JPH10241734A - 巻回式二次電池 - Google Patents

巻回式二次電池

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Publication number
JPH10241734A
JPH10241734A JP9038916A JP3891697A JPH10241734A JP H10241734 A JPH10241734 A JP H10241734A JP 9038916 A JP9038916 A JP 9038916A JP 3891697 A JP3891697 A JP 3891697A JP H10241734 A JPH10241734 A JP H10241734A
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JP
Japan
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positive electrode
negative electrode
active material
region
battery
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9038916A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamotsu Yamamoto
保 山本
Kensuke Yoshida
賢介 吉田
Isao Watanabe
勲 渡辺
Tsutomu Miyashita
勉 宮下
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP9038916A priority Critical patent/JPH10241734A/ja
Publication of JPH10241734A publication Critical patent/JPH10241734A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正極の活物質質領域と対向した負極表面は析
出したリチウムが堆積し体積膨張する。正極の活物質領
域は負極の体積膨張に起因する張力にて切断される。こ
の正極の活物質領域の切断による電池容量の減少を防止
して長期間安定に動作することを目的とする。 【構成】 正極と負極とがセパレートを介して巻回して
なる二次電池であって、前記正極は前記負極と対向しな
い側縁領域を巻回方向に沿って連続して有するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は巻回式二次電池に係り、
特にリチウム二次電池に好適な巻回式電極構造の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】リチウム二次電池は小型で充電容量が大
きいところから、特に携帯型電子装置の電源用としての
実用化が期待されている。このようなリチウム二次電池
の実現形態として長時間の使用が可能となるよう電極に
巻回構造を採用したものがしられている。
【0003】図6は巻回電池の巻回体10の構成図であ
る。この巻回体10は電池缶に装着され、そして電池缶
に電解液を注入し、プレス機等で電池缶を封口して巻回
式二次電池が形成される。前記巻回体10は大別して負
極と正極とセパレータとよりなる。すなわち、正極20
と負極30とがセパレータ40を介して渦巻状に巻回さ
れ、巻き止めテープ50で固定される。正極に設けられ
た正極リード21、負極に設けられた負極リード31が
電池缶の正極端子、負極端子に接続される。
【0004】なお、図6においては、簡略化のため正極
と負極とセパレータとを1体物として図面上区別せずに
示している。図7は従来技術に係る正極の構造図であ
る。この正極20は集電領域22と活物質領域23とか
ら構成されている。活物質領域23はペースト状の活物
質を正極のベースとなるアルミ箔の両面に塗布した領域
であり、巻回方向の前端に設けられた集電領域22を除
く領域である。
【0005】活物質としてはLixMnOy 、LiNixCo(1-x)O2
等のリチウム複合酸化物等が用いられる。また集電領
域22は活物質を塗布されていないアルミ箔が露出した
領域で、巻回方向の前端の領域である。この集電領域2
2に正極リード21が設けられている。
【0006】図8は正極と負極とセパレータとの関係を
示す配置図である。紙面垂直方向に下面から負極30、
セパレータ40、正極20の順に配置されている。前記
負極は金属リチウム又は、金属リチウム合金のリチウム
箔である。前記正極は図7で説明したものである。これ
らをセパレータ40を介して、正極リード21を上向き
に、負極リード31を下向きに配置する。
【0007】詳述すると、正極20の幅W12は約36
mmであり、負極30の幅W13は約38mmである。そし
て正極20の下端部は負極30の下端部との距離W11
約1mmの距離を有して配置している。正極20の集電領
域22の長さL12は約25mmであり、活物質領域23
の長さL11は約260mmである。負極30の長さL1
4は約300mmである。そして活物質領域23の左端部
は負極30の左端部とL13の距離約30mmを有して配
置している。
【0008】そしてセパレータ40の幅、長さは正極2
0及び負極30の幅、長さはよりも大きい。つまり、正
極20の活物質領域の全面がセパレータ40を介して負
極30と対向している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この巻回式二次電池は
