JPWO2020129998A1 - 二次電池用の電極板及びそれを用いた二次電池 - Google Patents
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Abstract
信頼性の高い二次電池を提供する。金属製の正極芯体（４ａ）と、正極芯体（４ａ）の両面に形成された正極活物質層（４ｂ）を有する正極板（４）であって、正極芯体（４ａ）は、正極芯体（４ａ）の表面に正極活物質層（４ｂ）が形成されていない活物質層非形成領域（４ｆ）を有し、活物質層非形成領域（４ｆ）の端部には、正極芯体（４ａ）の一方の面から正極芯体（４ａ）の厚み方向に突出する第１突出部（４ｘ）が形成され、活物質層非形成領域（４ｆ）の正極芯体（４ａ）の一方の面において、正極活物質層（４ｂ）と隣接する部分には正極保護層（４ｃ）が形成されており、第１突出部（４ｘ）の突出高さＴ１は、正極保護層（４ｃ）の厚みＴ２よりも小さい。
Description
本発明は二次電池用の電極板及びそれを用いた二次電池に関する。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の二次電池が使用されている。
これらの二次電池は、電池ケース内に正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解質と共に収容された構成を有する。電池ケースは、開口を有する外装体と、外装体の開口を封口する封口板から構成される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
このような二次電池として、電極体における封口板側の端部に複数の正極タブからなる正極タブ群及び複数の負極タブからなる負極タブ群が設けられた二次電池が提案されている（下記特許文献１）。
本発明は、正極板と負極板が短絡することが抑制された信頼性の高い二次電池を提供することを一つの目的とする。
本発明の一形態に係る二次電池用の電極板は、
金属製の芯体と、前記芯体の両面に形成された活物質層を有する二次電池用の電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域を有し、
前記活物質層非形成領域の端部には、前記芯体の一方の面から前記芯体の厚み方向に突出する第１突出部が形成され、
前記活物質層非形成領域の前記芯体の一方の面において、前記活物質層と隣接する部分には、保護層が形成されており、
前記第１突出部の突出高さは、前記保護層の厚みよりも小さい。
金属製の芯体と、前記芯体の両面に形成された活物質層を有する二次電池用の電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域を有し、
前記活物質層非形成領域の端部には、前記芯体の一方の面から前記芯体の厚み方向に突出する第１突出部が形成され、
前記活物質層非形成領域の前記芯体の一方の面において、前記活物質層と隣接する部分には、保護層が形成されており、
前記第１突出部の突出高さは、前記保護層の厚みよりも小さい。
本発明の一形態に係る二次電池は、上述の電極板と、上述の電極板とは極性の異なる他の電極板とを備える。
本発明によると、信頼性の高い二次電池を提供できる。
実施形態に係る二次電池としての角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース１００を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板を含む電極体３が電解質と共に収容されている。
電極体３の封口板２側の端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられている。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂ及び第１正極集電体６ａを介して正極端子７に電気的に接続されている。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂ及び第１負極集電体８ａを介して負極端子９に電気的に接続されている。第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂが正極集電体６を構成している。なお、正極集電体６を一つの部品としてもよい。第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂが負極集電体８を構成している。なお、負極集電体８を一つの部品としてもよい。
第１正極集電体６ａ、第２正極集電体６ｂ及び正極端子７は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。正極端子７と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１０が配置されている。第１正極集電体６ａ及び第２正極集電体６ｂと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１１が配置されている。
第１負極集電体８ａ、第２負極集電体８ｂ及び負極端子９は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。また、負極端子９は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにすることが好ましい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を第１負極集電体８ａに接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を封口板２よりも外部側に突出するようにすることが好ましい。負極端子９と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１２が配置されている。第１負極集電体８ａ及び第２負極集電体８ｂと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１３が配置されている。
電極体３と角形外装体１の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー１４が配置されている。電極体ホルダー１４は、樹脂製の絶縁シートを袋状又は箱状に折り曲げ成形されたものであることが好ましい。封口板２には電解液注液孔１５が設けられており、電解液注液孔１５は封止部材１６で封止されている。封口板２には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに破断し電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出するガス排出弁１７が設けられている。
次に角形二次電池２０の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
［正極板]
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。
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。
［正極保護層スラリーの作製］
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。
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。
［正極活物質層及び正極保護層の形成］
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、正極芯体の幅方向の中央に正極活物質層スラリーが塗布される。また、正極活物質層スラリーが塗布される領域の幅方向の両端に正極保護層スラリーが塗布されるようにする。
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、正極芯体の幅方向の中央に正極活物質層スラリーが塗布される。また、正極活物質層スラリーが塗布される領域の幅方向の両端に正極保護層スラリーが塗布されるようにする。
正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させ、正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーに含まれるＮＭＰを除去する。これにより正極活物質層及び保護層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、正極活物質層を圧縮して正極原板４００とする。
図３（ａ）は、上述の方法で作製された正極原板４００の平面図である。帯状の正極芯体４ａの両面には、正極芯体４ａの長手方向に沿って正極活物質層４ｂが形成されている。正極芯体４ａにおいて、正極活物質層４ｂが形成された領域の幅方向の両端部近傍には正極保護層４ｃが形成されている。そして、正極原板４００の幅方向の両端部には、正極原板４００の長手方向に沿って正極芯体露出部４ｄが形成されている。なお、正極活物質層４ｂの厚みは、正極保護層４ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。正極芯体４ａの一方の面に形成された正極保護層４ｃの厚みは１０〜１００μｍであることが好ましく、１５〜５０μｍとすることがより好ましい。
図３（ｂ）は、タブ形成後の正極原板４０１の平面図である。正極原板４００の正極芯体露出部４ｄを所定形状に切断することにより、タブ形成後の正極原板４０１を作製する。正極原板４００を切断しタブを形成する際は、レーザー等のエネルギー線の照射により正極原板４００を切断することが好ましい。
レーザー切断としては、連続発振（ＣＷ）レーザーを用いることが好ましい。レーザーの出力は、５００Ｗ〜１２００Ｗであることが好ましく、５５０Ｗ〜１０００Ｗであることがより好ましく、６００Ｗ〜１０００Ｗであることがさらに好ましい。レーザーの走査速度は１００ｍｍ／ｓ〜５０００ｍｍ／ｓであることが好ましい。但し、これに限定されない。なお、パルスレーザーを用いてもよい。
タブ形成後の正極原板４０１においては、タブ形成後の正極原板４０１の幅方向の両端に複数の正極タブ４０が形成される。なお、正極タブ４０は正極芯体露出部４ｄからなる。図３（ｂ）に示すように、正極タブ４０の根元、及び隣接する正極タブ４０同士の間に形成されるタブ形成後の正極原板４０１の端辺に、正極保護層４ｃが残るように正極原板４００を切断することが出来る。
図３（ｃ）は、正極板４の平面図である。まず、タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って、タブ形成後の正極原板４０１を幅方向における中央部で切断する。その後、タブ形成後の正極原板４０１の長手方向において、タブ形成後の正極原板４０１を所定間隔で切断することにより、正極板４を作製する。タブ形成後の正極原板４０１を切断する際は、レーザー切断、金型ないしカッターを用いた切断等を用いることができる。タブ形成後の正極原板４０１を切断は、金型ないしカッターを用いることが好ましい。
図４は、図３（ｃ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４に示すように、正極板４は、正極芯体４ａにおいて正極活物質層４ｂが形成されていない活物質層非形成領域４ｆを有する。活物質層非形成領域４ｆにおいて、正極活物質層４ｂと隣接する部分には、正極保護層４ｃが形成されている。活物質層非形成領域４ｆの端部には、正極芯体４ａの一方の面（図４では上面）から正極芯体４ａの厚み方向（図４においては上下方向）に突出する第１突出部４ｘが形成されている。第１突出部４ｘは、正極保護層４ｃに覆われていない領域を有している。第１突出部４ｘは、レーザー切断の際に正極芯体４ａが溶融し凝固した部分である。第１突出部４ｘは、レーザー切断の際に正極芯体４ａにおいてレーザーが照射される側の面に生じやすい。第１突出部４ｘの突出高さＴ１は、正極保護層４ｃの厚みＴ２よりも小さい。このような構成であると、第１突出部４ｘがセパレータと接触しセパレータが損傷することを効果的に抑制できる。よって、第１突出部４ｘがセパレータを介して負極板５と対向しても、正極板４と負極板５が短絡することをより確実に防止できる。
なお、第１突出部４ｘの突出高さＴ１は、正極保護層４ｃの厚みＴ２の２/３以下であ
ることが好ましく、１/３以下であることがより好ましい。
なお、第１突出部４ｘの突出高さＴ１は、正極保護層４ｃの厚みＴ２の２/３以下であ
ることが好ましく、１/３以下であることがより好ましい。
なお、第１突出部４ｘの突出高さＴ１は、正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成された部分の厚みの１／４以下であることが好ましい。これにより、より効果的にセパレータの損傷を防止できる。
なお、正極原板４００をレーザー切断する際のレーザーの出力、レーザーの走査速度、正極保護層４ｃの厚み、正極芯体４ａの厚み等を調整することにより、第１突出部４ｘの突出高さＴ１と正極保護層４ｃの厚みＴ２の関係を調整することができる。レーザーの出力が大きくなるほど、第１突出部４ｘの突出高さＴ１が大きくなる傾向にある。また、レーザーの走査速度が大きくなるほど、第１突出部４ｘの突出高さＴ１が小さくなる傾向にある。
活物質層非形成領域４ｆの端部において、第１突出部４ｘが形成された面とは反対側の面である他方の面（図４においては下面）には、他方の面から正極芯体４ａの厚み方向に突出する突出部が形成されていないことが好ましい。あるいは、活物質層非形成領域４ｆの端部において、第１突出部４ｘが形成された面とは反対側の面である他方の面（図４においては下面）には、他方の面から正極芯体４ａの厚み方向に突出する第２突出部が形成されているものの、第２突出部の突出高さが第１突出部４ｘの突出高さよりも小さいことが好ましい。このような構成により、正極板４と負極板５が短絡することをより効果的に防止できる。なお、第２突出部の突出高さは、第１突出部４ｘの突出高さの１／３以下であることが好ましく、１／５以下であることがより好ましい。
なお、活物質層非形成領域４ｆの端部に沿って、即ち、正極板４において正極タブ４０が設けられた辺に沿って、その突出高さＴ１が変化するように第１突出部４ｘが形成されるようにしてもよい。このような構成であると、角形二次電池２０の製造工程や角形二次電池２０の使用時に正極板４が撓んだ場合でも、第１突出部４ｘの一部に応力が集中し第１突出部４ｘが正極芯体４ａから脱離することを効果的に防止できる。即ち、正極板４が撓んだ場合でも、第１突出部４ｘの突出高さＴ１が部分的に小さい部分で応力が開放されるため、第１突出部４ｘの突出高さＴ１が均一な場合と比較し、第１突出部４ｘが損傷し難くなる。なお、第１突出部４ｘにおいて最も突出高さが低い部分の突出高さは、第１突出部４ｘにおいて最も突出高さが高い部分の突出高さの１／２以下であることが好ましく、１／４以下であることがより好ましい。第１突出部４ｘの突出高さＴ１は、例えば、レーザー切断する際のレーザーの出力ないしレーザーの走査速度を変化させることにより変化させることができる。
[負極板]
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。
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。
［負極活物質層の形成］
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。
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。
負極活物質層スラリーが塗布された負極芯体を乾燥させ、負極活物質層スラリーに含まれる水を除去する。これにより負極活物質層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、負極活物質層を圧縮して負極原板５００とする。
図５（ａ）は、上述の方法で作製された負極原板５００の平面図である。帯状の負極芯体５ａの両面には、負極芯体５ａの長手方向に沿って負極活物質層５ｂが形成されている。そして、負極原板５００の幅方向の両端部には、負極原板５００の長手方向に沿って負極芯体露出部５ｃが形成されている。
図５（ｂ）は、タブ形成後の負極原板５０１の平面図である。タブ形成後の負極原板５０１の負極芯体露出部５ｃを所定形状に切断することにより、タブ形成後の負極原板５０１を作製する。負極原板５００の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター等により行うことができる。タブ形成後の負極原板５０１においては、タブ形成後の負極原板５０１の幅方向の両端に複数の負極タブ５０が形成される。なお、負極タブ５０は負極芯体露出部５ｃからなる。なお、負極原板５００をエネルギー線の照射により切断し、負極タブ５０を形成することが好ましい。
図５（ｃ）は、負極板５の平面図である。まず、タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って、タブ形成後の負極原板５０１を幅方向における中央部で切断する。その後、タブ形成後の負極原板５０１の長手方向において、タブ形成後の負極原板５０１を所定間隔で切断することにより、負極板５を作製する。
[電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板４及び負極板５を、セパレータを介して積層し、積層型の電極体３を製造する。図６は、電極体３の平面図である。電極体３の一つの端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられる。
なお、正極板４において正極活物質層４ｂが形成された領域の平面視での面積は、負極板５において負極活物質層５ｂが形成された領域の平面視での面積よりも小さいことが好ましい。そして、電極体３を平面視したとき、正極板４において正極活物質層４ｂが形成された領域が全て、負極板５において負極活物質層５ｂが形成された領域内に配置されるようにすることが好ましい。
セパレータとしてはポリオレフィン製の多孔膜を用いることが好ましい。また、ポリオレフィン製の多孔膜の表面にセラミックを含む耐熱層が形成されたセパレータを用いることがより好ましい。
上述の方法で作製した正極板４及び負極板５を、セパレータを介して積層し、積層型の電極体３を製造する。図６は、電極体３の平面図である。電極体３の一つの端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられる。
なお、正極板４において正極活物質層４ｂが形成された領域の平面視での面積は、負極板５において負極活物質層５ｂが形成された領域の平面視での面積よりも小さいことが好ましい。そして、電極体３を平面視したとき、正極板４において正極活物質層４ｂが形成された領域が全て、負極板５において負極活物質層５ｂが形成された領域内に配置されるようにすることが好ましい。
セパレータとしてはポリオレフィン製の多孔膜を用いることが好ましい。また、ポリオレフィン製の多孔膜の表面にセラミックを含む耐熱層が形成されたセパレータを用いることがより好ましい。
[集電体とタブの接続]
図７に示すように、二つの電極体３の正極タブ群４０Ａを第２正極集電体６ｂに接続すると共に、二つの電極体３の負極タブ群５０Ａを第２負極集電体８ｂに接続する。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂに溶接接続され溶接接続部６０が形成される。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂに溶接接続され溶接接続部６１が形成される。
図７に示すように、二つの電極体３の正極タブ群４０Ａを第２正極集電体６ｂに接続すると共に、二つの電極体３の負極タブ群５０Ａを第２負極集電体８ｂに接続する。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂに溶接接続され溶接接続部６０が形成される。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂに溶接接続され溶接接続部６１が形成される。
第２正極集電体６ｂには、薄肉部６ｃが形成され、薄肉部６ｃ内には集電体開口６ｄが形成されている。この薄肉部６ｃにおいて、第２正極集電体６ｂは第１正極集電体６ａに接続される。第２正極集電体６ｂには、封口板２の電解液注液孔１５と対向する位置に集電体貫通穴６ｅが形成されている。
第２負極集電体８ｂには、薄肉部８ｃが形成され、薄肉部８ｃ内には集電体開口８ｄが形成されている。この薄肉部８ｃにおいて、第２負極集電体８ｂは第１負極集電体８ａに接続される。
正極タブ群４０Ａと第２正極集電体６ｂの接続、及び負極タブ群５０Ａと第２負極集電体８ｂの接続は、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等により行える。
[封口板への各部品取り付け]
図８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、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。
封口板２の正極端子挿入孔２ａの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。封口板２の正極端子挿入孔２ａの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び第１正極集電体６ａを配置する。そして、正極端子７を電池外部側から、外部側絶縁部材１０の貫通孔、封口板２の正極端子挿入孔２ａ、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び第１正極集電体６ａの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端を第１正極集電体６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７及び第１正極集電体６ａが封口板２に固定される。なお、正極端子７においてカシメられた部分と第１正極集電体６ａを溶接接続することが好ましい。
