CN114447343A - 电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池。第二直线(L2)与第三直线(L3)所成的第一角度(θ1)大于55°。另外,将第一点(A)与第二点(B)之间的直线距离设为第一长度(D1),将位于第一点(A)与第二点(B)之间的第一电极芯体的长度设为第二长度(D2)。此时,第二长度(D2)为第一长度(D1)的1倍以上且1.1倍以下。
Description
技术领域
本公开涉及电池。
背景技术
以往,通过焊接将位于电极体的端部的金属箔的集聚部与集电端子接合。在日本特开2013-222517号公报(专利文献1)中,公开了通过将电极体的集聚接合部分叉,从而降低在集电端子产生的外力。
近年来,在高速充放电时电极体膨胀、收缩,浸渍在电极体内的电解液被挤出而导致的电阻上升成为问题。从解决该课题的观点出发,以往的结构不一定是足够的。
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够抑制高速充放电时的电阻增加率的电池。
本公开的电池具备扁平状的电极体,第一电极板和第二电极板隔着隔膜绕卷绕轴卷绕而构成所述电极体,所述第一电极板包括第一电极芯体,所述第二电极板包括第二电极芯体。电极体具有沿着与卷绕轴平行的第一方向相互位于相反侧的第一端部和第二端部。第一电极板包括:第一区域,所述第一区域是在第一电极芯体上形成有第一活性物质层的区域;以及第二区域,所述第二区域相对于第一区域位于第一端部侧,所述第二区域是在第一电极芯体上不形成第一活性物质层的区域。电极体具有沿着与第一方向正交的第二方向相互位于相反侧的第一外表面和第二外表面,在第一端部,卷绕的第一电极板的第二区域沿着第二方向汇集,第一集电体与汇集的第二区域的第一外表面连接。
在从与第一方向和第二方向正交的第三方向观察时,将位于第一外表面侧的最外周的第一电极板中的位于第一区域与第二区域的边界的点设为第一点A。在从第三方向观察时,将与第一电极板的第二区域连接的第一集电体的连接面的第一区域侧的端部设为第二点B。在从第三方向观察时,将通过电极体的第二方向的厚度的中心并与卷绕轴平行地延伸的直线设为第一直线L1。在从第三方向观察时,将与第一直线L1平行地延伸并通过第二点B的直线设为第二直线L2。在从第三方向观察时,将通过第一点A和第二点B的直线设为第三直线L3。此时,第二直线L2与第三直线L3所成的第一角度θ1大于55°。
另外,将第一点A与第二点B之间的直线距离设为第一长度D1,将位于第一点A与第二点B之间的第一电极芯体的长度设为第二长度D2。此时,第二长度D2为第一长度D1的1倍以上且1.1倍以下。
本发明的上述以及其他目的、特征、方面以及优点将从与附图相关联地理解的与本发明相关的接下来的详细说明变得明了。
附图说明
图1是电池的分解立体图。
图2是表示电极体的结构的图。
图3是表示实施方式的电池的电极板与集电体之间的位置关系的图(其一)。
图4是表示实施方式的电池的电极板与集电体之间的位置关系的图(其二)。
图5是表示直线L2与直线L3所成的角度θ1与高速充放电时的电阻增加率的相关性的图。
具体实施方式
以下,对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是,对相同或相当的部分标注相同的附图标记,有时不重复其说明。
需要说明的是,在以下说明的实施方式中,在提及个数、量等的情况下,除了特别记载的情况之外,本公开的范围不一定限定于该个数、量等。另外,在以下的实施方式中,各个构成要素除了特别记载的情况之外,对于本公开而言不一定是必须的。
图1是电池的分解立体图。如图1所示,本实施方式的电池包括方形外装体100、电极体200以及盖部件300。
方形外装体100具有朝向上方开口的开口部110。在方形外装体100的内部,将未图示的电解液与电极体200一起收容。
电极体200以在X轴方向(第一方向)上排列的方式具有正极210和负极220。电极体200具有沿着Y轴方向(第二方向)相互位于相反侧的外表面200A(第一外表面)和外表面200B(第二外表面)。
盖部件300将方形外装体100的开口部110封口。在盖部件300的上表面,在X轴方向上隔开间隔地设置有正极外部端子310A和负极外部端子320A。在盖部件300的下表面,设置有正极侧的集电体310以及负极侧的集电体320。正极侧的集电体310与正极外部端子310A电连接。负极侧的集电体320与负极外部端子320A电连接。
并且,集电体310与电极体200的正极210连接,集电体320与电极体200的负极220连接。由此,电极体200的正极210以及负极220与盖部件300的正极外部端子310A以及负极外部端子320A电连接。
图2是表示电极体200的结构的图。如图2所示,电极体200包括构成正极210的正极板211、构成负极220的负极板221、以及隔膜230、240。
正极板211具有:在由铝箔构成的正极芯体(第一电极芯体)的两面形成有包含正极活性物质(例如锂镍钴锰复合氧化物等)、粘结材料(聚偏氟乙烯(PVdF)等)以及导电材料(例如碳材料等)在内的正极活性物质混合剂层(第一活性物质层)的第一区域211A;未形成活性物质层而露出正极芯体的第二区域211B;以及第一区域211A和第二区域211B的边界211C。
需要说明的是,也可以在第二区域211B的一部分(与第一区域211A相邻的部分)设置包含氧化铝粒子、粘结材料以及导电材料在内的保护层(未图示)。在本说明书中,形成有保护层的部分包含于第二区域211B。
负极板221具有:在由铜箔构成的负极芯体(第二电极芯体)的两面形成有负极活性物质层(第二活性物质层)的第一区域221A;未形成活性物质层而露出负极芯体的第二区域221B;以及第一区域221A和第二区域221B的边界221C。
正极板211以及负极板221隔着隔膜230、240绕X轴(卷绕轴)呈扁平状卷绕。由此,构成具有沿着X轴方向(第一方向)位于一个端部(第一端部)侧的正极210和位于另一个端部(第二端部)侧的负极220的电极体200。
图3是表示外表面200A侧的正极板211与集电体310之间的位置关系的图。图4是表示外表面200B侧的正极板211与集电体310之间的位置关系的图。本实施方式的电池在正极板211与集电体310之间的位置关系中具有一个特征。
需要说明的是,以下,对电极体200的正极210侧的端部(第一端部)的结构进行说明,但在电极体200的负极220侧的端部(第二端部)也能够采用同样的结构。
如图3所示,在正极210侧的端部,卷绕的正极板211的第二区域211B沿着Y轴方向(第二方向)汇集(集聚)。在集聚的第二区域211B的外表面200A侧连接集电体310(第一集电体)。
图3所示的点A(第一点)相当于在从Z轴方向(第三方向)观察电极体200时,位于电极体200的外表面200A侧(图3中上侧)的最外周的正极板211中的位于第一区域211A与第二区域211B的边界的点。在位于比点A靠中央侧(图3中右侧)的第一区域211A中,正极板211被维持为平坦。
图3所示的点B(第二点)相当于在从Z轴方向观察电极体200时,与正极板211的第二区域211B连接的集电体310的连接面311的第一区域211A侧(图3中右侧)的端部。
图3所示的直线L1(第一直线)是在从Z轴方向观察电极体200时,通过电极体200的Y轴方向的厚度的中心并沿X轴方向延伸的直线。
图3所示的直线L2(第二直线)是在从Z轴方向观察电极体200时,与直线L1平行地延伸并通过点B的直线。在从Z轴方向观察电极体200时,直线L2相对于直线L1位于点A的相反侧。
图3所示的直线L3(第三直线)是在从Z轴方向观察电极体200时,通过点A和点B的直线。
图3所示的角度θ1(第一角度)是直线L2与直线L3所成的角度,在本实施方式中,θ1>55°。
并且,点A和点B之间的直线距离D1(第一长度)与位于点A和点B之间的正极芯体的长度D2(第二长度)的关系为1≤D2/D1≤1.1。即,D2为D1以上且D1的1.1倍以下的程度。
如图3、图4所示,汇集的正极板211相互焊接而形成接合部212。
图4所示的点A'(第三点)相当于在从Z轴方向观察电极体200时,位于电极体200的外表面200B侧(图4中下侧)的最外周的正极板211中的位于第一区域211A与第二区域211B的边界的点。在位于比点A'靠中央侧(图4中右侧)的第一区域211A中,正极板211被维持为平坦。
图4所示的点B'(第四点)相当于在从Z轴方向观察电极体200时,正极板211彼此的接合部212的第一区域211A侧(图4中右侧)的端部。
图4所示的直线L4(第四直线)是在从Z轴方向观察电极体200时,与直线L1平行地延伸并通过点B'的直线。
图4所示的直线L5(第五直线)是在从Z轴方向观察电极体200时,通过点A'和点B'的直线。
图4所示的角度θ2(第二角度)是直线L4与直线L5所成的角度,在本实施方式中,θ2<θ1。
并且,点A'和点B'之间的直线距离D3(第三长度)与位于点A'和点B'之间的正极芯体的长度D4(第四长度)的关系为1≤D4/D3≤1.1。即,D4为D3以上且D3的1.1倍以下的程度。
在本实施方式的电池中,如上所述,直线L3相对于直线L2以大于55°的角度(θ1)倾斜。其结果是,成为形成有活性物质层的第一区域211A的端部(A点)被向电极体200的厚度方向的中央侧比较强地按压的状态。因此,电极体200内部的电解液难以向电极体200外部挤出,能够抑制在电极体200内产生电解液不足。
并且,由于θ1(直线L2与直线L3所成的角度)>θ2(直线L4与直线L5所成的角度),因此,位于外表面200A侧的最外周的正极板211与位于外表面200B侧的最外周的正极板211相比向中央侧(直线L1侧)被强力拉伸。此时,与将位于两个外表面200A、200B侧的最外周的正极板211以大致均等的力向中央侧拉伸的情况相比,能够进一步提高抑制电解液从电极体200挤出的挤出抑制效果。
并且,在本实施方式的电池中,由于D2/D1≤1.1以及D4/D3≤1.1,因此,位于集电体310侧的第二区域211B的正极芯体的挠曲小。因此,能够将位于电极体200的最外周的正极板211向电极体200的厚度方向的中央侧(直线L1侧)强力拉伸,能够进一步提高抑制电解液从电极体200挤出的挤出抑制效果。
接着,使用图5,对直线L2与直线L3所成的角度θ1与高速充放电时的电阻增加率的相关性进行说明。图5中的横轴表示实验样品中的直线L2与直线L3所成的角度θ1。图5中的纵轴表示与高速充放电时的电阻增加率(=(高速充放电时的电阻-初始电阻)/初始电阻)对应的值,即,将θ1=45°时测出的电阻增加率设为“1”时的数值(比例)。
需要说明的是,在此所说的“初始电阻”是指,在将实验样品所涉及的电池充电至3.7V之后,在25℃环境下,以20C电流值进行10秒的放电,测定从放电开始起10秒后的电压,根据其结果算出IV电阻(电阻)而得到的值。
另外,在此所说的“高速充放电时的电阻”表示,将对实验样品所涉及的电池以30C的电流值充电10秒、暂停10秒、以1C的电流值放电300秒、停止10秒这样的流程作为1个循环,将其重复2000个循环后的电阻。
如图5所示,在θ1为55°以上程度的情况下,可见高速充放电时的电阻增加率降低这样的明确的倾向。根据图5所示的结果能够理解,根据本实施方式的电池(θ1>55°),能够抑制电解液从电极体200被挤出,能够抑制高速充放电时的电阻增加。
对本发明的实施方式进行了说明,但本次公开的实施方式应被理解为在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书示出,意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。
Claims (6)
1.一种电池,其中,
所述电池具备扁平状的电极体,第一电极板和第二电极板隔着隔膜绕卷绕轴卷绕而构成所述电极体,所述第一电极板包括第一电极芯体,所述第二电极板包括第二电极芯体,
所述电极体具有沿着与所述卷绕轴平行的第一方向相互位于相反侧的第一端部和第二端部,
所述第一电极板包括:第一区域,所述第一区域是在所述第一电极芯体上形成有第一活性物质层的区域;以及第二区域,所述第二区域相对于所述第一区域位于所述第一端部侧,所述第二区域是在所述第一电极芯体上不形成所述第一活性物质层的区域,
所述电极体具有沿着与所述第一方向正交的第二方向相互位于相反侧的第一外表面和第二外表面,
在所述第一端部,卷绕的所述第一电极板的所述第二区域沿着所述第二方向汇集,第一集电体与汇集的所述第二区域的所述第一外表面连接,
在从与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向观察时,将位于所述第一外表面侧的最外周的所述第一电极板中的位于所述第一区域与所述第二区域的边界的点设为第一点(A),
在从所述第三方向观察时,将与所述第一电极板的所述第二区域连接的所述第一集电体的连接面的所述第一区域侧的端部设为第二点(B),
在从所述第三方向观察时,将通过所述电极体的所述第二方向的厚度的中心并与所述卷绕轴平行地延伸的直线设为第一直线(L1),
在从所述第三方向观察时,将与所述第一直线平行地延伸并通过所述第二点(B)的直线设为第二直线(L2),
在从所述第三方向观察时,将通过所述第一点(A)和所述第二点(B)的直线设为第三直线(L3)时,
所述第二直线(L2)与所述第三直线(L3)所成的第一角度(θ1)大于55°,
在将所述第一点(A)与所述第二点(B)之间的直线距离设为第一长度(D1),将位于所述第一点(A)与所述第二点(B)之间的所述第一电极芯体的长度设为第二长度(D2)时,所述第二长度(D2)为所述第一长度(D1)的1倍以上且1.1倍以下。
2.如权利要求1所述的电池,其中,
在从所述第三方向观察时,所述第二直线(L2)相对于所述第一直线(L1)位于所述第一点(A)的相反侧。
3.如权利要求1或2所述的电池,其中,
在所述汇集的所述第二区域中,所述卷绕的所述第一电极板相互接合而形成所述第一电极板彼此的接合部,
在从所述第三方向观察时,将位于所述第二外表面侧的最外周的所述第一电极板中的位于所述第一区域与所述第二区域的边界的点设为第三点(A'),
在从所述第三方向观察时,将所述接合部的所述第一区域侧的端部设为第四点(B'),
在从所述第三方向观察时,将与所述第一直线平行地延伸并通过所述第四点(B')的直线设为第四直线(L4),
在从所述第三方向观察时,将通过所述第三点(A')和所述第四点(B')的直线设为第五直线(L5)时,
所述第四直线(L4)与所述第五直线(L5)所成的第二角度(θ2)小于所述第一角度(θ1),
在将所述第三点(A')与所述第四点(B')之间的直线距离设为第三长度(D3),将位于所述第三点(A')与所述第四点(B')之间的所述第一电极芯体的长度设为第四长度(D4)时,所述第四长度(D4)为所述第三长度(D3)的1倍以上且1.1倍以下。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电池,其中,
所述第一电极板为正极板。
5.如权利要求4所述的电池,其中,
在所述第一电极板的所述第二区域中的位于所述第一区域的附近的部分形成有保护层。
6.如权利要求1~3中任一项所述的电池,其中,
所述第一电极板为负极板。
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