CN1309105C - 卷式电化学元件用极板组和电池 - Google Patents

卷式电化学元件用极板组和电池 Download PDF

Info

Publication number
CN1309105C
CN1309105C CNB2004101001313A CN200410100131A CN1309105C CN 1309105 C CN1309105 C CN 1309105C CN B2004101001313 A CNB2004101001313 A CN B2004101001313A CN 200410100131 A CN200410100131 A CN 200410100131A CN 1309105 C CN1309105 C CN 1309105C
Authority
CN
China
Prior art keywords
curren
collecting part
pole plate
plate group
perimembranous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004101001313A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1638175A (zh
Inventor
荒井直人
平川靖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1638175A publication Critical patent/CN1638175A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1309105C publication Critical patent/CN1309105C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/78—Shapes other than plane or cylindrical, e.g. helical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明提供一种卷式电化学元件用极板组及包含它的电池，该极板组包含带状第一极板、带状第二极板和带状隔膜，所述隔膜位于第一极板和第二极板之间且三者沿长度方向卷绕成涡卷状，其中第一极板包含第一集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，第二极板包含第二集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，在第一极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第一集电体露出部，以构成第一集电部，在第二极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第二集电体露出部，以构成第二集电部，第一集电部和第二集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构。这样，卷式电化学元件的集电部和集电板的电连接可靠、稳定，且能防止内部短路发生。

Description

卷式电化学元件用极板组和电池
                                技术领域
本发明涉及电池、双电层电容器之类的卷式电化学元件。具体地，本发明涉及与集电板连接的集电体边部的改良。
                                背景技术
在电池、双电层电容器等中，广泛使用卷式电化学元件。通常，在这些元件中具有在带状集电体上涂覆有活性物质的正极板和带状集电体上涂覆有活性物质的负极板之间设置带状的隔膜、卷绕成涡卷状的极板组。该极板组与电解质一起收容于金属容器内，正极或负极的极板集电体从所述极板组的上下两端面或一端面突出，在该集电体顶端焊接有集电板。
以往，有人提出这样的结构，所述结构在该集电体边部形成有焊接了金属薄板、厚度增大的集电部，该集电部上形成有切开(本说明书中，以“切开”表示单单将集电体切开、该切开部不具有宽度的情形，；而将切除一定宽度的集电体、形成具有一定宽度的切口的情形称为“切口”)，在该形成有切开的集电部上焊接集电板。由此，与未在集电体边部焊接金属薄板、而直接焊接集电板的电池相比较，即使用集电板强力按压，集电部也不会被压坏，不会弯曲到扎破隔膜的程度，由此，能够减轻内部短路，且使集电部和集电板之间的电连接得到稳定化(专利文献1，日本专利公开公报特开2000-77054号)。
然而，这样既存的集电结构中，金属薄板焊接于集电体边部以形成集电部，在此处等间隔地形成有切开。由此，存在这样的问题：使得卷绕成涡卷状的极板组中的曲率半径最小的最内周部的集电部上，集电部发生折曲而形成锐利的角部，隔膜有可能由该角部被扎破，从而引起内部短路的发生。
本发明旨在解决这样的既存技术的课题，本发明的目的在于，提供一种卷式电化学元件用极板组和用该极板组构成的电池，所述卷式电化学元件的集电部和集电板的电连接可靠、稳定，而且，也能防止内部短路发生。
这样，利用本发明的卷式电化学元件，能够得到集电部和集电板的电连接可靠、稳定且又能防止卷绕形极板组中内部短路发生的高质量元件。
                                发明内容
