JPH06314565A - 薄形電池とその製造方法 - Google Patents

薄形電池とその製造方法

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JPH06314565A
JPH06314565A JP5128253A JP12825393A JPH06314565A JP H06314565 A JPH06314565 A JP H06314565A JP 5128253 A JP5128253 A JP 5128253A JP 12825393 A JP12825393 A JP 12825393A JP H06314565 A JPH06314565 A JP H06314565A
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JP
Japan
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active material
thin battery
electrode active
current collector
electrolytic solution
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JP5128253A
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English (en)
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Hiroshi Kagawa
博 香川
Shiro Kato
史朗 加藤
Kazuo Murata
和雄 村田
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Publication date
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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
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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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    • 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

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚さが0.5mm以下の薄形電池の保存中及
び使用中にあって、電解液が消耗し電気化学的に活物質
が十分利用されずに残存し、電池容量及び低温下での利
用率の低下を防止することを目的とする。 【構成】 正極活物質及び/又は負極活物質内に電解液
をリザ−ブする部分を設け、且つ厚さが0.5mm以下
であることを特徴とする薄形電池とすることにより上記
目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス機
器、玩具、アクセサリ−などの分野に使われる電池とそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電池は円筒型、角型で、特に薄形
としてコイン型などがあり、電解液フリ−の状態とする
ため、電池容器内に空間部、例えば容器周縁域、中心部
又は上部空間を設け余剰の電解液を貯蔵することができ
た。しかしながら、薄形の電池例えば厚さが1mm以
下、特に0.5mm以下の薄形電池においては上記空間
を設けることができず余剰の電解液をリザ−ブできない
ため下記のような問題を有していた。電池は一般的に使
用中に電解液が電気化学的又は化学的に活物質と反応し
て消耗することが避けられないが、薄形電池においては
リザ−バ−を有しないため電解液の消耗により活物質中
の電解液が枯渇して電池容量低下をもたらす重大欠点を
有していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
厚さが0.5mm以下の薄形電池の保存中及び使用中に
あって、電解液が消耗し電気化学的に活物質が十分利用
されずに残存し、電池容量及び低温下での利用率の低下
を防止すると共に、容易に上記問題を解決する薄形電池
の製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、正極活物質及び又は負極活物質内に電解液
をリザ−ブする部分を設けたこと、前記活物質層に切れ
目、割れ目又は凹部を設けたこと、前記活物質層内に空
洞部を設け、且つ又は該空洞部の一部が対極の活物質面
と対向する側に開口していること、前記電解液のリザ−
ブを行う切れ目、割れ目、凹部、空洞部の一部が集電体
面に達していること、前記正極活物質と負極活物質の間
のセパレ−タが高分子固体電解質であること、前記電解
液が非水溶液であること及び、正極活物質及び又は負極
活物質内に電解液をリザ−ブする部分を設けた薄形電池
において、集電体面に活物質を保持させた後、トムソン
刃、ロ−ラ−など突起を有する機械的道具にて押圧し該
活物質に切れ目、凹部を設けること、正極活物質及び又
は負極活物質内に電解液をリザ−ブする部分を設けた薄
形電池において、集電体面に活物質をスクリ−ン印刷す
る時にスクリ−ン版のメッシュに相当する凹部を設ける
こと、正極活物質及び又は負極活物質内に電解液をリザ
−ブする部分を設けた薄形電池において、集電体面に活
物質を保持した後に活物質層に割れ目を形成したこと、
前記割れ目を活物質の乾燥により形成することなどを特
徴とし、これにより上述の問題点を解決するものであ
る。
【0005】
【作用】本発明によれば請求項1により0.5mm以下
の厚さの薄形電池においても電解液をリザ−ブしておく
電解液リザ−バ−を設けたことにより低温下例えば−2
0℃以下での電荷移動速度を約10倍高め、活物質利用
率を従来40%であったものを60%〜70%まで向上
させることができた。さらに保存中及び使用中の電解液
の消耗を電解液リザ−バ−部内の電解液が補充し、初期
の電池容量及びエネルギ−効率を安定化させた。電池容
量については理論値約180mAhのものが60℃、湿
度90%、100日(保存加速試験)後において約17
0mAh(従来では約120mAhとなった。)であっ
た。またエネルギ−効率においては約500wh/lで
あるものが20℃における通電試験後に約493wh/
lとなった。請求項2により電解液リザ−バ−として活
物質層に複数個の切り目、割れ目又は凹部を設け、それ
らの内部に電解液をリザ−ブすることで、活物質全体に
電解液の補充を行うことができた。請求項3により活物
質層内に空洞部を設け、電解液を貯蔵でき、また開口部
を小さくすることでセパレ−タ−と接する面に大きな凹
部を少なくでき、セパレ−タ−をスクリ−ン印刷する場
合など印刷面が平坦になり、セパレ−タ−の厚さが均一
となり両極活物質の短絡が防止できる。対極の活物質面
側に開口させることで、活物質を保持させた後に電解液
を別工程で補填できる。請求項4により集電体の折り曲
げ性を高める。請求項9及び10により活物質を保持さ
せた後、ひび割れさせること、例えば急加熱(乾燥)す
ることで活物質層に切れ目などを容易に設けることがで
きる。また活物質の充填密度を高めることにより加熱な
しでも割れ目を設けることができる。この方法では機械
的には無理な全表面に渡って緻密な切れ目を多数設ける
ことができるため、電解液のリザ−ブ効果、すなわち活
物質のすべての部分への電解液の補充が可能となる。ま
た請求項5及び6により高分子固体電解質とすることで
切れ目、凹部を設けた活物質面に均一に形成できる上、
枯渇した電解液を容易に高分子固体電解質層が吸収でき
る。非水溶液であるため、リチウムなどを負極活物質に
利用できる。電解質が枯渇しないため、活物質が部分的
に不動態化するのを防止し、活物質の利用率の低下を防
ぐ。さらに請求項7及び8により活物質に容易に切れ
目、凹部などの電解液リザ−ブ部を設けることができ
る。さらに各電池間で同一の切れ目、凹部を設けること
ができるため、品質にバラツキのない電池が生産でき
る。また請求項7においては活物質を集電体面に保持さ
せた後に押圧することで、活物質の充填密度を高めるこ
とができる利点を有する。
【0006】
【実施例】以下、正極活物質に電解液リザ−バ−を設け
た場合について図面に基づき説明する。図1は約10μ
厚さの一連の正極集電体1(ステンレスなど)にメタル
マスク印刷でパタ−ン状に正極活物質2(例えばMnO
2 合剤,LiCoO3 合剤など)を厚さ約140μに印
刷した場合の平面図を示す。図2は図1のA−A’部の
断面図を示す。3は切れ目で格子状に形成されたトムソ
ン刃を正極活物質2面に押圧することで形成した。図3
は負極集電体(約10μ厚さの一連のステンレス)4の
内側面に厚さ30μの負極活物質5(金属リチウム、他
にリチウム−アルミ合金、カ−ボンなどが利用でき
る。)を配置した後、その上に高分子固体電解質6を厚
さ約10μになるようにスクリ−ン印刷した。高分子固
体電解質6をを効果させた後、接着材7を負極集電体4
に接着した。このようにして作製された正極と、負極を
図4に示すように組み立てた。組み立てる前に正極活物
質2面に電解液8を滴下すると共に切り目3内にも充填
した。このような一連の電池を接着材7の部分(図1に
おいては点線で示す部分に相当する。図4においては矢
印で示す部分に相当する。)で切断することで、個々の
厚さ約0.2mmの電池を作製した。
【0007】このようにして得られた電池は作用の欄に
おいて説明したと同様に約150サイクルの充電及び放
電試験の結果、初期の電池容量に対して約3%の減少が
あっただけで内部抵抗はほとんど変化しなかった。
【0008】負極活物質層に切り目などを設ける場合
は、リチウムの場合はトムソン刃、ダイロ−ルなどで形
成できるが、カ−ボンを用いる場合はスクリ−ン印刷な
どの版の模様を利用することで形成できる。これは正極
活物質でも同様である。また負極活物質面にセパレ−タ
−を配置した後、その上に正極活物質を配置し該正極活
物質層に切り目を入れ、電解液を補填する。その後正極
集電体を配置することで電池を作製してもよい。この場
合、正極活物質層に設けられた切り目は集電体側に裾広
がりの形状をしている。
【0009】
【発明の効果】本発明は次に記載する効果を奏する。 (1)薄形電池において電解液のリザ−ブ部を設けるこ
とで電池特性(保存特性、充放電特性、エネルギ−効率
を高めた。 (2)活物質を印刷などの方法で集電体面に保持させた
後、乾燥などの工程が必要な場合には電解液が揮発し減
少するが、本発明のように後工程で電解液を充填するこ
とで電解液量の制御が容易となり、生産される電池の品
質管理が容易となる。 (3)多数の電池において、品質が安定する。 (4)電池の大きさ、形状に係わらず容易に電解液のリ
ザ−ブ部を設けることができる。 (5)保存後も電解液の枯渇はなかった。 なお本発明においては実施例に示すものに限定されるも
のではなく、電池材料の形状・数・構成材料の厚さ、集
電体の材質・厚さ・形状、切り目・空洞部及び凹部の形
・数・大きさ、スクリ−ン版のメッシュ数など特に限定
するものではなく、用途に応じて種種変更されるもので
ある。また集電体への活物質保持方法として他にコ−テ
ィング、転写などがあげられる。さらに正極、負極活物
質層が複数層から成り立っていてもよい。また乾燥条件
・手段(自然乾燥、強制乾燥等)は特に限定しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に正極集電体面に設けた切り目を有する
正極活物質を配置した場合の平面図を示す。
【図2】図1のA−A’部の断面図を示す。
【図3】本発明の電池に用いた負極集電体の要部断面図
を示す。
【図4】本発明による一連の薄形電池の要部拡大断面図
を示す。
【符号の説明】
1 正極集電体 2 正極活物質 3 切り目(凹部) 4 負極集電体 5 負極活物質 6 セパレ−タ−(高分子固体電解質) 7 接着材 8 電解液

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極活物質及び/又は負極活物質内に電
    解液をリザ−ブする部分を設け、且つ厚さが0.5mm
    以下であることを特徴とする薄形電池。
  2. 【請求項2】 前記活物質層に切れ目、割れ目又は凹部
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の薄形電池。
  3. 【請求項3】 前記活物質層内に空洞部を設け、且つ/
    又は該空洞部の一部が対極の活物質面と対向する側に開
    口していることを特徴とする請求項1記載の薄形電池。
  4. 【請求項4】 前記電解液のリザ−ブを行う切れ目、割
    れ目、凹部、空洞部の一部が集電体面に達していること
    を特徴とする請求項1乃至3記載の薄形電池。
  5. 【請求項5】 前記正極活物質と負極活物質の間のセパ
    レ−タが高分子固体電解質であることを特徴とする請求
    項1乃至4記載の薄形電池。
  6. 【請求項6】 前記電解液が非水溶液であることを特徴
    とする請求項1乃至5記載の薄形電池。
  7. 【請求項7】 正極活物質及び/又は負極活物質内に電
    解液をリザ−ブする部分を設けた薄形電池において、集
    電体面に活物質を保持させた後、突起を有する機械的道
    具にて押圧し、該活物質に切れ目、凹部を設けることを
    特徴とする薄形電池の製造方法。
  8. 【請求項8】 正極活物質及び/又は負極活物質内に電
    解液をリザ−ブする部分を設けた薄形電池において、集
    電体面に活物質をスクリ−ン印刷する時にスクリ−ン版
    のメッシュに相当する凹部を設けることを特徴とする薄
    形電池の製造方法。
  9. 【請求項9】 正極活物質及び/又は負極活物質内に電
    解液をリザ−ブする部分を設けた薄形電池において、集
    電体面に活物質を保持した後に活物質層に割れ目を形成
    したことを特徴とする薄形電池の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記割れ目を活物質の乾燥により形成
    することを特徴とする請求項9記載の薄形電池の製造方
    法。
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