CN108808113A - 二次电池和集电端子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二次电池，其具备多个正极片与多个负极片重叠而形成的层叠型的电极体。集电端子(22、24)的集电板部(22b、24b)分别沿着与正极片的露出部(20a3)和负极片的露出部(20b3)正交的面而延伸。基板部(22a、24a)分别从集电板部(22b、24b)连续，沿着电极体(20)的与露出部(20a3、20b3)伸出的一边正交的一边而延伸。在集电板部(22b、24b)分别形成有以从集电板部(22b、24b)的顶端起沿着与基板部(22a、24a)正交的方向而到达R部(22d、24d)的方式形成的多个缝隙(22c、24c)。露出部(20a3、20b3)插入集电端子(22、24)的缝隙22c、24c内。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池和集电端子。
背景技术
日本特开2014-182880号公报公开了具备所谓层叠型的电极体的二次电池。在此，层叠型的电极体中，多个正极片与多个负极片隔着隔板交替层叠。正极片和负极片没有被卷绕。该公报公开的二次电池中，公开了正极和负极分别具有多枚被称为接片(tab)的金属箔的部分，在该多枚接片安装有正极端子和负极端子的结构。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2014-182880号公报
发明内容
在正极片形成包含正极活性物质的正极活性物质层。在负极片形成包含负极活性物质的负极活性物质层。在电池壳体内，正极活性物质层与负极活性物质层相对的面积越大，有助于电池反应的区域就越大。考虑到这一点，在电池壳体内配置集电端子所需的空间越小，电池壳体内的有效面积就越大。本申请中，特别是将正极片与负极片隔着隔板交替层叠并且不卷绕的形态的所谓层叠型的电极体作为对象。在此，关于具备层叠型的电极体的二次电池提出能够使容量或能量密度提高的集电端子的结构，并且对于使用该集电端子的二次电池提出新的结构。
在此提出的二次电池，具备正极集电端子、负极集电端子、多个正极片和多个负极片。
正极片具有正极活性物质层和矩形的正极集电箔，正极活性物质层设置在正极集电箔上除了沿着矩形的正极集电箔的一条边而设定的露出部以外的部分。
负极片具有负极活性物质层和矩形的负极集电箔，负极活性物质层设置在负极集电箔上除了沿着矩形的负极集电箔的一条边而设定的露出部以外的部分。
正极活性物质层与负极活性物质层在厚度方向上隔着隔板交替重叠。多个正极片的露出部从隔板的宽度方向的一侧伸出，多个负极片的露出部在与多个正极片的露出部相反的一侧从隔板伸出。
正极集电端子具备第1集电板部、第1基板部和多个缝隙，第1集电板部沿着与多个正极片的露出部正交的面而延伸，第1基板部从第1集电板部弯曲连续，沿着多个正极片的与设有露出部的一边正交的一边而延伸，多个缝隙从第1集电板部的顶端起沿着与第1基板部正交的方向而形成，并且分别到达第1基板部与第1集电板部之间的R部。
负极集电端子具备第2集电板部、第2基板部和多个缝隙，第2集电板部沿着与多个负极片的露出部正交的方向而延伸，第2基板部从第2集电板部弯曲连续，沿着多个负极片的与设有露出部的一边正交的一边而延伸，多个缝隙从第2集电板部的顶端起沿着与第2基板部正交的方向而形成，并且分别到达第2基板部与第2集电板部之间的R部。
多个正极片的露出部插入正极集电端子的缝隙内。多个负极片的露出部插入负极集电端子的缝隙内。
二次电池谋求节省配置正极集电端子和负极集电端子的空间。并且确保正极活性物质层与负极活性物质层在厚度方向上隔着隔板交替重叠的部分的面积较大。因此能够增大电池容量。也就是说，谋求二次电池的高容量化。
在该二次电池的一实施方式中，第1集电板部的多个缝隙可以分别到达第1基板部。第2集电板部的多个缝隙可以分别到达第2基板部。
