JP5537094B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池に関し、特に、電極群およびリード並びにタブが、外装缶および蓋と、絶縁性を保つように固定された密閉型二次電池に関する。 The present invention relates to a battery, and more particularly to a sealed secondary battery in which an electrode group, a lead, and a tab are fixed to an outer can and a lid so as to maintain insulation.
携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器の進歩に伴い、これら機器に使用される二次電池は、小型化、軽量化が求められてきた。それに応え得るエネルギー密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。一方、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク、フォークリフトなどに代表される大型、大容量電源として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池が使われているが、最近ではエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の採用に向けての開発が盛んになっている。それに応え得るリチウムイオン二次電池の開発は、高寿命、安全性などを配慮しながら、大型化、大容量化の開発が行われている。 With the advancement of electronic devices such as mobile phones and personal computers, secondary batteries used in these devices have been required to be smaller and lighter. As a secondary battery having a high energy density that can respond to this, a lithium ion secondary battery can be given. On the other hand, secondary batteries such as lead-acid batteries and nickel-metal hydride batteries are used as large-scale, large-capacity power sources such as electric vehicles, hybrid vehicles, electric motorcycles, and forklifts. Recently, lithium ions with high energy density are used. Development toward the adoption of secondary batteries is thriving. Lithium-ion secondary batteries that can respond to these demands have been developed for larger sizes and larger capacities while taking into consideration the long life and safety.
これらの用途の電源として、駆動電力が大きいため、直列あるいは並列に接続した複数個の電池を収納した電池パックが使われる(例えば特許文献1,2)。
As a power source for these applications, since the driving power is large, a battery pack containing a plurality of batteries connected in series or in parallel is used (for example,
通常、電池の外装缶は、正極電位あるいは負極電位につながれているが、電池を多数個使う組電池に使用する電池では、外装缶が高電圧になるため、短絡の危険性があるばかりか、漏電、人体への感電などの危険性もあるため、外装缶は電極群およびリード等と絶縁する構造とすることがある。 Usually, the battery outer can is connected to the positive electrode potential or the negative electrode potential, but in the battery used for the assembled battery using a large number of batteries, the outer can becomes high voltage, so there is a risk of short circuit, Since there is a risk of electric leakage or electric shock to the human body, the outer can may be structured to be insulated from the electrode group and leads.
その場合、外装缶と、電極群およびリード等との絶縁は、袋形状の薄肉樹脂材や、板状の樹脂材により周囲を覆う構造とすることが検討されている。しかしながら、袋形状の薄肉樹脂材の場合は外装缶への挿入時の破れが懸念される。また、板状の樹脂材の場合は部品点数の増加などのコストアップ要因となる。さらに、袋形状、板状の双方の樹脂材共に体積増による小型化への弊害となっていた。 In that case, the insulation between the outer can, the electrode group, the lead, and the like has been studied to have a structure in which the periphery is covered with a bag-shaped thin resin material or a plate-shaped resin material. However, in the case of a bag-shaped thin-walled resin material, there is a concern about tearing when inserted into an outer can. Further, in the case of a plate-like resin material, it becomes a cost increase factor such as an increase in the number of parts. Furthermore, both bag-shaped and plate-shaped resin materials have been harmful to downsizing due to volume increase.
本発明は、電極群および集電タブ並びにリードを外装缶から絶縁する構造の電池の体積効率を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to improve the volume efficiency of a battery having a structure in which an electrode group, a current collecting tab, and a lead are insulated from an outer can.
本発明の電池は、正極集電体を含む正極と、負極集電体を含む負極が、セパレータを介して偏平形状に捲回された偏平型電極群と、
前記電極群の一方の端面から渦巻状に突出した前記正極集電体からなる正極集電タブと、
前記電極群の他方の端面から渦巻状に突出した前記負極集電体からなる負極集電タブと、
前記電極群が収納される外装缶と、
前記外装缶の開口部に取り付けられ、正極端子及び負極端子を有する蓋と、
一端が前記正極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記正極集電タブと電気的に接続される正極リードと、
一端が前記負極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記負極集電タブと電気的に接続される負極リードと、
前記電極群の最外周を絶縁するための絶縁テープと、
前記正極リード及び前記正極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第1の絶縁カバーと、
前記負極リード及び前記負極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第2の絶縁カバーとを備え、
前記第1の絶縁カバーは、前記正極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有し、かつ前記第2の絶縁カバーは、前記負極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有することを特徴とする。
The battery of the present invention comprises a flat electrode group in which a positive electrode including a positive electrode current collector and a negative electrode including a negative electrode current collector are wound into a flat shape via a separator,
A positive electrode current collector tab comprising the positive electrode current collector projecting spirally from one end face of the electrode group;
A negative electrode current collector tab comprising the negative electrode current collector projecting spirally from the other end face of the electrode group;
An outer can in which the electrode group is stored;
A lid attached to the opening of the outer can and having a positive terminal and a negative terminal;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode terminal and the other end electrically connected to the positive electrode current collecting tab;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode terminal and the other end electrically connected to the negative electrode current collecting tab;
An insulating tape for insulating the outermost periphery of the electrode group;
A first insulating cover made of a resin molded product shaped to cover a portion of the positive electrode lead and the positive electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can;
A second insulating cover made of a resin molded product shaped to cover a portion of the negative electrode lead and the negative electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can ,
The first insulating cover has a convex portion projecting inwardly on a side plate facing the end face of the positive current collecting tab, and the second insulating cover faces the end face of the negative current collecting tab. The side plate has a convex portion protruding inward .
本発明によれば、電極群および集電タブ並びにリードを外装缶から絶縁する構造を有し、体積効率の高い電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has a structure which insulates an electrode group, a current collection tab, and a lead | read | reed from an exterior can, and can provide a battery with high volumetric efficiency.
以下、本発明の第1〜第3の実施形態に係わる電池を、図面を参照して説明する。ただし、本発明は、これら実施形態に限られるものではない。 The batteries according to the first to third embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
(第1の実施形態)
図1及び図2に示す電池20は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。電池20は、外装缶1と、外装缶1内に収容される偏平型電極群2と、外装缶1内に位置する正負極リード3,4と、電極群2の最外周を被覆する絶縁テープ5と、第1の絶縁カバー6と、第2の絶縁カバー7と、絶縁カバー固定テープ8と、外装缶1の開口部に取り付けられた蓋9と、蓋9に設けられた正負極端子10,11とを有する。
(First embodiment)
The
外装缶1は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。電解液(図示しない)は、外装缶1内に収容され、偏平型電極群2に含浸されている。
The
図3に示すように、偏平型電極群2は、正極12と負極13がその間にセパレータ14を介して偏平形状に捲回されたものである。正極12は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ12aと、少なくとも正極集電タブ12aを除いて正極集電体に形成された正極活物質層12bとを含む。一方、負極13は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ13aと、少なくとも負極集電タブ13aを除いて形成された負極活物質層13bとを含む。
As shown in FIG. 3, the flat electrode group 2 includes a
このような正極12、セパレータ14及び負極13は、正極集電タブ12aが電極群の捲回軸方向にセパレータ14から突出し、かつ負極集電タブ13aがこれと反対方向にセパレータ14から突出するよう、正極12及び負極13の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群2は、図1に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ12aが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ13aが突出している。
The
図1に示すように、正極リード3の一端は、電極群2の正極集電タブ12aに例えば超音波接合によって電気的に接続されている。なお、正極リード3の他端(図示しない)は、正極端子10と電気的に接続されている。一方、負極リード4の一端は、電極群2の負極集電タブ13aに例えば超音波接合によって電気的に接続されている。なお、負極リード4の他端(図示しない)は、負極端子11と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, one end of the
粘着性の絶縁テープ5は、電極群2の最外周を外装缶1から絶縁する。図1では、絶縁テープ5は、電極群2の最外周に密着して最外周1周を被覆している。これは、捲回された電極群2の巻止機能と、電極群2と外装缶1との絶縁機能を兼ねている。また、部品点数の削減によるコストダウンに寄与する。さらに、絶縁カバー以外の新たな絶縁材料を必要とせず、外装缶1への挿入が容易となり、外装缶1の内寸法まで電極群寸法を確保でき、体積効率の向上にも寄与する。また、電極群2の両端部の正負極集電タブ12a,13aは、絶縁テープ5で被覆されていないため、絶縁テープ5が電解液の含浸の妨げにならない。絶縁テープ5の巻き数は1周以上にすることができる。なお、本実施形態では、電極群2を偏平形状に捲回しているが、積層状の電極群にも適用できる。
The adhesive
絶縁テープ5の基材に使用可能な樹脂の種類は、例えば、ポリエステル(PET)、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリプロピレン等を挙げることができる。
Examples of the resin that can be used for the base material of the
第1の絶縁カバー6は、正極リード3及び正極集電タブ12aにおける外装缶1の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる。具体的には、第1の絶縁カバー6は、正極集電タブ12aの端面と、正極集電タブ12aの最外周における外装缶1の内面と対向する部分とを囲む扁平形状のキャップからなり、蓋5の内面と対向する部分は切り欠かれ、開口部6aとなっている。すなわち、第1の絶縁カバー6は、開口部6aと、正極集電タブ12aの端面を覆う側板6bと、正極集電タブ12aの最外周を覆うようにU字状に湾曲した側板6cとを有する。
The 1st insulating
第2の絶縁カバー7は、負極リード4及び負極集電タブ13aにおける外装缶1の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる。具体的には、第2の絶縁カバー7は、負極集電タブ13aの端面と、負極集電タブ13aの最外周における外装缶1の内面と対向する部分とを囲む扁平形状のキャップからなり、蓋5の内面と対向する部分は切り欠かれ、開口部7aとなっている。すなわち、第2の絶縁カバー7は、開口部7aと、負極集電タブ13aの端面を覆う側板7bと、負極集電タブ13aの最外周を覆うようにU字状に湾曲した側板7cとを有する。
The 2nd insulating
第1の絶縁カバー6は、正極リード3と正極集電タブ12aとの超音波溶接部を、振動、衝撃から保護する機能と、正極リード3並びに正極集電タブ12aを外装缶から絶縁する機能を兼ねることができ、部品点数の削減によるコストダウンに寄与する。また、第2の絶縁カバー7は、負極リード4と負極集電タブ13aとの超音波溶接部を、振動、衝撃から保護する機能と、負極リード4並びに負極集電タブ13aを外装缶1から絶縁する機能を兼ねることができ、部品点数の削減によるコストダウンに寄与する。また、第1,第2の絶縁カバー6,7で超音波溶接部を保護することにより、電極群2の外装缶1への挿入性も向上する。
The first
図2に示すように、第1の絶縁カバー6は、電極群2の正極集電タブ12aが突出している端面に挿入され、U字状の側板6cが絶縁テープ5上に重ねられ、絶縁カバー固定テープ8で絶縁テープ5上に固定される。また、第2の絶縁カバー7は、電極群2の負極集電タブ13aが突出している端面に挿入され、U字状の側板7cが絶縁テープ5上に重ねられ、絶縁カバー固定テープ8で絶縁テープ5上に固定される。この構成により、電極群2、正負極集電タブ12a,13a及び正負極リード3,4を外装缶1から完全に絶縁できる。なお、図2では、第1、第2の絶縁カバー6,7を絶縁カバー固定テープ8で、絶縁テープ5上に固定しているが、絶縁テープ5と第1、第2の絶縁カバー6,7を重ね合せ、絶縁カバー固定テープ8を使用しない方法も考えられる。
As shown in FIG. 2, the first insulating
第1,第2の絶縁カバー6,7に使用可能な樹脂の種類は、例えば、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエステル(PET)等を挙げることができる。中でも、耐熱性、絶縁性とコストの観点から、ポリプロピレンが望ましい。
Examples of the resin that can be used for the first and second
ところで、図1及び図2に示すように、正極端子10は、絶縁ガスケット15を介して蓋9に例えばかしめ固定によって取り付けられている。正極端子10は、正極リード3にもかしめ固定によって電気的に接続されている。これにより、正極端子10は、正極リード3を介して電極群2の正極12と電気的に接続される。負極端子11は、絶縁ガスケット16を介して蓋9に例えばかしめ固定によって取り付けられている。負極端子11は、負極リード4にもかしめ固定によって電気的に接続されている。これにより、負極端子11は、負極リード4を介して電極群2の負極13と電気的に接続される。
By the way, as shown in FIGS. 1 and 2, the
蓋9は、外装缶1の開口部に例えばレーザーでシーム溶接によって取り付けられている。蓋9は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋9と外装缶1は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。
The
以上説明した第1の実施形態の電池によれば、正負極集電タブ12a,13a及び正負極リード3,4における外装缶1の内面と対向する部分を、樹脂成型品からなる第1、第2の絶縁カバー6,7で覆う。同時に、電極群2の最外周を絶縁テープ5で被覆する。これにより、電極群2、正負極集電タブ12a,13a及び正負極リード3,4を外装缶1から絶縁できる。
According to the battery of the first embodiment described above, the portions of the positive and negative
また、電極群2の両端が樹脂成型品からなる第1、第2の絶縁カバー6,7で覆われているため、電極群2を外装缶1内にスムーズに挿入することができる。さらに、電極群2の両端以外は、絶縁テープ5で被覆されていることから、外装缶1との絶縁に必要な絶縁部材の体積を少なくすることができる。これらの結果、外装缶1内に収容可能な電極群2の体積を高めることができ、高体積効率化を実現させることができる。さらに、電極群2の外装缶1への挿入性が高められたことから、外装缶1への挿入時に第1、第2の絶縁カバー6,7や絶縁テープ5が破損するのを防止できる。また、外装缶との絶縁に必要な部品点数も少なくすることができる。
Moreover, since both ends of the electrode group 2 are covered with the first and second
(第2の実施形態)
第2の実施形態の電池は、電解液の含浸性の向上あるいは電池内部での電極群の破損防止のため、第1の実施形態の電池の第1、第2の絶縁カバーの構造を変更すること以外は、第1の実施形態と同様な構成を有する。
(Second Embodiment)
In the battery according to the second embodiment, the structure of the first and second insulating covers of the battery according to the first embodiment is changed in order to improve the impregnation property of the electrolytic solution or to prevent breakage of the electrode group inside the battery. Except for this, the configuration is the same as that of the first embodiment.
図4は、第2の実施形態の電池で用いる第1、第2の絶縁カバーを示す斜視図である。密閉型二次電池では、電極群に電解液を含浸させる必要がある。図1,図2に示す第1、第2の絶縁カバー6,7は、上端が開口部6a,7aになっているため、外装缶1の蓋9の注液口から注入された電解液は、開口部6a,7aを通して電極群2に含浸される。ところで、第1、第2の絶縁カバー6,7は、側板6b,7bが外装缶1の側面に密着する一方で、U字状の側板6c,7cと外装缶1との内面には僅かに隙間が存在する。この隙間に溜まった電解液を電極群2に含浸させるため、図4に示す第1、第2の絶縁カバー6,7は、U字状の側板6c,7cの底部に、外装缶1と電極群2との流路となる複数の電解液孔17が開口されている。これにより、外装缶1と第1、第2の絶縁カバー6,7との間に溜まった電解液を有効に活用することができる。
FIG. 4 is a perspective view showing first and second insulating covers used in the battery of the second embodiment. In a sealed secondary battery, it is necessary to impregnate an electrode group with an electrolytic solution. The first and second
更に、図4に示すように、第1、第2の絶縁カバー6,7の側板6b,7bそれぞれに、内方(電極群2側)に突出した凸部18を設けることができる。凸部18は、電極群2の正負極集電タブ12a,13a間の隙間に挿入される。電池を誤って落下等させた際、電極群2が動こうとするのを、第1、第2の絶縁カバー6,7に設けた凸部18が阻止するため、電池内部での電極群2の動きを無くすことができる。その結果、正負極集電タブ12a,13aが変形もしくは破損して正負極リード3,4との接合が外れる等の不都合が解消されるため、電池の安全性の向上が図れる。
Further, as shown in FIG. 4, a
第1、第2の絶縁カバー6,7には、電解液孔17あるいは凸部18のいずれか一方のみを形成しても、図4のように電解液孔17と凸部18の双方を設けても良い。
Even if only one of the
以下、図4に示す第1、第2の絶縁カバー6,7を用いること以外は図1〜図3に示す構造を有し、100mm(幅)×20mm(厚み)×100mm(高さ)で、重さ約500gの角型非水電解質二次電池(実施例1)と、凸部を設けていないこと以外は実施例1と同様な構成の角型非水電解質二次電池(実施例2)を用意した。実施例1,2について、以下の条件で落下試験を実施した。なお、第1、第2の絶縁カバー6,7にはポリプロピレンの成型品を使用し、絶縁テープ5の基材にはポリエステルを使用した。
Hereinafter, except for using the first and second
落下振動試験は、二次電池の各面を下にして10cmの高さから落下させた。この落下試験を6面全てに行った。これを1サイクルとし、繰り返した。凸部18を設けた実施例1の二次電池は、3600サイクル耐えた。一方、凸部18を設けていない実施例2は600サイクルで正負極リード3,4と正負極集電タブ12a,13aの接続部が外れる不具合が発生した。なお、1mからの落下試験においても同様の効果を確認できた。
In the drop vibration test, each surface of the secondary battery was dropped from a height of 10 cm. This drop test was performed on all six surfaces. This was made into 1 cycle and repeated. The secondary battery of Example 1 provided with the
(第3の実施形態)
第3の実施形態の電池は、電解液の電極群への含浸を円滑に行うため、第1の実施形態の電池の電極群及び絶縁テープの構造を変更すること以外は、第1の実施形態と同様な構成を有する。また、第2の実施形態で用いる第1、第2の絶縁カバーを第3の実施形態で用いることもできる。
(Third embodiment)
The battery of the third embodiment is the same as that of the first embodiment except that the structure of the electrode group and the insulating tape of the battery of the first embodiment is changed in order to smoothly impregnate the electrode group with the electrolytic solution. It has the same configuration as. The first and second insulating covers used in the second embodiment can also be used in the third embodiment.
第3の実施形態で用いる偏平形状の電極群2は、図5に示すように、最外周をセパレータ14から構成することが望ましい。これにより、電極群の最外周14からの電解液含浸が進むので、第1,第2の絶縁カバー6,7と絶縁テープ5が、電解液含浸の妨げになるのを回避することができる。セパレータ14は、オレフィン系の微多孔膜、オレフィン系の繊維からなる不織布、セルロース系の繊維からなる不織布などがあげられるが、セパレータの横方向の電解液の浸透が起こりやすいものが好ましく、不織布系のセパレータが好ましい。
As shown in FIG. 5, the flat electrode group 2 used in the third embodiment is preferably configured with a
絶縁テープ5の短辺の幅Aは、第1,第2の絶縁カバー6,7と絶縁カバー固定テープ8との寸法関係によって調節するものではあるが、基本的に正極または負極の集電体に活物質層が形成された部分(電極部)が外装缶1に接触し得る部分を被覆できれば良い。絶縁テープ5の短辺の幅Aは、セパレータ14の短辺の幅Bと同等かそれ以上であることが望ましい。これにより、セパレータ14よりも機械的強度の強い絶縁テープ5でセパレータ14を覆うことができるため、絶縁カバー5を電極群に貼り付ける時のセパレータ14へのダメージを少なくすることが出来る。また、絶縁カバー固定テープ8の貼り付けをラフにできるため、好ましい。なお、絶縁テープ5の短辺の幅Aは、絶縁テープ5の長辺が電極群2の正負極集電タブ12a,13aと重ならないような長さにすることが望ましい。絶縁テープ5が、正負極リード3,4と正負極集電タブ12a,13aとの溶接の妨げになるのを避けるためである。
The width A of the short side of the insulating
絶縁テープ5の基材の厚さは、電極群2の絶縁を確保できれば良く、厚くなると、電極群体積減少による容量低下につながるので、0.012mm以上0.2mm以下の厚さが好ましい。より好ましい範囲は、0.025mm以上0.2mm以下である。
The thickness of the base material of the insulating
第1,第2の実施形態では、電極群2の最外周を1周以上絶縁テープ5で被覆したが、1周未満にすることができる。この場合、電極群2の最外周を絶縁するため、電極群2の最外周をセパレータ14から構成する。電極群2の最外周を露出させる位置は、注液時に電解液のたまりができる注液口と反対側にあることが好ましい。注液口側でも電解液含浸の機能は果たすが、含浸時に注液口側へ電解液を寄せる必要があり、その時のセルの姿勢を逆転させるなど煩雑な作業が必要になる。また、電極群2の露出部は外装缶1との絶縁を確保するためにセパレータ14であることが必須である。例えば図5に示すように、電極群2における外装缶1の底面と対向する部分を絶縁テープ5で被覆せず、最外周のセパレータ14を露出させることが望ましい。図6は、電解液の含浸工程を説明するため、便宜上、図5の電極群を第1,第2の絶縁カバー6,7で被覆しない状態で外装缶1に収納した斜視図である。電解液は、電極群2が外装缶1に挿入され、蓋9が外装缶1の開口部に溶接された後、蓋9に設けられた注液口19から注入される。電解液の一部は電極群2に含浸されるものの、残りの電解液21は外装缶1の底部に溜まる。電解液21が缶底にたまった状態で加圧や減圧を繰り返す、または放置により電極群2内に電解液21を含浸させる。このとき、電極群2の最外周のセパレータ14が露出している部分から電解液21が含浸される。よって、セパレータ14の露出部は注液後に電解液がたまっているところに接触することが必要となる。
In the first and second embodiments, the outermost periphery of the electrode group 2 is covered with the insulating
以上のような形態にすることにより、絶縁部材の部品点数を少なくすることができ、絶縁部材の体積増による小型化への弊害を回避するとともに、電解液の含浸性を向上させて生産性を高めることが可能となる。 By adopting the configuration as described above, the number of parts of the insulating member can be reduced, the adverse effect on the miniaturization due to the increase in the volume of the insulating member can be avoided, and the impregnation property of the electrolytic solution can be improved to increase the productivity. It becomes possible to raise.
ここで、第1〜第3の実施形態における代表的な正負極端子材料の説明をする。負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極端子は一般的に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極端子は、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極端子にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。正負極端子にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用する場合、正負極集電タブ及び正負極リードは、アルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成することが望ましい。 Here, typical positive and negative electrode terminal materials in the first to third embodiments will be described. In the case of a lithium ion secondary battery using a carbon-based material for the negative electrode active material, the positive electrode terminal is generally made of aluminum or an aluminum alloy, and the negative electrode terminal is made of a metal such as copper, nickel, or nickel-plated iron. used. When lithium titanate is used as the negative electrode active material, in addition to the above, aluminum or an aluminum alloy may be used for the negative electrode terminal. When aluminum or an aluminum alloy is used for the positive and negative electrode terminals, the positive and negative current collecting tabs and the positive and negative electrode leads are preferably formed from aluminum or an aluminum alloy.
以下、第1〜第3の実施形態の角型非水電解質二次電池で用いた正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。 Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution used in the prismatic nonaqueous electrolyte secondary batteries of the first to third embodiments will be described.
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、特に限定されるものではないが、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、特に限定されるものではないが、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、チタン酸リチウムのようなリチウムチタン複合酸化物、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. Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, The oxide, sulfide, polymer, etc. which can occlude / 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. The negative electrode active material is not particularly limited, and metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, alloys, and the like that can occlude and release lithium can be used. Preferably, the lithium ion occlusion and release potential is metal lithium. It is a substance that becomes noble 0.4V or more with respect to the potential. 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 composite oxide such as lithium titanate, 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.
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た非水電解液が用いられる。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。 As the electrolytic solution, a nonaqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte (for example, lithium salt) in a nonaqueous solvent is used. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ -BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), and trifluorometa. A lithium salt such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) can be given. The electrolyte may be used alone or in combination of two or more. The amount of electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.2 mol / L to 3 mol / L.
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。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]正極集電体を含む正極と、負極集電体を含む負極が、セパレータを介して偏平形状に捲回された偏平型電極群と、
前記電極群の一方の端面から渦巻状に突出した前記正極集電体からなる正極集電タブと、
前記電極群の他方の端面から渦巻状に突出した前記負極集電体からなる負極集電タブと、
前記電極群が収納される外装缶と、
前記外装缶の開口部に取り付けられ、正極端子及び負極端子を有する蓋と、
一端が前記正極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記正極集電タブと電気的に接続される正極リードと、
一端が前記負極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記負極集電タブと電気的に接続される負極リードと、
前記電極群の最外周を絶縁するための絶縁テープと、
前記正極リード及び前記正極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第1の絶縁カバーと、
前記負極リード及び前記負極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第2の絶縁カバーとを備えることを特徴とする電池。
[2] 前記絶縁テープは、前記電極群の最外周を1周以上被覆することを特徴とする[1]記載の電池。
[3] 前記第1の絶縁カバーまたは前記第2の絶縁カバーは、前記外装缶と前記電極群との流路となる複数個の穴を有することを特徴とする[1]または[2]記載の電池。
[4] 前記第1の絶縁カバーは、前記正極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有し、かつ前記第2の絶縁カバーは、前記負極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有することを特徴とする[1]〜[3]いずれかに記載の電池。
[5] 前記電極群の最外周は前記セパレータで構成されていることを特徴とする[1]〜[4]いずれかに記載の電池。
[6] 前記絶縁テープの短辺の幅は、前記セパレータの短辺の幅と等しいか、それより大きいことを特徴とする[5]に記載の電池。
[7] 前記絶縁テープが前記電極群の最外周を部分的に被覆し、前記電極群の最外周の前記セパレータが露出していることを特徴とする[5]または[6]に記載の電池。
[8] 前記電極群の最外周の前記セパレータが露出している部分は、前記外装缶内に溜められる電解液と接するように設けられていることを特徴とする[7]に記載の電池。
[9] 前記絶縁テープは、基材厚さが0.012mm以上0.2mm以下の範囲であることを特徴とする[1]〜[8]いずれかに記載の電池。
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.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims at the beginning of the application of the present application will be added.
[1] A flat electrode group in which a positive electrode including a positive electrode current collector and a negative electrode including a negative electrode current collector are wound into a flat shape via a separator;
A positive electrode current collector tab comprising the positive electrode current collector projecting spirally from one end face of the electrode group;
A negative electrode current collector tab comprising the negative electrode current collector projecting spirally from the other end face of the electrode group;
An outer can in which the electrode group is stored;
A lid attached to the opening of the outer can and having a positive terminal and a negative terminal;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode terminal and the other end electrically connected to the positive electrode current collecting tab;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode terminal and the other end electrically connected to the negative electrode current collecting tab;
An insulating tape for insulating the outermost periphery of the electrode group;
A first insulating cover made of a resin molded product shaped to cover a portion of the positive electrode lead and the positive electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can;
A battery comprising: a second insulating cover made of a resin molded product having a shape covering a portion of the negative electrode lead and the negative electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can.
