JPH0955213A

JPH0955213A - 電池装置

Info

Publication number: JPH0955213A
Application number: JP8148450A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; 廣次鈴木; Nobuhiro Fujiwara; 信浩藤原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: JP3906872B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電電流値の高い、かつ電極における集電効率
の良い電池装置を実現し難かつた。【解決手段】電池装置において、第１の活物質を第１の
集電体にその幅方向の一端部及び又は他端部を避けて塗
布することにより正極を形成すると共に、第２の活物質
を第２の集電体にその幅方向の一端部及び又は他端部を
避けて塗布することにより負極を形成し、これら正極及
び負極をセパレータを介して巻回することにより形成さ
れた電極において発生した電流を、正極の第１の活物質
の未塗布部分と、負極の第２の活物質の未塗布部分とを
介して出力するようにしたことにより、放電電流値の高
い、かつ電極における集電効率の良い電池装置を実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。発明の属する技術分野従来の技術（図５〜図７）発明が解決しようとする課題（図５〜図７）課題を解決するための手段（図１〜図４）発明の実施の形態（図１〜図４）発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は電池装置に関し、特
に筒型形状を有する大型の電池装置に適用して好適なも
のである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の電池装置として、図５に
示すように構成されたものがある。すなわちこの電池装
置１においては、例えばスチール管にニツケルメツキを
施すことにより形成された外管２内に、帯状の電極部３
が巻き付けられたアルミニウム製の内管４が嵌挿される
と共に、外管２の長手方向の各端部でなる各ビート加工
部２Ａがそれぞれ内管４の端部にリング状の封口板５を
介して嵌め込まれた対応するリング状のガスケツト６に
かしめられることにより形成されている。

【０００４】この場合電極部３は、図６及び図７に示す
ように、例えば微多孔性ポリプロピレンフイルムからな
る第１のセパレータ１０と、帯状の金属箔（例えばアル
ミニウム箔）でなる第１の集電体１１の両面に長手方向
の両端部を避けて正極活物質１２を塗布することにより
形成された正極１３と、例えば微多孔性ポリプロピレン
フイルムからなる第２のセパレータ１４と、帯状の金属
箔（例えば銅箔）でなる第２の集電体１５の両面に長手
方向の両端部を避けて負極活物質１６を塗布することに
より形成された負極１７とを順次積層することにより形
成されており、第１のセパレータ１０を内側にして内管
４に巻き付けられている。

【０００５】また特に図６において明らかなように、正
極１３の長手方向の各端部でなる正極活物質１２の各未
塗布部分１３Ａ（図６において正極１３に斜線が引かれ
た部分）と、負極１７の長手方向の各端部でなる負極活
物質１６の各未塗布部分１７Ａ（図６において負極１７
に斜線が引かれた部分）とにはそれぞれ正極リード１８
Ａ、１８Ｂ又は負極リード１９Ａ、１９Ｂが抵抗溶接等
により接合されると共に、各正極リード１８Ａ、１８Ｂ
はそれぞれ端部が内管４に電気的に接続され、かつ各負
極リード１９Ａ、１９Ｂはそれぞれ端部が外管２に抵抗
溶接等により導通接続されている。さらに外管２内には
所定の非水電解液が充填されている。

【０００６】かくしてこの電池装置１においては、放電
時、正極１３及び負極１７において放電反応が生じるこ
とにより発生した電流を、正極１３と正極リード１８
Ａ、１８Ｂを介して導電接続された外管２と、負極１７
と負極リード１９Ａ、１９Ｂを介して導通接続された内
管４とをそれぞれ正極端子又は負極端子として外部に出
力し得るようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところでかかる構成の
電池装置１においては、正極１３及び負極１７の面積に
よつて、発生する電流量が決定する。この場合正極１３
及び負極１７をその長手方向と垂直な方向（幅方向）に
広げることは電池装置１を大型化させる問題があり、こ
のためこの種の電池装置１では、従来、正極１３及び負
極１７をその長手方向に延ばして面積を広げることによ
り、放電電流を増加させていた。

