JPH09270250A - 非水電解質電池用リード線 - Google Patents

非水電解質電池用リード線

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JPH09270250A
JPH09270250A JP8079868A JP7986896A JPH09270250A JP H09270250 A JPH09270250 A JP H09270250A JP 8079868 A JP8079868 A JP 8079868A JP 7986896 A JP7986896 A JP 7986896A JP H09270250 A JPH09270250 A JP H09270250A
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JP
Japan
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lead wire
conductor
negative electrode
wire
bag
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Application number
JP8079868A
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English (en)
Inventor
Yutaka Fukuda
豊 福田
Koji Hanabusa
幸司 花房
Keiichi Tanaka
啓一 田中
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Insulated Conductors (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の電極と外部との接続のためのリード線
であって、電池の充放電を繰り返しても電池の容量の低
下の少ないリード線を得ることを目的とする。 【解決手段】 正極用と負極用とで異なる金属を用いて
一対の導体としたことを特徴とするリード線。更に詳し
くは、正極用としては、高電位で溶解しない材質が好ま
しく、アルミニウムまたはチタンあるいはこれらの金属
の合金を使用し、負極用としては、リチウムと合金を形
成しにくい材質が好ましく、ニッケルまたは銅、あるい
はこれらの金属の合金を使用したことを特徴とするリー
ド線。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の電極と外部
との接続のためのリード線に関するものである。より詳
細には電池の正極用、負極用夫々に適した金属の導体で
一対を形成することを特徴とするリード線に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化と共に、電源としての
電池の小型化、軽量化、薄肉化への要求も強まってい
る。一方、高エネルギー密度化、高エネルギー効率化も
求められており、リチウムイオン電池など二次電池への
期待が高まっている。こうした要求に対して、例えば、
特開昭56−71278号にみられるごとく、シート状
バッテリーの「熱融着しろ」を出来るだけ少なくして小
形化をはかり、かつ、リード線金属を直接プラスチック
袋に熱封入するのではなく、あらかじめ、リード線に樹
脂被覆したものを用い、これをプラスチック袋に熱封入
し、シール部での密封性も向上させる試みが提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開昭56−7127
8号の如くに、電極にリード線を接続し、リード線を外
部に取り出して、外部機器との接続に使用する場合、充
放電のサイクルと共に電池の容量が大幅に低下する現象
が認められた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、充放電の
サイクルと共に電池の出力電流が低下する原因について
種々検討した結果、リード線の導体材料の選定にその原
因があることを見出すとともに、正極用、負極用夫々に
適した金属の導体で一対を形成するリード線を使用すれ
ば、サイクルに伴う容量の低下をおさえることが出来る
ことを見出し、本発明を完成した。
【0005】以下、本発明を図を用いて詳細に説明す
る。電極、電解質、隔膜等が封入袋に挿入されたタイプ
の電池に於ては、図3に示す如く、直接接触する封入袋
の内側の最内層の絶縁体12が融着されることにより封
入袋が作製されている。そして、模擬的に図2に示した
如くに、封入袋に正極、負極、隔膜、電解液が収納さ
れ、又、図4に示す如く、封入袋とリード線は、封入袋
の絶縁体12とリード線の最外層の絶縁体11が融着さ
れることにより一体化され、リード線が外部に取り出さ
れており、封入袋内部に於てリード線が正、負極の極板
にそれぞれ接続されている。リード線と電極とは、あら
かじめ接続され封入袋に封入される。
