JPH0812785B2 - 非水電解液２次電池 - Google Patents

非水電解液２次電池

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JPH0812785B2
JPH0812785B2 JP62300750A JP30075087A JPH0812785B2 JP H0812785 B2 JPH0812785 B2 JP H0812785B2 JP 62300750 A JP62300750 A JP 62300750A JP 30075087 A JP30075087 A JP 30075087A JP H0812785 B2 JPH0812785 B2 JP H0812785B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はメモリーバックアップなどの民生用電源とし
て、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ渦巻
状に巻回して構成した電極体を有する非水電解液２次電
池に関するものである。
従来の技術 リチウムは比重が0.534と固体の金属元素中最も軽
く、電位が極めて卑であり、単位重量当たりの電流容量
も金属の負極材料中最大であるという大きな利点を有す
る。このため、リチウムを負極材料に用いる１次電池は
その特徴を生かして、すでに電卓，カメラ，腕時計，メ
モリーバックアップなどの民生用電源として多用されて
いる。
近年、エレクトロニクス機器の小型高性能化，コード
レス化が進み、これに呼応して駆動電源である電池の小
型高性能化の傾向が一段と強くなってきた。そうした動
きの中で、現在最も活発に開発が進められているのはリ
チウム２次電池である。
リチウム２次電池では、放電時にはリチウムが負極か
ら電解液に溶解し、充電時には再び負極上に析出する。
リチウムが析出する際、デンドライトといわれる樹脂状
生成物となり、充放電サイクルを繰り返すに伴いセパレ
ータを貫通し正極と接触し、電池の内部短絡が発生する
現象、また析出したリチウムは電気化学的に活性である
ため電解液と反応し溶媒を分解させ、リチウムが徐々に
消費され、やがては負極寿命が尽きてしまう現象が見ら
れる。これらの問題点を解決する手段として鉛，カドミ
ウム，インジウムからなる低融点の可融合金が非水電解
液中で容易にリチウムを吸蔵・放出することが見い出さ
れている。
すなわち、これらの合金を負極材料として用いた場合
放電時には合金内部に吸蔵され金属間化合物として存在
するリチウムが電解液中に放出され、充電時には電解液
中のリチウムイオンが合金表面に析出すると速やかに合
金内部に拡散し、吸蔵される。合金表面にデンドライト
を生成せず、またその生成物が電解液と反応し溶媒を分
解させることもないため、良好な充放電サイクル特性を
示す。
発明が解決しようとする問題点 可融合金は充電時にはリチウムを吸蔵して膨張し、放
電時にはリチウムを放出し収縮する。したがって充放電
を繰り返すにつれ微粉化する現象が見られ、特に負極板
の上下端部では可融合金が芯材に十分に保持されにくい
ため顕著にこの現象が見られ、ついには可融合金が芯材
から脱落して内部短絡の発生および充放電サイクル数の
現象とバラツキの増大を生じるという問題点があった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、安全性
および充放電サイクル特性の向上を目的とするものであ
る。
問題点を解決するための手段 これらの問題点を解決するために本発明は、正極板と
負極板とをこれら両極板より幅の広い帯状セパレータを
前記両極板間に介在させ渦巻状に巻回して構成した電極
体を備え、負極板は芯材にリチウムを吸蔵・放出しうる
可融合金シートを充填するとともにこの可融合金シート
にこれより幅の狭いリチウム箔をその上下端部が可融合
金シートの上下端部と接しないように、好ましくはリチ
ウム箔の上端部と可融合金シートの上端部との間隔を0.
3mm以上離して貼付したものである。
作用 この構成により、可融合金が芯材に保持されにくい負
極板の上下端部において、可融合金が充放電を繰り返す
につれ微粉化し芯材から脱落することが原因と考えられ
る内部短絡の発生および充放電サイクル数の減少さらに
バラツキの増大という問題点を解消することとなる。
実 施 例 第１図は本発明の一実施例による円筒形リチウム電池
の断面図である。第１図において正極板１は本実施例で
は二酸化マンガンを主活物質とする正極合剤をチタニウ
ムあるいはステンレス製エキスパンデッドネットからな
る芯材に充填し、乾燥したものである。４は芯材と同材
質からなる正極リード板で芯材にスポット溶接してあ
る。図中２は負極板である。セパレータ３はポリプロピ
レン，ポリエチレンまたはポリプロピレンとポリエチレ
ンの混合体からなる不織布，微孔膜シートを正負極板1,
2よりも幅の広い帯状に裁断したものである。本実施例
ではポリプロピレン製の微孔膜シートを使用した。
次にこれらの正負極板1,2間にセパレータを介在して
全体を渦巻状に巻回して電極体を構成する。そして電極
体の少なくとも下部端面、すなわち正負極板1,2からは
み出したセパレータを加熱し、収縮，折曲させることに
よって電極体下部を被覆する。さらに本実施例は前記の
操作を電極体上部についても行った。これにより渦巻状
電極体の構成を完了する。次に、前記電極体に下部絶縁
リング７を装着してケース８に挿入し負極リード板５を
ケース８にスポット溶接する。上部絶縁リング６を装
着、さらにケース８上部に段部を形成させた後、電解液
（本実施例ではプロピレンカーボネートと1.2−ジメト
キシエタンの混合溶媒に溶質として過塩素酸リチウムを
溶解させたものを使用した。）を注入する。そして封口
板９を装着した後、ケース８開口端をカシメ封口するこ
とにより電池の組立を完了する。
第２図は本発明の一実施例による円筒形リチウム電池
の負極板の構成を示した図である。図中10はニッケルあ
るいはステンレス製エキスパンデッドネットからなる芯
材であり、５は芯材と同材質からなる負極リード板で芯
材にスポット溶接してある。これに充電時にはリチウム
を吸蔵し放電時にはリチウムを放出しうる可融合金シー
ト11（本実施例では、鉛−カドミウム−インジウムから
なる合金を用いた。）を充填し、さらにリチウム箔12を
上下端部が可融合金シート11の上下端部に接しないよう
に、さらに上端部が可融合金シート11の上端部と0.3mm
以上離れるように貼付する。
第３図は負極について可融合金シートの上端部と貼付
するリチウム箔の上端部との間隔と内部短絡発生率との
関係を、第４図は同様にして20℃で充電時の上限電圧3.
4V,放電時の下限電圧1.4Vとし、この範囲内で50mA定電
流充放電を行ったときのサイクル数の平均値ならびに最
大値，最小値のバラツキをまとめたものである。可融合
金シートの上端部とリチウム箔の上端部との間隔が0.3m
m未満の場合、充放電を繰り返した電池を分解すると負
極板の上端部は、可融合金が微粉化し膨張して芯材から
脱落していた。いずれもセパレータを圧迫し貫通して正
極板と接触し、内部短絡を発生させたのであろうと考え
られる。
これらの結果から明らかなように、負極板について可
融合金シートに、これより幅の狭いリチウム箔が上下端
部が可融合金シートの上下端部と接しないように、さら
にリチウム箔の上端部と可融合金シートの上端部との間
隔は0.3mm以上離して貼付した場合、内部短絡は発生せ
ず、充放電サイクル特性は向上する。
発明の効果 以上のように本発明によれば、正極板と負極板とをこ
れら両極板より幅の広い帯状セパレータを前記両極板間
に介在させ渦巻状に巻回して構成した電極体を備え、負
極板についてはリチウムを吸蔵・放出しうる可融合金シ
ートにこれより幅の狭いリチウム箔が上下端部が可融合
金シートの上下端部と接しないように、さらにリチウム
箔の上端部と可融合金シートの上端部との間隔は0.3mm
以上離して貼付すると設計することにより、主として負
極板の上下端部において可融合金が芯材から脱落するこ
とが原因と考えられる内部短絡の発生および充放電サイ
クル数の減少さらにバラツキの増大を阻止するという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による円筒形リチウム電池の
断面図、第２図は負極板の構成を示した図、第３図は負
極板について可融合金シートの上端部と貼付するリチウ
ム箔の上端部との間隔と内部短絡発生率との関係を示す
図、第４図は同様にして充放電サイクル数とバラツキと
の関係を示した図である。 １……正極板、２……負極板、３……セパレータ、４…
…正極リード板、５……負極リード板、６……上部絶縁
リング、７……下部絶縁リング、８……ケース、９……
封口板、10……芯材、11……可融合金シート、12……リ
チウム箔。
フロントページの続き (72)発明者 藤井 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山浦 純一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浜田 真治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−119877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−226879（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】正極板と負極板とを前記両極板より幅の広
    い帯状セパレータを前記両極板間に介在させ渦巻状に巻
    回して構成した電極体を備え、負極板は芯材にリチウム
    を吸蔵・放出しうる可融合金シートを充填するとともに
    この可融合金シートにこれより幅の狭いリチウム箔を上
    下端部が可融合金シートの上下端部に接しないように貼
    付したことを特徴とする非水電解液二次電池。
  2. 【請求項２】貼付したリチウム箔の上端部と可融合金シ
    ートの上端部との間隔が0.3mm以上である特許請求の範
    囲第１項記載の非水電解液２次電池。
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