JP2012169085A - Battery and method for manufacturing battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,電池および電池の製造方法に関する。さらに詳細には,部品点数の少ない電池および電池の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a battery and a battery manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a battery having a small number of parts and a battery manufacturing method.
電池は,携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器,ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など,多岐にわたる分野で利用されている。これらのうち,車両や大型電子機器類には,単電池を直列または並列につないだ組電池が搭載されることが一般的である。 Batteries are used in various fields such as electronic devices such as mobile phones and personal computers, vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles. Of these, assembled batteries in which single cells are connected in series or in parallel are generally mounted on vehicles and large electronic devices.
そして,組電池には,単電池同士を電気的に接続するために,バスバーを介して単電池の電極端子同士を接続したものがある。このバスバーと電極端子との接続に,ボルトとナットとを用いて締結する方式が用いられることがある。この場合,ボルトとナットによる締結が好適になされていないと,その締結が経時的に緩むおそれがある。締結箇所の締結が緩んだ電池では,電気抵抗は大きい。したがって,確実に締結を行うことが好ましい。 Some battery packs have battery cell electrode terminals connected to each other via a bus bar in order to electrically connect the battery cells. A connection method using a bolt and a nut may be used for the connection between the bus bar and the electrode terminal. In this case, if the fastening with the bolt and the nut is not suitably performed, the fastening may be loosened with time. A battery with a loose fastening point has a large electrical resistance. Therefore, it is preferable to perform fastening securely.
特許文献1の図1には,バスバーにより電極端子間を互いに接続されているバッテリパックが示されている。この場合,特許文献の図4に示すように,外部電極端子と内部電極端子とがカシメ構造により電気的に接続されている。そして,ボルトは,絶縁部材と外部電極端子との間に挟まれて配置されている。そのため,ボルトは,蓋体と外部電極端子とからはずれないようになっている。ただし,ボルトは,蓋体と外部電極端子とに固定されているわけではない。わずかにあそびがある(特許文献1の図4参照)。 FIG. 1 of Patent Document 1 shows a battery pack in which electrode terminals are connected to each other by a bus bar. In this case, as shown in FIG. 4 of the patent document, the external electrode terminal and the internal electrode terminal are electrically connected by a caulking structure. The bolt is disposed so as to be sandwiched between the insulating member and the external electrode terminal. Therefore, the bolt is prevented from coming off from the lid and the external electrode terminal. However, the bolt is not fixed to the lid and the external electrode terminal. There is slight play (see FIG. 4 of Patent Document 1).
このあそびがないと,バスバーにより電極端子間を締結する際に,ボルトとナットとの締結が好適になされないおそれがある。締結が好適になされないと,バスバーと電極端子との間の接触抵抗が大きい場合がある。この場合のバッテリパックの性能は低い。また,締結そのものが好適になされた場合であっても,外部電極端子に応力が加わることがある。その応力が,内部電極端子を介して電極体に加わることがある。この応力により,電極体が歪むおそれがある。 Without this play, when the electrode terminals are fastened by the bus bar, the bolts and nuts may not be fastened properly. If the fastening is not suitably performed, the contact resistance between the bus bar and the electrode terminal may be large. In this case, the performance of the battery pack is low. Even if the fastening itself is suitably performed, stress may be applied to the external electrode terminal. The stress may be applied to the electrode body through the internal electrode terminal. This stress may distort the electrode body.
ところで,特許文献1に記載のバッテリパックでは,外部電極端子(特許文献1の図3,4の41)と内部電極端子(特許文献1の図3の71や51)を設ける必要がある。これでは,部品点数が多い。そのため,コストが高い。そして,組み付け工程の数も多い。つまり,サイクルタイムが長い。したがって,部品点数の少ない電池を製造することが好ましい。 Incidentally, in the battery pack described in Patent Document 1, it is necessary to provide external electrode terminals (41 in FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1) and internal electrode terminals (71 and 51 in FIG. 3 of Patent Document 1). In this case, the number of parts is large. Therefore, the cost is high. There are also many assembly processes. In other words, the cycle time is long. Therefore, it is preferable to manufacture a battery with a small number of parts.
本発明は,前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,部品点数の少ない電池および電池の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the problem is to provide a battery with a small number of parts and a battery manufacturing method.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電池は,発電要素である電極体と,電極体と電気的に接続されているとともに貫通孔の設けられている電極端子と,電極体と電解液とを内部に収容するための電池容器本体と,電池容器本体に接合された蓋体と,電極端子と蓋体とを絶縁するとともに凹部の設けられている絶縁部材と,凹部に配置されている頭部と貫通孔を貫通しているねじ軸とを備えるボルトと,を有するものである。また,蓋体と電極端子とが絶縁部材を介して一体に形成されている。そして,ボルトの頭部の表面と絶縁部材の凹部の表面との少なくとも一方の一部には,被膜が形成されている。かかる電池の部品点数は少ない。また,バスバーを用いて電極端子同士を締結して組電池とする際に,好適に締結することができる。 A battery according to an embodiment of the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, includes an electrode body that is a power generation element, an electrode terminal that is electrically connected to the electrode body and provided with a through hole, and an electrode body. A battery container body for containing the electrolyte and electrolyte, a lid joined to the battery container body, an insulating member that insulates the electrode terminal from the lid and is provided with a recess, and is disposed in the recess And a bolt having a screw shaft penetrating the through hole. Further, the lid and the electrode terminal are integrally formed via an insulating member. A film is formed on at least a part of the surface of the head of the bolt and the surface of the recess of the insulating member. The number of parts of such a battery is small. In addition, when the electrode terminals are fastened to each other using a bus bar to form an assembled battery, the battery can be suitably fastened.
上記に記載の電池において,被膜の材質は,所定の溶媒に対して溶解する樹脂であるとともに,絶縁部材の材質は,所定の溶媒に対して溶解しない材質であるとよい。ボルトと絶縁部材との間に隙間ができるからである。 In the battery described above, the material of the coating is preferably a resin that dissolves in a predetermined solvent, and the material of the insulating member may be a material that does not dissolve in the predetermined solvent. This is because a gap is formed between the bolt and the insulating member.
上記に記載の電池において,所定の溶媒に対して溶解する樹脂の材質は,ポリカーボネートと,ポリ塩化ビニルと,ポリプロピレンとのうちのいずれかの材質のものであるとよい。樹脂が十分に溶解するからである。そのため,被膜はそれほど厚くない。 In the battery described above, the material of the resin that dissolves in the predetermined solvent may be any one of polycarbonate, polyvinyl chloride, and polypropylene. This is because the resin is sufficiently dissolved. Therefore, the film is not so thick.
また,本発明の別の態様における電池の製造方法は,発電要素である電極体を作成する電極体作成工程と,蓋体と電極端子とボルトとを絶縁部材を介して一体化して構造体を作成する構造体作成工程と,電池容器の内部に電極体を配置するとともに電解液を注入して構造体で封止することで単電池とする単電池作成工程とを有する方法である。そして,構造体作成工程は,ボルトの頭部に第1の樹脂により被膜を形成する被膜形成工程と,ボルトの被膜と蓋体と電極端子とを一体化して絶縁部材を形成する絶縁部材形成工程と,被膜を除去する被膜除去工程とを有する。かかる電池の製造方法では,製造工程は少ない。部品点数が少ないからである。例えば,カシメ構造を設ける必要がない。 In another aspect of the present invention, a battery manufacturing method includes an electrode body creation step of creating an electrode body that is a power generation element, and a structure in which a lid body, an electrode terminal, and a bolt are integrated via an insulating member. This is a method including a structure creating step to be created, and a unit cell creating step in which an electrode body is arranged inside the battery container and an electrolytic solution is injected and sealed with the structure. The structure creating step includes a film forming step of forming a film with a first resin on the head of the bolt, and an insulating member forming step of forming an insulating member by integrating the bolt film, the lid, and the electrode terminal. And a film removal step for removing the film. In such a battery manufacturing method, the number of manufacturing steps is small. This is because the number of parts is small. For example, there is no need to provide a caulking structure.
上記に記載の電池の製造方法において,被膜除去工程では,被膜を溶解させるとともに絶縁部材を溶解させない溶媒を用いるとよい。これにより,ボルトを覆っている被膜のみを除去することができるからである。 In the battery manufacturing method described above, in the film removal step, a solvent that dissolves the film and does not dissolve the insulating member may be used. This is because only the coating covering the bolt can be removed.
上記に記載の電池の製造方法において,被膜除去工程で用いる溶媒が,構造体を洗浄する洗浄液でもあるとなおよい。構造体自体を洗浄する工程を別途設ける必要がないからである。すなわち,サイクルタイムは短い。 In the battery manufacturing method described above, it is more preferable that the solvent used in the film removal step is a cleaning solution for cleaning the structure. This is because there is no need to separately provide a process for cleaning the structure itself. That is, the cycle time is short.
上記に記載の電池の製造方法において,第1の樹脂と溶媒との組み合わせは,それぞれ,ポリカーボネートおよびアセトンと,ポリ塩化ビニルおよびアセトンと,ポリプロピレンおよびアセトンと,ポリ塩化ビニルおよびエタノールとの組み合わせのうちのいずれかであるとよい。構造体の形成をより好適に行うことができるからである。 In the battery manufacturing method described above, the combination of the first resin and the solvent is a combination of polycarbonate and acetone, polyvinyl chloride and acetone, polypropylene and acetone, polyvinyl chloride and ethanol, respectively. It is good that either. This is because the structure can be formed more suitably.
上記に記載の電池の製造方法において,単電池の電極端子とバスバーとを締結することで組電池とする組電池作成工程を有するとよい。電極端子とバスバーとを好適に締結して組電池を作成することができるからである。 In the battery manufacturing method described above, it is preferable to have an assembled battery production step of forming an assembled battery by fastening the electrode terminal of the single battery and the bus bar. This is because the assembled battery can be produced by suitably fastening the electrode terminal and the bus bar.
本発明によれば,部品点数の少ない電池および電池の製造方法が提供されている。 According to the present invention, a battery having a small number of parts and a method for manufacturing the battery are provided.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,リチウムイオン二次電池とその製造方法について,本発明を具体化したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is embodied with respect to a lithium ion secondary battery and a manufacturing method thereof.
