CN103367695A - 电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池。该电池具有：具备大致矩形的第一涂敷部和与所述第一涂敷部连接的第一电极片的第一电极板；具备大致矩形的第二涂敷部和与所述第二涂敷部连接的第二电极片的第二电极板；配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板；收纳有所述第一电极板、所述第二电极板及所述隔板的电池容器，所述第一电极片具备：大致矩形的第一矩形部；与所述第一矩形部及所述第一涂敷部连接，且具有从所述第一矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边的第一三角部。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种电池，尤其是涉及一种提高了性能的电池。

背景技术

在电池中存在仅进行放电的一次电池或能够充放电的二次电池。这些电池是将层叠电极体密闭在电池容器中的结构，该层叠电极体将电极板即正极板及负极板经由隔板层叠而成(参考日本特开2011-108534号公报及日本特开2009-123583号公报)，通常而言，为了电池系统中的电动机等电力负载驱动用的电力供给而使用。

但是，在日本特开2011-108534号公报的电池中，在进行电池的充电或者放电的情况下，电极板(即，正极板或者负极板)的涂敷部与电极片(即，正极片或者负极片)连接的附近成为高温，可能存在电极活性物质劣化的情况。

另一方面，在日本特开2009-123583号公报的电池中，由于在涂敷部的宽度整体上存在有电极片，故可避免涂敷部与电极片连接的附近成为高温的情况。但是，电极片的形状为三角或者梯形形状，因此，需要配置比涂敷部的尺寸过大的隔板，以使正极片与负极片重合而不发生短路。其结果是，存在电池的成本高涨的可能性。另外，电极片的形状为三角或者梯形形状，因此，在将电极片向电极端子等连接之际的引回不容易，另外，存在对于所述连接之际的定位也产生障碍的可能性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过简易的结构同时地解决上述的课题，并提高了电池性能的电池。

用于解决课题的手段

根据本发明的第一方式，电池的特征在于，具有：第一电极板，其具备大致矩形的第一涂敷部和与所述第一涂敷部连接的第一电极片；第二电极板，其具备大致矩形的第二涂敷部和与所述第二涂敷部连接的第二电极片；隔板，其配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间；电池容器，其收纳有所述第一电极板、所述第二电极板及所述隔板，所述第一电极片具备：大致矩形的第一矩形部；与所述第一矩形部及所述第一涂敷部连接，且具有从所述第一矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边的第一三角部。

即，上述电池的电极片具备矩形部与三角部，通过矩形部使上述引回与定位变得容易，并且通过三角部使成为高温的部位远离涂敷部，从而能够防止电极活性物质的劣化。

根据本发明的第二方式，所述电池的特征在于，所述第一电极片与所述第二电极片相互不重合。

根据本发明的第三方式，其特征在于，所述第二电极片具备：大致矩形的第二矩形部；与所述第二矩形部及所述第二涂敷部连接，且具有从所述第二矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边的第二三角部。

根据本发明的第四方式，其特征在于，所述第一电极板为正极板，所述第二电极板为负极板。

根据本发明的第五方式，其特征在于，所述第一三角部的直线状的斜边和所述第二三角部的直线状的斜边为圆弧。

根据上述电池，能够提供一种同时解决上述课题并提高了电池性能的电池。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电池的简图。图1的(a)是从XZ平面观察时的电池的透视图，图1的(b)是图1的(a)的A-A′线中的YZ剖视图。

图2是图1的电极板的简图。图2的(a)是正极板的简图，图2的(b)是负极板的简图。

图3是用于说明在图1的电池中使用的正极板及负极板各自的高温部的简图。图3的(a)是具备在图1的电池中使用的电极片的电极板的简图，图3的(b)是用于与所述电极板进行对比说明的电极板，即为不具有三角部的电极板的简图。

图4是在图1的电池中使用的正极板的三角部的简图。图4的(a)是所述正极板的三角部的简图，图4的(b)是用于与所述三角部进行对比说明的结构的简图。

具体实施方式

本发明的实施方式所涉及的电池的一个特征在于，电极板的电极片具备大致矩形的矩形部和三角部。电极板的电极片在基材上涂敷有电极活性物质。三角部与所述矩形部及涂敷部连接，且具有从所述矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边。以下，一边参考附图，一边详细叙述实施方式的电池。

需要说明的是，作为实施方式的电池，可以采用一次电池或者二次电池等的任一种电池。在此，作为电池的一例，采用能够充放电的电池、例如作为蓄电池的锂离子二次电池来进行说明。

参考图1及图2，说明本实施方式的电池1。图1的(a)是电池1的从正面(XZ平面)观察的透视简图，图1的(b)是图1的(a)的A-A′线的YZ平面中的剖视简图。需要说明的是，以下所使用的附图均采用相同的直角坐标系。另外，图1的(a)为用于促进理解的简图，故图1的(b)所示的各结构并不是完全记载。

首先，电池1在XY平面上具有大致矩形的形状的底面。另外，电池1具备：容器主体2；层叠电极体15；树脂板14；盖3。容器主体2具有导电性(例如，铝等的金属制)，且呈具有从所述大致矩形的全部的边向Z轴方向伸展的壁面的方型。层叠电极体15被收纳容器主体2中且经由隔板13而层叠有正极板7和负极板10。树脂板14(即，树脂板14a～14d)防止层叠电极体15与容器主体2接触的情况。盖3在将层叠电极体15收纳于容器主体2之后对容器主体2进行密闭(容器主体2与盖3利用激光焊接等密闭而成为“电池容器”)。需要说明的是，虽然并未图示，但在电池容器中蓄积有电解液或者电解质。

在此，盖3为与容器主体2相同的导电性的材质。并且，在盖3上形成有：贯通盖3而配置的例如圆柱状的电极端子(正极端子4及负极端子5)；将电极端子固定于盖3且将电极端子与盖3之间电绝缘的绝缘性的树脂6。

作为层叠电极体15(此处为两个层叠电极体15a与15b)的一例，是多个正极板7与多个负极板10经由隔板13而依次层叠而成的层叠型的层叠电极体，在以下进行说明。

正极板7通过在铝等的正极用金属箔(以下，也称之为“正极基材”)的两表面上涂敷锰酸锂等的正极活物质之后进行冲裁而形成。正极板7具备：在正极基材上涂敷有正极活物质的大致矩形的部分(以下，称之为“正极涂敷部”8)；在所述正极基材上未涂敷正极活物质的部分(以下，称之为“正极非涂敷部”)。后述的正极片9为正极非涂敷部。

正极片9与正极涂敷部8的位置关系如图2的(a)所示。

即，正极涂敷部8为X方向上的尺寸“W1”及Z方向上的尺寸“W2”的大致矩形。

另外，正极片9具有：由X方向上的尺寸“W3”的两边及Z方向上的尺寸“W4”的两边构成的大致矩形的部分(以下，称之为“正极矩形部”)；具备X方向上的尺寸“W7”的边及Z方向上的尺寸“W8”的边且这两边之间呈直角且具备实质上呈直线状的斜边的大致直角三角形的部分(以下，称之为“正极三角部”)。

其中，正极矩形部和正极三角部只不过是为了便于说明正极片9的形状上的区分。即，这些部分是对相同的正极基材进行冲裁而形成的，故原本并不是相互分离的部分。当然，也可以根据设计，将这些部分分体形成，之后通过焊接等进行物理连接及电连接。以下，在将正极矩形部、正极三角部及正极涂敷部8之间称之为“连接”的情况下，也包括自起初就一体形成的情况和分体形成后通过焊接等而一体形成的情况这所有的情况。

正极片9是从XZ平面观察下的、以正极矩形部与正极三角部相互不重叠的方式一体连接的形状。

具体而言，正极矩形部的上述尺寸“W4”的两边之中的、存在于-X方向的边和正极三角部的上述尺寸“W8”的边位于相同的X轴上的位置。正极三角部的上述尺寸“W7”的边与正极涂敷部8的沿着X方向延伸的两边之中的、存在于+Z方向的边位于相同的Z轴上的位置。

在从正极涂敷部8的X方向的宽度的中心向Z方向引出虚拟线(以下，称之为“正极虚拟线”)的情况下，正极片9位于比正极虚拟线靠+X方向且位于正极涂敷部8的X方向内侧，且与正极涂敷部8连接而成为一体(因而，为0＜(W3+W6+W7)＜{(W1)÷2})。另外，正极三角部在X轴上配置成位于比正极矩形部更接近正极虚拟线的位置。需要说明的是，在图2的(a)中，尺寸“W5”是从正极涂敷部8的沿着Z方向延伸的两边之中的位于-X方向的边到正极片9为止的在X方向上的距离。尺寸“W6”是从正极涂敷部8的沿着Z方向延伸的两边之中的位于+X方向的边到正极片9为止的在X方向上的距离。因而，为W1＝W3+W5+W6+W7。

另一方面，负极板10通过在铜等的负极用金属箔(以下，也称之为“负极基材”)的两表面上涂敷碳等的负极活物质之后进行冲裁而形成。负极板10具备：在负极基材上涂敷有负极活物质的大致矩形的部分(以下，称之为“负极涂敷部”11)；在所述负极基材上未涂敷负极活物质的大致矩形的部分(以下，称之为“负极非涂敷部”)。后述的负极片12为负极非涂敷部。

负极片12与负极涂敷部11的位置关系如图2的(b)所示。

即，负极涂敷部11为X方向上的尺寸“D1”及Z方向上的尺寸“D2”的大致矩形。

另外，负极片12具有：由X方向上的尺寸“D3”的两边及Z方向上的尺寸“D4”的两边构成的大致矩形的部分(以下，称之为“负极矩形部”)；具备X方向上的尺寸“D7”的边及Z方向上的尺寸“D8”的边而这两边之间呈直角，且具备实质上呈直线状的斜边的大致直角三角形的部分(以下，称之为“负极三角部”)。

其中，负极矩形部和负极三角部只不过是为了便于说明负极片12的形状上的区分。与正极片9的情况同样地，这些部分是对相同的负极基材进行冲裁而形成的，故原本并不是相互分离的部分。当然，也可以根据设计，将这些部分分体形成，之后通过焊接等进行物理连接及电连接。以下，在将负极矩形部、负极三角部及负极涂敷部11之间称之为“连接”的情况下，也包括自起初一体形成的情况和分体形成后通过焊接等而一体形成的情况这所有的情况。

并且，负极片12是从XZ平面观察下的、以负极矩形部与负极三角部相互不重叠的方式一体连接的形状。

具体而言，负极矩形部的上述尺寸“D4”的两边之中的、存在于+X方向的边和负极三角部的上述尺寸“D8”的边位于相同的X轴上的位置。负极三角部的上述尺寸“D7”的边与负极涂敷部11的沿着X方向延伸的两边之中的、存在于+Z方向的边位于相同的Z轴上的位置。

在从负极涂敷部11的X方向的宽度的中心向Z方向引出虚拟线(以下，称之为“负极虚拟线”)的情况下，负极片12位于比负极虚拟线靠-X方向且位于负极涂敷部11的X方向内侧，且与负极涂敷部11连接而成为一体(因而，为0＜(D3+D6+D7)＜{(D1)÷2})。另外，负极三角部在X轴上配置成位于比负极矩形部更接近负极虚拟线的位置。需要说明的是，在图2的(b)中，尺寸“D5”是从负极涂敷部11的沿着Z方向延伸的两边之中的位于+X方向的边到负极片12为止的在X方向上的距离。尺寸“D6”是从负极涂敷部11的沿着Z方向延伸的两边之中的位于-X方向的边到负极片12为止的在X方向上的距离。因而，D1＝D3+D5+D6+D7。

负极涂敷部11的XZ平面中的大致矩形的尺寸是不会向电池容器的内部折弯而收纳的尺寸、即比电池容器的XZ平面中的内径小。并且，负极涂敷部11的XZ平面中的大致矩形的尺寸比正极涂敷部8的XZ平面中的大致矩形的尺寸大。即，为0＜W1＜D1且0＜W2＜D2。

因而，如图1的(a)所示，从Y方向观察时，正极涂敷部8配置在负极涂敷部11的面内。另外，使正极虚拟线与负极虚拟线在XZ平面上实质上对合而经由隔板沿着Y方向依次层叠正极板7和负极板10。由此，负极片12配置在XZ平面上且与正极片9不重叠的位置。因而，正极片9与负极片12不处于相互重合的位置关系，故后述的隔板13的尺寸实质上与电极板的涂敷部的尺寸同等即可。因而，与日本特开2009-123583号公报的电池不同，从隔板的量的观点考虑，能够经济地制造电池1。

在本实施方式中，隔板13如图1的(b)所示那样，形成为袋状的隔板。在此，将在袋状的隔板的内部收纳有电极板的涂敷部整面(此处为负极涂敷部11的整面)且使电极片(此处为负极片12)从所述袋的内部向外部突出的状态称之为“内包”。

通过将隔板13形成为袋状，可充分地防止负极板10与正极板7接触的情况。

当然，在通过对隔板的尺寸等进行调整而能够实现这样的防止的功能的情况下，未必需要为袋状。因而，也可以将隔板的形状仅形成为大致矩形的片状。

并且，自内包于袋状的隔板13的负极板10起开始层叠，向所述负极板10的隔板13之上(+Y方向)层叠正极板7。接着，向所述正极板7之上(+Y方向)层叠内包于袋状的隔板13的负极板10。此时，层叠的多个负极板10以将各个负极片12的XZ平面中的位置对齐的方式进行层叠。另外，层叠的多个正极板7以将各个正极片9的XZ平面中的位置对齐的方式进行层叠。

依次重复上述情况，最终形成有由多个正极板7和多个负极板10构成且在从X方向观察时的Y方向的两端配置有负极板10的层叠电极体15。

并且，层叠电极体15由大致矩形的绝缘性的树脂板14c和14d从Y方向夹持。另外，层叠电极体15由两张大致矩形的绝缘性的树脂板14a从X方向夹持并同时向容器主体2插入。由此，这些树脂板成为插入引导件，因此，在将层叠电极体15向容器主体2插入之际，能够防止电极板与容器主体2碰触而发生弯曲等的损伤。

另外，在容器主体2的底面上配置有与所述底面实质上相同尺寸的大致矩形的绝缘性的树脂板14b。因而，防止层叠电极体15与容器主体2电连接的情况。

需要说明的是，树脂板14例如为厚度约0.5mm的聚丙烯等树脂。

但是，从Y方向观察时实质上对齐在相同的位置的全部的正极片9通过铆接或者焊接等，与正极端子4进行物理连接及电连接。由此，为了容易地进行正极片9的引回或者定位，需要W8＜＜W4。需要说明的是，此时，也可以在正极片9与正极端子4之间介入金属制的正极用引线，但在这种情况下也同样地需要W8＜＜W4。

因而，当以不同于上述说明的表达方式来说明正极片9的形状时，与正极端子4或者正极用引线连接的部分为大致矩形的平板状，也可以认为是具备自从所述部分延伸至正极涂敷部8的大致矩形的平板状的部分的中途朝向正极虚拟线的方向实质上具有呈直线状的斜度而向末端扩展的部分的形状。

另外，从Y方向观察时实质上对齐在相同的位置的全部的负极片12通过铆接或者焊接等，与负极端子5进行物理连接及电连接。由此，为了容易地进行负极片12的引回或者定位，需要D8＜＜D4。需要说明的是，此时，也可以在负极片12与负极端子5之间介入金属制的负极用引线，但在这种情况下也同样地需要D8＜＜D4。

因而，当以不同于上述说明的表达方式来说明负极片12的形状时，与负极端子5或者负极用引线连接的部分为大致矩形的平板状，也可以认为是具备自从所述部分延伸至负极涂敷部11的大致矩形的平板状的部分的中途朝向负极虚拟线的方向而具有实质上呈直线状的斜度而向末端扩展的部分的形状。

如此，关于本实施方式的电池1的效果之一进行详细地说明。电池1中，在电极片(即，正极片9及负极片12)中不仅存在矩形部(即，正极矩形部或者负极矩形部)而且存在三角部(即，正极三角部及负极三角部)，由此能够防止在电极片与涂敷部(即，正极涂敷部8或者负极涂敷部11)的交界处蓄积热量，从而防止所涂敷的电极活性物质由于热量而劣化的情况。关于这一方面，利用图3进行说明。

首先，为了便于理解，将未形成这些三角部的情况示于图3的(b)，与本实施方式的电池1进行对比。如图3的(b)所示，假设对从图3的(a)的电极板中去掉了三角部的电池进行充电或者放电的情况，正极板的高温部18存在于正极片9α与正极涂敷部的连接的部位且最靠近正极虚拟线的部位的近处，并进入正极涂敷部中。另外，负极板的高温部18存在于负极片12α与负极涂敷部的连接的部位且最靠近负极虚拟线的部位的近处，并进入负极涂敷部中。虽然也取决于充电或者放电的电流值的大小，但这些高温部18通常与各个电极板的温度最低的部分相比较成为高几℃的温度。因而，电极板之中作为最高温的高温部18存在于涂敷部，故由于涂敷部的部位而在电极活性物质的温度上产生差别。由此，高温部18的电极活性物质发生劣化，其结果是，存在电池性能劣化的可能性。

另一方面，根据本实施方式的电池1，如图3的(a)所示，正极板7的高温部18存在于正极片9的正极矩形部与正极三角部连接的部位之中的、最靠+Z侧的部位，且存在于由正极矩形部和正极三角部所形成的正极片9的外侧的角度成为钝角的部位(即，正极片9中的向上述末端开始扩展的部位)的近处。另外，负极板10的高温部18存在于负极片12的负极矩形部与负极三角部连接的部位之中的、最靠+Z侧的部位，且存在于由负极矩形部和负极三角部所形成的负极片12的外侧的角度成为钝角的部位(即，负极片12中的向上述末端开始扩展的部位)的近处。

因而，正极板7的高温部18不存在于正极涂敷部，另外，负极板10的高温部18不存在于负极涂敷部。因而，能够防止各个电极活性物质劣化的情况，其结果是，能够防止电池性能劣化的情况。

尤其是，在如上述那样层叠正极板7与负极板10之际，将正极片9的高温部18的尺寸设计成不与负极板10的负极涂敷部重叠时，能够更加有效地防止电池性能的劣化。

此处，正极三角部的上述实质上呈直线状的斜度的形状如将图2的(a)的由单点划线B所示的部分放大了的图4的(a)所示那样，具备直线部17和位于其两端的曲线部16。另外，优选的是，该正极三角部的直线状的斜度的形状为，一方的曲线部16平滑地与正极涂敷部连接，另一方的曲线部16平滑地与正极矩形部连接的形状。通过形成为由曲线部平滑地连接的结构，能够在电极板的上述冲裁之际，防止飞边等的发生。

另外，优选的是，为了增大电流路径，在W3+W6+W7＜{(W1)÷2}的范围内尽量地使W7变大，进而作为W7≤W8，尽量地使正极三角部的面积变大且使高温部18从正极涂敷部更加分离地设计。只要将正极三角部设为大致直角等腰三角形，则是容易满足这些要求的设计。

需要说明的是，正极三角部的上述直线状的斜度的形状为实质上呈直线即可，故也可以是兼具直线部17和曲线部16的形状。该正极三角部的上述直线状的斜度的形状例如可以设为直径尺寸R1的圆弧状。其中，如图4的(b)所示，在曲线部16中，当设为R1＝2×(W7)时，面积比图4的(a)所示的正极三角部大幅地减少，故存在产生电池劣化的可能性。因而，需要作为R1＞＞2×(W7)，实质上需要设为直线状。

负极三角部的上述实质上呈直线状的斜度的形状也是同样。即，关于图2的(b)的由单点划线C所示的部分也与正极三角部同样地，具备直线部和位于其两端的曲线部。优选的是，该负极三角部的直线状的斜度的形状为，一方的曲线部平滑地与负极涂敷部连接，另一方的曲线部平滑地与负极矩形部连接的形状。

另外，优选的是，为了增大电流路径，在D3+D6+D7＜{(D1)÷2}的范围内尽量地使D7变大，进而作为D7≤D8，尽量地使正极三角部的面积变大且使高温部18从负极涂敷部更加分离地设计。只要将负极三角部设为大致直角等腰三角形，则是容易满足这些要求的设计。

需要说明的是，负极三角部的上述直线状的斜度的形状与正极三角部同样地，实质上呈直线即可，故例如也可以设为直径尺寸R2的圆弧状。其中，需要作为R2＞＞2×(D7)而实质上呈直线状。

如上所述，根据本实施方式的电池1，由于电极片具备三角部，能够防止由温度引起的电极活性物质的劣化。并且，由于电极片具备矩形部，能够提供电极片的引回等容易且优越的电池1。

例如，在W1＝97mm，W2＝130mm，W3＝30mm，W4＝20mm，W5＝49mm，W6＝10mm，W7＝8mm，W8＝8mm，D1＝100mm，D2＝135mm，D3＝30mm，D4＝20mm，D5＝52mm，D6＝10mm，D7＝8mm，D8＝8mm的情况下，可通过模拟来获得良好的结果。

另外，除了这些尺寸以外，在作为R1＝4×(W7)＝32mm，R2＝4×(D7)＝32mm而模拟的情况下也可获得良好的结果。因而，只要是R1≥4×(W7)，R2≥4×(D7)，则实质上可以认为，这些圆弧实质上呈直线状。

需要说明的是，从容易进行上述引回等的观点考虑，优选为(W4)÷(W8)≥2.5，(D4)÷(D8)≥2.5。

本发明不局限于上述的实施方式或其变形例、或者这些组合，在不超出本发明的主旨的范围内可以进行各种各样的变形。在以上的说明中，说明了作为正极板与负极板中的任一方的电极片均具备三角部的结构，但也可以设为仅一方的电极板的电极片具备三角部的结构。例如，在通过正极活物质与负极活物质的组合而仅仅是某一方的高温部未定的情况下，也可以设为仅一方的电极板具备三角部的结构而另一方的电极板设为图3的(b)所示的结构。

另外，电池容器的形状作为方型进行了说明，但也可以为圆筒型。在上述说明中，将电池容器设为导电性，但也可以由塑料树脂等的绝缘材料来形成。在这种情况下，不需要树脂6和树脂板14。

进而，层叠电极体15也可以是多个正极板和多个负极板分别经由隔板而依次层叠而成的层叠电极体(层叠型层叠电极体)。另外，也可以为一个正极板和一个负极板经由一个隔板而层叠且卷绕的状态的层叠电极体(卷绕型层叠电极体)。需要说明的是，在层叠电极体15为层叠型层叠电极体的情况下，正极板7和负极板10的个数为1以上、即可以适当地设计为多个。

Claims (5)

1.一种电池，其特征在于，具有：

第一电极板，其具备大致矩形的第一涂敷部和与所述第一涂敷部连接的第一电极片；

第二电极板，其具备大致矩形的第二涂敷部和与所述第二涂敷部连接的第二电极片；

隔板，其配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间；

电池容器，其收纳有所述第一电极板、所述第二电极板及所述隔板，

所述第一电极片具备：大致矩形的第一矩形部；与所述第一矩形部及所述第一涂敷部连接，且具有从所述第一矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边的第一三角部。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述第一电极片与所述第二电极片相互不重合。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，

所述第二电极片具备：大致矩形的第二矩形部；与所述第二矩形部及所述第二涂敷部连接，且具有从所述第二矩形部的中途延伸的实质上呈直线状的斜边的第二三角部。

4.如权利要求3所述的电池，其特征在于，

所述第一电极板为正极板，所述第二电极板为负极板。

5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，

所述第一三角部的直线状的斜边和所述第二三角部的直线状的斜边为圆弧。

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