JP6984653B2 - 角形二次電池及びそれを用いた組電池 - Google Patents
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Description
正極板と負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、
端子取り付け孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、
前記封口板の外面側において前記端子に接続された外部導電部材と、
前記外部導電部材と前記封口板の間に配置された外部絶縁部材と、を備え、 前記封口板は、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部を有し、
前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第1嵌合凹部が配置され、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の端部側に前記第2嵌合凹部が配置され、
前記封口板の短手方向において、前記第1嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、前記第2嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、
前記外部絶縁部材は、第1嵌合凸部及び第2嵌合凸部を有し、前記第1嵌合凸部は前記第1嵌合凹部内に配置され、前記第2嵌合凸部は前記第2嵌合凹部内に配置されている。
前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第3嵌合凹部が配置され、
前記封口板の短手方向において、前記第3嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記第1嵌合凹部が配置されていない側の前記封口板の端部側にずれており、
前記外部絶縁部材は、第3嵌合凸部を有し、前記第3嵌合凸部は前記第3嵌合凹部内に配置されていることが好ましい。
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)を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの矩形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、正極スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極活物質合剤層が所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
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)、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの矩形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、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層を形成する。その後、負極活物質合剤層が所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
50枚の正極板4及び51枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素(3a、3b)を作製する。図5に示すように、積層型の電極体要素(3a、3b)は、一方の端部において、各正極板4の正極タブ40が積層され、各負極板5の負極タブ50が積層されるように作製される。
図2、図6〜図8を用いて、封口板2への正極端子7及び第1正極集電体6a等の取り付け方法、及び正極端子7の近傍の構成について説明する。なお、図7においては、正極タブ40及び負極タブ50は図示していない。
図2及び図11を用いて、封口板2への負極端子9及び第1負極集電体8aの取り付け方法を説明する。封口板2に設けられた負極端子取り付け孔2bの近傍の電池外面側に第1外部絶縁部材13を配置し、負極端子取り付け孔2bの近傍の電池内部側に内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aを配置する。次に、負極端子9を、第1外部絶縁部材13の貫通孔、封口板2の負極端子取り付け孔2b、内部側絶縁部材12の貫通孔及び第1負極集電体8aの貫通孔のそれぞれに挿入する。そして、負極端子9の先端を第1負極集電体8a上にカシメる。これにより、第1外部絶縁部材13、封口板2、内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aが固定される。なお、負極端子9においてカシメられた部分と第1負極集電体8aはレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。
図12は、第2正極集電体6bへの正極タブ40の接続方法、第2負極集電体8bへの負極タブ50の接続方法を示す図である。上述の方法で2つの電極体要素を作製し、それぞれ第1の電極体要素3a、第2の電極体要素3bとする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第1の電極体要素3aの複数枚の正極タブ40が第1正極タブ群40aを構成する。第1の電極体要素3aの複数枚の負極タブ50が第1負極タブ群50aを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の正極タブ40が第2正極タブ群40bを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の負極タブ50が第2負極タブ群50bを構成する。
図8Aに示すように、第1正極集電体6aの集電体突起6xが、第2正極集電体6bの集電体第1開口6y内に位置するようにして、第2正極集電体6bを第2絶縁部材63上に配置する。そして、第1正極集電体6aの集電体突起6xと第2正極集電体6bの集電体第1開口6yの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bが接続される。
図11に示すように、第2負極集電体8bは、集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2を有する。集電体第1領域8b1には負極タブ50が接続される。集電体第2領域8b2には、集電体第1開口8yが設けられている。集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2は、集電体第3領域8b3により繋がれている。
第2正極集電体6bを第1正極集電体6aに接続し、第2負極集電体8bを第1負極集電体8aに接続した後、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを一つに纏める前に、樹脂製のカバー部80を、第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63に接続することが好ましい。図2に示すように、角形二次電池20において、第1正極集電体6aと電極体3の間にカバー部80が配置される。なお、カバー部80は、第1絶縁部材10の第2接続部10fと、第2絶縁部材63の第3接続部63dに接続される。なお、カバー部80は第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63の少なくとも一方に接続されていることが好ましい。
第1正極タブ群40a、第2正極タブ群40b、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bを湾曲させて、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを一つに纏め電極体3とする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、テープ等により一つに纏めることが好ましい。あるいは、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを、箱状ないし袋状に成形した絶縁シート14内に配置して、一つに纏めることが好ましい。あるいは、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを接着により固定することが好ましい。
電極体3を絶縁シート14で覆い、角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1を溶接し、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から非水電解液を注液し、電解液注液孔を封止栓16により封止する。これにより、角形二次電池20が作製される。
図13Aに示すように、封口板2の電池内部側の面には、第1凹部2cが設けられている。図6に示すように第2絶縁部材63において封口板2に対向する部分に第1凸部70が設けられている。角形二次電池20において、第1凸部70は、第1凹部2c内に配置される。これにより、封口板2に対して平行な面内において、第2絶縁部材63が封口板2に対して動くことを抑制できる。
第2外部絶縁部材(外部絶縁部材)及び外部導電部材の構造及び角形二次電池20への取り付け方法を、正極側を例に説明する。なお、負極側についても同様の構造とし、同様の方法で取り付けることができる。
複数の角形二次電池20を直列ないし並列に接続し組電池とすることができる。組電池を作製する際、外部導電部材120及び外部導電部材122は、隣接する角形二次電池20の端子同士を接続するために利用される。例えば、金属製のバスバーを、隣接する一方の角形二次電池20の正極側の外部導電部材120と隣接する他方の角形二次電池20の負極側の外部導電部材122にそれぞれ接続する。なお、締結部材121及び締結部材123は、ナットを用いて、バスバーと外部導電部材120又は外部導電部材122を接続するために用いられる。なお、締結部材121及び締結部材123は必須の構成ではない。例えば、バスバーと外部導電部材120又は外部導電部材122を溶接接続することもできる。
上述の実施形態に係る角形二次電池20は、正極端子7及び負極端子9を、封口板2の正極端子取り付け孔2a及び負極端子取り付け孔2bに、電池外部側から挿入し、電池内部側でかしめる形態である。別の形態として、正極端子7及び負極端子9を、封口板2の正極端子取り付け孔2a及び負極端子取り付け孔2bに、電池内部側から挿入し電池外部側でかしめる形態としてもよい。
Claims (6)
- 正極板と負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、
端子取り付け孔を有し、前記開口を封口する封口板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記端子取り付け孔に挿入された端子と、
前記封口板の外面側において前記端子に接続された外部導電部材と、
前記外部導電部材と前記封口板の間に配置された外部絶縁部材と、を備え、
前記封口板は、第1嵌合凹部及び第2嵌合凹部を有し、
前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第1嵌合凹部が配置され、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の端部側に前記第2嵌合凹部が配置され、
前記封口板の短手方向において、前記第1嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、前記第2嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記封口板の端部側にずれており、
前記外部絶縁部材は、第1嵌合凸部及び第2嵌合凸部を有し、前記第1嵌合凸部は前記第1嵌合凹部内に配置され、前記第2嵌合凸部は前記第2嵌合凹部内に配置された角形二次電池。 - 前記封口板は第3嵌合凹部を有し、
前記封口板の長手方向において、前記端子取り付け孔よりも前記封口板の中央側に前記第3嵌合凹部が配置され、
前記封口板の短手方向において、前記第3嵌合凹部は、前記封口板の中心よりも前記第1嵌合凹部が配置されていない側の前記封口板の端部側にずれており、
前記外部絶縁部材は、第3嵌合凸部を有し、前記第3嵌合凸部は前記第3嵌合凹部内に配置された請求項1に記載の角形二次電池。 - 前記封口板の長手方向における前記第1嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第1嵌合凹部の長さよりも大きい請求項1又は2に記載の角形二次電池。
- 前記第2嵌合凹部は、平面視の形状が円形である請求項1〜3のいずれかに記載の角形二次電池。
- 前記封口板の長手方向における前記第3嵌合凹部の長さは、前記封口板の短手方向における前記第3嵌合凹部の長さよりも大きい請求項2に記載の角形二次電池。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の角形二次電池を複数個有する組電池。
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