JP2022137297A - 角形二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を含む正極スラリーを作製する。この正極スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質合剤層を形成する。その後、正極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、及び水を含む負極スラリーを作製する。この負極スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質合剤層を形成する。その後、負極活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
[電極体要素の作製]
50枚の正極板4及び51枚の負極板5を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体要素(3a、3b)を作製する。図5に示すように、積層型の電極体要素(3a、3b)は、一方の端部において、各正極板4の正極タブ40が積層され、各負極板5の負極タブ50が積層されるように作製される。電極体要素(3a、3b)の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板4、セパレータと負極板5がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
図2、図6~図8を用いて、封口板2への正極端子7及び第1正極集電体6a等の取り付け方法、及び正極端子7の近傍の構成について説明する。図6は、組立て前の正極端子7、外部側絶縁部材11、封口板2、第1絶縁部材10、導電部材61の斜視図である。図7は、各部品が取り付けられた後の封口板2の電池内面側を示す図である。なお、図7においては、正極タブ40及び負極タブ50は図示していない。図8Aは、図7におけるVIIIA-VIIIA線に沿った正極端子7近傍の断面図である。図8Bは、図7におけるVIIIB-VIIIB線に沿った正極端子7近傍の断面図である。図8Cは、図7におけるVIIIC-VIIIC線に沿った正極端子7近傍の断面図である。
[封口板への各部品取り付け(負極側)]
図2及び図13を用いて、封口板2への負極端子9及び第1負極集電体8aの取り付け方法を説明する。封口板2に設けられた負極端子取り付け孔2bの近傍の電池外面側に外部側絶縁部材13を配置し、負極端子取り付け孔2bの近傍の電池内面側に内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aを配置する。次に、負極端子9を、外部側絶縁部材13の貫通孔、封口板2の負極端子取り付け孔2b、内部側絶縁部材12の貫通孔及び第1負極集電体8aの貫通孔のそれぞれに挿入する。そして、負極端子9の先端を第1負極集電体8a上にカシメる。これにより、外部側絶縁部材13、封口板2、内部側絶縁部材12及び第1負極集電体8aが固定される。なお、負極端子9においてカシメられた部分と第1負極集電体8aはレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。また、内部側絶縁部材12及び外部側絶縁部材13はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
[集電体とタブの接続]
図14は、第2正極集電体6bへの正極タブ40の接続方法、第2負極集電体8bへの負極タブ50の接続方法を示す図である。上述の方法で2つの電極体要素を作製し、それぞれ第1の電極体要素3a、第2の電極体要素3bとする。なお、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。ここで、第1の電極体要素3aの複数枚の正極タブ40が第1正極タブ群40aを構成する。第1の電極体要素3aの複数枚の負極タブ50が第1負極タブ群50aを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の正極タブ40が第2正極タブ群40bを構成する。第2の電極体要素3bの複数枚の負極タブ50が第2負極タブ群50bを構成する。
[第1正極集電体と第2正極集電体の接続]
図2、図7、図8等に示すように、第1正極集電体6aの集電体突起6xが、第2正極集電体6bの集電体第1開口6y内に位置するようにして、第2正極集電体6bを第2絶縁部材63上に配置する。そして、第1正極集電体6aの集電体突起6xと第2正極集電体6bの集電体第1開口6yの縁部をレーザ等のエネルギー線の照射により溶接する。これにより、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bが接続される。なお、集電体第1凹部6mにおいて、第1正極集電体6aと第2正極集電体6bが溶接接続されていることが好ましい。
図13に示すように、第2負極集電体8bは、集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2を有する。集電体第1領域8b1には負極タブ50が接続される。集電体第2領域8b2には、集電体第1開口8yが設けられている。集電体第1領域8b1と集電体第2領域8b2は、集電体第3領域8b3により繋がれている。
[タブの曲げ及び電極体の作製]
図15A~図15Cは、第1の電極体要素3aの第1正極タブ群40a及び第2の電極体要素3bの第2正極タブ群40bが接続された第2正極集電体6bを、第2絶縁部材63を介して封口板2上に配置する工程を示す図である。
[カバー部の取り付け]
第2正極集電体6bを第1正極集電体6aに接続し、第2負極集電体8bを第1負極集電体8aに接続した後、第1の電極体要素3aと第2の電極体要素3bを一つに纏める前に、樹脂製のカバー部80を、第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63に接続することが好ましい。なお、カバー部80は必須の構成ではなく、省略することも可能である。図2に示すように、角形二次電池20において、第1正極集電体6aと電極体3の間にカバー部80が配置される。なお、カバー部80は、第1絶縁部材10の第2接続部10fと、第2絶縁部材63の第3接続部63dに接続される。なお、カバー部80は第1絶縁部材10及び第2絶縁部材63の少なくとも一方に接続されていることが好ましい。
[角形二次電池20について]
図16は、図1におけるXVI―XVI断面の封口板2近傍の断面図である。
第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bはそれぞれ湾曲した状態とされ、第2正極集電体6bにおいて封口板2に沿って配置される部分に接続されている。このような構成であるため、角形二次電池20はより体積エネルギー密度の高い角形二次電池となる。
封口板2の短手方向において、第3凹部2eは封口板2の中心よりも封口板2の端部側にずれていることが好ましい。このような構成であると、封口板2に第3凹部2eを設けた場合であっても、封口板2の強度が低下することを抑制できる。
[変形例1]
変形例1に係る角形二次電池は、第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bの形状が異なることを除いては上述の実施形態に係る角形二次電池20と同様の構成を有する。図19は、変形例1に係る角形二次電池の図16に対する断面図である。また、図20は、図19における第1正極タブ群40a近傍の拡大図である。図21は、図19における第2正極タブ群40b近傍の拡大図である。
<その他>
変形板の変形に伴い破断する破断予定部は、集電部材に設けられた脆弱部、集電部材と変形板の接続部、ないし、変形板に設けられた脆弱部とすることが好ましい。脆弱部としては、薄肉部やノッチ等が好ましい。
1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・正極端子取り付け孔
2b・・・負極端子取り付け孔
2c・・・第1凹部
2d・・・第2凹部
2e・・・第3凹部
100・・・電池ケース
3・・・電極体
3a・・・第1の電極体要素
3b・・・第2の電極体要素
4・・・正極板
4a・・・正極芯体
4b・・・正極活物質合剤層
4d・・・正極保護層
40・・・正極タブ
40a・・・第1正極タブ群
40b・・・第2正極タブ群
500・・・第1接続領域
501・・・第1湾曲領域
502・・・第1窪み領域
503・・・第2接続領域
504・・・第2湾曲領域
505・・・第2窪み領域
5・・・負極板
5a・・・負極芯体
5b・・・負極活物質合剤層
50・・・負極タブ
50a・・・第1負極タブ群
50b・・・第2負極タブ群
6・・・正極集電部材
6a・・・第1正極集電体
6c・・・接続用孔
6d・・・固定用孔
6d1・・・小径部
6d2・・・大径部
6e・・・ずれ防止用孔
6f・・・薄肉部
6g・・・ノッチ
6h・・・接続リブ
6x・・・集電体突起
6w・・・集電体第2凹部
6b・・・第2正極集電体
6b1・・・集電体第1領域
6b2・・・集電体第2領域
6b3・・・集電体第3領域
6k・・・ターゲット孔
6m・・・集電体第1凹部
6y・・・集電体第1開口
6z・・・集電体第2開口
7・・・正極端子
7a・・・鍔部
7b・・・挿入部
7c・・・端子貫通孔
7x・・・端子封止部材
7y・・・金属部材
7z・・・ゴム部材
8・・・負極集電部材
8a・・・第1負極集電体
8x・・・集電体突起
8w・・・集電体第2凹部
8b・・・第2負極集電体
8b1・・・集電体第1領域
8b2・・・集電体第2領域
8b3・・・集電体第3領域
8e・・・ターゲット孔
8f・・・集電体第1凹部
8y・・・集電体第1開口
9・・・負極端子
10・・・第1絶縁部材
10a・・・第1絶縁部材本体部
10b・・・第1側壁
10c・・・第2側壁
10d・・・第2端子挿入孔
10e・・・第1接続部
10f・・・第2接続部
10g・・・凹部
10x・・・第1溝部
10y・・・第2溝部
11・・・外部側絶縁部材
11a・・・第1端子挿入孔
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
60・・・電流遮断機構
61・・・導電部材
61a・・・導電部材ベース部
61b・・・管状部
61c・・・第3端子挿入孔
61d・・・フランジ部
61e・・・押圧突起
61f・・・導電部材開口部
62・・・変形板
62a・・・段付き突起
62a1・・・第1突出部
62a2・・・第2突出部
62b・・・環状リブ
62c・・・環状薄肉部
63・・・第2絶縁部材
63x・・・絶縁部材第1領域
63a・・・絶縁部材第1開口
63b・・・第3壁部
63c・・・第4壁部
63d・・・第3接続部
63e・・・第4接続部
63f・・・固定用突起
63f1・・・拡径部
63g・・・ずれ防止用突起
63h・・・爪部
63y・・・絶縁部材第2領域
63i・・・絶縁部材第2開口
63k・・・絶縁部材環状リブ
630a・・・ベース部
630b・・・第1壁部
630c・・・第2壁部
63z・・・絶縁部材第3領域
70・・・第1凸部
71・・・第2凸部
72・・・第3凸部
80・・・カバー部
90・・・溶接接続部
Claims (5)
- 正極板と負極板を含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口し、長手方向と短手方向とをもつ封口板と、
前記封口板に設けられた電解液注液孔と、
前記正極板又は前記負極板に設けられたタブと、
複数の前記タブからなるタブ群と、
前記タブ群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、
前記タブ群及び前記端子に電気的に接続された集電部材と、
前記封口板と前記集電部材との間に配置された絶縁部材と、を備え、
前記電極体は、正極板と負極板とを含む第1の電極体要素と、正極板と負極板とを含む第2の電極体要素とを含み、
前記第1の電極板体要素と前記第2の電極体要素は、前記封口板の短手方向に並び、
前記第1の電極体要素における正極板および負極板のうち一方の電極板の第1タブ群と、前記第2の電極体要素における正極板および負極板のうち一方の電極板の第2タブ群とが前記集電部材と電気的に接続し、
前記集電部材において、前記第1タブ群との接続部と、前記第2タブ群との接続部が、前記封口板の短手方向に並び、
前記封口板の短手方向において、前記第1タブ群との接続部と、前記第2タブ群との接続部の間に前記電解液注液孔が配置されている、
角形二次電池。 - 前記絶縁部材には、前記電解液注液孔と対向する領域に開口を有する、
請求項1に記載の角形二次電池。 - 前記絶縁部材には、前記開口を周囲に配置され、前記絶縁部材から前記電極体に向かって突出したリブが形成された、
請求項2に記載の角形二次電池。 - 前記封口板の短手方向において、前記第1タブ群は、前記第2タブ群側に向かって倒れるように屈曲しており、前記第2タブ群は、前記第1タブ群に向かって倒れるように屈曲している、
請求項1~3のうち1項に記載の角形二次電池。 - 前記電極体と前記角形外装体の間に絶縁シートが介在する、
請求項1~4のうち1項に記載の角形二次電池。
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