JP2013161555A - Flat wound secondary battery and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は扁平捲回形二次電池に関し、より詳細には、電気自動車等に搭載される扁平捲回形二次電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a flat wound secondary battery, and more particularly to a flat wound secondary battery mounted on an electric vehicle or the like and a method for manufacturing the same.
近年、電気自動車等の動力源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。リチウムイオン二次電池の中には、帯状の電極を捲回して形成した電極群(「捲回群」とも称する)を用いるものがある。電極群の形状の例としては、円筒形や扁平筒形(以下、単に「扁平形」と称する)が挙げられる。特許文献1には、扁平形の二次電池が記載されている。この二次電池は、扁平形に捲回された電極群を扁平形の電池缶に収納し、電池缶の両端を扁平な形状の蓋(封口板)で密閉している。 In recent years, lithium ion secondary batteries with high energy density have been developed as power sources for electric vehicles and the like. Some lithium ion secondary batteries use an electrode group formed by winding a band-shaped electrode (also referred to as a “winding group”). Examples of the shape of the electrode group include a cylindrical shape and a flat cylindrical shape (hereinafter simply referred to as “flat shape”). Patent Document 1 describes a flat secondary battery. In this secondary battery, an electrode group wound in a flat shape is accommodated in a flat battery can, and both ends of the battery can are sealed with flat lids (sealing plates).
扁平捲回形の電極群を用いる二次電池では、体積効率を上げるためには、電極群と電池缶との隙間(間隔)は小さい方が望ましい。しかし、この隙間が小さいと、製造時に必然的に生じる電極群の大きさや電池缶の大きさのバラつきにより、電極群を電池缶に挿入することが困難になる恐れがある。 In a secondary battery using a flat wound electrode group, it is desirable that the gap (interval) between the electrode group and the battery can be small in order to increase volumetric efficiency. However, if this gap is small, it may be difficult to insert the electrode group into the battery can due to variations in the size of the electrode group and the battery can that are inevitably generated during manufacturing.
従来の二次電池では、電極群の電池缶への挿入を容易にするために、電極群と電池缶との隙間をある程度大きく取っており、結果として二次電池の体積効率が低下するという課題がある。 In the conventional secondary battery, in order to facilitate the insertion of the electrode group into the battery can, a gap between the electrode group and the battery can is made large to some extent, and as a result, the volume efficiency of the secondary battery decreases. There is.
本発明は、上記課題に対して、体積効率を高くするために電極群と電池缶の隙間を小さくでき、かつ電極群を電池缶に挿入しやすい扁平捲回形二次電池及びその製造方法を提供することを目的する。 In view of the above problems, the present invention provides a flat wound secondary battery that can reduce the gap between the electrode group and the battery can in order to increase the volumetric efficiency and can be easily inserted into the battery can, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明による扁平捲回形二次電池は、以下のような特徴を有する。正極及び負極をセパレータを介して扁平筒形に捲回し、平面部分と曲面部分とから構成される側面を有する電極群と、前記電極群を収納し、平面部分と曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形の電池缶とを備える扁平捲回形二次電池であって、前記電極群の前記曲面部分と、この曲面部分に対向する前記電池缶の前記曲面部分との間隔は、前記電極群の前記平面部分と、この平面部分に対向する前記電池缶の前記平面部分との間隔よりも大きい。 In order to solve the above problems, a flat wound secondary battery according to the present invention has the following characteristics. A positive electrode and a negative electrode are wound into a flat cylindrical shape through a separator, and an electrode group having a side surface composed of a flat surface portion and a curved surface portion, and a side surface containing the electrode group and composed of a flat surface portion and a curved surface portion A flat wound secondary battery including a flat cylindrical battery can having a space between the curved portion of the electrode group and the curved portion of the battery can facing the curved portion, The distance between the planar portion of the electrode group and the planar portion of the battery can facing the planar portion is larger.
本発明によれば、体積効率を高くするために電極群と電池缶の隙間を小さくでき、かつ電極群を電池缶に挿入しやすい扁平捲回形二次電池及びその製造方法を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a flat wound secondary battery that can reduce the gap between the electrode group and the battery can in order to increase the volumetric efficiency, and can easily insert the electrode group into the battery can, and a method for manufacturing the same. .
本発明による扁平捲回形二次電池は、正極及び負極をセパレータを介して扁平筒形に捲回し、平面部分と曲面部分とから構成される側面を有する電極群(「捲回群」とも称する)と、電極群を収納し、平面部分と曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形の電池缶とを備える扁平捲回形二次電池であって、電極群の曲面部分と、この曲面部分に対向する電池缶の曲面部分との間隔は、電極群の平面部分と、この平面部分に対向する電池缶の平面部分との間隔よりも大きい。 The flat wound secondary battery according to the present invention has a positive electrode and a negative electrode wound in a flat cylindrical shape through a separator, and has an electrode group having a side surface composed of a flat surface portion and a curved surface portion (also referred to as a “winding group”). ) And a flat cylindrical battery can having a side surface composed of a flat surface portion and a curved surface portion, the flat wound secondary battery including the curved surface portion of the electrode group, The distance between the curved surface portion of the battery can facing the curved surface portion is larger than the distance between the flat surface portion of the electrode group and the flat surface portion of the battery can facing the flat surface portion.
本明細書において、扁平形には、長円形(楕円形を含む)、角丸長方形(2つの対向する直線部分とこれらをつなぐ2つの曲線部分とから構成される形状)、及び長方形(角が丸いものも含む)が含まれる。また、扁平筒形のことを、単に「扁平形」と称する。すなわち、扁平筒形には、電極群の捲回軸方向に垂直な断面が、長円形である筒形、角丸長方形である筒形、及び長方形である筒形が含まれる。 In the present specification, the flat shape includes an oval shape (including an oval shape), a rounded rectangle shape (a shape composed of two opposing straight line portions and two curved portions connecting them), and a rectangular shape (with corners). Including round ones). The flat cylindrical shape is simply referred to as “flat shape”. That is, the flat cylindrical shape includes a cylindrical shape in which the cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group is an oval, a rounded rectangular shape, and a rectangular shape.
以下、本発明の実施例による扁平捲回形二次電池を、図1〜図5を用いて説明する。 Hereinafter, a flat wound secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施例による扁平捲回形二次電池を示す図である。本実施例による扁平捲回形二次電池は、横断面(捲回群の捲回軸方向に垂直な断面)が扁平形の電池缶101を有する非水電解液電池100である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a flat wound secondary battery according to an embodiment of the present invention. The flat wound secondary battery according to this embodiment is a
非水電解液電池100は、電池缶101の蓋となる封口板A116、封口板B(図示せず)を備える。封口板A116と封口板Bからは、外部負荷等との電気的接続に用いられる正極端子109と負極端子110がそれぞれ突出する。また、封口板A116と封口板Bは、異常時に内部で発生したガスを排出できるように、金属薄膜で構成されるガス排出弁108を備える。封口板A116には、電池缶101に非水電解液を注液するための孔が設けられる。この孔は、非水電解液の注液後に注液栓107で密閉され、電池缶101の内部は、外気から隔離される。
The
図2は、本発明の実施例による扁平捲回形二次電池の分解斜視図である。図2を参照しながら、扁平捲回形二次電池である非水電解液電池100の組立工程の例を説明する。非水電解液電池100は、電池缶101、正極集電板104、負極集電板105、捲回群(電極群)102、及び絶縁カバー111を備える。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a flat wound secondary battery according to an embodiment of the present invention. An example of an assembly process of the
先ず、横断面の形状が扁平形の電池缶101を作製する。電池缶101は、弾性材料で作製する。電池缶101の材料の具体的な例としては、アルミニウム、ステンレス、鉄、ニッケルなどを挙げることができる。電池缶101は、捲回群(電極群)102を収納する。 First, the battery can 101 having a flat cross-sectional shape is manufactured. The battery can 101 is made of an elastic material. Specific examples of the material of the battery can 101 include aluminum, stainless steel, iron, nickel, and the like. The battery can 101 accommodates a wound group (electrode group) 102.
捲回群102は、帯状の正極板と負極板をセパレータを介して重ね合わせて、捲芯404のまわりに捲回することで構成される。捲芯404の捲回軸方向の両端には、捲芯開口部407が設けられている。正極板と負極板は、それぞれ正極と負極となる。正極板の捲回軸方向の一方の端部には、正極タブ群405が形成される。負極板の捲回軸方向の一方の端部には、負極タブ群406が形成される。正極タブ群405と負極タブ群406は、それぞれ正極集電板104と負極集電板105に溶接する。
The
正極集電板104と負極集電板105に、それぞれ正極端子109と負極端子110を溶接等で接続して固定する。正極集電板104と負極集電板105には、開口部602が設けられており、非水電解液電池100の内圧が上昇したときの排気経路になっている。また、正極集電板104と負極集電板105には、集電板凸部603が設けられている。正極集電板104と負極集電板105の集電板凸部603は、捲芯404の捲芯開口部407に嵌合する。
A
次に、絶縁カバー111を正極集電板104と負極集電板105とに被せる。絶縁カバー111は、樹脂成型によって作製され、電極用開口部303及びガス放出用開口部302を備える。正極端子109と負極端子110は、電極用開口部303を通って突出する。
Next, the
このようにして作製した捲回群102、正極集電板104、負極集電板105、及び絶縁カバー111が一体となったものを、電池缶101の内部に挿入する。電池缶101の正極側は封口板A116を用いて、負極側は封口板B103を用いて、電池缶101の両端を封口する。
The
封口板A116と封口板B103は、扁平形であり、長手方向の一端には電極端子用開口部304が配置され、中央部にはガス排出弁(開裂弁)108が配置されている。正極側の封口板A116は、非水電解液を注入するための注液孔301をさらに有する。正極端子109と負極端子110は、電極端子用開口部304を通って突出する。このとき、正極端子109と負極端子110には、ガスケットA112とガスケットB115を取り付ける。ガスケットA112は電池缶101の内側に、ガスケットB115は電池缶101の外側に位置するように、それぞれ取り付ける。ガスケットA112とガスケットB115は樹脂製である。封口板A116と封口板B103は、電子ビームまたはレーザーで電池缶101に溶接する。ガスケットA112とガスケットB115は、ナット113によって固定する。
The sealing plate A116 and the sealing plate B103 are flat, an
最後に、低湿度環境下で封口板A116の注液孔301から非水電解液を注入し、注液孔301を注液栓107で封止して、電池の組立を終了する。
Finally, a non-aqueous electrolyte is injected from the
次に、捲回群(電極群)102の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the wound group (electrode group) 102 will be described.
正極合剤には、85重量部のLiMO2(MはNi、Co又はMnを含む遷移金属)で表される層状リチウム複合酸化物からなる正極活物質、10重量部のカーボンブラック、及び5重量部のポリフッ化ビニリデンを用いた。正極板は、NMP(ノルマルメチルピロリドン)を溶剤として正極合剤を均一なスラリーに調整し、このスラリーをアルミ箔に均一な厚さで塗布し乾燥させた後、このアルミ箔を所定の厚さにプレス成形することにより作製する。 In the positive electrode mixture, a positive electrode active material composed of a layered lithium composite oxide represented by 85 parts by weight of LiMO 2 (M is a transition metal containing Ni, Co, or Mn), 10 parts by weight of carbon black, and 5 parts by weight Part of polyvinylidene fluoride was used. The positive electrode plate is prepared by preparing a uniform slurry of the positive electrode mixture using NMP (normal methyl pyrrolidone) as a solvent, applying the slurry to an aluminum foil with a uniform thickness, and drying the aluminum foil to a predetermined thickness. It is produced by press molding.
負極合剤には、90重量部の黒鉛、5重量部のカーボンブラック、及び5重量部のポリフッ化ビニリデンを用いた。負極板は、NMPを溶媒として負極合剤を均一なスラリーに調整し、このスラリーを銅箔に均一な厚さで塗布し乾燥させた後、この銅箔を所定の厚さにプレス成形することにより作製する。 As the negative electrode mixture, 90 parts by weight of graphite, 5 parts by weight of carbon black, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride were used. The negative electrode plate is prepared by preparing a uniform slurry of the negative electrode mixture using NMP as a solvent, applying the slurry to the copper foil with a uniform thickness, and then drying the copper foil to a predetermined thickness. To make.
正極板と負極板の間にポリエチレン製の微多孔膜等からなるセパレータを配し、これらを捲芯404のまわりに渦巻状に捲回して、捲回群102を得る。この捲芯404は、扁平形(扁平筒形)であり、捲回軸方向に垂直な断面が角丸長方形(2つの対向する直線部分とこれらをつなぐ2つの曲線部分とから構成される形状)である。この角丸長方形を構成する曲線部分は、捲芯404の厚さ(角丸長方形の短手方向の長さ)と同じ長さの直径を持つ半円形である。
A separator made of a microporous film made of polyethylene or the like is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and these are wound in a spiral around the
従って、捲回群102は、扁平筒形であり、捲回軸方向に垂直な断面が角丸長方形である。捲回群102の側面(捲回軸方向に平行な面)は、互いに対向する2つの平面部分と、これらをつなぎ互いに対向する2つの曲面部分とから構成される。
Therefore, the
電池缶101の形状は、電池の体積効率を高くするために、捲回群102と同じ扁平筒形とする。すなわち、電池缶101は、捲回軸方向に垂直な断面が角丸長方形であり、側面(捲回軸方向に平行な面)は、互いに対向する2つの平面部分と、これらをつなぎ互いに対向する2つの曲面部分とから構成される。
The shape of the battery can 101 is the same flat cylindrical shape as the
捲回群102と電池缶101のそれぞれにおいて、捲回軸方向に垂直な断面での、2つの平面部分を結ぶ方向は、この断面(角丸長方形)の短手方向であり、2つの曲面部分を結ぶ方向は、この断面の長手方向である。
In each of the winding
以下、捲回群102と電池缶101について、厚さと幅を以下のように定義する。厚さとは、捲回軸方向に垂直な断面(角丸長方形)の短手方向の長さであり、幅とは、捲回軸方向に垂直な断面(角丸長方形)の長手方向の長さである。すなわち、電池缶101の厚さとは、缶壁の厚さ(内壁と外壁との距離)ではなく、捲回軸方向に垂直な断面の短手方向において、互いに対向する2つの平面部分の距離のことである。なお、電池缶101については、厚さと幅を、電池缶101の外壁についてではなく、内壁について定める。すなわち、電池缶101の厚さとは、捲回軸方向に垂直な断面の短手方向において、互いに対向する2つの平面部分の内壁の距離であり、幅とは、捲回軸方向に垂直な断面の長手方向において、互いに対向する2つの曲面部分の内壁の距離であるとする。
Hereinafter, the thickness and width of the
非水電解液電池100は、捲回群102を電池缶101に挿入して組み立てる。このとき、捲回群102の側面の曲面部分と、これに対向する電池缶101の側面の曲面部分との間隔が、捲回群102の側面の平面部分と、これに対向する電池缶101の側面の平面部分との間隔よりも大きいと、捲回群102を、電池缶101との摩擦による巻ズレを起こすことなく電池缶101へ挿入することができる。すなわち、捲回群102の幅と電池缶101の幅との差が、捲回群102の厚さと電池缶101の厚さとの差よりも大きいと、捲回群102を、電池缶101との摩擦による巻ズレを起こすことなく電池缶101へ挿入することができる。
The
捲回群102の幅と厚さが、電池缶101の幅と厚さと同一であると、挿入作業時に、捲回群102と電池缶101の内壁との摩擦により、捲回群102の巻きズレを誘発することがある。また、捲回群102の幅や厚さにばらつきが生じて電池缶101の幅や厚さよりも大きくなると、捲回群102を電池缶101へ挿入する作業そのものが不可能になる。
If the width and thickness of the
本実施例では、電池缶101の厚さを捲回群102の厚さの約101%とし、電池缶101の幅を捲回群102の幅の約104%とした。組立後の電池では、後述する図5に示すように、幅方向においては、電池缶101と捲回群102との間に空隙503ができるが、厚さ方向においては、電池缶101と捲回群102とは密着する。電池缶101の寸法をこのように設定することで、非水電解液電池100の組立工程で、捲回群102を電池缶101へ挿入する際に、捲回群102の幅を下回らない範囲で電池缶101を幅方向に圧縮して弾性変形させ、電池缶101を厚さ方向に膨らませ、電池缶101の側面の平面部分と捲回群102の側面の平面部分との間に空隙を生じさせることにより、スムーズに挿入作業が行える。電池缶101の幅方向への圧縮は、電池缶101の側面の平面部分の内壁と捲回群102の側面の平面部分とが接触しない程度の大きさの空隙が生じるように、行えばよい。
In this embodiment, the thickness of the battery can 101 is about 101% of the thickness of the
なお、電池缶101の幅と捲回群102の幅が等しいと捲回群102の巻きズレを誘発する可能性も考えられるが、このときに電池缶101と捲回群102が接触するのは側面の曲面部分であり、面接触ではなく線接触となるため、巻きズレを誘発する確率は小さいと考えられる。
In addition, if the width of the battery can 101 and the width of the
図3は、本発明の実施例による扁平捲回形二次電池(非水電解液電池100)の組立工程の手順を示すフロー図である。 FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the assembly process of the flat wound secondary battery (non-aqueous electrolyte battery 100) according to the embodiment of the present invention.
S1000で、電池缶101を幅方向に圧縮し、弾性変形させる。幅方向に圧縮することで、電池缶101の厚さを大きくする(厚さ方向に膨らませる)ことができる。 In S1000, the battery can 101 is compressed in the width direction and elastically deformed. By compressing in the width direction, the thickness of the battery can 101 can be increased (inflated in the thickness direction).
図4は、電池缶101の横断面(捲回群102の捲回軸方向に垂直な断面)を示す図であり、電池缶101を幅方向に圧縮している状態を示している。図4では、説明の便宜のために、電池缶101に捲回群102が収納されている状態の図を示している。図4において、捲回軸方向は紙面に垂直な方向である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the battery can 101 (a cross section perpendicular to the winding axis direction of the winding group 102), and shows a state where the battery can 101 is compressed in the width direction. For convenience of explanation, FIG. 4 shows a state where the
治具502等を用いて、電池缶101を幅方向に圧縮して弾性変形させる。すると、電池缶101は変形して、側面の平面部分が電池缶101の外部方向に向かって膨らむ。この結果、電池缶101の側面の平面部分には、厚さ方向の空隙501が生じる。この厚さ方向の空隙501は、電池缶101に捲回群102を挿入したときに、電池缶101の側面の平面部分と捲回群102の側面の平面部分との間に位置する。
The battery can 101 is compressed in the width direction and elastically deformed using the
電池缶101を幅方向に圧縮する際には、図4に示したように、2つの治具502を用いて幅方向の両側から電池缶101の中央に向けて(中心軸に向けて)圧縮してもよいし、幅方向の一端を固定して他端のみから電池缶101の中央に向けて(中心軸に向けて)圧縮してもよい。
When the battery can 101 is compressed in the width direction, as shown in FIG. 4, compression is performed from both sides in the width direction toward the center of the battery can 101 (toward the central axis) using two
図3のS1010では、電池缶101を幅方向に圧縮して厚さ方向の空隙501が生じている状態で、電池缶101に捲回群102を挿入して収納する。前述したように、電池缶101に捲回群102が収納されている状態は、図4に示している。厚さ方向の空隙501の存在により、捲回群102と電池缶101の内壁との間で、側面の平面部分の摩擦が起こらない。従って、捲回群102の挿入作業を、巻きズレを起こさずにスムーズに行える。
In S1010 of FIG. 3, the
S1020では、電池缶101に捲回群102を挿入して収納した後、電池缶101の圧縮を解除し、電池缶101を幅方向に圧縮する力を解放する。
In S1020, after the
図5は、電池缶101の横断面を示す図であり、電池缶101を幅方向に圧縮する力を解放した状態を示している。電池缶101は、弾性材料で作製されているので、圧縮前の形状に戻る(電池缶101の形状と寸法は、圧縮の前後で変化しない)。すなわち、圧縮する力を解放した後でも、電池缶101の厚さは、捲回群102の厚さの約101%であり、電池缶101の幅は、捲回群102の幅の約104%である。図5に示すように、厚さ方向では、捲回群102と電池缶101とがほぼ密着した状態を得ることができる。幅方向では、電池缶101の側面の曲面部分と捲回群102の側面の曲面部分との間に、幅方向の空隙503が生じている。
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the battery can 101, and shows a state where the force for compressing the battery can 101 in the width direction is released. Since the battery can 101 is made of an elastic material, it returns to the shape before compression (the shape and dimensions of the battery can 101 do not change before and after compression). That is, even after releasing the compression force, the thickness of the battery can 101 is about 101% of the thickness of the
図3のS1030では、電池缶101に封口板A116と封口板B103を溶接する。S1040では、電池缶101に非水電解液を注入する。S1050では、注液孔301を注液栓107で密閉して、電池の組立を終了する。
In S1030 of FIG. 3, the sealing plate A116 and the sealing plate B103 are welded to the battery can 101. In S1040, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery can 101. In S1050, the
S1020の状態(図5)では、幅方向の空隙503が存在するので、電池缶101の内部で捲回群102が移動しうる。しかし、図2に示したように、組立後の電池では、正極端子109と負極端子110(これらの端子は、それぞれ、捲回群102に取り付けられた正極集電板104と負極集電板105に溶接されている)の位置と、封口板A116と封口板B103の電極端子用開口部304(正極端子109と負極端子110は、ガスケットA112とガスケットB115を介して、電極端子用開口部304を貫通する)の位置とを適切に決定することで、捲回群102が電池缶101の内部で移動するのを防ぐことができる。通常は、捲回群102が電池缶101の中央に配置されるように、正極端子109と負極端子110の位置と電極端子用開口部304の位置とを決定する。
In the state of S1020 (FIG. 5), since the
上記の実施例では、電池缶101の厚さを捲回群102の厚さの約101%とし、電池缶101の幅を捲回群102の幅の約104%としたが、この値に限られるものではない。好ましい値の範囲は、電池缶101の厚さは、捲回群102の厚さの100%以上102%以下であり、電池缶101の幅は、捲回群102の幅の100%より大きく105%以下である。捲回群102の厚さや幅と比べて電池缶101の厚さや幅が大きすぎると、電池の体積が大きくなり、電池の体積効率が低下する。また、電池缶101の厚さや幅が小さすぎると、捲回群102の挿入作業時に電池缶101を幅方向に圧縮して厚さを大きくする効果が小さくなる。従って、上記の値の範囲が好ましい。
In the above embodiment, the thickness of the battery can 101 is about 101% of the thickness of the
従来の扁平捲回形二次電池では、捲回群102を電池缶101へ挿入する際に、電池缶101と捲回群102との摩擦を小さくして捲回群102の巻きズレを防止するために、電池缶101と捲回群102との間に隙間(厚さ方向の空隙と幅方向の空隙)を設けている。従来の扁平捲回形二次電池では、これらの空隙の大きさは、厚さ方向と幅方向とで同じである、または厚さ方向が幅方向よりも大きい。厚さ方向の空隙が幅方向の空隙よりも大きい理由は、電池缶101と捲回群102の側面の平面部分では、面接触により大きな摩擦が起こって巻きズレを起こす確率が大きいので、このような摩擦を小さくするためである。しかし、このような構造では、電池缶101の体積が大きくなり、二次電池の体積効率が低下する。
In the conventional flat wound secondary battery, when the
本実施例による二次電池では、図5に示したように、厚さ方向では、捲回群102と電池缶101とがほぼ密着した状態を得ることができる。また、上述したように、電池缶101の幅方向への圧縮は、電池缶101の側面の平面部分の内壁と捲回群102の側面の平面部分とが接触しない程度の大きさの空隙(厚さ方向の空隙501)が生じるように、行えばよい。従って、幅方向の空隙503は、この程度の大きさの厚さ方向の空隙501が、電池缶101を幅方向へ圧縮したときに生じるような大きさであれば十分であり、適度に小さくすることが可能である。この結果、本実施例による二次電池では、電池缶101の体積を小さくして体積効率を高くすることができる。
In the secondary battery according to this example, as shown in FIG. 5, it is possible to obtain a state in which the
幅方向の空隙503の好ましい大きさ(電池缶101の側面の曲面部分と捲回群102の側面の曲面部分との間隔の好ましい値)は、次のようにして導くことができる。
A preferable size of the
捲回群102を、電池缶101との摩擦による巻ズレを起こすことなく電池缶101へ挿入する際には、電池缶101の側面の平面部分と捲回群102の側面の平面部分との間に、0.2mm程度以上の間隔(厚さ方向の空隙501)があることが望ましい。本実施例では、この間隔を生じさせるために、電池缶101を幅方向へ圧縮して弾性変形させる。このとき、幅方向への圧縮によって生じる電池缶101の厚さ方向の変形(膨張)の大きさは、幅方向への圧縮の大きさよりも大きくなるのが必然である。従って、電池缶101の側面の平面部分と捲回群102の側面の平面部分との間に0.2mm以上の間隔を生じさせるために必要な幅方向への圧縮の大きさ(長さ)は、幅方向の片側あたり0.2mm以上である。すなわち、電池缶101の側面の曲面部分と捲回群102の側面の曲面部分との間隔(幅方向の空隙503)は、0.2mm以上であれば十分である。従って、幅方向の空隙503の好ましい大きさは、0.2mm以上であり、この範囲内でなるべく小さい方がよい。
When the winding
100…非水電解液電池、101…電池缶、102…捲回群、103…封口板B、104…正極集電板、105…負極集電板、107…注液栓、108…ガス排出弁、109…正極端子、110…負極端子、111…絶縁カバー、112…ガスケットA、113…ナット、115…ガスケットB、116…封口板A、301…注液孔、302…ガス放出用開口部、303…電極用開口部、304…電極端子用開口部、404…捲芯、405…正極タブ群、406…負極タブ群、407…捲芯開口部、501…厚さ方向の空隙、502…治具、503…幅方向の空隙、602…開口部、603…集電板凸部。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極群の前記曲面部分と、この曲面部分に対向する前記電池缶の前記曲面部分との間隔は、前記電極群の前記平面部分と、この平面部分に対向する前記電池缶の前記平面部分との間隔よりも大きい、
ことを特徴とする扁平捲回形二次電池。 A positive electrode and a negative electrode are wound into a flat cylindrical shape through a separator, and an electrode group having a side surface composed of a flat surface portion and a curved surface portion, and a side surface containing the electrode group and composed of a flat surface portion and a curved surface portion A flat wound secondary battery comprising a flat cylindrical battery can having
The distance between the curved portion of the electrode group and the curved portion of the battery can facing the curved portion is the plane portion of the electrode group and the flat portion of the battery can facing the flat portion. Greater than the spacing of
A flat wound secondary battery characterized by the above.
前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、前記電池缶の短手方向の長さは、前記電極群の短手方向の長さの100%以上102%以下であり、
前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、前記電池缶の長手方向の長さは、前記電極群の長手方向の長さの100%より大きく105%以下である扁平捲回形二次電池。 The flat wound secondary battery according to claim 1,
In the cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group, the length in the short direction of the battery can is 100% or more and 102% or less of the length in the short direction of the electrode group,
In a cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group, the length in the longitudinal direction of the battery can is greater than 100% and not more than 105% of the length in the longitudinal direction of the electrode group. battery.
前記電極群は、2つの前記平面部分と2つの前記曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形であり、
前記電池缶は、2つの前記平面部分と2つの前記曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形であり、
前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、前記電池缶の前記2つの平面部分を結ぶ方向の長さは、前記電極群の前記2つの平面部分を結ぶ方向の長さの100%以上102%以下であり、
前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、前記電池缶の前記2つの曲面部分を結ぶ方向の長さは、前記電極群の前記2つの曲面部分を結ぶ方向の長さの100%より大きく105%以下である扁平捲回形二次電池。 The flat wound secondary battery according to claim 1,
The electrode group is a flat cylindrical shape having a side surface composed of two flat portions and two curved portions,
The battery can is a flat cylindrical shape having a side surface composed of two flat portions and two curved portions,
In a cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group, the length in the direction connecting the two plane portions of the battery can is 100% or more of the length in the direction connecting the two plane portions of the electrode group. 102% or less,
In a cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group, the length in the direction connecting the two curved surface portions of the battery can is 100% of the length in the direction connecting the two curved surface portions of the electrode group. A flat wound secondary battery having a large capacity of 105% or less.
前記電極群の前記曲面部分と、この曲面部分に対向する前記電池缶の前記曲面部分との間隔は、0.2mm以上である扁平捲回形二次電池。 The flat wound secondary battery according to claim 1,
A flat wound secondary battery in which an interval between the curved surface portion of the electrode group and the curved surface portion of the battery can facing the curved surface portion is 0.2 mm or more.
前記電池缶の前記平面部分が前記電池缶の外部方向に膨らむように、前記電池缶の前記曲面部分を前記電池缶の中央に向けて圧縮する工程と、
前記平面部分が外部方向に膨らんでいる状態の前記電池缶に、前記電極群を挿入して収納する工程と、
前記電池缶の圧縮を解除する工程とを有する、
ことを特徴とする扁平捲回形二次電池の製造方法。 A positive electrode and a negative electrode are wound into a flat cylindrical shape through a separator, and an electrode group having a side surface composed of a flat surface portion and a curved surface portion, and a side surface containing the electrode group and composed of a flat surface portion and a curved surface portion A flat wound secondary battery comprising a flat cylindrical battery can, comprising:
Compressing the curved portion of the battery can toward the center of the battery can such that the planar portion of the battery can expands outward of the battery can;
Inserting and storing the electrode group in the battery can in a state where the planar portion is expanded outward; and
And releasing the compression of the battery can.
A method of manufacturing a flat wound secondary battery.
前記圧縮する工程では、前記収納する工程で前記電池缶に前記電極群を挿入する際に、前記電池缶の前記平面部分と前記電極群の前記平面部分との間に0.2mm以上の間隔ができるように圧縮する扁平捲回形二次電池の製造方法。 In the manufacturing method of the flat wound secondary battery according to claim 5,
In the compressing step, when the electrode group is inserted into the battery can in the storing step, an interval of 0.2 mm or more is provided between the planar portion of the battery can and the planar portion of the electrode group. A method of manufacturing a flat wound secondary battery that is compressed as much as possible.
前記電池缶は、前記電極群を収納したときの前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、短手方向の長さが、前記電極群の短手方向の長さの100%以上102%以下であり、長手方向の長さが、前記電極群の長手方向の長さの100%より大きく105%以下である扁平捲回形二次電池の製造方法。 In the manufacturing method of the flat wound secondary battery according to claim 5,
In the battery can, in the cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group when the electrode group is accommodated, the length in the short direction is 100% or more of the length in the short direction of the electrode group. % Of the length of the electrode group is larger than 100% of the length of the electrode group in the longitudinal direction and is not more than 105%.
前記電極群は、2つの前記平面部分と2つの前記曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形であり、前記電池缶は、2つの前記平面部分と2つの前記曲面部分とから構成される側面を有する扁平筒形であり、
前記電池缶は、前記電極群を収納したときの前記電極群の捲回軸方向に垂直な断面において、前記2つの平面部分を結ぶ方向の長さが、前記電極群の前記2つの平面部分を結ぶ方向の長さの100%以上102%以下であり、前記2つの曲面部分を結ぶ方向の長さが、前記電極群の前記2つの曲面部分を結ぶ方向の長さの100%より大きく105%以下である扁平捲回形二次電池の製造方法。 In the manufacturing method of the flat wound secondary battery according to claim 5,
The electrode group has a flat cylindrical shape having side surfaces constituted by the two flat portions and the two curved portions, and the battery can is constituted by the two flat portions and the two curved portions. A flat cylindrical shape having side surfaces,
The battery can has a length in a direction connecting the two plane portions in a cross section perpendicular to the winding axis direction of the electrode group when the electrode groups are accommodated, and the length of the two plane portions of the electrode group is The length in the connecting direction is 100% or more and 102% or less, and the length in the direction connecting the two curved surface portions is larger than 100% of the length in the direction connecting the two curved surface portions of the electrode group and 105%. The manufacturing method of the flat wound secondary battery which is the following.
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