JPH05151993A - 角型リチウム二次電池 - Google Patents
角型リチウム二次電池Info
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- JPH05151993A JPH05151993A JP3315633A JP31563391A JPH05151993A JP H05151993 A JPH05151993 A JP H05151993A JP 3315633 A JP3315633 A JP 3315633A JP 31563391 A JP31563391 A JP 31563391A JP H05151993 A JPH05151993 A JP H05151993A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、局部的な内部短絡による電池の
発火および破裂を未然に防止できる角型リチウム二次電
池を得ることを目的とする。 【構成】 正極板３を構成するプラスチックフィルム３
ａ上には金属被膜が被覆されている。この金属被膜は、
エッチングにより、互いに独立した矩冊状パターンのセ
グメント電極３ｂ、集電部３ｃおよびセグメント電極３
ｂと集電部３ｃとを接続するヒューズ部３ｄにパターニ
ングされている。さらに、それぞれのセグメント電極３
ｂ上には、正極活物質３ｅが積層されている。この正極
板３とリチウムを主体とする負極板とを、セパレータを
介して、交互に複数枚重ね合わせて配置している。
発火および破裂を未然に防止できる角型リチウム二次電
池を得ることを目的とする。 【構成】 正極板３を構成するプラスチックフィルム３
ａ上には金属被膜が被覆されている。この金属被膜は、
エッチングにより、互いに独立した矩冊状パターンのセ
グメント電極３ｂ、集電部３ｃおよびセグメント電極３
ｂと集電部３ｃとを接続するヒューズ部３ｄにパターニ
ングされている。さらに、それぞれのセグメント電極３
ｂ上には、正極活物質３ｅが積層されている。この正極
板３とリチウムを主体とする負極板とを、セパレータを
介して、交互に複数枚重ね合わせて配置している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、各種電子機器の電源
として用いられる角型リチウム二次電池に関するもので
ある。
として用いられる角型リチウム二次電池に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型の二次電池はＯＡ、ＦＡ、家
電、通信等のポータブル電子機器用電源として幅広く使
用されており、さらに、機器に装着した場合に容積効率
がよく、機器の小型化、軽量化につながる角型の二次電
池が要求されている。
電、通信等のポータブル電子機器用電源として幅広く使
用されており、さらに、機器に装着した場合に容積効率
がよく、機器の小型化、軽量化につながる角型の二次電
池が要求されている。
【０００３】図１１は従来の角型ニッケルカドミウム電
池を示す断面図であり、図において２１は活物質２２が
塗布または含浸され、セパレータ（図示せず）と交互に
複数枚配置された集電体、２７は露出した集電体２３と
リード端子２５を介して電気的に集合結合された正極端
子、２８は露出した集電体２４とリード端子２６を介し
て電気的に集合結合された負極端子である。同様の例と
して、電池技術（１９８９，創刊号，ｐ．６２〜８０，
（社）電気化学協会電池技術委員会）に掲載された角型
密閉式ニッケルカドミウム電池が挙げられる。
池を示す断面図であり、図において２１は活物質２２が
塗布または含浸され、セパレータ（図示せず）と交互に
複数枚配置された集電体、２７は露出した集電体２３と
リード端子２５を介して電気的に集合結合された正極端
子、２８は露出した集電体２４とリード端子２６を介し
て電気的に集合結合された負極端子である。同様の例と
して、電池技術（１９８９，創刊号，ｐ．６２〜８０，
（社）電気化学協会電池技術委員会）に掲載された角型
密閉式ニッケルカドミウム電池が挙げられる。
【０００４】従来のニッケルカドミウム電池は、上記の
ように角型電池が構成され、機器に挿入した場合に、円
筒型電池では空間になる四隅が、角型電池では容量に寄
与するため、実質的に高エネルギ密度を達成している。
ように角型電池が構成され、機器に挿入した場合に、円
筒型電池では空間になる四隅が、角型電池では容量に寄
与するため、実質的に高エネルギ密度を達成している。
【０００５】しかし、電池の高性能化の要求から、高エ
ネルギ密度、高電圧、長期保存性に優れたリチウム二次
電池が要求されている。図１２、図１３はそれぞれ角型
リチウム二次電池の正極板および負極板の構造を示す平
面図であり、図において３０はアルミニウムやステンレ
ス等の薄板からなる集電板３１とその集電板３１上に塗
布された再充電可能な活物質３２とからなる正極板、３
３は正極板３０の上部に設けられた集電のための耳部、
４０はリチウム金属あるいはリチウムアルミニウム合金
からなる負極板、４１は負極板４０の上部に設けられた
集電のための耳部である。
ネルギ密度、高電圧、長期保存性に優れたリチウム二次
電池が要求されている。図１２、図１３はそれぞれ角型
リチウム二次電池の正極板および負極板の構造を示す平
面図であり、図において３０はアルミニウムやステンレ
ス等の薄板からなる集電板３１とその集電板３１上に塗
布された再充電可能な活物質３２とからなる正極板、３
３は正極板３０の上部に設けられた集電のための耳部、
４０はリチウム金属あるいはリチウムアルミニウム合金
からなる負極板、４１は負極板４０の上部に設けられた
集電のための耳部である。
【０００６】上記角型リチウム二次電池は、図１１に示
す角型ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正
極板３０と負極板４０とがセパレータを介して交互に複
数枚配置され、正極板３０は耳部３３を集合させて、電
気的に接続されたリード端子２５を介して正極端子２７
に接続し、負極板４０は耳部４１を集合させ電気的に接
続させたリード端子２６を介して電池のケースをかねる
負極端子２８に接続している。
す角型ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正
極板３０と負極板４０とがセパレータを介して交互に複
数枚配置され、正極板３０は耳部３３を集合させて、電
気的に接続されたリード端子２５を介して正極端子２７
に接続し、負極板４０は耳部４１を集合させ電気的に接
続させたリード端子２６を介して電池のケースをかねる
負極端子２８に接続している。
【０００７】この角型リチウム二次電池は、放電時はリ
チウムがセパレータ中の電解液中にリチウムイオンとし
て溶け出し、そのリチウムイオンが活物質３２と結合
し、充電時は、活物質３２とリチウムとが解離してリチ
ウムイオンとして電解液中に放出され、負極板４０の上
に再析出して、充放電動作を行っている。
チウムがセパレータ中の電解液中にリチウムイオンとし
て溶け出し、そのリチウムイオンが活物質３２と結合
し、充電時は、活物質３２とリチウムとが解離してリチ
ウムイオンとして電解液中に放出され、負極板４０の上
に再析出して、充放電動作を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の角型リチウム二
次電池は以上のように構成されているので、充放電のた
めの繰り返しにより再析出したリチウムが、デントライ
ト（樹枝状）となり、セパレータを突き破り、正極と負
極との局部的な短絡を起こす可能性があり、最悪の場
合、内部の局所的な発熱により発火、破裂に至るという
課題があった。
次電池は以上のように構成されているので、充放電のた
めの繰り返しにより再析出したリチウムが、デントライ
ト（樹枝状）となり、セパレータを突き破り、正極と負
極との局部的な短絡を起こす可能性があり、最悪の場
合、内部の局所的な発熱により発火、破裂に至るという
課題があった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、内部短絡による電池の発火、破
裂を未然に防止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リ
チウム二次電池を得ることを目的とする。
ためになされたもので、内部短絡による電池の発火、破
裂を未然に防止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リ
チウム二次電池を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る角型リチウム二次電池は、プラスチックフィルム上
に、集電部、この集電部に接続形成された複数のヒュー
ズ部および複数のヒューズ部のそれぞれに独立して接続
形成された複数のセグメント電極を形成し、さらにそれ
ぞれのセグメント電極上に独立して正極活物質を積層し
て、正極板を構成するものである。
係る角型リチウム二次電池は、プラスチックフィルム上
に、集電部、この集電部に接続形成された複数のヒュー
ズ部および複数のヒューズ部のそれぞれに独立して接続
形成された複数のセグメント電極を形成し、さらにそれ
ぞれのセグメント電極上に独立して正極活物質を積層し
て、正極板を構成するものである。
【００１１】また、この発明の第２の発明に係る角型リ
チウム二次電池は、プラスチックフィルム上に、集電
部、この集電部に接続形成された複数のヒューズ部およ
び複数のヒューズ部のそれぞれに独立して接続形成され
た複数のセグメント電極を形成し、さらにそれぞれのセ
グメント電極上に独立して正極活物質あるいは負極活物
質を積層して、正極板および負極板を構成し、これらの
正極板と負極板とを、セパレータを介して、それぞれの
セグメント電極が互いに直交するように、複数枚重ね合
わせて配置するものである。
チウム二次電池は、プラスチックフィルム上に、集電
部、この集電部に接続形成された複数のヒューズ部およ
び複数のヒューズ部のそれぞれに独立して接続形成され
た複数のセグメント電極を形成し、さらにそれぞれのセ
グメント電極上に独立して正極活物質あるいは負極活物
質を積層して、正極板および負極板を構成し、これらの
正極板と負極板とを、セパレータを介して、それぞれの
セグメント電極が互いに直交するように、複数枚重ね合
わせて配置するものである。
【００１２】
【作用】この発明においては、正極板もしくは負極板に
複数のセグメント電極を設け、これらのセグメント電極
のそれぞれにヒューズ部を設けているので、内部短絡の
発生したセグメント電極に設けられたヒューズ部が、正
極板と負極板との内部短絡の発生にともなう短絡電流に
より速やかに溶断され、短絡セグメント電極を電池から
切り放し、電池の発火、破裂を防止できる。
複数のセグメント電極を設け、これらのセグメント電極
のそれぞれにヒューズ部を設けているので、内部短絡の
発生したセグメント電極に設けられたヒューズ部が、正
極板と負極板との内部短絡の発生にともなう短絡電流に
より速やかに溶断され、短絡セグメント電極を電池から
切り放し、電池の発火、破裂を防止できる。
【００１３】また、正極板と負極板とのそれぞれに形成
された複数のセグメント電極を互いに直交するように配
置しているので、セグメント電極同士の交差面積が小さ
く、内部短絡によって損なう電池容量を少なく、発生す
る熱量および続流電流も少なくできる。
された複数のセグメント電極を互いに直交するように配
置しているので、セグメント電極同士の交差面積が小さ
く、内部短絡によって損なう電池容量を少なく、発生す
る熱量および続流電流も少なくできる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す角型リチウ
ム二次電池の斜視図であり、図において１は正極端子、
２は角型ケースをかねる負極端子である。
る。 実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す角型リチウ
ム二次電池の斜視図であり、図において１は正極端子、
２は角型ケースをかねる負極端子である。
【００１５】つぎに、上記実施例１における角型リチウ
ム二次電池の内部構造について説明する。図２はこの発
明の実施例１を示す角型リチウム二次電池の内部構造の
斜視図であり、３はその上部一端に欠落部、他端に集電
部を有する正極板、４はその上部一端に欠落部を有する
負極板、５はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、６は正極板３あるいは負極板４の集電用金属板、６
ａ、６ｂはそれぞれ集電用金属板６の一端に設けられた
正極用リード端子および負極用リード端子である。
ム二次電池の内部構造について説明する。図２はこの発
明の実施例１を示す角型リチウム二次電池の内部構造の
斜視図であり、３はその上部一端に欠落部、他端に集電
部を有する正極板、４はその上部一端に欠落部を有する
負極板、５はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、６は正極板３あるいは負極板４の集電用金属板、６
ａ、６ｂはそれぞれ集電用金属板６の一端に設けられた
正極用リード端子および負極用リード端子である。
【００１６】この角型リチウム二次電池は、正極板３の
集電部と負極板４の欠落部とが対向するように、正極板
３とセパレータ５と負極板４とを交互に複数枚重ね合わ
せて配置し、正極板３の集電部同士を集電用金属板６で
電気的に接続し、正極用リード端子６ａを正極端子１に
接続し、また負極板４同士を集電用金属板６で電気的に
接続し、負極用リード端子６ｂを負極端子２に接続して
構成し、セパレータ５には電解液が含浸されている。
集電部と負極板４の欠落部とが対向するように、正極板
３とセパレータ５と負極板４とを交互に複数枚重ね合わ
せて配置し、正極板３の集電部同士を集電用金属板６で
電気的に接続し、正極用リード端子６ａを正極端子１に
接続し、また負極板４同士を集電用金属板６で電気的に
接続し、負極用リード端子６ｂを負極端子２に接続して
構成し、セパレータ５には電解液が含浸されている。
【００１７】ここで、各構成について詳細に説明する。
図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例１に
おける正極板の構造を示す一部破断平面図である。正極
板３は、欠落部３ｆを有するプラスチックフィルム３ａ
の基板上に金属被膜を蒸着形成した後、金属被膜の一部
をエッチングして除去し、図３の（ａ）に示すように、
集電部３ｃと、２個以上のヒューズ部３ｄと、それぞれ
のヒューズ部３ｄに接続され、それぞれが独立して放射
状に同面積の矩冊状パターンのセグメント電極３ｂとを
形成し、さらに、図３の（ｂ）に示すように、集電部３
ｃとヒューズ部３ｄとを除くそれぞれのセグメント電極
３ｂ上に再充電可能な正極活物質３ｅをそれぞれ独立し
て塗布形成して作製している。
図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例１に
おける正極板の構造を示す一部破断平面図である。正極
板３は、欠落部３ｆを有するプラスチックフィルム３ａ
の基板上に金属被膜を蒸着形成した後、金属被膜の一部
をエッチングして除去し、図３の（ａ）に示すように、
集電部３ｃと、２個以上のヒューズ部３ｄと、それぞれ
のヒューズ部３ｄに接続され、それぞれが独立して放射
状に同面積の矩冊状パターンのセグメント電極３ｂとを
形成し、さらに、図３の（ｂ）に示すように、集電部３
ｃとヒューズ部３ｄとを除くそれぞれのセグメント電極
３ｂ上に再充電可能な正極活物質３ｅをそれぞれ独立し
て塗布形成して作製している。
【００１８】ここで、正極活物質３ｅとしては、リチウ
ムと複合化したＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2等
の酸化物や硫化物、あるいはポリアニリン、ポリピロー
ル等の導電性ポリマー等が用いられる。
ムと複合化したＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2等
の酸化物や硫化物、あるいはポリアニリン、ポリピロー
ル等の導電性ポリマー等が用いられる。
【００１９】図４はこの発明の実施例１における負極板
の構造を示す平面図である。負極板４は、リチウムを主
体とする活物質で構成され、前述の正極板３の集電部３
ｃと対向する部分に欠落部４ａを有している。ここで、
活物質としては、リチウム金属、リチウムアルミ合金、
リチウムと他の元素との合金が用いられる。
の構造を示す平面図である。負極板４は、リチウムを主
体とする活物質で構成され、前述の正極板３の集電部３
ｃと対向する部分に欠落部４ａを有している。ここで、
活物質としては、リチウム金属、リチウムアルミ合金、
リチウムと他の元素との合金が用いられる。
【００２０】図５はこの発明の実施例１におけるセパレ
ータの構造を示す平面図である。セパレータ５は、ポリ
プロピレン、ポリエチレン等の微孔性フィルムや不織物
で構成され、性極板３と負極板４の欠落物質３ｆ、４ａ
と対向する部分に欠落部を有している。
ータの構造を示す平面図である。セパレータ５は、ポリ
プロピレン、ポリエチレン等の微孔性フィルムや不織物
で構成され、性極板３と負極板４の欠落物質３ｆ、４ａ
と対向する部分に欠落部を有している。
【００２１】図６はこの発明の実施例１における集電用
金属板の構造を示す側面図である。集電用金属板６は、
交互に折り曲げた形状をとり、その一端を正極用、ある
いは負極用リード端子６ａ、６ｂとしている。
金属板の構造を示す側面図である。集電用金属板６は、
交互に折り曲げた形状をとり、その一端を正極用、ある
いは負極用リード端子６ａ、６ｂとしている。
【００２２】ここで、集電用金属板６による集電方法に
ついて説明する。正極板３および負極板４は、セパレー
タ５を介して交互に複数枚重ね合わせて配置されてお
り、図７に示すように、正極板３の集電部３ｃ同士を集
電用金属板６によって機械的にカシメて接続し、さらに
は、図８に示すように、負極板４同士を欠落部４ａの反
対側で集電用金属板６によって機械的にカシメて接続し
ている。
ついて説明する。正極板３および負極板４は、セパレー
タ５を介して交互に複数枚重ね合わせて配置されてお
り、図７に示すように、正極板３の集電部３ｃ同士を集
電用金属板６によって機械的にカシメて接続し、さらに
は、図８に示すように、負極板４同士を欠落部４ａの反
対側で集電用金属板６によって機械的にカシメて接続し
ている。
【００２３】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。放電時は、負極板４からセパレータ５に含浸され
た電解液中にリチウムがイオンとなって溶け出し、その
リチウムイオンが正極板３の正極活物質３ｅと結合し、
充電時は、正極活物質３ｅとリチウムとが解離してリチ
ウムイオンとして電解液中に放出され、負極板４上にリ
チウムが析出して、充放電動作を繰り返すものである。
する。放電時は、負極板４からセパレータ５に含浸され
た電解液中にリチウムがイオンとなって溶け出し、その
リチウムイオンが正極板３の正極活物質３ｅと結合し、
充電時は、正極活物質３ｅとリチウムとが解離してリチ
ウムイオンとして電解液中に放出され、負極板４上にリ
チウムが析出して、充放電動作を繰り返すものである。
【００２４】この時、負極板４上に析出するリチウム
は、デンドライト（樹枝状）となり、セパレータ５を突
き破り、正極板３のある１つのセグメント電極３ｂと負
極板４との内部短絡が発生しても、短絡したセグメント
電極３ｂと負極板４とで構成するセグメント電池に、他
のセグメント電池から集中して流れ込む短絡電流による
過大電流によって、短絡したセグメント電池に設けられ
たヒューズ部３ｄが速やかに溶断され、それ以降の他の
セグメント電池からの電流の流れ込みが阻止される。し
たがって、電池容量の損失は、内部短絡したセグメント
電池のみであり、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防
ぐことができる。さらに、内部短絡をしたセグメント電
池のみを切り離しているので、電池は再び動作可能とな
る。
は、デンドライト（樹枝状）となり、セパレータ５を突
き破り、正極板３のある１つのセグメント電極３ｂと負
極板４との内部短絡が発生しても、短絡したセグメント
電極３ｂと負極板４とで構成するセグメント電池に、他
のセグメント電池から集中して流れ込む短絡電流による
過大電流によって、短絡したセグメント電池に設けられ
たヒューズ部３ｄが速やかに溶断され、それ以降の他の
セグメント電池からの電流の流れ込みが阻止される。し
たがって、電池容量の損失は、内部短絡したセグメント
電池のみであり、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防
ぐことができる。さらに、内部短絡をしたセグメント電
池のみを切り離しているので、電池は再び動作可能とな
る。
【００２５】このように、上記実施例１によれば、複数
の矩冊状のセグメント電極３ｂ、集電部３ｃ、それぞれ
のセグメント電極３ｂと集電部３ｃとをそれぞれ接続す
るヒューズ部３ｄおよびそれぞれのセグメント電極３ｂ
上に独立して塗布形成された正極活物質３ｅをプラスチ
ックフィルム３ａの基板上に形成して正極板３を構成し
ているので、たとえ正極板３と負極板４とが短絡して
も、短絡しているセグメント電池のヒューズ部３ｄのみ
が溶断して、電池の発火、破裂等を未然に防止すること
ができ、安全な角型リチウム二次電池が得られる。
の矩冊状のセグメント電極３ｂ、集電部３ｃ、それぞれ
のセグメント電極３ｂと集電部３ｃとをそれぞれ接続す
るヒューズ部３ｄおよびそれぞれのセグメント電極３ｂ
上に独立して塗布形成された正極活物質３ｅをプラスチ
ックフィルム３ａの基板上に形成して正極板３を構成し
ているので、たとえ正極板３と負極板４とが短絡して
も、短絡しているセグメント電池のヒューズ部３ｄのみ
が溶断して、電池の発火、破裂等を未然に防止すること
ができ、安全な角型リチウム二次電池が得られる。
【００２６】また、正、負極板３、４の集電を集電用金
属板６を用いて接続する方法を取っているので、極板の
上方の空間を極力小さくすることができ、容積効率の高
い角型リチウム二次電池が得られる。
属板６を用いて接続する方法を取っているので、極板の
上方の空間を極力小さくすることができ、容積効率の高
い角型リチウム二次電池が得られる。
【００２７】実施例２．図９の（ａ）、（ｂ）はそれぞ
れこの発明の実施例２を示す角型リチウム二次電池の正
極板の一部破断平面図であり、正極板３は、欠落部３ｆ
を有するプラスチックフィルム３ａの基板上に金属被膜
を蒸着形成した後、金属被膜の一部をエッチングして除
去し、図９の（ａ）に示すように、集電部３ｃと、２個
以上のヒューズ部３ｄと、それぞれのヒューズ部３ｄに
接続され、それぞれが独立して平行に同面積の矩冊状パ
ターンのセグメント電極３ｂとを形成し、さらに、図９
の（ｂ）に示すように、集電部３ｃとヒューズ部３ｄと
を除くそれぞれのセグメント電極３ｂ上に再充電可能な
正極活物質３ｅをそれぞれ独立して塗布して作製してい
る。
れこの発明の実施例２を示す角型リチウム二次電池の正
極板の一部破断平面図であり、正極板３は、欠落部３ｆ
を有するプラスチックフィルム３ａの基板上に金属被膜
を蒸着形成した後、金属被膜の一部をエッチングして除
去し、図９の（ａ）に示すように、集電部３ｃと、２個
以上のヒューズ部３ｄと、それぞれのヒューズ部３ｄに
接続され、それぞれが独立して平行に同面積の矩冊状パ
ターンのセグメント電極３ｂとを形成し、さらに、図９
の（ｂ）に示すように、集電部３ｃとヒューズ部３ｄと
を除くそれぞれのセグメント電極３ｂ上に再充電可能な
正極活物質３ｅをそれぞれ独立して塗布して作製してい
る。
【００２８】図１０はこの発明の実施例２を示す角型リ
チウム二次電池の負極板の一部破断平面図である。この
負極板４は、上記正極板３と同様に、欠落部４ａを有す
るプラスチックフィルム４ｂの基板上に、集電部４ｄ
と、２個以上のヒューズ部４ｅと、ヒューズ部４ｅのそ
れぞれに接続され、それぞれが独立して平行に同面積の
矩冊状パターンのセグメント電極４ｃとを形成し、さら
に、リチウムイオンを担持できるカーボン材をこれらの
セグメント電極４ｃ上に塗布形成して、負極活物質４ｆ
としている。ここで、正極板３のセグメント電極３と負
極板４のセグメント電極４ｃとは、矩冊状のパターンが
互いに直交するように形成されている。
チウム二次電池の負極板の一部破断平面図である。この
負極板４は、上記正極板３と同様に、欠落部４ａを有す
るプラスチックフィルム４ｂの基板上に、集電部４ｄ
と、２個以上のヒューズ部４ｅと、ヒューズ部４ｅのそ
れぞれに接続され、それぞれが独立して平行に同面積の
矩冊状パターンのセグメント電極４ｃとを形成し、さら
に、リチウムイオンを担持できるカーボン材をこれらの
セグメント電極４ｃ上に塗布形成して、負極活物質４ｆ
としている。ここで、正極板３のセグメント電極３と負
極板４のセグメント電極４ｃとは、矩冊状のパターンが
互いに直交するように形成されている。
【００２９】上記実施例２では、正極板３と負極板４と
を、セパレータ５を介して、セグメント電極３ｂ、４ｃ
同士が直交するように、交互に複数枚重ね合わせて配置
し、正極板３の集電部３ｃ同士を集電用金属板６によっ
て機械的にカシメて接続し、一方、負極板４の集電部４
ｄ同士を集電用金属板６によって機械的にカシメて接続
し、さらに、集電用金属板６の正極用リード端子６ａお
よび負極用リード端子６ｂを正極端子１および角型ケー
スをかねる負極端子２に接続して、角型リチウム二次電
池を作製している。
を、セパレータ５を介して、セグメント電極３ｂ、４ｃ
同士が直交するように、交互に複数枚重ね合わせて配置
し、正極板３の集電部３ｃ同士を集電用金属板６によっ
て機械的にカシメて接続し、一方、負極板４の集電部４
ｄ同士を集電用金属板６によって機械的にカシメて接続
し、さらに、集電用金属板６の正極用リード端子６ａお
よび負極用リード端子６ｂを正極端子１および角型ケー
スをかねる負極端子２に接続して、角型リチウム二次電
池を作製している。
【００３０】つぎに、上記実施例２の動作について説明
する。放電時は、負極板４からセパレータ５に含浸され
た電解液中にリチウムイオンが溶け出し、そのリチウム
イオンが正極板３の正極活物質３ｅと結合し、一方、充
電時は、正極活物質３ｅとリチウムとが解離してリチウ
ムイオンとして電解液中に放出され、負極板４上にリチ
ウムイオンが担持され、充放電動作が繰り返し行われ
る。この時、正極板３と負極板４との間で、デンドライ
ト状の析出物が発生し、セパレータ５を突き破って、正
極板３と負極板４との間が導通状態になる内部短絡が発
生する場合がある。ここで、負極板４の負極活物質４ｆ
としてカーボン材を用いているので、正常に使用してい
る限りデンドライトによる内部短絡は発生しないが、過
充電等の誤使用や、外部圧力により電池が変形したりす
ると、デンドライトによる内部短絡が発生する可能性が
ある。
する。放電時は、負極板４からセパレータ５に含浸され
た電解液中にリチウムイオンが溶け出し、そのリチウム
イオンが正極板３の正極活物質３ｅと結合し、一方、充
電時は、正極活物質３ｅとリチウムとが解離してリチウ
ムイオンとして電解液中に放出され、負極板４上にリチ
ウムイオンが担持され、充放電動作が繰り返し行われ
る。この時、正極板３と負極板４との間で、デンドライ
ト状の析出物が発生し、セパレータ５を突き破って、正
極板３と負極板４との間が導通状態になる内部短絡が発
生する場合がある。ここで、負極板４の負極活物質４ｆ
としてカーボン材を用いているので、正常に使用してい
る限りデンドライトによる内部短絡は発生しないが、過
充電等の誤使用や、外部圧力により電池が変形したりす
ると、デンドライトによる内部短絡が発生する可能性が
ある。
【００３１】しかし、デンドライト状の析出物がセパレ
ータ５を突き破り、正極板３のある１つのセグメント電
極３ｂと負極板４のある１つのセグメント電極４ｃとの
内部短絡が発生しても、短絡したセグメント電極３ｂ、
４ｃで構成するセグメント電池に、他のセグメント電池
から集中して流れ込む短絡電流による過大電流によっ
て、短絡したセグメント電池に設けられたヒューズ部３
ｄ、４ｅが速やかに溶断され、それ以降の他のセグメン
ト電池からの電流の流れ込みが阻止される。したがっ
て、電池容量の損失は、内部短絡したセグメント電池の
みであり、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防ぐこと
ができる。さらに、内部短絡をしたセグメント電池のみ
を切り離しているので、電池は再び動作可能となる。
ータ５を突き破り、正極板３のある１つのセグメント電
極３ｂと負極板４のある１つのセグメント電極４ｃとの
内部短絡が発生しても、短絡したセグメント電極３ｂ、
４ｃで構成するセグメント電池に、他のセグメント電池
から集中して流れ込む短絡電流による過大電流によっ
て、短絡したセグメント電池に設けられたヒューズ部３
ｄ、４ｅが速やかに溶断され、それ以降の他のセグメン
ト電池からの電流の流れ込みが阻止される。したがっ
て、電池容量の損失は、内部短絡したセグメント電池の
みであり、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防ぐこと
ができる。さらに、内部短絡をしたセグメント電池のみ
を切り離しているので、電池は再び動作可能となる。
【００３２】このように、上記実施例２によれば、複数
の矩冊状のセグメント電極３ｂ、集電部３ｃ、それぞれ
のセグメント電極３ｂと集電部３ｃとをそれぞれ接続す
るヒューズ部３ｄおよびそれぞれのセグメント電極３ｂ
上に独立して塗布形成された正極活物質３ｅをプラスチ
ックフィルム３ａの基板上に形成して正極板３を構成
し、複数の矩冊状のセグメント電極４ｃ、集電部４ｄ、
それぞれのセグメント電極４ｃと集電部４ｄとをそれぞ
れ接続するヒューズ部４ｅおよびそれぞれのセグメント
電極４ｃ上に独立して塗布形成された負極活物質４ｆを
プラスチックフィルム４ｂの基板上に形成して負極板４
を構成し、正極板３と負極板４とをセパレータ５を介し
て、セグメント電極３ｂ、４ｃが互いに直交するよう
に、交互に複数枚重ね合わせて配置しているので、たと
え正極板３と負極板４とが短絡しても、短絡しているセ
グメント電池のヒューズ部３ｄ、４ｅのみが溶断して、
電池の発火、破裂等を未然に防止することができ、安全
な角型リチウム二次電池が得られる。
の矩冊状のセグメント電極３ｂ、集電部３ｃ、それぞれ
のセグメント電極３ｂと集電部３ｃとをそれぞれ接続す
るヒューズ部３ｄおよびそれぞれのセグメント電極３ｂ
上に独立して塗布形成された正極活物質３ｅをプラスチ
ックフィルム３ａの基板上に形成して正極板３を構成
し、複数の矩冊状のセグメント電極４ｃ、集電部４ｄ、
それぞれのセグメント電極４ｃと集電部４ｄとをそれぞ
れ接続するヒューズ部４ｅおよびそれぞれのセグメント
電極４ｃ上に独立して塗布形成された負極活物質４ｆを
プラスチックフィルム４ｂの基板上に形成して負極板４
を構成し、正極板３と負極板４とをセパレータ５を介し
て、セグメント電極３ｂ、４ｃが互いに直交するよう
に、交互に複数枚重ね合わせて配置しているので、たと
え正極板３と負極板４とが短絡しても、短絡しているセ
グメント電池のヒューズ部３ｄ、４ｅのみが溶断して、
電池の発火、破裂等を未然に防止することができ、安全
な角型リチウム二次電池が得られる。
【００３３】また、正、負極板３、４の集電を集電用金
属板６を用いて接続する方法を取っているので、極板の
上方の空間を極力小さくすることができ、容積効率の高
い角型リチウム二次電池が得られる。
属板６を用いて接続する方法を取っているので、極板の
上方の空間を極力小さくすることができ、容積効率の高
い角型リチウム二次電池が得られる。
【００３４】さらに、ヒューズ部３ｄ、４ｅが溶断した
後にセグメント電池内で発生し続ける続流電流は、主に
セグメント電池の正負極が対面交差する部分でしか発生
せず、上記実施例２では、正極板３および負極板４のそ
れぞれに複数のセグメント電極３ｂ、４ｃを設けている
ので、セグメント電極３ｂ、４ｃの交差するセグメント
電池部分を小さくでき、内部短絡によって損なう電池容
量を少なくでき、しかも発生する熱量および続流電流も
少なく、電池の安全性が向上できる。
後にセグメント電池内で発生し続ける続流電流は、主に
セグメント電池の正負極が対面交差する部分でしか発生
せず、上記実施例２では、正極板３および負極板４のそ
れぞれに複数のセグメント電極３ｂ、４ｃを設けている
ので、セグメント電極３ｂ、４ｃの交差するセグメント
電池部分を小さくでき、内部短絡によって損なう電池容
量を少なくでき、しかも発生する熱量および続流電流も
少なく、電池の安全性が向上できる。
【００３５】なお、上記各実施例では、内部短絡による
動作を説明しているが、ヒューズ部３ｄ、４ｅの金属薄
膜の厚み、パターン幅を調節することにより、外部短絡
によっても動作させることもできる。
動作を説明しているが、ヒューズ部３ｄ、４ｅの金属薄
膜の厚み、パターン幅を調節することにより、外部短絡
によっても動作させることもできる。
【００３６】また、この発明は、短絡電流によるジュー
ル熱により蒸着金属被膜を溶断することが動作の基本と
なっており、このジュール熱によって電解液の発火、発
熱を誘発しないように、電解液の選定、あるいはヒュー
ズ部３ｄの上面を不燃性樹脂膜等で被覆する等の保護手
段に配慮する必要がある。
ル熱により蒸着金属被膜を溶断することが動作の基本と
なっており、このジュール熱によって電解液の発火、発
熱を誘発しないように、電解液の選定、あるいはヒュー
ズ部３ｄの上面を不燃性樹脂膜等で被覆する等の保護手
段に配慮する必要がある。
【００３７】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３８】プラスチックフィルム上に、集電部、この
集電部に接続形成された複数のヒューズ部および複数の
ヒューズ部のそれぞれに独立して接続形成された複数の
セグメント電極を形成しているので、内部短絡が発生し
ても、内部短絡しているセグメント電極に接続するヒュ
ーズ部が短絡電流により速やかに溶断され、短絡セグメ
ント電極を電池から切り放し、電池の発火、破裂を防止
でき、電池の損傷を最小限に抑えることができる。
集電部に接続形成された複数のヒューズ部および複数の
ヒューズ部のそれぞれに独立して接続形成された複数の
セグメント電極を形成しているので、内部短絡が発生し
ても、内部短絡しているセグメント電極に接続するヒュ
ーズ部が短絡電流により速やかに溶断され、短絡セグメ
ント電極を電池から切り放し、電池の発火、破裂を防止
でき、電池の損傷を最小限に抑えることができる。
【００３９】また、正極板および負極板を構成する各プ
ラスチックフィルム上に、集電部、この集電部に接続形
成された複数のヒューズ部および複数のヒューズ部のそ
れぞれに独立して接続形成された複数のセグメント電極
を形成し、さらにこれらの正極板と負極板とを、セパレ
ータを介して、それぞれのセグメント電極が互いに直交
するように、複数枚重ね合わせて配置しているので、セ
グメント電極同士の交差面積が小さくなり、内部短絡に
よって損なう電池容量を少なくでき、発生する熱量およ
び続流電流も少なくでき、電池の安全性を向上すること
ができる。
ラスチックフィルム上に、集電部、この集電部に接続形
成された複数のヒューズ部および複数のヒューズ部のそ
れぞれに独立して接続形成された複数のセグメント電極
を形成し、さらにこれらの正極板と負極板とを、セパレ
ータを介して、それぞれのセグメント電極が互いに直交
するように、複数枚重ね合わせて配置しているので、セ
グメント電極同士の交差面積が小さくなり、内部短絡に
よって損なう電池容量を少なくでき、発生する熱量およ
び続流電流も少なくでき、電池の安全性を向上すること
ができる。
【図１】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池の斜視図である。
池の斜視図である。
【図２】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池内部構造の斜視図である。
池内部構造の斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例１
を示す角形リチウム二次電池の正極板の構造を説明する
一部破断平面図である。
を示す角形リチウム二次電池の正極板の構造を説明する
一部破断平面図である。
【図４】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池の負極板の平面図である。
池の負極板の平面図である。
【図５】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池のセパレータの平面図である。
池のセパレータの平面図である。
【図６】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池の集電用金属板の側面図である。
池の集電用金属板の側面図である。
【図７】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池の正極集電構造を説明する断面図である。
池の正極集電構造を説明する断面図である。
【図８】この発明の実施例１を示す角型リチウム二次電
池の負極集電構造を説明する断面図である。
池の負極集電構造を説明する断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例２
を示す角形リチウム二次電池の正極板の構造を説明する
一部破断平面図である。
を示す角形リチウム二次電池の正極板の構造を説明する
一部破断平面図である。
【図１０】この発明の実施例２を示す角型リチウム二次
電池の負極板の構造を説明する一部破断平面図である。
電池の負極板の構造を説明する一部破断平面図である。
【図１１】従来の角型ニッケルカドミウム電池の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１２】従来の角型リチウム二次電池の正極板の一例
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図１３】従来の角型リチウム二次電池の負極板の一例
を示す平面図である。
を示す平面図である。
３ 正極板 ３ａ プラスチックフィルム ３ｂ セグメント電極 ３ｃ 集電部 ３ｄ ヒューズ部 ３ｅ 正極活物質 ４ 負極板 ４ｂ プラスチックフィルム ４ｃ セグメント電極 ４ｄ 集電部 ４ｅ ヒューズ部 ４ｆ 負極活物質 ５ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 尚志 千葉県松戸市稔台333番地 東洋高砂乾電 池株式会社開発部内 (72)発明者 望月 康正 千葉県松戸市稔台333番地 東洋高砂乾電 池株式会社開発部内
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムを主体とする負極板と正極板と
をセパレータを介して複数枚重ね合わせて角型容器内に
収納された角型リチウム二次電池において、前記正極板
は、プラスチックフィルム上に、集電部、前記集電部に
接続された複数のヒューズ部および複数の前記ヒューズ
部のそれぞれに互いに独立して接続された複数のセグメ
ント電極が形成され、かつ複数の前記セグメント電極上
に正極活物質が互いに独立して積層されて構成されてい
ることを特徴とする角型リチウム二次電池。 - 【請求項２】 リチウムを主体とする負極板と正極板と
をセパレータを介して複数枚重ね合わせて角型容器内に
収納された角型リチウム二次電池において、前記正極板
は、プラスチックフィルム上に、集電部、前記集電部に
接続された複数のヒューズ部および複数の前記ヒューズ
部のそれぞれに互いに独立して接続された複数のセグメ
ント電極が形成され、かつ複数の前記セグメント電極上
に正極活物質が互いに独立して積層されて構成され、前
記負極板は、プラスチックフィルム上に、集電部、前記
集電部に接続された複数のヒューズ部および複数の前記
ヒューズ部のそれぞれに互いに独立して接続された複数
のセグメント電極が形成され、かつ複数の前記セグメン
ト電極上に負極活物質が互いに独立して積層されて構成
され、前記正極板と前記負極板とを、それぞれの前記セ
グメント電極同士が互いに直交するように重ね合わせて
配置していることを特徴とする角型リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3315633A JP2942040B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 角型リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3315633A JP2942040B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 角型リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151993A true JPH05151993A (ja) | 1993-06-18 |
| JP2942040B2 JP2942040B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=18067713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3315633A Expired - Fee Related JP2942040B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 角型リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2942040B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071510A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
| JP2011503769A (ja) * | 2006-12-21 | 2011-01-27 | ヒューマン， ジャン， ペトルス | 蓄電装置 |
| CN102832393A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-12-19 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 一种锂电池正极片及其制备方法和含有该正极片的锂电池 |
| CN108631012A (zh) * | 2017-03-20 | 2018-10-09 | 波音公司 | 用于防止内部短路发生和传播的电池单元设计 |
| CN115917775A (zh) * | 2020-06-04 | 2023-04-04 | 24M技术公司 | 具有一个或多个分段集流器的电化学电池及其制造方法 |
| US12555867B2 (en) | 2017-02-01 | 2026-02-17 | 24M Technologies, Inc. | Systems and methods for improving safety features in electrochemical cells |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP3315633A patent/JP2942040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071510A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
| FR2821983A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-13 | Schneider Electric Ind Sa | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
| US7666544B2 (en) | 2001-03-07 | 2010-02-23 | Batscap | Connection device for electric accumulator |
| JP2011503769A (ja) * | 2006-12-21 | 2011-01-27 | ヒューマン， ジャン， ペトルス | 蓄電装置 |
| CN102832393A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-12-19 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 一种锂电池正极片及其制备方法和含有该正极片的锂电池 |
| US12555867B2 (en) | 2017-02-01 | 2026-02-17 | 24M Technologies, Inc. | Systems and methods for improving safety features in electrochemical cells |
| CN108631012A (zh) * | 2017-03-20 | 2018-10-09 | 波音公司 | 用于防止内部短路发生和传播的电池单元设计 |
| CN108631012B (zh) * | 2017-03-20 | 2023-08-11 | 波音公司 | 电池、利用电池储存电力的方法和提供电力的方法 |
| CN115917775A (zh) * | 2020-06-04 | 2023-04-04 | 24M技术公司 | 具有一个或多个分段集流器的电化学电池及其制造方法 |
| JP2023528295A (ja) * | 2020-06-04 | 2023-07-04 | ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | １つ又は複数のセグメント化された集電体を有する電気化学セル及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2942040B2 (ja) | 1999-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |