JPS5951470A - 非水溶媒電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は非水溶媒電池の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

負極活物質としてリチウム、ナトリウムを用いた非水溶
媒電池はエネルギー密度が大きく、貯蔵特性に優れ、か
つ作動温度範囲が広いという特長をもち、電卓、時計、
メモリのバックアップ電源として多用されている。かか
る電池は負極、電解液、正極から構成されており、一般
に負極としてリチウムやナトリウムを、電解液としてプ
ロビレ／カーボネート、ｒ−ブチロラクトン、ジメトキ
ンエタンなどの非水溶媒中に過塩素酸リチウム、ホラフ
ッ化リチウムなどの電解質を溶解してなる溶液を、正極
として二酸化マンガン、フッ化黒鉛を、夫々用い℃いる
。

上述した電池の中でも負極にリチウムを用い、塩化チオ
ニル（８０Ｃ／、　）を主正極活物質とした、いわゆる
リチクム塩化チオニル系電池は特に工ネルギー密度が大
きいため注目され℃いる。こうした電池は炭素及び金属
の集電体からなる正極を有し、一般に塩化リチウム（Ｌ
　：　ｃｚ　）及び塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ　ａ　
）を溶解した（ｓｏｃ／２）を電解液として用いている
。このため、　５ｏｃｚ、は正極活物質と電解液との双
方を兼用しているが、リチウム負極上に構成する皮膜に
よって正、負両極の直接接触は防止され、電池としての
機能を保持している。

ところで、５ｏｃＩ！、を正極活物質とする電池として
は、従来、次に示ず２伽の構造のものが知られている。

即ち、１つはシート状リチウム負極と、炭素及び金属集
電体からなるシート状正極をセパレータを介して重ね合
わせ、これを渦巻状に巻回し、外缶内に挿入した電池で
あり、一般にスパイラル型と呼ばれている。もう１つは
、外缶内にその内面側から筒状のリチウム負極、セパレ
ータ及び金網等の金属集電体に多孔質炭素層を圧着した
筒状の正極を同心円状に配置した電池であり、一般にボ
ビン型と呼ばれる。

しかしながら、前者のスパイラル型電池は優れた高率放
電特性を示すと共に、出力密度が大きいという特長を有
するものの、製造時及び使用時において短絡による急激
な発熱によって爆発を生じる恐れがある・これに対し、
後者のボビン型電池は使用時の危険性が比較的小さい反
面、正極集電体の面積が小さく高率放電特性及び放電効
率に劣るという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明はポビ、：／型のリチウム塩化チオニル系電池の
欠点を改良するためになされたもので、高率放電特性及
び放電効率に優れ、使用時において爆発する危険性の低
い非水溶媒電池を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は缶体内面に筒状のリチウム負極を設け、この負
極内側の缶体内に通液性の金属集電体に多孔質炭素層を
圧着した帯状体を中心部に空洞が形成されるよ５に渦巻
状に巻回した正極を筒状のセパレータを介して配設し、
かつ前記正極の空洞部に塩化チオニルを主成分とする電
解液を注入した構成であって、前記正極を前記セパレー
タ側と空洞部との間に電解液の流路を有する構造とする
ことによって、従来のボビン型の電池に比べて正極の金
属集電体の面積を格段に増大でき、かつ中心部の空洞部
に充分な量の電解液を確保でき、更に正極に形成した流
路により電解液の移動が容易となり、ひいては高率放電
骨性及び放電容量の向上化を達成することを骨子とする
。

上記通液性の金属集電体としては、例えば金網、エキス
バンドメタルもしくはパンチトメタル等を挙げることが
できる。

上記多孔質炭素層は、例えばアセチレンブラック、カー
ボンブランク等の炭素粉にポリテトラフルオロエチレン
が乳濁された水−エチルアルコール混液を添加して充分
攪拌した後、混線、シート化したものである。

上記正極の流路は前記金属集電体に多孔質炭素層を部分
的に圧着して形成した帯状体を、渦巻状に巻回すること
により前記多孔質炭素層が圧着されない金属集電体の箇
所に形成される・こうした流路の正極に対する占有率は
前記帯状体に対し５０％以下にすることが望ましい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を参照して説
明する。

