JPH09120836A

JPH09120836A - 非水電解質二次電池及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09120836A
Application number: JP7276032A
Authority: JP
Inventors: Akihito Sakata; 明史坂田; Kensuke Tawara; 謙介田原; Fumiharu Iwasaki; 文晴岩崎; Seiji Yahagi; 誠治矢作; Tsugio Sakai; 次夫酒井
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、発電要素である電極体の外装缶へ
の挿入性を改善した非水電解質二次電池を提供しようと
するものである。【解決手段】外装缶と、前記外装缶内に挿入される発
電要素である電極体とを備えた非水電解質二次電池にお
いて、前記電極体は、ばね性を有するＣｕとＮｉ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｉの一種以上を含
有する合金より作製された押し込みガイド板で少なくと
もその一部が被覆された状態で前記外装缶に挿入され
る。また、前記押し込みガイド板の形状は、段差形状を
有することを特徴とする非水電解質二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リチウムを吸蔵放出可
能な物質を活物質とする正極及び負極と、リチウムイオ
ン導電性の非水電解質を用いる非水電解質二次電池に関
するものであり、特に、発電要素である電極体の外装缶
への挿入性を改善し、外装缶形状の変形を防止すると共
に電極体と外装缶との間の電気的リードを確実にした新
規な二次電池を提供する新規な電池構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】負極活物質としてリチウムを使用し、電
解液に非水電解質を使用した非水電解質二次電池は、高
容量、高電圧、高エネルギー密度に優れているため、携
帯電話や携帯型ノートパソコン等に利用されている。従
来のこの種の非水電解質二次電池の製造方法は、図７に
示すように発電要素である電極体２をそのままの状態で
負極端子を兼ねた外装缶１に挿入している。前記電極体
２は、例えば炭素物質を活物質とする負極と、ポリプロ
ピレン製の他孔性シートからなるセパレータで包み込ん
だＬｉＣｏＯ₂を活物質とした正極とを交互に重ね合わ
せ、前記負極が最外に位置するように積層したものであ
る。或いは、炭素物質を活物質とする負極と、ポリプロ
ピレン製の他孔性シートからなるセパレータと、ＬｉＣ
ｏＯ₂を活物質とした正極とを前記負極が最外周に位置
するように捲回したものである。

【０００３】また、図８に示すように金属リード板Ｂ５
は、封口体７の中央付近の穴にガラス製絶縁材９を介し
てハーメチックシーリングされた正極端子６と接続され
ている。金属リード板Ａ４は、前記外装缶１或いは前記
封口体７に接続されている。前記封口体７には、予め前
記正極端子６から所望距離隔て注入口８が開口されてい
る。前記封口体７は、前記外装缶１の上面にレーザー溶
接によって気密に取り付けられる。電解液は、該封口体
７に設けられた注入口８より注がれ、その後、この注入
口８にステンレス等の金属栓が置かれレーザー溶接等で
密閉される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近ではさら
に高容量化が要求され、その目的を達成するための一つ
の手段として電極体を可能な限り大きくする方法が取ら
れている。しかしながら、組み立て時において、可能な
限り大きな電極体を外装缶内に挿入すると、前記電極体
と前記外装缶との間には寸法的な隙間がほとんどないた
めに、前記外装缶の開口部と電極体の外周部が触れて挿
入が困難になったり、或いは前記電極体の外周面が損傷
され電気的リード及び、密着性が低下する恐れが生じ
る。又、特に前記電極体が損傷されると内部短絡を起こ
すという問題が生じる。

【０００５】また、前記非水電解質二次電池は、充放電
においてリチウムの吸蔵放出に伴い前記電極体の合剤が
膨潤、収縮する。そのため、従来のリチウムイオン二次
電池では、電極体の膨潤圧力により前記外装缶の変形
や、内部短絡を生じることがあり問題である。又電極体
の収縮により前記外装缶と電極体及び電極とセパレータ
との間の密着性が充分に保たれず内部抵抗の著しい増加
を生じるという問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】外装缶と、前記外装缶に
挿入される発電要素である電極体を備えた非水電解質二
次電池において、前記電極体は、押し込みガイド板で少
なくとも一部を被覆された構造とする。

【０００７】さらに、前記押し込みガイド板が、電子導
電性を有する材料であることが好ましい。また、前記押
し込みガイド板が、ばね性を有することが好ましい。さ
らに、ばね性を有する前記押し込みガイド板が、Ｃｕ又
は、ＣｕとＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、
Ｓｉの一種以上を含有する合金からなることをが好まし
い。

【０００８】また、前記押し込みガイド板が、強度とば
ね性に優れたステンレスを基板とし、少なくともその片
面に電子導電性の高いＣｕ又はＣｕ合金を有する複合材
からなることが好ましい。特に、Ｃｕ又は上記Ｃｕ合金
とステンレスとのクラッド材であることが好ましい。

【０００９】さらに、前記押し込みガイド板が、図４に
例示した側面図（１〜８）、及び上面図（９〜１６）に
示すようにその側面に円弧状、曲面状、矩形状又は、そ
の他の多角形状等の凹凸からなる段差形状を有すること
が好ましい。また、前記押し込みガイド板を発電要素で
ある前記電極体と共に前記外装缶内に挿入後、抜き取る
工程と、前記電極体の金属リードを前記外装缶又はこれ
に電気的に接続された部材に溶接する工程とを有するこ
とが好ましい。

【００１０】さらに、発電要素を内包する該押し込みガ
イド板の少なくとも一端が封口体又は外装缶又はこれに
電気的に接続された部材に溶接されていることが好まし
い。また、段差形状を有し、ステンレスを基板とし、両
面にＣｕ又はＣｕ合金を有する複合材からなる該押し込
みガイド板を発電要素である前記電極体と共に前記外装
缶に挿入する様にすると、前記電極体及び該押し込みガ
イド板を封口体又はこれに電気的に接続された部材等に
溶接しなくても充分な電気的リードが得られかつ、製造
が容易で生産性に優れるため、より好ましい。

【００１１】

【作用】本発明によれば、前記押し込みガイド板は、前
記電極体の少なくとも一部を被覆した状態で前記外装缶
内に挿入される。そのため挿入作業時に前記押し込みガ
イド板が挿入ガイドの役目を果たし、前記電極体の前記
外装缶への挿入作業を容易にすることができる。その結
果、前記挿入時の前記外装缶と前記電極体との接触によ
る前記電極体の損傷を防止し、それにともなう内部短絡
をも防止することができるので不良の発生がなくなる。

【００１２】また、前記押し込みガイド板は、前記外装
缶と前記電極体との間に介在するため、前記押し込みガ
イド板にＣｕの様な電子導電性を有する材料を用いると
電気的リードとしても利用できる。そのため、前記電極
体の金属リードを前記外装缶に溶接せずに電池を製造す
ることができる。

【００１３】さらに、前記押し込みガイド板に、ばね性
を有す材料、或いはばね材料を使用するとリチウムの吸
蔵放出に伴い前記電極体が膨潤、収縮しても、前記押し
込みガイド板のばね性の効果によって、ガイド板が緩衝
材として働き圧力を吸収するので外装缶を変形すること
なく電極体への加圧力が一定に保たれ電池特性が維持さ
れる。

【００１４】また、ばね性を有する前記押し込みガイド
板に、ＣｕにＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｔ
ｉ、Ｓｉの一種以上を含有する合金を用いると、鉄鋼に
比べて耐食性に優れ、導電率も高いため、電気的リード
として優れた特性を示す。また、展延性、加工性、切削
性等の機械的性質も優れているため、前記押し込みガイ
ド板の製造が容易である。

【００１５】さらに、前記押し込みガイド板に、強度及
びばね強度に優れたステンレス等の基板と導電性の良好
なＣｕのクラッド材、或いはＣｕメッキ材を用いると電
気的リードの維持と共に電極の膨張収縮に伴う内部抵抗
の増加や外装缶の変形に対しより優れた効果を発揮でき
る。

