JP6275956B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、偏平状巻回電極体を備えた長期信頼性の高い二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery having a flat wound electrode body and having high long-term reliability.
電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)の駆動用電源としては、高容量及び高出力特性が要求されるため、個々の電池が大型化されるとともに、多数の電池が直列、並列ないし直並列に接続されて使用されている。これらの電池は、スペース効率の点から、角形の二次電池が汎用されている。 As a power source for driving electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV, PHEV), high capacity and high output characteristics are required. Therefore, each battery is increased in size and a large number of batteries are connected in series and in parallel. Or it is used in series-parallel connection. As these batteries, square secondary batteries are widely used from the viewpoint of space efficiency.
角型の二次電池、例えば角形非水電解質二次電池は、以下のようにして作製されている。細長いシート状のアルミニウム箔等からなる正極芯体の両面に正極活物質を含有する正極活物質合剤層を形成した正極板を作製する。細長いシート状の銅箔等からなる負極芯体の両面に負極活物質を含有する負極活物質合剤層を形成した負極板を作製する。 A prismatic secondary battery, for example, a prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured as follows. A positive electrode plate is produced in which a positive electrode active material mixture layer containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode core made of an elongated sheet-like aluminum foil or the like. A negative electrode plate is prepared in which a negative electrode active material mixture layer containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of a negative electrode core made of an elongated sheet-like copper foil or the like.
そして、負極板と正極板とをセパレータを間に配置して重ね合わせ、負極板及び正極板をセパレータにより互いに絶縁した状態で円柱状の巻芯に渦巻状に巻回し、最外周側がセパレータとなるようにして円筒状の巻回電極体を作製し、セパレータの巻き終り部を巻止めテープにより固定する。この円筒状の巻回電極体をプレス機で押し潰して偏平状巻回電極体に成型する。その後、偏平状巻回電極体を角形外装体内に収容し、電解液の注液孔を除いて電池外装体の開口部を封口し、電解液を注液した後に電解液の注液孔を閉じることで角形非水電解質二次電池としている(下記特許文献1参照)。 Then, the negative electrode plate and the positive electrode plate are arranged with a separator interposed therebetween, and the negative electrode plate and the positive electrode plate are spirally wound around a cylindrical core while being insulated from each other by the separator. In this way, a cylindrical wound electrode body is produced, and the winding end portion of the separator is fixed with a winding tape. The cylindrical wound electrode body is crushed by a press machine and formed into a flat wound electrode body. Thereafter, the flat wound electrode body is accommodated in the rectangular exterior body, the opening portion of the battery exterior body is sealed except for the electrolyte solution injection hole, the electrolyte solution is injected, and then the electrolyte solution injection hole is closed. Therefore, a square nonaqueous electrolyte secondary battery is obtained (see Patent Document 1 below).
非水電解質二次電池においては、充電時にリチウム金属の析出を抑制するため、負極板と正極板の充電容量比(負極充電容量/正極充電容量)を1よりも大となるようにする必要がある。そのため、下記特許文献1に開示されている角形非水電解質二次電池では、偏平状巻回電極体における負極芯体露出部側の負極活物質合剤層の端部は隣接する正極板における正極活物質合剤層端部よりも突出しており、かつ、外周側に位置する極板は負極板とされている。 In a nonaqueous electrolyte secondary battery, it is necessary to make the charge capacity ratio of the negative electrode plate and the positive electrode plate (negative electrode charge capacity / positive electrode charge capacity) greater than 1 in order to suppress lithium metal deposition during charging. is there. Therefore, in the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed in Patent Document 1 below, the end of the negative electrode active material mixture layer on the negative electrode core exposed portion side in the flat wound electrode body is the positive electrode in the adjacent positive electrode plate. The electrode plate protruding from the end portion of the active material mixture layer and located on the outer peripheral side is a negative electrode plate.
上記特許文献1に開示されている角形非水電解質二次電池では、偏平状巻回電極体の偏平な部分における最外周側に位置する負極板が正極板と対向している部分は、より外周側に存在するセパレータによってのみ固定されている。しかし、電池作製工程で生じるセパレータの緩みに伴って、偏平状巻回電極体の偏平な部分における最外周側に位置する負極板が正極板と対向している部分は、巻回方向に緩みが発生した場合、内周側に存在する正極板との間の極板距離を一定に保てなくなってしまう。正極板と負極板との間の極板距離を一定に保てないと、充放電ムラが生じて電池の部分的な劣化を引き起こし、電池の長期信頼性が低くなるという課題がある In the rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed in Patent Document 1, the portion where the negative electrode plate located on the outermost peripheral side of the flat portion of the flat wound electrode body is opposed to the positive electrode plate is more peripheral. It is fixed only by the separator existing on the side. However, along with the looseness of the separator that occurs in the battery manufacturing process, the portion of the flat part of the flat wound electrode body where the negative electrode plate located on the outermost peripheral side faces the positive electrode plate is loosened in the winding direction. When this occurs, the electrode plate distance between the positive electrode plate existing on the inner peripheral side cannot be kept constant. If the electrode plate distance between the positive electrode plate and the negative electrode plate cannot be kept constant, uneven charging / discharging occurs, causing partial deterioration of the battery, resulting in low battery long-term reliability.
本発明の一態様の二次電池は、
正極芯体上に正極活物質合剤層が形成された正極板と、負極芯体上に負極活物質合剤層が形成された負極板とがセパレータを介して巻回された偏平状巻回電極体を備え、
前記偏平状巻回電極体の一方の端部には巻回された正極芯体露出部が形成され、
前記偏平状巻回電極体の他方の端部には巻回された負極芯体露出部が形成され、
前記巻回された正極芯体露出部は収束されて正極集電体が接続され、
前記巻回された負極芯体露出部は収束されて負極集電体が接続され、
前記負極板の巻き終り端は前記正極板の巻き終り端よりも前記偏平状巻回電極体の外周側に位置し、
前記負極板における最外周領域には、前記負極板における最外周領域の内周側に位置する前記セパレータから浮き上がることを防止する浮き上がり防止手段が設けられている。
The secondary battery of one embodiment of the present invention includes:
A flat winding in which a positive electrode plate having a positive electrode active material mixture layer formed on a positive electrode core and a negative electrode plate having a negative electrode active material mixture layer formed on a negative electrode core are wound through a separator. An electrode body,
A wound positive electrode core exposed portion is formed at one end of the flat wound electrode body,
A wound negative electrode core exposed portion is formed at the other end of the flat wound electrode body,
The wound positive electrode core exposed portion is converged and a positive electrode current collector is connected,
The wound negative electrode core exposed part is converged and a negative electrode current collector is connected,
The end of winding of the negative electrode plate is located on the outer peripheral side of the flat wound electrode body than the end of winding of the positive electrode plate,
The outermost peripheral area of the negative electrode plate is provided with a lifting prevention means for preventing the separator from being lifted from the inner peripheral side of the outermost peripheral area of the negative electrode plate.
本発明の一態様の二次電池によれば、最外周の負極板が浮き上がり防止手段で固定されているため、電池の製造工程で生じるセパレータ緩みによる最外周側の負極板の浮き上がりないしズレが防止され、電池の充放電ムラによる部分的な劣化を抑制することが可能となる。なお、浮き上がり防止手段としては、テープ、熱収縮性フィルム等を用いることができる。 According to the secondary battery of one aspect of the present invention, since the outermost negative electrode plate is fixed by the lifting prevention means, the outermost negative electrode plate is prevented from being lifted or displaced due to loosening of the separator that occurs in the battery manufacturing process. Thus, partial deterioration due to uneven charging / discharging of the battery can be suppressed. In addition, as a floating prevention means, a tape, a heat-shrinkable film, etc. can be used.
本発明の各実施形態及び比較例に共通する角形の二次電池としての角形非水電解質二次電池を図1及び図2を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に示す角形非水電解質二次電池は、本発明の技術思想を理解するために例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。 A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery as a prismatic secondary battery common to the embodiments and comparative examples of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. However, the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery shown below is exemplified for understanding the technical idea of the present invention, and the present invention is intended to specify the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery. is not. The present invention can be equally applied to various changes made without departing from the technical idea shown in the claims.
