JP4576785B2 - 電池及びその電極芯材と正電極と負電極 - Google Patents
電池及びその電極芯材と正電極と負電極 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4576785B2 JP4576785B2 JP2002177653A JP2002177653A JP4576785B2 JP 4576785 B2 JP4576785 B2 JP 4576785B2 JP 2002177653 A JP2002177653 A JP 2002177653A JP 2002177653 A JP2002177653 A JP 2002177653A JP 4576785 B2 JP4576785 B2 JP 4576785B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- core material
- active material
- positive electrode
- battery
- 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 - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池及びその電極芯材と正電極と負電極に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、二次電池の電極は電極芯材に活物質粉末を圧延処理により固着させている。電極芯材は負極活物質から電子を受け取り、その電子は仕事をした後、電解液を介して正極に渡される。この一連の動作により電池としての機能を有している。しかしながら、圧延処理によって固着された活物質はある程度の厚みを有しているため、上記活物質粉末の粉末粒子個々で考えた場合、各々の活物質粉末から電極芯材までの距離に差が生じる。つまり、電極芯材に電子を受け渡しする条件の良悪が発生する。そのため電極全体としての集電効率が悪くなってしまうという問題が生じる。特に活物質が粒子状であることが多くその粒子の接触抵抗が大きいことから電極芯材までの距離の影響が大きくなる。
【0003】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電極の集電効率を向上させることにより電池の性能を向上させることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、電池の電極芯材に係わる第1の手段として、表面及び裏面に粉末状の活物質を所定厚で固着した電極芯材であって、電極芯材に設けられた突出部の先端が上記活物質の表面に露出して設置され、上記突出部が150Hv(ビッカース硬さ)以下の硬度であるという手段を採用する。これにより、上記した電極芯材から電子の受け渡しする条件の悪い活物質粉末から電極芯材までの距離が短くなり、電極全体の集電効率が向上する。また、例えば、負極活物質の充電時における体積膨張により負極活物質が上記突出部の先端にせり上がることによる絶縁材の破損防止が可能である。また、負極活物質の放電時の体積収縮によりせり出した突出部の先端が絶縁材を貫通することを防止することが可能である。
【0005】
電池の電極芯材に係わる第2の手段として、上記第1の手段において、突出部は上記電極芯材のいずれか片面あるいは両面から局所的に押圧することにより設けられた孔が有するバリであるという手段を採用する。これにより、例えば圧延処理を行うローラーに所定形状に設定された突出部を設けることで、容易に上記突出部を形成することができる。
【0007】
電池の正電極に係わる第1の手段として、上記第1または第2の電池の電極芯材に係わる手段における上記電極芯材の表面及び裏面に正極活物質を固着するという手段を採用する。これにより、上記電極芯材を正極とし使用することができる。
【0008】
電池の正極に係わる第2の手段として、上記第1の手段において、上記正極活物質は、水酸化ニッケルであるという手段を採用する。これにより、上記電極芯材を充電可能な二次電池の正極として使用することができる。
【0009】
電池の負電極に係わる第1の手段として、上記第1または第2の電池の電極芯材に係わる手段における上記電極芯材の表面及び裏面に負極活物質を固着するという手段を採用する。これにより、上記電極芯材を負極として使用することができる。
【0010】
電池の負電極に係わる第2の手段として、上記第1の手段において、上記負極活物質は、水素吸蔵合金であるという手段を採用する。これにより上記電極芯材を充電可能な二次電池の正極として使用することができる。
【0011】
電池に係わる第1の手段として、上記第1または2の正電極に係わる手段における正電極は絶縁材を挟んで負電極と交互に積層された状態で電槽内に収容されているという手段を採用する。これにより、正電極が負電極に触れ、短絡することなく小型の電池を構成することが可能である。
【0012】
電池に係わる第2の手段として、上記第1または2の正電極に係わる手段における正電極は絶縁材を挟んで負電極と重ねられた状態で渦巻き状に巻回されて電槽内に収容されているという手段を採用する。これにより正電極が負電極に触れ、短絡することなく円筒状の電槽内に電極を収納することができる。
【0013】
