JPH1167278A - 樹脂シールリチウムイオン二次電池 - Google Patents

樹脂シールリチウムイオン二次電池

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JPH1167278A
JPH1167278A JP9225598A JP22559897A JPH1167278A JP H1167278 A JPH1167278 A JP H1167278A JP 9225598 A JP9225598 A JP 9225598A JP 22559897 A JP22559897 A JP 22559897A JP H1167278 A JPH1167278 A JP H1167278A
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ring
resin
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JP9225598A
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Masataka Yamashita
正隆 山下
Mieko Asai
美絵子 浅井
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より軽量化、高容量化されるとともに、より
安価に製作することができる樹脂シールリチウムイオン
二次電池を提供することである。 【解決手段】 1.正極板と、負極板と、両者の間に介
在させたセパレータとからなる電極板積層体(1) と、こ
れに接続した正、負極リード板(5a)、(5b)と、このリー
ド板上に配置された正、負極端子(3a)、(3b)と、リング
状の正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)とからなる電池
素体と、 2.上記電池素体の外周に設けられ、かつその両端部が
上記リング状の正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)と密
に固着された封止用樹脂チューブ(2a)と、 3.上記封止用樹脂チューブ(2a)の外周に密着して設
けられた補強用又は補強用化粧金属チューブカバー(2
b)とからなる構成を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、より軽量化、高容
量化されるとともに、より安価に製作することができる
樹脂シールリチウムイオン二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、リチウムイオン二次電池は、高電
圧、高容量、高出力でありながら小型化、軽量化を図り
うる蓄電池であり、一体型ビデオカメラ、CDプレーヤ
ー、MDプレーヤー、パソコン、携帯情報端末機、携帯
電話等のコードレスの携帯型電子機器用電源として注目
されている。このようなリチウムイオン二次電池は、例
えばその一例を図6を用いて説明すると、正極の集電体
としてAl箔を用い、これに正極活物質であるリチウム
複合酸化物を含む材料を塗布して正極板Aを形成すると
ともに、集電体として銅箔を用い、これに負極活物質で
ある炭素を含む材料を塗布して負極板Bを形成し、両者
の間にセパレータCとしてポリエチレン、ポリプロピレ
ン、セルロース、無機物等の膜、多孔体、布等を介在さ
せ、渦巻き状に巻いた電極板積層体11を、負極端子と
なる円筒形の電池缶12に収納し、絶縁パッキング1
4、封口体(正極端子)13等を用いて完全密閉構造と
して製作される。
【0003】ところで、この電池缶12は、絶縁パッキ
ング14、封口体(正極端子)13等を密封保持するた
めにくびれ部分16を有していること及びその材質が金
属、例えばNiメッキ鋼板(特開平6−314563号
公報)、Mo含有オーステナイト系又はフェライト系ス
テンレス鋼板(特開平6−111849号公報)であ
り、しかも通常厚手(0.2〜0.6mm)の金属シー
トを絞り加工して製作されることから、次のような問題
点がある。
【0004】(イ)前記くびれ部分16を有するから、
電池缶12内の容積が小さくなり、その結果電池容量が
その分小さくなる。 (ロ)電池缶12の材料が厚手の鋼であるから、リチウ
ムイオン二次電池全体の重量が重くなる。 (ハ)絞り加工して製作されるから、単価が高くなる。
しかして、リチウムイオン二次電池は、安価に製作され
ることはもちろんのこと、上記したように特に高容量
化、軽量化等が求められていることからして、これらの
問題点(イ)〜(ハ)は、是非とも解決されることが期
待されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
のような従来技術の問題点に着目してなされたものであ
り、より軽量化、高容量化されるとともに、より安価に
製作することができるリチウムイオン二次電池を提供し
ようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の樹
脂シールリチウムイオン二次電池は、 1.正極板と、負極板と、両者の間に介在させたセパレ
ータとからなる電極板積層体(1) と、これに接続した
正、負極リード板(5a)、(5b)と、このリード板上に配置
された柱状部とその上下部に設けられたより大きな板状
部とからなる正、負極端子(3a)、(3b)と、その柱状部と
密に嵌合する中央孔部を有するリング状の正、負極絶縁
パッキング(4a)、(4b)とからなる電池素体と、 2.上記電池素体の外周に設けられ、かつその両端部が
上記リング状の正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)と密
に固着された封止用樹脂チューブ(2a)と、 3.上記封止用樹脂チューブ(2a)の外周に密着して設
けられ、かつその両端部が上記リング状の正、負極絶縁
パッキング(4a)、(4b)上に折り込まれた補強用又は補強
用化粧金属チューブカバー(2b)との構成からなること
を特徴とするものである。
【0007】従って、本発明の樹脂シールリチウムイオ
ン二次電池は、上記構成を採用することにより、以下に
述べるように上記問題点(イ)〜(ハ)を解決すること
ができた。上記(イ)の点については、くびれ部分16
を有しないから電池缶12に相当する封止用チューブ
(2a)内の容積をより大きくすることができ、その結果
電池容量もその分大きくすることができる。また上記
(ロ)の点については、電池缶12に相当する封止用チ
ューブ(2a)(上記金属チューブカバー(2b)は、単な
る補強用又は補強用兼化粧用の補助手段である。)の材
質が樹脂であるので、リチウムイオン二次電池全体の重
量を軽くすることがでる。
【0008】さらに上記(ハ)の点については、封止用
樹脂チューブ(2a)用の樹脂チューブ及び厚みが例えば
0.05〜0.2mm程度の極薄手の補強用化粧金属チ
ューブカバー(2b)用のシートまたはチューブの製作及
びそれらの電池素体への組付けは極めて簡単であり、制
作費が安くつく。以下、本発明を詳しく説明する。先
ず、本発明の樹脂シールリチウムイオン二次電池の構造
を、その一例である図1を用いて詳しく述べる。
【0009】1は、集電体に正極活物質を含む材料を塗
布した正極板と、集電体に負極活物質を含む材料を塗布
した負極板と、両者の間に介在させたセパレータとを渦
巻き状に巻いた電極板積層体、2aは、電池素体封止用
樹脂チューブ、2bは、補強用金属チューブ、3a、3
bは、柱状体の上下部により大きな板状部を有する正、
負極端子、4a、4bは、正、負極端子3a、3bの柱
状部と密に嵌合する中央孔部を有するリング状の正、負
極絶縁パッキング、5a、5bは、正、負極リード板、
6a、6bは、リング状の正、負極緩衝リングである。
【0010】上記電極板積層体1は、正極板と負極板と
の間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻かれたもの
の外、折り畳まれたものであつてもまた重ね合わせたも
のであっても良い。また、その電池全体の形状は、丸形
(円柱状)以外に角形(角柱状)であっても、またそれ
以外の形状であっても良い。そして、正、負極緩衝リン
グ6a、6bは、補強用金属チューブカバー2bの折り
曲げ端部が直接正、負極絶縁パッキング4a、4bの表
面に当接して、場合によってはそれを損傷させるのを防
ぐために用いられるので、必ず必要とされるものではな
く、正、負極絶縁パッキング4a、4bの構造次第(例
えば、図4及び図5の構造)では不要とすることができ
る。
【0011】さらには、補強用金属チューブカバー2b
はシート状のものを電池素体封止用樹脂チューブ2aの
上に巻き付けその両端を折り曲げるか、または予めチュ
ーブ状に成形したものを電池素体封止用樹脂チューブ2
aに挿入しその両端を折り曲げるようにして形成しても
よい。次に、上記各部材の材料について述べる。
【0012】正極活物質としては、電気化学的にリチウ
ムイオンを吸蔵・放出可能な公知のもの全てが使用する
ことが出来るが、中でもリチウムを含んだ材料が好まし
い。例えば、一般式LiX YZ 2 (Mは、遷移金
属元素のCo、Ni、Fe、Mn、Cr、V、Ti、C
u、Zrの中から選ばれた少なくとも1種類の金属、N
は、Al、In、Sn、B、Mg、Si、Ge、Ga、
Y、La、Ce、Pr、Nd、Smの中から選ばれた少
なくとも1種の金属、0<X≦1.1、0.5≦Y≦
1.0、Z≦0.1)を有するリチウム酸複合金属酸化
物が好ましく、更には一般式LiX CoY Z 2 ( N
は、Al、In、Sn、B、Mg、Si、Ge、Ga、
Y、La、Ce、Pr、Nd、Smの中から選ばれた少
なくとも1種の金属、0<X≦1.1、0.5≦Y≦
1.0、Z≦0.1)を有するの(中でもコバルト酸リ
チウム)、ニッケル酸リチウム、スピネル型のマンガン
酸リチウム、LiMn2 4 等がより好ましい。
【0013】正極活物質には導電剤として公知のもの、
例えば活性炭、各種コークス、カーボンブラック等の非
黒鉛炭素質材料や黒鉛が添加される。負極活物質として
は、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な公
知のもの全てが使用することが出来るが、例えば黒鉛粉
末、メソフェーズ炭素繊維、メソフェーズ小球体、金属
酸化物、金属、合金、窒化物等が好ましく用いられる。
電解質としては、従来公知のいずれのものでも使用する
ことができ、例示すればLiClO4 、LiAsF6
LiPF6 、LiBF4 、LiB(C654、Li
Cl、LiBr、CF3 SO3 Li等がある。
【0014】上記非水系溶媒としては、同じく特に制限
はなく従来公知のいずれのものでも使用することがで
き、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、
1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,
3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラ
ン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、アセトニトリル、プロピオニトリル等の一種または
二種以上を混合して使用することができる。
【0015】電解質は、上記非水系溶媒の溶液の形で用
いられるが、固体状、例えばゾル状、ゲル状等の形でも
用いることができる。セパレータとしては、ポリオレフ
ィン系の微多孔膜、ポリオレフィン系繊維の織布又は不
織布、セルロース等の樹脂、無機物の織布、不織布、抄
紙体、多孔体、固体電解質のフィルム及びこれらの混合
体等が用いられる。正極集電体としては、Al、Ti、
ステンレス等の金属箔、エキスパンドメタル、パンチメ
タル、発泡メタル、カーボンクロス、カーボンペーパー
等が用いられる。
【0016】負極集電体としては、Cu、Ni、ステン
レス等の金属箔、エキスパンドメタル、パンチメタル、
発泡メタル等が用いられる。電池素体封止用樹脂チュー
ブ2aとしては、耐電解液性、耐薬品性、耐熱性、機械
的強度、熱シール性、成形加工性に優れた樹脂であれば
良く、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフ
ィン系樹脂、それらのポリマーアロイ、Al箔ラミネー
トフィルム、電子線架橋ポリエチレン、γ線架橋ポリエ
チレン、ポリフェニレンエーテル系樹脂が用いられる
が、特に強度、耐熱性の点から電子線架橋ポリエチレ
ン、γ線架橋ポリエチレン、Al箔をラミネートしたポ
リエステルフィルム、ポリプロピレンフィルムが好まし
く、その厚みは0.05〜1.00mmのものが使用さ
れる。
【0017】補強用金属チューブカバー2bとしては、
樹脂チューブ2aで密封された電池素体を補強し、それ
に充分な強度を与えるものであれば良く、例えば汎用の
鋼板Al合金、Mg合金等のシートが用いられ、その厚
み(携帯用の小型電池の場合)は0.05〜0.30m
mのものが使用される。実用的には0.1mm程度の厚
みのNiメッキ鋼板もしくは亜鉛メッキ鋼板等が好まし
く、またその表面には印刷等による化粧が施されている
ことが望ましい。そしてこの補強用金属チューブカバー
2bは、必ずしもシートから曲げ加工して成形する必要
はなく、金属パイプを代用してもさしつかえない。
【0018】正、負極端子3a、3bとしては、導電
性、耐蝕性に優れたものであれば良く、正極端子3aと
しては、例えばAl、Al合金、Ti、Ti合金、ステ
ンレススチール等が用いられ、負極端子3bとしては、
例えばFe、Cu、Ni、それらの合金、ステンレスス
チール、Niメッキ鋼やNiメッキCu等が用いられ
る。正、負極絶縁パッキング4a、4bとしては、弾力
性、密封性、耐薬品性、耐熱性、機械的強度、、成形加
工性等に優れた樹脂、ゴムであれば良く、例えばポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂等が用い
られる。
【0019】正、負極リード板5a、5bとしては、導
電性、耐蝕性等に優れたものであれば良く、正極リード
板5aとしては、例えばAl、Al合金、Ti、Ti合
金、ステンレススチール等が用いられ、負極リード板5
bとしては、例えばFe、Cu、Ni、それらの合金、
ステンレススチール等が用いられる。正、負極緩衝リン
グ6a、6bとしては、弾力性、密封性、耐薬品性、耐
熱性、機械的強度、、成形加工性に優れた樹脂、ゴムで
あれば良く、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の
オレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリスチレン等で良
いが、特に耐衝撃性に優れたゴム、例えばイソプレン・
イソブチレンゴム(ブチルゴム)、ウレタンゴム、ネオ
プレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、
スチロールゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素
ゴム、クロロプレンゴム等が用いられる。
【0020】続いて、本発明の樹脂シールリチウムイオ
ン二次電池の製作方法(1)〜(3)についてのべる。 (1)正極板と、負極板と、両者の間に介在させたセパ
レータとを渦巻き状に巻いた電極板積層体1に正、負極
リード板5a、5bを接続し、これに柱状部の上下部に
より大きな板状部を有する正、負極端子3a、3bとそ
の柱状部と密に嵌合する中央孔部を有するリング状の
正、負極絶縁パッキング4a、4bを配置し組付ける。
【0021】(2)熱収縮樹脂チューブ(好ましくは電
子線架橋ポリエチレンチューブまたはγ線架橋ポリエチ
レンチューブ)を、上記(1)の組み付け体に挿入し、
加熱し収縮させて上記(1)の組み付け体外周に密着さ
せるとともに、上記チューブの両端部を上記絶縁パッキ
ング4a、4bの肩に密着させ、さらに図3に示される
ように溶着部7を形成して組付け、上記封止用樹脂チュ
ーブ2aを製作する。 (3)緩衝リング6a、6bを、上記(2)の組み付け
体の正、負極端子3a、3bの板状部の外周縁部に仮固
定し、その組み付け体の外周からシート状の補強用金属
カバーをきつく巻き付け、または予めチューブ状に成形
したものを挿入し、その両端部を正、負極緩衝リング6
a、6b上に折り込み正、負極緩衝リング6a、6bを
圧縮して、補強用金属チューブカバー2bを形成し、樹
脂シールリチウムイオン二次電池を得る(この際、圧縮
された負極緩衝リング6a、6bにより、シール性も向
上する。)。
【0022】なお、上記の封止用樹脂チューブ2aを成
形する手段としては、熱収縮樹脂チューブを使用する以
外に単なる樹脂パイプを用いることもでき、この場合に
は図4、図5に示すように上記渦巻き状に巻いた電極板
積層体1に正(負)極リード板5a(5b)を接続し、
樹脂パイプを嵌挿し(図5では更にその両端部を加熱し
て金型でくびれ部を成形する。)、次いでその下面に切
り込みC1 (C1 )又は溝部C2 (C2 )を設けた絶縁
パッキング4a(4b)と上記正、負極端子3a(3
b)との組み合わせ体を被せ、そして樹脂チューブの端
部をこの切り込みC1 (C1 )又は溝部C2 (C2 )に
嵌合し振動溶着法等により溶着部7を形成するようにし
ても良いし、また上記(1)の組み付け体を金型内にセ
ットし、ポリオレフィン等の樹脂を射出又は注入して上
記封止用樹脂チューブ2aを成形してもよい。
【0023】
【実施例】次に、本発明の熱収縮チューブを用いた1つ
の実施例を説明する。厚み15μmのAl箔に正極活物
質としてLiMn2 4 を含む材料を塗布した正極板
(厚み100μm、幅3mmのAl製リード板5a付
き)と、厚み10μmの銅箔に負極活物質としてグラフ
ァイト化した炭素質物を含む材料を塗布した負極板(厚
み100μm、幅3mmのNi製リード板5b付き)
と、両者の間に介在させたポリプロピレン微多孔膜のセ
パレータとを渦巻き状に巻いて直径16mm、高さ45
mmの電極板積層体1を作製し、Arボックス中でこれ
に電解液を含浸させた。
【0024】次に、この電極板積層体1に直径1mm、
高さ1mmの柱状部の上下に直径4mm、厚み0.5m
mの板状部を有するAl製正極端子3a、0.1mm厚
のNiメッキ鋼板をハト目状に成形した負極端子3b
と、その柱状部と密に嵌合する中央孔部を有する外径1
6.6mm、厚さ2mmのポリエチレンのリング状の
正、負極絶縁パッキング4a、4bを配置し組付けると
ともに、上記正、負極端子3a、3bと正、負極リード
板5a、5bとを溶接した。続いて、この組み付け体に
折り径27mm、厚さ0.1mmの熱収縮性の電子線架
橋ポリエチレンチューブを挿入し、加熱し収縮させてこ
の組み付け体外周に密着させるとともに、そのチューブ
の両端部を上記絶縁パッキング4a、4bの肩に密着さ
せ、溶着して取り付け、上記封止用樹脂チューブ2aを
成形した。
【0025】最後に、外径16mm、内径6mmのイソ
プレン・イソブチレンゴム(ブチルゴム)の緩衝リング
6a、6bを、上記正、負極端子3a、3bの板状部の
外周縁部に仮固定し、その後上記封止用樹脂チューブ2
aの外周から厚み100μm、幅54mm、長さ53.
3mmのNiメッキ鋼板の補強用兼化粧用シートカバー
をきつく巻き付け、そのシートカバーの両端部を上記緩
衝リング6a、6b上に折り込んで、該緩衝リング6
a、6bを圧縮状態にして補強用兼化粧用チューブカバ
ー2bを成形し、直径17mm×高さ50mmの樹脂シ
ールリチウムイオン二次電池を得た。
【0026】この製作された樹脂シールリチウムイオン
二次電池について、重量と電池容量を測定したところ、
各々28g、720Ahであった。この得られた樹脂シ
ールリチウムイオン二次電池を、厚み0.25mmのス
テンレス鋼板を絞り加工して成形された、外形寸法は同
じであるが、絶縁パッキン等を密封保持するためのくび
れ部分を有する電池缶を使用して製作された従来のリチ
ウムイオン二次電池と比較すると、重量においては3%
少なく、電池容量においては6%大きかった。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂シー
ルリチウムイオン二次電池は、1.正極板と、負極板
と、両者の間に介在させたセパレータとからなる電極板
積層体(1) と、これに接続した正、負極リード板(5a)、
(5b)と、このリード板上に配置された柱状部とその上下
部に設けられたより大きな板状部とからなる正、負極端
子(3a)、(3b)と、その柱状部と密に嵌合する中央孔部を
有するリング状の正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)と
からなる電池素体と、2.上記電池素体の外周に設けら
れ、かつその両端部が上記リング状の正、負極絶縁パッ
キング(4a)、(4b)と密に固着された封止用樹脂チューブ
(2a)と、3.上記封止用樹脂チューブ(2a)の外周に
密着して設けられ、かつその両端部が上記リング状の
正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)上に折り込まれた補
強用又は補強用化粧金属チューブカバー(2b)とから構
成されるので、より軽量化、高容量化されるとともに、
より安価に製作することができる樹脂シールリチウムイ
オン二次電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂シールリチウムイオン二次電池の
縦断面図である。
【図2】本発明の樹脂シールリチウムイオン二次電池の
部分斜視図である。
【図3】熱収縮樹脂チューブ2aの端部と絶縁パッキン
グ4aとの接合構造を示す図である。
【図4】樹脂チューブ2aの端部と絶縁パッキング4a
との接合構造を示す図である。
【図5】樹脂チューブ2aの端部と絶縁パッキング4a
との他の接合構造を示す図である。
【図6】従来のリチウムイオン二次電池の縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1 渦巻き状に巻いた電極板積層体 2a 電池素体封止用樹脂チューブ 2b 補強用化粧金属チューブカバー 3a 正極端子 3b 負極端子 4a 正極絶縁パッキング 4b 負極絶縁パッキング 5a 正極リード板 5b 負極リード板 6a 正極緩衝リング 6b 負極緩衝リング 7 溶着部 A 正極 B 負極 C セパレータ 11 電池素体 12 電池缶 13 正極端子 14 絶縁パッキング 15 正極リード 16 くびれ部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1.正極板と、負極板と、両者の間に介
    在させたセパレータとからなる電極板積層体(1) と、こ
    れに接続した正、負極リード板(5a)、(5b)と、このリー
    ド板上に配置された柱状部とその上下部に設けられたよ
    り大きな板状部とからなる正、負極端子(3a)、(3b)と、
    その柱状部と密に嵌合する中央孔部を有するリング状の
    正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)とからなる電池素体
    と、 2.上記電池素体の外周に設けられ、かつその両端部が
    上記リング状の正、負極絶縁パッキング(4a)、(4b)と密
    に固着された封止用樹脂チューブ(2a)と、 3.上記封止用樹脂チューブ(2a)の外周に密着して設
    けられ、かつその両端部が上記リング状の正、負極絶縁
    パッキング(4a)、(4b)上に折り込まれた補強用又は補強
    用化粧金属チューブカバー(2b)とから構成されること
    を特徴とする樹脂シールリチウムイオン二次電池。
  2. 【請求項2】 上記正、負極端子の板状部の外周縁部
    に、緩衝リング(6a)、(6b)を上記補強用又は補強用化粧
    金属チューブカバー(2b)の折り込まれた両端部により
    圧縮するように組付け配置したことを特徴とする請求項
    1項記載の樹脂シールリチウムイオン二次電池。
JP9225598A 1997-08-08 1997-08-08 樹脂シールリチウムイオン二次電池 Withdrawn JPH1167278A (ja)

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JP9225598A JPH1167278A (ja) 1997-08-08 1997-08-08 樹脂シールリチウムイオン二次電池

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