JPH05151951A - 非水電解液電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池特性の低下を少なくして、内部短絡を防
止し、電解液の含浸をスピードアップする。 【構成】 非水電解液電池は、セパレータ３を介して、
帯状負極板２と帯状正極板１とが渦巻状に成形された渦
巻電極体を電池外装缶４に内蔵している。電池外装缶に
は非水電解液が充填されて封口されている。セパレータ
３は、断面を凹凸状に加工した微多孔膜である。 【効果】 凹凸状のセパレータは、凸部で正極と負極の
微少接触を防止し、凹部に充填する非水電解液によって
電池特性を改善する。このため、電池特性を低下するこ
となく、電圧不良を極減し、電解液の含浸を速やかにで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として、リチウム、
ナトリウムなどの軽金属を活物質とする帯状負極と、金
属の酸化物あるいはハロゲン化物などを活物質とする帯
状正極との間に、セパレータを介在し、これらを巻回し
てなる渦巻電極体を備えた非水電解液電池に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】帯状正極板と帯状負極板とをセパレータ
を介して巻回した渦巻電極体は、正、負極板間の対向面
積を大きくできる。このため、この構造の電極体は、大
きな電流を取り出すことができる。しかしながら、有機
電解液を用いる非水電解液電池は、電解液の電導度が低
いので、対向面積を大きくするだけでは、充分に低内部
抵抗とすることができず、電極間の距離をできるだけ小
さくする必要がある。つまり、セパレータの厚みをでき
るだけ薄くする方が望ましい。

【０００３】このようなセパレータの例として、特開昭
６０−２３９５４号公報に見られる如く、ポリエチレン
製やポリプロピレン製の微多孔膜が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄いセ
パレータを使用した渦巻電極体は、製造工程において種
々の問題がある。その問題とは次の通りである。

【０００５】一般に、正極板は活物質自身の電導性が低
いので、電導性を上げるために、炭素粉末とフッ素樹脂
を混合し、この混合物に水等を加えてペースト状とし、
ステンレス製の芯体に塗布後、乾燥させて製造される。
平面状の正極板は、渦巻状に変形して電極体とするの
で、変形時に芯体に塗布した粉末が剥離しやすい。剥離
した正極板の粉末は、正極板とセパレータの間に存在
し、渦巻電極体の正極板とセパレータとの間にかみ込
み、正極板と負極板とを微少接触させる。正、負極板の
微少接触は、電池の電圧不良の原因となる。

【０００６】また、渦巻状に巻いた電極体に電解液を注
液する際、セパレータが薄くなると、互いに接近する帯
状の正極板と負極板との間に電解液を含浸することが難
しくなり、生産性が落ちるといった問題もあった。

【０００７】本発明は、従来の非水電解液電池が有する
これ等の欠点を解決することを目的に開発されたもの
で、本発明の重要な目的は、渦巻式電極体を形成する際
に、電池特性を維持しつつ、電極距離を確保し、内部短
絡の防止と、電解液の含浸スピードアップによる生産性
を向上できる非水電解液電池を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液電池
は、上記問題点を解決するために、下記の構成を備えて
いる。すなわち、本発明の非水電解液電池は、セパレー
タを介してと帯状負極板と帯状正極板とを積層して渦巻
状に成形した渦巻電極体を電池外装缶に内蔵し、電池外
装缶に非水電解液を充填して封口している従来品を改良
したもので、セパレータに使用する微多孔膜を、断面凹
凸状に加工し、凹部に非水電解液の充填を効率よくする
空隙を設けることによって、電極間抵抗を減少させて電
池特性を維持し、さらに電解液の含浸をスピードアップ
し、さらにまた、凸部で電極間距離を確保することによ
り、粉末による微少接触を防止するように構成したもの
である。

【０００９】

【作用】非水電解液電池は、電極間距離を小さくするた
めにセパレータである微多孔膜を薄くする。膜厚の薄い
微多孔膜は、正、負極板を介して積層して巻回した時、
正極板表面の正極粉末がセパレータにかみ込み、微少接
触を引き起こし、電池電圧不良が生じる弊害がある。こ
の欠点は、微多孔膜の膜厚を薄くする程、その傾向が著
しくなる。

