JP4316861B2 - Square 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、半殻体に形成された本体ケースの開口部が蓋板によって封口された電池ケース内に発電要素を収容した扁平形状の角形電池とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話機やPDAなどの携帯電子機器は、高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、それに適用する電池に小型、薄型にして高エネルギー密度であることが要求され、これに対応する電池として扁平角形のリチウムイオン二次電池が広く用いられている。この扁平角形の電池に適用される電池ケースは、深絞り加工によって有底角筒形状に形成された電池缶と、その開口端を閉じる封口板とによって構成され、電池ケース内に極板群および電解液からなる発電要素が収容されている。
【0003】
電池の薄型化を達成するためには、前記電池缶をより狭い幅の角筒に深絞りする必要があるが、加工方向の深さに対して開口面積が小さくなるほどに加工が困難となり、深絞り加工による電池缶の薄型化には限度がある。また、幅が狭く深い筒状に形成された電池缶に極板群を挿入することも、薄型化して開口面積が小さくなるほどに困難になる。
【0004】
従って、薄型化に限度がある角形電池の更なる薄型化を図るためには、電池ケースの構造を変える必要があり、半殻体に形成された本体ケースと、この本体ケースの開口部を閉じる平板もしくは半殻体に形成された蓋板とによって電池ケースを形成した電池が開発されている。
【0005】
例えば、図15に示すように、上カップ1内に極板群3を収容し、その開口部を下カップ2によって封口した角形電池が知られている(特許文献1参照)。この電池ケース構造では、浅い絞り加工によって発電要素を収容する凹部を形成することができるので、電池ケースの製造は容易である。
【0006】
極板群を電池ケースに収容するとき、極板群を構成する正極板又は負極板が電池ケースに接触しないように絶縁する必要があり、極板が露出する側面に絶縁テープを貼着したり、絶縁板を配置する絶縁処理がなされる。しかし、絶縁処理のために作業工数が増し、生産コストも増加する。在来形態の筒状電池缶を用いた角形電池では、極板群を構成するセパレータにより極板の端縁を被覆する方法が開示されている(特許文献2参照)。
【0007】
図16に示すように、極板群9を構成するセパレータの幅を正極板及び負極板より大きくして巻回した極板群9を電池缶8に挿入すると、正負極板からはみ出ているセパレータの端辺が折れ曲がって正負極板の端縁を被覆するので、前述したような絶縁処理を設けることなく正負極板と電池缶8との間の絶縁が可能としている。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−250517号公報(第2〜4頁、図1)
【0009】
【特許文献2】
特許2697565号公報(第1〜2頁、図2)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においてセパレータにより正負極板の端縁を被覆する構成は、極板群を筒状の電池缶に挿入するとセパレータが正負極板の端縁を被覆するように折れ曲がるとしているが、セパレータは薄く軟質で必ずしも正負極板の端縁を被覆する方向に折れ曲がることは期待できず、確実な絶縁処理状態が得られない問題がある。
【0011】
電池ケースが筒状の電池缶でなく、前述したような半殻体に形成された本体ケースを用いた構成では、セパレータの幅を正負極板の幅より大きく、且つ本体ケースの凹部幅より大きく形成した極板群を本体ケース内に挿入すると、セパレータの端辺は挿入方向下流側に折れ曲るので、正負極板の端縁は確実に被覆され、絶縁処理を行うことなく正負極板と電池ケースとの間をセパレータにより絶縁することができる。
【0012】
しかし、図17に示すように、本体ケース11の開口部を蓋板12によって封口するためのフランジ部13上に上層のセパレータ49が載る恐れがあり、フランジ部13上にセパレータ49が載った状態でフランジ部13に蓋板12が溶接されると、溶接部位にセパレータ49が介在して溶接不良が発生して電池ケース内の密閉性が損なわれる恐れがあった。
【0013】
本発明が目的とするところは、半殻体ケースを蓋板で閉じる構造の電池ケースを用いた角形電池に適した極板群の絶縁構造を設けた角形電池とその製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願第1発明は、四角形半殻体の開口部に接合部が形成された本体ケースの凹部内に、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回された極板群を収容し、本体ケースの凹部を閉じて前記接合部上に載置された蓋板を接合部に溶接して凹部内が封口されてなる角形電池であって、前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅が、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成されてなり、蓋板に本体ケースの凹部内周壁から所定距離離れた位置を外周壁として凹部内側に向けて窪みを形成すると共に、前記窪みの外周壁と凹部の内周壁との間に、外寸法が凹部内幅寸法より小さく、内寸法が正極板及び負極板の幅寸法より大きく形成された絶縁性の枠体が挿入されてなることを特徴とする。
