JP7414129B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
電極組立体と、前記電極組立体を収納する収容空間を有する外装体と、前記外装体から露出した正極端子と、を備える二次電池であって、
前記正極端子は、ニッケルからなる第1金属層とニッケル以外の金属からなる第2金属層とを有し、
前記正極端子の前記第1金属層は前記外装体から露出しつつ、前記第1金属層は前記外装体の内壁に絶縁材を介して固定される固定面を有し、かつ、前記第1金属層の前記固定面以外の面にも前記絶縁材が当接している、ことを特徴とする。
本開示において上記の二次電池を「本開示の二次電池」と称する場合もある。
図1は、本発明の実施の形態1に係る二次電池の形状の一例を示す模式斜視図であり、ボタン形またはコイン形の二次電池100の例を示している。二次電池100は、電極組立体(不図示)と、電極組立体を収納することができる収容空間を有する外装体50と、外装体50から露出した正極端子(不図示)とを備えている。外装体50は、外部出力端子用の孔部55(以下、端子孔ともいう)を有している。電極組立体は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層された構造を有する。
電極組立体10の構造は、例えば図2(A)に示すように電極構成層5が平面状に積層した平面積層型構造でもよい。あるいは例えば図2(B)に示すように電極構成層5が巻回状に巻かれた巻回積層型構造(例えばジェリーロール構造)でもよい。
換言すると、電極組立体10は、例えば図2(A)に示すように、電極構成層5が互いに積み重なるように積層した平面積層型構造を有していてよい。あるいは、電極組立体10は、例えば図2(B)に示すように、帯状に比較的長く延在する電極構成層5がロール状に巻回された巻回積層型構造を有していてもよい。
尚、図2(B)は、電極組立体の巻回積層型構造を例示するに過ぎず、図2(B)に示す断面を「上方向」または「下方向」にして電極組立体を外装体内に配置してもよい。
樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、好ましくは熱融着性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂、なかでも熱融着性樹脂としては、例えば、ポリエチレンおよび/またはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、好ましくはポリプロピレンおよびその共重合体などを挙げることができる。絶縁材としては、例えば、熱可塑性樹脂、好ましくは熱融着性樹脂の単一層フィルムや、熱可塑性樹脂、好ましくは熱融着性樹脂を含む多層フィルムを用いることができる。多層フィルムの例としては、中間層となる高融点樹脂層の両面を低融点樹脂層(例えば、熱可塑性樹脂、好ましくは熱融着性樹脂層)でサンドイッチした多層熱可塑性フィルム、好ましくは多層熱融着性フィルムを挙げることができる。
また、エラストマー材料にはポリエステル系熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。
さらに、ガラス材料には、ホウ酸塩系、ケイ酸塩系、ゲルマネート系、バナデート系、リン酸塩系等の低融点の酸化物系ガラスを挙げることができる。
絶縁材は、その平面視形状において、端子部材よりも大きな外形または面積を有していることが好ましい。
絶縁材は、開口部を有するが、その形状や寸法、配置、位置などに特に制限はない。絶縁部に設けられ得る開口部は、外装体に設けられ得る開口部よりもその寸法や面積が小さいことが好ましい。
正極は、少なくとも正極材層および必要に応じて正極集電体から構成されている。正極では例えば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る。正極材層には電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられているものでよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられているものでもよい。例えば、正極集電体は、箔形態を有していてよい。つまり、金属箔から正極集電体が構成されていてよい。
