锂一次电池制造技术

锂一次电池具备卷绕式电极体以及非水电解液，所述卷绕式电极体是片状的正极、片状的负极和介于所述正极与所述负极之间的间隔件卷绕而成的。所述正极包含二氧化锰作为正极活性物质。所述负极包含选自金属锂和锂合金中的至少一种，并且具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面。所述第1主面和所述第2主面的整体与所述正极对置。所述第1主面和所述第2主面的合计面积为100cm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂一次电池
本专利技术涉及具备卷绕式电极体的锂一次电池。
技术介绍
近年来，随着IoT技术的发展，在各种各样的物品和设备中搭载有通信功能，可以进行数据的收集、物品和设备的远程控制等。在电力、天然气、自来水等领域中，也在研究引入具备通信功能的仪表来代替现有的仪表。以往，仪表的电源中，使用锂亚硫酰氯一次电池(也称ER电池)、锂二氧化锰一次电池(也称CR电池)等。具备通信功能的仪表在不通信的状态下需要的电流(以下称为基电流)低，但在通信时需要一定程度的电流(更具体来说为脉冲电流)，因此使用采用了卷绕式电极体的CR电池是有利的(专利文献1～3)。另外，现有的仪表作为产品预期的寿命(以下称为预期寿命)为10年，但对于具备通信功能的仪表而言，要求比20年更长的预期寿命。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-112638号公报专利文献2：日本特开平7-282818号公报专利文献3：日本特开平2-257573号公报
技术实现思路
ER电池寿命较长，但由于活性物质为液体，与卷绕式相比难以增大电极面积，而不适合大电流的脉冲放电。CR电池通过制成卷绕式能够容易地增大电极面积，因此脉冲电流的放电性能高。但是，通过基电流的放电，金属锰在负极的表面析出、蓄积，内部电阻容易大幅上升，因此难以确保20年的预期寿命。本申请的一个方式涉及一种锂一次电池，其具备卷绕式电极体以及非水电解液，所述卷绕式电极体是片状的正极、片状的负极和介于上述正极与上述负极之间的间隔件卷绕而成的，上述正极包含二氧化锰作为正极活性物质，上述负极包含选自金属锂和锂合金中的至少一种，并且具有第1主面和与上述第1主面相反侧的第2主面，上述第1主面和上述第2主面的整体与上述正极对置，上述第1主面和上述第2主面的合计面积为100cm2以上且180cm2以下。能够在锂一次电池中兼具微小电流的基电流和大电流的脉冲电流的放电性能以及长寿命。附图说明图1是将本专利技术的一个实施方式涉及的锂一次电池的一部分以铅直方向上的示意性截面示出的正视图。具体实施方式[锂一次电池]本专利技术的上述方式涉及的锂一次电池具备卷绕式电极体以及非水电解液，所述卷绕式电极体是片状的正极、片状的负极和介于正极与负极之间的间隔件卷绕而成的。正极包含二氧化锰作为正极活性物质。负极包含选自金属锂和锂合金中的至少一种，并且具有第1主面和与第1主面相反侧的第2主面。第1主面和第2主面的整体与正极对置。第1主面和第2主面的合计面积为100cm2以上且180cm2以下。在使用包含金属锂和/或锂合金的负极、和包含二氧化锰作为正极活性物质的正极的锂一次电池中，若采用卷绕式电极体，则容易导出大电流。在锂一次电池的负极，通过与非水电解液接触而在表面形成有机和无机的覆膜。若经历20年这样的长时间而使用电池，则金属锰在负极表面析出和蓄积，因此不能忽视内部电阻的增加。例如，在为了通信等而需要进行脉冲电流的放电的情况下，有时由于内部电阻的增加而无法确保充分的电压，不能进行脉冲电流的放电。一般来说，锂一次电池按照具有对于设备寿命而言必要的设计容量的方式设计电池。这样的电池中，若因内部电阻的增加而不能脉冲放电，则设备不再工作，计划使用的电池容量的利用率降低，而不得不更换电池。像这样，CR电池中，一般难以兼具脉冲电流的放电性能和长寿命。需要说明的是，上述的锂一次电池中，除了金属锰以外，有时锰氧化物也析出。但是，锰氧化物通常被还原而变换成金属锰。因此，以下，金属锰中还包含经金属氧化物生成的物质。另外，内部电阻的增加被解释为主要是由于金属锰的蓄积而导致的，但并不排除锰氧化物导致的内部电阻的增加。推测通过基电流的放电，因存在于负极锂表面的电解液带来的有机覆膜、无机覆膜破裂，露出活性的锂表面，金属锰的析出反应与电解液的反应同时发生，并且锰的析出蓄积缓慢进行。另一方面，根据本专利技术的上述方式，在具备卷绕式电极体的锂一次电池中，使构成电极体的片状的负极的两个主面(即，第1主面和第2主面)的整体与正极对置，并且将两个主面的合计面积设为100cm2以上且180cm2以下。由此，通过基电流的放电，即使金属锰在负极表面析出，也能在进行脉冲电流的放电时除去，因此负极中的金属锰的蓄积被抑制或降低。由此，内部电阻的增加被抑制，因此能够确保长寿命。因此，能够兼具脉冲电流的放电性能和长寿命。通过抑制内部电阻的增加，能够提高电池容量相对于设计容量的利用率。因此，即使在具备通信功能的仪表等IoT设备等中使用电池，也能确保20年的长预期寿命。另一方面，若第1主面和第2主面的合计面积超过180cm2，则容易确保大放电电流，因此即使不使用电极整体也能进行脉冲放电。由于电极中放电反应发生不均，因此负极中产生不能除去析出的金属锰的部分。若该状态长时间持续，则金属锰覆盖负极表面整体，内部电阻大幅增加，寿命变短。第1主面和第2主面的合计小于100cm2时，若长时间使用电池，则持续发生非水电解液参与的覆膜生成的副反应而发生电阻上升，而并非金属锰的析出反应。另外，由于原本对置面积就小，电极反应来不及，因此难以确保脉冲电流的放电性能，结果寿命变短。此外，若在第1主面和/或第2主面存在不与正极对置的区域，则该不对置的区域也有助于放电反应，因此在对置面也容易发生反应不均。由于该反应不均，金属锰的析出不均匀地发生，因此若使用时间变长，则电池容量相对于设计容量的利用率降低。需要说明的是，片状的负极具有占据负极的表面的大部分的两个主面，将一个主面作为第1主面，将与第1主面相反侧的主面(另一主面)作为第2主面。片状的负极除了第1主面和第2主面以外，还具备连接第1主面与第2主面的端面。各主面的面积是指，将片材放平的状态下，各主面向片材的厚度方向上的投影面积。需要说明的是，在各主面上存在既没有金属锂也没有锂合金的部分的情况下，除了该部分的面积，算出各主面的面积。第1主面和第2主面的合计面积中，当然不包括端面的面积。上述的锂一次电池中，优选负极的容量Cn大于正极的容量Cp。该情况下，可以更显著地得到使第1主面和第2主面的整体与正极对置带来的效果。另外，能够进一步提高电池容量相对于设计容量的利用率。负极的容量Cn相对于正极的容量Cp之比：Cn/Cp大于1即可，例如为1.05以上，可以为1.10以上。从确保高能量密度的观点出发，Cn/Cp比优选为1.2以下。若设想在当前的设备规格中成为最大电池容量的情况，则上述的锂一次电池的设计容量可以至少设为2.9Ah以上，若考虑到富余量，容量可以设为3.0Ah以上。根据本专利技术的上述方式，还能使设计容量进一步高容量化。该情况下，增大电池的尺寸即可。根据设备的节电化，也可将设计容量设为2.8Ah，或者可以设为2.7Ah以上。需要说明的是，Cn≥Cp的情况下，锂一次电池的设计容量可以通过从正极中使用的二氧化锰的质量(g)和二氧化锰的利用率rp与二氧化锰的理论容量(308mAh/g)相乘的值减去预放电量C0从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂一次电池，其具备卷绕式电极体以及非水电解液，/n所述卷绕式电极体是片状的正极、片状的负极和介于所述正极与所述负极之间的间隔件卷绕而成的，/n所述正极包含二氧化锰作为正极活性物质，/n所述负极包含选自金属锂和锂合金中的至少一种，并且具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面，/n所述第1主面和所述第2主面的整体与所述正极对置，/n所述第1主面和所述第2主面的合计面积为100cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181107 JP 2018-2099871.一种锂一次电池，其具备卷绕式电极体以及非水电解液，
所述卷绕式电极体是片状的正极、片状的负极和介于所述正极与所述负极之间的间隔件卷绕而成的，
所述正极包含二氧化锰作为正极活性物质，
所述负极包含选自金属锂和锂合金中的至少一种，并且具有第1主面和与所述第1主面相反侧的第2主面，
所述第1主面和所述第2主面的整体与所述正极对置，
所述第1主面和所述第2主面的合计面积为100cm2以上且180cm2以下。


2.根据权利要求1所述的锂一次电池，其中，
所述负极的容量Cn大于所述正极的容量Cp。


3.根据权利要求1或2所述的锂一次电池，其中，
具有2.9Ah以上的设计容量。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂一次电池，其中，
具备：容纳所述卷绕式电极体和所述非水电解液的电池罐；和通过激光焊接将所述电池罐的开口封口的封口体。


5.根据权利要求1～4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村直昭，高桥忠义，冈崎亨亮，谷川太志，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP