JPH1050346A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
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- JPH1050346A JPH1050346A JP8205684A JP20568496A JPH1050346A JP H1050346 A JPH1050346 A JP H1050346A JP 8205684 A JP8205684 A JP 8205684A JP 20568496 A JP20568496 A JP 20568496A JP H1050346 A JPH1050346 A JP H1050346A
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- JP
- Japan
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- battery
- electrode
- electrode plate
- laminate
- thickness
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】極板を多数枚積層する構造の電池の電池容器へ
の極板群挿入工程において、極板の折れや切れを大幅に
低減した電池を提供する。 【解決手段】積層体の積層方向端部に位置する極板の基
体厚みをその他の部分に位置する極板、又は積層体の積
層方向端部に位置する極板及びそれに隣接する１枚以上
の基体厚みよりも厚くする。このとき、積層体の積層方
向最端部に位置する極板が、基体片面にのみ活物質が配
されたものであり、当該極板の活物質が配された面が積
層体内側に面するよう配置する。さらには積層体の積層
方向端部に位置する極板の基体厚みを５０μｍ以上とす
る。
の極板群挿入工程において、極板の折れや切れを大幅に
低減した電池を提供する。 【解決手段】積層体の積層方向端部に位置する極板の基
体厚みをその他の部分に位置する極板、又は積層体の積
層方向端部に位置する極板及びそれに隣接する１枚以上
の基体厚みよりも厚くする。このとき、積層体の積層方
向最端部に位置する極板が、基体片面にのみ活物質が配
されたものであり、当該極板の活物質が配された面が積
層体内側に面するよう配置する。さらには積層体の積層
方向端部に位置する極板の基体厚みを５０μｍ以上とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体が金属箔ある
いは金属板である極板を用いたリチウムイオン二次電池
に代表される電池に関するものである。
いは金属板である極板を用いたリチウムイオン二次電池
に代表される電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、再充電が可能な二次電池の分野で
は、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−
水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかしなが
ら、近年、携帯電話やノート型パソコンの急激な普及に
伴い、より小型で高容量な電池が求められるようになっ
てきた。このような要求に対して、負極に炭素材を用
い、リチウムイオンを挿入・脱離させることにより充放
電を可能とした、いわゆるリチウムイオン二次電池が開
発された。リチウムイオン二次電池は、負極に金属リチ
ウムを用いた電池と比べるとエネルギ−密度は低下する
が、安全で且つ従来の水溶液系電池よりも高容量である
という長所を持ち、急速に市場を拡大しつつある。一般
にリチウムイオン二次電池は、水溶液系電池と比べ電解
液の伝導度が低いため、極板一枚の厚みを薄くし、極板
の面積を大きくすることにより高い電流値での充放電を
可能としている。極板の厚みを薄くするために、極板基
体には、厚みが１０μｍから２０μｍ程度のアルミニウ
ムや銅の箔が用いられている。そのため、電池の組立工
程で極板群を電池容器に挿入する際に、極板が折れたり
切れたりし、ショートの原因となるおそれがある。特開
平４−１４９９６９号公報では電池を組立てる際に極板
群を電池容器に挿入する工程において、Ｕ字型の導電性
薄板で極板群（積層体）の積層方向と垂直方向の端部を
挟持することを提案している。
は、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−
水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかしなが
ら、近年、携帯電話やノート型パソコンの急激な普及に
伴い、より小型で高容量な電池が求められるようになっ
てきた。このような要求に対して、負極に炭素材を用
い、リチウムイオンを挿入・脱離させることにより充放
電を可能とした、いわゆるリチウムイオン二次電池が開
発された。リチウムイオン二次電池は、負極に金属リチ
ウムを用いた電池と比べるとエネルギ−密度は低下する
が、安全で且つ従来の水溶液系電池よりも高容量である
という長所を持ち、急速に市場を拡大しつつある。一般
にリチウムイオン二次電池は、水溶液系電池と比べ電解
液の伝導度が低いため、極板一枚の厚みを薄くし、極板
の面積を大きくすることにより高い電流値での充放電を
可能としている。極板の厚みを薄くするために、極板基
体には、厚みが１０μｍから２０μｍ程度のアルミニウ
ムや銅の箔が用いられている。そのため、電池の組立工
程で極板群を電池容器に挿入する際に、極板が折れたり
切れたりし、ショートの原因となるおそれがある。特開
平４−１４９９６９号公報では電池を組立てる際に極板
群を電池容器に挿入する工程において、Ｕ字型の導電性
薄板で極板群（積層体）の積層方向と垂直方向の端部を
挟持することを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案をリ
チウムイオン二次電池等の薄い基体の極板群に適用した
場合、極板群はＵ字型の導電性薄板に挟持されるだけの
強度がなく、積層時や電池容器への挿入時に容易に折れ
たり曲がったりする。極板を多数枚積層する構造の二次
電池は、その積層した極板群を加圧がかかる程度に圧縮
し、電池容器内に収納しなければならない。そのため、
その積層方向端部に位置する極板には、ある程度の強度
を持ったものが必要となる。本発明が解決しようとする
課題は、極板を多数枚積層する構造の電池の電池容器へ
の極板群挿入工程において、極板の折れや切れを大幅に
低減した電池を提供することである。
チウムイオン二次電池等の薄い基体の極板群に適用した
場合、極板群はＵ字型の導電性薄板に挟持されるだけの
強度がなく、積層時や電池容器への挿入時に容易に折れ
たり曲がったりする。極板を多数枚積層する構造の二次
電池は、その積層した極板群を加圧がかかる程度に圧縮
し、電池容器内に収納しなければならない。そのため、
その積層方向端部に位置する極板には、ある程度の強度
を持ったものが必要となる。本発明が解決しようとする
課題は、極板を多数枚積層する構造の電池の電池容器へ
の極板群挿入工程において、極板の折れや切れを大幅に
低減した電池を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の、金属箔あるいは金属板を基体とする極板
を極性の異なる極板同士が直接接触しないように積層し
て構成する電池は、積層体の積層方向端部に位置する極
板、又は積層体の積層方向端部に位置する極板及びそれ
に隣接する１枚以上の基体厚みがその他の部分に位置す
る極板の基体厚みよりも厚いことを特徴とする。上記積
層体の積層方向端部に位置する極板は、必ずしも積層体
の最外層の極板１枚とは限らない。例えば積層体の積層
方向端部に位置する極板及びそれに隣接する１枚〜５枚
程度をその他の極板の基体よりも厚くしても良い。その
理由は本発明が解決しようとする課題は、積層体の最外
層から数えて複数枚の極板の基体をその他の部分に位置
する極板の基体厚みよりも厚くする構成としても解決可
能だからである。積層体の積層方向端部に位置する極板
の基体厚みを、リチウムイオン二次電池等に用いられる
従来の基体厚み（１０〜２０μｍ）よりも厚くすること
で極板群全体の機械的強度が向上し、電池容器への極板
群挿入工程において、極板の折れや切れを低減すること
ができる。
に、本発明の、金属箔あるいは金属板を基体とする極板
を極性の異なる極板同士が直接接触しないように積層し
て構成する電池は、積層体の積層方向端部に位置する極
板、又は積層体の積層方向端部に位置する極板及びそれ
に隣接する１枚以上の基体厚みがその他の部分に位置す
る極板の基体厚みよりも厚いことを特徴とする。上記積
層体の積層方向端部に位置する極板は、必ずしも積層体
の最外層の極板１枚とは限らない。例えば積層体の積層
方向端部に位置する極板及びそれに隣接する１枚〜５枚
程度をその他の極板の基体よりも厚くしても良い。その
理由は本発明が解決しようとする課題は、積層体の最外
層から数えて複数枚の極板の基体をその他の部分に位置
する極板の基体厚みよりも厚くする構成としても解決可
能だからである。積層体の積層方向端部に位置する極板
の基体厚みを、リチウムイオン二次電池等に用いられる
従来の基体厚み（１０〜２０μｍ）よりも厚くすること
で極板群全体の機械的強度が向上し、電池容器への極板
群挿入工程において、極板の折れや切れを低減すること
ができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をリチ
ウムイオン二次電池を例に記す。ここで積層体の積層方
向端部に位置する極板は負極とし、基体厚みを厚くする
枚数は積層体の積層方向両端の１枚ずつとした。 （正極の作製）コバルト酸リチウムに結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデンを重量比で８％添加し、これに分散
溶媒としてＮ−メチルピロリドンを添加、混練したスラ
リを厚み２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布、その
後乾燥、プレス、裁断することにより厚み２００μｍの
正極を得た。
ウムイオン二次電池を例に記す。ここで積層体の積層方
向端部に位置する極板は負極とし、基体厚みを厚くする
枚数は積層体の積層方向両端の１枚ずつとした。 （正極の作製）コバルト酸リチウムに結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデンを重量比で８％添加し、これに分散
溶媒としてＮ−メチルピロリドンを添加、混練したスラ
