JP2011165515A - 角形密閉二次電池及び角形密閉二次電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層型または巻回積層型の扁平状電極体を角形電池ケースに収容してなる角形密閉二次電池において、扁平状電極体を構成する第1電極板の芯体露出部5bが露出した最外層部分であって扁平状電極体の扁平部部分に、当該扁平部部分を厚み方向から挟むように一対の集電板20・20が配置され、かつ一対の集電板20・20の間であって2分割された芯体露出部積層群12’・12’の間に、補強部材付き連結導電部材31が介装され、一対の集電板20・20と柱状連結導電部材(30)と2分割された芯体露出部積層群12’・12’とが溶接接合されている。
【選択図】図9
Description
本発明を実施するための形態を、渦巻型の扁平状電極体を用いてなるリチウムイオン二次電池を例にして説明する。図1は、渦巻型の扁平状渦巻電極体を用いてなるリチウムイオン二次電池(角形密閉二次電池)の外観図である。図1に示すように、実施の形態1に係るリチウムイオン二次電池は、角形電池ケース1と、角形電池ケース1の開口を封止する封口板2と、封口板2から外方に突き出た正極外部出力端子3と、負極外部出力端子4と、を有しており、角形電池ケース1の内部に主要要素である渦巻型の扁平状電極体10が収容されている。
コバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)からなる結着剤とを、質量比90:5:5の割合で量り採り、これらをN−メチル−2−ピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質スラリーを調製した。
7.5μmの幅広の帯状アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、上記正極活物質スラリーを均一厚みに塗布し正極活物質層5aを形成した。この際、正極芯体の長手方向に沿う一方の端部(両面ともに同一方向の端部)にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させて、正極芯体露出部5bが形成されるようにした。
体積平均粒径20μmの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比98:1:1の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製した。
上記正極板と負極板とポリエチレン製微多孔膜(厚さが0.022mm)からなるセパレータとを、同極の芯体露出部同士が直接重なり、異なる芯体露出部同士が巻回方向に対し対向する側に突出し、かつ異なる活物質層間には必ずセパレータが介在するように3つの部材を位置あわせして重ね合わせ、巻き取り機により44回巻回し、巻回終端を絶縁性の巻き止めテープで止めた。この渦巻巻回体を巻回厚み方向から加圧し扁平状となして、渦巻型の扁平状電極体10を作製した。この渦巻型の扁平状電極体10の斜視図を図3に示した。
図4に集電板部材を示す。この集電板部材20は、厚み0.8mmのアルミニウム板を打ち抜きし、曲げ加工して作製されたものであり、外部出力端子に取り付ける取付け穴20cを有する外部接続部20bと、外部接続部20bに繋がる2つのリード部20d・20dと、2つのリード部20d・20dのそれぞれに繋がる芯体当接部20a・20aとが一体的に形成されている。図4に示すように、芯体当接部20a・20aは、L字形状であり、外部接続部20bの平面は、芯体当接部20aの長手方向に対し垂直に形成されている。
実施の形態1では、周囲が樹脂製補強部材で覆われた柱状連結導電部材を用意した。図5(a)に柱状連結導電部材を上方からみた平面図を示し、図5(b)に正面図を示した。また、図6(a)に柱の周囲が樹脂製補強部材で覆われた樹脂部材付き連結導電部材の平面図を示し、図6(b)に正面図を示した。
エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比1:1:8の割合(1気圧、25℃)で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのLiPF6を1.0M(モル/リットル)の割合で溶解したものを電解液とした。
正極側について説明する。先ず、集電板部材20を外部出力端子3に接続する。図7に、封口板周辺の集電系構造を示す。図7に示すように、封口板周辺の集電系は、封口板2の下面と集電板部材20の外部接続部20bとの間、および封口板2の上面と外部出力端子3の周縁鍔部との間、並びに封口板2に設けられた貫通穴2aの周囲に、絶縁部材50が配置され、封口板2と、集電板部材20及び外部出力端子3との間が絶縁された構造となっている。
〈1〉連結導電部材及び樹脂製補強部材
上記実施の形態1では、その周囲が樹脂製補強部材で取り囲まれた補強部材付き連結導電部材31を用いたが、樹脂製補強部材32を設けない柱状連結導電部材30を単独で用いることができる。
実施の形態1では、図4に示した集電板部材を用いたが、前記したごとく、この集電板部材に限られない。例えば図11に示すような中央部分に外方に突き出た凸部34を有する集電板33を用いることができる。このような凸部34は、前記した集電部材20の芯体当接部20aに設けてもよい。図12に、凸部34を有する集電板部材35を示した。
上記実施の形態1においては、渦巻型の扁平状電極体の分割境界部分に補強部材付き連結導電部材を2個配置したが、柱状連結導電部材の使用個数は図13のように1個でもよく、また3個以上としてもよい。
2 封口板
2a 封口板貫通穴
3 正極外部出力端子
4 負極外部出力端子
5 正極板
5a 正極活物質層
5b 正極芯体露出部
6 負極板
6a 負極活物質層
6b 負極芯体露出部
10 扁平状電極体
11 扁平部
12 正極芯体露出部積層群
12’ 分割された正極芯体露出部積層群
13 2分割境界
20 集電板部材
20a 芯体当接部
20b 外部接続部
20c 取付け穴
20d リード部
30 柱状連結導電部材
30a 凹部
31 補強部材付き連結導電部材
32 樹脂製補強部材
33 凸部を有する集電板
34 凸部
