JPS62186467A - 円筒形リチウム電池 - Google Patents
円筒形リチウム電池Info
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- JPS62186467A JPS62186467A JP61027139A JP2713986A JPS62186467A JP S62186467 A JPS62186467 A JP S62186467A JP 61027139 A JP61027139 A JP 61027139A JP 2713986 A JP2713986 A JP 2713986A JP S62186467 A JPS62186467 A JP S62186467A
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- Japan
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- positive electrode
- weight
- electrode plate
- current collector
- lithium battery
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/669—Steels
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、エレクトロニクス関連の小形電子機器用電源
として使用される円筒形リチウム電池において、特に正
極の集電体材料に関するものである。
として使用される円筒形リチウム電池において、特に正
極の集電体材料に関するものである。
従来の技術
従来、この種の円筒形リチウム電池には、放電電流を極
力大きく取り出せる様にシート状の正極板とリチウム負
極板をセパレータを介して渦巻き状に巻き込んだ構成と
して正負極板の表面積を大きくしたものがある。極板の
表面積を出来るだけ大きくする為に薄形極板を用いてセ
パレータを介して渦巻き状に巻き込むが、正極の集電体
の材質としては、有機電解液と活物質であるＭｎＯ２合
剤が直接集電体に接する為に耐電解液性、耐酸化性が必
要である。更に薄形極板を渦巻き状電極に構成する為に
正極集電体の厚みが薄く、かつ多孔性でなければならな
い。
力大きく取り出せる様にシート状の正極板とリチウム負
極板をセパレータを介して渦巻き状に巻き込んだ構成と
して正負極板の表面積を大きくしたものがある。極板の
表面積を出来るだけ大きくする為に薄形極板を用いてセ
パレータを介して渦巻き状に巻き込むが、正極の集電体
の材質としては、有機電解液と活物質であるＭｎＯ２合
剤が直接集電体に接する為に耐電解液性、耐酸化性が必
要である。更に薄形極板を渦巻き状電極に構成する為に
正極集電体の厚みが薄く、かつ多孔性でなければならな
い。
一般に、金属の薄板をラス加工すると、加工歪みが生じ
て耐食性が劣化する。特に集電体にす＋ド板を溶接した
場合は、その溶接部や周辺部が腐食され易くなる。この
為、高温中で長期間電池を保存すると開路電圧が低下す
る。
て耐食性が劣化する。特に集電体にす＋ド板を溶接した
場合は、その溶接部や周辺部が腐食され易くなる。この
為、高温中で長期間電池を保存すると開路電圧が低下す
る。
この現象は集電体が溶解し、その金属がイオンとなって
電解液中に溶は込み負極Ｌｉとのイオン化傾向の差によ
り負極上に析出してＬｌを溶解させて電池容量が低下す
る為に起こるものであると推察される。
電解液中に溶は込み負極Ｌｉとのイオン化傾向の差によ
り負極上に析出してＬｌを溶解させて電池容量が低下す
る為に起こるものであると推察される。
発明が解決しようとする問題点
この様な従来の構成では染心体金５寓が有機電解液中に
溶出し負極表面へ析出し電気化学的に局部放電して電圧
を低下させると言う問題点があった。
溶出し負極表面へ析出し電気化学的に局部放電して電圧
を低下させると言う問題点があった。
本発明は、この様な問題点を解決するもので、正極集電
