JPH02257573A - 電気化学電池 - Google Patents

電気化学電池

Info

Publication number
JPH02257573A
JPH02257573A JP1297257A JP29725789A JPH02257573A JP H02257573 A JPH02257573 A JP H02257573A JP 1297257 A JP1297257 A JP 1297257A JP 29725789 A JP29725789 A JP 29725789A JP H02257573 A JPH02257573 A JP H02257573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
cathode
segment
battery
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1297257A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07120533B2 (ja
Inventor
Peter R Moses
ピーター リッカー モーゼス
Taylor Alwyn Henry
アルウィン ヘンリー テイラー
Fred Joseph Berkowitz
フレッド ジョセフ バーコウィッツ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duracell Inc USA
Original Assignee
Duracell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duracell International Inc filed Critical Duracell International Inc
Publication of JPH02257573A publication Critical patent/JPH02257573A/ja
Publication of JPH07120533B2 publication Critical patent/JPH07120533B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/30Preventing polarity reversal
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

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] 本発明はスパイラル状に巻いた電極スタック及び電解質
を備え、電圧が逆転(voltage reversa
l)する間、アノード金属のブレーティング、即ちメッ
キ作用を向上させる電気化学電池に関する。電池の安全
性は、電圧が逆転する間、アノードのセグメントとカソ
ードに接続された金属シートの間に電流を集中させるこ
とによって改善され、これによってアノード金属は主と
して金属シートにメッキされることになる。このように
、アノード金属がカソードにメッキすることにより生じ
る危険状態を回避することができる。
[従来技術及びその問題点] 使用者は、新品の電池と既に幾らか使用した電池と一緒
にして直列に繋いで使用することがある。
この場合、幾らか使用して部分的に放電している電池の
方が先にその電荷を消耗してしまう。しかし、新品であ
った電池からの放電は続けられるため、一部放電してい
た方の電池に逆電圧が発生する。リチウム電池のように
エネルギー密度が大きい電池は、この10年間における
普及は著しい。リチウム電池の電圧が逆転すると、リチ
ウムがカソード上に沈積(deposit)する。この
沈積量が大きくなると、電極間のギャップが塞がり、電
池が短絡する問題がある。
リチウムの沈積形態は、電解質の組成、例えば電解質の
塩及び溶剤によって大きく左右される。
主なリチウム電池に一般的に使用される塩として、Li
CFISO,、LiAsF6、LiBF4、LiPF、
及びLiCl0aが挙げられる。これらの塩がメッキさ
れたリチウムの形態に及ぼす効果は各々異なる。電解質
に使用される溶剤が沈積形態に影響を及ぼすことも事実
である。実際、十分な量の反応溶剤が存在すると、平滑
化効果(leveling effect)によって、
塩どうしの相違は隠れてしまう。しかしながら、−船釣
に使用される電解質は、例えば体積比1対1の炭酸プロ
ピレンとジメトキシエタンのように、反応性の高くない
溶剤を組み合わせて使用することが多い。非反応性の溶
剤組成物に対しては、上記の塩の中では、LiClO4
がリチウムメッキ反応を高め、カソードの上に金属沈積
物を密着して形成し、沈積状態は樹枝状よりも更に進展
して板状になる。
板状に沈積されることによって、メッキされたリチウム
とカソードとは密着する。電圧の逆転中、アノードとカ
ソードとの間で短絡すると、カソード上にあるリチウム
の密着混合物は加熱され、この加熱によって、混合物は
激しく反応する。LiClO4の他にも< LiAsF
、及びLiPF5の塩も金属リチウムの沈積を高める作
用がある。
電圧が逆転する間、電池が危険状態にならないように種
々の方策が各メーカーによって施されている。米国特許
第4385101号、第4482615号及び第462
2277号は、電圧が逆転する間、スパイラル状に巻い
たリチウム電池の安全性を高めるための種々の考案を開
示している。
しかしながら、これらの特許は、沈積物が樹枝状のとき