図中の１は上面が開口した負極端子を兼ねる外缶であり
、この外缶Ｉの内面には金属リチウムからなる筒状の負
極２が圧着されている。この負極２の内側には正極３が
該内側及び前記外缶１底面の例えばガラス繊維の不織布
からなるセパレータ４１　＊　４Ｍ　　を介して密着し
ている。この正極３は市販のポリテトラフルオロエチレ
ンの乳濁液をアセチレンブラックに１０Ｗｔ９Ｊの割合
で混入し、水及びエチルアルコールを添加して室温で２
時間和度攪拌した後混線、シート化し、約１ｃＩＩＬ幅
に切断し、これら３枚の混線シートを幅４αの網状３０
４ステンレス表の金属集電体５に互に０．５ｃＩｒＬの
隙間が生じるように圧着し、１５０℃の天空下で前記ノ
ートを乾燥して３枚の多孔質炭素層６ａ〜６Ｃを有する
帯状体７（第２図図示）を作製し、これを直径ｇ　ａｍ
のステンレス棒に渦巻状に巻回してステンレス棒を抜き
取ることによって造られる。こ５して造られた渦巻状の
正極３は第１図に示す如く前記セパレータ４．と中心の
空洞部８との間に前記多孔質炭素層６ａ〜６Ｃが存在し
ない隙間に対応して流路９ａ　、９ｂが形成されている
。

また、前記外缶Ｉの上面開口部にはメタルトップ１０が
レーザ溶接等により封着されており、かつ該メタルトッ
プ１０の中心の六１１には正極端子１２が金属−ガラス
秀−のノ）−メチツクシール１３を介して電気的に絶縁
して固定されていると共に、該正極端子１２の下端はリ
ード線１４を介して前記正極３の金属集電体５に接続さ
れている。そして、前記正極３中心の空洞部８内には前
記メタルトップ１０の注入口Ｉ５より注入されたＬ　：
　ｈｔｃｔ、を溶解した１モル濃度のｓｏｃ、ｇ、溶液
（電解液）が収容されている０なお注入口１５は電解液
の注入後においてレーザ溶接等により封止される。

しかして、本発明の非水溶媒電池は金属集電体５に多孔
質炭素層６ａ〜６Ｃを隙間をあけて圧着した帯状体７を
渦巻状の巻回することによりセパレータ４．側と中心の
空洞部８の間に流ｗ５９ａ、９ｂを形成した正極３を備
えているため、電解液と接する金属集電体５の面積を格
汝、に増大できると共に、正極３中心の空洞部８に充分
な量の電解液を収容でき、更に正極３の流路９ａ　、！
？ｂにより電解液の移動が容易となる。

その結果、高率放電特性及び放電容量の向上化を達成で
きる。

事実、上記構成の単２サイズの電池と正極として実施例
と同様な多孔質炭素層を金属集電体に圧着した帯状体を
円筒状の成形したものを用いた従来の単２ｆイズの電池
につき、２５℃定電流放電を行ない、放電電流と放電容
量を調べたところ、第３図に示す特性図を得た。なお、
第３図中のＡは本実施例の電池における放電電流対放電
容量の関係を示す特性線、Ｂは従来の電池における同特
性線、を示す。この第３図から明らかな如く、本発明の
電池は従来の電池に比べて小電流放電では放電容量が等
しいが、大電流放電時の放電容量が優れている〇 なお、上記実施例では正極の流路な、金属集電体５に３
枚の多孔質炭素層６３〜６０をそれらの間に所望幅の隙
間を設けて圧着した帯状体７を巻回することにより前記
隙間に対応して形成したが、これに限定されず、例えは
金属集電体に所望形状の孔を有する多孔質炭素層を圧着
した帯状体を、巻回して前記孔に対応して流路が形成さ
れた正極を作製してもよい０ 率に優れ、かつ使用時等において爆発する危険性の低い
工業的に価値のある非水溶媒電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す非水溶媒電池わ断面図
、第２図は第１図の正極の作製に用いられる帯状体を示
す斜視図、第３図は本発明の電池及び従来の電池の放電
電流に対する放電容量の関係を示す特性図である。 １・・・外缶、２・・・負極、３・・・正極、４１ｓＧ
・・・セパレータ、５・・・金属集電体、６Ｆ１．６ｂ
・・・多孔質炭素層、７・・・帯状体、８・・・空洞部
、９ａ。 ９ｂ・・・流路、１０・・・メタルトップ、１２・・・
正極端子。 出願人代理人　弁理士　　鈴　江　武　彦第１図 １２ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）缶体内面に設けられたリチウムからなる筒状の負
   極と、この負極内側の缶体内に筒状のセパレータを介し
   て配設され、通液性の金属集電体に多孔質炭素層を圧着
   した帯状体を中心部に空間が形成されるように渦巻状に
   巻回した正極と、この正極の空間部に注入された、１　
   　　塩化チオニルを主成分とする電解液とを具備し、前
   記金属集電体に多孔質炭素層を部分的に圧着して帯状体
   を形成し、これを巻回して渦巻状の正極とすることによ
   り、該正極を前記セパレータ側と空洞部との間に電解液
   の流路を有する構造としたことを特徴とする非水溶媒電
   池。
2. （２）　　通液性の金属集電体が金網、エキスバンドメ
   タルもしくはパンチトメタルのいずれからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水溶媒電池。