JPH10189056A - 角形２次電池の電極面加圧方法 - Google Patents
角形２次電池の電極面加圧方法Info
- Publication number
- JPH10189056A JPH10189056A JP8359628A JP35962896A JPH10189056A JP H10189056 A JPH10189056 A JP H10189056A JP 8359628 A JP8359628 A JP 8359628A JP 35962896 A JP35962896 A JP 35962896A JP H10189056 A JPH10189056 A JP H10189056A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- electrode
- electrodes
- secondary battery
- electrode surface
- Prior art date
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- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極における電気化学反応の局部的ばらつき
を最少化するため全電極の電極面の全領域において均等
な圧力を加える手段と、その圧力により変形しない軽量
であるケース構造を有する中容量角形２次電池を提供す
ること。 【構成】 ２群の電極積層体７の中央に加圧マット８を
設置し、加圧マット８の内部に気体など圧力を発生させ
る媒体を封入し、加圧マット８の全面に亙って均等に発
生する圧力により電極積層体７の全電極の電極面の全領
域に対して均等な圧力を加えて電極間隔を一定に保って
電気化学反応の均等化を図る。また、ケース１の厚さが
薄くても前述圧力によりケース側板が変形しないように
側板にコリュゲート状補強板２を接合する。
を最少化するため全電極の電極面の全領域において均等
な圧力を加える手段と、その圧力により変形しない軽量
であるケース構造を有する中容量角形２次電池を提供す
ること。 【構成】 ２群の電極積層体７の中央に加圧マット８を
設置し、加圧マット８の内部に気体など圧力を発生させ
る媒体を封入し、加圧マット８の全面に亙って均等に発
生する圧力により電極積層体７の全電極の電極面の全領
域に対して均等な圧力を加えて電極間隔を一定に保って
電気化学反応の均等化を図る。また、ケース１の厚さが
薄くても前述圧力によりケース側板が変形しないように
側板にコリュゲート状補強板２を接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は単機電池容量が１０Ｗ
ｈから１ｋＷｈ程度であって、数十枚から数百枚の角形
薄葉電極で構成されているリチウムイオン電池などのよ
うな中容量２次電池に関する。
ｈから１ｋＷｈ程度であって、数十枚から数百枚の角形
薄葉電極で構成されているリチウムイオン電池などのよ
うな中容量２次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の金属製ケースを用いた中容量２次
電池はニカド電池でもニッケル水素電池でも電極数は数
枚から十数枚かそれより若干多い程度であって、電極積
層体（電池中身）は適度な寸法精度で金属製ケースに収
納されていればよく、全ての電極面に均等に圧力が加わ
ることは特段必要とされなかった。このため、通常は電
極面を均等に加圧する特別の手段を備える必要がなかっ
た。
電池はニカド電池でもニッケル水素電池でも電極数は数
枚から十数枚かそれより若干多い程度であって、電極積
層体（電池中身）は適度な寸法精度で金属製ケースに収
納されていればよく、全ての電極面に均等に圧力が加わ
ることは特段必要とされなかった。このため、通常は電
極面を均等に加圧する特別の手段を備える必要がなかっ
た。
【０００３】その理由は、これ等の電池は水溶液系電解
液を用いているためイオン伝導度が高く、セパレータも
厚目に設定されているため各電極面内の局部的間隔に多
少のばらつきがあっても電流密度のばらつきに反映する
ことが少なく、電極面を均等に加圧することにより各電
極面内の局部的間隔を均一化する必要がなかったからで
ある。
液を用いているためイオン伝導度が高く、セパレータも
厚目に設定されているため各電極面内の局部的間隔に多
少のばらつきがあっても電流密度のばらつきに反映する
ことが少なく、電極面を均等に加圧することにより各電
極面内の局部的間隔を均一化する必要がなかったからで
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】リチウム２次電池など
では、イオン伝導度が２桁程度低い非水系電解液を使用
しているため、事情が異なる。ニカド電池等の水溶液系
電解液電池に較べて、リチウム２次電池は低いイオン伝
導度を補うために薄いセパレータを用いて電極間隔を狭
め、電極面積を増やすために電極の厚さを薄くして電極
枚数を増やす。
では、イオン伝導度が２桁程度低い非水系電解液を使用
しているため、事情が異なる。ニカド電池等の水溶液系
電解液電池に較べて、リチウム２次電池は低いイオン伝
導度を補うために薄いセパレータを用いて電極間隔を狭
め、電極面積を増やすために電極の厚さを薄くして電極
枚数を増やす。
【０００５】電極間隔が狭いこの電池の場合、電極面上
に局部的な電極間隔のばらつきがあると相対的に電極間
隔が狭い領域では電気化学反応の進行が速く、相対的に
電極間隔が広い領域では電気化学反応の進行が遅くな
る。電池を充電する場合、電気化学反応が遅い領域で未
だ充電が完了しない間に電気化学反応が速い領域では充
電が完了し、そのまま充電を継続すると金属析出が発生
し、内部短絡現象にまで発展しかねない危険性がある。
に局部的な電極間隔のばらつきがあると相対的に電極間
隔が狭い領域では電気化学反応の進行が速く、相対的に
電極間隔が広い領域では電気化学反応の進行が遅くな
る。電池を充電する場合、電気化学反応が遅い領域で未
だ充電が完了しない間に電気化学反応が速い領域では充
電が完了し、そのまま充電を継続すると金属析出が発生
し、内部短絡現象にまで発展しかねない危険性がある。
【０００６】以上のようであるから、電極間隔が狭く薄
葉電極を多数枚使用するリチウム２次電池のような電池
では、電極面の全領域に亙って電極間隔を均一に保つこ
とが極めて重要である。電極面全領域に均等な圧力を加
えれば、セパレータを挟んで向い合う電極間隔は正確に
セパレータの厚さに規制され、この目的を達成すること
ができる。
葉電極を多数枚使用するリチウム２次電池のような電池
では、電極面の全領域に亙って電極間隔を均一に保つこ
とが極めて重要である。電極面全領域に均等な圧力を加
えれば、セパレータを挟んで向い合う電極間隔は正確に
セパレータの厚さに規制され、この目的を達成すること
ができる。
【０００７】円筒形電池はその構造および製造方法か
ら、この条件を達成することが比較的容易である。しか
しながら、角形電池ではこの条件の達成が容易でない。
その第一の問題は、角形金属製ケースの電極面に対向す
る側板の機械的強度が充分でないとこの圧力のため側板
の中央部が変形して電極面から逃げる形となり、電極面
中央部の圧力が他の領域より低下するからである。第二
の問題は角形電極の厚さが製造工程でのばらつきにより
必ずしも均一でなく、多数枚積層することによりこの厚
さのばらつきが累積され、電極積層体の両側を正確に一
定の間隔で挟んでも圧力の大きな領域と小さな領域が発
生することを防ぐことが極めて難しい。
ら、この条件を達成することが比較的容易である。しか
しながら、角形電池ではこの条件の達成が容易でない。
その第一の問題は、角形金属製ケースの電極面に対向す
る側板の機械的強度が充分でないとこの圧力のため側板
の中央部が変形して電極面から逃げる形となり、電極面
中央部の圧力が他の領域より低下するからである。第二
の問題は角形電極の厚さが製造工程でのばらつきにより
必ずしも均一でなく、多数枚積層することによりこの厚
さのばらつきが累積され、電極積層体の両側を正確に一
定の間隔で挟んでも圧力の大きな領域と小さな領域が発
生することを防ぐことが極めて難しい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明になる角形電池
では、前述の第一の問題を解決するために電極面に対向
する角形金属製ケースの側板の外側にコリュゲート状の
補強板を接合する。
では、前述の第一の問題を解決するために電極面に対向
する角形金属製ケースの側板の外側にコリュゲート状の
補強板を接合する。
【０００９】また、この発明になる角形電池では、前述
第二の問題を解決するために前述電極の積層体の一部に
マット状の中空袋体を設置して、その中空袋体の内部に
気体などの圧力を発生させることができる媒体を封入す
る。
第二の問題を解決するために前述電極の積層体の一部に
マット状の中空袋体を設置して、その中空袋体の内部に
気体などの圧力を発生させることができる媒体を封入す
る。
【００１０】
【作 用】既によく知られるように、コリュゲート状に
成形された金属板は面に垂直に加わる力に対して機械的
強度が極めて大きい。これと接合された前述金属製ケー
スの側板は前述電極面に垂直に作用する圧力に対して機
械的強度が極めて大きく、変形が少ないので、前述第一
の問題の解決法として有効である。更に、２次電池は充
放電に際して内部より発熱し、容量が大きくなるに従っ
て温度上昇が大きくなるが、前述側板付近に外気を流通
させることによりコリュゲート状補強板の総面積が放熱
に寄与し、冷却効率を向上させる副次的効果を発生す
る。
成形された金属板は面に垂直に加わる力に対して機械的
強度が極めて大きい。これと接合された前述金属製ケー
スの側板は前述電極面に垂直に作用する圧力に対して機
械的強度が極めて大きく、変形が少ないので、前述第一
の問題の解決法として有効である。更に、２次電池は充
放電に際して内部より発熱し、容量が大きくなるに従っ
て温度上昇が大きくなるが、前述側板付近に外気を流通
させることによりコリュゲート状補強板の総面積が放熱
に寄与し、冷却効率を向上させる副次的効果を発生す
る。
【００１１】マット状の中空袋体に圧縮した気体などの
圧力を発生させる媒体を封入すると、空気枕あるいはウ
ォーターベッドなどで知られていると同一原理で、積層
された全電極の電極面の全領域に完全に均等な圧力を加
えることができ、従って全電極の電極面の全領域で均等
に電気化学反応が進行するので、前述第二の問題の解決
法として有効である。
圧力を発生させる媒体を封入すると、空気枕あるいはウ
ォーターベッドなどで知られていると同一原理で、積層
された全電極の電極面の全領域に完全に均等な圧力を加
えることができ、従って全電極の電極面の全領域で均等
に電気化学反応が進行するので、前述第二の問題の解決
法として有効である。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面について説明
する。図１はこの発明による角形電池の金属製ケースの
上面図、図２は同じく一部破断（図１Ａ−Ａ）正面図で
ある。角形金属製ケース１の４面ある側板中の電極積層
体７の電極面に対向する２面に、コリュゲート状補強板
２が溶接あるいは接着などの加工法により接合されてあ
る。これ等側面の外周と底面に沿って絶縁ケース３が覆
っており、その底面に通気孔４が設けられてある。通気
孔４より取入れられた空気は、コリュゲート状補強板２
に沿って上昇する過程で電池より熱を奪い、開放された
上面より大気中へ出て行く。なお、コリュゲート形状と
して図１では角形のものを示しているが、波形、三角
形、台形などの形状のものも機械的強度あるいは冷却性
能などでもほぼ同等の能力を有する。
する。図１はこの発明による角形電池の金属製ケースの
上面図、図２は同じく一部破断（図１Ａ−Ａ）正面図で
ある。角形金属製ケース１の４面ある側板中の電極積層
体７の電極面に対向する２面に、コリュゲート状補強板
２が溶接あるいは接着などの加工法により接合されてあ
る。これ等側面の外周と底面に沿って絶縁ケース３が覆
っており、その底面に通気孔４が設けられてある。通気
孔４より取入れられた空気は、コリュゲート状補強板２
に沿って上昇する過程で電池より熱を奪い、開放された
上面より大気中へ出て行く。なお、コリュゲート形状と
して図１では角形のものを示しているが、波形、三角
形、台形などの形状のものも機械的強度あるいは冷却性
能などでもほぼ同等の能力を有する。
【００１３】図３は図２のＢ−Ｂ断面図であり、電極積
層体７を２群に分け、その中央に加圧マット８が設置さ
れてある。図４は加圧マット８の正面図、図５は加圧マ
ット８の側面図である。加圧マット８は、例えばチタン
箔を図４で説明すれば右側で折返した２枚の重ねた箔と
してレーザー溶接などで溶接線９で両面を接合し、この
ように構成される中空袋体の内部に接続されるパイプ１
１は、例えばニッケルの細管であって引出部１０でロー
付けなどで気密に接合されており、電池組立時にパイプ
１１は金属製ケース１の上蓋貫通部１２でロー付けなど
で気密に接合されており、電池を組立てて電解液を注入
後に、電極積層体が電解液で飽和した状態でパイプ１１
より所定の圧力の気体などの媒体を送入してからパイプ
１１の口をロー付けなどで封止する。以上は一般的な材
料、加工方法で製造した場合の一例を述べたもので、こ
の発明の範囲をこれ等の材料、加工方法に限定するもの
ではない。
層体７を２群に分け、その中央に加圧マット８が設置さ
れてある。図４は加圧マット８の正面図、図５は加圧マ
ット８の側面図である。加圧マット８は、例えばチタン
箔を図４で説明すれば右側で折返した２枚の重ねた箔と
してレーザー溶接などで溶接線９で両面を接合し、この
ように構成される中空袋体の内部に接続されるパイプ１
１は、例えばニッケルの細管であって引出部１０でロー
付けなどで気密に接合されており、電池組立時にパイプ
１１は金属製ケース１の上蓋貫通部１２でロー付けなど
で気密に接合されており、電池を組立てて電解液を注入
後に、電極積層体が電解液で飽和した状態でパイプ１１
より所定の圧力の気体などの媒体を送入してからパイプ
１１の口をロー付けなどで封止する。以上は一般的な材
料、加工方法で製造した場合の一例を述べたもので、こ
の発明の範囲をこれ等の材料、加工方法に限定するもの
ではない。
【００１４】また、加圧マット８に封入する加圧媒体は
広い温度範囲で一定圧力を維持するような液体と気体の
混合物であってもよく、独立した気泡が弾性物質内に分
散した構造体であってもよく、この発明ではそれ等の構
成については限定しない。また説明では加圧マット８を
電極積層体７の中央部に設置したが、それ以外の位置、
例えば片側の側板と電極積層体７との間でもよく、加圧
マット８の個数も１個に限定するものではない。
広い温度範囲で一定圧力を維持するような液体と気体の
混合物であってもよく、独立した気泡が弾性物質内に分
散した構造体であってもよく、この発明ではそれ等の構
成については限定しない。また説明では加圧マット８を
電極積層体７の中央部に設置したが、それ以外の位置、
例えば片側の側板と電極積層体７との間でもよく、加圧
マット８の個数も１個に限定するものではない。
【００１５】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００１６】この発明によれば、ケース側板およびコリ
ュゲート状補強板のいずれも薄い板厚の材料を使用しな
がら電極面を加圧すべき方向の圧力に対して充分な機械
的強度を有し、加圧による変形が殆どない軽量な角形金
属製ケースが得られ、角形中容量２次電池の総重量軽減
に効果がある。
ュゲート状補強板のいずれも薄い板厚の材料を使用しな
がら電極面を加圧すべき方向の圧力に対して充分な機械
的強度を有し、加圧による変形が殆どない軽量な角形金
属製ケースが得られ、角形中容量２次電池の総重量軽減
に効果がある。
【００１７】また、この発明によれば、電極面厚さのば
らつきが存在してもそれを吸収して全電極の電極面の全
領域に均等な圧力を加えることにより、電池内の電気化
学反応のばらつきを最少化して局部的過充電などの危険
性を低減し、かつ電池性能を最大限に引出すことができ
る。
らつきが存在してもそれを吸収して全電極の電極面の全
領域に均等な圧力を加えることにより、電池内の電気化
学反応のばらつきを最少化して局部的過充電などの危険
性を低減し、かつ電池性能を最大限に引出すことができ
る。
【図１】 この発明の実施例に係わる上面図である。
【図２】 この発明の実施例に係わる一部断面（図１Ａ
−Ａ）正面図である。
−Ａ）正面図である。
【図３】 この発明の実施例に係わる断面図（図２Ｂ−
Ｂ）である。
Ｂ）である。
【図４】 この発明の実施例に係わる加圧マット８の正
面図である。
面図である。
【図５】 この発明の実施例に係わる加圧マット８の側
面図である。
面図である。
１ 角形金属製ケース、２ コリュゲート状補強板、３
絶縁ケース、４ 通気孔、５ 正極端子、６ 負極端
子、７ 電極積層体、８ 加圧マット、９ 溶接線、１
０ 引出部、１１ パイプ、１２ ケース１のパイプ貫
通部、
絶縁ケース、４ 通気孔、５ 正極端子、６ 負極端
子、７ 電極積層体、８ 加圧マット、９ 溶接線、１
０ 引出部、１１ パイプ、１２ ケース１のパイプ貫
通部、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 実 千葉県松戸市稔台333番地 東洋高砂乾電 池株式会社開発部内
Claims (2)
- 【請求項１】 角形金属製ケースに多数の角形電極を積
層して収容し、前述角形電極積層体の一部にマット状の
中空袋体を設置し、前述中空袋体の内部に気体など圧力
を発生させることができる媒体を封入してなる角形２次
電池。 - 【請求項２】 角形金属製ケースの角形電極の電極面が
対向する側板の外面にコリュゲート状の補強板を接合し
てなる角形２次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8359628A JPH10189056A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 角形２次電池の電極面加圧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8359628A JPH10189056A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 角形２次電池の電極面加圧方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189056A true JPH10189056A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18465473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8359628A Pending JPH10189056A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 角形２次電池の電極面加圧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189056A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9847515B2 (en) | 2013-12-12 | 2017-12-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| JP2022046820A (ja) * | 2018-10-18 | 2022-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 蓄電セル |
-
1996
- 1996-12-20 JP JP8359628A patent/JPH10189056A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9847515B2 (en) | 2013-12-12 | 2017-12-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| JP2022046820A (ja) * | 2018-10-18 | 2022-03-23 | 本田技研工業株式会社 | 蓄電セル |
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