JP4623812B2 - ＬｉＭｎ二次電池、電池製造方法、電動移動車両 - Google Patents

ＬｉＭｎ二次電池、電池製造方法、電動移動車両 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピネル型のＬｉＭｎ二次電池、このＬｉＭｎ二次電池を製造する電池製造方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境問題の観点から電動移動車両として電気自動車やハイブリットカーが開発されており、その電源として小型軽量で高性能な二次電池が要望されている。このような二次電池としては、例えば、スピネル型のＬｉＭｎ二次電池があり、特開平９−９２２５０号公報や特開２０００−１３３２２１号公報などに開示されている。ＬｉＭｎ二次電池は、小型軽量で大容量であり、充電特性やサイクル特性も良好である。
【０００３】
ここで、このようなＬｉＭｎ二次電池の一従来例を図６を参照して以下に説明する。ここで一従来例として例示するＬｉＭｎ二次電池１００は、本体容器１０１を具備しており、この本体容器１０１の内部に電極素子１０２が収容されている。
【０００４】
本体容器１０１は本体部材１０３と蓋体部材１０４からなり、これらはニッケルで表面がメッキされた鉄材で形成されている。本体部材１０３は、下端が閉塞されて上端が開口された中空の円筒形に形成されており、蓋体部材１０４は、本体部材１０３の上端の開口を閉止する円盤状に形成されている。この蓋体部材１０４は中央に円形の貫通孔１０５が形成されており、本体部材１０３の上端の開口に一体に溶接されている。
【０００５】
電極素子１０２は、正極シートとセパレータシートと負極シート(何れも図示せず)と中空の心材１０６とを具備しており、セパレータシートを介して積層された正極シートと負極シートとが心材１０６に円柱状に巻回されている。正極シートの表面には粉末状の正極活物質が均一に塗布されており、負極シートの表面には粉末状の負極活物質が均一に塗布されている(図示せず)。なお、ここで云う表面(ひょうめん)とは、いわゆる表面(おもてめん)と裏面との両方を意味している。
【０００６】
正極シートは純粋なアルミニウムからなり、負極シートは純粋な銅からなる。正極活物質はリチウムとマンガンを必須の成分とする化合物からなり、例えば、“ＬｉＭｎ2Ｏ4”の粉末からなる。負極活物質は炭素を必須の成分とする化合物からなり、電極素子１０２のシート間には非水電解液が浸透されている。
【０００７】
正極シートの上縁部には純粋なアルミニウム製の短冊形状の複数の正極タブ１０７が突設されており、同様に負極シートの下縁部には純粋な銅製の複数の負極タブ１０８が突設されている。このため、電極素子１０２は上面の複数位置から正極タブ１０７が突設されており、下面の複数位置から負極タブ１０８が突設されている。
【０００８】
この電極素子１０２の下面から下方に突設された複数の負極の負極タブ１０８は中心側に曲折されており、この中心の位置で一つに重複されて本体部材１０３の底部内面に直接に溶接されている。正極シートから上方に突設された複数の正極の正極タブ１０７は正極部材１１０の底面に溶接されている。
【０００９】
より具体的には、前述のように蓋体部材１０４の中央には円形の貫通孔１０５が形成されているので、この貫通孔１０５に絶縁部材１１１，１１２を介して正極部材１１０が装着されている。絶縁部材１１１，１１２は、柔軟なポリプロピレンで形成されており、蓋体部材１０４の貫通孔１０５の部分に内側と上下とから密着する一対の円環状に形成されている。
【００１０】
正極部材１１０は純粋なアルミニウム製のローレットボルト１１３とローレットナット１１４からなり、蓋体部材１０４の貫通孔１０５に絶縁部材１１１を介して下方から上方に貫通されたローレットボルト１１３に絶縁部材１１２を介してローレットナット１１４が締結されている。これで本体容器１０１が密閉されており、この本体容器１０１の内部に位置するローレットボルト１１３の頭部底面に正極タブ１０７が溶接されている。
【００１１】
上述のような構造のＬｉＭｎ二次電池１００は、非水電解液が浸透している電極素子１０２の正極シートと負極シートとが正／負の電位を発生するので、上面から突出したローレットボルト１１３のネジ部が正極として機能するとともに本体部材１０３の下面が負極として機能する。
【００１２】
このＬｉＭｎ二次電池１００は、例えば、電気自動車などの電動移動車両に搭載されて利用されるために全体に大型に形成されており、その機械強度を確保するために本体容器１０１の蓋体部材１０４は本体部材１０３に溶接されている。このため、本体部材１０３と蓋体部材１０４とを絶縁することはできず、蓋体部材１０４は正極として利用できない。
【００１３】
