JP5439317B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
この発明は、二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery.
リチウム二次電池等に代表される円筒形または角形の二次電池においては、シート状の正極電極と負極電極とをセパレータを介して内周から外周に亘り捲回して電極群を形成し、この電極群に集電部材を取り付けて電池缶に収容される。電池缶に、電解液を注入し、電池缶と蓋部材とを外部から密封するように封止する。
円筒形二次電池においては、電池缶と蓋部材との間にガスケットを介在してかしめにより封止する。正極電極には、一側面に沿って正極露出部が形成されるように、金属板の両面に正極合剤が形成されている。正極露出部には、多数の正極リードが形成され、各正極リードの先端が正極集電部材に溶接される。負極電極には、正極電極の一側縁に対向する側の他側面に沿って負極露出部が形成されるように、金属板の両面に負極合剤が形成されている。負極露出部には多数の負極リードが形成され、各負極リードの先端が負極集電部材に溶接される。
In a cylindrical or prismatic secondary battery typified by a lithium secondary battery, an electrode group is formed by winding a sheet-like positive electrode and a negative electrode from the inner periphery to the outer periphery via a separator. A current collecting member is attached to the electrode group and accommodated in a battery can. An electrolytic solution is injected into the battery can, and the battery can and the lid member are sealed from the outside.
In a cylindrical secondary battery, a gasket is interposed between the battery can and the lid member, and sealing is performed by caulking. In the positive electrode, a positive electrode mixture is formed on both surfaces of the metal plate so that a positive electrode exposed portion is formed along one side surface. A number of positive electrode leads are formed on the positive electrode exposed portion, and the tip of each positive electrode lead is welded to the positive electrode current collecting member. In the negative electrode, a negative electrode mixture is formed on both surfaces of the metal plate so that a negative electrode exposed portion is formed along the other side surface on the side facing the one side edge of the positive electrode. A number of negative electrode leads are formed on the negative electrode exposed portion, and the tip of each negative electrode lead is welded to the negative electrode current collector.
上記構造において、振動や衝撃により、正極リードがガスケットに接触し、正極リードが切断されることがある。正極リードが切断されると電池の内部抵抗が増大し、電流放電性能が低下する。このため、正極リードに絶縁体を形成し、ガスケットと正極リードとが、直接接触するのを防止する構造としたリチウム二次電池が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the above structure, the positive electrode lead may come into contact with the gasket due to vibration or impact, and the positive electrode lead may be cut. When the positive electrode lead is cut, the internal resistance of the battery increases and the current discharge performance decreases. For this reason, a lithium secondary battery having a structure in which an insulator is formed on the positive electrode lead to prevent direct contact between the gasket and the positive electrode lead is known (for example, see Patent Document 1).
二次電池においては、電極群を電池容器内に収容し、電池容器内に電解液を注入した後においても内部短絡が発生する。この現象の詳細は後述するが、要は、電解液中に混入した異物が原因となって正極電極側からイオンが発生し、セパレータを浸透して負極電極で成長する、すなわち負極電極に析出して堆積する、という現象によるものである。この結果、負極電極に生じた堆積物により正極と負極の内部短絡が生じ二次電池の信頼性を低下させる要因になる。
上述した先行文献に記載された発明では、絶縁体は正極リードだけを覆う構造であるため、セパレータと正極電極間からに侵入する異物により、あるいは負極電極側において発生した異物が起因となって析出する堆積物により内部短絡が発生するのを防止することができない。
In the secondary battery, an internal short circuit occurs even after the electrode group is accommodated in the battery container and the electrolytic solution is injected into the battery container. Although the details of this phenomenon will be described later, the main point is that ions are generated from the positive electrode side due to the foreign matter mixed in the electrolyte solution, penetrate the separator and grow on the negative electrode, that is, deposit on the negative electrode. This is due to the phenomenon of accumulation. As a result, the deposit generated on the negative electrode causes an internal short circuit between the positive electrode and the negative electrode, which decreases the reliability of the secondary battery.
In the invention described in the above-described prior art, since the insulator has a structure that covers only the positive electrode lead, it is deposited due to the foreign material entering from between the separator and the positive electrode or the foreign material generated on the negative electrode side. It is impossible to prevent an internal short circuit from occurring due to the deposit.
本発明の二次電池は、一側縁に沿って形成された正極露出部を有するシート状の正極電極と、他側縁に沿って形成された負極露出部を有するシート状の負極電極とがシート状のセパレータを介して内周から外周に亘って捲回された電極群と、正極電極の正極露出部が接合される正極集電部材と、負極電極の負極露出部が接合される負極集電部材と、電極群、正極集電部材および負極集電部材が収容され、電解液が注入される電池缶と、電極群の一方の側面から露出された正極露出部または電極群の他方の側面から露出された負極露出部の少なくとも一方の所定の領域を覆う絶縁材とを備え、絶縁材は、最内周から最外周に亘る正極露出部または負極露出部と共に正極露出部または負極露出部の外周に隣接するセパレータの端部を含んで覆っていることを特徴とする。 The secondary battery of the present invention includes a sheet-like positive electrode having a positive electrode exposed portion formed along one side edge and a sheet-like negative electrode having a negative electrode exposed portion formed along the other side edge. An electrode group wound from the inner periphery to the outer periphery via a sheet-like separator, a positive electrode current collecting member to which the positive electrode exposed portion of the positive electrode is bonded, and a negative electrode current collector to which the negative electrode exposed portion of the negative electrode is bonded An electric member, an electrode group, a positive electrode current collecting member, a negative electrode current collecting member, a battery can into which an electrolyte is injected, and a positive electrode exposed portion exposed from one side surface of the electrode group or the other side surface of the electrode group And an insulating material that covers at least one predetermined region of the negative electrode exposed portion exposed from the inner surface, and the insulating material includes the positive electrode exposed portion or the negative electrode exposed portion from the innermost periphery to the outermost periphery, and the positive electrode exposed portion or the negative electrode exposed portion. Cover the end of the separator adjacent to the outer periphery And wherein the Rukoto.
絶縁材により、電極群の側面から露出された正極露出部または負極露出部と共に、最外周の正極露出部または負極露出部の外周のセパレータの端部を覆うので、正極電極側に侵入する異物により、あるいは負極電極側において発生した異物が起因となって析出する堆積物により内部短絡が発生するのを防止することができる。 The insulating material covers the edge of the outermost positive electrode exposed part or the outer periphery of the negative electrode exposed part together with the positive electrode exposed part or the negative electrode exposed part exposed from the side surface of the electrode group. Alternatively, it is possible to prevent an internal short circuit from occurring due to deposits deposited due to the foreign matter generated on the negative electrode side.
