CN114830428A - 非水电解质二次电池 - Google Patents

Abstract

非水电解质二次电池包括：包含正极板和负极板的电极体；具有开口并收纳电极体的方形外装体；封口板；设置在封口板上的电极端子；布置在电极体与封口板之间并与电极端子连接的第一集电体；布置在封口板与第一集电体之间的绝缘部件；布置在电极体与方形外装体的侧壁之间并与第一集电体连接的第二集电体；以及从电极体向侧壁侧延伸，并与第二集电体连接的极耳组。第二集电体由具有与侧壁平行的面的平板构成。极耳组与第二集电体连接，并且在与第二集电体连接的连接部侧与侧壁平行地折弯。第二集电体通过从绝缘部件延伸出的引导部定位在第一集电体上。

Description

非水电解质二次电池

技术领域

本公开涉及一种非水电解质二次电池。

背景技术

在锂离子电池等非水电解质二次电池中，已知有如下结构：从收纳在方形外装体中的电极体延伸出的极耳组经由集电体与设置在封口板上的外部端子连接。

在专利文献1中公开了一种集电体，该集电体由布置在封口板与电极体之间的基台部、和从基台部的端部沿着外装体的侧壁向底部方向延伸的脚部构成。基台部与外部端子连接，脚部与从电极体引出的极板层叠部(极耳组)连接。

专利文献1：日本公开专利公报特开2016－85875号公报

发明内容

在专利文献1所公开的集电体中，由于脚部布置在电极体与外装体的侧壁之间，因此布置有脚部的空间成为无助于发电的死区。因此，这成为使电池的体积能量密度下降的原因。

本公开所涉及的非水电解质二次电池包括电极体、方形外装体、封口板、电极端子、第一集电体、绝缘部件、第二集电体以及极耳组，上述电极体包含正极板和负极板，上述方形外装体具有开口并收纳上述电极体，上述封口板封闭上述开口，上述电极端子设置在上述封口板上，上述第一集电体布置在上述电极体与上述封口板之间，并与上述电极端子连接，上述绝缘部件布置在上述封口板与上述第一集电体之间，上述第二集电体布置在上述电极体与上述方形外装体的侧壁之间，并与上述第一集电体连接，上述极耳组从上述电极体向上述侧壁侧延伸，并与上述第二集电体连接，上述第二集电体由具有与上述侧壁平行的面的平板构成，上述极耳组与上述第二集电体连接，并且在与上述第二集电体连接的连接部侧与上述侧壁平行地折弯，上述第二集电体通过从上述绝缘部件延伸出的引导部而定位在上述第一集电体上。

根据本公开，能够提供体积能量密度高且具有容易组装的结构的非水电解质二次电池。

附图说明

图1是示出非水电解质二次电池的立体图；

图2是示出在先申请所涉及的非水电解质二次电池的内部结构的剖视图；

图3是示出在折弯极耳组前，第二集电体与极耳组之间的连接部附近的图；

图4是示出在折弯极耳组后，第二集电体与极耳组之间的连接部附近的图；

图5是示出在先申请所涉及的、通过第一集电体和第二集电体彼此连接的多个电极体和封口板的图；

图6是示出本实施方式所涉及的非水电解质二次电池的内部结构的剖视图；

图7是示出封口板附近的立体图；

图8是将封口板附近的部件分解后示出的分解立体图；

图9是示出第二集电体的立体图；

图10是示出将多个在极耳组上连接有第二集电体的电极体排列后的状态的图；

图11是示出将第二集电体与第一集电体连接的方式的图(折弯极耳组前)；

图12是示出将第二集电体与第一集电体连接的方式的图(折弯极耳组后)；

图13是示出本实施方式的变形例1所涉及的引导部的图；

图14是示出本实施方式的变形例2所涉及的引导部的图；

图15是其他实施方式所涉及的与图12相当的图。

具体实施方式

本申请的申请人在在先申请(日本特愿2019－174878)的说明书中公开了非水电解质二次电池的结构。

如图1、图2所示，上述说明书中公开的非水电解质二次电池20中，收纳在方形外装体1中的电极体3的极耳组40和设置在封口板2上的电极端子8通过第一集电体61和第二集电体62彼此电连接。

第一集电体61布置在电极体3与封口板2之间，第一集电体61与电极端子8连接。第二集电体62布置在电极体3与方形外装体1的侧壁1b之间，其由具有与侧壁1b平行的面的平板构成，第二集电体62与第一集电体61连接。

如图3所示，极耳组40从电极体3向侧壁1b侧延伸，极耳组40与第二集电体62连接。如图4所示，极耳组40在与第二集电体62连接的连接部63侧与侧壁1b平行地折弯。

根据该结构，能够在不折弯第二集电体62的情况下折弯极耳组40。这样一来，就能够通过简单的方法制作体积能量密度高的非水电解质二次电池。

但是，在上述结构中，由于被折弯的极耳组40试图恢复笔直，因此与极耳组40连接的第二集电体62受到来自极耳组40的反作用力。因此，在将第二集电体62定位到第一集电体61上并将两者接合时，存在无法准确地定位的问题。

尤其是，如图5所示，在包括多个电极体3的情况下，在各电极体3的极耳组40上分别连接有第二集电体62，但由于各极耳组40的折弯方式不一样，因此各第二集电体62所受到的反作用力也不一样。因此，在将各第二集电体62定位到第一集电体61上并将两者连接时，各第二集电体62相对于第一集电体61的位置或姿势就会产生偏差。其结果是，无法稳定地进行各第二集电体62与第一集电体61的接合，会产生导通不良、接合强度不足等问题。

本申请的发明人等认为，通过设置将第二集电体62定位到第一集电体61上的引导部，就能够解决上述问题，从而想出了本发明。

下面，基于附图对本公开的实施方式进行详细的说明。以下优选的实施方式的说明只不过是本质上的示例而已，并无限制本公开、其应用对象或者其用途的意图。需要说明的是，本实施方式中的非水电解质二次电池的基本结构与在先申请相同，因此直接使用在先申请的说明中使用的图1、图3、图4。

图1是示出本公开的实施方式所涉及的非水电解质二次电池20的立体图。图6是示出非水电解质二次电池20的内部结构的剖视图。需要说明的是，图6除了后述的引导部91、92的图示以外，其余与图2相同。如图1、图6所示，非水电解质二次电池20包括电池壳体100，该电池壳体100由具有开口的有底方筒状的方形外装体1和将方形外装体1的开口封闭的封口板2构成。

方形外装体1具有底部1a、一对第一侧壁1b、1c以及一对第二侧壁1d、1e。一对第一侧壁1b、1c布置成彼此相对。一对第二侧壁1d、1e布置成彼此相对。一对第一侧壁1b、1c与封口板2的长度方向垂直，一对第一侧壁1b、1c的面积比一对第二侧壁1d、1e的面积小。

包含正极板4和负极板5的电极体3与电解质一起被收纳在方形外装体1内。在本实施方式中，电极体3是将正极板4和负极板5以隔膜夹在正极板4与负极板5之间的方式卷绕而成的扁平状的电极体。电极体3的卷绕轴相对于第一侧壁1b、1c垂直且相对于第二侧壁1d、1e平行地延伸。需要说明的是，电极体3并不限定于卷绕电极体，例如也可以是将正极板4和负极板5以隔膜夹在正极板4与负极板5之间的方式层叠而成的层叠电极体。

需要说明的是，在图6中，符号14表示布置在方形外装体1的内部、收纳电极体3的箱状或袋状的绝缘片。符号15表示设置在封口板2上的电解液注液孔。符号16表示密封电解液注液孔15的密封部件。符号17表示设置在封口板2上的排气阀。

非水电解质二次电池20中，将电极体3的卷绕轴所延伸的方向上的一侧设为正极侧，将另一侧设为负极侧。下面，主要对正极侧进行说明，有时省略对负极侧的说明。

在电极体3中，在卷绕轴延伸的方向上的一个端部设置有正极极耳组40。具体而言，正极极耳组40从电极体3的一个端部向侧壁1b侧延伸。正极极耳组40是通过层叠多个正极极耳而形成的。

图7示出封口板2附近。图8中将封口板2附近的各部件分解示出。在封口板2的外部侧设置有作为电极端子的正极端子8。正极端子8由主体部8a和铆钉部8b构成。铆钉部8b以能够拆卸的方式安装在主体部8a上，铆钉部8b从主体部8a向封口板2侧延伸。在封口板2与正极端子8的主体部8a之间布置有外部侧绝缘部件10。

在封口板2的内部侧设置有正极集电体6的第一正极集电体61。第一正极集电体61的剖面呈大致L字状，第一正极集电体61布置在电极体3与封口板2之间。具体而言，第一正极集电体61具有沿着封口板2布置的第一区域61a和从第一区域61a的端部折弯的第二区域61b。第二区域61b沿着第一侧壁1b朝底部1a侧延伸。

在封口板2与第一正极集电体61的第一区域61a之间布置有内部侧绝缘部件11。内部侧绝缘部件11的剖面呈与第一正极集电体61的剖面相对应的大致L字状。具体而言，内部侧绝缘部件11具有覆盖第一正极集电体61的第一区域61a的主体部11a和从主体部11a的端部折弯的引导部91。

引导部91从内部侧绝缘部件11的主体部11a的端部沿着第一侧壁1b朝底部1a侧延伸。关于引导部91的详细情况在后面叙述。

在铆钉部8b的头部与封口板2之间设置有垫圈18。

在外部侧绝缘部件10、垫圈18、封口板2、内部侧绝缘部件11以及第一正极集电体61上分别以同心状设置有通孔。在将正极端子8的铆钉部8b安装到主体部8a的状态下，将铆钉部8b从外部侧插入该通孔。然后，将正极端子8的铆钉部8b铆接在第一正极集电体61上。这样一来，第一正极集电体61与正极端子8连接。

正极集电体6的第二正极集电体62布置在电极体3与方形外装体1的第一侧壁1b之间。具体而言，第二正极集电体62由具有与第一侧壁1b平行的面的平板构成，第二正极集电体62沿着第一侧壁1b朝底部1a侧延伸。第二正极集电体62与第一正极集电体61连接。

图9示出第二正极集电体62。第二正极集电体62具有集电体连接部62a、倾斜部62b以及极耳连接部62c。集电体连接部62a与第一正极集电体61连接。在极耳连接部62c上连接有正极极耳组40。倾斜部62b将集电体连接部62a和极耳连接部62c连结起来，倾斜部62b相对于这两者是倾斜的。在集电体连接部62a上设置有凹部62d。集电体连接部62a在凹部62d处与第一正极集电体61接合。

在第二正极集电体62上设置有熔丝部66。熔丝部66的剖面面积比平板的其他部位的剖面面积小，因此，当在第二正极集电体62中流过过电流时会熔断。这里，剖面面积是指与平板的宽度方向平行的剖面的面积。

在第二正极集电体(平板)62的宽度方向上的两个端部设置有向宽度方向上的内侧凹陷的一对凹部62f。通过凹部62f，剖面面积被缩小，从而形成熔丝部66。

接着，对正极极耳组40的折弯以及正极极耳组40与第二正极集电体62之间的连接进行说明。图3示出在折弯正极极耳组40前，第二正极集电体62与正极极耳组40之间的连接部附近。

正极极耳组40与第二正极集电体62中的极耳连接部62c连接。具体而言，如图3所示，在折弯正极极耳组40前，在将正极极耳组40布置到第二正极集电体62的极耳连接部62c上的状态下，将极耳连接部62c与正极极耳组40接合(焊接)，由此形成连接部63。

这里，如图3所示，正极极耳组40靠近平板的宽度方向上的一侧(图3中的右侧)，与第二正极集电体62中的极耳连接部62c连接。也就是说，正极极耳组40与极耳连接部62c之间的连接部63靠近平板的宽度方向上的正极极耳组40的根基侧(宽度方向上的一侧、图3中的右侧)。这样一来，在折弯正极极耳组40时，能够更可靠地在正极极耳组40的根基附近稳定地形成弯曲形状。

需要说明的是，正极极耳组40也可以在平板的宽度方向中央处与第二正极集电体62中的极耳连接部62c连接。

图4示出在折弯正极极耳组40后，第二正极集电体62与正极极耳组40之间的连接部附近。通过折弯正极极耳组40，使相对于电极体3的第一主面3a和第二主面3b大致平行地布置(参照图3)的第二正极集电体62中的极耳连接部62c朝向相对于电极体3的卷绕轴大致垂直的方向。也就是说，正极极耳组40在与第二正极集电体62连接的连接部63侧与第一侧壁1b平行地折弯。折弯状态下的正极极耳组40通过胶带80固定在电极体3上。

如图10所示，非水电解质二次电池20包括多个电极体3。在各电极体3的正极极耳组40上分别连接有第二正极集电体62。将多个电极体3排列并用胶带集中固定起来，由此形成电极体群300。设置在各电极体3上的第二正极集电体62分别与设置在封口板2上的一个第一正极集电体61连接。

图11、图12是示出将第二正极集电体62连接在第一正极集电体61上的方式的图，图11示出折弯正极极耳组40前的状态，图12示出折弯正极极耳组40后的状态。

如图11所示，将封口板2布置为：在折弯正极极耳组40前，各第二正极集电体62与第一正极集电体61相面对。如图12所示，折弯各正极极耳组40，使各第二正极集电体62与第一正极集电体61相对。

此时，各第二正极集电体62通过引导部91定位在第一正极集电体61上。需要说明的是，“定位”不仅包括使第二正极集电体62停留在目标位置处，还包括维持目标姿势。

下面，对引导部91进行详细的说明。如上所述，引导部91从内部侧绝缘部件11的主体部11a的端部沿着第一侧壁1b朝底部1a侧延伸。具体而言，引导部91具有一对延伸部91a。一对延伸部91a分别沿着第二正极集电体62的宽度方向上的两个端部延伸。第二正极集电体62通过一对延伸部91a定位在第一正极集电体61上。

在一对延伸部91a的宽度方向上的内侧设置有一对凸部91b。一对凸部91b向宽度方向上的内侧突出，与各第二正极集电体62中的一对凹部62f卡合。

需要说明的是，在本实施方式中，如图12所示，引导部91具有三个延伸部91a。中央处的延伸部91a沿着宽度方向上的两侧的第二正极集电体62各自的宽度方向上的单侧端部延伸，兼用于两侧的第二正极集电体62的定位。

引导部91由绝缘材料构成，优选与内部侧绝缘部件11一体形成。

根据该结构，通过引导部91将各第二正极集电体62定位在第一正极集电体61上，由此能够容易地进行两者的连接。

尤其是，在如本实施方式那样包括多个电极体3的情况下，能够使各第二正极集电体62相对于第一正极集电体61的位置、姿势彼此一致。这样一来，能够抑制因各第二正极集电体62从各正极极耳组40受到的反作用力的不同而引起的各第二正极集电体62相对于第一正极集电体61的位置、姿势的偏差。因此，能够稳定地进行各第二正极集电体62与第一正极集电体61的接合，能够抑制导通不良、接合强度不足等的发生。

如上所述，能够提供体积能量密度高且具有容易组装的结构的非水电解质二次电池。

一对延伸部91a与第二正极集电体62的宽度方向上的两个端部抵接，由此，能够更可靠地进行第二正极集电体62在宽度方向上的定位。

一对延伸部91a中的一对凸部91b与第二正极集电体62中的一对凹部62f彼此卡合，由此，能够更可靠地进行第二正极集电体62在长度方向(图12中的上下方向)上的定位。

通过将引导部91与内部侧绝缘部件11一体形成，能够削减组装工时。

图13示出本实施方式的变形例1所涉及的引导部91。在本变形例中，在一对凸部91b上分别设置有挡块91c。挡块91c限制第二正极集电体62在厚度方向上的移动。根据该结构，第二正极集电体62难以从第一正极集电体61分离。

图14示出本实施方式的变形例2所涉及的引导部91。在本变形例中，引导部91具有连结部91d。连结部91d将一对延伸部91a各自的前端部彼此相互连结。根据该结构，通过连结部91d加强引导部91，提高引导部91的强度。

负极侧也具有与正极侧相同的结构，在图6中，符号9表示负极端子，符号50表示负极极耳组，符号7表示负极集电体，符号71表示第一负极集电体，符号72表示第二负极集电体，符号12表示外部侧绝缘部件，符号13表示内部侧绝缘部件，符号92表示引导部。

以上，通过优选的实施方式对本发明进行了说明，然而上述的叙述并不是限定性事项，当然也能够进行各种改变。

上述实施方式所涉及的非水电解质二次电池20包括多个电极体3，并形成电极体群300，但并不限定于此。如图15所示，非水电解质二次电池20也可以构成为仅包括一个电极体3。

在上述实施方式中，引导部91与内部侧绝缘部件11一体形成，但不限定于此。例如，引导部91也可以通过螺栓、螺母等安装在内部侧绝缘部件11上。

引导部91、92的材料不限于绝缘材料。正极侧的引导部91的材料例如也可以是铝或铝合金。负极侧的引导部92的材料例如也可以是铜或铜合金。

引导部91也可以不必直接地设置在内部侧绝缘部件11上。也就是说，引导部91也可以间接地设置在内部侧绝缘部件11上。引导部91例如也可以设置在与内部侧绝缘部件11的内部侧连接且从内部侧覆盖第一集电体61的保护罩上。

在本实施方式中，通过用一对凹部62f缩小剖面面积来形成熔丝部66，但并不限定于此。也可以如在先申请那样通过沿平板的宽度方向上设置狭缝而形成熔丝部66(参照图5)。在该情况下，一对凹部62f的设置与熔丝部66的功能无关。熔丝部66也可以设置在第一集电体61上，而不是设置在第二集电体62上。在该情况下，在第二集电体62上未设置熔丝部66，但设置有一对凹部62f。需要说明的是，不必一定要设置第二集电体62中的一对凹部62f和引导部91的一对延伸部91a中的一对凸部91b。

附图标记说明

1 方形外装体

1b 第一侧壁(侧壁)

2 封口板

3 电极体

4 正极板

5 负极板

8 正极端子(电极端子)

11 内部侧绝缘部件(绝缘部件)

20 非水电解质二次电池

40 正极极耳组(极耳组)

61 第一正极集电体(第一集电体)

62 第二正极集电体(第二集电体)

62f 一对凹部

63 连接部

91 引导部

91a 一对延伸部

91b 一对凸部

91c 挡块

91d 连结部。

Claims (7)

1.一种非水电解质二次电池，其特征在于：

所述非水电解质二次电池包括电极体、方形外装体、封口板、电极端子、第一集电体、绝缘部件、第二集电体以及极耳组，

所述电极体包含正极板和负极板，

所述方形外装体具有开口并收纳所述电极体，

所述封口板封闭所述开口，

所述电极端子设置在所述封口板上，

所述第一集电体布置在所述电极体与所述封口板之间，并与所述电极端子连接，

所述绝缘部件布置在所述封口板与所述第一集电体之间，

所述第二集电体布置在所述电极体与所述方形外装体的侧壁之间，并与所述第一集电体连接，

所述极耳组从所述电极体向所述侧壁侧延伸，并与所述第二集电体连接，

所述第二集电体由具有与所述侧壁平行的面的平板构成，

所述极耳组与所述第二集电体连接，并且在与该第二集电体连接的连接部侧与所述侧壁平行地折弯，

所述第二集电体通过从所述绝缘部件延伸出的引导部而定位在所述第一集电体上。

2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

所述引导部具有分别沿着所述第二集电体的宽度方向上的两个端部延伸的一对延伸部，

所述第二集电体通过所述一对延伸部而定位在所述第一集电体上。

3.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

在所述第二集电体的宽度方向上的两个端部设置有向该宽度方向上的内侧凹陷的一对凹部，

在所述一对延伸部的宽度方向上的内侧设置有一对凸部，所述一对凸部向该宽度方向上的内侧突出并与所述一对凹部卡合。

4.根据权利要求3所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

在所述一对凸部分别设置有限制所述第二集电体的移动的挡块。

5.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

所述引导部具有连结部，所述连结部将所述一对延伸部各自的前端部彼此相互连结。

6.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

所述引导部由绝缘材料构成，并与所述绝缘部件一体形成。

7.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其特征在于：

所述非水电解质二次电池包括多个所述电极体，

在各所述电极体的所述极耳组上分别连接有所述第二集电体，

各所述第二集电体分别通过所述引导部定位在所述第一集电体上。

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