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JP3078058B2 - Lithium battery - Google Patents

Lithium battery

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Publication number
JP3078058B2
JP3078058B2 JP03276455A JP27645591A JP3078058B2 JP 3078058 B2 JP3078058 B2 JP 3078058B2 JP 03276455 A JP03276455 A JP 03276455A JP 27645591 A JP27645591 A JP 27645591A JP 3078058 B2 JP3078058 B2 JP 3078058B2
Authority
JP
Japan
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lithium
battery
negative electrode
melting point
resin
Prior art date
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JP03276455A
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Japanese (ja)
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JPH0594837A (en
Inventor
浩平 山本
義久 日野
吉郎 原田
秀哲 名倉
稔 稲垣
Original Assignee
富士電気化学株式会社
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、金属リチウムを負極
とし、有機電解液を使用するリチウム電池に関し、特
に、電池の過熱による熱暴走により引き起こされる発火
を防止するための技術改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium battery using lithium metal as a negative electrode and an organic electrolyte, and more particularly, to a technical improvement for preventing ignition caused by thermal runaway due to overheating of the battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のようにリチウム電池では、何らか
の原因で外部で短絡を起こすと、非常に大きな電流が流
れ、電池内部が発熱して異常な高温となる。また誤って
電池を加熱した場合においても電池内圧が上昇する。こ
の異常な発熱・ガス発生状態が長時間続くと、電池内圧
が上昇し電池が破裂したり発火することがある。したが
って、このような現象を防ぐために従来から次のような
対策が施されている。
2. Description of the Related Art As is well known, in a lithium battery, if a short circuit occurs externally for some reason, a very large current flows, and the inside of the battery generates heat, resulting in an abnormally high temperature. Also, when the battery is heated by mistake, the internal pressure of the battery increases. If this abnormal heat generation / gas generation state continues for a long time, the internal pressure of the battery may increase and the battery may burst or ignite. Therefore, the following countermeasures have conventionally been taken to prevent such a phenomenon.

【0003】最も一般的なのは安全弁式の防爆構造であ
る。リチウム電池のケースの一部に各種構造の安全弁を
設け、電池内部の圧力が異常に高くなると安全弁が作動
し、内部のガスを放出するようになっている。
The most common type is a safety valve type explosion-proof structure. A safety valve of various structures is provided in a part of the case of the lithium battery, and when the pressure inside the battery becomes abnormally high, the safety valve operates to release the gas inside.

【0004】また、電池の過電流による発熱の防止対策
として次のような技術が知られている。電池内の電流経
路に低融点合金からなる温度ヒューズを介在させたり、
正特性サーミスタからなる感温抵抗体を介在させる。何
らかの異常によって電池に大電流が流れると、前記温度
ヒューズが溶断して電流経路が遮断され、電池の放電を
停止させる。前記感温抵抗体の場合は発熱により抵抗値
が急増し、放電電流が絞り込まれて、発熱反応が抑制さ
れる。
The following technique is known as a measure for preventing heat generation due to overcurrent of a battery. Insert a thermal fuse made of a low melting point alloy into the current path in the battery,
A temperature sensitive resistor made of a positive temperature coefficient thermistor is interposed. When a large current flows through the battery due to some abnormality, the thermal fuse is blown and the current path is cut off, thereby stopping the battery discharge. In the case of the temperature-sensitive resistor, the resistance value increases rapidly due to heat generation, the discharge current is narrowed down, and the exothermic reaction is suppressed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述の安全弁式の防爆
構造や温度ヒューズあるいは感温抵抗体による過電流対
策はリチウム電池の発熱を防ぐのに有効であるが、状況
によってはこれらの対策によっても発熱を完全に防止す
ることができないことがある。特に外部から熱を加えた
場合などは、安全弁が作動して電池内のガスや電解液を
放出したりしても、電池の温度上昇が止まらず、負極で
ある金属リチウムの融点(180℃)に達すると、リチ
ウムが溶融し、外部空気に触れて発火に至る。
The measures against overcurrent by the explosion-proof structure of the safety valve type, the temperature fuse or the temperature sensitive resistor described above are effective to prevent the heat generation of the lithium battery. Heat generation may not be completely prevented. In particular, when heat is applied from the outside, even if the safety valve operates to release gas or electrolyte from the battery, the temperature of the battery does not stop rising and the melting point (180 ° C) of metallic lithium as the negative electrode When it reaches, lithium melts and comes into contact with outside air, causing ignition.

【0006】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、従来の安全弁式の防爆構造
や過電流防止回路でも止めることができなかった電池の
発火を防ぎ、リチウム電池の安全性を高めることにあ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to prevent the ignition of a battery which could not be stopped by a conventional safety valve type explosion-proof structure or overcurrent prevention circuit, and to provide a lithium battery. To increase the safety of the vehicle.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、有
機電解液を使用し負極が金属リチウムであるリチウム電
池において、前記有機電解液に不溶で低融点の樹脂でも
って全表面をコーティングしたアルミニウム粉体を、前
記リチウム負極の表面または内部に分散配置した。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention relates to a lithium battery using an organic electrolyte and using a negative electrode made of metallic lithium in an aluminum powder coated with a resin having a low melting point and being insoluble in the organic electrolyte. The body was dispersed and arranged on the surface or inside of the lithium anode.

【0008】[0008]

【作用】前記の構成を採用したリチウム電池では、何ら
かの原因によって電池内の温度が異常上昇すると、リチ
ウムの融点より相当低い温度で前記アルミニウム粉体を
コーティングしている樹脂が溶融し、内部のアルミニウ
ム粉体が露出してリチウム負極と直接接触する。リチウ
ムとアルミニウムが接触すると、その接触部分で速やか
にリチウム−アルミニウム合金が生成される。リチウム
の融点は約180℃であるが、リチウム−アルミニウム
の融点はそれより相当高くなる。したがって合金化され
た負極は溶融しにくくなり、リチウムが溶融することに
よる発火事故が生じにくくなる。
In a lithium battery employing the above structure, if the temperature inside the battery rises abnormally for some reason, the resin coating the aluminum powder melts at a temperature considerably lower than the melting point of lithium, and the internal aluminum The powder is exposed and comes into direct contact with the lithium anode. When lithium and aluminum come into contact with each other, a lithium-aluminum alloy is quickly produced at the contact portion. The melting point of lithium is about 180 ° C., whereas the melting point of lithium-aluminum is much higher. Therefore, the alloyed negative electrode is less likely to be melted, and a fire accident due to the melting of lithium is less likely to occur.

【0009】[0009]

【実施例】図1はこの発明を適用したスパイラル電極構
造の円筒形リチウム電池の一実施例を示している。この
電池は、負極缶1と正極端子板7およびガスケット6か
らなる円筒形の電池ケース内にスパイラル構造の発電要
素5を有機電解液11とともに絶縁底板10を介在させ
て密封入したものである。発電要素5は、それぞれ帯状
に形成されたセパレータ2、リチウム負極3、正極4か
らなり、リチウム負極3と正極4の間にセパレータ2が
挟み込まれるようにこれらが重ね合わされて、スパイラ
ル状に巻かれている。負極3は金属リチウムのシートで
あり、これと負極缶1が負極リード板9で接続されてい
る。正極4としては二酸化マンガンなどが使用され、こ
れと正極端子板7が正極リード板8で接続されている。
なお、この実施例におけるガスケット6と正極端子板7
には前述した安全弁式の防爆構造が組み込まれている
が、ここでは説明しない。
FIG. 1 shows an embodiment of a cylindrical lithium battery having a spiral electrode structure to which the present invention is applied. In this battery, a power generating element 5 having a spiral structure is hermetically sealed together with an organic electrolytic solution 11 and an insulating bottom plate 10 in a cylindrical battery case including a negative electrode can 1, a positive electrode terminal plate 7 and a gasket 6. The power generating element 5 includes a strip-shaped separator 2, a lithium negative electrode 3, and a positive electrode 4, each of which is overlapped so that the separator 2 is sandwiched between the lithium negative electrode 3 and the positive electrode 4, and wound in a spiral shape. ing. The negative electrode 3 is a sheet of metallic lithium, and the negative electrode can 1 is connected to the negative electrode can 1 by a negative electrode lead plate 9. Manganese dioxide or the like is used as the positive electrode 4, and the positive electrode terminal plate 7 is connected to the manganese dioxide by a positive electrode lead plate 8.
In this embodiment, the gasket 6 and the positive electrode terminal plate 7 were used.
Incorporates the safety valve explosion-proof structure described above, but will not be described here.

【0010】この実施例の特徴点は、前記の有機電解液
11に不溶で低融点の樹脂13でもって全表面をコーテ
ィングしたアルミニウム粉体12を、前記リチウム負極
3の表面に分散配置したことである。金属リチウムの融
点は約180℃であるが、アルミニウム粉体2をコーテ
ィングする樹脂13としては、リチウムの融点より遥か
に低い120℃程度の融点の樹脂材料を用いる。この樹
脂13でコーティングされたアルミニウム粉体12をリ
チウム負極3の表面に適当な密度で分散させ、前述のよ
うにセパレータ2と正極4とともにスパイラル状に巻
く。
The feature of this embodiment is that an aluminum powder 12 which is insoluble in the organic electrolytic solution 11 and whose entire surface is coated with a resin 13 having a low melting point is dispersed on the surface of the lithium anode 3. is there. Although the melting point of metallic lithium is about 180 ° C., a resin material having a melting point of about 120 ° C., which is much lower than the melting point of lithium, is used as the resin 13 for coating the aluminum powder 2. The aluminum powder 12 coated with the resin 13 is dispersed at an appropriate density on the surface of the lithium negative electrode 3 and spirally wound together with the separator 2 and the positive electrode 4 as described above.

【0011】このように構成されたリチウム電池が発熱
したりあるいは加熱されて温度が徐々に上昇すると、約
120℃でアルミニウム粉体12のコーティング樹脂被
膜13が溶融し始め、樹脂被膜13で覆われていたアル
ミニウム粉体12が露出してリチウム負極3に直接接触
する。するとリチウムとアルミニウムの接触部分でリチ
ウム−アルミニウム合金が速やかに生成される。
When the lithium battery thus constructed generates heat or is heated and the temperature gradually rises, the resin coating 13 of the aluminum powder 12 starts to melt at about 120 ° C., and is covered with the resin coating 13. The exposed aluminum powder 12 comes into direct contact with the lithium anode 3. Then, a lithium-aluminum alloy is quickly generated at the contact portion between lithium and aluminum.

【0012】図2に示すように、金属リチウムの融点は
約180℃であるが、リチウム−アルミニウム合金化に
よってその融点はリチウム単独の場合より高くなる。図
2に詳しく示すように、例えば原子パーセントでリチウ
ム80、アルミニウム20の合金では融点が約300℃
になる。したがって、電池の温度が前記コーティング樹
脂被膜13の溶融温度よりさらに高くなり、金属リチウ
ムの融点を超えるようになっても、リチウム負極3の表
面はリチウム−アルミニウム合金化されて融点が大幅に
高くなっているので、負極は溶融し難くなる。その結
果、発火を防ぐことができる。
As shown in FIG. 2, the melting point of metallic lithium is about 180 ° C., but its melting point is higher than that of lithium alone due to lithium-aluminum alloying. As shown in detail in FIG. 2, for example, in an alloy of lithium 80 and aluminum 20 in atomic percent, the melting point is about
become. Therefore, even if the temperature of the battery becomes higher than the melting temperature of the coating resin film 13 and exceeds the melting point of metallic lithium, the surface of the lithium negative electrode 3 is formed into a lithium-aluminum alloy, and the melting point becomes significantly higher. Therefore, the negative electrode is hardly melted. As a result, ignition can be prevented.

【0013】以上詳しく説明した図1の実施例のリチウ
ム電池と、その実施例における樹脂13で被覆されたア
ルミニウム粉体12を除いた従来と同様なリチウム電池
の2種類の電池それぞれ10個について次のような加熱
試験を行なった。試験用の電池合計20個を180℃の
恒温槽に10分間入れた。その結果、従来の電池10個
中8個が発火したが、本実施例の電池はまったく発火し
なかった。
The lithium battery of the embodiment of FIG. 1 described in detail above and the lithium battery of the prior art except for the aluminum powder 12 coated with the resin 13 in the embodiment of the present invention are the same as those of the conventional lithium battery. A heating test was performed as follows. A total of 20 test batteries were placed in a thermostat at 180 ° C. for 10 minutes. As a result, eight out of ten conventional batteries ignited, but the battery of this example did not ignite at all.

【0014】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図3の実施例では、2枚のシート状リチウムの間に
樹脂13で被覆されたアルミニウム粉体12を適当な密
度で分散させてサンドイッチ状に挟み込み、リチウム負
極3の内部に樹脂被覆アルミニウム粉体12を分散配置
している。また図4の実施例では、リチウム負極3の片
面に集電体としてのパンチドメタル14を圧着している
が、この場合にパンチドメタル14の穴内に樹脂被覆ア
ルミニウム粉体12を埋め込むようにして分散配置して
いる。なおパンチドメタル14に代わって金網などを用
いる場合にもこの手法を採用することができる。さら
に、図1のようなスパイラル形電極構造のリチウム電池
に限らず、インサイドアウト形電極構造などの各種のリ
チウム電池に本発明を適用することが可能である。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of FIG. 3, an aluminum powder 12 coated with a resin 13 is dispersed at an appropriate density between two sheets of lithium and sandwiched in a sandwich shape, and a resin-coated aluminum powder is placed inside the lithium anode 3. 12 are distributed. Further, in the embodiment of FIG. 4, the punched metal 14 as a current collector is pressed on one side of the lithium anode 3, but in this case, the resin-coated aluminum powder 12 is embedded in the hole of the punched metal 14. Are distributed. Note that this method can also be used when a wire mesh or the like is used instead of the punched metal 14. Further, the present invention is not limited to the lithium battery having the spiral electrode structure as shown in FIG. 1, but can be applied to various lithium batteries such as an inside-out electrode structure.

【0015】[0015]

【発明の効果】この発明を適用したリチウム電池では、
発熱あるいは加熱により電池温度が上昇すると、負極で
ある金属リチウムの融点より十分低い温度にてアルミニ
ウム粉体のコーティング樹脂が溶融し、アルミニウム粉
体が直接リチウム負極に接触し、その接触部分でリチウ
ム−アルミニウム合金が生成される。リチウム−アルミ
ニウム合金化によってその融点は金属リチウムの融点よ
り大幅に高くなり、負極は溶融し難くなる。その結果金
属リチウムが溶融することによって生じる発火の危険性
を大幅に低減することができる。
According to the lithium battery to which the present invention is applied,
When the battery temperature rises due to heat generation or heating, the coating resin of the aluminum powder melts at a temperature sufficiently lower than the melting point of metallic lithium as the negative electrode, the aluminum powder directly contacts the lithium negative electrode, and lithium- An aluminum alloy is produced. The melting point of the lithium-aluminum alloy is significantly higher than that of metallic lithium, and the negative electrode is hardly melted. As a result, the risk of ignition caused by the melting of lithium metal can be greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例によるスパイラル電極構造
の円筒形リチウム電池の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a cylindrical lithium battery having a spiral electrode structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】リチウム−アルミニウム合金の融点特性を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing melting point characteristics of a lithium-aluminum alloy.

【図3】リチウム負極に対する樹脂被膜付きのアルミニ
ウム粉体の分散配置の仕方の第2実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of a method of dispersing and disposing an aluminum powder having a resin coating on a lithium negative electrode.

【図4】リチウム負極に対する樹脂被膜付きのアルミニ
ウム粉体の分散配置の仕方の第3実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of a method of dispersing and disposing an aluminum powder with a resin coating on a lithium anode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極缶 2 セパレータ 3 リチウム負極 4 正極 5 発電要素 6 ガスケット 7 正極端子板 8 正極リード板 9 負極リード板 10 絶縁底板 11 有機電解液 12 アルミニウ
ム粉体 13 コーティング樹脂被膜 14 パンチドメ
タル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode can 2 Separator 3 Lithium negative electrode 4 Positive electrode 5 Power generation element 6 Gasket 7 Positive electrode terminal plate 8 Positive electrode lead plate 9 Negative electrode lead plate 10 Insulating bottom plate 11 Organic electrolyte 12 Aluminum powder 13 Coating resin film 14 Punched metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 秀哲 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (72)発明者 稲垣 稔 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 19/40 H01M 4/02 H01M 4/62 H01M 6/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hidenori Nakura 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Minoru Inagaki 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 19/40 H01M 4/02 H01M 4/62 H01M 6/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 有機電解液を使用し負極が金属リチウム
であるリチウム電池において、前記有機電解液に不溶で
低融点の樹脂でもって全表面をコーティングしたアルミ
ニウム粉体を、前記リチウム負極の表面または内部に分
散配置したことを特徴とするリチウム電池。
In a lithium battery using an organic electrolyte and using a negative electrode made of metallic lithium, an aluminum powder whose entire surface is coated with a resin having a low melting point which is insoluble in the organic electrolyte is used to remove the surface of the lithium anode or A lithium battery, which is dispersed and disposed inside.
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JP3002103B2 (en) * 1994-06-20 2000-01-24 カシオ計算機株式会社 Portable screen
JP3381405B2 (en) * 1994-08-26 2003-02-24 カシオ計算機株式会社 Screen device
TWI318328B (en) 2003-10-31 2009-12-11 Izumi Cosmo Co Ltd A removable screen device
WO2006057110A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium primary battery and method for producing same
KR100686842B1 (en) 2005-07-29 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 Li Secondary Battery
US7426077B2 (en) * 2006-10-24 2008-09-16 Izumi-Cosmo Company, Limited Portable screen device

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