JP3651250B2 - 薄型二次電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型二次電池の特性改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話，カムコーダ，ノート型パーソナルコンピュータなどのコードレス機器の小型化，軽量化，薄型化の進展がめざましく、それらの駆動電源である電池においても当然、小型化，軽量化が要望されており、さらに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。
【０００３】
この薄型電池として従来より用いられている角形ニッケルカドミウム電池や角形ニッケル水素電池は、単板（平板）の正極板および負極板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。また、新しい電池であるリチウムイオン二次電池では薄い長尺の正極板および負極板をセパレータを介して渦巻状に巻回して極板群を構成している。
【０００４】
さらに、内部短絡を防止するために、セパレータの幅は極板の幅よりも広く設定されている。したがって、極板群の両端面は、余分のセパレータのみの積層状あるいは渦巻状構造になっている。
【０００５】
この余分のセパレータは電池の信頼性確保のためには必要であるが、電池製造上では扱い難く、特に極板群を電池ケースに挿入するときにセパレータがケースの端面に引っかかったり、セパレータがめくれて極板が露出したりする問題が生ずるため、特開平６−１５０９００号公報開示のように熱によって収縮させたり、特開平８−１９５２０４号公報開示のようにテープを貼って束ねたりするのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電解液の注入においては一般的に遠心，減圧および遠心と減圧の両方の方法を用いて極板間の空気と電解液とを置換する方法を用いており、前記極板群は電池ケースの底面と対向する端面にテープが貼り着けてあり、そのテープが電解液の注入時に極板間の空間と電解液との置換を妨害する作用をするため極板間に電解液が充分浸透するのに長時間必要であったり、極板間に空間が残ってしまうために極板の反応にムラが生じ所定の充放電容量が確保できないという、製造上および特性上の課題があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するものであり、渦巻状の極板群を有する薄型電池の注液工程において電解液の極板間への浸透を容易にし、電池製造工程の時間短縮を図るとともに、充放電特性の安定した高容量な薄型電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正極板と負極板とセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が平面部と曲面部から構成されている極板群を角形電池ケース内に挿入してなる薄型二次電池において、前記電池ケース挿入側となる極板群の下端面の平面部が、空隙を有するテープによって被覆されていることにより、極板のバラツキを押さえ、ケースとの絶縁を確保するとともに注液工程において電解液の極板間への浸透を容易にすることができるようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に本発明の一実施の形態における薄型電池を示す。極板群１は、正極板と負極板とこれらの間に介在されたセパレータとを巻回した渦巻状の極板群である。このとき極板群１の渦巻状の下端面１ａの平面部を、空隙を有するテープ２で被覆し、電池ケース３の内部底面３ａと極板群１の渦巻状の下端面１ａが対面するように構成する。
【００１１】
図２には、本発明の一実施の形態における薄型二次電池に用いる空隙を有するテープの代表例を示す。
【００１２】
また、図４に従来の薄型電池を示す。従来の薄型電池では、極板群１の層状かあるいは渦巻状の端面１ａを被覆するテープ２は空隙を有していない。なお、３は内部底面３ａを有する電池ケースである。
【００１３】
本発明の実施の形態の検討に当たっては、以下に示す構成のリチウムイオン二次電池を用いた。
【００１４】
正極活物質のコバルト酸リチウムをアルミニウム箔に塗布した正極板と、負極活物質のカーボンを銅箔に塗布した負極板と、多孔質のポリエチレン樹脂シートのセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が平面部と曲面部から構成されている極板群を構成し、電解液にエチレンカーボネート，ジエチルカーボネートおよびメチルプロピオネートを所定の割合で混合した有機溶媒に六フッ化リン酸リチウムを１．５モル／リットル溶解させた有機電解液を用い、ニッケルめっきを施した鉄製の有底角形ケースに極板群を挿入した後、有機電解液を注入し、封口蓋板をクリンプシールして、リチウムイオン二次電池を構成した。
【００１５】
この電池の寸法は、厚み６ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍである。
また、極板群の寸法は、厚み５．４ｍｍ、幅２９．０ｍｍ、高さ４０ｍｍであり、電池ケース３の内部底面３ａと対面する極板群の下端面１ａの平面部を、幅９ｍｍ、長さ２０ｍｍのポリプロピレンフィルムを基材とするテープ２で被覆し、余分のセパレータを束ねてある。
【００１６】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率５０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ａとする。
【００１７】
積層状の極板群１の層状の端面１ａを空隙率５０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を参考例の電池Ｂとする。
【００１８】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率５％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ｃとする。
【００１９】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率９０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ｄとする。
【００２０】
【実施例】
本発明の効果を調べるために以下の従来例，比較例の電池を以下に示す条件以外は前記する実施の形態で説明した方法と同様の方法で作製した。
【００２１】
渦巻状の極板群の渦巻状の端面を空隙を有しないテープで被覆して構成した電池を従来の電池Ｅとする。
【００２２】
積層状の極板群の層状の端面を空隙を有しないテープで被覆して構成した電池を従来の電池Ｆとする。
【００２３】
渦巻状の極板群の渦巻状の端面をテープで被覆しないで構成した電池を比較の電池Ｇとする。
【００２４】
積層状の極板群の層状の端面をテープで被覆しないで構成した電池を比較の電池Ｈとする。
【００２５】
（性能比較実験１）
本発明の電池，従来の電池，比較の電池の注液工程における極板の濡れ時間、すなわち電解液を注入してから、極板間に電解液が浸透し、極板表面が均一に電解液で濡れるまでの時間を調べ、その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
表１からわかるように、本発明の電池は従来の電池に比べて極板の濡れ時間が大幅に短縮でき、比較の電池と同等であることがわかる。なお比較の電池はテープがないため従来技術で述べたようにセパレータが電池製造上の諸問題を起すものである。
【００２８】
（性能比較実験２）
本発明の電池，従来の電池，比較の電池の放電容量と放電カーブを調べ、放電容量を表２に、電池の放電カーブを図３に示す。
【００２９】
充放電条件を下記に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２および図３からわかるように、本発明の電池では従来の電池に比べて放電容量が大きく、バラツキが少ないことがわかる。
【００３２】
また、それらの効果はテープの空隙率が５％，５０％，９０％と変化してもほとんど変わらないことがわかる。
【００３３】
なお、本発明の電池と比較例の電池とでは表２および図３に示す性能に差はないが、比較例電池はテープがないため、セパレータが電池の製造上の諸問題を起すものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、薄型二次電池の渦巻状の極板群の下端面の平面部を、空隙を有するテープで被覆することによって、極板群を電池ケース挿入時にセパレータが引っかかったり、めくれたりすることがなく、注液工程時の極板液濡れ時間を短縮する効果がある。
【００３５】
また、極板間に電解液が浸透していない空間がないため放電容量が大きく、また容量バラツキも少なく、薄型二次電池の高容量化，特性の安定化に効果がある。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態ではリチウムイオン二次電池について記したが、他の電池系、例えばニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池においても同様の効果が得られる。
【００３７】
さらに、テープの基材についても、ポリプロピレンだけでなく、ポリエチレン，ポリアミド，ポリイミド，フッ素樹脂，ガラスクロスなども用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態におけるリチウムイオン二次電池の半断面図
（ｂ）同底面図
【図２】本発明の実施の形態のリチウムイオン二次電池に使用するテープの代表例の平面図
【図３】本発明と従来例ならびに比較例の電池の放電カーブを示す図
【図４】従来の薄型二次電池の半断面図
【符号の説明】
１ 極板群
１ａ 端面
２ テープ
３ 電池ケース
３ａ 内部底面
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型二次電池の特性改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話，カムコーダ，ノート型パーソナルコンピュータなどのコードレス機器の小型化，軽量化，薄型化の進展がめざましく、それらの駆動電源である電池においても当然、小型化，軽量化が要望されており、さらに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。
【０００３】
この薄型電池として従来より用いられている角形ニッケルカドミウム電池や角形ニッケル水素電池は、単板（平板）の正極板および負極板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。また、新しい電池であるリチウムイオン二次電池では薄い長尺の正極板および負極板をセパレータを介して渦巻状に巻回して極板群を構成している。
【０００４】
さらに、内部短絡を防止するために、セパレータの幅は極板の幅よりも広く設定されている。したがって、極板群の両端面は、余分のセパレータのみの積層状あるいは渦巻状構造になっている。
【０００５】
この余分のセパレータは電池の信頼性確保のためには必要であるが、電池製造上では扱い難く、特に極板群を電池ケースに挿入するときにセパレータがケースの端面に引っかかったり、セパレータがめくれて極板が露出したりする問題が生ずるため、特開平６−１５０９００号公報開示のように熱によって収縮させたり、特開平８−１９５２０４号公報開示のようにテープを貼って束ねたりするのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電解液の注入においては一般的に遠心，減圧および遠心と減圧の両方の方法を用いて極板間の空気と電解液とを置換する方法を用いており、前記極板群は電池ケースの底面と対向する端面にテープが貼り着けてあり、そのテープが電解液の注入時に極板間の空間と電解液との置換を妨害する作用をするため極板間に電解液が充分浸透するのに長時間必要であったり、極板間に空間が残ってしまうために極板の反応にムラが生じ所定の充放電容量が確保できないという、製造上および特性上の課題があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するものであり、渦巻状の極板群を有する薄型電池の注液工程において電解液の極板間への浸透を容易にし、電池製造工程の時間短縮を図るとともに、充放電特性の安定した高容量な薄型電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正極板と負極板とセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が平面部と曲面部から構成されている極板群を角形電池ケース内に挿入してなる薄型二次電池において、前記電池ケース挿入側となる極板群の下端面の平面部が、空隙を有するテープによって被覆されていることにより、極板のバラツキを押さえ、ケースとの絶縁を確保するとともに注液工程において電解液の極板間への浸透を容易にすることができるようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に本発明の一実施の形態における薄型電池を示す。極板群１は、正極板と負極板とこれらの間に介在されたセパレータとを巻回した渦巻状の極板群である。このとき極板群１の渦巻状の下端面１ａの平面部を、空隙を有するテープ２で被覆し、電池ケース３の内部底面３ａと極板群１の渦巻状の下端面１ａが対面するように構成する。
【００１１】
図２には、本発明の一実施の形態における薄型二次電池に用いる空隙を有するテープの代表例を示す。
【００１２】
また、図４に従来の薄型電池を示す。従来の薄型電池では、極板群１の層状かあるいは渦巻状の端面１ａを被覆するテープ２は空隙を有していない。なお、３は内部底面３ａを有する電池ケースである。
【００１３】
本発明の実施の形態の検討に当たっては、以下に示す構成のリチウムイオン二次電池を用いた。
【００１４】
正極活物質のコバルト酸リチウムをアルミニウム箔に塗布した正極板と、負極活物質のカーボンを銅箔に塗布した負極板と、多孔質のポリエチレン樹脂シートのセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が平面部と曲面部から構成されている極板群を構成し、電解液にエチレンカーボネート，ジエチルカーボネートおよびメチルプロピオネートを所定の割合で混合した有機溶媒に六フッ化リン酸リチウムを１．５モル／リットル溶解させた有機電解液を用い、ニッケルめっきを施した鉄製の有底角形ケースに極板群を挿入した後、有機電解液を注入し、封口蓋板をクリンプシールして、リチウムイオン二次電池を構成した。
【００１５】
この電池の寸法は、厚み６ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ４８ｍｍである。
また、極板群の寸法は、厚み５．４ｍｍ、幅２９．０ｍｍ、高さ４０ｍｍであり、電池ケース３の内部底面３ａと対面する極板群の下端面１ａの平面部を、幅９ｍｍ、長さ２０ｍｍのポリプロピレンフィルムを基材とするテープ２で被覆し、余分のセパレータを束ねてある。
【００１６】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率５０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ａとする。
【００１７】
積層状の極板群１の層状の端面１ａを空隙率５０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を参考例の電池Ｂとする。
【００１８】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率５％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ｃとする。
【００１９】
渦巻状の極板群１の下端面１ａの平面部を、空隙率９０％を有するテープ２で被覆して構成した電池を本発明の電池Ｄとする。
【００２０】
【実施例】
本発明の効果を調べるために以下の従来例，比較例の電池を以下に示す条件以外は前記する実施の形態で説明した方法と同様の方法で作製した。
【００２１】
渦巻状の極板群の渦巻状の端面を空隙を有しないテープで被覆して構成した電池を従来の電池Ｅとする。
【００２２】
積層状の極板群の層状の端面を空隙を有しないテープで被覆して構成した電池を従来の電池Ｆとする。
【００２３】
渦巻状の極板群の渦巻状の端面をテープで被覆しないで構成した電池を比較の電池Ｇとする。
【００２４】
積層状の極板群の層状の端面をテープで被覆しないで構成した電池を比較の電池Ｈとする。
【００２５】
（性能比較実験１）
本発明の電池，従来の電池，比較の電池の注液工程における極板の濡れ時間、すなわち電解液を注入してから、極板間に電解液が浸透し、極板表面が均一に電解液で濡れるまでの時間を調べ、その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
表１からわかるように、本発明の電池は従来の電池に比べて極板の濡れ時間が大幅に短縮でき、比較の電池と同等であることがわかる。なお比較の電池はテープがないため従来技術で述べたようにセパレータが電池製造上の諸問題を起すものである。
【００２８】
（性能比較実験２）
本発明の電池，従来の電池，比較の電池の放電容量と放電カーブを調べ、放電容量を表２に、電池の放電カーブを図３に示す。
【００２９】
充放電条件を下記に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２および図３からわかるように、本発明の電池では従来の電池に比べて放電容量が大きく、バラツキが少ないことがわかる。
【００３２】
また、それらの効果はテープの空隙率が５％，５０％，９０％と変化してもほとんど変わらないことがわかる。
【００３３】
なお、本発明の電池と比較例の電池とでは表２および図３に示す性能に差はないが、比較例電池はテープがないため、セパレータが電池の製造上の諸問題を起すものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明により、薄型二次電池の渦巻状の極板群の下端面の平面部を、空隙を有するテープで被覆することによって、極板群を電池ケース挿入時にセパレータが引っかかったり、めくれたりすることがなく、注液工程時の極板液濡れ時間を短縮する効果がある。
【００３５】
また、極板間に電解液が浸透していない空間がないため放電容量が大きく、また容量バラツキも少なく、薄型二次電池の高容量化，特性の安定化に効果がある。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態ではリチウムイオン二次電池について記したが、他の電池系、例えばニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池においても同様の効果が得られる。
【００３７】
さらに、テープの基材についても、ポリプロピレンだけでなく、ポリエチレン，ポリアミド，ポリイミド，フッ素樹脂，ガラスクロスなども用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態におけるリチウムイオン二次電池の半断面図
（ｂ）同底面図
【図２】本発明の実施の形態のリチウムイオン二次電池に使用するテープの代表例の平面図
【図３】本発明と従来例ならびに比較例の電池の放電カーブを示す図
【図４】従来の薄型二次電池の半断面図
【符号の説明】
１ 極板群
１ａ 端面
２ テープ
３ 電池ケース
３ａ 内部底面
Claims (4)
- 正極板と負極板とセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が平面部と曲面部から構成されている極板群を角形電池ケース内に挿入してなる薄型二次電池において、前記電池ケース挿入側となる極板群の下端面の平面部が、空隙を有するテープによって被覆されていることを特徴とする薄型二次電池。
- テープの空隙率を５％以上９０％以下としたことを特徴とする請求項１記載の薄型二次電池。
- テープの基材をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂のいずれかより成るフィルムあるいは不織布としたことを特徴とする請求項１記載の薄型二次電池。
- テープの基材をガラスクロスとしたことを特徴とする請求項１記載の薄型二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09432498A JP3651250B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 薄型二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09432498A JP3651250B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 薄型二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297299A JPH11297299A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3651250B2 true JP3651250B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=14107114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09432498A Expired - Lifetime JP3651250B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 薄型二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651250B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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| JP5128769B2 (ja) * | 2005-12-21 | 2013-01-23 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| KR101243435B1 (ko) * | 2006-05-08 | 2013-03-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| JP5617630B2 (ja) * | 2008-03-14 | 2014-11-05 | 日本電気株式会社 | フィルム外装電気デバイス |
| JP2013109903A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Toyota Industries Corp | 二次電池、及び車両 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP09432498A patent/JP3651250B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11297299A (ja) | 1999-10-29 |
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Legal Events
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