JP6772099B2 - 角形二次電池 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
正極極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)粉末94質量%と、導電剤としてのアセチレンブラックあるいはグラファイト等の炭素系粉末3質量%と、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)よりなる結着剤3質量%とを混合し、得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドン(NMP)からなる有機溶剤を加えて混練して正極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、アルミニウム箔(例えば、厚さが20μmのもの)からなる正極芯体を用意し、上述のようにして作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体の両面に、均一に塗布して正極活物質合剤層を塗布した。この際、正極活物質合剤層の一方側には、正極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅(ここでは12mmとした)の非塗布部(正極芯体露出部14)が正極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、正極活物質合剤層を形成した正極芯体を乾燥機中を通過させて、スラリー作製時に必要であったNMPを除去して乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが0.06mmとなるまで圧延して正極極板を作製した。このようにして作製した正極極板を幅が95mmとなる短冊状に切り出し、幅が10mmの帯状のアルミニウムからなる正極芯体露出部14を設けた正極極板を得た。
負極極板は次のようにして作製した。まず、負極活物質としての天然黒鉛粉末98質量%と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)及びスチレン−ブタジエンゴム(SBR)をそれぞれ1質量%ずつ混合し、水を加えて混練して負極活物質合剤スラリーを調製した。次いで、銅箔(例えば、厚さが12μmのもの)からなる負極芯体を用意し、上述のようにして作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体の両面に均一に塗布して、負極活物質合剤層を形成した。この場合、負極活物質合剤層の一方の側には、負極活物質合剤スラリーの塗布されていない所定幅(ここでは10mmとした)の非塗布部(負極芯体露出部15)が負極芯体の端縁に沿って形成されるように塗布した。この後、負極活物質合剤層を形成した負極芯体を乾燥機中を通過させて乾燥させた。乾燥後に、ロールプレス機により厚さが0.05mmとなるまで圧延して負極極板を作製した。このようにして作製した負極極板を幅が100mmとなる短冊状に切り出し、幅が8mmの帯状の負極芯体露出部15を設けた負極極板を得た。
上述のようにして得られた正極極板の正極芯体露出部14と負極極板の負極芯体露出部15とがそれぞれ対向する電極の活物質合剤層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製の多孔質セパレータ(厚さが0.022mmで、幅が100mmのもの)を介して巻回することで、巻回型電極体11を作製した。その際、巻回型電極体の最外周側が多孔質セパレータで覆われる状態とした。
本実施形態の角形二次電池10で使用する絶縁シート301の素材としては、厚さが150μmのポリプロピレン製シートを用いた。このシートを、図3に示すように、正面部分30a、背面部分30b、底面部分(底部領域)30c、一対の側面部分30dと、一対の第一の折り返し部30e、及び、一対の小舌片状の第二の折り返し部(第1領域)30fを備えた形状に切り出した。2点鎖線で示した部分で折り曲げを行うため、折り曲げる部分のうち底面部分30cと第二の折り返し部30fとの境界を除いた部分にミシン目を形成することで絶縁シート301を作製した。
絶縁シート301をミシン目および切れ目40に沿って全て山折りで折り目を付けた後、図4に示すように、絶縁シート301で形成される空間内に巻回型電極体11を、巻回型電極体11の巻回軸方向を横向きとし、正極集電体(不図示)及び負極集電体(不図示)がそれぞれ絶縁シート301の側面部分30dに対向するように挿入する。その後、第一の折り返し部30eと正面部分30aとの重なり部分を熱溶着によって接着することで、巻回型電極体11を箱形形状に形成された絶縁シート301で被覆した。
絶縁シートの形状は図3に示される形状に限定されない。例えば、図7及び図8に示した、絶縁シート302、303のような形状がそれぞれ第1変形例及び第2変形例として挙げられる。
実施形態2は、折り曲げ容易部がミシン目である点が実施形態1と異なっており、それ以外は実施形態1と同じであるので、実施形態1と異なっている点を以下に説明する。
実施形態3は、折り曲げ容易部が薄肉部である点が実施形態1と異なっており、それ以外は実施形態1と同じであるので、実施形態1と異なっている点を以下に説明する。
実施形態4は、中央領域も薄肉部を形成した点が実施形態3と異なっており、それ以外は実施形態3と同じであるので、実施形態1と異なっている点を以下に説明する。
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
11:巻回型電極体
12:角形外装体
12a:第1側壁
12b:第2側壁
12c:底面
13:封口板
14:正極芯体露出部
14a:正極芯体露出下部
15:負極芯体露出部
16:正極集電体
16a:本体部
16b:リブ
17:正極端子
181:負極集電体
181a:本体部
181b:リブ
182:負極集電体受け部品
182a:本体部
182b:リブ
19:負極端子
20、21:絶縁部材
30c:底面部分(底部領域)
30f:第二の折り返し部(第1領域)
40:切れ目(折り曲げ容易部)
41:ミシン目(折り曲げ容易部)
42:薄肉部(折り曲げ容易部)
43:第1薄肉部(折り曲げ容易部)
50:第2薄肉部
301〜303:絶縁シート
304〜306:絶縁シート
Claims (7)
- 一つの面が開口している箱状の金属製の角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
正極と負極がセパレータを介して巻回され、前記角形外装体に収容される巻回型電極体と、
前記巻回型電極体と前記角形外装体の間に配置される絶縁シートを
備え、
前記角形外装体は、前記開口に対向する底面と、互いに対向する一対の第1側壁と、前記第1側壁の面積よりも大きな面積を有し互いに対向する一対の第2側壁とを有しており、
前記巻回型電極体は、巻回軸方向における一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有しているとともに、巻回軸が前記角形外装体の前記底面と平行に前記角形外装体内に収容されており、
前記正極芯体露出部は前記一対の第1側壁のうち一方側に配置されており、
前記負極芯体露出部は前記一対の第1側壁のうち他方側に配置されており、
前記絶縁シートは、前記巻回型電極体と前記角形外装体の前記底面との間に配置される底部領域と、前記底部領域から前記封口板に向かって延びると共に前記第1側壁と前記巻回型電極体との間に配置されている第1領域を有し、
前記底部領域と前記第1領域の境界線の両端部には、周辺に比べて厚みが小さい部分及び少なくとも一部を切断させている部分の少なくとも一方からなる折り曲げ容易部が形成されており、
前記境界線の中央部には前記折り曲げ容易部が形成されていない、角形二次電池。 - 前記境界線の中央部に設けられた前記折り曲げ容易部が形成されていない領域の長さは、前記巻回型電極体の厚みに対して40%以上95%以下である、請求項1に記載されている角形二次電池。
- 前記折り曲げ容易部は、切れ目、薄肉部及びミシン目のうちの少なくとも1つである、請求項1または2に記載されている角形二次電池。
- 前記折り曲げ容易部は薄肉部であり、
前記薄肉部は、前記絶縁シートのうち前記巻回型電極体と向かい合う面を凹ませて形成されている、請求項1から3のいずれか一つに記載されている角形二次電池。 - 一つの面が開口している箱状の金属製の角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
正極と負極がセパレータを介して巻回され、前記角形外装体に収容される巻回型電極体と、
前記巻回型電極体と前記角形外装体の間に配置される絶縁シートを
備え、
前記角形外装体は、前記開口に対向する底面と、互いに対向する一対の第1側壁と、前記第1側壁の面積よりも大きな面積を有し互いに対向する一対の第2側壁とを有しており、
前記巻回型電極体は、巻回軸方向における一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、前記巻回軸方向における他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有しているとともに、巻回軸が前記角形外装体の前記底面と平行に前記角形外装体内に収容されており、
前記正極芯体露出部は前記一対の第1側壁のうち一方側に配置されており、
前記負極芯体露出部は前記一対の第1側壁のうち他方側に配置されており、
前記絶縁シートは、前記巻回型電極体と前記角形外装体の前記底面との間に配置される底部領域と、前記底部領域から前記封口板に向かって延びると共に前記第1側壁と前記巻回型電極体との間に配置されている第1領域を有し、
前記底部領域と前記第1領域の境界線の両端部には、周辺に比べて厚みが小さい部分からなる折り曲げ容易部が形成されており、
前記境界線の中央部の厚みは、前記折り曲げ容易部の厚みよりも大きい、角形二次電池。 - 前記境界線の中央部において前記折り曲げ容易部の厚みよりも大きい厚みを有する部分の長さは、前記巻回型電極体の厚みに対して40%以上95%以下である、請求項5に記載されている角形二次電池。
- 前記境界線の中央部の厚みに対し、前記折り曲げ容易部の厚みは、75%以下である、請求項6に記載されている角形二次電池。
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