JP2004253330A - Square battery and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a square battery that has few variations of characteristics and has high productivity, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The square battery comprises a square case, a group of electrode plates 12 arranged in the case, and a sealing plate for sealing the opening of the case. At the end face which is on the opposite side of the opening out of the group of electrode plates 12, all of a pair of short sides 23, 24 and at least a portion out of a pair of long sides 21, 22 which adjoin the pair of short sides 23, 24 are covered with an insulating film. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角形電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ二次電池やリチウムイオン二次電池などでは、通常、金属製のケースの一部が正極端子または負極端子として機能する。ケースが正極端子として機能する場合にはケースと負極板とが短絡することを防止する必要があり、ケースが負極端子として機能する場合にはケースと正極板とが短絡することを防止する必要がある。
【０００３】
これらの電池では、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように配置された極板群がケースに収納される。従来から、角形の電池では、上記の短絡や、活物質の脱落、極板の変形などを防止するために、極板群の底部の一部にテープを貼っていた（たとえば、特許文献１および２）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−５４２０８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２７３９３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法は、極板群の長辺のみを保護するものであり、電池の生産性および信頼性を向上させるためには、極板群の端部のより確かな保護が必要である。極板群の端部の保護が十分でない場合、極板群とケースとの短絡が生じやすくなって歩留まりが低下する。また、活物質の脱落などによって特性のばらつきが大きくなる。
【０００７】
このような状況に鑑み、本発明は、極板群とケースとの短絡を防止することによって歩留まりよく製造が可能な角形電池、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面において、一対の短辺のすべて、および一対の長辺のうち少なくとも前記一対の短辺に隣接する部分が、絶縁性のフィルムで被覆されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の角形電池は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、前記極板群は正極板と負極板とセパレータとを備え、前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように且つ前記セパレータが前記極板群の最外周を覆うように、前記正極板と前記負極板と前記セパレータとが配置されており、前記セパレータは、前記正極板および前記負極板に比べて前記封口板の側とは反対側に突出しているとともに、その突出した部分が融着または内方に向かって成形されており、前記正極板および前記負極板のうち、前記封口板の側とは反対側の端部が前記セパレータによって覆われていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ｉｉ）前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面に、前記端面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける工程と、
（ｉｉｉ）前記一対の長辺からはみ出した前記粘着テープを前記極板群の長側面に貼り付ける工程と、
（ｉｖ）前記一対の短辺からはみ出した前記粘着テープの一部を前記極板群の短側面に貼り付ける工程と、
（ｖ）前記極板群に貼り付けられていない前記粘着テープを前記極板群側に折り畳む工程と、
（ｖｉ）前記（ｖ）の工程を経た前記極板群を前記電池ケースに収納する工程とを含む。
【００１１】
また、本発明の他の製造方法は、角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（Ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ前記正極板および前記負極板の底部側の端部よりも前記セパレータが突出するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ＩＩ）前記セパレータのうち前記端部よりも突出した部分を融着または内方に向かって成形することによって、前記正極板および前記負極板の前記端部を前記セパレータで覆う工程と、
（ＩＩＩ）前記（ＩＩ）の工程を経た前記極板群を前記ケースに収納する工程とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されない。また、以下の説明において、同様の部分については同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００１３】
（実施形態１）
実施形態１では、本発明の角形電池の一例を説明するが、以下では、非水電解質二次電池の一例を中心に説明する。実施形態１の角形電池１０の一部分解断面図を図１（ａ）に示し、上面図を図１（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）において、極板群１２のハッチングは省略する。
【００１４】
角形電池１０は、ケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２および非水電解液（図示せず）と、ケース１１を封口する封口板１３とを備える。本発明の角形電池は、極板群１２の底部を被覆する保護フィルムの部分を除いて、角形電池に用いられる公知の部材を適用できる。以下、部材の一例について説明する。
【００１５】
ケース１１は、金属からなり電極端子として機能する。ケース１１が正極端子を兼ねる場合には、たとえばアルミニウム合金で形成できる。また、ケース１１が負極端子を兼ねる場合には、たとえば、表面にニッケルメッキを施したスチールで形成できる。以下の説明では、一例として、ケース１１が正極端子として機能する場合について述べる。
【００１６】
ケース１１の斜視図を図２（ａ）に示し、底面図を図２（ｂ）に示す。ケース１１は、ほぼ直方体状の外形を有する。ケース１１の大きさに特に限定はなく、たとえば１つの例では厚さ５．２ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍである。ただし、図２（ａ）に示すように、ケース１１の角部が丸められていてもよい。本明細書において、「角形」とは、短側面が曲線状になっている場合も含む。たとえば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、２つの長側面１１ａおよび１１ｂがほぼ平板である場合には、長側面１１ａと長側面１１ｂとを結ぶ短側面１１ｃおよび１１ｄが曲面状であるケースも一般的に「角形」と呼ばれており、このような電池ケースも本明細書における「角形のケース」に含まれる。
【００１７】
ケース１１内に封入される非水電解液には、たとえば、エチレンカーボネート、ジメチルエーテル、プロピレンカーボネートおよびエチルメチルカーボネートから選ばれる少なくとも１つの溶媒に、リチウムを含む溶質を溶解させた非水電解液を用いることができる。溶質には、たとえば、ＬｉＰＦ６やＬｉＢＦ４などを用いることができる。溶質の濃度は、通常、０．５Ｍ〜１．５Ｍ程度である。
【００１８】
封口板１３は、蓋体１３ａと、上部ガスケット１３ｂと、密封栓１３ｃと、端子１３ｄとを備える。蓋体１３ａは金属からなる。蓋体１３ａは、たとえばレーザ溶接によってケース１１に溶接されており、ケース１１と蓋体１３ａとは電気的に接続されている。蓋体１３ａは、正極タブ１４ｂを介して正極板と接続されており、ケース１１は正極端子として機能する。
【００１９】
蓋体１３ａの一部には電解液を注液するための貫通孔が形成されており、その貫通孔は密封栓１３ｃで封止されている。また、蓋体１３ａの一部には、安全弁として機能する凹部１３ｅが形成されている。この凹部１３ｅは、電池の内圧が異常に高まった際に破壊され、電池内部の圧力を減少させる。上部ガスケット１３ｂは、絶縁物からなり、蓋体１３ａと端子１３ｄとを絶縁する。端子１３ｄには負極タブ１４ａが接続されており、端子１３ｄは負極端子として機能する。電極端子１３ｄの周囲には、上部ガスケット１３ｂと下部ガスケット１５とが配置されており、ケース１１内の気密状態を維持できるようになっている。また、極板群１２の上部には、絶縁板１７が配置されている。
【００２０】
極板群１２の斜視図を図３（ａ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで捲回されて形成されている。正極板には、正極タブ１４ｂが接続されており、負極板には負極タブ１４ａが接続されている。そして、極板群１２のうちケースの開口部とは反対側に位置する端部（以下、底部という場合がある）は、絶縁性のフィルム１６で被覆されている。なお、極板群１２は、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって形成された極板群であってもよい。
【００２１】
極板群１２は、非水電解質二次電池に用いられている公知の極板群である。そのため、正極板、負極板およびセパレータは、非水電解質二次電池に用いられている公知のものを適用できる。
【００２２】
正極板には、たとえば、アルミニウム箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える正極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質であるコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２３】
負極板には、たとえば、銅箔などの集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備える負極板を用いることができる。活物質層は、たとえば、活物質である黒鉛などの炭素材料と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤とによって形成できる。
【００２４】
セパレータには、たとえば、多孔性のポリオレフィン樹脂（たとえばポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂）を用いることができる。
【００２５】
絶縁性のフィルム１６には、粘着テープを用いることができる。粘着テープとしては、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリフェニレンスルフィドからなるフィルムを基材とし、その片面に粘着剤を塗布した粘着テープを用いることができる。なお、フィルム１６には、直径０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の貫通孔が多数形成されていてもよい。このような貫通孔を形成することによって、極板群に電解液を浸透しやすくでき、また、充放電時の反応のばらつきを抑えることができる。
【００２６】
フィルム１６が貼り付けられる前の極板群１２の底面の輪郭を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示すように、極板群１２の底面は、一対の長辺２１および２２と、一対の短辺２３および２４とを備える。図３（ａ）に示すように、フィルム１６は、極板群１２の底部の端面（底面）において、一対の長辺および一対の短辺をすべて被覆するように極板群１２に貼り付けられている。この場合、フィルム１６の大きさは、極板群１２の底面よりも大きい。たとえば、フィルム１６の長辺は、極板群１２の底面の長辺よりも２ｍｍ〜１４ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の短辺から突出する長さは１ｍｍ〜７ｍｍ程度）。また、フィルム１６の短辺は、極板群１２の底面の短辺よりも４ｍｍ〜２０ｍｍ程度長くしてもよい（極板群の一方の長辺から突出する長さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度）。フィルム１６のうち長辺からはみ出した部分は、折り曲げられて極板群１２の長側面に貼り付けられている。また、短辺からはみ出したフィルム１６は、折り曲げられて極板群１２の短側面に貼り付けられている。さらに、フィルム１６の残りの部分は、折り畳まれて極板群１２の側面に貼り付けられている。
【００２７】
なお、本発明の角形電池は、図３に示す形態に限定されず、底面の角部近傍の長辺および短辺が少なくともフィルムで保護されていればよい。図４（ａ）〜（ｄ）に、フィルム１６の他の例を示す。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。同様に、図４（ｃ）は斜視図であり、図４（ｄ）は、図４（ｃ）のフィルム１６を極板群１２の底面側から見た図である。なお、図４（ｂ）および（ｄ）において、極板群１２の底面のうちフィルム１６で被覆されずに露出している部分にはハッチングを付している。
【００２８】
図４（ａ）のフィルム１６は、フィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなり、短辺２３および２４のすべてと、長辺２１および２２のうちの少なくとも短辺に隣接する部分を被覆している（符号については図３（ｂ）参照）。具体的には、フィルム１６ａは、一対の長辺のうちの短辺２３近傍の一部と、短辺２３とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の長辺のうちの短辺２４近傍の一部と、短辺２４とを被覆している。そして、一対の長辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。図４（ａ）のフィルム１６においてフィルム１６ａとフィルム１６ｂとの間の距離は、たとえば底面が５．２ｍｍ×３４ｍｍで高さが５０ｍｍの角形電池（極板群は底面が４ｍｍ×３２ｍｍで高さ４４ｍｍ）の場合、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
図４（ｃ）のフィルム１６も、同様にフィルム１６ａとフィルム１６ｂの２つのフィルムからなる。フィルム１６ａは、一対の短辺のうちの長辺２２近傍の一部と、長辺２２とを被覆している。フィルム１６ｂは、一対の短辺のうちの長辺２１近傍の一部と、長辺２１とを被覆している。そして、一対の短辺の中央部（極板群１２の底面の中央部）はフィルム１６で被覆されていない。
【００３０】
図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、極板群１２の底部の一部にフィルム１６で被覆されない部分を設けることによって、電池組み立て時に極板群に非水電解液が浸透する速度を速めることができる。また、充放電時に、極板の位置によって反応速度が不均一となることを防止できる。
【００３１】
また、フィルム１６は、粘着テープに限定されず、熱収縮フィルムであってもよい。具体的には、カップ状の熱収縮フィルムや、筒状の熱収縮フィルム（熱収縮チューブ）を用いることができる。熱収縮チューブを用いた場合の極板群１２の斜視図および底面図を、それぞれ、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では、極板群１２の底面部のうち、熱収縮チューブ５１で被覆されていない部分にハッチングを付している。熱収縮チューブを用いる場合には、筒状の熱収縮チューブを極板群１２の底部に配置したのち、加熱してチューブを収縮させる。そのため、図５（ｂ）に示すように、極板群１２の底部の中央部は熱収縮チューブ５１で被覆されないことになる。この場合には、図４に示したフィルム１６と同様の効果が得られる。一方、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２の底面がすべてが被覆される。
【００３２】
熱収縮フィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリ塩化ビニルからなるフィルムを用いることができる。熱収縮チューブの直径は、極板群の大きさに応じて選択される。また、熱収縮チューブの長さは、たとえば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、厚さはたとえば２０μｍ〜８０μｍである。カップ状の熱収縮フィルムとは、熱収縮チューブの一方の端面が熱収縮フィルムで綴じられている形状を有するものである。これも、熱収縮チューブと同じ材料で形成できる。
【００３３】
なお、上記のいずれの場合においても、極板群１２の底部、特に底部の長側面が、極板群１２の内方に向かって曲げられていてもよい。極板群１２を曲げる方法、および好ましい底部の形状、ならびにそれによって得られる効果については、実施形態２で説明する。
【００３４】
実施形態１の角形電池では、極板群１２の底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで被覆されている。このため、極板群１２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群１２をケース１１に挿入する際に、極板群１２の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００３５】
なお、実施形態１では、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池について説明したが、本発明はこれに限定されず、さまざまな角形電池、たとえば、ニッケル・水素二次電池やニッケル・カドミウム二次電池といった電池の角形電池にも適用できる（以下の実施形態においても同様である）。この場合、電池の種類に応じて公知の部材（正極板、負極板、セパレータ、電解液、ケースおよび封口板など）を選択すればよい。
【００３６】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１で説明した角形電池を製造するための本発明の方法について説明する。
【００３７】
実施形態２の製造方法は、角形のケース１１と、ケース１１内に配置された極板群１２と、ケース１１の開口部を封口する封口板１３とを備える角形電池の製造方法である。この製造方法では、まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するようにセパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群１２を形成する（工程（ｉ））。具体的には、正極板と負極板との間にセパレータが配置されるように、正極板と負極板とセパレータとを捲回すればよい。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。正極板および負極板は、公知の方法で形成できる。たとえば、活物質を含むペーストを集電体に塗布したのち、乾燥、圧延および切断し、電極タブを溶接することによって極板を形成できる。
【００３８】
次に、形成した極板群１２のうちケース１１の開口部とは反対側に位置する端面（底面）に、底面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける（工程（ｉｉ））。
【００３９】
次に、極板群１２の底面の一対の長辺からはみ出した粘着テープを極板群１２の長側面に貼り付ける（工程（ｉｉｉ））。次に、一対の短辺からはみ出した粘着テープの一部を極板群１２の短側面に貼り付ける（工程（ｉｖ））。次に、極板群１２に貼り付けられていない粘着テープを極板群１２側に折り畳む（工程（ｖ））。このようにして、図３や図４などに示したように、粘着テープで極板群１２の底部を被覆する。
【００４０】
粘着テープの貼り付け方の一例について、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ｅ）〜（ｈ）は、極板群１２をその底面側から見た図であり、それぞれ、図６（ａ）〜（ｄ）の工程に対応する。
【００４１】
まず、極板群１２の底部に長方形の粘着テープ６６を貼り付けたのち、図６（ａ）に示すように、極板群１２に底面からはみ出した粘着テープ６６を折り曲げて極板群１２の長側面に貼り付ける。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、極板群１２の底部から上部に向かってローラ６１を移動させることによって、極板群１２の短辺からはみ出した粘着テープ６６の中央部を折り曲げ、極板群１２の短側面に貼り付ける。ローラ６１は、極板群１２の短側面に沿って移動する。このとき、図６（ａ）に示すように、両端部と中央部にリング状の凸部が形成されたローラ６１を用いることが好ましい。このようなローラを用いることによって、粘着テープ６６を好ましい形状に容易に折り畳むことができる。
【００４３】
次に、図６（ｃ）および（ｄ）に示すように、粘着テープ６６のうち極板群１２に貼り付けられていない部分を順にローラ６２で折り曲げて極板群１２に密着させる。このようにして、底部が保護された極板群１２を作製できる。なお、図４（ａ）および（ｃ）に示すようにフィルムを貼り付ける場合も、図６に示した方法で貼り付けることができる。
【００４４】
極板群１２の底部を保護したのちは、公知の方法に従って角形電池を製造すればよい。以下に一例を説明する。まず、ケース１１内に極板群１２を挿入する（工程（ｖｉ））。そして、ケース１１の開口部に封口板１３を溶接することによって、ケース１１を封口する。なお、封口の前に、正極タブ１４ｂおよび負極タブ１４ａを、それぞれ、蓋体１３ａおよび端子１３ｄに溶接しておく。その後、封口板１３の注液孔から非水電解液を注液したのち、注液孔を密封栓１３ｃで封止する。このようにして、角形電池を製造できる。
【００４５】
次に、フィルム１６として熱収縮チューブを用いる場合の製造方法の一例について、図７を参照しながら説明する。この場合、図７（ａ）に示すような円筒状の熱収縮チューブ５１を用いる。そして、この熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に配置した後、熱収縮チューブを熱風などで加熱して収縮させることによって、図７（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ５１を極板群１２の底部に固定する。このとき、極板群１２の底部の中央部は、図５（ｂ）に示すように、開放されている。このようにして熱収縮チューブで極板群の底面を保護できる。なお、カップ状の熱収縮フィルムを用いる場合も、同様の方法で極板群の底面を保護できる。熱収縮フィルムを用いる場合、粘着テープとは異なり、折り畳む工程が不要であるという利点がある。
【００４６】
本発明の製造方法は、極板群１２を形成したのち、極板群１２をケースに収納する前に、極板群１２の端部（底部）、特に端部の長側面を、極板群１２の内方に向かって曲げる工程（工程（Ａ））をさらに含んでもよい。フィルム１６として粘着テープを用いる場合には、通常、フィルム１６を貼り付ける工程（ｉｉ）の前に、極板群を内方に向かって曲げる工程を行う。
【００４７】
工程（Ａ）は、極板群１２の長側面のうち底部側の一部を内方に向かって曲げることによって行われる。たとえば、図８（ａ）に示すように、極板群１２の底部の長辺の部分を、成形用の成形型（たとえば金型）８１で矢印の方向に押圧する。このとき成形型８１の温度を７０℃〜１３０℃の範囲に加熱することが好ましい。また、成形角度、すなわち、極板群１２の長側面と成形型のプレス面とがなす角度αは、１０°〜３０°の範囲であることが好ましい。成形時の荷重は、たとえば５Ｎ〜２５Ｎ程度とすることができる。このようにして、極板群１２の底部の長辺部分を内側に曲げることができる。
【００４８】
工程（Ａ）ののちの極板群１２の底部の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な方向の断面図）を図８（ｂ）に模式的に示す。極板群１２は、正極板１２ａと、負極板１２ｂと、それらの間に配置されたセパレータ１２ｃとを備える。極板群１２の底部において、極板群１２の外周近傍が内側に曲げられている。このように底部を曲げることによって、フィルム１６による出っ張りを小さくでき、極板群１２をケース１１に収納しやすくできる。また、フィルム１６として円筒状の熱収縮チューブやカップ状の熱収縮フィルムを用いる場合には、極板群１２をそれらに挿入しやすくできる。なお、収縮力が大きい熱収縮チューブや熱収縮フィルムを用いた場合、熱収縮によって極板群の端部を内方に向かって曲げることも可能である。
【００４９】
実施形態２の製造方法では、底部の長辺および短辺がともに保護用のフィルムで保護された極板群をケースに挿入する。このため、極板群をケースに挿入する際に、極板群の底部とケースとが短絡することを防止でき且つ活物質が脱落することを防止できる。このため、本発明の方法によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を歩留まりよく容易に製造できる。
【００５０】
（実施形態３）
実施形態３では、本発明の角形電池およびその製造方法の一例を説明する。実施形態３の角形電池は、実施形態１の角形電池と比較して、極板群の底部の保護方法のみが異なるため、重複する説明は省略する。
【００５１】
実施形態３の極板群９２の下部側面断面図（底面の長辺に垂直な断面図）を図９に示す。
【００５２】
極板群９２では、正極板１２ａおよび負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されている。また、セパレータ１２ｃは、極板群９２の最外周を覆っている。また、セパレータ１２ｃは、正極板１２ａおよび負極板１２ｂに比べて、底部側に突出している。そして、その突出しているセパレータ１２ｃは融着されて袋状になっている。そのため、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部は、セパレータ１２ｃによって覆われている。その結果、極板群９２の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群９２をケース１１に挿入する際に、極板群９２の底部の活物質が脱落することを防止できる。なお、突出しているセパレータ１２ｃは必ずしも融着されていなくてもよく、極板群の内方に向かって曲がった形状に成形されていれば本発明の効果が得られる。
【００５３】
以下、極板群９２の形成方法について説明する。まず、セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ正極板および負極板の底部側の端部よりもセパレータが突出するように、セパレータと正極板と負極板とを配置することによって極板群を形成する（工程（Ｉ））。具体的には、正極板１２ａと負極板１２ｂとの間にセパレータ１２ｃが配置されるように、正極板１２ａと負極板１２ｂとセパレータ１２ｃとを捲回して、極板群９２ａを形成する。このとき、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部よりもセパレータ１２ｃが突出するようにする。また、極板群９２ａの最外周はセパレータ１２ｃで覆う。また、正極板および負極板の一方の極板を袋状のセパレータの内部に配置し、そのセパレータと他方の極板とを交互に積層することによって極板群を形成してもよい。いずれの場合でも、正極板１２ａおよび負極板１２ｂの底部側の端部から、セパレータ１２ｃが０．５ｍｍ以上（好ましくは２ｍｍ〜７ｍｍ程度）突出するようにセパレータ１２ｃを配置する。
【００５４】
次に、セパレータのうち極板の底部よりも突出した部分を融着することによって、正極板および負極板の底部をセパレータで覆う（工程（ＩＩ））。具体的には、図１０に示すように、加熱した成形型（たとえば金型）１００に極板群９２ａの底部を押圧することによって、極板間からはみ出したセパレータ１２ｃを融着させ、極板群９２を形成する。成形型１００は、すり鉢状の凹部１００ａを備えていることが好ましい。この凹部１００ａの部分に極板群の底部を押圧する。凹部１００ａは、極板群の底部および長側面を押圧するように設計される。
【００５５】
セパレータ１２ｃの種類によって成形型１００の好ましい加熱温度は異なる。セパレータ１２ｃがポリエチレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１３０℃程度である。また、セパレータ１２ｃがポリプロピレン樹脂からなる場合、加熱温度はたとえば１１０℃〜１４０℃程度である。
【００５６】
形成された極板群９２は、ケース１１に収納される（工程（ＩＩＩ））。その後は、実施形態２で説明したように一般的な工程によって角形電池を製造できる。
【００５７】
実施形態３の角形電池では、正極板および負極板の底部がセパレータによって保護されている。このため、極板の底部とケース１１とが短絡することを確実に防止できる。また、極板群をケース１１に挿入する際に、極板群の底部の活物質が脱落したり、底部が変形したりすることを防止できる。
【００５８】
実施形態３の角形電池では、実施形態１の角形電池とは異なり、極板群の底部にフィルムが貼られていない。そのため、極板群の底部を曲げなくともケースに容易に挿入することができる。ただし、実施形態３の極板群９２においても、図８に示す極板群のように、底部を内方に向かって曲げてもよい。たとえば、セパレータを融着させる工程において、凹部１００ａを用いて極板群の底部を曲げてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の角形電池およびその製造方法によれば、極板群の端部を十分に保護できる。そのため、本発明によれば、歩留まりよく角形電池を製造できる。また、本発明によれば、特性のばらつきが少ない角形電池を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形電池の一例を示す（ａ）一部分解断面図および（ｂ）上面図である。
【図２】本発明の角形電池についてケースの一例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図３】本発明の角形電池の極板群について一例の（ａ）斜視図および（ｂ）底面の輪郭を示す図である。
【図４】本発明の角形電池の極板群について他の例を示す図であり（ａ）および（ｃ）は斜視図、（ｂ）および（ｄ）は底面図である。
【図５】本発明の角形電池の極板群について他の例を示す（ａ）斜視図および（ｂ）底面図である。
【図６】本発明の角形電池の製造方法について一例を示す工程図であり、（ａ）〜（ｄ）は斜視図、（ｅ）〜（ｈ）は底面図である。
【図７】本発明の角形電池の製造方法について他の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の角形電池の製造方法について他の一例の一工程を示す（ａ）側面図および（ｂ）下部側面断面図である。
【図９】本発明の角形電池の極板群について他の例を示す下部側面断面図である。
【図１０】本発明の角形電池の製造方法について一工程の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 角形電池
１１ ケース
１１ａ、１１ｂ 長側面
１１ｃ、１１ｄ 短側面
１２、９２、９２ａ 極板群
１２ａ 正極板
１２ｂ 負極板
１２ｃ セパレータ
１３ 封口板
１３ａ 蓋体
１３ｂ 上部ガスケット
１３ｃ 密封栓
１３ｄ 端子
１３ｅ 凹部
１４ａ 負極タブ
１４ｂ 正極タブ
１５ 下部ガスケット
１６、１６ａ、１６ｂ フィルム
１７ 絶縁板
２１、２２ 長辺
２３、２４ 短辺
５１ 熱収縮チューブ
６１、６２ ローラ
８１、１００ 成形型
１００ａ 凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a prismatic battery and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In an alkaline secondary battery or a lithium ion secondary battery, a part of a metal case usually functions as a positive electrode terminal or a negative electrode terminal. When the case functions as a positive terminal, it is necessary to prevent a short circuit between the case and the negative plate, and when the case functions as a negative terminal, it is necessary to prevent a short circuit between the case and the positive plate. is there.
[0003]
In these batteries, a group of electrode plates arranged such that a positive electrode plate and a negative electrode plate face each other with a separator interposed therebetween are housed in a case. Conventionally, in a rectangular battery, a tape is attached to a part of the bottom of the electrode group in order to prevent the above-mentioned short circuit, dropping of the active material, deformation of the electrode plate, and the like (for example, Patent Document 1 and 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-54208
[0005]
[Patent Document 2]