電池に係わる第3の手段として、上記第1または2の負電極に係わる手段における負電極は絶縁材を挟んで正電極と交互に積層された状態で電槽内に収容されているという手段を採用する。これにより、負電極が正電極に触れ、短絡することなく小型の電池を構成することが可能である。
【0014】
電池に係わる第4の手段として、上記第1または2の負電極に係わる手段における負電極は絶縁材を挟んで正電極と重ねられた状態で渦巻き状に巻回されて電槽内に収容されているという手段を採用する。これにより負電極が正電極に触れ、短絡することなく円筒状の電槽内に電極を収納することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる電池及びその電極芯材と正電極と負電極の一実施形態について説明する。
【0016】
図1は電極Eの構成図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。符号1は電極芯材、1aはバリ、1bは貫通孔、2は活物質、Eは電極である。
【0017】
電極芯材1は、例えば厚さ50μmの箔状の平板であって表面及び裏面に活物質2を所定厚で固着されている。バリ(突出部)1aは、先端が活物質2の表面に露出しており、上記電極芯材1のいずれか片面あるいは両面から局所的に押圧することにより設けられた略長方形の貫通孔(孔)1bの短辺から活物質2の表面まで届くように形成されている。また上記電極芯材1の硬さは150Hv以下に設定されており、すなわち、バリ1aの硬さは150Hv(ビッカース硬さ)以下に形成されている。貫通孔1bは、所定間隔で電極芯材1に設けられている。活物質2は、上記電極Eを負電極E1に用いる場合には負極活物質であり、正電極E2に用いる場合には正極活物質であって、電極芯材1の表面及び裏面に圧延処理によって一定厚に固着されている。例えば上記電極Eをニッケル水素電池に用いる場合、上記負極活物質は水素吸蔵合金粉末であり、上記正極活物質は水酸化ニッケル粉末である。
【0018】
図2は、図1における電極Eを積載し、円筒に形状設定された二次電池Bの斜視図である。E1は負電極、E2は正電極、3はセパレータ(絶縁材)、4は電槽(負極端子)、5は正極端子、6は封口板である。
【0019】
負電極E1と正電極E2はセパレータ3をはさんだ状態で多重巻回され円筒状の電槽(負極端子)4内に収納されており、また電槽4内は電解液に満たされている。電槽4の上端は開口部が形成されており、該開口部は中央に正極端子5が設けられると共に電槽4に対して絶縁された封口板6によって封止されている。また、負電極E1は電槽4に接続され、また正電極E2は正極端子5に接続されており、負電極E1と正電極E2は電解液を介して直列回路を構成している。
【0020】
次に、本実施形態における電池及びその電極芯材と正電極と負電極の作用を説明する。
【0021】
例えば、負電極E1の場合、活物質2には水素吸蔵合金粉末が用いられる。負電極E1の表面の点Aに位置する活物質2の粉末は電極芯材1までの距離が電極芯材1にバリ1aが設けられていない場合と比較して近くなっているため、点Aの水素吸蔵合金粉末は電子をバリ1aつまりは電極芯材1に渡しやすくなる。逆に電極芯材1に対して対称に位置する負電極E1の表面の点A´では電極芯材1に貫通孔1bが設けられているためにバリ1aがない場合と比較すると電極芯材1までの距離が遠くなっているが、この点を考慮しても、負電極E1全体で見た場合、集電効率は向上する。一般に活物質2は粉末であって粉末表面の抵抗が大きいことから導電体が近くにあることの効果は大きくなる。実験によれば1つの略長方形の貫通孔1bに形成された1つのバリ1aと他方のバリ1aの間隔を電極の厚さの4倍程度にした場合、10%以上の集電効果の向上が認められている。
【0022】
しかしながら、上述した電極の構成を実現させるためには、バリ1aの硬さを150Hv(ビッカース硬さ)以下にする必要性がある。これは、例えば負電極E1の場合、上記二次電池Bの充電によって活物質2の粉末の体積が膨張する場合にバリ1aの硬さが150Hv以上であると電極芯材1と活物質2の粒子の接合が悪くなって電極Eの表面へ浮きやすくなり、浮いた活物質2の粉末は逃げ場を失い、バリ1aとセパレータ3の間に入り込み、セパレータ3を突き破って正電極E2と接触することによって、二次電池B内で短絡が発生してしまう。また二次電池Bの放電の繰り返しによって活物質2の粉末が収縮・膨張する場合には、次第に活物質2から剥離したバリ1aの先端が活物質2の表面から突出した状態となり、このバリ1aの硬さが150Hv以上であるとセパレータ3を突き破ってしまうので同様に二次電池B内で短絡が発生する原因となる。つまり、バリ1aの硬さを150Hv以下とすることで活物質2が膨張し、バリ1aとセパレータ3との間に入り込んでしまった場合であってもバリ1aが変形するのでセパレータ3を突き破ることが減少する。また、活物質2が収縮し、バリ1aが活物質2の表面から突出した状態となっても、バリ1aが変形することによってセパレータ3を突き破ることが減少する。バリ1aの硬さを150Hv以下にするために電極芯材1を加熱処理し、電極心材1自体を150Hv以下に加工する。
【0023】
図3は、電極芯材1に用いる材料の種類及びビッカース硬さの違いによってどの程度の頻度で二次電池B内において短絡が発生するかの実験結果を表した比較対照表である。この図が示すように、電極芯材1の材質が鉄箔であってもニッケル箔であっても共に硬さが150Hv以下であると二次電池B内の短絡発生頻度が少なくなっている。
【0024】
