JP5329890B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.
近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池としてリチウム二次電池が発達してきた。また、最近では、ハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適な、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発が要望されている。このような二次電池として、例えば特許文献1に記載されているような、負極活物質として小粒径(一次粒子の平均粒子径が1μm以下)のリチウムチタン酸化物(リチウムチタン複合酸化物)を用いた、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発がなされている。 In recent years, with the development of electronic devices, lithium secondary batteries have been developed as non-aqueous electrolyte secondary batteries that are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Recently, it is suitable for in-vehicle secondary batteries mounted on hybrid cars and electric cars, and secondary batteries for power storage used for power leveling. Development of non-aqueous electrolyte secondary batteries is also desired. As such a secondary battery, for example, as described in Patent Document 1, lithium titanium oxide (lithium titanium composite oxide) having a small particle size (average particle size of primary particles is 1 μm or less) as a negative electrode active material. A non-aqueous electrolyte secondary battery that can be rapidly charged and discharged with high power and has excellent cycle performance has been developed.
ところで、特許文献2は、電池用外装体に関するもので、電池タブを挟持してヒートシールする辺の両外装体を延長して延長端部とし、延長端部の少なくとも片方の外端部を折り返し、前記折り返した状態に外装体を変形保持させることが開示されている。
本発明の目的は、集電タブ切れ不良が少なく、量産性に優れた歩留まりの良好な非水電解質電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery with low yielding tab shortage failure and excellent mass productivity and good yield.
本発明の非水電解質電池は、容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極または前記負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、
前記集電タブの少なくとも一方の最外層に接合され、前記集電タブの延出方向と交わる辺のうち前記最外層に近接しているコーナ部が0.2mm以上のRを有する保護リードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記集電タブと電気的に接続される出力端子と
を具備することを特徴とする。
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention includes a container,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A current collecting tab made of aluminum or aluminum alloy, which is plurally extended from the positive electrode or the negative electrode of the electrode group and overlapped with each other,
A protective lead having a radius R of 0.2 mm or more, which is bonded to at least one outermost layer of the current collecting tab and has a corner portion adjacent to the outermost layer among sides intersecting with the extending direction of the current collecting tab,
A lid that closes the opening of the container;
And an output terminal provided on the lid and electrically connected to the current collecting tab.
また、本発明の非水電解質電池は、容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極または前記負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、
前記集電タブの少なくとも一方の最外層に接合され、前記集電タブの延出方向と交わる端部が前記最外層から離れる方向に曲がっている保護リードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記集電タブと電気的に接続される出力端子と
を具備することを特徴とする。
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention includes a container,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A current collecting tab made of aluminum or aluminum alloy, which is plurally extended from the positive electrode or the negative electrode of the electrode group and overlapped with each other,
A protective lead bonded to at least one outermost layer of the current collecting tab and having an end intersecting with an extending direction of the current collecting tab bent in a direction away from the outermost layer;
A lid that closes the opening of the container;
And an output terminal provided on the lid and electrically connected to the current collecting tab.
本発明によれば、集電タブ切れ不良が少なく、量産性に優れた歩留まりの良好な非水電解質電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery with few yielding tab breakage defects and excellent mass productivity and good yield.
本実施形態に係わる非水電解質電池は、容器と、
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極または前記負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、
前記集電タブの少なくとも一方の最外層に接合された保護リードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記集電タブと電気的に接続された出力端子と
を具備する。
The nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment includes a container,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A current collecting tab made of aluminum or aluminum alloy, which is plurally extended from the positive electrode or the negative electrode of the electrode group and overlapped with each other,
A protective lead bonded to at least one outermost layer of the current collecting tab;
A lid that closes the opening of the container;
An output terminal provided on the lid and electrically connected to the current collecting tab;
(第1の実施形態)
第1の実施形態の非水電解質電池では、図1に示すように、電極群の正極または負極から複数延出され、一つに重ね合わされた集電タブ1の一方の最外層に保護リード2が超音波接合され、複数枚の集電タブ1と保護リード2が一体化されている。超音波接合によると、集電タブ1枚の厚さが20μm以下(より好ましくは10〜20μm)と薄い場合の集電タブの溶断を回避できる。これにより、電極の厚さを薄くして電極の反応面積を増加させることができるため、急速充放電特性に優れる非水電解質電池を実現することができる。保護リード2は、短冊状の金属製板材である。保護リード2は、集電タブ1の延出方向と交わる辺のコーナ部3のうち、最外層と近接しているコーナ部3に0.2mm以上のR(曲率半径)を有する。一方、集電タブ1の他方の最外層には、導電部材(例えば後述するリード部材、蓋等)4が超音波接合されている。
(First embodiment)
In the nonaqueous electrolyte battery of the first embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of
また、図2に示すように、保護リード2を二つに折り曲げ、その間に集電タブ1の積層体を挟んでこれらを超音波接合により一体化しても良い。その場合、保護リード2は、集電タブ1の延出方向と直交する辺のコーナ部3のうち、各最外層と近接しているコーナ部3に0.2mm以上のRを有する。保護リード2の外側には、導電部材4が配置される。
In addition, as shown in FIG. 2, the
上述した図1及び図2に例示される第1の実施形態によれば、超音波接合の際、保護リード2に超音波振動が加わるものの、集電タブ1の延出方向と交わる辺のコーナ部3に0.2mm以上のRが形成されているため、集電タブ1が切れる不良を解消することができる。また、超音波接合後、電極群を容器内に収納する際に集電タブ1が保護リード2で擦れても、コーナ部3に0.2mm以上のRが形成されているため、集電タブ1が切れる不良を解消することができる。これらの結果、量産性に優れた歩留まりの良好な非水電解質電池を提供することが可能となる。
According to the first embodiment illustrated in FIG. 1 and FIG. 2 described above, the ultrasonic wave is applied to the
なお、Rの上限値は30mmにすることが望ましい。 The upper limit value of R is preferably 30 mm.
(第2の実施形態)
第2の実施形態の非水電解質電池では、図3に示すように、電極群の正極または負極から複数延出され、一つに重ね合わされた集電タブ1の一方の最外層に保護リード2が超音波接合され、複数枚の集電タブ1と保護リード2が一体化されている。超音波接合によると、集電タブ1枚当たりの厚さが20μm以下(より好ましくは10〜20μm)と薄い場合の集電タブの溶断を回避できる。保護リード2は、短冊状の金属製板材である。保護リード2は、集電タブ1の延出方向と交わる端部5が、集電タブ1から離れる方向に折り曲がっている。折り曲げ角度θは、0度より大きく180度以下であることが望ましい。集電タブ1の他方の最外層には、導電部材4が超音波接合されている。
(Second Embodiment)
In the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of
また、図4に示すように、保護リード2を二つに折り曲げ、その間に集電タブ1の積層体を挟んでこれらを超音波接合により一体化しても良い。その場合、保護リード2は、集電タブ1の延出方向と交わる両方の端部5が、集電タブ1から離れる方向に折り曲がっている。折り曲げ角度θは、0度より大きく180度以下であることが望ましい。保護リード2の外側には、導電部材4が配置される。
Further, as shown in FIG. 4, the
上述した図3及び図4に例示される第2の実施形態によれば、超音波接合する際に、保護リード2に超音波振動が加わるものの、保護リード2の端部5が集電タブ1から離れる方向に折り曲がっているため、超音波接合時の集電タブ1が切れる不良を解消することができる。また、超音波接合後、電極群を容器内に収納する際に、集電タブ1が保護リード2で擦れても、端部5が集電タブ1から離れる方向に折り曲がっているため、集電タブ1が切れる不良を解消することができる。これらの結果、量産性に優れた歩留まりの良好な非水電解質電池を提供することが可能となる。
According to the second embodiment illustrated in FIG. 3 and FIG. 4 described above, the ultrasonic vibration is applied to the
また、保護リードの折り曲げ角度を、超音波接合時に0度より大きく90度以下にすることによって、超音波接合時の集電タブ1が切れる不良を解消し、かつ超音波接合後に曲げ角度を拡大させることによって、電極群を容器内に挿入する際に保護リードの端部が妨げとならず、電極群を容器内に円滑に収納することが可能となる。 In addition, the bending angle of the protective lead is made larger than 0 degree and 90 degrees or less during ultrasonic bonding, thereby eliminating the failure of the current collecting tab 1 during ultrasonic bonding and expanding the bending angle after ultrasonic bonding. By doing so, the end portion of the protective lead is not hindered when the electrode group is inserted into the container, and the electrode group can be smoothly accommodated in the container.
前述した図3及び図4では、保護リードの端部を折り曲げた例を説明したが、集電タブ1から離れる方向に湾曲させても同様な効果を得ることができる。 3 and 4 described above, the example in which the end portion of the protective lead is bent has been described. However, the same effect can be obtained even if the protective lead is bent away from the current collecting tab 1.
また、保護リード2の端部5における集電タブ最外層と近接するコーナ部に0.2mm以上のRを設けても良い。これにより、集電タブ切れ不良をさらに低減することが可能となる。
Further, R of 0.2 mm or more may be provided at the corner portion adjacent to the outermost layer of the current collecting tab at the
(第3の実施形態)
第3の実施形態の非水電解質電池では、図5に示すように、集電タブ1の積層体は、U字状に折り曲げられた保護リード2によって被覆され、これらは超音波接合によって一体化されている。保護リード2の短片は、集電タブ1の一方の最外層に超音波接合され、集電タブ1の延出方向と交わる端部5が集電タブ1から離れる方向に折り曲がっている。折り曲げ角度θは、0度より大きく180度以下であることが望ましい。一方、保護リード2の長片6は、リード部材を兼ねているため、先端が出力端子等に電気的に接続される。保護リード2がリード部材を兼ねているため、導電部材4を使用しなくても良い。
(Third embodiment)
In the nonaqueous electrolyte battery of the third embodiment, as shown in FIG. 5, the stacked body of current collecting tabs 1 is covered with a
一方、図6に示すように、保護リード2の短片の端部5を外側に折り返しても良い。この場合、折り曲げ角度θは180度となる。これにより、集電タブ切れ不良が解消されるばかりか、保護リードの端部が電極群を容器内に挿入する際の妨げとならず、電極群を容器内に円滑に収納することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
第1〜第3の実施形態で用いられる集電タブ及び保護リードは、正極または負極に用いても、正極と負極の双方に用いても良い。保護リードは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される。保護リードの厚さは、集電タブ一枚の厚さの3〜40倍までの範囲にすることが望ましい。これにより、保護リードのコーナ部を0.2mm以上のR形状にする、または端部を集電タブから離れる方向に曲げることにより、タブ切れ不良を大幅に低減出来る。 The current collecting tab and the protective lead used in the first to third embodiments may be used for the positive electrode or the negative electrode, or for both the positive electrode and the negative electrode. The protective lead is formed from, for example, aluminum or an aluminum alloy. The thickness of the protective lead is preferably in the range of 3 to 40 times the thickness of one current collecting tab. Thereby, the tab breakage failure can be greatly reduced by making the corner portion of the protective lead into an R shape of 0.2 mm or more, or bending the end portion in a direction away from the current collecting tab.
R寸法と角度の測定方法を以下に説明する。 A method for measuring the R dimension and angle will be described below.
超音波接合部付近の保護リードのR寸法および角度は、断面より測定される。断面はビューラー社製のカッターおよび研磨機を使用して得る。 The R dimension and angle of the protective lead near the ultrasonic joint are measured from the cross section. The cross section is obtained using a cutter and polisher manufactured by Buehler.
保護リードの端部を含む約1cmから3cm分の保護リードを切り取り、ケース内に切り取った保護リードを配置し、保護リード周囲に(水あめ状の)樹脂および凝固剤の混合物を流し込む。樹脂が硬化した後に、保護リードを硬化した樹脂ごと、ケースから取り出し、カッターでカットする。カット後、研磨機にて断面を仕上げ加工し、カットモデルとする。仕上げた保護リードのカットモデルは、キーエンス社製のマイクロスコープにてR寸法測定および角度測定を行う。 The protective lead of about 1 cm to 3 cm including the end of the protective lead is cut out, the cut protective lead is placed in the case, and a mixture of resin (coagulated) and coagulant is poured around the protective lead. After the resin is cured, the protective lead is removed from the case together with the cured resin and cut with a cutter. After cutting, finish the cross section with a polishing machine to make a cut model. The cut model of the finished protective lead is R dimension measurement and angle measurement with a microscope made by Keyence.
第1〜第3の実施形態が適用される非水電解質電池の一例を図7に示す。 An example of the nonaqueous electrolyte battery to which the first to third embodiments are applied is shown in FIG.
容器10は、例えば、アルミニウム板もしくはアルミニウム合金板などの金属板に深絞り加工を施すことにより成形されたものである。電極群11は、例えば、シート状の正極と、シート状の負極とをセパレータを間にして渦巻状に捲回した後、全体を容器の横断面形状に合致した断面四角形状に押し潰し変形することにより作製される。
The
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して0.4V以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。 The positive electrode is produced, for example, by applying a slurry containing a positive electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. As the positive electrode active material, oxides, sulfides, polymers, and the like that can occlude and release lithium can be used. Preferable active materials include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium iron phosphate, and the like that can obtain a high positive electrode potential. The negative electrode is produced by applying a slurry containing a negative electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. As the negative electrode active material, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, alloys, and the like that can occlude and release lithium can be used. Preferably, the occlusion and release potential of lithium ions is 0.4 V or higher relative to the metal lithium potential. It is a substance. Since the negative electrode active material having such a lithium ion storage / release potential can suppress the alloy reaction between aluminum or an aluminum alloy and lithium, it is possible to use aluminum or an aluminum alloy for a negative electrode current collector and a negative electrode related component. And For example, there are titanium oxide, lithium titanium oxide, tungsten oxide, amorphous tin oxide, tin silicon oxide, silicon oxide, etc. Among them, lithium titanium composite oxide is preferable. As the separator, a microporous film, a woven fabric, a non-woven fabric, a laminate of the same material or different materials among these can be used. Examples of the material for forming the separator include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, and ethylene-butene copolymer.
非水電解液(図示しない)は容器10内に収容されており、電極群11に含浸されている。非水電解液は、非水溶媒に電解質(例えば、リチウム塩)を溶解させることにより調製される。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、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)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ過リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.2mol/L〜3mol/Lとすることが望ましい。
A non-aqueous electrolyte (not shown) is accommodated in the
複数の正極集電タブ12は、正極の複数個所と電気的に接続されており、それぞれが電極群11の上側の端面から上向きに導出されている。一方、複数の負極集電タブ13は、負極の複数個所と電気的に接続されており、それぞれが電極群11の上側の端面から上向きに導出されている。正極集電タブ12には、例えば、正極の集電体を部分的に延出させたものを使用することができるが、正極と別体であっても良い。また、負極集電タブ13には、例えば、負極の集電体を部分的に延出させたものを使用することができるが、負極と別体であっても良い。
The plurality of positive electrode
保護リード2には、前述した第1〜第3の実施形態に示すものが使用される。ここでは、図5に示す構造のものが使用されている。保護リード2には、正極集電タブ12及び負極集電タブ13が超音波接合される。
As the
ところで、容器10の開口部は封口部材14によって封止されている。封口部材14は、容器10の開口部を塞ぐ蓋15と、蓋15の外面(上面)にガスケット16を介してかしめ固定された負極出力端子(リベット)17と、蓋15の外面(上面)側に凸状に張り出した正極端子18とを備える。
By the way, the opening of the
蓋15は、アルミニウムまたはアルミニウム合金板材等の金属を素材にしたプレス成形品からなる。圧力開放弁は、蓋15の上面における負極出力端子17と正極端子18との間に位置する凹部内の底面に設けられたX字状の溝19を備え、ケース内圧が一定圧力を越えると溝19が破断して内圧を開放する役割を持つ。
The
負極リード部材20は、蓋15の内面(下面)に絶縁体21を介して配置されている。負極出力端子17は蓋15にかしめ固定され、さらに負極リード部材20にもかしめ固定されている。これにより、負極リード部材20が負極出力端子17と電気的に接続される。負極出力端子17及び負極リード部材20の材質は、活物質の材質に合わせて変更される。負極活物質がチタン酸リチウムの場合、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することができる。
The negative
負極の保護リード2の長片6は、負極リード部材20に溶接もしくは接合される。これにより、負極集電タブ13が、保護リード2及び負極リード部材20を介して負極出力端子17と電気的に接続される。一方、正極の保護リード2の長片6は、正極端子18と電気的に接続される。
The
スペーサ22は、蓋15の内面(下面)と電極群11の正負極タブ12,13が突出している上部端面との間に設けられた空間を囲むように配置されている。スペーサ22は、電池に振動や衝撃が加わった際の電極群11の移動を防止することができる。さらに、電解液注液口から注入された電解液が電極群11の上部に溜まりやすくなるため、電極群11の上部端面からの電解液の浸透が促され、電極群11に電解液を均一に含浸させることができる。スペーサ22の材質としては、PP、PFAなどが挙げられる。
The
なお、前述した図7では、リベットを負極端子とし、かつ蓋の外面に凸状に張り出した部分を正極端子としたが、リベットを正極端子とし、かつ蓋の外面に凸状に張り出した部分を負極端子としても良い。 In FIG. 7 described above, the rivet is used as the negative electrode terminal, and the portion protruding in a convex shape on the outer surface of the lid is used as the positive electrode terminal. It may be a negative terminal.
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
[Example]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
正極には、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2)と、導電剤として黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを含む活物質含有層が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金箔からなる集電体の両面に形成されたシート状のものを使用した。一方、負極には、リチウム金属の開回路電位に対して開回路電位0.4V以上のリチウム吸蔵電位を有する負極活物質粉末と導電剤として炭素粉末と結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを含む活物質含有層が、アルミニウムもしくはアルミニウム合金箔からなる集電体の両面に形成されたシート状のものを使用した。電極群は、正極と負極との間にセパレータを介在させながら、これらを渦巻状に捲回した後、全体を金属製容器の断面形状に合致した断面四角形状に押し潰し変形することにより作製された図7に示す構造を有するものを使用した。
Example 1
The positive electrode has a current collector in which an active material-containing layer containing lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), graphite powder as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder is made of aluminum or an aluminum alloy foil The sheet-like thing formed in both surfaces was used. On the other hand, the negative electrode includes a negative electrode active material powder having a lithium occlusion potential of 0.4 V or more with respect to the open circuit potential of lithium metal, carbon powder as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder. The sheet-like thing in which the active material content layer containing this was formed on both surfaces of the electrical power collector which consists of aluminum or aluminum alloy foil was used. The electrode group is produced by winding them in a spiral shape while interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode, and then crushing and deforming the whole into a quadrangular cross-sectional shape that matches the cross-sectional shape of the metal container. Those having the structure shown in FIG. 7 were used.
正極集電タブには、正極集電体を複数箇所(この場合、50点)において帯状に延出させたものを使用した。また、負極集電タブには、負極集電体を複数箇所(この場合、50点)において帯状に延出させたものを使用した。図1に示すように、正極集電タブ及び負極集電タブそれぞれについて、集電タブ50枚の先端部を重ね合わせ、一方の最外層にアルミニウム製保護リードを配置した。この保護リードは、集電タブの延出方向(長手方向)と交わる辺における最外層に近接しているコーナ部に0.2mmのRを有していた。 As the positive electrode current collector tab, a positive electrode current collector extended in a strip shape at a plurality of locations (in this case, 50 points) was used. In addition, the negative electrode current collector tab was formed by extending the negative electrode current collector into a strip shape at a plurality of locations (in this case, 50 points). As shown in FIG. 1, for each of the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab, the tip portions of 50 current collecting tabs were overlapped, and an aluminum protective lead was disposed on one outermost layer. This protective lead had an R of 0.2 mm at the corner portion close to the outermost layer on the side intersecting the extending direction (longitudinal direction) of the current collecting tab.
集電タブと保護リードとを超音波溶接する際に集電タブもしくは保護リードに亀裂が発生した不良率を測定し、その結果を下記表1に示す。溶接には日本エマソン株式会社製の超音波溶接機を使った。超音波溶接機のホーンの先端角度は90°としホーンのパターン深さは、集電タブ群と保護リードの厚さと同等とした。 When the current collecting tab and the protective lead are ultrasonically welded, the defect rate at which the current collecting tab or the protective lead is cracked is measured, and the results are shown in Table 1 below. An ultrasonic welding machine manufactured by Nippon Emerson Co., Ltd. was used for welding. The tip angle of the horn of the ultrasonic welder was 90 °, and the pattern depth of the horn was equal to the thickness of the current collecting tab group and the protective lead.
正極及び負極それぞれについての、集電タブの厚さと、保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)とを下記表1に示す。 Table 1 below shows the thickness of the current collecting tab, the thickness of the protective lead, and the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab for each of the positive electrode and the negative electrode.
(実施例2〜7)
保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)と、コーナ部のRの大きさとを下記表1に示すように変更すること以外は、実施例1と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表1に示す。
(Examples 2 to 7)
Except for changing the thickness of the protective lead, the protective lead thickness ratio (times) with respect to each current collecting tab, and the R size of the corner as shown in Table 1 below, the same as in Example 1 Then, the failure rate of tab breakage near the end of the protective lead during ultrasonic bonding was measured, and the results are shown in Table 1 below.
(実施例8)
保護リードとして図3に示す形状のものを使用した。すなわち、実施例1で説明したのと同様な正負極集電タブについて、集電タブ50枚の先端部を重ね合わせ、一方の最外層にアルミニウム製保護リードを配置した。保護リードは、集電タブの延出方向(長手方向)と交わる端部が最外層から離れる方向に折り曲げられており、その折り曲げ角度が5度であった。保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)とを下記表1に示す。
(Example 8)
A protective lead having the shape shown in FIG. 3 was used. That is, for positive and negative current collecting tabs similar to those described in Example 1, the tips of 50 current collecting tabs were overlapped, and an aluminum protective lead was disposed on one outermost layer. The protective lead was bent in a direction in which the end portion intersecting with the extending direction (longitudinal direction) of the current collecting tab was away from the outermost layer, and the bending angle was 5 degrees. The thickness of the protective lead and the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab are shown in Table 1 below.
実施例1と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表1に示す。 In the same manner as in Example 1, the failure rate of tab breakage near the end of the protective lead during ultrasonic bonding was measured, and the results are shown in Table 1 below.
(実施例9〜14)
保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)と、折り曲げ角度とを下記表1に示すように変更すること以外は、実施例8と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表1に示す。
(Examples 9 to 14)
Ultrasonic bonding in the same manner as in Example 8 except that the thickness of the protective lead, the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab, and the bending angle are changed as shown in Table 1 below. The failure rate of tab breakage near the end of the protective lead was measured, and the results are shown in Table 1 below.
(実施例15)
保護リードとして図2に示す形状のものを使用した。すなわち、実施例1で説明したのと同様な正負極集電タブについて、集電タブ50枚の先端部を重ね合わせ、両方の最外層を、U字状に二つに折り曲げられたアルミニウム製保護リードで被覆した。保護リードは、集電タブの延出方向(長手方向)と交わる辺における最外層に近接しているコーナ部に0.2mmのRを有していた。保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)とを下記表2に示す。
(Example 15)
A protective lead having the shape shown in FIG. 2 was used. That is, for positive and negative current collecting tabs similar to those described in Example 1, the tips of 50 current collecting tabs were overlapped, and both outermost layers were protected in an aluminum shape by folding them into two U shapes. Covered with leads. The protective lead had an R of 0.2 mm at the corner portion adjacent to the outermost layer on the side intersecting the extending direction (longitudinal direction) of the current collecting tab. The thickness of the protective lead and the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab are shown in Table 2 below.
実施例1と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表2に示す。 In the same manner as in Example 1, the failure rate of tab breakage near the end of the protective lead during ultrasonic bonding was measured, and the results are shown in Table 2 below.
(実施例16〜21)
保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)と、コーナ部のRの大きさとを下記表2に示すように変更すること以外は、実施例15と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表2に示す。
(Examples 16 to 21)
Except for changing the thickness of the protective lead, the protective lead thickness ratio (times) with respect to each current collecting tab, and the R size of the corner as shown in Table 2 below, the same as in Example 15 was applied. Then, the failure rate of tab breakage near the end of the protective lead during ultrasonic bonding was measured, and the results are shown in Table 2 below.
(実施例22)
保護リードとして図4に示す形状のものを使用した。すなわち、実施例1で説明したのと同様な正負極集電タブについて、集電タブ50枚の先端部を重ね合わせ、両方の最外層を、U字状に二つに折り曲げられたアルミニウム製保護リードで被覆した。保護リードは、集電タブの延出方向(長手方向)と交わる端部が最外層から離れる方向に折り曲げられており、その折り曲げ角度が5度であった。保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)とを下記表2に示す。
(Example 22)
A protective lead having the shape shown in FIG. 4 was used. That is, for positive and negative current collecting tabs similar to those described in Example 1, the tips of 50 current collecting tabs were overlapped, and both outermost layers were protected in an aluminum shape by folding them into two U shapes. Covered with leads. The protective lead was bent in a direction in which the end portion intersecting with the extending direction (longitudinal direction) of the current collecting tab was away from the outermost layer, and the bending angle was 5 degrees. The thickness of the protective lead and the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab are shown in Table 2 below.
実施例1と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表2に示す。 In the same manner as in Example 1, the failure rate of tab breakage near the end of the protective lead during ultrasonic bonding was measured, and the results are shown in Table 2 below.
(実施例23〜28)
保護リードの厚さと、集電タブ1枚当たりに対する保護リード厚さ比率(倍)と、折り曲げ角度とを下記表2に示すように変更すること以外は、実施例22と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表2に示す。
(Examples 23 to 28)
Ultrasonic bonding in the same manner as in Example 22 except that the thickness of the protective lead, the protective lead thickness ratio (times) per current collecting tab, and the bending angle are changed as shown in Table 2 below. The failure rate of tab breakage near the end of the protective lead was measured, and the results are shown in Table 2 below.
(比較例)
端部に曲げ加工が施されておらず、かつコーナ部がR形状を持たない保護リードを用い、実施例1と同様にして超音波接合時の保護リード端部付近のタブ切れ不良率を測定し、その結果を下記表1及び表2に示す。
(Comparative example)
Using a protective lead whose end is not bent and whose corner does not have an R shape, the rate of tab breakage failure near the end of the protective lead during ultrasonic bonding is measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2 below.
実施例及び比較例の電極群について、超音波接合工程後、金属製容器内に電極群を収納する際に、保護リード端部付近のタブ切れ不良が生じたか否かを評価し、その結果を下記表1及び表2に示す。
表1及び表2から明らかな通りに、保護リードのコーナ部のRを0.2mm以上にする、または端部に0度より大きい折り曲げ角度を付けることにより、保護リードに超音波振動が加わっても、集電タブにダメージを与えることなく接合出来ることと、超音波接合の後工程においてもタブ切れ不良を激減出来ることとが判明した。 As is clear from Tables 1 and 2, ultrasonic vibration is applied to the protective lead by setting the corner R of the protective lead to 0.2 mm or more, or by attaching a bending angle larger than 0 degrees to the end. However, it was found that the current collecting tab can be joined without damaging it, and that the tab breakage failure can be drastically reduced in the subsequent process of ultrasonic joining.
また、保護リード1枚当たりの厚さが集電タブ1枚の3〜40倍であれば、保護リードのコーナ部を0.2mm以上のR形状にする、または端部に0度より大きい折り曲げ角度を付けることにより、タブ切れ不良を激減出来る。 Further, if the thickness per protective lead is 3 to 40 times that of one current collecting tab, the corner portion of the protective lead is formed into an R shape of 0.2 mm or more, or the end portion is bent more than 0 degree. By attaching an angle, tab breakage defects can be drastically reduced.
