CN107851770A - 层叠型电池 - Google Patents

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Abstract

层叠型电池具有：外装体；层叠电极体，其收纳在外装体的内部；以及端子，其与从层叠电极体的各单板电池分别伸出的引线相连接。层叠电极体在层叠方向上被分成第1电极体块和第2电极体块。端子具有：第1内侧端子部，其与第1电极体块的引线相连接；第2内侧端子部，其与第2电极体块的引线相连接；以及外侧端子部，其与第1内侧端子部的基端部及第2内侧端子部的基端部相连且向外装体的外部延伸出来，构成T字状的侧面形状。

Description

层叠型电池
技术领域
本发明涉及一种层叠型电池。
背景技术
以往，公知一种具有层叠电极体的层叠型电池，该层叠电极体是将单板电池层叠多层而构成的，该单板电池是将正极和负极隔着隔膜重叠而成的。对于这样的层叠型电池而言，伴随着电池的大容量化，构成层叠电极体的单板电池的数量增加，使得将从各单板电池分别伸出的引线汇聚在一处而与端子相连接变困难。
例如，在专利文献1中记载了如下内容：在层叠型电池中，对从各单板电池分别伸出的引线进行分组，在将分为一组的多根引线重叠的状态下，在构成为平板状的端子的表面的不同位置错开地与端子相连接，从而限制在一处位置相连接的引线根数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-66170号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上述专利文献1记载的层叠型电池那样，如果使被分为多组的引线在构成为平板状的端子的不同位置错开地连接，那么由于这样地错开连接会使引线和端子的连接部分所需的空间变大，导致电池内体积损失变大，其结果是，存在层叠型电池的体型大型化这样的问题。
例如，对于在外装体内收纳层叠电极体而成的层叠型电池而言，因为端子伸出的位置被限制在沿着单板电池层叠方向的电池厚度方向的中央附近，所以如果想要使许多条引线在电池内与平板状的端子的表面相连接，就将导致上述中央附近的连接部分附近的电池内体积损失变大，其中，该层叠电极体是层叠多个单板电池而构成的，该外装体是分别将构成为杯形状的外装件接合而成的。
此外，对于将层叠电极体收纳于金属壳体、使用具有外部端子的盖体密封金属壳体的层叠型电池而言，从层叠电极体伸出的端子在金属壳体之中与外部端子相连接。虽然优选的是，该连接位置以不与金属壳体接触而短路的方式设在电池壳体(或者层叠电极体)的厚度方向的中央附近，但是，如果想要使许多根引线在电池内与平板状的端子的表面相连接，就将导致上述中央附近的连接部分附近的电池内体积损失变大。
用于解决问题的方案
本公开的层叠型电池具有：外装体；层叠电极体，其收纳在外装体的内部，是将正极和负极隔着隔膜重叠而成的单板电池层叠多层而构成的；正极端子，其与从构成层叠电极体的各单板电池的正极分别伸出的正极引线相连接；以及负极端子，其与从构成层叠电极体的各单板电池的负极分别伸出的负极引线相连接。层叠电极体在层叠方向上被分成第1电极体块和第2电极体块，正极端子和负极端子中的至少一者具有：第1内侧端子部，其与第1电极体块的引线相连接；第2内侧端子部，其与第2电极体块的引线相连接；外侧端子部，其与第1内侧端子部的基端部及第2内侧端子部的基端部相连且向所述外装体的外部伸出。第1内侧端子部和第2内侧端子部与所述外侧端子部构成T字状的侧面形状。
发明的效果
采用本公开的层叠型电池，能够将引线和端子的连接部分的电池内体积损失抑制在最小限度，从而谋求电池的小型化和能量密度的提高。
附图说明
图1是表示作为一实施方式的层叠型电池的立体图。
图2A和图2B是剖视图，图2A是图1中的A-A剖视图，图2B是比较例的层叠型电池的与图2A相同的剖视图。
图3是将引线连接于端子的层叠电极体的俯视图。
图4是端子的立体图。
图5是表示将电极层叠体的引线接合于端子的情形的图。
图6是表示罩构件的立体图。
图7是端子的侧视图，图7的(a)是本实施方式的端子的侧视图，图7的(b)和(c)分别是表示端子的变形例的侧视图。
图8是表示端子的又一变形例的立体图。
图9是表示作为另一实施方式的层叠型电池的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明实施方式的一例。在该说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是为了使本发明容易理解的例示，能够根据用途、目的、规格等进行适当变更。此外，在以下内容中包含多个实施方式、变形例等的情况下，预先假定将它们的特征部分适当地组合在一起来使用。
图1是作为一实施方式的层叠型电池10的立体图。图2A是图1中的A-A剖视图，图2B是比较例的层叠型电池的与图2A相同的剖视图。在图1和图2A、图2B(在图3等中也一样)中，层叠型电池的宽度方向由箭头X表示，与宽度方向正交的长度方向由箭头Y表示，与宽度方向和长度方向分别正交的高度方向或者厚度方向由箭头Z表示。在这里，箭头Z方向与构成层叠型电池10的单板电池的层叠方向一致。
如图1和图2A所示，层叠型电池10具有构成为例如扁平长方体形状的外装体12。外装体12由分别成形为杯形状的两个外装件12a、12b构成。各外装件12a、12b例如由层压膜适当地形成。该层压膜优选使用在金属层的两面形成有树脂层的膜。由此，可在层压膜的周边部分进行热封。此外，金属层例如是铝的薄膜层，具有防止水分等透过的功能。
在本实施方式中，各外装件12a、12b也可以形成为相同形状。即，各外装件12a、12b具有：主体部15，其例如通过拉深加工形成且具有扁平长方体形状的收纳空间14；以及密封部16，其在该主体部的周围突出。各外装件12a、12b的主体部15以彼此向相反方向呈凸状的方式拉深加工而成。此外，各外装件12a、12b的密封部16彼此通过对上述树脂层进行热封而接合在一起。
作为层叠型电池的外装体，也能够使用有底长方体形状的金属壳体。金属壳体使用金属制盖体采用激光焊接等方法来进行密封。金属壳体和盖体能够使用铝、铝合金、不锈钢等。
在层叠型电池10的外装体12的内部收纳有层叠电极体20和非水电解质。层叠电极体20是以将多个单板电池21层叠在一起的状态构成的。各单板电池21是以将正极22和负极23隔着隔膜(未图示)重叠的状态构成的电池单元。为了防止单板电池21的宽度方向X和长度方向Y的层叠错位，优选的是，在层叠电极体20的四周的多处位置跨层叠电极体20的层叠方向Z的两端部地粘贴带。
正极22例如由正极集电体和形成在该集电体上的正极复合材料层构成。正极集电体能够使用铝等在正极22的电位范围内稳定的金属的箔片、将该金属配置于表层而成的膜等。优选的是，正极复合材料层除了正极活性物质以外还包含导电材料和粘接材料，并且形成在集电体的两个面。正极22例如能够以如下方式制作出来：在正极集电体上涂覆含有正极活性物质、粘接材料等的正极复合材料浆料，在使涂膜干燥之后进行压延，而在集电体的两个面形成正极复合材料层。
正极活性物质例如使用含锂复合氧化物。含锂复合氧化物并未特别限定，优选的是，利用通式Li1+xMaO2+b(式中，x+a＝1，-0.2<x≤0.2，-0.1≤b≤0.1，M至少含有Ni、Co、Mn以及Al中的任一者)表示的复合氧化物。作为优选的复合氧化物的一例，能够举出含有Ni、Co、Mn的含锂复合氧化物、含有Ni、Co、Al的含锂复合氧化物。
负极23例如由负极集电体和形成在该集电体上的负极复合材料层构成。负极集电体能够使用铜等在负极23的电位范围内稳定的金属的箔片、将该金属配置在表层而成的膜等。优选的是，负极复合材料层除了负极活性物质以外还含有粘接材料。负极23例如能够以如下方式制作出来：在负极集电体上涂覆含有负极活性物质、粘接材料等的负极复合材料浆料，在使涂膜干燥之后进行压延，而在集电体的两个面形成负极复合材料层。
作为负极活性物质，只要是可吸收释放锂离子的材料即可，通常使用石墨。负极活性物质既可以使用硅、硅化合物或者两者的混合物，也可以兼用硅化合物等和石墨等碳材料。硅化合物的优选的一例是由SiOx(0.5≤x≤1.5)表示的硅氧化物。
非水电解质包括非水溶剂和溶解在非水溶剂中的电解质盐。非水电解质并不限于液体电解质，也可以是使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。非水溶剂例如能够使用酯类、醚类、腈类、酰胺类以及其中的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有利用氟等卤素原子置换了这些溶剂中的至少一部分氢而成的卤素置换体。电解质盐优选是锂盐。
在本实施方式中，层叠电极体20由第1电极体块20a和第2电极体块20b构成。虽然在图2A中示出了在第1电极体块20a和第2电极体块20b之间存在间隙，但是在第1和第2电极体块20a、20b之间仅存在用于电绝缘的隔膜(未图示)。
在图2A中，示出了各电极体块20a、20b分别由五块单板电池21层叠而成的结构的例子。但是，并不限于此，构成各电极体块20a、20b的单板电池21的数量可以根据层叠型电池10的容量、各外装件12a、12b的收纳空间14的厚度方向Z的深度等进行适当设定。
此外，在本实施方式中，说明了构成第1电极体块20a和第2电极体块20b的单板电池21的数量相同的情况，但是并不限于此，构成各电极体块20a、20b的单板电池21的数量也可以不同。
图3是将引线连接于端子的层叠电极体的俯视图。如图3所示，在从箭头Z方向观察时，层叠电极体20形成为长方形形状。即，构成层叠电极体20所包含的各单板电池21的正极22和负极23形成为这样的长方形形状。
如图2A所示，在构成层叠电极体20的各单板电池21中，正极引线24a、24b从正极22伸出。正极引线24a、24b是使构成正极22的正极集电体的一部分突出而形成的部分。此外，虽未图示，但在构成层叠电极体20的各单板电池21中，负极引线26a、26b从负极23伸出。负极引线26a、26b是使构成负极23的负极集电体的一部分突出而形成的部分。各引线24a、24b、26a、26b例如分别形成为细长的长方形形状。
如图3所示，在本实施方式中，各引线24a、24b、26a、26b在层叠电极体20中从长度方向的一侧端部向同一方向伸出。此外，正极引线24a、24b从层叠电极体20的宽度方向一侧端部伸出，负极引线26a、26b从层叠电极体20的宽度方向另一侧端部伸出。
从构成层叠电极体20的第1电极体块20a所包含的单板电池21的正极22伸出的正极引线(以下，酌情地称为“第1正极引线”)24a和从构成层叠电极体20的第2电极体块20b所包含的单板电池21的正极22伸出的正极引线(以下，酌情地称为“第2正极引线”)24b在宽度方向的位置错开设置。并且，例如利用超声波焊接等焊接方法将第1正极引线24a和第2正极引线24b的端部连接于正极端子30p。
从构成层叠电极体20的单板电池21伸出的负极引线26a、26b也一样。即，从构成层叠电极体20的第1电极体块20a所包含的单板电池21的负极23伸出的负极引线26a和从构成层叠电极体20的第2电极体块20b所包含的单板电池21的负极23伸出的负极引线26b在层叠电极体20的宽度方向的位置错开设置。并且，例如利用超声波焊接等焊接方法将第1负极引线26a和第2负极引线26b的端部连接于负极端子30n。
上述的正极引线24a、24b和正极端子30p的连接结构与负极引线26a、26b和负极端子30n的连接结构相同。因此，在以下，以正极引线24a、24b和正极端子30p的连接结构为例进行说明。此外，在不特别区分正极引线24a、24b和负极引线26a、26b时，有时简称为引线24、26。此外，在不特别区分正极端子30p和负极端子30n时，有时简称为端子30。
图4是正极端子30p的立体图。正极端子30p具有外侧端子部32、第1内侧端子部34以及第2内侧端子部36。正极端子30p以如下方式形成：在一片长方形形状的金属平板形成缺口35，将该缺口35的两侧部分分别向相反方向弯折约90度。在这里，约90度指的是除了与90度一致的情况以外，还包含看起来大致(实质上)垂直这种程度的角度(例如80度～100度)。对于如此形成的正极端子30p而言，第1内侧端子部34和第2内侧端子部36的基端部形成为与外侧端子部32的一端部相连，在从宽度方向X观察的状态下，构成T字状的侧面形状。
优选的是，正极端子30p的缺口35的宽度w如图3所示设定为与层叠电极体20的第1正极引线24a和第2正极引线24b之间的距离d相等。由此，如后述那样，在第1正极引线24a和第2正极引线24b分别接合于第1内侧端子部34和第2内侧端子部36且收纳在了电池内时，能够避免各正极引线24a、24b处于拧在一起的状态，能够抑制不需要的压力发挥作用。
如图2A和图2B所示，分别从层叠电极体20的第1电极体块20a所包含的各单板电池21伸出的第1正极引线24a的各端部在彼此重叠的状态下通过超声波焊接等接合于正极端子30p的第1内侧端子部34的与层叠电极体相对的面。与此相对，分别从层叠电极体20的第2电极体块20b所包含的各单板电池21伸出的第2正极引线24b的各端部在彼此重叠的状态下通过超声波焊接等接合于正极端子30p的第2内侧端子部36的与层叠电极体相对的面。
通过实施这样的接合，从层叠电极体20的第1电极体块20a伸出的第1正极引线24a形成为朝向厚度方向Z的一侧(图2A中的上侧)突出的大致U字状，另一方面，从层叠电极体20的第2电极体块20b伸出的第2正极引线24b形成为朝向厚度方向Z的另一侧(图2A中的下侧)突出的大致U字状。
此外，在图2A中，示出了各正极引线24a、24b的第1电极体块20a侧的基端部和连接于正极端子30p的顶端部之间存在间隙，但实际上，两者之间能够处于大致没有间隙的接触状态。此外，也可以是，第1正极引线24a和第2正极引线24b形成为朝向相反方向突出的大致U字状且接合于正极端子30p。另外，也可以是，第1正极引线24a和第2正极引线24b中的至少一者接合于第1内侧端子部34和第2内侧端子部36的与层叠电极体20所在侧相反的一侧的表面。
如图2A所示，正极端子30p的外侧端子部32从外装体12的内部经由密封部16伸出到电池外部。在外侧端子部32的贯穿密封部16的部分的两侧面预先粘贴熔敷带17。由此，在正极端子30p的外侧端子部32贯穿了密封部16的状态下，两个外装件12a、12b的密封部16彼此热封时，通过使熔敷带17熔敷于密封部16内表面，从而不会在密封部16中的正极端子30p的设置部分产生间隙。因此，能够可靠防止自密封部16中的正极端子30p的设置部分泄漏液体。
图5是表示将层叠电极体20的正极引线24a、24b接合于正极端子30p的情形的图。如图5所示，第1电极体块20a相对于正极端子30p的第1内侧端子部34平行配置，第2电极体块20b相对于正极端子30p的第2内侧端子部36平行配置。然后，在该状态下，将从第1电极体块20a伸出的多条第1正极引线24a在第1内侧端子部34上重叠焊接，并且将从第2电极体块20b伸出的多条第2正极引线24b在第2内侧端子部36上重叠焊接。按照与上述相同的做法，将从第1电极体块20a和第2电极体块20b伸出的负极引线26a、26b也焊接接合于负极端子30n。之后，将各电极体块20a、20b向彼此靠近的方向分别弯折约90度。其结果是，能够获得将正极引线24a、24b接合于正极端子30p并将负极引线26a、26b接合于负极端子30n而成的层叠电极体20。
再一次参照图2A，在层叠电极体20的引线24、26和端子30的接合部分的周围设置有罩构件40。罩构件40例如由树脂成形构件适宜地构成。如图6所示，罩构件40形成为长方体形状，并且与层叠电极体20相对的面呈矩形形状地开口。与此相对，在罩构件40的与上述开口相对的侧壁42形成有两个狭缝44p、44n。狭缝44p是供正极端子30p的外侧端子部32贯穿的贯通孔，狭缝44n是供负极端子30n的外侧端子部32贯穿的贯通孔。这样一来，利用罩构件40覆盖引线24、26和端子30的接合部分的周围，从而在通过对外装体12的周边部进行热封而形成密封部16之际，能够有效地避免压力从外部作用于上述接合部分而使接合部分断裂。
图2B是作为正极端子和负极端子使用了以往公知的平板状的端子的情况的层叠型电池11的与图2A相对应的剖视图。在该层叠型电池11中，正极端子31p(和负极端子31n)形成为平板状，位于外装体12的内部的内侧端子部38也与外侧端子部32一样形成为平板状。而且，从第1电极体块20a伸出的多条第1正极引线24a在以大致直线状或者平缓的曲线状延伸的状态下利用超声波焊接等接合于内侧端子部38的表面。此外，从第2电极体块20b伸出的多条第2正极引线24b在以大致直线状或者平缓的曲线状延伸的状态下利用超声波焊接等接合于内侧端子部38的背面。
对于图2B所示的层叠型电池11而言，是在将分别构成杯形状的外装件12a、12b接合在一起而成的外装体12内收纳有层叠多个单板电池21而成的层叠电极体20的结构，因此，正极端子31p和负极端子伸出的位置被限制在沿着单板电池层叠方向的电池厚度方向Z的中央附近。因此，如果想要在电池内将许多条引线24、26与平板状的正极端子31p和负极端子31n的表背两面连接，就会使在上述中央附近的连接部分附近处的电池内体积损失变大。其结果是，层叠电极体20到外装体12的侧壁面的距离L2变长，需要使罩构件40A的长度方向的尺寸也相应变长。
与此相对，采用本实施方式的层叠型电池10，通过使用端子30，能够在将第1正极引线24a和第2正极引线24b、第1负极引线26a和第2负极引线26b弯折成大致U字状的状态下将它们连接于正极端子30p和负极端子30n，其中，该端子30具有由第1内侧端子部34和第2内侧端子部36以及外侧端子部32构成的T字状的侧面形状。由此，能够减少引线和内侧端子部的连接部分的电池内空间浪费。因此，能够使层叠电极体20的伸出引线24、26的端面和外装体12的侧壁面之间的尺寸L1变得比较小，其结果是，实现层叠型电池10的小型化和能量密度的提高。
图7的(a)是本实施方式的端子30的侧视图，图7的(b)、(c)分别是表示端子的变形例的侧视图。如图7的(a)所示，在本实施方式中，对于端子30而言，针对将第1内侧端子部34和第2内侧端子部36的基端部相对于外侧端子部32弯折成直角且构成T字状的侧面形状的情况进行了说明，但是并不限于此。例如，既可以是，如图7的(b)所示的端子30a那样，第1内侧端子部34和第2内侧端子部36的基端部弯折成预定的曲率半径的圆弧状且构成T字状的侧面形状，也可以是，如图7的(c)所示的端子30b那样，第1内侧端子部34和第2内侧端子部36的基端部借助具有预定的倾斜角的倾斜部弯曲且构成T字状的侧面形状。
图8是表示又一变形例的端子30c的立体图。该端子30c在具有T字状的侧面形状这方面与本实施方式的端子30相同，在供引线连接的内侧端子部的从弯折点起算的长度发生多次阶梯性的变化的方面与本实施方式的端子30不同。具体而言，供第1正极引线24a连接的第1内侧端子部34具有从弯折部起算的长度较长的部分34a和较短的部分34b，供第2正极引线24b连接的第2内侧端子部36具有从弯折部起算的长度较长的部分36a和较短的部分36b。通过如以上这样使内侧端子部的长度不同，使引线的连接位置分散开，能够在抑制一处位置的引线连接数量而使焊接的连接状态更可靠的同时实现连接电阻的偏差降低等。
此外，本发明并不限于上述实施方式及其变形例，在本申请的权利要求书所记载的事项和等同于这些事项的范围内，可进行各种改良、变更。
例如，在上述内容中，说明了将正极端子30p和负极端子30n向长度方向Y的同一方向拉出的层叠型电池10，但是并不限于此，如图9所示，也可以是，将正极端子30p和负极端子30n分别相对于外装体12向相反方向拉出的层叠型电池10A。在该情况下，正极引线和负极引线也还从层叠电极体的长度方向两端伸出来而形成。此外，在该情况下，也可以是，仅正极端子30p和负极端子30n中的一者是形成有T字状的侧面形状的端子，另一者是图2B所示的平板状的端子，从而能够实现由层叠型电池10A的长度方向一侧端部的体积损失的降低带来的小型化。
产业上的可利用性
本发明能够用于层叠型电池。
附图标记说明
10、10A：层叠型电池
12：外装体
12a、12b：外装件
14：收纳空间
15：主体部
16：密封部
17：熔敷带
20：层叠电极体
20a：第1电极体块
20b：第2电极体块
21：单板电池
22：正极
23：负极
24、26：引线
24a：第1正极引线
24b：第2正极引线
26a、26b：负极引线
30、30a、30b、30c：端子
30p：正极端子
30n：负极端子
32：外侧端子部
34：第1内侧端子部
36：第2内侧端子部
40、40A：罩构件
42：侧壁
44p、44n：狭缝

Claims (3)

1.一种层叠型电池，其中，
该层叠型电池具有：
外装体；
层叠电极体，其收纳在所述外装体的内部，是将正极和负极隔着隔膜重叠而成的单板电池层叠多层而构成的；
正极端子，其与从构成所述层叠电极体的各单板电池的正极分别伸出的正极引线相连接；以及
负极端子，其与从构成所述层叠电极体的各单板电池的负极分别伸出的负极引线相连接，
所述层叠电极体在层叠方向上被分成第1电极体块和第2电极体块，
所述正极端子和所述负极端子中的至少一者具有：第1内侧端子部，其与所述第1电极体块的引线相连接；第2内侧端子部，其与所述第2电极体块的引线相连接；以及外侧端子部，其与所述第1内侧端子部的基端部及所述第2内侧端子部的基端部相连且向所述外装体的外部伸出，所述第1内侧端子部及第2内侧端子部与所述外侧端子部构成T字状的侧面形状。
2.根据权利要求1所述的层叠型电池，其中，
构成所述T字状的侧面形状的所述正极端子和所述负极端子中的至少一者以使形成于金属板的缺口的两侧部分向相反方向分别实质上弯折90度的方式形成所述第1内侧端子部和所述第2内侧端子部。
3.根据权利要求1或2所述的层叠型电池，其中，
该层叠型电池设置有罩构件，该罩构件用于覆盖构成所述T字状的侧面形状的所述正极端子和所述负极端子中的至少一者与从所述层叠电极体伸出的引线的连接区域的周围，在所述罩构件形成有供所述外侧端子部贯穿的贯通孔。
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