1.バッテリパックの基本構造
本形態のバッテリパックBPは,図1に示すように,バッテリ100を直列に接続した組電池である。バッテリ100は,角型の単電池である。バッテリパックBPでは,図1に示すように,バッテリ100の正極端子50と,そのバッテリ100に隣り合うバッテリ100の負極端子60とが,バスバー190を介して締結されている。この締結は,ボルトとナットによりなされている。
1. Basic Structure of Battery Pack The battery pack BP of this embodiment is an assembled battery in which
バッテリ100の概略構成を図2の斜視投影図に示す。図2は,図1に示したバッテリパックBPからバッテリ100を取り出して描いたものである。バッテリ100は,電池容器110の内部に図3に示す扁平形状の捲回電極体10を有するものである。電池容器110は,図2に示すように,電池容器本体120と,蓋体130とを備えるものである。電池容器110の内部には,捲回電極体10が配置されている。この捲回電極体10は,実際に発電に寄与する発電要素である。蓋体130は,電池容器本体120に接合されている。
A schematic configuration of the
電池容器110の内部には,電解液が注入されている。電池容器110の内部に注入された電解液は,有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば,プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC),ジメチルカーボネート(DMC),エチルメチルカーボネート(EMC)等のエステル系溶媒や,エステル系溶
媒にγ−ブチロラクトン(γ−BL),ジエトキシエタン(DEE)等のエーテル系溶媒
等を配合した有機溶媒が挙げられる。また,電解質である塩として,過塩素酸リチウム(LiClO4)やホウフッ化リチウム(LiBF4),六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)などのリチウム塩を用いることができる。
An electrolyte is injected into the
図2に示すように,バッテリ100は,正極端子50と,負極端子60と,絶縁部材150と,絶縁部材160と,ボルト170,180とを有している。これらの詳細については後述する。
As shown in FIG. 2, the
図3は,捲回電極体10を示す斜視図である。図3に示すように,捲回電極体10は扁平形状をしている。捲回電極体10の一方の端部には,正極端部30が突出している。正極端部30は,後述するように,正極板の正極芯材が突出している箇所である。捲回電極体10の他方の端部には,負極端部40が突出している。負極端部40は,後述するように,負極板の負極芯材が突出している箇所である。
FIG. 3 is a perspective view showing the
図4は,捲回電極体10の捲回構造を示す展開図である。捲回電極体10は,図4に示すように,内側から正極板P,セパレータS,負極板N,セパレータTの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。すなわち,捲回電極体10は,正極板Pと負極板Nとをこれらの間にセパレータS,Tを介在させて交互に配置したものである。
FIG. 4 is a development view showing a wound structure of the
正極板Pは,正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。正極活物質として,ニッケル酸リチウム(LiNiO2),マンガン酸リチウム(LiMnO2),コバルト酸リチウム(LiCoO2)等のリチウム複合酸化物などが用いられる。負極板Nは,負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。負極活物質として,非晶質炭素,難黒鉛化炭素,易黒鉛化炭素,黒鉛等の炭素系物質が用いられる。 The positive electrode plate P is obtained by applying a composite material containing a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions to an aluminum foil as a positive electrode core material. As the positive electrode active material, lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), and lithium cobaltate (LiCoO 2 ) are used. The negative electrode plate N is obtained by applying a composite material containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions to a copper foil as a negative electrode core material. As the negative electrode active material, carbon-based materials such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and graphite are used.
図4に示すように正極板Pには,正極塗工部P1と,正極非塗工部P2とがある。正極塗工部P1は,正極芯材に正極活物質等を含む正極合材層を形成した箇所である。正極非塗工部P2は,正極芯材に正極合材層を形成していない箇所である。負極板Nには,負極塗工部N1と,負極非塗工部N2とがある。負極塗工部N1は,負極芯材に負極活物質等を含む負極合材層を形成した箇所である。負極非塗工部N2は,負極芯材に負極合材層を形成していない箇所である。 As shown in FIG. 4, the positive electrode plate P has a positive electrode coating part P1 and a positive electrode non-coating part P2. The positive electrode coating part P1 is a place where a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material or the like is formed on a positive electrode core material. The positive electrode non-coated portion P2 is a portion where the positive electrode mixture layer is not formed on the positive electrode core material. The negative electrode plate N includes a negative electrode coating portion N1 and a negative electrode non-coating portion N2. The negative electrode coating portion N1 is a portion where a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material or the like is formed on a negative electrode core material. The negative electrode non-coated portion N2 is a portion where the negative electrode mixture layer is not formed on the negative electrode core material.
図4中の矢印Aは,正極板P,負極板N,セパレータS,Tの幅方向(図3でいえば横方向)を示している。図4中の矢印Bは,正極板P,負極板N,セパレータS,Tの長手方向(図3の捲回電極体10の周方向)を示している。
An arrow A in FIG. 4 indicates the width direction (lateral direction in FIG. 3) of the positive electrode plate P, the negative electrode plate N, and the separators S and T. An arrow B in FIG. 4 indicates the longitudinal direction of the positive electrode plate P, the negative electrode plate N, the separators S and T (the circumferential direction of the
セパレータS,Tは,ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。セパレータS,Tの厚みは,10〜50μm程度である。ここで,セパレータSとセパレータTとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をS,Tとして区別しただけである。 The separators S and T are porous films such as polyethylene and polypropylene. The thicknesses of the separators S and T are about 10 to 50 μm. Here, the separator S and the separator T are made of the same material. For the understanding of the above winding order, only the codes are distinguished as S and T.
図5は,正極板P(もしくは負極板N)の斜視断面図である。図5中の括弧外の各符号は,正極の場合の各部を,括弧内の各符号は,負極の場合の各部を示している。図5中の矢印Aが示す方向は,図4中の矢印Aが示す方向と同じである。すなわち,正極板P(もしくは負極板N)の幅方向である。図5中の矢印Bが示す方向は,図4中の矢印Bが示す方向と同じである。すなわち,正極板P(もしくは負極板N)の長手方向である。 FIG. 5 is a perspective sectional view of the positive electrode plate P (or the negative electrode plate N). In FIG. 5, each symbol outside the parentheses indicates each part in the case of the positive electrode, and each symbol in the parenthesis indicates each part in the case of the negative electrode. The direction indicated by the arrow A in FIG. 5 is the same as the direction indicated by the arrow A in FIG. That is, it is the width direction of the positive electrode plate P (or the negative electrode plate N). The direction indicated by arrow B in FIG. 5 is the same as the direction indicated by arrow B in FIG. That is, it is the longitudinal direction of the positive electrode plate P (or the negative electrode plate N).
図5に示すように,正極板Pは,帯状の正極芯材PBの両面の一部に正極合材層PAが形成されたものである。図5中左側には,正極板Pの正極非塗工部P2が幅方向に突出している。正極非塗工部P2は,帯状に形成されている。正極非塗工部P2は,正極芯材PBの両面ともに正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部P2では,正極芯材PBがむき出したままの状態にある。一方,図5中右側には,正極非塗工部P2に対応するような突出部はない。正極塗工部P1では,正極芯材PBの両面に一様の厚みで正極合材層PAが形成されている。 As shown in FIG. 5, the positive electrode plate P is obtained by forming a positive electrode mixture layer PA on a part of both surfaces of a strip-like positive electrode core material PB. On the left side in FIG. 5, the positive electrode non-coated portion P2 of the positive electrode plate P protrudes in the width direction. The positive electrode non-coated portion P2 is formed in a strip shape. The positive electrode non-coated portion P2 is a region where the positive electrode active material is not applied to both surfaces of the positive electrode core material PB. Therefore, in the positive electrode non-coating portion P2, the positive electrode core material PB is still exposed. On the other hand, there is no protrusion corresponding to the positive electrode non-coated portion P2 on the right side in FIG. In the positive electrode coating part P1, the positive electrode mixture layer PA is formed with a uniform thickness on both surfaces of the positive electrode core material PB.
図5の括弧内の符号で示すように,負極板Nは,帯状の負極芯材NBの両面の一部に負極合材層NAが形成されたものである。図5中左側には,負極板Nの負極非塗工部N2が幅方向に突出している。負極非塗工部N2は,帯状に形成されている。負極非塗工部N2は,負極芯材NBの両面ともに負極活物質が塗布されていない領域である。したがって負極非塗工部N2では,負極芯材NBがむき出したままの状態にある。一方,図5中右側には,負極非塗工部N2に対応するような突出部はない。負極塗工部N1では,負極芯材NBの両面に一様の厚みで負極合材層NAが形成されている。ただし,図4に示したように,捲回時には,正極非塗工部P2と負極非塗工部N2とは,反対側に突出した状態で捲回されることとなる。 As indicated by the reference numerals in parentheses in FIG. 5, the negative electrode plate N is obtained by forming a negative electrode mixture layer NA on a part of both surfaces of a strip-shaped negative electrode core material NB. On the left side in FIG. 5, a negative electrode non-coated portion N2 of the negative electrode plate N protrudes in the width direction. The negative electrode non-coated portion N2 is formed in a strip shape. The negative electrode non-coated portion N2 is a region where the negative electrode active material is not applied to both surfaces of the negative electrode core material NB. Therefore, in the negative electrode non-coating portion N2, the negative electrode core material NB is still exposed. On the other hand, there is no protrusion corresponding to the negative electrode non-coated portion N2 on the right side in FIG. In the negative electrode coating portion N1, the negative electrode mixture layer NA is formed with a uniform thickness on both surfaces of the negative electrode core material NB. However, as shown in FIG. 4, at the time of winding, the positive electrode non-coated portion P2 and the negative electrode non-coated portion N2 are wound in a state of protruding to the opposite side.
2.蓋体と電極端子との一体構造
本形態に係るバッテリ100では,蓋体130と電極端子50,60とは一体構造をなしている。この一体構造を図6に示す。構造体200は,図6に示すように,蓋体130と,正極端子50と,負極端子60と,絶縁部材150,160と,ボルト170,180とを有している。そして,後述するように,蓋体130と,正極端子50と,負極端子60とが絶縁部材150,160を介して一体に形成されている。
2. Integrated Structure of Lid and Electrode Terminal In
正極端子50は,捲回電極体10の正極端部30と電気的に接続されている正極側の端子である。正極端子50は,捲回電極体10の正極端部30と溶接されている。これにより,正極端子50は,捲回電極体10から集電することができるようになっている。もちろん,正極端子50と正極端部30との電気的接続方法は溶接以外の方法を用いてもよい。
The
負極端子60は,捲回電極体10の負極端部40と電気的に接続されている負極側の端子である。負極端子60は,捲回電極体10の負極端部40と溶接されている。これにより,負極端子60は,捲回電極体10から集電することができるようになっている。もちろん,負極端子60と負極端部40との電気的接続方法は溶接以外の方法を用いてもよい。
The
絶縁部材150は,蓋体130と正極端子50とを絶縁するための部材である。そのため,蓋体130と,正極端子50とが接触しないように,絶縁部材150は形成されている。そして絶縁部材150の材質は,後述するように樹脂である。また,絶縁部材150は,バッテリ100を密閉するためのものでもある。
The insulating
絶縁部材160は,蓋体130と負極端子60とを絶縁するための部材である。そのため,蓋体130と,負極端子60とが接触しないように,絶縁部材160は形成されている。そして絶縁部材160の材質は,後述するように樹脂である。この樹脂として,絶縁部材150と同じものを用いればよい。また,絶縁部材160は,バッテリ100を密閉するためのものでもある。
The insulating
ボルト170は,ナットとともに正極端子50とバスバー190とを締結するためのものである。ボルト180は,ナットとともに負極端子60とバスバー190とを締結するためのものである。
The
図7は,構造体200の正極側を模式的に示す断面図である。図7に示すように,蓋体130と正極端子50とは,絶縁部材150を介して一体に形成されている。前述のとおり,蓋体130と正極端子50との間には,絶縁部材150が配置されるようになっている。そのため,これらの各部材は,互いに絶縁されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the positive electrode side of the
図7に示すように,ボルト170の頭部171は,絶縁部材150の凹部151の内部に配置されている。しかし,凹部151の形状は,頭部171よりわずかに大きい。したがって,ボルト170の頭部171は,絶縁部材150の凹部151に固定されているわけではない。図7に示すように,ボルト170のねじ軸172は,正極端子50の被締結部51の貫通孔54の内部に入っている。つまり,ねじ軸172は,貫通孔54を貫通している。しかし,貫通孔54の径は,ねじ軸172の径より大きい。したがって,ボルト170のねじ軸172は,正極端子50の貫通孔54に固定されているわけではない。
As shown in FIG. 7, the
ボルト170の頭部171は,絶縁部材150の凹部151と正極端子50との間に位置している。つまり,ボルト170の頭部171は,絶縁部材150の凹部151と正極端子50の被締結部51との間に挟まれている。ボルト170の軸172は,正極端子50の貫通孔54を貫通している。貫通孔54の径は,ボルト170の頭部171の径よりも小さい。したがって,ボルト170が,貫通孔54から抜け落ちることはない。
The
このように,ボルト170は,構造体200から外れないようになっている。ただし,絶縁部材150および正極端子50に固定されているわけではない。なお,負極側のボルト180についても上記と同様である。
In this way, the
以上述べたように,本形態の構造体200では,ボルト170,180と絶縁部材150,160との間にわずかに隙間SPがある。したがって,バッテリ100を組電池とする場合に,正極端子50もしくは負極端子60とバスバー190とを好適に締結することができる。したがって,締結した後に,正極端子50もしくは負極端子60とバスバーとの間の接触抵抗は低い。
As described above, in the
また,構造体200では,蓋体130と絶縁部材150,160とが一体に形成されている。そのため,バッテリ100の気密性は,カシメ構造を有するバッテリ(特許文献1の図4等参照)の気密性よりも高い。よって,電解液が漏れるおそれはほとんどない。また,バッテリ100の部品点数は,カシメ構造を有するバッテリの部品点数に比べて少ない。したがって,コストが低い。
In the
3.蓋体と電極端子との一体形成方法(構造体作成工程)
3−1.被膜形成工程
ここで,構造体200の形成方法について説明する。まず,図8に示すボルト170を,図9に示すように,金型1000の内部に配置する。ここで,図2等に示すボルト170とボルト180とは,バッテリ100における配置箇所が正極側か負極側かについて異なるだけである。つまり,それ以外については,同じである。したがって,この工程についても,ボルト170とボルト180とを区別する必要はない。したがって,正極側について説明する。
3. Method of integrally forming the lid and electrode terminal (structuring process)
3-1. Film Forming Step Here, a method for forming the
ボルト170を配置した後の金型1000には,図9に示すように,キャビティC1がある。キャビティC1は,ボルト170の頭部171を覆う位置にある。ただし,キャビティC1は,ボルト170の座面173に対面する位置にはない。したがって,ボルト170の座面173には,当該工程において被膜が形成されることはない。
As shown in FIG. 9, the
続いて,射出成形により,キャビティC1の箇所に被膜を形成する。そのため,図10に示すように,金型1000のキャビティC1に湯口(図示せず)から第1の樹脂を流し込む。この第1の樹脂は,例えばポリカーボネート(PC)である。この第1の樹脂は,後述するように,所定の溶媒に対して溶解するものである。キャビティC1に樹脂が行き渡った後に,樹脂を冷却する。冷却後には,ボルト170の頭部171には,被膜が形成されている。
Subsequently, a film is formed at the location of the cavity C1 by injection molding. Therefore, as shown in FIG. 10, the first resin is poured into the cavity C1 of the
図11に,金型1000から取り出した後のボルト170を示す。ボルト170の頭部171には,被膜F1が形成されている。すなわち,被膜F1は,ボルト170の頭部171を覆っている。しかし,被膜F1は,座面173を覆っていない。なお,被膜F1の材質は,第1の樹脂である。この被膜F1の厚さは0.01mm以上1mm以下である。
FIG. 11 shows the
3−2.絶縁部材形成工程
続いて,蓋体130に絶縁部材150,160を形成する。この工程も,正極側と負極側とで同様であるため,正極側について説明する。図12に,示すように,金型2000に,蓋体130と,正極端子50と,被膜F1の形成されたボルト170とを配置する。次に,図13に示すように,金型2000のキャビティC2(図12参照)に,第2の樹脂を流し込んで,絶縁部材150を成形する。
3-2. Insulating member forming step Subsequently, insulating
このとき,ボルト170に形成された被膜F1は,第2の樹脂と接触する。しかし,ボルト170は,第2の樹脂と接触しない。つまり,第2の樹脂は,ボルト170の被膜F1と結合しているが,ボルト170の本体とは結合していない。
At this time, the coating F1 formed on the
この絶縁部材形成工程において,蓋体130と正極端子50とは,この第2の樹脂と結合する。その際に,接着機能表面処理を用いるとよい。蓋体130と正極端子50とが第2の樹脂とより強く結合するようにするためである。この第2の樹脂は,冷却後に絶縁部材150となる。これにより,図14に示すように,ボルト170の被膜F1と,蓋体130と,正極端子50とが,絶縁部材150を介して一体に形成されている。このとき,図14に示す構造体は,図7に示した構造体200とは,被膜F1が形成されている点において異なっている。
In the insulating member forming step, the
負極側についても同様に絶縁部材160を形成することができる。これにより,図6に示したように,絶縁部材160と,負極端子60と,蓋体130と,ボルト180とが一体に形成された構造体200が得られる。正極側における絶縁部材150の成形と負極側における絶縁部材160の成形とは,別々の工程で行ってもよいし,一緒の工程で行うこととしてもよい。もちろん,一緒の工程で行うほうがサイクルタイムは短い。
The insulating
3−3.被膜除去工程
次に,ボルト170,180の頭部171,181に形成されている被膜F1を除去する。そのために,被膜除去剤を用いる。この被膜除去剤は,被膜F1を溶解させる溶媒である。例えば,アセトンである。この被膜除去剤は,被膜F1を溶解させる必要があるため,後述するように,第1の樹脂と組み合わせて選択する。なお,絶縁部材150,160の材料である第2の樹脂は,被膜除去剤に溶解しないものを選択する。
3-3. Film Removal Step Next, the film F1 formed on the
具体的には,構造体200を被膜除去剤に浸す。これにより,被膜F1の一部は,被膜除去剤に曝される。被膜F1における被膜除去剤に接触している箇所から,被膜F1が被膜除去剤に溶解していく。このように,構造体200を被膜除去剤に浸すことにより,被膜F1は除去される。ただし,後述するように,被膜F1のうちの一部は,絶縁樹脂150の凹部151とボルト170の頭部171との間に残留することがある。被膜F1を完全に除去することは困難であるからである。
Specifically, the
これにより,図7に示した構造体200が得られる。そして,前述したように,構造体200のボルト170,180は,それぞれ絶縁部材150,160に固定されていない。
Thereby, the
3−4.被膜形成樹脂と被膜除去剤との組み合わせ
ここで,被膜F1となる被膜形成樹脂(第1の樹脂)と被膜除去剤との組み合わせについて説明する。前述のとおり,被膜形成樹脂とそれを溶解させる被膜除去剤とは,好適な組み合わせを選ぶ必要がある。この選択により,被膜F1が十分に除去できるか否かが変わるからである。また,被膜F1の除去に要する時間が異なるからである。つまり,サイクルタイムに影響する。
3-4. Combination of Film Forming Resin and Film Removing Agent Here, the combination of the film forming resin (first resin) that becomes the film F1 and the film removing agent will be described. As described above, it is necessary to select a suitable combination of the film forming resin and the film removing agent for dissolving the film forming resin. This is because whether or not the coating F1 can be sufficiently removed is changed by this selection. Further, the time required for removing the coating F1 is different. In other words, it affects the cycle time.
