WO2023157305A1 - 蓋アセンブリ及び電池 - Google Patents

蓋アセンブリ及び電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2023157305A1
WO2023157305A1 PCT/JP2022/006983 JP2022006983W WO2023157305A1 WO 2023157305 A1 WO2023157305 A1 WO 2023157305A1 JP 2022006983 W JP2022006983 W JP 2022006983W WO 2023157305 A1 WO2023157305 A1 WO 2023157305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lid
back surface
lid assembly
battery
pair
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/006983
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竜一 新井
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to PCT/JP2022/006983 priority Critical patent/WO2023157305A1/ja
Publication of WO2023157305A1 publication Critical patent/WO2023157305A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/148Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627Filling ports
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to lid assemblies and batteries.
  • a battery for example, is formed by distributing and assembling parts such as a lid assembly, an outer container, and an electrode group. Battery packs (assembled batteries) in which a plurality of batteries are connected have been developed in order to obtain a power source with a larger capacity.
  • a process of injecting the electrolyte into the outer container may be performed.
  • the electrolytic solution is injected into the exterior container from the surface side of the lid toward the back surface side of the lid, for example, through an injection port provided in the lid.
  • the electrolyte adheres in the vicinity of the injection port on both the front surface side and the back surface side of the lid.
  • a cleaning process is performed around the injection port. In the cleaning process, the front side of the lid is easy to clean, but the back side of the lid is difficult to clean. Therefore, even if the cleaning process is carried out, the vicinity of the injection port on the back side of the lid remains unwiped.
  • Electrolyte re-adhering to the surface of the lid is one of the factors that hinder the sealing of the injection port, resulting in product defects.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a lid assembly capable of improving the yield by increasing the reliability when sealing the injection port, and a battery having this lid assembly.
  • a lid assembly includes a plate-like lid and a pair of terminals.
  • the lid is attached to the opening of the outer container housing the electrode group, and has a front surface and a back surface.
  • a pair of terminals are spaced from each other and disposed on the lid.
  • the lid is provided with a liquid inlet between the pair of terminals that penetrates from the surface of the lid to the back surface of the lid.
  • a concave portion or a convex portion is provided in at least a portion between the pair of terminals on the back surface of the lid.
  • a battery includes an outer container, an electrode group, and a lid assembly according to embodiments.
  • the outer container has a bottom wall, side walls extending from the bottom wall, a storage space defined by the bottom wall and the side walls, and an opening formed by the side walls.
  • the electrode group is housed in the housing space of the exterior container.
  • the lid assembly is fixed to the opening of the outer container so that the rear surface of the lid faces the storage space.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing the back side of the lid assembly according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a schematic exploded perspective view of the lid assembly shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a schematic perspective view showing the front side of the lid assembly, opposite the lid assembly shown in FIG. 1A
  • FIG. 2B is a schematic exploded perspective view of the lid assembly shown in FIG. 2A
  • FIG. The top view which shows roughly the back surface 12b side of the lid
  • FIG. 1C is a plan view schematically showing the vicinity of the liquid inlet 46 of the lid assembly shown in FIG. 1B
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the lid taken along line V-V of FIG. 4;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrolyte injection process through an injection port of a lid according to a reference example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of an electrolyte injection process through an injection port of a lid according to a reference example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of an electrolyte injection process through an injection port of a lid according to a reference example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of an electrolyte injection process through an injection port of a lid according to a reference example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of an electrolyte injection process through an injection port of a lid according to a reference example
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of injecting an electrolytic solution through an injection port of a lid having a concave portion or a convex portion according to the first aspect
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing another example of the electrolyte injection step through the injection port of the lid having the concave portion or the convex portion according to the first aspect
  • Sectional drawing which shows roughly the other example of the lid
  • the top view which shows roughly the other example of the lid
  • cover assembly which concerns on embodiment is provided.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an example of a process of injecting an electrolytic solution through an injection port of a lid having a concave portion or a convex portion according to a second aspect;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of the electrolyte injection process through the injection port of the lid having the concave portion or the convex portion according to the second aspect;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of the electrolyte injection process through the injection port of the lid having the concave portion or the convex portion according to the second aspect
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of the electrolyte injection process through the injection port of the lid having the concave portion or the convex portion according to the second aspect
  • the top view which shows roughly the other example of the lid
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the lid along line XXII-XXII of FIG.
  • FIG. 21 The top view which shows roughly the other example of the lid
  • 24 is a perspective view schematically showing the lid shown in FIG. 23;
  • FIG. 26 is an exploded perspective view schematically showing the battery shown in FIG. 25;
  • FIG. 27 is a schematic perspective view showing a partially developed state of the electrode group shown in FIG. 26;
  • FIG. 27 is a schematic perspective view showing the electrode group shown in FIG. 26;
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view along the XXVIII-XXVIII plane in FIG. 25;
  • the lid assembly 10 that can be distributed when manufacturing the battery 310 will be described in the first embodiment.
  • a battery 310 having a lid assembly 10 will be described in a second embodiment.
  • the lid assembly 10 is attached to the opening of the exterior can (exterior container) of a primary battery or a secondary battery, and is used as a lid member that closes the opening of the exterior can in an air-tight and liquid-tight manner.
  • FIGS. 1A and 1B show the back side of the lid assembly 10
  • FIGS. 2A and 2B show the front side of the lid assembly 10.
  • the lid assembly 10 includes a lid 12 and a pair of terminals 14a, 14b. Lid assembly 10 may further include a pair of leads 16 a and 16 b , an insulator 18 having electrical insulation properties, and a valve body (safety valve) 20 provided on lid 12 . Electrically insulating gaskets 22a and 22b are provided between the lid 12 and the pair of terminals 14a and 14b, respectively.
  • the lid assembly 10 has gaskets 22a and 22b in this embodiment, the gaskets 22a and 22b may be attached to the terminals 14a and 14b in advance.
  • the gaskets 22a and 22b may be unnecessary.
  • a hermetic seal using glass may be used.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is adopted as shown in FIGS. 1A to 2B.
  • the lid 12 has a substantially rectangular plate shape in this embodiment, and has a front surface 12a and a back surface 12b.
  • Surface 12 a is formed as a surface of lid assembly 10 .
  • the lid 12 has a flat or substantially flat plate shape parallel to the XY plane and has an appropriate thickness in the Z-axis direction.
  • the lid 12 is made of metal such as aluminum, aluminum alloy, iron or stainless steel. Although the thickness of the lid 12 varies depending on the material, it is preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less, for example.
  • a pair of terminals 14a and 14b are made of a conductive material.
  • the materials of the terminals 14a and 14b differ depending on the type of electrolyte of the battery.
  • aluminum or an aluminum alloy can be used for the positive terminal 14a.
  • a metal such as copper, nickel, or nickel-plated iron may be used for the negative terminal 14b.
  • Aluminum or an aluminum alloy may be used for the negative electrode terminal 14b.
  • a pair of terminals 14a and 14b are arranged on the lid 12 while being spaced apart from each other.
  • the terminals 14a and 14b can be arranged on the lid 12 from the surface side.
  • One of the terminals 14a and 14b is used as the positive terminal 14a, and the other is used as the negative terminal 14b.
  • the positive electrode terminal 14a and the negative electrode terminal 14b are formed in a pin shape having heads 32a and 32b and columnar portions 34a and 34b, respectively.
  • heads 32a and 32b are rectangular parallelepipeds in the examples shown in FIGS. 1B and 2B, various shapes such as columnar shapes are permitted.
  • the columnar portions 34a and 34b are columnar in the examples shown in FIGS. 1B and 2B, various shapes such as a prismatic shape are permitted.
  • insulator 18 a resin material selected from, for example, polyester (PET), polyimide, polyphenylene sulfide (PPS) and polypropylene can be used. As shown in FIGS. 1B and 2B, insulator 18 is generally rectangular in this embodiment.
  • the surface 12a of the lid 12 is formed with a pair of recesses 42a and 42b.
  • the recesses 42a and 42b are substantially rectangular.
  • a through hole 44a is formed in one recess 42a, and a through hole 44b is formed in the other recess 42b.
  • the recesses 42a and 42b may have the same shape or different shapes.
  • a ring-shaped electrically insulating insulating gasket 22a having an open center is disposed in the recess 42a.
  • a ring-shaped electrically insulating gasket 22b having an open center is disposed in the recess 42b.
  • the head 32a of the positive electrode terminal 14a is arranged via an insulating gasket 22a having electrical insulation with respect to the recess 42a of the lid 12.
  • a head portion 32b of the negative electrode terminal 14b is arranged via an insulating gasket 22b having electrical insulation with respect to the recessed portion 42b of the lid 12 .
  • Heads 32 a and 32 b of terminals 14 a and 14 b protrude from surface 12 a of lid 12 .
  • the columnar portions 34a, 34b of the terminals 14a, 14b protrude from the rear surface 12b of the lid 12.
  • the positive electrode terminal 14a and the negative electrode terminal 14b are prevented from electrical contact with the lid 12 by the gaskets 22a and 22b, respectively. Therefore, the positive electrode terminal 14a and the negative electrode terminal 14b are prevented from being electrically connected.
  • the lid 12 is provided with a liquid inlet 46 penetrating from the surface 12a of the lid 12 to the back surface 12b.
  • the injection port 46 enables fluid such as liquid to be put into and taken out of the exterior container.
  • the fluid injection port 46 is configured to allow fluid to be injected from the front surface 12a side toward the back surface 12b side, for example, when assembling a battery 310 shown in FIG. 25 of a second embodiment to be described later.
  • the liquid injection port 46 is configured to be able to discharge the fluid inside the external container from the back surface 12b side toward the front surface 12a side.
  • the injection port 46 can be blocked when the battery 310 is assembled.
  • the liquid injection port 46 is closed, for example, by welding, or a sealing lid for closing the liquid injection port 46 is placed on the surface 12a side of the lid 12 so as to cover the liquid injection port 46.
  • a sealing lid is closed by being welded to the lid 12 . Note that the pressure resistance performance until the back surface 12b and the front surface 12a of the lid 12 are communicated with each other in the liquid injection port 46 after sealing is set to be higher than the operating pressure (for example, 1.0 MPa) of the valve body 20. .
  • the insulator 18 has a first surface 18a in contact with or close to the rear surface 12b of the lid 12, and a second surface 18b facing the electrode group 314 on the opposite side of the first surface 18a. have The second surface 18b cooperates with the leads 16a, 16b to form part of the back surface of the lid assembly 10. As shown in FIG.
  • the first surface 18a of the insulator 18 is preferably planar or substantially planar parallel to the XY plane.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the rear surface 12b side of the lid 12 shown in FIG. 1B and the like.
  • the lid 12 can be a plate having a substantially rectangular shape, as described above.
  • the lid 12 has a pair of long edges 13a, 13b and a pair of short edges 13c, 13d extending orthogonally or substantially orthogonally to the long edges.
  • a first region 111 is defined between the through-holes 44a and 44b in the plane of the back surface 12b of the lid 12 .
  • a second area 112 is defined outside the first area 111 on the rear surface 12 b of the lid 12 .
  • the back surface 12b has two second regions 112. As shown in FIG.
  • the first region 111 passes through the center Ax of the through-hole 44a and a virtual line segment Lx extending in a direction orthogonal to the pair of long side edges 13a and 13b and the center Ay of the through-hole 44b. and a virtual line segment Ly extending in a direction perpendicular to the pair of long edges 13a and 13b.
  • the first region 111 excludes the hollow portions of the through holes 44a and 44b, the hollow portion of the injection port 46, and the portion where the valve body 20 exists.
  • “between a pair of terminals” refers to the first region 111 .
  • the second area 112 is defined on the entire rear surface 12b of the lid 12 except for the area where the first area 111 is defined.
  • one second region 112 includes a virtual line segment Lx, a pair of long edges 13a and 13b, and one of a pair of short edges 13c and 13d (here, the short edges 13c).
  • the other second region 112 consists of a virtual line segment Ly, a pair of long sides 13a and 13b, and the other of the pair of short sides 13c and 13d (here, short side 13d). Enclosed area.
  • Two pairs of recesses 48a, 48a, 48b, 48b are formed on the back surface 12b of the lid 12.
  • One recess 48a, 48a of the two pairs of recesses 48a, 48a, 48b, 48b is formed in one of the second regions 112, and one of the two pairs of recesses 48a, 48a, 48b, 48b
  • the other recesses 48 b , 48 b are formed in the other of the second regions 112 .
  • two pairs of protrusions 52a, 52a, 52b, 52b are formed on the first surface 18a of the insulator 18.
  • the projections 52a, 52a, 52b, 52b on the first surface 18a of the insulator 18 to the recesses 48a, 48a, 48b, 48b on the back surface 12b of the lid 12, the insulator 18 is attached to the back surface 12b of the lid 12. surface can adhere. Further, positional displacement between the lid 12 and the insulator 18 is suppressed.
  • the number of projections 52a, 52a, 52b, 52b and recesses 48a, 48a, 48b, 48b is the same.
  • the protrusions may be fewer in number than the recesses.
  • the first surface 18a of the insulator 18 has a pair of through-holes 54a, 54b through which the columnar portions 34a, 34b of the terminals 14a, 14b pass, and an opening 56 facing the inlet 46 and the valve body 20. These through holes 54a, 54b and opening 56 penetrate through the second surface 18b.
  • the housing portion 62a has, for example, four walls 72a, 72b, 72c, 72d and an upper wall 82a having a through hole 54a.
  • the wall 72a is located near the short side 19c of the long side 19a
  • the wall 72b is located on the short side 19c
  • the wall 72c is located near the short side 19c of the long side 19b.
  • the wall 72 d extends parallel or substantially parallel to the short side 19 c and defines the boundary between the upper wall 82 a and the opening 56 .
  • the housing portion 62b has, for example, four walls 74a, 74b, 74c, 74d and an upper wall 84a having a through hole 54b.
  • one lead 16a has a base 92a and one leg 92b extending from the base 92a.
  • the base portion 92a and the leg portion 92b are formed by pressing a single plate having the same thickness.
  • the leg portion 92b is bent with respect to the base portion 92a.
  • the base portion 92a is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the base portion 92a has an opening 92c in which the columnar portion 34a of the terminal 14a is arranged.
  • the flat base 92a is preferably parallel to the XY plane.
  • the leg portion 92b can come into contact with a fixing member 354a of the electrode group 314, which will be described later.
  • the leg portion 92b extends in the Z-axis direction toward the side opposite to the lid 12 .
  • the leg portion 92b does not extend straight from the base portion 92a in the Z-axis direction, but is bent in the Y-axis direction, for example, in a region indicated by reference numeral 93.
  • the leg portion 92b is bent from the wall 72c toward the wall 72a in the area indicated by reference numeral 93. As shown in FIG.
  • the region indicated by reference numeral 93 is located near the base portion 92a of the leg portion 92b. This is to maximize the contact area between the leg portion 92b and a fixing member 354a, which will be described later. Also, the length of the leg portion 92b along the Z-axis direction depends on the positional relationship with the fixing member 354a, but it is preferable to make it as short as possible.
  • the housing portion 62a of the second surface 18b of the insulator 18 is provided with a base portion 92a of one lead 16a of the pair of conductive leads 16a and 16b.
  • the columnar portion 34a of the terminal 14a is arranged in the accommodating portion 62a through the through hole 44a of the lid 12 and the through hole 54a of the insulator 18.
  • the columnar portion 34a of the terminal 14a is crimped while being placed in the opening 92c of the base portion 92a of one of the leads 16a placed in the accommodating portion 62a. Therefore, the terminal 14a is fixed by sandwiching the lid 12, the insulator 18 and the base 92a of the lead 16a. At this time, the terminal 14a and the lead 16a are electrically connected.
  • the other lead 16b has a base 94a and one leg 94b extending from the base 94a.
  • the base portion 94a is formed in a substantially rectangular flat plate shape.
  • the base portion 94a has an opening 94c in which the columnar portion 34b of the terminal 14b is arranged.
  • the flat base 94a is preferably parallel to the XY plane.
  • the leg portion 94b can come into contact with a fixing member 356a of the electrode group 314, which will be described later.
  • the leg portion 94b extends in the Z-axis direction toward the side opposite to the lid 12 .
  • the leg portion 94b does not extend straight from the base portion 94a in the Z-axis direction, but is bent in the Y-axis direction, for example, in a region indicated by reference numeral 95.
  • the leg portion 94b is bent from the wall 74c toward the wall 74a in the area indicated by reference numeral 95.
  • the area indicated by reference numeral 95 is located near the base portion 94a of the leg portion 94b. This is to maximize the contact area between the leg portion 94b and a fixing member 356a, which will be described later. Also, the length of the leg portion 94b along the Z-axis direction depends on the positional relationship with the fixing member 356a, but it is preferable to make it as short as possible.
  • a base portion 94a of the other lead 16b of the pair of conductive leads 16a and 16b is disposed in the housing portion 62b of the second surface 18b of the insulator 18. As shown in FIG.
  • the base portion 94a of the other lead 16b has an opening 94c in which the columnar portion 34b of the terminal 14b is arranged.
  • the columnar portion 34b of the terminal 14b is fixed to the base portion 94a by caulking. Therefore, the terminal 14b is fixed by sandwiching the cover 12, the insulator 18 and the base 94a of the lead 16b. At this time, the terminal 14b and the lead 16b are electrically connected.
  • the pair of terminals 14a and 14b are arranged on the lid 12 while being electrically insulated from each other.
  • a pair of leads 16a and 16b are separated from each other while being electrically insulated by gaskets 22a and 22b.
  • the lid 12 is integrally formed with a valve body 20 .
  • the valve body 20 is provided on the lid 12 between the pair of terminals 14a and 14b.
  • the valve body 20 is formed by, for example, press working.
  • Valve body 20 may be adjacent opening 56 in insulator 18 .
  • the pressure on the side of the lid 12 where the insulator 18 and the pair of leads 16a and 16b are arranged reaches a predetermined pressure
  • the valve body 20 It can open to the side where the heads 32a and 32b of the pair of terminals 14a and 14b are arranged (the surface 12a side of the lid 12).
  • the predetermined pressure for opening the valve body 20 can be set appropriately.
  • the valve body 20 has an outer frame 102 and a groove 104 provided inside the outer frame 102 .
  • the groove 104 of the valve body 20 is formed in an X shape inside the outer frame 102 .
  • the concave portion or convex portion includes the first and second aspects described below.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing the vicinity of the liquid inlet 46 in the plan view of the rear surface 12b of the lid 12 shown in FIG. 1B.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of lid 12 along line VV in FIG.
  • a plurality of fine concave portions or convex portions 120 are provided on the back surface 12b of the lid 12.
  • a minute concave portion or convex portion 120 is provided on the rear surface 12b of the lid 12 at least partly between the pair of terminals.
  • the minute recesses or protrusions 120 may be provided on the entire back surface 12 b of the lid 12 .
  • the minute concave portion or convex portion 120 is provided so as to surround the entire periphery of the edge 46e of the injection port 46.
  • FIGS. A region in which fine concave portions or convex portions 120 are provided is called an uneven region 121 .
  • the uneven area 121 is indicated by dotted shading.
  • a lotus leaf effect or lotus effect can be exhibited in the uneven region 121 in which the minute recesses or protrusions 120 are formed. That is, the liquid repellency is enhanced on the surface of the uneven region 121 .
  • the existence of a highly liquid-repellent portion on the rear surface 12b of the lid 12 can improve the reliability of sealing in the process from injecting the electrolytic solution through the liquid injection port 46 to sealing the liquid injection port 46. can. Therefore, product defects due to failure in sealing are reduced, so that the yield can be improved.
  • FIG. 6 to 9 illustrate the process of injecting the electrolytic solution through the injection port of the lid according to the reference example.
  • the lid 12 of the lid assembly 10 is fixed to the opening 326 of the outer container 312 by welding or the like. After that, the electrolytic solution is injected from the outside of the outer container 312 toward the inside of the outer container 312 through the liquid injection port 46 .
  • the pressure inside the external container is reduced.
  • the droplet 50 of the electrolytic solution remaining in the vicinity of the injection port 46 on the back surface 12b of the lid 12 flows through the injection port 46 from the back surface 12b side of the lid 12 to the surface 12a. It spreads to the side.
  • the diffused electrolytic solution re-adheres to the vicinity of the liquid injection port 46 on the surface 12a side of the lid 12.
  • the electrolytic solution adhering to the vicinity of the liquid injection port 46 in this way may interfere with the sealing of the liquid injection port 46 and cause product defects.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the state of the lid 12 after the electrolytic solution has been injected into the exterior container through the lid 12 included in the lid assembly according to the embodiment. Electrolyte is less likely to remain on the surface of fine recesses or protrusions 120 formed on at least a portion of the back surface 12 b of the lid 12 . In addition, even if droplets 50 of the electrolytic solution remain on the surface of the minute recesses or protrusions 120, the droplets 50 can be dropped from the rear surface 12b of the lid 12 relatively easily.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing how the tilting process optionally performed after the liquid injection process is being performed.
  • the lid assembly including the lid 12 or the battery itself including the lid assembly is tilted with the Y-axis direction as the axis of rotation.
  • the tilt (tilt angle) easily exceeds the sliding angle of the droplet 50 of the electrolytic solution.
  • the droplets 50 of the electrolytic solution adhering to the surface of the minute recesses or projections 120 drop.
  • the droplets 50 of the electrolytic solution adhering to the surface 12a of the lid 12 are wiped off. In this way, it is possible to prepare the lid 12 in a state in which no or almost no drops 50 of the electrolyte remain after the electrolyte is injected. Therefore, the reliability of sealing of the injection port 46 can be improved. Therefore, product defects due to sealing failure can be reduced.
  • the recesses or protrusions 120 can be formed by a plurality of protrusions protruding along the Z-axis direction from the surface of the back surface 12b extending along the XY plane.
  • the recesses or protrusions 120 may be formed by a plurality of recesses recessed along the Z-axis direction from the surface of the back surface 12b extending along the XY plane.
  • the concave portion or convex portion 120 can constitute an uneven region including a plurality of fine convex portions (projections).
  • the shape of the protrusions is not particularly limited, but may be, for example, cylindrical, conical, prismatic, and pyramidal.
  • the average diameter of the recesses or protrusions 120 included in the uneven region is, for example, within the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the arrangement interval between the plurality of concave portions or the arrangement interval between the plurality of convex portions is, for example, within the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the average height of the plurality of protrusions included in the recesses or protrusions is, for example, within the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the number of protrusions or the number of recesses per unit area is, for example, within the range of 1/mm 2 to 25,000/mm 2 .
  • the number of protrusions or the number of recesses included per unit area may be in the range of 100/mm 2 to 25,000/mm 2 .
  • the liquid repellency of the electrolytic solution tends to be excellent.
  • the uneven area 121 may be provided on the back surface 12b of the lid 12 at least partly between the pair of terminals.
  • the uneven area 121 is preferably provided in the form of FIG. 4 described below.
  • a virtual circle 60 having a radius 60r that is five times the radius 46r of the inlet 46 is defined on the rear surface 12b of the lid 12 .
  • the edge 46e of the inlet 46 and the virtual circle 60 can be concentric with each other.
  • a third region 113 is defined as a region surrounded by the edge 46 e of the liquid inlet 46 and the virtual circle 60 on the back surface 12 b of the lid 12 .
  • the third area 113 is an area included in the first area 111 shown in FIG. That is, the third area 113 is part of the first area 111 .
  • the uneven area 121 is preferably provided in at least part of the third area 113 .
  • the concave or convex portion 120 is located at a distance from the center 46c of the liquid inlet 46 that is five times or less the radius 46r of the liquid inlet 46 (distance along the radial direction of the circle 60). is preferably provided.
  • the reason for this is that the more the irregular region 121 is formed in the vicinity of the injection port 46, the more the electrolytic solution adhering to the rear surface 12b of the lid 12 is suppressed from diffusing toward the front surface 12a of the lid 12 after the injection of the electrolyte. This is because it is easy to Therefore, it is preferable that the uneven region 121 be provided adjacent to the edge 46e of the liquid inlet 46 as shown in FIG.
  • the shape of the edge 46e of the injection port 46 is preferably circular or substantially circular, but the shape is not particularly limited.
  • the shape of the edge 46e of the injection port 46 may be oval, square, or rectangular, for example. If the shape of the edge 46e of the liquid injection port 46 is not circular or substantially circular, the length of the edge 46e of the liquid injection port 46 in the longitudinal direction (the longest portion on the XY plane) is The virtual circle 60 is set on the basis of the half of the length).
  • the uneven region 121 is provided so as to occupy, for example, 10% or more and 100% or less of the area of the third region 113, and preferably 30% or more and 100% or less. , More preferably, it is provided so as to occupy an area of 50% or more and 100% or less.
  • the uneven region 121 does not have to be provided adjacent to the edge 46e of the injection port 46.
  • 4 and 13 show the case where the uneven region 121 is provided in an annular shape so as to surround the entire periphery of the edge 46e of the liquid injection port 46. It does not have to be provided annularly around the periphery.
  • the concave-convex region 121 is provided in an annular shape so as to surround the entire periphery of the edge 46e of the liquid inlet 46, it may be provided adjacent to the edge of the liquid inlet. They may be provided separately.
  • the uneven area 121 may be divided into a plurality of locations on the rear surface 12 b of the lid 12 .
  • the uneven area 121 may be divided within the third area 113 .
  • droplets of the electrolyte are less likely to adhere to the rear surface 12b of the lid 12 in the electrolyte injection process, so the number of defective products can be reduced.
  • the minute recesses or protrusions 120 can be formed, for example, by subjecting the rear surface 12b of the lid 12 to laser processing or etching.
  • FIG. 15 is a schematic enlarged plan view showing the vicinity of the liquid injection port 46 on the rear surface 12b of the lid 12 according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of the lid 12 along line XVI-XVI of FIG.
  • the lid 12 included in the lid assembly according to the second aspect has at least one projection 130 protruding from the rear surface 12b of the lid 12 instead of having the minute recesses or projections according to the first aspect.
  • one protrusion 130 is provided adjacent to the edge 46e of the inlet 46.
  • the projection 130 protrudes annularly from the rear surface 12b of the lid 12 so as to surround the entire circumference of the edge 46e of the liquid inlet 46, but the projection 130 does not have to be annular.
  • the protrusion 130 may be provided adjacent to the edge of the liquid inlet. They may be provided separately.
  • the lid 12 of the lid assembly 10 is fixed to the opening 326 of the outer container 312 by welding or the like when assembling the battery 310, which will be described later. After that, the electrolytic solution is injected from the outside of the outer container 312 toward the inside of the outer container 312 through the liquid injection port 46 .
