JP5692154B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質二次電池の電極体の構成技術に関する。 The present invention relates to a technology for constructing an electrode body of a non-aqueous electrolyte secondary battery.
非水電解質二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池が良く知られている。リチウムイオン二次電池は、近年、電気自動車等の車両搭載用電源、あるいは、パソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。 As the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery is well known. In recent years, lithium ion secondary batteries have become increasingly important as power sources mounted on vehicles such as electric vehicles, or power sources mounted on personal computers, portable terminals, and other electrical products.
リチウムイオン二次電池は、例えば、箱形の電池ケースと、電池ケースの内部に収容される電極体と、電池ケースにレーザ溶接により接合されることで電池ケースの開口部を封口する封口体(蓋体)と、から構成されている。また、リチウムイオン二次電池の電極体は、例えば、負極とセパレータと正極とを積層した状態で捲回し、さらに偏平させた捲回電極体として構成されている。 Lithium ion secondary batteries include, for example, a box-shaped battery case, an electrode body housed inside the battery case, and a sealing body that seals the opening of the battery case by being joined to the battery case by laser welding ( Lid). Moreover, the electrode body of a lithium ion secondary battery is comprised as a wound electrode body which wound, for example in the state which laminated | stacked the negative electrode, the separator, and the positive electrode, and was further flattened.
リチウムイオン二次電池の製造工程では、電池ケースに捲回電極体を収容し、レーザ溶接により電池ケースに封口体を溶接して、電池ケースの開口部を封口する。このとき、電池ケースと封口体との隙間からレーザ光線が電池ケース内部に漏れて入り込み、捲回電極体の最外周を照射する場合がある。 In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery, the wound electrode body is accommodated in the battery case, the sealing body is welded to the battery case by laser welding, and the opening of the battery case is sealed. At this time, the laser beam may leak into the battery case from the gap between the battery case and the sealing body and irradiate the outermost periphery of the wound electrode body.
捲回電極体の最外周にレーザ光線が照射した場合には、レーザ光線がセパレータを透過し、負極に塗工された負極合材によって吸収される(最外周の電極が負極の場合)。レーザ光線を吸収した負極合材は、発熱し、その発熱によって周囲のセパレータが損傷する。セパレータが損傷した部分では、正極と負極とが接触して内部短絡が発生するおそれがある。そこで、非水電解質二次電池では、封口体をレーザ溶接によって電池ケースに接合する際のセパレータの損傷を防止することが求められている。 When the outermost periphery of the wound electrode body is irradiated with a laser beam, the laser beam passes through the separator and is absorbed by the negative electrode mixture applied to the negative electrode (when the outermost electrode is a negative electrode). The negative electrode mixture that has absorbed the laser beam generates heat, and the surrounding separator is damaged by the generated heat. In the damaged part of the separator, the positive electrode and the negative electrode may come into contact with each other and an internal short circuit may occur. Therefore, in the nonaqueous electrolyte secondary battery, it is required to prevent the separator from being damaged when the sealing body is joined to the battery case by laser welding.
本発明の解決しようとする課題は、封口体をレーザ溶接によって電池ケースに接合する際のセパレータの損傷を防止できる非水電解質二次電池を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of preventing the separator from being damaged when the sealing member is joined to the battery case by laser welding.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、電池ケースの内部に電極体が収容され、前記電池ケースの開口部に封口体をレーザ溶接により接合することで、前記電池ケースの開口部を封口する非水電解質二次電池であって、前記電極体は、セパレータと、電極芯材に電極合材が塗工された電極とを積層し、積層した電極とセパレータとを捲回して構成した捲回電極体であり、前記捲回電極体の軸方向と、前記封口体による前記電池ケースの開口部の封口方向とが直交するように、前記電池ケースに収容され、前記電極体の最外周の電極における封口体側のR部にのみ、外周側にのみ前記電極合材が塗工されない無塗工部が形成されるものである。 That is, according to the first aspect of the present invention, the electrode body is accommodated in the battery case, and the sealing body is joined to the opening portion of the battery case by laser welding, thereby sealing the opening portion of the battery case. In the secondary battery, the electrode body is a wound electrode body formed by laminating a separator and an electrode in which an electrode mixture is applied to an electrode core, and winding the laminated electrode and the separator. The axial direction of the wound electrode body and the sealing body are accommodated in the battery case so that the sealing direction of the opening of the battery case by the sealing body is orthogonal to the sealing body side of the outermost electrode of the electrode body. Only the R part is formed with an uncoated part where the electrode mixture is not applied only on the outer peripheral side.
本発明の非水電解質二次電池によれば、封口体を電池ケースの開口部にレーザ溶接によって接合する際のセパレータの損傷を防止できる。 According to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to prevent damage to the separator when the sealing body is joined to the opening of the battery case by laser welding.
図1を用いて、リチウムイオン二次電池100について説明する。
なお、図1では、説明を分かり易くするため、電池ケース40と、捲回電極体50と、蓋体60と、を分離して表している。
A lithium ion
In FIG. 1, the
リチウムイオン二次電池100は、本発明の非水電解質二次電池に係る実施形態である。リチウムイオン二次電池100は、電池ケース40と、捲回電極体50と、封口体としての蓋体60と、を具備している。
The lithium ion
電池ケース40は、上面が開口された略直方体の箱体として構成されている。電池ケース40の開口された上面は、蓋体60によって封口される。また、電池ケース40の内部には、捲回電極体50が収容される。
The
捲回電極体50は、負極20と正極10との間にセパレータ30が介在するように、負極20と正極10とセパレータ30とを積層した状態で捲回し、さらに偏平させたものである(図2参照)。本実施形態においては、捲回電極体50の最外周に配置される電極は負極20となっており、最外周の負極20の外周にセパレータ30が配置されている。
The
捲回電極体50は、捲回電極体50の軸方向と蓋体60による電池ケース40の開口部の封口方向とが直交するように電池ケース40に収容される。なお、図1において、捲回電極体50の軸方向はA方向であり、蓋体60による電池ケース40の開口部の封口方向はB方向である。
The
捲回電極体50の軸方向一側の端部には、正極集電体51(後述する正極芯材11のみが捲かれたもの)が露出している。一方、捲回電極体50の軸方向他側の端部には、負極集電体52(後述する負極芯材21のみが捲かれたもの)が露出している。
A positive electrode current collector 51 (only a positive
捲回電極体50は、略直方体の箱体として構成される電池ケース40に収容されるため、円筒形状の捲回体を偏平して構成されている。より具体的には、捲回電極体50は、最外周のセパレータ30が曲線を形成するR部50Aと、最外周が直線を形成するストレート部50Bと、から構成される。
Since the
また、捲回電極体50は、R部50Aとストレート部50Bとを有する長円形状の長軸方向が蓋体60の封口方向と平行となるように、電池ケース40内に収容されている。なお、捲回電極体50について、さらに詳細な説明は後述する。
The
蓋体60は、電池ケース40の上面を封口するものである。より詳しくは、蓋体60は、電池ケース40の上面にレーザ溶接によって接合されることで、電池ケース40の上面を封口するものである。すなわち、リチウムイオン二次電池100においては、電池ケース40の開口部に蓋体60をレーザ溶接により接合することで、電池ケース40の開口部が封口される。
The
蓋体60の上面には、正極集電端子61と、負極集電端子62と、が設けられている。正極集電端子61には、下方に延設される脚部71が形成されている。同様に、負極集電端子62には、下方に延設される脚部72が形成されている。
A positive electrode
捲回電極体50が電池ケース40に収容されるときには、正極集電端子61の脚部71に、捲回電極体50の正極集電体51が接合される。同様に、捲回電極体50が電池ケース40に収容されるときには、負極集電端子62の脚部72に、捲回電極体50の負極集電体52が接合される。つまり、捲回電極体50は、正極集電端子61及び負極集電端子62を備えた蓋体60と接合された状態で、電池ケース40に収容される。
When the
図2を用いて、捲回電極体50について説明する。
なお、図2では、リチウムイオン二次電池100の中央部を軸方向に垂直な側面断面視にて表し、左上部に捲回電極体50の最外周部分を拡大した図にて表している。
The
In FIG. 2, the central portion of the lithium ion
積層状態の正極10、負極20、及びセパレータ30を捲回し、扁平して構成した捲回電極体50においては、最外周から中央側に向かって、セパレータ30、負極20、セパレータ30、正極10、セパレータ30、・・の順で積層されている。正極10は、電極芯材としての正極芯材11の両面(上面及び下面)に電極合材としての正極合材12が塗工されている。負極20は、電極芯材としての負極芯材21の両面(上面及び下面)に電極合材としての負極合材22が塗工されている。
In the
ここで、特記すべき事項として、捲回電極体50の最外周の負極20における蓋体60側(封口体側)の外側には、負極合材22が塗工されない無塗工部Sが形成されている。より詳しくは、捲回電極体50の最外周の負極20における蓋体60側(封口体側)のR部50Aの外周側には、負極合材22が塗工されない無塗工部Sが形成されている。
Here, as a matter of special mention, an uncoated portion S to which the
図3を用いて、リチウムイオン二次電池100の製造工程S100について、説明する。
なお、図3では、リチウムイオン二次電池100の製造工程S100の流れを模式的に表している。
The manufacturing process S100 of the lithium ion
In FIG. 3, the flow of the manufacturing process S100 of the lithium ion
リチウムイオン二次電池100の製造工程S100は、リチウムイオン二次電池100を製造する工程である。なお、本実施形態では、前提として、電池ケース40と、捲回電極体50と、蓋体60とが既に部品として組み立てられた段階での製造工程としている。
The manufacturing process S100 of the lithium ion
ステップS110では、蓋体60に捲回電極体50が接合される。より詳しくは、蓋体60の脚部71・72に捲回電極体50の正極集電体51及び負極集電体52が溶接によってそれぞれ接合される。
In step S <b> 110, the
ステップS120では、捲回電極体50が接合された蓋体60によって、電池ケース40の開口部が閉塞される。言い換えれば、捲回電極体50が電池ケース40に収容され、同時に蓋体60によって電池ケース40の開口部が閉塞される。
ステップS130では、電池ケース40の開口部を閉塞する蓋体60と電池ケース40とをレーザ溶接によって接合し、蓋体60により電池ケース40の開口部を封口する。
In step S120, the opening of the
In step S <b> 130, the
図4を用いて、リチウムイオン二次電池100の効果について説明する。
なお、図4(A)は、従来の捲回電極体150の電極合材が塗工された面の最外周部分を軸方向に垂直な断面視にて表している。一方、図4(B)は、本実施形態の捲回電極体50の最外周部分を断面視にて表している
The effect of the lithium ion
4A shows the outermost peripheral portion of the surface of the conventional
上述したリチウムイオン二次電池100の製造工程S100では、ステップS130において、電池ケース40の開口部に蓋体60をレーザ溶接により接合することで、電池ケース40の開口部を封口する。このとき、電池ケース40の開口部に配置した蓋体60と電池ケース40との隙間からレーザ光線が電池ケース40内部に漏れて入り込み、捲回電極体50の最外周を照射する場合がある。
In the manufacturing process S100 of the lithium ion
従来、捲回電極体150の最外周にレーザ光線が照射された場合には、レーザ光線がセパレータ30を透過し、負極20に塗工された負極合材22によって吸収されていた。レーザ光線を吸収した負極合材22は、発熱し、その発熱によって周囲のセパレータ30が損傷されていた。セパレータ30が損傷した部分では、正極10と負極20とが接触して内部短絡が発生するおそれがあった。
Conventionally, when a laser beam is applied to the outermost periphery of the
本実施形態のリチウムイオン二次電池100によれば、蓋体60をレーザ溶接によって電池ケース40の開口部に接合する際のセパレータ30の損傷を防止できる。すなわち、捲回電極体150の最外周にレーザ光線が照射された場合には、レーザ光線がセパレータ30を透過するものの、負極20には無塗工部Sが形成されているため、照射されたレーザ光線が負極芯材21によって反射される。そのため、負極合材22が発熱して周囲のセパレータ30が損傷されることはない。
According to the lithium ion
本実施形態では、電極体を、積層状態の正極10、負極20、及びセパレータ30を捲回して偏平させた構成の捲回電極体50としたが、これに限定されない。例えば、電極体を、正極10、負極20、及びセパレータ30を積層して構成した積層電極体としても本実施形態と同様の効果が得られる。なお、このときは、最上層の電極(正極10または負極20)の外周側(上側)に無塗工部Sが形成される。
In the present embodiment, the electrode body is the
本実施形態では、積層状態の正極10、負極20、及びセパレータ30を捲回し、扁平して構成した捲回電極体50を、最外周から中央に向かって、セパレータ30、負極20、セパレータ30、正極10、セパレータ30、・・の順で積層されている構成としたが、これに限定されない。例えば、積層状態の正極10、負極20、及びセパレータ30を捲回し、扁平して構成した捲回電極体50を、最外周から中央に向かって、セパレータ30、正極10、セパレータ30、負極20、セパレータ30、・・の順で積層されている構成としても本実施形態と同様の作用効果が得られる。
In the present embodiment, the wound
10 正極
11 正極芯材
12 正極合材
20 負極
21 負極芯材
22 負極合材
30 セパレータ
40 電池ケース
50 捲回電極体
60 蓋体
100 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記電極体は、セパレータと、電極芯材に電極合材が塗工された電極とを積層し、積層した電極とセパレータとを捲回して構成した捲回電極体であり、
前記捲回電極体の軸方向と、前記封口体による前記電池ケースの開口部の封口方向とが直交するように、前記電池ケースに収容され、
前記電極体の最外周の電極における封口体側のR部にのみ、外周側にのみ前記電極合材が塗工されない無塗工部が形成される、
非水電解質二次電池。 An electrode body is housed inside the battery case, and a non-aqueous electrolyte secondary battery that seals the opening of the battery case by joining a sealing body to the opening of the battery case by laser welding,
The electrode body is a wound electrode body formed by laminating a separator and an electrode coated with an electrode mixture on an electrode core, and winding the laminated electrode and the separator,
The axial direction of the wound electrode body is accommodated in the battery case so that the sealing direction of the opening of the battery case by the sealing body is orthogonal,
Only the R part on the sealing body side of the electrode on the outermost periphery of the electrode body is formed with an uncoated part where the electrode mixture is not applied only on the outer peripheral side,
Non-aqueous electrolyte secondary battery.
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