リを厚み２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布、その
後乾燥、プレス、裁断することにより厚み２００μｍの
正極を得た。
【０００６】（積層方向端部以外の負極の作製）グラフ
ァイトに結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを重量比
で８％添加し、これに分散溶媒としＮ−メチルピロリド
ンを添加、混練したスラリを厚み１０μｍの銅箔の両面
に塗布、その後乾燥、プレス、断裁することにより厚み
１３０μｍの負極（Ｉ）を得た。
ァイトに結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを重量比
で８％添加し、これに分散溶媒としＮ−メチルピロリド
ンを添加、混練したスラリを厚み１０μｍの銅箔の両面
に塗布、その後乾燥、プレス、断裁することにより厚み
１３０μｍの負極（Ｉ）を得た。
【０００７】（積層方向端部の負極の作製）グラファイ
トに結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを重量比で８
％添加し、これに分散溶媒としＮ−メチルピロリドンを
添加、混練したスラリを厚み５０μｍの銅箔の片面に塗
布、その後乾燥、プレス、断裁することにより厚み１１
０μｍの負極（ＩＩ）を得た。
トに結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを重量比で８
％添加し、これに分散溶媒としＮ−メチルピロリドンを
添加、混練したスラリを厚み５０μｍの銅箔の片面に塗
布、その後乾燥、プレス、断裁することにより厚み１１
０μｍの負極（ＩＩ）を得た。
【０００８】上記の方法により作製した正極１０枚を、
公知のポリエチレン製セパレータとともに負極（Ｉ）と
交互に積層した後、積層方向最端部に片面のみ塗布した
負極（ＩＩ）をグラファイトが塗布されている面が積層
体内部に面するよう積層した。従って負極の合計枚数は
１１枚である。この極板群を角形の電池容器に挿入、上
蓋を溶接して封口後注液口より電解液を所定量注入、封
口することにより非水電解液二次電池を得た。電解液に
はエチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合
溶液中へ６フッ化リン酸リチウムを１モル／リットル溶
解したものを用いた。
公知のポリエチレン製セパレータとともに負極（Ｉ）と
交互に積層した後、積層方向最端部に片面のみ塗布した
負極（ＩＩ）をグラファイトが塗布されている面が積層
体内部に面するよう積層した。従って負極の合計枚数は
１１枚である。この極板群を角形の電池容器に挿入、上
蓋を溶接して封口後注液口より電解液を所定量注入、封
口することにより非水電解液二次電池を得た。電解液に
はエチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合
溶液中へ６フッ化リン酸リチウムを１モル／リットル溶
解したものを用いた。
【０００９】積層方向端部の極板基体に従来から用いら
れている１０μｍ〜２０μｍ程度の箔よりも厚いものを
用いれば、それだけで電池容器への極板群挿入工程での
極板の折れや切れを防止する効果は得られる。但し、極
板群全体を均一に加圧する加圧板としての機能を積層体
の積層方向端部に位置する極板に付与することを考慮す
ると、その厚みを５０μｍ以上とするのが望ましい。極
板群全体が均一に加圧されないということは、加圧が弱
くなる部分が生じることと同義であり、このことは特に
高率放電性能を左右する。前記加圧が弱くなる部分では
集電体を兼ねる基体と活物質との密着性が弱まり、極板
のオーム損が増加し、高率放電性能が劣る。
れている１０μｍ〜２０μｍ程度の箔よりも厚いものを
用いれば、それだけで電池容器への極板群挿入工程での
極板の折れや切れを防止する効果は得られる。但し、極
板群全体を均一に加圧する加圧板としての機能を積層体
の積層方向端部に位置する極板に付与することを考慮す
ると、その厚みを５０μｍ以上とするのが望ましい。極
板群全体が均一に加圧されないということは、加圧が弱
くなる部分が生じることと同義であり、このことは特に
高率放電性能を左右する。前記加圧が弱くなる部分では
集電体を兼ねる基体と活物質との密着性が弱まり、極板
のオーム損が増加し、高率放電性能が劣る。
【００１０】さらに、上記のように積層方向端部の負極
（ＩＩ）は積層体内側面にのみ活物質を配することが好
ましい。この理由は、積層方向端部の負極の外側面は、
正極とは対向しない位置にあり、電気化学反応、つまり
電池の充電、放電反応に関与しにくく、電池のエネルギ
ー密度を低下させる要因となり得るためである。また、
積層体内側面にのみ活物質を配することにより、極板群
を電池容器に挿入する際の電池容器と活物質との接触を
防ぐことができ、活物質の削れや剥離を生ずることもな
い。従来の薄い基体片面に活物質層を配した極板をロー
ルで連続的にプレスすると、プレス時に極板に反りを生
じ、その後の電池製造工程に支障を来していたが、積層
方向最端部の極板基体は従来のものよりも厚いため、反
りを生ずることはない。
（ＩＩ）は積層体内側面にのみ活物質を配することが好
ましい。この理由は、積層方向端部の負極の外側面は、
正極とは対向しない位置にあり、電気化学反応、つまり
電池の充電、放電反応に関与しにくく、電池のエネルギ
ー密度を低下させる要因となり得るためである。また、
積層体内側面にのみ活物質を配することにより、極板群
を電池容器に挿入する際の電池容器と活物質との接触を
防ぐことができ、活物質の削れや剥離を生ずることもな
い。従来の薄い基体片面に活物質層を配した極板をロー
ルで連続的にプレスすると、プレス時に極板に反りを生
じ、その後の電池製造工程に支障を来していたが、積層
方向最端部の極板基体は従来のものよりも厚いため、反
りを生ずることはない。
【００１１】
【実施例】本発明の有効性を検証するため、発明の実施
の形態で記載したリチウムイオン二次電池（実施例１）
及び後述する実施例２〜５、従来例１の電池を作製し、
比較検討した。 （実施例２の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを３０μｍとした以外は実施例１と同条件で
リチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例３の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを８０μｍとした以外は実施例１と同条件で
リチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例４の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを１００μｍとした以外は実施例１と同条件
でリチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例５の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の両面に活物質を塗布したこと以外は実施例１と同
条件でリチウムイオン二次電池を作製した。 （従来例の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる銅
箔の厚みを１０μｍとし、その両面に活物質を塗布した
こと以外は実施例１と同条件でリチウムイオン二次電池
を作製した。
の形態で記載したリチウムイオン二次電池（実施例１）
及び後述する実施例２〜５、従来例１の電池を作製し、
比較検討した。 （実施例２の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを３０μｍとした以外は実施例１と同条件で
リチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例３の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを８０μｍとした以外は実施例１と同条件で
リチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例４の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の厚みを１００μｍとした以外は実施例１と同条件
でリチウムイオン二次電池を作製した。 （実施例５の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる
銅箔の両面に活物質を塗布したこと以外は実施例１と同
条件でリチウムイオン二次電池を作製した。 （従来例の電池の作製）積層方向端部の負極に用いる銅
箔の厚みを１０μｍとし、その両面に活物質を塗布した
こと以外は実施例１と同条件でリチウムイオン二次電池
を作製した。
【００１２】（実験１）実施例１〜５、従来例１の電池
について、電池容器挿入時の極板群の積層方向端部負極
の折れ、切れについての比較をした。これは電池作製後
電池を分解し、目視検査で良否の判定をするものであ
る。
について、電池容器挿入時の極板群の積層方向端部負極
の折れ、切れについての比較をした。これは電池作製後
電池を分解し、目視検査で良否の判定をするものであ
る。
【００１３】（実験２）実施例１〜５、従来例１の電池
について、高率放電試験を行った。これは定電流で８時
間率で充電し、放電を８時間率（１／８Ｃ）及び１時間
率（１Ｃ）で終止電圧=２．８Ｖまで行ない、１時間率
と８時間率との比率1C/(1/8C)を比較するものである。
表１に実験１及び実験２の結果を示す。
について、高率放電試験を行った。これは定電流で８時
間率で充電し、放電を８時間率（１／８Ｃ）及び１時間
率（１Ｃ）で終止電圧=２．８Ｖまで行ない、１時間率
と８時間率との比率1C/(1/8C)を比較するものである。
表１に実験１及び実験２の結果を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１から明らかなように、本発明による実
施例１〜５の電池は、高い高率放電性能を維持したま
ま、積層方向端部の負極の折れや切れがない。しかしな
がら、従来の薄い箔を用いた電池（従来例１）は、積層
方向端部の負極板の強度が弱く、極板群が均一に加圧さ
れないため、高率放電性能が劣っているものと考えられ
る。そのうえ、積層方向端部の負極の折れや切れを生じ
ている。従って、本発明により、高い高率放電性能を維
持したまま、極板群の積層方向端部の折れや切れを防止
することができることがわかる。本実施例では、正極に
コバルト酸リチウム、負極にグラファイト、電解液にエ
チレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶液
中へ６フッ化リン酸リチウムを１モル／リットル溶解し
たものを用いたが、本発明は上記の材料構成に限定され
るものではなく、他の材料構成からなる電池においても
同等の効果が確認されている。また本実施例の電池は、
積層方向端部の極板を負極としたが、正極にした電池構
成でも本実施例と同様の結果が得られることは言うまで
もない。また本実施例の電池は、基体厚みを厚くする枚
数を積層体の積層方向両端の１枚ずつとしたが、複数枚
にしても構わない。
施例１〜５の電池は、高い高率放電性能を維持したま
ま、積層方向端部の負極の折れや切れがない。しかしな
がら、従来の薄い箔を用いた電池（従来例１）は、積層
方向端部の負極板の強度が弱く、極板群が均一に加圧さ
れないため、高率放電性能が劣っているものと考えられ
る。そのうえ、積層方向端部の負極の折れや切れを生じ
ている。従って、本発明により、高い高率放電性能を維
持したまま、極板群の積層方向端部の折れや切れを防止
することができることがわかる。本実施例では、正極に
コバルト酸リチウム、負極にグラファイト、電解液にエ
チレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶液
中へ６フッ化リン酸リチウムを１モル／リットル溶解し
たものを用いたが、本発明は上記の材料構成に限定され
るものではなく、他の材料構成からなる電池においても
同等の効果が確認されている。また本実施例の電池は、
積層方向端部の極板を負極としたが、正極にした電池構
成でも本実施例と同様の結果が得られることは言うまで
もない。また本実施例の電池は、基体厚みを厚くする枚
数を積層体の積層方向両端の１枚ずつとしたが、複数枚
にしても構わない。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、極板を多数枚積層する構
造の電池の電池容器への極板群挿入工程において、極板
の折れや切れを大幅に低減した電池を提供することがで
きた。また、高率放電性能の向上も実現できた。
造の電池の電池容器への極板群挿入工程において、極板
の折れや切れを大幅に低減した電池を提供することがで
きた。また、高率放電性能の向上も実現できた。
Claims (5)
- 【請求項１】金属箔あるいは金属板を基体とする極板
を、極性の異なる極板同士が直接接触しないように積層
して構成する電池において、 積層体の積層方向端部に位置する極板の基体厚みがその
他の部分に位置する極板の基体厚みよりも厚いことを特
徴とする電池。 - 【請求項２】積層体の積層方向端部に位置する極板及び
それに隣接する１枚以上の基体厚みがその他の部分に位
置する極板の基体厚みよりも厚いことを特徴とする請求
項１記載の電池。 - 【請求項３】積層体の積層方向最端部に位置する極板
が、基体片面にのみ活物質が配されたものであり、当該
極板は活物質が配された面が積層体内側に面するよう配
置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の電池。 - 【請求項４】積層体の積層方向端部に位置する極板の基
体厚みが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の電池。 - 【請求項５】電池が基体に金属箔を用いたリチウムイオ
ン二次電池である請求項１〜４のいずれかに記載の電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205684A JPH1050346A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8205684A JPH1050346A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050346A true JPH1050346A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16510995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8205684A Pending JPH1050346A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1050346A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007149349A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Nec Tokin Corp | 積層型電池 |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP8205684A patent/JPH1050346A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007149349A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Nec Tokin Corp | 積層型電池 |
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