JPH05290853A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
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- JPH05290853A JPH05290853A JP4116931A JP11693192A JPH05290853A JP H05290853 A JPH05290853 A JP H05290853A JP 4116931 A JP4116931 A JP 4116931A JP 11693192 A JP11693192 A JP 11693192A JP H05290853 A JPH05290853 A JP H05290853A
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- Japan
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- battery
- metal foil
- current collector
- electrode
- positive electrode
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- 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
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】少なくとも一方の電極の集電体が、多数の貫通
孔を有した金属箔からなる。 【効果】活物質が集電体から離脱しにくく、このため放
電特性やサイクル特性に優れる。
孔を有した金属箔からなる。 【効果】活物質が集電体から離脱しにくく、このため放
電特性やサイクル特性に優れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池に係わり、特に集電
体としての金属箔の改良に関する。
体としての金属箔の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
円筒型電池などの正極及び負極の集電体として、電極の
巻き取りを可能にするために、可撓性を有する金属箔が
使用されている。たとえばリチウム二次電池の場合、正
極集電体としてアルミニウム箔が、また負極集電体とし
て銅箔が一般的に使用されている。
円筒型電池などの正極及び負極の集電体として、電極の
巻き取りを可能にするために、可撓性を有する金属箔が
使用されている。たとえばリチウム二次電池の場合、正
極集電体としてアルミニウム箔が、また負極集電体とし
て銅箔が一般的に使用されている。
【０００３】しかしながら、かかる金属箔を集電体とす
る電池においては、活物質などは、金属箔に接着された
状態にあるわけではなく、図５にその断面図を示すよう
に、金属箔５１上に活物質層５２が単に圧接されている
に過ぎないものである。
る電池においては、活物質などは、金属箔に接着された
状態にあるわけではなく、図５にその断面図を示すよう
に、金属箔５１上に活物質層５２が単に圧接されている
に過ぎないものである。
【０００４】このため、たとえば電池組立時に電極を巻
き取り電池ケース内に収容する際に、また特に二次電池
にあっては充放電サイクルを重ねるうちに、活物質層が
集電体から離脱して、電池容量が低下してしまうという
問題があった。
き取り電池ケース内に収容する際に、また特に二次電池
にあっては充放電サイクルを重ねるうちに、活物質層が
集電体から離脱して、電池容量が低下してしまうという
問題があった。
【０００５】本発明は、かかる問題を解決するべくなさ
れたものであって、その目的とするところは、従来電池
に比し、放電特性やサイクル特性（二次電池の場合）に
優れた電池を提供するにある。
れたものであって、その目的とするところは、従来電池
に比し、放電特性やサイクル特性（二次電池の場合）に
優れた電池を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る電池（以下、「本発明電池」と称す
る。）は、正極及び負極の少なくとも一方の電極の集電
体が、多数の貫通孔を有した金属箔からなる。
の本発明に係る電池（以下、「本発明電池」と称す
る。）は、正極及び負極の少なくとも一方の電極の集電
体が、多数の貫通孔を有した金属箔からなる。
【０００７】上記金属箔が有する貫通孔の形状は特に制
限されない。ただし、貫通孔の大きさについては、箔の
厚み及び強度によっても変わるが、引っ張り強度等の機
械的強度をもたせるために、通常最長辺（円孔にあって
は直径）が５０μｍを越えないことが好ましい。また、
金属箔の厚みについても特に制限されないが、通常３０
μｍを越えない程度の厚みのものが好適に使用される。
限されない。ただし、貫通孔の大きさについては、箔の
厚み及び強度によっても変わるが、引っ張り強度等の機
械的強度をもたせるために、通常最長辺（円孔にあって
は直径）が５０μｍを越えないことが好ましい。また、
金属箔の厚みについても特に制限されないが、通常３０
μｍを越えない程度の厚みのものが好適に使用される。
【０００８】上記多数の貫通孔を有する金属箔は、たと
えば電解めっきの一種である電鋳法を利用することによ
り得られる。
えば電解めっきの一種である電鋳法を利用することによ
り得られる。
【０００９】
【作用】本発明電池においては、少なくとも一方の電極
の集電体として多数の貫通孔を有する金属箔が使用さ
れ、この貫通孔を介して、集電体の両面に塗布形成され
た活物質層同士が一体化されるので、活物質層が集電体
から離脱しくい。
の集電体として多数の貫通孔を有する金属箔が使用さ
れ、この貫通孔を介して、集電体の両面に塗布形成され
た活物質層同士が一体化されるので、活物質層が集電体
から離脱しくい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【００１１】図１は電鋳法を利用して多数の貫通孔を有
するアルミニウム箔を作製する場合に使用する電鋳シス
テム１の模式的断面図であり、図示の電鋳システム１
は、めっき槽２、カソードドラム３（−極；陰極）、ア
ノード（＋極；陽極）４、巻き取りロール５などからな
る。
するアルミニウム箔を作製する場合に使用する電鋳シス
テム１の模式的断面図であり、図示の電鋳システム１
は、めっき槽２、カソードドラム３（−極；陰極）、ア
ノード（＋極；陽極）４、巻き取りロール５などからな
る。
【００１２】めっき槽２内には溶融アルミニウム塩６
（めっき液）が収容されており、溶融アルミニウム塩６
中には、ステンレス製のカソードドラム３（陰極）の下
半部３１が浸漬されている。また、めっき槽２内には、
底部に開口部４１を有するアノード４（陽極）が、その
周面をカソードドラム３の下半部３１の周面に対向させ
た状態で配されている。
（めっき液）が収容されており、溶融アルミニウム塩６
中には、ステンレス製のカソードドラム３（陰極）の下
半部３１が浸漬されている。また、めっき槽２内には、
底部に開口部４１を有するアノード４（陽極）が、その
周面をカソードドラム３の下半部３１の周面に対向させ
た状態で配されている。
【００１３】カソードドラム３の周面は、部分的にレジ
スト７が塗布されてマスキングされており、金属箔（電
鋳箔）に孔部を形成し得るようになっている。なお、め
っき槽２内に示した矢符８は攪拌（攪拌機は図示せず）
による溶融アルミニウム塩６の対流の向きを示す。
スト７が塗布されてマスキングされており、金属箔（電
鋳箔）に孔部を形成し得るようになっている。なお、め
っき槽２内に示した矢符８は攪拌（攪拌機は図示せず）
による溶融アルミニウム塩６の対流の向きを示す。
【００１４】以上の如く構成された電鋳システム１にお
いて、直流電圧（図示せず）を印加して通電するととも
に、カソードドラム３を矢符９の方向に回転させると、
アルミニウム溶融塩６中に含まれるアルミニウムが、カ
ソードドラム３上のレジスト７でマスキングされた部分
以外の周面に電着する。
いて、直流電圧（図示せず）を印加して通電するととも
に、カソードドラム３を矢符９の方向に回転させると、
アルミニウム溶融塩６中に含まれるアルミニウムが、カ
ソードドラム３上のレジスト７でマスキングされた部分
以外の周面に電着する。
【００１５】なお、貫通孔を有する表面の平坦な金属箔
を作製するためには、電流密度や、めっき時間すなわち
カソードドラム３の回転速度などを調節して、電着膜の
厚みが塗布したレジスト７の厚みを上回らないようにす
ることが好ましい。
を作製するためには、電流密度や、めっき時間すなわち
カソードドラム３の回転速度などを調節して、電着膜の
厚みが塗布したレジスト７の厚みを上回らないようにす
ることが好ましい。
【００１６】本発明電池は、放電特性、サイクル特性な
どを向上させるために、従来の貫通孔のあいていない金
属箔における活物質層の離脱のし易さを、多数の貫通孔
を有する金属箔を集電体として使用することにより解消
した点に特徴を有する。それゆえ、正負両極の活物質、
電解質、セパレータ（液体電解質を使用する場合）の種
類などについては、電池の種類に応じて、従来使用さ
れ、或いは提案されている種々の材料を制限なく使用す
ることが可能である。
どを向上させるために、従来の貫通孔のあいていない金
属箔における活物質層の離脱のし易さを、多数の貫通孔
を有する金属箔を集電体として使用することにより解消
した点に特徴を有する。それゆえ、正負両極の活物質、
電解質、セパレータ（液体電解質を使用する場合）の種
類などについては、電池の種類に応じて、従来使用さ
れ、或いは提案されている種々の材料を制限なく使用す
ることが可能である。
【００１７】本発明は、以上説明したとおりであるが、
より良き理解の一助とすべく、扁平型電池などにおいて
は、集電体としてパンチング（打ち抜き加工）などによ
り作製された貫通孔を有する集電体が実用されていたに
もかかわらず、円筒型電池などにおいては、集電体とし
て貫通孔を有する金属箔が使用されていなかった理由に
ついて述べておく。
より良き理解の一助とすべく、扁平型電池などにおいて
は、集電体としてパンチング（打ち抜き加工）などによ
り作製された貫通孔を有する集電体が実用されていたに
もかかわらず、円筒型電池などにおいては、集電体とし
て貫通孔を有する金属箔が使用されていなかった理由に
ついて述べておく。
【００１８】扁平型電池などにおける集電体としては、
パンチング板、ラス板、網目状板などが実用されている
が、これらはいずれも硬質であり非可撓性のものであ
る。これに対して、本発明における集電体は箔であり、
打ち抜き加工等の方法では製造困難なものである。以上
が、貫通孔を有する金属箔が従来検討されていなかった
第一の理由である。
パンチング板、ラス板、網目状板などが実用されている
が、これらはいずれも硬質であり非可撓性のものであ
る。これに対して、本発明における集電体は箔であり、
打ち抜き加工等の方法では製造困難なものである。以上
が、貫通孔を有する金属箔が従来検討されていなかった
第一の理由である。
【００１９】また、パンチング板、ラス板、網目板など
の表面は、バリや重畳部が存在するため平坦性に欠け
る。このため、集電体上の活物質層の厚みが不均一とな
り、その結果電池特性が悪くなる傾向がある。この電極
反応の不均一化は、扁平型電池などにおいては、ある程
度厚みのある集電体が使用され、しかも両電極が互いに
かなり離隔して配置されるので、さほど問題とならな
い。
の表面は、バリや重畳部が存在するため平坦性に欠け
る。このため、集電体上の活物質層の厚みが不均一とな
り、その結果電池特性が悪くなる傾向がある。この電極
反応の不均一化は、扁平型電池などにおいては、ある程
度厚みのある集電体が使用され、しかも両電極が互いに
かなり離隔して配置されるので、さほど問題とならな
い。
【００２０】しかしながら、円筒型電池などにおいて
は、電極を渦巻き状に巻き取って所定の内容積の電池ケ
ース内に収容する必要があるため、厚みの薄い集電体
（箔）が使用される。しかも、電池容量を大きくするた
め両電極はかなり接近して配置される（巻き取る）こと
となる。したがって、この種の電池においては、集電体
表面のバリなどの凹凸が、ただちに短絡の原因となった
り、電極反応の不均一化をもたらしたりし易い。これで
は、たとえ何らかの機械加工方法により貫通孔を有する
金属箔を作製し得たとしても、箔表面に凹凸が存在する
以上、実用化するには至らない。以上が、貫通孔を有す
る金属箔が集電体として従来検討されていなかった第二
の理由である。
は、電極を渦巻き状に巻き取って所定の内容積の電池ケ
ース内に収容する必要があるため、厚みの薄い集電体
（箔）が使用される。しかも、電池容量を大きくするた
め両電極はかなり接近して配置される（巻き取る）こと
となる。したがって、この種の電池においては、集電体
表面のバリなどの凹凸が、ただちに短絡の原因となった
り、電極反応の不均一化をもたらしたりし易い。これで
は、たとえ何らかの機械加工方法により貫通孔を有する
金属箔を作製し得たとしても、箔表面に凹凸が存在する
以上、実用化するには至らない。以上が、貫通孔を有す
る金属箔が集電体として従来検討されていなかった第二
の理由である。
【００２１】（実施例１） 〔正極の作製〕ＬｉＣｏＯ2 に、導電剤としてのアセチ
レンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂ディスパー
ジョンとを、重量比９０：６：４の比率で混合して正極
合剤を得た。また、電解めっき（電鋳法）を行い、正方
形（辺長：３０μｍ）の貫通孔を有する厚み１５μｍの
アルミニウム箔を作製し、このアルミニウム箔の両面に
上記正極合剤を塗布し、圧延し、２５０°Ｃで２時間真
空下で加熱処理して正極を作製した。
レンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂ディスパー
ジョンとを、重量比９０：６：４の比率で混合して正極
合剤を得た。また、電解めっき（電鋳法）を行い、正方
形（辺長：３０μｍ）の貫通孔を有する厚み１５μｍの
アルミニウム箔を作製し、このアルミニウム箔の両面に
上記正極合剤を塗布し、圧延し、２５０°Ｃで２時間真
空下で加熱処理して正極を作製した。
【００２２】図２は、このようにして作製した正極２１
の模式的断面図であり、同図に示すように、多数の貫通
孔２４，２４…を有する集電体２２（アルミニウム箔）
の両面に塗布形成された正極合剤層２３ａ，２３ｂは貫
通孔２４に進入した正極合剤層２３ｃにより一体化さ
れ、集電体２２から離脱しにくくなっている。
の模式的断面図であり、同図に示すように、多数の貫通
孔２４，２４…を有する集電体２２（アルミニウム箔）
の両面に塗布形成された正極合剤層２３ａ，２３ｂは貫
通孔２４に進入した正極合剤層２３ｃにより一体化さ
れ、集電体２２から離脱しにくくなっている。
【００２３】〔負極の作製〕リチウム金属板を、集電体
としての銅箔（硫酸銅浴をめっき浴として上記と同様に
電鋳法により作製したもの）の両面に圧延し、２５０°
Ｃで２時間真空下で加熱処理して負極を作製した。
としての銅箔（硫酸銅浴をめっき浴として上記と同様に
電鋳法により作製したもの）の両面に圧延し、２５０°
Ｃで２時間真空下で加熱処理して負極を作製した。
【００２４】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、ＬｉＰＦ
6 を１モル／リットル溶かして電解液を調製した。
ジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、ＬｉＰＦ
6 を１モル／リットル溶かして電解液を調製した。
【００２５】〔本発明電池ＢＡ１の作製〕以上の正負両
極及び電解液を用いて円筒型のリチウム二次電池ＢＡ１
を作製した（電池寸法：直径１４．２ｍｍ；長さ５０．
２ｍｍ）。なお、セパレータとしてイオン透過性のポリ
プロピレン製微孔性薄膜を用いた。
極及び電解液を用いて円筒型のリチウム二次電池ＢＡ１
を作製した（電池寸法：直径１４．２ｍｍ；長さ５０．
２ｍｍ）。なお、セパレータとしてイオン透過性のポリ
プロピレン製微孔性薄膜を用いた。
【００２６】図３は作製した電池ＢＡ１の断面図であ
り、同図に示す電池ＢＡ１は、正極３１及び負極３２、
これら両電極を離隔するセパレータ３３、正極リード３
４、負極リード３５、正極外部端子３６、負極缶３７な
どからなる。正極３１及び負極３２は電解液が注入され
たセパレータ３３を介して渦巻き状に巻き取られた状態
で負極缶３７内に収容されており、正極３１は正極リー
ド３４を介して正極外部端子３６に、また負極３２は負
極リード３５を介して負極缶３７に接続され、電池ＢＡ
１内部で生じた化学エネルギーを電気エネルギーとして
外部へ取り出し得るようになっている。
り、同図に示す電池ＢＡ１は、正極３１及び負極３２、
これら両電極を離隔するセパレータ３３、正極リード３
４、負極リード３５、正極外部端子３６、負極缶３７な
どからなる。正極３１及び負極３２は電解液が注入され
たセパレータ３３を介して渦巻き状に巻き取られた状態
で負極缶３７内に収容されており、正極３１は正極リー
ド３４を介して正極外部端子３６に、また負極３２は負
極リード３５を介して負極缶３７に接続され、電池ＢＡ
１内部で生じた化学エネルギーを電気エネルギーとして
外部へ取り出し得るようになっている。
【００２７】（比較例１）正極及び負極の集電体とし
て、孔のあいていないアルミニム箔、銅箔をそれぞれ使
用したこと以外は実施例１と同様にして、円筒型の比較
電池ＢＣ１を作製した。
て、孔のあいていないアルミニム箔、銅箔をそれぞれ使
用したこと以外は実施例１と同様にして、円筒型の比較
電池ＢＣ１を作製した。
【００２８】（各電池のサイクル特性）本発明電池ＢＡ
１及び比較電池ＢＣ１について、充電電流２００ｍＡで
充電終止電圧４．１Ｖまで充電した後、放電電流２００
ｍＡで放電終止電圧３Ｖまで放電する工程を１サイクル
とするサイクル試験を行い、各電池のサイクル特性を調
べた。
１及び比較電池ＢＣ１について、充電電流２００ｍＡで
充電終止電圧４．１Ｖまで充電した後、放電電流２００
ｍＡで放電終止電圧３Ｖまで放電する工程を１サイクル
とするサイクル試験を行い、各電池のサイクル特性を調
べた。
【００２９】図４は、各電池のサイクル特性を、縦軸に
電池容量（ｍＡｈ）を、また横軸にサイクル数（回）を
とって示したグラフである。同図より、本発明電池ＢＡ
１は、サイクル数４００回においても初期の電池容量
（５００ｍＡｈ）を保持しているのに対して、比較電池
ＢＣ１では、サイクル初期から急激に電池容量が低下
し、サイクル数２５０回において２５０ｍＡｈ弱にまで
電池容量が減少してしまうことが分かる。
電池容量（ｍＡｈ）を、また横軸にサイクル数（回）を
とって示したグラフである。同図より、本発明電池ＢＡ
１は、サイクル数４００回においても初期の電池容量
（５００ｍＡｈ）を保持しているのに対して、比較電池
ＢＣ１では、サイクル初期から急激に電池容量が低下
し、サイクル数２５０回において２５０ｍＡｈ弱にまで
電池容量が減少してしまうことが分かる。
【００３０】叙上の実施例では本発明をリチウム二次電
池に適用する場合の具体例について説明したが、本発明
は電池の種類及び一次電池か二次電池かを問わず、金属
箔を集電体に使用する電池一般に適用し得るものであ
る。
池に適用する場合の具体例について説明したが、本発明
は電池の種類及び一次電池か二次電池かを問わず、金属
箔を集電体に使用する電池一般に適用し得るものであ
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明電池においては、少なくとも一方
の電極の集電体として多数の貫通孔を有する金属箔が使