そこで、このＬｉＭｎ二次電池１００では、蓋体部材１０４に絶縁部材１１１，１１２を介して正極部材１１０が装着されており、この正極部材１１０が本体容器１０１から絶縁された正極として機能している。そして、この正極部材１１０と正極タブ１０７と正極シートとが接続されているが、これらは純粋なアルミニウムからなるので電解腐食などの無用な化学反応が発生することもない。
【００１４】
しかも、正極部材１１０は一般的なローレットボルト１１３とローレットナット１１４からなるので、その構造が簡単で既製品の流用も可能であり、正極部材１１０を本体容器１０１に簡単に装着することができる。さらに、この正極として機能するローレットボルト１１３のネジ部が本体容器１０１から突出しているので、そこに電動移動車両の正極端子を係合させて六角ナットなどで締結することも容易である(図示せず)。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＬｉＭｎ二次電池１００では、機械強度を確保するために負極となる本体部材１０３に蓋体部材１０４が溶接されているので、正極となる正極部材１１０は蓋体部材１０４の貫通孔１０５に絶縁部材１１１，１１２を介して装着されており、この正極部材１１０は無用な化学反応などを防止するために正極シートや正極タブ１０７と同様に純粋なアルミニウムからなる。
【００１６】
しかし、正極部材１１０はローレットボルト１１３とローレットナット１１４からなるため、純粋なアルミニウムで形成すると機械強度が不足する。特に、上述のＬｉＭｎ二次電池１００では、正極がローレットボルト１１３からなるので正極端子を六角ナットなどで簡単に着脱できるが、この着脱が繰り返されるとローレットボルト１１３のネジ山が摩耗して使用不能となる可能性が高い。
【００１７】
特に、別体の六角ナットはコストなどの観点からアルミニウムではなく鉄などで形成されていることが一般的であり、この場合はローレットボルト１１３の摩耗速度が増大することになる。また、上述のようにＬｉＭｎ二次電池１００を電動移動車両に搭載した場合、ＬｉＭｎ二次電池１００には頻繁に振動や応力が作用するので、さらにローレットボルト１１３の摩耗速度が増大することになる。
【００１８】
上述のような課題を解決するため、特開平９−９２２５０号公報には、正極部材となるボルトナットの直径とネジ山とを大型化することが開示されている。しかし、ＬｉＭｎ二次電池１００は単体で使用される製品ではなく、何らかの電動機器に装着されて利用されるので、各種の規格に対応して形成されることが一般的である。
【００１９】
このため、ＬｉＭｎ二次電池１００の全体が小径に形成されることもあり、その場合は正極部材１１０を大径化することは困難である。また、前述のようにＬｉＭｎ二次電池１００では、正極がローレットボルト１１３からなるので正極端子を六角ナットなどで簡単に着脱できるが、その正極端子や六角ナットが規格化されているとローレットボルト１１３の直径やネジ山を大型化することはできない。
【００２０】
さらに、正極となるローレットボルト１１３の頭部には電極素子１０２の上面の複数位置から突出している正極タブ１０７が溶接されるが、上述のようにローレットボルト１１３を大径化すると頭部の底面にしか正極タブ１０７を溶接できない。
【００２１】
この場合、ローレットボルト１１３の軸心方向に突出している正極タブ１０７を略直角に曲折させてローレットボルト１１３の頭部底面に溶接する必要があり、図７に示すように、ローレットボルト１１３の頭部底面の下方に位置する電極素子１０２が溶接機１２０に干渉するので、溶接の作業性が低下してＬｉＭｎ二次電池１００の生産性が低下することになる。
【００２２】
この溶接を容易とするためには正極タブ１０７を延長する必要があるが、図６に示すように、その場合は正極タブ１０７を多重に曲折させて電極素子１０２の上面とローレットボルト１１３の下面との間隙に位置させる必要があり、この間隙も拡大する必要が発生してデッドスペースが増大する。
【００２３】
なお、上述のような課題は、正極部材１１０のローレットボルト１１３の部分を、六角ボルト、アーレンキボルト、ハックボルト、リベット、等とした場合も当然ながら同一に発生する。
【００２４】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、本体容器の貫通孔に絶縁部材を介して正極部材を装着する構造で、無用な化学反応を発生することなく正極部材の機械強度を向上させることができるＬｉＭｎ二次電池、このＬｉＭｎ二次電池を製造する電池製造方法、本発明のＬｉＭｎ二次電池を電源として移動する電動移動車両、の少なくとも一つを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピネル型のＬｉＭｎ二次電池は、電極素子、本体容器、正極部材、を主要部品としており、電極素子は本体容器に収容されており、正極部材は本体容器に装着されている。
【００２６】
