JP2013033660A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery.
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の動力源として大容量(Wh)の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度(Wh/kg)の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。 In recent years, secondary batteries with large capacity (Wh) have been developed as power sources for hybrid vehicles, electric vehicles, etc. Among them, prismatic lithium ion secondary batteries with high energy density (Wh / kg) are attracting attention. .
角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗布した正極電極、負極箔に負極活物質を塗布した負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで扁平形状の捲回電極群が形成される。捲回電極群は、電池容器の蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の缶に収容され、缶の開口部は蓋で封止溶接される。二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液口から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。 In a rectangular lithium ion secondary battery, a positive electrode coated with a positive electrode active material on a positive electrode foil, a negative electrode coated with a negative electrode active material on a negative electrode foil, and a separator for insulating each of them are rolled up. A flat wound electrode group is formed. The wound electrode group is electrically connected to a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal provided on the lid of the battery container. The wound electrode group is accommodated in a battery container can, and the opening of the can is sealed and welded with a lid. The secondary battery is formed by injecting an electrolytic solution from a liquid injection port of a battery container containing a wound electrode group, and then inserting a liquid injection stopper and sealingly welding by laser welding.
捲回電極群と、電池容器の蓋に設けられた正負極外部端子とは、集電体を介して接続されている(特許文献1参照)。特許文献1には、正負極外部端子のカシメ部材をカシメることによって正負極外部端子と集電体とが電気的に接続および機械的に固定される二次電池において、カシメ部に環状の薄肉部が形成され、薄肉部と集電体とがレーザ溶接により接続された二次電池が提案されている。 The wound electrode group and the positive and negative external terminals provided on the lid of the battery container are connected via a current collector (see Patent Document 1). In Patent Document 1, in a secondary battery in which positive and negative electrode external terminals and a current collector are electrically connected and mechanically fixed by caulking a caulking member of positive and negative electrode external terminals, an annular thin wall is formed in the caulking portion. A secondary battery in which a portion is formed and a thin portion and a current collector are connected by laser welding has been proposed.
しかしながら、特許文献1に記載の二次電池では、正負極外部端子と集電体との溶接部が電極群側に設けられており、正負極外部端子と集電体とを溶接する時に発生するスパッタが、集電体における電極群との接合部や、接合部から正負極外部端子側に向かって延在する部位に付着してしまうという問題があった。 However, in the secondary battery described in Patent Document 1, the welded portion between the positive and negative external terminals and the current collector is provided on the electrode group side, and this occurs when the positive and negative external terminals and the current collector are welded. There existed a problem that sputter | spatter will adhere to the site | part extended toward the positive / negative external terminal side from a junction part with the electrode group in a collector, or a junction part.
集電体における電極群との接合部にスパッタが付着してしまうと、超音波接合や抵抗溶接に支障が生じる。集電体の接合部から正負極外部端子側に向かって延在する部位にスパッタが付着してしまうと、スパッタが脱落して電極群内へ侵入し、短絡するおそれがある。 If spatter adheres to the junction of the current collector with the electrode group, it will interfere with ultrasonic bonding and resistance welding. If spatter adheres to the portion extending from the current collector junction toward the positive and negative external terminals, the spatter may fall off and enter the electrode group, causing a short circuit.
本発明は、正極電極および負極電極をセパレータを介在させて捲回した捲回電極群と、捲回電極群を収容する缶と、缶を封止する蓋と、蓋に取り付けられた正極端子部材および負極端子部材と、正極電極と正極端子部材とを接続する正極集電体と、負極電極と負極端子部材とを接続する負極集電体とを備え、正負極集電体のそれぞれは、蓋の内面に沿う座面部と、捲回電極群との接合面を有する接合部とを有し、正負極端子部材のそれぞれは、蓋を貫通する貫通部と、貫通部の一端部に設けられるフランジとを有する接続端子を少なくとも備え、フランジが、座面部における蓋側の面のみで溶接されていることを特徴とする二次電池である。 The present invention relates to a wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, a can that houses the wound electrode group, a lid that seals the can, and a positive electrode terminal member that is attached to the lid And a negative electrode terminal member, a positive electrode current collector that connects the positive electrode and the positive electrode terminal member, and a negative electrode current collector that connects the negative electrode and the negative electrode terminal member. Each of the positive and negative electrode terminal members includes a penetrating portion penetrating the lid, and a flange provided at one end portion of the penetrating portion. And a flange is welded only on the lid-side surface of the seat surface portion.
本発明によれば、溶接時に発生するスパッタの集電体への付着が防止された信頼性の高い二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable secondary battery in which the spatter generated during welding is prevented from adhering to the current collector.
