JPH10134827A - 有機電解質電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池製造工程において、アルミニウム箔の切
れや剥離をなくし、容易にアルミニウムを電池内に組み
込むことができ、生産性に優れる有機電解質電池及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 セパレータ５を介して負極１と正極３と
を積層し電池缶内に収納するに際して、アルミニウム箔
６と微多孔性フィルム７とが接着されたセパレータ５を
所定のセパレータ形状に打ち抜き、アルミニウム箔６が
負極１と対向するようにセパレータ５を配置することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型化傾向のコー
ドレス機器等の電源等に用いられる有機電解質電池に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機電解質電池は、その特徴であ
る長寿命、高電圧、高エネルギー密度で、かつ軽量なこ
とから、電子手帳や電子計算機器等の小型コードレス機
器の発達に伴い、益々その需要が高まっている。

【０００３】一般に、この有機電解質電池は、負極活物
質にリチウム等の軽金属が用いられている。そのため、
この種の電池は、貯蔵中にこの負極活物質が、電池内に
存在する又は電池製造後外部より侵入する水分、或いは
有機電解液に溶出する正極活物質と反応して、負極活物
質表面に被膜を生成してしまう。このように、負極活物
質の表面に被膜が生成されると、負極の界面抵抗が高く
なって、容量保存性、閉路電圧特性等の電池特性が低下
するという問題が生じる。

【０００４】そこで、貯蔵時の電池特性の低下を回避す
るために、リチウム−アルミニウム合金を負極に用いる
有機電解質電池が提案されている。このリチウム−アル
ミニウム合金は、電池内の水分と反応してリチウムの被
膜形成を抑制し、リチウムの表面積を増大させる（粉末
化される）ことによって、貯蔵特性並びに閉路電圧特性
を向上させることができる。

【０００５】このリチウム−アルミニウム合金を負極に
用いた有機電解質電池は、図３に示すように、ディスク
状に一体に打ち抜かれたリチウム１１とアルミニウム１
２よりなる負極１３が負極カップ１４に収納されてい
る。また、ペレット状に成型してなる正極合剤１５が正
極缶１６内に収納されている。そして、微多孔性フィル
ムよりなるセパレータ１７を介してこれら負極１３と正
極合剤１５とが積層され、封口ガスケット１８を介して
負極カップ１４と正極缶１６とがかしめられて電池が密
封されている。

【０００６】具体的に、負極１３は、フープ状に巻取っ
たリチウム箔と、同じくフープ状に巻取ったアルミニウ
ム箔とを張り合わせ、これを同時に所定の円筒形のパン
チで同時にディスク状に打ち抜き、負極カップ１４に圧
着されて作製されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したリチウム−ア
ルミニウム合金を負極に用いた場合には、リチウムがリ
チウム−アルミニウム合金へと反応することによって、
負極活物質であるリチウムの電気容量が減少してしまう
という問題点があった。よって、用いるアルミニウム量
は、リチウム−アルミニウム合金がリチウム表面を覆う
量で十分であり、通常、用いられるアルミニウム箔の厚
さは数μｍ程度である。

【０００８】しかしながら、上述した製造工程では、こ
の厚さ数μｍのアルミニウム箔を単独で供給するため、
機械的強度の不足による切断が多発し非常に生産性が劣
る虞がある。また、負極カップに圧着後、粉末化された
リチウム−アルミニウム合金が風に舞う等して負極カッ
プから剥離し、規定量のリチウム−アルミニウム合金が
組み込まれないという製造不良が起きる虞がある。

【０００９】さらに、この場合、フープ状のリチウム箔
をディスク形状に打ち抜くことになるので、抜きしろ部
分が発生するが、このリチウム−アルミニウム合金化さ
れた抜きしろ部分を再利用することは困難である。

【００１０】このことから、棒状のリチウムを立方体に
切断し、負極カップに押し付けた後、ディスク状に成型
することも提案されている。しかし、この場合、アルミ
ニウムは、リチウムのような適度な柔らかさを有してお
らず、ディスク状に成型することは困難である。

