(57)【要約】【課題】ボビン形リチウム電池において内部短絡等の不良発生を少なくする。【解決手段】中空円筒状に成形された正極合剤２１、筒状のセパレータ２２、負極リード３３の一端部が接続された筒状の負極リチウム２３を正極缶１１内に装填して中空筒状の電極体を形成するに際し、負極リチウム２３を非水電解液に対して安定な熱溶融性樹脂６０でセパレータ２２に接着・固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の正極缶内に、中空円筒状に成形された正極合剤、筒状のセパレータ、および負極リードの一端部が接続された筒状の負極リチウムが順次装填され、上記負極リードは、その他端部が封口体を兼ねる負極端子に溶接接続されるとともにその中間部が折り曲げられた状態で正極缶内に収容され、上記正極缶は、非水電解液が注液された状態で、その開口部が上記負極端子とガスケットを用いて封口されたボビン形リチウム電池において、上記負極リチウムを上記非水電解液に対して安定な熱溶融性樹脂で上記セパレータに接着・固定したことを特徴とするボビン形リチウム電池。
【請求項２】
請求項１において、上記樹脂は、負極リチウムの上端面とセパレータに跨る部位に滴下されて負極リチウムを固定していることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【請求項３】
請求項１において、上記樹脂は、セパレータの内底面に滴下されてその上に設置された上記負極リチウムを固定していることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、上記樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【請求項５】
請求項４において、上記ポリオレフィン系樹脂がポリエチレンであることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【請求項６】
請求項４において、上記ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンであることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属リチウムからなる負極リチウムを非水電解液とともに用いたボビン形リチウム電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボビン形リチウム電池では、有底筒状の正極缶内に、中空円筒状に成形された正極合剤、筒状のセパレータ、および負極リードの一端部が接続された筒状の負極リチウムが順次装填されて中空筒状の電極体が形成されている。
【０００３】
上記負極リードはその他端部が封口体を兼ねる負極端子に溶接接続されるとともに、その中間部が折り曲げられた状態で正極缶内に収容されている。上記正極缶は、非水電解液が注液された状態で、その開口部が上記負極端子とガスケットを用いて封口されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
上記ボビン形リチウム電池の製造に際し、負極リチウムは、負極リードがあらかじめ取り付けられた状態で装填される。負極リードは、正極缶内で電極体が形成されたあと、その他端部が封口体を兼ねる負極端子にスポット溶接接続される。このあと、非水電解液の注液および正極缶の封口が行われる。封口は、負極リードが溶接接続された負極端子をガスケットとともに正極缶の開口部に装着したあと、その開口部を内方にかしめ加工することにより行われる。
【特許文献１】特開平５−１０１８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したボビン形リチウム電池では、次のような問題のあることが判明した。  
まず、正極缶に装填された負極リチウムには負極リードがあらかじめ取り付けられているが、この負極リードの位置が振動などにより動いてしまうことがある。このため、その負極リードを負極端子に溶接する際に、溶接位置がずれたり、溶接ができなかったりすることがあった。
【０００６】
また、非水電解液を注液したときに、負極リチウムが浮いてしまうことがある。負極リチウムが浮いてしまうと、放電性能が著しく低下あるいは不安定になってしまうほかに、次のような問題が生じる。
【０００７】
すなわち、正極缶の封口に際しては、封口体を兼ねる負極端子をガスケットとともに正極缶開口部の内側に装着する。このとき、その負極端子と負極リチウム間を接続する負極リードは折り曲げられながら正極缶内に収容される。この場合、負極リチウムが電解液に浮いたりして位置が安定しないと、正極缶内での負極リードの折り曲げ状態が安定せず、このため負極リードが正極缶や正極合剤に接触して内部短絡を起こすことがあった。
【０００８】
さらに、この種の電池においては、セパレータの底に穴（ピンホール）が開いていた場合にも内部短絡の原因となることが確認された。
【０００９】
本発明は以上のような問題を解決するものであって、その目的は、ボビン形リチウム電池において内部短絡等の不良発生を少なくすることを目的とする。
【００１０】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が提供する解決手段は以下のとおりである。  
（１）有底筒状の正極缶内に、中空円筒状に成形された正極合剤、筒状のセパレータ、および負極リードの一端部が接続された筒状の負極リチウムが順次装填され、上記負極リードは、その他端部が封口体を兼ねる負極端子に溶接接続されるとともにその中間部が折り曲げられた状態で正極缶内に収容され、上記正極缶は、非水電解液が注液された状態で、その開口部が上記負極端子とガスケットを用いて封口されたボビン形リチウム電池において、上記負極リチウムを上記非水電解液に対して安定な熱溶融性樹脂で上記セパレータに接着・固定したことを特徴とするボビン形リチウム電池。
【００１２】
（２）上記手段（１）において、上記樹脂は、負極リチウムの上端面とセパレータに跨る部位に滴下されて負極リチウムを固定していることを特徴とするボビン形リチウム電池。  
（３）上記手段（１）において、上記樹脂は、セパレータの内底面に滴下されてその上に設置された上記負極リチウムを固定していることを特徴とするボビン形リチウム電池。  
（４）上記手段（１）〜（３）のいずれかにおいて、上記樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とするボビン形リチウム電池。  
（５）上記手段（４）において、上記ポリオレフィン系樹脂がポリエチレンであることを特徴とするボビン形リチウム電池。  
（６）上記手段（４）において、上記ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンであることを特徴とするボビン形リチウム電池。
【発明の効果】
【００１３】
ボビン形リチウム電池において内部短絡等の不良発生を少なくすることができる。  
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面にてあきらかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態をなすボビン形リチウム電池の要部断面を示す。同図に示すボビン形リチウム電池は、有底円筒状の正極缶１１、中空円筒状に成形された正極合剤２１、円筒カップ状のセパレータ２２、円筒状の負極リチウム２３、封口体を兼ねる負極端子３０などによって構成されている。
【００１５】
正極缶１１は金属製であって電池ケースと正極集電体を兼ねる。その外底面には凸状の正極端子部１２がプレス加工により形成されている。この正極缶１１内に、正極合剤２１、セパレータ２２、および負極リチウム２３が順次装填されて中空筒状の電極体が形成されている。
【００１６】
負極リチウム２３は金属リチウム板を丸めたものであって、その一部に負極リード３３の一端部があらかじめ取り付けられている。この負極リード３３は帯状の金属薄板であって、その一端部が負極リチウム２３に面状に固着した状態で接続することにより負極集電体を形成している。その他端部は封口体を兼ねる負極端子３０にスポット溶接接続される。
【００１７】
負極端子３０は金属製の負極端子板３１と封口板３２からなり、負極リード３３の他端部はその封口板３２の内側（電池内側）にスポット溶接されている。負極リード３３が封口板３２に溶接された後、非水電解液（図示省略）が注液される。この注液の後、負極端子３０はガスケット４１とともに正極缶１１の開口部内側に装着される。そして、その正極缶１１開口部を内方にかしめ加工（カール加工）することにより、正極缶１１が密閉封口される。
【００１８】
なお、符号５０は環状座板を示し、正極合剤２１の上方への膨潤を抑えるために設置されている。
【００１９】
ここで、負極リード３３の他端部を封口板３２にスポット溶接するのに先立ち、正極缶１１内に装填された負極リチウム２３の上端面とセパレータ２２に跨る部位に溶融樹脂６０が滴下される。この滴下樹脂６０は、有機溶媒を用いた非水電解液に対して安定な熱溶融性樹脂であって、滴下後に自然冷却により固化して負極リチウム２３とセパレータ２２を接着・固定する。
【００２０】
この後、負極リード３３の他端部を負極端子３０の封口板３２にスポット溶接するのであるが、このとき、負極リチウム２３が上記樹脂６０によって固定されていることにより、負極リード３３の位置は、振動などにより動いてしまうことなく、安定化されるようになる。これにより、負極リード３３は所定の溶接位置で確実に溶接されるようになる。
【００２１】
また、非水電解液を注液したときも、負極リチウム２３は、浮いたりすることなく、その位置が安定に固定されている。したがって、負極リチウムが浮いてしまうことによる放電性能の低下あるいは不安定化は確実に回避される。
【００２２】
正極缶１１の封口に際し、封口体を兼ねる負極端子３０はガスケット４１とともに正極缶１１開口部の内側に装着される。このとき、負極端子３０と負極リチウム２３間を接続する負極リード３３は、その中間部が折り曲げられながら正極缶１１内に収容されることになるが、負極リチウム２３の位置が上記樹脂６０で安定に固定されていることにより、負極リード３３の折り曲げ状態も安定化する。これにより、負極リード３３が正極缶１１や正極合剤２１に接触して内部短絡を起こすことを確実に回避させることができる。
【００２３】
上記樹脂６０としては、有機溶媒を用いた非水電解液に対して安定であるとともに、水分の含有がないということが要件となる。これに加えて接着性、とくにセパレータ２２に対する接着性が良好である熱溶融性樹脂が望ましい。これらの条件を満たす樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂がとくに好適である。
【００２４】
ポリオレフィン系樹脂は、ポリアミド系樹脂などと異なり、吸水性（あるいは吸湿性）がなく、水分含有量が小さいため、わずかな水分混入も許容されない非水電解液系のリチウム電池の性能に悪影響を及ぼすことなく使用することができる。
【００２５】
さらに、上記樹脂６０としては、溶融滴下してもセパレータ２２にダメージを与えないものが望ましい。セパレータ２２は、ポリオレフィン系樹脂であるポリエチレンまたはポリプロピレンなどから構成されているが、これらと同種のポリエチレンまたはポリプロピレンを上記樹脂６０として用いることにより、セパレータ２２にダメージを与えることなく、負極リチウム２３をセパレータ２２に迅速かつ確実に固定する良好な接着効果を得られることが本発明者らにより確認された。
【００２６】
上記樹脂６０は、負極リチウム２３の上端面とセパレータ２２に跨る部位に位置し、発電反応が行われる正極合剤２１と負極リチウム２３の間には介在しない。したがって、その樹脂６０による電池性能への影響はない。
【００２７】
（実施例１）
図１に示した本発明（第１実施形態）のボビン形リチウム電池と、上記樹脂６０による負極リチウムの固定が行われていない従来のボビン形リチウム電池をそれぞれ２００個製造し、負極リード３３と封口板３２とが溶接されなかったものや溶接位置がずれてしまった不良の発生数を調べた。この結果、従来品では不良が２５個発生したのに対し、本発明品ではその不良を２個に抑えることができた。
【００２８】
また、負極リード３３の折り曲げ不良を電池電圧の測定により調べたところ、従来品で８個の不良が確認されたが、本発明品ではその不良が皆無（０）であった。
【００２９】
図２は、本発明の第２実施形態をなすボビン形リチウム電池の要部断面を示す。上述した第１実施形態との相違に着目して説明すると、この第２実施形態のボビン形リチウム電池では、負極リチウム２３を固定するための樹脂６０がセパレータ２２の内定面に滴下され、この滴下された樹脂６０の上に負極リチウム２３が設置されることにより、その負極リチウム２３の下端面がセパレータ２２の底面に接着・固定されている。
【００３０】
この第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、滴下した樹脂６０がセパレータ２２底面の穴（ピンホール）を塞ぐようになる。これにより、セパレータ２２の底に穴が開いていた場合でも、その穴による内部短絡の発生を防止することができる。
【００３１】
上記樹脂６０は発電反応が行われる正極合剤２１と負極リチウム２３の間に介在しないので、その樹脂６０による電池性能への影響はない。
【００３２】
（実施例２）
図２に示した本発明（第２実施形態）のボビン形リチウム電池と、上記樹脂６０による負極リチウムの固定が行われていない従来のボビン形リチウム電池をそれぞれ２００個製造し、負極リード３３と封口板３２とが溶接されなかったものや溶接位置がずれてしまった不良の発生数を調べた。この結果、従来品では不良が２５個発生したのに対し、本発明品ではその不良を２個に抑えることができた。
【００３３】
また、負極リード３３の折り曲げ不良を電池電圧の測定により調べたところ、従来品で８個の不良が確認されたが、本発明品ではその不良が皆無（０）であった。
【００３４】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、上記樹脂６０は、負極リチウム２３の上端または下端に沿って環状に滴下してもよいが、１個所または複数個所にスポット的に滴下するだけでも所定の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ボビン形リチウム電池において内部短絡等の不良発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るボビン形リチウム電池の第１実施形態を示す要部断面図である。
【図２】本発明に係るボビン形リチウム電池の第２実施形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  正極缶
１２  正極端子部
２１  正極合剤
２２  セパレータ
２３  負極リチウム
３０  封口体を兼ねる負極端子
３１  負極端子板
３２  封口板
３３  負極リード
４１  ガスケット
５０  環状座板
６０  接着用の樹脂
【図１】
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【図２】
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