CN217468483U - 电池、电子设备以及电动工具 - Google Patents
电池、电子设备以及电动工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217468483U CN217468483U CN202090000797.4U CN202090000797U CN217468483U CN 217468483 U CN217468483 U CN 217468483U CN 202090000797 U CN202090000797 U CN 202090000797U CN 217468483 U CN217468483 U CN 217468483U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- positive electrode
- negative electrode
- lead
- battery
- 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.)
- Active
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
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
一种电池,具备:卷绕电极体(20);和外装罐(11),收纳卷绕电极体,卷绕电极体具有带状的第1电极(21)、带状的第2电极(22)以及设置于第1电极与第2电极之间的带状的隔膜(23)沿长边方向卷绕而成的结构,所述第1电极(21)具有第1引线(25)及第1接合性膜材料(28),第1电极(21)在第1电极的长边方向的两端部之间具有没有设置有第1活性物质层(21B)的第1集电体露出部(21C),第1引线(25)以一方的端部侧从第1电极的长边侧突出的方式设置于第1集电体露出部(21C),第1引线中的与隔膜(23)以及第2电极(22)的任一方或者双方对置的部分的长度(Wh2)短于第2电极的宽度(W2)的50%的长度,第1接合性膜材料(28)设置在第1集电体露出部中的没有设置有第1引线的区域。
Description
技术领域
本公开涉及电池以及具备该电池的电子设备以及电动工具。
背景技术
将圆筒形状的卷绕型的非水电解质二次电池用作电动工具、电动汽车等各种设备类的电力供给源。对于这样的设备类而言,有时从外部被施加较强的冲击,此时,有时导致电池的破损、变形。在圆筒形状的电池中,电池的筒轴方向上的中央部附近也容易比其他部分因外力而产生更大的变形。因此,针对电池的性能,希望提高电池的中央部附近的耐冲击性。
然而,圆筒形状的电池具备:使将隔着隔膜而层叠有一对电极的电极层叠体卷绕而成的卷绕电极体收容于外装体的构造。卷绕电极体形成有在电极的长边方向上的该电极的中央且在集电体面上使引线的一部分重叠并接合而成的构造部,考虑该构造部对电池的性能给予影响的可能性,进行各种研究开发。此外,在本说明书中,无论正极、负极,电极的长边方向均表示在非卷绕状态亦即电极层叠体的状态下成为电极的长边方向的方向。
例如,专利文献1公开一种电池,其特征在于,在正极电极的活性物质被局部除去的部位焊接正极引线,除去的面积比相对的负极电极宽度的总宽度少。
专利文献2公开一种电池,其特征在于,在卷绕开始侧的电极具有未涂覆部的电极构造中,在未涂覆部的不存在电极极耳(引线)的部位粘贴电极极耳厚度的0.3倍~1.0倍的厚度的绝缘膜。
专利文献3公开一种电池,其特征在于,在电极的一部分具有未涂覆部的电极构造中,膜等保护层局部地夹设于与未涂覆部接合的引线和集电箔之间。
专利文献4公开一种电池,在正极电极的卷绕结束侧具有未涂覆部,在卷绕结束侧配置有正极引线、负极引线,正极引线中的与负极相对的部分的长度成为负极的宽度的1/2以下。
专利文献1:日本实开平4-15156号公报
专利文献2:日本特开2010-108608号公报
专利文献3:日本特开2014-89856号公报
专利文献4:日本特开平11-26023号公报
公开内容
在近年来的圆筒形状的电池中,从得到更高输出的电池的观点出发,采用如下构造:在一对电极中的一方的电极的长边方向上的电极的非端部形成没有设置有活性物质层的集电体露出部,并在该集电体露出部接合引线。在形成有这样的构造的电池中,有时电池的周面的中央部附近的变形成为引起电池的内部短路(短路)的原因,上述电池的内部短路同集电体的与引线的接触部分附近的集电体的破坏相伴。另外,对于在形成于电极的非端部的集电体露出部接合引线的构造而言,能够抑制卷绕偏移也较为重要,上述卷绕偏移成为卷绕隔着隔膜而层叠的一对电极时的卷绕电极体的构造上的形变。由于这些原因,在圆筒形状的电池中,要求进一步提高电池的性能中的电池的周面的中央部附近的耐冲击性,并且更有效地抑制卷绕偏移。此外,本说明书的电池的耐冲击性是指抑制对电池给予冲击的情况下的电池的内部短路(短路)的产生。
相对于这样的要求,对于专利文献1~4中记载的任一个电池而言,针对具有在电极的非端部形成集电体露出部的构造的电池,在兼顾耐冲击性的提高和卷绕电极体的卷绕偏移的抑制方面,存在进一步改善的余地。
因此,本公开的目的在于提供能够提高耐冲击性并且抑制卷绕电极体的卷绕偏移的电池、具有该电池的电子设备以及电动工具。
本公开是一种电池,具备:卷绕电极体;和外装罐,收纳卷绕电极体,卷绕电极体具有带状的第1电极、带状的第2电极以及设置于第1电极与第2电极之间的带状的隔膜沿长边方向卷绕而成的结构,所述第1电极具有第1引线以及第1接合性膜材料,第1电极在第1电极的长边方向的两端部之间具有没有设置有第1活性物质层的第1集电体露出部,第1引线以一方的端部侧从第1电极的长边侧突出的方式设置于第1集电体露出部,第1引线中的与隔膜以及第2电极的任一方以及双方对置的部分的长度短于第2电极的宽度的50%的长度,第1接合性膜材料设置在第1集电体露出部中的没有设置有第1引线的区域。
另外,也可以是,本公开为具有上述的电池的电子设备或者电动工具。
根据本公开,能够提高电池的耐冲击性,并且抑制该电池具有的卷绕电极体的卷绕偏移。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的二次电池的结构的一个例子的概略剖视图。
图2是电极层叠体的概略剖视图。
图3A是表示形成本公开的一实施方式所涉及的电池的正极的结构的实施例之一的概略俯视图。图3B是表示图3A的IIIB-IIIB线纵剖面的状态的概略以及将由单点划线围起的区域X1的部分放大的图的概略剖视图。图3C以及图3D是表示形成本公开的一实施方式所涉及的电池的正极的结构的其他实施例之一的概略俯视图。
图4A是表示形成本公开的一实施方式所涉及的电池的负极的结构的实施例之一的概略俯视图。图4B是表示图4A的IVB-IVB线纵剖面的状态的概略的概略剖视图。图4C是表示形成本公开的一实施方式所涉及的电池的负极的结构的其他实施例之一的概略俯视图。图4D是表示图4C的IVD-IVD线纵剖面的状态的概略的概略剖视图。
图5A是用于对正极和负极的层叠状态进行说明的概略俯视图。图5B是用于对将卷绕电极体的一部分的剖面的状态放大的状态进行说明的概略剖视图。
图6是用于对应用例进行说明的图。
图7是用于对其他应用例进行说明的图。
图8是用于对其他应用例进行说明的图。
具体实施方式
按以下的顺序对本公开的实施方式进行说明。
<一实施方式>
<实施例>
<应用例>
<变形例>
此外,以下说明的实施方式等是本公开的优选的具体例,本公开的内容不限定于这些实施方式等。
<一实施方式>
[电池的结构]
以下,参照图1,对本公开的一实施方式所涉及的圆筒型二次电池(以下,仅称为“电池”。)的结构的一个例子进行说明。该电池是例如负极的容量通过基于作为电极反应物质的锂(Li)的吸留以及释放的容量成分表示的锂离子二次电池。圆筒型电池在作为外装罐的大致中空圆柱状的电池罐11的内部具备将一对带状的正极21与带状的负极22隔着隔膜23层叠的电极层叠体卷绕而成的卷绕电极体20(以下,仅称为“电极体20”。)。电池罐11由进行了镍(Ni)的镀敷的铁(Fe)构成,一端部封闭,另一端部开放。在电池罐11的内部注入有作为液状的电解质的电解液,并浸透到第1电极、第2电极(正极21、负极22)以及隔膜23。另外,以夹着电极体20的方式相对于卷绕周面垂直地分别配置有一对绝缘板12、13。
在电池罐11的开放端部,通过隔着封口垫片17嵌塞而安装有电池盖14、设置于该电池盖14的内侧的安全阀机构15以及热敏电阻元件(Positive TemperatureCoefficient;PTC元件)16。由此,将电池罐11的内部密闭。电池盖14由与电池罐11相同的材料构成。安全阀机构15与电池盖14电连接,在因内部短路或者来自外部的加热等而使电池的内压成为了恒定以上的情况下,圆盘板15A翻转而切断电池盖14与电极体20的电连接。封口垫片17由绝缘材料构成,且表面涂覆有沥青。
电极体20大致具有圆柱状。电极体20具有从其第1端面的中心朝向第2端面的中心贯通的中心孔20A。在电池罐11内产生了气体的情况下,该中心孔20A作为将气体从电池罐11的罐底侧向与其相反的电池盖14侧引导的流路发挥功能。
在第1电极为正极、第2电极为负极的情况下,第1引线为正极引线25,第2引线与负极引线26以及负极引线27对应。与正极21连接的正极引线25由铝(Al)等形成,与负极22连接的负极引线26、27由镍等形成。
在第1电极接合有第1引线,在第2电极接合有第2引线。在第1电极为正极的情况下,如图1所示,作为第1引线的正极引线25通过焊接于安全阀机构15而与电池盖14电连接,作为第2引线的负极引线26、27焊接于电池罐11而电连接。在第1电极为负极的情况下,第1引线焊接于电池罐11而电连接,接合于第2电极的第2引线焊接于安全阀机构15。
在电池中,第1电极、第2电极的哪一个与正极21对应均可以,但以下,如图1~图5的例子所示,对第1电极与正极21对应、第2电极与负极22对应的情况进行说明。而且,参照图1、图2、图3A、图3B、图3C、图3D、图4A、图4B、图4C、图4D、图5A、图5B,依次进行针对正极21、负极22、隔膜23以及电解液的说明。此外,图5A是用于对层叠有图3A所示的正极21和图4A所示的负极22的状态进行说明的图,为了方便说明,省略隔膜23的记载。另外,图5B是用于对在卷绕具有图5A所示的层叠构造的电极层叠体而形成的电极体20的一部分配置正极引线的部分的剖面的状态进行说明的图。
(正极)
正极21例如具备:作为第1集电体的正极集电体21A;和在正极集电体21A的两主面21S、21S设置的作为第1活性物质层的正极活性物质层21B。正极集电体21A例如由铝箔、镍箔或者不锈钢箔等金属箔构成。正极活性物质层21B包含能够吸留以及释放锂的1种或者2种以上的正极活性物质。正极活性物质层21B也可以根据需要还包含粘合剂以及导电剂中的至少1种。
(正极集电体露出部)
如图3A、图3B所示,在正极21的两主面21S、21S的预定位置设置有:没有设置有正极活性物质层21B而正极集电体21A露出的作为第1集电体露出部的正极集电体露出部21C。在图3A、图3B的例子中,在正极21的宽度方向上遍及总宽度而形成有正极集电体露出部21C。具体而言,正极集电体露出部21C形成于正极21的长边方向(图3、图5中两箭头X方向)上的正极21的非端部、更详细而言形成于卷绕中心侧的端部与卷绕外周侧的端部之间的部分。在图3A、图3B所示的例子中,在正极21的长边方向上的正极21的中央部附近设置有正极集电体露出部21C。在形成于正极21的一主面21S的一部分的正极集电体露出部21C设置有正极引线25。此外,在图3~图5中,正极21、负极22的长边方向由两箭头X示出,正极21、负极22的宽度方向由两箭头Y示出。
在图3A、图3B所示的例子中,正极集电体露出部21C的形成部位数为1处,但也可以是,如图3C、图3D所示,正极集电体露出部21C形成为多处,在各个正极集电体露出部21C设置有正极引线25。在正极集电体露出部21C形成为多处的情况下,也可以如图3D所示所有正极集电体露出部21C形成于正极21的长边方向上的正极21的非端部,也可以如图3C所示在正极21的长边方向上的正极21的端部形成有正极集电体露出部21C。此外,在正极集电体露出部21C形成为多处的情况下,也可以如图3D所示在多个正极集电体露出部21C设置有正极引线。另外,在图3A、图3B的例子中,正极集电体露出部21C形成于正极21的1处非端部的两个主面,但也可以形成于一个主面。
(正极引线的配置)
正极引线25以使其一部分相对于正极集电体露出部21C交叠的状态与正极集电体露出部21C接合,正极引线25的一部分在形成有电极体20时隔着隔膜23而与负极22相对。正极引线25的一方的端部从正极21的长边侧突出,另一方的端部(适当地称为内端部)在朝向正极21的内侧的方向上配置。针对后述的负极引线也相同。
正极引线25中的与隔膜23以及负极22的任一方以及双方对置的部分的长度(即,是指从正极的引线的内端部25A至与负极22或者隔膜23对置的部分的端部亦即外端部25B为止的长度。图5B中由附图标记Wh2表示。)小于负极22的宽度(图5A中由附图标记W2表示。)的50%。通过像这样配置有正极引线25,从而在将电极体20收容于电池罐11内的情况下,正极引线25容易配置于电池罐11的筒轴方向(图1中由两箭头Sh表示。)上的避开了电池罐11的中央附近的位置。因此,即便在电池的外周面的中央附近朝向电池的中心施加冲击而使电池产生变形的情况下,也能够抑制在正极引线25与正极集电体21A的接触部分附近对正极集电体21A产生破坏的情况,能够抑制伴随于此引发隔膜23的破坏而产生电池的内部短路的担忧,能够提高电池的耐冲击性。
从更加提高电池的耐冲击性的观点出发,更优选正极引线25中的长度Wh2为负极22的宽度W2的45%以下的长度。
但是,若正极引线25中的长度Wh2过短,则恐怕正极引线25中的与正极集电体露出部21C重合的部分的长度(图5A中由附图标记Wh1表示。)变得过短而无法将正极引线25更可靠地接合于正极集电体露出部21C。从正极引线25与正极集电体露出部21C的接合性提高的观点出发,优选正极引线25中的与正极集电体露出部21C重合的部分的长度Wh1为正极21的宽度(图5A中由附图标记W1表示。)的10%以上的长度。但是,若正极引线25中的与正极集电体露出部21C重合的部分的长度Wh1过长,则防止在正极引线25与正极集电体21A的接触部分附近对正极集电体21A产生破坏的效果变小,因此,优选正极引线25中的与正极集电体露出部21C重合的部分的长度Wh1小于正极21的宽度W1的50%。
(正极接合性膜材料)
针对正极集电体露出部21C,在没有设置有正极引线25的区域、具体而言相对于正极引线25的内端部25A而在电极体20的卷绕轴方向上(图5A中两箭头R)相对的位置(与内端部25A对置的位置)设置有作为第1膜材料的正极接合性膜材料28。正极接合性膜材料28与正极引线25的分离距离没有特别限定,但优选以使正极接合性膜材料28存在于正极集电体露出部21C内侧的方式确定正极接合性膜材料28与正极引线25的分离距离。
正极接合性膜材料28由具备基材和粘接层的膜材料构成,并隔着粘接层而粘接于正极集电体露出部21C。
在本实施方式中,膜材料使用具有矩形状的绝缘带。作为构成膜材料的基材的材料,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)等。
粘接层可举出包含丙烯酸系粘接剂、有机硅系粘接剂以及聚氨酯系粘接剂中的至少1种粘接剂的层。
在正极集电体露出部21C不仅设置有正极引线25还设置有正极接合性膜材料28,从而能够校正因正极引线25的有无而引起的厚度不均,因此,在卷绕电极层叠体而形成电极体20时,容易抑制卷绕偏移的产生。
(正极接合性膜材料的厚度)
正极接合性膜材料28的厚度(图3B中由附图标记HF1表示。)能够适当地选择,但从进一步有效地得到抑制卷绕偏移的产生的效果的观点出发,优选为正极引线25的厚度(图3B中由附图标记HL1表示。)的20%以上。若正极接合性膜材料28的厚度变得过厚,则从产生在电极体20局部地产生鼓起而使电池的性能降低的担忧的观点出发,优选正极接合性膜材料28的厚度HF1为正极引线的厚度HL1的120%以下的范围内。
(正极集电体)
正极集电体21A例如由铝箔、镍箔或者不锈钢箔等金属箔构成。
(正极活性物质层)
正极活性物质层21B包含能够吸留以及释放锂的正极活性物质,来作为第1活性物质。正极活性物质层21B也可以根据需要还包含粘合剂以及导电剂中的至少1种。
(正极活性物质)
作为能够吸留以及释放锂的正极活性物质,例如,锂氧化物、磷酸锂、硫化锂或者包含锂的层间化合物等含锂化合物是适当的,也可以将它们的2种以上混合使用。为了提高能量密度,优选包含锂、过渡金属元素、氧(O)的含锂化合物。作为这样的含锂化合物,可举出具有层状岩盐型的构造的锂复合氧化物、具有橄榄石型的构造的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物,更优选包含选自由钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)以及铁(Fe)构成的组中的至少1种作为过渡金属元素的物质。作为含锂化合物,可举出:具有层状岩盐型的构造的锂复合氧化物、具有尖晶石型的构造的锂复合氧化物或者具有橄榄石型的构造的锂复合磷酸盐等。
作为包含镍的锂复合氧化物,也可以使用包含锂、镍、钴、锰和氧的锂复合氧化物(NCM)、包含锂、镍、钴、铝和氧的锂复合氧化物(NCA)等。
能够吸留以及释放锂的正极活性物质也可以是除上述以外的物质。另外,上述中例示的正极活性物质也可以以任意组合混合有2种以上。
(粘合剂)
作为粘合剂,例如能够使用聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、羧甲基纤维素以及这些树脂材料中的至少1种。
(导电剂)
作为导电剂,例如能够使用选自由石墨、碳纤维、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管以及石墨烯等构成的组中的至少1种的碳材料。此外,也可以使用金属材料或者导电性高分子材料等作为导电剂。另外,作为导电剂的形状,例如可举出,粒状、鳞片状、中空状、针状或者筒状等,但不特别限定于这些形状。
(负极)
如图2、图4A~图4D、图5所示,负极22具备:负极集电体22A;和在两主面22S、22S设置的作为第2活性物质层的负极活性物质层22B。负极22的宽度没有特别限定,但如图5等所示,通常成为正极21的宽度以上的长度。
在负极22的中心侧端部的两主面22S、22S的一部分设置有:没有设置有负极活性物质层22B而负极集电体22A露出的作为第2集电体露出部的负极集电体露出部22C。在图4A~图4D的例子中,在负极22的宽度方向上遍及总宽度而形成有负极集电体露出部22C。
在设置于一主面22S的一部分的负极集电体露出部22C设置有负极引线26。
在负极22的卷绕外周侧的端部的两主面22S、22S设置有:没有设置有负极活性物质层22B而负极集电体22A露出的作为第2集电体露出部的负极集电体露出部22D。在设置于一主面22S的一部分的负极集电体露出部22D设置有负极引线27。在图4A~图4D的例子中,在负极22的宽度方向上遍及总宽度而形成有负极集电体露出部22D。
(负极引线的配置)
负极引线26、27以使其一部分相对于负极集电体露出部22C、22D交叠的状态分别与负极集电体露出部22C、22D接合。
在图4A~图4D的例子中,负极集电体露出部的形成数为多个,但也可以是,负极集电体露出部形成为一处,并在该负极集电体露出部设置有负极引线。另外,图4中,负极集电体露出部22C、22D形成于负极22的两端部(两处)的两个主面,但也可以仅形成于一个主面。
如图4C所示,优选负极引线26、27中的与负极集电体露出部22C、22D重合的部分的长度Wz1、Wz2短于负极的宽度的50%以下。通过像这样配置有负极引线26、27,从而在将电极体20收容于电池罐11内的情况下,负极引线26、27容易配置于电池罐11的筒轴方向Sh上的避开电池罐11的中央附近的位置。因此,即便在对电池的外周面的中央位置施加冲击而使电池产生了变形的情况下,也能够抑制在负极引线26、27与负极集电体22A的接触部分附近负极集电体22A等产生破坏,并能够抑制由此导致在电池产生内部短路的担忧,并且能够提高电池的耐冲击性。
从更加提高电池的耐冲击性的观点出发,优选负极引线26、27中的与负极集电体露出部22C、22D重合的部分的长度Wz1、Wz2为负极22的宽度W2的45%以下的长度。
但是,若负极引线26、27中的与负极重合的部分的长度过短,则恐怕无法更可靠地将负极引线26、27接合于负极集电体露出部22C、22D。从形成使负极引线26、27更可靠地接合于负极集电体露出部22C、22D的状态的观点出发,优选负极引线26、27中的与负极集电体露出部22C、22D重合的部分的长度Wz1、Wz2为负极22的宽度W2的10%以上的长度。
(负极接合性膜材料)
如图4C所示,也可以是,针对负极集电体露出部22C,在没有设置有负极引线26的区域、具体而言相对于负极引线26的内端部26A而在卷绕电极体的卷绕轴方向(图4C中两箭头R)上相对的位置(与内端部26A对置的位置)设置有作为第2膜材料的负极接合性膜材料29。另外,也可以是,针对负极集电体露出部22D,也如图4C所示,在没有设置有负极引线27的区域、具体而言相对于负极引线27的内端部27A而在卷绕电极体的卷绕轴方向(图4C中两箭头R)上相对的位置(与内端部27A对置的位置)设置有作为第2膜材料的负极接合性膜材料30。负极引线26、27的内端部26A、27A表示负极引线26、27的端部中的与负极集电体露出部22C、22D重合的一方的端部。负极接合性膜材料29、30与负极引线26、27的分离距离没有特别限定,但优选以使负极接合性膜材料29、30存在于负极集电体露出部22C、22D各自的内侧的方式确定负极接合性膜材料29、30与负极引线26、27的分离距离。
负极接合性膜材料29、30由具备基材和粘接层的膜材料构成,并隔着粘接层而粘接于负极集电体露出部22C、22D。针对膜材料,能够使用形成正极接合性膜材料28的膜材料,但也可以使用不同材质的膜材料。
在负极22的中心侧端部的负极集电体露出部22C不仅设置有负极引线26还设置有负极接合性膜材料29,从而在卷绕电极层叠体而形成电极体20时,容易抑制设置有负极引线26的部分局部地向立体的外侧鼓起而产生卷绕偏移的担忧。在负极22的外周侧端部的负极集电体露出部22D不仅设置有负极引线27还设置有负极接合性膜材料30,从而不易在电极体20的外周面产生因负极引线27引起的凹凸,能够减少外形上的形变的产生。
(负极接合性膜材料的厚度)