【００１１】本発明は、上述のような問題点を解決する
ために提案されたものであり、電池製造工程において、
アルミニウム箔の切れや剥離をなくし、負極活物質の供
給方法に関わらず、容易にアルミニウムを電池内に組み
込むことができ、生産性に優れる有機電解質電池及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る有機電解質
電池は、負極と正極とがセパレータを介して積層されて
電池缶内に収納されてなり、上記セパレータは、略同一
形状のアルミニウム箔と微多孔性フィルムとが積層され
てなり、負極と対向する面にアルミニウム箔が配置され
ていることを特徴とする。

【００１３】上記負極は、リチウムまたはリチウム合金
を負極活物質とし、上記正極は、二酸化マンガン、フッ
化黒鉛、硫化鉄のいずれかを正極活物質とすることが好
ましい。

【００１４】また、本発明に係る有機電解質電池の製造
方法は、セパレータを介して負極と正極とを積層し電池
缶内に収納するに際して、アルミニウム箔と微多孔性フ
ィルムとが接着されたセパレータを所定のセパレータ形
状に打ち抜き、アルミニウム箔が負極と対向するように
セパレータを配置することを特徴とする。

【００１５】上記負極の負極活物質として、リチウムま
たはリチウム合金を用い、上記正極の正極活物質とし
て、二酸化マンガン、フッ化黒鉛、硫化鉄のいずれかを
用いることが好ましい。

【００１６】このように、本発明においては、アルミニ
ウム箔と微多孔性フィルムとが接着したセパレータを用
いてなることから、負極活物質の供給方法に関わらず、
アルミニウム箔の強度不足による切れや剥離がなく、容
易に電池内にアルミニウムを組み込むことができ、生産
性を大幅に向上させることができる。

【００１７】また、本発明においては、立方体のリチウ
ムを押し付けてディスク状に成型することも可能であ
り、抜きしろ部分のリチウムを再利用することも可能で
あるため、リチウムの有効利用、すなわち低コスト化を
図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した有機電解
質電池及びその製造方法について図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、本発明は、これに限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の構成
を取り得る。

【００１９】本発明に係る有機電解質電池は、負極と正
極とがセパレータを介して積層されて電池缶内に収納さ
れてなり、上記セパレータは、同一の形状を有するアル
ミニウム箔と微多孔性フィルムとが積層されてなり、負
極と対向する面にアルミニウム箔が配置されていること
を特徴とする。

【００２０】また、本発明に係る有機電解質電池の製造
方法は、セパレータを介して負極と正極とを積層し電池
缶内に収納するに際して、アルミニウム箔と微多孔性フ
ィルムとが接着されたセパレータを所定のセパレータ形
状に打ち抜き、アルミニウム箔が負極と対向するように
セパレータを配置することを特徴とする。

【００２１】上記負極は、リチウムまたはリチウム合金
を負極活物質とし、上記正極は、二酸化マンガン、フッ
化黒鉛、硫化鉄のいずれかを正極活物質とし、プロピレ
ンカーボネイト、１，２−ジメトキシエタン等の有機溶
媒を電解液として用いるのが好ましい。

【００２２】上記微多孔性フィルムとしては、不織布、
紙、高分子微多孔膜等が使用でき、正極と負極とを隔離
し、イオン伝導性が高く、電子伝導性を持たないもので
あればよい。

【００２３】具体的には、図１に示すような有機電解質
電池が構成される。この有機電解質電池は、リチウム箔
をディスク状に成型してなる負極活物質１が負極カップ
２内に収納され、二酸化マンガン等の正極活物質を導電
剤及び結着剤とともに混合しペレット状に成型してなる
正極合剤３が正極缶４に収納される。そして、セパレー
タ５を介して負極活物質１と正極合剤３とが積層され
る。次いで、負極活物質１と正極合剤３とがそれぞれ収
納されている負極カップ２と正極缶４とを封口ガスケッ
ト６を介してかしめられて電池が密閉されている。

【００２４】上述した有機電解質電池は、上記セパレー
タ５が、略同一形状のアルミニウム箔６と不織布７との
積層体からなることを特徴とする。このセパレータ５
は、負極活物質１のリチウムと対向する面にアルミニウ
ム箔６が配置されてなり、リチウム表面をリチウム−ア
ルミニウム合金に変化させる。リチウム−アルミニウム
合金は、電池製造時に電池内部に存在していた水分、及
び貯蔵中に電池内部に侵入してきた水分と反応すること
によってリチウム表面の被膜生成を抑制し、かつリチウ
ムの表面積を増大させることができる。これにより、こ
の有機電解質電池は、貯蔵特性及び閉路電圧特性を向上
させることができる。

【００２５】次に、この有機電解質電池は、具体的に以
下のように製造される。

【００２６】始めに、フープ状のリチウム箔をディスク
状に打ち抜いて負極カップ２に圧着するか、もしくは棒
状のリチウムを立方体に切断し負極カップ２に押し付け
てディスク状に成型することにより、負極活物質１を負
極カップ２に収納する。次いで、正極活物質となる二酸
化マンガンを導電剤及び結着剤と共に混合し、ペレット
状に成型して正極合剤３を作製し、これを正極缶４に収
納する。

【００２７】つぎに、図２に示すように、セパレータ５
として、アルミニウム箔６と不織布７とを耐有機溶媒性
を有する接着剤９により一体ラミネート加工されたもの
を用意する。このフープ状に巻取られたセパレータ５
は、アルミニウム箔６が負極活物質１のリチウムと対向
するようにして所定の円筒形のパンチ１０でディスク状
に打ち抜かれ、負極活物質１が圧着された負極カップ２
に挿入される。

【００２８】そして、セパレータ５を介して正極合剤３
と負極活物質１とを積層し、封口ガスケット６を介して
正極缶４と負極カップ２とをかしめることにより電池を
密閉する。

【００２９】このように、本発明においては、アルミニ
ウム箔と微多孔性フィルムとを接着したセパレータを用
いてなることから、リチウムの成型方法の如何に関わら
ず、アルミニウム箔の強度不足による切れや剥離がな
く、容易にアルミニウムを組み込むことができ、生産性
を大幅に向上させることができる。

【００３０】また、上述したように、本発明において
は、立方体のリチウムを押し付けてディスク状に成型す
ることも可能であり、抜きしろ部分のリチウムを再利用
することも可能であるため、リチウムの有効利用、すな
わち低コスト化を図ることができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を本実施例により更に詳細に説
明する。

【００３２】実施例１ 先ず、始めに幅３０ｍｍ、厚さ０．３０ｍｍのポリプロ
ピレン製不織布の両端からそれぞれ４ｍｍの幅にウレタ
ン系接着剤を塗布し、幅３０ｍｍ、厚さ０．０１２ｍｍ
のアルミニウム箔を重ねて接着し、アルミニウムラミネ
ートセパレータを作製した。

【００３３】次に、二酸化マンガンと導電剤と結着剤と
を混合し、これを加圧成型することで正極合剤を作製
し、この正極合剤を所定厚のステンレス板の片面にニッ
ケルメッキを施した正極缶（正極端子）に収納した。ま
た、リチウム金属を外径１６．０ｍｍ、厚さ０．２１ｍ
ｍのディスク状に成型し、これを負極活物質とし、所定
厚のステンレス板の片面にニッケルメッキを施した負極
カップ（負極端子）に収納した。

【００３４】そして、正極合剤と負極活物質との間に、
外径１８．０ｍｍに打ち抜いたアルミニウムラミネート
セパレータを、アルミニウム箔が負極活物質と対向する
ように配置し、正極缶と負極カップとをポリプロピレン
製の封口ガスケットを介してかしめることにより、外径
２０．０ｍｍ、高さ１．６ｍｍの電池を作製した。

