JP2012155947A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型電池に関する。 The present invention relates to a sealed battery.
特許文献1の密閉型電池は、正極板、負極板、及びセパレータを扁平形状に捲回した電極体と、正極板に溶接された正極集電端子部材(正極集電板)と、負極板に溶接された負極集電端子部材(負極集電板)と、上端側に開口を有する角形箱状をなして電極体を収容するケース本体(外装缶)と、ケース本体の上端側に位置してケース本体の開口を閉塞する蓋体(封口体)とを備えている。正極板は、正極活物質を含む正極合材層の塗工部と、正極合材層未塗工部とを有している。負極板は、負極活物質を含む負極合材層の塗工部と、負極合材層未塗工部とを有している。
The sealed battery of
電極体は、その軸線方向を左右方向に一致させると共に、軸線方向に直交する方向に当該電極体を切断した断面の長手方向が上下方向に一致するようにして、ケース本体内に収容されている。さらに、電極体は、左右方向について、当該電極体の一方端側に正極合材層未塗工部(正極芯体露出部)が配置され、他方端側に負極合材層未塗工部(負極芯体露出部)が配置されてなる。 The electrode body is accommodated in the case body so that the axial direction of the electrode body coincides with the left-right direction, and the longitudinal direction of the cross section obtained by cutting the electrode body in the direction orthogonal to the axial direction coincides with the vertical direction. . Further, in the left-right direction, the electrode body has a positive electrode mixture layer uncoated portion (positive electrode core exposed portion) disposed on one end side of the electrode body, and a negative electrode mixture layer uncoated portion ( A negative electrode core exposed portion).
特許文献1の電池は、例えば、次のようにして製造する。正極板、負極板、及びセパレータを扁平形状に捲回した電極体を作製した後、正極集電端子部材を電極体の正極合材層未塗工部に溶接し、さらに、負極集電端子部材を電極体の負極合材層未塗工部に溶接する。なお、特許文献1の電池では、正極集電端子部材を正極合材層未塗工部の側面(上下方向に延びる面)に溶接している。同様に、負極集電端子部材を負極合材層未塗工部の側面(上下方向に延びる面)に溶接している。その後、正極集電端子部材及び負極集電端子部材を加締め接合により蓋体に固定し、電極体サブアッセンブリ(蓋体に固定された正極集電端子部材及び負極集電端子部材が溶接された電極体)を作製する。次いで、この電極体サブアッセンブリの蓋体を下方に押圧するようにして、ケース本体の開口を通じて電極体サブアッセンブリの電極体部分を、ケース本体内に挿入(収容)する。
The battery of
ところが、電極体サブアッセンブリをケース本体に挿入(収容)するとき、正極集電端子部材と正極合材層未塗工部との溶接部(正極集電溶接部ともいう)、及び、負極集電端子部材と負極合材層未塗工部との溶接部(負極集電溶接部ともいう)に、剪断応力が発生することがある。具体的には、電極体サブアッセンブリの蓋体を下方に押圧するようにして、電極体サブアッセンブリをケース本体に挿入(収容)する間、電極体サブアッセンブリがケース本体の内側面と接触することにより上方に力を受ける。このため、正極集電溶接部において、正極集電端子部材側は下方に、正極合材層未塗工部側は上方に力を受けるようにして、正極集電溶接部に剪断応力が発生する。同様にして、正極集電溶接部にも剪断応力が発生する。このため、正極集電溶接部及び負極集電溶接部において、クラック等が発生し、接合信頼性が低下する虞があった。 However, when the electrode body subassembly is inserted (accommodated) in the case body, a welded portion (also referred to as a positive current collector welded portion) between the positive current collector terminal member and the positive electrode mixture layer uncoated portion, and a negative current collector A shear stress may occur in a welded portion (also referred to as a negative electrode current collector welded portion) between the terminal member and the negative electrode composite material layer uncoated portion. Specifically, the electrode body subassembly is in contact with the inner surface of the case body while the electrode body subassembly is inserted (accommodated) in such a manner that the lid body of the electrode body subassembly is pressed downward. To receive the force upward. For this reason, in the positive electrode current collector welded portion, shearing stress is generated in the positive electrode current collector welded portion so that the positive electrode current collector terminal member side receives a force downward and the positive electrode mixture layer uncoated portion side receives an upward force. . Similarly, shear stress is also generated in the positive electrode current collector weld. For this reason, a crack etc. generate | occur | produced in the positive electrode current collection welding part and the negative electrode current collection welding part, and there existed a possibility that joining reliability might fall.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、正極集電溶接部及び負極集電溶接部における接合信頼性の高い密閉型電池を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the sealing type battery with high joining reliability in a positive electrode current collection welding part and a negative electrode current collection welding part.
本発明の一態様は、正極板、負極板、及びセパレータを扁平形状に捲回した電極体と、上記正極板に溶接された正極集電端子部材と、上記負極板に溶接された負極集電端子部材と、上端側に開口を有する角形箱状をなし、上記電極体を収容するケース本体と、上記ケース本体の上端側に位置し、上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備え、上記電極体は、その軸線方向を左右方向に一致させると共に、上記軸線方向に直交する方向に当該電極体を切断した断面の長手方向が上下方向に一致するようにして、上記ケース本体内に収容されてなる密閉型電池であって、上記正極板は、正極活物質を含む正極合材層の塗工部と、正極合材層未塗工部とを有し、上記負極板は、負極活物質を含む負極合材層の塗工部と、負極合材層未塗工部とを有し、上記電極体は、左右方向について、当該電極体の一方端側に上記正極合材層未塗工部が配置され、他方端側に上記負極合材層未塗工部が配置されてなり、上記正極集電端子部材は、その一方端部が、上記蓋体に固定され、その他方端部が、上記正極合材層未塗工部のうち上記蓋体と上下方向に対向する対向面に溶接されてなり、上記負極集電端子部材は、その一方端部が、上記蓋体に固定され、その他方端部が、上記負極合材層未塗工部のうち上記蓋体と上下方向に対向する対向面に溶接されてなる密閉型電池である。 One aspect of the present invention includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an electrode body obtained by winding a separator in a flat shape, a positive electrode current collecting terminal member welded to the positive electrode plate, and a negative electrode current collector welded to the negative electrode plate A terminal member, a rectangular box shape having an opening on the upper end side, and a case main body that accommodates the electrode body, and a lid body that is positioned on the upper end side of the case main body and closes the opening of the case main body. The electrode body has an axial direction that coincides with the left-right direction, and a longitudinal direction of a cross section of the electrode body cut in a direction perpendicular to the axial direction coincides with the vertical direction. The positive electrode plate has a positive electrode mixture layer coated portion containing a positive electrode active material and a positive electrode mixture layer uncoated portion, and the negative electrode plate is Application part of negative electrode mixture layer containing negative electrode active material, and negative electrode mixture layer uncoated part The positive electrode mixture layer uncoated portion is disposed on one end side of the electrode body, and the negative electrode mixture layer uncoated portion is disposed on the other end side in the left-right direction. The positive electrode current collecting terminal member has one end fixed to the lid, and the other end facing the lid in the vertical direction in the positive electrode mixture layer uncoated portion. The negative electrode current collector terminal member is welded to the opposite surface, and one end portion of the negative electrode current collecting terminal member is fixed to the lid body, and the other end portion is connected to the lid body in the negative electrode mixture layer uncoated portion. It is a sealed battery that is welded to opposing surfaces that face in the vertical direction.
上述の密閉型電池では、正極集電端子部材の一方端部が、蓋体に固定されると共に、正極集電端子部材の他方端部が、正極合材層未塗工部のうち蓋体と上下方向に対向する対向面(蓋体の下方に位置する正極合材層未塗工部の上面)に溶接されている。さらに、負極集電端子部材の一方端部が、蓋体に固定され、負極集電端子部材の他方端部が、負極合材層未塗工部のうち蓋体の上下方向に対向する対向面(蓋体の下方に位置する負極合材層未塗工部の上面)に溶接されている。すなわち、正極集電端子部材と正極合材層未塗工部とが上下方向(電極体サブアッセンブリの挿入方向に沿った方向)に溶接されており、負極集電端子部材と負極合材層未塗工部とが上下方向(電極体サブアッセンブリの挿入方向に沿った方向)に溶接されている。 In the above-described sealed battery, one end of the positive electrode current collector terminal member is fixed to the lid, and the other end of the positive electrode current collector terminal member is the lid of the positive electrode mixture layer uncoated portion. It welds to the opposing surface (upper surface of the positive electrode compound-material layer uncoated part located under a cover body) which opposes an up-down direction. Furthermore, one end of the negative electrode current collector terminal member is fixed to the lid, and the other end of the negative electrode current collector terminal member faces the vertical direction of the lid of the negative electrode mixture layer uncoated portion. (It is welded to the upper surface of the uncoated portion of the negative electrode mixture layer located below the lid). That is, the positive electrode current collector terminal member and the positive electrode mixture layer uncoated portion are welded in the vertical direction (the direction along the insertion direction of the electrode body subassembly), and the negative electrode current collector terminal member and the negative electrode mixture layer uncoated portion The coating part is welded in the vertical direction (direction along the insertion direction of the electrode body subassembly).
このため、上述の密閉型電池では、その製造過程において、ケース本体の開口を通じて電極体サブアッセンブリをケース本体に挿入(収容)する間、電極体サブアッセンブリがケース本体の内側面と接触することにより上方に力を受けた場合において、正極集電端子部材と正極合材層未塗工部との溶接部(正極集電溶接部ともいう)、及び負極集電端子部材と負極合材層未塗工部との溶接部(負極集電溶接部ともいう)にかかる応力は、これら溶接部の剪断方向に働かない(圧縮方向に働く)。このように、電極体サブアッセンブリをケース本体に挿入(収容)するとき、正極集電溶接部及び負極集電溶接部に剪断応力が発生しないので、正極集電溶接部及び負極集電溶接部においてクラック等が発生する不具合を抑制することができる。
従って、上述の密閉型電池は、正極集電溶接部及び負極集電溶接部について、接合信頼性の高い電池となる。
For this reason, in the above-described sealed battery, the electrode body subassembly comes into contact with the inner side surface of the case body while the electrode body subassembly is inserted (accommodated) into the case body through the opening of the case body in the manufacturing process. When a force is applied upward, a welded portion (also referred to as a positive electrode current collector welded portion) between the positive electrode current collector terminal member and the positive electrode mixture layer uncoated portion, and a negative electrode current collector terminal member and the negative electrode mixture layer uncoated The stress applied to the welded part (also referred to as the negative electrode current collector welded part) with the work part does not act in the shear direction of these welded parts (acts in the compression direction). Thus, when inserting (accommodating) the electrode body subassembly into the case main body, no shear stress is generated in the positive electrode current collector welded portion and the negative electrode current collector welded portion. It is possible to suppress problems that cause cracks and the like.
Therefore, the above-mentioned sealed battery is a battery with high bonding reliability for the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld.
なお、正極合材層未塗工部とは、正極活物質を含む正極合材層を有することなく、正極板を構成する金属箔(金属板)のみからなる部位をいう。同様に、負極合材層未塗工部とは、負極活物質を含む負極合材層を有することなく、負極板を構成する金属箔(金属板)のみからなる部位をいう。 In addition, a positive electrode mixture layer uncoated part means the site | part which consists only of metal foil (metal plate) which comprises a positive electrode plate, without having the positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material. Similarly, the negative electrode mixture layer uncoated portion refers to a portion made only of a metal foil (metal plate) constituting the negative electrode plate without having a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material.
さらに、上記の密閉型電池であって、前記正極集電端子部材の前記他方端部により、前記正極合材層未塗工部の前記対向面を下方に押圧すると共に、前記負極集電端子部材の前記他方端部により、前記負極合材層未塗工部の前記対向面を下方に押圧することによって、前記電極体を、直接、または、当該電極体の底面と前記ケース本体の底部との間に電気絶縁性部材を介在させた状態で、上記正極集電端子部材及び上記負極集電端子部材と前記ケース本体の底部とで挟んで固定してなる密閉型電池とすると良い。 Further, in the above sealed battery, the other end portion of the positive electrode current collector terminal member presses the opposing surface of the positive electrode mixture layer uncoated portion downward, and the negative electrode current collector terminal member By pressing the opposite surface of the negative electrode composite material layer uncoated part downward with the other end of the electrode body, the electrode body is directly or between the bottom surface of the electrode body and the bottom of the case body. It is preferable that the battery is a sealed battery that is fixed by being sandwiched between the positive current collector terminal member and the negative current collector terminal member and the bottom of the case body with an electrically insulating member interposed therebetween.
従来の密閉型電池(例えば、特許文献1の電池)を、振動を受ける環境下で使用(例えば、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用)した場合、電池ケース内において電極体が振動(特に上下方向に振動)する虞があった。この振動によって、正極集電溶接部及び負極集電溶接部に応力(特に剪断応力)がかかり、正極集電溶接部及び負極集電溶接部において、クラック等が発生して接合信頼性が低下する虞があった。 When a conventional sealed battery (for example, the battery disclosed in Patent Document 1) is used in an environment subject to vibration (for example, mounted on a vehicle as a vehicle power source of a hybrid vehicle or the like), the electrode body is disposed in the battery case. There was a risk of vibration (particularly vibration in the vertical direction). Due to this vibration, stress (particularly shear stress) is applied to the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld, and cracks and the like are generated in the positive electrode current collector weld and negative electrode current collector weld, thereby lowering the joint reliability. There was a fear.
これに対し、上述の密閉型電池では、電極体を、正極集電端子部材及び負極集電端子部材とケース本体の底部との間に挟んで、電池ケース(ケース本体と蓋体によって構成される)内に固定している。このため、当該電池を、振動を受ける環境下で使用(例えば、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用)した場合でも、電池ケース内において電極体が振動するのを抑制することができる。従って、当該電池を、振動を受ける環境下で使用した場合でも、「振動の影響で、正極集電溶接部及び負極集電溶接部にクラック等が発生する不具合」を抑制することができる。 On the other hand, in the above-mentioned sealed battery, the electrode body is sandwiched between the positive current collecting terminal member and the negative current collecting terminal member and the bottom portion of the case main body, and is configured by a battery case (case main body and lid). ) Is fixed inside. For this reason, even when the battery is used in an environment subject to vibration (for example, mounted on a vehicle as a vehicle power source of a hybrid vehicle or the like), the electrode body can be prevented from vibrating in the battery case. it can. Therefore, even when the battery is used in an environment subject to vibration, “problems in which cracks and the like are generated in the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld due to the influence of vibration” can be suppressed.
特に、上述の密閉型電池では、正極集電端子部材の他方端部により正極合材層未塗工部の対向面(上面)を下方に押圧する構造であるので、正極集電溶接部において、正極集電端子部材と正極合材層未塗工部とが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用している。同様に、負極集電端子部材の他方端部により負極合材層未塗工部の対向面(上面)を下方に押圧する構造であるので、負極集電溶接部において、負極集電端子部材と負極合材層未塗工部とが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用している。このため、当該電池に上下方向の振動が加わったとしても、正極集電溶接部及び負極集電溶接部が破断し難い(引き剥がれ難い)。
以上より、上述の密閉型電池は、正極集電溶接部及び負極集電溶接部について、より一層接合信頼性の高い電池となる。
In particular, in the above-described sealed battery, since the opposite surface (upper surface) of the positive electrode mixture layer uncoated portion is pressed downward by the other end portion of the positive electrode current collector terminal member, A force is acting in a direction in which the positive electrode current collecting terminal member and the positive electrode mixture layer uncoated part approach each other (a direction facing up and down). Similarly, since the opposite surface (upper surface) of the negative electrode mixture layer uncoated portion is pressed downward by the other end portion of the negative electrode current collector terminal member, in the negative electrode current collector welded portion, A force is acting in a direction in which the negative electrode composite material layer uncoated part approaches each other (a direction facing up and down). For this reason, even if the vertical vibration is applied to the battery, the positive electrode current collector welded portion and the negative electrode current collector welded portion are not easily broken (not easily peeled off).
From the above, the above-described sealed battery is a battery having higher bonding reliability with respect to the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld.
さらに、上記の密閉型電池であって、前記密閉型電池は、車両駆動電源用の電池である密閉型電池とすると良い。 Furthermore, in the above sealed battery, the sealed battery may be a sealed battery that is a battery for a vehicle driving power source.
上述の密閉型電池は、「振動の影響で、正極集電溶接部及び負極集電溶接部にクラック等が発生するのを抑制された」耐振動性の高い電池となっている。このため、車両駆動電源用の電池である当該電池は、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用しても、「車両振動の影響で、正極集電溶接部及び負極集電溶接部にクラック等が発生する不具合」を抑制することができる。従って、上述の密閉型電池は、車両駆動電源用の電池として好適である。 The above-described sealed battery is a battery having high vibration resistance, “cracks and the like are suppressed from occurring in the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld due to the influence of vibration”. For this reason, even if the battery, which is a battery for a vehicle driving power supply, is mounted on a vehicle and used as a vehicle power source for a hybrid vehicle or the like, the positive current collector welded portion and the negative current collector welded portion are affected by vehicle vibration. The problem of cracks and the like occurring in Therefore, the above-described sealed battery is suitable as a battery for a vehicle driving power source.
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態にかかる密閉型電池100は、図1及び図2に示すように、直方体形状の密閉型電池である。この密閉型電池100は、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用される。すなわち、密閉型電池100は、車両駆動電源用の電池である。
なお、図2の断面図において、電極体150については側面図で示している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The sealed
In the cross-sectional view of FIG. 2, the
密閉型電池100は、電極体150と、この電極体150を収容する電池ケース110とを備えている。電池ケース110は、上端側に開口123を有し、電極体150を収容する角形箱状のケース本体120と、ケース本体120の上端側に位置し、ケース本体120の開口123を閉塞する蓋体130とを備えている(図2参照)。
The sealed
電極体150は、その軸線方向(軸線AXに沿った方向)を左右方向に一致させると共に、軸線方向に直交する方向に当該電極体150を切断した断面の長手方向が上下方向に一致するようにして(一致する向きで)、ケース本体120内に収容されている(図2〜図5参照)。なお、電極体150は、袋状の樹脂フィルム125(電気絶縁性部材)内に挿入(収容)された状態で、ケース本体120内に収容されている。図3〜図5に示すように、軸線方向に直交する方向(上下方向)に切断した電極体150の断面の形状は、長円状となる。
The
図3は、図1のB−B断面図であり、図2のE−Eの位置における密閉型電池100の断面図に相当する。また、図4は、図1のC−C断面図であり、図2のF−Fの位置における密閉型電池100の断面図に相当する。また、図5は、図1のD−D断面図であり、図2のG−Gの位置における密閉型電池100の断面図に相当する。
3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1, and corresponds to a cross-sectional view of the sealed
本実施形態では、電極体150は、その外周面150fのうち上下方向に延びる平面状の両側面(第1側面150bと第2側面150c)が、電気絶縁性部材(本実施形態では、樹脂フィルム125)を介して、ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)に接触して、ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)によって挟まれている(図3〜図5参照)。
In the present embodiment, the
この電極体150は、シート状の正極板155、負極板156、及びセパレータ157を扁平形状に捲回してなる扁平型の捲回体である。この電極体150は、左右方向について当該電極体150の一方端側(図2において右端側)に位置する正極合材層未塗工部155bと、左右方向について当該電極体150の他方端側(図2において左端側)に位置する負極合材層未塗工部156bと、正極合材層未塗工部155bと負極合材層未塗工部156bとの間に位置し、正極板155(正極合材層塗工部155g)、負極板156(負極合材層塗工部156g)、及びセパレータ157が捲回されてなる発電部150gとを有している。
The
なお、正極板155の正極合材層未塗工部155bとは、正極活物質153を含む正極合材層152を有することなく、正極板155を構成する金属箔(本実施形態では、アルミニウム箔151)のみからなる部位をいう。従って、本実施形態の電極体150では、正極合材層未塗工部155bは、アルミニウム箔151のみが捲回された部位となる。同様に、負極板156の負極合材層未塗工部156bとは、負極活物質154を含む負極合材層159を有することなく、負極板156を構成する金属箔(本実施形態では、銅箔158)のみからなる部位をいう。従って、本実施形態の電極体150では、負極合材層未塗工部156bは、銅箔158のみが捲回された部位となる。
The positive electrode mixture layer
一方、発電部150gは、正極板155の正極合材層塗工部155g(正極活物質153を含む正極合材層152が塗工された部位)と、負極板156の負極合材層塗工部156g(負極活物質154を含む負極合材層159が塗工された部位)と、セパレータ157とが捲回された部位である(図5及び図6参照)。
On the other hand, the
正極板155(詳細には、正極合材層未塗工部155b)には、正極集電端子部材134が溶接されている。具体的には、正極集電端子部材134の一方端部であるカシメ加工部134cが、正極外部端子138と共に蓋体130に固定(加締め固定)されており、正極集電端子部材134の他方端部である集電接合部134bが、正極合材層未塗工部155bのうち蓋体130と上下方向に対向する対向面155c(蓋体130の下方に位置する正極合材層未塗工部155bの上面)に溶接されている。ここで、正極集電端子部材134と正極合材層未塗工部155cとの溶接部を、正極集電溶接部W1とする(図3参照)。
A positive electrode current collecting
詳細には、正極集電端子部材134は、蓋体130の下面との間にゴムや樹脂からなるガスケット137を介在させると共に、蓋体130の上面と正極外部端子138との間に樹脂製の絶縁部材136を介在させて、カシメ加工部134cによって蓋体130に固定されている。これにより、正極外部端子138は、蓋体130と電気的絶縁を保った状態で、正極集電端子部材134を通じて正極板155(正極合材層未塗工部155b)と電気的に接続する。なお、正極外部端子138の先端部には、端子接続用ボルト132が設けられている(図2参照)。
Specifically, the positive electrode current collecting
また、負極板156(詳細には、負極合材層未塗工部156b)には、負極集電端子部材135が溶接されている。具体的には、負極集電端子部材135の一方端部であるカシメ加工部135cが、負極外部端子139と共に蓋体130に固定(加締め固定)されており、負極集電端子部材135の他方端部である集電接合部135bが、負極合材層未塗工部156bのうち蓋体130と上下方向に対向する対向面156c(蓋体130の下方に位置する負極合材層未塗工部156bの上面)に溶接されている。ここで、負極集電端子部材135と負極合材層未塗工部156bとの溶接部を、負極集電溶接部W2とする(図4参照)。
Moreover, the negative electrode current
詳細には、負極集電端子部材135は、蓋体130の下面との間にゴムや樹脂からなるガスケット137を介在させると共に、蓋体130の上面と負極外部端子139との間に樹脂製の絶縁部材136を介在させて、カシメ加工部135cによって蓋体130に固定されている。これにより、負極外部端子139は、蓋体130と電気的絶縁を保った状態で、負極集電端子部材135を通じて負極板156(負極合材層未塗工部156b)と電気的に接続する。なお、負極外部端子139の先端部には、端子接続用ボルト133が設けられている(図2参照)。
Specifically, the negative electrode current collecting
ところで、従来の密閉型電池(例えば、特許文献1の電池)を、振動を受ける環境下で使用(例えば、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用)した場合、電池ケース内において電極体が振動(特に上下方向に振動)する虞があった。この振動によって、正極集電溶接部及び負極集電溶接部に応力(特に剪断応力)がかかり、正極集電溶接部及び負極集電溶接部において、クラック等が発生して接合信頼性が低下する虞があった。 By the way, when a conventional sealed battery (for example, the battery of Patent Document 1) is used in an environment subject to vibration (for example, mounted on a vehicle as a vehicle power source of a hybrid vehicle or the like), an electrode is formed in the battery case. There was a risk that the body vibrates (particularly in the vertical direction). Due to this vibration, stress (particularly shear stress) is applied to the positive electrode current collector weld and the negative electrode current collector weld, and cracks and the like are generated in the positive electrode current collector weld and negative electrode current collector weld, thereby lowering the joint reliability. There was a fear.
これに対し、本実施形態の密閉型電池100では、電極体150の底面150dとケース本体120の底部121との間に樹脂フィルム125を介在させた状態で、電極体150を、正極集電端子部材134及び負極集電端子部材135とケース本体120の底部121との間に挟んで、電池ケース110内に固定している(図2〜図5参照)。
On the other hand, in the sealed
このため、本実施形態の密閉型電池100を、振動を受ける環境下で使用(具体的には、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用)した場合でも、電池ケース110内において電極体150が振動するのを抑制することができる。従って、本実施形態の密閉型電池100を、振動を受ける環境下で使用しても、「振動の影響で、正極集電溶接部及び負極集電溶接部にクラック等が発生する不具合」を抑制することができる。
For this reason, even when the sealed
特に、本実施形態の密閉型電池100では、正極集電端子部材134の他方端部(集電接合部134b)により、正極合材層未塗工部155bの対向面155c(上面)を下方に押圧する構造となっている。このため、正極集電溶接部W1において、正極集電端子部材134(集電接合部134b)と正極合材層未塗工部155bとが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用している(図3参照)。
In particular, in the sealed
同様に、負極集電端子部材135の他方端部(集電接合部135b)により、負極合材層未塗工部156bの対向面156c(上面)を下方に押圧する構造となっている。このため、負極集電溶接部W2において、負極集電端子部材135(集電接合部135b)と負極合材層未塗工部156bとが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用している(図4参照)。
Similarly, the
このような構造の密閉型電池100では、自身に上下方向の振動が加わったとしても、正極集電溶接部W1において正極集電端子部材134(集電接合部134b)と正極合材層未塗工部155bとが互いに離間する方向(上下に離れる方向)に動くのを抑制できるので、正極集電溶接部W1が破断し難くなる(引き剥がれ難くなる)。同様に、負極集電溶接部W2において負極集電端子部材135(集電接合部135b)と負極合材層未塗工部156bとが互いに離間する方向(上下に離れる方向)に動くのを抑制できるので、負極集電溶接部W2が破断し難くなる(引き剥がれ難くなる)。
従って、本実施形態の密閉型電池100は、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2について、接合信頼性の高い電池となる。
In the sealed
Therefore, the sealed
次に、本実施形態の密閉型電池100の製造方法について説明する。
まず、帯状のアルミニウム箔151の表面に、正極活物質153を含む正極合材層152を形成して、正極板155を作製する。なお、アルミニウム箔151の短手方向の一方端部は、正極合材層152を形成することなく、正極合材層未塗工部155bとする。また、帯状の銅箔158の表面に、負極活物質154を含む負極合材層159を形成して、負極板156を作製する。なお、銅箔158の短手方向の他方端部は、負極合材層159を形成することなく、負極合材層未塗工部156bとする。次いで、正極板155、負極板156、及びセパレータ157を捲回して、扁平捲回型の電極体150を作製する。
Next, a method for manufacturing the sealed
First, the positive
なお、正極板155、負極板156、及びセパレータ157を捲回する際は、電極体150の一端部から、正極板155の正極合材層未塗工部155bが突出するように、正極板155を配置する。さらには、負極板156の負極合材層未塗工部156bが、正極板155の正極合材層未塗工部155bとは反対側から突出するように、負極板156を配置する。これにより、左右方向について、電極体150の一方端側に正極合材層未塗工部155bが配置され、他方端側に負極合材層未塗工部156bが配置された電極体150が形成される。
When winding the
次いで、電極体サブアッセンブリ160(図7参照)を製造する。なお、電極体サブアッセンブリ160は、蓋体130に固定された正極集電端子部材134及び負極集電端子部材135を電極体150に溶接したサブアッセンブリである。
Next, the electrode body subassembly 160 (see FIG. 7) is manufactured. The
まず、金属製で平板状をなし、第1蓋貫通孔130b及び第2蓋貫通孔130cを有する蓋体130を用意する。また、金属製で略Z字状をなし、第1貫通孔138b及び第2貫通孔128cを有する正極外部端子138、及び、第1貫通孔139b及び第2貫通孔139cを有する負極外部端子139を用意する。また、樹脂により一体成形された絶縁部材136、及び、平板状のゴム板からなるガスケット137を用意する。
First, a
また、その一方端部に位置する円筒状の筒状部(加締める前のカシメ加工部134c)と、筒状部(カシメ加工部134c)の下端側に位置する平板形状の鍔部134dと、他方端部に位置する集電接合部134bとを有する、金属製の正極集電端子部材134を用意する。また、その一方端部に位置する円筒状の筒状部(後のカシメ加工部135c)と、筒状部(カシメ加工部135c)の下端側に位置する平板形状の鍔部135dと、他方端部に位置する集電接合部135bとを有する、金属製の負極集電端子部材135を用意する。
Also, a cylindrical tubular portion (a
次に、正極集電端子部材134の筒状部(カシメ加工部134c)を、その先端側から、ガスケット137の貫通孔、蓋体130の第1蓋貫通孔130b、絶縁部材136の貫通孔、及び、正極外部端子138の第1貫通孔138bに、この順で挿通する。これにより、正極集電端子部材134の鍔部134dと正極外部端子138との間に、ガスケット137及び絶縁部材136を介して、蓋体130を配置することができる。また、正極外部端子138の第2貫通孔138cに、端子接続用ボルト132のネジ部を挿通させつつ、正極外部端子138と絶縁部材136との間に端子接続用ボルト132を配置する。
Next, the cylindrical portion (caulking processed
次いで、正極集電端子部材134の筒状部(カシメ加工部134c)を加締める。これにより、正極集電端子部材134の一方端部(カシメ加工部134c)を、ガスケット137、絶縁部材136、正極外部端子138、及び、端子接続用ボルト132と共に、蓋体130に固定することができる。詳細には、鍔部134dとカシメ加工部134cとの間に、ガスケット137、蓋体130、絶縁部材136、及び正極外部端子138を挟んで固定すると共に、正極外部端子138と絶縁部材136との間に端子接続用ボルト132を固定することができる。
Next, the cylindrical portion (
さらに、負極集電端子部材135の筒状部(カシメ加工部135c)を、その先端側から、ガスケット137の貫通孔、蓋体130の第2蓋貫通孔130c、絶縁部材136の貫通孔、及び、負極外部端子139の第1貫通孔139bに、この順で挿通する。これにより、負極集電端子部材135の鍔部135dと負極外部端子139との間に、ガスケット137及び絶縁部材136を介して、蓋体130を配置することができる。また、負極外部端子139の第2貫通孔139cに、端子接続用ボルト133のネジ部を挿通させつつ、負極外部端子139と絶縁部材136との間に端子接続用ボルト133を配置する。
Further, the cylindrical portion (
次いで、負極集電端子部材135の筒状部(カシメ加工部135c)を加締める。これにより、負極集電端子部材135の一方端部(カシメ加工部135c)を、ガスケット137、絶縁部材136、負極外部端子139、及び、端子接続用ボルト133と共に、蓋体130に固定することができる。詳細には、鍔部135dとカシメ加工部135cとの間に、ガスケット137、蓋体130、絶縁部材136、及び負極外部端子139を挟んで固定すると共に、負極外部端子139と絶縁部材136との間に端子接続用ボルト133を固定することができる。
以上のようにして、蓋サブアッセンブリ130SAが完成する(図7参照)。
Next, the cylindrical portion (
As described above, the lid subassembly 130SA is completed (see FIG. 7).
次に、正極集電端子部材134の集電接合部134bと、電極体150の正極合材層未塗工部155bとを溶接する。具体的には、正極集電端子部材134の集電接合部134bを、正極合材層未塗工部155bの対向面155c(上面)に圧接した状態で、集電接合部134bと正極合材層未塗工部155bとを溶接(例えば、超音波溶接)する。さらに、負極集電端子部材135の集電接合部135bを、電極体150の負極合材層未塗工部156bの対向面156c(上面)に圧接した状態で、集電接合部135bと負極合材層未塗工部156bとを溶接(例えば、抵抗溶接)する。
これにより、蓋サブアッセンブリ130SAと電極体150とが接合された、電極体サブアッセンブリ160が完成する(図7参照)。なお、電極体サブアッセンブリ160の電極体150は、袋状の樹脂フィルム125内に挿入(収容)する。
Next, the current collecting
Thus, the
次いで、図8に示すように、電極体サブアッセンブリ160の蓋体130を下方に押圧するようにして、ケース本体120の開口123を通じて、電極体サブアッセンブリ160の電極体150を、ケース本体120の内部に挿入(収容)する。これにより、電極体150がケース本体120の内部に挿入(収容)されると共に、蓋体130によってケース本体120の開口123が閉塞される(図2〜図5参照)。
Next, as shown in FIG. 8, the
ところで、本実施形態では、上述のようにして、電極体サブアッセンブリ160の電極体150をケース本体120の内部に挿入する間、電極体サブアッセンブリ160が、ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)と接触することにより上方に力を受ける。そして、この上向きの力が、正極集電溶接部W1(正極集電端子部材134と正極合材層未塗工部155bとの溶接部)及び負極集電溶接部W2(負極集電端子部材135と負極合材層未塗工部156bとの溶接部)に対し作用する(図8参照)。
By the way, in the present embodiment, as described above, while the
特に、本実施形態の密閉型電池100は、電極体150の両側面(第1側面150bと第2側面150c)が、電気絶縁性部材(樹脂フィルム125)を介して、ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)に接触して、電極体150ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)によって挟まれた構造となっている(図3〜図5参照)。すなわち、樹脂フィルム125を含む電極体150の厚み(図8において左右方向の外寸法)とケース本体120の厚み方向内側寸法(図8において左右方向の内寸法)とが同一となっている。このため、電極体サブアッセンブリ160の電極体150をケース本体120の内部に挿入する間、電極体サブアッセンブリ160が、ケース本体120の内側面(第1内側面120bと第2内側面120c)と接触することにより、上方に大きな力を受ける。
In particular, in the sealed
ここで、従来の電極体サブアッセンブリ560をケース本体520に挿入する場合について、図9を参照して説明する。
Here, a case where the conventional
電極体サブアッセンブリ560の蓋体530を下方に押圧するようにして、電極体サブアッセンブリ560の電極体550を、ケース本体520の内部に挿入(収容)する間、本実施形態と同様に、電極体サブアッセンブリ560が、ケース本体520の内側面(第1内側面520bと第2内側面520c)と接触することにより上方に力を受ける。特に、電極体550の両側面(第1側面550bと第2側面550c)が、電気絶縁性部材(樹脂フィルム125)を介して、ケース本体520の内側面(第1内側面520bと第2内側面520c)に接触して、電極体550が、ケース本体520の内側面(第1内側面520bと第2内側面520c)によって挟まれた構造の場合、上方に大きな力を受ける。
While inserting (accommodating) the
そして、この上向きの力が、正極集電溶接部W3(正極集電端子部材534と正極合材層未塗工部555bとの溶接部)及び負極集電溶接部(負極集電端子部材と負極合材層未塗工部との溶接部)に対し作用する(図9及び図10参照)。
The upward force is applied to the positive electrode current collector welded portion W3 (welded portion between the positive electrode current
ところが、従来の電極体サブアッセンブリ560では、本実施形態の電極体サブアッセンブリ160と異なり、正極集電端子部材534を、正極合材層未塗工部555bの側面555d(上下方向に延びる面)に溶接している(図9参照)。同様に、負極集電端子部材も、負極合材層未塗工部の側面(上下方向に延びる面)に溶接している。このため、上述のようにして電極体サブアッセンブリ560の電極体550を、ケース本体520の内部に挿入(収容)する間、正極集電溶接部W3において、正極集電端子部材534側(集電接合部534b側)は下方に、正極合材層未塗工部555b側は上方に力を受けるようにして、正極集電溶接部W3に剪断応力が発生する(図10参照)。これと同様にして、負極集電溶接部にも剪断応力が発生する。このため、正極集電溶接部W3及び負極集電溶接部において、クラック等が発生し、接合信頼性が低下する虞があった。
However, in the conventional
これに対し、本実施形態では、正極集電端子部材134の一方端部(カシメ加工部134c)を、蓋体130に固定すると共に、正極集電端子部材134の他方端部(集電接合部134b)を、正極合材層未塗工部155bのうち蓋体130と上下方向に対向する対向面155c(蓋体130の下方に位置する正極合材層未塗工部155bの上面)に溶接している。さらに、負極集電端子部材135の一方端部(カシメ加工部135c)を、蓋体130に固定すると共に、負極集電端子部材135の他方端部(集電接合部135b)を、負極合材層未塗工部156bのうち蓋体130と上下方向に対向する対向面156c(蓋体130の下方に位置する負極合材層未塗工部156bの上面)に溶接している。
On the other hand, in the present embodiment, one end portion (
すなわち、正極集電端子部材134と正極合材層未塗工部155とが上下方向に溶接されており、負極集電端子部材135と負極合材層未塗工部156とが上下方向に溶接されている。従って、正極集電端子部材134と正極合材層未塗工部155との溶接方向(接合方向)、及び、負極集電端子部材135と負極合材層未塗工部156との溶接方向(接合方向)が、電極体サブアッセンブリ160の挿入方向に沿った方向(上下方向)となっている。
That is, the positive electrode current
このため、本実施形態では、電極体サブアッセンブリ160をケース本体120に挿入(収容)する間、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2にかかる応力は、これら溶接部の剪断方向に働かない(圧縮方向に働く)(図8参照)。このように、電極体サブアッセンブリ160をケース本体120に挿入(収容)するとき、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2に剪断応力が発生しないので、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2においてクラック等が発生する不具合を抑制することができる。
従って、本実施形態の密閉型電池100は、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2について、接合信頼性の高い電池となる。
For this reason, in this embodiment, while the
Therefore, the sealed
次いで、電極体サブアッセンブリ160の電極体150を、ケース本体120の内部に挿入(収容)すると共に、電極体サブアッセンブリ160の蓋体130を下方に押圧しつつ、蓋体130によってケース本体120の開口123を閉塞した状態で、蓋体130とケース本体120とを全周溶接により接合する。これにより、電極体150の底面150dとケース本体120の底部121との間に樹脂フィルム125を介在させた状態で、電極体150を、正極集電端子部材134及び負極集電端子部材135とケース本体120の底部121とで挟んで、電池ケース110内に固定することができる(図2〜図5参照)。
Next, the
詳細には、蓋体130とケース本体120とを接合すると、正極集電端子部材134の他方端部(集電接合部134b)により、正極合材層未塗工部155bの対向面155c(上面)が下方に押圧された状態となる。これにより、正極集電溶接部W1において、正極集電端子部材134(集電接合部134b)と正極合材層未塗工部155bとが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用した状態となる(図3参照)。
Specifically, when the
同様に、負極集電端子部材135の他方端部(集電接合部135b)により、負極合材層未塗工部156bの対向面156c(上面)が下方に押圧された状態となる。これにより、負極集電溶接部W2において、負極集電端子部材135(集電接合部135b)と負極合材層未塗工部156bとが互いに近づく方向(上下に向き合う方向)に力が作用した状態となる(図4参照)。
Similarly, the
このような状態となる理由は、電極体150をケース本体120の内部に挿入する前の状態において、電極体サブアッセンブリ160にかかる蓋体130の下面と電極体150の底面150dとの間の上下方向寸法(すなわち、ケース本体120内に収容される部位の上下方向寸法)を、ケース本体120の深さ(ケース本体120の開口端面と底面との間の上下方向寸法)よりも若干大きくしてあるからである。
The reason for this state is that before and after the
このような構造にすることで、本実施形態の密閉型電池100を、振動を受ける環境下で使用(具体的には、ハイブリッド自動車等の車両電源として車両に搭載して使用)した場合でも、電池ケース110内において電極体150が振動するのを抑制することができる。さらには、密閉型電池100に上下方向の振動が加わっても、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2が破断し難くなる(引き剥がれ難くなる)。従って、本実施形態の密閉型電池100は、正極集電溶接部W1及び負極集電溶接部W2について、より一層接合信頼性の高い電池となる。
With such a structure, even when the sealed
次いで、図示しない注液口を通じて、電解液をケース本体120内に注入し、その後、注液口を封止する。その後、所定の工程を行うことで、本実施形態の密閉型電池100が完成する。
Next, an electrolytic solution is injected into the
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
100 密閉型電池
110 電池ケース
120 ケース本体
120b ケース本体の第1内側面
120c ケース本体の第2内側面
121 ケース本体の底部
125 樹脂フィルム(電気絶縁性部材)
130 蓋体
134 正極集電端子部材
134b 正極集電端子部材の他方端部(集電接合部)
134c 正極集電端子部材の一方端部(カシメ加工部)
135 負極集電端子部材
135b 負極集電端子部材の他方端部(集電接合部)
135c 負極集電端子部材の一方端部(カシメ加工部)
150 電極体
150b 電極体の第1側面
150c 電極体の第2側面
150d 電極体の底面
155 正極板
155b 正極合材層未塗工部
155c 正極合材層未塗工部の対向面(上面)
156 負極板
156b 負極合材層未塗工部
156c 負極合材層未塗工部の対向面(上面)
157 セパレータ
W1 正極集電溶接部
W2 負極集電溶接部
DESCRIPTION OF
130
134c One end portion of the positive electrode current collecting terminal member (crimping portion)
135 Negative electrode current
135c One end portion of the negative electrode current collecting terminal member (crimping portion)
150
156
157 Separator W1 Positive current collector weld W2 Negative current collector weld
Claims (3)
上記正極板に溶接された正極集電端子部材と、
上記負極板に溶接された負極集電端子部材と、
上端側に開口を有する角形箱状をなし、上記電極体を収容するケース本体と、
上記ケース本体の上端側に位置し、上記ケース本体の上記開口を閉塞する蓋体と、を備え、
上記電極体は、
その軸線方向を左右方向に一致させると共に、上記軸線方向に直交する方向に当該電極体を切断した断面の長手方向が上下方向に一致するようにして、上記ケース本体内に収容されてなる
密閉型電池であって、
上記正極板は、正極活物質を含む正極合材層の塗工部と、正極合材層未塗工部とを有し、
上記負極板は、負極活物質を含む負極合材層の塗工部と、負極合材層未塗工部とを有し、
上記電極体は、左右方向について、当該電極体の一方端側に上記正極合材層未塗工部が配置され、他方端側に上記負極合材層未塗工部が配置されてなり、
上記正極集電端子部材は、
その一方端部が、上記蓋体に固定され、
その他方端部が、上記正極合材層未塗工部のうち上記蓋体と上下方向に対向する対向面に溶接されてなり、
上記負極集電端子部材は、
その一方端部が、上記蓋体に固定され、
その他方端部が、上記負極合材層未塗工部のうち上記蓋体と上下方向に対向する対向面に溶接されてなる
密閉型電池。 An electrode body obtained by winding a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator into a flat shape;
A positive electrode current collector terminal member welded to the positive electrode plate;
A negative electrode current collecting terminal member welded to the negative electrode plate;
A rectangular box shape having an opening on the upper end side, and a case main body for accommodating the electrode body,
A lid that is located on the upper end side of the case body and closes the opening of the case body,
The electrode body is
A sealed type that is accommodated in the case main body so that its axial direction coincides with the left-right direction, and the longitudinal direction of the cross section obtained by cutting the electrode body in the direction orthogonal to the axial direction coincides with the vertical direction. A battery,
The positive electrode plate has a coating portion of a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, and a positive electrode mixture layer uncoated portion,
The negative electrode plate has a coated portion of a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material, and a negative electrode mixture layer uncoated portion,
The electrode body, in the left-right direction, the positive electrode mixture layer uncoated part is disposed on one end side of the electrode body, and the negative electrode mixture layer uncoated part is disposed on the other end side,
The positive current collecting terminal member is
One end thereof is fixed to the lid,
The other end is welded to the facing surface facing the lid in the vertical direction in the positive electrode mixture layer uncoated portion,
The negative electrode current collector terminal member is
One end thereof is fixed to the lid,
A sealed battery in which the other end is welded to a facing surface of the negative electrode composite material layer uncoated portion facing the lid in the vertical direction.
前記正極集電端子部材の前記他方端部により、前記正極合材層未塗工部の前記対向面を下方に押圧すると共に、
前記負極集電端子部材の前記他方端部により、前記負極合材層未塗工部の前記対向面を下方に押圧することによって、
前記電極体を、直接、または、当該電極体の底面と前記ケース本体の底部との間に電気絶縁性部材を介在させた状態で、上記正極集電端子部材及び上記負極集電端子部材と前記ケース本体の底部とで挟んで固定してなる
密閉型電池。 The sealed battery according to claim 1,
While pressing the opposite surface of the positive electrode mixture layer uncoated portion downward by the other end of the positive electrode current collector terminal member,
By pressing the facing surface of the negative electrode mixture layer uncoated portion downward with the other end of the negative electrode current collecting terminal member,
The electrode body is directly or in a state where an electrically insulating member is interposed between the bottom surface of the electrode body and the bottom of the case body, and the positive current collecting terminal member, the negative current collecting terminal member, and the A sealed battery that is sandwiched and fixed between the bottom of the case body.
前記密閉型電池は、車両駆動電源用の電池である
密閉型電池。 The sealed battery according to claim 2,
The sealed battery is a sealed battery that is a battery for a vehicle driving power source.
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