本发明的目的在于，提供一种卷式电化学元件用极板组以及用该极板组构成的电池，所述卷式电化学元件的集电部和集电板的电连接可靠、稳定，且能防止内部短路发生。
为实现上述目的，本发明的卷式电化学元件用极板组，包含带状第一极板、带状第二极板和带状隔膜，所述隔膜位于第一极板和第二极板之间且三者沿长度方向卷绕成涡卷状，其中，所述第一极板包含带状第一集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，第二极板包含带状第二集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，在所述第一极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第一集电体露出部，以构成第一集电部，在所述第二极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第二集电体露出部，以构成第二集电部，其特征在于，所述第一集电部和第二集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构。
利用本发明，由于所述第一集电部和第二集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
本发明的卷式电化学元件用极板组或电池中，所述防止折曲成锐角部的结构是切除至少最内周部的集电部。
利用本发明，由于所述防止折曲成锐角部的结构是切除至少最内周部的集电部，因此，卷绕时开始卷绕部分的阻力小，能够沿卷绕用芯棒呈涡卷状快速卷绕，可防止因集电部形成角部而发生的内部短路。
又，本发明的卷式电化学元件用极板组或电池中，所述防止折曲成锐角部的结构是至少在最内周部的集电部上形成至少4个从集电部边缘指向宽度方向的切口。
这样，在卷绕时的最内周部不会产生锐角部，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
又，本发明的卷式电化学元件用极板组或电池中，所述防止折曲成锐角部的结构是至少在最内周部的集电部上形成至少一个切口和至少一个条状集电部。
这样，在卷绕时的最内周部不会产生锐角部，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
又，本发明的卷式电化学元件用极板组或电池中，所述防止折曲成锐角部的结构是至少在最内周部的集电部的至少一层上形成至少一个切口或至少4个切开。
这样，在卷绕时的最内周部不会产生锐角部，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
此外，本发明还包括一种电池，包含：极板组，该极板组包含带状正极板、带状负极板和带状隔膜，所述隔膜位于正极板和负极板之间且三者沿长度方向卷绕成涡卷状，其中，正极板包含带状正极集电体，负极板包含带状负极集电体，各集电体两表面涂敷有活性物质，在正极集电体和负极集电体的宽度方向的至少一侧的端部分别形成规定宽度的未涂敷活性物质的集电体露出部，以构成正极集电部和负极集电部；与所述负极集电部电连接的负极集电板；和与所述正极集电部电连接的正极集电板，其特征在于，所述正极集电部和负极集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构。
这样，由于所述正极集电部和负极集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
                                附图说明
图1所示为本发明一实施例的锂离子二次电池的纵向截面示意图。
图2所示为本发明实施例1中正极板的制造工序图。
图3所示为本发明实施例2中正极板的平面图，该正极板上形成有多个从集电部的边缘向极板短边方向的切开。
图4所示为本发明实施例3中正极板的平面图，该正极板在位于极板组最内周部配置的部分不设置正极集电部，且形成有多个从集电部的边缘向极板短边方向的多个切开。
图5所示为本发明实施例4中正极板的平面图，该正极板形成为使极板组内周部的切开的间隔小于其他部分的切开的间隔。
图6所示为使本发明实施例5中的正极集电部形成与其长度方向垂直相交的波状起伏的正极板的立体图。
图7所示为实施例6中极板组的最外周部没有设置集电部的正极板的平面图。
图8所示为实施例7中，从极板组的内周部向外周部，形成为使切开的间隔呈对数级扩大的正极板的平面图。
图9所示为实施例8中，在极板组的最内周部，设有切口的正极板的平面图。
                              具体实施方式
实施例
图1中，作为本发明的一个实施例，示出圆筒形18650尺寸(直径18mm×高度65mm)的锂离子二次电池的纵向截面示意图。
图1中，在带状正极集电体1a上涂覆有活性物质1b的正极板1和在带状负极集电体2a上涂覆有活性物质2b的负极板2之间，配置由多孔聚乙烯薄膜组成的隔膜3，正负极板以互为对向而置的状态作涡卷状卷绕形成极板组4，所述极板组4与电解液一起收容于电池容器5内。电池容器5由作为负极端子的圆筒容器状的电池外壳6和作为正极端子的电池盖7构成，将电池外壳6的上端开口部通过绝缘密封垫8紧固在电池盖7的外周上，由此，电池容器5被密封。又，在极板组4的最外周和电池外壳6的内周面之间也设置有隔膜3。
正极板1及负极板2具有如下所具体说明的结构。正极板1是由在铝箔制集电体1a的两面上涂覆正极活性物质1b而构成，同时，正极集电体1a的一端部(图示例中为上侧部)突出于正极活性物质1b的涂布部位的上方。图1所示的正极集电部9是折叠该突出的正极集电体1a而形成。负极板2也是，除了铜箔制集电体2a的一端部(图示例中为下侧部)突出于负极活性物质2b的涂布部位的下方之外，其他与正极板1同样地构成。
隔膜3，其边部较正极板1及负极板2的活性物质涂布部的两边缘突出于上下外侧。
又，正极集电板10与正极集电体1a焊接，负极集电板11与负极集电体2a焊接，该正极集电板10及负极集电板11分别焊接于电池盖7的里表面和电池外壳6的内底部。设置在正极集电板10上的连接片10a是用于将集电板10连接于电池盖7里表面的引线片。负极连接片11a为了将负极集电板11连接于电池外壳6内底面而设置于集电板中央部。
作为电解液，使用了在以体积比1∶1的配比混合碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中，溶解溶质六氟化磷酸锂(LiPF6)使之达到1摩尔/dm3浓度的电解液。
以下，具体示出极板的制造方法。正极板1是，将电解二氧化锰(MnO2)和碳酸锂(Li2CO3)混合，使Li/Mn比为1/2，在800℃温度下在大气中煅烧20小时，制得LiMn2O4，将该LiMn2O4、作为导电剂的乙炔黑和作为粘结剂的聚偏二氟乙烯，以各自的重量比92∶3∶5的比例混合，将该混合物作为正极活性物质1b。又，为了将正极活性物质1b混练成浆料状，使用将作为粘结剂的该聚偏二氟乙烯溶解于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合液。上述混合比率为固形成分的比例。将该正极活性物质1b的浆料，以在一侧缘部留下宽5mm的非涂布部分的状态，涂布于由厚度15μm的铝箔构成的正极集电体1a的两面，形成正极活性物质1b层。正极活性物质1b层两面的膜厚相同，涂布、干燥后两面的膜厚总厚度为280μm。然后，压缩成型，使正极板1的厚度为200μm。
负极板2是，将按重量比为97∶3的比例混合人造石墨和作为粘结剂的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)的混合物作为负极活性物质2b。又，为了将负极活性物质2b混练成浆料状，使用将作为粘结剂的苯乙烯丁二烯橡胶和水混合的分散液。上述混合比率为固形成分的比例。将该负极活性物质2b的浆料，以在一侧缘部留下宽5mm的非涂布部分的状态，涂布于由厚度14μm的铜箔构成的负极集电体2a的两面，形成负极活性物质2b层。然后，压缩成型，使负极板2的厚度为170μm。
在制造锂离子二次电池时，将如上所述制得的正极板1和负极板2中间夹着隔膜3对向而置，在使正极集电部9及负极集电部15突出的状态下，卷绕成涡卷状，形成极板组4。从隔膜3的边部向两侧突出的正极集电部9及负极集电部15的突出部分长度两者都是0.5mm。
然后，在极板组4的正极侧，配置正极集电板10，使其按压于正极集电部9，在使两者压接的状态下，对正极集电板10和正极集电部9进行超声波焊接。然后，在正极集电板10上超声波焊接宽5mm、厚0.15mm、长70mm的正极连接片10a。
又，在极板组4的负极侧，配置负极集电板11，使其按压于负极集电部15，在使两者压接的状态下，对负极集电板11和负极集电部15进行电阻焊。
将结合了该正极集电板10和负极集电板11的极板组4收容于电池外壳6内，将负极集电板11与电池外壳6的底部进行电阻焊。又，将正极连接片10a抵接电池盖7，在接触状态下作激光焊接之后，将电解液注入到装入了极板组4的电池外壳6内，作真空浸渍，然后，用电池盖7密闭。
以下，就正极板1和负极板2作详细说明。两极板可以是同样的结构，也可以是互不相同的结构，但在图2及以后的附图中，为便于理解，对极板的厚度方向作了放大显示。
实施例1
图2所示为实施例1中正极板1的制造工序图。
首先，如图2(a)所示，于带状正极板1，在带状铝箔制的正极集电体1a的两面以较集电体窄的状态涂布有正极活性物质1b，沿其长度方向，在活性物质边部和集电体之间形成边界线12。
然后，突出于边界线12上方规定宽度的集电体露出部，沿着与边界线平行的直线13折曲成如图2(b)所示，进而，如图2(c)所示，折叠一次重合构成正极集电部9。
又，这里显示了将正极集电体1a的突出边部折叠一次的结构，但只要在卷绕时邻接各集电部9之间互不接触的范围内，也可折叠多次。以下的实施例也相同。再有，如图2(d)所示，正极集电部9中，卷绕状态时位于极板组4最内周部的部分，不设置正极集电部9。具体地，可以如图2(a)～(c)所示，在形成正极集电部9之后，切除最内周部的正极集电部9，或者，预先除去最内周部的正极集电体1a即可。
本说明书中，最内周部，是指卷绕时极板组最内周的一周。集电部，除了特别指定外，是指第一集电部、第二集电部或两者，或者是正极集电部、负极集电部或两者的总称。
正极板1的尺寸制成宽55mm、长570mm。将该正极板1的正极集电体1a用上述方法折叠一次，形成宽2.5mm的正极集电部9。
极板组4的最内周部的正极集电部9的切除，以将位于最内周部的正极集电部9的边缘为始点，沿正极活性物质1b的涂布部分和正极集电体1a的边界线12，向着正极板1的长度方向切断100mm后除去。
又，关于带状负极板2，可以与上述的带状正极板1同样地制得。
负极板2的尺寸制成宽61mm、长600mm。将该负极板2的负极集电体2a用图2(c)中说明的方法折叠一次，形成宽2.5mm的负极集电部15。
极板组4最内周部的负极集电部15的切除，与正极板1同样地作了切断、除去。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于在集电体的边部形成有折叠一次的集电部，因此，即使在焊接时对集电板施加压力，集电部也不会压坏，不会弯曲到扎破隔膜的程度，能够减轻内部短路。又，由于集电部不发生大的折曲，能够使与集电板的电气连接可靠、稳定。
再者，在卷绕成涡卷状时，在曲率半径小的极板组最内周部，由于不设置集电部，因此，卷绕时开始卷绕部分的阻力小，能够沿卷绕用芯棒呈涡卷状快速卷绕，由此，可以防止因集电部形成角部而发生的内部短路。
实施例2
图3所示为实施例2形态中正极板1的平面图。
该实施例是，在正极板1的正极集电部9，形成多个从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向的切开14，设置为卷绕后的极板组4内周部的每一周包含至少4个切开14且内周部的切开14的间隔小于其他部分的切开14的间隔。所谓内周部包含最内周部和与其相邻的卷绕时会产生锐角部的若干周的周部。具体地，从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向，即，向正极活性物质1b的涂布部和正极集电体1a的边界线12，用切刀切制切开。切开14的间隔，在极板组4内周部的正极集电部9处为5mm，在极板组4其它周部的正极集电部9处为15mm。
又，关于带状负极板2，可以与上述带状正极板1同样地制得。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于在集电体的边部形成有折叠一次的集电部，因此，即使在焊接时对集电板施加压力，集电部也不会压坏，不会弯曲到扎破隔膜的程度，能够减轻内部短路。此外，由于集电部不发生大的折曲，能够使与集电板的电气连接可靠、稳定。
再者，在集电部的切开的间隔比其他部分小的极板组内周部，由于卷绕时开始卷绕的部分的阻力降低，容易卷绕成涡卷状，因此，可以防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
实施例3
图4所示为实施例3形态中正极板1的平面图。
该实施例是，在正极集电部9中卷绕状态时位于极板组4最内周部的部分，不设置正极集电部9。具体地，只要在形成正极集电部9之后，切除最内周部的正极集电部9，或者预先除去最内周部的正极集电体1a即可。且，形成多个从正极集电部9边缘向带状正极板1短边方向的切开14。
又，关于带状负极板2，可以与此同样地制得。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于在集电体的边部形成有折叠一次的集电部，因此，即使在焊接时对集电板施加压力，集电部也不会压坏，不会弯曲到扎破隔膜的程度，能够减轻内部短路。此外，由于集电部不发生大的折曲，能够使与集电板的电气连接可靠、稳定。
再者，在卷绕成涡卷状时，由于在曲率半径最小的极板组最内周部不设置集电部，且在集电部设有多个切开，因此，卷绕时开始卷绕部分的阻力小，能够沿卷绕用芯棒呈涡卷状快速卷绕，对因集电部形成锐角部而发生的内部短路的防止效果也提高。
实施例4
图5所示为实施例4形态中正极板1的平面图。
该实施例设为，使卷绕后极板组4内周部的每一周包含至少4个切开14且内周部的切开14的间隔小于其他部分的切开14的间隔。此时，正极集电部9中卷绕状态时位于极板组4最内周部的部分，不设置正极集电部9。具体地，在形成正极集电部9之后，切除最内周部的正极集电部9，或者预先除去最内周部的正极集电体1a即可。
又，关于带状负极板2，可与此同样地制得。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于在卷绕成涡卷状时，在曲率半径最小的极板组最内周部不设置集电部，且在呈涡卷状存在的集电部中设置的切开的间隔小于其他部分的极板组内周部中，卷绕时开始卷绕部分的阻力降低至极小的状态，而容易呈涡卷状卷绕，因此，能够防止因集电部形成锐角部而发生的内部短路。
实施例5
图6所示为实施例5形态中正极板1的立体图。
该实施例中，在正极板1的正极集电部9上，形成与其长度方向垂直相交的波状起伏。具体地，通过用波形铸模夹持正极集电部9而加压，形成波状起伏。
又，关于带状负极板2，可以与此同样地制得。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于形成了波状起伏，可以进一步增加集电部的机械强度，提高防止因集电部折曲而导致内部短路发生的效果。
实施例6
图7所示为实施例6形态中正极板1的立体图。
该实施例是，使得在如上述图2(d)、图3、图4、图5所示那样的正极集电部9中，在卷绕状态时位于极板组4最外周部的部分，不设置正极集电部9。具体地，在如图2(a)～(c)所示形成正极集电部9之后，切除最外周部的正极集电部9，或预先除去最外周部的正极集电体1a即可。这些分别显示于图7(a)～图7(d)。
极板组4最外周部的正极集电部9的除去是这样进行的，以设置于最外周部的正极集电部9的边缘为始点，沿正极活性物质1b涂布部和正极集电体1a的边界线12，向正极板1的长边方向切断70mm后，除去。
又，关于带状负极板2，可以与此同样地制得。
通过使用该实施例的极板构成锂离子二次电池，由于在极板组最外周部不设置集电部，因此，在将卷绕成涡卷状的极板组插入容器时，极板组最外周部的集电部不会挂到容器开口部，能够容易地将极板组插入容器内，能谋求生产率的提高和质量的提高。
实施例7
图8所示为实施例7的形态中正极板1的平面图。
本实施例是，在正极板1的正极集电部9上，从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向，形成多个切开14，设置为使卷绕后的极板组4的正极集电部9的切开14的间隔，随着从卷绕后的极板组内周部向外周部过渡而呈对数级扩大。
具体地，从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向，即，向正极活性物质1b的涂布部与正极集电体1a的边界线12，用切刀切制切开14。切开14的间隔，在极板组4内周部的正极集电部9处以5mm间隔切开10次，以7mm间隔切开10次，以10mm间隔切开10次，最后在极板组4外周部的正极集电部9处以25mm间隔切开8次。
又，关于带状负极板2，可以与此同样地制得。
由于集电部的切开的间隔形成为，在极板组内周部为小而向外周部呈对数级扩大，因此，卷绕时开始卷绕部分的阻力大幅度地降低，从而容易卷绕成涡卷状，防止内部短路发生的效果能够进一步提高。
实施例8
图9所示为实施例8的形态中正极板1的平面图。
本实施例是，在正极板1的正极集电部9上，从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向，从距最内周部端5mm处至宽度15mm为止形成切口16，且该5mm的内周部构成条状正极集电部17。
具体地，从正极集电部9的边缘向带状正极板1的短边方向，即，向正极活性物质1b的涂布部与正极集电体1a的边界线12，用切刀切制切开，并切除。
实施例8中在最内周部设置了一个宽度宽的切口16，但也可设置多个，最内周部以外的切口16也可是切开，也可并用切开和切口。
又，关于带状负极板2，可以与此同样地制得。
在如上所述构成的电池中，各自准备了实施例的电池100个。
比较例1
比较例1中所使用的锂离子二次电池，是在从极板组最内周部至最外周部的全体上，在集电体的边部焊接金属薄板，形成厚度增大的正极集电部9及负极集电部15，并在两集电部上等间隔地形成切开14。使用这样的正极板1和负极板2，将正极集电部9和负极集电部15分别焊接在正极集电板10及负极集电板11上。其后的制造工序与实施例的制造工序同样，这样准备了100个电池。
比较例2
比较例2中所使用的锂离子二次电池，是在从极板组最内周部至最外周部的全体上，形成正极集电部9及负极集电部15，使用不设切开14的正极板1和负极板2，将正极集电部9和负极集电部15分别焊接至正极集电板10及负极集电板11上。其后的制造工序如同实施例的制造工序，由此准备了100个。
电池的评价
分别就实施例和比较例1、2的电池各100个，进行落下冲击试验。落下的高度为75cm，以电池的正立、倒立、侧面方向分别落下一次为一个循环。
对每一循环，测定电池的开路电压值，判断是否由于正极集电部或负极集电部发生折曲而扎破隔膜、与对极侧发生内部短路。电池的开路电压值下降时视作内部短路，对电池开路电压值下降时的循环数作了比较评价。又，对于电池的开路电压值下降了的电池，通过分解分析，确认发生内部短路的位置，仅对由于正极集电部或负极集电部发生折曲而扎破隔膜、与对极侧发生内部短路的电池进行了计数。
其结果示于表1。
表1
Figure C20041010013100141
可以观察到，实施例1～8的电池全部得到同样结果，在落下70循环之后电池的开路电压值才开始下降，对比之下，比较例1的电池在落下40循环之后，比较例2的电池在落下30循环之后，电池的开路电压值即开始下降。这可以认为是因为，关于正极集电部或负极集电部的内部短路的抑制，实施例结构的电池优于比较例的缘故。
又，比较对电池开路电压值下降的电池进行分解解析的结果，对于实施例1～8，全部没有观察到电池在极板组最内周部集电部发生内部短路的现象，而比较例电池的内部短路处全部位于极板组的最内周部集电部。
由此，可以认为，比较例的电池在卷绕的极板组曲率半径最小的最内周部集电部，由于集电部发生折曲，而形成锐利的角部，因此，隔膜由该角部扎破，导致内部短路发生。另一方面，实施例的电池在卷绕的极板组曲率半径最小的最内周部不设有集电部，因此，能够抑制内部短路发生。
这里，对将集电体的边部折叠一次形成的集电部进行了说明，但折叠集电体边部的折叠次数也可以是多次，只要在使集电部的厚度小于极板厚度的范围内即可。虽然，所述折叠次数可依据集电体自身的厚度而定，但较好的是，折叠次数在1～5次。如此，由于对集电体边部作多次折叠形成的集电部，也可获得效果。关于实施例的场合，较好的是，对铝箔制正极集电体折叠3次，对铜箔制负极集电体折叠2次。
又，在某些电化学元件中，如果集电体采用的材料具有高机械强度，则集电部无需折叠而由集电体直接形成。
又，以上各实施例中对集电部进行的各种切开、切口或切除等方式是对折叠组成集电部的所有叠层进行的，但如果仅对其中的一层或一层以上实施上述各种切开、切口或切除等方式也同样能防止集电部卷绕时折曲成锐角部，因此，能够抑制内部短路发生。
又，以上是就集电部使用正极集电板和负极集电板双方的场合进行了说明，但如果仅使用其中之一块也可获得效果。
又，在上述例中，是就使用电解液的场合进行了说明，但也可使用聚合物电解质，作为液体以外的电解质，可获得同样效果。
此外，作为锂离子二次电池的形态，以上是就圆筒形18650尺寸(直径18mm×高650mm)进行了说明，但不限于形状、电池尺寸，可以获得同样效果。
此外，作为电化学元件，是就锂离子二次电池进行了说明，但对锂离子二次电池以外的电池，双电层电容器等的电化学元件，也可获得同样效果。
本发明能够应用于将正极板和负极板间置隔膜卷绕、将集电体结合于集电板的电池、双电层电容器之类的卷式电化学元件，并通过改良与集电板连接的集电体边部，能够提供一种高品质的卷式电化学元件。
[符号的说明]
1    正极板
1a   正极集电体
1b   正极活性物质
2    负极板
2a   负极集电体
2b   负极活性物质
3    隔膜
4    极板组
5    容器
6    外壳
7    盖
8    绝缘密封垫
9    正极集电部
10   正极集电板
10a  正极连接片
11   负极集电板
11a  负极连接片
12   正极活性物质涂布部和集电体的边界线
13  折曲位置显示线
14  切开
15  负极集电部
16  切口
17  条状集电部

Claims (28)

1.一种卷式电化学元件用极板组，包含带状第一极板、带状第二极板和带状隔膜，所述隔膜位于第一极板和第二极板之间且三者沿长度方向卷绕成涡卷状，其中，所述第一极板包含带状第一集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，第二极板包含带状第二集电体和涂敷在该集电体表面的活性物质，在所述第一极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第一集电体露出部，以构成第一集电部，在所述第二极板的宽度方向的至少一侧的端部形成规定宽度的未涂敷活性物质的第二集电体露出部，以构成第二集电部，其特征在于，
所述第一集电部和第二集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构。
2.如权利要求1所述的极板组，其特征在于，所述第一集电部和第二集电部也将第一集电体露出部和第二集电体露出部分别沿宽度方向折叠构成。
3.如权利要求1或2所述的极板组，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是切除至少最内周部的集电部。
4.如权利要求3所述的极板组，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
5.如权利要求3所述的极板组，其特征在于，在没有形成所述防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部上形成以集电体表面为水平面呈上下起伏的波状。
6.如权利要求3所述的极板组，其特征在于，在没有形成所述防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开。
7.如权利要求6所述的极板组，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
8.如权利要求3所述的极板组，其特征在于，在没有形成所述防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开，且在没有形成防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部中至少最内周的集电部的切开间隔比其它周部上集电部的切开间隔小。
9.如权利要求8所述的极板组，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
10.如权利要求1或2所述的极板组，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部上形成至少4个从集电部边缘指向宽度方向的切开。
11.如权利要求10所述的极板组，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
12.如权利要求10所述的极板组，其特征在于，在没有形成所述至少4个切开的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开，且切开的间隔随着从极板组的内周部向外周部过渡而呈对数级扩大。
13.如权利要求1或2所述的极板组，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部上形成至少一个切口和至少一个条状集电部。
14.如权利要求2所述的极板组，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部的至少一层上形成至少一个切口或至少4个切开。
15.一种电池，包含：极板组，该极板组包含带状正极板、带状负极板和带状隔膜，所述隔膜位于正极板和负极板之间且三者沿长度方向卷绕成涡卷状，其中，正极板包含带状正极集电体，负极板包含带状负极集电体，各集电体两表面涂敷有活性物质，在正极集电体和负极集电体的宽度方向的至少一侧的端部分别形成规定宽度的未涂敷活性物质的集电体露出部，以构成正极集电部和负极集电部；与所述负极集电部电连接的负极集电板；和与所述正极集电部电连接的正极集电板，其特征在于，
所述正极集电部和负极集电部的至少一方在极板组的至少最内周部形成防止折曲成锐角部的结构。
16.如权利要求15所述的电池，其特征在于，所述正极集电部和负极集电部也将各自的集电体露出部分别沿宽度方向折叠构成。
17.如权利要求15或16所述的电池，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是切除至少最内周部的集电部。
18.如权利要求17所述的电池，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
19.如权利要求17所述的电池，其特征在于，所述极板组的剩余周部的集电部形成以集电体表面为水平面呈上下起伏的波状。
20.如权利要求17所述的电池，其特征在于，在没有形成所述防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开。
21.如权利要求20所述的电池，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
22.如权利要求17所述的电池，其特征在于，在没有形成所述防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开，且在没有形成防止折曲成锐角部的结构的剩余集电部中至少最内周的集电部的切开间隔比其它周部上集电部的切开间隔小。
23.如权利要求22所述的电池，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
24.如权利要求15或16所述的电池，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部上形成至少4个从集电部边缘指向宽度方向的切开。
25.如权利要求24所述的电池，其特征在于，所述极板组的最外周部的集电部切除。
26.如权利要求24所述的电池，其特征在于，在没有形成所述至少4个切开的剩余集电部上形成多个从集电部边缘指向宽度方向的切开，且切开的间隔随着从极板组的内周部向外周部过渡而呈对数级扩大。
27.如权利要求15或16所述的电池，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部上形成至少一个切口和至少一个条状集电部。
28.如权利要求16所述的电池，其特征在于，所述防止折曲成锐角部的结构是在至少最内周部的集电部的至少一层上形成至少一个切口或至少4个切开。
CNB2004101001313A 2003-12-24 2004-12-01 卷式电化学元件用极板组和电池 Expired - Fee Related CN1309105C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003426864 2003-12-24
JP2003426864 2003-12-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1638175A CN1638175A (zh) 2005-07-13
CN1309105C true CN1309105C (zh) 2007-04-04

Family

ID=34697459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004101001313A Expired - Fee Related CN1309105C (zh) 2003-12-24 2004-12-01 卷式电化学元件用极板组和电池

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7687191B2 (zh)
CN (1) CN1309105C (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599749B1 (ko) * 2004-06-23 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
JP4952123B2 (ja) * 2005-12-13 2012-06-13 パナソニック株式会社 コンデンサユニット
US20080026288A1 (en) * 2006-07-26 2008-01-31 Eveready Battery Company, Inc. Electrochemical cell with positive container
US20080026293A1 (en) * 2006-07-26 2008-01-31 Eveready Battery Company, Inc. Lithium-iron disulfide cylindrical cell with modified positive electrode
US20100273036A1 (en) * 2006-10-17 2010-10-28 Eveready Battery Company, Inc. Lithium-Iron Disulfide Cell Design with Core Reinforcement
JP4208007B2 (ja) * 2006-11-15 2009-01-14 トヨタ自動車株式会社 集電体の製造方法及び蓄電装置の製造方法
FR2921195B1 (fr) * 2007-09-13 2009-11-06 Batscap Sa Procede et dispositif pour la fabrication d'ensambles de stockage d'energie electrique
US7983021B2 (en) * 2007-10-31 2011-07-19 Corning Incorporated Oblong electrochemical double layer capacitor
US8802268B2 (en) * 2009-04-28 2014-08-12 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device and manufacturing method thereof
KR101147237B1 (ko) * 2010-07-12 2012-05-18 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JP5757414B2 (ja) * 2010-08-18 2015-07-29 株式会社Ｇｓユアサ 電池用電極シート及びその製造方法
JP6735445B2 (ja) * 2014-06-26 2020-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 捲回型電池
DE102015218533A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenverbundes
FR3052917B1 (fr) * 2016-06-15 2022-03-25 Commissariat Energie Atomique Electrode pour faisceau electrochimique d'un accumulateur metal-ion ou d'un supercondensateur, procede de realisation du faisceau et de l'accumulateur associes
KR102065363B1 (ko) * 2016-07-04 2020-01-13 주식회사 엘지화학 전극 및 그 전극의 제조방법 및 그 전극의 제조를 위한 롤러
CN117854938A (zh) * 2017-06-30 2024-04-09 京瓷Avx组件公司 用于超级电容器的电极组件
WO2019194182A1 (ja) 2018-04-06 2019-10-10 三洋電機株式会社 円筒形電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1290972A (zh) * 1999-06-28 2001-04-11 日本电气株式会社 非水电解液二次电池及其制造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313741A (en) * 1978-05-23 1982-02-02 Senichi Masuda Electric dust collector
JP3819570B2 (ja) * 1997-11-18 2006-09-13 三洋電機株式会社 非焼結電極を用いた円筒状アルカリ蓄電池
JP2000077054A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Sanyo Electric Co Ltd 電池とその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1290972A (zh) * 1999-06-28 2001-04-11 日本电气株式会社 非水电解液二次电池及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1638175A (zh) 2005-07-13
US20050142436A1 (en) 2005-06-30
US7687191B2 (en) 2010-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1309105C (zh) 卷式电化学元件用极板组和电池
CN1143401C (zh) 激光封口电池
CN1235307C (zh) 非水电解质二次电池
CN1181590C (zh) 固体电解质电池
CN1320690C (zh) 锂离子二次电池、以及锂离子二次电池的充电方法
CN1196217C (zh) 制造非水系凝胶电解质电池的方法
CN1162923C (zh) 负极材料和含有该材料的非水电解质电池
CN1212687C (zh) 多层堆叠的电化学电池及其制备方法
CN1659738A (zh) 无水电解液蓄电池
CN1864288A (zh) 锂离子二次电池
JP5586092B2 (ja) 二次電池及びその二次電池の製造方法
CN101044653A (zh) 圆柱形锂二次电池
CN1184338A (zh) 电池的电极及含此电极的电池
CN1457517A (zh) 采用多组分复合膜的电化学电池
CN1832228A (zh) 电池及其制造方法
CN1735985A (zh) 非水电解质二次电池及其充电和放电系统
CN101032044A (zh) 圆柱形锂二次电池
CN1830114A (zh) 锂离子二次电池
CN1788371A (zh) 二次电池
CN1337756A (zh) 非水电解质二次电池用正极及采用该正极的电池
CN1925205A (zh) 非水电解质二次电池与使用该电池的电池组
CN101248544A (zh) 电池组
CN1950968A (zh) 锂离子二次电池
CN1147013C (zh) 固体电解质电池
CN1495932A (zh) 圆柱型锂二次电池及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070404

Termination date: 20131201