この角形非水電解質二次電池10は、正極板11と負極板12とがセパレータ13を介して巻回された偏平状巻回電極体14を有している。正極板11は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤スラリーを塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極板12は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤スラリーを塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。
This rectangular non-aqueous electrolyte
そして、上述のようにして得られた正極板11及び負極板12を、正極板11のアルミニウム箔(以下、「正極芯体」という)露出部15と負極板12の銅箔(以下、「負極芯体」という)露出部16とがそれぞれ対向する電極の正極活物質合剤層11a及び負極活物質合剤層12aとそれぞれ重ならないようにずらして、ポリオレフィン製多孔質セパレータ13を介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には巻回されて複数枚が積層された正極芯体露出部15を備え、他方の端には巻回されて複数枚が積層された負極芯体露出部16を備えた偏平状巻回電極体14が作製されている。
Then, the
この偏平状巻回電極体14では、負極芯体露出部16側の負極活物質合剤層12aの端部は隣接する正極板11における正極活物質合剤層11aの端部よりも突出しており、かつ、外周側が負極板12となり、最外周はセパレータとなされている。各実施形態の偏平状巻回電極体と比較例の偏平状巻回電極体とは、それぞれ最外周側に位置するセパレータや負極板等に設けられているテープ等の貼り付け状態が相違しているが、ここではこの相違点については触れず、同一の構成の偏平状巻回電極体14であるとして説明を継続する。なお、各実施形態及び比較例の偏平状巻回電極体におけるテープ等の貼り付け状態の詳細については、後述する。
In this flat
偏平状巻回電極体14は、正極板11側では、巻回され積層された複数枚の正極芯体露出部15が、厚み方向の中央側に収束されてさらに2分割され、電極体厚みの1/4を中心として正極芯体露出部15が集束され、その間に正極中間部材28が配置されている(図2B参照)。正極中間部材28は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材28Aに導電性中間部材28Bが複数個、ここでは2個が保持されている。各導電性中間部材28Bは、円柱状のものが用いられ、それぞれ積層された正極芯体露出部15と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起28Cが形成されている。
On the side of the
同じく負極板12側では、巻回され積層された複数枚の負極芯体露出部16が、厚み方向の中央側に収束されてさらに2分割され、電極体厚みの1/4を中心として負極芯体露出部16が集束され、その間に負極中間部材29が配置されている(図2B及び図2C参照)。負極中間部材29は、樹脂材料からなる絶縁性中間部材29Aに導電性中間部材29Bが複数個、ここでは2個が保持されている。各導電性中間部材29Bは、円柱状のものが用いられ、それぞれ積層された負極芯体露出部16と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起29Cが形成されている。
Similarly, on the
また、正極中間部材28の両側に位置する正極芯体露出部15の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体17が配置されており、負極中間部材29の両側に位置する負極芯体露出部16の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体19が配置されている。正極中間部材28を構成する導電性中間部材28Bは正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極中間部材29を構成する導電性中間部材29Bは負極芯体と同じ材料である銅製であるが、それぞれの形状は同じであっても異なっていてもよい。
Further, the positive electrode
また、正極中間部材28を構成する絶縁性中間部材28A及び負極中間部材29を構成する絶縁性中間部材29Aとして使用し得る材料としては、たとえばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などが挙げられる。
Examples of materials that can be used as the insulating
この偏平状巻回電極体14では、巻回軸方向における一方の端部に巻回され積層された正極芯体露出部15を有し、巻回軸方向における他方の端部に巻回され積層された負極芯体露出部16を有し、正極集電体17が積層された正極芯体露出部15の積層方向における最外面に溶接接続されており、負極集電体19が積層された負極芯体露出部16の積層方向における最外面に溶接接続されている。
The flat
抵抗溶接は、次のようにして行われる。例えば負極側においては、一対の抵抗溶接用電極(図示省略)を負極集電体19の本体部19Aにおける導電性中間部材29Bの両側に形成されている円錐台状の突起29Cとそれぞれ2分割された負極芯体露出部16を介して互いに対向するように配置する。そして、一対の抵抗溶接用電極間に適度の押圧力を、負極集電体19に対して均等に印加されるように、印加し、予め定められた条件で抵抗溶接を行う。
