CN110337743B - 卷绕型电池 - Google Patents

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Abstract

卷绕型电池包括电极组、电解质、电池壳体、封口板、绝缘板、第1极耳以及第2极耳，所述电极组为卷绕式，并包括第1电极和具有与所述第1电极相反极性的第2电极，所述封口板封闭所述电池壳体的开口部，所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口板之间并且具有孔，所述第1极耳穿过所述孔而将所述第1电极与所述封口板电连接，所述第2极耳将所述第2电极与所述电池壳体电连接。利用极耳带覆盖所述第1极耳的自所述孔向所述封口板侧引出的区域的至少一部分的与所述绝缘板相对的部分。所述极耳带至少包括所述第1极耳侧的第1粘接层和与所述第1粘接层相反的那一侧的第2粘接层，所述极耳带经由所述第1粘接层与所述第1极耳接触。

Description

卷绕型电池
技术领域
本发明涉及一种包括卷绕式电极组的卷绕型电池。
背景技术
卷绕型电池包括卷绕式电极组、电解质、收纳该卷绕式电极组和电解质的电池壳体以及封闭电池壳体的开口部的封口板。在电极组与封口板之间配置有绝缘板，在绝缘板形成有供自电极组所含有的正极或负极引出的极耳穿过的孔。自电极引出的极耳的一端部自绝缘板的孔向封口板侧引出并与封口板的底面相连接(例如专利文献1)。针对卷绕式电极组而言，以往，为了赋予绝缘性并且加强极耳，在自孔向封口板侧引出的极耳的一部分粘贴有绝缘性的保护带。作为以往的保护带，利用在单面形成有粘合层的粘合带。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/146078号
发明内容
在电池的制造过程中保护带有时自极耳剥落或偏离。在使用了以往的保护带的情况下，极耳的一部分易于自绝缘板的孔落入电极组侧。若极耳向电极组侧落入，与极耳相反极性的电极可能与极耳接触而发生内部短路。
本公开的一技术方案的卷绕型电池包括电极组、电解质、电池壳体、封口板、绝缘板、第1极耳以及第2极耳，所述电极组为卷绕式，并包括第1电极和具有与所述第1电极相反极性的第2电极，所述电池壳体收纳所述电极组和所述电解质，所述封口板封闭所述电池壳体的开口部，所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口板之间并且具有孔，所述第1极耳穿过所述孔而将所述第1电极与所述封口板电连接，所述第2极耳将所述第2电极与所述电池壳体电连接，
利用极耳带覆盖所述第1极耳的自所述孔向所述封口板侧引出的区域的至少一部分的与所述绝缘板相对的部分，
所述极耳带至少包括所述第1极耳侧的第1粘接层和与所述第1粘接层相反的那一侧的第2粘接层，所述极耳带经由所述第1粘接层与所述第1极耳接触，
即使在卷绕型电池中用于保护自电极组引出的极耳的保护带发生了剥落或偏离的情况下，也能确保极耳的绝缘。
附图说明
图1是概略地表示本发明的一实施方式的卷绕型电池的纵剖视图。
图2是用于说明自绝缘板的孔引出的极耳以及保护极耳的极耳带的状态的从上侧观察绝缘板和电极组的概略立体图。
图3是示意地表示将正极展开后的状态的平面图。
图4是概略地表示极耳带的纵剖视图。
具体实施方式
本发明的一实施方式的卷绕型电池包括电极组、电解质、电池壳体、封口板、绝缘板、第1极耳以及第2极耳，上述电极组为卷绕式，并包括第1电极和具有与第1电极相反极性的第2电极，上述电池壳体收纳电极组和电解质，上述封口板封闭电池壳体的开口部，上述绝缘板配置在电极组与封口板之间并且具有孔，上述第1极耳穿过孔而将第1电极与封口板电连接，上述第2极耳将第2电极与电池壳体电连接。利用极耳带覆盖第1极耳的自孔向封口板侧引出的区域的至少一部分的与绝缘板相对的部分。极耳带至少包括第1极耳侧的第1粘接层和与第1粘接层相反的那一侧的第2粘接层，极耳带经由第1粘接层与第1极耳接触。
在配置于电极组与封口板之间的绝缘板(以下也称为第1绝缘板)形成有供连接电极组与封口板的第1极耳穿过的孔。在以往的电池中，在第1极耳的一部分粘贴有用于赋予绝缘性并且加强第1极耳的绝缘性的极耳带(或保护带)。对于该极耳带，利用在单面具有粘合层的粘合带，并借助粘合层粘贴于第1极耳。但是，在电池的制造过程和/或使用过程中，在对第1极耳和/或极耳带施加热和/或力时，极耳带自第1极耳剥离或偏离。在该情况下，第1极耳易于自第1绝缘板的孔落入电极组侧，第1极耳可能与第2电极接触而发生内部短路。
在本实施方式中，作为加强第1极耳的极耳带，使用在基材层的两面具有粘接层的结构。由此，在电池的制造过程和/或使用过程中，即使极耳带自第1极耳剥落或偏离，第2粘接层附着于第1绝缘板上而易于在孔的附近固定极耳带。上述这样的状态的极耳带至少局部地堵塞第1绝缘板的孔，从而抑制第1极耳自第1绝缘板的孔向电极组侧落入。因而，能够确保第1极耳的绝缘。由此，能够抑制由第1极耳与电极组的第2电极接触而导致的内部短路的发生。
极耳带优选配置为覆盖第1绝缘板的孔(具体而言是供第1极耳穿过的孔)的至少一部分，极耳带的至少一部分优选与绝缘板相对。在该情况下，即使极耳带自第1极耳剥落或偏离，也易于利用极耳带覆盖第1绝缘板的孔的至少一部分，因此更易于抑制第1极耳自孔落入。由此，更易于确保对第1极耳的绝缘。
以下，适当地参照附图，更具体地说明本实施方式的卷绕型电池。
图1是本发明的一实施方式的卷绕型电池的概略纵剖视图。图示例子的卷绕型电池是圆筒形电池。卷绕型电池(以下也简称为电池)10具备卷绕式电极组(以下也简称为电极组)18、电解质(未图示)以及收纳该卷绕式电极组18和电解质的电池壳体(电池罐)22。隔着分隔件17卷绕作为第1电极的正极15和作为第2电极的负极16而形成电极组18。在电池罐22的开口端的附近形成有环状槽部。
电池罐22的开口部由在周缘部具备垫圈21的封口板11封闭。封口板11具备阀构件(日文：弁体)12、金属板13以及绝缘构件14，上述阀构件12具有薄壁部12a，上述绝缘构件14为环状，并介于阀构件12的外周部与金属板13的外周部之间。阀构件12和金属板13在各自的中心部彼此连接。自正极15引出的第1极耳15a与金属板13相连接。因而，阀构件12作为正极15的外部端子发挥功能。自负极16引出的第2极耳16a与电池罐22的底部内表面相连接。在封口板11与电极组18的一端面之间配置有第1绝缘板20。在电极组18的另一端面与电池罐22的底部之间配置有第2绝缘板19。
图2是示意地表示从上侧观察第1绝缘板和电极组的状态的立体图。在图2中，表示自第1绝缘板的孔引出了第1极耳的状态。
自电极组18引出的第1极耳15a穿过配置于电极组18的上侧的第1绝缘板20的孔P而被引出到比第1绝缘板20靠上侧(也就是说，与电极组18相反的那一侧或封口板侧)的位置。并且，利用极耳带23覆盖第1极耳15a的自孔P向封口板侧引出的区域的至少一部分的与第1绝缘板20相对的部分。从更有效地抑制第1极耳15a自孔P落入的观点出发，优选利用极耳带23覆盖第1极耳15a的自孔P向封口板侧引出的区域中的至少孔P的附近。
图3是将图1和图2中电极组所含有的作为第1电极的正极展开后的状态的平面图。在正极15的一部分形成有集电体暴露的状态的暴露部15b。第1极耳15a的一端部通过焊接等连接于暴露部15b。以覆盖暴露部15b和第1极耳15a的一端部的方式配置有绝缘性的粘合带24。并且，自与粘合带24相反的那一侧利用极耳带23覆盖第1极耳15a的一部分。在组装电池时，如图2所示，自上述这样的正极15引出的第1极耳15a被自第1绝缘板20的孔P向封口板侧引出。此时，在以极耳带23与第1绝缘板20相对的方式形成电极组18时，正极15与作为第2电极的负极16和分隔件17一同被卷绕。粘合带24在单面具有粘合层，并配置为粘合层与暴露部15b接触。在图示的例子中，粘合带24和极耳带23配置为相对于第1极耳15a分别成为相反侧，但本发明不限定于此情况，也可以将粘合带24和极耳带23相对于第1极耳15a粘贴于相同侧。在该情况下，粘合带24和极耳带23也可以成为一体。另外，在图1和图2中省略图3的粘合带24。
另外，第1电极可以是正极和负极中的任意者，但如图示的例子那样为正极的情况较多。在第1电极是正极的情况下，第2电极为负极。
图4是图2和图3所示的极耳带的概略纵剖视图。图示的例子的极耳带23包括基材层23a、形成于基材层23a的一表面的第1粘接层23b以及形成于另一表面的第2粘接层23c。极耳带23配置为经由第1粘接层23b与第1极耳接触。此时，第2粘接层23c与第1绝缘板侧相对。利用上述这样的结构，在电池的制造过程和/或使用过程中，即使极耳带23自第1极耳15a剥离或偏离，也易于使极耳带23成为经由第2粘接层23c粘贴于第1绝缘板20的状态。粘贴于第1绝缘板20的状态的极耳带23的第1粘接层23b与第1极耳15a相对，因此第1极耳15a易于再次附着或卡挂于第1粘接层23b。由此，抑制第1极耳15a自孔P向下落入或偏入。此外，极耳带23优选配置为覆盖孔P的至少一部分，并且优选使极耳带23的至少一部分与第1绝缘板20相对。在该情况下，孔P的开口的部分因极耳带23而变窄，并且即使极耳带23自第1极耳15a发生了剥离或偏离时，极耳带23也易于附着于第1绝缘板20。由此，进一步提高抑制第1极耳15a自孔P向电极组18侧落入、偏入的效果。
以下，更详细地说明本实施方式的卷绕型电池。
(极耳带23)
极耳带23至少包括配置于第1极耳15a侧的第1粘接层23b和与第1粘接层23b相反的那一侧的第2粘接层23c即可。未必一定要包括基材层23a，但从强度等的观点出发，优选使用在基材层23a的双方的表面分别形成有第1粘接层23b和第2粘接层23c的极耳带23。
作为构成基材层23a的材质，没有特别限制，例如优选高分子。作为高分子，例如能够举出纤维素衍生物(例如纤维素醚和纤维素酯等)、聚氯乙烯、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚苯乙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯以及聚苯硫醚等。基材层23a可以含有这些高分子中的一种，也可以组合含有两种以上。也可以根据需要对基材层23a进行拉伸处理。
从易于确保极耳带23的强度的观点出发，基材层23a的厚度例如为，
8μm以上且50μm以下，优选为12μm以上且25μm以下。
第1粘接层23b例如能够利用公知的粘合剂形成。作为粘合剂，例如能够举出丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂、硅系粘合剂以及聚氨酯系粘合剂等。第1粘接层23b可以含有这些粘合剂中的一种，也可以根据需要含有两种以上。
第1粘接层23b优选在将极耳带23粘贴于第1极耳15a时具有粘合性。上述这样的第1粘接层23b的玻璃化转变温度(Tg)优选为60℃以下，进一步优选为-70℃以上且+50℃以下。在粘合剂的Tg处于上述那样的范围的情况下，易于将极耳带23粘贴于第1极耳15a。
第2粘接层23c也可以由公知的粘合剂形成。作为粘合剂，能从对第1粘接层23b例示的材料中进行选择。从提高向第1极耳15a粘贴时的操作性的观点出发，可以在粘贴了极耳带23后对极耳带23施加热能、光能，从而利用能体现第2粘接层23c的粘合性的那样的材质形成第2粘接层23c。上述那样的第2粘接层23c优选为固化性树脂组合物。另外，构成第2粘接层23c的固化性树脂组合物也可以以在电池内附着于第1绝缘板20的状态固化。也就是说，第2粘接层23c也可以是固化性树脂组合物的固化物。该固化物也包括半固化状态的固化性树脂组合物。固化性树脂组合物也可以是光固化性树脂组合物，但优选为热固化性树脂组合物。在将极耳带23粘贴于第1极耳15a时，优选第2粘接层23c的粘合性较低，并且优选实质不表现出粘合性。
用于制作第2粘接层23c的固化性树脂组合物例如含有固化性树脂和固化剂。另外，固化性树脂组合物可以是一液型和二液型中的任意者。根据固化性树脂的种类，固化剂也含有聚合引发剂和交联剂等。根据需要，固化性树脂组合物也可以含有水、有机溶剂等溶剂。另外，根据需要，固化性树脂组合物也可以含有固化促进剂等添加剂。作为固化性树脂，例如能够举出丙烯酸树脂、橡胶系树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、酯类树脂以及三聚氰胺树脂等。具体而言，固化性树脂是上述这些树脂的单体、低聚物和/或预聚物等。通过对固化性树脂组合物的涂膜施加光能、热能，利用固化剂的作用使单体、低聚物以及预聚物等聚合和/或交联，从而固化而形成固化物的第2粘接层23c。在含有较多的单体等较低分子的成分的情况下，虽然微少，但固化性树脂组合物的涂膜有时表现出导电性。通过使固化性树脂组合物固化而形成绝缘性的第2粘接层23c。因而，更易于利用极耳带23确保绝缘性。作为光能，例如利用可见光和/或紫外光等。在施加热能的情况下，对至少极耳带23施加热即可，也可以加热整个电池、封口板的附近。
第2粘接层的玻璃化转变温度(Tg)可以处于对第1粘接层23b的Tg进行记载的范围。另外，第2粘接层23c的Tg例如也可以设为40℃以上且100℃以下或50℃以上且70℃以下。
极耳带23的厚度例如为10μm以上且200μm以下，优选为10μm以上且50μm以下。当极耳带23的厚度处于上述那样的范围的情况下，能将极耳带在电池内所占的体积抑制得较低，并且能够确保充分支承第1极耳所需的强度，因此是有利的。
能够根据孔P的尺寸等，适当地选择极耳带23的沿着第1极耳15a的长度方向的方向上的长度，但从易于确保第1极耳15a的绝缘的观点出发，优选为1mm以上且8mm以下，进一步优选为2mm以上且3mm以下。
能够根据孔P的尺寸等，适当地选择极耳带23的与第1极耳15a的长度方向垂直的方向上的长度(以下也称为极耳带的宽度)。极耳带23的宽度优选为3mm以上且10mm以下，进一步优选为4mm以上且6mm以下。当极耳带23的宽度处于上述这样的范围的情况下，易于抑制极耳带23自孔P向电极组侧落入。
(其他的构成要素)
以下，例举锂离子二次电池的情况更具体地说明卷绕型电池的除极耳带以外的结构。
正极15具备箔状的正极集电体和形成于正极集电体的表面的正极活性物质层。作为正极集电体的材料，能够使用铝、铝合金、不锈钢、钛以及钛合金等。作为正极活性物质，优选使用含锂过渡金属复合氧化物。例如使用含有锂和从由钴、锰、镍、铬、铁以及钒构成的组中选择的至少1种的复合氧化物。
负极16具备箔状的负极集电体和形成于负极集电体的表面的负极活性物质层。作为负极集电体的材料，能够使用铜、铜合金、镍、镍合金以及不锈钢等。作为负极活性物质，能够使用可逆地吸存、放出锂离子的碳材料，例如天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、氧化锡以及氧化硅等。
作为分隔件17，例如能够使用由聚烯烃形成的微多孔膜。作为聚烯烃，能够例示聚乙烯、聚丙烯以及乙烯-丙烯共聚物等。
电解质具备非水溶剂和溶解于非水溶剂的锂盐。作为非水溶剂，能够使用碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯以及碳酸丁烯酯等环状碳酸酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等链状碳酸酯，羧酸酯以及链状醚等。作为锂盐，使用LiPF6、LiBF4以及LiClO4等。
电池罐22的材质例如能够使用铁、铁合金、不锈钢、铝以及铝合金等，但本发明没有特别限定。
在第1电极为正极的情况下，作为第1极耳15a的材质，能够举出铝和铝合金等。在第1电极为负极的情况下，作为第1极耳15a的材质，能够举出铝、铝合金、镍以及镍合金等。作为第2极耳16a的材质，在第2电极为正极的情况下，能够举出铝和铝合金等。在第2电极为负极的情况下，作为第2极耳16a的材质，能够举出铝、铝合金、镍以及镍合金等。
例如能够利用绝缘性树脂、实施了绝缘处理后的金属等形成第1绝缘板20。作为绝缘性树脂，除了例如酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂以及热固化性聚酯树脂等固化性树脂(热固化性树脂等)等以外，还能够举出聚苯硫醚树脂、氟树脂(聚四氟乙烯等)等热塑性树脂等。作为金属，例如能够举出不锈钢、铁等。例如能够通过利用绝缘性树脂覆盖金属来进行金属的绝缘处理。作为覆盖金属的绝缘性树脂，没有特别限制，例如能够举出聚酰亚胺树脂和聚丙烯树脂等。另外，也可以利用使绝缘性树脂(酚醛树脂等热固化性树脂等)浸渗于玻璃纤维等绝缘性的纤维状芯材并进行固化后得到的材料形成第1绝缘板。
第2绝缘板的材质没有特别限制，可以从对第1绝缘板进行例示的材料中进行选择。作为第2绝缘板，也可以使用将聚丙烯、环氧树脂那样的绝缘性树脂作为主要成分的材料且在芯材中含有绝缘性的纤维状材料的材料。
卷绕型电池10不限定于图示的例子那样的圆筒形电池，也可以是包括端面为椭圆形的卷绕式电极组的方形电池等。
产业上的可利用性
本发明的卷绕型电池易于确保自电极组向封口板侧引出的极耳的绝缘。因而，能够应用于将自卷绕式电极组引出的极耳连接于封口板的那样的各种各样的卷绕型电池。
附图标记说明
10、卷绕型电池；11、封口板；12、阀构件；12a、薄壁部；13、金属板；14、绝缘构件；15、正极；15a、第1极耳；15b、集电体暴露部；16、负极；16a、第2极耳；17、分隔件；18、电极组；19、第2绝缘板；20、第1绝缘板；21、垫片；22、电池壳体(电池罐)；23、极耳带；23a、基材层；23b、第1粘接层；23c、第2粘接层；24、粘合带；P、第1绝缘板的孔。

Claims (5)

1.一种卷绕型电池，其中，
所述卷绕型电池包括电极组、电解质、电池壳体、封口板、绝缘板、第1极耳以及第2极耳，所述电极组为卷绕式，并包括第1电极和具有与所述第1电极相反极性的第2电极，所述电池壳体收纳所述电极组和所述电解质，所述封口板封闭所述电池壳体的开口部，所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口板之间并且具有孔，所述第1极耳穿过所述孔而将所述第1电极与所述封口板电连接，所述第2极耳将所述第2电极与所述电池壳体电连接，
利用极耳带覆盖所述第1极耳的自所述孔向所述封口板侧引出的区域的至少一部分的与所述绝缘板相对的部分，
所述极耳带至少包括所述第1极耳侧的第1粘接层和与所述第1粘接层相反的那一侧的第2粘接层，所述极耳带经由所述第1粘接层与所述第1极耳接触，
所述极耳带借助所述第2粘接层的至少一部分附着于所述绝缘板的与所述电极组相反的一侧的表面。
2.根据权利要求1所述的卷绕型电池，其中，
所述第2粘接层是固化性树脂组合物或其固化物。
3.根据权利要求2所述的卷绕型电池，其中，
所述固化性树脂组合物是热固化性树脂组合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的卷绕型电池，其中，
所述第2粘接层为绝缘性。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的卷绕型电池，其中，
所述极耳带配置为覆盖所述孔的至少一部分。
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