JPH10233202A - 非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池

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JPH10233202A
JPH10233202A JP9036579A JP3657997A JPH10233202A JP H10233202 A JPH10233202 A JP H10233202A JP 9036579 A JP9036579 A JP 9036579A JP 3657997 A JP3657997 A JP 3657997A JP H10233202 A JPH10233202 A JP H10233202A
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JP
Japan
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electrode
electrode terminal
electrolyte battery
sealing body
battery
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Pending
Application number
JP9036579A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiki Ueno
嘉己 上野
Jun Suzuki
純 鈴木
Hirobumi Ohashi
博文 大橋
Masayoshi Nakajima
匡良 中島
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正・負電極の接触が防止され、かつ落下衝撃
から電極ピン導出部を保護する機能付けした有機電解液
電池の提供。 【解決手段】 負極構成部材、セパレータ部材、正極構
成部材、および非水系電解液から成る発電要素2と、前
記発電要素2を内蔵し、かつ一方の電極端子となる一端
開口型の外装缶1と、前記外装缶1の開口を封口し、か
つ他方の電極端子(電極ピン)3を気密封止型に突出さ
せた封口体4とを備えた非水電解液電池である。そし
て、前記封口体4面に、突出電極端子3面と少なくとも
同一面を成し、かつ突出電極端子3面を露出させない絶
縁体層6を一体的に配置した点で特徴付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池に
係り、さらに詳しくは落下衝撃などに対して突出電極端
子部を保護する機能を持たせた非水電解液電池に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、非水電解液電池として、リチウム
やナトリウムなどの軽金属を負極活物質とする負極、金
属の酸化物,硫化物もしくはハロゲン化物を正極活物質
とする正極、および非水電解液を発電要素(電池発電要
素)として備えた電池が、高電圧,高エネルギー密度お
よび長期信頼性の高い電池として注目されている。たと
えば、二酸化マンガン( MnO2 ),フッ化炭素(CF2
n ,塩化チオニル(SOCl2 )などを正極活物質として成
るリチウムイオン電池が、電卓,時計の電源やメモリの
バックアップ電池として多用されている。
【0003】一方、携帯用電話機や携帯型撮像機など各
種の機器システムに組込み、作動電源として使用されて
いる二次電池においても、携帯用電話機や携帯型撮像機
などの小形化や軽量化に伴って、電源としてエネルギー
密度の高いリチウムイオン電池などが要求されている。
なお、この種の非水電解液電池では、Li,Coを主成分と
するような複合金属酸化物を正極活物質に、また、コー
クスや有機焼成体などの単素質材料を負極活物質にに用
い、さらに、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、1,2-ジメ
トキシエタン、γ -ブチロラクトン、テトラヒドロフラ
ンなどの有機溶剤中に、 LiCl04 、LiBF4 、 LiAsF6
どのリチウム塩を溶解させて成る有機電解液(非水電解
液)が用いられている。
【0004】図2は、非水電解液電池の概略構成例を断
面的に示したもので、1は一方の電極端子(たとえば負
極)として機能する外装缶、2は前記外装缶1内に装填
・内蔵された発電要素、3は他方の電極端子(たとえば
正極)として機能する電極ピン、4は前記電極ピン3を
突出的に導出する一方、前記外装缶1の開口部を溶接も
しくはカシメ封止などで気密に封止する封口体である。
ここで、電極ピン3は、発電要素2の正極側に電気的に
接続し、また、封口体4ではガラス封止層5で絶縁さ
れ、かつ気密に封止されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の筒
型非水電解液電池を電源として使用する場合、携帯型機
器に対する着脱操作などの過程で、非水電解液電池を落
下することなどがある。つまり、取扱操作上において誤
って脱落・落下などを起こし、非水電解液電池が外的な
力・衝撃を受ける恐れが多分にある。そして、この筒型
非水電解液電池は、電極ピン(電極端子)3が封口体4
面よりも突出しているため、誤って脱落・落下などした
場合、突出した電極ピン3が集中的な衝撃を受け易い傾
向がある。
【0006】ここで、電極ピン3の突出部が落下衝撃な
どを受けると、封口体4の貫通部を封止するガラス封止
層5にヒビ割れなどが発生し、気密封止性などが損なわ
れ、非水電解液の液漏れや、正・負電極の外部短絡など
起こし、結果的に、電池の不良品化を招来するという問
題がある。
【0007】この対策として、前記電極ピン3が突出し
た封口体4面に、電極ピン3の突出高さよりも大幅に薄
い絶縁体シールを貼着し、正・負電極の接触(外部短
絡)を遮っているが、落下などによる電極ピン3への衝
撃を十分に保護するに至っていない。
【0008】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、正・負電極の接触を防止するだけでなく、
落下などの衝撃から電極ピンを容易に保護するように機
能付けした有機電解液電池の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、負極
構成部材、セパレータ部材、正極構成部材、および非水
系電解液から成る発電要素と、前記発電要素を内蔵し、
かつ一方の電極端子となる一端開口型の外装缶と、前記
外装缶の開口を封口し、かつ他方の電極端子を気密封止
型に突出させた封口体とを備えた非水電解液電池におい
て、前記封口体面に、突出電極端子面と少なくとも同一
面を成し、かつ突出電極端子面を露出させない絶縁体層
を一体的に配置して成ることを特徴とする非水電解液電
池である。
【0010】本発明において、発電要素を内蔵し、かつ
一方の端子(正極端子もしくは負極端子)となる外装缶
は、たとえばステンレス鋼製、鉄製もしくはアルミニウ
ム性であり、また、封口体たとえばステンレス鋼製、鉄
製もしくはアルミニウム製などの金属薄板(たとえば厚
さ 0.5〜 1.5mm程度)である。
【0011】本発明において、正極活物質としては、リ
チウムを脱ドープし、かつドープできる活物質、たとえ
ばリチウムやコバルトを含む複合酸化物( LiCoO2 、 L
iNiO2 、LiMn2 O 4 )などが挙げられる。また、負極活
物質としては、たとえばグラファイト、ニードルコーク
ス、メソフェーズ小球体カーボン、メソフェーズピッチ
系カーボン繊維、有機高分子の焼成体が挙げられる。そ
して、これらの活物質を、集電体箔、たとえば厚さ 5〜
50μm の銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼な
どの金属箔の少なくとも一方の面に塗着して、正極部
材、負極部材は薄板状もしくはテープ状に構成されてい
る。
【0012】さらに、負極部材および正極部材間を絶縁
離隔するセパレータ部材としては、たとえばポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂の不織
布や多孔膜などが用いられる。
【0013】そして、電池要素は、一般的に、セパレー
タ部材を介して交互に両電極部材を多層的に積層した構
造、セパレータ部材および両電極部材を重ね、これを捲
装した構造、あるいは前記捲装体を潰して偏平型した構
造が採られ、全体としてはコンパクト化されながら、電
極部材の対向面積が大きく設定される。
【0014】一方、本発明において用いる非水電解液と
しては、たとえばエチレンカーボネート、プロピレンカ
ーボネート、ブチレンカーボネート、γ- ブチロラクト
ン、スルホラン、アセトニトリル、1,2-ジメトキシメタ
ン、1,3-ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テト
ラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、炭酸ジ
メチル、炭酸ジエチルおよびエチルメチルカーボネート
の群れから選ばれた少なくとも1種から成る有機溶剤
(非水溶媒)に、過塩素酸リチウム( LiClO4 )、六フ
ッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、ホウフッ化リチウム
(LiBF4 )、六フッ化ヒ素リチウム( LiAsF6 )、トリ
フルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3 )など
のリチウム塩(電解質)を 0.5〜 1.5 mol/l 程度溶解
させた非水電解液が一般的に挙げられる。
【0015】本発明において、一方の電極端子を封止・
導出して突出させた封口体面に、一体的に貼着ないし配
置された絶縁体層は、たとえば厚さ 1.2〜 1.5mm程度の
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレ
フィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、芳
香族ポリアミド樹脂などの樹脂フィルムや不織布、ある
いは表面を絶縁処理した金属薄板などでる。ただし、絶
縁体層は、突出電極端子面と少なくとも同一面を成し、
かつ突出電極端子面を露出させないように一体的に配置
する必要がある。すなわち、突出電極端子の高さと少な
くとも同等の厚さでないと衝撃に対して十分な保護機能
がない。なお、絶縁体層を突出電極端子が挿通する状態
は、密着型あるいは空隙型のいずれでもよい。
【0016】請求項1の発明では、電極端子が封口体か
ら外方に突出する面に、突出した電極端子の外周面を埋
めるように、絶縁体層が一体的に配置されているため、
取扱過程で誤って落下した場合でも、その落下衝撃が、
突出電極端子に局部的に掛かる恐れも解消される。した
がって、突出電極端子に対する衝撃に起因する封口体の
ガラス封止層の損傷など効果的に解消され、耐用性のす
ぐれた非水電解液電池として機能する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図1を参照して実施例を説明
する。
【0018】図1は、実施例に係る一般的な、筒型の有
機電解液電池の要部構成を示す断面図である。図1にお
いて、1は一方の電極端子(たとえば負極)として機能
する外装缶、2は前記外装缶1内に装填・内蔵された発
電要素、3は他方の電極端子(たとえば正極)として機
能する電極ピン(電極端子)、4は前記電極ピン3を突
出的に導出する一方、前記外装缶1の開口部をレーザー
溶接・封止で気密に封止する封口体、6は前記封口体4
の電極ピン3突出面に一体的に配置された絶縁体層であ
る。ここで、絶縁体層は、たとえば厚さ 1.3mmの樹脂製
薄板であり、突出電極ピンの先端と少なくとも同一面を
成し、かつ突出電極ピン先端面を露出させない構造と成
っている。なお、電極ピン3は、発電要素2の正極側
に、たとえばアルミニウム製のリード線で電気的に接続
し、また、封口体4ではガラス封止層5で絶縁され、か
つハーメチックシールで気密に封止されている。
【0019】上記構成において、発電要素2は、次のよ
うな条件で製造された正極構成部材、負極構成部材を使
用して構成されている。
【0020】正極構成部材 炭酸リチウムおよび炭酸コバルトをLi/Co(mol 比)=
1になるように混合し、空気中で 900℃, 5時間焼成し
て正極活物質( LiCoO2 )を合成した後、自動乳鉢で粉
砕して LiCoO2 の粉末を得た。
【0021】前記 LiCoO2 粉末95重量部および炭酸リチ
ウム 5重量部とを混合し、調製した混合物91重量部、導
電材としてのグラファイト 6重量部、および結着材とし
てのポリフッ化ビニリデン樹脂 6重量部を混合して正極
合剤を作成した。この正極合剤をN-メチル -2-ピロリド
ンに分散させてスラリー状とし、この正極合剤スラリー
を正極集電体である帯状のアルミニウム箔の両面に塗布
した後、乾燥させてからローラプレス機で圧縮成型し
て、活物質量が272g/ m2 の正極構成部材を得た。
【0022】負極構成部材 出発物質に石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基
を10〜20%導入(酸素架橋)した後、不活性ガス中1000
℃で焼成して、ガラス状炭素に近い性質の難黒鉛炭素質
材料を得た。この難黒鉛炭素質材料90重量部、および結
着材としてのポリフッ化ビニリデン樹脂10重量部を混合
して負極合剤を作成した。
【0023】前記負極合剤をN-メチル -2-ピロリドンに
分散させてスラリー状とし、この負極合剤スラリーを負
極集電体である帯状の銅箔の両面に塗布した後、乾燥さ
せてからローラプレス機で圧縮成型して、活物質量が11
2g/ m2 の負極構成部材を得た。
【0024】次に、上記正極構成部材、負極構成部材、
および厚さ25μm の微孔性ポリプロピレンフィルムをセ
パレータ部材とし、負極構成部材が最外周になるように
積層(重ね合わせ)してから、渦巻き状に捲装して円筒
状の電極部を作成した。その後、円筒状の電極部を10 k
gf/cm2 の圧力で圧縮して、偏平状電極部を作成した。
また、前記偏平状電極部を主体とする発電要素を内蔵
・装着する外装缶、この外装缶の開口部を封止する封口
体を用意する一方、偏平状電極部に対応する非水系電解
液として、エチレンカーボネートを溶剤とした有機電解
液を用意した。
【0025】実施例1 上記外装缶1の底壁面に対接するように、偏平状電極部
を挿入・装着配置した後、所要量の有機電解液を注入
し、電気的な接続を採る一方、外装缶1の開口部に封口
体4を溶接・封止して二次電池を製作した。ここで、封
口体4は、ガラス封止層5を介してハーメチックシール
によってステンレス鋼製の正極端子ピン3を突出的に装
着し、また、図示を省略した安全弁機構を備えた構成を
採っている。また、前記封口体4面には、突出している
正極端子ピン3先端を 0.5mm超えるようにポリプロピレ
ン樹脂製薄板6を配置し、これを伸縮性チューブで固定
・一体化して、電池容量900mAh,厚さ 8.6mm,幅34mm,
高さ48mmの非水電解液二次電池を作成した。
【0026】実施例2,3 上記実施例1の場合において、封口体4面に一体的に配
置したポリプロピレン樹脂製薄板6の代りに、表面を絶
縁処理した鉄製の薄板(実施例2)、もしくはフッ素ゴ
ム製の薄板子(実施例3)を用いた他は、同様の条件と
して、それぞれ電池容量900mAh,厚さ 8.6mm,幅34mm,
高さ48mmの非水電解液二次電池を作成した。
【0027】比較例1,2 上記実施例1の構成において、次の点を除いた他は同様
の条件として、それぞれ電池容量900mAh,厚さ 8.6mm,
幅34mm,高さ48mmの非水電解液二次電池を作製した。
【0028】(a)突出している正極端子ピン3の先端側
を 1mm突出(露出)させて、ユポ紙から成る絶縁体シー
ルを貼着(比較例1)。
【0029】(b)封口体4面に絶縁体層を配置しない
(比較例2)。
【0030】上記実施例1〜3、比較例1,2の二次電
池を各20個用意し、所定の定電圧・定電流充電方式で、
それぞれ4.2Vまで充電した後、正極ピン端子3を下向き
にして、高さ 1.2 mの位置からコンクリート面上に落と
す落下試験を50回行った。そして、電子顕微鏡による観
察における落下試験過程における不良品(ガラス封止層
でのヒビ割れなど)の発生数の割合から、体衝撃性を評
価した結果を表1に示す。
【0031】 上記表1から分かるように、実施例の場合は落下試験50
回後でも、ほとんど二次電池の不良発生が認められなか
ったのに対し、比較例の場合は落下試験40回程度でほと
んどの二次電池が不良品化していた。
【0032】上記では、有底矩形型非水電解液電池の例
示について説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲で
いろいろの変形を採ることができる。たとえば発電要素
を捲回型の代りに平板状に積層した構成としてもよい
し、また、正極や負極の活物質、正極や負極の構成、セ
パレータ、二次電池の形状など前記例示の以外の組み合
わせ・形態などを採ることができる。
【0033】
【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
取扱過程で誤って落下した場合でも、その落下衝撃が、
突出電極端子に局部的に掛かる恐れも解消され、外部衝
撃にによる電池不良品化が容易に解消される。すなわ
ち、突出電極端子に対する衝撃に起因する封口体のガラ
ス封止層の損傷など効果的に防止されるので、耐衝撃性
のすぐれた、取扱易い非水電解液電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る有底矩形型非水電解液電池の要部
構成を示す断面図。
【図2】従来の有底矩形型非水電解液電池の要部構成を
示す断面図。
【符号の説明】
1……外装缶 2……発電要素 3……電極端子(電極ピン) 4……封口体 5……ガラス封止層 6……絶縁体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 匡良 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極構成部材、セパレータ部材、正極構
    成部材、および非水系電解液から成る発電要素と、 前記発電要素を内蔵し、かつ一方の電極端子となる一端
    開口型の外装缶と、 前記外装缶の開口を封口し、かつ他方の電極端子を気密
    封止型に突出させた封口体とを備えた非水電解液電池に
    おいて、 前記封口体面に、突出電極端子面と少なくとも同一面を
    成し、かつ突出電極端子面を露出させない絶縁体層を一
    体的に配置して成ることを特徴とする非水電解液電池。
JP9036579A 1997-02-20 1997-02-20 非水電解液電池 Pending JPH10233202A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000003442A1 (en) * 1998-07-08 2000-01-20 Kazuo Hagino Junction of dry cell
KR20180091725A (ko) * 2017-02-06 2018-08-16 도요타지도샤가부시키가이샤 밀폐형 전지 및 조전지

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Effective date: 20040427