JP6565412B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
正極板と負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に接続された集電体と、
開口を有し前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子と、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板よりも前記電極体側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止する導電性の変形板と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は前記変形板における前記電極体側の面に接続されており、
前記変形板と前記集電体の間には第1絶縁部材が配置され、
前記封口板と前記導電部材の間には第2絶縁部材が配置され、前記第2絶縁部材は前記封口板に接続されており、
前記第1絶縁部材は前記集電体に接続され、
前記第1絶縁部材は前記封口板の長手方向に並ぶように配置された一対の第1接続部と
、
前記封口板の短手方向に並ぶように配置された一対の第2接続部を有し、
前記第1接続部及び前記第2接続部は前記第2絶縁部材に接続されており、
電池内部の圧力が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される。
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合することにより前記第1絶縁部材と前記集電体が接続されていることが好ましい。
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材に直接接続されていることが好ましい。
前記第2絶縁部材は、前記封口板と前記導電部材の間に配置される本体部と、前記本体部から前記電極体側に延びる側壁を有し、
前記絶縁部材回転防止突起は、前記側壁の外面側に配置されていることが好ましい。
ード部6bで巻回された正極芯体露出部4を挟み込むようにリード部6bを巻回された正極芯体露出部4の外面に接続される。巻回された正極芯体露出部4は、正極芯体の積層方向の中央で2分割され、その間には正極樹脂部材16bに保持された金属製の正極接続部材16aが2つ配置される。正極集電体6はアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。また、正極集電体6の厚みは0.5〜2mm程度とすることが好ましい。
図2及び図3を用いて電流遮断機構50の構成を説明する。
正極端子7は封口板3よりも電池外部側に配置される鍔部7aと、鍔部7aの一方側の面に配置される挿入部7bを有する。封口板3の電池外部側の面には外部側絶縁部材11が配置され、封口板3の電池内部側の面には第2絶縁部材10及び導電部材20が配置される。そして、外部側絶縁部材11、封口板3、第2絶縁部材10及び導電部材20のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子7の挿入部7bが挿入され、挿入部7bの先端部が導電部材20上にカシメられる。これにより、正極端子7、外部側絶縁部材11、封口板3、第2絶縁部材10及び導電部材20が一体的に固定される。
る。
図4は第2絶縁部材10の上面(封口板3側の面)図であり、図5は第2絶縁部材10の下面図である。第2絶縁部材10は、封口板3と導電部材20の間に配置される第2本体部10aを有する。図3に示すように封口板3の長手方向における第2本体部10aの両端部には一対の第1側壁10bが形成されている。図2に示すように封口板3の短手方向における第2本体部10aの両端部には一対の第2側壁10cが設けられている。第1側壁10bには第1受け部10xが設けられている。第2側壁10cには第2受け部10yが設けられている。第2本体部10aの中央には第2貫通穴10dが形成されている。
第2貫通穴10dは正極端子7の挿入部7bの断面形状に合わせてトラック形状とされている。第2本体部10aの上面において、第2貫通穴10dの周囲には第1薄肉部10eが設けられている。第2本体部10aの上面において、4つのコーナー部近傍には第2薄肉部10fが形成されている。第2本体部10aの下面において、4つのコーナー部近傍には第3薄肉部10gが形成されている。第2本体部10aに第2薄肉部10fないし第3薄肉部10gを設けることにより第2絶縁部材10の撓みを抑制できる。なお、第2絶縁部材10は樹脂製であることが好ましい。
導電部材20は、導電部材本体部20aと導電部材筒状部20bを有する。導電部材本体部20aは第2絶縁部材10の第2本体部10aの巻回電極体1側の面に配置される。導電部材本体部20aには導電部材貫通穴20cが設けられており、この導電部材貫通穴20cに正極端子7の挿入部7bが挿入される。導電部材筒状部20bは導電部材本体部20aの外周縁から巻回電極体1側に向かって延びるように形成されている。導電部材筒状部20bの巻回電極体1側には導電部材開口部20dが形成されている。導電部材開口部20dは変形板21により封止される。導電部材筒状部20bの巻回電極体1側端部には、上方に比べて外径が大きいフランジ部20eが設けられている。なお、導電部材は金属製であることが好ましい。電流遮断機構が正極側に設けられる場合、導電部材はアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。なお、導電部材20は平面視が円形であるが、導電部材として平面視が方形状のものを用いることもできる。
導電性の変形板21は、金属製であることが好ましい。特に電流遮断機構が正極側に設けられる場合は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製であることが好ましい。変形板21は平面視で円形のものである。なお、変形板21の形状は、導電部材20の導電部材開口部20dの形状に合わせた形状とすることができる。
図6は第1絶縁部材22の上面(封口板3側の面)図であり、図7は第1絶縁部材22の下面図である。図8は図6におけるVIII−VIII線に沿った断面図である。図9は図6におけるIX−IX線に沿った断面図である。
。この第1貫通穴22bを通じて変形板21と正極集電体6のベース部6aが接続される。
れている。絶縁部材回転防止突起31は、第2絶縁部材10の第1側壁10bの外面側に配置されている。第1側壁10bの外面側に絶縁部材回転防止突起31が接触する、あるいは近接(例えば、1mm以下の距離とする)することにより、水平方向において第1絶縁部材22が第2絶縁部材10に対して回転することをより確実に防止できる。第1側壁10bの外面側に絶縁部材回転防止突起31を近接させる場合、第1側壁10bと絶縁部材回転防止突起31の最短距離を1mm以下とすることが好ましく、0.5mm以下とすることがより好ましい。なお、絶縁部材回転防止突起31は複数設けられていることが好ましいが、少なくとも一つ設けられていれば、第2絶縁部材10に対する第1絶縁部材22の回転防止の効果は得られる。
aに設けられた第1開孔6g、第2開孔6h、第3開孔6i及び第4開孔6jに挿入され、先端が熱カシメにより拡径される。これにより、図11に示すように第1固定部35a、第2固定部35b、第3固定部35c及び第4固定部35dが形成される。なお、熱カシメされる前の第1突起22c、第2突起22d、第3突起22e及び第4突起22fには、それぞれの先端面に凹部22xが形成されていることが好ましい。これにより、第1突起22c、第2突起22d、第3突起22e及び第4突起22fがより均一に拡径され、第1絶縁部材22と正極集電体6のベース部6aがより強固に固定される。また、第1絶縁部材22が比較的高い軟化点ないし融点を有する部材であっても、容易に熱カシメすることが可能となる。
図10Aは正極集電体6の展開図であり、巻回電極体1側の面を示す図である。図10Bは図10Aの側面図である。正極集電体6は封口板3と巻回電極体1の間に配置される板状のベース部6aと、ベース部6aの両端部から巻回電極体1側に延び巻回電極体1に接続される一対のリード部6bを有する。折り曲げ部6fにおいてリード部6bがベース部6aに対して折り曲げられる。
次に正極側導電経路の組み立て方法について説明する。
変形板21の外周縁を導電部材20のフランジ部20eにレーザー溶接する。これにより導電部材開口部20dを密閉する。
次に、巻回電極体1の製造方法について説明する。
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電剤及び結着剤を含む正極合剤を、正極芯体である厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布して正極活物質合剤層を形成する。そして、短辺方向の一方側の端部に正極活物質合剤が塗布されていない所定幅の正極芯体露出部を有する正極板を作製する。
また。負極活物質としての天然黒鉛粉末及び結着剤を含む負極合剤を、負極芯体である厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布して負極活物質合剤層を形成する。そして、短辺方向の一方側の端部に負極活物質合剤が塗布されていない所定幅の負極芯体露出部を有する負極板を作製する。
封口板3に接続された正極集電体6及び負極集電体8を、それぞれ巻回電極体1の正極芯体露出部4及び負極芯体露出部5に接続する。そして、巻回電極体1を箱状に折り曲げ成形した絶縁シート14で包み、角形外装体2に挿入する。その後、封口板3と角形外装体2をレーザー溶接することにより角形外装体2の開口を封口板3で封口する。そして、電解液注液孔15から、電解質溶媒及び電解質塩等を含む非水電解液を注液し、封止栓1
6で電解液注液孔15を封止して角形二次電池100とする。
発明者は、電流遮断機構の開発を行うなかで、正極集電体6のベース部6aと第1絶縁部材22を接続した場合であっても、正極集電体6のベース部6aが水平方向において第1絶縁部材22に対して回転するようにズレる可能性があること見出した。このような課題は、比較的に柔らかい樹脂からなる第1絶縁部材22を用いたときに生じ易い。そして、発明者は、第1絶縁部材22の下面に回転防止突起を設け、この回転防止突起を正極集電体6のベース部6aの外周縁の外側に配置することにより、上述の課題を解決できることを見出した。
れ第2絶縁部材10に接続することにより、第1絶縁部材22の封口板3の長手方向の両端部が上下方向にズレることを確実に防止できる。
1・・・巻回電極体
2・・・角形外装体
3・・・封口板
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部
6・・・正極集電体
6a・・・ベース部 6b・・・リード部 6c・・・接続部形成用孔
6d・・・リブ 6e・・・薄肉領域 6f・・・折り曲げ部
6g・・・第1開孔 6h・・・第2開孔 6i・・・第3開孔
6j・・・第4開孔
6x・・・溝部
6y・・・幅狭領域
6z・・・幅広領域
7・・・正極端子
7a・・・鍔部 7b・・・挿入部
8・・・負極集電体
8a・・・ベース部 8b・・・リード部
9・・・負極端子
10・・・第2絶縁部材
10a・・・第2本体部 10b・・・第1側壁 10c・・・第2側壁
10d・・・第2貫通穴 10e・・・第1薄肉部 10f・・・第2薄肉部
10g・・・第3薄肉部
10x・・・第1受け部
10y・・・第2受け部
11・・・外部側絶縁部材
12・・・内部側絶縁部材
13・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
16a・・・正極接続部材 16b・・・正極樹脂部材
18a・・・負極接続部材 18b・・・負極樹脂部材
19・・・端子栓
19a…弾性部 19b…金属板
20・・・導電部材
20a・・・導電部材本体部
20b・・・導電部材筒状部
20c・・・導電部材貫通穴
20d・・・導電部材開口部
20e・・・フランジ部
21・・・変形板
22・・・第1絶縁部材
22a・・・第1本体部 22b・・・第1貫通穴
22c・・・第1突起 22d・・・第2突起 22e…第3突起
22f・・・第4突起
22x・・・凹部
23・・・第4薄肉部
24・・・第3側壁
25a・・・第3引っ掛け部
25b・・・第4引っ掛け部
26a・・・第1引っ掛け部
26b・・・第2引っ掛け部
27a・・・第1押圧部 27b・・・第2押圧部
28・・・凸部
30a・・・第1回転防止突起
30b・・・第2回転防止突起
30c・・・第3回転防止突起
31・・・絶縁部材回転防止突起
35a・・・第1固定部
35b・・・第2固定部
35c・・・第3固定部
35d・・・第4固定部
70a・・・第1端辺部
70b・・・第2端辺部
70c・・・第3端辺部
70d・・・第4端辺部
70e・・・第5端辺部
Claims (5)
- 正極板と負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に接続された集電体と、
開口を有し前記電極体を収納する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子と、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板よりも前記電極体側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止する導電性の変形板と、を備えた二次電池であって、
前記集電体は前記変形板における前記電極体側の面に接続されており、
前記変形板と前記集電体の間には第1絶縁部材が配置され、
前記封口板と前記導電部材の間には第2絶縁部材が配置され、前記第2絶縁部材は前記封口板に接続されており、
前記第1絶縁部材は前記集電体に接続され、
前記第1絶縁部材は前記封口板の長手方向に並ぶように配置された一対の第1接続部と、
前記封口板の短手方向に並ぶように配置された一対の第2接続部を有し、
前記第1接続部及び前記第2接続部は前記第2絶縁部材に嵌合接続されており、
電池内部の圧力が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される二次電池。 - 前記第1絶縁部材は突起を有し、 前記集電体は貫通穴ないし切欠き部を有し、
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合することにより前記第1絶縁部材と前記集電体が接続された請求項1に記載の二次電池。 - 前記封口板、前記第2絶縁部材及び前記導電部材が一体的に固定され、
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材に直接接続された請求項1又は2に記載の二次電池。 - 前記第1絶縁部材は、前記導電部材に直接接続された請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池。
- 前記第1絶縁部材の前記封口板側の面には、絶縁部材回転防止突起が設けられており、
前記第2絶縁部材は、前記封口板と前記導電部材の間に配置された本体部と、前記本体部から前記電極体側に延びる側壁を有し、
前記絶縁部材回転防止突起は、前記側壁の外面側に配置された請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池。
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