【００１０】正極粉末のかみ込み等による微少接触を防
止するためには、微多孔膜に膜厚の厚いものを使用すれ
ば良い。しかし、単に膜厚を厚くしただけでは、イオン
の移動のさまたげとなり、電池の放電特性に悪影響を及
ぼす欠点がある。

【００１１】本発明の非水電解液電池は、この欠点を解
決するために、セパレータに、表面を凹凸状に加工した
微多孔膜を使用し、凸部により電極間の距離を確保し、
正極板粉末のかみ込みによる微少接触を防止する。ま
た、凹部に非水電解液を充填してイオンを移動しやすく
し、電池の放電特性を向上している。さらには、電解液
の含浸性を良くすることにより、生産性も向上する。

【００１２】以上のように、本発明の非水電解液電池
は、電池の放電特性に影響を与えることなく、巻取り時
の正極板粉末のかみ込みによる微少接触を防止し、さら
には、電解液の含浸性をよくすることにより生産性を上
げることができる特長がある。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を
具体化する為の非水電解液電池を例示すものであって、
本発明の非水電解液電池は、構成部品の材質、形状、構
造、配置を下記の構造に特定するものでない。本発明の
非水電解液電池は、特許請求の範囲に於て、種々の変更
を加えることができる。

【００１４】更に、この明細書は、特許請求の範囲を理
解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号
を、「特許請求の範囲」、および「課題を解決する為の
手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許
請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定する
ものでは決してない。

【００１５】図１は非水電解液電池の縦断面図であり、
図面において１は帯状正極板、２は帯状負極板、３はセ
パレータ、４は電池外装缶、５は封口蓋、６は絶縁パッ
キング、７は負極板リード、８は正極板リード、９は缶
底絶縁板、１０は絶縁部材である。

【００１６】図１に示す非水電解液電池は、下記の工程
で製造する。 ［帯状正極板の製造工程］二酸化マンガン、導電剤、お
よび結着剤としてのフッ素樹脂を、規定量混合し、ペー
スト状としたものをステンレス製のラス板に塗布、乾燥
した後、熱処理して帯状正極板とする。

【００１７】［セパレータの製造工程］セパレータ３
は、図２と図３とに示すように、厚さ３０μの平膜３Ａ
の両面に、厚さ１０μの多孔膜３Ｂを貼り合わせて、凹
凸状に加工したものを使用する。平膜３Ａと多孔膜３Ｂ
には、例えば、主成分を、ポリエチレン樹脂やポリプロ
ピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂とする微多孔膜を
使用する。多孔膜３Ｂは、それ自体を貫通して、例え
ば、対角線の長さを０．２〜５ｍｍとする貫通孔を無数
に穿設して格子状としたものを使用する。

【００１８】［渦巻電極体の製造工程］セパレータで帯
状リチウム負極板の両面を覆い、これに帯状正極板を積
層し、積層体を渦巻状に巻いて渦巻電極体とする。

【００１９】［渦巻電極体と非水電解液とを電池外装缶
に入れて口封じする工程］得られた渦巻状電極体を電池
外装缶に挿入した後、非水電解液を注液し、その後封口
して、本発明電池Ａを作製した。非水電解液は、プロピ
レンカーボネートとジオキソランの混合溶媒に、所定量
の過塩素酸リチウムを溶解したものを使用した。

【００２０】［比較電池Ｂ、Ｃ］本発明の非水電解液電
池Ａがいかに優れた特性を示すかを明確にするために、
図４と図５に示すように、表面が平滑である微多孔膜を
有する比較電池Ｂ、Ｃを試作した。

