JP2000243372A

JP2000243372A - 二次電池

Info

Publication number: JP2000243372A
Application number: JP11043710A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yanai; 敦志柳井; Katsuisa Yanagida; 勝功柳田; Takeshi Maeda; 丈志前田; Atsuhiro Funabashi; 淳浩船橋; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP3588264B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電極端子機構３が取り付けられた電池缶１の
内部に巻き取り電極体２が収容され、巻き取り電極体２
と電極端子機構３とが互いに電気的に接続されて、巻き
取り電極体２が発生する電力を電極端子機構３から外部
に取り出すことが可能な二次電池において、従来よりも
高い高率放電性能を得る。【解決手段】本発明に係る二次電池においては、正極
及び負極の内、少なくとも一方の電極の巻軸方向の端部
に、複数本の導電性短冊片４が突設され、該複数本の導
電性短冊片４は、該電極の端縁が露出する巻き取り電極
体端面に沿って折り曲げられて、該端面の略全域を覆う
電極面を形成している。そして電極端子機構３は、電池
缶１の内部に、前記電極面に圧着する端子板32を具えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極端子機構が取
り付けられた電池缶の内部に充放電可能な巻き取り電極
体が収容され、巻き取り電極体と電極端子機構とが互い
に電気的に接続されて、巻き取り電極体が発生する電力
を電極端子機構から外部に取り出すことが可能な二次電
池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯型電子機器、電気自動車等の
電源として、エネルギー密度の高いリチウム二次電池が
注目されている。例えば図６に示す円筒型リチウム二次
電池は、筒体(11)の両開口部にそれぞれ蓋体(12)を溶接
固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き取り電
極体(７)を収容して構成されている。各蓋体(12)には、
電極端子機構(６)が取り付けられており、巻き取り電極
体(７)と各電極端子機構(６)とが夫々、複数本の集電タ
ブ(８)により互いに接続されて、巻き取り電極体(７)が
発生する電力を一対の電極端子機構(６)(６)から外部に
取り出すことが可能となっている。又、蓋体(12)には安
全弁(13)が取り付けられている。

【０００３】巻き取り電極体(７)は、リチウム複合酸化
物を含む正極(71)と炭素材料を含む負極(74)との間に、
非水電解液が含浸されたセパレータ(73)を介在させて、
これらを渦巻状に巻回して構成されている。巻き取り電
極体(７)の正極(71)及び負極(74)からは夫々複数本の集
電タブ(８)が引き出され、極性が同じ複数本の集電タブ
(８)の先端部(81)が１つの電極端子機構(６)に接続され
ている。尚、図６においては、便宜上、一部の集電タブ
の先端部が電極端子機構(６)に接続されている状態のみ
を示し、他の集電タブについては、電極端子機構(６)に
接続された先端部分の図示を省略している。

【０００４】電極端子機構(６)は、電池缶(１)の蓋体(1
2)を貫通して取り付けられたネジ部材(31)を具え、該ネ
ジ部材(31)の基端部には鍔部(62)が形成されている。蓋
体(12)の貫通孔には絶縁パッキング(64)が装着され、蓋
体(12)とネジ部材(31)の間の電気的絶縁性とシール性が
保たれている。ネジ部材(31)には、筒体(11)の外側から
ワッシャ(66)が嵌められると共に、ナット(67)が螺合し
ている。このナット(67)を締め付けて、ネジ部材(31)の
鍔部(62)とワッシャ(66)によって絶縁パッキング(64)を
挟圧することにより、シール性を高めている。前記複数
本の集電タブ(８)の先端部(81)は、ネジ部材(31)の鍔部
(62)に、スポット溶接或いは超音波溶接によって固定さ
れている。

【０００５】ところで、特に携帯電子機器や電気自動車
などの電源として用いられる二次電池においては、高率
放電性能が要求される。そこで、２枚の帯状の集電体の
表面に、図７に示す如く電極材料を塗布して正極(71)及
び負極(74)を形成すると共に、電極材料の塗布されてい
ない非塗工部(72)(75)を形成し、該非塗工部(72)(75)に
複数本の集電タブ(８)の基端部をレーザ溶接や超音波溶
接等によって固定して、巻き取り電極体(７)を構成した
二次電池が提案されている(特開平9-306470[H01M4/0
2])。

【０００６】又、２枚の帯状の集電体の表面に、図８に
示す如く電極材料を塗布して正極(91)及び負極(94)を形
成すると共に、電極材料の塗布されていない非塗工部(9
2)(95)を形成し、該非塗工部(92)(95)を複数本の短冊状
リード(80)に成形して、巻き取り電極体(９)を構成した
二次電池が提案されている(特開平9-92335[H01M10/4
0])。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
巻き取り電極体においては、依然として高率放電性能が
十分でなく、更なる放電性能の改善が要求されている。
本発明の目的は、従来よりも高い高率放電性能が得られ
る二次電池を提供することである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明者らは、高率放電性
能を低下させている原因を究明すべく鋭意研究を行なっ
た結果、電極端子機構(６)の鍔部(62)と各集電タブ(８)
の接触面積が小さいために、接触部分にて大きな電気抵
抗が生じており、この電気抵抗による電力損失の発生が
高率放電性能の低下の原因となっていることを見い出
し、本発明の完成に至った。

【０００９】本発明に係る二次電池は、電極端子機構
(３)が取り付けられた電池缶(１)の内部に充放電が可能
な巻き取り電極体(２)が収容され、巻き取り電極体(２)
は、それぞれ帯状の正極(21)と負極(24)を両極間にセパ
レータ(23b)を介在させて渦巻状に巻回して構成され、
巻き取り電極体(２)と電極端子機構(３)とが互いに電気
的に接続されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を
電極端子機構(３)から外部に取り出すことが可能であ
る。そして、該二次電池の特徴的構成においては、正極
(21)及び負極(24)の内、少なくとも一方の電極の巻軸方
向の端部に、複数本の導電性短冊片(４)(40)が突設さ
れ、該複数本の導電性短冊片(４)(40)は、該電極の端縁
或いはセパレータ(23b)の端縁が露出する巻き取り電極
体端面に沿って折り曲げられて、該端面の略全域を覆う
電極面Ｆを形成し、電極端子機構(３)は、電池缶(１)の
内部に、前記電極面Ｆに圧着する端子板(32)を具えてい
る。

【００１０】本発明に係る巻き取り電極体の巻き取り工
程においては、正極(21)、セパレータ(23b)及び負極(2
4)を、例えば正極(21)の両端縁及び負極(24)の両端縁が
セパレータ(23b)の両端縁よりも内側に位置すると共
に、複数本の短冊片(４)(40)がセパレータ(23b)の両端
縁から突出する様に重ね合わせ、これらを渦巻状に巻回
する。従って、巻き取り電極体(２)の端面には、セパレ
ータ(23b)の端縁が現われ、対極の端縁は現われない。

【００１１】そして、二次電池の組立工程においては、
複数本の導電性短冊片(４)(40)を巻き取り電極体(２)の
端面に沿って折り曲げ、これによって、複数本の導電性
短冊片(４)(40)が巻き取り電極体(２)の端面の略全域を
覆う電極面Ｆが形成されることになる。ここで、巻き取
り電極体(２)の端面には、上述の如く対極の端縁が現わ
れていないので、これらの導電性短冊片(４)(40)が対極
の端縁に接触することはない。この様にして複数本の導
電性短冊片(４)(40)を折り曲げて電極面Ｆを形成した
後、巻き取り電極体(２)を電池缶(１)の内部に収容し、
該電極面Ｆに、電極端子機構(３)の端子板(32)を圧着さ
せる。これによって、複数本の導電性短冊片(４)(40)
が、電極端子機構(３)に確実に接続されることになる。

【００１２】該二次電池においては、電極端子機構(３)
の端子板(32)が複数本の導電性短冊片(４)(40)からなる
電極面Ｆに圧着して、複数本の導電性短冊片(４)(40)が
十分な面積で端子板(32)に接触するので、接触部分にお
ける電気抵抗は小さなものとなって電力損失が減少し、
高い高率放電性能が得られる。又、該二次電池の組立工
程においては、複数本の集電タブ(８)の先端部を電極端
子機構(６)に溶接する煩わしい作業は不要であり、電極
端子機構(３)の端子板(32)を複数本の導電性短冊片(４)
(40)を折り曲げて形成される電極面Ｆに圧着するだけの
簡単な作業で、導電性短冊片(４)を電極端子機構(３)に
接続することが出来る。

【００１３】具体的には、複数本の導電性短冊片(４)(4
0)が突設された電極は帯状の集電体を具え、該集電体に
は、電極材料が塗布されている塗工部が形成されると共
に、その巻軸方向の一方の端部に電極材料が塗布されて
いない非塗工部(22)(25)が形成され、該非塗工部(22)(2
5)に、巻軸方向に沿う方向に複数の切込みを入れること
によって、電極端縁の全長に亘って複数本の導電性短冊
片(４)(40)が形成されている。

【００１４】該具体的構成においては、非塗工部(22)(2
5)に複数の切込みを入れて複数本の導電性短冊片(４)(4
0)を形成するので、非塗工部(72)(75)に複数本の集電タ
ブ(８)の基端部をレーザ溶接や超音波溶接等によって固
定する煩わしい作業は不要である。又、導電性短冊片
(４)(40)は、電極端縁の全長に亘って形成されているの
で、電極の集電性が極めて均一となって、更に高い高率
放電性能が得られる。

