JPH09330724A - 有機電解質電池 - Google Patents

有機電解質電池

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JPH09330724A
JPH09330724A JP8145758A JP14575896A JPH09330724A JP H09330724 A JPH09330724 A JP H09330724A JP 8145758 A JP8145758 A JP 8145758A JP 14575896 A JP14575896 A JP 14575896A JP H09330724 A JPH09330724 A JP H09330724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
organic electrolyte
container
electrolyte battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP8145758A
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English (en)
Inventor
Norishige Yamaguchi
典重 山口
Hiroshi Nagashima
浩 長嶋
Hiroyuki Yamada
弘幸 山田
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH09330724A publication Critical patent/JPH09330724A/ja
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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
    • 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気密性を長期間維持し、高信頼性を有する有
機電解質電池の提供。 【解決手段】 外縁部に開口する電解液注入孔1aを有
する正極板1上に、正極合剤2、セパレータ7、負極活
物質4、集電シート9、絶縁シート8、容器5が順次配
置されており、集電シート9の中央部に配置され且つ一
端と電気的接続を有する負極端子3の外側面と容器5の
開口孔5aの内側面との間を絶縁材6の充填により塞
ぎ、電解液注入孔1aを封止体10の圧入と溶接により
塞ぎ、容器5の外縁周部と正極板1の外縁周部とを溶接
により塞ぐ。 【効果】 放電容量を大とすることができるとともに、
電池内の気密性を長期間維持することができるので、高
信頼性を有する有機電解質電池を提供することができ
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、有機電解質電池に
関し、さらに詳しくは、負極活物質と正極合剤とがセパ
レータを介して対向配置され、電池缶内に密封される有
機電解質電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子手帳、電子計算機、携帯型電
話機等の小型コードレス電子機器の発達には目を見張る
ものがあり、これ等の電源には長寿命、高電圧、高エネ
ルギー密度および小型軽量であるリチウム電池等の有機
電解質電池が多く用いられている。この有機電解質電池
の一例であるコイン形リチウム電池の構造について図3
を参照して説明する。
【0003】図3は、コイン形リチウム電池の概略側面
断面図である。リチウムまたはリチウム合金等で構成さ
れた円盤状の負極活物質4が負極カップ11内に収納さ
れ、二酸化マンガンまたはフッ化黒鉛等を導電材や結着
材とともに混合し、ペレット状に成形された正極合剤2
が正極板1に収納されている。そして、負極活物質4と
正極合剤2とはセパレータ7を介して対向配置され、正
極板1と負極カップ11とはガスケット12を介する嵌
合により密封されている。このガスケット12は、リチ
ウム等の負極活物質4が水分と反応すると閉路電圧特性
や容量保存性等の電気特性が劣化するため、正極板1と
負極カップ11で構成される電池缶内に水分が侵入する
ことを防止する役割も兼ねている。従来、このガスケッ
ト12の構成材質としては、比較的安価であり且つ射出
成形が容易であるポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹
脂等のポリオレフィン系樹脂が多く用いられており、電
池缶内の気密性を維持できる期間は略8〜10年が限界
とされている。
【0004】しかしながら、市場では電池缶内の気密性
