JPS5978451A - 電池 - Google Patents
電池Info
- Publication number
- JPS5978451A JPS5978451A JP18799982A JP18799982A JPS5978451A JP S5978451 A JPS5978451 A JP S5978451A JP 18799982 A JP18799982 A JP 18799982A JP 18799982 A JP18799982 A JP 18799982A JP S5978451 A JPS5978451 A JP S5978451A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive
- positive electrode
- battery
- graphite layer
- current collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は電池に関し、特にリチウム電池等の正極と正
極集電体との改良された一体構造に関する。
極集電体との改良された一体構造に関する。
背景技術
最近電子機器の小型化や薄型化に伴って、それに用いら
れる電池も小型化や薄型化力；図られている。このよう
な要望に応える電池として各種の電池が市販されている
が、リチウム電ＩＩｌ！にイ丈表される非水電解質電池
は最近特に脚光を浴びている。
れる電池も小型化や薄型化力；図られている。このよう
な要望に応える電池として各種の電池が市販されている
が、リチウム電ＩＩｌ！にイ丈表される非水電解質電池
は最近特に脚光を浴びている。
最モ一般的なコイン型リチウム電池は、第１図に示す構
造を有している。図において、ｌは密閉ケースで、その
内部に電池構成体２力玉■又紺１されている。前記密閉
ケース１は、ステンレース等よりなる正極ケー７３と負
極ケース４とを、ポ１〕プロピレンてかつ液密にかしめ
固着したものである。また、前記電池＃を成体２は、基
本的には正極６と、シト水電解液を含浸したセパレータ
７と、１ノチウムよりなる負１ｉ ８とを積層したもの
である７５二、電ｌ小構成体２と密閉ケース１との接触
抵抗を１１＼さくするために、正（゛胡６と正極ケース
３との間および負（箋８と負極ケース４との間に、それ
ぞれヌテンレ７の円板やネ，ノド等よりなる正極集電体
９や負極集電体ｌＯを介在し，ている。
造を有している。図において、ｌは密閉ケースで、その
内部に電池構成体２力玉■又紺１されている。前記密閉
ケース１は、ステンレース等よりなる正極ケー７３と負
極ケース４とを、ポ１〕プロピレンてかつ液密にかしめ
固着したものである。また、前記電池＃を成体２は、基
本的には正極６と、シト水電解液を含浸したセパレータ
７と、１ノチウムよりなる負１ｉ ８とを積層したもの
である７５二、電ｌ小構成体２と密閉ケース１との接触
抵抗を１１＼さくするために、正（゛胡６と正極ケース
３との間および負（箋８と負極ケース４との間に、それ
ぞれヌテンレ７の円板やネ，ノド等よりなる正極集電体
９や負極集電体ｌＯを介在し，ている。
この場合、負極側においては、負極８を（ＲＣ成するリ
チウＪ・が良導電体であり、かつ柔い材質であるため、
負（ｖ８と負極集電体ｌＯとの接触抵抗は十分小さくで
きるが、正極（）ｉｌｌにおいては接触抵抗を小さくす
ることが離しい。
チウＪ・が良導電体であり、かつ柔い材質であるため、
負（ｖ８と負極集電体ｌＯとの接触抵抗は十分小さくで
きるが、正極（）ｉｌｌにおいては接触抵抗を小さくす
ることが離しい。
すなわち、正極６は二酸化マンガン等の正極活物質をフ
ッ素樹脂等の結着剤と共に混練した正極合剤を、プレス
成型後乾燥したものであるが、上記の二酸化マンガンは
電気絶、縁物ないしは半導電物質で高抵抗を有するため
、正極集電体９を用いても負極側はど接触抵抗を小さく
できない。したがって、一般にはｒＴＥ極合剤中にアセ
チレンブラ。
ッ素樹脂等の結着剤と共に混練した正極合剤を、プレス
成型後乾燥したものであるが、上記の二酸化マンガンは
電気絶、縁物ないしは半導電物質で高抵抗を有するため
、正極集電体９を用いても負極側はど接触抵抗を小さく
できない。したがって、一般にはｒＴＥ極合剤中にアセ
チレンブラ。
夕等の導電助剤を数条混入しているが、それでも接触抵
抗を小さくできず、十分な接触力を与えないと電池の内
部抵抗が大きくなって大電流を取り出しにくいという欠