另外，第1集电板部的多个缝隙可以分别在第1集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大。第2集电板部的多个缝隙可以分别在第2集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大。
另外，第1集电板部和第2集电板部可以分别为平板状。
在此提出的集电端子，具备基板部、集电板部和多个缝隙，集电板部从基板部弯曲连续，沿着与基板部正交的方向而延伸，多个缝隙从集电板部的顶端起沿着与基板部正交的方向而形成，并且分别到达基板部与集电板部之间的R部。
多个缝隙可以分别到达所述基板部。多个缝隙可以分别在集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大。集电板部可以为平板状。
附图说明
图1是表示在此提出的二次电池10的电极体20的立体图。
图2是表示电极体的结构的分解图。
图3是表示正极集电端子22的立体图。
图4是图示安装于电极体20的正极集电端子22和负极集电端子24的正视图。
附图标记说明
10 二次电池
20 电极体
20a 正极片
20a1 正极集电箔
20a2 正极活性物质层
20a3 露出部
20b 负极片
20b1 负极集电箔
20b2 负极活性物质层
20b3 露出部
20c 隔板
22 正极集电端子
22a 基板部(第1基板部)
22a1 突起
22b 集电板部(第1集电板部)
22b1 集电板部的两侧边缘
22c 缝隙
22d R部
23 外部端子
24 负极集电端子
24a 基板部(第2基板部)
24a1 突起
24b 集电板部(第2集电板部)
24b1 集电板部的两侧边缘
24c 缝隙
24d R部
25 外部端子
30 电池壳体
32 盖
34 壳体主体
具体实施方式
以下，对在此提出的二次电池和集电端子的一实施方式进行说明。在此说明的实施方式，当然并不意图限定本发明。只要没有特别说明，本发明就不限定于在此说明的实施方式。
图1是表示在此提出的二次电池10的电极体20的立体图。图2是表示电极体的结构的分解图。图1所示的形态，在电极体20安装有正极集电端子22和负极集电端子24。电极体20通过正极集电端子22和负极集电端子24而安装于电池壳体30的盖32。另外，图1中电池壳体30的壳体主体34由作为假想线的两点划线表示。电池壳体30是所谓的方型的壳体，壳体主体34具有一面开口的有底的长方体形状。安装于盖32的电极体20与电解质等一起收纳在壳体主体34中。电解质例如可使用在有机溶剂中溶解锂盐而得到的电解液。电解液例如可举出使碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等非水溶剂的混合溶剂中含有LiPF6这样的电解质而得到的非水电解液等。
电极体20如图2所示，多个正极片20a与多个负极片20b隔着隔板20c交替重叠。电极体20是没有被卷绕、所谓层叠型的电极体。隔板20c例如是具有所需的耐热性的能够使电解质穿过的多孔树脂片。图2中，以正极片20a、负极片20b和隔板20c的位置错开的状态进行图示。另外，图2中示出两枚正极片20a与两枚负极片20b隔着隔板20c重叠的状态。电极体20由更多枚数的正极片20a与负极片20b隔着隔板20c重叠而成。
正极片20a具有正极集电箔20a1和正极活性物质层20a2。正极集电箔20a1是矩形的片。在矩形的正极集电箔20a1上沿着一条边设定有露出部20a3。正极活性物质层20a2设置在正极集电箔20a1上除了露出部20a3以外的部分。该实施方式中，正极集电箔20a1是铝箔。正极活性物质层20a2包含正极活性物质。正极活性物质例如在锂离子二次电池中，是像锂过渡金属复合材料那样能够在充电时释放锂离子、在放电时吸收锂离子的材料。正极活性物质除了锂过渡金属复合材料以外还提出很多种，并不特别限定。
负极片20b具有负极集电箔20b1和负极活性物质层20b2。负极集电箔20b1是矩形的片。在矩形的负极集电箔20b1上沿着一条边设定有露出部20b3。负极活性物质层20b2设置在负极集电箔20b1上除了露出部20b3以外的部分。该实施方式中，负极集电箔20b1是铜箔。负极活性物质层20b2包含负极活性物质。负极活性物质例如在锂离子二次电池中，是像天然石墨那样能够在充电时吸藏锂离子、在放电时将吸藏的锂离子释放的材料。负极活性物质除了天然石墨以外还提出很多种，并不特别限定。
正极集电箔20a1和负极集电箔20b1的厚度例如为8μm～20μm左右。该实施方式中，正极活性物质层20a2的厚度在正极集电箔20a1的两面合计例如可以为20μm～200μm左右。另外，负极活性物质层20b2的厚度在负极集电箔20b1的两面合计例如可以为20μm～200μm左右。
正极活性物质层20a2与负极活性物质层20b2在厚度方向上隔着隔板20c交替重叠。在此，负极活性物质层20b2的宽度b1大于正极活性物质层20a2的宽度a1，隔板20c的宽度c1大于负极活性物质层20b2的宽度b1。正极活性物质层20a2以被负极活性物质层20b2覆盖的方式重叠。正极活性物质层20a2和负极活性物质层20b2以被隔板20c覆盖的方式重叠。
多个正极片20a的露出部20a3(在正极集电箔20a1上没有形成正极活性物质层20a2的部位)，在隔板20c的宽度方向的一侧分别伸出。多个负极片20b的露出部20b3，在与多个正极片20a的露出部20a3相反的一侧从隔板20c分别伸出。
从正极活性物质层20a2与负极活性物质层20b2重叠的部位伸出的多个正极片20a的露出部20a3与正极集电端子22焊接。在与多个正极片20a的露出部20a3相反的一侧，多个负极片20b的露出部20b3与负极集电端子24焊接。正极集电端子22和负极集电端子24为大致相同结构。图3是表示正极集电端子22的立体图。
正极集电端子22如图3所示具备基板部22a和集电板部22b。该实施方式中，基板部22a是平板状的部位，设有向电池壳体30的盖32的外侧延伸的突起22a1。该实施方式中，突起22a1例如是与安装在母线的端子上的外部端子23连接的部位。集电板部22b从基板部22a弯曲连续，沿着与基板部22a正交的方向而延伸。该实施方式中，集电板部22b为平板状。在集电板部22b形成有多个缝隙22c，多个缝隙22c从集电板部22b的顶端起沿着与基板部22a正交的方向而形成，并且分别到达基板部22a与集电板部22b之间的R部22d。缝隙22c的数量在图3所示的例子中为3条。缝隙22c的数量不限定于该实施方式，可以形成两条以上。在此，将正极集电端子22的基板部22a适当称为第1基板部。将正极集电端子22的集电板部22b适当称为第1集电板部。
多个缝隙22c分别在集电板部22b的顶端部越靠近顶端侧、缝隙22c的宽度(间隙)越大。该实施方式中，缝隙22c的顶端逐渐扩大。例如在集电板部22b的顶端部，缝隙22c的两侧的边缘可以以45°以上70°以下左右的角度α扩大。
该实施方式中，基板部22a与集电板部22b之间曲面弯折。多个缝隙22c分别连续形成到达基板部22a与集电板部22b之间的R部22d。另外，该实施方式中，多个缝隙22c分别到达基板部22a。
该二次电池10中，如图1所示，正极片20a的露出部20a3被捆扎成三束，分别安装在形成于正极集电端子22的集电板部22b的缝隙22c。具体而言，在正极片20a与负极片20b重叠而成的电极体20的宽度方向的一侧，使正极集电端子22的集电板部22b的顶端从上方靠近从隔板20c伸出的正极片20a的露出部20a3。然后，正极片20a的露出部20a3与形成在集电板部22b的多个(该实施方式中为3条)缝隙22c相对应地分别被捆扎，并且沿着缝隙22c的顶端的扩大的部分而插入缝隙22c内。
为了与形成在集电板部22b的多个缝隙22c相对应地顺利地捆扎露出部20a3，例如可以在将正极片20a重叠时，在适当的位置夹入引导用的片。通过该片，可以将预定枚数的露出部20a3捆扎并且向缝隙22c引导，从而插入缝隙22c。如图1所示，在缝隙22c安装露出部20a3之后，取出用于引导露出部20a3的引导用的片即可。另外，可以在将正极集电端子22的缝隙22c向露出部20a3引导之前，通过设置在设备上的把持机械手等，将露出部20a3捆扎成适当的束并保持。
