JP7257178B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
正極板と負極板を含む第1電極体と、
正極板と負極板を含む第2電極体と、
開口を有し、前記第1電極体と前記第2電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極体及び前記第2電極体よりも前記封口板側に配置された集電体と、
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、を備える二次電池であって、
前記封口板は電解液注液孔を有し、
前記第1電極体は前記第2電極体側の最外面に第1絶縁シートを有し、
前記第2電極体は前記第1電極体側の最外面に第2絶縁シートを有し、
前記第1電極体は、前記封口板側の端部に、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第1電極タブ群を有し、
前記第2電極体は、前記封口板側の端部に、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第2電極タブ群を有し、
前記第1電極タブ群と前記第2電極タブ群は、前記集電体に接続され、
前記第1タブ群の最外面と前記第1絶縁シートに跨って第1テープが貼り付けられており、
前記第2タブ群の最外面と前記第2絶縁シートに跨って第2テープが貼り付けられており、
前記電解液注液孔と対向する位置に、前記第1テープ及び前記第2テープの少なくとも一方が配置され、
前記電解液注液孔は封止部材により封止部材により封止されている。
体8bが負極集電体8を構成している。なお、負極集電体8は一つの部品としてもよい。
まず、正極板の製造方法を説明する。
[正極活物質層スラリーの作製]
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、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電材としての炭素材料、及び分散媒としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)をリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物:PVdF:炭素材料の質量比が97.5:1:1.5となるように混練し、正極活物質層スラリーを作製する。
アルミナ粉末、導電材としての炭素材料、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)と分散媒としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を、アルミナ粉末:炭素材料:PVdFの質量比が83:3:14 となるように混練し、保護層スラリーを作製する。
正極芯体としての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーをダイコータにより塗布する。このとき、正極保護層スラリーは、正極芯体における正極活物質層スラリーの塗布部の端部近傍に塗布する。
より、正極活物質層を圧縮して正極原板とする。正極原板を所定の形状に切断することにより正極板4とする。
次に、負極板の製造方法を説明する。
[負極活物質層スラリーの作製]
負極活物質としての黒鉛、結着材としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)及び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、黒鉛:SBR:CMCの質量比が98:1:1となるように混練し、負極活物質層スラリーを作製する。
負極芯体としての厚さ8μmの銅箔の両面に、上述の方法で作製した負極活物質層スラリーをダイコータにより塗布する。
上述の方法で作製した正極板4及び負極板5を、ポリオレフィン製の矩形状のセパレータ90を介して積層し、積層型の電極体3を製造する。図4は、電極体3の平面図である。電極体3は、端部に、各正極板4に設けられた正極タブ4dが積層された正極タブ群40を有する。また、電極体3は、端部に、各負極板5に設けられた負極タブ5cが積層された負極タブ群50を有する。電極体3は偏平状である。なお、正極板4、セパレータ90、及び負極板5の積層方向において、電極体3の両外面にはセパレータ90が配置されている。
ようにすることが好ましい。
上述の方法で2つの電極体3を作製し、それぞれ第1電極体3a、第2電極体3bとする。第1電極体3aの正極タブ群40、負極タブ群50を、それぞれ第1正極タブ群40a、第1負極タブ群50aとする。第2電極体3bの正極タブ群40、負極タブ群50を、それぞれ第2正極タブ群40b、第2負極タブ群50bとする。なお、第1電極体3aと第2電極体3bは全く同じ構成であってもよいし、構成が異なっていてもよい。
図7は、各部品を取り付けた封口板2の電池内部側の面を示す図である。封口板2への各部品取り付けは次のように行われる。
図8は、第1正極集電体6aに第2正極集電体6bを取り付け、第1負極集電体8aに第2負極集電体8bを取り付けた後の封口板2の電池内部側の面を示す図である。
第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bが接続された第2正極集電体6bを、その一部が第1正極集電体6aと重なるようにして、内部側絶縁部材11上に配置する。そして、薄肉部6cにレーザー照射することにより、第2正極集電体6bと第1正極集電体6aを接合する。これにより接合部62が形成される。また、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bが接続された第2負極集電体8bを、その一部が第1負極集電体8aと重なるようにして、内部側絶縁部材13上に配置する。そして、薄肉部8cにレーザー照射することにより、第2負極集電体8bと第1負極集電体8aを接合する。これにより接合部63が形成される。
第1電極体3aと第2電極体3bを一つに纏める。このとき、第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bが異なる方向に湾曲し、第1負極タブ群50aと第2負極タブ群50bが異なる方向に湾曲するようにする。そして、一つに纏めた第1電極体3aと第2電極体3bを箱状ないし袋状に成形した絶縁シートからなる電極体ホルダー14内に配置する。
図9に示すように、封口板2の短手方向において、第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bの間に電解液注液孔15が配置される。また、電解液注液孔15と対向する位置に、第1テープ80a及び第2テープ80bが配置される。上述の通り、第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bは異なる方向に湾曲している。
ここで、第1テープ80aが、第1電極体3aにおいて第2電極体3b側の最外面に位置する第1最外セパレータ90aと第1正極タブ群40aに跨って貼り付けられている。また、第2テープ80bが、第2電極体3bにおいて第1電極体3a側の最外面に位置する第2最外セパレータ90bと第2正極タブ群40bに跨って貼り付けられている。したがって、注入された電解液により、第1最外セパレータ90a、第2最外セパレータ90b、あるいは他のセパレータ90が捲れることを防止できる。
したがって、第1最外セパレータ90a、第2最外セパレータ90b、あるいは他のセパレータ90が捲れることにより、意図しない部分で正極板4と負極板5が短絡することを防止できる。また、勢いよく注入された電解液により、正極活物質層4bないし負極活物質層5bの一部が脱落することを確実に防止できる。よって、脱落した正極活物質層4bないし負極活物質層5bに起因する短絡を防止できる。
なお、第1テープ80a及び第2テープ80bの幅を、第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bの幅よりも小さくすることもできる。第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bと正極端子7の間の導電経路に電流遮断機構を設ける場合は、第1テープ80a及び第2テープ80bの幅を、第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bの幅よりも小さくすることで、第1テープ80a及び第2テープ80bが電流遮断機構に接触することを確実に防止できる。あるいは、第1テープ80a及び第2テープ80bの幅を第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bの幅よりも小さくすることで、第1テープ80a及び第2テープ80bを貼り付ける際に第1テープ80a及び第2テープ80bが電流遮断機構に接触することがなく、第1テープ80a及び第2テープ80bを好ましい状態で貼り付けることができる。
第1テープ80a、第2テープ80b等のテープは、基材層と、基材層上に形成された接着層からなることが好ましい。基材層は、樹脂からなることが好ましい。基材層は、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート等から選択される部材あるいはそれらの混合物であることが
好ましい。特に基材層はポリプロピレンからなることが好ましい。
接着層は、常温(25℃)で粘着性を有することが好ましい。また、熱溶着可能なものであってもよい。接着層は、ゴム系の接着剤、アクリル系、ポリエチレン系等から選択される部材あるいはそれらの混合物であることが好ましい。特に接着層はゴム系の接着剤であることが好ましい。 なお、テープが、熱溶着性のシートであってもよい。この場合、熱溶着によりテープを接着する。また、テープはガラスクロステープであってもよい。
電極体の最外面に配置される絶縁シートは、正極板と負極板の間に配置されるセパレータと同じ材質のものとすることができる。なお、電極体の最外面にセパレータとは異なる絶縁シートを配置してもよい。絶縁シートは非多孔質であってもよいが、電極体内に電解液が染み込みやすいように絶縁シートは多孔質であることが好ましい。
セパレータが九十九折状とされる場合は、セパレータの一方端部が電極体の最外周に巻かれた状態とすることができる。そして、電極体の最外周に位置するセパレータを絶縁シートとすることができる。なお、九十九折状とされたセパレータとは別部材の絶縁シートを、電極体の最外周に巻きつけてもよい。
巻回型の電極体の場合、正極板と負極板の間に配置される帯状のセパレータが電極体の最外周に巻かれた状態とすることができる。そして、最外周に位置するセパレータを絶縁シートとすることができる。なお、帯状のセパレータとは別部材の絶縁シートを電極体の最外周に巻きつけてもよい。
100・・・電池ケース
1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・正極端子挿入孔
2b・・・負極端子挿入孔
3・・・電極体
3a・・・第1電極体
3b・・・第2電極体
4・・・正極板
4a・・・正極芯体
4b・・・正極活物質層
4c・・・正極保護層
4d・・・正極タブ
40・・・正極タブ群
40a・・・第1正極タブ群
40b・・・第2正極タブ群
5・・・負極板
5a・・・負極芯体
5b・・・負極活物質層
5c・・・負極タブ
50・・・負極タブ群
50a・・・第1負極タブ群
50b・・・第2負極タブ群
6・・・正極集電体
6a・・・第1正極集電体
6b・・・第2正極集電体
6c・・・薄肉部
6d・・・集電体開口
6e・・・集電体貫通穴
7・・・正極端子
8・・・負極集電体
8a・・・第1負極集電体
8b・・・第2負極集電体
8c・・・薄肉部
8d・・・集電体開口
9・・・負極端子
10・・・外部側絶縁部材
11・・・内部側絶縁部材
11a・・・絶縁部材本体部
11b・・・絶縁部材開口
11c・・・筒状部
12・・・外部側絶縁部材
13・・・内部側絶縁部材
14・・・電極体ホルダー
15・・・電解液注液孔
16・・・封止部材
17・・・ガス排出弁
60、61、62、63・・・接合部
90・・・セパレータ
90a・・・第1最外セパレータ
90b・・・第2最外セパレータ
80a・・・第1テープ
80b・・・第2テープ
Claims (5)
- 正極板と負極板を含む第1電極体と、
正極板と負極板を含む第2電極体と、
開口を有し、前記第1電極体と前記第2電極体を収容する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極体及び前記第2電極体よりも前記封口板側に配置された集電体と、
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、を備える二次電池であって、
前記封口板は電解液注液孔を有し、
前記第1電極体は前記第2電極体側の最外面に第1絶縁シートを有し、
前記第2電極体は前記第1電極体側の最外面に第2絶縁シートを有し、
前記第1電極体は、前記封口板側の端部に、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第1電極タブ群を有し、
前記第2電極体は、前記封口板側の端部に、前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された第2電極タブ群を有し、
前記第1電極タブ群と前記第2電極タブ群は、前記集電体に接続され、
前記第1電極タブ群の最外面と前記第1絶縁シートに跨って第1テープが貼り付けられており、
前記第2電極タブ群の最外面と前記第2絶縁シートに跨って第2テープが貼り付けられており、
前記電解液注液孔と対向する位置に、前記第1テープ及び前記第2テープの少なくとも一方が配置され、
前記電解液注液孔は封止部材により封止された二次電池。 - 前記第1絶縁シートは、多孔質のシートであり、
前記第2絶縁シートは、多孔質のシートである請求項1に記載の二次電池。 - 前記第1電極体は、複数の前記正極板と、複数の前記負極板を含む積層型の電極体であり、
前記第2電極体は、複数の前記正極板と、複数の前記負極板を含む積層型の電極体である請求項1又は請求項2に記載の二次電池。 - 前記封口板の電池内部側には絶縁部材が配置されており、
前記絶縁部材は、前記電解液注液孔と対向する位置に絶縁部材開口を有し、
前記絶縁部材開口の周囲には筒状部が形成された請求項1~3のいずれかに記載の二次電池。 - 前記集電体は、前記電解液注液孔と対向する位置に集電体貫通穴を有する請求項1~4のいずれかに記載の二次電池。
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