CN103682451A - 蓄电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓄电元件，其电极体(5)通过重合卷绕正极板(11)、负极板(12)和隔板(13、14)而成。设置有接合部(26)，其以由隔板(13、14)包夹与正极引线(17)相反一侧的正极板(11)的宽度方向的端部(11a)的方式，将隔板(13、14)的宽度方向的一端侧热融合或压固而成。在比接合部(26)靠向宽度方向的外侧设置有使隔板(13、14)相互分离的分离部(27)。在正极板(11)的端面(11c)设置有由绝缘性材料构成的保护层(41)。

Description

蓄电元件
技术领域
本发明涉及一种包括非水电解质二次电池在内的电池以及电容器之类的蓄电元件。
背景技术
在包括非水电解质二次电池在内的电池以及电容器之类的蓄电元件所具有的电极体中，存在具有将均为带状的正极板、负极板以及两块隔板重合卷绕而成的结构的电极体。在正极板和负极板两面设置活性物质层，在宽度方向的一端不形成活性物质层而设置金属箔露出的引线。在正极板与负极板之间夹设隔板。引线从隔板的宽度方向的两端中的任意一方突出。
专利文献1所公开的二次电池所具有的电极体在正极板和／或负极板的与引线相反一侧的宽度方向的一端具有将两块隔板接合的接合部。接合部例如通过在卷绕时由热辊对两块隔板进行热融合而形成。通过设置接合部，正极板和／或负极板的与引线相反一侧的一端被两块隔板包夹，防止异物与该部分接触。异物例如是当将正极板和／或负极板的引线与集电体进行超声波焊接时所产生的金属片。
专利文献1：日本特开2011-216399号公报
然而，由于将两块隔板接合的接合部位于隔板的宽度方向的端部的最外侧，因此振动或撞击等会使接合部与引线或集电板直接接触，担心接合部的接合强度下降，两块隔板在接合部分离(接合脱落)。如果两块隔板在接合部分离，则存在保护正极板和／或负极板不与异物接触的功能丧失的问题。
另外，在专利文献1中除了设置隔板的接合部以外，没有对用于保护正极板和／或负极板不与异物接触的其它方式有任何的启示。
基于上述理由，在专利文献1所公开的电极体中，难以切实地防止正极板和／或负极板与异物的接触。
发明内容
本发明的课题在于提供一种能够切实地防止蓄电元件的电极体所具有的正极板和／或负极板与异物的接触。
本发明提供一种蓄电元件，其中，
其具有下述的电极体，该电极体是将正极板、负极板以及第一隔板和第二隔板以上述第一隔板或第二隔板被夹装于上述正极板与上述负极板之间的方式重合并卷绕或层叠而成，其中正极板在正极金属箔上设置有正极活性物质层，负极板在负极金属箔上设置有负极活性物质层，
上述电极体具有：
接合部，其以由上述第一隔板和第二隔板包夹上述正极板和上述负极板中的至少一方的方式将上述第一隔板和上述第二隔板进行接合；以及
分离部，其形成于上述接合部的外侧，将上述第一隔板和上述第二隔板相互分离。
在具体的实施方式中，上述正极板以在带状的上述正极金属箔的宽度方向的一端形成上述正极金属箔露出的正极的引线的方式，在上述正极金属箔的两面设置上述正极活性物质层，上述负极板以在带状的上述负极金属箔的宽度方向的一端形成上述负极金属箔露出的负极的引线的方式，在上述负极金属箔的两面设置上述负极活性物质层，上述第一隔板和第二隔板为带状，上述电极体以使上述正极的引线和负极的引线分别从上述第一隔板和第二隔板的宽度方向的两端中的任意一方突出的方式，将上述正极板、上述负极板、第一隔板以及第二隔板重合卷绕，上述接合部以对于上述正极板和上述负极板中的至少一方将与上述引线相反一侧的宽度方向的一端由上述第一隔板和第二隔板进行包夹的方式，将上述第一隔板和第二隔板在上述宽度方向的一端侧进行接合，上述分离部形成在比上述接合部靠向宽度方向的外侧的位置。
通过设置将第一和第二隔板接合的接合部，由此用两块隔板包夹正极板和／或负极板的一端，防止异物与该部分的接触。异物例如是在将正极板和／或负极板与集电体进行超声波焊接时产生的金属片。
在接合部的外侧，设置有第一和第二隔板未相互接合的分离部。由于分离部的存在，起到了缓冲材料的作用，因此能够防止接合部因振动或撞击等而与正极板和／或负极板、集电板直接接触而导致接合部的接合强度下降。由此能够防止因接合强度降低使得两块隔板在接合部分离，因此能够切实地防止正极板和／或负极板与异物接触。
接合部能够通过对第一和第二隔板进行热融合或压固而形成。
上述电极体可以具有保护层，该保护层设置在因设置上述接合部而被上述第一隔板和第二隔板包夹的上述正极板以及上述负极板中的至少一方的一端的端面。
通过设置保护层，能够更为切实地保护正极板和／或负极板不与异物接触。
保护层也可以由氧化铝之类的绝缘性材料构成。由此能够切实地防止由于金属箔残片之类的金属制的异物接触而致使正极板和／或负极板的金属箔的电化学性质受到损伤。
发明效果
根据本发明，在接合两块隔板的接合部的外侧设置使上述隔板相互分离的分离部，借此使两块隔板在接合部的接合强度稳定，由此能够切实地防止正极板和／或负极板与杂物接触。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的非水电解质二次电池的分离立体图。
图2是发电元件的示意性的剖视图(图1的II线-II线)。
图3是发电元件的制造装置的示意图。
图4是发电元件的制造装置的热融合部的示意性的立体图。
图5A是表示比较例的情况下的摆动时的接合部的示意性的俯视图。
图5B是表示实施方式的摆动时的接合部的示意性的俯视图。
图6是本发明的第二实施方式所涉及的非水电解质二次电池所具有的发电元件的示意性的剖视图。
图7是本发明的第三实施方式所涉及的非水电解质二次电池所具有的发电元件的示意性的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在以下的说明中，根据需要使用表示特定的方向或位置的用语(例如，包括“上”、“下”、“侧”、“端”的用语)，而这些用语是为了便于参照附图理解发明而使用的，并非要用这些用语来限定本发明的技术范围。而且以下的说明本质上不过为示例而已，并非对本发明、其适用物或者其用途进行限制。
(第一实施方式)
图1示出本发明的第一实施方式所涉及的非水电解质二次电池(以下，简单称为电池)1。电池1具有壳体4，该壳体4由上端开口的容器2和密闭容器2的开口的盖体3构成。在壳体4的内部收容有电极体5。并且向壳体4内经由形成于盖体3的注液口3a填充电解液。
同时参照图2，电极体5具有后文中详细描述的正极及负极引线17、23，该正极及负极引线17、23分别与正极及负极的集电体6A、6B的脚部6a电连接。正极及负极的集电体6A、6B分别与具有从盖体3向外部突出的螺栓状的连接部7a的正极及负极的外部端子7A、7B电连接。在集电体6A、6B与盖体3的下表面之间夹装有下垫片8，在外部端子7A、7B与盖体3的上表面之间夹装有上垫片9。
电极体5将均为恒定宽度的长条带状的正极板11、负极板12和由微小多孔性树脂板构成的两块隔板13、14重合并卷绕成高扁平率的椭圆筒状。在正极板11的一个层和与之相邻的负极板12的一个层之间夹装两块隔板13、14中的一方。
正极板11具有带状的正极金属箔15和形成于该正极金属箔15的两面的正极活性物质层16。在正极板11的宽度方向的一方(图2中的右侧)的端部11a，正极活性物质层16设置到侧缘11c。在正极板11的宽度方向的另一方(图2中的左侧)的端部11b附近，不设置正极活性物质层16而设置使正极金属箔15露出的正极引线17。
负极板12具有带状的负极金属箔21和形成于该负极金属箔21的两面的负极活性物质层22。在负极板12的宽度方向的一方(图2中的左侧)的端部12b，负极活性物质层22设置到侧缘12c。在负极板12的宽度方向的另一方(图2中的右侧)的端部12a附近，不设置负极活性物质层22而设置使负极金属箔21露出的负极引线23。
两块隔板13、14的宽度方向的一方的端部13a、14a(图2中的右侧的端部)的位置与另一方的端部13b、14b(图中的左侧的端部)的位置均被整齐一致。正极板11与负极板12以正极引线17与负极引线23从两块隔板13、14的宽度方向的端部13a～14b的一方突出的方式相对于隔板13、14在宽度方向上错开位置。对于正极板11而言，设置正极引线17的端部11b从隔板13、14的图2中的左侧的端部13b、14b突出，与正极引线17相反一侧的端部11a位于相比隔板13、14的图2中的右侧的端部13a、14a靠宽度方向内侧的位置。对于负极板12而言，设置负极引线23的端部12a从隔板13、14的图2中的右侧的端部13a、14a突出，与负极引线23相反一侧的端部12b位于相比隔板13、14的图2中的左侧的端部13b、14b靠宽度方向内侧的位置。
如图1所述，从隔板13、14突出的正极引线17与负极引线23经由夹箍24与集电体6A、6B的脚部6a连接。例如引线17、23与夹箍24被超声波焊接，夹箍24与集电体6A、6B的脚部6a被超声波焊接。
在隔板13、14的一方(图2中的右侧)的端部13a、14a，设置有将上述的隔板13、14相互接合的接合部26。接合部26以大致恒定的宽度W1(参照图4)沿正极和负极电极板11、12与隔板13、14的卷绕方向(隔板13、14的长边方向)连续设置。在本实施方式中，通过将两块隔板13、14热融合而形成接合部26。通过机械地压固两块隔板13、14也能够形成接合部26。通过设置接合部26，得以由隔板13、14包夹正极板11的端部11a(与正极引线17相反一侧的端部)。
通过用隔板13、14包夹正极板11的端部11a，防止异物与该部分的接触。异物例如是当将负极板12的负极引线23与夹箍24进行超声波焊接时所产生的金属片。存在正极板11的正极金属箔15为铝制，负极板12的负极金属箔21为铜制的情况。在将负极板12的负极引线23、也就是负极金属箔21与夹箍24进行超声波焊接时产生铜片，如果该铜片与正极板11接触，则铜片发生电化学地熔解，如果成为离子后的铜到达负极板上，则铜在负极板上析出，析出后的铜顶破隔板而与正极通电，导致流过微小的电流，电池电压降低。通过设置隔板13、14的接合部26来覆盖具有铝制的正极金属箔15的正极板11，从而能够防止铜片与正极板接触而发生电化学熔解。
接合部26并未设置到隔板13、14的端部13a、14a的宽度方向最外侧、即隔板13、14的图2中的右侧的侧缘13c、14c。在从接合部26到隔板13、14的侧缘13c、14c之间，以大致恒定宽度W2(参照图4)设置有使隔板13、14相互分离而不接合的分离部27。由于分离部27的存在，分离部27起到作为缓冲材料的作用，因此能够防止因振动等接合部26与正极板11或集电体6A直接接触进而导致接合部26的接合强度下降。由此，由于能够防止因接合强度下降而使两块隔板13、14在接合部26发生分离，因此能够切实地防止异物与正极板11接触。此外，分离部27可以如图2所示设置为侧缘13c、14c从接合部26起，朝向外侧展开，也可以设置为侧缘13c、14c重叠。
图3是电极体5的制造装置30的概念示意图。制造装置30具有四个供给筒管31～34。在供给筒管31、32呈线圈状分别卷绕有正极板11和负极板12。另外，在供给筒管33、34呈线圈状分别卷绕有隔板13、14。从供给筒管31～34开卷的正极板11、负极板12以及两块隔板13、14以相互重合的状态由旋转的卷框35收卷。通过被卷框35收卷，得到将重合在一起的正极板11、负极板12以及两块隔板13、14卷绕为多圈的椭圆筒状的电极体5。
制造装置30具有热融合部36。同时参照图4，在热融合部36将从供给筒管33、34开卷的两块隔板13、14重合，在它们之间配置有从供给筒管31开卷的正极板11。正极板11的正极引线17侧的端部11b从隔板13、14的端部13b、14b突出。另一方面，正极板11的与正极引线17相反一侧的端部11a，位于比隔板13、14的端部13a、14a更靠宽度方向的内侧的位置。热融合部36具有：在端部13a、14a附近夹入隔板13、14的一对热辊37A、37B；以及在端部13b、14b附近夹入隔板13、14与正极板11的输送辊38A、38B。热辊37A、37B和输送辊38A、38B沿朝向卷框35输送隔板13、14与正极板11的方向旋转。热融合部36处的隔板13、14与正极板11的输送方向在图4中用箭头A表示。
热辊37A、37B位于比隔板13、14的端部13a、14a侧的侧缘13c、14c靠内侧宽度W2的位置。当隔板13、14的端部13a、14a通过热辊37A、37B间时，通过由热辊37A、37B进行的加热和加压，将隔板13、14部分地相互热融合从而形成宽度W1的接合部26。比接合部26靠宽度方向外侧的部分的未被热融合的隔板13、14成为宽度W2的分离部27。
从供给筒管32开卷的负极板12被重合于通过热融合部36而形成有接合部26的隔板13、14与正极板11，并被卷框35收卷。
如上所述，不通过热融合而通过压固也能够形成接合部26。当通过压固形成接合部26的情况下，可以代替图3和图4的热辊37A、37B而配置例如作为机械齿轮的一对压固辊。通过由压固辊进行的加压，在隔板13、14形成接合部26。另外，接合部26也可以通过两面胶带或浆糊来形成。在热融合的情况下，存在隔板因热而收缩、在隔板上产生皱纹的情况，而在使用双面胶带或浆糊的情况下则可消除该皱纹的产生。
参照图5A和图5B，对分离部27的功能进行说明。
图5A示出热辊37A、37B(如上所述若通过压固形成接合部26的情况下则为压固辊)的外侧位置位于隔板13、14的端部13a、14a侧的侧缘13c、14c的情况。在该情况下，如箭头B所示，如果隔板13、14相对于热辊37A、37B在宽度方向上、即与箭头A所示的输送方向(由卷框35进行的卷绕方向)正交的方向上移位(蛇行摆动)，则接合部26的在隔板13、14上的宽度方向的位置错开。由于该宽度方向的错位使得接合部26从隔板13、14的侧缘13c、14c突出，其结果是接合部26从宽度W1局部变小为宽度W1’。如果接合部26的宽度变小，则两块隔板13、14的接合强度降低。如果因接合强度降低使得两块隔板13、14在接合部26发生分离，则保护正极板11的端部11a不与异物接触的功能将丧失。
另一方面，在本实施方式中，在相比隔板13、14的接合部26更靠宽度方向的外侧设置有分离部27。因此，如图5B所示，热辊37A、37B(如上所述若通过压固形成接合部26的情况下则为压固辊)的外侧位置位于比隔板13、14的端部13a、14a侧的侧缘13c、14c偏向内侧有宽度W2的位置。因此，即便隔板13、14相对于热辊37A、37B在宽度方向上移位进而接合部26在隔板13、14上的位置在宽度方向上发生错位，接合部26也不会从隔板13、14的侧缘13c、14c突出。也就是说，即便隔板13、14相对于热辊37A、37B在宽度方向上错开，接合部26的宽度W1也不会变小而维持恒定。由于接合部26的宽度不变小而被切实地维持为宽度W1，因此接合部26的接合强度不会局部下降，能够防止隔板13、14在接合部26的分离。由于能够防止隔板13、14在接合部26分离，因此能够切实地防止异物与正极板11的端部11a接触。
(第二实施方式)
图6示出本发明的第二实施方式的电池所具有的电极体5。该实施方式的电池的整体的结构与第一实施方式相同(参照图1)。
在正极板11的端部11a侧的端面11c设置有保护层41。在本实施方式中，保护层41由绝缘性材料构成。作为绝缘性材料的示例举出氧化铝。例如可以通过将氧化铝浆料涂覆在正极板11的端面11c而设置具有绝缘性的保护层41。
通过设置保护层41，假如隔板13、14在接合部26发生分离，也能够切实地防止异物与正极板11的端面11c接触。例如当正极金属箔15为铝制、负极金属箔21为铜制的情况下，通过设置具有绝缘性的保护层41极为有效。具体而言，假如在负极金属箔21的超声波焊接时所产生的铜片通过接合部26的产生了隔板13、14的分离的部分而到达正极板11的端面11c，由于保护层41的存在也不会产生短路，铝制的正极金属箔15不会发生熔解。
(第三实施方式)
图7示出本发明的第三实施方式的电池所具有的电极体5。该实施方式的电池的整体的结构与第一实施方式相同(参照图1)。
本实施方式的电极体5除了以包夹正极板11的与正极引线17相反一侧的端部11a的方式设置的隔板13、14的接合部26外，还以包夹负极板12的与负极引线23相反一侧的端部12b的方式设置隔板13、14的接合部46。也就是说，在隔板13、14的端部13a、14a与端部13b、14b双方设置接合部26、46。在接合部46的外侧部设置分离部47。通过设置接合部46并用隔板13、14进行包夹，能够防止异物与负极板12的端部12b接触。分离部27、47的存在起到缓冲材料的作用，因此能够防止因振动等致使接合部26、46与正极板11、负极板12或集电体6A、6B直接接触，从而导致接合部26、46的接合强度下降。由此，能够防止因接合强度下降使得两块隔板13、14在接合部26、46分离，因此对于正极板11和负极板12双方而言都能够切实地防止异物的接触。还可以将与第二实施方式相同的保护层41(参照图6)设置在正极板11的端面11c和负极板12的端面12c的双方或其中任意一方。
上述的实施方式在所有方面都不过是简单的示例，不应作为限定性解释，尤其虽然以非水电解质二次电池为例对本发明进行了说明，但也可以将本发明应用于具有同样或类似的构造的电极体的其他电池或电容器中。例如，对于具有在金属箔上隔开间隔地设置有多个活性物质层的正极板和负极板的电极体，便可应用本发明。另外对于具有在金属箔的宽度方向的整体设置有活性物质层的正极板和负极板的电极体，也可以应用本发明。进而，对于夹隔有隔板而层叠正极板和负极板的结构的电极体也可以应用本发明。
附图标记说明如下：
1   电池
2   容器
3   盖体
3a  注液口
4   壳体
5               电极体
6A、6B          集电体
6a              脚部
7A、7B          外部端子
7a              连接部
8               下垫片
9               上垫片
11              正极板
11a、11b        端部
11c             侧缘
12              负极板
12a、12b        端部
12c             侧缘
13、14          隔板
13a、14a        端部
13b、14b        端部
13c、14c        侧缘
15              正极金属箔
16              正极活性物质层
17              正极引线
21              负极金属箔
22              负极活性物质层
23              负极引线
24              夹箍
26              接合部
27              分离部
30              制造装置
31、32、33、34  供给筒管
35              卷框
36        热融合部
37A、37B  热辊
38A、38B  输送辊
41        保护层
46        接合部
47        分离部

Claims (7)

1.一种蓄电元件，其中，
其具有下述的电极体，该电极体是将正极板、负极板以及第一隔板和第二隔板以上述第一隔板或第二隔板被夹装于上述正极板与上述负极板之间的方式重合并卷绕或层叠而成，其中正极板在正极金属箔上设置有正极活性物质层，负极板在负极金属箔上设置有负极活性物质层，
上述电极体具有：
接合部，其以由上述第一隔板和第二隔板包夹上述正极板和上述负极板中的至少一方的方式将上述第一隔板和上述第二隔板进行接合；以及
分离部，其形成于上述接合部的外侧，将上述第一隔板和上述第二隔板相互分离。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，
上述正极板以在带状的上述正极金属箔的宽度方向的一端形成上述正极金属箔露出的正极的引线的方式，在上述正极金属箔的两面设置上述正极活性物质层，
上述负极板以在带状的上述负极金属箔的宽度方向的一端形成上述负极金属箔露出的负极的引线的方式，在上述负极金属箔的两面设置上述负极活性物质层，
上述第一隔板和第二隔板为带状，
上述电极体以使上述正极的引线和负极的引线分别从上述第一隔板和第二隔板的宽度方向的两端中的任意一方突出的方式，将上述正极板、上述负极板、第一隔板以及第二隔板重合卷绕，
上述接合部以对于上述正极板和上述负极板中的至少一方将与上述引线相反一侧的宽度方向的一端由上述第一隔板和第二隔板进行包夹的方式，将上述第一隔板和第二隔板在上述宽度方向的一端侧进行接合，
上述分离部形成在比上述接合部靠向宽度方向的外侧的位置。
3.根据权利要求2所述的蓄电元件，其中，
上述接合部形成为由上述第一隔板和第二隔板包夹上述正极板的与上述引线相反一侧的宽度方向的一端。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的蓄电元件，其中，
上述接合部通过对上述第一隔板和第二隔板进行热融合而形成。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的蓄电元件，其中，
上述接合部通过对上述第一隔板和第二隔板进行压固而形成。
6.根据权利要求2～5中任意一项所述的蓄电元件，其中，
上述电极体具有保护层，该保护层设置在因设置上述接合部而被上述第一隔板和第二隔板包夹的上述正极板以及上述负极板中的至少一方的一端的端面。
7.根据权利要求6所述的蓄电元件，其中，
上述保护层由绝缘性材料构成。
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