JP4026958B2 - 二次電池用電極 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は正極と負極のあいだにセパレータを介して巻き取る二次電池用電極に関し、とくに隣接した電極と反応しない電極の不必要な活物質を除去して電池の重さを減らしたり、または同一容器で全体の活物質の形成量を増大させることができる二次電池用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は再充電ができ、小型化および大容量化ができるものである。代表的な二次電池としてニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が主に用いられている。
【０００３】
ここで、たとえばリチウムイオン電池は、正極の活物質としてリチウム−遷移金属酸化物が用いられ、負極の活物質としては炭素もしくは炭素複合体が用いられる。電解液としては、酸素基、硝素基、硫酸基などを含む一つ以上の有機溶媒にリチウム塩を溶かしたものが用いられ、前記正極と負極のあいだにリチウムイオンが移動して起電力を発生し、充放電するものである。
【０００４】
このようなリチウムイオン電池の従来の構造を図３に示す。図３に示した通り、リチウムイオン電池は、正極２とセパレータ４および負極６を共に巻き取った電極ロール８を前記負極６と接続するカン１０の内部に収納し、前記カン１０に電解液を注入したのち、そのカン１０の上部に前記正極２と接続するキャップアセンブリ１２を設け、密封した構造である。ここで電極ロール８は、その上面と下面に絶縁板１４を介してキャップアセンブリ１２およびカン１０との接続が防止されている。
【０００５】
このように設けられたリチウムイオン電池において、正極および負極のような電極は、電池の種類によって活物質の差異はあるが、図４に示すように電極のベースプレート１６の両面に活物質１８を含むスラリーを塗布し、これを乾燥およびロールプレスしたのち、所定の大きさに切断する工程を経て製造される。
【０００６】
このように製造された各々の電極２、６は、そのあいだにセパレータ４を介してロール状に巻き取ったのち、カン１０の内部に挿入される。しかしながら、従来のリチウムイオン電池において、電極、とくにセパレータ４の外側に巻き取られた負極６は、図５に示すようにロール状の巻き取りの構造上、その長さ方向の両側端部でセパレータ４の内側に巻き取られた正極２の活物質と対向しない領域Ａ、Ｂが生じる。前述したように、リチウムイオン電池はロール状に巻き取った電極ロールで相互対向する正極と負極とのあいだにリチウムイオンが移動されて充放電するものであるが、負極のこの領域は正極２の活物質と対向しない領域であるので、実際に反応に寄与できない不必要な領域であり、電池の重さだけを増加させるという問題がある。また、前記領域Ａ、Ｂは、限られた大きさのカン１０の内部空間を不必要に取るために、結果的に各々の電極の有効に機能する活物質の形成量を減少させるという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、隣接した電極の活物質と対向しない電極領域の活物質を除去して電池の軽量化を達成し、電極全体の有効な活物質の形成量を増大させることができる二次電池用電極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】
本発明の二次電池は、ベースプレートと、該ベースプレートの両面に形成される活物質とからなり、セパレータを介して内側に巻き取られる正極と外側に巻き取られる負極とを含む二次電池用電極と、該二次電池用電極が収納されるカンと、該カンの上部に設けられるキャップアセンブリとを備える二次電池において、負極の一面であって正極の活物質が形成された面と対向しない部分を、活物質が形成されていないベースプレートが露出するようにし、正極の活物質が形成された面と対向しない負極の内側の端部はベースプレートの外側にだけ活物質を形成し、正極の活物質が形成された面と対向しない負極の外郭部は活物質を形成せずにベースプレートを露出し、露出された負極の外郭部のベースプレートはカンと接続され、負極の最内側端部には両面すべてに活物質を塗布しない無地部が形成されたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電極、たとえば負極は、ベースプレートの一側面に活物質スラリーを塗布し、つぎの工程で他の一側面に活物質スラリーを塗布して得るもので、その塗布を制御できる。
【００１０】
これによって、本発明の負極は、基材のベースプレートの一側面の正極の活物質と対向しない領域を除外した状態に活物質スラリーを塗布し、つぎの工程で他の一側面の正極の活物質と対向しない領域を除外した状態に活物質スラリーを塗布したのち、これを乾燥およびロールプレスし、所定の大きさに切断する工程により製造することができる。
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面により詳細に説明する。本実施の形態の説明において、従来技術の図３〜５で参照した部分と同一の構成に対しては、説明が重複しないように同一符号を付与する。
【００１２】
図１は本実施の形態にかかわる二次電池用電極の構造を示す。本実施の形態では、リチウムイオン電池の負極を一例として説明する。図面の符号６０はリチウムイオン電池用負極を示す。負極６０はベースプレート６２の両面に炭素または炭素複合体からなる活物質６４、６６を各々設けたものである。
【００１３】
このように設けた負極６０は、図２に示すように正極２とのあいだにセパレータ４を介して、内側には正極２が、外側には負極６０が位置するようにロール状に巻き取られる。
【００１４】
このように巻き取られた電極ロールにおいては、ロール状の巻き取りの構造上、負極６０の長さ方向の両側端部で正極２の活物質と対向しない領域Ａ１、Ｂ１が生じる。
【００１５】
したがって、本実施の形態は正極の活物質と対向しない負極の領域Ａ１、Ｂ１では、不必要な活物質を除去し、他の部分にのみ活物質を設けるようにする。
【００１６】
たとえば、負極６０の内側の端部に位置する領域Ａ１においては、正極２の活物質と対向する外側の一面にのみ活物質６６を設け、その反対面には活物質６４を設けない。
【００１７】
一方、負極６０の外側の端部に位置する領域Ｂ１では、正極２の活物質と対向する内側の一面にのみ活物質６４を設け、その反対面では活物質６６を除去する。
【００１８】
ここで、負極６０の最外郭の端部に位置した領域Ｂ２は、正極２の活物質と対向しない部分で両面すべてに活物質がない状態に形成され、ここにはタップを付着する。また、最内側端部も両面すべてに活物質を塗布しない無地部Ａ２に形成される。
【００１９】
以上のような構成の本実施の形態の負極は、基材のベースプレート６２の一側面の領域Ａ１、Ａ２、Ｂ２を除外した領域に活物質６４スラリーを塗布し、つぎの工程で他の一側面の領域Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を除外した領域に活物質６６スラリーを塗布したのち、これを乾燥およびロールプレスし、所定の大きさに切断する工程により製造する。
【００２０】
このように本実施の形態の負極６０は、ベースプレート６２の両側面に設ける活物質６４、６６の面積分布が各々違うように設けられるもので、隣接した正極２の活物質と実際に反応しない不必要な領域の活物質を除去してベースプレート６２だけを残すもので、その活物質の除去された量だけ電池全体の重さを減少できる。
【００２１】
また、前記活物質が除去された分だけ電極ロールの直径が縮小され、電極の全体の長さをより長く形成することができるので、電極として有効に機能する活物質の量を増やすことができる。
【００２２】
本出願人は１８６５０サイズの電池を実験して０．５〜６ｇの重さの減少効果と、電極ロールの直径を最大０．５ｍｍ縮小させる効果を得ることができた。
【００２３】
このように製造された負極と正極を含む電極はセパレータ４を介してロール状に巻き取られてカン１０の内部に挿入され、電解液が注入されたのち、そのカン１０の開口にガスケットを介してキャップアセンブリが設けられ、密封されることにより製品として完成される。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように記述した構成および作用を通じて分かるように、本発明の二次電池用電極は、従来技術の問題点を実質的に解消している。
【００２５】
すなわち、本発明は、電極ロールの外側に巻き取られる電極の不必要な活物質を除去した構成であり、その除去された活物質の量だけ電池全体の重さを縮小できる。またその除去した分だけ電極ロールの直径が縮小されるので、電極の全体の長さをより長くできる。
【００２６】
したがって、本発明によれば、電極として有効に機能する活物質の量を増やすことができ、これによって高容量の電池を実現することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、電極ロールの最外郭に配置された電極が、活物質が塗布されないベースプレート状態がそのまま露出されるので、電池の内部で発生した熱の放出効果が優秀であり、それにより電池の安全性を向上させることができる。
【００２８】
一方、本発明は前述の特定の好ましい実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、当該発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、だれでも多様な変更実施ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる二次電池用負極を示す展開断面図である。
【図２】本発明にかかわる二次電池を示す平断面図である。
【図３】従来の二次電池の全体の構成を示す縦断面図である。
【図４】従来の二次電池用電極の展開断面図である。
【図５】図３の二次電池の水平断面図である。
【符号の説明】
２ 正極
４ セパレータ
６０ 負極
６２ ベースプレート
６４、６６ 活物質
Claims (2)
- ベースプレートと、該ベースプレートの両面に形成される活物質とからなり、セパレータを介して内側に巻き取られる正極と外側に巻き取られる負極とを含む二次電池用電極と、前記二次電池用電極が収納されるカンと、前記カンの上部に設けられるキャップアセンブリとを備える二次電池において、
前記負極の一面であって前記正極の活物質が形成された面と対向しない部分を、活物質が形成されていないベースプレートが露出するようにし、
前記正極の活物質が形成された面と対向しない前記負極の内側の端部はベースプレートの外側にだけ活物質を形成し、
前記正極の活物質が形成された面と対向しない前記負極の外郭部は活物質を形成せずにベースプレートを露出し、
前記露出された負極の外郭部のベースプレートは前記カンと接続され、
前記負極の最内側端部には両面すべてに活物質を塗布しない無地部が形成されたことを特徴とする、二次電池。 - 前記正極の活物質が形成された面と対向する前記負極の対向面には、ベースプレートに形成された活物質が対向するように設けられてなる請求項１記載の二次電池。
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