--実施形態1--
(二次電池の全体構成)
以下、この発明の二次電池を、リチウムイオン円筒形二次電池を一実施形態として図面と共に説明する。
図1は、円筒形二次電池1の断面図であり、図2は、図1に示された円筒形二次電池1の分解斜視図である。但し、図2においては、電池缶2が図示を省略されている。
円筒形二次電池1は、例えば、外形40mmφ、高さ100mmの寸法を有する。
この円筒形二次電池1は、有底円筒形の電池缶2とハット型の蓋体3とを、通常、ガスケットと言われるシール部材43を介在してかしめ加工を行い、外部から密封された構造の電池容器4を有する。有底円筒形の電池缶2は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属板をプレス加工して形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき膜が形成されている。電池缶2の上方の開口部側には、電池缶2の内側に突き出した溝2aが形成されている。電池缶2の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容されている。
--
(Overall structure of secondary battery)
Hereinafter, the secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a lithium ion cylindrical secondary battery as an embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the cylindrical
The cylindrical
In the cylindrical
10は、電極群であり、中央部に軸芯15を有し、軸芯15の周囲に正極電極および負極電極が捲回されている。図3は、電極群10の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図3に図示されるように、電極群10は、軸芯15の周囲に、正極電極11、負極電極12、および第1、第2のセパレータ13、14が捲回された構成を有する。
軸芯15は、中空円筒状を有する。軸芯15には、負極電極12、第1のセパレータ13、正極電極11および第2のセパレータ14が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極12の内側には第1のセパレータ13および第2のセパレータ14が数周(図3では、1周)捲回されている。また、最外周は負極電極12およびその外周に捲回された第1のセパレータ13となっている。最外周の第1のセパレータ13が接着テープ19で留められる(図2参照)。
The
正極電極11は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極シート11aと、この正極シート11aの両面に正極合剤11bが塗布された正極処理部を有する。正極シート11aの長手方向に沿う上方側の一側縁は、正極合剤11bが塗布されずアルミニウム箔が表出した正極合剤未処理部(正極露出部)11cとなっている。この正極合剤未処理部11cには、軸芯15と平行に上方に突き出す多数の正極リード16が等間隔に一体的に形成されている。
The
正極合剤11bは正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質はリチウム酸化物が好ましい。例として、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物(コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる2種類以上を含むリチウム酸化物)などが挙げられる。正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極への伝達を補助できるものであれば制限は無い。しかし中でも上述の材料である、コバルト酸リチウムとマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムとからなるリチウム複合酸化物を使用することにより良好な特性が得られる。
The
正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極集電体を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)やフッ素ゴムなどが挙げられる。正極合剤の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤11bの形成方法の例として、正極合剤11bの構成物質の分散溶液を正極シート11a上に塗布する方法が挙げられる。このような方法で製造することにより特性の優れた正極合剤が得られる。
The positive electrode binder can bind the positive electrode active material and the positive electrode conductive material, and can bind the positive electrode mixture and the positive electrode current collector, and should not deteriorate significantly due to contact with the non-aqueous electrolyte. There is no particular limitation. Examples of the positive electrode binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and fluororubber. The method for forming the positive electrode mixture is not limited as long as the positive electrode mixture is formed on the positive electrode. As an example of a method of forming the
正極合剤11bを正極シート11aに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。正極合剤11bに分散溶液の溶媒例としてN−メチルピロリドン(NMP)や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤11bの塗布厚さの一例としては片側約40μmである。正極シート11aを裁断する際、正極リード16を一体的に形成する。すべての正極リード16の長さは、ほぼ同じである。
Examples of a method for applying the
負極電極12は、銅箔により形成され長尺な形状を有し、負極シート12aと、この負極シート12aの両面に負極合剤12bが塗布された負極処理部を有する。負極シート12aの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤12bが塗布されず銅箔が表出した負極合剤未処理部(負極露出部)12cとなっている。この負極合剤未処理部12cには、正極リード16とは反対方向に延出された、多数の負極リード17が等間隔に一体的に形成されている。この構造により電流を略均等に分散して流すことができ、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上に繋がっている。
The
負極合剤12bは、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤12bは、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、黒鉛炭素を用いること、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。しかしその中でも次に記載する方法により優れた特性の負極合剤が得られる。黒鉛炭素を用いることにより、大容量が要求されるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車向けのリチウムイオン二次電池が作製できる。負極合剤12bの形成方法は、負極シート12a上に負極合剤12bが形成される方法であれば制限はない。負極合剤12bを負極シート12aに塗布する方法の例として、負極合剤12bの構成物質の分散溶液を負極シート12a上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。
The
負極合剤12bを負極シート12aに塗布する方法の例として、負極合剤12bに分散溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ10μmの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤12bの塗布厚さの一例としては片側約40μmである。負極シート12aを裁断する際、負極リード17を一体的に形成する。すべての負極リード17の長さは、ほぼ同じである。
As an example of a method of applying the
第1のセパレータ13および第2のセパレータ14の幅WSは、負極シート12aに形成される負極合剤12bの幅WCより大きく形成される。また、負極シート12aに形成される負極合剤12bの幅WCは、正極シート11aに形成される正極合剤11bの幅WAより大きく形成される。
負極合剤12bの幅WCが正極合剤11bの幅WAよりも大きいことにより、異物の析出による内部短絡を防止する。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート12aが露出していると負極シート12aにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
The width WS of the
Since the width WC of the
第1、第2のセパレータ13、14は、例えば、厚さ40μmのポリエチレン製多孔膜である。
図1および図3において、中空な円筒形状の軸芯15は軸方向(図面の上下方向)の上端部の内面に径大の溝15aが形成され、この溝15aに正極集電部材27が圧入されている。
The first and
1 and 3, the hollow
正極集電部材27は、例えば、アルミニウムにより形成され、円盤状の基部27a、この基部27aの内周部において軸芯15側に向かって突出し、軸芯15の内面に圧入される下部筒部27b、および外周縁において蓋体3側に突き出す上部筒部27cを有する。正極集電部材27の基部27aには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部27dが形成されている。また、正極集電部材27には開口部27eが形成されているが、開口部27eの機能については後述する。
The positive electrode current collecting
正極シート11aの正極リード16は、すべて、正極集電部材27の上部筒部27cに溶接される。この場合、図2に図示されるように、正極リード16は、正極集電部材27の上部筒部27c上に重なり合って接合される。各正極リード16は大変薄いため、1つでは大電流を取りだすことができない。このため、軸芯15への巻き始めから巻き終わりまでの全長に亘り、多数の正極リード16が所定間隔に形成されている。
All of the positive leads 16 of the
正極集電部材27は、電解液によって酸化されるので、アルミニウムで形成することにより信頼性を向上することができる。アルミニウムは、なんらかの加工により表面が表出すると、直ちに、表面に酸化アルミウム皮膜が形成され、この酸化アルミニウム皮膜により、電解液による酸化を防止することができる。
また、正極集電部材27をアルミニウムで形成することにより、正極シート11aの正極リード16を超音波溶接またはスポット溶接等により溶接することが可能となる。
Since the positive electrode current collecting
Further, by forming the positive electrode current collecting
正極集電部材27の上部筒部27cの外周には、正極シート11aの正極リード16およびリング状の押え部材28が溶接されている。多数の正極リード16は、正極集電部材27の上部筒部27cの外周に密着させておき、正極リード16の外周に押え部材28を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
The
軸芯15の下端部の外周には、外径が径小とされた段部15bが形成され、この段部15bに負極集電部材21が圧入されて固定されている。負極集電部材21は、例えば、銅により形成され、円盤状の基部21aに軸芯15の段部15bに圧入される開口部21bが形成され、外周縁に、電池缶2の底部側に向かって突き出す外周筒部21cが形成されている。
負極シート12aの負極リード17は、すべて、負極集電部材21の外周筒部21cに超音波溶接等により溶接される。各負極リード17は大変薄いため、大電流を取りだすために、軸芯15への巻き始めから巻き終わりまで全長にわたり、所定間隔で多数形成されている。
On the outer periphery of the lower end portion of the
All of the negative electrode leads 17 of the
負極集電部材21の外周筒部21cの外周には、負極シート12aの負極リード17およびリング状の押え部材22が溶接されている。多数の負極リード17は、負極集電部材21の外周筒部21cの外周に密着させておき、負極リード17の外周に押え部材22を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。
負極集電部材21の下面には、銅製の負極通電リード23が溶接されている。
負極通電リード23は、電池缶2の底部において、電池缶2に溶接されている。電池缶2を、例えば、0.5mmの厚さの炭素鋼で形成し、表面にニッケルめっき膜を施して形成することができる。このような材料を用いることにより、負極通電リード23は、電池缶2に抵抗溶接等により溶接することができる。
The
A negative
The negative
ここで、正極集電部材27に形成された開口部27eは、負極通電リード23を電池缶2に溶接するための電極棒(図示せず)を挿通するためのものである。より詳細には、電極棒を正極集電部材27に形成された開口部27eから軸芯15の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード23を電池缶2の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。負極集電部材21と接続されている電池缶2は一方の出力端として作用し、電極群10に蓄電された電力を電池缶2から取り出すことができる。
Here, the
多数の正極リード16が正極集電部材27に溶接され、多数の負極リード17が負極集電部材21に溶接されることにより、正極集電部材27、負極集電部材21および電極群10が一体的にユニット化された発電ユニット20が構成される(図2参照)。但し、図2においては、図示の都合上、負極集電部材21、押え部材22および負極通電リード23は発電ユニット20から分離して図示されている。
A large number of positive electrode leads 16 are welded to the positive electrode
正極集電部材27の基部27aの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材33が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材33は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。つまり、大電流を流すには接続部材の厚さを大きくする必要があるが、1枚の金属板で形成すると剛性が大きくなり、フレキシブル性が損なわれる。そこで、板厚の小さな多数のアルミニウム箔を積層してフレキシブル性を持たせている。接続部材33の厚さは、例えば、0.5mm程度であり、厚さ0.1mmのアルミニウム箔を5枚積層して形成される。
A
正極集電部材27の上部筒部27c上には、円形の開口部34aを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板34が載置されている。
絶縁板34は、開口部34a(図2参照)と下方に突出す側部34bを有している。絶縁材34の開口部34a内には接続板35が嵌合されている。接続板35の下面には、フレキシブルな接続部材33の他端が溶接されて固定されている。
A ring-shaped insulating
The insulating
接続板35は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一で、かつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板35の厚さは、例えば、1mm程度である。接続板35の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部35aが形成されており、突起部35aの周囲には、複数の開口部35b(図2参照))が形成されている。開口部35bは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。
The
接続板35の突起部35aはダイアフラム37の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム37はアルミニウム合金で形成され、ダイアフラム37の中心部を中心とする円形の切込み37aを有する。切込み37aはプレスにより上面側をV字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。
The
ダイアフラム37は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、第1段階として、上方に反り、接続板35の突起部35aとの接合を剥離して接続板35から離間し、接続板35との導通を絶つ。第2段階として、それでも内圧が上昇する場合は切込み37aにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
The
