JPH1186805A - 二次電池および電池容器 - Google Patents
二次電池および電池容器Info
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- JPH1186805A JPH1186805A JP9246707A JP24670797A JPH1186805A JP H1186805 A JPH1186805 A JP H1186805A JP 9246707 A JP9246707 A JP 9246707A JP 24670797 A JP24670797 A JP 24670797A JP H1186805 A JPH1186805 A JP H1186805A
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- battery
- battery container
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- alloy
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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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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＮｉめっき鉄缶やステンレス缶に比べ
て電池容器を大幅に軽量化し、重量当りの放電容量の増
大を図った上で、Ｌｉとの金属間化合物の形成に伴う二
次電池の基本構造の変更などを回避した二次電池が求め
られている。 【解決手段】 一端が開口された有底形状の電池容器５
と、この電池容器５内に収容された発電要素３と、発電
要素３が収容された電池容器５の開口部を密閉する蓋体
とを具備する二次電池である。電池容器５はＭｇ−Ａｌ
−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金で構成され
ている。Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金には、2〜10重量% の
Ａｌおよび 0.5〜 2重量% のＺｎを含み、残部が実質的
にＭｇからなる組成、さらに 2重量% 以下のＭｎを含む
組成が用いられる。Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金には、 8重
量% のＺｎおよび 0.3〜 1重量% のＺｒを含み、残部が
実質的にＭｇからなる組成が用いられる。
て電池容器を大幅に軽量化し、重量当りの放電容量の増
大を図った上で、Ｌｉとの金属間化合物の形成に伴う二
次電池の基本構造の変更などを回避した二次電池が求め
られている。 【解決手段】 一端が開口された有底形状の電池容器５
と、この電池容器５内に収容された発電要素３と、発電
要素３が収容された電池容器５の開口部を密閉する蓋体
とを具備する二次電池である。電池容器５はＭｇ−Ａｌ
−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金で構成され
ている。Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金には、2〜10重量% の
Ａｌおよび 0.5〜 2重量% のＺｎを含み、残部が実質的
にＭｇからなる組成、さらに 2重量% 以下のＭｎを含む
組成が用いられる。Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金には、 8重
量% のＺｎおよび 0.3〜 1重量% のＺｒを含み、残部が
実質的にＭｇからなる組成が用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウム基合
金を電池容器に適用した二次電池および電池容器に関す
る。
金を電池容器に適用した二次電池および電池容器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は、小型・軽量の各種ポータブ
ル電子機器の電源として多用されている。各種のポータ
ブル機器はますます高性能化、高機能化、小型化してい
ることから、長時間稼動を可能とするために二次電池の
体積当たりの放電容量を大きくすることはもちろんのこ
と、最近では軽量化すなわち重量当りの放電容量を大き
くすることが望まれている。
ル電子機器の電源として多用されている。各種のポータ
ブル機器はますます高性能化、高機能化、小型化してい
ることから、長時間稼動を可能とするために二次電池の
体積当たりの放電容量を大きくすることはもちろんのこ
と、最近では軽量化すなわち重量当りの放電容量を大き
くすることが望まれている。
【０００３】そこで、二次電池の電池容器を従来から使
用されてきたＮｉめっき鉄缶やステンレス缶からアルミ
ニウム缶に変更することが検討されている（特開平8-32
9908号公報参照）。電池容器の材質を鉄やステンレスか
ら軽量なＡｌやＡｌ基合金に変更することによって、二
次電池を効果的に軽量化することができる。これは二次
電池重量に対して電池容器の占める割合が大きいためで
ある。
用されてきたＮｉめっき鉄缶やステンレス缶からアルミ
ニウム缶に変更することが検討されている（特開平8-32
9908号公報参照）。電池容器の材質を鉄やステンレスか
ら軽量なＡｌやＡｌ基合金に変更することによって、二
次電池を効果的に軽量化することができる。これは二次
電池重量に対して電池容器の占める割合が大きいためで
ある。
【０００４】しかしながら、Ｌｉイオン二次電池の電池
容器にアルミニウム缶を適用した場合、電池容器を
（−）極とすると充放電のサイクルが進むにつれてＬｉ
とＡｌとが反応し、ＬｉＡｌなどの金属間化合物が生成
して脆くなるという問題が生じる。このため、アルミニ
ウム缶を使用したリチウムイオン二次電池では、電池容
器を（＋）極としなければならず、従来の電池構造とは
（−）極と（＋）極を逆にした構造に変更せざるを得な
い。このような二次電池の基本的な構造の変更は、汎用
性という観点からは大きな問題である。
