JP2017027722A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極板は、正極集電体6、変形板21及び導電部材20を介して正極端子7と電気的に接続されている。電池内圧が所定値以上となったとき、変形板21が封口板3側に変形し、この変形に伴い正極集電体6のベース部6aに設けられた環状の溝部6xが破断することにより、正極板と正極端子7の間の導電経路が切断される。変形板21と正極集電体6のベース部6aの間に配置された第1絶縁部材22は、巻回電極体1側の面であって正極集電体6のベース部6aの外周縁の外側に第1回転防止突起30aを備える。
【選択図】図3
Description
正極板と負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に接続された集電体と、
開口を有し前記電極体を収納する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子と、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板よりも前記電極体側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止する導電性の変形板と、を備え、
前記集電体、前記変形板、前記導電部材及び前記端子が電気的に接続された二次電池であって、
前記集電体は前記変形板の前記電極体側に配置されたベース部を有し、
前記集電体は前記ベース部において前記変形板に接続され、
前記変形板と前記ベース部の間には第1絶縁部材が配置され、
前記第1絶縁部材は、前記導電部材及び前記ベース部のそれぞれに接続され、
前記第1絶縁部材は、前記電極体側の面であって前記ベース部の外周縁の外側に回転防止突起を備え、
電池内部の圧力が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される。
前記第1絶縁部材は、前記回転防止突起として第1回転防止突起及び第2回転防止突起を備え、
前記第1端辺部の外側に第1回転防止突起が配置され、
前記第2端辺部の外側に第2回転防止突起が配置されることが好ましい。
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合することにより前記第1絶縁部材と前記ベース部が接続されることが好ましい。
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合され、前記突起の先端が拡径されることにより前記第1絶縁部材と前記ベース部が固定された固定部が形成され、
少なくとも3つの前記固定部が設けられることが好ましい。
前記端子、前記第2絶縁部材、及び前記導電部材は前記封口板に固定され、
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材に直接接続され、
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材を介して前記導電部材に接続されることが好ましい。
前記第1絶縁部材は、
前記集電体のベース部における一つの直線状の端辺に沿って並ぶように配置された複数の前記回転防止突起と、
前記集電体のベース部を挟み込むように配置された一対の前記回転防止突起を有することが好ましい。
口板3は、それぞれ金属製であり、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。角形外装体2内には、正極板と負極板とがセパレータ(いずれも図示省略)を介して巻回された扁平状の巻回電極体1が電解質と共に収納される。正極板は、金属製の正極芯体上に正極活物質を含む正極活物質合剤層が形成され、長手方向に沿って正極芯体が露出する部分が形成されたものである。また負極板は、金属製の負極芯体上に負極活物質を含む負極活物質合剤層が形成され、長手方向に沿って負極芯体が露出する部分が形成されたものである。なお、正極芯体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極芯体は銅又は銅合金製であることが好ましい。
図2及び図3を用いて電流遮断機構50の構成を説明する。
正極端子7は封口板3よりも電池外部側に配置される鍔部7aと、鍔部7aの一方側の面に配置される挿入部7bを有する。封口板3の電池外部側の面には外部側絶縁部材11が
配置され、封口板3の電池内部側の面には第2絶縁部材10及び導電部材20が配置される。そして、外部側絶縁部材11、封口板3、第2絶縁部材10及び導電部材20のそれぞれに形成された貫通穴に電池外部側から正極端子7の挿入部7bが挿入され、挿入部7bの先端部が導電部材20上にカシメられる。これにより、正極端子7、外部側絶縁部材11、封口板3、第2絶縁部材10及び導電部材20が一体的に固定される。
図4は第2絶縁部材10の上面(封口板3側の面)図であり、図5は第2絶縁部材10の下面図である。第2絶縁部材10は、封口板3と導電部材20の間に配置される第2本体部10aを有する。図3に示すように封口板3の長手方向における第2本体部10aの両端部には一対の第1壁部10bが形成されている。図2に示すように封口板3の短手方向における第2本体部10aの両端部には一対の第2壁部10cが設けられている。第1壁部10bには第1受け部10xが設けられている。第2壁部10cには第2受け部10yが設けられている。第2本体部10aの中央には第2貫通穴10dが形成されている。第2貫通穴10dは正極端子7の挿入部7bの断面形状に合わせてトラック形状とされている。第2本体部10aの上面において、第2貫通穴10dの周囲には第1薄肉部10eが設けられている。第2本体部10aの上面において、4つのコーナー部近傍には第2薄肉部10fが形成されている。第2本体部10aの下面において、4つのコーナー部近傍には第3薄肉部10gが形成されている。第2本体部10aに第2薄肉部10fないし第3薄肉部10gを設けることにより第2絶縁部材10の撓みを抑制できる。なお、第2絶縁部材10は樹脂製であることが好ましい。
導電部材20は、導電部材本体部20aと導電部材筒状部20bを有する。導電部材本体部20aは第2絶縁部材10の第2本体部10aの巻回電極体1側の面に配置される。導電部材本体部20aには導電部材貫通穴20cが設けられており、この導電部材貫通穴20cに正極端子7の挿入部7bが挿入される。導電部材筒状部20bは導電部材本体部20aの外周縁から巻回電極体1側に向かって延びるように形成されている。導電部材筒状部20bの巻回電極体1側には導電部材開口部20dが形成されている。導電部材開口部20dは変形板21により封止される。導電部材筒状部20bの巻回電極体1側端部には、上方に比べて外径が大きいフランジ部20eが設けられている。なお、導電部材は金
属製であることが好ましい。電流遮断機構が正極側に設けられる場合、導電部材はアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。なお、導電部材20は平面視が円形であるが、導電部材として平面視が方形状のものを用いることもできる。
導電性の変形板21は、金属製であることが好ましい。特に電流遮断機構が正極側に設けられる場合は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製であることが好ましい。変形板21は平面視で円形のものである。なお、変形板21の形状は、導電部材20の導電部材開口部21dの形状に合わせた形状とすることができる。
図6は第1絶縁部材22の上面(封口板3側の面)図であり、図7は第1絶縁部材22の下面図である。図8は図6におけるVIII−VIII線に沿った断面図である。図9は図6におけるIX−IX線に沿った断面図である。
図10Aは正極集電体6の展開図であり、巻回電極体1側の面を示す図である。図10Bは図10Aの側面図である。正極集電体6は封口板3と巻回電極体1の配置に配置される板状のベース部6aと、ベース部6aの両端部から巻回電極体1側に延び巻回電極体1に接続される一対のリード部6bを有する。折り曲げ部6fにおいてリード部6bがベース部6aに対して折り曲げられる。
次に正極側導電経路の組み立て方法について説明する。
一体的に固定される。なお、更に挿入部7bの先端と導電部材20をレーザー溶接することが好ましい。
次に、巻回電極体1の製造方法について説明する。
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電剤及び結着剤を含む正極合剤を、正極芯体である厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布して正極活物質合剤層を形成する。そして、短辺方向の一方側の端部に正極活物質合剤が塗布されていない所定幅の正極芯体露出部を有する正極板を作製する。
また。負極活物質としての天然黒鉛粉末及び結着剤を含む負極合剤を、負極芯体である
厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布して負極活物質合剤層を形成する。そして、短辺方向の一方側の端部に負極活物質合剤が塗布されていない所定幅の負極芯体露出部を有する負極板を作製する。
封口板3に接続された正極集電体6及び負極集電体8を、それぞれ巻回電極体1の正極芯体露出部4及び負極芯体露出部5に接続する。そして、巻回電極体1を箱状に折り曲げ成形した絶縁シート14で包み、角形外装体2に挿入する。その後、封口板3と角形外装体2をレーザー溶接することにより角形外装体2の開口を封口板3で封口する。そして、電解液注液孔15から、電解質溶媒及び電解質塩等を含む非水電解液を注液し、封止栓16で電解液注液孔15を封止して角形二次電池100とする。
発明者は、電流遮断機構の開発を行うなかで、正極集電体6のベース部6aと第1絶縁部材22を接続した場合であっても、正極集電体6のベース部6aが水平方向において第1絶縁部材22に対して回転するようにズレる可能性があること見出した。このような課題は、比較的に柔らかい樹脂からなる第1絶縁部材22を用いたときに生じ易い。そして、発明者は、第1絶縁部材22の下面に回転防止突起を設け、この回転防止突起を正極集電体6のベース部6aの外周縁の外側に配置することにより、上述の課題を解決できることを見出した。
するためには、第1絶縁部材22が導電部材20に直接接続されていることが好ましい。
変形例に係る角形二次電池は、基本的には上述の角形二次電池100の構成と同様の構成であるが、電流遮断機構及びその周囲の構成が異なる。変形例に係る角形二次電池においては、筒状部の封口板に対して平行な方向の断面形状が円形である導電部材20に代えて、筒状部の封口板に対して平行な方向の断面形状が略長方形状であるカップ状の導電部材を用いる。また、導電部材の開口部の形状に合わせて、平面視の形状が略長方形状の変形板を用いる。また、以下に説明するように、変形例に係る角形二次電池では、封口板と導電部材の間に配置される第2絶縁部材、変形板と正極集電体のベース部の間に配置される第1絶縁部材、及び正極集電体の形状が上述の角形二次電池100と異なる。
れぞれ第1引っ掛け部126aが設けられている。第1絶縁部材122の第1引っ掛け部126aが第2絶縁部材110の第1受け部110xに引っ掛けられて、第1絶縁部材122が第2絶縁部材110に接続される。第1本体部122aの短手方向における両端部にはそれぞれ第3側壁124が設けられている。また、第3側壁124の根本には一対の第1押圧部127aが設けられている。一対の第1押圧部127aは、導電部材20の外側面を両側から押圧する。第1本体部122aの外周縁において、第1引っ掛け部126aと第3側壁部124の間には第4側壁129が設けられている。なお、第4側壁129の厚み方向において、第4側壁129は、第2絶縁部材110の第1側壁110bないし第2側壁110cと重なり合うように配置されることが好ましい。
は、リード部60bが一つのみ設けられている。なお、接続部形成用孔60cは必須の構成ではなく、ベース部60aに薄肉部を設け、この薄肉部を変形板に接続してもよい。
1・・・巻回電極体
2・・・角形外装体
3・・・封口板
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部
6・・・正極集電体
6a・・・ベース部 6b・・・リード部 6c・・・接続部形成用孔
6d・・・リブ 6e・・・薄肉領域 6f・・・折り曲げ部
6g・・・第1開孔 6h・・・第2開孔 6i・・・第3開孔
6j・・・第4開孔
6x・・・溝部
6y・・・幅狭領域
6z・・・幅広領域
7・・・正極端子
7a・・・鍔部 7b・・・挿入部
8・・・負極集電体
8a・・・ベース部 8b・・・リード部
9・・・負極端子
10・・・第2絶縁部材
10a・・・第2本体部 10b・・・第1側壁 10c・・・第2側壁
10d・・・第2貫通穴 10e・・・第1薄肉部 10f・・・第2薄肉部
10g・・・第3薄肉部
10x・・・第1受け部
10y・・・第2受け部
11・・・外部側絶縁部材
12・・・内部側絶縁部材
13・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁
16a・・・正極接続部材 16b・・・正極樹脂部材
18a・・・負極接続部材 18b・・・負極樹脂部材
19・・・端子栓
19a…弾性部 19b…金属板
20・・・導電部材
20a・・・導電部材本体部 20b・・・導電部材筒状部
20c・・・導電部材貫通穴
20d・・・導電部材開口部
20e・・・フランジ部
21・・・変形板
22・・・第1絶縁部材
22a・・・第1本体部 22b・・・第1貫通穴
22c・・・第1突起 22d・・・第2突起 22e…第3突起
22f・・・第4突起
22x・・・凹部
23・・・第4薄肉部
24・・・第3側壁
25a・・・第3引っ掛け部
25b・・・第4引っ掛け部
26a・・・第1引っ掛け部
26b・・・第2引っ掛け部
27a・・・第1押圧部 27b・・・第2押圧部
28・・・凸部
30a・・・第1回転防止突起
30b・・・第2回転防止突起
30c・・・第3回転防止突起
31・・・絶縁部材回転防止突起
35a・・・第1固定部 35b・・・第2固定部 35c・・・第3固定部
35d・・・第4固定部
60・・・正極集電体
60a・・・ベース部
60b・・・リード部
60c・・・接続部形成用孔
60e・・・薄肉領域
60x・・・溝部
70a・・・第1端辺部
70b・・・第2端辺部
70c・・・第3端辺部
70d・・・第4端辺部
70e・・・第5端辺部
160a・・・第6端辺部
160b・・・第7端辺部
160c・・・第8端辺部
160d・・・第9端辺部
110・・・第2絶縁部材
110a・・・第2本体部
110b・・・第1側壁
110c・・・第2側壁
110d・・・第2貫通穴
110e・・・第1薄肉部
110x・・・第1受け部
122・・・第1絶縁部材
122a・・・第1本体部
122b・・・第1貫通穴
122c・・・第1突起
122d・・・第2突起
122x・・・凹部
122y・・・第5突起
124・・・第3側壁
126a・・・第1引っ掛け部
127a・・・第1押圧部
129・・・第4側壁
130a・・・第4回転防止突起
130c・・・第6回転防止突起
130b・・・第5回転防止突起
130d・・・第7回転防止突起
135a・・・第1固定部
135b・・・第2固定部
135x・・・第5固定部
Claims (9)
- 正極板と負極板を含む電極体と、
前記正極板又は前記負極板に接続された集電体と、
開口を有し前記電極体を収納する外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口板に取り付けられた端子と、
前記電極体側に開口部を有し、前記封口板よりも前記電極体側に配置された導電部材と、
前記開口部を封止する導電性の変形板と、を備え、
前記集電体、前記変形板、前記導電部材及び前記端子が電気的に接続された二次電池であって、
前記集電体は前記変形板の前記電極体側に配置されたベース部を有し、
前記集電体は前記ベース部において前記変形板に接続され、
前記変形板と前記ベース部の間には第1絶縁部材が配置され、
前記第1絶縁部材は、前記導電部材及び前記ベース部のそれぞれに接続され、
前記第1絶縁部材は、前記電極体側の面であって前記ベース部の外周縁の外側に回転防止突起を備え、
電池内部の圧力が所定値以上となったとき前記変形板が変形し、前記変形板の変形に伴い脆弱部が破断することにより、前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の導電経路が切断される二次電池。 - 前記第1絶縁部材は、前記回転防止突起を少なくとも2つ備えた請求項1に記載の二次電池。
- 前記ベース部の外周縁は直線状の第1端辺部と直線状の第2端辺部を含み、
前記第1絶縁部材は、前記回転防止突起として第1回転防止突起及び第2回転防止突起を備え、
前記第1端辺部の外側に第1回転防止突起が配置され、
前記第2端辺部の外側に第2回転防止突起が配置された請求項1又は2に記載の二次電池。 - 前記第1絶縁部材は突起を有し、前記ベース部は貫通穴ないし切欠き部を有し、
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合することにより前記第1絶縁部材と前記ベース部が接続された請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池。 - 前記第1絶縁部材は突起を有し、前記ベース部は貫通穴ないし切欠き部を有し、
前記突起が前記貫通穴ないし切欠き部と嵌合され、前記突起の先端が拡径されることにより前記第1絶縁部材と前記ベース部が固定された固定部が形成され、
少なくとも3つの前記固定部が設けられた請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池。 - 前記第1絶縁部材は、前記導電部材に直接接続された請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池。
- 前記封口板と前記導電部材の間には第2絶縁部材が配置され、
前記端子、前記第2絶縁部材、及び前記導電部材は前記封口板に固定され、
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材に直接接続され、
前記第1絶縁部材は前記第2絶縁部材を介して前記導電部材に接続されている請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池。 - 前記回転防止突起は、先端の径が根本の径と同じ、あるいは根本の径よりも小さい請求項1〜7のいずれかに記載の二次電池。
- 前記第1絶縁部材には複数の前記回転防止突起が設けられ、
前記第1絶縁部材は、
前記集電体のベース部における一つの直線状の端辺に沿って並ぶように配置された複数の前記回転防止突起と、
前記集電体のベース部を挟み込むように配置された一対の前記回転防止突起を有する請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池。
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