JPH09106806A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JPH09106806A
JPH09106806A JP8276004A JP27600496A JPH09106806A JP H09106806 A JPH09106806 A JP H09106806A JP 8276004 A JP8276004 A JP 8276004A JP 27600496 A JP27600496 A JP 27600496A JP H09106806 A JPH09106806 A JP H09106806A
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JP
Japan
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active material
battery
sheet
current collector
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP8276004A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Watanabe
淳 渡辺
Hiromochi Muramatsu
弘望 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Publication of JPH09106806A publication Critical patent/JPH09106806A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充放電効率及び充放電容量の向上を狙った電
池を提供することにある。 【解決手段】 電池の正極1は、格子状の集電部8に担
持されたシート状活物質7と、該シート状活物質7及び
集電部8を電気的に接続する炭素質物質層10と、から
構成されている。この炭素質物質層は、例えばフェノー
ル系樹脂をシート状活物質7の表面と集電部8の表面と
に塗布し、全体を加圧しながら該樹脂を炭化することに
より、炭素質物質層10が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電池に関するもの
である。 【0002】 【従来の技術】従来この種の電池の電極としては、例え
ば集電体の表面に電極材としての活物質を担持した構成
であり、集電体を介しての活物質での電子のやりとりが
電池全体の充放電効率、充放電容量を決定付けるもので
ある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電池によれば、集電体を介しての活物質での電子のやり
とりが効果的に行なわれないという難点がある。 【0004】 【課題を解決するための手段】特許請求の範囲第1項〜
第3項によれば、電極材を活物質と炭素質物質との組合
せから構成することにより、該炭素質物質が集電体を介
しての活物質での電子のやりとりを促進し、この結果、
電池としての充放電効率及び充放電容量の向上を達成す
ることができる。 【0005】 【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態の電
池構成を示す斜視図である。電池は、シート状活物質と
集電体とからなる正極1と、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなる負極3と、正極1と負極3とに挟持
されたポリプロピレン不織布からなるセパレータ2と、
プラスチックフィルムケース6と、主としてセパレータ
2中に含浸されている電解液(図示せず)とから構成さ
れている。 【0006】なお、各電極よりヒートシールされたフィ
ルムケース6より液漏れのないように、正極端子4と負
極端子5が取り出されている。正極1は、シート状活物
質7と集電体とからなり、集電体は格子状の集電部8と
針状の突起9とからなる。図2に正極の構成の斜視図を
示す。 【0007】フェノール系活性炭繊維布(50×50×
0.75mm)(日本カイノール社製ACC507−2
0)のシート状活物質7に集電部8が係止されている。
集電部8は菱形格子状のステンレス製エキスパンドメタ
ル(50×50×0.2mm)であり、針状の突起9は格
子状の集電部8の一部を切断して垂直に起こしたもので
ある。 【0008】シート状活物質7と集電部8との接続は、
針状の突起9をシート状活物質7に突き刺し、シート状
活物質7から突出した突起は頭を曲げ、再びシート状活
物質7に食い込むように、曲げ端部をシート状活物質7
に係止している。そして、全体をプレスで加圧し、シー
ト状活物質7と集電部8とを確実に接続させている。こ
れら作業は機械で行える作業である。プレス圧は30〜
60kgf/cm2 程度が適当である。 【0009】プレス圧が高すぎると、活性炭繊維が粉々
になる恐れがあるので好ましくない。針状の突起9は、
多ければ多い程良いが、実用的には1cm2 当たり1本程
度であれば良い。更に、シート状活物質7と集電部8と
の電気的接続をより確実とするため、導電性接着剤とし
ての機能を有する炭素質物質層10を設けてある。 【0010】即ち、フェノール系繊維を含むフェノール
樹脂またはフェノール系樹脂をシート状活物質7と集電
部8との表面に塗布し、シート状活物質7と集電部8と
を加圧しながらこれらフェノール樹脂を炭化または賦活
処理(活性化)し、シート状活物質7と同程度の比表面
積(1000〜2000m2 /g)を有する活性炭様に
したものである。なお、上記賦活処理は窒素雰囲気中7
50℃で1時間程度行うことにより形成される。 【0011】以上の処理によって得られた正極を用いた
電池は、正極部で信頼性の高いコンタクトが得られる。
従って、従来では不可能であった電池の大表面積化、あ
るいはシート状活物質7と集電部8とを圧縮力によりコ
ンタクトする必要がないので、電池ケースのプラスチッ
クフィルム化が可能となる。ところで、シート状活物質
は、上記活性炭素繊維に代えて導電性高分子繊維の布
状、またはフェルト状のものとすることができる。活性
炭素繊維としては、フェノール系活性炭繊維、ポリアク
リルニトリル系、レーヨン系、ピッチ系の炭素繊維の活
性化したものであってもよい。 【0012】集電体の格子状の集電部は、金属箔をエキ
スパンドエキスパンド法により容易に形成することがで
きる。通常、エキスパンドメタルと呼ばれるものは、ス
テンレスなどの箔のテープにスリットを入れ、横に引っ
張って形成されるものである。その他、類似形状の網と
かパンチングメタルなども用いることができる。なお、
上記実施形態の針状の突起は、集電部と一体的に形成す
ることも後加工により形成することもできる。この針状
の突起は、格子状の集電部の格子に対して突起状物を溶
接等により形成することもできる。また、格子状の集電
部をステンレス針を突起状物として使った圧入機器でシ
ート状活物質に係止することもできる。 【0013】負極のアルミニウム合金としては、Al−
Si合金、Al−Li合金などを用いることができる。
電解液は、リチウムイオンを溶解保持するものであれば
使用可能である。例えば、有機電解液としては、1、2
−ジメトキシエタン、プロピレンカーボネイト、γ−ブ
チロラクトン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホル
ムアルデヒド、アセチニトリル、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、1、3−ジオキシソラ
ン、4−メチル−1、3−ジオキソランなどの単独、ま
たは2種以上の混合溶液にリチウムイオンを形成するリ
チウム塩を溶解したものが用いられる。 【0014】リチウムイオン形成化合物としては、Li
ClO4 、LiPF6 、LiBF4、LiAsF6 、L
iB(C6 5 4 、LiSO3 CF3 などが用いられ
る。セパレータは、正極1と負極3とを分離し、かつイ
オンを通過させる役目を有し、ポリプロピレンの不織
布、ガラス繊維布、セラミック布、ナイロン布などを用
いることができる。このセパレータには電解液を含浸さ
せて用いることができる。 【0015】第1表に上記図1〜図3からなる正極のシ
ート状活物質と集電体との結合の異なる場合の正極間の
抵抗値を示す。 (以下余白) 【0016】 【表1】 比較例のシート状活物質に集電体を重ねたのみの場合
は、正極内の抵抗値が700Ωを示すが、実施例Aの如
く集電体の針状突起をシート状活物質中に圧入すると、
抵抗値が50Ωと小さくなる。 【0017】更に、実施例Bの如く、集電体に炭素質物
質層を形成すると、接触が良くなり抵抗値は更に下がり
20Ωとなった。また、電池内部抵抗も針状突起の圧入
により40Ωから10Ωに低下させることができた。実
施例A、Bでは、針状の突起9が集電部8とシート状活
物質7との接触を良くして、正極1内の抵抗値を低下さ
せ、電池性能を向上させることができる。また、シート
状活物質7と集電体との接触面が両面(図2参照)であ
るため、より確実な接触面が形成でき、電池の容量が向
上する。 【0018】また、実施例Bでは、炭素質物質層10が
シート状活物質7と集電部8との電気的接続を一層良好
なものとするため、正極1の体積抵抗が減少することと
なる。次に、電池の充放電に伴う各構成部品の働きを説
明する。本電池を充電することにより、電解液中のイオ
ンとが動き、正極1のシート状活物質7にはCl
4 - 、負極3のアルミニウムにはLi+ が集まる。正
極1ではシート状活物質7を介して電子がClO4 -
ら集電耐8へ移動しClO4 - は主に吸着により質物質
7中に止まる。また、負極3ではLi+ が電池を受取、
Al−Li合金となる。この状態が充電状態である。 【0019】次に、この電池に外部回路を接続すると、
充電とは逆のイオンの動きが起こり、外部回路に電子が
流れる。これが放電である。一例として7.5mA定電
流充電した時の充電特性曲線を図4に示す。実施例Bの
構成(A)の方が比較例(B)(シート状活物質と集電
体とを重ねたのみのもの)の従来方に比べて電圧の上昇
が緩やかになり、3.9Vで充電を止めるまでに2.5
時間を要した。 【0020】この時の充電容量は第2表に示すように比
較例の3倍以上多くなった。更に、放電容量は比較例の
4倍以上を示した。また、放電効率も20%以上改善す
ることができた。結果は第2表に示す。 【0021】 【表2】第2表から理解される如く、実施例Bはシート状活物質
と集電体とを炭素質物質層を介して接続したため、内部
抵抗が減少し、充電容量及び効率が向上した。 【0022】本電池は、各種の電子機器のメモリーバッ
クアップ用電源や、小型ラジオ、テレビ、通信機、ヘッ
ドホンステレオなどの電源としても使用できる。更に、
ELライトと組み合わせた照明としてカードライトとし
ても使用できる。次に、本発明の電池を用いた例とし
て、この電池20の上面に第5図に示すようにEL素子
21を光源として設けて、薄型カードライトの電源とし
て使用できる。 【0023】他の利用例として照明付帽子を説明する。
この帽子は、普通の帽子と柔軟性や軽量であることに変
わりはなく、軽量の面光源のEL素子と本発明の電池と
を帽子中に組み込んで一体化して構成したものである。
図6にこの帽子の模式説明図を示す。この帽子31は、
ひさし32の中へフラットライト(EL素子)34を取
付け、ひさし32の下面を照明する。電池33は、帽子
31の頭側部の前面へ組み込まれており、充電が可能な
薄型フレキシブル電池33である。 【0024】帽子の側端部にはスイッチ36、昇圧回路
35、充電用ソケット38および接続リード線37とが
配置されている。この電池33は、薄型大面積化が可能
でフレキシブルなポリマーバッテリーで図7に示す。こ
の二次電池の正極はシート状活物質42の活性炭繊維の
上面に集電体40が集電部の針状の突起を圧入して形成
されている。 【0025】負極43はAl−Si合金で、電解液はL
iClO4 /プロピレンカーボネート系を用いてセパレ
ータ42中に含浸されている。セバレータ42は、ポリ
プロピレンの不織布で形成されている。ケース44は、
プラスチックフィルムを使用しフレキシビリティーを有
する。光源のフラットライト4は面光源となる有機分散
型EL素子を用いた。 【0026】このような構成の帽子の側面に設けたスイ
ッチ36をオンすると、電池より回路35を介してライ
ト34に電流が流れライトが点灯する。この帽子は例え
ば夜間照明を気にすることなく、両手を使って行う作業
に用いることができる。また、帽子のひさし32を少し
上向きにすることにより、前方を照らすことができ夜間
の安全灯になる。 【0027】もし、スポット光が欲しい場合にみ、ライ
ト34の表面にフレネルレンズを貼り集光すればよい。
充電する場合は、ソケット38から電流を流す。電源は
外部DC電源か、帽子上に太陽電池を取付け、そこから
供給しても良い。また、図8、図9に示すように帽子の
適当な所に電池とライトを組み込むことにより別種の照
明付帽子となる。即ち、図8に示すように面光源のライ
ト34を帽子のぜんめんと後面に付け、電池33をひさ
し32に付ける他は、上述の例と同様にして照明付帽子
として使用できる。 【0028】又、図9に示すように、面光源のライト3
4を前面頭側部に、電池33をその裏側に設ける他は上
述の例と同様にし、前面を照明する照明付帽子とするこ
とができる。また、光源として豆電球や他のEL素子を
用いることもできる。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施形態の電池を示す斜視図である。 【図2】正極の一部分構成を示す斜視図である。 【図3】正極を示す斜視図である。 【図4】充電特性を示す特性図である。 【図5】カードライトを示す斜視図である。 【図6】照明付帽子を示す斜視図である。 【図7】図6の電池構成を示す斜視図である。 【図8】照明付帽子を示す斜視図である。 【図9】照明付帽子を示す斜視図である。 【符号の説明】 1 正極 2 セパレータ 3 負極 7 シート状活物質 8 集電部 10 炭素質物質層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 集電体及び該集電体の表面に配置された電極材
    により構成された第1の電極と、該第1の電極とは極性
    の異なる第2の電極と、前記両電極間に配置されたセパ
    レータと、電解液と、を具備した電池であり、前記第1
    の電極の前記電極材は、活物質と炭素質物質との組合せ
    からなることを特徴とする電池。 (2) 前記炭素質物質は、前記活物質と前記集電体と
    の間の電気的接続を行うように機能することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の電池。 (3) 前記炭素質物質は、樹脂を炭化することにより
    構成されていることを特徴する特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の電池。
JP8276004A 1996-10-18 1996-10-18 電 池 Pending JPH09106806A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980818