CN104838528A - 扁平形电池 - Google Patents

扁平形电池 Download PDF

Info

Publication number
CN104838528A
CN104838528A CN201380057150.XA CN201380057150A CN104838528A CN 104838528 A CN104838528 A CN 104838528A CN 201380057150 A CN201380057150 A CN 201380057150A CN 104838528 A CN104838528 A CN 104838528A
Authority
CN
China
Prior art keywords
collector body
shell
positive pole
flat
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.)
Granted
Application number
CN201380057150.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104838528B (zh
Inventor
水田堂太
住本大辅
五反田幸宏
川口真一
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 Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management 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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN104838528A publication Critical patent/CN104838528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104838528B publication Critical patent/CN104838528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本发明的扁平形电池具备:包含正极、负极、隔膜及电解液的发电要素、收纳上述发电要素的具有圆形的底部和圆形的开口部的由导体形成的圆筒形状的壳、将上述开口部封闭且由导体形成的封口板、夹在上述壳与上述封口板之间的绝缘部件、和配置在上述壳与上述正极之间且被焊接在上述壳上、并且与上述正极接触的板状的集电体,上述集电体被焊接在上述底部上的焊接位置按照如下方式设定:上述壳按照上述底部的中央部朝向上述壳的外侧发生位移的方式变形时,上述正极与上述集电体的中央部维持接触。

Description

扁平形电池
技术领域
本发明涉及扁平形电池,特别是涉及其放电特性的改良。
背景技术
扁平形电池有效利用小型且薄型这样的特征,作为手表及汽车的无匙进入系统的遥控等期望小型化的设备的电源被广泛利用。进而,作为OA设备、及FA(Factory Automation,工厂自动化)设备的后备存储器等要求长时间的持续的电力供给的用途的电源也被广泛使用。进而,在各种仪表、测定设备用电源中也被采用,其用途不断扩大。进而,近年来,要求能够在例如在寒冷地、盛夏的烈日下放置于户外的汽车及在高温环境下使用的产业设备用途等严酷的环境下使用,且一直在为了进一步的高性能化而进行改良。
扁平形电池具有兼作正极端子的扁平的壳。在壳中,正极及负极在中间夹着隔膜而被收纳,同时填充有电解液。壳的开口部以将垫圈夹在中间的方式通过兼作负极端子的封口板封闭。正极使用将包含二氧化锰、氟化石墨等活性物质的正极合剂成型为例如圆形板状的圆片。该正极圆片按照一个底面与壳的底部对置的方式被收纳于壳中。
并且,为了提高正极的集电性,在正极圆片与壳的底部之间,配置了板状的集电体。该集电体的一个面与正极圆片接触,另一个面与例如壳的底部的中央部进行点焊,从而将正极圆片与壳进行电连接。
然而,电池在被放置于高温环境下等情况下电池内压上升。若电池内压上升,则壳有时会产生按照底部朝向外侧突出的方式弯曲那样的“膨起”。若壳这样发生膨起,则集电体也追随该变形而发生弯曲,由此,有时导致正极圆片与集电体的接触压力降低。其结果是,电池的内部电阻上升,电池的放电特性降低。
为了应对上述的问题,专利文献1提出了按照中央处的截面成为U字状的方式形成板状的集电体。由此,能够使集电体具有弹簧功能,能够提高正极与集电体的接触性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公平6-7493号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而,即使对集电体赋予上述的弹簧功能,若其程度不充分,则在壳中产生大的“膨起”那样的情况下,有时也无法充分发挥使上述的接触性良好的效果。因此,必须使对集电体赋予的弹簧功能充分,其结果是,若集电体所发挥的弹性力变得过大,则在正极圆片的两端部受到大的力,变得容易产生裂纹、断裂。若正极圆片中产生裂纹、断裂,则难以长期地维持电池特性。
用于解决问题的手段
本发明涉及一种扁平形电池,其具备:包含正极、负极、隔膜及电解液的发电要素、
收纳上述发电要素的具有圆形的底部和圆形的开口部的由导体形成的圆筒形状的壳、
将上述开口部封闭且由导体形成的封口板、
夹在上述壳与上述封口板之间的绝缘部件、和
配置在上述壳与上述正极之间且被焊接在上述壳上、并且与上述正极接触的板状的集电体,
上述集电体被焊接在上述底部上的焊接位置按照以下方式设定:在上述壳按照上述底部的中央部朝向上述壳的外侧发生位移的方式变形时,上述正极与上述集电体的中央部维持接触。
发明效果
根据本发明,例如不会因集电体而对正极施加大的弹性力,即使在壳的底部向外侧膨起的情况下,也能够抑制集电体与正极的接触压力的减少。由此,能够提高电池的放电特性,同时能够长期地维持电池特性。
将本发明的新颖的特征记载于所附的权利要求书中,有关本发明的构成及内容这两方面,连同本申请的其它目的及特征一起,通过参照附图的以下的详细说明可以更好地得到理解。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所述的扁平形电池的简略构成的截面图。
图2是示意性表示在电池的壳的底部安装有集电体的情形的壳的俯视图。
图3是与图2同样的壳的截面图。
图4是示意性表示在壳的底部安装集电体时的情形的壳的截面图。
图5是表示壳的底部向外侧膨起时的集电体的情形的截面图。
图6是示意性表示本发明的其他实施方式所述的扁平形电池的主要部分的截面图。
图7是示意性表示图6的扁平形电池的变形例的主要部分的截面图。
图8是图7的扁平形电池的壳的俯视图。
具体实施方式
本发明涉及一种扁平形电池,其具备:包含正极、负极、隔膜及电解液的发电要素、收纳发电要素的具有圆形的底部和圆形的开口部的由导体形成的圆筒形状的壳、将该开口部封闭且由导体形成的封口板、夹在壳与封口板之间的绝缘部件、和配置在壳与正极之间并被焊接在壳上、并且与正极接触的板状的集电体。
这里,本发明中,集电体被焊接在壳的底部上的焊接位置按照以下方式设定:在壳按照底部的中央部朝向壳的外侧发生位移的方式变形时,即,在壳底部的中央部朝向外侧发生膨起时,正极与集电体的中央部维持接触,即在集电体与底部的中央部之间形成间隙。
根据本发明,通过将焊接位置设定在底部的外侧区域AR2中(参照图5),即使在因例如壳内压的上升而导致底部的中央部向外侧膨起时,集电体也不会追随壳的变形,能够保持笔直的平面状。由此,集电体与正极的良好的接触状态得以维持,同时在集电体与底部的中央部之间形成间隙(GA1)。或者,原本就存在的间隙扩大。由此,即使因例如壳内压的上升而导致壳底部的中央部向外侧膨起,也能够防止集电体与正极的接触压力以及正极与负极的接触压力减少。
其结果是,即使在电池的尺寸小的情况下,也与其尺寸无关地且不会在初期将大的弹性力通过集电体施加给正极,能够良好地维持集电体与正极的接触压力。因此,能够防止因电池壳的膨胀而引起的电池的放电特性的降低。此外,为了维持上述接触压力,不需要向正极持续施加大的弹性力,所以长期地维持电池特性也变得容易。
这里,底部的中央部AR1可以认为是以底部的轴芯OC为中心的半径为Dr的圆的内部的区域(参照图2)。此时,若设底部的半径为D1,则比Dr/D1优选低于0.45。即,可以将自底部的轴芯起的距离为底部的半径的0%以上且低于45%的区域认为是底部的中央部。并且,焊接位置优选设定于上述的半径为Dr的圆与底部的外周圆(半径为D1的圆)之间的区域(外侧区域AR2)中。这里,在外侧区域中包含上述的半径为Dr的圆的圆周上的点、和底部的外周圆(由侧壁1c的内周面包围的区域)的圆周上的点。即,焊接位置优选设定于自底部的轴芯起的距离为底部的半径的45%以上且100%以下的外侧区域。此时,若设焊接位置的自底部的轴芯起的距离为L1,则比L1/D1为0.45以上且1以下。此外,焊接位置优选在外侧区域设定2处以上。由此,与电池尺寸无关地在壳的底部发生膨起时,能够抑制集电体的变形而防止集电体与正极的接触压力减少,能够维持良好的放电特性。
在本发明的一方式中,按照在组装成电池的状态下、集电体与壳底部的焊接部的焊接痕或热影响部的轴向Id相对于底部的厚度方向If向底部的径向的外侧倾斜的方式,使焊接痕从底部的内侧面向外侧面延伸地形成焊接部(参照图3)。其斜度(θ1)可以设为例如0.5~10°。由此,能够有效地防止集电体与正极之间的接触压力减少,能够更可靠地提高电池的放电特性。为了获得焊接痕那样的斜度,优选在自然状态(常温常压下)下底部的中央部朝向内侧弯曲的壳上(参照图4)焊接集电体。此时,壳的半径D1与壳底部的中心的升高量H1的比H1/D1优选为0.001~0.02。
在本发明的其他方式中,集电体包含朝向正极突出的突出部(参照图7、图8)。例如,通过由被焊接在壳上的主集电体18、和配置在主集电体18与正极4之间且被焊接在主集电体18上的尺寸比主集电体小的副集电体20来构成集电体7,能够在集电体上形成那样的突出部。这种情况下,副集电体20形成突出部。由此,能够更良好地保持集电体与正极的接触状态,能够更可靠地提高电池的放电特性。
进而,在本发明的其他方式中,配置了约束正极的径向的膨胀的由导体形成的环状的约束部件(参照图6、图7)。通过使用那样的约束部件16,能够增大例如包含MnO2的正极的厚度方向或轴向的膨胀,能够使电池的放电特性稳定。
此时,通过按照约束部件16与集电体7(7A)在壳底部1a的外侧区域AR2接触的方式(参照图7),调整约束部件及集电体的尺寸,从而变得容易将焊接位置配置在壳的径向的更外侧的区域,不大会受到壳底部的中央部的位移的影响。此时,通过在集电体上形成相当于约束部件16的厚度的上述的突出部,容易良好地保持正极与集电体的接触压力。其结果是,能够提高放电特性。
集电体的形状没有特别限定,可以设为长方形、正方形、圆形、椭圆形等各种形状。另外,集电体的中心优选按照与壳底部的中心重叠的方式配置。此外,集电体可以由不锈钢及钛合金等各种导体材料形成。
关于集电体的大小,当集电体为矩形时只要其长边的长度大于中央部AR1的直径,当集电体为圆形时只要其直径大于中央部AR1的直径,当集电体为椭圆形时只要其长径(以下,统一称为集电体的大小)大于中央部AR1的直径,则没有特别限定。其中,当按照集电体的中心部与底部的轴芯重叠的方式配置时,从集电体的中心部至端部为止的距离Dc与底部的半径D1的比Dc/D1优选为0.65~0.90。此外,从底部的轴芯至焊接位置为止的距离L1与Dc的比L1/Dc优选为0.60~0.95,特别优选为0.70~0.95。
以下,参照附图对本发明进行说明。图1中通过截面图示出本发明的一实施方式所述的扁平形电池的简略构成。
(实施方式1)
图示例的扁平形电池(以下,简称为电池)10具备具有圆形的底部1a、圆形的开口部1b和侧壁1c的圆筒形状的导体的壳1。壳1例如可以由不锈钢形成。在壳1的内部收纳有圆形板状的正极4和相同的圆形板状的负极5。在正极4与负极5之间配置有隔膜6。
正极4的1个底面与壳1的底部1a对置,在该底面与壳1的底部1a之间配置有板状的集电体7。集电体7的一个面与壳1的底部1a接触,以规定位置被焊接在该底部1a上。集电体7的另一个面与正极4的上述1个底面接触。由此,正极4与壳1通过集电体7电连接,壳1作为电池10的正极外部端子发挥功能。
壳1的开口部1b通过导体的封口板2而封闭。封口板2例如可以由不锈钢形成。在封口板2的周缘部与壳1的开口部1b之间配设了垫圈(绝缘部件)3,通过将壳1的开口部1b朝向内侧进行敛缝,从而封口板2被固定在壳1的开口部1b处。封口板2的内侧面与负极5接触。由此,封口板2与负极5电连接,封口板2作为电池10的负极外部端子发挥功能。
集电体7没有在壳1的底部1a的中央部AR1中与壳1焊接,而在中央部AR1的周围的环形状的外侧区域AR2中具有与壳1的焊接部12。焊接部12在外侧区域AR2的优选相对于底部1a的轴芯为点对称的位置分别形成1处以上。或者,也可以在外侧区域AR2中以同轴芯状形成焊接部12。外侧区域AR2可以设为自底部1a的轴芯起的距离为底部1a的内侧的半径D1(参照图2)的45%以上且100%以下的区域。更优选为60%以上且100%以下。与此对应地,中央部AR1可以设为自底部1a的轴芯起的距离为底部1a的半径D1的0%以上且低于45%的区域、或者0%以上且低于60%的区域。
图2及图3中将集电体与壳的焊接部放大并进行示意性表示。图示例的集电体7具有细长的长方形形状,但并不限定于此,集电体7可以设为长方形、正方形、圆形及椭圆形等各种形状。
焊接部12例如可以通过点焊而形成。其焊接痕(或热影响部)14的轴向Id相对于底部1a的厚度方向If朝向底部1a的径向的外侧仅倾斜角度θ1。角度θ1例如可以设为0.5~10°。另外,焊接部12并不限于点焊,也可以通过缝焊等各种焊接法而形成。此外,焊接痕14的形状也并不限于图2中所示那样的点状,可以设为线状等各种形状。
这里,对获得如上述那样轴向Id相对于底部1a的厚度方向If倾斜的焊接痕14的方法进行说明。如图4中所示的那样,准备在自然状态下按照底部1a向内侧的方向(箭头A1的方向)突出的方式弯曲的壳1。在其底部1a上载置集电体7,形成焊接部12。然后,例如通过将正极4等收纳在壳内部,利用封口板2将壳1的开口部1b封口,从而将底部1a的弯曲状态解除,由此能够获得如图3中所示那样的轴向Id倾斜的焊接痕14。壳底部的中心的升高量H1与自然状态下的壳的半径D1的比H1/D1优选为0.001~0.02。由此,能够容易地实现上述的角度θ1的优选的范围。
图5中通过截面图示出壳底部向外侧膨起时的集电体的情形。如该图中所示的那样,即使在底部1a向外侧膨起时,由于集电体7在底部1a的外侧区域AR2被焊接在底部1a上,所以正极4与集电体7的良好的接触状态得以维持,同时在底部1a的中央部与集电体7之间形成间隙GA1。由此,即使在底部1a向外侧膨起时,也能够抑制正极4与集电体7的接触压力的减少,良好地维持电池10的放电特性。
以下,对电池10的一例的结构进行说明。正极4可以通过将作为活性物质的MnO2、和根据需要而使用的导电剂、粘合剂等成分混合,并将这样得到的正极合剂根据正极4的形状而成形为盘状、平板状等,由此来制作。另外,作为正极活性物质,也可以使用氟化石墨等来代替MnO2
作为导电剂,可列举出该领域中公知的各种导电剂。具体而言,可列举出石墨类、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑等炭黑、炭纤维、各种金属纤维等。它们可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
作为粘合剂,可列举出该领域中公知的各种粘合剂。具体而言,可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。它们可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
负极5由在放电时脱嵌锂离子的材料形成。具体而言,可列举出金属锂、锂合金等,并不限定于此。它们可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
负极5例如通过将金属锂、锂合金的带状材料根据负极5的形状成形为盘状、平板状等来制作。
作为隔膜6,可以使用本发明的领域中公知的各种材料。具体而言,可列举出例如树脂制的无纺布、微多孔性薄膜等,将它们冲裁成例如圆形来使用。此外,作为隔膜6的形成材料,可列举出例如聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯与聚丙烯的混合物、乙烯与丙烯的共聚物等。
电解液(非水电解液)含有溶剂及溶质(锂盐),具有锂离子传导性。该非水电解液渗透到正极4及隔膜6的内部。
作为非水电解液的溶剂,可列举出例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等链状碳酸酯、例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯、例如1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,2-二乙氧基乙烷(DEC)、乙氧基甲氧基乙烷(EMC)等链状醚、例如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧杂环戊烷、4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷等环状醚、例如γ-丁内酯等环状羧酸酯等。它们可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
作为非水电解液的溶剂的一例,可列举出PC与DME的混合溶剂。PC与DME的混合比例以体积比计优选为20:80~80:20,进一步优选为40:60~60:40。
非水电解液的溶剂包含PC和DME时,PC与DME的合计量相对于非水电解液的总量的比例并不限定于此,优选为40~98重量%,进一步优选为70~97重量%。
作为非水电解液中包含的溶质(锂盐),可列举出例如由LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiR1SO3(R1表示碳原子数为1~4的氟化烷基)及LiN(SO2R2)(SO2R3)[R2及R3表示彼此相同或不同的碳原子数为1~4的氟化烷基]表示的锂盐。这些锂盐可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
非水电解液中的锂盐的浓度为0.2~2.0mol/L,优选为0.3~1.5mol/L,进一步优选为0.4~1.2mol/L。
(实施方式2)
接着,对本发明的其他实施方式进行说明。图6中通过截面图示出实施方式2所述的扁平形电池的主要部分。本实施方式的电池10A与实施方式1的电池10不同的是在正极4上安装了环状的约束部件16这一点。此外,在壳1的底部1a形成了断坡22。这种情况下,底部1a的半径D1也相当于从底部1a的轴芯至壳1的侧壁1c的内周面为止的距离。通过在底部1a设置断坡22,能够抑制封口板2的周缘部的变形,能够提高高温环境下的耐漏液性。从底部的外周(侧壁1c的内周面)至断坡为止的距离L2设为1.5mm以上且2.5mm以下较佳,断坡22的高度H2设为0.5mm以上且1.5mm以下较佳。
约束部件16按照与周方向垂直的截面成为L字状的方式形成,具有与正极4的周侧面接触的侧部16a、及与正极4的与壳1的底部1a的对置面接触的对置部16b。对置部16b与壳1的底部1a接触。
例如若电池10A为一次电池,则约束部件16按照在放电末期正极4发生膨胀时通过抑制其径向的膨胀而使正极4的厚度增大的方式,通过侧部16a约束正极4的形状。由此,在至电池10A结束寿命为止的全部期间,变得容易将正极4与集电体7的接触压力维持在所期望的压力以上。因而,能够提高扁平形电池的放电特性。
图7中将本实施方式的扁平形电池的变形例的主要部分放大并通过截面图来表示。图8中通过俯视图示出在壳的底部安装了变形例的集电体的情形。在该变形例的电池10B中,约束部件16不直接与壳1的底部1a接触,而是通过与集电体7A接触,辅助正极4与壳1的电连接。即,在该变形例中,集电体7A的长度(集电体为长方形等时)或者直径(集电体为圆形等时)被扩大至与约束部件16的对置部16b接触的程度为止。并且,其结果是,在集电体7A与正极4之间,产生相当于对置部16b的厚度的空隙。
