JP2015133292A - 扁平型二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極群を固定する固定手段を簡素化して製造工数を低減し、信頼性に優れた高容量の扁平型二次電池を提供する。【解決手段】表面に活物質層が形成された帯形状の電極板である正極板20及び負極板30を有し、正極板20と負極板30との間にセパレータを介在させ、電解液と共に金属ケース2に内包し、平面視で所定の面積となるように正極板20と負極板30とを折りたたんでなる電極群10を有する扁平型二次電池1であり、正極板20は、端部に金属ケース2に接続する接続タブ部21を有し、正極板20の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aと、正極板端面20aと、電極群10の側面とを覆い、正極板20と負極板30とが離間しないように固定する固定部材40を設ける構成とした。【選択図】図1
Description
本発明は、扁平型の金属ケースに折りたたみ構造の電極群を内包した扁平型二次電池に関する。
従来、扁平型二次電池は、腕時計等の小型機器やICカード等の薄型機器の電源として広く用いられている。また、近年、機器の更なる小型化薄型化、及び高機能化に伴い、扁平形二次電池の高容量化、低コスト化等の要求が高まり、この要求を満たすために、複数の電極板を積層して電極群にする技術が知られている。
複数の電極板を積層すると、扁平型二次電池の製造中や使用中に積層ずれを起こしてしまうことがあった。積層ずれとは、重なった電極板がずれてしまうことをいい、電極群の形が崩れてしまう場合もある。
このような積層ずれを起こすと、極性の異なる電極板が接触してしまい電極間が短絡してしまうという問題があった。また、電極間の対向面積も減るから、その結果充電量が減るなどの問題が起き、電池として十分機能しないこともあった。これを防止して、高容量化を実現する扁平型二次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ここで、特許文献1に示した従来技術の扁平型二次電池(コイン形二次電池)の概略構造を図8を用いて説明する。
図8において、扁平型二次電池を構成する電極群100は、平面視で略円形の複数の負極板101(実線で示す)と正極板102(破線で示す)とが交互に積層して構成されている。
図8において、扁平型二次電池を構成する電極群100は、平面視で略円形の複数の負極板101(実線で示す)と正極板102(破線で示す)とが交互に積層して構成されている。
負極板101及び正極板102の外周は、それぞれ一対の直線部と円弧部とを有しているから、このような形状の電極板を積層すると、電極群100の外周も同様な形状になっている。
そして、負極板101の直線部の中央からは、負極リード101aが導出され、積層しているすべての負極リード101aを結束して、図示しない電池容器の負極缶に接続されている。
一方、正極板102の直線部の中央からは、正極リード102aが導出され、積層しているすべての正極リード102aを結束して、図示しない電池容器の正極缶に接続されている。なお、正極板102は、図示しないセパレータで覆われ、負極板101と正極板102とを電気的に絶縁している。
また、電極群100を構成する負極板101及び正極板102の一対の円弧部は、電極群100の上端面から側面に沿って下端面に至るように貼り付けられた第1の結束テープ103a、103bによって結束されている。また、電極群100を構成する負極板101及び正極板102の一対の直線部は、電極群100の上端面から側面に沿って下端面に至るように貼り付けられた第2の結束テープ104a、104bによって結束されている。
このように、電極群100を構成する負極板101及び正極板102の各円弧部と各直線部とが、第1の結束テープ103a、103bと第2の結束テープ104a、104b
とにより、計四箇所に分散して結束されて固定しているので、負極板101と正極板102との積層ずれを防ぎ、積層ずれによって生じる電池容量の低下などの問題を防止することができる。
とにより、計四箇所に分散して結束されて固定しているので、負極板101と正極板102との積層ずれを防ぎ、積層ずれによって生じる電池容量の低下などの問題を防止することができる。
しかしながら、特許文献1に示した従来技術は、負極板101と正極板102とで構成される電極群100を4箇所の結束テープで固定しているために、結束テープの取り付け工程が複雑であり、電池の製造工数が増えてしまうという問題を有している。
また、結束テープが電極群100の周囲に4箇所存在するので、結束テープのスペースを確保する必要があり、このため、平面視での負極板101と正極板102との対向面積が減少し、結果として電池容量が低下するという問題もある。
本発明の目的は上記課題を解決し、電極群を固定する固定手段を簡素化して製造工数を低減し、信頼性に優れた高容量の扁平型二次電池を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の扁平型二次電池は、下記記載の構成を採用する。
本発明の扁平型二次電池は、表面に活物質層が形成された帯形状の電極板である正極板及び負極板を有し、正極板と負極板との間にセパレータを介在させ、電解液と共に金属ケースに内包し、平面視で所定の面積となるように正極板と負極板とを折りたたんでなる電極群を有する扁平型二次電池において、正極板又は負極板は、端部に金属ケースに接続する接続タブ部を有し、正極板又は負極板の接続タブ部が折り返す折り返し部と、正極板又は負極板の端面と、電極群の側面と、を覆い正極板と負極板とが離間しないように固定する固定手段を設けることを特徴とする。
これにより、正極板又は負極板の接続タブ部が折り返す折り返し部と、正極板又は負極板の端面と、電極群の側面と、を覆い正極板と負極板とが離間しないように固定手段を設けているので、電極群を確実に固定できると共に、固定手段の取り付け工程を簡素化することができる。
接続タブ部の折り返し部に固定手段を取り付けることによって、接続タブ部の先端が電極群の端面から立ち上がり易くなるので、接続タブ部と金属ケースとの接触圧が増加して、接続タブ部と金属ケースとの電気的接続を確実にできる。
また、電極群は、正極板と負極板とを九十九折りしてもよい。
九十九折りは、正極板と負極板とが折り目で噛み合うように折りたたまれるので、電極の重ねずれが少なく、しっかり固定できるので便利である。
また、固定手段は1つでなり、接続タブ部が位置する一箇所で電極群を固定するようにしてもよい。
これにより、固定手段が1つであるので、電極群に固定手段を取り付ける取り付け工程
が容易となり、組み立て作業性に優れ、製造工数を少なくすることができる。
が容易となり、組み立て作業性に優れ、製造工数を少なくすることができる。
また、セパレータは、正極板又は負極板の一方を覆うことによって、正極板と負極板とを電気的に絶縁する構成としてもよい。
これにより、正極板と負極板を折りたたむとき、セパレータも正極板又は負極板と共に折りたたまれるので、セパレータを単独で折りたたむ工程が不要となり、製造工数を少なくすることができる。
また、接続タブ部は、金属ケースと接触又は溶接によって電気的に接続されるようにしてもよい。
接続タブ部の折り返し部に固定手段を取り付けることによって、接続タブ部の先端が電極群の端面から立ち上がり易くなるので、接続タブ部と金属ケースとの溶接も容易である。
本発明の扁平型二次電池によれば、積層ずれも起きず、固定手段の取り付け工程が簡素化され、二次電池の製造工数を低減させることができる。また、接続タブ部の折り返し部に、固定手段を取り付けることによって、接続タブ部の先端が電極群の端面から立ち上がり易くなるので、接続タブ部と金属ケースとの電気的接続が確実になり、信頼性に優れた扁平型二次電池を提供できる。
本発明の扁平型二次電池は、電極板を折りたたんで構成した電極群を有している。その正極板又は負極板の端部に設ける接続タブ部が折り返す部分に、固定手段を設けている点が特徴である。
このようにすることで、積層ずれも発生せず、また、固定手段の数を減らすこともできる。また、接続タブ部の先端が電極群の端面から立ち上がり易くなるので、接続タブ部と金属ケースとを接続し易くもなるのである。
扁平型二次電池の実施形態の説明にあっては、まず、正極板の一方の端部に接続タブ部
が形成される例を図1から図5を用いて説明する。また、別の実施形態として、負極板の一方の端部に接続タブ部が形成される例を図6を用いて説明する。また、別の電極群の構成を図7を用いて説明する。
が形成される例を図1から図5を用いて説明する。また、別の実施形態として、負極板の一方の端部に接続タブ部が形成される例を図6を用いて説明する。また、別の電極群の構成を図7を用いて説明する。
以下図面に基づいて扁平型二次電池の具体的な実施形態を詳述する。説明に用いる図にあっては、説明に関係のない部分(例えば、電解液)などの図示は省略している。
[実施形態の概略構成の説明:図1]
まず、実施形態の概略構成を図1の分解斜視図を用いて説明する。
図1において、符号1は扁平型二次電池である。扁平型二次電池1は、金属ケース2を構成する正極缶3と負極缶4とを有しており、その内部に電極板を折りたたんでなる電極群10が内包されている。
まず、実施形態の概略構成を図1の分解斜視図を用いて説明する。
図1において、符号1は扁平型二次電池である。扁平型二次電池1は、金属ケース2を構成する正極缶3と負極缶4とを有しており、その内部に電極板を折りたたんでなる電極群10が内包されている。
正極缶3は扁平の有底円筒形であり、内部は空洞である。負極缶4は円形の皿状であり、その外径は正極缶3の外径よりも小さく、正極缶3と向き合って一体となり金属ケース2が構造される。
つまり、正極缶3は扁平型二次電池1の正側の電極端子となり、負極缶4は負側の電源端子となる。なお、正極缶3と負極缶4との間には、絶縁材からなるガスケットで絶縁されているが、ここでの図示は省略している。
正極缶3及び負極缶4の材質は、導電性を有する材料であれば特に限定されず、例えばステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属材料、或いはステンレスにニッケルメッキを施した材料等から構成される。
電極群10は、正極板20と負極板30とが平面視で所定の面積に折りたたんで重ねられた構成である。この図1に示す概略図では、九十九折りで折りたたまれている例を示しているが、帯形状の電極板である正極板20及び負極板30を重ね、双方を折りたたむ構成にしてもよいことは無論である。なお、この図では電極板間に設けるセパレータは省略している。
そして、正極板20の一方の端部には、正極板20よりも幅の狭い接続タブ部21が形成されており、この接続タブ部21は、折り返し部21aの箇所で略180度折り返され、正極板20の図面上の上部の正極板端面20aに重なるように配置されている。
符号40は、固定手段としての絶縁性の固定部材であり、略コの字形に形成された絶縁性のクリップで構成されている。
この固定部材40は、正極板20の端部の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aと、正極板端面20aと、電極群10の側面と、を覆い正極板20と負極板30とが離間しないように取り付けられ固定する機能を有している。
この固定部材40は、正極板20の端部の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aと、正極板端面20aと、電極群10の側面と、を覆い正極板20と負極板30とが離間しないように取り付けられ固定する機能を有している。
すなわち、正極板20と負極板30とでなる電極群10は、固定部材40によって固定されるので、折りたためられた状態が崩れたり(従来技術における積層ずれ)、正極板20と負極板30の平面方向の位置がずれたりすることを防ぐことができる。
また、この固定部材40が取り付けられることによって、接続タブ部21の根元である折り返し部21a付近が電極群10の内側方向に押圧されるので、その力による反動で接続タブ部21の先端21b付近が、電極群10の外側方向、つまり図面上の上方向(矢印D方向)に立ち上がるようになる。これによって、接続タブ部21と正極缶3の内側とがより強く接することができ、電気的接続が確実になるが、この電気的接続の詳細は後述す
る。
る。
このように、固定部材40によって固定され一体化された電極群10は、正極缶3と負極缶4との内部に内包され、正極缶3と負極缶4とを図示しないガスケットを介して組み合わせて(図示しない電解液はもちろん入れる)、正極缶3の外周を内側にカシメることで扁平型二次電池1が完成する。
扁平型二次電池1の完成品としての内部構成の詳細については、後述する。なお、切断線A−A´についても後述する。
扁平型二次電池1の完成品としての内部構成の詳細については、後述する。なお、切断線A−A´についても後述する。
[正極板と負極板の説明:図2]
次に、電極群10を構成する正極板20及び負極板30について図2を用いて説明する。
図2(a)は、正極板20と負極板30とを折りたたむ前の展開図であり、図2(b)は、図2(a)で示す切断線B−B´と切断線C−C´とでそれぞれ切断した正極板20及び負極板30のそれぞれの断面図である。
次に、電極群10を構成する正極板20及び負極板30について図2を用いて説明する。
図2(a)は、正極板20と負極板30とを折りたたむ前の展開図であり、図2(b)は、図2(a)で示す切断線B−B´と切断線C−C´とでそれぞれ切断した正極板20及び負極板30のそれぞれの断面図である。
図2(a)において、正極板20及び負極板30は、共に所定の長さと幅と厚さを有する帯形状の電極板である。例えば、扁平型二次電池を直径20mm、厚さ3.2mmのコイン型とすれば、電極板の厚さは150〜350μm、幅は10mm程度、長さは50〜60mm程度となる。
正極板20の一方の端部には、前述した接続タブ部21が形成されている。この接続タブ部21は、一例として図示するように正極板20よりも幅が狭く、所定の長さを有しているが、接続タブ部21の幅や長さは限定されず、例えば、正極板20の幅と同等でもよく、長さも正極缶3までの距離に鑑みて自由に選ぶことができる。
また、正極板20は、セパレータ22によって覆われている。ここで、図2(a)では、正極板20を覆うセパレータ22を実線で図示し、正極板20はセパレータ22の内部に配置されるので破線で図示している。すなわち、セパレータ22は袋状に形成されており、この袋状のセパレータ22内に正極板20が収容されている。また、接続タブ部21は、セパレータ22には覆われず、セパレータ22の導出部22aから露出している。
セパレータ22は、一例として、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜等で構成されており、リチウムイオンが透過可能になっている。
また、負極板30は、図に示す例では接続タブ部を設けておらず、セパレータにも覆われていないので、図示するように、帯形状のシンプルな構成となっている。もちろん、接続タブ部を設けてもよく、その場合は正極板20と同様な外形形状とすることもできる。
なお、正極板20をセパレータ22で覆う構成は一例であって、負極板30を覆ってもよいことは無論である。
次に図2(b)の断面図を用いて、正極板20及び負極板30の内部構造を説明する。
図2(b)において、正極板20は、例えば、アルミニウム箔製の正極集電体23の上下両表面に、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層24が形成されている。なお、図示しないが、正極缶3と接する接続タブ部21の片面は、正極活物質層24が形成されず、その面は正極集電体23が露出している。そして、正極板20は、前述したように袋状のセパレータ22で覆われている。
図2(b)において、正極板20は、例えば、アルミニウム箔製の正極集電体23の上下両表面に、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層24が形成されている。なお、図示しないが、正極缶3と接する接続タブ部21の片面は、正極活物質層24が形成されず、その面は正極集電体23が露出している。そして、正極板20は、前述したように袋状のセパレータ22で覆われている。
また、負極板30は、例えば、銅箔製の負極集電体33の上下両表面に黒鉛等の負極活
物質を含有する負極活物質層34が形成されている。なお、図示しないが、負極缶4と接する負極板30の端部の片側の端面は、負極活物質層34が形成されず、その端面は負極集電体33が露出している。
物質を含有する負極活物質層34が形成されている。なお、図示しないが、負極缶4と接する負極板30の端部の片側の端面は、負極活物質層34が形成されず、その端面は負極集電体33が露出している。
[正極板と負極板の説明:図3]
次に、正極板20と負極板30とで構成する九十九折り構造を図3を用いて説明する。
図3(a)は、正極板20を図面に記載のX方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ状態を示している。図3(a)において、図2(a)で示した帯形状の正極板20を平面視で所定の面積(例えば、正極板端面20aの面積)となるように折りたたむことによって、略直方体の正極板20が形成される。
次に、正極板20と負極板30とで構成する九十九折り構造を図3を用いて説明する。
図3(a)は、正極板20を図面に記載のX方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ状態を示している。図3(a)において、図2(a)で示した帯形状の正極板20を平面視で所定の面積(例えば、正極板端面20aの面積)となるように折りたたむことによって、略直方体の正極板20が形成される。
そして、正極板20の一方の端部に形成されている接続タブ部21は、前述したように、折り返し部21aで略180度折り返されており、正極板端面20aに重なるように配置される。
ここでは図示しないが、前述したように、正極板20は袋状のセパレータ22(図2参照)によって覆われているので、正極板20を折りたたむと、この正極板20を覆っているセパレータ22も正極板20と共に折りたたまれるので、セパレータ22を単独で折りたたむ工程が不要であり、製造工数の低減に効果がある。
一方、図3(b)は、負極板30を図面に記載のY方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ状態を示している。図3(b)において、図2(a)で示した帯形状の負極板30を平面視で所定の面積となるように折りたたみ、略直方体の負極板30が形成される。
正極板と負極板とを九十九折りするときは、双方の電極板は互いに直交する方向に繰り返し折りたたむ。したがって、図示はしないが、正極板20を図中のY方向に折り返すように繰り返し折りたたんだとすれば、負極板30はX方向に折り返すように繰り返し折りたためばよい。
[電極群10の構成説明:図4]
次に、正極板20と負極板30とを組み合わせて九十九折りとした電極群10の構成を図4を用いて説明する。
図4(a)において、電極群10は、図3(a)で示したX方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ正極板20と、図3(b)で示したY方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ負極板30とを組み合わせて構成されている。
次に、正極板20と負極板30とを組み合わせて九十九折りとした電極群10の構成を図4を用いて説明する。
図4(a)において、電極群10は、図3(a)で示したX方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ正極板20と、図3(b)で示したY方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ負極板30とを組み合わせて構成されている。
すなわち、正極板20と負極板30とは、互いの折り返す方向が90度異なっているので、互いに折り目の間に電極板を入れ込むことができ、これによって、正極板20と負極板30とは、厚み方向に交互に重なり合う構成となる。
たとえば、電極群10の図面上の最上部は、正極板20が配置されるが、その下部には負極板30が配置され、さらにその下部には正極板20が配置され、この配置が繰り返されて、電極群10の最下部は負極板30の負極板端面30aとなる。
正極板20及び負極板30の折り数は、本実施形態ではそれぞれ5回であるが、折り数は限定されない。扁平型二次電池1の蓄電量などの電気的な特性やサイズに鑑みて自由に選ぶことができる。
すなわち、正極板20及び負極板30の平面視での面積が同じであれば、折り数が多い方が正極板20と負極板30が重なる面積が増えるので、当然であるが電池容量を増やす
ことができる。ただし、折り数が増えれば、電極群10の厚みが増して、金属ケース2の厚みを増やす必要があるので、折り数は電池仕様に応じて決定するとよい。
ことができる。ただし、折り数が増えれば、電極群10の厚みが増して、金属ケース2の厚みを増やす必要があるので、折り数は電池仕様に応じて決定するとよい。
電極群10の最上部の正極板20の端部には、前述したように、接続タブ部21が形成されている。すなわち、本実施形態では、電極群10の図面上の最上部に正極板20から導出される接続タブ部21が配置されており、電極群10の図面上の最下部に負極板端面30aが配置される構成である。
電極群10の正極板20と負極板30とは、厚み方向に交互に重なり合う構成となるが、前述したように、正極板20は袋状のセパレータ22(図2参照)で包まれ覆われているので、正極板20と負極板30との間には、このセパレータ22が介在して電気的に絶縁される。
このように、正極板20と負極板30とを九十九折りすることで、金属ケース2の狭いスペースの中で、正極板20と負極板30とが重なる面積を最大限に確保でき、高容量の扁平型二次電池1を実現できる。
上述の説明では、電極群10は、X方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ正極板20とY方向に折り返すように繰り返し折りたたんだ負極板30とを嵌め込むようにしてなる例を説明したが、もちろん、それに限定しない。
すなわち、図示はしないが、帯形状の電極板である正極板20と負極板30とを90度ずらして順番に折りたたんでいくことで九十九折りの電極群10を構成してもよい。このようにすれば、折りたたむ工程が1回で済むというメリットがある。
もちろん、電極板の大きさによっては、予め折り返した構成の電極板同士を嵌め込む方がよい場合もあるため、電極板のサイズや扁平型二次電池の形状に鑑みて、適宜選択すればよい。
次に、固定部材40で固定された電極群10の構成を図4(b)を用いて説明する。
図4(b)において、九十九折りによって略直方体に形成された電極群10は、正極板20の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aが位置する一辺の側面の一部を覆って、固定部材40が取り付けられ、電極群10を構成する正極板20と負極板30とが離間しないように固定されている。
図4(b)において、九十九折りによって略直方体に形成された電極群10は、正極板20の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aが位置する一辺の側面の一部を覆って、固定部材40が取り付けられ、電極群10を構成する正極板20と負極板30とが離間しないように固定されている。
つまり、電極群10は、正極板20と負極板30とが九十九折りされているため、双方の電極板はばらけにくくなり、図示するように、固定部材40により、電極板を平面視したときの一辺から側面を覆い、電極群の上面と下面とを押さえるように固定しているので、しっかり固定されるのである。
この結果、すでに説明したように電極群10の正極板20と負極板30とは固定部材40によって確実に固定されるので、折りたためられた状態が解放されて離間したり、正極板20と負極板30との位置がずれたりすることが防止できるのである。
また、固定部材40は、1つであり、電極群10の一辺、すなわち、正極板20の接続タブ部21が位置する一箇所にのみに取り付けられて固定されるので、電極群10の組み立て作業性が容易であり、扁平型二次電池の製造工数を低減することができる。
[本実施形態の扁平型二次電池の内部構造の詳細説明:図5]
次に、本実施形態の扁平型二次電池の内部構造の詳細を図5を用いて説明する。
図5(a)は、図1で示す切断線A−A´で切断した金属ケース2を構成する正極缶3と負極缶4、及び電極群10の断面図であり、図5(b)は、正極缶3と負極缶4とを結合させた完成体としての扁平型二次電池1の完成断面図である。
次に、本実施形態の扁平型二次電池の内部構造の詳細を図5を用いて説明する。
図5(a)は、図1で示す切断線A−A´で切断した金属ケース2を構成する正極缶3と負極缶4、及び電極群10の断面図であり、図5(b)は、正極缶3と負極缶4とを結合させた完成体としての扁平型二次電池1の完成断面図である。
図5(a)において、電極群10は、前述したように、正極板20と負極板30が九十九折りされて組み合わされ、電極群10の図面上の上部は、正極板20の折り返し部21aを経て接続タブ部21が形成されている。そして、電極群10は、正極板20の折り返し部21aがある側面に固定部材40が取り付けられて固定され一体化されている。
接続タブ部21の先端21bにおいて、金属ケース2の正極缶3の内面3aと対向して接する部分を上面21cと称することにする。
この上面21cは、図2にしめす正極活物質層24は形成されず、正極集電体23が露出した状態で正極缶3の内面3aに接触するように構成される。これにより、接続タブ部21の上面21cと正極缶3の内面3aが接触するようになっている。
この上面21cは、図2にしめす正極活物質層24は形成されず、正極集電体23が露出した状態で正極缶3の内面3aに接触するように構成される。これにより、接続タブ部21の上面21cと正極缶3の内面3aが接触するようになっている。
そうすると、正極集電体23と正極缶3の内面3aとが直接接触するので、接続タブ部21と正極缶3は電気的に接続されるのである。
接続タブ部21は、固定部材40により正極缶3の方向に立ち上がっているため、常に正極缶3の内面3aに付勢されており、しっかり電気的に接続されている。
接続タブ部21は、固定部材40により正極缶3の方向に立ち上がっているため、常に正極缶3の内面3aに付勢されており、しっかり電気的に接続されている。
また、電極群10の図面上の下部は、前述したように負極板30が配置されており、その下面は負極板端面30aである。ここで、この負極板端面30aの表面は、図示しないが、前述したように負極活物質層34は形成されず、負極集電体33(図2参照)が露出した状態で負極缶4の底内面4aに接する構造である。
そうすると、負極集電体33と負極缶4の底内面4aとが接触するので、負極板30と負極缶4とは電気的に接続されるのである。
負極集電体33と負極缶4の底内面4aとは面接触しているため、しっかり電気的に接続されていると共に低抵抗で接続されている。
負極集電体33と負極缶4の底内面4aとは面接触しているため、しっかり電気的に接続されていると共に低抵抗で接続されている。
金属ケース2を構成する正極缶3は、電極群10を図面上の上部から覆い、負極缶4は電極群10の下部から覆う。双方の缶の間には、密封性と絶縁性とを有するためのガスケット5を設けてある。図5(a)に示す例では、ガスケット5は正極缶3に固定されており、正極缶3の周囲に合わせたリング形状を有している。
ガスケット5には、負極缶4の先端部4bを填め込むための凹部5aを備えている。なお、負極缶4の先端部4bは、図示するように一例として内外二重のはぜ折りに加工してある。
そして、電極群10を正極缶3と負極缶4との間に入れ、図示しない公知の手段により電解液6を注入した後、負極缶4の先端部4bをガスケット5の凹部5aに填め込むようにして負極缶4を装着し、正極缶3の周縁部3bをカシメることにより封口され、図5(b)に示すように扁平型二次電池1が完成する。
なお、特に限定しないが、ガスケット5の材質は、絶縁体であれば良く、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)等の高分子材料を用いることができる。
また、電解液6の材質は、二次電池の種類に依存するが、例えばリチウムイオン二次電池であれば六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)
、ホウフッ化リチウム(LiBF4)のようなリチウム塩とエチレンカーボネート(E
C)、プロピレンカーボネート(PC)のような溶媒を用いることができる。
また、電解液6の材質は、二次電池の種類に依存するが、例えばリチウムイオン二次電池であれば六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)
、ホウフッ化リチウム(LiBF4)のようなリチウム塩とエチレンカーボネート(E
C)、プロピレンカーボネート(PC)のような溶媒を用いることができる。
このように、金属ケース2の正極缶3と負極缶4をカシメて封口することで、内部の電極群10は正極缶3と負極缶4に挟まれて所定の力で圧縮され、電極群10の接続タブ部21の上面21cと正極缶3の内面3aとが密着し、接続タブ部21と正極缶3とは、接触によって電気的に接続される。同様に、電極群10の最下部の負極板端面30aと負極缶4の底内面4aとが密着し、負極板端面30aと負極缶4とは、比較的広い面積による面接触によって電気的に接続される。
なお、図5(b)に示すように、固定部材40は、負極板端面30aの方向に入り込んでいるが、負極板30は、すでに説明したようにその厚みが薄く曲るため、負極缶4の底内面4aとの密着が妨げられることはない。
以上説明した例では、接続タブ部21と正極缶3の電気的接続、及び負極板端面30aと負極缶4の電気的接続は、それぞれ接触によるものであった。これらの電気的接続をさらに確実にするために、その接触部分を溶接によって結合してもよい。これにより、それぞれの接続抵抗が小さくなるので、扁平型二次電池1の内部抵抗が減少し、大電流による充放電が可能な扁平型二次電池を提供できる。なお、二次電池の電極と缶との接続に溶接を用いることは公知の技術であるから、その説明は省略する。
[実施形態の変形例の概略構成の説明:図6]
次に、実施形態の変形例の扁平型二次電池2の概略構成を図6の分解斜視図を用いて説明する。なお、変形例の基本構成は、図1〜図5で示した実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
次に、実施形態の変形例の扁平型二次電池2の概略構成を図6の分解斜視図を用いて説明する。なお、変形例の基本構成は、図1〜図5で示した実施形態と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
既に説明した実施形態と、図6に示す扁平型二次電池50との違いは、正極板20と負極板30とを九十九折りしてなる電極群60は、図面上の最上部の電極が負極板30であり、この負極板30の端部の折り返し部31aに接続タブ部31が形成されている点である。
すなわち、前述の実施形態では、電極群10の接続タブ部21が正極板20と一体であったが、この変形例では、接続タブ部31は負極板30と一体となっている。
すなわち、前述の実施形態では、電極群10の接続タブ部21が正極板20と一体であったが、この変形例では、接続タブ部31は負極板30と一体となっている。
電極群60の接続タブ部31は金属ケース2の負極缶4と接触、または、溶接によって電気的に接続される。また、電極群60の図面上の最下部は、正極板20の正極板端面20aとなり、この正極板端面20aと金属ケース2の正極缶3の内面3aとが面接触、または溶接によって電気的に接続される。
すなわち、扁平型二次電池50は、金属ケース2の負極缶4と電極群60の負極板30が接続タブ部31を介して電気的に接続され、金属ケース2の正極缶3と電極群60の正極板20が面接触等によって電気的に接続される。
以上のように実施形態の変形例は、金属ケース2と接続する接続タブ部31が、負極板30側に形成されているが、1つの固定部材40によって電極群60が固定され、金属ケース2に内包される形態は前述の実施形態と同様であるので、その効果も同様である。
すなわち、電極群60と金属ケース2との電気的接続が確実であり、組み立て作業性に優れ、製造工数が少なく、信頼性が高く、高容量の扁平型二次電池を提供することができる。
すなわち、電極群60と金属ケース2との電気的接続が確実であり、組み立て作業性に優れ、製造工数が少なく、信頼性が高く、高容量の扁平型二次電池を提供することができる。
本発明の実施形態で示した斜視図、断面図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。例えば、電極群10、60は、略
直方体形状に限定されず、たとえば、略円柱形でもよい。
直方体形状に限定されず、たとえば、略円柱形でもよい。
また、説明した固定部材40は、略コの字形に形成された絶縁性のクリップで構成する例を示したが、これに限定しない。図7に示すような絶縁性の粘着テープで構成した固定部材41としてもよい。
図7に示す例では、この固定部材41は、正極板20の端部の接続タブ部21が折り返す折り返し部21aと、正極板端面20aと、電極群10の側面と、を覆い正極板20と負極板30とが離間しないように貼り付けられている。
この固定部材41は、略コの字形でなくてもよい。リング状にし、電極群10の周囲を一周するように巻くことで固定してもよい。そうするとより固定力が増して好ましい。
本発明の扁平型二次電池は、製造工数が少なく、信頼性に優れた高容量の扁平型二次電池を提供できるので、腕時計などの小型電子機器やICカード等の小型化薄型化、および、低価格化等が要求される携帯型電子機器用の二次電池として、幅広く利用することができる。
1、50 扁平型二次電池
2 金属ケース
3 正極缶
4 負極缶
5 ガスケット
6 電解液
10、60 電極群
20 正極板
20a 正極板端面
21、31 接続タブ部
21a、31a 折り返し部
22 セパレータ
23 正極集電体
24 正極活物質層
30 負極板
30a 負極板端面
33 負極集電体
34 負極活物質層
40、41 固定部材
2 金属ケース
3 正極缶
4 負極缶
5 ガスケット
6 電解液
10、60 電極群
20 正極板
20a 正極板端面
21、31 接続タブ部
21a、31a 折り返し部
22 セパレータ
23 正極集電体
24 正極活物質層
30 負極板
30a 負極板端面
33 負極集電体
34 負極活物質層
40、41 固定部材
Claims (5)
- 表面に活物質層が形成された帯形状の電極板である正極板及び負極板を有し、前記正極板と前記負極板との間にセパレータを介在させ、電解液と共に金属ケースに内包し、
平面視で所定の面積となるように前記正極板と前記負極板とを折りたたんでなる電極群を有する扁平型二次電池において、
前記正極板又は前記負極板は、端部に前記金属ケースに接続する接続タブ部を有し、
前記正極板又は前記負極板の前記接続タブ部が折り返す折り返し部と、前記正極板又は前記負極板の端面と、前記電極群の側面と、を覆い前記正極板と前記負極板とが離間しないように固定する固定手段を設ける
ことを特徴とする扁平型二次電池。 - 前記電極群は、前記正極板と前記負極板とを九十九折りしてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の扁平型二次電池。 - 前記固定手段は1つでなり、前記接続タブ部が位置する一箇所で前記電極群を固定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の扁平型二次電池。 - 前記セパレータは、前記正極板又は前記負極板の一方を覆うことによって、前記正極板と前記負極板とを電気的に絶縁する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の扁平型二次電池。 - 前記接続タブ部は、前記金属ケースと接触又は溶接によって電気的に接続する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の扁平型二次電池。
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