JPH0963639A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH0963639A
JPH0963639A JP7220568A JP22056895A JPH0963639A JP H0963639 A JPH0963639 A JP H0963639A JP 7220568 A JP7220568 A JP 7220568A JP 22056895 A JP22056895 A JP 22056895A JP H0963639 A JPH0963639 A JP H0963639A
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JP
Japan
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rail
terminal
shaped
bag
electrolytic solution
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JP7220568A
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English (en)
Inventor
Yukio Noda
幸夫 野田
Nobuhiro Fujiwara
信浩 藤原
Yasuo Yukita
康夫 雪田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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
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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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極体の端子と袋状電解液槽のフィルムとの
間のシール性を高めることができ、電解液の漏れを防止
し放電容量の劣化を小さくすることができる非水電解液
二次電池を提供する。 【解決手段】 袋状電解液層27は、電極体を内包し電
極体の端子7、8を外部に露出する端子取り出し部28
を有する。レール3は、端子取り出し部28の一方の面
に接し凹溝を有する。棒状体4は、端子取り出し部28
の他方の面に接し取り出し部28をレール3の凹溝の内
面との間に挟む。固定手段5、6は、レール3と棒状体
4とを互いに対向する方向に圧力をかけるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば無停電電
源、電動二輪車などの電源機器および輸送機器に使用さ
れる、高エネルギー密度、長寿命であることが要求され
る電池に使用して好適な非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、無停電電
源、電動二輪車などの電源機器および輸送機器の高性能
化、小型化が進み、これらの機器に使用される二次電池
も高エネルギー密度であることが要求されるようになっ
ている。
【0003】従来、これらの機器に使用される二次電池
としては、ニッケル・カドミウム電池や鉛電池等があっ
たが、これらの電池はエネルギー密度が低く、自己放電
性があり、また充電・放電のサイクルによる放電容量の
劣化も大きかった。
【0004】そこで最近、高エネルギー密度を有し、自
己放電も少なく、かつ、サイクル特性に優れている電池
として、リチウムやリチウム合金もしくは炭素材料のよ
うなリチウムイオンをドープ及び脱ドープ可能な物質を
負極として用い、また正極にリチウムコバルト複合酸化
物等のリチウム複合酸化物を使用する非水電解液二次電
池であるリチウムイオン二次電池が発明された。
【0005】このリチウムイオン二次電池の構造は、図
12に示すように平板状の電極を巻回してなる渦巻き状
の電極体12を円筒状の金属性深絞りケース13に収納
した構造、又は電極を積層してなる平型状の電極体を角
状の金属性深絞りケースに収納した構造のものが殆どで
あった。この構造の電池11では、ケース13の強度、
放熱性等は良いが、製造上の制約からケース13は極薄
にすることができず重量が大きいという難点があった。
【0006】プラスチックを成型したケースも使用され
ているが、リチウムイオン電池の場合は、特にケースの
ガス及び水分の不透過性が要求され、通常のプラスチッ
クではケースを相当に厚くする必要があり、体積効率が
悪く、更に充放電時の放熱性が悪いという問題があっ
た。
【0007】又、最も薄肉、軽量な電解液槽として図1
4のようなアルミニウム等の金属箔の片面、又は両面に
樹脂をコーティングしたフィルム2を使用し、ヒートシ
ールにより袋状にした、図13のような電池14が提案
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアルミニウム等の金属箔の片面、又は両面に樹
