JP2016110948A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
例えば、特許文献1に記載されたリチウムイオン二次電池は、集電体と集電体から突出するタブ部とを有する複数の電極と、複数の電極を収容するケースと、を備えている。電極のタブ部は、ケースの内壁に配置された導電部材に接続されており、この導電部材は、ケースの内部及び外部にわたって延在する電極端子に接続されている。すなわち、電極は、導電部材を介して電極端子に電気的に接続されている。 For example, a lithium ion secondary battery described in Patent Document 1 includes a plurality of electrodes having a current collector and a tab portion protruding from the current collector, and a case that houses the plurality of electrodes. The tab portion of the electrode is connected to a conductive member arranged on the inner wall of the case, and this conductive member is connected to an electrode terminal extending over the inside and the outside of the case. That is, the electrode is electrically connected to the electrode terminal via the conductive member.
特許文献1のリチウムイオン二次電池では、複数の電極のタブ部が互いに重ねられ、且つ折り曲げられている。重ねられ且つ折り曲げられたタブ部の先端部は、導電部材に接続されている。タブ部を折り曲げることにより、タブ部の突出高さが低減され、ケース内に形成されるデッドスペース(充放電に寄与しない空間)が狭められている。 In the lithium ion secondary battery of Patent Document 1, tab portions of a plurality of electrodes are overlapped with each other and bent. The tip portion of the tab portion that is overlapped and bent is connected to the conductive member. By bending the tab portion, the protruding height of the tab portion is reduced, and a dead space (a space that does not contribute to charge / discharge) formed in the case is narrowed.
特許文献1のリチウムイオン二次電池のように、タブ部が重なり合った状態で折り曲げられる場合、重なり合うタブ部の数が多くなるほど、タブ部を折り曲げ難くなる。このため、タブ部の曲げ半径が大きくなり、タブ部の突出高さが大きくなってしまうことがある。また、この場合、折り曲げ後においてタブ部にスプリングバックが生じることによっても、タブ部の曲げ半径が大きくなり、タブ部の突出高さが大きくなってしまうことがある。結果として、ケース内のデッドスペースが広がってしまう。 As in the lithium ion secondary battery of Patent Document 1, when the tab portions are folded in an overlapping state, the tab portions are more difficult to bend as the number of overlapping tab portions increases. For this reason, the bending radius of a tab part may become large and the protrusion height of a tab part may become large. Further, in this case, even when springback occurs in the tab portion after bending, the bending radius of the tab portion may increase and the protruding height of the tab portion may increase. As a result, the dead space in the case is widened.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、タブ部の突出高さを低減できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the lithium ion secondary battery which can reduce the protrusion height of a tab part.
本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池は、少なくとも一対の電極と、一対の電極を収容するケースと、を備えるリチウムイオン二次電池であって、電極は、集電体と、集電体から突出するタブ部と、を有し、タブ部は、タブ部の突出方向と直交する方向に延びる折り曲げ線で折り曲げられており、折り曲げ線よりも先端側において、ケースの内壁に配置された導電部材に接続されており、タブ部は、圧延された金属箔から形成され、折り曲げ線は、金属箔の圧延方向に沿っている。 A lithium ion secondary battery according to an aspect of the present invention is a lithium ion secondary battery including at least a pair of electrodes and a case that accommodates the pair of electrodes. The electrodes include a current collector and a current collector. A tab portion that protrudes from the body, and the tab portion is bent at a folding line extending in a direction perpendicular to the protruding direction of the tab portion, and is disposed on the inner wall of the case on the tip side of the folding line. It is connected to the conductive member, the tab portion is formed from a rolled metal foil, and the fold line is along the rolling direction of the metal foil.
圧延された金属箔は、圧延方向と直交する折り曲げ線で折り曲げられる場合と比較して、圧延方向に沿う折り曲げ線で折り曲げられる場合の方が、折り曲げ易く、且つ折り曲げ後のスプリング量が小さい。この点、本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池では、タブ部の折り曲げ線が金属箔の圧延方向に沿っているので、タブ部を折り曲げ易く、且つ折り曲げ後にタブ部に生じるスプリングバック量が小さい。したがって、タブ部の曲げ半径を低減でき、タブ部の突出高さを低減できる。 Compared with the case where the rolled metal foil is folded along a folding line perpendicular to the rolling direction, it is easier to bend and the amount of spring after folding is smaller when the metal foil is folded along a folding line along the rolling direction. In this respect, in the lithium ion secondary battery according to one aspect of the present invention, since the fold line of the tab portion is along the rolling direction of the metal foil, the tab portion can be easily bent and the amount of springback generated in the tab portion after bending. Is small. Therefore, the bending radius of the tab portion can be reduced, and the protruding height of the tab portion can be reduced.
本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池では、集電体とタブ部とは、一体に形成されていてよい。この場合、部品点数を減らすことができると共に、集電体とタブ部とを接続する工程を省略できる。 In the lithium ion secondary battery according to one aspect of the present invention, the current collector and the tab portion may be integrally formed. In this case, the number of parts can be reduced and the step of connecting the current collector and the tab portion can be omitted.
また、本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池では、複数の電極を備え、複数の電極のそれぞれが有するタブ部が、互いに重なった状態で折り曲げられていてもよい。このリチウムイオン二次電池では、タブ部を折り曲げ易く、且つ折り曲げ後にタブ部に生じるスプリングバック量が小さいので、タブ部が互いに重なった状態で折り曲げられている場合であっても、各タブ部の曲げ半径を低減でき、タブ部の突出高さを低減できる。 In the lithium ion secondary battery according to one aspect of the present invention, a plurality of electrodes may be provided, and tab portions of each of the plurality of electrodes may be bent so as to overlap each other. In this lithium ion secondary battery, since the tab portion is easy to bend and the amount of springback generated in the tab portion after bending is small, even if the tab portions are folded in a state where they overlap each other, The bending radius can be reduced, and the protruding height of the tab portion can be reduced.
本発明によれば、タブ部の突出高さを低減できるリチウムイオン二次電池を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery which can reduce the protrusion height of a tab part can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、ケース10と電極組立体20とを備えている。ケース10は、例えば略直方体状の筐体である。ケース10は、例えばアルミニウム等の金属から形成されている。ケース10は、一方側において開口した本体部12と、本体部12の開口を塞ぐ蓋部14と、を有している。
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 includes a
電極組立体20は、ケース10内に収容されている。図2(a)に示すように、電極組立体20は、複数の負極30及び複数の正極40と、一対の負極30及び正極40の間に配置されたセパレータ50と、を有している。負極30及び正極40は、互いの間にセパレータ50を介しつつ、交互に積層されている(重ねられている)。セパレータ50は、例えば微多孔膜であり、電解液を保持している。電解液は、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液である。また、ケース10の内部の空間は、電解液で満たされていてよい。
