JPH01239769A - 渦巻形リチウム電池 - Google Patents

渦巻形リチウム電池

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JPH01239769A
JPH01239769A JP63066302A JP6630288A JPH01239769A JP H01239769 A JPH01239769 A JP H01239769A JP 63066302 A JP63066302 A JP 63066302A JP 6630288 A JP6630288 A JP 6630288A JP H01239769 A JPH01239769 A JP H01239769A
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insulating film
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梶井 修
Osamu Watanabe
修 渡辺
Tomio Kitamura
富夫 北村
Yoshiki Somatomo
良樹 杣友
Kaoru Hisatomi
久富 薫
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、主として大電流を要する用途に供される一
次電池である渦巻電極体を備えた渦巻形リチウム電池に
関する。
〔従来の技術〕
一般的に、この種の電池は、負極缶と正極封口体とから
なる電池ケースの内部に、リチウムまたはリチウム合金
からなる帯状負極板と、正極合剤を金属製集電網に保持
させた帯状正極とを、ポリプロピレン繊維などの不織布
からなるセパレータを介して捲回してなる渦巻電極体が
装填されたものである。上記の渦巻電極体は、巻き崩れ
防止のために外周中央部に巻いた粘着テープ部分を除き
、最外周に位置するセパレータの表面で負極缶の内周面
に接している(文献不詳)。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、この種の電池では、近年の電池需要の拡
大に伴し\、−次電池であるにもかかわらず充電された
り、外部の電気エネルギーによって強制放電されるなど
、誤使用されるケースが増えている。たとえば、強制放
電に至るケースとして多いのは、使用済みで放電容量が
終了ないし少なくなった電池と新品などで放電容量の多
い電池とを接続して使用する場合であり、このときに放
電容量が終了した電池をさらに放電させると他の電池か
ら供給される電流によってマイナスの電圧が負荷される
ことになる。
従来の渦巻形リチウム電池では、上記のような誤使用を
行うと、内部短絡によって大きな発熱を生じやすく、つ
いには発火に至ることが多々あった。
この発明は、上記従来の課題を解決し、誤使用によって
も内部短絡を生じにくく安全性に優れた渦巻形リチウム
電池を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明者らは、上記の目的を達成するため、まず従来
のこの種の電池における誤使用した場合の内部短絡のメ
カニズムにつき検討した結果、充電や強制放電の過程で
針状結晶の金属リチウムが析出し、とくに負極缶と渦巻
電極体との界面部で析出したリチウムが渦巻電極体の最
外周のセパレータを突き破って内部短絡を引き起こしや
す(、この短絡部のリチウムに大電流が集中的に流れて
大きな発熱を生じ、この熱でリチウムが溶解してさらに
大きな発熱を伴う過剰反応を生起し、ついには発火に至
ることが判明した。
そこで、この発明は、上記の内部短絡を防止する手段と
して、リチウムまたはリチウム合金からなる帯状負極板
と帯状正極とをセパレータを介して捲回した渦巻電極体
を備えた渦巻形リチウム電池において、上記渦巻電極体
の少なくとも外周全面を絶縁フィルムで被覆する構成を
採るようにしたものである。
また、この発明では、上記絶縁フィルムがポリオレフィ
ンフィルム、ポリテトラフロロエチレンフィルムおよび
ポリエステルフィルムの中から選ばれる一種よりなる構
成、ならびに渦巻電極体の外周全面とともに下面周辺部
をも被覆した構成、をそれぞれ好適態様としている。
〔発明の構成・作用〕
以下、この発明を図面を参照して具体的に説明する。
第1〜3図において、lは渦巻電極体であり、リチウム
またはリチウム合金からなる帯状負極板2と、正極合剤
を金属製集電網に保持させた帯状正極3とが、ポリプロ
ピレン繊維などの不織布からなるセパレータ4を介して
渦巻状に捲回された構造を有しており、その外周全面と
下面周辺部とが絶縁フィルム5にて被覆されている。な
お、セパレータ4は袋状に形成され、その内部に帯状正
極3を上部に余裕を残す状態で包み込んでいる。
ここで、上記絶縁フィルム5としては、種々の材質のも
のを使用できるが、とくにポリオレフィンフィルム、ポ
リテトラフロロエチレンフ・fルムおよびポリエステル
フィルムの中から選ばれる一種が好適である。また、こ
の絶縁フィルム5は、単なるフィルムであってもよいが
、その−面にシリコーン系粘着剤などの粘着層を設けた
粘着フィルムとすれば渦巻電極体1に対する被覆操作が
容易となる。なお、このような絶縁フィルムの厚みは、
薄すぎては強度的に不充分となり、逆に厚すぎては電池
容量が低下するため、5O−10(1μm程度とするの
がよい。
6は上記の渦巻電極体1を内部に装填した有底円筒状の
負極間であり、ニッケルメッキを施した鉄などで形成さ
れ、上部にくびれ部6aを有している。7は中央に孔7
aを有するSUS 430などからなる円板状の封口板
であり、上面側へ折り返された周縁部において負極缶6
上縁の内開き弯曲部6bの内側に絶縁バッキング8を介
して嵌着されている。9はニッケルメッキを施した鉄板
などをハツト状にプレス成形した正極端子板であり、中
央部に斜め下向きに切り起こし形成された切刃9aを備
えており、鍔状の周縁部において封口板7の周縁部の間
に環状バッキングlOを介して嵌着されている。
11は封口板7上に配置したチタニウムなどからなる厚
さ15μm程度の防爆膜であり、最外周縁部において封
口板7と正極端子板9との間で挟着されており、電池の
内圧が高まった際に上方へ膨出し、正極端子板9の切刃
9aとの接触により破られて電池内部のガスを外部へ逃
して破裂を防ぐ機能を有している。12は防爆膜11と
正極端子板9との空間部に装填されたポリエチレンなど
からなる環状の熱変形部材であり、防爆膜11の誤作動
を防ぐ機能を有している。
13は渦巻電極体1上に配置された絶縁リング、14は
同電極体1の下面と負極缶6の内底面との間に装填され
た絶縁板である。なお、前記の絶縁バッキング8および
環状バッキング10とともに、L記の絶縁リング13お
よび絶縁板14はいずれもポリプロピレンなとの成形体
にて形成されている。
I5はSO3板などからなる帯状の正極リードであり、
上端部で封口板7に、下端部で帯状正極3の中央部にそ
れぞれスポット溶接されており、かつ中間部がテフロン
加工したガラス繊維布などを基材とする粘着絶縁テープ
(図示略)にて被覆されている。16はニッケル板など
からなる帯状の負極リードであり、L字状に折曲された
垂直片部において帯状負極板2の中央部に上記同様の粘
着絶縁テープ(図示略)を介して貼着されるとともに、
同水平片部において渦を電極体1の中心孔1aおよび絶
縁板14の中央孔14aを利用してfL極缶6の内底面
にスポット溶接されている。そして、負極缶6の内部に
は非水系溶媒にリチウム塩を溶解した電解液が注入され
ている。
上記構成の渦巻形リチウム電池では、誤使用によって充
電あるいは強制放電が行われても、渦巻電極体1の外周
面と負極缶6の内周面との界面が絶縁フィルム5によっ
て絶縁されているため、この界面部でのリチウムの針状
結晶の析出が抑制されるとともに、この析出が生じても
上記絶縁フィルム5の存在によって渦巻電極体1の最外
周のセパレータ4が突き破られて内部短絡を生じる危険
性が回避されることになる。
また、この電池では、電流集中を特に生じゃすい渦巻電
極体lの下端エツジ部分も絶縁フィルム5にて確実に保
護されているので、内部短絡の防止効果がより良好に発
揮される。
なお、この発明の電池では、セパレータ4として単なる
シート状のものを使用してもよく、その他の細部構成に
ついても種々設計変更可能である。
〔発明の効果〕
この発明によれば、渦巻電極体の少なくとも外周全面を
絶縁フィルムで被覆することから、誤使用によって充電
や強制放電が行われた場合でも内部短絡を生じにくく、
この内部短絡による発火の危険性のない安全性に優れた
渦巻形リチウム電池が堤供される。
また、上記絶縁フィルムとして、ポリオレフィンフィル
ム、ポリテトラフロロエチレンフィルムおよびポリエス
テルフィルムの中から選ばれる一種を使用することによ
り、その絶縁性および強度が良好となり、内部短絡の防
止効果をより確実に発揮させることができる。さらに、
上記絶縁フィルムによって渦巻電極体の外周面とともに
下面周辺部を被覆することにより、内部短絡の防止効果
が一盾向上する。
〔実施例〕
以下、この発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例 二酸化779710重量部と黒鉛1重量部とポリテトラ
フロロエチレン0.2重量部よりなる正極合剤を5US
316製集電網に保持させてなる帯状正極(19Qm鵬
×30鶴XQ、4+u)の長手方向中央部にSO3板か
らなる正極リードをスポット溶接にて取付け、この帯状
正極を袋状にしたポリプロピレン繊維の不織布からなる
セパレータに包み込んで該セパレータの開口縁を熱融着
するとともに、セパレータの内端を帯状正極の内端より
15龍長く設定した。
一方、リチウムからなる帯状負極板(190msX28
mmXQ、l 7mm)の長手方向中央部に、ニッケル