以下、本発明による二次電池を角形リチウムイオン電池に適用した実施の形態を、図面を参照して説明する。
―第1の実施の形態―
図1は二次電池の外観斜視図であり、図2は二次電池の構成を示す分解斜視図である。図3は捲回電極群170を示す斜視図であり、図4は蓋組立体107を示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments in which a secondary battery according to the present invention is applied to a prismatic lithium ion battery will be described with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 1 is an external perspective view of a secondary battery, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the secondary battery. FIG. 3 is a perspective view showing the
図1に示すように、二次電池は、缶101と蓋102とからなる電池容器を備えている。缶101および蓋102の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などである。図2に示すように、缶101には蓋組立体107(図4参照)に保持された捲回電極群170(図3参照)が収容されている。缶101は一端が開口された矩形箱状に形成されている。捲回電極群170は絶縁ケース108に覆われた状態で缶101に収容されている。絶縁ケース108の材質は、ポリプロピレン等の絶縁性を有する樹脂である。これにより、缶101の底面および側面と、捲回電極群170とは電気的に絶縁されている。
As shown in FIG. 1, the secondary battery includes a battery container composed of a
図1および図2に示すように、蓋102は、矩形平板状であって、缶101の開口を塞ぐように溶接されている。つまり、蓋102は、缶101を封止している。図2に示すように、蓋102には、捲回電極群170の正極電極175および負極電極174と電気的に接続された正極外部端子141および負極外部端子151が配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
正極外部端子141が捲回電極群170の正極電極175に電気的に接続され、負極外部端子151が捲回電極群170の負極電極174に電気的に接続されているため、正極外部端子141および負極外部端子151を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、正極外部端子141および負極外部端子151を介して外部発電電力が捲回電極群170に供給されて充電される。
Since the positive
図示しないが、複数の二次電池が並置されて、隣接する二次電池の正極外部端子141と負極外部端子151とが金属製の板材からなるバスバーによって電気的に接続されることで、複数の二次電池からなる組電池が形成される。
Although not shown, a plurality of secondary batteries are juxtaposed, and the positive electrode
図1に示すように、蓋102には、注液部106が設けられている。注液部106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。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
蓋102には、ガス排出弁103も設けられている。ガス排出弁103は、プレス加工によって蓋102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103は、二次電池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。
The
電極群組立体は、図2に示すように、捲回電極群170(図3参照)と、蓋組立体107(図4参照)とを含んで構成されている。 As shown in FIG. 2, the electrode group assembly includes a wound electrode group 170 (see FIG. 3) and a lid assembly 107 (see FIG. 4).
図3を参照して、捲回電極群170について説明する。蓄電要素である捲回電極群170は、図3に示すように、長尺状の正極電極175および負極電極174をセパレータ173を介在させて捲回軸W周りに扁平形状に捲回することで積層構造とされている。
The
正極電極175は、正極箔172と、正極活物質に結着材(バインダ)が配合された正極活物質合剤が正極箔172の両面に塗工されて形成された正極活物質合剤層177とを有する。負極電極174は、負極箔171と、負極活物質に結着材(バインダ)が配合された負極活物質合剤が負極箔171の両面に塗工されて形成された負極活物質合剤層176とを有する。正極活物質と負極活物質との間では、充放電が行われる。
The
正極箔172は、厚さ20〜30μm程度のアルミニウム箔であり、負極箔171は、厚さ15〜20μm程度の銅箔である。セパレータ173の素材は多孔質のポリエチレン樹脂である。正極活物質は、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物であり、負極活物質は、リチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材である。
The
捲回電極群170の幅方向(捲回方向に直交する捲回軸W方向)の両端部は、一方が正極活物質合剤層177が形成されていない未塗工部(正極箔172の露出部)が積層された部分とされ、他方が負極活物質合剤層176が形成されていない未塗工部(負極箔171の露出部)が積層された部分とされている。正極側未塗工部の積層体および負極側未塗工部の積層体は、それぞれ予め押し潰され、それぞれ後述の蓋組立体107の正極集電体180および負極集電体190(図4参照)と超音波接合され、電極群組立体(図2参照)が形成される。
One end of both ends of the
図4〜図6を参照して蓋組立体107の構成を詳しく説明する。図5は、図4のV−V線切断断面図であり、図6は蓋組立体107の分解斜視図である。図5および図6では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。
The configuration of the
図4に示すように、蓋組立体107は、蓋102と、蓋102に取り付けられた正極端子部材104および負極端子部材105と、正極集電体180および負極集電体190とを含んで構成されている。図5および図6に示すように、正極端子部材104は、正極外部端子141と、端子台160と、ガスケット109と、正極集電体180に接続された正極接続端子145とを有している。同様に、負極端子部材105は、負極外部端子151と、端子台160と、ガスケット109と、負極集電体190に接続された負極接続端子155とを有している。
As shown in FIG. 4, the
正極外部端子141、正極接続端子145および正極集電体180の材質はアルミニウムである。負極外部端子151、負極接続端子155および負極集電体190の材質は銅である。端子台160およびガスケット109の材質はポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂である。
The material of the positive electrode
図6に示すように、正極外部端子141は、平板状部材であって、一端側に正極接続端子145が取り付けられる取付部143が設けられ、他端側にバスバー(不図示)が溶接されるバスバー溶接部142が設けられている。取付部143には後述の正極接続端子145の先端側貫通部146aが挿通される円形状の貫通孔144が設けられている。取付部143とバスバー溶接部142との間にはくびれ部141aが設けられている。
