JPH08203539A - 積層型電池 - Google Patents
積層型電池Info
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- JPH08203539A JPH08203539A JP6332460A JP33246094A JPH08203539A JP H08203539 A JPH08203539 A JP H08203539A JP 6332460 A JP6332460 A JP 6332460A JP 33246094 A JP33246094 A JP 33246094A JP H08203539 A JPH08203539 A JP H08203539A
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- electrodes
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- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
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- 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
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 直方体型で体積あたりのエネルギー充填効率
に無駄のない電池を提供する。 【構成】 帯状に成形した正、負各極を、一方の極には
互いに異なる極が対向するように配して、折り畳むこと
により電極体を形成する。
に無駄のない電池を提供する。 【構成】 帯状に成形した正、負各極を、一方の極には
互いに異なる極が対向するように配して、折り畳むこと
により電極体を形成する。
Description
【０００１】
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、正極、負極、電解液を
持ち、それらの化学反応から電力を取り出すことが可能
である化学電池、さらに充放電が可能である２次電池に
関する。
持ち、それらの化学反応から電力を取り出すことが可能
である化学電池、さらに充放電が可能である２次電池に
関する。
【０００３】
【０００２】
【０００４】
【従来の技術】化学電池は、それぞれが電子を移動させ
て電流を流すための集電体、電子の蓄積、放出を行うこ
とにより充放電を行う活物質からなる正、負の各極、各
極の間をイオン伝導させて、電流の流れをスムーズにさ
せ、また内部のイオンの量を調節することにより充放電
のもう一つの場所となる電解液、及び正、負両極が短絡
することを防ぎ、電解液中のイオン伝導を阻害しないた
めの、多孔質絶縁体製のセパレータで構成される。
て電流を流すための集電体、電子の蓄積、放出を行うこ
とにより充放電を行う活物質からなる正、負の各極、各
極の間をイオン伝導させて、電流の流れをスムーズにさ
せ、また内部のイオンの量を調節することにより充放電
のもう一つの場所となる電解液、及び正、負両極が短絡
することを防ぎ、電解液中のイオン伝導を阻害しないた
めの、多孔質絶縁体製のセパレータで構成される。
【０００５】
【０００３】以上のような形態の電池の性能、すなわち
充電量を向上させるためには、両電極の対向面積を大き
く取って蓄放電量を大きくし、対向距離は小さく取って
内部抵抗を小さくすることが必要である。
充電量を向上させるためには、両電極の対向面積を大き
く取って蓄放電量を大きくし、対向距離は小さく取って
内部抵抗を小さくすることが必要である。
【０００６】
【０００４】しかしながら、実用上は電池の大きさには
制限があるので、ある程度の面積、体積内に収めて、な
おかつ高性能の電池を得るためには、積層型の電池が都
合がよい。
制限があるので、ある程度の面積、体積内に収めて、な
おかつ高性能の電池を得るためには、積層型の電池が都
合がよい。
【０００７】
【０００５】積層型の電池の一番単純な形態は、正極、
負極を同一形状の薄片に成形して、それらを交互に積層
し、その後、同一極を導線で接続する方法である。一つ
一つの電極の対が、それぞれ電池として働くため、それ
らを並列に接続するものと考えれば、電極対の数だけ全
体の電池としての容量は増えることになる。しかし、以
上のような構成の電極体からなる電池は、実際にはそれ
ぞれの電極小片の容量や抵抗を完全に統一することがで
きない。そのため負荷が一ヶ所に集中してしまい、最悪
の場合、電池の破損などの危険がある。従って、電極体
を構成するそれぞれの電極は、連続体である必要があ
る。
負極を同一形状の薄片に成形して、それらを交互に積層
し、その後、同一極を導線で接続する方法である。一つ
一つの電極の対が、それぞれ電池として働くため、それ
らを並列に接続するものと考えれば、電極対の数だけ全
体の電池としての容量は増えることになる。しかし、以
上のような構成の電極体からなる電池は、実際にはそれ
ぞれの電極小片の容量や抵抗を完全に統一することがで
きない。そのため負荷が一ヶ所に集中してしまい、最悪
の場合、電池の破損などの危険がある。従って、電極体
