JP2021093276A - 二次電池及び二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極タブの太さに拘わらず外装体のシール性を確保することができる二次電池及び二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池１１は、電極積層体１３と、電極積層体１３に接合された電極タブ１４と、電極積層体１３及び電極タブ１４を、折り返すようにして包んだ状態で周縁部が封止された可撓性を持つシート状の外装体１２とを備え、外装体１２から電極タブ１４の一部が外部に突出するように構成される。外装体１２における折り返し部分２１には電極タブ１４の一部が挿通される挿通部２２が形成され、電極タブ１４は外装体１２内に位置する太形部１８と、太形部１８に隣接して太形部１８よりも細い細形部１９とを有する。細形部１９は挿通部２２から外装体１２の外部に突出している。電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に、外装体１２における挿通部２２を囲む部分である挿通周縁部２３が溶着されている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池及び二次電池の製造方法に関する。

従来、この種の二次電池として例えば特許文献１に示すものが知られている。こうした二次電池は、外装部材としての矩形状のラミネートフィルム上に発電要素としての電池コアを載置し、電池コアと電池コアから対をなすように並んで延びる矩形板状の正極端子及び負極端子のそれぞれの基端部とを包むようにしてラミネートフィルムを二つ折りにした状態で、ラミネートフィルムの周縁部同士を溶着した構成になっている。

この場合、正極端子及び負極端子のそれぞれの基端部以外の部分は、折り重ねられて溶着されたラミネートフィルムの周縁部同士の間からはみ出している。このため、正極端子及び負極端子がはみ出す部分のラミネートフィルムの周縁部同士は、通常、治具によって正極端子及び負極端子の外形に沿って引き伸ばしながら溶着することで、シール性が確保される。

こうした方法での正極端子及び負極端子がはみ出す部分のラミネートフィルムの周縁部のシール性の確保は、正極端子及び負極端子の厚さが０．５ミリメートル程度以下の場合にしかできない。なぜなら、正極端子及び負極端子の厚さが例えば数ミリメートル程度であると、ラミネートフィルムを正極端子及び負極端子の外形に沿って引き伸ばす際に、ラミネートフィルムが破れるおそれがあるからである。

特開２００１−１０２０９０号公報

しかし、上述のような二次電池では、出力を大きくしようとすると、正極端子及び負極端子のそれぞれの厚さを例えば数ミリメートル程度に厚くする必要があるため、正極端子及び負極端子がはみ出す部分のラミネートフィルムの周縁部のシール性の確保ができなくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、電極タブの太さに拘わらず外装体のシール性を確保することができる二次電池及び二次電池の製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する二次電池は、複数の電極板が積層された電極積層体と、前記電極積層体に接合された電極タブと、前記電極積層体及び前記電極タブを、折り返すようにして包んだ状態で周縁部が封止された可撓性を持つシート状の外装体と、を備え、前記外装体から前記電極タブの一部が外部に突出するように構成された二次電池であって、前記外装体における折り返し部分には、前記電極タブの一部が挿通される挿通部が形成され、前記電極タブは、前記外装体内に位置する太形部と、前記太形部に隣接して前記太形部よりも細い細形部とを有し、前記細形部は、前記挿通部から前記外装体の外部に突出しており、前記電極タブにおける前記太形部と前記細形部との段差面に、前記外装体における前記挿通部を囲む部分である挿通周縁部が溶着されていることを要旨とする。

この構成によれば、電極タブにおける太形部と細形部との段差面に外装体における挿通部を囲む部分である挿通周縁部が溶着されているため、電極タブの太さに拘わらず外装体のシール性を確保することができる。

上記課題を解決する二次電池の製造方法は、複数の電極板が積層された電極積層体と、前記電極積層体に接合された電極タブと、前記電極積層体及び前記電極タブを、折り返すようにして包んだ状態で周縁部が封止された可撓性を持つシート状の外装体と、を備え、前記外装体から前記電極タブの一部が外部に突出するように構成された二次電池の製造方法であって、前記外装体に挿通部を形成することと、太形部を中間部に有するとともに前記太形部に隣接して前記太形部よりも細い細形部を先端部に有した前記電極タブの前記細形部を前記挿通部に対して挿入して前記太形部を前記外装体における前記挿通部を囲む部分である挿通周縁部に接触させることと、前記外装体を前記挿通周縁部で折り返して、前記外装体によって前記電極積層体及び電極タブにおける前記太形部から基端側の部分を包むことと、前記電極タブにおける前記太形部と前記細形部との段差面に前記挿通周縁部を溶着することと、前記外装体の周縁部を溶着して封止することと、を備えることを要旨とする。

この構成によれば、電極タブにおける太形部と細形部との段差面に外装体における挿通部を囲む部分である挿通周縁部が溶着されるため、電極タブの太さに拘わらず外装体のシール性を確保することができる。

一実施形態における二次電池の斜視図。 二次電池の平面図。 電極タブが接合された電極積層体の斜視図。 外装体の平面図。 電極タブが接合された電極積層体と外装体とを示す斜視図。 電極タブが接合された電極積層体を外装体で覆ったときの状態を示す斜視図。 変更例において、電極タブが接合された電極積層体と外装体とを示す斜視図。

以下、二次電池の一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、二次電池１１は、例えばリチウムイオン電池などによって構成され、可撓性を持つ矩形シート状の外装体１２と、外装体１２内に包まれるようにして封止された電極積層体１３及び電解液（図示略）と、外装体１２から一部が外部に突出する一対の電極タブ１４とを備えている。

電極積層体１３は、電極板の一例としての矩形状の正極板１５と、電極板の一例としての矩形状の負極板１６とを、山折りと谷折りを交互に繰り返すつづら折りされた帯状のセパレータ１７を介して交互に複数積層することによって形成される。この場合、セパレータ１７の一方側の対向する面同士の間に正極板１５がそれぞれ挟まれ、他方側の対向する面同士の間に負極板１６がそれぞれ挟まれた状態になっている。

複数の正極板１５の一部はセパレータ１７の一端側から露出するように突出した状態で互いに電気的に接続されるように積層して接合され、複数の負極板１６の一部はセパレータ１７の他端側から露出するように突出した状態で互いに電気的に接続されるように積層して接合されている。積層された複数の正極板１５におけるセパレータ１７から露出した部分及び積層された複数の負極板１６におけるセパレータ１７から露出した部分には、四角柱状をなす金属製の電極タブ１４の中央部から基端部にかけての部位がそれぞれ電気的に接続されるように接合されている。

各電極タブ１４における中央部よりも先端部寄りの位置には、各電極タブ１４における他の部位よりも太い太形部１８が設けられている。この場合、太形部１８は、太形部１８を構成する四角枠状の合成樹脂部品を溶着することによって電極タブ１４に設けられている。つまり、電極タブ１４と太形部１８とは別体になっている。各電極タブ１４における太形部１８よりも先端側の部分は、太形部１８に隣接して太形部１８よりも細い細形部１９とされている。したがって、各電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との間には、段差面２０が形成される。

外装体１２は、例えばアルミニウム箔を一対の合成樹脂シートで挟んだ三層構造の可撓性のラミネートフィルムによって構成される。外装体１２は、二つに折り返すようにして電極積層体１３及び一対の電極タブ１４を包んだ状態で周縁部を溶着により封止することによって袋状に形成される。外装体１２における折り返し部分２１には、一対の電極タブ１４の細形部１９と対応するように一対の挿通部２２が形成されている。挿通部２２は、電極タブ１４の細形部１９が挿通できて電極タブ１４の太形部１８が挿通できない大きさとなるように形成されている。本実施形態の挿通部２２は、図４に示すように、外装体１２に例えば刃物などによって形成された切れ目によって構成されている。

図１及び図２に示すように、一対の電極タブ１４の細形部１９は、一対の挿通部２２にそれぞれ挿入されて挿通部２２から外装体１２の外部に突出している。一対の電極タブ１４の太形部１８は、一対の挿通部２２に挿通されないため、外装体１２内に位置している。

図２及び図４に示すように、外装体１２における一対の挿通部２２をそれぞれ囲む部分であって一対の電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０と対応するそれぞれの領域は、挿通周縁部２３とされている。そして、一対の電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０には、外装体１２の挿通周縁部２３がそれぞれ溶着されている。

次に、二次電池１１の製造方法について説明する。
二次電池１１を製造する場合には、まず、図３に示すように、電極積層体１３の正極板１５側及び負極板１６側に電極タブ１４の中央部から基端部にかけての部位をそれぞれ接合する。続いて、太形部１８を構成する四角枠状の合成樹脂部品を、それぞれの電極タブ１４の中間部（先端部と中央部との間の部分）に仮嵌めする。続いて、図４に示すように、外装体１２の折り返し部分２１におけるそれぞれの電極タブ１４と対応する位置に切り目を入れて挿通部２２をそれぞれ形成する。

続いて、図５及び図６に示すように、２つの電極タブ１４の細形部１９を外装体１２の２つの挿通部２２に対してそれぞれ挿入し、２つの電極タブ１４の太形部１８（四角枠状の合成樹脂部品）と細形部１９との段差面２０を外装体１２の２つの挿通周縁部２３にそれぞれ接触させる。続いて、外装体１２を折り返し部分２１に位置する２つの挿通周縁部２３で折り返して、外装体１２によって電極積層体１３及び２つの電極タブ１４における太形部１８から基端側の部分を包む。

続いて、２つの電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に外装体１２の２つの挿通周縁部２３をそれぞれ加熱して溶着すると同時に、２つの太形部１８（四角枠状の合成樹脂部品）を加熱して２つの電極タブ１４にそれぞれ溶着する。この場合、挿通周縁部２３の加熱及び太形部１８（四角枠状の合成樹脂部品）の加熱は、例えばはんだごてのような電熱式の加熱具によって同時に加熱される。

続いて、外装体１２の周縁部を溶着して封止する。このとき、外装体１２の周縁部の一部には、溶着していない部分を残しておき、当該溶着していない部分から外装体１２内に電解液（図示略）を注入した後、当該溶着していない部分を溶着する。これにより、図１に示す二次電池１１が完成する。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）二次電池１１において、外装体１２における折り返し部分２１には電極タブ１４の一部が挿通される挿通部２２が形成され、電極タブ１４は外装体１２内に位置する太形部１８と太形部１８に隣接して太形部１８よりも細い細形部１９とを有し、細形部１９は挿通部２２から外装体１２の外部に突出している。そして、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０には外装体１２の挿通周縁部２３が溶着されている。この構成によれば、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に外装体１２の折り返し部分２１に位置する挿通周縁部２３が溶着されているため、電極タブ１４の太さに拘わらず外装体１２のシール性を確保することができる。

（２）二次電池１１において、挿通部２２は、外装体１２に形成された切れ目によって構成されている。通常、挿通部２２を貫通孔によって構成すると、外装体１２に挿通部を形成する際に貫通孔と同じ形状の屑が出る。この点、この構成によれば、挿通部２２が切れ目によって構成されているため、外装体１２に挿通部２２を形成しても屑が出ないようにすることができる。すなわち、屑を出すことなく、外装体１２に挿通部２２を形成することができる。

（３）二次電池１１の製造方法は、外装体１２に挿通部２２を形成することと、太形部１８を中間部に有するとともに太形部１８に隣接して太形部１８よりも細い細形部１９を先端部に有した電極タブ１４の細形部１９を挿通部２２に対して挿入して太形部１８を外装体１２の折り返し部分２１に位置する挿通周縁部２３に接触させることと、外装体１２を挿通周縁部２３で折り返して、外装体１２によって電極積層体１３及び電極タブ１４における太形部１８から基端側の部分を包むことと、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に挿通周縁部２３を溶着することと、外装体１２の周縁部を溶着して封止することと、を備える。この構成によれば、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に外装体１２の挿通周縁部２３が溶着されるため、電極タブ１４の太さに拘わらず外装体１２のシール性を確保することができる。

（４）二次電池１１の製造方法において、電極タブ１４と太形部１８とが上記実施形態のように別体である場合には、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０に挿通周縁部２３を溶着するのと同時に、電極タブ１４と太形部１８とを溶着する。この構成によれば、電極タブ１４における太形部１８と細形部１９との段差面２０と挿通周縁部２３との溶着と、電極タブ１４と太形部１８との溶着とが同時に行われるので、二次電池１１を効率よく製造することができる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図７に示すように、電極タブ１４を円柱状にするとともに、太形部１８を円形枠状にしてもよい。この場合、外装体１２の挿通部２２は、放射状の切り目によって構成することが好ましい。

・挿通部２２は、貫通孔によって構成してもよい。
・太形部１８は、電極タブ１４に一体形成されていてもよい。この場合、上記実施形態の二次電池１１の製造方法において、２つの太形部１８（四角枠状の合成樹脂部品）を加熱して２つの電極タブ１４にそれぞれ溶着する工程は省略される。さらにこの場合、太形部１８を含む電極タブ１４は、全て金属製であってもよい。

・太形部１８は、予め四角枠状の合成樹脂部品をインサート成型することによって電極タブ１４に設けるようにしてもよいし、予め四角枠状の合成樹脂部品を密嵌することによって電極タブ１４に設けるようにしてもよい。

・二次電池１１は、リチウムイオン電池以外の二次電池であってもよい。

１１…二次電池
１２…外装体
１３…電極積層体
１４…電極タブ
１５…電極板の一例としての正極板
１６…電極板の一例としての負極板
１８…太形部
１９…細形部
２０…段差面
２１…折り返し部分
２２…挿通部
２３…挿通周縁部

Claims (4)

1. 複数の電極板が積層された電極積層体と、
   前記電極積層体に接合された電極タブと、
   前記電極積層体及び前記電極タブを、折り返すようにして包んだ状態で周縁部が封止された可撓性を持つシート状の外装体と、
   を備え、
   前記外装体から前記電極タブの一部が外部に突出するように構成された二次電池であって、
   前記外装体における折り返し部分には、前記電極タブの一部が挿通される挿通部が形成され、
   前記電極タブは、前記外装体内に位置する太形部と、前記太形部に隣接して前記太形部よりも細い細形部とを有し、
   前記細形部は、前記挿通部から前記外装体の外部に突出しており、
   前記電極タブにおける前記太形部と前記細形部との段差面に、前記外装体における前記挿通部を囲む部分である挿通周縁部が溶着されていることを特徴とする二次電池。
2. 前記挿通部は、前記外装体に形成された切れ目によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 複数の電極板が積層された電極積層体と、
   前記電極積層体に接合された電極タブと、
   前記電極積層体及び前記電極タブを、折り返すようにして包んだ状態で周縁部が封止された可撓性を持つシート状の外装体と、
   を備え、
   前記外装体から前記電極タブの一部が外部に突出するように構成された二次電池の製造方法であって、
   前記外装体に挿通部を形成することと、
   太形部を中間部に有するとともに前記太形部に隣接して前記太形部よりも細い細形部を先端部に有した前記電極タブの前記細形部を前記挿通部に対して挿入して前記太形部を前記外装体における前記挿通部を囲む部分である挿通周縁部に接触させることと、
   前記外装体を前記挿通周縁部で折り返して、前記外装体によって前記電極積層体及び電極タブにおける前記太形部から基端側の部分を包むことと、
   前記電極タブにおける前記太形部と前記細形部との段差面に前記挿通周縁部を溶着することと、
   前記外装体の周縁部を溶着して封止することと、
   を備えることを特徴とする二次電池の製造方法。
4. 前記電極タブと前記太形部とが別体である場合には、前記電極タブにおける前記太形部と前記細形部との段差面に前記挿通周縁部を溶着するのと同時に、前記電極タブと前記太形部とを溶着することを特徴とする請求項３に記載の二次電池の製造方法。

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