JP4298245B2 - Winding battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極活物質シート、セパレータおよび負極活物質シートを重ね合わせて捲回してなる電極体を用いた巻き電池およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ニッケル水素電池などに代表される円筒状の巻き電池は、正極活物質(水酸化ニッケルなど)を含む正極活物質シートと、負極活物質(水素吸蔵合金など)を含む負極活物質シートとが、両シート間を電気絶縁し、その中に含まれる電解液を介してイオンを伝導させる板状のセパレータを介して渦巻き状に捲回された電極体を備える。該電極体の最外周層は負極活物質シートになるように構成されており、負極外部端子を兼ねる一端に開口を有する有底筒状の電池容器に収納されている。該電池容器の開口は、その中央部が突設した板状の正極外部端子で覆われており、これによって、正極外部端子が電池容器の一部を構成している(例えば、特許文献1参照)。また、正極外部端子と電極体の正極活物質シートとは、ニッケルなど導電性のタブを介してそれぞれ溶接されている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−8710号公報 (第1頁、図1)
【特許文献2】
特開平5−234616号公報 (第3頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の巻き電池の構造では、電気が流れる正極側の経路に溶接部を2箇所有する。該溶接部の電気抵抗のため、巻き電池を高出力放電する場合に巻き電池の両端間の電圧が低下し、巻き電池の性能を十分に確保することができない。また、溶接部があるために巻き電池の製造時間が多く掛かり、製造コストも多く掛かる。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電極体の正極活物質シートを正極外部端子に、電極体の負極活物質シートを負極外部端子にそれぞれ溶接せず当接により電気的に接続することによって、極めて容易に製造することができ、かつ電圧低下を低減して高性能化を図ることができる巻き電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、正極活物質を含む正極活物質シートと、負極活物質を含む負極活物質シートとが電解質を含むセパレータを介して渦巻き状に捲回された電極体と、該電極体の軸方向の両端部にそれぞれ対向配置され、前記正極活物質シートに電気的に接続される正極外部端子および前記負極活物質シートに電気的に接続される負極外部端子とを備える巻き電池であって、電極体は、その軸方向の一端部に正極活物質シートが、他端部に負極活物質シートがそれぞれ突出するように、両シートを軸方向にずらした状態で重ね合わされて渦巻き状に捲回されてなり、前記セパレータは、前記正極活物質シートと前記負極活物質シートの間に介在し、前記負極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように一端部が折り曲げられた第1セパレータと、該第1セパレータとの間で前記正極活物質シートと前記負極活物質シートのいずれか一方を挟み込み、前記正極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように他端部が折り曲げられた第2セパレータとからなり、前記正極外部端子は、前記電極体の一端部に配置されて当接し、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記正極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されると共に前記第1セパレータの一端部を介して前記負極活物質シートの突出方向と反対側の端部と隔離され、前記負極外部端子は、前記電極体の他端部に配置されて当接し、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記負極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されると共に前記第2セパレータの他端部を介して前記正極活物質シートの突出方向と反対側の端部と隔離されていることを特徴とする。
【0007】
一般的に、放電する際、電流は正極活物質シートから正極外部端子および負極外部端子を介して負極活物質シートへ流れるが、本発明の巻き電池では、電流の流れる経路に溶接箇所がないので、高出力放電しても電圧低下が少なく高性能な巻き電池を得ることができる。
【0008】
また、本発明のセパレータは、正極活物質シートおよび負極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように構成されており、セパレータが正極活物質シートと負極活物質シートとを物理的に分離する。従って、何らかの外力によって突出している両シートのいずれかが変形した場合であっても、両シート間の電気絶縁を保つことができる。
【0009】
また、本発明では、電極体をその外周部に巻き付けて結束する結束部材をさらに備える構成としてもよい。この構成によれば、結束部材が電極体の外周部に巻き付き電極体の形態を拘束し、これによって電極体の捲回状態を維持することができる。
【0010】
また、本発明では、複数の電極体を備え、複数の電極体が、相対向して前記正極外部端子及び前記負極外部端子を構成する2つの面を有する容器内に並列的に配され、該正極外部端子が、前記複数の電極体の夫々の前記正極活物質シートの端部に当接して電気的に接続され、該負極外部端子が、前記複数の電極体の夫々の前記負極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されていてもよい。これにより、複数の電極体が並列的に配されることによって電気的に並列接続されるので、電池容量を大きくすることができる。すなわち、この場合、電極体の両端間の電圧は変わらず、電流が増加する。
【0011】
また、上記複数の電極体が、充放電特性の異なる複数の種類の電極体であってもよい。このように充放電特性の異なる複数の電極体を組み合わせることによって、使用目的に応じた巻き電池を構成することが可能となる。例えば、一種類の電極体では実現不可能である瞬間的な高電流と大きな電池容量とを同時に満足する巻き電池を提供することができる。
【0012】
さらに、本発明では、前記容器が複数であり、該複数の容器が直列的に配され、互いに隣接する容器のうち一方の容器の正極外部端子と他方の容器の負極外部端子とが向かい合って当接していても良く、これにより、巻き電池の高電圧化が可能となる。
【0013】