を構成するそれぞれの電極は、連続体である必要があ
る。
【０００８】
【０００６】図１は、上記の必要性を満たすために考え
られる電極形態の概念図である。図中、１は電極Ａ、２
はＡとは異なる電極Ｂ、３はセパレータを表し、４は同
じ極が重なる部分を示している。図１のように、Ａ、Ｂ
それぞれの電極を最初に重ねて、電極体を成形した後に
電極体を折り畳んで電池とする構成では、それぞれの電
極は連続しているので、負荷がどこか一ヶ所に集中す
る、というような欠点はなくなる。しかし、４の部分で
は、それぞれ同じ極同士が対向するという現象が発生し
てしまう。そのため、同じ体積、あるいは同じ電極面積
で比較した場合の実質的な容量の向上のための効率が上
がらない。そこで、従来の電池では、電極を折り畳まず
に重ねる、以下の方法が用いられている。
られる電極形態の概念図である。図中、１は電極Ａ、２
はＡとは異なる電極Ｂ、３はセパレータを表し、４は同
じ極が重なる部分を示している。図１のように、Ａ、Ｂ
それぞれの電極を最初に重ねて、電極体を成形した後に
電極体を折り畳んで電池とする構成では、それぞれの電
極は連続しているので、負荷がどこか一ヶ所に集中す
る、というような欠点はなくなる。しかし、４の部分で
は、それぞれ同じ極同士が対向するという現象が発生し
てしまう。そのため、同じ体積、あるいは同じ電極面積
で比較した場合の実質的な容量の向上のための効率が上
がらない。そこで、従来の電池では、電極を折り畳まず
に重ねる、以下の方法が用いられている。
【０００９】
【０００７】従来の電池の構造を図２に示す。図内１は
電極Ａ、２は電極Ｂを表し、５は電極Ａ、Ｂを巻き込ん
でできる電極体を表している。この図ではセパレータは
図示されないが、電極Ａもしくは電極Ｂの両面に薄膜状
に設けられており、どちらかの極と一体視している。電
池を作成するときは、図２のように、帯状の、それぞれ
どちらが正、負でも良いＡ極、Ｂ極を重ねて巻き取るこ
とにより、積層状の電極体を得ることができる。この方
法で得られる電極体は、電極それぞれは連続体であり、
また一方の極には必ず他の極が対向するように構成され
る。
電極Ａ、２は電極Ｂを表し、５は電極Ａ、Ｂを巻き込ん
でできる電極体を表している。この図ではセパレータは
図示されないが、電極Ａもしくは電極Ｂの両面に薄膜状
に設けられており、どちらかの極と一体視している。電
池を作成するときは、図２のように、帯状の、それぞれ
どちらが正、負でも良いＡ極、Ｂ極を重ねて巻き取るこ
とにより、積層状の電極体を得ることができる。この方
法で得られる電極体は、電極それぞれは連続体であり、
また一方の極には必ず他の極が対向するように構成され
る。
【００１０】
【０００８】以上の構成の電極体を１つ、ないしは複数
個をパッケージに収め、パッケージ内部を電解液で満た
すことによって電池を得る。
個をパッケージに収め、パッケージ内部を電解液で満た
すことによって電池を得る。
【００１１】
【０００９】
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電池では、積層型の電極は帯状に成形した正、負の各電
極を重ね、それらを一緒に巻き取ることにより得られ
る。この方法では、正、負の各電極それぞれは連続体
で、かつ異なる電極同士が必ず対向しているが、得られ
る電極体の形状が円筒状となる。
電池では、積層型の電極は帯状に成形した正、負の各電
極を重ね、それらを一緒に巻き取ることにより得られ
る。この方法では、正、負の各電極それぞれは連続体
で、かつ異なる電極同士が必ず対向しているが、得られ
る電極体の形状が円筒状となる。
【００１３】
【００１０】図３は、２本の円筒状の電極体を直方体の
パッケージに収納した場合の図である。図中、５は電極
体、６はパッケージ、７はパッケージと電極体との間に
生じる空隙を表す。
パッケージに収納した場合の図である。図中、５は電極
体、６はパッケージ、７はパッケージと電極体との間に
生じる空隙を表す。
【００１４】
【００１１】図３のように円筒状の電極体を複数まとめ
てパッケージ内に収納することを考える。その場合、パ
ッケージの形状は、成形のコスト、デザインのしやすさ
等を考えて、直方体にするのが一般的である。このよう
な形状のパッケージに、従来の円筒状の電極体を収納す
ると、パッケージの４隅と電極体の間、あるいはそれぞ
れの電極体の間に空隙が発生し、直方体全体からみて、
約２０％ものスペースが無駄になってしまう。これは、
円形のものを角型のものに充填しようとすることが原因
である。
てパッケージ内に収納することを考える。その場合、パ
ッケージの形状は、成形のコスト、デザインのしやすさ
等を考えて、直方体にするのが一般的である。このよう
な形状のパッケージに、従来の円筒状の電極体を収納す
ると、パッケージの４隅と電極体の間、あるいはそれぞ
れの電極体の間に空隙が発生し、直方体全体からみて、
約２０％ものスペースが無駄になってしまう。これは、
円形のものを角型のものに充填しようとすることが原因
である。
【００１５】
【００１２】この問題を解決する方法はふたつ考えるこ
とができる。一つは、パッケージを電極体の形状に合わ
せる方法、もう一つは電極体をパッケージの形状に合わ
せることである。
とができる。一つは、パッケージを電極体の形状に合わ
せる方法、もう一つは電極体をパッケージの形状に合わ
せることである。
【００１６】
【００１３】しかし、パッケージの形状を変える方法で
は、コスト的に難がある上、得られた電池を実用に供す
る際に、電池の収納場所を考慮したときに、また同じ問
題に当たることになるため、事態の根本的な解決にはな
らない。そこで、もう一つの方法、すなわち直方体のパ
ッケージに無駄なく電極体を収納するため、角型の電極
体が必要とされてきた。
は、コスト的に難がある上、得られた電池を実用に供す
る際に、電池の収納場所を考慮したときに、また同じ問
題に当たることになるため、事態の根本的な解決にはな
らない。そこで、もう一つの方法、すなわち直方体のパ
ッケージに無駄なく電極体を収納するため、角型の電極
体が必要とされてきた。
【００１７】
【００１４】
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するためになされたもので、帯状に形成され
た正極、および負極、一方の極の両面に他方の極が対向
するように配し、それらを折り畳んで角型の電極体を作
成、パッケージに収めて電解液を充填して電池を構成す
る。
課題を解決するためになされたもので、帯状に形成され
た正極、および負極、一方の極の両面に他方の極が対向
するように配し、それらを折り畳んで角型の電極体を作
成、パッケージに収めて電解液を充填して電池を構成す
る。
【００１９】
【００１５】
【００２０】
【作用】本発明の電池においては、電極体形状が角型で
あるために、角型のパッケージに収めても図３のような
デッドスペースが発生せず、また、一方の極には必ず別
の極が対向するように配されるため、パッケージのスペ
ースに対する電池容量の効率が上昇する。また、電極は
それぞれが連続体であるため、どこか一ヶ所に負荷が集
中することもなく、安全である。
あるために、角型のパッケージに収めても図３のような
デッドスペースが発生せず、また、一方の極には必ず別
の極が対向するように配されるため、パッケージのスペ
ースに対する電池容量の効率が上昇する。また、電極は
それぞれが連続体であるため、どこか一ヶ所に負荷が集
中することもなく、安全である。
【００２１】
【００１６】
【００２２】
【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２３】
【００１７】（実施例１）図４に、本発明による実施例
１の電池の構造を示す。図４（ａ）内イ−イの断面図が
図４（ｂ）で、さらに図４（ｂ）の各電極詳細が図４
（ｃ）に示される。図４では、電極Ｂにセパレータを設
ける形としたが、セパレータは電極Ａに設けても差し支
えはない。図中、１は正、負のどちらか一方の極Ａ、２
はＡとは違う極Ｂを表し、図４（ｃ）中、１１は電極Ａ
の集電体を表し、電極Ａ上で発生、もしくは消失される
電子を移動させる部分である。１２は同じく電極Ａの活
物質を表し、実際の充放電時に、電子、あるいは陽イオ
ンをを蓄積、放出して電気エネルギーを蓄えたり取り出
したりする主体となる。同様に２１は電極Ｂの集電体、
２２は電極Ｂの活物質を表す。３はセパレータを表す。
１の電池の構造を示す。図４（ａ）内イ−イの断面図が
図４（ｂ）で、さらに図４（ｂ）の各電極詳細が図４
（ｃ）に示される。図４では、電極Ｂにセパレータを設
ける形としたが、セパレータは電極Ａに設けても差し支
えはない。図中、１は正、負のどちらか一方の極Ａ、２
はＡとは違う極Ｂを表し、図４（ｃ）中、１１は電極Ａ
の集電体を表し、電極Ａ上で発生、もしくは消失される
電子を移動させる部分である。１２は同じく電極Ａの活
物質を表し、実際の充放電時に、電子、あるいは陽イオ
ンをを蓄積、放出して電気エネルギーを蓄えたり取り出
したりする主体となる。同様に２１は電極Ｂの集電体、
２２は電極Ｂの活物質を表す。３はセパレータを表す。
【００２４】
【００１８】以下に実施例１の電池の作成法を記述す
る。
る。
【００２５】
【００１９】まず、電極Ａ、Ｂを作成する。帯状に成形
した、Ａ、もしくはＢ極それぞれの集電体１１、２１箔
を準備する。このとき、Ａ、Ｂの集電体の幅、長さは必
ずしも一致している必要はないが、折り畳んだときに余
分な部分のないように、その表面積は一致している方が
効率的である。
した、Ａ、もしくはＢ極それぞれの集電体１１、２１箔
を準備する。このとき、Ａ、Ｂの集電体の幅、長さは必
ずしも一致している必要はないが、折り畳んだときに余
分な部分のないように、その表面積は一致している方が
効率的である。
【００２６】
【００２０】次に、それぞれの集電体上に、Ａ、Ｂ極そ
れぞれに対応する活物質１２、２２を薄膜状に塗布す
る。その後、ＡもしくはＢ、どちらかの極の両面にセパ
レータを設ける。この場合、セパレータの意味は、両極
の短絡を防ぐことなので、Ａ、Ｂ両極の一方、あるいは
両方でも、電極の片面だけにセパレータを設けた場合、
積層の過程でセパレータを設けていない面が対向してし
まうため、結果両極の短絡を防げないことになる。ま
た、Ａ、Ｂどちらの極にも、両面にセパレータを設ける
ことは、意味がないばかりでなく、Ａ、Ｂ両極間の距離
が広がるため、結果充電量が低下してしまうことにな
る。従って、セパレータは、どちらか片方の極の両面に
設けるのが最適である。
れぞれに対応する活物質１２、２２を薄膜状に塗布す
る。その後、ＡもしくはＢ、どちらかの極の両面にセパ
レータを設ける。この場合、セパレータの意味は、両極
の短絡を防ぐことなので、Ａ、Ｂ両極の一方、あるいは
両方でも、電極の片面だけにセパレータを設けた場合、
積層の過程でセパレータを設けていない面が対向してし
まうため、結果両極の短絡を防げないことになる。ま
た、Ａ、Ｂどちらの極にも、両面にセパレータを設ける
ことは、意味がないばかりでなく、Ａ、Ｂ両極間の距離
が広がるため、結果充電量が低下してしまうことにな
る。従って、セパレータは、どちらか片方の極の両面に
設けるのが最適である。
【００２７】
【００２１】以上のようにして作られた帯状のＡ、Ｂ各
電極を、互いに折り込む方向を直交させて、各極の端部
が揃うように配置し、各電極を折り込むように重ねるこ
とによって、各電極が必ず対向するように配置された、
積層構造の電極体を得た。なお、電極体の大きさは、
正、負各極の帯の幅、及び折り返しの数によって決定さ
れるが、その際にＡ、Ｂ各極の長さ、幅をそれぞれ適当
に変えることによって、電極体の形状を自由に変えるこ
とができる。
電極を、互いに折り込む方向を直交させて、各極の端部
が揃うように配置し、各電極を折り込むように重ねるこ
とによって、各電極が必ず対向するように配置された、
積層構造の電極体を得た。なお、電極体の大きさは、
正、負各極の帯の幅、及び折り返しの数によって決定さ
れるが、その際にＡ、Ｂ各極の長さ、幅をそれぞれ適当
に変えることによって、電極体の形状を自由に変えるこ
とができる。
【００２８】
【００２２】図５に、電極の折り込み方の方法を示す。
図中、１は電極Ａ、２は電極Ｂであり、Ａ、Ｂのうちど
ちらかにはセパレータが形成されている。
図中、１は電極Ａ、２は電極Ｂであり、Ａ、Ｂのうちど
ちらかにはセパレータが形成されている。
【００２９】
【００２３】まず、図５（ａ）のように、電極Ａ、Ｂそ
れぞれの端部を揃えて直交するように重ねる。その後、
（ｂ）、（ｃ）の順番に、それぞれの電極を、互いに折
り込むような形で折り畳んでいく。
れぞれの端部を揃えて直交するように重ねる。その後、
（ｂ）、（ｃ）の順番に、それぞれの電極を、互いに折
り込むような形で折り畳んでいく。
【００３０】
【００２４】以上のように、電極を図５の形状に折り重
ねるが、その際に、単に集電体に活物質を塗布して折り
重ねると、活物質の種類によっては、活物質が電極の折
り目でしわ、亀裂のような欠陥が生じたり、活物質が電
極から剥離したり、脱落したりする場合がある。このよ
うな現象は、電池の性能に悪影響を及ぼす。
ねるが、その際に、単に集電体に活物質を塗布して折り
重ねると、活物質の種類によっては、活物質が電極の折
り目でしわ、亀裂のような欠陥が生じたり、活物質が電
極から剥離したり、脱落したりする場合がある。このよ
うな現象は、電池の性能に悪影響を及ぼす。
【００３１】
【００２５】図６は以上のような場合に、上記のような
悪影響を防止するための処理をした集電体の例を示して
いる。図中、８１は集電体上に活物質が塗布される部
分、８２は活物質が塗布されない部分、９はスリット、
１０は活物質が塗布されない為の処理をしておいた部分
を表している。図６（ａ）は、集電体の折り目となる部
分にスリット９を入れたものである。図６（ｂ）は、同
じく集電体の折り目となる部分１０に、活物質が塗布さ
れないような処理、例えばはっ水処理など、を施してお
いたものである。
悪影響を防止するための処理をした集電体の例を示して
いる。図中、８１は集電体上に活物質が塗布される部
分、８２は活物質が塗布されない部分、９はスリット、
１０は活物質が塗布されない為の処理をしておいた部分
を表している。図６（ａ）は、集電体の折り目となる部
分にスリット９を入れたものである。図６（ｂ）は、同
じく集電体の折り目となる部分１０に、活物質が塗布さ
れないような処理、例えばはっ水処理など、を施してお
いたものである。
【００３２】
【００２６】以上のように、活物質が集電体の折り目部
分に塗布されないような処理をしておくと、折り目の部
分では、電池としての役割はなくなるが、活物質の剥離
等による悪影響を防止するためには効果がある。もちろ
ん、前記のような現象が起こらない場合は、以上のよう
な処理を行う必要はない。
分に塗布されないような処理をしておくと、折り目の部
分では、電池としての役割はなくなるが、活物質の剥離
等による悪影響を防止するためには効果がある。もちろ
ん、前記のような現象が起こらない場合は、以上のよう
な処理を行う必要はない。
【００３３】
【００２７】以上のようにして得られた電極体をパッケ
ージに収め、各極の集電体から導線を引き出して電池の
電極とする。その後に電解液を充填、パッケージを密封
することによって、第１実施例の電池を得る。
ージに収め、各極の集電体から導線を引き出して電池の
電極とする。その後に電解液を充填、パッケージを密封
することによって、第１実施例の電池を得る。
【００３４】
【００２８】（第２実施例）図７に、本発明による第２
実施例の電極の組み方を示す。図７（ａ）は、第２実施
例の各極の形状の図を、図７（ｂ）は組み合わせた後の
電極対の図を、図７（ｃ）は組み合わせた電極対を折り
畳んだ後の電極体を横からみたときの図である。図中、
１は電極Ａ、２は電極Ｂである。９１、９２はそれぞれ
の電極の切れ込みである。
実施例の電極の組み方を示す。図７（ａ）は、第２実施
例の各極の形状の図を、図７（ｂ）は組み合わせた後の
電極対の図を、図７（ｃ）は組み合わせた電極対を折り
畳んだ後の電極体を横からみたときの図である。図中、
１は電極Ａ、２は電極Ｂである。９１、９２はそれぞれ
の電極の切れ込みである。
【００３５】
【００２９】以下に第２実施例の電池の作成法を示す。
【００３６】
【００３０】第２実施例では、電極Ａ、Ｂの集電体箔
は、図７（ａ）のように、幅及び長さが同一であるもの
を用意する。用意された集電体上に、それぞれの活物質
を塗布して、その一方の両面にセパレータを設ける。
は、図７（ａ）のように、幅及び長さが同一であるもの
を用意する。用意された集電体上に、それぞれの活物質
を塗布して、その一方の両面にセパレータを設ける。
【００３７】
【００３１】以上のようにして作成されたそれぞれの電
極に、長さ方向に周期的な切れ込みを入れる。切れ込み
の長さ方向の位置、あるいは切れ込みを入れる周期は、
Ａ、Ｂ両極で一致している必要がある。各極の切れ込み
の深さは、両極の切れ込み深さを合わせて、各極の幅の
値を越えていれば良い。
極に、長さ方向に周期的な切れ込みを入れる。切れ込み
の長さ方向の位置、あるいは切れ込みを入れる周期は、
Ａ、Ｂ両極で一致している必要がある。各極の切れ込み
の深さは、両極の切れ込み深さを合わせて、各極の幅の
値を越えていれば良い。
【００３８】
【００３２】切れ込みは、電極を形成した後に入れても
良いし、各電極の集電体箔にあらかじめ入れておいても
良い。電極の活物質の剥離、脱落、亀裂、しわなどの欠
陥を防ぐためには、あらかじめ集電体箔に切れ目を入れ
ておくことが効果がある。
良いし、各電極の集電体箔にあらかじめ入れておいても
良い。電極の活物質の剥離、脱落、亀裂、しわなどの欠
陥を防ぐためには、あらかじめ集電体箔に切れ目を入れ
ておくことが効果がある。
【００３９】
【００３３】集電体に先に切れ込みを入れておいた場
合、セパレータは、切れ込みを集電体と同位置、同サイ
ズに入れておいてから設けても良いし、帯状、あるいは
袋帯状にして一方の電極両面に設けてから、電極の切れ
込みに合わせて切れ込みを入れても良い。
合、セパレータは、切れ込みを集電体と同位置、同サイ
ズに入れておいてから設けても良いし、帯状、あるいは
袋帯状にして一方の電極両面に設けてから、電極の切れ
込みに合わせて切れ込みを入れても良い。
【００４０】
【００３４】以上のようにして作成された２つの電極
を、図７（ｂ）に示したように、互いに切れ込み位置で
交差させながら重ね合わせ、得られた電極対を切れ込み
位置で折り畳むことによって第２の実施例の積層型の電
極体は得られる。得られた電極体を横からみると、図７
（ｃ）のようになる。図中、電極体の右側では、電極Ｂ
が手前になるように、電極体の左側では、電極Ａが手前
側になるように電極に切れ込みが入っていることにな
る。電極体を得た後の電池の作成法は第１実施例に準じ
る。
を、図７（ｂ）に示したように、互いに切れ込み位置で
交差させながら重ね合わせ、得られた電極対を切れ込み
位置で折り畳むことによって第２の実施例の積層型の電
極体は得られる。得られた電極体を横からみると、図７
（ｃ）のようになる。図中、電極体の右側では、電極Ｂ
が手前になるように、電極体の左側では、電極Ａが手前
側になるように電極に切れ込みが入っていることにな
る。電極体を得た後の電池の作成法は第１実施例に準じ
る。
【００４１】
【００３５】以下に、各実施例における、各部の材料の
詳細について説明する。各々の材料について、ここでは
特に二次電池について説明を行うが、そのほかにも一
次、二次それぞれの電池の公知の構成材料を使用するこ
とができる。
詳細について説明する。各々の材料について、ここでは
特に二次電池について説明を行うが、そのほかにも一
次、二次それぞれの電池の公知の構成材料を使用するこ
とができる。
【００４２】
【００３６】電極Ａ、Ｂは、それぞれの極の集電体と活
物質から構成される。なお、Ａ、Ｂはそれぞれ正、負ど
ちらでも良い。
物質から構成される。なお、Ａ、Ｂはそれぞれ正、負ど
ちらでも良い。
【００４３】
【００３７】まず、正極側から説明する。正極用の集電
体としては、主にイオン化傾向の低い金属、例えばアル
ミニウム、コバルト、ニッケル、鉄、チタンなど、金属
単体を、あるいはステンレス、黄銅などのような合金を
使用する。集電体は金属箔状にして用いた。集電体の箔
の厚さは、集電作用の効率と、折り込み易さを考慮し
て、１５〜３０μｍが適当である。
体としては、主にイオン化傾向の低い金属、例えばアル
ミニウム、コバルト、ニッケル、鉄、チタンなど、金属
単体を、あるいはステンレス、黄銅などのような合金を
使用する。集電体は金属箔状にして用いた。集電体の箔
の厚さは、集電作用の効率と、折り込み易さを考慮し
て、１５〜３０μｍが適当である。
【００４４】
【００３８】正極用の活物質としては、まず、ＬｉＭｎ
Ｏ２ 、ＬｉＮｉＯ２ 、ＬｉＣｏＯ２ 、Ｖ２ Ｏ５
、Ｖ６ Ｏ１３、ＴｉＳ２ 、ＭｏＳ２ 、ＮｂＳｅ
３、Ｃｒ２ Ｏ５ 、Ｃｒ３ Ｏ８ 、ＬｉＡｌＣｌ４
・３ＳＯ２ などの無機物質を考えることができる。
しかし、これらの無機材料は導電性が高くないため、黒
鉛、アセチレンブラックなど電流を流すための導電材、
及びポリフッ化ビニリデン、テフロンなど活物質と導電
材を結着させるための結着材を、あるいは導電材、結着
材の代わりに、ポリアニリン、ポリアセン、ポリチオフ
ェン、ポリピロール、ポリアズレンなどの導電性高分子
を混合して使用することができる。また、これらの導電
性高分子は、それ単独で正極の活物質として使用するこ
とができる。
Ｏ２ 、ＬｉＮｉＯ２ 、ＬｉＣｏＯ２ 、Ｖ２ Ｏ５
、Ｖ６ Ｏ１３、ＴｉＳ２ 、ＭｏＳ２ 、ＮｂＳｅ
３、Ｃｒ２ Ｏ５ 、Ｃｒ３ Ｏ８ 、ＬｉＡｌＣｌ４
・３ＳＯ２ などの無機物質を考えることができる。
しかし、これらの無機材料は導電性が高くないため、黒
鉛、アセチレンブラックなど電流を流すための導電材、
及びポリフッ化ビニリデン、テフロンなど活物質と導電
材を結着させるための結着材を、あるいは導電材、結着
材の代わりに、ポリアニリン、ポリアセン、ポリチオフ
ェン、ポリピロール、ポリアズレンなどの導電性高分子
を混合して使用することができる。また、これらの導電
性高分子は、それ単独で正極の活物質として使用するこ
とができる。
【００４５】
【００３９】次に、負極側を説明する。負極用の集電体
としては、主に正極の集電体よりはイオン化傾向の高い
金属、例えば銅、アルミニウム、金、白金など、あるい
はステンレスなどの合金を、金属箔状にして使用した。
集電体の箔の厚さは正極の場合のそれと同じ理由によ
り、１５〜３０μｍとした。負極用の活物質としては、
リチウム、リチウム−アルミニウム合金などを、あるい
は黒鉛、コークス、熱分解カーボン、炭素繊維、カーボ
ンブラック、ポリマー焼成体、メソカーボンマイクロビ
ーズなどに結着材を混合して使用できる。
としては、主に正極の集電体よりはイオン化傾向の高い
金属、例えば銅、アルミニウム、金、白金など、あるい
はステンレスなどの合金を、金属箔状にして使用した。
集電体の箔の厚さは正極の場合のそれと同じ理由によ
り、１５〜３０μｍとした。負極用の活物質としては、
リチウム、リチウム−アルミニウム合金などを、あるい
は黒鉛、コークス、熱分解カーボン、炭素繊維、カーボ
ンブラック、ポリマー焼成体、メソカーボンマイクロビ
ーズなどに結着材を混合して使用できる。
【００４６】
【００４０】次に、各電極間に存在するセパレータの説
明をする。セパレータの材料としては、絶縁性が高い材
料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニヨ
ン、レーヨン、ポリアミド、ポリオレフィンなどが使用
できる。このようなセパレータ材料は、電解液中のイオ
ンを通過しやすくするために、多孔質、あるいは不織布
などの形態にし、材料全体に微細な孔を設ける。孔の直
径はイオンの通過しやすさと絶縁の効率を考慮すると
０．０５〜０．２５μｍ程度が適当である。セパレータ
の設置の仕方には、セパレータ材料を袋帯状に成形して
一方の電極を包含させる方法、一方の電極の両表面にセ
パレータ材料膜を貼付する方法があるが、その方法とは
別に、電極を重ね合わせるときに両極の重ね合わさる部
分に、重ね合わせる部分と同じ形状に切り出したセパレ
ータ薄膜材を挟み込んでいく方法も考えられる。セパレ
ータの厚さは絶縁性を確実にすること、及び折り曲げる
場合の容易さを考慮して、２０〜３０μｍとした。
明をする。セパレータの材料としては、絶縁性が高い材
料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニヨ
ン、レーヨン、ポリアミド、ポリオレフィンなどが使用
できる。このようなセパレータ材料は、電解液中のイオ
ンを通過しやすくするために、多孔質、あるいは不織布
などの形態にし、材料全体に微細な孔を設ける。孔の直
径はイオンの通過しやすさと絶縁の効率を考慮すると
０．０５〜０．２５μｍ程度が適当である。セパレータ
の設置の仕方には、セパレータ材料を袋帯状に成形して
一方の電極を包含させる方法、一方の電極の両表面にセ
パレータ材料膜を貼付する方法があるが、その方法とは
別に、電極を重ね合わせるときに両極の重ね合わさる部
分に、重ね合わせる部分と同じ形状に切り出したセパレ
ータ薄膜材を挟み込んでいく方法も考えられる。セパレ
ータの厚さは絶縁性を確実にすること、及び折り曲げる
場合の容易さを考慮して、２０〜３０μｍとした。
【００４７】
【００４１】最後に、パッケージ中に充填する電解液に
ついて説明する。便宜上、電解液、と表現したが、この
表現は液体にこだわるものではなく、例えばフォトポリ
マーなどを用いて、固体化、あるいはゲル化されていて
も良い。電解液の溶質には、リチウムを含む塩、例えば
ＬｉＰＦ６ 、ＬｉＢＦ４ 、ＬｉＣ１０４ 、ＬｉＡ
ｓＦ６ 、ＬｉＳＯ３ ＣＦ３ 、ＬｉＮ（ＣＦ３ Ｓ
Ｏ２ ）２ 等を用い、溶媒としては、電解質を構成す
るリチウムが、水と反応してしまうのを防ぐため、非水
系溶媒、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、
１，２−ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシド、ス
ルホラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニト
リル、ニトロメタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジ
オキソラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、ジエチ
ルエーテル、プロピオン酸エチル、ジメトキシプロパン
などを単独、あるいは適宜混合して溶媒とし、１〜２Ｍ
程度の適当な濃度に調整した溶液が使用できる。
ついて説明する。便宜上、電解液、と表現したが、この
表現は液体にこだわるものではなく、例えばフォトポリ
マーなどを用いて、固体化、あるいはゲル化されていて
も良い。電解液の溶質には、リチウムを含む塩、例えば
ＬｉＰＦ６ 、ＬｉＢＦ４ 、ＬｉＣ１０４ 、ＬｉＡ
ｓＦ６ 、ＬｉＳＯ３ ＣＦ３ 、ＬｉＮ（ＣＦ３ Ｓ
Ｏ２ ）２ 等を用い、溶媒としては、電解質を構成す
るリチウムが、水と反応してしまうのを防ぐため、非水
系溶媒、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、
１，２−ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシド、ス
ルホラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニト
リル、ニトロメタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジ
オキソラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、ジエチ
ルエーテル、プロピオン酸エチル、ジメトキシプロパン
などを単独、あるいは適宜混合して溶媒とし、１〜２Ｍ
程度の適当な濃度に調整した溶液が使用できる。
【００４８】
【００４２】
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、帯状に成形した正、負
各電極を、一方の極には互いに異なる極が対向するよう
な電極体を作成したので、各電極部を重ねてから巻きと
る、もしくは折り畳む方法で作成した電極体に比して、
同じ直方体パッケージに電極体を収めた場合に、取り出
すことができる電気の容量、効率の大きい電池を得るこ
とができる。
各電極を、一方の極には互いに異なる極が対向するよう
な電極体を作成したので、各電極部を重ねてから巻きと
る、もしくは折り畳む方法で作成した電極体に比して、
同じ直方体パッケージに電極体を収めた場合に、取り出
すことができる電気の容量、効率の大きい電池を得るこ
とができる。
【００５０】
【００４３】さらに、帯状の各電極を直交させて、交互
に折り込むように電極体を作成することにより、各電極
の面積は変えずに、その長さや幅を、適当に変えること
によって、直方体パッケージならばどのような形、大き
さでも、パッケージ内に収める電極体は一つですむの
で、製造容易な電池が得られる。
に折り込むように電極体を作成することにより、各電極
の面積は変えずに、その長さや幅を、適当に変えること
によって、直方体パッケージならばどのような形、大き
さでも、パッケージ内に収める電極体は一つですむの
で、製造容易な電池が得られる。
【００５１】
【００４４】また、帯状の電極にスリットをいれること
により、各電極の折り目で、集電体が剥離したり、亀裂
が入るなどの欠陥を防ぐことができる。
により、各電極の折り目で、集電体が剥離したり、亀裂
が入るなどの欠陥を防ぐことができる。
【００５２】
【００４５】また、帯状の電極の折り目の位置にはっ水
処理をしておくことにより、電極の帯に切れ目をいれる
ことなく、集電体の欠陥を防ぐことができる。
処理をしておくことにより、電極の帯に切れ目をいれる
ことなく、集電体の欠陥を防ぐことができる。
【００５３】
【００４６】互いの電極の帯を同じ長さ、幅にして、対
応する位置に切れ目を入れ、切れ目の位置で交差させた
後に切れ目の位置で折り畳むことにより、各電極を直交
させることなく、容量、効率の大きい電池を作成するこ
とができ、折り目の位置に切れ目が入っているため、集
電体の欠陥も同時に防ぐことができる。
応する位置に切れ目を入れ、切れ目の位置で交差させた
後に切れ目の位置で折り畳むことにより、各電極を直交
させることなく、容量、効率の大きい電池を作成するこ
とができ、折り目の位置に切れ目が入っているため、集
電体の欠陥も同時に防ぐことができる。
【図１】従来の折り畳み型の電極体の図である。
【図２】従来の巻き取り型の電極体の図である。
【図３】巻き取り型の電極体を、直方体パッケージに収
納したときの図である。
納したときの図である。
【図４】本発明の実施例１にあたる電極体の全体図、断
面図、拡大図である。
面図、拡大図である。
【図５】本発明実施例１の電極の折り込み方の図であ
る。
る。
【図６】本発明実施例１における、各電極の折り目の部
分の処理の仕方の図である。
分の処理の仕方の図である。
【図７】本発明の実施例２にあたる電極体の作成図、断
面図である。
面図である。
１ …電極Ａ １１…電極Ａの集電体 １２…電極Ａの活物質 ２ …電極Ｂ ２１…電極Ｂの集電体 ２２…電極Ｂの活物質 ３ …セパレータ ４ …同じ電極同士の重なる部分 ５ …巻き取り型電極体 ６ …直方体パッケージ ７ …空隙 ８１…集電体上に活物質が塗布される部分 ８２…集電体上に活物質が塗布されない部分 ９ …スリット ９１…電極Ａの切れ目 ９２…電極Ｂの切れ目 １０…活物質が塗布されない処理をした部分
フロントページの続き (72)発明者 松井 文雄 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 それぞれが集電体と活物質とからなる正
極、負極間に、電解液及びセパレータを介して成る電池
において、帯状に成形された正、負各極を、一方の極の
両面に他方の極が対向するように配して、折り畳むこと
により形成した電極体を持つ積層型電池。 - 【請求項２】 帯状に成形した正、負各極を直交させ、
交互に折り込むことにより、電極体を形成したことを特
徴とする請求項１記載の積層型電池。 - 【請求項３】 帯状に成形した正、負各極の折り畳む部
位にスリットをいれることを特徴とする請求項２記載の
積層型電池。 - 【請求項４】 帯状に成形した正、負各極の折り畳む部
位の集電体上から、活物質を除去することを特徴とする
請求項２記載の積層型電池。 - 【請求項５】 帯状に成形した正、負各極の対応する位
置に切れ目を入れ、前記切れ目の位置で正負極を交差さ
せて電極対を作成した後に、前記切れ目の位置で、前記
電極対を折り畳むことによって形成した請求項１記載の
積層型電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6332460A JPH08203539A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 積層型電池 |
| US08/571,134 US5635312A (en) | 1994-12-13 | 1995-12-12 | Layer-built chemical cell device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6332460A JPH08203539A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 積層型電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203539A true JPH08203539A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=18255227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6332460A Pending JPH08203539A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 積層型電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635312A (ja) |
| JP (1) | JPH08203539A (ja) |
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| JP2012162393A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-30 | Ckd Corp | シート折り重ね装置、及びシート折り重ね方法 |
| JP2015118788A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | トヨタ自動車株式会社 | 折り畳み式電池 |
| JP2016511522A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-04-14 | シオン・パワー・コーポレーション | 折り重ねた電極とセパレーターを有する電気化学電池、この電池を含むバッテリー、およびこれらを形成する方法 |
| JP2018018663A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | セイコーインスツル株式会社 | 電気化学セル及び電気化学セルの製造方法 |
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| JP2020126769A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 本田技研工業株式会社 | 二次電池 |
| US10833370B2 (en) | 2017-06-15 | 2020-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Battery and battery manufacturing method |
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