JPH10334879A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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JPH10334879A
JPH10334879A JP9142364A JP14236497A JPH10334879A JP H10334879 A JPH10334879 A JP H10334879A JP 9142364 A JP9142364 A JP 9142364A JP 14236497 A JP14236497 A JP 14236497A JP H10334879 A JPH10334879 A JP H10334879A
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JP
Japan
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electrode
thin plate
laminated body
battery case
secondary battery
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Pending
Application number
JP9142364A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Mashima
正利 真嶋
Yoshio Oka
良雄 岡
Hirotaka Yoshida
裕宇 吉田
Eriko Yagasaki
えり子 矢ケ崎
Toshiharu Tada
利春 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電極積層体3の電極積層方向に圧力が加わるよ
うに加圧部材を装着した非水電解質二次電池において、
加圧部材を製作しやすく、取付け後の脱落もないものを
実現する。 【解決手段】加圧部材として、板面と垂直な方向に弾力
を生じるような形状に加工された薄板バネ8を用い、電
池ケース2の内面と電極積層体3との隙間に、当該薄板
バネ8を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極積層体の電極
積層方向に圧力が加わるように加圧部材を装着した非水
電解質二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、リチウム二次電池などの充放
電のサイクル寿命を延ばすために、正極、負極間に圧縮
力をかけることが提案されている。加圧手段の具体例と
して、コイルバネ等の治具を用いたり(特公昭58−7
3968号公報)、正極活物質の体積膨張を利用したり
(特公昭61−140076号公報)、皿バネを使用し
たり(特開昭64−35871号公報)する提案がなさ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、コイルバネを
使うと無視できないデッドスペースが生じる。また、皿
バネを使うと、スペースは小さくできるが、固定が困難
で脱落しやすいという欠点がある。そこで、本発明は、
加圧部材を製作しやすく、取付け後の脱落もない非水電
解質二次電池を実現することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質二次
電池は、電極積層体の電極積層方向に圧力を加える加圧
部材として、板面と垂直な方向に弾力を生じるような形
状に加工された薄板バネを用い、電池ケースの内面と電
極積層体との隙間に、当該薄板バネを配置したものであ
る(請求項1)。
【0005】この非水電解質二次電池によれば、薄板バ
ネを所定の形状に加工し、電池ケースの内面と電極積層
体との隙間に配置するという簡単な構成により、その加
圧機能を発揮させることができる。前記薄板バネの材質
は、チタン又はフッ素樹脂被覆金属であることが好まし
い(請求項2)。いずれも電解液との反応により腐食し
にくいからである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、非水電
解質二次電池(以下「二次電池」という)の斜視図であ
る。二次電池は、直方体電池ケース2の中に、電極板3
aをセパレータ(図示せず)を介して積層させた電極積
層体3を収納している。なお、図では電池ケース2は透
明に描かれているが、実際には透明でも不透明でもよ
い。
【0007】電池ケース2の上面には正極端子4aと負
極端子4b(総称するときは単に「端子4」という)
と、安全弁5とが配置され、正極端子4aと電極積層体
3の正端子との間及び負極端子4bと電極積層体3の負
端子との間をリード線6を介して配線している。電極積
層体3の正極と負極の積層数は、限定されないが、例え
ば100層から300層程度とされる。これ以下では、
加圧する効果が出にくく、またエネルギー密度も低下す
る。電極積層体3の厚みは、好ましくは10cm以上あ
ればよい。これ以下では加圧する効果が出にくく、また
エネルギー密度も低下する。
【0008】電極板3aの正極活物質は、特に限定され
ないが、LiCoO2 ,LiNiO 2 ,LiCo0.8
0.2 2 ,LiAl0.25Ni0.752 ,NiMn2
4 などの遷移金属複合酸化物を用いることができる。電
極板3aの負極活物質は、特に限定されないが、天然黒
鉛、コークス、樹脂焼成体、メソフェーズ小球体、熱分
解炭素を用いることができる。
【0009】電解液には、プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメ
チルカーボネート、γ−ブチルラクトン、テトラヒドロ
フラン等の有機溶媒にLiClO4 ,LiPF6 ,Li
BF4 ,LiAsF6 等の電解質を溶解させたものや、
イオン伝導性の固体電解質が好ましく利用できる。図2
は二次電池の正面図、図3は側面図、図4は平面図であ
る。
【0010】電極積層体3と電池ケース2の内面との隙
間には支持板7と薄板バネ8が配置されている。支持板
7は、電極積層体3に均一な加圧力を与えるためのもの
で、電極積層体3の電極面と同じサイズ、形状のフッ素
樹脂板やフッ素樹脂を被覆した金属板を用いることがで
きる。樹脂を使用しているのは、電極積層体3と薄板バ
ネ8と電池ケース2との間の絶縁を保つためである。支
持板7の厚みは3mmから7mm程度である。
【0011】薄板バネ8は、チタン、ステンレス等の硬
質金属板又はこれらにフッ素樹脂を被覆した板を使用す
ることができる。薄板バネ8の厚みは1mmから5mm
程度が好ましい。これより薄いと強度が不足して十分な
加圧力が得られず、これより厚いと重量が増えて、二次
電池自体が重くなる(重量エネルギー密度が低下す
る)。
【0012】薄板は、そのままでは、板面と垂直な方向
に弾力を生じないので、弾力を生じるような形状に加工
する必要がある。図5(a) は、薄板を波状にプレス加工
した薄板バネ8を示す。波のピークからピークまでの高
さは、図示したように15mm程度である。波の形状は
限定されないが、正弦波であることが好ましい。あるい
は、図5(b) のように三角波の形状としてもよい。いず
れの場合も、薄板バネ8が加圧されると、端から端まで
の間隔が若干広がり電池ケース2の内壁に当たるおそれ
があるので、予めその分の余裕を持たせておくことが望
ましい。
【0013】図6(a) から図6(d) は、薄板の両辺を波
状あるいは半円弧状にプレス加工した薄板バネ8を示
す。図7(a) は、薄板の面内の複数箇所で舌片(リー
ド)8aを立ち上げて、弾力を生じるようにした薄板バ
ネ8を示す。舌片8aの数は限定されないが、その位置
は薄板の面内で片寄ることなく分布していることが好ま
しい。図7(b) は、舌片8aを立ち上げる向きを交互に
変えた例を示す。
【0014】以上に説明した薄板バネ8は電極積層体3
と電池ケース2の内面との隙間に配置されているが、薄
板バネ8は、単に接着せずに隙間に挿入されているだけ
でもよく、電極積層体3又は電池ケース2の内面のいず
れかに接着固定されていてもよい。接着手段は、ボル
ト、接着剤等いかなるものでもよい。なお、本発明は、
前記実施の形態に限定されるものではない。前記実施の
形態では、電極積層体3、支持板7、薄板バネ8の断面
形状は矩形状であったが、これは電池の形状に依存する
ものである。電池の形状に応じて、この他、円板状等い
かなる形状をしていてもよい。その他、本発明の範囲内
において種々の設計変更を施すことが可能である。
【0015】
【実施例】
(1) 正極 正極活物質のLiCoO2 粉末100重量部に、グラフ
ァイト10重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部を
混合し、N−メチル−2−ピロリドンに溶解した後、ペ
ースト状にした。このペーストを厚さ0.02mmのア
ルミ箔の両面に塗布し、乾燥後ローラプレスした。この
ようにして、厚さ0.18mm、幅200mm、長さ2
00mmの極板を作製した。
【0016】(2) 負極 負極活物質の鱗状天然黒鉛粉末100重量部に、ポリフ
ッ化ビニリデン20重量部を混合し、N−メチル−2−
ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。このペー
ストを厚さ0.02mmの銅箔の両面に塗布し、乾燥後
ローラプレスした。このようにして、厚さ0.20m
m、幅200mm、長さ200mmの極板を作製した。
【0017】(3) セパレータ 厚さ0.025mm、幅210mm、長さ210mmの
ポリプロピレン製微多孔膜を使用した。 (4) 支持板7 厚さ1mm、幅210mm、長さ210mmのチタン製
支持板7を使用した。
【0018】(5) 薄板バネ8 厚さ0.7mm、幅150mm、長さ150mmのチタ
ン製薄板バネ8を使用した。 <実施例1>正極とセパレータと負極とを1単位とし、
これを順次100枚積層して得られた電極積層体3を使
用した。電解液はエチレンカーボネートとジエチルカー
ボネートを1対1の体積比率で混合し、六フッ化リン酸
リチウムを1モル/lとなるように溶解したものを使用
した。電池ケース2に電極積層体3と支持板7と薄板バ
ネ8とを挿入し、これに前記電解液を注液して封口し
た。
【0019】<実施例2>正極とセパレータと負極とを
1単位とし、これを順次300枚積層して得られた電極
積層体3を使用した。電解液は実施例1と同じものを使
用した。電池ケース2に電極積層体3とフッ素樹脂を被
覆していないステンレス製支持板7とフッ素樹脂を被覆
していないステンレス製薄板バネ8とを挿入し、これに
前記電解液を注液して封口した。
【0020】<実施例3>正極とセパレータと負極とを
1単位とし、これを順次300枚積層して得られた電極
積層体3を使用した。電解液は実施例1と同じものを使
用した。電池ケース2に電極積層体3と支持板7と薄板
バネ8とを挿入し、これに前記電解液を注液して封口し
た。
【0021】<比較例1>正極とセパレータと負極とを
1単位とし、これを順次300枚積層して得られた電極
積層体3を使用した。電解液は実施例1と同じものを使
用した。電池ケース2に電極積層体3を挿入し、これに
前記電解液を注液して封口した。 <比較例2>正極とセパレータと負極とを1単位とし、
これを順次300枚積層して得られた電極積層体3を使
用した。電解液は実施例1と同じものを使用した。
【0022】図8に示すように、電極積層体3の対向面
を2枚の支持板7で挟み、支持板7に空けられた孔に接
合棒11を通し、この接合棒11の両端に嵌合するボル
ト14を用意し、このボルト14を使って、支持板7同
士を、皿バネ12及びパッキン13を介して締め付けた
ものを電池ケース2に入れ、これに前記電解液を注液し
て封口した。前記支持板7、接合棒11、皿バネ12及
びパッキン13は、すべてフッ素樹脂で被覆してある。
【0023】試験結果を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】この表1から、電極積層体3と支持板7と
薄板バネ8とを配置した本発明の二次電池(実施例1〜
3)のほうが、薄板バネ8のない比較例1よりもサイク
ル寿命が大幅に延びていることが分かる。また、皿バネ
でボルト締めした比較例2と比べても、サイクル寿命が
延びていることが分かる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄板バネ
を所定の形状に加工し、電池ケースの内面と電極積層体
との隙間に配置するという簡単な構成により、電極積層
体を加圧することができるので、充放電のサイクル寿命
を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】非水電解質二次電池の斜視図である。
【図2】非水電解質二次電池の正面図である。
【図3】非水電解質二次電池の側面図である。
【図4】非水電解質二次電池の平面図である。
【図5】(a) は、薄板を波状にプレス加工した薄板バネ
を示す斜視図である。(b) は三角波の形状とした薄板バ
ネを示す断面図である。
【図6】(a) は、薄板の両辺を波状にプレス加工した薄
板バネを示す斜視図である。(b) から(d) は円弧状等に
プレス加工した薄板バネを示す断面図である。
【図7】(a) は、薄板の面内の複数箇所で舌片を立ち上
げて、弾力を生じるようにした薄板バネを示す斜視図で
ある。(b) は、舌片を立ち上げる向きを交互に変えた変
更例を示す斜視図である。
【図8】比較例2に係る電極積層体を示す側面図であ
る。
【符号の説明】
2 電池ケース 3 電極積層体 3a 電極板 4a 正極端子 4b 負極端子 5 安全弁 6 リード線 7 支持板 8 薄板バネ 8a 舌片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 裕宇 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 矢ケ崎 えり子 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 多田 利春 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極積層体と、電極積層体を収納する電池
    ケースとを有し、電極積層体の電極積層方向に圧力が加
    わるように加圧部材を装着した非水電解質二次電池にお
    いて、 前記加圧部材として、板面と垂直な方向に弾力を生じる
    ような形状に加工された薄板バネを用い、 電池ケースの内面と電極積層体との隙間に、当該薄板バ
    ネが配置されていることを特徴とする非水電解質二次電
    池。
  2. 【請求項2】前記薄板バネの材質が、チタン又はフッ素
    樹脂被覆金属であることを特徴とする請求項1記載の非
    水電解質二次電池。
JP9142364A 1997-05-30 1997-05-30 非水電解質二次電池 Pending JPH10334879A (ja)

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