JP7334532B2 - 電池 - Google Patents

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Description

本発明は電池、特に二次電池に関する。
従来、種々の電子機器の電源として、一次電池および二次電池等の電池が用いられている。特に二次電池は一般的に外装体(ケース)内に電極組立体(電極体)および電解質が収容された構造を有し、さらに二次電池の電気的接続を達成するための電極端子構造体を具備している。
電池の電極端子構造体は、例えば、図5A~図5Cに示すように、端子引出孔511を有する電池ケース510;台座部521および該台座部から突設したリベット部522を有し、該リベット部522がケース外側から前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子520;リベット部の外周に装着される筒部531および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部532を有し、該平板部は前記ケースの外側に設けられている外側シール部材530;ケース内部の電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板540;および前記ケース510と前記接続板540との間に設けられ、前記ケース510と前記接続板540との隙間をシールするシール部材であって、前記外側シール部材530の筒部531の外周を覆うように、前記ケース510の内側に配置されている内側シール部材550;を備えている。リベット部522は先端をかしめられることによりかしめ部5220となる。このような電極端子構造体においては、ケース510内部のシール性が求められている。図5Aは、従来技術において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図(例えば最小断面視)である。図5Bは、従来技術において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図(例えば最小断面視)である。図5Cは、図5Aの電極端子構造体の分解図である。
一方、電池の電極端子構造体の別の一例として、電極端子520’の台座部521’の寸法を、図6Aおよび図6Bに示すように大きくした電極端子構造体が知られている。図6Aおよび図6Bの電極端子構造体は、電極端子520’の台座部521’の寸法をより大きくしたこと以外、図5A~図5Cの電極端子構造体と同様である。図6Aは、従来技術の別の一例において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図6Bは、従来技術の別の一例において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。
他方、電池の電極端子構造体のまた別の一例として、電極端子520’’の台座部521’’に、図7Aおよび図7Bに示すように、シール部材530(特にその平板部532)に向けて突起5210を設けた電極端子構造体が知られている(例えば特許文献1)。図7Aは、従来技術のまた別の一例において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図7Bは、従来技術のまた別の一例において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。
特開平10-340709号公報
本発明の発明者等は、従来技術における電極端子構造体において、以下に示す新たな問題が生じることを見い出した。
詳しくは、例えば、図5A~図5Cの電極端子構造体において、小型化のため、シール部材530の平板部532の寸法(例えば、前記シール部材530の平板部532における外周端面5320の先端と電極端子の軸x’との距離K2’)を小さくすると、シール性が低下した。より詳しくは、電池において電極端子520と電池ケース510との間のシール性は、電極端子520(特にリベット部522)の軸方向X’の進入および漏れを防止するための軸方向X’のシール性および軸方向X’に対して垂直方向Y’(以下、単に「幅方向Y’」という)の進入および漏れを防止するための幅方向Y’のシール性が要求されている。小型化のため、平板部532の寸法(例えば、前記シール部材530の平板部532における外周端面5320の先端と電極端子の軸x’との距離K2’)を小さした場合、幅方向Y’のシール性が低下した。この場合において幅方向Y’のシール性が低下する原因は、幅方向Y’のシール長さが短縮されることだけでなく、シール部材530の平板部532の軸方向Xの圧力(すなわちケース510への圧力)が低下することにもあることを見い出した。
より詳しくは、図5Dに示すように、平面視形状が矩形状である平板部532aを用いて、電極端子520a(特に台座部521a)によるかしめを行った場合、平板部532aは、平面視において、リベット部522aを中心とした半径方向(実線および破線の矢印方向)で広がり変形しようとする。このとき、長辺方向(図5Dにおける破線の矢印方向)の広がり変形は、長辺方向ゆえに、制限されるものの、短辺方向(図5Bおよび図5Dにおける実線の矢印方向r)の広がり変形は、短辺方向ゆえに、あまり制限されることなく起こる。このため、平面視において、平板部532aにおけるリベット部522aの短辺方向側にある領域(図5D中の格子領域)の軸方向X圧力(すなわちケース510への圧力)が低下するものと考えられる。このことは、図5Eに示すシミュレーション結果からも明らかである。図5Eは、図5Dの矩形状平板部および台座部についてのシミュレーションの結果を示す模式的平面図であって、リベット高さを2.15mmから1.45mmに圧縮するときの条件でのシール部材圧力の大きさに関するシミュレーション結果を示す1/4模式的平面図である。図5Eより、上部(長辺側)に高圧力領域が右部(短辺側)よりも少ないことが示されている。図5Eにおいては、青色、緑色、黄色、赤色の順に圧力が大きくなることを示す。なお、図5Eのシミュレーション結果(図面)(現物:カラーコピー)を参考資料として物件提出書で提出する。図5Dは、他の従来技術における平板部および台座部の模式的平面図であり、平板部の広がり変形を説明するための模式図である。
そこで、本発明の発明者等は、例えば図6A~図6Bに示すように、電極端子520’の台座部521’の寸法S’を大きくしてみても、やはりシール性(特に幅方向Y’(短辺方向)のシール性)が低下することがあった。
また例えば、図7A~図7Bに示すように、電極端子520’’の台座部521’’にシール部材530(特にその平板部532)に向けて突起5210を設けてみても、平板部532の厚みは突起5210の存在部分において薄くなるため、やはりシール性(特に幅方向Y’(短辺方向)のシール性)が低下することがあった。
本発明は、電池の小型化のためにシール部材の平板部の断面視幅寸法を比較的小さくしても、シール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)がより十分に優れている電池を提供することを目的とする。
本発明は、
電極を含む電極組立体と、
前記電極組立体を格納し、端子引出孔を有するケースと、
台座部および該台座部から突設したリベット部を有し、該リベット部が前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子と、
前記ケースと前記電極端子との間に設けられ、前記ケースと前記電極端子との隙間をシールするシール部材であって、前記リベット部の外周に装着される筒部および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部を有し、該平板部は前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側に設けられているシール部材と、
