JP2002050338A - 高出力用途向け電池 - Google Patents
高出力用途向け電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
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- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
る空間高さで体積エネルギー密度を低下させることのな
い高出力用途向け電池を提供する。 【解決手段】 捲回電極群15の上部には、正極集電リ
ング5が配置されており、正極集電リング5は、円板状
であり、捲回電極群15の軸芯4の上端部12に嵌合さ
れる中央部6と、捲回電極群15から導出された多数の
正極集電タブ1Aが溶接される外輪部7と、外輪部7と
中央部6の間にリング開口部5aを残して連結された連
結部76とを有し、正極集電タブ1Aは、リング開口部
5aを下方から上方へ通過するように変形され、外輪部
7の上面に超音波溶接により接続・固定されている。
Description
に代表される高出力用途向け電池に係り、特に、正極板
と負極板とをセパレータを介して捲回した捲回電極群
と、該捲回電極群を収容する円筒状の電池容器と、該電
池容器を封口し外部出力端子となる封口電池蓋群とを有
し、前記捲回電極群から導出された多数の集電タブが、
前記捲回電極群の上部に配置された集電リングに溶接さ
れ、該集電リングと前記封口電池蓋群とがリード板で接
続されている高出力用途向け電池に関する。
ッド車用電池に代表される高出力用途向け電池の研究開
発が盛んに行われている。高出力用途向け電池では、電
池容量が大きくなるため出力電流値も大きくなるので、
外部出力端子を兼ねた封口電池蓋群(電池蓋)と電池容
器とを民生用小型電池と同様にカシメにより密閉する機
構を採用する場合に、捲回電極群、封口電池蓋群間の接
続部材に高い導電性を有することが必要となる。
ば、本出願人が出願した特願平第11−119359号
の技術のように接続部材のリード線を太く厚くすること
によって、又は、リード板を複数枚重ねることによっ
て、電気抵抗を低減させ出力電流値を増加させる工夫が
なされている。すなわち、上記出願の技術では、図3に
示すように、正極板1と負極板2とをセパレータ3を介
して捲回した捲回電極群15と、該捲回電極群15を収
容する円筒状の電池容器10と、該電池容器10を封口
し外部出力端子となる封口電池蓋群20とを有し、前記
捲回電極群15から導出された多数の集電タブ1Aが前
記捲回電極群15の上部に配置された集電リング55に
溶接され、該集電リング55と前記封口電池蓋群20と
がリード板32で接続されていることにより、捲回電極
群15、封口電池蓋群20間の接続部材の電気抵抗を低
減させている。
示す集電構造では、捲回電極群15から導出された多数
の集電タブ1Aが溶接される集電リング55は、円形状
又は多角形状であり、前記捲回電極群15の軸芯4の端
部に嵌合される中央部56と、前記多数の集電タブ1A
が溶接される周縁立ち上がり部57とを有し、前記多数
の集電タブ1Aは、前記周縁立ち上がり部57の外側面
に溶接されているので、集電タブ1Aと集電リング55
との溶接のために要する空間高さが体積エネルギー密度
を低下させる原因となっていた。
リングとの溶接のために要する空間高さで体積エネルギ
ー密度を低下させることのない高出力用途向け電池を提
供することを課題とする。
に、本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して
捲回した捲回電極群と、該捲回電極群を収容する円筒状
の電池容器と、該電池容器を封口し外部出力端子となる
封口電池蓋群とを有し、前記捲回電極群から導出された
多数の集電タブが、前記捲回電極群の上部に配置された
集電リングに溶接され、該集電リングと前記封口電池蓋
群とがリード板で接続されている高出力用途向け電池で
あって、前記集電リングは、円板状又は多角形板状であ
り、前記捲回電極群の軸芯の端部に嵌合される中央部
と、前記捲回電極群から導出された多数の集電タブが溶
接される外輪部と、該外輪部と前記中央部の間にリング
開口部を残して連結された連結部とを有し、前記多数の
集電タブは前記リング開口部を通過して前記外輪部の上
面に溶接されていることを特徴とする。本発明によれ
ば、集電リングは、円板状又は多角形板状であり、前記
捲回電極群の軸芯の端部に嵌合される中央部と、前記捲
回電極群から導出された多数の集電タブが溶接される外
輪部と、該外輪部と前記中央部の間にリング開口部を残
して連結された連結部とを有し、前記多数の集電タブは
前記リング開口部を通過して前記外輪部の上面に溶接さ
れているので、集電タブを溶接する周縁立ち上がり部が
不要となり、集電タブと集電リングとの溶接のために要
する空間高さを削減することができる。
用した高出力用途向けの円筒型非水電解液電池の実施の
形態について説明する。 (構成)図1に示すように、本実施形態の円筒型非水電
解液電池50は、円筒状でステンレス製の有底電池容器
10内に、正極板1と負極板2とをリチウムイオンが通
過可能な微多孔を有する厚さ40μm程度のセパレータ
3を介して中空円筒状の軸芯4を捲回中心として渦巻き
状に捲回した捲回電極群15を備えている。
ウム(LiMn2O4)に導電剤及び結着剤を加えて混
練し、これに有機分散溶媒を添加、混練したスラリを厚
さ20μm程度のアルミニウム箔の両面に所定幅で塗布
し、乾燥、プレスして合剤層を形成した後、アルミニウ
ム箔の一部を切り欠いて正極集電タブ1Aを形成したも
のである。一方、負極板2は、負極活物質の非晶質炭素
に結着剤を加えて混練し、これに有機分散溶媒を添加、
混練したスラリを厚さ10μm程度の圧延銅箔に所定幅
で塗布し、乾燥、プレスして合剤層を形成した後、銅箔
の一部を切り欠いて負極集電タブ2Aを形成したもので
ある。
グ5が配置されており、正極集電リング5は、円板状で
あり、捲回電極群15の軸芯4の上端部12に嵌合され
る中央部6と、捲回電極群15から導出された多数の正
極集電タブ1Aが溶接される外輪部7と、外輪部7と中
央部6の間にリング開口部5aを残して連結された連結
部76とを有し、正極集電タブ1Aは、リング開口部5
aを下方から上方へ通過するように変形され、外輪部7
の上面に超音波溶接により接続・固定されている。軸芯
4の端部12に嵌合された正極集電リング5は、正極集
電リング支え7で支持される。
容器10の上部開口に、絶縁性のガスケット13を介し
てカシメ封口された電池蓋としての封口電池蓋群20を
備えている。封口電池蓋群20は、正極集電リング5に
対向する側に配置されアルミニウム合金製の上蓋ケース
22、電池内圧が所定圧となると彫り込み等の脆弱部が
開裂して内圧を外部に開放する安全弁23、安全弁23
を挟んで周縁部を上蓋ケース22の周縁部でカシメられ
外部出力端子として電池外部へ露出する上蓋キャップ2
1及び上蓋ケース22にリング状に当接して安全弁23
を下側から押さえる弁押さえ24で一体に構成されてい
る。
電池容器10の底部方向へ立ち下がる立ち下がり部を有
する円環状の負極集電リング6が配置されている。立ち
下がり部の周縁外周には、負極板2から導出された負極
集電タブ2Aが変形・集合されており、超音波溶接によ
り接続・固定されている。負極集電リング6は、負極集
電リング6を支える負極集電リング支え8を介して軸芯
4の下端部に固定されている。また、負極集電リング6
の立ち下がり部は電池容器10の底部に固定された円環
状の負極集電リングスペーサ11に係合して固定されて
いる。負極集電リング6は断面逆ハット状の負極リード
板9の逆ハットフランジ部に溶接されており、負極リー
ド板9の逆ハット先端部は電池容器10の底部に溶接さ
れている。
図示しない非水電解液が注液されており、捲回電極群1
5はこの図示しない非水電解液に浸潤されている。非水
電解液には、例えば、エチレンカーボネート(EC)と
ジメチルカーボネート(DEC)との混合有機溶媒中に
6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リッ
トルの割合で溶解したものを用いることができる。 (作用)次に、本実施形態の円筒型非水電解液電池50
に外部応力が作用する場合や、当該外部応力が大きく電
池が圧壊したり充電器等の故障で過充電状態等の電池異
常に至った場合の作用について説明する。
動車やハイブリッド車に搭載される場合を想定して、外
部応力が円筒型非水電解液電池50に作用しても、捲回
電極群15が封口電池蓋群20方向へ移動できない構造
が採られている。すなわち、軸心4は、電池容器10の
底部側で負極集電リング支え8、負極集電リング6、負
極リード板9、電池容器10に当接・固定されており、
封口電池蓋群20側で正極集電リング支え7、正極集電
リング5に当接し封口電池蓋群20と電池容器10がカ
シメ固定されているので、軸芯4は封口電池蓋群20と
電池容器10で固定され封口電池蓋群20方向へ移動す
ることができない。また、捲回電極群15は捲回時の張
力と、正極板1及びセパレータ3、並びに、セパレータ
3及び負極板2間に存在する非水電解液の張力(非水電
解液による正極板1、負極板2、セパレータ3の膨潤に
よる張力)により固定され、これら発電要素と軸芯4と
は捲回開始端部を接着剤で固定されている。このため、
捲回電極群15は上記構造や接着力以上の応力が加わら
ない限り、封口電池蓋群20方向へは移動できないの
で、容易に短絡は起こらない。 (効果等)以上のように、本実施形態では、集電リング
は、円板状又は多角形板状であり、前記捲回電極群の軸
芯の端部に嵌合される中央部と、前記捲回電極群から導
出された多数の集電タブが溶接される外輪部と、該外輪
部と前記中央部の間にリング開口部を残して連結された
連結部とを有し、前記多数の集電タブは前記リング開口
部を通過して前記外輪部の上面に溶接されているので、
集電タブを溶接する周縁立ち上がり部が不要となり、集
電タブと集電リングとの溶接のために要する空間高さを
削減することができる。
アルミニウム合金を使用したので、電池電圧が4V以上
に上昇し、かつ、非水電解液と接触しても、電池内部で
の腐蝕を防止することができる。このため、電池の信頼
性を高めることができる。
部応力が作用しても容易に捲回電極群15が封口電池蓋
群20方向へ移動できない構造を採用したので、捲回電
極群15内での電極短絡を防止することができることか
ら、安全性を向上させることができ、また、不用意に安
全弁23が開裂することもない。従って、本実施形態の
円筒型非水電解液電池50は、振動が加わり、衝突等で
外部応力が加わることのある電気自動車やハイブリッド
電気自動車用の電源にも適している。
上述した特許請求の範囲において種々の態様を採ること
ができる。
集電リングは、円板状又は多角形板状であり、前記捲回
電極群の軸芯の端部に嵌合される中央部と、前記捲回電
極群から導出された多数の集電タブが溶接される外輪部
と、該外輪部と前記中央部の間にリング開口部を残して
連結された連結部とを有し、前記多数の集電タブは前記
リング開口部を通過して前記外輪部の上面に溶接されて
いるので、集電タブを溶接する周縁立ち上がり部が不要
となり、体積エネルギー密度を向上できる、という効果
を得ることができる。
電池の断面図である。
電リングが溶接された捲回電極群の斜視図である。
パレータ、4:軸芯、5:正極集電リング(集電リン
グ)、5a:リング開口部、6:中央部、7:外輪部、
10:電池容器、12:上端部(端部)、15:捲回電
極群、20:封口電池蓋群、21:上蓋キャップ(外部
出力端子)、50:高出力用途向け電池(円筒型非水電
解液電池)、76:連結部
Claims (1)
- 【請求項1】 正極板と負極板とをセパレータを介して
捲回した捲回電極群と、該捲回電極群を収容する円筒状
の電池容器と、該電池容器を封口し外部出力端子となる
封口電池蓋群とを有し、前記捲回電極群から導出された
多数の集電タブが、前記捲回電極群の上部に配置された
集電リングに溶接され、該集電リングと前記封口電池蓋
群とがリード板で接続されている高出力用途向け電池で
あって、前記集電リングは、円板状又は多角形板状であ
り、前記捲回電極群の軸芯の端部に嵌合される中央部
と、前記捲回電極群から導出された多数の集電タブが溶
接される外輪部と、該外輪部と前記中央部の間にリング
開口部を残して連結された連結部とを有し、前記多数の
集電タブは前記リング開口部を通過して前記外輪部の上
面に溶接されていることを特徴とする高出力用途向け電
池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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