JP4291915B2 - Inside-out cylindrical battery - Google Patents
Inside-out cylindrical battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP4291915B2 JP4291915B2 JP12432499A JP12432499A JP4291915B2 JP 4291915 B2 JP4291915 B2 JP 4291915B2 JP 12432499 A JP12432499 A JP 12432499A JP 12432499 A JP12432499 A JP 12432499A JP 4291915 B2 JP4291915 B2 JP 4291915B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode mixture
- current collector
- peripheral surface
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はインサイドアウト形リチウム電池に関し、とくに、放電特性を向上させるための集電構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の代表的なインサイドアウト構造の円筒形リチウム電池は、放電反応に寄与する面積が小さいため大きい電流が必要な用途には適さなかった。そこで反応面積を増大させるために通常とは逆の電極配置、つまりボリュームが小さくて薄いリチウム負極をボリュームが大きくて厚い正極合剤の外側に配置する図4のような構造が考え出された。図4において、有底円筒形に形成された負極缶1は、円筒形電池ケースの主体となるとともに負極端子を兼ねる。この負極缶1の内周面には長方形の金属リチウム板を巻いて中空円筒形に成形されたリチウム負極2が密着配置されている。このリチウム負極2の中空部内面側にポリプロピレン不織布などで有底中空円筒形に形成されたセパレータ3が密着配置されている。このセパレータ3の内周面に密着して、リング状に加圧成形された中空円筒形の正極合剤4(電解二酸化マンガン+黒鉛+結着剤)が積層配置されている。この正極合剤4の内周面には正極合剤4とほぼ等しい高さの中空円筒形に成形されたステンレス製の集電体5が圧入されており、この圧接部分が集電に寄与することになる。この集電体5と正極合剤4からなる集電構造の斜視図を図5に示す。
この集電体5の先端は板状の封口板6の内面にスポット溶接されており、その封口板6は皿状の正極端子板7とその外周部で接している。これにより正極合剤4は正極端子板7と電気的に接続されている。有機溶媒からなる非水電解液8が負極缶1内部に充填された状態で、封口板6および正極端子板7がリング状の封口ガスケット9を介して負極缶1の開口部にカシメ付け固定され、電池が密閉されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図4に示したリチウム電池においては、厚みのある正極合剤4を内側に配しているので、正極合剤4の内周面の面積は非常に小さくなる。正極側の集電は、この小面積の部分に集電体5が接することで行われるが、正極合剤4の電気伝導度はあまり良くないので、基本的に集電効率は悪い構造だと言える。このままではいくら反応面積を増やしたといっても、集電効率が低いため、大電流を取り出すことはできない。そこで正極側の集電効率を向上させるために、正極合剤4と集電体5との間に生じる接触抵抗を可能な限り小さくする必要がある。とくに低温環境下では電池の内部抵抗が極めて大きくなるため、接触抵抗による放電効率の低下は極力避けたい。しかし、従来の構造では集電のために利用できる部分が集電体5の外周面に限られているため、十分な接触面積を確保できず、接触抵抗を大幅に低減することは難しかった。
【0004】
また、集電体5の圧入作業を容易にするため集電体5の外径は正極合剤4の外径よりやや小さくする必要があることから、集電体5と正極合剤4との密着性は良くなく、両者間の接触抵抗は大きくなりがちだった。
【0005】
さらに、集電体5の内側にはその動きを規制するものがないので、電池が消費されて正極合剤4が肥大化すると、集電体5が中心方向に押圧され、この集電体5と正極合剤4との接触圧力にムラが生じてしまう。このため、全体としての接触抵抗が増大してしまい、高い集電効率が得られなくなっていた。
【0006】
この発明は前述の問題に鑑みてなされたもので、集電構造を改良することによって電気損失を低減し、低温・高負荷の条件下でも良好な放電特性を維持できるリチウム電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため、この発明は、有底円筒形の負極缶と、この負極缶の内周面に密着配置された中空円筒形のリチウム負極と、このリチウム負極の内周面に密着配置されたセパレータと、このセパレータの内周面に密着配置された中空円筒形の外側正極合剤と、この外側正極合剤の内周面に密着配置されてかつ上部の正極端子板に電気的に接続する中空円筒形の集電体と、この集電体の内周面に密着配置されてかつ前記集電体に設けられた複数の空孔を介して前記外側正極合剤と電気的に接続する中空円筒形の内側正極合剤と、前記負極缶の開口端部の内周に嵌め込まれた封口ガスケットと、この封口ガスケットの内周に嵌め込まれて前記負極缶を密閉する前記正極端子板とを備えたことを特徴とするインサイドアウト構造の円筒形電池とした。
【0008】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例のリチウム電池を図1に示す。正極合剤10a、10bおよび集電体11に特徴を有する他は、図4に示した従来のものと基本的に同じである。以下、その正極合剤10a、10bおよび集電体11について説明する。
【0009】
図1に示すように、正極合剤は外側の正極合剤10aと内側の正極合剤10bとに分割して形成され、中空円筒形に加圧成形された外側の正極合剤10aの内周面には、これとほぼ等しい高さの中空円筒形に成形されたステンレス等の金属性の集電体11が圧入されている。この集電体11において実際に集電に寄与する円筒部分には空孔11aが25〜65%の空孔率で設けられている。さらに集電体11の内周面には、前記正極合剤10aの内径よりもやや小さい外径を有する中空円筒形に加圧成形された内側の正極合剤10bが圧入されている。この正極合剤10bは、前記空孔11aを通じて外側の正極合剤10aと電気的に接続している。以上述べた正極合剤10a、10bおよび集電体11からなる集電構造の斜視図を図2に示す。
【0010】
この実施例では、電気的に接続された正極合剤10aと10bとの間に集電体11を介在させることにより、集電体11の外周面だけでなく集電体11の内周面からも集電に寄与させることができる。このため集電面積が飛躍的に増加する。また、正極合剤10bによって集電体11が正極合剤10aの内周面に強い圧力で押し付けられるため、集電体11と正極合剤10a、10bとの密着状態が良好となる。これらのことから集電部分の接触抵抗が大幅に低減され、集電効率が向上する。
【0011】
図1に示したこの発明のリチウム電池と図4に示した従来のリチウム電池の低温・高負荷の条件下での放電特性を比較するため、これらの閉路電圧測定(−20℃、20〜100mA、50mSec)を行った。その測定結果を図3に示す。100mAの負荷における閉路電圧は従来に比べて約16%改善されている。
【0012】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるインサイドアウト構造の円筒形リチウム電池にあっては、複数の空孔を有する中空円筒形の集電体を外側正極合剤の内周面に密着配置するとともに集電体の内側に中空円筒形の正極合剤を圧入するようにしたことで、集電体の外周面のみでなく内周面からの集電も可能になる。また、内側の正極合剤が集電体を外側の正極合剤に強い圧力で押しつけるため、集電体と正極合剤との密着性が良好となる。これらにより、集電部分の接触抵抗が大幅に低減されて集電効率が向上し、低温・高負荷の条件下でも良好な放電特性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に関わるリチウム電池を示している。(a)は側面からの一部破断面図であり、(b)は開口端側からのA−A’断面図である。
【図2】図1の集電部分の概略を示す斜視図である。
【図3】この発明の一実施例に関わるリチウム電池(図1)および従来のリチウム電池(図4)について行った閉路電圧測定の測定結果である。
【図4】従来のリチウム電池を示している。(a)は側面からの一部破断面図であり、(b)は開口端側からのA−A’断面図である。
【図5】図4の集電部分の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 負極缶
2 リチウム負極
3 セパレータ
4 正極合剤
5 集電体
6 封口板
7 正極端子
8 非水電解液
9 封口ガスケット
10a 正極合剤
10b 正極合剤
11 集電体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inside-out type lithium battery, and more particularly, to an improvement in a current collecting structure for improving discharge characteristics.
[0002]
[Prior art]
A conventional typical cylindrical lithium battery with an inside-out structure is not suitable for applications requiring a large current because of its small area contributing to the discharge reaction. Therefore, in order to increase the reaction area, a reverse electrode arrangement, that is, a structure as shown in FIG. 4 was devised, in which a thin lithium anode with a small volume is arranged outside a thick positive electrode mixture with a large volume. In FIG. 4, the negative electrode can 1 formed in a bottomed cylindrical shape serves as a main body of a cylindrical battery case and also serves as a negative electrode terminal. A lithium
The front end of the current collector 5 is spot welded to the inner surface of the plate-
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the lithium battery shown in FIG. 4, since the thick
[0004]
Further, since the outer diameter of the current collector 5 needs to be slightly smaller than the outer diameter of the
[0005]
Furthermore, since there is nothing that restricts the movement inside the current collector 5, when the battery is consumed and the
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems. It is an object of the present invention to provide a lithium battery capable of reducing electrical loss by improving the current collecting structure and maintaining good discharge characteristics even under conditions of low temperature and high load. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a bottomed cylindrical negative electrode can, a hollow cylindrical lithium negative electrode arranged in close contact with the inner peripheral surface of the negative electrode can, and an inner peripheral surface of the lithium negative electrode. A separator, a hollow cylindrical outer positive electrode mixture disposed in close contact with the inner peripheral surface of the separator, and an electric contact with the upper positive terminal plate disposed in close contact with the inner peripheral surface of the outer positive electrode mixture. A hollow cylindrical current collector connected to the current collector and electrically connected to the outer positive electrode mixture through a plurality of holes provided in close contact with the inner peripheral surface of the current collector and provided in the current collector A hollow cylindrical inner positive electrode mixture to be connected, a sealing gasket fitted in the inner periphery of the opening end of the negative electrode can, and the positive terminal plate fitted in the inner periphery of the sealing gasket to seal the negative electrode can Inside-out cylindrical shape characterized by comprising It was a pond.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a lithium battery according to an embodiment of the present invention. Except for the characteristics of the
[0009]
As shown in FIG. 1, the positive electrode mixture is divided into an outer positive electrode mixture 10a and an inner
[0010]
In this embodiment, by interposing the
[0011]
In order to compare the discharge characteristics of the lithium battery of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional lithium battery shown in FIG. 4 under conditions of low temperature and high load, these closed circuit voltage measurements (−20 ° C., 20 to 100 mA) are used. , 50 mSec). The measurement results are shown in FIG. The closed circuit voltage at a load of 100 mA is improved by about 16% compared to the conventional case.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, in the cylindrical lithium battery having an inside-out structure according to the present invention, the hollow cylindrical current collector having a plurality of holes is disposed in close contact with the inner peripheral surface of the outer positive electrode mixture. By press-fitting the hollow cylindrical positive electrode mixture inside the current collector, current collection from the inner peripheral surface as well as the outer peripheral surface of the current collector becomes possible. Further, since the inner positive electrode mixture presses the current collector against the outer positive electrode mixture with a strong pressure, the adhesion between the current collector and the positive electrode mixture is improved. As a result, the contact resistance of the current collecting portion is greatly reduced, the current collecting efficiency is improved, and good discharge characteristics can be maintained even under conditions of low temperature and high load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a lithium battery according to an embodiment of the present invention. (A) is a partially broken sectional view from the side, and (b) is an AA ′ sectional view from the opening end side.
