JPH02234346A - 化学電池およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、バンド状の正および負電極の間にバンド状セ
バレータ−金配置して両電極を誉き込むことによって作
られている渦巻状電極体、巻き軸として用いらｎかつ一
方の電極が電気的に結合さ扛ている集電装置、他方の電
極が電気的に結合さ扛ていて、渦巻状電極体を収容する
ための金属ケーシングおよび同ケー７ングの開口部を閉
じかつ一方の′厄極の接続ポールとして集電装置に屯気
的に接触している蓋を有する化学電池に関する。

従来の技・術 今日まで使用されている巻き電極の製造方法の場合には
、巻き軸は一般に電極バンドを巻き込むために縦スリッ
トを備えた、直径約５〜７ｍｌの鋼ピンである。巻き軸
は一般に巻き機に固定されていて、巻き電極の製造時に
同軸が巷き機に残留するので、巻き電極の中央部に自由
空間が残る。

この自由空間は、若干の事情で、例えば電池の衝卓荷重
の際、巻き電極がその縦軸の方向にずれるかまたは両電
極が相互に移動するという危険をもたらすので、この欠
点を、所謂埋没心として舎き電極中に永久的に残存する
ために用いられかつそのようにして電極セットのコンパ
クトな配置の根拠金なすグラスチツク棒の形で巻き軸を
使用することによって、除去することが試みられた。

しかしこの場合には、個々の巻き電極に別個の導電片を
設け、これらの導電片′ｔ−弁して前記電極金外部の電
池極（そのうち１個は有利には蓋によって形成されてい
てもよい）に接続する必要がある。しばしば導線架橋を
介して行なわねばならないこのような接続をつくること
は煩雑であり、さらに不良な溶接個所に甚大な過剰抵抗
も形成される可能性がめる。巻き電極、例えば焼結箔バ
ンドが、極導体板が舎き電極体の端面でその上に支えら
れている、活物質の付着していない祿部を利用する場合
には、西独国特許第２４３８２９６号による極尋体板に
よって、少なくとも１個の電極を接続ポールに結合する
許弟３０１　４４３５号からは、電極セットの製造のた
めに初めて使用された巻き心がまた１つの．′Ｉｔ極極
性の集竃装置としてＭ＋Ｉ記極寺体板の役目も引き受け
、他方クーシングが対立電極の極導体である構成の巻き
電池が公知である。対立電極は巻き電池の外面を形成し
なけｎばならないので、同電極はケーシング内壁に接触
している。

西独国特許第３０１　４３５号明細書によれば、フラン
ジ状に形成された、棒状集竃装置の上端には、電池の金
属蓋の下面を押圧して、集電装置とその外部ポールとの
間の纒電結合全つくる渦巻ばねが取り付けられている。

このようなばね部分は、取り付けの隊者しい注意力金要
求し、就中集電装置の頭部で位置決めする際には甘別な
指先の感覚を要し、渦巻ばねが組み立て用具による不注
意な圧縮によってはねとんでしまうという危険も生じる
。

発明が解決しようとする課題 本発明は、冒頭に定義した種類の化学電池において、取
り付けやすくて、同時に巻き軸の代りになることができ
、集電装置に結合された電極の外部ポールとしてのケー
シング蓋にそれから容易に電気的に接続することのでき
る可及的に藺素な集電装置を見出すという課題を基健に
している。

課題を解決するための手段 前記諌題は、集電装置が、一方の電極がその支持フレー
ムによってその中に挟み込まれているスリット付金鵬ピ
ンであることを特徴とする前記の化学電池によって解決
される。

本発明による巻き電池は、好’ＥＬ＜は正電極である一
方の電極の集電装置として、同電極がその支持フレーム
によって強固にその中に挟み込まれているスリット付金
属ピン金有する。該ピンの頭部は閉じていて、巻き機に
よって安全に保持されるように、多様に造形されている
かまたは厚味を有していてもよい。スリット長さは、有
利には電極バンドの幅に適合しており、こｎによって支
持フレームとピンの脚との最適な両側接触が生じる。

本発明の有利な実施態様によれば、スリット付ピンは、
拡大された閉頭部金有する金属割ピンでめって、同割ピ
ンの両脚はこの場合にはまた異なる長さを有していても
工い。

接触のためには、集電袈置つまり金属割ピンを、活物質
を予め除去した電極支持材料、一般にはＮ１、Ａｇｓ　
Ｔｉまたは非威化性鋼から成る圧延金属または倣細メッ
シュのネットの上に単に差し込めば十分である。しかし
両脚を中間に存在する支持ネットの上でさらに点俗接す
るのが有利でるる。

本発明の有利な実施態様の塙合には、集電装置は電極バ
ンＰの末端にではなく、同バンｒの長さのほほ中央部に
取り付けられているので、電極バンドは、導体に接触す
るために活物質なしに保持された支持ネットの中央帯状
部から出発して、ほぼ同長の２つの陰極部分 （　Ｋａｔｈｏｄｅｕａｂｓｃｈｎｉｔｔｅ　）に分割
されている。

従ってまた該電極の巻き初めも電極バンドの中央部に存
在する。別紙の図面からも判る工うに、正電極のこの分
割から巻き技術的ならびに電気的利点が得られる。

であるが、しかじ集電装置の新しい特性についていえば
、同装置の長所は、金属割ピンを使用する場合には、こ
の大童生産品の極めて小さいコスト、その単祠性および
取９付け容易性のために極めて著しい。

本発明によれば、集電装置をケーシング蓋に接触するた
めにケーシング蓋の内面に取り付けらｎだ重ね板ばねが
設けられていて、内面から斜め下方に突き出ており、完
全に組み立てられた電池において集電装置の頭部に％注
的応力をもって載置されている。

また極めて有利な接触配置においては、東電装置は頭部
を形成するアイレットを有する金属割ピンであり、他方
貞ね板ばねにはアイレットよりも小さい直径を有する孔
が打抜かｎている。こしによって重ね板ばねは仁の孔の
打抜き縁によってのみアイレット上に載置され、その結
果特定の極めて高い圧漸圧が生じる。

この手段は、電池の匝めて激しい振動の場合でも本発明
による接触配置の解体を確実に妨止するのに適している
。

本発明による化学電池の動作のために使用されうる電気
化学的系は、一般に非水性電解質を含むＬｉ系である。

陰極活物質としては、重金属酸化物および一硫化物、す
なわちＮｉ（ＯＨ）２、ＣｕＯ、ＣｒＯｘ１ＦｌｅＳ２
またはＭｎ０２が適当である。

例えばＭｎ０２から　ＦＴＦＦ：粉末および導電材料と
してのグラファイトから成る結合剤を加えて隙極物質を
製造する工程は藺単な乾式混合法を用いて実施される。

この乾燥混合物を乾燥材料としての金属ネットおよび圧
延金属中にロールで連続的に充填することによって正電
極バンド，が得られる。このバンドの支持材料から、す
でに所望のバンＰ長さに切断する前に、その都度の所定
の割ピン接触位置の活物質を容易に除去することができ
る。この目的にとって好適な補助手段は圧縮空気である
。

乾式作業法は、湿潤化学的な活物質製造に伴うすべての
欠点を回避するのみならず、またその結果他の利点とし
て完成巻き電極のより大きい多孔度を有し、この多孔度
によって本発明による電極に湿潤方法で製造した電極と
比べて少なくとも５０チ高い電流密度を負荷させること
ができる。従って支持材料の費用がよク少なく、セパレ
ーター材料がより少なくかつＬ１過剰がよ９小さい乾式
混合法による電極は、所定の同一負荷の場合にもより大
きい容量を与えると結論することができる。従ってコス
トもより小さい。

バンド状リチウム電極は、他の公知の巻き電池の場合を
原則的に同一の棟類のものを２１！：ｗにして製造され
ており、ポリエチレンまたはボリゾロビレンから成る、
溶接＃ｔｅ有する管状セバレーター中に包破されている
。

次に本発明による化学電池の構造的な特徴全、好ましい
実施態様において詳述する。

第１図によれば、正電極バンド１の支持ネッ２は同バン
ドの中央部でロール被覆ざｎた活物質３が除去されてい
るので、該電極バンドは陰極半部４，５から構成され、
両半部の間の支持ネット上に金属割ピン６が摩擦的接触
下に押し込まれ、また場合によってはさらに支持ネット
に点溶接されうる。巻き電池の高さを越えて出ている突
出部を除去しなければならない場合には、陰極における
みぞ７によって容易にかつ巻き電池を損傷することなく
金属割ピンの下端部にバイトを近づけることができる。

金属割ピンは先づ巷きピンとして用いられる。活物質被
覆を有する電極パンｖ１を、巻き込む前に、セバＶ一タ
ー外被９の前縁で巻きピンに接触する、中間に配置さ扛
たＬ１′ｔＩＬ極８の上に折りたたむ。

負電極バンドの長さ、少なくともセバＶ一ター外被の長
さは、正電極１の長さを折りたたま扛た状態で少なくと
も完成巻き電極体の円周長さだけ越えるような大きさで
なければならない。

