JPH09219212A

JPH09219212A - 筒形電池及びその組立方法

Info

Publication number: JPH09219212A
Application number: JP8023625A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sagisaka; 博人鷺坂; Hidetoshi Tanaka; 秀敏田中; Takashi Suzuki; 貴志鈴木; Masanori Nakanishi; 正典中西
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】電池が潰され発電要素のセパレータが破れた
場合において、電池の発火や破裂を防止すること。【解決手段】筒形電池は、正極活物質、セパレータ８
及び負極活物質からなる筒状の電極群２を負極缶１０の
内部に収装し、負極缶の開口端部にガスケット１２を介
して正極板１４を封止してなる。電極群２の内側には軸
方向に沿って導電性筒状部材２２が配置され、筒状部材
の内側には軸方向に沿って導電性柱状部材２４が配置さ
れている。筒状部材の下端部は負極缶の内底面に、また
柱状部材の上端部は正極板の下側面にそれぞれ固設接続
されている。そして、電池が潰された場合には、筒状部
材と柱状部材とが相互に接触し接続されることで、セパ
レータが破損し正極活物質と負極活物質とが接触した場
合でも、短絡電流の大半は筒状部材と柱状部材との接触
部分の方に流れ、活物質どうしの接触箇所を流れる短絡
電流は抑制される。このため、電池の発火や破裂などが
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極、セパレータ
及び負極からなる筒状の発電要素を内部に備えた筒形電
池に係り、特に、電池が潰された場合に電池内部で短絡
を生じさせる構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】筒形電池は、有底筒状の電極缶の内部
に、正極、セパレータ及び負極からなる筒状の発電要素
を収装し、電極缶の開口端部にガスケットを介して電極
板を封止してなる。発電要素としては、例えば、シート
状正極とシート状負極とをセパレータを介して積層しス
パイラル状に巻回してなる電極群などが知られている。
この場合、シート状正極及びシート状負極は、シート状
の正極集電体あるいは負極集電体の表面に正極活物質あ
るいは負極活物質が塗布されてなる。巻回後、正極活物
質と負極活物質とは電極群の径方向に沿ってセパレータ
を挟み層状に対向配置された状態となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記筒
形電池にあっては、電極缶の外側に何らかの圧力が加わ
り、電極缶の外周部が内方に変形して、内部の発電要素
が潰された場合に、発電要素のセパレータに一部破損箇
所が生じ、この破損箇所を通じて正極活物質と負極活物
質とが局部的に接触する場合が考えられる。このような
接触が生じた場合には、正極側と負極側とが正極活物質
及び負極活物質を介して短絡状態となり、この接触部分
を通じて局部的に大量の短絡電流が流れる。このため、
急激な発熱またはガス発生が生じ、電池の発火または破
裂などの原因になる虞があった。

【０００４】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、電池が潰され発電要素のセパレ
ータが破れた場合でも、電池の発火や破裂を防止できる
筒形電池及びその組立方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明に係る筒形電池にあっては、正極活物質、セパ
レータ及び負極活物質からなる筒状の発電要素を、正極
あるいは負極いずれか一方の電極部品である有底筒状の
電極缶の内部に収装し、該電極缶の開口端部に他方の電
極部品である電極板をガスケットを介して封止してなる
筒形電池において、該発電要素の内側に軸方向に沿って
導電性筒状部材を配置し、さらに該筒状部材の内側に該
筒状部材の内周面より間隔をあけてかつ軸方向に沿って
導電性柱状部材を配置して、該筒状部材あるいは該柱状
部材のいずれか一方の部材の下端部を該電極缶の内底面
に、また他方の部材の上端部を該電極板の下側面にそれ
ぞれ一体的に固設し接続してなる。

【０００６】これにより、電池が潰され、電極缶などが
変形した場合には、筒状部材と柱状部材の相対配置関係
に生じたズレなどが要因となって、筒状部材と柱状部材
とが相互に接触し接続される。この接続により、発電要
素のセパレータが破損して正極活物質と負極活物質とが
接触した場合でも、筒状部材と柱状部材との接触部分の
方が短絡抵抗が、正極活物質と負極活物質との接触部分
に比べて小さくなるため、短絡電流の大半は、筒状部材
と柱状部材との接触部分の方に流れるようになり、正極
活物質と負極活物質との接触箇所を流れる短絡電流は抑
制される。このことから、急激な発熱またはガス発生が
防止され、電池の発火、発煙または破裂が防止され、電
池の安全性が向上する。

【０００７】また、前記発電要素は、前記正極活物質を
有するシート状正極と前記負極活物質を有するシート状
負極とをセパレータを介して積層しスパイラル状に巻回
してなる電極群からなり、前記電極缶には非水電解液が
注液されてなり、該電極群の巻芯空間部には前記筒状部
材及び前記柱状部材が、前記筒形電池が潰されたときに
相互に短絡するように相近接して配設されてなる。この
ようなスパイラル状電極群を備えた非水電解液電池にお
いても、電池が潰されたときに、電池の発火、発煙また
は破裂の防止を十分行うことができ、電池の安全性の向
上を図ることができる。

