JP5925142B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は車載用途等に使用される二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery used for in-vehicle use or the like.
近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。車載用途の二次電池は、電池缶に収納された電極群に対して様々な衝撃や荷重等の外力が作用することがある。そのため、二次電池内でのショートの防止が必要である。 In recent years, lithium ion secondary batteries with high energy density have been developed as power sources for electric vehicles and the like. In an in-vehicle secondary battery, external forces such as various impacts and loads may act on an electrode group housed in a battery can. Therefore, it is necessary to prevent a short circuit in the secondary battery.
例えば、電極群及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において、電極群の最外周を粘着性の絶縁テープで絶縁し、正極リードと正極集電タブにおける外装缶の内面と対向する部分を樹脂成型品からなる第1の絶縁カバーで覆い、負極リードと負極集電タブにおける外装缶の内面と対向する部分を樹脂成型品からなる第2の絶縁カバーで覆い、第1、2の絶縁カバーと電極群の最外周の絶縁テープをテープで固定した技術が開示されている(特許文献1)。 For example, in a battery having a structure in which the electrode group and the current collecting tab and the lead are insulated from the outer can, the outermost periphery of the electrode group is insulated with an adhesive insulating tape, and faces the inner surface of the outer can in the positive electrode lead and the positive electrode current collecting tab. The portion to be covered is covered with a first insulating cover made of a resin molded product, and the portion of the negative electrode lead and the negative electrode current collector tab facing the inner surface of the outer can is covered with a second insulating cover made of a resin molded product. A technique is disclosed in which the insulating cover and the outermost insulating tape of the electrode group are fixed with a tape (Patent Document 1).
特許文献1に記載された技術は、絶縁テープと第1及び第2の絶縁カバーとを固定することで電極群を挿入する際に安定して確実に絶縁部材の位置規制ができる。しかし、絶縁カバーの固定にテープを使用した場合、組立工程が複雑になると共に部品点数も増しコストアップの要因となる。
The technique described in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を増加させることなく、組立工程を簡略化すると共に生産性を向上させることができる二次電池を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a secondary battery capable of simplifying the assembly process and improving productivity without increasing the number of parts. It is.
上記の課題を解決するために、本発明の二次電池は、金属箔の一側縁に露出部を残して合剤層が形成された正負の電極を捲回軸方向の両端に前記露出部が位置するように積層して捲回することで、前記捲回軸方向の両端に一対の導電部が形成され、該一対の導電部の間に合剤層積層領域が形成された電極群と、前記電極群を収容する電池缶と、前記電極群と前記電池缶との間に介在される絶縁シートと、を備えている。前記絶縁シートは、前記一対の導電部と前記電池缶との間に介在される一対の第1の絶縁シートと、前記第1の絶縁シートよりも薄く、前記一対の第1の絶縁シートの間に亘って延在して前記合剤層積層領域と前記電池缶との間に介在されかつ前記一対の導電部と前記電池缶との間で前記第1の絶縁シートと重なる第2の絶縁シートと、を有し、前記第1の絶縁シートと前記第2の絶縁シートは、互いに重なり合う部分の少なくとも一部が熱溶着により互いに接合されている。 In order to solve the above-described problems, the secondary battery of the present invention is configured such that the positive and negative electrodes having a mixture layer formed on one side edge of a metal foil with positive and negative electrodes formed at both ends in the winding axis direction. A pair of conductive portions formed at both ends in the winding axis direction, and a mixture layer stacking region formed between the pair of conductive portions; And a battery can that houses the electrode group, and an insulating sheet interposed between the electrode group and the battery can. The insulating sheet is thinner than the pair of first insulating sheets interposed between the pair of conductive portions and the battery can, and between the pair of first insulating sheets. A second insulating sheet extending over the mixture layer laminated region and the battery can and overlapping the first insulating sheet between the pair of conductive portions and the battery can The first insulating sheet and the second insulating sheet are joined to each other by thermal welding at least part of the overlapping portions.
本発明によれば、部品点数を増加させることなく、組立工程を簡略化すると共に生産性を向上させた二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery in which the assembly process is simplified and the productivity is improved without increasing the number of parts.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
<第1実施形態>
[全体構造]
本発明の二次電池を、角形のリチウムイオン二次電池に適用した場合について、図面と共に説明する。図1は本実施形態における二次電池の外観斜視図、図2はその分解斜視図、図3は電池蓋・発電要素の分解斜視図である。
<First Embodiment>
[Overall structure]
The case where the secondary battery of the present invention is applied to a rectangular lithium ion secondary battery will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view of a secondary battery according to the present embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a battery lid / power generation element.
二次電池1は、電池蓋3および電池缶4とから構成される薄型のほぼ直方体形状の電池容器2内に、発電要素である電極群40が収容され、図示はしないが非水電解液が注入されて構成されている。電池缶4は、一対の幅の広い側面である幅広面4aと一対の幅の狭い側面と底面とを有する扁平箱形に形成されている。電池蓋3および電池缶4は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の導電性を有する金属材料により形成される。
In the
電池蓋3には、正極集電板21、負極集電板31等が一体的に組み付けられ、電池蓋ユニット10として構成される。電池蓋ユニット10の正極集電板21および負極集電板31は、それぞれ、電極群40の正極導電部40eまたは負極導電部40fに、例えば、超音波溶接により接合される。これにより、電池蓋ユニット10と電極群40とが組み合わされ、電池蓋・発電要素50とされる。電池蓋・発電要素50を電池缶4の開口部から電池缶4の内部に挿入することで、電極群40が電池缶4に収容され、最終的には電池缶4の開口部が電池蓋3によって塞がれるようになっている。
A positive electrode
電池蓋・発電要素50を電池缶4に挿入する際には、図2に示すように、電極群40が絶縁シート5によってその周囲を覆われることで電池缶4に直接触れないように絶縁されて、電池缶4に収容される。なお、絶縁シート5の構成については、後で詳細に説明する。電池蓋3がレーザ溶接により電池缶4と接合されることで、電池容器2が密閉される。
When the battery lid /
電池蓋3には、非水電解液を注入するための注液口3aと、過充電等により電池容器2の内部圧力が基準値を超えて上昇した際に、圧力を抜くための安全弁13が設けられている。注液口3aは、電解液注入後に、注液栓11が嵌合されたうえ、レーザ溶接によって塞がれる。
The
非水電解液には、例えばエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で1:2の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。 In the non-aqueous electrolyte, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved at a concentration of 1 mol / liter in a mixed solution in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 2. Things can be used.
