JPH0616418B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH0616418B2 JPH0616418B2 JP23292286A JP23292286A JPH0616418B2 JP H0616418 B2 JPH0616418 B2 JP H0616418B2 JP 23292286 A JP23292286 A JP 23292286A JP 23292286 A JP23292286 A JP 23292286A JP H0616418 B2 JPH0616418 B2 JP H0616418B2
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- aqueous electrolyte
- lithium
- electrolyte battery
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- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
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- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属
あるいはアルカリ土類金属を負極活物質として用いる非
水電解液電池に関するものである。
あるいはアルカリ土類金属を負極活物質として用いる非
水電解液電池に関するものである。
＜従来の技術＞ 上記のような非水電解液電池、例えばリチウム電池で
は、プロピレンカーボネートやγ‐ブチロラクトン等の
有機溶媒に、イオン導電性をもたせるための過塩素酸リ
チウム等のアルカリ金属塩を電解質として溶解させた有
機電解液が用いられている。そして、スパイラル型リチ
ウム電池のような大電流出力用のタイプのものでは、負
極や正極合剤をシート状に形成し、ポリプロピレン不織
布などからなるセパレータを介して渦巻状に巻回するな
どして電極面積を拡大した発電要素を、またインサイド
アウト型リチウム電池などでは、中空円筒状正極合剤の
内側にセパレータを介して負極を設けた発電要素を、そ
れぞれ電池缶内に密封収納する構造を採っている。
は、プロピレンカーボネートやγ‐ブチロラクトン等の
有機溶媒に、イオン導電性をもたせるための過塩素酸リ
チウム等のアルカリ金属塩を電解質として溶解させた有
機電解液が用いられている。そして、スパイラル型リチ
ウム電池のような大電流出力用のタイプのものでは、負
極や正極合剤をシート状に形成し、ポリプロピレン不織
布などからなるセパレータを介して渦巻状に巻回するな
どして電極面積を拡大した発電要素を、またインサイド
アウト型リチウム電池などでは、中空円筒状正極合剤の
内側にセパレータを介して負極を設けた発電要素を、そ
れぞれ電池缶内に密封収納する構造を採っている。
この種の電池では、外部短絡時の電池内部よりの発熱あ
るいは火中投入時などにおける外部よりの加熱などによ
り電池温度が高まった場合、更には複数個直列接続して
使用する際に誤ってそのうちの１つの極性を逆にしてし
まった時のように外部からの通電をされた場合などにお
いて、電池内圧が異常に高まった時には、端子板に形成
したガス抜き孔から異常ガス圧を電池外部に放出し、こ
うして電池の防爆を図るようにした構造を用いている。
このような防爆構造としては、例えば、発電要素を収納
した有底円筒状の電池缶の開口部に封口体を配し、また
電池缶開口部に載置した端子板にはこの封口体の方向に
向けた切刃を設けておき、電池内圧上昇によって膨出し
た封口体を切刃によって破断させる構造のものが知られ
ている。
るいは火中投入時などにおける外部よりの加熱などによ
り電池温度が高まった場合、更には複数個直列接続して
使用する際に誤ってそのうちの１つの極性を逆にしてし
まった時のように外部からの通電をされた場合などにお
いて、電池内圧が異常に高まった時には、端子板に形成
したガス抜き孔から異常ガス圧を電池外部に放出し、こ
うして電池の防爆を図るようにした構造を用いている。
このような防爆構造としては、例えば、発電要素を収納
した有底円筒状の電池缶の開口部に封口体を配し、また
電池缶開口部に載置した端子板にはこの封口体の方向に
向けた切刃を設けておき、電池内圧上昇によって膨出し
た封口体を切刃によって破断させる構造のものが知られ
ている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記防爆構造を具備した電池では、電池
内圧上昇時の防爆には有効なものの、外部短絡時の大電
流に伴う発熱あるいは火中投入時などの外部よりの加熱
により電池温度が著しく上昇し、この温度上昇によって
例えばリチウム電池の場合電池内のリチウムの反応性が
高まり、電池破裂時や防爆時に外部の空気と接触した
り、あるいは防爆時に溶融状態で異常ガス圧と共に外部
に放出されて空気と接触した場合などの、リチウムの発
火による火災には何ら対処できないという問題がある。
内圧上昇時の防爆には有効なものの、外部短絡時の大電
流に伴う発熱あるいは火中投入時などの外部よりの加熱
により電池温度が著しく上昇し、この温度上昇によって
例えばリチウム電池の場合電池内のリチウムの反応性が
高まり、電池破裂時や防爆時に外部の空気と接触した
り、あるいは防爆時に溶融状態で異常ガス圧と共に外部
に放出されて空気と接触した場合などの、リチウムの発
火による火災には何ら対処できないという問題がある。
一方、セパレータの一部または全部として、ポリエチレ
ンなどの比較的低い温度で熱溶融する材質のものを用
い、電池温度異常上昇時にはこのポリエチレン部分を溶
融させてセパレータ内のイオン通路を減少させ、もって
内部抵抗を急激に高めて電池内を流れる電流を制限する
ようにした技術もある。そして、この技術を用いれば外
部ショート時における短絡電流値を低く制限できて電池
発熱が抑制でき、リチウムの反応性が抑えられるので上
記のような火災発生を有効に防止しうる。しかしなが
ら、この場合でも火中投入などのように外部が高温にな
った場合の火災防止には全く役に立たないという問題が
ある。
ンなどの比較的低い温度で熱溶融する材質のものを用
い、電池温度異常上昇時にはこのポリエチレン部分を溶
融させてセパレータ内のイオン通路を減少させ、もって
内部抵抗を急激に高めて電池内を流れる電流を制限する
ようにした技術もある。そして、この技術を用いれば外
部ショート時における短絡電流値を低く制限できて電池
発熱が抑制でき、リチウムの反応性が抑えられるので上
記のような火災発生を有効に防止しうる。しかしなが
ら、この場合でも火中投入などのように外部が高温にな
った場合の火災防止には全く役に立たないという問題が
ある。
＜問題点を解決するための手段＞ この発明の非水電解液電池は、リチウム，ナトリウムな
どのアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を活物質と
する負極をセパレータを介して正極合剤と対向させた発
電要素を用いてなる非水電解液電池において、前記アル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の無水塩を封入した
耐電解液性の容器を発電要素に近接させて電池内に収納
したことを要旨とする。
どのアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を活物質と
する負極をセパレータを介して正極合剤と対向させた発
電要素を用いてなる非水電解液電池において、前記アル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の無水塩を封入した
耐電解液性の容器を発電要素に近接させて電池内に収納
したことを要旨とする。
上記のように容器を発電要素に近接させて収納する具体
例としては、発電要素に形成される中空部の中に容器を
位置させたり、あるいは発電要素上部の端子板との間に
形成される空間に容器を位置させるといったことが挙げ
られる。
例としては、発電要素に形成される中空部の中に容器を
位置させたり、あるいは発電要素上部の端子板との間に
形成される空間に容器を位置させるといったことが挙げ
られる。
また上記無水塩としては、アルカリ金属塩やアルカリ土
金属塩などの粉末、具体的には、これらの金属のハロゲ
ン化物（塩化物やフッ化物など）、あるいは炭酸塩、モ
リブデン塩などを用いることができる。更にこの無水塩
は電池に用いるアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属
の溶融温度以上でも熱分解しないものを用いるのが好ま
しく、例えばリチウム電池に用いられる無水塩として
は、リチウムが溶融する温度である約184 ℃以上まで実
質的に熱分解しないものがよい。
金属塩などの粉末、具体的には、これらの金属のハロゲ
ン化物（塩化物やフッ化物など）、あるいは炭酸塩、モ
リブデン塩などを用いることができる。更にこの無水塩
は電池に用いるアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属
の溶融温度以上でも熱分解しないものを用いるのが好ま
しく、例えばリチウム電池に用いられる無水塩として
は、リチウムが溶融する温度である約184 ℃以上まで実
質的に熱分解しないものがよい。
更に上記容器としては、例えばポリエチレンやポリプロ
ピレンなどのオレフィン系樹脂のような耐電解液性樹脂
製のもので、負極のアルカリ金属あるいはアルカリ土類
金属の溶融温度以下で熱溶融する材質の袋状のものでも
よいし、あるいは、例えばステンレス製の容器の開口部
を、Ｐｂ‐Ｓｎ系合金のような低融点合金（上記溶融温
度以下で溶融するもの）で蓋をしたものなどが挙げられ
る。
ピレンなどのオレフィン系樹脂のような耐電解液性樹脂
製のもので、負極のアルカリ金属あるいはアルカリ土類
金属の溶融温度以下で熱溶融する材質の袋状のものでも
よいし、あるいは、例えばステンレス製の容器の開口部
を、Ｐｂ‐Ｓｎ系合金のような低融点合金（上記溶融温
度以下で溶融するもの）で蓋をしたものなどが挙げられ
る。
（作 用＞ 上記手段を用いることで、外部ショート時や火中投入時
などにおいて電池発熱によりアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属が溶ける前に上記容器の少なくとも一部が破
壊され、容器内の粉末状の無水塩がこれら金属の表面に
達することによりその金属の表面の活性が低下する。ま
た、この無水塩はアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の発火に対する消火力もあり、これらの金属が空気と接
触して万一火災が生じた場合でも、これを速やかに鎮火
することができる。この無水塩によるアルカリ金属ある
いはアルカリ土類金属の消火機構は不明であるが、現象
的には、発火しているアルカリ金属あるいはアルカリ土
類金属の熱により無水塩が溶解し、この溶融物が金属表
面を覆うことで、不活性にすると同時に空気と遮断する
ことにより、消火するものと考えられる。
などにおいて電池発熱によりアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属が溶ける前に上記容器の少なくとも一部が破
壊され、容器内の粉末状の無水塩がこれら金属の表面に
達することによりその金属の表面の活性が低下する。ま
た、この無水塩はアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の発火に対する消火力もあり、これらの金属が空気と接
触して万一火災が生じた場合でも、これを速やかに鎮火
することができる。この無水塩によるアルカリ金属ある
いはアルカリ土類金属の消火機構は不明であるが、現象
的には、発火しているアルカリ金属あるいはアルカリ土
類金属の熱により無水塩が溶解し、この溶融物が金属表
面を覆うことで、不活性にすると同時に空気と遮断する
ことにより、消火するものと考えられる。
＜実施例＞ 次にこの発明をリチウム電池に適用した例について説明
する。
する。
実施例１ 0.1mm厚のポリエチレン製の袋状容器１に塩化リチウム
ＬｉＣｌを第１図(A) のように入れ、袋状容器の開口部
を第１図(B) のように熱シールして封着した（図中１ａ
は熱シール部）。次いで、第１図(C) のように、ポリプ
ロピレン不織布からなるセパレータ４を介してリチウム
負極５と正極合剤６とを交互に積重後に巻回して作製し
た渦巻状発電要素２の中空部２ａ内に上記の袋状容器１
を入れ、これらを一緒に正極缶３内に収納するなどし
て、第１図(D) に示すスパイラル型のリチウム電池を作
った。また、第１図(D) で７は非水電解液、８はリード
板、９は端子板である。
ＬｉＣｌを第１図(A) のように入れ、袋状容器の開口部
を第１図(B) のように熱シールして封着した（図中１ａ
は熱シール部）。次いで、第１図(C) のように、ポリプ
ロピレン不織布からなるセパレータ４を介してリチウム
負極５と正極合剤６とを交互に積重後に巻回して作製し
た渦巻状発電要素２の中空部２ａ内に上記の袋状容器１
を入れ、これらを一緒に正極缶３内に収納するなどし
て、第１図(D) に示すスパイラル型のリチウム電池を作
った。また、第１図(D) で７は非水電解液、８はリード
板、９は端子板である。
このスパイラル型リチウム電池を誤って外部ショートさ
せた時や火中投入した場合、電池温度は急激に上昇す
る。そして、電池温度が、上記袋状容器１の溶融温度以
上になると、袋状容器１が熱溶融し、容器内の塩化リチ
ウムＬｉＣｌが非水電解液中に分散し、直ちにリチウム
負極５の表面に達する。そして、この塩化リチウムＬｉ
Ｃｌによって電池内圧上昇などにより電池が破裂し、電
池内のリチウムが空気に接触した場合でも、リチウムの
発火は有効に抑えられて火災発生を防ぐことができる。
せた時や火中投入した場合、電池温度は急激に上昇す
る。そして、電池温度が、上記袋状容器１の溶融温度以
上になると、袋状容器１が熱溶融し、容器内の塩化リチ
ウムＬｉＣｌが非水電解液中に分散し、直ちにリチウム
負極５の表面に達する。そして、この塩化リチウムＬｉ
Ｃｌによって電池内圧上昇などにより電池が破裂し、電
池内のリチウムが空気に接触した場合でも、リチウムの
発火は有効に抑えられて火災発生を防ぐことができる。
上記のように袋状容器を収納して作ったスパイラル型リ
チウム電池（本発明電池Ａ）と、この袋状容器を入れな
い他は同じ電池（従来電池Ｂ）とを、第２図に示すよう
に表面温度200 ℃のホットプレート１０の上に立て、こ
れら電池の安全性試験を行なった。すると、電池破裂
時、従来電池Ｂでは炎が高く上がって１０秒以上燃えた
のに対し、本発明電池の場合は炎も低く、また数秒程度
燃えたのみであり、本発明電池の安全性が高いことが確
認された。
チウム電池（本発明電池Ａ）と、この袋状容器を入れな
い他は同じ電池（従来電池Ｂ）とを、第２図に示すよう
に表面温度200 ℃のホットプレート１０の上に立て、こ
れら電池の安全性試験を行なった。すると、電池破裂
時、従来電池Ｂでは炎が高く上がって１０秒以上燃えた
のに対し、本発明電池の場合は炎も低く、また数秒程度
燃えたのみであり、本発明電池の安全性が高いことが確
認された。
実施例２ 第３図(A) において、底部に正極端子を兼ねた突起を一
体に形成した有底円筒状の電池缶１１には、中空円筒状
の正極合剤１２の内側にセパレータ１３を介してリチウ
ム負極１４を配してなる発電要素が収納されている。そ
して、発電要素の中空部には、塩化リチウムＬｉＣｌを
封入したオレフィン系樹脂製の棒状容器１５が位置して
いる。
体に形成した有底円筒状の電池缶１１には、中空円筒状
の正極合剤１２の内側にセパレータ１３を介してリチウ
ム負極１４を配してなる発電要素が収納されている。そ
して、発電要素の中空部には、塩化リチウムＬｉＣｌを
封入したオレフィン系樹脂製の棒状容器１５が位置して
いる。
そして、このインサイドアウト型のリチウム電池では、
上記実施例と同じく、火中投入時などにおいて電池温度
が上昇した場合は棒状容器１５が熱溶融し、内部の塩化
リチウムＬｉＣｌがリチウム負極１４の表面に直ちに付
着する。このため、電池が破裂するなどした場合でもリ
チウム負極表面の塩化リチウムＬｉＣｌによってリチウ
ムの発火は抑制されて火災発生が防止できる。
上記実施例と同じく、火中投入時などにおいて電池温度
が上昇した場合は棒状容器１５が熱溶融し、内部の塩化
リチウムＬｉＣｌがリチウム負極１４の表面に直ちに付
着する。このため、電池が破裂するなどした場合でもリ
チウム負極表面の塩化リチウムＬｉＣｌによってリチウ
ムの発火は抑制されて火災発生が防止できる。
実施例３ 第３図(B) は、この発明を渦巻状発電要素を用いて作製
したスパイラル型リチウム電池に適用した他例を示した
もので、セパレータ４、リチウム負極５並びに正極合剤
６とから構成される渦巻状発電要素２の上面と、電池缶
３の開口部に位置する端子板９との間には、オレフィン
系樹脂製でドーナツ状の袋内に塩化リチウムＬｉＣｌを
入れて作製したドーナツ状容器１６が位置している。こ
のドーナツ状容器１６の中央の開口には、発電要素２の
一方の電極である正極合剤６と端子板９とを電気的に接
続するリード板８が通っている。
したスパイラル型リチウム電池に適用した他例を示した
もので、セパレータ４、リチウム負極５並びに正極合剤
６とから構成される渦巻状発電要素２の上面と、電池缶
３の開口部に位置する端子板９との間には、オレフィン
系樹脂製でドーナツ状の袋内に塩化リチウムＬｉＣｌを
入れて作製したドーナツ状容器１６が位置している。こ
のドーナツ状容器１６の中央の開口には、発電要素２の
一方の電極である正極合剤６と端子板９とを電気的に接
続するリード板８が通っている。
この実施例では、上記実施例１，２と同じく、電池温度
上昇時には熱溶融したドーナツ状容器１６内の塩化リチ
ウムＬｉＣｌによってリチウムの火災発生が防止され
る。
上昇時には熱溶融したドーナツ状容器１６内の塩化リチ
ウムＬｉＣｌによってリチウムの火災発生が防止され
る。
尚、本発明の構成を、電池缶開口部に防爆構造を有する
電池に応用した場合、外部ショート時や火中投入時にお
いて電池内圧が異常上昇し上記防火機構が作動して電池
の内外が連通し、外部の空気が侵入した際のリチウムの
発火が抑制されて火災発生が防止できることは勿論であ
る。
電池に応用した場合、外部ショート時や火中投入時にお
いて電池内圧が異常上昇し上記防火機構が作動して電池
の内外が連通し、外部の空気が侵入した際のリチウムの
発火が抑制されて火災発生が防止できることは勿論であ
る。
＜発明の効果＞ 以上の構成よりなるこの発明の非水電解液電池では、火
中投入時などにおけるアルカリ金属やアルカリ土類金属
の発火による火災発生を有効に防止できて、安全性の高
い電池を提供することができる。
中投入時などにおけるアルカリ金属やアルカリ土類金属
の発火による火災発生を有効に防止できて、安全性の高
い電池を提供することができる。
第１図(A),(B)は実施例に用いる袋状容器の製造工程を
示した説明図、第１図(C),(D)はこの袋状容器を用いて
なる実施例の電池の製造工程を示した説明図、第２図は
本発明電池と従来電池の安全性試験の説明図、第３図
(A),(B)はそれぞれ他例の要部断面図である。 １……袋状容器、２……渦巻状発電要素、３，１１……
正極缶、５，１４……リチウム負極、６，１２……正極
合剤、１５……棒状容器、１６……ドーナツ状容器。
示した説明図、第１図(C),(D)はこの袋状容器を用いて
なる実施例の電池の製造工程を示した説明図、第２図は
本発明電池と従来電池の安全性試験の説明図、第３図
(A),(B)はそれぞれ他例の要部断面図である。 １……袋状容器、２……渦巻状発電要素、３，１１……
正極缶、５，１４……リチウム負極、６，１２……正極
合剤、１５……棒状容器、１６……ドーナツ状容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 利男 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 名倉 秀哲 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 (5)
- 【請求項１】リチウム，ナトリウムなどのアルカリ金属
あるいはアルカリ土類金属を活物質とする負極をセパレ
ータを介して正極合剤と対向させた発電要素を用いてな
る非水電解液電池において、前記アルカリ金属あるいは
アルカリ土類金属の無水塩を封入した耐電解液性の容器
を発電要素に近接させて電池内に収納したことを特徴と
する非水電解液電池。 - 【請求項２】前記容器を発電要素の中空部に設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電
池。 - 【請求項３】前記容器を発電要素上部に設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電池。 - 【請求項４】前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属
の溶融温度以上まで前記無水塩が熱分解しないと共に、
この溶融温度以下で前記容器の少なくとも一部が熱破壊
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
または第３項記載の非水電解液電池。 - 【請求項５】防爆構造を有した電池であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４
項記載の非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23292286A JPH0616418B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23292286A JPH0616418B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6386358A JPS6386358A (ja) | 1988-04-16 |
| JPH0616418B2 true JPH0616418B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=16946937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23292286A Expired - Fee Related JPH0616418B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616418B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4973532A (en) * | 1989-04-05 | 1990-11-27 | Hoechst Celanese Corporation | Battery separator with integral thermal fuse |
| AU1656999A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-12 | Solucorp Industries Ltd. | Integrated fixation systems |
| US6838504B1 (en) | 1998-05-06 | 2005-01-04 | Solucorp Industries Ltd. | Integrated fixation systems |
| DE50002582D1 (de) | 1999-01-23 | 2003-07-24 | Fortu Bat Batterien Gmbh | Nichtwässrige elektrochemische zelle |
| KR100449758B1 (ko) * | 2002-03-21 | 2004-09-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 안전성이 개선된 리튬전지 |
| KR100599804B1 (ko) | 2004-09-24 | 2006-07-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| KR101310577B1 (ko) * | 2006-07-24 | 2013-09-23 | 주식회사 엘지화학 | 안전성 향상을 위한 전기화학소자용 구조체 및 이를포함하는 전기화학소자 |
| CN104979581B (zh) * | 2014-04-11 | 2017-04-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 胶囊以及锂离子电池 |
| CN110797200A (zh) * | 2019-08-15 | 2020-02-14 | 南昌航空大学 | 一种含有存储电解液囊的染料敏化太阳电池及制作方法 |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23292286A patent/JPH0616418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6386358A (ja) | 1988-04-16 |
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