JP2001160384A - 円筒形二次電池 - Google Patents

円筒形二次電池

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JP2001160384A
JP2001160384A JP34226099A JP34226099A JP2001160384A JP 2001160384 A JP2001160384 A JP 2001160384A JP 34226099 A JP34226099 A JP 34226099A JP 34226099 A JP34226099 A JP 34226099A JP 2001160384 A JP2001160384 A JP 2001160384A
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JP
Japan
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electrode
positive
secondary battery
cylindrical secondary
lugs
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JP34226099A
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Toshiaki Hayashi
俊明 林
Shigeo Nakanishi
茂夫 中西
Tamio Shimizu
太美夫 清水
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】集電性能を改良し、放電特性の優れた円筒形二
次電池を提供する。 【解決手段】正負極板をセパレータを介して巻回した渦
巻状極板群を備えた円筒形二次電池において、前記正負
極板は、複数の極板耳を有する極板基体と極板基体に保
持された活物質とを備えたものであり、前記極板耳は、
渦巻状極板群の同一端面側にあるとともに、少なくとも
正負何れかの極板の極板耳は2群以上に配設された円筒
形二次電池及び、同一極性の極板耳を接続するためのス
トラップと、前記ストラップが接続された極柱とを備え
た前記円筒形二次電池とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒形二次電池に関
する。
【0002】
【従来の技術】現在、実用に供されている主な二次電池
としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッ
ケル水素電池、酸化銀亜鉛電池、リチウムイオン電池等
がある。
【0003】鉛蓄電池は、正極活物質に二酸化鉛、負極
活物質に鉛、電解液に希硫酸を用いるもので、約2Vの
作動電圧を有している。この電池は、品質、信頼性、価
格の点でバランスを有し、自動車用、電気車用、無停電
電源装置用等として広く普及している。また、近年にな
って小型密閉化の技術が進歩し、各種コードレス機器用
としても有用性が増している。
【0004】ニッケルカドミウム蓄電池は、正極活物質
にオキシ水酸化ニッケル、負極活物質にカドミウム、電
解液に水酸化カリウム水溶液を用いるもので、約1.2
Vの作動電圧を有する。この電池は、内部抵抗が小さく
大電流放電が可能、長サイクル寿命、過充電・過放電に
強い、使用温度範囲が広い等の特徴を持つことから、コ
ンシューマ機器用途を中心として広く用いられている。
【0005】ニッケル水素電池は、正極活物質にオキシ
水酸化ニッケル、負極活物質に水素吸蔵合金、電解液に
水酸化カリウム水溶液を用いるもので、作動電圧は約
1.2Vである。高エネルギー密度であり、各種コンシ
ューマ機器を中心に実用化されている。
【0006】酸化銀亜鉛電池は、正極活物質に酸化銀、
負極活物質に亜鉛、電解液に水酸化カリウムを用いるも
のである。高出力、高エネルギー密度を有する反面、高
価ということから大型のものは宇宙用や深海用としての
用途が主であるが、小型のものは時計用や電卓用として
広く普及している。
【0007】リチウムイオン電池は、正極活物質にLi
CoO2、LiNiO2、LiMn24等のLi金属複合
酸化物、負極に炭素質材料、電解液に有機溶液を使用し
たもので、3V台の作動電圧を有している。高作動電
圧、高エネルギー密度、メモリー効果がない等の利点か
ら、コンシューマ用として急速に用途が拡大している。
【0008】上述のような実用二次電池は、用途に応じ
て角形、円筒形、ボタン形、シート形等の形で提供され
る。
【0009】円筒形二次電池は、周知の通り、薄型の正
極板と負極板とをセパレータを介して渦巻状に巻いた極
板群を有底円筒形電池容器に収納したものである。
【0010】円筒形二次電池の集電方法は各種あるが、
例えば、図1(特開昭62−243245号)や図2
(特開昭60−105166号)のように、渦巻状極板
群1の一方の端面2に極板基体の縁部を突出させ、その
縁部に円盤状や分岐板状の集電部材を接続する方式のも
のがある。また、前記のような集電部材を用いるものと
は別に、リードを正負極板基体に各1本づつ取り付け、
これを各々別の端面側2a、2bに導出するもの(図
3、実開昭56−135662号)もある。
【0011】上記の例は、何れも円筒形二次電池容器の
一端面(蓋部)に正極端子を配し、電池容器を負極端子
とする、もしくはこの逆としているが、用途によって
は、図4に示すように、円筒形二次電池の一端面に正負
両端子3a、3bを突出させるものもある。このような
場合は、図5のように渦巻状極板群1の一端面2に複数
の正負リードを設けたり(特開平10−172534
号)、図6のように半円状の集電部材を配したりしてい
る(特開平8−22828号)。尚、図6の4a、4b
は、所謂、正負極柱であり、電池の端子(図4の3a、
3b)となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の場合は
極板耳のない極板基体を用いているが、図7のように、
縁部に突出部(いわゆる極板耳6)を設けた極板基体5
を用い、渦巻状極板群1の同一端面2に各1群の正負極
板耳群を配し、同一極板耳群をストラップ(図示せず)
で接続する方法がある。尚、5a、5bはそれぞれ正極
基体、6a、6bはそれぞれ正極基体に設けられた極板
耳、負極基体に設けられた極板耳である。
【0013】ところが、極板耳群をストラップで接続す
る従来のものにおいては、正負の電極耳群はそれぞれ1
つであったため、必ずしも集電効率がよくなく、円筒形
二次電池にしばしば要求されるハイレート性能がよくな
いという問題や、渦巻中心から外側部分の極板耳は集電
する電極面積が広いため、抵抗が大きく、活物質の利用
率が悪いという問題もあった。本発明はこのような課題
を解決するために成されたものであり、その目的は、電
池性能に優れた円筒形二次電池を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
正負極板をセパレータを介して渦巻き状に巻回した渦巻
状極板群を備えた円筒形二次電池において、前記正負電
極は、複数の極板耳を有する極板基体と極板基体に保持
された活物質とを備えたものであり、前記極板耳は、渦
巻状極板群の同一端面側にあるとともに、少なくとも正
負何れかの極板の極板耳は2群以上に配設されたもので
あることを特徴とする円筒形二次電池である。
【0015】請求項2記載の発明は、前記円筒形二次電
池において、同一極性の極板耳を接続するためのストラ
ップと、前記ストラップが接続された極柱とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【0016】請求項3記載の発明は、前記円筒形二次電
池において、正負極板とも極板耳が2群であることを特
徴とするものである。
【0017】請求項4記載の発明は、前記円筒形二次電
池において、正極活物質が二酸化鉛、負極活物質が鉛、
極板基体が鉛もしくは鉛合金であることを特徴とするも
のである。
【0018】
【発明の実施の形態】極板耳6を備えた渦巻状極板群1
では、図8(A)のごとく、極板耳6がランダムに配置
されていたのでは集電部材やストラップとの接続性が悪
いことから、図8(B)の如く同列状に配置される(こ
れらの図では、一方の極板のみを示す)。本発明では、
この配列を持って1群と称し、2群に配置するとは、例
えば、図9の様に配することを意味している。
【0019】しかしながら、1群の配列は、必ずしも渦
巻中心から外側に一列に配置されている必要はなく、ス
トラップ配置の模式平面図である図11に示すような形
態に合せて、適宜配置することができる。
【0020】また、適宜、3群に配することもでき、そ
れに合せてストラップも複数形成することができる。
図11(A)〜(E)は正負の極板耳がそれそれ2群に
配された渦巻状極板群に相当するもので、各々のストラ
ップは2づつ形成されている。
【0021】また、図11の(F)は正負の極板耳がそ
れそれ3群に配された渦巻状極板群に相当するもので、
各々のストラップは3つづつ形成されている。尚、4a
は正極柱、4bは負極柱、7aは正極ストラップ、7b
は負極ストラップである。
【0022】本発明によれば、極板耳を有する渦巻式板
群において、複数の極耳群を設けることにより集電抵抗
を減少させ、もってハイレート特性を改善するともに、
渦巻式板群の外側に位置する電極活物質の利用率も改善
し、もって性能の優れた円筒形二次電池を提供すること
ができる。
【0023】
【実施例】以下に、公称容量5Ahの円筒形鉛蓄電池で
の実施例を示す。まず、厚さ0.6mmの鉛合金箔を用
いて、幅80mm×長さ500mmの極板基体を打ち抜
きにより作成した。尚、鉛合金の代わりに鉛を用いても
よい。極板基体の種類は、極板耳数が正負極とも3の従
来品、極板耳数が正負極とも6とし、配列形態が図11
(B)となるようにした実施例1、極板耳数が正負極と
も9とし、配置形態が図11(F)となるようにした実
施例2である。尚、極板耳間隔は、極板やセパレータの
厚さや長さから、通常の電池設計手法に従って適宜設定
される。
【0024】上記の各種極板基体を用い、電極を製作し
た。正極は、酸化度70%(金属鉛30%、一酸化鉛7
5%)の鉛粉と希硫酸とを混練し活物質ペーストを得た
後、これらを前記電極基体の両面に塗布した。正極の理
論容量は12Ahである。負極は、酸化度70%(金属
鉛30%、一酸化鉛75%)の鉛粉に若干の炭素粉末と
バリウム化合物とリグニンとを添加し希硫酸とを混練し
活物質ペーストを得た後、これらを極板基体の両面に塗
布した。負極の理論容量は16Ahである。これら正負
電極をガラスマットセパレータを介して渦巻状極板群を
得た。
【0025】次に、図11(B)に示す形状に彫り込ん
だ鋳型に溶融した鉛を注ぎ、これが固化する前に倒置し
た渦巻状極群の極板耳を約1.5mm浸して接続し、いわ
ゆるCOS法によりストラップをした。次に、予め鋳造
した極柱をバーナーを用いてストラップに溶接し、極柱
及びストラップを設けた渦巻状極板群を作成した。尚、
ストラップと極柱とを鋳型に一体に彫り込んで、COS
法により製作してもよい。
【0026】次に、これら渦巻状極板群を樹脂性の円筒
形容器に挿入し封口した後、注液口から所定比重の希硫
酸水溶液を減圧注液し、0.25CAの定電流で40時
間電槽化成を行ない、円筒形シール鉛蓄電池を得た。
【0027】これらの円筒形シール鉛蓄電池を、10C
Aで放電した。さらにサイクル寿命を評価するため、1
CA放電(1.7V終止電圧)、1CA定電流×2.4
5V定電圧充電(1.5時間)の充放電サイクル試験を
行なった。10CAの放電率で放電試験結果を図12
に、またサイクル寿命試験結果を図13に示す。尚、こ
れらの図において、イ、ロ、ハ、それぞれ従来例、実施
例1、実施例2の結果である。これらの結果より、本発明
品のほうが、従来品よりも、ハイレート性能、サイクル
性能ともに改善されていることが分かる。
【0028】なお、上記実施例は正負電極とも複数の極
板耳群を備えた例であるが、正負何れかのみ複数の極板
耳群を備えた構成にした場合においても、当該極板の抵
抗が改善された分、電池性能が改善されることが確認さ
れた。また、上記実施例は円筒形鉛畜電池に関するもの
であるが、同様の効果は、円筒形リチウムイオン二次電
池にや円筒形アルカリ二次電池等においても認められ
た。
【0029】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、電極耳を
有する渦巻式板群において、複数の極板耳群を設けるこ
とにより集電抵抗を減少させ、もってハイレート特性を
改善するともに、渦巻式板群の外側に位置する電極活物
質の利用率も改善し、もって性能の優れた円筒形二次電
池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図で
ある。
【図2】渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図で
ある。
【図3】渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図で
ある。
【図4】渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図で
ある。
【図5】渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図で
ある。
【図6】渦渦巻状極板群の従来の集電方法を示す模式図
である。
【図7】渦巻状極板群を示す模式図である。
【図8】渦巻状極板群を示す模式図である。
【図9】本発明の1実施例にかかる渦巻状極板群を示す
模式図である。
【図10】本発明の実施例を示す模式図である。
【図11】本発明の実施例を示す模式図である。
【図12】試験結果を示す図である。
【図13】試験結果を示す図である。
【符号の説明】
1 渦巻状極板群 2 渦巻状極板群の端面 3 極柱 5 極板基体 6 極耳 7 ストラップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H017 AA01 AS01 EE02 HH05 5H022 AA01 AA18 CC02 CC12 CC15 CC20 CC23 CC24 EE02 5H028 AA01 CC05 CC08 CC10 CC12 CC21 EE01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正負極板をセパレータを介して巻回した
    渦巻状極板群を備えた円筒形二次電池において、 前記正負極板は、複数の極板耳を有する極板基体と極板
    基体に保持された活物質とを備えたものであり、 前記極板耳は、渦巻状極板群の同一端面側にあるととも
    に、少なくとも正負何れかの極板の極板耳は2群以上に
    配設されたものであることを特徴とする円筒形二次電
    池。
  2. 【請求項2】同一極性の極板耳を接続するためのストラ
    ップと、前記ストラップが接続された極柱とを備えたこ
    とを特徴とする請求項1記載の円筒形二次電池。
  3. 【請求項3】正負極板とも極板耳が2群であることを特
    徴とする請求項1又は2の円筒形二次電池。
  4. 【請求項4】正極活物質が二酸化鉛、負極活物質が鉛、
    極板基体が鉛もしくは鉛合金であることを特徴とする請
    求項1、2又は3の円筒形二次電池。
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