负极接合性膜材料29的厚度(图4D中附图标记HF2)能够适当地选择,但从进一步有效地得到抑制卷绕偏移的产生的效果的观点出发,优选为负极引线26的厚度(图4D中附图标记HL2)的20%以上。若负极接合性膜材料29的厚度变得过厚,则从产生在电极体20局部地发生鼓起而使电池的性能降低的担忧的观点出发,优选负极接合性膜材料29的厚度HF2为负极引线26的厚度HL2的120%以下的范围内。此外,此处,针对与负极集电体露出部22C接合的负极接合性膜材料29进行了叙述,但针对与负极集电体露出部22D接合的负极接合性膜材料30的厚度也相同,优选为负极引线27的厚度的20%以上且120%以下。
负极集电体22A例如由铜箔、镍箔或者不锈钢箔等金属箔构成。
负极活性物质层22B包含能够吸留以及释放锂的负极活性物质。负极活性物质层22B也可以根据需要还包含粘合剂以及导电剂中的至少1种。
此外,在本实施方式所涉及的电池中,优选负极22或者负极活性物质的电化学当量大于正极21的电化学当量,理论上,在充电的中途不会在负极22析出锂金属。
(负极活性物质)
作为负极活性物质,例如可举出,难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃碳类、有机高分子化合物烧制体、碳纤维或者活性炭等碳材料。
另外,作为能够高容量化的其他负极活性物质,也可举出包含金属元素以及准金属元素中的至少1种作为构成元素(例如合金、化合物或者混合物)的材料。若使用这样的材料,则能够得到高能量密度。特别是若与碳材料一起使用,则能够得到高能量密度,并且能够得到优异的循环特性,因此,更优选。此外,在本公开中,合金除了包括由2种以上的金属元素构成的物质以外,还包括包含1种以上的金属元素和1种以上的准金属元素的物质。另外,也可以包含非金属元素。其组织的结构可以包括固溶体、共晶(共融混合物)、金属间化合物或者它们中的2种以上共存。
作为这样的负极活性物质,例如可举出,能够与锂形成合金的金属元素或者准金属元素。具体而言,可举出Mg、B、Al、Ti、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd或者Pt。它们可以是晶体也可以是非晶体。其中,Si以及Sn由于吸留以及释放锂的能力大,能够得到高能量密度,从而优选。作为这样的负极活性物质,可举出:至少一部分具有Si的单质、合金或者化合物、Sn的单质、合金或者化合物、它们的1种或者2种以上的材料。
作为Si的合金,例如,作为除Si以外的第2构成元素,可举出包含选自由Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb、Nb、Mo、Al、P、Ga以及Cr构成的组中的至少1种的物质。作为Sn的合金,例如可举出:包含选自由Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb、Nb、Mo、Al、P、Ga以及Cr构成的组中的至少1种来作为除Sn以外的第2构成元素的物质。
作为Si的化合物,例如可举出:包含O或者C作为构成元素的物质。它们的化合物也可以包含上述的第2构成元素。
作为其他负极活性物质,可举出钛酸锂等金属氧化物。
(粘合剂)
作为粘合剂,能够使用与正极活性物质层21B相同的物质。
(导电剂)
作为导电剂,能够使用与正极活性物质层21B相同的物质。
(隔膜)
隔膜23将正极21与负极22隔离,防止因两极的接触引起的电流的短路,并且使锂离子通过。隔膜23由多孔膜构成,上述多孔膜例如由聚四氟乙烯、聚烯烃树脂(聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)等)、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂或者尼龙树脂、或者将这些树脂混合的树脂构成,也可以成为层叠了上述2种以上的多孔膜的构造。
特别是聚乙烯在100℃以上且160℃以下的范围内能够得到关断效果,并且电化学的稳定性也优异,因此,优选为构成隔膜23的材料。多孔膜也可以具有依次层叠有聚丙烯层、聚乙烯层、聚丙烯层的3层以上的构造。例如,成为PP/PE/PP的三层构造,优选PP与PE的质量比[wt%]成为PP:PE=60:40~75:25。作为隔膜的制作方法,可以是湿式或干式。
作为隔膜23,可以使用无纺布。作为构成无纺布的纤维,能够使用芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、聚烯烃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或者尼龙纤维等。另外,也可以将上述2种以上的纤维混合而成为无纺布。
隔膜23也可以具有具备基材和设置于基材的一面或者两面的表面层的结构。表面层包括:具有电绝缘性的无机粒子;和将无机粒子粘结于基材的表面并且将无机粒子彼此粘结的树脂材料。该树脂材料例如也可以原纤维化且具有多个原纤维相连的三维的网络构造。无机粒子被担载于具有该三维的网络构造的树脂材料。另外,树脂材料也可以不原纤维化而将基材的表面、无机粒子彼此粘结。在这种情况下,能够得到更高的粘结性。通过如上述那样在基材的一面或者两面设置表面层,能够提高隔膜23的耐氧化性、耐热性以及机械强度。
基材是由使锂离子透过并具有预定的机械强度的绝缘性的膜构成的多孔膜,并在基材的空穴保持有电解液,因此,优选需要相对于电解液的耐受性高、反应性低、不易膨胀这样的特性。
作为构成基材的材料,能够使用构成上述的隔膜的树脂材料、无纺布。
无机粒子包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物以及金属硫化物等的至少1种。作为金属氧化物,能够优选使用氧化铝(alumina、Al2O3)、勃姆石(一水氧化铝)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化硅(二氧化硅、SiO2)或者氧化钇(Y2O3)等。作为金属氮化物,能够优选使用氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)或者氮化钛(TiN)等。作为金属碳化物,能够优选使用碳化硅(SiC)或者碳化硼(B4C)等。作为金属硫化物,能够优选使用硫酸钡(BaSO4)等。另外,也可以使用沸石(M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O,M为金属元素,x≥2,y≥0)等多孔铝硅酸盐、层状硅酸盐、钛酸钡(BaTiO3)或者钛酸锶(SrTiO3)等矿物。无机粒子具备耐氧化性以及耐热性,含有无机粒子的正极对置侧面的表面层相对于充电时的正极附近的氧化环境也具有较强的耐受性。无机粒子的形状没有特别限定,能够使用球状、板状、纤维状、立方体状以及无规则形状等中的任一种。
无机粒子的粒径优选为1nm以上且10μm以下的范围内。若粒径不足1nm,则无机粒子的得到较困难。另一方面,若粒径大于10μm,则电极间距离变大,在有限的空间内无法充分地得到活性物质填充量,电池容量降低。
作为构成表面层的树脂材料,可举出:聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物或者其氢化物、全芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)等聚酰胺、丙烯酸树脂或者聚酯等熔点以及玻璃化转变温度的至少一方为180℃以上的具有高耐热性的树脂。这些树脂材料也可以单独使用,也可以混合2种以上使用。其中,从耐氧化性以及柔软性的观点出发,优选聚偏二氟乙烯等氟类树脂,从耐热性的观点出发,优选包含芳族聚酰胺或者聚酰胺酰亚胺。
作为表面层的形成方法,例如能够使用如下方法:将由基体树脂、溶剂以及无机物构成的浆料涂覆在基材(多孔膜)上,并使其在基体树脂的不良溶剂且上述溶剂的良溶剂浴中通过而相分离,其后使其干燥。
此外,上述的无机粒子也可以包含于作为基材的多孔膜。另外,也可以是,表面层不包含无机粒子,而仅由树脂材料构成。
(电解液)
电解液包含有机溶剂(非水溶剂)和溶解于该有机溶剂的电解质盐。此外,也可以取代电解液而使用包含电解液和成为保持该电解液的保持体的高分子化合物的凝胶状电解质层。
作为有机溶剂,能够使用碳酸亚乙酯或者碳酸亚丙酯等环状碳酸酯,优选使用碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯中的一方,特别优选将双方混合使用。这是因为能够进一步提高循环特性。另外,优选除这些碳酸酯之外还混合碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或者碳酸甲丙酯等链状碳酸酯使用。这是由于能够得到较高的离子传导率。
作为有机溶剂,优选还包含碳酸亚乙烯酯。这是因为可以进一步提高循环特性。另外,也能够使用腈系电解液(乙腈、丁二腈、己二腈等)。
作为电解质盐,可举出:LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiCl、二氟[草酸盐-O,O≡]硼酸锂或者双草酸硼酸锂等锂盐。
[电池的动作]
在具有上述结构的电池中,若进行充电,则例如从正极活性物质层21B释放锂离子,并经由电解液而被吸留于负极活性物质层22B。另外,若进行放电,则例如从负极活性物质层22B释放锂离子,并经由电解液而吸留于正极活性物质层21B。
[电池的制造方法]
接下来,对本公开的一实施方式所涉及的电池的制造方法的一个例子进行说明。
首先,将正极活性物质、导电剂和粘合剂混合而调制正极合剂,并使该正极合剂分散于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂而制作糊状的正极合剂浆料。接下来,将该正极合剂浆料涂覆于正极集电体21A的两面并使溶剂干燥,并通过辊压机进行压缩成型,由此将正极活性物质涂布于正极集电体21A,从而形成正极活性物质层21B,形成正极21。此时,通过调整正极合剂浆料的涂覆位置,在正极21也形成正极集电体露出部21C。
负极22也能够与正极21相同地制作。此时,通过调整负极合剂浆料的涂覆位置,在负极22形成负极集电体露出部22C以及负极集电体露出部22D。
接下来,通过焊接在正极集电体露出部21C安装正极引线25,并且通过焊接在负极集电体露出部22C、22D安装负极引线26、27。进一步使正极接合性膜材料28粘接于安装有正极引线25的正极集电体露出部21C的面内。接下来,正极21与负极22隔着隔膜23层叠而形成电极层叠体,将该电极层叠体的长边方向的一端作为卷绕开始端而卷绕电极层叠体(图5A的例子中,将负极集电体露出部22C侧作为卷绕开始端而卷绕)。此时,在电极层叠体中,使正极21的宽度方向(图5A中两箭头Y方向)上的中央位置与负极22的宽度方向(图5中两箭头Y方向)上的中央位置重叠。通过电极层叠体的卷绕,形成有电极体20。在电极体20中,正极引线25的一端侧的部分和负极引线26、27的一端侧的部分朝向外侧伸出。
接着,将正极引线25的前端部焊接于安全阀机构15,并且将负极引线26以及负极引线27的前端部焊接于电池罐11,将具有卷绕的正极21以及负极22的卷绕电极体以由一对绝缘板12、13夹着的状态收纳于电池罐11的内部。接下来,使电解液注入电池罐11的内部,并浸入隔膜23。接下来,电池盖14、安全阀机构15以及热敏电阻元件16通过隔着封口垫片17而嵌塞,从而固定于电池罐11的开口端部。由此,得到图1所示的电池。此外,针对负极集电体露出部22C以及负极集电体露出部22D,在与安装负极引线26、27的面相同的面内的预定位置设置负极接合性膜材料29、30的情况下,通过焊接等在负极集电体露出部22C、22D安装负极引线26、27时,负极接合性膜材料29、30粘接于负极集电体露出部22C以及负极集电体露出部22D。
[效果]
如上述那样,在一实施方式所涉及的电池中,正极引线25以预定长度接合于电极体20的正极集电体露出部21C。由此,能够抑制在对电池罐11的筒轴方向Sh上的中央附近从电池的外周面朝向中央施加力而在电极体20产生了变形的情况下从正极引线25对正极集电体21A负荷有较大压力的担忧。因此,在一实施方式所涉及的电池中,能够抑制在电极体20产生正极集电体21A、隔膜23等的破损,能够抑制正极21与负极22短路,因此,能够提高电池的耐冲击性。
当在电极体的正极集电体露出部接合有正极引线的情况下,在正极中,针对正极集电体露出部,使卷绕电极体的卷绕轴方向上与正极引线重合的部分比其他部分最大厚度增加设置了正极引线的量,在卷绕电极体的卷绕轴方向上电极层叠体产生厚度差。而且,可能与这样的厚度差对应地在卷绕电极体形成时产生卷绕偏移。在这方面,在一实施方式所涉及的电池中,在与正极引线25的内端部25A相向的位置设置有正极接合性膜材料28,从而在卷绕电极体的卷绕轴方向上在电极层叠体在预定范围内设定厚度差,因此,能够抑制在电极体20形成时产生卷绕偏移的可能性。
此外,在上述中,对第1电极为正极、第2电极为负极的情况进行了说明,但也可以是,第1电极为负极,第2电极为正极。在该情况下,针对负极,负极集电体的一部分没有涂布负极活性物质的负极集电体露出部形成于上述第1电极的长边方向上的负极的非端部,在该负极集电体露出部接合有负极引线。并且,负极引线中的与隔膜以及正极的任一方以及双方对置的部分的长度比正极的宽度的50%的长度短。而且,在负极集电体露出部中的没有设置有负极引线的区域设置有负极接合性膜材料。另外,在这种情况下,优选正极引线中的相对于正极集电体露出部重合的部分的长度比正极的宽度的50%的长度短。
实施例
[实施例1]
正极、负极如以下那样制作,并进行了电池的组装。
(正极的制作工序)
通过将作为正极活性物质的锂镍复合氧化物(NCA)91质量部、作为导电剂的石墨6质量部、作为粘合剂的聚偏二氟乙烯3质量部混合而得到正极合剂之后,并使其分散于N-甲基-2-吡咯烷酮,由此,得到糊状的正极合剂浆料。接下来,在由带状的铝箔(15μm厚)构成的正极集电体的两面涂覆正极合剂浆料并使其干燥之后,利用辊压机进行压缩成型,由此,形成正极活性物质层。此时,调整正极合剂浆料的涂覆位置以及涂覆区域,以使得在正极的长边方向上的中央部的两面,从正极的宽度方向上的一端至另一端形成正极集电体露出的正极集电体露出部。接下来,以正极活性物质层与正极集电体的前端在正极的长边方向的两端对齐的方式切割正极的长边方向的两端。接下来,通过超声波焊接而在预定在卷绕后位于内侧面侧的正极集电体露出部安装铝制的正极引线。接下来,以与正极引线的内端部的端面相对的方式使正极接合性膜材料贴合于正极集电体露出部。
(负极的制作工序)
将通过将作为负极活性物质的人造石墨粉末97质量部和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯3质量部混合而得到负极合剂之后,并使其分散于N-甲基-2-吡咯烷酮,由此得到糊状的负极合剂浆料。接下来,通过在由带状的铜箔(15μm厚)构成的负极集电体的两面涂覆负极合剂浆料并使其干燥之后,利用辊压机进行压缩成型,由此形成负极活性物质层。此时,调整负极合剂浆料的涂覆位置以及涂覆区域,以使得在负极的长边方向的两端部的两面,从负极的宽度方向上的一端至另一端形成有负极集电体露出的负极集电体露出部。接下来,通过超声波焊接而在预定在卷绕后位于中心侧端部的内侧面的负极集电体露出部上安装镍制的负极引线。另外,针对预定在卷绕后位于外周侧端部的内侧面的负极集电体露出部,也通过超声波焊接而安装镍制的负极引线。
(电池的组装工序)
将通过上述的正极的制作工序、负极的制作工序得到的正极和负极隔着由厚度10μm的微孔聚乙烯双轴拉伸膜构成的隔膜,按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序依次层叠而得到电极层叠体。接下来,通过从该电极层叠体的安装有负极引线的负极的一端侧开始卷绕,并卷绕多圈,从而作为发电元件而得到卷绕电极体。
接下来,由一对绝缘板夹着卷绕电极体,并将两个负极引线的伸出前端部焊接于电池罐,并且将正极引线的伸出前端部焊接于安全阀机构,将电极体收纳于电池罐的内部。接下来,在将碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯以1:1的体积比混合的溶剂溶解作为电解质盐的LiPF6并使其成为1mol/dm3的浓度,从而调制出非水电解液。
最后,在收容有上述的电极体的电池罐内注入电解液之后,隔着绝缘封口垫片而嵌塞电池罐,由此固定安全阀、PTC元件以及电池盖,得到外径(直径)18mm、高度65mm的圆筒型的电池。
在实施例1的电池中,正极的宽度W1、负极的宽度W2、正极引线中的隔着隔膜而与负极相对的部分的长度Wh2、正极引线与正极集电体露出部的重合的部分的长度Wh1、负极引线与负极集电体露出部重合的部分的长度Wz1、Wz2如表1所示。长度Wz1是卷绕电极体的中心侧端部的负极集电体露出部与负极引线重合的部分的长度,长度Wz1是卷绕电极体的外周侧端部的负极集电体露出部与负极引线重合的部分的长度。
[评价]
关于实施例1的电池,进行了碰撞试验。
(碰撞试验)
实施依据关于针对锂离子电池的安全性试验的UL1642所规定的碰撞试验的试验,测定出不起火的极限高度(cm)。结果如表1所示。
[实施例2、比较例1]
针对实施例2、比较例1,除正极的宽度W1、负极的宽度W2、正极引线中的隔着隔膜而与负极相对的部分的长度Wh2、正极引线与正极集电体露出部的重合的部分的长度Wh1、负极引线与负极集电体露出部重合的部分的长度Wz1、Wz2如表1所示那样之外,其他与实施例1相同地得到电池。
[实施例3]
除正极的宽度W1、负极的宽度W2、正极引线中的隔着隔膜而与负极相对的部分的长度Wh2、正极引线与正极集电体露出部的重合的部分的长度Wh1、负极引线与负极集电体露出部重合的部分的长度Wz1、Wz2如表1所示那样,并且在负极的制作工序中,针对成为负极的中心侧端部侧的一方的负极集电体露出部,以与负极引线的内端部的端面相对的方式使负极接合性膜材料贴合于负极集电体露出部之外,其他与实施例1相同地得到电池。
针对实施例2、3、比较例1,与实施例1相同地实施碰撞试验。结果如表1所示。
[表1]
[实施例4、5]
在实施例4、5中,通过与实施例2相同的工序作成电池。但是,在实施例4、5中,正极引线的厚度(μm)、正极接合性膜材料的厚度(μm)为表2所示那样的值。
[比较例2]
除没有设置正极接合性膜材料之外,其他与实施例4相同地作成电池。正极引线的厚度为表2所示那样的值。
针对实施例4、5的电池以及比较例2的电池,实施装入电池的卷绕电极体的电极曲折量的测定。电极曲折量的测定如以下所示那样实施。
[评价]
(电极曲折量的测定)
在为了形成卷绕电极体而将电极层叠体向卷绕方向(图5A的例子中卷绕方向P)进行卷绕时,以成为电极层叠体的卷绕开始的端部位置作为基准位置,将表示至卷绕结束为止在卷绕轴方向上从基准位置产生多少偏离(图5A的例子中卷绕轴方向R上的移动距离)的偏离的大小的最大值测定为电极曲折量(cm)。例如,在从卷绕开始起卷绕次数超过11次后倾斜卷绕而开始产生偏离,卷绕次数为14次时偏离最大,此后至卷绕结束为止偏离没有变大的情况下,卷绕次数为14次时的偏离的大小成为电极曲折量。结果如表2所示。
[表2]
若基于上述的碰撞试验的结果将实施例1~3、比较例1进行比较,则确认出:与比较例1相比,实施例1~3能够使电池的耐冲击性提高。
若基于上述的曲折量测定的结果将实施例4、5、比较例2进行比较,则与比较例2相比,实施例4、5更能够抑制卷绕偏移。
<应用例>
(1)电池包
图6是表示将本公开的实施方式或者实施例所涉及的二次电池应用于电池包300的情况下的电路结构例的框图。电池包300具备:电池组301;具备充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关部304;电流检测电阻307;温度检测元件308;以及控制部310。控制部310能够进行各设备的控制,进一步在异常发热时进行充放电控制,或者进行电池包300的剩余容量的计算、修正。
在电池包300充电时,正极端子321以及负极端子322分别与充电器的正极端子、负极端子连接,进行充电。另外,在与电池包300连接的电子设备使用时,正极端子321以及负极端子322分别与电子设备的正极端子、负极端子连接,进行放电。
电池组301将多个二次电池301a串联以及/或者并联连接而成。图6中,将6个二次电池301a连接成2并列3串联(2P3S)的情况作为例子而示出,但可以为任何连接方法。
温度检测部318与温度检测元件308(例如热敏电阻)连接,测定电池组301或者电池包300的温度,并将测定温度供给于控制部310。电压检测部311对电池组301以及构成它的各二次电池301a的电压进行测定,对该测定电压进行A/D转换,并向控制部310供给。电流测定部313使用电流检测电阻307测定电流,并将该测定电流供给于控制部310。
开关控制部314以从电压检测部311以及电流测定部313输入的电压以及电流为基础,控制开关部304的充电控制开关302a以及放电控制开关303a。开关控制部314在二次电池301a的任一个的电压成为过充电检测电压或者过放电检测电压以下时,另外,在急剧流动有大电流时,对开关部304发送断开的控制信号,由此,防止过充电以及过放电、过电流充放电。此处,在二次电池为锂离子二次电池的情况下,将过充电检测电压例如确定为4.20V±0.05V,将过放电检测电压例如确定为2.4V±0.1V。
在充电控制开关302a或者放电控制开关303a断开之后,仅通过二极管302b或者二极管303b,便能够进行充电或者放电。这些充放电开关能够使用MOSFET等半导体开关。在这种情况下,MOSFET的寄生二极管作为二极管302b以及303b发挥功能。此外,图6中,在+侧设置开关部304,但也可以在-侧设置开关部304。
存储器317由RAM、ROM构成,包括例如作为非易失性存储器的EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory)等。存储器317预先存储有通过控制部310运算出的数值、在制造工序的阶段中测定出的各二次电池301a的初始状态的电池特性等,而且还能够适当地改写。另外,存储有二次电池301a的充满电容量,从而能够与控制部310配合地计算剩余容量。
(2)电子设备
上述的本公开的实施方式或者实施例所涉及的二次电池能够搭载于电子设备、电动输送设备、蓄电装置等设备,为了供给电力而使用。
作为电子设备,例如可举出笔记本电脑、智能手机、平板终端、PDA(便携信息终端)、移动电话、可穿戴终端、影像摄制设备、数码相机、电子书、音乐播放器、耳机、游戏机、起搏器、助听器、电动工具、电视机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人。另外,后述的电动输送设备、蓄电装置、电动工具、电动式无人航空器广义上也可包含于电子设备。
作为电动输送设备,可举出:电动汽车(包括混合动力汽车。)、电动摩托车、电动助力自行车、电动公共汽车、电动推车、无人运输车(AGV)、铁路车辆等。另外,还包括电动客机、输送用的电动式无人航空器。本公开所涉及的二次电池不仅可用作上述的驱动用电源,还可用作辅助用电源、能量再生用电源等。
作为蓄电装置,可举出商业用或者家庭用的蓄电模块、住宅、大厦、办公室等建筑物用或者发电设备用的电力储藏用电源等。
(3)电动工具
参照图7,作为能够应用本公开的电动工具,对电动螺丝刀的例子概略地进行说明。电动螺丝刀431设置有对轴体434传递旋转动力的马达433和供用户操作的触发开关432。通过触发开关432的操作,利用轴体434在被对象物打入螺钉等。
在电动螺丝刀431的手柄的下部壳体内收纳有电池包430以及马达控制部435。作为电池包430,能够使用上述的电池包300。电池包430相对于电动螺丝刀431内置或者拆装自如。电池包430能够在内置于电动螺丝刀431的状态下或者从电动螺丝刀431移除的状态下装配于充电装置。
电池包430以及马达控制部435分别具备微型计算机。从电池包430对马达控制部435供给电源,并且在两者的微型计算机之间进行电池包430的充放电信息的通信。马达控制部435能够控制马达433的旋转/停止和旋转方向,并且在过放电时切断向负荷(马达433等)的电源供给。
(4)电动车辆用蓄电系统
作为将本公开用于电动车辆用的蓄电系统的例子,图8概略地示出采用了串联式混合动力系统的混合动力车辆(HV)的结构例。串联式混合动力系统是使用通过以发动机作为动力的发电机发电的电力或者将该电力暂时存储于电池的电力并利用电力驱动力转换装置而行驶的车。
该混合动力车辆600搭载有发动机601、发电机602、电力驱动力转换装置603(直流马达或者交流马达。以下仅称为“马达603”。)、驱动轮604a、驱动轮604b、车轮605a、车轮605b、电池608、车辆控制装置609、各种传感器610、充电口611。相对于电池608,可应用上述的本公开的电池包300或者搭载多个本公开的二次电池的蓄电模块。作为二次电池的形状,为圆筒型、方型或者层压型。
马达603通过电池608的电力而工作,马达603的转矩向驱动轮604a、604b传递。发动机601的转矩传递于发电机602,并能够将通过该转矩而由发电机602生成的电力蓄积于电池608。各种传感器610经由车辆控制装置609控制发动机转速,或者控制未图示的节流阀的开度。各种传感器610包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
若混合动力车辆600通过未图示的制动机构减速,则该减速时的阻力作为转矩而施加于马达603,由该转矩生成的再生电力蓄积于电池608。另外,虽未图示,但也可以具备基于与二次电池相关的信息进行与车辆控制相关的信息处理的信息处理装置(例如电池的余量显示装置)。电池608能够通过经由混合动力车辆600的充电口611与外部的电源连接而接受电力供给并蓄电。将这样的HV车辆称为插电式混合动力车(PHV或者PHEV)。
以上,以串联式混合动力车作为例子进行了说明,但对于并用发动机和马达的并联方式或者将串联方式与并联方式组合的混合动力车也能够应用本公开。并且,对于仅通过不使用发动机的驱动马达而行驶的电动汽车(EV或者BEV)、燃料电池车(FCV)也能够应用本公开。
<变形例>
以上,对本公开的实施方式以及实施例具体地进行了说明,但本公开不限定于上述的实施方式以及实施例,能够基于本公开的技术思想进行各种变形。
例如,上述的实施方式以及实施例中列举出的结构、方法、工序、形状、材料以及数值等毕竟只不过是例子,也可以根据需要使用与其不同的结构、方法、工序、形状、材料以及数值等。另外,上述的实施方式以及实施例的结构、方法、工序、形状,材料以及数值等只要不脱离本公开的主旨则能够相互组合。
上述的实施方式中例示的化合物等化学式是代表性的,只要是相同的化合物的一般名称,则不限定于记载的价数等。在上述的实施方式中阶段性地记载的数值范围中,某个阶段的数值范围的上限值或者下限值也可以置换为其他阶段的数值范围的上限值或者下限值。上述的实施方式所例示的材料只要没有特别说明,则能够单独使用1种或者组合2种以上使用。
附图标记说明
11...电池罐;12、13...绝缘板;14...电池盖;15...安全阀机构;15A...圆盘板;16...热敏电阻元件;17...垫片;20...卷绕型电极体;21...正极;21A...正极集电体;21B...正极活性物质层;21C...正极集电体露出部;21S...主面;22...负极;22A...负极集电体;22B...负极活性物质层;22C、22D...负极集电体露出部;22S...主面;23...隔膜;25...正极引线;25A...正极引线的内端部;25B...正极引线中的与负极相对的部分的外端部;26、27...负极引线;26A、27A...负极引线的内端部;28...正极接合性膜材料;29、30...负极接合性膜材料。
Claims (11)
1.一种电池,具备:
卷绕电极体;和
外装罐,收纳所述卷绕电极体,
所述卷绕电极体具有带状的第1电极、带状的第2电极以及设置于所述第1电极与所述第2电极之间的带状的隔膜沿长边方向卷绕而成的结构,所述第1电极具有第1引线及第1接合性膜材料,
所述第1电极在所述第1电极的长边方向的两端部之间具有没有设置有第1活性物质层的第1集电体露出部,
所述第1引线以一方的端部侧从所述第1电极的长边侧突出的方式设置于所述第1集电体露出部,
所述第1引线中的与所述隔膜以及所述第2电极的任一方以及双方对置的部分的长度短于所述第2电极的宽度的50%的长度,
所述第1接合性膜材料设置在所述第1集电体露出部中的没有设置有所述第1引线的区域。
2.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述第2电极具有第2引线以及第2接合性膜材料,
所述第2电极在所述第2电极的长边方向的两端部或者一端部具有没有设置有第2活性物质层的第2集电体露出部,
所述第2引线以一方的端部侧从所述第2电极的长边侧突出的方式设置于所述第2集电体露出部,
所述第2引线中的与所述第2集电体露出部重合的部分的长度短于所述第2电极的宽度的50%的长度,
所述第2接合性膜材料设置在所述第2集电体露出部中的没有设置有所述第2引线的区域。
3.根据权利要求2所述的电池,其中,
所述第1电极、所述第1引线、所述第1接合性膜材料、所述第1活性物质层以及所述第1集电体露出部分别与正极、正极引线、正极接合性膜材料、正极活性物质层以及正极集电体露出部对应,
所述第2电极、所述第2引线、所述第2接合性膜材料、所述第2活性物质层以及所述第2集电体露出部分别与负极、负极引线、负极接合性膜材料、负极活性物质层以及负极集电体露出部对应。
4.根据权利要求3所述的电池,其中,
所述正极引线中的与所述正极集电体露出部重合的部分的长度为所述正极的宽度的10%以上的长度。
5.根据权利要求3或4所述的电池,其中,
所述正极引线中的与所述隔膜以及所述负极的任一方以及双方对置的部分的长度为所述负极的宽度的45%以下的长度。
6.根据权利要求3或4所述的电池,其中,
所述正极接合性膜材料的厚度为所述正极引线的厚度的20%以上且120%以下的范围内。
7.根据权利要求3或4所述的电池,其中,
所述负极引线中的与负极集电体重合的部分的长度为所述负极的宽度的10%以上且45%以下的长度。
8.根据权利要求3或4所述的电池,其中,
所述负极接合性膜材料的厚度为所述负极引线的厚度的20%以上且120%以下的范围内。
9.根据权利要求3或4所述的电池,其中,
所述正极接合性膜材料或者所述负极接合性膜材料的至少一方由具备基材和粘接层的膜材料构成。
10.一种电子设备,
具有权利要求1~9中任一项所述的电池。
11.一种电动工具,
具有权利要求1~9中任一项所述的电池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019167258 | 2019-09-13 | ||
JP2019-167258 | 2019-09-13 | ||
PCT/JP2020/033109 WO2021049376A1 (ja) | 2019-09-13 | 2020-09-01 | 電池、電子機器および電動工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN217468483U true CN217468483U (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=74866940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202090000797.4U Active CN217468483U (zh) | 2019-09-13 | 2020-09-01 | 电池、电子设备以及电动工具 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN217468483U (zh) |
WO (1) | WO2021049376A1 (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3352863B2 (ja) * | 1995-11-09 | 2002-12-03 | 松下電器産業株式会社 | 非水電解液電池 |
JP2010055906A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP5535465B2 (ja) * | 2008-10-28 | 2014-07-02 | Necエナジーデバイス株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP6070067B2 (ja) * | 2012-10-30 | 2017-02-01 | ソニー株式会社 | 電池、電極、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
JP6838770B2 (ja) * | 2015-10-05 | 2021-03-03 | 株式会社村田製作所 | 残量測定装置、電池パック、電動工具、電動式航空機、電動車両、電源装置及び無停電電源装置 |
WO2018179885A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 二次電池 |
WO2019111597A1 (ja) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 二次電池、絶縁部材及び正極リード |
-
2020
- 2020-09-01 CN CN202090000797.4U patent/CN217468483U/zh active Active
- 2020-09-01 WO PCT/JP2020/033109 patent/WO2021049376A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021049376A1 (ja) | 2021-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5135664B2 (ja) | 非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた電池 | |
JP5136706B2 (ja) | 非水電解質リチウムイオン電池用正極材料およびこれを用いた電池 | |
JP5286972B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極 | |
WO2021020237A1 (ja) | 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両 | |
WO2021020119A1 (ja) | 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両 | |
JP7251686B2 (ja) | 二次電池、電子機器及び電動工具 | |
KR20140004573A (ko) | 전극조립체, 전극조립체의 제조공정 및 전극조립체를 포함하는 전기화학소자 | |
KR20140004572A (ko) | 전극조립체, 전극조립체의 제조공정 및 전극조립체를 포함하는 전기화학소자 | |
US20220367920A1 (en) | Secondary battery, electronic device, and power tool | |
WO2021020117A1 (ja) | 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両 | |
JP2009211949A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP4595302B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
JP4984386B2 (ja) | 電池構造体 | |
US20220149490A1 (en) | Secondary battery, battery pack, electronic device, electric tool, and electric vehicle | |
WO2021020139A1 (ja) | 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両 | |
JP5376036B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
US20220367882A1 (en) | Secondary battery, electronic device, and power tool | |
US20220149445A1 (en) | Secondary battery, battery pack, electronic equipment, electric tool, and electric vehicle | |
CN217468483U (zh) | 电池、电子设备以及电动工具 | |
WO2021251121A1 (ja) | 二次電池、電子機器及び電動工具 | |
JP2005197015A (ja) | 組電池 | |
WO2019039436A1 (ja) | 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
CN116670918A (zh) | 二次电池、电子设备以及电动工具 | |
JP7290173B2 (ja) | 二次電池、二次電池の製造方法、電子機器、電動工具 | |
US20230140258A1 (en) | Secondary battery, electronic device, and power tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |