JP3085018B2 - 薄型電池 - Google Patents
薄型電池Info
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- 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄型電池の信頼性、安
全性の向上に関するものである。
全性の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話、ハンディビデオなどの
コードレス情報・通信機器の目覚ましいポータブル化、
インテリジェンス化に伴い、その駆動用電源として、小
形軽量で、高エネルギー密度の電池が求められており、
なかでもリチウム二次電池は次世代電池の主力として大
いに期待され、その潜在的な市場規模も非常に大きい。
コードレス情報・通信機器の目覚ましいポータブル化、
インテリジェンス化に伴い、その駆動用電源として、小
形軽量で、高エネルギー密度の電池が求められており、
なかでもリチウム二次電池は次世代電池の主力として大
いに期待され、その潜在的な市場規模も非常に大きい。
【０００３】また、その形状も機器の薄型化、スペース
の有効利用の観点から、薄く平たいものに要望が集まり
つつある。薄型電池として代表的な角型ニッケル水素電
池は、従来より単板（平板）の正極および負極をセパレ
ータを介して積層構造とすることにより極板群を構成し
ている。
の有効利用の観点から、薄く平たいものに要望が集まり
つつある。薄型電池として代表的な角型ニッケル水素電
池は、従来より単板（平板）の正極および負極をセパレ
ータを介して積層構造とすることにより極板群を構成し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらリチウム
電池に代表されるような有機電解液を主成分とする非水
電解液を使用した電池では、電解液の伝導度が低いため
上記の電池系と同程度の厚さを有した極板により、極板
群を構成すると充分な高負荷特性が得られない。そこで
薄型のリチウム電池においては円筒形リチウム電池同様
の極板群構成、すなわちシート状の正極板、負極板をセ
パレータを介して渦巻状に巻回し、長円形に圧縮成型す
ることによって極板群を構成している。そして金属電槽
底部において電槽と極板リードとを接合する場合には溶
接棒を極板群中央部を貫通させて電槽底部まで挿入しな
くてはならず、そのため、極板群の中央部もしくは周辺
部に溶接棒挿入の適当なスペースをあらかじめ用意しな
くてはならない。円筒形電池の場合は極板巻芯部に巻芯
体積に対応するスペースをもともと有しており、このス
ペースを用いて接合することが可能であるが、薄型電池
の場合、円筒形に巻回した極板群を一定方向から加圧し
長円形に構成した構造上、巻芯部に溶接棒を挿入するス
ペースを有しておらず、そのスペースを有するように群
構成を行うことは、そのスペース分だけ薄型電池の体積
エネルギー密度を低下させることになり好ましいことと
はいえない。
電池に代表されるような有機電解液を主成分とする非水
電解液を使用した電池では、電解液の伝導度が低いため
上記の電池系と同程度の厚さを有した極板により、極板
群を構成すると充分な高負荷特性が得られない。そこで
薄型のリチウム電池においては円筒形リチウム電池同様
の極板群構成、すなわちシート状の正極板、負極板をセ
パレータを介して渦巻状に巻回し、長円形に圧縮成型す
ることによって極板群を構成している。そして金属電槽
底部において電槽と極板リードとを接合する場合には溶
接棒を極板群中央部を貫通させて電槽底部まで挿入しな
くてはならず、そのため、極板群の中央部もしくは周辺
部に溶接棒挿入の適当なスペースをあらかじめ用意しな
くてはならない。円筒形電池の場合は極板巻芯部に巻芯
体積に対応するスペースをもともと有しており、このス
ペースを用いて接合することが可能であるが、薄型電池
の場合、円筒形に巻回した極板群を一定方向から加圧し
長円形に構成した構造上、巻芯部に溶接棒を挿入するス
ペースを有しておらず、そのスペースを有するように群
構成を行うことは、そのスペース分だけ薄型電池の体積
エネルギー密度を低下させることになり好ましいことと
はいえない。
【０００５】また一般的に薄型電池は電槽厚み方向への
応力に弱く、電池外部からの圧縮、ないしは電池内部か
らの膨脹による電槽の変形が円筒型電池より起こりやす
い構造となっており、特に薄型リチウム電池においては
充放電時、あるいは高温保存時の電池内部からの膨脹に
よる電池変形が起こりやすい。このことは電池封口部の
封口強度を容易に低下させ、過充電時など、異常時に電
池の内圧上昇にて作動するべき封口板内の電流遮断機構
等の安全性機構を未作動とする効果を持っており、電池
の安全性の点で大きなマイナスとなっている。
応力に弱く、電池外部からの圧縮、ないしは電池内部か
らの膨脹による電槽の変形が円筒型電池より起こりやす
い構造となっており、特に薄型リチウム電池においては
充放電時、あるいは高温保存時の電池内部からの膨脹に
よる電池変形が起こりやすい。このことは電池封口部の
封口強度を容易に低下させ、過充電時など、異常時に電
池の内圧上昇にて作動するべき封口板内の電流遮断機構
等の安全性機構を未作動とする効果を持っており、電池
の安全性の点で大きなマイナスとなっている。
【０００６】本発明は上記のような課題を解決するもの
で、安全性、生産性に優れた良好な電池性能をもった薄
