CN104752657B - 非水电解质电池、电池组及蓄电池装置 - Google Patents

非水电解质电池、电池组及蓄电池装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种非水电解质电池、电池组和蓄电池装置。本实施方式的非水电解质电池具备:电极组;与电极组的正极及负极分别连接的一对电极引线;电池壳,其具有收纳电极组的电极组收纳部、与电极组收纳部连通且收纳各电极引线的端子收纳部、以及密封电极组收纳部及端子收纳部的焊接密封部,在端子收纳部上设有使各电极引线的一部分露出的贯通孔;和树脂密封材料,其将从贯通孔露出的电极引线和端子收纳部的间隙密封。该树脂密封材料沿着贯通孔的边缘部环状地设在贯通孔内,且由0~100℃时的热膨胀率为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成。

Description

非水电解质电池、电池组及蓄电池装置
技术领域
本发明的实施方式涉及非水电解质电池、电池组及蓄电池装置。
本申请基于2013年12月26日在日本提出申请的特愿2013-270260号并主张优先权,在此引用其内容。
背景技术
关于将能够嵌入、脱嵌锂离子的物质用作正极活性物质及负极活性物质的非水电解质电池,近年来以手机、笔记本电脑、智能手机等移动设备为代表,作为电动汽车、电动辅助自行车、UPS(无停电电源装置)等的电源,被用于广泛的用途。此外,最近,因为对地球温暖化等环境问题的关心的高涨及对大规模灾害等的应对,将非水电解质电池用作与太阳能发电、风力发电等组合的蓄电系统的用途快速扩大。
在向这些宽范围扩展的用途中,对电池的要求规格与以往的移动设备的情况不同。在蓄电用途时,除了高安全性、高能量密度(小型、轻量化)、低成本以外,还要求维修的容易性、耐用年限长等方面。
因此,需要想办法防止非水电解质电池的非水电解液向外部的漏液及防止由从电池外部浸入的水分造成的非水电解质的变质。
可是,对于收容正极及负极的外包装部件,以进一步薄形化、轻量化为目的,使用由膜材料形成的部件来代替以往的金属罐的方式在进展。作为膜材料,例如,可列举出复合膜,其将以尼龙膜为代表的外部冲击保护膜作为最外层,将以铝箔为代表的以防湿、遮光为目的的金属层配置在中间,在最内层配置用于密封电极组及电解液的热熔融粘合性树脂膜。
作为由如此的膜材料形成的外包装部件,已知有一种外包装部件,其具有由通过深冲加工(deep drawing process)制作的矩形状成型部(矩形状杯部)、在该杯部的四边沿水平方向延伸出的4个边缘部、和与这些边缘部中的一个连接的平板部。具备可嵌入、脱嵌锂离子的正极及负极以及介于 这些正负极间的隔膜或锂离子传导性固体电解质层的电极组,被收纳在所述外包装部件的杯部中。
与该电极组的正极及负极分别连接的端子沿着除与所述外包装部件的平板部连接的边缘部以外的1个或2个边缘部向外部延伸出。此外,在使外包装部件的平板部以边缘部为轴朝杯部折弯180°时,杯侧和平板部的膜材料中的热熔融粘合性树脂膜彼此对置。在端子伸出的部分中的端子与杯侧的边缘部的热熔融粘合性树脂膜之间配置具有金属粘接性的热塑性绝缘膜。此外,在端子伸出的部分中的端子与平板部的热熔融粘合性树脂膜之间配置具有金属粘接性的热塑性绝缘膜。或者,在端子的热熔融粘合部分上预先配置具有金属粘接性的热塑性绝缘膜。通过将这样的外包装部件的平板部折弯180°,将除与所述平板部连接的边缘部以外的3个边缘部热熔融粘合,由此可将所述电极组气密性地收纳在所述外包装部件内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4199948号公报
专利文献2:日本专利第4616005号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,具备由膜材料形成的外包装部件的非水电解质电池如果在高温、高湿状态下长时间放置,则水分从其热熔融粘合部分浸入,因电解质的分解而产生氢氟酸等强酸。此外,介于外包装部件与正负极端子之间的热塑性膜的粘接性下降,使外包装部件的气密性降低。其结果是,有时以至漏液。
专利文献1中公开了一种片状二次电池的电极引出结构,其特征在于,由以下部件构成:
多层片状的内部电极对,其通过夹着隔膜地交替层叠多个片状的正电极和多个片状的负电极而形成;
挠性的袋状外包装体,其将该内部电极对和电解液以密封状态收容在内部,具有热塑性树脂制的内表面层、金属箔制的中间层和绝缘树脂制的 外表面层;
板状的一对内部引线,其在该袋状外包装体的内部中集约地连结上述内部电极对的各正电极及各负电极的端部;
板状的一对外部引线,其以夹着上述袋状外包装体的方式设在与上述各内部引线相对应的袋状外包装体的外侧,具有与所述内部引线同等的厚度;和
一对连接机构,其气密性地贯通上述袋状外包装体,一端侧与位于上述袋状外包装体的内侧的各内部引线连接,而且另一端侧与位于袋状外包装体的外侧的各外部引线连接,在加压下将这些各内部引线和各外部引线电连接。
专利文献2中公开了一种膜型蓄电装置,其特征在于,其具备:
至少具有一对正极及负极的蓄电体、和
向所述正极及负极的外部连接的连接端子;
所述膜型蓄电装置使所述连接端子的一部分露出,用至少一部分被密封的外包装膜来密封所述蓄电体;
所述连接端子的露出部位于非密封部;
所述连接端子的露出部形成于所述连接端子的内部;
所述连接端子的内部露出部为封闭孔,且
所述连接端子的内部露出部以封闭孔的内表面的形式形成。
在这样的构成中,引线(端子)不从外包装部件的密封部延伸出。因此,能够回避水分从电池外部浸入而产生氢氟酸、由该氢氟酸腐蚀引线(端子)、电解液从外包装材料和引线的间隙泄漏到外部等事态的可能性增大。但是,即使是这样的构成,也有可能不能充分防止水分向电池内部的透过,使电池容量下降或产生鼓起,从而损害作为电池的功能。
本发明的课题是提供一种来自电池外部的水分浸入量小、耐用年限长的非水电解质电池。
用于解决问题的手段
本实施方式的非水电解质电池具备:
具有正极及负极的电极组,
与所述电极组的所述正极及所述负极分别电连接的一对板状的端子 部,
金属制的电池壳,其具有收纳所述电极组的电极组收纳部、与所述电极组收纳部连通且收纳所述端子部的端子收纳部、以及密封所述电极组收纳部及所述端子收纳部的焊接密封部,在所述端子收纳部上设有使所述端子部的一部分露出的贯通孔,和
树脂密封材料,其将从所述贯通孔露出的所述端子部和所述端子收纳部的间隙密封;
所述树脂密封材料沿着所述贯通孔的边缘部环状地设在所述贯通孔内,且由0~100℃时的热膨胀率为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成。
附图说明
图1是表示第1实施方式的非水电解质电池的平面示意图。
图2是表示第1实施方式的非水电解质电池的电池壳的立体图。
图3是表示第1实施方式的非水电解质电池的电极组的立体图。
图4是表示图3的A部的放大截面示意图。
图5A是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
图5B是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
图5C是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
图6是表示第2实施方式的非水电解质电池的平面示意图。
图7是表示第3实施方式的非水电解质电池的立体图。
图8是表示第3实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
图9是表示第4实施方式的电池组的立体图。
图10是表示第4实施方式的电池组的侧视图。
图11是表示第5实施方式的电池组的立体图。
图12是表示第6实施方式的电池组的立体图。
图13是表示第7实施方式的蓄电池装置的分解立体图。
图14是表示实施例中制作的非水电解质电池的平面示意图。
图15是表示比较例中制作的非水电解质电池的平面示意图。
图16是表示从图15中示出的观察方向V.P.方向观察得到的非水电解质电池的主要部位的概略图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。在以下的附图的记载中对于相同或类似的部分标注相同或类似的符号。但是,应注意附图是示意性的,有时厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等与现实的不同。所以,具体的厚度或尺寸应参考以下的说明进行判断。当然即使在附图相互间有时彼此的尺寸的关系或比率也不相同。
此外,以下所示的实施方式例示用于使本发明的技术思想具体化的装置或方法,本发明的技术思想并不是将构成部件的材质、形状、结构、配置等特定于下述的特征。本发明的技术思想能够在权利要求的范围内增加多种变更。
[第1实施方式]
以下,参照图1~图5C对第1实施方式进行说明。
图1~图5C所示的第1实施方式的非水电解质电池1具备电极组6,图3及图4中示出了电极组6的详细构成。
更详细地讲,非水电解质电池1如图1所示,具备电极组6、电连接在电极组6上的一对板状的端子部7、和收纳电极组6及端子部7的电池壳2。此外,如图4所示,电极组6中具备正极3和负极4。此外,端子部7由连接在电极组6的正极3上的电极引线71和连接在电极组6的负极4上的电极引线72构成。
电极组6如图3、4所示,具有扁平形状的卷绕型结构,其是将正极3、负极4、使正极3及负极4隔离的隔膜5重合在一起、并卷绕成螺旋状而构成。此外,将未图示的非水电解质保持在电极组6中。
此外,在电极组6中,负极4位于其最外周。而且,在该负极4的内周侧,隔膜5、正极3、隔膜5、负极4、隔膜5、正极3、隔膜5按此顺序进行配置。
如图4所示,正极3具备带状的正极集电体3a和形成于正极集电体3a 的两面的正极层3b。此外,负极4具备带状的负极集电体4a和形成于负极集电体4a的两面的负极层4b。在位于负极4的最外周的部分中,只在负极集电体4a的一面形成负极层4b。
这样的电极组6可通过下述方法得到:将带状的正极3和带状的负极4中间夹着隔膜5地层叠来形成电极组组件,接着将该电极组组件卷绕成螺旋状,然后压成扁平形状来得到。
在正极集电体3a的宽度方向的一侧上,形成未形成正极层3b的正极材料无担载部3c,此外,在负极集电体4a的宽度方向的一侧上,形成未形成负极层4b的负极材料无担载部4c。而且,在卷绕正极3及负极4时,按照正极材料无担载部3c在电极组6的卷绕轴的轴方向的一侧突出的方式进行配置,此外,按照负极材料无担载部4c在电极组6的卷绕轴的轴方向的另一侧突出的方式进行配置,如此构成电极组6。
如图3所示,在正极材料无担载部3c上安装有正极集电接头(tab)32。正极集电接头32为用于捆扎卷绕成螺旋状的正极集电体3a的端部即正极材料无担载部3c的部件,而且是具有集电功能的部件。在该正极集电接头32上电连接有构成端子部7的电极引线71。同样,在负极材料无担载部4c上安装有负极集电接头42。负极集电接头42为用于捆扎卷绕成螺旋状的负极集电体4a的端部即负极材料无担载部4c的部件,而且是具有集电功能的部件。在该负极集电接头42上电连接有构成端子部7的电极引线。如图1所示,各电极引线71、72从电极组6相互向相反的方向延伸出。
在进行正极材料无担载部3c和正极集电接头32的焊接、负极材料无担载部4c和负极集电接头42的焊接、正极集电接头32和电极引线71的焊接、负极集电接头42和电极引线72的焊接时,例如,可采用超声波焊接等方法。
另外,如图3所示,在电极组6上缠绕有绝缘胶带61。绝缘胶带61缠绕在除电极组6的卷绕轴的两端以外的位置上。这样,绝缘胶带61缠绕在除正极材料无担载部3c、负极材料无担载部4c、正极集电接头32及负极集电接头42以外的位置上。
再者,电极组6的形状并不局限于本实施方式中说明的结构,也可以采用其它各式各样的形状的电极组。
例如,为层叠型电极组时,也可以通过将正极或负极收纳在袋状的隔膜中,分别相互区别地进行层叠来形成电极组,或者也可以形成一边将带状的隔膜形成曲折(switchback),一边相互区别地夹入正极和负极的构成。
此外,下面对构成电极组6的正极集电体3a、正极层3b、负极集电体4a、负极层4b及隔膜5详细地进行说明。
接着,电池壳2如图1及图2所示,由平面形状为大致矩形状的第1箱体部20、主面与该第1箱体部20对置的矩形板形状的第2箱体部21构成。在图2所示的例子中,第1箱体部20和第2箱体部21经由折弯部20B连结在一起,但第1箱体部20和第2箱体部21也可以不连结,为分开的部件。
此外,图1及图2所示的电池壳2设有收纳电极组6(参照图1等)的电极组收纳部2A、与电极组收纳部2A连通而收纳端子部7的端子收纳部2B、用于密封电极组收纳部2A和端子收纳部2B的焊接密封部2C(参照图1等)。这些电极组收纳部2A、端子收纳部2B及焊接密封部2C通过将第1箱体部20和第2箱体部21形成一体而构成。以下,对第1箱体部20及第2箱体部21进行说明。
第1箱体部20及第2箱体部21例如由不锈钢板、镀镍钢板等金属薄板构成。
第1箱体部20是通过对金属薄板实施深冲加工或者冲压加工而形成的,具备形成矩形状凹部的收纳部20A、从划分收纳部20A的4边朝金属薄板的外周突出地设置的板状的伸出部20C、和设在伸出部上的两个固定部20a。一个固定部20a设在与划分收纳部20A的4边中的一边邻接的位置上,另一个固定部20a与设有一个固定部20a的边相反侧的一边邻接地设置。各固定部20a、20a是通过使板状的伸出部20C的一部分朝使收纳部20A突出的一侧鼓出而形成的,与收纳部20A邻接。各固定部20a、20a与收纳部20A连通。此外,在各固定部20a、20a上设有贯通孔23。此外,在构成第1箱体部20的金属薄板的外周边缘部中,除折弯部20B以外的部分为被焊接部20d。
