JPH0883595A

JPH0883595A - 単電池

Info

Publication number: JPH0883595A
Application number: JP6244680A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ito; 芳規伊藤; Satoshi Iwazu; 聡岩津; Hirotaka Ido; 浩登井戸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】積層電極間の均一な密着を可能とし、単電池
の蓄電量を確実に高めることができる単電池を提供する
こと。【構成】平板状又はシート状の電極５ａ、５ｂを複数
積層した積層電極体５を電池ケース３内に収納し、前記
積層電極体５の少なくとも一方の側面から前記積層電極
体５の積層方向へ向けて加圧する電極加圧用の板バネ７
を備えた単電池であって、前記電極加圧用のバネ７の初
期形状が、平らな板状のバネ材７に均一な分布荷重を加
えた時の変形形状と同じ形状の湾曲形状に形成された構
成である。また、前記電極加圧用のバネ７の湾曲形状の
曲率が同一ではない構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層される複数の平板
電極を均一に密着させることにより蓄電量の向上を図っ
た単電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、省エネルギーや環境汚染
等の問題から、電力貯蔵用および電気自動車等に使用す
る電池の開発が強く望まれており、この種の電池では、
高電圧（数十〜数百ボルト）で高エネルギー容量で高エ
ネルギー密度が要求されている。一方、これらに使用さ
れる単電池の構造としては、長尺の電極を巻回して構成
される渦巻き型構造と、平板の電極を積層して構成され
る偏平な平角型構造との２つのタイプの単電池が一般的
に知られている。

【０００３】上記渦巻き型構造の単電池は、電極面積を
大きく取れることから比較的に重負荷特性に優れている
ものの、形状が円筒状となることからスペースファクタ
が悪く、特に複数個の単電池を同時に使用する場合には
体積エネルギー密度が低下するという不具がある。さら
に、充放電時の発熱による蓄熱が大きく、電池特性の劣
化が大きいという問題がある。これに対し、上記平角型
構造の単電池は、スペースファクタが良好であり、充放
電時の蓄熱も小さく、特に電気自動車等で使用する場合
には複数個の単電池を接続した組電池として適してお
り、現在、実験的に用いられている。

【０００４】ところが、平角型の単電池においては、剛
体ケース内に複数の平板電極を単に挿入して積層した構
造であることから、平板電極間の密着性が悪く、充分な
容量が得られないと同時にサイクル特性が著しく低下し
てしまう不具合を生じる。そこで、これを防止するため
に、従来においては、単電池の積層電極を加圧して積層
電極間の密着性を向上させる電極加圧用のバネを単電池
ケースに内蔵することが行なわれている。

【０００５】このような電極加圧用のバネ７は、図６
（ａ）に示すように、円柱の側面となるように湾曲して
形成され、湾曲した電極加圧用のバネ７の膨出側を、例
えば、所定板厚の中押え板を介して積層電極体５に向
け、電極加圧用のバネの外側に後押え板を設けてケース
内に配設されている。そして、電極加圧用のバネ７によ
って積層電極体５に押圧力を加える場合には、電極加圧
用のバネ７の両端縁が、例えば、後押え板より押され、
バネの湾曲した膨出部分が中押え板に当接することによ
り、積層電極間に押圧力が加えられて、積層電極間の密
着性が高められる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような電極加圧用のバネを内蔵した単電池においては
以下のような問題が発生する。すなわち、従来の電極加
圧用のバネ７においては、図６（ａ）に示すように、曲
率半径Ｒが同一な円柱側面となる湾曲形状に形成されて
いたので、ケース側板により電極加圧用のバネの両端縁
を支点にして積層電極体５に向けて押え付けると、図６
（ｂ）、および図４の右側の破線で示すように、電極加
圧用のバネ７の両端縁に対応する箇所では押圧力が低下
してしまう。このため、全体としては、積層電極体の積
層電極には不均一な押圧力が付与されるという不具合が
生じ、その結果、積層電極間の密着が均一に行われなく
なり、単電池の蓄電量を向上させる障害となっていた。
尚、図４および図６に示す押圧力の特性はＦＥＭ計算値
による。

【０００７】本発明は前記事情に鑑み案出されたもので
あって、本発明の目的は、積層電極間の均一な密着を可
能とし、単電池の蓄電量を確実に高めることができる単
電池を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る単電池は、平板状又はシート状の電極
を複数積層した積層電極体を電池ケース内に収納し、前
記積層電極体の少なくとも一方の側面から前記積層電極
体の積層方向へ向けて加圧する電極加圧用の板バネを備
えた単電池であって、前記電極加圧用のバネの初期形状
が、平らな板状のバネ材に均一な分布荷重を加えた時の
変形形状と同じ形状の湾曲形状に形成されたことを特徴
とする。

【０００９】また、本発明に係る単電池は、前記電極加
圧用のバネの湾曲形状の曲率が同一ではないことを特徴
とする。

【００１０】

【作用】ケース内に収納された積層電極体は、湾曲した
電極加圧用のバネの両端縁がケースの側板が支点とな
り、膨出した全面により積層電極に押圧力が加えられ
る。そして、バネの初期状態の形状が、平らな板状のバ
ネ材に均一な分布荷重を加えた時の変形形状と同じ形状
の湾曲形状に形成されていることから、電極加圧用のバ
ネの膨出した全面により積層電極の全面に均一な面圧が
加えられる。この結果、積層電極が均一な押付け力によ
り積層方向へ押圧されるので、二次電池としての蓄電量
を向上することができ、従来のバネと比較しても大幅に
蓄電量を高めることができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明
する。図１は実施例に係る単電池の分解斜視図を示して
いる。本実施例の単電池１は、図１に示すように、単電
池ケース３と、このケース内に収納された積層電極体５
と、電極加圧用のバネ７とから構成されている。

【００１２】前記単電池ケース３は、下ケース１１と上
蓋１３とから構成されている。下ケース１１は、厚さ１
mmの薄いステンレスによりＵ字状に形成された胴体部１
５と、この胴体部１５の両側面にレーザー溶接により固
着され厚さ５０μｍのステンレス箔に形成された両側板
１７とから形成されている。前記上蓋１３は、厚さ１．
５mmに形成され、上面には正極の電極端子２１および負
極の電極端子２３が固設され、安全弁２５および電解液
注入口の栓２７Ａが設けられている。したがって、単電
池ケースの側板１７が薄いステンレス箔により構成され
ているので、単電池の軽量化が図られる。

【００１３】さらに、前記下ケース１１内には積層電極
体５が収納されている。この前記積層電極体５は、多数
の負極電極５ｂおよび正極電極５ａと、これらの電極間
に介装されたポリエチレンフィルム５ｃにより構成され
ている。すなわち、本実施例では、前記負極電極ｂは、
不活性ガス気流中で焼成した後、粉砕して得られた平均
粒径２０μｍの炭素を９０重量部とし、結着材としてフ
ッ化ビニリデン樹脂を１０重量部とし、これらをＮ−メ
チルピロリドンに分散したスラリーを、厚さ１０μｍの
銅箔の集電体の両面に塗布することにより、厚さ１８０
μｍの電極原板を作製し、この電極原板の一部に負極の
リード部２９となる未塗布部を残して、電極原板の塗布
部を８２mm×２８４mmの大きさにカットして形成されて
いる。

【００１４】前記正極電極５ａは、平均粒径１５μｍの
ＬｉＣｏＯ2 粉末を９１重量部とし、導電材としてグラ
ファイトを６重量部とし、結着材としてフッ化ビニリデ
ン樹脂を３重量部とし、これらをＮ−メチルピロリドン
に分散したスラリーを、銅箔の集電体の両面に塗布する
ことにより、厚さ１５０μｍの電極原板を作製し、この
電極原板の一部に正極のリード部３１となる未塗布部を
残して、電極原板の塗布部を７７mm×２７９mmの大きさ
にカットして形成されている。前記ポリエチレンフィル
ム５ｃは、厚さ３８μｍで８７mm×２８９mmの大きさに
形成され、微小な孔が多数形成されている。

【００１５】さらに、前記負極電極５ｂを４３枚と前記
正極電極５ａを４２枚とを、正負リード部を重ねて交互
に配置し、これらの間に前記ポリエチレンフィルム５ｃ
を介装して積層し、外周に粘着テープ３３を巻いて双方
の電極５ａ、５ｂおよびフィルム５ｃを固定し、積層電
極体５が構成されている。そして、前記積層電極体５の
正極リード部３１および負極リード部２９を、上蓋１３
に固設された正極の電極端子５および負極の電極端子６
の下部に溶接により接続し、その後、積層電極体５を絶
縁フィルム３５より巻き、この絶縁フィルム３５とケー
ス１１の一方の側板１７との間に、後述する電極加圧用
のバネ７を介装して下ケース１１内に挿入し、上蓋１３
を下ケース１１にレーザー溶接し、電解液注入口２７か
ら電解液を注入して栓２７Ａをして設計容量が３４Ａｈ
単電池１を構成している。したがって、正極の電極端子
５および負極の電極端子６が、積層電極体５の積層方向
と平行な単電池ケース３の上蓋１３に固設されているの
で、正極電極５ａや負極電極５ｂを避けてリード線を引
き回すことができ、積層電極体５をその積層方向に加圧
して使用する際にも、機構が簡単になりリード線の結線
を容易にできる。

【００１６】また、前記下ケース１１内には、図１に示
すように、電極加圧用のバネ７が介装されている。この
電極加圧用のバネ７は、下ケース１１の一方の側板１７
と前記絶縁フィルム３５との間に介装されるように、前
記ケース３内に積層電極体５と平行に配設されている。
さらに、本実施例の電極加圧用のバネ７は、図１に示す
ように、円柱状に湾曲した湾曲形状に形成されており、
下ケース１１内では前記電極加圧用のバネ７の両端縁７
ａが下ケース１１の側板１７に当接し、湾曲した膨出面
７ｂの全面が絶縁フィルム３５に当接し、これにより積
層電極体５に押圧力が加えられるようになっている。

【００１７】さらに、本実施例の電極加圧用のバネ７と
しては、従来とは異なり、その湾曲形状が同一の曲率半
径とならない形状に形成されている。すなわち、電極加
圧用のバネ７は、初期状態の形状が、板状のバネ材７を
平らな状態から均一な分布圧力を加えて変形させた後、
湾曲した湾曲形状として形成されており、言い換える
と、電極加圧用のバネ７の初期形状は、平らな板状のバ
ネ材７に均一な分布荷重を加えた時の変形形状と同じ形
状の湾曲形状に形成されており、この湾曲形状の曲率
は、同一の曲率ではなく湾曲した構造となっている。例
えば、図２（ａ）に示す梁形状ように、板状のバネ部材
７の両端縁を支持点３７とし、板状のバネ部材７に希望
する面圧Ｗを付与して押付け、この所定の面圧をかけた
状態を維持して、図２（ｂ）に示すような形状を形成す
る。こうして得られたバネ７の形状としては、湾曲形状
ではあるが、従来のような同一の曲率半径で湾曲した湾
曲面とはならない。そして、図３（ａ）に示すように、
下ケース１１内の所定の箇所に配設することにより、図
３（ｂ）に示すように、両端縁部７ｂを支点３７として
膨出した全面により均一な面圧が積層電極体５に付与さ
れて押圧される。

【００１８】このような単電池１においては、下ケース
１１内に配設された電極加圧用のバネ７は、図３（ａ）
に示すように、下ケース１１内では両端縁７ａが下ケー
ス１１の側板１７に当接して支点３７となり、膨出した
全面が絶縁フィルム３５に当接し、これにより、積層電
極体５に押圧力が加えられる。また、本実施例の電極加
圧用のバネ７においては、初期状態の形状が均一な分布
圧力を加えて変形させた後湾曲した湾曲形状として形成
されていることから、下ケース１１の側板１７と絶縁フ
ィルム３５との間に介装されて、前記下ケース１１内に
配設されることにより、図４中の左側半分に示すよう
に、膨出した全面により絶縁フィルム３５を介して積層
電極体５の全面に均一な面圧が加えられる。したがっ
て、積層電極体５が均一な押付け力により積層方向へ押
圧されるので、二次電池としての蓄電量を向上すること
ができる。そして、本発明者が従来のバネ７と比較てし
試験した結果、従来に対して３００％程度の蓄電量をア
ップさせることができた。

【００１９】尚、電極加圧用のバネ７を適用できる単電
池としては、前記実施例のものに限らず、例えば、図５
に示すような構造のものにも適用することができる。図
５に示す単電池１では、ケース３が前記実施例と同様に
形成され、下ケース１１の側板１７と積層電極体５との
間には、外板４１および中押え板４３が挿入されてお
り、前記外板４１と中押え板４３との間に、前記実施例
と同様に形成された電極加圧用のバネ７が介装された構
造となっており、前記実施例と同様な効果を得ることが
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、積
層電極に押圧力を加える電極加圧用のバネの初期状態の
形状が、平らな板状のバネ材に均一な分布荷重を加えた
時の変形形状と同じ形状の湾曲形状に形成されているの
で、ケース内で膨出した全面により積層電極の全面に均
一な面圧を加えることができる。この結果、積層電極が
均一な押付け力により積層方向へ押圧されるので、二次
電池としての蓄電量を向上することが可能となり、従来
のバネと比較しても大幅に蓄電量を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係り、単電池の分解斜視図
である。

【図２】（ａ）は板状バネ材に付与される面圧を説明す
る図、（ｂ）は面圧を付与したバネ部材の湾曲形状を示
す概略図である。

【図３】（ａ）は本実施例のバネにより積層電極体に押
圧力を付与する概略図、（ｂ）は押圧力と面圧分布を示
す概略図である。

【図４】従来のバネと本実施例のバネとにより積層電極
体に付与される面圧分布を示す特性図である。

【図５】本発明の他の実施例に係り、単電池の分解斜視
図である。

【図６】従来例に係り、（ａ）は本実施例のバネにより
積層電極体に押圧力を付与する概略図、（ｂ）は押圧力
と面圧分布を示す概略図である。

【符号の説明】

１単電池３０ケース５積層電極体５ａ積層電極５ｂ積層電極７電極加圧用のバネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状又はシート状の電極を複数積層し
た積層電極体を電池ケース内に収納し、前記積層電極体
の少なくとも一方の側面から前記積層電極体の積層方向
へ向けて加圧する電極加圧用の板バネを備えた単電池に
おいて、前記電極加圧用のバネの初期形状が、平らな板状のバネ
材に均一な分布荷重を加えた時の変形形状と同じ形状の
湾曲形状に形成された、ことを特徴とする単電池。
【請求項２】前記電極加圧用のバネの湾曲形状の曲率
が同一ではない請求項１記載の単電池。