JP2012084247A - Batter and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池及びその製造方法に関し、特に、上面及び下面の厚さと側面の厚さとが異なる容器を備える電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a battery and a method for manufacturing the same, and more particularly to a battery including a container having different thicknesses of upper and lower surfaces and side surfaces and a method for manufacturing the same.
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。 A lithium ion secondary battery has the characteristics that it has a higher energy density than other secondary batteries and can operate at a high voltage. For this reason, it is used as a secondary battery that can be easily reduced in size and weight in information equipment such as a mobile phone, and in recent years, there is an increasing demand for large motive power such as for electric vehicles and hybrid vehicles.
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体や固体が用いられる。電解質に液体(以下において、「電解液」という。)が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質(以下において、「固体電解質」という。)は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層(以下において、「固体電解質層」という。)が備えられる形態のリチウムイオン二次電池(以下において、「固体電池」という。)が提案されている。 A lithium ion secondary battery includes a positive electrode layer and a negative electrode layer, and an electrolyte layer disposed therebetween. As the electrolyte provided in the electrolyte layer, for example, a non-aqueous liquid or solid is used. When a liquid (hereinafter referred to as “electrolytic solution”) is used as the electrolyte, the electrolytic solution easily penetrates into the positive electrode layer and the negative electrode layer. Therefore, an interface between the active material contained in the positive electrode layer or the negative electrode layer and the electrolytic solution is easily formed, and the performance is easily improved. However, since the widely used electrolyte is flammable, it is necessary to mount a system for ensuring safety. On the other hand, since the solid electrolyte (hereinafter referred to as “solid electrolyte”) is nonflammable, the above system can be simplified. Therefore, a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “solid battery”) in a form provided with a layer containing a solid electrolyte that is nonflammable (hereinafter referred to as “solid electrolyte layer”) has been proposed. Yes.
このような電池に関する技術として、例えば特許文献1には、絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられている電池蓋を、電池ケースの上面開口部に溶接等で取り付けて製造した薄形電池が開示されている。また、特許文献2には、扁平型電気化学セルを、下面板と該下面板の周縁に側壁部を垂設してなる箱状の第1枠体に収納し、第1枠体の側壁部外周側に、扁平型電気化学セルの外装体周縁部を折り返し、上面板と該上面板の周縁に側壁部を垂設してなる箱状の第2枠体で閉蓋する技術が開示されている。
As a technique related to such a battery, for example,
特許文献1に開示されている技術等で使用されている、深さの深い電池ケース(以下において、「従来の電池ケース」ということがある。)は、通常、絞り加工によって作製されている。しかしながら、深さの深い電池ケースを絞り加工(深絞り加工)で作製すると、生産性が低下しやすく、製造コストが増大しやすいという問題があった。また、固体電池では、固体電解質層と正極層及び負極層との層界面における抵抗を低減する等の目的で、層界面に交差する方向へ締結圧力が付与される。性能むらを低減しやすい形態にする等の観点から、この締結圧力は、層界面に均一に付与されることが好ましく、締結圧力を均一に付与するためには、締結圧力が付与される方向と交差するように配置されている電池ケースの面の厚さを薄くすることが好ましい。一方、抵抗を充分に低減し得る締結圧力を付与する等の観点から、締結圧力は所定値以上であることが好ましく、そのような圧力に耐え得る強度を確保する等の観点から、締結圧力が付与される方向と平行に配置されている電池ケースの面の厚さを厚くすることが好ましい。しかしながら、絞り加工で電池ケースを作製すると、締結圧力が付与される方向と交差するように配置される面の厚さと、締結圧力が付与される方向と平行に配置される面の厚さとの間に差を設けることは困難である。締結圧力に対する強度を確保するために電池ケースの厚さを全体的に厚くすると、電池ケースに収容された固体電池に締結圧力を均一に付与することが困難になり、その結果、電池の性能が低下しやすいという問題があった。これに対し、固体電池に締結圧力を均一に付与しやすくするために電池ケースの厚さを全体的に薄くすると、締結圧力を付与された電池ケースが変形しやすく、その結果、電池の性能が低下しやすいという問題があった。また、特許文献2に開示されている技術のように、電気化学セルの外装体周縁部を第1枠体の側面及び第2枠体の側面によって挟む形態にすると、締結圧力を付与した際に、第1枠体及び第2枠体によって挟まれている外装体周縁部が破断する虞がある。特許文献2に開示されている技術において、外装体周縁部が破断すると、電気化学セルが電池ケース内で動きやすくなるため、電池の性能が低下しやすいという問題があった。
A deep battery case (hereinafter, sometimes referred to as a “conventional battery case”) used in the technique disclosed in
そこで本発明は、性能の低下を防止することが可能な電池及びその製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the battery which can prevent the fall of performance, and its manufacturing method.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第1の態様は、電池セルと該電池セルを収容する容器とを備える電池であって、容器は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備し、下蓋の側面及び上蓋の側面が重ね合わされており、容器に収容された電池セルに接続された端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されていることを特徴とする、電池である。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
A first aspect of the present invention is a battery comprising a battery cell and a container for housing the battery cell, the container having a lower surface, a side surface standing from the lower surface, and an opening provided on the upper surface side. A lower lid, and an upper lid having an upper surface, a side surface erected from the upper surface, and an opening provided on the lower surface side, and the side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid are overlapped and accommodated in a container The battery is characterized in that the terminal connected to the battery cell is fixed to a member constituting the side surface of the container.