封口板２の負極端子挿入孔２ｂの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１２を配置する。封口板２の負極端子挿入孔２ｂの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１３及び第１負極集電体８ａを配置する。そして、負極端子９を電池外部側から、外部側絶縁部材１２の貫通孔、封口板２の負極端子挿入孔２ｂ、内部側絶縁部材１３の貫通孔及び第１負極集電体８ａの貫通孔に挿入し、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、負極端子９及び第１負極集電体８ａが封口板２に固定される。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を溶接接続することが好ましい。
内部側絶縁部材１１において、封口板２に設けられた電解液注液孔１５と対向する部分には、注液開口１１ａが設けられている。また、注液開口１１ａの縁部には筒状部１１ｂが設けられている。
［第１集電体と第２集電体の接続］
図９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。
正極タブ群４０Ａ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を溶接接続し、溶接接続部６２が形成される。また、負極タブ群５０Ａ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を溶接接続し、溶接接続部６３が形成される。
図９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。
正極タブ群４０Ａ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を溶接接続し、溶接接続部６２が形成される。また、負極タブ群５０Ａ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を溶接接続し、溶接接続部６３が形成される。
［二次電池の作製］
図９における一方の電極体３の上面（図９では手前側の面）と他方の電極体３の上面（図９では手前側の面）とが直接ないし他の部材を介して接するように二つの正極タブ群４０Ａ及び二つの負極タブ群５０Ａを湾曲させる。これにより、二つの電極体３を一つに纏める。そして、二つの電極体３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における一方の電極体３の上面（図９では手前側の面）と他方の電極体３の上面（図９では手前側の面）とが直接ないし他の部材を介して接するように二つの正極タブ群４０Ａ及び二つの負極タブ群５０Ａを湾曲させる。これにより、二つの電極体３を一つに纏める。そして、二つの電極体３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。
一方の正極タブ群４０Ａと他方の正極タブ群４０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲する。また、一方の負極タブ群５０Ａと他方の負極タブ群５０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲する。
電極体ホルダー１４で包まれた二つの電極体３を角形外装体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。そして、封口板２に設けられた電解液注液孔１５を通じて角形外装体１内に電解液を注液する。その後、電解液注液孔１５をブラインドリベット等の封止部材１６により封止する。これにより角形二次電池２０が完成する。
電極板に設けられる保護層は、電極板を構成する芯体よりも電気伝導性が低い層であることが好ましい。また、保護層は、活物質層よりも電気伝導性が低い層であることが好ましい。なお、上述の実施形態においては、正極板に保護層を設ける例を示したが、負極板に保護層を設けてもよい。
また、保護層は、セラミックとバインダーを含有することが好ましい。セラミックとしては、酸化物、窒化物、ホウ化物、カーバイド、ケイ化物、硫化物等を用いることができる。セラミックとしては酸化アルミニウム、ベーマイト、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化タングステン等を用いることができる。但し、これらに限定されない。バインダーとしては樹脂系のバインダーが好ましい。但し、これらに限定されない。なお、保護層はセラミックを含まなくてもよい。例えば、保護層を樹脂層とすることもできる。保護層は、炭素材料等からなる導電材を含んでいてもよい。なお、保護層は導電材を含まなくてもよい。
保護層の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましく、１５〜５０μｍであることがより好ましい。
正極芯体は、アルミニウム製、又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金製であることが好ましい。なお、アルミニウム合金としては、アルミニウムが占める割合が９０質量％以上のアルミニウム合金が好ましく、アルミニウムが占める割合が９５質量％以上のアルミニウム合金がより好ましい。