【００１５】又、具体的には、複数本の導電性短冊片(4
1)(42)が突設された電極は帯状の集電体を具え、該集電
体には、電極材料が塗布されている塗工部が形成される
と共に、その巻軸方向の一方の端部に電極材料が塗布さ
れていない非塗工部(52)(55)が形成され、該非塗工部(5
2)(55)に帯状の金属箔(56)(57)の端部が接続され、該金
属箔(56)(57)に、巻き取り電極体(５)の巻軸方向に沿う
方向に複数の切込みを入れることによって、電極端縁の
全長に亘って複数本の導電性短冊片(41)(42)が形成され
ている。

【００１６】該具体的構成においては、非塗工部(52)(5
5)に帯状の金属箔(56)(57)の端部を接続した後、該金属
箔(56)(57)に複数の切込みを入れて複数本の導電性短冊
片(４)(40)を形成する。従って、非塗工部(72)(75)に複
数本の集電タブ(８)の基端部をレーザ溶接や超音波溶接
等によって固定する煩わしい作業は不要である。又、非
塗工部(52)(55)は、金属箔(56)(57)の端部が接続される
ことによって機械的強度が高くなるため、巻き取り電極
体(５)の巻き取り工程において、非塗工部(52)(55)の破
損を抑制することが出来、製造工程の歩留まりが向上す
る。又、導電性短冊片(41)(42)は、電極端縁の全長に亘
って形成されているので、電極の集電性が極めて均一と
なって、更に高い高率放電性能が得られる。

【００１７】又、具体的には、電池缶(１)の内周面に
は、少なくとも電極端子機構(３)の端子板(32)を包囲す
る領域に、絶縁膜(14)が形成されている。

【００１８】該具体的構成においては、電池缶(１)の内
周面には、少なくとも電極端子機構(３)の端子板(32)を
包囲する領域に絶縁膜(14)が形成されているので、外部
から振動や衝撃が加わったとしても、電極端子機構(３)
の端子板(32)が電池缶(１)の内周面に直接接触して、電
極端子機構(３)の端子板(32)と電池缶(１)とが短絡する
ことはない。

【００１９】又、電池缶(１)の両端部に一対の上記電極
端子機構(３)(３)が固定され、各電極端子機構(３)が、
電池缶(１)の内部に突出する先端部に上記端子板(32)を
具えている構成においては、巻き取り電極体(２)は、両
電極面に一対の端子板(32)(32)が圧着されることにより
両側から挟持されて、電池缶(１)内に保持されることに
なる。

【００２０】具体的には、各端子板(32)は、前記電極面
と係合可能な圧着面が形成された平板部と、該平板部の
外周部に形成されて、少なくとも巻き取り電極体端部の
最外周面を包囲する筒部とから構成されている。

【００２１】該具体的構成においては、複数本の導電性
短冊片(４)(40)によって構成される電極面Ｆに端子板(3
2)の平板部を圧着させる工程で、端子板(32)を、その筒
部が巻き取り電極体(２)の最外周面を包囲する様、巻き
取り電極体(２)の端部に被せれば、端子板(32)の平板部
が電極面上に正確に位置決めされ、端子板(32)の平板部
を電極面Ｆに確実に圧着することが出来る。又、巻き取
り電極体(２)の両端部が夫々、各端子板(32)の筒部によ
って拘持されているので、外部から振動や衝撃が加わっ
て巻き取り電極体(２)が振動したとしても、電極面Ｆが
各端子板(32)の平板部に対して位置ずれを起こすことは
ない。

【００２２】又、具体的には、各端子板(32)と電池缶
(１)の内壁の間に、圧縮バネ(33)が介在して、巻き取り
電極体(２)は、その両側に配設された一対の圧縮バネ(3
3)の挟圧力によって電池缶(１)の内部に挟持されてい
る。尚、圧縮バネ(33)は、端子板(32)と電池缶(１)の間
の電気的絶縁性を保った状態で配設される。

【００２３】該具体的構成によれば、簡易な構成で、巻
き取り電極体(２)を電池缶(１)の内部に固定することが
出来る。又、外部から振動や衝撃が加わって巻き取り電
極体(２)が振動したとしても、圧縮バネ(33)の伸縮によ
って電極面と端子板(32)の圧着状態が維持される。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る二次電池によれば、導電性
短冊片(４)(40)が十分な面積で端子板(32)と接触するの
で、接触部分における電気抵抗が低減して、従来よりも
高い高率放電特性が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウム二次電池
に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明す
る。本発明に係るリチウム二次電池は、図１に示す如
く、筒体(11)の両開口部に蓋体(12)(12)を溶接固定して
なる円筒状のアルミニウム製電池缶(１)を具え、両蓋体
(12)(12)には、正負一対の電極端子機構(３)(３)が取り
付けられている。又、各蓋体(12)には、安全弁(13)が取
り付けられている。

【００２６】電池缶(１)の内部には、図４に示す巻き取
り電極体(２)が収容されている。巻き取り電極体(２)
は、図示の如く、セパレータ(23a)、正極(21)、セパレ
ータ(23b)及び負極(24)を重ねて、これらを渦巻状に巻
回したものである。正極(21)は、アルミニウム箔からな
る帯状の集電体の表面に正極合剤を塗布して形成され、
集電体の巻軸方向の一方の端部には、正極合剤の塗布さ
れていない非塗工部(22)が形成されている。該非塗工部
(22)は、セパレータ(23a)(23b)及び負極(24)から突出し
ており、該非塗工部(22)に、例えば６ｍｍの間隔で巻軸
方向に平行な切込みを入れることによって、正極(21)の
長手方向の全長に亘って、複数本の正極導電性短冊片
(４)が形成されている。

【００２７】一方、負極(24)は、銅箔からなる帯状の集
電体の表面に負極合剤を塗布して形成され、集電体に
は、正極(21)の非塗工部(22)とは反対側の一方の端部に
非塗工部(25)が形成されている。該非塗工部(25)は、正
極(21)及びセパレータ(23a)(23b)から突出しており、該
非塗工部(25)に、例えば６ｍｍの間隔で巻軸方向に平行
な切込みを入れることによって、負極(24)の長手方向の
全長に亘って、複数本の負極導電性短冊片(40)が形成さ
れている。

【００２８】図１に示す正負一対の電極端子機構(３)
(３)の内、正極端子となる一方の電極端子機構(３)に対
しては、正極(21)から引き出された複数本の正極導電性
短冊片(４)が接続される一方、負極端子となる他方の電
極端子機構(３)に対しては、負極(24)から引き出された
複数本の負極導電性短冊片(40)が接続される。これによ
って、巻き取り電極体(２)が発生する電力を一対の電極
端子機構(３)(３)から外部に取り出すことが可能となっ
ている。

【００２９】蓋体(12)には、図２及び図３に示す如く、
中央部に断面円形の中央孔(18)、外周部にネジ孔(15)が
開設されており、中央孔(18)には前記電極端子機構(３)
が取り付けられ、ネジ孔(15)には、電解液の注入後、安
全弁(13)がねじ込まれる。

【００３０】各電極端子機構(３)は、中央部に貫通孔を
有する断面凸状の一対の絶縁パッキング(34)(35)を具
え、これらの絶縁パッキング(34)(35)が蓋体(12)の中央
孔(18)に上下から装着されて、電池缶(１)の蓋体(12)と
電極端子機構(３)との間の電気的絶縁性が保たれると共
に、シール性が保たれている。

【００３１】又、電極端子機構(３)は、蓋体(12)を貫通
して取り付けられる端子部材(30)を具えている。尚、正
極側の端子部材(30)はアルミニウムから形成され、負極
側の端子部材(30)はニッケルから形成される。端子部材
(30)は、巻き取り電極体(２)の端部を覆うことが可能な
皿状の端子板(32)と、端子板(32)に突設されたネジ軸(3
1)とから構成され、ネジ軸(31)は、前記絶縁パッキング
(34)(35)の中央孔を貫通している。そして、該ネジ軸(3
1)には、絶縁パッキング(34)よりも外側からナット(36)
が螺合されて、絶縁パッキング(34)の抜け止めが施され
ている。

【００３２】一方、端子板(32)は、巻き取り電極体(２)
の端面と略同程度の面積を有する円板部(32a)と、該円
板部(32a)の外周部に形成されて巻き取り電極体(２)の
端部外周面を包囲する円筒部(32b)とから構成され、円
板部(32a)には、複数の電解液注入孔(37)が開設されて
いる。

【００３３】電池缶(１)内に巻き取り電極体(２)が収容
された状態で、該巻き取り電極体(２)の上端部から伸び
る複数本の正極導電性短冊片(４)は、巻き取り電極体
(２)の中央部から外周側へ折り曲げられ、これによっ
て、複数本の正極導電性短冊片(４)が巻き取り電極体
(２)の上端面全域を覆う正極電極面Ｆが形成されてい
る。又、巻き取り電極体(２)の下端部から伸びる複数本
の負極導電性短冊片は、巻き取り電極体(２)の中央部か
ら外周部に折り曲げられ、これによって、複数本の負極
導電性短冊片が巻き取り電極体(２)の下端面全域を覆う
負極電極面が形成されている。ここで、巻き取り電極体
(２)の正極(21)、セパレータ(23b)及び負極(24)は、図
４に示す如く、正極(21)の両端縁Ｐ１、Ｐ２及び負極(2
4)の両端縁Ｎ１、Ｎ２がセパレータ(23b)の両端縁Ｓ
１、Ｓ２よりも内側に位置する様に重ね合わされてい
る。従って、正極導電性短冊片(４)が、上述の如く折り
曲げられることによって負極(24)の端縁Ｎ１に接触する
ことはなく、又、負極導電性短冊片(40)が、折り曲げら
れることによって正極(21)の端縁Ｐ２と接触することも
ない。

【００３４】該巻き取り電極体(２)の両端部に夫々、図
２及び図３に示す如く前記端子板(32)が被せられ、ネジ
軸(31)には、絶縁パッキング(35)と端子板(32)との間に
圧縮バネ(33)が嵌められている。一対の圧縮バネ(33)(3
3)の挟圧力によって、巻き取り電極体(２)が両側から挟
圧されて電池缶(１)内に固定されると共に、各端子板(3
2)の円板部(32a)の内面が電極面Ｆに圧着されて、複数
本の導電性短冊片(４)が電極端子機構(３)に接続されて
いる。そして、筒体(11)の内周面全域には、テフロンか
らなる絶縁膜(14)が形成され、端子板(32)(32)と筒体(1
1)との間の電気的絶縁性が保たれている。

【００３５】上記リチウム二次電池の製造工程中、図４
に示す巻き取り電極体(２)の作製工程においては、先
ず、アルミニウム箔からなる帯状の集電体の表面に正極
合剤を塗布して、正極(21)を形成する。ここで、正極集
電体の巻軸方向の端部には非塗工部(22)を形成する。そ
して、該非塗工部(22)に、例えば６ｍｍの間隔で巻軸方
向に平行な切込みを入れて、複数本の正極導電性短冊片
(４)を形成する。

【００３６】次に、銅箔からなる帯状の集電体の表面に
負極合剤を塗布して、負極(24)を形成する。ここで、負
極集電体の巻軸方向の一方の端部には非塗工部(25)を形
成する。そして、該非塗工部(25)に、例えば６ｍｍの間
隔で巻軸方向に平行な切込みを入れて、複数本の負極導
電性短冊片(40)を形成する。この様に、非塗工部(22)(2
5)に複数の切込みを入れて、導電性短冊片(４)(40)を形
成するので、従来の如く非塗工部(72)(75)に複数本の集
電タブ(８)の基端部を溶接する作業は不要である。

【００３７】その後、セパレータ(23a)上に、正極(21)
を構成している集電体を、非塗工部(22)がセパレータ(2
3a)から突出すると共に正極(21)の端縁Ｐ２がセパレー
タ(23a)の端縁よりも内側に位置する様に重ね、該正極
(21)上に、セパレータ(23b)を、その両端縁Ｓ１、Ｓ２
が正極(21)の両端縁Ｐ１、Ｐ２よりも外側に位置する様
に重ねる。更に該セパレータ(23b)上に、負極(24)を構
成している集電体を、負極(24)の両端縁Ｎ１、Ｎ２がセ
パレータ(23b)の両端縁Ｓ１、Ｓ２よりも内側に位置す
ると共に非塗工部(25)がセパレータ(23b)から突出する
様に重ね、これらを渦巻状に巻回する。これによって、
巻き取り電極体(２)が完成する。

【００３８】次に、図２及び図３に示す如く、複数本の
導電性短冊片(４)を折り曲げて、上記電極面Ｆを形成し
た後、巻き取り電極体(２)を筒体(11)の内部に装入し、
巻き取り電極体(２)の端部に端子部材(30)の端子板(32)
を被せる。この際、端子板(32)を、円筒部(32b)が巻き
取り電極体(２)の最外周面を包囲する様、巻き取り電極
体(２)の端部に被せれば、円板部(32a)が前記電極面Ｆ
上に正確に位置決めされる。この様にして複数本の導電
性短冊片(４)を端子板(32)に接続するので、従来の如く
複数本の集電タブ(８)の先端部を電極端子機構(６)に溶
接する煩わしい作業は不要である。

【００３９】そして、端子部材(30)のネジ軸(31)に圧縮
バネ(33)を嵌めた後、蓋体(12)を筒体(11)の開口部に被
せて、両者を互いに溶接固定する。その後、蓋体(12)の
ネジ孔(15)から電池缶(１)内に電解液を注入する。これ
によって、電解液は、端子板(32)に開設された複数の電
解液注入孔(37)を通過して、巻き取り電極体(２)に浸透
することになる。最後に、ネジ孔(15)に安全弁(13)をね
じ込み、更に、ナット(36)を増し締めして、組立を完了
する。この結果、図１及び図２に示すリチウム二次電池
が完成する。

【００４０】上記リチウム二次電池においては、複数本
の導電性短冊片(４)(40)が十分な面積で端子部材(30)の
端子板(32)の内周面と接触しているので、接触部分にお
ける電気抵抗は小さい。又、各電極の端縁方向の全長に
亘って複数本の導電性短冊片(４)(40)が形成されている
ので、各電極の集電性が極めて均一となる。これによっ
て、高い高率放電性能が得られる。又、筒体(11)の内周
面に絶縁膜(14)が形成されているので、端子部材(30)の
端子板(32)と筒体(11)との間の電気的絶縁性を保つこと
が出来る。更に、巻き取り電極体(２)の両端部が夫々、
各端子板(32)の円筒部(32b)によって拘持されているの
で、外部から振動や衝撃が加わって巻き取り電極体(２)
が振動したとしても、電極面Ｆが各端子板(32)の円板部
(32a)に対して位置ずれを起こすことはない。更に又、
絶縁パッキング(35)と端子板(32)の円板部(32a)との間
に圧縮バネ(33)が介在しているので、外部から振動や衝
撃が加わって巻き取り電極体(２)が振動したとしても、
圧縮バネ(33)の伸縮によって電極面Ｆと各端子板(32)の
圧着状態が維持される。

【００４１】

【実施例】正極の作製正極集電体としてのアルミニウム箔(厚さ２０μｍ)の両
面に、正極活物質(LiCoO₂)、導電剤(カーボン粉末)及び
結着剤(フッ素樹脂粉末)からなる正極合剤をドクターブ
レード法によって塗布し、１５０℃で２時間の真空乾燥
を施して、図４に示す如く、正極(21)(幅５０ｍｍ、全
長１５００ｍｍ)を得た。正極集電体には、巻軸方向の
端部に非塗工部(22)(幅５ｍｍ)を形成した。

【００４２】負極の作製負極集電体としての銅箔(厚さ２０μｍ)の両面に、負極
材料(黒鉛粉末)及び結着剤(フッ素樹脂粉末)からなる負
極合剤をドクターブレード法によって塗布し、１５０℃
で２時間の真空乾燥を施して、負極(24)(幅５５ｍｍ、
全長１６００ｍｍ)を得た。負極集電体には、巻軸方向
の端部に非塗工部(25)(幅５ｍｍ)を形成した。

【００４３】電解液の調製エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶
媒にLiPF₆を溶質を溶かして、電解液を調製した。

【００４４】本発明電池の組立正極集電体の非塗工部(22)に、図４に示す如く、６ｍｍ
間隔で巻軸方向に平行な切込みを入れて、複数本の正極
導電性短冊片(４)を形成した。又、負極集電体の非塗工
部(25)に６ｍｍ間隔で巻軸方向に平行な切込みを入れ
て、複数本の負極導電性短冊片(40)を形成した。そし
て、セパレータ(23a)、正極(21)、セパレータ(23b)及び
負極(24)を、上述の如く重ねて渦巻状に巻回し、巻き取
り電極体(２)を構成した。尚、セパレータ(23a)(23b)と
しては、イオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜を
用いた。

【００４５】そして、正極(21)、負極(24)及びセパレー
タ(23a)(23b)から突出した複数本の導電性短冊片(４)(4
0)を巻き取り電極体(２)の中央部から外周側に折り曲げ
た後、巻き取り電極体(２)を、内周面がテフロンコート
されたアルミニウム製の筒体(11)の内部に装填する。そ
の後、正極導電性短冊片(４)で覆われた巻き取り電極体
(２)の上端部にアルミニウム製の端子板(32)を被せると
共に、負極導電性短冊片で覆われた巻き取り電極体の下
端部にニッケル製の端子板(32)を被せ、各ネジ軸(31)に
圧縮バネ(33)を嵌めて、絶縁パッキング(34)(35)が装着
された両蓋体(12)(12)を筒体(11)に溶接固定した。最後
に、ネジ孔(15)から電池缶(１)内に電解液を注入して、
ネジ孔(15)に安全弁(13)をねじ込み、更にナット(36)を
締め付けて、本発明のリチウム二次電池を作製した。

【００４６】電池特性の測定後述の各種電池について、下記の条件で充放電実験を行
ない、低率での放電に対する高率での放電の容量維持率
を測定した。尚、放電容量維持率は、低率放電容量に対
する高率放電容量の比率(百分率)で定義される。［低率放電容量］充電電流：４００ｍＡ、充電終止電圧：４.１Ｖ放電電流：４００ｍＡ、放電終止電圧：２.７Ｖ［高率放電容量］充電電流：４００ｍＡ、充電終止電圧：４.１Ｖ放電電流：５Ａ、放電終止電圧：２.７Ｖ

【００４７】実験１実験１では、従来の電池の高率放電特性と、本発明に係
る電池の高率放電特性の比較を行なった。本発明に係る
電池Ａは、幅が５０ｍｍ、全長が１５００ｍｍ、非塗工
部の幅が５ｍｍの正極と、幅が５５ｍｍ、全長が１６０
０ｍｍ、非塗工部の幅が５ｍｍの負極を具え、正極及び
負極の非塗工部に夫々、６ｍｍ間隔で切込みが入れられ
て、複数本の導電性短冊片が形成されている。これに対
し、従来の電池である比較電池Ｘは、図６に示す構造を
有しており、幅が５０ｍｍ、全長が１５００ｍｍの正極
を具え、巻軸方向の一端部に幅５ｍｍの非塗工部を有
し、該非塗工部には、幅５ｍｍのアルミニウム製の１０
枚の集電タブが溶接されている。又、比較電池Ｘは、幅
が５５ｍｍ、全長が１６００ｍｍの負極を具え、巻軸方
向の一端部に幅５ｍｍの非塗工部を有し、該非塗工部に
は、幅５ｍｍのニッケル製の１０枚の集電タブが溶接さ
れている。そして、これらの集電タブの先端部は、電極
端子機構に溶接されている。これらの電池Ａ及びＸにつ
いての測定結果を表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１から明らかなように、本発明電池Ａ
は、比較電池Ｘに比べて、放電容量維持率が高くなって
おり、高率放電特性が良好である。これは、複数本の導
電性短冊片が十分な面積で端子板と接触することによっ
て接触部分における電気抵抗が低減すると共に、複数本
の導電性短冊片が電極の端縁方向の全長に亘って形成さ
れることによって集電性が極めて均一となり、高率放電
容量が増加したためと考えられる。

【００５０】実験２実験２では、本発明の二次電池の導電性短冊片形成工程
における切込み間隔について、最適範囲を検討した。切
込み間隔を２ｍｍとして、図３に示す巻き取り電極体
(２)の空芯(20)の円周長に対する切込み間隔を０.０９
とする以外は、本発明電池Ａと同様にして本発明電池Ｂ
０を作製した。切込み間隔を３ｍｍとして、巻き取り電
極体の(２)の空芯(20)の円周長に対する切込み間隔を
０.１４とする以外は、本発明電池Ａと同様にして本発
明電池Ｂ１を作製した。切込み間隔を７ｍｍとして、巻
き取り電極体の(２)の空芯(20)の円周長に対する切込み
間隔を０.３２とする以外は、本発明電池Ａと同様にし
て本発明電池Ｂ２を作製した。切込み間隔を１０ｍｍと
して、巻き取り電極体の(２)の空芯(20)の円周長に対す
る切込み間隔を０.４５とする以外は、本発明電池Ａと
同様にして本発明電池Ｂ３を作製した。これらの本発明
電池Ｂ０〜Ｂ３及びＡについての測定結果を表２に示
す。

【００５１】

【表２】

【００５２】表２の結果から明らかな様に、巻き取り電
極体(２)の空芯(20)の円周長に対する切込み間隔が０.
３２以下になると、放電容量維持率が８５％以上と高く
なっている。これは、巻き取り電極体(２)の空芯(20)の
円周長に対する切込み間隔が小さくなると、導電性短冊
片(４)を巻き取り電極体(２)の端面に沿わせて該端面を
隙間なく覆うことが出来、端子部材(30)の端子板(32)と
導電性短冊片(４)の接触面積が増大するからと考えられ
る。

【００５３】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、本実施の形態においては、
図４に示す如く、電極(21)(24)の非塗工部(22)(25)に切
込みを入れて導電性短冊片(４)(40)を形成しているが、
図５に示す如く、金属箔(56)(57)に予め切込みを入れて
導電性短冊片(41)(42)を形成し、該金属箔(56)(57)を集
電体の非塗工部(52)(55)に溶接固定する構成を採用する
ことも可能である。この場合、集電体の非塗工部(52)(5
5)は、金属箔(56)(57)が重ねられることによって機械的
強度が高くなるため、巻き取り時における破損が防止さ
れ、製造工程の歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の円筒型リチウム二次電池の外観を表
わす斜視図である。

【図２】上記円筒型リチウム二次電池の要部を表わす断
面図である。

【図３】電極端子機構の分解斜視図である。

【図４】本実施例の導電性短冊片の構成を説明するため
に巻き取り電極体の一部を展開して示す斜視図である。

【図５】他の実施例の導電性短冊片の構成を説明するた
めに巻き取り電極体の一部を展開して示す斜視図であ
る。

【図６】従来の円筒型リチウム二次電池の要部を表わす
斜視図である。

【図７】従来の集電タブの構成を説明するために巻き取
り電極体の一部を展開して示す斜視図である。

【図８】他の集電タブの構成を説明するために巻き取り
電極体の一部を展開して示す斜視図である。

【符号の説明】

(１) 電池缶 (11) 筒体 (12) 蓋体 (２) 巻き取り電極体 (３) 電極端子機構 (31) ネジ軸部 (32) 端子板 (33) 圧縮バネ (34) 絶縁パッキング (35) 絶縁パッキング (36) ナット

フロントページの続き (72)発明者前田丈志大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者船橋淳浩大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者能間俊之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H022 AA09 AA18 BB01 BB02 BB03 CC03 CC08 CC12 CC13 CC21 KK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極端子機構(３)が取り付けられた電池
缶(１)の内部に充放電が可能な巻き取り電極体(２)が収
容され、巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正極(2
1)と負極(24)を両極間にセパレータ(23b)を介在させて
渦巻状に巻回して構成され、巻き取り電極体(２)と電極
端子機構(３)とが互いに電気的に接続されて、巻き取り
電極体(２)が発生する電力を電極端子機構(３)から外部
に取り出すことが可能な二次電池において、正極(21)及
び負極(24)の内、少なくとも一方の電極の巻軸方向の端
部には、複数本の導電性短冊片(４)(40)が突設され、該
複数本の導電性短冊片(４)(40)は、該電極の端縁或いは
セパレータ(23b)の端縁が露出する巻き取り電極体端面
に沿って折り曲げられて、該端面の略全域を覆う電極面
Ｆを形成し、電極端子機構(３)は、電池缶(１)の内部
に、前記電極面Ｆに圧着する端子板(32)を具えているこ
とを特徴とする二次電池。
【請求項２】複数本の導電性短冊片(４)(40)が突設さ
れた電極は帯状の集電体を具え、該集電体には、電極材
料が塗布されている塗工部が形成されると共に、その巻
軸方向の一方の端部に電極材料が塗布されていない非塗
工部(22)(25)が形成され、該非塗工部(22)(25)に、巻軸
方向に沿う方向に複数の切込みを入れることによって、
電極端縁の全長に亘って複数本の導電性短冊片(４)(40)
が形成されている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】複数本の導電性短冊片(41)(42)が突設さ
れた電極は帯状の集電体を具え、該集電体には、電極材
料が塗布されている塗工部が形成されると共に、その巻
軸方向の一方の端部に電極材料が塗布されていない非塗
工部(52)(55)が形成され、該非塗工部(52)(55)に帯状の
金属箔(56)(57)の端部が接続され、該金属箔(56)(57)
に、巻き取り電極体(５)の巻軸方向に沿う方向に複数の
切込みを入れることによって、電極端縁の全長に亘って
複数本の導電性短冊片(41)(42)が形成されている請求項
１に記載の二次電池。
【請求項４】電池缶(１)の内周面には、少なくとも電
極端子機構(３)の端子板(32)を包囲する領域に、絶縁膜
(14)が形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに
記載の二次電池。
【請求項５】両端部に一対の電極端子機構(３)(３)が
固定された電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)が
収容され、巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正極
(21)と負極(24)を両極間にセパレータ(23b)を介在させ
て渦巻状に巻回して構成され、巻き取り電極体(２)と各
電極端子機構(３)とが互いに電気的に接続されて、巻き
取り電極体(２)が発生する電力を一対の電極端子機構
(３)(３)から外部に取り出すことが可能な二次電池にお
いて、正極(21)の巻軸方向の一方の端部に複数本の正極
導電性短冊片(４)が突設されると共に、負極(24)の巻軸
方向の他方の端部に複数本の負極導電性短冊片(40)が突
設され、複数本の正極導電性短冊片(４)は、正極(21)の
端縁或いはセパレータ(23b)の端縁が露出する巻き取り
電極体(２)の一方の端面に沿って折り曲げられて、該端
面の略全域を覆う正極電極面を形成する一方、複数本の
負極導電性短冊片(40)は、負極(24)の端縁或いはセパレ
ータ(23b)の端縁が露出する巻き取り電極体(２)の他方
の端面に沿って折り曲げられて、該端面の略全域を覆う
負極電極面を形成し、一対の電極端子機構(３)(３)は、
電池缶(１)の内部に突出する先端部に、前記両電極面に
圧着する正負一対の端子板(32)(32)を具え、巻き取り電
極体(２)は、前記両電極面に一対の端子板(32)(32)が圧
着されることによって、両側から挟持されていることを
特徴とする二次電池。
【請求項６】各端子板(32)は、前記電極面と係合可能
な圧着面が形成された平板部と、該平板部の外周部に形
成されて、少なくとも巻き取り電極体端部の最外周面を
包囲する筒部とから構成されている請求項５に記載の二
次電池。
【請求項７】各端子板(32)と電池缶(１)の内壁の間に
は、圧縮バネ(33)が介在して、巻き取り電極体(２)は、
その両側に配設された一対の圧縮バネ(33)の挟圧力によ
って電池缶(１)の内部に挟持されている請求項５又は請
求項６に記載の二次電池。