また、バリ1aが貫通孔1bから活物質2の表面に露出する位置まで届くように形成されているので、バリ1aとバリ1aの間に入り込んで電極芯材1に固着された活物質2は従来の電極よりも電極芯材1に対する固着力が向上する。そのため活物質2の剥離あるいは脱落を抑止することが可能である。そのため、図3の円筒に形状設定された二次電池Bを組み立てるために負電極E1と正電極E2がセパレータ3を挟んで巻回させることによって負電極E1に応力がかかる場合であっても、活物質2はより確実に電極心材1に固着された状態を維持することが可能である。
【0025】
なお、本発明は上記実施形態においてバリ1aが形成された電極芯材1を負電極E1に用いたが正電極E2に用いても良い。この場合、例えば、活物質2は水酸化ニッケルを用いる。また、電極芯材1にバリ1aを設けず、外部から集電性のある突出部を設置しても良い。
【0026】
上記実施形態において、平板の電極芯材1を用いたが、例えば電極Eが巻回される方向に対し、直角方向に湾曲している電極芯材1を用いても良い。この場合であっても、バリ1aは貫通孔1bから活物質の表面まで届くように形成する。
また、貫通孔1bは略長方形でなく例えば略正方形や略楕円形でも良い。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面及び裏面に粉末状の活物質を所定厚で固着した電極芯材であって、電極芯材に設けられた突出部の先端が上記活物質の表面に露出して設置され、上記突出部が150Hv(ビッカース硬さ)以下の硬度であるので、上記した電極芯材から電子の受け渡しする条件の悪い活物質粉末から電極芯材までの距離が短くなり、電極全体の集電効率が向上する。また、例えば、負極活物質の充電時における体積膨張により負極活物質が上記突出部の先端にせり上がることによる絶縁材の破損防止が可能である。また、負極活物質の放電時の体積収縮によりせり出した突出部の先端が絶縁材を貫通することを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる電極Eの構成図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係わる円筒に形状設定された二次電池Bの斜視図である。
【図3】電極芯材1の材料の違いによる二次電池B内においての短絡発生頻度の比較図である。
【符号の説明】
1……電極芯材
1a……バリ(突出部)
1b……貫通孔(孔)
2……活物質
3……セパレータ(絶縁材)
4……電槽(負極端子)
5……正極端子
6……封口板
E1……負電極
E2……正電極
B……二次電池
Claims (10)
- 表面及び裏面に粉末状の活物質を所定厚で固着した電極芯材であって、
電極芯材に設けられた突出部の先端が前記活物質の表面に露出して設置され、前記突出部が150Hv(ビッカース硬さ)以下の硬度であることを特徴とする電極芯材。 - 前記突出部は前記電極芯材のいずれか片面あるいは両面から局所的に押圧することにより設けられた孔が有するバリであることを特徴とする請求項1記載の電極芯材。
- 請求項1または2記載の前記電極芯材の表面及び裏面に正極活物質が固着されたことを特徴とした正電極。
- 前記正極活物質は、水酸化ニッケルであることを特徴とする請求項3記載の正電極。
- 請求項1または2記載の前記電極芯材の表面及び裏面に負極活物質が固着されたことを特徴とした負電極。
- 前記負極活物質は、水素吸蔵合金であることを特徴とする請求項5記載の負電極。
- 請求項3または4記載の正電極が絶縁材を挟んで負電極と交互に積層された状態で電槽内に収容されていることを特徴とする電池。
- 請求項3または4記載の正電極が絶縁材を挟んで負電極と重ねられた状態で渦巻き状に巻回されて電槽内に収容されていることを特徴とする電池。
- 請求項5または6記載の負電極が絶縁材を挟んで正極と交互に積層された状態で電槽内に収容されていることを特徴とする電池。
- 請求項5または6記載の負電極が絶縁材を挟んで正電極と重ねられた状態で渦巻き状に巻回されて電槽内に収容されていることを特徴とする電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002177653A JP4576785B2 (ja) | 2002-06-18 | 2002-06-18 | 電池及びその電極芯材と正電極と負電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002177653A JP4576785B2 (ja) | 2002-06-18 | 2002-06-18 | 電池及びその電極芯材と正電極と負電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004022418A JP2004022418A (ja) | 2004-01-22 |
JP4576785B2 true JP4576785B2 (ja) | 2010-11-10 |
Family
ID=31175632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002177653A Expired - Fee Related JP4576785B2 (ja) | 2002-06-18 | 2002-06-18 | 電池及びその電極芯材と正電極と負電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4576785B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0218860A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-01-23 | Bridgestone Corp | 電池 |