型電池を提供することを目的とするものである。
で、安全性、生産性に優れた良好な電池性能をもった薄
型電池を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、薄型電池において、電槽内部に鉄、アル
ミニウム、ニッケル、銅、ステンレス鋼またはニッケル
メッキされた鉄からなる群のいずれかで形成した架橋板
を接合し、この架橋板と正，負極板のいずれか一方のリ
ード板を接合することによって、架橋板を集電子と電槽
補強体を兼ねた構造物とするものである。
めに本発明は、薄型電池において、電槽内部に鉄、アル
ミニウム、ニッケル、銅、ステンレス鋼またはニッケル
メッキされた鉄からなる群のいずれかで形成した架橋板
を接合し、この架橋板と正，負極板のいずれか一方のリ
ード板を接合することによって、架橋板を集電子と電槽
補強体を兼ねた構造物とするものである。
【０００８】
【作用】このような本発明ではショート、過充電、ある
いは電池の高温保存等に起因する電池内部の圧力増加に
よる電槽の変形、とくに封口部付近の膨脹変形を無くす
ことができ、電池の膨脹による封口強度の低下を無くす
ことができる。このことは封口部に備えた安全機構、た
とえば電流遮断機構の未作動を防止する効果を持ってい
る。伴せてこの架橋板と極板リードを接合することによ
って極板−電槽間の電気的接続を得ることができ、従来
例のように電槽底部と極板リードの接合の際におけるス
ポット棒の極板群へのかみ込み不良を削除することがで
きる。さらに底部スポット工程の廃止により、スポット
棒の挿入空間を設計上廃止することができ、その廃止し
た空間分だけ発電要素を増加させることができ、高エネ
ルギー密度の薄型電池を得られる。
いは電池の高温保存等に起因する電池内部の圧力増加に
よる電槽の変形、とくに封口部付近の膨脹変形を無くす
ことができ、電池の膨脹による封口強度の低下を無くす
ことができる。このことは封口部に備えた安全機構、た
とえば電流遮断機構の未作動を防止する効果を持ってい
る。伴せてこの架橋板と極板リードを接合することによ
って極板−電槽間の電気的接続を得ることができ、従来
例のように電槽底部と極板リードの接合の際におけるス
ポット棒の極板群へのかみ込み不良を削除することがで
きる。さらに底部スポット工程の廃止により、スポット
棒の挿入空間を設計上廃止することができ、その廃止し
た空間分だけ発電要素を増加させることができ、高エネ
ルギー密度の薄型電池を得られる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。本発明による薄型電池の縦断面図を
図１，図２に示す。この電池は幅１７mm、高さ４８mm、
厚み６mm、厚み方向最短内寸法５．２mmの薄型リチウム
二次電池である。
しながら説明する。本発明による薄型電池の縦断面図を
図１，図２に示す。この電池は幅１７mm、高さ４８mm、
厚み６mm、厚み方向最短内寸法５．２mmの薄型リチウム
二次電池である。
【００１０】（実施例１）図１，図２において１１は電
槽、１２は極板群、１３は封口板、１４は封口板のうち
正極リードと接合する部分、１５は架橋板、１６は正極
リード、１７は負極リードを示したものである。
槽、１２は極板群、１３は封口板、１４は封口板のうち
正極リードと接合する部分、１５は架橋板、１６は正極
リード、１７は負極リードを示したものである。
【００１１】正極板はコバルト酸リチウムを活物質と
し、これに導電剤、結着剤を混合して練合しペースト状
とした合剤をアルミニウム箔からなる芯材の両面に塗
着、乾燥して圧延し、アルミニウム製リードを芯材にス
ポット溶接したものである。
し、これに導電剤、結着剤を混合して練合しペースト状
とした合剤をアルミニウム箔からなる芯材の両面に塗
着、乾燥して圧延し、アルミニウム製リードを芯材にス
ポット溶接したものである。
【００１２】また負極板は、炭素粉末を活物質とし、こ
れに結着剤を混合、練合してペースト状とした合剤を、
銅箔からなる芯材の両面に塗着、乾燥し、圧延してニッ
ケル製リードをスポット溶接したものである。
れに結着剤を混合、練合してペースト状とした合剤を、
銅箔からなる芯材の両面に塗着、乾燥し、圧延してニッ
ケル製リードをスポット溶接したものである。
【００１３】セパレータはポリプロピレンからなる多孔
性フィルムを、正極板および負極板よりも幅広く裁断し
て用いた。
性フィルムを、正極板および負極板よりも幅広く裁断し
て用いた。
【００１４】これらの正，負極およびセパレータを渦巻
状に巻回し、セパレータ終端をポリプロピレン製の粘着
テープで固定した後、極板群を一定方向から加圧して長
円形に構成した。なおこのとき正極リード、負極リード
の取り出しは群の同一（上または下）の方向から行っ
た。
状に巻回し、セパレータ終端をポリプロピレン製の粘着
テープで固定した後、極板群を一定方向から加圧して長
円形に構成した。なおこのとき正極リード、負極リード
の取り出しは群の同一（上または下）の方向から行っ
た。
【００１５】次に負極リードの先端に図３に示す鉄製架
橋板をスポット溶接により接合した。この補強板は電槽
１１の厚み方向への補強を目的としており、この方向の
長さは電槽内寸法と同じく５．２mmである。この後この
極板群を前記サイズの鉄／ニッケルメッキ製薄型電槽１
１に挿入した後、架橋板を備えた負極リードを電槽内に
畳み込み、電槽と架橋板の接合を行って負極と電槽の電
気的接合を得た後、電槽開口部に段部を形成した。段部
の形成は電槽を段部形成機の上型、下型により加圧固定
し、ローラ押さえにより電槽開口部に段部を形成するも
のである。
橋板をスポット溶接により接合した。この補強板は電槽
１１の厚み方向への補強を目的としており、この方向の
長さは電槽内寸法と同じく５．２mmである。この後この
極板群を前記サイズの鉄／ニッケルメッキ製薄型電槽１
１に挿入した後、架橋板を備えた負極リードを電槽内に
畳み込み、電槽と架橋板の接合を行って負極と電槽の電
気的接合を得た後、電槽開口部に段部を形成した。段部
の形成は電槽を段部形成機の上型、下型により加圧固定
し、ローラ押さえにより電槽開口部に段部を形成するも
のである。
【００１６】その後、正極リードと封口板とをスポット
溶接した後、電解液を注入し、正極リード湾曲、封口を
経て薄型リチウム二次電池を構成した。
溶接した後、電解液を注入し、正極リード湾曲、封口を
経て薄型リチウム二次電池を構成した。
【００１７】（実施例２）本発明の効果を検討するた
め、架橋板を備えない構造、すなわち実施例１の群構成
において、これを長円形に構成して電槽内に挿入した
後、巻芯部に溶接棒を挿入し、電槽底部において負極リ
ードと電槽間をスポット溶接で接合することにより、負
極と電槽との電気的接続を得た以外は実施例１と同様の
構成として薄型リチウム二次電池を製作した。これを実
施例２とする。
め、架橋板を備えない構造、すなわち実施例１の群構成
において、これを長円形に構成して電槽内に挿入した
後、巻芯部に溶接棒を挿入し、電槽底部において負極リ
ードと電槽間をスポット溶接で接合することにより、負
極と電槽との電気的接続を得た以外は実施例１と同様の
構成として薄型リチウム二次電池を製作した。これを実
施例２とする。
【００１８】本発明の効果を検討するために実施例１に
よる電池と、実施例２による電池を各５０個ずつ試作し
た。
よる電池と、実施例２による電池を各５０個ずつ試作し
た。
【００１９】その結果、薄型リチウム二次電池の組立構
成時において、実施例２に関して電槽底部まで溶接棒を
挿入する際に、セパレータおよび極板を溶接棒が破損し
てしまうことによる不良が５０個中１３個発生した。こ
れは、もともと電池容量をより大きなものとするため高
緊迫率で構成された極板群の巻芯部に溶接棒を挿入する
ことによる不良である。一方、実施例１の電池では不良
は０であった。次に充放電による薄型電池の電池膨脹に
ついて検討するためさらに５０個ずつ上記電池を試作し
た。試験は実施例１，２による電池を室温で充放電を１
０サイクルくり返し、充電状態で６０℃、２０日保存
し、電池膨脹の様子を見た。なお、このときの充放電は
１時間率定電流で行った。その結果、実施例１の電池、
すなわち架橋板を有する構成の電池においては電池膨脹
もほとんどなかった。一方実施例２の電池、すなわち補
強板をもたない構成の電池では、いずれの電池も膨脹が
大きく、５０個中３個の電池においては封口接合部がは
ずれていた。
成時において、実施例２に関して電槽底部まで溶接棒を
挿入する際に、セパレータおよび極板を溶接棒が破損し
てしまうことによる不良が５０個中１３個発生した。こ
れは、もともと電池容量をより大きなものとするため高
緊迫率で構成された極板群の巻芯部に溶接棒を挿入する
ことによる不良である。一方、実施例１の電池では不良
は０であった。次に充放電による薄型電池の電池膨脹に
ついて検討するためさらに５０個ずつ上記電池を試作し
た。試験は実施例１，２による電池を室温で充放電を１
０サイクルくり返し、充電状態で６０℃、２０日保存
し、電池膨脹の様子を見た。なお、このときの充放電は
１時間率定電流で行った。その結果、実施例１の電池、
すなわち架橋板を有する構成の電池においては電池膨脹
もほとんどなかった。一方実施例２の電池、すなわち補
強板をもたない構成の電池では、いずれの電池も膨脹が
大きく、５０個中３個の電池においては封口接合部がは
ずれていた。
【００２０】このことより本発明が優れた電池特性、生
産性を呈することが確認された。なお、本実施例では、
電槽が負極端子を兼ねるリチウム電池を例に説明した
が、電槽が正極端子を兼ねるリチウム電池についても同
様の効果が得られた。
産性を呈することが確認された。なお、本実施例では、
電槽が負極端子を兼ねるリチウム電池を例に説明した
が、電槽が正極端子を兼ねるリチウム電池についても同
様の効果が得られた。
【００２１】また、実施例に示した正極板、負極板、セ
パレータ、電槽のサイズおよび材質については、これら
以外のものを用いても本発明が適用できる。
パレータ、電槽のサイズおよび材質については、これら
以外のものを用いても本発明が適用できる。
【００２２】さらに架橋板は実施例で用いた材質以外
に、銅およびニッケルメッキされた鉄、ニッケル、アル
ミニウムを用いて作成し、同様の試験を行ったところ本
実施例と同様の効果が得られた。
に、銅およびニッケルメッキされた鉄、ニッケル、アル
ミニウムを用いて作成し、同様の試験を行ったところ本
実施例と同様の効果が得られた。
【００２３】適用できる電池に関し、実施例では、薄型
リチウム二次電池を例にとって説明したが、他の薄型非
水電解液電池、薄型アルカリ電解液電池等についても同
様の効果が得られた。
リチウム二次電池を例にとって説明したが、他の薄型非
水電解液電池、薄型アルカリ電解液電池等についても同
様の効果が得られた。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、薄型電池において、鉄、アル
ミニウム、ニッケル、銅、ステンレス鋼およびニッケル
メッキされた鉄からなる群のいずれかで作成した架橋板
を金属電槽内部に接合し、この架橋板が正極または負極
のいずれか一方の集電子と電槽補強を兼ねる構造とする
ことを特徴とし、信頼性、安全性に優れた薄型電池を提
供するものである。
ミニウム、ニッケル、銅、ステンレス鋼およびニッケル
メッキされた鉄からなる群のいずれかで作成した架橋板
を金属電槽内部に接合し、この架橋板が正極または負極
のいずれか一方の集電子と電槽補強を兼ねる構造とする
ことを特徴とし、信頼性、安全性に優れた薄型電池を提
供するものである。
【図１】本発明の実施例における構成された薄型電池の
縦断面図
縦断面図
【図２】同じく厚み方向の縦断面図
【図３】本発明の実施例において使用した架橋板の斜視
図
図
１１ 電槽 １２ 極板群 １３ 封口板 １４ 封口板のうち正極リードと接合する部分 １５ 架橋板 １６ 正極リード １７ 負極リード
フロントページの続き (72)発明者 福田 浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−264863（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84852（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206142（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−135162（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭38−10555（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭41−14028（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/20 - 2/34 H01M 10/40
Claims (2)
- 【請求項１】 正極板ならびに負極板をセパレータを介
して渦巻状に巻回した極板群を金属電槽内に収納し、
正，負極板のいずれか一方極のリード板を、集電子と電
槽の補強を兼ねる金属架橋板に接合し、かつ架橋板の両
端面部を電槽内壁の任意の位置に接合した薄型電池。 - 【請求項２】 架橋板は鉄、アルミニウム、ニッケル、
銅、ステンレス鋼およびニッケルメッキされた鉄からな
る群のいずれかである請求項１記載の薄型電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05094036A JP3085018B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 薄型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05094036A JP3085018B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 薄型電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310119A JPH06310119A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3085018B2 true JP3085018B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=14099348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05094036A Expired - Fee Related JP3085018B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 薄型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085018B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100563038B1 (ko) * | 1999-10-27 | 2006-03-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 밀폐전지 |
| KR100709884B1 (ko) * | 2005-09-23 | 2007-04-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 각형 이차전지 |
| CN108448042A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-24 | 重庆市紫建电子有限公司 | 一种钢盖锂离子电池内部电芯正极的焊接方式 |
-
1993
- 1993-04-21 JP JP05094036A patent/JP3085018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06310119A (ja) | 1994-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |