JP6486801B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「長辺と短辺を有する正極金属箔の両面に正極合剤層が設けられ、前記正極金属箔の一方の長辺に沿って正極金属箔露出部が形成された正極電極と、長辺と短辺を有する負極金属箔の両面に負極合剤層が設けられ、前記負極金属箔の一方の長辺に沿って負極金属箔露出部が形成された負極電極とが、セパレータを介して長辺方向に、前記正極金属箔露出部と前記負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に配置された状態で、捲回された捲回群を有する二次電池であって、
前記セパレータは、前記負極金属箔の端面と対向して折り返され、折り返し部が形成され、前記折り返し部は、前記正極合剤層よりも捲回軸方向外側に設けられた」ことを特徴とする。
図1は、円筒形二次電池の断面図である。
円筒形二次電池1は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶2および電池缶2の上部を封口するハット型の電池蓋3で構成される電池容器4を有する。電池容器4の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液5が注入されている。
円筒形状の軸芯15の中空部の上方には、円筒状の正極集電板27が圧入されている。正極集電板27は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電板27の基部27aには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部27dが形成されている。正極集電板27に形成された開口部27eは、接続リード板50を電池缶2に溶接するための電極棒(図示せず)を挿通するためのものである。電極棒を正極集電板27に形成された開口部27eから軸芯15の中空部に差し込み、その先端部で接続リード板50を電池缶2の底部2cの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより、発電ユニット20は電池缶2の底部2cに固定される。
円筒形捲回群10は、軸芯15の周囲に、正極電極11、負極電極12、およびセパレータ13、14が捲回された構造を有する。円筒形捲回群10は、正極電極11と負極電極12とを、互いに重なり合った状態で巻回して正極金属箔露出部11c及び正極タブ16と、負極金属箔露出部12c及び負極タブ17とが捲回軸方向一方側と他方側に配置されている。
捲回装置200は、装置中央にスピンドル201が回転可能に支持されており、図示していない回転駆動装置によって時計回りに回転駆動されるようになっている。そして、スピンドル201の側方には、正極電極11、セパレータ14(第2セパレータ)、負極電極12、セパレータ13(第1セパレータ)、軸芯15をスピンドル201に供給するための供給装置が設けられている。
セパレータ13は、折り曲げ機構258b(図5参照)により幅方向一方側の端部をガイド等で持ち上げて、セパレータ13の上面に折り返すことにより、折り返し部13aが形成される。実施例1では、負極電極12の端面12Bを覆う位置関係でセパレータ13が折り曲げられる。なお、折り曲げは、軸芯15にヒータヘッド270でセパレータ14、13を溶着する前から実施しても良いが、軸芯15にセパレータ14、13溶着してから電極12が挿入されるまでの間に折り曲げても良い。セパレータ13の折り返し部13aの長さ寸法は、折り返し部13aがセパレータ14の端部14bに当接して摩擦により折り返し部13aの折り返しが解除されない程度の長さを有していればよく、負極電極12の厚さよりも長く、本実施例では、約1mmから2mmの間の長さ寸法に設定されている。
角形二次電池100は、電池缶101および電池蓋106を備える。電池缶101は、長方形の底面と、底面の長辺から立ち上がる相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面と、底面の短辺から立ち上がる相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面を有しており、上部には上方に向かって開口する開口部が設けられている。
扁平捲回群103は、負極電極132と正極電極131を間にセパレータ133、134を介して扁平状に捲回することによって構成されている。扁平捲回群103は、最外周の電極が負極電極132であり、さらにその外側にセパレータ133、134が捲回される。セパレータ133、134は、電解液を透過可能な絶縁性の多孔質シートからなり、正極電極131と負極電極132との間を絶縁する役割を有している。
扁平捲回群103は、内周側から外周側に向かって正極電極131、セパレータ(第2セパレータ)134、負極電極132、セパレータ(第1セパレータ)133の順番に重ねられている。セパレータ133は、負極電極132と負極電極132に対向して扁平捲回群103の外周側に配置される正極電極131との間に介在され、セパレータ134は、負極電極132と負極電極132に対向して扁平捲回群103の内周側に配置される正極電極131との間に介在されている。
セパレータ133は、セパレータ133の捲回軸方向一方側の端部を扁平捲回群103の内周側に折り返して形成された折り返し部133aを有している。折り返し部133aは、負極電極132の端面132Bよりも扁平捲回群103の軸方向外側で折り返されており、折り返し部133aの先端は、セパレータ134の端部134bと負極電極132の負極合剤層132bとの間に配置されている。
セパレータ133の折り返し部133aの先端は、セパレータ134の端部134bに少なくとも一部が接触しており、接触による摩擦力によって、折り返しが解除されるのを防いでいる。セパレータ133の折り返し部133aは、正極電極131の正極合剤層131bよりも捲回軸方向外側の位置に配置されているので、扁平捲回群103の径増加を防ぎ、電池容器内における電極面積を広く確保でき、充放電性能の低下を防止できる。
また、正極合剤層131bの片側厚みを、セパレータ133、134の合計厚みよりも厚くする寸法形状とすることにより、折り返し部133aの面圧は、緩和もしくは解消される。これにより、セパレータ133の負極電極132と正極電極131との間に介在されている部分と、セパレータ133の折り返し部133aの部分との間の周長差による余りは定期的に解消される。したがって、セパレータ133の余りが蓄積されて大きなシワが発生するのを抑制し、シワに伴う電池性能の低下を防止できる。
10 円筒形捲回群
11 正極電極
11a 正極金属箔
11b 正極合剤層
11c 正極金属箔露出部
12 負極電極
12a 負極金属箔
12b 負極合剤層
12c 負極金属箔露出部
13 セパレータ(第1セパレータ)
13a 折り返し部
14 セパレータ(第2セパレータ)
14a 折り返し部
16 正極タブ
17 負極タブ
21 負極集電板
30 電池蓋ユニット
100 角形二次電池
103 扁平捲回群
131 正極電極
131a 正極金属箔
131b 正極合剤層
131c 正極金属箔露出部
132 負極電極
132a 負極金属箔
132b 負極合剤層
132c 負極金属箔露出部
133 セパレータ(第1セパレータ)
133a 折り返し部
134 セパレータ(第2セパレータ)
134a 折り返し部
Claims (5)
- 長辺と短辺を有する正極金属箔の両面に正極合剤層が設けられ、前記正極金属箔の一方の長辺に沿って正極金属箔露出部が形成された正極電極と、
長辺と短辺を有する負極金属箔の両面に負極合剤層が設けられ、前記負極金属箔の一方の長辺に沿って負極金属箔露出部が形成された負極電極とが、
セパレータを介して長辺方向に、前記正極金属箔露出部と前記負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に配置された状態で、捲回された捲回群を有する二次電池であって、
前記セパレータは、前記負極金属箔の端面と対向して折り返され、折り返し部が形成され、前記折り返し部は、前記正極合剤層よりも捲回軸方向外側に設けられており、
前記捲回群は、前記負極電極と該負極電極に対向して前記捲回群の外周側に配置される前記正極電極との間に介在される第1セパレータと、前記負極電極と該負極電極に対向して前記捲回群の内周側に配置される前記正極電極との間に介在される第2セパレータを有しており、
前記折り返し部は、前記第1セパレータの捲回軸方向一方側の端部を前記捲回群の内周側に折り返して形成されており、
前記折り返し部の先端は、前記負極電極の負極合剤層と、前記第2セパレータとの間に配置されていることを特徴とする二次電池。 - 長辺と短辺を有する正極金属箔の両面に正極合剤層が設けられ、前記正極金属箔の一方の長辺に沿って正極金属箔露出部が形成された正極電極と、
長辺と短辺を有する負極金属箔の両面に負極合剤層が設けられ、前記負極金属箔の一方の長辺に沿って負極金属箔露出部が形成された負極電極とが、
セパレータを介して長辺方向に、前記正極金属箔露出部と前記負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に配置された状態で、捲回された捲回群を有する二次電池であって、
前記セパレータは、前記負極金属箔の端面と対向して折り返され、折り返し部が形成され、前記折り返し部は、前記正極合剤層よりも捲回軸方向外側に設けられており、
前記捲回群は、前記負極電極と該負極電極に対向して前記捲回群の外周側に配置される前記正極電極との間に介在される第1セパレータと、前記負極電極と該負極電極に対向して前記捲回群の内周側に配置される前記正極電極との間に介在される第2セパレータを有しており、
前記折り返し部は、前記第1セパレータの捲回軸方向一方側の端部を前記捲回群の内周側に折り返して形成されており、
前記折り返し部の先端は、少なくとも一部が前記第2セパレータに当接しており、
前記折り返し部の先端は、前記負極電極の負極合剤層と、前記第2セパレータとの間に配置されていることを特徴とする二次電池。 - 前記第2セパレータの捲回軸方向一方側の端部は、
前記第1セパレータの前記折り返し部が折り返されている折り返し位置よりも捲回軸方向外側に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池。 - 前記第2セパレータは、前記第1セパレータよりも捲回軸方向の長さが短いことを特徴とする請求項3に記載の二次電池。
- 前記第2セパレータは、該第2セパレータの捲回軸方向他方側の端部を前記捲回群の内周側に折り返して形成された折り返し部を有しており、
該折り返し部は、前記正極電極の正極合剤層よりも捲回軸方向外側に配置されて前記正極電極の他方の長辺の端面を覆っていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の二次電池。
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