本開示において「外装体」とは、概して、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が積層された電極組立体を包み込む又は収納することができる部材を意味している。例えば、外装体は、ラミネート構造などを有するフレキシブルケースであっても、金属外装体などの非ラミネート構造を有するハードケースであってもよい。
外装体は、非ラミネート構成を有する金属外装体であってよい。かかる場合、外装体は、金属シート/融着層/保護層から成るようなラミネート部材となっていない。つまり、非ラミネート構成となっている。
非ラミネート構成を有する金属外装体は、金属単一部材から成る構成を有していてよい。例えば、かかる金属外装体は、ステンレス(SUS)および/またはアルミニウムなどの金属から成る単一部材であってよい。
尚、本開示における外装体は金属として合金を含んでいてよい。
本開示において「金属単一部材」とは、広義には、外装体がいわゆるラミネート構成を有さないことを意味しており、狭義には、外装体が実質的に金属のみから成る部材となることを意味している。したがって、実質的に金属のみから成る部材となるのであれば、金属外装体の表面に適当な表面処理がなされていてもよい。
例えば、そのような金属外装体をその厚み方向に切断した切断面においては、表面処理などが為されている部分を除き、単一の金属層を確認できる。
また、外装体に設けられ得る開口部の形状や寸法、配置、位置などに特に制限はない。
「電極組立体」として、従来公知の電極組立体を使用することができ、例えば上記において説明したものを必要に応じて適宜使用すればよい。例えば、図2(A)に示す電極構成層5が平面状に積層した平面積層型構造の電極組立体や、図2(B)に示す電極構成層5が巻回状に巻かれた巻回積層型構造の電極組立体などを使用すればよい。
本開示において「タブ」とは、電極組立体の正極または負極と電気的に接続され得る導電性部材を意味し、電極組立体から突出又は延出している。かかるタブは、端子部材の内側主面に取り付けられることができ、当該端子部材と電極組立体の正極および負極のいずれか一方の電極層との間の電気的接続を担うことができる。このようなタブは、上記で説明した「集電体」(すなわち「正極集電体」および「負極集電体」)から延出していてよく、集電体と同じ材料から一体的に構成されることが好ましい。
以上の通り、本発明の一実施形態に係る二次電池では、絶縁材がせり出し部を有し、せり出し部が、例えば正極端子の、ニッケルからなる第1金属層62aの側面外周に沿って延在し得るので、電解液との接触による第1金属層62aの腐食を抑制することができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る二次電池における第1外部出力端子の構造の一例を示す部分拡大模式断面図である。本実施の形態に係る二次電池においては、例えば正極端子の構造に関し、絶縁材64の第1絶縁層64aと第2絶縁層64bの厚みが異なり、かつ第2絶縁層64bの厚みB2を正極端子の第1金属層62aの厚みA以上としたこと以外は、実施の形態1と同様の構成を有することができる。本実施の形態では、第2絶縁層64bの厚みを第1金属層62aの厚みA以上とすることで、せり出し部642が第1金属層62aの側面外周をより覆いやすくすることができる。第2絶縁層64bの厚みB2は第1金属層62aの厚みA以上であればよいが、正極端子62の厚みと同じか、それよりも小さいことが好ましい。本実施の形態でも、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。
図6は、本発明の実施の形態2に係る二次電池における第1外部出力端子の構造の一例を示す部分拡大模式断面図である。例えば正極端子62の外縁部が、絶縁材64から離れる方向に曲げられており、かつ絶縁材64が多層構造に限定されないこと以外は、実施の形態1と同様の構成を有することができる。正極端子62の外縁部が、絶縁材64から離れる方向に曲げられる又は湾曲することで、せり出し部642が第1金属層62aの側面外周をより覆いやすくすることができる。本実施の形態でも、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。なお、本実施の形態は、積層複合材から打ち抜き加工により作製した正極端子を用いることでより好適に実施することができる。すなわち、打ち抜き加工を行うと、被加工物の外縁部が曲げられ、湾曲形状や屈曲形状等の曲げ形状をとり、いわゆるダレが発生する。本実施の形態では、このダレを有する正極端子と絶縁材を重ねることで、せり出し部が第1金属層の側面外周をより覆いやすくすることができる。なお、曲げ形状が、鋭利形状であってもよい。正極端子が絶縁材に食い込みやすくなり、アンカー効果により、正極端子と絶縁材との結合をより向上させることができる。