As shown in FIG. 6, the positive
同様に、負極外部端子151は、平板状部材であって、一端側に負極接続端子155が取り付けられる取付部153が設けられ、他端側にバスバー(不図示)が溶接されるバスバー溶接部152が設けられている。取付部153には後述の負極接続端子155の先端側貫通部156aが挿通される円形状の貫通孔154が設けられている。取付部153とバスバー溶接部152との間にはくびれ部151aが設けられている。
Similarly, the negative electrode
図5および図6に示すように、端子台160は、正負極外部端子141,151と蓋102の平面部121との間に介在されるベース部161と、ベース部161の外縁の全周から正負極外部端子141,151側に向かって立ち上がる側壁163と、正負極外部端子141,151のバスバー溶接部142,152に対向する位置において蓋102側に向かって突設された凸部162とを有している。絶縁性を有する端子台160のベース部161が、正負極外部端子141,151と蓋102との間に介在されているため、正負極外部端子141,151と蓋102とは電気的に絶縁されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
端子台160の側壁163の内面形状は、正負極外部端子141,151の外形形状に対応して形成されている。図5に示すように、正負極外部端子141,151は、端子台160の側壁163の内側に嵌合されている。図5および図6に示すように、ベース部161には後述の正負極接続端子145,155の基端側貫通部146b,156bが挿通される円形状の貫通孔164が設けられている。
The inner surface shape of the
図5および図6に示すように、蓋102には平面部121から缶内側に向かって窪むように形成された凹部122と、後述の正負極接続端子145,155の基端側貫通部146b,156bが挿通される貫通孔124が設けられている。蓋102の凹部122は、上記したバスバー溶接部142,152に対向する位置に設けられており、図5に示すように、端子台160の凸部162は蓋102の凹部122に嵌合されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図5および図6に示すように、ガスケット109は円筒状の筒部と、筒部の下端に設けられた鍔部とを備えている。ガスケット109は、後述の正負極接続端子145,155の基端側貫通部146b,156bに装着される。図5に示すように、ガスケット109は、蓋102の貫通孔124と正負極接続端子145,155との間に介在するように配置されて、貫通孔124と正負極接続端子145,155との間が封止されている。ガスケット109は上記したように絶縁性を有しているため、正負極接続端子145,155と蓋102とは電気的に絶縁されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図7は図6のVII−VII線切断断面図であり、図8は、正極接続端子145と正極集電体180とを示す分解斜視図である。図7および図8では正極側の構成を示しているが、正極側と負極側とは同様の形状、構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号を付している。
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6, and FIG. 8 is an exploded perspective view showing the positive
図6および図8に示すように、正極集電体180は、蓋102の内面に沿う座面部181と、座面部181の長辺側部から略直角に曲がって、缶101の幅広面に沿いながら缶底面に向かって延在する平面板182と、平面板182の下端に設けた傾斜部186により接続される接合部183とを備えている。図6に示すように、接合部183は、正極電極175との接合面183aを有している。座面部181には、正極接続端子145が取り付けられる貫通孔184が設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 8, the positive electrode
同様に、図6および図8に示すように、負極集電体190は、蓋102の内面に沿う座面部191と、座面部191の長辺側部から略直角に曲がって、缶101の幅広面に沿いながら缶底面に向かって延在する平面板192と、平面板192の下端に設けた傾斜部196により接続される接合部193とを備えている。図6に示すように、接合部193は、負極電極174との接合面193aを有している。座面部191には、負極接続端子155が取り付けられる貫通孔194が設けられている。
Similarly, as shown in FIGS. 6 and 8, the negative electrode
図6および図7に示すように、正極集電体180の座面部181には正極接続端子145が固定され、負極集電体190の座面部191には負極接続端子155が固定されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the positive
図8に示すように、正極接続端子145は、上記した蓋102の貫通孔124、端子台160の貫通孔164および正極外部端子141の貫通孔144(図6参照)を貫通する平面視円形状の貫通部146と、貫通部146の一端部に設けられる平面視円形状のフランジ147と、フランジ147から捲回電極群170側に向かって突設された円筒状の突部148とを備えている。図8に示される円筒状の突部148の先端は、突部148が正極集電体180の座面部181に形成された貫通孔184に挿通され、フランジ147が座面部181に当接された状態で、座面部181にカシメられる。その結果、図7に示すように、座面部181はカシメ部148sとフランジ147とによって挟持されている。
As shown in FIG. 8, the positive
同様に、図8に示すように、負極接続端子155は、上記した蓋102の貫通孔124、端子台160の貫通孔164および負極外部端子151の貫通孔154(図6参照)を貫通する平面視円形状の貫通部156と、貫通部156の一端部に設けられる平面視円形状のフランジ157と、フランジ157から捲回電極群170側に向かって突設された円筒状の突部158とを備えている。図8に示される円筒状の突部158の先端は、突部158が負極集電体190の座面部191に形成された貫通孔194に挿通され、フランジ157が座面部191に当接された状態で、座面部191にカシメられる。その結果、図7に示すように、座面部191はカシメ部158sとフランジ157とによって挟持されている。
Similarly, as shown in FIG. 8, the negative
図7に示すように、正極接続端子145のフランジ147は、座面部181の蓋102側との当接面の周縁全周に亘って座面部181に隅肉レーザ溶接され、溶接部(溶接金属)149が形成されている。溶接部149は、正極集電体180と正極接続端子145との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ147は正極集電体180の座面部181における蓋102側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。
As shown in FIG. 7, the
同様に、図7に示すように、負極接続端子155のフランジ157は、座面部191の蓋102側との当接面の周縁全周に亘って座面部191に隅肉レーザ溶接され、溶接部(溶接金属)159が形成されている。溶接部159は、負極集電体190と負極接続端子155との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ157は負極集電体190の座面部191における蓋102側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。
