TWI467834B - Battery, battery manufacturing method and bag electrode - Google Patents

Description

電池、電池製造方法及袋裝電極

本發明係關於電池、電池製造方法及袋裝電極。

近年來在各種製品中使用二次電池。二次電池係包含層積有正極、隔離件、負極的電池要素。在電池要素中，正極及負極隔著隔離件而不會位置偏移地進行層積乃極為重要。若有層積偏移時，會造成電池性能或電池壽命惡化的要因之故。

因此，為了防止正極與負極的位置偏移，使用一種預先藉由熱熔接將2枚隔離件的端邊接合而形成為袋狀且在該袋內配置有正極的袋裝正極的技術內容已被提出(參照專利文獻1)。正極係藉由隔離件的熱熔接部來進行定位，因此藉由層積袋裝正極及負極，可不會層積偏移地層積正極與負極。

(先前技術文獻) (專利文獻)

(專利文獻1)日本專利第3380935號公報

但是，在專利文獻1所記載之發明中，以正極在隔離 件內移動而不會發生位置偏移的方式，在離正極的端邊非常近的位置進行熱熔接(參照專利文獻1的第3圖)。以此係有熱熔接時的高熱被傳播至正極，而使正極會因熱的影響而劣化之虞。

此外，在專利文獻1所記載之發明中，袋裝正極與隔離件形成為相同大小(參照專利文獻1的第5圖)。在此係負極位於隔離件的熔接部上，若在隔離件的熔接部形成有微細孔穴時，負極會短路。

本發明係鑑於上述情形而研創者，目的在提供減低或解決將隔離件進行熱熔接時因熱所造成的正極的劣化，亦可防止因熔接部所造成的短路的電池、電池製造方法及袋裝電極。

本發明之第1態樣係具有袋裝正極與負極的電池。袋裝正極係將隔離件的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋，在該袋內配置有正極而成。負極係層積在袋裝正極，大於正極。在此，藉由熱熔接而形成在隔離件的熔接部若由層積方向觀看，係設在比負極的外周更為外側。

本發明之第2態樣係一種電池製造方法，其係包含：在2枚隔離件間包夾正極，將隔離件的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋裝正極的第1工程；及在袋裝正極層積大於正極的負極的第2工程。在第1工程中， 藉由熱熔接而形成在隔離件的熔接部，以在之後的第2工程中層積負極時設在比該負極的外周更為外側的方式，在預先遠離前述正極的位置，將隔離件的端部進行熱熔接。

本發明之第3態樣係一種袋裝電極，其係將隔離件的端邊的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成為袋，在該袋內配置有第1電極。藉由熱熔接而形成在隔離件的熔接部係在層積大於第1電極且極性不同的第2電極的狀態下，由層積方向觀看，設在比第2電極的外周更為外側。

以下參照所附圖示，說明本發明之實施形態。其中，圖示的尺寸比率係為方便說明而誇張顯示，會有與實際比率不同的情形。

第1圖係顯示鋰離子二次電池(層積型電池)的外觀的斜視圖，第2圖係鋰離子二次電池的分解斜視圖，第3圖係負極的平面圖，第4圖係袋裝正極的平面圖。其中，圖中Z方向表示層積方向，X方向表示正極引線11及負極引線12由外包裝材13被導出的方向，Y方向表示與Z方向及X方向呈正交的方向。此外，將和與Z方向呈正交的XY平面呈平行的方向亦稱為面方向。

如第1圖所示，鋰離子二次電池10係具有平坦的矩形形狀，正極引線11及負極引線12由外包裝材13的同一端部被導出。在外包裝材13的內部收容有供充放電反應進行的發電要素(電池要素)20。

如第2圖所示，發電要素20係交替層積負極30與袋裝正極40而形成。負極30係如第3圖所示，在極薄的片狀負極集電體的雙面形成負極活性物質層32而成。負極30係在除了突片部分34以外的部分形成有負極活性物質層32。

正極50係被隔離件60夾入而成。正極50係在片狀的正極集電體的雙面形成有正極活性物質層52。正極活性物質層52係形成在正極50的突片部分54以外。正極50係由隔離件60的袋中拉出突片部分54。正極活性物質層52係形成為比負極30的負極活性物質層32更小一圈。2枚隔離件60係如第4圖所示，在端部(端邊)藉由熔接部62而相互熔接而形成為袋狀。熔接部62係例如藉由熱熔接來形成。

其中，交替層積負極30與袋裝正極40來製造鋰離子二次電池的方法本身為一般鋰二次電池之製造方法，故省略詳細說明。

接著，說明袋裝正極40中的正極50的位置。

第5圖係顯示袋裝正極中的正極的位置關係圖，第6圖係沿著第5圖的VI-VI線的剖面圖。在第5圖中，藉由一點鏈線來顯示負極30被層積在袋裝正極40時的位置。

如第5圖所示，在本實施形態之袋裝正極40中，將隔離件60彼此熔接的熔接部62係在層積負極30的狀態下由層積方向觀看，被設在比負極30的外周更為外側。正極50係在與隔離件60相重疊的範圍內小於負極30， 因此由層積方向觀看，形成在比負極30更為內側。

亦即，如第6圖所示，在與隔離件60相重疊的範圍內，負極30係形成在比隔離件60的熔接部62更為面方向內側，此外，正極50係形成在比負極30的外緣更為面方向內側。因此，至少以熔接部62與負極30的外緣、甚至由負極30的外緣至正極50的外緣的距離，正極50的外緣由熔接部62朝向面方向分離。如上所示，由於定義出負極30、正極50及熔接部62的大小，因此在藉由熱熔接來形成熔接部62時，正極50會充分遠離熔接部62。因此，可減低或防止因藉由熱熔接所發生的熱所造成的正極50的劣化。此外，即使層積負極30與袋裝正極40，亦為負極30不會與隔離件60的熔接部62相重疊，因此不會透過熔接部而使負極30短路。

其中，二次電池10之製造方法如下所示。

第7圖係顯示將正極及隔離件對位的樣子的圖。

以滿足負極30、正極50及熔接部62的上述位置關係的方式形成負極30、正極50及隔離件60。詳言之，分別形成為相較於隔離件60，負極30除了突片部分34以外為較小，相較於除了突片部分34以外的負極30，正極50除了突片部分54以外為較小的大小。若形成正極50及隔離件60，即將正極50與隔離件60進行對位。

在正極50與隔離件60的對位中，例如第6圖所示，特定各自的中心線來對合中心線。可藉此進行寬幅方向的對位。長度方向的對位係例如檢測正極50之設有活性物 質層52的部分(塗敷部分)，由隔離件60的長度方向的端部在預定位置對合塗敷部分。

在對位的狀態下，在2枚隔離件60間包夾正極50，藉由第5圖所示之熔接位置形成熔接部62。藉此，正極50被配置在隔離件60的袋內。所形成的袋裝正極40係與負極30對位成第5圖所示之位置關係，而層積複數個。所被層積的發電要素20係被收納在外包裝材而形成電池10。

如以上所示，根據第5圖所示之負極30、正極50、隔離件60及熔接部62的位置關係及大小關係，以正極50的端部遠離隔離件60的熔接部62的方式形成熔接部62。換言之，在層積負極30與袋裝正極40時，熔接部62比負極30的外緣更位於面方向外側，因此由熔接部62至正極50的端部的距離係成為至少由熔接部62至負極30的端部的距離以上。因此，可避免因藉由熱熔接所發生的熱所造成的正極50的劣化等。此外，在熱熔接前，由於使正極50與隔離件60對位，因此可正確地將正極50配置在隔離件60內。

其中，在上述實施形態中，係針對如第1圖所示，正極引線11及負極引線12由外包裝材13的同一端部被導出的情形加以說明。但是並非限定於此。正極引線11及負極引線12亦可由例如相反的端部被導出。此時，在形成二次電池10的發電要素20時，以突片部分34、54相互朝向相反方向的方式層積負極30與袋裝正極40。

此外，在上述實施形態中係針對正極50被袋裝在隔離件60之例加以說明。但是並非限定於此。亦可在隔離件60袋裝負極30。此時，負極30比正極50形成為較小。

<袋狀隔離件的作成>

第8圖係顯示袋狀隔離件的其他實施形態的圖。

在上述實施形態中，將2枚片狀隔離件60的端部(端邊)的一部分進行熱熔接，形成袋狀隔離件。但是並非限定於此。亦可如第8圖所示，將1枚片狀隔離件折返，將相重疊的端部(端邊)的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋。根據第8圖所示之形態，在1枚縱長的隔離件60之間包夾正極50，以縱向作折返。因此，若與第4圖所示形態相比，僅藉由熱熔接將隔離件60的兩側進行接合即可。亦即，第8圖中，在左右側邊形成熔接部62。

或者雖未圖示，但亦可準備與第4圖的1枚隔離件60相比，具有約2倍橫寬的1枚隔離件60，在其間包夾正極50而以橫向作折返。此時，在第8圖中的側邊的一方、及下邊形成熔接部62。

<正極的固定>

參照第9圖~第12圖，說明在袋裝正極40內固定正極50的位置的形態。

第9圖係顯示在正極的一部分安裝膠帶的樣子的圖，第10圖係顯示以隔離件袋裝第9圖所示之正極的形態的圖，第11圖係顯示在第10圖所示之袋裝正極層積負極的樣子的圖，第12圖係沿著第11圖的XII-XII線的剖面圖。

如第9圖所示，在正極50的正極突片部分54的一部分安裝有在表面具有接著性的膠帶(接著構件)63。膠帶63係例如在雙面具有黏著性的雙面膠帶。膠帶63係被安裝在正極突片部分54的層積方向的兩平面。

如第10圖所示，在正極50安裝有膠帶63的狀態下，隔離件60被層積在正極50的雙面。隔離件60係藉由熔接部62來熔接外緣而形成為袋狀。在所形成的袋裝正極40中，被安裝在正極50的外面的正極突片部分54的膠帶63係在隔離件60的袋內與隔離件60的內面相接著。藉此，正極50係被固定在隔離件60，亦即與隔離件60一體化。尤其，在第9圖、第10圖所示之形態中，膠帶63係被安裝在正極突片部分54，因此正極突片部分54相對隔離件60的位置不會偏移。

即使搬送袋裝正極40等，正極50在袋狀隔離件60內亦不會發生位置偏移。因此，如第11圖所示，在層積負極30及袋裝正極40時，若將負極30與袋裝正極40對位，負極30與袋裝正極40內的正極50的位置亦統一性決定。層積負極30與袋裝正極40時的膠帶63的剖面圖如第12圖所示。膠帶63係將正極突片部分54的雙面與 隔離件60的一部分64的內面相接著，以固定正極50的位置。

如以上所示，藉由固定正極50，正極50在袋裝正極40內移動，當負極30與袋裝正極40層積時，不會有負極30與正極50相接觸的情形。將負極30與袋裝正極40層積多數而形成組電池，在製造工程中運搬組電池、或將組電池裝載於車輛，即使在外部的振動或撞擊會傳佈的環境下，正極50亦在袋裝正極40內安定地保持相對位置。並不會有正極50的位置逐漸偏移而與負極30相接觸而發生短路的情形。

其中，在上述形態中係針對在正極50的正極突片部分54的雙面安裝具有接著性的膠帶63的形態加以說明，但是並非限定於此。若正極50的相對位置相對隔離件60進行固定，亦可僅在正極突片部分54的單面安裝膠帶63。此外，亦可為安裝膠帶63的位置亦未沿著隔離件60的邊緣而稍微在隔離件60的袋內或袋外。

此外，在上述形態中，係顯示在隔離件60內固定正極50的形態作為袋裝電極，但是並非限定於此。亦可在隔離件60內固定負極30。

以上針對本發明之實施形態加以說明，但是該實施形態僅為為了易於理解本發明所記載之例示，本發明並非限定於該實施形態。本發明之技術上的範圍並非侷限於上述實施形態中所揭示之具體技術事項，亦包含可自此輕易導出的各種變形、變更、代替技術等。

本申請案係根據2011年4月7日申請的日本專利申請案第2011-085795號、及2011年12月29日申請的日本專利申請案第2011-290357號來主張優先權，該等申請案的所有內容藉由參照而被編入於本說明書。

(產業上可利用性)

