JP5568512B2 - 角形電池 - Google Patents
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Description
リチウムイオン二次電池BCは、図1及び図2に示すように、一端部に開口を有する容器10と、容器10内に収容される蓄電要素組立体11とを含んで構成されている。容器10の開口部は蓋111により封口される。蓋111には正極外部端子113及び負極外部端子114が配設されている。
蓄電要素組立体11は、図2に示すように、蓋組立体110と捲回電極体120とを備えている。蓋組立体110の正極集電板115、負極集電板116には、捲回電極体120の正極金属露出部及び負極金属露出部が超音波溶接等で溶接されて一体化されている。
蓋組立体110は、図3に示すように、容器10の開口を塞ぐ蓋111と、絶縁シール部材112を介して蓋111から突出する正極外部端子113及び負極外部端子114と、これらの外部端子113,114にそれぞれ接続された正極集電板115及び負極集電板116とを備えている。正極及び負極の外部端子113,114は、絶縁シール部材112により蓋111と電気的に絶縁された状態で蓋111に固定されている。また、蓋111にはガス排出口111Bと電解液の注入口である注液口111Cが設けられている。注液口111Cは、注液後に注液栓111Aにより封止される。
捲回電極体120は、図4に示すように、セパレータ121を挟んで正極122と負極124とを図5に示す巻芯126の周りに扁平形状に捲回して構成されている。正極122は、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる帯状の正極金属箔を有し、負極124は銅箔もしくは銅合金箔からなる帯状の負極金属箔を有している。また、セパレータ121は多孔質のポリエチレン樹脂である。
次に、巻芯126の構成について、図5(a)、(b)を参照して説明する。なお、説明内容の理解を容易にするために、図5に示すように、巻芯126の捲回軸方向をX方向、巻芯126の平面に垂直な方向をZ方向、巻芯126のX方向とZ方向に直交する方向をY方向として説明する。
以上のような角形電池BCの製造工程について説明する。
蓋組立体110と捲回電極体120を一体化して図2に示す蓄電要素組立体11を製作し、この蓄電要素組立体11を容器10に挿入する。蓋111を容器10にレーザ溶接して容器10の開口を封止し、その後に、注液口111Cから容器10内に電解液(図示省略)を注入する。電解液注入後、注液口111Cを注液栓111Aで封止し、レーザ溶接する。正極外部端子113及び負極外部端子114には、絶縁樹脂よりなるガスケット112が装着され、蓋111に対して電気的に絶縁され、同時に、正極外部端子113及び負極外部端子114と蓋111の間の封水がなされている。ガス排出口111Bには、開裂弁(図示せず)が設けられており、容器10の内圧が上昇したとき破断して内部ガスを容器10の外部に放出するようになっている。
蓄電要素組立体11の組立手順を説明する。
まず、図4に示した捲回電極体120を作成する。すなわち、図5,6に示す巻芯126の周りに、セパレータ121を1周以上捲回し、正極122および負極124をセパレータ121で絶縁しつつ積層して捲回する。その際、図6に示すように正極122に対する巻芯126は、中央部126AのX方向端部が、少なくとも正極合剤層123の側端部よりもX方向外側に位置している。図6では、正極合剤層123よりも負極合剤層125の方が幅広に形成されており、負極合剤層125の横幅位置と、中央部126Aの横幅位置とが、積層厚さ方向に一致するように捲回されている。
次に、本発明による角形二次電池をリチウムイオン電池に適用した第2実施形態について、図11を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
10:容器
11:蓄電要素組立体
110:蓋組立体
111:蓋
113:正極外部端子
114:負極外部端子
115:正極集電板
116:負極集電板
120:捲回電極体
121:セパレータ
122:正極(正極電極)
122A:正極金属箔露出部
122C:箔積層体
123:正極合剤層(正極合剤塗工部)
124:負極(負極電極)
124A:負極金属箔露出部
124C:箔積層体
125:負極合剤層(負極合剤塗工部)
126,126H:巻芯
126A:中央部(捲回軸方向中央部)
126B:端部(捲回軸方向端部)
126b:テーパー部
126e:段差部
90N,90P:拡開操作板(拡開部材)
91,92:羽根(金属薄板)
WA:アンビル(固定子)
WH:ホーン(超音波振動子)
V1:巻芯の中央部の板幅
V2:巻芯の端部の板幅
Claims (8)
- 板状の巻芯に帯状の電極が捲回された扁平状の捲回電極体を備える角形電池であって、
前記電極は、帯状の金属箔と、該金属箔に活物質合剤が塗工された塗工部と、前記金属箔の一方の長辺に沿って前記活物質合剤が未塗工の金属箔露出部とを有し、
前記巻芯は、該巻芯の捲回軸方向中央部よりも捲回軸方向端部の方が、該巻芯の捲回軸方向に直交する方向の板幅が狭い形状を有し、
前記捲回電極体は、前記捲回軸方向中央部に前記塗工部が配置され、前記捲回軸方向端部に前記金属箔露出部が配置されており、
前記捲回電極体は、前記金属箔露出部を前記巻芯側から外周側に広げる拡開部材を備えていることを特徴とする角形電池。 - 前記電極は、正極金属箔と、該正極金属箔の両面に正極活物質合剤が塗工された正極合剤塗工部と、前記正極金属箔の一方の長辺に沿って前記正極活物質合剤が未塗工の正極金属箔露出部とを有する正極電極と、負極金属箔と、該負極金属箔の両面に負極活物質合剤が塗工された負極合剤塗工部と、前記負極金属箔の一方の長辺に沿って前記負極活物質合剤が未塗工の負極金属箔露出部とを有する負極電極と、を備え、
前記捲回電極体は、前記捲回軸方向中央部に前記正極電極の前記正極合剤塗工部及び前記負極電極の前記負極合剤塗工部が間にセパレータを介在して積層された状態で配置され、前記巻芯の捲回軸方向一方側の端部に前記正極金属箔露出部が配置され、前記巻芯の捲回軸方向他方側の端部に前記負極金属箔露出部が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の角形電池。 - 前記電極は、前記負極合剤塗工部の捲回軸方向長さが、前記正極合剤塗工部の捲回軸方向長さよりも長く、
前記巻芯は、前記捲回軸方向中央部の捲回軸方向長さが、前記正極合剤塗工部の捲回軸方向長さよりも長いことを特徴とする請求項2に記載の角形電池。 - 前記正極合剤塗工部の捲回軸方向両側端位置が、前記巻芯の捲回軸方向中央部と捲回軸方向端部との境界位置よりも捲回軸方向中央寄り位置に配置され、
前記負極合剤塗工部の捲回軸方向両側端位置が、前記正極合剤塗工部の捲回軸方向両側端位置よりも捲回軸方向外側位置に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の角形電池。 - 前記巻芯は、矩形状の板材で形成され、その四隅に前記板幅を狭くするテーパー部を形成したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の角形電池。
- 前記巻芯は、矩形状の板材で形成され、その四隅に前記板幅を狭くする段差部を形成したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の角形電池。
- 前記巻芯は、PP樹脂、PBT樹脂、PPS樹脂、PEEK樹脂の少なくとも一つの樹脂材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の角形電池。
- 前記拡開部材は、金属製の薄板からなることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の角形電池。
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