JPS5816754B2 - リチウム↓−沃素錯体電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属リチウムを負極活物質とし、沃素と有機
へテロ環化合物の電荷移動錯体などの沃素付加電荷移動
錯体を正極活物質とするリチウム−沃素錯体電池の改良
に関し、その目的とするところは、電池保存時における
内部短絡が起こりにくく、正極端子面積が負極端子面積
よりも大きい汎用の極性を有したボタン型あるいは扁平
型の電池を提供することである。

リチウム−沃素錯体電池は、リチウムと沃素錯体を直接
接触させるだけで、リチウムと沃素錯体の接触面にリチ
ウムイオン導電性固体電解質層が形成され、該層が正極
と負極の隔離層の役割りをして内部短絡を起こすことな
く、容易に起電力が３．０ボルト程度の高エネルギー密
度電池を構成できる。

また、沃素錯体は、電子電導性を有しているため、正極
合剤中への導電材の混入は不必要である特徴を有してい
る。

このリチウム−沃素錯体電池を実用に供するためには、
通常電池封口板を兼ねるリチウム負極の集電体は、リチ
ウム負極よりも電気化学的に責な金属材料であるため、
電池構成に際しては、このリチウム負極集電体と沃素錯
体正極と力廟虫れることにより内部短絡を起こさない電
池構成が必要である。

従来、リチウム−沃素錯体電池の構成は、沃素錯体と負
極集電体が直接触れるのを避けるため、沃素錯体正極の
充填量を減じ、負極集電体と沃素錯体正極を空隙により
隔離している。

この電池構成では、空隙の存在による活物質充填量減の
欠点がある。

従来のこのような欠点を取り除（ために、本発明者らは
先に、負極集電体の電池内部に露出する部分をリチウム
負極で覆い尽す構造のリチウム−沃素錯体電池を提案し
た。

また、この構造にさらに改良を加えて正極集電体として
働く金属電池容器とその開口を封口する負極集電体兼封
口板および樹脂封口パッキングにより発電要素を密封す
る構造のボタン型外形を有する電池において、封口板と
封口バッキングとでリチウム負極の周縁部を挾持する構
成のもの、および金属電池容器兼負極集電体と封口パッ
キングとでリチウム負極を挾持するボタン型外形を有す
る電池を提案した。

前者の金属封口板兼負極集電体と封口パッキングとでリ
チウム負極が挾持される電池では、負極集電体の周縁に
封口部にバネ効果を与えるため設けられる屈折部あるい
は折返し部によりリチウム負極が引きちぎられやすい欠
点を有し、また後者の金属電池容器兼正極集電体と封口
パッキングとでリチウム負極を挾持する電池では、通常
のボタン型あるいは扁平型電池で通例となっている正極
端子面積が負極端子面積よりも犬である電池の極性とは
、逆の極性を有し、電池使用時において混乱を招く欠点
がある。

本発明は、これら構造にさらに改良を加え、フッ素樹脂
等の耐沃素性樹脂シートを介して、樹脂封口パッキング
と正極集電体とで金属封口板兼負極集電体に当接されて
いる負極リチウム板の周縁部を挾持することにより、正
極端子面積が負極端子面積よりも犬であることが要求さ
れる通常の極性を有するボタン型あるいは扁平型の外観
を有する内部短絡の起こり難い、リチウム−沃素錯体電
池を提供しようとするものである。

第１図は、上方を開口した金属電池容器兼正極集電体４
を樹脂開口パッキング５と、この容器の開口部を覆う金
属封口板兼負極集電体（以後封口板と略して称する）３
とで封口することにより、正極端子面積が負極端子面積
よりも犬となるように設計される汎用の小形アルカリ電
池あるいは有機電解質電池に用いられている電池構造を
、リチウム−沃素錯体電池に適するようにしたものであ
る。

すなわち、四フッ化エチレンとエチレンの共重合体のよ
うな耐沃素性樹脂よりなる封口パッキング５と封口板３
とで、リチウム負極１の周縁部を挾持するように改良を
加えて構成した直径２２．４配、厚さ１．５ｍｍの扁平
型リチウム−沃素錯体電池を示す。

２は、Ｃ５Ｈ５Ｎ ’ Ｃ４Ｈ９Ｉ １３沃素錯体８重
量部とシリカケル２重量部よりなる正極合剤である。

一般に、液体の電解質を用いる小型電池の封口は、液体
の漏れを防止するために、封口板の周縁に折返し部、屈
折部を設けて、封口部にバネ効果を与えることがもっば
らなされている。

特開昭５３−５２９３１号公報に見られるように、折返
し部、屈折部の数は、多数設けられるほど、より確実に
液漏れが防止されると言われている。

ところが、このような折返し部、屈折部を周縁に設けた
封口板と樹脂封口パッキングとを用いてリチウム負極の
周縁部を挾持した際、第１図の３ａ、３ｂ、あるいは３
ｃで示される屈折部あるいは３ｄ、３ｅで示される折返
し部でリチウム負極が引きちぎられ、リチウム負極の亀
裂部がら正極の沃素錯体が浸入して封口板に達して内部
短絡を起こす難点がある。

以上の従来例のように、屈折部等が電池封口上必要とさ
れる封口板周縁部にリチウム負極を添わせて当接すると
、屈折部によるリチウム負極の亀裂を避は難い。

本発明は、リチウム負極の周縁部が封口板周縁の屈折部
に当接する箇所を少なくし、かつリチウム負極と封口板
との間隙を有効に閉鎖しようとす；るものである。

以下、本発明をその実施例に従って詳細に説明する。

第２図は、四フフ化エチレンとエチレンの共重合体等の
耐沃素性樹脂シート６と、ポリプロピレンとかポリエチ
レンとかの樹脂封口パッキング７とにより、リチウム負
極を挾持した正極端子面積よりも負極端子面積が犬であ
る汎用の極性を有する直径２２．４ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍの扁平電池を示す。