図4は、電極積層体の巻き終り側の端部を展開した状態の電極群40の外観斜視図である。電極群40は、正極電極41、負極電極42と、第1、第2のセパレータ43、44とを交互に重ねて積層させた電極積層体を、図示しない軸芯の周りに扁平状に捲回して設けられた捲回電極群である。電極群40は、平面部40bと、平面部40bの両側にそれぞれ連続して形成された一対の湾曲部40cとを有している。正極電極41、負極電極42と第1、第2のセパレータ43、44とは、平面部40bにおいて平坦な状態で積層され、湾曲部40cにおいて半円筒状に湾曲した状態で積層されている。電極群40が電池缶4に収容された状態で、電極群40の平面部40bは電池缶4の幅広面4aに対向する。
FIG. 4 is an external perspective view of the
正極電極41は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔41aの表裏両面に正極合剤層41bが形成されたものである。正極合剤層41bは、一側縁に正極金属箔41aが露出された露出部41cを残して正極金属箔41aに塗工される。この正極合剤層41bが形成されず正極金属箔41aが露出した帯状の露出部41cが捲回されて、図3に示すように電極群40において正極集電板21に接合される正極導電部40eとなる。
The
負極電極42は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔42aの表裏両面に負極合剤層42bが形成されたものである。負極合剤層42bは、一側縁に負極金属箔42aが露出された露出部42cを残して負極金属箔42aに塗工される。この負極合剤層42bが形成されず、負極金属箔42aが露出された帯状の露出部42cが捲回されて、図3に示すように電極群40において負極集電板31に接合される負極導電部40fとなる。
The
正極合剤層41bは、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn2O4)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという)とを添加し、これに分散溶媒としてN−メチルピロリドン(以下、NMPという)を添加し、混練して作製する。この正極合剤を厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に露出部41cを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ(表裏両面の合計)90μmの正極電極41を得る。
The positive
負極合剤層42bを形成する際は、まず、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のPVDFを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練して負極合剤を作製する。この負極合剤を厚さ10μmの銅箔の両面に露出部42cを残して塗布することにより負極合剤層42bを形成する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ(表裏両面の合計)が70μmの負極電極42を得る。
When forming the negative electrode mixture layer 42b, first, 10 parts by weight of PVDF as a binder is added to 100 parts by weight of amorphous carbon powder as a negative electrode active material, and NMP is added as a dispersion solvent thereto. And kneading to prepare a negative electrode mixture. The negative electrode mixture layer 42b is formed by applying this negative electrode mixture on both sides of a 10 μm thick copper foil leaving the exposed
電極群40を形成するには、図示しない軸芯に第1、第2のセパレータ43、44の各先端部を溶着させ、第1、第2のセパレータ43、44と、正極電極41及び負極電極42とが交互に重なるようにして捲回する。このとき、正極電極41の巻始め側端部が負極電極42の巻始め側端部よりも捲回後の電極群40の内側に位置するように、正極電極41の巻始め側端部を負極電極42の巻始め側端部よりも軸芯側に配置して捲回する。ここで、この電極群40の軸芯と平行な方向すなわち露出部41c、42cの幅方向と平行な方向を捲回軸方向Dと定義する。この場合、正極の露出部41cと負極の露出部42cとは、電極群40の捲回軸方向Dの一方側と他方側の側縁に位置するように配置する。すなわち、正負の電極41、42は、捲回軸方向Dの両端に露出部41c、42cが位置するように積層して捲回する。これにより、電極群40の捲回軸方向Dの両端に一対の導電部40e、40fが形成される。
In order to form the
負極合剤層42bの幅、すなわち捲回軸方向Dの長さは、正極合剤層41bの幅よりも広く形成されている。また、第1のセパレータ43の幅は、電極群40の一方の側縁において、正極電極41の露出部41cが第1のセパレータ43から露出する寸法とされている。第2のセパレータ44の幅は、電極群40の他方の側縁において、負極電極42の露出部42cが第2のセパレータ44から露出する寸法とされている。
The width of the negative electrode mixture layer 42b, that is, the length in the winding axis direction D is formed wider than the width of the positive
電極群40の巻始め側、換言すれば、軸芯側には空洞部40a(図4参照)が形成されている。また、電極群40の巻終り側は、最外周が第2のセパレータ44であり、その内側が負極電極42である。従って、正極合剤層41bは、巻始め側から巻終り側までの全長に亘り、幅方向においてもすべての部分が負極合剤層42bにより覆われている。
A
図3に示すように、電極群40は、捲回軸方向Dの中央部に、正極電極41の正極合剤層41bと負極電極42の負極合剤層42bとが重なり合って積層された合剤層積層領域40dが形成されている。そして、正極導電部40eが電極群40の捲回軸方向Dの一方の側縁に配置されて外部に露出しており、負極導電部40fが電極群40の捲回軸方向Dの他方の側縁に配置されて外部に露出している。正極導電部40eおよび負極導電部40fにそれぞれ接続された正極集電板21および負極集電板31は、電極群40が電池缶4に収容された状態で、電池缶4の幅広面4aと電極群40の平面部40bとの間に配置される。
As shown in FIG. 3, the
電池蓋ユニット10は、図3に示されるように、電池蓋3と、正極端子部60と、負極端子部70を備える。正極端子部60は、外部正極端子61、正極接続端子62、正極端子板63、絶縁板64および正極集電板21から構成される。外部正極端子61、正極端子板63、正極接続端子62および正極集電板21は、一体的に固定され、電池蓋3に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
正極端子部60を作製するには次のようにする。予め、正極集電板21を正極接続端子62にかしめておく。そして、電池蓋3の貫通孔に絶縁板64を、電池蓋3の貫通孔と絶縁板64の貫通孔とを位置合わせして配置する。次に、外部正極端子61を正極端子板63に設けられた貫通孔に嵌入し、絶縁板64上で正極端子板63に固定する。外部正極端子61と正極端子板63にかしめてもよい。そして、正極集電板21がかしめられた正極接続端子62を電池蓋3の裏側から絶縁板64の貫通孔に挿通する。正極接続端子62の先端側は、正極端子板63の貫通孔よりも僅かに小さい円筒形状を有しており、この正極接続端子62の先端部分をかしめることにより、正極端子部60が電池蓋3に一体的に組み付けられる。
The positive
この状態において、正極集電板21、正極接続端子62、正極端子板63および外部正極端子61は、電気的に接続されている。また、正極集電板21、正極接続端子62、正極端子板63および外部正極端子61は、絶縁板64により電池蓋3から絶縁されている。
In this state, the positive electrode
負極端子部70は、外部負極端子71、負極接続端子72、負極端子板73、絶縁板74および負極集電板31から構成される。負極端子部70は、正極端子部60と同様な構造であり、外部負極端子71、負極端子板73、負極接続端子72および負極集電板31は、一体的に固定され、電池蓋3に取り付けられている。
The negative
この状態において、負極集電板31、負極接続端子72、負極端子板73および外部負極端子71は、電気的に接続されている。また、負極集電板31、負極接続端子72、負極端子板73および外部負極端子71は、絶縁板74により電池蓋3から絶縁されている。
In this state, the negative electrode
二次電池1は、正極・負極の集電板21、31を電極群40に接合することにより、外部正極端子61および外部負極端子71に接続された外部電子機器に対して、充放電が可能となる。
The
正極集電板21は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。正極集電板21は、電池蓋3の下面に沿って取り付けられる平板状の本体部22と、本体部22の幅方向両端部でそれぞれ下方にほぼ90°に折曲された一対の支持部22aを有する。これら一対の支持部22aの先端には、それぞれ平坦状の接合片23が形成されている。各接合片23は、電極群40に例えば超音波溶接により接合される。接合片23は、それぞれ、支持部22aに対して傾斜した角度に折曲されている。一対の接合片23は、電池蓋3の長辺方向中央側から外側に向かって移行するにしたがって電池蓋3の短辺方向に互いに離反するように傾斜しており、その傾斜方向は相互に逆方向であるが中心面に対して同一の角度であり、線対称となっている。一対の接合片23は、その間に電極群40の正極導電部40eが挿入され、電極群40の正極導電部40eをハの字状に開いた状態で、正極導電部40eに例えば超音波溶接により接合される。
The positive electrode
負極集電板31は、銅または銅合金により形成されているが、正極集電板21と同じ構造を有している。負極集電板31は、電池蓋3の下面に沿って取り付けられる平板状の本体部32と、本体部32の幅方向両端部でそれぞれ下方にほぼ90°に折曲された一対の支持部32aを有する。これら一対の支持部32aの先端には、それぞれ平坦状の接合片33が形成されている。各接合片33は、電極群40に例えば超音波溶接により接合される。接合片33は、それぞれ、支持部32aに対して傾斜した角度に折曲されている。一対の接合片33は、電池蓋3の長辺方向中央側から外側に向かって移行するにしたがって電池蓋3の短辺方向に互いに離反するように傾斜しており、傾斜方向は相互に逆方向であるが中心面に対して同一の角度であり、線対称となっている。一対の接合片33は、その間に電極群40の負極導電部40fが挿入され、電極群40の負極導電部40fをハの字状に開いた状態で、負極導電部40fに超音波溶接により接合される。
The negative electrode
[絶縁シート]
次に、絶縁シート5の構成について詳細に説明する。
[Insulating sheet]
Next, the configuration of the insulating
図2に示すように、絶縁シート5は、電極群40の周囲を覆った状態で電池蓋・発電要素50と共に電池缶4内に収納され、電極群40と電池缶4の内壁との間に介在されて、電極群40と電池缶4とを電気的に隔離する構成を有している。
As shown in FIG. 2, the insulating
絶縁シート5は、例えばシート状の絶縁性材料を所望の形状に折り曲げることにより形成されている。絶縁シート5に用いられる絶縁性材料としては、絶縁性が良好でシワ等ができ難く、耐熱性が高い合成樹脂材料であることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂材料、またポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等を好適に使用することができる。
The insulating
絶縁シート5は、電極群40の捲回軸方向Dの両端部に形成された一対の導電部40e、40fを覆う一対の第1の絶縁シート15、16と、これら一対の第1の絶縁シート15、16の間に延在する第2の絶縁シート14とにより構成されている。
The insulating
第1の絶縁シート15、16は、上述のシート状の絶縁性材料を折り曲げて形成してもよく、また、絶縁性材料を射出成形や真空成形をすることなどにより形成してもよい。第1の絶縁シート15、16は、例えば、重力に影響されず単独で形状を保てる程度の剛性を有する厚みに形成されている。また、第1の絶縁シート15、16の厚みは、二次電池1が組み立てられた状態で、外力および熱などによる絶縁シート5の損傷を防止できる厚みに形成することが望ましい。第1の絶縁シート15、16の厚みは、例えば100〜300μmとすることができる。
The first insulating
第2の絶縁シート14は、例えば、上記の絶縁材料により柔軟性あるいは可撓性を有する厚みに形成されている。第2の絶縁シート14の厚みは、二次電池1の電池容量を増加させる観点から、可能な限り薄くすることが好ましい。第2の絶縁シート14の厚みは、第1の絶縁シート15、16の厚みよりも薄く、例えば20μm〜80μmとすることができる。第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とは同じ材料である必要はなく、それぞれ上述の絶縁性材料から適宜選択することができる。
The 2nd insulating
第2の絶縁シート14は、図2に示すように、1枚の矩形のシート部材を二つに折り畳むようにして、電池蓋・発電要素50の下方から電極群40に被せることにより、電極群40を捲回軸方向Dの両側の端部間に亘って覆うように構成されている。第2の絶縁シート14は、電極群40の捲回軸方向Dの両端部間に亘って延在する横幅を有している。そして、電池蓋3の下面近傍から下方に向かって延在して電極群40の平面部40bの一方面に対向し、電極群40の下側の湾曲部40cに沿ってUターンされ、平面部40bの他方面に対向し、電池蓋3の下面近傍まで延在する長さを有している。第2の絶縁シート14は、電極群40の導電部40e、40fと、導電部40e、40fに接続された集電板21、31と、導電部40e、40fの間の合剤層積層領域40dと、を覆っている。
As shown in FIG. 2, the second insulating
第1の絶縁シート15は、図2に示すように、第1の絶縁シート15を電極群40の捲回軸方向Dにおける一方側である正極側の端部に取り付けた状態で、電極群40の端面に対向する対向面部15aと、電極群40を間に介して対峙する一対の側面部15b、15bを有しており、その断面形状がコ字状になっている。さらに、第1の絶縁シート15は、一対の側面部15b、15bの下端部間に、電極群40の底部側の湾曲部40cに対向する底面部15cを有している。なお、第1の絶縁シート15の電池蓋3側は、正極集電板21の本体部22及び一対の支持部22aとの干渉を避けるべく、開放されている。
As shown in FIG. 2, the first insulating
対向面部15aは、電極群40の電池蓋3側の湾曲部40cから底部側の湾曲部40cの間に亘って一定幅で延在する矩形の平板形状を有している。一対の側面部15b、15bは、対向面部15aの幅方向両側でそれぞれ電極群40の平面部40b、40bに対向するように折曲されて形成されている。一対の側面部15b、15bは、電極群40の平面部40bとその両側に配置された第2の絶縁シート14を間に挟持する。各側面部15b、15bもしくは支持部22aは、正極導電部40eとほぼ同一の幅寸法を有しており、第1の絶縁シート15を電極群40に取り付けた状態で、正極導電部40eの最外周を覆う。
The facing
第1の絶縁シート16は、第1の絶縁シート16を電極群40の捲回軸方向Dにおける他方側である負極側の端部に取り付けた状態で、電極群40の端面に対向する対向面部16aと、電極群40を間に介して対峙する一対の側面部16b、16bを有しており、その断面形状がコ字状になっている。さらに、第1の絶縁シート16は、一対の側面部16b、16bの下端部間に、電極群40の底部側の湾曲部40cに対向する底面部16cを有している。なお、第1の絶縁シート16の電池蓋3側は、負極集電板31の本体部32及び一対の支持部32aとの干渉を避けるべく、開放されている。
The first insulating
対向面部16aは、電池蓋3側の湾曲部40cから底部側の湾曲部40cの間に亘って一定幅で延在する矩形の平板形状を有している。一対の側面部16b、16bは、対向面部16aの幅方向両側でそれぞれ折曲されて形成されており、電極群40の平面部40bもしくは支持部32aとその両側に配置された第2の絶縁シート14を間に挟持する。各側面部16b、16bは、負極導電部40fとほぼ同一の幅寸法を有しており、第1の絶縁シート16を電極群40に取り付けた状態で、負極導電部40fの最外周を覆う。
The facing
第1の絶縁シート15、16は、電極群40の導電部40e、40f、これら導電部40e、40fに接続された集電板21、31、およびこれらを覆う第2の絶縁シート14の両端部を覆っている。すなわち、第1の絶縁シート15、16は、導電部40e、40fと電池缶4の内壁との間で第2の絶縁シート14と重なる。詳細には、第1の絶縁シート15、16の側面部15b、16bと第2の絶縁シート14の捲回軸方向Dの両端部とが、導電部40e、40fと電池缶4の内壁との間で重なる。また、第1の絶縁シート15、16は、集電板21、31と電池缶4の内壁との間で、第2の絶縁シート14と重なる。詳細には、第1の絶縁シート15、16の側面部15b、16bと第2の絶縁シート14の捲回軸方向Dの両端部とが、集電板21、31と電池缶4の内壁との間で重なる。
The first insulating
すなわち、第1の絶縁シート15、16は、電極群40の導電部40e、40fと電池缶4の内壁との間および集電板21、31と電池缶4の内壁との間で、第2の絶縁シート14の両端部の外側すなわち電池缶4の内壁側に重なっている。詳細には、電極群40の導電部40e、40fを中心として、その外側に集電板21、31が配置され、その外側に第2の絶縁シート14が配置され、その外側に第1の絶縁シート15、16の側面部15b、16bが配置されている。
That is, the first insulating
このように、第1の絶縁シート15、16および第2の絶縁シート14は、電極群40の導電部40e、40fと電池缶4の内壁との間、および集電板21、31と電池缶4の内壁との間に介在される。また、第2の絶縁シート14は、第1の絶縁シート15、16の間に延在する部分が、電極群40の合剤層積層領域40dと電池缶4の内壁との間に介在される。
Thus, the first insulating
図5は、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との熱溶着を示す斜視図である。第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とは、互いに重なり合う部分の少なくとも一部が溶着により互いに接合される。第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との溶着は、超音波溶着、高周波溶着、レーザ溶着などを用いてもよいが、絶縁性材料の材質、シート厚み、および生産性のなどの観点から、熱溶着であることが好ましい。また、熱溶着は、熱風式溶着、熱板式溶着、コテ式溶着などを用いてもよいが、コストおよび生産性の観点から、インパルス式溶着であることが好ましい。ここで、インパルス式溶着とは、ヒータを被加熱物に押し当てて被加熱物に圧力を加えた状態で、ヒータを瞬間的に発熱させることで被加熱物を加熱して溶着する方法である。
FIG. 5 is a perspective view showing thermal welding between the first insulating
本実施形態では、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14は、集電板21、31と電池缶4との間で互いに重なり合う部分が、インパルス式溶着を用いたスポット溶着によって熱溶着されて互いに接合される。第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との熱溶着による接合は、電池蓋・発電要素50を電池缶4に収容する前に、以下の手順で行われる。
In the present embodiment, the first insulating
まず、図2に示すように、第2の絶縁シート14を二つに折り畳むようにして、電池蓋・発電要素50の下方から電極群40に被せる。これにより、図3に示す電極群40の導電部40e、40f、集電板21、31および合剤層積層領域40dが第2の絶縁シート14に覆われて、これらの外側すなわち電池缶4の幅広面4aの内壁側に、第2の絶縁シート14が配置される。
First, as shown in FIG. 2, the second insulating
次に、第2の絶縁シート14の上から電極群40の導電部40e、40fおよび集電板21、31を覆うように、電極群40の捲回軸方向Dの両端部に第1の絶縁シート15、16を被せる。これにより、電極群40の正極導電部40eおよび正極集電板21の外側すなわち電池缶4の幅広面4aの内壁側に、第2の絶縁シート14の正極側の端部と第1の絶縁シート15の側面部15bとが、この順に配置される。また、電極群40の負極導電部40fおよび負極集電板31の外側すなわち電池缶4の幅広面4aの内壁側に、第2の絶縁シート14の負極側の端部と第1のシート16の側面部16bとが、この順に配置される。さらに、電極群40の捲回軸方向Dの両端面に第1の絶縁シート15、16の対向面部15a、16aが対向して配置され、電極群40の捲回軸方向Dの両端面が第1の絶縁シート15、16によって覆われる。
Next, first insulation is provided at both ends in the winding axis direction D of the
次いで、図5に示すように、ヒータHを、第1の絶縁シート15、16の外側、すなわち電極群40を電池缶4に収容した際の幅広面4aの内壁側から、第1の絶縁シート15、16に押し付ける。このとき、第1のシート15、16と第2の絶縁シート14とが互いに重なり合い、これらの内側すなわち電極群40側に集電板21、31が配置されている箇所において、ヒータHを第1の絶縁シート15、16に押し付ける。そして、互いに重ねられた第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との内側すなわち電極群40側を集電板21、31によって支持し、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを集電板21、31とヒータHとの間に挟持して圧力を加える。この状態で、ヒータHを瞬間的に発熱させて第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により互いに接合する。
Next, as shown in FIG. 5, the heater H is moved from the outside of the first insulating
より詳細には、第1の絶縁シート15の側面部15bと第2の絶縁シート14の正極側の端部とが互いに重ねられ、かつこれらの内側すなわち電極群40側に正極集電板21が配置されている部分において、ヒータHを第1の絶縁シート15の側面部15bに押し付ける。このとき、電池蓋3の近傍において、正極集電板21の一対の支持部22aを外側、すなわち電極群40を電池缶4に収容した際の一対の幅広面4aの内壁側から挟みこむようにして、一対のヒータHを一対の第1の絶縁シート15の側面部15bに押し付ける。そして、互いに重ねられた第1の絶縁シート15の側面部15bと第2の絶縁シート14の正極側の端部の内側すなわち電極群40側を正極集電板21の支持部22aによって支持する。このように、第1の絶縁シート15と第2の絶縁シート14とを、ヒータHと正極集電板21の支持部22aとの間に挟持することで、第1の絶縁シート15と第2の絶縁シート14とに圧力を加える。この状態でヒータHを瞬間的に発熱させて、第1の絶縁シート15と第2の絶縁シート14とを熱溶着により接合する。
More specifically, the
同様に、第1の絶縁シート16の側面部16bと第2の絶縁シート14の負極側の端部とが互いに重ねられ、かつこれらの内側すなわち電極群40側に負極集電板31が配置されている部分において、ヒータHを第1の絶縁シート16の側面部16bに押し付ける。このとき、電池蓋3の近傍において、負極集電板31の一対の支持部32aを外側、すなわち電極群40を電池缶4に収容した際の一対の幅広面4aの内壁側から挟みこむようにして、一対のヒータHを一対の第1の絶縁シート16の側面部16bに押し付ける。そして、互いに重ねられた第1の絶縁シート16の側面部16bと第2の絶縁シート14の負極側の端部の内側すなわち電極群40側を負極集電板31の支持部32aによって支持する。このように、第1の絶縁シート16と第2の絶縁シート14とを、ヒータHと負極集電板31の支持部32aとの間に挟持することで、第1の絶縁シート16と第2の絶縁シート14とに圧力を加える。この状態でヒータHを瞬間的に発熱させて、第1の絶縁シート16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により接合する。なお、一対の第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との熱溶着は、同時に行うことができる。
Similarly, the
以上により、一対の第1の絶縁シート15、16の各々は、電池缶4の一方の幅広面4aに対向する側面部15b、16bと、他方の幅広面4aに対向する側面部15b、16bとが、電池蓋3の近傍において、それぞれ一点ずつ第2の絶縁シート14と接合された状態になる。これにより、電池蓋・発電要素50は、電極群40が電池蓋3側を除いて絶縁シート5によって包み込まれ、電極群40に絶縁シート5が装着された状態になる。その後、電池蓋・発電要素50は、電池缶4に収容される。これにより、絶縁シート5は、電極群40の導電部40e、40fと電池缶4との間、及び、集電板21、31と電池缶4との間に介在される。その後、電池缶4の開口部を電池蓋3によって密閉し、電池容器2内に注液口3aを介して非水電解液を注入し、注液口3aを注液栓11によって塞ぐことで、二次電池1が完成する。
As described above, each of the pair of first insulating
次に、本実施形態の二次電池1の作用について説明する。
Next, the effect | action of the
上述のように、本実施形態の二次電池1は、電極群40一対の導電部40e、40fと電池缶4との間に介在される一対の第1の絶縁シート15、16と、第1の絶縁シート15、16よりも薄く、第1の絶縁シート15、16の間に亘って延在する第2の絶縁シート14と、を有している。第2の絶縁シート14は、合剤層積層領域40dと電池缶4との間に介在され、かつ一対の導電部40e、40fと電池缶4との間で第1の絶縁シート15、16と重なっている。そして、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14は、互いに重なり合う部分の少なくとも一部が熱溶着により互いに接合されている。
As described above, the
そのため、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14をテープ等の接合用部材を用いて接合する場合と比較して、部品点数が増加せず、作業性も良好であり、生産性が向上する。また、一対の導電部40e、40fと電池缶4との間に、比較的シート厚みが厚い第1の絶縁シート15、16を介在させている。したがって、導電部40e、40fと電池缶4との絶縁性を向上させることができる。また、第2の絶縁シート14が導電部40e、40fと電池缶4との間で第1の絶縁シート15、16と重なることで、導電部40e、40fと電池缶4とが、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14によって2重に絶縁される。したがって、導電部40e、40fと電池缶4との絶縁性をさらに向上させることができる。
Therefore, compared to the case where the first insulating
また、第2の絶縁シート14は第1の絶縁シート15、16よりも薄く、第1の絶縁シート15、16の間に延在している。電極群40の第1の絶縁シート15、16の間の部分、すなわち導電部40e、40fの間の部分は、電極群40を構成する電極41、42の合剤層41b、42bが積層されている合剤層積層領域40dである。そのため、上述のように第2の絶縁シート14の厚みは極力薄くされ、例えば20μm〜80μmの厚みとされている。このように、合剤層積層領域40dを覆う第2の絶縁シート14を極力薄くすることで、電極群40の合剤層積層領域40dの総厚および電極積層体の巻き数を増加させることができる。したがって、二次電池1の電池容量を増加させ、体積エネルギー密度を高くすることができる。また、第2の絶縁シート14を薄くすることによって、電池缶4との間のクリアランスを大きくすることができる。したがって、二次電池1の充放電に伴う合剤層積層領域40dの膨張収縮による電池缶4の膨らみを防ぐことができる。また、電極群40の合剤層積層領域40dと電池缶4との間に薄い第2の絶縁シート14を配置することで、電極群40を電池缶4に挿入する際にセパレータ44を傷つけることなくスムーズに挿入することができる。
The second insulating
しかし、第2の絶縁シート14の厚みが20μmよりも小さい場合や第2の絶縁シート14を設置しなかった場合には、電極群40の最外周に配置されたセパレータ44が損傷しやすくなる。すなわち、セパレータ44は多孔質で薄くて柔らかい樹脂フィルムであることから、電極群40を電池缶4に挿入する際にセパレータ44が破れたり、キズが付いたりして内部短絡などの不具合に繋がる可能性がある。また、第2の絶縁シート14を設置しなかった場合、セパレータ44と電池缶4の間の滑り摩擦が大きいこともセパレータ44の破れの原因となり、生産性の低下を招く。したがって、第2の絶縁シート14は必要であり、例えば20μm以上の厚みを有することが好ましい。
However, when the thickness of the second insulating
また、第2の絶縁シート14は第1の絶縁シート15、16よりも薄いので、第2の絶縁シート14の柔軟性あるいは可撓性を、第1の絶縁シート15、16のそれよりも高くすることができる。したがって、上述のように第2の絶縁シート14を半分に折り曲げるようにして電極群40を全体的に覆うことができ、作業が容易になる。また、第2の絶縁シート14をこのように電極群40に被せることで、第2の絶縁シート14の折り曲げた部分が、電池缶4の底面側に位置する電極群40の湾曲部40cと接し、これらの間の摩擦抵抗により第2の絶縁シート14の位置ずれが防止される。
Further, since the second insulating
また、第1の絶縁シート15、16は第2の絶縁シート14よりも厚いので、第1の絶縁シート15、16の剛性を第2の絶縁シート14のそれよりも高くすることができる。したがって、上述のように、予め第1の絶縁シート15、16の形状を、電極群40の導電部40e、40fおよび電極群40の捲回軸方向Dの両端面を覆う形状に成形しておくことができる。第1の絶縁シート15、16を予めこのように成形しておくことで、第1の絶縁シート15、16を電極群40の捲回軸方向Dの両端部に被せるだけで、電極群40の導電部40e、40fおよび電極群40の捲回軸方向Dの両端面を覆うことができる。したがって、第1の絶縁シート15、16を導電部40e、40fと電池缶4との間に介在させる工程が容易になる。
Further, since the first insulating
また、上述のように半分に折り曲げるようにして電極群40を覆った第2の絶縁シート14の上から、予め成形した第1の絶縁シート15、16を被せることができる。これにより、電極群40の導電部40e、40f上で第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14が重なり、正極側の第1の絶縁シート15の一対の側面部15b、15bの間に、第2の絶縁シート14の正極側の端部が挟持される。また、負極側の第1の絶縁シート16の一対の側面部16b、16bの間に、第2の絶縁シート14の負極側の端部が挟持される。このように、半分に折り曲げられた第2の絶縁シート14の捲回軸方向Dの両端部が第1のシート15、16によって挟持されることで、第2の絶縁シート14の開きが防止され、絶縁シート5の形状が保持される。この状態で、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により接合することで、作業性が良好になり、生産性が向上する。
Further, the first insulating
また、上述のように半分に折り曲げるようにして電極群40を覆った第2の絶縁シート14の上から、予め成形した第1の絶縁シート15、16を被せることで、第1の絶縁シート15、16が第2の絶縁シートの外側すなわち電池缶4側に重ねられる。そのため、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により接合する際に、ヒータHを比較的厚い第1の絶縁シート15、16に押し当てることができる。したがって、比較的薄い第2の絶縁シート14がヒータHと接触して損傷することを防止することができる。また、比較的厚い第1の絶縁シート15、16を介して比較的薄い第2の絶縁シート14がヒータHによって間接的に加熱される。したがって、第2の絶縁シート14が熱により損傷して溶着不良となることを防止できる。
In addition, the first insulating
また、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により接合することで、電池蓋・発電要素50を電池缶4に挿入する際に、電極群40に対する第1の絶縁シート15、16の位置ずれが防止される。したがって、第1の絶縁シート15、16が電池蓋3と電池缶4の間に挟まれることを防止し、電池蓋3と電池缶4との間をレーザ溶接して封止する際の溶接不良を防止することができる。
Further, by joining the first insulating
また、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14は、集電板21、31と電池缶4との間で熱溶着により互いに接合されている。そのため、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14の内側すなわち電極群40側を、集電板21、31の支持部22a、32aによって支持することができる。これにより、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14を、集電板21、31の支持部22a、32aとヒータHとの間に挟持して、圧力を加えた状態で溶着することができる。したがって、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との溶着不良を防止して、これらを確実に接合することができる。
The first insulating
本実施形態において、第1の絶縁シート15、16は極力厚くされ、例えば100〜300μmの厚みとされている。第1の絶縁シート15、16は、二次電池1が組み立てられた状態で、電極群40の導電部40e、40fと電池缶4との間に介在される部位と、集電板21、31と電池缶4との間に介在される部位とを有する。そのため、電池缶4もしくは端子部60、70に外力が加わった場合に、第1の絶縁シート15、16は、集電板21、31と電池缶4との間に挟まれて、これらに強く押し当る可能性がある。また、電極群40を絶縁シート5と共に電池缶4に挿入する際に、集電板21、31が第1の絶縁シート15、16を介して電池缶4に接触し、第1の絶縁シート15、16が集電板21、31および電池缶4と擦れる可能性がある。さらに、集電板21、31に大電流が流れた時に、集電板21、31が高温になる可能性がある。しかし、本実施形態では、上記のように第1の絶縁シート15、16が極力厚くされているので、第1の絶縁シート15、16の強度を向上させ、損傷を防止することができる。したがって、上記のような外力や高温に耐え電極群40の導電部40e、40fと電池缶4との間、或いは、集電板21、31と電池缶4との間の絶縁を維持することができる。
In the present embodiment, the first insulating
また、第1の絶縁シート15、16の各々と第2の絶縁シート14とはスポット溶着により接合される。そのため、図2に示すように、電池蓋・発電要素50を電池缶4に挿入する前に、電極群40に第2の絶縁シート14を被せ、さらにその上に第1の絶縁シート15、16を被せた状態で、図5に示すように、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とが重なった部分にヒータHを押し付けて、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを容易かつ瞬間的に接合することができる。したがって、二次電池1の製造工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。
Moreover, each of the 1st insulating
また、第1の絶縁シート15、16の各々は、電池缶4の一方の幅広面4aに対向する部分と他方の幅広面4aに対向する部分とが、それぞれ一点ずつ第2の絶縁シート14と接合されている。これにより、電極群40を両側から挟みこむ部分において第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とが接合される。そのため、周囲を絶縁シート5によって覆われた電極群40を電池缶4に挿入する際に、絶縁シート5が第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とに分離し難くなり、作業性が向上する。また、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との溶着点を最小限にして生産性を向上させることができる。また、第1の絶縁シート15、16の底面部15c、16cを第2の絶縁シート14と常に密着させた状態にして互いに摩擦力を作用させることができ、溶着点を最小限にしつつ、絶縁シート5が第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とに分離し難くすることができる。
In addition, each of the first insulating