接着,第2箱体部21是由金属薄板形成的,在形成电池壳2时与第1箱体部20对置地配置。该第2箱体部21具备设在与第1箱体部20的收纳 部20A对置的位置上的板状的收纳部21A、从划分收纳部21A的4边朝金属薄板的外周突出地设置的板状的伸出部21C、设在伸出部21C上的两个固定部21a(图2中将一方的图示省略)。第2箱体部21的固定部21a作为板状的伸出部21C内的特定的区域而设置,不像第1箱体部20的固定部20a那样形成鼓出,而作为从伸出部21C延长的板状的区域而构成。而且该固定部21a与第1箱体部20时同样,与收纳部21A邻接。另外,在构成第2箱体部21的金属薄板的外周边缘部中,除折弯部20B以外的部分为被焊接部21d。
图2所示的第2箱体部21是将金属薄板加工成大致矩形状的板状的部件,但第2箱体部21并不局限于此,也可以如第1箱体部20那样鼓出地形成收纳部。
电池壳2通过对置地重合第1箱体部20及第2箱体部21,对各被焊接部20d、21d彼此进行重叠缝焊,使第1箱体部20及第2箱体部21成为一体而形成。然后,通过使各收纳部20A、21A彼此成为一体而构成电极组收纳部2A,此外,通过使各固定部20a、21a彼此成为一体而构成端子收纳部2B。另外,设在第1箱体部20上的贯通孔23为用于使收纳在端子收纳部2B中的电极引线71、72露出的贯通孔。再有,通过焊接第1箱体部20及第2箱体部21的外周边缘部即被焊接部20d、21d,构成使电极组收纳部2A及端子收纳部2B密封的焊接密封部2C(参照图1等)。
图5A中示出电极组收纳部2A和端子部收纳部2B的放大剖视图。如图5A所示,在电池壳2的电极组收纳部2A中收纳电极组6,而且在各端子收纳部2B、2B中分别收纳电极引线71、72(端子部)。然后,将收纳在端子收纳部2B、2B中的电极引线71及电极引线72中的一部分伸出到电极组收纳部2A,连接在电极组6的正极集电接头32及负极集电接头42上。
再者,在图5A中,为了强调端子收纳部2B的存在,夸张地示出端子收纳部2B的高度即固定部彼此间的间隔。但是,如以下详述,端子收纳部2B由于是通过各固定部20a、21a分别夹持电极引线71、72,所以固定部彼此间的间隔只要与电极引线71、72的壁厚对应即足够。也就是说,设在电池壳2上的端子收纳部2B实际上可具有比图5A所示的高度更低的高度。这在本说明书中附加的其它附图中也同样适用。
在各固定部20a、21a与电极引线71、72之间,插入有由树脂等绝缘材料形成的绝缘树脂层8。通过绝缘树脂层8,使电池壳2与电极引线71、72绝缘。优选第2箱体部21侧的绝缘树脂层8B至少以覆盖电极引线71、72的尺寸形成,更优选以覆盖固定部21a的尺寸形成。此外,优选第1箱体部20侧的绝缘树脂层8A至少以覆盖电极引线71、72的尺寸形成,更优选以覆盖固定部20a的尺寸形成。但是,最好在第1箱体部20侧的绝缘树脂层8A上设置与电池壳2的贯通孔23连通的贯通孔8a。此外,电极引线71、72和各绝缘树脂层8A、8B也可以相互粘接,也可以相互热熔融粘合,也可以相互压接,只要能得到本发明的作用怎样配置都可以。同样,固定部20a、21a和各绝缘树脂层8A、8B也可以相互粘接,也可以相互热熔融粘合,也可以相互压接,只要能得到本发明的作用怎样配置都可以。
电极引线71、72在端子收纳部2B中,通过由第1箱体部20的固定部20a和第2箱体部21的固定部21a夹持的方式进行固定。固定电极引线71、72的方式没有特别的限定。例如,可以通过经由配置在固定部20a、21a与电极引线71、72之间的绝缘树脂层8A、8B将电极引线71、72粘接或热熔融粘合在固定部20a、21a上,从而将电极引线71、72固定在端子收纳部2B上。此外,也可以通过将电极引线71、72经由绝缘树脂层8A、8B压接在固定部20a、21a上,从而将电极引线71、72固定在端子收纳部2B上。
另外,在端子收纳部2B中设有环状的树脂密封材料9。树脂密封材料9如图5A所示,以覆盖设在第1箱体部20的固定部20a上的贯通孔23的端面、设在绝缘树脂层8A上的贯通孔8a的端面、固定部20a和绝缘树脂层8A的边界面的端部、电极引线71、72的一部分、和电极引线71、72和绝缘树脂层8A的边界面的端部的方式形成。在环状的树脂密封材料9的内侧,电极引线71、72露出。电极引线71、72从环状的树脂密封材料9、绝缘树脂层8A的贯通孔8a及固定部20a的贯通孔23向外部露出。由此,非水电解质电池1通过向外部露出的电极引线71、72,可得到与外部的电导通。
再者,本实施方式的非水电解质电池1中的树脂密封材料9的周边形状或固定形态并不限定于图5A所示的例子。例如,如图5B及图5C所示的例子,也可以采用在配置了树脂密封材料9后对电池壳2的端子收纳部 2B实施敛缝加工的构成。在图5B及图5C中,敛缝加工部20b表示敛缝加工前,敛缝加工部20e表示敛缝加工后。通过形成该加工部来固定树脂密封材料9。
在本实施方式的电池壳2中,通过相互焊接第1箱体部20及第2箱体部21来形成焊接密封部2C,从而将电极组收纳部2A形成与电池的外部环境密封的状态,但处于水分等可经由设在固定部20a上的贯通孔23从外部环境浸入的状态。但是,为了将连接在电极组6的电极引线71、72取出到外部,形成贯通孔23是不可避免的,其成为水分浸入的路径。因而在本实施方式中,通过形成环状的树脂密封材料9,堵塞第1箱体部20的固定部20a和绝缘树脂层8A的边界的端部、及电极引线71、72和绝缘树脂层8A的边界的端部,从而将电极组收纳部2A的密封形成完全密封。这样,本实施方式的非水电解质电池1通过具备树脂密封材料9,形成可防止水分等从电极引线71、72和电池壳2的间隙浸入的构成。
本实施方式所涉及的树脂密封材料9由从0℃~100℃的范围内的热膨胀率(线膨胀率)为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成。通过将树脂密封材料9的热膨胀率规定为8~50(×10-6/K)的范围,接近金属壳的热膨胀率。由此,能够使因构成电池壳2的金属部件和树脂密封材料9的热膨胀率的差异而产生的由充放电时的温度变化形成的热应力减小,能够抑制在树脂密封材料9中产生裂纹或发生破损。此外,构成树脂密封材料9的树脂组合物的热膨胀率更优选10~20(×10-6/K)的范围。
构成树脂密封材料9的树脂组合物优选是玻璃化转变温度为120℃以上的热固性树脂组合物。通过由玻璃化转变温度为上述温度的热固性树脂组合物构成树脂密封材料9,可更显著地得到上述这样的能够抑制在树脂密封材料9中产生裂纹或发生破损,提高密封性,提高电池壳2内部的气密性的效果。热膨胀率以玻璃化转变温度为界线急剧上升。因此,如果玻璃化转变温度为120℃以下,则有不能维持表示直到100℃的热膨胀率为8~50(×10-6/K)的特性,损害密封性的担心。因此,构成树脂密封材料9的树脂组合物的玻璃化转变温度优选为120℃以上,更优选为140℃以上。
此外,形成树脂密封材料9的树脂组合物更优选为含有聚酰亚胺、环氧树脂或者无机填料的环氧系树脂组合物。特别是,加入无机填料的环氧 树脂组合物能够提高由树脂密封材料9形成的密封部的强度,而且具有防止水分透过的效果,因此是更优选的。
在由含有无机填料的环氧系树脂组合物构成树脂密封材料9时,作为无机填料,例如可列举二氧化硅、氧化铝等。此外,在作为树脂密封材料9使用加入无机填料的环氧树脂组合物时,需要以热膨胀率达到上述范围的方式填充无机填料,而且,更优选以玻璃化转变温度达到上述范围的方式调整其填充量。此外,优选将含有无机填料的环氧系树脂组合物中的无机填料的填充率规定为85质量%以下。
此外,对于树脂密封材料9中使用的环氧树脂组合物,能够使用液状型的组合物和固体型的组合物中的任一种。在使用液状型的环氧树脂组合物的情况下,作为方法,可列举出通过在对密封部分浇注了树脂后进行加热使树脂固化进行密封的方法、及准备可只在密封部分上形成树脂层的模具,通过浇铸进行密封的方法等。此外,在使用固体型的环氧组合物的情况下,可列举出在未固化的温度下预先搅合无机填料和树脂组合物,将复合化的混合物形成片状,在将其配置在密封部分上后通过加压成型进行密封的方法、及使混合物颗粒化,利用传递模进行密封的方法等。不管采用其中哪种方法均可,都可根据使用的树脂组合物的性状、要密封的箱体的形状适宜选择。
在本实施方式中,通过形成上述构成,可大幅度地抑制水分从外部向电池壳2内部的浸入。例如,能够确实防止电池膨胀,或防止非水电解液向外部漏液,能够实现可靠性高的非水电解质电池1。
即,本实施方式所涉及的非水电解质电池1由于能够防止水分通过端子收纳部2B透过,所以能够防止外部空气中所含的水分到达电极组6。由此,非水电解质电池1能够防止电极组6与外部空气中所含的水分的接触。
这样,非水电解质电池1由于能够防止水分与电极组6的接触,所以能够经长期防止电极组6的劣化、例如电极组6的膨胀,其结果是,第1实施方式所涉及的非水电解质电池1能够发挥长的耐用年限。
另外,在各固定部20a、21a中,由于电连接在电极组6上的电极引线71及电极引线72的一部分通过贯通孔23、23露出,所以非水电解质电池1可容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
此外,在本实施方式的非水电解质电池1中,通过将绝缘树脂层8粘接或热熔融粘合在各固定部20a、21a及电极引线71、72上,能够与上述树脂密封材料9一同防止水分从贯通孔23、23浸入电池壳2内部,进而可防止水分与电极组6的接触。
此外,在本实施方式的非水电解质电池1中,通过用缝焊来密封焊接密封部2C,能够抑制水分通过该焊接密封部2C透过,进而可防止水分与电极组6的接触。因此,可在更长的期间防止电极组膨胀等劣化。
再者,在图1及图2所示的例子中,贯通孔23、23在俯视下形成圆形状,但也不局限于此,例如,也可规定为矩形等其它俯视形状。
以下,对本实施方式的非水电解质电池1的构成部件即正极3、负极4、隔膜5、非水电解质(图示略)、电极引线71、电极引线72、电池壳2及绝缘树脂层8进行详细说明。
(1)正极
正极3具备正极集电体3a和正极层3b,正极层3b形成在该正极集电体3a的一面或两面上且含有正极活性物质、导电剂及粘结剂。作为正极活性物质,例如能够使用氧化物、硫化物、聚合物等。
作为正极活性物质,可列举出多种氧化物、硫化物等。例如,可列举出二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如,LixMn2O4或LixMnO2(这里为0<x<1.2))、锂镍复合氧化物(例如,LixNiO2(这里为0<x<1.2))、锂钴复合氧化物(LixCoO2(这里为0<x<1.2))、锂镍钴复合氧化物(例如,LixNi1-yCoyO2(这里为0<x<1.2、0<y<1))、锂锰钴复合氧化物(例如,LixMnyCo1-yO2(这里为0<x<1.2、0<y<1))、锂镍钴锰复合氧化物(例如,LixNi1-y-zCoyMnzO2(这里为0<x<1.2、0<y<1、0<z<1)、尖晶石型锂锰镍复合氧化物(LixMn1.5Ni0.5O4(这里为0<x<1.2))、具有橄榄石结构的锂磷酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixMnPO4、LixMn1-yFeyPO4、LixCoPO4等(这里为0<x<1.2、0<y<1))、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、钒氧化物(例如V2O5)等。
作为正极活性物质中使用的聚合物,例如能够使用聚苯胺或聚吡咯这样的导电性聚合物材料或二硫化物系聚合物材料。
此外,作为正极活性物质,还可列举出硫(S)、氟化碳等有机材料及无机材料。
作为上述中优选的正极活性物质,可列举出热稳定性高的尖晶石型锰锂(LixMn2O4(这里为0<x<1.2))、橄榄石型磷酸铁锂(LixFePO4(这里为0<x<1.2))、橄榄石型磷酸锰锂(LixMnPO4(这里为0<x<1.2))、橄榄石型磷酸锰铁锂(LixMn1-yFeyPO4(这里为0<x<1.2、0<y<1))等。或者,也可以将它们的二种以上混合使用。
作为上述中更优选的正极活性物质为橄榄石型磷酸铁锂(LixFePO4(这里为0<x<1.2))、橄榄石型磷酸锰锂(LixMnPO4(这里为0<x<1.2))、橄榄石型磷酸锰铁锂(LixMn1- yFeyPO4(这里为0<x<1.2、0<y<1))。
这些正极活性物质与其它正极活性物质相比对水的耐性低。因此,如果在使用高氯酸锂(LiClO4)或六氟磷酸锂(LiPF6)等作为非水电解质的电池内混入水分,则因非水电解质与水的反应而产生称为高氯酸(HClO4)或氢氟酸(HF)的酸。因该酸促进铁或锰从正极活性物质中的溶出,而出现电池容量劣化或寿命下降等问题。实施方式的非水电解质电池由于具有水分从电池外部的浸入量小的电池结构,所以通过使用这些优选的例子作为正极活性物质,能够充分发挥橄榄石结构的锂磷酸化物具有的优异的寿命特性。
此外,这些橄榄石型正极活性物质由于电子传导性低,所以为了赋予导电性而优选对粒子表面实施碳涂敷。此时的碳涂敷量的优选的范围为1质量%~5质量%。
此外,在使用常温熔融盐作为非水电解质的情况下,从循环寿命的观点出发优选使用锂磷酸铁、LixVPO4F、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物。这是因为正极活性物质与常温熔融盐的反应性低。
导电剂可提高正极活性物质的集电性能,抑制正极活性物质和正极集电体的接触电阻。作为导电剂,例如可列举出乙炔黑、炭黑、人造石墨、天然石墨或导电性聚合物等。
粘结剂填埋分散的正极活性物质的间隙,粘结正极活性物质和导电剂,而且粘结正极活性物质和正极集电体。作为粘结剂,例如,可列举出含聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)或氟系橡胶的粘结剂。此外,作为粘结剂,关于上述材料,可使用至少1个基团被其它取代基取代得到的改性PVdF、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯的三元共聚物等。
此外,作为用于使粘结剂分散的有机溶剂,例如,可使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等。
在正极层3b中,正极活性物质及粘结剂优选分别按80质量%以上且98质量%以下、2质量%以上且20质量%以下的比例进行配合。通过使粘结剂的配合量在2质量%以上可得到充分的电极强度。此外,通过使其在20质量%以下,可减少电极的绝缘体的配合量,减小内部电阻。
此外,在正极层3b中添加导电剂的情况下,优选分别按77质量%以上且95质量%以下、2质量%以上且20质量%以下及3质量%以上且15质量%以下的比例配合正极活性物质、导电剂及粘结剂,更优选分别按80质量%以上且95质量%以下、3质量%以上且18质量%以下、2质量%以上且17质量%以下的比例配合正极活性物质、导电剂及粘结剂。
通过将导电剂的配合量规定为3质量%以上,可发挥上述的效果。此外,通过将导电剂的配合量规定为18质量%以下,能够使高温保存下的非水电解质在导电剂表面的分解降低。
作为正极集电体3a,例如优选是厚度为8~25μm的铝箔或含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si这样的元素的铝合金箔。此外,作为正极集电体3a,还可使用不锈钢箔、钛箔等。此外,铝箔或铝合金箔的厚度优选为20μm以下,更优选为15μm以下。
在使用上述铝箔作为正极集电体3a的情况下,铝箔的纯度优选为99%以上。
此外,在使用上述铝箔作为正极集电体3a的情况下,优选将Fe、Cu、Ni、Cr等过渡金属的含量抑制在1%质量以下。
此外,正极集电体3a中所用的铝箔或铝合金箔的平均晶体粒径优选为50μm以下,更优选为30μm以下,进一步优选为5μm以下。只要正极集电体3a中所用的铝箔或铝合金箔的平均晶体粒径为50μm以下,就能够飞跃般地提高正极集电体3a的强度,可通过高的压力压使正极3高密度化,可使电池容量增大。
平均晶体粒径的范围在50μm以下的范围的铝箔或铝合金箔受材料组 织、杂质、加工条件、热处理过程以及退火条件等多个因素的复杂影响,所以上述晶体粒径可通过在制造工序中组合诸因素进行调整。
正极3例如可通过下述方法来制作:使用正极活性物质、导电剂及粘结剂,将其悬浮在通用的溶剂中而调制浆料,在将该浆料涂布在正极集电体3a上后使其干燥,然后实施压制。此外,正极3也可以通过将正极活性物质、导电剂及粘结剂形成颗粒状而制成正极层3b,将其配置、形成在正极集电体3a上来制作。
(2)负极
负极4具备负极集电体4a和负极层4b,所述负极层4b形成在该负极集电体4a的一面或两面上且含有负极活性物质、导电剂及粘结剂。
作为负极活性物质,例如可举出能嵌入及脱嵌锂离子的碳质物、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、合金、轻金属等。
作为能嵌入及脱嵌锂离子的碳质物,例如,可列举出焦炭、碳纤维、热分解气相碳质物、石墨、树脂烧成体、中间相沥青系碳纤维或中间相球状碳的烧成体等。其中,使用在2500℃以上石墨化的中间相沥青系碳纤维或中间相球状碳可提高电极容量,因此是优选的。
作为金属氧化物,例如可列举出含钛的金属复合氧化物、SnB0.4P0.6O3.1及SnSiO3等锡系氧化物、SiO等硅系氧化物、WO3等钨系氧化物等。即使在这些金属氧化物中,在使用相对于金属锂的电位高于0.5V的负极活性物质、例如钛酸锂这样的含钛的金属复合氧化物时,即使在对电池进行快速充电时也能够抑制在负极上产生锂枝晶,进而能够抑制劣化,因此是优选的。
作为含钛的金属复合氧化物,例如,可列举出在氧化物合成时不含锂的钛系氧化物、锂钛氧化物、用选自例如Nb、Mo、W、P、V、Sn、Cu、Ni及Fe中的至少1种异种元素取代锂钛氧化物的构成元素的一部分而得到的锂钛复合氧化物等。
作为锂钛氧化物,例如可列举出具有尖晶石结构的钛酸锂(例如Li4+xTi5O12(x为通过充放电可在0≤x≤3的范围内变化的数值))、斜方锰矿型的钛酸锂(例如Li2+yTi3O7(y为通过充放电可在0≤y≤3的范围内变化的数值)、铌钛氧化物(例如,LixNbaTiO7(0≤x,更优选的范围为0≤x≤1、1≤a≤4))等。
作为钛系氧化物,可列举出TiO2、含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni、Co及Fe中的至少1种元素的金属复合氧化物等。作为TiO2,优选锐钛矿型的且热处理温度为300~500℃的低结晶性的TiO2。此外,作为含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni、Co及Fe中的至少1种元素的金属复合氧化物,例如可列举出TiO2-P2O5、TiO2-V2O5、TiO2-P2O5-SnO2、TiO2-P2O5-MeO(Me为选自Cu、Ni、Co及Fe中的至少1种元素)等。优选该金属复合氧化物为结晶相和非晶质相共存的微观结构或非晶质相单独存在的微观结构。通过使负极活性物质中使用的金属复合氧化物为如此的微观结构,可大幅度提高作为非水电解质电池的循环性能。此外,即使在金属复合氧化物中,也优选锂钛氧化物、含有Ti和选自P、V、Sn、Cu、Ni、Co及Fe中的至少1种元素的金属复合氧化物。
作为金属硫化物,例如可列举出硫化锂(Li2S)、硫化钼(MoS2)、硫化铁(FeS、FeS2、LixFeS2(这里为0<x≤1)等。
此外,作为金属氮化物,例如可列举出锂钴氮化物(LixCoyN(这里为0<x<4、0<y<0.5))等。
此外,作为负极活性物质,更优选使用具有尖晶石结构的钛酸锂。另外,作为负极活性物质,还优选具有尖晶石结构的钛酸锂和TiO2的混合物。
导电剂可提高负极活性物质的集电性能,抑制负极活性物质和负极集电体的接触电阻。作为这样的导电剂,例如可列举出包含乙炔黑、炭黑、焦炭、碳纤维、石墨等的导电剂。
粘结剂填埋分散的负极活性物质的间隙,使负极活性物质和导电剂粘结,而且使负极活性物质和负极集电体粘结。作为这样的粘结剂,例如可列举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丁苯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、羧甲基纤维素(CMC)等。
优选分别按68质量%以上且96质量%以下、2质量%以上且30质量%以下及2质量%以上且30质量%以下的比例配合负极层4b中的负极活性物质、导电剂及粘结剂。此外,更优选分别按70质量%以上且96质量%以下、2质量%以上且28质量%以下及2质量%以上且28质量%以下的比例配合负极活性物质、导电剂及粘结剂。
通过将导电剂的量规定为2质量%以上,可提高负极层4b的集电性能,从而提高非水电解质电池1的大电流特性。
此外,通过将粘结剂的量规定为2质量%以上,可提高负极层4b和负极集电体4a的粘结性,从而提高循环特性。
另一方面,使导电剂及粘结剂分别在28质量%以下,从谋求高容量化的观点出发是优选的。
负极集电体4a优选为在比1V高的电位范围(相对于锂的电位为1V以上且3V以下的范围)中电化学稳定的铝箔或含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si这样的元素的铝合金箔,其厚度优选为8~25μm,更优选为5~20μm。此外,作为负极集电体4a,除上述外,还可使用不锈钢箔、钛箔等、铜箔、镍箔等,例如,在负极电位相对于金属锂为比0.3V高或使用锂钛氧化物作为负极活性物质的情况下,使用上述铝箔或铝合金箔能够抑制电池重量,因此是优选的。
在使用上述铝箔作为负极集电体4a的情况下,优选铝箔纯度为99%以上。
此外,在使用上述铝合金箔作为负极集电体4a的情况下,优选将Fe、Cu、Ni、Cr等过渡金属的含量抑制在1%质量以下。
再者,在将本实施方式所涉及的非水电解质电池1用作车载用的情况下,特别优选使用铝合金箔作为负极集电体4a。
负极集电体4a中使用的铝箔及铝合金箔的平均晶体粒径优选为50μm以下。由此,能够飞跃般地提高负极集电体4a的强度,因此可用高的压力使负极高密度化,从而可增大电池容量。此外,还能够防止高温环境下(40℃以上)的过放电循环中的负极集电体的溶解及腐蚀劣化,因此可抑制负极阻抗的上升。另外,还能够提高输出特性、快速充电、充放电循环特性。
再者,平均晶体粒径的更优选的范围为30μm以下,进一步优选的范围为5μm以下。
平均晶体粒径可按以下求出。
首先,用光学显微镜观察集电体表面的组织,求出在1mm×1mm内存在的晶粒数:n。
接着,采用该n,从下式{S=1×106/n(μm2)}求出平均晶体粒子 面积S。
然后,从得到的S的值,通过下式(A)可算出平均晶体粒径d(μm)。
d=2(S/π)1/2 (A)
平均晶体粒径的范围在50μm以下的范围的铝箔或铝合金箔受材料组成、杂质、加工条件、热处理过程及退火的加热条件等多种因素的复杂影响,所以上述晶体粒径(直径)在制造工序中可结合诸因素进行调整。
负极4例如可通过下述方法来制作:将负极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮在通用的溶剂中而调制浆料,在将该浆料涂布在负极集电体4a上后进行干燥,然后实施压制。此外,负极4也可以通过将负极活性物质、导电剂及粘结剂形成颗粒状制成负极层4b,将其配置、形成在负极集电体4a上来制作。
(3)隔膜
作为隔膜5,例如可使用含有聚乙烯、聚丙烯、纤维素或聚偏氟乙烯(PVdF)的多孔质膜或合成树脂制无纺布。作为适合用作隔膜5的多孔质膜,可列举出聚乙烯或聚丙烯或由两者制作的多孔质膜。由这样的材料构成的隔膜5容易附加下述功能,即:在电池温度上升达到一定温度时发生熔融,堵塞细孔,使充放电电流大幅度衰减的关闭功能,能够提高非水电解质电池的安全性,因此是优选的。
此外,从降低成本的观点出发,也可以使用由纤维素系材料形成的隔膜5。
(4)非水电解质
作为非水电解质,例如可使用通过将溶质溶解于有机溶剂中而调制的液状非水电解质或使液状电解质和高分子材料复合化而成的凝胶状非水电解质。
作为液状非水电解质,优选通过将溶质以0.5mol/L以上且2.5mol/L以下的浓度溶解于有机溶剂中而得到的非水电解质。
作为溶质的例子,例如优选选自LiBF4、LiCF3SO3、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双三氟甲磺酰亚胺锂[LiN(CF3SO2)2]、[LiN(C2F5SO2)2]、[Li(CF3SO2)3C]、LiB[(OCO)2]2等中的一种或 2种以上的锂盐。通过将这些锂盐以0.5~2mol/L的范围内的浓度溶解在有机溶剂中形成有机电解液。
作为溶质,优选即使在高电位也难氧化的,最优选LiPF6
作为有机溶剂的例子,可列举出碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯;碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)等链状碳酸酯;四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)、二氧杂戊环(DOX)等环状醚;二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)等链状醚;或γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)、环丁砜(SL)。这些有机溶剂可以单独使用或以混合溶剂的形态使用。
作为上述中优选的有机溶剂,可列举出将碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)中的至少2种以上混合而成的混合溶剂或含有γ-丁内酯(GBL)的混合溶剂。通过使用这些混合溶剂,可得到高温特性优异的非水电解质电池。
作为构成凝胶状非水电解质的高分子材料的例子,可列举出包含聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)或聚环氧乙烷(PEO)的高分子材料。
此外,作为非水电解质,还可使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)。例如,如果作为非水电解质选择由锂离子、有机物阳离子和阴离子构成的离子性熔体,其在100℃以下、优选在室温以下也为液状,则可得到工作温度宽的非水电解质电池。
(5)电池壳
作为电池壳2的材质,除了不锈钢以外,例如还可使用由镀镍不锈钢、镀镍钢板等构成的金属壳。即使在这些中,不锈钢由于与铝层叠膜制的壳等相比显示高的强度、特别是抗拉强度,因此是优选的。所以,在本实施方式所涉及的非水电解质电池1中,在采用由不锈钢部件构成的电池壳2的情况下,与采用铝层叠膜制的电池壳的电池相比较,可增大尺寸。此外,由于不锈钢耐蚀性优良,所以在本实施方式所涉及的非水电解质电池1中,通过采用由不锈钢部件构成的电池壳2,还可提高耐久性。
此外,优选使电池壳2的壁厚在0.2mm以下。
(6)端子部(电极引线)
作为可电连接在正极3上的电极引线即电极引线71,例如可使用铝、 钛及以它们为基的合金等。此外,能够使用不锈钢。
此外,作为可电连接在负极4上的电极引线即电极引线72,例如可使用镍、铜及以它们为基的合金等。
在负极电位相对于金属锂为高于1V时,例如,在使用钛酸锂作为负极活性物质时等,作为电极引线72的材料,能够使用铝或铝合金。在此种情况下,从轻质且可将电阻抑制在较小的观点出发,优选作为电极引线71及电极引线72都使用铝或铝合金。
电极引线71及电极引线72在机械特性方面,较大地超过连接在其上的正极集电体3a或负极集电体4a的强度而非高强度的电极引线,从缓和连接部分的应力集中的观点出发是优选的。作为电极引线71及电极引线72与各集电体的连接手段,在使用优选方法之一的超声波焊接时,电极引线71或者电极引线72的杨氏模量小的电极引线,可容易进行强固的焊接。
例如,退火处理过的纯铝(JIS1000号段)作为电极引线71或电极引线72的材料是优选的。
优选使电极引线71的厚度在0.1~1mm。电极引线71的厚度的更优选的范围为0.2~0.5mm。
优选使电极引线的厚度在0.1~1mm。电极引线72的厚度的更优选的范围为0.2~0.5mm。
(7)绝缘树脂层
作为绝缘树脂层8没有特别的限定,例如优选规定为由热塑性树脂构成的绝缘树脂层。
根据以上说明的本实施方式,能够提供水分从电池外部的浸入量小、耐用年限长的非水电解质电池1。
[第2实施方式]
以下,对第2实施方式进行说明。
图6是第2实施方式所涉及的非水电解质电池100的外观示意图。再者,在以下的说明中,对于与第1实施方式中参照图1~图5C说明的相同的构成,标准相互相同符号,而且将其详细说明省略。
再者,在参照图6的本实施方式的说明中,示出从由构成不锈钢形成的电池壳102的第1箱体部120侧看的平面图,但在该第1箱体部120的 背侧设有未图示的第2箱体部。因此,在以下的说明中,对于未图示的第2箱体部的构成,参照图6的同时,将其符号省略地进行说明。
对于图6所示的第2实施方式的非水电解质电池100,在由不锈钢形成的电池壳102中的第1箱体部120的相同的一边上形成有圆形状的贯通孔123,除了以下(1)~(3)所示的内容以外,与第1实施方式的非水电解质电池1相同。
(1)电池壳102具备形成在其4个端部上的4个焊接密封部102C。即,电池壳102中的电极组收纳部102A和端子收纳部102B在俯视中被焊接密封部102C围住。因此,电池壳102不具备折返部。
(2)设在第1箱体部120两处上的凹状的端子收纳部102B从第1箱体部120的电极组收纳部102A的1个边缘朝电极组收纳部102A的外侧以相同的方向突出。由于电池壳102具有设置了可设在上述两处上的凹状的端子收纳部102B的第1箱体部120,所以具备从电极组收纳部102A的边缘部向相同的方向扩展的两个固定部120a、120a,在与此对应的位置上,在未图示的第2箱体部上也具备两个固定部。
(3)电极引线171及电极引线172不是长条形状。
以下,对第2实施方式的非水电解质电池100进行详细说明。
本实施方式的非水电解质电池100如图6所示,在构成电池壳102的第1箱体部120中,固定部120a及端子收纳部102B沿着第1箱体部120的划分收纳部120A的4边中的相同的一边分离地设在两处,此点与第1实施方式的非水电解质电池1不同。而且,在图6所示的例子中,将第2箱体部的图示省略,但在本实施方式的非水电解质电池100中,将通过固定部120a、120a固定电极引线171及电极引线172的结构、及经由贯通孔123谋求与电池外部电连接的结构等,形成与图5A等所示的第1实施方式的非水电解质电池1同样的结构,因此将其详细的说明省略。
电池壳102通过对置地重合第1箱体部120及未图示的第2箱体部,对各被焊接部(参照图6中的符号120d)彼此间重叠地进行缝焊,使第1箱体部120及第2箱体部形成一体而形成。然后,使第1箱体部120的收纳部120A和未图示的第2箱体部的收纳部一体化而构成电极组收纳部102A,此外,通过使第1箱体部120的固定部120a和未图示的第2箱体部 的固定部一体化而构成端子收纳部102B。而且,设在第1箱体部120上的贯通孔123为用于使收纳在端子收纳部102B中的电极引线171、172露出的贯通孔。另外,通过对第1箱体部120及第2箱体部的外周边缘部即被焊接部(参照图6中的符号120d)进行焊接,构成将电极组收纳部102A及端子收纳部102B密封的焊接密封部102C。
本实施方式中的电极引线171、172具备具有长方形的平面形状的主部171a、172a和从主部171a、172a具备的4边中的1个长边延伸出的带状的连接部171b、172b。由此,电极引线171、172如图6所示,具备旗型的平面形状。电极引线171的主部171a及电极引线172的主部172a被收纳在第1箱体部120的端子收纳部102B、102B中。
另一方面,如图6所示,将电极引线171的连接部171b中的包含其端部的部分重叠在正极集电接头32上,电连接在该正极集电接头32上。
同样,将电极引线172的连接部172b中的包含其端部的部分重叠在负极集电接头42上,电连接在该负极集电接头42上。
电池壳102的固定部120a、120a(还包含未图示的第2箱体部的固定部)夹持地固定电极引线171、172的主部171a、172a。在固定部120a、120a中,电极引线171、172的主部171a、172a的一部分通过贯通孔123向外部露出。此外,电极引线171、172的主部171a、172a与第1实施方式的非水电解质电池1中的电极引线71、72同样,具备未图示的由热塑性树脂构成的绝缘树脂层,通过该绝缘树脂层,使电池壳102与电极引线171、172(171a、172a)绝缘地构成。此外,作为此时的电池壳102、电极引线171、172、绝缘树脂层彼此间的固定方法,也可规定为与第1实施方式同样。
另外,在图6所示的端子收纳部102B、102B中,与第1实施方式的非水电解质电池1同样,配设有环状的树脂密封材料109。树脂密封材料109如图6所示,以覆盖设在第1箱体部120的固定部120a上的贯通孔123的端面、设在未图示的绝缘树脂层上的贯通孔的端面、固定部120a和绝缘树脂层的边界面的端部、电极引线171、172的主部171a、172a的一部分、电极引线171、172的主部171a、172a和绝缘树脂层的边界面的端部的方式形成。而且,在环状的树脂密封材料109的内侧,使电极引线171、172的主部171a、172a的一部分露出。即,电极引线171、172从环状的树脂密封材 料109、未图示的绝缘树脂层的贯通孔及固定部120a的贯通孔123,其主部171a、172a向外部露出。由此,非水电解质电池1通过向外部露出的电极引线171、172(主部171a、172a),可得到与外部的电导通。
在本实施方式的电池壳102中,与第1实施方式的电池壳2时同样,通过相互焊接第1箱体部120及第2箱体部,形成焊接密封部102C,而使电极组收纳部102A形成与电池的外部环境密封的状态,但处于水分等可经由设在固定部120a上的贯通孔123从外部环境浸入的状态。因而在本实施方式中,与第1实施方式时同样,通过配设环状的树脂密封材料109,堵塞第1箱体部120的固定部120a和未图示的绝缘树脂层的边界及电极引线171、172(主部171a、172a)和绝缘树脂层的边界,从而将电极组收纳部102A的密封形成完全的密封。这样,本实施方式的非水电解质电池100通过具备树脂密封材料109,形成可防止水分等从电极引线171、172和电池壳102的间隙浸入的构成。
本实施方式所涉及的树脂密封材料109与第1实施方式的树脂密封材料9同样,是由0℃~100℃的范围内的热膨胀率(线膨胀率)为8~50(×10 -6/K)的树脂组合物形成的。通过将树脂密封材料109的热膨胀率规定为8~50(×10-6/K)的范围,能够使因构成电池壳102的金属部件和树脂密封材料109的热膨胀率的差异而产生的由充放电时的温度变化形成的热应力缓和,能够抑制在树脂密封材料109中产生裂纹或发生破损。
另外,通过在各固定部120a、120a(也包含未图示的第2箱体部中具备的固定部)与电极引线171及电极引线172之间,夹着上述这样的由树脂等绝缘材料形成的未图示的绝缘树脂层,可防止电池壳102与电极引线171及电极引线172之间电接触。
此外,电池壳102的边缘的焊接密封部102C的4边全部通过缝焊焊接、密封。由此使电池壳102内部保持气密性。
所以,本实施方式的非水电解质电池100可大幅度地抑制水分从电池外部的浸入,能够防止电池鼓起或非水电解液向外部漏液,可靠性高。
具体地讲,通过上述各构成,在固定部120a与电极引线171的主部171a之间、及未图示的第2箱体部所具备的固定部与电极引线172的主部172a之间,没有容许水分透过的空间。因此,即使假设外部空气所含的水分经 由贯通孔123、123浸入到固定部120a、120a(也包含未图示的第2箱体部所具备的固定部),电极引线171的主部171a及夹持其的固定部120a、以及电极引线172的主部172a及夹持其的未图示的固定部也能够防止水分经由它们之间透过。
此外,本实施方式的非水电解质电池100如上所述,在固定部120a上设有贯通孔123、123,但贯通孔123、123的边缘通过绝缘树脂层(未图示)及树脂密封材料109被热密封在电极引线171的主部171a或电极引线172的主部172a上。这些热密封因密封性优异而能够防止水分浸入固定部120a(也包含未图示的第2箱体部所具备的固定部),进而能够防止水分与收纳在电池壳102的电极组收纳部102A中的电极组6的接触。此外,通过进行具有上述这样优异的密封性的热密封,还可防止收纳在电池壳102的电极组收纳部102A中的非水电解质向非水电解质电池100的外部的泄漏。
另外,在电池壳102中被缝焊的4处边缘即焊接密封部102C能够防止水分向电池壳102的内部的浸入。
这样,图6所示的第2实施方式的非水电解质电池100因能够防止水分与电极组6的接触,因而能够防止电极组6的劣化,例如能够经长期防止电极组6的膨胀。其结果是,图6所示的第2实施方式的非水电解质电池100能够实现长的耐用年限。
另外,在图6所示的第2实施方式的非水电解质电池100中,电连接在电极组6上的电极引线171的主部171a及电极引线172的主部172a的一部分通过设在固定部120a上的贯通孔123、123向外部露出。因此,本实施方式的非水电解质电池100经由该露出部分,能够容易且确实地得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
[第3实施方式]
以下,对第3实施方式进行说明。
图7是第3实施方式所涉及的非水电解质电池200的外观示意图,图8是表示图7中所示的I-I截面的截面示意图。该非水电解质电池200具有端子收纳部202B相对于电极组收纳部202A折弯的概略构成。
再者,在以下的说明中,与第2实施方式的说明同样,对于与在第1实施方式中参照图1~图5C说明的构成同样的构成,标注相同的符号,而 且将其详细的说明省略。
图7及图8所示的第3实施方式的非水电解质电池200具备电极组6、电极引线271及电极引线272。这些电极组6、电极引线271及电极引线272与参照图6说明的第2实施方式的非水电解质电池100所具备的电极组6、电极引线171及电极引线172相同。此外,虽将详细的图示省略,但在电极引线271的连接部271b中将包含其端部的部分电连接在电极组6的正极集电接头32上,在电极引线272的连接部272b中将包含其端部的部分电连接在电极组6的负极集电接头42上。即,本实施方式的非水电解质电池200中的电极组6、电极引线271及电极引线272的连接,与参照图6说明的第2实施方式的非水电解质电池100中的形态相同,因此将详细的图示及说明省略。
此外,图7所示的非水电解质电池200进一步具备电池壳202。
图7及图8所示的非水电解质电池200所具备的电池壳202除以下方面以外,与参照图6说明的第2实施方式的非水电解质电池100所具备的电池壳102相同。
(A)在第1箱体部220上不设贯通孔。作为代替,图7及图8所示的非水电解质电池200在第2箱体部221中、在表面与第1箱体部220的电极组收纳部202A对置的部分上,设有具有长方形的平面形状的贯通孔223、223(图7中一方未图示)。
图7及图8所示的非水电解质电池200的固定部220a、221a通过第1箱体部220和第2箱体部221,夹持电极引线271的主部271a及电极引线272的主部272a,通过贯通孔223、223使电极引线271的主部271a及电极引线272的主部272a的一部分露出。
(B)电池壳202的固定部220a、221a分别具备弯曲部220b、221b。
详细地讲,电池壳202在图7中弯曲部220b、221b为凸折,由此,从第1箱体部220的电极组收纳部202A伸出的固定部220a及从第2箱体部221的电极组收纳部221A伸出的固定部221a的各自的一部分按照与第1箱体部220的电极组收纳部202A对置的方式配置。这样,通过使电池壳202折弯地形成,固定部220a、221a分别具备弯曲部220b、221b。
以下,对第3实施方式的非水电解质电池200更详细地进行说明。
图7及图8所示的第3实施方式的非水电解质电池200如上所述,固定部220a、221a分别夹持电极引线271的主部271a及电极引线272的主部272a。此外,电极引线271、272的主部271a、272a与第1实施方式的非水电解质电池1中的电极引线71、72等的情况同样,通过热塑性树脂层208(208A、208B)及树脂密封材料209,被热密封在贯通孔223的边缘。而且,上述树脂密封材料209与第1及第2实施方式中的树脂密封材料9、109同样,由0℃~100℃的范围内的热膨胀率(线膨胀率)为8~50(×10-6/K)的树脂组合物构成。
电极引线271、272具备具有长方形的平面形状的主部271a、272a和从主部271a、272a所具备的4边中的1个长边延伸出的带状的连接部271b、272b。由此,电极引线271、272在图7及图8中将详细的图示省略,但具有旗型的平面形状。电极引线271的主部271a及电极引线272的主部272a被收纳在第1箱体部220的端子收纳部202B、202B中。此外,将电极引线271、272中的主部271a、272a和连接部271b、272b的边界分别沿着电池壳202的弯曲部220b、221b折弯。
另一方面,如图8所示,在电极引线271的连接部271b中将包含其端部的部分重叠在正极集电接头32上,与该正极集电接头32电连接。
同样,在电极引线272的连接部272b中,将包含其端部的部分重叠在负极集电接头42上,与该负极集电接头42电连接。
电池壳202的固定部220a、221a夹持固定电极引线271、272的主部271a、272a。在固定部220a、221a中,电极引线271、272的主部271a、272a的一部分通过贯通孔223向外部露出。此外,电极引线271、272的主部271a、272a与第1实施方式的非水电解质电池1中的电极引线71、72时同样,具备由热塑性树脂层构成的绝缘树脂层208,通过该绝缘树脂层,电池壳202和电极引线271、272(主部271a、272a)以绝缘的方式而构成。在此种情况下,例如,经由配置在固定部220a、221a与电极引线271、272的主部271a、272a之间的绝缘树脂层208A、208B,电极引线271、272的主部271a、272a粘接或热熔融粘合在固定部220a、221a上,从而可以将电极引线271、272的主部271a、272a固定在端子收纳部202B、202B上。此外,通过将电极引线271、272的主部271a、272a经由绝缘树脂层压接在固定部220a、221a上,也可以将电极引线271、272的主部271a、272a固定在端子收纳部202B、202B上。
另外,在图7及图8所示的端子收纳部202B、202B中,与第1实施方式的非水电解质电池1同样,配设有环状的树脂密封材料209。树脂密封材料209如图7及图8所示,按照覆盖设在第2箱体部221的固定部221a上的贯通孔223的端面、设在绝缘树脂层208上的贯通孔208a的端面、固定部221a和绝缘树脂层208的边界面的端部、电极引线271、272的主部271a、272a的一部分、电极引线271、272的主部271a、272a和绝缘树脂层的边界面的端部的方式形成。而且,在环状的树脂密封材料209的内侧,使电极引线271、272的主部271a、272a的一部分露出。即,电极引线271、272从环状的树脂密封材料209、绝缘树脂层208的贯通孔208a及固定部221a的贯通孔223,使其主部271a、272a向外部露出。由此,非水电解质电池200通过向外部露出的电极引线271、272(主部271a、272a),可得到与外部的电导通。
在本实施方式的电池壳202中,与第2实施方式的电池壳102时同样,通过相互焊接第1箱体部220及第2箱体部221,形成焊接密封部202C,从而形成电极组收纳部202A与电池的外部环境密封的状态,但处于水分等可通过设在固定部221a上的贯通孔223从外部环境浸入的状态。因而在本实施方式中,与第2实施方式时同样,通过配设环状的树脂密封材料209,将第1箱体部220的固定部220a与绝缘树脂层208B的边界、及电极引线271、272(主部271a、272a)与绝缘树脂层208A的边界堵塞,由此将电极组收纳部202A的密封形成完全密封。
这样,本实施方式的非水电解质电池200通过具备树脂密封材料209,形成可防止水分等从电极引线271、272和电池壳202的间隙浸入的构成。
本实施方式所涉及的树脂密封材料209与第1及第2实施方式的树脂密封材料9、109同样,由0℃~100℃的范围内的热膨胀率(线膨胀率)为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成。通过将树脂密封材料209的热膨胀率规定为8~50(×10-6/K)的范围,达到接近金属壳的热膨胀率的范围。由此,能够使因构成电池壳202的金属部件和树脂密封材料209的热膨胀率的差异而产生的由充放电时的温度变化形成的热应力缓和,抑制在树脂 密封材料209中产生裂纹或发生破损。
另外,通过在各固定部220a、221a与电极引线271及电极引线272之间,存在上述这样的由树脂等绝缘材料形成的绝缘树脂层208,防止了电池壳202与电极引线271及电极引线272之间的电接触。
此外,电池壳202的边缘的焊接密封部202C的4边全部通过缝焊焊接、密封。由此使电池壳202内部保持气密性。
所以,本实施方式的非水电解质电池200可大幅度抑制水分从电池外部的浸入,能够防止电池鼓起或非水电解液向外部的漏液,可靠性高。
更具体地讲,通过上述构成,本实施方式的非水电解质电池200在固定部220a与电极引线271的主部271a之间、及固定部221a与电极引线272的主部272a之间,没有容许水分透过的空间。因此,即使假设外部空气所含的水分经由贯通孔223、223浸入固定部220a、221a,电极引线271的主部271a及夹持其的固定部220a、221a、以及电极引线272的主部272a及夹持其的固定部220a、221a也能够防止水分经由它们之间透过。
此外,在第3实施方式的非水电解质电池200中,如上所述,在固定部221a上设有贯通孔223、223,但贯通孔223、223的边缘通过绝缘树脂层208及树脂密封材料209被热密封在电极引线271的主部271a或电极引线272的主部272a上。这些热密封因密封性优异而能够防止水分浸入固定部220a、221a,进而能够防止水分与收纳在电池壳202的电极组收纳部202A中的电极组6的接触。此外,通过进行具有上述这样优异的密封性的热密封,还可防止收纳在电池壳202的电极组收纳部202A中的非水电解质向非水电解质电池200外部的泄漏。
另外,在电池壳202中被缝焊的4处边缘即焊接密封部202C能够防止水分向电池壳202的内部的浸入。
这样,第3实施方式的非水电解质电池200因能够防止水分与电极组6的接触,因而能够防止电极组6的劣化,例如能够经长期防止电极组6的膨胀。其结果是,图7及图8所示的第3实施方式的非水电解质电池200能够实现长的耐用年限。
此外,由于在电池壳202中被缝焊的4处边缘即焊接密封部202C能够防止水分向电池壳202内部的浸入,所以第3实施方式的非水电解质电池 200能够实现长的耐用年限。
另外,在第3实施方式的非水电解质电池200中,电连接在电极组6上的电极引线271的主部271a及电极引线272的主部272a的一部分通过设在固定部221a上的贯通孔223、223向外部露出。因此,本实施方式的非水电解质电池200经由该露出部分,能够容易且确实地得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
这里,在第3实施方式的非水电解质电池200中,电极引线271及电极引线272的从贯通孔223、223的露出部在与电池壳202的电极组收纳部202A不相对的方向折弯。本实施方式的非水电解质电池200中所用的电池壳202由不锈钢部件等形成,机械强度优良,因此能够折弯成这样的形状,且能够维持其形状。通过形成这样的构成,例如,在通过组合多个本实施方式的非水电解质电池200而构成电池组的情况下,容易进行电池彼此的连接,因此是优选的。
根据以上说明的第3实施方式所涉及的非水电解质电池200,电池壳202具备电极组收纳部202A、形成在端部的焊接密封部202C、位于电极组收纳部202A与焊接密封部202C之间的固定部220a、221a。电极引线271及电极引线272分别由固定部220a、221a夹持,其一部分通过设在固定部220a上的贯通孔223、223露出。
由此,该非水电解质电池200能够防止水分与收纳在电池壳202中的电极组6的接触,进而能够防止该非水电解质电池200的劣化。因而,该非水电解质电池200能够实现长的耐用年限。此外,第3实施方式所涉及的非水电解质电池200通过电极引线271及电极引线272中的固定部220a的贯通孔223、223,能够容易且确实地得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
[第4实施方式]
以下,参照图9及图10对第4实施方式进行说明。
在以下的说明中,对于与在第1实施方式中参照图1~图5C说明的非水电解质电池1同样的构成,标注相同的符号进行说明,而且将其详细的说明省略,此外,对于在说明本实施方式的图9及图10中未图示的构成,有时适宜引用图1~图5C等中所示的符号进行说明。
在本实施方式的电池组中,采用通过焊接在非水电解质电池的引线部上的母线(bus bar)来连接多个非水电解质电池的构成。即,从得到大容量、高功率的观点出发,优选通过串联或并联地连接非水电解质电池的单元电池,形成电池组。
图9及图10是第4实施方式所涉及的电池组400的外观示意图。该电池组400的概略构成是:具备多个上述的第1实施方式的非水电解质电池1,另外具备将非水电解质电池1的电极引线71彼此间或者电极引线72彼此间电连接的母线411、412,将该母线411、412连接在从非水电解质电池1的端子收纳部2B的贯通孔23、23露出的电极引线71或者电极引线72上。
如图9及图10所示,将第1~第3非水电解质电池1A~1C,配置成第2非水电解质电池1B的第1箱体部20的电极组收纳部2A与第1非水电解质电池1A的第2箱体部21的一部分(伸出部21C)对置,第3非水电解质电池1C的第1箱体部20的电极组收纳部2A与第2非水电解质电池1B的第2箱体部21的一部分(伸出部21C)对置。此外,第1~第3非水电解质电池1A~1C如图9及图10所示,配置成第1非水电解质电池1A的固定部20a、21a与第2非水电解质电池1B的固定部20a、21a和第3非水电解质电池1C的固定部20a、21a对置。
图9及图10所示的电池组400进一步具备4个母线411~414。
第1~第4母线411~414为金属制的部件,具有导电性。
如图9及图10所示,第1母线411具备第1夹持部411a、第2夹持部411b及连结第1夹持部411a和第2夹持部411b的连结部411c。
第1夹持部411a包含彼此对置的两片金属板,在一片金属板上设有突起411d。第1夹持部411a利用突起411d能够与电子设备及/或其它电池的外部端子(未图示)容易地连接。另外,突起411d还能够防止第1夹持部411a和电子设备及/或其它电池的外部端子的连接脱落。
同样,第2夹持部411b含有两片金属板,在一片金属板上设有突起(未图示)。
第2母线412、第3母线413及第4母线414也与第1母线411同样,分别具备第1夹持部412a、413a及414a、第2夹持部412b、413b及414b、以及连结各第1夹持部和第2夹持部的连结部412c、413c及414c。此外, 第2~第4母线412~414的第1及第2夹持部412a、412b、413a、413b、414a及414b与第1母线411的第1及第2夹持部411a及411b同样,分别含有彼此对置的两片金属板,在一片金属板上设有突起。再者,关于这些突起,图中,除了设在第1母线411的第1夹持部411a上的突起411d及设在第4母线414的第2夹持部414b上的突起414d以外,其余的未图示。
如图9及图10所示,第1母线411的第2夹持部411b的两片金属板夹持第1非水电解质电池1A的固定部20a、21a。这里,在第2夹持部411b的两片金属板各自与固定部20a、21a之间配置有未图示的绝缘树脂层。由此,第1母线411与第1非水电解质电池1A的固定部20a、21a绝缘。
此外,如图9及图10所示,第2母线412的第1夹持部412a的两片金属板以在各个金属板与该固定部20a、21a各自之间配置未图示的绝缘树脂层的状态夹持第1非水电解质电池1A的固定部20a、21a。同样,第2母线412的第2夹持部412b的两片金属板以在与该固定部20a、21a之间配置未图示的绝缘树脂层的状态夹持第2非水电解质电池1B的固定部20a、21a。
此外,如图9及图10所示,第3母线413的第1夹持部413a以在与该固定部20a、21a之间配置未图示的绝缘树脂层的状态夹持第2非水电解质电池1B的固定部20a、21a。同样,第3母线413的第2夹持部413b以在与该固定部20a、21a之间配置未图示的绝缘树脂层的状态夹持第3非水电解质电池1C的固定部20a、21a。
而且,如图9及图10所示,第4母线414的第1夹持部414a以在与该固定部20a、21a之间配置未图示的绝缘树脂层的状态夹持第3非水电解质电池1C的固定部20a、21a。
这里,将设在第1~第4母线411~414各自的夹持部的一方的金属板上的突起,分别嵌入设在第1~第3非水电解质电池1A~1C的固定部20a上的贯通孔23、23内。
例如,虽将详细的图示省略,但将设在第2母线412的第1夹持部412a的一方的金属板上的未图示的突起嵌入设在第1非水电解质电池1A的固定部20a上的贯通孔23、23内,焊接在由该固定部20a、21a夹持的电极引线72上。由此,将第2母线412电连接在第1非水电解质电池1A的电极引 线72上。
对于设在第1~第4母线411~414上的另一个突起,虽将详细的图示省略,但也与设在第2母线412的第1夹持部412a上的突起相同。即,将设在第1母线411的第2夹持部411b上的突起嵌入设在第1非水电解质电池1A的固定部20a上的贯通孔内,焊接在由固定部20a、21a夹持的电极引线上。由此,将第1母线411电连接在第1非水电解质电池1A的电极引线71上。将设在第2母线412的第2夹持部412b上的突起嵌入设在第2非水电解质电池1B的固定部20a上的贯通孔23内,焊接在由固定部20a、21a夹持的电极引线71上。由此,将第2母线412电连接在第2非水电解质电池1B的电极引线71上。将设在第3母线413的第1夹持部413a上的突起嵌入设在第2非水电解质电池1B的固定部20a上的贯通孔23内,焊接在由固定部20a、21a夹持的电极引线72上。由此,将第3母线413电连接在第2非水电解质电池1B的电极引线72上。将设在第3母线413的第2夹持部413b上的突起嵌入设在第3非水电解质电池1C的固定部20a上的贯通孔23内,焊接在由固定部20a、21a夹持的电极引线71上。由此,将第3母线413电连接在第3非水电解质电池1C的电极引线71上。将设在第4母线414的第1夹持部414a上的突起嵌入设在第3非水电解质电池1C的固定部20a上的贯通孔23内,焊接在由固定部20a、21a夹持的电极引线72上。由此,将第4母线414电连接在第3非水电解质电池1C的电极引线72上。
然后,与第1母线411同样,在第4母线414的第2夹持部414b上,如图10所示设有突起414d。第4母线414的第2夹持部414b利用该突起414d,能够与电子设备及/或其它电池的外部端子容易地连接。另外,突起414d可防止第4母线414和电子设备及/或其它电池的外部端子的连接脱落。
这样一来,图9及图10所示的本实施方式的电池组400通过第2母线412及第3母线413将第1~第3非水电解质电池1A~1C串联地电连接。此外,图9及图10所示的电池组400经由第1母线411的第1夹持部411a及第4母线414的第2夹持部414b,能够得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
而且,第1~第3非水电解质电池1A~1C如在上述中参照图1~图5C说明的那样,是来自电池外部的水分浸入量小、耐用年限长的非水电解质电池。
所以,图9及图10所示的电池组400来自电池外部的水分浸入量小,能够实现长的耐用年限。
[第5实施方式]
以下,参照图11对第5实施方式进行说明。
在以下的说明中,对于与在第1实施方式中参照图1~图5C说明的非水电解质电池1、在第2实施方式中参照图6说明的非水电解质电池100相同的构成,标注相同的符号进行说明,而且将其详细的说明省略,此外,对于在说明本实施方式的图11中未图示的构成,有时也适宜引用图1~图5C等中所示的符号进行说明。
图11是第5实施方式所涉及的电池组500的概略立体图。图11所示的电池组500具备3个非水电解质电池100A、100B及100C。
第1非水电解质电池100A及第3非水电解质电池100C分别为参照图6说明的第2实施方式所涉及的非水电解质电池。此外,第2非水电解质电池100B除了替换电极引线171及电极引线172的位置以外,具有与第2实施方式所涉及的非水电解质电池100相同的结构。
第1~第3非水电解质电池100A、100B及100C如图11所示,将第1非水电解质电池100A的固定部120a、120a配置在与第2非水电解质电池100B的固定部120a、120a和第3非水电解质电池100C的固定部120a、120a对应的位置上。
图11所示的电池组500进一步具备4个母线511~514。
第1母线511具备夹持部511b和电连接在该夹持部511b上的外部连接端子511e。
夹持部511b具备两片金属板。而且,在夹持部511b的两片金属板的一片上设有未图示的突起。
夹持部511b如图11所示,夹持着构成第1非水电解质电池100A的电池壳102的第1箱体部120所具备的固定部120a(也包含未图示的第2箱体部所具备的固定部)。详细地讲,夹持部511b的两片金属板从各自的侧 面夹持第1非水电解质电池100A的各固定部(参照符号120a)。这里,在一方的金属板与各固定部之间,分别配置有未图示的绝缘树脂层。此外,将设在夹持部511b的一方的金属板上的突起嵌入设在第1非水电解质电池100A的固定部120a上的贯通孔123内,焊接在由固定部120a等夹持的电极引线171的主部171a上。由此,将第1母线511电连接在第1非水电解质电池100A的电极引线171的主部171a上。
在第1母线511的外部连接端子511e上设有贯通孔511f。外部连接端子511e例如通过利用贯通孔511f进行拧紧,能够容易且强固地与电子设备及/或其它电池的外部端子连接。
第2母线512具备第1夹持部512a、第2夹持部512b及连结第1夹持部512a和第2夹持部512b的连结部512c。第3母线513具备第1夹持部513a、第2夹持部513b及连结第1夹持部513a和第2夹持部513b的连结部513c。第2母线512的第1夹持部512a及第2夹持部512b、以及第3母线513的第1夹持部513a及第2夹持部513b分别具有相互对置的两片金属板,在一方的金属板上设有未图示的突起。即,这些夹持部具备与第1母线511的夹持部511b同样的结构。
如图11所示,关于第2母线512,第1夹持部512a从两侧夹持着构成第1非水电解质电池100A的电池壳102的第1箱体部120中具备的各固定部(参照符号120a),第2夹持部512b夹持着第2非水电解质电池100B的固定部120a等。此外,关于第3母线513,第1夹持部513a夹持着第2非水电解质电池100B的各固定部(参照符号120a),第2夹持部513b夹持着第3非水电解质电池100C的各固定部(参照符号120a)。
这里,对于第2及第3母线512及513的设在各自的夹持部的一方的金属板上的突起,虽将详细的图示省略,但与第1母线511的夹持部511b的突起同样,分别被嵌入设在第1~第3非水电解质电池100A、100B或100C的固定部120a上的贯通孔123内,被分别焊接在由固定部120a(也包含未图示的第2箱体部具备的固定部)夹持的电极引线171的主部171a或电极引线172的主部172a上。通过这样的结构,第1~第3非水电解质电池100A、100B及100C经由第2母线512及第3母线513串联地电连接。
如图11所示,第4母线514与第2母线512及第3母线513同样,具备第1夹持部514a、第2夹持部514b及连结第1夹持部514a和第2夹持部514b的连结部514c。第4母线514的第1夹持部514a及第2夹持部514b具备相互对置的两片金属板,在一方的金属板上设有未图示的突起。
第4母线514的第1夹持部514a夹持着第3非水电解质电池100C的固定部120a(也包含未图示的第2箱体部所具备的固定部),设在一方的金属板上的突起虽将详细的图示省略,但也与第1母线511的夹持部511b的突起同样,被嵌入设在第3非水电解质电池100C的固定部120a上的贯通孔123内,被焊接在由各固定部(参照符号120a)夹持的电极引线172的主部172a上。由此,将第4母线514电连接在第3非水电解质电池100C的电极引线172上。
第4母线514的第2夹持部514b例如通过利用未图示的突起,能够与电子设备及/或其它电池的外部端子容易地连接。此外,该突起还能够防止第4母线514和电子设备及/或其它电池的外部端子的连接脱落。
而且,第1~第3非水电解质电池100A、100B及100C如上述中参照图1~图5C所说明的那样,是来自电池外部的水分浸入量小、耐用年限长的非水电解质电池。
所以,图11所示的电池组500来自电池外部的水分浸入量小,能够实现长的耐用年限。
此外,第1~第3非水电解质电池100A、100B及100C经由第1母线511的外部连接端子511e及第4母线514的第2夹持部514b,能够容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
根据以上说明的第5实施方式,可提供上述构成的电池组500。该电池组具备第2实施方式所涉及的多个非水电解质电池100。所以,第5实施方式所涉及的电池组能够容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通,且来自电池外部的水分浸入量小,能够实现长的耐用年限。
[第6实施方式]
以下,参照图12对第6实施方式进行说明。
在以下的说明中,对于与在第1实施方式中参照图1~图5C说明的非水电解质电池1、在第3实施方式中参照图7及图8说明的非水电解质电池200相同的构成,标注相同的符号进行说明,而且将其详细的说明省略,此 外,对于在说明本实施方式的图12中未图示的构成,有时适宜引用图1~图5C或图7及图8等中所示的符号进行说明。
接着,参照图12对第6实施方式中的电池组600进行说明。
图12是第6实施方式所涉及的电池组600的概略立体图。图12所示的电池组600具备3个非水电解质电池200A、200B及200C。
第1非水电解质电池200A及第3非水电解质电池200C分别为参照图7及图8说明的第3实施方式所涉及的非水电解质电池。此外,第2非水电解质电池200B除了替换电极引线271及电极引线272的位置以外,具备与第3实施方式所涉及的非水电解质电池200相同的结构。
第1~第3非水电解质电池200A、200B及200C如图12所示,按照第2非水电解质电池200B的第1箱体部220的电极组收纳部202A与第1非水电解质电池200A所具备的未图示的盖体对置、第3非水电解质电池200C的第1箱体部220的电极组收纳部202A与第2非水电解质电池200B所具备的未图示的盖体对置的方式进行配置。
图12所示的电池组600具备4个母线611~614。
第1母线611具备引线连接部611b及电连接在该引线连接部611b上的外部连接端子611e。
在引线连接部611b上,虽将图示省略但也设有突起。将该突起嵌入设在第1非水电解质电池200A的固定部221a上的贯通孔223(参照图8)内,焊接在由固定部220a(参照图8)、221a夹持的电极引线271的主部271a上。由此,将第1母线611电连接在第1非水电解质电池200A的电极引线271的主部271a上。这里,在引线连接部611b与固定部221a之间,配设有未图示的绝缘树脂层。因此,第1母线611与图8所示的固定部220a、221a电绝缘。再者,本例子中的第1~第3非水电解质电池200A、200B及200C所具备的固定部具有与图8所示的固定部220a(参照图8)、221a的截面结构同样的截面结构。
在外部连接端子611e上设有贯通孔611f。外部连接端子611e例如通过利用贯通孔611f进行拧紧,能够容易且强固地与电子设备及/或其它电池的外部端子连接。
第2母线612具备第1引线连接部612a及电连接在该第1引线连接部 612a上的第2引线连接部612b。在第2母线612的第1引线连接部612a及第2引线连接部612b上分别设有未图示的突起。
设在第2母线612的第1引线连接部612a上的突起与设在第1母线611的引线连接部611b上的未图示的突起同样,被嵌入设在第1非水电解质电池200A的固定部221a上的贯通孔223(参照图8)内,被焊接在由固定部220a(参照图8)、221a夹持的电极引线272的主部272a上。由此,将第2母线612电连接在第1非水电解质电池200A的电极引线272的主部272a上。此外,设在第2母线612的第2引线连接部612b上的突起与设在第1母线611的引线连接部611b上的未图示的突起同样,被嵌入设在第2非水电解质电池200B的固定部221a上的贯通孔223内,被焊接在由固定部220a、221a夹持的电极引线271的主部271a上。由此,将第2母线612电连接在第2非水电解质电池200B的电极引线271的主部271a上。
第3母线613具有与第2母线612同样的结构。即,第3母线613具备第1引线连接部613a及电连接在该第1引线连接部613a上的第2引线连接部613b。在第3母线613的第1引线连接部613a及第2引线连接部613b上分别设有未图示的突起。
设在第3母线613的第1引线连接部613a上的突起与设在第1母线611的引线连接部611b上的未图示的突起同样,被嵌入设在第2非水电解质电池200B的固定部221a上的贯通孔223内,被焊接在由固定部220a、221a夹持的电极引线272的主部272a上。由此,将第3母线613电连接在第2非水电解质电池200B的电极引线272的主部272a上。此外,设在第3母线613的第2引线连接部613b上的突起与设在第1母线611的引线连接部611b上的未图示的突起同样,被嵌入设在第3非水电解质电池200C的固定部221a上的贯通孔223内,被焊接在由固定部220a、221a夹持的电极引线271的主部271a上。由此,将第3母线613电连接在第3非水电解质电池200C的电极引线271的主部271a上。
第4母线614具有与第1母线611同样的结构。即,第4母线614具备引线连接部614a及电连接在该引线连接部614a上的外部连接端子614e。
在第4母线614的引线连接部614a上设有未图示的突起。
该突起与设在第1母线611的引线连接部611b上的未图示的突起同样, 被嵌入设在第3非水电解质电池200C的固定部221a上的贯通孔223内,被焊接在由固定部220a、221a夹持的电极引线271的主部271a上。由此,将第4母线614电连接在第3非水电解质电池200C的电极引线272的主部272a上。
在第4母线614的外部连接端子614e上设有贯通孔614f。外部连接端子614e例如通过利用贯通孔614f进行拧紧,能够容易且强固地与电子设备及/或其它电池的外部端子连接。
如此一来,关于图12所示的电池组600,第1~第3非水电解质电池200A、200B及200C通过第2母线612及第3母线613被串联地电连接。此外,图12所示的电池组600经由第1母线611的外部连接端子611e及第4母线614的外部连接端子614e,能够得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
而且,第1~第3非水电解质电池200A、200B及200C如上述中参照图1~图5C所说明的那样,是来自电池外部的水分浸入量小、耐用年限长的非水电解质电池。
所以,图12所示的电池组600来自电池外部的水分浸入量小,能够实现长的耐用年限。
根据以上说明的第6实施方式,可提供上述构成的电池组600。该电池组具备第3实施方式所涉及的多个非水电解质电池200。所以,第6实施方式所涉及的电池组能够容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通,且来自电池外部的水分浸入量小,能够实现长的耐用年限。
[第7实施方式]
以下,对第7实施方式进行说明。
图13是第7实施方式所涉及的蓄电池装置700的外观示意图。该蓄电池装置700的概略构成是:具备多个将图12所示的第6实施方式中的电池组600部分改变得到的电池组,另外具备收容该电池组的外包装材料701。
再者,在以下的说明中,对于与在第1实施方式中参照图1~图5C说明的非水电解质电池1、在第3实施方式中参照图7及图8说明的非水电解质电池200、及在第6实施方式中参照图12说明的电池组600同样的构成,标注相同的符号进行说明,而且将其详细的说明省略,此外,对于在说明 本实施方式的图13中未图示的构成,有时适宜引用图1~5、图7及图8以及图12等中所示的符号进行说明。
图13所示的蓄电池装置700所具备的电池组600如上所述,将参照图12说明的第6实施方式所涉及的电池组600进行了部分改变。即,图13所示的蓄电池装置700具备的电池组600具备3个非水电解质电池200A、200B及200C。此外,该电池组600进一步具备第2母线612及第3母线613。第2母线612及第3母线613与图12所示的第6实施方式所涉及的电池组600的第2母线612及第3母线613同样,串联地电连接3个非水电解质电池200A、200B及200C。
图13所示的蓄电池装置700所具备的电池组600不具备第1母线及第4母线,此点与参照图12说明的第6实施方式所涉及的电池组600不同。作为代替,图13所示的蓄电池装置700所具备的电池组600具备正极端子连接部703及负极端子连接部704。
正极端子连接部703具备具有矩形的平面形状的两个主面。即,正极端子连接部703在一个主面上设有突起703A,在图13中虽将图示省略,但在另一个主面上也设有突起。正极端子连接部703由导电性材料构成,例如为金属制。
将正极端子连接部703的未图示的一个突起嵌入设在第1非水电解质电池200A的固定部221a上的贯通孔223(参照图8)内,焊接在由固定部220a(参照图8)、221a夹持的电极引线271的主部271a上。由此,将正极端子连接部703电连接在电极引线271的主部271a上。
这里,正极端子连接部703虽将详细的图示省略,但不与第1非水电解质电池200A的固定部220a、221a直接接触,在它们之间配置有绝缘树脂层208。由此,使正极端子连接部703与第1非水电解质电池200A的固定部220a、221a电绝缘。
负极端子连接部704具有与正极端子连接部703同样的结构。即,负极端子连接部704具备矩形的平面形状的两个主面。而且,负极端子连接部704在一个主面上设有突起704A,在另一个主面上设有未图示的突起。负极端子连接部704由导电性材料构成,例如可规定为金属制。
负极端子连接部704的未图示的一方的突起与正极端子连接部103的 一方的突起同样,被嵌入设在第3非水电解质电池200C的固定部221a上的贯通孔223内,被焊接在由固定部220a、221a夹持的电极引线272的主部272a上。由此,将负极端子连接部704电连接在第3非水电解质电池200C的电极引线272的主部272a上。此外,负极端子连接部704与正极端子连接部703同样,不与第3非水电解质电池200C的固定部220a、221a直接接触,在它们之间配置有绝缘树脂层208。由此,使负极端子连接部704与第3非水电解质电池200C的固定部220a、221a电绝缘。
图13所示的蓄电池装置700进一步具备外包装材料701。外包装材料701具有大致立方体形状,为一端具有开口的中空的容器。外包装材料701由具有绝缘性的合成树脂例如改性聚苯醚树脂(m-PPE)形成。
将上述的电池组600收纳在外包装材料701中。使电池组600的正极端子连接部703的突起703A及负极端子连接部704的突起704A朝外包装材料701的开口伸出。
图13所示的蓄电池装置700进一步具备盖702。盖702包含彼此平行的两个主面,它们的平面形状为与外包装材料701的开口对应的矩形。
盖702例如由具有与外包装材料701相同的绝缘性的合成树脂例如PPE构成。
盖702在一方的主面上具备正极端子705及负极端子706。此外,盖702在另一方的主面上具备未图示的正极端子用配线及负极端子用配线。将正极端子用配线电连接在正极端子705上。同样,将负极端子用配线电连接在负极端子706上。正极端子705、负极端子706、正极端子用配线及负极端子用配线与盖702电绝缘。
将盖702以密封外包装材料701的方式、且以正极端子用配线及负极端子用配线与电池组200对置的方式固定在外包装材料701上。
将正极端子用配线电连接在电池组600的正极端子连接部703的突起703A上。由此,正极端子705与电池组600的正极端子连接部703电连接。同样,将负极端子用配线连接在电池组600的负极端子连接部704的突起704A上。由此,负极端子706与电池组600的负极端子连接部704电连接。
在本实施方式中,蓄电池装置700具备的外包装材料701的材料及形状等没有特别的限定,可根据用途自由选择。
图13所示的蓄电池装置700能够经由正极端子705及负极端子706与外部发电装置及/或电子设备等电连接。
第7实施方式所涉及的蓄电池装置700由于具备第6实施方式所涉及的电池组600,所以能够容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通,且水分从电池外部的浸入量小,能够实现长的耐用年限。
作为第7实施方式所涉及的蓄电池装置700的用途,例如可列举出智能电网用蓄电池(以太阳能发电或风力发电产生的可再生能源的贮藏、电力的负荷平均化为目的的分散型电源)、产业用备用蓄电池、家庭用蓄电池等。这里,将第1~第3实施方式所涉及的非水电解质电池分别形成可大幅度抑制来自电池外部的水分浸入、可防止电池鼓起或防止非水电解液向外部漏液、可靠性高的构成。由此,第7实施方式所涉及的蓄电池装置700特别适合定置用蓄电池系统这样的要求长的耐用年限的电池用途。
再者,在本实施方式的蓄电池装置700中,以采用具备第3实施方式所涉及的非水电解质电池200的第6实施方式所涉及的电池组600为例进行了说明,但并不限定于此。例如,在本实施方式的蓄电池装置700中,也可以采用在细微部增加了多种变更、并具备第1实施方式所涉及的非水电解质电池1或第2实施方式所涉及的非水电解质电池100的电池组。
实施例
接着,通过示出实施例及比较例,更具体地对本发明进行说明,但本发明的范围并不受本实施例限制,可在不改变本发明的要旨的范围内适宜变更地进行实施。
[实施例1]
在本实施例中,除以下所示之处以外,按以下的步骤制造与图1~图5C所示的非水电解质电池1同样的非水电解质电池1。即,本实施例的非水电解质电池1如图14中其概略平面图所示,电池壳2不含折弯部,而含有形成于其4个端部上的4个焊接密封部2C,此点与图1所示的例子不同。
<电极组6的制作>
(正极3的制作)
将作为正极活性物质的具有尖晶石型结构的锂锰氧化物 (LiMn1.9Al0.1O4)粉末90质量%、作为导电剂的乙炔黑5质量%、和聚偏氟乙烯(PVdF)5质量%加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行混合,调制浆料。然后,在将该浆料涂布在由厚15μm的铝箔构成的正极集电体3a的两面上后,使其干燥,通过压制制作电极密度为2.9g/cm3的正极。
由此,制作含有正极集电体3a、担载在其两面上的正极层3b、正极材料无担载部3c的带状的正极3。
(负极4的制作)
将作为负极活性物质的具有尖晶石型结构的锂钛氧化物(Li4Ti5O12)粉末90质量%、作为导电剂的乙炔黑5质量%及聚偏氟乙烯(PVdF)5质量%加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行混合,调制浆料。将该浆料涂布在由厚15μm的铝箔构成的负极集电体4a的两面上,在使其干燥后,通过压制制作电极密度为2.3g/cm3的负极。
由此,制作含有负极集电体4a、担载在其两面上的负极层4b和负极材料无担载部4c的带状的负极4。
(电极组6的制作)
接着,作为隔膜5,准备由厚20μm的聚乙烯制多孔质膜构成的隔膜。
接着,将带状的正极3和带状的负极4以中间夹着隔膜5的方式进行层叠,形成电极组组件。此时,正极材料无担载部3c及负极材料无担载部4c从电极组组件在相互相反的方向延伸出。
接着,在将该电极组组件卷绕成螺旋状后,从电极组组件中取出卷芯,压制成扁平形状。
接着,用正极集电接头32夹住正极材料无担载部3c的一部分。在此状态下,对正极材料无担载部3和正极集电接头32进行超声波焊接。同样,用负极集电接头42夹住负极材料无担载部4c的一部分,在此状态下,对负极材料无担载部4c和负极集电接头42进行超声波焊接。
接着,将除电极组组件的正极材料无担载部3c、正极集电接头32、负极材料无担载部4c及负极集电接头42以外的部分用绝缘胶带61被覆。
由此,得到图3及图4所示的扁平形状卷绕型的电极组6。
<电极组6与电极引线(正极引线及负极引线)71、72的连接>
接着,准备作为正极引线(电极引线71)及负极引线(电极引线72) 的长方形状的两片铝箔。然后,将准备的电极引线(正极引线)71超声波焊接在正极集电接头32上。同样,将准备的电极引线(负极引线)72超声波焊接在负极集电接头42上。
<非水电解质电池1的制作>
接着,准备图14(也参照图2)所示的电池壳2。
电池壳2为不锈钢制(SUS304),由第1箱体部20和第2箱体部21构成。在第2箱体部21上,通过深冲加工形成图2所示的凹状的收纳部20A。
再者,本实施例中准备的第2箱体部21将收纳部20A的四角如图2所示制圆。
如图1及图2所示,在端子收纳部2B、2B上分别设有贯通孔23、23,这些贯通孔23、23的直径为7mm。此外,在收纳部20A上设有未图示的注入口。
第2箱体部21与第1箱体部20是分开的,为俯视下与第1箱体部20同样大小的板状部件。
如图5A~图5C所示,在设在两处上的端子收纳部2B的贯通孔23的边缘部上配置树脂密封材料9。此外,在第1箱体部20的端子收纳部2B中,将除去配置了树脂密封材料9的部分和设在电极组收纳部2A上的注入口的整面用绝缘树脂层8被覆。此外,绝缘树脂层8还按照被覆树脂密封材料9的与第2箱体部21对置的一面的方式配置。如图5A~图5C所示,第2箱体部21的与第1箱体部20对置的一面的整面被绝缘树脂层8被覆。
接着,在电池壳2中的第1箱体部20的收纳部20A内,配置按上述步骤制作的电极组6。
接着,使电池壳2的第1箱体部20和第2箱体部21隔着绝缘树脂层8而对置。由此,将电极组6收容在由第1箱体部20的收纳部20A和第2箱体部21中与该收纳部20A对置的收纳部21A构成的电极组收纳部2A内。
此外,此时,用第1箱体部20的固定部20a和第2箱体部21的固定部21a经由绝缘树脂层8夹持、固定电极引线71、72。
由此,电极引线71、72与树脂密封材料9的一部分即被覆第1箱体部20的端子收纳部2B的部分、和绝缘树脂层8的一部分即将第2箱体部21中与第1箱体部20的端子收纳部2B对置的部分的表面被覆的部分接触。
此外,电极引线71、72通过设在端子收纳部2B的固定部20a上且被树脂密封材料9被覆的贯通孔23而露出。
接着,对含有固定部20a、21a的电池壳2的电极组收纳部2A的周围进行加热。
由此,将第1箱体部20经由树脂密封材料9及与其接触的绝缘树脂层8热密封在第2箱体部22上。此外,将电极引线71、72通过绝缘树脂层8A及树脂密封材料9热密封在固定部20a的贯通孔23的边缘部上。另外,将第2箱体部21的固定部21a通过绝缘树脂层8B热密封在电极引线71、72上。
接着,通过对电池壳2的4处的开放端进行缝焊,形成图14所示的4个焊接密封部2C,形成将电极组6密封在电池壳2内的状态,在80℃下进行24小时的真空干燥。
在本实施例中,采用了热密封的构成,但也可以采用如图5B所示的构成,即在配设了树脂密封材料9后,设置敛缝加工部20b,然后通过敛缝加工,形成图5C所示的敛缝加工部20e。
<非水电解质的调制>
将碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)按体积比率为1∶2的方式混合,调制混合溶剂。然后,将作为电解质的六氟磷酸锂(LiPF6)按1.2mol/L的浓度溶解于该混合溶剂中,由此调制液状的非水电解质。
<非水电解质的注入及非水电解质电池的完成>
经由设在电池壳2的第1箱体部20的收纳部20A上的未图示的注入口,注入按上述步骤得到的液状的非水电解质。
最后,通过将设在电池壳2的第1箱体部20的收纳部20A上的未图示的注入口密封,得到实施例1的容量为15Ah的非水电解质电池1。
实施例1的非水电解质电池1的电极组收纳部2A具有按外围尺寸计为150mm×110mm(除去角部)的长方形的俯视形状,高度按外围尺寸计为15mm。此外,从实施例1的非水电解质电池1的构成电极组收纳部2A的第1箱体部20的收纳部20A的1个边缘即端子收纳部2B伸出的边缘,到与其对置的焊接密封部2C的距离为20mm(两处)。
[实施例2]
除了作为树脂组合物使用环氧树脂(热膨胀率:45×10-6/K、玻璃化转变温度:120℃)来代替聚酰亚胺以外,通过与上述实施例1同样的方法,制作了非水电解质电池1。
[实施例3]
除了作为树脂组合物使用加入二氧化硅填料的环氧树脂(热膨胀率:30×10-6/K、玻璃化转变温度:140℃)以外,通过与上述实施例1同样的方法,制作了非水电解质电池1。
[实施例4]
<正极3的制作>
将作为正极活性物质的具有橄榄石型结构的磷酸锰铁锂(LiMn0.8Fe0.2PO4(碳涂敷量:3质量%))粉末88质量%、作为导电剂的乙炔黑5质量%、聚偏氟乙烯(PVdF)7质量%加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行混合,调制浆料。在将该浆料涂布在由厚15μm的铝箔构成的正极集电体3a的两面上后,进行干燥、压制,由此制作电极密度为2.0g/cm3的正极。
由此,制作包含正极集电体3a、担载在其两面上的正极层3b和正极材料无担载部3c的带状的正极3。
<非水电解质电池的制作>
以下,除了作为树脂组合物使用加入二氧化硅填料的环氧树脂(热膨胀率:20×10-6/K、玻璃化转变温度:140℃)以外,通过与实施例1同样的方法,制作非水电解质电池1。
[实施例5]
除了作为电池壳2使用不锈钢制(SUS430),作为树脂组合物使用加入二氧化硅填料的环氧树脂(热膨胀率:10×10-6/K、玻璃化转变温度:160℃)以外,通过与实施例4同样的方法,制作了非水电解质电池1。
[实施例6]
除了作为树脂组合物使用加入二氧化硅填料的环氧树脂(热膨胀率:8×10-6/K、玻璃化转变温度:160℃)以外,通过与实施例4同样的方法,制作非水电解质电池1。
[比较例1]
在比较例1中,除以下方面以外,通过与实施例1同样的方法,制作了非水电解质电池。
在比较例1中,准备了未设置图1、图2及图5A~图5C所示的贯通孔23的电池壳。
而且,在比较例1中,在将相互面对面的绝缘树脂层(参照图5A中的绝缘树脂层8A、8B)热密封后,将电池壳的固定部穿孔,设置固定部及贯穿由其夹持的电极引线(正极及负极)的两处贯通孔。然后,嵌入与上述贯通孔中贯穿电池壳的部分接触的中空的垫圈。
接着,通过中空地构成的垫圈的中空部分,且以与电极引线接触的方式,将不锈钢制的棒状部件嵌入贯通孔内。
最后,将上述的嵌入的棒状部件从电池壳上下用螺母固定。
由此,得到比较例1的非水电解质电池。
即,在比较例1的非水电解质电池中,电池壳为下述构成:实质上不含实施例1的非水电解质电池的电池壳2中所含的固定部20a、21a,即实质上不含以电极引线71、72的至少一部分通过贯通孔23露出的方式夹持电极引线71、72的第1箱体部20的固定部20a及第2箱体部21的固定部21a。
[比较例2]
在比较例2中,除以下方面以外,通过与实施例1同样的方法,制作了非水电解质电池。
在比较例2的非水电解质电池中,通过设定为使电极引线即正极引线及负极引线各自与被覆第2箱体部的绝缘树脂层不接触的构成,在电极引线与被覆第2箱体部的绝缘树脂层之间设置了空间。
即,在比较例2的非水电解质电池中,电池壳为下述构成:实质上不含实施例1的非水电解质电池1的电池壳2中所含的固定部20a、21a,即实质上不含以电极引线71、72的至少一部分通过贯通孔23露出的方式夹持电极引线71、72的第1箱体部20的固定部20a及第2箱体部21的固定部21a。
[比较例3]
在比较例3中,通过以下方法,制作了图15所示的非水电解质电池300 (参照图16)。
图15是比较例3的非水电解质电池300的概略平面图,图16是图15所示的非水电解质电池300的从图15中所示的观察方向V.P.观察得到的表示非水电解质电池300的主要部位的概略侧视图。
在比较例3中,首先,用与实施例1相同的方法制作电极组6。然后,用与实施例1相同的方法,在电极组6的正极集电接头32上连接正极引线即电极引线71,同时在电极组6的负极集电接头42上连接负极引线即电极引线72。
接着,准备两片不锈钢层叠膜301、311。
不锈钢层叠膜301由SUS430形成的不锈钢302和层叠在该不锈钢302上的热塑性树脂层303构成。
对于不锈钢302,虽将详细的图示省略,但含有通过深冲成型而形成的、可收容先前制作的电极组6的尺寸的杯部,热塑性树脂层303以被覆杯部的内侧的方式保形被覆不锈钢302。
此外,不锈钢层叠膜311由不锈钢312和层叠在不锈钢312上的热塑性树脂层313构成。不锈钢层叠膜311为具有与不锈钢层叠膜301同样的平面形状的板状部件。
接着,将电极组6收纳在不锈钢层叠膜301的杯部中。
接着,以不锈钢层叠膜301的热塑性树脂层303的一部分和不锈钢层叠膜311的热塑性树脂层313的一部分接触的方式使不锈钢层叠膜301、311对置。此时,如图15及图16所示,将连接在电极组6上的电极引线(正极引线)304a一边中间存在树脂层304一边夹入热塑性树脂层303、313间。同样,将连接在电极组6上的电极引线(负极引线)304b一边中间存在树脂层304一边夹入热塑性树脂层303、313间。作为树脂层304,使用由耐热层及粘接层构成的树脂层。此外,如图15所示,使树脂层304的一部分从不锈钢层叠膜301、311向外部延伸出。
接着,对彼此对置的不锈钢层叠膜301、311的边缘部进行加热,使彼此接触的热塑性树脂层303、313热熔融粘合。同时,使电极引线304a和与其接触的热塑性树脂层313及树脂层304热熔融粘合。同样,使电极引线304b和与其接触的热塑性树脂层313及树脂层304热熔融粘合。另外, 使树脂层304和与其接触的热塑性树脂层303、313热熔融粘合。
由此,制作图15(也参照图16)所示的比较例的非水电解质电池300。
如果从图15所示的观察方向V.P.观察非水电解质电池300,则观察到图16所示的形状。即,在非水电解质电池300中,夹入电极引线304a及树脂层304的不锈钢层叠膜301、311的不锈钢302、312以及热塑性树脂层303、313对应于电极引线304a及树脂层304的程度变形。此外,虽图示省略,但夹入了电极引线(负极引线)304b及树脂层304的不锈钢层叠膜301及311的不锈钢302、312以及热塑性树脂层303、313也与图16中所示的情况同样地变形。
再者,比较例3的非水电解质电池300的杯部具有按外围尺寸计为150mm×110mm(除去角部R2)的平面形状,高度按外围尺寸计为15mm。
[比较例4]
除了作为正极使用与实施例4中使用的相同的正极3(正极活性物质:橄榄石型磷酸锰铁锂(LiMn0.8Fe0.2PO4(碳涂敷量:3质量%))以外,与比较例3同样地制作非水电解质电池。
[评价方法]
<容量测定>
分别对实施例1~实施例6及比较例1~比较例4的非水电解质电池,在25℃的环境下,以1C速率进行1次充放电,测定初次放电容量。其结果示于下述表1。
<耐久试验>
将实施例1~实施例6及比较例1~比较例4的非水电解质电池分别制作50个,在25℃的环境下,测定充电量为50%(SOC50%)的状态下的电池的厚度。
然后,将各实施例及比较例的非水电解质电池在控制在温度60℃、湿度93%的恒温恒湿槽中贮藏3个月。
然后,将贮藏后的非水电解质电池从恒温恒湿槽中取出,放置在25℃的环境下,然后在使电池温度返回到25℃后测定厚度,下述表1中示出基于此的电池厚度的增加率{=(贮藏后电池厚度-贮藏前电池厚度)/贮藏前电池厚度}。
此外,在将贮藏后的电池以1C速率放电后,在25℃环境下,以1C速率进行1次充放电。然后,将得到的放电容量作为恢复容量,下述表1中示出基于此的恢复容量率(=恢复容量/初次放电容量×100)。
再者,电池厚度的增加率、恢复容量率表示各实施例及比较例中的各50个的平均值。
表1
[评价结果]
由表1所示的结果得知,实施例1~实施例6的非水电解质电池与比较例1~比较例4的非水电解质电池相比,电池厚度的增加率小,抑制了电池内的气体的产生。
此外,得知实施例1~实施例6的非水电解质电池恢复容量率高,显示出优良的耐久性。显然这是因为在实施例1~实施例6的非水电解质电池中,防止了水分向电池壳的内部的浸入,进而防止了水分到达收纳在电池壳2的电极组收纳部2A中的电极组6,防止了经长期电极组6的劣化。
此外,实施例1~实施例6的非水电解质电池在电池壳2所具备的固定部20a上设有贯通孔23,但其边缘被树脂密封材料9热密封。这样的被热密封的树脂密封材料9由于密封性优异,所以有效地防止了水分向电池壳2内部的浸入,进而防止了水分达到收纳在电池壳2的电极组收纳部2A中的电极组6。这是实施例1~实施例6的非水电解质电池显示出优良的耐久性的理由之一。
另外,对于实施例1~实施例6的非水电解质电池,电池壳2中被缝焊的4个焊接密封部2C更有效地防止了水分向电池壳2内部的浸入。这是实施例1~实施例6的非水电解质电池显示出优良的耐久性的又一理由。
另一方面,如表1的结果所示,比较例1的非水电解质电池与实施例1~实施例6的非水电解质电池相比耐久性低。认为此结果的原因在于:因比较例1的非水电解质电池贯穿热密封地设置了贯通孔,因而通过由此产生的应力损害热密封的密封性,因而使水分浸入到壳内部。
此外,与比较例1同样,比较例2的非水电解质电池与实施例1~实施例6的非水电解质电池相比耐久性也低。认为此结果是由于比较例2的非水电解质电池在电极引线(正极引线及负极引线)与盖体之间分别存在空间,使水分穿过该空间到达电极组6。
此外,比较例3及比较例4的非水电解质电池300与实施例1~实施例6的非水电解质电池相比耐久性低。认为此结果是由于电极引线304a、304b伸出的不锈钢层叠膜301及311的边缘部如图16所示变形,在热塑性树脂层303、313彼此热熔融粘合的部分之间产生小的间隙,因此使水分穿过该间隙达到电极组6。
如上所述,实施例1~实施例6的非水电解质电池显示出比比较例1~比较例4的非水电解质电池更优异的耐久性,因此可发挥长的耐用年限。
根据以上说明的至少1个实施方式及实施例,可提供本发明所涉及的非水电解质电池。该非水电解质电池如上所述具备树脂密封材料,该树脂 密封材料用于密封从贯通孔露出的电极引线和端子收纳部的间隙,且沿着贯通孔的边缘部环状形成在贯通孔内,且由0~100℃时的热膨胀率为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成。因此,该非水电解质电池能够防止水分与电池壳收纳的电极组的接触,进而能够防止该非水电解质电池的劣化。因而,该非水电解质电池可发挥长的耐用年限。
此外,上述的第1实施方式所涉及的非水电解质电池经由电极引线中的穿过设在进行引线夹持的固定部上的贯通孔而露出的部分,能够容易且确实得到与电子设备及/或其它电池的电导通。
以上,对几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子提示的,并不有意限定发明的范围。这些新颖的实施方式还可以其它多种方式实施,在不脱离发明要旨的范围内,能够进行多种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形都包含在发明的范围或要旨内,同时包含在权利要求所记载的发明和其均等的范围内。
符号说明
1、100、200、1A、1B、1C、1D、100A、100B、100C、200A、200B、200C 非水电解质电池
2、102、202 电池壳
20、120、220 第1箱体部
21、221 第2箱体部
2A、102A、202A 电极组收纳部
2B、102B、202B 端子收纳部
2C、102C、202C 焊接密封部
20A、21A、120A、220A、221A 收纳部
20B、120B、220B 折返部
20C、21C、120C、220C、221C 伸出部
20a、21a、120a、220a、221a 固定部
20b、20e 敛缝加工部
23、123、223 贯通孔
220b、221b 弯曲部
3 正极
3a 正极集电体
3b 正极层
3c 正极材料无担载部
32 正极集电接头
4 负极
4a 负极集电体
4b 负极层
4c 负极材料无担载部
42 负极集电接头
5 隔膜
6 电极组
61 绝缘胶带
71、72、171、172、271、272 电极引线(端子部)
71a、72a、171a、172a、271a、272a 电极引线的主部
71b、72a、171b、172a、271b、272a 电极引线的连接部
8、8A、8B、208、208A、208B 绝缘树脂层
8a、208a 贯通孔(绝缘树脂层)
9、109、209 树脂密封材料
400、500、600 电池组
411、511、611 第1母线
412、512、612 第2母线
413、513、613 第3母线
414、514、614 第4母线
411a、412a、512a、413a、513a、414a、514a 第1夹持部
411b、412b、512b、413b、513b、414b、514b 第2夹持部
411c、412c、512c、413c、513c、414c、514c 连结部
611b、614a 引线连接部
612a、613a 第1引线连接部
612b、613b 第2引线连接部
511e、611e、614e 外部连接端子
511f、611f、614f 贯通孔
700 蓄电池装置
701 外包装材料
702 盖
703 正极端子连接部
704 负极端子连接部
703A、104A 突起
705 正极端子
706 负极端子

Claims (10)

1.一种非水电解质电池,其特征在于,其具备:
具有正极及负极的电极组,
与所述电极组的所述正极及所述负极分别电连接的一对板状的端子部,
金属制的电池壳,其具有收纳所述电极组的电极组收纳部、与所述电极组收纳部连通且收纳所述端子部的端子收纳部、以及密封所述电极组收纳部及所述端子收纳部的焊接密封部,在所述端子收纳部上设有使所述端子部的一部分露出的贯通孔,和
树脂密封材料,其将从所述贯通孔露出的所述端子部和所述端子收纳部的间隙密封;
所述树脂密封材料沿着所述贯通孔的边缘部环状地设在所述贯通孔内,且由0~100℃时的热膨胀率为8~50(×10-6/K)的树脂组合物形成;
所述电池壳由通过所述焊接密封部接合的第1箱体部和第2箱体部构成;
端子收纳部包括从所述第1箱体部的所述电极组收纳部延伸出的板状的固定部和从所述第2箱体部的所述电极组收纳部延伸出的板状的固定部;
各固定部夹着端子部而对置;
通过各固定部固定所述端子部。
2.根据权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述树脂组合物是玻璃化转变温度为120℃以上的热固性树脂组合物。
3.根据权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述树脂组合物为含有无机填料的环氧系树脂组合物。
4.根据权利要求1所述的非水电解质电池,其中,绝缘树脂层介于所述固定部与所述端子部之间。
5.根据权利要求4所述的非水电解质电池,其中,将所述绝缘树脂层粘接、压接或热熔融粘合在所述固定部及所述端子部上。
6.根据权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述端子收纳部相对于所述电极组收纳部被折弯。
7.根据权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述端子收纳部有两个,连接在所述正极上的端子部位于一个端子收纳部内,连接在所述负极上的端子部位于另一个端子收纳部内。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的非水电解质电池,其中,所述电极组收纳部和所述端子收纳部被所述焊接密封部围住。
9.一种电池组,其特征在于,其具备:
多个权利要求1~8中任一项所述的非水电解质电池,和
将所述非水电解质电池的所述端子部彼此间电连接的母线;
所述母线连接在从所述非水电解质电池的所述端子收纳部的贯通孔露出的所述端子部上。
10.一种蓄电池装置,其特征在于,其具备:
权利要求9所述的电池组,和
收容所述电池组的外包装材料。
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