なお、第１図と同一の番号は、第１図と同一の電池構成
要素を示している。

この構造によれば、リチウム負極１と封口板３との間隙
がなく、かつ封目板の屈折部による封口部のバネ効果を
保持し、なお、カリ封口板の屈折部によるリチウム負極
の亀裂は発生し難い。

すなわち、第２図から明らかなように、リチウム負極１
が当接する封口板３の屈折部は３ａ部のみであり、リチ
ウム負極の亀裂が生じる可能性のある箇所は、本発明に
従う電池では大巾に削減することができる。

第３図は、本発明のもう一つの実施例であり、樹脂封口
パッキング８は、あらがじめ封口板３の屈折部を有する
周縁部に一体に成型加工されており、封口板３の屈折面
３ｆへの接続は、リチウム負極の屈折部１ａに段差が生
じないようにされている。

樹脂封口バッキング７および８の材質は、第１図の５で
示される樹脂封口バッキングとは異なり、本発明に従つ
電池では、沃素と樹脂封口パッキングとが直接触れるこ
とがないので、耐沃素性を考慮に入れることな（、封口
パッキング材料として弾性および強度をのみ考慮に入れ
た材質の選択が出来る。

樹脂封口パッキング７および８の材質として、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブチルゴム
、ポリ塩化ビニル等が適当である。

なお、このような封口パッキングの加工方法としては、
第３図の実施例に示す厚さ１．５ｗｎの電池では、封口
パッキングの厚さとして０．２ｒｒｒｍ以上の厚みが電
池寸法上杵されるため、射出成型加工等により該封口パ
ッキングを与え得るが、厚さ１．０団程度の薄型電池で
は、本発明者らが検討したところでは、封ロパッキング
厚さとして０．２閣以下が必要さされ、０．２ ｗｎ厚
さ以下の射出成型加工は至難であるため、第４図に示し
た電池において示すように、第３図の封口バッキングに
あたる９は、厚さ０．１ｍ＋＋＋程度の熱収縮性のポリ
エチレンチューブあるいはフッ素樹脂チューブの熱収縮
加工により与えることが好ましい。

まハ もちろん、前述した第３図の封口パッキング材料
として適当であるとした樹脂材料を主体とする樹脂塗料
あるいは粉末の焼き付けあるいは静電塗装によりバッキ
ング９を与えることもできる。

なお、第４図において第３図と同一の番号の電池要素は
同一の電池要素を示す。

６で示される耐沃素性樹脂シートは、直接沃素正極に触
れるため、沃素の腐食作用に抗して、正極と負極の絶縁
を長期にわたって保持している必要があり、そのため、
沃素の浸食に対し安定した絶縁性を保持できるものが要
求される。

ポリ四フッ化エチレン、四フッ化エチレンと六フッ化フ
ロピレンの共重合体ポリフッ化ビニリデン、エチレンと
四フッ化エチレンの共重合体、エチレンと三フッ化エチ
レンの共重合体、ポリ三フッ化塩化エチレン等のフッ素
樹脂が適当である。

電池構成にあたっては、耐沃素性樹脂シート６は、あら
かじめ断面がＬ子状に真空加工あるいは加熱成型された
ものを電池容器４の底部に配置して通常用いるが、電池
容器４をあらかじめ１４０〜１５０℃に加熱しておき、
熱融着により電池容、器４に接着をしても良い。

あるい＋’３粉末状のフッ素樹脂を静電塗装により電池
容器の底面および側面に添って規定の寸法に形成しても
良い。

本発明の効果を見るために、第１図に示される従来の構
造を有する電池Ａと、第２図および第３図に示される構
造を有する本発明に従う電池Ｂおよび電池Ｃとを各々１
００個づつ組み立てを行ない、２５℃で１力月保存後の
起電力が初期の起電力より０．２Ｖ以上低い電池の個数
を調べた結果を次表に示す。

なお電池Ａ、Ｂ、Ｃ共すチウム負極にはｏ、１５嗣厚さ
のリチウム円板を用い、また電池の封口は封口部を２．
０ ト’Ｊ／ＥｒＡの加圧かしめで行った。

なお、第４図に示した構造の電池の２５℃、１力月後の
保存特性は、電池Ｃと同様の結果を示し、厚さ１０ｗｎ
の薄型電池においても本発明の効果を発揮するこ吉がで
きる。

以上の結果から明らかなように、本発明に従い封口パッ
キングと耐沃素性樹脂シートによりリチウム負極を挾持
することにより、封目板の屈折部によるリチウムの破れ
が軽減され、内部短絡の少ない汎用の極性を有したリチ
ウム−沃素錯体電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電池の一部欠截正面図、第２図第３図お
よび第４図は本発明に従う電池の一部欠截正面図である
。 １・・・−・・負極、２・・・・・・正極、３・・・・
・・封口板、４・・・・・・電池容器、５，７，８・・
・・・・封口パッキング、６・・・・・・樹脂シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 正極集電体を兼ねた電池容器と負極集電体を兼ねた
   封口板および両者の周縁部間に介在させた封口パッキン
   グにより発電要素を密封するとともに、封口パッキング
   と耐沃素性樹脂シートとの間にリチウム負極の周縁を挾
   持させたことを特徴とするリチウム−沃素錯体電池。