FIG. 2 is a perspective view showing an outline of a current collecting portion in FIG. 1;
FIG. 3 is a measurement result of a closed circuit voltage measurement performed on a lithium battery (FIG. 1) and a conventional lithium battery (FIG. 4) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a conventional lithium battery. (A) is a partially broken sectional view from the side, and (b) is an AA ′ sectional view from the opening end side.
5 is a perspective view showing an outline of a current collecting portion in FIG. 4; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode can 2 Lithium
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12432499A JP4291915B2 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Inside-out cylindrical battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12432499A JP4291915B2 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Inside-out cylindrical battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000315495A JP2000315495A (en) | 2000-11-14 |
JP4291915B2 true JP4291915B2 (en) | 2009-07-08 |
Family
ID=14882530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12432499A Expired - Lifetime JP4291915B2 (en) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | Inside-out cylindrical battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4291915B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3694506B2 (en) | 2003-02-04 | 2005-09-14 | 石崎プレス工業株式会社 | Method for producing negative electrode can for battery using press working |
JP6154999B2 (en) * | 2012-07-27 | 2017-06-28 | シャープ株式会社 | Battery electrode body, battery and metal-air battery |
JP6872325B2 (en) * | 2016-08-24 | 2021-05-19 | Fdk株式会社 | Cylindrical lithium primary battery and negative electrode current collector for tubular lithium primary battery |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP12432499A patent/JP4291915B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000315495A (en) | 2000-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6413668B1 (en) | Lithium ion battery and container | |
US4020242A (en) | Primary-cells | |
JP2009545123A5 (en) | ||
US6207320B1 (en) | Cap assembly of secondary battery | |
JP4291915B2 (en) | Inside-out cylindrical battery | |
JP3649000B2 (en) | Secondary battery for large current discharge | |
JPH11354091A (en) | Battery and its manufacture | |
KR101831170B1 (en) | Current collector for lithium primary battery | |
CN219832704U (en) | Negative electrode current collecting disc, battery cover plate assembly and cylindrical battery | |
JPH0312213Y2 (en) | ||
JPH11213983A (en) | Cylindrical battery | |
CN211829022U (en) | Button type lithium ion battery | |
US3970477A (en) | Mercury trap and contact | |
JPH1012288A (en) | Cylindrical air battery and manufacture therefor | |
CN212062616U (en) | Alkaline battery capable of improving utilization rate of negative active material | |
JPWO2018154841A1 (en) | Coin type battery | |
CN217740745U (en) | Conductive connection structure for replacing tab welding and full tab battery with conductive connection structure | |
JPH0548365Y2 (en) | ||
CN219203440U (en) | Cylindrical battery and electronic equipment | |
CN210349973U (en) | Large-capacity flat-head battery | |
JP4268851B2 (en) | Alkaline battery | |
JPS5935952Y2 (en) | flat sealed battery | |
JP4599675B2 (en) | Sealed secondary battery | |
JP3080211B2 (en) | Lithium battery | |
JP2002352790A (en) | Sealing battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040917 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090310 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090406 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140410 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |