JP3460529B2 - 非水電解質電池 - Google Patents

非水電解質電池

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JP3460529B2
JP3460529B2 JP24926497A JP24926497A JP3460529B2 JP 3460529 B2 JP3460529 B2 JP 3460529B2 JP 24926497 A JP24926497 A JP 24926497A JP 24926497 A JP24926497 A JP 24926497A JP 3460529 B2 JP3460529 B2 JP 3460529B2
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啓一 田中
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の電源等
に使用される非水電解質電池に関するものである。より
詳細には、正極、負極、電解液が封入袋に封入され、正
極と負極のリード線を夫々外部に取り出す構造を有し、
かつ、電解液の密封についての信頼性が高いことを特徴
とする非水電解質電池に関するものである。 【0002】 【従来の技術】電子機器の小型化と共に電源としての電
池の小型化、軽量化への要求が強まっている。一方、電
池に対する高エネルギー密度化、高エネルギー効率化も
求められており、Liイオン電池などの2次電池への期
待が高まっている。こうした要求に対して、例えば、特
開昭61−240564号に見られるごとく、耐酸性を
有する熱可塑性樹脂からなる袋に極板群を挿入し、この
極板群を多数個、フィルム状、シート状またはチューブ
状合成樹脂からなる袋状外装体で包み込んで密閉型鉛蓄
電池とする試みが提案されている。また、特開平3−6
2447号や特開昭57−115820号に見られるよ
うに封入袋のシートに、プラスチックフィルムの間に金
属層を挟んだ構造として密封性を向上する試みもある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】金属層を設けることで
密封性は大幅に向上するが、シール部分からと思われる
電解液の漏れを皆無とすることは難しく、特に、たとえ
ば100℃近い高温雰囲気にさらされた場合など、電解
液の漏れにより電池寿命が低減することもある。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の問題
を解決し、密封に対する信頼性を向上させるために種々
検討した結果、封入袋に正極、負極、電解液を封入し、
正極と負極のリード線を夫々外部に取り出す構造とし、
このリード線の取り出し部分を含めてヒートシールして
電池の形態とした後、この電池に放射線処理を施すこと
により、電解液の液漏れ防止に顕著な効果があることを
見出し、本発明を完成した。 【0005】以下、本発明を図を用いて詳細に説明す
る。電極、電解質、隔膜等が封入袋に挿入されたタイプ
の電池に於いては、図3に示す如く、直接接触する封入
袋の内側の最内層のヒートシール層10が融着されるこ
とにより封入袋が作製されている。そして、模擬的に図
2に示した如くに、封入袋に正極、負極、隔膜、電解液
が収納され、又、図4に示す如く、封入袋とリード線は
封入袋のヒートシール層10とリード線の絶縁体2が融
着されることにより一体化され、リード線が外部に取り
出されており、封入袋内部に於いてリード線が正、負極
の極板にそれぞれ接続されている。リード線と電極と
は、あらかじめ接続され、封入袋に封入される。 【0006】正極、負極極板は、集電体と呼ばれる金属
箔やエキスパンテッドメタル等の金属基材上に活物質層
が形成された構造を有する。リード線と正極、負極極板
の接続方法については特に限定されないが、この極板の
金属基材とリード線の導体とをスポット溶接や、超音波
溶接等で接続する方法が好ましく利用できる。 【0007】このリード線導体の材質には、正極接続用
には、非常に高い電位がかかるために、高電位で溶解し
ない材質のものが望ましい。そのためにアルミニウム、
またはチタン、あるいはこれらの金属の合金が好ましく
利用できる。負極接続用には過充電でリチウムが析出し
たり、過放電では、電位が高くなることからリチウムが
析出した場合形状が変化しにくい、即ちリチウムと合金
を形成しにくく、比較的高電位で溶解しにくい材質のも
のが好ましい。以上の観点から、導体の材質にはニッケ
ルまたは銅、あるいはこれらの金属の合金が好ましく利
用できる。 【0008】導体の形状については、丸型や平角導体の
単線が好ましく利用できるが、丸型の場合、電池容量が
大きい場合には、丸型の直径が大きくなるため、封入袋
の最内層のヒートシール層10の間にはさまれるリード
線の厚みが大きくなるために、リード線の最外層の絶縁
体2と封入袋の最内層のヒートシール層10との融着部
に間隙が生じやすくなり、リード線と封入袋の融着部で
の密閉の信頼性が低くなる問題がある。それに対して平
角導体を利用した場合には、電池容量増加に対しても導
体の厚みを大きくせずに幅を大きくすることで断面積を
かせぐことができるため、封入袋の最内層のヒートシー
ル層10との間にはさまれたリード線の絶縁体2との融
着部の密閉に対する信頼性の低下は起こらない。更にF
PC(フレキシブルプリント基板)等を利用した外部回
路や、電極極板との接続においても平角導体の方が接触
面積が大きく、スポット溶接や超音波溶接により、より
信頼性の高い接続を行うことが可能となる。 【0009】電解質には、プロピレンカーボネート、γ
−プチロラクトン、エチレンカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、1.2−ジメトキ
シエタン、テトラヒドロフランなどの有機溶媒にLiC
lO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等の非水電
解液やリチウムイオン伝導性の固体電解質などが利用で
きる。 【0010】封入袋は、アルミ箔等の金属箔や金属蒸着
層がサンドイッチ状に挿入されたプラスチックとの貼り
合わせ材料を用いるものが好ましく、少なくとも内側の
プラスチックは電解質に溶解しないことが必要である。 【0011】本発明の重要な特徴は、封入袋に正極、負
極、電解液を封入し、正極と負極のリード線を夫々外部
に取り出す構造とし、このリード線の取り出し部分を含
めてヒートシールして電池の形態とした後、この電池に
放射線処理を施すことにある。 【0012】放射線処理を施す方法としては、電池をた
とえば所定のダンボール箱につめた後、ダンボール箱ご
とコバルトを線源とするγ線に所定の時間さらす方法が
あげられる。また、透過力の大きい電子線加速器を使用
した電子線による処理でも同様の効果が期待できる。む
ろん電池をダンボール箱等につめるのではなく、個々の
電池を直接コンベアの上にならべて、放射線処理を施す
こともできる。なお、放射線の照射量としては50KG
y〜300KGyが好ましい範囲であった。50KGy
未満の照射では密封信頼性向上の効果が充分ではなく、
他方、照射量を過大にすることは経済的効率が悪く、ま
た、ヒートシール部のプラスチックが脆くなるなど性能
低下のおそれもある。 【0013】 【実施例】以下に実施例について説明する。まず、Li
CoO2粉末(日本化学工業製)100重量部に、グラ
ファイト10重量部、ポリフッ化ビニリデン10重量部
を混合し、N−メチル−2−ピロリドンに溶解した後、
ペースト状にした。次に、このペーストを厚さ20μm
のアルミ箔の片面に塗工し、乾燥後、ローラープレスし
た。このようにして厚さ0.1mm、幅50mm、長さ
105mmの極板(5mmは未塗工部)を作製し、正極
とした。 【0014】次に、リン状天然黒鉛粉末100重量部
に、ポリフッ化ビニリデン20重量部を混合し、N−メ
チル−2−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にし
た。このペーストを厚さ20μmの銅箔の両面に塗工
し、乾燥後、ローラープレスした。このようにして厚さ
0.10mm、幅50mm、長さ105mmの極板(5
mmは未塗工部)を作製し、負極とした。 【0015】このようにして得られた正極と負極の間に
厚み25μmのポリプロピレンの微、多孔膜の融膜をは
さみ、極板の活物質層が塗工されていないアルミ箔(正
極)と銅箔(負極)それぞれをリード線の導体部に超音
波溶接により接続し、図2に示す如く封入袋に挿入した
後、8ccの電解液を注入し、減圧含浸した後、リード
線を封入袋の間に挟み込み、封入袋の内層とリード線の
外側の絶縁体を200℃、5秒の条件でシール機により
熱融着(シール幅:10mm)し試験電池とした。電解
液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネ
ートを1:1の体積比率で混合し、六フッ化リン酸リチ
ウムを1mol/リットルとなるように溶解したものを
使用した。 【0016】なお、封入袋は、表1に示した構成のシー
トを2枚の矩形状(70mm×135mm)に切断し、
PET面を外側に向けて向かい合わせ、矩形の周辺3辺
を3mm巾でヒートシールすることによって得た。 【0017】 【表1】 【0018】こうして得られた封入袋に、前述の如く正
極、負極、電解液を封入し、正極と負極のリード線を夫
々外部に取り出す構造とし、このリード線の取り出し部
分を含めてヒートシールして電池の形態とした。この電
池にγ線を100KGy照射し、密封信頼性を非照射品
と比較した。なお、密封信頼性の比較は、電池サンプル
を100℃雰囲気に放置し、重量減少、及び、電池の電
流容量の変化をトレースすることにより行った。 【0019】 【発明の効果】密封信頼性のテストの結果は、表2,表
3に示した通りである。照射品は非照射品に比べて10
0℃雰囲気での重量減少が小さく、かつ、電池の電流容
量の低下も少なく、照射により顕著に密封信頼性が向上
することがわかった。 【0020】 【表2】 【0021】 【表3】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の封入袋とリード線を用いた非水電解質
電池を示す。 【図2】封入袋の内部を模式的に示す。 【図3】封入袋の断面を示す。 【図4】封入袋のヒートシール部の拡大図を示す。 【符号の説明】 1,1′:リード線の導体 2,2′:リード線の絶縁 3:封入袋 4:封入袋のシール部(一例) 5,5′:電極 6:隔膜 7:正極集電体 7′:負極集電体 8:正極の活物質 8′:負極の活物質 9:アルミ箔 10:ヒートシール層 11:PET層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−78604(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/00 - 2/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極、負極、電解液等が封入袋に封入さ
    れ、正極と負極のリードを夫々外部に取り出す構造の非
    水電解質電池であって、その封入袋が金属層と1層もし
    くは多層からなるプラスチック層の貼り合わせシートで
    構成されており、封入袋をヒートシールして電池の形態
    とした後、放射線処理を施したことを特徴とする非水電
    解質電池。
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