JPH062215Y2 - ボビン形リチウム電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、発電要素がボビン形に形成されるリチウム
電池に関し、特に、リチウム負極の正極側に対する密着
性の改善を図った構造に関する。

《従来の技術》 リチウム電池は、放電反応の進行に応じて、リチウムイ
オンがセパレータを介して正極中に移行する反応を伴
う。

このため、放電反応が進行すると負極側がやせ、正極側
は膨脹する。

このような現象に対して、コイン形やボタン形のように
発電要素が縦方向に積層され、正負極のそれぞれの一面
側にケースや端子板が当接していて、これによって発電
要素が挾持されている構造の場合には負極側のやせによ
る影響は少ない。

《考案が解決しようとする課題》 しかし、特にボビン形のようにリチウム負極の外周にセ
パレータを介して正極を同心状に積層し、リチウム負極
を中空筒状にした構造では、正極が膨張したときに、負
極側のやせがこの膨張量に見合うものであれば良いが、
膨張量よりもやせる量が少ない場合や、やせる量が膨張
量よりも大きい場合には、膨張によりリチウム負極が変
形したり、リチウム負極とセパレータとの密着度合いが
低下し、放電の末期などで内部抵抗の増加が著しいもの
となるほか、電解液量の小さなバラツキが放電特性に影
響を及ぼす欠点があった。

そこでこの考案は、リチウム負極を常時正極側に物理的
に押し付ける力を作用させることによって痩せによる影
響を小さくし、放電末期までリチウム負極を有効に作用
させることで、実質的な容量の向上を図ったリチウム電
池を提供することを目的としている。

《課題を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この考案は、正極端子部を兼
用したケース内に装填された中空筒状の正極と、この正
極の内周側にセパレータを介して配置される中空筒状の
リチウム負極と、前記ケースの開口部に装着され、負極
端子部を保持して封口するガスケットと、前記リチウム
負極と前記負極端子部との間に介装される集電体とを有
するボビン形リチウム電池において、前記リチウム負極
は軸方向に複数に分割されたリチウム負極片からなり、
前記集電体は前記リチウム負極片の内周面にそれぞれ接
合する集電部と、この集電部と一端側が電気的に接続さ
れ、かつ、中央部が前記負極端子部に電気的に接続され
た状態で湾曲されるリード片とからなることを特徴とす
る。

《作用》 以上の構成によれば、湾曲状態のリード片は元の展開形
状に戻ろうとするスプリングバックによって、バネ端に
設けられた集電部を常時リチウム負極片側に付勢し、こ
の結果リチウム負極はセパレータを介して正極側に常時
押し付けられる。

《実施例》 以下、この考案の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図、第２図はこの考案に係るボビン形リチウム電池
の第一実施例を示している。

図において、発電要素１は有底円筒形をしたセパレータ
２を挟んでその内側に中空円筒形のリチウム負極３を配
置し、外側に正極４を配置した構造である。

前記正極４は中空円筒状をなし、周縁に正極集電体を兼
ねた正極リング５を介して正極端子部を兼用した筒状ケ
ース６の内周に装填される。

その後、正極４の内周部に電解液を満たし、前記リチウ
ム負極３を内周に保持したセパレータ２を嵌合すること
で発電要素１が形成される。

封口ガスケット７は、前記電解液を満たす前に、ケース
６の開口部に装着され、負極端子部８をカシメ付けるこ
とによってケース６の内部は封止され、ボビン形電池が
完成する。

前記リチウム負極３の内周部には前記負極端子部８の底
面に接続する集電体９が配置されている。

集電体９はステンレスなどのバネ性のある金属薄板をプ
レス打ち抜き成形して得られたもので、リチウム負極３
の内周に圧接される一対の集電部９ａを両端に有する板
状のリード片９ｂからなっている。

これに対応して、前記リチウム負極３は、各集電部９ａ
に適合すべく円筒を軸方向に半分割した形状の二つのリ
チウム負極片３ａからなっており、各リチウム負極片３
ａは第２図（ａ）のごとく前記リード片９ｂの展開状態
で各集電部９ａの外側部に圧接される。

そして、第２図（ｂ）のごとく前記リード片９ｂの中央
を負極端子部８にスポット溶接し、このスポット溶接部
分を頂点としてリード片９ｂを左右に湾曲させることに
より、各リチウム負極片３ａ同士が円筒状に接合され、
中空円筒形のリチウム負極３に形成される。

この状態で第２図（ｃ）に示すようにリチウム負極３を
セパレータ２内に収装し、次いで前述のごとくセパレー
タ２を正極４の内周に嵌合することで発電要素１が構成
され、ケース６の開口部を内側にカシメ付ければボビン
形のリチウム電池が完成する。

電池の完成状態において、前記リード片９ｂは各集電部
９ａをバネ端とするスプリングバック力が常時働き、こ
れによってリチウム負極３は常時セパレータ２側に押圧
される。

一方、正極４の外周は正極リング５の内壁によって移動
ないしは膨脹が規制される。

この結果、放電反応の進行にともない、リチウム負極３
が消耗し、薄くなってもバネ力により強制的にセパレー
タ２側に押し付けられることによって、リチウム負極３
は正極４との密着性を保ち、密着不良による放電末期で
の内部抵抗増加を未然に防止することになるのである。

以下の表は第一実施例の構造を持ったＣＲ１／３Ｎ形リ
チウム電池とバネ弾性を持たない従来のボビン形リチウ
ム電池の放電特性をそれぞれ１０ケずつ比較した結果を
示すものである。

なお、放電条件としては、２０゜Cにおいて、５．６ＫΩ
負荷とし、出力電圧が２．０Ｖを下回るまでの時間を測
定した。

以上の表に示す結果から、本考案の構造を持った電池で
は、放電持続時間が長く、また標準偏差も小さく放電時
間のバラツキも小さいことが確認された。

第３図はこの考案の第二実施例を示すものであり、以下
にその特徴点についてのみ説明する。

図における集電体１０は、４つの集電部１０ａを周縁に
設け、かつ中心位置で十文字形に一体化した４つのリー
ド片１０ｂとからなる展開形状に形成されている。

これに対応してリチウム負極１２はその円筒形を軸方向
に四分割した四つのリチウム負極片１２ａから構成さ
れ、それぞれの内周部を前記各集電部１０ａに圧接させ
ている。

前記各リード片１０ｂの中心部は前記第一実施例と同様
に負極端子部８にスポット溶接し、この部分が頂点とな
るように湾曲することで、各リチウム負極片１２ａ同士
は円筒形に収束し、円筒形のリチウム負極１２が形成さ
れることになる。

第４図はこの考案の第三実施例を示すもので、集電体２
０は、１２０°間隔で三つの集電部２０ａを周縁に設
け、かつ中心位置で三又状に一体化した３つのリード片
２０ｂからなる展開形状に形成されている。

これに対応してリチウム負極２２は円筒を１２０°間隔
で軸方向に分割した三つのリチウム負極片２２ａから構
成され、それぞれの内周部を前記各集電部２０ａに圧接
させている。

この実施例においてもリード片２０ｂを湾曲させること
で各リチウム負極片２２は円筒状に収束し、円筒形のリ
チウム負極２２に形成される。

なお、各実施例で得られる電池の外形状は円筒形となる
が、角柱形に形成することも可能である。

《考案の効果》 以上各実施例によって詳細に説明したように、この考案
によるボビン形リチウム電池にあっては、リチウム負極
を集電体のバネ力を利用して常時セパレータ側に押し付
けているので、放電末期におけるリチウムのやせを原因
とする密着不良およびこれに伴う内部抵抗増加がなく、
最後までリチウムを有効利用でき、実質的な容量増加を
図ることができる。また、放電時間のバラツキも小さく
品質も均一となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案にかかる筒形リチウム電池の断面図、
第２図（ａ）〜（ｃ）は制作手順を示す説明図、第３図
は第二実施例を示す説明図、第４図は第三実施例を示す
説明図である。 １…発電要素 ２…セパレータ ３，１２，２２…リチウム負極 ３ａ，１２ａ，２２ａ…リチウム負極片 ４…正極 ５…正極リング（正極集電体） ８…負極端子部 ９，１０，２０…負極集電体 ９ａ，１０ａ，２０ａ…集電部 ９ｂ，１０ｂ，２０ｂ…リード片

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】正極端子部を兼用したケース内に装填され
   た中空筒状の正極と、この正極の内周側にセパレータを
   介して配置される中空筒状のリチウム負極と、前記ケー
   スの開口部に装着され、負極端子部を保持して封口する
   ガスケットと、前記リチウム負極と前記負極端子部との
   間に介装される集電体とを有するボビン形リチウム電池
   において、 前記リチウム負極は軸方向に複数に分割されたリチウム
   負極片からなり、前記集電体は前記リチウム負極片の内
   周面にそれぞれ接合する集電部と、この集電部と一端側
   が電気的に接続され、かつ、中央部が前記負極端子部に
   電気的に接続された状態で湾曲されるリード片とからな
   ることを特徴とするボビン形リチウム電池。