【０００８】また、前記筒状部材と前記柱状部材との間
に、相互の間隔を確保するための絶縁部材が介設されて
いれば、電池が潰されていない正常な状態のときに、筒
状部材と柱状部材とが誤って接触し接続されることを防
止できる。

【０００９】特に、前記筒状部材はその下方部に漸次縮
径してなるテーパ部を有し、該テーパ部の下端が前記電
極缶に固設接続されてなるとともに、前記柱状部材はそ
の上端部が前記電極板に固設接続され、その下方部が該
筒状部材内に収容されてなり、該柱状部材の下端部と該
筒状部材の該テーパ部との間に前記絶縁部材が介設され
てなる。このように、筒状部材の下方部にテーパ部を形
成し、このテーパ部と柱状部材の下端部との間に絶縁部
材を介設するようにすることによって、柱状部材の下端
部を係止して、柱状部材を筒状部材の内側に簡単に位置
決めすることができ、筒状部材と柱状部材との誤接触を
十分防止することができる。

【００１０】若しくは、前記筒状部材は中央部から上端
及び下端にかけてそれぞれ漸次拡径してなる上部テーパ
部と下部テーパ部とを有し、該筒状部材の中央部内周に
沿って環状の前記絶縁部材が配設され、該絶縁部材の内
側に前記柱状部材が挿通されてなる。また若しくは、前
記筒状部材はその中間部にくびれ部を有し、該くびれ部
内周に沿って環状の前記絶縁部材が配設され、該絶縁部
材の内側に前記柱状部材が挿通されてなる。このように
筒状部材を上部テーパ部と下部テーパ部とから構成した
りまたくびれ部を形成したりして、中央部あるいはくび
れ部の内周に沿って環状の絶縁部材を配置し、この絶縁
部材により柱状部材の外周を囲繞することで、柱状部材
を筒状部材の内側に容易に位置決めすることができ、筒
状部材と柱状部材との誤接触を十分防止することができ
る。

【００１１】また、前記筒状部材はその周壁部に内側と
外側とを連通する透孔またはスリットが形成されていれ
ば、筒状部材の内側と外側とにおいて電解液の流通が確
保され、電解液の注液作業を良好に行うことができる。

【００１２】また、前記筒状部材は、固設接続側端部に
内周より径方向内方に沿って延出した舌片部を有し、該
舌片部が前記電極缶の内底面若しくは前記電極板の下側
面に一体的に接合されて固設接続されている。また、前
記柱状部材は、固設接続側端部に外周より径方向外方に
沿って延出した舌片部を有し、該舌片部が前記電極缶の
内底面若しくは前記電極板の下側面に一体的に接合され
て固設接続されている。このように筒状部材または柱状
部材が舌片部を有することで、当該筒状部材または柱状
部材を簡単に電極缶や電極板に対し固設接続することが
できる。

【００１３】また、前記電極缶または前記電極板は、前
記筒状部材の固設接続位置に対応して内底面若しくは下
側面に形成された凹部を有し、該凹部の内側に該筒状部
材の下端部若しくは上端部を収容している。このように
電極缶または電極板に凹部を形成し、この凹部内側に筒
状部材の下端部若しくは上端部を収容させるようにすれ
ば、筒状部材を固設する際に正確な位置決めを簡単に行
うことができるとともに、固設後も強固に位置決めして
おくことができる。

【００１４】また、前記筒状部材または前記柱状部材
は、固設接続される前記電極缶または前記電極板が正極
部品である場合にはアルミニウムから、また負極部品で
ある場合にはニッケルから形成されていれば、従来と遜
色なく良好な電池性能を得ることができる。

【００１５】他方、本発明に係る筒形電池の組立方法に
あっては、正極活物質、セパレータ及び負極活物質から
なる筒状の発電要素を、正極あるいは負極いずれか一方
の電極部品である有底筒状の電極缶の内部に収装し、該
発電要素の上方を覆って中央部に貫通孔を有する押え板
を載置し、該電極缶の開口端部に他方の電極部品である
電極板をガスケットを介して封止する筒形電池の組立方
法であって、該発電要素を該電極缶の内部に収装した
後、該発電要素の内側に導電性筒状部材を軸方向に沿っ
て配置して該筒状部材の下端部を該電極缶の内底面に固
設接続し、該電極板の封止前に予め導電性柱状部材の上
端部を該電極板の下側面に固設接続するとともに、該柱
状部材の下端部を該押え板の該貫通孔に予め一部挿通し
て該柱状部材の下端部に絶縁体を取り付けておき、該押
え板の載置後、該柱状部材を該押え板の該貫通孔内に挿
通させながら該筒状部材の内側奥深くに挿入して、該筒
状部材の内周面から間隔をあけてかつ軸方向に沿って配
置し、その後に該電極板の封止を行う。