JP 2001-27393 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, these conventional methods protect only the long side of the electrode group. In order to improve the productivity and reliability of the battery, more reliable protection of the ends of the electrode group is required. is there. If the end of the electrode group is not sufficiently protected, a short circuit between the electrode group and the case is likely to occur, and the yield is reduced. In addition, the variation in characteristics becomes large due to the falling off of the active material.
[0007]
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a prismatic battery that can be manufactured with high yield by preventing a short circuit between an electrode group and a case, and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a prismatic battery of the present invention is a prismatic battery including a prismatic case, a group of electrode plates disposed in the case, and a sealing plate that seals an opening of the case. In an end face of the electrode plate group opposite to the opening, all of the pair of short sides and at least a portion of the pair of long sides adjacent to the pair of short sides are an insulating film. Characterized by being coated with
[0009]
Further, another prismatic battery of the present invention is a prismatic battery including a prismatic case, a group of electrode plates arranged in the case, and a sealing plate sealing an opening of the case, wherein the electrode plate The group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and the positive electrode is disposed such that the separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and the separator covers the outermost periphery of the electrode plate group. A plate, the negative electrode plate, and the separator are arranged, and the separator protrudes to the side opposite to the sealing plate side as compared with the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the protruding portion is fused. And an end portion of the positive electrode plate and the negative electrode plate opposite to the sealing plate side is covered with the separator.
[0010]
Further, the manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a prismatic battery including a prismatic case, an electrode plate group arranged in the case, and a sealing plate for sealing an opening of the case,
(I) forming the electrode plate group by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate such that the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with a separator interposed therebetween;
(Ii) The end face of the electrode plate group located on the side opposite to the opening is covered with all of the pair of short sides of the end face, and from the pair of short sides and the pair of long sides. A process of attaching an insulating adhesive tape so as to protrude,
(Iii) attaching the adhesive tape protruding from the pair of long sides to a long side surface of the electrode plate group;
(Iv) attaching a part of the adhesive tape protruding from the pair of short sides to a short side surface of the electrode plate group;
(V) a step of folding the adhesive tape not attached to the electrode plate group toward the electrode plate group;
(Vi) storing the electrode plate group that has undergone the step (v) in the battery case.
[0011]
Another manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a prismatic battery including a square case, an electrode plate group disposed in the case, and a sealing plate for sealing an opening of the case,
(I) The positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the outermost periphery of the electrode plate group is covered with the separator. Forming the electrode plate group by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate such that the separator projects,
(II) a step of fusing or forming an inwardly protruding portion of the separator from the end to cover the ends of the positive electrode plate and the negative electrode plate with the separator;
(III) storing the electrode group after the step (II) in the case.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to this. Further, in the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.
[0013]
(Embodiment 1)
In the first embodiment, an example of the prismatic battery of the present invention will be described. Hereinafter, an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery will be mainly described. FIG. 1A shows a partially exploded sectional view of the prismatic battery 10 of Embodiment 1, and FIG. 1B shows a top view thereof. In FIG. 1A, hatching of the electrode plate group 12 is omitted.
[0014]
The prismatic battery 10 includes a case 11, an electrode group 12 and a non-aqueous electrolyte (not shown) arranged in the case 11, and a sealing plate 13 for sealing the case 11. The known battery used for the prismatic battery can be applied to the prismatic battery of the present invention, except for the portion of the protective film that covers the bottom of the electrode group 12. Hereinafter, an example of the member will be described.
[0015]
The case 11 is made of metal and functions as an electrode terminal. When case 11 also serves as a positive electrode terminal, it can be formed of, for example, an aluminum alloy. When the case 11 also serves as the negative electrode terminal, for example, the case 11 can be formed of nickel-plated steel. In the following description, a case where the case 11 functions as a positive electrode terminal will be described as an example.
[0016]
FIG. 2A shows a perspective view of the case 11, and FIG. 2B shows a bottom view. The case 11 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape. The size of the case 11 is not particularly limited. For example, in one example, the thickness is 5.2 mm, the width is 34 mm, and the height is 50 mm. However, as shown in FIG. 2A, the corners of the case 11 may be rounded. In this specification, the term “square” includes a case where the short side surface is curved. For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, when the two long side surfaces 11a and 11b are substantially flat, the short side surfaces 11c and 11d connecting the long side surface 11a and the long side surface 11b are curved surfaces. Is generally called “square”, and such a battery case is also included in the “square case” in this specification.
[0017]
As the non-aqueous electrolyte sealed in the case 11, for example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a solute containing lithium in at least one solvent selected from ethylene carbonate, dimethyl ether, propylene carbonate, and ethyl methyl carbonate is used. be able to. Solutes include, for example, LiPF 6 And LiBF 4 Etc. can be used. The concentration of the solute is usually about 0.5M to 1.5M.
[0018]
The sealing plate 13 includes a lid 13a, an upper gasket 13b, a sealing plug 13c, and a terminal 13d. The lid 13a is made of metal. The lid 13a is welded to the case 11 by, for example, laser welding, and the case 11 and the lid 13a are electrically connected. The lid 13a is connected to a positive electrode plate via a positive electrode tab 14b, and the case 11 functions as a positive electrode terminal.
[0019]
A through hole for injecting the electrolyte is formed in a part of the lid 13a, and the through hole is sealed with a sealing plug 13c. In addition, a recess 13e that functions as a safety valve is formed in a part of the lid 13a. The recess 13e is destroyed when the internal pressure of the battery is abnormally high, and reduces the pressure inside the battery. The upper gasket 13b is made of an insulating material and insulates the lid 13a from the terminal 13d. A negative electrode tab 14a is connected to the terminal 13d, and the terminal 13d functions as a negative electrode terminal. An upper gasket 13b and a lower gasket 15 are arranged around the electrode terminal 13d so that the airtight state in the case 11 can be maintained. An insulating plate 17 is arranged above the electrode plate group 12.
[0020]
FIG. 3A schematically shows a perspective view of the electrode plate group 12. The electrode plate group 12 is formed by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween. A positive electrode tab 14b is connected to the positive electrode plate, and a negative electrode tab 14a is connected to the negative electrode plate. An end portion (hereinafter, sometimes referred to as a bottom portion) of the electrode plate group 12 opposite to the opening of the case is covered with an insulating film 16. The electrode plate group 12 is formed by arranging one of the positive electrode plate and the negative electrode plate inside a bag-shaped separator and alternately stacking the separator and the other electrode plate. It may be.
[0021]
The electrode group 12 is a known electrode group used for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, as the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, known materials used for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be applied.
[0022]
As the positive electrode plate, for example, a positive electrode plate including a current collector such as an aluminum foil and an active material layer formed on the current collector can be used. The active material layer is made of, for example, lithium cobalt oxide (LiCoO) as an active material. 2 ), Acetylene black as a conductive agent, and a binder.
[0023]
As the negative electrode plate, for example, a negative electrode plate including a current collector such as a copper foil and an active material layer formed on the current collector can be used. The active material layer can be formed of, for example, a carbon material such as graphite as an active material, acetylene black as a conductive agent, and a binder.
[0024]
For the separator, for example, a porous polyolefin resin (eg, polyethylene resin or polypropylene resin) can be used.
[0025]
An adhesive tape can be used for the insulating film 16. As the pressure-sensitive adhesive tape, for example, a pressure-sensitive adhesive tape in which a film made of polypropylene, polyethylene or polyphenylene sulfide is used as a base material and one side thereof is coated with a pressure-sensitive adhesive can be used. The film 16 may have a large number of through-holes having a diameter of about 0.1 mm to 3.0 mm. By forming such a through-hole, the electrolyte can be easily permeated into the electrode plate group, and the variation in the reaction during charging and discharging can be suppressed.
[0026]
FIG. 3B shows the outline of the bottom surface of the electrode plate group 12 before the film 16 is attached. As shown in FIG. 3B, the bottom surface of the electrode plate group 12 includes a pair of long sides 21 and 22 and a pair of short sides 23 and 24. As shown in FIG. 3A, the film 16 is attached to the electrode plate group 12 so as to cover all of the pair of long sides and the pair of short sides on the bottom end surface (bottom surface) of the electrode plate group 12. ing. In this case, the size of the film 16 is larger than the bottom surface of the electrode plate group 12. For example, the long side of the film 16 may be about 2 mm to 14 mm longer than the long side of the bottom of the electrode group 12 (the length protruding from one short side of the electrode group is about 1 mm to 7 mm). Further, the short side of the film 16 may be longer than the short side of the bottom surface of the electrode group 12 by about 4 mm to 20 mm (the length protruding from one long side of the electrode group is about 2 mm to 10 mm). The portion of the film 16 protruding from the long side is bent and attached to the long side surface of the electrode plate group 12. Further, the film 16 protruding from the short side is bent and attached to the short side surface of the electrode plate group 12. Further, the remaining portion of the film 16 is folded and attached to the side surface of the electrode plate group 12.
[0027]
Note that the prismatic battery of the present invention is not limited to the form shown in FIG. 3, and it is sufficient that at least the long side and the short side near the corner on the bottom surface are protected by a film. FIGS. 4A to 4D show other examples of the film 16. FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B is a view of the film 16 of FIG. 4A as viewed from the bottom side of the electrode plate group 12. Similarly, FIG. 4C is a perspective view, and FIG. 4D is a view of the film 16 of FIG. 4C as viewed from the bottom side of the electrode plate group 12. 4B and 4D, portions of the bottom surface of the electrode plate group 12 that are exposed without being covered with the film 16 are hatched.
[0028]
The film 16 in FIG. 4A includes two films, a film 16a and a film 16b, and covers all of the short sides 23 and 24 and at least a part of the long sides 21 and 22 adjacent to the short side. (Refer to FIG. 3 (b) for symbols). Specifically, the film 16a covers a part near the short side 23 of the pair of long sides and the short side 23. The film 16b covers a part near the short side 24 of the pair of long sides and the short side 24. The center of the pair of long sides (the center of the bottom surface of the electrode plate group 12) is not covered with the film 16. In the film 16 of FIG. 4A, the distance between the film 16a and the film 16b is, for example, a rectangular battery having a bottom surface of 5.2 mm × 34 mm and a height of 50 mm (the electrode plate group has a bottom surface of 4 mm × 32 mm and a height of 4 mm × 32 mm). 44 mm), it is preferable to be about 5 mm to 10 mm.
[0029]
Similarly, the film 16 in FIG. 4C is composed of two films, a film 16a and a film 16b. The film 16a covers a part of the pair of short sides near the long side 22 and the long side 22. The film 16b covers a part of the pair of short sides near the long side 21 and the long side 21. The center of the pair of short sides (the center of the bottom surface of the electrode plate group 12) is not covered with the film 16.
[0030]
As shown in FIGS. 4C and 4D, by providing a part of the bottom of the electrode group 12 that is not covered with the film 16, the speed at which the nonaqueous electrolyte permeates the electrode group during battery assembly. Can be accelerated. In addition, it is possible to prevent the reaction speed from becoming non-uniform depending on the position of the electrode plate during charging and discharging.
[0031]
Further, the film 16 is not limited to the adhesive tape, and may be a heat shrinkable film. Specifically, a cup-shaped heat-shrinkable film or a tubular heat-shrinkable film (heat-shrinkable tube) can be used. FIGS. 5A and 5B are a perspective view and a bottom view, respectively, of the electrode plate group 12 using a heat-shrinkable tube. In FIG. 5B, a portion of the bottom surface of the electrode plate group 12 that is not covered with the heat-shrinkable tube 51 is hatched. When a heat-shrinkable tube is used, a tubular heat-shrinkable tube is arranged at the bottom of the electrode plate group 12 and then heated to shrink the tube. Therefore, as shown in FIG. 5B, the center of the bottom of the electrode plate group 12 is not covered with the heat-shrinkable tube 51. In this case, the same effect as that of the film 16 shown in FIG. 4 can be obtained. On the other hand, when a cup-shaped heat-shrinkable film is used, the entire bottom surface of the electrode plate group 12 is covered.
[0032]
As the heat shrinkable film, for example, a film made of polyethylene terephthalate (PET) or polyvinyl chloride can be used. The diameter of the heat-shrinkable tube is selected according to the size of the electrode group. The length of the heat-shrinkable tube is, for example, about 5 mm to 15 mm, and the thickness is, for example, 20 μm to 80 μm. The cup-shaped heat-shrinkable film has a shape in which one end surface of the heat-shrinkable tube is bound with the heat-shrinkable film. This can also be formed of the same material as the heat-shrinkable tube.
[0033]
In any of the above cases, the bottom of electrode group 12, particularly the long side surface of the bottom, may be bent inward of electrode group 12. A method of bending the electrode plate group 12, a preferable shape of the bottom portion, and effects obtained thereby will be described in a second embodiment.
[0034]
In the prismatic battery of the first embodiment, both the long side and the short side of the bottom of the electrode plate group 12 are covered with the protective film. Therefore, a short circuit between the bottom of the electrode plate group 12 and the case 11 can be reliably prevented. Further, when the electrode group 12 is inserted into the case 11, it is possible to prevent the active material at the bottom of the electrode group 12 from falling off or deforming the bottom.
[0035]
In the first embodiment, a lithium ion secondary battery, which is a nonaqueous electrolyte secondary battery, has been described. However, the present invention is not limited to this, and various prismatic batteries, for example, a nickel-hydrogen secondary battery and a nickel The present invention is also applicable to a rectangular battery such as a cadmium secondary battery (the same applies to the following embodiments). In this case, known members (a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, an electrolyte, a case, a sealing plate, and the like) may be selected according to the type of the battery.
[0036]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a method of the present invention for manufacturing the prismatic battery described in the first embodiment will be described.
[0037]
The manufacturing method according to the second embodiment is a method for manufacturing a prismatic battery including a rectangular case 11, an electrode plate group 12 arranged in the case 11, and a sealing plate 13 that seals an opening of the case 11. In this manufacturing method, first, the electrode plate group 12 is formed by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate such that the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator therebetween (step (i)). Specifically, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator may be wound so that the separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. Alternatively, one of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be disposed inside a bag-shaped separator, and the electrode plate group may be formed by alternately stacking the separator and the other electrode plate. The positive electrode plate and the negative electrode plate can be formed by a known method. For example, an electrode plate can be formed by applying a paste containing an active material to a current collector, drying, rolling, cutting, and welding an electrode tab.
[0038]
Next, the end face (bottom face) of the formed electrode plate group 12 opposite to the opening of the case 11 covers all of the pair of short sides of the bottom face, and a pair of short sides and An insulating adhesive tape is stuck so as to protrude from a pair of long sides (step (ii)).
[0039]
Next, the adhesive tape protruding from the pair of long sides of the bottom surface of the electrode plate group 12 is attached to the long side surface of the electrode plate group 12 (step (iii)). Next, a part of the adhesive tape protruding from the pair of short sides is attached to the short side surface of the electrode plate group 12 (step (iv)). Next, the adhesive tape that has not been attached to the electrode group 12 is folded toward the electrode group 12 (step (v)). In this manner, as shown in FIGS. 3 and 4, the bottom of the electrode plate group 12 is covered with the adhesive tape.
[0040]
An example of how to attach the adhesive tape will be described with reference to FIG. 6 (e) to 6 (h) are views of the electrode plate group 12 viewed from the bottom surface side, and correspond to the steps of FIGS. 6 (a) to 6 (d), respectively.
[0041]
First, a rectangular adhesive tape 66 is attached to the bottom of the electrode plate group 12, and then the adhesive tape 66 protruding from the bottom surface of the electrode plate group 12 is bent as shown in FIG. Paste on the long side.
[0042]
Next, as shown in FIG. 6B, by moving the roller 61 from the bottom to the top of the electrode group 12, the center of the adhesive tape 66 protruding from the short side of the electrode group 12 is bent. Is attached to the short side surface of the electrode plate group 12. The roller 61 moves along the short side surface of the electrode plate group 12. At this time, as shown in FIG. 6A, it is preferable to use a roller 61 having ring-shaped convex portions formed at both ends and a central portion. By using such a roller, the adhesive tape 66 can be easily folded into a preferable shape.
[0043]
Next, as shown in FIGS. 6C and 6D, portions of the adhesive tape 66 that are not adhered to the electrode plate group 12 are sequentially bent by the rollers 62 and adhered to the electrode plate group 12. In this manner, the electrode group 12 whose bottom is protected can be manufactured. When a film is attached as shown in FIGS. 4A and 4C, the film can be attached by the method shown in FIG.
[0044]
After protecting the bottom of the electrode group 12, a prismatic battery may be manufactured according to a known method. An example will be described below. First, the electrode group 12 is inserted into the case 11 (step (vi)). Then, the case 11 is sealed by welding the sealing plate 13 to the opening of the case 11. Note that, before sealing, the positive electrode tab 14b and the negative electrode tab 14a are welded to the lid 13a and the terminal 13d, respectively. Then, after injecting the non-aqueous electrolyte through the injection hole of the sealing plate 13, the injection hole is sealed with the sealing plug 13c. In this way, a prismatic battery can be manufactured.
[0045]
Next, an example of a manufacturing method when a heat-shrinkable tube is used as the film 16 will be described with reference to FIG. In this case, a cylindrical heat-shrinkable tube 51 as shown in FIG. After arranging the heat-shrinkable tube 51 at the bottom of the electrode plate group 12, the heat-shrinkable tube 51 is heated and shrunk by hot air or the like, thereby causing the heat-shrinkable tube 51 to be poled as shown in FIG. It is fixed to the bottom of the plate group 12. At this time, the center of the bottom of the electrode plate group 12 is open as shown in FIG. Thus, the bottom surface of the electrode group can be protected by the heat-shrinkable tube. When a cup-shaped heat-shrinkable film is used, the bottom surface of the electrode plate group can be protected in the same manner. When a heat-shrinkable film is used, there is an advantage that a folding step is not required, unlike an adhesive tape.
[0046]
According to the manufacturing method of the present invention, after the electrode group 12 is formed, before the electrode group 12 is housed in the case, the end (bottom) of the electrode group 12, particularly the long side surface of the end, is moved to the electrode group. The method may further include a step of bending inward of step 12 (step (A)). When an adhesive tape is used as the film 16, a step of bending the electrode plate group inward is usually performed before the step (ii) of attaching the film 16.
[0047]
The step (A) is performed by bending a part of the long side surface of the electrode plate group 12 on the bottom side inward. For example, as shown in FIG. 8A, the long side of the bottom of the electrode plate group 12 is pressed in the direction of the arrow with a molding die (for example, a die) 81 for molding. At this time, it is preferable to heat the temperature of the mold 81 to a range of 70C to 130C. The forming angle, that is, the angle α formed between the long side surface of the electrode plate group 12 and the pressing surface of the forming die is preferably in the range of 10 ° to 30 °. The load during molding can be, for example, about 5N to 25N. In this manner, the long side of the bottom of the electrode plate group 12 can be bent inward.
[0048]
FIG. 8B schematically shows a cross-sectional view of the lower portion of the bottom of the electrode plate group 12 after the step (A) (a cross-sectional view in a direction perpendicular to the long side of the bottom surface). The electrode group 12 includes a positive electrode plate 12a, a negative electrode plate 12b, and a separator 12c disposed therebetween. At the bottom of the electrode group 12, the vicinity of the outer periphery of the electrode group 12 is bent inward. By bending the bottom in this way, the protrusion by the film 16 can be reduced, and the electrode group 12 can be easily stored in the case 11. When a cylindrical heat-shrinkable tube or a cup-shaped heat-shrinkable film is used as the film 16, the electrode group 12 can be easily inserted into them. When a heat-shrinkable tube or a heat-shrinkable film having a large shrinkage force is used, it is possible to bend the ends of the electrode plate group inward by heat shrinkage.
[0049]
In the manufacturing method according to the second embodiment, the electrode group in which both the long side and the short side of the bottom are protected by the protective film is inserted into the case. For this reason, when inserting an electrode group in a case, it can prevent that the bottom part of an electrode group and a case short-circuit, and can prevent that an active material falls. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to easily manufacture a prismatic battery with small variations in characteristics with good yield.
[0050]
(Embodiment 3)
In a third embodiment, an example of the prismatic battery of the present invention and a method for manufacturing the same will be described. The prismatic battery according to the third embodiment differs from the prismatic battery according to the first embodiment only in the method of protecting the bottom of the electrode plate group.
[0051]
FIG. 9 shows a lower side sectional view (a sectional view perpendicular to the long side of the bottom surface) of the electrode plate group 92 of the third embodiment.
[0052]
In the electrode plate group 92, a separator 12c is disposed between the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b. Further, the separator 12c covers the outermost periphery of the electrode plate group 92. Further, the separator 12c protrudes toward the bottom as compared with the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b. The protruding separator 12c is fused to form a bag. Therefore, the bottom end portions of the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b are covered with the separator 12c. As a result, a short circuit between the bottom of electrode group 92 and case 11 can be reliably prevented. Further, when the electrode group 92 is inserted into the case 11, it is possible to prevent the active material at the bottom of the electrode group 92 from falling off. Note that the protruding separator 12c does not necessarily have to be fused, and the effect of the present invention can be obtained if the separator 12c is formed in a shape that is bent inward of the electrode plate group.
[0053]
Hereinafter, a method for forming the electrode plate group 92 will be described. First, the separator projects so that the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the outermost periphery of the electrode plate group is covered with the separator. The electrode plate group is formed by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate as described above (step (I)). Specifically, the positive electrode plate 12a, the negative electrode plate 12b, and the separator 12c are wound so that the separator 12c is disposed between the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b, thereby forming the electrode plate group 92a. At this time, the separator 12c is made to protrude from the bottom end of the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b. The outermost periphery of the electrode group 92a is covered with the separator 12c. Alternatively, one of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be disposed inside a bag-shaped separator, and the electrode plate group may be formed by alternately stacking the separator and the other electrode plate. In any case, the separator 12c is arranged such that the separator 12c projects from the bottom end of the positive electrode plate 12a and the negative electrode plate 12b by 0.5 mm or more (preferably about 2 mm to 7 mm).
[0054]
Next, the bottoms of the positive electrode plate and the negative electrode plate are covered with the separator by fusing a portion of the separator protruding from the bottom of the electrode plate (step (II)). Specifically, as shown in FIG. 10, the separator 12 c protruding from between the electrode plates is fused by pressing the bottom of the electrode plate group 92 a against a heated mold (for example, a mold) 100. A group 92 is formed. The mold 100 preferably includes a mortar-shaped recess 100a. The bottom of the electrode plate group is pressed against the concave portion 100a. The concave portion 100a is designed to press the bottom and the long side surface of the electrode plate group.
[0055]
The preferred heating temperature of the mold 100 differs depending on the type of the separator 12c. When the separator 12c is made of polyethylene resin, the heating temperature is, for example, about 110 ° C to 130 ° C. When the separator 12c is made of a polypropylene resin, the heating temperature is, for example, about 110 ° C to 140 ° C.
[0056]
The formed electrode plate group 92 is housed in the case 11 (step (III)). Thereafter, as described in the second embodiment, a prismatic battery can be manufactured by a general process.
[0057]
In the prismatic battery of Embodiment 3, the bottoms of the positive electrode plate and the negative electrode plate are protected by the separator. Therefore, a short circuit between the bottom of the electrode plate and the case 11 can be reliably prevented. In addition, when the electrode group is inserted into the case 11, it is possible to prevent the active material at the bottom of the electrode group from falling off or deforming the bottom.
[0058]
Unlike the prismatic battery of Embodiment 1, the prismatic battery of Embodiment 3 does not have a film attached to the bottom of the electrode plate group. Therefore, the electrode group can be easily inserted into the case without bending the bottom. However, also in the electrode group 92 of the third embodiment, the bottom may be bent inward as in the electrode group shown in FIG. For example, in the step of fusing the separator, the bottom of the electrode plate group may be bent using the concave portion 100a.
[0059]
As described above, the embodiments of the present invention have been described by way of examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the prismatic battery and the method of manufacturing the same of the present invention, the end of the electrode group can be sufficiently protected. Therefore, according to the present invention, a prismatic battery can be manufactured with high yield. Further, according to the present invention, it is possible to manufacture a prismatic battery with less variation in characteristics.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are an exploded cross-sectional view and a top view, respectively, showing an example of a prismatic battery of the present invention.
2A is a perspective view and FIG. 2B is a bottom view showing an example of a case of the prismatic battery of the present invention.
3A and 3B are a perspective view and an outline of a bottom surface of an example of an electrode group of a prismatic battery according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing another example of the electrode group of the prismatic battery of the present invention, wherein (a) and (c) are perspective views, and (b) and (d) are bottom views.
5A is a perspective view and FIG. 5B is a bottom view showing another example of the electrode group of the prismatic battery of the present invention.
FIGS. 6A to 6D are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a prismatic battery of the present invention, wherein FIGS. 6A to 6D are perspective views, and FIGS. 6E to 6H are bottom views.
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the method for manufacturing a prismatic battery of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are a side view and a lower side sectional view showing one step of another example of the method for manufacturing a prismatic battery of the present invention. FIGS.
FIG. 9 is a lower side sectional view showing another example of the electrode group of the prismatic battery of the present invention.
FIG. 10 is a side view showing an example of one step in the method of manufacturing a prismatic battery of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 prismatic battery
11 cases
11a, 11b Long side
11c, 11d short side
12, 92, 92a Electrode group
12a Positive electrode plate
12b negative electrode plate
12c separator
13 Sealing plate
13a Lid
13b Upper gasket
13c sealing stopper
13d terminal
13e recess
14a negative electrode tab
14b positive electrode tab
15 Lower gasket
16, 16a, 16b film
17 Insulating plate
21, 22 Long side
23, 24 Short side
51 Heat Shrink Tubing
61, 62 rollers
81, 100 Mold
100a recess

Claims (13)

角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、
前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面において、一対の短辺のすべて、および一対の長辺のうち少なくとも前記一対の短辺に隣接する部分が、絶縁性のフィルムで被覆されていることを特徴とする角形電池。A prismatic battery including a prismatic case, an electrode plate group disposed in the case, and a sealing plate that seals an opening of the case,
On the end face of the electrode plate group located on the side opposite to the opening, all of the pair of short sides and at least a portion of the pair of long sides adjacent to the pair of short sides are formed of an insulating film. A prismatic battery characterized by being coated. 前記フィルムが第１のフィルムと第２のフィルムとを含み、
前記一対の短辺のうちの一方が前記第１のフィルムで被覆されており、前記一対の短辺のうちの他方が前記第２のフィルムで被覆されており、
前記端面のうちの中央部が前記フィルムで被覆されていない請求項１に記載の角形電池。The film includes a first film and a second film,
One of the pair of short sides is covered with the first film, and the other of the pair of short sides is covered with the second film,
The prismatic battery according to claim 1, wherein a center portion of the end face is not covered with the film. 前記一対の長辺のすべてが前記フィルムで被覆されている請求項１に記載の角形電池。The prismatic battery according to claim 1, wherein all of the pair of long sides are covered with the film. 前記フィルムが粘着テープである請求項１ないし３のいずれかに記載の角形電池。The prismatic battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the film is an adhesive tape. 前記フィルムが熱収縮フィルムである請求項３に記載の角形電池。The prismatic battery according to claim 3, wherein the film is a heat-shrinkable film. 前記極板群のうち前記端面側の端部が、前記極板群の内方に向かって曲げられている請求項１ないし５のいずれかに記載の角形電池。The prismatic battery according to any one of claims 1 to 5, wherein an end portion on the end face side of the electrode plate group is bent inward of the electrode plate group. 角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池であって、
前記極板群は正極板と負極板とセパレータとを備え、
前記正極板と前記負極板との間に前記セパレータが配置されるように且つ前記セパレータが前記極板群の最外周を覆うように、前記正極板と前記負極板と前記セパレータとが配置されており、
前記セパレータは、前記正極板および前記負極板に比べて前記封口板の側とは反対側に突出しているとともに、その突出した部分が融着または内方に向かって成形されており、
前記正極板および前記負極板のうち、前記封口板の側とは反対側の端部が前記セパレータによって覆われていることを特徴とする角形電池。A prismatic battery including a prismatic case, an electrode plate group disposed in the case, and a sealing plate that seals an opening of the case,
The electrode plate group includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator,
The positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator are arranged such that the separator is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and such that the separator covers the outermost periphery of the electrode plate group. Yes,
The separator projects toward the opposite side to the side of the sealing plate as compared to the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the projecting portion is formed by fusing or inward,
A prismatic battery, wherein an end of the positive electrode plate and the negative electrode plate opposite to a side of the sealing plate is covered with the separator. 角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ｉｉ）前記極板群のうち前記開口部とは反対側に位置する端面に、前記端面の一対の短辺のすべてを被覆するように、且つ、前記一対の短辺および一対の長辺からはみ出すように絶縁性の粘着テープを貼り付ける工程と、
（ｉｉｉ）前記一対の長辺からはみ出した前記粘着テープを前記極板群の長側面に貼り付ける工程と、
（ｉｖ）前記一対の短辺からはみ出した前記粘着テープの一部を前記極板群の短側面に貼り付ける工程と、
（ｖ）前記極板群に貼り付けられていない前記粘着テープを前記極板群側に折り畳む工程と、
（ｖｉ）前記（ｖ）の工程を経た前記極板群を前記電池ケースに収納する工程とを含む角形電池の製造方法。A method for manufacturing a prismatic battery including a prismatic case, an electrode plate group disposed in the case, and a sealing plate that seals an opening of the case,
(I) forming the electrode plate group by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate such that the positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with a separator interposed therebetween;
(Ii) The end face of the electrode plate group located on the side opposite to the opening is covered with all of the pair of short sides of the end face, and from the pair of short sides and the pair of long sides. A process of attaching an insulating adhesive tape so as to protrude,
(Iii) attaching the adhesive tape protruding from the pair of long sides to a long side surface of the electrode plate group;
(Iv) attaching a part of the adhesive tape protruding from the pair of short sides to a short side surface of the electrode plate group;
(V) a step of folding the adhesive tape not attached to the electrode plate group toward the electrode plate group;
(Vi) storing the electrode plate group having undergone the step (v) in the battery case. 前記（ｉｖ）および（ｖ）の工程を、ローラを用いて行う請求項８に記載の角形電池の製造方法。The method for producing a prismatic battery according to claim 8, wherein the steps (iv) and (v) are performed using a roller. 前記（ｉ）の工程ののちであって前記（ｉｉ）の工程の前に、
（Ａ）前記極板群のうち前記端面側の端部を、前記極板群の内方に向かって曲げる工程をさらに含む請求項８に記載の角形電池の製造方法。After the step (i) and before the step (ii),
9. The method of manufacturing a prismatic battery according to claim 8, further comprising: (A) a step of bending an end of the electrode group on the end face side inward of the electrode group. 前記（Ａ）の工程は、７０℃〜１３０℃の範囲の温度に加熱した成形型を用いて、前記極板群の長側面のうち前記端面側の一部を前記極板群の内方に向かって曲げることによって行われる請求項１０に記載の角形電池の製造方法。In the step (A), a part of the long side surface of the electrode plate group on the end face side is placed inside the electrode plate group using a mold heated to a temperature in a range of 70 ° C to 130 ° C. The method for manufacturing a prismatic battery according to claim 10, wherein the method is performed by bending the battery. 角形のケースと、前記ケース内に配置された極板群と、前記ケースの開口部を封口する封口板とを備える角形電池の製造方法であって、
（Ｉ）セパレータを挟んで正極板と負極板とが対向するように、且つ極板群の最外周がセパレータで覆われるように、且つ前記正極板および前記負極板の底部側の端部よりも前記セパレータが突出するように前記セパレータと前記正極板と前記負極板とを配置することによって前記極板群を形成する工程と、
（ＩＩ）前記セパレータのうち前記端部よりも突出した部分を融着または内方に向かって成形することによって、前記正極板および前記負極板の前記端部を前記セパレータで覆う工程と、
（ＩＩＩ）前記（ＩＩ）の工程を経た前記極板群を前記ケースに収納する工程とを含む角形電池の製造方法。A method for manufacturing a prismatic battery including a prismatic case, an electrode plate group disposed in the case, and a sealing plate that seals an opening of the case,
(I) The positive electrode plate and the negative electrode plate face each other with the separator interposed therebetween, and the outermost periphery of the electrode plate group is covered with the separator. Forming the electrode plate group by arranging the separator, the positive electrode plate, and the negative electrode plate such that the separator projects,
(II) a step of fusing or forming an inwardly protruding portion of the separator from the end to cover the ends of the positive electrode plate and the negative electrode plate with the separator;
(III) a step of housing the electrode group having undergone the step (II) in the case. 前記（ＩＩ）の工程において、突出した前記セパレータを、加熱された成形型に押圧することによって前記セパレータを融着または成形する請求項１２に記載の角形電池の製造方法。The method for manufacturing a prismatic battery according to claim 12, wherein in the step (II), the protruding separator is pressed against a heated mold to fuse or mold the separator.
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