JP5541250B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の二次電池において、集電体組立体における、正極集電体の接合部および負極集電体の接合部は、蓋側に向けて配置され、かつ、正極集電体の熱接続部および負極集電体の熱接続部は、缶の底面側に向けて配置され、集電体組立体は、さらに、正極集電体の熱接続部の缶の底面側の部分および負極集電体の熱接続部の缶の底面側の部分を保持する絶縁性の下部保持部材を備えていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の二次電池において、下部保持部材は、正極集電体の熱接続部の端部および負極集電体の熱接続部の端部が圧入される凹部を有することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の二次電池において、保持部材および下部保持部材の外形寸法は、缶の内寸に対応して形成されていることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、正極電極層が形成されるとともに正極電極層が形成されない正極集電部が幅方向の一側に配置された帯状の正極板、および、負極電極層が形成されるとともに負極電極層が形成されない負極集電部が幅方向の一側に配置された帯状の負極板を帯状のセパレータを介在させて正負極集電部が互いに逆になるように捲回した捲回電極群と、一対の主面を含んで構成され、捲回電極群を収容する有底形状の缶と、缶を封止する蓋と、蓋に設けられた正極端子および負極端子と、正極板と正極端子とを接続する熱接続部を有する矩形平板状の正極集電体と、負極板と負極端子とを接続する熱接続部を有する矩形平板状の負極集電体と、正極集電体と負極集電体とを離間した状態で正極集電体および負極集電体の一端側を保持する絶縁性の第1保持部材と、正極集電体と負極集電体とを離間した状態で正極集電体および負極集電体の他端側を保持する絶縁性の第2保持部材とを有し、正極集電体と負極集電体とを缶の主面と平行に配置して缶内に収容された集電体組立体と、を備え、捲回電極群は、正極集電部と負極集電部とが蓋および缶の底面と平行に配置されるように集電体組立体に巻回され、正極集電体の熱接続部における負極集電部に対向する面は、絶縁シートによって覆われ、絶縁シートを介して負極集電部に熱的に接続され、正極集電体の熱接続部における正極集電部に対向する面は、正極集電部に電気的かつ熱的に接続され、負極集電体の熱接続部における正極集電部に対向する面は、絶縁シートによって覆われ、絶縁シートを介して正極集電部に熱的に接続され、負極集電体の熱接続部における負極集電部に対向する面は、負極集電部に電気的かつ熱的に接続され、捲回電極群で発生した熱が正負極集電体を介して正負極端子のそれぞれに伝わる構成とされていることを特徴とする二次電池である。
―第1の実施の形態―
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る電池セルを複数備えた電池モジュール10の平面模式図であり、図1(b)は電池モジュール10の側面模式図である。図1(a)および図1(b)に示すように、電池モジュール10は、複数の電池セル100A〜100Dを有している。電池セル100A〜100Dは、それぞれ直方体形状であって、側面のうちで広い面積を有する主面同士が対向するように並べて配置されている。
(1)正負極集電体180,190のそれぞれには、電極群170内に配置される熱接続部182,192が設けられている。電極群170は、一対の分割電極群(第1および第2分割電極群170a,170b)に分割され、分割された第1分割電極群170aと第2分割電極群170bとは、それぞれ絶縁フィルム108で覆われた状態で正負極集電体180,190の熱接続部182,192に当接されている。これにより、正負極集電体180,190の熱接続部182,192と、第1分割電極群170aとが絶縁フィルム108を介して熱的に接続され、正負極集電体180,190の熱接続部182,192と、第2分割電極群170bとが絶縁フィルム108を介して熱的に接続される。
図7を参照して第2の実施の形態に係る二次電池(以下電池セルと記す)を説明する。図7は本発明の第2の実施の形態に係る電池セルの内部構造を示す斜視図である。なお、第1の実施の形態と同様の箇所には100番台に代えて200番台の参照番号を付し、下2桁を同一番号として、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。
(4)第2の実施の形態では、電極群270が4つに等分割されて、第1分割電極群270aと第2分割電極群270bとの間、および、第3分割電極群270cと第4分割電極群270dとの間に、それぞれ正負極集電体280,290が配置されている。したがって、正極板274の正極タブ278と正極集電体280との接合面が4つあり、負極板275の負極タブ279と負極集電体290との接合面も4つある。つまり、第2の実施の形態では、正負極タブ278,279と正負極集電体280,290との接合面の数が第1の実施の形態に比べて2倍である。したがって、第2の実施の形態では、各接合面のそれぞれに超音波接合される正極タブ278あるいは負極タブ279の枚数が第1の実施の形態に比べて半分となるため、歩留りを向上できる。
図8〜図10を参照して第3の実施の形態に係る二次電池(以下電池セルと記す)を説明する。図8は本発明の第3の実施の形態に係る電池セルの内部構造を示す斜視図であり、図9は集電体組立体315を示す斜視図である。図10は、電極群370の構成を示す斜視図である。なお、第1の実施の形態と同様の箇所には100番台に代えて300番台の参照番号を付し、下2桁を同一番号として、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。
図11を参照して第4の実施の形態に係る二次電池(以下電池セルと記す)を説明する。図11は本発明の第4の実施の形態に係る電池セルの内部構造を示す斜視図である。なお、第3の実施の形態と同様の箇所には300番台に代えて400番台の参照番号を付し、下2桁を同一番号として、第3の実施の形態との相違点について主に説明する。
図12〜図14を参照して第5の実施の形態に係る二次電池(以下電池セルと記す)を説明する。図12は本発明の第5の実施の形態に係る電池セルの内部構造を示す斜視図である。図13は集電体組立体515の斜視図であり、図14は捲回電極群570を作製する様子を示す斜視図である。なお、第1の実施の形態と同様の箇所には100番台に代えて500番台の参照番号を付し、下2桁を同一番号として、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。
(6)集電体組立体515に正極板574および負極板575をセパレータ573a,574bを介在させて捲回することで電極構造体510を作製でき、作製された電極構造体510を捲回後にそのまま缶(不図示)に挿入できるため、組立性を向上させることができる。
[変形例]
(1)第1〜第4の実施の形態では、上部保持部材161,261,361,461および下部保持部材162,262,362,462を設けたが、本発明はこれに限定されない。上部保持部材161,261,361,461および下部保持部材162,262,362,462のいずれか一方を省略してもよい。いずれか一方が省略された場合であっても、位置決め精度が極端に落ちることはない。
(3)電極群170,270,370,470,570と正負極集電体180,190,280,290,380,390,480,490,580,590との接続構造は、電気的に接続することのできる種々の構造を採用できる。たとえば、超音波接合に代えて、正極集電部および負極集電部のそれぞれの束を正極集電体180,280,380,480,580および負極集電体190,290,390,490,590のそれぞれにレーザ溶接あるいは電子ビーム溶接により電気的に接続してもよい。
(4)第1〜第4の実施の形態において、正極用の保護板120,220,320,420に代えて保護板120,220,320,420と同様の構成の正極用接続板を設け、正極用接続板に正極集電部を超音波接合し、正極用接続板をボルトとナットにより正極集電体180,280,380,480に接続してもよい。同様に、負極用の保護板130,230,330,430に代えて保護板130,230,330,430と同様の構成の負極用接続板を設け、負極用接続板に負極集電部を超音波接合し、負極用接続板をボルトとナットにより負極集電体190,290,390,490に接続してもよい。
Claims (5)
- 正極タブを有する正極板および負極タブを有する負極板とをセパレータを介在させて積層して構成される第1、第2の分割電極群と、
一対の幅広の側面と一対の幅狭の側面と底面と開口とを有する缶と、前記缶の前記開口を塞ぐ蓋とを備え、前記第1、第2の分割電極群を収容する電池容器と、
前記電池容器の前記蓋にそれぞれ設けられた正極端子および負極端子と、
前記正極板と前記正極端子とを接続する接合部と、熱接続部とを有する正極集電体と、前記負極板と前記負極端子とを接続する接合部と、熱接続部とを有する負極集電体と、前記正極集電体と前記負極集電体とを所定の間隔をあけて保持する絶縁性の保持部材とを備え、前記正極集電体の前記接合部を前記蓋側または前記缶の前記底面側の一方に、前記正極集電体の前記熱接続部を前記蓋側または前記缶の前記底面側の他方に向け、前記負極集電体の前記接合部を前記蓋側または前記缶の前記底面側の一方に、前記負極集電体の前記熱接続部を前記蓋側または前記缶の前記底面側の他方に向け、かつ、前記正極集電体と前記負極集電体とを前記缶の前記幅広の側面と平行に配置して前記電池容器内に収容された集電体組立体と、を備え、
前記第1の分割電極群が前記集電体組立体の一面に、前記正極集電体の前記熱接続部および前記負極集電体の前記熱接続部に絶縁層を介して熱的に接続され、前記第2の分割電極群が前記集電体組立体の他面に、前記正極集電体の前記熱接続部および前記負極集電体の前記熱接続部に絶縁層を介して熱的に接続され、かつ、前記第1、第2の分割電極群の前記正極タブが前記集電体組立体の前記正極集電体の前記接合部に接合され、前記第1、第2の分割電極群の前記負極タブが前記集電体組立体の前記負極集電体の前記接合部に接合されていることを特徴とする二次電池。 - 請求項1に記載の二次電池において、
前記集電体組立体における、前記正極集電体の前記接合部および前記負極集電体の前記接合部は、前記蓋側に向けて配置され、かつ、前記正極集電体の前記熱接続部および前記負極集電体の前記熱接続部は、前記缶の前記底面側に向けて配置され、前記集電体組立体は、さらに、前記正極集電体の前記熱接続部の前記缶の前記底面側の部分および前記負極集電体の前記熱接続部の前記缶の前記底面側の部分を保持する絶縁性の下部保持部材を備えていることを特徴とする二次電池。 - 請求項2に記載の二次電池において、
前記下部保持部材は、前記正極集電体の前記熱接続部の端部および前記負極集電体の前記熱接続部の端部が圧入される凹部を有することを特徴とする二次電池。 - 請求項3に記載の二次電池において、
前記保持部材および前記下部保持部材の外形寸法は、前記缶の内寸に対応して形成されていることを特徴とする二次電池。 - 正極電極層が形成されるとともに前記正極電極層が形成されない正極集電部が幅方向の一側に配置された帯状の正極板、および、負極電極層が形成されるとともに前記負極電極層が形成されない負極集電部が幅方向の一側に配置された帯状の負極板を帯状のセパレータを介在させて前記正負極集電部が互いに逆になるように捲回した捲回電極群と、
一対の主面を含んで構成され、前記捲回電極群を収容する有底形状の缶と、
前記缶を封止する蓋と、
前記蓋に設けられた正極端子および負極端子と、
前記正極板と前記正極端子とを接続する熱接続部を有する矩形平板状の正極集電体と、前記負極板と前記負極端子とを接続する熱接続部を有する矩形平板状の負極集電体と、前記正極集電体と前記負極集電体とを離間した状態で前記正極集電体および前記負極集電体の一端側を保持する絶縁性の第1保持部材と、前記正極集電体と前記負極集電体とを離間した状態で前記正極集電体および前記負極集電体の他端側を保持する絶縁性の第2保持部材とを有し、前記正極集電体と前記負極集電体とを前記缶の前記主面と平行に配置して前記缶内に収容された集電体組立体と、を備え、
前記捲回電極群は、前記正極集電部と前記負極集電部とが前記蓋および前記缶の底面と平行に配置されるように前記集電体組立体に巻回され、
前記正極集電体の前記熱接続部における前記負極集電部に対向する面は、絶縁シートによって覆われ、前記絶縁シートを介して前記負極集電部に熱的に接続され、
前記正極集電体の前記熱接続部における前記正極集電部に対向する面は、前記正極集電部に電気的かつ熱的に接続され、
前記負極集電体の前記熱接続部における前記正極集電部に対向する面は、絶縁シートによって覆われ、前記絶縁シートを介して前記正極集電部に熱的に接続され、
前記負極集電体の前記熱接続部における前記負極集電部に対向する面は、前記負極集電部に電気的かつ熱的に接続され、
前記捲回電極群で発生した熱が前記正負極集電体を介して前記正負極端子のそれぞれに伝わる構成とされていることを特徴とする二次電池。
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