用されているので、活物質などが集電体から離脱しにく
く、このため放電特性やサイクル特性に優れるなど、本
発明は優れた特有の効果を奏する。
の電極の集電体として多数の貫通孔を有する金属箔が使
用されているので、活物質などが集電体から離脱しにく
く、このため放電特性やサイクル特性に優れるなど、本
発明は優れた特有の効果を奏する。
【図１】本発明電池に使用される集電体を作製する際に
用いる電鋳システムの断面図である。
用いる電鋳システムの断面図である。
【図２】実施例で作製した電極の断面図である。
【図３】円筒型の本発明電池ＢＡ１の断面図である。
【図４】サイクル特性図である。
【図５】従来電池の電極の断面図である。
【符号の説明】 ２１ 正極 ２２ 集電体 ２４ 貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも一方の電極の集電体が、多数の
貫通孔を有した金属箔からなることを特徴とする電池。 - 【請求項２】前記金属箔は電解めっきにより作製された
ものである請求項１記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11693192A JP3369592B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11693192A JP3369592B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 電 池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290853A true JPH05290853A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3369592B2 JP3369592B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=14699243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11693192A Expired - Lifetime JP3369592B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369592B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049674A1 (fr) * | 1999-02-19 | 2000-08-24 | Fujitsu Limited | Pile alcaline secondaire |
| WO2001084656A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| JP2003051313A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次電池の製造方法、及び二次電池 |
| US9548497B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP11693192A patent/JP3369592B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049674A1 (fr) * | 1999-02-19 | 2000-08-24 | Fujitsu Limited | Pile alcaline secondaire |
| WO2001084656A1 (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| US6979517B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode plate for cell and method for manufacturing the same |
| JP2003051313A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次電池の製造方法、及び二次電池 |
| US9548497B2 (en) | 2011-06-10 | 2017-01-17 | Eaglepicher Technologies, Llc | Layered composite current collector with plurality of openings, methods of manufacture thereof, and articles including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3369592B2 (ja) | 2003-01-20 |
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