JPH0680587B2 - 円筒形リチウム電池 - Google Patents
円筒形リチウム電池Info
- Publication number
- JPH0680587B2 JPH0680587B2 JP61027140A JP2714086A JPH0680587B2 JP H0680587 B2 JPH0680587 B2 JP H0680587B2 JP 61027140 A JP61027140 A JP 61027140A JP 2714086 A JP2714086 A JP 2714086A JP H0680587 B2 JPH0680587 B2 JP H0680587B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode plate
- battery
- plate
- current collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/669—Steels
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、エレクトロニクス関連の小形電子機器用電源
として使用される円筒形リチウム電池において、特に正
極板の集電体材料に関するものである。
として使用される円筒形リチウム電池において、特に正
極板の集電体材料に関するものである。
従来の技術 従来この種の円筒形リチウム電池には放電電流を極力大
きく取り出せる様にシート状の正極と負極をセパレータ
を介して渦巻き状に巻き込んだ構成として正負極板の表
面積を大きくしたものがある。極板の表面積を出来得る
限り大きくする為に薄形極板を用い、薄いセパレータを
介して渦巻き状に巻き込むが、正極の集電体の材質は、
MnO2合剤と接すると共に有機電解液に浸漬される為に耐
酸化性、耐電解液性で更には薄形極板で渦巻状電極に構
成するために集電体としての厚みが薄くかつ多孔性でな
ければならない。
きく取り出せる様にシート状の正極と負極をセパレータ
を介して渦巻き状に巻き込んだ構成として正負極板の表
面積を大きくしたものがある。極板の表面積を出来得る
限り大きくする為に薄形極板を用い、薄いセパレータを
介して渦巻き状に巻き込むが、正極の集電体の材質は、
MnO2合剤と接すると共に有機電解液に浸漬される為に耐
酸化性、耐電解液性で更には薄形極板で渦巻状電極に構
成するために集電体としての厚みが薄くかつ多孔性でな
ければならない。
一般に金属の薄板をラス加工すると、加工歪みが生じて
耐食性が劣化する。特に集電体にリード板を溶接した場
合は、その溶接部や周辺部が腐食され易くなる。この
為、電池に構成し恒温で長期間保存すると開路電圧が低
下する現象が起こる。この現象は正極集電体が腐食溶解
し、その金属がイオンとなって電解液中に溶け込み、負
極Liとのイオン化傾向の差により負極上に析出しLiと局
部的に放電し溶解させて電池容量が低下する為に起こる
ものである。
耐食性が劣化する。特に集電体にリード板を溶接した場
合は、その溶接部や周辺部が腐食され易くなる。この
為、電池に構成し恒温で長期間保存すると開路電圧が低
下する現象が起こる。この現象は正極集電体が腐食溶解
し、その金属がイオンとなって電解液中に溶け込み、負
極Liとのイオン化傾向の差により負極上に析出しLiと局
部的に放電し溶解させて電池容量が低下する為に起こる
ものである。
発明が解決しようとする問題点 この様な従来の構成では集電体金属が有機電解液中に溶
出し、負極表面へ析出し電気化学的に局部放電して電圧
を低下させると言う問題点があった。
出し、負極表面へ析出し電気化学的に局部放電して電圧
を低下させると言う問題点があった。
本発明は、この様な問題点を解決するもので、正極集電
体を改良することを目的とする。
体を改良することを目的とする。
問題点を解決するための手段 このような問題点を解決する為に本発明は、シート状の
薄形正極板の集電体に17〜20重量％のCr、1.8〜2.5重量
％のMo、0.8重量％のNbを含有し、残部がFeよりなるフ
ェライト系のステンレス鋼薄板の多孔体を使用したもの
である。
薄形正極板の集電体に17〜20重量％のCr、1.8〜2.5重量
％のMo、0.8重量％のNbを含有し、残部がFeよりなるフ
ェライト系のステンレス鋼薄板の多孔体を使用したもの
である。
作用 ここで添加元素の作用について考察すれば、Crは本来表
面に不働態層を生成して耐食性を増し、MoはCrより耐食
性が優れているが多く含まれると合金全体の硬度が上が
り、又コスト高になるので、その添加量に限度がある。
Nbは炭素及びＮとの親和力が強く、金属結晶内部にNbC,
NbNの型でＣ及びＮを固定化させ、結晶粒界にC,Nを遊離
析出させない様にする。結晶の粒界に析出するC,NはCr
と反応しCrの消費が起こる。これを防止する為に粒界腐
食が抑制されるものと推察される。フェライト系ステン
レス鋼では、炭素の含有量は可能な限り減少させる事が
望ましい。しかし、それには脱炭処理の繰り返えし工程
が必要であり、コスト的に見て限界がある。完全にC,N
を除去する事は不可能な為に、残存しているC,Nを如何
に結晶内部に固定して安定化させるかがポイントにな
る。この為、本発明は、以上の推察のもとに実験的検討
を行ない有機電解液を用いる円筒形リチウム電池の特に
シート状のMnO2正極の集電体の耐食性を著しく改善し、
高温保存特性を向上させたものである。以下本発明を実
施例で詳述する。
面に不働態層を生成して耐食性を増し、MoはCrより耐食
性が優れているが多く含まれると合金全体の硬度が上が
り、又コスト高になるので、その添加量に限度がある。
Nbは炭素及びＮとの親和力が強く、金属結晶内部にNbC,
NbNの型でＣ及びＮを固定化させ、結晶粒界にC,Nを遊離
析出させない様にする。結晶の粒界に析出するC,NはCr
と反応しCrの消費が起こる。これを防止する為に粒界腐
食が抑制されるものと推察される。フェライト系ステン
レス鋼では、炭素の含有量は可能な限り減少させる事が
望ましい。しかし、それには脱炭処理の繰り返えし工程
が必要であり、コスト的に見て限界がある。完全にC,N
を除去する事は不可能な為に、残存しているC,Nを如何
に結晶内部に固定して安定化させるかがポイントにな
る。この為、本発明は、以上の推察のもとに実験的検討
を行ない有機電解液を用いる円筒形リチウム電池の特に
シート状のMnO2正極の集電体の耐食性を著しく改善し、
高温保存特性を向上させたものである。以下本発明を実
施例で詳述する。
実施例 図は本発明の実施例としての円筒形MnO2/Li電池の半断
面図を示す。
面図を示す。
図中１は鉄にNiメッキした電池容器、２はLi負極板、３
は正極板で熱処理したMnO2粉末に導電剤として黒鉛粉末
を10重量％添加し、結着剤にポリ四弗化エチレン粉末を
５重量％加え、さらに水を添加して混練した。この合剤
を圧延ローラーでシート化した後、図示してないが、本
発明による厚み0.1mmの17〜20重量％のCr−1.8〜2.5重
量％のMo−0.8重量％のNbを含有するステンレス鋼薄板
をラス加工した多孔性の集電体に圧入する。この様にし
て出来たシート状の正極板を110℃で乾燥後、所定の寸
法に切断し、正極リード板４を正極板３に溶接する。
は正極板で熱処理したMnO2粉末に導電剤として黒鉛粉末
を10重量％添加し、結着剤にポリ四弗化エチレン粉末を
５重量％加え、さらに水を添加して混練した。この合剤
を圧延ローラーでシート化した後、図示してないが、本
発明による厚み0.1mmの17〜20重量％のCr−1.8〜2.5重
量％のMo−0.8重量％のNbを含有するステンレス鋼薄板
をラス加工した多孔性の集電体に圧入する。この様にし
て出来たシート状の正極板を110℃で乾燥後、所定の寸
法に切断し、正極リード板４を正極板３に溶接する。
この正極リード板を溶接した部分（図示せず）に絶縁テ
ープを表裏共に張り付けて補強する。ついで正極板の長
さ方向の一端を巻き芯にして、微孔性ポリプロピレンよ
りなるセパレータ６を介してLi負極板２と対向させて渦
巻き状の極板群を構成する。構成後Li負極板２のリード
板を穴あき底部絶縁板を介して電池容器１の内底部に接
する様に挿入しスポット溶接する。
ープを表裏共に張り付けて補強する。ついで正極板の長
さ方向の一端を巻き芯にして、微孔性ポリプロピレンよ
りなるセパレータ６を介してLi負極板２と対向させて渦
巻き状の極板群を構成する。構成後Li負極板２のリード
板を穴あき底部絶縁板を介して電池容器１の内底部に接
する様に挿入しスポット溶接する。
以上の様にして極板群を電池容器に収納した後、炭酸プ
ロピレン（P.C）と1.2−ジメトキシエタン（DME）の混
合溶媒に１モル/lとなる様にLiClO4を溶解した電解液を
所定量注液する。上部絶縁板７を配置した後、正極リー
ド板４を封口ガスケット８にカシメられたAlリベット９
に溶接する。10は正極端子である。
ロピレン（P.C）と1.2−ジメトキシエタン（DME）の混
合溶媒に１モル/lとなる様にLiClO4を溶解した電解液を
所定量注液する。上部絶縁板７を配置した後、正極リー
ド板４を封口ガスケット８にカシメられたAlリベット９
に溶接する。10は正極端子である。
本発明による効果を2/3Aサイズの円筒形MnO2/Li電池
で、各種合金組成の異なる正極集電体について比較し
た。試作電池の正極集電体の合金組成と80℃で保存した
時の電池の開路電圧の変化と耐食性、加工性、コストの
総合評価を表１に示した。
で、各種合金組成の異なる正極集電体について比較し
た。試作電池の正極集電体の合金組成と80℃で保存した
時の電池の開路電圧の変化と耐食性、加工性、コストの
総合評価を表１に示した。
表１の実験結果から、No.10のオーステナイト系（Niを
含む）ステンレス鋼は有機電解液中での耐食性が極めて
悪い事が明らかになった。これは80℃保存中の開路電圧
の低下が早く、この電圧の低下した電池を分解して内容
を解析した結果、正極の集電体のリード板の溶接部とそ
の周辺に腐食が著しい事が明らかとなった。又、対向し
ているLi負極板の表面が変色していた。この現象は集電
体が腐食し、溶解して金属イオンとなって、セパレータ
の微孔を透過してLi負極板の表面に引き寄せられて析出
し、負極表面で電気化学的に局部放電した為に起きたも
のと推察される。
含む）ステンレス鋼は有機電解液中での耐食性が極めて
悪い事が明らかになった。これは80℃保存中の開路電圧
の低下が早く、この電圧の低下した電池を分解して内容
を解析した結果、正極の集電体のリード板の溶接部とそ
の周辺に腐食が著しい事が明らかとなった。又、対向し
ているLi負極板の表面が変色していた。この現象は集電
体が腐食し、溶解して金属イオンとなって、セパレータ
の微孔を透過してLi負極板の表面に引き寄せられて析出
し、負極表面で電気化学的に局部放電した為に起きたも
のと推察される。
特にリード板溶接部は電子顕微鏡観察から粒界腐食が起
こっているものと考えられる。表１のNo.1は本発明の組
成であり、耐食性加工性、コストの面で優れている事が
わかる。No.2の場合はTi添加でコストに若干問題があ
る。No.3の様にCrを多く含有する組成では耐食性は優れ
るが、加工性とコストに問題がある。No.5の場合、Nbを
無添加の組成では耐食性が悪くなる。Nbを多く添加した
No.6では耐食性は本発明と同等であるが、加工性、コス
トが問題となる。又、Nbを半分添加したNo.7では耐食性
がやや落ちる。Moを２倍量添加したNo.8では、耐食性は
向上するが加工性、コストに問題がある。Moを半分にし
たNo.9ではMoの添加量が少ないので、耐食性が乏しくな
るものと考えられる。Nbの添加量とCr,Moの添加割合の
最適範囲として本発明が最も優れていると言える。この
理由は、Nbの適量添加が鋼材中の遊離のC,Nを結晶粒界
に析出させない様に、NbC,NbNの形で結晶内部に固定化
させる為に結晶粒界でのC,NがCrと反応して不働態層の
生成を破壊しない様に抑制されるものと考えられる。
こっているものと考えられる。表１のNo.1は本発明の組
成であり、耐食性加工性、コストの面で優れている事が
わかる。No.2の場合はTi添加でコストに若干問題があ
る。No.3の様にCrを多く含有する組成では耐食性は優れ
るが、加工性とコストに問題がある。No.5の場合、Nbを
無添加の組成では耐食性が悪くなる。Nbを多く添加した
No.6では耐食性は本発明と同等であるが、加工性、コス
トが問題となる。又、Nbを半分添加したNo.7では耐食性
がやや落ちる。Moを２倍量添加したNo.8では、耐食性は
向上するが加工性、コストに問題がある。Moを半分にし
たNo.9ではMoの添加量が少ないので、耐食性が乏しくな
るものと考えられる。Nbの添加量とCr,Moの添加割合の
最適範囲として本発明が最も優れていると言える。この
理由は、Nbの適量添加が鋼材中の遊離のC,Nを結晶粒界
に析出させない様に、NbC,NbNの形で結晶内部に固定化
させる為に結晶粒界でのC,NがCrと反応して不働態層の
生成を破壊しない様に抑制されるものと考えられる。
発明の効果 以上の如く本発明によれば、ハイレート放電を指向した
渦巻き状極板群を有する円筒形チリウム電池の正極板の
集電体の改良に関するもので特にリード板のスポット溶
接部の粒界腐食を防止し、高温保存特性に優れた円筒形
チリウム電池を提供するものである。
渦巻き状極板群を有する円筒形チリウム電池の正極板の
集電体の改良に関するもので特にリード板のスポット溶
接部の粒界腐食を防止し、高温保存特性に優れた円筒形
チリウム電池を提供するものである。
図は本発明の集電体を備えた正極板を用いて構成した円
筒形リチウム電池の断面図である。 １……電池容器、２……Li負極板、３……正極板、４…
…正極リード板、６……セパレータ。
筒形リチウム電池の断面図である。 １……電池容器、２……Li負極板、３……正極板、４…
…正極リード板、６……セパレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤井 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三田村 知一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】シート状のMnO2正極板と、Li負極板をセパ
レータを介して渦巻状に構成した電池であって、正極集
電体にCrを17〜20重量％、Moを1.8〜2.5重量％、Nbを0.
8重量％を含有し残部がFeからなるフェライト系のステ
ンレス鋼の多孔薄板を使用した円筒形リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027140A JPH0680587B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027140A JPH0680587B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186468A JPS62186468A (ja) | 1987-08-14 |
| JPH0680587B2 true JPH0680587B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=12212741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61027140A Expired - Lifetime JPH0680587B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680587B2 (ja) |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP61027140A patent/JPH0680587B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62186468A (ja) | 1987-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |