JPS63279562A - 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】 イ０Ｍ業上０利用分野゛ 本発明は例えば円筒型の非水電解液電池或φはアルカリ
蓄電池のように、正負極板をセパレータを介して巻回し
てなる渦巻電極体ｔ−備えた電池に関するものである。

口、従来の技術 一般に電池の高率放１！特性を向上させるためには渦巻
状の電極体構成とし正負極板の対向面積を大として埴る
。

このような渦巻状の電極体を備えた電ａは大電流を取出
すには好都合であるが、反面外部短絡が生じた場合には
電流のジュール熱のために電池の温就が上昇し、セパレ
ータが溶融して内部短ｉ’ｉ引起し、東に電池温度が上
昇し電解液の蒸発や分解によるガス化等によりて電池内
圧が高まり電池の破壊に至る恐れがるる、。

そこで外部短絡時の安全性を確保するために、例えば特
開昭６０−２５９５４号公報に開示されているようにセ
パレータとして微多孔膜を用い、外部短絡時にセパレー
タが溶融して絶縁フィルム化することにより内部短絡ｆ
ｔ防止したり、或いは組電池においてはＰＴＯ素子を組
込んで安全性を確保している。

ところが電池を落下させた場合のように機械的外力によ
り電池が変形し、セパレータが破断して正負極が接触す
ることによる内部短絡は上記従来構成では阻止すること
はできない。

ハ０発明が解決しようとする問題点 本発明に機械的外力による電池の変形によってセパレー
タが破断して内部短絡が生じたとしても、電池製置の急
激な上昇を抑え電池の破壊にまでは至らないようにしよ
うとするものでおる。

二０問題点を解決するための手段 セパレータとして破断強度及び破断伸びが等方性をゼす
るか若しくは破Ｗｒ強匿及び破断伸びが異方性をＭする
礪会には破断強度が大なる方向における破断伸びが小で
ある絶縁性の微多孔膜を用いる。

ホ６作　用 一般に渦巻電極体に用いられるセパレータに破＠ｇｉ度
及び破断伸びに方向性を持っている。即ち巻回に対応す
るために巻回方向と水平の方向は＊＠の方向よシ破町強
嵐及び破断伸びが大であるセパレータ部材を用いてｉる
。ここでこの七パレータに機械的外力が刃口わると、機
緘的強度が物い部分、即ち垂直の方向に局部的に破断さ
れることになる。この破１ｆｒ部分、云い換えれば正負
極板が接触する部分の面積は小であるため短絡電流が集
中して局部的に温度が異常上昇することになる。

これに対して本発明電池に用いたセパレータのように破
断強度及び破断伸びが等方性を有するか若しくは破断強
度及び破断伸びが異方性含有する場合には破ＩＥＩ’ｒ
５ｆ１１度の大なる方向における破断伸びが小でおる絶
縁性の微多孔膜＝でめれば、機械的外力が力日わりた場
合、巻回方向と水平の方向或い　−Ｘ に垂直の方向という特定の方向に限定されずほぼ′・同
時に破壊されるため、破断部分の面積は大となり短絡電
流が局部に集中することがなｉので温度の異常上昇は抑
制される。

へ、実施例 以下本発明の実施例につき円ｍＭ非水電解液電池を例に
とり詳述する。

実施例１ セパレータとしてポリエチレンの含有蓋が９９重鷺％以
上の徴多孔膜會用いた。この微多孔膜の破断強度は巻回
方向と水平の方向（以下ＭＤと云う）が１１００ｍ、垂
直の方向（以下ＯＭＤと云う）が１００智でめ９、又破
断伸びはＭＤが５０９６、ＯＭＤが５００％である。尚
、膜厚は２０μである。

正極板は二酸化マンガン活物質と導電剤としてのアセチ
レンブラック及び結着剤としてのフッ素樹脂に８５：１
０：５の重量比で混合したる活物質ペーストをステンレ
ス製のラス板よりなる集電板に塗層、乾燥後、数回圧延
処理して所定厚みに成形後熱処理したものを用ｉた。

第１図は本発明電池の半断面図を示し、前記正極板ｔｌ
ｌと、前記七パレータ（２）で被覆したリチウム負極板
（３）とを重ねて巻取り渦巻電極体ｔ−構成し、この渦
巻電極体を正極端子兼用の外装缶（４）に挿入後、プロ
ピレンカーボネートと１．５ジオキソランとの混合溶媒
に過塩素酸リチウムを溶解してなる電解液を注液し、つ
いで絶縁バッキング（５）ｔ−介して負＋ＩＡ端子兼用
の封口蓋（６）によシ外装缶の開口部全封口して完成電
池とする。この電池ｔ（Ａ１）とする。尚、＋７１（８
１は正負極リード片、（９）α（］は絶縁ワッシャであ
る。

実施例２ セパレータとしてポリプロピレンの含有量が９９重量％
以上で、破断強直はＭＤが７３０１、ＯＭＤが６０智で
あり、破断伸びはＭＤが２０％、ＯＭＤが３００％の膜
厚３５μの微多孔膜を用い、他は実施例１と同様である
。この電池を（Ａ２）とする。