ダイアフラム37は周縁部において蓋体3の周縁部3aを固定している。ダイアフラム37は図2に図示されるように、当初、周縁部に蓋体3側に向かって垂直に起立する側部37bを有している。この側部37b内に蓋体3を収容し、かしめ加工により、側部37bを蓋体3の上面側に屈曲して固定する。
蓋体3は、炭素鋼等の鉄で形成され、外側および内側の表面全体にニッケル等のめっき膜が施されている。蓋体3は、ダイアフラム37に接触する円盤状の周縁部3aとこの周縁部3aから上方に突出す有頭無底の筒部3bを有するハット型を有する。筒部3bには開口部3cが形成されている。この開口部3cは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム37が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。
なお、蓋体3が鉄で形成されている場合には、別の円筒形二次電池と直列に接合する際、鉄で形成された別の円筒形二次電池とスポット溶接により接合することが可能である。
The
The
When the
蓋体3、ダイアフラム37、絶縁板34および接続板35は、一体化され蓋ユニット30を構成する(図2参照)。蓋ユニット30を組立てる方法を下記に示す。
まず、ダイアフラム37に蓋体3を固定しておく。ダイアフラム37と蓋体3との固定は、かしめ等により行う。図2に図示された如く、当初、ダイアフラム37の側壁37bは基部37aに垂直に形成されているので、蓋体3の周縁部3aをダイアフラム37の側壁37b内に配置する。そして、ダイアフラム37の側壁37bをプレス等により変形させて、蓋体3の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。
The
First, the
一方、接続板35を絶縁板34の開口部34aに嵌合して取り付けておく。次に、絶縁板34を間に挟持した状態で、接続板35の突起部35aを、蓋体3が固定されたダイアフラム37の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。これにより、蓋体3により固定されたダイアフラム37に、接続板35が絶縁板34を介在させて溶接され、一体化された蓋ユニット30が構成される。
上述したように、蓋ユニット30の接続板35は接続部材33により正極集電部材27と接続されている。従って、蓋体3は正極集電部材27と接続されている。このように、正極集電部材27と接続されている蓋体3は他方の出力端として作用し、この他方の出力端として作用する蓋体3と一方の出力端として作用する電池缶2より電極群10に蓄えられた電力を出力することが可能となる。
On the other hand, the
As described above, the connecting
ダイアフラム37の側部37bの周縁部を覆って、通常、ガスケットと言われるシール部材43が設けられている。シール部材43は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、1つの好ましい材料の例として、エチレンプロピレン共重合体(EPDM)をあげることができる。また、例えば、電池缶2が厚さ0.5mmの炭素鋼製で、外径が40mmΦの場合、シール部材43の厚さは1.0mm程度とされる。
Covering the peripheral edge of the
シール部材43は、当初、図2に図示されるように、リング状の基部43aの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部43bと、内周側に、基部43aから下方に向けてほぼ垂直に垂下して形成された筒部43cとを有する形状を有している。
As shown in FIG. 2, the
そして、プレス等により、電池缶2と共にシール部材43の外周壁部43bを屈曲して基部43aと外周壁部43bにより、ダイアフラム37と蓋体3を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、蓋体3、ダイアフラム37、絶縁板34および接続板35が一体に形成された蓋ユニット30がシール部材43を介して電池缶2に固定される。
Then, the outer
電池缶2の内部には、非水電解液44が所定量注入されている。非水電解液44の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、プロピレンカーボネート(PC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、或いは上記溶媒の1種類以上から選ばれる溶媒を混合したものが挙げられる。非水電解液44は、通常、電池缶2の容量の1/5〜1/3程度注入されている。
A predetermined amount of
ここで、本発明の二次電池の特徴である絶縁材について説明する。
正極電極11の一側縁に沿って形成された正極合材未処理部11cから延出された多数の正極リード16の先端は、正極集電部材27の上部筒部27cに押え部材28と共に溶接されている。図4は、円筒形二次電池1の蓋体3側の拡大図である。同図に図示されるように、絶縁材51は、リング状の押え部材28の下端部から、すなわち、正極リード16と正極集電部材27との接合部から、電極群10の上面におけるほぼ最外周まで、間断のない連続状に、正極リード16の上面を覆って形成されている(図2参照)。電極群10の上面は、内周側から外周側に亘って形成された正極リード16によって、ほぼ全面が覆われており、絶縁材51は、その正極リード16の全面に被覆されている。この場合、電極群10の上面に、一部、正極リード16に覆われず、第1、第2のセパレータ13、14の上端部が電極群10の上面から露出されている場合には、絶縁材51は、その露出された第1、第2のセパレータ13、14の上端部を含めて、正極リード16の全面に被覆される。
Here, the insulating material that is a feature of the secondary battery of the present invention will be described.
The leading ends of a number of positive electrode leads 16 extending from the positive electrode mixture
負極電極12の他側縁に沿って形成された負極合材未処理部12cから延出された多数の負極リード17の先端は、負極集電部材21の外周筒部21cにリング状の押え部材22と共に溶接されている。図5は、円筒形二次電池1の缶底側の拡大図である。同図に図示されるように、絶縁材51は、押え部材22の下端部から、すなわち、負極リード17と負極集電部材21との接合部の下端から、電極群10のほぼ最外周まで、間断のない連続状に、負極リード17の上面を覆って形成されている。電極群10の下面は、内周側から外周側に亘って形成された負極リード17によって、ほぼ全面が覆われており、絶縁材51は、その負極リード17の全面に被覆されている。この場合、電極群10の下面に、一部、負極リード17に覆われず、第1、第2のセパレータ13、14の上端部が電極群10の下面から露出されている場合には、絶縁材51は、その露出された第1、第2のセパレータ13、14の下端部を含めて、負極リード17の全面に被覆される。
The leading ends of a large number of negative electrode leads 17 extending from the negative electrode mixture
図6は、正極側に形成された絶縁材51付近の拡大図である。この図を参照して、絶縁材51による正極リード16の被覆構造をより詳細に説明する。
図3において説明した如く、正極シート11aの両面に形成された正極合材11bに隣接する内周側および外周側には、第1、第2のセパレータ13、14を介して、負極シート12aの両面に形成された負極合材12bが対向している。正極側において、負極合材12bの端部は負極シート12aの端部と同一面であり、正極合材11bの端部よりも、正極集電部材27側に位置し、負極合材12bの端部から正極合材11bの端部までの寸法Aは、2mm程度である。
FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the insulating
As described with reference to FIG. 3, on the inner peripheral side and the outer peripheral side adjacent to the
第1、第2のセパレータの端部は、負極電極12の端部よりも正極集電部材27側に位置し、第1または第2のセパレータの端部から負極電極12の端部までの寸法Bは、2mm程度である。正極リード16は、先端部が正極集電部材27に溶接される際、正極集電部材27側に引っ張られた状態で溶接される。このため、実際には、図6の点線で図示される正極リード16’の如く、内周側の第1セパレータ13側に向かって傾斜する。このため、正極リード16と、外周側の第2のセパレータ14との隙間が大きくなり、この隙間から導電性の異物が侵入する。
The end portions of the first and second separators are located closer to the positive electrode current collecting
異物について説明する。電池缶2の内部に注入された非水電解液44中には、微小な導電性の異物が混在する場合がある。このような異物は、正極シート11および負極シート12の作製工程、電池缶2の加工工程、正極リード16の正極集電部材27への溶接工程等において発生し、非水電解液44中に混入する。そして、上記の如く、正極リード16と、その外側に隣接する第2のセパレータ14との間に隙間が生じると、この隙間から、上記各工程で発生した異物が正極電極11と第2のセパレータ14との間に入り込む。
The foreign material will be described. In the nonaqueous
正極電極11と負極電極12間には、所定の電位、例えば4.1Vがかかっているため、正極電極11と第2のセパレータ14との間に入り込んだ異物はイオン化され、セパレータを浸透して負極電極12側に流れる。そして、負極電極12で析出し成長して堆積されていく。この堆積物により、正極と負極が短絡する現象が生じる。例えば、異物が、負極シート12aの材料である銅の場合には、このような内部短絡が生じる可能性がある。
Since a predetermined potential, for example, 4.1 V, is applied between the
そこで、本願の発明の実施形態1では、リング状の押え部材28の下端部、すなわち、正極リード16と正極集電部材27の上部筒部27cとの接合部から、最外周の正極リード16上までの全領域と共に、最外周の正極リードの外周に隣接する第2のセパレータ14の端部上までを含んだ領域全体に絶縁材51を形成する構造とされている。換言すれば、電極群10の一方の側面から露出された、正極露出部である正極リード16の最内周から最外周の正極リード16の外周に隣接するセパレータの端部までの全領域が絶縁材51により覆われている。ここで、最外周の正極リード16とその外周に隣接する第2のセパレータ14との間に異物が侵入した場合、最外周の負極電極12との間で内部短絡が生じるため、この領域を絶縁材51で覆う必要があるのである。なお、最外周の第2のセパレータ14と最外周の第1のセパレータ13との間は、絶縁材51で覆う必要は無いが、製造の容易さから、図6における二点鎖線で示すように絶縁材51’で覆ってもよい。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, from the lower end of the ring-shaped pressing
図7は、負極側に形成された絶縁材51付近の拡大図である。上述した如く、負極側から、例えば、銅等の異物が発生すると、この異物が正極側に回り込んで正極電極11と第2のセパレータ14との間に入り込み、イオン化して析出することにより内部短絡が発生する。このため、本発明の二次電池における実施形態1では、負極側も絶縁材51で覆っている。絶縁材51は、リング状の押え部材22の下端部、すなわち、負極リード17と負極集電部材21の外周筒部21cとの接合部から、最外周の負極リード17上までの全領域と共に、最外周の第1のセパレータ13の端部までの領域全体に形成する構造とされている。換言すれば、電極群10の他方の側面から露出された、負極露出部である負極リード17の最内周から最外周に亘る全領域および最外周の負極リード17の外周のセパレータの端部が絶縁材51により覆われている。
なお、図6および図7において、電極群10の最外周を、第1のセパレータ13としているが、セパレータの長さを調整することにより、最外周のセパレータは、第2のセパレータ14とすることも可能である。
FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the insulating
6 and 7, the outermost periphery of the
絶縁材51は、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデンから選択される高分子材料とすることができる。また、絶縁材51は、上記の高分子材料のいずれかに、アルミナ、ジルコニア、チタニアから選択される無機材料の少なくとも1つが混合された材料とすることができる。また、絶縁材51は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性の少なくとも一つから選ばれた合成樹脂もしくはそれらの樹脂を混合した混合樹脂を含む絶縁材形成物質で構成することもできる。
The insulating
絶縁材51の形成は、浸漬法、吹き付け法、遠心力を利用した塗布法のいずれかによる方法とすることができる。遠心力による塗布法の場合、上記した液状材料を、リング状の押え部材22または28に接触させて垂らし、発電ユニット20を高速に回転させる。高速回転時の遠心力により液状材料が伸展し、捲回群10の最外周のセパレータの端部まで覆うことができる。
The insulating
(絶縁材被覆構造の変形例1)
図8は、絶縁材51による被覆構造の変形例1を示し、蓋体3側における断面図である。図4においては、絶縁材51は、押え部材28の下端から電極群10の最外周に亘って形成されている。これに対して、変形例1では、絶縁材51は、押え部材28のほぼ上端面まで覆っている。すなわち、絶縁材51は、電極群10の内周側においては、正極リード16と正極集電部材27の上部筒部27cとの接合部全体に対応する位置まで覆っている。
なお、図4および図8において、押え部材28を用いない構造として、絶縁材51により、直接、正極リード16の先端部を覆うようにしてもよい。
(
FIG. 8 shows a first modification of the covering structure with the insulating
4 and 8, the tip portion of the
(絶縁材被覆構造の変形例2)
図9は、絶縁材による被覆構造の変形例2を示し、缶底側における断面図である。図5においては、絶縁材51は、押え部材22の下端から電極群10の最外周に亘って形成されている。これに対して、変形例2では、絶縁材51は、押え部材22のほぼ上端部まで覆っている。すなわち、絶縁材51は、電極群10の内周側においては、負極リード17と負極集電部材21の外周筒部21cとの接合部全体に対応する位置まで覆っている。
(
FIG. 9 is a cross-sectional view on the can bottom side, showing a second modification of the covering structure with the insulating material. In FIG. 5, the insulating
(絶縁材被覆構造の変形例3)
図10は、絶縁材による被覆構造の変形例3を示し、缶底側における断面図である。変形例3では、被覆材51による内周側の被覆領域を変形例2の場合よりもさらに拡げ、押え部材22の上端面および負極集電部材21の外周筒部21cの上端面まで覆っている。
(
FIG. 10 is a cross-sectional view on the can bottom side, showing a third modification of the covering structure with the insulating material. In the third modification, the inner peripheral side covering region by the covering
図11は、絶縁材による被覆構造の変形例4を示し、缶底側における断面図である。変形例4では、被覆材51による内周側の被覆領域を変形例3の場合よりもさらに拡げ、負極集電部材21の外周筒部21cの内面まで覆う構造とされている。
上述した如く、負極側は、内部短絡に関して異物の発生源として作用する。負極側から微小な異物またはイオン化異物が発生すると、正極側において析出される。変形例3または4このような異物の発生を防止するので、内部短絡発生の確率を一層低減する。
なお、図5、図9〜11において、押え部材22を用いない構造として、絶縁材51により、直接、負極リード17の先端部を覆うようにしてもよい。
次に、実施形態1に示す円筒形二次電池の製造方法を、図12の処理フローを参照して説明する。
FIG. 11 is a cross-sectional view on the can bottom side, showing a fourth modification of the covering structure with the insulating material. In the fourth modification, the inner peripheral side covering region by the covering
As described above, the negative electrode side acts as a foreign matter generation source with respect to the internal short circuit. When minute foreign matter or ionized foreign matter is generated from the negative electrode side, it is deposited on the positive electrode side.
In FIGS. 5 and 9 to 11, the tip of the
Next, the manufacturing method of the cylindrical secondary battery shown in
(二次電池の製造方法)
〔電極群作製〕
先ず、ステップS1に示すように、電極群10を作製する。正極シート11aの両面に、正極合剤11bおよび正極合剤未処理部11cが形成され、また、多数の正極リード16が正極シート11aに一体に形成された正極電極11を作製する。また、負極シート12aの両面に負極合剤12bおよび負極処理部12cが形成され、多数の負極リード17が負極シート12aに一体に形成された負極電極12を作製する。
(Method for manufacturing secondary battery)
[Production of electrode group]
First, as shown in step S1, the
次に、第1のセパレータ13および第2のセパレータ14の最も内側の側縁部を軸芯15に溶接する。次に、第1のセパレータ13と第2のセパレータ14を軸芯15に1〜数周捲回し、第2のセパレータ14と第1のセパレータ13との間に負極電極12を挟み込み、所定角度、軸芯15を捲回する。次に、第1のセパレータ13と第2のセパレータ14との間に正極電極11を挟み込む。そして、この状態で、所定の巻数分、捲回して電極群10を作製する。
Next, the innermost side edge portions of the
〔発電ユニット作製〕
次に、ステップS2に示すように、発電ユニット20を作成する。上述の方法で作製した電極群10の軸芯15の下部に負極集電部材21を取り付ける。
負極集電部材21の取り付けは、負極集電部材21の開口部21bを軸芯15の下端部に設けられた段部15bに嵌入して行う。次に、負極集電部材21の外周筒部21cの外周の全周囲に亘り、負極リード17をほぼ均等に配分して密着し、負極リード17の外周に押え部材22を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、負極集電部材21に負極リード17および押え部材22を溶接する。次に、軸芯15の下端面と負極集電部材21とに跨るように負極通電リード23を負極集電部材21に溶接する。
[Production of power generation unit]
Next, as shown in step S2, the
The negative
次に、正極集電部材27の基部27aに接続部材33の一端部を、例えば、超音波溶接により溶接する。次に、接続部材33が溶接された正極集電部材27の下部筒部27bを軸芯15の上端側に設けられた溝15aに嵌合する。この状態で、正極集電部材27の上部筒部27cの外周の全周囲に亘り、正極リード16をほぼ均等に配分して密着し、正極16の外周に押え部材28を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、正極集電部材27に正極リード16および押え部材28を溶接する。このようにして、図2に図示される発電ユニット20が作製される。
Next, one end of the
[絶縁材被覆]
次に、ステップS3に示すように、正極リード16上および負極リード17上に絶縁材51を被着する。絶縁材51は、例えば、融点が100〜120℃のポリプロピレン溶液を用いる。この溶液を押え部材28の少なくとも下端部に接触するように垂らし、発電ユニット20を高速に回転させる。これにより、絶縁材溶液が発電ユニット20の上部全体に伸展し、正極リード16の外周の第1、第2セパレータ13、14の端部まで覆うことができる。絶縁材溶液を常温で硬化して絶縁材51を形成した後、負極側においても、同様な方法で絶縁材51を形成する。但し、この場合、この後、負極導電リード23を電池缶2の缶底に溶接する工程があるため、絶縁材51は、この溶接の障害となる負極通電リード23上には塗布されないようにする必要がある。
[Insulation coating]
Next, as shown in step S <b> 3, the insulating
絶縁材51は、熱容量が大きいものであったり、融点が高いものであったりすると、硬化時に電池特性に悪影響を及ぼす。このため、熱容量が小さく融点が低いものが望ましい。但し、絶縁膜51を形成した後、絶縁膜51が融点付近まで加熱される工程がある場合には採用できない。本実施形態では、この後の工程で絶縁膜51が100℃付近まで加熱されることがない製造方法を採用している。従って、融点が100〜120℃の低融点絶縁材溶液を用いることが可能となっている。
If the insulating
〔電池缶への収容〕
一方、発電ユニット20の作製とは別に、電池缶2を作製する。電池缶2には、外側および内側の表面全体にめっきが施されている。電池缶2は、円形形状の金属板を、数回、絞り加工を行って所定の深さにする。
そして、ステップS4に示されるように、電池缶2に、絶縁材51が形成された発電ユニット20を収容する。
[Containment in battery can]
On the other hand, separately from the production of the
Then, as shown in step S <b> 4, the
〔負極接合〕
次に、ステップS5に示されるように、電池缶2内に収容した発電ユニット20の負極通電リード23を、電池缶2の缶底に抵抗溶接等により溶接する。この工程は、正極集電部材27の開口部27eから、図示はしないが、電極棒を差し込み、軸芯15の中空部を挿通して、負極通電リード23を電池缶2の底部に押し付けて溶接する。この場合、負極通電リード23の外面には、絶縁材51が塗布されていないので、絶縁材51が溶接の障害となることはない。また、微小面積の負極通電リード23の溶接であるため、絶縁材51が70℃以上に加熱されるようなことはない。
[Negative electrode bonding]
Next, as shown in step S <b> 5, the negative
[グルービング]
次に、ステップS6に示すように、電池缶2の上端部側の一部をグルービング(絞り加工)して内方に突出し、外面にほぼU字状の溝2aを形成する。電池缶2の溝2aは、発電ユニット20の上端部、換言すれば、正極集電部材27の上端部近傍に位置するように形成する。
[Grooving]
Next, as shown in step S6, a part on the upper end side of the battery can 2 is grooved (drawn) and protrudes inward to form a substantially
〔電解液注入〕
次に、ステップS7に示すように、発電ユニット20が収容された電池缶2の内部に、非水電解液44を所定量注入する。非水電解液44は、上述した如く、例えば、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いる。また、注入量は、電池缶2の容積の1/5〜1/3程度である。
[Injection of electrolyte]
Next, as shown in step S <b> 7, a predetermined amount of
〔封止〕
一方、上記電池缶2に対する組立プロセスとは別に、蓋ユニット30を作製しておく。
蓋ユニット30は、前述した如く、絶縁板34、絶縁板34の開口部34aに嵌入された接続板35、接続板35に溶接されたダイアフラム37およびダイアフラム37に、かしめにより固定された蓋体3により構成されている。蓋ユニット30の作製方法は上述した通りである。
[Sealing]
On the other hand, a
As described above, the
蓋ユニット30を作製したら、電極群10と蓋ユニット30とを電気的に接続する。先ず、電池缶2の溝2aの上にシール部材43を載置しておく。この状態におけるシール部材43は、図2に図示するように、リング状の基部43aの上方に、基部43aに対して垂直な外周壁部43bを有する構造となっている。
そして、リード板33の一端部を電池缶2内に収容された正極集電部材27の基部27aの上面に超音波溶接等により接合する。
次に、このような状態のリード板33の他端部に、上述した蓋ユニット30を接合する。
リード板33の他端部側を折り返し、蓋ユニット30の接続板35を、図示はしない保持具により、リード板33の折り返した他端部に接触させた状態に保持し、接触部にレーザを照射してレーザ溶接する。この場合、蓋ユニット30の接続板35に接合されるリード板33の他端部の接合面は、正極集電部材27の基部27aに接合されている一端部の接合面と同一面側である。電極群10と蓋ユニット30との接続工程において、リード板30の溶接面積は小さいため、絶縁材51の加熱温度を70℃以下に抑えることができる。
When the
Then, one end portion of the
Next, the above-described
The other end side of the
そして、ステップS8に示されるように、電池缶2内に電池ユニット30を収納して、電池缶2と電池ユニット30とをかしめ加工することにより外部から密封されるよう封止する。これにより、図1に図示された円筒形二次電池1が完成する。
Then, as shown in step S8, the
このようにして作製された円筒形二次電池1は、正極リード16上のみでなく、最外周の正極リード16の外周のセパレータの端部上にも絶縁材51が形成されているので、正極電極11に異物が侵入することなく、内部短絡を防止することができる。
また、負極リード17上のみでなく、最外周の負極リード17の外周に隣接するセパレータの端部上にも絶縁材51が形成されているので、負極側から非水電解液44中に異物が流出するのを防止することができ、以って、正極側において析出して内部短絡が発生するのを防止することができる。
絶縁材51として、ポリプロピレンのような低融点材料を用いることが可能であり、電池特性に悪影響を与えることがない。
Since the cylindrical
Further, since the insulating
As the insulating
