JPH11339839A - 角形または薄形二次電池 - Google Patents

角形または薄形二次電池

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JPH11339839A
JPH11339839A JP10147112A JP14711298A JPH11339839A JP H11339839 A JPH11339839 A JP H11339839A JP 10147112 A JP10147112 A JP 10147112A JP 14711298 A JP14711298 A JP 14711298A JP H11339839 A JPH11339839 A JP H11339839A
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JP
Japan
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secondary battery
electrolyte
electrode plate
battery
prismatic
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JP10147112A
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English (en)
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Yorito Oohana
頼人 大花
Hiroshi Suzuki
宏 鈴木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
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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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角形または薄形二次電池において電池組立時
の注液時間を短縮し、生産性を大幅に向上させるととも
に、充放電サイクル特性に優れた電池を提供する。 【解決手段】 角形二次電池の極板群の中央部に保液材
3が配置されているものであって、この保液材3を配置
することによって電解液注液時の通路を確保することが
でき、その注液時間を大幅に短縮できるものである。ま
た同時に充放電においても電解液が正極板4と負極板5
中に吸収されるのを抑制し、電解液の枯渇による容量低
下を低減させるものであり、電池のサイクル特性も同時
に向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極板と負極板が
セパレーターを介して巻回された電極群を備えた角形ま
たは薄形二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、民生用電子機器のポータブル化,
コードレス化が急速に進んできた。現在、これら電子機
器の駆動用電源としての役割を、ニッケル−カドミウム
電池,ニッケル−水素電池あるいは密閉型小型鉛蓄電池
が担ってきたが、ポータブル化,コードレス化が進展
し、定着するにしたがい、駆動用電源となる二次電池の
高エネルギー密度化,小型軽量化の要望が強くなってい
る。また、近年は小型のパソコン,通信機器等の急速な
市場の拡大に代表されるように高率充放電が可能な電池
が要望されている。
【0003】このような電池は、高率充放電を実現可能
にするため、一般的に例えば正極板,負極板をセパレー
ターを間に介在して巻回したスパイラル構造とすること
により、電極面積をできるだけ大きくする工夫がなされ
ている。
【0004】特にこれらの電池の中でも角形または薄形
二次電池は機器に組み込んだ際、スペース効率がよいた
め市場から大きく要望されている。このような角形また
は薄形二次電池は上述したようなスパイラル構造の極板
群を圧縮し、扁平楕円状としたものや、短冊状の極板を
セパレーターを介して数枚積み重ねて積層状とした極板
群をケースに挿入し注液封口して作られるが、生産性の
観点から前者のスパイラル状に構成した極板群を圧縮す
る方法が一般的に用いられている。
【0005】電池組立時の電解液の注液において、円筒
形電池の場合はその極板群の巻芯中央部に穴が存在する
ため、この穴から電解液が流れ込みその注液時間が比較
的短時間で所定量の注液を終了していたが、前述したよ
うな角形または薄形電池ではそのような空間が極板群の
中央部に存在しないため電解液の注入,含浸が困難であ
り、電解液の必要量を注液するためには多くの時間を要
し、生産性が悪かった。
【0006】また、このように構成された角形または薄
形二次電池は充放電を何回も繰り返すと電解液が極板に
吸収され、遊離の電解液量が少なくなり、電池内部の抵
抗が増加するとともにその電池容量が減少するというこ
とがあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような課題を解決
するために、電解液を少量ずつ数回に分けて真空注液を
したり、遠心含浸法等が試みられたが、それでも円筒形
の電池と比較するとその含浸時間は長く生産効率が悪か
った。
【0008】一方、充放電を繰り返す中での容量が劣化