体を改良することを目的とする。
体を改良することを目的とする。
問題点を解決するための手段
この様な問題点を解決する為に本発明は、シート状の薄
形正極板の集電体に、ＯｒとＭｏとＴｉとＮｂを含み、
かつ炭素量を０．００７重量％以下に規制したフェライ
ト系のステンレス鋼薄板の多孔体を使用したものである
。ここでのＯｒの含有量は１８〜２ｏ重量％、Ｍｏのそ
れは１．８〜２．５重量％、ＴｉとＷｂの総和量をＱ、
４８８重量％すると好適であった。
形正極板の集電体に、ＯｒとＭｏとＴｉとＮｂを含み、
かつ炭素量を０．００７重量％以下に規制したフェライ
ト系のステンレス鋼薄板の多孔体を使用したものである
。ここでのＯｒの含有量は１８〜２ｏ重量％、Ｍｏのそ
れは１．８〜２．５重量％、ＴｉとＷｂの総和量をＱ、
４８８重量％すると好適であった。
作用
ここで添加元素の作用について推察すれば、Ｃｒは本来
表面に不動態層を生成して耐食性を発揮し、ＭｏはＣｒ
より約３倍の；耐食効果があり、Ｔｉ。
表面に不動態層を生成して耐食性を発揮し、ＭｏはＣｒ
より約３倍の；耐食効果があり、Ｔｉ。
ＮｂはＣ及びＮとの親和性（結合力）の強い性質を示し
て金属結晶内部にＴｉｅ、ＮｂＮを生成させる。
て金属結晶内部にＴｉｅ、ＮｂＮを生成させる。
ステンレス鋼の結晶粒界にＣやＮが析出すると、Ｃｒと
反応してＯｒが消費されて耐食性が落ちるものと推察さ
れる。このｃｒの消費を防正するには、結晶の粒界にＣ
やＮを析出させない様に結晶内部に安定した形で固定化
しておく必要がある。
反応してＯｒが消費されて耐食性が落ちるものと推察さ
れる。このｃｒの消費を防正するには、結晶の粒界にＣ
やＮを析出させない様に結晶内部に安定した形で固定化
しておく必要がある。
フェライト系のステンレス鋼では、炭素の含有量は可能
な限り少ない方が良いが、鋼材の製造工程で炭素を減少
させる脱炭処理には限界がある。
な限り少ない方が良いが、鋼材の製造工程で炭素を減少
させる脱炭処理には限界がある。
ＭｏはＣｒの約３倍の耐食効果を示すものと考えられて
いるが、その添加量が多くなると加工性が悪くなると共
にコスト高になる問題がある為に、Ｍｏの添加量にも適
切な範囲がある。
いるが、その添加量が多くなると加工性が悪くなると共
にコスト高になる問題がある為に、Ｍｏの添加量にも適
切な範囲がある。
本発明は、以上の推察のもとに実験的な検討を行ない、
有機電解液を用いる、円筒形リチウム電池の特にシート
状Ｍｎ Ｏ２正極の集電体の耐食性を著しく改善し、高
温保存特性を向上させたものである。
有機電解液を用いる、円筒形リチウム電池の特にシート
状Ｍｎ Ｏ２正極の集電体の耐食性を著しく改善し、高
温保存特性を向上させたものである。
以下、本発明を実施例で詳述する。
実施例
図は本発明の実施例としての円筒形Ｍ ｎ ０２ ／
Ｌ ｘ。
Ｌ ｘ。
電池の半断面図を示す。
図中１は鉄にＮｉメッキした電池容器、２はＬｉ負極板
、３は正極板で、熱処理したＭｎＯ２粉末に導導電剤と
して黒鉛粉末を１０重ｆｉ％添加し結着剤にポリ四弗化
エチレン粉末を５重量％加え、さらに水を添加して混練
した。この合剤を圧延ローラーでシート化した後、図示
してないが、本発明による０、１ ｆｌ厚の１８〜２０
重量％ Ｃｒ −１，８〜２．６重量％Ｍｏ−０．４８
重量’％ （Ｔｉ十Ｎｂ ）、 Ｃが０．００７重量％
のラス加工した多孔性の集電体に圧入する。このように
して、出来だ／−ト状の正極板を１１０°Ｃで乾燥後、
所定の寸法に切断した後、正極リード板４を正極板３に
溶接する。この正極リード板を溶接した部分（図示せず
）に絶縁テープを表裏共に張り付けて補強する。ついで
正極板の長さ方向の一端を巻き芯にして、微孔性ポリプ
ロピレンフィルムよりなるセパレータ６を介してＬｉ負
極板２と対向させて渦巻き状の極板群を構成する。群構
成後Ｌｉ負極板のリード板を穴あき底部絶縁板を介して
電池容器１の内底部に接する様に押入し、スポット溶接
する。
、３は正極板で、熱処理したＭｎＯ２粉末に導導電剤と
して黒鉛粉末を１０重ｆｉ％添加し結着剤にポリ四弗化
エチレン粉末を５重量％加え、さらに水を添加して混練
した。この合剤を圧延ローラーでシート化した後、図示
してないが、本発明による０、１ ｆｌ厚の１８〜２０
重量％ Ｃｒ −１，８〜２．６重量％Ｍｏ−０．４８
重量’％ （Ｔｉ十Ｎｂ ）、 Ｃが０．００７重量％
のラス加工した多孔性の集電体に圧入する。このように
して、出来だ／−ト状の正極板を１１０°Ｃで乾燥後、
所定の寸法に切断した後、正極リード板４を正極板３に
溶接する。この正極リード板を溶接した部分（図示せず
）に絶縁テープを表裏共に張り付けて補強する。ついで
正極板の長さ方向の一端を巻き芯にして、微孔性ポリプ
ロピレンフィルムよりなるセパレータ６を介してＬｉ負
極板２と対向させて渦巻き状の極板群を構成する。群構
成後Ｌｉ負極板のリード板を穴あき底部絶縁板を介して
電池容器１の内底部に接する様に押入し、スポット溶接
する。
以上の様にして極板群を電池容器に収納した後、炭ｆｌ
＆プロピレン（Ｐ−Ｃ）と１．２−ジメトキシエタン（
ＤＭＥ ）の混合溶喋に１モル／ｌとなる様にＬｉＧｅ
Ｏ４を溶解した電解液を所定量注液する。
＆プロピレン（Ｐ−Ｃ）と１．２−ジメトキシエタン（
ＤＭＥ ）の混合溶喋に１モル／ｌとなる様にＬｉＧｅ
Ｏ４を溶解した電解液を所定量注液する。
上部絶縁板７を配置した後、正極リード板４を封口ガス
ケット８にカシメられた人ｅリベット９に溶接する。１
０は正極端子である。
ケット８にカシメられた人ｅリベット９に溶接する。１
０は正極端子である。
本発明による効果を％Ａサイズの円筒形リチウム電池で
各種の合金成分が異なる正極集電体について比較した。
各種の合金成分が異なる正極集電体について比較した。
試作した電池の正極集電体の組成と８０’Ｃで保存した
時の電池の開路′電圧の変化と耐食性、加工性、コスト
の総合評価を表１に示した。
時の電池の開路′電圧の変化と耐食性、加工性、コスト
の総合評価を表１に示した。
表１の実験結果から、４５．１１のオーステナイト系（
Ｎｉを含む）ステ／レス鋼は有機電解液中での耐食性が
極めて悪い事が明らか（（なった。これは、８０′Ｃ保
存中の開路、Ｅ圧の低下が早く、こつ電圧の低下した電
池を分解して内容を剪折した結果、正画の集電体のリー
ド板・容接部とその周辺（て腐食が著しく、対向してい
るＬ１負極板の表面が変色している事が解読された。こ
の現束は、集電体が腐食し、溶解して金属イオンとなり
、セパレータの微孔を透過してＬ１負極板の表面に引き
寄せられて析出し、負極表面で電気化学的に局部放電し
た為に起きたものと考えられる。電子顕微鏡観察から、
特にリード板溶接部は粒界腐食が起っているものと推察
される。表１のＮｏ、１は、本発明の組成であり、耐食
性、加工性が特に没ｎていることがわかる。
Ｎｉを含む）ステ／レス鋼は有機電解液中での耐食性が
極めて悪い事が明らか（（なった。これは、８０′Ｃ保
存中の開路、Ｅ圧の低下が早く、こつ電圧の低下した電
池を分解して内容を剪折した結果、正画の集電体のリー
ド板・容接部とその周辺（て腐食が著しく、対向してい
るＬ１負極板の表面が変色している事が解読された。こ
の現束は、集電体が腐食し、溶解して金属イオンとなり
、セパレータの微孔を透過してＬ１負極板の表面に引き
寄せられて析出し、負極表面で電気化学的に局部放電し
た為に起きたものと考えられる。電子顕微鏡観察から、
特にリード板溶接部は粒界腐食が起っているものと推察
される。表１のＮｏ、１は、本発明の組成であり、耐食
性、加工性が特に没ｎていることがわかる。
又、Ｎ１３の場合、炭素量を０．００７重騎係に規制し
ても、ＴｉとＮｂが無添加の場合は耐食性は悪い。これ
は、結晶粒界へ析出するＣ、Ｎを抑えられない為である
と考えられる。Ｎａ、３は、Ｔｉ。
ても、ＴｉとＮｂが無添加の場合は耐食性は悪い。これ
は、結晶粒界へ析出するＣ、Ｎを抑えられない為である
と考えられる。Ｎａ、３は、Ｔｉ。
Ｎｂを添加しているが、耐食性が本発明程向上しないの
は、Ｃ量が０．０３重量係と多い為と考えられる。Ｏｒ
より３倍の耐食性が良いと言われているＭＯを本発明よ
り２倍量添加したＮＯ，４では、耐食性は本発明と同等
であるが加工性が悪くなり、コストが高くなる欠点があ
る。
は、Ｃ量が０．０３重量係と多い為と考えられる。Ｏｒ
より３倍の耐食性が良いと言われているＭＯを本発明よ
り２倍量添加したＮＯ，４では、耐食性は本発明と同等
であるが加工性が悪くなり、コストが高くなる欠点があ
る。
又、Ｔｉのみを単独添加したＮｏ、６や、Ｎｂのみを単
独添加のＮｎ、７では、Ｃ量を０．００７％に抑えても
耐食性は、Ｔｉ−１−Ｎｂの両者を同時添加した場合に
比較して効果が少ないことがわかった。又、Ｎａ、６の
様にＯｒの添加量を２１〜２６重量係に増やしても、Ｃ
量が多い場合には耐食性は向上せず、加工性が悪くなり
、コストが高くなる。Ｎｏ、１０の場合、低炭素量であ
りＴｉ十Ｎｂが本発明より２倍計添加した場合では、耐
食性は本発明のＮｎ、１と同等であるが、加工性が若干
悪くなり、コストが高くなる。Ｔｉ−１−Ｎｂの添加量
は必要以上多く添加しても耐食性が向上するものではな
い事がｆ４１゜た。
独添加のＮｎ、７では、Ｃ量を０．００７％に抑えても
耐食性は、Ｔｉ−１−Ｎｂの両者を同時添加した場合に
比較して効果が少ないことがわかった。又、Ｎａ、６の
様にＯｒの添加量を２１〜２６重量係に増やしても、Ｃ
量が多い場合には耐食性は向上せず、加工性が悪くなり
、コストが高くなる。Ｎｏ、１０の場合、低炭素量であ
りＴｉ十Ｎｂが本発明より２倍計添加した場合では、耐
食性は本発明のＮｎ、１と同等であるが、加工性が若干
悪くなり、コストが高くなる。Ｔｉ−１−Ｎｂの添加量
は必要以上多く添加しても耐食性が向上するものではな
い事がｆ４１゜た。
鋼材中のＣ量がＱ、００７重量係に抑えられる事は粒界
腐食を抑制する効果が出る事から、更に低炭素にするの
が望ましいが、その為には脱炭処理工程を繰り返えす必
要がある。この工程は時間がかかり、コストアップにな
る問題からその代りにＣ，Ｎとの親和力の強い特性を利
用してＴｉ 。
腐食を抑制する効果が出る事から、更に低炭素にするの
が望ましいが、その為には脱炭処理工程を繰り返えす必
要がある。この工程は時間がかかり、コストアップにな
る問題からその代りにＣ，Ｎとの親和力の強い特性を利
用してＴｉ 。
Ｎｂを若干計添加し、金属結晶内部にＮ、Ｎｆ：Ｔｉ−
Ｃ，Ｎｂ−Ｎの型で固定し、安定化させて結晶粒界にＣ
，Ｎを析出させない様にしたものである。
Ｃ，Ｎｂ−Ｎの型で固定し、安定化させて結晶粒界にＣ
，Ｎを析出させない様にしたものである。
Ｔｉ 十Ｎｂの総和添加量は鋼材中のＣ，Ｎ含有量（両
者合わせて０．０３重量係）よりも多い計の０．４８重
；肴係でよい。
者合わせて０．０３重量係）よりも多い計の０．４８重
；肴係でよい。
これ以上多く添加すると′４４財がもろくなり、薄板加
工や、ラス加工性が悪くなる問題が起こる。
工や、ラス加工性が悪くなる問題が起こる。
発明の効果
以上の如く本発明によれば、ハイレート放電を指向した
渦巻き状険板群を有する円筒形リチウム電池の正極板の
集〒Ｅ体を改良して、特にリード板のスボ・７ト溶接部
の粒界腐食を防市し、高１品保存での安定性に優れた円
筒形リチウム電池を堤供するものである。
渦巻き状険板群を有する円筒形リチウム電池の正極板の
集〒Ｅ体を改良して、特にリード板のスボ・７ト溶接部
の粒界腐食を防市し、高１品保存での安定性に優れた円
筒形リチウム電池を堤供するものである。
図は本発明の実施例における集電体を有した正極板を用
いて構成しだ円筒形リチウム電池の断面図である。 １・・・・・・電池容器、２・・・・・Ｌ１負極板、３
・・・・・・正極板、４・・・・・・正極リード仮、６
・・・・・・セパレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名（−
覧だに各 ２−−−Ｌｉ＃極猥 ３− 正極板 ４〜−− ｑ ワード級 ｇ−−−Ｅ／＼゛し一グ ７−−− ｋ部絶昧飯 ８−−°主丁口η”又り′ット ９−−−アクμｓミウムリＮッＬ イｏ−−−正不みｉ堝ト
いて構成しだ円筒形リチウム電池の断面図である。 １・・・・・・電池容器、２・・・・・Ｌ１負極板、３
・・・・・・正極板、４・・・・・・正極リード仮、６
・・・・・・セパレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名（−
覧だに各 ２−−−Ｌｉ＃極猥 ３− 正極板 ４〜−− ｑ ワード級 ｇ−−−Ｅ／＼゛し一グ ７−−− ｋ部絶昧飯 ８−−°主丁口η”又り′ット ９−−−アクμｓミウムリＮッＬ イｏ−−−正不みｉ堝ト
Claims (2)
- （１）シート状の正極板と、Ｌｉ負極板をセパレータを
介して渦巻状に構成した電池であって、正極集電体に、
クロム、モリブデン、チタン、ニオブを含み、かつ炭素
含有量を０．００７重量％以下に規制したフェライト系
の多孔性ステンレス鋼薄板を用いた円筒形リチウム電池
。 - （２）正極集電体をなすステンレス鋼がクロムを１８〜
２０重量％、モリブデンを１．８〜２．５重量％、チタ
ンとニオブを総和量で０．４８重量％含み、残部が鉄か
らなる特許請求の範囲第１項に記載の円筒形リチウム電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027139A JPS62186467A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027139A JPS62186467A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186467A true JPS62186467A (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12212715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61027139A Pending JPS62186467A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 円筒形リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62186467A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002063906A (ja) * | 2000-08-16 | 2002-02-28 | Toshiba Battery Co Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| WO2012132452A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | パナソニック株式会社 | リチウム一次電池 |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP61027139A patent/JPS62186467A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002063906A (ja) * | 2000-08-16 | 2002-02-28 | Toshiba Battery Co Ltd | 扁平形非水電解質二次電池 |
| WO2012132452A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | パナソニック株式会社 | リチウム一次電池 |
| CN102959774A (zh) * | 2011-03-30 | 2013-03-06 | 松下电器产业株式会社 | 锂一次电池 |
| JP5583270B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2014-09-03 | パナソニック株式会社 | リチウム一次電池 |
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