【００１６】また、前記押し込みガイド板の側面に円弧
状、曲面状、矩形状又は、その他の多角形状等の凹凸か
らなる段差形状に板金成形したものを前記外装缶に挿入
すると、その形状効果によってばね性を有し前記電極体
に常に圧力を加えることができるためリチウムの吸蔵放
出に伴い前記電極体の合剤が膨潤、収縮しても、前記外
装間と前記電極体との間の電気的リードの低下や、内部
抵抗の増加、正、負極板のズレ等による内部短絡の発生
を防ぐことができると共に、前記外装缶の変形の発生を
なくすことができる。また、初期電池特性を長期間維持
することができる。

【００１７】

【実施例】

［実施例１］以下、本発明の押し込みガイド板を適用し
作製した二次電池を図１に示し説明する。

【００１８】図１中の外装缶１は、ステンレス、鋼もし
くはＮｉメッキした鋼製で負極端子を兼ねている。発電
要素である電極体２は、押し込みガイド板３で少なくと
も一部を包み込んだ状態で挿入後、該押し込みガイド板
３を抜き取とる。電極体２の金属リードＡ４は、外装缶
１に溶接する。また、電極体２の金属リード板Ｂ５は、
封口体７の中央に設けられた正極端子６に溶接する。外
装缶１の開口部は、正極端子６及び、安全弁機構を備え
たステンレス、鋼もしくはＮｉメッキした鋼からなる封
口体７で封口し、電解液は、前記封口体７に設けられた
注入口８より注入する。その後、この注入口８には、ス
テンレス等の金属栓が置かれ、レーザー溶接等で密閉さ
れる。前記電極体２は、例えば炭素物質を活物質とする
負極と、ポリプロピレン製の他孔性シートからなるセパ
レータで包み込んだＬｉＣｏＯ₂を活物質とする正極と
を交互に重ね合わせ負極が最外に位置するように積層し
たものである。或いは、炭素物質を活物質とする負極
と、ポリプロピレン製の孔性シートからなるセパレータ
と、ＬｉＣｏＯ₂を活物質とする正極とを前記負極が最
外周に位置するように捲回したものである。

【００１９】このように、本発明の押し込みガイド板
は、電極体を外装缶へ挿入する時だけに使用しても前記
した挿入性の効果を充分に発揮することができる。［実施例２］以下、本発明の押し込みガイド板を適用し
作製した二次電池を図２、図３、図４に示し説明する。

【００２０】図２中のは、押し込みガイド板を捲回し
た電極体を用いた角形電池に適用した場合である。
は、積層した電極体を用いた角形電池に適用した場合で
ある。は、巻回した電極体を用いた円筒形電池に適用
した場合である。図３は、図２のについての分解斜視
図である。図３中の押し込みガイド板３には、ばね性を
有し、導電性に優れたＣｕーＮｉ合金を材料に用い、そ
の形状は図４の１のようにした。この電池の製造方法
は、前記押し込みガイド板を前記電極体と共に前記外装
缶内に挿入すること及び、押し込みガイド板を挿入後、
抜き取らずそのまま電池内に残すことを除いて実施例１
と同様である。

【００２１】［実施例３］以下、本発明の押し込みガイ
ド板を適用し作製した二次電池を図５に示し説明する。
図５は、押し込みガイド板３として、ステンレスを基板
とし、片面にＣｕを用いたクラッド材を使用し、また、
その形状が、側面に横方向の矩形状の段差を有する図４
の８の形状のものを用いた場合である。その他の製造方
法は、押し込みガイド板３の一端を封口体７又は外装缶
１に溶接することを除いて前記実施例２と同様である。

【００２２】図５では、実施例２と同様に金属リードＡ
４を設けた場合を示したが、本実施例の押し込みガイド
板３を用いる場合には金属リードＡ４を設けなくても電
気的接続を保つことができるので、金属リードＡ４がな
い場合も作製した。［実施例４］以下、本発明の押し込みガイド板を二次電
池に適用し作製した一例を図６に示し説明する。

【００２３】図６は、押し込みガイド板３として、ステ
ンレスを基板とし、両面にＣｕをメッキした材料を使用
し、また、その形状は、側面に縦方向の矩形状の段差を
有する図４の１３の形状のものを用いた場合である。本
実施例では、電極体は、金属リードＡ４が無く、金属リ
ードＢ５のみであり、金属リードＢ５は正極端子６に溶
接されている。その他は実施例２と同様にして角形電池
を作製した。

【００２４】実施例では、電極の極性として、外装缶を
マイナス、封口体の端子をプラスとしたが、逆の場合も
可能であり本発明に含まれる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によるる非
水電解質二次電池は、押し込みガイド板により被覆した
状態で前記外装缶内に挿入することにより、前記電極体
の前記外装缶への挿入性、内部短絡防止、外装缶形状の
変形防止、電池特性の安定性等への顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の押し込みガイド板を抜き取る工程での
二次電池の分解斜視図である。

【図２】本発明の押し込みガイド板を各種電池構造に適
用した場合の分解斜視図である。

【図３】本発明の押し込みガイド板を適用した二次電池
の分解斜視図である。

【図４】本発明の押し込みガイド板の例を示す側面図
（１〜８）及び上面図である（９〜１６）。

【図５】本発明の押し込みガイド板を適用した二次電池
の分解斜視図である。

【図６】本発明の押し込みガイド板を適用した二次電池
の分解斜視図である。

【図７】従来の電極体と外装缶への挿入例である。

【図８】従来の電池の断面図である。

【符号の説明】

１外装缶２電極体３押し込みガイド板４金属リード板Ａ５金属リード板Ｂ６正極端子７封口体８注入口９ガラス製絶縁材１０絶縁材１１ＴＣ素子１２端子板点線製造手順実線金属リード板、押し込みガイド板の接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢作誠治千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者酒井次夫千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外装缶と、前記外装缶に挿入される発電
要素である電極体を備えた非水電解質二次電池におい
て、前記電極体は、押し込みガイド板で少なくともその
一部が被覆されていることを特徴とする非水電解質二次
電池。
【請求項２】前記押し込みガイド板が、電子導電性を
有する材料であることを特徴とする請求項１記載の非水
電解質二次電池。
【請求項３】前記押し込みガイド板が、ばね性を有す
ることを特徴とする請求項１及び２記載の非水電解質二
次電池。
【請求項４】ばね性を有する前記押し込みガイド板
が、Ｃｕ又はＣｕとＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｃ
ｏ、Ｔｉ、Ｓｉの一種以上を含有する合金からなること
を特徴とする請求項３記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】前記押し込みガイド板が、ステンレスを
基板とし、少なくともその片面にＣｕ又はＣｕ合金を有
する複合材からなることを特徴とする請求項３記載の非
水電解質二次電池。
【請求項６】前記押し込みガイド板が、その側面に円
弧状、曲面状、矩形状又は、その他の多角形状等の凹凸
からなる段差形状を有することを特徴とする請求項３記
載の非水電解質二次電池。
【請求項７】前記押し込みガイド板を発電要素である
前記電極体と共に前記外装缶内に挿入後、抜き取る工程
と、前記電極体の金属リードを前記外装缶又はこれに電
気的に接続された部材に溶接する工程とを有することを
特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項８】発電要素を内包する該押し込みガイド板
の少なくとも一端が封口体又は外装缶又はこれに電気的
に接続された部材に溶接されていることを特徴とする請
求項１〜６記載の非水電解質二次電池。
【請求項９】前記押し込みガイド板が、段差形状を有
し、ステンレスを基板とし、両面にＣｕ又はＣｕ合金を
有する複合材からなり、前記電極体及び該押し込みガイ
ド板のいずれも封口体及びこれに電気的に接続された部
材に溶接されていないことを特徴とする請求項２〜６記
載の非水電解質二次電池。