專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)水電解液電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有鋰等消耗性輕金屬制成的帶狀負(fù)極、帶狀正極、和夾在兩電極間的隔膜在負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷繞成渦卷狀的電極組裝體的無(wú)水電解液電池。具體來(lái)說(shuō)，涉及形成為放電結(jié)束時(shí)負(fù)極集電體從電極組裝體最外周殘存的負(fù)極輕金屬上分離的無(wú)水電解液電池。
以鋰等消耗性金屬作為負(fù)極活性物質(zhì)、氧化物等作為正極活性物質(zhì)的無(wú)水電解液電池，具有高電壓和高能量密度的同時(shí)自身放電少，并具有極長(zhǎng)的貯存壽命等其它一次性電池所沒(méi)有的種種長(zhǎng)處，故近年來(lái)需要急劇增大，用于許多電子設(shè)備中。
這種無(wú)水電解液電池，一般具有帶狀正極與帶狀負(fù)極在它們之間夾有隔膜、負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷繞成渦卷狀的電極組裝體。位于渦卷狀電極組裝體最外周的負(fù)極，由于只是其內(nèi)側(cè)與正極相對(duì)，因而與位于渦卷內(nèi)側(cè)部分并用正極將兩面夾住的部分相比，消耗比例少。負(fù)極集電體位于渦卷狀電極組裝體的最外周，而負(fù)極的卷終端位于正極比其更靠近卷繞方向一些的位置時(shí)，可獲得充分利用負(fù)極輕金屬的放電容量。但是，為這種結(jié)構(gòu)的話(huà)，即便電池處于放電末期狀態(tài)，所殘存的活性輕金屬仍然保持與負(fù)極集電體的電氣接觸。
這種狀態(tài)下的電池，由于與放電量少的電池或新電池串聯(lián)連接等原因而強(qiáng)制放電的話(huà)，負(fù)極的輕金屬便溶解并在正極上出現(xiàn)電極沉積。這樣的強(qiáng)制放電繼續(xù)的話(huà)，在正極一側(cè)析出的金屬便會(huì)穿透隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路。一旦引起內(nèi)部短路，便有大電流集中流過(guò)該短路的部分，由此發(fā)生溫度急劇升高。此外還存在這種危險(xiǎn)，引起內(nèi)部短路時(shí)在充滿(mǎn)氣體的電池內(nèi)一旦產(chǎn)生火花，該火花便成為著火源引發(fā)電池起火。
因此，為了對(duì)上述問(wèn)題的發(fā)生防患于未然，提出了如圖10所示，將負(fù)極集電體96配置于從負(fù)極93的卷終端部93a起1周以上內(nèi)周一側(cè)即卷繞初始側(cè)，并且正極92的卷終端部92a只與渦卷內(nèi)側(cè)負(fù)極反應(yīng)的構(gòu)成。利用這種構(gòu)成，便如圖11所示，放電末期最外周殘存的負(fù)極金屬93b便從集電體96上分離(記載于日本發(fā)明專(zhuān)利特開(kāi)平5-13089號(hào)公報(bào))。
但實(shí)用化的時(shí)候，利用自動(dòng)卷繞裝置使分別呈帶狀的正極、負(fù)極和隔膜邊重合邊卷繞成渦卷狀制作電極組裝體時(shí)，將負(fù)極的卷終端位置設(shè)定為正極的卷終端部只與卷內(nèi)側(cè)負(fù)極反應(yīng)，始終確保不與卷外側(cè)負(fù)極相對(duì)的正極部分非常難。
而且，通過(guò)將負(fù)極集電體配設(shè)在相對(duì)于負(fù)極的卷終端一周以上內(nèi)側(cè)，在放電末期使最外周一側(cè)負(fù)極金屬?gòu)呢?fù)極集電體上分離，不論可放電的負(fù)極活性物質(zhì)是否殘存，均使得電池?zé)o法使用，放電容量降低。
本發(fā)明正是要解決如上所述現(xiàn)有無(wú)水電解液電池的問(wèn)題。
本發(fā)明目的在于，提供一種具有在放電末期強(qiáng)制放電時(shí)將所殘存的未反應(yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)可靠地從負(fù)極集電體上分離這種功能，并使放電容量提高的無(wú)水電解液電池。
本發(fā)明的無(wú)水電解液電池，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，所述負(fù)極、正極和隔膜在將所述負(fù)極配置于所述正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，所述正極的卷終端用電氣絕緣部件覆蓋，設(shè)在所述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比所述正極用所述電氣絕緣部件覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且所述正極的卷終端附近部分和位于其內(nèi)側(cè)的負(fù)極之間夾有反應(yīng)抑制層，由此所述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
本發(fā)明的無(wú)水電解液電池，正極處于與所述反應(yīng)抑制層相對(duì)的部位，與其內(nèi)面一側(cè)負(fù)極相比，優(yōu)先進(jìn)行與其外面一側(cè)負(fù)極的反應(yīng)。因此，在放電末期階段，與所述正極特定部位相對(duì)的外面一側(cè)負(fù)極部位，消耗進(jìn)行得很快，比該消耗部分更靠卷繞初始一側(cè)的負(fù)極金屬?gòu)募婓w上分離。負(fù)極集電體配置在負(fù)極的卷終端附近，因而如前文所述從卷繞初始一側(cè)負(fù)極金屬上分離的階段，殘存時(shí)仍處于與集電體接觸狀態(tài)的負(fù)極金屬極少，能充分地有效運(yùn)用負(fù)極容量。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例無(wú)水電解液電池的縱剖視圖。
圖2是該電池的橫剖視圖。
圖3是表示該電池電極組裝體主要部分的剖視圖。
圖4是表示另一實(shí)施例中正極的卷終端一側(cè)構(gòu)成的剖視圖。
圖5是表示又一實(shí)施例中正極的卷終端一側(cè)構(gòu)成的剖視圖。
圖6是從Ⅵ方向觀察圖5中正極的圖。
圖7是表示再一實(shí)施例中正極的卷終端一側(cè)構(gòu)成的剖視圖。
圖8是電池放電末期負(fù)極的展開(kāi)圖。
圖9是另一實(shí)施例中電極組裝體的橫剖視圖。
圖10是現(xiàn)有的電極組裝體的橫剖視圖。
圖11是用到該電極組裝體的電池其放電末期負(fù)極的展開(kāi)圖。
圖12是本發(fā)明無(wú)水電解液電池和對(duì)比例電池的放電特性圖。
本發(fā)明的無(wú)水電解液電池如上所述，渦卷狀電極組裝體構(gòu)成為負(fù)極配置于正極的外側(cè)。而且，上述正極的卷終端由電氣絕緣部件覆蓋，設(shè)在上述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比上述正極用上述電氣絕緣部件覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且在上述正極的卷終端附近部分與位于其內(nèi)側(cè)的負(fù)極之間夾有反應(yīng)抑制層，由此上述正極的卷終端附近部分，實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
本發(fā)明較佳實(shí)施形態(tài)中，上述反應(yīng)抑制層設(shè)在上述正極的卷終端附近的內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明另一較佳實(shí)施形態(tài)中，上述反應(yīng)抑制層設(shè)在與上述正極的卷終端附近部分相對(duì)的內(nèi)側(cè)負(fù)極的外側(cè)。
負(fù)極集電體最好位于負(fù)極的卷終端。
這里用到的電氣絕緣部件，起到覆蓋正極卷終端可防止正極混合劑不足脫落，或是防止正極截?cái)嗝媛冻龅募婓w毛刺穿透隔膜這種作用。所以，只要有電氣絕緣性，也可以用網(wǎng)孔狀材料或無(wú)紡布。理想的材料是具有離子不透過(guò)性的材料。具有代表性的是，已知作為絕緣帶的聚丙烯、芳族聚酰胺樹(shù)脂、聚脂等合成樹(shù)脂帶或玻璃布帶。具有粘接劑的材料最佳。
這里所用的抑制正極與其內(nèi)側(cè)的負(fù)極反應(yīng)的上述反應(yīng)抑制層，只要是難以讓離子透過(guò)的材料就可以。最好是既有離子不透過(guò)性又有電氣絕緣性的材料。最好用與上述絕緣帶相同的材料。
上述電氣絕緣部件和反應(yīng)抑制層，最好都具有耐電解液性。
從某個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的無(wú)水電解液電池，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，上述負(fù)極、正極和隔膜在將上述負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，上述正極的卷終端用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第1薄膜覆蓋，設(shè)在上述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比上述正極用所述第1薄膜覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且利用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第2薄膜連續(xù)覆蓋上述正極的卷終端附近部分的內(nèi)側(cè)，與上述第1薄膜之間不留間隙，由此上述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
本發(fā)明較佳實(shí)施形態(tài)中，上述第1薄膜的端部覆蓋上述第2薄膜的端部。
本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，上述第2薄膜由上述第1薄膜端部的延長(zhǎng)部構(gòu)成。
從另一個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的無(wú)水電解液電池，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，上述負(fù)極、正極和隔膜在將上述負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，上述正極的卷終端用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第1薄膜覆蓋，設(shè)在上述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比上述正極用上述第1薄膜覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第2薄膜覆蓋位于上述正極的卷終端附近部分內(nèi)側(cè)的負(fù)極與上述正極相對(duì)部分，由此上述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
利用本發(fā)明，在放電末期使電池強(qiáng)制放電時(shí)，殘存的負(fù)極輕金屬完全從集電體上分離。所以，殘存的負(fù)極金屬?zèng)]有在正極上出現(xiàn)電極沉積而產(chǎn)生內(nèi)部短路等故障。而且，負(fù)極金屬?gòu)募婓w上分離的部位，位于電極組裝體最外周，僅其內(nèi)側(cè)與正極相對(duì)，其分離是放電末期相對(duì)較晚的階段。所以，因上述分離形成損失的負(fù)極金屬量少，可變成容量大的電池。負(fù)極集電體設(shè)定為位于電極組裝體最外周相對(duì)于正極的卷終端更靠近卷繞進(jìn)行方向。因此，將負(fù)極長(zhǎng)度相對(duì)于正極那部分做成足夠長(zhǎng)就行，確保正、負(fù)極相對(duì)位置關(guān)系很容易。
以下參照


本發(fā)明較佳實(shí)施形態(tài)。另外，附圖只是概要地表示，尤其是電極組裝體各組成部分其相對(duì)尺寸、位置未必正確。實(shí)施形態(tài)1圖1是本實(shí)施形態(tài)無(wú)水電解液電池的縱剖視圖，圖2是其電極組裝體的橫剖視圖。10表示無(wú)水電解液電池。鐵制的有底圓筒狀電池殼體20兼作負(fù)極端子，卷繞成渦卷狀的電極組裝體11與相對(duì)于為負(fù)極活性物質(zhì)的輕金屬穩(wěn)定的有機(jī)電解液一起容納于其內(nèi)部。殼體20的上部開(kāi)口端部，通過(guò)將襯墊27鉚裝于封口體23的周緣部，使殼體液密且氣密地封口。封口體23利用上蓋24、由金屬薄膜構(gòu)成的閥體25和下蓋26構(gòu)成。
電極組裝體11如圖2所示，是依次疊合帶狀正極12、微孔性聚丙烯薄膜制成的隔膜14、鋰薄片制成的帶狀負(fù)極13，并將它們?cè)谪?fù)極13配置于正極12外側(cè)的狀態(tài)下卷繞成渦卷狀構(gòu)成。正極12是將重量份數(shù)為7的導(dǎo)電劑碳粉和重量份數(shù)為7的粘接劑氟樹(shù)脂粉末與重量份數(shù)為100的活性物質(zhì)二氧化錳混合后的混合劑，充填于集電體不銹鋼制的鋼板網(wǎng)中，經(jīng)輥輪壓制后再按規(guī)定尺寸截?cái)嗟牟考?。正極上剝除部分混合劑所露出的鋼板網(wǎng)上通過(guò)融接安裝不銹鋼制的正極引線(xiàn)端子15。負(fù)極13具有壓接于其卷終端的鋰薄片表面上的負(fù)極集電體16。該負(fù)極集電體16是鎳或鐵·鎳金屬包層材料制成的薄片經(jīng)軋級(jí)加工做過(guò)表面粗化處理的部件。正極引線(xiàn)端子安裝部和負(fù)極集電體安裝部雖未在圖中明確表示，但表面和背面兩面上都粘貼著涂覆有粘接劑的絕緣帶。
為正極12卷終端的端部，張貼有絕緣薄膜17，用以防止長(zhǎng)條的正極薄片截?cái)酁楦鱾€(gè)正極時(shí)形成的集電體的毛刺穿透隔膜產(chǎn)生短路這種情形。絕緣薄膜17覆蓋正極內(nèi)側(cè)的部分17b比覆蓋正極12外側(cè)的部分17a在電極卷繞方向和相反方向上要長(zhǎng)。所以，覆蓋內(nèi)側(cè)的部分17b當(dāng)中相對(duì)于覆蓋外側(cè)的部分17a在電極卷繞方向和相反方向上延伸的部分17c，起到正極反應(yīng)抑制層的作用。也就是說(shuō)，正極12的卷終端12a附近，圖3中用12x表示的部分只有其外表面與負(fù)極相對(duì)。
如上構(gòu)成的電極組裝體11，在其上部和下部分別配置絕緣板21和22插入電池殼體20中。從負(fù)極集電體16一體延伸的引導(dǎo)片16a彎曲至電極組裝體11下部配置的絕緣板22的下面。該負(fù)極引導(dǎo)片利用插入電極組裝體11中心部的孔和絕緣板22的中央孔的融接用電極，融接至電池殼體20的底部。另外，正極12的引導(dǎo)片15通過(guò)絕緣板21的中央孔導(dǎo)向下蓋26，并通過(guò)融接與此連接。向電池殼體內(nèi)注入適量的電解液后，設(shè)于電池殼體上部的臺(tái)階部20a上放置在周緣部安裝了襯墊的封口體23，通過(guò)將殼體上端部向內(nèi)方鉚緊，將殼體20的開(kāi)口部密封得液密并且氣密。另外，臺(tái)階部20a是將電極組裝體11插入殼體20后，通過(guò)在殼體外側(cè)進(jìn)行凹槽加工形成的。這樣便完成了電池的組裝。
具有上述構(gòu)成的電極組裝體11中，正極12如圖3所示，其卷終端12a的內(nèi)外面由1張絕緣薄膜17覆蓋。該絕緣薄膜是在厚度為0．085mm的芳族聚酰胺樹(shù)脂薄膜的單面上涂覆硅系粘接劑的部件。所以，可防止正極混合劑不足而脫落，或防止正極截?cái)嗝嫔下冻龅募婓w毛刺通過(guò)隔膜。絕緣薄膜17中覆蓋正極內(nèi)面的部分17b比覆蓋正極外面的部分17a長(zhǎng)出17c部分。因此正極的卷終端一側(cè)，12x部分僅與位于正極外側(cè)的負(fù)極反應(yīng)。令與該12x部分相對(duì)的負(fù)極部分為13x。本例中絕緣薄膜17覆蓋正極外表面約3mm寬度，而內(nèi)表面一側(cè)覆蓋8mm寬度。19表示覆蓋負(fù)極集電體16的絕緣薄膜。
這樣構(gòu)成的電池，在放電末期使之強(qiáng)制放電時(shí)，負(fù)極13其與正極部分12x相對(duì)的部分13x比其它部分反應(yīng)激烈。因此，13x部分的輕金屬很快消耗，故比13x部分更靠近卷繞初始一側(cè)的負(fù)極金屬13b便如圖8所示，部分13x從集電體16上分離。從集電體16上分離的負(fù)極輕金屬，已不再反應(yīng)，故不會(huì)在正極上析出。所以，不會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路或由此引起的種種故障。
正極12的卷終端12a如前所述，由絕緣帶17覆蓋，故與負(fù)極不反應(yīng)。與該卷終端12a鄰接的部分12x，隨放電反應(yīng)的進(jìn)行所吸收的輕金屬離子濃度增加。因此，部分12x和12a產(chǎn)生輕金屬離子濃度差。部分12x所吸收的輕金屬離子雖擴(kuò)散至12a一側(cè)，但該速度非常慢，因而部分12a便從其與12x的界面部分取得電解液當(dāng)中的輕金屬離子，以消除該濃度差。于是，電解液中輕金屬離子濃度下降，因此，輕金屬?gòu)呢?fù)極部分13x當(dāng)中溶出的速度加快，負(fù)極消耗得更快。
要抑制這種負(fù)極部分13x的過(guò)快消耗，最好是縮小作為正極未反應(yīng)部分的12a的區(qū)域。另一方面，絕緣薄膜17起到防止正極端面毛刺引起的短路或活性物質(zhì)脫落的作用。若要縮小正極卷終端未反應(yīng)部分區(qū)域，就要縮小覆蓋正極的絕緣薄膜17中部位17a的區(qū)域，就不能充分完成防止上述短路等功能。所以，絕緣薄膜17中部位17a的寬度設(shè)定為兼顧到上述功能和前文所述抑制負(fù)極過(guò)快消耗這種功能。
圖4示出利用絕緣薄膜覆蓋正極12卷終端12a這種結(jié)構(gòu)的變形例。本例中將抑制正極反應(yīng)的薄膜18和覆蓋正極的卷終端12a的薄膜47分開(kāi)。所以，薄膜47達(dá)到絕緣和防止混合劑脫落這種目的就行。而薄膜18是抑制反應(yīng)的，故不一定要絕緣性材料制作。也可以用電化學(xué)性不活躍的金屬來(lái)制作。
圖5示出又一例?？捎?張薄膜57制成，覆蓋正極外表面的部分57a設(shè)有缺口部57d，露出該缺口部57d的正極同與之相對(duì)的負(fù)極13x反應(yīng)。覆蓋正極內(nèi)表面的部分57b如圖6所示，在正極下面與覆蓋正極外表面的部分57a相連接。本例中，覆蓋正極外表面僅3mm寬度，缺口部57d的寬度約為1mm。
若利用此構(gòu)成，正極12的卷終端12a中不與外側(cè)負(fù)極反應(yīng)的區(qū)域，是絕緣薄膜57a覆蓋的部分，故與圖3和圖4所示構(gòu)成相比有所縮小。因此，可延緩負(fù)極部分13x的消耗，避免過(guò)快的消耗。絕緣薄膜57中部分57a，和向內(nèi)側(cè)折返的57b一起覆蓋正極的上下端面，從而防止正極端面毛刺引起的短路和活性物質(zhì)脫落。正極12露出絕緣薄膜57缺口部57d的部分12x與負(fù)極13x相對(duì)。負(fù)極13x因正極12x及其上下相對(duì)部分優(yōu)先消耗，故放電末期從集電體上分離。若利用圖5構(gòu)成，正極卷終端一側(cè)，僅外表面與負(fù)極反應(yīng)的區(qū)域和內(nèi)外兩面都不與負(fù)極反應(yīng)的區(qū)域均變?yōu)樽钚?。所以，可進(jìn)一步有效運(yùn)用最外周負(fù)極部分，使容量增加。
圖7示出圖3的變形例。圖3中，正極部分12x由于絕緣薄膜17的存在，完全不與內(nèi)側(cè)負(fù)極反應(yīng)，只與外側(cè)負(fù)極部分13x反應(yīng)。所以，負(fù)極部分13x的負(fù)極金屬消耗往往過(guò)快。圖7中，將無(wú)紡布制成的反應(yīng)控制層29配置成覆蓋負(fù)極13部分13x附近，用以對(duì)負(fù)極13x與正極12x的反應(yīng)進(jìn)行某種程度的抑制。反應(yīng)控制層29最好配置在圖中虛線(xiàn)表示的隔膜14與負(fù)極13之間，尤其是壓接在負(fù)極同正極的相對(duì)面上。利用該反應(yīng)控制層29，控制直至緩和負(fù)極金屬離子例如鋰離子從負(fù)極13向正極12的遷移，因而負(fù)極部分13x的消耗速度與沒(méi)有反應(yīng)控制層29的情形相比要緩和。因此，相對(duì)于部分13x更靠卷繞初始一側(cè)的負(fù)極金屬，不會(huì)因13x部分過(guò)快的消耗而提前從集電體16上分離。
圖4和圖5所示結(jié)構(gòu)中，也可將反應(yīng)控制層29配置成覆蓋負(fù)極部分13x與正極部分12x相對(duì)部分。由此可避免負(fù)極金屬部分13x的過(guò)快消耗。這里所用的對(duì)負(fù)極反應(yīng)進(jìn)行控制的反應(yīng)控制層，與先前所述的正極與其內(nèi)側(cè)負(fù)極反應(yīng)的抑制層相比，只是抑制反應(yīng)的程度稍弱。所以，具有離子不透過(guò)性的部件是不合適的。實(shí)施形態(tài)2圖9是本實(shí)施形態(tài)無(wú)水電解液電池的縱剖視圖。圖9中與圖2相同的標(biāo)號(hào)表示相同組成部分。
本實(shí)施形態(tài)中，絕緣薄膜17正是只保護(hù)正極12的卷終端12a這樣，具體來(lái)說(shuō)，覆蓋內(nèi)表面的部分和覆蓋外表面的部分其長(zhǎng)度相同，而與正極接合。而負(fù)極13中，將輔助絕緣帶28接合于比其最外周要內(nèi)側(cè)一周外面上。
該無(wú)水電解液電池，將接合于比負(fù)極13最外周要內(nèi)側(cè)一周外面上的輔助絕緣帶28夾在與正極12的卷終端12a附近的內(nèi)表面之間。所以，正極12與輔助絕緣帶28相對(duì)的部位，利用該絕緣帶28而與負(fù)極13電氣隔離，正好僅外面一側(cè)處于與負(fù)極13相對(duì)的狀態(tài)。負(fù)極13與上述正極相對(duì)的部分13x，設(shè)定在比負(fù)極集電體16稍進(jìn)入卷內(nèi)一側(cè)的部位。所以，放電末期強(qiáng)制放電時(shí)，負(fù)極13中特定部分13x先消耗，因此所殘存的負(fù)極輕金屬?gòu)募婓w上分離。
上述實(shí)施形態(tài)中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，正極和負(fù)極說(shuō)明為與它們相對(duì)部分之間進(jìn)行反應(yīng)的部分。例如，圖3中說(shuō)明為正極部位12x與負(fù)極部位13x直接反應(yīng)的部分。但不用說(shuō)，實(shí)際上就上述反應(yīng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)然涉及與部位12x相接的部位和與部位13x相接的部位。
以下，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。
用以上構(gòu)成組裝電池。正極尺寸與實(shí)施例1的正極相同，而負(fù)極尺寸為厚度0．17mm、長(zhǎng)度225mm。對(duì)比例2除了正極厚度為0．41mm、負(fù)極寬度為0．18mm之外，其他均與對(duì)比例1相同。
對(duì)于上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、比較例1和比較例2的無(wú)水電解液電池A、B、C、D和E，圖12示出按500mA恒定電流放電時(shí)的放電曲線(xiàn)。從圖12可知，比較電池A、D和E，電池A的放電容量最大。
對(duì)比例1的電池D，正極配置于放電末期使負(fù)極金屬消耗并要從集電體上分離的負(fù)極截?cái)嗖康膬擅妗６鴮?shí)施例1的電池A中，放電末期成為負(fù)極切斷部的，僅在該負(fù)極部分的內(nèi)側(cè)配置正極。所以，電池A與電池D相比，在放電末期相對(duì)較晚的階段，負(fù)極集電體從負(fù)極金屬上分離。因此，電池的放電容量比電池D提高。而對(duì)比例2的電池E，使負(fù)極厚度加大，延緩負(fù)極金屬?gòu)募婓w上分離。但電池E中，則使正極厚度減小負(fù)極厚度增大的部分。電池A若與電池E對(duì)比，正極厚度加大的部分在放電容量方面便增大。
比較A、B和C，電池B其正極僅與負(fù)極相對(duì)的部分12x的面積與電池A的那部分面積相比減小。因此，負(fù)極部分13x的消耗延緩，可更加有效運(yùn)用位于該部分最外周的負(fù)極部分，從而容量增大。電池C中，利用夾在正極12x與負(fù)極13x之間的無(wú)紡布阻礙鋰離子的遷移，使夾有無(wú)紡布那部分正負(fù)極的極間距離進(jìn)一步加大。因此，負(fù)極13x的消耗延緩，負(fù)極金屬?gòu)募婓w上分離的時(shí)間延緩，該部分容量增大。
本發(fā)明盡管對(duì)較佳實(shí)施例作了說(shuō)明，但應(yīng)理解，這種揭示不應(yīng)解釋為限定性的內(nèi)容。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的行家來(lái)說(shuō)，只要閱讀上述揭示，就會(huì)了解其各種變形以及修正。所以，下面的權(quán)利要求書(shū)就是要保護(hù)落入本發(fā)明內(nèi)涵和外延內(nèi)的所有變形和修正。
權(quán)利要求
1．一種無(wú)水電解液電池，其特征在于，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，所述負(fù)極、正極和隔膜在將所述負(fù)極配置于所述正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，所述正極的卷終端用電氣絕緣部件覆蓋，設(shè)在所述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比所述正極用所述電氣絕緣部件覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且所述正極的卷終端附近部分和位于其內(nèi)側(cè)的負(fù)極之間夾有反應(yīng)抑制層，由此所述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
2．如權(quán)利要求1所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，所述反應(yīng)抑制層設(shè)在所述正極的卷終端附近的內(nèi)側(cè)。
3．如權(quán)利要求1所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，所述反應(yīng)抑制層設(shè)在與所述正極的卷終端附近部分相對(duì)的內(nèi)側(cè)負(fù)極的外側(cè)。
4．一種無(wú)水電解液電池，其特征在于，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，所述負(fù)極、正極和隔膜在將所述負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，所述正極的卷終端用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第1薄膜覆蓋，設(shè)在所述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比所述正極用所述第1薄膜覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且利用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第2薄膜連續(xù)覆蓋所述正極的卷終端附近部分的內(nèi)側(cè)，與所述第1薄膜之間不留間隙，由此所述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
5．如權(quán)利要求4所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，所述第1薄膜的端部覆蓋所述第2薄膜的端部。
6．如權(quán)利要求4所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，所述第2薄膜由所述第1薄膜端部的延長(zhǎng)部構(gòu)成。
7．一種無(wú)水電解液電池，其特征在于，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，所述負(fù)極、正極和隔膜在將所述負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，所述正極的卷終端用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第1薄膜覆蓋，設(shè)在所述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比所述正極用所述第1薄膜覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的第2薄膜覆蓋位于所述正極的卷終端附近部分內(nèi)側(cè)的負(fù)極與所述正極相對(duì)部分，由此所述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
8．一種無(wú)水電解液電池，其特征在于，具有由輕金屬構(gòu)成的負(fù)極、正極、插入于兩電極間的隔膜、有機(jī)電解液、和容納它們的電池殼體，所述負(fù)極、正極和隔膜在將所述負(fù)極配置于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀，形成電極組裝體，所述正極的卷終端內(nèi)外兩面用具有離子不透過(guò)性及電氣絕緣性的薄膜覆蓋大致相同寬度，設(shè)在所述負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比所述正極用所述薄膜覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè)，并且覆蓋所述正極外側(cè)的部分設(shè)有在卷繞初始側(cè)形成缺口讓正極露出的缺口部，由此所述正極的卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。
9．如權(quán)利要求4、7、8中任一項(xiàng)所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，負(fù)極集電體位于負(fù)極的卷終端。
10．如權(quán)利要求4～9中任一項(xiàng)所述的無(wú)水電解液電池，其特征在于，所述正極的卷終端附近做到實(shí)際上僅有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)的該正極部分和負(fù)極部分之間，夾有延遲負(fù)極反應(yīng)的反應(yīng)控制層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種負(fù)極、正極和隔膜在負(fù)極設(shè)于正極外側(cè)的狀態(tài)下卷成渦卷狀形成電極組裝體的改進(jìn)的無(wú)水電解液電池。正極的卷終端用電氣絕緣部件覆蓋,設(shè)在負(fù)極的卷終端附近的負(fù)極集電體位于比正極用電氣絕緣部件覆蓋的部分更靠卷終端一側(cè),并且正極卷終端附近部分和位于其內(nèi)側(cè)的負(fù)極之間夾有反應(yīng)抑制層,由此正極卷終端附近部分實(shí)際上只有其外側(cè)與負(fù)極反應(yīng)。該電池在放電末期強(qiáng)制放電時(shí),可使殘存的未反應(yīng)的負(fù)極成分可靠地從負(fù)極集電體上分離,而且容量損失減少。
文檔編號(hào)H01M2/34GK1280399SQ00120348
公開(kāi)日2001年1月17日 申請(qǐng)日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月9日
發(fā)明者清水敏之, 福田英樹(shù), 桑村俊哉, 棚橋隆幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社