JPH0680588B2 - 円筒形リチウム電池 - Google Patents
円筒形リチウム電池Info
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- JPH0680588B2 JPH0680588B2 JP2714186A JP2714186A JPH0680588B2 JP H0680588 B2 JPH0680588 B2 JP H0680588B2 JP 2714186 A JP2714186 A JP 2714186A JP 2714186 A JP2714186 A JP 2714186A JP H0680588 B2 JPH0680588 B2 JP H0680588B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode plate
- battery
- current collector
- plate
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/669—Steels
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- 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，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板と負極板をセパ
レータを介して渦巻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
るだけ大きくする為に薄形極板を用いてセパレータを介
して渦巻状に巻き込むが、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、耐電解液性である上に薄形で多孔体でなければなら
ない。
大きく取り出せる様にシート状の正極板と負極板をセパ
レータを介して渦巻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
るだけ大きくする為に薄形極板を用いてセパレータを介
して渦巻状に巻き込むが、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、耐電解液性である上に薄形で多孔体でなければなら
ない。
一般に金属の薄板をラス加工すると、加工歪みが起こ
り、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、その溶接部や周辺部が腐食されやすくなる。こ
の為電池に構成し高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
してその金属イオンが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
電して電池容量が低下する為に起こるものであると考え
られる。
り、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、その溶接部や周辺部が腐食されやすくなる。こ
の為電池に構成し高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
してその金属イオンが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
電して電池容量が低下する為に起こるものであると考え
られる。
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。
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 この様な問題点を解決する為に本発明は、シート状のMn
O2正極板の集電体にCrを17〜20重量％、Moを1.8〜2.5重
量％、TiとTaを総和量で0.1〜1.0重量％を含有するフェ
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。
O2正極板の集電体にCrを17〜20重量％、Moを1.8〜2.5重
量％、TiとTaを総和量で0.1〜1.0重量％を含有するフェ
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推察すれば、Crは本来表
面に不働態層を生成し耐食性を出し、MoはCrより約３倍
の耐食効果があり、Ti,Taは、C,Nとの親和性の強い性質
を利用し、金属結晶内部にTiC,TaNの型で固定化して結
晶粒界におけるC,Nの析出を防止して、いわゆる粒界腐
食が抑制されるものと推察される。
面に不働態層を生成し耐食性を出し、MoはCrより約３倍
の耐食効果があり、Ti,Taは、C,Nとの親和性の強い性質
を利用し、金属結晶内部にTiC,TaNの型で固定化して結
晶粒界におけるC,Nの析出を防止して、いわゆる粒界腐
食が抑制されるものと推察される。
Crは不働態層を生成して耐食性を増すものであり、Moは
Crより耐食性が優れているが量的に多く含まれると加工
性が落ちるし、コスト高になる。一方、TiとTaは、鋼材
中のC,Nとの親和力が強く金属結晶内部にTi−C,Ta−Ｎ
の形で固定化し、結晶粒界に遊離のC,Nを析出させない
様にする。結晶粒界にC,Nが析出するとCrと反応してCr
の不働態層を消失させる悪影響がある。
Crより耐食性が優れているが量的に多く含まれると加工
性が落ちるし、コスト高になる。一方、TiとTaは、鋼材
中のC,Nとの親和力が強く金属結晶内部にTi−C,Ta−Ｎ
の形で固定化し、結晶粒界に遊離のC,Nを析出させない
様にする。結晶粒界にC,Nが析出するとCrと反応してCr
の不働態層を消失させる悪影響がある。
この為にフェライト系ステンレス鋼では、鋼材中のC,N
量を可能な限り低減させる事が望ましい。しかし、その
為には、脱炭処理の繰り返えし工程が必要となる。コス
ト的に限界があるので完全にC,Nを除去するのは不可能
な為残存するC,Nを如何に結晶内部に固定化させるかが
安価で耐食性のあるステンレス鋼にするかのポイントに
なる。
量を可能な限り低減させる事が望ましい。しかし、その
為には、脱炭処理の繰り返えし工程が必要となる。コス
ト的に限界があるので完全にC,Nを除去するのは不可能
な為残存するC,Nを如何に結晶内部に固定化させるかが
安価で耐食性のあるステンレス鋼にするかのポイントに
なる。
この様な理由から本発明は、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。
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 図に本発明の一実施例としての円筒形MnO2/Li電池の半
断面を示す。
断面を示す。
図中１はFe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粉末と導電剤として黒鉛粉末
を10重量％添加し混練したものである。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、本発明の
厚さ0.1mmの、17〜20重量％のCr−1.8〜2.5重量％のMo
−0.1〜１重量％の（Ti＋Ta）を含有する薄板をラス加
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
して正極リード板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に絶縁テープを表裏共に張り付け
て補強する。
は正極板で熱処理したMnO2粉末と導電剤として黒鉛粉末
を10重量％添加し混練したものである。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、本発明の
厚さ0.1mmの、17〜20重量％のCr−1.8〜2.5重量％のMo
−0.1〜１重量％の（Ti＋Ta）を含有する薄板をラス加
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
して正極リード板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。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。そして上部絶縁板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は正極端子を示す。
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。そして上部絶縁板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は正極端子を示す。
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組成と80℃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。
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組成と80℃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.8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、正極集電体のリード板の溶接部とその周
辺部に腐食が著しく、対向しているLi負極板の表面が変
色していた。
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、正極集電体のリード板の溶接部とその周
辺部に腐食が著しく、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
り、セパレータの微孔を透過してLi負極の表面に移動し
て析出しその部分で電気化学的に局部放電した為に起き
たものであると考えられる。
り、セパレータの微孔を透過してLi負極の表面に移動し
て析出しその部分で電気化学的に局部放電した為に起き
たものであると考えられる。
特にリード板の溶接部は電子顕微鏡観察から粒界腐食が
起っているものと推察される。表１のNo.1は本発明の組
成であり、耐食性，加工性，コストに優れている事がわ
かる。又、No.2はTi＋Taの添加量を多くしたものである
が、耐食性は本発明と変わらず加工性が落ち、コストが
上がる欠点が出る。Crの量を多くしたNo.5やMoの量を多
くしたNo.6では、耐食性は本発明と変わらないが、加工
性，コストに問題がある。又，（Ti＋ta）が無添加のN
o.4では耐食性が悪くなる。No.7のTiのみを添加した場
合は、加工性において本発明より若干落ちる。表１のN
o.1〜No.8までの各組成において耐食性，加工性，コス
トの総合的評価から本発明の組成が最適であるといえ
る。特に有機電解液中でMnO2と密着したシート状の正極
集電体材料に適している。
起っているものと推察される。表１のNo.1は本発明の組
成であり、耐食性，加工性，コストに優れている事がわ
かる。又、No.2はTi＋Taの添加量を多くしたものである
が、耐食性は本発明と変わらず加工性が落ち、コストが
上がる欠点が出る。Crの量を多くしたNo.5やMoの量を多
くしたNo.6では、耐食性は本発明と変わらないが、加工
性，コストに問題がある。又，（Ti＋ta）が無添加のN
o.4では耐食性が悪くなる。No.7のTiのみを添加した場
合は、加工性において本発明より若干落ちる。表１のN
o.1〜No.8までの各組成において耐食性，加工性，コス
トの総合的評価から本発明の組成が最適であるといえ
る。特に有機電解液中でMnO2と密着したシート状の正極
集電体材料に適している。
この理由は、TiとTaの適量添加により鋼材中の遊離のC,
Nを結晶粒界に析出させない様にTiC,Tanの形で結晶内部
に固定化させ、Crとの反応を抑制した事にあるものと考
えられる。
Nを結晶粒界に析出させない様にTiC,Tanの形で結晶内部
に固定化させ、Crとの反応を抑制した事にあるものと考
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
渦巻き状極板を有する円筒形MnO2/Li電池の正極板の集
電体を改良することで、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リチ
ウム電池を提供するものである。
渦巻き状極板を有する円筒形MnO2/Li電池の正極板の集
電体を改良することで、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リチ
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、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、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 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 安藤 謙一郎 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％、Tiと
Taを総和量で0.1〜1.0重量％含有したフェライト系の多
孔性ステンレス鋼薄板を用いた円筒形リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2714186A JPH0680588B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP2714186A JPH0680588B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186469A JPS62186469A (ja) | 1987-08-14 |
| JPH0680588B2 true JPH0680588B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=12212768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2714186A Expired - Lifetime JPH0680588B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680588B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042852A1 (ja) * | 2002-11-08 | 2004-05-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 非水電解質電池 |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP2714186A patent/JPH0680588B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042852A1 (ja) * | 2002-11-08 | 2004-05-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 非水電解質電池 |
| US7381499B2 (en) | 2002-11-08 | 2008-06-03 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62186469A (ja) | 1987-08-14 |
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