なお、上記実施形態では、絶縁材51を、正極側および負極側の両方に設けた構造であるが、絶縁材51は、どちらか一方側のみに設けるようにしてもよい。上述した如く、異物の発生状況は、正極シート11および負極シート12の作製工程、電池缶2の加工工程、正極リード16の正極集電部材27への溶接工程等の条件により変化するので、その発生状況に応じて、絶縁材51で覆う領域を決定すればよい。
In addition, in the said embodiment, although it is the structure which provided the insulating
--実施形態2-
図13および図14は、本発明の二次電池の実施形態2を示す。図13は、円筒形二次電池1A全体の断面図であり、図14は、図13における電池ユニット30を除去して、発電ユニット20を蓋体3側からみた平面図である。
実施形態2の円筒形二次電池1Aが実施形態1の円筒形二次電池1と相違する点は、絶縁材51が、発電ユニット20における正極リード16または負極リード17が配設された円形状の側面全周ではなく、その一部の領域のみに設けられている点である。他の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
実施形態2の円筒形二次電池1Aは、円筒形二次電池1Aの軸方向を水平方向に向けて使用する横型使用のものである。
この場合には、電池缶2に注入される非水電解液44は、電池缶2の最下面からの深さが電池缶2の直径の半分以下となる。図示の例では、非水電解液44の深さは、電池缶2の直径の1/5程度となっている。
--Embodiment 2-
13 and 14
The cylindrical
The cylindrical
In this case, the
このような状態では、非水電解液44に浸る正極側および負極側の領域は、極めて限定的である。このため、正極側および負極側に設ける絶縁材51を、図14に図示されるように、正極リード16または負極リード17が設けられた全周ではなく、非水電解液44の深さより少し上部側までの一部の領域のみとしている。
In such a state, the regions on the positive electrode side and the negative electrode side that are immersed in the nonaqueous
また、電池缶2の円筒部の上面側、換言すれば、非水電解液44が滞留する側と反対面側に、マーク61を付してある。このマーク61は、非水電解液44に浸される正極リード16および負極リード17の領域、換言すれば、絶縁材51が設けられた位置を、明示するためのものである。円筒形二次電池1Aを設置する際、作業者は、マーク61により絶縁材51が設けられている位置を認識し、内部の非水電解液44が、絶縁材51が設けられた位置に滞留するように円筒形二次電池1Aの向きを調整することができる。マーク61は、ラベルにして電池缶2に接着してもよいし、レーザ照射または印刷等により電池缶2に直接、表示するようにしてもよい。
Moreover, the
上記の構成を有する実施形態2の円筒形二次電池1Aも、実施形態1の円筒形二次電池1と同様な効果を奏する。
なお、実施形態2においても、絶縁材51は、正極側または負極側の一方のみに設けるようにしてもよい。
また、実施形態2においても、絶縁材51aの構造は、実施形態1に関して示した変形例1〜4の構造を適用することができる。
The cylindrical
In the second embodiment, the insulating
Also in the second embodiment, the structure of the first to fourth modifications shown in the first embodiment can be applied to the structure of the insulating material 51a.
--実施形態3--
図15および図16は、本発明の二次電池の実施形態3を示す。図15は、円筒形二次電池1Bの蓋体3側の断面図であり、図16は、発電ユニット20と、発電ユニット20の正極リード16が配設された円形形状の側面を覆う絶縁材51Bの斜視図である。
実施形態3の円筒形二次電池1Bが実施形態1の円筒形二次電池1と相違する点は、絶縁材51Aが、樹脂成型体で形成されている点である。他の構成は、実施形態1と同様であり、対応する部材に同一の図面参照番号を付してその説明を省略する。
--
15 and 16
The cylindrical
実施形態3においては、絶縁材51Aは、内面に接着剤52が塗布されたキャップ形状の樹脂成型体53として形成されている。
接着剤52の材料は、実施形態1において例示した絶縁材51の材料を適用することができる。樹脂成型体53は、発電ユニット20における正極側の円形形状の側面に配設された正極リード16の形状に対応する形状を有している。樹脂成型体53の底部側には、最外周の正極リード16の外周のセパレータの端部まで収容する開口部53aが形成されている。また、樹脂成型体53の上部側には、リング状の押え部材28の外周面に接する寸法の開口部53bが形成されている。樹脂成型体53の内面は、正極集電部材27の上部筒部27cに溶接された正極リード16の上面に接する形状とされている。
In the third embodiment, the insulating
As the material of the adhesive 52, the material of the insulating
絶縁材51Aにより、正極リード16側を覆うには、樹脂成型体53の内面に接着剤52を塗布し、接着剤52が未硬化の状態で正極リード16およびその外周のセパレータの端部に樹脂成型体53を押し付け、その状態で接着剤52を硬化すればよい。
この場合、樹脂成型体53の開口部53a側および開口部53b側の内面は、特に、隙正極リード17およびセパレータの端部との間に隙間が無いように留意する必要がある。
In order to cover the
In this case, it is necessary to pay particular attention so that there is no gap between the inner surface of the resin molded
実施形態3の円筒形二次電池1Bにおいても、実施形態1の円筒形二次電池1と同様な効果を奏する。特に、実施形態3では、樹脂成型体53の内面に塗布された接着剤52を正極リード17およびセパレータの端部に押し付けるだけの作業であり、食み出しや塗布不足となることがないので、作業が効率的となる。
The cylindrical
上記においては、正極側についてのみ説明したが、同様に、負極側においても絶縁材51Aを設けることができる。
樹脂成型体53の高さは、実施形態1に関して示した変形例1〜4の構造によって覆われる領域の如く、適宜、変化させることができる。
Although only the positive electrode side has been described above, similarly, the insulating
The height of the resin molded
なお、上記各実施形態においては、蓋ユニット30を、蓋体3、ダイアフラム37、絶縁板34および接続板35により構成した場合で説明をした。しかし、蓋ユニット30の構成は、一例であって、他の構成としてもよい。また、蓋は、ユニット化されたものでなく、単体としてもよく、電極端子としての機能を有する電極端子部材であればよい。
In each of the above embodiments, the case where the
上記各実施形態ではリチウムイオン円筒形二次電池を例として説明したが、本発明の二次電池は角形二次電池にも適用することができる。角形二次電池の場合、電極群は、平坦部と、この平坦部の両側に断面半円形の円弧状部が連接された扁平形状を有する。また、正極合剤未処理部である正極露出部および負極合剤未処理部である負極露出部には、外方に引出されるリードが形成されていない。このような電極群おいて、一方の側面を形成する全ての正極露出部端部上およびセパレータ端部上、および/または他方の側面を形成する負極露出部端部上およびセパレータ端部上を絶縁材で覆う構造とすればよい。 In the above embodiments, the lithium ion cylindrical secondary battery has been described as an example. However, the secondary battery of the present invention can also be applied to a prismatic secondary battery. In the case of a prismatic secondary battery, the electrode group has a flat portion and a flat shape in which arc-shaped portions having a semicircular cross section are connected to both sides of the flat portion. Moreover, the lead | read | reed pulled out outward is not formed in the positive electrode exposed part which is a positive electrode mixture untreated part, and the negative electrode exposed part which is a negative electrode mixture untreated part. In such an electrode group, insulation is performed on all positive electrode exposed portion ends and separator end portions forming one side surface and / or on negative electrode exposed portion end portions and separator end portions forming the other side surface. A structure covered with a material may be used.