The
図2(a)及び図2(b)に示すように、負極30は、長方形状の集電体32と、タブ部34と、を有している。負極30は、集電体32の両面を覆う負極活物質層35を有している。ただし、負極活物質層35は、集電体32の片面のみを覆っていてもよい。負極活物質層35は、例えば、グラファイト若しくはハードカーボン等の炭素系材料、リチウムと合金化する元素(Sn若しくはSi)、リチウムと合金化する元素を有する元素化合物、又は、ポリアセチレン若しくはポリピロール等の高分子材料から形成される。負極活物質層35は、集電体32に活物質ペーストを塗工し、乾燥させることにより形成される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
図2(b)に示すように、タブ部34は、例えば長方形状(矩形状)である。タブ部34は、集電体32の長辺から突出している。より具体的には、タブ部34は、集電体32の長辺方向(長辺が延びる方向)における一方側から突出している。また、タブ部34は、集電体32の短辺方向(短辺が延びる方向)に沿って突出している。タブ部34は、タブ部34の長辺方向が集電体32の短辺方向に沿うように設けられている。以下では、タブ部34が集電体32から突出する方向を、突出方向D1と記す。
As shown in FIG. 2B, the
タブ部34は、突出方向Dと直交する折り曲げ線36に沿って折り曲げられており、折曲部37が形成されている。折り曲げられたタブ部34の先端部38は、突出方向D1に対して略直角である。ここで、先端部38とは、タブ部34において折り曲げ線36又は折曲部37よりも先端側に位置する部分と言い換えられる。
The
複数の負極30のそれぞれが有するタブ部34は、互いに重なった状態で折り曲げられている。本実施形態では、5つの負極30のタブ部34が、互いに重ねられ、且つ折り曲げられている。
The
重ねられた5つのタブ部34の先端部38は、ケース10内に配置された導電部材60に電気的に接続されている。本実施形態では、タブ部34と導電部材60とは、溶接部分80において溶接によって接続されている。導電部材60は、蓋部14の内面(ケース10の内壁)に沿うように配置されており、負極端子62に電気的に接続されている。負極端子62は、ケース10の蓋部14を貫通し、ケース10の内部及び外部にわたって延在している。すなわち、負極30は、導電部材60を介して負極端子62に電気的に接続されている。蓋部14と負極端子62との間は、環状の絶縁部材64によって絶縁されている。
The
以上のように、タブ部34は、突出方向D1に対して略直角な方向に折り曲げられ、折り曲げられたタブ部34の先端部38が導電部材60に接続されている。このようにタブ部34を折り曲げることにより、タブ部34の突出高さHが低減され、ケース10内に形成されるデッドスペースが狭まる。
As described above, the
集電体32及びタブ部34は、圧延された金属箔(例えば、銅箔)から形成されている。本実施形態では、集電体32とタブ部34とは、一体に形成されている。つまり、集電体32及びタブ部34は、圧延された一枚の金属箔から一括して切り出されることにより形成されている。ここで、図3(a)〜図3(c)に示すように、タブ部34において、折り曲げ線36は、タブ部34を構成する金属箔の圧延方向D2に沿っている。金属箔の圧延方向とは、圧延工程において、一対のロール間に金属箔を通過させて加圧する際に金属箔が延びる方向を意味する。折り曲げ線36と金属箔の圧延方向D2とは、この例のように、例えば平行であってもよい。なお、負極30は、例えば、圧延された金属箔から切り出された集電体32上に活物質ペーストを塗工し、乾燥させることにより形成されてもよい。或いは、負極30は、活物質ペーストが塗工された金属箔を一対のロール間に通過させて圧延した後、金属箔を集電体32及びタブ部34の形状に切り出すことにより形成されてもよい。
The
図3(b)に示すように、圧延された金属箔においては、金属箔を構成する結晶粒70が圧延方向D2に沿って延ばされている。これにより、例えば、圧延方向D2の結晶粒径(圧延方向における結晶粒70の最大長さ)が、圧延方向D2と直交する方向の結晶粒径(圧延方向と直交する方向における結晶粒70の最大長さ)よりも長くなっている。金属箔の圧延方向D2は、結晶粒70の配向方向と言い換えてもよい。なお、タブ部34の先端部38(C1)においても、結晶粒70の配向方向は、金属箔の圧延方向D2に沿っている。また、タブ部34において折り曲げ線36と重なる部分(折曲部37となる部分、C2)においても、結晶粒70の配向方向は、金属箔の圧延方向D2に沿っている。
As shown in FIG.3 (b), in the rolled metal foil, the
圧延された金属箔は、このように結晶粒70が圧延方向D2に沿って延びた形状を有している。つまり、金属箔を構成する結晶粒70の粒界が、圧延方向D2及び折り曲げ線36に沿っている。このような理由のため、圧延方向D2と直交する折り曲げ線で折り曲げられる場合よりも、圧延方向D2に沿う折り曲げ線で折り曲げられる場合の方が、曲がり易く、且つ折り曲げ後のスプリングバック量が小さい。この点、本実施形態では、タブ部34の折り曲げ線3が金属箔の圧延方向D2に沿っているので、タブ部34を折り曲げ易く、且つ折り曲げ後にタブ部34の折曲部37に生じるスプリングバック量が小さい。したがって、重ねられた複数のタブ部34其々の折曲部37の曲げ半径を低減でき、タブ部34の突出高さHを低減できる。
The rolled metal foil thus has a shape in which the
本実施形態では、集電体32とタブ部34とが一体に形成されている。このため、本実施形態では、集電体32とタブ部34とを別部材として用意し、接合等の後工程によって接続する場合と比較して、部品点数を減らすことができる。また、集電体32とタブ部34とを接続する工程を省略できる。
In the present embodiment, the
正極40は、負極30と左右対称な形状を有している。以下、正極40について、負極30と異なる点について説明し、同一である点については説明を省略する。
The
正極40は、長方形状の集電体42と、タブ部と、を有している。正極40の集電体42及びタブ部は、圧延された金属箔(例えば、アルミニウム箔)から形成されている。正極40では、タブ部は、集電体42の長辺方向における他方側(負極30のタブ部34が突出する側と反対側)から突出している。正極40は、導電部材60を介して正極端子66に電気的に接続されている。正極40は、集電体42の両面を覆う正極活物質層45を有している。ただし、正極活物質層45は、集電体42の片面のみを覆っていてもよい。正極活物質層45は、例えば、リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物(Li、Ni、Co及びMnを含む酸化物等)から形成される。
The
負極30のタブ部34の場合と同様の理由により、負極30のタブ部34の場合と同様の作用効果が正極40のタブ部においても奏される。
For the same reason as in the case of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、負極30及び正極40の双方において、タブ部の折り曲げ線が金属箔の圧延方向に沿っていたが、負極30及び正極40の一方の電極のタブ部の折り曲げ線のみが金属箔の圧延方向に沿っていてもよい。片方の電極のタブ部は、電解金属箔から形成されてもよい。また、集電体とタブ部とが一体に形成されておらず、別部材として形成され、後工程において接続されてもよい。この場合、タブ部のみが圧延された金属箔から形成されていればよく、集電体は、電解金属箔から形成されていてよい。
For example, in the above embodiment, the fold line of the tab portion is along the rolling direction of the metal foil in both the
1…リチウムイオン二次電池、10…ケース、20…電極組立体、30…負極(電極)、32…集電体、34…タブ部、35…負極活物質層、36…折り曲げ線、37…折曲部、38…先端部、40…正極(電極)、42…集電体、45…正極活物質層、50…セパレータ、60…導電部材、62…負極端子、64…絶縁部材、66…正極端子、70…結晶粒、80…溶接部分、D1…突出方向、D2…圧延方向。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion secondary battery, 10 ... Case, 20 ... Electrode assembly, 30 ... Negative electrode (electrode), 32 ... Current collector, 34 ... Tab part, 35 ... Negative electrode active material layer, 36 ... Bending line, 37 ... Bending part, 38 ... tip part, 40 ... positive electrode (electrode), 42 ... current collector, 45 ... positive electrode active material layer, 50 ... separator, 60 ... conductive member, 62 ... negative electrode terminal, 64 ... insulating member, 66 ...
Claims (3)
前記電極は、集電体と、前記集電体から突出するタブ部と、を有し、
前記タブ部は、前記タブ部の突出方向と直交する方向に延びる折り曲げ線で折り曲げられており、前記折り曲げ線よりも先端側において、前記ケースの内壁に配置された導電部材に接続されており、
前記タブ部は、圧延された金属箔から形成され、前記折り曲げ線は、前記金属箔の圧延方向に沿っている、リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising at least a pair of electrodes and a case for accommodating the pair of electrodes,
The electrode has a current collector and a tab portion protruding from the current collector,
The tab portion is bent by a fold line extending in a direction perpendicular to the protruding direction of the tab portion, and is connected to a conductive member disposed on the inner wall of the case on the tip side of the fold line,
The said tab part is a lithium ion secondary battery formed from the rolled metal foil, and the said bending line is along the rolling direction of the said metal foil.
前記複数の電極のそれぞれが有する前記タブ部が、互いに重なった状態で折り曲げられている、請求項1又は2記載のリチウムイオン二次電池。 Comprising a plurality of said electrodes;
3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the tab portions of each of the plurality of electrodes are bent in a state of overlapping each other.
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