容器にアルミニウム缶を適用した場合、電池容器を
（−）極とすると充放電のサイクルが進むにつれてＬｉ
とＡｌとが反応し、ＬｉＡｌなどの金属間化合物が生成
して脆くなるという問題が生じる。このため、アルミニ
ウム缶を使用したリチウムイオン二次電池では、電池容
器を（＋）極としなければならず、従来の電池構造とは
（−）極と（＋）極を逆にした構造に変更せざるを得な
い。このような二次電池の基本的な構造の変更は、汎用
性という観点からは大きな問題である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電池
容器にアルミニウム缶を適用した二次電池は、電池重量
を軽量化することができ、重量当りの放電容量の増大に
寄与するものの、Ａｌを（−）極とするとＬｉと反応し
て脆いＬｉＡｌなどの金属間化合物を形成するため、従
来の電池構造とは（−）極と（＋）極とを逆にした構造
に変更せざるを得ないという問題がある。
容器にアルミニウム缶を適用した二次電池は、電池重量
を軽量化することができ、重量当りの放電容量の増大に
寄与するものの、Ａｌを（−）極とするとＬｉと反応し
て脆いＬｉＡｌなどの金属間化合物を形成するため、従
来の電池構造とは（−）極と（＋）極とを逆にした構造
に変更せざるを得ないという問題がある。
【０００６】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、従来のＮｉめっき鉄缶やステンレス缶
に比べて電池容器を大幅に軽量化し、重量当りの放電容
量の増大を図った上で、Ｌｉとの金属間化合物の形成に
伴う二次電池の基本構造の変更などを回避することを可
能にした二次電池、および電池容器を提供することを目
的としている。
なされたもので、従来のＮｉめっき鉄缶やステンレス缶
に比べて電池容器を大幅に軽量化し、重量当りの放電容
量の増大を図った上で、Ｌｉとの金属間化合物の形成に
伴う二次電池の基本構造の変更などを回避することを可
能にした二次電池、および電池容器を提供することを目
的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記した目的
を達成する上で、比重が鉄の約 22%、アルミニウムの約
65%と極めて軽量であると共に、Ｌｉと金属間化合物を
形成することがなく、（−）極と（＋）極の構造を従来
の二次電池と同様とすることも可能なマグネシウム（Ｍ
ｇ）を、電池容器として使用することが有効であること
を見出した。さらに、マグネシウムは物体が衝突した際
に生じるくぼみがアルミニウムや鉄系の材料に比べて小
さく、外力に対する電池内部でのショートの確率を減す
ことができるなど、耐くぼみ性に優れるというような特
徴も有している。
を達成する上で、比重が鉄の約 22%、アルミニウムの約
65%と極めて軽量であると共に、Ｌｉと金属間化合物を
形成することがなく、（−）極と（＋）極の構造を従来
の二次電池と同様とすることも可能なマグネシウム（Ｍ
ｇ）を、電池容器として使用することが有効であること
を見出した。さらに、マグネシウムは物体が衝突した際
に生じるくぼみがアルミニウムや鉄系の材料に比べて小
さく、外力に対する電池内部でのショートの確率を減す
ことができるなど、耐くぼみ性に優れるというような特
徴も有している。
【０００８】ただし、鉄缶やステンレス缶などに比べ
て、マグネシウム缶は機械的強度が低く、二次電池の内
圧が上昇した際に電池容器が膨れるなど耐変形性が低
く、また加工性（塑性変形能）についても劣るというよ
うな難点を有している。このようなマグネシウム缶が有
する機械的強度や塑性変形能に劣るという点に対して
は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系
合金のＭｇ基合金が有効である。さらに、マグネシウム
缶は耐食性も劣るものの、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は耐
食性についても優れ、一方Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は若
干のＭｎを配合することにより耐食性が大幅に向上す
る。
て、マグネシウム缶は機械的強度が低く、二次電池の内
圧が上昇した際に電池容器が膨れるなど耐変形性が低
く、また加工性（塑性変形能）についても劣るというよ
うな難点を有している。このようなマグネシウム缶が有
する機械的強度や塑性変形能に劣るという点に対して
は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系
合金のＭｇ基合金が有効である。さらに、マグネシウム
缶は耐食性も劣るものの、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は耐
食性についても優れ、一方Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は若
干のＭｎを配合することにより耐食性が大幅に向上す
る。
【０００９】本発明はこのような知見に基いてなされた
ものであって、本発明の二次電池は請求項１に記載した
ように、一端が開口された有底形状の電池容器と、前記
電池容器内に収容された発電要素と、前記発電要素が収
容された前記電池容器の開口部を密閉する蓋体とを具備
する二次電池において、前記電池容器はＭｇ−Ａｌ−Ｚ
ｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなることを
特徴としている。
ものであって、本発明の二次電池は請求項１に記載した
ように、一端が開口された有底形状の電池容器と、前記
電池容器内に収容された発電要素と、前記発電要素が収
容された前記電池容器の開口部を密閉する蓋体とを具備
する二次電池において、前記電池容器はＭｇ−Ａｌ−Ｚ
ｎ系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなることを
特徴としている。
【００１０】本発明の二次電池において、前記Ｍｇ−Ａ
ｌ−Ｚｎ系合金は請求項２に記載したように、 2〜10重
量% のＡｌおよび 0.5〜 2重量% のＺｎを含み、残部が
実質的にＭｇからなる組成を有することが好ましい。Ｍ
ｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は請求項３に記載したように、さ
らに 2重量% 以下のＭｎを含むことが好ましい。一方、
前記Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は請求項４に記載したよう
に、 8重量% のＺｎおよび 0.3〜 1重量% のＺｒを含
み、残部が実質的にＭｇからなる組成を有することが好
ましい。
ｌ−Ｚｎ系合金は請求項２に記載したように、 2〜10重
量% のＡｌおよび 0.5〜 2重量% のＺｎを含み、残部が
実質的にＭｇからなる組成を有することが好ましい。Ｍ
ｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は請求項３に記載したように、さ
らに 2重量% 以下のＭｎを含むことが好ましい。一方、
前記Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は請求項４に記載したよう
に、 8重量% のＺｎおよび 0.3〜 1重量% のＺｒを含
み、残部が実質的にＭｇからなる組成を有することが好
ましい。
【００１１】また、本発明の電池容器は、請求項５に記
載したように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚ
ｎ−Ｚｒ系合金からなることを特徴としている。
載したように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚ
ｎ−Ｚｒ系合金からなることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１３】図１は本発明の二次電池をＬｉイオン二次
電池に適用した一実施形態の構造を一部断面で示す図で
ある。
電池に適用した一実施形態の構造を一部断面で示す図で
ある。
【００１４】同図において、１は正極２と負極３との間
にセパレータ４を介在させて巻回した発電要素（円筒形
電極群）であり、この発電要素１は有底円筒状の電池容
器５内に収容されている。電解液は電池容器５内に、具
体的にはセパレータ４内に保持されている。電池容器５
は負極端子を兼ねるものであり、負極３と電池容器５と
はリードタブ６を介して電気的に接続されている。
にセパレータ４を介在させて巻回した発電要素（円筒形
電極群）であり、この発電要素１は有底円筒状の電池容
器５内に収容されている。電解液は電池容器５内に、具
体的にはセパレータ４内に保持されている。電池容器５
は負極端子を兼ねるものであり、負極３と電池容器５と
はリードタブ６を介して電気的に接続されている。
【００１５】電池容器５の上部開口部には、封口板７お
よび正極端子８が配置されている。電池容器５の上部開
口部と封口板７および正極端子８の周縁部との間には、
リング状の絶縁性ガスケット９が配置されており、電池
容器５の上部開口部の先端を内側に縮径するカシメ加工
等を施すことによって、電池容器５に封口板７および正
極端子８が絶縁性ガスケット９を介して気密に固定され
ている。正極２はリード１０および封口板７を介して正
極端子８と電気的に接続されている。なお、電池容器５
の内圧が異常に上昇した際に開く安全弁などを設けても
よい。
よび正極端子８が配置されている。電池容器５の上部開
口部と封口板７および正極端子８の周縁部との間には、
リング状の絶縁性ガスケット９が配置されており、電池
容器５の上部開口部の先端を内側に縮径するカシメ加工
等を施すことによって、電池容器５に封口板７および正
極端子８が絶縁性ガスケット９を介して気密に固定され
ている。正極２はリード１０および封口板７を介して正
極端子８と電気的に接続されている。なお、電池容器５
の内圧が異常に上昇した際に開く安全弁などを設けても
よい。
【００１６】上述した電池容器５は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ
系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなるものであ
る。これらは比重がＦｅの約 22%、Ａｌの約 65%と極め
て軽量であると共に、Ｌｉと金属間化合物を形成するこ
とがなく、電極構造を従来の二次電池と同様に、電池容
器５を（−）極とすることが可能なＭｇを主成分とする
Ｍｇ基合金であって、添加元素により機械的強度（耐変
形性）や塑性変形能などの機械的特性の向上、さらには
耐食性の向上を図ったものである。
系合金またはＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなるものであ
る。これらは比重がＦｅの約 22%、Ａｌの約 65%と極め
て軽量であると共に、Ｌｉと金属間化合物を形成するこ
とがなく、電極構造を従来の二次電池と同様に、電池容
器５を（−）極とすることが可能なＭｇを主成分とする
Ｍｇ基合金であって、添加元素により機械的強度（耐変
形性）や塑性変形能などの機械的特性の向上、さらには
耐食性の向上を図ったものである。
【００１７】まず、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金について述
べる。ＡｌはＭｇの機械的強度を向上させる成分であ
り、電池容器５としての耐変形性を満足させる上で 2〜
10重量% の範囲で含有させることが好ましい。Ａｌの含
有量が 2重量% 未満であると機械的強度を十分に向上さ
せることができず、一方10重量% を超えると金属間化合
物を形成するなどして脆くなり、さらには加工性を低下
させる。
べる。ＡｌはＭｇの機械的強度を向上させる成分であ
り、電池容器５としての耐変形性を満足させる上で 2〜
10重量% の範囲で含有させることが好ましい。Ａｌの含
有量が 2重量% 未満であると機械的強度を十分に向上さ
せることができず、一方10重量% を超えると金属間化合
物を形成するなどして脆くなり、さらには加工性を低下
させる。
【００１８】ＺｎはＭｇの塑性変形能を向上させる成分
であり、電池容器５への塑性変形加工性（深絞り加工な
ど）を満足させる上で 0.5〜 2重量% の範囲で含有させ
ることが好ましい。Ｚｎの含有量が 0.5重量% 未満であ
ると塑性変形加工性を十分に向上させることができな
い。一方、Ｚｎの含有量が 2重量% を超えると、Ｍｇ−
Ａｌ−Ｚｎ系合金では引張り強度などの低下を招くおそ
れがある。
であり、電池容器５への塑性変形加工性（深絞り加工な
ど）を満足させる上で 0.5〜 2重量% の範囲で含有させ
ることが好ましい。Ｚｎの含有量が 0.5重量% 未満であ
ると塑性変形加工性を十分に向上させることができな
い。一方、Ｚｎの含有量が 2重量% を超えると、Ｍｇ−
Ａｌ−Ｚｎ系合金では引張り強度などの低下を招くおそ
れがある。
【００１９】ＡｌおよびＺｎを含有させたＭｇ基合金に
よれば、電池容器５に必要とされる機械的強度および塑
性変形加工性を得ることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系
合金は、さらに耐食性を向上させる上で 2重量% 以下の
Ｍｎを含有させることが好ましい。ＭｎはＡｌと同時に
存在させることでＡｌ−Ｍｎ化合物を形成して、Ｍｇの
耐食性の低下要因となるＦｅを取り込む。これにより、
Ｍｇ相中に固溶する不純物としてのＦｅ量を大幅に低下
させて、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金の耐食性を向上させる
ことができる。ただし、Ｍｎ量が 2重量% を超えると脆
さや機械的強度の低下要因となるため、その含有量は 2
重量% 以下とすることが好ましい。なおＭｇ−Ａｌ−Ｚ
ｎ系合金は、他にＣａ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉなどを微量含
有していてもよい。
よれば、電池容器５に必要とされる機械的強度および塑
性変形加工性を得ることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系
合金は、さらに耐食性を向上させる上で 2重量% 以下の
Ｍｎを含有させることが好ましい。ＭｎはＡｌと同時に
存在させることでＡｌ−Ｍｎ化合物を形成して、Ｍｇの
耐食性の低下要因となるＦｅを取り込む。これにより、
Ｍｇ相中に固溶する不純物としてのＦｅ量を大幅に低下
させて、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金の耐食性を向上させる
ことができる。ただし、Ｍｎ量が 2重量% を超えると脆
さや機械的強度の低下要因となるため、その含有量は 2
重量% 以下とすることが好ましい。なおＭｇ−Ａｌ−Ｚ
ｎ系合金は、他にＣａ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉなどを微量含
有していてもよい。
【００２０】上述したようなＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金の
具体例としては、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）の
合金番号で、ＡＺ３１Ｂ、ＡＺ３１Ｃ、ＡＺ６１Ａ、Ａ
Ｚ８０ＡのＭｇ基合金などを挙げることができる。これ
らＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金の組成は表１に示す通りであ
る。
具体例としては、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）の
合金番号で、ＡＺ３１Ｂ、ＡＺ３１Ｃ、ＡＺ６１Ａ、Ａ
Ｚ８０ＡのＭｇ基合金などを挙げることができる。これ
らＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金の組成は表１に示す通りであ
る。
【００２１】
【表１】 次に、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金について述べる。Ｚｎは
前述したＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金と同様に、Ｍｇの塑性
変形能を向上させる成分である。Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合
金においては、Ｚｎは 1〜 8重量% の範囲で含有させる
ことが好ましい。Ｚｎの含有量が 1重量% 未満であると
十分な塑性変形加工性が得られず、一方8重量% を超え
ると引張り強度などの低下を招くおそれがある。
前述したＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金と同様に、Ｍｇの塑性
変形能を向上させる成分である。Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合
金においては、Ｚｎは 1〜 8重量% の範囲で含有させる
ことが好ましい。Ｚｎの含有量が 1重量% 未満であると
十分な塑性変形加工性が得られず、一方8重量% を超え
ると引張り強度などの低下を招くおそれがある。
【００２２】ＺｒはＭｎと同様にＭｇの耐食性の低下要
因となるＦｅを取り込み、Ｍｇ相中に固溶する不純物と
してのＦｅ量を大幅に低下させて、Ｍｇ基合金の耐食性
を大幅に向上させるものである。さらに、ＺｒはＭｇ相
の結晶粒を微細化させてＭｇ基合金の機械的強度の向上
にも寄与する。これらの特性を満足させる上で、Ｚｒの
含有量は 0.3〜 1重量% の範囲とすることが好ましい。
Ｚｒの含有量が 0.3重量% 未満であると耐食性や機械的
強度を十分に向上させることができず、一方1重量% を
超えると硬度が上昇して、加工性などを低下させるおそ
れがある。
因となるＦｅを取り込み、Ｍｇ相中に固溶する不純物と
してのＦｅ量を大幅に低下させて、Ｍｇ基合金の耐食性
を大幅に向上させるものである。さらに、ＺｒはＭｇ相
の結晶粒を微細化させてＭｇ基合金の機械的強度の向上
にも寄与する。これらの特性を満足させる上で、Ｚｒの
含有量は 0.3〜 1重量% の範囲とすることが好ましい。
Ｚｒの含有量が 0.3重量% 未満であると耐食性や機械的
強度を十分に向上させることができず、一方1重量% を
超えると硬度が上昇して、加工性などを低下させるおそ
れがある。
【００２３】上述したようなＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金の
具体例としては、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）の
合金番号で、ＺＫ１１、ＺＫ２０Ａ、ＺＫ３１、ＺＫ６
０ＡのＭｇ基合金などを挙げることができる。これらＭ
ｇ−Ｚｒ−Ｚｎ系合金の組成は表２に示す通りである。
具体例としては、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）の
合金番号で、ＺＫ１１、ＺＫ２０Ａ、ＺＫ３１、ＺＫ６
０ＡのＭｇ基合金などを挙げることができる。これらＭ
ｇ−Ｚｒ−Ｚｎ系合金の組成は表２に示す通りである。
【００２４】
【表２】 なお、その他のＭｇ基合金としては、アメリカ材料試験
協会（ＡＳＴＭ）の合金番号で、ＨＭ２１Ａ、ＨＭ３１
ＡなどのＭｇ− 1〜 4重量% Ｔｈ一 0.2〜 2重量% Ｍｎ
系合金やＺＥ１０ＡなどのＭｇ− 0.5〜 5重量% Ｚｎ−
0.1〜 3重量%ＲＥ（ＲＥは希土類元素を示す）系合金
などを使用することも可能である。
協会（ＡＳＴＭ）の合金番号で、ＨＭ２１Ａ、ＨＭ３１
ＡなどのＭｇ− 1〜 4重量% Ｔｈ一 0.2〜 2重量% Ｍｎ
系合金やＺＥ１０ＡなどのＭｇ− 0.5〜 5重量% Ｚｎ−
0.1〜 3重量%ＲＥ（ＲＥは希土類元素を示す）系合金
などを使用することも可能である。
【００２５】上述したＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭ
ｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金で電池容器５を構成することによ
って、Ｎｉめっき鉄缶やステンレス缶に比べて電池容器
５の重量を大幅に低減することができ、さらにアルミニ
ウム缶と比べても重量の低減を図ることができる。ま
た、ＭｇはＡｌのようにＬｉと金属間化合物を形成しな
いため、従来の二次電池と同様に、電池容器５を（−）
極とすることもできる。その上で、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系
合金およびＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は、電池容器５に求
められる機械的強度、例えば二次電池の内圧が上昇した
際の電池容器５の膨れなどを防止し得る機械的強度（耐
変形性）と、深絞り加工などにより容器形状に加工し得
る塑性変形能を有している。例えば、電池容器５の成形
にあたって、 450℃以下の温度に加熱して深絞り加工を
行うなどの熱間塑性変形加工を施すことができる。この
際、熱間塑性変形加工時に生じるクラックの発生率を極
めて小さくすることができる。
ｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金で電池容器５を構成することによ
って、Ｎｉめっき鉄缶やステンレス缶に比べて電池容器
５の重量を大幅に低減することができ、さらにアルミニ
ウム缶と比べても重量の低減を図ることができる。ま
た、ＭｇはＡｌのようにＬｉと金属間化合物を形成しな
いため、従来の二次電池と同様に、電池容器５を（−）
極とすることもできる。その上で、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系
合金およびＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は、電池容器５に求
められる機械的強度、例えば二次電池の内圧が上昇した
際の電池容器５の膨れなどを防止し得る機械的強度（耐
変形性）と、深絞り加工などにより容器形状に加工し得
る塑性変形能を有している。例えば、電池容器５の成形
にあたって、 450℃以下の温度に加熱して深絞り加工を
行うなどの熱間塑性変形加工を施すことができる。この
際、熱間塑性変形加工時に生じるクラックの発生率を極
めて小さくすることができる。
【００２６】さらに、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は耐食性
に優れ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金についても若干量のＭ
ｎを含有させることによって、耐食性を向上させること
ができる。このように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金および
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は、電池容器５に必要とされる
基本的な特性についても満足するものである。
に優れ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金についても若干量のＭ
ｎを含有させることによって、耐食性を向上させること
ができる。このように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金および
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は、電池容器５に必要とされる
基本的な特性についても満足するものである。
【００２７】また、電池容器成形後に 350℃〜融点未満
の温度で 2〜30時間保持して空冷する溶体化処理、 150
〜 300℃で 2〜30時間程度保持して炉冷または空冷する
焼もどし処理などを施してもよい。これらの熱処理によ
り機械的強度をさらに向上させることが可能である。
の温度で 2〜30時間保持して空冷する溶体化処理、 150
〜 300℃で 2〜30時間程度保持して炉冷または空冷する
焼もどし処理などを施してもよい。これらの熱処理によ
り機械的強度をさらに向上させることが可能である。
【００２８】従って、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金やＭｇ−
Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなる電池容器５を用いたＬｉイオ
ン二次電池によれば、電池容器５に必要とされる機械的
強度、塑性変形能、耐食性などの基本特性を満足させた
上で、電池容器５の重量軽減により重量当たりの放電容
量の増大を図ることができ、さらに電池構造については
従来の二次電池と同様として汎用性を高めることができ
る。またさらに、Ｍｇ基合金は物体が衝突した際に生じ
るくぼみがアルミニウムや鉄系の材料に比べて小さいた
め、電池容器５の耐くぼみ性を高めることができる。
Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなる電池容器５を用いたＬｉイオ
ン二次電池によれば、電池容器５に必要とされる機械的
強度、塑性変形能、耐食性などの基本特性を満足させた
上で、電池容器５の重量軽減により重量当たりの放電容
量の増大を図ることができ、さらに電池構造については
従来の二次電池と同様として汎用性を高めることができ
る。またさらに、Ｍｇ基合金は物体が衝突した際に生じ
るくぼみがアルミニウムや鉄系の材料に比べて小さいた
め、電池容器５の耐くぼみ性を高めることができる。
【００２９】なお、電池容器５の形状は有底円筒形状に
限らず、有底角筒形状、ボタン電池用形状など、種々の
形状を適用することができる。
限らず、有底角筒形状、ボタン電池用形状など、種々の
形状を適用することができる。
【００３０】また、上記実施形態のＬｉイオン二次電池
における電池容器５以外の正極２、負極３、セパレータ
４、非水系電解液等の電池構成材料については、従来か
らＬｉイオン二次電池用として実用され、もしくは提案
された材料を種々使用することができる。
における電池容器５以外の正極２、負極３、セパレータ
４、非水系電解液等の電池構成材料については、従来か
らＬｉイオン二次電池用として実用され、もしくは提案
された材料を種々使用することができる。
【００３１】例えば、セパレータ４としては、例えば合
成樹脂製不織布、ポリエチレン製多孔質フィルム、ポリ
プロピレン製多孔質フィルム等を用いることができる。
正極２の活物質としては種々の酸化物、例えばＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 な
どが用いられ、導電剤としてアセチレンブラック、カー
ボンブラック、黒鉛粉末等が用いられる。負極３には、
リチウム金属やリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料を用
いることができる。
成樹脂製不織布、ポリエチレン製多孔質フィルム、ポリ
プロピレン製多孔質フィルム等を用いることができる。
正極２の活物質としては種々の酸化物、例えばＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 な
どが用いられ、導電剤としてアセチレンブラック、カー
ボンブラック、黒鉛粉末等が用いられる。負極３には、
リチウム金属やリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料を用
いることができる。
【００３２】さらに、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などと、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネー
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、エトキシメトキシエタンなどとの混
合溶媒のような非水系溶媒が用いられる。電解質として
は、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓ
Ｆ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3などのリチウム塩が例示され
る。
ト、エチレンカーボネートなどと、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネー
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、エトキシメトキシエタンなどとの混
合溶媒のような非水系溶媒が用いられる。電解質として
は、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓ
Ｆ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3などのリチウム塩が例示され
る。
【００３３】なお、本発明の二次電池は上述したＬｉイ
オン二次電池に限定されるものではなく、Ｎｉ−Ｃｄ二
次電池やＮｉ−水素二次電池などに適用することも可能
である。これらの二次電池にＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金や
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなる電池容器を用いた場合
においても、電池容器の重量軽減により重量当たりの放
電容量の増大を図ることができる。また、本発明の電池
容器は二次電池に限らず、一次電池に対しても適用する
ことができ、この場合でも上記した効果と同様な効果を
得ることができる。
オン二次電池に限定されるものではなく、Ｎｉ−Ｃｄ二
次電池やＮｉ−水素二次電池などに適用することも可能
である。これらの二次電池にＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金や
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなる電池容器を用いた場合
においても、電池容器の重量軽減により重量当たりの放
電容量の増大を図ることができる。また、本発明の電池
容器は二次電池に限らず、一次電池に対しても適用する
ことができ、この場合でも上記した効果と同様な効果を
得ることができる。
【００３４】
【実施例】次に、本発明の二次電池の具体例およびその
評価結果について述べる。
評価結果について述べる。
【００３５】実施例１ まず、正極としてリチウムコバルト酸化物に導電材とバ
インダを加えてアルミニウム基板に塗布、乾燥させてシ
ート状にしたものを用意した。負極には、繊維状グラフ
ァイトであるＭＣＦにバインダを加えて銅基板に塗布、
乾燥させてシート状にしたものを使用した。これら正極
と負極の間に、ポリエチレン製多孔質フィルムをセパレ
ータとして介在させて捲回して円筒形電極群（発電要
素）を作製した。
インダを加えてアルミニウム基板に塗布、乾燥させてシ
ート状にしたものを用意した。負極には、繊維状グラフ
ァイトであるＭＣＦにバインダを加えて銅基板に塗布、
乾燥させてシート状にしたものを使用した。これら正極
と負極の間に、ポリエチレン製多孔質フィルムをセパレ
ータとして介在させて捲回して円筒形電極群（発電要
素）を作製した。
【００３６】上記した円筒形電極群を、前述したＡＳＴ
Ｍの合金番号でＡＺ８０Ａなる組成のＭｇ合金（Ｍｇ−
Ａｌ−Ｚｎ系合金）を 400℃の温度で深絞り加工して作
製した有底円筒状の電池容器に収納した。この電極群が
収納されたＭｇ合金製電池容器内に、電解質として六フ
ッ化リン酸リチウムをエチレンカーボネートとメチルエ
チルカーボネートの混合溶媒（体積比率=1:2）に溶解し
た電解液を注入し、クリンプ封止により密閉すること
で、外径18mm、高さ65mm、電池容量1500mAh で、電池容
器が（−）極である密閉型Ｌｉイオン二次電池を作製し
た。
Ｍの合金番号でＡＺ８０Ａなる組成のＭｇ合金（Ｍｇ−
Ａｌ−Ｚｎ系合金）を 400℃の温度で深絞り加工して作
製した有底円筒状の電池容器に収納した。この電極群が
収納されたＭｇ合金製電池容器内に、電解質として六フ
ッ化リン酸リチウムをエチレンカーボネートとメチルエ
チルカーボネートの混合溶媒（体積比率=1:2）に溶解し
た電解液を注入し、クリンプ封止により密閉すること
で、外径18mm、高さ65mm、電池容量1500mAh で、電池容
器が（−）極である密閉型Ｌｉイオン二次電池を作製し
た。
【００３７】このようにして作製したＬｉイオン二次電
池の充放電性能について評価を行った。電池電圧が4.2V
になるまでは1C(1500mA)の定電流で、4.2Vに達してから
は4.2Vの定電圧で合計 3時間充電した後、1Cで電池電圧
が3Vになるまで放電させるサイクルを繰返して電池容量
の推移を測定した。その結果を表３に示す。また、本発
明との比較のために、電池容器を純Ｍｇとする以外は実
施例１と同様にして作製した密閉型Ｌｉイオン二次電池
の電池容量の推移を表３に併せて示す。
池の充放電性能について評価を行った。電池電圧が4.2V
になるまでは1C(1500mA)の定電流で、4.2Vに達してから
は4.2Vの定電圧で合計 3時間充電した後、1Cで電池電圧
が3Vになるまで放電させるサイクルを繰返して電池容量
の推移を測定した。その結果を表３に示す。また、本発
明との比較のために、電池容器を純Ｍｇとする以外は実
施例１と同様にして作製した密閉型Ｌｉイオン二次電池
の電池容量の推移を表３に併せて示す。
【００３８】
【表３】 表３から明らかなように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金から
なる電池容器を用いた実施例１のＬｉイオン二次電池
は、純Ｍｇに比べて容量維持率が改善されていることが
分かる。 300サイクル後においても 88%と十分な容量を
維持していることから、用いたＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金
はＬｉイオン二次電池に必要とされる耐食性を十分に満
足していることが分かる。
なる電池容器を用いた実施例１のＬｉイオン二次電池
は、純Ｍｇに比べて容量維持率が改善されていることが
分かる。 300サイクル後においても 88%と十分な容量を
維持していることから、用いたＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金
はＬｉイオン二次電池に必要とされる耐食性を十分に満
足していることが分かる。
【００３９】実施例２ 正極としてリチウムコバルト酸化物に導電材とバインダ
を加えてアルミニウム基板に塗布、乾燥させてシート状
にしたものを用意した。負極には、繊維状グラファイト
であるＭＣＦにバインダを加えて銅基板に塗布、乾燥さ
せてシート状にしたものを使用した。これら正極と負極
の間に、ポリエチレン製多孔質フィルムをセパレータと
して介在させて捲回し、さらに加圧成形により押しつぶ
した長円形電極群を作製した。
を加えてアルミニウム基板に塗布、乾燥させてシート状
にしたものを用意した。負極には、繊維状グラファイト
であるＭＣＦにバインダを加えて銅基板に塗布、乾燥さ
せてシート状にしたものを使用した。これら正極と負極
の間に、ポリエチレン製多孔質フィルムをセパレータと
して介在させて捲回し、さらに加圧成形により押しつぶ
した長円形電極群を作製した。
【００４０】上記した長円形電極群を、前述したＡＳＴ
Ｍの合金番号でＺＫ３１なる組成のＭｇ合金（Ｍｇ−Ｚ
ｎ−Ｚｒ系合金）を 380℃の温度で熱間加工して作製し
た角型の電池容器に収納し、封口板を電池容器の開口部
に設置して両者をレーザー溶接により仮封止した。この
電極群が収納されたＭｇ合金製電池容器内に、電解質と
して六フッ化リン酸リチウムをエチレンカーボネートと
メチルエチルカーボネートの混合溶媒（体積比率=1:2）
に溶解した電解液を、封口板の注液口より注入した後、
注液口に注液口栓をレーザー溶接して封止して、幅34m
m、厚さ14.5mm、高さ48mm、電池容量1600mAh で、電池
容器が（−）極である密閉型Ｌｉイオン二次電池を作製
した。
Ｍの合金番号でＺＫ３１なる組成のＭｇ合金（Ｍｇ−Ｚ
ｎ−Ｚｒ系合金）を 380℃の温度で熱間加工して作製し
た角型の電池容器に収納し、封口板を電池容器の開口部
に設置して両者をレーザー溶接により仮封止した。この
電極群が収納されたＭｇ合金製電池容器内に、電解質と
して六フッ化リン酸リチウムをエチレンカーボネートと
メチルエチルカーボネートの混合溶媒（体積比率=1:2）
に溶解した電解液を、封口板の注液口より注入した後、
注液口に注液口栓をレーザー溶接して封止して、幅34m
m、厚さ14.5mm、高さ48mm、電池容量1600mAh で、電池
容器が（−）極である密閉型Ｌｉイオン二次電池を作製
した。
【００４１】このようにして作製したＬｉイオン二次電
池の充放電中の電池容器の膨れについて評価を行った。
電池電圧が4.2Vになるまでは1C(1500mA)の定電流で、4.
2Vに達してからは4.2Vの定電圧で合計 3時間充電した
後、1Cで電池電圧が3Vになるまで放電させるサイクルを
繰返して、電池容器の厚みの推移を測定した。その結果
を表４に示す。また、本発明との比較のために、電池容
器を純Ｍｇとする以外は実施例２と同様にして作製した
密閉型Ｌｉイオン二次電池の電池容器の厚みの推移を表
４に併せて示す。
池の充放電中の電池容器の膨れについて評価を行った。
電池電圧が4.2Vになるまでは1C(1500mA)の定電流で、4.
2Vに達してからは4.2Vの定電圧で合計 3時間充電した
後、1Cで電池電圧が3Vになるまで放電させるサイクルを
繰返して、電池容器の厚みの推移を測定した。その結果
を表４に示す。また、本発明との比較のために、電池容
器を純Ｍｇとする以外は実施例２と同様にして作製した
密閉型Ｌｉイオン二次電池の電池容器の厚みの推移を表
４に併せて示す。
【００４２】
【表４】 表４から明らかなように、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金から
なる電池容器を用いた実施例２のＬｉイオン二次電池
は、純Ｍｇに比べて充放電による膨れなどが改善されて
いることが分かる。さらに、同様に実施した電池容量の
推移からは、用いたＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金がＬｉイオ
ン二次電池に必要とされる耐食性を十分に満足している
ことを確認した。
なる電池容器を用いた実施例２のＬｉイオン二次電池
は、純Ｍｇに比べて充放電による膨れなどが改善されて
いることが分かる。さらに、同様に実施した電池容量の
推移からは、用いたＭｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金がＬｉイオ
ン二次電池に必要とされる耐食性を十分に満足している
ことを確認した。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
用構造用金属中で最も軽い材料であるＭｇの機械的強度
や塑性変形能を改善したＭｇ基合金を電池容器に適用し
ているため、実用特性を満足させた上で軽量化した電池
容器、ひいては重量当たりの放電容量の増大を図り、さ
らに従来の電池構造と同様に電池容器を（−）極とした
二次電池を提供することができる。また、本発明の電池
容器によれば、軽量化ひいては重量当たりの放電容量の
増大を図ることができる。
用構造用金属中で最も軽い材料であるＭｇの機械的強度
や塑性変形能を改善したＭｇ基合金を電池容器に適用し
ているため、実用特性を満足させた上で軽量化した電池
容器、ひいては重量当たりの放電容量の増大を図り、さ
らに従来の電池構造と同様に電池容器を（−）極とした
二次電池を提供することができる。また、本発明の電池
容器によれば、軽量化ひいては重量当たりの放電容量の
増大を図ることができる。
【図１】 本発明の二次電池を適用した密閉型Ｌｉイオ
ン二次電池の一実施形態の構造を示す図である。
ン二次電池の一実施形態の構造を示す図である。
１……発電要素 ２……正極 ３……負極 ４……セパレータ ５……電池容器
Claims (5)
- 【請求項１】 一端が開口された有底形状の電池容器
と、前記電池容器内に収容された発電要素と、前記発電
要素が収容された前記電池容器の開口部を密閉する蓋体
とを具備する二次電池において、 前記電池容器は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−
Ｚｎ−Ｚｒ系合金からなることを特徴とする二次電池。 - 【請求項２】 請求項１記載の二次電池において、 前記Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は、 2〜10重量% のＡｌお
よび 0.5〜 2重量% のＺｎを含み、残部が実質的にＭｇ
からなる組成を有することを特徴とする二次電池。 - 【請求項３】 請求項２記載の二次電池において、 前記Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は、さらに 2重量% 以下の
Ｍｎを含むことを特徴とする二次電池。 - 【請求項４】 請求項１記載の二次電池において、 前記Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金は、 1〜 8重量% のＺｎお
よび 0.3〜 1重量% のＺｒを含み、残部が実質的にＭｇ
からなる組成を有することを特徴とする二次電池。 - 【請求項５】 Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金またはＭｇ−Ｚ
ｎ−Ｚｒ系合金からなることを特徴とする電池容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246707A JPH1186805A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 二次電池および電池容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246707A JPH1186805A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 二次電池および電池容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186805A true JPH1186805A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17152449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9246707A Withdrawn JPH1186805A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 二次電池および電池容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1186805A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075990A1 (en) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery and method of manufacturing the same |
| CN104953049A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-30 | 宁德时代新能源科技有限公司 | 动力电池壳体用镁合金及使用该镁合金的动力电池 |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP9246707A patent/JPH1186805A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075990A1 (en) * | 2000-04-04 | 2001-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery and method of manufacturing the same |
| JP2001283796A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池とその製造方法 |
| US6635382B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery and method of manufacturing the same |
| CN104953049A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-30 | 宁德时代新能源科技有限公司 | 动力电池壳体用镁合金及使用该镁合金的动力电池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |