JP2012178235A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極板2aおよび負極板2bをセパレータを介在させて積層して構成される電極群8と、電極群8の幅方向の一方の端部にある正極集電箔35aの一方の面もしくは両面に接合されている集電接続体3aと、電極群8の幅方向の他方の端部にある負極集電箔35bの一方の面もしくは両面に接合されている集電接続体3bとを備え、集電接続体3a,3bは、集電箔に接合される接合面を含む平坦部4a1を有し、平坦部4a1には、接合面から湾曲して電極群8の厚み方向に立ち上がる少なくとも3辺一体の絞り湾曲部5aが形成されている。
【選択図】図3
Description
[二次電池の構成]
図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態に係る二次電池1の構成を説明する。図1は、二次電池1の外観斜視図である。図2は、二次電池1の構成を示す斜視図である。図3は、二次電池1の電極群組立体12を示す斜視図である。図4は、捲回電極群8と集電接続体3を示す分解斜視図である。図5は、捲回電極群8の斜視図である。
二次電池1は、図1に示すように、缶体14と蓋9とからなる電池容器を備える。缶体14は、図2に示すように、電極群組立体12を収容するものであり、一端が開口とされた矩形箱状に形成されている。電極群組立体12は、蓋9と捲回電極群8と集電接続体3とを含んで構成される。この電極群組立体12は、袋状の絶縁シート13で覆われた状態で缶体14に収容されており、絶縁シート13により缶体14の底面および側面と電極群組立体12とは電気的に絶縁されている。蓋9は、矩形平板状であって、缶体14の開口を塞ぐように溶接されている。缶体14および蓋9は、いずれもアルミニウム合金により形成されている。
図1および図2に示すように、蓋9には、正極外部端子7aおよび負極外部端子7bが設けられている。正極外部端子7aおよび負極外部端子7bは、それぞれ缶体14内に配設される正極集電接続体3aおよび負極集電接続体3bに接続されている。なお、正極外部端子7a、正極集電接続体3a、負極外部端子7bおよび負極集電接続体3bは、それぞれ図示しない絶縁材によって蓋9と電気的に絶縁されている。正極外部端子7aおよび正極集電接続体3aは、いずれもアルミニウム合金により形成され、負極外部端子7bおよび負極集電接続体3bは、いずれも銅合金により形成されている。
図1に示すように、蓋9には、注液部11が設けられている。注液部11には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓によって封止される。蓋9には、ガス排出弁10も設けられている。ガス排出弁10は、プレス加工によって蓋9を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁10は、二次電池1が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
捲回電極群8は、図5に示すように、正極板2aおよび負極板2bをセパレータ15を介在させて扁平状に捲回することで積層して構成されている。正極集電箔35aおよび負極集電箔35bのそれぞれの両面には、正極および負極活物質合剤21a,21bが塗工されている。正極集電箔35aは、厚さ20μm程度のアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔であり、負極集電箔35bは、厚さ15μm程度の銅箔もしくは銅合金箔である。セパレータ15の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。
集電接続体3の構造について説明する。正極集電接続体3aと負極集電接続体3bは、同様の構造であるため、以下、正極側についてのみ説明する。なお、正極集電接続体3aは、上記したように、正極外部端子7aに接続されている(図3参照)。
次に、集電接続体3と捲回電極群8との超音波接合について説明する。正極集電接続体3aと負極集電接続体3bは、捲回電極群8の接続片20aに対して同様に接合されるため、以下、正極側についてのみ説明する。図4および図6に示すように、正極集電接続体3aと捲回電極群8は、正極集電接続体3aの平坦部4a1の接合面4a2が接続片20aの接合領域6a(図4参照)に圧接した状態で超音波接合により接合される。
図7は、図3のA−A断面図である。図7に示すように、超音波接合の際、捲回電極群8の接続片20aは、アンビル30に載置された正極集電接続体3aの平坦部4a1に保持され、正極集電接続体3aが当接される面と反対側の面に対して、超音波振動子であるホーン31が押し当てられる。つまり、捲回電極群8の接続片20aは正極集電接続体3aとホーン31によって両側から圧接される。正極集電接続体3aの平坦部4a1によって接続片20aが圧接されると、正極集電接続体3aの内側辺縁部5a1が厚肉部20dに押し当てられて、内側辺縁部5a1に対応する部分に集電箔湾曲部20eが形成される。
ホーン31を接続片20aに押し当てた状態で励振すると、接続片20aにおける集電箔同士と正極集電接続体3aとが接合して、図3に示したように、接合部6が形成される。これにより、捲回電極群8の正極集電箔2aが、正極集電接続体3aを介して正極外部端子7aと電気的に接続される。
(1)正極集電接続体3aおよび負極集電接続体3bの平坦部4a1から捲回電極群8の幅方向の内側および捲回電極群8の高さ方向の両外側に向かって湾曲して立ち上がる内側辺縁部5a1と、上部外側辺縁部5a2および下部外側辺縁部5a3とを形成した。これにより、捲回電極群8を損傷させることなく、正極集電接続体3aおよび負極集電接続体3bと、捲回電極群8とを超音波接合により接合することができる。
(3)さらに、集電箔の損傷を起因とした異物の発生による短絡を防止することができる。
(4)内側辺縁部5a1、上部外側辺縁部5a2および下部外側辺縁部5a3を絞り加工によって3辺一体の湾曲形状に形成したため、剛性も向上し、接合時の正極集電接続体3aおよび負極集電接続体3bの変形も防止できる。
[変形例]
(1)超音波接合によって接続片20aと集電接続体3とを接続する場合に限定されない。抵抗溶接によって接続片20aと集電接続体3を接続してもよい。抵抗溶接により正極集電接続体3aおよび負極集電接続体3bと捲回電極群8との接続を行う際、従来のように平坦部周辺が角部とされている場合、角部で電流が流れることがあった。本実施の形態によれば、正極集電接続体3aの内側辺縁部5a1、上部外側辺縁部5a2および下部外側辺縁部5a3が湾曲状に形成されているため、溶接時の無効電流(分流)を防止できる。したがって、効率のよい溶接が可能となる。
(6)リチウムイオン二次電池を一例として説明したが、ニッケル水素電池などその他の二次電池にも本発明を適用できる。
(7)正極および負極接続体3a,3bの形状、構造は、捲回電極群8の接続片20aと接合される平坦部4a1を有する限り、種々の形状、構造の正負極接続体にも本発明を適用できる。
Claims (3)
- 正極板を構成する集電箔および負極板を構成する集電箔をセパレータを介在させて積層して構成される電極群と、
前記電極群の幅方向の一方の端部にある正極集電箔の一方の面もしくは両面に接合されている集電接続体と、
前記電極群の幅方向の他方の端部にある負極集電箔の一方の面もしくは両面に接合されている集電接続体とを備え、
前記集電接続体は、前記集電箔に接合される接合面を含む平坦部を有し、前記平坦部には、前記接合面から湾曲して前記電極群の厚み方向に立ち上がる少なくとも3辺一体の絞り湾曲部が形成されていることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記3辺一体の絞り湾曲部は、前記平坦部から前記電極群の幅方向の内側に向かって連続した湾曲状に形成された第1の辺縁部と、前記平坦部から前記電極群の高さ方向の両外側に向かってそれぞれ連続した湾曲状に形成された第2および第3の辺縁部とを有していることを特徴とする二次電池。 - 請求項2に記載の二次電池において、
前記3辺一体の絞り湾曲部における前記第1の辺縁部と前記第2の辺縁部とが交わる部分、および前記第1の辺縁部と前記第3の辺縁部とが交わる部分が曲面とされていることを特徴とする二次電池。
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