JP4466905B2

JP4466905B2 - 扁平形非水電解質二次電池

Info

Publication number: JP4466905B2
Application number: JP2003209215A
Authority: JP
Inventors: 宗人早見
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2023-08-28
Also published as: JP2005071649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電容量を高めた扁平形非水電解質二次電池に関し、さらに詳しくは内部抵抗の上昇を阻止した上記電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＤＡなどの小型情報端末を中心に使用機器の小型化が加速しており、主電源である二次電池についても小型化を図ることが要求されている。これに対し、扁平形非水電解質二次電池において、小型化した状態でありながら放電容量を高める改良が行われた。すなわち、限られた容積内で正負極対向面積を大きくすることによって放電容量を高めたものであって、例えば電極群を捲回電極群や積層電極群とすることによって、少なくとも３面以上の正極と負極がセパレータを介し対向している正負極対向面を有するようにし、電極群内の正負極対向面積の総和が絶縁ガスケットの開口面積よりも大きくなるようにしたものである。（例えば特許文献１および特許文献２参照。）
【０００３】
しかしながらこれらの電池系においては、正負極電極ケースと電極群の最外周部分が直接接触するため、電池内で電極が動いたり、充放電時に電極群の膨張・収縮が起こると、電気的に接触が悪くなり、電池の内部抵抗が上昇して電池特性が低下するという問題が生じる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−０６８１４３号公報
【特許文献２】
特開２００１−０６８１６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、上記放電容量を高めた扁平形非水電解質二次電池における内部抵抗の上昇や、それに伴う電池特性の低下を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記電池の絶縁ガスケットを改良することによって上記目的を達成したものである。すなわち本発明は、負極端子を兼ねる金属製の負極ケースと、正極端子を兼ねる金属製の正極ケースが、上部及びこれに続く周縁部を有する絶縁ガスケットを介し嵌合され、さらに加締め加工により封口された封口構造を有し、前記絶縁ガスケットの内部に、少なくともセパレータを介して帯状の正極および負極が捲回されている電極群と、非水電解質とを包含している扁平形非水電解質二次電池において、ばねの上下に配した２枚の金属板が前記絶縁ガスケット上部を挟むように配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明は絶縁ガスケットの上部に２枚の金属板を配置してその２枚の金属板でガスケット上部を挟むようにしており、しかも２枚の金属板はその間にばねを配しているので、その圧力によって電極群を安定して保持することができる。またばねを介した２枚の金属板によって電極群の通電部と負極ケースおよび正極ケースとが一体化し、通電性が向上して内部抵抗の上昇を抑制することができる。また、これらが一体化したことによって、生産性も向上する。
【０００８】
本発明が適用される扁平形非水電解質二次電池には種々の外形のものがあるが、例えば負極ケースと正極ケースはそれぞれその外周が２辺以上の直線部とそれらを結ぶ曲線とからなる形状をしているものが挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の電池に使用される電極群の斜視図を示す図である。この電極群は、各帯状の正極と負極の間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを介し渦巻状に捲回し、次に一定方向に捲回電極の中心部の空間がなくなるまで加圧して、電池扁平面に対し水平方向に正負極対向部をもつようにしたものである。この電極群の最外周部の正極および負極には電極作用物質が塗工されておらず、金属製集電板が剥き出しとなっていて通電部を形成している。以下にこの電極群の製造方法について詳細に説明する。
【００１０】
まず、LiCoO₂100質量部に対し導電材としてアセチレンブラック５質量部と黒鉛粉末５質量部を加え、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを５質量部加え、Ｎ−メチルピロリドンで希釈、混合し、スラリー状の正極合剤を得た。次にこの正極合剤を、正極集電体である厚さ0.02mmのアルミ箔の片面にドクターブレード法により塗工、乾燥を行い、アルミ箔表面に正極作用物質含有層を形成した。以後、正極作用物質含有層の塗膜厚さが両面で0.15mmとなるまで塗工、乾燥を繰り返し、両面塗工正極を作製した。次に、この電極体の片面の端から正極ケースに接する部分の作用物質含有層を除去し、アルミ層を剥き出して通電部とし、幅21mm、長さ190mm、厚さ0.15mmの長さに切り出した正極板を作製した。
【００１１】
次に黒鉛化メソフェーズピッチ炭素繊維粉末100質量部に結着剤としてスチレンブタジエンゴム（SRB）とカルボキシメチルセルロース（CMC）をそれぞれ2.5質量部を添加し、イオン交換水で希釈、混合し、スラリー状の負極合剤を得た。得られた負極合剤を負極集電体である厚さ0.02mmの銅箔に作用物質含有層の厚さが0.15mmとなるように正極の場合と同様に塗工、乾燥を繰り返し実施し、両面塗工負極を作製した。次に、この電極体の片面の端から負極ケースに接する部分の作用物質含有層を除去し、銅層を剥き出して通電部とし、幅21.5mm、長さ212mm、厚さ0.15mmの長さに切り出した負極板を作製した。
【００１２】
次に正負極各通電部面を外周巻き終わり側とし、これら正極と負極の間に厚さ25μmのポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを介して渦巻き状に捲回し、これを扁平形電池の扁平面に対し水平方向に正負極対向部をもつような方向に加圧した。加圧は捲回電極の中心部の空間がなくなるまで行った。
【００１３】
図２は本発明において使用される絶縁ガスケットの断面図であって、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面を示している。図３は絶縁ガスケットのＹ−Ｙ断面図、図４はこの絶縁ガスケットを用い捲回電極群を内包した電池のＸ−Ｘ断面図であり、図５はこの絶縁ガスケットの上面図である。
【００１４】
図２に示すように、この絶縁ガスケットは、ガスケットの内面部２辺が捲回した電極群の湾曲と同じ形になっており、その部分に電極群を嵌め込むと、電極群がしっかりと納まり、ガスケットから抜けなくなる。またガスケットの上部には２枚の金属板３がばね４を介してガスケット上部を挟むように配置しており、電極と電極ケースとの通電の役割を果たしている。また、ばねがあることにより、電極群を一定の圧力で加圧することができ、充放電を繰り返した場合に起こる電極群の膨張を抑えることができる。
【００１５】
本発明のガスケットの材質に関しては、一般的に用いられている電気絶縁性のある樹脂であればよいが、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）などの耐熱性のある樹脂を用いると電極群、絶縁ガスケットおよび電極ケースを一体化して乾燥することができるので、生産性向上の面から好ましい。
また、上部に用いられる金属板の材質については、特に限定するものではないが、電気伝導性のよいものが好ましく、例えばニッケル等が好ましい。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明において改良した絶縁ガスケットは、正極ケースと負極ケースとの絶縁という本来の役割を保ちつつ、電極群を確実に保持して電池の内部抵抗増加を抑制することができた。したがって本発明によれば、電池特性の向上した扁平形非水電解質二次電池を提供することができる。また、一電極ケース−ガスケット−電極群の一体化が可能であるので、生産性の向上にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電池の電極群を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施例である絶縁ガスケットの図１におけるＸ−Ｘ断面図。
【図３】本発明の一実施例である絶縁ガスケットの図１におけるＹ−Ｙ断面図。
【図４】図２および図３に示す絶縁ガスケットを用いた電池のＸ−Ｘ断面図。
【図５】本発明の一実施例である絶縁ガスケットの上面図。
【符号の説明】
１…電極群、２…絶縁ガスケット、３…金属板、４…ばね、５…負極ケース、６…正極ケース。

Claims

負極端子を兼ねる金属製の負極ケースと、正極端子を兼ねる金属製の正極ケースが、上部及びこれに続く周縁部を有する絶縁ガスケットを介し嵌合され、さらに加締め加工により封口された封口構造を有し、前記絶縁ガスケットの内部に、少なくともセパレータを介して帯状の正極および負極が捲回されている電極群と、非水電解質とを包含している扁平形非水電解質二次電池において、ばねの上下に配した２枚の金属板が前記絶縁ガスケット上部を挟むように配置されていることを特徴とする扁平形非水電解質二次電池。
負極ケースと正極ケースはそれぞれその外周が２辺以上の直線部とそれらを結ぶ曲線とからなる形状をしている請求項１記載の扁平形非水電解質二次電池。