【００３５】比較例１ 始めに、二酸化マンガンと導電剤と結着剤とを混合し、
これを加圧成型することで正極合剤を作製し、この正極
合剤を、所定厚のステンレス板の片面にニッケルメッキ
を施した正極缶（正極端子）に収納した。また、幅３０
ｍｍ、厚さ０．２１ｍｍのリチウム金属箔と、幅３０ｍ
ｍ、厚さ０．０１２ｍｍのアルミニウム箔を重ね、リチ
ウム金属箔が負極カップと対向するようにして外径１
６．０ｍｍのディスク状に打ち抜き、これを負極活物質
とした。そして、この負極活物質を所定厚のステンレス
板の片面にニッケルメッキを施した負極カップ（負極端
子）に収納した。

【００３６】そして、上記正極合剤と負極活物質との間
に、外径１８．０ｍｍに打ち抜いたポリプロピレン製不
織布のセパレータを配置し、正極缶と負極カップとをポ
リプロピレン製の封口ガスケットを介してかしめること
により、外径２０．０ｍｍ、高さ１．６ｍｍの電池を作
製した。

【００３７】実施例１の電池は、アルミニウム箔が不織
布と接着剤により固定及び補強されているために、アル
ミニウムの強度不足による切れが防止され、また、リチ
ウム−アルミニウム合金の剥離が防止されることによっ
て、容器にアルミニウム箔を組み込むことができ、生産
性に優れていた。

【００３８】それに対し、比較例１の電池は、厚さ０．
０１２ｍｍのアルミニウム箔を単独で供給しているた
め、機械的強度不足によるアルミニウム箔の切断が多発
し、アルミニウム箔を安定してディスク状に打ち抜くこ
とが困難で生産性が著しく低かった。また、アルミニウ
ム箔とリチウム箔とをディスク状に打ち抜いた後、セパ
レータ及び封口ガスケットで固定されるまでに、アルミ
ニウム箔が剥離して、所定量のアルミニウムが含有され
ないことによる製造不良が起きた。

【００３９】このように、アルミニウム箔と不織布とが
接着されたものをセパレータとして用いた場合には、ア
ルミニウム箔を単独で供給する従来の場合と比較して、
アルミニウムの強度不足による切れや剥離が防止され、
生産性が大幅に向上する。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、アルミニウム箔と微多孔性フィルムとが接
着したセパレータを用いてなることから、負極活物質の
供給方法に関わらず、アルミニウム箔の強度不足による
切れや剥離を防止し、容易にアルミニウム箔を電池内に
組み込むことができる。このように、本発明によれば、
低コストかつ生産性に優れた有機電解質電池及びその製
造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した有機電解質電池の縦断面図で
ある。

【図２】本発明を適用した有機電解質電池の製造工程を
示す模式図である。

【図３】従来の有機電解質電池の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 負極活物質（リチウム）、２ 負極カップ、３ 正
極合剤、４ 正極缶、５セパレータ、６ アルミニウム
箔、７ 不織布、８ 封口ガスケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負極と正極とがセパレータを介して積層
   されて電池缶内に収納されてなる有機電解質電池におい
   て、 上記セパレータは、略同一形状のアルミニウム箔と微多
   孔性フィルムとが積層されてなり、負極と対向する面に
   アルミニウム箔が配置されていることを特徴とする有機
   電解質電池。
2. 【請求項２】 上記負極は、リチウムまたはリチウム合
   金を負極活物質とし、上記正極は、二酸化マンガン、フ
   ッ化黒鉛、硫化鉄のいずれかを正極活物質とすることを
   特徴とする請求項１記載の有機電解質電池。
3. 【請求項３】 セパレータを介して負極と正極とを積層
   し、電池缶内に収納するに際して、 アルミニウム箔と微多孔性フィルムとが接着されたセパ
   レータを所定のセパレータ形状に打ち抜き、アルミニウ
   ム箔が負極と対向するようにセパレータを配置すること
   を特徴とする有機電解質電池の製造方法。
4. 【請求項４】 上記負極の負極活物質として、リチウム
   またはリチウム合金を用い、上記正極の正極活物質とし
   て、二酸化マンガン、フッ化黒鉛、硫化鉄のいずれかを
   用いることを特徴とする請求項３記載の有機電解質電池
   の製造方法。