JPH09306513A - スパイラル形リチウム電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯状の正極と帯状の負極とをセパレータを介
して渦巻状に巻回した電極群を有するスパイラル形リチ
ウム電池において、その安全性を改善する。 【解決手段】 正極５および負極６のうち幅広のものよ
り広い幅を有する不織布と、この不織布より広い幅を有
するマイクロポーラスフィルムとの積層体をセパレータ
７とする。このセパレータ７を正極５および負極６と共
に巻回し、セパレータ７の幅方向における余長端部を収
縮させて正極５および負極６を被覆して絶縁する。これ
により、破損しやすいというマイクロポーラスフィルム
の欠点を不織布が補う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶から人工衛星
に向けてＳＯＳ信号などの遭難通報データを送信する装
置（衛星系ＥＰＩＲＢ）の電源として用いるに好適なス
パイラル形リチウム電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のスパイラル形リチウム電池
の電極群の一例を示す縦断面図である。

【０００３】従来、この種のスパイラル形リチウム電池
は、図３に示すように、帯状の正極５と帯状の負極６と
をセパレータ７を介して渦巻状に巻回した電極群３を有
している。このセパレータ７としては不織布を使用する
こともあるが、それでは不織布の透気度が高いため正極
５と負極６との間の絶縁性が低下することや、図３に示
すように、不織布が等方性である（方向性がない）ため
電極群３の作製後の熱による端部処理が不十分で正極５
および負極６を確実に覆うことができないことから、厚
さ数十μｍのマイクロポーラスフィルムの単体または積
層体をセパレータ７として用いることが多い。これはマ
イクロポーラスフィルムが厚さ数十μｍと薄いため活物
質を多く充填することができると共に、マイクロポーラ
スフィルムが非等方性である（方向性がある）ため熱収
縮によって電極群３の作製後の端部処理を容易に行なえ
るからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは巻回
時にマイクロポーラスフィルムが破損しやすく、巻回工
程における歩留りが悪化し、また機械的な圧縮試験で容
易に発火してしまうなど、工程上あるいは安全面におい
て問題があり、衛星系ＥＰＩＲＢ用の電源としての適性
に欠けるという不都合があった。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、安全性に優れ
たスパイラル形リチウム電池を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、帯状
の正極（５）と帯状の負極（６）とをセパレータ（７）
を介して渦巻状に巻回した電極群（３）を有するスパイ
ラル形リチウム電池（１）において、前記正極および前
記負極のうち幅広のものより広い幅を有する不織布と、
この不織布より広い幅を有するマイクロポーラスフィル
ムとの積層体を前記セパレータとし、このセパレータを
前記正極および前記負極と共に巻回し、前記セパレータ
の幅方向における余長端部を収縮させて前記正極および
前記負極を被覆して絶縁するようにして構成される。

【０００７】また、上記正極および上記負極のうち幅広
のものの幅と上記セパレータの不織布の幅との寸法差を
２mm以下として構成される。

【０００８】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って本発明は
図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこと
は「特許請求の範囲」の欄についても同様である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明によるスパイラル形リ
チウム電池の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１に
示すスパイラル形リチウム電池の電極群を示す縦断面図
であり、（ａ）は端部処理前の状態図、（ｂ）は端部処
理後の状態図である。

【００１０】本発明によるスパイラル形リチウム電池１
は、図１に示すように、有底円筒状の負極缶２を有して
おり、負極缶２内には、正極５、負極６及びセパレータ
７からなる電極群３が挿設されている。また、負極缶２
内には電解液が含浸されており、負極缶２の開口部に
は、正極カップ１３、ラミネートフィルム１４及び正極
端子１５からなる封口体１２が絶縁性の封口ガスケット
１０を介して嵌着されている。

【００１１】ところで、上記電極群３は次のような手順
で製造されたものである。

【００１２】即ち、まず不織布およびマイクロポーラス
フィルムからなるセパレータ７を調製する。それには、
後述する正極５及び負極６のうち幅広のもの（図１では
正極５）より広い幅を有する不織布と、この不織布より
広い幅を有するマイクロポーラスフィルムとを貼り合わ
せ、これをセパレータ７とする。

【００１３】こうして、不織布およびマイクロポーラス
フィルムからなるセパレータ７が調製されたところで、
図２（ａ）に示すように、帯状の正極５と帯状の負極６
とをこのセパレータ７を介して渦巻状に巻回する。この
際、セパレータ７のマイクロポーラスフィルムは不織布
で補強されているので、マイクロポーラスフィルムが破
損しにくく、機械的な圧縮に対する安全性が向上する。

【００１４】次いで、セパレータ７の幅方向における余
長端部を熱収縮させて端部処理を施す。すると、セパレ
ータ７のマイクロポーラスフィルムが非等方性である
（方向性がある）ため、図２（ｂ）に示すように、正極
５および負極６がセパレータ７で完全に被覆された状態
となり、電極群３の内部短絡を防止することができる。