【0006】正極、負極極板は、集電体と呼ばれる金属
箔やエキスパンデッドメタル等の金属基材上に活物質層
が形成された構造を有する。リード線と正極、負極極板
の接続方法については特に限定されないが、この極板の
金属基材とリード線の導体とをスポット溶接や、超音波
溶接等で接続する方法が好ましく利用できる。
【0007】本発明の重要な特徴の1つは、リード線の
導体の材質の選定にある。このリード線導体の材質に
は、正極接続用には、非常に高い電位がかかるために、
高電位で溶解しない材質のものが望ましい。そのために
アルミニウム、またはチタン、あるいはこれらの金属の
合金が好ましく利用できる。負極接続用には、過充電
で、リチウムが析出したり、過放電では、電位が高くな
ることから、リチウムが析出した場合形状が変化しにく
い、即ちリチウムと合金を形成しにくく、比較的高電位
で溶解しにくい材質のものが好ましい。以上の観点か
ら、導体の材質には、ニッケルまたは銅、あるいはこれ
らの金属の合金が好ましく利用できる。
【0008】本発明の別の特徴として導体の形状があげ
られる。導体の形状については、丸型や平角導体の単線
が好ましく利用できるが、丸型の場合、電池容量が大き
い場合には、丸型の直径が大きくなるため、封入袋の最
内層の絶縁体12の間にはさまれるリード線の厚みが大
きくなるために、リード線の最外層の絶縁体2と封入袋
の最内層の絶縁体12との融着部に間隙が生じやすくな
り、リード線と封入袋の融着部での密閉の信頼性が低く
なる問題がある。それに対して平角導体を利用した場合
には、電池容量増加に対しても導体の厚みを大きくせず
に幅を大きくすることで断面積をかせぐことができるた
めに、封入袋の最内層の絶縁体12との間にはさまれた
リード線の絶縁体2との融着部の密閉に対する信頼性の
低下はおこらない。更にFPC(フレキシブルプリント
基板)等を利用した外部回路や、電極極板との接続にお
いても平角導体の方が接触面積が大きく、スポット溶接
や超音波溶接により、より信頼性の高い接続を行うこと
が可能となる。
【0009】
【実施例】以下に実施例について説明する。まず、ポリ
エチレンテレフタレート(12μm)/ポリエチレン
(15μm)/アルミ箔(7μm)/マレイン酸変成低
密度ポリエチレン(70μm)の構成のシートを作製
し、マレイン酸変成低密度ポリエチレン同士の端部を2
00℃、1秒の条件で熱融着させ、図7に示す開口部を
有する封入袋(シール幅:5mm)を作製した。
【0010】次に、LiCoO2粉末(日本化学工業
製)100重量部に、グラファイト10重量部、ポリフ
ッ化ビニリデン10重量部を混合し、N−メチル−2−
ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。次に、こ
のペーストを厚さ20μmのアルミ箔の片面に塗工し、
乾燥後、ローラープレスした。このようにして厚さ0.
1mm,幅50mm,長さ105mmの極板(5mm
は、未塗工部)を作製し、正極とした。
【0011】また、リン状天然黒鉛粉末100重量部
に、ポリフッ化ビニリデン20重量部を混合し、N−メ
チル−2−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にし
た。このペーストを厚さ20μmの銅箔の両面に塗工
し、乾燥後、ローラープレスした。このようにして厚さ
0.10mm,幅50mm,長さ105mmの極板(5
mmは未塗工部)を作製し、負極とした。
【0012】このようにして得られた正極と負極の間に
厚み25μmのポリプロピレンの微多孔膜の融膜をはさ
み、極板の活物質層が塗工されていないアルミ箔(正
極)と銅箔(負極)それぞれをケーブルの導体部に超音
波溶接により接続し、図7に示す如く封入袋(PET/
PE/Al/酸変成LDPE)に導入した後、8ccの
電解液を注入した。減圧含浸した後、リード線を封入袋
の間に挟み込み、封入袋の酸変成低密度ポリエチレンの
部分とリード線の外側の絶縁体を170℃,5秒の条件
でシール機により熱融着(シール幅:5mm)し試験電
池とした。電解液としては、エチレンカーボネートとジ
エチルカーボネートを1:1の体積比率で混合し、六フ
ッ化リン酸リチウムを1mol/lとなるように溶解し
たものを使用した。
【0013】リード線は表1に示した各種の構成で作成
したものを使用し、夫々前記の電池に組み込んだ。
【0014】
【表1】
【0015】
【発明の効果】本発明の効果を以下の様に、充放電サイ
クル試験で確認した。すなわち、夫々の電池について、
電流密度0.4mA/cm2、2.75〜4.1Vの範
囲で、充放電サイクル試験を実施した時のサイクルの進
行に伴う放電容量の変化を調査した。
【0016】その結果、以下に述べる通り、リード線に
よる差が顕著であることが確認できた。比較例1のリー
ド線を用いた電池については、サイクルに伴い急激に容
量が低下した。ドライボックス内で解体調査したとこ
ろ、負極に接続されているアルミニウム線が細くなって
おり、断線しかかっていることが確認された。
【0017】比較例2のフラットケーブルを利用した試
作電池については、電流密度0.4mA/cm2で充電
しても4.1Vに到達せず、4.1Vで更に充電し続け
ると充電が全く不可能となり、解体調査したところ、正
極のアルミ箔とリード線の接続部の銅が溶解しているこ
とが確認された。比較例1のアルミニウム線は、リチウ
ムが析出し合金化することにより、もろくなったものと
考えられ、一方、比較例2の正極に接続されてた銅は、
高い電位がかかっているために電気分解されたことが確
認できた。
【0018】以上の比較例に異なり、実施例1,実施例
2のリード線を用いた電池については、300サイクル
の経過後も初期容量の80%近くを維持しており、リー
ド線の材質の適正な選定の効果が確認できた。これらの
ようすを図5に示した。
【0019】本発明のもう1つの特徴である導体の形状
の効果である密閉の信頼性については、平角導体の優位
性が顕著に認められた。すなわち、丸型の場合、電池容
量が大きい場合には、丸型の直径が大きくなるため、封
入袋の最内層の絶縁体12の間にはさまれるリード線の
厚みが大きくなるために、リード線の最外層の絶縁体2
と封入袋の最内層の絶縁体12との融着部に間隙が生じ
やすくなり、リード線と封入袋の融着部での密閉の信頼
性が低下したのに対して、平角導体を利用した場合に
は、電池容量増加に対しても導体の厚みを大きくせずに
幅を大きくすることで断面積をかせぐことができるため
に、封入袋の最内層の絶縁体12との間にはさまれたリ
ード線の絶縁体2との融着部の密閉に対する信頼性の低
下はおきなかった。更に、FPC(フレキシブルプリン
ト基板)等を利用した外部回路や、電極極板との接続に
おいても平角導体の方が接触面積が大きく、スポット溶
接や超音波溶接により、より信頼性の高い接続を行うこ
とが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリード線を用いた非水電解質電池の例
を示す。
【図2】本発明のリード線を用いた非水電解質電池の封
入袋の内部を模式的に示したものである。
【図3】本発明のリード線を用いた非水電解質電池の横
断面を示す。
【図4】本発明のリード線を用いた非水電解質電池の電
極からのリード線の封入袋のシール部分の拡大図であ
る。
【図5】充放電サイクル試験の結果を示す。
【図6】本発明のリード線の例を示す。
【図7】封入袋の例を示す。
【符号の説明】
1,1′:リード線の導体 2,2′:リード線の絶縁 3:封入袋 4:封入袋のシール部分 5,5′:電極 6:隔膜 7:電極のアルミ 8:電極活物質 9:アルミ箔 10:絶縁内層 11:絶縁外層 12:酸変成LDPE層 13:PE層 14:PE層 15:PET層
【手続補正書】
【提出日】平成9年1月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、充放電の
サイクルと共に電池の容量が低下する原因について種々
検討した結果、リード線の導体材料の選定にその原因が
あることを見出すとともに、正極用、負極用夫々に適し
た金属の導体で一対を形成するリード線を使用すれば、
サイクルに伴う容量の低下をおさえることが出来ること
見出し、本発明を完成した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1,1′:リード線の導体 2,2′:リード線の絶縁 3:封入袋 4:封入袋のシール部分 5,5′:電極 6:隔膜 7:正極集電体 7′:負極集電体 8:正極活物質 8′:負極活物質 9:アルミ箔 10:絶縁内層 11:絶縁外層 12:酸変成ポリオレフィン層 14:PE層 15:PET層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる金属を用いて一対の導体として、
    これに絶縁を施したことを特徴とするリード線。
  2. 【請求項2】 導体の形状が平角であることを特徴とす
    る請求項1に記載のリード線。
  3. 【請求項3】 正極用としてアルミニウムまたはチタン
    あるいはこれらの金属の合金を導体とし、負極用として
    ニッケルまたは銅あるいはこれらの金属の合金を導体と
    し、正極用の導体、負極用の導体を一対とし、これらに
    絶縁を施したことを特徴とする非水電解質電池用リード
    線。
  4. 【請求項4】 正極用導体、負極用導体共に形状が平角
    であることを特徴とする請求項3に記載の非水電解質電
    池用リード線。
JP8079868A 1996-04-02 1996-04-02 非水電解質電池用リード線 Pending JPH09270250A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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