前記ケース内部の前記電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板であって、前記リベット部の外周に装着される接続板と、
を備え、
前記電極端子の台座部は、前記シール部材の平板部における外周端面と接触する接触壁を備えた変形抑制部を有する、電池に関する。
本発明の電池は、当該電池の小型化のためにシール部材の平板部の断面視幅寸法を比較的小さくしても、シール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)がより十分に優れている。
本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)の外観を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図1Bに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の模式的拡大断面図である。 図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の別の一例(A’)の模式的拡大断面図である。 図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の別の一例(A’’)の模式的拡大断面図である。 図1Bの電極端子構造体の分解図である。 本発明の別の実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図4Aに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 従来技術において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図5Aに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 図5Aの電極端子構造体の分解図である。 他の従来技術における矩形状平板部および台座部の模式的平面図であり、平板部の広がり変形を説明するための模式図である。 図5Dの矩形状平板部および台座部についてのシミュレーションの結果を示す模式的平面図である。 従来技術の別の一例において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 従来技術の別の一例において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 従来技術のまた別の一例において、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。 従来技術のまた別の一例において、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。
[電池]
本発明は、リベット部を有する電極端子を備えた一次電池および二次電池等の電池を提供する。本明細書中、「二次電池」という用語は充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、「蓄電デバイス」なども包含し得る。「一次電池」という用語は放電のみが可能な電池のことを指している。本発明の電池は二次電池であることが好ましい。本発明は電池の小型化に有用であるところ、昨今では二次電池の小型化が特に進んでいるためである。
以下、本発明の二次電池について、幾つかの実施態様を示す図面を用いて詳しく説明する。本明細書でいう「断面視」とは、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向に対して略垂直な方向からみたときの断面状態(断面図)のことである。「断面視」は「最小断面視」であってもよいし、「最大断面視」であってもよいし、またはこれらの両者を含んでもよい。「最小断面視」は、例えば、二次電池が後述の図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、二次電池の断面積が最小になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向に対して略垂直な方向からみたときの断面状態(断面図)のことである。「最大断面視」は、二次電池の断面積が最大になるように、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向に対して略垂直な方向からみたときの断面状態(断面図)のことである。本発明においては、特記しない限り、以下の説明は、少なくとも「最小断面視」についての説明であり、好ましくは「最小断面視」および「最大断面視」の両者についての説明である。「平面視」とは、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向における上方または下方からみたときの状態(平面図)のことである。本明細書中、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観および寸法比などは実物と異なり得る。本明細書で直接的または間接的に用いる“上下方向”、“左右方向”および“表裏方向”はそれぞれ、特記しない限り、図中における上下方向、左右方向および表裏方向に対応した方向に相当する。同じ符号または記号は、特記しない限り、形状が異なること以外、同じ部材または同じ意味内容を示すものとする。
<第1実施態様>
本実施態様の二次電池200は、図1Aに示すように、電池ケース(以下、単に「ケース」ということがある)10内において、電極組立体(図示せず)および電解質(図示せず)が封入されており、電極端子構造体100により電極端子20が内部から導出されている。電極端子構造体100は、ケース10の内部と外部との間で電子を出し入れするためのデバイスである。図1Aは、本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)の外観を示す模式的斜視図である。
電極端子構造体100は、例えば、図1B、図2A、図2B、図2C、図2D、図3、図4Aおよび図4Bに示すように、ケース10と、電極端子20と、シール部材30(以下、「第1シール部材30」ということがある)と、接続板40とを備えており、通常はさらなるシール部材50(以下、「第2シール部材50」ということがある)を備えている。図1Bは、本発明の一実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図2Aは、図1Bに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図2Bは、図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の模式的拡大断面図である。図2Cは、図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の別の一例(A’)の模式的拡大断面図である。図2Dは、図2Aの電極端子構造体における円領域A部分の別の一例(A’’)の模式的拡大断面図である。図3は、図1Bの電極端子構造体の分解図である。図4Aは、本発明の別の実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図4Bは、図4Aに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。
