CN102027619B - 非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池 - Google Patents

非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102027619B
CN102027619B CN200980117051.XA CN200980117051A CN102027619B CN 102027619 B CN102027619 B CN 102027619B CN 200980117051 A CN200980117051 A CN 200980117051A CN 102027619 B CN102027619 B CN 102027619B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
contact conductor
face
nonaqueous electrolyte
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980117051.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102027619A (zh
Inventor
片山仁
野野下孝
笠松武司
今宿昇一
加藤诚一
住原正则
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN102027619A publication Critical patent/CN102027619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102027619B publication Critical patent/CN102027619B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
    • H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

电极(13)在集电体(11)的两个主表面的整个面上形成了活性物质层(12)。电极引线(14)的一部分与电极(13)重叠。电极(13)的宽度方向的一端部的端面与电极引线(14)的一个端面平齐。在电极(13)的宽度方向的一个端部上形成了接合部(15)。接合部(15)将电极(13)与电极引线(14)接合以使得位于电极(13)的宽度方向的一端部的端面上的集电体(11)的露出部与电极引线(14)导通。接合部(15)是通过例如等离子焊接形成的。

Description

非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池
技术领域
本发明涉及锂二次电池等非水电解质二次电池所使用的电极结构体、以及非水电解质二次电池，特别是涉及电极与电极引线的接合部的改良。
背景技术
近年来，随着便携电子设备的小型化和高性能化，对作为这些电子设备的电源而使用的二次电池的需求也日益增长。尤其是以锂二次电池所代表的非水电解质二次电池具有高能量密度，因此容易实现轻量化，故而对其的开发较为盛行。而且，随着电子设备的高性能化、高功能化以及小型化的进一步进展，迫切希望非水电解质二次电池的更高容量化。
在非水电解质二次电池中，一般是在由长条带状的金属箔构成的集电体的表面上，通过涂布含有活性物质、粘接剂和导电材料等的涂料等来形成活性物质层，并由此构成电极(正极和负极)。集电体通过由长方形状的金属片构成的电极引线来连接电池外壳和封口板等的外部端子。
集电体和电极引线的连接如果通过活性物质层来进行，则不能得到充分的导通，因此使集电体在电极的表面上露出，并在集电体的露出部上进行该连接。集电体的露出部是通过将集电体的一部分的活性物质层在整个宽度上去除而形成的，或是通过不对集电体的一部分在整个宽度上涂布涂料而形成的(专利文献1和专利文献2参照)。
另外，提出了如下的方法：将电极引线重叠于集电体的露出部，在该重叠的部分进行了翻孔加工(burring process)等以使得从电极引线侧贯通电极引线和集电体，在使电极引线的一部分贯通到集电体中后，进行敛缝等，从而连接集电体和电极引线(专利文献3和专利文献4参照)。
专利文献1：日本特开平5-13064号公报
专利文献2：日本特开平1-265452号公报
专利文献3：日本特开平5-62666号公报
专利文献4：日本特开2000-90994号公报
然而，在如上述的现有技术那样为了连接电极引线而形成集电体的露出部时，有必要形成比电极引线的宽度更宽的露出部以获得一定程度的空白边缘。因此，有必要在集电体表面的比较宽的面积上形成没有活性物质层的露出部，而这成为实现高容量化方面的障碍。
进而，最近，为了满足更高容量化的要求，活性物质层的形成不再利用现有的涂布法，而将含有硅(Si)、锗(Ge)或锡(Sn)的活性物质蒸镀在集电体上而形成活性物质层的方法受到关注，其实用化的方法正在摸索中。通过将活性物质蒸镀在集电体上，能减少或去除活性物质层中所含的粘接剂。另外，也能减少或去除活性物质层的空隙。另外，因为活性物质层与集电体是一体地形成的，活性物质层与集电体之间的导电性变得极好，还能够减少或去除活性物质层中所含的导电材料。因此，能够在缩小电极厚度的同时谋求高容量化。因而，该方法作为能够同时实现容量和循环寿命的高性能化的技术令人期待。
然而，当通过蒸镀在集电体上形成活性物质层时，在集电体上形成露出部变得困难。如果是涂布法的话，例如在一边沿长度方向输送长条带状的集电体、一边使用模涂机来涂布含有活性物质的涂料时，能够通过间歇地涂布涂料来形成集电体的露出部。另外，将形成了的活性物质层部分去除而形成集电体的露出部也是比较容易的。
与此相对，当通过蒸镀形成活性物质层时，在部分部位不形成活性物质层或者将形成了的活性物质层部分去除都是非常麻烦的操作，因此实质上是不可能的。
因此，如图29所示，也考虑如上述专利文献3和专利文献4所示，在活性物质层102存在的部分、而不是在集电体101的露出部形成电极引线104的敛缝部105。
然而，在这种情况下，敛缝部105与集电体101之间夹持活性物质层102。因此，集电体101与电极引线104之间的导通变得不稳定或者电极引线与集电体间的电阻增大这样的问题会出现。特别是为了提高电池的安全性和可靠性而在活性物质层上形成绝缘层的情况下，电极引线与集电体间的电阻变大。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点，其目的在于提供一种能够在不减少集电体所负载的活性物质的量的情况下将集电体和电极引线接合以使得它们稳定地导通从而谋求高容量化的非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池。
为达到上述目的，本发明提供了一种非水电解质二次电池用电极结构体，其具有：
电极，其包含由长条带状的金属箔构成的集电体以及在所述集电体的两个主表面上形成的活性物质层；
电极引线；和
接合部，其将所述电极与所述电极引线接合以使得所述集电体的露出部和所述电极引线导通，其中，在所述电极的端部、贯通所述电极的贯通孔以及通过从所述电极的任何一个主表面上去除所述活性物质层而形成的凹部这三处之中的至少一处，所述集电体具有所述露出部。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的优选形态中，所述接合部形成于所述电极的宽度方向的一个端部。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的另一个优选形态中，所述电极引线具有与所述电极相互重叠的重叠部以及以与所述电极的长度方向的一个端部的端面齐平的方式配置的一个端面，所述接合部以搭设(架设)在所述电极的长度方向的一个端部的端面与所述电极引线的一个端面之间的方式设置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述接合部也形成于所述电极的宽度方向的另一端部。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线具有与所述电极的宽度方向的另一端部的端面齐平地形成的阶梯部，形成于所述另一端部上的接合部将在所述电极的宽度方向的另一端部露出的集电体与所述电极引线的阶梯部接合。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线与所述电极的宽度方向的另一端部通过胶粘带固定。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述接合部由与所述电极引线的一个端面相接触的第1接触部、与所述电极的一个端部的端面相接触的第2接触部以及所述第1接触部与第2接触部之间的折回部构成，并且所述电极引线的一个端面与所述电极的一个端部的端面相向配置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述接合部形成于所述电极的长度方向的一个端部。