the positive electrode. the result,
The organic electrolyte battery of the present invention using the negative electrode plate prototyped in Test 3.4.5 has a larger amount of lithium precipitated and a larger deposition area than the conventional battery using the negative electrode plate prototyped in Test 1.2. There were very few. However, even in the battery with the negative electrode plate prototyped in Test 3.4.5, lithium precipitation did not completely disappear, but it did not reach a state where it developed into an internal short circuit. In the negative electrode plate prototyped in Test 3.4.5, the current collecting tab was connected to the outermost negative electrode plate. In a battery having this structure, when the outermost negative electrode remains in an overdischarge state, lithium in the negative electrode is deposited on the positive electrode. However, in the battery using the negative electrode prototyped in Test 3.4.5, lithium did not precipitate on the surface of the positive electrode in an overdischarged state, even though the current collecting tab 3 was connected to the outermost periphery. This proves that by making the outermost periphery of the negative electrode thinner, it is possible to prevent the negative electrode active material from depositing on the positive electrode surface during overdischarge. FIG. 18 shows the discharge characteristics of an organic electrolyte battery using the negative electrodes of Test 1, 2.3.4, and 5, connected to a 200Ω resistor, and discharged at room temperature. In this figure, the curve shown in Test 1.2.3.4.5 shows the discharge characteristics of the battery using the negative electrode manufactured in Test 1 and Test 2.3.4.5 described above. As is clear from this figure, in the organic electrolyte battery of the present invention, no decrease in capacity was observed even though the outermost periphery of the negative electrode was made thinner. By the way, in the above embodiment, the thickness of the outermost periphery of the negative electrode was set to 0.
25mm, and the thickness of the central part is 0.45mm,
The thickness of the outermost periphery of the negative electrode is specified to be 55.6% of the thickness of the central portion. However, this invention does not specify the ratio of the thickness of the outermost periphery to the central portion of the negative electrode to this value. By the way, one side of the outermost negative electrode faces the positive electrode, and both sides of the central negative electrode face the positive electrode. That is, the area of the negative electrode at the outermost periphery facing the positive electrode is halved compared to that of the negative electrode at the center. Therefore, theoretically, it is optimal that the thickness of the outermost periphery of the negative electrode is 50% of the thickness of the central portion. just,
The thickness of the outermost periphery of the negative electrode is not necessarily 50% of the thickness of the central part.
There is no need to set it as a percentage. However, if the thickness of the outermost periphery of the negative electrode is too thick compared to the thickness of the central portion, the amount of negative electrode active material deposited on the positive electrode increases. Therefore, in the organic electrolyte battery of the present invention, the thickness of the outermost periphery of the negative electrode is specified to be 70% or less of the thickness of the central portion. Furthermore, if the thickness of the outermost periphery of the negative electrode is too thin, the outermost periphery of the negative electrode will be consumed earlier than the central portion, resulting in a decrease in battery capacity. Therefore, the thickness of the outermost periphery of the negative electrode is
Preferably it is adjusted to a range of 30 to 70%.
この発明の有機電解質電池は、過放電状態における、負
極の活物質の正極表面への析出を極減できる。このため
、このことに起因する電池の内部ショートを防止して、
安全性の高い電池となる特長がある。
また、この発明の有機電解質電池は、負極の一部を薄く
するにもかかわらず、極板の巻取工程における巻取不良
が増加しない特長も実現する。それは、負極の最外周の
みを薄くして内部を薄くしないことが理由である。
さらにまた、負極活物質の正極への析出を防止するため
に、極板金体を薄くする必要がないので、外部ショート
時に大電流が流れて電池が発熱する危険性を少なくでき
る特長もある。The organic electrolyte battery of the present invention can minimize precipitation of the active material of the negative electrode on the surface of the positive electrode in an overdischarge state. Therefore, to prevent the internal short circuit of the battery caused by this,
It has the feature of being a highly safe battery. Furthermore, the organic electrolyte battery of the present invention has the advantage that winding defects do not increase in the electrode plate winding process even though a portion of the negative electrode is made thin. The reason for this is that only the outermost periphery of the negative electrode is made thinner, and the inside is not made thinner. Furthermore, since there is no need to make the electrode sheet metal thinner in order to prevent the negative electrode active material from depositing on the positive electrode, it also has the advantage of reducing the risk of the battery generating heat due to large current flowing in the event of an external short circuit.
第１図は放電前の電極体を示す断面図、第２図は放電後
の電極体を示す断面図、第３図は放電後において正極に
負極活物質が析出した状態を示す斜視図、
第４図はこの発明の一実施例にかかる電極体であって放
電前の状態を示す断面図、
第５図は第４図に示す電極体の放電後の状態を示す断面
図、
第６図ないし第９図は従来の電池に使用される負極板を
示す平面図および正面図、
第１０図ないし第１５図はこの発明の一実施例にかかる
電池の負極板を示す平面図および正面図、第１６図は負
極板を圧延する装置の一例を示す断面図、
第１７図は有機電解質電池の一例を示す断面図、第１８
図はこの発明および従来の電池の放電特性を示すグラフ
である。
ｌ・・・・・・・・・・・・負極板、
２・・・・・・・・・・・・正極板、
３−・・・・・・・・・・・集電タブ（負極側）、４・
・・・・・・・・・・・ガラステープ、５・・・・・・
・・・・・・セパレータ、６・・・・−・・・・・・・
絶縁板、
７・・・・−・・・・・・・外装缶、
８・・・−・・・・・・・・絶縁スリーブ、９・・・・
・・・・・・・・キャップ、１０・・・・・・・・・・
・・集電タブ（正極側）、１１・・・・・・・・・・・
・加圧ローラ１２・・・・・・・・・・・・リチウム板
。
第
図
正極板に析出した負極活物質
第７図
第９図
第１４図
第１５図
第１０図
第１１図
第１３図
第
図FIG. 1 is a sectional view showing the electrode body before discharge, FIG. 2 is a sectional view showing the electrode body after discharge, and FIG. 3 is a perspective view showing the state in which the negative electrode active material is deposited on the positive electrode after discharge. FIG. 4 is a cross-sectional view of an electrode body according to an embodiment of the present invention, showing the state before discharge, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the state of the electrode body shown in FIG. 4 after discharge, and FIGS. FIG. 9 is a plan view and front view showing a negative electrode plate used in a conventional battery, and FIGS. 10 to 15 are a plan view and front view showing a negative electrode plate of a battery according to an embodiment of the present invention. Fig. 16 is a cross-sectional view showing an example of a device for rolling a negative electrode plate, Fig. 17 is a cross-sectional view showing an example of an organic electrolyte battery, and Fig. 18 is a cross-sectional view showing an example of an organic electrolyte battery.
The figure is a graph showing the discharge characteristics of batteries of the present invention and conventional batteries. l・・・・・・・・・・・・Negative electrode plate, 2・・・・・・・・・・・・Positive electrode plate, 3-・・・・・・・・・・・・Current tab (negative electrode side), 4.
......Glass tape, 5...
・・・・・・Separator, 6・・・・−・・・・・・・・・
Insulating plate, 7・・・・・・・・・・・・Exterior can, 8・・・・・・・・・・・・Insulating sleeve, 9・・・
・・・・・・・・・Cap, 10・・・・・・・・・
...Current collector tab (positive electrode side), 11...
・Pressure roller 12・・・・・・・・・Lithium plate. Figure: Negative electrode active material deposited on the positive electrode plate Figure 7 Figure 9 Figure 14 Figure 15 Figure 10 Figure 11 Figure 13 Figure
Claims (1)
、（ｃ）ないし（ｄ）の構成を有することを特徴とする
有機電解質電池。 （ａ）有機電解質電池は、帯状の正極と、帯状で放電さ
れるにしたがって厚みが減少する負極とが、セパレータ
を介して渦巻状に巻回された電極体を備えている。 （ｂ）電極体の最外周には負極が位置している。 （ｃ）負極に接続される集電タブは、負極の最外周に接
続されている。 （ｄ）渦巻状に巻回された負極最外周の厚みは、負極中
央部の厚みの７０％以下に調整されている。(1) An organic electrolyte battery having the configurations (a) to (b), characterized in that it has the configurations (c) to (d). (a) The organic electrolyte battery includes an electrode body in which a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode whose thickness decreases as the battery is discharged are spirally wound with a separator in between. (b) A negative electrode is located on the outermost periphery of the electrode body. (c) The current collecting tab connected to the negative electrode is connected to the outermost periphery of the negative electrode. (d) The thickness of the outermost circumference of the spirally wound negative electrode is adjusted to be 70% or less of the thickness of the central portion of the negative electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320090A JPH0462755A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Organic electrolyte battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320090A JPH0462755A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Organic electrolyte battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462755A true JPH0462755A (en) | 1992-02-27 |
Family
ID=15955964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17320090A Pending JPH0462755A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Organic electrolyte battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0462755A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5354629A (en) * | 1991-10-09 | 1994-10-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Monaqueous electrolyte battery |
| JP2006278281A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Sealed battery |
| JP2012204227A (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Panasonic Corp | Lithium primary battery |
| WO2024162311A1 (en) * | 2023-01-31 | 2024-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Lithium primary battery |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP17320090A patent/JPH0462755A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5354629A (en) * | 1991-10-09 | 1994-10-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Monaqueous electrolyte battery |
| JP2006278281A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | Sealed battery |
| JP2012204227A (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Panasonic Corp | Lithium primary battery |
| WO2024162311A1 (en) * | 2023-01-31 | 2024-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Lithium primary battery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3482443B2 (en) | Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same | |
| JP3428448B2 (en) | Electrode structure and battery using the same | |
| CN109891640B (en) | Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JPH10241737A (en) | Nonaqueous secondary battery with group of rolled electrodes and manufacture thereof | |
| JPH10270014A (en) | Sheet electrode and battery using it | |
| JPH10106536A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JPH09115523A (en) | Nonaqueous electrolytic secondary battery | |
| JP2005310578A (en) | Coin type secondary battery | |
| JP2001085042A (en) | Lithium secondary battery and fabrication of wound electrode | |
| JP4590723B2 (en) | Winding electrode battery and method for manufacturing the same | |
| JP3324372B2 (en) | Cylindrical battery | |
| JPH08273698A (en) | Lithium secondary battery | |
| JPH0462755A (en) | Organic electrolyte battery | |
| JP2003077543A (en) | Flat nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6953422B2 (en) | Electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries | |
| JP3402628B2 (en) | Organic electrolyte battery | |
| JP2008027868A (en) | Wound cell | |
| JP2770334B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JPH07105952A (en) | Lithium secondary battery and its current collecting body | |
| WO2023162823A1 (en) | Cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| JP4033377B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
| JPH11126587A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacture of its sealing plate | |
| JPH1173994A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP3409773B2 (en) | Sealed lithium secondary battery | |
| JPH04249853A (en) | Cylindrical battery |