本実施態様の二次電池200は、図1Bに示すように、リベット部22(特にその先端)をかしめる(例えば矢印方向に圧縮する)ことにより、図2Aおよび図2Bに示すように、ケース10と電極端子20(すなわち台座部21およびリベット部22)との間に挟まれている第1シール部材30(すなわち筒部31および平板部32)の少なくとも平板部32が十分に圧縮されてシーリング部となる。詳しくは、特にケース10と電極端子20の台座部21との間に挟まれている第1シール部材30の平板部32が十分に圧縮されてシーリング部となる。より詳しくは、本発明においては、図1B、図2Aおよび図2Bに示すように、台座部21が変形抑制部211を有し、当該変形抑制部211が提供する接触壁210により、かしめ時において、シール部材30(特にその平板部32)の広がり変形を十分に抑制する。そのため、ケース10と電極端子20の台座部21との間に挟まれている第1シール部材の平板部32が電極端子20(特にリベット部22)の厚み方向(すなわち軸方向X)において十分に圧縮される。その結果、幅方向Yのシール性が十分に向上するものと考えられる。台座部が変形抑制部(特に接触壁)を有さないと、かしめ時において、シール部材(特にその平板部)の広がり変形が過度に起こる。そのため、ケースと電極端子の台座部との間に挟まれている第1シール部材の平板部32がその厚み方向(すなわち電極端子(特にリベット部)の軸方向X)において十分に圧縮されない。その結果、幅方向Yのシール性が低下する。本明細書中、シール性はケース10と電極端子20との間のシール性であって、外部からの水分等の進入および内部からの電解質の漏れ等を防止するための封止性のことである。シール性は、特記しない限り、電極端子20(特にリベット部22)の軸方向Xのシール性および軸方向Xに対して垂直方向Y(以下、単に「幅方向Y」という)のシール性を包含する。本発明はシール性、特に幅方向Yのシール性に関する十分な向上を達成するものである。平板部32の圧縮は当該平板部の厚み方向(すなわち軸方向X)の圧縮を含む。このような平板部32の厚み方向(すなわち軸方向X)の圧縮は、リベット部22のかしめ(すなわち図1Bにおける矢印方向の圧縮)による、リベット部22の軸方向Xの圧縮に基づく圧縮である。幅方向Yは、リベット部22が円柱状または円筒状の場合、その直径方向であってもよい。
本発明は、電池の小型化のためにシール部材30の平板部32を大きくできない場合、特に有用である。このような場合、シール性(特に幅方向Yのシール性)を確保することは難しいが、本発明においては、変形抑制部211(特に接触壁210)による平板部32の広がり変形の抑制に基づいて、シール性(特に幅方向Yのシール性)を有意に確保できるためである。
本明細書中、図1A、図1B、図2A、図4Aおよび図4B等において、電極端子20は、リベット部22がケース10の外側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられている。すなわち、電極端子20は、その台座部21がケース10の外側に配置されるように設けられている。本発明はこのような態様に限定されず、当該態様とは、ケースの外側と内側の配置が逆になる態様であっても、本発明の効果が得られることは明らかである。例えば、電極端子20は、リベット部22がケース10の内側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられていてもよい。すなわち、電極端子20は、その台座部21がケース10の内側に配置されるように設けられていてもよい。本発明においては、シール性のさらなる向上の観点から、電極端子20は、リベット部22がケース10の外側からケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられていることが好ましい。
以下、各部材について詳しくは説明する。
(ケース)
ケース10は、二次電池の外観を構成する外装体である。ケース10は、端子引出孔11(図3参照)を有している。なお、図3においてケース10は端子引出孔11の近傍のみが示されており、その他の部分は省略されている。
ケース10の厚みT1(図2B参照)は、当該ケースを構成するシートの厚みのことであり、特に限定されず、電池のさらなる小型化の観点から、好ましくは100μm以下(特に1μm以上100μm未満)であり、より好ましくは10μm以上90μm以下である。
ケース10の厚みT1は任意の10カ所における当該厚みの平均値であってもよい。
ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1(図1Bおよび図3参照)は通常、リベット部22の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、1.10×S1(mm)以上、2.00×S1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化とシール性(特に軸方向Xのシール性)のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.10×S1(mm)以上、1.50×S1(mm)以下である。上記寸法L1は、少なくとも最小断面視(好ましくは最小断面視および最大断面視)において、寸法S1と上記関係を有していることが好ましい。
ケース10の端子引出孔11は通常、円形を有しているが、リベット部22の形状(特に平面視形状)に応じた形状であってもよい。端子引出孔11が円形を有する場合、断面視幅寸法L1は直径である。
ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、少なくとも最大断面視において達成されていればよい。ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
ケース10はハードケースまたはラミネートケースであってもよく、通常は、ハードケースであることが好ましい。例えば、ハードケース10は硬質シート材料から構成されていてもよい。ハードケース10を構成する硬質シート材料としては、二次電池のケースの構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。本発明においては、ケース10はステンレスから構成されていることが好ましい。ケース10は、蓋部および本体部などの2つ以上の部材からなっていてもよい。ケースが2つ以上の部材からなる場合、これらの部材間はレーザー照射法等により結合されてもよい。
(電極端子)
電極端子20は、ケース10の端子引出孔11よりも断面視幅寸法が大きな台座部21および当該台座部から突設したリベット部22を有する。電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11を貫通するように設けられている。電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11を、図1B、図2A、図3、図4Aおよび図4Bに示すように、ケース10の外側から貫通するように設けられてもよいし、またはケース10の内側から貫通するように設けられてもよい。シール性のさらなる向上の観点からは、電極端子20は、リベット部22がケース10の端子引出孔11をケース10の外側から貫通するように設けられていることが好ましい。
リベット部22は先端をかしめられることにより(図1B)、例えば接続板40の上面で、かしめ部220(図2A参照)となる。リベット部22は、柱形状(すなわち中実(例えば円柱状))を有していてもよいし、または筒形状(例えば円筒状)を有していてもよい。「かしめる」とは、押圧による変形により、リベット部の軸方向Xの圧縮および幅方向Yの膨張(特に幅方向Yの膨張)がもたらされることである。本発明においては、その結果として、リベット部とケースとの間で第1シール部材の筒部および平板部(本発明においては特に平板部)の圧縮(特に軸方向Xの圧縮)が十分に達成され、幅方向Yのシール性が十分に向上する。「かしめる」とは、図1Bに示すように、矢印方向で圧縮することにより、リベット部22の先端を押し広げることであってもよい。特にリベット部が筒形状を有する場合、「かしめる」とは、単に内側から圧力をかけて変形させること(例えば断面視形状において膨張させること)であってもよい。