Similarly, as shown in FIG. 7, the
なお、隅肉溶接に代えて重ね貫通溶接により、正負極接続端子145,155のフランジ147,157を正負極集電体180,190に接続してもよい。
The
このように、正極接続端子145は、正極集電体180にカシメおよび溶接により固定され、負極接続端子155は、負極集電体190にカシメおよび溶接により固定されている。これにより、正極集電体180と正極接続端子145とが電気的に接続され、負極集電体190と負極接続端子155とが電気的に接続される。
Thus, the positive
図6および図7に示すように、正極接続端子145の貫通部146は、フランジ147から上方に向かって突設される基端側貫通部146bと、基端側貫通部146bの上端から上方に向かって突設される先端側貫通部146aとを有している。先端側貫通部146aの外径は、基端側貫通部146bの外径よりも小さく、先端側貫通部146aの上部は円筒状とされている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the through
同様に、図6および図7に示すように、負極接続端子155の貫通部156は、フランジ157から上方に向かって突設される基端側貫通部156bと、基端側貫通部156bの上端から上方に向かって突設される先端側貫通部156aとを有している。先端側貫通部156aの外径は、基端側貫通部156bの外径よりも小さく、先端側貫通部156aの上部は円筒状とされている。
Similarly, as shown in FIGS. 6 and 7, the through
正極接続端子145の貫通部146は、ガスケット109が基端側貫通部146bに装着された状態で、蓋102の貫通孔124、端子台160の貫通孔164および正極外部端子141の貫通孔144に挿通される。フランジ147と蓋102の内面とでガスケット109の鍔部が挟まれた後、先端側貫通部146aの円筒状部分の先端が正極外部端子141にカシメられる。その結果、図5に示すように、正極外部端子141、端子台160、蓋102およびガスケット109の鍔部は、カシメ部146sとフランジ147とによって挟持されている。
The through
同様に、負極接続端子155の貫通部156は、ガスケット109が基端側貫通部156bに装着された状態で、蓋102の貫通孔124、端子台160の貫通孔164および負極外部端子151の貫通孔154に挿通される。フランジ157と蓋102の内面とでガスケット109の鍔部が挟まれた後、先端側貫通部156aの円筒状部分の先端が負極外部端子151にカシメられる。その結果、図5に示すように、負極外部端子151、端子台160、蓋102およびガスケット109の鍔部は、カシメ部156sとフランジ157とによって挟持されている。
Similarly, the through-
このように、正極接続端子145は、正極外部端子141にカシメにより固定され、負極接続端子155は、負極外部端子151にカシメにより固定されている。これにより、正極外部端子141と正極接続端子145とが電気的に接続され、負極外部端子151と負極接続端子155とが電気的に接続される。
Thus, the positive
なお、カシメ部146s,156sと正負極外部端子141,151とをさらに溶接することもできる。
Note that the
上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
(1)正負極接続端子145,155のフランジ147,157を、正負極集電体180,190の座面部181,191における蓋102側の面のみで溶接した。これにより、溶接時に発生するスパッタが、正負極集電体180,190の接合部183,193や平面板182,192、傾斜部186,196に付着することを防止できる。その結果、正負極集電体180,190と捲回電極群170との接合を支障なく行うことができ、適正な接合強度を確保でき、スパッタが捲回電極群170内部へ侵入することに起因する短絡を防止した信頼性の高い二次電池を提供できる。
According to this embodiment described above, the following operational effects can be achieved.
(1) The
(2)正負極接続端子145,155のフランジ147,157を、正負極集電体180,190の座面部181,191における蓋102側の面のみで溶接したので、フランジ147,157を座面部181,191に全周溶接できる。これに対して、座面部の捲回電極群側でレーザ溶接する従来技術では、座面部の捲回電極群側に配設されている正負極集電体にレーザが照射されないように溶接する必要があるために、溶接可能な部分が限定されてしまう。
(2) Since the
(3)フランジ147,157を、座面部181,191との当接面の周縁全周に亘って座面部181,191に溶接するようにしたので、断続溶接に比べて導通経路となる溶接部の断面積を広くでき、正負極集電体180,190と正負極接続端子145,155との間の電気抵抗を低くすることができる。
(3) Since the
(4)(3)により、抵抗発熱部を均等にすることができるため、ガスケット109や端子台160に係る正負極接続端子145,155の温度上昇を抑制できる。
(4) Since the resistance heating part can be made uniform by (3), the temperature rise of the positive and negative
(5)レーザ溶接により、フランジ147,157を座面部181,191に隅肉溶接することで、重ね貫通溶接をする場合に比べて、レーザ溶接に必要なエネルギーを抑えることができる。これに対して、重ね貫通溶接をする場合、フランジ147,157の上面からレーザを垂直に当てて、フランジ147を貫通させる必要があるため、多くのエネルギーを必要とする。
(5) By performing fillet welding of the
―第2の実施の形態―
図9〜図12を参照して第2の実施の形態に係る二次電池を説明する。図9は本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の正極接続端子245および正極集電体280を示す斜視図である。図10は図9のX−X線切断断面図であり、模式的に蓋202を二点鎖線で図示している。図11は正極接続端子245と正極集電体280とを示す分解斜視図である。図12は正極集電体280の接合部283と捲回電極群270とを示す平面断面模式図であり、模式的に缶201を二点鎖線で図示している。
-Second embodiment-
A secondary battery according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a perspective view showing a positive
図9〜図12では正極側の構成を示しているが、負極側も同様の構成であるため、便宜上、かっこ書きで負極側の構成要素の参照番号も付している。なお、第1の実施の形態と同様の箇所には100番台に代えて200番台の参照番号を付し、下2桁を同一番号として、相違点について主に説明する。 9 to 12 show the configuration on the positive electrode side, the negative electrode side has the same configuration, so the reference numerals of the components on the negative electrode side are also given in parentheses for convenience. Note that the same points as in the first embodiment are given reference numerals in the 200s instead of the 100s, and the difference is mainly described with the last two digits being the same number.
第2の実施の形態では、図9に示すように、正極集電体280は、正極接続端子245が接続される矩形平板状の座面部281と、座面部281の長辺側部から下方に屈曲して延在する一対の接続部282と、一対の接続部282の一端側から所定幅で下方に向かって延在する絞り加工部285とを備えている。同様に、負極集電体290は、負極接続端子255が接続される矩形平板状の座面部291と、座面部291の長辺側部から下方に屈曲して延在する一対の接続部292と、一対の接続部292の一端側から所定幅で下方に向かって延在する絞り加工部295とを備えている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the positive electrode
図10に示すように、座面部281,291は、第1の実施の形態と同様にそれぞれ蓋202の内面に沿うように配設されている。図10および図11に示すように、座面部281,291のそれぞれには正負極接続端子245,255のそれぞれを装着するための貫通孔284,294が設けられている。
As shown in FIG. 10, the
正極集電体280の一対の絞り加工部285(図9参照)のそれぞれは、図12に示すように、缶201の幅広面201a側から捲回電極群270の厚み方向中心に向かって突出するように、プレスによる絞り加工によって形成され、缶201の幅広面201a側の面が窪んだ形状とされている。
同様に、負極集電体290の一対の絞り加工部295(図9参照)のそれぞれは、図12に示すように、缶201の幅広面201a側から捲回電極群270の厚み方向中心に向かって突出するように、プレスによる絞り加工によって形成され、缶201の幅広面201a側の面が窪んだ形状とされている。
Each of the pair of drawn portions 285 (see FIG. 9) of the positive electrode
Similarly, each of the pair of drawn portions 295 (see FIG. 9) of the negative electrode
図9に示すように、正極集電体280の一対の絞り加工部285のそれぞれは、断面L字形状の接合部283と、接合部283を構成する主板283aとリブ板283bと接続部282とを結合している結合部286とを有している。
同様に、図9に示すように、負極集電体290の一対の絞り加工部295のそれぞれは、断面L字形状の接合部293と、接合部293を構成する主板293aとリブ板293bと接続部292とを結合している結合部296とを有している。
As shown in FIG. 9, each of the pair of drawn
Similarly, as shown in FIG. 9, each of the pair of drawn
図12に示すように、捲回電極群270の一端部において、正極電極275の積層部は、予め押し潰され、捲回電極群270の厚み方向中心側から缶201の両幅広面201a側に向かって、すなわち缶201の外方に向かってV字状に押し広げられることで一対の束状電極接続部278に分離されている。同様に、捲回電極群270の他端部において、負極電極274の積層部は、予め押し潰され、捲回電極群270の厚み方向中心側から缶201の両幅広面201a側に向かって、すなわち缶201の外方に向かってV字状に押し広げられることで一対の束状電極接続部279に分離されている。
As shown in FIG. 12, at one end of the
正極集電体280の接合部283を構成する一対の主板283aのそれぞれは、分離した一対の束状電極接続部278における缶201の両幅広面201a側のそれぞれの面に接合される接合面を有し、主板283aが束状電極接続部278に超音波接合により接合されている。正極集電体280の接合部283を構成する一対のリブ板283bのそれぞれは、主板283aにおける捲回電極群270の中心側の端部である長辺端部分から缶201の両幅広面201aに向かって、すなわち缶201の外方に向かって屈曲して延在している。
同様に、負極集電体290の接合部293を構成する一対の主板293aのそれぞれは、分離した一対の束状電極接続部279における缶201の両幅広面201a側のそれぞれの面に接合される接合面を有し、主板293aが束状電極接続部279に超音波接合により接合されている。負極集電体290の接合部293を構成する一対のリブ板293bのそれぞれは、主板293aにおける捲回電極群270の中心側の端部である長辺端部分から缶201の両幅広面201aに向かって、すなわち缶201の外方に向かって屈曲して延在している。
Each of the pair of
Similarly, each of the pair of
図10および図11に示すように、正極接続端子245は、図示しない蓋、端子台および正極外部端子を貫通する平面視円形状の貫通部246と、貫通部246の下端部に設けられる平面視円形状のフランジ247と、フランジ247から下方に突設された突部248とを備えている。
同様に、負極接続端子255は、図示しない蓋、端子台および正極外部端子を貫通する平面視円形状の貫通部256と、貫通部256の下端部に設けられる平面視円形状のフランジ257と、フランジ257から下方に突設された突部258とを備えている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the positive
Similarly, the negative
図9〜図11に示すように、正極接続端子245のフランジ247には、フランジ側面から座面部281に向かう傾斜面247aが外方に張り出すように形成されている。
同様に、負極接続端子255のフランジ257には、フランジ側面から座面部291に向かう傾斜面257aが外方に張り出すように形成されている。
As shown in FIGS. 9 to 11, the
Similarly, the
図11に示される円筒状の突部248の先端は、突部248が正極集電体280の座面部281に形成された貫通孔284に挿通され、フランジ247が座面部281に当接された状態で、座面部281にカシメられる。その結果、図10に示すように、座面部281はカシメ部248sとフランジ247とによって挟持されている。
同様に、図11に示される円筒状の突部258の先端は、突部258が負極集電体290の座面部291に形成された貫通孔294に挿通され、フランジ257が座面部291に当接された状態で、座面部291にカシメられる。その結果、図10に示すように、座面部291はカシメ部258sとフランジ257とによって挟持されている。
At the tip of the
Similarly, at the tip of the
図10に示すように、正極接続端子245のフランジ247は、座面部281の蓋202側との当接面の周縁全周に亘って座面部281に隅肉レーザ溶接され、溶接部(溶接金属)249が形成されている。溶接部249は、正極集電体280と正極接続端子245との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ247は正極集電体280の座面部281における蓋202側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。
