JPH01239770A - 渦巻形リチウム電池 - Google Patents

渦巻形リチウム電池

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JPH01239770A
JPH01239770A JP63066303A JP6630388A JPH01239770A JP H01239770 A JPH01239770 A JP H01239770A JP 63066303 A JP63066303 A JP 63066303A JP 6630388 A JP6630388 A JP 6630388A JP H01239770 A JPH01239770 A JP H01239770A
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positive electrode
shaped
strip
spiral
lithium battery
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JP63066303A
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Tomio Kitamura
富夫 北村
Osamu Kajii
梶井 修
Osamu Watanabe
修 渡辺
Hiroshi Yoshida
浩 吉田
Kaoru Hisatomi
久富 薫
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
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    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
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    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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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〕
一般に、この種の電池の渦巻電極体は、リチウムまたは
リチウム合金からなる帯状負極板と、正極合剤が集電網
に保持されてなる帯状正極とを、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た構造を
有している。
上記の帯状正極の集電網としては、ステンレス鋼などか
らなるエキスバンドメタル、つまり金属板に一方向に沿
う多数の切れ目を入れてこの切れ目に直交する方向に金
属板を引き延ばして切れ目を開口させたものが使用され
ており、このエキスバンドメタルの両側に正極活物質と
導電性粉末とバインダからなる正極合剤のシート状成形
物を圧延ローラなどを用いて圧着することによって帯状
正極を製作していた(文献不詳)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、帯状正極における正極合剤の保持力は主
として集電網の開口部における両側の合剤同士の結着に
て担われるが、上記エキスバンドメタルでは開口を拡げ
すぎると切断箇所が発生するので一般的に開口率は70
%以下と小さく、このために上記結着の面積が不足して
充分な保持力が得られず、渦巻電極体の形成時などに正
極合剤が脱落しやすいという問題があった。
また、正極合剤の結着強度および集電機能を向上させる
ために、上記シート状成形物の圧着圧力を高めると、エ
キスバンドメタルの剛性変形や切断を生じやすい上、却
って合剤の剥離が著しくなるという難点があった。その
他、エキスバンドメタルでは開口縁や切断面が鋭利であ
ることから、セパレータを損傷しやすいという欠点もあ
った。
この発明は、上記従来の課題を解決し、正極合剤の脱落
を生じにくくかつ集電機能にも優れる帯状正極を備えた
高性能の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〕
この発明は、上記の目的を達成するために、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、上記帯状正極が金属線材の平織金
網からなる集電網に正極活物質を含む正極合剤を保持さ
せた構成を採るようにしたものである。
また、この発明では、上記の平織金網が、線径0.05
〜0.10 mmの金属線材からなる線間の間隔0.2
5〜1.2鶴の網である構成、ならびに縦横の線材の交
差部を焼結したものである構成、をそれぞれ好適態様と
している。
〔発明の構成・作用〕
以下、この発明を図面に基づいて具体的に説明する。
第1図および第2図において、■はニッケルメッキを施
した鉄などからなる有底円筒状で上部にくびれ部1aを
有する負極缶であり、そ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2と帯状正極3とをセパレー
タ4を介して捲回してなる渦巻電極体5が装填されてい
る。上記のセパレータ4は、ポリプロピレン繊維などの
不織布を袋状にしたもので、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、帯状正極3は、第3図に示す如きステンレス鋼
線などの縦横の金属線材6aを交互に上下に織った平織
金網からなる集電網6に、第2図のように二酸化マンガ
ンの如き正極活物質と黒鉛の如き導電性粉末とポリテト
ラフロロエチレンの如きバインダとからなる正極合剤7
を保持させたものにて構成されている。
8は中央に孔8aを有する5US430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1上縁の内向き弯曲部1bの内側に絶縁バッ
キング9を介して嵌着されている。10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10aを備えており、鍔状の周縁部において封口
板8の周縁部の間に環状バッキング11を介して嵌着さ
れている。
12は封口板8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8と正極端子板10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lOの
切刃10aとの接触により破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。13は防爆膜1
2と正極端子板10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12の
誤作動を防ぐ機能を有している。
14は渦巻電極体5上に配置された絶縁リング、15は
同電極体5の下面と負極缶1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9および
環状バッキング11とともに、上記の絶縁リング14お
よび絶縁板15はいずれもポリプロピレンなどの成形体
にて形成されている。
16はSUS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8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。17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(図示路)を介して貼着されるとともに、
同水平片部において渦巻電極体5の中心孔5aおよび絶
縁板15の中央孔15aを利用して負極缶lの内底面に
スポット溶接されている。そして、負極缶1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、帯状正極3の集電
網6が平織金網にて構成されるため、この集電網6の開
口率を大きくとることができ、これによって正極合剤7
の集電網6の開口を通した表裏層の結着面積が大きくな
って充分な保持力が得られる。また、集電網6は金属線
材6aが重なり合っているため、この交差部に正極合剤
が埋まり込むために、集電網6と正極合剤7の結合力も
増大する。これらの効果により、渦巻電極体5の捲回に
よる形成時などで正極合剤7の脱落が起こりにくく、そ
の結果として電池性能が向上する。
また、正極合剤7のシート状成形物を圧延ローラなどを
用いて集電網6の両側に圧着させる際、圧力を高めても
集電網6の線材は伸びやすいため切断されにくく、した
がって該圧力の増大によって集電網6と正極合剤7との
接触を密にして集電機能の向上を図ることができる。さ
らに、平織金網は、開口部周囲が滑らかであるからこの
部分でセパレータを損傷する恐れがなく、かつ線材端部
で損傷しても線によるものであるためにエキスバンドメ
タルの切断面による場合に比べて損傷程度は非常に軽微
となる利点がある。
この発明において帯状正極3の集電16に用いる平織金
網としては、正極合剤7の保持力と集電機能の両面を満
足するために開口率が70〜85%程度となるものがよ
く、この点から第2図で示す縦横の線材6aの線径φを
0.05〜0.100の範囲とし、また線間の間隔tを
0.25〜1.2鶴の範囲とすることが好ましい。すな
わち、φが小さすぎたりtが大きすぎる場合は集電機能
が不充分になるとともに帯状正極3全体としての機械的
強度が低下し、tが小さすぎる場合は正極合剤7の保持
力が不充分になり、またφが大きすぎる場合は相対的に
正極合剤7の保持量が少なくなって電池性能の低下を招
くことになる。
また、上記の平織金網は、縦横の線材6aを単に織った
ものも使用できるが、とくに縦横の線材6aの交差部を
焼結したものが電子伝導性がよく集電機能に優れる点で
好適である。
なお、帯状正極3の形成手段としては、通常では既述の
ようにシート状成形物とした正極合剤7を圧延ローラな
どで集電網6の両側に圧着させる方法が採用されるが、
場合によっては粘液状にした正極合剤7を集電網6に塗
着する方法も採用可能である。
また、この発明の電池では、セパレータ4として単なる
シート状のものも使用可能であり、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、渦巻電極体の帯状正極における集電
網として金属線材の平織金網を用いるため、集電網の開
口率を太き(して正極合剤の保持力を高めることができ
、これによって正極合剤の脱落が生じにくくなるととも
に、正極合剤のシート状成形物の圧着による帯状正極の
製作時の圧着圧力を高めて集電機能を向上させることが
可能であり、しかも集電網によるセパレータの損傷が非
常に少なくなり、もって高性能な渦巻形リチウム電池が
提供される。
また、上記平織金網として、線材の線径が0.05〜0
.10mで線間の間隔が0.25〜1.20のものを使
用すれば、適度な開口率で正極合剤の保持力と集電機能
および機械的強度をいずれも良好とできる利点がある。
さらに、縦横の線材の交差部を焼結した平織金網の使用
により、集電機能をより高めることができる。
〔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1 線径0.065鶴の5US316製線材からなり線間の
間隔が0.57 +uである開口率80%の平織金網を
窒素雰囲気中で焼成して縦横の線材の交差部を焼結させ
、これを集電網としてその両面に二酸化マンガン10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
重量部からなる正極合剤のシート状成形物を圧延ローラ
を用いて圧着するとともに、上記集電網の長手方向中央
部にSUS板からなる正極リードをスポット溶接にて取
り付けて、帯状正極(190龍×30鶴×0.4重量)
を製作した。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15fl長く設定した。
一方、リチウムからなる帯状負極板(1900×28龍
X0.17mm)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り付けた。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
せて捲回して渦巻電極体を作製した。
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、負極借上部にくびれ
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=1混合溶媒に過塩素酸リ
チウムを1モル/l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5US430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(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 2図で示す構造の渦巻形リチウ
ム電池を作製した。
実施例2 集電網として焼結を行わない平織金網を使用した以外は
、実施例1と同様にして渦巻形リチウム電池を作製した
比較例 集電網として平織金網の代わりに開口率67%の5US
304製エキスバンドメタルを使用した以外は、実施例
1と同様にして渦巻形リチウム電池を作製した。
上記実施例および比較例の渦巻形リチウム電池について
、内部抵抗と一定間隔おきの放電による放電電圧が1.
3■まで低下するまでのパルス放電可能回数を測定した
。その結果を下表に示す。
上表の結果から、この発明の電池(実施例1゜2)は、
帯状正極の正極合剤の保持力が大きく脱落を生じにくい
ため、従来のエキスバンドメタルを集電網として用いた
帯状正極を有する電池(比較例)に比べてパルス放電回
数が増大し、高性能であることが判る。特に、上記の集
電網として焼結した平織金網を使用した電池(実施例1
)では、内部抵抗が小さく、パルス放電可能回数も著し
く向上することが明らかである。
【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■内の拡大図
、第3図は同電池の帯状正極に用いる集電網の部分平面
図である。 2・・・帯状負極板、3・・・帯状正極、4・・・セバ
レ−夕、5・・・渦巻電極体、6・・・集電網、6a・
・・金属線材、7・・・正極合剤 特許出願人  日立マクセル株式会社 Ill 図 5:■溌tさ傷

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、上記帯状正極が
    金属線材の平織金網からなる集電網に正極活物質を含む
    正極合剤を保持させたものであることを特徴とする渦巻
    形リチウム電池。
  2. (2)平織金網が線径0.05〜0.10mmの金属線
    材からなる線間の間隔0.25〜1.2mmの網である
    請求項(1)に記載の渦巻形リチウム電池。
  3. (3)平織金網が縦横の線材の交差部を焼結したもので
    ある請求項(1)または(2)に記載の渦巻形リチウム
    電池。
JP63066303A 1988-03-19 1988-03-19 渦巻形リチウム電池 Pending JPH01239770A (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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09512662A (ja) * 1995-03-01 1997-12-16 ウィルソン グレイトバッチ リミテッド 電気化学電池に使用する水性混合電極材料及び製造方法
WO2007135331A1 (fr) * 2006-05-24 2007-11-29 Electricite De France Electrode textile et accumulateur contenant une telle electrode
JP2011034913A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Seiko Epson Corp リチウム電池用電極とその製造方法、及びリチウム電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344368B2 (ja) * 1982-11-27 1988-09-05 Junichi Watanabe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344368B2 (ja) * 1982-11-27 1988-09-05 Junichi Watanabe

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09512662A (ja) * 1995-03-01 1997-12-16 ウィルソン グレイトバッチ リミテッド 電気化学電池に使用する水性混合電極材料及び製造方法
WO2007135331A1 (fr) * 2006-05-24 2007-11-29 Electricite De France Electrode textile et accumulateur contenant une telle electrode
FR2901641A1 (fr) * 2006-05-24 2007-11-30 Electricite De France Electrode textile et accumulateur contenant une telle electrode
JP2009537963A (ja) * 2006-05-24 2009-10-29 エレクトリシテ・ドゥ・フランス 繊維電極及びそれを備えた蓄電池
US8815442B2 (en) 2006-05-24 2014-08-26 Electricite De France Textile electrode and accumulator containing such an electrode
JP2011034913A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Seiko Epson Corp リチウム電池用電極とその製造方法、及びリチウム電池

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