JP3078058B2 - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- 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
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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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の円筒形リチウム電池の構成図である。
【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。
グラフである。
【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。
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。
【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。
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。
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
ム粉体 １３ コーティング樹脂被膜 １４ パンチドメ
タル
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03276455A JP3078058B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03276455A JP3078058B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0594837A JPH0594837A (ja) | 1993-04-16 |
| JP3078058B2 true JP3078058B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=17569681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03276455A Expired - Fee Related JP3078058B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3078058B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3002103B2 (ja) * | 1994-06-20 | 2000-01-24 | カシオ計算機株式会社 | 可搬式スクリーン |
| JP3381405B2 (ja) * | 1994-08-26 | 2003-02-24 | カシオ計算機株式会社 | スクリーン装置 |
| TWI318328B (en) | 2003-10-31 | 2009-12-11 | Izumi Cosmo Co Ltd | A removable screen device |
| WO2006057110A1 (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウム一次電池およびその製造法 |
| KR100686842B1 (ko) | 2005-07-29 | 2007-02-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지 |
| US7426077B2 (en) * | 2006-10-24 | 2008-09-16 | Izumi-Cosmo Company, Limited | Portable screen device |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP03276455A patent/JP3078058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0594837A (ja) | 1993-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |