JPH066462Y2 - 非水電解液電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は非水電解液電池に関し、特に渦巻状の電極体を
備える非水電解液電池に関する。

従来の技術 リチウム，ナトリウム等の軽金属を活物質とする負極
と、酸化物，ハロゲン化物等を正極活物質とする非水電
解液電池は、高エネルギー密度を有し、且つ、自己放電
が少ないという特長を有するので、多くの電子機器に使
用されている。特に最近では、この長寿命に加えて、高
率の放電が可能でしかも大きな容量を有する渦巻式円筒
型非水電解液電池が開発されるに至り、その用途がさら
に拡大してきている。

ところが、この渦巻式非水電解液電池の用途には単に高
率で使用するだけでなく、通常はメモリバックアップ等
で低率の負荷がかかり、１日〜１週間に１度高率の負荷
がかかるものがある。このような用途に使用する電池は
高率放電時のみならず低率放電時にも大容量で放電でき
るような特性が必要となる。

ここで、従来の渦巻式非水電解液電池は、第６図に示す
ように、負極２１の一部に固定された負極集電タブ２２
が、正極２３の終端から反巻き方向に若干の進んだ位置
に設けられている。

考案が解決しようとする課題 ここで、活物質の充填量を増やすべく長手方向の寸法が
短かい負極集電タブが負極に圧着されると、この部分で
巻き厚が増加する。このため、正負両極間の距離が短く
なって部分的に圧迫された巻き取り状態となるため、そ
の部分で放電が速く進むことになる。加えて、渦巻式非
水電解液電池では正極の方が負極より厚くなるのが一般
的であるため、正極の終端から反巻き方向に進んだ部位
では極板の圧迫が強くなって、放電が速く進むことにな
る。

ところが、上記従来の如く負極集電タブ２２が、正極２
３の終端から反巻き方向に若干の進んだ位置に設けられ
ていれば、正極２３の終端内方で負極２１の圧迫が非常
に強くなる。この結果、放電が進むにつれて正極２３の
終端内方で負極２１が薄くなって、放電末期にはこの部
分で負極切れが生ずることになる。このため、電池が本
来有している容量分の放電ができず、放電末期における
低率放電特性に劣るという課題を有していた。

尚、このようなことを考慮して、特公昭６３−６９８７
号公報に示すように、単位面積当たりの容量が正極より
負極のほうが大きくなるような構成の電池が提案されて
いるが、このような電池では使用済みの電池中に未反応
の活性な軽金属が残ることとなるため、資源の有効利用
及び廃棄物処理上で問題となる。

そこで本考案は、低率放電、特に放電末期における低率
放電特性の改善を図ると共に、資源の有効利用及び廃棄
物処理の点で優れる非水電解液電池の提供を目的とす
る。

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、軽金属を活物質と
する帯状の負極と帯状の正極とがセパレータを介して巻
回された渦巻状の電極体を備えると共に、上記負極の幅
が正極の幅以下となるように構成され、且つ上記負極の
長手方向全面を覆わないように負極集電タブが負極に圧
着された非水電解液電池において、前記電極体における
正極の終端から巻き方向に１８０°の半円内に前記負極
集電タブが配置されていることを特徴とする。

作用 渦巻式非水電解液電池は帯状の正，負極を巻回して成る
電極を備え、通常、正極には金属の酸化物，ハロゲン化
物等が、負極には軟性を有する軽金属が用いられてい
る。ここで、軽金属は軟性を有するために、剛性の高い
正極或いは正極活物質を塗着した芯体よりも負極を幅広
く設定すると、両極板の端部で負極の軟性金属がセパレ
ータを破って正極あるいは正極芯体にくい込み、内部短
絡が起こる可能性が高くなる。したがって、一般的に
は、正極よりも負極の方が幅が狭くなるように設定され
ている。

ところで、このような構成の渦巻式非水電解液電池を放
電させると、負極の軽金属が消費され徐々になくなって
いく。この際、渦巻式電極体の巻きが不均一であると、
放電反応が速く進む部位と遅く進む部位とが生じる。こ
の結果、速く放電反応が進む部位では負極軽金属の消費
が早く進むため、その部分で負極軽金属板が切れてしま
う。このような不都合がある場合であっても、帯状の負
極板の長手方向に集電体が施されている場合には問題な
いが、反面このような構造であると、集電体面積が大き
くなるため活物質の量が減少し、電池容量が少なくなる
といった問題がある。したがって、上記の構造の電極体
を大容量の放電が必要な非水電解液電池に用いることは
難しい。したがって、一般的には負極板の幅方向に負極
集電タブが取付けられるような構造の電池が用いられて
いる。このような構造であれば、余分な集電タブがない
ので、正負両活物質を多く充填させることができる。と
ころが、このような長手方向の寸法が短い集電タブが負
極軽金属板に圧着されると（通常はこのタブに絶縁用の
保護テープが貼付けられている）、この部分で巻き厚が
増加する。このため、正負両極板間の距離が近くなって
部分的に圧迫された巻き状態となるため、この部分で放
電が速く進むことになる。

一方、正負極板の厚みは、正極活物質である金属酸化
物，ハロゲン化物等の方が負極軽金属よりも体積当りの
容量が小さいため、正極の方を厚くするのが一般的であ
る。したがって、正極終端部内方では極板の圧迫が強く
なり、放電が速く進むことになる。そして、この正負極
板の厚みの差は、放電が進むにつれて大きくなっていく
ため（放電によって負極軽金属板は消費されて薄くなっ
ていくのに対し、正極は活物質が膨潤して厚みが増加し
ていくことによる）、放電が尚更速く進むことになる。

上記の如く極板の巻き取り状態が不均一になると、極板
の圧迫が強い部分で放電が速く進むため、放電末期に負
極切れが生ずる。

ここで、上記本考案の構成の如く、正極の終端から巻き
方向に１８０°の半円内に負極集電タブを配置すれば、
この部分では外装缶内に空胴部が存在するため、極板の
巻き取り状態が安定化する。したがって、正極の終端内
方であっても圧迫されることがないので、負極全面にわ
たって放電を均一に進めることが可能となる。これによ
り、放電時の負極軽金属の消費を均一化することができ
るので、低率放電時であっても放電途中で負極軽金属が
切れるのを防止することができる。

実施例 〔実施例〕 本考案の一実施例を、第１図乃至第５図に基づいて、以
下に説明する。

第３図に示すように、二酸化マンガンを活物質とする帯
状の正極１と、リチウム金属から成る帯状の負極２と、
これら正負両極１・２間に介挿されたセパレータ３とか
ら成る電極体４は渦巻状に巻回されており、この電極体
４は第１図に示すように正極端子兼用の外装缶６内に配
置されている。上記外装缶６の上部開口にはパッキング
５を介して負極端子兼用の封口蓋７が装着されている。

ここで、前記負極２における正極の終端から巻き方向に
４５°進んだ部位には負極集電タブ８が固着されてお
り、この負極集電タブ８の表面及びこの裏面には絶縁部
材としてノーメックス粘着テープ９が貼り付けられてタ
ブ８を保護している。そして、上記負極集電タブ８の他
端部は前記封口蓋７に固着されている。一方、前記正極
１の一部には正極集電タブ１０が固着されており、この
正極集電タブ１０の表面にはノーメックス粘着テープ１
１が貼り付けられてタブ１０を保護している。そして、
上記正極集電タブ１０の他端部は前記外装缶６に固着さ
れている。

尚、正極の厚みは０．４５mm、負極の厚みは０．２１m
m、負極タブの厚みは０．１mm、負極タブ保護部材（ノ
ーメックス粘着テープ９）の厚みは０．０８mmである。

上記の構造を有する非水電解液電池は、以下のようにし
て作製される。

先ず初めに、二酸化マンガンを活物質とする正極ペース
トを帯状のエキスパンドメタルから成る正極集電体に塗
着した後乾燥させて正極１を作製する。次に、正極１の
中央部の活物質を取り除いてエキスパンドメタルを露出
させた後、第２図に示すように、上記露出部に正極集電
タブ１０を固着する。この後、この正極集電タブ１０の
表面及びこの裏面にノーメックス粘着テープ１１を貼り
付る。

これと並行してリチウム圧延板を帯状に裁断して負極２
を作製する。次に、所定の部位に負極集電タブ８を圧着
させた後、この負極集電タブ８の表面及びこの裏面にノ
ーメックス粘着テープ９を貼り付ける。

上記の如く両集電タブ８・１０が固着された両極板１・
２をセパレータ３を介して巻回し、渦巻状の電極体４を
作製する。次いで、この電極体４を外装缶６に収納す
る。この後、正極集電タブ１０を外装缶６の内底面に固
着するとともに、周縁部に絶縁パッキング５が配設され
た封口蓋７に負極集電タブ８を固着する。しかる後、外
装缶６内に電解液を注液した後、外装缶６の開口縁に絶
縁パッキング５に締着して電池を作製した。

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〕

第６図に示すように、負極集電タブ２２が正極２３の終
端から反巻き方向に若干の進んだ位置に設ける他は、上
記実施例と同様にして電池を作製した。

このようにして作製した電池を、以下(B)電池と称す
る。

〔実験〕

上記本考案の(A)電池及び比較例の(B)電池を低率にて放
電させた後の負極軽金属（リチウム）板の消費状態を第
４図及び第５図に示す。

第５図に示すように、比較例の(B)電池では、正極巻終
わり位置の内側に位置する部分でリチウム板が切れたた
め、多くのリチウムがその外周に残存していることが認
められる（図中斜線部）。これに対して、本考案の(A)
電池では、そのような部位においてもリチウムの残存量
が極めて少なく（図中斜線部）、効率的に放電されてい
ることが認められる。

尚、上記実施例では正極１の終端から巻き方向に約４５
°進んだ部位に負極集電タブ８を設けたが、これに限定
するものではなく正極１の終端から巻き方向に１８０°
の半円内に負極集電タブ８を設ければ、同様の効果があ
る。但し、巻きの均一性を考慮すれば、正極１の終端か
らできるだけ近く（０〜４５°の範囲）に負極集電タブ
８（ノーメックス粘着テープ９を含む）を配置するのが
好ましい。

考案の効果 上述のごとく本考案によれば、極板の巻き取り状態が安
定化し、放電が均一に行われるので、放電時に負極軽金
属が均一に消費される。したがって、低率放電時におい
て放電途中で負極軽金属が切れるのを防止することがで
きるので、放電末期の低率放電特性を向上させることが
できる。この結果、非水電解液電池の性能を飛躍的に向
上させることができるという効果を奏する。

また、使用済み電池の中に未反応の活性な軽金属が殆ど
残らないので、負極軽金属を有効利用できると共に、廃
棄物処理上の問題も解決することができる等の効果をも
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の非水電解液電池の断面図、第２図は電
極体の分解斜視図、第３図は巻き取り状態を示す断面
図、第４図は本考案の(A)電池の放電後における負極軽
金属（リチウム）の消耗状態を示す説明図、第５図は比
較例の(B)電池の放電後における負極軽金属（リチウ
ム）の消耗状態を示す説明図、第６図は従来の非水電解
液電池の巻き取り状態を示す断面図である。 １……正極、２……負極、３……セパレータ、４……電
極体、８……負極集電タブ。

フロントページの続き (72)考案者 福岡 悟 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 (56)参考文献 実開 昭61−166471（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−32851（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−32852（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭53−36132（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−6987（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軽金属を活物質とする帯状の負極と帯状の
   正極とがセパレータを介して巻回された渦巻状の電極体
   を備えると共に、上記負極の幅が正極の幅以下となるよ
   うに構成され、且つ上記負極の長手方向全面を覆わない
   ように負極集電タブが負極に圧着された非水電解液電池
   において、 前記電極体における正極の終端から巻き方向に１８０°
   の半円内に前記負極集電タブが配置されていることを特
   徴とする非水電解液電池。