JP2017076576A - Battery cell and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層型の電池セル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a stacked battery cell and a method for manufacturing the same.
近年、高性能な二次電池の需要が高まり、例えば電気自動車の駆動源として高出力、高エネルギーの二次電池の開発が進められている。この高性能二次電池には、例えばリチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、急速充電及び高出力放電が可能で、サイクル性能に優れている。 In recent years, the demand for high-performance secondary batteries has increased, and for example, the development of high-power, high-energy secondary batteries as drive sources for electric vehicles has been promoted. An example of this high-performance secondary battery is a lithium ion secondary battery. Lithium ion secondary batteries are capable of rapid charging and high power discharge, and have excellent cycle performance.
上記した二次電池には、巻回型と積層型とがある。巻回型の二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して渦巻き状に巻かれた構造を有している。一方、積層型の二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層された構造を有している。この積層型の二次電池においては、出力を確保するために正極及び負極を複数枚積層させ、正極又は負極に接続された複数枚の集電タブを一つに接合する必要があり、この接合を良好に行うために超音波を用いて接合を行ったものがある。この超音波接合は、接合面に超音波振動を与えることにより接触面に摩擦を起こさせ、摩擦熱により接合面付近を適当な温度に加熱しながら加圧することによって接合するものである。 The secondary battery described above includes a wound type and a stacked type. A wound type secondary battery has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are spirally wound via a separator. On the other hand, a stacked secondary battery has a structure in which positive and negative electrodes are alternately stacked via separators. In this laminated type secondary battery, it is necessary to laminate a plurality of positive and negative electrodes and to secure a plurality of current collecting tabs connected to the positive or negative electrode in order to ensure output. In order to perform this well, there is one that is joined using ultrasonic waves. In this ultrasonic bonding, ultrasonic vibration is applied to the bonding surfaces to cause friction on the contact surfaces, and bonding is performed by applying pressure while heating the vicinity of the bonding surfaces to an appropriate temperature by frictional heat.
しかしながら、上記構成のものでは、電極の積層枚数が増加すると、未接合部分が生じたり、電極を構成する金属箔の破れが生じたりして出力が低下するおそれがあるという問題がある。 However, in the above configuration, when the number of stacked electrodes is increased, there is a problem that an unjoined portion may be generated or the metal foil constituting the electrode may be torn and the output may be reduced.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、電極の積層枚数を増加させて確実に出力を向上できる電池セル及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery cell and a method for manufacturing the battery cell that can reliably improve output by increasing the number of stacked electrodes.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の電池セル(1)は、供給された電力を充電するとともに蓄電した電力を放電する。電池セルは、金属箔の少なくとも一方の面に活物質が塗工された活物質層(21a,22a)と、活物質が塗工されていない未塗工部(21b,21c,22b,22c)とを有する複数の電極(21,22)を積層してなる電極積層体(2)と、電極積層体における各電極の未塗工部に接合されるタブ端子(3,4)と、を備えている。そして、電極積層体を構成する複数の電極は、未塗工部が端部において積層方向で相互に重ならないように形成された複数種類からなり、同一種類ごとに未塗工部が相互に重なるように積層され且つタブ端子に接合されている。
The battery cell (1) according to
この構成によれば、端部において積層方向で相互に重ならないように未塗工部が形成された複数種類の電極を積層配置し、同一種類の未塗工部だけが相互に重なるように積層され且つタブ端子に接合された構成にすることによって、電極の積層枚数に対する未塗工部の積層枚数を少なくすることができる。従って、電極の積層枚数を増加させても、未塗工部の積層枚数を少なく抑えることができるので、未塗工部とタブ端子との接合箇所に未接合部分が生じたり金属箔の破れが生じたりすることを防ぐことができる。これにより、電極の積層枚数を増加させて、電池セルの出力を確実に向上させることができる。 According to this configuration, a plurality of types of electrodes having uncoated portions formed so as not to overlap each other in the stacking direction at the end portion are stacked and stacked so that only uncoated portions of the same type overlap each other. Further, the number of uncoated portions stacked relative to the number of stacked electrodes can be reduced by adopting a structure in which the tab terminals are joined. Therefore, even if the number of stacked electrodes is increased, the number of stacked uncoated portions can be reduced, so that unbonded portions are formed at the bonded portions between the uncoated portions and the tab terminals, or the metal foil is torn. Can be prevented. Thereby, the output number of a battery cell can be improved reliably by increasing the number of stacked electrodes.
請求項6に記載の電池セル(1)の製造方法は、供給された電力を充電するとともに蓄電した電力を放電する電池セルの製造方法であって、金属箔の少なくとも一方の面に活物質が塗工された活物質層(21a,22a)と、活物質が塗工されていない未塗工部(21b,21c,22b,22c)とを有する電極(21,22)を複数形成し、複数の電極の未塗工部を切断することで、未塗工部が端部において積層方向で相互に重ならない複数種類の電極を形成し、複数種類の電極の各未塗工部を、同一種類ごとに未塗工部が相互に重なるように積層配置して電極積層体(2)を構成し、未塗工部にタブ端子(3,4)を超音波接合により接合した。 The method for producing a battery cell (1) according to claim 6 is a method for producing a battery cell that charges the supplied power and discharges the stored power, wherein an active material is provided on at least one surface of the metal foil. A plurality of electrodes (21, 22) having a coated active material layer (21a, 22a) and an uncoated portion (21b, 21c, 22b, 22c) not coated with an active material are formed. By cutting the uncoated part of the electrode, the uncoated part forms multiple types of electrodes that do not overlap each other in the stacking direction at the end, and each uncoated part of the multiple types of electrodes is the same type The electrode laminate (2) was constructed by laminating and arranging the uncoated portions so as to overlap each other, and the tab terminals (3, 4) were joined to the uncoated portions by ultrasonic bonding.
この製造方法によれば、複数の電極の未塗工部を切断することで、未塗工部が端部において積層方向で相互に重ならない複数種類の電極を形成し、これら複数種類の電極を積層配置し、同一種類の未塗工部だけが相互に重なるように積層して電極積層体を構成にすることによって、電極の積層枚数に対する未塗工部の積層枚数を少なくすることができる。従って、未塗工部にタブ端子を超音波接合により良好に接合することができる。即ち、電極の積層枚数を増加させても、未塗工部の積層枚数を少なく抑えることができるので、未塗工部とタブ端子との接合箇所に未接合部分が生じたり金属箔の破れが生じたりすることを防ぐことができる。これにより、電極の積層枚数を増加させて、出力が向上した電池セルを確実に製造できる。尚、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 According to this manufacturing method, by cutting uncoated portions of a plurality of electrodes, a plurality of types of electrodes in which the uncoated portions do not overlap with each other in the stacking direction at the end portions are formed. By stacking and laminating so that only uncoated portions of the same type overlap each other, the number of uncoated portions with respect to the number of stacked electrodes can be reduced. Therefore, the tab terminal can be satisfactorily bonded to the uncoated portion by ultrasonic bonding. In other words, even if the number of stacked electrodes is increased, the number of uncoated portions can be reduced, so that unbonded portions are formed at the joint portions between the uncoated portions and the tab terminals, or the metal foil is torn. Can be prevented. As a result, the number of stacked electrodes can be increased, and a battery cell with improved output can be reliably manufactured. In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態における電池セル及びその製造方法について、図1〜図7を参照して説明する。本実施形態では、本発明の電池セル1をリチウムイオン二次電池に適用した場合について説明する。この電池セル1は、例えば電気自動車等に搭載される車両用蓄電池として用いられる。なお、電池セル1としては、リチウムイオン二次電池に限らず、例えばニッケル水素二次電池等に適用してもよい。
[First Embodiment]
Hereinafter, the battery cell and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment demonstrates the case where the
図1〜図4に示すように、本実施形態の電池セル1は、電極積層体2、正極タブ端子3、負極タブ端子4、外装部材5等を備えて構成される。電極積層体2は、図5及び図6にも示すように、正極21、負極22、及びセパレータ23を複数積層配置して構成される。正極21と負極22とは、セパレータ23を介して交互に積層される。電極積層体2は、図3に示すように、矩形の外形形状を有し、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上である。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
正極21は、金属箔の両面に正極活物質が塗工された正極活物質層21aと、正極活物質が塗工されていない正極未塗工部21b,21cとを有して構成される。具体的には、正極活物質層21aは、正極金属箔としてアルミ箔の両面に、酸化剤である正極活物質を塗工したものである。正極活物質には、例えばコバルト酸リチウム(即ち、LiCoO2)やリン酸鉄リチウム(即ち、LiFePO4)等が用いられる。なお、正極活物質層21aは、金属箔の少なくとも一方の面に正極活物質が塗工されてあればよい。
The
負極22は、金属箔の両面に負極活物質が塗工された負極活物質層22aと、負極活物質が塗工されていない負極未塗工部22b,22cとを有して構成される。具体的には、負極金属箔として銅箔の両面に、還元剤である負極活物質を塗工したものである。負極活物質には、例えば炭素(即ち、C)やチタン酸リチウム(即ち、Li4Ti5O12)等が用いられる。なお、負極活物質層22aは、金属箔の少なくとも一方の面に負極活物質が塗工されてあればよい。
The
本実施形態では、図5及び図6に示すように、外形形状が異なる2種類の正極21を用いるとともに、外形形状が異なる2種類の負極22を用いる。この2種類は、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの配置位置が異なる。正極未塗工部21bは、正極21の長辺の一方側(即ち、図6の奥方側)から突出している。正極未塗工部21cは、正極21の長辺の他方側(即ち、図6の手前側)から突出している。また、負極未塗工部22bは、負極22の長辺の一方側(即ち、図6の手前側)から突出している。負極未塗工部22cは、負極22の長辺の他方側(即ち、図6の奥方側)から突出している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, two types of
2種類の正極21は、図2及び図4に示すように、同一種類ごとの正極未塗工部21b,21cが相互に重なるように積層される。また、2種類の負極22は、同一種類ごとの負極未塗工部22b,22cが相互に重なるように積層される。このとき、異なる種類同士の正極未塗工部21b,21cは、図3に示すように、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。また、異なる種類同士の負極未塗工部22b,22cは、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。隙間Sの幅方向の長さは、0.8mm以上に設定されている。また、図2に示すように、正極未塗工部21b,21cの上面には、正極タブ端子3が接合され、負極未塗工部22b,22cの上面には、負極タブ端子4が接合される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the two types of
セパレータ23は、例えばポリプロピレン等からなる多孔質膜により構成され、正極21と負極22とが電気的に短絡しないように仕切っている。また、その表面にセラミック層を有するものも用いられている。
The
正極タブ端子3は、アルミ箔からなり、薄い板状部材である。この正極タブ端子3は、電極積層体2の正極未塗工部21b,21cに接続され、外装部材5の一方側に突出して設けられる。また、負極タブ端子4は、銅箔からなり、薄い板状部材である。この負極タブ端子4は、電極積層体2の負極未塗工部22b,22cに接続され、外装部材5の他方側に突出して設けられる。
The positive
本実施形態では、正極タブ端子3に、隙間Sの形状に対応した矩形状のスリット31が形成されている。即ち、正極タブ端子3は、電極積層体2側の端部が二股に分かれた角張ったU字状の外形形状となっている。また、負極タブ端子4に、隙間Sの形状に対応した矩形状のスリット41が形成されている。即ち、負極タブ端子4は、電極積層体2側の端部が二股に分かれた角張ったU字状の外形形状となっている。
In the present embodiment, a
なお、正極未塗工部21b,21cの幅方向の長さは、二股に分かれた正極タブ端子3の端部の幅方向の長さよりも、1.0mm程度長く設定されている。また、負極未塗工部22b,22cの幅方向の長さは、二股に分かれた負極タブ端子4の端部の幅方向の長さよりも、1.0mm程度長く設定されている。このように、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの幅方向の長さを、正極タブ端子3及び負極タブ端子4の端部の幅方向の長さよりも長くすることで、後述の超音波接合を良好に行うことができる。
The length in the width direction of the positive electrode
図1に示す外装部材5は、電極積層体2の外周を覆うためのものであり、柔軟性を有する絶縁性フィルムにより形成されている。この外装部材5は、例えば二つ折りにされたフィルムの端部どうしを熱溶着することで、電解液が漏出しないように電極積層体2を密封して収容する。このフィルムには、例えば非通気性を有する金属薄膜であるアルミニウム層と、絶縁性を有する熱溶着性樹脂であるポリプロピレン層とを交互に積層したシート状のラミネートフィルムを用いる。なお、外装部材5の外側の層は、ポリプロピレン層であるとする。
The
外装部材5の内部には、電解液が注入される。電解液は、例えば有機溶媒にリチウム塩を溶解させたものを用いる。この電解液は、セパレータ23の空隙に含浸される。電解液の種類は、製造する二次電池に応じて適宜変更可能であるとする。
An electrolytic solution is injected into the
なお、電極積層体2の周囲には、外装部材5との絶縁性を高めるために絶縁フィルムを配置してもよい。この絶縁フィルムは、絶縁性を確保できるものであればよく、電池性能に影響するものではないため、特に限定されず、例えばセパレータ23でもよい。
In addition, an insulating film may be disposed around the
ここで、電池セル1では、次式に示すように、正極活物質としてLiCoO2と負極活物質としてC6とが、イオン導電性を有する電解液を介して化学反応することにより、供給された電力を充電するとともに蓄電した電力を放電する。具体的には、電池セル1では、次式において右矢印方向に化学反応が行われると、供給された電力を充電する。一方、次式において逆方向(即ち、左矢印方向)に化学反応が行われると、蓄電された電力を放電する。
(正極)LiCoO2⇔Li1−XCoO2+xLi++xe−
(負極)C6+xLi++xe−⇔LiXC6
Here, in the
(Positive electrode) LiCoO 2 ⇔Li 1-X CoO 2 + xLi + + xe −
(Negative) C 6 + xLi + + xe - ⇔Li X C 6
次に、本実施形態の電池セル1の製造方法について説明する。本実施形態では、正極21及び負極22を、例えば50枚ずつ積層して電極積層体2を構成するものとする。まず、正極金属箔であるアルミ箔の両面に、正極活物質としてLiCoO2を塗工するとともに、負極金属箔である銅箔の両面に、負極活物質としてC6を塗工する。このとき、正極金属箔の長手方向端部側には、正極活物質を塗工しない正極未塗工部21b,21cを設けるとともに、負極金属箔の長手方向端部側には、負極活物質を塗工しない負極未塗工部22b,22cを設ける。なお、正極金属箔及び負極金属箔は、矩形の外形形状を有し、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上となっているものとする。
Next, the manufacturing method of the
続いて、正極未塗工部21b,21c、及び負極未塗工部22b,22cを、所定の形状に切断する。なお、切断前の正極未塗工部21b,21c、及び負極未塗工部22b,22cは図示されていない。まず、50枚の正極21のうち、25枚の正極21の正極未塗工部21bが、正極21の長辺の一方側(即ち、図6の奥側)付近に形成されるように、他方側(即ち、図6の手前側)にある正極未塗工部21bを切断する。この場合、図6の上から1枚目の正極21の外形形状となる。また、残り25枚の正極21の正極未塗工部21cが、図6の上から5枚目の正極21の外形形状となるように、正極21の長辺の逆側(即ち、図6の奥側)の辺にある正極未塗工部21cを切断する。これにより、外形形状が異なる2種類の正極21を形成する。
Subsequently, the positive electrode
同様に、50枚の負極22のうち、25枚の負極22の負極未塗工部22bが、負極22の長辺の一方側(即ち、図6の手前側)付近に形成されるように、他方側(即ち、図6の奥側)の辺にある負極未塗工部22bを切断する。この場合、図6の上から3枚目の負極22の外形形状となる。また、残り25枚の負極22の負極未塗工部22cが、図6の上から7枚目の負極22の外形形状となるように、負極22の長辺の逆側(即ち、図6の手前側)の辺にある負極未塗工部22cを切断する。これにより、外形形状が異なる2種類の負極22を形成する。
Similarly, among the 50
次に、2種類の正極21と2種類の負極22を、セパレータ23を介して交互に積層配置していく。本実施形態では、図3、図5及び図6に示すように、正極21の異なる種類同士の正極未塗工部21b,21cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置されるように積層する。また、負極22の異なる種類同士の負極未塗工部22b,22cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置されるように積層する。なお、隙間Sの幅方向の長さは、0.8mm以上に設定する。
Next, two types of
続いて、正極21の2種類の正極未塗工部21b,21cを、同一種類ごとに各正極未塗工部21b,21cが相互に重なるように積層配置するとともに、負極22の2種類の負極未塗工部22b,22cを、同一種類ごとに各負極未塗工部22b,22cが相互に重なるように積層配置することで、電極積層体2を構成する。
Subsequently, the two types of positive electrode
このように、本実施形態では、正極21及び負極22において、相互に重ならない2種類の形状を設けることによって、各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cの重なり合う枚数が、正極21及び負極22の積層枚数よりも少なくなるようにしている。これにより、接合部Aの積層枚数が増加するのを抑えることを可能としている。
Thus, in this embodiment, the
具体的には、各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cの積層枚数を、超音波接合において許容される範囲内の積層枚数となるようにしている。ここで、超音波接合において許容される範囲内の積層枚数とは、未接合部分が生じたり金属箔の破れが生じたりすることがなく、超音波接合を良好に行うことが可能な積層枚数をいう。この場合、例えば許容限界の積層枚数が30枚であれば、各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cの積層枚数は25枚であるので、許容範囲内の積層枚数となっている。
Specifically, the number of stacked positive electrode
次に、正極タブ端子3に、隙間Sに対応してスリット31を形成するとともに、負極タブ端子4に、隙間Sに対応してスリット41を形成する。そして、図2及び図3に示すように、積層された正極未塗工部21b,21cの上面に、角張ったU字状の正極タブ端子3を配置する。また、積層された負極未塗工部22b,22cの上面に、角張ったU字状の正極タブ端子3を配置する。これにより、隙間Sとスリット31,41とが連通して配置され、正極21及び負極22の積層方向に連通経路が形成される。
Next, the
続いて、図7に示すように、正極未塗工部21b,21cに正極タブ端子3を、負極未塗工部22b,22cに負極タブ端子4を超音波接合により接合する。具体的には、図3に示すように、正極未塗工部21b,21cと正極タブ端子3とを、2箇所の接合部Aで接合する。また、負極未塗工部22b,22cと負極タブ端子4とを、2箇所の接合部Aで接合する。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the positive
この超音波接合では、受け側となる図示しないアンビルと、加圧側となるホーン10とによって、複数の金属部材、この場合、複数枚の正極未塗工部21b,21cと正極タブ端子3、又は複数枚の負極未塗工部22b,22cと負極タブ端子4を板厚方向に挟む。そして、接合面に超音波振動を与えることにより接触面に摩擦を起こさせ、摩擦によって接合面の酸化物が破壊され、摩擦熱により接合面付近が適当な温度に加圧されたときに、ホーン10により板厚方向に加圧することによって接合する。なお、超音波接合では、金属部材の融点よりも低い温度で接合が完了する。また、超音波接合によって接合された金属部材の表面には、ホーン10によって加圧された跡が残る。
In this ultrasonic bonding, a plurality of metal members, in this case, a plurality of positive electrode
正極未塗工部21b,21cと正極タブ端子3との超音波接合、及び負極未塗工部22b,22cと負極タブ端子4との超音波接合が完了すると、電極積層体2の外周を外装部材5により覆う。このとき、正極タブ端子3及び負極タブ端子4が、外装部材5から互いに異なる方向に突出するようにする。この外装部材5の内部に、図示しない注入口から上記電解液を注入後、注入口を封止する。このようにして、本実施形態の電池セル1の製造が終了する。
When the ultrasonic bonding between the positive electrode
以上説明したように、第1の実施形態の電池セル1は、供給された電力を充電するとともに蓄電した電力を放電するものであって、金属箔の両面に活物質が塗工された正極活物質層21a及び負極活物質層22aと、活物質が塗工されていない正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cとを有する複数の正極21及び負極22を積層してなる電極積層体2と、電極積層体2における正極21の正極未塗工部21b,21cに接合される正極タブ端子3、及び負極22の負極未塗工部22b,22cに接合される負極タブ端子4と、を備えている。そして、電極積層体2を構成する複数の正極21及び負極22は、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが端部において積層方向で相互に重ならないように形成された複数種類からなり、同一種類ごとに正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが相互に重なるように積層され且つ正極タブ端子3及び負極タブ端子4に接合されている。
As described above, the
この構成によれば、電極積層体2を構成する複数の正極21及び負極22は、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが端部において積層方向で相互に重ならないように形成された複数種類からなり、同一種類ごとに正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが相互に重なるように積層され且つ正極タブ端子3及び負極タブ端子4に接合されるので、正極21及び負極22の積層枚数に対する正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの積層枚数を少なくすることができる。これにより、正極21及び負極22の積層枚数を増加させても、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの積層枚数を少なく抑えることができるので、未接合部分が生じたり、金属箔の破れが生じたりすることを防ぐことができる。これにより、正極21及び負極22の積層枚数を増加させて、電池セル1の出力向上を図りながら、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cと正極タブ端子3及び負極タブ端子4の接合を良好に行うことができる。
According to this configuration, the plurality of
また、複数種類の正極21及び負極22は、異なる種類同士の正極21及び負極22の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。また、正極タブ端子3は、隙間Sに対応してスリット31が形成されている。負極タブ端子4は、隙間Sに対応してスリット41が形成されている。
Further, the
この構成によれば、異なる種類同士の正極21及び負極22の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置され、且つ正極タブ端子3及び負極タブ端子4に隙間Sに対応してスリット31,41が形成されているので、電池セル1に積層方向に貫通した経路が形成され、電池セル1の作動中に生じるガスの通気性や液体等の流動性を向上させることができる。
According to this configuration, the positive electrode