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线具有与所述电极相互重叠的重叠部以及以与所述电极的长度方向的一个端部的端面齐平的方式配置的一个端面，并且所述接合部以搭设在所述电极的长度方向的一个端部的端面与所述电极引线的一个端面之间的方式设置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线的另一端部通过胶粘带固定在所述电极上。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线具有将其的一部分切割并抬起而形成的切起部，并且所述接合部由插入到所述贯通孔中的所述切起部的再凝固体构成。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线的切起部的前端是尖的。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线的切起部是方形的。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线的切起部的前端是圆的。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极在与所述电极引线的端部重叠的位置或邻接的位置形成了狭缝状的所述贯通孔或凹部，并且所述接合部由所述电极引线的端部的再凝固体构成，并将在所述狭缝状的贯通孔或凹部的内部露出的集电体与所述电极引线接合。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述狭缝状的贯通孔或凹部与所述电极的长度方向平行地设置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述狭缝状的贯通孔或凹部与所述电极的长度方向垂直地设置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述狭缝状的贯通孔或凹部相对于所述电极的长度方向倾斜地设置。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，具有使所述电极引线的一部分在所述电极的厚度方向上贯通并敛缝的敛缝部。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个优选形态中，所述电极引线和所述电极在相互重叠的重叠部通过粘接剂粘接。
另外，本发明提供一种非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法，其包含：
(a)准备电极的工序，所述电极是在由长条带状的金属箔构成的集电体的两个主表面上形成了活性物质层；以及
(b)形成接合部的工序，所述接合部将露出的集电体和所述电极引线接合以将它们导通，所述露出的集电体是在所述电极的端部、贯通所述电极的贯通孔、以及通过从所述电极的任何一个主表面上去除所述活性物质层而形成的凹部这三处之中的至少一处露出。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法的优选形态中，所述工序b包含：
将所述电极引线与所述电极以至少一部分相互重叠的方式且以所述电极引线的一个端面与所述电极的宽度方向的一个端面齐平的方式配置的工序；以及
将以搭设在所述电极引线的一个端面与所述电极的宽度方向的一个端面之间的方式形成所述接合部的工序。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法的另一个优选形态中，所述工序b还包含以使所述电极引线的一个端面与所述电极的宽度方向的一个端面相向的方式折回所述接合部的工序。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法的又一个优选形态中，所述工序b包含在将所述电极引线的一部分切割并抬起而形成的切起部插入到所述贯通孔中的状态下，使所述切起部熔融并再凝固，从而形成所述接合部的工序。
本发明的非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法的又一个优选形态中，所述工序b包含：
在所述电极的与所述电极引线的端部重叠的位置或邻接的位置形成狭缝状的所述贯通孔或凹部的工序；以及
将所述电极引线的端部熔融，并将该熔融部分流入所述狭缝状的贯通孔或凹部的内部之后，使其再凝固，从而形成所述接合部的工序。
另外，本发明提供一种非水电解质二次电池，其具有：
电极组，其是将长条带状的正极和负极在它们之间隔着隔膜而进行卷绕或层叠而成的；
分别接合在所述正极和负极上的电极引线；
非水电解质；
收纳所述电极组和所述非水电解质的电池外壳；以及
对所述电池外壳的开口部进行封口的封口体，
其中，在所述正极和负极上分别接合电极引线而构成的各电极结构体中的至少一个由权利要求1所述的非水电解质二次电池用电极结构体构成。
通过本发明的非水电解质二次电池用电极结构体，不会在电极上产生大的未形成活性物质层的部分，且在减小电极和电极引线间的电阻的同时，能够将电极和电极引线接合。由此，电池所能含有的活性物质的量比以往的量更容易增加，从而谋求高容量化。因此，非水电解质二次电池的高容量化变得容易。
附图说明
图1A是表示本发明的实施方式1所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构的立体图。
图1B是同上的非水电解质二次电池用电极结构体的剖视图。
图2是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例的立体图。
图3是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的另一个变形例的立体图。
图4是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个变形例的立体图。
图5是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个变形例的立体图。
图6是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个变形例的立体图。
图7是同上的变形例的剖视图。
图8A是表示本发明的实施方式2所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构的立体图。
图8B是同上的非水电解质二次电池用电极结构体的剖视图。
图9是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例的平面图。
图10是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的另一个变形例的平面图。
图11是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个变形例的平面图。
图12是表示本发明的实施方式3所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构的立体图。
图13是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的电极引线的概略结构的立体图。
图14是表示在一个制造阶段中同上的非水电解质二次电池用电极结构体的立体图。
图15是在一个制造阶段中同上的非水电解质二次电池用电极结构体的放大剖视图。
图16是在另一个制造阶段中同上的非水电解质二次电池用电极结构体的放大剖视图。
图17是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例的立体图。
图18是表示同上的变形例的电极引线的概略结构的立体图。
图19是表示在一个制造阶段中同上的非水电解质二次电池用电极结构体的立体图。
图20是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的另一个变形例的立体图。
图21是表示同上的变形例的电极引线的概略结构的立体图。
图22是表示在一个制造阶段中同上的非水电解质二次电池用电极结构体的立体图。
图23是表示本发明的实施方式4所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构的立体图。
图24是同上的非水电解质二次电池用电极结构体的放大剖视图。
图25是同上的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例的放大剖视图。
图26是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的另一个变形例的立体图。
图27是表示同上的非水电解质二次电池用电极结构体的又一个变形例的立体图。
图28是表示本发明的一个实施方式所涉及的非水电解质二次电池的概略结构的剖视图。
图29是现有的非水电解质二次电池的放大剖视图。
附图标记说明
10电极结构体
11集电体
12活性物质层
13、32、54、58、68电极
14、30、40、44、52电极引线
15、28、42、46、50、62、64接合部
16阶梯部
18敛缝部
20、24胶粘带
22、26粘接剂
34、38、48切起部
36、56、60、66贯通孔
70非水电解质二次电池
71电池外壳
72封口体
75正极
75a正极引线
76负极
76a负极引线
77隔膜
79凹部
80电极组
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<实施方式1>
图1A和图1B分别通过立体图和剖视图来显示本发明的实施方式1所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构。
图示例的电极结构体10用于锂离子二次电池所代表的非水电解质二次电池，该电极结构体10包含在由长条带状的金属箔构成的集电体11的两个主表面的整个面上形成活性物质层12而构成的电极13、以及用于将电极13与非水电解质二次电池的外部端子(电池外壳和封口板等)相连接的电极引线14。
另外，电极结构体10进一步包含有预定数目(图示例中为2个)的接合部15，该接合部15在使集电体11与电极引线14导通的同时，将电极13与电极引线14接合。
电极引线14具有长方形的平坦形状，以其的一部分从活性物质层12上与电极13重叠的方式配置。另外，电极引线14以一个端面与电极13的宽度方向的一个端部的端面齐平的方式配置。
接合部15以使在电极13的宽度方向的一个端部的端面处露出的集电体11与电极引线14导通的方式形成。在此，接合部15的形成例如通过使用了填充金属的等离子焊接来进行。这时，优选设置多个接合部15。进一步优选设置为线状而非点状。由此，能够增大接合强度，同时能够减小电阻。
如上所述，在图1A的电极结构体10中，通过接合部15将电极13与电极引线14接合以使得使在电极13的宽度方向的一个端部的端面处露出的集电体11与电极引线14导通。由此，没有必要在电极13的主表面上形成用于对电极引线14与集电体11进行连接的集电体11的露出部，并能够在集电体11的两个主表面的整个面上负载活性物质。其结果是，集电体11所负载的活性物质的量能比以往进一步增加。此外，因为能够增大活性物质层12的面积，所以正极和负极的反应面积也增大。因此，通过将该电极结构体10适用于非水电解质二次电池，能够构成高容量的非水电解质二次电池。
另外，接合部15以仅与电极13的宽度方向的一个端部的端面和电极引线的一个端面接触的方式设置。由此，能够在不会对电极13的主表面上设置的活性物质层12造成任何损伤的情况下使集电体11与电极引线14导通。由此，能够抑制容量降低，同时能够排除活性物质从活性物质层12脱落的要因。因此，通过将该电极结构体10使用于非水电解质二次电池中，能够构成更高容量且安全性更高的非水电解质二次电池。
另外，因为接合部15被设置在电极13的宽度方向的一个端部，所以电极引线14在电极13的长度方向上的安装位置可以自由地选择。因此，通过将该电极结构体10使用于非水电解质二次电池中，能够构成设计自由度大的非水电解质二次电池。
图2示出了图1A的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例。在该变形例的电极结构体10A中，不仅在电极13的宽度方向的一个端部、而且在另一个端部也形成了接合部15。图示例的电极引线14在与其一个端面距离长度为L的位置的两侧形成了阶梯部16。此处的长度L为电极13的宽度。接合部15以分别搭设在电极引线14两侧的阶梯部16与电极13的宽度方向的其他端部的端面之间的方式形成。
正如该变形例所示，通过在电极13的宽度方向的一个端部和另一端部这两者上形成接合部15，能够增大电极13和电极引线14A的接合强度。
图3示出了电极结构体的另一个变形例。在该变形例的电极结构体10B中，在电极13与电极引线14重叠的部分上，设置有用来将电极引线14固定在电极13上的预定数目(图示例为3个)的敛缝部18。敛缝部18是通过翻孔加工等使电极引线14的一部分立起以穿透电极13、并将穿透电极13后的部分折弯而形成的。
这样，除了通过接合部15将电极引线14和电极13接合，还通过在电极13与电极引线14重叠的部分设置电极引线14的敛缝部18，能够增大电极13和电极引线14的接合强度。
图4示出了电极结构体的又一个变形例。在该变形例的电极结构体10C中，在电极13的宽度方向的另一个端部，电极引线14通过胶粘带20固定在电极13上。这时，如图4所示，胶粘带20优选以搭设在电极引线14的与电极13相接触一侧的面和电极13的宽度方向的另一端部的端面之间的方式贴附。
这样，除了通过接合部15将电极引线14和电极13接合，还通过在电极13的宽度方向的另一个端部，用胶粘带20将电极引线14固定在电极13上，能够增大电极13和电极引线14的接合强度。此外，在设置了敛缝部18的情况下电极引线14的表面会因此产生凹凸。与此相对，通过以图4所示的形态用胶粘带20将电极引线14固定在电极13上，能够在不在电极引线14的表面产生凹凸的情况下增大电极13和电极引线14的接合强度。因此，当通过卷绕电极13等来构成电极组时，能够防止电极13的表面发生损伤等问题。
另外，在利用敛缝部18时，必然会给电极13的活性物质层12带来损伤。与此相对，在利用胶粘带20时，能够在不给活性物质层带来损伤的情况下增大电极13和电极引线14的接合强度。由此，能够增大容量。
图5示出了电极结构体的又一个变形例。在该变形例的电极结构体10D中，电极引线14的与电极13重叠的部分通过粘接剂22粘接在电极13上。
由此，能够增大电极13和电极引线14的接合强度。此外，与通过胶粘带20来固定的情况(图4参照)相比，能够进一步减少在电极引线14的外表面产生的凹凸，同时能增大电极13和电极引线14的接合强度。而且，不会给活性物质层12带来损伤。
图6示出了电极结构体的又一个变形例。该变形例的电极结构体10E是以使电极引线14的一个端面与电极13的宽度方向的一个端部的端面相向的方式将图1A的电极结构体10的电极引线14折回来构成的。
图7将沿图6的VII-VII线的剖面放大来显示。如图7所示，在电极结构体10E中，通过将电极引线14折回，接合部15中形成了：与电极引线14的一个端面相接触的第1接触部15a、与电极13的宽度方向的一个端部的端面相接触的第2接触部15b、以及位于它们之间的折回部15c。
通过上述这样地折回电极引线14，能够防止电极结构体的厚度在电极13与电极引线14重叠的部分增大。因此，能够防止电极结构体变形，并进一步谋求高容量化。
下面对集电体11和活性物质层12进行说明。
对正极没有特别地限定，正极集电体能够使用铝或铝合金制的箔。厚度可以为5μm～50μm。正极活性物质层是在正极集电体的表面上涂布正极合剂涂料，进行干燥，然后进行压延而形成的。正极合剂涂料是通过利用行星式搅拌机等分散机将正极活性物质、导电材料和粘接材料在分散介质中进行混合分散来配制的。
作为正极活性物质，能够列举出钴酸锂及其改性体(在钴酸锂中固溶铝或镁而形成的物质等)、镍酸锂及其改性体(一部分镍被钴取代而形成的物质等)、以及锰酸锂及其改性体等复合氧化物。
作为正极用导电材料，例如是乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、热解炭黑等炭黑，以及各种石墨，它们可以单独使用或组合使用。
作为正极用粘接材料，能够使用例如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚偏氟乙烯的改性体、聚四氟乙烯(PTFE)、以及具有丙烯酸酯单元的橡胶粒子粘接剂等。另外，也可以在粘接材料中混入引入了反应性官能团的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯低聚物。
另一方面，对负极也没有特别地限定，作为负极集电体，能够使用压延铜箔、电解铜箔等。负极集电体的厚度可以为5μm～50μm。负极活性物质层是在负极集电体的表面上涂布负极合剂涂料，进行干燥，然后进行压延而形成的。负极合剂涂料是通过利用行星式搅拌机等分散机将负极活性物质、粘接材料以及必要时才有的导电材料和增粘剂在分散介质中进行混合分散来配制的。
作为负极活性物质，优选使用石墨等碳材料和合金系材料。作为合金系材料，能够使用硅氧化物、硅、硅合金、锡氧化物、锡、锡合金等。其中特别优选硅氧化物。硅氧化物由通式SiOx表示，其组成最好满足0＜x＜2，优选0.01≤x≤1。硅合金中的硅以外的金属元素优选不会与锂形成合金的金属元素，例如钛、铜、镍。
作为负极用粘接材料，能够使用以PVdF及其改性体为代表的各种粘接剂。然而，从改善锂离子接受性的观点出发，优选将苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶粒子(SBR)及其改性体等用作负极用粘接材料。
作为负极用增粘剂，聚氧化乙烯(PEO)以及聚乙烯醇(PVA)等水溶液具有粘性的材料即可，没有特别限制。然而，从合剂涂料的分散性和增粘性的观点出发，优选以羧甲基纤维素(CMC)为代表的纤维素系树脂及其改性体。
除了以上的涂布法之外，也可以通过在集电体11的表面上形成活性物质的薄膜来形成活性物质层12。作为形成该薄膜的方法，能够使用作为真空工艺的蒸镀法、溅射法和CVD法等干法工艺。
通过这些方法形成的活性物质薄膜的厚度根据所制作的非水系二次电池所要求的特性的不同而有所不同，但优选大致为5～30μm的范围，进一步优选为10～25μm的范围。
以下对本实施方式1的实施例进行说明。本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
按照如下所述方法制作了与图1A所示的结构相同的电极结构体。
将厚度为26μm的铜箔用作集电体11。在该集电体11的两面上，通过真空蒸镀形成了由Si(硅)的氧化物构成的、厚度为20μm的活性物质层。将两面上都形成了活性物质层12的集电体11裁断为长900mm、宽60mm的长条带状，制作了厚度为66μm的电极(负极)。然后，将宽4mm、厚0.1mm的电极引线14以一部分与电极13相互重叠的方式且以一个端面与电极13的宽度方向的一个端部的端面齐平的方式配置，并通过夹具固定。电极引线14的材质是铜。
接着，通过等离子焊接，以搭设在电极13的宽度方向的一个端部的端面与电极引线14的一个端面之间的方式形成接合部15，从而使得在电极13的宽度方向的一个端部的端面处露出的集电体11与电极引线14导通。
(实施例2)
按照如下所述方法制作了与图2所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13。作为电极引线14A，在与其一个端面距离长度为60mm的位置的两侧形成了与上述一个端面平行的部分的宽度分别是1mm的阶梯部16。电极引线14A的材质与实施例1的电极引线14相同。
用与实施例1同样的方法在电极13的宽度方向的一个端部上形成了接合部15之后，以搭设在两侧的阶梯部16和电极13的宽度方向的另一端部的端面之间的方式通过等离子焊接分别形成了接合部15。
(实施例3)
按照如下所述方法制作了与图3所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13，并在电极13的宽度方向的一个端部上形成了接合部15。之后，通过翻孔加工，使电极引线14的一部分立起以穿透电极13。之后，以将穿透电极13后的电极引线14的一部分折弯的方式敛缝，形成了3个敛缝部18。
(实施例4)
按照如下所述方法制作了与图4所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13，并在电极13的宽度方向的一个端部上形成了接合部15。之后，将胶粘带20以搭设在电极引线14的与电极13相接触一侧的面和电极13的宽度方向的另一端部的端面之间的方式进行贴附。
(实施例5)
按照如下所述方法制作了与图5所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13，并在电极13的宽度方向的一个端部上形成了接合部15。之后，将电极引线14的与电极13重叠的部分用粘接剂22粘接在电极13上。
(实施例6)
按照如下所述方法制作了与图6所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13，并在电极13的宽度方向的一个端部上形成了接合部15。之后，以使电极引线14的一个端面与电极13的宽度方向的一个端部的端面相向的方式将电极引线14折回。
(实施例7)
按照如下所述方法制作了与图1A所示的构造相同的正极的电极结构体。
将厚度为20μm的铝箔用作集电体11。将作为活性物质的钴酸锂、作为导电材料的乙炔黑、作为粘接材料的聚偏氟乙烯(PVdF)混合，制作了正极合剂涂料。在集电体11的两个面上涂布正极合剂涂料，干燥后用压制机压缩至总厚度为100μm。之后将集电体裁断为长800mm、宽55mm的长条带状，制作了作为正极的电极13。然后，将宽4mm、厚0.1mm的电极引线14以一部分与电极13相互重叠的方式且以一个端面与电极13的宽度方向的一个端部的端面齐平的方式配置，并通过夹具固定。电极引线14的材质是铝。
接着，通过等离子焊接，以搭设在电极13的宽度方向的一个端部的端面与电极引线14的一个端面之间的方式形成接合部15，从而使得在电极13的宽度方向的一个端部的端面露出的集电体11与电极引线14导通。
(比较例1)
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13。为了使宽4mm、厚0.1mm的电极引线14的一部分与电极13相互重叠，在该重叠的部分上涂布粘接剂来将电极13和电极引线14进行了粘接。之后，将上述重叠的部分从上下方向夹入直径为2mm的电极棒之间，并尝试通过点焊接来将电极13与电极引线14接合。
(比较例2)
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13。为了使宽4mm、厚0.1mm的电极引线14的一部分与电极13相互重叠，在该重叠的部分上涂布粘接剂来将电极13和电极引线14进行了粘接。之后，将上述重叠的部分从上下方向夹入超声波焊接用的砧座和焊头之间，并尝试通过超声波焊接来将电极13与电极引线14接合。
(比较例3)
按照如下所述方法制作了与图29所示的构造相同的现有的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了电极103。以使电极103的长度方向的一个端部的端面与电极引线104的宽度方向的一个端面齐平的方式将电极引线104重叠在电极103上，并将电极103与电极引线104用夹具固定。然后，通过翻孔加工，使电极引线104的一部分立起以穿透电极103。之后，将穿透电极103后的电极引线104的一部分折弯，从而形成了敛缝部105。
将以上的实施例1～6、以及比较例1～3中的电极结构体每种分别制作100个。然后，对全部的电极结构体测定电极与电极引线之间的电阻，并算出了每个实施例和比较例的平均值。另外，为了研究电极与电极引线之间的接合强度，以在固定电极的状态下将电极引线沿电极的主表面的方向拉伸的方式来测定抗拉强度，并算出每个实施例以及比较例的平均值。另外，测定电极与电极引线的重叠部分的总厚度(仅实施例6没有重叠部，因此测定电极引线的厚度)，算出每个实施例以及比较例的平均值。以上的结果显示在表1中。
[表1]
 电阻(mΩ)  抗拉强度(N)  总厚度(μm)
 实施例1  0.7  35.7  188
 实施例2  0.6  62.3  186
 实施例3  0.7  75.2  289
 实施例4  0.6  38.5  244
 实施例5  0.8  37.7  216
 实施例6  0.8  42.5  100
 实施例7  0.7  35.6  221
 比较例1  ∞  0.0  168
 比较例2  ∞  0.4  172
 比较例3  57000  14.12  276
从表1可知，实施例1～7中，因为通过接合部15使集电体11和电极引线14导通，因而能够将电阻抑制在较低的程度。
与此相对，比较例1中，因为焊接电流没有在电极13表面的活性物质12中流动，因而通过点焊接不能将电极13与电极引线14熔融焊接，从而不能获得电极13与电极引线14之间的导通。
同样地，在比较例2中，通过超声波焊接不能将电极13与电极引线14熔融焊接，从而不能获得电极13与电极引线14之间的导通。这是因为活性物质层12是由Si的氧化物构成的，从而表明使用超声波也不能破坏活性物质层12。
另外，在比较例3中，电阻变得相当大。据认为这是因为，如图29所示，活性物质层102进入到集电体101和敛缝部105等之间，从而使集电体101与电极引线104之间的接触面积变得非常小。
关于抗拉强度，在全部的实施例1～7中，作为锂离子二次电池的电极结构体，都得到了充分的强度。在锂离子二次电池中，一般来说都要求用上述方法测定的抗拉强度在10N以上。尤其是在电极13的宽度方向的两个端部上形成了接合部15的实施例2以及设置了敛缝部18的实施例3，能够达到更大的抗拉强度。
与此相对，在比较例1和比较例2中，因为电极13和电极引线14没有被焊接，因而不能获得必要的强度。
此外，因为比较例3仅通过敛缝部105将电极引线固定在电极上，因而也未能获得充分的强度。
关于总厚度，在设置了敛缝部18的实施例3、使用了胶粘带20的实施例4、以及使用了粘接剂22的实施例5中，总厚度都变得比较大。尤其是设置了敛缝部18的实施例3的总厚度变得最大。然而，在实施例1～7的任意一个中均没有总厚度增大到不实用的程度的情况。
此外，没有电极13与电极引线14的重叠部的实施例6的总厚度为最小。
<实施方式2>
接着对本发明的实施方式2进行说明。
图8A和图8B用立体图和剖视图来显示本发明的实施方式2所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构。在图8A和图8B中，与实施方式1相同的要素使用相同的符号，并省略其详细说明。
在图示例的电极结构体10F中，不是在电极13的宽度方向的端部上，而是在其长度方向的一个端部上，形成了预定数目(图示例为3个)的接合部15。在此，接合部15以搭设在电极13的长度方向的一个端部的端面与电极引线14的宽度方向的一个端面之间的方式设置。
这样，通过在电极13的长度方向的端部上形成接合部15，能够达到与图1A的电极结构体10所实现的效果大致相同的效果。即，没有必要在电极13的主表面上形成用于对电极引线14与集电体11进行连接的集电体11的露出部，从而能够在集电体11的两个主表面的整个面上形成活性物质层12。其结果是，能够在集电体11上最大限度地负载活性物质。因此，反应面积增大，并且通过将该电极结构体10使用于非水电解质二次电池中，能够构成高容量的非水电解质二次电池。
此外，通常来说，电极13的宽度远大于电极引线14的宽度。因此，与在电极13的宽度方向的端部上形成接合部15的情况相比较，能够显著增大接合部15的总面积。因此，能够进一步增大电极13与电极引线14的接合强度。另外，还能够减小电极13与电极引线14之间的电阻。
然而，变得不能将电极引线14在电极13上的安装位置沿电极13的长度方向自由地移动。在这点上，与图1A的电极结构体相比较，设计的自由度减小。
图9示出了图8A的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例。在该变形例的电极结构体10G中，在电极13与电极引线14重叠的部分上，设置有用于将电极引线14固定在电极13上的预定数目(图示例为4个)的敛缝部18。敛缝部18是通过翻孔加工等使电极引线14的一部分立起以穿透电极13，并将穿透电极13后的部分折弯而形成的。
这样，除了通过接合部15将电极引线14和电极13接合，还通过在电极13与电极引线14重叠的部分设置敛缝部18，能够进一步增大电极13和电极引线14的接合强度。
图10示出了电极结构体的另一个变形例。在该变形例的电极结构体10H中，电极引线14的宽度方向的另一个端面侧的部分通过胶粘带24固定在电极13上。由此，能够进一步增大电极13和电极引线14的接合强度。
此外，与通过敛缝部18将电极引线14固定在电极13上的情况相比，能够减少电极结构体的外表面的凹凸。因此，当通过将电极13卷绕或层叠来构成电极组时，能够防止电极13表面的活性物质层12被损伤。其结果是，能够防止导致活性物质的脱落等问题。因此，能够构成反应面积大、容量高的非水电解质二次电池用电极。
图11示出了电极结构体的又一个变形例。在该变形例的电极结构体10I中，电极引线14的与电极13重叠的部分通过粘接剂26粘接在电极13上。
由此，能够进一步增大电极13和电极引线14的接合强度。此外，与通过胶粘带24固定的情况(图10参照)相比，能够进一步减少在电极引线14的外表面产生的凹凸，同时增大电极13和电极引线14的接合强度。另外，也不会给活性物质层12带来损伤。其结果是，不会导致活性物质的脱落等问题。因此，能够构成反应面积大、容量高的非水电解质二次电池用电极板。
以下，对本实施方式2的实施例进行说明。本发明并不限定于这些实施例。
(实施例8)
按照如下所述方法制作了与图8A所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极13。以使电极13的长度方向的一个端部的端面与电极引线14的宽度方向的一个端面齐平的方式将电极引线14重叠在电极13上，并将电极13与电极引线14用夹具固定。然后，通过等离子焊接，接合部15以搭设在电极13的长度方向的一个端部的端面与电极引线14的宽度方向的一个端面之间的方式形成。
(实施例9)
按照如下所述方法制作了与图10所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例8同样的方法制作了作为负极的电极13，并在电极13的长度方向的一个端部上形成了接合部15。之后，用胶粘带24将电极引线14的宽度方向的另一个端面侧的部分固定在电极13上。
(实施例10)
按照如下所述方法制作了与图8A所示的构造相同的正极的电极结构体。
用与实施例7同样的方法制作了作为正极的电极13。然后，使用由铝构成的电极引线14，用与实施例8同样的方法，在电极13的长度方向的一个端部上形成了接合部15。
将以上的实施例8～10中的电极结构体每种分别制作100个。然后，对全部的电极结构体测定电极与电极引线之间的电阻，并算出了每个实施例和比较例的平均值。另外，为了研究电极与电极引线之间的接合强度，以在固定电极的状态下将电极引线沿电极的主表面的方向拉伸的方式来测定抗拉强度，并算出每个实施例以及比较例的平均值。以上的结果显示在表2中。
[表2]
 电阻(mΩ)  抗拉强度(N)
  实施例8  0.7  35.7
  实施例9  0.8  42.5
  实施例10  0.7  35.6
从表2可知，实施例8～10中，因为通过接合部15使集电体11和电极引线14导通，因而能够将电阻抑制在较低的程度。
关于抗拉强度，在实施例8～10中，作为锂离子二次电池的电极结构体，都得到了充分的强度。在锂离子二次电池中，一般来说都要求用上述方法测定的抗拉强度在10N以上。
<实施方式3>
接着对本发明的实施方式3进行说明。
图12示出了本发明的实施方式3所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构。在图12中，与实施方式1和实施方式2相同的要素使用相同的符号，并省略其详细说明。
在图示例的电极结构体10J中，在电极引线30与电极32重叠部分的中间部分中，通过接合部28将电极引线30与电极32接合。
对该接合方法说明如下。
如图13所示，作为电极结构体10J的构成要素的电极引线30具有以预定的间隔沿长度方向排列的预定数目(图示例为3个)的切起部34。切起部34具有例如三角形那样的前端是尖的形状。
另一方面，如图14所示，电极32具有以与切起部34同样的间隔和同样的数目沿宽度方向排列的、预定数目(图示例为3个)的狭缝状的贯通孔36。在集电体11的两个面上形成了活性物质层12之后，贯通孔36能通过例如冲孔加工而形成。另外，也能使用切割机来形成贯通孔。
如图15所示，将切起部34插入到贯通孔36中的状态下，通过例如TIG焊接将切起部34熔融后使其再凝固来形成接合部28。
由此，如图16所示，通过接合部28使集电体11与电极引线30导通，从而使电极引线30与电极32接合。通过设置多个接合部28，能够降低电阻。
如上所述，在图12的电极结构体10J中，在设置于电极32中的狭缝状的贯通孔36的内部，使露出的集电体11与电极引线30通过由电极引线30的一部分的再凝固体构成的接合部28来导通，从而使电极引线30与电极32接合。
由此，能够在不会在电极32的表面上形成大面积的集电体11的露出部的情况下将电极引线30与电极32连接。
此处，因为切起部34的前端是尖的，因而容易确定进行焊接时的位置。此外，因为切起部34的体积比较小，能够将接合部28全部收纳于贯通孔36的内部。因此，能够避免在电极32的表面上产生凹凸，特别是凸部。
另外，还能防止在焊接时给活性物质层12带来损伤。
另外，与从电极32的表面上在比较广的面积内除去活性物质层12的情况相比较，通过冲孔加工等，能够在极短的时间内形成贯通孔36。因此，能够提高生产率。
图17～19示出了图12的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例。如图17所示，在该变形例的电极结构体10K中，接合部42是由电极引线40的再凝固部构成的。然而，在该变形例中，如图18所示，电极引线40的切起部38形成为方形，更具体地说，形成为大致正方形或大致长方形。
这样，通过将切起部38形成为方形，与图12的电极结构体的切起部34相比较，能够使其体积增大。由此，能够增大接合部42的体积，且能够增大接合部42与集电体11的接触面积。因此，能够减小电极引线40与电极32之间的电阻。
图20～22示出了电极结构体的另一个变形例。如图20所示，在该变形例的电极结构体10L中，接合部46是由电极引线44的再凝固部构成的。然而，在该变形例中，如图21所示，电极引线44的切起部48的前端形成为圆形。
这样，通过将切起部48的前端形成为圆形，在通过焊接来熔融切起部48时，能够防止产生熔融残余物而形成毛边。另外，与图12的情况相比较，能够增大集电体11和接合部46的接触面积。因此，能够减小电阻。另外，还能避免在电极13的表面上产生凹凸。
以下，对本实施方式3的实施例进行说明。本发明并不限定于这些实施例。
(实施例11)
按照如下所述方法制作了与图12所示的结构相同的电极结构体。
用与实施例1同样的方法制作了负极的电极32。在电极32的与电极引线30重叠的部分，通过冲孔加工沿电极30的宽度方向以10mm的间隔并排地形成了4个狭缝状的贯通孔36。贯通孔36的长度为2mm，宽度为0.1mm。
另一方面，在电极引线40的与电极32重叠的部分，沿电极引线40的长度方向以10mm的间隔并排地形成了图13所示形状的数目相同的切起部34。
(实施例12)
按照如下所述方法制作了与图12所示的构造相同的正极的电极结构体。
用与实施例7同样的方法制作了作为正极的电极32。然后，使用由铝构成的电极引线14，用与实施例11同样的方法形成了接合部28。
然后，将切起部34插入到贯通孔36中的状态下，通过TIG焊接将切起部34熔融后使其再凝固来连接电极32和电极引线30。
将以上的实施例11和12中的电极结构体每种分别制作100个。然后，对全部的电极结构体测定电极与电极引线之间的电阻，并算出了每个实施例的平均值。另外，为了研究电极与电极引线之间的接合强度，以在固定电极的状态下将电极引线沿电极的主表面的方向拉伸的方式来测定抗拉强度，并算出每个实施例的平均值。另外，测定电极与电极引线的重叠部分的总厚度，算出每个实施例的平均值。以上的结果显示在表3中。
[表3]
 电阻(mΩ)  抗拉强度(N)  总厚度(μm)
  实施例11  2.7  32.3  188
  实施例12  2.9  32.1  188
从表3可知，在本实施方式3的实施例11和12中，与实施方式1和2的各实施例相比，虽然电阻增大了少许，但仍然能够将电阻值抑制在实用的范围内。通过增加接合部28的数目，抗拉强度也能够达到与其他实施例同样程度的强度。
<实施方式4>
接着对本发明的实施方式4进行说明。
图23示出了本发明的实施方式4所涉及的非水电解质二次电池用电极结构体的概略结构。图24示出了沿图23的A-A线的剖面的一部分。在图23和24中，与实施方式1～3相同的要素使用相同的符号，并省略其详细说明。
在图示例的电极结构体10M中，在电极引线52与电极54重叠的部分的中间部分中，通过接合部50将电极引线52与电极54接合。
长方形的电极引线52以长度方向与电极54的宽度方向平行、且一部分与电极54重叠的方式配置。
在电极54中以与电极引线52在整个宽度上重叠的方式形成与电极54的长度方向平行的多个(图示例为3个)狭缝状的贯通孔56。贯通孔56的长度比电极引线52的宽度大。电极引线52的宽度方向的端部通过例如等离子焊接被熔融，该熔融部分的一部分流入到贯通孔56中并进行再凝固。
另外，集电体11和电极引线52用同一材料或不同材料均可以，但优选由结合性非常高的金属构成。另外，流入到贯通孔56中的电极引线52的熔融部分在与集电体11接触的位置处由于表面张力形成为球状，并停留在该位置。其结果是，通过由上述熔融部分的再凝固体构成的接合部54，能够使电极引线52和集电体11导通，从而使得它们进行可靠的接合。
另外，接合部54的形成优选在电极引线52的宽度方向的左边和右边交替地进行。由此，能够在不会在电极54的长度方向上产生变形的情况下将电极54和电极引线52接合。
此外，将电极引线52的宽度方向的端部熔融的方法不限于等离子焊接，也可以使用激光焊接、TIG焊接、电子束焊接、以及其他的方法。
此外，如图25所示，狭缝状的贯通孔56可以被凹部79所代替。这时，凹部79以使集电体11在底部露出的方式形成。在这样的情况下，也是使电极引线52的宽度方向的端部熔融，该熔融部分的一部分流入到凹部79中并进行再凝固，从而形成接合部50。通过形成凹部79来代替贯通孔56，将电极引线52宽度方向的端部熔融而形成的熔融部分在凹部79中更容易积存，从而能够使得集电体11和电极引线52之间的导通更可靠。
另一方面，在设置了贯通孔56的情况下，集电体11的例如由冲孔加工而产生的切断面与电极引线52的宽度方向的端部的熔融部分直接接触，从而金属能容易地结合，因此接合变得容易。
如上所述，在图23的电极结构体10M中，在以与电极引线52的宽度方向的端部相交的方式形成于电极54中的狭缝状的贯通孔56或凹部79中，通过接合部50使电极引线52和集电体11导通，从而使电极54和电极引线52接合。由此，以金属彼此之间实现了一体化的方式使得电极引线52和集电体11可靠地连接。因此，能够显著地降低电极54和电极引线52之间的电阻。
另外，狭缝状的贯通孔56或凹部79与电极54的长度方向平行地设置，因此在贯通孔56或凹部79的长度范围内，能够对电极引线52在电极54上的安装位置自由地调节。因此，电极引线52在电极54上的安装变得容易，从而提高生产率。
图26示出了图23的非水电解质二次电池用电极结构体的变形例。在该变形例的电极结构体10N中，接合部62形成于在电极58中形成的狭缝状的贯通孔60(或凹部。以下亦同)中。然而，在该变形例中，贯通孔60是以沿电极引线的52的两侧的方式与电极58的宽度方向平行地形成的。
这样，通过将贯通孔60与电极58的宽度方向平行地形成，能容易地增大电极58与电极引线52之间的接合面积，且能够改善电极58与电极引线52的接合强度。此外，贯通孔60优选被设置为在与电极引线52的侧端部很近地邻接的位置、或者一部分与电极引线52重叠。如果贯通孔60与电极引线52之间过于远离，则熔融部分有可能不能流入到贯通孔60中。另外，即使贯通孔60与电极引线52完全重叠，也可能发生同样的情况。
图27示出了电极结构体的另一个变形例。在该变形例的电极结构体10P中，接合部64形成于在电极68中形成的狭缝状的贯通孔66(或凹部。以下亦同)中。然而，在该变形例中，贯通孔66是相对于电极58的宽度方向或长度方向倾斜地形成的。
这样，因为贯通孔66是相对于电极58的宽度方向倾斜地形成的，即使在贯通孔66的个数较少的情况下，也能在电极68的整个宽度上以适当的间隔配置接合部64。由此，当将电极68卷绕或层叠来构成电极组时，能够抑制在电极68和隔膜中产生皱褶等。
另外，通过调节贯通孔66的倾斜角度，即使在电极68的宽度及电极引线52的长度发生变化的情况下，也能够在不增加贯通孔66的个数的情况下在电极68的整个宽度上以适当的间隔配置接合部64。
另外，在图27的电极结构体10P中，接合部64优选在电极引线52的宽度方向的左边和右边交替地形成。
以下，对本实施方式4的实施例进行说明。本发明并不限定于这些实施例。
(实施例13)
按照如下所述方法制作了与图23所示的结构相同的电极结构体。此处在电极54上形成了如图25所示的凹部79。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极54。在该电极54长度方向的预定位置上，沿电极的宽度方向以预定的间隔(具体地说为10mm)并排地形成了与电极的长度方向平行的3个狭缝状的凹部79。凹部79以使集电体11在底部露出的方式形成。凹部79的长度为5mm。
电极引线52使用了宽度为4mm、厚度为0.1mm的铜制的引线。
将电极引线52以在整个宽度上都与凹部79重叠的配置与电极54相互重叠，用夹具进行了固定以使电极引线52和凹部79密合。在该状态下，通过等离子焊接，使电极引线52的宽度方向的端部的与凹部79相交的部位熔融，将该熔融部分的一部分流入凹部79的内部后，使其再凝固，从而将电极54和电极引线52接合。
(实施例14)
按照如下所述方法制作了与图23所示的结构相同的电极结构体。此处电极中形成了如图24所示的贯通孔56。
用与实施例1同样的方法制作了作为负极的电极54。在该电极54的长度方向的预定位置上，沿电极的宽度方向以预定的间隔(具体地说为10mm)并排地形成了与电极的长度方向平行的3个狭缝状的贯通孔56。贯通孔56的长度为5mm。
电极引线52使用了宽度为4mm、厚度为0.1mm的铜制的引线。
将电极引线52以在整个宽度上都与贯通孔56重叠的配置与电极54相互重叠，用夹具进行了固定以使电极引线52和贯通孔56密合。在该状态下，通过等离子焊接，使电极引线52宽度方向的端部的与贯通孔56相交的部位熔融，将该熔融部分的一部分流入贯通孔56的内部后，使其再凝固，从而将电极54和电极引线52接合。
(实施例15)
按照如下所述方法制作了与图23所示的构造相同的正极的电极结构体。此处在电极54中形成了如图25所示的凹部79。
用与实施例7同样的方法制作了作为正极的电极54。使用该电极54以及铝制的电极引线52，用与实施例13同样的方法构成了电极结构体。
将以上的实施例13～15中的电极结构体每种分别制作100个。然后，对全部的电极结构体测定电极与电极引线之间的电阻，并算出了每个实施例的平均值。另外，为了研究电极与电极引线之间的接合强度，以在固定电极的状态下将电极引线沿电极的主表面的方向拉伸的方式来测定抗拉强度，并算出每个实施例的平均值。以上的结果显示在表4中。
[表4]
 电阻(mΩ)  抗拉强度(N)
  实施例13  0.7  35.7
  实施例14  0.8  42.5
  实施例15  0.7  35.5
从表4可知，在实施例13～15的任何一个中，电极54和电极引线52之间的电阻减小了。这表明，能够通过接合部50使在贯通孔56或凹部79的内部露出的集电体11与电极引线52导通，从而将电极54和电极引线52连接。
接着，对使用了上述实施方式1～4的非水电解质二次电池用电极结构体的非水电解质二次电池进行说明。
图28示出了这样的非水电解质二次电池的一个示例。图示例的二次电池70包含了电极组80，其是将正极75和负极76在它们之间插入隔膜77后以涡卷状卷绕而形成的，其中正极75上形成有含有作为正极活性物质的锂复合氧化物的活性物质层，负极76上形成有含有作为负极活性物质的可以保持锂的材料的活性物质层。另外，正极75以上述实施方式1～4中的任意一种形态与正极引线75a接合，负极76以上述实施方式1～4中的任意一种形态与负极引线76a接合。
电极组80在上下均配置有绝缘板78a和78b的状态下收纳于有底圆筒形的电池外壳71的内部。由电极组80的下部导出的负极引线76a连接在电池外壳71的底部。另一方面，由电极组80的上部导出的正极引线75a连接在对电池外壳71的开口部进行封口的封口体72上。另外，向电池外壳71中注入预定量的非水电解液(未图示出来)。在将电极组80收纳入电池外壳71中之后再注入电解液。当电解液的注入结束时，将在周围安装了封口垫片的封口体72插入到电池外壳71的开口部中，然后将电池外壳71的开口部向内方向折弯地进行敛缝封口，从而构成锂离子二次电池70。
通过本发明的电极结构体，即使对于在集电体的两个主表面的整个面上都负载了活性物质的电极，也能够在几乎不用从集电体的表面去除活性物质的情况下以低电阻实现集电体与电极引线之间的接合。因此，能够实现高容量的电极，且能够实现最适合用作高性能化的电子设备或小型化的便携电子设备的电源的非水电解质二次电池。

Claims (10)

1.一种非水电解质二次电池用电极结构体，其具有：
电极，其包含由长条带状的金属箔构成的集电体以及在所述集电体的两个主表面上形成的活性物质层；
电极引线；和
接合部，其将所述电极与所述电极引线接合以使得所述集电体的露出部和所述电极引线导通，其中，在所述电极的端部，所述集电体具有所述露出部，
其中，所述电极引线具有与所述电极相互重叠的重叠部以及以与所述电极的宽度方向的一个端部的端面齐平的方式配置的一个端面，所述接合部以搭设在所述电极的宽度方向的所述一个端部的所述端面与所述电极引线的所述一个端面之间的方式设置。
2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用电极结构体，其中，所述接合部也形成于所述电极的宽度方向的另一端部。
3.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池用电极结构体，其中，所述电极引线具有与所述电极的宽度方向的所述另一端部的端面齐平地形成的阶梯部，形成于所述电极的宽度方向的所述另一端部上的所述接合部将在所述电极的宽度方向的所述另一端部露出的集电体与所述电极引线的所述阶梯部接合。
4.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用电极结构体，其中，所述电极引线与所述电极的宽度方向的另一端部通过胶粘带固定。
5.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用电极结构体，其中，所述电极引线在所述重叠部通过粘接剂与所述电极粘接。
6.一种非水电解质二次电池用电极结构体，其具有：
电极，其包含由长条带状的金属箔构成的集电体以及在所述集电体的两个主表面上形成的活性物质层；
电极引线；和
接合部，其将所述电极与所述电极引线接合以使得所述集电体的露出部和所述电极引线导通，其中，在所述电极的端部，所述集电体具有所述露出部，
其中，所述电极引线具有与所述电极相互重叠的重叠部以及以与所述电极的长度方向的一个端部的端面齐平的方式配置的一个端面，并且所述接合部以搭设在所述电极的长度方向的所述一个端部的所述端面与所述电极引线的所述一个端面之间的方式设置。
7.根据权利要求6所述的非水电解质二次电池用电极结构体，其中，所述电极引线具有与所述一个端面相向的另一个端面，包含所述另一个端面的端部通过胶粘带固定在所述电极上。
8.一种非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法，其包含：
（a）准备电极的工序，所述电极是在由长条带状的金属箔构成的集电体的两个主表面上形成了活性物质层；以及
（b）准备具有一个端面的电极引线的工序；
（c）形成接合部的工序，所述接合部将露出的集电体和所述电极引线接合以将它们导通，所述露出的集电体是在所述电极的端部露出，
其中，所述工序（c）包含：
将所述电极引线与所述电极以至少一部分相互重叠的方式且以所述电极引线的所述一个端面与所述电极的宽度方向的一个端面齐平的方式配置的工序；以及
将以搭设在所述电极引线的所述一个端面与所述电极的宽度方向的所述一个端面之间方式形成所述接合部的工序。
9.根据权利要求8所述的非水电解质二次电池用电极结构体的制造方法，其中，所述工序（c）进一步包含以使所述电极引线的所述一个端面与所述电极的宽度方向的所述一个端面相向的方式折回所述接合部的工序。
10.一种非水电解质二次电池，其具有：
电极组，其是将长条带状的正极和负极在它们之间隔着隔膜并进行卷绕或层叠而成的；
分别接合在所述正极和所述负极上的电极引线；
非水电解质；
收纳所述电极组和所述非水电解质的电池外壳；以及
对所述电池外壳的开口部进行封口的封口体，
其中，在所述正极和所述负极上分别接合所述电极引线而构成的各电极结构体中的至少一个由权利要求1或6所述的非水电解质二次电池用电极结构体构成。
CN200980117051.XA 2008-06-25 2009-06-24 非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池 Expired - Fee Related CN102027619B (zh)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008165563 2008-06-25
JP2008-165563 2008-06-25
JP2008-165562 2008-06-25
JP2008165562 2008-06-25
JP2008-192979 2008-07-28
JP2008192979 2008-07-28
JP2008-307173 2008-12-02
JP2008307173 2008-12-02
PCT/JP2009/002889 WO2009157192A1 (ja) 2008-06-25 2009-06-24 非水電解質二次電池用電極構造体、その製造方法、および非水電解質二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102027619A CN102027619A (zh) 2011-04-20
CN102027619B true CN102027619B (zh) 2014-02-05

Family

ID=41444265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980117051.XA Expired - Fee Related CN102027619B (zh) 2008-06-25 2009-06-24 非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8530084B2 (zh)
JP (1) JP5089656B2 (zh)
KR (1) KR20100114934A (zh)
CN (1) CN102027619B (zh)
WO (1) WO2009157192A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5527176B2 (ja) * 2010-11-25 2014-06-18 ソニー株式会社 非水電解質電池
JP2014170614A (ja) * 2011-06-29 2014-09-18 Panasonic Corp 電気化学素子用電極板および電気化学素子
US9375804B2 (en) 2011-07-27 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Low pressure electron beam welding of Li-ion battery connections
US10446828B2 (en) * 2011-10-21 2019-10-15 Blackberry Limited Recessed tab for higher energy density and thinner batteries
JP2015035249A (ja) * 2011-11-28 2015-02-19 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池用負極及びリチウムイオン電池
JP2015035254A (ja) * 2011-12-01 2015-02-19 パナソニック株式会社 電気化学素子用電極板および電気化学素子
KR101446160B1 (ko) * 2012-12-07 2014-10-01 주식회사 엘지화학 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP6028916B2 (ja) * 2012-12-18 2016-11-24 三菱自動車工業株式会社 二次電池
KR102314084B1 (ko) * 2014-04-04 2021-10-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US10147926B1 (en) * 2014-04-15 2018-12-04 Amazon Technologies, Inc. Battery package including electrode having recessed region of electrode material layer exposing a portion of a conductive layer and method of making the same
TWI622214B (zh) * 2016-09-22 2018-04-21 財團法人工業技術研究院 金屬離子二次電池
JP2018067595A (ja) * 2016-10-18 2018-04-26 太陽誘電株式会社 電気化学デバイス
US10944096B2 (en) * 2018-04-10 2021-03-09 GM Global Technology Operations LLC Method of manufacturing a lithium metal negative electrode
US10919112B2 (en) * 2018-04-30 2021-02-16 GM Global Technology Operations LLC Method and system for manufacturing a lithium metal negative electrode
WO2020158255A1 (ja) * 2019-01-29 2020-08-06 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法
CN111740066B (zh) * 2019-03-25 2023-05-12 宁德新能源科技有限公司 极片及具有所述极片的电极组件
KR20210101520A (ko) * 2020-02-10 2021-08-19 주식회사 엘지에너지솔루션 접착부 및 스팟 용접으로 결합된 전극리드 결합부를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 파우치형 전지셀
KR20220073260A (ko) * 2020-11-26 2022-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1469503A (zh) * 2002-05-30 2004-01-21 ���µ�����ҵ��ʽ���� 锂离子二次电池
JP2007141864A (ja) * 2007-01-30 2007-06-07 Sony Corp 固体電解質電池およびその製造方法
JP2007214086A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Sony Corp 電池用電極及びそれを用いた電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2708123B2 (ja) 1988-04-18 1998-02-04 東芝電池株式会社 ペースト式電極の製造方法
JPH02223153A (ja) * 1989-02-23 1990-09-05 Yuasa Battery Co Ltd アルカリ蓄電池用極板
JPH0513064A (ja) 1991-07-02 1993-01-22 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池用電極板の製造方法
JPH0562666A (ja) 1991-08-29 1993-03-12 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池用非焼結式電極の製造方法
JPH11283608A (ja) * 1998-03-26 1999-10-15 Tdk Corp 電池用電極、その製造方法及び電池
JP2000090994A (ja) 1998-09-11 2000-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd リード接合構造及びこの構造を用いた電池パック
US20030062259A1 (en) * 1999-05-10 2003-04-03 Naofumi Mushiake Electrochemical device and process for manufacturing same
JP2001052679A (ja) 1999-08-03 2001-02-23 Nec Corp 非水電解液二次電池およびその製造方法
JP4380201B2 (ja) 2003-04-09 2009-12-09 パナソニック株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
US7618724B2 (en) * 2004-04-13 2009-11-17 Lg Chem, Ltd. Electrochemical device comprising electrode lead having protection device
JP2007095445A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP4640354B2 (ja) * 2007-02-26 2011-03-02 ソニー株式会社 電極構造体およびその製造方法、ならびに電池およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1469503A (zh) * 2002-05-30 2004-01-21 ���µ�����ҵ��ʽ���� 锂离子二次电池
JP2007214086A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Sony Corp 電池用電極及びそれを用いた電池
JP2007141864A (ja) * 2007-01-30 2007-06-07 Sony Corp 固体電解質電池およびその製造方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开200152679A 2001.02.23
JP特开2007141864A 2007.06.07
JP特开2007214086A 2007.08.23

Also Published As

Publication number Publication date
CN102027619A (zh) 2011-04-20
US8530084B2 (en) 2013-09-10
WO2009157192A1 (ja) 2009-12-30
JP2010157484A (ja) 2010-07-15
US20100285353A1 (en) 2010-11-11
KR20100114934A (ko) 2010-10-26
JP5089656B2 (ja) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102027619B (zh) 非水电解质二次电池用电极结构体、其制造方法及非水电解质二次电池
KR100878700B1 (ko) 전지셀 제조용 전극판 및 그것의 제조방법
JP5690575B2 (ja) 非水系二次電池
JP5550923B2 (ja) 角形二次電池の製造方法
CN102969510B (zh) 密闭型电池及其制造方法
CN102842735A (zh) 非水系二次电池及其制造方法
JP2012199162A (ja) ラミネート外装体二次電池
US8563162B2 (en) Sealed battery
JP2007214086A (ja) 電池用電極及びそれを用いた電池
KR20100036952A (ko) 각형 2차 전지
CN102893428B (zh) 叠层电极体型电池及其制造方法以及车辆和设备
KR102567963B1 (ko) 리튬메탈전지의 음극 탭 접합 방법, 이를 적용하여 제조된 리튬메탈전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬메탈전지
US7943253B2 (en) Sealed battery and manufacturing method therefor
KR20100099039A (ko) 밀폐 전지의 제조 방법 및 밀폐 전지
US20240347785A1 (en) Electrode core, battery apparatus, and electronic device
KR20210021724A (ko) 리튬 이차전지의 리튬 전극 탭과 메탈 리드의 접합방법
US20240322313A1 (en) Power storage cell and power storage device
KR20200039923A (ko) 리튬 이차전지의 음극 탭 접합 방법, 이를 적용하여 제조된 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102590177B1 (ko) 리튬 이차전지의 음극 탭 접합 방법, 이를 적용하여 제조된 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP5954339B2 (ja) 角形二次電池及びその製造方法
US11826861B1 (en) Joining systems, clamping fixtures, and related systems and methods
CN221176261U (zh) 一种电极片和电池
KR20240052667A (ko) 리튬 이차전지의 전극 탭-메탈 리드의 접합방법
JP5858091B2 (ja) 角形二次電池の製造方法
CN118054060A (zh) 锂离子二次电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140205

Termination date: 20150624

EXPY Termination of patent right or utility model