点があった。また、接触圧を高めるために、正極集電体
９等に弾性を有する金属、を用い、これをバネ状に成形
して接触抵抗を小さくする（）／１造のものもあるが、
十分なバネ性を持たせるためにはある程度の板厚のバネ
４４を用いなけハ、ばならず、可及的に薄型化が望まれ
る偏平型電池においては、電ｌ也ｊ享この中で占めるハ
ネ利の割合が大きくなって、活物質の充填批が減り、電
池容量が減少するという欠点があった。
抗を小さくできず、十分な接触力を与えないと電池の内
部抵抗が大きくなって大電流を取り出しにくいという欠
点があった。また、接触圧を高めるために、正極集電体
９等に弾性を有する金属、を用い、これをバネ状に成形
して接触抵抗を小さくする（）／１造のものもあるが、
十分なバネ性を持たせるためにはある程度の板厚のバネ
４４を用いなけハ、ばならず、可及的に薄型化が望まれ
る偏平型電池においては、電ｌ也ｊ享この中で占めるハ
ネ利の割合が大きくなって、活物質の充填批が減り、電
池容量が減少するという欠点があった。
さらに、こうした欠点の改Ｍ案として、正極集電体９で
あるステンレスネット等を正１ｉ’Ａ ６と−・体 ゛
成形したものもあるが、一体成形後に２ｏｏ℃程度で乾
燥することが不可欠であり、この加熱＝１−程中に、■
棒６と正（）狙集電体９との熱膨張差等によって、正極
集電体９が正極６から剥離してしまったり、正極集電体
９の表面が酸化して、正極集電体９と正極ケース３との
接触抵抗が大きくなるといった不都合が生じる。
あるステンレスネット等を正１ｉ’Ａ ６と−・体 ゛
成形したものもあるが、一体成形後に２ｏｏ℃程度で乾
燥することが不可欠であり、この加熱＝１−程中に、■
棒６と正（）狙集電体９との熱膨張差等によって、正極
集電体９が正極６から剥離してしまったり、正極集電体
９の表面が酸化して、正極集電体９と正極ケース３との
接触抵抗が大きくなるといった不都合が生じる。
なお、一般に上記のような金属の正極集電体９を用いる
場合、１′、ｌ料によっては電池の長期間の保存中に局
部電池作用によって溶解し、溶出した金属イオンがリチ
ウム表面上に析出して、電池の内部抵抗を高めることが
ある。一方、こうした問題に対して耐蝕性に冨む材料は
、接触抵抗が人きくなるものが多い。例えば純ニッケル
は接触抵抗は小さいが溶解し易く、ステンレスやチタン
は耐蝕性には冨むが接触抵抗が大きい。
場合、１′、ｌ料によっては電池の長期間の保存中に局
部電池作用によって溶解し、溶出した金属イオンがリチ
ウム表面上に析出して、電池の内部抵抗を高めることが
ある。一方、こうした問題に対して耐蝕性に冨む材料は
、接触抵抗が人きくなるものが多い。例えば純ニッケル
は接触抵抗は小さいが溶解し易く、ステンレスやチタン
は耐蝕性には冨むが接触抵抗が大きい。
発明の開示
この発明は以」二のような各種の問題点を解決し、正体
と１［：極東電体と密閉ケースとの接触抵抗が十分小さ
く、かつ放電容昂が大きく、保存特性も良好な電池を提
供することを目的とする。
と１［：極東電体と密閉ケースとの接触抵抗が十分小さ
く、かつ放電容昂が大きく、保存特性も良好な電池を提
供することを目的とする。
この発明は簡単にいえば、正極としてその密閉ケース側
の而に黒１イ）層を加圧成形により一体に形成したもの
を用い、口１［記黒鉛層を正極集電体としたことを特徴
とするものである。
の而に黒１イ）層を加圧成形により一体に形成したもの
を用い、口１［記黒鉛層を正極集電体としたことを特徴
とするものである。
すなわち、黒鉛粉末は嵩密度が非常に小さいため、加１
」成形されたものは薄い導’ｆＬ膜状となり、金属ネ、
ｌ・等を正］１貿に圧着したものに比較して体積が小烙
くてすみ、その分活物質量を多くすることができる。こ
れは特に、極薄のコイン型電池等において効果が大きい
。捷だ、正極合剤と黒鉛という粉末同一１を−・体成形
するから、圧着強度も強く、ρ（処理等によって簡単に
剥離することもない。
」成形されたものは薄い導’ｆＬ膜状となり、金属ネ、
ｌ・等を正］１貿に圧着したものに比較して体積が小烙
くてすみ、その分活物質量を多くすることができる。こ
れは特に、極薄のコイン型電池等において効果が大きい
。捷だ、正極合剤と黒鉛という粉末同一１を−・体成形
するから、圧着強度も強く、ρ（処理等によって簡単に
剥離することもない。
さらに９ｍ的に安定な黒鉛を用いているから、加圧成形
後の熱処ｐ４１中に酸化することもなく、また、電池の
保存中に局部’ｒｌｆ池作用によって溶解することもな
い。
