JP6870316B2 - 角形二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、前記ベース部の前記封口板の短手方向における一方の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板の前記電極体側の面に突起が設けられ、
前記ベース部に接続用開口が設けられ、
前記突起が前記接続用開口に嵌合されて、前記封口板と前記ベース部が接続され、
前記接続用開口の縁部は、前記リード部側に、前記封口板の長手方向に延びる直線部を有する。
が削減された角形二次電池となる。しかしながら、発明者はこのような形態の角形二次電池において、以下の課題が存在することを見出した。
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板に対して垂直な方向において、前記第2折れ曲がり部よりも前記封口板側に位置し、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板の短手方向において、前記第2折れ曲がり部よりも外側に位置することが好ましい。
このような構成であると、第1折れ曲がり部及び第2折れ曲がり部において、電極体が集電体を引っ張る力を吸収できるため、封口板と集電体の接続部に負荷が加わることをより効果的に抑制できる。よって、より信頼性の高い角形二次電池となる。
第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、前記ベース部の前記封口板の短手方向における一方の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記集電体が接続された角形二次電池の製造方法であって、
前記ベース部となる部分に設けられた直線部を有する接続用開口内に、前記封口板に設けられた突起が位置するようにし、前記直線部が前記リード部となる部分側に位置するように、前記集電体を前記封口板上に配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記突起と前記集電体を溶接接続する溶接工程を有する。
前記折り曲げ工程の後、前記リード部に前記第1電極板が接続される工程を有することが好ましい。
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデン(PVdF)、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を含む正極合剤スラリーを作製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの長尺状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極合剤スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた正極板は、長尺状の正極芯体の幅方向の端部に、正極芯体の長手方向に沿って両面に正極活物質合剤層が形成されていない正極芯体露出部4を有する。
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び分散媒としての水を含む負極合剤スラリーを作製する。この負極合剤スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの長尺状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極合剤スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた負極板は、長尺状の負極芯体の幅方向の端部に、負極芯体の長手方向に沿って両面に負極活物質合剤層が形成されていない負極芯体露出部5を有する。
上述の方法で作製した正極板と負極板をセパレータを介して巻回することにより巻回型の電極体3を作製する。図3に示すように電極体3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4を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部5を有する。なお、電極体3の最外周はセパレータで覆われていることが好ましい。
封口板2に設けられた負極端子取り付け孔2dの周囲において、封口板2の電池内面側に内部側絶縁部材9と負極集電体7のベース部7aを配置し、封口板2の電池外面側に外部側絶縁部材10を配置する。次に、負極外部端子8を、外部側絶縁部材10、封口板2、内部側絶縁部材9及び負極集電体7のベース部7aのそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、負極外部端子8の先端部を負極集電体7のベース部7a上にカシメる。これにより、図2、図4に示すように、負極外部端子8、外部側絶縁部材10、内部側絶縁部材9及び負極集電体7が封口板2に固定される。なお、負極外部端子8においてカシメられた部分と負極集電体7のベース部7aを更にレーザ溶接等により溶接接続し、溶接接続部を形成することが好ましい(図示は省略)。
図5に示すように、封口板2の電池内部側の面には、突起2aが設けられている。突起2aは、封口板2の短手方向において、封口板2の中心線Cよりも一方側(図5においては上方)にずれている。なお、中心線Cは、封口板2の短手方向における封口板2の中心を通り、封口板2の長手方向に延びる。突起2aの先端には、先端凹部2bが設けられている。突起2aの平面視の形状は長円形状である。突起2aは、直線状の突起直線部2a1を有する。
封口板2に接続された正極集電体6について、ベース部6aとリード部6bの境界部40で曲げ加工を行う。このとき、ベース部6aを封口板2に押し付けた状態で、リード部6bをベース部6aに対して曲げることが好ましい。
正極集電体6のリード部6bを電極体3の巻回された正極芯体露出部4の最外面に溶接接続する。負極集電体7のリード部7bを電極体3の巻回された負極芯体露出部5の最外面に溶接接続する。なお、接続方法としては、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
封口板2に正極集電体6及び負極集電体7を介して接続された電極体3の周囲を絶縁シート14で覆う。次に、絶縁シート14で覆われた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、角形外装体1と封口板2をレーザ溶接することにより、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。その後、封口板2に設けられた電解液注液孔15から角形外装体1内に非水溶媒と電解質塩を含む非水電解液を注入し、電解液注液孔15を封止栓16により封止する。封止栓16としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。なお、金属製の封止栓16を封口板2に溶接接続することも可能である。
図7に示すように、封口板2に設けられた突起2aが、正極集電体6のベース部6aに設けられた接続用開口6xに嵌合されている。このため、封口板2と正極集電体6が強固に接続される。更に、正極集電体6のベース部6aに設けられた接続用開口6xの縁部は、リード部6b側に封口板2の長手方向に延びる直線部6yを有する。このため、電極体3により正極集電体6が角形外装体1の底部方向に引っ張られた際、負荷が封口板2と正極集電体6の接続部50における1点に集中することを抑制できる。よって、封口板2と正極集電体6の接続部50が損傷あるは破損することを効果的に抑制できる。
上述の実施形態においては、封口板2と正極集電体6の接続部50が封口板2の中心線Cからずれた位置に配置される例を示したが、これに限定されない。変形例1は、封口板の形状及び正極集電体の形状が異なる以外は、上述の実施形態と同様の構成を有する。
封口板に設ける突起を、正極集電体のベース部上にカシメ固定することも可能である。図13Aは、変形例2に係る封口板202及び正極集電体206を示す図であり、封口板202と正極集電体206を溶接する前の図8Aに対応する断面図である。図13Bは、変形例2に係る封口板202及び正極集電体206を示す図であり、封口板202と正極集電体206を溶接した後の図8Bに対応する断面図である。
上述の実施形態及び変形例においては、封口板と正極集電体を接続する例を示した。しかしながら、封口板と負極集電体を同様の方法で接続することができる。この場合、封口板と正極集電体は絶縁する。
1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・突起
2a1・・・突起直線部
2b・・・先端凹部
2c・・・凹部
2d・・・負極端子取り付け孔
2e・・・第1溝部
2f・・・第2溝部
3・・・電極体
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・・・環状薄肉部
6d・・・環状突起
6e・・・テーパー部
6f・・・切り欠き部
6g・・・切り欠き部
6x・・・接続用開口
6y・・・直線部
7・・・負極集電体
7a・・・ベース部
7b・・・リード部
8・・・負極外部端子
8a・・・第1金属部
8b・・・第2金属部
9・・・内部側絶縁部材
10・・・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
30・・・溶接接続部
40・・・境界部
41・・・第1折れ曲がり部
42・・・第2折れ曲がり部
50・・・接続部
102・・・封口板
102a・・・突起
102a1・・・突起直線部
102b・・・先端凹部
106・・・正極集電体
106a・・・ベース部
106b・・・リード部
106c・・・環状薄肉部
106d・・・環状突起
106x・・・接続用開口
106y・・・直線部
150・・・接続部
202・・・封口板
202a・・・突起
202x・・・カシメ部
206・・・正極集電体
206a・・・ベース部
206b・・・リード部
206c・・・環状薄肉部
206x・・・接続用開口
206y・・・直線部
230・・・溶接接続部
240・・・境界部
250・・・接続部
Claims (8)
- 第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、前記ベース部の前記封口板の短手方向における一方の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板の前記電極体側の面に突起が設けられ、
前記ベース部に接続用開口が設けられ、
前記突起が前記接続用開口に嵌合されて、前記封口板と前記ベース部が接続され、
前記接続用開口の縁部は、前記リード部側に、前記封口板の長手方向に延びる直線部を有し、
前記直線部と前記突起とが溶接接続され、
前記直線部と前記ベース部と前記リード部との境界とが、前記封口板の短手方向において対向する、
角形二次電池。 - 平面視における前記接続用開口の形状が長円形状、又は方形状である請求項1に記載の角形二次電池。
- 前記リード部には、それぞれ前記封口板の長手方向に延びる第1折れ曲がり部と第2折れ曲がり部が設けられ、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板に対して垂直な方向において、前記第2折れ曲がり部よりも前記封口板側に位置し、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板の短手方向において、前記第2折れ曲がり部よりも外側に位置する請求項1〜2のいずれかに記載の角形二次電池。 - 前記第1電極板は正極板であり、前記第2電極板は負極板である請求項1〜3のいずれかに記載の角形二次電池。
- 第1電極板と第2電極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板に電気的に接続された集電体と、を備え、
前記集電体は、前記封口板に対向するように配置されたベース部と、前記ベース部の前記封口板の短手方向における一方の端部から前記電極体に向かって延びるリード部を有し、
前記封口板と前記集電体が接続された角形二次電池の製造方法であって、
前記ベース部となる部分に設けられて前記封口板の長手方向に延びる直線部を有する接続用開口内に、前記封口板に設けられた突起を嵌合させるようにし、前記直線部が前記リード部となる部分側に位置するとともに前記ベース部と前記リード部との境界と前記封口板の短手方向において対向するように、前記集電体を前記封口板上に配置する配置工程と、
前記配置工程の後、前記突起と前記接続用開口の直線部とを溶接接続する溶接工程を有する角形二次電池の製造方法。 - 前記溶接工程の後、前記集電体を、前記ベース部となる部分と前記リード部となる部分の境界部で折り曲げる折り曲げ工程を有し、
前記折り曲げ工程の後、前記リード部に前記第1電極板が接続される工程を有する請求項5に記載の角形二次電池の製造方法。 - 平面視における前記接続用開口の形状が長円形状、又は方形状である請求項5〜6に記載の角形二次電池の製造方法。
- 前記リード部には、それぞれ前記封口板の長手方向に延びる第1折れ曲がり部と第2折れ曲がり部が設けられ、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板に対して垂直な方向において、前記第2折れ曲がり部よりも前記封口板側に位置し、
前記第1折れ曲がり部は、前記封口板の短手方向において、前記第2折れ曲がり部よりも外側に位置する請求項5〜7のいずれかに記載の角形二次電池の製造方法。
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