藉由本發明之電池、電池製造方法，當將袋裝正極與負極層積時，熔接部比負極的外緣更位於外側，因此至少由熔接部至負極的端部的距離以上係遠離由熔接部至正極的距離。可避免因藉由熱熔接所發生的熱所造成的正極的劣化等。此外，由於負極不會與隔離件的熔接部相重疊，因此不會發生通過熔接部的短路。

此外，藉由本發明之袋裝電極，當在袋裝電極層積第2電極時，熔接部比第2電極的外緣位於更為外側，因此至少由熔接部至第2電極的端部的距離以上係遠離由熔接部至第1電極的距離。可避免因藉由熱熔接所發生的熱所造成的第1電極的劣化等。此外，由於形成為負極不會與隔離件的熔接部相重疊，因此不會發生通過熔接部的短路。

10‧‧‧二次電池

11‧‧‧正極引線

12‧‧‧負極引線

13‧‧‧外包裝材

20‧‧‧發電要素

30‧‧‧負極

32‧‧‧負極活性物質層

34‧‧‧負極突片部分

40‧‧‧袋裝正極

50‧‧‧正極

52‧‧‧正極活性物質層

54‧‧‧正極突片部分

60‧‧‧隔離件

62‧‧‧熔接部

63‧‧‧膠帶

第1圖係顯示鋰離子二次電池的外觀的斜視圖。

第2圖係鋰離子二次電池的分解斜視圖。

第3圖係負極的平面圖。

第4圖係袋裝正極的平面圖。

第5圖係顯示袋裝正極中的正極的位置關係圖。

第6圖係沿著第5圖的VI-VI線的剖面圖。

第7圖係顯示將正極及隔離件對位的樣子的圖。

第8圖係顯示袋狀隔離件的其他實施形態的圖。

第9圖係顯示在正極的一部分安裝膠帶的樣子的圖。

第10圖係顯示將第9圖所示之正極以隔離件進行袋裝的形態的圖。

第11圖係顯示在第10圖所示之袋裝正極層積負極的樣子的圖。

第12圖係沿著第11圖的XII-XII線的剖面圖。

30‧‧‧負極

34‧‧‧負極突片部分

50‧‧‧正極

54‧‧‧正極突片部分

60‧‧‧隔離件

62‧‧‧熔接部

Claims (8)

1. 一種電池，其具有：將隔離件的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋，在該袋內配置有正極的袋裝正極；及層積在前述袋裝正極，大於前述正極的負極，藉由前述熱熔接而形成在前述隔離件的熔接部的全體，由層積方向觀看，設在比前述負極的外周更為外側。
2. 如申請專利範圍第1項之電池，其中，在前述袋裝正極內，前述正極的外面與前述隔離件的內面係藉由接著構件而相互接著。
3. 一種電池製造方法，其係包含：在2枚隔離件間包夾正極，將前述隔離件的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋裝正極的第1工程；及在前述袋裝正極層積大於前述正極的負極的第2工程，在前述第1工程中，藉由前述熱熔接而形成在前述隔離件的熔接部的全體，以在之後的第2工程中層積前述負極時設在比該負極的外周更為外側的方式，預先在遠離前述正極的位置，將前述隔離件的端部進行熱熔接。
4. 如申請專利範圍第3項之電池製造方法，其中，在前述第1工程中，當在前述隔離件間包夾前述正極時，係檢測前述正極的中心線，將該中心線對合前述隔離件的中心線。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項之電池製造方法，其中，前述袋裝正極係將2枚隔離件的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋。
6. 如申請專利範圍第3項或第4項之電池製造方法，其中，前述袋裝正極係將1枚隔離件作折返，將相重疊的端部的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成袋。
7. 一種袋裝電極，其係將隔離件的端邊的至少一部分藉由熱熔接進行接合而形成為袋，在該袋內配置有第1電極的袋裝電極，其特徵為：藉由前述熱熔接而形成在前述隔離件的熔接部的全體係在層積大於前述第1電極且極性不同的第2電極時，由層積方向觀看，設在比前述第2電極的外周更為外側。
8. 如申請專利範圍第7項之袋裝電極，其中，在前述袋內，前述第1電極的外面與前述隔離件的內面係藉由接著構件而相互接著。