JPH11273709A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
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- JPH11273709A JPH11273709A JP10378453A JP37845398A JPH11273709A JP H11273709 A JPH11273709 A JP H11273709A JP 10378453 A JP10378453 A JP 10378453A JP 37845398 A JP37845398 A JP 37845398A JP H11273709 A JPH11273709 A JP H11273709A
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- electrode
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- electrodes
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- 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
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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
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は角形電池の重負荷特性の改善を行
なうものである。 【構成】 電池缶内では積層された電極を弓状に湾曲さ
せた電極構造とすることによって正極と負極の密着性を
良くす。さらに電池容器を構成する一対の向かい合う側
面を同一方向に弓状に湾曲させて、電池内圧の上昇によ
る電池容器の膨らみを抑制する。斯かる電池構造によっ
て、電池内の圧力が上昇しても電極体の積層方向への締
め付けが弱くなることがなく、正極と負極の良好な密着
状態が長期にわたって保たれるので、長期にわたって優
れた重負荷特性を示す電池が実現する。
なうものである。 【構成】 電池缶内では積層された電極を弓状に湾曲さ
せた電極構造とすることによって正極と負極の密着性を
良くす。さらに電池容器を構成する一対の向かい合う側
面を同一方向に弓状に湾曲させて、電池内圧の上昇によ
る電池容器の膨らみを抑制する。斯かる電池構造によっ
て、電池内の圧力が上昇しても電極体の積層方向への締
め付けが弱くなることがなく、正極と負極の良好な密着
状態が長期にわたって保たれるので、長期にわたって優
れた重負荷特性を示す電池が実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電池の特性改善を可
能とする電池構造を提供しようとするものである。
能とする電池構造を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やノート型パソコンは薄
型化への傾向が強く、その駆動用電源として角形電池が
望まれるようになってきた。角形電池では円筒形電池に
対して電池の厚みを薄く出来る利点があるため、斯かる
携帯用電子機器の薄形化に大きく寄与できるからであ
る。しかし、角形電池は重負荷特性（大電流放電特性）
が円筒形電池に比べて悪い。従って小電流で作動する携
帯電話機には既に偏平形の角形電池が使用されるように
なってきたが、大容量で大電流放電が条件となるノート
型パソコンの電池には、まだ角形電池は殆ど使用されて
おらず、依然として円筒形電池が使用されている。円筒
形電池では電池容量は電池径に依存するため、大容量の
電池はおのずと電池径が大きいものとなる。従って、ノ
ート型パソコンは円筒形電池を使用する限りその薄形化
が難しい段階に来ている。
型化への傾向が強く、その駆動用電源として角形電池が
望まれるようになってきた。角形電池では円筒形電池に
対して電池の厚みを薄く出来る利点があるため、斯かる
携帯用電子機器の薄形化に大きく寄与できるからであ
る。しかし、角形電池は重負荷特性（大電流放電特性）
が円筒形電池に比べて悪い。従って小電流で作動する携
帯電話機には既に偏平形の角形電池が使用されるように
なってきたが、大容量で大電流放電が条件となるノート
型パソコンの電池には、まだ角形電池は殆ど使用されて
おらず、依然として円筒形電池が使用されている。円筒
形電池では電池容量は電池径に依存するため、大容量の
電池はおのずと電池径が大きいものとなる。従って、ノ
ート型パソコンは円筒形電池を使用する限りその薄形化
が難しい段階に来ている。
【０００３】一方、地球温暖化防止の観点から電気自動
車の早期実現が強く望まれているが、電気自動車用電池
に於いても大電流放電が要求されるため、当分円筒形電
池を使用せざるを得ない。電気自動車用電池は、高電圧
を得るために数多くの素電池を接続した組電池である
が、円筒形電池を並べた組電池は電池と電池の間に隙間
ができるので電池の占有体積効率が悪い。電気自動車に
搭載する組電池はできるだけコンパクトであることが望
ましいので、電気自動車用の電池に対しても体積効率の
良い（電池と電池の間に隙間ができにくい）角形電池が
望まれている。
車の早期実現が強く望まれているが、電気自動車用電池
に於いても大電流放電が要求されるため、当分円筒形電
池を使用せざるを得ない。電気自動車用電池は、高電圧
を得るために数多くの素電池を接続した組電池である
が、円筒形電池を並べた組電池は電池と電池の間に隙間
ができるので電池の占有体積効率が悪い。電気自動車に
搭載する組電池はできるだけコンパクトであることが望
ましいので、電気自動車用の電池に対しても体積効率の
良い（電池と電池の間に隙間ができにくい）角形電池が
望まれている。
【０００４】角形電池は円筒形電池に対して電池の厚み
を薄く出来ることや組電池に於いて体積効率が良いこと
等の利点を持つが、重負荷特性が円筒形電池に比べて劣
る。斯かる角形電池と円筒形電池の重負荷特性の差は正
極と負極の密着度の違いによるものと考えられる。
を薄く出来ることや組電池に於いて体積効率が良いこと
等の利点を持つが、重負荷特性が円筒形電池に比べて劣
る。斯かる角形電池と円筒形電池の重負荷特性の差は正
極と負極の密着度の違いによるものと考えられる。
【０００５】因みに円筒形電池では、その発電素子は、
図１１に断面図で示したように、帯状の負極（１）と正
極（２）をその間にセパレーター（３）を挟んで固く渦
巻き状に巻回して円柱状の巻回電極体で作成され、円筒
形の電池缶に収納される。斯かる円柱状の巻回電極体で
は内側に巻かれた電極は外側に巻かれた電極で締め付け
られているため、正極と負極がセパレーターを挟んで強
く密着している。従ってセパレーターに電解質（一般に
は電解液）を含ませた時、正極と負極間のイオン伝導抵
抗は十分小さくなるので、内部抵抗の小さい電池とな
り、優れた重負荷特性を持つ。さらに二次電池に於いて
は、充電により電池内の圧力が上昇することが普通であ
るが、円筒形の電池缶では電池内の圧力が上昇しても、
容易にはその径方向に膨らむことはないので、円筒形の
電池缶内に収納された円柱状巻回電極体も径方向に膨ら
むことがなく、正極と負極の密着性が悪くなることがな
い。従って、円筒形二次電池は、数多くの充放電の繰り
返しにおいても正極と負極の良好な密着状態が長期にわ
たって保たれるので、長期にわたって優れた重負荷特性
を示す。
図１１に断面図で示したように、帯状の負極（１）と正
極（２）をその間にセパレーター（３）を挟んで固く渦
巻き状に巻回して円柱状の巻回電極体で作成され、円筒
形の電池缶に収納される。斯かる円柱状の巻回電極体で
は内側に巻かれた電極は外側に巻かれた電極で締め付け
られているため、正極と負極がセパレーターを挟んで強
く密着している。従ってセパレーターに電解質（一般に
は電解液）を含ませた時、正極と負極間のイオン伝導抵
抗は十分小さくなるので、内部抵抗の小さい電池とな
り、優れた重負荷特性を持つ。さらに二次電池に於いて
は、充電により電池内の圧力が上昇することが普通であ
るが、円筒形の電池缶では電池内の圧力が上昇しても、
容易にはその径方向に膨らむことはないので、円筒形の
電池缶内に収納された円柱状巻回電極体も径方向に膨ら
むことがなく、正極と負極の密着性が悪くなることがな
い。従って、円筒形二次電池は、数多くの充放電の繰り
返しにおいても正極と負極の良好な密着状態が長期にわ
たって保たれるので、長期にわたって優れた重負荷特性
を示す。
【０００６】一方、角形電池ではその発電素子は、短冊
状の負極と正極をその間にセパレーターを挟んで積み重
ねて作成するか、あるいは図１２に示したように、帯状
の負極（１）と正極（２）をその間にセパレーター
（３）を挟んで偏平に巻回して偏平な巻回電極体で作成
して、角形の電池缶に収納される。短冊状の電極を積み
重ねた電極体では、電極を積層方向に抑える力が何らか
の方法によって加えられない限り、正極と負極の十分な
密着は達成されない。また偏平な巻回電極体でも図１２
から解るように、両端の曲げ部に位置する電極は前述の
円柱状の巻回電極体の場合に似て、内側で曲げられた電
極は外側で曲げられた電極で締め付けられているため、
正極と負極がセパレーターを挟んで強く密着している
が、電極の大部分は巻回電極体の厚さ方向に積層され、
斯かる積層部に位置する電極は、積層方向に抑える力が
何らかの方法によって加えられない限り、正極と負極の
十分な密着は達成されない。
状の負極と正極をその間にセパレーターを挟んで積み重
ねて作成するか、あるいは図１２に示したように、帯状
の負極（１）と正極（２）をその間にセパレーター
（３）を挟んで偏平に巻回して偏平な巻回電極体で作成
して、角形の電池缶に収納される。短冊状の電極を積み
重ねた電極体では、電極を積層方向に抑える力が何らか
の方法によって加えられない限り、正極と負極の十分な
密着は達成されない。また偏平な巻回電極体でも図１２
から解るように、両端の曲げ部に位置する電極は前述の
円柱状の巻回電極体の場合に似て、内側で曲げられた電
極は外側で曲げられた電極で締め付けられているため、
正極と負極がセパレーターを挟んで強く密着している
が、電極の大部分は巻回電極体の厚さ方向に積層され、
斯かる積層部に位置する電極は、積層方向に抑える力が
何らかの方法によって加えられない限り、正極と負極の
十分な密着は達成されない。
【０００７】図１３は短冊状の電極を使用した従来の角
形電池の構造を、また図１４は偏平な巻回電極体による
従来の角形電池の構造をそれぞれ横断面図で示したもの
である。従来の角形電池では何れの構造に於いても、角
形の金属製の電池缶（４）の中に、電極が電池缶の側面
と平行に積層されて収納密閉されている。電池缶内に納
まった積層電極体は、電極を積層方向に十分に締め付け
た状態では電池缶（４）に挿入することができないた
め、正極と負極はセパレーターを挟んで強く密着しては
いない。仮に電極を積層方向に十分に締め付けた状態で
電池缶（４）に挿入できたとしても、電池缶（４）の側
面が膨らみ、電極の積層方向への締め付けは緩んでしま
う。従ってセパレーターに電解質（一般には電解液）を
含ませた時、正極と負極間のイオン伝導抵抗が大きく、
内部抵抗の大きな電池となり、重負荷特性が悪い。
形電池の構造を、また図１４は偏平な巻回電極体による
従来の角形電池の構造をそれぞれ横断面図で示したもの
である。従来の角形電池では何れの構造に於いても、角
形の金属製の電池缶（４）の中に、電極が電池缶の側面
と平行に積層されて収納密閉されている。電池缶内に納
まった積層電極体は、電極を積層方向に十分に締め付け
た状態では電池缶（４）に挿入することができないた
め、正極と負極はセパレーターを挟んで強く密着しては
いない。仮に電極を積層方向に十分に締め付けた状態で
電池缶（４）に挿入できたとしても、電池缶（４）の側
面が膨らみ、電極の積層方向への締め付けは緩んでしま
う。従ってセパレーターに電解質（一般には電解液）を
含ませた時、正極と負極間のイオン伝導抵抗が大きく、
内部抵抗の大きな電池となり、重負荷特性が悪い。
【０００８】さらに電池内の圧力が上昇した場合には、
角形の電池缶では電池缶（４）の側面が簡単に膨らむの
で、積層電極体の積層方向への締め付けは更に弱くな
り、正極と負極間のイオン伝導抵抗が更に大きくなり、
重負荷特性が悪くなる。
角形の電池缶では電池缶（４）の側面が簡単に膨らむの
で、積層電極体の積層方向への締め付けは更に弱くな
り、正極と負極間のイオン伝導抵抗が更に大きくなり、
重負荷特性が悪くなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は角形電池の重
負荷特性の改善を行なおうとするものである。
負荷特性の改善を行なおうとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による上記課題の
解決の手段は、電池容器内で電極を弓状に湾曲させた電
池構造とする。
解決の手段は、電池容器内で電極を弓状に湾曲させた電
池構造とする。
【００１１】
【作用】本発明による電池の基本原理を図１に示した。
１は負極、２は正極で３は電解質である。負極と正極は
電解質を挟んで対向し、Ｐ１及びＰ２を支点として弓状
に湾曲している。本発明では電極を弓状に湾曲させるこ
とで、電極が平面に戻ろうとする力を電極の積層方向
（電極が対向する方向）の密着力に変え、正極と負極の
良好な密着性がえられる。特に好ましくは、図１に示す
ように電極を弓状に湾曲させることで最も大きく変形し
た箇所の変形寸法をｄとし、当該箇所と湾曲する電極の
中心までの距離をＬとして電極の湾曲率をｄ／Ｌと定義
するとき、ｄ／Ｌ≧０．０４に設定することにより、良
好な正極と負極の密着性が安定してえられる。しかし、
ｄ／Ｌが１に近づけば電極の湾曲状態は半円に近づくわ
けで、電池の実質的な厚さが増え、電池の厚みを薄く出
来るという角形電池の利点が損なわれる。従って本発明
による電池では、好ましくはｄ／Ｌ≦０．１４とし、更
に好ましくはｄ／Ｌ≦０．１０とする。
１は負極、２は正極で３は電解質である。負極と正極は
電解質を挟んで対向し、Ｐ１及びＰ２を支点として弓状
に湾曲している。本発明では電極を弓状に湾曲させるこ
とで、電極が平面に戻ろうとする力を電極の積層方向
（電極が対向する方向）の密着力に変え、正極と負極の
良好な密着性がえられる。特に好ましくは、図１に示す
ように電極を弓状に湾曲させることで最も大きく変形し
た箇所の変形寸法をｄとし、当該箇所と湾曲する電極の
中心までの距離をＬとして電極の湾曲率をｄ／Ｌと定義
するとき、ｄ／Ｌ≧０．０４に設定することにより、良
好な正極と負極の密着性が安定してえられる。しかし、
ｄ／Ｌが１に近づけば電極の湾曲状態は半円に近づくわ
けで、電池の実質的な厚さが増え、電池の厚みを薄く出
来るという角形電池の利点が損なわれる。従って本発明
による電池では、好ましくはｄ／Ｌ≦０．１４とし、更
に好ましくはｄ／Ｌ≦０．１０とする。
【００１２】図２には従来の角形（偏平形）電池の基本
原理を示している。同じく１は負極、２は正極で３は電
解質である。負極と正極は電解質を挟んで対向している
が、電極を積層方向（電極が対向する方向）に抑える力
が加えられないので、正極と負極の密着性が悪い。
原理を示している。同じく１は負極、２は正極で３は電
解質である。負極と正極は電解質を挟んで対向している
が、電極を積層方向（電極が対向する方向）に抑える力
が加えられないので、正極と負極の密着性が悪い。
【００１３】本発明による電池は、その発電素子（２
０）を短冊状の電極を積み重ねて構成した場合において
も、又帯状の電極を偏平に巻回して構成した場合におい
ても適用できる。図３及び図４は発電素子（２０）が短
冊状の電極を積み重ねて構成された電池について、その
横断面図及び縦断面図をそれぞれ示したものであり、又
図９及び図１０は発電素子（２０）が帯状の電極を偏平
に巻回して構成された電池について、その横断面図及び
縦断面図をそれぞれ示したものである。本発明による電
池では、その発電素子が短冊状の電極を積み重ねた電極
体の場合においても、図３に断面図を示したように、発
電素子は電池缶（４）内で総ての電極を同一方向に弓状
に湾曲させた構造とするので、正極と負極が良好に密着
する。又発電素子が偏平な巻回電極体の場合でも、図９
に断面図を示したように、電池缶（４）内では巻回電極
体の厚さ方向に積層された電極部分をすべて同一方向に
弓状に湾曲させた電極構造とするので、正極と負極が良
く密着する。従って本発明による電池は正極と負極間の
イオン伝導抵抗が十分小さくなるので、内部抵抗の小さ
い電池となり、優れた重負荷特性を持つ。
０）を短冊状の電極を積み重ねて構成した場合において
も、又帯状の電極を偏平に巻回して構成した場合におい
ても適用できる。図３及び図４は発電素子（２０）が短
冊状の電極を積み重ねて構成された電池について、その
横断面図及び縦断面図をそれぞれ示したものであり、又
図９及び図１０は発電素子（２０）が帯状の電極を偏平
に巻回して構成された電池について、その横断面図及び
縦断面図をそれぞれ示したものである。本発明による電
池では、その発電素子が短冊状の電極を積み重ねた電極
体の場合においても、図３に断面図を示したように、発
電素子は電池缶（４）内で総ての電極を同一方向に弓状
に湾曲させた構造とするので、正極と負極が良好に密着
する。又発電素子が偏平な巻回電極体の場合でも、図９
に断面図を示したように、電池缶（４）内では巻回電極
体の厚さ方向に積層された電極部分をすべて同一方向に
弓状に湾曲させた電極構造とするので、正極と負極が良
く密着する。従って本発明による電池は正極と負極間の
イオン伝導抵抗が十分小さくなるので、内部抵抗の小さ
い電池となり、優れた重負荷特性を持つ。
【００１４】さらに本発明では、図３及び図９に示すよ
うに、電池容器を構成する一対の向かい合う側面（４Ａ
及び４Ｂ）を、同一方向に弓状に湾曲させることができ
るので、特に電池容器の内側に向かって湾曲した側面
（４Ｂ）の効果によって、電池内圧の上昇による電池容
器の膨らみを抑制することができる。従って斯かる電池
構造を二次電池に採用すれば、充電によって電池内の圧
力が上昇しても、電極体の積層方向への締め付けが弱く
なることがなく、数多くの充放電の繰り返しにおいても
正極と負極の良好な密着状態が長期にわたって保たれる
ので、長期にわたって優れた重負荷特性を示す二次電池
が作成可能である。
うに、電池容器を構成する一対の向かい合う側面（４Ａ
及び４Ｂ）を、同一方向に弓状に湾曲させることができ
るので、特に電池容器の内側に向かって湾曲した側面
（４Ｂ）の効果によって、電池内圧の上昇による電池容
器の膨らみを抑制することができる。従って斯かる電池
構造を二次電池に採用すれば、充電によって電池内の圧
力が上昇しても、電極体の積層方向への締め付けが弱く
なることがなく、数多くの充放電の繰り返しにおいても
正極と負極の良好な密着状態が長期にわたって保たれる
ので、長期にわたって優れた重負荷特性を示す二次電池
が作成可能である。
【００１５】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。
する。
【００１６】実施例１ 図３から図８を参照しながら本発明の具体的な電池作成
手順を説明する。まず負極を従来の公知の方法によって
用意する。熱処理を施したメソカーボンマイクロビーズ
（ｄ００２＝３．３７Å）にアセチレンブラックと結着
剤及び溶剤を混合してスラリーにする。このスラリーを
負極集電体とする銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後ロ
ールプレス機で加圧成型してシート状の負極を作成す
る。このシート状の負極は４０ｍｍ×３８ｍｍに切り取
って短冊状の負極（１ａ）とし、端には銅箔集電体の露
出部分を設けてそこにニッケル製のリードを溶接してお
く。
手順を説明する。まず負極を従来の公知の方法によって
用意する。熱処理を施したメソカーボンマイクロビーズ
（ｄ００２＝３．３７Å）にアセチレンブラックと結着
剤及び溶剤を混合してスラリーにする。このスラリーを
負極集電体とする銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後ロ
ールプレス機で加圧成型してシート状の負極を作成す
る。このシート状の負極は４０ｍｍ×３８ｍｍに切り取
って短冊状の負極（１ａ）とし、端には銅箔集電体の露
出部分を設けてそこにニッケル製のリードを溶接してお
く。
【００１７】さらに正極も従来の公知の方法によって作
成する。正極活物質とするリチウムコバルト複合酸化物
（ＬｉＣｏＯ２）に導電剤、結着剤及び溶剤を混合して
スラリーにする。このスラリーを正極集電体とするアル
ミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後ロールプレス
機で加圧成型してシート状の正極を作成する。このシー
ト状の正極は４０ｍｍ×３８ｍｍに切り取って短冊状の
正極（２ａ）とし、端にはアルミニウム集電体の露出部
分を設けて、そこにアルミニウム製のリードを溶接して
おく。
成する。正極活物質とするリチウムコバルト複合酸化物
（ＬｉＣｏＯ２）に導電剤、結着剤及び溶剤を混合して
スラリーにする。このスラリーを正極集電体とするアル
ミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後ロールプレス
機で加圧成型してシート状の正極を作成する。このシー
ト状の正極は４０ｍｍ×３８ｍｍに切り取って短冊状の
正極（２ａ）とし、端にはアルミニウム集電体の露出部
分を設けて、そこにアルミニウム製のリードを溶接して
おく。
【００１８】本実施例で使用する電池容器（４）として
は、ニッケル鍍金を施した鉄製の缶で、図５に示すよう
に、両側面（４Ａ、４Ｂ）が膨らみ、缶底（４０）の一
部（４１）を取り除いたものを用意する。
は、ニッケル鍍金を施した鉄製の缶で、図５に示すよう
に、両側面（４Ａ、４Ｂ）が膨らみ、缶底（４０）の一
部（４１）を取り除いたものを用意する。
【００１９】用意した短冊状の正極（２ａ）は袋状にし
た多孔質ポリプロピレン製のセパレーター（３）の中に
挿入してセパレーターで覆い、その１５枚を同じく用意
した短冊状負極（１ａ）の１６枚と交互に重ねて発電素
子とする。発電素子を構成する１５枚の正極から取り出
したリードは一つの正極リード（７）にまとめ、蓋体
（１０）にプラスチック製のパッキン（９）を介して固
定した正極外部端子（８）に溶接し、１６枚の負極から
取り出したリードも一つの負極リード（５）にまとめて
蓋体（１０）自身に溶接し、発電素子を電池容器（４）
に収納する。発電素子を電池容器（４）に収納した時点
では、図６でその横断面図及び図７でその底面図を示し
たように、電池容器（４）に収納された発電素子は電極
の積層方向に抑え付ける力は十分には加わっていないの
で、負極（１ａ）と正極（２ａ）はその間にはわずかに
隙間（２３）があり、十分に密着してはいない。
た多孔質ポリプロピレン製のセパレーター（３）の中に
挿入してセパレーターで覆い、その１５枚を同じく用意
した短冊状負極（１ａ）の１６枚と交互に重ねて発電素
子とする。発電素子を構成する１５枚の正極から取り出
したリードは一つの正極リード（７）にまとめ、蓋体
（１０）にプラスチック製のパッキン（９）を介して固
定した正極外部端子（８）に溶接し、１６枚の負極から
取り出したリードも一つの負極リード（５）にまとめて
蓋体（１０）自身に溶接し、発電素子を電池容器（４）
に収納する。発電素子を電池容器（４）に収納した時点
では、図６でその横断面図及び図７でその底面図を示し
たように、電池容器（４）に収納された発電素子は電極
の積層方向に抑え付ける力は十分には加わっていないの
で、負極（１ａ）と正極（２ａ）はその間にはわずかに
隙間（２３）があり、十分に密着してはいない。