【００１５】更に、正極５と正極カップ１３との間には
正極リード板１６が両者を電気的に接続する形で設けら
れており、負極６と負極缶２との間には負極リード板１
７が両者を電気的に接続する形で設けられている。

【００１６】本発明によるスパイラル形リチウム電池１
は以上のような構成を有するので、電池異常が発生した
場合、セパレータ７のマイクロポーラスフィルムがシャ
ットダウンによって一方向へ収縮しようとするが、マイ
クロポーラスフィルムには不織布が貼設されているの
で、この不織布によってマイクロポーラスフィルムの収
縮は抑制される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１８】＜実施例１＞不織布およびマイクロポーラ
スフィルムからなるセパレータを用いて単１型のスパイ
ラル形リチウム電池を組み立てた。

【００１９】即ち、幅４８mmのポリプロピレン（以下、
ＰＰと略記する）不織布と幅５３mmのＰＰマイクロポー
ラスフィルムとを貼り合わせてセパレータを作製し、正
極および負極と積層して巻回した後、端部処理を施して
電極群を得た。ここで、正極、負極およびセパレータの
寸法はそれぞれ表１に示す通りである。

【００２０】

【表１】

【００２１】＜比較例１＞マイクロポーラスフィルムの
みからなるセパレータを用いて単１型のスパイラル形リ
チウム電池を組み立てた。

【００２２】即ち、幅５３mmのＰＰマイクロポーラスフ
ィルムの単体からなるセパレータを作製し、正極および
負極と積層して巻回した後、端部処理を施して電極群を
得た。ここで、正極、負極およびセパレータの寸法はそ
れぞれ表２に示す通りである。

【００２３】

【表２】

【００２４】＜比較例２＞不織布のみからなるセパレー
タを用いて単１型のスパイラル形リチウム電池を組み立
てた。

【００２５】即ち、幅５３mmのＰＰ不織布の単体からな
るセパレータを作製し、正極および負極と積層して巻回
した後、端部処理を施して電極群を得た。ここで、正
極、負極およびセパレータの寸法はそれぞれ表３に示す
通りである。

【００２６】

【表３】

【００２７】＜圧縮試験＞上述の実施例１、比較例１及
び比較例２の電池の圧縮時の安全性を比較するため、こ
れらの電池を径方向に半分の厚さになるまで圧縮し、発
火に至るか否かを調べた。試験個数は各１０個とした。
その結果を表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】表４から明らかなように、比較例１では１
０個すべてが発火したのに対し、実施例１では発火した
ものは皆無であった。

【００３０】＜充電試験＞上述の実施例１、比較例１及
び比較例２の電池の充電時の安全性を比較するため、こ
れらの電池についてそれぞれ、４個直列で１個だけ逆接
続し、発火に至るか否かを調べた。試験個数は各１０個
とした。その結果を表５に示す。

【００３１】

【表５】

【００３２】表５から明らかなように、比較例１及び比
較例２では１０個すべてが発火したのに対し、実施例１
では発火したものは皆無であった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
状の正極５と帯状の負極６とをセパレータ７を介して渦
巻状に巻回した電極群３を有するスパイラル形リチウム
電池１において、前記正極５および前記負極６のうち幅
広のものより広い幅を有する不織布と、この不織布より
広い幅を有するマイクロポーラスフィルムとの積層体を
前記セパレータ７とし、このセパレータ７を前記正極５
および前記負極６と共に巻回し、前記セパレータ７の幅
方向における余長端部を収縮させて前記正極５および前
記負極６を被覆して絶縁するようにして構成したので、
破損しやすいというマイクロポーラスフィルムの欠点を
不織布が補うことから、スパイラル形リチウム電池１の
安全性が向上し、衛星系ＥＰＩＲＢ用の電源として用い
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスパイラル形リチウム電池の一実
施形態を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すスパイラル形リチウム電池の電極群
を示す縦断面図であり、（ａ）は端部処理前の状態図、
（ｂ）は端部処理後の状態図である。

【図３】従来のスパイラル形リチウム電池の電極群の一
例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１……スパイラル形リチウム電池 ３……電極群 ５……正極 ６……負極 ７……セパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 康裕 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 村上 行由 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 荒栄 修一 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状の正極（５）と帯状の負極（６）と
   をセパレータ（７）を介して渦巻状に巻回した電極群
   （３）を有するスパイラル形リチウム電池（１）におい
   て、 前記正極および前記負極のうち幅広のものより広い幅を
   有する不織布と、この不織布より広い幅を有するマイク
   ロポーラスフィルムとの積層体を前記セパレータとし、 このセパレータを前記正極および前記負極と共に巻回
   し、 前記セパレータの幅方向における余長端部を収縮させて
   前記正極および前記負極を被覆して絶縁したことを特徴
   とするスパイラル形リチウム電池。
2. 【請求項２】 正極および負極のうち幅広のものの幅と
   セパレータの不織布の幅との寸法差が２mm以下であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のスパイラル形リチウム電
   池。