TW201212346A - Secondary battery cell, production apparatus and production method for secondary battery cell - Google Patents

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201212346 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於二次電池、二次電池之製造裝置及製造 方法。 本發明根據2010年2月9日於日本提出申請之特願 2010-2 6 738號專利申請案主張優先權，於此處援用其內 容。 【先前技術】 層積式的二次電池之電極體，爲在端緣具有電極耳片 的正負電極板，中介著隔板交互層積之構造。於專利文獻 1，揭示著把由電極板拉出的電極耳片以捆束的狀態直接 連接於電極端子的二次電池。 於專利文獻1，電極耳片例如多到數百枚的場合，電 極耳片的捆束或是往電極端子之連接會變成困難的作業。 此外，電極耳片自身與電極板同樣薄到數〜數mm程 度所以容易受到應力集中的影響。特別是在電極耳片與電 極端子之連接部分，容易受到電極耳片破損等損傷，有發 生損傷導致短路等之電極性能降低的不良情形之虞。 另一方面，在專利文獻2，揭示著將電極體分割爲複 數之束的二次電池。此專利文獻2所揭示的二次電池，於 分割電極體之各束電極耳片被捆束而被連接於集電（電極 )導線，進而電極導線也被捆束而被連接於電極端子之後 以被折疊的狀態收容於電池外殼。藉此，與把所有的電極 -5- 201212346 耳片直接連接於電極端子的場合相比，往電極端子之連接 線數只要很少即可，可謀求製造之效率化。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2003-242957號公報 [專利文獻2]日本專利特開2005-5215號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 然而，如圖14所示，揭示於專利文獻2的電極導線 1 07在被捆束的狀態僅被折疊1次。此處揭示於專利文獻 的電極導線107亦作爲彈性構件而發揮功能，可以在蓋與 外殼本體內安定地收容電極，但在圖14所示之電極導線 107的配置因爲僅被折疊1次所以無法作爲彈性構件充分 發揮功能。 此外，作爲更進一步的課題，由於電極導線107自身 的厚度使得各電極導線107兩端部之相對的位置關係會強 制變化。在此場合，電極導線1 07之兩端部被接合/固定 於電極耳片105或電極端子108，所以在電極導線107之 束之內側的電極導線107a會發生壓縮力，而在外側之電 極導線107b會產生拉伸力。 亦即，在電極導線107自身或者其兩端部之與電極耳 片105或電極端子108之接合部分（或者固定部分）有受

-6- S 201212346 到損傷之虞。亦即，在電極導線107與電極耳片105或電 極端子108之接合部分，在內側的電極導線l〇7a與在外 側的電極107b會發生互爲逆向的應力，藉此電極導線有 在前述接合部分破損之虞。 此外，考慮到折曲藉由預先改變各個電極導線107的 長度，可以防止損傷，但是會有零件數目增加或捆束作業 的困難性導致生產性惡化的疑慮。 本發明係爲了解決前述課題而提出之發明，即使在捆 束的狀態折疊複數之電極導線的場合，也可以防止電極導 線自身或者其兩端部之與電極耳片或電極端子之接合部分 之損傷，提供生產性良好的二次電池。 [供解決課題之手段] 本發明之二次電池，具備：電極端子、排列配置的複 數電極板、其兩端與前述電極端子以及前述複數電極板接 合，導電連接該電極端子與複數電極板之被層積的複數連 接板材。前述被層積的複數連接板材，於前述電極端子及 前述複數電極板之間被折鲞爲蛇行狀。 此處，作爲連接板材，舉出導電性金屬板材，例如設 於電極板的一緣端的電極耳片、或者被連接於電極耳片的 電極導線等。 根據前述構成，被層積的複數連接板材被折疊爲蛇行 狀，所以在電池外殼與蓋之間可發揮充分的彈性機能，藉 此於電池外殼內可以安定地收容電極等，同時可以減輕/ 201212346 防止電極端子等與連接構件之間的損傷。 此外，本發明之二次電池之製造方法，包含：把與被 層積的複數電極板導電連接的複數連接板材之一方端部， 固定於設在電池蓋的電極端子而導電地連接的步驟，以及 在前述連接板材與前述電極端子固定之後’，使前述連接板 材折疊爲蛇行狀的步驟。 根據此方法，被製造的二次電池之電極導線之束被折 疊爲蛇行狀，所以在電池外殼與蓋之間可發揮充分的彈性 機能，藉此於電池外殼內可以安定地收容電極等，同時可 以減輕或防止電極端子等與連接構件之間的損傷。 進而，本發明之二次電池之製造裝置，具備：被層積 之複數電極板所構成的第1及第2電極單元，及一端分別 對應而連接於前述第1及第2電極單元且另一端被連接於 固定在電池蓋的電極端子之第1及第2連接構件。進而， 本發明之二次電池之製造裝置，具有：將前述第1及第2 連接板材折曲往前述層積的方向之第1方向的第1按壓機 構、將前述第1按壓機構折曲的前述第1及第2連接板材 ，往前述電極板之面方向且係由前述面起朝向外之第2方 向折曲的第2按壓機構、於被折曲往前述第2方向的前述 第1及第2連接板材之端部由前述第1方向抵接於被固定 於前述電池蓋的前述電極端子、連接前述電極端子與前述 第1及第2連接板材之電池蓋連接機構、支撐前述電池蓋 的電池蓋固定機構、以及把與前述電極端子連接的前述第 1及第2連接板材，折曲往與前述第1方向相反方向之第 -8- 201212346 3方向的第3按壓機構。接著，藉由前述第3按壓機構與 前述電池蓋固定機構共同動作，使前述電池蓋之面與前述 第1方向平行地配置且在前述電池蓋與前述第1及第2電 極單元之間配置前述被抵接的部分。 根據此製造裝置的話，不僅使連接構件蛇行，而且使 電池蓋之面朝向電極單元的層積方向，所以電極體往電池 外殼之插入以及根據熔接等來固定電池外殼與電池蓋會變 得容易。 [發明之效果] 即使在捆束的狀態折曲複數之連接板材（電極耳片或 電極導線等）的場合，也可以防止電極導線自身或者其兩 端部之與電極耳片或電極端子之接合部分之損傷，藉此可 以提供生產性也良好的二次電池。 【實施方式】 以下，參照圖1至圖5說明相關於本發明之二次電池 的實施型態。作爲本實施型態之二次電池，例如有鋰離子 二次電池。於以下之說明，參照顯示於各圖的XYZ直角 坐標系說明各部分之位置關係。此處，X方向爲電極板之 層積方向，Z方向爲電極耳片由電極板突出的方向，γ方 向爲直交於X方向與Z方向之方向。 圖1所示之本實施型態之二次電池1，具備：電池外 殼2、電池蓋3、電極板4(正極板41、負極板42)、電 -9 - 201212346 極耳片5(正極耳片51、負極耳片52)、隔板6、電極導 線7(正極導線71、負極導線72)、電極端子8(正極端 子81、負極端子82)、間隔件9、電極單元10、及電極 體15。於二次電池丨，電極體15被分割爲複數之電極板 單元10。被分割的各電極板單元10，具有正極板41、負 極板42，及隔板6;複數之正極板41與負極板42成爲中 介著隔板6而於X方向上交互層積之構造。 又’作爲導電連接電極板4與電極端子8的連接板材 ’可以考慮捆束電極耳片5而直接與電極端子8接合的場 合，或者中介著電極導線7而使電極板4與電極端子8接 合的場合等，於本實施型態使用中介著電極導線7之例說 明如下》 圖2及圖3，係說明電極單元1〇之構成之圖。如圖2 所示，正極板41之由+Z方向的緣端突出的複數之正極耳 片51，約略垂直地被折曲往電極單元1〇的-X方向而被捆 束。被捆束的複數之正極耳片51，在電極板單元10之-X 方向的緣端位置約略垂直地被折曲往+Z方向，與正極導 線71接合。如圖2所示，在電極板單元1〇之-X方向的 端部之正極耳片51，與約略垂直地被折曲往+Z方向的複 數之其他正極耳片51捆束在一起，而與正極導線71接合 〇 此處，複數之正極耳片51與正極導線71之接合係藉 由超音波接合等而進行的。如此，本實施例之電極單元 10，成爲使捆束電極單元10內具有的複數之正極耳片51 -10- 201212346 而與正極導線71接合的構成。電極板單元ι〇內具有的複 數之負極耳片52’也同樣被捆束而與負極導線72接合。 於圖3顯示複數之正極耳片51與正極導線71接合之 構成與負極耳片52被捆束而與負極導線72接合的構成。 又，於電極單元10，被層積的正極板41、負極板42及隔 板6’以不引起層積偏移的方式藉由束縛構件Η固定住 。又，於束縛構件11，典型的場合使用絕緣膠帶。 圖4係本實施型態之二次電池i之電池外殼的γ方 向剖面圖’圖5係本實施型態的二次電池1之電池外殼的 X方向剖面圖。如圖4及圖5所示，於各電極單元1〇被 捆束的複數正極耳片51，分別與對應於各電極單元1〇的 正極導線71 (對於1個電極單元有一正極導線對應）固 定而導電接合。接著，複數之正極導線71也相互被捆束 ，與正極端子81固定而導電接合之後，如圖4所示僅偶 數次折疊爲蛇行狀。 於本實施型態，被捆束的正極導線71被折疊2次成 S字狀收容於電池外殼2。同樣地，於各電極單元10被捆 束的複數負極耳片52，與對應於各電極單元1〇的負極導 線72導電接合。接著，複數之負極導線72也相互被捆束 ，與負極端子82導電接合之後，如圖4所示被折疊2次 成S字狀而收容於電池外殼2。 又，如圖4及圖5所示’於電池蓋3之內面3a與電 極單元1 0的上面1 〇a之間隙被配置著分別抵接的間隔件 9。間隔件9係以PET (聚對苯二甲酸乙二酯）等之絕緣 -11 - 201212346 材料所構成，如後述般擔任固定被折曲的電極導線7的配 置位置的功能。又，此間隔件9並非必備，可以適當省略 〇 於圖4，正極導線71及負極導線72係被折疊2次成 蛇行狀，但僅考慮到在電池外殼內之電極的安定性的話， 只要至少成爲蛇行狀即可。是蛇行狀的話，於正極及負極 導線會有彈簧般的彈性力作用，可以使電極體15安定地 收容於電池外殼2內部的特定位置。 於前述之本實施型態之二次電池1，對應於各電極單 元10的複數之正極導線71，成相互被捆束之構成，複數 之正極導線71如圖4所示爲被折疊2次成S字狀的構成 。此外，對應於各電極單元10的複數之負極導線72，成 相互被捆束之構成，如圖4所示爲被折疊成S字狀的構成 。如此，複數之電極導線7(正極導線71及負極導線72 )被折疊2次成S字狀，所以這些電極導線7的兩端部在 分別預先接合/固定於電極耳片5與電極端子8的狀態下 被折疊時’可以抑制對電極導線7產生壓縮力、拉伸力， 可以防止在電極導線7自身或者其兩端部之電極耳片5或 電極端子8之接合部分之損傷》 更詳述這一點的話’相互被捆束的正極及負極之電極 導線7，在被折疊爲S字狀之前於電極耳片5被接合著一 方之端部’於電極端子8被接合著另一方的端部。由此狀 態，把正極及負極之電極導線7折曲爲U字狀時，電極 導線7的兩端是被固定住的，所以於分別的接合部分會發

-12- S 201212346 生應力（stress ;以位於電極導線7之束之中心的電極導 線7爲基準外側的導線發生拉伸力，內側的導線發生壓縮 力）。於此接合部份發生的應力，隨著離開前述電極導線 7之束之中心而逐漸變大。 其後，成爲S字形，所以另一次進行U字形的折曲 時，正極及負極的電極導線7被折曲2次，所以即使由於 一方之折曲產生拉伸力也會因另一方之折曲而承受壓縮力 。亦即，結果，於接合部分所產生的應力會抵消。 因而，如圖4所示藉由折曲正極及負極之電極導線7 成S字狀，使電極導線7之接合部附近產生的應力抵銷而 可以防止前述接合部分之損傷。此外，藉由折曲複數之電 極導線，可以防止於分別的電極導線7產生的撓曲。 此外，沒有必要使各個電極導線7的長度考慮折曲而 預先改變所以生產性提高。進而，前述之安定性的提高， 亦即各電極板單元10被固定於電池外殼2內，所以對於 外來的衝擊或振動之各電極板單元10的位置偏移會被抑 制住’可以可藉由防止電極板4、電極耳片5、電極導線 7等的損傷來避免短路等電池性能的降低。 又，爲了要更爲確實地抑制被配置於電池外殼2內的 電極等之位置偏移’亦可透過該間隔件9使電池蓋3的按 壓力作用於各電極單元10,使電極單元10成爲在間隔件 9與電池外殼2的底板部分之間被按壓的狀態。 其次，針對相關於前述之本實施型態之二次電池的生 產方法之各步驟，使用圖15所示之流程圖、以及圖6至 -13- 201212346 圖1 3來進行說明。 又，圖12係顯示在後述之步驟S4以後使用的電極導 線7之束之折疊裝置50。該折疊裝置50具備3個按壓機 構25、26、27與電池蓋固定機構30。按壓機構25' 26、 27分別具有按壓構件21、22、211。致動器23、24可以 進退於±X方向，致動器212可以進退於±Z方向。此外， 電池蓋固定機構30可繞著Y軸旋轉於且可移動於X及Z 方向。 (步驟S1準備步驟） 電極耳片5與電極導線7之導電連接前進行準備步驟 。具體而言，如圖6所示，首先，於各電極單元1〇由電 極板4之+Z方向的端緣突出的複數之電極耳片5,藉由按 壓構件20靠往電極單元10之_χ方向而被捆束。 (步驟S2電極導線接合步驟） 如圖6所示，於各電極單元1〇接合電極耳片5之束 及與該電極單元10對應的電極導線7,使導電連接。電 極耳片5與電極導線7之接合係藉由超音波接合等方式來 進行的。 (步驟S3電極單元層積步驟） 如圖7所示，在電極導線接合步驟，將電極導線7分 別被接合於電極耳片5的複數電極單元1〇層積於χ方向 -14-

S 201212346 ，藉由束縛構件11固定束縛。又，此電極板單元層積步 驟，亦可於步驟S1及步驟S2之前進行。 (步驟S4電極耳片折曲步驟） 接著如圖8所示，藉由按壓構件21將各電極單元1〇 的電極導線7按壓於-Z方向，同時使各電極耳片5之束 折曲往電極板4的層積方向之+X方向。結果，電極導線 7被捆束於+X方向。此處，按壓構件211被配置於電極 體15之旁，等待迎向步驟S5之動作。 (步驟S 5電極導線折曲步驟） 接著如圖9所示，藉由使被配置於電極體15之旁的 按壓構件211往+Z方向移動，電極導線7之束在按壓構 件21之+X方向緣端位置被折曲往+Z方向，成爲其前端 部沿著+Z方向配設的狀態。 (步驟S6電極端子接合步驟） 其次如圖9所示，使電極導線7之束接合於設在電池 蓋3的電極端子8而導電地連接。此接合，例如藉由鉚釘 (rivet )固定的方式進行。具體而言，被折曲往+Z方向 的電極導線7之束不會再被折曲，而接合該束之端部的-X 方向側與位在電池蓋3的內側的電極端子8的端子面。 又，爲了使接合作業更爲容易，在與電極端子8接合 之前把電極導線7之束的端部在特定位置切整齊，使被切 -15- 201212346 整齊的該端部預先成爲一體的方式予以接合或固定束縛亦 可。 (步驟S 7電池蓋閉塞步驟） 接著如圖1 〇所示，在固定按壓構件2 1的狀態，以+Z 方向上稍微上方與按壓構件21平面重疊的方式把按壓構 件22由+X方向往-X方向插入。進而，支撐電池蓋3而 配置的電池蓋固定機構30，同步於按壓構件21的動作依 序由-X方向往+X方向，由+Z方向往-Z方向押出電池蓋3 〇 如此一來，電池蓋3，如圖10所示的箭頭P那樣順 時針旋轉90度同時朝向垂直於電極體15的層積方向的方 向移動。藉由電池蓋3朝向這樣的位置，被抵接的部分被 配置於各電極單元〗〇與電池蓋3之間。此外，往電池外 殻2之電極體15的插入及電池外殻2與電池蓋3之熔接 變得容易。 藉此，如圖11所示電極導線7之束以成爲S字形的 方式被折曲。其後，除去按壓構件21及22後，使電極導 線7之束以電池蓋3按壓於-Z方向同時維持在成爲S字 形的狀態，於電池外殻2的開口部把電池蓋3如圖13所 示般地固定而完成二次電池1。 又，電極導線7僅偶數次（在本例係2次，成爲S字 形）被折疊爲蛇行狀，但僅考慮到在電池外殼內之電極的 安定性時，不限制於偶數次的折疊亦可折蠱3次以上之奇 -16-

S 201212346 數次。亦即只要被折疊爲蛇行狀即可。 爲了要不只考慮到電極的安定性，同時要相互抵消電 極導線7與電極端子8等之接合部附近產生的應力而減輕 /防止前述接合部之損傷時，在使電極導線7與電極端子 8接合/固定之後，以僅偶數次折疊爲蛇行狀的構成是較 佳的。 折疊裝置50，在使電極導線7與電極端子8接合/ 固定之後，僅將電極導線7折曲2次成爲S字形的方式來 配置按壓機構25、26、27，但是在3次以上之奇數次， 或者4次以上之偶數次的折曲而使其蛇行的場合，只要適 度追加按壓機構即可。