ここでいう「円形」または「略円形」とは、完全な円形(すなわち単に“円”または“真円”)であることに限らず、それから変更されつつも当業者の認識として“丸い形”に通常含まれ得る形状も含んでいる。例えば、円および真円のみならず、その円弧の曲率が局所的に異なるものであってよく、さらには例えば楕円などの円および真円から派生した形状であってもよい。典型的な例でいえば、このような平面視円形を有する電池は、いわゆるボタン形またはコイン形の電池に相当する。
2 負極
3 セパレータ
5 電極構成層
10 電極組立体
11 第1タブ
12 第2タブ
50 外装体
52 カップ状部材
54 蓋状部材
55 外装体の孔部
56 外装体の内壁
57 外装体の外壁
60 第1外部出力端子
62 正極端子
62a 第1金属層
62b 第2金属層
63 固定面
64 絶縁材
64a 第1絶縁層
64b 第2絶縁層
64c 第3絶縁層
641 中央部
642 せり出し部
641a 絶縁材の孔部
67 金属部材
100、110、120、130 二次電池
Claims (11)
- 電極組立体と、前記電極組立体を収納する収容空間を有する外装体と、前記外装体から露出した正極端子と、を備える二次電池であって、
前記正極端子は、ニッケルからなる第1金属層とニッケル以外の金属からなる第2金属層とを有し、
前記正極端子の前記第1金属層は前記外装体から露出しつつ、前記第1金属層は前記外装体の内壁に絶縁材を介して固定される固定面を有し、かつ、前記第1金属層の前記固定面以外の面にも前記絶縁材が当接し、
前記絶縁材は、高融点絶縁性樹脂層を介して2層の低融点樹脂層が積層された多層フィルムからなる、二次電池。 - 前記外装体側の前記低融点樹脂層は前記外装体に融着し、前記外装体の反対側に位置する前記低融点樹脂層は前記正極端子に融着している、請求項1に記載の二次電池。
- 前記2層の前記低融点樹脂層の合計厚みは、前記第1金属層の厚み以上となる、請求項1または2に記載の二次電池。
- 電極組立体と、前記電極組立体を収納する収容空間を有する外装体と、前記外装体から露出した正極端子と、を備える二次電池であって、
前記正極端子は、ニッケルからなる第1金属層とニッケル以外の金属からなる第2金属層とを有し、
前記正極端子の前記第1金属層は前記外装体から露出しつつ、前記第1金属層は前記外装体の内壁に絶縁材を介して固定される固定面を有し、かつ、前記第1金属層の前記固定面以外の面にも前記絶縁材が当接し、
前記正極端子は、前記固定面の反対側面に前記第2金属層を有し、前記第2金属層がアルミニウムを含んで成る、二次電池。 - 前記正極端子は平板状であり、
前記正極端子の前記固定面は前記正極端子の平板面に位置し、前記正極端子の前記第1金属層の前記固定面以外の面は前記正極端子の側面に位置しており、
前記絶縁材は、前記正極端子の前記固定面または前記側面よりも前記収容空間側にせり出したせり出し部を有し、前記せり出し部が前記第1金属層の側面の外周に沿って延在している、請求項1~4のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記せり出し部は前記第1金属層の前記側面の外周全面に沿って延在している、請求項5記載の二次電池。
- 前記正極端子は、前記固定面の反対側面に前記第2金属層を有し、前記第2金属層がアルミニウムを含んで成る、請求項1~6のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記正極端子の外縁部は、前記絶縁材から離れる方向に曲げられている、請求項1~7のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記外装体が金属外装体であり、前記金属外装体がカップ状部材および蓋状部材の2パーツ構成を有して成る、請求項1~8のいずれかに記載の二次電池。
- ボタン形またはコイン形の形状を有する、請求項1~9のいずれかに記載の二次電池。
- 前記電極組立体の電極として、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極および負極が含まれる、請求項1~10のいずれかに記載の二次電池。
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