(57)【要約】【課題】  正極と正極缶との集電が安定して得られ、電池膨れなどに基づく内部抵抗の増加や閉路電圧の低下が少ないコイン形電池を提供する。【解決手段】  正極、負極および電解液を含む発電要素を、正極と負極端子板と環状ガスケットとで形成される空間内に収容してなるコイン形電池において、前記正極の底面と正極缶の内底面との間に両端部を反対方向に捩ったリボン状の集電体を介在させてコイン形電池を構成する。【選択図】  図１
2006031940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極および電解液を含む発電要素を、正極缶と負極端子板と環状ガスケットとで形成される空間内に収容してなるコイン形電池であって、前記正極の底面と正極缶の内底面との間に両端部を反対方向に捩じったリボン状の集電体を介在させたことを特徴とするコイン形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイン形電池に関し、さらに詳しくは、正極と正極缶との間の集電が安定して得られるコイン形電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、タイヤ内部の圧力センサーなどのように１００℃を超す高温雰囲気で使用する機器の電源として使用できる電池が必要とされるようになってきた。そして、そのような用途には、コイン形リチウム電池に代表されるコイン形電池が有力な候補電池として検討されている。
【０００３】
このようなコイン形電池では、正極、負極および電解液を含む発電要素を、正極缶、負極端子板および環状ガスケットで形成される空間内に収容した構造を採用しているが、電池が高温下で使用された場合、ガスの発生や電解液の膨張で電池が膨れ、そのため、特に放電が進行した状態では、正極と正極缶の集電がとれにくくなって、電池の内部抵抗が増大したり、閉路電圧が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、正極の底面と正極缶の内底面との間に、図３に示すように、両端部７a 、７bをそれぞれ少し上方に折り曲げた集電体７を介在させることによって、正極と正極缶との間の集電がとれやすくすることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記のような集電体の介在によって、現在必要とされる程度の集電は得られているものの、今後、さらに高温での使用が要求された場合には、上記のような集電体では、正極と正極缶との間の集電が充分に得られなくなって、上記のような要求に対して充分に応えることができないという問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−１３３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のようなコイン形電池における事情に鑑み、高温雰囲気での使用においても、正極と正極缶との間の集電が安定して得られるコイン形電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、正極、負極および電解液を含む発電要素を、正極缶、負極端子板および環状ガスケットで形成される空間内に収容するコイン形電池において、正極の底面と正極缶の内底面との間に、両端部を反対方向（すなわち、両端部を互いに逆向き）に捩ったリボン状の集電体を介在させることによって、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、正極と正極缶との間の集電が安定して得られるコイン形電池を提供することができる。
【０００９】
すなわち、従来使用されている両端部を少し上方に折り曲げていた集電体では、必ずしも復元力が充分でないため、電池が高温下で使用されたり、貯蔵されるなどによって、電池に膨れが生じた場合には、集電体の元の形状に復元しようとする力が上記電池の膨れに追従できなくなって、正極と正極缶との間に充分に集電が得られなくなるが、本発明で用いる集電体は両端部を反対方向（互いに逆方向）に捩っているので、集電体が復元力を失うことが少なく、それによって、本発明では、電池が高温雰囲気で使用されて、電池に膨れが生じた場合でも、集電体がそれに追従して元の形状に復元し、正極と正極缶との間の集電が安定して得られる。その結果、本発明のコイン形電池では、１５０℃程度の高温雰囲気下での使用においても、正極と正極缶との間の集電の低下に基づく内部抵抗の増加や閉路電圧の低下などが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明のコイン形電池およびそれに用いる集電体の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明のコイン形電池の一実施形態を概略的に示す断面図であり、図２は本発明において用いる集電体の一実施形態を概略的に示す図で、（ａ）はその正面図で、（ｂ）はその平面図である。
