JP2003168415A - 二次電池 - Google Patents
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- Secondary Cells (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
小さい二次電池であっても、確実に底部に集電体が溶接
された集電構造を持つことが出来る二次電池を提供す
る。 【解決手段】 渦巻き状極板群を収納した電池容器と集
電体の接続に関し、電池容器の底部に穴があり、また、
集電板には凸部が形成され、この凸部は、電池容器の底
部に開けられた穴に嵌合しており、この嵌合部は溶接に
より密閉されている二次電池。
Description
に集電構造に関するものである。
子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでお
り、これらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギ
ー密度を有する二次電池への要求が高まっている。この
中でリチウムを活物質とするリチウムイオン二次電池は
とりわけ高電圧、高エネルギー密度を有する電池として
期待が大きい。また新たな要求として電動工具などに用
いるために高出力化が望まれる。
の低減が重要である。一般的なリチウムイオン二次電池
の集電方式は、正極板及び負極板からそれぞれリードを
用いて集電を行う。一方、高出力型のリチウムイオン二
次電池などでは、特開2000−294222号公報に
記載されているように正負極板の端部を群から突出さ
せ、集電板を溶接して集電を行う方法が提案されてい
る。この集電方法はリードを用いる場合よりも低抵抗化
が可能である。
接続片を電池容器に溶接する方法には、一般的に、巻芯
部である中空部を利用し、溶接用電極棒を利用してスポ
ット溶接したり、レーザ光や電子線を照射してスポット
溶接する方法が取られる。また、特許第2937456
号公報に記載されているように、電池容器の外側からレ
ーザ光や電子線を照射してスポット溶接する方法も提案
されている。
溶接棒を巻芯に挿入し、負極集電体と電池底面を抵抗溶
接する方法では、溶接棒の径に限界があり、巻芯部分の
削減による容量向上が望めない。さらに溶接棒挿入時の
セパレータの巻き込みによる不良が発生するという問題
があった。
極集電体と電池缶とに隙間が発生しやすいため、溶接強
度がばらつき易い。さらに、この隙間を無くすために群
上部から圧力が必要であるが、この際にも極板の座屈な
どの不良が発生するという問題があった。
ものであり、たとえ電池容量を向上させるために巻芯部
分が小さい二次電池であっても、確実に底部に集電体が
溶接された集電構造を持つことが出来るようにするのが
目的である。
に、本発明では電池容器の底部に穴があり、また、集電
板には凸部が形成され、この凸部は、電池容器の底部に
開けられた穴に嵌合しており、この嵌合部は溶接により
密閉されているとしている。
直接的に目視にて溶接状況を確認できる。このことによ
り、溶接棒を用いなくても、確実に底部に集電体が溶接
された集電構造を提供することができる。
に正極材料を塗工させて製造した正極板と負極集電体に
負極材料を塗工させて製造した負極板とをセパレータを
介して捲回して極板群を作成し、前記極板群を電解液と
ともに電池容器内に収容する二次電池において、前記極
板群は、正極板または負極板の少なくとも一つの極板の
端部に未塗工部が設けてあり、前記未塗工部を前記極板
群から突出させ集電板と直接接続した極板群であって、
前記集電板の一つには凸部が形成され、前記凸部は、前
記電池容器の底部に開けられた穴に嵌合しており、前記
嵌合部は溶接により密閉されていることを特徴とする二
次電池としたものであって、確実に底部に集電体が溶接
されるという作用を有する。
が、レーザによるシーム溶接が加工性が良く、好まし
い。
を塞ぎ易いように、先端部から相似形に徐々に広がって
いく形状が望ましい。
ミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池などの従来公知の二
次電池が使えるが、極板が薄く、巻芯部を小さくするこ
との出来るリチウムイオン二次電池が、特に好ましい。
チウムイオン二次電池について図1を参照して具体的に
説明する。
で、微多孔ポリエチレンフィルムから成るセパレータ3
を介して互いに対向された状態で渦巻き状に巻回されて
極板群10が構成され、この極板群10が電解液ととも
に電池容器4内に収納配置されている。電池容器4は負
極端子となる円筒容器状の電池缶5と正極端子となる電
池蓋6にて構成され、電池缶5の上端開口部内周と電池
蓋6の外周との間に介装された絶縁パッキン7にて相互
に絶縁されるとともに電池容器4が密閉されている。な
お、極板群10と電池缶5の内周との間にもセパレータ
3は介装されている。
材料1aを塗工して構成されるとともに、その正極集電
体1bの一側部(図示例では上側部)が正極材料1aの
塗工部より突出されている。また、負極板2は、負極集
電体2bの両面に負極材料2aを塗工して構成されると
ともに、その負極集電体2bの他側部(図示例では下側
部)が負極材料2aの塗工部より突出されている。セパ
レータ3は正極板1及び負極板2の塗工部の両側縁より
も外側に突出されている。
り突出した部分を塑性変形させて正極平坦部11が形成
され、この平坦部11に正極集電板8が接合されてい
る。同様に、負極集電体2bのセパレータ3より突出し
た部分を塑性変形させて負極平坦部12が形成され、こ
の平坦部12に負極集電板9が接合されている。
れぞれ電池蓋6と電池缶5に接続されている。8aは、
正極集電板8を電池蓋6の内面に接合するためその外周
から延出された接続片である。そして、負極集電板9に
は、凸部9が形成されており、底部に開けられた穴13
に嵌合しており、この嵌合部はレーザでシーム溶接され
ている。
65mmであり、電池容量は容量1200mAhであ
る。電池缶5の厚みは0.5mm、穴13の直径は3m
mである。また、集電板8、9の厚みは0.2mmであ
り、凸部9aは、先端部が直径が2.5mm、根元が
3.5mm、高さ1mmである。
は、電解二酸化マンガン(EMD:MnO2)と炭酸リ
チウム(Li2CO3)とをLi/Mn=1/2となるよ
うに混合し、800℃で20時間大気中で焼成して製造
した正極活物質のLiMn2O4と、導電剤のアセチレン
ブラックと、結着剤のポリフッ化ビニリデンとを、それ
ぞれ重量比で92:3:5の割合で混合したものを正極
材料1aとした。
るために結着剤としてのポリフッ化ビニリデンはNメチ
ルピロリドンディスパージョン液を用いた。上記混合比
率は固形分としての割合である。この正極材料ペースト
を、厚み20μmのアルミ箔から成る正極集電体1bの
両面に一側縁部に幅6.5mmの非塗工部を残した状態
で塗工し、正極材料層を形成した。正極材料層の両膜厚
は同じで、塗工、乾燥後の両膜厚の和は280μmで、
正極板1の厚さを300μmとした。その後、正極板1
の厚みが200μmになるように直径300mmのプレ
スロールにより圧縮成形した。このとき、正極材料密度
は3.0g/cm3であった。
ブタジエンゴム(SBR)とを重量比97:3の割合で
混合したものを負極材料12aとした。なお、負極材料
2aをペースト状に混練するために結着剤としてのスチ
レンブタジエンゴムは水溶性のディスパージョン液を用
いた。上記混合比率は固形分としての割合である。この
負極合剤ペーストを厚み14μmの銅箔から成る負極集
電体2bの両面に一側縁部に幅4mmの非塗工部を残し
た状態で塗工し、負極材料層を形成した。その後、負極
板2の厚みが170μmになるように直径300mmの
プレスロールにより圧縮成形した。このとき、負極材料
密度は1.4g/cm3であった。
とジエチレンカーボネイト(DEC)を体積比1:1の
配合比で混合した混合溶媒に、溶質として6フッ化リン
酸リチウム(LiPF6)を1mol/dm3の濃度に溶
解したものを用いた。
っては、上記のようにして作製した正極板1と負極板2
をセパレータ3を介して対向させかつそれらの集電体1
b、2bの突出部を両端に突出させた状態で渦巻き状に
巻回して極板群10を形成した。突出部の長さは2mm
とした。
せ平坦部11および12を作成した。
群10に対し、集電板8、9を平坦部11、12に押し
付けるように配置して両者を圧接させた状態で、集電板
8、9の表面の周方向複数箇所を中心部から外周縁まで
放射状にレーザビームを照射することによって集電板
8、9と平坦部11、12をレーザ溶接する。そして、
この集電板8、9を接合した極板群10を電池缶5内に
収容し、底部の穴13に集電体の凸部9aを嵌合させ、
レーザのシーム溶接で接合した。
レーザ溶接等にて接続し、電解液を注入して真空含浸さ
せ、電池蓋6で密閉した。
接強度のセンター値は、18.5kg/cm2、標準偏
差(σ値)は、0.9kg/cm2であった。この値
は、実用上、従来の抵抗溶接等に比べても有効な数値で
ある。
にて底部溶接する場合、確実に底部溶接するために巻神
経は最小でも直径3.5mm程度は必要であるが、本発
明の二次電池では直径0.5mm程度の巻芯においても
作成可能であり、体積換算で約4%の容量向上が可能と
なる。
ば、確実に底部に集電体が溶接された集電構造を持つこ
とが出来る。さらに、電池の巻芯部に相当する容積が削
減されるため、この容積を有効に活用し容量を向上させ
ることができる。
電池の縦断面図
Claims (2)
- 【請求項1】 正極集電体に正極材料を塗工させて製造
した正極板と負極集電体に負極材料を塗工させて製造し
た負極板とをセパレータを介して捲回して極板群を作成
し、前記極板群を電解液とともに電池容器内に収容する
二次電池において、前記極板群は、正極板または負極板
の少なくとも一つの極板の端部に未塗工部が設けてあ
り、前記未塗工部を前記極板群から突出させ集電板と直
接接続した極板群であって、前記集電板の一つには凸部
が形成され、前記凸部は、前記電池容器の底部に開けら
れた穴に嵌合しており、前記嵌合部は溶接により密閉さ
れていることを特徴とする二次電池。 - 【請求項2】 前記二次電池は非水電解液二次電池であ
る請求項1記載の二次電池。
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- 2001-12-03 JP JP2001368291A patent/JP4019700B2/ja not_active Expired - Fee Related
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