JP2009170137A - 角形電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の角形電池は、互いに反対方向に正極芯体露出部14及び負極芯体露出部15が形成された偏平状の電極体11を有し、正極芯体露出部14及び負極芯体露出部15は束ねられてそれぞれ正極集電体16及び負極集電体181が溶接され、前記偏平状の電極体11が電池外装缶内に収容されており、正極集電体16及び負極集電体181はそれぞれ少なくとも一方側の同一方向に位置決め用突起(例えば181a、181b)を備えており、偏平状の電極体11の周辺部及び底部は絶縁性シート材料301で被覆されていると共に、正極集電体16及び負極集電体181の位置決め用突起が形成されている部分は絶縁性シート材料301で二重に被覆されていることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
最初に第1の実施形態の角形電池としての角形非水電解質二次電池を図1A及び図1Bを用いて説明する。この角形非水電解質二次電池10は、正極極板(図示せず)と負極極板(図示せず)とがセパレータ(図示せず)を介して巻回された偏平状の巻回電極体11を、周辺部及び底部を絶縁性シート材としての絶縁樹脂製シート301(図1においては図示せず。図2及び図3を参照。)によって被覆した後、角形の電池外装缶12の内部に収容し、封口板13によって電池外装缶12を密閉したものである。
正極極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)粉末94質量%と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイト等の炭素系粉末3質量%と、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)よりなる結着剤3質量%とを混合し、得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドン(NMP)からなる有機溶剤を加えて混練して正極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、アルミニウム箔(例えば、厚さが20μmのもの)からなる正極芯体を用意し、上述のようにして作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体の両面に、均一に塗布して正極活物質合剤層を塗布した。この際、正極活物質合剤層の一方側には、正極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅(ここでは12mmとした)の非塗布部(正極芯体露出部14)が正極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、正極活物質合剤層を形成した正極芯体を乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であったNMPを除去して乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが0.06mmとなるまで圧延して正極極板を作製した。このようにして作製した正極極板を幅が100mmとなる短冊状に切り出し、幅が10mmの帯状のアルミニウムからなる正極芯体露出部14を設けた正極極板を得た。
負極極板は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての天然黒鉛粉末98質量%と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)及びスチレン−ブタジエンゴム(SBR)をそれぞれ1質量%ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、銅箔(例えば、厚さが12μmのもの)からなる負極芯体を用意し、上述のようにして作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体の両面に均一に塗布して、負極活物質合剤層を形成した。この場合、負極活物質合剤層の一方の側には、負極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅(ここでは10mmとした)の非塗布部(負極芯体露出部15)が負極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、負極活物質合剤層を形成した負極芯体を乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが0.05mmとなるまで圧延して負極極板を作製した。このようにして作製した負極極板を幅が110mmとなる短冊状に切り出し、幅が8mmの帯状の負極芯体露出部15を設けた負極極板を得た。
上述のようにして得られた正極極板の正極芯体露出部と負極極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータ(厚さが0.022mmで、幅が100mmのもの)を介して巻回し、両側にそれぞれ複数のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部14と、銅箔からなる負極芯体露出部15が形成された実施例及び比較例で使用する偏平状の巻回電極体11を作製した。その際、偏平状の巻回電極体11の最外周側が多孔質セパレータで覆われるようにして、偏平状の巻回電極体11の正極極板及び負極極板と電池外装缶とが電気的に絶縁されている状態とした。
第1の実施形態の角形電池10においては、集電体を以下のようにして抵抗溶接した。すなわち、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体11の正極芯体露出部14にアルミニウム製の正極集電体16及び正極集電体受け部品(図示せず)を抵抗溶接によって取り付け、同じく負極芯体露出部15に銅製の負極集電体181及び負極集電体受け部品182a及び182bを抵抗溶接によって取り付けるが、以下においては、負極芯体露出部15に銅製の負極集電体181及び負極集電体受け部品182a及び182bを抵抗溶接によって取り付ける場合について説明する。なお、負極集電体181としては、位置決め用として予め実験的に定めた所定高さの2箇所の突起181a及び181bを有すると共に、負極端子19との間の電気的接続用負極リード181cを有するものを用いた。更に、負極集電体受け部品182a及び182bとしては、負極集電体181の2箇所の突起181a及び181bの高さよりも厚さが薄いものを用いた。
第1の実施形態の角形電池10で使用する絶縁樹脂製シート301としては、例えば厚さが50μmのPP製シートを用い、図2に示すような形状に切り出し、破線で示す部分を全て山折りに折り曲げて成形した。すなわち、この絶縁樹脂製シート301は、偏平状の巻回電極体11の正面及び背面に対応する大きさの正面部分30a及び背面部分30bと、偏平状の巻回電極体11の厚さに対応する大きさの底部分30c及び一対の側幅部分30dと、正極集電体16及び負極集電体181部分に対応する大きさの一対の折り返し部30eと、前記底部30cから延在された一対の小舌片状の折り返し辺30fとを備えている。この絶縁樹脂製シート301を折り曲げると図3に示したとおりの形状となる。
第1の実施形態の角形電池10では、正極集電体16及び負極集電体181にのみ位置決め用突起181a及び181bが形成されているものを使用したが、正極集電体受け部品(図示省略)及び負極集電体受け部品182a及び182bも位置決め用突起の機能を有するものとすることもできる。この場合、正極集電体受け部品及び負極集電体受け部品182a及び182bの高さを正極集電体16の位置決め用突起の高さ及び負極集電体181の位置決め用突起181a及び181bの高さと同じになるようにすればよい。この第2の実施形態の角形電池は、正極集電体16及び負極集電体181だけでなく、正極集電体受け部品及び負極集電体受け部品182a及び182bも位置決め用突起として用いた以外は、第1の実施形態の角形電池と構成の差異はないので、その図示は省略する。このような構成とすると、角形電池に振動が加わっても、より偏平状の電極体が電池外装缶内で動き難くなるので、よりEV用ないしHEV用として最適な角形電池が得られる。
Claims (5)
- 端部に正極芯体露出部が形成された正極極板及び端部に負極芯体露出部が形成された負極極板が、前記正極芯体露出部と負極芯体露出部とが互いに反対方向となるようにセパレータを介して互いに絶縁された状態で巻回又は積層された偏平状の電極体を有し、前記正極芯体露出部は束ねられて正極集電体が溶接され、前記負極芯体露出部は束ねられて負極集電体が溶接され、前記正極集電体及び負極集電体が角形金属製の外装缶内の両側端側に位置するように前記偏平状の電極体が前記外装缶内に収容された角形電池であって、
前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ少なくとも一方側の同一方向に位置決め用突起を備えており、
前記偏平状の電極体の周辺部及び底部は絶縁性シート材料で被覆されていると共に、前記正極集電体及び負極集電体の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることを特徴とする角形電池。 - 前記正極集電体及び負極集電体はそれぞれ両側に位置決め用突起を備えており、
前記正極集電体及び負極集電体の両側の位置決め用突起が形成されている部分は前記絶縁性シート材料で二重に被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の角形電池。 - 前記偏平状の電極体の前記正極集電体及び負極集電体が形成されている側の両端の底部外側面は、それぞれ底部側の絶縁性シート材料から延在された小舌片状の折り返し辺によって二重に被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の角形電池。
- 前記絶縁性シート材料は、絶縁樹脂製シートを折り曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載の角形電池。
- 絶縁樹脂製シート材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ナイロンから選択された1種の樹脂からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の角形電池。
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