また、本実施形態では、電池蓋3の近傍すなわち電池缶4の開口部の近傍において第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とをスポット溶着により接合している。そのため、電極群40を電池缶4に挿入し始めてから挿入を完了するまで、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とが分離することを確実に防止できる。
Moreover, in this embodiment, the 1st insulating
また、部分的に厚さの異なる絶縁シートを射出成型により一体的に製造することは困難であるだけでなく、そのような絶縁シートを電極群40に被せる際にも部分的に剛性が異なることから作業性が悪化し、生産性が低下する。しかし、本実施形態の絶縁シート5は、別の部材である第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とにより構成されている。したがって、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14のそれぞれを、最適な厚みに製造することが容易になる。
In addition, it is difficult not only to integrally manufacture insulating sheets having different thicknesses by injection molding, but also when the insulating sheets are covered with the
以上説明したように、本実施形態によれば、厚みの異なる第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とが、互いに重なった位置で熱溶着により一部分を一体的に溶着されることにより、電極群40を確実に包み込むことができる。さらに、電極群40を電池缶4に挿入する際に絶縁シート5のずれが防止され、二次電池1の組立も容易になり生産性も向上する。また、上記構成を有する二次電池1によれば、電池容量を低下させることなく、外力に対する電極群40と電池缶4との間の絶縁性を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, a part of the first insulating
以上の説明では、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との熱溶着による接合は、電池蓋3の近傍における電極群40の厚み方向両側の1点ずつとしたが、この熱溶着による接合を電極群40の厚み方向両側でそれぞれ多点としてもよい。この場合について、図6を用いて説明する。
In the above description, the first insulating
図6は絶縁シートの多点での熱溶着を示す斜視図である。図6に示すように、電極群40の厚み方向両側において、電池蓋3の近傍だけでなく電極群40の高さ方向の複数の溶着点Pにおいて熱溶着することも可能であり、これによってさらに確実に、また強固に電極群40を包み込むことができる。なお、高さ方向の複数の溶着点Pにおける熱溶着は、図5に示すように、ヒータHを用いたインパルス式溶着によって順次行ってもよいし、複数のヒータHを用いて一括して行ってもよい。
FIG. 6 is a perspective view showing thermal welding at multiple points of the insulating sheet. As shown in FIG. 6, on both sides in the thickness direction of the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について、図7および図8を参照して説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図7は、第2実施形態に係る絶縁シートの分解斜視図である。図8は、電池蓋3と平行な面における第1の絶縁シート15の開口部15dの近傍の断面図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of the insulating sheet according to the second embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the
本実施形態の二次電池は、上述の第1実施形態において説明した二次電池1と、電池蓋・発電要素および絶縁シートの構成が異なっている。その他の構成は第1実施形態の二次電池と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
The secondary battery of the present embodiment is different from the
本実施形態の電池蓋・発電要素150は、正極集電板121および負極集電板131の構成のみが第1実施形態の電池蓋・発電要素50と異なっている。正極集電板121は、電池蓋3の下面に沿って取り付けられる平板状の本体部122と、本体部122の幅方向の一方の端部で下方にほぼ90°に折曲されて電池缶4の一方の幅広面4aと対向する支持部122aを有する。支持部122aの先端には、平坦状の接合片123が形成されている。接合片123は、電極群40の一対の平面部40bの片側に当接し、反対側に当て板をされた状態で例えば超音波溶接により正極導電部40eに接合されることで、正極導電部40eに固定されて電気的に接続されている。また、本実施形態の負極集電板131も、電極群40の負極側に正極集電板121と同じ構造で設けられている。
The battery lid /
本実施形態の絶縁シート105は、一対の第1の絶縁シート15、16の対向面部15a、16aにそれぞれ開口部15d、16dが形成されている点のみが、第1実施形態の絶縁シート5と異なっている。したがって、各々の第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とは、電池蓋3の近傍の電極群40の厚み方向両側において熱溶着により一点ずつ接合される。すなわち、電極群40の集電板121、131が設けられている側において、第1の絶縁シート15、16の各々と第2の絶縁シート14とは、これらが集電板121、131上で重なり合う部分の一点がスポット溶着により互いに接合される。また、電極群40の集電板121、131が設けられていない側においても、第1の絶縁シート15、16の各々と第2の絶縁シート14とは、これらが重なり合う部分の一点がスポット溶着により互いに接合される。換言すると、第1の絶縁シート15、16の各々と第2の絶縁シート14とは、電池缶4の一方の幅広面4aと集電板121、131との間の位置と、電池缶4の反対側の他方の幅広面4aと対向する位置とにそれぞれ一点ずつ溶着点Pを有している。
The insulating
開口部15d、16dは、電極群40の捲回軸方向Dの端面に対向する第1の絶縁シート15、16の対向面部15a、16aに設けられている。図8に示すように、開口部15dは、第1の絶縁シート15と第2の絶縁シート14とを熱溶着により互いに接合する際に、第1の絶縁シート15および第2の絶縁シート14と電極群40との間に配置される支持材80を挿入可能な位置および形状に開口されている。同様に、開口部16dは、第1の絶縁シート16と第2の絶縁シート14とを熱溶着により互いに接合する際に、第1の絶縁シート16および第2の絶縁シート14と電極群40との間に配置される支持材80を挿入可能な位置および形状に開口されている。
The
支持材80は、第1の絶縁シート15、16および第2の絶縁シート14を溶着点Pにおいて接合する際に、第1の絶縁シート15、16および第2の絶縁シート14を電極群40側から支持するための部材である。上述のヒータH(熱溶着チップ)は、支持材80との間に第1の絶縁シート15、16および第2の絶縁シート14を挟み込んで、溶着点Pにおいて接合する。支持材80は、例えば細長い板状の形状を有し、ヒータHを所定の圧力で押し当てても撓まない強度を保持しているものであれば特に限定されない。支持材80の材料としては、例えば金属や硬質プラスチック、セラミック、積層板などを用いることができる。
When the
図8に示すように、開口部15d、16dは、電池缶4の幅広面4aに垂直な方向、すなわち電極群40の平面部40bに垂直な方向において、平面部40bと第2の絶縁シート14との間に連通する位置に開口されている。また、開口部15d、16dは、電池缶4の底面と垂直な電池缶4の高さ方向において、少なくとも溶着点Pと同じ高さを含む高さに必要な開口幅で開口されている。すなわち、開口部15d、16dは、支持材80を開口部15d、16dから捲回軸方向Dに挿入したときに、支持材80を第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との溶着点Pと電極群40との間に配置することができるように開口されている。
As shown in FIG. 8, the
開口部15d、16dは、通常、溶着点Pの近傍あるいは溶着点Pと隣接して設けられることになるが、支持材80の形状に応じてその位置を適宜変更することができる。本実施形態においては、細長い板状の支持材80を第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14の溶着点Pの電極群40側に配置することができるように、対向面部15a、16aと側面部15b、16bとの間のコーナー部に沿った一部分に溶着点Pと隣接して開口部15d、16dが形成されている。
The
また、開口部15d、16dの形状に関して、支持材80を挿入可能な形状とは、支持材80の断面の形状および寸法に対応した形状に開口されていることを含む。したがって、板状の支持材80を用いる場合には、開口部15d、16dの形状を支持材80の断面形状よりも一回り大きい長孔状あるいは溝孔状の形状とすることができる。また、湾曲した支持材80を用いる場合などには、適宜その挿入に適した形状に開口部15d、16dを形成することができる。なお、絶縁性の観点から、開口部15d、16dはできるだけ小さいことが好ましい。
In addition, regarding the shapes of the
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
上述の第1実施形態においては、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とが導電部40e、40f上において重なり合い、これらが集電板21、31上の溶着点Pにおいて接合される。そのため、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを溶着するために、電極群40の外側からヒータHを押し当てた際に、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14が集電板21、31によって支持される。したがって、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14は、ヒータHと集電板21、31との間に挟まれて圧力が加えられた状態でヒータHの熱が伝達されて溶着される。
In the first embodiment described above, the first insulating
しかしながら、本実施形態では、図7に示すように、集電板121、131が電極群40の片側に設けられている。そのため、電極群40の集電板121、131が設けられていない側では、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14との接合時に、これらを集電板121、131によって支持することができない。第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14を電極群40側から支持せずに溶着した場合、これらにヒータHの熱と圧力が十分に伝わらないため、溶着不良となる可能性が高い。
However, in this embodiment, the
そこで、本実施形態では、第1の絶縁シート15、16が電極群40の捲回軸方向Dの端縁または端面に対向する部分であり、第2の絶縁シート14に重ならない部分である対向面部15a、16aに、支持材80を挿入可能な開口部15d、16dを設けている。そのため、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを溶着する際に、開口部15d、16dから支持材80を挿入して第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14を電極群40側から支持することができる。これにより、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14は、ヒータHと支持材80との間に挟持されて圧力が加えられた状態でヒータHの熱が伝達されて溶着される。よって、電極群40の集電板121、131が設けられていない側であっても、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを良好に溶着することができ、溶着不良を防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, the first insulating
また、開口部15d、16dは、電極群40の厚み方向すなわち平面部40bと垂直な方向において電極群40の平面部40bよりも外側すなわち電池缶4の幅広面4a側が開口されている。そのため、支持材80を電極群40の捲回軸方向Dから開口部15d、16dに挿入することで、支持材80を電極群40と第2の絶縁シート14との間に確実に配置することができる。これにより、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14とを溶着点Pで溶着する際に、第1の絶縁シート15、16と第2の絶縁シート14を電極群40側から支持材80によって確実に支持することができる。
Further, the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について、図9を参照して説明する。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図9は、第3実施形態に係る絶縁シートの分解斜視図である。 FIG. 9 is an exploded perspective view of the insulating sheet according to the third embodiment.
第1,2実施形態では、第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14により電極群40を覆い包んだ上で、第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14を重ね合わせ、集電板21,31の相対する部分に押し当てることで接合していた。これに対して、第3実施形態は集電板21、31の相対する部分ではなく、電極群40の底面の湾曲部40cに相対する第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14の重なり合った部分を接合することを特徴としている。すなわち、第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14は、電極群40の一対の湾曲部40cのうち、電池缶4の底面に対向する電池缶4底面側の湾曲部40cにおける導電部40e,40f(図3参照)に相対する位置で、熱溶着により接合されている。
In the first and second embodiments, the first insulating
この実施形態によれば、第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14を、これらが電極群40を覆い包む前にヒータHで接合することから、事前に作業することが可能であり、それによって3つの絶縁シートを組立前に一体化することで第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14の電極群40を覆い包む際に発生する可能性がある位置ずれを防止することができ、組立作業性が容易になる。
According to this embodiment, since the first insulating
なお、この実施形態は、第1,2実施形態と併せて実施することもでき、それによってより確実に電極群40を第1の絶縁シート15,16と第2の絶縁シート14によって覆い包むことができる。
In addition, this embodiment can also be implemented in combination with the first and second embodiments, thereby more reliably covering the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
例えば、上述の実施の形態では、電極群の最外周はセパレータである場合を例に説明した。しかし、電極群は、絶縁シートによって覆われているので、最外周をセパレータではなく、正極電極又は負極電極とすることもできる。これにより、電極群におけるセパレータの捲回長さを短くすることができ、コストを下げることができる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the outermost periphery of the electrode group is a separator has been described as an example. However, since the electrode group is covered with an insulating sheet, the outermost periphery can be a positive electrode or a negative electrode instead of a separator. Thereby, the winding length of the separator in an electrode group can be shortened, and cost can be reduced.
また、上述の実施形態では、第1、第2の絶縁シートについて、これらが互いに重なり合う部分の一部が熱溶着により互いに接合される場合について説明した。しかし、第1、第2の絶縁シートは、互いに重なり合う部分のすべてが熱溶着により接合される構成であってもよい。また、第1、第2の絶縁シートは、互いに重なり合う部分が線状に溶着された構成であってもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, a case has been described in which the first and second insulating sheets are partly joined to each other by thermal welding. However, the first and second insulating sheets may be configured such that all of the overlapping portions are joined by heat welding. Further, the first and second insulating sheets may have a configuration in which overlapping portions are welded linearly.
また、上述の実施形態では第2の絶縁シートが電極群の捲回軸方向の両端縁まで延在する構成について説明したが、第2の絶縁シートは必ずしも導電部の全幅を覆う構成でなくてよい。すなわち、第2の絶縁シートは、少なくとも第1の絶縁シートと第2の絶縁シートとの接合箇所において第1の絶縁シートと重なるように合剤層積層領域から導電部まで延出されていればよい。例えば、第2の絶縁シートを電極群の両端縁の手前まで延在させる構成であってもよい。また、第1の絶縁シートと第2の絶縁シートとの接合箇所に対応して、第2の絶縁シートが合剤層積層領域から導電部へ舌片状に突出するように、合剤層積層領域を覆う第2の絶縁シートを部分的に導電部上に延出させた構成であってもよい。 Moreover, although the 2nd insulating sheet demonstrated the structure which the 2nd insulating sheet extended to the both ends edge of the winding axis direction of an electrode group in the above-mentioned embodiment, the 2nd insulating sheet does not necessarily have the structure which covers the full width of an electroconductive part. Good. That is, if the second insulating sheet extends from the mixture layer stacking region to the conductive portion so as to overlap the first insulating sheet at least at the joint portion between the first insulating sheet and the second insulating sheet. Good. For example, the structure which extends a 2nd insulating sheet to the near side of the both ends of an electrode group may be sufficient. Further, the mixture layer lamination is performed so that the second insulation sheet protrudes in a tongue-like shape from the mixture layer lamination region to the conductive portion, corresponding to the joint location between the first insulation sheet and the second insulation sheet. The structure which extended the 2nd insulating sheet which covers an area | region partially on the electroconductive part may be sufficient.
また、上述の実施形態では、絶縁シートの電池蓋側が開放されている構成について説明したが、絶縁シートに電池蓋と電極群との間あるいは電池蓋と集電板との間を絶縁する舌片状の部分を設けてもよい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the battery lid side of the insulating sheet is opened has been described. However, the tongue piece that insulates between the battery lid and the electrode group or between the battery lid and the current collector on the insulating sheet. A shaped portion may be provided.
1 二次電池
4 電池缶
4a 幅広面
5、105 絶縁シート
14 第2の絶縁シート
15、16 第1の絶縁シート
15d、16d 開口部
21、121 正極集電板
31、131 負極集電板
40 電極群
40b 平面部
40d 合剤層積層領域
40e 導電部(正極導電部)
40f 導電部(負極導電部)
41 正極電極
41a 正極金属箔
41b 正極合剤層
41c 露出部(正極露出部)
42 負極電極
42a 負極金属箔
42b 負極合剤層
42c 露出部(負極露出部)
D 捲回軸方向
DESCRIPTION OF
40f Conductive part (negative electrode conductive part)
41
42
D Winding axis direction
Claims (9)
前記絶縁シートは、
前記一対の導電部と前記電池缶との間に介在される一対の第1の絶縁シートと、
前記第1の絶縁シートよりも薄く、前記一対の第1の絶縁シートの間に亘って延在して前記合剤層積層領域と前記電池缶との間に介在されかつ前記一対の導電部と前記電池缶との間で前記第1の絶縁シートと重なる第2の絶縁シートと、を有し、
前記第1の絶縁シートと前記第2の絶縁シートは、互いに重なり合う部分の少なくとも一部が熱溶着により互いに接合されている
ことを特徴とする二次電池。 The winding is performed by laminating and winding positive and negative electrodes in which a mixture layer is formed on one side edge of the metal foil so that the exposed portions are positioned at both ends in the winding axis direction. An electrode group in which a pair of conductive portions are formed at both ends in the axial direction and a mixture layer lamination region is formed between the pair of conductive portions, a battery can that houses the electrode group, the electrode group, and the battery A secondary battery comprising an insulating sheet interposed between the can and
The insulating sheet is
A pair of first insulating sheets interposed between the pair of conductive portions and the battery can;
It is thinner than the first insulating sheet, extends between the pair of first insulating sheets, is interposed between the mixture layer lamination region and the battery can, and the pair of conductive portions. A second insulating sheet that overlaps the first insulating sheet between the battery can and
The secondary battery, wherein the first insulating sheet and the second insulating sheet are joined to each other by thermal welding at least a part of an overlapping portion.
前記電極群は、前記幅広面に対向する一対の平面部とその両側にそれぞれ連続して形成された一対の湾曲部とを有し、
前記第1の絶縁シートと前記第2の絶縁シートは、前記電極群の前記導電部の前記電池缶底面側の湾曲部に相対する位置で熱溶着により互いに接合されている
ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。 The battery can is formed in a flat box shape having a pair of opposed wide surfaces,
The electrode group has a pair of flat portions opposed to the wide surface and a pair of curved portions formed continuously on both sides thereof,
The first insulating sheet and the second insulating sheet are bonded to each other by thermal welding at a position facing the curved portion on the battery can bottom side of the conductive portion of the electrode group. Item 11. The secondary battery according to Item 1.
前記第1の絶縁シートと前記第2の絶縁シートは、前記集電板と前記電池缶との間で熱溶着により互いに接合されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の二次電池。 Further comprising a pair of current collector plates disposed between the wide surface of the battery can and the planar portion of the electrode group and connected to the pair of conductive portions;
The said 1st insulating sheet and the said 2nd insulating sheet are mutually joined by the heat welding between the said current collecting plate and the said battery can. The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Secondary battery.
前記開口部は、前記第1の絶縁シートと第2の絶縁シートとを熱溶着により互いに接合する際に、これらと前記電極群との間に配置される支持材を挿入可能な位置および形状に開口されている
ことを特徴とする請求項3に記載の二次電池。 The first insulating sheet has an opening in a portion facing the end surface in the winding axis direction of the electrode group,
When the first insulating sheet and the second insulating sheet are bonded to each other by heat welding, the opening has a position and shape in which a support member disposed between the opening and the electrode group can be inserted. The secondary battery according to claim 3, wherein the secondary battery is opened.
ことを特徴とする請求項4に記載の二次電池。 5. The opening according to claim 4, wherein the opening is opened at a position communicating with the planar portion and the second insulating sheet in a direction perpendicular to the planar portion of the electrode group. Secondary battery.
ことを特徴とする請求項5に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 5, wherein the thermal welding is spot welding.
前記第1の絶縁シートと前記第2の絶縁シートとが、前記電池缶の開口の近傍において前記スポット溶着により接合されている
ことを特徴とする請求項6に記載の二次電池。 The battery can has an opening for inserting the electrode group,
The secondary battery according to claim 6, wherein the first insulating sheet and the second insulating sheet are joined by the spot welding in the vicinity of an opening of the battery can.
ことを特徴とする請求項7に記載の二次電池。 In each of the pair of first insulating sheets, one portion of the battery can facing the wide surface and the other portion facing the wide surface are joined to the second insulating sheet one by one. The secondary battery according to claim 7, wherein:
ことを特徴とする請求項7に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 7 , wherein each of the pair of first insulating sheets is joined to the second insulating sheet by spot welding at multiple points.
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