また、隙間Sは、幅方向に0.8mm以上の長さである。この構成によれば、隙間Sの幅方向の長さを0.8mm以上とすることで、電池セル1における積層方向の貫通経路を十分確保でき、電池セル1の作動中に生じるガスの通気性や液体等の流動性を確実に向上できる。
Further, the gap S has a length of 0.8 mm or more in the width direction. According to this configuration, by setting the length in the width direction of the gap S to 0.8 mm or more, a sufficient through path in the stacking direction in the
また、電極積層体2は、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上である。この構成によれば、電極積層体2は、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上であるので、幅方向の長さWを短くして幅方向の省スペース化を図りながら、長手方向の長さLを長くすることで、電池セル1の容量を確実に確保することができる。
Further, the
第1の実施形態の電池セル1の製造方法は、供給された電力を充電するとともに蓄電した電力を放電する電池セル1の製造方法であって、金属箔の両面に活物質が塗工された正極活物質層21a及び負極活物質層22aと、活物質が塗工されていない正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cとを有する正極21及び負極22を複数形成し、複数の正極21及び負極22の正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cを切断することで、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが端部において積層方向で相互に重ならない複数種類の正極21及び負極22を形成し、複数種類の正極21及び負極22の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cを、同一種類ごとに正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが相互に重なるように積層配置して電極積層体2を構成し、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cに正極タブ端子3及び負極タブ端子4を超音波接合により接合する。
The manufacturing method of the
この製造方法によれば、複数の正極21及び負極22の正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cを切断することで、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cが端部において積層方向で相互に重ならない複数種類の正極21及び負極22を形成し、これら複数種類の正極21及び負極22を積層配置し、同一種類の正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cだけが相互に重なるように積層して電極積層体2を構成にすることによって、正極21及び負極22の積層枚数に対する正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの積層枚数を少なくすることができる。従って、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cに正極タブ端子3及び負極タブ端子4を超音波接合により良好に接合することができる。
According to this manufacturing method, the positive electrode
即ち、正極21及び負極22の積層枚数を増加させても、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cの積層枚数を少なく抑えることができるので、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cと正極タブ端子3及び負極タブ端子4との接合部Aに未接合部分が生じたり金属箔の破れが生じたりすることを防ぐことができる。これにより、正極21及び負極22の積層枚数を増加させて、出力が向上した電池セル1を確実に製造できる。
That is, even if the number of stacked
また、超音波接合において許容される範囲内の積層枚数で積層配置された各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cに正極タブ端子3及び負極タブ端子4を超音波接合により接合する。
Further, the positive
この製造方法によれば、各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cの積層枚数を超音波接合において許容される範囲内の積層枚数とすることで、超音波接合をより良好に行うことができる。
According to this manufacturing method, the number of laminated layers of the positive electrode
また、複数種類の正極21及び負極22を、異なる種類同士の正極21及び負極22の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置されるように積層配置し、隙間Sに対応したスリット31,41を有する正極タブ端子3及び負極タブ端子4を、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cに超音波接合により接合する。
Further, the
この製造方法によれば、異なる種類同士の正極21及び負極22の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cが幅方向に所定の隙間Sをあけて配置され、且つ正極タブ端子3及び負極タブ端子4に隙間Sに対応してスリット31,41が形成されているので、電池セル1に積層方向に貫通した経路が形成され、電池セル1の作動中に生じるガスの通気性や液体等の流動性を向上させることができる。また、正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cに正極タブ端子3及び負極タブ端子4を超音波接合により良好に接合することができる。
According to this manufacturing method, the positive electrode
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について、図8及び図9を参照して説明する。なお、図8及び図9には上記第1の実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 8 and FIG. 9, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts will be described.
第2の実施形態においては、図8に示すように、第1の実施形態と同様に、正極タブ端子3は、矩形状のスリット31が形成され、電極積層体2側の端部が二股に分かれた角張ったU字状の外形形状となっている。また、負極タブ端子4は、矩形状のスリット41が形成され、電極積層体2側の端部が二股に分かれた角張ったU字状の外形形状となっている。また、正極タブ端子3は、正極未塗工部21b,21cと2箇所の接合部Aで接合される。負極タブ端子4は、負極未塗工部22b,22cと2箇所の接合部Aで接合される。第2の実施形態は、以下の点が第1の実施形態の構成と異なる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, as in the first embodiment, the positive
即ち、図9にも示すように、正極タブ端子3における二股に分かれた端部のうちの一方が、正極未塗工部21bの上面に接合され、他方が正極未塗工部21cの下面に接合される。つまり、正極タブ端子3の端部がねじれた状態で正極未塗工部21b,21cに接合される。負極タブ端子4における二股に分かれた端部のうちの一方が、負極未塗工部22bの上面に接合され、他方が負極未塗工部22cの下面に接合される。つまり、負極タブ端子4の端部がねじれた状態で負極未塗工部22b,22cに接合される。
That is, as shown also in FIG. 9, one of the bifurcated ends of the positive
また、第1の実施形態と同様に、電極積層体2は、矩形の外形形状を有し、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上である。正極21及び負極22の2種類の各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cは、同一種類ごとが相互に重なるように積層配置される。また、正極21及び負極22の異なる種類同士の正極21及び負極22は、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。隙間Sの幅方向の長さは、0.8mm以上に設定されている。
Further, similarly to the first embodiment, the
この第2の実施形態の電池セル1、及び電池セル1の製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、正極タブ端子3及び負極タブ端子4の二股に分かれた端部がねじれた状態で正極未塗工部21b,21c及び負極未塗工部22b,22cに接合されるので、正極タブ端子3及び負極タブ端子4と各正極未塗工部21b,21c及び各負極未塗工部22b,22cとの接合強度を向上できる。
The effect similar to 1st Embodiment can be acquired also by the manufacturing method of the
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について、図10を参照して説明する。なお、図10には上記第1の実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.
第3の実施形態においては、図10に示すように、外形形状が異なる3種類の正極21、及び外形形状が異なる3種類の負極22を用いる。この3種類は、正極未塗工部21b,21c,21d、及び負極未塗工部22b,22c,22dの配置位置が異なる。正極未塗工部21b,21c,21d、及び負極未塗工部22b,22c,22dは、積層方向で相互に重ならないように配置されている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 10, three types of
正極タブ端子3は、電極積層体2側の端部が3つに分かれていて、逆E字状の外形形状となっている。また、負極タブ端子4は、電極積層体2側の端部が3つに分かれていて、E字状の外形形状となっている。正極タブ端子3には、2つの矩形状のスリット31が等間隔に形成されている。また、負極タブ端子4には、2つの矩形状のスリット41が等間隔に形成されている。
The positive
3種類の正極21のうち1種類目は、正極未塗工部21bが正極21の長辺の一方側(即ち、図10の上側)から突出している。2種類目は、正極未塗工部21cが正極21の長辺の他方側(即ち、図10の下側)から突出している。3種類目は、正極未塗工部21dが1種類目と2種類目との間から突出している。
In the first type of the three types of
また、3種類の負極22のうち1種類目は、負極未塗工部22bが負極22の長辺の一方側(即ち、図10の下側)から突出している。2種類目は、負極未塗工部22cが負極22の長辺の他方側(即ち、図10の上側)から突出している。3種類目は、負極未塗工部22dが1種類目と2種類目との間から突出している。
In the first type of the three types of
また、第1の実施形態と同様に、電極積層体2は、矩形の外形形状を有し、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上である。正極21の3種類の正極未塗工部21b,21c,21dは、同一種類ごとが相互に重なるように積層される。また、負極22の3種類の負極未塗工部22b,22c,22dは、同一種類ごとが相互に重なるように積層される。正極21の異なる種類同士の正極未塗工部21b,21c,21dは、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。また、負極22の異なる種類同士の負極未塗工部22b,22c,22dは、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。隙間Sの幅方向の長さは、0.8mm以上に設定されている。
Further, similarly to the first embodiment, the
第3の実施形態では、正極21において相互に重ならない3種類の正極未塗工部21b,21c,21dを設けることによって、各正極未塗工部21b,21c,21dの重なり合う枚数を正極21の積層枚数よりも少なくできる。即ち、例えば正極21の積層枚数が48枚であるとすると、16枚ずつ3種類の正極未塗工部21b,21c,21dを積層すればよい。この場合、各正極未塗工部21b,21c,21dの重なり合う枚数を正極21の積層枚数の3分の1にすることができる。このようにして、1箇所の接合部Aにおける接合枚数を確実に少なくできる。なお、各正極未塗工部21b,21c,21dの積層枚数の分配は、等分配でなくてもよく、適宜変更可能であるとする。
In the third embodiment, by providing three types of positive electrode
また、負極22において相互に重ならない3種類の負極未塗工部22b,22c,22dを設けることによって、各負極未塗工部22b,22c,22dの重なり合う枚数を負極22の積層枚数よりも少なくできる。即ち、例えば負極22の積層枚数が48枚であるとすると、16枚ずつ3種類の負極未塗工部22b,22c,22dを積層すればよい。この場合、各負極未塗工部22b,22c,22dの重なり合う枚数を負極22の積層枚数の3分の1にすることができる。このようにして、1箇所の接合部Aにおける接合枚数を確実に少なくできる。なお、各負極未塗工部22b,22c,22dの積層枚数の分配は、等分配でなくてもよく、適宜変更可能であるとする。
Also, by providing three types of negative electrode
この第3の実施形態の電池セル1、及び電池セル1の製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、正極21において相互に重ならない3種類の正極未塗工部21b,21c,21dを設けたので、各正極未塗工部21b,21c,21dの重なり合う枚数を、正極21の積層枚数に対してより少なくできる。また、負極22において相互に重ならない3種類の負極未塗工部22b,22c,22dを設けたので、各負極未塗工部22b,22c,22dの重なり合う枚数を、負極22の積層枚数に対してより少なくできる。これにより、接合部Aの積層枚数をより少なくできる。
The effect similar to 1st Embodiment can be acquired also by the manufacturing method of the
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について、図11を参照して説明する。なお、図11には上記第1の実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 11, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.
第4の実施形態においては、図11に示すように、外形形状が異なる4種類の正極21、及び外形形状が異なる4種類の負極22を用いる。この4種類は、正極未塗工部21b,21c,21d,21e、及び負極未塗工部22b,22c,22d,22eの配置位置が異なる。正極未塗工部21b,21c,21d,21e、及び負極未塗工部22b,22c,22d,22eは、積層方向で相互に重ならないように配置されている。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, four types of
正極タブ端子3は、電極積層体2側の端部が4つに分かれている。また、負極タブ端子4は、電極積層体2側の端部が4つに分かれている。正極タブ端子3には、3つの矩形状のスリット31が等間隔に形成されている。また、負極タブ端子4には、3つの矩形状のスリット41が等間隔に形成されている。
The positive
4種類の正極21のうち1種類目は、正極未塗工部21bが正極21の長辺の一方側(即ち、図11の上側)から突出している。2種類目は、正極未塗工部21cが正極21の長辺の他方側(即ち、図11の下側)から突出している。3種類目は、正極未塗工部21dが1種類目よりも幅方向内側から突出している。4種類目は、正極未塗工部21eが2種類目よりも幅方向内側から突出している。
In the first type among the four types of
また、4種類の負極22のうち1種類目は、負極未塗工部22bが負極22の長辺の一方側(即ち、図11の下側)から突出している。2種類目は、負極未塗工部22cが負極22の長辺の他方側(即ち、図11の上側)から突出している。3種類目は、負極未塗工部22dが1種類目よりも幅方向内側から突出している。4種類目は、負極未塗工部22eが2種類目よりも幅方向内側から突出している。
In the first type of the four types of
また、第1の実施形態と同様に、電極積層体2は、矩形の外形形状を有し、幅方向の長さWに対して長手方向の長さLが4倍以上である。正極21の4種類の正極未塗工部21b,21c,21d,21eは、同一種類ごとが相互に重なるように積層される。また、負極22の4種類の負極未塗工部22b,22c,22d,22eは、同一種類ごとが相互に重なるように積層される。正極21の異なる種類同士の正極未塗工部21b,21c,21d,21eは、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。また、負極22の異なる種類同士の負極未塗工部22b,22c,22d,22eは、幅方向に所定の隙間Sをあけて配置される。隙間Sの幅方向の長さは、0.8mm以上に設定されている。
Further, similarly to the first embodiment, the
第4の実施形態では、正極21において相互に重ならない4種類の正極未塗工部21b,21c,21d,21eを設けることによって、各正極未塗工部21b,21c,21d,21eの重なり合う枚数を正極21の積層枚数よりも少なくできる。即ち、例えば正極21の積層枚数が48枚であるとすると、12枚ずつ4種類の正極未塗工部21b,21c,21d,21eを積層すればよい。この場合、各正極未塗工部21b,21c,21d,21eの重なり合う枚数を正極21の積層枚数の4分の1にすることができる。このようにして、1箇所の接合部Aにおける接合枚数を確実に少なくできる。なお、各正極未塗工部21b,21c,21d,21eの積層枚数の分配は、等分配でなくてもよく、適宜変更可能であるとする。
In the fourth embodiment, by providing four types of positive electrode
また、負極22において相互に重ならない4種類の負極未塗工部22b,22c,22d,22eを設けることによって、各負極未塗工部22b,22c,22d,22eの重なり合う枚数を、負極22の積層枚数よりも少なくできる。即ち、例えば負極22の積層枚数が48枚であるとすると、12枚ずつ4種類の負極未塗工部22b,22c,22d,22eを積層すればよい。この場合、各負極未塗工部22b,22c,22d,22eの重なり合う枚数を、負極22の積層枚数の4分の1にすることができる。このようにして、1箇所の接合部Aにおける接合枚数を確実に少なくできる。なお、各負極未塗工部22b,22c,22d,22eの積層枚数の分配は、等分配でなくてもよく、適宜変更可能であるとする。
Further, by providing four types of negative electrode
この第4の実施形態の電池セル1、及び電池セル1の製造方法によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、正極21において相互に重ならない4種類の正極未塗工部21b,21c,21d,21eを設けたので、各正極未塗工部21b,21c,21d,21eの重なり合う枚数を、正極21の積層枚数に対してより一層少なくできる。また、負極22において相互に重ならない4種類の負極未塗工部22b,22c,22d,22eを設けたので、各負極未塗工部22b,22c,22d,22eの重なり合う枚数を、負極22の積層枚数に対してより一層少なくできる。これにより、接合部Aの積層枚数をより一層少なくできる。
The effect similar to 1st Embodiment can be acquired also by the manufacturing method of the
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形または拡張を施すことができる。例えば、正極タブ端子3及び負極タブ端子4が、外装部材5から互いに異なる方向に突出して設けられるものとしたが、これに限られない。正極タブ端子3及び負極タブ端子4が、外装部材5の同一方向に突出する電池セルにも本発明を適用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or expansions can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the positive
1 電池セル
2 電極積層体
21 正極(電極)
21a 正極活物質層(活物質層)
21b,21c,21d,22e 正極未塗工部(未塗工部)
22 負極(電極)
22a 負極活物質層(活物質層)
22b,22c,22d,22e 負極未塗工部(未塗工部)
3 正極タブ端子(タブ端子)
4 負極タブ端子(タブ端子)
31,41 スリット
S 隙間
DESCRIPTION OF
21a Positive electrode active material layer (active material layer)
21b, 21c, 21d, 22e Positive electrode uncoated part (uncoated part)
22 Negative electrode (electrode)
22a Negative electrode active material layer (active material layer)
22b, 22c, 22d, 22e Negative electrode uncoated part (uncoated part)
3 Positive tab terminal (tab terminal)
4 Negative tab terminal (tab terminal)
31, 41 slit S gap
Claims (8)
金属箔の少なくとも一方の面に活物質が塗工された活物質層(21a,22a)と、活物質が塗工されていない未塗工部(21b,21c,22b,22c)とを有する複数の電極(21,22)を積層してなる電極積層体(2)と、
前記電極積層体における前記各電極の前記未塗工部に接合されるタブ端子(3,4)と、
を備え、
前記電極積層体を構成する複数の前記電極は、前記未塗工部が端部において積層方向で相互に重ならないように形成された複数種類からなり、同一種類ごとに前記未塗工部が相互に重なるように積層され且つ前記タブ端子に接合されている電池セル。 A battery cell (1) for charging the supplied power and discharging the stored power,
A plurality of active material layers (21a, 22a) coated with an active material on at least one surface of the metal foil and uncoated portions (21b, 21c, 22b, 22c) coated with no active material Electrode laminate (2) formed by laminating electrodes (21, 22) of
Tab terminals (3, 4) joined to the uncoated portions of the electrodes in the electrode laminate,
With
The plurality of electrodes constituting the electrode laminate is composed of a plurality of types formed such that the uncoated portions do not overlap each other in the stacking direction at the end, and the uncoated portions are mutually connected for each same type. The battery cells are stacked so as to overlap each other and are joined to the tab terminals.
金属箔の少なくとも一方の面に活物質が塗工された活物質層(21a,22a)と、活物質が塗工されていない未塗工部(21b,21c,22b,22c)とを有する電極(21,22)を複数形成し、
複数の前記電極の前記未塗工部を切断することで、前記未塗工部が端部において積層方向で相互に重ならない複数種類の電極を形成し、
前記複数種類の電極の各未塗工部を、同一種類ごとに前記未塗工部が相互に重なるように積層配置して電極積層体(2)を構成し、
前記積層配置された前記各未塗工部にタブ端子(3,4)を超音波接合により接合する電池セルの製造方法。 A method for producing a battery cell (1) for charging supplied power and discharging stored power,
An electrode having an active material layer (21a, 22a) coated with an active material on at least one surface of a metal foil and an uncoated portion (21b, 21c, 22b, 22c) not coated with an active material A plurality of (21, 22) are formed;
By cutting the uncoated portions of the plurality of electrodes, the uncoated portions form a plurality of types of electrodes that do not overlap with each other in the stacking direction at the ends,
Each uncoated portion of the plurality of types of electrodes is stacked and arranged so that the uncoated portions overlap each other for the same type to constitute an electrode laminate (2),
The manufacturing method of the battery cell which joins the tab terminal (3, 4) to each said uncoated part by which the said lamination | stacking arrangement | positioning was carried out by ultrasonic bonding.
前記隙間に対応したスリット(31,41)を有する前記タブ端子を、前記未塗工部に超音波接合により接合する請求項6または7に記載の電池セルの製造方法。 The plurality of types of electrodes are stacked and arranged such that each uncoated portion of the electrodes of different types is arranged with a predetermined gap (S) in the width direction,
The method of manufacturing a battery cell according to claim 6 or 7, wherein the tab terminal having a slit (31, 41) corresponding to the gap is joined to the uncoated part by ultrasonic joining.
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