図5及び図6のように保護リードが延長され、リードを兼ねる構造である場合においても、保護リードの折り曲げによってタブ切れ削減効果が得られた。 Even when the protective lead is extended as shown in FIGS. 5 and 6 and also serves as a lead, the effect of reducing tab breakage is obtained by bending the protective lead.
さらに、図6のように、折り曲げた保護リードを超音波接合後にさらに180度付近まで曲げ戻した構造においても、タブ切れに対して同様な効果が得られた。 Further, as shown in FIG. 6, even in the structure in which the bent protective lead is bent back to about 180 degrees after ultrasonic bonding, the same effect is obtained with respect to the tab breakage.
以上説明した通りに、本発明によれば、超音波接合時のタブ切れ不良が少なく、且つ超音波接合の後工程においてもタブ切れ不良が少ない、量産性に優れた歩留まりの良好な二次電池を提供できる。 As described above, according to the present invention, a secondary battery having a low yield of tab breakage at the time of ultrasonic bonding and a low yield of tab breakage at a subsequent process of the ultrasonic bonding and excellent in mass production and good yield. Can provide.
また、前述した実施例では非水電解液を用いた電池を例えに説明したが、非水電解液の代わりに固体電解質やポリマー電解質を用いた電池についても当然適応可能である。さらに正負極活物質に関してもこの限りでなく、他の活物質を用いることができる。 In the above-described embodiments, the battery using the non-aqueous electrolyte is described as an example, but the present invention can naturally be applied to a battery using a solid electrolyte or a polymer electrolyte instead of the non-aqueous electrolyte. Furthermore, the positive and negative electrode active materials are not limited to this, and other active materials can be used.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…集電タブ、2…保護リード、3…コーナ部、4…導電部材、5…保護リードの端部、6…保護リードの長片、10…容器、11…電極群、12…正極集電タブ、13…負極集電タブ、14…封口部材、15…蓋、16…ガスケット、17…出力端子、18…正極端子、19…圧力開放弁、20…リード部材、21…絶縁体、22…スペーサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current collection tab, 2 ... Protection lead, 3 ... Corner part, 4 ... Conductive member, 5 ... End part of protection lead, 6 ... Long piece of protection lead, 10 ... Container, 11 ... Electrode group, 12 ... Positive electrode collection Electrical tab, 13 ... Negative current collecting tab, 14 ... Sealing member, 15 ... Lid, 16 ... Gasket, 17 ... Output terminal, 18 ... Positive terminal, 19 ... Pressure release valve, 20 ... Lead member, 21 ... Insulator, 22 …Spacer.
Claims (5)
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極または前記負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、
前記集電タブの少なくとも一方の最外層に接合され、前記集電タブの延出方向と交わる辺のうち前記最外層に近接しているコーナ部が0.2mm以上のRを有する保護リードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記集電タブと電気的に接続される出力端子と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。 A container,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A current collecting tab made of aluminum or aluminum alloy, which is plurally extended from the positive electrode or the negative electrode of the electrode group and overlapped with each other,
A protective lead having a radius R of 0.2 mm or more, which is bonded to at least one outermost layer of the current collecting tab and has a corner portion adjacent to the outermost layer among sides intersecting with the extending direction of the current collecting tab,
A lid that closes the opening of the container;
A non-aqueous electrolyte battery comprising an output terminal provided on the lid and electrically connected to the current collecting tab.
前記容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電極群の前記正極または前記負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、
前記集電タブの少なくとも一方の最外層に接合され、前記集電タブの延出方向と交わる端部が前記最外層から離れる方向に曲がっている保護リードと、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記蓋に設けられ、前記集電タブと電気的に接続される出力端子と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。 A container,
An electrode group housed in the container and including a positive electrode and a negative electrode;
A current collecting tab made of aluminum or aluminum alloy, which is plurally extended from the positive electrode or the negative electrode of the electrode group and overlapped with each other,
A protective lead bonded to at least one outermost layer of the current collecting tab and having an end intersecting with an extending direction of the current collecting tab bent in a direction away from the outermost layer;
A lid that closes the opening of the container;
A non-aqueous electrolyte battery comprising an output terminal provided on the lid and electrically connected to the current collecting tab.
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