また、本発明に係る巻き電池の製造方法は、正極活物質を含む正極活物質シートと、負極活物質を含む負極活物質シートと、両シートの間に介在する第1セパレータと、該第1セパレータとの間で両シートのいずれか一方のシートを挟み込む第2セパレータとを、前記両セパレータの一端側の間から前記正極活物質シートが、前記両セパレータの他端側の間から前記負極活物質シートがそれぞれ突出するようにずらした状態で重ね合わせると共に、前記負極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように前記第1セパレータの一端部を折り曲げ、前記正極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように前記第2セパレータの他端部を折り曲げる第1工程と、重ね合わせた両シートおよび両セパレータを渦巻き状に捲回して電極体を形成する第2工程と、前記電極体の軸方向の一端部と正極外部端子とを当接させることにより、該正極外部端子を前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記正極活物質シートの端部に当接させて電気的に接続し、前記電極体の軸方向の他端部と負極外部端子とを当接させることにより、該負極外部端子を前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記負極活物質シートの端部に当接させて電気的に接続する第3工程とを備えることを特徴とする。
【0014】
この構成によれば、両セパレータに対して両シートを相互に反対方向にずらした状態で重ね合わせ渦巻き状に捲回するので、これにより形成される電極体の各端部には互いに異なる極性を突出させることが可能となる。すなわち、電極体の一端部には正極活物質シートが、他端部には負極活物質シートが突出する。また、電極体の突出している正極活物質シートを正極外部端子に、電極体の突出している負極活物質シートを負極外部端子にそれぞれ当接することにより電気的に接続しているので、従来の巻き電池で行っていた溶接工程が不要となる。その結果、巻き電池の製造が極めて容易となり、その製造期間も短縮でき、さらにコストも低減することができる。
【0015】
また、上記第1工程が、正極活物質シートおよび/または負極活物質シートの突出方向と反対側の端部をそれぞれ覆うように第1セパレータおよび/または第2セパレータの端部を折り曲げる工程を含んでいることにより、正極活物質シートと負極活物質シートとが電気絶縁性の両セパレータによって物理的に分離されるので、これらの間の電気絶縁を確実に行うことができる。
【0016】
また、上記第2工程が、捲回された両シートおよび両セパレータの外周部を結束部材で巻き付けて結束する工程をさらに含んでもよい。これにより、両シートおよび両セパレータの捲回状態を維持することができる。
【0017】
また、本発明に係る巻き電池がニッケル水素電池であってもよい。ニッケル水素電池は、クリーンで環境適合性のある電池として、近年、電気自動車などに使用されている。本発明に係る巻き電池の構造をニッケル水素電池に適用することにより、ニッケル水素電池の大容量化並びに高電圧化が可能となり前記電気自動車などへの適用が容易となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明に係る巻き電池の実施の形態について説明する。本発明に係る巻き電池の特徴部は電極体である。そこで、まず、巻き電池の電極体について説明する。
【0019】
図1は、本発明に係る巻き電池の電極体の構造の一例を示しており、図1(a)、(b)は、それぞれ電極体の部分切欠斜視図および電極体の平面図を示している。
【0020】
図1(a)に示すように、略円筒状の電極体1は、正極活物質を含む正極活物質シート2と、負極活物質層を含む負極活物質シート4と、両シート2、4間に介在し両シート2、4間を電気絶縁すると共に、その中に含まれる電解液を介してイオンを伝導させる板状の第1セパレータ30と、該第1セパレータ30との間に正極活物質シート4を挟み込む第2セパレータ31とを備える。そして、負極活物質シート4、第1セパレータ30、正極活物質シート2および第2セパレータ31は、この順に密着するように重ね合わされており、電極体1の最外周層が負極活物質シート4になるように渦巻き状に捲回されている(図1(b)参照)。すなわち、第1セパレータ30と第2セパレータ31とが、電極体1の径方向内方に向かって正極活物質シート2と負極活物質シート4との間に形成される複数の層間に交互に介在する。ここでは、電極体1の最外周層が負極活物質シート4になるように構成されているが、正極活物質シート2に替えても構わない。
【0021】
また、電極体1の軸方向の一端部4a(図1(a)中、上方の端部)には、負極活物質シート4が突出しており、電極体1の軸方向の他端部2a(図1(a)中、下方の端部)には、正極活物質シート2が突出している。負極活物質シート4の突出方向と反対側の端部4bは、電極体1の径方向外方に折り曲げられた第1セパレータ30の端部30aによって覆われている。また、正極活物質シート2の突出方向と反対側の端部2bは、第1セパレータ30の折り曲げらた端部30aと反対側の端部30bと、電極体1の径方向外方に折り曲げられた第2セパレータ31の端部31aとによって覆われている。これらの端部30b、31aは断面略コ字状になるように形成され、これによって形成された凹部に正極活物質シート2の突出方向と反対側の端部2bが内装されるように構成されている。以上の構成により、電極体1の正極活物質シート2と負極活物質シート4との接触(電気的な短絡)を防止することができる。なお、ここで示した第1セパレータ30および第2セパレータ31の端部30a、31aを折り曲げる構造は一例であり、これに限定するものではない。
【0022】
また、電極体1の渦巻き状の両端部2a、4aはその軸方向に対して略直角になるように形成されており、略平坦な板状の正極外部端子(図示せず)および負極外部端子(図示せず)にそれぞれ均一に当接するように押圧されている。この構成では溶接部がないので、溶接部の電気抵抗による大きな電圧低下はない。これにより、巻き電池の高性能化が可能となる。
【0023】
次に、ニッケル水素電池を一例として、上記の電極体1を構成する部品の材料について説明する。なお、以下に示す材料は、巻き電池の種類に応じて適宜変更される。
【0024】
正極活物質シート2は、導電性の発砲ニッケルなどの板状体に水酸化ニッケル(正極活物質)を塗布して発砲ニッケルの細孔に充填し、乾燥したあと所定の厚みに圧延して形成されている。負極活物質シート4は、導電性の発砲ニッケルなど板状体に水素吸蔵合金粉末(負極活物質)を塗布して発砲ニッケルの細孔に充填し、乾燥したあと所定の厚みに圧延して形成されている。第1セパレータ30および第2セパレータ31は、電気絶縁物質であるポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリアミドなどから構成される。また、両セパレータ30、31としては、メッシュ(網)または不織布などを採用することが好ましい。これにより、両セパレータ30、31は多くの電解液を保持することができる。その結果、正極活物質シート2と負極活物質シート4との間でのイオンの伝導が容易となる。電解質は、水酸化カリウムが使用される。
【0025】
この場合の電池反応を簡単に説明すると、放電状態では、負極活物質シート4に吸蔵されている水素が水素イオンとなって(電子を外部放電回路に放つ)第1または第2セパレータ30、31内に含まれる電解液中を通り正極活物質シート2に達する。そこで、オキシ水酸化ニッケルと反応して(電子を得て)水酸化ニッケルになる。充電状態では、この逆の反応が起こる。
【0026】
次に、上記電極体1の製造方法について図2に基づいて説明する。
【0027】
まず、図2(a)に示すように、略長板状であって略同一形状を有する正極活物質シート2、負極活物質シート4、第1セパレータ30および第2セパレータ31を製作する。負極活物質シート4、第1セパレータ30、正極活物質シート2および第2セパレータ31は、この順に重ね合わされる。その後、正極活物質シート2は、第1セパレータ30および第2セパレータ31の一端側から突出するように(図2(a)の下方に)所定量ずらす。一方、負極活物質シート4は、第1セパレータ30および第2セパレータ31の他端側から突出するように(図2(a)の上方に)所定量ずらす。この場合、第1セパレータ30および第2セパレータ31の位置は変化しない。従って、両セパレータ30、31は、その板厚方向に相対向するように配置される。なお、上記「所定量」としては1mm程度でよいが、実際には、突出している正極活物質シート2および負極活物質シート4の形状、材質、加工精度などを考慮して設定される。
【0028】
その後、図2(b)に示すように、負極活物質シート4をずらした方向と反対側の端部4bを覆うために、第1セパレータ30の端部30aは、その板厚方向の、負極活物質シート4側に略垂直に折り曲げられる。同様に、正極活物質シート2をずらした方向と反対側の端部2aを覆うために、第2セパレータ31の端部31aは、その板厚方向の、正極活物質シート2側に略垂直に折り曲げられる。これにより、正極活物質シート2、負極活物質シート4、第1セパレータ3aおよび第2セパレータ3bを捲回するときに巻きずれなどを起こした場合であっても、正極活物質シート2と負極活物質シート4との接触(電気的な短絡)を防止することができる。なお、ここでは、両セパレータ30、31の端部30a、31aを折り曲げる工程を有するが、正極活物質シート2と負極活物質シート4との電気絶縁を維持するように上記「所定量」を設定すれば、この工程を省略することも可能である。これにより、電極体1の製造が容易となる。
【0029】
その後、図2(c)に示すように、負極活物質シート4、第1セパレータ30、正極活物質シート2および第2セパレータ31を重ね合わせたものを、その長手方向に渦巻き状に捲回する。これにより、略円筒状の電極体1が形成され、その各端部2a、4aには互いに異なる極性が形成される。すなわち、電極体1の一端部2aに正極活物質シート2が、他端部4aに負極活物質シート4がそれぞれ突出することになる。
【0030】
その後、電極体1の形態の安定性を考慮して、図2(d)に示すように、電極体1の外周部に帯状の結束部材5を巻き付け、該結束部材5の両端部5aを熱融着などで接着してもよい。この例では、2箇所に結束部材5を巻き付けているが、その数は電極体1を構成する材料などに応じて適宜設定される。また、結束部材5も、第1セパレータ30などと同様耐電解液性が要求される。そのため、結束部材5は、電気絶縁物質であるポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリアミドなどからなる。さらに、結束部材5は、その中に電解液を多く含みイオンを伝導させる必要があるため、メッシュ(網)または不織布などから構成されることが好ましい。なお、結束部材5を電極体1に巻き付ける工程は、捲回された電極体1の形態が安定している場合には、省略しても構わない。
【0031】
その後、電極体1が後述の電池容器Bなどに収納され、電池容器B内に電解液を充填し、電池容器B全体を密封して後述の捲き電池Dが形成される(図示せず)。電池容器Bに電極体1を収納する際、電極体1の各端部と電池容器Bとの接続部は、溶接されず当接される。
【0032】
上記のように本実施の形態に係る電極体1および巻き電池Dの製造過程では、溶接工程がない。従って、その製造は極めて容易となる。その結果、巻き電池の製造時間を短縮することができ、製造コストも低減することができる。なお、上記の電極体1の製造方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【0033】
次に、上記電極体1を用いて構成した本発明の実施の形態に係る巻き電池について図1および図3に基づいて説明する。図3は、本発明の実施形態に係る巻き電池の斜視図である。図3(a)は、巻き電池の形状が箱形状である場合を示し、図3(b)は、円筒形状である場合を示している。
【0034】
図3(a)に示すように、巻き電池Dは複数の電極体1とこれらを収納する電池容器Bを備える。電池容器Bは全体として箱形状をなしており、その内相対向する2つの面が、それぞれ正極外部端子6と負極外部端子7とを構成する。両端子6、7とその他の面8との接続部には、電気絶縁材10が介在しており、両端子6、7間は電気絶縁されている。なお、正極外部端子6および負極外部端子7には、電気配線などを接続するため帯状などの接続端子(図示せず)をそれぞれ設けても構わない。
【0035】
上記電池容器B内には、複数の電極体1が収納され、これらは並列的に配置されている。図1に示した電極体1の突出している正極活物質シート2が正極端外部端子6に、電極体1の突出している負極活物質シート4が負極外部端子7に当接され、電気的に並列接続されている。
【0036】
以上のように複数の電極体1を並列的に配置することによって、大きな電流を得る(大容量化する)ことができる。また、電極体1の突出している正極活物質シート2が正極外部端子6に、電極体1の突出している負極活物質シート2が負極外部端子7にそれぞれ当接するのみで溶接してしないので、溶接部の電気抵抗による電圧低下がない。これにより、巻き電池Dの高性能化が可能となる。
【0037】
また、電池容器Bに収納される電極体1は、全て同一の充放電特性を有するものでも、異なる充放電特性を有するものの組合せであっても構わない。後者の例として、瞬間的に大電流を充放電する特性を有する電極体1と、小電流しか流せないが長時間充放電する(電気容量が大きい)特性を有する電極体1との組合せが挙げられる。これにより、瞬間的に大電流を充放電し、かつ長時間充放電することができる。例えば、本発明の実施の形態に係る巻き電池は、加速する際に瞬間的な大電流を要し、走行距離を長くするために大きな電気容量を要するような電気自動車または電気自転車などに適用される。なお、充放電特性の異なる電極体1の組合せは、巻き電池Dの用途に応じて適宜設定される。
【0038】
また、電池容器Bの形状は、図3(b)に示すように略円筒状であっても良い。図示するように、電池容器Bは円筒胴8a並びにこの両端の開口をそれぞれ覆う円板状の正極外部端子6および負極外部端子7を備える。両端子6、7と円筒胴8aとの接続部分には、電気絶縁材10が介在し、両端子6、7間の電気絶縁が保たれている。電池容器B内には、電極体1が並列的に配置されて収納されており、図1に示した電極体1の突出している正極活物質シート2が正極外部端子6に、電極体1の突出している負極活物質シート4が負極外部端子7にそれぞれ当接され、電気的に並列接続されている。
【0039】
以上の構成により、電池容器Bの機械的な強度を向上させることができる。また、電池容器Bの接続箇所が少ないので、電池容器B内の電解液の漏れなどを防止することも容易である。
【0040】
なお、ここでは、複数の電極体1を収納する場合について説明したが、もちろん、一つの電極体1を収納する場合であっても構わない。また、上述した例では、電池容器B内に複数の電極体1を並列的に収納する場合ついて説明したが、その他のものとして複数の電池容器Bを並列的に配置して大電流化を図っても良い。これにより、運搬可能なサイズの電池容器Bで構成したり、充放電特性の異なる電池容器Bで構成したりすることが容易となる。
【0041】
次に、本発明の別の実施の形態に係る巻き電池について図4を用いて説明する。図4は、本発明の別の実施の形態に係る巻き電池の斜視図を示している。なお、ここでは、図3(b)に示した円筒状の巻き電池Dを一例として説明する。
【0042】
図4に示すように、4つの巻き電池Dが直列的に配置されている。各巻き電池Dの正極外部端子6と負極外部端子7とは、図3(b)で示したように略平坦な円板状であり、互いに隣接する巻き電池Dの正極外部端子6および負極外部端子7とは互いに向かい合って当接している。以上のように巻き電池Dを直列配置することで高電圧化を図ることが可能となる。さらに、正極外部端子6と負極外部端子7とが当接する部分の面積を大きいので、この部分における電圧低下を小さくすることができる。なお、ここでは、巻き電池Dの数は4つであるが、この数に限定されるものではない。
【0043】
なお、以上の巻き電池の構造および製造方法は、上述したニッケル水素電池以外にも、ニッケルカドミウム電池、リチウム電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、マンガン電池など、また、一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)、電気二重層化学キャパシタ(コンデンサ)などにも適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
本発明に係る巻き電池は、電極体の正極活物質シートを正極外部端子に、電極体の負極活物質シートを負極外部端子にそれぞれ溶接せず当接により電気的に接続することによって、高出力放電する場合にあっても電圧低下を低減して高性能化を図ることができる。
【0045】
また、本発明に係る巻き電池の製造方法では、溶接工程が不要であるので、巻き電池を極めて容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る巻き電池の電極体の構造の一例を示す図である。
【図2】 本発明に係る巻き電池の電極体の製造工程を示す図である。
【図3】 本発明の実施形態に係る巻き電池の斜視図である。
【図4】 本発明の別の実施の形態に係る巻き電池の斜視図である。
【符号の説明】
1 電極体
2 正極活物質シート
2a 電極体の軸方向の他端部
30 第1セパレータ
31 第2セパレータ
4 負極活物質シート
4a 電極体の軸方向の一端部
5、5a 結束部材
6 正極外部端子
7 負極外部端子
B 電池容器
D 巻き電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wound battery using an electrode body formed by stacking and winding a positive electrode active material sheet, a separator, and a negative electrode active material sheet, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A cylindrical wound battery represented by a nickel metal hydride battery has a positive electrode active material sheet containing a positive electrode active material (such as nickel hydroxide) and a negative electrode active material sheet containing a negative electrode active material (such as a hydrogen storage alloy). An electrode body wound in a spiral shape is provided through a plate-shaped separator that electrically insulates between both sheets and conducts ions through an electrolyte contained therein. The outermost peripheral layer of the electrode body is configured to be a negative electrode active material sheet, and is housed in a bottomed cylindrical battery container having an opening at one end also serving as a negative electrode external terminal. The opening of the battery container is covered with a plate-like positive external terminal projecting at the center thereof, whereby the positive external terminal constitutes a part of the battery container (see, for example, Patent Document 1). ). Moreover, the positive electrode external terminal and the positive electrode active material sheet of the electrode body are each welded via conductive tabs, such as nickel (for example, refer patent document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-8710 A (
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-234616 (page 3, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure of the wound battery described above, there are two welds in the path on the positive electrode side through which electricity flows. Due to the electrical resistance of the welded portion, when the wound battery is discharged at a high output, the voltage across the wound battery is lowered, and the performance of the wound battery cannot be sufficiently ensured. Moreover, since there exists a welding part, the manufacturing time of a winding battery takes much, and manufacturing cost also increases.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems. The positive electrode active material sheet of the electrode body is electrically connected to the positive electrode external terminal and the negative electrode active material sheet of the electrode body is not welded to the negative electrode external terminal. It is an object of the present invention to provide a wound battery and a method for manufacturing the same that can be manufactured very easily by reducing the voltage drop and can improve performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode body in which a positive electrode active material sheet containing a positive electrode active material and a negative electrode active material sheet containing a negative electrode active material are wound in a spiral shape through a separator containing an electrolyte. And a positive external terminal electrically connected to the positive active material sheet and a negative external terminal electrically connected to the negative active material sheet, which are respectively opposed to both end portions in the axial direction of the electrode body. The electrode body is stacked in a state where both sheets are shifted in the axial direction so that the positive electrode active material sheet protrudes at one end in the axial direction and the negative electrode active material sheet protrudes from the other end, respectively. The separator is interposed between the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet so as to cover the end of the negative electrode active material sheet opposite to the protruding direction. One end is folded One of the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet is sandwiched between the bent first separator and the first separator, and covers the end of the positive electrode active material sheet opposite to the protruding direction. The positive electrode external terminal is disposed at and abuts one end of the electrode body and protrudes from between the first separator and the second separator . the positive electrode active material through one end portion of the first separator along with the end of the sheet abuts and is electrically connected the isolated negative electrode active projecting direction of material sheet and an opposite end portion, the negative electrode external terminal is disposed on the other end portion of the electrode body in contact, it is electrically connected in contact with the end portion of the anode active material sheet which protrudes from between the first separator and the second separator Characterized in that it is both isolated and the end opposite to the protruding direction of the second separator other end the positive electrode active material sheet through the.
[0007]
In general, when discharging, the current flows from the positive electrode active material sheet to the negative electrode active material sheet via the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal. However, in the wound battery of the present invention, there is no welding point in the current flow path. A high-performance wound battery with little voltage drop even with high output discharge can be obtained.
[0008]
In addition, the separator of the present invention is configured to cover the ends of the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet opposite to the protruding direction, and the separator physically separates the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet. To separate. Therefore, even if one of the two sheets protruding by some external force is deformed, the electric insulation between the two sheets can be maintained.
[0009]
Moreover, in this invention, it is good also as a structure further equipped with the binding member which winds and binds an electrode body to the outer peripheral part. According to this configuration, the binding member wraps around the outer periphery of the electrode body and restricts the form of the electrode body, thereby maintaining the wound state of the electrode body.
[0010]
In the present invention, a plurality of electrode bodies are provided, and the plurality of electrode bodies are arranged in parallel in a container having two surfaces that face each other and constitute the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal , A positive electrode external terminal is in contact with and electrically connected to an end of the positive electrode active material sheet of each of the plurality of electrode bodies, and the negative electrode external terminal is connected to the negative electrode active material sheet of each of the plurality of electrode bodies. It may be in contact with and electrically connected to the end of the . Thereby, since a plurality of electrode bodies are arranged in parallel and electrically connected in parallel, the battery capacity can be increased. That is, in this case, the voltage across the electrode body does not change, and the current increases.
[0011]
The plurality of electrode bodies may be a plurality of types of electrode bodies having different charge / discharge characteristics. Thus, by combining a plurality of electrode bodies having different charge / discharge characteristics, a wound battery according to the purpose of use can be configured. For example, it is possible to provide a wound battery that simultaneously satisfies an instantaneous high current and a large battery capacity that cannot be realized with one type of electrode body.
[0012]
Furthermore, in the present invention, the container is a plurality, the plurality of containers are arranged in series, those facing each other and the negative electrode external terminal of positive electrode external terminal and the other container of one container of the container adjacent to each other It may be in contact, which enables a high-voltage winding battery.
[0013]
In addition, a method for manufacturing a wound battery according to the present invention includes a positive electrode active material sheet containing a positive electrode active material, a negative electrode active material sheet containing a negative electrode active material, a first separator interposed between both sheets, and the first A second separator that sandwiches one of the two sheets between the separator and the positive electrode active material sheet from between one end sides of the two separators, and the negative electrode active sheet from between the other end sides of the two separators. The material sheets are superposed in a shifted state so as to protrude, and one end of the first separator is folded so as to cover the end opposite to the protruding direction of the negative electrode active material sheet, a first step of bending the other end portion of the second separator so as to cover the end portion of the protruding direction opposite to the sheets and the separators superimposed and wound spirally electrode member A second step of forming, by abutting the end portion in the axial direction and the positive electrode external terminal of the electrode body, the positive electrode of the positive electrode external terminal protruding from between the first separator and the second separator The negative electrode external terminal is brought into contact with the end portion of the active material sheet and electrically connected, and the negative electrode external terminal is brought into contact with the other end portion in the axial direction of the electrode body and the negative electrode external terminal. And a third step of contacting and electrically connecting to an end portion of the negative electrode active material sheet protruding from between the second separators .
[0014]
According to this configuration, since both sheets are shifted in opposite directions with respect to both separators and wound in a spiral shape, each end of the electrode body formed thereby has different polarities. It can be projected. That is, the positive electrode active material sheet protrudes from one end of the electrode body, and the negative electrode active material sheet protrudes from the other end. Further, since the positive electrode active material sheet protruding from the electrode body is electrically connected to the positive electrode external terminal and the negative electrode active material sheet protruding from the electrode body is brought into contact with the negative electrode external terminal, the conventional winding is performed. The welding process performed by the battery becomes unnecessary. As a result, the winding battery can be manufactured very easily, the manufacturing period can be shortened, and the cost can be reduced.
[0015]
Further, the first step includes a step of bending the end portions of the first separator and / or the second separator so as to cover the end portions on the opposite side to the protruding direction of the positive electrode active material sheet and / or the negative electrode active material sheet, respectively. by being de, since the positive electrode active material sheets and the negative electrode active material sheet is physically separated by electrically insulating the separators, it is possible to perform electrical insulation between them reliably.
[0016]
Moreover, the said 2nd process may further include the process of winding and winding the outer peripheral part of both the wound sheet | seats and both separators with a binding member. Thereby, the winding state of both sheets and both separators can be maintained.
[0017]
Further, the wound battery according to the present invention may be a nickel metal hydride battery. In recent years, nickel metal hydride batteries have been used in electric vehicles and the like as clean and environmentally friendly batteries. By applying the structure of the wound battery according to the present invention to a nickel-metal hydride battery, the capacity and voltage of the nickel-metal hydride battery can be increased and the application to the electric vehicle or the like is facilitated.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a wound battery according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The characteristic part of the wound battery according to the present invention is an electrode body. Therefore, first, the electrode body of the wound battery will be described.
[0019]
FIG. 1 shows an example of the structure of an electrode body of a wound battery according to the present invention. FIGS. 1 (a) and 1 (b) show a partially cutaway perspective view of the electrode body and a plan view of the electrode body, respectively. Yes.
[0020]
As shown in FIG. 1A, a substantially
[0021]
Moreover, the negative electrode
[0022]
Further, the
[0023]
Next, taking a nickel metal hydride battery as an example, the material of the parts constituting the
[0024]
The positive electrode
[0025]
The battery reaction in this case will be briefly described. In the discharged state, hydrogen occluded in the negative electrode
[0026]
Next, a method for manufacturing the
[0027]
First, as shown in FIG. 2A, a positive electrode
[0028]
Thereafter, as shown in FIG. 2B, in order to cover the
[0029]
Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), a stack of the negative electrode
[0030]
Thereafter, in consideration of the stability of the form of the
[0031]
Thereafter, the
[0032]
As described above, in the manufacturing process of the
[0033]
Next, a wound battery according to an embodiment of the present invention configured using the
[0034]
As shown in FIG. 3 (a), the wound battery D includes a plurality of
[0035]
In the battery container B, a plurality of
[0036]
A large current can be obtained (capacity can be increased) by arranging the plurality of
[0037]
Further, the
[0038]
Further, the shape of the battery container B may be substantially cylindrical as shown in FIG. As shown in the figure, the battery case B includes a
[0039]
With the above configuration, the mechanical strength of the battery container B can be improved. Moreover, since there are few connection places of the battery container B, it is also easy to prevent the electrolyte solution in the battery container B from leaking.
[0040]
In addition, although the case where the
[0041]
Next, a wound battery according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a perspective view of a wound battery according to another embodiment of the present invention. Here, the cylindrical wound battery D shown in FIG. 3B will be described as an example.
[0042]
As shown in FIG. 4, four wound batteries D are arranged in series. The positive electrode
[0043]
In addition to the nickel metal hydride battery described above, the structure and manufacturing method of the above wound battery include nickel cadmium battery, lithium battery, lithium ion battery, lead storage battery, manganese battery, etc., primary battery, secondary battery, electric The present invention can also be applied to a double layer capacitor (capacitor), an electric double layer chemical capacitor (capacitor), and the like.
[0044]
【The invention's effect】
The wound battery according to the present invention has a high output by electrically connecting the positive electrode active material sheet of the electrode body to the positive electrode external terminal and the negative electrode active material sheet of the electrode body to the negative electrode external terminal without welding. Even in the case of discharging, it is possible to reduce the voltage drop and improve the performance.
[0045]
Moreover, in the manufacturing method of the wound battery which concerns on this invention, since a welding process is unnecessary, a wound battery can be manufactured very easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of an electrode body of a wound battery according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of an electrode body of a wound battery according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a wound battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a wound battery according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極体は、その軸方向の一端部に前記正極活物質シートが、他端部に前記負極活物質シートがそれぞれ突出するように、両シートを軸方向にずらした状態で重ね合わされて渦巻き状に捲回されてなり、
前記セパレータは、前記正極活物質シートと前記負極活物質シートの間に介在し、前記負極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように一端部が折り曲げられた第1セパレータと、該第1セパレータとの間で前記正極活物質シートと前記負極活物質シートのいずれか一方を挟み込み、前記正極活物質シートの突出方向と反対側の端部を覆うように他端部が折り曲げられた第2セパレータとからなり、
前記正極外部端子は、前記電極体の一端部に配置されて当接し、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記正極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されると共に前記第1セパレータの一端部を介して前記負極活物質シートの突出方向と反対側の端部と隔離され、
前記負極外部端子は、前記電極体の他端部に配置されて当接し、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記負極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されると共に前記第2セパレータの他端部を介して前記正極活物質シートの突出方向と反対側の端部と隔離されていることを特徴とする巻き電池。An electrode body in which a positive electrode active material sheet containing a positive electrode active material and a negative electrode active material sheet containing a negative electrode active material are spirally wound through a separator containing an electrolyte, respectively , at both ends in the axial direction of the electrode body A wound battery comprising a positive external terminal disposed oppositely and electrically connected to the positive active material sheet and a negative external terminal electrically connected to the negative active material sheet ,
The electrode body is spirally overlapped with the sheets shifted in the axial direction so that the positive electrode active material sheet protrudes at one end in the axial direction and the negative electrode active material sheet protrudes from the other end, respectively. To be beaten by
The separator is interposed between the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet, and a first separator whose one end is bent so as to cover an end opposite to the protruding direction of the negative electrode active material sheet; One of the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet is sandwiched between the first separator and the other end is bent so as to cover the end opposite to the protruding direction of the positive electrode active material sheet. A second separator,
The positive electrode external terminal abuts is arranged at one end of the electrode body, contact electrically connected to an end of the positive electrode active material sheet projecting from between the first separator and the second separator And is separated from the end opposite to the protruding direction of the negative electrode active material sheet through one end of the first separator,
The negative electrode external terminal, the is disposed at the other end portion of the electrode body in contact with said first separator and an end of the anode active material sheet which protrudes from between the second separator abutting electrically with the A wound battery characterized in that it is connected and isolated from the end opposite to the protruding direction of the positive electrode active material sheet via the other end of the second separator .
該複数の電極体が、相対向して前記正極外部端子及び前記負極外部端子を構成する2つの面を有する容器内に並列的に配され、
該正極外部端子が、前記複数の電極体の夫々の前記正極活物質シートの端部に当接して電気的に接続され、該負極外部端子が、前記複数の電極体の夫々の前記負極活物質シートの端部に当接して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の巻き電池。A plurality of the electrode bodies;
The plurality of electrode bodies are arranged in parallel in a container having two surfaces facing each other and constituting the positive external terminal and the negative external terminal ,
The positive electrode external terminal is in contact with and electrically connected to an end of the positive electrode active material sheet of each of the plurality of electrode bodies, and the negative electrode external terminal is connected to the negative electrode active material of each of the plurality of electrode bodies. The wound battery according to claim 1 or 2 , wherein the wound battery is electrically connected in contact with an end portion of the sheet .
互いに隣接する容器のうち一方の容器の正極外部端子と他方の容器の負極外部端子とが向かい合って当接していることを特徴とする請求項3または4記載の巻き電池。 It said container is a plurality, the plurality of containers are disposed in series,
Winding battery according to claim 3, wherein that the negative electrode external terminal of positive electrode external terminal and the other container of one of the container facing contacts of the container adjacent to each other.
重ね合わせた両シートおよび両セパレータを渦巻き状に捲回して電極体を形成する第2工程と、
前記電極体の軸方向の一端部と正極外部端子とを当接させることにより、該正極外部端子を前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記正極活物質シートの端部に当接させて電気的に接続し、前記電極体の軸方向の他端部と負極外部端子とを当接させることにより、該負極外部端子を前記第1セパレータ及び前記第2セパレータの間から突出している前記負極活物質シートの端部に当接させて電気的に接続する第3工程と
を備えることを特徴とする巻き電池の製造方法。A positive electrode active material sheet containing a positive electrode active material, a negative electrode active material sheet containing a negative electrode active material, a first separator interposed between both sheets, and either one of the sheets between the first separators and a second separator sandwiching, wherein the positive electrode active material sheet from between the one end side of the separators are superimposed the state where the from between the other end of the separators negative electrode active material sheet is shifted so as to protrude respectively And bending one end of the first separator so as to cover the end opposite to the protruding direction of the negative electrode active material sheet and covering the end opposite to the protruding direction of the positive electrode active material sheet. A first step of bending the other end of the second separator ;
A second step of forming an electrode body superimposed two sheets and the separators were then wound spirally,
By abutting the one end portion in the axial direction and the positive external terminal of the electrode body, an end of the positive electrode active material sheet which project the positive electrode external terminal from between the first separator and the second separator The negative electrode external terminal protrudes from between the first separator and the second separator by abutting and electrically connecting, and bringing the other end in the axial direction of the electrode body into contact with the negative electrode external terminal. And a third step of electrically connecting the negative electrode active material sheet in contact with the end of the negative electrode active material sheet.
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