CN106328843A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高了生产性的二次电池。具有正极板和负极板的卷绕电极体(1)与非水电解质被共同收纳于具有开口的角形外装体(2)，角形外装体(2)的开口被金属制的封口板(3)封口。卷绕电极体(1)在除了封口板(3)一侧的外表面以外的外表面被绝缘片(14)覆盖的状态下被收纳于角形外装体(2)。被配置于卷绕电极体(1)与角形外装体(2)之间的绝缘片(14)的至少一面的算术平均粗糙度(Sa)为0.3μm以上。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池。

背景技术

以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池被利用于混合动力汽车、电动车、大型蓄电系统等。

在这种二次电池中，在具有开口的金属制的外装体中，包含正极板以及负极板的电极体与电解质被共同收纳，外装体的开口被金属制的封口板封口。并且，为了防止金属制的外装体与电极体直接相接，电极体在被电绝缘性的绝缘片覆盖的状态下被收纳于外装体内。

例如，在下述专利文献1以及2中，公开了通过成型为箱状或者袋状的绝缘片来覆盖收纳于外装罐内的扁平状的电极体的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-170137号公报

专利文献2：日本特开2009-048966号公报

通常，覆盖电极体的绝缘片是将平坦的绝缘片成型为箱状或者袋状等而使用的。因此，需要将平坦的绝缘片成型为箱状或者袋状等的工序。在这种工序中，成型前的平坦的绝缘片在多片层叠的状态下被配置，将绝缘片一片一片地从该层叠的多片平坦的绝缘片送入到成型夹具并成型为规定的形状。

发明人在上述成型工序中发现存在以下问题。在多片层叠的状态的绝缘片中，容易产生静电，由于静电等，绝缘片彼此容易成为密接的状态。并且，若这样绝缘片彼此由于静电等而密接，则在将绝缘片送入到成型夹具时，可能多片绝缘片被一次送入到成型夹具。并且，若多片绝缘片被一次送入到成型夹具，则产生故障，造成生产率的降低。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种生产性优良的二次电池。

本发明的一个方式的二次电池具备：

电极体，其具有正极板和负极板；

金属制的外装体，其具有开口并收纳所述电极体；和

金属制的封口板，其将所述开口封口，

在所述外装体与所述电极体之间配置绝缘片，

所述绝缘片的至少一面的算术平均粗糙度(Sa)为0.3μm以上。

通过上述构成，成为绝缘片的至少一面被粗面化的状态。由此，能够防止在多片绝缘片层叠的状态下由于静电等导致绝缘片彼此密接。因此，能够防止一次将多片绝缘片送入成型夹具。因此，通过上述构成，成为生产性优良的二次电池。

作为将绝缘片的表面粗面化的方法，考虑利用表面被粗面化了的辊、或者在表面形成微细的凹凸的辊等来按压绝缘片的表面的方法。或者，也可以使用药品等来使绝缘片表面粗面化。

优选所述外装体具有：外装体底部、一对大面积侧壁以及一对小面积侧壁，

所述绝缘片被配置在所述外装体底部与所述电极体之间、所述大面积侧壁与所述电极体之间、以及所述小面积侧壁与所述电极体之间。

优选所述绝缘片成型为箱状或者袋状。

优选所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度(Sa)比所述绝缘片的另一面的算术平均粗糙度(Sa)大，

所述绝缘片的一面被配置为与所述外装体对置，

所述绝缘片的另一面被配置为与所述电极体对置。

优选所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度(Sa)为0.3μm以上，

所述绝缘片的一面相对于所述绝缘片的另一面的静摩擦系数为0.28以下。

优选所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度(Sa)为0.5μm以上。

附图说明

图1是实施方式所涉及的角形二次电池的立体图。

图2A是实施方式所涉及的角形二次电池的剖视图，图2B是沿着图2A的IIB-IIB线的剖视图。

图3是实施方式所涉及的角形二次电池中使用的绝缘片的展开图。

图4是表示向弯曲加工后的绝缘片插入卷绕电极体的工序的图。

图5是沿着绝缘片的厚度方向的放大剖视图。

图6是实施方式所涉及的角形二次电池的绝缘片附近的放大剖视图。

图7是图3的VII部分的放大图。

图8是变形例所涉及的角形二次电池的绝缘片的与图7对应的图。

图9是变形例所涉及的角形二次电池的绝缘片的与图7对应的图。

-符号说明-

1…卷绕电极体

2…角形外装体

2a…外装体底部2b…大面积侧壁2c…小面积侧壁

3…封口板

4…正极芯体露出部

5…负极芯体露出部

6…正极集电体

6b…引线部6c…连接部

7 正极端子

7a…连接端子7b…连接板7c…螺栓部

8…负极集电体

8a…端子连接部8b…引线部8c…连接部

9…负极端子

9a…连接端子9b…连接板9c…螺栓部

10，12…内部侧绝缘部件

11，13…外部侧绝缘部件

14绝缘片

14a…底部14b…第1侧壁部14c…第2侧壁部

14d…第3侧壁部14e…第4侧壁部

14f，14g…重复部

14h，14i…舌部

15…电解液注液孔

16…密封栓

17气体排出管

20…角形二次电池

30…负极集电体接受部件

40…切口

具体实施方式

以下，使用附图，详细说明本发明的实施方式。另外，本发明不限定于以下方式。首先，使用图1以及2来说明实施方式所涉及的角形二次电池20的构成。

如图1以及图2所示，角形二次电池20具备：在上方具有开口的角形外装体2、和将该开口封口的封口板3。由角形外装体2以及封口板3来构成电池外壳。角形外装体2以及封口板3分别是金属制，优选是铝或者铝合金制。正极板与负极板隔着隔板(均省略图示)卷绕而成的扁平状的卷绕电极体1与电解质被共同收纳在角形外装体2内。设为聚烯烃制的隔板位于扁平状的卷绕电极体1的最外周面。正极板是在金属制的正极芯体上形成包含正极活性物质的正极活性物质合剂层，并沿着长度方向形成正极芯体露出的部分的部件。此外，负极板是在金属制的负极芯体上形成包含负极活性物质的负极活性物质合剂层，并沿着长度方向形成负极芯体露出的部分的部件。另外，优选正极芯体是铝或者铝合金制，负极芯体是铜或者铜合金制。

卷绕电极体1在卷绕轴方向的一侧具有未形成正极合剂层的正极芯体露出部4，在卷绕轴方向的另一侧具有未形成负极合剂层的负极芯体露出部5。将正极芯体露出部4与正极集电体6焊接连接。将正极集电体6与正极端子7连接。将负极芯体露出部5与负极集电体8焊接连接。将负极集电体8与负极端子9连接。

正极端子7具有：被插入到设置于封口板3的贯通孔的连接端子7a、被配置于封口板3的外表面一侧的连接板7b以及与连接板7b连接的螺栓部7c。负极端子9具有：被插入到设置于封口板3的贯通孔的连接端子9a、被配置于封口板3的外表面一侧的板状的连接板9b以及与连接板9b连接的螺栓部9c。连接端子7a、9a分别具有：被配置于封口板3的外表面一侧的凸缘部、形成于凸缘部的外表面一侧的突出部、和被配置于凸缘部的内表面一侧并被插入到设置于封口板3的贯通孔的插入部。连接板7b以及连接板9b分别与突出部连接。

另外，在正极芯体露出部4中在与配置正极集电体6的一侧相反的一侧的面配置正极集电体接受部件。从外，在负极芯体露出部5中在与配置负极集电体8的一侧相反的一侧的面配置负极集电体接受部件30。

正极集电体6具有：与正极端子7连接的端子连接部、从端子连接部向卷绕电极体1一侧延伸的引线部6b、和被设置在引线部6b的前端侧并与正极芯体露出部4连接的连接部6c。优选正极集电体6是铝或者铝合金制。此外，优选正极集电体6的厚度是0.5～2mm左右。

负极集电体8具有：与负极端子9连接的端子连接部8a、从端子连接部8a向卷绕电极体1一侧延伸的引线部8b、和被设置在引线部8b的前端侧并与负极芯体露出部5连接的连接部8c。优选负极集电体8是铜或者铜合金制。此外，优选负极集电体8的厚度为0.5～2mm左右。

正极端子7以及正极集电体6分别经由内部侧绝缘部件10、外部侧绝缘部件11而被固定于封口板3。负极端子9以及负极集电体8分别经由内部侧绝缘部件12、外部侧绝缘部件13而被固定于封口板3。内部侧绝缘部件10、12分别被配置于封口板3与各端子之间，外部侧绝缘部件11、13分别被配置于封口板3与各集电体之间。

卷绕电极体1在被绝缘片14覆盖的状态下被收纳于角形外装体2内。角形外装体2具有：外装体底部2a、一对大面积侧壁2b、以及一对小面积侧壁2c。绝缘片14被配置于外装体底部2a与卷绕电极体1之间、一对大面积侧壁2b分别与卷绕电极体1之间、一对小面积侧壁2c分别与卷绕电极体1之间。封口板3通过激光焊接等来与角形外装体2的开口边缘部焊接连接。封口板3具有电解液注液孔15，该电解液注液孔15在注入电解液后，被密封栓16密封。在封口板3形成在电池内部的压力为规定值以上的情况下用于排出气体的气体排出阀17。另外，能够在正极板与正极端子7之间的导电路径、或者负极板与负极端子9之间的导电路径，设置在电池内部的压力为规定值以上的情况下进行动作并切断导电路径的电流切断机构。在设置电流切断机构的情况下，电流切断机构的动作压是比气体排出阀17的动作压低的值。

<卷绕电极体的制作>

接下来，说明卷绕电极体1的制作方法。

将包含作为正极活性物质的钴酸锂(LiCoO₂)、导电剂以及粘合剂的正极活性物质合剂涂敷于作为正极芯体的厚度15μm的矩形的铝箔的两面，来形成正极活性物质合剂层。然后，制作在短边方向的一侧的端部具有未涂敷正极活性物质合剂的规定宽度的正极芯体露出部的正极板。此外，将包含作为负极活性物质的天然石墨粉末以及粘合剂的负极活性物质合剂涂敷于作为负极芯体的厚度8μm的矩形的铜箔的两面，来形成负极活性物质合剂层。然后，制作在短边方向的一侧的端部具有未涂敷负极活性物质合剂的规定宽度的负极芯体露出部的负极板。

将通过上述方法得到的正极板的正极芯体露出部与负极板的负极芯体露出部偏移，使得分别对置的电极的活性物质合剂层不重合，并将具有聚烯烃制的三层(聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)构造的隔板夹在中间来进行卷绕。然后，将被卷绕的电极体成型为扁平状。由此，制作出在一端部形成多个正极芯体层叠的正极芯体露出部4、在另一端部具有多个负极芯体层叠的负极芯体露出部5的扁平状的卷绕电极体1。

<封口体的组装>

接下来，以负极侧为例，来对正极集电体6、正极端子7、负极集电体8以及负极端子9向封口板3的安装方法进行说明。另外，关于正极侧，也能够通过与负极侧同样的方法来进行安装。

在封口板3的电池外部一侧配置外部侧绝缘部件13，在封口板3的电池内部一侧配置内部侧绝缘部件12以及负极集电体8的端子连接部8a。并且，将连接端子9a的插入部从电池外部一侧插入到分别设置于外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及端子连接部8a的贯通孔，将连接端子9a的插入部的前端侧铆接在端子连接部8a上。由此，负极端子9、外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及端子连接部8a被一体地固定。

<集电体向电极体的安装>

接下来，以负极侧为例，来对正极集电体6以及负极集电体8向卷绕电极体1的安装方法进行说明。另外，关于正极侧，也能够通过与负极侧同样的方法来进行安装。

将负极集电体8的连接部8c配置于卷绕的负极芯体露出部5的最外表面上。并且，在卷绕的负极芯体露出部5，在与配置连接部8c的一侧相反的一侧的面配置负极集电体接受部件30。并且，将一个电阻焊接用电极与连接部8c的外表面抵接，将另一个电阻焊接用电极与负极集电体接受部件30的外表面抵接。并且，在通过一对电阻焊接用电极夹着连接部8c、负极芯体露出部5以及负极集电体接受部件30的状态下流过电阻焊接电流，将连接部8c、负极芯体露出部5以及负极集电体接受部件30电阻焊接。另外，负极集电体接受部件30不是必须的构成，也能够省略负极集电体接受部件30。

<绝缘片>

接下来，对绝缘片14的构成以及由绝缘片14覆盖卷绕电极体1的工序进行说明。

图3是绝缘片14的展开图。绝缘片14具有：被配置在卷绕电极体1与角形外装体2的外装体底部2a之间的底部14a、被配置在卷绕电极体1与角形外装体2的一个大面积侧壁2b之间的第1侧壁部14b、被配置在卷绕电极体1与角形外装体2的另一个大面积侧壁2b之间的第2侧壁部14c、被配置在卷绕电极体1与角形外装体2的一个小面积侧壁2c之间的第3侧壁部14d、和被配置在卷绕电极体1与角形外装体2的另一个小面积侧壁2c之间的第4侧壁部14e。

绝缘片14还具有形成在第3侧壁部14d以及第4侧壁部14e的端部的重复部14f以及14g。在成型后的状态下，重复部14f以及14g分别被配置为与第2侧壁部14c重合。绝缘片14在底部14a的两端具有舌部14h、14i。为了使绝缘片14的弯曲容易，在各部的边界部设置折叠线状的切口40。

图4是表示向弯曲成型为箱状的绝缘片14插入卷绕电极体1的工序的图。插入后，重复部14f以及14g分别被配置为与第2侧壁部14c重合，并与第2侧壁部14c热熔焊。此外，舌部14h、14i分别被配置在第3侧壁部14d、第4侧壁部14e的外表面一侧。

另外，优选绝缘片14是树脂制。作为绝缘片14的材质，优选使用聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚萘二酸乙二醇酯等，特别优选聚丙烯。

此外，优选绝缘片14的厚度为0.05～0.3mm，更优选是0.1～0.2mm。此外，优选绝缘片14不是多孔性。

图5是沿着绝缘片14的厚度方向的放大剖视图。对绝缘片14中处于表里关系的第1面14X以及第2面14Y，分别实施褶皱加工，分别被粗面化。因此，能够防止在从将成型前的绝缘片14重合多片的状态起将1片绝缘片14送入到成型夹具时，由于静电的影响导致成为多片绝缘片14密接的状态，多片绝缘片14被同时送入到成型夹具。

优选使第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)与第2面14Y的算术平均粗糙度(Sa)不同。在绝缘片14中，使第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)比第2面14Y的算术平均粗糙度(Sa)大。

图6是角形二次电池20的绝缘片14附近的放大剖视图。如图6所示，绝缘片14的第1面14X被配置在与角形外装体2对置的面，绝缘片14的第2面14Y被配置在与卷绕电极体1对置的面。绝缘片14的第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)比第2面14Y大。因此，通过使算术平均粗糙度(Sa)较小的第2面14Y与卷绕电极体1对置，绝缘片14与卷绕电极体1的摩擦电阻变大，能够抑制绝缘片14相对于卷绕电极体1偏移。此外，通过使算术平均粗糙度(Sa)较大的第1面14X与角形外装体2对置，能够减小绝缘片14与角形外装体2的摩擦电阻，能够将被绝缘片14覆盖的卷绕电极体1顺利地插入到角形外装体2。另外，优选卷绕电极体1中与绝缘片14对置的面是聚烯烃制的隔板。

确认了使用第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)为0.80μm、第2面14Y的算术平均粗糙度(Sa)为0.15μm的绝缘片14并通过上述的方法来制作角形二次电池后，与使用两面的算术平均粗糙度(Sa)都是0.15μm的绝缘片的情况相比，能够抑制绝缘片彼此的密接。此外，确认了通过使算术平均粗糙度(Sa)更大的第1面14X与角形外装体2对置，使算术平均粗糙度(Sa)更小的第2面14Y与卷绕电极体1对置，难以产生绝缘片14与卷绕电极体1的偏移，并且能够更顺利地将角形外装体2插入到被绝缘片14包覆的卷绕电极体1。

另外，绝缘片的算术平均粗糙度(Sa)是使用奥林巴斯(OLYMPUS)株式会社制3D激光显微镜(LEXT(OLS40-SU))来测定的。

优选第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)是0.3μm以上，更优选是0.5μm以上，进一步优选是0.70μm以上。此外，优选第1面14X的算术平均粗糙度(Sa)是5μm以下，更优选是2μm以下，进一步优选是1.5μm以下。

优选第2面14Y的算术平均粗糙度(Sa)是0.05μm以上，更优选是0.1μm以上。此外，优选第2面14Y的算术平均粗糙度(Sa)是2μm以下，更优选是1μm以下，进一步优选是0.5μm以下。

此外，如图5所示，优选在绝缘片的表面连续地形成凸部。在绝缘片的表面连续地形成凸部的情况，比在绝缘片的表面夹着平坦的部分并隔开间隔地形成凸部的情况更有效。

优选绝缘片14中第1面14X相对于第2面14Y的静摩擦系数小于0.3，更优选为0.28以下，进一步优选为0.25以下。另外，静摩擦系数是按照JIS K7125来测定得到的静摩擦系数，“第1面14X相对于第2面14Y的静摩擦系数”是将第1面14X与第2面14Y接触来测定出的静摩擦系数。由此，能够更加可靠地防止绝缘片14彼此的密接。

<二次电池的组装>

将被配置于折弯为箱状的绝缘片14内的卷绕电极体1插入到角形外装体2。然后，通过激光焊接来将封口板3与角形外装体2的接合部焊接，将角形外装体2的开口部封口。然后，从设置于封口板3的电解液注液孔15注入包含非水溶剂和电解盐的非水电解液，通过密封栓16来将电解液注液孔15密封，设为角形二次电池20。

(其他发明)

图7是图3中的VII部分的放大图。此外，图8是变形例所涉及的角形二次电池的绝缘片14的与图7对应的图。如图7以及图8所示，在绝缘片14的底部14a与第1侧壁部14b之间、绝缘片14的底部14a与第2侧壁部14c之间，分别设置折叠线状的切口40。

在图7所述的绝缘片14、图8所述的绝缘片中，折叠线状的切口40的形成位置不同。在图8所示的绝缘片14中，切口40被设置为与绝缘片14的底部14a与第1侧壁部14b的边界部的端部X、以及绝缘片14的底部14a与第2侧壁部14c的边界部的端部Y连结。也就是说，是在端部X，底部14a与第1侧壁部14b被切断的状态，是在端部Y，底部14a与第2侧壁部14c被切断的状态。若是这种方式，则可能成为绝缘片14的底部14a的角部卷曲到外侧(图8中为里侧)的状态。并且，在将被绝缘片14覆盖的卷绕电极体1插入角形外装体2时，可能在底部14a卷曲到外侧的角部与角形外装体2的开口部附近接触，在角形外装体2的开口部附近产生损伤。并且，在角形外装体2的开口部附近存在损伤的情况下，可能在与封口板3的焊接时产生吹孔等，使焊接质量下降。

为了更加可靠地防止产生这种问题，如图7所示，优选切口40不与绝缘片14的底部14a与第1侧壁部14b的边界部的端部X、绝缘片14的底部14a与第2侧壁部14c的边界部的端部Y连结。也就是说，优选在端部X，底部14a与第1侧壁部14b连接，在端部Y，底部14a与第2侧壁部14c连接。另外，这种构成在不使绝缘片14的表面粗面化的情况下也有效。

通过在绝缘片14的底部14a形成舌部14h、14i，能够更加有效地防止底部14a的角部的卷曲。进一步地，如图7所示，优选在端部X以及端部Y，设置折叠线状的切口40，使得舌部14h与底部14a分别连接。

如上所述，在将包含底部14a的长度方向上的端边和第1侧壁部14b的长度方向上的端边的直线(图7中在上下方向延伸的直线)设为直线L1，将底部14a与第1侧壁部14b的边界线(图7中在左右延伸的直线)设为直线L2时，优选在直线L1与直线L2相交的点(端部X)，底部14a与第1侧壁部14b连接。这对于底部14a和第2侧壁部14c也是同样的。

另外，只要在绝缘片14的底部14a的4个角部的至少一个为上述构成，就能够得到效果。但是，优选在绝缘片14的底部14a的4个角部的全部都为上述构成。

如图9所示，即使在切口被形成为与端部X、端部Y连结的情况下，在该切口40a的宽度比中央部的切口40b的宽度小的情况下，也能够抑制底部14a的卷曲。

<其他>

在上述的实施方式中，表示了绝缘片14使用将1片树脂片弯曲加工为箱状的部件的例子，但也可以将绝缘片14设为其他构成。例如，也能够使绝缘片为袋状。或者，也可以使用多片绝缘片。

在上述实施方式中使用了使用卷绕电极体的例子，但也能够使用层叠型的电极体。

Claims (6)

1.一种二次电池，具备：

电极体，其具有正极板和负极板；

金属制的外装体，其具有开口并收纳所述电极体；和

金属制的封口板，其将所述开口封口，

在所述外装体与所述电极体之间配置绝缘片，

所述绝缘片的至少一面的算术平均粗糙度为0.3μm以上。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述外装体具有：外装体底部、一对大面积侧壁以及一对小面积侧壁，

所述绝缘片被配置在所述外装体底部与所述电极体之间、所述大面积侧壁与所述电极体之间、以及所述小面积侧壁与所述电极体之间。

3.根据权利要求1或者2所述的二次电池，其中，

所述绝缘片成型为箱状或者袋状。

4.根据权利要求1～3的任意一项所述的二次电池，其中，

所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度比所述绝缘片的另一面的算术平均粗糙度大，

所述绝缘片的一面被配置为与所述外装体对置，

所述绝缘片的另一面被配置为与所述电极体对置。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，

所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度为0.3μm以上，

所述绝缘片的一面相对于所述绝缘片的另一面的静摩擦系数为0.28以下。

6.根据权利要求4或者5所述的二次电池，其中，

所述绝缘片的一面的算术平均粗糙度为0.5μm以上。