脂をコーティングしたフィルム2を使用しヒートシール
により袋状にした、図13のような電池14では、この
フィルム2の内側は電解液に触れるため、電解液と反応
しないポリプロピレン、ポリエチレン、テフロンなどを
使用していた。
【0009】このフィルム2自体は、ガス及び水分の不
透過性が良いが、前記の樹脂類は金属とヒートシールで
は接着しにくいため、端子の金属とフィルム2の樹脂間
の接着が難しく、密閉性が悪くなり、電解液が漏れた
り、水分が侵入したりすることにより、放電容量の低
下、特に充電・放電サイクル経過に伴う劣化の原因にな
るという問題があった。
【0010】また、これを解決するため、フィルムに端
子が挿入される穴を設け、穴の外周にシール用の樹脂製
のワッシャーをヒートシールしたものを電池ケースとし
て用い、シール材を介して端子をワッシャーに通して、
端子とナットにあるねじ山で固定し、端子とフィルムが
一体になったケースを用いた、袋状電池も発明された
が、端子周辺部分が大きく構造が複雑なので大型大容量
の電池に適した電池構造であって、小型、中型電池に使
用した場合、端子部分がかさばるという問題があった。
【0011】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、電極体の端子と袋状電解液槽のフィルムと
の間のシール性を高めることができ、電解液の漏れを防
止し、放電容量の劣化を小さくすることができる非水電
解液二次電池を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液二次
電池は、端子を有し電解液を含浸した電極体と、電極体
を内包し電極体の端子を外部に露出する端子取り出し部
を有する袋状電解液槽と、端子取り出し部の一方の面に
接し凹溝を有するレールと、端子取り出し部の他方の面
に接し取り出し部を上記凹溝の内面との間に挟む棒状体
と、レールと棒状体とを互いに対向する方向に圧力をか
ける固定手段とを有するものである。
【0013】また、本発明の非水電解液二次電池は、端
子を有し電解液を含浸した電極体と、電極体を内包し電
極体の端子を外部に露出する端子取り出し部を有する袋
状電解液槽と、端子取り出し部の一方の面に接し凹溝を
有する第1のレールと、端子取り出し部の他方の面に接
しその凸部の外面と凹溝の内面との間に、取り出し部を
挟む第2のレールと、第1のレールと第2のレールとを
互いに対向する方向に圧力をかける固定手段とを有する
ものである。
【0014】また、本発明の非水電解液二次電池によれ
ば、端子取り出し部の一方の面に接し凹溝を有するレー
ルと、端子取り出し部の他方の面に接し取り出し部を凹
溝の内面との間に挟む棒状体と、レールと棒状体とを互
いに対向する方向に圧力をかける固定手段とを有するこ
とにより、電極体の端子と袋状電解液槽のフィルムとの
間のシール性を高めることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明非水電解液二次電池
の一実施例について図1〜図6を参照しながら説明す
る。
【0016】まず、本実施例に用いた電極、すなわち正
極電極および負極電極の製造方法について説明する。
【0017】図3は、本実施例に用いた正極電極を示し
たものである。正極電極22は、平均粒径15μmのL
iCo2 粉末を91重量%、導電剤としてグラファイト
6重量%、結着剤としてフッ化ビニリデン樹脂3重量%
を、N−メチルピロリドンに分散し、厚さ20μmのア
ルミニウム箔集電体の両面に塗布して乾燥させた後、プ
レスして厚さ150μmの電極原板を作製し、これを図
3のように未塗布のリード部23が幅30mm、長さ2
6mm、塗布部24が107mm×265mmになるよ
うにカットして作製した。
【0018】図4は、本実施例に用いた負極電極を示し
たものである。まず、不活性ガス気流中で焼成した後粉
砕して得られた平均粒径20μmの炭素90重量%と、
結着材としてフッ化ビニリデン樹脂10重量%とを、N
−メチルピロリドンに分散させた。得られたスラリーを
厚さ10μmの銅箔の集電体の両面に塗布し、乾燥させ
た後プレスして厚さ180μmの電極原板を作製した。
次に、図4の様に未塗布のリード部が幅30mm、長さ
24mm、塗布部が109mm×270mmになるよう
にカットして負極電極25を作製した。
【0019】次に、本実施例で用いた電極体の製造方法
について説明する。上述で作成した負極電極25が10
枚、正極電極22が11枚、間に図5のような厚さ25
μm、112mm×273mmの微多孔性ポリエチレン
フィルムによるセパレータ26を介して、正負極間の各
リード部がセパレータ26の112mmの辺の片側から
出る様に負極電極25、セパレータ26、正極電極2
2、セパレータ26の順に繰り返して積層し、外周に粘
着テープを巻いて固定し積層電極体9とした(図2参
照)。電極体9の厚さは約5mm、理論容量は約10A
hである。
【0020】最大負荷(10A放電)に対しても温度上
昇がなく、また隙間ができないようにするため、正極端
子7は幅30mm、長さ60mm、厚さ0.03mmの
アルミニウム箔を使用し、負極端子8は幅30mm、長
さ60mm、厚さ0.02mmの銅箔を使用した。積層
された電極のリード部23と端子用金属箔7、8を重
ね、端子用金属箔7、8または23の破れを防止するた
め6mm×30mm×0.5mmの端子用金属箔と同じ
材料の金属板で挟み、抵抗スポット溶接した(図2の溶
接部10)。
【0021】次に、プロピレンカーボネート、ジエチル
カーボネートの混合溶媒の中に、LiPF6 を1モル/
lの割合で溶解した電解液の入った密閉容器の中に上記
電極体9を浸し、加圧、減圧を繰り返すことにより、充
分電解液を含浸させた。
【0022】次に、袋状電解液槽の製造方法について説
明する。袋状電解液槽27としては、図6のように、金
属箔20としてアルミニウム箔(9μm)の表面に樹脂
層21としてポリプロピレンを60μm、反対面に樹脂
層19としてポリエチレンテレフタレートを12μmコ
ーティングしたフィルム2を縦260mm、横334m
mの長方形に切り出し、2つの334mmの辺が重なる
ように折曲げ、できた130mmの辺の一方を幅10m
mヒートシールして、電極体9が収納出来る半袋を作製
した。なお、ヒートシールの条件は温度200℃、圧力
2kgf/cm2 、時間2秒で行なった。以下において
も同じ条件である。
【0023】次に、本実施例に用いた袋状電池の製造方
法について説明する。上述した電解液の含浸された電極
を、前記ラミネートフィルム2に挟み、開いている2辺
のうち端子7、8の取り出し部でない1辺を幅10mm
ヒートシールし、袋内のガスを真空引きしながら端子取
り出し部28を幅10mmヒートシールしてフィルム2
同士を溶着させた。さらに、図1および図2に示すよう
に、前記端子取り出し部28のヒートシール部を1辺が
4mmで谷の角度が90度のV字谷を持つレール3と径
4mmの丸棒4で挟み、同じく1辺が4mmで谷の角度
が90度のV字谷を持つ止め金具5で押さえ、M4のね
じ6で4ヶ所を締め付けることによって端子7、8の金
属箔とフィルム2を密着させることにより電解液槽のシ
ール性を確保し、袋状電池1を完成した。
【0024】完成した袋状電池1を10Aの定電流で充
電し、電圧が4.2Vに到達後は定電圧充電で0.1A
まで初充電し、1C(10A)で定電流放電した結果、
設計どおりの10Ahの容量が得られ、また電解液の漏
液などの問題もなかった。
【0025】また、密閉性の実験のため上記袋状電池1
の作成過程において真空引きをせず、約300cm3
空気を入れてヒートシールし、完成させた電池1の袋に
500hPaの圧力をかけても空気の抜けは観察されな
かった。したがって、シール性が高く、水分の侵入もな
いので充電・放電のサイクルによる容量の低下を小さく
することができる。
【0026】なお、本発明で使用するフィルム2の厚さ
や材質、電極体9の形状、並びに、電解液の注入方法に
ついては、本実施例で示したものに限定されるものでは
なく、一般的に使用されるものも、当然使用出来ること
はもちろんである。
【0027】以上のことから、本例によれば、電解液の
含浸された電極体9を、長方形のラミネートフィルム2
を二つ折りにし、折り目と隣り合う一辺をヒートシール
したものに挟み、残りの2辺のうち端子7、8の取り出
し部でない1辺をヒートシールし、袋内のガスを真空引
きをしながら端子取り出し部28をヒートシールした
後、さらに前記端子取り出し部のヒートシール部を辺が
4mmのV字谷を持つレール3と径4mmの丸棒4で挟
み、同じく4mmのV字谷を持つ止め金具5で押さえ、
締め付けることによってシール性を高めることができ、
電解液の漏液を防止し、放電容量の劣化を小さくするこ
とができる。
【0028】次に、本発明非水電解液二次電池の他の実
施例について図7〜図11を参照しながら説明する。図
7〜9は、端子7、8とフィルム2間の締め付け方法に
ついて、上述した実施例における締め付け方法と他の締
め付け方法の例を示したものである。上述した実施例で
は、図7の1aに示すように、レール3、丸棒4、およ
び止め金具5を用いた。このような、レール3、丸棒
4、および止め金具5に限定されるものではなく、図7
の2aの様なV字溝をもつレール3と半円突起の断面を
持つレール15、図8の1aの様な四角型溝を持つレー
ル3と半円突起の断面を持つレール15、図8の2aの
様なV字溝をもつレール3とV字突起の断面を持つレー
ル15、図9の1aの様なV字溝をもつレール3と四角
型突起の断面を持つレール15、図9の2aの様な半円
溝をもつレール3と四角型突起の断面を持つレール15
の組み合わせでもよく、また図7の1aおよび2a、図
8の1aおよび2a、また図9の1aおよび2aの各々
を、軽量化、低コスト化のため、図7の1bおよび2
b、図8の1bおよび2b、また図9の1bおよび2b
のように板をプレスした製法の物でもよい。
【0029】要は、溝または山の断面形状を持ち、フィ
ルム2のヒートシール部を直線状に締め付ける部分を持
つ2本のレール、又はレールと棒によって挟む機械的圧
着によって密閉する様にすればよい。
【0030】また、締め付けは、上述した実施例(図1
0の1)のねじ6による方法に限定されるものではな
い。すなわち、図10の2の様な熔接による方法でもよ
い。また、図11の1aのようにアルミニウム、銅、ス
テンレスなどでできた円筒形のスリーブを被せて、図1
1の1bのようにかしめる方法でもよい。さらに、図1
1の2の様な接着による方法でもよい。要は、下側のレ
ール3と、上側の棒4またはレール15との間に端子の
ヒートシール部を挟み、レールの両端部分で下側のレー
ル3と、上側の棒4またはレール15を締め付けるよう
にすればよい。
【0031】以上のことから、本例によれば、端子取り
出し部のヒートシール部を溝または山の断面形状を持
ち、直線状に締め付ける部分を持つ2本のレールまたは
レールと棒によって締め付けることによって、上述の実
施例と同様に、電解液槽のシール性を高めることがで
き、電解液の漏液を防止し、放電容量の劣化を小さくす
ることができる。
【0032】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得
ることはもちろんである。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極体の端子と袋状電解液槽のフィルムとの間のシール
性を高めることができ、電解液の漏れを防止し、放電容
量の劣化を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す平面図である。
【図2】図1例のa−a’断面図である。
【図3】正極電極の構成を示す平面図である。
【図4】負極電極の構成を示す平面図である。
【図5】セパレータの構成を示す平面図である。
【図6】ラミネートフィルムの構成を示す断面図であ
る。
【図7】端子とフィルム間の締め付け方法の例を示す側
面図である。
【図8】端子とフィルム間の締め付け方法の例を示す側
面図である。
【図9】端子とフィルム間の締め付け方法の例を示す側
面図である。
【図10】レールの締め付け方法の例を示す断面図およ
び側面図である。
【図11】レールの締め付け方法の例を示す側面図であ
る。
【図12】従来の電池の例を示す構成図である。
【図13】従来の電池の例を示す構成図である。
【図14】ラミネートフィルムの構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 袋状電池 2 フィルム 3 レール 4 丸棒 5 止め金具 6 ねじ 7、8 端子 9 電極体 10 溶接部 11、14 電池 12 電極体 13 ケース 15 レール 16 スリーブ 17 溶接部 18 接着部 19、21 樹脂層 20 金属箔 22 正極電極 23 リード部 24 塗布部 25 負極電極 26 セパレータ 27 袋状電解液槽 28 端子取り出し部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端子を有し、電解液を含浸した電極体
    と、 上記電極体を内包し、上記電極体の端子を外部に露出す
    る端子取り出し部を有する袋状電解液槽と、 上記端子取り出し部の一方の面に接し、凹溝を有するレ
    ールと、 上記端子取り出し部の他方の面に接し、上記取り出し部
    を上記凹溝の内面との間に挟む棒状体と、 上記レールと上記棒状体とを互いに対向する方向に圧力
    をかける固定手段とを有することを特徴とする非水電解
    液二次電池。
  2. 【請求項2】 端子を有し、電解液を含浸した電極体
    と、 上記電極体を内包し、上記電極体の端子を外部に露出す
    る端子取り出し部を有する袋状電解液槽と、 上記端子取り出し部の一方の面に接し、凹溝を有する第
    1のレールと、 上記端子取り出し部の他方の面に接し、その凸部の外面
    と上記凹溝の内面との間に、上記取り出し部を挟む第2
    のレールと、 上記第1のレールと上記第2のレールとを互いに対向す
    る方向に圧力をかける固定手段とを有することを特徴と
    する非水電解液二次電池。
JP7220568A 1995-08-29 1995-08-29 非水電解液二次電池 Pending JPH0963639A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243991A (ja) * 2000-02-28 2001-09-07 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解液型電池装置及び電池パック
JP2011086608A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池及びその製造方法

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