電極素子はセパレータシートを介して積層された正極シートと負極シートとが一体に巻回された構造からなり、そのシート間には非水電解液が浸透されている。正極シートは表面に粉末状の正極活物質が塗布されており、正極タブにより正極部材に接続されている。負極シートは表面に粉末状の負極活物質が塗布されており、負極タブにより本体容器に接続されている。正極部材は本体容器の貫通孔に絶縁部材を介して装着されているので、これで導電性の本体容器が負極として機能し、導電性の正極部材が正極として機能する。
【００２７】
そして、本発明のＬｉＭｎ二次電池では、従来と同様に、アルミニウムを主材として正極シートが形成されており、リチウムとマンガンとを必須の成分として正極活物質が形成されているが、従来とは相違して、マンガンが混入されたアルミニウム合金で正極部材が形成されている。
【００２８】
マンガンが混入されたアルミニウム合金は純粋なアルミニウムに比較して機械強度が良好なので、本発明のＬｉＭｎ二次電池は正極部材の機械強度が良好である。それでいて、正極部材のアルミニウム合金に混入されているマンガンは正極活物質の必須の成分なので、これが原因となって電解腐食などの無用な化学反応が発生することもない。なお、ここで云う機械強度とは、例えば、硬度や靱性や耐摩耗性など、機械的に要求される強度を意味している。
【００２９】
また、本発明のＬｉＭｎ二次電池の他の態様では、正極部材が３０００系のアルミニウム合金からなることにより、
既存のアルミニウム合金により機械強度が良好で無用な化学反応なども発生しない正極部材が形成される。
【００３０】
また、正極部材がボルトとナットからなることにより、
その構造が簡単で既製品の流用も可能であり、正極部材が本体容器に簡単に装着される。
【００３１】
また、ボルトは貫通孔を本体容器の内側から外側に貫通されており、ナットは本体容器から外側に突出したボルトに締結されていることにより、
正極部材が本体容器に簡単に装着され、本体容器から突出している正極部材のボルトに別体の正極端子を係合させて六角ナットなどで締結するようなことも容易である。
【００３２】
また、正極タブがボルトの頭部の外側面に溶接されていることにより、
極端に大径である必要がないボルトの頭部の外側面に、正極タブが極端に湾曲されることなく外側から溶接される。
【００３３】
また、絶縁部材が柔軟な密閉部材と強固な保持部材からなり、密閉部材が本体容器と正極部材との間隙を密閉し、保持部材が本体容器と正極部材との相対位置を維持することにより、
正極部材は機械強度が向上しているので外部から作用する応力が本体容器との接合部分に作用するが、本体容器と正極部材との接合強度と密閉とが絶縁部材の保持部材と密閉部材とで両立されている。
【００３４】
また、円筒状の本体容器の一端の開口部分に、貫通孔が形成されている円盤状の蓋体部材が溶接されて、本体容器が形成されていることにより、
電極素子の収容などが容易であり、全体に強固で一端に貫通孔が形成されている本体容器が形成される。
【００３５】
本発明の電池製造方法は、アルミニウムを主材として正極シートを形成し、リチウムとマンガンとを必須の成分として正極活物質を製造し、マンガンが混入されたアルミニウム合金で正極部材を形成することにより、
本発明のＬｉＭｎ二次電池が製造される。
【００３６】
また、本発明の電池製造方法の他の態様では、正極部材に正極タブを超音波溶接することにより、
マンガンが混入されたアルミニウム合金で形成されている正極部材は表面に高絶縁性の酸化皮膜が自然発生するが、超音波溶接では酸化皮膜が破壊されて正極タブが正極部材に良好な導通状態に接続される。
【００３７】
本発明の電動移動車両は、本発明のＬｉＭｎ二次電池の本体容器に負極端子が少なくとも当接されて導通され、ＬｉＭｎ二次電池のボルトに係合されて導通される正極端子がナットで締結され、その負極端子と正極端子とから供給される電力により電動モータが駆動され、その動力で移動手段が車両本体を移動させることにより、
本発明の電動移動車両は本発明のＬｉＭｎ二次電池を電源として動作することができ、移動により頻繁に振動や応力が正極端子からＬｉＭｎ二次電池の正極部材に作用しても、正極部材の機械強度が良好なので破損や極度な摩耗は発生しない。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。また、ここで云う上下などの方向は説明を簡略化するために便宜的に使用するものであり、実際の製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００３９】
本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００も、図１および図２に示すように、一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００と同様に、電極素子１０２が本体容器１０１の内部に収容されており、この本体容器１０１は、円筒形の本体部材１０３の開口部分に円盤状の蓋体部材１０４を溶接した構造からなる
電極素子１０２は、セパレータシートを介して積層された正極シートと負極シートとが心材１０６に円柱状に巻回されて非水電解液が浸透されており、純粋なアルミニウムからなる正極シートの表面には“ＬｉＭｎ2Ｏ4”の粉末からなる正極活物質が均一に塗布されている。本体容器１０２の貫通孔１０５の部分には正極部材２０１が絶縁部材２０２を介して装着されており、この正極部材２０１に電極素子１０２の純粋なアルミニウム製の正極タブ１０７が接続されている。
【００４０】
そして、正極部材２０１はローレットボルト２０３とローレットナット２０４からなるが、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００では一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００とは相違して、ローレットボルト２０３とローレットナット２０４とがマンガンが混入された３０００系のアルミニウム合金で形成されている。
【００４１】
また、絶縁部材２０２は、一対の密閉部材２０５，２０６と一対の保持部材２０７，２０８からなり、この保持部材２０７，２０８の内側に密閉部材２０５，２０６が位置している。より詳細には、密閉部材２０５，２０６は柔軟で絶縁性のポリプロピレンで一従来例の絶縁部材１１１，１１２と同様な円環状に形成されており、蓋体部材１０４の貫通孔１０５の部分に内側と上下とから密着して正極部材２０１との間隙を密閉している。保持部材２０７，２０８は、強固で絶縁性のファインセラミックで密閉部材２０５，２０６に外側から係合する円環形に形成されており、本体容器１０１と正極部材２０１との相対位置を維持している。
【００４２】
つまり、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００の組立構造では、図１および図２に示すように、蓋体部材１０４の貫通孔１０５には下側の密閉部材２０５が下方から填め込まれており、その外側に下側の保持部材２０７が填め込まれている。
【００４３】
この状態で密閉部材２０５の貫通孔にローレットボルト２０３が下方から貫通されており、この密閉部材２０５を貫通したローレットボルト２０３に上側の密閉部材２０６が上方から装着されている。この密閉部材２０６の外側に上側の保持部材２０８が填め込まれており、この状態でローレットボルト２０３にローレットナット２０４が締結されている。
【００４４】
さらに、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は、一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００よりローレットボルト２０３とローレットナット２０４とが小径に形成されており、この小径のローレットボルト２０３の頭部の外側面に電極素子１０２の正極タブ１０７が超音波溶接されている。
【００４５】
さらに、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は、図３に示すように、電動移動車両である電気自動車３００の車両本体３０１に搭載されている。この電気自動車３００は、電動モータ３０２を具備しており、この電動モータ３０２にギヤ列や車輪からなる移動手段３０３が連結されている。
【００４６】
また、電動モータ３０２には制御回路などを介して負極端子(図示せず)と正極端子３０４とが結線されており、その負極端子はＬｉＭｎ二次電池２００の本体容器１０１に当接されて導通している。また、図４に示すように、正極端子３０４はＬｉＭｎ二次電池２００のローレットボルト２０３に係合されて導通しており、別体の六角ナット３０５で締結されている。
【００４７】
上述のような構成において、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００も一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００と同様に機能するが、一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００とは相違して、正極部材２０１が３０００系のアルミニウム合金で形成されているので、その機械強度が良好である。それでいて、正極部材２０１のアルミニウム合金に混入されているマンガンは正極活物質の必須の成分なので、これが電解腐食などの無用な化学反応の原因となることもない。
【００４８】
つまり、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は、上述のように正極部材２０１の機械強度が良好なので、一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００とは相違して、この正極部材２０１と蓋体部材１０４との接合強度も良好である。そして、一従来例のＬｉＭｎ二次電池１００と同様に、その蓋体部材１０４と本体部材１０３との接合強度が良好なので、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は、外側に露出している部分の強度が全体的に良好である。
【００４９】
しかも、正極部材２０１がローレットボルト２０３とローレットナット２０４からなり、その構造が簡単で既製品の流用も可能である。さらに、図１および図２に示すように、本体容器１０１の内側から外側に貫通孔１０５を貫通したローレットボルト２０３にローレットナット２０４が締結されているので、正極部材２０１を本体容器１０１に簡単に装着することができ、正極部材２０１のローレットボルト２０３に別体の正極端子３０４を係合させて六角ナット３０５で締結することも容易である。
【００５０】
例えば、本実施の形態の電気自動車３００では、図４に示すように、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００の正極部材２０１のローレットボルト２０３に正極端子３０４を六角ナット３０５で締結し、ＬｉＭｎ二次電池２００が発生する電力で電動モータ３０２により移動手段３０２を駆動して移動する。
【００５１】
この移動時にはＬｉＭｎ二次電池２００のローレットボルト２０３に振動や応力が頻繁に作用するが、上述のように本体部材１０３と蓋体部材１０４と正極部材２０１との機械強度および接合強度が良好なので、その正極部材２０１の破損や摩耗を良好に防止することができる。
【００５２】
なお、上述のように正極部材２０１の機械強度を向上させると、この正極部材２０１に外部から作用する応力が本体容器１０１との接合部分に作用することになるが、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００では、正極部材２０１と蓋体部材１０４とを絶縁する絶縁部材２０２が柔軟な密閉部材２０５，２０６と強固な保持部材２０７，２０８からなる。
【００５３】
このため、蓋体部材１０４と正極部材２０１との間隙を密閉部材２０５，２０６で良好に密閉することができるとともに、本体容器１０１と正極部材２０１との相対位置を保持部材２０７，２０８で良好に維持することができるので、本体容器１０１に接合されている正極部材２０１に外部から応力が作用しても、絶縁部材２０２の破損や正極部材２０１と本体容器１０１との短絡などが発生しない。
【００５４】
また、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は、上述のように正極部材２０１は機械強度が良好なので、無用に大径化する必要がない。このため、ローレットボルト２０３とローレットナット２０４とを小径化して部品コストを削減することができ、正極部材２０１とともにＬｉＭｎ二次電池２００を小径化することも容易である。
【００５５】
さらに、必要な機械強度を確保したままローレットボルト２０３とローレットナット２０４とを一定の規格に対応させることも容易なので、簡単かつ確実に正極端子３０４や六角ナット３０５をＬｉＭｎ二次電池２００に装着することができる。
【００５６】
また、上述のように機械強度が良好な正極部材２０１は所望の直径に形成できるので、図１に示すように、電極素子１０２の上面から上方に突出している正極タブ１０７を極端に湾曲させることなくローレットボルト２０３の頭部の外側面に溶接することができる。
【００５７】
このため、図５に示すように、電極素子１０２の上面から上方に突出している正極タブ１０７を、そのままローレットボルト２０３の頭部側面に溶接することができ、図７に示すように、電極素子１０２が溶接機１２０に干渉することがないので、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は生産性が良好である。
【００５８】
そして、このようにローレットボルト２０３に容易に溶接できる電極素子１０２の正極タブ１０７は無用に延長する必要がないので、図１に示すように、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００は電極素子１０２の上面とローレットボルト２０３の下面との間隙に位置する正極タブ１０７を多重に曲折させる必要がなく、この間隙の拡大によるデッドスペースの増大も防止することができる。
【００５９】
また、本実施の形態のＬｉＭｎ二次電池２００では、マンガンが混入されたアルミニウム合金でローレットボルト２０３が形成されているので、その表面には高絶縁性の酸化皮膜が自然発生し、蓋体部材１０４や電極素子１０２の負極シートとの短絡を良好に防止することができる。
【００６０】
それでいて、本実施の形態の電池製造方法では、ＬｉＭｎ二次電池２００を製造するときに電極素子１０２の正極タブ１０７をローレットボルト２０３に超音波溶接するので、この超音波溶接により酸化皮膜を破壊して正極タブ１０７と正極部材２０１とを良好な導通状態に接続することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では正極部材２０１がローレットボルト２０３とローレットナット２０４からなることを例示したが、これらを通常の六角ボルトや六角ナットとすることも可能であり、リベットなどとすることも可能である。
【００６２】
また、上記形態ではリチウムとマンガンとを必須の成分とする正極活物質が“ＬｉＭｎ2Ｏ4”からなることを例示したが、例えば、これを“Ｌｉ(1+X)Ｍｎ(2-X)Ｏ4(Ｘ＝０〜０．２)”とすることや“Ｌｉ(1+X)Ｍｎ2Ｏ4(Ｘ＝０〜０．２)”とすることも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のＬｉＭｎ二次電池では、アルミニウムを主材として正極シートが形成されており、リチウムとマンガンとを必須の成分として正極活物質が形成されているが、マンガンが混入されたアルミニウム合金で正極部材が形成されていることにより、
マンガンが混入されたアルミニウム合金からなる正極部材の機械強度を向上させることができ、それでいて、正極部材のアルミニウム合金に混入されているマンガンは正極活物質の必須の成分なので、これが原因となって電解腐食などの無用な化学反応が発生することも防止できる。
【００６４】
また、本発明のＬｉＭｎ二次電池の他の態様では、正極部材が３０００系のアルミニウム合金からなることにより、
既存のアルミニウム合金により機械強度が良好で無用な化学反応なども発生しない正極部材を形成することができ、ＬｉＭｎ二次電池の生産性を向上させることができる。
【００６５】
また、正極部材がボルトとナットからなることにより、
その構造が簡単で既製品の流用も可能であり、正極部材を本体容器に簡単に装着することができるので、ＬｉＭｎ二次電池の生産性を向上させることができる。
【００６６】
また、ボルトは貫通孔を本体容器の内側から外側に貫通されており、ナットは本体容器から外側に突出したボルトに締結されていることにより、
正極部材を本体容器に簡単に装着することができ、本体容器から突出している正極部材のボルトに別体の正極端子を係合させて六角ナットなどで締結するようなことも容易に実行することができる。
【００６７】
また、正極タブがボルトの頭部の外側面に溶接されていることにより、
極端に大径である必要がないボルトの頭部の外側面に、正極タブを極端に湾曲させることなく外側から溶接することができるので、ＬｉＭｎ二次電池の生産性を向上させることができ、正極タブを位置させるデッドスペースを削減することもできる。
【００６８】
また、絶縁部材が柔軟な密閉部材と強固な保持部材からなり、密閉部材が本体容器と正極部材との間隙を密閉し、保持部材が本体容器と正極部材との相対位置を維持することにより、
正極部材は機械強度が向上しているので外部から作用する応力が本体容器との接合部分に作用するが、本体容器と正極部材との接合強度と密閉とが絶縁部材の保持部材と密閉部材とで両立されているので、絶縁部材の破損や正極部材と本体容器との短絡などを防止することができる。
【００６９】
また、円筒状の本体容器の一端の開口部分に、貫通孔が形成されている円盤状の蓋体部材が溶接されて、本体容器が形成されていることにより、
電極素子の収容などが容易であり、全体に強固で一端に貫通孔が形成されている本体容器を形成することができるので、ＬｉＭｎ二次電池の外側に露出している部分の強度を全体的に向上させることができる。
【００７０】
本発明の電池製造方法は、アルミニウムを主材として正極シートを形成し、リチウムとマンガンとを必須の成分として正極活物質を製造し、マンガンが混入されたアルミニウム合金で正極部材を形成することにより、
本発明のＬｉＭｎ二次電池を製造することができる。
【００７１】
また、本発明の電池製造方法の他の態様では、正極部材に正極タブを超音波溶接することにより、
マンガンが混入されたアルミニウム合金で形成されている正極部材は表面に高絶縁性の酸化皮膜が自然発生するが、超音波溶接により酸化皮膜を破壊して正極タブを正極部材に良好な導通状態に接続することができる。
【００７２】
本発明の電動移動車両は、本発明のＬｉＭｎ二次電池の本体容器に負極端子が少なくとも当接されて導通され、ＬｉＭｎ二次電池のボルトに係合されて導通される正極端子がナットで締結され、その負極端子と正極端子とから供給される電力により電動モータが駆動され、その動力で移動手段が車両本体を移動させることにより、
移動により頻繁に振動や応力が正極端子から本発明のＬｉＭｎ二次電池の正極部材に作用しても、その正極部材の機械強度が良好なので破損や極度な摩耗の発生を防止することができ、電動移動車両の信頼性や耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のＬｉＭｎ二次電池の内部構造を示す縦断正面図である。
【図２】ＬｉＭｎ二次電池の組立構造を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の電動移動車両の実施の一形態である電気自動車を示す模式図である。
【図４】ＬｉＭｎ二次電池に正極端子を装着する状態を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の電池製造方法の実施の一形態の要部を示す模式的な正面図である。
【図６】一従来例のＬｉＭｎ二次電池の内部構造を示す縦断正面図である。
【図７】一従来例の電池製造方法の要部を示す模式的な正面図である。
【符号の説明】
１０１ 本体容器
１０２ 電極素子
１０３ 本体部材
１０４ 蓋体部材
１０５ 貫通孔
１０７ 正極タブ
１０８ 負極タブ
２００ ＬｉＭｎ二次電池２００
２０１ 正極部材
２０２ 絶縁部材
２０３ ローレットボルト
２０４ ローレットナット
２０５，２０６ 密閉部材
２０７，２０８ 保持部材
３００ 電動移動車両である電気自動車
３０１ 車両本体
３０２ 電動モータ
３０３ 移動手段
３０４ 正極端子
３０５ 六角ナット

Claims (9)

  1. 粉末状の正極活物質が表面に塗布されている正極シートと粉末状の負極活物質が表面に塗布されている負極シートとがセパレータシートを介して積層されており、この積層された正極シートとセパレータシートと負極シートとが一体に巻回されて電極素子が形成されており、この電極素子はシート間に非水電解液が浸透されて一端に貫通孔が形成された導電性の本体容器に収容されており、前記本体容器の貫通孔に絶縁部材を介して導電性の正極部材が装着されており、前記電極素子の一端で前記正極シートと前記正極部材とが正極タブにより接続されているとともに他端で前記負極シートと前記本体容器とが負極タブにより接続されているスピネル型のＬｉＭｎ二次電池であって、
    前記正極シートはアルミニウムを主材としており、
    前記正極活物質はリチウムとマンガンとを必須の成分としており、
    前記正極部材はマンガンが混入されたアルミニウム合金で形成されたボルトおよびナットからなり、
    前記絶縁部材は、前記本体容器と前記正極部材との間隙を密閉する密閉部材と、前記本体容器と前記正極部材との相対位置を維持する保持部材と、からなる、ＬｉＭｎ二次電池。
  2. 前記正極部材が３０００系のアルミニウム合金からなる請求項１に記載のＬｉＭｎ二次電池。
  3. 前記ボルトは前記貫通孔を前記本体容器の内側から外側に貫通されており、
    前記ナットは前記本体容器から外側に突出した前記ボルトに締結されている請求項１または２に記載のＬｉＭｎ二次電池。
  4. 前記正極タブが前記ボルトの頭部の外側面に溶接されている請求項１ないし３の何れか一項に記載のＬｉＭｎ二次電池。
  5. 前記密閉部材はポリプロピレンで形成され、前記保持部材はファインセラミックで形成されている、からなる請求項１ないし４の何れか一項に記載のＬｉＭｎ二次電池。
  6. 前記本体容器が円筒状の本体部材と円盤状の蓋体部材からなり、
    この蓋体部材に前記貫通孔が形成されており、
    前記本体容器は一端が開口しており、
    この本体部材の開口部分に前記蓋体部材が溶接されている請求項１ないし５の何れか一項に記載のＬｉＭｎ二次電池。
  7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載のＬｉＭｎ二次電池を製造する電池製造方法であって、
    アルミニウムを主材として前記正極シートを形成し、
    リチウムとマンガンとを必須の成分として前記正極活物質を製造し、
    マンガンが混入されたアルミニウム合金で前記正極部材を形成する、電池製造方法。
  8. 前記正極部材に前記正極タブを超音波溶接する、請求項７に記載の電池製造方法。
  9. 請求項３に記載のＬｉＭｎ二次電池と、
    このＬｉＭｎ二次電池の本体容器に少なくとも当接されて導通される負極端子と、
    前記ＬｉＭｎ二次電池の前記ボルトに係合されて導通される正極端子と、
    この正極端子を前記ボルトに締結するナットと、
    前記負極端子と前記正極端子とから供給される電力により駆動される電動モータと、
    この電動モータや前記ＬｉＭｎ二次電池などの各部が搭載されている車両本体と、
    この車両本体を前記電動モータの動力で移動させる移動手段と、
    を具備している、電動移動車両。
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