JP5954339B2 - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
平状の電極体の芯体露出部に対して集電板を抵抗溶接する際、少ない溶接電流であっても確実な溶接を生産性高く行うことができ、集電効率に優れた大出力対応の角形二次電池を提供することを目的とする。
一方、本発明は、集電板と電極芯体を抵抗溶接する際に生じる無効電流を低減することが可能な角形二次電池の製造方法を提供する。
第1電極芯体上に第1電極活物質層が形成された第1電極板、第2電極板、及びセパレータを巻回した扁平状の電極体と、
前記第1電極芯体に接続された第1集電板と、を備え、
前記電極体は、前記電極体の巻回軸が延びる方向における一方の端部に巻回された第1電極芯体を有し、
前記巻回された第1電極芯体は、前記電極体の巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向において、一方の端部に前記第1電極芯体が湾曲した状態で配置される第1湾曲部を有し、他方の端部に前記第1電極芯体が湾曲した状態で配置される第2湾曲部を有し、前記第1湾曲部と前記第2湾曲部の間に前記第1電極芯体が束ねられた領域を有し、前記第1湾曲部の厚みは前記第1電極芯体が束ねられた領域の厚みよりも大きく、
前記第1集電板は、前記第1電極芯体が束ねられた領域における前記巻回された第1電極芯体の最外周面に接続される接続部と、前記接続部から前記第1電極芯体が束ねられた領域における前記第1電極芯体から離れる方向に屈曲し、前記第1湾曲部における前記巻回された第1電極芯体の最外周面と対向するようにして前記巻回された第1電極芯体の前記第1湾曲部側の端部よりも外側まで延びる延長部を有する、角形二次電池の製造方法であって、
前記束ねられた領域の前記第1電極芯体の積層方向における外面に前記接続部を配置し、一対の溶接用電極で前記接続部と前記束ねられた領域の前記第1電極芯体とを挟み込んだ状態で抵抗溶接を行い、前記抵抗溶接の際、前記第1集電板の前記延長部と前記第1湾曲部とが離間した状態で、前記第1集電板の前記接続部を前記第1電極芯体が束ねられた領域に溶接接続する接続工程を有する。
このような方法であると、前記接続部を前記第1電極芯体が束ねられた領域に抵抗溶接する際、第1集電板の延長部と第1湾曲部が接していないため、第1集電板の延長部から第1湾曲部に無効電流が流れることを防止できる。
を特徴とする。
この構成では、第1電極芯体が直接重なり合う第1電極芯体集合領域の一部に、複数枚直接重なり合った第1電極芯体同士が溶融接着された第1電極芯体溶融接着部が設けられている。この第1電極芯体溶融接着部は、第1電極の活物質層で発電された電気が第1集電板へ流れる電流バイパスとして機能する。このバイパスの働きにより、第1集電板と第1電極板との間の通電における電気抵抗が低下するので、集電効率が向上する。
ニウム合金からなる構成とすることが好ましく、第1電極が負極である場合、第1電極芯体及び第1集電板は、銅又は銅合金からなることが好ましい。
集電効率が高い)を良好に奏することができる。しかしながら、上記の正極側と負極側とを入れ替えた構成、すなわち正極に銅を用いる場合や、負極にアルミニウムを用いる場合は、電位により銅又はアルミニウムが劣化する(溶ける)おそれがあるので、好ましくない。
以下に、本発明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る。
、外装缶1の開口を封止する封口体2と、封口体2から外部に突出した正負極外部端子5,6と、を有している。
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した。
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した。
上記正極板と負極板とポリエチレン製微多孔膜(厚さが0.022mm)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つの部材を位置あわせし重ね合わせ、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た。
この後、図4に示すように、アルミニウム製の正極集電板14aを正極芯体集合領域11cに、アルミニウム製の正極集電板受け部品16aを正極集電板14aと対向する正極芯体集合領域11c(図3(a)参照)にあてがい、正極集電板14aおよび正極集電板受け部品16a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14aおよび正極集電板受け部品16aを抵抗溶接した(図4(a)参照)。
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した。
上記扁平状電極体の正極集電板14a及び負極集電板14bを、それぞれ正極外部端子5及び負極外部端子6に電気的に接続し、封口板2に絶縁性のガスケット(図示せず)を介して加締め接合する。そして、封口板2と一体化された電極群10を外装缶1内に挿入して外装缶1の開口部に封口板2を嵌合し、封口板2の周囲と外装缶1の接合部をレーザ溶接し、封口板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ことにより本実施の形態にかかる電池を組み立てた。
上記実施の形態と同様にして、実施例1に係る電池を作製した。
芯体溶融接着部を形成せず、集電板と芯体露出部との溶接点数をそれぞれ2としたこと以外は、上記実施の形態と同様にして、変形例1に係る電池を作製した。このときの溶接条件は、下記表1に示す。
芯体溶融接着部を形成せず、集電板と芯体露出部との溶接点数をそれぞれ3としたこと以外は、上記実施の形態と同様にして、変形例2に係る電池を作製した。このときの溶接条件は、下記表1に示す。
上記実施例1および変形例1にかかる電池の正極芯体と正極集電板との間の抵抗値を、テスターにより測定した。この結果を下記表1に示す。
本発明では、正負電極板の少なくとも一方端部に芯体露出部を設ける必要があるが、このことは対向する両端部に芯体露出部を設けることを排除するものではない。ただし、両端部に芯体露出部を設けると、活物質層の面積が小さくなるというデメリットを生じる。
いて説明したが、これに限定されない。
2 封口体
5,6 電極端子
10 電極体
11 正極板
12 負極板
11a,12a 活物質層
11b,12b 芯体露出部
11c,12c 芯体集合領域
14a 正極集電板
14b 正極芯体溶接部材
15a 負極集電板
15b 負極芯体溶接部材
16a,b 正極集電板受け部品
16c 正極芯体溶接部材受け部品
Claims (10)
- 第1電極芯体上に第1電極活物質層が形成された第1電極板、第2電極板、及びセパレータを巻回した扁平状の電極体と、
前記第1電極芯体に接続された第1集電板と、を備え、
前記電極体は、前記電極体の巻回軸が延びる方向における一方の端部に巻回された第1電極芯体を有し、
前記巻回された第1電極芯体は、前記電極体の巻回軸が延びる方向に対して垂直な方向において、一方の端部に前記第1電極芯体が湾曲した状態で配置される第1湾曲部を有し、他方の端部に前記第1電極芯体が湾曲した状態で配置される第2湾曲部を有し、前記第1湾曲部と前記第2湾曲部の間に前記第1電極芯体が束ねられた領域を有し、前記第1湾曲部の厚みは前記第1電極芯体が束ねられた領域の厚みよりも大きく、
前記第1集電板は、前記第1電極芯体が束ねられた領域における前記巻回された第1電極芯体の最外周面に接続される接続部と、前記接続部から前記第1電極芯体が束ねられた領域における前記第1電極芯体から離れる方向に屈曲し、前記第1湾曲部における前記巻回された第1電極芯体の最外周面と対向するようにして前記巻回された第1電極芯体の前記第1湾曲部側の端部よりも外側まで延びる延長部を有する、角形二次電池の製造方法であって、
前記束ねられた領域の前記第1電極芯体の積層方向における外面に前記接続部を配置し、一対の溶接用電極で前記接続部と前記束ねられた領域の前記第1電極芯体とを挟み込んだ状態で抵抗溶接を行い、前記抵抗溶接の際、前記第1集電板の前記延長部と前記第1湾曲部とが離間した状態で、前記第1集電板の前記接続部を前記第1電極芯体が束ねられた領域に溶接接続する接続工程を有する角形二次電池の製造方法。 - 開口部を有する有底筒状の角形外装缶と、
前記開口部を封止する封口板と、を有し、
前記電極体は、前記電極体の巻回軸が延びる方向が前記角形外装缶の底部と平行な方向になるように前記角形外装缶内に配置され、
前記延長部は、前記接続部から屈曲して前記第1電極芯体が束ねられた領域における前記第1電極芯体から離れる方向に延びる第1延長部と、前記第1延長部から屈曲して前記封口板に向かう方向に延びる第2延長部を有する請求項1に記載の角形二次電池の製造方
法。 - 前記電極体の前記巻回された第1電極芯体側を前記電極体の巻回軸に沿って見たとき、
前記第2延長部は、前記第1延長部から前記巻回された第1電極芯体の前記第1湾曲部側の端部よりも前記封口板側まで真っ直ぐに延びた請求項2に記載の角形二次電池の製造方法。 - 開口部を有する有底筒状の角形外装缶と、
前記開口部を封止する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された第1外部端子を備え、
前記第1外部端子と前記第1集電板がガスケットを介して前記封口板に加締め接合された請求項1〜3のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。 - 開口部を有する有底筒状の角形外装缶と、
前記開口部を封止する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された第1外部端子を備え、
前記封口板の電池外部側の面において、前記第1外部端子が取り付けられた部分には凹んだ部分が形成されている請求項1〜4のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。 - 前記電極体には絶縁性の巻き止めテープが設けられている請求項1〜5のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記接続部と前記第1電極芯体が束ねられた領域の溶接点が2点である請求項1〜6のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記第1電極芯体が束ねられた領域において、前記第1集電板の前記接続部が接続された部分と前記第1電極芯体が束ねられた領域を介して対向する部分に第1集電板受け部品が取り付けられる請求項1〜7のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
- 開口部を有する有底筒状の角形外装缶と、
前記開口部を封止する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された第1外部端子を備え、
前記第1外部端子は、前記封口板の外面側に絶縁性のガスケットを介して前記封口板に対して平行に配置される鍔部を有し、
前記鍔部の中央には、外部端子接続部を有する請求項1〜8のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。 - 前記電極体及び前記第1集電板を前記電極体の厚み方向に平面視したとき、
前記第1集電板の前記接続部における前記電極体の中央側の端辺は、
前記第1集電板の前記第1延長部と前記第2延長部の境界部に形成された屈曲部における前記電極体の中央側の端部よりも前記電極体の中央側に位置する請求項2に記載の角形二次電池の製造方法。
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