JPH0548209U - 非水電解液電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短絡時に残余電流が流れるのを抑制して電池
温度が上昇するのを抑え、信頼性を飛躍的に向上させる
ことができる非水電解液電池の提供を目的としている。 【構成】 リチウムから成る負極２と、正極１と、これ
ら正負極１・２間に介装され且つ非水電解液が含浸され
たセパレータ３とを有する非水電解液電池において、上
記セパレータ３は、高融点セパレータ３ａ・３ａ間に、
低融点セパレータ３ｂが挟持された構造を成しているこ
とを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、リチウム，ナトリウム等の軽金属或いはリチウムイオン等の活物質 イオンがドープされた材料から成る負極と、金属の酸化物，硫化物，ハロゲン化 物等を活物質とする正極と、これら正負極間に介装され且つ非水電解液が含浸さ れたセパレータとを有する非水電解液電池に関し、特にセパレータの改良に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

この種電池は高エネルギー密度を有し、且つ自己放電が少ないという利点があ るため、各種の用途に用いられており、特にカメラ用電源等の大出力電源として の用途が拡大している。 ところが、上記の如く大出力電源として用いられる場合には、外部短絡等の誤 使用時に短絡電流によるジュール熱によって電池温度が上昇するという問題を有 していた。

【０００３】 このようなことを考慮して、特開昭６０−２３９５４号公報に示されるように 、ポリエチレンやポリプロピレンから成る微多孔膜をセパレータとして用いるこ とが提案されている。このような構成とすれば、電池が短絡して電池温度が上昇 した場合には、セパレータが溶融して無孔化するため、絶縁フィルムとしての役 割を担う。したがって、原理的には、短絡電流が流れるのを防止することが可能 となる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記構造の電池では、セパレータが溶融して無孔化する際に、 熱収縮するため、セパレータの周辺部でピンホールが生じ、若干の残余電流が流 れることになる。このため、電池の信頼性が低下するという課題を有していた。 本考案は係る現状を考慮してなされたものであって、短絡時に残余電流が流れ るのを抑制して、信頼性を飛躍的に向上させることができる非水電解液電池の提 供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、リチウム，ナトリウム等の軽金属やリチ ウムイオン等の活物質イオンをドープした材料を用いた負極と、正極と、これら 正負極間に介装され且つ非水電解液が含浸されたセパレータとを有する非水電解 液電池において、上記セパレータは、融点の高い材質から成る２枚のセパレータ 間に、融点の低い材質から成るセパレータが挟持された構造を成していることを 特徴とする。

【０００６】

【作用】

上記構造であれば、外部短絡等により急激な温度上昇を生じた場合には、融点 の低い材質から成るセパレータは溶融して無孔化するが、この融点の低い材質か ら成るセパレータを挟むように配置された融点の高い材質から成るセパレータは 溶融することがない。したがって、セパレータの周辺部で小さなピンホールが生 じるのを抑制することができる。

【０００７】 また、融点の低い材質から成るセパレータと融点の高い材質から成るセパレー タとを固定していれば、融点の低い材質から成るセパレータの収縮も抑制できる ので、一層残余電流が流れるのを抑制することが可能となる。

【０００８】

【実施例】

本考案の一実施例を、図１〜図４に基づいて、以下に説明する。 〔実施例〕 図１は本考案の一例に係る円筒型非水電解液電池の断面図であり、リチウムか ら成る負極２は袋状のセパレータ３内に配置されており、且つ上記負極２とセパ レータ３と二酸化マンガンを活物質とする正極１とから成る電極群４は渦巻状に 巻回されている。この電極群４は正極端子兼用の外装罐６内に配置されており、 この外装罐６と上記正極２とは正極用導電タブ５により接続されている。上記外 装罐６の上部開口には絶縁パッキング７を介して、負極端子兼用の封口体８が装 着されており、この封口体８と前記負極２とは負極用導電タブ９にて接続されて いる。また、上記電極群４の上下には、絶縁部材１０・１１が設けられている。 尚、この電池の径は１５mm，高さ４０mmとなっている。

【０００９】 ここで、上記セパレータ３は、図２に示すように、ポリプロピレン微多孔膜（ 融点：約１６０℃であって、厚み１５μｍ，空孔率４５％，最大孔径０．１μｍ となるように構成されている）から成る高融点セパレータ３ａ・３ａ間に、ポリ エチレン微多孔膜（融点：約１３０℃であって、厚み２０μｍ，空孔率６０％， 最大孔径０．２μｍとなるように構成されている）から成る低融点セパレータ３ ｂが挟まれた構造である。そして、上記高融点セパレータ３ａ・３ａと低融点セ パレータ３ｂとの周囲部分は、熱的に溶着されている。

【００１０】 次に、上記構造の非水電解液電池を、以下のようにして作製した。 先ず、上記複合構造のセパレータ３を２枚用いて袋状のセパレータを作製した 後、この中にリチウムから成る負極２を挿入する。これと並行して、二酸化マン ガンと導電剤と結着剤とから成るペーストを、ステンレス製のラス板に塗布した 後乾燥することにより正極１を作製する。次いで、上記正極１と負極２が挿入さ れたセパレータ３とを巻き取ることにより渦巻状の電極群４を作製した後、この 電極群４を外装罐６内に挿入する。この後、この外装罐６内に電解液（プロピレ ンカーボネートとジオキソランとの混合溶媒に所定量の過塩素酸リチウムを溶解 させたもの）を注液した後、外装罐６を密閉することにより非水電解液電池を作 製した。

【００１１】 このようにして作製した電池を、以下（Ａ）電池と称する。 〔比較例１〕 セパレータとして、上記複合構造のセパレータの代わりに、ポリエチレン微多 孔膜（厚み５０μｍ，空孔率６０％，最大孔径０．２μｍとなるように構成され ている）のみから成るセパレータを用いる他は、上記実施例と同様の構造の電池 を作製した。

【００１２】 このようにして作製した電池を、以下（Ｘ₁ ）電池と称する。 〔比較例２〕 セパレータとして、上記複合構造のセパレータの代わりに、ポリプロピレン微 多孔膜（厚み５０μｍ，空孔率４５％，最大孔径０．１μｍとなるように構成さ れている）のみから成るセパレータを用いる他は、上記実施例と同様の構造の電 池を作製した。

【００１３】 このようにして作製した電池を、以下（Ｘ₂ ）電池と称する。 〔実験〕 上記本考案の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ₁ ）電池，（Ｘ₂ ）電池とにおいて、 それぞれ個別に外部短絡させたときの時間と電流との関係を調べたので、その結 果を図３及び図４に示す。尚、図４は図３の要部拡大図である。

【００１４】 図３及び図４から明らかなように、比較例の（Ｘ₁ ）電池，（Ｘ₂ ）電池では 短絡電流によるジュール熱によってセパレータが溶融し電流が激減した後、かな り多く残余電流が流れていることが確認される。これに対して、本考案の（Ａ） 電池では、セパレータが溶融し電流が激減した後、若干の残余電流が流れている のみであることが確認される。

【００１５】 これは、以下に示す理由によるものと考えられる。 即ち、比較例の（Ｘ₁ ）電池，（Ｘ₂ ）電池では、セパレータが電池罐内で固 定されていないため、急激な温度上昇によってセパレータが溶融して無孔化する 際に、熱収縮によりセパレータの周辺部で小さなピンホールが生じることになる 。この結果上記の如くかなりの残余電流が流れることになる。

【００１６】 これに対して、本考案の（Ａ）電池では、急激な温度上昇を生じた場合には、 低融点セパレータ３ｂは溶融して無孔化するが、この低融点セパレータ３ｂを挟 む高融点セパレータ３ａ・３ａは溶融しない。したがって、セパレータの周辺部 であっても高融点セパレータ３ａ・３ａが存在するので、比較例の電池の如く小 さなピンホールが生じるのを抑制することができる。加えて、（Ａ）電池の如く 低融点セパレータ３ｂと高融点セパレータ３ａ・３ａと固定していれば、低融点 セパレータ３ｂの収縮も抑制できるので、一層残余電流が流れるのを抑制するこ とが可能となる。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、高融点セパレータ３ａとしてポリプロピレン、低融点 セパレータ３ｂとしてポリエチレンを用いているが、これらに限定するものでは なく、両セパレータ３ａ・３ｂに融点の差があればどのような樹脂でも用いるこ とが可能である。但し、低融点セパレータ３ｂとしては、負極のリチウムの融点 （１８０℃）以下である必要があり、特に１６０℃以下であることが望ましい。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、急激な温度上昇を生じた場合であっても 融点の高い材質から成るセパレータは溶融しないので、セパレータの周辺部で小 さなピンホールが生じるのを抑制することができる。この結果、残余電流が流れ るのを抑制でき、電池の信頼性を飛躍的に向上させることができるといった効果 を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一例に係る円筒型非水電解液電池の半
断面図である。

【図２】本考案の電池に用いるセパレータの断面図であ
る。

【図３】本考案の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ₁ ）電池，
（Ｘ₂ ）電池とを外部短絡させたときの時間と電流との
関係を示すグラフである。

【図４】図３の要部拡大図である。

【符号の説明】

１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ３ａ 高融点セパレータ ３ｂ 低融点セパレータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リチウム，ナトリウム等の軽金属やリチ
   ウムイオン等の活物質イオンをドープした材料を用いた
   負極と、正極と、これら正負極間に介装され且つ非水電
   解液が含浸されたセパレータとを有する非水電解液電池
   において、 上記セパレータは、融点の高い材質から成る２枚のセパ
   レータ間に、融点の低い材質から成るセパレータが挟持
   された構造を成していることを特徴とする非水電解液電
   池。