【００１６】これにより、柱状部材を筒状部材の内側に
配置する際、予め柱状部材の下端部を押え板の貫通孔に
一部挿通しておき、押え板の載置後、柱状部材を該押え
板の該貫通孔内に挿通させながら該筒状部材の内側奥深
くに挿入するだけで、柱状部材は押え板により軸方向に
沿って案内され、柱状部材が筒状部材の内面に接触して
しまうことを防止することができる。さらに、予め柱状
部材の下端部に絶縁体を取付けておくことで、柱状部材
の挿入の際、柱状部材が筒状部材の内面に誤って接触し
た場合でも、絶縁体によって短絡が防止されるので、柱
状部材の配設を簡単に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る筒形電池及び
その組立方法の実施の形態について、添付図面に基づき
詳述する。本発明に係る筒形電池は、有底筒状の電極缶
の内部に、正極、セパレータ及び負極からなる筒状の発
電要素を収装し、さらに電解液を注入して、電極缶の内
部電極缶の開口端部にガスケットを介して電極板を封止
してなる。

【００１８】図１は、発電要素として電極群２を備えた
スパイラル形筒形電池の内部構造を示したものである。
この電極群２は、シート状正極４とシート状負極６と
を、例えばポリプロピレンなどからなるセパレータ８を
介して積層しスパイラル状に巻回してなる。この電池で
は、前記電極缶である負極缶１０の内部に、電極群２を
収装し、負極缶１０の開口端部に例えばポリプロピレン
などからなるガスケット１２を介して前記電極板として
正極板１４を封止してなる。シート状正極４及びシート
状負極６は、表面に正極活物質あるいは負極活物質を塗
布してなる。電池がリチウム２次電池の場合には、前記
正極活物質が例えばリチウムを含有した金属酸化物など
からなり、他方前記負極活物質は例えばリチウムを吸蔵
放出可能な炭素質物質などからなって、前記電解液は非
水電解液などからなる。シート状正極４は、電極群２の
上端面から延出する正極リード板１８を有し、この正極
リード板１８の一端部が正極板１４の下側面に接続され
ている。また、シート状負極６は、電極群２の下端面か
ら延出する負極リード板２０を有し、負極リード板２０
の一端部が負極缶１０の内底面に接続されている。

【００１９】本発明にあっては、電極群２の内側、即ち
巻芯中心空間部に軸方向に沿って導電性を有する筒状部
材２２が配設され、さらにこの筒状部材２２の内側に筒
状部材２２の内周面から間隔をあけつつ近接してかつ軸
方向に沿って同じく導電性を有する柱状部材２４が配設
されている。そして、筒状部材２２の下端部は負極缶１
０の内底面に、また柱状部材２４の上端部は正極板１４
の下側面にそれぞれ一体的に固設接続されている。ま
た、筒状部材２２と柱状部材２４との間には、相互の間
隔を確保するための絶縁部材３６が２つ介設されてい
る。

【００２０】ここで、筒状部材２２は、例えばニッケル
などの金属からなり、図２（ａ）にも示すように、中央
部から上端にかけて漸次拡径形成された上部テーパ部２
６と、同じく中央部から下端にかけて漸次拡径形成され
た下部テーパ部２８とを有している。下部テーパ部２８
の下端部には、図２（ｂ）に示すように、内周より径方
向内方に沿って延出した薄肉な舌片部２２ａが一体的に
設けられていて、負極缶１０の内底面に前記負極リード
板２０を介して接合されている。この舌片部２２ａは、
例えば、はじめ下部テーパ部２８の下端に突出形成し、
その後これを径方向内方に折曲するなどして得ることが
できる。

【００２１】この舌片部２２ａの接合は、例えば、抵抗
溶接などによって行う。図３は、抵抗溶接によって舌片
部２２ａの接合を行うときの様子を示したものである。
抵抗溶接には２つの棒状電極３８ａ，ｂを用いる。一方
の棒状電極３８ａは、筒状部材２２の内側に軸方向に沿
って挿入され、その先端部が舌片部２２ａの上面に当接
される。他方の棒状電極３８ｂは、その先端部が負極缶
１０の外底面における舌片部２２ａの裏側部位に当接さ
れる。そして、両電極３８ａ，ｂ間に高電圧を印加する
ことで、舌片部２２ａの接合を簡単に行うことができ
る。

【００２２】また、負極缶１０の内底面には、筒状部材
２２の固設接続位置に対応して位置決め凹部３２が設け
られている。この凹部３２は、外周に沿って環状突部３
４を有し、筒状部材２２の固設接続の際または固設後に
おいて、その下部テーパ部２８の下端部に嵌合してこれ
を収容することにより、筒状部材２２を位置決めするよ
うになっている。

【００２３】他方、柱状部材２４は、例えばアルミニウ
ムなどの金属からなり、図４に示すように、その上端部
に外周から径方向外方に沿って延出した薄板状の舌片部
２４ａを有し、この舌片部２４ａが例えばレーザー溶接
などによって正極板の下側面に接合されている。この舌
片部２４ａは、例えば、はじめ柱状部材２４の上端に突
出形成し、その後これを外方に折曲するなどして得るこ
とができる。

【００２４】また、２つの絶縁部材３６は、筒状部材２
２の中央部内側の上方部位及び下方部位にそれぞれ配設
され、各絶縁部材３６は、例えば発泡性を有するポリプ
ロピレンなどの樹脂からなる。

【００２５】このように電極群２の内側に筒状部材２２
及び柱状部材２４が配設されていることで、電池が潰さ
れ、負極缶１０などに変形が生じた場合には、筒状部材
２２と柱状部材２４との相対配置関係に生じたズレなど
が要因となって、筒状部材２２と柱状部材２４とが相互
に接触し接続される。これにより、セパレータ８が破損
し正極活物質と負極活物質とが接触した場合でも、筒状
部材２２と柱状部材２４との接触部分の方が、正極活物
質と負極活物質との接触部分に比べ、短絡抵抗が小さく
なるため、短絡電流の大半は、筒状部材２２と柱状部材
２４との接触部分の方に流れるようになり、正極活物質
と負極活物質との接触箇所を流れる短絡電流は抑制され
る。このことから、急激な発熱またはガス発生が防止さ
れ、電池の発火、発煙または破裂が防止され、電池の安
全性の向上を図ることができる。

【００２６】また、筒状部材２２と柱状部材２４との間
に絶縁部材３６が介設されていることで、電池が潰され
ていない正常な状態において、筒状部材２２と柱状部材
２４との誤接触を防止できる。

【００２７】また、負極缶１０の内底面に凹部３２が設
けられ、この凹部の内側に筒状部材２２の下部テーパ部
２８の下端部が収容されることで、筒状部材２２の正確
な位置決めを簡単に行うことができるとともに、固設後
も筒状部材２２を強固に位置決めしておくことができ
る。

【００２８】特に、絶縁部材３６が発泡性を有するポリ
プロピレンからなることで、筒状部材２２と柱状部材２
４との位置ズレの際、絶縁部材３６が柔軟に弾性変形し
て、筒状部材２２及び柱状部材２４の相互接触をスムー
ズに生じさせることができる。

【００２９】また、筒状部材２２がニッケルからなると
ともに、柱状部材２４がアルミニウムからなることで、
従来と遜色なく良好な電池性能を得ることができる。

【００３０】尚、前記正極板１４は、電池内部における
ガスの大量発生により生じた内圧が高まったときに、こ
れを感知して電池の内部と外部とを連通させる安全弁機
構を備え、電池内部のガスを外部に排出するようになっ
ている。

【００３１】図５乃至１１は、前記筒形電池の他の実施
の形態を示したものである。図５の電池では、筒状部材
２２が、図６に示すように、その下方部に漸次縮径して
なるテーパ部４０を有している。他方、柱状部材２４
は、その下端部に鋭く尖った尖鋭部４２を有し、この尖
鋭部４２には球体状の前記絶縁部材３６が一体的に差し
込み取り付けられ、柱状部材２４の尖鋭部４２と筒状部
材のテーパ部４０との間に介設されている。筒状部材２
２は、テーパ部４０の下端部に舌片部２２ａを有し、こ
の舌片部２２ａが負極缶１０の内底面へ接合されてい
る。ここで、舌片部の接合は、図７に示すように、前記
場合と同様に２つの棒状電極３８ａ，ｂを配置し抵抗溶
接によって行う。

【００３２】また、図８の電池では、筒状部材２２がそ
の中間部にくびれ部４４を有している。このくびれ部４
４の内側は縮径されていて、くびれ部４４内側の上方部
位及び下方部位には内周に沿ってそれぞれ環状の絶縁部
材３６が配設されており、柱状部材２４はこの２つの絶
縁部材３６の内側に挿通されている。

【００３３】また、図９の電池では、筒状部材２２が正
極板１４に、また柱状部材２４が負極缶１０にそれぞれ
一体的に固設接続されている。筒状部材２２は、図１０
に示すように、上端部に舌片部２２ａを有し、その舌片
部２２ａが正極板１４の下側面に接合されている。他
方、柱状部材２４は、その下端部に舌片部２４ａを有
し、その舌片部２４ａが負極缶１０の内底面に接合され
る。このとき、柱状部材２４の舌片部２４ａの接合は、
図１１に示すように、２つの棒状電極３８ａ，ｂを、負
極缶１０の外底面において舌片部２４ａの両側に配置
し、両電極３８ａ，ｂの間に電圧を印加して抵抗溶接に
より行う。

【００３４】尚、前記図１及び図５の場合でも、図９の
ように、筒状部材２２が正極板１４に、また柱状部材２
４が負極缶１０に固設接続されても良い。

【００３５】さらに、以上の電池では、いずれも電極缶
が負極部品で、他方電極板が正極部品となっているが、
これらが正負逆の場合もあり得る。

【００３６】筒状部材２２の周壁部には、図１２（ａ）
及び図１３（ａ）に示すように透孔４６が形成される
か、または図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように
スリット４８が形成され、筒状部材２２の内側と外側と
が連通されているのが好ましい。ここで、透孔４６は周
壁部に複数ほぼ均一に分布形成され、電解液の良好な流
通が得られるようになっている。また、スリット４８
は、図１２（ｂ）では上端及び下端から、また図１３
（ｂ）では上端のみから軸方向に沿って切れ込み形成さ
れている。

【００３７】また、筒状部材２２の内側に柱状部材２４
を配設するときには、次のような手順で行うのが好まし
い。即ち、図１４に示すように、正極板１４の封止前に
予め柱状部材２４の上端部を正極板１４の下側面に固設
接続するとともに、柱状部材２２の下端部を、図１５に
示すような中央部に貫通孔５０ａを有する押え板５０の
貫通孔５０ａに一部挿通して柱状部材２４の下端部に、
絶縁体５２を取り付けておく。この絶縁体５２は、例え
ば、発泡性を有するポリプロピレンなどの樹脂よりな
る。そして、負極缶１０の内部に収装された電極群２の
内側に筒状部材２２を配設した後、電極群２の上方にこ
れを覆って押え板５０を載置してから、柱状部材２４を
押え板５０の貫通孔５０ａに挿通させながら筒状部材２
２の内側奥深くに挿入する。これによって、柱状部材２
４が、押え板５０の貫通孔５０ａに案内されて筒状部材
２２の軸方向に沿って挿入されるので、筒状部材２２の
内面に接触することを可及的に防止することができると
ともに、下端部に取り付けられた絶縁体５２によって、
柱状部材２４が筒状部材２２の内面に誤って接触した場
合でも、絶縁体５２によって短絡が防止されるので、柱
状部材２４の配設を簡単に行うことができる。

【００３８】次いで、前記筒形電池に対し従来との比較
試験を行った。試験では、スパイラル状の電極群を発電
要素として備えたリチウムイオン２次電池を用いて、電
極群の内側に筒状部材及び柱状部材が配設されたものを
本発明品とするとともに、これら筒状部材及び柱状部材
が配設されていないものを比較品とした。各電極群の正
極活物質は、ＬｉＣｏＯ₂と導電材のカーボン粉末と結
着剤のＰＴＦＥの水性ディスバージョンを重量比１０
０：１０：１０の割合で混合し、水でペースト状に混練
して得た。前記ＬｉＣｏＯ₂は酸化コバルト（ＣｏＯ）
と炭酸リチウム（ＬｉＣＯ₃）をモル比２：１で混合
し、空気中で９００℃、９時間加熱したものを用いた。
尚、前記ＰＴＦＥの水性ディスバージョンの割合は固形
分の割合である。そして、この正極活物質を厚さ３０μ
ｍのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し
た後、乾燥、圧延し、所定の大きさに切断してシート状
正極を作成した。そして、このシート状正極に、シート
の長手方向に対し垂直な方向に沿って一部正極活物質を
掻き取り、これにより露出した正極集電体表面にアルミ
ニウム製の正極リード板をスポット溶接して取り付け
た。尚、シート状正極は１枚あたり４．７ｇの正極活物
質を有する。

【００３９】また、負極活物質は、石炭系ピッチコーク
スと結着剤のＰＴＦＥの水性ディスバージョンを重量比
で１００：５の割合で混練して得た。この負極活物質を
ニッケル製エキスバンドメタルからなる負極集電体に圧
入し、乾燥、切断し、シート状負極を作成した。そし
て、このシート状負極についても、前記の場合と同様、
シートの長手方向に対し垂直な方向に沿って一部負極活
物質を掻き取り、これにより露出した負極集電体表面に
ニッケル製の負極リード板をスポット溶接して取り付け
た。なお、ＰＴＦＥの比率は、前記同様の固形分の割合
である。尚、シート状負極は１枚あたり２．１ｇの負極
活物質を有する。

【００４０】そして、これらシート状正極とシート状負
極とを、ポリエチレン製の多孔質フィルムセパレータを
介して積層巻回して電極群を得て負極缶の内部に収装し
た。収装後、電解液として、エチレンカーボネートとデ
ィエチルカーボネートとが１：１の割合で混合した有機
溶媒にＬｉＰＦ₆（１ｍｏｌ／ｌ）を電解質として加え
たものを、２．３ｍｌ注液した。注液後、負極缶の開口
端部にポリプロピレン製のガスケットを介して正極板を
封止し、単三型（φ１４．５ｍｍ×５０ｍｍ）の電池を
組み立てた。

【００４１】本発明品としては、図１、図５、図８及び
図９に示すような内部構造を有する筒形電池をそれぞれ
本発明品１、２、３及び４として用意した。本発明品１
では、筒状部材２２が、厚さ２０μｍ程の周壁部を有し
た長さ４０ｍｍのＮｉ製円筒パイプからなり、上端及び
下端の内径が３ｍｍ程で、中央部の内径が２ｍｍ程であ
る。柱状部材２４は、外径１．５ｍｍ程で、長さ４０ｍ
ｍ程のアルミニウム製円柱棒である。絶縁部材３６は、
外径２．５ｍｍ程、内径１．３ｍｍ程の発泡状ポリプロ
ピレン製リングであり、前記円筒パイプの中央部を囲繞
している。

【００４２】また、本発明品２では、筒状部材２２が厚
さ２０μｍ程の周壁部を有した長さ４０ｍｍのＮｉ製円
筒パイプからなり、下端部に長さ１ｃｍ程のテーパ部４
０を有し、下端部内径が２ｍｍ程となっている。また、
柱状部材２４は本発明品１とほぼ同サイズのアルミニウ
ム製円柱体で、下端部の尖鋭部４２に絶縁部材３６とし
て発泡状ポリプロピレン製の樹脂球を備えている。

【００４３】また、本発明品３では、筒状部材２２が厚
さ２０μｍ程の周壁部を有した長さ４０ｍｍ程、内径３
ｍｍ程のＮｉ製円筒パイプからなり、中央部にくびれ部
４４を有し、くびれ部４４の内径が２ｍｍ程になってい
る。柱状部材２４は、本発明品１とほぼ同サイズのアル
ミニウム製円柱体であり、絶縁部材３６は本発明品１と
ほぼ同サイズで、くびれ部４４の内周に沿って２つ配設
されている。

【００４４】また、本発明品４では、筒状部材２２が厚
さ３０μｍの周壁部を有し、内径３ｍｍ、長さ４０ｍｍ
のアルミニウム製円筒パイプからなり、円筒パイプの下
端から５ｍｍ程上方部位にくびれ部４４を有し、くびれ
部の内径が２ｍｍ程になっている。柱状部材は、外径
１．５ｍｍ程で、長さ４０ｍｍ程のＮｉ製円柱棒であ
る。また、絶縁部材３６としてくびれ部４４内周に沿っ
て本発明品１と同サイズの発泡状ポリプロピレン製リン
グが２つ配設されている。

【００４５】試験は、各種電池に対し定電流定電圧充電
（充電電流０．５Ｃ、充電電圧４．２Ｖ、５ｈｒ）を行
い、電池の中央部１０ｍｍ幅を径方向に電池径の約半分
程にまでプレス圧縮して行った。このときのプレス圧力
は約３０００ｋｇ／ｃｍ²、プレススピードは約１．５
ｍｍ／ｓｅｃとした。そして、各種それぞれ発煙、破裂
及び発火について調べた。

【００４６】

【表１】この表１から、比較例では、５０個中、発煙１２個、破
裂９個、発火１個が確認されたのに対し、本発明品では
１乃至４いずれにおいても、１個も発煙、破裂及び発火
が確認されなかった。このことから本発明品の方が、安
全性において比較品に対し優れていることが認められ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上発明の実施の形態で説明したように
本発明に係る筒形電池によれば、筒状の発電要素の内側
に軸方向に沿って筒状部材を配置し、さらに該筒状部材
の内側に柱状部材を配置して、筒状部材あるいは柱状部
材のいずれか一方の部材を電極缶に、また他方の部材を
電極板にそれぞれ一体的に固設し接続することによっ
て、電池が潰され、電極缶などが変形した場合には、筒
状部材と柱状部材の相対配置関係に生じたズレなどが要
因となって、筒状部材と柱状部材とが相互に接触し接続
される。これにより、セパレータが破損し正極活物質と
負極活物質とが接触した場合でも、短絡電流の大半は、
筒状部材と柱状部材との接触部分の方に流れ、正極活物
質と負極活物質との接触箇所を流れる短絡電流は抑制さ
れるので、急激な発熱またはガス発生が防止され、電池
の発火、発煙または破裂が防止されるので、電池の安全
性の向上を図ることができる。

【００４８】また、前記発電要素が電極群からなり、電
極缶に非水電解液が注液され、電極群の巻芯空間部に筒
状部材及び柱状部材が、前記筒形電池が潰されたときに
相互に短絡するように相近接して配設されてなることに
より、スパイラル状電極群を備えた非水電解液電池にお
いても、電池が潰されたときに、電池の発火、発煙また
は破裂の防止を十分行うことができ、電池の安全性の向
上を図ることができる。

【００４９】また、筒状部材と柱状部材との間に、相互
の間隔を確保するための絶縁部材が介設されていれば、
電池が潰されていないときに、誤って筒状部材と柱状部
材とが接触し接続してしまうことを防止できる。

【００５０】特に、筒状部材の下方部にテーパ部を形成
し、このテーパ部と柱状部材の下端部との間に絶縁部材
を介設するようにすることによって、柱状部材の下端部
を係止して、柱状部材を筒状部材の内側に簡単に位置決
めすることができ、筒状部材と柱状部材との誤接触を十
分防止することができる。

【００５１】若しくは、筒状部材を上部テーパ部と下部
テーパ部とから構成したりまたくびれ部を形成したりし
て、中央部あるいはくびれ部の内周に沿って環状の絶縁
部材を配置し、この絶縁部材により柱状部材の外周を囲
繞することで、柱状部材を筒状部材の内側に容易に位置
決めすることができ、筒状部材と柱状部材との誤接触を
十分防止することができる。

【００５２】また、筒状部材の周壁部に内側と外側とを
連通する透孔またはスリットが形成されていれば、筒状
部材の内側と外側とにおいて電解液の流通が確保され、
電解液の注液作業を良好に行うことができる。

【００５３】また、筒状部材または柱状部材が舌片部を
有していれば、筒状部材または柱状部材を簡単に電極缶
や電極板に対し固設接続することができる。

【００５４】また、電極缶の内底面または電極板の下側
面に、筒状部材の固設接続位置に対応して凹部が形成さ
れていれば、筒状部材を固設する際に、筒状部材の下端
部若しくは上端部を凹部の内側に収容して正確な位置決
めを簡単に行うことができるとともに、固設後も強固に
位置決めしておくことができる。

【００５５】また、筒状部材または柱状部材が、固設接
続される電極缶または電極板が正極部品である場合には
アルミニウムから、また負極部品である場合にはニッケ
ルから形成されていれば、従来と遜色なく良好な電池性
能を得ることができる。

【００５６】他方、本発明に係る筒形電池の組立方法に
あっては、発電要素の内側に筒状部材を配設した後、柱
状部材の下端部を押え板の貫通孔に予め一部挿通して柱
状部材の下端部に絶縁体を取り付けておき、発電要素の
上方に押え板を載置した後、柱状部材を押え板の貫通孔
内に挿通させながら筒状部材の内側奥深くに挿入して、
筒状部材の内周面から間隔をあけてかつ軸方向に沿って
配置し、その後に該電極板の封止を行うことによって、
柱状部材は押え板により軸方向に沿って案内され、柱状
部材が筒状部材の内面に接触してしまうことを防止する
ことができる。また、、柱状部材の下端部が誤って筒状
部材の内面に接触してしまっても、絶縁体によって短絡
が防止されるので、短絡を防止つつ簡単に柱状部材の配
設を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒形電池の内部構造を示した縦断
面図である。

【図２】（ａ）筒状部材を示した斜視図である。（ｂ）筒状部材の端面図である。

【図３】筒状部材を電極缶の内底面に固設接続するとき
の様子を示した縦断面図である。

【図４】柱状部材を示した斜視図である。

【図５】他の筒形電池の内部構造を示した縦断面図であ
る。

【図６】図５の筒状部材を示した斜視図である。

【図７】図５の筒状部材を電極缶の内底面に固設接続す
るときの様子を示した縦断面図である。

【図８】他の筒形電池の内部構造を示した縦断面図であ
る。

【図９】他の筒形電池の内部構造を示した縦断面図であ
る。

【図１０】図９の筒状部材を示した斜視図である。

【図１１】図９の柱状部材を電極缶の内底面に固設接続
するときの様子を示した縦断面図である。

【図１２】（ａ）図１の筒状部材に透孔が形成されたと
ころを示した斜視図である。（ｂ）図１の筒状部材にスリットが形成されたところを
示した斜視図である。

【図１３】（ａ）図５の筒状部材に透孔が形成されたと
ころを示した斜視図である。（ｂ）図５の筒状部材にスリットが形成されたところを
示した斜視図である。

【図１４】筒状部材の内側に柱状部材を配置する様子を
示した縦断面図である。

【図１５】押え板を示した平面図である。

【符号の説明】

２電極群４シート状正
極６シート状負極８セパレータ１０負極缶１２ガスケッ
ト１４正極板１８正極リー
ド板２０負極リード板２２筒状部材２２ａ舌片部２４柱状部材２４ａ舌片部２６上部テー
パ部２８下部テーパ部３２凹部３４環状の突部３６絶縁部材３８棒状電極４０テーパ部４２尖鋭部４４くびれ部４６透孔４８スリット５０押え板５０ａ貫通孔５２絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｍ 10/28 Ｈ０１Ｍ 10/28 Ａ (72)発明者中西正典東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極活物質、セパレータ及び負極活物質
からなる筒状の発電要素（２）を、正極あるいは負極い
ずれか一方の電極部品である有底筒状の電極缶（１０）
の内部に収装し、該電極缶（１０）の開口端部に他方の
電極部品である電極板（１４）をガスケット（１２）を
介して封止してなる筒形電池において、該発電要素
（２）の内側に軸方向に沿って導電性筒状部材（２２）
を配置し、さらに該筒状部材（２２）の内側に該筒状部
材（２２）の内周面より間隔をあけてかつ軸方向に沿っ
て導電性柱状部材（２４）を配置して、該筒状部材（２
２）あるいは該柱状部材（２４）のいずれか一方の部材
の下端部を該電極缶（１０）の内底面に、また他方の部
材の上端部を該電極板（１４）の下側面にそれぞれ一体
的に固設し接続してなることを特徴とする筒形電池。
【請求項２】前記発電要素（２）は、前記正極活物質
を有するシート状正極（４）と前記負極活物質を有する
シート状負極（６）とをセパレータ（８）を介して積層
しスパイラル状に巻回してなる電極群（２）からなり、
前記電極缶（１０）には非水電解液が注液されてなり、
該電極群（２）の巻芯空間部には前記筒状部材（２２）
及び前記柱状部材（２４）が、前記筒形電池が潰された
ときに相互に短絡するように相近接して配設されてなる
ことを特徴とする請求項１記載の筒形電池。
【請求項３】前記筒状部材（２２）と前記柱状部材
（２４）との間には、相互の間隔を確保するための絶縁
部材（３６）が介設されていることを特徴とする請求項
１または２記載の筒形電池。
【請求項４】前記筒状部材（２２）はその下方部に漸
次縮径してなるテーパ部（４０）を有し、該テーパ部
（４０）の下端が前記電極缶（１０）に固設接続されて
なるとともに、前記柱状部材（２４）はその上端部が前
記電極板（１４）に固設接続され、その下方部が該筒状
部材（２２）内に収容されてなり、該柱状部材（２４）
の下端部と該筒状部材（２２）の該テーパ部（４０）と
の間に前記絶縁部材（３６）が介設されてなることを特
徴とする請求項３記載の筒形電池。
【請求項５】前記筒状部材（２２）は中央部から上端
及び下端にかけてそれぞれ漸次拡径してなる上部テーパ
部（２６）と下部テーパ部（２８）とを有し、該筒状部
材（２２）の中央部内周に沿って環状の前記絶縁部材
（３６）が配設され、該絶縁部材（３６）の内側に前記
柱状部材（２４）が挿通されてなることを特徴とする請
求項３記載の筒形電池。
【請求項６】前記筒状部材（２２）はその中間部にく
びれ部（４４）を有し、該くびれ部（４４）内周に沿っ
て環状の前記絶縁部材（３６）が配設され、該絶縁部材
（３６）の内側に前記柱状部材（２４）が挿通されてな
ることを特徴とする請求項３記載の筒形電池。
【請求項７】前記筒状部材（２２）はその周壁部に内
側と外側とを連通する透孔（４６）またはスリット（４
８）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６
の何れか１項記載の筒形電池。
【請求項８】前記筒状部材（２２）は、固設接続側端
部に内周より径方向内方に沿って延出した舌片部（２２
ａ）を有し、該舌片部（２２ａ）が前記電極缶（１０）
の内底面若しくは前記電極板（１４）の下側面に一体的
に接合されて固設接続されていることを特徴とする請求
項１乃至７の何れか１項記載の筒形電池。
【請求項９】前記柱状部材（２４）は、固設接続側端
部に外周より径方向外方に沿って延出した舌片部（２４
ａ）を有し、該舌片部（２４ａ）が前記電極缶（１０）
の内底面若しくは前記電極板（１４）の下側面に一体的
に接合されて固設接続されていることを特徴とする請求
項１乃至８の何れか１項記載の筒形電池。
【請求項１０】前記電極缶（１０）または前記電極板
（１４）は、前記筒状部材（２２）の固設接続位置に対
応して内底面若しくは下側面に形成された凹部（３２）
を有し、該凹部（３２）の内側に該筒状部材（２２）の
下端部若しくは上端部を収容していることを特徴とする
請求項１乃至９の何れか１項記載の筒形電池。
【請求項１１】前記筒状部材（２２）または前記柱状
部材（２４）は、固設接続される前記電極缶（１０）ま
たは前記電極板（１４）が正極部品である場合にはアル
ミニウムから、また負極部品である場合にはニッケルか
ら形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の
何れか１項記載の筒形電池。
【請求項１２】正極活物質、セパレータ及び負極活物
質からなる筒状の発電要素（２）を、正極あるいは負極
いずれか一方の電極部品である有底筒状の電極缶（１
０）の内部に収装し、該発電要素（２）の上方を覆って
中央部に貫通孔（５０ａ）を有する押え板（５０）を載
置し、該電極缶（１０）の開口端部に他方の電極部品で
ある電極板（１４）をガスケット（１２）を介して封止
する筒形電池の組立方法であって、該発電要素（２）を
該電極缶（１０）の内部に収装した後、該発電要素
（２）の内側に導電性筒状部材（２２）を軸方向に沿っ
て配置して該筒状部材（２２）の下端部を該電極缶（１
０）の内底面に固設接続し、該電極板（１４）の封止前
に予め導電性柱状部材（２４）の上端部を該電極板（１
４）の下側面に固設接続するとともに、該柱状部材（２
４）の下端部を該押え板（５０）の該貫通孔（５０ａ）
に予め一部挿通して該柱状部材（２４）の下端部に絶縁
体（５２）を取り付けておき、該押え板（５０）の載置
後、該柱状部材（２４）を該押え板（５０）の該貫通孔
（５０ａ）内に挿通させながら該筒状部材（２２）の内
側奥深くに挿入して、該筒状部材（２２）の内周面から
間隔をあけてかつ軸方向に沿って配置し、その後に該電
極板（１４）の封止を行うことを特徴とする筒形電池の
組立方法。