JP2018101569A - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
正極板と負極板を含む電極体3と、電極体3を収容する角形外装体と、角形外装体の開口を封口する金属製の封口板2と、正極板及び封口板2に電気的に接続された正極集電体6とを備え、正極集電体6は封口板2に対向するように配置されるベース部6aと、ベース部6aの端部から電極体3に向かって延びるリード部6bを有する。封口板2と正極集電体6のベース部6aの接続部50は、封口板2の短手方向において、ベース部6aとリード部6bの境界部40は封口板2の中心よりも一方側に位置し、封口板2と正極集電体6のベース部6aの接続部50は封口板2の中心よりも他方側にずれている。
【選択図】図10
Description
第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、
前記ベース部の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記ベース部は接続され、
前記封口板の短手方向において、前記ベース部と前記リード部の境界部は前記封口板の中心よりも一方側に位置し、前記封口板と前記ベース部の接続部は、前記封口板の中心よりも他方側にずれている。
前記突起及び前記接続用開口により前記接続部が構成されていることが好ましい。このような構成であると、封口板と集電体がより強固に接続される。よって、より信頼性の高い角形二次電池となる。
第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、
前記ベース部の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記ベース部が接続された角形二次電池の製造方法であって、
前記封口板の短手方向において、前記封口板と前記ベース部の接続部が前記封口板の中心からずれた位置に形成されるように、前記封口板と前記ベース部を接続する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集電体を折り曲げ、前記封口板の短手方向において、前記ベー
ス部と前記リード部の境界部が前記封口板の中心よりも一方側に位置し、前記接続部が前記封口板の中心よりも他方側にずれた状態とする第2工程と、
前記第2工程の後、前記リード部に前記第1電極板を接続する第3工程と、を有する。
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのN−メ
チル−2−ピロリドン(NMP)を含む正極合剤スラリーを作製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの長尺状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極合剤スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた正極板は、長尺状の正極芯体の幅方向の端部に、正極芯体の長手方向に沿って両面に正極活物質合剤層が形成されていない正極芯体露出部4を有する。
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び分散媒としての水を含む負極合剤スラリーを作製する。この負極合剤スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの長尺状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極合剤スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた負極板は、長尺状の負極芯体の幅方向の端部に、負極芯体の長手方向に沿って両面に負極活物質合剤層が形成されていない負極芯体露出部5を有する。
上述の方法で作製した正極板と負極板をセパレータを介して巻回することにより巻回型の電極体3を作製する。図3に示すように電極体3は、巻回軸方向における一方の端部に巻回された正極芯体露出部4を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部5を有する。なお、電極体3の最外周はセパレータで覆われていることが好ましい。
封口板2に設けられた負極端子取り付け孔2dの周囲において、封口板2の電池内面側に内部側絶縁部材9と負極集電体7のベース部7aを配置し、封口板2の電池外面側に外部側絶縁部材10を配置する。次に、負極外部端子8を、外部側絶縁部材10、封口板2、内部側絶縁部材9及び負極集電体7のベース部7aのそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、負極外部端子8の先端部を負極集電体7のベース部7a上にカシメる。これにより、図2、図4に示すように、負極外部端子8、外部側絶縁部材10、内部側絶縁部材9及び負極集電体7が封口板2に固定される。なお、負極外部端子8においてカシメられた部分と負極集電体7のベース部7aを更にレーザ溶接等により溶接接続し、溶接接続部を形成することが好ましい(図示は省略)。