充電放電を繰り返すと、特に充電時に正極の活物質中の
リチウムが負極にデンドライト状に析出し表面上に堆積
する。そして負極は正極の活物質領域と対向する部分が
体積膨張する。正極のリード21が電池缶の端子に接続
固定された状態で、負極が体積膨張すると、正極リード
の付近の活物質領域が引っ張られる。その結果、正極の
活物質領域は切断される。
【0010】例えば、図7に示すように切断箇所Cで巻
回方向Tに対し垂直方向に切断される。この結果、集電
領域から切り離された活物質領域のエネルギーを集電す
ることがでず、使用途上で電池の容量が大幅に減少す
る。本発明の目的は、活物質領域の切断による電池容量
の減少を防止して長期間安定に動作することができる新
しい巻回式二次電池を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、正極と負極とがセパレータを介して巻回されてなる
二次電池であって、前記正極は前記負極と対向しない側
縁領域を巻回方向に沿って連続して有していることを特
徴とする巻回式二次電池を提供する。請求項2の発明
は、前記負極と対向しない側縁領域はその表面に活物質
層を有しないことを特徴とする請求項1記載の巻回式二
次電池を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。以下にリチウム二次電池を例示して説明す
る。 <第1の実施例>図1は第1の実施例に係る正極の構造
図である。
【0013】正極20は活物質領域23と集電領域22
とから構成されている。活物質領域23はアルミ箔面上
にペースト状の活物質を塗布された領域であり、巻回方
向Tに沿って連続した集電領域22を除く領域に設けら
れている。活物質はLiCoO2とグラファイトとアセチレン
ブラックとポリフッカビニリデンを91:3:3:3の
割合に混合し、そしてN−メチルピロリドンで溶解した
ペースト状のものである。この活物質を厚さ約20μm
のアルミ箔の両面に各150μmの膜圧にて塗布してい
る。
【0014】集電領域22は活物質を塗布されていない
領域でアルミ箔が露出した領域であり、巻回方向Tに沿
って連続した活物質領域23を除く領域に設けられてい
る。この集電領域22に正極リード21が一体的に設け
られている。図2は第1の実施例に係る正極と負極とセ
パレータとの関係を示す配置図である。
【0015】紙面垂直方向に下面から負極30、セパレ
ータ40、正極20の順に配置されている。つまり負極
30と正極20が直接対向することがないように、両者
はセパレータ40を介して対向している。負極30は厚
さ100μmの金属リチウム箔LIを使用する。また
は、銅板に金属リチウム箔LIを圧着固定したものでも
よい。そして負極30に設けられた負極リード31を下
向きに、正極20に設けられた正極リード21を上向き
に配置する。
【0016】詳述すると、正極20に設けられた活物質
領域23の幅W2は約36mmであり、集電領域22の幅
W3は約4mmである。負極30の幅W4は約38mmであ
る。そして正極20の下端部は負極30の下端部との距
離W1約1mmを有して配置している。正極20の集電領
域22の長さL1は約260mmである。負極30の長さ
L3は約300mmである。そして活物質領域23の左端
部は負極30の左端部とL2の距離約30mmを有して配
置している。
【0017】そしてセパレータ40の幅、長さは正極2
0及び負極30の幅、長さよりも大きい。前記両電極を
セパレータ40を介して巻回すると、従来と同様の筒型
の電極体ができる。これを電池缶に封入し両電極リード
を電池缶の両端子と接続する。その後、電解液を注入
し、プレス機等で電池缶を封口することで巻回式二次電
池ができる。電解液はLiPF6 (6フッ化リン酸リチウ
ム)を1mol/リットル濃度で溶解した容積比1:1のE
C(エチレンカーボネート)とDEC(ジエチルカーボ
ネート)の混合液である。
【0018】上記した第1の実施例の電池は正極20の
巻回方向Tに沿って集電領域22が連続して延伸してい
る。この集電領域22は正極20の活物質領域23と対
向する負極が体積膨張しないために切断されない。この
正極20の活物質領域23がどの位置で切断されても、
全ての活物質領域23は集電領域22と接続されてお
り、電池のエネルギーを集電することができ、電池の容
量が減少することはない。
【0019】図3は第1の実施例の電池と、従来の構造
をもった電池との充電放電サイクル特性図である。前記
各電池の差異は正極20の構造で、特に正極の活物質領
域23が巻回方向Tに沿った領域であるか、巻回方向T
の先端であるかの差異だけである。それ以外の正極の活
物質領域の面積、負極の面積、セパレータの面積、電解
液等は全て同じ条件である。
【0020】上記2種類の電池の充放電試験条件につい
ては、 充電:4.2 Vカットオフ、充電電流密度1mA/ 平方cm 放電:3.0 Vカットオフ、充電電流密度1mA/ 平方cm 休止:充放電とも1分間 にて行った。
【0021】充電放電サイクル特性を示すグラフ(図
3)で縦軸は初期容量を1とした時の相対容量、横軸は
サイクル数である。従来の構造の電池は10サイクル以
内で相対容量が約20%に減少し、15サイクル以上の
充放電は不可能となっている。一方、本発明の電池は5
0サイクルまで充放電を行っても相対容量はほとんど減
少することがなかった。 <第2の実施例>図4は第2の実施例に係る正極と負極
とセパレータとの関係を示す配置図である。
【0022】第2の実施例に使用される正極20は、第
1の実施例に係る正極20の集電領域22を活物質領域
23にしたものである。つまり、正極20の正極リード
21を除く全面を活物質領域23にしたものである。そ
