JPH10284066A - 偏平型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正極リングと電池ケースとの電気的接続を常に
良好に保持して内部抵抗を低く安定化し、閉路電圧特性
の優れた偏平型電池を提供する。 【解決手段】正極端子を兼ねる電池ケース１と正極合剤
８との間に、正極リング９を介在させ、内部に電解液を
充填する。正極リング９に複数の連通孔９ｃを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にコイン型ま
たはボタン型と呼称される小型の偏平型電池に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、偏平型電池、例えばコイン型リチ
ウム電池などの小型電池は、各種電子機器の急速なコー
ドレス化、ポータブル化に伴って、これら携帯型電子機
器の駆動用電源として需要が増大しており、さらに、こ
れら携帯型電子機器の高性能化への進展に伴って高い閉
路電圧特性を有することが求められている。このコイン
型リチウム電池などでは、閉路電圧特性を高める上で、
正極端子を兼ねる電池ケースと正極合剤との密着性を高
めて電池内部抵抗を安定化させることが重要なポイント
の一つとなる。

【０００３】ところで、正，負極間に有機電解液を介在
させた偏平型電池では、反応し始めると正極合剤がしだ
いに膨張し、負極活物質が減少してくるので、その正極
合剤の膨張方向を負極活物質に向かう方向へ規制して電
池内部の接触を確保するために、正極合剤と電池ケース
との間に金属製の正極リングを介在させている。したが
って、このような偏平型電池では、正極合剤が電池ケー
スに対し直接的に接触せずに正極リングを介して接触し
ているため、正極合剤と正極リングとの接触、正極リン
グと電池ケースとの接触というように多くの接触面が存
在し、これらの接触抵抗の和により電池内部抵抗が高く
なり易いという問題がある。

【０００４】そこで、従来では、電池内部抵抗を低減す
るために、以下のような対策を施している。すなわち、
従来の電池内部抵抗の低減を図った偏平型電池として
は、正極リングにおける正極合剤に対する接触面に導電
性物質層を介在させることにより、正極合剤と正極リン
グ間の接触抵抗の低減を図ったもの（特開昭61-16593号
公報参照）、正極リングと電池ケースとの互いに接触す
る面の少なくとも一方を粗面化することにより、それら
の間に確実な電気的接触を得るようにして内部抵抗のば
らつきを抑制したもの（特開平3-1277462 号公報参
照）、正極リングの電池ケースに接触する面に高い起伏
と低い起伏とを設けるとともに、これら起伏の先端を電
池ケースの内底面に加圧接触させて面一とし、製造工程
におけるパーツフィーダで供給されるときに汚れの付着
しない低い起伏が電池ケースに接触することにより、電
池内部抵抗の安定化を図ったもの（特開平5-307960号公
報参照）などが存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
正極リングを用いたいずれの偏平型電池においても、正
極リングと電池ケースとの界面には電解液が層状に浸透
し易く、この電解液が液膜を作って正極リングと電池ケ
ース間の安定した接触を妨げる。そのため、正極リング
と電池ケースの間の電気的接続が不安定となって電池内
部抵抗が上昇し、閉路電圧特性が悪化するという問題が
残存している。

【０００６】そこで本発明は、正極リングと電池ケース
との電気的接続を常に良好に保持して電池内部抵抗を低
く安定化し、閉路電圧特性の優れた偏平型電池を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、正極端子を兼ねる電池ケースと正極合剤
との間に、正極リングを介在させ、内部に電解液を充填
してなる偏平型電池において、前記正極リングに複数の
連通孔を設けた構成とした。

【０００８】この偏平型電池では、正極リングと電池ケ
ースの間に多量の電解液が浸透しても、この電解液が連
通孔を通じて正極合剤に吸液され、しかも、正極合剤に
おける正極リングを介さずに電池ケースに直接的に対向
する面積が大きいことから、正極合剤による電解液の吸
液効果が大きい。そのため、正極リングと電池ケースの
間に浸透した多量の電解液が正極リングと電池ケースと
の間に液膜を作るといったことが生じないので、正極リ
ングと電池ケースとが安定した接触状態を保持し、それ
らの間の接触抵抗が増大するといったことが生じなく、
優れた閉路電圧特性を得ることができる。

【０００９】前記発明において、正極リングの正極合剤
に対する接触面積が、前記正極合剤の前記正極リングと
の対向面積に対し１２％〜５０％になるように連通孔を
設けることが好ましい。

【００１０】正極リングの正極合剤に対する接触面積
が、正極合剤の正極リングとの対向面積に対し１２％以
下になると、電池の組立工程において正極リングに位置
ずれが発生したり、正極リングと電池ケースとの間隙に
正極合剤のかみ込みが発生したりする。一方、上記割合
が５０％以上になると、正極リングと電池ケースとの接
触面積そのものの絶対量が減ってしまうので、電解液の
吸収液効果が不十分となり、電池内部抵抗を低い値に安
定化することができない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る
偏平型電池を示す縦断面図であり、この実施の形態で
は、直径が20ｍｍで高さが2.5 ｍｍのコイン型リチウム
電池を例示してある。この偏平型電池は、ステンレス鋼
板をプレスによって打抜き加工した正極端子を兼ねる電
池ケース１と、電池ケース１と同種の材料を打抜き加工
した負極端子を兼ねる封口板２と、封口板２の内壁に圧
着されたリチウムなどの軽金属からなる負極活物質３
と、ポリプロピレンからなる絶縁ガスケット４と、有機
電解液を含浸したポリプロピレン不織布からなるセパレ
ータ７と、例えば二酸化マンガンと導電材および結着剤
の混合物からなるペレット状の正極合剤８と、電池ケー
ス１と正極合剤８との間に介在された金属製の正極リン
グ９とにより構成されている。

【００１３】図１（ｂ）は上記偏平型電池における正極
リング９の平面図を示す。この正極リング９は、周縁に
立壁を、中央部に円形の透孔９ｂをそれぞれ有するリン
グ状になっている。この正極リング９は、底面部９ａの
内底面に正極合剤８を、外底面に電池ケース１をそれぞ
れ接触させた配置で設けられている。さらに、本発明の
特徴として、正極リング９の底面部９ａには、両端開口
が正極合剤８と電池ケース１とにそれぞれ対向する複数
個の連通孔９ｃが透孔９ｂの周囲に形成されている。こ
こで、連通孔９ｃは、図１（ｂ）に横平行線で示す正極
合剤と正極リングとの接触面積が、図１（ｂ）に２点鎖
線で示す正極合剤の正極リングに対向する面全体に対し
１２％以上で５０％以下の割合になるような径および配
設数に設定されている。

【００１４】この偏平型電池は以下のような手順で組み
立てられている。すなわち、絶縁ガスケット４を予め挿
着した封口板２に負極活物質３を圧着し、セパレータ７
を絶縁ガスケット４に沿ってコップ状に絞り込んで、封
口板２内に固定する。そして、このコップ状セパレータ
７に電解液、ペレット状正極合剤８および正極リング９
を挿入し、電池ケース１を絶縁ガスケット４の外側に被
せ、電池ケース１の先端部をかしめ加工により内方へ屈
曲させて組み立てられる。それにより、負極活物質３、
正極合剤８、セパレータ７および電解液は、電池ケース
１と封口板２および電池ケース１と封口板２間に介在し
た絶縁ガスケット４によって密閉される。

【００１５】図２は、偏平型電池における正極合剤８の
正極リング９に対向する面全体に対する正極合剤８と正
極リング９の接触面積の割合と、電池内部抵抗との関係
を示した特性図であり、同図の実線で示すＡの特性曲線
が上記実施の形態の偏平型電池の実測値で、２点鎖線で
示すＢの特性極線が比較例の偏平型電池の実測値であ
る。

【００１６】すなわち、上記実施の形態の偏平型電池と
しては、連通孔９ｃの径および配設数がそれぞれ異なる
種々の正極リング９を加工して、正極合剤８と正極リン
グ９との接触面積が、正極合剤８の正極リング９に対向
する面全体に対しそれぞれ12％、15％、20％、25％、30
％、35％、40％、45％および50％の割合となる９種類の
ものを各々５０個ずつ製作した。一方、従来の偏平型電
池は、正極リングの透孔の径の相違によって、正極合剤
と正極リングとの接触面積が、正極合剤の正極リングに
対向する面全体に対し60％〜80％の割合の範囲になって
いる。そこで、比較例としては、上記割合がそれぞれ60
％、65％、70％、80％の４種類のものを各々５０個ずつ
製作した。そして、図２の特性曲線は、上述の各種類の
偏平型電池をいずれも60℃の温度中に100 日間保存した
後の電池内部抵抗の実測値を表したものであり、この電
池内部抵抗は、各々50個の電池の測定値の平均値を示し
たものである。

【００１７】図２から明らかなように、上記実施の形態
の偏平型電池は、何れもほぼ10Ω程度の低い電池内部抵
抗となり、正極リング９と電池ケース１との間に多量の
電解液が浸透した際にも正極リング９と電池ケース１と
の接触が不安定にならず、それにより接触抵抗の増大を
きたすことがなく、優れた閉路電圧特性を示した。これ
は、正極リング９と電池ケース１の間に多量の電解液が
浸透した場合であっても、この電解液が連通孔９ｃを通
じて正極合剤８に吸液されたためと、正極リング９と電
池ケース１との接触面積そのものの絶対量を減らし過ぎ
ることなく、正極合剤８における正極リング９を介さず
に電池ケース１に直接的に対向する面積が大きくなった
結果であると考えられる。なお、上記の正極合剤８の正
極リング９に対向する面全体に対する正極合剤８と正極
リング９との接触面積の割合を１２％以下に設定する
と、電池の組立工程において正極リング９に位置ずれが
発生したり、正極リング９と電池ケース１との間隙に正
極合剤８のかみ込みが発生したりし易く、好ましくな
い。

【００１８】これに対し、比較例では、図２に示すよう
に、正極リング９の透孔の径が小さくなるにしたがって
電池内部抵抗が増大している。特に電池内部抵抗の高い
電池を分析解析した結果、正極リングと電池ケースとの
間に電解液が多量に存在し、この電解液が正極リングと
電池ケースとの間で液膜を作って正極リングと電池ケー
スとの接触を不安定にしていることが判明した。

【００１９】なお、上記実施の形態では、正極リング９
に断面開口が円形の連通孔９ｃを形成した場合を例示し
たが、この連通孔９ｃは、断面開口が多角形の形状に形
成してもよい。要は、連通孔９ｃの形成によって、正極
合剤８の正極リング９に対向する面全体に対する正極合
剤８と正極リング９との接触面積の割合が12％〜50％の
範囲内に設定できれば、上記実施の形態と同様の効果を
得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る偏平型電池に
よれば、正極リングの底面部に、両端開口が正極合剤と
電池ケースとにそれぞれ対向する複数個の連通孔を形成
したので、正極リングと電池ケースの間に多量の電解液
が浸透しても、この電解液が連通孔を通じて正極合剤に
吸液されて、電解液が正極リングと電池ケースとの間に
液膜を作るのを防止できる。したがって、正極リングと
電池ケースとの間の接触抵抗を低い値に安定に保持で
き、電池内部抵抗の低減によって優れた閉路電圧特性を
得ることができる。

【００２１】また、正極リングの連通孔を、正極合剤と
正極リングとの接触面積が正極合剤の正極リングに対向
する面全体に対し１２％以上で５０％以下の割合になる
よう配設すれば、電池の組立工程における正極リングの
位置ずれの発生および正極合剤の正極リングと電池ケー
スの間へのかみ込みをそれぞれ防止できるとともに、正
極リングと電池ケースとの接触面積そのものの絶対量を
さほど減らすことなく、電解液の吸収液効果を十分に保
持して、電池内部抵抗を確実に低い値に安定化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る偏平型電
池を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の電池における正極
リングの平面図。

【図２】同上電池の正極合剤の正極リングに対向する面
全体に対する正極合剤と正極リングの接触面積の割合と
電池内部抵抗との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１ 電池ケース ８ 正極合剤 ９ 正極リング ９ａ 正極リングの底面部 ９ｂ 正極リングの透孔 ９ｃ 正極リングの連通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極端子を兼ねる電池ケースと正極合剤
   との間に、正極リングを介在させ、内部に電解液を充填
   してなる偏平型電池において、 前記正極リングに複数の連通孔を設けたことを特徴とす
   る偏平型電池。
2. 【請求項２】 正極リングの正極合剤に対する接触面積
   が、前記正極合剤の前記正極リングとの対向面積に対し
   １２％〜５０％になるように連通孔を設けた請求項１に
   記載の偏平型電池。