後の熱処ｐ４１中に酸化することもなく、また、電池の
保存中に局部’ｒｌｆ池作用によって溶解することもな
い。
発明を実施するだめの最良の形態
以１−１この発明の実施例を図面を参照して製法ととも
に説明する。
に説明する。
第２図は電池の断面図であり、第３図は放電電圧特性図
である。第２図において、次の点を除いては第１図と同
様であり、同一部分には同一参照符号をイー１している
。第１図との相違点は、ステンレス板をパンチングした
孔あき円板よりなる正極集電体９にイ（えて、正極１１
と−・体に加）予成形さＪ］−た黒鉛層１２を用いてい
ることである。
である。第２図において、次の点を除いては第１図と同
様であり、同一部分には同一参照符号をイー１している
。第１図との相違点は、ステンレス板をパンチングした
孔あき円板よりなる正極集電体９にイ（えて、正極１１
と−・体に加）予成形さＪ］−た黒鉛層１２を用いてい
ることである。
４００℃、８時間の熱処理を施した電解二酸化マンガン
９０部と、導？ｂ―助剤であるアセチレンブラ、り５部
と、結着剤であるフ、素樹脂水性エマルション５部とを
混練して正極合剤を調整した。
９０部と、導？ｂ―助剤であるアセチレンブラ、り５部
と、結着剤であるフ、素樹脂水性エマルション５部とを
混練して正極合剤を調整した。
そして、成形型内に膨張黒鉛粉末００５７を層状に配置
し、その」−に上記の正極合剤１．０′ｉを充填して、
５ ｔｏｎ４イの圧力でプｌ／ス成形し、全体として直
径２０ ｍｍｔ即さ１．２陥の正］硬１１と黒鉛層１２
が一体成形さノ１．た正１７ｇ、 １１体を製造した。
し、その」−に上記の正極合剤１．０′ｉを充填して、
５ ｔｏｎ４イの圧力でプｌ／ス成形し、全体として直
径２０ ｍｍｔ即さ１．２陥の正］硬１１と黒鉛層１２
が一体成形さノ１．た正１７ｇ、 １１体を製造した。
この正極構外を２００℃で乾燥し、アルゴン雰囲気中で
電池組み立てを行なった。捷ず、ステンレスネ／）より
なる負極集電体ｌＯを内面に溶接した負極ケース４内に
、直径１８ ｍｍ 、 ＩｆさＱ、 ６ ＋ｎ＋ｎのリ
チウムよりなる負枠８を圧危し、ポリプロピレン不Ｈ布
よりなるセパレータ７を積み重ねて非水電解液を注散し
、ポリプロピレンよりなるガスケット５゜」ニ記正極構
体を順次組み込んだのち、正極ケース３を被せて、かし
めト１０を行ない、外径２４解。
電池組み立てを行なった。捷ず、ステンレスネ／）より
なる負極集電体ｌＯを内面に溶接した負極ケース４内に
、直径１８ ｍｍ 、 ＩｆさＱ、 ６ ＋ｎ＋ｎのリ
チウムよりなる負枠８を圧危し、ポリプロピレン不Ｈ布
よりなるセパレータ７を積み重ねて非水電解液を注散し
、ポリプロピレンよりなるガスケット５゜」ニ記正極構
体を順次組み込んだのち、正極ケース３を被せて、かし
めト１０を行ない、外径２４解。
）？享３ ｍｍのコイン型電池を製作した。なお、正極
構外には、組み込みに先立って非水電解液を含浸し／ヒ
ものを用いた。含浸した非水電解液は注液したものと同
一であり、プロピレンカーボネートと１．２−ンメ仔キ
シ：１−タンの等量混合溶媒にｌくの過塩素酸リチウム
を溶解したもので、水分Ｉ′ｉ２０〜３０ｐｐｍである
。
構外には、組み込みに先立って非水電解液を含浸し／ヒ
ものを用いた。含浸した非水電解液は注液したものと同
一であり、プロピレンカーボネートと１．２−ンメ仔キ
シ：１−タンの等量混合溶媒にｌくの過塩素酸リチウム
を溶解したもので、水分Ｉ′ｉ２０〜３０ｐｐｍである
。
寸だ、比較用として、」−記と同様の正極合剤０９２を
同一条件でプレス成形して、直径２０間、厚さ１．０
Ｉｎｍの正（萌６をつくり、正極集電体９として直径１
２祁、 厚ｃ！ ０．２ ｍｍのヌテンレヌ板を用い、
との正極６と正極集電体９とを加えた厚さが、前記正極
構体と同一になるようにした。
同一条件でプレス成形して、直径２０間、厚さ１．０
Ｉｎｍの正（萌６をつくり、正極集電体９として直径１
２祁、 厚ｃ！ ０．２ ｍｍのヌテンレヌ板を用い、
との正極６と正極集電体９とを加えた厚さが、前記正極
構体と同一になるようにした。
上記のようにして得られた本発明による電池Ａと、従来
１黄造の比較用の電、池Ｂの各２０個について、Ｉ Ｋ
Ｈ２およびＩＯ２の交流にて内部インピーダンスの測定
を行なった結果を次表に示す。
１黄造の比較用の電、池Ｂの各２０個について、Ｉ Ｋ
Ｈ２およびＩＯ２の交流にて内部インピーダンスの測定
を行なった結果を次表に示す。
これより明らかなように、ＩＫＨｚでは大差ないが、１
．Ｈｚでの測定値では、本発明の電池Ａが従来電池已に
比べて内部インピーダンスが格段に小さく、しかもばら
つきも少ない。これは本発明による電池Ａの正ｔｉｌｌ
と正極集′市体としての黒鉛層１２、さらには黒鉛層１
２と正（餠ケース３との接触が良好なことを示している
。
．Ｈｚでの測定値では、本発明の電池Ａが従来電池已に
比べて内部インピーダンスが格段に小さく、しかもばら
つきも少ない。これは本発明による電池Ａの正ｔｉｌｌ
と正極集′市体としての黒鉛層１２、さらには黒鉛層１
２と正（餠ケース３との接触が良好なことを示している
。
なお、電池の内部インピーダンスのル１１」定には、］
、 ＫＩ−１’、、、の交流を月１いるのが一般的であ
るが、′電池の特性をζらに詳しく比較するためには、
広い周波数にわたってインピーダンスを測定し、各周波
数Ｋ ７＋’ して複素平面解析するのが有効であり、
上記のように例えばＩＯ２，での測定を行りうだけでも
ある程度の比較はできる。
、 ＫＩ−１’、、、の交流を月１いるのが一般的であ
るが、′電池の特性をζらに詳しく比較するためには、
広い周波数にわたってインピーダンスを測定し、各周波
数Ｋ ７＋’ して複素平面解析するのが有効であり、
上記のように例えばＩＯ２，での測定を行りうだけでも
ある程度の比較はできる。
次に、上記本発明の電池Ａと従来の電池Ｂについての２
０℃、ＩＫΩ放電による放電′１ｂ：圧特性を第８Ｉン
ＩＫ示す。このような比較的重負荷放電においても、本
発明のｒｌ（７屯Ａの方か電圧が高く、しかもばらつき
が少ないことがわかる。さらに、活物質の充填１Ｙｉも
約１割はど多いだめ、放電容量も大きい。
０℃、ＩＫΩ放電による放電′１ｂ：圧特性を第８Ｉン
ＩＫ示す。このような比較的重負荷放電においても、本
発明のｒｌ（７屯Ａの方か電圧が高く、しかもばらつき
が少ないことがわかる。さらに、活物質の充填１Ｙｉも
約１割はど多いだめ、放電容量も大きい。
なお、上記実施例において、正極集電体としての黒鉛層
１２を形］ｉｙするために月１いた膨脂黒鉛粉末とは、
結晶の艮〈発達した黒鉛（天然リン状黒鉛、キシ、黒８
））を湿式酸化処理したものを、９００℃以上の高温で
老熟して、黒鉛の結晶（１に造におけるＣｌｌｌ１１１
方向に５０〜３００倍程度膨張せしめたもので、例えば
日本黒鉛工業株式会社のＥＸＰ−ＮやＥ Ｘ Ｔ−’−
Ｆを用いることができる。このように黒鉛層１２を膨１
脹黒鉤を用いて形成すると、普通の黒鉛に比較して成形
性に冨み、しかも成）１つ後の可撓性にも′畠むだめ、
成形後の剥離や欠けが起らすη〔ましいことであるが、
−・般の黒鉛粉末でも十分に目的を達成できる。
１２を形］ｉｙするために月１いた膨脂黒鉛粉末とは、
結晶の艮〈発達した黒鉛（天然リン状黒鉛、キシ、黒８
））を湿式酸化処理したものを、９００℃以上の高温で
老熟して、黒鉛の結晶（１に造におけるＣｌｌｌ１１１
方向に５０〜３００倍程度膨張せしめたもので、例えば
日本黒鉛工業株式会社のＥＸＰ−ＮやＥ Ｘ Ｔ−’−
Ｆを用いることができる。このように黒鉛層１２を膨１
脹黒鉤を用いて形成すると、普通の黒鉛に比較して成形
性に冨み、しかも成）１つ後の可撓性にも′畠むだめ、
成形後の剥離や欠けが起らすη〔ましいことであるが、
−・般の黒鉛粉末でも十分に目的を達成できる。
１／扛、上記実施例は正１１枳活物質として二酸化マン
ガンを月１いたコイン型リチウム電池について説明した
が、ｉＩ ｆ／ｕｉ活物貿とし“て）、化黒鉛を用いる
場合、あるいは他の電池系においても同様に実施できる
ものである。
ガンを月１いたコイン型リチウム電池について説明した
が、ｉＩ ｆ／ｕｉ活物貿とし“て）、化黒鉛を用いる
場合、あるいは他の電池系においても同様に実施できる
ものである。
第１図は従来のコイン型リチウム電池の断面図、第２図
はこの発明の一実施例のコイン型リチウム電池の断面図
、第８図は上記本発明電池および従来電池の放電７０一
圧特性図である。 １・ 密閉テース、 ２ ・・ １１」曲１１♂ｆ成体、 ３ ・・１に（ｉνくテース、 ｌ １ ・ ・ １１ 伜、 １２・・・・ 黒鉛層。
はこの発明の一実施例のコイン型リチウム電池の断面図
、第８図は上記本発明電池および従来電池の放電７０一
圧特性図である。 １・ 密閉テース、 ２ ・・ １１」曲１１♂ｆ成体、 ３ ・・１に（ｉνくテース、 ｌ １ ・ ・ １１ 伜、 １２・・・・ 黒鉛層。
Claims (1)
- 密閉ケース内に正極、セパレータおよび負極を積層して
なる電池構成体を収納してなる電池において、前記正極
としてその密閉ケース側の面に黒鉛層を加圧成形により
一体に形成したものを用い、前記黒鉛層を正極集電体と
したことを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799982A JPS5978451A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18799982A JPS5978451A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978451A true JPS5978451A (ja) | 1984-05-07 |
Family
ID=16215862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18799982A Pending JPS5978451A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | 電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978451A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474858A (en) * | 1992-07-21 | 1995-12-12 | Medtronic, Inc. | Method for preventing gas formation in electro-chemical cells |
| US6451486B1 (en) | 2000-05-01 | 2002-09-17 | The Gillette Company | Battery cathode including a mixture of manganese dioxide with carbon particles of expanded and non-expanded graphite |
| US6921610B2 (en) | 2001-07-11 | 2005-07-26 | The Gillette Company | Battery |
| JPWO2014038681A1 (ja) * | 2012-09-07 | 2016-08-12 | 国立大学法人京都大学 | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP18799982A patent/JPS5978451A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474858A (en) * | 1992-07-21 | 1995-12-12 | Medtronic, Inc. | Method for preventing gas formation in electro-chemical cells |
| US6451486B1 (en) | 2000-05-01 | 2002-09-17 | The Gillette Company | Battery cathode including a mixture of manganese dioxide with carbon particles of expanded and non-expanded graphite |
| US6921610B2 (en) | 2001-07-11 | 2005-07-26 | The Gillette Company | Battery |
| US7132198B2 (en) | 2001-07-11 | 2006-11-07 | The Gillette Company | Battery |
| JPWO2014038681A1 (ja) * | 2012-09-07 | 2016-08-12 | 国立大学法人京都大学 | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
| JP2022019898A (ja) * | 2012-09-07 | 2022-01-27 | 一般社団法人イノベーションエネルギー | 局部電池反応を制御した一次電池又は二次電池用電極及び該電極を用いた一次電池又は二次電池 |
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