明 說 單 簡 式 圖 rL 圖1係相關於本發明的實施型態之二次電池1的電池 外殼之切開一部分之立體圖。 圖2係相關於本發明之實施型態之二次電池1之電極 板單元之Y方向剖面圖。 圖3係相關於本發明之實施型態之二次電池1之電極 板單元之立體圖。 圖4係相關於本發明之實施型態之二次電池1之電池 外殼之Y方向剖面圖。 圖5係相關於本發明之實施型態之二次電池1之電池 外殼之.X方向剖面圖。 圖6係顯示相關於本發明之實施型態之二次電池1之 -17- 201212346 準備步驟及電極導線接合步驟之圖。 圖7係顯示相關於本發明之實施型態之二次電池1之 電極板單元層積步驟之圖。 圖8係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1的 電極耳片折曲步驟之圖。 圖9係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1的 電極導線折曲步驟之圖。 圖10係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1 之電池蓋閉塞步驟之圖。 圖11係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1 之電池蓋閉塞步驟之圖。 圖12係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1 的電極導線之束之折疊裝置之立體圖。 圖13係顯示相關於本發明的實施型態之二次電池1 之電池蓋閉塞後的狀態圖》 圖14係在專利文獻2之電極導線所產生的壓縮力與 拉伸力之作用圖。 圖15係相關於本發明之二次電池的生產方法之流程 圖。 【主要元件符號說明】 1 :二次電池 2 :電池外殻 3 :電池蓋

-18- S 201212346 3 a :電池蓋內面 4 :電極板 41 :正極板 42 :負極板 5、1 05 :電極耳片 51 :正極耳片 52 :負極耳片 6 :隔板 7、 107 :電極導線 7 1 :正極導線 72 :負極導線 8、 108 :電極端子 81 :正極端子 82 :負極端子 9 :間隔件 1 0 :電極單兀 10a :電極單元上面 1 1 :束縛構件 1 5 :電極體 20、21、22、211:按壓構件 23 、 24 、 212 :致動器 25、26、27 :按壓機構 3〇 :電池蓋固定機構 5〇 :折疊裝置 ,5 19·

Claims (1)

1. 201212346 七、申請專利範圍： 1. —種二次電池，其特徵爲具備： 電極端子、 排列配置的複數電極板、 其兩端與前述電極端子以及前述複數電極板接合，導 電連接該電極端子與複數電極板之被層積的複數連接板材 > 前述被層積的複數連接板材，於前述電極端子及前述 複數電極板之間被折疊爲蛇行狀。 2. 如申請專利範圍第1項之二次電池，其中前述被 層積的複數連接板材，在兩端被固定於前述電極端子與前 述複數電極板的狀態，於前述電極端子與前述複數電極板 之間僅偶數次被折疊爲前述蛇行狀。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之二次電池，其中前 述連接板材，係將被設於前述電極板的一緣端之電極耳片 予以複數捆束之電極導線。 4. 一種二次電池之製造裝置，係具備：被層積之複 數電極板所構成的第1及第2電極單元，及一端分別對應 而連接於前述第1及第2電極單元且另一端被連接於固定 在電池蓋的電極端子之第1及第2連接構件之二次電池之 製造裝置，其特徵爲具有： 將前述第1及第2連接板材折曲往前述層積的方向之 第1方向的第1按壓機構、 將前述第1按壓機構折曲的前述第1及第2連接板材 -20- S 201212346 ，往前述電極板之面方向且係由前述面起朝向外之第2方 向折曲的第2按壓機構、 於被折曲往前述第2方向的前述第1及第2連接板材 之端部由前述第1方向抵接於被固定於前述電池蓋的前述 電極端子、連接前述電極端子與前述第1及第2連接板材 之電池蓋連接機構、 支撐前述電池蓋的電池蓋固定機構、以及 把與前述電極端子連接的前述第1及第2連接板材， 折曲往與前述第1方向相反方向之第3方向的第3按壓機 構； 藉由前述第3按壓機構與前述電池蓋固定機構共同動 作，使前述電池蓋之面與前述第1方向平行地配置且在前 述電池蓋與前述第1及第2電極單元之間配置前述被抵接 的部分。 5. —種二次電池之製造方法，其特徵爲包含： 把與被層積的複數電極板導電連接的複數連接板材之 一方端部，固定於設在電池蓋的電極端子而導電地連接的 步驟，以及 在前述連接板材與前述電極端子固定之後，使前述連 接板材折疊爲蛇行狀的步驟。 -21 -