因而,在电池10B中,在集电体7A上设置了朝向正极4突出的突出部。由此,集电体7A与正极4的良好的接触状态得以维持。更具体而言,集电体7A包含主集电体18和副集电体20。主集电体18例如为具有与实施方式1的集电体7相同的尺寸及形状的板状部件。主集电体18没有在底部1a的中央部AR1处与壳1焊接,而在底部1a的外侧区域AR2处与壳1焊接。图8中示出其焊接痕14。副集电体20为尺寸比主集电体18小的板状部件,配置在主集电体18与正极4之间,与主集电体18的中央部焊接(未图示)。副集电体20形成上述的突出部。通过在集电体上设置朝向正极突出的突出部,能够实现集电体与正极之间的更良好的接触状态,能够更可靠地提高扁平形电池的放电特性。另外,即使是如实施方式1那样没有使用约束部件的构成,通过在集电体中包含副集电体(突出部),也能提高集电体与正极的接触压力,所以更优选。
以下,示出本发明的实施例。另外,以下所示的实施例为将本发明具体化的一例,并不限定本发明的技术范围。
(实施例1)
(正极的制作)
首先,将在450℃下热处理后的二氧化锰(正极活性物质)100质量份及石墨(导电剂)10质量份进行干式混合。在所得到的干式混合物中添加聚四氟乙烯(粘合剂)5质量份,然后进行混炼。将所得到的混炼物进行干燥及粉碎,调制粉末状的正极合剂。将该正极合剂填充到直径为14.0mm的圆柱状模具中,加压成型而得到圆片状的正极合剂。
(负极的制作)
将厚度为1.0mm的锂金属箔冲裁成直径为15mm的圆形而制成负极。锂金属箔压接在封口板的内表面。
(隔膜及非水电解液)
将厚度为100μm的聚丙烯制无纺布冲裁成圆形(直径为20mm),成型为杯状而得到隔膜。非水电解液使用在碳酸亚丙酯(PC)与1,2-二甲氧基乙烷(DME)的体积比5:5的混合溶剂中以1mol/L的浓度溶解高氯酸锂而得到的溶液。
(电池的组装)
首先,在平均厚度为0.25mm的不锈钢制的壳(直径为20mm)的底部的内侧面上,配置纵14mm、横5mm、厚0.1mm的长方形的不锈钢板,制成集电体。集电体按照其中心部与壳的底部的中心(轴芯)重叠的方式配置。按照在距离底部的中心为4.5mm的点对称的位置的2个部位各形成2个焊接部的方式,对集电体与底部进行点焊。此时,使用按照电池制作完成时的焊接痕的斜度(θ1)达到0.5~10°的方式使底部向内侧稍微凹陷(升高量H1=0.1mm)的壳。
接着,在集电体上载置正极,进一步在其上配置隔膜后,将300mg的非水电解液注入壳内,在正极和隔膜中浸渗电解液。接着,压接由锂金属箔构成的负极,同时将在周缘部安装有垫圈的封口板(直径为16mm)按照正极与负极在中间夹着隔膜而对置的方式安装到壳上。然后,通过将壳的开口部朝向内侧进行敛缝,从而将封口板安装在壳的开口部。
如以上那样操作,得到直径为20mm、厚度为3.2mm且额定输出电压为3V的扁平形电池(实施例电池1)。此外,以上的组装工序在露点-40℃以下的干燥空气中进行。
(实施例2)
除了在距壳底部的中心为5.5mm的位置处点对称地形成焊接部以外,与实施例1同样地得到扁平形电池(实施例电池2)。
(实施例3)
除了在距壳底部的中心为6.5mm的位置处点对称地形成焊接部以外,与实施例1同样地得到扁平形电池(实施例电池3)。
(实施例4)
将壳的直径设为16mm,将集电体的尺寸设为11mm×5mm×0.1mm,按照在距壳底部的中心为5mm的点对称的位置的2个部位形成焊接部的方式对集电体与底部进行点焊,使用直径为11mm的正极合剂,将230mg的非水电解液注入壳内,并将封口板的直径设为12.5mm,除此以外与实施例1同样地得到扁平形电池(实施例电池4)。
(实施例5)
除了使集电体的形状为圆形(直径为13.5mm、厚度为0.1mm)以外,与实施例1同样地得到扁平形电池(实施例电池5)。
(比较例1)
除了在距壳底部的中心为1.5mm的位置点对称地形成焊接部以外,与实施例1同样地得到扁平形电池(比较例电池1)。
各制作10个上述的实施例电池1~5及比较例电池1,在下述的条件下实施300个循环的加热-冷却处理。
温度范围:100℃~-40℃
1个循环的加热时间及冷却时间:各30分钟
在上述的300个循环的加热-冷却处理之后,对各电池以放电温度为100℃、放电电流为10mA实行1秒钟的脉冲放电试验,测定10个电池的放电电压。其结果是,实施例电池1~5的各10个电池的电压全部超过3V,相对于此,比较例电池1的10个电池的电压全部低于3V,电压最低的低于2V。进而,在300个循环后,在100℃的条件下进行高温CT拍摄,观察实施例电池1~5及比较例电池1的10个电池全部的截面。其结果是,实施例电池1~5的全部电池在集电体与正极之间没有间隙而保持良好的接触。另一方面,关于比较例电池1,全部电池在集电体与正极之间产生间隙。
如以上那样,确认了通过应用本发明,扁平形电池的放电特性提高。并且确认了那样的效果在电池的尺寸不同的情况下、在集电体的形状为长方形以外的形状的情况下也可发挥。
就目前的优选的实施方式对本发明进行了说明,但不能限定地解释其公开内容。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,通过阅读上述公开内容,各种变形及改变必然变得显而易见。因此,所附的权利要求书应解释为在不超出本发明的真正的精神及范围的情况下包含所有的变形及改变。
产业上的可利用性
根据本发明,即使在将扁平形电池在高温状态等下使用而电池内压上升的情况下,也能够良好地维持电池内的构成要素的密合性而防止电池的放电特性的降低,所以能够提供高可靠性的扁平形电池,在产业上是有用的。
符号的说明
1…壳、AR1…中央部、10、10A、10B…电池、12…焊接部、14…焊接痕、16…约束部件、1a…底部、1b…开口部、1c…侧壁、AR2…外侧区域、2…封口板、4…正极、5…负极、6…隔膜、7、7A…集电体
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种扁平形电池,其具备:包含正极、负极、隔膜及电解液的发电要素、
收纳所述发电要素的具有圆形的底部和圆形的开口部的由导体形成的圆筒形状的壳、
将所述开口部封闭且由导体形成的封口板、
夹在所述壳与所述封口板之间的绝缘部件、和
配置在所述壳与所述正极之间且被焊接在所述壳上、并且与所述正极接触的板状的集电体,
所述集电体被焊接在所述底部上的焊接位置按照如下方式设定:在所述壳按照所述底部的中央部朝向所述壳的外侧发生位移的方式变形时,所述正极与所述集电体的中央部维持接触,
所述底部的所述中央部为自所述底部的轴芯起的距离为所述底部的半径的0%以上且低于45%的区域,
所述焊接位置在自所述底部的轴芯起的距离为所述底部的半径的45%以上且100%以下的外侧区域中设定2处以上。
2.根据权利要求1所述的扁平形电池,其中,所述集电体与所述底部的焊接部的焊接痕按照相对于所述底部的厚度方向向所述底部的径向的外侧倾斜的方式从所述底部的内侧面向外侧面延伸。
3.根据权利要求1或2所述的扁平形电池,其中,所述集电体包含朝向所述正极突出的突出部。
4.根据权利要求3所述的扁平形电池,其中,所述正极为圆柱形状,其一个底面与所述集电体对置,
所述电池还具备与邻接于所述一个底面的所述正极的周侧面接触且约束所述正极的径向的膨胀的由导体形成的环状的约束部件。
5.根据权利要求4所述的扁平形电池,其中,所述约束部件与所述集电体接触。
6.根据权利要求3所述的扁平形电池,其中,所述集电体具备主集电体和配置在所述主集电体与所述正极之间的副集电体,
所述副集电体形成所述突出部。
7.根据权利要求6所述的扁平形电池,其中,所述副集电体与所述主集电体焊接,
所述主集电体与所述底部在所述焊接位置被焊接。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
1、将权利要求2并入到权利要求1中。
2、删除权利要求2。
3、对权利要求3~6的编号和引用关系作了适当调整。
4、增加了新的权利要求6和7。该修改以说明书第9页倒数第1段至第10页第1段等中记载的内容为依据。

Claims (6)

1.一种扁平形电池,其具备:包含正极、负极、隔膜及电解液的发电要素、
收纳所述发电要素的具有圆形的底部和圆形的开口部的由导体形成的圆筒形状的壳、
将所述开口部封闭且由导体形成的封口板、
夹在所述壳与所述封口板之间的绝缘部件、和
配置在所述壳与所述正极之间且被焊接在所述壳上、并且与所述正极接触的板状的集电体,
所述集电体被焊接在所述底部上的焊接位置按照如下方式设定:在所述壳按照所述底部的中央部朝向所述壳的外侧发生位移的方式变形时,所述正极与所述集电体的中央部维持接触。
2.根据权利要求1所述的扁平形电池,其中,所述底部的所述中央部为自所述底部的轴芯起的距离为所述底部的半径的0%以上且低于45%的区域,所述焊接位置在自所述底部的轴芯起的距离为所述底部的半径的45%以上且100%以下的外侧区域中设定2处以上。
3.根据权利要求1或2所述的扁平形电池,其中,所述集电体与所述底部的焊接部的焊接痕按照相对于所述底部的厚度方向向所述底部的径向的外侧倾斜的方式从所述底部的内侧面向外侧面延伸。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的扁平形电池,其中,所述集电体包含朝向所述正极突出的突出部。
5.根据权利要求4所述的扁平形电池,其中,所述正极为圆柱形状,其一个底面与所述集电体对置,
所述电池还具备与邻接于所述一个底面的所述正极的周侧面接触且约束所述正极的径向的膨胀的由导体形成的环状的约束部件。
6.根据权利要求5所述的扁平形电池,其中,所述约束部件与所述集电体接触。
CN201380057150.XA 2012-11-19 2013-10-29 扁平形电池 Active CN104838528B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012253450 2012-11-19
JP2012-253450 2012-11-19
PCT/JP2013/006405 WO2014076894A1 (ja) 2012-11-19 2013-10-29 扁平形電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104838528A true CN104838528A (zh) 2015-08-12
CN104838528B CN104838528B (zh) 2017-10-27

Family

ID=50730829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380057150.XA Active CN104838528B (zh) 2012-11-19 2013-10-29 扁平形电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9577238B2 (zh)
EP (1) EP2911227B1 (zh)
JP (1) JP6008337B2 (zh)
CN (1) CN104838528B (zh)
TW (1) TW201436352A (zh)
WO (1) WO2014076894A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108110201A (zh) * 2017-12-27 2018-06-01 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种极片固定机构及扣式电池
CN110073521A (zh) * 2017-02-23 2019-07-30 松下知识产权经营株式会社 硬币形电池

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN211907486U (zh) * 2020-03-03 2020-11-10 珠海冠宇电池股份有限公司 扣式电池的外壳组件、扣式电池以及电子产品
EP4080655A4 (en) * 2020-09-16 2024-03-13 LG Energy Solution, Ltd. BUTTON TYPE SECONDARY BATTERY
EP4246644A4 (en) * 2020-11-13 2024-08-07 Maxell Ltd SOLID-STATE BATTERY
CN220021522U (zh) * 2023-04-14 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 极芯组件、电池单体、电池包及用电装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61133571A (ja) * 1984-12-04 1986-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平形電池
JPH03266362A (ja) * 1990-03-15 1991-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液電池
JPH0426051A (ja) * 1990-05-18 1992-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液電池
JP2545183Y2 (ja) * 1990-10-22 1997-08-25 富士電気化学株式会社 偏平形リチウム電池
JP2003317731A (ja) * 2002-04-18 2003-11-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 板型電池およびそれを内蔵するicカード
JP2008186711A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Hitachi Maxell Ltd 扁平形電池
JP2010205701A (ja) * 2009-03-06 2010-09-16 Hitachi Maxell Ltd 扁平形二次電池
JP2010212208A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Hitachi Maxell Ltd 扁平形電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5751488Y2 (zh) * 1977-11-10 1982-11-10
JPS6017565U (ja) * 1983-07-13 1985-02-06 松下電器産業株式会社 扁平形非水電解液電池
JPH067493B2 (ja) 1985-01-29 1994-01-26 松下電器産業株式会社 扁平形電池

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61133571A (ja) * 1984-12-04 1986-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平形電池
JPH03266362A (ja) * 1990-03-15 1991-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液電池
JPH0426051A (ja) * 1990-05-18 1992-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液電池
JP2545183Y2 (ja) * 1990-10-22 1997-08-25 富士電気化学株式会社 偏平形リチウム電池
JP2003317731A (ja) * 2002-04-18 2003-11-07 Ngk Spark Plug Co Ltd 板型電池およびそれを内蔵するicカード
JP2008186711A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Hitachi Maxell Ltd 扁平形電池
JP2010205701A (ja) * 2009-03-06 2010-09-16 Hitachi Maxell Ltd 扁平形二次電池
JP2010212208A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Hitachi Maxell Ltd 扁平形電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110073521A (zh) * 2017-02-23 2019-07-30 松下知识产权经营株式会社 硬币形电池
CN108110201A (zh) * 2017-12-27 2018-06-01 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种极片固定机构及扣式电池
CN108110201B (zh) * 2017-12-27 2021-08-24 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种极片固定机构及扣式电池

Also Published As

Publication number Publication date
TW201436352A (zh) 2014-09-16
JP6008337B2 (ja) 2016-10-19
WO2014076894A1 (ja) 2014-05-22
US9577238B2 (en) 2017-02-21
CN104838528B (zh) 2017-10-27
JPWO2014076894A1 (ja) 2017-01-05
EP2911227A1 (en) 2015-08-26
EP2911227B1 (en) 2017-06-28
EP2911227A4 (en) 2015-11-11
US20150295218A1 (en) 2015-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101313325B1 (ko) 원통형 이차 전지
KR101684026B1 (ko) 비수전해질 전지, 조전지 및 축전지 장치
JP6177312B2 (ja) リチウム蓄電池用の端子を形成するブッシング及び関連する蓄電池
WO2015146077A1 (ja) 円筒形密閉電池
CN104838528A (zh) 扁平形电池
JP2013254561A (ja) 円筒形非水電解質二次電池
JP5420219B2 (ja) 密閉型電池及びその製造方法
KR101841340B1 (ko) 밀폐형 전지
US20230083371A1 (en) Secondary battery
KR20150087132A (ko) 비수 전해질 2차 전지
JP2017510959A (ja) 電気化学的組立体に対して直接結合された端子を有するリチウム電気化学的蓄電池および関連した製造方法
KR20150087131A (ko) 비수 전해질 2차 전지
JP2008027668A (ja) 電池
JP2012022955A (ja) 二次電池の製造方法および二次電池
US12119517B2 (en) Secondary battery
JP2001084991A (ja) 電 池
CN104009250B (zh) 非水电解质二次电池
KR20180080798A (ko) 안전 캡을 포함하는 원통형 전지셀
JP6719100B2 (ja) コイン形電池
US20240291119A1 (en) Cylindrical battery
JP2012155957A (ja) 円筒形リチウムイオン電池の製造方法
JP2019200859A (ja) 密閉型電池
TW202226666A (zh) 電化學胞用墊片及電化學胞
JPH09274900A (ja) 密閉型非水二次電池
JP5044933B2 (ja) 電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant