JPH05151971A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
- Publication number
- JPH05151971A JPH05151971A JP3339512A JP33951291A JPH05151971A JP H05151971 A JPH05151971 A JP H05151971A JP 3339512 A JP3339512 A JP 3339512A JP 33951291 A JP33951291 A JP 33951291A JP H05151971 A JPH05151971 A JP H05151971A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- negative electrode
- battery
- case
- lithium
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Primary Cells (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 誤使用や使用機器のトラブルによって電池が
異常な高温になっても、発火しにくくし、電池の安全性
を高める。 【構成】 リチウム電池のケース内に難燃化剤を添加す
る。
異常な高温になっても、発火しにくくし、電池の安全性
を高める。 【構成】 リチウム電池のケース内に難燃化剤を添加す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、リチウムを負極活物
質とし有機電解液を使用するリチウム電池に関し、特
に、誤使用や何らかの事故を起こした場合にも電池の熱
的な暴走による発火を防止するための技術改良に関す
る。
質とし有機電解液を使用するリチウム電池に関し、特
に、誤使用や何らかの事故を起こした場合にも電池の熱
的な暴走による発火を防止するための技術改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】リチウム電池、特に正極と負極をセパレ
ータを介してスパイラル状に巻回したスパイラル形リチ
ウム電池では、大きな負荷電流を取り出すことができる
という特徴を有している。その反面、誤使用や使用機器
の不測のトラブルによって電池が発熱して異常な高温と
なり、時には発火することがあった。
ータを介してスパイラル状に巻回したスパイラル形リチ
ウム電池では、大きな負荷電流を取り出すことができる
という特徴を有している。その反面、誤使用や使用機器
の不測のトラブルによって電池が発熱して異常な高温と
なり、時には発火することがあった。
【０００３】そこで従来から、誤使用や使用機器のトラ
ブルがあってもリチウム電池の安全性を高めるべく各種
の対策が施されている。最も一般的なのは安全弁式の防
爆構造である。リチウム電池のケースの一部に各種構造
の安全弁を設け、電池内部の圧力が異常に高くなると安
全弁が作動し内部のガスを放出するようになっている。
また、電池の過電流による発熱の防止対策として、電池
内の電流経路に低融点合金からなる温度ヒューズを介在
させたり、正特性サーミスタからなる感温抵抗体を介在
させている。何らかの異常によって電池に大電流が流れ
ると、温度ヒューズの場合は溶断して電流経路を遮断
し、感温抵抗体の場合は発熱により抵抗値が急増して放
電電流を絞り込む。
ブルがあってもリチウム電池の安全性を高めるべく各種
の対策が施されている。最も一般的なのは安全弁式の防
爆構造である。リチウム電池のケースの一部に各種構造
の安全弁を設け、電池内部の圧力が異常に高くなると安
全弁が作動し内部のガスを放出するようになっている。
また、電池の過電流による発熱の防止対策として、電池
内の電流経路に低融点合金からなる温度ヒューズを介在
させたり、正特性サーミスタからなる感温抵抗体を介在
させている。何らかの異常によって電池に大電流が流れ
ると、温度ヒューズの場合は溶断して電流経路を遮断
し、感温抵抗体の場合は発熱により抵抗値が急増して放
電電流を絞り込む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の安全弁式の防爆
構造や温度ヒューズあるいは感温抵抗体による過電流対
策はリチウム電池の発熱を防ぐのに有効であるが、状況
によってはこれらの対策によっても電池の発火事故を完
全に防止することができないことがある。例えば、外部
から熱を加えた場合などは、安全弁が作動して電池内の
ガスや電解液を放出したとしても、負極活物質であるリ
チウムの融点（１８０℃）近くまで加熱されると、リチ
ウムが溶融して外部空気に触れ、発火に至ることがあ
る。また、スパイラル形リチウム電池を複数個直列に接
続した組電池を誤って短絡したり、誤って過放電した場
合にも発火することがある。さらに、リチウム電池を誤
って充電した場合にも発火する恐れがある。
構造や温度ヒューズあるいは感温抵抗体による過電流対
策はリチウム電池の発熱を防ぐのに有効であるが、状況
によってはこれらの対策によっても電池の発火事故を完
全に防止することができないことがある。例えば、外部
から熱を加えた場合などは、安全弁が作動して電池内の
ガスや電解液を放出したとしても、負極活物質であるリ
チウムの融点（１８０℃）近くまで加熱されると、リチ
ウムが溶融して外部空気に触れ、発火に至ることがあ
る。また、スパイラル形リチウム電池を複数個直列に接
続した組電池を誤って短絡したり、誤って過放電した場
合にも発火することがある。さらに、リチウム電池を誤
って充電した場合にも発火する恐れがある。
【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、従来の安全弁式の防爆構造
や過電流防止回路でも止めることができなかった電池の
発火を防ぎ、リチウム電池の安全性を高めることにあ
る。
されたもので、その目的は、従来の安全弁式の防爆構造
や過電流防止回路でも止めることができなかった電池の
発火を防ぎ、リチウム電池の安全性を高めることにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、リ
チウム電池のケース内に難燃化剤を添加した。また、シ
ート状の負極とセパレータと正極を重ねてスパイラル状
に巻回してなる発電要素をケースに収納したスパイラル
形リチウム電池において、正極合剤に難燃化剤を添加し
て乾燥工程を経てシート状正極を構成するようにした。
チウム電池のケース内に難燃化剤を添加した。また、シ
ート状の負極とセパレータと正極を重ねてスパイラル状
に巻回してなる発電要素をケースに収納したスパイラル
形リチウム電池において、正極合剤に難燃化剤を添加し
て乾燥工程を経てシート状正極を構成するようにした。
【０００７】
【作用】電池が内部において、発火を起こすような危険
な高温状態になったとき、ケース内に添加されている難
燃化剤が作用して発火を阻止する。
な高温状態になったとき、ケース内に添加されている難
燃化剤が作用して発火を阻止する。
【０００８】
【実施例】先ず、スパイラル形リチウム電池の基本的な
構成について図１に従って説明する。この電池は、負極
缶１と正極端子板７およびガスケット６からなる円筒形
の電池ケース内にスパイラル構造の発電要素５を有機電
解液１１とともに絶縁底板１０を介在させて密封入した
ものである。発電要素５は、それぞれシート状に形成さ
れたセパレータ２、リチウム負極３、正極４からなり、
リチウム負極３と正極４との間にセパレータ２が挾み込
まれるようにこれらが重ね合わされて、スパイラル状に
巻かれている。負極３は金属リチウムのシートであり、
これと負極缶１が負極リード板９で接続されている。正
極４は、多孔性の帯状集電体を芯材としてその両面にペ
ースト状の正極合剤を薄層状に塗布してシート状に形成
し、それを乾燥固化させたものである。正極合剤は、二
酸化マンガンを主体とする正極活物質に導電剤であるカ
ーボンを混合し、さらに結着剤を加えて混練したもので
ある。この正極４と正極端子板７が正極リード板８で接
続されている。なお、この実施例におけるガスケット６
と正極端子板７には前述した安全弁式の防爆構造が組み
込まれているが、ここでは説明しない。
構成について図１に従って説明する。この電池は、負極
缶１と正極端子板７およびガスケット６からなる円筒形
の電池ケース内にスパイラル構造の発電要素５を有機電
解液１１とともに絶縁底板１０を介在させて密封入した
ものである。発電要素５は、それぞれシート状に形成さ
れたセパレータ２、リチウム負極３、正極４からなり、
リチウム負極３と正極４との間にセパレータ２が挾み込
まれるようにこれらが重ね合わされて、スパイラル状に
巻かれている。負極３は金属リチウムのシートであり、
これと負極缶１が負極リード板９で接続されている。正
極４は、多孔性の帯状集電体を芯材としてその両面にペ
ースト状の正極合剤を薄層状に塗布してシート状に形成
し、それを乾燥固化させたものである。正極合剤は、二
酸化マンガンを主体とする正極活物質に導電剤であるカ
ーボンを混合し、さらに結着剤を加えて混練したもので
ある。この正極４と正極端子板７が正極リード板８で接
続されている。なお、この実施例におけるガスケット６
と正極端子板７には前述した安全弁式の防爆構造が組み
込まれているが、ここでは説明しない。
【０００９】この発明を実施するに際して使用する難燃
化剤としては、有機系と無機系の化合物があるが、具体
的には次の表１に示すような製品を用いることができ
る。
化剤としては、有機系と無機系の化合物があるが、具体
的には次の表１に示すような製品を用いることができ
る。
【００１０】
【００１１】この種の難燃化剤を図１のスパイラル形リ
チウム電池のケース内に適宜に添加するわけであるが、
具体的には、難燃化剤を正極４に添加する方法と有機電
解液１１に添加する方法などが考えられる。
チウム電池のケース内に適宜に添加するわけであるが、
具体的には、難燃化剤を正極４に添加する方法と有機電
解液１１に添加する方法などが考えられる。
【００１２】難燃化剤を正極４に添加する場合、ペース
ト状の正極合剤に適量の難燃化剤を添加し、それを芯材
の両面に薄層状に塗布してシート状に形成し、乾燥固化
する。この乾燥工程で難燃化剤に含まれる溶剤などの不
要な成分が除去され、放電性能などの本来の電池特性に
不要成分が悪影響を与えるのを防止することができる。
ト状の正極合剤に適量の難燃化剤を添加し、それを芯材
の両面に薄層状に塗布してシート状に形成し、乾燥固化
する。この乾燥工程で難燃化剤に含まれる溶剤などの不
要な成分が除去され、放電性能などの本来の電池特性に
不要成分が悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１３】表１に示す４種類の難燃化剤Ａ〜Ｄを、ペ
ースト状の正極合剤に対して５重量％添加して図１に示
す構造のスパイラル形リチウム電池を試作した。難燃化
剤Ａ〜Ｄを使用した本発明の実施例による４種類の電池
をＮｏ１〜Ｎｏ４とする。また同じ構成の電池で難燃化
剤をまったく添加していない従来の電池をＮｏ５とす
る。なお、試作したスパイラル形リチウム電池の外径は
１７mm、高さは３３．５mmである。
ースト状の正極合剤に対して５重量％添加して図１に示
す構造のスパイラル形リチウム電池を試作した。難燃化
剤Ａ〜Ｄを使用した本発明の実施例による４種類の電池
をＮｏ１〜Ｎｏ４とする。また同じ構成の電池で難燃化
剤をまったく添加していない従来の電池をＮｏ５とす
る。なお、試作したスパイラル形リチウム電池の外径は
１７mm、高さは３３．５mmである。
【００１４】前記の５種類の電池Ｎｏ１〜Ｎｏ５につい
て、これを外部から１６５℃まで加熱してその状態を観
察した。この加熱試験の結果は次の表２の通りであっ
た。
て、これを外部から１６５℃まで加熱してその状態を観
察した。この加熱試験の結果は次の表２の通りであっ
た。
【００１５】
【００１６】また、前記の各電池Ｎｏ１〜Ｎｏ５のそれ
ぞれについて、５本直列にした組電池を４８時間短絡状
態に保ち、その状態を観察した。この直列短絡試験の結
果は次の表３の通りである。
ぞれについて、５本直列にした組電池を４８時間短絡状
態に保ち、その状態を観察した。この直列短絡試験の結
果は次の表３の通りである。
【００１７】
【００１８】また、前記の各電池Ｎｏ１〜Ｎｏ５につい
て、これを充電電流１Ａで２４時間充電し、その状態を
観察した。この充電試験の結果は次の表４の通りであ
る。
て、これを充電電流１Ａで２４時間充電し、その状態を
観察した。この充電試験の結果は次の表４の通りであ
る。
【００１９】
【００２０】なお、前記の実施例の電池Ｎｏ１〜Ｎｏ４
では、難燃化剤の添加量は正極に対して５重量％であっ
たが、２〜３０重量％でも有効である。また有機系の難
燃化剤は電解液中に添加しても同等の効果が得られる。
では、難燃化剤の添加量は正極に対して５重量％であっ
たが、２〜３０重量％でも有効である。また有機系の難
燃化剤は電解液中に添加しても同等の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、リチウム電池のケース内に難燃化剤を適宜に添
加するという簡単な改良手段で、誤使用や使用機器のト
ラブルなどによって電池が危険な高温状態になっても、
難燃化剤の作用によって発火が抑制されるので、リチウ
ム電池の安全性が向上する。
よれば、リチウム電池のケース内に難燃化剤を適宜に添
加するという簡単な改良手段で、誤使用や使用機器のト
ラブルなどによって電池が危険な高温状態になっても、
難燃化剤の作用によって発火が抑制されるので、リチウ
ム電池の安全性が向上する。
【図１】この発明の実施対象となるスパイラル形リチウ
ム電池の構成図である。
ム電池の構成図である。
１ 負極缶 ２ セパレータ ３ リチウム負極 ４ 正極 ５ 発電要素 ６ ガスケット ７ 正極端子板 ８ 正極リード
板 ９ 負極リード板 １０ 絶縁底板 １１ 有機電解液
板 ９ 負極リード板 １０ 絶縁底板 １１ 有機電解液
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正章 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 遠藤 幸郎 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム負極、正極、セパレータ、電解
液からなる発電要素をケースに密封入したリチウム電池
で、前記ケース内に難燃化剤を添加したことを特徴とす
るリチウム電池。 - 【請求項２】 シート状の負極とセパレータと正極を重
ねてスパイラル状に巻回してなる発電要素をケースに収
納したスパイラル形リチウム電池において、正極合剤に
難燃化剤を添加して乾燥工程を経てシート状正極が構成
されていることを特徴とするリチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3339512A JPH05151971A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3339512A JPH05151971A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151971A true JPH05151971A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18328184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3339512A Pending JPH05151971A (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05151971A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0631339A2 (en) * | 1993-03-30 | 1994-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Secondary battery |
| WO1999040639A1 (fr) * | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrode, son procede de fabrication, et batterie utilisant cette electrode |
| FR2775833A1 (fr) * | 1998-03-05 | 1999-09-03 | Fujitsu Ltd | Accumulateur au lithium et sa composition cathodique |
| WO2010101179A1 (ja) | 2009-03-03 | 2010-09-10 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | リチウムイオン電池 |
| WO2012033036A1 (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-15 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | リチウムイオン二次電池 |
| US8309240B1 (en) * | 2009-02-28 | 2012-11-13 | Hrl Laboratories, Llc | Encapsulated fire-retardant materials to improve battery safety |
| US8733465B1 (en) | 2013-05-22 | 2014-05-27 | Lithfire-X, Llc | Fire suppression system for lithium ion batteries |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP3339512A patent/JPH05151971A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0631339A2 (en) * | 1993-03-30 | 1994-12-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Secondary battery |
| EP0631339A3 (en) * | 1993-03-30 | 1996-05-08 | Canon Kk | Secondary battery. |
| WO1999040639A1 (fr) * | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electrode, son procede de fabrication, et batterie utilisant cette electrode |
| FR2775833A1 (fr) * | 1998-03-05 | 1999-09-03 | Fujitsu Ltd | Accumulateur au lithium et sa composition cathodique |
| US8309240B1 (en) * | 2009-02-28 | 2012-11-13 | Hrl Laboratories, Llc | Encapsulated fire-retardant materials to improve battery safety |
| WO2010101179A1 (ja) | 2009-03-03 | 2010-09-10 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | リチウムイオン電池 |
| WO2012033036A1 (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-15 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | リチウムイオン二次電池 |
| JP2012079685A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-04-19 | Ntt Facilities Inc | リチウムイオン二次電池 |
| CN103140961A (zh) * | 2010-09-06 | 2013-06-05 | 株式会社Ntt设施 | 锂离子二次电池 |
| US8733465B1 (en) | 2013-05-22 | 2014-05-27 | Lithfire-X, Llc | Fire suppression system for lithium ion batteries |
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