【０００８】ところが上述のような構成を有する電池装
置１において、正極１３及び負極１７をその長手方向に
延ばして面積を広げた場合、これに伴つて正極１３及び
負極１７を流れる電流の電気経路も長くなるために正極
１３及び負極１７の内部抵抗が増加し、この結果正極１
３及び負極１７をそれぞれ流れる電流に大きな電圧降下
が発生するなど、電極部３における集電効率が悪化する
問題があつた。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、放電電流値の高い、かつ電極における集電効率の良
い電池装置を提案しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、第１の集電体に、当該第１の集電
体の幅方向の一端部及び又は他端部を避けて第１の活物
質を塗布することにより正極を形成し、第２の集電体
に、当該第２の集電体の幅方向の一端部及び又は他端部
を避けて第２の活物質を塗布することにより負極を形成
すると共に、これら正極及び負極をセパレータを介して
絶縁し、かつ重ね合わせた状態に巻回することにより電
極を形成し、当該電極において発生した電流を正極の第
１の活物質の未塗布部分と、負極の第２の活物質の未塗
布部分とを電極から介して出力するようにした。

【００１１】この結果この電池装置では、正極及び負極
を流れる電流の電気経路の最長距離が正極の幅又は負極
の幅程度と短いため、正極及び負極を流れる電流にほぼ
電圧降下を生じさせることなく電極において発生した電
流を取り出すことができる。この場合、正極及び負極を
流れる電流に対する電気抵抗の大きさは正極又は負極の
幅にのみ依存し、正極及び負極の長さに依存しないた
め、電極における集電効率を低下させることなく放電電
流値を増加させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１３】図５との対応部分に同一符号を付して示す
図１及び図２において、２０は全体として実施例による
電池装置を示し、導電材（例えばアルミニウム）からな
る第１の円筒部材２１と、当該第１の円筒部材２１と外
径の等しい導電材（例えば銅）からなる第２の円筒部材
２３とをポリプロピレン等からなる絶縁部材２２を介し
て同軸に連結することにより内管２４が形成されてい
る。この内管２４には、微多孔性ポリプロピレンフイル
ムからなる第１のセパレータ２５と、帯状の正極２６
と、微多孔性ポリプロピレンフイルムからなる第２のセ
パレータ２７と、帯状の負極２８とを順次積層すること
により形成された電極部２９が第１のセパレータ２５を
内側にして長手方向に巻くように巻き付けられている。

【００１４】この場合電極部２９の正極２６は、図４に
示すように、金属箔（例えばアルミニウム箔）でなる帯
状の第１の集電体３０の両面に、当該第１の集電体３０
の幅方向の一端部を所定幅だけ避けて正極合剤スラリー
３１を塗布し乾燥することにより形成されており、負極
２８は、金属箔（例えば銅箔）でなる帯状の第２の集電
体３２の両面に、第１の集電体３０の幅方向の他端部と
対応する第２の集電体３２の幅方向の他端部を所定幅だ
け避けて負極合剤スラリー３３を塗布し乾燥することに
より形成されている。

【００１５】また正極２６及び負極２８は、正極２６の
正極合剤スラリー３１の未塗布部分２６Ａ（図３におい
て正極２６に斜線が引かれている部分）と、負極２８の
負極合剤スラリー３３の未塗布部分２８Ａ（図３におい
て負極２８に斜線が引かれている部分）とがそれぞれ負
極２８の幅方向の一端部又は正極２６の幅方向の他端部
と重なり合わないように幅方向にずらした状態で第２の
セパレータ２７を介して重ね合わされている。

【００１６】さらに正極２６の正極合剤スラリー３１の
未塗布部分２６Ａは、直接的又は内周側の未塗布部分２
６Ａを介して間接的に超音波溶接又は抵抗溶接等の手法
により内管２４の第１の円筒部材２１に電気的及び物理
的に接続されると共に、負極２８の負極合剤スラリー３
３の未塗布部分２８Ａは、直接的又は内周側の未塗布部
分２８Ａを介して間接的に超音波溶接又は抵抗溶接等の
手法により内管２４の第２の円筒部材２３に、電気的及
び物理的に接続されている。さらに外管２内には所定の
非水電解液が注入されている。

【００１７】かくしてこの電池装置２０においては、放
電時、正極２６及び負極２８において放電反応が生じる
ことにより電極部２９に生じた電流を、正極２６の第１
の集電体３０と導電接続された内管２４の第１の円筒部
材２１と、負極２８の第２の集電体３２と導通接続され
た内管２４の第２の円筒部材２３とをそれぞれ正極端子
又は負極端子として外部に出力し得るようになされてい
る。

