JPH0475254A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JPH0475254A
JPH0475254A JP2187933A JP18793390A JPH0475254A JP H0475254 A JPH0475254 A JP H0475254A JP 2187933 A JP2187933 A JP 2187933A JP 18793390 A JP18793390 A JP 18793390A JP H0475254 A JPH0475254 A JP H0475254A
Authority
JP
Japan
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electrode
aluminum
secondary battery
current collector
foil
Prior art date
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Pending
Application number
JP2187933A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Kahata
利幸 加幡
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (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、二次電池に関する。
[従来の技術] 近年機器の小型化、軽量化、ポータプル化に伴い、その
電源となる電池にも小型、軽量で薄く、高寿命な電池が
要望されている。
アルミニウムは軽量で加工性に優れることから電極の集
電体に用いると軽量で高エネルギー密度の電池を形成す
ることが可能であり、例えば特願昭63−83971で
はアルミニウム集電体をポリマー電池の集電体に用いる
提案がなされている。またアルミニウムはリチウムと合
金を形成し、充放電の繰り返しに対し安定な活物質とす
ることができ、集電体上にL 1−A1合金を担持させ
た電極は二次電池用負極としては高エネルギー密度、高
サイクル寿命である。
しかしながら、このようにアルミニウムを集電体に用い
た電極においては端子取り出しの点で問題が多い。たと
えば、アルミニウムとNi、ステンレス鋼等の金属ある
いは合金とはアーク溶接等では接合不能であり、ハンダ
付けでは端子部で極部電池を形成し品すく、導電性接着
剤による接着では電解液による接着強度の低下、導電性
の点で問題があった。コンデンサーの分野ではアルミニ
ウム電極をアルミニウムリード板で超音波溶接し端子と
しているが、アルミニウムリード板と外部回路との接続
の問題が残り、またこのアルミニウム電極は電池の分野
で使用される電極集電体にくらべ厚く、またアルミニウ
ムリード板も厚い。二次電池の集電体に用いるアルミニ
ウムの厚さではアルミニウムが軟らかすぎるため溶接部
分が伸び、薄くなり、ついには破断してしまい電気的2
機械的な接続が不良となりやすい。また端子部はかなり
の厚さになってしまうためシート状電極を各種電池へ実
装する際の障害となる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、こうした実状に鑑み端子部における上記した
欠点を解消した二次電池を提供することを目的とするも
のである。
[課題を解決するための手段] 本発明者は上記問題点について鋭意検討を重ねた結果、
ビッカース硬さが50以上の金属あるいは合金でアルミ
ニウムをはさみ、これを溶接により電気的に接続するこ
とにより電極端子とすることができ、これを用いた電極
端子はアルミニウム集電体の厚さを、たとえ200μI
以下としても、機械的、電気的特性に優れることを見出
し本発明に至った。
即ち、本発明は厚さ200μ重以下のアルミニウムを電
極集電体とするシート状電極を用いる二次電池において
、該集電体の一部をビッカース硬度40以上の金属ある
いは合金ではさみ、該金属あるいは合金をアルミニウム
とともに電気的に接続させ端子部とすることを特徴とす
る二次電池である。
本発明におけるアルミニウム集電体の厚さとしては20
0μm以下、好ましくは5μIl〜150μmである。
200μlを越えるとアルミニウム集電体の重量が大き
く、軽量性のメリットが少なくなる。
ビッカース硬さが40以上の金属あるいは合金としては
銅、ニッケル、ステンレススチール等の高電気伝導度の
ものが用いられる。なお、アルミニウムをはさみこむビ
ッカース硬さ40μM以上の二つの金属あるいは合金は
同種のものが好ましいが、異っていてもよい。
ビッカース硬さが40以上の金属あるいは合金の厚みと
しては5〜100μ寵、好ましくは10〜70μ■であ
る。5μI未満では、強度的に不利であり、100μ−
を越えると端子部が厚く、また重くなってしまう。
接続の方法としては超音波溶接、スポット溶接。
レーザー溶接、プラズマ溶接を例示することができるが
超音波溶接が再現性、電気的特性9機械的特性の点で好
ましい。
超音波溶接の時間としては0.1〜10秒、加圧力とし
ては0.5〜7 )cg / cgf、出力周波数は2
0〜40KHzが用いられる。
本発明の電極端子部はさらに圧接、導電性接着剤、ハン
ダ付け、溶接等により外部回路へ接続するためのリード
線、リード板を設置することも可能である。また本発明
の二次電池の電極端子部の取り付けは活物質の担持の前
に行ってもよいが、担持の後さらには電池実装の際に行
ってもよい。
本発明の電極は、二次電池、コンデンサー、エレクトロ
クロミック素子、トランジスター 太陽電池等の素子へ
応用可能であるが、二次電池の電極に用いると最も効果
が高い。
次に本発明の電極を用いる二次電池について説明する。
本発明の電池は、基本的には正極、負極及び電解質より
構成されている。
正極の活物質としてはM o S   T i S2゛
2 V  O、MnO、CaO2等の金属カルコゲン化合物
、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリ3メチルチオフ
エン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリジフェ
ニルベンジジン、ポリアズレン、ポリカルバゾール等の
導電性高分子材料を例示することができるが、中でも導
電性高分子材料が軽量性、フレキシビリティ−の点で最
も好ましい。
負極活物質としてはLiとAll及びPb、St。
Ga、In、Mg等の合金、ポリアセチレン、ポリチオ
フェン、ポリピリジン等の導電性高分子。
炭素体が例示することができるがL L−Al1合金が
サイクル寿命の点で最も好ましい。
電解質溶液を構成する溶媒としては、特に限定はされれ
ないが、比較的極性の大きい溶媒が好適に用いられる。
具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ベンゾニトリル。
アセトニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテト
ラヒドロフラン、γ−ブチルラクトン、ジオキソラン、
トリエチルフォスフェート、トリエチルフォスファイト
、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメ
チルスルフオキシド。
ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレングリコー
ル、スルフオラン、ジクロロエタン、クロルベンゼン、
ニトロベンゼン等の有機溶媒の1種又は2種以上の混合
物を挙げることができる。
電解塩質としては、LiPF  、LiSbF6゜Li
AsF  、LiCgO、NaCl0.。
K I 、K P F  、K S b F  、K 
A s F e 。
K C10、[(n  B u )  N 3  、A
 s F e[(n−Bu)  Nl ” ・CD O
,−[(n−Bu)  Nl”・BF4− L I A II CI  、L i B F  、 
L i CF a S O3などを挙げることができる
セパレータとしては、電解質溶液のイオン移動に対して
低抵抗であり、かつ、溶液保持性に優れたものが用いら
れる。例えば、ガラス繊維フィルタ;ポリエステル、テ
フロン1ポリフロン、ポリプロピレン等の高分子ボアフ
ィルタ、不織布;あるいはガラス繊維とこれらの高分子
からなる不織布等を用いることができる。
また、これら電解液、セパレータに代わる構成要素とし
て固体電解質を用いることもできる。例えば、無機系で
は、AgCJ 、AgB r、Ag I。
Li1などの金属ハロゲン化物、RbAg415゜Rb
Ag414CN等が挙げられる。また、有機系では、ポ
リエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリアクリルアミド等をポリマー
マトリクスとして先に述べた電解質塩をポリマーマトリ
クス中に溶解せしめた複合体、あるいはこれらの架橋体
、低分子量ポリエチレンオキサイド、クラウンエーテル
などのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化した高
分子電解質あるいは高分子量重合体に電解質を担持させ
たゲル状電解質が挙げられる。
電池の形態としては特に限定されるものではないが、コ
イン型、シート型、筒型、ガム型等の各種電池に実装す
ることができる。
[実施例] 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 純度99.99%のアルミニウム箔(厚さ50×90 
X O,Hm)を塩酸を含む電解液中で50V直流電圧
を印加して粗面化した(表面積・・・平面箔の30倍)
第1,2図に示すように5 X 30 X O,H龍と
5X 5 X O,0:(uのNiホイルでアルミニウ
ム箔をはさみ3kg、 0.1秒間超音波溶接を行った
。端子部の接続は十分な強度を持っていた。
次いでこのアルコニウム箔を陽極とし、アジピン酸アン
モニウム20g/II水溶液を電解液として2v印加す
ることにより陽極酸化被膜(厚さ約30人)を形成した
。次に過硫酸アンモニウムの20tr/1水溶液に陽極
酸化被膜を形成したアルミニウム箔(以下単にアルミニ
ウム箔という)を5分間浸漬した後、ビロール単量体の
10tr/flエタノール溶液に浸漬してアルミニウム
箔表面に化学酸化重合ビロール膜を形成した。
パラトルエンスルホン酸0.2mol/N及びビロール
0.3mol/1を含む電解液に前記処理したアルミニ
ウム箔を浸漬し、これを陽極とし、ステンレス板を陰極
として0.5mA/c−の定電流で電解重合を行いポリ
ピロール/l電極を作製した。
比較例1 5 X 30 X O,03111IのNiホイルを単
独で超音波溶接を試みた。Alの破断により端子の設置
は不能であった。
比較例2 アルミニウムハンダを用い、5 X 30 X O,0
B+nのNiホイルのみで接続する以外は実施例1と同
様にして端子部を設置した。接続は良好であるが、接続
部は第3図に示すように平坦ではなかった。
実施例2 コンデンサ用エツチド箔(50X 90 Xo、07m
m)上にLiを45μl真空蒸着した。これを120℃
に加熱することによりLi−Al1合金電極を得た。こ
れを5 X 30 X O,05關と5 X 5 X 
O,05順のNiホイルで第1図のようにはさみ3.5
 kg、 0.08秒間超音波溶接を行い端子部を設け
た。
比較例3 5 X 30 X 0.05mmのNiホイルを単独で
用いる以外は実施例2と同様にして電極を得た。溶接部
は完全に接続されてなく、一部のみが接続されているに
すぎなかった。
電池試験 実施例1.比較例2で製造した電極を正極、実施例2で
製造した電極を負極に用いセパレータにポリプロピレン
微多孔性膜に3M LBF4/プロピレンカーボネイト
+ジメトキシエタン(7:3)をしみこませたものを用
い外装剤にポリエステル/Aft /ポリエチレン三層
構造の熱融着フィルムを用い第4図に示すような電池を
製造した。
比較例3の電極を負極、実施例1の電極を正極に用いて
上記方法と同じように電池を製造した。
電池性能を表1に示す。
表  1 [発明の効果] 以上説明したように、本発明の二次電池は、電気的1機
械的に優れた端子部を有し、高性能かつ信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
第1および2図は本発明の二次電池における端子部の構
成の一例を説明する図で、第1図は平面図、第2図は側
面図、第3図は比較例3における端子部の接続状態を説
明する図、第4図は電池試験に供した本発明の二次電池
の構成を模式的に説明する図。 第1図 第4図 正極活物質 第2図 jL惚γ古’v+i 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)厚さ200μm以下のアルミニウムを電極集電体
    とするシート状電極を用いる二次電池において、該集電
    体の一部をビッカース硬度40以上の金属あるいは合金
    ではさみ該金属あるいは合金をアルミニウムとともに電
    気的に接続させ端子部とした電極を用いることを特徴と
    する二次電池。
  2. (2)電気的な接続が超音波溶接による請求項(1)記
    載の二次電池。
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