CN103682232A - 电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种电池，具备：电极群，包括：含有活性物含有层的正极；含有活性物含有层的负极；配置在所述正极与所述负极之间的隔离件；从电极群的一端部突出的正极集电极耳；和从电极群的另一端部突出的负极集电极耳；外装构件，包括：收纳有所述电极群的容器部；和用于通过热熔接对所述容器部进行封固的边缘部；正极导线，与所述正极集电极耳接合，穿过所述外装构件的所述边缘部而前端部延伸到外部；以及负极导线，与所述负极集电极耳接合，穿过所述外装构件的所述边缘部而前端部延伸到外部；所述电极群以所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方的端部被所述外装构件的未被熔接的边缘部夹持的状态，收纳在所述容器部内。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种电池。
背景技术
近年来，作为电动汽车、电动自行车、叉车、无人搬运车、无停电电源装置、电力储藏装置、紧急用电源装置等的电源，锂离子电池被广泛开发。为了响应于此，锂离子电池的开发被要求电池的大型化、大容量化、高输出化、低电阻化。此外，另一方面，要求有超过10年的寿命，例如，电池被要求即使大型化也能够充分地耐受振动、撞击的构造。作为电池的外装容器，通常能够列举出金属罐或含有铝的层压膜制容器。层压膜制容器由于不需要金属罐那样的昂贵的模具且形状自由度高，因此被应用于大面积或薄型的电池。
使用层压膜制容器的锂离子电池也被作为所述用途的电源不断得以开发，但是，由于与金属罐相比容器没有刚性，因此在抗振动和撞击较弱这一点存在课题。
发明内容
实施方式的目的在于提供一种抑制了针对振动及撞击而产生的内阻的增加的可靠性高的电池。
根据实施方式，提供一种电池，具备电极群、外装构件、正极导线、负极导线。电极群包括：含有活性物含有层的正极；含有活性物含有层的负极；配置在正极与负极之间的隔离件；从电极群的一端部突出的正极集电极耳；和从电极群的另一端部突出的负极集电极耳。外装构件包括：收纳有电极群的容器部；和用于通过热熔接对容器部进行封固的边缘部。正极导线与正极集电极耳接合，穿过外装构件的边缘部而前端部延伸到外部。负极导线与所述负极集电极耳接合，穿过所述外装构件的所述边缘部而前端部延伸到外部。电极群以正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的端部被所述外装构件的未被热熔接的边缘部夹持的状态，收纳在容器部内
附图说明
图1A是示意地表示第一实施方式所涉及的电池的俯视图。
图1B是将图1A所示电池沿A－A线切断时得到的截面图。
图2是示意地表示图1B所示电池的要部的放大截面图。
图3是表示图1A及图1B所示电池所使用的外装构件的立体图。
图4是表示将图1A及图1B所示电池所使用的电极群局部地展开的状态的立体图。
图5是示意地表示第二实施方式所涉及的电池的俯视图。
图6是示意地表示第三实施方式所涉及的电池的俯视图。
图7是表示第四实施方式所涉及的电池所使用的正极的俯视图。
图8是表示第四实施方式所涉及的电池所使用的负极的俯视图。
图9是示意地表示第四实施方式所涉及的电池的俯视图。
图10是表示将图9所示电池的电极群用绝缘构件覆盖前的状态的放大俯视图。
图11是示意地表示第五实施方式所涉及的电池的俯视图。
图12A是示意地表示比较例的电池的俯视图。
图12B是将图1A所示电池沿B－B线切断时得到的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
（第一实施方式）
根据第一实施方式，提供一种具备电极群、外装构件、正极导线、负极导线的电池。
参照图1A～图4对第一实施方式所涉及的电池进行说明。图1A是示意地表示第一实施方式所涉及的电池的俯视图，是将外装构件的一部分作为透视图的图。图1B是将图1A所示电池沿A－A线切断时得到的截面图。图2是示意地表示图1B所示电池的要部的放大截面图。图3是表示图1A及图1B所示电池所使用的外装构件的立体图。图4是表示将图1A及图1B所示电池所使用的电极群局部地展开的状态的立体图。
图1A及图1B所示的电池是非水电解质电池（例如，锂离子二次电池）。该非水电解质电池包括外装构件1、电极群2、正极导线3、负极导线4、非水电解质（未图示）。如图3所示那样，外装构件1具备第一膜和第二膜，该第一膜具有向外侧伸出的矩形状的第一凸部5，该第二膜具有向外侧伸出的矩形状的第二凸部6。第一膜的第一凸部5和第二膜的第二凸部6例如是通过对层压膜实施例如深冲压加工而形成的。在第一凸部5的开口端的周围沿大致水平方向延伸的部分为边缘部5a，在第二凸部6的开口端的周围沿大致水平方向延伸的部分为边缘部6a。若第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a通过热熔接而接合，则由第一、第二凸部5、6围起的空间被封固，所以，能够在该空间内收容电极群。换句话说，由第一、第二凸部5、6构成的部分作为容器部发挥功能。如图2所示那样，层压膜例如能够使用在密封剂（sealant）层7与树脂层8之间配置有金属层9的层压膜。密封剂层位于外装构件1的内表面，由此，能够通过热熔接将边缘部5a和边缘部6a接合起来。密封剂层7例如由聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等热塑性树脂形成。金属层9优选为铝箔或铝合金箔。此外，树脂层8用于使金属层9绝缘而对其进行保护，能够由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等高分子形成。另外，作为含铝层压膜的构造例，能够列举出尼龙/铝/聚乙烯（或者聚丙烯）的层构造。也有在尼龙层的外侧设置聚对苯二甲酸乙二醇酯层的情况。
如图4所示那样，电极群2是正极10和负极11在中间隔着隔离件12卷绕成偏平形状而成的。正极10包括：例如由金属箔构成的带状的正极集电体；由与正极集电体的长边平行的一端部构成的正极集电极耳10a；以及至少除去正极集电极耳10a的部分之外地形成在正极集电体上的正极活性物层10b。另一方面，负极11包括：例如由金属箔构成的带状的负极集电体；由与负极集电体的长边平行的一端部构成的负极集电极耳11a；以及至少除去负极集电极耳11a的部分之外地形成在负极集电体上的负极活性物层11b。
这样的正极10、隔离件12及负极11以正极集电极耳10a在电极群的卷绕轴方向上从隔离件12突出、并且负极集电极耳11a在与上述相反的方向上从隔离件12突出的方式，将正极10及负极11的位置错开地进行卷绕。通过这样的卷绕，电极群2如图4所示那样，从一侧端面，正极集电极耳10a以被卷绕成漩涡状的状态比负极11及隔离件12更突出，并且从另一侧端面，负极集电极耳11a以被卷绕成漩涡状的状态比正极10及隔离件12更突出。突出的正负极集电极耳10a、11a的宽度（与突出方向正交的方向上的宽度）与电极群2的宽度相等。非水电解液（未图示）被含浸在电极群2中。
正极集电极耳10a将叠合的前端部与正极导线3的前端部接合。图1A中用C来表示接合部位。此外，负极集电极耳11a将叠合的前端部与负极导线4的前端部接合。正极集电极耳10a与正极导线3之间的接合、以及负极集电极耳11a与负极导线4之间的接合例如是通过超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等来进行的。
如图1A所示那样，外装构件1的第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a被叠合，在由第一、第二凸部5、6构成的容器部内收纳有电极群2。在第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a叠合后的四边中的一边配置正极集电极耳10a，并且穿过该一边而正极导线3的前端向外部延伸。此外，在位于与该一边相反一侧的另一边配置负极集电极耳11a，并且穿过该另一边而负极导线4的前端向外部延伸，其延伸方向与正极导线3为相反方向。正极集电极耳10a及负极集电极耳11a分别配置在第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a之间。如图1A所示那样，短栅形的热塑性绝缘膜13配置在正极导线3及负极导线4的两面的被热熔接的部分。热塑性绝缘膜13中例如能够列举出酸变性聚烯烃薄膜等。
第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a被热熔接。电解液注入后的封固是通过在使外装构件内减压或者使其成为真空的状态下使边缘部5a与边缘部6a热熔接而进行的。热熔接有正负极导线3、4的边缘部的热熔接宽度等于宽度Y。其他边缘部的热熔接宽度等于宽度X。图1A中，将边缘部5a、6a之中被热熔接的部分E1用网格线来表示。正极导线3及负极导线4隔着热塑性绝缘膜13以宽度Y被热熔接于边缘部5a及边缘部6a的内表面。在该宽度Y所示的热熔接部分E1之中不存在正负极导线3、4的部分，如图2所示那样，形成有密封剂层7彼此通过热熔接而接合而成的接合部16。在热熔接有正负极导线3、4的边缘部，比宽度Y的热熔接部分E1靠内侧的部分是不被热熔接的非热熔接部E2。正极集电极耳10a及负极集电极耳11a的端部以分别固定于正极导线3及负极导线4的状态被夹设在非热熔接部E2的边缘部5a与边缘部6a之间。作为其结果，正极集电极耳10a及负极集电极耳11a的端部由未被热熔接的外装构件1直接夹持，并且外装构件1被从外部施加大气压。因此，非水电解质电池被用于车载或叉车等的用途，能够抑制对电池施加了强振动时的电极的位置偏移，能够避免正极集电极耳10a及负极集电极耳11a产生龟裂或断裂。作为其结果，能够减小因对电池施加振动或撞击而引起的电池内阻增加。
正负极的集电体及集电极耳的材质优选根据使用的活性物的种类而变更。在负极活性物使用碳系材料的情况下，正极集电体及正极集电极耳使用例如铝或铝合金，负极集电体及负极集电极耳使用例如铜、镍、镀镍的铁等金属。此外，在负极活性物使用钛酸锂的情况下，除了上述之外，负极集电体及负极集电极耳还能够使用铝或铝合金。
正负极导线3、4的材质不做特别指定，但是优选与正负极集电极耳10a、11a相同的材质。例如，在集电极耳的材质为铝或者铝合金的情况下，优选将导线的材质设为铝、铝合金。此外，在集电极耳为铜的情况下，优选将导线的材质设为铜等。
另外，图1A及图1B中说明了使用卷绕构造的电极群的例子，但是电极群的形状不限于此，例如也可以使用将正极及负极在中间夹有隔离件地交替层叠而成的层叠型的电极群。在层叠型的情况下，从电极群的一侧端面突出有多张正极集电极耳，并且从另一侧端面突出有多张负极集电极耳。通过这样使正负极集电极耳以漩涡状或者多张形态从电极群端面突出，能够构成为对振动及撞击有利的构造。
根据第一实施方式，正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的端部被外装构件的未被热熔接的边缘部夹持，因此，能够抑制对电池施加振动或撞击时的电极的偏移，能够抑制集电极耳的龟裂及断裂。作为其结果，能够抑制电池在以对电池施加振动或撞击的状态被使用时的内阻的增加。
（第二实施方式）
参照图5对第二实施方式所涉及的电池进行说明。图5是示意地表示第二实施方式所涉及的电池的俯视图，是将外装构件的一部分设为透视图的图。图5中，与图1A～图4所说明的构件同样的构件被赋予相同的附图标记并省略说明。图5所示的非水电解质电池除了具有第一、第二集电极耳接合部D之外，为与图1A～图4所示同样的构造。第一集电极耳接合部D是在位于正极集电极耳10a与正极导线3接合的接合部C的两侧的多个部位（例如2个部位）处正极集电极耳10a彼此重叠地接合而成的部分。另一方面，第二集电极耳接合部D是在位于负极集电极耳11a与负极导线4接合的接合部C的两侧的多个部位（例如2个部位）处负极集电极耳11a彼此重叠地接合而成的部分。集电极耳彼此的接合例如通过超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等来进行。
根据图5所示的非水电解质电池，除了与正负极导线3、4之间的接合部C之外，还具有正负极集电极耳10a、11a彼此接合而成的接合部D，因此，能够进一步提高抑制对非水电解质电池施加了振动或撞击时的电极的位置偏移的效果。作为其结果，能够进一步抑制因对电池施加振动或撞击而引起的内阻增加。此外，以漩涡状突出的正负极集电极耳10a、11a在接合部D处沿层叠方向（厚度方向）被压缩，因此，能够减小正负极集电极耳10a、11a的总厚度，使得容易在容器部5的边缘部5a配置正负极集电极耳10a、11a的端部。
另外，第二实施方式中，还能够将形成有第一、第二集电极耳接合部D的集电极耳设为正极或者负极集电极耳中的任意一方。
根据第二实施方式，正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方包括集电极耳彼此接合的部分，因此，能够进一步抑制对电池施加了振动或撞击时的电极彼此的偏移，能够进一步抑制因对电池施加振动或撞击而引起的内阻增加。此外，从电极群的端部以漩涡状或者多张形态突出的集电极耳在接合部处沿层叠方向被固定，因此，能够减小集电极耳整层的厚度，由此，使得容易在外装构件的未被热熔接的边缘部配置集电极耳的端部。
（第三实施方式）
参照图6对第三实施方式所涉及的电池进行说明。图6是示意地表示第三实施方式所涉及的电池的俯视图，是将外装构件的一部分设为透视图的图。图6所示的非水电解质电池除了使用绝缘构件之外，为与图1A～图5所示同样的构造。
带状的第一绝缘构件14覆盖从隔离件露出的正极集电极耳10a的外周部，并且介于正极集电极耳10a与外装构件内表面之间。此外，带状的第二绝缘构件14（未图示）覆盖从隔离件露出的负极集电极耳11a的外周部，并且介于负极集电极耳11a与外装构件内表面之间。绝缘构件14例如能够使用绝缘带（例如，聚丙烯制带、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制带）。
通过这样用绝缘构件覆盖正极集电极耳10a及负极集电极耳11a的从隔离件露出的部分，使得即使构成外装构件的层压膜的密封剂层7产生熔融或者裂缝而使层压膜的金属层9裸露，也能够防止正极和负极与金属层9接触，从而能够避免发生内部短路的可能性。
此外，如图6所示那样，在隔离件12位于电极群2的最外层的情况下，用绝缘构件14来覆盖从隔离件12的端部至正极集电极耳10a的前端部或从隔离件12的端部至负极集电极耳11a的前端部、或者这两者，由此，能够进一步提高防止内部短路的效果，并且，能够进一步顺利地进行将电极群2收纳在外装构件1中的作业。
另外，第三实施方式中，也可以是，不形成第一、第二集电极耳接合部D而将绝缘构件14配置在正负极集电极耳10a、11a之上。此外，也可以是将用绝缘构件14来覆盖的集电极耳设为正极或者负极集电极耳中的任意一方。
根据第三实施方式，在正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的端部与外装构件内表面之间介有绝缘构件，因此，即便外装构件内表面的密封剂层熔融或产生裂缝而使外装构件的金属层裸露，也能够防止正极与负极经由金属层而短路的可能性。
（第四实施方式）
参照图7～图10对第四实施方式所涉及的电池进行说明。图7是表示第四实施方式所涉及的电池的电极群所使用的正极的俯视图，图8是表示第四实施方式所涉及的电池的电极群所使用的负极的俯视图。图9是示意地表示第四实施方式所涉及的电池的俯视图，是将外装构件的一部分设为透视图的图。图10是表示图9所示的电池的电极群的被绝缘构件覆盖前的状态的放大俯视图。图7～图10中，与图1A～图6所说明的构件同样的构件被赋予相同的附图标记并省略说明。图9所示的非水电解质电池除了使用层叠型的电极群之外，为与图6所示同样的构造。层叠型的电极群是使用图7所示的正极10及图8所示的负极11制作而成的。如图7所示那样，正极10包括：例如由金属箔构成矩形片状的正极集电体；由与正极集电体的短边平行的一端部构成的正极集电极耳10a；以及至少除了正极集电极耳10a的部分之外地形成在正极集电体的至少一面上的正极活性物层10b。此外，如图8所示那样，负极11包括：例如由金属箔构成的矩形片状的负极集电体；由与负极集电体的短边平行的一端部构成的负极集电极耳11a；以及至少除了负极集电极耳11a的部分之外地形成在负极集电体的至少一面上的负极活性物层11b。
层叠型的电极群2是通过将正极10与负极11在中间隔着隔离件12地交替层叠而制作出来的。如图1B所示那样，在电极群2的两端部，从一个端部，多张正极集电极耳10a比负极11及隔离件12更突出，并且从相反一侧的端部，多张负极集电极耳11a比正极10及隔离件12更突出。
正极集电极耳10a及负极集电极耳11a与第一实施方式所说明的同样地被外装构件1直接夹持，并且与第二实施方式所说明的同样地形成有第一、第二集电极耳接合部D。
如图10所示那样，多张正极集电极耳10a一张一张地，两侧的角部被C倒角（即倒斜角（C-chamfered）），整体形成为大致台形状。此外，多张负极集电极耳11a一张一张地，两侧的角部被C倒角，整体形成为大致台形状。
若将这些正极集电极耳10a及负极集电极耳11a如图9所示那样用带状的绝缘构件14覆盖，则正极集电极耳10a及负极集电极耳11a的宽度（与突出方向正交的方向上的宽度）比绝缘构件14的宽度短，所以，能够不使正极集电极耳10a及负极集电极耳11a露出地容易地用绝缘构件14来进行覆盖。
另外，第四实施方式中，也可以不形成第一、第二集电极耳接合部D而将绝缘构件14配置在正负极集电极耳10a、11a之上。此外，也可以将用绝缘构件14覆盖的集电极耳设为正极或者负极集电极耳中的任意一方。进而，也能够使得将角部设为R形状（即圆弧形状）或者将角部倒角的集电极耳为正极或者负极集电极耳中的任意一方。
根据第四实施方式，正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的端部的角部被切缺或倒角，因此，使得用绝缘构件覆盖端部的表面的作业变容易。
（第五实施方式）
参照图11对第五实施方式所涉及的电池进行说明。图11是示意地表示第五实施方式所涉及的电池的俯视图，是将外装构件的一部分设为透视图的图。图11中，与图1A～图10所说明的构件同样的构件被赋予相同的附图标记并省略说明。图11所示的非水电解质电池除了对正极的角部进行切缺之外，为与图9所示同样的构造。
正极、负极及隔离件的面积未做特别限定，但是如图11所示那样，在有“正极10的活性物含有层10b的面积＜负极11的活性物含有层11b的面积＜隔离件12的面积”的关系成立的情况下，将面积最小的正极10的活性物含有层10b的2个角部15设为R形状或者将其倒角。由此，在对电池施加了振动或撞击而电极偏移、正极10的角部15发生了变形时，正极10的角部15不会穿破隔离件12，从而能够防止内部短路。
另外，关于正极活性物含有层的面积与负极活性物含有层的面积之间的关系，例如在负极活性物使用碳系材料的情况下，优选将负极活性物含有层的面积设为比正极活性物含有层的面积大。此外，在负极活性物使用钛酸锂的情况下，既能够将负极活性物含有层的面积设为比正极活性物含有层的面积小，也能够将负极活性物含有层的面积设为比正极活性物含有层的面积大。
根据第五实施方式，正极的活性物含有层面积与负极的活性物含有层面积不同，面积更小一方的电极的活性物含有层的角部被切缺或者被倒角，因此，在由于对电池施加了振动或撞击而电极偏移、电极的角部发生了变形时，电极的角部也不会穿破隔离件，能够防止内部短路。
第一～第五实施方式中，更优选将正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的宽度如以下说明那样设置。
正极集电极耳10a的突出方向的宽度（图4、图7中用L1来表示）在将与该突出方向平行的正极活性物层10b的宽度（图4、图7中用L2来表示）设为100％时为4％以上28％以下，是优选的。通过增大正极集电极耳10a的突出方向的宽度，能够增多被外装构件1直接夹持的部分，所以，能够进一步减少因振动或撞击引起的电池内阻增加。对于电池内阻增加而言，增大正极集电极耳10a的突出方向的宽度是更有利的，然而若过大，则可能会导致体积能量密度降低。
此外，负极集电极耳11a的突出方向的宽度（图4、图8中用L3来表示）在将与该突出方向平行的负极活性物层11b的宽度（图4、图8中用L4来表示）设为100％时为3％以上20％以下，是优选的。通过增大负极集电极耳11a的突出方向的宽度，能够增多被外装构件1直接夹持的部分，因此，能够进一步减少因振动或撞击而引起的电池内阻增加。对于电池内阻增加而言，增大负极集电极耳11a的突出方向的宽度是有利的，然而若过大，则可能会导致体积能量密度降低。
通过规定正极集电极耳10a或者负极集电极耳11a的突出方向的宽度，能够获得改善电池内阻变化的效果，为了获得更高的效果，优选规定正极及负极双方的集电极耳的突出方向的宽度。
以下，对第一～第五实施方式中能够使用的正极、负极、隔离件及电解液进行说明。
正极例如是通过将含有正极活性物的浆状物（slurry）涂敷在由铝箔或铝合金箔构成的集电体上来制作的。作为正极活性物，不做特别限定，能够使用可吸藏或放出锂的氧化物或硫化物、聚合物等。作为优选的活性物，可列举出能够得到高正极电位的锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂燐酸铁等。此外，负极是通过将含有负极活性物的浆状物涂敷在由铝箔或铝合金箔构成的集电体上来制作的。作为负极活性物，不做特别限定，能够使用可吸藏或放出锂的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、合金等，优选是锂离子的吸藏放出电位比金属锂电位高0.4V以上的物质。具有这样的锂离子吸藏放出电位的负极活性物能够抑制铝或铝合金与锂之间的合金反应，所以能够对负极集电体及负极相关结构构件使用铝或铝合金。例如有钛氧化物、锂钛氧化物、钨氧化物、非晶体锡氧化物、锡硅氧化物、氧化硅等，其中优选锂钛复合氧化物。作为隔离件，能够使用微多孔性膜、纺布、无纺布、上述中的相同材料或不同种材料的层叠物等。作为形成隔离件的材料，能够列举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯－丙烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、纤维素等。
电解液使用在非水溶剂中溶解电解质（例如锂盐）而调制出的非水电解液。作为非水溶剂，例如，能够列举出碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙甲酯（EMC）、γ－丁内酯（γ－BL）、环丁砜、乙腈、1，2－二甲氧乙烷、1，3－二甲氧基丙烷、二甲醚、四氢呋喃（THF）、2－甲基四氢呋喃等。非水溶剂可以单独使用，也可以2种以上混合使用。作为电解质，例如可以列举出高氯酸锂（LiClO4）、六氟过磷酸锂（LiPF6）、四氟化硼酸锂（LiBF4）、六氟化砷锂（LiAsF6）、三氟甲基磺酸锂（LiCF3SO3）等锂盐。电解质可以单独使用，也可以2种以上混合使用。优选电解质相对于非水溶剂的溶解量为0.2mol/L～3mol/L。
另外，实施方式中，将电池的种类设成了非水电解质电池，但是不限于此，也能够应用在碱性电池等中。电极群的个数也可以为1个或者2个以上。此外，也可以构成具备1个或多个的实施方式的电池和充放电控制电路的电池组。
【实施例】
以下，对实施例进行说明。
（实施例1）
利用以下所说明的方法制造了图1A所示构造的非水电解质电池。
＜正极的制作工序＞
将锂钴氧化物（LiCoO2）粉末90重量％、乙炔黑3重量％、石墨3重量％及聚偏氟乙烯（PVdF）4重量％加入N－甲基吡咯烷酮（NMP）进行混合，调制出浆状物，来作为正极活性物。将该浆状物涂敷到厚度12μm的由铝箔构成的集电体的两面上，干燥之后，经过冲压工序而制作出厚度58μm的正极10。
＜负极的制作工序＞
将具有针状构造的锂钛氧化物（Li4Ti5O12）的粉末95重量％、作为导电剂的乙炔黑2.5重量％、聚偏氟乙烯（PVdF）2.5重量％加到N－甲基吡咯烷酮（NMP）溶液中进行混合，调制出浆状物，来作为负极活性物。将该浆状物涂敷到厚度为12μm的由铝箔构成的集电体的两面上，进行干燥后，经过冲压而制作出厚度44μm的负极11。
＜电极群的制作工序＞
所得到的正极10以带状且在一个长边上存在未形成有活性物含有层的集电体部分的方式被裁断。未形成有活性物含有层的集电体部分作为集电极耳10a发挥功能。将正极集电极耳10a的短边方向（突出方向）的宽度L1设为14mm，将与该方向平行的正极活性物层10b的宽度L2设为88mm。在将正极活性物层10b的宽度L2设为100％时，正极集电极耳10a的宽度L1相当于15.9％。
此外，负极11以带状且在一个长边上存在未形成有活性物含有层的集电体部分的方式被裁断。未形成有活性物含有层的集电体部分作为集电极耳11a发挥功能。将负极集电极耳11a的短边方向（突出方向）的宽度L3设为10mm，将与该方向平行的负极活性物层11b的宽度L4设为92mm。将负极活性物层11b的宽度L4设为100％时，负极集电极耳11a的宽度L3相当于10.9％。
将正极10和负极11以在中间夹有厚度20μm的由聚乙烯制多孔质膜构成的隔离件12的方式卷绕成扁平的漩涡状，从一侧端面，卷绕成漩涡状的正极集电极耳10a比负极11及隔离件12更突出，并且从另一侧端面，卷绕成漩涡状的负极集电极耳11a比正极10及隔离件12更突出。隔离件12位于电极群2的最外周，正极集电极耳10a的从隔离件12露出的部分的宽度为8mm，负极集电极耳11a的从隔离件12露出的部分的宽度为8mm。
卷绕后，实施加压成形，得到了图4所示的电极群2。
＜正负极导线的接合工序＞
作为正极导线3及负极导线4，准备一部分被作为热塑性绝缘膜的酸变性聚丙烯膜（厚度0.1mm，宽度38mm，长度12mm）覆盖的、厚度0.2mm、宽度30mm、长度50mm的铝箔，分别利用超声波熔敷法接合到正极集电极耳10a及负极集电极耳11a。
＜外装构件的压杯成形工序＞
对具有尼龙/铝/无延伸聚丙烯的层构造的厚度为0.11mm的由层压膜构成的外装构件，通过阳模尺寸为纵95mm、横96mm的模具冲压，进行了压杯成形加工。然后，将多余的周围切断，成形成外形尺寸为纵140mm、横120mm且边缘部5a、6a的宽度为正极导线侧：21.5mm、负极导线侧：19.5mm、其他（无导线的一侧）：10mm，得到第一、第二膜。
＜非水电解液的调制工序＞
在碳酸亚乙酯（EC）与碳酸甲乙酯（MEC）的混合溶剂（混合体积比率1：2）中以1.0摩尔/L的浓度溶解六氟化磷酸锂（LiPF6），调制出非水电解液。
＜非水电解液的注入及封固工序＞
在外装构件1的第一膜的第一凸部5内收纳了电极群2之后，使第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a叠合，用第一、第二凸部5、6将电极群包围。在第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a叠合后的四边之中的一边配置正极集电极耳10a，并且穿过该一边而使正极导线3的前端向外部延伸。此外，在位于与该一边相反一侧的另一边配置负极集电极耳11a，并且穿过该另一边而使负极导线4的前端向外部延伸。负极导线4的延伸方向是与正极导线3相反的朝向。正极集电极耳10a将端面起8.5mm为止的部分配置在第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a之间。此外，负极集电极耳11a将端面起6.5mm为止的部分配置在第一膜的边缘部5a与第二膜的边缘部6a之间。
接着，将被引出有正负极导线3、4的二边、以及正负极导线3、4未延伸的二边之中的一边的边缘部5a和边缘部6a，在常压环境下通过热封进行了接合之后，从未进行热封的剩余的一边的边缘部5a和边缘部6a之间的间隙向外装构件中注入非水电解液，使电极群含浸非水电解液。
接下来，在11.3kPa的减压环境下，将电解液注入所使用的一边的边缘部5a和边缘部6a以熔接宽度10mm通过热封进行接合，由此将外装构件封固，得到图1A所示构造的锂离子二次电池。
（实施例2）
利用超声波熔敷法在电极群2上接合了正负极导线3、4。然后，在与正极导线3接合的接合部C的两侧2部位的正极集电极耳10a，用超声波熔敷法将正极集电极耳10a彼此接合，形成了第一集电极耳接合部D。此外，在与负极导线4接合的接合部C的两侧2部位的负极集电极耳11a，利用超声波熔敷法将负极集电极耳11a彼此接合，形成了第二集电极耳接合部D。接合面积设为12mm×2.4mm。
除了设有第一、第二集电极耳接合部D以外，与实施例1同样地得到图5所示构造的锂离子二次电池。
（实施例3）
对实施例1所说明那样同样地得到的卷绕型电极群，与实施例1、2同样地进行正负极导线的接合及第一、第二集电极耳接合部D的形成。接着，在要与外装构件1的内表面接触的正极集电极耳10a及负极集电极耳11a上，粘贴聚丙烯制绝缘带（宽度为10mm，长度为98mm）。接下来，与实施例1同样地进行非水电解液的注入及封固工序，得到图6所示构造的锂离子二次电池。
（实施例4）
使用以与实施例1同样的方法制作出的正极、负极及隔离件，利用以下的方法制作出了层叠型电极群。
正极10如图7所示，为短栅形，以使一个短边上存在未形成有活性物含有层的集电体部分（集电极耳10a）的方式裁断成89mm×102mm。将正极集电极耳10a的短边方向（突出方向）的宽度L1设为14mm，将与该方向平行的正极活性物层10b的宽度L2设为88mm。将正极活性物层10b的宽度L2设为100％时，正极集电极耳10a的宽度L1相当于15.9％。
此外，负极11如图8所示，为短栅形，以使一个短边上存在未形成有活性物含有层的集电体部分（集电极耳11a）的方式裁断成93mm×102mm。将负极集电极耳11a的短边方向（突出方向）的宽度L3设为10mm，将与该方向平行的负极活性物层11b的宽度L4设为92mm。将负极活性物层11b的宽度L4设为100％时，负极集电极耳11a的宽度L3相当于10.9％。
将正极10和负极11以中间夹有隔离件12的方式交替地层叠，使得从一侧端面，正极集电极耳10a比负极11及隔离件12更突出，并且从另一侧端面，负极集电极耳11a比正极10及隔离件12更突出，得到电极群2。隔离件12位于电极群2的最外层，从正极集电极耳10a的隔离件露出的部分的宽度为8mm，从负极集电极耳11a的隔离件露出的部分的宽度为8mm。
对所得到的电极群，与实施例1、2同样地进行了正负极导线的接合及第一、第二集电极耳接合部D的形成。接着，如图10所示那样，对正极集电极耳10a及负极集电极耳11a各自的角部进行C倒角。接下来，在要与外装构件1的内表面接触的正极集电极耳10a及负极集电极耳11a上，粘贴聚丙烯制绝缘带（宽度为10mm，长度为98mm）。接着，与实施例1同样地，进行非水电解液的注入及封固工序，得到了图9所示构造的锂离子二次电池。
（实施例5）
在与实施例4所说明那样同样地制造出的锂离子二次电池中，对比负极11面积小的正极10的活性物含有层10a的角部15进行倒角，得到了图11所示构造的锂离子二次电池。
（比较例）
通过以下的方法制造了图12所示构造的锂离子二次电池。
将通过实施例4制作出的正负极10，11的正负极集电极耳10a、11a冲裁成仅保留正负极导线接合部分的形状。将正极10和负极11以中间夹有隔离件12的方式交替地层叠，使得从一侧端面，正极集电极耳10a比负极11及隔离件12更突出，并且从另一侧端面，负极集电极耳11a比正极10及隔离件12更突出，得到了电极群2。正极集电极耳10a的从隔离件露出的部分的宽度为8mm，负极集电极耳11a的从隔离件露出的部分的宽度为8mm。
将与实施例1同样的正负极导线3、4利用超声波熔敷法接合到正负极集电极耳10a、11a上。图12A中，用C表示接合部位。
在外装构件的压杯成形工序中，通过阳模尺寸为纵95mm、横96mm的模具冲压进行了压杯成形加工。在得到的外装构件内中收纳电极群后，正负极集电极耳10a、11a的与正负极导线3、4接合的接合部位C被配置在外装构件1的边缘部5a与边缘部6a之间，而除此以外的部位位于外装构件1的容器部内地被收纳。
接着，将被引出有正负极导线3、4的二边、以及未延伸有正负极导线3、4的二边之中的一边的边缘部5a和边缘部6a，在常压环境下通过热封进行了接合后，从未被热封的剩余的一边的边缘部5a与边缘部6a之间的间隙向外装构件中注入非水电解液，使电极群含浸非水电解液。
接着，在11.3kPa的减压环境下，将电解液注入所使用的一边的边缘部5a和边缘部6a以熔接宽度10mm通过热封进行接合，由此将外装构件封固，得到图12A所示构造的锂离子二次电池。
在所得到的比较例的电池中，只是正负极集电极耳10a、11a与正负极导线3、4的接合部被夹设在外装构件1的边缘部5a与边缘部6a之间，而电极群2的其他部分全部被收纳在容器部5内。
（测定）
分别各准备10个如上述那样制作出的实施例1～5及比较例的锂离子二次电池。将2.8V、3A的恒压恒流下的1小时充电和1.5V为止3A的恒流下的放电往复进行3次，测定了放电容量。然后，在上述的充电条件下将电池满充电，用3A恒流充电到放电容量的50％，设成了50％的充电状态。
然后，作为振动耐久试验，在X方向、Y方向、Z方向上分别在3个小时反复条件下进行加速度12G的振动，在试验前后，测定了频率1kHz下的电池内阻。表1中，针对实施例1～5及比较例的各个电池示出了在试验后电池内阻最大的锂离子二次电池的值。此外，将实施例1～5及比较例的电池中的试验后电池内阻最大的电池解体，观察正负极集电极耳的龟裂及断裂的有无，并作为其结果一并标注在表1中。
【表1】
Figure BDA0000382037930000161
Figure BDA0000382037930000171
如表1所示，比较例的试验后的电池内阻上升了约5倍，与此相对，实施例1～5的试验后的电池内阻的上升较小。因此可知，实施方式的锂离子二次电池的针对振动或撞击的耐久性较高。
此外，在实施例1～5及比较例中，将电池内阻最大的锂离子二次电池解体后观察得知，在比较例的锂离子二次电池中，在正负极导线3、4与正负极集电极耳10a、11a的接合部处，在正负极集电极耳10a、11a观察到了断裂及龟裂。因此可知，比较例的电池内阻极端上升了。
作为其原因可以想到，比较例的电池中，仅仅是正负极集电极耳10a、11a与正负极导线3、4的接合部被夹设在外装构件1的边缘部5a与边缘部6a之间，而电极群2的其他部分全部被收纳在容器部内，因而若进行振动试验，则电极群2在容器部内容易晃动，即，容器部与电极群2的相对位置偏移，由此，正负极集电极耳10a、11a与正负极导线3、4的接合部处应力集中，电接合被破坏。
对实施例1～5，没有观察到比较例所呈现的集电极耳的断裂及龟裂。
作为其原因，可以想到，实施例1～5的锂离子二次电池中，正负极集电极耳的端部（与突出方向正交的方向的端部）的宽度比正负极导线的宽度大，通过减压或者真空状态下的封固，与正负极导线的接合部以外的部位的正负极集电极耳被外装构件直接夹持，并且从外装构件的外侧受到大气压，因此，能够抑制电极群在外装构件的容器部内晃动，从而集电极耳与导线的接合部受到的应力被减轻。
根据以上说明的至少一个实施方式及实施例的电池，正极集电极耳及负极集电极耳中的至少一方的端部被夹持在外装构件的未被热熔接的边缘部间，因此，能够抑制对电池施加了振动或撞击时的集电极耳的龟裂及断裂，能够抑制电池的内阻增加。
以上说明了几个实施方式，但是这些实施方式仅为例子，不用于限定发明的范围。本说明书中说明的新的机械及方法能够以其他各种方式实施。另外，对于本说明书说明的机械及方法，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。附上的权利要求书及其等同的范围包括发明的范围、宗旨所包含的方式和变形例。

Claims (10)

1.一种电池，其中，具备：
电极群，包括：含有活性物含有层的正极；含有活性物含有层的负极；配置在所述正极与所述负极之间的隔离件；从电极群的一端部突出的正极集电极耳；和从电极群的另一端部突出的负极集电极耳；
外装构件，包括：收纳有所述电极群的容器部；和用于通过热熔接对所述容器部进行封固的边缘部；
正极导线，与所述正极集电极耳接合，穿过所述外装构件的所述边缘部而前端部延伸到外部；以及
负极导线，与所述负极集电极耳接合，穿过所述外装构件的所述边缘部而前端部延伸到外部；
所述电极群以所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方的端部被所述外装构件的未被熔接的边缘部夹持的状态，收纳在所述容器部内。
2.如权利要求1所述的电池，其中，
所述边缘部的电解液注入后的热熔接为在减压或者真空的状态下被封固。
3.如权利要求1或2所述的电池，其中，
所述正极导线的延伸方向为与所述负极导线的延伸方向相反的朝向。
4.如权利要求3所述的电池，其中，
所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方包括集电极耳彼此被接合的部分。
5.如权利要求3所述的电池，其中，
所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方的端部与所述外装构件之间介有绝缘构件。
6.如权利要求5所述的电池，其中，
所述隔离件位于所述电极群的最外层，所述隔离件的端部至所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方的端部被所述绝缘构件覆盖。
7.如权利要求5所述的电池，其中，
所述正极集电极耳及所述负极集电极耳中的至少一方的端部的角部被切缺或被倒角。
8.如权利要求3所述的电池，其中，
所述正极的所述活性物含有层的面积与所述负极的所述活性物含有层的面积不同，面积较小一方的电极的所述活性物含有层的角部被切缺或被倒角。
9.如权利要求3所述的电池，其中，
所述外装构件由含铝的层压膜形成。
10.如权利要求3所述的电池，其中，
所述电池为锂离子二次电池。
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