(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極缶内に中空円筒状の正極合剤を収納し、該正極合剤の内側にセパレータを介してリチウムやナトリウムなどを主体とする負極軽金属を収納し、該正極合剤の上面にその略全面を覆うと共に該正極合剤の上部内周面に密着する面を有する合剤押えリングを設け、該合剤押えリングの上方外周面側を前記正極缶の開口部を絞って形成した環状の内方突起によって抑えてなることを特徴とするボビン形非水電解液電池。
【請求項２】
正極缶内に中空円筒状の正極合剤を収納し、該正極合剤の内側にセパレータを配設し、該セパレータの内側に該正極合剤並びに該セパレータより上面高さが低いリチウムやナトリウムなどを主体とする負極軽金属を収納し、該セパレータの上端部を該負極軽金属側に折り曲げると共に該正極合剤の上面と該負極軽金属の上面の略全体を覆う合剤押えリングを設け、該合剤押えリングの上方外周面側を前記正極缶の開口部を絞って形成した環状の内方突起によって抑えてなることを特徴とするボビン形非水電解液電池。
【請求項３】
前記合剤押えリングがPPないしPEからなる絶縁性材料であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のボビン形非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はボビン形非水電解液電池に関するもので、より具体的には正極缶内に中空円筒状の正極合剤を収納し、この正極合剤の内側にセパレータを介してリチウムやナトリウムなどを主体とする負極軽金属を収納してなるボビン形非水電解液電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボビン形非水電解液電池は、図３及び図４に示すように正極缶１内に中空円筒状の正極合剤２を収納し、この正極合剤より軸方向の背丈が高いセパレータ３を介して該正極合剤の内側にリチウムやナトリウムなどを主体とする中空の負極軽金属４を収納している。この負極軽金属４の中空部には圧着などによってリード板６の一端が添着され、このリード板の他端は負極端子板８の内側に設けた封口板７に接続している。
【０００３】
電池の組立てに当たっては、正極合剤２の上面に環状の合剤押えリング１０または１１を載置し、正極缶１の開口部の下方を絞り加工（ビーディング）することによって環状の内方突起１ａを形成し、この内方突起１ａによって合剤押えリング１０、１１の上方外周面側を下方に抑えるようにする。そして、リード板６を折曲しつつ、負極端子板８及び封口板７をその周縁部に嵌着させた封口ガスケット９と共に正極缶１の開口部に位置させ、この正極缶１の開口端をガスケットに向けて内側にかしめることによって電池を作製している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の電池では、放電進行と共に正極合剤が膨潤して体積増加を引き起こす一方、負極軽金属が正極合剤と対向する側から次第に消費してやせていくという現象が生じる。この際、膨潤した正極合剤２はセパレータ３の上端部を負極軽金属４の側に押しやりながら合剤押えリング１０，１１とセパレータ３の間から上方に膨潤し、合剤膨潤の程度が大きいと、正極合剤２の上端が負極軽金属上面の空間部１２にセパレータを乗り越えて侵入し、リード板６の折曲部と接触するなどして、内部短絡を発生させることがあるという問題がある。
【０００５】
また、このように合剤膨潤が主に電池の軸方向に起こり、放電進行に伴う上記の負極のやせに追従できないため、正極合剤２とリチウム負極４との極間距離が漸次広がってしまうことから、電池の内部抵抗が次第に増大して放電性能の劣化を引き起こすという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、正極合剤が合剤押えリングとセパレータの間から上方に膨潤して内部短絡することを防止し、また正極合剤の膨潤が負極軽金属の放電に伴うやせに追従して放電末期まで安定した電圧挙動を示すことのできるボビン形非水電解液電池を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のボビン形非水電解液電池では、正極缶内に中空円筒状の正極合剤を収納し、該正極合剤の内側にセパレータを介してリチウムやナトリウムなどを主体とする負極軽金属を収納し、該正極合剤の上面にその略全面を覆うと共に該正極合剤の上部内周面に密着する面を有する合剤押えリングを設け、該合剤押えリングの上方外周面側を前記正極缶の開口部を絞って形成した環状の内方突起によって抑えている。
【０００８】
これによって、正極合剤がセパレータと合剤押えリングとの間を通って上方へ膨潤することが規制され、従来正極合剤がセパレータを越えて負極軽金属側の空間に侵入することによって生じていた短絡を防止することができる。また、上記の構成により正極合剤の膨潤は径方向に生ずるようになり、負極軽金属が放電の経過によってやせたときに、セパレータを負極軽金属側へ押し込んで正極合剤と負極軽金属間の極間距離を狭く維持して内部抵抗の増加を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明では、正極缶内に中空円筒状の正極合剤を収納し、該正極合剤の内側にセパレータを配設し、該セパレータの内側に該正極合剤並びに該セパレータより上面高さが低いリチウムやナトリウムなどを主体とする負極軽金属を収納し、該セパレータの上端部を該負極軽金属側に折り曲げると共に該正極合剤の上面と該負極軽金属の上面の略全体を覆う合剤押えリングを設け、該合剤押えリングの上方外周面側を前記正極缶の開口部を絞って形成した環状の内方突起によって抑えてなる。
【００１０】
これにより、前記の場合と同様に正極合剤がセパレータと合剤押えリングとの間を通って上方へ膨潤することが規制され、電池の内部短絡を防止し、また内部抵抗の増加を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のボビン形リチウム電池について、好適な実施例を示す図１及び図２を参照にして説明する。
【００１２】
図１において、ステンレス鋼製で有底円筒状の正極缶１の内側には、フツ化カーボンや二酸化マンガンなどを活物質とする中空円筒状の正極合剤２、ポリプロピレン不織布製の筒状セパレータ３、並びにセパレータ３を介して正極合剤とほぼ同じ高さの筒状のリチウム負極４が順次収納されている。リチウム負極４の内側に多孔集電体が添着され、その多孔集電体にリード板６の一端部が圧着されると共にそのリード板６の他端部は、正極缶の開口部に載置された薄肉ステンレス製の封口板７にスポツト溶接されている。封口板７の外側にはステンレス製のキャップ状に形成された負極端子板８が配置され、負極端子板８の外周下面は封口板７の外周上面に密着している。前記正極缶１の開口部近傍にはビーディング部１ａが形成され、このビーデイング部１ａには負極端子板８の外周部を囲繞した合成樹脂製の封口ガスケット９が載置され、この封口ガスケット９は正極缶の開口端部を内方にかしめることによって負極端子板との間で挟圧されている。
【００１３】
正極合剤２の上面には、この合剤２と略同じ内径と外径を有し合剤２の上部全面を覆うと共にその上面から合剤２の上方内周面に密着する環状のフランジ面２０ａを有する合剤押えリング２０が載置されている。この合剤押えリング２０の外周側面は正極缶１の内周面に密着し、また上方外周面側は前記正極缶１の開口部近傍に形成されたビーディング部１ａによって下方に抑えられ、前記載置位置を安定的に占めるようになっている。
【００１４】
このリング２０は耐電解液性で、ある程度の硬さを有し、また絶縁性を有することが好ましく、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどオレフイン系樹脂のうちの硬質な材質のものから作られる。また硬さは、電池放電進行に伴う合剤膨潤によって差程大きく変形しない程度で足りる。
【００１５】
以上の構成に係る電池では、放電に伴い合剤の膨潤が生じると、軸方向の膨潤は合剤押えリング２０によって規制されるので合剤の膨潤はほぼ電池径方向に起こる。このため、放電進行によってリチウム負極４がその外側から漸次やせてきても、これに追従するようにセパレータ３を径方向に縮径させながら正極合剤２の膨潤が起こることから、放電中における両極間の距離は殆ど変化させないようにすることができる。
【００１６】
尚、本発明に係る合剤押えリング２０としては上記の構成以外にも、第２図に示したように、セパレータ３の内側に正極合剤２並びにセパレータより上面高さが低いリチウム負極４を収納し、セパレータ３の上端部３ａをリチウム負極４側に折り曲げると共に正極合剤の上面とリチウム負極の上面の略全体を覆う合剤押えリング２１を設け、合剤押えリング２１の上方外周面側を前記ビーディング部１ａによって下方に抑えるようにすることである。この時、セパレータ３の折り曲げた上端部３ａがリチウム負極の上端面の全体を覆うようにすることが好ましい。合剤押えリング２１の形状は肉厚な環状平板でもよいし、また図２に示したように外周部２２を立ち上げ、その立ち上げた上端がビーディング部１ａに圧接するような形状にしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のボビン形リチウム電池によれば、正極合剤がセパレータと合剤押えリングとの間を通って上方へ膨潤することが規制され、従来正極合剤がセパレータを越えて負極軽金属側の空間に侵入することによって生じていた短絡を防止することができる。
【００１８】
また、正極合剤の膨潤は径方向に生ずるようになり、負極軽金属が放電の経過によってやせたときに、セパレータを負極軽金属側へ押し込んで正極合剤と負極軽金属間の極間距離を狭く維持して内部抵抗の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る電池を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る電池を示す要部縦断面図である。
【図３】従来例の電池を示す縦断面図である。
【図４】他の従来例の電池を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
１    正極缶
１ａ  環状の内方突起
２    正極合剤
３    セパレータ
４    リチウム負極
６    リード板
７    封口板
８    負極端子板
９    封口ガスケツト
１０，１１    合剤押えリング
１２    負極上面の空間部
２０，２１    合剤押えリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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