接着，如图1所示，相对于缝隙22c安装露出部20a3之后，以夹持集电板部22b的两侧边缘22b1的方式按压，将安装于缝隙22c的露出部20a3夹持。由此，能够消除缝隙22c与露出部20a3的间隙。在该状态下，向缝隙22c和夹持在缝隙22c中的露出部20a3照射激光L，将正极片20a的露出部20a3与集电板部22b激光焊接。由此，正极片20a与正极集电端子22被焊接。
负极集电端子24具备与正极集电端子22同样的结构，具备基板部24a和集电板部24b。集电板部24b从基板部24a连续，沿着与基板部24a正交的方向而延伸。该实施方式中，在基板部24a设有向电池壳体30的外侧突出的突起24a1。突起24a1是与外部端子25连接的部位。
该实施方式中，集电板部24b为平板状。虽然省略图示，但在集电板部24b形成有多个缝隙24c，多个缝隙24c从集电板部24b的顶端起沿着与基板部24a正交的方向而形成，并且分别到达基板部24a与集电板部24b之间的R部24d。负极片20b的露出部20b3相对于形成在集电板部24b的缝隙24c，分别被捆扎并安装。露出部20b3在被缝隙24c夹持的状态下被激光焊接，与负极集电端子24连接。由此，负极片20b与负极集电端子24被焊接。在此，将负极集电端子24的基板部24a适当称为第2基板部。将负极集电端子24的集电板部24b适当称为第2集电板部。
在此，集电端子22、24例如可以通过对金属制的板材进行压制加工，由此冲压成与基板部22a、24a和集电板部22b、24b相对应的预定形状，并形成与多个缝隙22c、24c相对应的缝隙，然后进行弯折而形成。正极集电端子22和负极集电端子24可以分别选择能够承受电池反应中所需的电位的材料。正极集电端子22例如可以是铝或铝合金制。负极集电端子24例如可以是铜或铜合金制。
正极集电端子22的集电板部22b沿着与多个正极片20a的露出部20a3正交的面而延伸。基板部22a从集电板部22b弯曲连续，沿着电极体20的与正极片20a的露出部20a3伸出的一边正交的一边而延伸。在集电板部22b形成有多个缝隙22c，该多个缝隙22c从集电板部22b的顶端起沿着与基板部22a正交的方向而形成，并且分别到达基板部22a与集电板部22b之间的R部22d。多个正极片20a的露出部20a3插入正极集电端子22的缝隙22c内。
同样，负极集电端子24的集电板部24b沿着与多个负极片20b的露出部20b3正交的面而延伸。基板部24a从集电板部24b弯曲连续，沿着电极体20的与负极片20b的露出部20b3伸出的一边正交的一边而延伸。在集电板部24b形成有多个缝隙24c，该多个缝隙24c从集电板部24b的顶端起沿着与基板部24a正交的方向而形成，并且分别到达基板部24a与集电板部24b之间的R部24d。多个负极片20b的露出部20b3插入负极集电端子24的缝隙24c内。
图4是图示安装于电极体20的正极集电端子22和负极集电端子24的正视图。图4中，电池壳体30由两点划线表示。根据该二次电池10，正极集电端子22和负极集电端子24分别由板状的基板部22a、24a和集电板部22b、24b构成。基板部22a、24a与集电板部22b、24b大致呈直角弯折，沿着电极体20的角部而配置。因此，可谋求节省配置正极集电端子22和负极集电端子24的区域的空间。
由此，电极体20、正极集电端子22和负极集电端子24隔着垫片、绝缘薄膜而配置在电池壳体30内。在电池壳体30中，能够紧凑地配置正极集电端子22和负极集电端子24，因此能够增大电极体20。特别是能够增大正极活性物质层20a2与负极活性物质层20b2重叠的面积。也就是说，能够确保有助于电池反应的正极活性物质层20a2和负极活性物质层20b2的有效面积较大。由此，如果是相同体积的二次电池，则能够增大二次电池的电池容量。也就是说，可谋求二次电池的高容量化、能量的高密度化。
该实施方式中，形成于正极集电端子22和负极集电端子24的集电板部22b、24b的多个缝隙22c、24c，分别在集电板部22b、24b的顶端部越靠近顶端侧、缝隙22c、24c的宽度越大。该正极集电端子22和负极集电端子24如上所述，可以使集电板部22b、24b从电极体20的上方靠近，将正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3分别插入缝隙22c、24c。在此，电极体20的上方换言之为在电极体20与基板部22a、24a相对配置的一侧。
正极片20a的露出部20a3、负极片20b的露出部20b3是薄片束，如果在片的长度方向(从隔板20c伸出的方向)上按压则容易弯曲。对此，正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3从与片的长度方向正交的一侧的边缘起，插入正极集电端子22和负极集电端子24的缝隙。因此，正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3在插入正极集电端子22和负极集电端子24的缝隙时难以弯曲。另外，该实施方式中，缝隙22c、24c分别在集电板部22b、24b的顶端部越靠近顶端侧、缝隙22c、24c的宽度越大，因此插入正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3时的操作比较容易。
另外，该实施方式中，集电板部22b、24b分别为平板状。因此，相对于插入缝隙22c、24c的方向为一直线上，容易顺利插入正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3。
另外，该实施方式中，正极集电端子22和负极集电端子24的基板部22a、24a从集电板部22b、24b弯曲连续。形成于集电板部22b、24b的多个缝隙22c、24c分别到达基板部22a、24a与集电板部22b、24b之间的R部22d、24d。如上所述，正极片20a的露出部20a3和负极片20b的露出部20b3分别插入形成于集电板部22b、24b的多个缝隙22c、24c。然后，以夹持集电板部22b、24b的两侧边缘22b1、24b1的方式进行压制，安装于缝隙22c、24c的露出部20a3、20b3分别被缝隙22c、24c的两侧的边缘夹持。
此时，多个缝隙22c、24c分别到达基板部22a、24a与集电板部22b、24b之间的R部22d、24d，因此露出部20a3、20b3相对于缝隙22c、24c被较深地安装。所以，能够将正极集电端子22和负极集电端子24的基板部22a、24a靠近电极体20而配置。因此，在电池壳体30中能够紧凑地配置正极集电端子22和负极集电端子24，从而能够增大电极体20。特别是能够增大正极活性物质层20a2与负极活性物质层20b2重叠的面积。因此，如果是相同体积的二次电池，则能够增大电池容量，谋求能量密度的高密度化。
另外，该实施方式中，集电板部22b、24b的多个缝隙22c、24c分别到达基板部22a、24a(参照图3)。因此，能够以更小的力使集电板部22b、24b变形。能够进一步减小缝隙22c、24c的内侧面与露出部20a3、20b3的间隙。因此，在激光焊接中，激光难以漏到电极体20的内侧，能够适当地进行激光焊接。由此，能够提高正极集电端子22与正极片20a的露出部20a3的焊接品质、以及负极集电端子24与负极片20b的露出部20b3的焊接品质。
该实施方式中，如图3所示，例示出集电板部22b、24b的多个缝隙22c、24c分别到达基板部22a、24a的形态。正极集电端子22和负极集电端子24不限定于该形态。正极集电端子22和负极集电端子24分别由板状的基板部22a、24a和集电板部22b、24b构成。基板部22a、24a与集电板部22b、24b弯折，沿着与电极体20的角部正交的一边而配置。在该形态下，从确保有助于电池反应的正极活性物质层20a2和负极活性物质层20b2的有效面积较大的观点出发，缝隙22c、24c可以以一定程度的深度(宽度)形成于集电板部22b、24b。由此，能够增大电池壳体30内的正极活性物质层20a2与负极活性物质层20b2重叠的面积，能够增大电池容量。从该观点出发，缝隙22c、24c例如到达R部22d、24d即可，不必须非要到达基板部22a、24a。
另外，该实施方式中，缝隙22c、24c到达基板部22a、24a(参照图3)。该情况下，能够以更小的力使集电板部22b、24b变形，能够使缝隙22c、24c的内侧面与露出部20a3、20b3贴合。由此，能够提高激光焊接时的正极集电端子22与正极片20a的露出部20a3的焊接品质、以及负极集电端子24与负极片20b的露出部20b3的焊接品质。另外，能够将使集电板部22b、24b变形时产生的基板部22a、24a侧的挠曲抑制为较小。再者，正极集电端子22与正极片20a的露出部20a3的焊接、以及负极集电端子24与负极片20b的露出部20b3的焊接都不限定于激光焊接，可采用适当的焊接方法。
以上，对在此提出的二次电池和集电端子进行了各种说明。只要没有特别提及，在此举出的二次电池和集电端子的实施方式等就不限定本发明。
Claims (8)
1.一种二次电池，具备正极集电端子、负极集电端子、多个正极片和多个负极片，
所述正极片具有正极活性物质层和矩形的正极集电箔，所述正极活性物质层设置在所述正极集电箔上除了沿着所述矩形的正极集电箔的一条边而设定的露出部以外的部分，
所述负极片具有负极活性物质层和矩形的负极集电箔，所述负极活性物质层设置在所述负极集电箔上除了沿着所述矩形的负极集电箔的一条边而设定的露出部以外的部分，
所述正极活性物质层与所述负极活性物质层在厚度方向上隔着隔板交替重叠，
所述多个正极片的所述露出部从所述隔板的宽度方向的一侧伸出，
所述多个负极片的所述露出部在与所述多个正极片的所述露出部相反的一侧从所述隔板伸出，
所述正极集电端子具备第1集电板部、第1基板部和多个缝隙，
所述第1集电板部沿着与所述多个正极片的露出部正交的面而延伸，
所述第1基板部从所述第1集电板部弯曲连续，沿着所述多个正极片的与设有露出部的一边正交的一边而延伸，
所述多个缝隙从所述第1集电板部的顶端起沿着与所述第1基板部正交的方向而形成，并且分别到达所述第1基板部与所述第1集电板部之间的R部，
所述负极集电端子具备第2集电板部、第2基板部和多个缝隙，
所述第2集电板部沿着与所述多个负极片的露出部正交的方向而延伸，
所述第2基板部从所述第2集电板部弯曲连续，沿着所述多个负极片的与设有露出部的一边正交的一边而延伸，
所述多个缝隙从所述第2集电板部的顶端起沿着与所述第2基板部正交的方向而形成，并且分别到达所述第2基板部与所述第2集电板部之间的R部，
所述多个正极片的露出部插入所述正极集电端子的所述缝隙内，
所述多个负极片的露出部插入所述负极集电端子的所述缝隙内。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
所述第1集电板部的多个缝隙分别到达所述第1基板部，
所述第2集电板部的多个缝隙分别到达所述第2基板部。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，
所述第1集电板部的所述多个缝隙分别在所述第1集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大，
所述第2集电板部的所述多个缝隙分别在所述第2集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的二次电池，
所述第1集电板部和所述第2集电板部为平板状。
5.一种集电端子，具备基板部、集电板部和多个缝隙，
所述集电板部从所述基板部弯曲连续，沿着与所述基板部正交的方向而延伸，
所述多个缝隙从所述集电板部的顶端起沿着与所述基板部正交的方向而形成，并且分别到达所述基板部与所述集电板部之间的R部。
6.根据权利要求5所述的集电端子，
所述多个缝隙分别到达所述基板部。
7.根据权利要求5或6所述的集电端子，
所述多个缝隙分别在所述集电板部的顶端部越靠近顶端侧、缝隙的宽度越大。
8.根据权利要求5～7的任一项所述的集电端子，
所述集电板部为平板状。
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