JPH0670159U

JPH0670159U - 有機電解液二次電池の電極集電体

Info

Publication number: JPH0670159U
Application number: JP1758693U
Authority: JP
Inventors: 伸柏原
Original assignee: 日本電池株式会社
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】電気伝導率が大きく機械的強度の大きい電極集
電体を得ることにより、内部抵抗が小さく高出力密度で
あり、しかも信頼性の高く安価な有機電解液二次電池を
提供する。【構成】薄い帯状電極の集電体として、電気伝導率の大
きい金属と機械的強度の大きい金属とを張りつけ一体化
したクラッド材を用いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は高出力密度を必要とする帯状電極を巻回させた有機電解液二次電池の電極集電体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の有機電解液二次電池の正極集電体にはアルミニウムを、負極集電体には銅を用いていた。また、ニッケル、ステンレス鋼、チタンなどの金属が単独で使用されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

アルミニウムおよび銅は電気伝導率は大きいが、機械的強度（例えば引張強さ）が小さく、薄い集電体をもつ帯状電極を大きい緊迫力で巻回すると電極が切断する問題があった。また、銅あるいはアルミニウムといった電気伝導率の大きい金属は抵抗溶接（例えばスポット溶接）で接合できにくいという問題があった。特に、銅はスポット溶接ではほとんど溶接できなかった。そこで、集電体からリ −ドの取り出しに超音波溶接を利用しているが、超音波溶接はスポット溶接に比べ溶接時間が長く、大きなパワ−（Ｗ）を要し、かつ接合が不確実になりやすいという問題点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記の問題点を解決するものであって、有機電解液二次電池の薄い帯状電極の集電体として電気伝導率の大きい金属と機械的強度の大きい金属とを張りつけ一体化したクラッド材を用いるものである。

【０００５】電気伝導率の大きい金属としてアルミニウム、銅、銀などを使用することができる。また、機械的強度の大きい金属として鉄、鋼、ステンレス鋼、ニッケルなどを使用することができる。

【０００６】クラッド材は異種金属板同志を不活性雰囲気で温度を上げ圧延することによって製造される。用いる集電体としては、片側を電気伝導率の大きい金属にし、他の片側を機械的強度の大きい金属にしてもよく、別に中心を機械的強度の大きい金属にし両側を電気伝導率の大きい金属の３層にしてもよく、さらに中心を電気伝導率の大きい金属にし両側を機械的強度の大きい金属の３層にしてもよい。

【０００７】有機電解液二次電池では充放電電流密度を高くできないので、高出力密度電池にするためには電極面積を大きくする必要があり、必然的に電極厚みを薄くする必要がある。集電体の厚みは、薄ければそれだけ活物質を多く充填することができ、薄いほうがよいが、薄くすると電極の電気抵抗が大きくなり、機械的強度も小さくなる。したがって、５μｍ以下の厚みはあまり実用的でなく、５０μｍ以上の厚みは０．２５ｍｍ程度の薄い電極を使う有機電解液二次電池では活物質の充填割合が低くなり効率的でない。

【０００８】

【作用】

金属の電気伝導率を体積抵抗率で示すと、μΩｃｍの単位で、銀は１．６２、銅は１．７２、アルミニウムは２．７５、鉄は９．８、鋼は１５、ステンレス鋼は６０、ニッケルは７．２４である。金属の機械的強度を引張強さで示すと、ＧＰａの単位で、アルミニウムは０．１２、銅は０．３、銀は０．１、鉄は０．６、鋼は１、ステンレス鋼は１である。ここで、金属の機械的強度は同じ圧延板でも熱処理などにによって相当変化する。

【０００９】いま１０ｃｍ幅で５μｍ厚みのアルミニウムを引張れば６０Ｎ（６．１ｋｇｆ）といった小さな力で破壊される。

【００１０】抵抗溶接は、抵抗発熱によって被溶接材を局部的に温度をあげ、加圧下で溶接部を溶融させ接合する方法である。したがって、抵抗の小さいすなわち電気伝導率の大きい金属同志を抵抗溶接で接合することは非常に難しい。また、接合できても電気伝導率の大きい金属は機械的強度が小さいのでちぎれやすい。電気伝導率が大きく機械的強度の小さな金属と電気伝導率が小さく機械的強度の大きい金属とは、抵抗溶接によって比較的よく接合されるが、スポット溶接により形成される局部的溶接部は機械的強度の小さい金属側で剥れやすい。

【００１１】集電体にアルミニウムと鉄あるいは銅と鉄のクラッド材を使い、リ−ドに鉄、ニッケルあるいはステンレス鋼を使えば、スポット溶接によって容易にかつ強固に接合できる。

【００１２】

【実施例】

本考案を図面を用いて説明する。図１は本考案の一実施例を示す電極集電体の斜視図、図２はリ−ドをスポット溶接した集電体の平面図、図３はそのＡ−Ａ断面図、図４は本考案による集電体を用いた電極の断面図である。

【００１３】図中１は電極集電体のクラッド材で、電気伝導率の小さい金属層２と機械的強度の大きい金属層３からなる。正極集電体は例えば１０μｍ厚みのアルミニウムと１０μｍのステンレス鋼から構成し、負極集電体は例えば１０μｍ厚みの銅と１０μｍの鉄から構成する。４はリ−ドで、４０μｍ厚みのニッケルからなり集電体の機械的強度の大きい金属側とスポット溶接し、５はスポット溶接ナゲットである。６は電極で０．２５ｍｍの厚みで、７は活物質層である。正極活物質は例えばLi_x NiO₂であり、負極活物質はグラファイトである。有機電解液は有機溶媒であるプロピレンカ−ボネ−トと溶質である LiClO₄からなる。

【００１４】

【考案の効果】

本考案は電気伝導率の大きい金属と機械的強度の大きい金属とを組み合わせたクラッド材を電極集電体に使用するので、電気伝導率が大きく機械的強度の大きい集電体となり、内部抵抗の小さな高出力密度の有機電解液二次電池を提供することができる。また、集電体とリ−ドをスポット溶接により強固に接合でき信頼性の高い安価な有機電解液二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す電極集電体の斜視図。

【図２】リ−ドをスポット溶接した本考案による集電体
の平面図。

【図３】図２に示した集電体のＡ−Ａの断面図。

【図４】本考案による集電体を用いた電極の断面図。

【符号の説明】

１電極集電体２電気伝導率の小さい金属層３機械的強度の大きい金属層４リ−ド５スポット溶接ナゲット

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電気伝導率の大きい金属と機械的強度の大
きい金属とを張りつけ一体化したクラッド材を用いたこ
とを特徴とする有機電解液二次電池の電極集電体。
【請求項２】電気伝導率の大きい金属はアルミニウム、
銅または銀であり、機械的強度の大きい金属は鉄、鋼、
ステンレス鋼またはニッケルである請求項１記載の有機
電解液二次電池の電極集電体。
【請求項３】正極用の電極集電体はアルミニウムと機械
的強度の大きい金属とのクラッド材を用いたものであ
り、負極用の電極集電体は銅と機械的強度の大きい金属
とのクラッド材を用いたものであることを特徴とする請
求項１記載の有機電解液二次電池の電極集電体。
【請求項４】集電体の厚みが５μｍから５０μｍである
請求項１記載の有機電解液二次電池の電極集電体。