ここに、本発明において、「電池セル」とは、正極層と負極層と正極層及び負極層の間に配設された電解質とを含む、電気化学反応によって生じたイオン及び電子が移動する構造体をいい、電気エネルギーを外部へ取り出す等の目的で用いられる端子(正極層に接続された正極端子及び負極層に接続された負極端子)は、本発明における電池セルには含まれない。また、本発明において、「容器」は、電池セルを収容する外装体である。本発明における容器は、下蓋及び上蓋を有していれば良く、下蓋及び上蓋に加えて他の部材を有していても良い。例えば、下蓋の上面側に備えられた開口部と上蓋の下面側に備えられた開口部とを対向させるように重ね合わせて、下蓋の下面の全周を囲む側面と上蓋上面の全周を囲む側面とを接合することによって形成された容器であっても良く、下蓋及び上蓋に加えて、容器の側面を構成する部材がさらに備えられる容器であっても良い。また、本発明において、「端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されている」とは、容器が下蓋及び上蓋からなる場合には、下蓋(例えば、後述する下蓋21x)の側面又は上蓋(例えば、後述する上蓋21y)の側面に端子が固定されていることをいう。これに対し、下蓋及び上蓋に加えて、容器の側面を構成する部材がさらに備えられる容器である場合、「端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されている」とは、下蓋(例えば、後述する下蓋12a)の側面や上蓋(例えば、後述する上蓋12b)の側面、又は、容器の側面を構成する部材(例えば、後述する側面部12c若しくは側面部12d)に、端子が固定されていることをいう。
Here, in the present invention, the “battery cell” refers to a structure in which ions and electrons generated by an electrochemical reaction move, including a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer. A terminal (a positive terminal connected to the positive electrode layer and a negative electrode terminal connected to the negative electrode layer) used for the purpose of taking a body and taking out electric energy to the outside is not included in the battery cell of the present invention. In the present invention, a “container” is an exterior body that houses battery cells. The container in this invention should just have a lower cover and an upper cover, and may have another member in addition to a lower cover and an upper cover. For example, the opening provided on the upper surface side of the lower lid and the opening provided on the lower surface side of the upper lid are overlapped to face each other, and the side surface surrounding the entire circumference of the lower surface of the lower lid and the entire circumference of the upper surface of the upper lid The container formed by joining the side surface which surrounds may be sufficient, and the container further provided with the member which comprises the side surface of a container in addition to a lower cover and an upper cover may be sufficient. In the present invention, “the terminal is fixed to a member constituting the side surface of the container” means that when the container includes a lower lid and an upper lid, a lower lid (for example, a
本発明の第2の態様は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備する容器、該容器に収容された電池セル、並びに、電池セルに接続され且つ容器の側面に固定された端子を備える電池を製造する方法であって、容器の側面を構成すべき部材に端子を固定する端子側面固定工程と、端子と電池セルとを接続する端子セル接続工程と、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する、配置工程と、端子側面固定工程と端子セル接続工程と配置工程との後に、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て容器を密閉する密閉工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。 According to a second aspect of the present invention, a lower lid having a lower surface, a side surface standing from the lower surface, and an opening provided on the upper surface side, and a side surface standing from the upper surface and the upper surface are provided on the lower surface side. A container comprising an upper lid having an opening, a battery cell accommodated in the container, and a method of manufacturing a battery comprising a terminal connected to the battery cell and fixed to a side surface of the container, A terminal side surface fixing step of fixing a terminal to a member constituting the side surface, a terminal cell connection step of connecting the terminal and the battery cell, and arranging the battery cell from the direction intersecting the upper surface of the upper lid into the upper lid, or The battery cell is arranged from the direction intersecting the lower surface of the lower lid into the lower lid so that the lower side of the battery cell is covered after the arranging step, the terminal side surface fixing step, the terminal cell connecting step, and the arranging step. Place the lower lid or cover the upper side of the battery cell An upper lid is disposed, and an overlapping step of overlapping the side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid, and a sealing step of sealing the container through a process of joining the side surface of the overlapped lower lid and the side surface of the upper lid, It is a manufacturing method of the battery characterized by having.
ここに、配置工程において、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置するのは、例えば、端子側面固定工程で上蓋の側面と端子とが固定される場合である。これに対し、配置工程において、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置するのは、例えば、端子側面固定工程で下蓋の側面と端子とが固定される場合である。また、重ね合わせ工程において、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置するのは、配置工程で、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置した場合である。これに対し、重ね合わせ工程において、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置するのは、配置工程で、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置した場合である。 Here, in the arranging step, the battery cell is arranged in the upper lid from the direction intersecting the upper surface of the upper lid, for example, when the side surface of the upper lid and the terminal are fixed in the terminal side surface fixing step. On the other hand, in the arranging step, the battery cell is arranged from the direction intersecting the lower surface of the lower lid into the lower lid, for example, when the side surface of the lower lid and the terminal are fixed in the terminal side surface fixing step. is there. In the overlaying step, the lower lid is arranged so as to cover the lower side of the battery cell when the battery cell is arranged in the upper lid from the direction intersecting the upper surface of the upper lid in the arranging step. On the other hand, in the overlapping step, the upper lid is arranged so as to cover the upper side of the battery cell when the battery cell is arranged in the lower lid from the direction intersecting the lower surface of the lower lid in the arranging step. .
また、上記本発明の第2の態様において、容器が直方体形状であり、容器の下面及び上面が容器の側面よりも大きいことが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable that the container has a rectangular parallelepiped shape, and the lower surface and the upper surface of the container are larger than the side surface of the container.
本発明の第1の態様にかかる電池では、容器の側面に、下蓋の下面から立設した側面と上蓋の上面から立設した側面とが重ね合わされた部分が含まれている。かかる形態とすることにより、容器の上面及び下面の厚さよりも、容器の側面の厚さを厚くすることができる。相対的に厚さが薄い容器の上面及び下面と交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器に収容された電池セルへ圧力を均一に付与することが可能になり、相対的に厚さが厚い容器の側面によって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、本発明の第1の態様にかかる電池では、電池セル及び端子が下蓋の側面及び上蓋の側面に挟まれていない。それゆえ、付与された圧力によって電池セルが破断する事態を回避することができる。すなわち、本発明の第1の態様によれば、付与された外力(締結圧力)による性能の低下を防止することが可能な、電池を提供することができる。また、電池セルに固体電解質層が含まれている形態とすることにより、外力(締結圧力)を付与することによって性能を向上させることが可能な、電池を提供することができる。 In the battery according to the first aspect of the present invention, the side surface of the container includes a portion where the side surface standing from the lower surface of the lower lid and the side surface standing from the upper surface of the upper lid are overlapped. By setting it as this form, the thickness of the side surface of a container can be made thicker than the thickness of the upper surface and lower surface of a container. By applying the fastening pressure from the direction intersecting the upper and lower surfaces of the relatively thin container, it becomes possible to uniformly apply pressure to the battery cells accommodated in the container. The side surface of the thick container makes it possible to ensure the strength to withstand the applied fastening pressure. In the battery according to the first aspect of the present invention, the battery cell and the terminal are not sandwiched between the side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid. Therefore, it is possible to avoid a situation where the battery cell is broken by the applied pressure. That is, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a battery capable of preventing a decrease in performance due to an applied external force (fastening pressure). Moreover, by setting it as the form by which the solid electrolyte layer is contained in the battery cell, the battery which can improve a performance by providing external force (fastening pressure) can be provided.
本発明の第2の態様にかかる電池の製造方法によれば、本発明の第1の態様にかかる電池を製造することができる。したがって、本発明の第2の態様によれば、付与された外力による性能の低下を防止することが可能な電池を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。 According to the battery manufacturing method of the second aspect of the present invention, the battery according to the first aspect of the present invention can be manufactured. Therefore, according to the 2nd aspect of this invention, the manufacturing method of a battery which can manufacture the battery which can prevent the performance fall by the applied external force can be provided.
また、本発明の第2の態様において、容器が直方体形状であり、容器の下面及び上面が容器の側面よりも大きいことにより、電池セルを容器内に収容しやすくなる。したがって、かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、電池の生産性を向上させることが容易になる。 Moreover, in the 2nd aspect of this invention, since a container is a rectangular parallelepiped shape and the lower surface and upper surface of a container are larger than the side surface of a container, it becomes easy to accommodate a battery cell in a container. Therefore, by adopting such a configuration, in addition to the above effects, it becomes easy to improve battery productivity.
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。 The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the form shown below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form shown below.
1.第1実施形態
図1は、第1実施形態にかかる本発明の電池10を分解して示す図である。電池10の理解を容易にするため、図1では、電池セル11や容器12等を簡略化して示している。また、図2は電池10の上面図、図3は電池10の正面図、図4は電池10の側面図であり、図2のV−V断面を図5に、図2のVI−VI断面を図6に、それぞれ示す。孔15、15を確認しやすくするため、図4では、端子13、14の記載を省略している。以下の説明において、容器12の側面のうち、図2の紙面下側に位置する側面を側面12y、図2の紙面上側に位置する側面を側面12z、図2の紙面左側に位置する側面を側面12c、図2の紙面右側に位置する側面を側面12dということがある。
1. First Embodiment FIG. 1 is an exploded view showing a
図1乃至図6に示すように、電池10は、電池セル11、該電池セル11を収容する直方体形状の容器12、及び、電池セル11と容器12とを繋ぐ端子13、14を有している。容器12は、電池セル11の下側に配置される下蓋12aと、電池セル11の上側に配置される上蓋12bと、容器12の一対の側面に相当する側面部12c及び側面部12dと、を有している。容器12は、上面12bx及び下面12axが、側面12y、側面12z、側面12c、及び、側面12dよりも大きい。
As illustrated in FIGS. 1 to 6, the
電池セル11は、正極層と、負極層と、正極層及び負極層の間に配設された固体電解質層とを有している。正極層は少なくとも正極活物質を有する層であり、正極層には正極集電体が接続されている。負極層は少なくとも負極活物質を有する層であり、負極層には負極集電体が接続されている。電池10では、端子13が正極集電体に接続され、端子14が負極集電体に接続される。
The
下蓋12aは、四角形形状の下面12axと、該下面12axから立設した一対の側面12ay、12azを有しており、下面12axと対向する部材は下蓋12aには備えられていない。それゆえ、下蓋12aは上面側が開口しており、さらに、側面部12c及び側面部12dが配置されるべき箇所も開口している。下蓋12aは、平らな板状部材を折り曲げて側面12ay、12azを形成することによって作製されている。
The
上蓋12bは、四角形形状の上面12bxと、該上面12bxから立設した一対の側面12by、12bzと、を有しており、上面12bxと対向する部材は上蓋12bには備えられていない。それゆえ、上蓋12bは下面側が開口しており、さらに、側面部12c及び側面部12dが配置されるべき箇所も開口している。上蓋12bは、平らな板状部材を折り曲げて側面12by、12bzを形成することによって作製されている。
The
側面部12c及び側面部12dは、容器12の一対の側面に相当する部材である。側面部12dには、端子13、14が通される孔15、15が形成されている。
The
図7は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図1乃至図7を参照しつつ、電池10の製造方法について説明する。図7に示した本発明の電池の製造方法は、電池セル作製工程(S11)と、下蓋作製工程(S12)と、上蓋作製工程(S13)と、側面部作製工程(S14)と、端子側面固定工程(S15)と、端子セル接続工程(S16)と、配置工程(S17)と、重ね合わせ工程(S18)と、密閉工程(S19)と、を有している。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the battery manufacturing method of the present invention. A method for manufacturing the
S11は、電池セルを作製する工程である。本発明の電池の製造方法において、電池セルの作製方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜用いることができる。電池10を製造する場合、S11では、例えば、正極活物質及び固体電解質を含有する正極材を正極集電体の表面へと配置して押圧することにより正極集電体の表面に正極層を形成し、負極活物質及び固体電解質を含有する負極材を負極集電体の表面へと配置して押圧することにより負極集電体の表面に負極層を形成し、正極層の表面に固体電解質を配置して押圧することにより固体電解質層を形成することができる。こうして、正極層、負極層、及び、固体電解質層を形成したら、表面に固体電解質層及び正極層が形成された正極集電体と、表面に負極層が形成された負極集電体とを、正極層と負極層との間に固体電解質層が配設されるように積層して積層体を形成し、押圧した積層体を外装材へと収容することにより、電池セル11を作製することができる。
S11 is a process of producing a battery cell. In the method for producing a battery of the present invention, the method for producing the battery cell is not particularly limited, and a known method can be appropriately used. When manufacturing the
S12は、下蓋を作製する工程である。電池10を製造する場合、S12は、例えば、平らな板状部材を曲げ加工して側面12ay、12azを形成することにより、下蓋12aを作製する工程、とすることができる。
S12 is a step of producing a lower lid. When manufacturing the
S13は、上蓋を作製する工程である。電池10を製造する場合、S13は、例えば、平らな板状部材を曲げ加工して側面12by、12bzを形成することにより、上蓋12bを作製する工程、とすることができる。
S13 is a process for producing an upper lid. When manufacturing the
S14は、側面部を作製する工程である。電池10を製造する場合、S14は、例えば、深さが数mmとなるように絞り加工をすることによって、側面部12cを作製し、同様の絞り加工を行った後に孔15、15を設けることによって側面部12dを作製する工程、とすることができる。
S14 is a step of producing a side surface portion. In the case of manufacturing the
S15は、端子と容器の側面とを固定する工程である。電池10を製造する場合、S15は、例えば、端子13の先端が側面部12dの外側(図1の紙面右側)に突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子13を側面部12dへと固定し、且つ、端子14の先端が側面部12dの外側(図1の紙面右側)に突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子14を側面部12dへと固定する工程、とすることができる。
S15 is a step of fixing the terminal and the side surface of the container. When the
S16は、端子と電池セルとを接続する工程である。電池10を製造する場合、S16は、例えば、上記S15で側面部12dに固定した端子13と、上記S11で作製した電池セル11に備えられている正極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接等によって接続し、且つ、上記S15で側面部12dに固定した端子14と、上記S11で作製した電池セル11に備えられている負極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続することにより、端子13、14と電池セル11とを接続する工程、とすることができる。
S16 is a step of connecting the terminal and the battery cell. When manufacturing the
S17は、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する工程である。電池10を製造する場合、S17は、例えば、側面部12dに固定された端子13、14が接続された電池セル11を、下蓋12aの下面12axと対向する図1の紙面上側から、下蓋12a内へと配置する工程、とすることができる。
S17 is a step of arranging the battery cell from the direction intersecting the upper surface of the upper lid into the upper lid, or arranging the battery cell from the direction intersecting the lower surface of the lower lid into the lower lid. When manufacturing the
S18は、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる工程である。電池10を製造する場合であって、上記S17で電池セル11を下蓋12a内へと配置した場合、S18は、下蓋12a内に配置された電池セル11の上側が上面12bxによって覆われ、側面12ayと電池セル11との間に側面12byが配置され、側面12azと電池セル11との間に側面12bzが配置されるように上蓋12bを配置することにより、側面12ay、12azと側面12by、12bzとを重ね合わせる工程、とすることができる。
S18 is a step of arranging the lower lid so as to cover the lower side of the battery cell, or arranging the upper lid so as to cover the upper side of the battery cell, and overlapping the side surface of the lower lid with the side surface of the upper lid. . When the
S19は、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て、容器を密閉する工程である。電池10を製造する場合、S19は、上記S18で重ね合わされた下蓋12aの側面12ayと上蓋12bの側面12byとをレーザー溶接によって接合し、下蓋12aの側面12azと上蓋12bの側面12bzとをレーザー溶接によって接合し、さらに、側面部12cと下蓋12a及び上蓋12bとをレーザー溶接によって接合し、側面部12dと下蓋12a及び上蓋12bとをレーザー溶接によって接合することにより、容器12を密閉する工程、とすることができる。こうしてS11乃至S19を経ることにより、電池10を製造することができる。
S19 is a step of sealing the container through a process of joining the side surface of the overlapped lower lid and the side surface of the upper lid. When the
このように製造される電池10は、容器12の上面12bx及び下面12axの厚さよりも、容器12の側面(側面12ayと側面12byとを接合して形成された側面12y、及び、側面12azと側面12bzとを接合して形成された側面12z)の厚さを厚くすることができる。それゆえ、上面12bx及び下面12axと交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器12に収容された電池セル11へ圧力を均一に付与することが可能になり、側面12y及び側面12zによって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、図2乃至図6に示すように、電池セル11及び端子13、14は、下蓋12aの側面及び上蓋12bの側面に挟まれていないので、締結圧力が付与されても、電池セル11の周縁部や端子13、14が破断することはない。加えて、上述のように、電池セル11は端子13、14を介して容器12(より具体的には側面部12d)に固定されているので、締結圧力を付与しても、電池セル11が容器12内で動く事態を抑制することができる。このように、電池10によれば、電池セル11へ圧力を均一に付与すること、及び、容器12内における電池セル11の動きを抑制することが可能になるので、性能の低下を防止することが可能になる。すなわち、本発明によれば、性能の低下を防止することが可能な電池10及びその製造方法を提供することができる。さらに、圧力に耐え得る強度を備えた容器12の外側、より具体的には、上面12bx及び下面12axに交差する方向から締結圧力を付与することにより、電池セル11に備えられている固体電解質層と正極層及び負極層との界面における抵抗を低減することが可能になる。したがって、本発明によれば、締結圧力を付与することによって性能を向上させることが可能な電池10、及び、その製造方法を提供することができる。
The
電池10において、電池セル11の正極層に含有される正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。また、当該正極層に含有される固体電解質としては、Li3PO4等の酸化物系固体電解質のほか、Li3PS4や、Li2S:P2S5=50:50〜100:0となるようにLi2S及びP2S5を混合して作製した硫化物系固体電解質(例えば、質量比で、Li2S:P2S5=70:30となるようにLi2S及びP2S5を混合して作製した硫化物固体電解質)等、公知の固体電解質を適宜用いることができる。このほか、正極層には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。
In the
また、電池10において、電池セル11の負極層に含有される負極活物質としては、グラファイト等に代表される公知の負極活物質を適宜用いることができる。また、当該負極層に含有される固体電解質としては、正極層に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。このほか、負極層には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。
Moreover, in the
また、電池10において、電池セル11の固体電解質層に用いられる固体電解質としては、正極層や負極層に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。
Moreover, in the
また、電池10において、正極集電体や負極集電体としては、Al箔、Cu箔、Ni箔、Fe箔、CuNi箔、及び、CuFe箔等、電池に使用可能な公知の集電体を適宜用いることができ、端子13、14としては、銅や金等に代表される公知の導電性材料を適宜用いることができる。さらに、容器12(下蓋12a及び上蓋12b)の構成材料は、従来の電池に用いられてきた容器の材料と同様の材料を適宜用いることができる。そのような材料としては、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性材料のほか、公知の合成樹脂等を例示することができる。
In the
本発明に関する上記説明では、4部材(下蓋12a、上蓋12b、側面部12c、及び、側面部12d)を接合して形成される容器12が備えられる形態について言及したが、本発明の電池及びその製造方法は当該形態に限定されるものではない。そこで、本発明の電池及びその製造方法が採り得る他の形態について、以下に説明する。
In the above description related to the present invention, the form in which the
2.第2実施形態
図8は、第2実施形態にかかる本発明の電池20を分解して示す図である。電池20の理解を容易にするため、図8では、電池セル11や容器21等を簡略化して示している。また、図9は電池20の上面図、図10は電池20の正面図、図11は電池20の側面図である。孔23、23を確認しやすくするため、図11では、端子13、14の記載を省略している。図8乃至図11において、電池10と同様に構成されるものには、図1乃至図6で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。以下の説明において、容器21の側面のうち、図9の紙面下側に位置する側面を側面21a、図9の紙面上側に位置する側面を側面21b、図9の紙面左側に位置する側面を側面21c、図9の紙面右側に位置する側面を側面21dということがある。
2. Second Embodiment FIG. 8 is an exploded view showing a
図8乃至図11に示すように、電池20は、電池セル11、該電池セル11を収容する直方体形状の容器21、及び、電池セル11と容器21とを繋ぐ端子13、14を有している。容器21は、電池セル11の下側に配置される下蓋21xと、電池セル11の上側に配置される上蓋21yと、を有している。
As shown in FIGS. 8 to 11, the
下蓋21xは、四角形形状の下面21xuと、該下面21xuから立設している側面21xa、21xb、21xc、21xdと、を有しており、下面21xuと対向する部材は下蓋21xには備えられていない。それゆえ、下蓋21xは上面側が開口している。また、下蓋21xの側面21xdには、切り欠き部22、22が形成されている。
The