JPH0315157A (ja) * | 1989-06-13 | 1991-01-23 | Ricoh Co Ltd | シート状電極 |
JP2002198055A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-07-12 | Isao Matsumoto | 電池用ペースト式薄型電極、その製造方法及び二次電池 |
-
2002
- 2002-06-18 JP JP2002177653A patent/JP4576785B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0218860A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-01-23 | Bridgestone Corp | 電池 |
JPH0315157A (ja) * | 1989-06-13 | 1991-01-23 | Ricoh Co Ltd | シート状電極 |
JP2002198055A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-07-12 | Isao Matsumoto | 電池用ペースト式薄型電極、その製造方法及び二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004022418A (ja) | 2004-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5275298B2 (ja) | 二次電池 | |
EP2038942B1 (en) | Safety kit for secondary battery | |
KR100905390B1 (ko) | 전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨파우치형 이차전지 | |
JP4243409B2 (ja) | リチウム2次電池 | |
US11271274B2 (en) | Secondary battery | |
US11476526B2 (en) | Secondary battery, battery module and vehicle | |
KR20080009350A (ko) | 용량 및 안전성을 향상시킨 이차전지 | |
JP2018133201A (ja) | 蓄電モジュール | |
JPH11273709A (ja) | 電 池 | |
WO2020177599A1 (zh) | 二次电池 | |
JP2015215988A (ja) | 角形電池 | |
US20240030521A1 (en) | Battery and electric device | |
JPH10241725A (ja) | アルカリ二次電池 | |
JP3926147B2 (ja) | 電池 | |
JP4576785B2 (ja) | 電池及びその電極芯材と正電極と負電極 | |
JP2018018666A (ja) | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 | |
CN208078090U (zh) | 电极、电芯、电池以及电子设备 | |
JP5528131B2 (ja) | 積層型電池 | |
JPS58119154A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
JP2018049802A (ja) | 蓄電装置 | |
CN217847998U (zh) | 一种集流体、电化学装置以及电子设备 | |
US20220190448A1 (en) | Sealed battery and method of manufacturing sealed battery | |
CN217589160U (zh) | 电池 | |
CN217588709U (zh) | 扣式超级电容 | |
JP2012234626A (ja) | 電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050317 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070903 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080708 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091203 |
|
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: 20100727 |
|
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: 20100809 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |