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二次电池的制作方法

专利查询3月前  26

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本公开涉及一种二次电池。

背景技术

作为电极体收纳于外装体的二次电池的集电构造,已知有将从电极体向外装体的靠近封口板的那一侧伸出的集电片经由集电体与外部端子连接的构造。

在这样的集电构造中,专利文献1公开了一种电极体的结构,该结构是正极板和负极板以隔板夹在正极板与负极板之间的状态卷绕成扁平状来构成的。正极板和负极体分别形成为带状,在宽度方向上的一端部,以规定间隔形成有多个正极集电片和多个负极集电片。而且,在卷绕正极板和负极板构成电极体时,多个正极集电片和多个负极集电片分别在规定位置层叠,构成片组。正极片组和负极片组分别被捆束,与正极集电体和负极集电体连接,进而集电体与外部端子连接,由此构成集电构造。

专利文献1:日本公表专利公报特表2018-534725号公报



技术实现要素:

在上述集电构造中,为了使集电体与封口板电绝缘,在集电体与封口板之间布置有绝缘部件,其中,上述集电体与外部端子连接。

然而,为了提高二次电池的输出,增大封口板的长边方向上的集电片的宽度是有效的。如果增大集电片的宽度,则集电体的与片组连接的区域也增大。其结果是,片组布置至靠近集电体的长边方向上的端部。

另一方面,在将正极板和负极板卷绕成扁平状而构成电极体时,会预先将多个集电片以规定间隔形成于正极板和负极板的一端部,以便多个集电片在规定位置层叠。然而,有时会因极板的厚度、卷绕后的极板的曲率、将卷绕后的电极体按压成扁平状时的按压方向等的偏差,导致多个集电片偏离规定位置而层叠。

这样,若在多个集电片相互错位的状态下片组与集电体连接,则一部分集电片可能会从集电体向封口板的长边方向上探出。其结果是,集电片的从集电体探出来的部分会与封口板接触,从而可能会丧失片组与封口板之间的绝缘性。

本公开的二次电池包括电极体、外装体、封口板、外部端子、连接部件、绝缘部件以及集电体,所述电极体包括正极板和负极板,所述外装体具有开口部,且收纳有电极体,所述封口板封闭开口部,所述外部端子设置于封口板的外侧,所述连接部件设置于封口板的内侧,且与外部端子连接,所述绝缘部件设置于封口板与连接部件之间,所述集电体布置于封口板的内侧,且与连接部件连接,并且所述集电体与由从正极板和负极板伸出的多个集电片构成的片组连接,片组的至少一部分集电片具有从集电体向封口板的长边方向探出的探出部分,绝缘部件沿封口板的长边方向具有至少在探出部分与封口板之间延伸的延伸部。

根据本公开,能够针对包括集电体的二次电池,提供一种具有维持了由多个集电片构成的片组与封口板之间的绝缘性的构造的二次电池。

附图说明

图1是示意性地示出本公开的一实施方式的二次电池的构成的立体图;

图2是沿图1的II-II线剖开的剖视图;

图3A是正极板的俯视图;

图3B是负极板的俯视图;

图4A是电极体的俯视图;

图4B是电极体的侧视图;

图4C是电极体的主视图;

图5是除外装体和电极体外的二次电池的各构成的分解立体图;

图6是除外装体和电极体外的二次电池的各构成的分解立体图;

图7是示出将正极片组和负极片组连接到正极集电体和负极集电体上的状态的俯视图;

图8是示出在封口板上组装了正极外部端子、负极外部端子、正极连接部件、负极连接部件的状态的俯视图;

图9是示出将图7所示的状态下的正极集电体和负极集电体连接到图8所示的状态下的正极连接部件和负极连接部件上的状态的俯视图;

图10是放大示出图9中的正极侧的俯视图;

图11是放大示出图9中的正极侧的侧视图;

图12是从图9中的封口板的下侧观察的立体图。

具体实施方式

下面,基于附图详细地说明本公开的实施方式。需要说明的是,本公开并不局限于以下实施方式。能够在不脱离产生本公开的效果的范围的范围内,适当地加以改变。

图1是示意性地示出本公开的一实施方式的二次电池的构成的立体图。另外,图2是沿图1的II-II线剖开的剖视图。

如图1和图2所示,本实施方式的二次电池100包括外装体1和封口板2,所述外装体1具有开口部且收纳有电极体3,所述封口板2封闭外装体1的开口部。外装体1和封口板2例如由铝或铝合金制成。在封口板2的外侧设置有正极外部端子10和负极外部端子20。电极体3形成正极板和负极板以隔板夹在正极板与负极板之间的状态卷绕成扁平状的构造。需要说明的是,在本实施方式中,封口板2的长边方向是指图1中的箭头A所示的方向。

在封口板2的内侧,设置有分别与正极外部端子10和负极外部端子20连接的正极连接部件11和负极连接部件21。进而,在封口板2的内侧设置有分别与正极连接部件11和负极连接部件21连接的正极集电体12和负极集电体22。

电极体3在靠近封口板2侧的端部,具有由分别与正极板和负极板连接的多个集电片构成的正极片组40a和负极片组50a。正极片组40a和负极片组50a分别与正极集电体12和负极集电体22连接。

正极外部端子10、正极连接部件11以及正极集电体12例如由铝或铝合金制成。负极外部端子20、负极连接部件21以及负极集电体22例如由铜或铜合金制成。

在正极外部端子10和负极外部端子20与封口板2之间分别布置有上部绝缘部件13、23。在正极连接部件11和负极连接部件21与封口板2之间分别布置有绝缘部件14、24。由此,正极外部端子10、负极外部端子20、以及正极连接部件11、负极连接部件21分别与封口板2电绝缘。

在封口板2设置有注入电解液的注液孔(未图示),用密封部件30密封注液孔。在封口板2设置有排气阀31,在外装体1内的压力达到了规定值以上时,外装体1内的气体从断裂的排气阀31向外部排出。在外装体1与电极体3之间布置有绝缘性的电极体支架6。

接下来,参照图3A~图9,说明本实施方式的二次电池的组装方法和各构成的详情。

图3A是正极板4的俯视图。正极板4由在正极芯体的两面上形成有含有正极活性物质的正极合剂层的结构构成。多个正极集电片4a以规定间隔从正极板4的端边突出。正极集电片4a既可以是正极芯体的一部分,也可以是其他部件。正极芯体例如由铝箔、铝合金箔构成。正极活性物质例如由锂过渡金属复合氧化物等构成。

图3B是负极板5的俯视图。负极板5由在负极芯体的两面上形成有含有负极活性物质的负极合剂层的结构构成。多个负极集电片5a以规定间隔从负极板5的端边突出。负极集电片5a既可以是负极芯体的一部分,也可以是其他部件。负极芯体例如由铜箔、铜合金箔构成。负极活性物质例如由碳材料、含硅材料等构成。

图4A~图4C示出将正极板4和负极板5以隔板夹在正极板4与负极板5之间的状态卷绕成扁平状来构成的电极体3。此处,图4A是电极体3的俯视图,图4B是电极体3的侧视图,图4C是电极体3的主视图。

如图4A~图4C所示,正极片组40a和负极片组50a从电极体3的端边伸出。在将正极板4和负极板5卷绕成扁平状而构成电极体3时,多个正极集电片4a和多个负极集电片5a在规定位置上被层叠,从而构成正极片组40a和负极片组50a。需要说明的是,正极片组40a和负极片组50a的前端部捆束,与后述的正极集电体12和负极集电体22连接。

图5和图6是除外装体1和电极体3外的二次电池的各构成的分解立体图。此处,图5是从封口板2的上侧观察的分解立体图,图6是从封口板2的下侧观察的分解立体图。需要说明的是,下面对正极侧的各构成进行说明,然而负极侧的各构成也基本具有相同的结构。

如图5和图6所示,在封口板2的上侧布置有正极外部端子10和上部绝缘部件13。在封口板2的下侧布置有绝缘部件14、正极连接部件11以及正极集电体12。

正极外部端子10具有圆筒状的突出部10a。在上部绝缘部件13、封口板2、绝缘部件14以及正极连接部件11上分别设有通孔13a、2a、14a、11a,正极外部端子10的突出部10a贯穿所述通孔13a、2a、14a、11a。

封口板2具有注入电解液的注液孔2b和排出外装体1内的气体的排气阀31。在绝缘部件14,在不堵塞注液孔2b的位置上设有开口部14b。

正极集电体12沿封口板2的长边方向,具有第一连接区域12a和第二连接区域12b,所述第一连接区域12a与正极片组40a连接,所述第二连接区域12b与正极连接部件11连接。正极集电体12在第一连接区域12a与第二连接区域12b之间具有台阶部12c,第一连接区域12a与封口板2之间的距离小于第二连接区域12b与封口板2之间的距离。在正极集电体12的不堵塞注液孔2b的位置上,设有缺口部12d。

需要说明的是,由于负极侧的绝缘部件24和负极集电体22不是布置于堵塞注液孔2b的位置上,因此不具有相当设于绝缘部件14和正极集电体12的开口部14b和缺口部12d的部位。

图7是示出将在结构相同的两个电极体3a、3b上分别设置的正极片组40a、40b和负极片组50a、50b连接到正极集电体12和负极集电体22上的状态的俯视图。

具体而言,如图7所示,将两个电极体3a、3b布置为正极片组40a、40b和负极片组50a、50b相互相向。而且,在正极集电体12的第一连接区域12a和负极集电体22的第一连接区域22a上,布置正极片组40a、40b和负极片组50a、50b,将正极片组40a、40b和负极片组50a、50b在焊接部位60、70上与正极集电体12和负极集电体22焊接。能够使用例如超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等来实施焊接。

需要说明的是,两个电极体3a、3b是在弯折正极片组40a、40b和负极片组50a、50b使得电极体3a、3b相互并列布置的状态下,收纳于外装体1内的。

图8是从封口板2的下侧观察在封口板2上组装了正极外部端子10、负极外部端子20以及正极连接部件11、负极连接部件21的状态的俯视图。

具体而言,如图5和图6所示,以将分别设在上部绝缘部件13、封口板2、绝缘部件14以及正极连接部件11上的通孔13a、2a、14a、11a的位置对齐的方式布置上部绝缘部件13、封口板2、绝缘部件14以及正极连接部件11。然后,将正极外部端子10的突出部10a插入通孔13a、2a、14a、11a,将突出部10a的前端部铆接于正极连接部件11上,将正极外部端子10和正极连接部件11固定于封口板2。需要说明的是,还可以在铆接部上进一步焊接正极外部端子10和正极连接部件11。

需要说明的是,绝缘部件14具有凹部14d,正极连接部件11嵌入于凹部14d。凹部14d的一部分从正极连接部件11露出,后述的正极集电体12嵌入该露出的部位。

图9是示出将图7所示的状态下的正极集电体12和负极集电体22连接到图8所示的状态下的正极连接部件11和负极连接部件21上的状态的俯视图。

如图9所示,正极集电体12是在将第一连接区域12a嵌入了绝缘部件14的凹部14d的状态下,在第二连接区域12b与正极连接部件11焊接的。能够使用例如激光焊接等来实施焊接。

然而,如图3A、图3B以及图4A~图4C所示,在将正极板4和负极板5卷绕成扁平状而构成电极体3时,预先在正极板4和负极板5的一端部以规定间隔形成多个正极集电片4a和负极集电片5a,以便多个正极集电片4a和负极集电片5a在规定位置上层叠。然而,有时会因正极板4和负极板5的厚度、电极体3的曲率、将卷绕后的电极体3按压成扁平状时的按压方向等的偏差,导致多个正极集电片4a和负极集电片5a偏离规定位置而层叠。

图10是放大示出图9中的正极侧的俯视图。需要说明的是,在图10中,省略电极体3a、3b。

如图10所示,构成正极片组40a、40b的多个正极集电片4a、4b(图10中示出三个)分别在封口板2的长边方向上相互错位层叠。因此,正极片组40a、40b中的至少一部分正极集电片4a、4b具有从正极集电体12(第一连接区域12a)向封口板2的长边方向探出的部分(探出部分)。

特别是,如果为了提高二次电池的输出而增大封口板2的长边方向上的正极集电片4a、4b的宽度,则正极集电体12的与正极片组40a、40b连接的第一连接区域12a也增大。其结果是,正极片组40a、40b布置至靠近正极集电体的长边方向的端部,因此正极片组40a、40b的探出部分增多。相比下述的情况,即,在第一连接区域12a,正极集电体12与正极片组40a、40b的接合部60、60至台阶部12c的距离大于上述的接合部60、60至正极集电体12的端部侧的距离的情况,正极片组40a、40b的探出部分也增多。

在本实施方式中,绝缘部件14在封口板2的长边方向上,具有在正极片组40a、40b的探出部分与封口板2之间延伸的延伸部14c。因此,延伸部14c也从正极集电体12向封口板2的长边方向探出。

根据本实施方式,通过在绝缘部件14设置延伸部14c,能防止正极片组40a、40b的探出部分与封口板2接触。由此,能够提供一种具有维持了正极片组40a、40b与封口板2的绝缘性的构造的二次电池。特别是,即使增大封口板2的长边方向上的正极集电片4a、4b的宽度,也能防止正极片组40a、40b的探出部分与封口板2接触,因此能够提供输出高并且具有维持了正极片组40a、40b与封口板2的绝缘性的构造的二次电池。

需要说明的是,在本实施方式中,在负极侧的绝缘部件24也具有相同的结构,因此能够提供具有维持了负极片组50a、50b与封口板2的绝缘性的构造的二次电池。

图11和图12是放大示出图9中的正极侧的侧视图和从封口板2的下侧观察的立体图。需要说明的是,在图11和图12中,省略电极体3a、3b、正极片组40a、40b以及负极片组50a、50b。

如图11和图12所示,正极集电体12是在正极片组40a、40b所连接的第一连接区域12a嵌入到绝缘部件14的凹部14d的状态下,与正极连接部件11焊接的。而且,第一连接区域12a中的靠近电极体3a、3b的那一侧的面和绝缘部件14的延伸部14c中的靠近电极体3a、3b的那一侧的面位于同一平面上。由此,正极集电片4a、4b即使跨正极集电体12(第一连接区域12a)和绝缘部件14(延伸部14c)布置,也能防止额外的负荷施加在正极集电片4a、4b上。

如图11和图12所示,在封口板2与延伸部14c之间设有间隙S。由此,能够实现绝缘部件的14的轻量化和低成本化。

另外,在本实施方式中,如图2所示,正极集电体12的第一连接区域12a与封口板2之间的距离小于第二连接区域12b与封口板2之间的距离。由此,能够使电极体3的靠近封口板2的那一侧的端部更加接近封口板2。其结果是,能够使二次电池的容量更大。

以上,结合优选实施方式说明了本公开,但这些表述并非限定事项,当然能够进行各种变更。

例如,在上述实施方式中,将正极外部端子10和正极连接部件11作为彼此独立的部件构成,但是也可以用同一部件一体地形成。同样,将负极外部端子20和负极连接部件21作为彼此独立的部件构成,但是也可以用同一部件一体地形成。

在上述实施方式中,使用具有将正极板4和负极板5隔板夹在正极板4与负极板5之间的状态卷绕而成的构造的部件作为电极体3a、3b,但也可以使用具有多个正极板和负极板以隔板夹在正极板与负极板之间的状态层叠而成的构造的部件。这是因为在层叠构造的电极体中,也存在设置于各正极板和负极板的多个集电片会以相互错位的状态层叠、其一部分从正极集电体和负极集电体探出的情况。

在上述实施方式中,说明了将两个电极体3a、3b收纳于外装体1的例子,但电极体可以是一个,也可以使用三个以上的电极体。

本实施方式的二次电池的种类并不特别限定,例如能够用于锂离子二次电池等非水电解质二次电池等。

-符号说明-

1 外装体

2 封口板

2b 注液孔

3、3a、3b 电极体

4 正极板

4a、4b 正极集电片

5 负极板

5a、5b 负极集电片

6 电极体支架

10 正极外部端子

10a 突出部

11 正极连接部件

12 正极集电体

12a 第一连接区域

12b 第二连接区域

12c 台阶部

12d 缺口部

13、23 上部绝缘部件

13a、2a、14a、11a 通孔

14、24 绝缘部件

14b 开口部

14c 延伸部

14d 凹部

20 负极外部端子

21 负极连接部件

22 负极集电体

22a 第一连接区域

30 密封部件

31 排气阀

40a、40b 正极片组

50a、50b 负极片组

60、70 焊接部位

100 二次电池


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