JPH1186870A - 電気化学電池 - Google Patents

電気化学電池

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JPH1186870A
JPH1186870A JP9256052A JP25605297A JPH1186870A JP H1186870 A JPH1186870 A JP H1186870A JP 9256052 A JP9256052 A JP 9256052A JP 25605297 A JP25605297 A JP 25605297A JP H1186870 A JPH1186870 A JP H1186870A
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寿 塚本
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  • Primary Cells (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の電極と異なる構成により、電池の安全化
に有効な電気化学電池を提供する。 【解決手段】導電性の主面を有する集電体と、この集電
体の主面に形成され、電気化学反応に関与する物質を含
む合剤層又はその合剤層とその合剤層主面に形成された
高分子層とを備えた電極が容器に収納されている電気化
学電池において、前記合剤層に、両端に通じる直線状の
溝が設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電
池、アルカリ蓄電池等の電気化学電池に属する。
【0002】
【従来の技術】一般に電気化学電池の構造は、正極及び
負極と、両極間に介在する電解質とを備え、これらが電
池容器に収容されている。電解質が液体の場合は、正負
両極の短絡防止のための多孔質のセパレータが両極間に
介在させられ、そのセパレータの気孔内部に電解液が浸
透させられる。固体電解質の場合は、それが両極の間隔
を維持するので、セパレータに代わって短絡防止機能も
有する。いずれの場合も正極及び負極は、電気化学反応
に直接関与する活物質、あるいは電気化学反応に関与す
るイオンを吸蔵及び放出する物質(以下、「ホスト物
質」という。)に結着剤などを混ぜ合わせた合剤を導電
性の正極又は負極の集電体に保持したものとされる。
【0003】例えば、近年携帯電話、携帯用パソコン等
の小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待さ
れているリチウムイオン電池においては、リチウムイオ
ンを吸蔵及び放出できる炭素をホスト物質として含む負
極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リチウム
コバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化物のよ
うにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする正極
活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してなる正極
板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板との間
に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを備えて
いる。電解質は通常LiClO4LiPF6等のリチウ
ム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からなるが、固
体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場合は前述
の通りセパレータは必須でない。極板の集電体として
は、それ自体の導電性が必要であることから、銅、アル
ミニウムなどの金属の箔が一般的に用いられている。
【0004】上記従来の電気化学電池においては、短絡
や異常電流により電池の内部温度が上昇し電極材料や電
解質がガス化した場合でも、電池容器全体が飛散するこ
との無いように容器に安全弁が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスは必ずし
も意図したように安全弁の方向に向かって移動しない。
従って、ガスの発生箇所によってはガスが安全弁に到達
する前に、内圧が容器の耐圧を超えて容器全体を破裂さ
せることがある。また、安全弁を作動させるのは最後の
手段であって、安全弁が作動する前に危険な状態を回避
できるのが望ましい。それ故、本発明の目的は、従来の
電極と異なる構成により、電池の安全化に有効な電気化
学電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の電気化学電池は、導電性の主面を有する集
電体と、この集電体の主面に形成され、電気化学反応に
関与する物質を含む合剤層とを備えた電極が容器に収納
されている電気化学電池において、前記合剤層に、両端
に通じる直線状の溝が設けられていることを特徴とす
る。この溝は合剤層の両端に通じるものであり、しかも
直線状のものでなければならない。従って、両端に通じ
ない溝や、蛇行したり渦巻いたりしている溝は上記の溝
に含まれない。尚、上記電極は、合剤層の主面に高分子
電解質などの高分子層が形成されたものでも良い。
【0007】この要件を充足することにより、容器内で
発生したガスは、溝を通って速やかに移動し、電極外に
出る。従って、移動中にガスの熱が放散してガスが冷え
るとともに収縮し、内圧の異常な上昇を回避する。ま
た、仮に内圧の上昇を十分に抑制できなくても、電極の
端部と容器内面との間には空気又は電解液などの流体し
か存在しないから、電極外に出たガスの圧力は、瞬時に
安全弁に伝わり安全弁を破裂させる。従って、容器が飛
散することはない。このため、安全弁は前記容器の前記
溝方向と交差する面に設けられていると好ましい。
【0008】溝は集電体に合剤層を積層した後にローレ
ット加工などの公知技術により容易に形成される。ま
た、上記の溝は、電池製造工程の最終段階で注入される
電解液の通路ともなりうるので、上記のガス抜き機能の
他に、電解液の注入機能にも寄与するという副次的効果
を発揮する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面と共に説
明する。図1は電池容器内で平行に立てられた平板状電
極の群を示す模式図である。電極11−14は、方形箔
状の金属製集電体の両面に集電体とほぼ同面積の合剤層
が塗布されたものである。水平方向に設けられた溝15
及び鉛直方向に設けられた溝16は、各々電極11及び
電極14の両端にまで達している(便宜上、図面では溝
の一方の端部が省略されている。)。これが本発明の要
件を充足する溝である。一方、電極12に水平方向に設
けられた溝17及び電極13に鉛直方向に設けられた溝
18は、電極の端部に達する前に途切れている。これは
本発明外である。
【0010】図2は渦状に巻かれた電極とこれを収納す
るアルミ箔製の電池容器との分解図である。また、図3
も同じく渦状に巻かれた電極とこれを収納する剛性材料
からなる電池容器との分解図である。図2では電極21
の巻芯と電池容器22の開口面とが直交している。図3
では電極31の巻芯と電池容器32の開口面とが直交し
ている。このような渦巻電極の場合、電池容器に対する
収納方向にかかわらず、溝は巻軸方向(図中、両端矢印
方向)に設けられる。巻軸と交差する方向に設けると、
溝が直線状にならないためにガスが速やかに電極外に出
ないからである。
【0011】
【実施例】これは、本発明をリチウムイオン二次電池に
適用した実施例である。電池は、正極板、負極板及びセ
パレータからなる電極群が非水系の電解液とともに電池
容器に収納された角形リチウムイオン二次電池である。
【0012】正極板は、厚さ30μm、幅28mmのA
l箔からなる集電体に活物質としてのリチウムコバルト
複合酸化物を含む合剤層が保持されたものである。正極
合剤は、結着剤であるポリフッ化ビニリデン8部と導電
剤であるアセチレンブラック5部とを活物質87部とと
もに混合してペースト状に調製された。その合剤を、そ
の集電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、高さ
0.15mmの突起を有するローレットで合剤層に20
mmのピッチで格子状に溝切りすることによって正極板
が製作された。ただし、溝切りは、合剤層の乾燥後加圧
前に行っても良い。
【0013】負極板は、厚さ20μm、幅30mmのC
u箔からなる集電体にホスト物質としての黒鉛を含む合
剤層が保持されたものである。負極合剤は、黒鉛粉末8
6部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン14部とを
混合してペースト状に調製された。その合剤を、その集
電体材料の両面に塗布、乾燥し、加圧した後、ローレッ
トで合剤層に20mmのピッチで格子状に溝切りするこ
とによって負極板が製作された。
【0014】セパレータは、ポリエチレン微多孔膜であ
る。また、電解液は、LiPF6を1mol/l含むエ
チレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1
(体積比)の混合液である。
【0015】各々の寸法は、正極板が厚さ180μm、
幅29mmで、セパレータが厚さ25μm、幅33mm
で、負極板が厚さ220μm、幅31mmとなった。こ
れらを順に重ね合わせてポリエチレンの巻軸を中心とし
て、その周囲に扁平状に巻いた後、負極端子を兼ねる電
池容器に巻軸方向(図2の方向)に挿入した。電池容器
は、厚さ0.3mm、内寸33.1×46.5×7.5
mmの鉄製本体の表面に厚さ5μmのニッケルメッキを
施したものであり、側部上部には電解液注入用の孔が設
けられている。そして、容器に蓋をレーザー溶接するこ
とにより封止した。蓋の中央には正極端子が設けられ、
偏心位置に安全弁が設けられている。この電池に800
mA、4.1Vの定電流定電圧で3時間充電した後、電
池容器の側面から釘を刺したところ、安全弁は破裂しな
かった。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低いコ
ストで電池を安全なものとすることができるので、携帯
用電子機器の部品として有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一の実施形態の電池に用いられる平板状電
極の群の模式図である。
【図2】 第二の実施形態の電池の分解斜視図である。
【図3】 第三の実施形態の電池の分解斜視図である。
【符号の説明】
11,12,13,14,21,31 電極 15,16,17,18 溝 22,32 容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性の主面を有する集電体と、この集電
    体の主面に形成され、電気化学反応に関与する物質を含
    む合剤層又はその合剤層とその合剤層主面に形成された
    高分子層とを備えた電極が容器に収納されている電気化
    学電池において、 前記合剤層に、両端に通じる直線状の溝が設けられてい
    ることを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】前記容器の前記溝方向と交差する面に安全
    弁が設けられている請求項1に記載の電池。
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