して上記第1の実施例と同じく、紙面垂直方向に下面か
ら負極30、セパレータ40、正極20の順に配置して
いる。そして負極30に設けられた負極リード31を下
向きに、正極20に設けられた正極リード21を上向き
に配置している。
【0023】詳述すると、活物質領域23の幅W6は約
40mmである。負極30の幅W7は約38mmである。そ
して正極20の下端部は負極30の下端部との距離W5
を約1mmの距離を有して配置している。つまり、活物質
領域23と負極30とが対向しない幅W8を約3mm有し
ている。長さについては上記実施例と同じく、正極20
の集電領域22の長さL1は約260mmである。負極3
0の長さL3は約300mmである。そして活物質領域2
3の左端部は負極30の左端部とL2の距離約30mmを
有して配置している。
【0024】この結果、活物質領域23と負極30とが
対向しない幅W8が巻回方向に沿って連続して延伸して
いる。この幅W8中の負極は対向する活物質領域23が
存在しないために体積膨張しない。従って、巻回方向に
沿って設けられた幅W8の領域は切断されない。次に、
第1の実施例に係る正極の製造方法を説明する。
【0025】図5は第1の実施例に係る正極の製造を説
明する平面図である。アルミ箔の面上に巻回方向に沿っ
て活物質を連続的に塗布する。詳細には、アルミ箔の幅
約45mmの面上にペースト状の活物質を下縁から幅36
mmの範囲に巻回方向左右両端まで連続塗布して活物質領
域23を設ける。そして乾燥後、活物質を塗布されてい
ない領域の内、正極リード21と集電領域22とを除く
部分、つまり切除部分Sを切除する。するとアルミ箔上
に複数の正極20ができる。次に、分離箇所Bで各正極
20を分離する。そして、正極20ができる。
【0026】従来技術に係る正極20を製造するには巻
回方向の先端に集電領域22が有る。このため、巻回方
向に沿って連続塗布するには集電領域22で一時的に塗
布処理を停止し、次の正極20に移ってから再度、塗布
処理を再開することになる。このために作業効率が悪
い。しかし第1の実施例に係る正極は巻回方向に沿って
左右両端まで連続塗布できる。このために作業効率が良
い。
【0027】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のような巻
回型電池は、正極の活物質領域が如何なる位置で巻回方
向Tに対し垂直方向に切断されてたとしても全ての活物
質領域は集電領域と接続されている。あるいは正極が負
極と対向しない活物質領域の一部を集電領域として使用
しているために電池のエネルギーを集電することがで
き、電池の容量が減少することはない。
【0028】従って、充放電のサイクル寿命の長い電池
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施例に係る正極を示す構造図、
【図2】 第1の実施例に係る正極と負極とセパレータ
との関係を示す配置図、
【図3】 第1の実施例の電池と従来の技術の電池の充
電放電サイクル特性図、
【図4】 第2の実施例に係る正極と負極とセパレータ
との関係を示す配置図、
【図5】 第1の実施例に係る正極の製造を説明する平
面図、
【図6】 巻回電池の巻回体の構成図、
【図7】 従来技術に係る正極の構造図、
【図8】 従来技術に係る正極と負極とセパレータとの
関係を示す配置図である。
【符号の説明】
10 巻回体 20 正極 21 正極リード 22 集電領域 23 活物質領域 30 負極 31 負極リード 40 セパレータ 50 巻き止めテープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勲 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 宮下 勉 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極と負極とがセパレータを介して巻回
    されてなる二次電池であって、 前記正極は前記負極と対向しない側縁領域を巻回方向に
    沿って連続して有していることを特徴とする巻回式二次
    電池。
  2. 【請求項2】 前記負極と対向しない側縁領域はその表
    面に活物質層を有しないことを特徴とする請求項1記載
    の巻回式二次電池。
JP9038916A 1997-02-24 1997-02-24 巻回式二次電池 Withdrawn JPH10241734A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312517A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 電池用電極の製造法
JPH11329408A (ja) * 1998-05-13 1999-11-30 Fuji Film Celltec Kk 非水二次電池用電極シートとこれらを用いた非水二次電池
JP2002075386A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Honda Motor Co Ltd 円筒型リチウム電池の電極巻取り装置及び円筒型リチウム電池の正極の矯正方法
JP2009123752A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Mitsubishi Electric Corp 電力貯蔵デバイスおよびその製造方法

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Effective date: 20040511