JPH01264176A - 円筒形リチウム電池 - Google Patents

円筒形リチウム電池

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JPH01264176A
JPH01264176A JP63090306A JP9030688A JPH01264176A JP H01264176 A JPH01264176 A JP H01264176A JP 63090306 A JP63090306 A JP 63090306A JP 9030688 A JP9030688 A JP 9030688A JP H01264176 A JPH01264176 A JP H01264176A
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JP
Japan
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plate
metal
positive electrode
electrode plate
winding
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JP63090306A
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Osamu Takahashi
修 高橋
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FDK Twicell Co Ltd
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Toshiba Battery Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/10Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、円筒形リチウム電池に関し、さらに詳しくは
、負極活物質である金属リチウムシートを電池の設計寿
命まで十分反応させることができ、放電中の急激な電圧
低下を効果的に防1トした円筒形リチウム電池に関する
(従来の技術) 従来、この種の円筒形リチウム電池にあっては、長尺状
の正φ負極板間にセパレータを介装し、これらを半割り
状の回転軸のまわりに巻回した渦巻状電極群を用いてい
た。
しかし、かかる渦巻状電極群は巻回形成後に前記回転軸
を取り去るため、これによって生ずる空間部分が無駄な
スペースとなり、製造される電極群の容量ロスをもたら
していた。
そこで、かかる容量ロスを解決すべく、渦巻状電極群の
製造にあたり、巻回芯体を兼ねる集電棒が用いられるよ
うになった0例えば、実開昭58−134863号公報
には、巻回終端部に巻回芯体を兼ねる集電棒を取着した
一方の極板と、巻回終端部に集電体となる金属薄板を着
設した他方の極板とをセパレータを介して巻回し、最外
周に位置する金属薄板と電池容器内壁とを接触させる方
法が提案されている。
さらに、本発明者は、前記のものに比べてよす負極板側
の容積効率を高めるべく、集電棒を取着した正極板と、
巻回終端部に凹凸部を形成した負極集電体となる金属薄
板を着設してなる金属リチウムシートとをセパレータを
介して巻回し、渦巻状電極群とするものを提案した(特
開昭62−35460号公報)。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、本発明者が提案した前記渦巻状電極群は
、正極板の巻回終端部において、その外側に金属リチウ
ムシートがセバレータヲ介して存在すると、正極板が元
に戻ろうとする反撥力によりその部分での電池容器と金
属リチウムシートとの密着性が高まり、金属リチウムの
消費が他の部分に比べて早くなる。一方、正極板の巻回
終端部が金属薄板とセパレータを介して対向する場合に
は、接続加工に伴なう金属リチウム酸化被膜の部分的な
剥離により活性に富む金属リチウムが露出し、前記正極
板の反撥力により、前記と同様に、接続部、とりわけ巻
回開始側に位置する金属リチウムの消費が他の部分に比
べて早くなる。しかも、この傾向は低負荷放電において
著しい。
このため、正極板の巻回終端部側で金属リチウムシート
が薄くなって切断することがあり、巻回した金属リチウ
ムシートと電池容器との導通が断たれる結果、放電中に
急激な電圧低下を生じ、大部分の金属リチウムシートが
電極反応に関与しないまま設計寿命とならない状態で使
用不能となる電池が生ずる。
本発明は、上記問題点を解決して容積効率に優れ2かつ
、設計寿命まで使用しうる信頼性の高い円筒形リチウム
電池を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、正極活物質を担持した多孔性金属導電基板の
一端に巻回芯体を兼ねる集電棒を取着した長尺状の正極
板と、長尺状の金属リチウムシートの巻回終端部に負極
集電体となる金属薄板を着設した負極板とを、セパレー
タを介して前記金属薄板が最外周となるように巻回して
なる渦巻状電極群を備えた円筒形リチウム電池において
、前記金属リチウムシートと金属薄板とを正極板より幅
広としたことを特徴とする。
本発明においては、金属リチウムシートと金属薄板の幅
が正極板より幅広で、その幅は、好ましくは正極板の幅
の1.02〜1.15倍、より好ましくは1.05〜1
.10倍、特に好ましくは1.08倍である。
かかる金属リチウムシート、金属薄板および正極板相互
の関係を正極板の巻回終端部近傍における模式図で示す
と第1図及び第2図のようになる。尚、図中、理解を容
易にするため両極板間に介装されるセパレータは省略し
た。
第1図は、正極板lの終端部1aの外側に、それより幅
広の金属リチウムシート2が位置する場合で、このシー
ト2の端部に負極集電体となるシート2と同幅の金属薄
板3を着設して負極板4が構成されている。
一方、第2図は正極板lの終端部1aが、金属リチウム
シート2と同幅の金属薄板3の内側に位置する場合であ
る。
ここにおいて、正極板及び金属薄板は公知のものを用い
るが金属薄板は金属リチウムシートと同幅か、もしくは
幅広であることが望ましい、好ましくは、金属リチウム
シートの1.0〜1.10倍、より好ましくはl、0〜
1.05倍、最も好ましくは1,0倍である。一方、金
属リチウムシートへの金属薄板の着設は、例えば、圧着
方法によればよい。
また、金属リチウムシートの巻回終端部に連設される前
記金属薄板は、渦巻状電極群の横断面図である第3図に
示すように、金属リチウムシート2との接続部からさら
に1周して渦巻状電極群5の表面全体を覆う長さである
ことが好ましい、このようにすると1巻回終了後電池容
器内への挿入操作が容易となるばかりではなく、電池容
器との導電接続に関与する金属薄板自身の抵抗がリチウ
ムシート2との接続部から金属薄板3の重合部に到る最
短距離の部分によることとなり、金属薄板を連設したこ
とによる抵抗値の増加が電池の性能に対してほとんど影
響を及ぼさない。
(作用) 以上のように、金属リチウム及び金属薄板を正極板より
幅広としたことにより、放電中の金属リチウムシートの
切断が効果的に防止される。
(発明の実施例) 実施例 以下、本発明の一実施例である円筒形二酸化マンガン/
リチウム電池を楯付図面に基づいて説明する。
@2.5cm、長さ20.5cs+、厚さ0.46mm
のステンレス製のエキスバンドメタル6の上に二酸化マ
ンガン、黒鉛、結着剤(ポリテトラフロロエチレン)及
び増粘剤(ポリアクリル酸)からなる正極活物質7を担
持させるとともにその端部にステンレス製の正極集電棒
8を取着してなる正極板1を製造した(第4図、第5図
)。
ついで、幅2.7crs、長さ20cm、厚さ0.16
mmの、前記正極板lより幅広の金属リチウムシート2
の端部に負極集電体となる11112 、7cm、長さ
7 cm、厚さ0.03mmの5US304からなる金
属薄板3を着設して第6図に示す負極板4を製造した。
前記正極板lと負極板4とを、金属薄板3を巻回終端側
に配置し、かつ、両極板間にポリプロピレンと不織布か
らなるセパレータ9を介装し、これらを正極集電棒8の
周囲に巻回して第3図に示す渦巻状電極群5を製造した
。前記セパレータ9には、炭酸プロピレンと1.2−ジ
メトキシエタンの容積比1:1の混合液に0.5モルの
過塩素酸リチウムを溶解した電解液を、予め含浸してお
いた。
次に、この渦巻状電極群5を、底部にポリプロピレン酸
の絶縁板10を配置した円筒形の電池容器11内に収納
した。この電池容器は、負極端子を兼ねるもので、鉄に
ニッケルメッキを施したものである。
そして、前記電極群5の上にポリプロピレン酸の絶縁板
12を載置した後、電池容器11の開口部を中央に正極
端子板13を嵌号したポリプロピレン樹脂からなる封口
体14により封口して、第7図に示す外径16mm、高
さ33anの円筒形二酸化マンガン/リチウム電池を製
造した。尚、前記正極集電棒8はリード線(図示せず)
を介して前記正極端子板13に接続した。
上記のようにして製造した正極板lに比べて金属リチウ
ムシート2及び金属薄板3を幅広に構成した渦巻状電極
群5を備えた当該電池を100個用意し、20℃、10
0Ωの条件の下で連続放電試験を行なった。その結果を
縦軸を電圧(V)、横軸を時間(h「)として第8図に
実線Aで示した。また1表1に示すように放電途中で電
圧低ドを起こしたものはなかった。
また、この放電試験終了後、使用した電池について全数
分解調査したところ、金属リチウムシートの切断は全く
発見されず、正極板1より幅広の部分を除きほとんど消
費されていた。
比較例 正極板と金属リチウムシート及び金属薄板とからなる負
極板とを同一の幅とした点を除き、前記実施例と同一素
材、同一構成の円筒形リチウム/マンガン電池を100
個用意し、前記実施例と同一条件の下で連続放電試験を
行なった。
その結果を、放電途中で電圧低下を起こした電池の数で
表1に併記するとともに、かかる電圧低下を生じた電池
の代表的な放電特性を第8図に破11Bで示した。
さらに、これら100個の電池についても前記実施例と
同様に全数分解調査をしたところ、放電途中で電圧低下
を起こさなかったものには前記実施例と同じく金属リチ
ウムシートの切断は認められず、金属リチウムシートは
ほとんど消費されていた。これに対し、電圧低下が発生
した電池では、全てにおいて金属リチウムシートの金属
薄板との接続部の巻回開始側に位置する部分で切断が生
じていた。
表  1 [発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明の円筒形リチウム
電池は、負極活物質である金属リチウムシートを電池の
設計寿命に至るまで十分反応させることができ、放電中
に生ずる急激な電圧低下を効果的に防止して信頼性のあ
る電池となる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、それぞれ本発明の円筒形リチウム
電池に用いる渦巻状電極群の正極板巻回終端部近傍にお
ける金属リチウムシート、金属薄板および正極板相互の
関係を示す模式図、第3図は本発明に用いる渦巻状電極
群の横断面図、第4図及び第5図は、それぞれ正極板の
断面図及び上面図、第6図は負極板の一部省略斜視図、
第7図は円筒形リチウム/マンガン電池の右半縦断面図
、第8図は実施例及び比較例に基づく放電特性曲線図で
ある。 1・・・正極板 2・・・金属リチウムシート3・・・
金属薄板 4・・・負極板 5・・・渦巻状電極群8・
・・正極集電棒 9・・・セパレータ11・・・電池容
器 第2図 第4紘1 第5図 丘 第7tズ1 時間(hr)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、正極活物質を担持した多孔性金属導電基板の一端に
    巻回芯体を兼ねる集電棒を取着した長尺状の正極板と、
    長尺状の金属リチウムシートの巻回終端部に負極集電体
    となる金属薄板を着設した負極板とを、セパレータを介
    して前記金属薄板が最外周となるように巻回してなる渦
    巻状電極群を備えた円筒形リチウム電池において、前記
    金属リチウムシートと金属薄板とを正極板より幅広とし
    たことを特徴とする円筒形リチウム電池。
JP63090306A 1988-04-14 1988-04-14 円筒形リチウム電池 Pending JPH01264176A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016122592A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 Fdk鳥取株式会社 スパイラル型リチウム電池
CN111312987A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 卷绕式电芯、锂离子二次电池及负极极片

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US11824167B2 (en) 2018-12-12 2023-11-21 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Wound electrode assembly, lithium-ion secondary battery and negative electrode plate

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