負極芯体は、銅製、又は銅を主成分とする銅合金製であることが好ましい。なお、銅合金としては、銅が占める質量割合が９５質量％以上の銅合金が好ましく、銅が占める質量割合が９９質量％以上の銅合金がより好ましい。
負極芯体は、銅製、又は銅を主成分とする銅合金製であることが好ましい。なお、銅合金としては、銅が占める質量割合が９５質量％以上の銅合金が好ましく、銅が占める質量割合が９９質量％以上の銅合金がより好ましい。
芯体の厚みは、５〜３０μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがより好ましい。
上述の実施形態においては、電池ケース内に二つの電極体を配置する例を示したが、電極体は一つであても良いし、三つ以上であってもよい。また、電極体は積層電極体であってもよいし、巻回電極体であってもよい。
上述の実施形態においては、正極板に関して活物質層非形成領域の端部の構成の詳細について説明を行ったが、負極板に関しても同様の構成とすることができる。
上述の実施形態においては、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ二つの部品からなる例を示したが、正極集電体及び負極集電体はそれぞれ一つの部品から構成されてもよい。
正極板、負極板、セパレータ、及び電解質等に関しては、公知の材料を用いることができる。
２０・・・角形二次電池
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
１００・・・電池ケース
３・・・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・・・正極芯体露出部
４ｆ・・・活物質層非形成領域
４ｘ・・・第１突出部
４０・・・正極タブ
４０Ａ・・・正極タブ群
４００・・・正極原板
４０１・・・タブ形成後の正極原板
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５ｃ・・・負極芯体露出部
５０・・・負極タブ
５０Ａ・・・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・・・注液開口
１１ｂ・・・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・・・溶接接続部
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
１００・・・電池ケース
３・・・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・・・正極芯体露出部
４ｆ・・・活物質層非形成領域
４ｘ・・・第１突出部
４０・・・正極タブ
４０Ａ・・・正極タブ群
４００・・・正極原板
４０１・・・タブ形成後の正極原板
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５ｃ・・・負極芯体露出部
５０・・・負極タブ
５０Ａ・・・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・・・注液開口
１１ｂ・・・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・・・溶接接続部
Claims (7)
- 金属製の芯体と、前記芯体の両面に形成された活物質層を有する二次電池用の電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の表面に前記活物質層が形成されていない活物質層非形成領域を有し、
前記活物質層非形成領域の端部には、前記芯体の一方の面から前記芯体の厚み方向に突出する第１突出部が形成され、
前記活物質層非形成領域の前記芯体の一方の面において、前記活物質層と隣接する部分には保護層が形成されており、
前記第１突出部の突出高さは、前記保護層の厚みよりも小さい、二次電池用の電極板。 - 前記第１突出部の突出高さは、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みの１／４以下である請求項１に記載の二次電池用の電極板。
- 前記活物質層非形成領域の端部において、前記第１突出部が形成された面とは反対側の面である他方の面には、前記他方の面から前記芯体の厚み方向に突出する突出部が形成されていない、あるいは、前記第１突出部の突出高さよりも突出高さの小さい第２突出部が形成された請求項１又は２に記載の二次電池用の電極板。
- 前記活物質層非形成領域の端部に沿って前記第１突出部が形成されており、
前記活物質層非形成領域の端部に沿って前記第１突出部の突出高さが変化する請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池用の電極板。 - 前記第１突出部において最も突出高さが高い部分の突出高さは、
前記第１突出部において最も突出高さが低い部分の突出高さの５倍以上である請求項４に記載の二次電池用の電極板。 - 前記芯体は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池用の電極板。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の電極板と、
前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備えた二次電池。
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