[2] The battery according to [1], wherein the insulating tape covers the outermost periphery of the electrode group one or more times.
[3] [1] or [2], wherein the first insulating cover or the second insulating cover has a plurality of holes serving as flow paths between the outer can and the electrode group. Battery.
[4] The first insulating cover has a convex portion projecting inwardly on a side plate facing the end face of the positive current collecting tab, and the second insulating cover is an end face of the negative current collecting tab. The battery according to any one of [1] to [3], wherein the side plate opposed to each other has a convex portion protruding inward.
[5] The battery according to any one of [1] to [4], wherein an outermost periphery of the electrode group includes the separator.
[6] The battery according to [5], wherein the width of the short side of the insulating tape is equal to or greater than the width of the short side of the separator.
[7] The battery according to [5] or [6], wherein the insulating tape partially covers the outermost periphery of the electrode group, and the separator on the outermost periphery of the electrode group is exposed. .
[8] The battery according to [7], wherein a portion of the electrode group where the separator on the outermost periphery is exposed is provided in contact with an electrolytic solution stored in the outer can.
[9] The battery according to any one of [1] to [8], wherein the insulating tape has a base material thickness in a range of 0.012 mm to 0.2 mm.
1…外装缶、2…電極群、3…正極リード、4…負極リード、5…絶縁テープ、6…第1の絶縁カバー、7…第2の絶縁カバー、8…絶縁テープ、9…蓋、10…正極端子、11…負極端子、12…正極、12a…正極集電タブ、13…負極、13a…負極集電タブ、14…セパレータ、15,16…絶縁ガスケット、17…電解液孔、18…凸部、20…電池、21…電解液。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極群の一方の端面から渦巻状に突出した前記正極集電体からなる正極集電タブと、
前記電極群の他方の端面から渦巻状に突出した前記負極集電体からなる負極集電タブと、
前記電極群が収納される外装缶と、
前記外装缶の開口部に取り付けられ、正極端子及び負極端子を有する蓋と、
一端が前記正極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記正極集電タブと電気的に接続される正極リードと、
一端が前記負極端子と電気的に接続され、かつ他端が前記負極集電タブと電気的に接続される負極リードと、
前記電極群の最外周を絶縁するための絶縁テープと、
前記正極リード及び前記正極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第1の絶縁カバーと、
前記負極リード及び前記負極集電タブにおける前記外装缶の内面と対向する部分を覆う形状の樹脂成型品からなる第2の絶縁カバーとを備え、
前記第1の絶縁カバーは、前記正極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有し、かつ前記第2の絶縁カバーは、前記負極集電タブの端面と対向する側板に内方に突出した凸部を有することを特徴とする電池。 A flat electrode group in which a positive electrode including a positive electrode current collector and a negative electrode including a negative electrode current collector are wound into a flat shape via a separator;
A positive electrode current collector tab comprising the positive electrode current collector projecting spirally from one end face of the electrode group;
A negative electrode current collector tab comprising the negative electrode current collector projecting spirally from the other end face of the electrode group;
An outer can in which the electrode group is stored;
A lid attached to the opening of the outer can and having a positive terminal and a negative terminal;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode terminal and the other end electrically connected to the positive electrode current collecting tab;
A negative electrode lead having one end electrically connected to the negative electrode terminal and the other end electrically connected to the negative electrode current collecting tab;
An insulating tape for insulating the outermost periphery of the electrode group;
A first insulating cover made of a resin molded product shaped to cover a portion of the positive electrode lead and the positive electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can;
A second insulating cover made of a resin molded product shaped to cover a portion of the negative electrode lead and the negative electrode current collecting tab facing the inner surface of the outer can ,
The first insulating cover has a convex portion projecting inwardly on a side plate facing the end face of the positive current collecting tab, and the second insulating cover faces the end face of the negative current collecting tab. A battery having a convex portion projecting inwardly on a side plate .
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