Resistance welding is performed as follows. For example, on the negative electrode side, a pair of resistance welding electrodes (not shown) are divided into two, each having a
抵抗溶接用電流は、例えば一方の抵抗溶接用電極から、一方の負極集電体19の本体部19A、2分割された負極芯体露出部16、導電性中間部材29B、2分割された負極芯体露出部16、他方の負極集電体19の本体部19A、他方の抵抗溶接用電極へと流れる。これにより、一方の負極集電体19の本体部19Aと2分割された負極芯体露出部16と導電性中間部材29Bの一方の端面との間、導電性中間部材29Bの他方の端面と2分割された負極芯体露出部16と他方の負極集電体19の本体部19Aとの間に、それぞれ抵抗溶接部が形成される。
The resistance welding current is obtained, for example, from one resistance welding electrode, the
正極中間部材28及び負極中間部材29における絶縁性中間部材28A、29Aはなくても良く、また、これらの導電性中間部材28B、29Bは、要求される電池の出力等に応じて1個でもよく、あるいは3個以上としてもよい。導電性中間部材28B、29Bをそれぞれ2個以上用いる構成であれば、1個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材28A、29Aに2個以上の導電性中間部材28B、29Bが保持されているので、それぞれの組の導電性中間部材28B、29Bを2分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。
The insulating
複数枚の正極芯体露出部15は積層されて正極集電体17を介して正極端子18と電気的に接続されており、同じく複数枚の負極芯体露出部16は積層されて負極集電体19を介して負極端子20に電気的に接続されている。正極端子18、負極端子20はそれぞれ絶縁部材21、22を介して封口体23に固定されている。なお、正極集電体17及び負極集電体19にそれぞれ形成されたリブ17B、19Bは、それぞれの本体部17A、19Aと一体に形成されており、正極集電体17及び負極集電体19のそれぞれの一部を本体部17A、19Aの境界部分で略垂直となるように折り返すことにより形成されたものである。
The plurality of positive electrode core exposed
その後、偏平状巻回電極体14の封口体23側を除く周囲に樹脂製の絶縁シート24を介在させて角形の外装体25内に挿入した後、封口体23を外装体25の開口部に嵌合させた。そして、封口体23と外装体25との嵌合部をレーザ溶接し、電解液注液孔26から非水電解液することにより各実施形態及び比較例の角型非水電解質二次電池が作製された。なお、封口体23には安全手段としてのガス排出弁27が形成されている。
Then, after inserting the resin-made
ここでは、正極集電体17及び負極集電体19がそれぞれ直接正極端子18及び負極端子20に接続されている例を示したが、この正極集電体17及び負極集電体19をそれぞれ別途導電部材を経て正極端子18ないし負極端子20に接続されているものであってもよい。また、正極中間部材28及び負極中間部材29は、正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16の何れか一方に設けてもよく、さらには、正極中間部材28及び負極中間部材29を用いることなく、すなわち正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16をそれぞれ2分割することなく、それぞれに正極集電体17及び負極集電体19を抵抗溶接することによって取り付けてもよい。また、正極芯体露出部15と正極端子18の間に、電池内部の圧力が一定の値以上になった場合に作動し、正極芯体露出部15と正極端子18の間の導電経路を遮断する電流遮断機構を設けることができる。
Here, an example is shown in which the positive electrode
[実施形態1及び比較例]
実施形態1の偏平状巻回電極体14A及び比較例の偏平状巻回電極体14Bにおけるセパレータ巻き終り部側に貼付されたテープの貼り付け状態について、図3及び図4を用いて説明する。実施形態1の偏平状巻回電極体14A及び比較例の偏平状巻回電極体14Bは、いずれも、正極板11及び負極板12を、正極板11の正極芯体露出部15と負極板12の負極芯体露出部16とが電極体の巻き軸方向において反対側に位置するようにして(図1参照)、ポリオレフィン製多孔質セパレータ13を介して巻回して作製された円筒状の巻回電極体(図示省略)を用いて作製されている。
Embodiment 1 and Comparative Example
The affixed state of the tape affixed to the separator winding end portion side in the flat
実施形態1の偏平状巻回電極体14Aでは、円筒状の巻回電極体において、セパレータ固定テープ30Aを最外周側のセパレータ13とその内周側のセパレータ13とにわたって貼り付けるとともに、セパレータ固定テープ30Aの長さをセパレータ13の幅よりも長くし、セパレータの巻き終り端13aと正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16を固定した上で、プレス成型することにより作製したものを用いた(図3参照)。また、実施形態1の偏平状巻回電極体14Aでは、セパレータの巻き終り端13aが偏平状巻回電極体14Aの湾曲部に位置するようにした。なお、セパレータ固定テープ30Aとしては、ポリプロピレン又はポリエチレンを基材とするものを用いることが好ましい。
In the flat
比較例の偏平状巻回電極体14Bでは、円筒状の巻回電極体において、セパレータ固定テープ30Bの長さをセパレータ13の幅よりも短くし、セパレータ固定テープ30Bを最外周側のセパレータ13とその内周側のセパレータ13とにわたってのみ貼り付け、同様にプレス成型して作製したものを用いた(図4参照)。比較例の偏平状巻回電極体14Bでは、セパレータの巻き終り端13aをプレス成型後の偏平形状の平面部中央に位置するようにした。
In the flat wound electrode body 14B of the comparative example, in the cylindrical wound electrode body, the length of the
このようにして作製された実施形態1及び比較例の偏平状巻回電極体14A、14Bを用い、それぞれ図2に示した構成を有する実施形態1及び比較例に対応する角形非水電解質二次電池を作製した。次いで、得られた実施形態1及び比較例に対応する角形非水電解質二次電池について、偏平状巻回電極体における最外周の負極板12の浮き上がり程度を、島津製作所製マイクロフォーカスX線CTシステム SMX−225CTを使用して確認した。
Using the flat
測定は、偏平状巻回電極体において、外装体25の底部側端部から封口体23の方向へ9mm、正極芯体露出部15の端部から負極芯体露出部16の方向へ19mmの位置を、ビュー数1200回/360°、平均回数8回のハーフスキャンで実施した。なお、偏平状巻回電極体の外装体25の底部側端部から封口体23側端部までの高さは、82mmである。また、測定結果を2値化処理し、最外周側の負極板12の浮き上がり部分の最大幅が2ピクセル以下であるものを浮き上がり無し、3ピクセル以上を浮き上がりありと判断した。結果を纏めて表1に示した。また、比較例の偏平状巻回電極体の模式横断面図を図5に示した。図5においては、最外側の負極板12以外の構成は省略されている。
In the flat wound electrode body, the measurement was performed at a position of 9 mm from the bottom side end of the
表1に示した結果によれば、単に最外面に位置するセパレータ13の巻き終り端13aからその内周側に位置するセパレータ13にかけてのみセパレータ固定テープ30Bを貼り付けた場合(比較例)では、図5に示したように、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏されていないことがわかる。それに対し、セパレータ固定テープ30Aを、最外面に位置するセパレータ13の巻き終り端13aからその内周側に位置するセパレータ13にかけて貼り付けるとともに、正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16にも貼り付けた場合(実施形態1)では、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏されていることがわかる。
According to the results shown in Table 1, when the
すなわち、最外面に位置するセパレータ13の巻き終り端13aからその内周側に位置するセパレータ13にかけて貼り付けられているだけでなく、同時に正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16にも貼り付けられたセパレータ固定テープ30Aは、本発明の浮き上がり防止手段としての機能を奏していることになる。このような効果は、セパレータ固定テープ30Aの長さ方向の両端部が正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16に強固に固定されているため、プレス時及びその後の電池組み立て工程時にセパレータ13の巻き終り側が緩み難く、負極板12が動き難くなったためであると考えられる。これにより、実施形態1の非水電解質二次電池によれば、最外周に位置する負極板12と正極板11との間の距離が一定に保たれるため、電池の部分的な放電ムラが生じ難くなり、長期信頼性の高い非水電解質二次電池が得られるようになる。
That is, it is not only pasted from the winding
なお、実施形態1においては、セパレータ固定テープ30Aを、最外面に位置するセパレータ13の巻き終り端13aからその内周側に位置するセパレータ13にかけて貼り付けるとともに、正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16にも貼り付けた形態を示したが、セパレータ固定テープ30Aが少なくとも正極芯体露出部15に貼り付けられていればよい。最外周側の負極板12の浮き上がりは、負極板12の幅方向において正極芯体露出部15側の端部で生じ易い。このため、セパレータ固定テープ30Aが少なくとも正極芯体露出部15に貼り付けられていれば、正極芯体露出部15側においてセパレータ13の巻き弛みが生じることを防止できるため、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が得られる。ただし、実施形態1に示したようにセパレータ固定テープ30Aを、正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16に貼り付けた形態とするとより大きな効果が得られるため好ましい。なお、セパレータ固定テープ30Aの長さをセパレータ13の幅よりも小さくすることもできる。
In the first embodiment, the
また、実施形態1においては、偏平状巻回電極体14Aの外周は、対向する二つの平面領域と、対向する二つの湾曲領域を有し、セパレータの巻き終り端13aが偏平状巻回電極体14Aの湾曲部に位置している。そして、セパレータ固定テープ30Aは、湾曲部から平面領域にかけて貼り付けられている。最外周側の負極板12の浮き上がりは、湾曲部と平面領域の境界部近傍で生じやすいため、このような構成とすることにより、より確実に最外周側の負極板12の浮き上がりを防止できる。ただし、このような構成は必須の構成ではない。
In the first embodiment, the outer periphery of the flat
さらに、実施形態1において、セパレータ固定テープ30Aは、負極板12の巻回方向で負極板12の巻き終り端に最も近い湾曲部と平端部の境界部に対応する位置に配置されている。この構成は必須の構成ではないものの、この構成により、より確実に最外周側の負極板12の浮き上がりを防止できる。これは、負極板12の巻回方向で負極板12の巻き終り端に最も近い湾曲部と平端部の境界部において、負極板12の浮き上がりが生じ易いためである。他の形態としては、セパレータ固定テープ30Aとは別のテープを、負極板12の巻回方向で負極板12の巻き終り端に最も近い湾曲部と平端部の境界部に対応する位置において、最外周のセパレータ13から正極芯体露出部15にかけて貼り付けることもできる。
Further, in the first embodiment, the
また、実施形態1において、セパレータ固定テープ30Aは、正極集電体17における外装体25の底部側端部及び負極集電体19における外装体25の底部側端部よりも外装体25の底部側に配置されている。したがって、芯体露出部に集電体を接続する際にセパレータ固定テープ30Aが邪魔になることがない。
In the first embodiment, the separator fixing tape 30 </ b> A is provided on the bottom side of the
[第2〜第7実施形態]
本発明の浮き上がり防止手段としての機能を奏する手段を備えた第2〜第7実施形態の偏平状巻回電極体14C〜14Iを図6〜図12を用いて説明する。
[Second to seventh embodiments]
The flat
実施形態2の偏平状巻回電極体14Cは、図6に示したように、円筒状の巻回電極体において、セパレータ固定テープ30Cの長さをセパレータ13の幅よりも長くし、セパレータの巻き終り端13aと正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16に貼り付けた上で、セパレータの巻き終り端13aが偏平状巻回電極体14Cの平面部に位置するようにプレス成型することにより作製したものである。ただし、セパレータの巻き終り端13aの位置は、正負極芯体露出部15及び負極芯体露出部16に貼付されたセパレータ固定テープ30Cが、正極集電体17の本体部17A及び負極集電体19の本体部19A(図2参照)の抵抗溶接部と重ならない位置となるようにするため、偏平状巻回電極体14Cの湾曲部側にずれた位置となるようにすることが好ましい。この場合、最外側の負極板12(図示省略)の巻き終り端の位置は任意である。
As shown in FIG. 6, the flat
実施形態2の偏平状巻回電極体14Cにおいても、セパレータ固定テープ30Cの長さ方向の両端部が正極芯体露出部15及び負極芯体露出部16に強固に固定されているため、プレス時及びその後の電池組み立て工程時にセパレータ13の巻き終り端13a側が緩み難くなっており、負極板12も動き難く、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏される。
Also in the flat
実施形態3の偏平状巻回電極体14Dは、図7に示したように、円筒状の巻回電極体において、セパレータの巻き終り端13aが偏平状巻回電極体14Dの平面部に位置するようにプレス成型した後に、一対のセパレータ固定テープ30Dを2箇所において偏平状巻回電極体14Dの全周にわたって貼り付けたものである。この場合、最外側の負極板12(図示省略)の巻き終り端の位置は任意である。
As shown in FIG. 7, in the flat
この実施形態3の偏平状巻回電極体14Dにおいても、セパレータ固定テープ30Dがセパレータ13の巻回方向の全周わたってセパレータ13の幅方向の両端側を固定しているので、電池組み立て工程時にセパレータの巻き終り側が緩み難くなっており、負極板12も動き難く、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏される。なお、プレス成型前にセパレータ固定テープ30Dを偏平状巻回電極体14Dの全周にわたって貼り付けると、プレス時にセパレータの巻き終り側が緩み難くなる。
Also in the flat