板からなる負極リードを、テフロン加工したガラス繊維
布を基、材とした粘着絶縁テープによって取付けた。な
お、同様の粘着絶縁テープにより前記の正極リードの中
間部も被覆した。
つぎに、上記の帯状正極を収めたセパレータの内端部を
捲回機のスピンドルに固定するとともに、その外側に上
記の帯状負極板を配し、この状態でスピンドルを回転さ
せて捲回し”C渦巻電極体を作製した。この渦巻電極体
の外周全面および下面周辺部を、厚さ50μmのポリプ
ロピレンフィルムの片面にシリコーン系粘着剤からなる
厚さ30μmの粘着層を設けてなる粘着絶縁フィルムで
被覆した。
この渦巻電極体をポリプロピレン製の絶縁板および絶縁
リングとともにニッケルメッキを施した鉄製の負極缶内
に収容し、L字状に折曲した負極リードの水平片を負極
缶内底面にスポット溶接したのち、負極缶上部にくびれ
部を形成した上で、内部にプロピレンカーボネートと1
・2−ジメトキシエタンの1:l混合溶媒に過塩素酸リ
チウムを0.5モル/1濃度で溶解してなる電解液を注
入した。
一方、ニッケルメッキを施した鉄製の正極端子板と厚さ
15μmのチタニウム製防爆膜とS[JS430製の封
目板とを、ポリエチレン製環状熱変形部材およびポリプ
ロピレン製環状バッキングを介して重ね合わせ、その周
縁にポリプロピレン製絶縁バッキングを嵌着して一体の
封口体とした。
ついで、この封口体を、封口板下面と正極リードとをス
ポット溶接した上で、上記負極缶のくびれ部上に嵌装し
、負極缶の開口縁を締め付けて弯曲部を形成することに
より、封口して、第1〜3図で示す構造の渦巻形リチウ
ム電池を作製した。
比較例 渦巻電極体を絶縁フィルムで被覆しなかった以外は、実
施例と同様にして渦巻形リチウム電池を作製した。
上記実施例の渦巻形リチウム電池50個と比較例の同電
池30個について、それぞれ定電圧電源を用いて−2,
5Vに転極させることにより強制放電状態とし、この状
態のまま1日間放置して発火を生じた電池個数を調べた
ところ、下表の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る渦巻形リチウム電池の構造例を
示す要部破断正面図、第2図は第1図の円■部分の拡大
図、第3図は同電池における渦巻電極体の斜視図である
。 l・・・渦巻電極体、2・・・帯状負極板、3・・・帯
状正極、4・・・セパレータ、5・・・絶縁フィルム特
許出願人  日立マクセル株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リチウムまたはリチウム合金からなる帯状負極板
    と帯状正極とをセパレータを介して捲回した渦巻電極体
    を備えた渦巻形リチウム電池において、上記渦巻電極体
    の少なくとも外周全面が絶縁フィルムで被覆されている
    ことを特徴とする渦巻形リチウム電池。
  2. (2)絶縁フィルムがポリオレフィンフィルム、ポリテ
    トラフロロエチレンフィルムおよびポリエステルフィル
    ムの中から選ばれる一種である請求項(1)に記載の渦
    巻形リチウム電池。
  3. (3)絶縁フィルムにより渦巻電極体の外周全面とさら
    に下面周辺部が被覆されてなる請求項(1)または(2
    )に記載の渦巻形リチウム電池。
JP63066302A 1988-03-19 1988-03-19 渦巻形リチウム電池 Expired - Lifetime JPH0821374B2 (ja)

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US07/324,737 US5017442A (en) 1988-03-19 1989-03-17 Coiled lithium battery
EP89104911A EP0334251B1 (en) 1988-03-19 1989-03-18 A coiled lithium battery
DE68927555T DE68927555T2 (de) 1988-03-19 1989-03-18 Gewickelte Lithiumbatterie

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0499670U (ja) * 1991-01-28 1992-08-28
US12603405B2 (en) 2020-09-17 2026-04-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Secondary battery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01154465A (ja) * 1987-12-10 1989-06-16 Toshiba Battery Co Ltd 円筒形リチウム電池

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