  • an electrolytic solution droplet 50 remains as shown in FIG. 17, for example.
  • the outer wall of the convex portion 130 extends in a direction away from the rear surface 12b of the lid 12. As shown in FIG. Therefore, compared to the case where the rear surface 12b of the lid 12 does not have the convex portion 130, an effect is obtained in which the droplet 50 of the electrolytic solution is more likely to drop.
  • the convex portion 130 has a tapered structure in a direction away from the rear surface 12b of the lid 12 .
  • 17 to 20 show, as an example, the case where the convex portion 130 has a tapered shape.
  • the projection 130 has a tapered shape, the effect of making it easier to drop the drop 50 of the electrolytic solution adhering to the outer wall of the projection 130 is obtained. Some of the remaining droplets 50 of the electrolytic solution fall from the outer walls of the projections 130 as shown in FIG. 18, for example.
  • the electrolyte droplets 50 remaining on the surface 12a of the lid 12 can be easily wiped off. Therefore, by wiping off the electrolyte droplets 50 remaining on the surface 12a of the lid 12, the electrolyte droplets 50 tend to remain only on the back surface 12b of the lid 12, as shown in FIG. 19, for example.
  • the droplet 50 of the electrolytic solution may remain, for example, at the base of the protrusion 130 , that is, near the boundary between the rear surface 12 b of the lid 12 and the protrusion 130 .
  • droplets 50 of the electrolytic solution are less likely to remain on the surface 12a of the lid 12 even after the electrolytic solution injection process and the decompression process. Therefore, it is possible to improve the reliability of the sealing of the injection port 46, thereby reducing product defects due to sealing failure.
  • the position where at least one protrusion 130 is provided on the back surface 12b of the lid 12 is not particularly limited as long as it is between a pair of terminals.
  • 15 and 16 show the case where the convex portion 130 is provided adjacent to the edge 46e of the liquid injection port 46, the convex portion 130, as shown in FIGS. It may be provided at a position spaced apart from the edge 46 e of the mouth 46 . Even in this case, it is possible to obtain the effect of suppressing the electrolyte remaining on the back surface 12b of the lid 12 from spouting out to the front surface 12a side of the lid 12 through the liquid injection port 46 in the depressurization step. That is, it is possible to improve the reliability when sealing the injection port 46 .
  • the convex portion 130 is preferably provided in at least part of the third region 113 described with reference to FIG.
  • at least one protrusion 130 is preferably provided at a distance from the center 46c of the liquid inlet 46 that is five times or less the radius 46r of the liquid inlet 46.
  • the third area 113 is an area surrounded by the edge 46 e of the inlet 46 and the virtual circle 60 . Since the protrusion 130 is provided in the vicinity of the liquid injection port 46 like the third region 113, droplets 50 of the electrolytic solution remaining on the back surface 12b of the lid 12 are discharged to the outside of the outer container when the pressure is reduced. Hard to eject.
  • the protrusion 130 is preferably provided at least at a position adjacent to the edge 46 e of the liquid injection port 46 in the third region 113 .
  • At least one protrusion 130 may be provided on the back surface 12b of the lid 12.
  • 23 and 24 schematically show an example in which a plurality of protrusions 130 are present. It is preferable that a ridgeline connecting the apexes (that is, the tapered tip) of the tapered convex portion 130 extends so as to surround the injection port 46 .
  • the ridgeline 131 of the projection 130 is preferably perpendicular or substantially perpendicular to the perpendicular line H drawn from the center 46 c of the liquid inlet 46 to the ridgeline 131 .
  • the projecting portion 130 tends to prevent the droplets of the electrolytic solution remaining on the rear surface 12b of the lid 12 from moving.
  • the ridgeline of the convex portion 130 extends so as to surround the injection port 46 also in FIGS. 15 and 21 described above.
  • the shape of the projection 130 is not particularly limited as long as it is provided between a pair of terminals (first region) on the rear surface 12b of the lid 12.
  • the convex portion 130 may have, for example, a columnar shape, a prismatic shape, a conical shape, a pyramidal shape, or an appropriate combination thereof.
  • the height of the convex portion 130 is, for example, within a range of more than 500 ⁇ m and 2.0 mm or less. When a plurality of protrusions 130 are provided, the heights of the protrusions 130 may be the same or different.
  • the width of the projection 130 in the longitudinal direction is, for example, within the range of 0.1 mm to 10 mm.
  • the width of the convex portion 130 in the lateral direction is, for example, within the range of 0.1 mm to 10 mm.
  • the height of the convex portion 130 is the length of the convex portion 130 along the Z-axis direction.
  • the width in the longitudinal direction and the width in the lateral direction are each the length of the convex portion 130 along any direction along the in-plane direction of the XY plane.
  • the convex portion 130 can be formed, for example, by subjecting the rear surface 12b of the lid 12 to laser processing or etching.
  • the electrolyte injection process in the electrolyte injection process, the pressure reduction process, and the sealing process that can be performed when assembling the battery, the electrolyte injected into the outer container is It is possible to suppress the ejection to the outside of the. As a result, the reliability of sealing in the sealing process can be improved, and the number of defective products can be reduced.
  • FIG. This embodiment describes a battery 310 in which the lid assembly 10 described in the first embodiment can be used.
  • the battery 310 has an outer container 312 , an electrode group 314 and a lid assembly 10 .
  • the lid assembly 10 comprises a lid 12 having either the first aspect or the second aspect according to the first embodiment.
  • Battery 310 may be a rechargeable non-aqueous electrolyte battery.
  • Battery 310 may be, for example, a lithium-ion secondary battery.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is adopted.
  • the outer container 312 has a bottom wall 322 and side walls 324 extending from the bottom wall 322 .
  • the exterior container 312 has a bottomed tubular shape, and a side wall 324 forms an opening 326 .
  • a storage space in which the electrode group 314 is stored is defined by a bottom wall 322 and side walls 324 .
  • the storage space opens to one side (upper side) of the outer container 312 in the Z direction.
  • the lid assembly 10 is fixed to the opening 326 so that the rear surface 12b of the lid 12 faces the storage space of the outer container.
  • the bottom wall 322 is formed in a substantially rectangular shape.
  • the bottom wall 322 is parallel to the XY plane and has a pair of long edges 332a, 332b parallel to the X-axis direction and a pair of short edges 334a, 334b parallel to the Y-axis direction.
  • the sidewalls 324 are defined by a pair of long sidewalls 336a, 336b bounded by a pair of long edges 332a, 332b of the bottom wall 322 and a pair of short edges 334a, 334b bounded by a pair of short edges 334a, 334b of the bottom wall 322. It has a pair of short side walls 338a, 338b.
  • Each side wall 336a, 336b, 338a, 338b extends from bottom wall 322 toward opening 326 parallel to the Z axis.
  • the opening 326 is parallel to the XY plane.
  • the opening 326 is a substantially rectangular shape having a pair of long sides (long side edges) 342a and 342b parallel to the X-axis direction and a pair of short sides (short side edges) 344a and 344b parallel to the Y-axis direction. Shape. Therefore, the exterior container 312 of this embodiment has a rectangular can shape.
  • the exterior container 312 is made of, for example, a metal plate. Examples of metals that can be used include aluminum, aluminum alloys, iron, and stainless steel.
  • the lid 12 of the lid assembly 10 is preferably made of the same material as the outer container 312, but may be made of a different material.
  • the long side walls 336 a and 336 b of the outer container 312 occupy the largest area in the outer container 312 . Therefore, it is preferable that the thickness of the outer container 312 constituting the long side walls 336 a and 336 b be made as thin as possible to improve the heat dissipation of the battery 310 .
  • the thickness of the long side walls 336a and 336b of the outer container 312 is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less.
  • the thickness of the long side walls 336a and 336b of the outer container 312 is preferably 0.3 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more.
  • the thickness of the short side walls 338a, 338b of the outer container 312 is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less.
  • the plate thickness of the bottom wall 322 is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.0 mm or less, like the plate thicknesses of the long side walls 336a and 336b and the short side walls 338a and 338b.
  • the plate thicknesses of the bottom wall 322, the long side walls 336a, 336b, and the short side walls 338a, 338b of the outer container 312 are each obtained by measuring the thickness of the central portion of the plate with a micrometer.
  • a micrometer for example, Quick Mini PK-1012CPS manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. or a device having an equivalent function is used.
  • the electrode group 314 has a positive electrode 362, a negative electrode 364, and a plurality of separators (electrically insulating layers) 366.
  • the positive electrode 362, the negative electrode 364, and the separator 366 are formed, for example, in strips having a sufficiently long length relative to the width.
  • a separator 366 is disposed between the positive electrode 362 and the negative electrode 364 . In this state, the positive electrode 362, the separator 366, and the negative electrode 364 are wound into a roll around the winding axis Ra to form the roll body 352. As shown in FIG.
  • the roll body 352 is formed into a flat shape after being wound or while being wound.
  • the electrode group 314 has a flat roll body 352 , a positive electrode current collecting tab 354 , and a negative electrode current collecting tab 356 .
  • the positive electrode current collecting tab 354 and the negative electrode current collecting tab 356 are spaced apart along the winding axis.
  • a separator 366 is exposed on the outer peripheral surface of the roll body 352 .
  • the positive electrode 362 of the roll body 352 of the electrode group 314 has a positive electrode current collector 362a and a positive electrode active material containing layer 362b.
  • the positive electrode collector tab 354 is a portion of the positive electrode collector 362a that is not covered with the positive electrode active material-containing layer 362b.
  • the positive electrode current collector 362a is, for example, a metal foil such as aluminum, aluminum alloy, copper, or nickel. Note that the positive electrode current collector tab 354 does not have to be integrated with the positive electrode current collector 362a. That is, the positive electrode current collector tab 354 may be formed by joining a metal foil to one long side of the positive electrode current collector 362a. As the metal foil, the same one as the positive electrode current collector 362a can be used.
  • the positive electrode active material-containing layer 362b may be provided on both main surfaces of the positive electrode current collector 362a, or may be provided on one main surface.
  • the positive electrode active material containing layer 362b contains a positive electrode active material.
  • the positive electrode active material containing layer 362b may contain a conductive agent and a binder in addition to the positive electrode active material.
  • lithium transition metal composite oxide As the positive electrode active material, for example, a lithium transition metal composite oxide is used.
  • lithium transition metal composite oxides include LiCoO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 (0 ⁇ x ⁇ 0.3), LiMn x Ni y Co z O 2 (0 ⁇ x ⁇ 0.5, 0 ⁇ y ⁇ 0.8, 0 ⁇ z ⁇ 0.5) , LiMn2 - xMxO4 (M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Co, Al and Ni, 0 ⁇ x ⁇ 0 .2), LiMPO 4 (M is at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni and Mn), and the like.
  • the average particle size of the secondary particles of the positive electrode active material is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 6 ⁇ m or less.
  • the internal resistance is small, so heat dissipation due to charging and discharging tends to be small. Therefore, when the average particle diameter of the secondary particles of the positive electrode active material is small, the life performance of the battery 310 can be improved.
  • the conductive agent increases the electronic conductivity of the electrode.
  • Carbonaceous substances such as acetylene black, carbon black, and graphite can be used as the conductive agent.
  • the binder enhances the adhesion of the active material, conductive agent, and current collector.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • fluororubber or the like can be used.
  • the compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder is 80 to 95% by mass of the positive electrode active material, 3 to 18% by mass of the conductive agent, and 2 to 7% by mass of the binder. % range is preferred.
  • the density of the positive electrode active material-containing layer 362b is preferably 2.79/cm 3 or more and 3.39/cm 3 or less. It has been found that when the density of the positive electrode active material-containing layer 362b is within this range, the life performance of the battery 310 tends to be high. That is, when the density of the positive electrode active material-containing layer 362b is 3.39/cm 3 or less, twisting of the positive electrode is less likely to occur during gas generation, suppressing the spread of the distance between the electrodes, and improving the performance of the battery 310. can be improved. Further, when the density of the positive electrode active material containing layer 362b is 2.79/cm 3 or more, the distance between the positive electrode active material particles becomes appropriate, so the internal resistance tends to be low.
  • the negative electrode 364 of the roll body 352 of the electrode group 314 has a negative electrode current collector 364a and a negative electrode active material containing layer 364b.
  • the negative electrode collector tab 356 is a portion of the negative electrode collector 364a that is not covered with the negative electrode active material-containing layer 364b.
  • the negative electrode current collector 364a is, for example, a metal foil such as aluminum, aluminum alloy, copper, or nickel. Note that the negative electrode current collector tab 356 does not have to be integrated with the negative electrode current collector 364a. That is, the negative electrode current collector tab 356 may be formed by bonding a metal foil to one long side of the negative electrode current collector 364a. As the metal foil, the same one as the negative electrode current collector 364a can be used.
  • the negative electrode active material containing layer 364b may be provided on both main surfaces of the negative electrode current collector 364a, or may be provided on one main surface.
  • the negative electrode active material containing layer 364b contains a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material containing layer 364b may contain a conductive agent and a binder in addition to the negative electrode active material.
  • the negative electrode active material it is preferable to use a compound having a lower limit of potential for charging and discharging lithium ions of 1.0 V (vs. Li/Li + ) or higher.
  • a lithium-titanium composite oxide Lithium-titanium composite oxide hardly changes in volume due to charging and discharging reactions. Therefore, the expansion and contraction of the electrode can be suppressed by using the lithium-titanium composite oxide as the negative electrode active material. Therefore, the use of the lithium-titanium composite oxide as the negative electrode active material makes it more difficult for the electrode to twist during gas generation.
  • the lithium-titanium composite oxide has a small heat release accompanying charging and discharging.
  • the long side walls 336a and 336b of the outer container 312 have a relatively small area and the heat dissipation is low, but the life performance of the battery 310 can be improved.
  • lithium-titanium composite oxides include Li 4+x Ti 5 O 12 (0 ⁇ x ⁇ 3) having a spinel structure, Li 2+y Ti 3 O 7 (0 ⁇ y ⁇ 3) having a ramsdellide structure, and cubic crystals. and titanium-containing oxides of the type Examples of rectangular titanium-containing oxides include sodium-containing niobium-titanium composite oxides.
  • Examples of sodium-containing niobium-titanium composite oxides include general formula Li 2+v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14+ ⁇ (0 ⁇ v ⁇ 4, 0 ⁇ w ⁇ 2, 0 ⁇ x ⁇ 2 , 0 ⁇ y ⁇ 6, 0 ⁇ z ⁇ 3, y+z ⁇ 6, ⁇ 0.5 ⁇ 0.5, M1 includes at least one selected from Cs, K, Sr, Ba, Ca, and M2 includes at least one selected from Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn and Al).
  • the negative electrode potential can be lowered as compared with the case of using Li 4+x Ti 5 O 12 , so the voltage of the battery 310 can be increased.
  • the average primary particle size of the negative electrode active material is preferably 1 ⁇ m or less.
  • the internal resistance tends to be low, so that the heat dissipation associated with charging and discharging tends to be small. Therefore, when the average particle size of the primary particles of the negative electrode active material is small, the life performance of the battery 310 can be improved.
  • the negative electrode active material containing layer 364b may contain a negative electrode active material other than the lithium-titanium composite oxide.
  • examples of such other negative electrode active materials include carbonaceous materials such as graphite, tin-silicon alloy materials, and the like.
  • the conductive agent increases the electronic conductivity of the electrode.
  • Acetylene black, carbon black, graphite and the like can be used as the conductive agent.
  • the binder enhances the adhesion of the active material, conductive agent, and current collector.
  • binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, and styrene-butadiene rubber.
  • the compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, and the binder is 73 to 98% by mass of the negative electrode active material, 0 to 20% by mass of the conductive agent, and 2 to 7% by mass of the binder. % range is preferred.
  • the separator 366 functions as an insulating layer.
  • Separator 366 is, for example, a porous membrane or non-woven fabric.
  • the porous membrane and nonwoven fabric may each contain at least one compound selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and cellulose.
  • the separator 366 may be an organic fiber film or an inorganic film covering at least part of the main surfaces of the positive electrode 362 and the negative electrode 364 .
  • a solid electrolyte layer may be used instead of the separator 366 .
  • the thickness of the separator 366 is preferably 6 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • the safety, capacity, and life performance of the battery 310 can be enhanced. That is, when the thickness of the separator 366 is 6 ⁇ m or more, the probability of short-circuiting between the positive electrode 362 and the negative electrode 364 can be reduced, so the safety and reliability of the battery 310 can be improved.
  • the thickness of the separator 366 is 15 ⁇ m or less, an increase in the amount of sub-members in the battery 310 can be suppressed and the energy density can be improved.
  • the thickness of the separator 366 is 15 ⁇ m or less, there is an appropriate amount of voids in the outer container 312, so that the battery 310 is less likely to expand when gas is generated, and the battery characteristics can be improved.
  • the electrolyte (not shown) can be held in the positive electrode 362, the negative electrode 364, and the separator 366.
  • the electrolyte may be a nonaqueous electrolyte containing an electrolyte salt and an organic solvent. That is, the battery 310 according to the embodiment may be a non-aqueous electrolyte battery.
  • the non-aqueous electrolyte may be liquid or gel.
  • a liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in an organic solvent.
  • the gelled nonaqueous electrolyte is prepared by gelling a liquid nonaqueous electrolyte using a polymer material.
  • the concentration of the electrolyte salt in the liquid non-aqueous electrolyte is, for example, 0.5 mol/L or more and 2.5 mol/L or less.
  • electrolytes examples include lithium perchlorate (LiCl 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), trifluoromethane Lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ], or mixtures thereof can be mentioned.
  • LiPF 6 lithium perchlorate
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • LiBF 4 lithium tetrafluoroborate
  • LiAsF 6 lithium arsenic hexafluoride
  • Lithium salts such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ], or mixtures thereof can be
  • organic solvents examples include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate, and chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC) and methyl ethyl carbonate (MEC). , tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dioxolane (DOX) and other cyclic ethers, dimethoxyethane (DME), diethethane (DEE) and other chain ethers, ⁇ -butyrolactone (GBL), acetonitrile ( AN), and sulfolane (SL).
  • cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate
  • chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC) and methyl ethyl carbonate (MEC).
  • THF diethyl
  • polymer materials examples include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEO polyethylene oxide
  • a room-temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions may be used as the non-aqueous electrolyte.
  • a conductive fixing member 354 a is fixed to the positive electrode current collecting tab 354 .
  • the fixing member 354a is preferably fixed at a position closer to an upper surface 352d (described later) of the electrode group 314 than the winding axis Ra.
  • the fixing member 354 a has a substantially U-shaped cross section parallel to the XY plane, and sandwiches a part of the positive electrode current collecting tab 354 . Therefore, the fixing member 354 a fixes a part of the positive electrode current collecting tab 354 .
  • the fixing member 354a has an appropriate length along the Z-axis direction and can come into surface contact with the leg portion 92b of the lead 16a.
  • the negative electrode also have a similar structure.
  • the fixing members 354a and 356a are preferably made of a conductive metal material such as aluminum, aluminum alloy, copper, or nickel.
  • the nominal capacity A of the battery 310 in this embodiment is, for example, 7 Ah or more. Therefore, the battery 310 according to the embodiment can be suitably used as a high-capacity battery. Although there is no particular upper limit for the nominal capacity A, according to one example, it is 15 Ah. That is, the battery capacity of the battery 310 according to this embodiment is preferably between 7 Ah and 15 Ah.
  • the nominal capacity of the battery 310 is the discharge capacity obtained by the following method. First, in an environment of 25° C., the battery is charged at a constant current rate of 0.05 C up to the maximum working voltage. Then, the battery is further charged until the current reaches 0.01C while maintaining the maximum voltage for use. After that, discharge to the final voltage at a rate of 0.05C to obtain the discharge capacity.
  • the "maximum usable voltage” described above is the maximum voltage at which the battery 310 can be used without danger or defect, and is a unique value for each battery 310.
  • the maximum usable voltage is, for example, the voltage described in the specifications of the battery 310 as “charging voltage” and “maximum security voltage”.
  • the “final voltage” is the lowest working voltage at which overdischarge of both the positive electrode 362 and the negative electrode 364 of the battery 310 can be suppressed, that is, the battery 310 can be used while suppressing deterioration, and is unique to each battery 310. is the value of
  • an insulating cover 372 having electrical insulation is disposed on the positive electrode current collecting tab 354 and the fixing member 354a of the electrode group 314.
  • An insulating cover 374 having electrical insulation is provided on the negative electrode current collecting tab 356 and the fixing member 356a of the electrode group 314 . It should be noted that the insulating covers 372 and 374 may be unnecessary if the inner peripheral surface of the outer container 312 is coated with an insulating property.
  • the insulating cover 372 prevents the current collecting tab 354 and the fixing member 354a from contacting the inner walls of the side walls 336a, 336b, 338a of the outer container 312.
  • the insulating cover 374 prevents the current collecting tab 356 and the fixing member 356a from contacting the inner walls of the side walls 336a, 336b, 338b of the outer container 312.
  • the insulating cover 372 has a support portion 372 a that supports the bottom surface 352 c of the roll body 352 .
  • the insulating cover 374 has a support portion 374 a that supports the bottom surface 352 c of the roll body 352 .
  • a resin material selected from polyester (PET), polyimide, polyphenylene sulfide (PPS) and polypropylene can be used.
  • the electrode group 314 is inserted through the opening 326 of the external container 312 with the fixing members 354a, 356a and the insulating covers 372, 374 attached at predetermined positions. At this time, the support portions 372 a and 374 a of the insulating covers 372 and 374 are brought into contact with the bottom wall 322 .
  • the opening 326 of the outer container 312 is provided with the lid 12 of the lid assembly 10 described in the first embodiment.
  • the cross section of the battery 310 along the plane XXVIII-XXVIII in FIG. 25 is formed as shown in FIG.
  • the outer container 312 and the electrode group 314 are preferably symmetrical about the central axis Cz parallel to the Z-axis.
  • the legs 92b of the leads 16a of the lid assembly 10 come into surface contact with the fixing member 354a.
  • the legs 94b of the leads 16b of the lid assembly 10 come into surface contact with the fixing member 356a.
  • the lid 12 of the lid assembly 10 is fixed to the opening 326 of the outer container 312 by, for example, welding.
  • the front surface 12 a and back surface 12 b of the lid 12 of the lid assembly 10 are preferably parallel to the bottom wall 322 of the outer container 312 .
  • the electrolyte is injected into the external container 312 through the injection port 46 .
  • the injection port 46 can be sealed by welding.
  • the liquid inlet 46 can be sealed by placing a sealing lid (not shown) so as to cover the liquid inlet 46 and welding the sealing lid to the lid 12 .
  • a battery 310 according to this embodiment includes the lid assembly 10 according to the first embodiment. Therefore, the battery 310 according to the present embodiment can improve the reliability when sealing the liquid inlet, so that the number of defective products can be reduced and the yield can be increased.
  • Lid assembly 12 Lid 12a Front surface 12b Back surface 13a Long edge 13b Long edge 13c Short edge 13d Short edge 14a Terminal 14b Terminal 16a Lead 16b Lead 18 Insulator 18a First surface 18b Second surface 20 Valve body 42a Concave portion 42b Concave portion 44a Through hole 44b Through hole 46 Note Liquid port 46c...Center 46e...Edge 50...Drop of electrolytic solution 54a...Through hole 54b...Through hole 56...Opening 60...Virtual circle 62a...Accommodating part 62b...Accommodating part 92a Base 92b Leg 92c Opening 94a Base 94b Leg 94c Opening 102 Outer frame 104 Groove 111 First region 112 Second region 113 Third Region 120 Concave portion or convex portion 121 Concave and convex region 130 Convex portion 131 Ridge line 310 Battery 312 Outer container 314 Electrode group 352 Roll body 354 Positive electrode current collecting tab 354a Fixing member 356 Negative electrode current

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

実施形態によると、蓋アセンブリが提供される。蓋アセンブリは、板状の蓋と、1対の端子とを備える。蓋は、電極群を収容する外装容器の開口部に取り付けられるものであり、表面及び裏面を有する。1対の端子は、それぞれ導電性を有し、互いに対して電気的に絶縁された状態で離間し、蓋に対して表面側から配設されている。蓋は、蓋の表面から蓋の裏面までを貫通する注液口を1対の端子の間に備える。蓋の裏面において、1対の端子の間の少なくとも一部には、凹部又は凸部が設けられている。

Description

蓋アセンブリ及び電池
 本発明の実施形態は、蓋アセンブリ及び電池に関する。
 電池は、一例として、蓋アセンブリ、外装容器、及び、電極群などの部品がそれぞれ流通し、組み立てられて形成される。より大容量の電源を得るために、複数の電池を接続した電池パック(組電池)が開発されている。
 電池を組み立てる際、電解液を外装容器内に注液する工程が行われ得る。電解液は、例えば、蓋に設けられた注液口を通じて、蓋の表面側から蓋の裏面側に向かって外装容器内に注液される。このとき、蓋の表面側及び裏面側の双方において、注液口の近傍に電解液の付着が生じる。電解液の注液を実施した後、注液口周辺の清掃工程が行う場合があるが、清掃工程において蓋の表面側は清掃しやすいものの、蓋の裏面側は清掃が困難である。そのため、清掃工程を行っても蓋の裏面側の注液口近傍では拭き残しが生じていた。
 拭き残しが生じていると、後工程としての注液口の封止工程において、外装容器内を減圧する際に、外装容器内部の注液口近傍に残留した電解液が噴出して蓋の表面側に再付着する場合がある。蓋の表面側に再付着した電解液は、注液口の封止を妨げる一因となるため、製品不良を招いていた。
日本国特開2019-029208号公報 日本国特開2014-035870号公報
 本発明が解決しようとする課題は、注液口を封止する際の信頼性を高めることにより歩留まりを向上可能な蓋アセンブリ、及び、この蓋アセンブリを有する電池を提供することである。
 実施形態によると、蓋アセンブリが提供される。蓋アセンブリは、板状の蓋と、1対の端子とを備える。蓋は、電極群を収容する外装容器の開口部に取り付けられるものであり、表面及び裏面を有する。1対の端子は、互いから離間しており、蓋に配設されている。蓋は、蓋の表面から蓋の裏面までを貫通する注液口を1対の端子の間に備える。蓋の裏面において、1対の端子の間の少なくとも一部には、凹部又は凸部が設けられている。
 他の実施形態によると、電池が提供される。電池は、外装容器と、電極群と、実施形態に係る蓋アセンブリとを備える。外装容器は、底壁、底壁から延設される側壁、底壁及び側壁で規定される収納空間、並びに、側壁により形成される開口部を有する。電極群は、外装容器の収納空間に収容されている。蓋アセンブリは、蓋の裏面が、収納空間と面するようにして外装容器の開口部に固定されている。
第1実施形態に係る蓋アセンブリの裏面側を示す概略的な斜視図。 図1Aに示す蓋アセンブリの概略的な分解斜視図。 図1Aに示す蓋アセンブリとは反対側である、蓋アセンブリの表面側を示す概略的な斜視図。 図2Aに示す蓋アセンブリの概略的な分解斜視図。 図1Bに示す蓋12の裏面12b側を概略的に示す平面図。 図1Bに示す蓋アセンブリの注液口46近傍を概略的に示す平面図。 図4のV-V線に沿った蓋の断面図。 参考例に係る蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の一例を概略的に示す断面図。 参考例に係る蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 参考例に係る蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 参考例に係る蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 第1態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の一例を概略的に示す断面図。 第1態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 実施形態に係る蓋アセンブリが備える蓋の他の例を概略的に示す断面図。 実施形態に係る蓋アセンブリが備える蓋の他の例を概略的に示す平面図。 実施形態に係る蓋アセンブリが備える蓋の他の例を概略的に示す平面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の一例を概略的に示す平面図。 図15のXVI-XVI線に沿った蓋の断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の一例を概略的に示す断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の注液口を通じた電解液の注液工程の他の例を概略的に示す断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の他の例を概略的に示す平面図。 図21のXXII-XXII線に沿った蓋の断面図。 第2態様に係る凹部又は凸部を備える蓋の他の例を概略的に示す平面図。 図23に示す蓋を概略的に示す斜視図。 第2実施形態に係る電池を概略的に示す斜視図。 図25に示す電池を概略的に示す分解斜視図。 図26に示す電極群の一部を展開した状態を示す概略的な斜視図。 図26に示す電極群を示す概略的な斜視図。 図25中のXXVIII-XXVIII面に沿う概略的な断面図。
 以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
 まず、電池310の製造の際に流通し得る蓋アセンブリ10について第1実施形態で説明する。次に、蓋アセンブリ10を有する電池310について第2実施形態で説明する。
 (第1実施形態)
 本実施形態に係る蓋アセンブリ10は、一次電池又は二次電池の外装缶(外装容器)の開口部に取り付けられ、外装缶の開口部を気密及び液密に閉塞する蓋部材として用いられる。
 図1A及び図1Bには蓋アセンブリ10の裏面側を示し、図2A及び図2Bには蓋アセンブリ10の表面側を示す。
 蓋アセンブリ10は、蓋12と、1対の端子14a,14bとを備える。蓋アセンブリ10は、1対のリード16a,16bと、電気絶縁性を有する絶縁体18と、蓋12に設けられた弁体(安全弁)20とを更に有し得る。蓋12と1対の端子14a,14bとの間には、それぞれ電気絶縁性を有するガスケット22a,22bが配設されている。
 このため、本実施形態では蓋アセンブリ10は、ガスケット22a,22bを有するが、ガスケット22a,22bは予め端子14a,14bに取り付けられていてもよい。なお、例えば端子14a,14bの所定の位置に電気絶縁性を有する樹脂材が塗布される場合、ガスケット22a,22bは不要となり得る。
 蓋12に対して正極端子14a及び負極端子14bを配置する場合、絶縁ガスケット22a,22bを用いるほか、ガラスを用いるハーメティックシールが用いられてもよい。
 本実施形態に係る蓋アセンブリ10に対し、図1Aから図2Bに示すようにXYZ直交座標系を採ることとする。
 図1B及び図2Bに示すように、蓋12は、本実施形態では略矩形状の板状で、表面12aと裏面12bとを有する。表面12aは、蓋アセンブリ10の表面として形成される。蓋12は、XY平面に平行な平板状又は略平板状で、Z軸方向に適宜の厚さを有する。蓋12は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋12の厚さは素材によって変化するが、例えば0.3mm以上、2mm以下であることが好適である。
 1対の端子14a,14bは導電性材料で形成されている。端子14a及び端子14bの素材は、電池の電解質の種類などにより異なる。蓋アセンブリ10がリチウムイオン二次電池の一部として使用される場合、正極端子14aには、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され得る。負極端子14bには、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用され得る。また、負極端子14bには、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用される場合もある。
 1対の端子14a,14bは、互いから離間して蓋12に配設されている。端子14a,14bは、蓋12に対して表面側から配設されうる。端子14a,14bの一方は正極端子14aとして用いられ、他方は負極端子14bとして用いられる。正極端子14a及び負極端子14bは、それぞれ頭部32a,32bと、柱状部34a,34bとを有するピン形状に形成されている。頭部32a,32bは図1B及び図2Bに示す例では直方体状であるが、円柱状など、種々の形状が許容される。柱状部34a,34bは図1B及び図2Bに示す例は円柱状であるが、角柱状など、種々の形状が許容される。
 絶縁体18は例えばポリエステル(PET)、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)及びポリプロピレンから選択される樹脂材を用いることができる。図1B及び図2Bに示すように、絶縁体18は、本実施形態では略矩形状である。
 図2Bに示すように、蓋12の表面12aには、1対の凹部42a,42bが形成されている。凹部42a,42bは略矩形状である。一方の凹部42aには貫通孔44aが形成され、他方の凹部42bには貫通孔44bが形成されている。凹部42a,42bは互いに同一形状でも良く、異なった形状であってもよい。凹部42aには、中央が開口されたリング状の電気絶縁性を有する絶縁ガスケット22aが配設されている。凹部42bには、中央が開口されたリング状で、電気絶縁性を有する絶縁ガスケット22bが配設されている。
 正極端子14aの頭部32aは、蓋12の凹部42aに対して電気絶縁性を有する絶縁ガスケット22aを介して配置されている。負極端子14bの頭部32bは、蓋12の凹部42bに対して電気絶縁性を有する絶縁ガスケット22bを介して配置されている。端子14a,14bの頭部32a,32bは、蓋12の表面12aに対して突出している。端子14a,14bの柱状部34a,34bは、蓋12の裏面12bに対して突出している。このとき、正極端子14a及び負極端子14bはそれぞれガスケット22a,22bによって蓋12に対する電気的な接触が防止されている。このため、正極端子14a及び負極端子14bが電気的に接続されることが防止されている。
 蓋12は、当該蓋12の表面12aから裏面12bまでを貫通する注液口46を備える。注液口46は、液体等の流体を外装容器内部に出し入れ可能とする。注液口46は、例えば、後述する第2実施形態の図25に示す電池310の組み立ての際には、表面12a側から裏面12b側に向かって流体を注入可能に構成されている。また、注液口46は、裏面12b側から表面12a側に向かって、外装容器内部の流体を排出可能に構成されている。
 注液口46は、電池310が組み立てられる際に塞がれうる。注液口46は、例えば、溶接により塞がれるか、又は、注液口46を塞ぐための封止蓋が、蓋12の表面12a側において注液口46を覆うように載せられて、当該封止蓋が蓋12に対して溶接されることにより塞がれる。なお、封止後の注液口46について、蓋12の裏面12bと表面12aとの間が連通するまでの耐圧性能は、弁体20の作動圧(例えば1.0MPa)よりも大きく設定される。
 図1B及び図2Bに示すように、絶縁体18は、蓋12の裏面12bに接触又は近接する第1面18aと、第1面18aと反対側で電極群314に対向させる第2面18bとを有する。第2面18bは、リード16a,16bと協働して、蓋アセンブリ10の裏面の一部を形成する。
 絶縁体18の第1面18aは蓋12の裏面12bと同様に、XY平面に平行な平面状又は略平面状であることが好適である。
 図3は、図1Bなどに示す蓋12の裏面12b側を概略的に示す平面図である。蓋12は、前述の通り、略矩形状を有する板でありうる。蓋12は、1対の長辺縁13a、13bと、長辺縁と直交又は略直交に伸びる1対の短辺縁13c、13dを有する。蓋12の裏面12bの面内において、貫通孔44aと貫通孔44bとの間には、第1領域111が規定される。一方、蓋12の裏面12bにおいて、第1領域111の外部には第2領域112が規定される。ここでは、裏面12bは2つの第2領域112を有する。
 第1領域111は、貫通孔44aの中心Axを通過し、且つ、1対の長辺縁13a、13bと直交する方向に伸びる仮想的な線分Lxと、貫通孔44bの中心Ayを通過し、且つ、1対の長辺縁13a、13bと直交する方向に伸びる仮想的な線分Lyとの間に規定される。第1領域111からは、貫通孔44a、44bの中空部、注液口46の中空部、及び、弁体20が存在している部分は除かれる。本願明細書及び請求の範囲において、「1対の端子の間」とは、第1領域111を指す。
 第2領域112は、蓋12の裏面12bにおいて、第1領域111が規定される領域を除いた全域に規定される。図3では、一方の第2領域112は、仮想的な線分Lxと、1対の長辺縁13a、13bと、1対の短辺縁13c、13dのうちの一方(ここでは短辺縁13c)とで囲まれた領域である。他方の第2領域112は、仮想的な線分Lyと、1対の長辺縁13a、13bと、1対の短辺縁13c、13dのうちの他方(ここでは短辺縁13d)とで囲まれた領域である。
 蓋12の裏面12bには、2対の凹部48a,48a,48b,48bが形成されている。2対の凹部48a,48a,48b,48bのうちの一方の凹部48a、48aは、第2領域112のうちの一方に形成されており、2対の凹部48a,48a,48b,48bのうちの他方の凹部48b、48bは、第2領域112のうちの他方に形成されている。
 絶縁体18の第1面18aには、例えば2対の突起52a,52a,52b,52bが形成されている。絶縁体18の第1面18aの突起52a,52a,52b,52bと蓋12の裏面12bの凹部48a,48a,48b,48bとが嵌合されることで、蓋12の裏面12bに絶縁体18の表面が密着し得る。また、蓋12と絶縁体18との位置ズレが抑制される。
 図1B及び図2Bに示す例では、突起52a,52a,52b,52bと凹部48a,48a,48b,48bとが同数である。突起の方が凹部よりも数が少なくてもよい。
 ここでは、蓋12の短辺縁13cと、絶縁体18の短辺19cとを近接させた例について説明するが、蓋12の短辺縁13cと、絶縁体18の短辺19dとを近接させてもよい。
 絶縁体18の第1面18aは、端子14a,14bの柱状部34a,34bを通す1対の貫通孔54a,54bと、注液口46及び弁体20に対向する開口56とを有する。これら貫通孔54a,54b及び開口56は、第2面18bに貫通している。
 図1A及び図1Bに示すように、収容部62aは、例えば4つの壁72a,72b,72c、72dと、貫通孔54aを有する上壁82aとを有する。壁72aは長辺19aのうち、短辺19cに近接する位置にあり、壁72bは短辺19cにあり、壁72cは長辺19bのうち、短辺19cに近接する位置にある。壁72dは、短辺19cに平行又は略平行に伸びており、上壁82aと開口56との境界を規定している。
 同様に、収容部62bは、例えば4つの壁74a,74b,74c、74dと、貫通孔54bを有する上壁84aとを有する。
 図1A及び図1Bに示すように、一方のリード16aは基部92aと、基部92aから延びた1つの脚部92bとを有する。基部92a及び脚部92bは同一厚さの1枚の板からプレス加工などにより形成されている。基部92aに対して脚部92bは曲げられている。基部92aは略矩形の平板状に形成されている。基部92aは、端子14aの柱状部34aが配設される開口92cを有する。平板状の基部92aは、XY平面に平行であることが好適である。
 脚部92bは、後述する電極群314の固定部材354aに接触され得る。脚部92bは、蓋12とは反対側に向かって、Z軸方向に延びている。なお、脚部92bは、基部92aからZ軸方向に真っ直ぐに延びているわけではなく、符号93で示す領域で、例えばY軸方向に曲げられている。特に、リード16aの基部92aが収容部62aに配置された状態で、脚部92bは、符号93で示す領域で、壁72cから壁72aに向かって曲げられている。これは、電極群314の固定部材354aに確実に当接させるバネ性を発揮させるためである。なお、符号93で示す領域は、脚部92bのうち、基部92aに近い位置であることが好適である。これは、脚部92bと、後述する固定部材354aとの接触面積を極力大きく採るためである。また、脚部92bのZ軸方向に沿う長さは、固定部材354aとの位置関係によるが、極力短く形成することが好ましい。
 図1Bに示すように、絶縁体18の第2面18bの収容部62aには、導電性を有する1対のリード16a,16bの一方のリード16aの基部92aが配設される。端子14aの柱状部34aは蓋12の貫通孔44a、絶縁体18の貫通孔54aを通して収容部62aに配設されている。そして、端子14aの柱状部34aは、収容部62aに配設された一方のリード16aの基部92aの開口92cに配設された状態でカシメられている。このため、端子14aは、蓋12、絶縁体18及びリード16aの基部92aを挟み込んで固定している。このとき、端子14aとリード16aとは電気的に接続されている。
 同様に、他方のリード16bは基部94aと、基部94aから延びた1つの脚部94bとを有する。基部94aは略矩形の平板状に形成されている。基部94aは、端子14bの柱状部34bが配設される開口94cを有する。平板状の基部94aは、XY平面に平行であることが好適である。
 図1Bに示すように、脚部94bは、後述する電極群314の固定部材356aに接触され得る。脚部94bは、蓋12とは反対側に向かって、Z軸方向に延びている。なお、脚部94bは、基部94aからZ軸方向に真っ直ぐに延びているわけではなく、符号95で示す領域で、例えばY軸方向に曲げられている。特に、リード16bの基部94aが収容部62bに配置された状態で、脚部94bは、符号95で示す領域で、壁74cから壁74aに向かって曲げられている。これは、電極群314の固定部材356aに確実に当接させるバネ性を発揮させるためである。なお、符号95で示す領域は、脚部94bのうち、基部94aに近い位置であることが好適である。これは、脚部94bと、後述する固定部材356aとの接触面積を極力大きく採るためである。また、脚部94bのZ軸方向に沿う長さは、固定部材356aとの位置関係によるが、極力短く形成することが好ましい。
 絶縁体18の第2面18bの収容部62bには、導電性を有する1対のリード16a,16bの他方のリード16bの基部94aが配設される。他方のリード16bの基部94aは、端子14bの柱状部34bが配設される開口94cを有する。端子14bの柱状部34bはカシメにより、基部94aに固定されている。このため、端子14bは、蓋12、絶縁体18及びリード16bの基部94aを挟み込んで固定している。このとき、端子14bとリード16bとは電気的に接続されている。
 したがって、1対の端子14a,14bは、互いに対して電気的に絶縁された状態で離間し、蓋12に配置されている。また、1対のリード16a,16bはガスケット22a,22bにより、互いに対して電気的に絶縁された状態で離間している。
 図1A及び図1Bに示すように、蓋12には、弁体20が一体的に形成されている。弁体20は、1対の端子14a,14bの間で蓋12に設けられている。弁体20は例えばプレス加工などにより形成されている。弁体20は、絶縁体18の開口56に隣接しうる。弁体20は、蓋12に対して絶縁体18及び1対のリード16a,16bが配設された側(蓋12の裏面12b側)の圧力が所定の圧力に到達したのに応じて、1対の端子14a,14bの頭部32a,32bが配設された側(蓋12の表面12a側)に開き得る。弁体20を開かせる所定の圧力は、適宜に設定可能である。
 例えば図2Aに示すように、弁体20は、外枠102と、外枠102の内側に設けられた溝104とを有する。弁体20の溝104は、外枠102の内側でX字状に形成されている。
 <凹部又は凸部の説明>
 続いて、蓋12の裏面12bに設けられる凹部又は凸部について説明する。凹部又は凸部には、以下に説明する第1態様及び第2態様が含まれる。
 (第1態様)
 まず、図4及び図5を参照しながら、第1態様に係る凹部又は凸部について説明する。図4は、図1Bに示す蓋12の裏面12bの平面図において、注液口46近傍を拡大して示す拡大平面図である。図5は、図4のV-V線に沿った蓋12の断面図である。
 蓋12の裏面12bには、微細な凹部又は凸部120が複数設けられている。微細な凹部又は凸部120は、蓋12の裏面12bにおいて、1対の端子の間の少なくとも一部に設けられている。微細な凹部又は凸部120は、蓋12の裏面12bの全面に設けられていてもよい。図4及び図5では、微細な凹部又は凸部120は、注液口46の縁46eの全周を囲むように設けられている。微細な凹部又は凸部120が設けられた領域を、凹凸領域121と呼ぶ。図4中、凹凸領域121はドット状の網掛けで示している。
 微細な凹部又は凸部120が形成された凹凸領域121では、ハスの葉効果又はロータス効果を示すことができる。つまり、凹凸領域121の表面上では撥液性が高まる。蓋12の裏面12bにおいて撥液性が高い部分が存在することにより、注液口46を通じた電解液の注液から注液口46の封止までの工程における封止の信頼性を高めることができる。それ故、封止が失敗することによる製品不良が低減されるため、歩留まりを向上可能である。
 裏面12bの少なくとも一部における撥液性が向上することにより、封止の信頼性が高まることについて、図6~図11を参照しながらより具体的に説明する。図6~図9には、参考例に係る蓋の注液口を通じた電解液の注液工程を例示している。
 後述する電池310の組み立て時には、外装容器312の開口部326に対して蓋アセンブリ10の蓋12が溶接などにより固定される。その後、外装容器312の外部から、注液口46を通じて外装容器312の内部に向かって電解液が注液される。
 蓋12の裏面12bにおいて凹部又は凸部120が設けられていない場合には、注液後の注液口46近傍には、図6に示すように、蓋12の表面12a側及び裏面12b側の両方に電解液の滴50が残留する。蓋12の表面12aに残留する電解液の滴50は、容易に拭き取り可能である。それ故、蓋12の表面12aに残留した電解液の滴50が拭き取られることにより、例えば図7に示すように、蓋12の裏面12bにのみ電解液の滴50が残留した状態となりやすい。
 注液口46を封止する前には、外装容器内の減圧を行う。このとき、図8に示しているように、蓋12の裏面12bにおいて注液口46の近傍に残留していた電解液の滴50が、注液口46を通じて蓋12の裏面12b側から表面12a側に向けて拡散してしまう。その後、図9に示しているように、拡散した電解液が蓋12の表面12a側において、注液口46の近傍に再付着する。こうして注液口46の近傍に付着した電解液により、注液口46の封止が妨げられ、製品不良を引き起こす可能性がある。
 図10は、実施形態に係る蓋アセンブリが備える蓋12を通じて、電解液が外装容器内に注液された後の蓋12の状態を概略的に示す断面図である。蓋12の裏面12bの少なくとも一部に形成された微細な凹部又は凸部120の表面上には、電解液が残留しにくい。加えて、仮に、微細な凹部又は凸部120の表面上に電解液の滴50が残留した場合であっても、滴50は比較的容易に蓋12の裏面12b上から落下させることができる。
 図11は、注液工程の後に任意に実施されるチルト工程が実施されている様子を概略的に示す断面図である。図11では、蓋12を備える蓋アセンブリ、或いは、蓋アセンブリを備える電池自体がY軸方向を回転軸として傾けられている。図11に示すように、蓋12が傾けられることで、その傾き(チルト角)が、電解液の滴50の滑落角を容易に上回る。この結果、微細な凹部又は凸部120の表面上に付着していた電解液の滴50は落下する。
 その後、蓋12の表面12a上に付着した電解液の滴50を拭き取る。こうして、電解液の注液後において、電解液の滴50の残留が無いか、又は殆ど無い状態の蓋12を準備することができる。そのため、注液口46の封止の信頼性を高めることができる。従って、封止が失敗することによる製品不良を低減することができる。
 凹部又は凸部120は、図5に示すように、XY平面に沿って伸びる裏面12bの表面から、Z軸方向に沿って突出する複数の凸部により形成されうる。或いは、凹部又は凸部120は、図12に示すように、XY平面に沿って伸びる裏面12bの表面よりも、Z軸方向に沿って凹んだ複数の凹部により形成されていてもよい。
 凹部又は凸部120は、微細な凸部(突起部)を複数含む凹凸領域を構成し得る。凸部の形状は特に限定されるものではないが、例えば、円柱状、円錐状、角柱状及び角錐状などでありうる。凹凸領域に含まれる凹部又は凸部120の平均直径は、例えば1μm~500μmの範囲内にある。複数の凹部間、又は、複数の凸部間の配列間隔は、例えば1μm~500μmの範囲内にある。凹部又は凸部に含まれる複数の凸部の平均高さは、例えば1μm~500μmの範囲内にある。これらパラメータの測定は、例えば走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy)の測長機能で測定可能である。測定の際は、いずれのパラメータについても、10個以上の凹部又は凸部について測定された平均値を採用する。
 凹凸領域121において、単位面積当たりに含まれる凸部の個数又は凹部の個数は、例えば、1個/mm2~25,000個/mm2の範囲内にある。単位面積当たりに含まれる凸部の個数又は凹部の個数は、100個/mm2~25,000個/mm2の範囲内にあってもよい。単位面積当たりに含まれる凸部の個数又は凹部の個数がこの範囲内にある場合、電解液の撥液性に優れる傾向がある。
 次に、再度図4を参照しながら、凹凸領域121が設けられる位置及び面積について説明する。
 凹凸領域121は、蓋12の裏面12bにおいて、1対の端子の間の少なくとも一部に設けられていればよい。凹凸領域121は、以下に説明する図4の態様で設けられることが好ましい。
 蓋12の裏面12bには、注液口46の半径46rの5倍の半径60rを持つ仮想的な円60が規定される。注液口46の縁46eと、仮想的な円60とは互いに同心円でありうる。蓋12の裏面12bにおいて、注液口46の縁46eと、仮想的な円60とで囲まれる領域を第3領域113と規定する。第3領域113は、図3に示した第1領域111に包含される領域である。即ち、第3領域113は、第1領域111の一部である。
 凹凸領域121は、第3領域113の少なくとも一部に設けられることが好ましい。言い換えると、蓋12の裏面12b上において、凹部又は凸部120は、注液口46の中心46cから、注液口46の半径46rの5倍以下の距離(円60の径方向に沿う距離)で設けられていることが好ましい。その理由は、注液口46の近傍に凹凸領域121が形成されているほど、電解質の注液後に、蓋12の裏面12bに付着した電解液が蓋12の表面12a側に拡散するのを抑制しやすいためである。それ故、凹凸領域121は、図4に示しているように注液口46の縁46eに隣接するように設けられていることが好ましい。
 なお、注液口46の縁46eの形状は円形又は略円形であることが好ましいが、その形状には特に制限が無い。注液口46の縁46eの形状は、例えば、楕円形、正方形又は矩形であってもよい。注液口46の縁46eの形状が円形又は略円形ではない場合、上記半径46rを基準とする代わりに、注液口46の縁46eの長手方向の長さ(XY平面上における最も長い部分の長さ)の2分の1の長さを基準として、上記仮想的な円60を設定する。
 凹凸領域121は、第3領域113の面積のうち、例えば10%以上100%以下の面積を占めるように設けられており、好ましくは30%以上100%以下の面積を占めるように設けられており、より好ましくは50%以上100%以下の面積を占めるように設けられている。第3領域113の面積のうち、凹凸領域121で占められている面積の割合が大きいほど、外装容器の封止前における外装容器内の減圧に伴う注液口からの電解液の拡散を抑制する効果が高い。
 図13に示すように、凹凸領域121は、注液口46の縁46eに隣接するように設けられていなくてもよい。また、図4及び図13では、凹凸領域121が注液口46の縁46eの全周を囲むように環状に設けられている場合を示しているが、凹凸領域121は、注液口46の周囲において環状に設けられていなくてもよい。凹凸領域121は、注液口46の縁46eの全周を囲むように環状に設けられている場合、注液口の縁と隣接するように設けられていてもよく、注液口の縁から離間して設けられていてもよい。
 凹凸領域121は、蓋12の裏面12bにおいて複数箇所に分割して設けられていてもよい。凹凸領域121は、例えば図14に示すように、第3領域113内で分割して設けられていてもよい。この場合にも、電解液の注液工程において蓋12の裏面12b上に電解液の滴が付着しにくくなるため、製品不良の数を低減することができる。
 微細な凹部又は凸部120は、例えば、蓋12の裏面12bをレーザー加工するか又はエッチング処理に供することで形成することができる。
 (第2態様)
 次に、第2態様に係る凹部又は凸部について説明する。第2態様に係る蓋アセンブリが備える蓋12は、以下に説明する内容を除いて、図4~図14などを参照しながら説明した態様と同様の構造を有し得る。図15は、第2態様に係る蓋12の裏面12bにおける注液口46近傍を概略的に拡大して示す平面図である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿った蓋12の断面を概略的に示す断面図である。
 第2態様に係る蓋アセンブリが備える蓋12は、第1態様に係る微細な凹部又は凸部を備える代わりに、蓋12の裏面12bから突出した少なくとも1つの凸部130を備えている。図15及び図16では、注液口46の縁46eに隣接するように、1つの凸部130が設けられている。ここでは、凸部130は、注液口46の縁46eの全周を囲むように、環状に蓋12の裏面12bから突出しているが、凸部130は環状に設けられていなくてもよい。凸部130は、注液口46の縁46eの全周を囲むように環状に設けられている場合、注液口の縁と隣接するように設けられていてもよく、注液口の縁から離間して設けられていてもよい。
 蓋12の裏面12bにおいて少なくとも1つの凸部130が形成されていることにより、電解液の注液から注液口46の封止までの工程における、封止の信頼性を高めることができる。このことについて、図17~図20を参照しながら説明する。
 図6~図11を参照しながら説明した場合と同様に、後述する電池310の組み立て時には、外装容器312の開口部326に対して蓋アセンブリ10の蓋12が溶接などにより固定される。その後、外装容器312の外部から、注液口46を通じて外装容器312の内部に向かって電解液が注液される。
 蓋12の裏面12bにおいて、注液後の注液口46近傍には、例えば図17に示すように電解液の滴50が残留する。凸部130の外壁は、蓋12の裏面12bから離間する方向に向かって伸びている。それ故、蓋12の裏面12bが凸部130を有していない場合と比較して、電解液の滴50が落下しやすい効果が得られる。
 とりわけ、凸部130は、蓋12の裏面12bから離間する方向に向かってテーパ状に先細り構造を有することが好ましい。図17~図20では、一例として、凸部130がテーパ状を有する場合を示している。凸部130がテーパ状を有している場合、凸部130の外壁に付着した電解液の滴50をより落下させやすくする効果が得られる。残留した電解液の滴50の一部は、例えば図18に示すように、凸部130の外壁から落下する。
 蓋12の表面12aに残留する電解液の滴50は、容易に拭き取り可能である。それ故、蓋12の表面12aに残留した電解液の滴50が拭き取られることにより、例えば図19に示すように、蓋12の裏面12bにのみ電解液の滴50が残留した状態となりやすい。電解液の滴50は、例えば、凸部130の根元、即ち蓋12の裏面12bと凸部130との境界付近に残留し得る。
 注液口46を封止する前には、外装容器内の減圧を行う。このとき、図20に示しているように、減圧による気流Fが生じる。凸部130が存在しない場合には、蓋12の裏面12bに残留していた電解液の滴50は、注液口46を通じて外装容器の外部に噴出してしまう傾向がある。これに対して、凸部130が存在している場合には、凸部130の根元に残留していた電解液の滴50は、気流Fが生じても凸部130によりせき止められ、外装容器の外部には噴出しにくい。
 それ故、電解液の注液工程及び減圧工程を経た後においても、蓋12の表面12a上には電解液の滴50が残留しにくい。従って、注液口46の封止の信頼性を高めることができるため、封止が失敗することによる製品不良を低減することができる。
 次に、少なくとも1つの凸部130が設けられる位置、凸部130の寸法などについて説明する。
 蓋12の裏面12bにおいて、少なくとも1つの凸部130が設けられる位置は、1対の端子の間であれば特に制限されない。図15及び図16では、凸部130が注液口46の縁46eに隣接する位置に設けられている場合を示したが、凸部130は、図21及び図22に示すように、注液口46の縁46eから離間した位置に設けられていてもよい。この場合であっても、蓋12の裏面12b上に残留した電解液が、減圧工程において、注液口46を通じて蓋12の表面12a側に噴出するのを抑制する効果が得られる。つまり、注液口46を封止する際の信頼性を高めることができる。
 凸部130は、図4を参照しながら説明した第3領域113の少なくとも一部に設けられることが好ましい。言い換えると、蓋12の裏面12b上において、少なくとも1つの凸部130は、注液口46の中心46cから、注液口46の半径46rの5倍以下の距離で設けられていることが好ましい。図15及び図21などに示しているように、第3領域113は、注液口46の縁46eと、仮想的な円60とで囲まれる領域である。凸部130が、第3領域113のような注液口46の近傍に設けられていることにより、減圧時に、蓋12の裏面12bに残留している電解液の滴50が外装容器の外部に噴出されにくい。凸部130は、第3領域113の中でも、注液口46の縁46eに隣接する位置に少なくとも設けられていることが好ましい。
 少なくとも1つの凸部130は、蓋12の裏面12b上において、少なくとも1つ設けられ得る。図23及び図24には、凸部130が複数個存在している場合の一例を概略的に示している。テーパ状の凸部130の頂点(即ち、先細りの先端)を結ぶ稜線は、注液口46を取り囲むように伸びていることが好ましい。例えば、図23に示しているように、凸部130の稜線131は、注液口46の中心46cから当該稜線131に下ろした垂線Hと直交又は略直交することが好ましい。この場合、外装容器内が減圧されて気流Fが発生する際に、凸部130により、蓋12の裏面12bに残留している電解液の滴の移動が妨げられる効果が得られやすい。図示していないが、前述した図15及び図21においても、凸部130の稜線は、注液口46を取り囲むように伸びている。
 凸部130の形状は、蓋12の裏面12bにおいて1対の端子の間(第1領域)に設けられている限り、特に制限されない。凸部130は、例えば、円柱形状、角柱形状、円錐形状、角錐形状、又は、これらを適宜組み合わせた形状を有し得る。
 凸部130の高さは、例えば、500μm超2.0mm以下の範囲内にある。凸部130が複数設けられている場合に、各凸部130の高さは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。凸部130の長手方向の幅は、例えば、0.1mm~10mmの範囲内にある。凸部130の短手方向の幅は、例えば、0.1mm~10mmの範囲内にある。なお、凸部130の高さは、Z軸方向に沿った凸部130の長さである。長手方向の幅及び短手方向の幅は、それぞれ、XY平面の面内方向に沿う何れかの方向に沿った凸部130の長さである。
 凸部130は、例えば、蓋12の裏面12bをレーザー加工するか又はエッチング処理に供することで形成することができる。
 本実施形態に係る蓋アセンブリによれば、電池を組み立てる際に行われ得る電解液の注液工程、減圧工程及び封止工程において、外装容器内に注液された電解液が、減圧時に外装容器の外部に噴出するのを抑制することができる。この結果、封止工程における封止の信頼性を高めることができるため、製品不良の数を減らすことができる。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図25から図28を用いて説明する。 
 本実施形態では、第1実施形態で説明した蓋アセンブリ10が用いられ得る電池310について説明する。
 本実施形態では、電池310は、外装容器312と、電極群314と、蓋アセンブリ10とを有する。蓋アセンブリ10は、第1実施形態に係る第1態様又は第2態様のいずれかの態様を有する蓋12を備える。電池310は、充放電可能な非水電解質電池であり得る。電池310は、例えばリチウムイオン二次電池であり得る。
 第1実施形態で説明したのと同様に、XYZ直交座標系を採ることとする。
 外装容器312は、底壁322と、底壁322から延設される側壁324とを有する。外装容器312は、有底筒状体形状で、側壁324により開口部326を形成している。外装容器312では、底壁322及び側壁324によって、電極群314が収納される収納空間が規定される。収納空間は、外装容器312のZ方向の一方側(上側)へ開口している。蓋アセンブリ10は、蓋12の裏面12bが、外装容器の収納空間と面するようにして開口部326に固定されている。
 底壁322は略矩形状に形成されている。底壁322はXY平面に平行で、X軸方向に平行な1対の長辺縁332a,332bと、Y軸方向に平行な1対の短辺縁334a,334bとを有する。側壁324は、底壁322の1対の長辺縁332a,332bを境界とする1対の長辺側壁336a,336bと、底壁322の1対の短辺縁334a,334bを境界とする1対の短辺側壁338a,338bとを有する。各側壁336a,336b,338a,338bは底壁322から開口部326に向かってZ軸に平行に延びている。
 開口部326は、底壁322と同様に、XY平面に平行である。開口部326は、X軸方向に平行な1対の長辺(長辺縁)342a,342bと、Y軸方向に平行な1対の短辺(短辺縁)344a,344bとを有する略矩形状である。このため、本実施形態の外装容器312は、角缶型形状を有している。
 外装容器312は、例えば、金属製の板で形成されている。金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、又はステンレスなどが用いられ得る。なお、蓋アセンブリ10の蓋12は、外装容器312と同じ素材で形成されていることが好適であるが、異なる素材で形成されていても良い。
 外装容器312の長辺側壁336a,336bは外装容器312のうちで、最も大きな面積を占める。したがって、外装容器312は、長辺側壁336a,336bを構成する板厚を極力薄くし、電池310の放熱性を高めることが好ましい。外装容器312の長辺側壁336a,336bを構成する板厚は、2.0mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがより好ましい。
 一方、外装容器312の長辺側壁336a,336bの板厚が小さくなるにつれて剛性が低下する。このため、例えば、外装容器312の長辺側壁336a,336bを構成する板厚は、0.3mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。
 外装容器312の短辺側壁338a,338bを構成する板厚も、長辺側壁336a,336bの板厚と同様に、2.0mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがより好ましい。底壁322の板厚も、長辺側壁336a,336b及び短辺側壁338a,338bの板厚と同様に、2.0mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがより好ましい。
 外装容器312の底壁322、長辺側壁336a,336b、及び短辺側壁338a,338bの板厚はそれぞれ、板の中央部の厚さをマイクロメーターで測定することにより得られる。マイクロメーターとしては、例えば、株式会社ミツトヨ製のクイックミニPK-1012CPS、又は、これと等価な機能を有する機器を用いる。
 図27A及び図27Bに示すように、電極群314は、正極362と、負極364と、複数のセパレータ(電気絶縁層)366とを有する。正極362、負極364及びセパレータ366は、例えば、幅に対して長さが十分に長い帯状に形成されている。セパレータ366は正極362と負極364との間に配設されている。この状態で、正極362、セパレータ366及び負極364を、捲回軸Raの軸回りにロール状に捲回すると、ロール体352が形成される。ロール体352は、捲回された後、又は、捲回されながら、偏平形状に形成される。
 このとき、電極群314は、偏平形状に形成されたロール体352と、正極集電タブ354と、負極集電タブ356とを有する。正極集電タブ354及び負極集電タブ356は、捲回軸に沿って離間している。なお、ロール体352の外周面には、セパレータ366が露出している。
 電極群314のロール体352の正極362は、正極集電体362aと、正極活物質含有層362bとを有する。正極集電タブ354は、正極集電体362a上において正極活物質含有層362bにより被覆されていない部分である。
 正極集電体362aは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又はニッケルなどの金属箔である。なお、正極集電タブ354は、正極集電体362aと一体化されていなくてもよい。すなわち、正極集電体362aの一方の長辺に、金属箔を接合させることにより正極集電タブ354としてもよい。金属箔としては、正極集電体362aと同様のものを用いることができる。
 正極活物質含有層362bは、正極集電体362aの両方の主面上に設けられていてもよく、一方の主面上に設けられていてもよい。正極活物質含有層362bは、正極活物質を含む。正極活物質含有層362bは、正極活物質の他に、導電剤及び結着剤を含んでもよい。
 正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物を用いる。リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、LiCoO、LiNi1-xCo(0<x<0.3)、LiMnNiCo(0<x<0.5、0<y≦0.8、0≦z<0.5)、LiMn2―x(MはMg、Co、Al及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、0<x<0.2)、LiMPO(MはFe、Co、Ni及びMnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素)などである。
 正極活物質の二次粒子の平均粒径は、10μm以下であることが好ましく、6μm以下であることがより好ましい。正極活物質の二次粒子の平均粒径が小さいと、内部抵抗が小さいため、充放電に伴う放熱が小さくなる傾向にある。したがって、正極活物質の二次粒子の平均粒径が小さいと、電池310の寿命性能を高めることができる。
 導電剤は、電極の電子伝導性を高める。導電剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素質物を用いることができる。
 結着剤は、活物質、導電剤及び集電体の密着性を高める。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、及びフッ素系ゴム等を用いることができる。
 正極活物質含有層362bにおいて、正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質を80~95質量%、導電剤を3~18質量%、結着剤を2~7質量%の範囲にすることが好ましい。
 正極活物質含有層362bの密度は、2.79/cm以上3.39/cm以下であることが好ましい。正極活物質含有層362bの密度がこの範囲内にあると、電池310の寿命性能が高い傾向にあることが分かってきている。すなわち、正極活物質含有層362bの密度が3.39/cm以下であると、ガス発生の際に正極に撚れが生じにくく、電極間の距離の広がりを抑制して、電池310の性能を向上することができる。また、正極活物質含有層362bの密度が2.79/cm以上であると、正極活物質粒子間の距離が適切になるため、内部抵抗が低くなる傾向にある。
 電極群314のロール体352の負極364は、負極集電体364aと、負極活物質含有層364bとを有する。負極集電タブ356は、負極集電体364a上において負極活物質含有層364bにより被覆されていない部分である。
 負極集電体364aは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又はニッケルなどの金属箔である。なお、負極集電タブ356は、負極集電体364aと一体化されていなくてもよい。すなわち、負極集電体364aの一方の長辺に、金属箔を接合させることにより負極集電タブ356としてもよい。金属箔としては、負極集電体364aと同様のものを用いることができる。
 負極活物質含有層364bは、負極集電体364aの両方の主面上に設けられていてもよく、一方の主面上に設けられていてもよい。負極活物質含有層364bは、負極活物質を含む。負極活物質含有層364bは、負極活物質の他に、導電剤及び結着剤を含んでもよい。
 負極活物質は、リチウムイオンを充放電可能な電位の下限値が1.0V(vs.Li/Li)以上である化合物を用いることが好ましい。このような化合物としては、リチウムチタン複合酸化物を用いることが好ましい。リチウムチタン複合酸化物は、充放電反応に伴う体積変化がほとんどない。したがって、リチウムチタン複合酸化物を負極活物質として用いると、電極の膨張収縮を抑えられる。それゆえ、リチウムチタン複合酸化物を負極活物質として用いると、ガス発生時に電極の撚れをより生じにくくすることができる。また、リチウムチタン複合酸化物は、充放電に伴う放熱が小さい。したがって、リチウムチタン複合酸化物を負極活物質として用いると、外装容器312の長辺側壁336a,336bの面積が比較的小さく、放熱性が低くても、電池310の寿命性能を高めることができる。
 リチウムチタン複合酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するLi4+xTi12(0≦x≦3)や、ラムスデライド構造を有するLi2+yTi(0≦y≦3)、及び直方晶型のチタン含有酸化物が挙げられる。直方晶型のチタン含有酸化物の例として、ナトリウム含有ニオブチタン複合酸化物が挙げられる。ナトリウム含有ニオブチタン複合酸化物の例に、一般式Li2+vNa2-wM1Ti6-y-zNbM214+δ(0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y<6、0≦z<3、y+z<6、-0.5≦δ≦0.5、M1はCs、K、Sr、Ba、Caより選択される少なくとも1つを含み、M2はZr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn、Alより選択される少なくとも1つを含む)で表される化合物が含まれる。
 ナトリウム含有ニオブチタン複合酸化物を負極活物質として用いると、Li4+xTi12を用いた場合と比較して、負極電位を低めることができるため、電池310の電圧を高めることができる。
 負極活物質の平均一次粒子径は、1μm以下であることが好ましい。負極活物質の一次粒子の平均粒径が小さいと、内部抵抗が低下するため、充放電に伴う放熱が小さくなる傾向にある。したがって、負極活物質の一次粒子の平均粒径が小さいと、電池310の寿命性能を高めることができる。
 負極活物質含有層364bは、リチウムチタン複合酸化物以外の負極活物質を含んでいてもよい。このような他の負極活物質としては、グラファイトなどの炭素質物、スズ・シリコン系合金材料等を挙げることができる。
 導電剤は、電極の電子伝導性を高める。導電剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を用いることができる。
 結着剤は、活物質、導電剤及び集電体の密着性を高める。結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム等を挙げることができる。
 負極活物質含有層364bにおいて、負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質を73~98質量%、導電剤を0~20質量%、結着剤を2~7質量%の範囲にすることが好ましい。
 セパレータ366は、絶縁層として機能する。セパレータ366は、例えば、多孔質膜又は不織布である。多孔質膜及び不織布はそれぞれ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、及びセルロースからなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み得る。セパレータ366は、正極362及び負極364の主面の少なくとも一部を被覆する有機繊維膜又は無機膜であってもよい。また、絶縁層としては、セパレータ366の代わりに、固体電解質層を用いてもよい。
 セパレータ366の厚さは、6μm以上、15μm以下であることが好ましい。セパレータ366の厚みがこの範囲内にあると、電池310の安全性、容量、及び寿命性能を高めることができる。すなわち、セパレータ366の厚みが6μm以上であると、正極362と負極364とが短絡する確率が低くなり得るため、電池310の安全性及び信頼性が向上し得る。一方、セパレータ366の厚みが15μm以下であると、電池310内の副部材量の増加を抑えて、エネルギー密度を向上し得る。また、セパレータ366の厚みが15μm以下であると、外装容器312内において空隙が適度に存在するため、ガス発生時に電池310が膨張しにくくなり、電池特性が向上し得る。
 図示しない電解質は、正極362、負極364、並びにセパレータ366に保持され得る。電解質は電解質塩と有機溶媒とを含む非水電解質であってもよい。すなわち、実施形態に係る電池310は、非水電解質電池であってもよい。非水電解質は、液状であってもよく、ゲル状であってもよい。液状非水電解質は電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される。ゲル状非水電解質は、液状非水電解質を、高分子材料を用いてゲル化させることにより調製される。液状非水電解質における電解質塩の濃度は、例えば、0.5mol/L以上2.5mol/L以下である。
 電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiCl)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CFSO]等のリチウム塩、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。電解質としては、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPFが最も好ましい。
 有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネート等の環状カーボネートや、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等の鎖状カーボネートや、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、ジオキソラン(DOX)等の環状エーテルや、ジメトキシエタン(DME)、ジエトエタン(DEE)等の鎖状エーテルや、γ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、およびスルホラン(SL)等が挙げられる。こうした有機溶媒は、単独でも2種以上の混合物として用いてもよい。
 高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができる。
 なお、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)等を用いてもよい。
 図28に示すように、正極集電タブ354には、導電性を有する固定部材354aが固定されている。固定部材354aは、捲回軸Raよりも電極群314の後述する上面352dに近接する位置に固定されていることが好適である。固定部材354aは、XY平面に平行な断面が略U字状で、正極集電タブ354の一部を挟持している。このため、固定部材354aは、正極集電タブ354の一部を固定している。固定部材354aはZ軸方向に沿って適宜の長さを有し、リード16aの脚部92bに面接触し得る。図示していないが、負極側も同様の構造を有することが好適である。
 固定部材354a,356aは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又はニッケルなどの導電性を有する金属材で形成されていることが好適である。
 本実施形態での電池310の公称容量Aは、例えば、7Ah以上である。このため、実施形態に係る電池310は高容量電池として好適に用いることができる。公称容量Aの上限値は特にないが、一例によると、15Ahである。すなわち、本実施形態に係る電池310の電池容量は7Ahから15Ahの間であることが好適である。
 電池310の公称容量は、以下の方法で得られる放電容量である。先ず、25℃の環境下で、電池を使用最大電圧まで0.05Cのレートで定電流充電する。次いで、使用最大電圧を維持した状態で電流値が0.01Cとなるまで更に充電する。その後、0.05Cのレートで終止電圧まで放電して、放電容量を得る。
 なお、上述した「使用最大電圧」は、電池310を、危険も欠陥もなしに使用できる最大の電圧であり、各電池310に固有の値である。使用最大電圧は、例えば、電池310の仕様書などに、「充電電圧」及び「安全保障最大電圧」などと記載されている電圧である。また、「終止電圧」は、電池310の正極362及び負極364の何れの過放電をも抑える、すなわち電池310の劣化を抑えて使用することができる最低の使用電圧であり、各電池310に固有の値である。
 図26に示すように、電極群314の正極集電タブ354及び固定部材354aには、電気絶縁性を有する絶縁カバー372が配設される。電極群314の負極集電タブ356及び固定部材356aには、電気絶縁性を有する絶縁カバー374が配設される。なお、外装容器312の内周面に絶縁性を有するコーティングが施されている場合、絶縁カバー372,374は不要になり得る。
 絶縁カバー372は、集電タブ354及び固定部材354aが外装容器312の側壁336a,336b,338aの内壁に接触するのを防止する。絶縁カバー374は、集電タブ356及び固定部材356aが外装容器312の側壁336a,336b,338bの内壁に接触するのを防止する。
 絶縁カバー372は、ロール体352の底面352cを支持する支持部372aを有する。絶縁カバー374は、ロール体352の底面352cを支持する支持部374aを有する。
 絶縁カバー372,374としては、例えば、ポリエステル(PET)、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)及びポリプロピレンから選択される樹脂材を用いることができる。
 電極群314は、所定の位置に固定部材354a,356a及び絶縁カバー372,374が取り付けられた状態で、外装容器312の開口部326から入れられる。このとき、絶縁カバー372,374の支持部372a,374aを底壁322に当接させる。
 外装容器312の開口部326には、第1実施形態で説明した蓋アセンブリ10の蓋12が配設される。このとき、電池310の図25中のXXVIII-XXVIII面に沿う断面は、図28に示すように形成されている。外装容器312及び電極群314は、Z軸に平行な中心軸Czに対称であることが好適である。固定部材354aに対して、蓋アセンブリ10のリード16aの脚部92bが面接触する。図示しないが、固定部材356aに対して、蓋アセンブリ10のリード16bの脚部94bが面接触する。
 そして、図25及び図26に示すように、蓋アセンブリ10の蓋12は、外装容器312の開口部326に対して例えば溶接などにより固定される。このとき、蓋アセンブリ10の蓋12の表面12a及び裏面12bは、外装容器312の底壁322と平行であることが好適である。
 その後、注液口46から外装容器312内に電解質が注液される。電解質の注液後に、注液口46は溶接により封止されうる。或いは、図示しない封止蓋が注液口46を覆うように載せられて、当該封止蓋が蓋12に対して溶接されることにより注液口46が封止されうる。
 本実施形態に係る電池310は、第1実施形態に係る蓋アセンブリ10を備える。それ故、本実施形態に係る電池310は、注液口を封止する際の信頼性を高めることができるため、製品不良の数を低減し、歩留まりを高めることができる。
 本発明のいくつか実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
 10…蓋アセンブリ、12…蓋、12a…表面、12b…裏面、13a…長辺縁、13b…長辺縁、13c…短辺縁、13d…短辺縁、14a…端子、14b…端子、16a…リード、16b…リード、18…絶縁体、18a…第1面、18b…第2面、20…弁体、42a…凹部、42b…凹部、44a…貫通孔、44b…貫通孔、46…注液口、46c…中心、46e…縁、50…電解液の滴、54a…貫通孔、54b…貫通孔、56…開口、60…仮想的な円、62a…収容部、62b…収容部、92a…基部、92b…脚部、92c…開口、94a…基部、94b…脚部、94c…開口、102…外枠、104…溝、111…第1領域、112…第2領域、113…第3領域、120…凹部又は凸部、121…凹凸領域、130…凸部、131…稜線、310…電池、312…外装容器、314…電極群、352…ロール体、354…正極集電タブ、354a…固定部材、356…負極集電タブ、356a…固定部材、362…正極、362a…正極集電体、362b…正極活物質含有層、364…負極、364a…負極集電体、364b…負極活物質含有層、366…セパレータ、372…絶縁カバー、374…絶縁カバー、F…気流、H…垂線。

Claims (9)

  1.  電極群を収容する外装容器の開口部に取り付けられ、表面及び裏面を有する板状の蓋と、
     互いにから離間しており、前記蓋に配設された1対の端子と
     を備え、
     前記蓋は、前記表面から前記裏面までを貫通する注液口を前記1対の端子の間に備え、
     前記蓋の前記裏面において、前記1対の端子の間の少なくとも一部には、凹部又は凸部が設けられている蓋アセンブリ。
  2.  前記蓋の前記裏面上において、前記凹部又は凸部は、前記注液口の中心から前記注液口の半径の5倍以下の距離で設けられている請求項1に記載の蓋アセンブリ。
  3.  前記蓋の前記裏面は、前記凹部又は凸部で構成される凹凸領域を備え、
     前記凹部又は凸部の配列間隔は1μm~500μmの範囲内にあり、前記凹部又は凸部に含まれる複数の凸部の平均高さは、1μm~500μmの範囲内にある請求項1又は2に記載の蓋アセンブリ。
  4.  前記凹凸領域は、前記注液口の縁と隣接している請求項3に記載の蓋アセンブリ。
  5.  前記凹凸領域は、前記注液口の縁の全周を囲むように環状に設けられている請求項3又は4に記載の蓋アセンブリ。
  6.  前記凹部又は凸部は、前記蓋の前記裏面から突出し且つテーパ状を有する、少なくとも1つの凸部であり、
     前記少なくとも1つの凸部の高さは500μm超2.0mm以下の範囲内にある請求項1又は2に記載の蓋アセンブリ。
  7.  前記少なくとも1つの凸部は、前記注液口の縁と隣接している請求項6に記載の蓋アセンブリ。
  8.  前記少なくとも1つの凸部は、前記注液口の縁の全周を囲むように環状に設けられている請求項6又は7に記載の蓋アセンブリ。
  9.  底壁、前記底壁から延設される側壁、前記底壁及び前記側壁で規定される収納空間、並びに、前記側壁により形成される開口部を有する外装容器と、
     前記外装容器の前記収納空間に収容された電極群と、
     前記蓋の前記裏面が、前記収納空間と面するようにして前記外装容器の前記開口部に固定されている、請求項1~8の何れか1項に記載の蓋アセンブリと
     を有する、電池。
     
PCT/JP2022/006983 2022-02-21 2022-02-21 蓋アセンブリ及び電池 WO2023157305A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/006983 WO2023157305A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 蓋アセンブリ及び電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/006983 WO2023157305A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 蓋アセンブリ及び電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023157305A1 true WO2023157305A1 (ja) 2023-08-24

Family

ID=87578196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/006983 WO2023157305A1 (ja) 2022-02-21 2022-02-21 蓋アセンブリ及び電池

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023157305A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015130267A (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 株式会社東芝 電池
JP2015130248A (ja) * 2014-01-06 2015-07-16 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
JP2016076346A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
JP2019175613A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 株式会社東芝 電池および筐体部材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015130248A (ja) * 2014-01-06 2015-07-16 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
JP2015130267A (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 株式会社東芝 電池
JP2016076346A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
JP2019175613A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 株式会社東芝 電池および筐体部材

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107710459B (zh) 电池及电池包
US7998608B2 (en) Lithium secondary battery
KR101212829B1 (ko) 전지
JP2007265846A (ja) 円筒形電池およびその製造方法
CN103311574B (zh) 非水电解质二次电池
US20230083371A1 (en) Secondary battery
CN111033804B (zh) 蓄电模块以及电池组
JP3891047B2 (ja) 電池
CN111886715B (zh) 电池、电池组、蓄电装置、车辆以及飞翔体
JP6877094B2 (ja) 非水電解質電池、電池モジュール及び車両
JP4097443B2 (ja) リチウム二次電池
JP5100441B2 (ja) 非水電解質電池
US20210167451A1 (en) Lid assembly, battery and battery pack
CN109891640B (zh) 非水电解质二次电池用电极以及非水电解质二次电池
JP2003007346A (ja) リチウム二次電池及びその製造方法
JP2005243336A (ja) 渦巻状電極群を備えた電池
CN111886716A (zh) 电池、电池组、蓄电装置、车辆以及飞翔体
JP2003168404A (ja) 非水電解質電池
WO2023157305A1 (ja) 蓋アセンブリ及び電池
JP6184104B2 (ja) 非水電解質電池
JP3203517B2 (ja) 電 池
JP4827112B2 (ja) 扁平形非水電解質二次電池
JP4127520B2 (ja) 電池
JP2000294202A (ja) 薄型電池
US20240072394A1 (en) Battery

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22927204

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1