実施例６ セパレータとしてポリエチレンの含有蓋が９ｑ＊＊％以
上で、破断強直はＭＤが４００智、ＯＭＤが３００−で
１りシ、破断伸びはＭＤが２００％、ＯＭＤが５００％
の膜厚２５μの微多孔膜音用い、他は実施例１と同様で
ある。この電池ｔ（Ａｓ）とする。

比較例 セパレータとしてポリプロピレンの含有蓋カワ９ム濾％
以上で、破断強度にＭｐが１０００協、ＯＭＤが１２０
Ｖで６り、破断伸びｆｌＭＤが８０％、ＣＭＤが２０％
の膜厚２５μの微多孔膜を用い、他は実施例１と同様で
８る。こ０１！池を但）とする。

これらの電池を第２図に示す如く治具ｏＯを用いて電池
ＣＩ′）１！Ｉ−電池径の１７２まで変形させた。下表
はその結果を示す。

表 ＊電池の側面温度を測定 これらの電池を変形後分解したところ、電池（ＡＩ　）
（Ａ２）（Ａ５）では変形部にお鱒てセパレータの破Ｐ
ｆｒ部は円状或いは楕円状を呈していたのに対し、電池
の）では巻回方向と垂直の方向に線状を呈していた。

この破断部の形状の相違は次の理由による。即ち電池（
Ａｔ）及び（Ａ２）に用いたセパレータは、ＭＤ力方向
は強度は大であるが伸びが小さく、一方ＯＭＤ方向には
強度は小であるが伸びが大きいという特性を有している
。そのためセパレータに荷重が加わる初期では先づ強度
の小なるＣＭＤ方向が伸び始める。しかし破断伸びが大
きいのでこの時点では破れない、そして荷重が大きくな
ってくるとＭＤ力方向伸び始める。この時ＣＭＤ方向も
伸び続け、やがて成る荷重を超えるとセパレータが破れ
るがＭＤ力方向びＯＭＤ方向ともほぼ同時に破れるため
に破断部はほぼ円状或いは楕円状となる。又、電池（Ａ
Ｓ　）に用いたセパレータは破断強度及び破断伸びがほ
ぼ等方性を有しているのでこの場合も破断部はほぼ円状
或いは楕円状となる。

これに対して、電池＠）に用いたセパレータはＭＤ力方
向は強度が大で且伸びも大であるが、ＣＭＤ方回には強
度が小で且伸びも小さい特性を有している。そのためセ
パレータに荷重が刃口わるとＣＭＤ方向に線状に破断す
ることになる。

そして電池の）では内部短絡時の接触面積が小であるた
め、電流が集中して温度が異常上昇し、電解液の蒸発や
分屏による発生ガスによって電池内圧が高まり弁作動に
至るのに対し、電池（Ａ１）（Ａ２）（Ａ５）では内部
短絡時の接触面積が大きく、そのため電池の）の場合と
同程度の電流が流れても電流密度は小さくなるので温度
上昇扛あるものの異常現象までは至らない。

尚、セパレータの材質としては温度上昇時に溶融して絶
縁化しリチウムイオンの拡散を阻止して電流が流れない
ようにするものが良く、低融点のものが好ましい。一方
融点が低すぎると電池の通常使用時における電池特性に
悪影１１１１を与えることになる。それ故、融点が１０
０〜１７５℃、好ましくは１２０〜１５０°Ｃの範囲の
もの、例えば実施例で示したポリエチレンやポリプロピ
レンなどが好適する。

又、セパレータの破＠強度及び破断伸びに関し望ましい
。

更に、又、セパレータとしての微多孔膜の膜厚は余り厚
すぎると電極間距離が大きくなって電池時性が劣化する
ことになるので１００μ以下、好ましくは５０μ以下が
望ましい。

尚、実施例で示したｌ、ｆｆ微多孔課の破断強度及び破
帖伸びの値は、引張り速度２００７ｍ１ｎの時の値であ
る。

ト、光明の幼果 本発明１４Ｌ池によれば、機械的外力による電池の変形
に工ってセパレータが破断して内部短絡が生じたとして
も！池温度の急激な上昇を抑えることができ安全性の向
上が計れるものであり、その工業的１−憧は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明′４ａの半所面図、第２図は電池変形試
験の概略図を夫々示す。 （１）・・・正ｍ仮、（２）・・・セパレータ、　（３
）・・・負極板、（朴・・外装缶、　（５）・・・絶縁
バッキング、　（６）・・・封口蓋、　＋７！（８１・
・・正負極リード片、　＋９１（１（１・・・絶縁ワッ
シャ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　正負極板をセパレータを介して巻回してなる渦巻電
   極体を備えた電池において、セパレータとして破断強度
   及び破断伸びが等方性を有するか若しくは破断強度及び
   破断伸びが異方性を有する場合には破断強度の大なる方
   向における破断伸びが小である絶縁性の微多孔膜を用い
   ることを特徴とする電池。