JPH1064576A

JPH1064576A - 電池

Info

Publication number: JPH1064576A
Application number: JP8217446A
Authority: JP
Inventors: Takenori Ishizu; 竹規石津; Tatsuo Horiba; 達雄堀場
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】強度の低い電極群に対しても電極群の変形によ
る正負極間の短絡や活物質の脱落を低減できる電池を提
供する。【解決手段】電池容器１内に発電要素が収納され、絶縁
性の固定部材１０により前記発電要素が電池容器１内で
固定されている電池において、絶縁性の固定部材１０
が、発電要素と接する部分に弾力性を有し、耐電解液性
である緩衝材１１を有する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池容器内の発電
要素を固定する絶縁性の固定部材を有する電池に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に円筒型二次電池では、電極の固定
のため、及び電池缶開口部に容器蓋を設置してかしめを
するためという二つの目的から、電池容器側壁に段付け
加工が施されている。それに対し角形電池ではそのよう
な段付け加工は困難であり、電池缶開口部と容器蓋を密
着させるために溶接が用いられるのが一般的である。従
って特に角形電池では電極群を固定するために、特開昭
６２−２２９６６９号公報で提案されているように、電
池内に蓋と一体に設けられた固定部材をセパレータ上部
を押し曲げながら極板上部を押圧するように設置するこ
とが望ましい。このことにより正負極の各接続導体（端
子）が電極群の同一方向に設置されている鉛蓄電池や角
形のアルカリ蓄電池等の異なる極性の端子間における短
絡防止にもある程度効果があると考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の二次電池の主流
であったニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電
池などでは、正極は電極厚みが０．６〜０．７ｍｍとな
り、負極は、電極厚みが０．５ｍｍ程度である。同様に
従来の二次電池の主流であった鉛蓄電池では、電極厚み
が正極では１．４〜１．８ｍｍであり、負極では１．３
〜１．５ｍｍである。これら正負極およびセパレータよ
り構成した電極群は、上述した従来使用していたような
固定部材との当接あるいは電極群自体の重量による荷重
に対して電池特性に影響を及ぼすほどの変形は起きにく
い。これに対しリチウムイオン二次電池等の非水電解液
電池は、電解液のイオン伝導度が上記鉛蓄電池やアルカ
リ蓄電池にくらべ低いために電極を薄くすることで反応
面積を増加させて電極間距離を短くし、内部抵抗の低減
を図る構造となっている。そのため正極は０．０２ｍｍ
のアルミニウム箔に活物質合剤を充填し、電極厚みが
０．２ｍｍ程度である。負極は、０．０２〜０．０３ｍ
ｍの銅箔に活物質合剤を充填し、電極厚みが０．１５ｍ
ｍ〜０．２ｍｍ程度であり、アルカリ蓄電池、鉛蓄電池
の電極と比較して正負極とも非常に薄い電極から構成さ
れている。よってこれら正負極およびセパレータより構
成した電極群は、上記固定部材や絶縁部材との衝突ある
いは電極群自身の荷重によって変形しやすく、正負極間
の短絡や活物質合剤の脱落を生じやすいという問題点が
あった。本発明が解決しようとする課題は、リチウムイ
オン二次電池に代表されるような強度の低い電極群に対
しても電極群の変形による正負極間の短絡や活物質の脱
落を低減できる電池を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の、電池容器１内に発電要素が収納され、絶
縁性の固定部材１０により前記発電要素が電池容器１内
で固定されている電池は、絶縁性の固定部材１０が、発
電要素と接する部分に弾力性を有し、耐電解液性である
緩衝材１１を有することを特徴とする。上記構成は特に
電極を積層して構成される角形電池に対し有効である
が、円筒形電池にももちろん適用可能である。また上記
構成は強度の低い電極を用いるリチウムイオン電池等に
対して特に有効である。具体的な緩衝材１１の例として
は、発泡ポリウレタン、発泡ナイロン等の三次元網目構
造体や、ブチルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム等の
ゴム、ポリオレフィン製の袋に例えばアルゴン等の希ガ
ス、窒素、乾燥空気等の気体を注入密閉したもの、ポリ
オレフィン製の袋に三次元網目構造体を詰め込んだもの
がある。これらは弾力性を有している。これらの中か
ら、用いる電池によって耐電解液性のものを選択すれば
よい。なお、本明細書での上記発電要素は正極４、負極
２、セパレータ３からなる電極群、及び電解液、電極集
電端子を含む。

【０００５】緩衝材は、角形の電池容器１本体に電極群
を収納した後、緩衝材１１を電極群と接触するように充
填する。その後絶縁性の固定部材１０を緩衝材１１上に
設置する。上記のように電極群と絶縁性の固定部材１０
との間に緩衝材１１を備えることにより、電極群は絶縁
性の固定部材１０との直接的な当接を回避することがで
き、あるいは緩衝材１１設置方向に電極群自身の荷重が
加わったときの電極群への負荷を軽減することができる
ため、電極群の変形による正負極間の短絡や活物質の脱
落を引き起こすことなく、安定した電池容量の確保と、
二次電池の場合の安定した充放電サイクル寿命の確保を
可能にする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。図１に本発明の一例である角
形電池の部分断面図を示す。１は電池容器であり、その
内部に負極２とセパレータ３、正極４を収納している。
負極２は銅箔に炭素材料とバインダを保持させたもので
あり、ポリエチレン製の多孔質セパレータ３を介して、
アルミニウム箔にＬｉＣｏＯ₂、導電剤、バインダを保
持させた正極４と交互に積層し、これにより電極群が形
成されている。５は電池容器蓋であり、電池容器１の開
口部と周縁部で溶接されている。６は負極２の上部に設
けた負極集電端子であり、負極端子８に接続している。
７は正極４の上部に設けた正極集電端子であり、正極端
子９に接続している。負極端子８および正極端子９は電
池容器蓋５と絶縁されている。１０はポリエチレンやポ
リプロピレンを加工して作製した絶縁性の固定部材であ
る。１１は緩衝材であり、厚さ５ｍｍの発泡ポリウレタ
ン板を、負極と正極をセパレータを介して積層した電極
群の積層方向の厚さと同じ長さ寸法に、また正極集電端
子７と負極集電端子６の間に収まる幅寸法に切断したも
のである。絶縁性の固定部材１０は容器蓋５と緩衝材１
１とに接しており、緩衝材１１は絶縁性の固定部材１０
と電極群とに接している。

【０００７】図２に本発明の別の一例である角形電池の
部分断面図を示す。電池容器１、負極２、セパレータ
３、正極４、負極集電端子６、正極集電端子７、負極端
子８、正極端子９は、図１と同じ様に配置されている。
１１は緩衝材であり、絶縁性の固定部材１０は容器蓋５
と緩衝材１１とに接しており、緩衝材１１は絶縁性の固
定部材１０と電極群とに接している。図１、図２の電池
には電解液として、エチレンカーボネートとジメチルカ
ーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ₆（溶質）を用いてい
る。これを容器１内に収納している。

【０００８】

【実施例】上記発明の実施の形態で説明した図２の構造
の電池（実施例１）及び後述する実施例２〜４、比較例
１の電池を作製し、本発明の有効性を実証する。（実施例２の電池の作製）緩衝材を発泡ポリウレタン板
の代わりに、ブチルゴム板にする以外は実施例１と同じ
条件で電池を作製した。

【０００９】（実施例３の電池の作製）緩衝材を発泡ポ
リウレタン板の代わりに、乾燥空気を注入密閉したポリ
エチレン製袋にする以外は実施例１と同じ条件で電池を
作製した。

【００１０】（実施例４の電池の作製）緩衝材を発泡ポ
リウレタン板の代わりに、発泡ナイロンを詰め込んだポ
リエチレン製袋にする以外は実施例１と同じ条件で電池
を作製した。

【００１１】（比較例１の電池の作製）絶縁性の固定部
材と電極群との間に緩衝材を設置しないこと以外は実施
例１と同じ条件で電池を作製し、絶縁性の固定部材は電
池容器蓋と電極群間に配置した。ただしこの場合、緩衝
材の厚さ５ｍｍ分だけ絶縁性の固定部材の厚さを厚くし
た。