35 凸部を有する集電板部材
40 溶接用電極棒
50 絶縁部材
Claims (15)
- 幅方向の一方端側に芯体露出部が形成された第1電極板と、幅方向の一方端側に芯体露出部が形成された、前記第1電極板とは極性の異なる第2電極板とが、各々の芯体露出部が幅方向で対向するようセパレータを介して積層または巻回積層されてなる扁平状電極体と、
前記第1電極板に接合された集電板と、
前記集電板を介して前記第1電極板に通電可能に接続された外部出力端子と、
前記扁平状電極体を収容する角形電池ケースと、
を少なくとも備えた角形密閉二次電池において、
一対の集電板が、前記扁平状電極体を構成する第1電極板の芯体露出部が露出した最外層部分であって前記扁平状電極体の扁平部部分に、当該扁平部部分を厚み方向から挟むように配置され、
柱状の連結導電部材が、前記一対の集電板で挟まれた扁平部部分における芯体露出部積層群を2分割した間に介装され、
前記一対の集電板と前記連結導電部材と2分割された芯体露出部積層群とが溶接接合されている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1に記載の角形密閉二次電池において、
前記柱状の連結導電部材は、前記芯体露出部に当接する両先端に前方に突き出た曲面が形成されている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1に記載の角形密閉二次電池において、
前記柱状の連結導電部材は、前記芯体露出部に当接する両先端に凹部が形成されている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1に記載の角形密閉二次電池において、
前記柱状の連結導電部材は、筒状である、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項3または4の何れかに記載の角形密閉二次電池において、
前記集電板は、その表面に前記連結導電部材の先端に対向させる凸部が設けられている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1ないし5の何れかに記載の角形密閉二次電池において、
前記柱状の連結導電部材の胴回りに、樹脂製補強部材が設けられている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1ないし6の何れかに記載の角形密閉二次電池において、
前記一対の集電板はそれぞれ前記外部出力端子と通電可能に接続されている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 請求項1ないし7の何れかに記載の角形密閉二次電池において、
前記扁平状電極体は前記第1電極板と前記第2電極板とをセパレータを介して巻回した渦巻型電極体を扁平状に加工してなる渦巻型扁平状電極体である、
ことを特徴とする角形密閉二次電池。 - 幅方向の一方端側に芯体露出部が形成された第1電極板と、幅方向の一方端側に芯体露出部が形成された、前記第1電極板とは極性の異なる第2電極板とが、各々の芯体露出部が幅方向で対向するようセパレータを介して積層または巻回積層されてなる扁平状電極体と、前記第1電極板に接合された集電板と、前記集電板を介して前記第1電極板に通電可能に接続された外部出力端子と、前記扁平状電極体を収容する角形電池ケースと、を少なくとも備えた角形密閉二次電池の製造方法において、
扁平状電極体の扁平部部分であって第1電極の芯体露出部が積層した芯体露出部積層群部分を厚み方向に2分割し、当該部分に連結導電部材を介装する第1工程と、
扁平状電極体の扁平部部分であって第1電極の芯体露出部が積層された芯体露出部積層群部分の両最外表面に、集電板をそれぞれ配置する第2工程と、
前記第1工程と前記第2工程が完了した後、前記連結導電部材を介在させた状態で前記集電板のそれぞれに抵抗溶接棒を当接し、電圧を印加して、前記集電部板と前記連結導電部材と2分割された芯体露出部積層群とを抵抗溶接する第3工程と、
を備えることを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9に記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記柱状の連結導電部材として、筒状の部材を用いる、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9に記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記柱状の連結導電部材として、両先端に凹部を有する部材を用いる、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9に記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記柱状の連結導電部材として、両先端に前方に突き出た曲面を有する部材を用いる、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9ないし12の何れかに記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記集電板の連結導電部材の先端に対向する部分には、凸部が形成されている、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9ないし13の何れかに記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記柱状の連結導電部材として、その胴回りに樹脂製補強部材が設けられた部材を用いる、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。 - 請求項9ないし14の何れかに記載の角形密閉二次電池の製造方法において、
前記扁平状電極体として、前記第1電極板と前記第2電極板とがセパレータを介して巻回積層された渦巻型電極体を扁平状に加工してなる渦巻型扁平状電極体を用いる、
ことを特徴とする角形密閉二次電池の製造方法。
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