するという問題点に対しても電解液量の増量等の検討が
行われたが、その場合注液時間が飛躍的に増大すること
に加え、電池内部に注液可能な最大量を含浸させても充
放電サイクルを繰り返す内に電解液が枯渇し、電池容量
が低下する現象が見られた。
【0009】そこで、本発明は前述した問題を解決し、
電解液の注液時間を短縮することにより生産性を大幅に
向上させるとともに、充放電サイクル特性に優れた角形
または薄形二次電池を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、正極板,負極板をセパレーターを介して巻
回して構成される極板群を備えている角形または薄形二
次電池において、その巻芯部に液を保持することのでき
る保液材を配置することとしたものであり、その保液材
はポリエチレン製微多孔膜、またはポリプロピレン製微
多孔膜、またはポリエチレン製不織布、またはポリプロ
ピレン製不織布、または前記する5者の内の複数種の複
合物としたものである。
【0011】また正極板,負極板を隔てるセパレーター
を極板群の巻芯部に6層以上でかつ18層以下に巻回し
て配置することとしたものである。なおこの場合セパレ
ーターの巻回を6層以上でかつ18層以下に限定したの
は、6層以下であると吸液性に充分な効果が得られない
のと同時に、サイクル充放電時の容量低下に効果を示さ
ないためであり、また19層以上の巻回では、これらの
効果の一層の向上が見られない上に、電池ケース内部の
空間が狭くなり充分な活分質を配置できず電池の容量が
低下するためである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、角形または薄形二次
電池の極板群の中央部に保液材を配置しているのであっ
て、この保液材を配置することによって電解液注液時の
通路を確保することができ、その注液時間を大幅に短縮
できるものである。また同時に充放電においても電解液
が極板中に吸収されるのを抑制し、電解液の枯渇による
容量低下を低減させるものであり、電池のサイクル特性
も同時に向上させる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例の電池を図面とともに
説明する。
【0014】なお、本発明の実施例の電池はすべて正極
にはコバルト酸リチウムを活物質とし、アセチレンブラ
ックとフッ素系結着剤およびカルボキシメチルセルロー
ス水溶液を混合したものをアルミニウムの集電体上に塗
布乾燥後、圧延処理した厚さ約180μmの極板を用
い、負極には球状黒鉛を負極活物質とし、スチレン/ブ
タジエンゴムと、カルボキシメチルセルロース水溶液を
混合したものを銅箔の集電体上に塗布乾燥後、圧延処理
した厚さ約160μmの極板を用いた。
【0015】また電解液はエチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートとプロピオン酸メチルとを混合した混
合溶媒にLiPF6 を溶解したものを用い、セパレータ
ーはポリエチレン製微多孔膜を用いた。作製した電池の
寸法は幅40mm、電池の厚みは8mm、電池高さは4
8mmとした。
【0016】(実施例1)図1は本実施例1の角形二次
電池の要部横断面図を示す。図1において1は耐有機電
解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、2は極
板群であり、これは保液材3を中芯として正極板4およ
び負極板5がセパレーター6を介して複数回渦巻状に巻
回されている。保液材は厚さ約0.4mmの多孔質ポリ
プロピレン製膜を用いた。
【0017】(実施例2)図2に本実施例2の角形二次
電池の要部横断面図を示す。図2において1は耐有機電
解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、2は極
板群であり、これはまず巻芯ピンに2重にしたセパレー
ター6をあらかじめ1周半巻いておいた後、すなわち中
心部はセパレーター6が6層になり、その上に正極板4
および負極板5がそのセパレーター6を介して複数回楕
円渦巻状に巻回された後、巻芯ピンを引き抜きその群を
プレスして電池ケース1に挿入して作製した。
【0018】(実施例3)実施例3の角形二次電池は、
実施例2でまず巻芯ピンに2重にしたセパレーターをあ
らかじめ2周巻いておいた後、すなわち中心部はセパレ
ーターが8層となり、その上に正極板および負極板がそ
のセパレーターを介して複数回楕円渦巻状に巻回されて
いる以外は実施例2の角形二次電池の条件と同じ角形二
次電池である。
【0019】(実施例4)実施例4の角形二次電池は、
実施例2の角形二次電池でまず巻芯ピンに2重にしたセ
パレーターをあらかじめ3周巻いておいた後、すなわち
中心部はセパレーターが12層となり、その上に正極板
および負極板がそのセパレーターを介して複数回楕円渦
巻状に巻回されている以外は実施例2の角形二次電池の
条件と同じ角形二次電池である。
【0020】(比較例1)比較例1の角形二次電池は、
実施例1の角形二次電池の中芯として用いた保液材3が
ないだけで、その他は実施例1の角形二次電池の条件と
同じ角形二次電池である。
【0021】(比較例2)比較例2の角形二次電池は、
実施例2の角形二次電池でまず巻芯ピンに2重にしたセ
パレーターをあらかじめ半周巻いておいた後に正極板お
よび負極板がそのセパレーターを介して複数回楕円渦巻
状に巻回されている以外は実施例2の角形二次電池の条
件と同じ角形二次電池である。
【0022】これら実施例1,2,3,4および比較例
1,2の角形二次電池にそれぞれ注液し、その所定量の
電解液が含浸完了するまでの時間を比較しその値を表1
に示す。またこれらの電池を組立て、充放電を繰り返し
てその維持率(500サイクル時点での電池容量を初期
容量で割った値)を測定し、その値も表1に記載した。
なお充電は600mAhにて定電流定電圧充電を2時間
行った。このときのカット電圧は4.1Vとした。また
放電は850mAhで放電電圧が3Vになるまでの容量
とした。充放電ともに20℃の環境下で実施した。
【0023】
【表1】
【0024】表1から極板群の中央に保液材を配置した
実施例1の角形二次電池や、セパレーターを極板群の中
央部に6層以上配置した実施例2,3,4,の角形二次
電池は電解液の注液時間が非常に短縮されていることが
わかる。また充放電後のサイクル維持率も同様に実施例
の角形二次電池は比較例の角形二次電池と比較して良好
な結果が得られた。充放電サイクル試験後に分解し極板
群とそのセパレーターを目視で観察すると、比較例のも
のが乾燥していたにもかかわらず、実施例のものはセパ
レーターが電解液がぬれていた。これは、保液作用のあ
る物資を極板群の中央部に配置することによって電解液
がそこに保持されるためと考えられる。
【0025】前記した実施例では正極材料にコバルト酸
リチウムを用い、負極材料に炭素を用いたリチウムイオ
ン二次電池について検討したが、本発明はこれに限定す
るものではなく、炭素以外に金属リチウムの他、金属酸
化物等の充放電でリチウムを吸蔵する材料を用いた、い
わゆるリチウムを活物質とする負極と、コバルト酸リチ
ウム以外にマンガン酸リチウムやニッケル酸リチウム等
の他の活物質を用いた正極を用いた非水電解液系角形ま
たは薄形の二次電池のすべてに適応した場合に同様の効
果が得られる。
【0026】さらに本発明は前記の非水電解液電池以外
にも、例えば、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウ
ム蓄電池等の二次電池を含め、他の全ての電池系の角形
または薄形電池に適用できる。
【0027】また、前記実施例では電解液との非反応性
を考慮し、保液材にポリプロピレン、セパレーターにポ
リエチレンを用いたが本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば、アクリレート系ゲル,架橋したポリア
ルキレンオキシド等、同様の保液機能を有する材料であ
れば適用することができる。特に保液材はポリエチレン
製多孔膜以外にポリプロピレン製多孔膜、またはポリエ
チレン製不織布、またはポリプロピレン製不織布、また
はアクリレート系ゲル以外のポリマーゲル、またはこれ
らの内の複数種の複合物を使用するとよい。
【0028】なお、前記実施例では極板群の中心部にあ
らかじめ配置されるセパレーターは電池幅方向のどの位
置をとった場合でも同じ積層数としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、その一部分だけが6層以上
でかつ18層以下であっても同様の効果を奏するもので
ある。
【0029】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よる構成の電池を用いることにより電解液の注液時間を
大幅に短縮することができ、生産効率を大幅向上するこ
とができる。さらには電解液を充放電中にも有効に保持
することができるために、サイクル寿命特性を大幅に向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における角形二次電池の要部
横断面図
【図2】本発明の実施例2における角形二次電池の要部
横断面図
【符号の説明】
1 電池ケース 2 極板群 3 保液材 4 正極板 5 負極板 6 セパレーター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極板,負極板をセパレーターを介して
    巻回して構成された極板群を備えていて、その巻芯部に
    液を保持することのできる保液材を配置したことを特徴
    とする角形または薄形二次電池。
  2. 【請求項2】 保液材はポリエチレン製多孔膜、または
    ポリプロピレン製多孔膜、またはポリエチレン製不織
    布、またはポリプロピレン製不織布、またはポリマーゲ
    ル、または前記5者の内の複数種の複合物としたことを
    特徴とする請求項1記載の角形または薄形二次電池。
  3. 【請求項3】 正極板,負極板をセパレーターを介して
    巻回して構成された極板群を備えていて、その巻芯部に
    セパレーターを6層以上でかつ18層以下に巻回して配
    置したことを特徴とする角形または薄形二次電池。
JP10147112A 1998-05-28 1998-05-28 角形または薄形二次電池 Pending JPH11339839A (ja)

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Cited By (6)

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