台座部21は、少なくとも最小断面視において、その外周部に、変形抑制部211を有する。すなわち、台座部21は、最小断面視において、その外周部に、変形抑制部211を有しており、最大断面視において、その外周部に変形抑制部211を有していてもよいし、または有していなくてもよい。最小断面視において第1シール部材30(特にその平板部32)のケース10に対する圧力の低下が起こりやすいところ、このような最小断面視において、台座部21がその外周部に変形抑制部211を有することにより、当該圧力の低下をより十分に防止できるためである。外周部とは、台座部21において、電極端子20(特にそのリベット部22)の軸xから、より遠位に位置付けられる部分のことである。
変形抑制部211は、第1シール部材30の平板部32における外周端面320と接触する接触壁210(図2B等参照)を有している。このような接触壁210により、かしめ時(またはその後)において、第1シール部材30(特に平板部32)の広がり変形をより十分に抑制することができる。広がり変形は、断面視において、電極端子20(特にそのリベット部22)の軸xを基準として、その近位から遠位に向かう方向での広がり変形である。接触壁210は、特記しない限り、そのリベット部側表面を指す。
変形抑制部211が有する接触壁210は、リベット部22の外周側面に対向しつつ、ケース10に向かって延在している。接触壁210は、断面視において、直線によって表される形状を有していてもよいし、曲線によって表される形状を有していてもよいし、またはそれらの複合形状を有していてもよい。
変形抑制部211が有する接触壁210は、断面視および平面視において、その全体が平板部32と接触していなければならないというわけではない。接触壁210は、いずれかの最小断面視において、少なくともその一部が平板部32と接触していればよい。接触壁210における少なくとも一部の接触により、平板部32の広がり変形が抑制されているためである。いずれかの最小断面視において接触壁210の全体が平板部32と接触している場合、接触壁210は、例えば図2Bおよび図2Cに示すように、シール部材30の平板部32における外周端面320と接触の状態にある。接触壁210が平板部32と接触していない場合、接触壁210は、例えば図2Dに示すように、当該外周端面320と非接触の状態にある。平板部の広がり変形のより十分な抑制に基づくシール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上の観点から、当該接触壁210の全体は、いずれかの最小断面視において、図2Bおよび図2Cに示すように、シール部材30の平板部32における外周端面320と接触の状態にあることが好ましい。当該接触壁210が断面視において外周端面320と接触の状態にあるとき、当該接触壁210は通常、当該外周端面320との間で相互に相補的形状を有している。相補的形状とは、凹部と凸部との関係など、相互に嵌合する関係を有する形状のことである。
変形抑制部211が有する接触壁210の配置について、当該接触壁210と電極端子20(特にリベット部22)の軸xとの距離D1(例えば図1Bおよび図4A参照)は通常、断面視において、電極端子20(特にリベット部22)の軸xとシール部材30の平板部32における外周端面320の先端との距離をK2(例えば図1B、図2B~図2Dおよび図4A参照)としたとき、0.8×K2(mm)以上、1.2×K2(mm)以下である。当該距離D1は、接触壁210による平板部の広がり変形のより十分な抑制に基づくシール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上の観点から、好ましくは0.8×K2(mm)以上、1.0×K2(mm)以下であり、より好ましくは0.9×K2(mm)以上、1.0×K2(mm)以下であり、さらに好ましくは0.95×K2(mm)以上、1.0×K2(mm)以下である。上記距離D1は、少なくとも最小断面視において、距離K2と上記関係を有していることが好ましい。台座部21が最大断面視においてその外周部に変形抑制部211を有する場合、当該最大断面視において、距離D1は距離K2と上記関係を有していてもよいし、または有していなくてもよい。この場合、距離D1は最大断面視においても距離K2と上記関係を有していることが好ましい。
接触壁210は通常、シール部材30の平板部32の厚みをK1としたとき、0.1×K1以上、1.0×K1以下の高さH1を有している(例えば図2B参照)。高さH1は、接触壁210による平板部の広がり変形のより十分な抑制に基づくシール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上の観点から、好ましくは0.2×K1以上、0.9×K1以下であり、より好ましくは0.4×K1以上、0.9×K1以下、さらに好ましくはより好ましくは0.5×K1以上、0.8×K1以下である。上記高さH1は、少なくとも最小断面視において、厚みK1と上記関係を有していることが好ましい。台座部21が最大断面視においてその外周部に変形抑制部211を有する場合、当該最大断面視において、高さH1は厚みK1と上記関係を有していてもよいし、または有していなくてもよい。この場合、高さH1は最大断面視においても厚みK1と上記関係を有していることが好ましい。
台座部21の幅寸法について、台座部21の変形抑制部211における外周端面2110と電極端子20(特にリベット部22)の軸xとの距離D2(例えば図1Bおよび図4A参照)は通常、断面視において、変形抑制部211の接触壁210と電極端子20(特にリベット部22)の軸xとの距離をD1(mm)としたとき、1.1×D1(mm)以上(例えば1.1×D1(mm)以上、2.0×D1(mm)以下)である。当該距離D2は、シール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上と電池のさらなる小型化とのバランスの観点から、好ましくは1.1×D1(mm)以上、1.5×D1(mm)以下であり、より好ましくは1.1×D1(mm)以上、1.4×D1(mm)以下であり、さらに好ましくは1.1×D1(mm)以上、1.3×D1(mm)以下である。上記距離D2は、少なくとも最小断面視において、距離D1と上記関係を有していることが好ましい。台座部21が最大断面視においてその外周部に変形抑制部211を有する場合、当該最大断面視において、距離D2は距離D1と上記関係を有していてもよいし、または有していなくてもよい。この場合、距離D2は最大断面視においても距離D1と上記関係を有していることが好ましい。
台座部21の形状(特に平面視形状)は通常、円形であるが、特に限定されない。台座部21が円形形状を有する場合、距離D2はその半径である。
台座部21の厚みD3(図2A、図4B参照)[すなわち台座部21における非変形抑制部211以外の部分(例えば、平板部32を収容するための収容部)の厚み]は、特に限定されず、電池のさらなる小型化の観点から、好ましくは2000μm以下(特に100μm以上2000μm未満)であり、より好ましくは500μm以上1000μm以下である。
リベット部22の断面視幅寸法S1(図1B、図4A参照)は、特に限定されず、電池のさらなる小径化とシール性(特に軸方向Xのシール性)のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1mm以上、5mm以下であり、より好ましくは1mm以上、2mm以下である。リベット部22の断面視幅寸法S1(図1B参照)は、かしめる前の寸法であるが、かしめた後においても検知することができる。図2Aにおいて、かしめた後のリベット部22の断面視幅寸法は、かしめる前(図1B)と比較して、軸方向Xに関して一様に増大しているが、台座部21の近傍において、増大しなかった部分が残るためである。
リベット部22の形状(特に平面視形状)は通常、円形であるが、特に限定されない。リベット部22が円形形状を有する場合、断面視幅寸法S1は直径である。
リベット部22の断面視幅寸法S1は任意の10カ所における当該寸法の平均値であってもよい。
電極端子20を構成する台座部21およびリベット部22は、図1B、図2A、図3、図4Aおよび図4Bに示すように、一体的に形成されていてもよいし、またはそれぞれ別部材として形成されたものを結合して形成されていてもよい。
台座部21はあらゆる導電性材料から構成されていてもよい。リベット部22は、かしめることが可能な、あらゆる導電性材料から構成されていてもよい。台座部21およびリベット部22を構成する導電性材料としては、それぞれ独立して、二次電池の電極端子の構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。台座部21およびリベット部22は、電池のさらなる小径化とシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上のバランスの観点から、アルミニウムから構成されていることが好ましい。
電極端子20は、切削加工法、押出加工法、またはこれらの加工法を組み合わせた方法等の加工法により、製造することができる。特に台座部21における変形抑制部211の接触壁210は上記の加工法により形成可能である。
(第1シール部材)
第1シール部材30は、ケース10と電極端子20との間に設けられ、ケース10と電極端子20との隙間をシールする。第1シール部材30は通常、ケース10と電極端子20との絶縁を確保する。
第1シール部材30は、電極端子20のリベット部22の外周に装着される筒部31および当該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部32を有している。第1シール部材30は、図1Bおよび図2A等において、平板部32がケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されるように設けられている。図1Bおよび図2A等において、電極端子20の台座部21はケース10の外側に配置されているため、第1シール部材30は、平板部32がケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されるように設けられている。第1シール部材30の平板部32は通常、ケース10の外側または内側のうち、電極端子20の台座部21が配置されている側に配置されている。例えば、電極端子20の台座部21がケース10の内側に配置されている場合、第1シール部材30の平板部32はケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されている。
筒部31は、平板部32の上方に設けられており、平板部32は、筒部31の一端(下端)から外径方向に平板状(例えば、円板状)に延びている。筒部31は、電極端子20のリベット部22の外周に装着され、当該リベット部22とともに、端子引出孔11に挿し込まれる。平板部32は、端子引出孔11からケース10の表面(図1B等ではケース10の外側(特に外側表面))に沿って延び、平板部32の少なくとも一部はケース10と電極端子20の台座部21との間(図1B等ではケース10の外側表面と、電極端子20の台座部21との間)に挟まれている。
筒部31の高さ(図示せず)は、特に限定されず、通常はケース10の厚みをT1(μm)(図2B等参照)としたとき、10×T1(μm)以上(特に10×T1(μm)以上、100000×T1(μm)以下)であり、シール性(特に軸方向Xのシール性)のさらなる向上の観点から、好ましくは100×T1(μm)以上、10000×T1(μm)以下である。上記筒部31の高さは通常、最小断面視および最大断面視において、厚みT1と上記関係を有している。
シール部材30の平板部32における外周端面320の先端と電極端子20(特にリベット部22)の軸xとの距離K2(図1B等参照)は通常、断面視において、端子引出孔11の断面視幅寸法をL1(mm)としたとき、1.1×L1/2(mm)以上、10×L1/2(mm)以下であり、電池のさらなる小径化と幅方向Yのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.1×L1/2(mm)以上、5×L1/2(mm)以下、より好ましくは1.1×L1/2(mm)以上、2×L1/2(mm)以下である。上記距離K2は、少なくとも最小断面視において、寸法L1と上記関係を有していることが好ましい。台座部21が最大断面視においてその外周部に変形抑制部211を有する場合、当該最大断面視において、距離K2は寸法L1と上記関係を有していてもよいし、または有していなくてもよい。この場合、距離K2は最大断面視においても寸法L1と上記関係を有していることが好ましい。
平板部32の形状(特に平面視形状(例えば平面視外縁形状))は通常、円形であるが、特に限定されず、例えば、楕円形、矩形(すなわち長方形)、正方形等の他の形状であってもよい。平板部32の形状(特に平面視形状)は通常、二次電池が例えば図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、矩形または楕円形であってもよい。平板部32が平面視形状として矩形または楕円形を有する場合、当該平板部32は、当該平板部32の矩形状における長辺方向または楕円形における長径方向が、二次電池の略偏平柱形状における上面視形状としての矩形状の長辺方向と略平行になるように配置される。台座部21が変形抑制部211に有する接触壁210により、シール部材における平板部の広がり変形を抑制する限り、平面視において、平板部32の一部は電極端子20の台座部21からはみ出ていてもよい。本発明においては、シール部材(特に平板部)のシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上の観点から、平面視において、平板部32の全部は電極端子20の台座部21からはみ出ていないことが好ましい(例えば図3参照)。換言すると、平面視において、平板部32の全部は電極端子20の台座部21により覆われていることが好ましい(例えば図3参照)。
平板部32の厚みK1(図2Aおよび図2B等参照)および筒部31の厚みK3(図2A参照)は通常、それぞれ独立して、0.1mm以上、2mm以下であり、電池のさらなる小径化とシール性(特に幅方向Yのシール性)のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは0.2mm以上、0.5mm以下である。
平板部32の厚みK1および筒部31の厚みK3はそれぞれ任意の10カ所における当該厚みの平均値であってもよい。
筒部31および平板部32は、図1B、図2A、図3、図4Aおよび図4Bに示すように、一体的に形成されていてもよいし、またはそれぞれ別部材として形成されたものを結合して形成されていてもよい。
筒部31および平板部32は、それぞれ独立して、絶縁性を有するあらゆる弾性材料から構成されていてもよい。筒部31および平板部32を構成する弾性材料としては、それぞれ独立して、二次電池のシール部材またはガスケットの構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、フッ素ゴム(例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン系(FKM)、テトラフルオロエチレン‐プロピレン系(FEPM)、等のフッ素ゴム)、エチレン‐プロピレンゴム(EPM)、エチレン‐プロピレン‐ジエン共重合体ゴム(EPDM)、ブチルゴムなどのゴム材料等が挙げられる。筒部31および平板部32は、電池のさらなる小径化とシール性(特に幅方向Y)のさらなる向上のバランスの観点から、PFAから構成されていることが好ましい。
第1シール部材30は、射出成形法、ブロー成形法等の成形法により、製造することができる。
(接続板)
接続板40は、ケース10内部の電極(図示せず)(通常は正極または負極の一方)を電極端子20と電気的に接続させる部材である。接続板40は通常、端子引出孔41(図3参照)を有し、当該端子引出孔41にリベット部22が挿し込まれることにより、当該リベット部22の外周に装着される。接続板40は、図1B、図2A、図3、図4Aおよび図4Bにおいて、平板形状を有しているが、ケース10の内部において電極と電気的に接続される限り、あらゆる形状を有していてもよい。
接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2(図2A、図3、図4Aおよび図4B参照)は通常、リベット部22の断面視幅寸法をS1(mm)としたとき、1.01×S1(mm)以上、1.25×S1(mm)以下であり、電池のさらなる小径化とシール性(特に幅方向Y)のさらなる向上のバランスの観点から、好ましくは1.08×S1(mm)以上、1.18×S1(mm)以下である。
接続板40の端子引出孔41は通常、円形を有しているが、リベット部22の形状(特に平面視形状)に応じた形状であってもよい。端子引出孔41が円形を有する場合、断面視幅寸法L2は直径である。なお、接続板40における端子引出孔41の内周面は通常、第1シール部材30における筒部31の内周面と面一の状態にある。面一の状態とは段差のない状態を意味する。面一の状態は、厳密に段差が0μmでなければならないというわけではなく、例えば100μm以下の段差は許容される。
接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、少なくとも最小断面視(好ましくは最小断面視および最大断面視)において達成されていればよい。接続板40の端子引出孔41の断面視幅寸法L2と、リベット部22の断面視幅寸法S1との上記関係は、二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有する場合、電極端子(特にそのリベット部)の軸方向Xに対して略垂直な任意の10方向からみたときの断面視においても達成されていることが好ましい。
接続板40はあらゆる導電性材料から構成されていてもよい。接続板40を構成する導電性材料としては、二次電池の接続板の構成材料として使用されている材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。接続板40は、電池のさらなる小径化とシール性のさらなる向上のバランスの観点から、アルミニウムから構成されていることが好ましい。
接続板40は、プレス加工法、切削加工法等の加工法により、製造することができる。
(第2シール部材)
第2シール部材50は、ケース10と接続板40との間に設けられ、ケース10と接続板40との隙間をシールする。第2シール部材50は通常、ケース10と接続板40との絶縁を確保する。
第2シール部材50は通常、端子引出孔51(図3参照)を有する。当該端子引出孔51に、第1シール部材30が装着されたリベット部22が挿し込まれることにより、第2シール部材50は、第1シール部材30の筒部31の外周に装着される。その結果、第2シール部材50は、図1Bおよび図2A等において、第1シール部材30の筒部31の外周を覆うように、ケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されるように設けられている。図1Bおよび図2A等において、電極端子20の台座部21はケース10の外側に配置されているため、第2シール部材50は、ケース10の内側(特にケース10の内側表面)に配置されている。第2シール部材50は通常、ケース10の外側または内側のうち、電極端子20の台座部21が配置されている側とは反対側に配置されている。例えば、電極端子20の台座部21がケース10の内側に配置されている場合、第2シール部材50は、ケース10の外側(特にケース10の外側表面)に配置されている。
第2シール部材50の端子引出孔51の断面視幅寸法(図示せず)は、第1シール部材30の筒部31の外径寸法に対応していてもよい。このとき、第2シール部材50の端子引出孔51の断面視幅寸法(図示せず)は通常、ケース10の端子引出孔11の断面視幅寸法L1に対応している。
第2シール部材50は、第1シール部材30と同様の材料から構成されていてもよい。第2シール部材50は、電池のさらなる小径化と軸方向Xのシール性のさらなる向上のバランスの観点から、PFAから構成されていることが好ましい。
第2シール部材50は、射出成形法、ブロー成形法等の成形法により、製造することができる。
(二次電池の他の構成部材)
電極組立体(図示せず)は通常、正極、負極および該正極と該負極との間に配置されたセパレータを含む。電極組立体において、正極と負極とはセパレータを介して交互に配置されている。電極組立体の構造は特に限定されない。例えば、電極組立体は積層構造(平面積層構造)、巻回構造(ジェリーロール構造)、またはスタックアンドフォールディング構造を有していてもよい。具体的には、例えば、電極組立体は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む1つまたは複数の電極ユニット(電極構成層)を平面状に積層した平面積層構造を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたセパレータを含む電極ユニット(電極構成層)をロール状に巻回した巻回構造(ジェリーロール型)を有していてもよい。また例えば、電極組立体は、正極、セパレータ、負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタックアンドフォールディング構造を有していてもよい。本発明の二次電池は、電池のさらなる小型化の観点から、巻回構造を有することが好ましい。
二次電池が図1Aに示すような略偏平柱形状を有し、当該二次電池に使用される電極組立体が巻回構造を有する場合、当該電極組立体も略偏平柱形状を有している。略偏平柱形状を有する巻回構造型電極組立体は、例えば、略円柱形状を有する電極組立体をその直径方向にプレスすることにより得ることができる。
正極は少なくとも正極材層および正極集電体(箔)から構成されており、正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられていればよい。例えば、正極は、正極集電体の両面に正極材層が設けられていてもよいし、または正極集電体の片面に正極材層が設けられていてもよい。二次電池のさらなる高容量化の観点から好ましい正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられている。正極材層には正極活物質が含まれている。
負極は少なくとも負極材層および負極集電体(箔)から構成されており、負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられていればよい。例えば、負極は、負極集電体の両面に負極材層が設けられていてもよいし、または負極集電体の片面に負極材層が設けられていてもよい。二次電池のさらなる高容量化の観点から好ましい負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられている。負極材層には負極活物質が含まれている。
正極材層に含まれる正極活物質および負極材層に含まれる負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極および負極はリチウムイオンを吸蔵放出可能な電極であることが好ましく、すなわち正極材層および負極材層はリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる二次電池が好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本実施態様に係る二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当する。
正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていることも好ましい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも1種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本実施態様に係る二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リセパレータチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。より好適な態様では正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっている。
正極材層に含まれ得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド-テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。正極材層に含まれ得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。より好適な態様では正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであり、また、別のより好適な態様では正極材層の導電助剤はカーボンブラックである。さらに好適な態様では、正極材層のバインダーおよび導電助剤が、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっている。
正極材層の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上300μm以下、特に5μm以上200μm以下であってよい。正極材層の厚みは二次電池内部での厚みであって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、Laなどの金属とリチウムとの2元、3元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。より好適な態様では負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっている。
負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。より好適な実施態様では負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっている。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分(例えばカルボキシルメチルセルロース)に起因する成分が含まれていてもよい。
さらに好適な態様では、負極材層における負極活物質およびバインダーが人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せとなっている。
負極材層の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上300μm以下、特に5μm以上200μm以下であってよい。負極材層の厚みは二次電池内部での厚みであって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
セパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極との間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン(PE)のみ又はポリプロピレン(PP)のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“PE製の微多孔膜”と“PP製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面は無機粒子コート層および/または接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面は接着性を有していてもよい。
セパレータの厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上100μm以下、特に5μm以上20μm以下であってよい。セパレータの厚みは二次電池内部での厚み(特に正極と負極との間での厚み)であって、任意の50箇所における測定値の平均値を用いている。
電解質は電極(正極・負極)から放出された金属イオンの移動を助力する。電解質は有機電解質および有機溶媒などの“非水系”の電解質であっても、または水を含む“水系”の電解質であってもよい。本発明の二次電池は、電解質として“非水系”の溶媒と、溶質とを含む電解質が用いられた非水電解質二次電池が好ましい。電解質は液体状またはゲル状などの形態を有し得る(なお、本明細書において“液体状”の非水電解質は「非水電解質液」とも称される)。
具体的な非水電解質の溶媒としては、特に限定されず、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および/または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)およびビニレンカーボネート(VC)から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジプロピルカーボネート(DPC)から成る群から選択される少なくも1種を挙げることができる。本発明の1つの好適な実施態様では、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられ、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられる。
具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、LiPFおよびLiBFなどのLi塩が好ましく用いられる。
<第2実施態様>
本実施態様の二次電池は、以下の電極端子構造体100’を有すること以外、第1実施態様の二次電池200と同様である。
電極端子構造体100’は、図4Aおよび図4Bに示すように、電極端子20における台座部21の変形抑制部211とケース10との間に、変形抑制部211が有する接触壁210を延長するための延長壁61を提供する延長部材60が配置されること以外、第1実施態様の二次電池200における電極端子構造体100と同様である。図4Aは、本発明の別の実施態様に係る電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめる前における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。図4Bは、図4Aに示す本発明の電池(例えば二次電池)について、電極端子のリベット部をかしめた後における電池の電極端子構造体部分の模式的拡大断面図である。
延長部材60は、平面視において、リング形状を有していてもよい。
延長部材60を別部材として用いることにより、変形抑制部211における接触壁210を減少させることでき、その結果、当該接触壁210の形成加工が容易となり、製造コストが十分に低減される。
図4Aおよび図4Bにおいて、平板部32の変形は、変形抑制部211の接触壁210および延長部材60の延長壁61により抑制されるようになっているが、変形抑制部211における接触壁210をより最小化してもよい。例えば、変形抑制部211に接触壁210を提供させることなく、延長部材60の延長壁61のみにより、平板部32の変形を抑制してもよい。これにより、製造コストがより一層、十分に低減される。
延長部材60を構成する材料は、特に限定されず、電極端子20(特にその台座部21)を構成する材料が使用可能であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレス等が挙げられる。本実施態様においては、延長部材60はステンレスから構成されていることが好ましい。
本発明に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明に係る二次電池、特に非水電解質二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野(例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、ノートパソコン、デジタルカメラ、活動量計、アームコンピューター、電子ペーパーなどのモバイル機器分野)、家庭・小型産業用途(例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野)、大型産業用途(例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野)、交通システム分野(例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野)、電力系統用途(例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野)、医療用途(イヤホン補聴器などの医療用機器分野)、医薬用途(服用管理システムなどの分野)、ならびに、IoT分野、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)などに利用することができる。
10:10a:ケース
11:ケースの端子引出孔
20:電極端子
21:台座部
211:変形抑制部
210:接触壁
22:リベット部
30:第1シール部材
31:筒部
32:平板部
40:接続板
41:接続板の端子引出孔
50:第2シール部材
51:第2シール部材の端子引出孔
60:延長部材
61:延長壁
100:100’:電極端子構造体
200:二次電池

Claims (20)

  1. 電極を含む電極組立体と、
    前記電極組立体を格納し、端子引出孔を有するケースと、
    台座部および該台座部から突設したリベット部を有し、該リベット部が前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられた電極端子と、
    前記ケースと前記電極端子との間に設けられ、前記ケースと前記電極端子との隙間をシールするシール部材であって、前記リベット部の外周に装着されつつ、前記リベット部とともに、前記端子引出孔に挿し込まれている筒部および該筒部の一端から外径方向に平板状に延びた平板部を有し、該平板部は前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側に設けられているシール部材と、
    前記ケース内部の前記電極を前記電極端子と電気的に接続させる接続板であって、前記リベット部の外周に装着される接続板と、
    を備え、
    前記電極端子の前記台座部は、前記シール部材の前記平板部における外周端面と接触する接触壁を備えた変形抑制部を有する、電池。
  2. 前記変形抑制部は、前記シール部材の広がり変形を抑制する、請求項1に記載の電池。
  3. 前記リベット部の先端をかしめることにより、前記ケースと前記電極端子との間に挟まれている前記シール部材の少なくとも平板部が圧縮されてシーリング部となる、請求項1または2に記載の電池。
  4. 前記平板部の圧縮は前記平板部の厚み方向の圧縮を含む、請求項3に記載の電池。
  5. 前記平板部の厚み方向の圧縮は前記かしめによる前記リベット部の軸方向の圧縮に基づく圧縮である、請求項4に記載の電池。
  6. 前記台座部が前記ケースの外側に配置されている、請求項1~5のいずれかに記載の電池。
  7. 前記変形抑制部の接触壁は前記ケースに向かって延在している、請求項1~5のいずれかに記載の電池。
  8. 前記変形抑制部の接触壁は、前記シール部材の平板部の厚みをK1としたとき、0.1×K1以上、1.0×K1以下の高さH1を有している、請求項1~7のいずれかに記載の電池。
  9. 前記シール部材の平板部は0.1mm以上、2mm以下の厚みK1を有している、請求項1~8のいずれかに記載の電池。
  10. 前記変形抑制部の接触壁は、前記シール部材の平板部における外周端面の少なくとも一部と相互に相補的形状を有している、請求項1~9のいずれかに記載の電池。
  11. 前記電池はさらなるシール部材をさらに備え、
    該さらなるシール部材は、前記ケースと前記接続板との間に設けられ、前記ケースと前記接続板との隙間をシールするシール部材であって、前記筒部および前記平板部を有する前記シール部材の前記筒部の外周を覆うように、前記ケースの外側または内側のうち、前記電極端子の台座部が配置されている側とは反対側に配置されている、請求項1~10のいずれかに記載の電池。
  12. 前記変形抑制部の接触壁と前記電極端子の軸xとの距離D1は、断面視において、前記電極端子の軸xと前記シール部材の平板部における外周端面の先端との距離をK2としたとき、0.8×K2(mm)以上、1.0×K2(mm)以下である、請求項1~11のいずれかに記載の電池。
  13. 前記シール部材の平板部における外周端面の先端と前記電極端子の軸xとの距離K2は、断面視において、端子引出孔の断面視幅寸法をL1(mm)としたとき、0.5×L1(mm)以上、10×L1(mm)以下である、請求項1~12のいずれかに記載の電池。
  14. 前記電極端子の台座部における外周端面と前記電極端子の軸xとの距離D2は、断面視において、前記変形抑制部の接触壁と前記電極端子の軸xとの距離をD1(mm)としたとき、1.1×D1(mm)以上、2.0×D1(mm)以下である、請求項1~13のいずれかに記載の電池。
  15. 前記リベット部の断面視幅寸法S1は1mm以上、5mm以下である、請求項1~14のいずれかに記載の電池。
  16. 前記電極端子は、前記リベット部がケース外側から前記ケースの端子引出孔を貫通するように設けられている、請求項1~15のいずれかに記載の電池。
  17. 前記ケースはハードケースである、請求項1~16のいずれかに記載の電池。
  18. 前記電池は、前記電極組立体および電解質が前記ケースに封入されている二次電池である、請求項1~17のいずれかに記載の電池。
  19. 前記電解質は非水電解質である、請求項18に記載の電池。
  20. 前記電極は正極および負極を含み、
    前記正極および前記負極はリチウムイオンを吸蔵放出可能な電極である、請求項18または19に記載の電池。
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