同様に、図10に示すように、負極接続端子255のフランジ257は、座面部291の蓋202側との当接面の周縁全周に亘って座面部291に隅肉レーザ溶接され、溶接部(溶接金属)259が形成されている。溶接部259は、負極集電体290と負極接続端子255との間の導通経路を構成している。なお、図示するように、フランジ257は負極集電体290の座面部291における蓋202側の面のみで溶接されており、反対側の面などに溶接部は形成されていない。
As shown in FIG. 10, the
Similarly, as shown in FIG. 10, the
このように、正極接続端子245は、正極集電体280にカシメおよび溶接により固定され、負極接続端子255は、負極集電体290にカシメおよび溶接により固定されている。これにより、正極集電体280と正極接続端子245とが電気的に接続され、負極集電体290と負極接続端子255とが電気的に接続される。
Thus, the positive
正極接続端子245が正極集電体280に接続された後、正極接続端子245の貫通部246は、図示しないが、第1の実施の形態と同様に、ガスケットが装着された状態で、蓋、端子台および正極外部端子を貫通した後、各部材をフランジ247とカシメ部とで挟持するように、先端がカシメられる。
同様に、負極接続端子255が負極集電体290に接続された後、負極接続端子255の貫通部256は、図示しないが、第1の実施の形態と同様に、ガスケットが装着された状態で、蓋、端子台および負極外部端子を貫通した後、各部材をフランジ257とカシメ部とで挟持するように、先端がカシメられる。
After the positive
Similarly, after the negative
このように、第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様、正負極接続端子245,255のフランジ247,257を、正負極集電体280,290の座面部281,291における蓋202側の面のみで全周溶接した。したがって、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果(1)〜(4)を奏する。
Thus, in the second embodiment, as in the first embodiment, the
第2の実施の形態では、傾斜面247a,257aが形成され、レーザを斜めから溶接することができるため、第1の実施の形態と同様の効果(5)を奏する。さらに、第2の実施の形態によれば、次の(6)および(7)の作用効果を奏する。
In the second embodiment, since the
(6)傾斜面247a,257aにレーザを照射するため、第1の実施の形態に比べて、レーザの狙い幅を広くとれるため、溶接の狙いずれを防止できる。
(7)傾斜面247a,257aを形成したことで、溶接の際に溶融させる金属を十分に確保することができるため、溶接時の割れを防止できる。
(6) Since the
(7) Since the
なお、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
[変形例]
(1)正負極接続端子145,155,245,255のフランジ147,157,247,257における座面部181,191,281,291との当接面側端部の形状は、上記した実施の形態に限定されない。たとえば、図13(a)に示すように、正負極接続端子のそれぞれのフランジ347,357における正負極集電体のそれぞれの座面部381,391との当接面の周縁にC面取りがなされていてもよい。これにより、フランジ347,357のそれぞれには、フランジ側面から座面部381,391に向かう傾斜面347a,357aが、接続端子中心軸CL方向へ向かうように形成されている。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
[Modification]
(1) The shape of the end portion on the contact surface side of the
したがって、レーザ溶接を行うと、図13(b)に示すように、溶接部(溶接金属)349,359が形成される。これに対して、図13(c)に示すように、面取りがなされていない比較例では、同じエネルギー量でレーザ溶接を行った場合、図13(d)に示すように、正負極集電体のそれぞれの座面部981,991に対する正負極接続端子のそれぞれのフランジ947,957の当接面周縁に溶接部949,959が形成される。図13(d)に示す溶接部949,959は、図13(b)の溶接部349,359に比べて、溶け込み深さが浅い。
Therefore, when laser welding is performed, welded portions (welded metal) 349 and 359 are formed as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 13C, in the comparative example in which chamfering is not performed, when laser welding is performed with the same energy amount, as shown in FIG. Welded
すなわち、図13(a)に示すように、面取りを行った後、比較例と同じエネルギー量でレーザ溶接を行うと、溶け込み深さを深くできるため、正負極集電体と正負極接続端子との間の電気抵抗を小さくすることができる。 That is, as shown in FIG. 13 (a), after chamfering, laser welding with the same amount of energy as in the comparative example can increase the penetration depth, so that the positive and negative current collectors and the positive and negative electrode connection terminals The electrical resistance between the two can be reduced.
なお、C面取りに代えてR面取りをした場合でも同様の効果を奏する。ここで、面取りとは、フランジの角部を削って形成する場合に限らず、鍛造などによって曲面形状に形成される場合も含む。 The same effect can be obtained even when R chamfering is performed instead of C chamfering. Here, the chamfering is not limited to the case where the corner portion of the flange is cut and formed, but also includes the case where it is formed into a curved shape by forging or the like.
(2)フランジ147,157,247,257の形状は、上記した実施の形態では、平面視円形状のものについて説明したが本発明はこれに限定されない。たとえば、フランジ147,157,247,257の形状は、平面視多角形形状としてもよい。
(2) The shape of the
(3)上記した実施の形態では、正負極接続端子145,155,245,255のそれぞれが座面部181,191,281,291にカシメ固定されているものについて説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極集電体180,190,280,290に設けられる貫通孔184,194,284,294に正負極接続端子145,155,245,255に設けられた突部148,158,248,258を圧入した後、フランジ147,157,247,257を座面部181,191,281,291に溶接してもよい。溶接部149,159,249,259のみで十分な強度を確保できる場合は、正負極集電体180,190,280,290の貫通孔184,194,284,294や正負極接続端子145,155,245,255の突部148,158,248,258を省略できる。
(3) In the above-described embodiment, the case where each of the positive and negative
(4)上記した実施の形態では、フランジ147,157,247,257を全周溶接したが、本発明はこれに限定されることなく、断続溶接してもよい。導通経路となる溶接部149,159,249,259が周方向に等間隔に形成されるように断続的に溶接することで、電気抵抗の高い非溶接部における抵抗発熱を均等にすることができるため、ガスケット109や端子台160に係る正負極接続端子145,155,245,255の温度上昇を抑えることができる。
(4) In the above-described embodiment, the
(5)上記した実施の形態では、電池容器の形状を角形としたが、本発明はこれに限定されない。断面長円形状の扁平形電池容器としてもよく、缶の開口を蓋によって封止する薄形の種々の電池容器を採用できる。
(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。
(5) In the above-described embodiment, the shape of the battery container is a square, but the present invention is not limited to this. A flat battery container having an oval cross section may be used, and various thin battery containers in which the opening of the can is sealed with a lid can be employed.
(6) Although the lithium ion secondary battery has been described as an example, the present invention can also be applied to other secondary batteries such as nickel metal hydride batteries.
(7)正極外部端子141、正極接続端子145,245、正極集電体180,280および正極箔172の材質は、アルミニウムに限定されることなく、アルミニウム合金としてもよい。負極外部端子151、負極接続端子155,255、負極集電体190,290および負極箔171の材質は、銅に限定されることなく、銅合金としてもよい。
(7) The materials of the positive
(8)正極活物質としてマンガン酸リチウム、負極活物質として黒鉛をそれぞれ例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、通常、リチウムイオン電池に用いられる活物質を用いることもできる。正極活物質としては、リチウムイオンを挿入・脱離可能な材料であり、予め十分な量のリチウムイオンを挿入したリチウム遷移金属複合酸化物を用いればよく、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶中のリチウムや遷移金属の一部をそれら以外の元素で置換あるいはドープした材料を使用するようにしてもよい。結晶構造についても特に制限はなく、スピネル系、層状系、オリビン系のいずれの結晶構造を有していてもよい。一方、黒鉛以外の負極活物質としては、たとえば、コークスや非晶質炭素等の炭素材を挙げることができ、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。 (8) Although lithium manganate was exemplified as the positive electrode active material and graphite was exemplified as the negative electrode active material, the present invention is not limited to this, and an active material usually used for a lithium ion battery can also be used. The positive electrode active material is a material capable of inserting and removing lithium ions, and a lithium transition metal composite oxide in which a sufficient amount of lithium ions has been inserted in advance may be used. A material in which a part of lithium or a transition metal is substituted or doped with an element other than those may be used. The crystal structure is not particularly limited, and may have any crystal structure of spinel, layered, or olivine. On the other hand, examples of the negative electrode active material other than graphite include carbon materials such as coke and amorphous carbon, and the particle shape is particularly limited to a scale shape, a spherical shape, a fibrous shape, a massive shape, and the like. It is not a thing.
(9)上記した実施の形態では、正負極外部端子141,151のそれぞれにバスバー溶接部142,152が形成されたものを説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極外部端子141,151のそれぞれにおける電池容器の外に露出している部分から外方に向けて突出するようにボルト部を設け、バスバーをナットによって正負極外部端子141,151に締結してもよい。
(9) In the above-described embodiment, the bus bar welded
(10)上記した実施の形態では、バスバーが接続される正負極外部端子141,151と、正負極集電体180,190,280,290が接続される正負極接続端子145,155,245,255とを別部材としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、正負極接続端子145,155,245,255の貫通部146,156,246,256の先端部をバスバーの接続部としてもよい。
(10) In the above-described embodiment, the positive and negative electrode
(11)上記した実施の形態では、正負極接続端子145,155,245,255のフランジ147,157,247,257と正負極集電体180,190,280,290とをレーザ溶接により接続したが、本発明はこれに限定されない。電子ビーム溶接により、正負極接続端子145,155,245,255のフランジ147,157,247,257と正負極集電体180,190,280,290とを接続してもよい。
(11) In the above embodiment, the
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be freely changed and improved without departing from the gist of the invention.
101 缶、102 蓋、104 正極端子部材、105 負極端子部材、109 ガスケット、121 平面部、122 凹部、124 貫通孔、141 正極外部端子、145 正極接続端子、146 貫通部、147 フランジ、149 溶接部、151 負極外部端子、155 負極接続端子、156 貫通部、157 フランジ、159 溶接部、160 端子台、161 ベース部、162 凸部、163 側壁、170 捲回電極群、171 負極箔、172 正極箔、173 セパレータ、174 負極電極、175 正極電極、180 正極集電体、181 座面部、183 接合部、183a 接合面、190 負極集電体、191 座面部、193 接合部、193a 接合面、201 缶、202 蓋、245 正極接続端子、246 貫通部、247 フランジ、247a 傾斜面、249 溶接部、255 負極接続端子、256 貫通部、257 フランジ、257a 傾斜面、259 溶接部、270 捲回電極群、274 負極電極、275 正極電極、280 正極集電体、281 座面部、283 接合部、290 負極集電体、291 座面部、293 接合部、347 フランジ、347a 傾斜面、349 溶接部、357 フランジ、357a 傾斜面、359 溶接部、381 座面部、391 座面部、947 フランジ、949 溶接部、981 座面部、957 フランジ、959 溶接部、991 座面部 101 can, 102 lid, 104 positive electrode terminal member, 105 negative electrode terminal member, 109 gasket, 121 flat portion, 122 recess, 124 through hole, 141 positive external terminal, 145 positive connection terminal, 146 through portion, 147 flange, 149 welded portion , 151 negative electrode external terminal, 155 negative electrode connection terminal, 156 penetration part, 157 flange, 159 welded part, 160 terminal block, 161 base part, 162 convex part, 163 side wall, 170 wound electrode group, 171 negative electrode foil, 172 positive electrode foil , 173 separator, 174 negative electrode, 175 positive electrode, 180 positive electrode current collector, 181 seating surface portion, 183 bonding portion, 183a bonding surface, 190 negative electrode current collector, 191 seating surface portion, 193 bonding portion, 193a bonding surface, 201 can 202 Lid, 245 Positive connection terminal, 246 Through part 247 flange, 247a inclined surface, 249 welded portion, 255 negative electrode connection terminal, 256 through portion, 257 flange, 257a inclined surface, 259 welded portion, 270 wound electrode group, 274 negative electrode, 275 positive electrode, 280 positive electrode current collector , 281 Seat surface portion, 283 joint portion, 290 Negative electrode current collector, 291 Seat surface portion, 293 joint portion, 347 flange, 347a slope surface, 349 weld portion, 357 flange, 357a slope surface, 359 weld portion, 381 seat surface portion, 391 Seat surface, 947 flange, 949 welded portion, 981 Seat surface portion, 957 flange, 959 welded portion, 991 Seat surface portion
Claims (7)
前記捲回電極群を収容する缶と、
前記缶を封止する蓋と、
前記蓋に取り付けられた正極端子部材および負極端子部材と、
前記正極電極と前記正極端子部材とを接続する正極集電体と、
前記負極電極と前記負極端子部材とを接続する負極集電体とを備え、
前記正負極集電体のそれぞれは、
前記蓋の内面に沿う座面部と、
前記捲回電極群との接合面を有する接合部とを有し、
前記正負極端子部材のそれぞれは、
前記蓋を貫通する貫通部と、前記貫通部の一端部に設けられるフランジとを有する接続端子を少なくとも備え、
前記フランジが、前記座面部における蓋側の面のみで溶接されていることを特徴とする二次電池。 A wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween;
A can that houses the wound electrode group;
A lid for sealing the can;
A positive electrode terminal member and a negative electrode terminal member attached to the lid;
A positive electrode current collector connecting the positive electrode and the positive terminal member;
A negative electrode current collector connecting the negative electrode and the negative terminal member;
Each of the positive and negative electrode current collectors is
A seat surface along the inner surface of the lid;
A joint portion having a joint surface with the wound electrode group,
Each of the positive and negative terminal members is
At least a connection terminal having a penetrating portion penetrating the lid and a flange provided at one end of the penetrating portion,
The secondary battery is characterized in that the flange is welded only on the lid side surface of the seat surface portion.
前記正負極端子部材のそれぞれは、二次電池間を電気的に接続するためのバスバーが接続されるバスバー接続部を有する外部端子をさらに備え、
前記外部端子は、前記接続端子の貫通部の他端部に接続されていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to claim 1,
Each of the positive and negative electrode terminal members further includes an external terminal having a bus bar connecting portion to which a bus bar for electrically connecting the secondary batteries is connected,
The secondary battery, wherein the external terminal is connected to the other end of the through portion of the connection terminal.
前記フランジには、フランジ側面から前記座面部に向かう傾斜面が外方に張り出すように形成されていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2,
The secondary battery is characterized in that an inclined surface extending from a flange side surface toward the seat surface portion is projected outward from the flange.
前記フランジにおける前記座面部との当接面の周縁には、面取りがなされていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2,
The secondary battery according to claim 1, wherein the peripheral edge of the contact surface of the flange with the seat surface portion is chamfered.
前記座面部には貫通孔が形成され、
前記接続端子のフランジから前記捲回電極群側に向かって突設された突部を有し、前記座面部の貫通孔に挿通されて前記座面部にカシメられていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
A through hole is formed in the seat surface portion,
It has a protrusion projecting from the flange of the connection terminal toward the wound electrode group side, and is inserted into the through hole of the seat surface portion and crimped to the seat surface portion. battery.
前記フランジは、前記座面部に隅肉溶接されていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 5,
The secondary battery is characterized in that the flange is fillet welded to the seat surface portion.
前記フランジは、前記座面部との当接面の周縁全周に亘って前記座面部に溶接されていることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
The secondary battery is characterized in that the flange is welded to the seat surface portion over the entire periphery of the contact surface with the seat surface portion.
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