は安全性に効果はあるが、沈積物が板状になると、樹枝
状の場合と同じような安全性効果を得ることができない
[課題を解決するための手段及び作用]本発明は、電解
質としてLiC10,の如き塩を用い、電極をスパイラ
ル状に巻いたリチウム電池に関するもので、電圧が逆転
すると、リチウムは板状の沈積物を形成する電池に関す
るものである。−船釣には、この電池は、アノードと、
カソードと、アノード及びカソードの間に配備され、ア
ノード及びカソードと共にスパイラル状に巻いたセパレ
ータとから構成される。本発明によれば、アノードタブ
は、放電中は全く利用されないアノードの部分に位置し
ている。導電部材は、タブを支持しない当該アノード部
分の向かい側の位置に設けられる。この導電部材は、例
えば物理的な接触によって、カソードに電気的に繋がり
、セパレータを介して前述のアノード部分とは絶縁して
いる。電圧の逆転中、アノード金属は優先的にシートに
メッキされる。
[実施例] 図面を参照して本発明を説明する。第1図はスパイラル
状に巻いた電極スタック(10)の横断面図を示してお
り、カソード(12)はアノード(14)よりも長い。
アノード(14)とカソード(12)の相対長さは、こ
れらの電極をその間にセパレータ(16)を介在させて
スパイラル状に巻き付けたとき、第1図に示すように、
アノード(14)の最も外側のセグメント(符号(18
)のDからEに至る部分)だけが、電極スタックの外側
周囲を形成するようなものとする。電極スタックの周囲
の残部は、カソード(12)の最も外側(符号(19)
で示す)によって構成される。
なお、アノードの最も外側のセグメントは、カソードの
最も外側のセグメントよりも短くしている。
金属のタブ(20)がアノードセグメント(18)の内
面に取り付けられる。このタブは、電池の正極端子及び
負極端子との間の電気接触体として作用する。
本発明によれば、電気的に導通性を有する導電部材(2
2)を、スパイラル状に巻いた電極スタックの周囲に沿
って配置する。このため、部材はカソードの外側セグメ
ント(19)と、機械的かつ電気的に接触する。図示の
ように、セパレータ(16)の一部を、アノードのセグ
メント(18)と導電部材(22)の間に位置させるこ
とが重要であり、これによって回路の短絡を防止するこ
とができる。絶縁手段(24)はアノードセグメント(
18)の内面と、隣りのカソード表面の間に配置される
。絶縁手段(24)はアノードセグメント(18)とそ
の隣りのカソードとの間のバリヤとなって、イオンの浸
透を防止する働きを有し、アノード金属がカソードの当
該部分にメッキできないようにする。即ち、強制的な放
電又は電圧の逆転が行なわれると、板状のリチウムが、
アノードセグメント(18)に面する導電部材(22)
の表面上に優先的に沈積する。万一、この板状の沈積物
がアノードセグメント(18)と接触して短絡しても、
電池を通じて強制的に放電されるから、逆電圧状態の電
池に大きな負電圧を発生させることはない。
本発明の効果を十分に発揮させるため、アノードタブ(
20)及び導電部材(22)は、放電中は利用されない
アノードのセグメントに連繋することが望ましい。アノ
ード材料は、導電部材(22)とそれに対向するアノー
ドセグメントとの間で短絡させることができるように「
余分」な量が必要となる。
アノード材料は余分に必要とするが、外側セグメント(
18)は、アノードの全長の約lθ%を超えないように
することが望ましい。回路を短絡させるためには、これ
以上のアノード材は必要ではない。
電池内の空間にカソード材を充填して放電に利用できる
からである。
第1図を参照すると、アノード(14)は連続する4つ
の領域(A−B、 B−C,C−D、 D−E)から構
成しており、これら領域では放電中の消耗量が互いに相
違している。これら領域における放電速度は、これら領
域のアノードが挟むカソード材の量に関係する。また、
この放電速度に応じて、利用されるアノード材の量が決
まる。アノード(14)の内側端部Aを始点として、ア
ノードの長さ方向に沿って外向きに伸び、長さA−Bに
よって第1の領域が形成サレル。アノードのこの長さ部
分の内面の向う側に、カソードのセグメントがあって、
このカソードセグメントは片側にアノードが配置されて
いない。このため、このセグメントにおけるカソード材
の放電は、アノードセグメントA−Hによってのみ行な
われる。アノードセグメントA−Bにおける消耗速度は
、アノードの次の長さ部分B−Cにおける放電速度より
も大きい。これは、アノードのB−Cの長さ部分は、両
側がカソードセグメントによって挟まれており、そのカ
ソードセグメントの両側にアノードがあるからである。
従って、アノードのB−C長さ部分の単位長さ当たりに
おけるカソード材の放電量は、A−B長さ部分のものよ
りも少なく、結果的にB−C長さ部分における消耗速度
は遅くなる。
アノードに沿って更に外向きにスパイラル状に伸びる部
分はC−Dで示される。この長さ部分に隣接するカソー
ドセグメントは両側にアノードを有していないため、前
述のA−8部分と同様な放電特性を有している。このよ
うに、アノードのC−D長さ部分は、B−C長さ部分よ
りも速い速度で放電が行なわれる。アノード長さの第4
番目の部分はD−Eである(この部分はアノードセグメ
ント(18)としても表わしている)。このD−E部分
は、カソードがその内面側にしか存在しないため、4つ
の領域の中で最も放電速度が遅い領域である。従って、
アノードのD−E部分が、放電中における消耗速度が最
も遅いことになる。
アノードの4つの領域は、放電中、次の順序により消耗
