JPH10125347A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH10125347A
JPH10125347A JP8274606A JP27460696A JPH10125347A JP H10125347 A JPH10125347 A JP H10125347A JP 8274606 A JP8274606 A JP 8274606A JP 27460696 A JP27460696 A JP 27460696A JP H10125347 A JPH10125347 A JP H10125347A
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JP
Japan
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secondary battery
electrolyte secondary
aqueous electrolyte
electrode
spacer
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JP8274606A
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English (en)
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Junichi Shigetomi
潤一 重富
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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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
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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】 従来の非水電解液二次電池における電極素子
のがたつきを、厚みの異なるスペーサを何種類も用意す
ることなく改良し、振動や衝撃に対する耐久性や製品の
生産性を向上した非水電解液二次電池を提供することで
ある。 【解決手段】 本発明の非水電解液二次電池は、電極素
子4の巻芯1と、巻芯1の挿入された極柱6の根元に発
生するすき間を防ぐ、弾性体からなるスペーサ100が
電池組み立て時に挿入されている。これにより、電極素
子4と極柱6との間のすき間が発生しなくなり、振動や
衝撃による電極素子4の移動を防ぐことができ、振動や
衝撃による電池障害の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば1セル当た
り10Ah以上の大容量非水電解液二次電池に関し、更
に詳しくは、電極素子と、電極素子の係止部間に弾性体
などのスペーサを挿入することにより、振動や衝撃等に
対する電池の耐久性を向上した非水電解液二次電池に関
するものである。
【0002】近年の電子技術の進歩により電子機器の高
性能化が進み、それに伴い電子機器に使用される電池の
高エネルギー密度化の要求が高まっている。従来、これ
らの電子機器に使用される二次電池としてはニッケルカ
ドミウム電池やニッケル水素電池などがあり、これらの
電池は放電電位が低くエネルギー密度が充分でないた
め、上述した要求には応えられていないのが実情であ
る。
【0003】最近、これらの要求を満たす二次電池とし
て、非水電解液二次電池に属するリチウムイオン二次電
池(以下、総括して「非水電解液二次電池」と記す)が
実用化されるようになった。この非水電解液二次電池は
体積当たりの容量密度が高く、ニッケルカドミウム電池
やニッケル水素電池に比して約3倍の高電圧を有し、電
池内のリチウムがイオン状態で存在するため高い安全性
を備えている。
【0004】一方、これら非水電解液二次電池の容量ア
ップや特性改善が一段と進み、電気自動車(EV)など
の動力源としても用いられるようになった。非水電解液
二次電池を電気自動車用二次電池として用いる場合、1
セル当たりの電池容量の高い大容量二次電池を複数個直
列または並列に繋ぎ合わせて使用するのが一般的であ
る。
【0005】図1は本発明に係わる非水電解液二次電池
のセル内部を示す概略断面図である。図における非水電
解液二次電池は、ポリプロピレンPPまたはポリエチレ
ンPE製の巻芯(外形φ17内径φ14長さ354)1
に、シート状を成し、正極リード2aを備えた正極2
と、同じくシート状を成し、負極リード3aを備えた負
極3とを、例えば厚さ38μmで353×7600mm
の幅にカットした微多孔性ポリプロピレンフィルムのセ
パレータ(図示省略)を介して巻き込んで渦巻き状の電
極素子4を形成し、その電極素子4を電池容器5に内挿
した構造となっている。なお、正極リード2aおよび負
極リード3aは、電極素子4として巻き取る前に幅10
mm、長さ30mm、ピッチ15mmおきに短冊状にカ
ットして形成し、各々リードが集まるように巻き取られ
ている。
【0006】従来の非水電解液二次電池における電極素
子4の支持方法は、図2の従来の電極素子の支持方法を
示す拡大断面図に示す如く支持される。すなわち、電極
素子4は、極柱6に設けられた突起部6aを、電極素子
4の中心である管状の巻芯1に挿入することにより支持
される。
【0007】一例として、電極素子4として巻取り後の
正極リード2aは図2のように束ねられ、純Al製の正
極用の極柱6(図示を省略した負極用の極柱は純銅)に
押さえ金具(図示省略)で挟んでレーザ溶接される。正
極リード2aを溶接された極柱6は、絶縁カラー7、セ
ラミック突き当て8、リング9およびキャップ(天板)
10を組み込んでセラミックワッシャ11を介してナッ
ト12締めされた後、キャップ(天板)10がステンレ
ス製(SUS304)の電池容器5にレーザ溶接(図2
A部参照)される。
【0008】かかる構成の電池容器5に、LiPF6
1モル/lの割合で溶解して形成した電解液をキャップ
(天板)10に設けた注入口(図示省略)より注入して
非水電解液二次電池が形成される。
【0009】しかしながら、電極素子4の巻芯1と、巻
芯1の挿入された極柱6の根元には、各々の部品の公差
によってすき間Bが発生している。このすき間Bを埋め
るためのスペーサを単純に設けることもできるが、すき
間Bの大きさは電池によって個々に異なるため、厚みの
異なるスペーサを何種類も用意する必要がある。
【0010】極柱6とキャップ(天板)10は付き当て
によって強固に固定されているため、電池に強い衝撃や
振動が与えられると、すき間Bの存在によって電池容器
5内の電極素子4が移動し、電池内部にリード断線やシ
ョート等の様々な障害を生じることになる。部品公差が
小さいほど、電極素子4の移動量は小さくなり電池に与
える障害も小さくなるが、実際には部品公差をゼロとす
ることは不可能であり、強い振動や衝撃が与えられた場
合の電池の障害が懸念される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる観点に
鑑みてなされたもので、その課題は、従来の非水電解液
二次電池における電極素子のがたつきを、厚みの異なる
スペーサを何種類も用意することなく改良し、振動や衝
撃に対する耐久性や製品の生産性を向上した非水電解液
二次電池を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極と、負極
とをセパレータを介して積層して積層電極体を形成する
非水電解液二次電池において、積層電極体と、積層電極
体を係止する係止部材との間に、積層電極体および係止
部材のすき間を充填する弾性体などで形成されるスペー
サを嵌入したことを特徴とする。
【0013】本発明の非水電解液二次電池の具体的構成
は、巻芯に、正極と、負極とをセパレータを介して巻着
して電極素子を形成すると共に、電極素子を電池容器に
内挿し、電極素子を電池容器に接続された極柱によって
係止する非水電解液二次電池であって、電極素子と、極
柱との間に、電極素子および極柱のすき間を充填する弾
性体などで形成されるスペーサを挿入したことを特徴と
する。
【0014】本発明の非水電解液二次電池では、電極素
子と、極柱との間に、それらのすき間を充填するスペー
サ(ゴムなどの弾性体)を挿入したため、電極素子と極
柱間のすき間を無くすことができ、振動や衝撃による電
極素子の移動を防ぎ、電池に障害が起こるのを防止でき
る。また、スペーサをゴムなどの弾性体で形成するよう
にしたため、電極素子と極柱間のすき間の大きさのばら
つきに対する自由度が大きくなり、1種類のスペーサで
全ての電池に対応することができる。万が一規格を外れ
るすき間が発生したとしても、そのすき間に対して準備
するスペーサの種類を大幅に削減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して詳細に説明する。
【0016】先ず、本発明に係わる非水電解液二次電池
のセル内部を示す図1を参照して、本発明の非水電解液
二次電池の内部構成を工程順に説明する。
【0017】本発明の非水電解液二次電池を作成するに
あたり、先ず、出発原料として石油ピッチを用い、これ
を焼成して粗粒状のピッチコークスを得る。この粗粒状
のピッチコークスを粉砕して得られた平均粒径20μm
の炭素を90重量部とし、結着剤としてフッ化ビニルデ
ン樹脂を10重量として負極合剤を調合する。この負極
合剤を溶剤であるN−メチルピロリドンに分散させてス
ラリー状とし、厚さ10μmの銅箔の集電体の両面に塗
布することにより、厚さ180μmの電極原板を作製
し、この電極原板の一部に負極のリード部となる未塗布
部を残して、(348+未塗布部35)×6940mm
にカットして負極3を得る。
【0018】正極2は平均粒径15μmのLiCoO2
粉末を91重量部とし、導電材としてグラファイトを6
重量部とし、結着材としてフッ化ビニリデン樹脂を3重
量部とし、これらをN−メチルピロリドンに分散したス
ラリーを、アルミ箔の集電体の両面に塗布することによ
り、厚さ150μmの電極原板を作製し、この電極原板
の一部に正極のリード部となる未塗布部を残して、(3
44+未塗布部35)×7150mmにカットして形成
される。
【0019】図示を省略したセパレータは、厚さ38μ
mで353×7600mmの幅にカットされ形成され微
小な孔が形成されているポリエチレンのシートである。
【0020】これら正極2、セパレータ(図示省略)、
負極3は、正極2−セパレータ−負極3の順で積層さ
れ、ポリプロピレンPPまたはポリエチレンPEの巻芯
1に巻かれて電極素子4となされる。未塗布部は巻取り
前に幅10mm、長さ30mm、ピッチ15mmおきに
短冊状にカットして正極リード2aおよび負極リード3
aとなされる。以下の構成は従来技術と同様であり、重
複するため省略する。
【0021】次に、図3を参照して本発明の非水電解液
二次電池における電極素子の支持方法を説明する。図3
は本発明の電極素子の支持方法を示す拡大断面図であ
る。
【0022】本発明の非水電解液二次電池の特徴事項と
して、電極素子4の巻芯1と、巻芯1の挿入された極柱
6の根元には、すき間B(図2参照)の発生を防ぐ弾性
体からなるスペーサ100が電池組み立て時に挿入され
ている。このスペーサ100はリング状または円盤状で
あり、スペーサ100の内径は、一例として巻芯1の内
径以上であり、外径は巻芯1の外径以上であって、スペ
ーサ100の厚みは巻芯1、極柱6および電池容器5等
の各部品の最大公差の和以上である。なお、巻芯1の外
径は図3に示すものよりも大きい場合も想定されるた
め、スペーサ100の外径は、巻芯1の外径未満である
こともある。
【0023】本発明のスペーサ100には、一例として
シリコーンゴム、ブタシアンゴムおよびフッ素系ゴムな
どの各種高分子弾性体(elastmer)を用いることができる
が、電解液に対する耐久性を有する材料、または耐久性
を高めるための表面処理が施されているものでなくては
ならない。なお、本発明はこれら弾性体の種類に何ら限
定されるものではない。
【0024】このように本発明によれば、電極素子4の
巻芯1と極柱6との間にスペーサ100を挿入すること
により、電極素子と極柱間のすき間を無くすことがで
き、振動や衝撃による電極素子の移動を防ぎ、電池に障
害が起こるのを防止できる。
【0025】以上本発明の好適な実施の形態例につき詳
細な説明を加えたが、本発明はこの実施の形態例以外に
も各種実施態様が可能である。例えば、実施の形態例と
して円筒型非水電解液二次電池を用いて説明したが、角
型、偏平型電池にも本発明を適用することが可能であ
る。また、非水電解液二次電池に限らずこれに属するリ
チウムイオン二次電池に適用しても同様の効果が得られ
ることは論を待たない。
【0026】
【発明の効果】本発明の非水電解液二次電池によれば、
電極素子と、それを係止する係止部材(極柱等)との間
に弾性体などのスペーサを挿入して構成したため、電極
素子と極柱間のすき間を無くすことができ、振動や衝撃
による電極素子の移動を防ぎ、電池に障害が起こるのを
防止することが可能となる。また、電極素子と極柱間に
弾性体などからなるスペーサを挿入することにより、す
き間の大きさのばらつきに対する自由度が大きくなり、
1種類のスペーサで全ての電池に対応することができ、
非水電解液二次電池製品の生産性向上に寄与することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる非水電解液二次電池のセル内
部を示す概略断面図である。
【図2】 従来の電極素子の支持方法を示す拡大断面図
である。
【図3】 本発明の電極素子の支持方法を示す拡大断面
図である。
【符号の説明】
1……巻芯、2……正極、3……負極、4……電極素
子、5……電池容器、6……極柱、7……絶縁カラー、
8……セラミック突き当て、9……リング、10……キ
ャップ(天板)、11……セラミックワッシャ、12…
…ナット、100……スペーサ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極と、負極とをセパレータを介して積
    層して積層電極体を形成する非水電解液二次電池におい
    て、 前記積層電極体と、前記積層電極体を係止する係止部材
    との間に、前記積層電極体および前記係止部材のすき間
    を充填するスペーサを嵌入したことを特徴とする非水電
    解液二次電池。
  2. 【請求項2】 前記スペーサは、弾性体で形成されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。
  3. 【請求項3】 前記非水電解液二次電池は、1セル当た
    りの電池容量10Ah以上の大容量二次電池であること
    を特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。
  4. 【請求項4】 前記非水電解液二次電池は、正極、セパ
    レータおよび負極とを、渦巻状に積層した円筒型電池で
    あることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか
    1項に記載の非水電解液二次電池。
  5. 【請求項5】 前記非水電解液二次電池は、正極、セパ
    レータおよび負極とを、N段積層した角型または偏平型
    電池であることを特徴とする請求項1ないし請求項3の
    何れか1項に記載の非水電解液二次電池。
  6. 【請求項6】 巻芯に、正極と、負極とをセパレータを
    介して巻着して電極素子を形成すると共に、前記電極素
    子を電池容器に内挿し、前記電極素子を前記電池容器に
    接続された極柱によって係止する非水電解液二次電池で
    あって、 前記電極素子と、前記極柱との間に、前記電極素子およ
    び前記極柱のすき間を充填するスペーサを挿入したこと
    を特徴とする非水電解液二次電池。
  7. 【請求項7】 前記スペーサは、弾性体で形成されるこ
    とを特徴とする請求項6に記載の非水電解液二次電池。
  8. 【請求項8】 前記スペーサの平面形状は、リング状ま
    たは円盤状であり、内径は前記極柱に設けられた突起部
    の外径以上、前記巻芯の外径未満であり、外径は前記巻
    芯の外径以上であることを特徴とする請求項7に記載の
    非水電解液二次電池。
  9. 【請求項9】 前記スペーサの厚さは、前記極柱、前記
    巻芯および前記電池容器の最大公差の和以上であること
    を特徴とする請求項7に記載の非水電解液二次電池。
  10. 【請求項10】 前記非水電解液二次電池は、1セル当
    たりの電池容量10Ah以上の大容量二次電池であるこ
    とを特徴とする請求項6に記載の非水電解液二次電池。
  11. 【請求項11】 前記非水電解液二次電池は、リチウム
    イオン二次電池であることを特徴とする請求項1ないし
    請求項10の何れか1項に記載の非水電解液二次電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103387160A (zh) * 2012-05-11 2013-11-13 Tdk株式会社 隔离物卷绕芯以及具备其的卷型物

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