【００１８】このため第１及び第２のセパレータ２５、
２７においては、幅及び長さが正極２６及び負極２８の
重なり合う部分よりも僅かに大きい程度に選定されてお
り、かくして電極部２９が内管２４に巻き付けられた状
態において、正極２６の正極合剤スラリー３１の未塗布
部分２８Ａ同士間、当該未塗布部分２８Ａ及び内管２４
の第１の円筒部材２１間、負極２８の負極合剤スラリー
３３の未塗布部分２８Ａ同士間、及び当該未塗布部分２
８Ａ及び内管２４の第２の円筒部材２３間の接合をそれ
ぞれ邪魔することなく正極２６及び負極２８間を確実に
絶縁し得るようになされている。

【００１９】この実施例の場合、絶縁部材２２は、特に
図２からも明らかなように、第１及び第２の円筒部材２
１、２３と外径が等しい円板部２２Ａの一面及び他面側
に、それぞれ第１又は第２の円筒部材２１、２３の内径
と外径の等しい円柱部２２Ｂ、２２Ｃが同軸に突出形成
されることにより形成されている。これによりこの電池
装置２０においては、製造時、絶縁部材２２の各円柱部
２２Ｂ、２２Ｃに第１又は第２の円筒部材２１、２３を
それぞれ嵌め込むことによつて、絶縁部材２２により第
１及び第２の円筒部材２１、２３を同軸に保持した状態
に容易に組み立て得るようになされている。

【００２０】またこの実施例の場合、正極２６の正極合
剤スラリー３１としては、正極活物質としてのＬi Ｃo
Ｏ₂９１重量部に導電剤としてのグラフアイト６重量部
と、結着剤としてのポリフツ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
３重量部とをそれぞれ混合し、これをＮ−メチルピロリ
ドンに分散させてスラリー（ペースト状）にしたものが
用いられており、また負極２８の負極合剤スラリー３３
としては、負極活物質としてのピツチコークス９０重量
部に結着剤としてのポリフツ化ビニリデン１０重量部を
混合し、これをＮ−メチルピロリドンに分散させてスラ
リーにしたものが用いられている。また非水電解液とし
ては、プロプレンカーボネートと、１，２−ジメトキシ
エタンとの等容量混合溶媒中にＬi ＰＦ₆を１モル／リ
ツトルの割合で溶解したものが用いられている。

【００２１】以上の構成において、この電池装置２０で
は、放電時、正極２６及び負極２８において放電反応が
生じることにより電極部２９に生じた電流を、正極２６
の第１の集電体３０と導電接続された内管２４の第１の
円筒部材２１と、負極２８の第２の集電体３２と導通接
続された内管２４の第２の円筒部材２３とをそれぞれ正
極端子又は負極端子として外部に出力する。

【００２２】従つてこの電池装置２０では、正極２６及
び負極２８を流れる電流の電気経路が短く（最大で正極
２６又は負極２８の幅程度）、その分例えば従来の電池
装置１（図５）のように正極１３（図５）の正極活物質
１２の未塗布部分１３及び負極１７の負極活物質１６の
未塗布部分１７Ａをそれぞれ正極１３及び負極１７の長
手方向の端部に設ける場合に比べて正極２６及び負極２
８の各電気経路における内部抵抗が小さい。従つてこの
電池装置２０では、正極２６及び負極２８を流れる電流
にほとんど電圧降下が生じることがなく、この結果電極
部２９において高い集電効率を得ることができる。

【００２３】実際上、例えば正極２６の長さＬ₁を300
〔cm〕とし、幅Ｌ₂を50〔cm〕とし、かつ正極２６の各
放電反応点から正極合剤スラリー３１の未塗布部分２８
Ａまでの電気経路が１本の直線上にあるものとすると、
この実施例のように正極合剤スラリー３１の未塗布部分
２６Ａが正極２６の幅方向の端部に設けられた場合の正
極２６の各放電反応点から正極合剤スラリー３１の未塗
布部分２６Ａまでの電気抵抗の最大値Ｒ１は、第１の集
電体３０の幅方向の一端部から他端部までの電気抵抗値
Ｒ_Aに等しく、これは正極２６の第１の集電体３０の材
質による抵抗係数をρ、電気経路の断面積をＳとして次
式

【数１】に、Ｌ₂＝50〔cm〕を代入した次式

【数２】により求めることができる。

【００２４】これに対して従来の電池装置１（図５）の
ように、正極１３の正極活物質１２の未塗布部分１３Ａ
が正極１３の長手方向の端部に設けられている場合に
は、正極１３の各放電反応点から正極活物質１２の未塗
布部分１３Ａまでの電気抵抗の最大値Ｒ_Bは、第１の集
電体１３の長手方向の中央部から端部までの電気抵抗値
Ｒ２に等しく、これは上述の場合と同じ条件で次式

【数３】にＬ₁＝300 〔cm〕を代入した次式

【数４】により求めることができる。

【００２５】従つて（２）式及び（４）式からも明らか
なように、本発明のように正極２６の正極合剤スラリー
３１の未塗布部分２６Ａ及び負極２８の負極合剤スラリ
ー３３の未塗布部分２８Ａをそれぞれ正極２６又は負極
２８の幅方向の端部に設けるようにすることによつて、
正極２６及び負極２８における電気抵抗の最大値を従来
に比べて1/3 にすることができ、その分正極２６及び負
極２８における集電効率を向上させ得ることができるこ
とが分かる。

【００２６】以上の構成によれば、正極２６の幅方向の
一端部に所定幅の正極合剤スラリー３１の未塗布部分２
６Ａを設けると共に、負極２８の幅方向の一端部に所定
幅の負極合剤スラリー３３の未塗布部分２８Ａを設け、
電極部２９に発生した電流をこれら正極２６の正極合剤
スラリー３１の未塗布部分２６Ａ及び負極２８の負極合
剤スラリー３３の未塗布部分２８Ａを介して電極部２９
の外部に出力するようにしたことにより、正極２６及び
負極２８の長さに関わりなく正極２６及び負極２８を流
れる電流の電圧降下をほぼ確実に防止することができ
る。かくするにつき電極部２９における集電効率を低下
させることなく正極２６及び負極２８の長さを長くする
ことができ、かくして放電電流値の高い、かつ電極部２
９における集電効率の良い電池装置を実現できる。

【００２７】なお上述の実施例においては、電極部２９
において発生した熱を外部に効率良く放出し得るように
することを目的として電極部２９を内管２４に巻回する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば電極部２９における発熱量が小さい場合には
内管２４を用いることなく、正極２６及び負極２８を絶
縁フイルムでなるセパレータを介して絶縁し、かつ重ね
合わた状態で長手方向に巻回するようにして電極部を形
成するようにしても良い。

【００２８】また上述の実施例においては、本発明を大
型の電池装置２０に適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、小型の電池装置に適用
することもできる。

【００２９】さらに上述の実施例においては、本発明を
リチウム電池装置に適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の電池装置
に適用することができる。

【００３０】さらに上述の実施例においては、正極２６
及び負極２８を第２のセパレータ２７を介して積層する
際、正極２６の正極合剤スラリー３１の未塗布部分２６
Ａと、負極２８の負極合剤スラリー３３の未塗布部分２
８Ａとがそれぞれ負極２８の幅方向の一端部又は正極２
６の幅方向の他端部とそれぞれ対向しないように幅方向
にずらした状態で重ね合わせるようにした場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、正極２６及び負極２
８を幅方向にずらさない状態で第２のセパレータ２７を
介して重ね合わせるようにしても良い。

【００３１】この場合、第１及び第２のセパレータ２
５、２７の幅を正極２６及び負極２８よりも僅かに大き
くするなどして正極２６及び負極２８間を確実に絶縁す
ると共に、正極２６の正極合剤スラリー３１の未塗布部
分２６Ａ及び内管２４の第１の円筒部材２１間の導通
と、負極２８の負極合剤スラリー３３の未塗布部分２８
Ａ及び内管２４の第２の円筒部材２３間の導通とをそれ
ぞれリード線等を用いてとるようにすれば良い。

【００３２】さらに上述の実施例においては、正極２６
の第１の集電体３０をアルミニウム箔で形成し、負極２
８の第２の集電体３２を銅箔で形成するようにした場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々
の材料を適用することができる。

【００３３】さらに上述の実施例においては、正極２６
の正極合剤スラリー３１の未塗布部分２６Ａを第１の集
電体３０の幅方向の一端部にのみ設けると共に、負極２
８の負極合剤スラリー３３の未塗布部分２８Ａを第２の
集電体３２の幅方向の他端部にのみ設けるようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、正極２６
及び負極２８間を確実に絶縁し得るようにするのであれ
ば、例えば正極２６の正極合剤スラリー３１の未塗布部
分２６Ａを第１の集電体３０の幅方向の両端部に設け、
及び又は負極２８の負極合剤スラリー３３の未塗布部分
２８Ａを第２の集電体３２の幅方向の両端部に設けるよ
うにしても良い。

【００３４】さらに上述の実施例においては、帯状の金
属箔でなる第１の集電体３０の両面に正極合剤スラリー
３１を塗布することにより正極２６を形成するようにし
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要
は、第１の集電体３０に正極活物質を塗布することによ
り正極を形成するのであれば、第１の集電体３０に塗布
する活物質の状態としてはスラリー状でなくても良い。
同様に上述の実施例においては、帯状の金属箔でなる第
２の集電体３２の両面に負極合剤スラリーを塗布するこ
とにより負極２８を形成するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、要は、第２の集電体３
２に負極活物質を塗布することにより負極を形成するの
であれば、第２の集電体３２に塗布する活物質の状態と
してはスラリー状でなくても良い。

【００３５】さらに上述の実施例においては、第１及び
第２のセパレータ２５、２７を微多孔性ポリプロピレン
フイルムから形成するようにした場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、第１及び第２のセパレータ
２５、２７の素材としては、この他種々の素材を適用で
きる。

【００３６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、帯状の第
１の集電体に第１の活物質を塗布することにより形成さ
れた正極と、帯状の第２の集電体に第２の活物質を塗布
することにより形成された負極とをセパレータを介して
長手方向に巻回するようにして電極が形成された電池装
置において、第１の活物質を第１の集電体にその幅方向
の一端部及び又は他端部を避けて塗布することにより正
極を形成すると共に、第２の活物質を第２の集電体にそ
の幅方向の一端部及び又は他端部を避けて塗布すること
により負極を形成し、電極において発生した電流を正極
の第１の活物質の未塗布部分と、負極の第２の活物質の
未塗布部分とを介して電極から出力するようにしたこと
により、電極において発生した電流を正極及び負極の長
さに関わりなく安定して出力することができ、かくして
放電電流値の高い、かつ電極における集電効率の良い電
池装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による電池装置の構成を断面をとつて示
す斜視図である。

【図２】実施例による電池装置の構成を示す断面図であ
る。

【図３】実施例による電池装置の電極部の構成を示す略
線図である。

【図４】実施例による電池装置の電極部の構成を示す断
面図である。

【図５】従来の電池装置の構成を断面をとつて示す斜視
図である。

【図６】従来の電池装置の電極部の構成を示す略線図で
ある。

【図７】従来の電池装置の電極部の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２０……電池装置、２１、２３……円筒部材、２２……
絶縁部材、２４……内管、２５、２７……セパレータ、
２６……正極、２６Ａ、２８Ａ……未塗布部分、２８…
…負極、２９……電極部、３０、３２……集電体、３１
……正極合剤スラリー、３３……負極合剤スラリー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔でなる帯状の第１の集電体に、当該
第１の集電体の幅方向の一端部及び又は他端部を避けて
所定の第１の活物質が塗布されることにより形成された
正極と、金属箔でなる帯状の第２の集電体に、当該第２の集電体
の幅方向の一端部及び又は他端部を避けて所定の第２の
活物質が塗布されることにより形成された負極と、上記正極及び上記負極間を絶縁する帯状のセパレータと
を具え、上記正極及び上記負極を上記セパレータを介し
て絶縁し、かつ重ね合わせた状態で巻回することにより
電極が形成されると共に、当該電極において発生した電
流を上記正極の上記第１の活物質の未塗布部分と、上記
負極の上記第２の活物質の未塗布部分とを介して上記電
極から出力するようにしたことを特徴とする電池装置。
【請求項２】上記正極の上記第１の活物質の未塗布部分
は、上記第１の集電体の上記幅方向の一端部に設けられ
ると共に、上記負極の上記第２の活物質の未塗布部分
は、上記第１の集電体の幅方向の他端部と対応する上記
第２の集電体の幅方向の他端部に設けられており、上記
正極の上記第１の活物質の未塗布部分と、上記負極の上
記第２の活物質の未塗布部分とがそれぞれ上記負極の幅
方向の一端部又は上記正極の幅方向の他端部と対向しな
いように幅方向１２のずらした状態で上記正極及び上記
負極が上記セパレータを介して重ね合わされたことを特
徴とする請求項１に記載の電池装置。
【請求項３】導電材からなる外径の等しい第１及び第２
の円筒部材を絶縁部材を介して同軸に連結することによ
り形成され、上記正極及び上記負極が上記セパレータを
介して絶縁され、かつ重ね合わされた状態で巻き付けら
れた内管を具え、上記正極の上記第１の活物質の未塗布部分が上記内管の
上記第１の円筒部材に電気的かつ物理的に接続されると
共に、上記負極の上記第２の活物質の未塗布部分が上記
内管の上記第２の円筒部材に電気的かつ物理的に接続さ
れたことを特徴とする請求項２に記載の電池装置。