して行く。領域A−B及びC−Dの部分の消耗速度が最
も速く、最初に消耗する。領域B−Cは中間の速度で放
電し、消耗速度はA−B又はC−Dの領域よりも遅い。
領域D−Eは、放電速度が最も遅いため、消耗量も4つ
の領域の中で最も少ない。
アノードタブ(20)はB−C又はD−Hのどちらに設
けてもよい。どちらの領域でも、放電の終り段階に十分
な量のリチウムがまだ残存しているため、このリチウム
を利用して回路を短絡させることができる。しかしなが
ら、第1図に示す構造の場合、放電の終り段階で残存す
るリチウム滑はD−Eの領域の方が多いため、このD−
Hの領域にタブ(20)を配置することが望ましい。電
池が強制的に放電され、C−Dの領域にてほぼ消耗して
しまったとき、放電は終り段階に到達し、B−Cの領域
は、タブのあるD−Hの領域と電気的な接続が解除され
る。この時点では、D−Eの領域は電流密度の高い正電
圧を維持することはできず、逆の電圧が発生する。
本発明は、前述の現象に関連して作用させるものである
。望ましい実施例において、導電部材(22)は、金属
フォイル(foil)から構成し、該金属フォイルは、
スパイラル状に巻いた電極スタックの周囲に沿ってカソ
ードに接触するように配置する。
金属フォイル(22)は、アノードセグメント(18)
の外側表面全体にも広がり、外側エツジ部を僅かに超え
ている。金属フォイル(22)は、もし逆電圧が起こっ
た場合、逆電圧中、リチウムがメッキされるようにカソ
ード電位で維持する必要がある。もし、電池がその容量
(capacity)を超えて放電したとき、前述の理
由から、タブ(20)に接続されたリチウムだけがセグ
メント(18)となる。もし0、電池が強制的に逆電圧
となると、リチウムは、アノードセグメント(18)の
向う側にある金属フォイル(22)の当該部分に板状の
沈積を形成し始める。後述す・る如く、絶縁手段(24
)は、リチウムが反対方向のカソード上にメッキするこ
とを防止する役割を有するもので、この絶縁手段を設け
ることによって、リチウムは金属フォイル(22)上に
だけ、メッキすることになる。この沈積が多くなって十
分な肉厚となり、アノードセグメント(18)に接触す
ると、回路が短絡する。この短絡によって、電池内での
強制的な放電電流は遮断されるため、いわゆる危険状態
を招来することはない。
望ましい実施例において、絶縁手段(24)は、イオン
不浸透性のテープ片であって、該テープ片はポリエステ
ルのバッキングにアクリレートの接着剤を有している。
ポリエステルフィルムを電極間にて圧力を加えて保持す
ることにより、接着剤を省略することもできる。しかし
ながら、接着剤を用いれば、電極スタックの巻付けが完
全に行なわれるまでフィルムを適当な位置に保持できる
から、製造を簡素化することができる。テープは、カソ
ードに面するアノードセグメント(18)の表面全体を
覆うことができるような寸法に形成する。絶縁手段(2
4)は、アノードセグメント(18)の内表面全体を覆
わなくともよいことを見出したことは予期し得ぬことで
あった。しかしながら、絶縁手段(24)はアノードセ
グメントの内表面の約66%以上を覆うようにし、約8
0%以上を覆うことが望ましい。
このように、電池が逆向きの電圧になっても、リチウム
はイオン不浸透性のテープを通ってカソードにメッキす
ることはできない。これによって、リチウムは必ず金属
フォイル上にメッキすることになる。他の実施例におい
て、絶縁手段(24)は、セパレータ(16)よりも単
位長さ当たりの重量密度が大きいポリプロピレンの非職
性マットの如き材料片から形成している。単位長さ当た
りの重量密度を大きくすればする程、リチウムのメッキ
作用に対する抵抗性は、絶縁手段(24)の方がセパレ
ータ(16)よりも大きくなる。抵抗が大きくなればな
る程、リチウムは抵抗の小さな通路を通り、金属フォイ
ル(22)に対して優先的にメッキされることになる。
本発明によれば、導電部材(22)と絶縁手段(24)
は、絶縁手段(24)がアノードセグメント(18)の
内表面全体を覆う場合でも重要である。後者の場合、リ
チウムのカソードへのメッキは全体的に遮断されるため
、導電部材(22)は必要でなくなるであろう。しかし
ながら、電流がテープのエツジ部にあるリチウムを流れ
、リチウムがカソード上にメッキされることがある。金
属フォイル(22)が存在すると、該フォイルは逆電極
として作用し、リチウムが優先的に金属フォイルにメッ
キされる。
第1図に示すように、スパイラル状に巻いた電池の場合
、カソードのエツジプロテクター(26)を設けるこが
望ましい。エツジプロテクター(26)は、カソード(
12)の最外周部のエツジと、該カソードエツジの直ぐ
背後のりチウムアノード(14)との間に配置し、カソ
ードエツジ部の鋭利な部分がセパレータ(16)を貫通
してアノード(14)と短絡することを防止するもので
ある。本発明が正しく作用できるようにするため、エツ
ジプロテクター(26)は多孔性に富む材料から作り、
金属フォイル(22)へのメッキが妨げられないように
する。適当な材料として、ポリプロピレン又はポリエチ
レンの如きポリオレフィンから作った非織布(non−
woven fabrics)を挙げることができる。
ポリプロピレンは望ましい材料である。
本発明の特徴及び利点を次の実施例において明らかにす
る。
ル狡1 273Aサイズのリチウム/二酸化マンガン電池を4個
作った。該電池はリチウムフォイルのアノード、二酸化
マンガンのカソード、及び細孔性のポリプロピレンのセ
パレータから構成され、該セパレータは、アノードとカ
ソードの間に配備し、これらアノード及びカソードと共
にスパイラル状に巻いた構成としている。リチウムのア
ノードは長さ8フインチ、幅0.9インチ、厚さ0.0
0フインチである。二酸化マンガンのカソードは、長さ
9.3インチ、幅1インチ、厚さ0.015インチであ
る。アノードとカソードは、これらの間に介在させた1
ミル(mil)の細孔ポリプロピレンとのセパレータと
共にスパイラル状に巻き付けたものであり、約0.6イ
ンチのアノードが、スパイラル状に巻いた電極スタック
の外周に沿っている。ニッケル製のアノードタブをアノ
ードの外側セグメントの内表面に配置する。接着テープ
片は、バッキングにマイラー(Mylar)を用い、長
さ約0.4インチのアクリレート接着剤を塗布したもの
で、リチウム表面上の金属のアノードタブに付着させる
。電池には、炭酸プロピレンとジオキソランの混合物の
中に0゜65モルのLIC104を含んだ電解質が充填
される。各電池の開放電圧は約3.2ボルト、容量は1
00オーム負荷の下で、2ボルトのカットオフに対して
約1゜4A−Hrである。
電池の1つを当初の容量の約40%になるまで放電する
。次にこの電池を残りの未放電の電池と直列に接続する
。このようにすることによって、使用者が新品の電池を
既に幾らか使用した電池と接続したときの状況をシミュ
レートすることができる。6オームの抵抗を用いて、直
列に繋いだ4個の電池を放電させる。第2図は、部分的
に放電していた電池の電圧と温度の特性を示している。
この図によれば、最初の1時間以内は、部分的に放電し
た電池の電圧はゼロボルトよりも下である。
リチウムは、電池の電圧がゼロ以下である限り、カソー
ドにメッキされる。約1時間後、電池の温度はピークに
到達し、その後、降下を始める。これは、3個の「ドラ
イバー」電池から供給される電流が降下し始めるからで
ある。2時間を僅かに経過した後、回路の短絡が起こる
。この短絡は、メッキされたリチウムがアノードとカソ
ードの間で接触することにより生ずる。この短絡は、電
池の電圧がゼロまで降下したことによって認識される。
短絡によって、電流サージ(current surg
e)が生じ、著しい発熱をまたらす。電池の温度は、図
面のスケールから振り切れているが、温度測定結果では
約442℃であった。この温度上昇は、電池内部で化学
剤どうしが反応し、熱暴走を引き起こすためである。
火鼻Aユ 2/3Aサイズのリチウム/二酸化マンガン電池を3個
、前述の電池と全く同じようにして作った。
第4番目の電池は、本発明に基づくものであって、スパ
イラル状に巻いた電極の周囲に、幅1インチ、厚さ1ミ
ルのアルミニウムフォイル片を巻き付けたこと以外は同
一である。アルミニウムフォイルは、セパレータにより
、アノードの外側セグメントとは離れた状態で保持され
る。巻き付けたセパレータによって、電池缶の中に挿入
する前、フォイルは適当な位置で保持される。この電池
を、当初の容量の50%まで放電させた後、3個の未放
電の電池と直列に接続する。
次に4個の電池を6オームの抵抗を通して放電させる。
第3図は本発明にかかる電池の温度と電圧の特性を示し
ている。電池の温度は95℃まで上昇するが、電池電圧
は、先の比較例のように、負の大きな値にまで降下しな
い。この実施例では、電圧は約マイナス1ボルト以下に
はならない。前述したように、リチウムは金属フォイル
上に板状に沈積され、電流は電池内の別の経路を安全に
流れる。
前述の実施例では、金属フォイルはスパイラル状に巻い
た電極スタックの全周に沿っているが、金属フォイルの
長さは短くしている。最小の長さとしては、外側のアノ
ードに接触し、かつ十分な長さの力ν−ドに接触し、フ
ォイルとカソードの間にて良好な電気接触状態が得られ
るような長さであればよい。金属のフォイルは、スパイ
ラル状に巻いた電極の周囲の約50乃至100%の範囲
内に跨がるようにすることが望ましい。
金属フォイルはアルミニウムを用いることが望ましいが
、アルミニウム以外の金属から作ることもできる。金属
としては、電池環境における使用に耐え得るものであれ
ば構わない。適当な金属として、チタン、タンタル、ニ
オブ、ステンレス鋼、ニッケル等を例示することができ
る。これらの金属はアルミニウムと同じようにリチウム
と合金させることができる。
金属フォイルは取扱いを簡単にできるようにするため、
十分な厚みに形成する。しかしながら、余りに厚くする
と、活性材料のスペースが少なくなってしまう。このた
め、フォイルの厚さは0.5乃至5ミルの範囲内で形成
することが望ましい。
金属フォイル以外にも、第4図に示すように、金属フォ
イル及び接着テープの積層体を用いることもできる。こ
の場合、積層体は、接着テープ層(28)が金属フォイ
ル層(22)からはみ出るように形成し、その接着テー
プにより、フォイルを適当な位置に保持できるようにす
ることができる。積層体を用いる場合、テープのバッキ
ングによって必要な機械的強度がもたらされるため、フ
ォイルの厚さは非常に薄く(例えば0.5ミルよりも小
さい)することができる。テープのバッキングと接着材
は、電池環境における使用に耐え得るものであらねばな
らないことは勿論である。
上記の実施例において使用した絶縁手段は、マイラーの
バッキングにアクリレートの接着剤を有する接着テープ
である。他の適当なバッキングとして、ポリエステル、
ビニル、セロハン、超高分子重量のポリエチレン、及び
超高分子重量のポリプロピレン等が挙げられる。他の適
当な接着剤として、シリコーン及びゴムベースの接着剤
が挙げられる。
