JP6451985B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
リチウムイオン二次電池その他の非水電解質二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。 Lithium ion secondary batteries and other non-aqueous electrolyte secondary batteries are becoming increasingly important as on-vehicle power supplies or personal computers and portable terminals. In particular, a lithium ion secondary battery that is lightweight and obtains a high energy density is preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.
車両搭載用高出力電源として用いられる非水電解質二次電池は、例えば、ケース本体および蓋体が溶接された電池ケース内に電極体が収納され、集電端子(正極集電端子および負極集電端子)が当該蓋体に設けられた端子引出孔を貫通して当該電池ケースの内部から外部に引き出された構成を有している。この端子引出孔においては、蓋体の下面と集電端子のリード部との間にガスケットを介在させることにより、電池ケースと集電端子との絶縁が行われている。 A non-aqueous electrolyte secondary battery used as a vehicle-mounted high-output power source has, for example, an electrode body housed in a battery case in which a case body and a lid are welded, and current collector terminals (a positive current collector terminal and a negative current collector). Terminal) penetrates through a terminal lead hole provided in the lid body and is drawn out from the inside of the battery case. In this terminal lead hole, the battery case and the current collecting terminal are insulated by interposing a gasket between the lower surface of the lid and the lead portion of the current collecting terminal.
この端子引出孔付近の構造について具体的には、例えば特許文献1に示されるように、円筒形状の集電端子の突出部が、外部接続端子、インシュレータ、蓋体、ガスケットのそれぞれに形成された開口部を挿通しており、当該突出部の上端が中心軸より外周側に広がってかしめられている。このかしめによって、蓋体の下面と集電端子のリード部との間でガスケットが圧縮保持され、電池ケースと集電端子との絶縁が行われている。 Specifically, for example, as shown in Patent Document 1, the projecting portion of the cylindrical current collecting terminal is formed on each of the external connection terminal, the insulator, the lid, and the gasket as to the structure near the terminal lead hole. The opening is inserted, and the upper end of the protrusion is caulked from the central axis to the outer peripheral side. By this caulking, the gasket is compressed and held between the lower surface of the lid and the lead portion of the current collecting terminal, and the battery case and the current collecting terminal are insulated.
ガスケットは、典型的には、当該ガスケットの開口部に設けられ、集電端子の突出部に沿って上方に突出するボス部と、蓋体の下面に接触する水平なシール面部と、集電端子のリード部に沿って下方に突出するスカート部とを有する。ガスケットのスカート部は、電池ケースに近いところに位置している。従来の技術においては、ガスケットのスカート部の下端部と集電部材(のリード部)との間に隙間が生じることがある。一方で電池内部には、電極体のスリット時等に発生し得る金属箔屑や、電極体の捲回、平面プレス時等に発生し得る離脱活物質等の導電性の異物が混入する可能性がある。この異物は、車両の振動等によって電解質中を移動する。そして異物は、電解質中を移動するうちに、上記のガスケットのスカート部の下端部と集電端子との間の隙間に入り込んで固定されるおそれがある。隙間に入り込んで固定された異物は、集電端子と接触しているのであるが、ガスケットのスカート部が電池ケースに近いことから、異物の大きさによっては電池ケースとも接触することが起こり得る。異物が電池ケースと接触した場合には、集電端子と電池ケースとの間で微短絡が発生し得る。異物は隙間に固定されているため、このような微短絡は長期に続くものとなり、よって、電池性能への悪影響が懸念される。 The gasket is typically provided in the opening of the gasket, and protrudes upward along the protruding portion of the current collecting terminal, a horizontal sealing surface portion that contacts the lower surface of the lid, and the current collecting terminal And a skirt portion projecting downward along the lead portion. The gasket skirt is located near the battery case. In the conventional technique, a gap may be formed between the lower end of the skirt portion of the gasket and the current collecting member (lead portion thereof). On the other hand, there is a possibility that conductive foreign matter such as metal foil scraps that can be generated when the electrode body is slitted, or a release active material that can be generated when the electrode body is wound or flat pressed, etc. is mixed inside the battery. There is. The foreign matter moves in the electrolyte due to vehicle vibration or the like. And while a foreign material moves in electrolyte, there exists a possibility that it may enter into the clearance gap between the lower end part of the skirt part of said gasket, and a current collection terminal, and may be fixed. The foreign matter that has entered and fixed in the gap is in contact with the current collecting terminal, but since the skirt portion of the gasket is close to the battery case, it may come into contact with the battery case depending on the size of the foreign matter. When a foreign object contacts the battery case, a fine short circuit may occur between the current collecting terminal and the battery case. Since the foreign matter is fixed in the gap, such a fine short circuit lasts for a long time, and there is a concern that the battery performance may be adversely affected.
そこで本発明は、非水電解質二次電池における上記従来の課題を解決すべく創出されたものであり、その目的は、ガスケットのスカート部の下端部と集電端子との間に隙間が生じ難い非水電解質二次電池を提供することである。 Therefore, the present invention was created to solve the above-described conventional problems in non-aqueous electrolyte secondary batteries, and its purpose is that a gap is unlikely to occur between the lower end of the skirt portion of the gasket and the current collecting terminal. A non-aqueous electrolyte secondary battery is provided.
ここに開示される非水電解質二次電池は、開口部を有するケース本体、および前記開口部を塞ぎ、貫通孔を有する蓋体を備えるケースと、前記ケース内部に収容される電極体と、前記蓋体の貫通孔を挿通して前記蓋体の外部に突出する突出部を有し、前記ケース内部で前記電極体と電気的に接続される集電端子と、前記蓋体の下面と接し、前記蓋体と前記集電端子との間をシールするガスケットとを備える。前記ガスケットは、前記蓋体の下面に沿うシール面部と、前記集電端子に沿って下方に突出するスカート部とを有し、前記ガスケットのスカート部の下端部に、切欠き部が設けられている。このような構成によれば、ガスケットのスカート部の下端部と集電端子のリード部との間に隙間が生じ難い非水電解質二次電池を提供することができる。 The nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein includes a case body having an opening, a case that covers the opening and includes a lid having a through hole, an electrode body that is accommodated in the case, A protrusion that protrudes outside the lid through the through-hole of the lid, a current collector terminal that is electrically connected to the electrode body inside the case, and a lower surface of the lid; A gasket for sealing between the lid and the current collecting terminal; The gasket has a seal surface portion along a lower surface of the lid body and a skirt portion protruding downward along the current collecting terminal, and a notch portion is provided at a lower end portion of the skirt portion of the gasket. Yes. According to such a configuration, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a gap is hardly generated between the lower end portion of the skirt portion of the gasket and the lead portion of the current collecting terminal.
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, a general configuration and manufacturing process of a battery that does not characterize the present invention) It can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on the prior art. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. Moreover, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member and site | part which show | plays the same effect | action. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships.
なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。また、「非水電解質二次電池」とは、非水電解質(典型的には、非水溶媒中に支持電解質を含む電解液)を備えた電池をいう。また、「リチウムイオン二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンの移動により充放電する二次電池をいう。以下、扁平角型のリチウムイオン二次電池を例にして、本発明について詳細に説明する。なお、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。 In the present specification, the “secondary battery” refers to a general power storage device that can be repeatedly charged and discharged, and is a term including a so-called storage battery such as a lithium ion secondary battery and a power storage element such as an electric double layer capacitor. Further, the “nonaqueous electrolyte secondary battery” refers to a battery provided with a nonaqueous electrolyte (typically, an electrolytic solution containing a supporting electrolyte in a nonaqueous solvent). The “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as electrolyte ions and is charged and discharged by the movement of lithium ions between positive and negative electrodes. Hereinafter, the present invention will be described in detail by taking a flat rectangular lithium ion secondary battery as an example. It should be noted that the present invention is not intended to be limited to that described in the embodiment.
図1は、一実施形態に係るリチウムイオン二次電池10の外形を模式的に示す部分断面図であり、図2は、リチウムイオン二次電池10の蓋体および集電端子を示す分解斜視図である。このリチウムイオン二次電池10は、扁平な角型の外装ケース20に、所定の電池構成材料を具備する捲回電極体30が適当な電解質90とともに収容された構成を有する。なお、この実施形態では、リチウムイオン二次電池10は角型電池であるが、電池の形状は角型に限定されず、円柱形状等であってもよい。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing an outer shape of a lithium ion
外装ケース20は、上記扁平直方体形状における幅狭面の一つが開口部21Aとなっている有底四角筒状のケース本体21と、その開口部21Aを塞ぐ蓋体22とを備える。詳しくは、ケース本体21の開口部21Aに蓋体22が嵌め込まれ、蓋体22の外面の外縁と開口部21A周囲のケース本体21との合わせ目25をレーザ溶接することにより蓋体22がケース本体21に固定されている。
The
外装ケース20の材質は、従来の非水電解質二次電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された外装ケース20が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。本実施形態に用いられる外装ケース20(具体的には本体21および蓋体22)はアルミニウムもしくはアルミニウムを主体とする合金によって構成されている。
The material of the
蓋体22の外形は、開口部21Aの形状(ケース本体21の開口形状)に適合する略長方形状である。蓋体22の中央部には、ケース20の内圧が上昇した場合に該ケースの内外を連通させて内圧を開放するための安全弁27が設けられている。安全弁27の隣には、電池製造時に電解液を注入するための注入口28が設けられている。注入口28には注液栓29が被せられ、溶接により固定されている。このことにより、注入口28の封止(密閉)が行われている。
The outer shape of the
捲回電極体30は、ケース本体21に、その捲回軸が横倒しとなる姿勢で収容されている。捲回電極体30は、通常のリチウムイオン二次電池の捲回電極体と同様、シート状の正極(正極シート)32および負極(負極シート)34を計二枚のシート状のセパレータ(セパレータシート)36とともに積層して長手方向に捲回し、得られた捲回体を側面方向から押圧して拉げさせることによって作製され得る。
The
捲回電極体30を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン二次電池に備えられる電極体と同様でよく、特に制限はない。本実施形態の捲回電極体30は、長尺状の正極集電体(例えばアルミニウム箔)上に正極活物質層を有する正極シート32と、長尺状の負極集電体(例えば銅箔)上に負極活物質層を有する負極シート34と、セパレータシート36とを含む。
The material and the member itself constituting the
正極活物質としては、一般的なリチウムイオン二次電池の正極に用いられる層状構造の酸化物系活物質、スピネル構造の酸化物系活物質等を好ましく用いることができる。かかる活物質の代表例として、リチウムコバルト系酸化物、リチウムニッケル系酸化物、リチウムマンガン系酸化物等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。負極活物質としては、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)等の炭素材料が挙げられる。 As the positive electrode active material, an oxide-based active material having a layered structure or an oxide-based active material having a spinel structure used for a positive electrode of a general lithium ion secondary battery can be preferably used. Typical examples of such active materials include lithium transition metal oxides such as lithium cobalt oxides, lithium nickel oxides, and lithium manganese oxides. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), and graphitizable carbon (soft carbon).
活物質層の形成にはバインダが用いられ、当該バインダの例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。 A binder is used for forming the active material layer. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), carboxymethylcellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), and the like. .
活物質層は、必要に応じ、導電材を含んでいてもよい。当該導電材の例としては、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、グラファイト粉末等のカーボン材料、ニッケル粉末等の導電性金属粉末が挙げられる。 The active material layer may contain a conductive material as necessary. Examples of the conductive material include carbon materials such as carbon black (for example, acetylene black) and graphite powder, and conductive metal powder such as nickel powder.
セパレータ36としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂からなる多孔質シート、不織布等を用いることができる。
As the
正極32と負極34との間に介在される電解質90としては、非水溶媒と、該溶媒に溶解可能なリチウム塩(支持電解質)とを含む電解液を好ましく用いることができる。上記非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン等の、一般にリチウムイオン二次電池の電解質に使用し得るものとして知られている非水溶媒から選択される一種または二種以上を用いることができる。
As the
上記支持電解質としては、LiPF6,LiBF4,LiN(SO2CF3)2,LiN(SO2C2F5)2,LiCF3SO3,LiC4F9SO3,LiC(SO2CF3)3,LiClO4等の、リチウムイオン二次電池の電解液において支持電解質として機能し得ることが知られている各種のリチウム塩から選択される一種または二種以上を用いることができる。支持電解質(支持塩)の濃度は特に制限されず、例えば従来のリチウムイオン二次電池で使用される電解液と同様とすることができる。典型的には、支持電解質をおよそ0.1mol/L〜5mol/L(例えばおよそ0.8mol/L〜1.5mol/L)程度の濃度で含有する非水電解液を好ましく使用することができる。 Examples of the supporting electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiClO 4, etc., one or more selected from various lithium salts known to be capable of functioning as a supporting electrolyte in the electrolyte of a lithium ion secondary battery can be used. The concentration of the supporting electrolyte (supporting salt) is not particularly limited, and can be the same as, for example, the electrolytic solution used in a conventional lithium ion secondary battery. Typically, a nonaqueous electrolytic solution containing a supporting electrolyte at a concentration of about 0.1 mol / L to 5 mol / L (for example, about 0.8 mol / L to 1.5 mol / L) can be preferably used. .
正極シート32および負極シート34には、正極集電端子40および負極集電端子80がそれぞれ接続されている。これらの集電端子40,80は、蓋体22の長手方向の一端および他端に設けられた正極用および負極用の端子引出孔(貫通孔)242,244をそれぞれ貫通して、外装ケース20の内部から外部に引き出されている。正極集電端子40は、図1および図2に示すように、主として外装ケース20の内側に位置する正極内部端子420と、主として外装ケース20の外側に位置する正極外部端子460とが接続された構成を有する。負極集電端子80もまた、正極側と概ね同形状に形成された負極内部端子820と負極外部端子860とが接続された構成を有する。
A positive electrode
正極内部端子420は、その下端422Aが正極シート32に、例えば超音波溶接により接続されている。正極内部端子420は、下端422Aから蓋体22に対して略垂直に延びる板状(帯状)の第一リード部422と、第一リード部の上端に続いて形成され該上端から略直角に(図2では図の手前から奥側に)曲がって蓋体22の内面と略平行に広がる板状の第二リード部424と、第二リード部の板面中央部から電池の外方向に略垂直に延びる突出部426とを備える。突出部426はリベット部として構成されており、端子引出孔242および正極外部端子460の貫通孔(リベット孔)462Aに上記リベット部を貫通させてかしめることにより、正極内部端子420と正極外部端子460とが接続(締結)されている。正極内部端子420および正極外部端子460の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的にはアルミニウムが用いられる。
The
正極外部端子460は、上記かしめ前において突出部426を挿通可能な貫通孔462Aを有する第一接続部462と、第一接続部462から蓋体22の長手方向中央側に続き、外装ケース20の外方に階段状に持ち上がって形成された第二接続部(外側端部)464とを有する。第二接続部464には、図2によく示されるように、ボルト670の脚部674を挿通可能なボルト挿通孔464Aが形成されている。ボルト挿通孔464Aにボルト670の脚部674を下から上に通し、第二接続部464から上方に突出した脚部674に外部接続用の接続部材(図示せず)を装着してナット(図示せず)を締め付けることにより、正極外部端子460に接続部材を連結(固定)することができる。
The positive
上記かしめは、端子引出孔242を囲む蓋体22の壁面と第二リード部424との間にガスケット50を挟み、さらに該壁面と外部端子の第一接続部462との間にインシュレータ60を挟んで行われる。かかるかしめにより、正極集電端子40を蓋体22に固定するとともに、蓋体22と正極集電端子40の第二リード部424との間でガスケット50を圧縮することにより端子引出孔242がシールされている。また、ガスケット50により、外装ケース20(蓋体22)と正極集電端子40(第二リード部424)とが絶縁され、インシュレータ60により、外装ケース20(蓋体22)と正極外部端子460(第一接続部462)とが絶縁されている。端子引出孔242付近の絶縁構造については後述する。
In the caulking, the
インシュレータ60は、端子引出孔242を囲む蓋体22の壁面と外部端子の第一接続部462との間に挟まれる取付部620と、外部端子の第二接続部464と蓋体22との間に延びる延長部640とを有する。取付部620は、蓋体22の外面に沿って広がる皿部を有する。この皿部の窪みに合わせて外部端子の第一接続部462が配置されている。
The
延長部640には、インシュレータ60の長手方向(蓋体22の長手方向と一致する。)を長辺とする長方形状の開口形状を有し、ボルト670の頭部672を受け入れ可能なボルト受け穴642が形成されている。頭部672は、ボルト670の軸に垂直な断面における形状がボルト受け穴642の開口形状よりも一回り小さな長方形状となるように形成されている。ボルト670は、頭部672がボルト受け穴642に挿入されることで回転が制限され(共回りが阻止され)、かつ脚部674がボルト挿通孔464Aを通して突出するように配置(装着)されている。
The
次に、図3を用いて本実施形態のリチウムイオン電池10のガスケット50による蓋体22および集電端子40の絶縁構造について説明する。図3は正極側の絶縁構造を模式的に示したものであり、外装ケース20の幅広面に垂直(幅狭面に平行)であって、端子引出孔242の軸を含む断面図である。なお、ここで貫通孔の軸とは、貫通孔の中心を通り、貫通孔の径方向に垂直な軸のことをいう。
Next, the insulating structure of the
図3において、ガスケット50が蓋体22と正極集電端子40とに挟持されている。ガスケット50は、正極集電端子40の突出部426に沿って上方に突出するボス部51と、蓋体22の下面に沿って接触する水平なシール面部52と、正極集電端子40の第2リード部424の側面に沿って下方に突出するスカート部53とを有する。蓋体22の端子引出孔242の側面は、ガスケット50のボス部51により正極集電端子40と接触することが阻まれて絶縁されている。また、蓋体22の下面は、ガスケット50のシール面部52により正極集電端子40と接触することが阻まれて絶縁されている。また、インシュレータ60が正極外部端子460と蓋体22の上面とに挟持されて、正極外部端子460と蓋体22(外装ケース20)とが接触することが阻まれており、これらが絶縁されている。スカート部53の下端部は、正極集電端子40(第2リード部424の側面)に密着している。図2および図3には示されていないが、ガスケット50のスカート部53の下端部には切欠き部が設けられている。以下、この切欠き部について説明する。
In FIG. 3, the
図4は、組み付け前のガスケット50の斜視図である。本実施形態では、図示するようにガスケット50は角型であるが、ガスケットの形状はこれに限られない。ガスケット50は、ボス部51、シール面部52およびスカート部53を有している。そして、スカート部53はその下端部に切欠き部54を有している。切欠き部54は、スカート部の横方向(長辺に沿った方向)の両端部付近に位置している。よって切欠き部54は、ガスケット50のスカート部53の各面に2個ずつ、合計8個設けられている。
FIG. 4 is a perspective view of the
スカート部53の下端部が、正極集電端子40(第2リード部424の側面)に密着しているのは、この切欠き部54の作用によるものである。この作用は次のようにして働くと考えられる。図5は、組み付け前のガスケット50の側面図である。ガスケット50は、スカート部53の下端部の各長辺の両端近傍にそれぞれ、山形の曲線形状を有する切欠き部54を有している。リチウムイオン二次電池10の製造過程においてガスケット50が変形するが、このガスケット50が変形する際には、図5の右側の切欠き部54に示す矢印の方向に応力が働く。このように応力が働くと、ガスケット50が変形して寸法変化する際には、ガスケット50のスカート部53の下端部が集電端子40に密着する方向に寸法変化が起こり、その結果、スカート部53の下端部が、正極集電端子40に密着する。
The lower end portion of the
リチウムイオン二次電池10の製造過程において、ガスケット50が変形を受け得る要因としては、
・集電端子40の突出部426のかしめ工程での圧縮加重(例えば2000N以上);
・電池のケース本体21と蓋体22との溶接工程での溶接熱;
・電池の外装ケース20内を乾燥させるセル乾燥工程での加熱(例えば100℃以上);
・電解液注入工程での電解液との接触;
が挙げられる。ガスケット50の変形は、かしめ工程、溶接工程、セル乾燥工程および電解液注入工程のうちの少なくとも1つの工程において行われればよく、よって、任意のタイミングでガスケット50の変形を行うことができる。本実施形態によれば、ガスケットの変形によるガスケットのスカート部の下端部と集電端子との密着が、リチウムイオン二次電池10の製造の際に通常行われている工程により行われるため、ガスケットのスカート部の下端部を集電端子と密着させるための追加の工程を必要とせず、リチウムイオン二次電池の生産性が損なわれないという利点を有する。
In the manufacturing process of the lithium ion
-Compression load (for example, 2000 N or more) in the caulking process of the protruding
The welding heat in the welding process between the
-Heating in a cell drying process for drying the inside of the battery outer case 20 (for example, 100 ° C or higher);
-Contact with the electrolyte in the electrolyte injection process;
Is mentioned. The deformation of the
ここで、切欠き部54の上下方向の寸法(深さ)Bは、大きいほど、ガスケット変形時の寸法変化が大きくなって、スカート部53の下端部が、スカート部53の内径方向(集電端子の方向)に変形する傾向にある。ただし、上下方向の寸法Bが大きすぎるとガスケット50の切欠き部54における強度が弱くなる傾向にある。そこで、切欠き部54の上下方向の寸法Bは、ガスケット50のスカート部53の上下方向の寸法(高さ)Aの5%以上50%以下であることが望ましいが、これに限られない。
Here, the larger the dimension (depth) B in the vertical direction of the
このような切欠き部54を有するガスケット50は、あらかじめ切欠き部に対応する形状を有する金型を用い、例えば射出成型や熱プレス成型等によってガスケットの材料を成型することで作製することができる。あるいは、切欠き部のないガスケットをまず成型により得て、これに切削加工によって切欠き部を設けることによっても作製することができる。
The
なお、図4および図5では、切欠き部54は山形の曲線形状に設けられているが、スカート部53の下端部が集電端子40に密着する方向に応力が働く限り、切欠き部54の形状はこれに限られない。また、切欠き部54は、スカート部53の下端部の各長辺の両端部近傍にそれぞれ設けられているが、スカート部53の下端部が集電端子40に密着する方向に応力が働く限り、切欠き部54の位置はこれに限られない。また、切欠き部54は、本実施形態では8個設けられているが、スカート部53の下端部が集電端子40に密着する方向に応力が働く限り、切欠き部54の個数はこれに限られない。
4 and 5, the
ガスケット50の構成材料としては、非水電解質二次電池のガスケットとして使用されている一般的な材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン樹脂(PEKK)、ポリエーテルスルホン樹脂(PES)、ポリオレフィン系樹脂(例、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE))、フッ素樹脂(例、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE))等の樹脂をベースとする樹脂材料(典型的には、上記ベース樹脂が樹脂成分のうちの50質量%超を占める組成の樹脂材料)を用いてもよいが、本実施形態では、形状記憶樹脂(例、スチレン−ブタジエン系形状記憶樹脂、ウレタン系形状記憶樹脂)を使用している。ガスケット50を形状記憶樹脂で構成した場合には、ガスケット50が変形する際に、ガスケット50のスカート部53の下端部において集電端子40方向に働く応力をより高めることができ、ガスケット50のスカート部53の下端部と集電端子40との間の隙間をなくす効果をより高めることができる。
As a constituent material of the
インシュレータ60の構成材料としては、非水電解質二次電池のインシュレータとして使用されている一般的な材料、例えば、ポリアミド、ポリアセタール(POM)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂(PFA)、メタクリル樹脂、PPS、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK、PEKK、PES、ユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の樹脂をベースとする樹脂材料を好ましく採用することができる。あるいは、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系樹脂;パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂;等の樹脂をベースとする樹脂材料を用いてもよい。
As a constituent material of the
本実施形態のリチウムイオン二次電池10における負極側の構造は、負極集電端子80の材質を除いては正極側と概ね同様である。すなわち、負極シート34には負極集電端子80の一端が、例えば抵抗溶接により接続されている。この負極集電端子80は、正極内部端子420と概ね同じ形状に形成された負極内部端子820と負極外部端子860とを備え、負極内部端子820の突出部(リベット部)を負極外部端子860の第一接続部にかしめることにより負極内部端子820と負極外部端子860とが接続されている。上記かしめは、正極側と同様に、端子820,860の間にガスケット50、蓋体22およびインシュレータ60を挟んで行われる。ガスケット50は正極側のものと同様に上述の切欠き部54を有している。負極外部端子860は、第一接続部と第二接続部とを有する階段状に形成されている。その第二接続部に設けられたボルト挿通孔にはボルト670が下から上に装着されており、その脚部674に外部接続用の接続部材を連結(固定)し得るように構成されている。負極内部端子820および負極外部端子860の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的には銅が用いられる。ガスケット50、インシュレータ60の材質や形状は正極側と同様である。
The structure on the negative electrode side in the lithium ion
上述のように、従来のリチウムイオン二次電池の製造方法の工程においてガスケット50のスカート部53を集電端子40に密着させることができるため、本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、従来方法に従い製造することができる。
As described above, since the
上述のように本実施形態のリチウムイオン二次電池10では、ガスケット50のスカート部53の下端部が正極集電端子40(第2リード部424の側面)に密着している。そのため、電解質中の金属箔屑や離脱活物質等の導電性の異物がガスケット50のスカート部53の下端部と正極集電端子40との間に入り込む余地がなくなっている。したがって、異物がガスケットのスカート部の下端部と集電端子との間に入り込むことにより起こり得る集電端子と電池ケースとの間の微短絡が、本実施形態のリチウムイオン二次電池10では防止されている。よって、本実施形態のリチウムイオン二次電池10は電池性能の信頼性の高いものとなっている。
As described above, in the lithium ion
本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、ハイブリッド車や、電気自動車等の車両の駆動用電源等に好適である。車両駆動用電源は、複数の二次電池を組み合わせた組電池としてもよい。
The lithium ion
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
10 リチウムイオン二次電池
20 ケース
21 ケース本体
22 蓋体
27 安全弁
28 注入口
30 電極体
32 正極
34 負極
36 セパレータ
40,80 集電端子
50 ガスケット
51 ボス部
52 シール面部
53 スカート部
54 切欠き部
60 インシュレータ
90 電解質
242 端子引出孔
420 内部端子
426 突出部
460 外部端子
670 ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ケース内部に収容される電極体と、
前記蓋体の貫通孔を挿通して前記蓋体の外部に突出する突出部を有し、前記ケース内部で前記電極体と電気的に接続される集電端子と、
前記蓋体の下面と接し、前記蓋体と前記集電端子との間をシールするガスケットと
を備える非水電解質二次電池であって、
前記ガスケットは、前記蓋体の下面に沿うシール面部と、前記集電端子に沿って前記シール面部の端部から下方に突出するスカート部とを有し、
前記ガスケットのスカート部の下端部に、切欠き部が設けられている非水電解質二次電池。 A case main body having an opening, and a case provided with a lid that closes the opening and has a through hole;
An electrode body housed inside the case;
A current-collecting terminal that has a protruding portion that is inserted through the through-hole of the lid and projects outside the lid, and is electrically connected to the electrode body inside the case;
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a gasket that contacts a lower surface of the lid and seals between the lid and the current collecting terminal,
The gasket has a seal surface portion along the lower surface of the lid, and a skirt portion that protrudes downward from an end portion of the seal surface portion along the current collecting terminal,
A nonaqueous electrolyte secondary battery in which a notch is provided at a lower end of a skirt of the gasket.
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