CN114464900A - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池。在此公开的电池(100)具备：具有底壁和与上述底壁相向的开口的外装体；将上述外装体的上述开口封口的封口板；以及具有正极活性物质层的带状的正极和具有负极活性物质层的带状的负极隔着带状的隔膜层叠，并以卷绕轴为中心卷绕而构成的一个或多个卷绕电极体(20a)。卷绕电极体(20a)以上述卷绕轴沿着上述外装体的上述底壁的方式收容于上述外装体。在卷绕电极体(20a)的卷绕轴方向上，上述正极活性物质层的长度(L1)为15cm以上。在卷绕电极体(20a)的外表面，沿着上述卷绕轴方向隔开间隔地粘贴有多个卷绕固定带(28)。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池。
背景技术
以往，如下电池是已知的，该电池具备卷绕电极体，在正极集电体上具备正极活性物质层的带状的正极和在负极集电体上具备负极活性物质层的带状的负极隔着带状的隔膜(separator)层叠，并以卷绕轴为中心卷绕而构成上述卷绕电极体(WO2015/146076、日本专利申请公开第2012-69290号公报)。
例如在WO2015/146076中公开了如下的锂离子二次电池：为了防止卷绕型电极体的卷绕松弛，在卷绕终端部粘贴卷绕固定带并固定于卷绕型电极体自身。
发明内容
在作为车载用等使用的高容量型的电池中，卷绕电极体的尺寸变大。如果卷绕电极体的尺寸变大，则用于防止卷绕松弛的卷绕固定带也变长。如果卷绕固定带变长，则在拉出时容易扭曲，在粘贴于卷绕电极体时，容易产生褶皱。如果在卷绕固定带产生褶皱，则在卷绕电极体形成台阶，厚度局部变大。由此，在电池的制造过程中或使用时，在对卷绕电极体施加压力时，褶皱的部分被强力按压。其结果是，在充放电的反应中有可能产生不均，进而金属锂(枝晶)有可能析出。
本发明是鉴于上述情形而作出的，其目的在于提供一种在卷绕固定带不容易产生褶皱且抑制了充放电的反应不均的电池。
根据本发明，提供一种电池，该电池具备：外装体，上述外装体具有底壁和与上述底壁相向的开口；封口板，上述封口板将上述外装体的上述开口封口；以及一个或多个卷绕电极体，具有正极活性物质层的带状的正极和具有负极活性物质层的带状的负极隔着带状的隔膜层叠，并以卷绕轴为中心卷绕而构成上述一个或多个卷绕电极体。上述卷绕电极体以上述卷绕轴沿着上述外装体的上述底壁的方式收容于上述外装体。在上述卷绕电极体的卷绕轴方向上，上述正极活性物质层的长度为15cm以上。在上述卷绕电极体的外表面，沿着上述卷绕轴方向隔开间隔地粘贴有多个卷绕固定带。
在上述电池中，在卷绕电极体的外表面，隔开间隔地粘贴有多个卷绕固定带。由此，即便在卷绕电极体的卷绕轴方向的长度较长的情况下(具体而言，正极活性物质层的长度为15cm以上)，与粘贴线状的一个卷绕固定带的情况相比，也能够相对地抑制在卷绕固定带产生褶皱。其结果是，在充放电时不容易产生反应不均，进而能够抑制枝晶的产生。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，上述卷绕电极体为多个。在卷绕电极体为多个的情况下，特别是褶皱的影响变大。因此，应用在此公开的技术是特别有效的。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，具备：正极极耳组，上述正极极耳组包括在上述卷绕电极体的上述卷绕轴方向的一个端部突出的多个正极极耳，并与上述正极电连接；以及负极极耳组，上述负极极耳组在上述卷绕电极体的上述卷绕轴方向的另一个端部突出，并与上述负极电连接。在这样的结构中，卷绕电极体的卷绕轴方向的长度变长，在卷绕固定带容易产生褶皱。因此，应用在此公开的技术是特别有效的。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，在与上述封口板垂直的方向上，上述正极极耳组和上述负极极耳组向上述封口板侧偏心配置。通过这样的结构，能够缩短到端子为止的导通路径。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，多个上述卷绕固定带配置在连结上述正极极耳组和上述负极极耳组的直线上。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，在上述卷绕轴方向上，在将上述正极活性物质层的长度设为100％时，多个上述卷绕固定带的合计长度的比例为20％以上且70％以下。通过这样的结构，能够防止或高水平地抑制充放电时的反应不均、枝晶的产生等。
在此处公开的电池的优选的一个方案中，相邻的多个上述卷绕固定带彼此的间隔为30mm以上且105mm以下。通过这样的结构，能够防止或高水平地抑制充放电时的反应不均、枝晶的产生等。
附图说明
图1是示意性地表示一实施方式的电池的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的示意性纵剖视图。
图3是沿着图1的III-III线的示意性纵剖视图。
图4是沿着图1的IV-IV线的示意性横剖视图。
图5是示意性地表示安装于封口板的电极体组的立体图。
图6是示意性地表示安装有正极第二集电部和负极第二集电部的电极体的立体图。
图7是表示卷绕电极体的结构的示意图。
图8是示意性地表示图3的卷绕电极体的上端部的局部放大剖视图。
图9A是示意性地表示图7的卷绕电极体的侧视图。
图9B是示意性地表示图7的卷绕电极体的主视图。
图10是示意性地表示图2的正极端子的附近的局部放大剖视图。
图11是示意性地表示安装有正极端子、负极端子、正极第一集电部、负极第一集电部、正极绝缘部件以及负极绝缘部件的封口板的立体图。
图12是将图11的封口板翻过来的立体图。
图13是对一实施方式的电池的插入工序进行说明的示意性剖视图。
图14A是示意性地表示变形例的电池的第一卷绕电极体的图9B对应图。
图14B是示意性地表示变形例的电池的第二卷绕电极体的图9B对应图。
附图标记说明
12外装体
14封口板
20电极体组
20a、20b、20c卷绕电极体
20f平坦部
20r弯曲部
23正极极耳组
25负极极耳组
28卷绕固定带
100电池
具体实施方式
以下，参照附图，对在此公开的技术的几个优选实施方式进行说明。需要说明的是，在本说明书中特别提及的事项以外的事项且本发明的实施所需的事项(例如，不以本发明为特征的电池的一般的结构以及制造工艺)可作为基于该领域中的现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。需要说明的是，在本说明书中表示范围的“A～B”的表述包含A以上B以下的含义，并且包含“优选大于A”以及“优选小于B”的含义。
需要说明的是，在本说明书中，“电池”是指所有能够取出电能的蓄电设备的用语，是包含一次电池和二次电池的概念。另外，在本说明书中，“二次电池”是指所有能够反复充放电的蓄电设备的用语，是包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。
<电池100>
图1是电池100的立体图。图2是沿着图1的II-II线的示意性纵剖视图。图3是沿着图1的III-III线的示意性纵剖视图。图4是沿着图1的IV-IV线的示意性横剖视图。需要说明的是，在以下的说明中，附图中的附图标记L、R、F、Rr、U、D表示左、右、前、后、上、下，附图中的附图标记X、Y、Z分别表示电池100的短边方向、与短边方向正交的长边方向、上下方向。但是，这些只不过是为了便于说明的方向，对电池100的设置方式没有任何限定。
如图2所示，电池100具备电池壳体10、电极体组20、正极端子30、负极端子40、正极集电部50、负极集电部60、正极绝缘部件70以及负极绝缘部件80。详情后述，电极体组20具有卷绕电极体20a、20b、20c(参照图3)。虽然省略图示，但电池100在此还具备电解液。电池100在此为锂离子二次电池。电池100通过具备卷绕电极体20a、20b、20c而被赋予特征，除此之外的结构可以与以往相同。
电池壳体10是收容电极体组20的框体。电池壳体10在此具有扁平且有底的长方体形状(方形)的外形。电池壳体10的材质可以与以往使用的材质相同，没有特别限定。电池壳体10优选为金属制，更优选由例如铝、铝合金、铁、铁合金等构成。如图2所示，电池壳体10具备：具有开口12h的外装体12；以及将开口12h堵塞的封口板(盖体)14。
如图1所示，外装体12具备：底壁12a、从底壁12a延伸并彼此相向的一对长侧壁12b、以及从底壁12a延伸并彼此相向的一对短侧壁12c。底壁12a为大致矩形。底壁12a与开口12h相向。短侧壁12c的面积比长侧壁12b的面积小。封口板14以将外装体12的开口12h堵塞的方式安装于外装体12。封口板14与外装体12的底壁12a相向。封口板14在俯视时为大致矩形。电池壳体10通过在外装体12的开口12h的周缘接合(例如焊接接合)封口板14而一体化。电池壳体10被气密地密封(密闭)。
如图2所示，在封口板14设置有注液孔15、气体排出阀17以及两个端子引出孔18、19。注液孔15用于在将封口板14组装于外装体12之后注入电解液。注液孔15被密封部件16密封。气体排出阀17构成为，在电池壳体10内的压力成为规定值以上时断裂，将电池壳体10内的气体向外部排出。端子引出孔18、19分别形成于封口板14的长边方向Y的两端部。端子引出孔18、19在上下方向Z上贯通封口板14。端子引出孔18、19分别具有能够供安装于封口板14之前的(铆接加工前的)正极端子30以及负极端子40插通的大小的内径。
正极端子30和负极端子40分别固定于封口板14。正极端子30配置在封口板14的长边方向Y的一方(图1、图2的左侧)。负极端子40配置在封口板14的长边方向Y的另一方(图1、图2的右侧)。如图1所示，正极端子30和负极端子40在封口板14的外侧的表面露出。如图2所示，正极端子30和负极端子40插通端子引出孔18、19并从封口板14的内部向外部延伸。在此，正极端子30和负极端子40通过铆接加工而铆接于包围封口板14的端子引出孔18、19的周缘部分。在正极端子30和负极端子40的外装体12侧的端部(图2的下端部)形成有铆接部30c、40c。
如图2所示，正极端子30在外装体12的内部经由正极集电部50与电极体组20的正极22(参照图7)电连接。负极端子40在外装体12的内部经由负极集电部60与电极体组20的负极24(参照图7)电连接。正极端子30通过正极绝缘部件70以及垫圈90与封口板14绝缘。负极端子40通过负极绝缘部件80以及垫圈90与封口板14绝缘。
正极端子30优选为金属制，更优选由例如铝或铝合金构成。负极端子40优选为金属制，更优选由例如铜或铜合金构成。负极端子40也可以通过将两个导电部件接合并一体化而构成。例如，也可以是，与负极集电部60连接的部分由铜或铜合金构成，在封口板14的外侧的表面露出的部分由铝或铝合金构成。
如图1所示，在封口板14的外侧的面安装有板状的正极外部导电部件32和负极外部导电部件42。正极外部导电部件32与正极端子30电连接。负极外部导电部件42与负极端子40电连接。正极外部导电部件32和负极外部导电部件42是在将多个电池100相互电连接时附设汇流条的部件。正极外部导电部件32和负极外部导电部件42优选为金属制，更优选由例如铝或铝合金构成。正极外部导电部件32和负极外部导电部件42通过外部绝缘部件92与封口板14绝缘。但是，正极外部导电部件32和负极外部导电部件42并不是必须的，也可以在其他实施方式中省略。
图5是示意性地表示安装于封口板14的电极体组20的立体图。电极体组20在此具有三个卷绕电极体20a、20b、20c。但是，配置在一个外装体12的内部的卷绕电极体的数量没有特别限定，可以为两个以上(多个)，也可以为一个。电极体组20以被由树脂制片构成的电极体保持件29(参照图3)覆盖的状态配置在外装体12的内部。
图6是示意性地表示卷绕电极体20a的立体图。需要说明的是，以下以卷绕电极体20a为例进行详细说明，但卷绕电极体20b、20c也能够采用同样的结构。卷绕电极体20a以卷绕轴WL与长边方向Y大致平行的朝向配置在外装体12的内部。卷绕电极体20a以卷绕轴WL沿着底壁12a以及封口板14的方式配置在外装体12的内部。卷绕电极体20a以卷绕轴WL与短侧壁12c正交的朝向配置在外装体12的内部。卷绕电极体20a的与卷绕轴WL正交的端面(换言之，层叠有正极22和负极24的层叠面)与短侧壁12c相向。长边方向Y是卷绕轴方向的一例。
如图3所示，卷绕电极体20a具有：与外装体12的底壁12a和封口板14相向的一对弯曲部(R部)20r；以及将一对弯曲部20r连结并与外装体12的长侧壁12b相向的平坦部20f。一方(图3的上侧)的弯曲部20r在此隔着后述的正极第一集电部51、负极第一集电部61、正极绝缘部件70以及负极绝缘部件80等，间接地与封口板14相向。另一方(图3的下侧)的弯曲部20r在此隔着电极体保持件29间接地与底壁12a相向。
图7是表示卷绕电极体20a的结构的示意图。卷绕电极体20a具有正极22、负极24以及隔膜26。在此，卷绕电极体20a构成为，带状的正极22和带状的负极24隔着带状的隔膜26层叠，并以卷绕轴WL为中心被卷绕。卷绕电极体20a具有扁平形状。卷绕电极体20a特别优选为这样的扁平形状。图8是示意性地表示卷绕电极体20a的上端部的局部放大剖视图。图8表示卷绕电极体20a的与卷绕轴WL正交的方向的截面。需要说明的是，在图8中，省略了后述的正极极耳(tab)组23以及负极极耳组25的图示。图9A是示意性地表示卷绕电极体20a的侧视图。图9A表示卷绕电极体20a的与卷绕轴WL正交的方向的侧面(端面)。图9B是示意性地表示卷绕电极体20a的主视图。图9B表示卷绕电极体20a的沿着卷绕轴WL的方向的侧面。
如图7所示，正极22具有：正极集电体22c；以及固定在正极集电体22c的至少一个表面上的正极活性物质层22a和正极保护层22p。但是，正极保护层22p并不是必须的，也可以在其他实施方式中省略。正极集电体22c为带状。正极集电体22c例如由铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。正极集电体22c在此为金属箔，具体而言为铝箔。
在正极集电体22c的长边方向Y的一个端部(图7的左端部)设置有多个正极极耳22t。多个正极极耳22t朝向长边方向Y的一侧(图7的左侧)突出。多个正极极耳22t相比隔膜26向长边方向Y突出。多个正极极耳22t沿着正极22的长度方向隔开间隔地(间歇地)设置。正极极耳22t在此为正极集电体22c的一部分，由金属箔(铝箔)构成。正极极耳22t是正极集电体22c的未形成正极活性物质层22a和正极保护层22p的部分(集电体露出部)。但是，正极极耳22t也可以是与正极集电体22c不同的部件。另外，正极极耳22t可以设置在长边方向Y的另一个端部(图7的右端部)，也可以分别设置在长边方向Y的两端部。
如图4所示，多个正极极耳22t在长边方向Y的一个端部(图4的左端部)层叠，构成正极极耳组23。多个正极极耳22t以外方侧的端部对齐的方式被折弯而弯曲。正极极耳组23经由正极集电部50与正极端子30电连接。优选多个正极极耳22t被折弯并与正极端子30电连接。在正极极耳组23附设有后述的正极第二集电部52。多个正极极耳22t的尺寸(长边方向Y的长度以及与长边方向Y正交的宽度，参照图7)考虑与正极集电部50连接的状态，例如能够根据其形成位置等适当调整。
如图9A所示，正极极耳组23在上下方向Z(与封口板14垂直的方向)上向封口板14侧偏心配置。正极极耳组23与外装体12的底壁12a相比配置在封口板14附近。多个正极极耳22t在此以弯曲时外方侧的端部对齐的方式使尺寸相互不同。在短边方向X上，位于一端(图9A的左端)的正极极耳22t的宽度Wre比位于另一端(图9A的右端)的正极极耳22t的宽度Wf宽。在正极极耳组23中，以正极极耳22t的高度以及宽度从短边方向X的一侧(图9A的左侧)朝向另一侧(图9A的右侧)逐渐变大的方式调整多个正极极耳22t的尺寸。
如图7所示，正极活性物质层22a沿着带状的正极集电体22c的长度方向设置成带状。正极活性物质层22a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的正极活性物质(例如，锂镍钴锰复合氧化物等锂过渡金属复合氧化物)。在将正极活性物质层22a的全部固体含量设为100质量％时，正极活性物质可以占据约80质量％以上，典型的是90质量％以上、例如95质量％以上。正极活性物质层22a也可以包含正极活性物质以外的任意成分，例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。作为导电材料，可以使用例如乙炔黑(AB)等碳材料。作为粘合剂，可以使用例如聚偏氟乙烯(PVdF)等。在作为车载用等使用的高容量型的电池中，在长边方向Y上，正极活性物质层22a的长度L1可以为约15cm以上、例如20cm以上，进一步为25cm以上。
如图7所示，正极保护层22p在长边方向Y上设置于正极集电体22c与正极活性物质层22a的边界部分。在此，正极保护层22p设置于正极集电体22c的长边方向Y的一个端部(图7的左端部)。但是，正极保护层22p也可以设置在长边方向Y的两端部。正极保护层22p沿着正极活性物质层22a设置成带状。正极保护层22p包含无机填料(例如，氧化铝)。在将正极保护层22p的全部固体含量设为100质量％时，无机填料可以占据约50质量％以上，典型的是70质量％以上、例如80质量％以上。正极保护层22p也可以包含无机填料以外的任意成分，例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。导电材料和粘合剂可以与作为能够包含于正极活性物质层22a而例示的材料相同。
如图7所示，负极24具有负极集电体24c和固定在负极集电体24c的至少一个表面上的负极活性物质层24a。负极集电体24c为带状。负极集电体24c例如由铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。负极集电体24c在此为金属箔，具体而言为铜箔。
在负极集电体24c的长边方向Y的一个端部(图7的右端部)设置有多个负极极耳24t。多个负极极耳24t朝向长边方向Y的一侧(图7的右侧)突出。多个负极极耳24t相比隔膜26向长边方向Y突出。多个负极极耳24t沿着负极24的长度方向隔开间隔地(间歇地)设置。负极极耳24t在此为负极集电体24c的一部分，由金属箔(铜箔)构成。在此，负极极耳24t是负极集电体24c的未形成负极活性物质层24a的部分(集电体露出部)。但是，负极极耳24t也可以是与负极集电体24c不同的部件。另外，负极极耳24t可以设置在长边方向Y的另一个端部(图7的左端部)，也可以分别设置在长边方向Y的两端部。
如图4所示，多个负极极耳24t在长边方向Y的一个端部(图6的右端部)层叠，构成负极极耳组25。负极极耳组25设置在与正极极耳组23在长边方向Y上对称的位置。多个负极极耳24t以外方侧的端部对齐的方式被折弯而弯曲。负极极耳组25经由负极集电部60与负极端子40电连接。优选多个负极极耳24t被折弯并与负极端子40电连接。在负极极耳组25附设有后述的负极第二集电部62。多个负极极耳24t的尺寸(长边方向Y的长度以及与长边方向Y正交的宽度，参照图7)考虑与负极集电部60连接的状态，例如能够根据其形成位置等适当调整。
负极极耳组25在上下方向Z上配置在与正极极耳组23相同的位置。虽然省略图示，但负极极耳组25与正极极耳组23同样地，在上下方向Z上向封口板14侧偏心配置。多个负极极耳24t在此以弯曲时外方侧的端部对齐的方式使尺寸相互不同。在负极极耳组25中，与正极极耳组23同样地，以负极极耳24t的高度以及宽度从短边方向X的一侧朝向另一侧逐渐变大的方式调整多个负极极耳24t的尺寸。
如图7所示，负极活性物质层24a沿着带状的负极集电体24c的长度方向设置成带状。负极活性物质层24a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的负极活性物质(例如，石墨等碳材料)。在将负极活性物质层24a的全部固体含量设为100质量％时，负极活性物质可以占据约80质量％以上，典型的是90质量％以上、例如95质量％以上。负极活性物质层24a也可以包含负极活性物质以外的任意成分，例如粘合剂、分散剂、各种添加成分等。作为粘合剂，可以使用例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等橡胶类。作为分散剂，可以使用例如羟甲基纤维素(CMC)等纤维素类。在长边方向Y上，负极活性物质层24a的长度L2比正极活性物质层22a的长度L1长。
隔膜26是将正极22的正极活性物质层22a与负极24的负极活性物质层24a绝缘的部件。隔膜26在此构成卷绕电极体20a的外表面。作为隔膜26，例如优选由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂构成的树脂制的多孔性片。隔膜26优选具有由树脂制的多孔性片构成的隔膜基材部和在隔膜基材部的至少一个表面上形成的耐热层(Heat Resistance Layer：HRL)。耐热层是包含无机填料的层。作为无机填料，例如，可以使用氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、二氧化钛等。在长边方向Y上，隔膜26的长度L3比负极活性物质层24a的长度L2长。
如图8所示，正极22的卷绕终端22e配置在比负极24的卷绕终端24e靠卷绕内周侧的位置。正极22的卷绕终端22e在此位于与封口板14相向的一方的弯曲部20r。正极22的卷绕终端22e在此配置在比与卷绕电极体20a的卷绕轴WL以及底壁12a垂直的直线Lp靠卷绕内周侧的位置。在图8中，从正极22的卷绕终端22e到直线Lp的长度La优选为0.1mm～20mm，更优选为0.1mm～9mm，进一步优选为3mm～7mm。长度La也可以为5mm以上。
负极24的卷绕终端24e配置在比正极22的卷绕终端22e靠卷绕外周侧的位置。负极24的卷绕终端24e在此位于与封口板14相向的弯曲部20r。负极24的卷绕终端24e在此配置在比直线Lp靠卷绕外周侧的位置(换言之，超过直线Lp的位置)。在图8中，从直线Lp到负极24的卷绕终端24e的长度Lb优选为0.1mm～20mm，更优选为0.1mm～9mm，进一步优选为3mm～7mm。长度Lb也可以为4mm以上。在弯曲部20r中，负极24的位于最外周部的部分24о隔着隔膜26与负极24的位于卷绕内周侧的部分24i相向。
隔膜26的卷绕终端26e配置在比正极22的卷绕终端22e以及负极24的卷绕终端24e靠卷绕外周侧的位置。隔膜26的卷绕终端26e在此位于卷绕电极体20a的平坦部20f。若卷绕终端26e位于平坦部20f，则能够有效地抑制多个卷绕电极体20a、20b、20c的厚度(图8的短边方向X的长度)产生偏差。在图8中，从负极24的卷绕终端24e到隔膜26的卷绕终端26e的长度Lc可以比长度La和长度Lb的合计长度(La+Lb)长。长度Lc优选为20～100mm，更优选为30～80mm以上，进一步优选为40～60mm。
在隔膜26的卷绕终端26e粘贴有多个卷绕固定带28(参照图9B)。多个卷绕固定带28粘贴于卷绕电极体20a的外表面。多个卷绕固定带28以架设于一方的隔膜26和另一方的隔膜26的方式粘贴。在图8中，从负极的卷绕终端24e到卷绕固定带28的长度Ld优选为20～70mm，更优选为25～45mm。如图9A所示，在短边方向X上，多个卷绕固定带28在此位于与宽度Wre的(宽度宽的)正极极耳22t相比靠近宽度Wf的(宽度窄的)正极极耳22t的一侧。由此，能够更好地防止卷绕电极体20a的卷绕松弛。
如图8以及图9B所示，多个卷绕固定带28以不覆盖弯曲部20r的方式，其整个区域配置于平坦部20f。由此，与将卷绕终端26e配置于弯曲部20r的情况相比，能够抑制卷绕电极体20a的厚度(图8以及图9B的短边方向X的长度)。另外，能够抑制平坦部20f与弯曲部20r的边界变厚。此外，能够抑制多个卷绕电极体20a、20b、20c的厚度产生偏差，能够使多个卷绕电极体20a、20b、20c平衡良好地充放电。
如图9B所示，多个卷绕固定带28在长边方向Y上以沿着卷绕电极体20a的卷绕轴WL的方式隔开规定的间隔D1、D2呈线状粘贴。在长边方向Y上，多个卷绕固定带28配置在正极极耳组23与负极极耳组25之间。多个卷绕固定带28在此配置在连结正极极耳组23和负极极耳组25的直线上。多个卷绕固定带28配置在比正极极耳组23以及负极极耳组25靠中央侧的位置。在此，多个卷绕固定带28分别配置在正极活性物质层22a的长度L1的范围内。
通过在长边方向Y上隔开间隔D1、D2地(分割地)粘贴多个卷绕固定带28，即便在卷绕电极体20a的长边方向Y的长度较长的情况下，也能够抑制在卷绕固定带28产生褶皱。在电池的制造过程(例如，后述的活化工序)中或使用时，有时用约束机构夹住电池100的一对长侧壁12b，从长边方向Y按压电池100。在这种情况下，通过抑制卷绕固定带28的褶皱，能够抑制卷绕电极体20a的厚度(图9B的短边方向X的长度)局部增加。由此，能够从长边方向Y均匀地按压卷绕电极体20a，能够抑制局部施加较大的压力。其结果是，在充放电时不容易产生反应不均，进而能够抑制枝晶的产生。
另外，为了使电池100的充放电特性稳定，优选成为通过电池壳体10对扁平形状的卷绕电极体20a的平坦部20f施加压力的状态。此时，在粘贴有卷绕固定带28的部分，与未粘贴卷绕固定带28的部分相比，施加相对较大的压力。由此，在长边方向Y上，在粘贴有卷绕固定带28的部分，电解液难以移动。特别是，难以在上下方向Z上移动。这样的倾向特别是在将多个电池100在短边方向X上排列多个、从短边方向X通过约束机构施加载荷而成的电池组中显著地被确认。因此，如在此公开的技术那样，通过分割地粘贴多个卷绕固定带28，与粘贴线状的一个卷绕固定带的情况相比，能够相对地促进卷绕电极体20a内部的电解液的扩散(充放电时的液体的移动，特别是电解液向上下方向Z的扩散)。由此，能够使多个卷绕电极体20a、20b、20c更好(平衡良好)地充放电。因此，在此公开的技术发挥特别优异的效果。
卷绕固定带28优选具有带基材部和在带基材部的表面上形成的粘合层。作为带基材部，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯、聚丙烯(PP)、聚芳酯、聚氨基甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯等树脂制的膜、或它们的复合体等。粘合层是包含粘合剂的层。作为粘合剂，例如，可以使用橡胶类、有机硅类、丙烯酸类、丙烯酸酯类等粘合剂。其中，优选包含丙烯酸类以及/或者橡胶类的粘合剂。
多个卷绕固定带28在此是分别具有长边和短边的矩形。多个卷绕固定带28分别以矩形的长边沿着长边方向Y的方式配置。多个卷绕固定带28的长边的长度(长边方向Y、换言之沿着卷绕轴WL的方向的长度)Lx、Ly、Lz可以大致相同(例如，相距长度Lx、Ly、Lz的算术平均值，约±50％以内、例如±25％以内)，也可以相互不同。另外，多个卷绕固定带28的短边的长度(上下方向Z、换言之与卷绕轴WL正交的方向的长度)可以大致相同(例如，相距长度Lx、Ly、Lz的算术平均值，约±50％以内、例如±25％以内)，也可以相互不同。卷绕固定带28的短边的长度也可以分别为20±10mm。
在长边方向Y上，在将正极活性物质层22a的长度L1设为100％时，多个卷绕固定带28的合计长度(Lx+Ly+Lz)的比例优选为20～70％，更优选为30～50％。通过将合计的长度设为规定的比例以上，能够更好地抑制在粘贴卷绕固定带28时扭曲而产生褶皱。另外，通过将合计的长度设为规定的比例以下，能够防止卷绕固定带28彼此的间隔D1、D2过宽。由此，能够抑制卷绕固定带28剥离或隔膜26卷起而在卷绕电极体20a产生褶皱。因此，能够防止或高水平地抑制充放电时的反应不均、枝晶的产生等。
在长边方向Y上，相邻的多个卷绕固定带28彼此的间隔D1、D2分别优选为30～105mm，更优选为60～90mm。通过将间隔D1、D2设为规定的比例以上，能够更好地抑制在粘贴卷绕固定带28时扭曲而产生褶皱。另外，通过将间隔D1、D2设为规定的比例以下，能够抑制卷绕固定带28剥离或隔膜26卷起而在卷绕电极体20a产生褶皱。因此，能够防止或高水平地抑制充放电时的反应不均、枝晶的产生等。
电解液与以往相同即可，没有特别限定。电解液例如是含有非水系溶剂和支持电解质的非水电解液。非水系溶剂例如包含碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类。支持电解质例如为LiPF6等含氟锂盐。但是，电解液也可以为固体状(固体电解质)，与电极体组20一体化。
正极集电部50构成将由多个正极极耳22t构成的正极极耳组23与正极端子30电连接的导通路径。如图2所示，正极集电部50具备正极第一集电部51和正极第二集电部52。正极第一集电部51和正极第二集电部52也可以由与正极集电体22c相同的金属种类、例如铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。
图10是示意性地表示图2的正极端子30的附近的局部放大剖视图。图11是示意性地表示封口板14的立体图。图12是将图11的封口板翻过来的立体图。图12表示封口板14的外装体12侧(内侧)的面。如图10～图12所示，正极第一集电部51安装于封口板14的内侧的面。正极第一集电部51具有第一区域51a和第二区域51b。正极第一集电部51可以通过例如通过冲压加工等将一个部件折弯而构成，也可以通过利用焊接接合等将多个部件一体化而构成。正极第一集电部51在此通过铆接加工固定于封口板14。
第一区域51a是配置在封口板14与电极体组20之间的部位。第一区域51a沿着长边方向Y延伸。第一区域51a沿着封口板14的内侧的表面水平地扩展。在封口板14与第一区域51a之间配置有正极绝缘部件70。第一区域51a通过正极绝缘部件70与封口板14绝缘。第一区域51a在此通过铆接加工与正极端子30电连接。在第一区域51a中，在与封口板14的端子引出孔18对应的位置，形成有在上下方向Z上贯通的贯通孔51h。第二区域51b是配置在外装体12的短侧壁12c与电极体组20之间的部位。第二区域51b从第一区域51a的长边方向Y的一端(图10的左端)朝向外装体12的短侧壁12c延伸。第二区域51b沿着上下方向Z延伸。
正极第二集电部52沿着外装体12的短侧壁12c延伸。如图6所示，正极第二集电部52具有集电板连接部52a、倾斜部52b以及极耳接合部52c。集电板连接部52a是与正极第一集电部51电连接的部位。集电板连接部52a沿着上下方向Z延伸。集电板连接部52a与卷绕电极体20a、20b、20c的卷绕轴WL大致垂直地配置。在集电板连接部52a设置有厚度比其周围薄的凹部52d。在凹部52d设置有在短边方向X上贯通的贯通孔52e。在贯通孔52e形成有与正极第一集电部51接合的接合部。接合部例如是通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接而形成的焊接接合部。也可以在正极第二集电部52设置熔断器。
极耳接合部52c是附设于正极极耳组23并与多个正极极耳22t电连接的部位。如图5、图6所示，极耳接合部52c沿着上下方向Z延伸。极耳接合部52c与卷绕电极体20a、20b、20c的卷绕轴WL大致垂直地配置。极耳接合部52c的与多个正极极耳22t连接的面与外装体12的短侧壁12c大致平行地配置。如图4所示，在极耳接合部52c形成有与正极极耳组23接合的接合部J。接合部J例如是在将多个正极极耳22t重叠的状态下通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接而形成的焊接接合部。焊接接合部使多个正极极耳22t靠近卷绕电极体20a、20b、20c的短边方向X的一侧而配置。由此，能够更适当地折弯多个正极极耳22t，稳定地形成图4所示那样的弯曲形状的正极极耳组23。
倾斜部52b是将集电板连接部52a的下端与极耳接合部52c的上端连结的部位。倾斜部52b相对于集电板连接部52a和极耳接合部52c倾斜。倾斜部52b在长边方向Y上以使集电板连接部52a位于比极耳接合部52c靠中央侧的位置的方式将集电板连接部52a与极耳接合部52c连结。由此，能够扩大电极体组20的收容空间，实现电池100的高能量密度化。倾斜部52b的下端(换言之，外装体12的底壁12a侧的端部)优选位于比正极极耳组23的下端靠下方的位置。由此，能够更适当地折弯多个正极极耳22t，稳定地形成图4所示那样的弯曲形状的正极极耳组23。
负极集电部60构成将由多个负极极耳24t构成的负极极耳组25与负极端子40电连接的导通路径。如图2所示，负极集电部60具备负极第一集电部61和负极第二集电部62。负极第一集电部61和负极第二集电部62也可以由与负极集电体24c相同的金属种类、例如铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。负极第一集电部61和负极第二集电部62的结构可以与正极集电部50的正极第一集电部51和正极第二集电部52相同。
如图12所示，负极第一集电部61具有第一区域61a和第二区域61b。在封口板14与第一区域61a之间配置有负极绝缘部件80。第一区域61a通过负极绝缘部件80与封口板14绝缘。在第一区域51a中，在与封口板14的端子引出孔19对应的位置，形成有在上下方向Z上贯通的贯通孔61h。如图6所示，负极第二集电部62具有：与负极第一集电部61电连接的集电板连接部62a；倾斜部62b；以及附设于负极极耳组25并与多个负极极耳24t电连接的极耳接合部62c。集电板连接部62a具有与极耳接合部62c连结的凹部62d。在凹部62d设置有在短边方向X上贯通的贯通孔62e。
正极绝缘部件70是将封口板14与正极第一集电部51绝缘的部件。需要说明的是，以下，以正极绝缘部件70为例进行详细说明，但对于负极绝缘部件80也能够采用同样的结构。正极绝缘部件70由具有针对所使用的电解液的耐性和电绝缘性且能够弹性变形的树脂材料构成，例如，优选由聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)等氟化树脂、聚苯硫醚(PPS)等构成。
如图2所示，正极绝缘部件70具有基体部70a和多个突出部70b。基体部70a和突出部70b在此一体成型。正极绝缘部件70在此是将上述那样的树脂材料一体成型而成的一体成型品。由此，与将基体部70a和突出部70b设为不同部件的情况相比，能够削减所使用的部件的数量，能够实现低成本化。另外，能够更简单地准备正极绝缘部件70。
基体部70a是在上下方向Z上配置在封口板14与正极第一集电部51的第一区域51a之间的部位。基体部70a沿着正极第一集电部51的第一区域51a水平地扩展。如图12所示，基体部70a具有在上下方向Z上贯通的贯通孔70h。贯通孔70h形成在与封口板14的端子引出孔18对应的位置。
多个突出部70b分别与基体部70a相比向电极体组20侧突出。如图12所示，在长边方向Y上，多个突出部70b设置在比基体部70a靠封口板14的中央侧(图12的右侧)的位置。多个突出部70b在短边方向X上排列配置。如图3所示，多个突出部70b形成为截面大致コ字形。多个突出部70b在此与构成电极体组20的卷绕电极体20a、20b、20c的弯曲部20r相向。由此，能够避免卷绕电极体20a、20b、20c的端面被突出部70b按压而损伤。
突出部70b的数量在此与构成电极体组20的卷绕电极体20a、20b、20c的数量相同。即，为三个。由此，能够使卷绕电极体20a、20b、20c与突出部70b更可靠地相向，能够更好地发挥在此公开的技术效果。另外，在后述的插入工序中，能够使卷绕电极体20a、20b、20c与突出部70b平衡良好地抵接。但是，突出部70b的数量也可以与构成电极体组20的电极体的数量不同，例如也可以是一个。
如图2所示，负极绝缘部件80相对于电极体组20的长边方向Y的中央CL与正极绝缘部件70对称地配置。负极绝缘部件80的结构可以与正极绝缘部件70相同。负极绝缘部件80在此与正极绝缘部件70同样地，具有多个突出部80b和配置在封口板14与负极第一集电部61之间的基体部80a。
电池100优选具备正极绝缘部件70和负极绝缘部件80双方。由此，即便在电池100的使用时施加振动、冲击等，也容易将电极体组20和封口板14平行地(图2的状态)维持。另外，在后述的插入工序中，能够使电极体组20与突出部70b更好地(例如在长边方向Y上平衡良好地)抵接，能够利用突出部70b稳定地按压电极体组20并插入到外装体12。
<电池100的制造方法>
电池100的制造方法的特征在于，使用上述那样的卷绕电极体20a、20b、20c。除此之外的制造工艺可以与以往相同。电池100可以通过如下制造方法来制造：除电极体组20(卷绕电极体20a、20b、20c)之外还准备上述那样的电池壳体10(外装体12和封口板14)、电解液、正极端子30、负极端子40、正极集电部50(正极第一集电部51和正极第二集电部52)、负极集电部60(负极第一集电部61和负极第二集电部62)、正极绝缘部件70以及负极绝缘部件80，依次包括例如第一安装工序、第二安装工序、插入工序、封口工序以及活化工序。另外，在此公开的制造方法可以在任意的阶段进一步包括其他工序。
在第一安装工序中，制作图11、图12所示那样的第一合并物。具体而言，首先，在封口板14安装正极端子30、正极第一集电部51、正极绝缘部件70、负极端子40、负极第一集电部61以及负极绝缘部件80。
正极端子30、正极第一集电部51以及正极绝缘部件70例如通过铆接加工(铆接)固定于封口板14。如图10所示，铆接加工是在封口板14的外侧的表面与正极端子30之间夹着垫圈90，进而在封口板14的内侧的表面与正极第一集电部51之间夹着正极绝缘部件70而进行的。需要说明的是，垫圈90的材质也可以与正极绝缘部件70相同。详细而言，将铆接加工前的正极端子30从封口板14的上方依次插入垫圈90的贯通孔90h、封口板14的端子引出孔18、正极绝缘部件70的贯通孔70h、以及正极第一集电部51的贯通孔51h，并使其向封口板14的下方突出。接着，以相对于上下方向Z施加压缩力的方式对正极端子30的相比封口板14向下方突出的部分进行铆接。由此，在正极端子30的前端部(图2的下端部)形成铆接部30c。
通过这样的铆接加工，垫圈90、封口板14、正极绝缘部件70以及正极第一集电部51一体地固定于封口板14，并且，端子引出孔18被密封。需要说明的是，铆接部30c也可以与正极第一集电部51焊接接合。由此，能够进一步提高导通可靠性。
负极端子40、负极第一集电部61以及负极绝缘部件80的固定可以与上述正极侧同样地进行。即，将铆接加工前的负极端子40从封口板14的上方依次插入垫圈的贯通孔、封口板14的端子引出孔19、负极绝缘部件80的贯通孔、以及负极第一集电部61的贯通孔，并使其向封口板14的下方突出。接着，以相对于上下方向Z施加压缩力的方式对负极端子40的相比封口板14向下方突出的部分进行铆接。由此，在负极端子40的前端部(图2的下端部)形成铆接部40c。
接着，在封口板14的外侧的表面，隔着外部绝缘部件92安装正极外部导电部件32和负极外部导电部件42。需要说明的是，外部绝缘部件92的材质也可以与正极绝缘部件70相同。另外，安装正极外部导电部件32和负极外部导电部件42的时机也可以是插入工序之后(例如将注液孔15密封后)。
在第二安装工序中，使用在第一安装工序中制作的第一合并物制作图5所示那样的第二合并物。具体而言，首先，如图6所示，准备三个附设有正极第二集电部52和负极第二集电部62的卷绕电极体20a，作为卷绕电极体20a、20b、20c，在短边方向X上排列配置。此时，卷绕电极体20a、20b、20c都可以以正极第二集电部52配置在长边方向Y的一侧(图5的左侧)且负极第二集电部62配置在长边方向Y的另一侧(图5的右侧)的方式并列排列。
接着，如图4所示，在使多个正极极耳22t弯曲的状态下，将固定于封口板14的正极第一集电部51(详细而言为第二区域51b)与卷绕电极体20a、20b、20c的正极第二集电部52(详细而言为集电板连接部52a)分别接合。另外，在使负极极耳组25的多个负极极耳24t弯曲的状态下，将固定于封口板14的负极第一集电部61与卷绕电极体20a、20b、20c的负极第二集电部62分别接合。作为接合方法，例如能够使用超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接。特别优选使用基于激光等高能量线的照射的焊接。通过这样的焊接加工，在正极第二集电部52的凹部52d和负极第二集电部62的凹部62d分别形成接合部。
在插入工序中，将与封口板14构成一体的电极体组20收容于外装体12的内部空间。图13是对插入工序进行说明的示意性剖视图。具体而言，首先，例如，将由聚乙烯(PE)等树脂材料构成的绝缘性的树脂片折弯成袋状或箱状，从而准备电极体保持件29。接着，将电极体组20收容于电极体保持件29。然后，将被电极体保持件29覆盖的电极体组20插入外装体12。在电极体组20的重量重的情况下，在大致为1kg以上、例如为1.5kg以上、进一步为2～3kg的情况下，如图13所示，可以以外装体12的长侧壁12b与重力方向交叉的方式(将外装体12横向地)配置，将电极体组20插入外装体12。
构成电极体组20的卷绕电极体20a、20b、20c的弯曲部20r分别被正极绝缘部件70的突出部70b以及/或者负极绝缘部件80的突出部80b按压，被压入外装体12的内部。通过利用突出部70b以及/或者突出部80b压入电极体组20，能够减轻对正极极耳组23以及/或者负极极耳组25的负荷。
正极极耳组23以及/或者负极极耳组25具有能够在与突出的方向交叉的方向(典型的是上下方向Z)上移动的间隙。因此，在将电极体组20插入外装体12后，若以封口板14位于上方的方式立起外装体12，则电极体组20因重力而稍微向下方移动。由此，如图3所示，正极绝缘部件70的突出部70b和卷绕电极体20a、20b、20c配置在分离的位置。另外，负极绝缘部件80的突出部80b和卷绕电极体20a、20b、20c配置在分离的位置。
在封口工序中，将封口板14接合于外装体12的开口12h的缘部，将开口12h密封。封口板14的接合能够通过例如激光焊接等焊接来进行。之后，从注液孔15注入电解液，利用密封部件16堵塞注液孔15，从而将电池100密闭。
在活化工序中，首先，用约束机构夹住密闭的电池100的长侧壁12b并按压。接着，对按压状态的电池100，与以往同样地，依次进行例如初始充电、老化处理以及自放电检查。在初始充电中，在正极端子30与负极端子40之间连接外部电源，将电池100充电至规定的电压。在老化处理中，例如，将电池100收纳于设定为规定的温度条件(例如，40～60℃)的恒温槽，保持规定时间(例如，10～15小时左右)。在自放电检查中，例如，首先，将老化处理后的电池100在常温区域(例如，15～25℃)调整为规定的充电深度。接着，将电池100放置一定时间而自放电，测量电压下降量。接着，基于测出的电压下降量，检查电池100中是否产生了内部短路(是否为合格品)。
如上所述，能够制造电池100。
电池100能够用于各种用途，例如，能够适当用作搭载于乘用车、卡车等车辆的电机用的动力源(驱动用电源)。车辆的种类没有特别限定，例如，可以列举插电式混合动力汽车(PHV)、混合动力汽车(HV)、电动汽车(EV)等。电池100能够适用于电池组的构建。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但上述实施方式仅仅是一例。本发明也可以以其他各种方式实施。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。在权利要求书所记载的技术中，包括对上述例示的实施方式进行各种变形、变更而得到的技术。例如，也能够将上述实施方式的一部分置换为其他变形例，也能够在上述实施方式中追加其他变形例。另外，如果该技术特征没有作为必须的技术特征进行说明，则也可以适当删除。
例如，上述实施方式的电池100具备具有多个卷绕电极体20a、20b、20c的电极体组20。卷绕电极体20b、20c是与卷绕电极体20a相同的结构。但是并不限定于此。卷绕电极体20b、20c也可以是与卷绕电极体20a不同的结构。例如，粘贴于卷绕电极体20a、20b、20c的多个卷绕固定带28的数量也可以相互不同。另外，在卷绕电极体20a、20b、20c中，粘贴多个卷绕固定带28的位置也可以相互不同。
图14A是示意性地表示第一卷绕电极体120a的主视图。图14B是示意性地表示第二卷绕电极体120b的主视图。变形例的电池具有第一卷绕电极体120a和第二卷绕电极体120b。在第一卷绕电极体120a的外表面粘贴有奇数个卷绕固定带28。在第二卷绕电极体120b的外表面粘贴有偶数个卷绕固定带28。在第一卷绕电极体120a和第二卷绕电极体120b中，卷绕固定带28的数量相互不同。
另外，在第一卷绕电极体120a和第二卷绕电极体120b中，在长边方向Y上，卷绕固定带28的位置错开配置。由此，能够抑制电极体组(第一卷绕电极体120a以及第二卷绕电极体120b)的厚度局部增加。另外，能够使卷绕电极体120a、120b平衡良好地充放电。在长边方向Y上，图14A的第一卷绕电极体120a的多个卷绕固定带28的总长度和图14B的第二卷绕电极体120b的多个卷绕固定带28的总长度的合计长度(Lxa+Lya+Lza+Lxb+Lyb)也可以与第一卷绕电极体120a和第二卷绕电极体120b的正极活性物质层的长度L1大致相同(能够容许制造误差)。
本申请要求2020年11月9日在日本提出的日本专利申请第2020-186228号的优先权，该申请的全部内容作为参照并入本说明书中。

Claims (7)

1.一种电池，其中，
所述电池具备：
外装体，所述外装体具有底壁和与所述底壁相向的开口；
封口板，所述封口板将所述外装体的所述开口封口；以及
一个或多个卷绕电极体，具有正极活性物质层的带状的正极和具有负极活性物质层的带状的负极隔着带状的隔膜层叠，并以卷绕轴为中心卷绕而构成所述一个或多个卷绕电极体，
所述卷绕电极体以所述卷绕轴沿着所述外装体的所述底壁的方式收容于所述外装体，
在所述卷绕电极体的卷绕轴方向上，所述正极活性物质层的长度为15cm以上，
在所述卷绕电极体的外表面，沿着所述卷绕轴方向隔开间隔地粘贴有多个卷绕固定带。
2.如权利要求1所述的电池，其中，
所述卷绕电极体为多个。
3.如权利要求1或2所述的电池，其中，
所述电池具备：
正极极耳组，所述正极极耳组包括在所述卷绕电极体的所述卷绕轴方向的一个端部突出的多个正极极耳，并与所述正极电连接；以及
负极极耳组，所述负极极耳组包括在所述卷绕电极体的所述卷绕轴方向的另一个端部突出的多个负极极耳，并与所述负极电连接。
4.如权利要求3所述的电池，其中，
在与所述封口板垂直的方向上，所述正极极耳组和所述负极极耳组向所述封口板侧偏心配置。
5.如权利要求3或4所述的电池，其中，
多个所述卷绕固定带配置在连结所述正极极耳组和所述负极极耳组的直线上。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电池，其中，
在所述卷绕轴方向上，在将所述正极活性物质层的长度设为100％时，多个所述卷绕固定带的合计长度的比例为20％以上且70％以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的电池，其中，
相邻的多个所述卷绕固定带彼此的间隔为30mm以上且105mm以下。
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