また、上記実施形態では、電池として、非水系電解液を用いるリチウムイオン円筒形二次電池を例として説明したが、この発明は、リチウム電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、水溶性電解液を用いる他の円筒形二次電池にも適用をすることができる。 In the above embodiment, a lithium ion cylindrical secondary battery using a non-aqueous electrolyte solution has been described as an example of the battery. However, the present invention is not limited to a lithium battery, but a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery. The present invention can also be applied to other cylindrical secondary batteries using a water-soluble electrolyte.
その他、本発明の二次電池の密封構造は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、一一側縁に沿って形成された正極露出部を有するシート状の正極電極と、他側縁に沿って形成された負極露出部を有するシート状の負極電極とがシート状のセパレータを介して内周から外周に亘って捲回された電極群と、正極電極の正極露出部が接合される正極集電部材と、負極電極の負極露出部が接合される負極集電部材と、電極群、正極集電部材および負極集電部材が収容され、電解液が注入される電池缶と、電極群の一方の側面から露出された正極露出部または電極群の他方の側面から露出された負極露出部の少なくとも一方の所定の領域を覆う絶縁材とを備え、絶縁材は、最内周から最外周に亘る正極露出部または負極露出部と共に正極露出部または負極露出部の外周に隣接するセパレータの端部を含んで覆っているものであればよい。 In addition, the sealing structure of the secondary battery of the present invention can be variously modified and configured within the scope of the invention. In short, the positive electrode exposed portion formed along one side edge. An electrode group in which a sheet-like positive electrode having a negative electrode and a sheet-like negative electrode having a negative electrode exposed portion formed along the other side edge are wound from the inner periphery to the outer periphery via a sheet-like separator And a positive electrode current collecting member to which the positive electrode exposed portion of the positive electrode is bonded, a negative electrode current collecting member to which the negative electrode exposed portion of the negative electrode is bonded, an electrode group, a positive electrode current collecting member, and a negative electrode current collecting member are accommodated, A battery can into which an electrolyte is injected, and an insulating material covering at least one predetermined region of the positive electrode exposed portion exposed from one side surface of the electrode group or the negative electrode exposed portion exposed from the other side surface of the electrode group. The insulating material is exposed to the positive electrode from the innermost circumference to the outermost circumference. Others may be one covering comprises an end portion of the separator adjacent to the outer periphery of the positive electrode exposed portion or the negative electrode exposed portion with the negative electrode exposed portion.
1、1A、1B 円筒形二次電池
2 電池缶
3 蓋体
10 電極群
11 正極電極
11a 正極シート
11b 正極合剤
11c 正極合剤未処理部(正極露出部)
12 負極電極
12a 負極シート
12b 負極合剤
12c 負極合剤未処理部(負極露出部)
13 第1のセパレータ
14 第2のセパレータ
16 正極リード
17 負極リード
20 発電ユニット
21 負極集電部材
27 正極集電部材
30 蓋ユニット
44 非水電解液
51、51A 絶縁材
52 接着剤
53 樹脂成型体
DESCRIPTION OF
12
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記正極電極の前記正極露出部が接合される正極集電部材と、
前記負極電極の前記負極露出部が接合される負極集電部材と、
前記電極群、前記正極集電部材および前記負極集電部材が収容され、電解液が注入される電池缶と、
前記電極群の一方の側面から露出された前記正極露出部または前記電極群の他方の側面から露出された前記負極露出部の少なくとも一方の所定の領域を覆う絶縁材とを備え、
前記絶縁材は、最内周から最外周に亘る前記正極露出部または前記負極露出部と共に前記正極露出部または前記負極露出部の外周に隣接する前記セパレータの端部を含んで覆っていることを特徴とする二次電池。 A sheet-like positive electrode having a positive electrode exposed portion formed along one side edge and a sheet-like negative electrode having a negative electrode exposed portion formed along the other side edge are disposed through a sheet-like separator. A group of electrodes wound from the periphery to the periphery;
A positive electrode current collecting member to which the positive electrode exposed portion of the positive electrode is bonded;
A negative electrode current collecting member to which the negative electrode exposed portion of the negative electrode is bonded;
A battery can in which the electrode group, the positive electrode current collecting member and the negative electrode current collecting member are accommodated, and an electrolyte is injected;
An insulating material covering a predetermined region of at least one of the positive electrode exposed portion exposed from one side surface of the electrode group or the negative electrode exposed portion exposed from the other side surface of the electrode group;
The insulating material covers the positive electrode exposed portion or the negative electrode exposed portion extending from the innermost periphery to the outermost periphery including the end portion of the separator adjacent to the outer periphery of the positive electrode exposed portion or the negative electrode exposed portion. Secondary battery characterized.
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