JP2009181812A - Wound battery, and manufacturing method thereof - Google Patents
Wound battery, and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009181812A JP2009181812A JP2008019785A JP2008019785A JP2009181812A JP 2009181812 A JP2009181812 A JP 2009181812A JP 2008019785 A JP2008019785 A JP 2008019785A JP 2008019785 A JP2008019785 A JP 2008019785A JP 2009181812 A JP2009181812 A JP 2009181812A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode body
- electrode
- wound
- current collecting
- sheet
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Abstract
Description
本発明は、電池及び該電池を製造する技術に関する。詳しくは、渦巻き状構造を有する捲回型の電極体に波形の集電タブが形成された捲回型電池および該電池の製造技術に関する。 The present invention relates to a battery and a technique for manufacturing the battery. Specifically, the present invention relates to a wound battery in which a corrugated current collecting tab is formed on a wound electrode body having a spiral structure, and a manufacturing technique of the battery.
電池の一形態として、渦巻き状構造を有する電極体(捲回型電極体)を備えた電池が挙げられる。電極体を渦巻き状構造とすることにより、所定容積あたりの正負極の反応面積を大きくすることができ、これによってエネルギー密度を増大して高出力が可能となる。かかる捲回型電極体を備えた電池(以下「捲回型電池」という。)、特に捲回型リチウムイオン電池は、高出力が得られる電源として車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯シート端末の電源として重要性が高まっている。 As one form of the battery, a battery including an electrode body (wound electrode body) having a spiral structure can be given. By making the electrode body have a spiral structure, the reaction area of the positive and negative electrodes per predetermined volume can be increased, thereby increasing the energy density and enabling high output. A battery provided with such a wound electrode body (hereinafter referred to as a “turned battery”), in particular, a wound lithium ion battery, is a power source for mounting on a vehicle or a personal computer and a portable seat terminal as a power source for obtaining a high output. The importance as a power source is increasing.
ところで、この種の電池(捲回型電池)の集電方法の一つとしてタブ式集電がある。即ち、この形態の電池では、長尺シート状の集電体から成る電極体の長手方向に沿う側縁端部を活物質層非形成部分(即ち集電体が露出している部分)としておき、その側縁端部(活物質層非形成部分)が捲回によって径方向に積層されて成る積層端部に集電タブを接続する。かかる構成では、集電タブを介して電極体より電流を取り出すことができるため、集電抵抗を低減し、充放電効率を向上させることができる。 By the way, there is a tab type current collection as one of current collection methods for this type of battery (winding type battery). That is, in this type of battery, the side edge along the longitudinal direction of the electrode body composed of a long sheet-shaped current collector is defined as an active material layer non-formed portion (that is, a portion where the current collector is exposed). The current collecting tab is connected to the laminated end portion formed by laminating the side edge end portion (portion where the active material layer is not formed) in the radial direction by winding. In such a configuration, current can be taken out from the electrode body through the current collecting tab, so that current collecting resistance can be reduced and charge / discharge efficiency can be improved.
このような集電タブの一形態として、典型的には金属箔から成る長尺シート状の集電体を屏風状(換言すれば波板状)に折り曲げてなる集電タブが提案されている。例えば特許文献1には、電極体を構成する正極又は負極の芯体(集電体)の端縁(即ち上記積層端部)に、帯板状の集電タブ部材を屏風状に折り曲げてなる集電タブを噛合させる技術が開示されている。また、この種の集電タブに関する他の従来技術としては特許文献2が挙げられる。
しかしながら、上述した従来技術においては、生産効率の観点から更なる改善の余地がある。すなわち、特許文献1に開示された技術では、集電タブの構築(集電タブを屏風状に折り曲げる加工)と、捲回電極体の構築(電極体シートの捲回)とを別々に行い、その後、屏風状の集電タブを電極体端面に取り付けているが、生産効率の観点からは集電タブの構築と捲回電極体の構築とを同時に行うことが好ましい。
However, the above-described prior art has room for further improvement from the viewpoint of production efficiency. That is, in the technique disclosed in
また、特許文献1の技術では、屏風状の集電タブを電極体端面に押し込む際、該集電タブの互いに対向する折曲げ面の間にそれぞれの芯体(集電体)端縁を1つずつ挟み込んで噛合させる必要があるが、該芯体端縁の配列ピッチ(即ち上記積層端部の層間隙間)は非常に狭いために位置ズレが生じ易く、電極体と集電タブとが正しく接合されない虞がある。電極体と集電タブとが正しく接合されないと、電気的接続が十分に確保できず集電抵抗が増大する虞があるので(或いは接続不良となる虞があるので)好ましくない。
Further, in the technique of
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電極体と集電タブとを確実に接合しつつ良好な生産性にて波板状集電タブを備えた捲回型電池(典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池)を製造する方法を提供することである。また、そのような製造方法で製造される集電タブ付き捲回型電池(典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池)を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and its main object is to provide a winding having a corrugated current collecting tab with good productivity while reliably joining the electrode body and the current collecting tab. It is to provide a method of manufacturing a type battery (typically a secondary battery such as a lithium ion battery). Moreover, it is providing the winding type battery with a current collection tab manufactured by such a manufacturing method (typically secondary batteries, such as a lithium ion battery).
本発明によって提供される電池の製造方法は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子(即ち外部機器と電気的に接続するための正極端子又は負極端子をいう。以下同じ。)とを備えた電池の製造方法である。 The battery manufacturing method provided by the present invention includes a positive electrode and a negative electrode body sheet in which a positive electrode and a negative electrode active material layer are formed on the surfaces of a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode current collector, respectively. A wound electrode body formed by winding and a current collecting tab sheet connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the wound electrode body, and a plurality of folded portions formed by alternately folding the sheet Current collectors that are disposed in the interlaminar gaps of the stacked end portions formed of the electrode active material layer non-forming portions of the current collector that are stacked in the radial direction of the wound electrode body by the winding. A tab sheet and a positive or negative electrode terminal for external connection electrically connected to the current collecting tab sheet (that is, a positive electrode terminal or a negative electrode terminal for electrical connection with an external device; the same applies hereinafter). Is a method of manufacturing a battery comprising:
本製造方法は、上記電極体シートを捲回する作業と、上記捲回作業により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で上記集電タブシートの一部を折り返して形成した上記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における上記積層端部の外周面に配置する作業とを包含する。そして、上記捲回作業及び上記折畳部配置作業は、上記所定の間隔で上記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが上記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように行われることを特徴とする。 The manufacturing method includes the operation of winding the electrode body sheet and the folding formed by folding a part of the current collecting tab sheet at a predetermined interval with respect to the electrode body wound by the winding operation. And an operation of arranging the portion on the outer peripheral surface of the laminated end portion of the electrode body in the course of being wound. In the winding operation and the folding portion arranging operation, each of the plurality of folding portions arranged on the outer peripheral surface of the laminated end portion at the predetermined interval is arranged in a different interlayer gap of the laminated end portion. And it is performed so that this some folding part may be arranged in the radial direction of a winding electrode body.
上記構成の製造方法によれば、捲回により積層された電極体の積層端部(活物質層非形成部分)の層間隙間に集電タブの一部である上記折畳部を順次配置しつつ、そのまま捲回電極体を構築することができる。即ち、本発明の製造方法では、捲回電極体の捲回作業(工程)と集電タブの折畳部配置作業(工程)とを同時に行うことができる。従って、良好な生産性にて(即ち効率よく迅速に)捲回電極体を作製することができる。 According to the manufacturing method having the above-described configuration, the folding portions that are part of the current collecting tabs are sequentially disposed in the interlayer gaps at the stacked end portions (active material layer non-formed portions) of the electrode bodies stacked by winding. The wound electrode body can be constructed as it is. That is, in the manufacturing method of the present invention, the winding operation (process) of the wound electrode body and the folding portion arranging operation (process) of the current collecting tab can be performed simultaneously. Therefore, a wound electrode body can be produced with good productivity (that is, efficiently and quickly).
また、シート状集電タブを折り畳みながら配置することにより、積層端部(電極活物質層非形成部分)の層間隙間の幅・サイズに関係なく該隙間に折畳部を確実に配置(挿入)することができ、電極体と集電タブとの位置ズレを防止することができる。その結果、製品不良(例えば捲回電極体と集電タブとの位置ズレに起因する接続不良など)を防止することができる。 In addition, by folding and arranging the sheet-like current collecting tab, the folded portion can be securely placed (inserted) in the gap regardless of the width and size of the interlayer gap at the laminated end (electrode active material layer non-formed portion). It is possible to prevent positional deviation between the electrode body and the current collecting tab. As a result, it is possible to prevent a product failure (for example, a connection failure due to a positional deviation between the wound electrode body and the current collecting tab).
また、かかる製造方法によれば、集電タブを波形に折り畳むことで形成される複数の折畳部が電極体の上記積層端部の径方向(積層方向)に揃うように配列される。このように複数の折畳部を配列することにより、捲回電極体の内部から発生したガスを該集電タブによって覆われていない捲回電極体の端面から放出することができる。従って、上記方法によれば、良好なガス抜き性を確保し得る捲回電極体を備えた電池を提供することができる。また、複数の折畳部が一列に揃うことによって、折畳部と積層端部との接合作業を容易に行うことができるというメリットもある。 Moreover, according to this manufacturing method, it arranges so that the several folding part formed by folding a current collection tab in a waveform may align with the radial direction (stacking direction) of the said lamination | stacking edge part of an electrode body. By arranging a plurality of folding portions in this way, gas generated from the inside of the wound electrode body can be released from the end face of the wound electrode body that is not covered by the current collecting tab. Therefore, according to the said method, the battery provided with the winding electrode body which can ensure favorable degassing property can be provided. Moreover, there exists an advantage that the joining operation | work of a folding part and a lamination | stacking edge part can be performed easily by aligning a some folding part in a row.
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記捲回作業及び折畳部配置作業は、積層端部の層間隙間毎に折畳部が一つずつ配置されていくように行われる。このように折畳部を配置・配列することにより、捲回電極体と集電タブとの接触面積を増大させることができる。その結果、より集電効率のよい電池(例えばリチウムイオン電池等の二次電池)を製造することができる。 In a preferable aspect of the manufacturing method disclosed herein, the winding operation and the folding portion arranging operation are performed so that one folding portion is arranged for each interlayer gap at the stacked end portion. By arranging and arranging the folding parts in this way, the contact area between the wound electrode body and the current collecting tab can be increased. As a result, a battery with higher current collection efficiency (for example, a secondary battery such as a lithium ion battery) can be manufactured.
ここで開示される製造方法の好ましい他の一態様では、上記捲回作業及び折畳部配置作業を実施後、上記捲回された電極体の積層端部と該積層端部の層間隙間に挿入されている複数の折畳部とをまとめて接合する集電タブ接合作業を行う。 In another preferable aspect of the manufacturing method disclosed herein, after the winding operation and the folding portion placement operation are performed, the electrode is inserted into the stacked end portion of the wound electrode body and the interlayer gap between the stacked end portions. A current collecting tab joining operation for joining together a plurality of folded portions is performed.
かかる構成の製造方法によれば、電極体と各折畳部とをまとめて一度に接合することができ、生産性の向上およびエネルギーコスト(製造コスト)削減等の観点から好ましい。また、積層端部の層間隙間は、該隙間に挿入された折畳部の厚みによって塞がれるので、該積層端部(即ち露出したシート状集電体から成る部分)の剛性を向上させることができる。これによって、上述した接合処理を、該積層端部を無理に屈曲させることなく行うことができ、積層端部(即ち電極活物質層非形成部分)を構成する集電体自体の破損(箔状の集電体である場合は当該箔の破れ)等を防止することができる。 According to the manufacturing method having such a configuration, the electrode body and each foldable portion can be joined together at one time, which is preferable from the viewpoint of improving productivity and reducing energy costs (manufacturing costs). In addition, since the interlayer gap at the laminated end is closed by the thickness of the folded portion inserted into the gap, the rigidity of the laminated end (that is, the portion made of the exposed sheet-like current collector) is improved. Can do. As a result, the joining process described above can be performed without forcibly bending the laminated end, and the current collector itself constituting the laminated end (that is, the portion where the electrode active material layer is not formed) is damaged (foil-like). In the case of the current collector, the foil can be prevented from being broken).
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記接合作業において、上記集電タブの一部と上記電極端子とを直接接合する。かかる方法によれば、電極体と集電タブと外部接続用電極端子(正極端子又は負極端子)との接合を一度にまとめて行うことができ、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。また、集電タブの折畳部を電極端子に直付けしているので、余計な接続部材(例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等)を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を電池外部に直接取り出すことができ、簡便な集電構造を有する電池を良好な生産性にて提供することができる。 In a preferable aspect of the manufacturing method disclosed herein, part of the current collecting tab and the electrode terminal are directly joined in the joining operation. According to this method, the electrode body, the current collecting tab, and the external connection electrode terminal (positive electrode terminal or negative electrode terminal) can be joined together at a time, which is preferable from the viewpoint of productivity, energy cost, and the like. In addition, since the folded portion of the current collecting tab is directly attached to the electrode terminal, the current collecting tab is not interposed without an extra connection member (for example, a lead member connecting the current collecting tab and the external connection electrode terminal). In addition, the current can be directly taken out of the battery via the electrode terminal, and a battery having a simple current collecting structure can be provided with good productivity.
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記電極端子は平坦面を有している。そして、該平坦面に上記集電タブの折畳部が接合される。かかる構成の製造方法によれば、外部接続用電極端子(正極端子又は負極端子)の平坦面に集電タブの折畳部を面接触させた状態にて接合し得るので、両者の接合作業が容易になるとともに集電接合面における接合強度を向上させることができる。 In a preferred embodiment of the manufacturing method disclosed herein, the electrode terminal has a flat surface. And the folding part of the said current collection tab is joined to this flat surface. According to the manufacturing method of such a configuration, since the folded portion of the current collecting tab can be bonded to the flat surface of the external connection electrode terminal (positive electrode terminal or negative electrode terminal), the bonding operation of both is possible. It becomes easy and the joint strength in a current collection joining surface can be improved.
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記電極端子は、上記電極体の捲回中心に配置された軸芯である。かかる構成の製造方法によれば、集電タブが有する複数の折畳部のうちの捲回最内周側に配置された折畳部と電極端子とが直接的に接合され得るので、接合作業が容易になるとともに、集電接合面の剛性が向上した電池(例えば円筒形状の捲回型電池)を製造することができる。 In a preferred aspect of the manufacturing method disclosed herein, the electrode terminal is an axial core disposed at the winding center of the electrode body. According to the manufacturing method of such a configuration, the folding portion arranged on the innermost winding side of the plurality of folding portions of the current collecting tab and the electrode terminal can be directly joined, so that the joining work Thus, it is possible to manufacture a battery (for example, a cylindrical wound battery) having improved current collecting joint rigidity.
また、本発明は、ここで開示される製造方法で好適に製造し得る電池を提供する。本発明によって提供される電池の好適な一態様は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって該シートが交互に折り返されて形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備える電池である。そして、上記集電タブシートの一部と上記電極端子とが直接接合されていることを特徴とする。 The present invention also provides a battery that can be suitably manufactured by the manufacturing method disclosed herein. One preferred embodiment of the battery provided by the present invention is a positive electrode and a negative electrode in which a positive electrode and a negative electrode active material layer are formed on the surfaces of a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode current collector, respectively. A wound electrode body formed by winding a body sheet, and a plurality of folded tab sheets formed by alternately folding the sheet, the current collecting tab sheet being connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the wound electrode body And the folded portions are arranged in the interlaminar gaps at the end portions of the current collector where the electrode active material layer is not formed by laminating in the radial direction of the wound electrode body by the winding. A battery comprising a current collecting tab sheet and an electrode terminal for external connection on the positive electrode side or the negative electrode side electrically connected to the current collecting tab sheet. And a part of said current collection tab sheet | seat and the said electrode terminal are joined directly, It is characterized by the above-mentioned.
かかる構成の捲回型電池(典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池)では、集電タブシートの折畳部が上記電極端子に直接的に接合(直付け)されているので、余計な接続部材(例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等)を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を直接取り出すことができる。また、電池内部の集電スペースが低減されるとともに、集電抵抗を低減し得、電池出力の向上を実現することができる。また、振動等によって接続部材(例えばリード部材等)が破損する虞もない。 In the wound type battery having such a configuration (typically a secondary battery such as a lithium ion battery), the folded portion of the current collecting tab sheet is directly joined (directly attached) to the electrode terminal, which is unnecessary. The current can be directly taken out via the current collecting tab and the electrode terminal without interposing a connecting member (for example, a lead member connecting the current collecting tab and the external connection electrode terminal). Further, the current collecting space inside the battery is reduced, and the current collecting resistance can be reduced, thereby improving the battery output. Further, there is no possibility that the connection member (for example, the lead member) is damaged by vibration or the like.
好ましくは、上記電極端子は平坦面を有しており、該平坦面に上記集電タブの折畳部が面接触した状態で溶接されている。電極端子の平坦面に集電タブの折畳部を面接触させた状態で接合されることにより、集電接合面における接合強度の向上が図られる。 Preferably, the electrode terminal has a flat surface, and the folded portion of the current collecting tab is welded to the flat surface in surface contact. By joining the folded portion of the current collecting tab in surface contact with the flat surface of the electrode terminal, the joining strength at the current collecting joint surface can be improved.
本発明によって提供される電池の更に好ましい一態様では、上記電極端子は、上記電極体の捲回中心に配置された軸芯である。かかる構成によれば、集電タブシートと電極端子との集電接合面の剛性が向上する。 In a further preferred aspect of the battery provided by the present invention, the electrode terminal is an axial core disposed at the winding center of the electrode body. According to this configuration, the rigidity of the current collecting joint surface between the current collecting tab sheet and the electrode terminal is improved.
また、本発明は、ここで開示される製造方法を好適に実施するための製造装置を提供する。本発明によって提供される製造装置は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備えた電池を製造するために用いられる装置である。 Moreover, this invention provides the manufacturing apparatus for implementing suitably the manufacturing method disclosed here. The production apparatus provided by the present invention includes a positive electrode and a negative electrode body sheet in which positive electrode and negative electrode active material layers are respectively formed on the surfaces of a long sheet-like positive electrode and negative electrode current collector. A wound electrode body that is rotated, and a current collecting tab sheet that is connected to a positive electrode side or a negative electrode side of the wound electrode body, and includes a plurality of folded portions formed by alternately folding the sheet. A current collecting tab sheet disposed in an interlaminar gap at the end portion of the current collector where the electrode active material layer is not formed on the current collector, wherein the folded portions are laminated in the radial direction of the wound electrode body by the winding; The device is used for manufacturing a battery including a positive electrode side or a negative electrode side external connection electrode terminal electrically connected to the current collecting tab sheet.
そして本発明に係る装置は、上記電極体シートを捲回中心となる軸芯の周りに捲回する捲回手段と、上記捲回手段により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で上記集電タブシートの一部を折り返して形成した上記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における上記積層端部の外周面に配置する集電タブ供給手段とを備える。 And the apparatus which concerns on this invention winds the said electrode body sheet | seat around the axial center used as the winding center, and the electrode body wound by the said winding means at a predetermined space | interval. And a current collecting tab supply means for arranging the folded portion formed by folding a part of the current collecting tab sheet on the outer peripheral surface of the laminated end portion of the electrode body being wound.
そして、上記捲回手段及び上記集電タブ供給手段は、上記所定の間隔で上記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが上記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように相互に連関して作動するように構成されていることを特徴とする。 The winding means and the current collecting tab supply means are arranged such that each of the plurality of folding portions arranged on the outer peripheral surface of the stacked end portion at the predetermined interval is disposed in a different interlayer gap of the stacked end portion. And it is comprised so that it may mutually operate | move so that these folding parts may be arranged in the radial direction of a wound electrode body.
かかる構成の装置によって、ここで開示される集電タブを備えた捲回型電池の製造方法を好適に実施することができる。 With the apparatus having such a configuration, the method of manufacturing a wound battery having a current collecting tab disclosed herein can be suitably implemented.
好ましくは、上記集電タブ供給手段は、上記集電タブシートの一部を折り返して上記折畳部を形成するとともに、該形成した折畳部を上記捲回手段により捲回されていく電極体の外周面に配置する可動押出バーを備える。このような可動押出バー(後述する実施形態参照)を備えることにより、捲回中の電極体における積層端部の外周面に集電タブシートの一部を折り返して形成した折畳部をスムーズに所定の間隔で配置していくことができる。 Preferably, the current collecting tab supply means folds a part of the current collecting tab sheet to form the folded portion, and the electrode body in which the formed folded portion is wound by the winding means. A movable extrusion bar is provided on the outer peripheral surface. By providing such a movable push-out bar (see the embodiment described later), a predetermined folded portion formed smoothly by folding a part of the current collecting tab sheet on the outer peripheral surface of the laminated end portion of the electrode body being wound is predetermined. Can be arranged at intervals of.
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではなく、また、図面を簡略化するために実際よりも捲回数が少ない捲回電極体を例示している。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、電極活物質の製造方法、電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面では、正極側を例として主に説明するが、正負のいずれにも適用可能な実施形態であり、負極側についても同様に適用することができる。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments. Note that the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect the actual dimensional relationships, and in order to simplify the drawings, a wound electrode body having fewer turns than the actual number is used. Illustrated. Matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, a method for producing an electrode active material, a general technique relating to construction of a battery, etc.) It can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on the technology. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. In the following drawings, the positive electrode side is mainly described as an example, but the embodiment can be applied to both positive and negative, and can be similarly applied to the negative electrode side.
図1を参照しながら本実施形態に係る捲回電極体60に使用される捲回可能な形状を有する電極体シート20の構成について説明する。図1は本実施形態の捲回電極体60の構成を模式的に示す斜視図である。また、図2は捲回電極体60の要部断面を拡大して示す要部断面図である。
With reference to FIG. 1, the structure of the electrode body sheet |
図1に示すように、本実施形態に係る捲回電極体60は、電極体シート20を捲回することによって形成されている。電極体シート20は、捲回電極体60を組み立てる前段階における長尺状(帯状)のシート構造を有している。電極体シート20は、典型的な捲回電極体と同様に、長尺シート状の正極用及び負極用集電体(以下、それぞれ「正極シート30」、「負極シート40」という。)を計2枚のシート状セパレータ(以下「セパレータシート22」という。)と共に積層して形成されている。
As shown in FIG. 1, the
正極シート30は、長尺シート状の正極集電体34の表面に電池用正極活物質層32が付着されて形成されている。ただし、正極活物質層32は電極体シート20の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図では上側の側縁部分)には付着されず、正極集電体34を一定の幅(例えば10mm)にて露出させた正極活物質層非形成部分36が形成されている。
The
一方、負極シート40も正極シート30と同様に、長尺シート状の負極集電体44の表面に電池用負極活物質層42が付着されて形成されている。ただし、負極活物質層42は電極体シート20の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図では下側の側縁部分)には付着されず、負極集電体44を一定の幅(例えば10mm)にて露出させた負極活物質層非形成部分46が形成されている。
On the other hand, similarly to the
なお、正極シート30および負極シート40を構成する材料自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極集電体34にはアルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。負極集電体44には銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。
In addition, the material itself which comprises the
捲回電極体60を構築する際には、正極シート30と負極シート40とをセパレータシート22を介して積層した電極体シート20を用意する。このとき、セパレータシート22は正極シート30の正極活物質層非形成部分(正極集電体34の露出部分)36が外方にはみ出るように(即ち正極活物質層32とセパレータシート22とが対向するように)重ね合せられる。
When constructing the
負極シート40も正極シート30と同様に積層され、負極活物質層非形成部分(負極集電体44の露出部分)46がセパレータシート22から外方にはみ出るように(即ち負極活物質層42とセパレータシート22とが対向するように)重ね合せられる。かかる電極体シート20を捲回(例えば50捲回程度)することによって捲回電極体60が得られる。
The
捲回電極体60の捲回軸方向における中央部分には、捲回コア部分62(即ち正極シート30の正極活物質層32と負極シート40の負極活物質層42とセパレータシート22とが密に積層された部分)が形成される。また、捲回電極体60の捲回軸方向の一方の端部には、正極活物質層非形成部分36(正極集電体34の露出部分)が捲回されて積層された正極集電体積層部63(箔状の正極集電体が積層した構成の正極集電体積層部)が形成される。そして、捲回電極体60の捲回軸方向の他方の端部には、負極活物質層非形成部分46(負極集電体44の露出部分)が捲回されて積層された負極集電体積層部64(箔状の負極集電体が積層した構成の負極集電体積層部)が形成される。
A wound core portion 62 (that is, the positive electrode
捲回電極体60の正極側には、正極側集電タブシート10が接続される。正極側集電タブシート10を構成する材料は、良好な導電性を有し且つ正極集電体34と適切に接合し得る材料が好ましく、ここでは長尺シート状のアルミニウム箔である。また、この実施形態では、捲回電極体60の負極側には、負極側集電タブシート18が接続される(図6参照)。負極側集電タブシート18を構成する材料は、良好な導電性を有し且つ負極集電体44と適切に接合し得る材料が好ましく、例えば長尺シート状の銅箔を好適に使用することができる。
The positive electrode side current
正極側集電タブシート10は、図2に示すように該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部14を備えた波型の集電タブシート10である。そして、それら複数の折畳部14は、上記捲回により捲回電極体60の径方向(図2では左右方向)に積層する正極集電体34の正極活物質層非形成部分36から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置(挿入)されて接合されている。この実施形態では、複数の折畳部14は、正極活物質層非形成部分36から成る積層端部の層間隙間毎に一つずつ配置されている。このように集電タブシート10の折畳部14を積層端部の層間隙間に配置することにより、集電タブシート10と正極シート30との接触面積を増大することができ、高い集電効率を達成することができる。
As shown in FIG. 2, the positive electrode side current
なお、集電タブシート10、18は、正極側又は負極側の外部接続用電極端子80、86とそれぞれ電気的に接続される(図2、図6参照)。この実施形態では、外部接続用正極端子80、86は、捲回電極体60の捲回最内周の内側に配置され、集電タブシート10、18とそれぞれ接合されている。
The current
次に、図3A〜図3Cを参照しながら、上述した捲回電極体60と集電タブシート10とを備えた電池を製造するために用いられる製造装置70について説明する。図3Aは製造装置70の構成を模式的に示す上面模式図であり、図3Bおよび図3Cは、製造装置70の動作を説明するための断面模式図である。以下、主として捲回電極体の正極側について説明するが、本実施形態に係る製造装置は負極側についても同様に適用可能なものである。
Next, a
本実施形態に係る製造装置70は、電極体シート20を捲回中心となる軸芯72の周りに捲回する捲回手段と、捲回されていく途上の電極体21(以下「捲回途上体21」とも称する)における積層端部の外周面24に折畳部14を配置する集電タブ供給手段74と、から構成されている。
The
軸芯72は、引き出されてくる電極体シート20を巻き取り、巻き取り終了後には捲回電極体60から取り外されるように構成されている。この実施形態では、軸芯72は、捲回手段としての軸芯支持部(図示せず)に連結固定されている。軸芯支持部は、捲回手段を構成する図示しない駆動源(例えばモータ)に接続され、軸芯72を一方向に回転自在に支持している。そして、軸芯支持部は、軸芯72を一方向に回転させることによって、搬送されてくる電極体シート20を、捲回中心となる軸芯72の周りに捲回するようになっている。
The
上記軸芯72には、集電タブ供給手段74が取り付けられている。集電タブ供給手段74は、捲回手段(即ち回転する軸芯72)により捲回されていく電極体20に対し、所定の間隔で集電タブシート10の一部を折り返して形成した折畳部14を該捲回されていく途上の電極体(捲回途上体)21における積層端部の外周面24(積層最外周に位置する正極活物質層非形成部分36の面上)に配置するように構成されている。そして、捲回手段及び集電タブ供給手段74は、所定の間隔で積層端部の外周面24に配置された複数の折畳部14のそれぞれが積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体60の径方向に該複数の折畳部14が配列するように相互に連関して作動するようになっている。
Current collecting tab supply means 74 is attached to the
この実施形態では、集電タブ供給手段74は、図3Bに示すように、連結椀部73を介して軸芯72に連結固定されており、当該軸芯72とともに一方向に回転するように構成されている。また、集電タブ供給手段74は、図3Cに示すように、集電タブシート10の一部を折り返して折畳部14を形成する可動押出バー76を備える。この可動押出バー76は、該形成した折畳部14を捲回手段により捲回されていく捲回途上体21の外周面24に配置するようになっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3B, the current collecting tab supply means 74 is connected and fixed to the
詳しくは、可動押出バー76は、軸芯72とともに回転しつつ電極体21が捲回されて積層された直後に押し出され、その外周面24に折畳部14を配置する。また、可動押出バー76は、電極体21が更に捲回されて積層される前に再び引き戻される。そして、可動押出バー76の押し出しと引き戻しとを、軸芯72とともに回転させつつ適当なタイミングで繰り返すことにより、複数の折畳部14のそれぞれを積層端部の異なる層間隙間に配置することができる。
Specifically, the
なお、この実施形態では、可動押出バー76は、図3Bに示すように集電タブシート10とともにガイドレール75に収容されている。ガイドレール75は、図示しない駆動機構(例えばモータ)に連結され、可動押出バー76を所定方向(図では左右方向)に選択的に移動し得るように支持している。このようにガイドレール75を使用することにより、複数の折畳部14のそれぞれを積層端部の異なる層間隙間に精度よく配置することができる。
In this embodiment, the
また、この実施形態では、集電タブ供給手段74は位置調整機構79を備えている。位置調整機構79は、捲回手段により捲回されていく捲回途上体21の大きさに合わせて集電タブ供給手段74の位置を調整するように構成されている。この実施形態では、位置調整機構79は、捲回途上体21の大きさを検出する変位センサ(例えばレーザ変位計)と、集電タブ供給手段74を積層方向(径方向)に移動させる駆動機構(図示せず)とを備えている。そして、駆動機構は、変位センサで検出した捲回途上体21の大きさ(例えば外周面24の位置であってもよい)に基づいて、可動押出バー76によって形成した折畳部14が捲回途上体21の外周面24に配置されるように集電タブ供給手段74(特に可動押出バー76)の高さ位置を調整する。
In this embodiment, the current collecting tab supply means 74 includes a
さらに、この実施形態では、集電タブ供給手段74は集電タブ押さえ78を備えている。集電タブ押さえ78は、図3Cに示すように、捲回途上体21の外周面24に配置された折畳部14を軸芯72に向けて押し付けるように構成されている。これにより、交互に折り畳まれた折畳部14に折り目を付けることができる。また、集電タブ押さえ78は、捲回途上体21の外周面24に配置された折畳部14を軸芯72に向けて押し付けることによって、捲回中に折畳部14が捲回途上体21の外周面24から剥落しないように固定する役割も持つ。図示した例では、集電タブ押さえ78は、ガイドレール75と電極体シート20との間に配置されており、バネ機構77を介して集電タブ供給手段74に揺動自在に取り付けられている。そして、バネ機構77の弾性力によって折畳部14を軸芯72に向けて押し付けるようになっている。
Further, in this embodiment, the current collecting tab supply means 74 includes a current
次に、図4A〜図4C及び図5A〜図5Cを参照しながら、上述した捲回電極体60と集電タブシート10とを備えた電池の製造工程および製造装置70の動作について説明する。なお、各図では捲回電極体の径方向に積層する積層端部の片側(図では上側)に波形集電タブ10を形成しているが、軸芯72を間に挟んで反対側(図では下側)の積層端部にも同様の工程および装置によって波形集電タブ10を形成することができる。
Next, with reference to FIGS. 4A to 4C and FIGS. 5A to 5C, the manufacturing process of the battery including the
まず、図4Aに示すように、電極体シートを捲回する作業を行う(捲回作業)。この捲回作業は、捲回手段(図示せず)によって捲回中心となる軸芯72の周りに電極体シート20を捲回することにより行われる。この実施形態では、電極体シート20を構成する各構成材料(正負の電極シートおよび2枚のセパレータシート)をロール状態から引き出して軸芯72に固定し、所定のテンションを加えながら軸芯72を一方向に回転させることによって電極体シート20を軸芯72に巻き付けている。
First, as shown in FIG. 4A, an operation of winding the electrode body sheet is performed (winding operation). This winding operation is performed by winding the
次に、図4Bに示すように、捲回作業により捲回されていく電極体(捲回途上体)21に対し、所定の間隔で集電タブシート10の一部を折り返して形成した折畳部14を該捲回されていく途上の電極体(捲回途上体)21における積層端部の外周面24に配置する作業を行う(折畳部配置作業)。この配置作業は、ガイドレール75から可動押出バー76を所定方向(図では左方向)に押し出すことにより行われる。
Next, as shown in FIG. 4B, a folded portion formed by folding a part of the current
次いで、図4Cに示すように、ガイドレール75に可動押出バー76を引き戻して収容する。このとき、集電タブ押さえ78が下方へと移動し、バネ機構77の弾性力によって折畳部14を積層方向に(軸芯72に向けて)押し付ける。これにより、折り畳まれて配置された折畳部14に折り目を付ける。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次いで、図5Aに示すように、電極体シート20をさらに捲回する作業を行う(捲回作業)。この更なる捲回作業によって、捲回途上体21の外周面24に配置された折畳部14の上に電極体シート(電極活物質層非形成部分36)が巻き付けられる。このようにして、集電タブシート10の折畳部14を、積層端部の層間隙間に配置(結果として挿入)することができる。また、この捲回作業は、集電タブ押さえ78によって折畳部14を押し付けつつ実行される。これによって、捲回中に折畳部14が捲回途上体21の外周面24から剥落する事態を回避することができる。
Next, as shown in FIG. 5A, an operation of further winding the
次いで、図5Bに示すように、位置調整機構79によって集電タブ供給手段74の位置を調整(図では上方へ移動)し、集電タブ供給手段74によって折畳部配置作業を再び行う。このとき、集電タブ供給手段74は、軸芯72とともに回転しつつ上記配置作業を実行するので、積層端部の異なる層間隙間に配置した折畳部14のそれぞれは、捲回電極体の周方向における同じ位置に配置されることとなる。これによって、複数の折畳部14のそれぞれを、捲回途上体21の積層方向(捲回電極体60の径方向)に一列に配列することができる。
Next, as shown in FIG. 5B, the position of the current collecting tab supply means 74 is adjusted (moved upward in the figure) by the
そして、捲回手段と集電タブ供給手段74とを相互に連関して作動させつつ、上記捲回作業と上記折畳部配置作業とを繰り返すことによって、図5Cに示すように、複数の折畳部14のそれぞれを、積層端部の異なる層間隙間に配置するとともに捲回電極体60の径方向に配列する。その後、電極体シート20を巻き取り終了時に所定の長さとなるように終端位置で切断し、終端位置で切断された巻き終わり部分を巻き取る。このようにして、複数の折畳部14が電極活物質層非形成部分36から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置された捲回電極体60を構築することができる。
Then, while the winding means and the current collecting tab supply means 74 are operated in association with each other, by repeating the winding work and the folding portion arranging work, as shown in FIG. Each of the
上記構成の製造方法によれば、捲回により積層された電極体60の積層端部(活物質層非形成部分36)の層間隙間に集電タブの一部である上記折畳部14を順次配置しつつ、そのまま捲回電極体60を構築することができる。即ち、本実施形態の製造方法では、捲回電極体60の捲回作業(工程)と集電タブ10の折畳部配置作業(工程)とを同時に行うことができる。従って、良好な生産性にて(即ち効率よく迅速に)捲回電極体60を作製することができる。また、シート状の集電タブ10を折り畳みながら配置することにより、積層端部(電極活物質層非形成部分)の層間隙間の幅・サイズに関係なく該隙間に折畳部14を確実に配置(挿入)することができ、電極体60と集電タブ10との位置ズレを防止することができる。その結果、製品不良(例えば捲回電極体と集電タブとの位置ズレに起因する接続不良など)を防止することができる。
According to the manufacturing method having the above-described configuration, the
さらに、かかる製造方法によれば、集電タブ10を波形に折り畳むことで形成される複数の折畳部14が電極体60の上記積層端部の径方向(積層方向)に揃うように配列される。このように複数の折畳部14を配列することにより、捲回電極体60の内部から発生したガスを該集電タブ10によって覆われていない捲回電極体60の端面から放出することができる。従って、上記方法によれば、良好なガス抜き性を確保し得る捲回電極体60を備えた電池を提供することができる。
Furthermore, according to such a manufacturing method, the plurality of folded
なお、上記捲回作業及び折畳部配置作業は、積層端部の層間隙間毎に複数の折畳部14が一つずつ配置されていくように行われることが好ましい。このように複数の折畳部14を配置・配列することにより、捲回電極体60と集電タブ10との接触面積を増大させることができる。その結果、より集電効率のよい電池(例えばリチウムイオン電池等の二次電池)を製造することができる。
In addition, it is preferable that the said winding operation | work and folding part arrangement | positioning work are performed so that the some
また、捲回作業及び折畳部配置作業を実施後、軸芯72を捲回電極体60から取り外し、捲回された電極体60の積層端部と該積層端部の層間隙間に挿入されている複数の折畳部14とをまとめて接合する作業を行ってもよい(集電タブ接合作業)。この集電タブ接合接合は、例えば超音波溶接により行うことができる。具体的には、正極活物質層非形成部分36から成る積層端部と、該積層端部の層間隙間にそれぞれ配置された折畳部14とを、超音波溶接装置(図示せず)の間に挟んで押圧しつつ超音波振動を加えることにより、超音波溶接することができる。かかる超音波溶接によると、一度の溶接操作によって溶接することができるので、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。
Further, after carrying out the winding operation and the folding portion arranging operation, the
また、積層端部の層間隙間は、該隙間に挿入された折畳部の厚みによって塞がれるので、該積層端部(即ち露出したシート状集電体から成る部分)の剛性を向上させることができる。これによって、上述した接合処理を、該積層端部を無理に屈曲させることなく行うことができ、積層端部(即ち電極活物質層非形成部分)を構成する集電体自体の破損(箔状の集電体である場合は当該箔の破れ)等を防止することができる。なお、かかる超音波溶接に使用する装置および溶接条件自体は、従来の電池の電極体シートに集電タブを超音波接合する場合と同様でよく、特に制限されない。 In addition, since the interlayer gap at the laminated end is closed by the thickness of the folded portion inserted into the gap, the rigidity of the laminated end (that is, the portion made of the exposed sheet-like current collector) is improved. Can do. As a result, the joining process described above can be performed without forcibly bending the laminated end, and the current collector itself constituting the laminated end (that is, the portion where the electrode active material layer is not formed) is damaged (foil-like). In the case of the current collector, the foil can be prevented from being broken). In addition, the apparatus used for this ultrasonic welding and welding conditions itself may be the same as that of the case where a current collection tab is ultrasonically bonded to the electrode body sheet | seat of the conventional battery, and it does not restrict | limit in particular.
このようにして構築された捲回電極体60および波型集電タブシート10を備えた電池100の一例を図6に示す。本実施形態に係る電池100は、上述した方法により構築された捲回電極体60と、該捲回電極体60の正極側および負極側に接続される波形集電タブシート10、18と、該波形集電タブシート10、18と電気的に接続される正極側および負極側の外部接続用電極端子80、86とを備えている。この実施形態では、外部接続用電極端子80、86は、捲回電極体60の捲回中心に配置された軸芯である。
An example of the
図7に示すように、外部接続用正極端子80は、集電タブ用端子82と、当該集電タブ用端子82に連結する外部用端子83とから構成されている。外部用端子83は、アルミニウムからなる円柱部材であり、その断面は略円形状である。外部用端子83は、絶縁部材81およびナット84を介して電池ケース88の蓋体に突設されている。また、外部用端子83と電池ケース蓋体との隙間は、外部用端子83を囲むシール部材89によってシールされている。このように断面円形状の外部用端子83を使用することにより、シール部材89によるシール構造を簡易に構築することができる。また、集電タブ用端子82は、アルミニウムからなる板状部材であり、捲回電極体60の捲回最内周の内側に挿入されている。この集電タブ用端子82は平坦な面85を有しており、かかる平坦面85には、集電タブシート10の一部が直接接合(直付け)されている。図示した例では、平坦面85と、集電タブシート10のうちの捲回最内周側に位置する折畳部14cとが直接接合されている。
As shown in FIG. 7, the external connection
上記構成によれば、集電タブシート10の折畳部14cが上記電極端子80に直接的に接合(直付け)されているので、余計な接続部材(例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等)を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を直接取り出すことができる。また、電池内部の集電スペースが低減されるとともに、集電抵抗を低減し得、電池出力の向上を実現することができる。また、振動等によって接続部材(例えばリード部材等)が破損する虞もない。さらに、集電タブシート10の折畳部14cが上記電極端子80の平坦面85に面接触した状態で溶接されるので、集電接合面における接合強度の向上が図られる。
According to the said structure, since the
なお、このような電極端子80の平坦面85と集電タブシート10の折畳部14cとの接合は、集電タブ接合作業と同時に行ってもよい。すなわち、捲回作業及び折畳部配置作業を実施して捲回電極体60を構築した後、軸芯72に代えて上記電極端子80を配置し、捲回電極体60の積層端部と複数の折畳部14と電極端子80とをまとめて溶接してもよい。
In addition, you may perform joining of the
かかる方法によれば、電極体60と集電タブ10と外部接続用電極端子80との接合を一度にまとめて行うことができ、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。また、集電タブの折畳部14cを電極端子80に直付けしているので、余計な接続部材(例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等)を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を電池外部に直接取り出すことができ、簡便な集電構造を有する電池を良好な生産性にて提供することができる。
According to this method, the
次に、図8を参照しながら、波形集電タブ及び集電体積層部を構成する活物質層非形成部の好適な寸法などについて説明する。集電タブシート10の厚みサイズをTとし、集電体の電極活物質層非形成部分36から成る積層端部の層間隙間サイズをHとし、電極活物質層非形成部分36の長さをLとしている。また、電極体シート20の捲回数をnとしている。この場合、下記2つの式(1)及び(2)の条件が成立するように各部材サイズなどを適当に調整することが好ましい。
Next, with reference to FIG. 8, suitable dimensions and the like of the active material layer non-forming part constituting the corrugated current collecting tab and the current collector laminated part will be described. The thickness size of the current
式(1) T ≦ H/2
式(2) L > (H−2×T)×n
上記式(1)の条件を満たすことにより、集電体の電極活物質層非形成部分36から成る積層端部の層間隙間に、二つ折りにした折畳部14を無理なく確実に配置することができる。また、上記式(2)の条件を満たすことにより、捲回電極体60と集電タブシート10とを接合する際に、複数の折畳部14のそれぞれを積層端部の層間隙間に配置した状態を維持しつつ(特に最外周側に位置する折畳部14dが最外周側の活物質層非形成部分36dから外れる不具合を回避しつつ)、確実に寄せ集めることができる。なお、各部材サイズ等の好適な一例を挙げると、例えばT=70μm、L=10000μm、H=200μm、n=50である。
Formula (1) T <= H / 2
Formula (2) L> (H-2 × T) × n
By satisfying the condition of the above formula (1), the folded
捲回電極体60を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート30は長尺状の正極集電体34の上にリチウムイオン電池用正極活物質層32が付与されて形成され得る。正極集電体34にはアルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2等が挙げられる。
The material and member itself constituting the
一方、負極シート40は長尺状の負極集電体44の上にリチウムイオン電池用負極活物質層42が付与されて形成され得る。負極集電体44には銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質42は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。
On the other hand, the
また、正負極シート30,40間に使用される好適なセパレータシート22としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。
Moreover, as a
続いて、電池ケース88内に上記捲回電極体60と共に収容される電解質の構成について説明する。本実施形態の電解質は例えばLiPF6等のリチウム塩である。本実施形態では、適当量(例えば濃度1M)のLiPF6等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)のような非水電解液に溶解して電解液として使用し得る。
Next, the configuration of the electrolyte housed in the
次に、電池ケース88の構成について説明すると、本実施形態の電池ケース88は捲回電極体60を収容し得る形状(図示した例では円筒型)を有する。また、電池ケース88の材質は、典型的な電池で使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、比較的軽量な材質が挙げられる。例えば、好ましくは表面に絶縁用樹脂コーティングが施されているような金属製ケース、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂その他の合成樹脂製ケースが好適である。また、電池ケース88の形状は円筒型に限らず、例えば箱型とすることもできる。箱型の電池ケースを用いる場合には、捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体を好適に使用し得る。この電池ケース88に捲回電極体60及び波形集電タブ10、16を収容し、電解液を注入して封止することによって本実施形態の電池100は構築される。
Next, the configuration of the
なお、本実施形態に係る電池100は、図9に示すように、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用し得る。即ち、本実施形態に係る電池100を単電池として所定の方向に配列し、当該単電池をその配列方向に拘束することによって組電池200を構築し、かかる組電池200を電源として備える車両210(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)を提供することができる。
The
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、電池100の構成は特に制限されない。ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が本発明の実施に好適な電池の構成として挙げられる。特に本発明の実施に好適な電池の構成はリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる電池であるため、高性能な電減、特に車両搭載用電源を構築することができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible. For example, the configuration of the
10 正極側集電タブシート
14、14c、14d 折畳部
18 負極側集電タブシート
20 電極体シート
22 セパレータシート
30 正極シート
32 正極活物質層
34 正極集電体
36、36d 正極活物質層非形成部分
40 負極シート
42 負極活物質層
44 負極集電体
46 負極活物質層非形成部分
60 捲回電極体
62 捲回コア部分
63 正極集電体積層部
70 製造装置
72 軸芯
73 連結椀部
74 集電タブ供給手段
76 可動押出バー
75 ガイドレール
77 バネ機構
78 集電タブ押さえ
79 位置調整機構
80 正極端子(外部接続用正極端子)
81 シール部材
82 集電タブ用端子
83 外部用端子
84 ナット
85 平坦面
88 電池ケース
100 電池
200 組電池
210 車両
DESCRIPTION OF
81
Claims (10)
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子と、
を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体シートを捲回する作業と、
前記捲回作業により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で前記集電タブシートの一部を折り返して形成した前記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における前記積層端部の外周面に配置する作業と、
を包含し、
ここで前記捲回作業及び前記折畳部配置作業は、前記所定の間隔で前記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが前記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように行われることを特徴とする、電池の製造方法。 A wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode body sheet in which an electrode active material layer for a positive electrode and a negative electrode are formed on the surface of a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode current collector, respectively,
The current collecting tab sheet is connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the wound electrode body, and includes a plurality of folded portions formed by alternately folding the sheets. Current collecting tab sheets respectively disposed in the interlayer gaps of the laminated end portion composed of the electrode active material layer non-forming portions of the current collector laminated in the radial direction of the wound electrode body;
External connection electrode terminal on the positive electrode side or negative electrode side electrically connected to the current collector tab sheet,
A method for producing a battery comprising:
Winding the electrode body sheet;
The stacked end of the electrode body in the process of winding the folded portion formed by folding a part of the current collecting tab sheet at a predetermined interval with respect to the electrode body wound by the winding operation Working on the outer peripheral surface of the part,
Including
Here, in the winding operation and the folding portion arranging operation, each of the plurality of folding portions arranged on the outer peripheral surface of the laminated end portion at the predetermined interval is arranged in a different interlayer gap of the laminated end portion. And the manufacturing method of a battery characterized by performing so that this some folding part may arrange in the radial direction of a winding electrode body.
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子と、
を備えた電池を製造するために用いられる装置であって、
前記電極体シートを捲回中心となる軸芯の周りに捲回する捲回手段と、
前記捲回手段により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で前記集電タブシートの一部を折り返して形成した前記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における前記積層端部の外周面に配置する集電タブ供給手段と、
を備えており、
ここで前記捲回手段及び前記集電タブ供給手段は、前記所定の間隔で前記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが前記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように相互に連関して作動するように構成されていることを特徴とする、製造装置。 A wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode body sheet in which an electrode active material layer for a positive electrode and a negative electrode are formed on the surface of a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode current collector, respectively,
The current collecting tab sheet is connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the wound electrode body, and includes a plurality of folded portions formed by alternately folding the sheets. Current collecting tab sheets respectively disposed in the interlayer gaps of the laminated end portion composed of the electrode active material layer non-forming portions of the current collector laminated in the radial direction of the wound electrode body;
External connection electrode terminal on the positive electrode side or negative electrode side electrically connected to the current collector tab sheet,
A device used to manufacture a battery with
Winding means for winding the electrode body sheet around an axis serving as a winding center;
The stacked end of the electrode body in the process of winding the folded portion formed by folding a part of the current collecting tab sheet at a predetermined interval with respect to the electrode body wound by the winding means Current collecting tab supply means disposed on the outer peripheral surface of the section;
With
Here, the winding means and the current collecting tab supply means are arranged such that each of the plurality of folding portions arranged on the outer peripheral surface of the laminated end portion at the predetermined interval is arranged in a different interlayer gap of the laminated end portion. In addition, the manufacturing apparatus is configured to operate in association with each other so that the plurality of folded portions are arranged in the radial direction of the wound electrode body.
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって該シートが交互に折り返されて形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備え、
ここで前記集電タブシートの一部と前記電極端子とが直接接合されていることを特徴とする、電池。 A wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode body sheet in which an electrode active material layer for a positive electrode and a negative electrode are formed on the surface of a long sheet-shaped positive electrode and negative electrode current collector, respectively,
The current collector tab sheet is connected to the positive electrode side or the negative electrode side of the wound electrode body, and includes a plurality of folded portions formed by alternately folding the sheets. Current collecting tab sheets respectively disposed in the interlaminar gaps of the laminated end portions composed of the electrode active material layer non-forming portions of the current collector laminated in the radial direction of the wound electrode body;
An electrode terminal for external connection on the positive electrode side or the negative electrode side electrically connected to the current collecting tab sheet,
Here, a part of the current collecting tab sheet and the electrode terminal are directly joined to each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008019785A JP2009181812A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Wound battery, and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008019785A JP2009181812A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Wound battery, and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009181812A true JP2009181812A (en) | 2009-08-13 |
Family
ID=41035616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008019785A Withdrawn JP2009181812A (en) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Wound battery, and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009181812A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011077775A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | トヨタ自動車株式会社 | Battery |
WO2011111220A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | 東北パイオニア株式会社 | Battery assembling machine and battery assembling method |
WO2012093588A1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-12 | シャープ株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
WO2013179811A1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | 株式会社 日立製作所 | Joint structure, joining method, secondary battery, and method for manufacturing secondary battery |
WO2015046143A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 住友電気工業株式会社 | Rectangular electricity storage device and method for manufacturing same |
JP2016085962A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Power storage body and electronic equipment |
JP2020177751A (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary cell |
JP2022542914A (en) * | 2019-11-01 | 2022-10-07 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Secondary battery and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-01-30 JP JP2008019785A patent/JP2009181812A/en not_active Withdrawn
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011077775A1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | トヨタ自動車株式会社 | Battery |
JP2011134641A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Toyota Motor Corp | Battery |
CN102549810A (en) * | 2009-12-25 | 2012-07-04 | 丰田自动车株式会社 | Battery |
KR101166661B1 (en) | 2009-12-25 | 2012-07-18 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | Battery |
US8852771B2 (en) | 2009-12-25 | 2014-10-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery |
WO2011111220A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | 東北パイオニア株式会社 | Battery assembling machine and battery assembling method |
CN103229331B (en) * | 2010-03-12 | 2016-08-03 | 日本东北先锋株式会社 | Battery assembling device and battery assembly method |
CN103229331A (en) * | 2010-03-12 | 2013-07-31 | 日本东北先锋株式会社 | Battery assembling machine and battery assembling method |
KR101422977B1 (en) | 2010-03-12 | 2014-07-23 | 도호꾸 파이오니어 가부시끼가이샤 | Battery assembling machine and battery assembling method |
JP5499155B2 (en) * | 2010-03-12 | 2014-05-21 | 東北パイオニア株式会社 | Battery assembly apparatus and battery assembly method |
JPWO2012093588A1 (en) * | 2011-01-07 | 2014-06-09 | シャープ株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
JP5937969B2 (en) * | 2011-01-07 | 2016-06-22 | シャープ株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
WO2012093588A1 (en) * | 2011-01-07 | 2012-07-12 | シャープ株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
JP2013251055A (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Hitachi Ltd | Joint structure, joining method, secondary battery and method for manufacturing secondary battery |
WO2013179811A1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-05 | 株式会社 日立製作所 | Joint structure, joining method, secondary battery, and method for manufacturing secondary battery |
WO2015046143A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 住友電気工業株式会社 | Rectangular electricity storage device and method for manufacturing same |
JP2016085962A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Power storage body and electronic equipment |
JP2020177751A (en) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary cell |
JP7212845B2 (en) | 2019-04-16 | 2023-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | secondary battery |
JP2022542914A (en) * | 2019-11-01 | 2022-10-07 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Secondary battery and manufacturing method thereof |
JP7255013B2 (en) | 2019-11-01 | 2023-04-10 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Secondary battery and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5472687B2 (en) | Secondary battery and manufacturing method thereof | |
US8815426B2 (en) | Prismatic sealed secondary cell and method of manufacturing the same | |
JP6214758B2 (en) | Prismatic secondary battery | |
JP2009181812A (en) | Wound battery, and manufacturing method thereof | |
JP6859059B2 (en) | Lithium-ion secondary battery and its manufacturing method | |
JP5470142B2 (en) | Secondary battery and manufacturing method thereof | |
JP4208007B2 (en) | Method for manufacturing current collector and method for manufacturing power storage device | |
JP5550923B2 (en) | Method for manufacturing prismatic secondary battery | |
JP5448140B2 (en) | Battery module and manufacturing method thereof | |
WO2011148866A1 (en) | Battery | |
CN103959539B (en) | Electrode assembly, method for manufacturing electrode assembly, and electrochemical device comprising electrode assembly | |
EP2757625B1 (en) | Method for manufacturing electrode assembly and electrochemical device | |
JP2013187077A (en) | Wound type and stack type electrode battery | |
JP2011049065A (en) | Nonaqueous electrolyte battery and method of manufacturing the same | |
WO2011002064A1 (en) | Laminated battery | |
TWI635641B (en) | Method for producing laminate battery, and laminate battery | |
WO2016208238A1 (en) | Method for manufacturing electrochemical device | |
EP2465632A2 (en) | Welded construction and resistance welding method | |
JP2009193750A (en) | Method of manufacturing electrode group for nonaqueous secondary battery, electrode group for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same | |
JP2009259697A (en) | Battery and its manufacturing method | |
JP6045286B2 (en) | Cylindrical energy storage device | |
JP2002270242A (en) | Nonaqueous secondary cell, and manufacturing method of the same | |
JP2000251882A (en) | Tab welding jig for battery | |
JP4655554B2 (en) | Power storage module and manufacturing method thereof | |
JP5589220B2 (en) | Square battery and method for manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110405 |