表1に,被膜形成樹脂とそれを溶解させる被膜除去剤との組み合わせについて示す。 Table 1 shows a combination of a film forming resin and a film removing agent that dissolves the film forming resin.
[表1]
樹脂 被膜除去剤
ポリカーボネート(PC) アセトン
ポリ塩化ビニル(PVC) アセトン
ポリプロピレン(PP) アセトン
ポリ塩化ビニル(PVC) エタノール
[Table 1]
Resin Film remover Polycarbonate (PC) Acetone polyvinyl chloride (PVC) Acetone polypropylene (PP) Acetone polyvinyl chloride (PVC) Ethanol
4.電池の製造方法
続いて,バッテリパックBPの製造方法について説明する。本形態の電池の製造方法では,前述した蓋体130と電極端子50,60との一体形成方法で製造された構造体200を用いて電池を製造することに特徴がある。
4). Battery Manufacturing Method Next, a method for manufacturing the battery pack BP will be described. The battery manufacturing method of this embodiment is characterized in that the battery is manufactured using the
4−1.電極板作成工程
まず,正極芯材PBであるアルミニウム箔に正極用塗工液を塗工して正極用ペースト層を形成する。この正極用塗工液は,溶媒に上記の正極活物質等を混練したものである。次に,正極用ペースト層の形成された正極芯材PBを乾燥炉の内部に搬送しつつその正極用ペースト層を乾燥させる。これにより,正極芯材PBに正極合材層PAが形成される。正極合材層PAは,正極活物質を含む層である。そして,正極合材層PAは,正極芯材PBに結着している。なお,正極芯材PBの両面に正極合材層PAを形成することが好ましい。これにより,正極板Pが作成される。負極板Nについても同様である。
4-1. Electrode plate preparation process First, the positive electrode coating liquid is applied to the aluminum foil which is the positive electrode core material PB, and the positive electrode paste layer is formed. This positive electrode coating solution is obtained by kneading the above positive electrode active material or the like in a solvent. Next, the positive electrode paste layer on which the positive electrode paste layer is formed is dried while being conveyed into the drying furnace. Thereby, the positive electrode mixture layer PA is formed on the positive electrode core material PB. The positive electrode mixture layer PA is a layer containing a positive electrode active material. The positive electrode mixture layer PA is bound to the positive electrode core material PB. The positive electrode mixture layer PA is preferably formed on both surfaces of the positive electrode core material PB. Thereby, the positive electrode plate P is created. The same applies to the negative electrode plate N.
4−2.電極体作成工程
続いて,正極板Pおよび負極板Nに,これらの間にセパレータS,Tを介在させて捲回する。これらの捲回順序は,図4に示したように,内側から正極板P,セパレータS,負極板N,セパレータTの順序である。これにより,円筒形状の捲回電極体が作成される。そして,この円筒形状の捲回電極体に円筒側面方向からプレスを施すことにより,図3に示した扁平形状の捲回電極体10が作成される。
4-2. Next, the positive electrode plate P and the negative electrode plate N are wound with the separators S and T interposed therebetween. These winding orders are the order of the positive electrode plate P, the separator S, the negative electrode plate N, and the separator T from the inside as shown in FIG. Thereby, a cylindrical wound electrode body is created. Then, by pressing the cylindrical wound electrode body from the side of the cylindrical side surface, the flat
4−3.構造体作成工程
続いて,前述のとおり,構造体作成工程により構造体200を作成する。構造体作成工程には,被膜形成工程と,絶縁部材形成工程と,被膜除去工程とがある。正極端子50および負極端子60を,それぞれ絶縁部材150および絶縁部材160を介して,蓋体130に接合する。これにより,図6等に示した構造体200が作成される。なお,当該工程と,電極板作成工程や電極体作成工程との順序は,入れ替えても構わない。
4-3. Structure Creation Step Subsequently, as described above, the
4−4.単電池作成工程
続いて,捲回電極体10の正極端部30を正極端子50に溶接する。また,捲回電極体10の負極端部40を負極端子60に溶接する。そして,その溶接体を電池容器本体120に配置する。このとき,捲回電極体10が電池容器本体120の内部に配置されるようにする。そして,溶接体の蓋体130により電池容器本体120を封止する。そして電池容器110の内部に注液口から電解液を注入する。
4-4. Single Cell Making Step Subsequently, the positive
これにより,バッテリ100が組み立てられる。この後,コンディショニングやエージングなどの処理や,各種の検査工程を行うとよい。以上の工程を経ることにより,バッテリ100が作成される。
Thereby, the
4−5.組電池作成工程
続いて,複数のバッテリ100を電気的に接続してバッテリパックBPを作成する。まず,図1に示すように,荷重部材191,192でこれらの複数のバッテリ100を挟んで加重した状態で行う。そして,図1に示すように,1つのバッテリ100の正極端子50と,それと隣り合うバッテリ100の負極端子60とをバスバー190を介して連結するのである。この締結を行うことにより,図1に示すように,バッテリパックBPが製造される。
4-5. Next, a plurality of
4−6.製造されたバッテリ
以上により製造されたバッテリ100のボルト170周辺の拡大図を図15に示す。図15に示すように,ボルト170の頭部171には,薄い被膜210が形成されている。被膜210により覆われている領域は,ボルト170の頭部171の表面の少なくとも一部である。この被膜210は,洗浄剤による洗浄によっても,完全には除去しきれなかった被膜F1の残留被膜である。なお,これらの残留被膜がバッテリ100の電池性能に悪い影響を及ぼすことはない。
4-6. Manufactured Battery FIG. 15 shows an enlarged view around the
また,図15に示すように,絶縁部材150における凹部151の表面には,薄い被膜220が形成されている。被膜220により覆われている領域は,絶縁部材150における凹部151の表面の少なくとも一部である。この被膜220も,洗浄剤による洗浄によっても,完全には除去しきれなかった被膜F1の残留被膜である。
Further, as shown in FIG. 15, a
このように,バッテリ100の完成後においても,ボルト170の頭部171を覆っていた被膜F1のうち,少なくとも一部は,残留している。これらの被膜210,220は,絶縁部材150の凹部151とボルト170の頭部171との間の隙間を全部覆っているわけではない。そして,被膜210,220の材質は,第1の樹脂と同じものである。このように,被膜210,220がバッテリ100に残っているので,その成分を調べることは可能である。
As described above, even after the
図15では,ボルト170の頭部171の表面と絶縁部材150の凹部151の表面との双方に被膜210,220が形成されているとした。しかし,これらのうち少なくとも一方にのみ残留していることもありうる。ここでは,正極側で説明したが,負極側についても同様である。
In FIG. 15, the
5.変形例
5−1.洗浄工程
本形態では,被膜を溶解して除去する被膜除去工程を有することとした。しかし,被膜除去剤が構造体200の洗浄液も兼ねていることとしてもよい。これにより,構造体200の表面を洗浄することができるからである。すなわち,被膜除去工程と洗浄工程とを一体の工程とすることができるのである。これにより,サイクルタイムをより短いものとすることができる。
5. Modified example 5-1. Cleaning step In the present embodiment, a coating removal step for dissolving and removing the coating is provided. However, the film removing agent may also serve as a cleaning liquid for the
5−2.電極端子および絶縁部材の形状
電極端子や絶縁部材の形状については,図6に示した形状のものに限らない。例えば,図16に示す形状のものであってもよい。図16の絶縁部材350,360の厚みは,図6の絶縁部材150,160の厚みより薄い。なお,それとともに,正極端子370および負極端子380の形状も,正極端子50および負極端子60の形状とやや異なっている。
5-2. Shape of Electrode Terminal and Insulating Member The shape of the electrode terminal and insulating member is not limited to that shown in FIG. For example, the shape shown in FIG. The insulating
5−3.絶縁部材の材質
本形態では,絶縁部材150,160を射出成形により形成することとした。しかし,その他の方法により絶縁部材150,160を形成することとしてもよい。ただし,絶縁部材150,160の材質は絶縁性のものである。そうであれば,樹脂に限らない。
5-3. Insulating member material In this embodiment, the insulating
5−4.電極体の形状
本形態では,扁平形状の捲回電極体10を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法について説明した。しかし,扁平形状の電極体を有する電池に限らない。円筒形状の電極体を有する円筒型電池にも適用することができる。また,捲回しないで正極板と負極板とを平積みした電極体を用いる電池にも適用することができる。平積みした電極体を用いる場合には,電極板等を捲回する工程や,捲回した円筒形状の電極体を扁平形状にするプレス工程等も必須ではない。
5-4. Shape of Electrode Body In this embodiment, a method for manufacturing a lithium ion secondary battery including the flat
5−4.電池の種類
また,リチウムイオン二次電池に限らない。ニッケル水素電池やその他の二次電池にも適用することができる。その場合には,電極体の構成はもちろん,リチウムイオン二次電池の電極体の構成と異なっている。そのため,電極板作成工程は必ずしも必要ではない場合がある。しかし,これらの電池であっても,発電要素である電極体は必要である。
5-4. Battery type Not limited to lithium ion secondary batteries. The present invention can also be applied to nickel metal hydride batteries and other secondary batteries. In this case, the configuration of the electrode body is different from that of the lithium ion secondary battery. Therefore, the electrode plate creation process may not be necessary. However, even these batteries require an electrode body that is a power generation element.
6.まとめ
以上,詳細に説明したように,本形態の電池の製造方法は,電極端子50,60を,蓋体130に絶縁部材150,160を介して一体形成するものである。その際に,ボルト170の頭部171に被膜F1を形成する。そして,その被膜F1の上から絶縁部材150を形成する。その後に,被膜F1を除去する。これにより,製造工程の少ない電池の製造方法が実現されている。
6). Summary As described above in detail, in the battery manufacturing method of this embodiment, the
また,本形態のバッテリ100では,ボルト170の頭部171と,絶縁部材150の凹部151との少なくとも一方の一部に,被膜210,220が形成されている。これは,除去しきれなかった被膜F1の残留被膜である。本形態のバッテリ100では,部品点数が少ない。電極端子50,60が特許文献1に記載のように,外部端子と内部端子とに分かれていないためである。したがって,カシメ構造を設ける必要もない。また,電極端子50,60とバスバー190とを好適に締結することができる。
In the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,電池であれば,二次電池に限らず,一次電池にも適用することができる。 Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, if it is a battery, it can apply not only to a secondary battery but to a primary battery.
10…捲回電極体
30…正極端部
40…負極端部
50…正極端子
60…負極端子
100…バッテリ
110…電池容器
120…電池容器本体
130…蓋体
150,160…絶縁部材
151…凹部
170,180…ボルト
210,220…被膜
1000,2000…金型
BP…バッテリパック
F1…被膜
P…正極板
P1…正極塗工部
P2…正極非塗工部
N…負極板
N1…負極塗工部
N2…負極非塗工部
S,T…セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極体と電気的に接続されているとともに貫通孔の設けられている電極端子と,
前記電極体と電解液とを内部に収容するための電池容器本体と,
前記電池容器本体に接合された蓋体と,
前記電極端子と前記蓋体とを絶縁するとともに凹部の設けられている絶縁部材と,
前記凹部に配置されている頭部と前記貫通孔を貫通しているねじ軸とを備えるボルトと,を有する電池であって,
前記蓋体と前記電極端子とが前記絶縁部材を介して一体に形成されており,
前記ボルトの頭部の表面と前記絶縁部材の凹部の表面との少なくとも一方の一部には,
被膜が形成されていることを特徴とする電池。 An electrode body as a power generation element;
An electrode terminal electrically connected to the electrode body and provided with a through hole;
A battery container body for accommodating the electrode body and the electrolyte therein;
A lid joined to the battery case body;
An insulating member that insulates the electrode terminal and the lid and is provided with a recess;
A battery including a head disposed in the recess and a bolt including a screw shaft penetrating the through hole,
The lid and the electrode terminal are integrally formed through the insulating member,
At least one part of the surface of the head of the bolt and the surface of the recess of the insulating member,
A battery having a film formed thereon.
前記被膜の材質は,
所定の溶媒に対して溶解する樹脂であるとともに,
前記絶縁部材の材質は,
前記所定の溶媒に対して溶解しない材質であることを特徴とする電池。 The battery according to claim 1,
The material of the coating is
It is a resin that dissolves in a given solvent,
The material of the insulating member is:
A battery comprising a material that does not dissolve in the predetermined solvent.
前記所定の溶媒に対して溶解する樹脂の材質は,
ポリカーボネートと,ポリ塩化ビニルと,ポリプロピレンとのうちのいずれかの材質のものであることを特徴とする電池。 The battery according to claim 2,
The material of the resin that dissolves in the predetermined solvent is:
A battery characterized by being made of any material selected from polycarbonate, polyvinyl chloride, and polypropylene.
蓋体と電極端子とボルトとを絶縁部材を介して一体化して構造体を作成する構造体作成工程と,
電池容器の内部に前記電極体を配置するとともに電解液を注入して前記構造体で封止することで単電池とする単電池作成工程とを有する電池の製造方法であって,
前記構造体作成工程は,
前記ボルトの頭部に第1の樹脂により被膜を形成する被膜形成工程と,
前記ボルトの前記被膜と前記蓋体と前記電極端子とを一体化して絶縁部材を形成する絶縁部材形成工程と,
前記被膜を除去する被膜除去工程とを有することを特徴とする電池の製造方法。 An electrode body creation process for creating an electrode body as a power generation element;
A structure creation step of creating a structure by integrating a lid, an electrode terminal, and a bolt via an insulating member;
A battery manufacturing method including a step of creating a single cell by disposing the electrode body inside a battery container and injecting an electrolyte solution and sealing the structure with the structure,
The structure creating step includes
A film forming step of forming a film with a first resin on the head of the bolt;
An insulating member forming step of forming an insulating member by integrating the coating of the bolt, the lid, and the electrode terminal;
A method for producing a battery, comprising: a coating removal step for removing the coating.
前記被膜除去工程では,
前記被膜を溶解させるとともに前記絶縁部材を溶解させない溶媒を用いることを特徴とする電池の製造方法。 A method of manufacturing a battery according to claim 4,
In the film removal step,
A method for producing a battery, wherein a solvent that dissolves the coating and does not dissolve the insulating member is used.
前記被膜除去工程で用いる溶媒が,
前記構造体を洗浄する洗浄液でもあることを特徴とする電池の製造方法。 A method of manufacturing a battery according to claim 5,
The solvent used in the film removal step is
A method of manufacturing a battery, which is also a cleaning liquid for cleaning the structure.
前記第1の樹脂と前記溶媒との組み合わせは,それぞれ,
ポリカーボネートおよびアセトンと,ポリ塩化ビニルおよびアセトンと,ポリプロピレンおよびアセトンと,ポリ塩化ビニルおよびエタノールとの組み合わせのうちのいずれかであることを特徴とする電池の製造方法。 A method of manufacturing a battery according to claim 5 or 6,
The combination of the first resin and the solvent is respectively
A method for producing a battery, which is one of a combination of polycarbonate and acetone, polyvinyl chloride and acetone, polypropylene and acetone, polyvinyl chloride and ethanol.
前記単電池の電極端子とバスバーとを締結することで組電池とする組電池作成工程を有することを特徴とする電池の製造方法。 A method of manufacturing a battery according to any one of claims 4 to 7,
A method for producing a battery, comprising a step of creating an assembled battery by fastening an electrode terminal of the single battery and a bus bar.
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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: 20140513 |