図12に、下蓋21xの作製工程の一部を示す。図12を参照しつつ、下蓋21xの作製方法について説明する。下蓋21xを作製する際には、図12(a)に示されるような形状に切断された板状部材21x’を用意し、側面21xa、21xb、21xc、21xdに相当する部位を折り曲げる。そして、端面同士(具体的には、端面21xa1及び端面21xd2、端面21xd1及び端面21xb2、端面21xb1及び端面21xc2、端面21xc1及び端面21xa2)をレーザー溶接によって接合することにより、図12(b)に示される下蓋21xを作製することができる。
FIG. 12 shows a part of the manufacturing process of the
上蓋21yは、四角形形状の上面21yuと、該上面21yuから立設している側面21ya、21yb、21yc、21ydと、を有しており、上面21yuと対向する部材は上蓋21yには備えられていない。それゆえ、上蓋21yは下面側が開口している。また、上蓋21yの側面21ydには、孔23、23が形成されている。
The
図13に、上蓋21yの作製工程の一部を示す。図13を参照しつつ、上蓋21yの作製方法について説明する。上蓋21yを作製する際には、図13(a)に示されるような形状に切断され且つ孔23、23が形成された板状部材21y’を用意し、側面21ya、21yb、21yc、21ydに相当する部位を折り曲げる。そして、端面同士(具体的には、端面21ya1及び端面21yd2、端面21yd1及び端面21yb2、端面21yb1及び端面21yc2、端面21yc1及び端面21ya2)をレーザー溶接によって接合することにより、図13(b)に示される下蓋21yを作製することができる。
FIG. 13 shows a part of the manufacturing process of the
図14は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図8乃至図14を参照しつつ、電池20の製造方法について説明する。図14に示した本発明の電池の製造方法は、電池セル作製工程(S21)と、下蓋作製工程(S22)と、上蓋作製工程(S23)と、端子側面固定工程(S24)と、端子セル接続工程(S25)と、配置工程(S26)と、重ね合わせ工程(S27)と、密閉工程(S28)と、を有している。
FIG. 14 is a flowchart for explaining the battery manufacturing method of the present invention. A method for manufacturing the
S21は、電池セルを作製する工程である。S21はS11と同様の工程であるため、説明を省略する。 S21 is a process of producing a battery cell. Since S21 is the same process as S11, description is abbreviate | omitted.
S22は、下蓋を作製する工程である。電池20を製造する場合、S22は、例えば、図12(a)に示されるような形状に切断された板状部材21x’を用意し、側面21xa、21xb、21xc、21xdに相当する部位を折り曲げた後、端面21xa1及び端面21xd2、端面21xd1及び端面21xb2、端面21xb1及び端面21xc2、並びに、端面21xc1及び端面21xa2をレーザー溶接等によって接合することにより、下蓋21xを作製する工程、とすることができる。
S22 is a step of producing a lower lid. When manufacturing the
S23は、上蓋を作製する工程である。電池20を製造する場合、S23は、例えば、図13(a)に示されるような形状に切断され且つ孔23、23が形成された板状部材21y’を用意し、側面21ya、21yb、21yc、21ydに相当する部位を折り曲げた後、端面21ya1及び端面21yd2、端面21yd1及び端面21yb2、端面21yb1及び端面21yc2、並びに、端面21yc1及び端面21ya2をレーザー溶接等によって接合することにより、下蓋21yを作製する工程、とすることができる。
S23 is a process for producing an upper lid. When manufacturing the
S24は、端子と容器の側面とを固定する工程である。電池20を製造する場合、S24は、例えば、端子13の先端が上蓋21yの側面21ydに形成された孔23から突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子13を側面21ydへと固定し、且つ、端子14の先端が側面21ydに形成された孔23から突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子14を側面21ydへと固定する工程、とすることができる。
S24 is a process of fixing the terminal and the side surface of the container. In the case of manufacturing the
S25は、端子と電池セルとを接続する工程である。電池20を製造する場合、S25は、例えば、上記S24で側面21ydに固定した端子13と、上記S21で作製した電池セル11に備えられている正極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接等によって接続し、且つ、上記S24で側面21ydに固定した端子14と、上記S21で作製した電池セル11に備えられている負極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続することにより、端子13、14と電池セル11とを接続する工程、とすることができる。
S25 is a step of connecting the terminal and the battery cell. When the
S26は、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する工程である。電池20を製造する場合、S26は、例えば、側面21ydに固定された端子13、14が接続された電池セル11を、上蓋21yの上面21yuと対向する図8の紙面下側から、上蓋21y内へと挿入することにより、上蓋21y内に電池セル11を配置する工程、とすることができる。
S26 is a step of arranging the battery cell from the direction intersecting the upper surface of the upper lid into the upper lid, or arranging the battery cell from the direction intersecting the lower surface of the lower lid into the lower lid. When manufacturing the
S27は、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる工程である。電池20を製造する場合、S27は、例えば、上蓋21y内に配置された電池セル11の下側が下面21xuによって覆われ、且つ、下蓋21xの側面21xa、21xb、21xc、21xdと電池セル11との間に、上蓋21yの側面21ya、21yb、21yc、21ydがそれぞれ配置されるように上蓋21yを配置することにより、下蓋21xの側面21xa、21xb、21xc、21xdと上蓋21yの側面21ya、21yb、21yc、21ydとを重ね合わせる工程、とすることができる。
S27 is a step of arranging the lower lid so as to cover the lower side of the battery cell, or arranging the upper lid so as to cover the upper side of the battery cell, and overlapping the side surface of the lower lid with the side surface of the upper lid. . When the
S28は、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て、容器を密閉する工程である。電池20を製造する場合、S28は、上記S27で重ね合わされた下蓋21xの側面21xaと上蓋21yの側面21yaとをレーザー溶接によって接合し、下蓋21xの側面21xbと上蓋21yの側面21ybとをレーザー溶接によって接合し、下蓋21xの側面21xcと上蓋21yの側面21ycとをレーザー溶接によって接合し、下蓋21xの側面21xdと上蓋21yの側面21ydとをレーザー溶接によって接合することにより、容器21を密閉する工程、とすることができる。こうしてS21乃至S28を経ることにより、電池20を製造することができる。
S28 is a step of sealing the container through a process of joining the side surface of the overlapped lower lid and the side surface of the upper lid. When manufacturing the
このように製造される電池20は、容器21の上面21xu及び下面21yuの厚さよりも、容器21の側面(側面21xaと側面21yaとを接合して形成された側面21a、側面21xbと側面21ybとを接合して形成された側面21b、側面21xcと側面21ycとを接合して形成された側面21c、及び、側面21xdと側面21ydとを接合して形成された側面21d)の厚さを厚くすることができる。それゆえ、上面21xu及び下面21yuと交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器21に収容された電池セル11へ圧力を均一に付与することが可能になり、側面21a、21b、21c、21dによって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、図8乃至図11に示すように、電池セル11及び端子13、14は、下蓋21xの側面及び上蓋21yの側面に挟まれていないので、締結圧力が付与されても、電池セル11や端子13、14が破断することはない。加えて、上述のように、電池セル11は端子13、14を介して容器21(より具体的には上蓋21yの側面21yd)に、締結圧力と交差する方向に固定されているので、締結圧力を付与しても、電池セル11が容器21内で動く事態を抑制することができる。このように、電池20によれば、電池セル11へ圧力を均一に付与すること、及び、容器21内における電池セル11の動きを抑制することが可能になるので、性能の低下を防止することが可能になる。すなわち、第2実施形態にかかる本発明によれば、性能の低下を防止することが可能な電池20及びその製造方法を提供することができる。さらに、圧力に耐え得る強度を備えた容器21の外側、より具体的には、上面21xu及び下面21yuに交差する方向から締結圧力を付与することにより、電池セル11に備えられている固体電解質層と正極層及び負極層との界面における抵抗を低減することが可能になる。したがって、第2実施形態にかかる本発明によれば、締結圧力を付与することによって性能を向上させることが可能な電池20、及び、その製造方法を提供することができる。
The
電池20において、容器21(下蓋21x及び上蓋21y)の構成材料としては、容器12と同様の材料を用いることができる。
In the
本発明に関する上記説明では、下蓋や上蓋の最も大きな開口部から電池セルを挿入して配置する形態を例示したが、本発明の電池の製造方法は当該形態に限定されるものではない。例えば、電池10を製造する際には、側面部21cや側面部21dが配置されるべき開口部から、電池セルを挿入しても良い。ただし、生産性を向上させやすい形態にする等の観点からは、下蓋や上蓋の最も大きな開口部から電池セルを挿入する形態の配置工程が備えられることが好ましい。
In the above description of the present invention, the form in which the battery cell is inserted and arranged from the largest opening of the lower lid or the upper lid is illustrated, but the battery manufacturing method of the present invention is not limited to this form. For example, when manufacturing the
また、本発明に関する上記説明では、端子側面固定工程の後に端子セル接続工程が行われ、端子セル接続工程の後に配置工程が行われる形態を例示したが、本発明の電池及びその製造方法(以下において、単に「本発明」という。)は当該形態に限定されるものではない。本発明は、端子セル接続工程の後に端子側面固定工程が行われる形態とすることも可能である。また、電池10を製造する場合は、例えば、下蓋12a内へ電池セル11を配置した後、この電池セル11に端子13、14を接続し、その後、端子13、14を側面部12dに固定する形態とすることも可能である。
Moreover, in the said description regarding this invention, although the terminal cell connection process was performed after the terminal side surface fixing process and the arrangement | positioning process was performed after a terminal cell connection process, the battery of this invention, and its manufacturing method (henceforth) However, the present invention is not limited to this form. This invention can also be set as the form by which a terminal side surface fixing process is performed after a terminal cell connection process. When manufacturing the
また、本発明に関する上記説明では、端子と容器の側面とを、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって固定する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、容器の密閉性を確保可能であり、且つ、容器に収容され端子に接続された電池セルが動かないように端子と容器の側面とを固定することができれば、他の方法で固定することも可能である。 Moreover, although the form which fixes a terminal and the side surface of a container with the method which combined welding and crimping was illustrated in the said description regarding this invention, this invention is not limited to the said form. In the present invention, if the sealing of the container can be ensured and the terminal and the side surface of the container can be fixed so that the battery cell accommodated in the container and connected to the terminal does not move, it is fixed by another method. It is also possible to do.
また、本発明に関する上記説明では、端子と電池セルとを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、電子伝導抵抗を低減し得る形態で端子と電池セルとを接続することができれば、他の方法で接続することも可能である。 Moreover, although the form which connects a terminal and a battery cell by ultrasonic welding or laser welding was illustrated in the said description regarding this invention, this invention is not limited to the said form. In this invention, if a terminal and a battery cell can be connected with the form which can reduce electronic conduction resistance, it is also possible to connect by another method.
また、本発明に関する上記説明では、下蓋の側面と上蓋の側面とがレーザー溶接によって接合される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、容器の密閉性を確保し得る形態で接合することができれば、下蓋の側面と上蓋の側面とを他の方法で接合することも可能である。 Moreover, in the said description regarding this invention, although the side surface of a lower cover and the side surface of an upper cover were illustrated by the laser welding, this invention is not limited to the said form. In the present invention, the side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid can be joined by other methods as long as they can be joined in a form that can ensure the hermeticity of the container.
また、電池10及びその製造方法に関する上記説明では、絞り加工が施された側面部12c及び側面部12dが用いられる形態を例示したが、4部材を接合して形成される容器が備えられる形態の本発明の電池及びその製造方法は、当該形態に限定されるものではない。一対の側面は、絞り加工が施されていなくても良い。但し、下蓋12a及び上蓋12bと接合しやすい形態にする等の観点からは、絞り加工が施された一対の側面部が用いられる形態とすることが好ましい。
Moreover, in the said description regarding the
また、電池20及びその製造方法に関する上記説明では、下蓋の側面同士及び上蓋の側面同士がレーザー溶接によって接合される形態を例示したが、2部材を接合して形成される容器が備えられる形態の本発明の電池及びその製造方法は、当該形態に限定されるものではない。最終的に容器の密閉性を確保可能なように接合できれば、下蓋の側面同士及び上蓋の側面同士を他の方法で接合することも可能である。
Moreover, in the said description regarding the
また、本発明に関する上記説明では、容器内に1つの電池セルが収容される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明は、容器内に複数の電池セルが収容された形態とすることも可能である。 Moreover, in the said description regarding this invention, although the form in which one battery cell was accommodated in the container was illustrated, this invention is not limited to the said form. The present invention may be configured such that a plurality of battery cells are accommodated in a container.
また、本発明に関する上記説明では、固体電解質層を有する電池セル11が容器12や容器21に収容されている電池10、20を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、固体電解質層に加えて、又は、固体電解質層に代えて、公知の電解液を用いた電解質層が正極層と負極層との間に配設された形態とすることも可能である。
Moreover, although the
本発明の電池は、電気自動車やハイブリッド自動車等に利用することができ、本発明の電池の製造方法は、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる電池を製造する際に利用することができる。 The battery of the present invention can be used for an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like, and the battery manufacturing method of the present invention can be used for manufacturing a battery used for an electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like.
10…電池
11…電池セル
12…容器
12a…下蓋
12ax…下面
12ay、12az…側面
12b…上蓋
12bx…上面
12by、12bz…側面
12c、12d…側面部
13、14…端子
15…孔
20…電池
21…容器
21x…下蓋
21xa、21xb、21xc、21xd…側面
21y…上蓋
21ya、21yb、21yc、21yd…側面
22…切り欠き部
23…孔
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記容器は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備し、
前記下蓋の前記側面及び前記上蓋の前記側面が重ね合わされており、
前記容器に収容された前記電池セルに接続された端子が、前記容器の側面を構成すべき部材に固定されていることを特徴とする、電池。 A battery comprising a battery cell and a container for housing the battery cell,
The container includes a lower lid having a lower surface, a side surface standing from the lower surface, and an opening provided on the upper surface side, and an upper surface, a side surface standing from the upper surface, and an opening provided on the lower surface side. Having an upper lid,
The side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid are superimposed,
The battery is characterized in that a terminal connected to the battery cell accommodated in the container is fixed to a member constituting a side surface of the container.
前記容器の側面を構成すべき部材に前記端子を固定する、端子側面固定工程と、
前記端子と前記電池セルとを接続する、端子セル接続工程と、
前記電池セルを前記上蓋の前記上面と交差する方向から前記上蓋内へと配置する、又は、前記電池セルを前記下蓋の前記下面と交差する方向から前記下蓋内へと配置する、配置工程と、
前記端子側面固定工程と前記端子セル接続工程と前記配置工程との後に、前記電池セルの下側を覆うように前記下蓋を配置して、又は、前記電池セルの上側を覆うように前記上蓋を配置して、前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを重ね合わせる、重ね合わせ工程と、
重ね合わされた前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを接合する過程を経て前記容器を密閉する、密閉工程と、
を有することを特徴とする、電池の製造方法。 A lower lid having a lower surface, a side surface standing from the lower surface and an opening provided on the upper surface side, and an upper lid having an upper surface, a side surface standing from the upper surface and an opening provided on the lower surface side A battery, a battery cell accommodated in the container, and a method of manufacturing a battery comprising a terminal connected to the battery cell and fixed to a side surface of the container,
A terminal side surface fixing step of fixing the terminal to a member that constitutes a side surface of the container;
A terminal cell connection step for connecting the terminal and the battery cell;
Arranging the battery cell from the direction intersecting the upper surface of the upper lid into the upper lid, or arranging the battery cell from the direction intersecting the lower surface of the lower lid into the lower lid. When,
After the terminal side surface fixing step, the terminal cell connecting step, and the arranging step, the lower lid is disposed so as to cover the lower side of the battery cell, or the upper lid is covered so as to cover the upper side of the battery cell. And overlaying the side surface of the lower lid and the side surface of the upper lid,
Sealing the container through a process of joining the side surface of the overlapped lower lid and the side surface of the upper lid;
A method for producing a battery, comprising:
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