JP5772364B2 - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents
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Description
このような電池として、例えば、特許文献1には、横断面が扁平な長円形状の電極群(後述する扁平捲回電極体に対応)において、横断面に沿う長径方向の幅(寸法)W1が、この電極群(扁平捲回電極体)をなす正極及び負極(後述する電極板に対応)の無地部における同方向の幅(寸法)W2よりも大きい(W1>W2)形態の電池が開示されている。具体的には、電極板の箔露出部を捲回してなる露出捲回部のうち、電極群(扁平捲回電極体)の横断面に沿う長径方向の両端にそれぞれ位置する部位(後述するR状露出捲回部に対応)が欠けており、長径方向の中央に位置する部位が残存して、無地部をなしている電池が記載されている(例えば、特許文献1に記載の図2b及び図2c)。
しかしながら、特許文献1の電池では、電池ケースに設けた貫通孔の位置によっては、貫通孔と無地部との間の距離が、貫通孔と、(欠損とした)R状露出捲回部のいずれかとの間の距離よりも長くなる場合がある。この場合には、集電部材をR状露出捲回部に接合する場合に比して、集電部材の寸法(長さ)が長くなり、集電部材の導通抵抗が増加する。
また、上述の電池では、第1露出捲回部は、露出捲回部のうち第1露出捲回部以外の残部との接続を保ちつつ、少なくとも貫通孔側R状露出捲回部と活物質層捲回部とを切り離すスリットを有する。そして、この第1露出捲回部には集電部材が接合している。このため、この第1露出捲回部が接合により変形して(潰れて)いても、活物質層捲回部はこの変形による応力を受け難い。
かくして、集電部材と電極体の露出捲回部との接合に伴う露出捲回部の変形によって、活物質層捲回部に応力が掛かるのを抑制した電池とすることができる。
また、第1露出捲回部に集電部材を接合した後に、第1露出捲回部にスリットを形成した電池も挙げられる。この電池では、第1露出捲回部に集電部材を接合した際には、第1露出捲回部の変形に伴って、活物質層捲回部に応力が掛かる。しかし、接合後に第1露出捲回部にスリットを形成することで、活物質層捲回部に掛かる応力は開放される。
このため、集電部材の溶接の際に、スリットを通じて、接合部から発生したスパッタや塵などの異物をより確実に集塵することができる。
あるいは、スリット内全体に板状部材を配置することで、集電部材の接合の際に、接合部から発生したスパッタや塵などの異物が活物質層捲回部内に侵入するのを確実に抑制できる。
次に、本発明の実施形態に係る電池について、図面を参照しつつ説明する。
まず、実施形態にかかる電池1について、図1,2を参照して説明する。この電池1は、いずれも帯状の正極板20、負極板30及びセパレータ40を有し、これら正極板20と負極板30との間にセパレータ40を介在させて捲回した電極体10と、この電極体10を収容してなる電池ケース80とを備える(図1,2参照)。また、これらの他、電極体10の正極板20に接合し、電池ケース80の第1貫通孔82X(次述)を通じて自身の一部が電池ケース80の外部に延出する正極集電部材50、及び、電極体10の負極板30に接合し、第2貫通孔82Y(次述)を通じて自身の一部が電池ケース80外に延出する負極集電部材60を備える(図1,2参照)。
また、この正極被押圧部11XMは、前述した正極集電部材50が溶着して接合している正極接合部11XNを含む。即ち、超音波溶接により、正極集電部材50の正極押圧部51の一部が、第1正極露出捲回部11Xのこの正極接合部11XNに溶接されている。
また、この負極被押圧部16XMは、前述した負極集電部材60が溶着して接合している負極接合部16XNを含む。即ち、抵抗溶接により、負極集電部材60の負極押圧部61の一部が、第1負極露出捲回部16Xのこの負極接合部16XNに溶接されている。
かくして、正極集電部材50と電極体10の正極露出捲回部11(第1正極露出捲回部11X)との接合に伴う正極露出捲回部11(第1正極露出捲回部11X)の変形によって正極活物質層捲回部14に応力が掛かるのを抑制した電池1とすることができる。
かくして、負極集電部材60と電極体10の負極露出捲回部16(第1負極露出捲回部16X)との接合に伴う負極露出捲回部16(第1負極露出捲回部16X)の変形によって負極活物質層捲回部19に応力が掛かるのを抑制した電池1とすることができる。
従って、正極集電部材50(正極押圧部51)の押圧によって電極体10に生じる変形の多くは、第1正極露出捲回部11Xの変形にとどまり、正極活物質層捲回部14に掛かる応力をさらに小さくできる。同様に、負極集電部材60(負極押圧部61)の押圧によって電極体10に生じる変形の多くは、第1負極露出捲回部16Xの変形にとどまり、負極活物質層捲回部19に掛かる応力をさらに小さくできる。
まず、絶縁部材95を介して、封口蓋82の第1貫通孔82Xに正極端子部52を予め貫通させた正極集電部材50、及び、第2貫通孔82Yに負極端子部62を予め貫通させた負極集電部材60をそれぞれ用意する。具体的には、第1貫通孔82Xに正極集電部材50の正極端子部52を、第2貫通孔82Yに負極集電部材60の負極端子部62をそれぞれ貫通させた状態で、絶縁部材95で予め一体成形した封口蓋82を用意する。
そして、この正極集電部材50の正極押圧部51を、上述した電極体10の第1正極露出捲回部11X内に配置して、この正極押圧部51で第1正極露出捲回部11Xの正極被押圧部11XMを、前述の短径方向DS(図5中、奥行方向)に押圧する。これにより、第1正極露出捲回部11Xの正極被押圧部11XMを、短径方向DSに押し潰す。
続いて、正極集電部材50と第1正極露出捲回部11Xとを超音波溶接する。具体的には、公知の超音波溶接機を用いて、正極集電部材50の正極押圧部51の一部と、第1正極露出捲回部11Xのうち正極被押圧部11XMの一部である正極接合部11XNとを密接させ、超音波溶接を行う。
これにより、正極集電部材50と電極体10とが接合される。
かくして、正極側と同様、負極集電部材60と電極体10とが接合される。
また、負極側について、正極側と同様に、既にスリットS2を有する第1負極露出捲回部16Xに負極集電部材60を接合する。このため、第1負極露出捲回部16Xに負極集電部材60を接合することで、第1負極露出捲回部16Xが変形していても、負極活物質層捲回部19には応力が掛かり難い電池1を製造することができる。
次に、本発明の変形形態1について、図面を参照しつつ説明する。
本変形形態1は、円筒形の電極体の露出捲回部にスリットを形成してから扁平捲回電極体とする点で、上述した実施形態と異なる。
そこで、実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略又は簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
まず、電極板捲回工程について説明する。この電極板捲回工程では、公知の方法で作製した正極板20及び負極板30を、2つの帯状のセパレータ40,40と共に捲回軸AXの周りに円筒形状に捲回した。このとき、実施形態と同様、正極板20の正極箔露出部20Gと、負極板30の負極箔露出部30Gとが、軸線方向DX、互いに逆側に位置するように捲回する。かくして、円筒捲回型のスリット形成前電極体10Jができあがる(図6(a)参照)。
即ち、この工程では、公知のスリッタ(裁断機)を用いて、円筒捲回型のスリット形成前電極体10Jについて、正極露出捲回部11の一部(前述した扁平捲回型の電極体10において、第1正極露出捲回部11Xになる部位)にスリットS1を形成した(図6(b)参照)。具体的には、スリッタを用いて、正極露出捲回部11と正極活物質層捲回部14との間を直線状に延びるスリットS1を形成した。
また、負極側についても同様、負極露出捲回部16の一部(電極体10において、第1負極露出捲回部16Xになる部位)にスリットS2を形成する(図6(b)参照)。
かくして、正極露出捲回部11の一部を正極活物質層捲回部14から切り離すスリットS1、及び、負極露出捲回部16の一部を負極活物質層捲回部19から切り離すスリットS2を有する、円筒捲回型の電極体10Kができる。
また、本変形形態1では、円筒捲回型のスリット形成前電極体10Jの正極露出捲回部11(負極露出捲回部16)にスリットS1(S2)を形成して、正極露出捲回部11(負極露出捲回部16)を正極活物質層捲回部14(負極活物質層捲回部19)から切り離す切り離し工程が、露出捲回部切り離し工程に対応する。
次に、本発明の変形形態2について、図面を参照しつつ説明する。
本変形形態2は、接合工程について、スリット内に第1露出捲回部と活物質層捲回部とを隔てる板状部材を配置した状態で集電部材を第1露出捲回部に接合する点で、前述した実施形態と異なる。
まず、前述した実施形態と同様にして、スリットS1及びスリットS2を有する電極体10を作製する。
まず、スリットS1内に、樹脂製(本変形形態2ではポリプロピレン(そのほか、アクリルなどの樹脂でも良い))の平板状の板状部材BDを配置して、このスリットS1を軸線方向DXに塞ぐ(図7(a)参照)。かくして、この板状部材BDにより、第1正極露出捲回部11Xと正極活物質層捲回部14とを隔てる。
次いで、板状部材BDをスリットS1中に配置した状態で、前述した実施形態と同様にして、正極集電部材50の正極押圧部51の一部と第1正極露出捲回部11Xの正極被押圧部11XMのうち正極接合部11XNとを超音波溶接する(図7(b)参照)。
超音波溶接を行った後、スリットS1から板状部材BDを抜き取る。かくして、正極集電部材50と電極体10とが接合される。
かくして、正極側と同様、負極集電部材60と電極体10とが接合される。
例えば、実施形態では、接合工程で、スリット内の空気を吸入して集塵を行いつつ、集電部材を第1露出捲回部に接合したり、また、変形形態2では、スリット内に板状部材を配置した状態で、集電部材を第1露出捲回部に接合する手法を例示した。しかし、例えば、スリット内に板状部材を配置すると共に、スリット内の空気を吸入して集塵を行いながら、集電部材を第1露出捲回部に接合しても良い。
10 電極体(扁平捲回電極体)
10J スリット形成前電極体(円筒捲回電極体)
11 正極露出捲回部(露出捲回部)
11X 第1正極露出捲回部(第1露出捲回部)
11XM 正極被押圧部(被押圧部)
11XN 正極接合部(接合部)
11Y 第2正極露出捲回部((第1露出捲回部以外の)残部)
12A 貫通孔側正極R状露出捲回部(R状露出捲回部,貫通孔側R状露出捲回部)
12B 遠方正極R状露出捲回部(R状露出捲回部,他方のR状露出捲回部)
14 正極活物質層捲回部(活物質層捲回部)
16 負極露出捲回部(露出捲回部)
16X 第1負極露出捲回部(第1露出捲回部)
16XM 負極被押圧部(被押圧部)
16XN 負極接合部(接合部)
16Y 第2負極露出捲回部((第1露出捲回部以外の)残部)
17A 貫通孔側負極R状露出捲回部(R状露出捲回部,貫通孔側R状露出捲回部)
17B 遠方負極R状露出捲回部(R状露出捲回部,他方のR状露出捲回部)
19 負極活物質層捲回部(活物質層捲回部)
20 正極板(電極板)
20F 正極活物質層形成部(活物質層形成部)
20G 正極箔露出部(箔露出部)
21 正極活物質層(活物質層)
28 正極箔(金属箔)
28S 第1正極端縁(第1端縁)
28T 第2正極端縁(第2端縁)
30 負極板(電極板)
30F 負極活物質層形成部(活物質層形成部)
30G 負極箔露出部(箔露出部)
31 負極活物質層(活物質層)
38 負極箔(金属箔)
38S 第1負極端縁(第1端縁)
38T 第2負極端縁(第2端縁)
50 正極集電部材(集電部材)
52 正極端子部(自身の一部)
60 負極集電部材(集電部材)
62 負極端子部(自身の一部)
80 電池ケース
82X 第1貫通孔(貫通孔)
82Y 第2貫通孔(貫通孔)
AX 捲回軸
BD 板状部材
DA 長手方向
DL 長径方向
DL1 第1長径方向
DS 短径方向
DX 軸線方向
DX1 一方側
DX2 他方側((軸線方向)の一方側)
PJ 横断面
S1,S2 スリット
Claims (8)
- 帯状の金属箔における、その長手方向に延びる2つの端縁のうちの第1端縁に沿って、上記金属箔に活物質層を形成してなる帯状の活物質層形成部と、上記金属箔の上記2つの端縁のうちの第2端縁に沿って上記金属箔が露出した帯状の箔露出部と、を含む電極板を、捲回軸の周りに捲回してなり、
横断面が扁平な長円形状で、
上記活物質層形成部が捲回された活物質層捲回部、及び、
上記活物質層捲回部よりも上記捲回軸に沿う軸線方向の一方側に位置し、上記箔露出部が捲回された露出捲回部を有する
扁平捲回電極体と、
上記扁平捲回電極体を収容する電池ケースと、
一または複数の金属部材からなり、上記電池ケース内で上記扁平捲回電極体の上記露出捲回部に接合されると共に、自身の一部が上記電池ケースの貫通孔を通じて外部に延出してなる集電部材と、を備える
電池であって、
上記露出捲回部のうち、
上記横断面に沿う上記長円形状の長径方向の両端部にそれぞれ位置し、上記箔露出部がR状に曲げ返された部位を、R状露出捲回部とし、
上記貫通孔に近い上記R状露出捲回部である貫通孔側R状露出捲回部を含む部位を、第1露出捲回部としたとき、
上記第1露出捲回部は、
上記第1露出捲回部内に、上記露出捲回部のうち、上記第1露出捲回部以外の残部との接続を保ちつつ、少なくとも上記貫通孔側R状露出捲回部と上記活物質層捲回部とを上記軸線方向に切り離すスリットを有し、
上記集電部材は、
上記第1露出捲回部に接合してなり、
上記第1露出捲回部は、
上記集電部材の接合に伴って、上記集電部材によって上記横断面に沿う上記長円形状の短径方向に押圧される被押圧部を含む
電池。 - 請求項1に記載の電池であって、
前記長径方向のうち、前記貫通孔側R状露出捲回部から他方の前記R状露出捲回部に向かう方向を第1長径方向としたとき、
前記スリットは、
前記被押圧部よりも上記第1長径方向に延びた形態とされてなる
電池。 - 帯状の金属箔における、その長手方向に延びる2つの端縁のうちの第1端縁に沿って、上記金属箔に活物質層を形成してなる帯状の活物質層形成部と、上記金属箔の上記2つの端縁のうちの第2端縁に沿って上記金属箔が露出した帯状の箔露出部と、を含む電極板を、捲回軸の周りに捲回してなり、
横断面が扁平な長円形状で、
上記活物質層形成部が捲回された活物質層捲回部、及び、
上記活物質層捲回部よりも上記捲回軸に沿う軸線方向の一方側に位置し、上記箔露出部が捲回された露出捲回部を有する
扁平捲回電極体と、
上記扁平捲回電極体を収容する電池ケースと、
一または複数の金属部材からなり、上記電池ケース内で上記扁平捲回電極体の上記露出捲回部に接合されると共に、自身の一部が上記電池ケースの貫通孔を通じて外部に延出してなる集電部材と、を備え、
上記露出捲回部のうち、
上記横断面に沿う上記長円形状の長径方向の両端部にそれぞれ位置し、上記箔露出部がR状に曲げ返された部位を、R状露出捲回部とし、
上記貫通孔に近い上記R状露出捲回部である貫通孔側R状露出捲回部を含む部位を、第1露出捲回部としたとき、
上記第1露出捲回部は、
上記第1露出捲回部内に、上記露出捲回部のうち、上記第1露出捲回部以外の残部との接続を保ちつつ、少なくとも上記貫通孔側R状露出捲回部と上記活物質層捲回部とを上記軸線方向に切り離すスリットを有し、
上記集電部材は、
上記第1露出捲回部に接合してなり、
上記第1露出捲回部は、
上記集電部材の接合に伴って、上記集電部材によって上記横断面に沿う上記長円形状の短径方向に押圧される被押圧部を含む
電池の製造方法であって、
上記スリットを有する上記第1露出捲回部に上記集電部材を接合する接合工程を備える電池の製造方法。 - 請求項3に記載の電池の製造方法であって、
前記接合工程は、
前記スリット内の空気を吸入して集塵を行いつつ、前記第1露出捲回部に前記集電部材を接合する
電池の製造方法。 - 請求項3または請求項4に記載の電池の製造方法であって、
前記接合工程は、
前記スリット内に、前記第1露出捲回部と前記活物質層捲回部とを隔てる板状部材を配置した状態で、前記集電部材を上記第1露出捲回部に接合する
電池の製造方法。 - 請求項4または請求項5に記載の電池の製造方法であって、
前記第1露出捲回部は、
前記集電部材が接合する接合部を含み、
前記長径方向のうち、前記貫通孔側R状露出捲回部から他方の前記R状露出捲回部に向かう方向を第1長径方向としたとき、
前記スリットは、
上記接合部よりも上記第1長径方向に延びてなる
電池の製造方法。 - 請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の電池の製造方法であって、
前記扁平捲回電極体の前記第1露出捲回部に前記スリットを形成して、上記第1露出捲回部を前記活物質層捲回部から切り離す第1露出捲回部切り離し工程を備え、
前記接合工程は、
上記第1露出捲回部切り離し工程の後に行う
電池の製造方法。 - 請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の電池の製造方法であって、
前記電極板を前記捲回軸の周りに円筒形状に捲回して円筒捲回電極体を作製する電極板捲回工程と、
上記円筒捲回電極体の前記露出捲回部の一部に前記スリットを形成して、上記露出捲回部の一部を前記活物質層捲回部から切り離す露出捲回部切り離し工程と、
上記露出捲回部切り離し工程の後、上記円筒捲回電極体を押し潰して、前記第1露出捲回部に上記スリットを有する前記扁平捲回電極体に変形させる変形工程と、を備え、
前記接合工程は、
上記変形工程の後に行う
電池の製造方法。
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