【００１２】（実験）上記実施例１〜４及び比較例１で
作製した電池を、振幅１ｃｍ、振動数１．６／秒で１分
間振動させ、電池の短絡確認試験をした。また、短絡確
認試験後その電池を解体して電極変形の有無を調べた。
その結果を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１より実施例１〜４は内部短絡を起こし
ておらず、電極変形もないのに対し、比較例１は内部短
絡を起こし、電極も変形していた。このことから絶縁性
の固定部材と電極群との間に緩衝材を設置することによ
り、リチウムイオン二次電池に代表されるような強度の
低い電極群に対しても電極群の変形による正負極間の短
絡や活物質の脱落を低減あるいは抑制できることがわか
る。活物質の脱落を低減あるいは抑制できるということ
は安定した電池容量、二次電池の場合安定した充放電サ
イクル寿命が得られることでもある。リチウムイオン二
次電池の場合特に短絡すると爆発するおそれがあり、本
発明によって短絡を抑制でき、安全性が向上できた。

【００１５】本実施例では角形のリチウムイオン二次電
池を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、他
の電池形状、電池系にも適用可能である。実施例１では
緩衝材として発泡ポリウレタン板を用いたが、他の耐電
解液性で弾力性を有する三次元網目構造体を用いても良
い。また実施例２では緩衝材としてブチルゴム板を用い
たが、他の耐電解液性で弾力性を有するゴムも適用可能
である。リチウムイオン二次電池等の有機溶媒を電解液
に用いた電池の場合はシリコンゴム、アクリルゴム等が
ある。また実施例３では緩衝材として乾燥空気を注入密
閉したポリエチレン製袋を用いたが、他の気体を用いて
も良いし、他のポリオレフィン、例えばポリプロピレン
の袋を用いても良い。リチウムイオン二次電池の場合、
万が一袋から気体が漏れ出した場合を考え、リチウムと
反応しない不活性気体であるアルゴン、ネオン、クリプ
トン等の希ガスを用いることができる。また実施例４で
は緩衝材として発泡ナイロンを詰め込んだポリエチレン
製袋を用いたが、ナイロン以外のものでも、結果的に弾
力性を有する緩衝材であれば同様の効果が得られる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、強度の低い電極群に対しても
電極群の変形による正負極間の短絡や活物質の脱落を低
減できる電池を提供することができた。また、この効果
はリチウムイオン二次電池に代表される強度の低い電極
群を備えた電池に対して特に顕著である。このため、電
極群の変形による正負極間の短絡防止が可能となり安全
性が向上し、また活物質合剤の脱落を引き起こすことな
く、安定した電池容量の確保と二次電池の場合の安定し
た充放電サイクル寿命の確保を可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例である角形電池の一部破断図であ
る。

【図２】本発明の他の一例である角形電池の一部破断図
である。

【符号の説明】

１．電池容器２．負極３．セパレータ４．正極５．電池容器蓋６．負極集電端子７．正極集電端子８．負極端子９．正極端子１０．絶縁性の固定部材１１．緩衝材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池容器内に発電要素が収納され、絶縁性
の固定部材により前記発電要素が電池容器内で固定され
ている電池であって、前記絶縁性の固定部材が、発電要素と接する部分に弾力
性を有し、耐電解液性である緩衝材を有することを特徴
とする電池。
【請求項２】電池容器が角形である請求項１記載の電
池。
【請求項３】電池がリチウムイオン二次電池である請求
項１又は２記載の電池。
【請求項４】緩衝材が三次元網目構造体である請求項１
〜３のいずれかに記載の電池。
【請求項５】緩衝材がゴムからなる請求項１〜４のいず
れかに記載の電池。
【請求項６】緩衝材がポリオレフィン製の袋に気体を注
入密閉したものである請求項１〜３のいずれかに記載の
電池。
【請求項７】気体が希ガス又は窒素ガス又は乾燥空気で
ある請求項６記載の電池。
【請求項８】緩衝材がポリオレフィン製の袋に三次元網
目構造体を詰め込んだものである請求項１〜３のいずれ
かに記載の電池。