電池構造の他の実施例として、アノードタブと金属フォ
イルを、電極スタックの内部に配備し、第2図のB−C
領域に対応するアノード部分に連繋させることもできる
。アノードタブと金属フォイルの実際の位置は、スパイ
ラル状に拳いた電極の具体的な形状によって異なる。図
示の構造に対しては、アノードタブは、放電の終了時に
いまだ残存するアノード部分に配置すべきである。金属
フォイルは、カソードに電気的に接続され、前述した要
領にてアノードの当該部分とは反対側の位置に配置され
る。
スパイラル状に巻いた電池の中で最も一般的に使用され
る電池構造は、電池は負極端子即ち、「缶負極(can
 negative)Jとして作用し、電池カバーが正
極端子として作用する。電極の端子への接続は、当該分
野で公知の種々の方法によって行なわれる。「缶負極」
構造の場合、アノードに接続された電池容器への回路短
絡を防止するため、カソードの外表面と金属フォイルは
、−層又は複数層のセパレータによって覆わなければな
らない。
しかしながら、電池容器が正極端子即ち、「缶正極(c
an positive)Jとして、電池カバーが負極
端子として作用する構造の場合、カソードと電池容器の
間にセパレータを介在させる必要はなくなるであろう。
この実施例の場合、電池容器は「缶負極」構造の金属フ
ォイルとして作用し、金属フォイル片を別個に設ける必
要はない。電圧逆転の間、リチウムはアノードの外側セ
グメントから電池容器にメッキし、「缶負極」構造の金
属フォイルの場合と同じ結果が得られる。
前述したように、本発明は電解質として、リチウムを板
状に沈積させる塩を含む電池に最も有効である。前記の
記載では、LiC10,を含有する電解質について説明
したが、LiAsF5及びLiPFaのように板状に沈
積するその他の塩を本発明に使用できる。
リチウム/二酸化マンガン電池に使用するときの実施例
に基づいて本発明を説明した。しかしながら、本発明は
いかなるソリッドカソードと共に使用する場合において
も広く有効である。適当なカソードとして、金属酸化物
、フッ化炭素、金属硫化物、多硫化遷移金属、CFxの
如きハロゲン化物、V2O5、WO3、MoO2、Mo
S、、酸化鉛、酸化コバルト、酸化銅、Cu5XCuS
2、In、03、硫化鉄、NiS。
Ag、CrO4、AgaPO,、TiS、及びこれらの
混合物が挙げられる。本発明はリチウム以外のアノード
を有する電池にも使用できる。適当なアノード材料とし
て、アルカリ及びアルカリ土類金属、例えばリチウム、
ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ア
ルミニウム及びこれらの合金が挙げられる。
前述の実施例は、本発明の例示として掲げたものである
。本発明の範囲内で種々の変形をなすことができること
は理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づいて作ったものであって、スパイ
ラル状に巻いた電極スタックの断面図、第2図は従来の
電池の電圧逆転中における温度と電圧の関係を示すグラ
フ、第3図は本発明にかがる電池の電圧逆転中における
温度と電圧の関係を示すグラフ、及び第4図は本発明に
かかる接着テープで層状に形成した導電部材の実施例を
示す斜視図である。 (10)、、、電極スタック (14) 、 、 、アノード (18)、、、アノードタブメ (20)、、、タブ (24)、、、絶縁手段 (12)、、、カソード (16) 、 、 、セパレータ ント (22)、、、導電部材 FIG、 7 時間 (hrsン FIG、 2 時間(hrs、) FIG、 3

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アノード、カソード及びセパレータを備えたスパ
    イラル状の電極スタックを有し、セパレータはアノード
    とカソードの間に配置され、アノード及びカソードと共
    にスパイラル状に巻かれており、アノードの外側セグメ
    ントは電極スタック外側の周囲に沿い、周囲の残部はカ
    ソードの外側セグメントを構成し、アノードの外側セグ
    メントは長さがアノードの全長の10%以下としており
    、アノードの外側セグメントの内表面に取り付けられた
    アノードタブと、電解質と、カソードの外側セグメント
    に機械的及び電気的に接触する部材であって、アノード
    の外側セグメントの上を該セグメントの外側エッジを越
    えて伸びる導電部材と、アノードの外側セグメントの内
    表面に沿って配備され、イオン移動に対するバリヤとな
    る絶縁手段を備えており、電圧の逆転中は、アノード金
    属はアノードの外側セグメントから、対向する導電部材
    に対して優先的にメッキされるようにしていることを特
    徴とする電気化学電池。
  2. (2)導電部材は金属フォイルから形成される特許請求
    の範囲第1項に記載の電池。
  3. (3)導電部材は接着テープを有する金属フォイル片で
    あって、金属フォイルが接着テープによって適当な位置
    にて保持されるように、接着テープはフォイル片の両端
    からはみ出している特許請求の範囲第1項に記載の電池
  4. (4)スパイラル状に巻いた電極は、円筒形の金属ケー
    スの中に収容され、導電部材が金属ケースとなっている
    特許請求の範囲第1項に記載の電池。
  5. (5)アノードは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、
    土類金属並びにそれらの混合物及び合金からなる群から
    選択され、カソードは、金属酸化物、フッ化炭素、金属
    硫化物、多硫化遷移金属、CF_xの如きハロゲン化物
    、MnO_2、V_2O_5、WO_3、MoO_3、
    MoS_2、酸化鉛、酸化コバルト、酸化銅、CuS、
    CuS_2、In_2O_3、硫化鉄、NiS、Ag_
    2CrO_4、Ag_3PO_4、TiS_2及びこれ
    らの混合物からなる群から選択される特許請求の範囲第
    1項に記載の電池。
  6. (6)アノードはリチウムである特許請求の範囲第1項
    に記載の電池。
  7. (7)電解質はLiClO_4又はLiAsF_6、の
    電解質塩である特許請求の範囲第6項に記載の電池。
  8. (8)金属フォイルはチタン、タンタル、ニオブ、ステ
    ンレス鋼、ニッケル、及びリチウムと合金できる金属か
    らなる群から選択される金属から作られる特許請求の範
    囲第3項に記載の電池。
  9. (9)絶縁手段はアノードの外側セグメントの内表面の
    66%以上を覆っており、絶縁手段はバッキングを有す
    る接着テープであって、バッキングはポリエステル、ビ
    ニル、セロハン、超高分子重量ポリエチレン及び超高分
    子重量ポリプロピレンからなる群から選択され、接着剤
    はアクリレート、シリコーン及びゴムベース接着剤から
    なる群から選択される特許請求の範囲第8項に記載の電
    池。
  10. (10)絶縁手段はセパレータよりも重量密度の大きい
    非織材料である特許請求の範囲第8項に記載の電池。
JP1297257A 1988-11-16 1989-11-15 電気化学電池 Expired - Lifetime JPH07120533B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US271793 1988-11-16
US07/271,793 US4937154A (en) 1988-11-16 1988-11-16 Electrochemical cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02257573A true JPH02257573A (ja) 1990-10-18
JPH07120533B2 JPH07120533B2 (ja) 1995-12-20

Family

ID=23037109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1297257A Expired - Lifetime JPH07120533B2 (ja) 1988-11-16 1989-11-15 電気化学電池

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4937154A (ja)
JP (1) JPH07120533B2 (ja)
BE (1) BE1005332A0 (ja)
CA (1) CA1320534C (ja)
DE (1) DE3938008C2 (ja)
FR (1) FR2639152B1 (ja)
GB (1) GB2225153B (ja)
IL (1) IL91617A0 (ja)
IT (1) IT1238539B (ja)
MX (1) MX163651B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095500A1 (ja) 2018-11-07 2020-05-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池
WO2024204693A1 (ja) 2023-03-31 2024-10-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963445A (en) * 1989-05-08 1990-10-16 Eveready Battery Co., Inc. Electrochemical cells having spirally wound electrode assemblies
US5368958A (en) * 1992-08-20 1994-11-29 Advanced Energy Technologies Incorporated Lithium anode with conductive for and anode tab for rechargeable lithium battery
US6893772B2 (en) * 1993-11-19 2005-05-17 Medtronic, Inc. Current collector for lithium electrode
JP3373934B2 (ja) * 1994-05-25 2003-02-04 三洋電機株式会社 渦巻電極体を備えた非水電解質電池
WO1996010273A1 (fr) * 1994-09-27 1996-04-04 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Element d'accumulateur de type sec
WO1997036338A1 (en) * 1996-03-28 1997-10-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP3997573B2 (ja) * 1997-01-28 2007-10-24 三菱電機株式会社 リチウムイオン二次電池およびその製造方法
US5948569A (en) * 1997-07-21 1999-09-07 Duracell Inc. Lithium ion electrochemical cell
JP3932653B2 (ja) * 1998-03-10 2007-06-20 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
US6083640A (en) * 1998-09-22 2000-07-04 Samsung Display Device Co., Ltd. Secondary battery with electrode assembly fixing device
US6126670A (en) * 1998-12-16 2000-10-03 Medtronic, Inc. Cordless surgical handpiece with disposable battery; and method
US6187469B1 (en) 1998-12-28 2001-02-13 HYDRO-QUéBEC High temperature solid state hollow cylindrical battery including a plurality of solid polymer electrolyte cell
JP2000285956A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型アルカリ蓄電池
US6443999B1 (en) 2000-03-16 2002-09-03 The Gillette Company Lithium cell with heat formed separator
US6844109B2 (en) * 2001-12-18 2005-01-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Li-ion and/or Li-ion polymer battery with edge protectors
US7951479B2 (en) 2005-05-11 2011-05-31 Cardiac Pacemakers, Inc. Method and apparatus for porous insulative film for insulating energy source layers
US8691418B2 (en) * 2003-02-07 2014-04-08 Cardiac Pacemakers, Inc. Insulative member on battery cathode
CN1324730C (zh) * 2003-04-30 2007-07-04 日立麦克赛尔株式会社 电池和电池的制造方法
AR045347A1 (es) 2003-08-08 2005-10-26 Rovcal Inc Celda alcalina de alta capacidad
AR047875A1 (es) 2004-06-04 2006-03-01 Rovcal Inc Celdas alcalinas que presentan alta capacidad
JP4296205B2 (ja) * 2007-03-29 2009-07-15 株式会社東芝 非水電解質電池、電池パック及び自動車
JP5049680B2 (ja) 2007-07-12 2012-10-17 株式会社東芝 非水電解質電池及び電池パック
US20090197170A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Viavattine Joseph J Maximization of active material to collector interfacial area
KR20240038510A (ko) * 2022-09-16 2024-03-25 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4184012A (en) * 1978-06-05 1980-01-15 P. R. Mallory & Co. Inc. Cell reaction barrier
US4264688A (en) * 1979-08-13 1981-04-28 Catanzarite Vincent Owen Electrochemical cell
US4385101A (en) * 1980-04-28 1983-05-24 Catanzarite Vincent Owen Electrochemical cell structure
US4482615A (en) * 1982-09-30 1984-11-13 Power Conversion, Inc. Lithium anode comprising copper strip in contact with lithium body and lithium-sulfur dioxide battery utilizing same
JPS59156358U (ja) * 1983-04-06 1984-10-20 三洋電機株式会社 渦巻電極体を備えた非水電解液電池
US4565752A (en) * 1984-12-24 1986-01-21 Gte Government Systems Corporation Electrochemical cell having wound electrode structures
US4622277A (en) * 1985-09-30 1986-11-11 Duracell Inc. Electrochemical cells

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095500A1 (ja) 2018-11-07 2020-05-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池
US12087975B2 (en) 2018-11-07 2024-09-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium primary battery
WO2024204693A1 (ja) 2023-03-31 2024-10-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 リチウム一次電池
EP4693530A1 (en) 2023-03-31 2026-02-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium primary battery

Also Published As

Publication number Publication date
IT8967999A1 (it) 1991-05-14
IL91617A0 (en) 1990-04-29
DE3938008C2 (de) 1998-04-09
GB2225153B (en) 1993-05-12
IT1238539B (it) 1993-08-18
CA1320534C (en) 1993-07-20
FR2639152B1 (fr) 1996-01-26
GB8920969D0 (en) 1989-11-01
IT8967999A0 (it) 1989-11-14
MX163651B (es) 1992-06-10
GB2225153A (en) 1990-05-23
FR2639152A1 (fr) 1990-05-18
BE1005332A0 (fr) 1993-06-29
US4937154A (en) 1990-06-26
JPH07120533B2 (ja) 1995-12-20
DE3938008A1 (de) 1990-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02257573A (ja) 電気化学電池
US4707421A (en) Spirally wound electrochemical cells
KR100414445B1 (ko) 복합 전극을 가진 재충전가능한 리튬 배터리
US5498490A (en) Equalizing charge rates of individual battery cells
US4622277A (en) Electrochemical cells
US5368958A (en) Lithium anode with conductive for and anode tab for rechargeable lithium battery
IL99885A (en) Al-Mimi electrochemical cell
JPH0778635A (ja) 非水系の安全な二次電池
US4658498A (en) Process for producing rechargeable electrochemical device
JPH08167429A (ja) 再充電可能な電気化学的セル及びその製造方法
JPH09115523A (ja) 非水電解質二次電池
JPH0428172A (ja) 二次電池
WO1999067836A1 (fr) Cellule et procede de production
JP3055065B2 (ja) らせん状に巻いた電極アセンブリーを有する電気化学電池
CN111433952A (zh) 锂一次电池
HK1005047B (en) Spirally wound electrode assemblies and cells containing such
JP2006024452A (ja) 有機電解液一次電池
JPH0425676B2 (ja)
WO2023243312A1 (ja) リチウム一次電池
JP3177257B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP3619744B2 (ja) 非水電解液電池
CA1052859A (en) Flat alkaline cell with double collector positive, negative and third terminal connections
WO2025143111A1 (ja) 円筒形リチウム一次電池
WO2025143110A1 (ja) 円筒形リチウム一次電池
WO2025159129A1 (ja) 二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071220

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 13

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 13

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term