実施形態4の偏平状巻回電極体14Eは、図8に示したように、負極板12の幅よりも長さの短い負極板固定テープ31Aを用い、この負極板固定テープ31Aを負極板12の巻き終り端12bとその内周側のセパレータ13に貼り付け、負極板12の巻き終り端12bが偏平状巻回電極体14Eの平面部に位置するようにプレス成型したものである。この場合、最外側のセパレータの巻き終り端13aにセパレータ固定テープを貼り付けるかどうかは任意である。
As shown in FIG. 8, the flat
この実施形態4の偏平状巻回電極体14Eにおいても、負極板固定テープ31Aによって負極板12の巻き終り端12bがその内周側のセパレータ13に固定されているため、プレス時及びその後の電池組み立て工程時に負極板12も動き難く、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏される。
Also in the flat
実施形態5の偏平状巻回電極体14Fは、図9に示したように、円筒状の巻回電極体において、負極板12の幅よりも長い負極板固定テープ31Bを用い、負極板12の巻き終り端12bをその内周側のセパレータ13及び正極芯体露出部15に貼り付けた上で、負極板12の巻き終り端12bが偏平状巻回電極体14Fの平面部に位置するようにプレス成型することにより作製したものである。この場合、最外側のセパレータの巻き終り端13aにセパレータ固定テープを貼り付けるかどうかは任意である。
As shown in FIG. 9, the flat
この実施形態5の偏平状巻回電極体14Fにおいても、負極板固定テープ31Bによって負極板12の巻き終り端12bがその内周側のセパレータ13及び正極芯体露出部15に固定されているため、プレス時及びその後の電池組み立て工程時に負極板12も動き難く、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏される。この場合、負極板12の巻き終り端12bの位置は、正負極芯体露出部15に貼付された負極板固定テープ31Bが、正極集電体17の本体部17A及び負極集電体19の本体部19A(図2参照)の抵抗溶接部と重ならない位置となるようにするため、偏平状巻回電極体14Cの湾曲部側にずれた位置となるようにすることが好ましい。
Also in the flat
実施形態6の偏平状巻回電極体14Gは、円筒状の巻回電極体をプレス成型した後、図10に示したように、正極芯体露出部15に正極集電体17の本体部17Aを溶接する際のスパッタの飛散防止と負極板12の固定を兼ねた絶縁フィルムとしてのスパッタ防止テープ32を正極芯体露出部15から最外面のセパレータ13にかけて貼り付けたものである。
In the flat
この実施形態6の偏平状巻回電極体14Gでは、スパッタ防止テープ32によって最外周側の負極板12が偏平状巻回電極体14Gの中心側に押さえつけられるため、最外周側の負極板12の浮き上がり防止効果が奏される。この場合、最外側のセパレータの巻き終り端13aにセパレータ固定テープを貼り付けるかどうかは任意である。スパッタ防止テープ32は、絶縁部材であるが、正極芯体露出部15と正極集電体17の接続部に対応する位置には開口を設けておけばよい。このスパッタ防止テープ32としては、熱可塑性樹脂からなるものを用いることが好ましい。
In the flat
なお、実施形態6においては、絶縁フィルムとしてスパッタ防止テープ32を用い、スパッタ防止テープ32を正極芯体露出部15から最外面のセパレータ13にかけて貼り付ける形態を示した。このような形態が好ましいものの、絶縁フィルムは必ずしも、最外面のセパレータ13に貼り付けられている必要はなく、絶縁フィルムの弾性力により、負極板12を偏平状巻回電極体14Gの中心側に押し当てるようにすることもできる。
In the sixth embodiment, the
実施形態7の偏平状巻回電極体14Hは、図11に示したように、比較例の偏平状巻回電極体14B(図4参照)と同様の構成の偏平状巻回電極体の最外周側を全体にわたって熱収縮性フィルム33によって被覆した構成を備えている。この熱収縮性フィルム33は、図4に示した構成の偏平状巻回電極体14Bを形成したのち、熱収縮性フィルム33を巻き付け、加熱することによって作製される。この実施形態7の偏平状巻回電極体14Hでは、負極板12の浮き上がり防止効果を有していない比較例の偏平状巻回電極体14Bに対して、熱収縮性フィルム33によって負極板12の浮き上がり防止効果を付与することができるようになる。なお、偏平状巻回電極体14Hにおけるセパレータ固定テープ30Dは、必ずしも必要な構成ではなく、省略してもよい。
As shown in FIG. 11, the flat
10…角形非水電解質二次電池 11…正極板 11a…正極活物質合剤層
12…負極板 12a…負極活物質合剤層 12b…負極極板の巻き終り端
13…セパレータ 13a…セパレータの巻き終り端
14、14A〜14I…偏平状巻回電極体 15…正極芯体露出部
16…負極芯体露出部 17…正極集電体 17A…本体部
17B…リブ 19…負極集電体 19A…本体部
19B…リブ 20…負極端子 21、22…絶縁部材
23…封口体 24…絶縁シート 25…外装体
26…電解液注液孔 27…ガス排出弁 28…正極中間部材
28A…絶縁性中間部材 28B…導電性中間部材 28C…突起
29…負極中間部材 29A…絶縁性中間部材 29B…導電性中間部材
29C…突起 30A〜30D…セパレータ固定テープ
31A、31B…負極板固定テープ 32 …スパッタ防止テープ
33…熱収縮性フィルム
DESCRIPTION OF
29C ...
Claims (6)
前記偏平状巻回電極体の一方の端部には巻回された正極芯体露出部が形成され、
前記偏平状巻回電極体の他方の端部には巻回された負極芯体露出部が形成され、
前記巻回された正極芯体露出部は収束されて正極集電体が接続され、
前記巻回された負極芯体露出部は収束されて負極集電体が接続され、
前記負極板の巻き終り端は前記正極板の巻き終り端よりも前記偏平状巻回電極体の外周側に位置し、
前記偏平状巻回電極体の外周は、対向する二つの平面領域と、対向する二つの湾曲領域を有し、
前記偏平状巻回電極体の最外面には前記セパレータが位置し、
前記セパレータの巻き終り端は前記湾曲領域に位置し、
前記負極板における最外周領域には、前記負極板における最外周領域の内周側に位置する前記セパレータから浮き上がることを防止するテープが、前記セパレータの巻き終り端から前記セパレータの巻き終り端の内周側に位置するセパレータにかけて、及び、前記湾曲領域から前記平面領域にかけて貼り付けられており、かつ、前記正極芯体露出部上に延在し、前記正極芯体露出部にも貼り付けられている、
二次電池。 A flat winding in which a positive electrode plate having a positive electrode active material mixture layer formed on a positive electrode core and a negative electrode plate having a negative electrode active material mixture layer formed on a negative electrode core are wound through a separator. An electrode body,
A wound positive electrode core exposed portion is formed at one end of the flat wound electrode body,
A wound negative electrode core exposed portion is formed at the other end of the flat wound electrode body,
The wound positive electrode core exposed portion is converged and a positive electrode current collector is connected,
The wound negative electrode core exposed part is converged and a negative electrode current collector is connected,
The end of winding of the negative electrode plate is located on the outer peripheral side of the flat wound electrode body than the end of winding of the positive electrode plate,
The outer periphery of the flat wound electrode body has two opposing planar regions and two opposing curved regions,
The separator is located on the outermost surface of the flat wound electrode body,
The winding end of the separator is located in the curved region,
In the outermost peripheral region of the negative electrode plate, a tape that prevents the separator from being lifted from the separator located on the inner peripheral side of the outermost peripheral region of the negative electrode plate is disposed from the end of winding of the separator to the end of winding of the separator. It is pasted over the separator located on the peripheral side and from the curved region to the planar region, and extends on the positive electrode core exposed portion, and is also pasted on the positive electrode core exposed portion. Yes,
Secondary battery.
前記開口部を封止する封口体とを備え
前記偏平状巻回電極体は、前記偏平状巻回電極体の巻軸方向が前記外装体の底部と平行になるように前記外装体に収納され、
前記テープは、前記正極集電体における前記外装体の底部側端部及び前記負極集電体における前記外装体の底部側端部よりも前記底部側に配置されている、請求項1から3のいずれかに記載の二次電池。 A bottomed cylindrical exterior body having an opening; and a sealing body for sealing the opening. The flat wound electrode body has a winding axis direction of the flat wound electrode body that is the bottom of the exterior body. Is stored in the exterior body so as to be parallel to
The said tape is arrange | positioned in the said bottom part side rather than the bottom part side edge part of the said exterior body in the said negative electrode electrical power collector, and the bottom part side edge part of the said exterior body in the said negative electrode collector. A secondary battery according to any one of the above.
Between the curved portion closest to the winding end of the negative electrode plate in the winding direction of the negative electrode plate and the boundary portion between the flat end portions, the winding is performed from the separator located on the outermost surface of the flat wound electrode body. The secondary battery according to claim 1, wherein the tape is attached to the outermost surface of the exposed positive electrode core body.
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