JP2021026884A - 電池 - Google Patents

電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2021026884A
JP2021026884A JP2019143911A JP2019143911A JP2021026884A JP 2021026884 A JP2021026884 A JP 2021026884A JP 2019143911 A JP2019143911 A JP 2019143911A JP 2019143911 A JP2019143911 A JP 2019143911A JP 2021026884 A JP2021026884 A JP 2021026884A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
case
electrode terminal
rivet
electrode
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019143911A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7346988B2 (ja
Inventor
昌義 谷田
Masayoshi Tanida
昌義 谷田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2019143911A priority Critical patent/JP7346988B2/ja
Publication of JP2021026884A publication Critical patent/JP2021026884A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7346988B2 publication Critical patent/JP7346988B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

【課題】電池の小型化のために電極端子の台座部の断面視幅寸法を比較的小さくして、かつケースを比較的薄くしても、電極端子(特にリベット部)の軸方向Xのシール性がより十分に優れている電池を提供すること。【解決手段】端子引出孔11を有する電池ケース10;台座部21および該台座部から突設したリベット部22を有し、該リベット部が前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子20;前記ケースと前記電極端子との隙間をシールするシール部材30であって、前記リベット部の外周に装着される筒部31および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部32を有するシール部材30;前記ケース内部の電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板40であって、前記リベット部の外周に装着される接続板40;を備えた電池であって、前記ケース10は、端子引出孔11の縁部に、縁を立てた形状を有する縁立て部12を備えている、電池。【選択図】図3

Description

本発明は電池、特に二次電池に関する。
従来、種々の電子機器の電源として、一次電池および二次電池等の電池が用いられている。特に二次電池は一般的に外装体(ケース)内に電極組立体(電極体)および電解質が収容された構造を有し、さらに二次電池の電気的接続を達成するための電極端子構造体を具備している。
電池の電極端子構造体は、例えば、図5A〜図5Cに示すように、端子引出孔511を有する電池ケース510;台座部521および該台座部から突設したリベット部522を有し、該リベット部522がケース外側から前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子520;リベット部の外周に装着される筒部531および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部532を有し、該平板部は前記ケースの外側に設けられている外側シール部材530;ケース内部の電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板540;および前記ケース510と前記接続板540との間に設けられ、前記ケース510と前記接続板540との隙間をシールするシール部材であって、前記外側シール部材530の筒部531の外周を覆うように、前記ケース510の内側に配置されている内側シール部材550;を備えている。リベット部522は先端をかしめられることによりかしめ部5220となる。このような電極端子構造体においては、ケース510内部のシール性が求められている。図5Aは、従来技術において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図5Bは、従来技術において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図5Cは、図5Aの電極端子構造体の分解図である。
他方、電池の電極端子構造体の別の一例として、図6Aおよび図6Bに示すような電極端子構造体が開示されている(例えば、特許文献1)。図6Aおよび図6Bに示す電極端子構造体は、端子引出孔を有する電池ケース610;台座部621および該台座部から突設したリベット部622を有し、該リベット部622がケース内側から前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子620;リベット部の外周に装着される筒部631および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部632を有し、該平板部は前記ケースの内側に設けられている内側シール部材630;前記電極端子を外部と電気的に接続させる外部端子640;および前記ケース610と前記外部端子640との間に設けられ、前記ケース610と前記接続板640との隙間をシールするシール部材であって、前記電極端子620のリベット部622の外周を覆うように、前記ケース610の外側に配置されている外側シール部材650;を備えている。ケース610における内側シール部材630に接触している部位に突起635が形成されている。突起635はシール部材630に対して埋包状態にある。このような電極端子構造体においては、電極端子(リベット)620をかしめにより軸方向X’に圧縮したときに、この突起635が内側シール部材630の平板部632を高圧縮し、幅方向Y’のシール性が確保される。リベット部622は先端をかしめられることによりかしめ部6220となる。図6Aは、従来技術の別の一例において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図6Bは、図6Aの電極端子構造体において、円領域B’部分の模式的拡大断面図である。
特開2016−105374号公報
本発明の発明者等は、従来技術における図5A〜図5Cの電極端子構造体において、以下に示す新たな問題が生じることを見い出した。
詳しくは、例えば図5A〜図5Cの電極端子構造体において、小型化のため、電極端子520の台座部521の断面視幅寸法S2’を小さくすると、シール性が低下した。より詳しくは、電池において電極端子520と電池ケース510との間のシール性は、電極端子520(特にリベット部522)の軸方向X’の進入および漏れを防止するための軸方向X’のシール性および軸方向X’に対して垂直方向Y’(以下、単に「幅方向Y’」という)の進入および漏れを防止するための幅方向Y’のシール性が要求されている。小型化のため、電極端子520の台座部521の断面視幅寸法S2’を小さくすると、幅方向Y’のシール長さが短縮されるため、幅方向Y’のシール性が低下した。小型化のために電極端子520の台座部521の断面視幅寸法S2’を小さくすると、軸方向X’の圧縮力が幅方向Y’に比べて相対的に低下する。従って、台座部521の断面視幅寸法S2’を小型化する場合においては、幅方向Y’の圧縮力に基づく軸方向X’のシール性の方が、軸方向X’の圧縮力に基づく幅方向Y’のシール性よりも重要となるものと考えられる。
このように小型化のために電極端子520の台座部521の断面視幅寸法S2’を小さくした図5A〜図5Cの電極端子構造体において、さらなる小型化のため、ケースを薄くすると、シール性がさらに低下した。詳しくは、ケースを薄くすると、図5D〜図5Eに示すように、ケース510における電極引出孔511(図5C参照)の端部512(特にその端面)によりシール部材530が破損し、軸方向X’のシール性が低下した。このため、当該破損の回避のために幅方向Y’の圧縮力を小さくすることが考えられるが、幅方向Y’の圧縮力を小さくすると、軸方向X’のシール性がやはり低下した。図5Dは、図5Bの電極端子構造体において、ケースを薄くしたときの、円領域A’部分の模式的拡大断面図である。図5Eは、リベット高さを2.15mmから1.45mmに圧縮するときの条件での応力の大きさに関するシミュレーション結果を示す模式的断面図である。図5Fは、図5Eにおける円領域の一部拡大断面図である。図5Eおよび図5Fより、ケースの端部(特にその端面)によりシール部材に応力が集中していることが明らかである。図5Eおよび図5Fにおいては、青色、緑色、黄色の順に応力が大きくなることを示す。なお、図5Eおよび図5Fのシミュレーション結果(図面)(現物:カラーコピー)を参考資料として物件提出書で提出する。
さらにまた、図5A〜図5Cの電極端子構造体において、さらなる小型化のため、ケースを薄くすると、外部の荷重や経時変化でケースが変形したときに、ケースとシール部材(特にその筒部)との接触(または接触部)を維持できなくなり、幅方向Y’の圧縮力が低下し、軸方向X’のシール性が低下することがあった。
本発明は、電池の小型化のために電極端子の台座部の断面視幅寸法を比較的小さくして、かつケースを比較的薄くしても、電極端子(特にリベット部)のシール性(特に軸方向Xのシール性)がより十分に優れている電池を提供することを目的とする。
本発明は、
電極を含む電極組立体と、
前記電極組立体を格納し、端子引出孔を有するケースと、
台座部および該台座部から突設したリベット部を有し、該リベット部が前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子と、
前記ケースと前記電極端子との間に設けられ、前記ケースと前記電極端子との隙間をシールするシール部材であって、前記リベット部の外周に装着される筒部および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部を有し、該平板部は前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側に設けられているシール部材と、
前記ケース内部の前記電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板であって、前記リベット部の外周に装着される接続板と、
を備え、
前記ケースは、前記端子引出孔の縁部に、縁を立てた形状を有する縁立て部を備えている、電池に関する。
本発明の電池は、当該電池の小型化のために電極端子の台座部の断面視幅寸法を比較的小さくして、かつケースを比較的薄くしても、電極端子(特にリベット部)のシール性(特に軸方向Xのシール性)がより十分に優れている。
本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)の外観を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図1Bに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の模式的拡大断面図である。 図1Bの電極端子構造体の分解図である。 本発明の別の実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図4Aの電極端子構造体における円領域B部分の模式的拡大断面図である。 従来技術の電池について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図5Aに示す従来技術の電池について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図5Aの電極端子構造体の分解図である。 図5Bの電極端子構造体において、ケースを薄くしたときの、円領域A’部分の模式的拡大断面図である。 図5Bの電極端子構造体についてのシミュレーションの結果を示す模式的断面図である。 図5Eにおける円領域の一部拡大断面図である。 従来技術の電池の別の一例について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図6Aに示す電極端子構造体における円領域B’部分の模式的拡大断面図である。
[電池]
本発明は、リベット部を有する電極端子を備えた一次電池および二次電池等の電池を提供する。本明細書中、「二次電池」という用語は充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、「蓄電デバイス」なども包含し得る。「一次電池」という用語は放電のみが可能な電池のことを指している。本発明の電池は二次電池であることが好ましい。本発明は電池の小型化に有用であるところ、昨今では二次電池の小型化が特に進んでいるためである。
以下、本発明の二次電池について、幾つかの実施態様を示す図面を用いて詳しく説明する。本明細書でいう「断面視」とは、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向に対して略垂直な方向からみたときの断面状態(断面図)のことである。特に、二次電池が後述の図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、「断面視」は、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向に対して略垂直な方向からみたときの断面状態(断面図)のことであってもよい。「平面視」とは、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向における上方または下方からみたときの状態(平面図)のことである。本明細書中、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”、“左右方向”および“表裏方向”はそれぞれ、特記しない限り、図中における上下方向、左右方向および表裏方向に対応した方向に相当する。同じ符号または記号は、特記しない限り、形状が異なること以外、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。
<第1実施態様>
本実施態様の二次電池200は、図1Aに示すように、電池ケース(以下、単に「ケース」ということがある)10内において、電極組立体(図示せず)および電解質(図示せず)が封入されており、電極端子構造体100により電極端子20が内部から導出されている。電極端子構造体100は、ケース10の内部と外部との間で電子を出し入れするためのデバイスである。図1Aは、本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)の外観を示す模式的斜視図である。
電極端子構造体100は、例えば、図1B、図2A、図2Bおよび図3に示すように、ケース10と、電極端子20と、シール部材30(以下、「第1シール部材30」ということがある)と、接続板40とを備えており、通常はさらなるシール部材50(以下、「第2シール部材50」ということがある)をさらに備えている。図1Bは、本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図2Aは、図1Bに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図2Bは、図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の模式的拡大断面図である。図3は、図1Bの電極端子構造体の分解図である。
本実施態様の二次電池200は、図1Bに示すように、リベット部22(特にその先端)をかしめる(例えば矢印方向に圧縮する)ことにより、図2Aおよび図2Bに示すように、ケース10の縁立て部12と電極端子20のリベット部22との間に挟まれている第1シール部材の筒部31が適度に、かつ安定的に圧縮されてシーリング部となる。詳しくは、このとき、ケース10の縁部は後述するような縁立て部12を有し、ケース10と第1シール部材30の筒部31との接触面積が、ケース10が縁立て部12を有さない場合と比較して、十分に増えている。このため、第1シール部材30の筒部31に過大な荷重が加わっても、当該シール部材が破損することを十分に防止することができる。また、ケース10と第1シール部材30の筒部31との接触面積が十分に増えていることで、外部からの荷重や経時変化でケースが変形したときにも、ケース10(特にその縁立て部12)とシール部材30(特にその筒部31)との接触を維持しやすくなる。これらの結果、軸方向Xのシール性が十分に向上するものと考えられる。本明細書中、シール性はケース10と電極端子20との間のシール性であって、外部からの水分等の進入および内部からの電解質の漏れ等を防止するための封止性のことである。シール性は、特記しない限り、電極端子20(特にリベット部22)の軸方向Xのシール性および軸方向Xに対して垂直方向Y(以下、単に「幅方向Y」という)のシール性を包含する。本発明はシール性、特に軸方向Xのシール性に関する十分な向上を達成するものである。筒部31の圧縮は当該筒部の内周面−外周面方向(すなわち幅方向Y)の圧縮を含む。このような筒部31の内周面−外周面方向(すなわち幅方向Y)の圧縮はリベット部22のかしめ(すなわち図1Bにおける矢印方向の圧縮)によるリベット部22の断面視幅寸法S1の増大に基づく圧縮である。幅方向Yは、リベット部22が円柱状または円筒状の場合、その直径方向であってもよい。
本発明は、電池の小型化のために電極端子20の台座部(すなわち頭部)21を大きくできない場合、特に有用である。このような場合、軸方向Xの圧縮力を確保することは難しく、相対的に幅方向Yの圧縮力の方がシール性に重要なパラメータとなるためである。そこで、さらなる小型化のためにケース10を薄くすると、ケース10における電極引出孔端部(特にその端面)でシール部材を破損して、幅方向Yの圧縮力を大きくできなかったり、外部の荷重や経時変化でケースが変形したときにケースとシール部材の接触を維持できなくなったりする。そこで、本発明のように、ケース10の電極端子引出孔の縁を立てることで、軸方向Xにおけるケースとシール部材の接触面積を増やし、シール部材に過剰な荷重が加わって破損することを防ぐとともに、外部荷重や経時変化によるケース変形があった場合にも接触を維持することが可能となる。これらの結果として、シール性(特に軸方向Xのシール性)の信頼性を向上することができる。
本明細書中、図1A、図1B、図2Aおよび図4A等において、電極端子20は、リベット部22がケース10の外側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられている。すなわち、電極端子20は、その台座部21がケース10の外側に配置されるように設けられている。本発明はこのような態様に限定されず、当該態様とは、ケースの外側と内側の配置が逆になる態様であっても、本発明の効果が得られることは明らかである。例えば、電極端子20は、リベット部22がケース10の内側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられていてもよい。すなわち、電極端子20は、その台座部21がケース10の内側に配置されるように設けられていてもよい。本発明においては、シール性のさらなる向上の観点から、電極端子20は、リベット部22がケース10の外側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられていることが好ましい。
(ケース)
ケース10は、二次電池の外観を構成する外装体である。ケース10は、端子引出孔11(図3参照)を有している。なお、図3においてケース10は端子引出孔11の近傍のみが示されており、その他の部分は省略されている。
ケース10は、端子引出孔11の縁部に、縁を立てた形状を有する縁立て部(edge-rised portion)12を備えている。縁を立てた形状とは、断面視において、ケース10における端子引出孔11の縁部(すなわち縁立て部12)がケース10の内側に向かって曲折されている曲折形状のことである。このような曲折形状は通常、断面視においてL字状である。縁を立てた形状において、ケース10における端子引出孔の縁部(すなわち縁立て部12)は、第1シール部材30の筒部31の外表面311に沿って、延在している。ケース10が端子引出孔11の縁部に縁立て部12を備えることにより、上記したように、ケース10の端部のシール部材30への侵入および当該侵入による当該シール部材30の破損を防止することができ、軸方向Xのシール性が十分に向上する。また、ケース10が端子引出孔11の縁部に縁立て部12を備えることにより、上記したように、ケース10(特にその縁立て部12)とシール部材30(特にその筒部31)との接触面積が増加するため、これらの接触を維持しやすくなり、軸方向Xのシール性がさらに十分に向上する。ケースが端子引出孔の縁部に縁立て部を備えないと、ケースの端子引出孔端部がシール部材へ侵入し、当該シール部材が破損するため、軸方向Xのシール性が低下する。またケースの端部とシール部材(特にその筒部)との接触面積が減少するため、これらの接触を維持し難くなり、軸方向Xのシール性が低下する。
縁立て部12はシール部材(特に第2シール部材50)に対して非埋包状態にあり、その結果、縁立て部12の端面120は解放されている。縁立て部12がシール部材に対して非埋包状態にあるとは、縁立て部12はシール部材に埋包されていないという意味である。例えば、縁立て部12は、第1シール部材30および第2シール部材50に対して非埋包状態にある。すなわち、縁立て部12は、第1シール部材30に対しても、第2シール部材50に対しても非埋包状態にある。縁立て部12がシール部材に対して非埋包状態にあることにより、外部の荷重や経時変化によるケース10の変形により縁立て部12が移動しても、シール部材が破壊されないため、シール性の低下を防止することができる。縁立て部12のこのような非埋包状態は、後述するように第2シール部材50が第1シール部材30の筒部31の外周を覆ったときに、第2シール部材50がこれらの間に間隙部55を形成するための切り欠き部52(図2B参照)を有することにより得られる状態である。縁立て部がシール部材に対して埋包状態にあると、外部の荷重や経時変化によるケース10の変形により、縁立て部12が移動したとき、その埋包部分がシール部材から露出し、シール部材が破壊されるため、シール性(特に軸方向Xのシール性)が低下する。
縁立て部12の端面120が解放されているとは、縁立て部12の端面120はあらゆる部材(例えば第1シール部材30および第2シール部材50等のシール部材)に埋包されていないという意味である。なお、縁立て部12の端面120は、第1シール部材30および/または第2シール部材50に対して接触状態にあってもよい。
縁立て部12の縁立て高さH1(図2B参照)は、特に限定されず、通常はケース10の厚みをT1(μm)としたとき、1.5×T1(μm)以上、10×T1(μm)以下であり、軸方向Xのシール性のさらなる向上の観点から、好ましくは2×T1(μm)以上、5×T1(μm)以下である。
縁立て部12の縁立て高さH1と、ケース10の厚みT1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。縁立て部12の縁立て高さH1と、ケース10の厚みT1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
ケース10の厚みT1(図2B参照)は、当該ケースを構成するシートの厚みのことであり、特に限定されず、電池のさらなる小型化の観点から、好ましくは100μm以下(特に1μm以上100μm未満)であり、より好ましくは10μm以上90μm以下である。
ケース10の厚みT1は任意の10カ所における当該厚みの平均値であってもよい。
縁立て部12の厚みT2(図2B参照)は通常、ケース10の厚みをT1(μm)としたとき、T1と等しい。厚みT2は厚みT1と等しいとは、詳しくは、厚みT2は厚みT1の±5%の範囲内であるという意味である。
縁立て部12の厚みT2と、ケース10の厚みT1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。縁立て部12の厚みT2と、ケース10の厚みT1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1(図1Bおよび図3参照)は通常、リベット部22の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、1.10×S1(mm)以上、2.00×S1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.10×S1(mm)以上、1.50×S1(mm)以下である。
ケース10の端子引出孔11は通常、円形を有しているが、リベット部22の形状(特に平面視形状)に応じた形状であってもよい。端子引出孔11が円形を有する場合、断面視幅寸法L1は直径である。
ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
ケース10は通常、ハードケースである。例えば、ケース10は硬質シート材料から構成されていてもよい。ケース10を構成する硬質シート材料としては、二次電池のケースの構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。本発明においては、ケース10はステンレスから構成されていることが好ましい。ケース10がステンレスから構成されている場合、ステンレスは比較的強度が高く、また、より薄くできるため、シール部材30の筒部31の破損により軸方向Xのシール性が低下し易いところ、このような場合であっても、軸方向Xのシール性の向上を達成できるためである。ケース10は、蓋部および本体部などの2つ以上の部材からなっていてもよい。ケースが2つ以上の部材からなる場合、これらの部材間はレーザー照射法等により結合されてもよい。
ケース10(特にケース10における縁立て部12)は、プレス加工法(例えば、バーリング加工法)等の加工方法により、製造することができる。縁立て部12はケース10と一体的に形成される。このため、縁立て部12は、ケース10と同様の材料から構成されている。
(電極端子)
電極端子20は、ケース10の端子引出孔11よりも断面視幅寸法が大きな台座部21および当該台座部から突設したリベット部22を有する。電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられている。電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11を、図1B、図2Aおよび図3に示すように、ケース10の外側から貫通するように設けられてもよいし、またはケース10の内側から貫通するように設けられてもよい。外部端子(図示せず)との接続精度の向上に基づく電池への導通性の向上の観点からは、電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11をケース10の外側から貫通するように設けられていることが好ましい。
リベット部22は先端をかしめられることにより(図1B)、例えば接続板40の上面で、かしめ部220(図2A参照)となる。リベット部22は、柱形状(すなわち中実(例えば円柱状))を有していてもよいし、または筒形状(例えば円筒状)を有していてもよい。「かしめる」とは、押圧による変形により、リベット部の軸方向Xの圧縮および幅方向Yの膨張(特に幅方向Yの膨張)がもたらされることである。本発明においては、その結果として、リベット部とケースとの間で第1シール部材の筒部および平板部(本発明においては特に筒部)の圧縮(特に幅方向Yの圧縮)が十分に達成され、軸方向Xのシール性が十分に向上する。「かしめる」とは、図1Bに示すように、矢印方向で圧縮することにより、リベット部22の先端を押し広げることであってもよい。特にリベット部が筒形状を有する場合、「かしめる」とは、単に内側から圧力をかけて変形させること(例えば断面視形状において膨張させること)であってもよい。
台座部21の断面視幅寸法S2(図1B参照)は通常、リベット部22の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、2×S1(mm)以上、10×S1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは4×S1(mm)以上、8×S1(mm)以下である。
台座部21の形状(特に平面視形状)は通常、円形であるが、特に限定されない。台座部21が円形形状を有する場合、断面視幅寸法S2は直径である。
台座部21の断面視幅寸法S2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。台座部21の断面視幅寸法S2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
台座部21の厚みT3(図2A、図4A参照)は、特に限定されず、電池のさらなる小型化の観点から、好ましくは2000μm以下(特に100μm以上2000μm未満)であり、より好ましくは500μm以上1000μm以下である。
リベット部22の断面視幅寸法S1(図1B参照)は、特に限定されず、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1mm以上、5mm以下であり、より好ましくは1mm以上、2mm以下である。リベット部22の断面視幅寸法S1(図1B参照)は、かしめる前の寸法であるが、かしめた後においても検知することができる。図2Aにおいて、かしめた後のリベット部22の断面視幅寸法は、かしめる前(図1B)と比較して、軸方向Xに関して一様に増大しているが、台座部21の近傍において、増大しなかった部分が残るためである。
リベット部22の形状(特に平面視形状)は通常、円形であるが、特に限定されない。リベット部22が円形形状を有する場合、断面視幅寸法S1は直径である。
リベット部22の断面視幅寸法S1は任意の10カ所における当該寸法の平均値であってもよい。
電極端子20を構成する台座部21およびリベット部22は、図1B、図2Aおよび図3に示すように、一体的に形成されていてもよいし、またはそれぞれ別部材として形成されたものを結合して形成されていてもよい。
台座部21はあらゆる導電性材料から構成されていてもよい。リベット部22は、かしめることが可能な、あらゆる導電性材料から構成されていてもよい。台座部21およびリベット部22を構成する導電性材料としては、それぞれ独立して、二次電池の電極端子の構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。台座部21およびリベット部22は、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、アルミニウムから構成されていることが好ましい。
電極端子20は、圧造加工法、切削加工法、押出加工法、またはこれらの加工法を組み合わせた方法等の加工法により、製造することができる。
(第1シール部材)
第1シール部材30は、ケース10と電極端子20との間に設けられ、ケース10と電極端子20との隙間をシールする。第1シール部材30は通常、ケース10と電極端子20との絶縁を確保する。
第1シール部材30は、電極端子20のリベット部22の外周に装着される筒部31および当該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部32を有している。第1シール部材30は、図1Bおよび図2A等において、平板部32がケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されるように設けられている。図1Bおよび図2A等において、電極端子20の台座部21はケース10の外側に配置されているため、第1シール部材30は、平板部32がケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されるように設けられている。第1シール部材30の平板部32は通常、ケース10の外側または内側のうち、電極端子20の台座部21が配置されている側に配置されている。例えば、電極端子20の台座部21がケース10の内側に配置されている場合、第1シール部材30の平板部32はケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されている。
筒部31は、平板部32の上方に設けられており、平板部32は、筒部31の一端(下端)から外径方向に平板状(例えば、円板状)に延びている。筒部31は、電極端子20のリベット部22の外周に装着され、当該リベット部22とともに、端子引出孔11に挿し込まれる。平板部32は、端子引出孔11からケース10の表面(図1B等ではケース10の外側(特に外側表面))に沿って延び、平板部32の少なくとも一部はケース10と電極端子20の台座部21との間(図1B等ではケース10の外側表面と、電極端子20の台座部21との間)に挟まれている。
筒部31の高さ(図示せず)は、特に限定されず、通常はケース10の厚みをT1(μm)(図2B等参照)としたとき、10×T1(μm)以上(特に10×T1(μm)以上、100000×T1(μm)以下)であり、軸方向Xのシール性のさらなる向上の観点から、好ましくは100×T1(μm)以上、10000×T1(μm)以下である。
平板部32の断面視幅寸法S3(図1B参照)は通常、端子引出孔11の断面視幅寸法をL1(mm)としたとき、1.1×L1(mm)以上、10×L1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化と幅方向Yのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.5×L1(mm)以上、3×L1(mm)以下である。
平板部32の形状(特に平面視形状(例えば平面視外縁形状))は通常、円形であるが、特に限定されない。平板部32が円形形状を有する場合、断面視幅寸法S3は直径である。
平板部32の断面視幅寸法S3と、端子引出孔11の断面視幅寸法L1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。平板部32の断面視幅寸法S3と、端子引出孔11の断面視幅寸法L1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
筒部31の厚みT4(図2A参照)および平板部32の厚みT5(図2A参照)は通常、それぞれ独立して、0.1mm以上、2mm以下であり、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは0.2mm以上、0.5mm以下である。
筒部31の厚みT4および平板部32の厚みT5はそれぞれ任意の10カ所における当該厚みの平均値であってもよい。
筒部31および平板部32は、図1B、図2Aおよび図3に示すように、一体的に形成されていてもよいし、またはそれぞれ別部材として形成されたものを結合して形成されていてもよい。
筒部31および平板部32は、それぞれ独立して、絶縁性を有するあらゆる弾性材料から構成されていてもよい。筒部31および平板部32を構成する弾性材料としては、それぞれ独立して、二次電池のシール部材またはガスケットの構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、フッ素ゴム(例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン系(FKM)、テトラフルオロエチレン−プロピレン系(FEPM)、等のフッ素ゴム)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM)、ブチルゴムなどのゴム材料等が挙げられる。筒部31および平板部32は、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、PFAから構成されていることが好ましい。
第1シール部材30は、射出成形法、ブロー成形法等の成形法により、製造することができる。
(接続板)
接続板40は、ケース10内部の電極(図示せず)(通常は正極または負極の一方)を電極端子20と電気的に接続させる部材である。接続板40は通常、端子引出孔41(図3参照)を有し、当該端子引出孔41にリベット部22が挿し込まれることにより、当該リベット部22の外周に装着される。接続板40は、図1B、図2Aおよび図3において、平板形状を有しているが、ケース10の内部において電極と電気的に接続される限り、あらゆる形状を有していてもよい。
接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2(図2Aおよび図3参照)は通常、リベット部22の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、1.01×S1(mm)以上、1.25×S1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.08×S1(mm)以上、1.18×S1(mm)以下である。
接続板40の端子引出孔41は通常、円形を有しているが、リベット部22の形状(特に平面視形状)に応じた形状であってもよい。端子引出孔41が円形を有する場合、断面視幅寸法L2は直径である。なお、接続板40における端子引出孔41の内周面は通常、第1シール部材30における筒部31の内周面と面一の状態にあるが、シール性が確保される限り、これらの間に段差(例えばT4以下の段差)が生じていてもよい。
接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な方向からみたときの断面視において達成されていればよい。接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
接続板40はあらゆる導電性材料から構成されていてもよい。接続板40を構成する導電性材料としては、二次電池の接続板の構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。接続板40は、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、アルミニウムから構成されていることが好ましい。
接続板40は、プレス加工法、切削加工法等の加工法により、製造することができる。
(第2シール部材)
第2シール部材50は、ケース10と接続板40との間に設けられ、ケース10と接続板40との隙間をシールする。第2シール部材50は通常、ケース10と接続板40との絶縁を確保する。
第2シール部材50は通常、端子引出孔51(図3参照)を有する。当該端子引出孔51に、第1シール部材30が装着されたリベット部22が挿し込まれることにより、第2シール部材50は、第1シール部材30の筒部31の外周に装着される。その結果、第2シール部材50は、図1Bおよび図2A等において、第1シール部材30の筒部31の外周を覆うように、ケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されるように設けられている。図1Bおよび図2A等において、電極端子20の台座部21はケース10の外側に配置されているため、第2シール部材50は、ケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されている。第2シール部材50は通常、ケース10の外側または内側のうち、電極端子20の台座部21が配置されている側とは反対側に配置されている。例えば、電極端子20の台座部21がケース10の内側に配置されている場合、第2シール部材50は、ケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されている。
第2シール部材50は通常、図2Bに示すように、端子引出孔51の内周面に切り欠き部52を有する。このため、第2シール部材50が第1シール部材30の筒部31の外周を覆ったときに、第2シール部材50と第1シール部材30との間に間隙部55が形成される。このため、ケース10の縁立て部12およびその端面120の上記した非埋包状態がもたらされる。
第2シール部材50が有する切り欠き部52は、図2Bにおいて、方形の断面視形状を有しているが、これに限定されず、切り欠き部52により形成される間隙部55内に縁立て部12が収容される限り、あらゆる断面視形状を有していてもよい。
第2シール部材50の端子引出孔51の断面視幅寸法(図示せず)は、第1シール部材30の筒部31の外径寸法に対応していてもよい。このとき、第2シール部材50の端子引出孔51の断面視幅寸法(図示せず)は通常、ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1に対応している。
第2シール部材50は、第1シール部材30と同様の材料から構成されていてもよい。第2シール部材50は、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、PFAから構成されていることが好ましい。
第2シール部材50は、射出成形法、ブロー成形法等の成形法により、製造することができる。
(二次電池の他の構成部材)
電極組立体(図示せず)は通常、正極、負極および該正極と該負極との間に配置されたセパレータを含む。電極組立体において、正極と負極とはセパレータを介して交互に配置されている。電極組立体の構造は特に限定されない。例えば、電極組立体は積層構造(平面積層構造)、巻回構造(ジェリーロール構造)、またはスタックアンドフォールディング構造を有していてもよい。具体的には、例えば、電極組立体は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む1つまたは複数の電極ユニット(電極構成層)を平面状に積層した平面積層構造を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む電極ユニット(電極構成層)をロール状に巻回した巻回構造(ジェリーロール型)を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、セパレータ、負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタックアンドフォールディング構造を有していてもよい。本発明の二次電池は、電池のさらなる小型化の観点から、巻回構造を有することが好ましい。
二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有し、当該二次電池に使用される電極組立体が巻回構造を有する場合、当該電極組立体も略偏平柱形状を有している。略偏平柱形状を有する巻回構造型電極組立体は、例えば、略円柱形状を有する電極組立体をその直径方向にプレスすることにより得ることができる。
正極は少なくとも正極材層および正極集電体(箔)から構成されており、正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられていればよい。例えば、正極は、正極集電体の両面に正極材層が設けられていてもよいし、または正極集電体の片面に正極材層が設けられていてもよい。二次電池のさらなる高容量化の観点から好ましい正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられている。正極材層には正極活物質が含まれている。
負極は少なくとも負極材層および負極集電体(箔)から構成されており、負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられていればよい。例えば、負極は、負極集電体の両面に負極材層が設けられていてもよいし、または負極集電体の片面に負極材層が設けられていてもよい。二次電池のさらなる高容量化の観点から好ましい負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられている。負極材層には負極活物質が含まれている。
正極材層に含まれる正極活物質および負極材層に含まれる負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極および負極はリチウムイオンを吸蔵放出可能な電極であることが好ましく、すなわち正極材層および負極材層はリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる二次電池が好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本実施態様に係る二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当する。
正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていることも好ましい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも1種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本実施態様に係る二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リセパレータチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。より好適な態様では正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっている。
正極材層に含まれ得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。正極材層に含まれ得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。より好適な態様では正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであり、また、別のより好適な態様では正極材層の導電助剤はカーボンブラックである。さらに好適な態様では、正極材層のバインダーおよび導電助剤が、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっている。
正極材層の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上300μm以下、特に5μm以上200μm以下であってよい。正極材層の厚みは二次電池内部での厚みであって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、Laなどの金属とリチウムとの2元、3元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。より好適な態様では負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっている。
負極材層に含まれ得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。より好適な実施態様では負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっている。負極材層に含まれ得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分(例えばカルボキシルメチルセルロース)に起因する成分が含まれていてもよい。
さらに好適な態様では、負極材層における負極活物質およびバインダーが人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せとなっている。
負極材層の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上300μm以下、特に5μm以上200μm以下であってよい。負極材層の厚みは二次電池内部での厚みであって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
セパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極との間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン(PE)のみ又はポリプロピレン(PP)のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“PE製の微多孔膜”と“PP製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面は無機粒子コート層および/または接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面は接着性を有していてもよい。
セパレータの厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上100μm以下、特に5μm以上20μm以下であってよい。セパレータの厚みは二次電池内部での厚み(特に正極と負極との間での厚み)であって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
電解質は電極(正極・負極)から放出された金属イオンの移動を助力する。電解質は有機電解質および有機溶媒などの“非水系”の電解質であっても、または水を含む“水系”の電解質であってもよい。本発明の二次電池は、電解質として“非水系”の溶媒と、溶質とを含む電解質が用いられた非水電解質二次電池が好ましい。電解質は液体状またはゲル状などの形態を有し得る(なお、本明細書において“液体状”の非水電解質は「非水電解質液」とも称される)。
具体的な非水電解質の溶媒としては、特に限定されず、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および/または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)およびビニレンカーボネート(VC)から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジプロピルカーボネート(DPC)から成る群から選択される少なくも1種を挙げることができる。本発明の1つの好適な実施態様では、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられ、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられる。
具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、LiPFおよびLiBFなどのLi塩が好ましく用いられる。
<第2実施態様>
本実施態様の二次電池は、以下の電極端子構造体100’を有すること以外、第1実施態様の二次電池200と同様である。
電極端子構造体100’は、図4Aおよび図4Bに示すように、ケース10の代わりにケース10aを含むこと以外、第1実施態様の二次電池200における電極端子構造体100と同様である。図4Aは、本発明の別の実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図4Bは、図4Aの電極端子構造体における円領域B部分の模式的拡大断面図である。
ケース10aは詳しくは、図4Aおよび図4Bに示すように、縁立て部12aを別部品として構成させたこと以外、ケース10と同様である。縁立て部12aを別部品として構成させることにより、ケース10aにおける縁立て部12aの形成加工が容易となり、製造コストが十分に低減される。
ケース10aにおいて、縁立て部12aとそれ以外の部分との結合は、レーザー照射法等により達成することができる。
ケース10aおよび縁立て部12aを構成する材料は、それぞれ独立して、第1実施態様におけるケース10を構成する硬質シート材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。本実施態様においては、ケース10aおよび縁立て部12aはステンレスから構成されていることが好ましい。
本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池、特に非水電解質二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野(例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、ノートパソコン、デジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどのモバイル機器分野)、家庭・小型産業用途(例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野)、大型産業用途(例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野)、交通システム分野(例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野)、電力系統用途(例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野)、ならびに、医療用途(イヤホン補聴器などの医療用機器分野)、医薬用途(服用管理システムなどの分野)、IoT分野、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)などに利用することができる。
10:10a:ケース
11:ケースの端子引出孔
12:12a:縁立て部
20:電極端子
21:台座部
22:リベット部
30:第1シール部材
31:筒部
32:平板部
40:接続板
41:接続板の端子引出孔
50:第2シール部材
51:第2シール部材の端子引出孔
100:100’:電極端子構造体
200:二次電池

Claims (20)

  1. 電極を含む電極組立体と、
    前記電極組立体を格納し、端子引出孔を有するケースと、
    台座部および該台座部から突設したリベット部を有し、該リベット部が前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子と、
    前記ケースと前記電極端子との間に設けられ、前記ケースと前記電極端子との隙間をシールするシール部材であって、前記リベット部の外周に装着される筒部および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部を有し、該平板部は前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側に設けられているシール部材と、
    前記ケース内部の前記電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板であって、前記リベット部の外周に装着される接続板と、
    を備え、
    前記ケースは、前記端子引出孔の縁部に、縁を立てた形状を有する縁立て部を備えている、電池。
  2. 前記リベット部の先端をかしめることにより、前記ケースの縁立て部と前記電極端子のリベット部との間に挟まれている前記シール部材の少なくとも筒部が圧縮されてシーリング部となる、請求項1に記載の電池。
  3. 前記筒部の圧縮は該筒部の内周面−外周面方向の圧縮を含む、請求項2に記載の電池。
  4. 前記筒部の内周面−外周面方向の圧縮は前記かしめによる前記リベット部の断面視幅寸法S1の増大に基づく圧縮である、請求項3に記載の電池。
  5. 前記台座部が前記ケースの外側に配置されており、
    前記縁立て部は、断面視において、前記ケースの内側に向かって、かつ前記シール部材の筒部の外表面に沿って、延在している、請求項1〜4のいずれかに記載の電池。
  6. 前記縁立て部は前記シール部材に対して非埋包状態にある、請求項1〜5のいずれかに記載の電池。
  7. 前記縁立て部の端面は解放されている、請求項1〜6のいずれかに記載の電池。
  8. 前記縁立て部は、前記ケースの厚みをT1としたとき、1.5×T1以上、10×T1以下の縁立て高さH1を有している、請求項1〜7のいずれかに記載の電池。
  9. 前記縁立て部は、前記ケースの厚みをT1としたとき、T1と等しい厚みT2を有している、請求項1〜8のいずれかに記載の電池。
  10. 前記電池はさらなるシール部材をさらに備え、
    該さらなるシール部材は、前記ケースと前記接続板との間に設けられ、前記ケースと前記接続板との隙間をシールするシール部材であって、前記シール部材の筒部の外周を覆うように、前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側とは反対側に配置されている、請求項1〜9のいずれかに記載の電池。
  11. 前記縁立て部は前記さらなるシール部材に対して非埋包状態にある、請求項10に記載の電池。
  12. 前記ケースは100μm以下の厚みT1を有している、請求項1〜11のいずれかに記載の電池。
  13. 前記電極端子の台座部は、前記リベット部の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、2×S1(mm)以上、10×S1(mm)以下の断面視幅寸法S2を有している、請求項1〜12のいずれかに記載の電池。
  14. 前記ケースの端子引出孔は、前記リベット部の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、1.10×S1(mm)以上、2.00×S1(mm)以下の断面視幅寸法L1を有している、請求項1〜13のいずれかに記載の電池。
  15. 前記電極端子は、前記リベット部がケース外側から前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられている、請求項1〜14のいずれかに記載の電池。
  16. 前記ケースはハードケースである、請求項1〜15のいずれかに記載の電池。
  17. 前記ケースはハードケースであり、
    前記ケースは100μm以下の厚みT1を有し、
    前記電極端子の台座部は、前記リベット部の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、2×S1(mm)以上、10×S1(mm)以下の断面視幅寸法S2を有している、請求項1〜16のいずれかに記載の電池。
  18. 前記電池は、前記電極組立体および電解質が前記ケースに封入されている二次電池である、請求項1〜17のいずれかに記載の電池。
  19. 前記電解質は非水電解質である、請求項18に記載の電池。
  20. 前記電極は正極および負極を含み、
    前記正極および前記負極はリチウムイオンを吸蔵放出可能な電極である、請求項18または19に記載の二次電池。
JP2019143911A 2019-08-05 2019-08-05 電池 Active JP7346988B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019143911A JP7346988B2 (ja) 2019-08-05 2019-08-05 電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019143911A JP7346988B2 (ja) 2019-08-05 2019-08-05 電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021026884A true JP2021026884A (ja) 2021-02-22
JP7346988B2 JP7346988B2 (ja) 2023-09-20

Family

ID=74663967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019143911A Active JP7346988B2 (ja) 2019-08-05 2019-08-05 電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7346988B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114175371A (zh) * 2021-03-26 2022-03-11 宁德新能源科技有限公司 极柱、电池及电子设备
WO2024016610A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 欣旺达动力科技股份有限公司 极柱、单体电池以及电池包

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110687A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Nok Corp 蓄電素子の端子部シール構造
JP2014007051A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Toyota Motor Corp 電池
JP2014049396A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Toyota Motor Corp 密閉型電池の製造方法
JP2018078027A (ja) * 2016-11-09 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池および密閉型電池の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110687A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Nok Corp 蓄電素子の端子部シール構造
JP2014007051A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Toyota Motor Corp 電池
JP2014049396A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Toyota Motor Corp 密閉型電池の製造方法
JP2018078027A (ja) * 2016-11-09 2018-05-17 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池および密閉型電池の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114175371A (zh) * 2021-03-26 2022-03-11 宁德新能源科技有限公司 极柱、电池及电子设备
CN114175371B (zh) * 2021-03-26 2023-05-02 宁德新能源科技有限公司 极柱、电池及电子设备
WO2024016610A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 欣旺达动力科技股份有限公司 极柱、单体电池以及电池包

Also Published As

Publication number Publication date
JP7346988B2 (ja) 2023-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110462873B (zh) 二次电池
US11205815B2 (en) Secondary battery
JP7346988B2 (ja) 電池
JP2006054119A (ja) バイポーラ電池および組電池
US20210043886A1 (en) Secondary battery
US20230246313A1 (en) Secondary battery
US11417912B2 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
JP7334532B2 (ja) 電池
US20220352581A1 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
JP6849051B2 (ja) 二次電池
JP2020092038A (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2022009830A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2021140838A1 (ja) 二次電池
JPWO2018131346A1 (ja) 二次電池
CN115552717A (zh) 二次电池
CN115516704A (zh) 二次电池
JP6773133B2 (ja) 二次電池
CN115461927A (zh) 二次电池
JP6828751B2 (ja) 二次電池
JP6885410B2 (ja) 二次電池
WO2018163775A1 (ja) 二次電池の製造方法
WO2022009997A1 (ja) 二次電池
WO2017208683A1 (ja) 二次電池
JP7238873B2 (ja) 二次電池およびその製造方法
WO2022044672A1 (ja) 二次電池およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220531

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7346988

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150