JP5591569B2 - 角形電池及びその製造方法ならびにこれを用いてなる組電池 - Google Patents
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Description
以下に、本発明に係る角形電池をリチウムイオン二次電池に適用した場合について、図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池(絶縁シート取り付け前)を示す図であり、図2は、リチウムイオン二次電池に用いる電極体を示す図であり、図3は、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池(絶縁シート取り付け後)を示す図である。
本実施の形態に係る角形電池の正面図を図4に示す。絶縁シートとしては、図5(a)の符号30に示すように、方形状で且つ四隅が切り欠かれた熱溶着性フィルム(粘着層なし)を用いる。本実施の形態にかかる角形電池は、図4(a)に示すように、折り重なった状態で長側面に折り曲げられた絶縁シート30相互が重なり合っておらず、外装缶の長側面において5枚の絶縁シートが折り重なった領域(図3における符号30c)及び長側面における折り重なり合い枚数が3枚の領域30bと折り重なり合い枚数が5枚の領域30cとの境界が熱溶着されてなる溶着部31bを有していないこと以外は、上記実施の形態1と同様である。
絶縁シートとして図10(a)に示すように、方形状の熱溶着性フィルムからなる絶縁シート30の一方の面の全面に粘着層22を設けたものを用いる以外は、上記実施の形態1と同様である。ここで、絶縁シート30に設けられた粘着層22が外装缶1に接するようにして、外装缶1を絶縁シート30で覆う。
絶縁シートとして図10(b)に示すように、方形状の熱溶着性フィルムからなる絶縁シート30の一方の面における一対の対向する端部に粘着層22を設けたものを用いる以外は、上記実施の形態1と同様である。ここで、絶縁シート30に設けられた粘着層22が外装缶1に接するようにして、外装缶1を絶縁シート30で覆う。粘着層22が設けられた部分は、絶縁シート30において外装缶1の長側面に接する部分の上端部(外装缶の開口部側の端部)となる。
絶縁シートとして図10(c)に示すように、方形状の熱溶着性フィルムからなる絶縁シート30の四隅を切り欠いたもので、一方の面の全面に粘着層22が設けられたものを用いること以外は、上記実施の形態2と同様である。ここで、絶縁シート30に設けられた粘着層22が外装缶1に接するようにして、外装缶1を絶縁シート30で覆う。
絶縁シートとして図10(d)に示すように、方形状の熱溶着性フィルムからなる絶縁シート30の四隅を切り欠いたもので、一方の面における一対の対向する端部に粘着層22が設けられたものを用いること以外は、上記実施の形態2と同様である。ここで、絶縁シート30に設けられた粘着層22が外装缶1に接するようにして、外装缶1を絶縁シート30で覆う。粘着層22が設けられた部分は、絶縁シート30において外装缶1の長側面に接する部分の上端部(外装缶の開口部側の端部)となる。
コバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)からなる結着剤とを、質量比90:5:5の割合で量り採り、これらをN−メチル−2−ピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質スラリーを調製する。
体積平均粒径20μmの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比98:1:1の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製する。
上記正極と負極とポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータとを、同極の芯体露出部同士が複数枚直接重なり、異なる芯体露出部同士が巻回方向に対し互いに逆向きに突出し、かつ異なる活物質層間にはセパレータが介在するように3つの部材を位置合わせし重ね合わせ、巻き取り機により巻回し、絶縁性の巻き止めテープを設け、その後プレスして扁平状の電極体を完成させる。
一方面側に突出した凸部(図示せず)が2つ、離間して設けられたアルミニウム製の正極集電板14及び銅製の負極集電板15をそれぞれ1つと、一方面側に突出した凸部が1つ設けられたアルミニウム製の正極集電板受け部品(図示せず)及び銅製の負極集電板受け部品(図示せず)をそれぞれ2つ準備する。この正極集電板14、負極集電板15、正極集電板受け部品、及び負極集電板受け部品の凸部を囲うように、絶縁テープを貼り付ける。
扁平状電極体の正極11の芯体露出部の一方面に、上記正極集電板14を、凸部が正極芯体露出部側となるようにしてあてがう。そして、上記正極集電板受け部品を1つ、凸部が正極芯体露出部側となるように、且つ正極集電板14の1つの凸部と正極集電板受け部品の凸部とが対向するようにして、正極芯体露出部にあてがう。この後、正極集電板14の凸部の裏側、及び正極集電板受け部品の凸部の裏側に一対の溶接用電極を押し当て、一対の溶接用電極に電流を流して、正極集電板14および正極集電板受け部品を正極芯体露出部に抵抗溶接する。
エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比1:1:8の割合(1気圧、25℃と換算した場合における)で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのLiPF6を1.0M(モル/リットル)の割合で溶解したものを電解液となす。
封口体2と一体化された電極体10を外装缶1内に挿入して外装缶1の開口部に封口体2を嵌合し、封口体2の周囲と外装缶1の接合部をレーザ溶接し、封口体2に設けられた電解液注入孔(図示せず)から所定量の上記電解液を注入した後、この電解液注入孔を密閉する。
図5(a)に示すように、方形状で且つ四隅部が切り欠かれたポリプロピレン製の絶縁シート30の中央部に、絶縁シート30の側辺と外装缶1の底面部の側辺とが平行となるように上記角形電池を配置する。
比較の形態に係る角形電池を図8に示す。比較の形態にかかる角形電池は、ポリオレフィン製の熱収縮チューブに角形電池を挿入し、ドライヤーで加熱して熱収縮チューブ40を熱収縮させて角形外装缶1に密着させた後、熱収縮チューブの缶底側端部を外装缶の底面において熱溶着して溶着部41を形成したこと以外は、上記実施の形態1と同様である。比較の形態では、外装缶の側面においてに熱収縮チューブが重なり合っておらず、外装缶の底面において熱収縮チューブの端部が折り重なっている。
本発明は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池等、他の角形電池に対しても適用可能である。
2 封口体
5,6 電極端子
10 電極体
11 正極
12 負極
14 正極集電板
15 負極集電板
20 基材
21 熱溶着層
22 粘着層
30 絶縁シート
31 溶着部
40 熱収縮性チューブ
41 溶着部
Claims (10)
- 上方に開口部を有する角形外装缶と、前記開口部を封止する封口体と、前記封口体と絶縁された状態で、前記封口体から突出する正負電極外部端子と、を有する角形電池において、
前記角形外装缶と前記封口体は溶接接続されており、
折り曲げられた一枚の絶縁シートにより、前記角形外装缶の底面全面および側面が覆われており、前記絶縁シートの全ての縁部が前記角形外装缶の底面よりも上方に位置する角形電池。 - 請求項1に記載の角形電池において、
前記角形外装缶の底面は一枚の前記絶縁シートのみにより覆われ、前記角形外装缶の側面は一枚の前記絶縁シートのみにより覆われる部分と、前記絶縁シートが折り曲げられることにより複数枚折り重なった前記絶縁シートにより覆われる部分と、を有する、
ことを特徴とする角形電池。 - 請求項1又は2に記載の角形電池において、
前記絶縁シートは、熱溶着性フィルムからなり、
前記角形外装缶の側面に、前記絶縁シートの折り重なり合い枚数が変化する境界線が存在し、
前記絶縁シートの重なり合い枚数が多い部分における前記境界線側の端部が熱溶着により接着されている、
ことを特徴とする角形電池。 - 請求項3に記載の角形電池において、
前記熱溶着性フィルムは、ポリスチレン、ポリオレフィンまたはポリエステルからなる、ことを特徴とする角形電池。 - 請求項1ないし3の何れか1項に記載の角形電池において、
前記絶縁シートの前記角形外装缶と接する側の面の少なくとも一部に粘着層が設けられている、
ことを特徴とする角形電池。 - 請求項1ないし5の何れか1項に記載の角形電池を複数用いてなる組電池。
- 上方に開口部を有する角形外装缶と、前記開口部を封止する封口体と、前記封口体と絶縁された状態で、前記封口体から突出する正負電極外部端子と、を有し、前記角形外装缶と前記封口体が溶接接続されている角形電池の製造方法において、
前記角形外装缶と前記封口体をレーザ溶接により溶接接続し、前記開口部を封止する封止工程と、
一枚の絶縁シートを折り曲げることにより、前記角形外装缶の底面全面および側面を覆う絶縁シート被覆工程を備え、
前記封止工程の後、前記絶縁シート被覆工程を行う角形電池の製造方法。 - 請求項7に記載の角形電池の製造方法において、
前記絶縁シートの全ての縁部が前記角形外装缶の底面よりも上方に位置する角形電池の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の角形電池の製造方法において、
前記絶縁シートが方形状であり、
前記絶縁シート被覆工程は、
前記絶縁シートの中央部に、前記角形外装缶の底面の側辺と方形状の前記絶縁シートの側辺とが平行となるように配置する配置ステップと、
前記絶縁シートを前記角形外装缶の底面側から前記角形外装缶の4つの側面側にそれぞれ折り返す折り返しステップと、
前記絶縁シートの外装缶を覆っていない部分を前記角形外装缶の最も面積の大きい側面側に折り曲げ、前記角形外装缶の側面において、前記絶縁シートの重なり合い枚数が多い部分の前記絶縁シートの折り重なり合い枚数が変化する境界線側端部を接着固定する絶縁シート固定ステップと、を備える、
ことを特徴とする角形電池の製造方法。 - 請求項9に記載の角形電池の製造方法において、
前記絶縁シートは、熱溶着性フィルムからなり、
前記接着固定が熱溶着であり、
前記絶縁シートの四隅が切り欠かれている、
ことを特徴とする角形電池の製造方法。
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