図5に示すように、封口板2の電池内部側の面には、突起2aが設けられている。突起2aは、封口板2の短手方向において、封口板2の中心線Cよりも一方側(図5においては上方)にずれている。なお、中心線Cは、封口板2の短手方向における封口板2の中心を通り、封口板2の長手方向に延びる。突起2aの先端には、先端凹部2bが設けられている。突起2aの平面視の形状は長円形状である。突起2aは、直線状の突起直線部2a1を有する。
ては、リード部6bはベース部6aに対して曲げ加工されていない。封口板2に設けられた突起2aが、正極集電体6のベース部6aに設けられた接続用開口6xに嵌合される。接続用開口6xは、封口板2の短手方向において、封口板2の中心線Cよりも一方側(図7においては上方)にずれている。なお、図7及び図8Aに示すように、ベース部6aとリード部6bの境界部40を折り曲げる前の状態の正極集電体6を封口板2上に配置することが好ましい。但し、曲げ加工を行った後の正極集電体6を封口板2上に配置してもよい。
封口板2に接続された正極集電体6について、ベース部6aとリード部6bの境界部40で曲げ加工を行う。このとき、ベース部6aを封口板2に押し付けた状態で、リード部6bをベース部6aに対して曲げることが好ましい。
正極集電体6のリード部6bを電極体3の巻回された正極芯体露出部4の最外面に溶接接続する。負極集電体7のリード部7bを電極体3の巻回された負極芯体露出部5の最外面に溶接接続する。なお、接続方法としては、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
封口板2に正極集電体6及び負極集電体7を介して接続された電極体3の周囲を絶縁シート14で覆う。次に、絶縁シート14で覆われた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、角形外装体1と封口板2をレーザ溶接することにより、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。その後、封口板2に設けられた電解液注液孔15から角形外装体1内に非水溶媒と電解質塩を含む非水電解液を注入し、電解液注液孔15を封止栓16により封止する。封止栓16としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。なお、金属製の封止栓16を封口板2に溶接接続することも可能である。
図10に示すように、角形二次電池20では、ベース部6aとリード部6bの境界部40が封口板2の中心線Cよりも一方側(図10において左側)に位置し、封口板2と正極集電体6の接続部50は封口板2の中心線Cよりも他方側(図10において右側)にずれている。このため、封口板2と正極集電体6の接続部50が、ベース部6aとリード部6bの境界部40からより離れた位置に存在する。したがって、角形二次電池20に強い衝撃や振動が加わり、電極体3が角形外装体1内で動くように力が加わり、電極体3に接続された正極集電体6が引っ張られたとしても、封口板2と正極集電体6の接続部50に負荷が加わり難い形態となっている。このため、より信頼性の高い角形二次電池となる。
上述の実施形態に係る角形二次電池20においては、封口板2に設けられる突起2aの平面視の形状が長円形状であり、正極集電体6のベース部6aに設けられる接続用開口6
xの平面視の形状が長円形状である例を示した。変形例1は、封口板に設けられる突起の形状及び、正極集電体のベース部に設けられた接続用開口の形状が異なる以外は、上述の実施形態に係る角形二次電池20と同様の構成を有する。
上述の実施形態及び変形例1においては、封口板に突起を設け、当該突起を正極集電体のベース部に設けた接続用開口と嵌合する例を示した。しかしながら、封口板の突起及び正極集電体のベース部の接続用開口は必須の構成ではない。
れる。
封口板に設ける突起を、正極集電体のベース部上にカシメ固定することも可能である。図13Aは、変形例3に係る溶接前の封口板302と正極集電体306の封口板302の短手方向に沿った断面図である。図13Bは、変形例3に係る溶接後の封口板302と正極集電体306の封口板302の短手方向に沿った断面図である。
上述の実施形態及び変形例においては、封口板と正極集電体を接続する例を示した。しかしながら、封口板と負極集電体を同様の方法で接続することができる。この場合、封口板と正極集電体は絶縁する。
1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・突起
2a1・・・突起直線部
2b・・・先端凹部
2c・・・凹部
2d・・・負極端子取り付け孔
2e・・・第1溝部
2f・・・第2溝部
3・・・電極体
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部
6・・・正極集電体
6a・・・ベース部
6b・・・リード部
6c・・・環状薄肉部
6d・・・環状突起
6e・・・テーパー部
6f・・・切り欠き部
6g・・・切り欠き部
6x・・・接続用開口
6y・・・直線部
7・・・負極集電体
7a・・・ベース部
7b・・・リード部
8・・・負極外部端子
8a・・・第1金属部
8b・・・第2金属部
9・・・内部側絶縁部材
10・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
30・・・溶接接続部
40・・・境界部
41・・・第1折れ曲がり部
42・・・第2折れ曲がり部
50・・・接続部
102・・・封口板
102a・・・突起
102b・・・先端凹部
106・・・正極集電体
106a・・・ベース部
106b・・・リード部
106c・・・環状薄肉部
106d・・・環状突起
106x・・・接続用開口
140・・・境界部
150・・・接続部
202・・・封口板
206・・・正極集電体
206a・・・ベース部
206b・・・リード部
206x・・・薄肉部
230・・・溶接接続部
240・・・境界部
250・・・接続部
302・・・封口板
302a・・・突起
302x・・・カシメ部
306・・・正極集電体
306a・・・ベース部
306b・・・リード部
306c・・・環状薄肉部
306x・・・接続用開口
330・・・溶接接続部
340・・・境界部
350・・・接続部
Claims (10)
- 第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、
前記ベース部の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記ベース部は接続され、
前記封口板の短手方向において、前記ベース部と前記リード部の境界部は前記封口板の中心よりも一方側に位置し、前記封口板と前記ベース部の接続部は、前記封口板の中心よりも他方側にずれている角形二次電池。 - 前記ベース部には接続用開口が形成され、
前記封口板の前記電極体側の面には突起が形成され、
前記突起は前記接続用開口内に配置され、
前記突起と前記ベース部が溶接され、
前記突起及び前記接続用開口により前記接続部が構成された請求項1に記載の角形二次電池。 - 前記封口板の短手方向において、前記突起の全体が、前記封口板の中心よりも他方側に位置する請求項2に記載の角形二次電池。
- 前記突起の先端には先端凹部が形成された請求項2又は3に記載の角形二次電池。
- 前記接続用開口の周囲には環状薄肉部が設けられ、
前記接続用開口の縁部には環状突起が形成され、
前記環状突起が前記ベース部に溶接された請求項2〜4のいずれかに記載の角形二次電池。 - 前記リード部には、それぞれ前記封口板の長手方向に延びる第1折れ曲がり部と第2折れ曲がり部が設けられ、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板に対して垂直な方向において、前記第2折れ曲がり部よりも前記封口板側に位置し、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板の短手方向において、前記第2折れ曲がり部よりも外側に位置する請求項1〜5のいずれかに記載の角形二次電池。 - 第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、
前記ベース部の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記ベース部が接続された角形二次電池の製造方法であって、
前記封口板の短手方向において、前記封口板と前記ベース部の接続部が前記封口板の中心からずれた位置に形成されるように、前記封口板と前記ベース部を接続する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集電体を折り曲げ、前記封口板の短手方向において、前記ベース部と前記リード部の境界部が前記封口板の中心よりも一方側に位置し、前記接続部が前記封口板の中心よりも他方側にずれた状態とする第2工程と、
前記第2工程の後、前記リード部に前記第1電極板を接続する第3工程と、
を有する角形二次電池の製造方法。 - 前記第1工程において、前記ベース部に接続用開口が形成された前記集電体と、突起が形成された前記封口板を用い、前記突起を前記接続用開口内に配置し、前記突起と前記ベース部を溶接する請求項7に記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記封口板の短手方向において、前記突起の全体が、前記封口板の中心よりも他方側に位置する請求項8に記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記リード部には、それぞれ前記封口板の長手方向に延びる第1折れ曲がり部と第2折れ曲がり部が設けられ、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板に対して垂直な方向において、前記第2折れ曲がり部よりも前記封口板側に位置し、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板の短手方向において、前記第2折れ曲がり部よりも外側に位置する請求項7〜9のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
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