JPH1154135A - 有機電解液電池 - Google Patents

有機電解液電池

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JPH1154135A
JPH1154135A JP9205665A JP20566597A JPH1154135A JP H1154135 A JPH1154135 A JP H1154135A JP 9205665 A JP9205665 A JP 9205665A JP 20566597 A JP20566597 A JP 20566597A JP H1154135 A JPH1154135 A JP H1154135A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機電解液電池の放電容量の向上および放電
末期における電圧低下の防止を目的とする。 【解決手段】 リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属
またはアルカリ金属の合金を有する負極板と、正極活物
質を多孔金属板または金属網からなる正極導電性芯体２
ａ上に充填して構成した正極板２において、正極導電性
芯体２ａを正極板２の表面の片面に露出させるとともに
正極導電性芯体２ａの金属部分の最狭部幅２ｃが負極板
の厚さ以上とする構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、渦巻状電極を備え
た有機電解液電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より渦巻状電極を備えた有機電解液
電池には、ふっ化黒鉛リチウム電池，二酸化マンガンリ
チウム電池等があり、その優れた放電特性，保存性等に
より、カメラ，ストロボ等の瞬間的に大電流を必要とす
る用途や、メモリーバックアップ等の長期間放電される
用途等、多岐にわたり使用されている。近年それらの使
用機器の高性能化により、有機電解液電池に対しても放
電容量の一層の向上が従来にもまして要求されている。
【０００３】これらの電池では負極板にリチウム等のア
ルカリ金属またはその合金の箔を使用している。そして
負極活物質として導電性の金属を使用するので、電池缶
等に溶接するためのリード状集電体以外には放電反応に
関与しない導電性芯体を必要とせず、その分活物質の充
填量を向上させることができる。しかしながら部分的な
活物質量の不均一や極板にかかる圧力の不均衡等により
放電反応に速度差が生じた場合、負極板の一部分が極度
に消耗して集電体と負極活物質の電気的接続が保てなく
なる。その結果、放電末期において負極反応面積の減少
による放電電圧の急激な低下が発生する。特に低電流放
電の場合に放電電圧低下が顕著に現れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記する従来例における有機電解液電池の局部消耗を解消
して放電末期の電圧降下を抑制し、放電容量が優れた高
性能な有機電解液電池を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電池は、正極板および負極板を有し、そ
れらが電池缶内に収納され、負極板に接続された集電体
が電池缶または封口板に接続されエネルギーを電池缶外
に取り出す構成の電池において、正極導電性芯体の一部
を正極板表面の片面に露出させ、その部分の放電反応を
意図的に遅らせることにより放電末期まで負極板の電気
的接続を保持し、放電末期の電圧降下を抑制するもので
ある。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明が適用される電池は、電池
缶内に正極板および負極板を渦巻状に構成してなるもの
であり、正極板および負極板に集電体を接続し、電池缶
あるいは封口板に接続したものである。さらにその正極
板は多孔金属板または金属網を導電性芯体として用い、
その上に正極活物質を塗着または充填したものである。
【０００７】正極板および負極板を渦巻状に構成してな
る電池では、主として導電性芯体や集電体のバリによる
内部短絡防止のために絶縁テープを貼付しているが、絶
縁テープの端面に対向する負極活物質が、絶縁テープに
より隠された部分の正極活物質と反応するため、正極と
負極の電気容量に不均一が生じる。また絶縁テープや集
電体の貼付部分は他の部分に比較して厚く、極板を押さ
える圧力が相対的に高いため、この部分の反応速度が速
まる。有機電解液電池の多くはリチウムまたはリチウム
合金等の金属箔を負極として使用しているため、放電末
期においてこれら放電反応が速い部分の負極が消耗し、
負極板の電気的接続が保てなくなるため、反応面積の急
激な低下が起こり、同時に放電電圧も急激に低下する。
放電は事実上電圧低下の時点で終了するため、電気的接
続が保てなくなった部分の活物質は放電反応に寄与せ
ず、放電容量の低下を招く。
【０００８】本発明は、正極の導電性芯体に着目するこ
とにより、負極板の電気的接続を保ち、放電末期の急激
な電圧低下および放電容量の低下を防止するものであ
る。すなわち、正極の導電性芯体としてエキスパンドメ
タルやパンチングメタル等を使用し、その一部または全
部を正極板表面の片面のみに露出させることにより、露
出部分の放電反応を抑制する。この多孔金属板または金
属網を負極の対向する面に投影した形状中で最も狭い部
分を、この正極導電性芯体の金属部分の最狭部とし、こ
の最狭部の幅が負極板の厚さより大きい場合に放電反応
の抑制効果が現れる。そのため露出部分に対向する負極
は他の部分と比較して放電末期まで残存するため放電電
圧の急激な低下や放電容量の低下を抑制することができ
る。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例について、具体的な実
験結果に基づき説明する。
【００１０】（実施例１）試作電池として直径１７ｍ
ｍ、高さ３４ｍｍの円筒型電池を作製した。この電池の
構造を図１に示す。
【００１１】まず負極板１を以下に示す手順により作製
した。厚さ０．１６ｍｍのリチウム薄板を２３０ｍｍ×
２３ｍｍの寸法に切断し、それに厚さ０．１ｍｍのニッ
ケル製のリードを圧着し、負極集電体とした。さらに負
極集電体の上に厚さ０．０５ｍｍのポリプロピレン製粘
着テープ１ａを貼付した。この負極板の形状を図２に示
す。
【００１２】次に正極板２を以下に示す手順により作製
した。正極活物質として電解二酸化マンガンを用い、こ
れをカーボン，ポリテトラフルオロエチレン，イオン交
換水とともに練合した。二酸化マンガン，カーボン，ポ
リテトラフルオロエチレンの混合比は１００：６：４と
した。次に原反厚さ０．１ｍｍ，刻み幅１ｍｍ，最狭部
幅０．２ｍｍのステンレス製エキスパンドメタルの正極
導電性芯体上に、正極活物質を厚さ０．６ｍｍになるよ
うに１回充填し、厚さ０．４５ｍｍに圧延した。この正
極板の形状を図３に、表面の状態を図４に示す。この状
態で正極導電性芯体２ａが正極板表面の片面に露出して
いる。これを２３０ｍｍ×２６ｍｍの寸法に切断して正
極集電体３を抵抗溶接し、さらに正極集電体３上にガラ
スクロステープ３ａを絶縁材として貼付し、２５０℃に
おいて４時間乾燥した。
【００１３】これら正極板２と負極板１を、ポリプロピ
レン微多孔性フィルムのセパレータ４を介して渦巻状に
巻き、極板群とした。このとき負極集電体５の位置は極
板群の最外周に位置する。
【００１４】この極板群を電池缶内に収納し、負極集電
体５を外装缶６に、正極集電体３を封口板７に、それぞ
れ溶接したのち電池缶内に電解液を注入した。電解液は
溶媒としてプロピレンカーボネートとジメトキシエタン
の１：１混合液を用い、溶質としてトリフルオロメタン
スルホン酸リチウムの０．５モル／リットル溶液を用い
た。そしてガスケット８，上部絶縁封口板９，下部絶縁
封口板１０を介在してさらにこれをかしめにより封口し
て本発明の実施例１の電池とした。
【００１５】（実施例２）実施例２として実施例１と同
一寸法の円筒型電池を作製した。試作方法は正極板２の
正極導電性芯体２ａとして原反厚さ０．１ｍｍ，刻み幅
２ｂ（図４に示す）を０．５ｍｍのエキスパンドメタル
を用いる以外、実施例１と同一とし、完成電池を本発明
の実施例２の電池とした。
【００１６】（比較例１）比較例１として実施例１と同
一寸法の円筒型電池を作製した。試作方法は正極板２の
正極導電性芯体２ａとして線径０．１ｍｍすなわち最狭
部幅２ｃ（図４に示す）を０．１ｍｍのステンレス製網
を用いる以外、実施例１と同一とし、完成電池を比較例
１の電池とした。
【００１７】（比較例２）比較例２として実施例１と同
一寸法の円筒型電池を作製した。試作方法は正極板２の
充填方法を除いて実施例１と同一とした。正極充填工程
では、まず実施例１と同一のステンレス製エキスパンド
メタルの正極導電性芯体２ａを用い、厚さ０．３ｍｍと
なるように正極活物質の充填を行い、さらに裏面より厚
さ０．６ｍｍとなるように再度充填を行った。さらにそ
れを０．４５ｍｍの厚さとなるように圧延した。この状
態で正極導電性芯体２ａの極板表面には露出していな
い。この正極板の表面状態を図５に示す。これ以外は実
施例１と同様の方法で試作を行い、完成電池を比較例２
の電池とした。
【００１８】（比較例３）比較例３として実施例１と同
一寸法の円筒型電池を作製した。試作方法は正極板２の
正極導電性芯体２ａとして原反厚さ０．１ｍｍ，刻み幅
２ｂが０．５ｍｍのステンレス製エキスパンドメタルを
用いる以外、比較例１と同一とし、完成電池を比較例３
の電池とした。
【００１９】（比較例４）比較例４として実施例１と同
一寸法の円筒型電池を作製した。試作方法は正極板２の
正極導電性芯体２ａとして線径０．１ｍｍのステンレス
製網を用いる以外、実施例１と同一とし、完成電池を比
較例４の電池とした。
【００２０】そして、これらの試作電池の放電容量を比
較した。放電電流条件は０．９Ａ，３秒オン，２７秒オ
フの交番放電とし、放電温度は２０℃とした。この放電
条件下での放電結果を図６に示す。実施例１，２では放
電末期までなだらかに電圧が降下するのに対して、比較
例１，２，３，４では放電末期において放電電圧が急激
に降下している。そのためいずれの比較例に対しても本
発明の実施例の方が放電容量が大きい。比較例１の放電
結果より、正極導電性芯体２ａの最狭部幅２ｃが細い場
合、充分に本発明の効果が得られない。また、比較例
２，３，４の放電結果より、正極導電性芯体２ａの両面
が活物質で覆われている場合には全く効果がない。
【００２１】なお、本実施例では正極導電性芯体２ａ
を、正極板２の片面に、全面に露出させているが、特に
放電反応速度が速い絶縁テープの周辺部分等、一部分に
限定して露出させてもよい。また、立体構造を有する多
孔金属板または金属網を使用した場合には、充填圧延条
件により図７に示す通り正極導電性芯体２ａの最も突出
した部分のみが正極板２の表面上に露出し、露出部分は
不連続であるが、この場合にも同様の効果が認められ
る。
【００２２】
【発明の効果】負極にリチウムやナトリウム等のアルカ
リ金属単体またはその合金を使用する有機電解液電池に
おいて、本発明の正極構成、すなわち正極導電性芯体に
パンチングメタルのような多孔金属板またはエキスパン
ドメタルのような金属網を用い、その多孔金属板または
金属網に正極活物質を充填し、前記正極導電性芯体が正
極板表面の片面に一部または全部が露出するようにし、
しかも正極導電性芯体の金属部分、例えば金属網の場合
であればその線径、多孔金属板の場合であれば孔間の金
属部分の最狭部幅が負極板の厚さ以上とすることによ
り、放電末期の電圧降下を抑制し、放電容量を改善する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の断面図
【図２】実施例および比較例に示す負極板の正面図
【図３】実施例および比較例に示す正極板の正面図
【図４】（ａ）本発明の実施例１，実施例２に示す正極
板の部分拡大正面図 （ｂ）同断面図
【図５】（ａ）比較例２に示す正極板の正面図 （ｂ）同断面図
【図６】放電試験結果を示す図
【図７】（ａ）正極導電性芯体の突出部のみ正極板表面
に露出した状態の正極板の部分正面図 （ｂ）同断面図
【符号の説明】
１ 負極板 １ａ ポリプロピレン製粘着テープ ２ 正極板 ２ａ 正極導電性芯体 ２ｂ 刻み幅 ２ｃ 最狭部幅 ３ 正極集電体 ３ａ ガラスクロステープ ４ セパレータ ５ 負極集電体 ６ 外装缶 ７ 封口板 ８ ガスケット ９ 上部絶縁封口板 １０ 下部絶縁封口板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リチウム，ナトリウム等のアルカリ金属
    またはアルカリ金属の合金を有する負極板と、正極活物
    質を多孔金属板または金属網からなる正極導電性芯体上
    に充填して構成した正極板を備えた有機電解液電池であ
    って、前記正極導電性芯体が正極板表面の片面に、少な
    くとも一部分が露出するとともに前記正極導電性芯体の
    金属部分の最狭部幅が負極板の厚さ以上としたことを特
    徴とする有機電解液電池。
JP20566597A 1997-07-31 1997-07-31 有機電解液電池 Expired - Lifetime JP3632386B2 (ja)

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