【００２０】次に発電素子を収納した電池容器は図８の
ように抑え付け治具（３０）に設置して、電池容器の側
面を抑え付け機（３１）で抑え付けて当該電池容器の底
の一部が取り除かれている部分を塞ぎ、側面（４Ｂ）と
底部（４０）の接合部（１３）をレーザー溶接機で溶接
する。更に当該電池容器の開口部には蓋体（１０）を溶
接し、発電素子を収納した電池容器を抑え付け治具から
取り出す。この時点では図３に示す断面形状となってお
り、電池容器内で積層されている負極（１ａ）と正極
（２ａ）は総てが同一方向に弓状に湾曲しているので、
図１に示す本発明の基本原理によって負極（１ａ）と正
極（２ａ）は良く密着している。
ように抑え付け治具（３０）に設置して、電池容器の側
面を抑え付け機（３１）で抑え付けて当該電池容器の底
の一部が取り除かれている部分を塞ぎ、側面（４Ｂ）と
底部（４０）の接合部（１３）をレーザー溶接機で溶接
する。更に当該電池容器の開口部には蓋体（１０）を溶
接し、発電素子を収納した電池容器を抑え付け治具から
取り出す。この時点では図３に示す断面形状となってお
り、電池容器内で積層されている負極（１ａ）と正極
（２ａ）は総てが同一方向に弓状に湾曲しているので、
図１に示す本発明の基本原理によって負極（１ａ）と正
極（２ａ）は良く密着している。
【００２１】本発明では電極を弓状に湾曲させること
で、電極が平面に戻ろうとする力が電極の積層方向（電
極が対向する方向）の密着力に変わり、正極と負極の良
好な密着性がえられることが大きな特徴である。電極を
弓状に湾曲させる度合（以後湾曲率という）の適切な範
囲は、本実施例に先立ち確認したものであるが、０．１
４≧湾曲率≧０．０４である。図１に示すように電極を
弓状に湾曲させることで最も大きく変形した箇所の変形
寸法をｄとし、当該箇所と湾曲する電極の中心までの距
離をＬとして電極の湾曲率をｄ／Ｌと定義するとき、ｄ
／Ｌ≧０．０４に設定することにより、良好な正極と負
極の密着性が安定してえられる。しかし、ｄ／Ｌがあま
り大きくなると、電池の実質的な厚さが増え、電池の厚
みを薄く出来るという角形電池の利点が損なわれる。従
って本発明による電池では、好ましくはｄ／Ｌ≦０．１
４に、更に好ましくはｄ／Ｌ≦０．１０に設定する。
で、電極が平面に戻ろうとする力が電極の積層方向（電
極が対向する方向）の密着力に変わり、正極と負極の良
好な密着性がえられることが大きな特徴である。電極を
弓状に湾曲させる度合（以後湾曲率という）の適切な範
囲は、本実施例に先立ち確認したものであるが、０．１
４≧湾曲率≧０．０４である。図１に示すように電極を
弓状に湾曲させることで最も大きく変形した箇所の変形
寸法をｄとし、当該箇所と湾曲する電極の中心までの距
離をＬとして電極の湾曲率をｄ／Ｌと定義するとき、ｄ
／Ｌ≧０．０４に設定することにより、良好な正極と負
極の密着性が安定してえられる。しかし、ｄ／Ｌがあま
り大きくなると、電池の実質的な厚さが増え、電池の厚
みを薄く出来るという角形電池の利点が損なわれる。従
って本発明による電池では、好ましくはｄ／Ｌ≦０．１
４に、更に好ましくはｄ／Ｌ≦０．１０に設定する。
【００２２】本実施例においても、電極の湾曲率（ｄ／
Ｌ）は０．１４≧ｄ／Ｌ≧０．０４で行なうので負極
（１ａ）と正極（２ａ）の良好な密着性が安定してえら
れる。また積層されている総ての電極は電池容器の側面
（４Ａ）と側面（４Ｂ）で締め付けられており、電池容
器は内側に向かって湾曲した側面（４Ｂ）の効果によっ
て膨らみに対抗する強度が増しているので、締め付けら
れた積層電極体の反発力で電池容器が膨らむことはな
い。
Ｌ）は０．１４≧ｄ／Ｌ≧０．０４で行なうので負極
（１ａ）と正極（２ａ）の良好な密着性が安定してえら
れる。また積層されている総ての電極は電池容器の側面
（４Ａ）と側面（４Ｂ）で締め付けられており、電池容
器は内側に向かって湾曲した側面（４Ｂ）の効果によっ
て膨らみに対抗する強度が増しているので、締め付けら
れた積層電極体の反発力で電池容器が膨らむことはな
い。
【００２３】次に電解液を蓋体（１０）に設けた電解液
注入口（１１）を通して電池缶の中に注入する。電解液
注入後は電解液注入口（１１）に鉄製の金属ボール（１
２）を溶接して電解液注入口を塞ぎ、図４に示す完全密
閉の電池構造で偏平形リチウムイオン二次電池（Ｓ１）
が完成する。
注入口（１１）を通して電池缶の中に注入する。電解液
注入後は電解液注入口（１１）に鉄製の金属ボール（１
２）を溶接して電解液注入口を塞ぎ、図４に示す完全密
閉の電池構造で偏平形リチウムイオン二次電池（Ｓ１）
が完成する。
【００２４】実施例２ 図９及び図１０を参照しながら本発明の他の実施例を説
明する。まず実施例１と同じようにして、シート状の負
極を作成する。このシート状の負極は幅４０ｍｍの帯状
の負極（１ｂ）とし、端には銅箔集電体の露出部分を設
けてそこにニッケル製の負極リード（５）を溶接してお
く。
明する。まず実施例１と同じようにして、シート状の負
極を作成する。このシート状の負極は幅４０ｍｍの帯状
の負極（１ｂ）とし、端には銅箔集電体の露出部分を設
けてそこにニッケル製の負極リード（５）を溶接してお
く。
【００２５】さらに正極も実施例１と同じようにして、
シート状の正極を作成する。このシート状の正極は幅３
９ｍｍの帯状の正極（２ｂ）とし、端にはアルミニウム
集電体の露出部分を設けて、そこにアルミニウム製の正
極リード（７）を溶接しておく。
シート状の正極を作成する。このシート状の正極は幅３
９ｍｍの帯状の正極（２ｂ）とし、端にはアルミニウム
集電体の露出部分を設けて、そこにアルミニウム製の正
極リード（７）を溶接しておく。
【００２６】次に帯状の負極（１ｂ）と正極（２ｂ）は
その間に多孔質ポリプロピレン製のセパレーター（３）
を挟んで偏平に巻回して、図１２に示すような偏平な巻
回電極体として発電素子を作成する。発電素子から取り
出した正極リード（７）は、蓋体（１０）にプラスチッ
ク製のパッキン（９）を介して固定した正極外部端子
（８）に溶接し、同じく発電素子から取り出した負極リ
ード（５）は蓋体（１０）自身に溶接し、発電素子を実
施例１と同じ仕様で用意した電池容器（４）に収納す
る。その後は実施例１と全く同様にして、電池容器の側
面を抑え付けて当該電池容器の底の一部が取り除かれて
いる部分を塞ぎ、側面と底部の接合部をレーザー溶接機
で溶接し、更に当該電池容器の開口部には蓋体（１０）
を溶接する。その後も実施例１と全く同様にして、電解
液を電池缶の中に注入し、金属ボールを溶接して電解液
注入口を塞げば、図９及び図１０に示す電池構造で完全
密閉の偏平形リチウムイオン二次電池（Ｓ２）が完成す
る。
その間に多孔質ポリプロピレン製のセパレーター（３）
を挟んで偏平に巻回して、図１２に示すような偏平な巻
回電極体として発電素子を作成する。発電素子から取り
出した正極リード（７）は、蓋体（１０）にプラスチッ
ク製のパッキン（９）を介して固定した正極外部端子
（８）に溶接し、同じく発電素子から取り出した負極リ
ード（５）は蓋体（１０）自身に溶接し、発電素子を実
施例１と同じ仕様で用意した電池容器（４）に収納す
る。その後は実施例１と全く同様にして、電池容器の側
面を抑え付けて当該電池容器の底の一部が取り除かれて
いる部分を塞ぎ、側面と底部の接合部をレーザー溶接機
で溶接し、更に当該電池容器の開口部には蓋体（１０）
を溶接する。その後も実施例１と全く同様にして、電解
液を電池缶の中に注入し、金属ボールを溶接して電解液
注入口を塞げば、図９及び図１０に示す電池構造で完全
密閉の偏平形リチウムイオン二次電池（Ｓ２）が完成す
る。
【００２７】本実施例で完成した偏平形リチウムイオン
二次電池（Ｓ２）は図９に示す断面形状となっており、
電池容器（４）内では巻回電極体は両端の曲げ部に位置
する電極と厚さ方向に積層されている電極で構成されて
いる。曲げ部に位置する部分では、内側で曲げられた電
極は外側で曲げられた電極で締め付けられているため、
正極と負極は強く密着しており、また厚さ方向に積層さ
れている部分の電極もすべて同一方向に弓状に湾曲し、
電極湾曲率の適切な範囲は、本実施例に先立ち、０．１
４≧湾曲率≧０．０４であることを確認しており、本実
施例においても、当該電極の湾曲率（ｄ／Ｌ）は０．１
４≧ｄ／Ｌ≧０．０４で実施するので、厚さ方向に積層
されている部分でも正極と負極の良好な密着性が安定し
てえられる。さらに厚さ方向に積層されている電極は電
池容器の側面（４Ａ）と側面（４Ｂ）で締め付けられて
おり、側面（４Ｂ）が内側に向かって湾曲している効果
によって電池容器は膨らみに対抗する強度が増している
ので、積層電極体の反発力で電池容器が膨らむこともな
く、電極は強く締め付けられた状態が保たれている。
二次電池（Ｓ２）は図９に示す断面形状となっており、
電池容器（４）内では巻回電極体は両端の曲げ部に位置
する電極と厚さ方向に積層されている電極で構成されて
いる。曲げ部に位置する部分では、内側で曲げられた電
極は外側で曲げられた電極で締め付けられているため、
正極と負極は強く密着しており、また厚さ方向に積層さ
れている部分の電極もすべて同一方向に弓状に湾曲し、
電極湾曲率の適切な範囲は、本実施例に先立ち、０．１
４≧湾曲率≧０．０４であることを確認しており、本実
施例においても、当該電極の湾曲率（ｄ／Ｌ）は０．１
４≧ｄ／Ｌ≧０．０４で実施するので、厚さ方向に積層
されている部分でも正極と負極の良好な密着性が安定し
てえられる。さらに厚さ方向に積層されている電極は電
池容器の側面（４Ａ）と側面（４Ｂ）で締め付けられて
おり、側面（４Ｂ）が内側に向かって湾曲している効果
によって電池容器は膨らみに対抗する強度が増している
ので、積層電極体の反発力で電池容器が膨らむこともな
く、電極は強く締め付けられた状態が保たれている。
【００２８】本発明による電池の重負荷放電試験 実施例１及び実施例２で作成される電池（Ｓ１）と電池
（Ｓ２）は何れの場合も満充電を行なった後、０．２
Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ及び３Ｃの各電流で終祉電圧
３．０Ｖまで放電させて、各放電電流における放電容量
を求め、放電電流１Ｃでの放電容量を１００％として各
放電電流における放電容量をまとめると表１の結果とな
る。なお、表１の比較電池とは市販されているリチウム
イオン二次電池について同様の試験を行なった結果であ
り、比較電池１は市販の角形リチウムイオン二次電池で
あり、比較電池２は市販の円筒形リチウムイオン二次電
池である。
（Ｓ２）は何れの場合も満充電を行なった後、０．２
Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ及び３Ｃの各電流で終祉電圧
３．０Ｖまで放電させて、各放電電流における放電容量
を求め、放電電流１Ｃでの放電容量を１００％として各
放電電流における放電容量をまとめると表１の結果とな
る。なお、表１の比較電池とは市販されているリチウム
イオン二次電池について同様の試験を行なった結果であ
り、比較電池１は市販の角形リチウムイオン二次電池で
あり、比較電池２は市販の円筒形リチウムイオン二次電
池である。
【００２９】比較電池１と比較電池２の結果から、従来
の角形リチウムイオン二次電池は円筒形リチウムイオン
二次電池に比べて大電流放電（２Ｃ、３Ｃ）における放
電容量の減少が大きいことが解る。つまり、従来の角形
電池は円筒形電池に比べて重負荷特性が悪い。斯かる従
来の角形電池と円筒形電池の重負荷特性の差は正極と負
極の密着度の違いによるものと考えられる。一方、表１
に示すとおり、本発明による電池（Ｓ１）と電池（Ｓ
２）は比較電池１に比べて大電流放電（２Ｃ、３Ｃ）に
おける放電容量の減少が少ないことが解る。つまり本発
明による電池は円筒形電池並みに重負荷特性が良好であ
ることが解る。
の角形リチウムイオン二次電池は円筒形リチウムイオン
二次電池に比べて大電流放電（２Ｃ、３Ｃ）における放
電容量の減少が大きいことが解る。つまり、従来の角形
電池は円筒形電池に比べて重負荷特性が悪い。斯かる従
来の角形電池と円筒形電池の重負荷特性の差は正極と負
極の密着度の違いによるものと考えられる。一方、表１
に示すとおり、本発明による電池（Ｓ１）と電池（Ｓ
２）は比較電池１に比べて大電流放電（２Ｃ、３Ｃ）に
おける放電容量の減少が少ないことが解る。つまり本発
明による電池は円筒形電池並みに重負荷特性が良好であ
ることが解る。
【００３０】比較電池１はその電池構造を調べたとこ
ろ、図１４に示す電池構造であった。つまり発電素子を
偏平な巻回電極体で作成し、角形の電池缶に納めたもの
である。図１４から解るように、電池容器（４）内では
巻回電極体は両端の曲げ部に位置する電極と厚さ方向に
積層されている電極で構成されているが、電極の大部分
は厚さ方向に積層されている。ところがその厚さ方向に
積層されている電極には積層方向に抑える力が加えられ
ていない。従って比較電池１では厚さ方向に積層されて
いる電極部分で、正極と負極間のイオン伝導抵抗が大き
いため大電流放電（２．０Ｃ、３．０Ｃ）での放電効率
が低下し、大電流放電における放電容量が少ないものと
考えられる。
ろ、図１４に示す電池構造であった。つまり発電素子を
偏平な巻回電極体で作成し、角形の電池缶に納めたもの
である。図１４から解るように、電池容器（４）内では
巻回電極体は両端の曲げ部に位置する電極と厚さ方向に
積層されている電極で構成されているが、電極の大部分
は厚さ方向に積層されている。ところがその厚さ方向に
積層されている電極には積層方向に抑える力が加えられ
ていない。従って比較電池１では厚さ方向に積層されて
いる電極部分で、正極と負極間のイオン伝導抵抗が大き
いため大電流放電（２．０Ｃ、３．０Ｃ）での放電効率
が低下し、大電流放電における放電容量が少ないものと
考えられる。
【００３１】これに対し本発明の電池は、何れも厚さ方
向に積層されている電極は電池容器の側面で締め付けら
れており、側面（４Ｂ）が内側に向かって湾曲している
効果によって電池容器は膨らみに対抗する強度が増して
いるので、積層電極体の反発力で電池容器が膨らむこと
もなく、電極は強く締め付けられた状態が保たれている
ため、正極と負極間のイオン伝導抵抗が十分小さくな
り、優れた重負荷特性を持つものと考えられる。
向に積層されている電極は電池容器の側面で締め付けら
れており、側面（４Ｂ）が内側に向かって湾曲している
効果によって電池容器は膨らみに対抗する強度が増して
いるので、積層電極体の反発力で電池容器が膨らむこと
もなく、電極は強く締め付けられた状態が保たれている
ため、正極と負極間のイオン伝導抵抗が十分小さくな
り、優れた重負荷特性を持つものと考えられる。
【００３２】なお本発明は実施例１及び実施例２で、リ
チウムコバルト酸化物を正極活物質とし、カーボン材料
を負極活物質とするリチウムイオン二次電池を作成して
具体例を示したが、一次電池、二次電池を問わず、他の
電池反応システム（例えばニッケル水素二次電池）又は
他の活物質材料を用いた電池、あるいは他のサイズの電
池等においても、本発明を実施できることは勿論であ
る。
チウムコバルト酸化物を正極活物質とし、カーボン材料
を負極活物質とするリチウムイオン二次電池を作成して
具体例を示したが、一次電池、二次電池を問わず、他の
電池反応システム（例えばニッケル水素二次電池）又は
他の活物質材料を用いた電池、あるいは他のサイズの電
池等においても、本発明を実施できることは勿論であ
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明による電池では電極が弓状に湾曲
しているので、電極が平面に戻ろうとする力が電極の積
層方向（電極が対向する方向）の密着力に変わる。その
ため、本発明による電池は正極と負極が良く密着し、正
極と負極間のイオン伝導抵抗が小さくなり、大電流放電
特性（重負荷特性）の優れた電池となる。更に本発明に
よる電池では電池容器を構成する一対の向かい合う側面
を、同一方向に弓状に湾曲させることができるので、電
池容器の膨らみを抑える強度を増大できる。そのため、
充電等によって電池内の圧力が上昇した場合でも、電池
容器の側面による電極体の締め付けは弱くなることがな
く、数多くの充放電の繰り返しにおいても正極と負極の
良好な密着状態が長期にわたって保たれるので、長期に
わたって優れた重負荷特性を示す。また電池容器の側面
を同一方向に弓状に湾曲させた電池は、組電池とする場
合に凸側面を凹側面に合わせて並べることができるの
で、電池と電池の間に大きな隙間を生じることなく組電
池を構成することができる。その結果、重負荷特性に優
れた偏平形電池や体積効率の良い（電池と電池の間に隙
間ができにくい）形状の電池が実現するので、大電流放
電が要求される携帯電子機器の薄形化や電気自動車用電
池の小型化にも大きく貢献でき、その工業的価値は大で
ある。
しているので、電極が平面に戻ろうとする力が電極の積
層方向（電極が対向する方向）の密着力に変わる。その
ため、本発明による電池は正極と負極が良く密着し、正
極と負極間のイオン伝導抵抗が小さくなり、大電流放電
特性（重負荷特性）の優れた電池となる。更に本発明に
よる電池では電池容器を構成する一対の向かい合う側面
を、同一方向に弓状に湾曲させることができるので、電
池容器の膨らみを抑える強度を増大できる。そのため、
充電等によって電池内の圧力が上昇した場合でも、電池
容器の側面による電極体の締め付けは弱くなることがな
く、数多くの充放電の繰り返しにおいても正極と負極の
良好な密着状態が長期にわたって保たれるので、長期に
わたって優れた重負荷特性を示す。また電池容器の側面
を同一方向に弓状に湾曲させた電池は、組電池とする場
合に凸側面を凹側面に合わせて並べることができるの
で、電池と電池の間に大きな隙間を生じることなく組電
池を構成することができる。その結果、重負荷特性に優
れた偏平形電池や体積効率の良い（電池と電池の間に隙
間ができにくい）形状の電池が実現するので、大電流放
電が要求される携帯電子機器の薄形化や電気自動車用電
池の小型化にも大きく貢献でき、その工業的価値は大で
ある。
【図１】本発明の基本原理図
【図２】従来角形電池の基本原理図
【図３】本発明電池の横断面図
【図４】本発明電池の縦断面図
【図５】電池缶の模写図
【図６】発電素子を電池缶に納めた時点の横断面図
【図７】発電素子を電池缶に納めた時点の底面図
【図８】電池缶側面の抑え込みを示す装置図
【図９】本発明電池の横断面図
【図１０】本発明電池の縦断面図
【図１１】円柱状巻回電極体断面図
【図１２】偏平巻回電極体断面図
【図１３】従来角形電池の横断面図
【図１４】従来角形電池の横断面図
１は負極、２は正極、３はセパレーター、４は電池缶、
５は負極リード、７は正極リード、８は外部端子、９は
パッキン、１０は蓋体、１１は電解液注入口、１２は金
属ボール、１３は底面と側面の接合部、２０は発電素
子、２３は隙間、３０は抑え付け治具、３１は抑え付け
機、４０は缶底、４１は缶底の一部を取り除いた部分で
ある。
５は負極リード、７は正極リード、８は外部端子、９は
パッキン、１０は蓋体、１１は電解液注入口、１２は金
属ボール、１３は底面と側面の接合部、２０は発電素
子、２３は隙間、３０は抑え付け治具、３１は抑え付け
機、４０は缶底、４１は缶底の一部を取り除いた部分で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ // Ｈ０１Ｍ 4/02 4/02 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】電池容器内で電極が弓状に湾曲しているこ
とを特徴とする電池。 - 【請求項２】電極を弓状に湾曲させることによって最も
大きく変形した箇所の変形寸法をｄとし、当該箇所と湾
曲する電極の中心までの距離をＬとして電極の湾曲率を
ｄ／Ｌと定義するとき、０．１４≧ｄ／Ｌ≧０．０４で
あることを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】帯状の電極を巻回して構成した少なくとも
一個の偏平形巻回電極体が電池容器内に収納密閉されて
なる電池であって、前記電池容器内では前記偏平形巻回
電極体はその厚さ方向に積層されている部分の電極が総
て同一方向に弓状に湾曲していることを特長とする請求
項１または請求項２記載の電池。 - 【請求項４】電池容器を構成する一対の向かい合う側面
が、同一方向に弓状に湾曲していることを特長とする請
求項１または請求項２または請求項３記載の電池。 - 【請求項５】底の一部を取り除いた電池容器に、少なく
とも正極と負極で構成される発電素子を挿入した後、当
該電池容器の取り除かれた底の一部が塞がるように当該
電池容器の側面と底部を接合したことを特長とする請求
項４記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10378453A JPH11273709A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-25 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-31969 | 1998-01-05 | ||
| JP3196998 | 1998-01-05 | ||
| JP10378453A JPH11273709A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-25 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11273709A true JPH11273709A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=26370484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10378453A Pending JPH11273709A (ja) | 1998-01-05 | 1998-12-25 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11273709A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20150119661A (ko) * | 2014-04-16 | 2015-10-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지 팩 |
| KR20150119663A (ko) * | 2014-04-16 | 2015-10-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지 팩 |
| KR20150119662A (ko) * | 2014-04-16 | 2015-10-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지 팩 |
| WO2016089144A3 (ko) * | 2014-12-03 | 2016-07-28 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법 |
| JP2016525768A (ja) * | 2013-07-31 | 2016-08-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 曲がった形状の電極積層体及びそれを含む電池パック |
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| US9515343B2 (en) | 2013-11-20 | 2016-12-06 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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