【００２１】 比較電池Ｂ この電池は、セパレータに、厚みが均一な５０μのポリ
エチレン製微多孔膜を使用した。

【００２２】 比較電池Ｃ この電池は、セパレータに、厚みが均一な３０μのポリ
エチレン製微多孔膜を使用した。

【００２３】以上のようにして試作した非水電解液電池
Ａ、Ｂ、Ｃ、の特性と、製造時における電解液含浸性と
を測定した結果、表１のようになった。非水電解液電池
は、カメラ用電源として多用されるので、この用途に使
用される低温パルス放電特性を測定した。

【００２４】表１から明かなように、本発明電池は、非
水電解液の含浸性を著しく向上することができた。非水
電解液の含浸性は、膜厚が５０μｍであるセパレータを
使用した比較電池Ｂよりも早くなった。それは、本発明
の非水電解液電池が、セパレータの表面を凹凸状に加工
することによって、凹部の空隙に電解液が吸液しやすく
なることが理由である。

【００２５】

【表１】

【００２６】※ 低温パルス放電相対値は、従来の非水
電解液電池である比較電池Ｃのパルス放電回数を１００
として相対値を示している。 ※ パルス放電の条件は、低温において、１．０Ａの電
流で３秒間放電した後、７秒間休止し、これをくり返し
行った。そして１．５Ｖの終止電圧になるまでのパルス
回数を測定した。この試験は、気温−２０℃で測定し
た。

【００２７】また、開路電圧不良数についても、本発明
電池Ａは、セパレータの膜厚を５０μｍとする比較電池
Ｂと同様に、１０００個の試作品で皆無であった。この
特性は、本発明の非水電解液電池が、正極粉末のかみ込
みに起因する微少接触を極減できることを実証する。

【００２８】最後に、低温パルスの放電特性であるが、
本発明の非水電解液電池Ａは、膜厚５０μｍのセパレー
タを使用した比較電池Ｂよりも優れており、膜厚３０μ
ｍのセパレータを使用する比較電池Ｃとほぼ同程度の特
性を示した。すなわち、本発明の非水電解液電池Ａは、
セパレータによって電極間の距離を５０μｍとするもの
の、セパレータの凹部に非水電解液を満たすことによっ
て、よりイオン導電性を良くするために、結果的には、
膜厚３０μｍのセパレータを使用する比較電池Ｃに匹敵
する放電特性を実現することができる。

【００２９】図２および図３に示すセパレータは、表面
に多孔膜を接着して凹凸状に加工している。ただ、本発
明の非水電解液電池は、セパレータを凹凸状に加工する
構造を図２と図３とに示すものに特定しない。セパレー
タは、たとえば、帯状正極板に対向する片面のみを凹凸
状に加工し、あるいは、図６に示すように、微多孔膜を
波型にプレス成形して凹凸状のセパレータとすることも
可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の非水電解液電池は、セパレータ
を独得の構造とすることにより、電池の放電特性の影響
を極減して、電池の開路電圧不良数を減少することがで
き、さらに、電解液の含浸性を良くすることにより、生
産性も向上することができる。それは、本発明の非水電
解液電池が、セパレータを凹凸状に加工することによっ
て、凸部で正極と負極の微少接触を防止し、凹部に充填
する非水電解液によって電池特性を改善することが理由
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明電池の縦断面図

【図２】 本発明セパレータの上面図

【図３】 本発明セパレータの断面図

【図４】 比較例セパレータ上面図

【図５】 比較例セパレータの断面図

【図６】 本発明セパレータ（別タイプ）の断面図

【符号の説明】

１…帯状正極板 ２…帯状負極板 ３…セパレータ ３Ａ…平膜
３Ｂ…多孔膜 ４…電池外装缶 ５…封口蓋 ６…絶縁パッキング ７…負極板リード ８…正極板リード ９…缶底絶縁板 １０…絶縁部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下園 浩史 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セパレータ(3)を介して、帯状負極板(2)
   と帯状正極板(1)とが渦巻状に成形された渦巻電極体が
   電池外装缶(4)に内蔵されており、電池外装缶(4)には非
   水電解液が充填されて封口されている非水電解液電池に
   おいて、 セパレータ(3)に、表面を凹凸状に加工した微多孔膜を
   使用することを特徴とする非水電解液電池。