【0015】
上記構成によれば、極板群を凹部内に挿入すると、凹部内幅寸法より大きく形成されたセパレータの端辺は極板群の挿入方向下流側に折れ曲るので、正負極板の端部は折れ曲ったセパレータの端辺で被覆され、正負極板が本体ケースに接触することによる内部短絡を防止することができる。従って、別途の絶縁部材を用いることなく、極板群自体で絶縁手段が構成される。
【0017】
また、蓋板に本体ケースの凹部内周壁から所定距離離れた位置を外周壁として凹部内側に向けて窪みを形成すると共に、前記窪みの外周壁と凹部の内周壁との間に、外寸法が凹部内幅寸法より小さく、内寸法が正極板及び負極板の幅寸法より大きく形成された絶縁性の枠体を挿入するように構成されているので、極板群の本体ケースへの挿入時に折れ曲った上層のセパレータの端辺を枠体によって押さえることができ、上層セパレータの端辺がフランジ部上に載って蓋板との間に挟まれて溶接の障害となることが防止できる。
【0018】
また、本願第2発明は、四角形半殻体の開口部に接合部が形成された本体ケースの凹部内に、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回された極板群を収容し、本体ケースの凹部を閉じて前記接合部上に載置された蓋板を接合部に溶接して凹部内を封口する角形電池の製造方法において、前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅を、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成し、この極板群を前記凹部内に挿入することにより、セパレータの端辺が挿入方向下流側に折れ曲がり、正極板及び/又は負極板の端部と凹部内周壁との間に介在するようにした角形電池の製造方法であって、極板群の凹部内への挿入時に、少なくとも極板群の巻回方向と直交する側面と凹部内壁との間に樹脂フィルムを挿入し、樹脂フィルムの凹部外に突出する部位を加熱して軟化させ、折り曲げられたセパレータの端辺と共に極板群上に折り曲げ整形することを特徴とする。
【0019】
上記製造方法によれば、極板群を凹部内に挿入すると、凹部内幅寸法より大きく形成されたセパレータの端辺は極板群の挿入方向下流側に折れ曲るので、正負極板の端部は折れ曲ったセパレータの端辺で被覆され、正負極板が本体ケースに接触することによる内部短絡を防止することができる。従って、別途の絶縁部材を用いることなく、極板群自体で正負極板の絶縁を図ることができる。
【0020】
また、極板群の凹部内への挿入時に、少なくとも極板群の巻回方向と直交する側面と凹部内壁との間に樹脂フィルムを挿入し、樹脂フィルムの凹部外に突出する部位を加熱して軟化させ、折り曲げられたセパレータの端辺と共に極板群上に折り曲げ整形するように構成されているので、折れ曲がったセパレータの端辺に加えて樹脂フィルムにより正負極板の端部と本体ケースとの間の絶縁を図ると共に、極板群の本体ケースへの挿入時に折れ曲った上層のセパレータの端辺を折り曲げた樹脂フィルムによって極板群上に押さえることができ、上層セパレータの端辺がフランジ部上に載って蓋板との間に挟まれて溶接の障害となることが防止できる。
【0021】
上記樹脂フィルムは、その軟化温度がセパレータの溶融温度より低い材料を適用することにより、セパレータを溶融させることなく樹脂フィルムの加熱整形が可能となる。
【0022】
また、本願第3発明は、四角形半殻体の開口部に接合部が形成された本体ケースの前記凹部内に、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平に巻回された極板群を収容し、本体ケースの凹部を閉じて前記接合部上に載置された蓋板を接合部に溶接して凹部内を封口する角形電池の製造方法において、 前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅を、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成し、外形寸法が凹部内壁幅寸法より小さく、内形寸法が正極板及び負極板の幅寸法より大きい枠状に形成された挿入治具を通して極板群を前記凹部内に挿入することにより、挿入治具によりセパレータの端辺を挿入方向下流側に折り曲げた状態にして極板群を凹部内に挿入することを特徴とする。
【0023】
上記製造方法によれば、極板群を挿入治具を通して凹部内に挿入すると、セパレータの端辺は挿入治具によって極板群の挿入方向下流側に折り曲げられた状態に整形されて凹部内に挿入される。セパレータは薄く軟質であるため、凹部内に直接挿入するときの接触状態によって一定方向に折り曲げがなされない場合があるが、挿入治具を通過させることにより通過方向下流側に折り曲げた状態が確実にえられる。正負極板の端部は折れ曲ったセパレータの端辺で被覆され、正負極板が本体ケースに接触することによる内部短絡を防止することができる。従って、別途の絶縁部材を用いることなく、極板群自体で正負極板の絶縁を図ることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0025】
図1は、本実施形態に係る角形電池の外観形状を示すもので、リチウムイオン二次電池として構成されたものである。この角形電池は、図2に示す電池本体20と、それを被覆する外装体30とによって構成されている。
【0026】
電池本体20は、図3に各構成要素に分解して示すように、半殻体に形成された本体ケース11と、その開放部を閉じる蓋板12とにより電池ケース10が構成されており、本体ケース11の凹部15内に極板群14を収容し、本体ケース11に形成されたフランジ部13に蓋板12の周囲を溶接して本体ケース11の開口部を蓋板12で封止するように構成されている。
【0027】
前記本体ケース11は、ステンレス鋼あるいは冷間圧延鋼板等の鉄系板材をプレス加工して一端側に絞り深さを小さくした段差部16を設けて凹部15を形成すると共に、凹部15の周囲にフランジ部13を設けて形成される。前記段差部16は正極及び負極の外部接続端子を形成する部位で、ここでは段差部16に形成された端子孔17に下ガスケット18で本体ケース11と絶縁すると共に気密性を確保してリベット19によりPTCユニット26を段差部16の外面上に固定している。
【0028】
前記PTCユニット26は、図4に示すように、PTC導電性ポリマ33aの両面に上電極33bと下電極33cとを接合したPTC素子33をPTCホルダ34内に収容し、上ガスケット35によって段差部16と絶縁してワッシャ37を介して前記リベット19を締結することにより段差部16上に固定され、前記PTCホルダ34の開口部にホルダプレート36を溶接したものである。ホルダプレート36は、ここでは正極外部接続端子を構成する。尚、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子33は、過電流や過熱により温度上昇して素子温度が所定温度に達すると急激に抵抗値が上昇するデバイスであり、平常時は僅少な抵抗値で通電回路の電力損失は低く抑えられ、所定温度に達したときには抵抗値が10の4乗から6乗にも急上昇するので、外部短絡が生じたときに温度上昇して短絡電流を抑え、電池を外部短絡から保護する。
【0029】
前記本体ケース11の凹部15内には、正極板47と負極板48とをセパレータ49を介して扁平に巻回された極板群14が収容される。極板群14は、図5に示すように、最外周が負極板48となるように巻回され、その巻回方向は、段差部16からその対向辺に向く方向であり、巻き終わり端が段差部16側になるようにして、正極板47及び負極板48それぞれの巻き終わり端から正極リード21、負極リード22が引き出される。正極リード21は、正極板47の巻き終わり端からの延長部を、段差部16上に取り付けられたリベット19の延長線上となる位置にリードとして適切な幅で、極板群14を凹部15内に収納したときに先端部がリベット19上に位置する長さになるように切断加工して形成される。また、負極リード22は、負極板48の巻き終わり端からの延長部を、段差部16上のリベット19等の部材が存在しない任意位置の延長線上となる位置にリードとして適切な幅で、極板群14を凹部15内に収納したときに先端部が段差部16上に位置する長さになるように切断加工して形成される。
【0030】
また、セパレータ49は、図6に示すように、巻回方向と直交する方向の幅が、正極板47及び負極板48の幅より大きく、且つ凹部15の幅寸法より大きく形成されている。
【0031】
上記構成になる極板群14は、図7に示すように、本体ケース11の凹部15内に正極リード21及び負極リード22が引き出された側を前記段差部16側にすると共に、巻き終わり端が外方になるようにして収納する。このとき、極板群14の巻回方向と直交する方向の側面から出ているセパレータ49の端辺は、図8に示すように、極板群14の凹部15内への挿入方向下流側に折り曲げられるので、折り曲げられたセパレータ49は正極板47が負極電位となる本体ケース11に接触するのを防止する絶縁手段となる。
【0032】
しかし、セパレータ49は薄く軟質であるため、本体ケース11内への極板群14の挿入時の接触状態によって端辺はどのような向きに折れ曲るがわからない。従って、極板群14を本体ケース11の凹部15内に挿入するときには、セパレータ49の端辺が挿入方向下流側に揃って折り曲るように予め整形したり慎重に挿入する必要がある。これでは電池製造の作業性が低下するので、極板群14の本体ケース11への挿入時にセパレータ49の端辺が必ず一定方向に折れ曲るように、図9に示すように、挿入治具52を用いて極板群14を本体ケース11に挿入するのが好適である。
【0033】
前記挿入治具52は、図10に示すように、極板群14の巻回方向と直交する方向の幅が、内寸において極板群14の正負極板47,48の幅寸法より大きく、外寸において凹部15の幅寸法より小さくした枠状に形成されている。この挿入治具52を通して、図9に示すように、極板群14を凹部15内に挿入すると、挿入治具52を通過するときにセパレータ49の端辺は挿入方向下流側に揃って折り曲った状態に整形され、その状態のままに凹部15内に挿入される。
【0034】
極板群14を凹部15内に収納したとき、巻き終わり端が外方になるようにすると、図7に示すように、段差部16よりやや高い高さ位置で、正極リード21の先端部は前記リベット19上に位置し、負極リード22の先端部分は段差部16上に位置するので、リードを引き回すことなく、正極リード21はリベット19に、負極リード22は段差部16にそれぞれ接合することができる。
【0035】
極板群14が収容された本体ケース11の開口部は、フランジ部13上に蓋板12を載置し、フランジ部13と蓋板12とをそれぞれの外縁端が一致するように位置決めして、蓋板12の周辺部とフランジ部13との間を溶接することにより封口される。
【0036】
蓋板12には、図3に示すように、中央部に浅い窪み23を形成して、極板群14の膨張、あるいは内圧の上昇により電池ケース10に膨らみが生じたとき、膨らみを窪み23の形成深さ内で吸収して、角形電池としての全体厚さに変化が生じないようにしている。
【0037】
また、蓋板12に形成された窪み23は、図8に示すように、本体ケース11の凹部内壁と所定間隔隔てて形成されるので、窪み23の外周壁と凹部15の内周壁との間に形成される空間は、極板群14が本体ケース11内に挿入されたとき折れ曲った上層のセパレータ49の収容空間となる。折れ曲ったセパレータ49の収容空間がないままに蓋板12をフランジ部13上に載置して溶接すると、セパレータ49を蓋板12とフランジ部13との間に挟み込んで溶接が実施される恐れがあり、溶接不良に伴う密閉性の欠如が発生することになるが、セパレータ49の収容空間が形成されていることにより、はみ出した上層のセパレータ49は収容空間に収容されることになる。
【0038】
また、極板群14を本体ケース11内に挿入したとき、本体ケース11の凹部15内から上方にはみ出す上層のセパレータ49をより確実に処理するために、図11に示すような枠体50を本体ケース11に収容した極板群14の上に載せ、上層のセパレータ49を押さえるように構成することができる。本体ケース11の凹部15を蓋板12によって封口したとき、図12に示すように、枠体50は蓋板12に形成された窪み23の外周壁と凹部15の内周壁との間に形成される収容空間内に収容されて上層のセパレータ49の端辺を内側に押さえているので、折り曲げたセパレータ49がフランジ部13上に載って溶接不良を発生させることがない。
【0039】
また、本体ケース11内への極板群14の挿入時に、図13(a)に示すように、極板群14と凹部15の内壁との間に樹脂シート51を挿入し、図13(b)に示すように、加熱により樹脂シート51を軟化させて内側に折り曲げ、セパレータ49の端辺を極板群14上に固定するように構成することもできる。樹脂シート51の軟化温度はセパレータ49の溶融温度より高く設定しておくことにより、加熱によりセパレータ49を溶融させてしまうことはない。ここで、樹脂シート51は、極板群14に対する電解液の含浸性のため、適度に孔が開いた多孔性となっている。なお、含浸性を高めるためには、樹脂シート51を、メッシュ状などの透液性にすぐれた形状にしたり、群側面の一部のみを覆って、全面的に覆わないようにするなどの方法がある。
【0040】
極板群14が収容され、蓋板12を溶接することによって封止された凹部15内には、段差部16に形成された電解液注入口28から所定量の電解液が注入され、注入完了後に電解液注入口28には封栓29が挿入され、段差部16に封栓29を溶接することにより凹部15内は密封される。
【0041】
上記のように形成された電池本体20には、図14に示すように、樹脂成形によって形成された樹脂カバー25が被せられ、樹脂フィルム38を巻着することにより、図1に示した角形電池に形成される。前記樹脂カバー25には、段差部16の外面上に固定されたPTCユニット26のホルダプレート36上に開口する正極端子窓31と、本体ケース11底面の段差部16が形成されていない部位上に開口する負極端子窓32とが形成され、正極端子窓31及び負極端子窓32の部分には、前記樹脂フィルム38が巻着されないように切り欠きが形成されているので、正極端子窓31から正極外部接続端子となるホルダプレート36が外部露出し、負極端子窓32から負極外部接続端子となる本体ケース11が外部露出するので、外部接続の用に供することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、半殻体に形成された本体ケースの凹部内に極板群を収納したとき、正負極板より幅を大きく形成したセパレータが折れ曲がって正負極板の端部を被覆するので、別途に絶縁手段を設けることなく内部短絡を防止する絶縁手段が構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る角形電池の外観形状を示す斜視図。
【図2】同上角形電池を構成する電池本体の外観形状を示す斜視図。
【図3】電池本体の構成を示す分解斜視図。
【図4】PTCユニットの構成を示す断面図。
【図5】リードの引き出し構造を示す斜視図。
【図6】極板群の構成を示す部分断面図。
【図7】本体ケース内への極板群の収納状態を示す斜視図。
【図8】セパレータの折れ曲り状態を示す部分断面図。
【図9】挿入治具を用いた極板群の挿入方法を示す模式図。
【図10】挿入治具の構成を示す斜視図。
【図11】枠体の構成を示す斜視図。
【図12】枠体によるセパレータの押圧構造を示す断面図。
【図13】樹脂フィルムによるセパレータの整形構造を示す部分断面図。
【図14】電池本体に対する外装体の形成を示す斜視図。
【図15】従来技術に係る角形電池の構成を示す分解斜視図。
【図16】従来技術に係るセパレータによる絶縁構造を示す斜視図。
【図17】セパレータ端辺による絶縁構造の課題を説明する部分断面図。
【符号の説明】
10 電池ケース
11 本体ケース
12 蓋板
13 フランジ部
14 極板群
15 凹部
16 段差部
47 正極板
48 負極板
49 セパレータ
50 枠体
51 樹脂シート
52 挿入治具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flat prismatic battery in which a power generation element is housed in a battery case in which an opening of a main body case formed in a half-shell is sealed by a cover plate, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Portable electronic devices such as mobile phones and PDAs are becoming increasingly smaller and thinner with higher functionality, and the batteries applied to them are required to be smaller and thinner and have a higher energy density. A flat rectangular lithium ion secondary battery is widely used. The battery case applied to the flat rectangular battery is composed of a battery can formed into a bottomed rectangular tube shape by deep drawing and a sealing plate that closes the open end thereof. A power generation element made of an electrolytic solution is accommodated.
[0003]
In order to achieve thinning of the battery, it is necessary to deeply draw the battery can into a narrower rectangular tube. However, as the opening area becomes smaller with respect to the depth in the processing direction, the processing becomes more difficult, There is a limit to reducing the thickness of battery cans by drawing. It is also difficult to insert the electrode plate group into the battery can formed in a narrow and deep cylindrical shape as the opening area is reduced by reducing the thickness.
[0004]
Therefore, in order to further reduce the thickness of a prismatic battery that is limited in thickness, it is necessary to change the structure of the battery case. The main body case formed in the half-shell and the opening of the main body case are closed. A battery in which a battery case is formed by a lid plate formed on a flat plate or a half shell has been developed.
[0005]
For example, as shown in FIG. 15, there is known a prismatic battery in which an
[0006]
When housing the electrode plate group in the battery case, it is necessary to insulate the positive electrode plate or the negative electrode plate constituting the electrode plate group from coming into contact with the battery case. Then, an insulation process for arranging the insulating plate is performed. However, the number of work steps increases due to the insulation treatment, and the production cost also increases. In a prismatic battery using a conventional cylindrical battery can, a method of covering an edge of an electrode plate with a separator constituting an electrode plate group is disclosed (see Patent Document 2).
[0007]
As shown in FIG. 16, when the electrode plate group 9 wound with the width of the separator constituting the electrode plate group 9 made larger than that of the positive electrode plate and the negative electrode plate is inserted into the battery can 8, the separator protrudes from the positive and negative electrode plates. Since the edges of the positive and negative plates are bent to cover the edges of the positive and negative plates, insulation between the positive and negative plates and the battery can 8 is possible without providing the insulation treatment as described above.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-250517 (
[0009]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2697565 (
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, the configuration in which the edge of the positive and negative electrode plates is covered with the separator is that when the electrode plate group is inserted into the cylindrical battery can, the separator is bent so as to cover the edge of the positive and negative electrode plates. The separator is thin and soft and cannot be expected to bend in the direction of covering the edges of the positive and negative electrode plates, and there is a problem that a reliable insulation treatment state cannot be obtained.
[0011]
In the configuration using the main body case formed in the half shell as described above instead of the cylindrical battery can, the width of the separator is larger than the width of the positive and negative electrode plates and larger than the width of the concave portion of the main body case. When the formed electrode plate group is inserted into the main body case, the edge of the separator is bent downstream in the insertion direction, so that the edges of the positive and negative electrode plates are securely covered, and without the insulating treatment, The separator can be insulated from the battery case.
[0012]
However, as shown in FIG. 17, there is a possibility that the
[0013]
An object of the present invention is to provide a prismatic battery provided with an insulating structure for an electrode plate group suitable for a prismatic battery using a battery case having a structure in which a half shell case is closed by a lid plate, and a method for manufacturing the prismatic battery. is there.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention of the present application is that a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound flatly through a separator in a recess of a main body case in which a joint is formed at an opening of a quadrangular half-shell. A prismatic battery in which a concave portion of the main body case is closed, a lid plate placed on the joint portion is welded to the joint portion, and the inside of the concave portion is sealed. the width in the direction perpendicular to the winding direction, the positive electrode plate and the negative electrode plate is smaller than the width dimension in the recess, the separator Ri Na is larger than the recess width dimension, recess peripheral wall of the body case to the cover plate A recess is formed toward the inside of the recess with a position a predetermined distance away from the inner wall, and the outer dimension is smaller than the recess inner width dimension and the inner dimension is the positive electrode between the outer periphery wall of the recess and the inner peripheral wall of the recess. An insulating frame formed larger than the width of the plate and the negative plate is inserted. To become Te said.
[0015]
According to the above configuration, when the electrode plate group is inserted into the recess, the end of the separator formed larger than the inner width dimension of the recess is bent downstream in the insertion direction of the electrode plate group. Is covered with the edge of the folded separator, and an internal short circuit due to the positive and negative electrode plates coming into contact with the main body case can be prevented. Therefore, the electrode plate group itself constitutes an insulating means without using a separate insulating member.
[0017]
Further, a recess is formed in the lid plate toward the inside of the recess with a position away from the inner peripheral wall of the recess of the main body case as an outer peripheral wall, and an outer dimension is defined between the outer peripheral wall of the recess and the inner peripheral wall of the recess. Since it is configured to insert an insulating frame that is smaller than the inner width of the recess and larger than the width of the positive electrode plate and the negative electrode plate, it is folded when the electrode plate group is inserted into the main body case. end sides of the upper separator curved Ki de be pressed by the frame and the end side of the upper separator it is possible to prevent a failure of the pinched welding between the cover plate resting on the flange portion.
[0018]
In addition, the second invention of the present application includes an electrode plate group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound flatly via a separator in a concave portion of a main body case in which a joint is formed in an opening of a rectangular half-shell. In the method of manufacturing a rectangular battery that accommodates and closes the concave portion of the main body case and welds the lid plate placed on the joint portion to the joint portion and seals the inside of the concave portion, the electrode plate group has its winding direction The width of the positive electrode plate and the negative electrode plate is smaller than the inner width dimension of the recess, and the separator is larger than the inner width dimension of the recess. Is a method of manufacturing a prismatic battery that is bent downstream in the insertion direction and is interposed between the end of the positive electrode plate and / or the negative electrode plate and the inner peripheral wall of the recess, and when the electrode plate group is inserted into the recess , At least between the side surface orthogonal to the winding direction of the electrode plate group and the inner wall of the recess Insert the resin film, by heating the part which projects into the recess outside of the resin film is softened, wherein the shaping folded onto the electrode plate group with the end side of the folded separator.
[0019]
According to the above manufacturing method, when the electrode plate group is inserted into the recess, the edge of the separator formed larger than the width of the recess is bent downstream in the insertion direction of the electrode plate group. The part is covered with the edge of the bent separator, and an internal short circuit due to the positive and negative electrode plates coming into contact with the main body case can be prevented. Therefore, the positive and negative electrode plates can be insulated by the electrode plate group itself without using a separate insulating member.
[0020]
Further , when inserting the electrode group into the recess, insert a resin film between at least the side surface orthogonal to the winding direction of the electrode group and the inner wall of the recess, and heat the portion of the resin film protruding outside the recess. Softened and folded on the electrode plate group together with the edge of the folded separator, so that in addition to the edge of the folded separator, the end of the positive and negative electrode plates and the main body case are made of resin film. together achieve insulation between, Ki de be kept on the electrode plate group with the resin film formed by bending the edge of the upper layer of the separator curved broken upon insertion into the body case of the electrode plate group, the end edges of the upper separator It is possible to prevent welding from being hindered by being placed on the flange portion and sandwiched between the cover plate and the cover plate.
[0021]
By applying a material whose softening temperature is lower than the melting temperature of the separator, the resin film can be shaped by heating without melting the separator.
[0022]
Further, the third invention of the present application is a group of electrode plates in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound flatly through a separator in the concave portion of the main body case in which a joint is formed in the opening of the rectangular half-shell. In the method of manufacturing a rectangular battery in which the concave portion of the main body case is closed and the lid plate placed on the joint portion is welded to the joint portion to seal the inside of the concave portion, The positive electrode plate and the negative electrode plate are formed to have a width smaller than the recess inner width dimension, the separator is formed larger than the recess inner width dimension, the outer dimension is smaller than the recess inner wall width dimension, the inner dimension is By inserting the electrode plate group into the recess through an insertion jig formed in a frame shape larger than the width dimension of the negative electrode plate, the end side of the separator is bent to the downstream side in the insertion direction by the insertion jig. The plate group is inserted into the recess.
[0023]
According to the above manufacturing method, when the electrode plate group is inserted into the recess through the insertion jig, the end side of the separator is shaped by the insertion jig into a state bent to the downstream side in the insertion direction of the electrode plate group, and into the recess. Inserted. Since the separator is thin and soft, it may not be bent in a certain direction depending on the contact state when it is directly inserted into the recess. available. The ends of the positive and negative electrode plates are covered with the edge of the bent separator, and an internal short circuit due to the positive and negative electrode plates coming into contact with the main body case can be prevented. Therefore, the positive and negative electrode plates can be insulated by the electrode plate group itself without using a separate insulating member.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0025]
FIG. 1 shows the external shape of a prismatic battery according to this embodiment, which is configured as a lithium ion secondary battery. This rectangular battery is composed of a battery
[0026]
As shown in FIG. 3 in which the
[0027]
The
[0028]
As shown in FIG. 4, the
[0029]
The
[0030]
Further, as shown in FIG. 6, the
[0031]
As shown in FIG. 7, the
[0032]
However, since the
[0033]
As shown in FIG. 10, the
[0034]
When the
[0035]
The opening of the
[0036]
As shown in FIG. 3, the
[0037]
Further, as shown in FIG. 8, the
[0038]
Further, when the
[0039]
Further, when the
[0040]
A predetermined amount of electrolytic solution is injected from an electrolytic
[0041]
As shown in FIG. 14, the
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the electrode plate group is housed in the recess of the main body case formed in the half-shell, the separator formed wider than the positive and negative electrode plates is bent to end the positive and negative electrode plates. Since the portion is covered, an insulating means for preventing an internal short circuit is provided without separately providing an insulating means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external shape of a prismatic battery according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing an external shape of a battery main body constituting the same rectangular battery.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery main body.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a PTC unit.
FIG. 5 is a perspective view showing a lead drawing structure.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration of an electrode plate group.
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the electrode plate group is stored in the main body case.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the separator in a bent state.
FIG. 9 is a schematic view showing a method for inserting a plate group using an insertion jig.
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of an insertion jig.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a frame.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a separator pressing structure using a frame.
FIG. 13 is a partial sectional view showing a shaping structure of a separator made of a resin film.
FIG. 14 is a perspective view showing the formation of an exterior body on the battery body.
FIG. 15 is an exploded perspective view showing a configuration of a square battery according to the prior art.
FIG. 16 is a perspective view showing an insulating structure using a separator according to the prior art.
FIG. 17 is a partial cross-sectional view illustrating a problem of an insulating structure by a separator edge.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅が、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成されてなり、
蓋板に本体ケースの凹部内周壁から所定距離離れた位置を外周壁として凹部内側に向けて窪みを形成すると共に、前記窪みの外周壁と凹部の内周壁との間に、外寸法が凹部内幅寸法より小さく、内寸法が正極板及び負極板の幅寸法より大きく形成された絶縁性の枠体が挿入されてなることを特徴とする角形電池。An electrode plate group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound flatly through a separator is accommodated in a concave portion of a main body case in which a joint portion is formed in an opening of a rectangular half-shell, and a concave portion of the main body case is formed. A prismatic battery formed by closing and sealing the inside of the recess by welding a lid plate closed and placed on the joint to the joint.
The electrode plate group, the width in the direction perpendicular to the winding direction, the positive electrode plate and the negative electrode plate is smaller than the recess width dimension, the separator Ri Na is formed larger than the width dimension in the recess,
A recess is formed on the lid plate toward the inside of the recess with a position away from the inner peripheral wall of the recess of the main body case as an outer peripheral wall, and the outer dimension is between the outer peripheral wall of the recess and the inner peripheral wall of the recess. A prismatic battery comprising: an insulating frame that is smaller than a width dimension and has an inner dimension larger than the width dimension of a positive electrode plate and a negative electrode plate .
前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅を、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成し、この極板群を前記凹部内に挿入することにより、セパレータの端辺が挿入方向下流側に折れ曲がり、正極板及び/又は負極板の端部と凹部内周壁との間に介在するようにした角形電池の製造方法であって、
極板群の凹部内への挿入時に、少なくとも極板群の巻回方向と直交する側面と凹部内壁との間に樹脂フィルムを挿入し、樹脂フィルムの凹部外に突出する部位を加熱して軟化させ、折り曲げられたセパレータの端辺と共に極板群上に折り曲げ整形することを特徴とする角形電池の製造方法。An electrode plate group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound flatly through a separator is accommodated in a concave portion of a main body case in which a joint portion is formed in an opening of a rectangular half-shell, and a concave portion of the main body case is formed. In the method of manufacturing a rectangular battery that closes and welds the lid plate placed on the joint to the joint and seals the inside of the recess,
The electrode plate group has a width in a direction perpendicular to the winding direction, the positive electrode plate and the negative electrode plate are formed to be smaller than the inner width dimension of the recess, and the separator is formed to be larger than the inner width dimension of the recess. a by inserting the end edges of the separator folded in the inserting direction downstream side, with the positive and / or negative electrode plate end portion and the manufacturing method of Unishi was square-shaped battery by you interposed between the recess wall of There,
When inserting the electrode plate group into the recess, insert a resin film between at least the side surface perpendicular to the winding direction of the electrode plate group and the inner wall of the recess, and heat and soften the part of the resin film protruding outside the recess A method of manufacturing a prismatic battery , comprising: bending and shaping on the electrode plate group together with the edge of the folded separator .
前記極板群は、その巻回方向と直交する方向の幅を、正極板及び負極板は凹部内幅寸法より小さく、セパレータは凹部内幅寸法より大きく形成し、
外形寸法が凹部内壁幅寸法より小さく、内形寸法が正極板及び負極板の幅寸法より大きい枠状に形成された挿入治具を通して極板群を前記凹部内に挿入することにより、挿入治具によりセパレータの端辺を挿入方向下流側に折り曲げた状態にして極板群を凹部内に挿入することを特徴とする角形電池の製造方法。The electrode plate group in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound flatly via a separator is accommodated in the recess of the main body case in which a joint is formed in the opening of the quadrangular half-shell, and the main body case has a recess. In the method of manufacturing a rectangular battery that closes the lid and welds the lid plate placed on the joint to the joint to seal the inside of the recess,
The electrode plate group has a width in a direction perpendicular to the winding direction, the positive electrode plate and the negative electrode plate are smaller than the concave inner width dimension, and the separator is larger than the concave inner width dimension,
By inserting the electrode plate group into the recess through an insertion jig formed in a frame shape whose outer dimension is smaller than the width of the inner wall of the recess and whose inner dimension is larger than the width of the positive and negative plates, the insertion jig A method of manufacturing a rectangular battery, wherein the electrode plate group is inserted into the recess with the end of the separator bent in the insertion direction downstream side.
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