をより長期間維持する有機電解質電池が求められてお
り、小型を維持しつつ電池缶内の気密性をより長期間維
持する技術の開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、良好
な気密性を長期間維持し、高信頼性を有する有機電解質
電池を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の有機電解質電池では、外縁部に開口する電
解液注入孔を有する正極板と、正極板上に配置され且つ
電気的接続を有する正極合剤と、正極合剤上に配置され
るセパレータと、セパレータ上に配置される負極活物質
と、負極活物質上に配置され且つ電気的接続を有する集
電シートと、集電シートの中央部に配置され且つ一端と
電気的接続を有する負極端子と、集電シート上に配置さ
れ且つ中央部に負極端子を挿通する挿通孔を有する絶縁
シートと、絶縁シート上に配置され且つ中央部に開口孔
を有する板状の容器とを有する有機電解質電池であっ
て、電解液注入孔が封止体の圧入と溶接により塞がれ、
容器の開口孔の内側面と負極端子の外側面との間が絶縁
材の充填により塞がれ、容器の外縁周部と正極板の外縁
周部とが溶接により塞がれているものであることを特徴
とする。絶縁材の望ましい実施態様としては、ガラスあ
るいはセラミックスである。また、負極活物質の望まし
い実施態様としては、有機電解質電池が厚くならないよ
うに、負極活物質の中央部に孔が形成されているもの、
あるいは容器側の中央部に凹部が形成されているもので
ある。
【0007】上述した手段による作用としては、電解液
注入孔の封止体の圧入と溶接、容器の開口孔の内側面と
負極端子の外側面との間の絶縁材による充填および容器
の外縁周部と正極板の外縁周部との溶接により、従来の
ポリプロピレン樹脂等の合成樹脂で構成されたガスケッ
トを使用したものと比較して、電池缶内に注入された電
解液の蒸発や外気から電池缶内への水分の侵入を小とす
ることができ、合成樹脂のように経時的な劣化がないの
で、電池缶内の気密性を長期間維持することができる。
また、容器の外縁周部と正極板の外縁周部とが溶接され
ているため、容量損失を小とすることができ電池容量を
大とすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の有機電解質電池に
ついて図1を参照して説明する。なお、図中の構成要素
で従来の技術と同様の構造を成しているものについて
は、同一の参照符号を付すものとする。
【0009】図1(a)は従来の技術と同様に、有機電
解質電池の一例であるコイン形リチウム電池の概略側面
断面図であり、同図(b)は同図(a)におけるA部の
概略拡大図であり、同図(c)は同図(a)におけるB
部の概略拡大図である。中央部に孔を有し、リチウムま
たはリチウム合金等で構成された円盤状の負極活物質4
が、中央部に開口孔5aを有し、ステンレス鋼板等で構
成された容器5内に配置され、二酸化マンガン等を主成
分とし、これに導電材としてグラファイトとカーボンブ
ラック、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンを混
合し、ペレット状に成形された正極合剤2がステンレス
鋼板等で構成された正極板1上に配置されている。ま
た、負極活物質4と正極合剤2とはセパレータ7を介し
て対向配置している。そして、容器5の開口孔5aの中
央部には負極端子3が配置されており、負極端子3の外
周側面と開口孔5aの内周側面との間のガラスやセラミ
ックス等の絶縁材6の溶融による充填と、正極板1と容
器5との当接する外縁周部の全周溶接と、正極板1の外
縁部に設けられ、内側に向けて徐々に小径となるテーパ
状の電解液注入孔1aにステンレス鋼球等で構成された
封止体10の圧入と溶接により、正極合剤2、負極活物
質4およびセパレータ7等が正極板1と容器5とで構成
される電池缶内に密封されている。
【0010】図1(b)に示したように、ポリイミド樹
脂等で構成された絶縁シート8は、容器5と負極活物質
4とを絶縁するために設けられており、中央部には負極
端子3を挿通する孔が設けられている。そして、負極活
物質4と絶縁シート8との間およびセパレータ7と絶縁
シート8との間には、厚さが略10μm程度の導電材で
構成され、外形が絶縁シート8よりも小であるシート状
の集電シート9が設けられており、集電シート9の中央
部と負極端子3の一方の端面との当接面は溶接により接
続されている。つまり、負極活物質4と電気的に接続さ
れている負極端子3が負極となり、正極合剤2と電気的
に接続している正極板1が正極となる。
【0011】上述した事例では、負極活物質4の中央部
に孔が形成されているものを示したが、図1(b)と同
様の図1(a)におけるA部の概略拡大図である図2の
ように、負極活物質4が容器5側の中央部に凹部を有す
るものであっても良い。
【0012】以下、本発明の有機電解質電池の具体的な
製造方法について詳述する。なお、電解液はプロピレン
カーボネートと、1、2−ジメトキシエタンとの混合溶
媒に電解質として過塩素酸リチウムを0.7mol/l
の濃度となるように溶解した溶液を用いた。また、正極
板1は厚さが0.2mmのステンレス鋼板、容器5は厚
さが0.18mmのステンレス鋼板、負極端子3は外径
が0.3mmの円柱状ステンレス鋼を用いた。
【0013】実施例1 本実施例は、コイン形リチウム電池のものである。先
ず、プレス加工等により成形された容器5の開口孔5a
に、ガラス粉末をリング状に仮成形したものを挿入し、
さらにリングの中心孔に負極端子3を挿入する。そして
リング状に仮成形されたガラスを加熱して溶解し、負極
端子3の外周側面と開口孔5aの内周側面との間に充填
させた後に冷却し、負極端子3を開口孔5aの中央部に
保持した容器5を得る。
【0014】次に、中心部に負極端子3の外径より僅か
に大である径の孔を有する絶縁シート8を容器5の内側
に挿入する。さらに、この絶縁シート8上に集電シート
9を挿入して積層する。そして、負極端子3の一方の端
部を絶縁シート8の中心部にある孔に挿通した後、負極
端子3と集電シート9との当接面をスポット溶接等によ
り接合する。
【0015】次に、集電シート9上に円盤状に成形され
た負極活物質4を載置した後、負極活物質4上にセパレ
ータ7を被せる。さらに、このセパレータ7上にペレッ
ト状に成形された正極合剤2を載置する。
【0016】次に、正極合剤2上に正極板1を被せ、容
器5と正極板1とが当接している外縁全周を炭素ガスレ
ーザで溶接する。なお、溶接条件は炭素ガスレーザ出力
が500Wであり、溶接速度が60mm/秒である。
【0017】次に、遠心注入法により、電解液注入孔1
aから電池内に電解液を注入する。そして、注入後は電
解液注入孔1aにステンレス鋼球等で構成された封止体
10を圧入し、さらに電解液注入孔1aを炭酸ガスレー
ザによる溶接により塞いで外径25.4mm、高さ1.
6mmのコイン形リチウム電池を完成する。なお、溶接
条件は炭素ガスレーザ出力が300Wであり、溶接速度
が30mm/秒である。
【0018】実施例2 本実施例は、電池の形状をカード状(縦30mm、横1
5.7mm、高さ1.6mm)にしたものであり、製造
方法は実施例1と同様であるので省略する。
【0019】比較例 比較例としては、従来の技術において図3に示した事例
と同様のコイン形リチウム電池を制作した。以下、製造
方法について述べる。
【0020】先ず、正極板1に正極合剤2を載置し、こ
の正極合剤2上にセパレータ7を被せる。さらに、セパ
レータ7上に負極活物質4を載置した後、負極活物質4
上に負極カップ11を被せる。
【0021】次に、電池内に電解液を注入した後、ポリ
プロピレン樹脂製のガスケット12を介して負極カップ
11を正極板1に嵌合させ密封すれば、コイン形リチウ
ム電池が完成する。
【0022】本実施例1および2と比較例との気密性に
関する評価方法としては、温度60℃、相対湿度90%
の雰囲気に実施例1および2と比較例により作製した電
池を放置し、放電容量と漏液発生数の経時変化で比較し
た。なお、放電は温度20℃において負荷抵抗15K Ω
で行い、その電気容量を終止電圧2.5Vで測定したも
のである。
【0023】先ず、放電容量の経時変化を表1に示す。
なお、サンプル数は各10個であり、表中の数字はその
平均値である。
【0024】
【表1】
【0025】表1から明らかなように、実施例1のコイ
ン形リチウム電池および実施例2のカード状リチウム電
池の何れも、作製時における放電容量が170mAh以
上であり、比較例の140.7mAhと比較すると20
%以上大である。また、作製時に対する200日経過し
たものの劣化率を見ると、実施例1のものが−7.9
%、実施例2のものが−7.8%であったのに対して、
比較例のものでは−15.3%であった。
【0026】次に、漏液発生数の経時変化を表2に示
す。なお、漏液発生数は目視で発生数を調べた。そし
て、サンプル数は各20個である。
【0027】
【表2】
【0028】表2から明らかなように、実施例1のコイ
ン形リチウム電池および実施例2のカード状リチウム電
池の何れも、100日経過時点においても漏液の発生は
皆無であった。しかしながら、従来のようにガスケット
を用いた比較例のものでは、80日経過した時点で3/
20、100日経過した時点で10/20の割合で漏液
の発生が見られた。
【0029】以上、表1と表2の結果から、放電容量そ
のものの値が大となるのは、容器5と正極板1との当接
している外縁全周が溶接されており、従来のようにガス
ケットを用いた比較例のものと比較して、容積損失が小
となるためである。また、放電容量の経時劣化率が小で
あることや漏液発生数が小であるのは、容器5と正極板
1との当接している外縁全周が溶接されていること、負
極端子3の外周側面と容器5の開口孔5aの内周側面と
の間を溶解したガラスで充填していること、電解液注入
孔1aにステンレス鋼球を圧入し、溶接していることの
相乗効果により、従来のようにガスケットを用いた比較
例のものと比較して、電解液の電池外への蒸発や水分の
電池内への侵入が小であるためと推察される。
【0030】
【発明の効果】本発明の有機電解質電池によれば、放電
容量を大とすることができるとともに、電池内の気密性
を長期間維持することができるので、高信頼性を有する
有機電解質電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態例を示し、(a)はコイ
ン形リチウム電池の概略側面断面図であり、(b)は
(a)におけるA部の概略拡大図であり、(c)は
(a)におけるB部の概略拡大図である。
【図2】 本発明の実施の形態例を示し、図1(a)に
おけるA部の概略拡大図である。
【図3】 従来例を示し、コイン形リチウム電池の概略
側面断面図である。
【符号の説明】
1…正極板、1a…電解液注入孔、2…正極合剤、3…
負極端子、4…負極活物質、5…容器、5a…開口孔、
6…絶縁材、7…セパレータ、8…絶縁シート、9…集
電シート、10…封止体、11…負極カップ、12…ガ
スケット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外縁部に開口する電解液注入孔を有する
    正極板と、 前記正極板上に配置され、前記正極板と電気的接続を有
    する正極合剤と、 前記正極合剤上に配置されるセパレータと、 前記セパレータ上に配置される負極活物質と、 前記負極活物質上に配置され、前記負極活物質と電気的
    接続を有する集電シートと、 前記集電シートの中央部に配置され、一端が前記集電シ
    ートと電気的接続を有する負極端子と、 前記集電シート上に配置され、前記集電シートの中央部
    に前記負極端子を挿通する挿通孔を有する絶縁シート
    と、 前記絶縁シート上に配置され、中央部に開口孔を有する
    板状の容器と、 を有する有機電解質電池であって、 前記電解液注入孔が、封止体の圧入と溶接により塞が
    れ、 前記開口孔の内側面と前記負極端子の外側面との間が、
    絶縁材の充填により塞がれ、 前記容器の外縁周部と前記正極板の外縁周部とが溶接に
    より塞がれているものであることを特徴とする有機電解
    質電池。
  2. 【請求項2】 前記絶縁材が、ガラスであることを特徴
    とする請求項1に記載の有機電解質電池。
  3. 【請求項3】 前記絶縁材が、セラミックスであること
    を特徴とする請求項1に記載の有機電解質電池。
  4. 【請求項4】 前記負極活物質が、中央部に孔を有する
    ものであることを特徴とする請求項1に記載の有機電解
    質電池。
  5. 【請求項5】 前記負極活物質が、前記容器側中央部に
    凹部を有するものであることを特徴とする請求項1に記
    載の有機電解質電池。
JP8145758A 1996-06-07 1996-06-07 有機電解質電池 Pending JPH09330724A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100522680B1 (ko) * 1999-09-29 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 밀폐전지 및 그 제조방법
JP2020016479A (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 国立大学法人 岡山大学 電極評価装置、電極評価方法及び電池キット

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100522680B1 (ko) * 1999-09-29 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 밀폐전지 및 그 제조방법
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