このような基準は、本発明による巻き電池の一般的実施
態様により、両電極バンドがそれらの端部から巻き込ま
れていて、正電極バンドのみが容量設計の理由からバン
ド中央部で集電装置によって捕捉された電極の約２倍の
厚さを有しなければならない場合にもあてはまる。

負電極の末端には、金属薄片の形状で接触素子１９が設
けられていて、同素子に孔１１が施されていて同時に鋭
いかど１２を有し、鋭いかどは金属薄片の圧着の際にセ
パレーター外被を含むリチウム電極を突き抜ける。リチ
ウＡ電極を後でケーシング用缶の中で位置決めする際、
突き出している先端がクーシング壁にひつかかや、同壁
に対するリチウムの良好な電気的接触金もたらす。陰極
バンＰを２つのバンド部分に分割し、バンド中央部で割
ピン導体を取り付けることによって得られる著しい利点
は、就中巻き込みの際にあらわれる。すなわち第２図か
ら判るように、同長で、しかも２倍の厚さの極板の代り
に陰極バンＰ全２個の薄い半部分に分けることによって
バンドのより一層大きい柔軟性が得られる、すなわち両
半部分は相互に移動することができ、両部分の端部は、
セパレータ−９によって被覆されたＬ１電極８を同伴し
ながら、明らかに配置転換して巻き込み割ピン６によっ
て捕捉される。このようにして巻き込みの間に巻き込み
を反復する３層の電極配置が次第に構成される。ζれに
よって巻き半径をより小さくシ、ケーシング用缶の空間
利用度をより良好にすることができる。末端から巻き込
まれる厚い陰極の場合には、活物質が破裂して脱落する
危険が大きい。またバンＰ中央部から巻き込まれた１二
宣陰極”は、中間配置のＬ１電極バンドによって、ネッ
ト補強側ではなく陰極層の両側から放電されるという利
点も有する。

巻き込み過程は、初めから終夛までクーシング原型（図
示してない）に補助され、同原型から完成巻き電池が押
し出され、準備のできた電池ケーシング内に直接移され
る。

第６図は、正の割ピン導体６（同時に巻きピン）、部分
隙極４、部分陰極５、セパＶ一ター外被９で包被された
Ｌ１竃極８およびケーシング用缶１３を有する本発明に
よる＠き電池の横所而図である。この場合巻き電池中に
は、支持ネットで背中合せになっていて、層の両側では
Ｌｉ電極に向けられた２つの部分陰極の位置が得られる
。

また第６図からは、セバレーター外被を含むＬ１電極バ
ンド中を押し通されているつめ１２を有する接触素子１
０によって、Ｌｉ電極と缶壁とが接触しているのが認め
られる。東電装置に取付けられた電極すなわち陰極１を
端部から巻き込む場合には、巻きピンすなわち割ピン導
体をバンド端の方へ少しだけずらして支持フレーム上に
差し込みかつ他方の電極、つまりＬ１電極のセパレータ
ー外被９に、一方の竃極の区切られたバンド端に有利に
はほほ等しい長さを有する自由端を設けるのが有利であ
る。

他方の電極を、巻きピンの最初の半贋回の時にセパレー
ター外被の自由端がその前線で巻きピンにまで近づけら
れるか、または同ピンに接触されるように、一方の電極
上に配置する場合には、セバレータ一端部が同時に１８
０°＝回された、一方の′ＩＩＬ極のバンド端によって
重ねら扛、最後に同庫極の両部分の間に挟み込まれる。

こ扛によって、巻きピンをさらに旋回すると他方の電極
が帷実に引き込まれ、一方の電極が他方の電極上で巻き
込まれうる。

この方法による巻き込み過程は、第４図に従って追試す
ることができる。部分図ａ）には、出発位置における巻
きピン６によって捕捉さｎた陳極１およびＬ１竃極８が
描いておる。部分図ｂ）では、巻きピン６はａ）に対し
て半旋回しており、部分図Ｃ）ではａ）に対して完全に
一旋回している。またこの場合のような１層の隘極バン
Ｐを便用する場合にも、第４図に図示された陰極バンド
の直接的端部から離＄−ｎだ巻きピンの移動およびＬ１
セパレーターのたれ＃ク状の形状によって、小さい当初
半径を有する助害のない巻き込みが可能になる。

電池の着蓋は第５図によれば技術的に極めて関単にキャ
ップクローゾヤーによって行なわれる。この月的のため
にキャップ１４の内縁１５または缶のカラー１６の外面
にプラスチック被覆が設けられているので、電解液の充
填後に押しつけられたキャップが缶を強固なプレス故め
で液密に閉鎖する。同時にキャップ１４内に溶接されて
いて、孔１８の打抜き縁によって割ピン６のアイレット
１９上に載置される重ね板ばね１７が高い持続的応力下
に移動さ扛る。

これによって割ピン導体と正の外部ポールとしての金属
キャップとの間のよシ確実な電気的接触が保証されてい
る。

さらに第５図では、セパレーター外被９を有するＬ１電
極８およーび接触素子１０が認められ、同素子の鋭いか
ど１２が電極ならびにセパＶ−ターを裏面から突き抜け
、缶１３の内面へのそれらの導電接触を保証している。

【図面の簡単な説明】

第１図は巻き込み前の金属割ピンを有する本発明の電極
セットの斜視図、弟２図は金属割ピンの周りに電極セッ
トを巻き始める際の該電極セットの断面図、弟６図は完
成巻き電極の慎断面図、第４図は本発明による巻き技術
の別法の６段階を示す本発明による電極セットの断面図
、第５図は本発明による化学電池の斜視図である：１・
・・一方の電極、２・・・支持フレーム、６・・・集電
装置、ｄ・・・他方の電極、９・・・セパレーター外被
、１４・・・蓋、１７・・・重ね板はね、１９・・・ア
イレット 漸 ト Ｕー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バンド状の正および負極の間にバンド状セパレータ
   ーを配置して両電極を巻き込むことによって作られてい
   る渦巻状電極体、巻き軸として用いられかつ一方の電極
   が電気的に結合されている集電装置、他方の電極が電気
   的に結合されていて、渦巻状電極を収容するための金属
   ケーシングおよび同ケーシングの開口部を閉じかつ一方
   の電極の接続ポールとして集電装置に電気的に接続して
   いる蓋を有する化学電池において、集電装置（６）が、
   一方の電極（１）がその支持フレーム（２）によってそ
   の中に挟み込まれているスリット付金属ピンであること
   を特徴とする前記化学電池。 ２、蓋（１４）と集電装置（６）との間の距離を架橋す
   る接触部材が、蓋の内面に取り付けられた重ね板ばねの
   形で設けられていて、集電装置の頭部に弾性的応力をも
   って載置されている請求項１記載の電池。 ３、スリット付金属ピンが、アイレツト（１９）として
   造形された閉頭部を有する金属割ピンによつて形成され
   ている請求項２記載の電池。 ４、重ね板ばねには孔（１８）が打ち抜かれていて、同
   孔の直径が金属割ピンのアイレツトよりも小さいので、
   重ね板ばねが孔の打ち抜き縁によってのみアイレツトの
   特定の高い圧着圧下に載置されている請求項３記載の電
   池。 ５、一方の電極の支持フレームから集電装置によって捕
   捉されるべき範囲で付着活物質を除去して、この支持フ
   レームの露出部上にスリット付ピンを差し込み；完成巻
   き電池の少なくとも円周長さだけ一方の電極のバンド長
   さを越えているバンド長さを有しかつセパレーターによ
   つて完全に被覆されている他方の電極を、セパレーター
   外被の前縁が巻きピンに衝突するように一方の電極上に
   載置し；かつ一方の電極を他方の電極上で巻き込むこと
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいづれか１項
   記載の化学電池の製造方法。 ６、スリット付ピンの脚を支持フレームの中間部分上に
   点溶接する請求項５記載の方法。 ７、スリット付ピンを一方の電極のバンド長さの中央部
   で差し込む請求項５または６記載の方法。 ８、スリット付ピンをバンド端と逆方向に少しずらして
   一方の電極の支持フレーム上に差し込み；他方の電極の
   セパレーター外被に自由端を設け；セパレーター自由端
   を有する他方の電極を巻きピンの方へ向けて一方の電極
   上に載置して、巻きピンの初めの半旋回によってセパレ
   ーター自由端の前縁が巻きピンに衝突しかつ下方に存在
   する一方の電極と巻きピンによって仕切られ、１８０゜
   旋回された同電極の末端部との間にセパレーター自由端
   が挟み込まれるようにし；巻きピンをさらに旋回すると
   、このように保持されたセパレーター自由端によつて他
   方の電極が連行され；かつこの他方の電極上で一方の電
   極を巻き込むことを特徴とする請求項５または６記載の
   方法。 ９、集電装置に結合された電極（１）が正電極である請
   求項５から請求項８までのいづれか１項記載の方法。 １０、正電極の活物質がＭｎＯ＿２である請求項９記載
   の方法。 １１、負電極がＬｉ電極である請求項９または１０記載
   の方法。 １２、リチウムとケーシング用缶との間の導電結合が接
   触素子（１０）によって形成さる請求項１１記載の方法
   。