【００１２】
まず、図１により、本発明において用いる集電体が電池中においてどの位置に配置されるかを明らかにする。上記コイン形電池は、正極１と、負極２と、セパレータ３と、正極缶４と、負極端子板５と、環状ガスケット６と、集電体７とを有している。
【００１３】
上記正極１は正極缶４内に収容され、その正極１の底面と正極缶４との内底面との間には、前記集電体７が介在している。
【００１４】
この集電体７は、図２に示すように、その両端部７ａ、７ｂが反対方向、すなわち、端部７ａと端部７ｂとが互いに逆方向に捩られているが、この図１では、正極１を介して上方からかかる押圧力により押し付けられているので平板状に図示されているが、電池がその内部でのガス発生や電解液溶媒の気化により膨れが生じた場合には、その膨れの程度に応じて、集電体７が図２に示す元の形状に復元しようとして、集電体７が正極１と正極缶４とに接触しつづけるので、それらの間の集電が維持され、それによって、高温下での使用などにおいても、従来電池に比べて、正極１と正極缶４との間の集電が安定して得られる。
【００１５】
負極２は負極端子板５側に収容され、その負極２と上記正極１との間にはセパレータ３が介在し、電解液（図示せず)は主としてこのセパレータ３に含浸されている。
【００１６】
そして、上記正極１、負極２、セパレータ３、電解液などの発電要素と、上記特定の集電体は、正極缶４、負極端子板５および環状ガスケット６で形成される空間内に収容され、電池内部が密閉構造になるように封口されているが、その封口は、正極１の開口端部の内方への締め付けにより、環状ガスケット６を負極端子板５の周辺折り返し部と正極缶の開口端部の内周面とに圧接させることによって行われる。
【００１７】
本発明において集電体７は、リボン状をしていて、このリボン状に関しては略短冊状ないしは細長板状と呼ばれることがあり、その材質に関して特に限定されることはなく、種々のものを用い得るが、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ３１６など）製のものなどが好適に用いられる。
【００１８】
本発明において、上記集電体７における両端部７a、７bの捩れの程度は、長さ方向の一方の側面が幅方向の中央部に達しない範囲で捩るのが好ましい。すなわち、電池組立したときに、捩った部分が捩れられていない部分に折り重なることなく、平板状に配置されるようにしておくことが好ましい。
【００１９】
本発明においては、上記のように端部７a、７bを反対方向に捩った集電体７を正極１の底面と正極缶４の内底面との間に介在させることを特徴としているが、それ以外の構成に関しては、コイン形電池に従来から採用されている構成を採用することができる。すなわち、正極１、負極２、電解液、セパレータ３、正極缶４、負極端子板５、環状ガスケット６などに関して、従来から採用されている構成を採用することができる。もとより、従来から使用されている構成を適宜変更して採用することも可能である。
【００２０】
そして、電池業界においては、高さより径の方が大きい扁平形電池をコイン形電池と呼んだり、あるいはボタン形電池と呼んでいるが、そのコイン形電池とボタン形電池との間に明確な差はなく、本発明のコイン形電池も、ボタン形電池と呼ばれるものを排除しておらず、そのようなボタン形電池と呼ばれる電池も、本発明のコイン形電池の範囲内に含まれる。
【実施例】
【００２１】
つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は実施例に例示のもののみに限定されることはない。
【００２２】
実施例１
この実施例１のコイン形電池を作製するにあたって、集電体７、正極１、負極２、セパレータ３、電解液、正極缶４、負極端子板５、環状ガスケット６は以下に示すものを用いた。まず、集電体７としては、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ４３０製で、捩る前の寸法が長さ×幅で２０ｍｍ×７ｍｍであって、リボン状をしていて、図２に示すように、両端部７ａ、７ｂを反対方向に捩ったものを用いた。この集電体７の両端部７ａ、７ｂにおける捩りはそれぞれ両端から５ｍｍまでの部分が捩れられていて、その捩れの程度は両端が水平面に対して４５°の角度で捩られている。
【００２３】
正極１の作製にあたっては、正極活物質として二酸化マンガンを用い、導電助剤として人造黒鉛を用い、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレンを用い、それらを混合して、二酸化マンガンが９１．７質量％、人造黒鉛が７．６質量％、ポリテトラフルオロエチレンが０．７質量％となるように正極合剤を調製した。そして、上記正極合剤を金型に充填し、加圧成形して正極１を作製した。この正極１は直径が２０ｍｍであり、厚さが３．０ｍｍであった。
【００２４】
正極缶４は、ステンレス鋼製で表面にニッケルメッキを施した有底円筒状のものを用い、負極端子板５には、ステンレス鋼板を周辺折り返し部を有する形成に成形し、その表面にニッケルメッキを施したものを用いた。
【００２５】
電解液としては、プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＣｌＯ４を０．５ｍｏｌ／ｌ溶解させることによって調製した有機電解液を用いた。
【００２６】
負極２は直径１９ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのリチウム板と直径１９ｍｍの薄いアルミニウム箔とを積層して所定サイズに打ち抜いたものを上記負極端子板５に収容し、電池組立後に電解液の存在下で電気化学的に合金化させたリチウム−アルミニウム合金を構成した。
【００２７】
そして、セパレータ３としてはポリプロピレン不織布を用い、環状ガスケット６にはポリプロピレン製のものを用い、それらと前記の正極１、正極缶４、負極端子板５、電解液、集電体７などと共に用いて、図１に示す構造で直径２４．５ｍｍ、高さ４．９０ｍｍのコイン形電池を作製した。
【００２８】
比較例１
集電体として、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ４３０製で実施例１と同様のリボン状をしていて、その両端部７ａ、７ｂを図３に示すように少し上方に折り曲げた（折り曲げの程度はそれぞれの両端が水平面から２ｍｍ浮く程度）のものを用い、この集電体を正極の底面と正極缶の内底面との間に介在させた以外は、実施例１と同様にコイン形電池を作製した。
【００２９】
上記実施例１および比較例１の電池を１２０℃、相対湿度０％の雰囲気中に貯蔵し、その貯蔵中に内部抵抗および閉路電圧を測定した。内部抵抗の測定は交流１ｋＨｚで行い、閉路電圧は１００Ωで５秒間放電させて測定した。その結果を図４および図５に示す。
【００３０】
図４に示すように、実施例１の電池は、比較例１の電池に比べて、貯蔵時間の増加に伴う内部抵抗の増加が少なく、また、図５に示すように、実施例１の電池は、比較例１の電池に比べて、貯蔵時間の増加に伴う閉路電圧の低下が少なかった。
【００３１】
上記のように、実施例１の電池が、比較例１の電池に比べて、内部抵抗の増加が少なく、閉路電圧の低下が少なかったのは、実施例１の電池が、比較例１の電池に比べて、高温下においても、正極と正極缶との集電が安定して得られることによるものである。これに対して、比較例１の電池は、高温下では、正極と正極缶との集電が悪くなるために、内部抵抗の増加や閉路電圧の低下が大きくなったものと考えられる。
【００３２】
上記実施例では、平面形状が円形のコイン形電池について説明したが、本発明は、それに限られることなく、平面形状が角形のコイン形電池にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のコイン形電池の一実施形態を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明のコイン形電池に用いる集電体の一実施形態を概略的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図３】従来のコイン形電池に用いられていた集電体を概略的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】実施例１の電池と比較例１の電池の高温貯蔵中における内部抵抗の変化を示す図である。
【図５】実施例１の電池と比較例１の電池の高温貯蔵中における閉路電圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    正極
２    負極
３    セパレータ
４    正極缶
５    負極端子板
６    環状ガスケット
７    集電体
７ａ  集電体の端部
７ｂ  集電体の端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006031940.tif 000006
【図５】
2006031940.tif 000007