[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2018028963A - 角形二次電池 - Google Patents

角形二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2018028963A
JP2018028963A JP2014263845A JP2014263845A JP2018028963A JP 2018028963 A JP2018028963 A JP 2018028963A JP 2014263845 A JP2014263845 A JP 2014263845A JP 2014263845 A JP2014263845 A JP 2014263845A JP 2018028963 A JP2018028963 A JP 2018028963A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current collecting
negative electrode
positive electrode
group
collecting convex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014263845A
Other languages
English (en)
Inventor
飯塚 佳士
Yoshiji Iizuka
佳士 飯塚
貴宏 相馬
Takahiro Soma
貴宏 相馬
明秀 田中
Akihide Tanaka
明秀 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2014263845A priority Critical patent/JP2018028963A/ja
Priority to PCT/JP2015/081679 priority patent/WO2016103944A1/ja
Publication of JP2018028963A publication Critical patent/JP2018028963A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593Spacers; Insulating plates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

【課題】正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを回避し、ガスの排出を阻害することなく、発生したガスが速やかにガス排出弁から排出し、電池内部の内圧を速やかに低下させることができる電池を提供する。【解決手段】本発明の角形二次電池100は、電池蓋6に設けられるガス排出弁10と、電池蓋6の裏面側でガス排出弁10を間に介して互いに離間する位置に配置され、正極電極の集電凸部34c及び負極電極の集電凸部32cに接合される正極集電板44及び負極集電板24と、正極電極の集電凸部34c又は負極電極の集電凸部32cの少なくともいずれか一方の集電凸部とガス排出弁10との間に配置される隔壁板7aを有することを特徴とする。本発明によれば、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部34cと負極電極の集電凸部34cと間の短絡リスクを低減できる。【選択図】図2

Description

本発明は、角形二次電池に関する。
角形二次電池の高容量化を実現するため缶内スペースの有効活用が求められている。
例えば、特許文献1には、缶内に収納された、正極および負極を含む電極群から少なくとも一方の極の集電体の複数個所から導出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電凸部が電気的に接続されたリードを備える電池で、蓋に振動が伝わることによって蓋に設けられた安全弁が破断することを防止することを目的に、集電凸部接合部と蓋接合部を連結する振動吸収部を含むリードを備えることを特徴とするリチウム二次電池が開示されている。
また、特許文献2には、缶内に収納された、正極および負極を含む電極群から少なくとも一方の極の集電体の複数個所から導出され、厚さ方向に積層された複数枚の集電凸部が電気的に接続されたリードを備える電池で、振動や衝撃等の外力が加わった際の集電凸部の損傷を防止することを目的に、集電凸部は、複数個所がR形状に折り曲げられた状態で収納されていることを特徴とするリチウム二次電池が開示されている。
いずれも正負極の集電凸部が捲回群の同一方向から導出されている構造を有している。
特開2011−192547号公報 特開2011−070918号公報
正負極の集電凸部が捲回群の同一方向から導出されている構造を有する角形二次電池においては、正負極の集電凸部の短絡リスクがある。特許文献1では絶縁部が設けられていない。特許文献2では、絶縁部がケース状で、正負極の集電凸部をセパレートする構造となっているが、捲回群からのガス排出を阻害する構造となっており、ガス排出弁も無い。ガス排出弁は、安全の観点から装備していることが望ましい。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス排出弁からのガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる角形二次電池を提供することである。
上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、捲回軸方向一方側の端面に正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部が設けられた扁平状の捲回群と、該捲回群を収納し、開口を有する電池缶と、該電池缶の開口を塞ぐ電池蓋と、を有する角形二次電池であって、前記電池蓋に設けられるガス排出弁と、前記電池蓋の裏面側で前記ガス排出弁を間に介して互いに離間する位置に配置され、前記正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部に接合される正極集電板及び負極集電板と、前記正極電極の集電凸部又は前記負極電極の集電凸部の少なくともいずれか一方の集電凸部と前記ガス排出弁との間に配置される隔壁板と、を有することを特徴としている。
本発明によれば、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる角形二次電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
角形二次電池の外観斜視図。 実施例1における角形二次電池の分解斜視図。 捲回群の分解斜視図。 捲回群の平面図であり、(a)は集電凸部を束ねる前の状態を示し、(b)は、集電凸部を束ねた状態を示す。 集電凸部を集電板に接合する方法の一例を示す図であり、(a)は図4(b)のVa−Va線断面図、(b)は図4(b)のVb−Vb線断面図。 実施例1における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例2における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例3における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例4における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例5における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例6における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例7における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図。 実施例8の構成を説明する図。
以下、本発明を実施するための形態(以下、適宜「本実施形態」と言う。)を詳細に説明するが、本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
〔実施例1〕
図1は、扁平捲回形二次電池の外観斜視図、図2は、実施例1における角形二次電池の分解斜視図である。
角形二次電池100は、扁平状の捲回群3を不図示の電解液と共に電池容器に封入した構造を有している。電池容器は、電池缶1および電池蓋6を備えている。電池缶1は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面1bと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面1cと底面1dを有しており、上部は開口部1aによって開放されている。
電池缶1の開口部1aは、電池蓋6によって封止される。電池蓋6は、電池缶1の開口部1aを塞ぐ略矩形平板状であって、電池缶1に溶接される。角形二次電池100は、電池蓋の注液口9から電池缶1内に電解液を注入した後、電池蓋6に注液栓11をレーザ溶接により接合して注液口9を封止することにより密閉される。電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
電池蓋6には、正極外部端子14と、負極外部端子12と、正極集電板44と、負極集電板24が取り付けられている。正極外部端子14と負極外部端子12、及び、正極集電板44と負極集電板24は、互いに電池蓋6の長手方向両側に分かれた位置に配置されている。正極外部端子14と負極外部端子12は、それぞれ電池蓋6を貫通して正極集電板44と負極集電板24に電気的に接続されている。
そして、電池蓋6には、ガス排出弁10が設けられている。ガス排出弁10は、正極外部端子14と負極外部端子12の間(正極集電板44と負極集電板24との間)である電池蓋6の長手方向中央位置に配置されており、電池蓋6に一体的に設けられている。ガス排出弁10は、電池容器内の圧力が上昇すると、開裂してガスを外部に排出し、電池容器内の圧力を低減させる。これによって、角形二次電池100の安全性が確保される。
捲回群3は、帯状の正極電極34と負極電極32を互いに重ね合わせて扁平状に捲回することにより構成されており、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平坦部とを有している。捲回群3は、捲回軸方向一方側の端面に、正極電極34の正極金属箔露出部よりなる複数の集電凸部34cと負極電極32の負極金属箔露出部よりなる複数の集電凸部32cとが突出して設けられている。
捲回群3は、捲回軸方向が電池缶1の縦幅方向(高さ方向)に沿うように捲回軸方向他方側から電池缶1内に挿入され、集電凸部34c、32cが突出していない捲回軸方向他方側の端面が電池缶1の底面1dに対向して配置され、集電凸部34c、32cが突出している捲回軸方向一方側の端面が電池缶1の開口部1a側に配置される。
本実施例における捲回群3は、捲回軸方向一方側に正極電極34の集電凸部34cと負極電極32の集電凸部32cの両方が配置された構成を有しているので、正極電極34の正極金属箔露出部と負極電極32の負極金属箔露出部とが捲回軸方向一方側と他方側に分かれて配置されている従来公知の捲回群と比較して、電池缶1の大きさが同じ場合に電極合剤層の幅をより広くすることができる。すなわち、電池缶1内のデッドスペースを削減して電池缶1内における電極合剤層の占有体積を増やすことができ、電池の高容量化を図ることができる。
捲回群3の正極電極34の集電凸部34cは、捲回群3の厚さ方向に複数枚が重ねて束ねられ、正極集電板44に接合されており、正極集電板44を介して電池蓋6に設けられた正極外部端子14と電気的に接続されている。同様に、捲回群3の負極電極32の集電凸部32cは、捲回群3の厚さ方向に複数枚が重ねて束ねられ、負極集電板24に接合されており、負極集電板24を介して電池蓋6に設けられた負極外部端子12と電気的に接続されている。これにより、捲回群3は、電池缶1内で電池蓋6に吊り下げ支持される。そして、正極集電板44および負極集電板24を介して捲回群3から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板44および負極集電板24を介して捲回群3へ外部発電電力が供給され充電される。
正極外部端子14および正極集電板44の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子12および負極集電板24の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。
正極外部端子14、負極外部端子12は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋6から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋6の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋6と平行になる構成を有している。
正極外部端子14、負極外部端子12は、下面から正極接続部14a、負極接続部12aがそれぞれ突出して先端が電池蓋6の正極側貫通孔46、負極側貫通孔26に挿入される。そして、正極集電板44、負極集電板24の集電板基部41、21よりも電池缶1の内部側に突出した先端をかしめることにより、正極集電板44と負極集電板24を電池蓋6に一体に固定している。
正極外部端子14、負極外部端子12と電池蓋6との間には、ガスケット5が介在され、正極集電板44、負極集電板24と電池蓋6との間には、絶縁板7が介在される。本実施例では、絶縁板7は、正極側と負極側とに分離されており、正極集電板44と電池蓋6との間、及び、負極集電板24と電池蓋6との間にそれぞれ介在されている。絶縁板7およびガスケット5の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。
正極集電板44、負極集電板24は、電池蓋6の裏面に対向して配置される矩形板状の集電板基部41、21と、集電板基部41、21の側端でそれぞれ折曲されて、電池缶1の幅広側面1bに沿って底面1d側に向かって突出し、捲回群3の正極電極34の集電凸部34c及び負極電極32の集電凸部32cに対向し、重ね合わされた状態で接合される接続端部42、22を有している。集電板基部41、21には、正極接続部14a及び負極接続部12aが挿通される開口穴43、23がそれぞれ形成されている。
捲回群3は、絶縁保護フィルム2に包まれた状態で電池容器内に収納されている。絶縁保護フィルム2は、捲回群3の扁平面に沿う方向でかつ捲回群3の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として捲回群3の周囲に巻き付けられている。絶縁保護フィルム2は、例えばPP(ポリプロピレン)などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなる。
図3は、捲回群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
捲回群3は、負極電極32と正極電極34を間にセパレータ33、35を挟み込んで扁平状に捲回することによって構成されている。具体的には、負極電極32、セパレータ33、正極電極34、セパレータ35を重ね合わせた状態で捲回することにより構成される。捲回群3は、最外周の電極が負極電極32であり、さらにその外側にセパレータ33、35が捲回される。セパレータ33、35は、正極電極34と負極電極32との間を絶縁する役割を有している。
正極電極34は、正極集電体である正極金属箔の両面に正極活物質合剤を塗布した正極合剤層を有し、正極金属箔の幅方向一方側の長辺端部に、正極活物質合剤を塗布しない正極金属箔露出部が設けられ、正極金属箔露出部に複数の集電凸部34cが形成されている。負極電極32は、負極集電体である負極金属箔の両面に負極活物質合剤を塗布した負極合剤層を有し、負極金属箔の幅方向一方側の長辺端部に、負極活物質合剤を塗布しない負極金属箔露出部が設けられ、負極金属箔露出部に複数の集電凸部32cが形成されている。
負極電極32の負極合剤層は、正極電極34の正極合剤層よりも捲回軸方向に広くなっており、セパレータ33、35を重ね合わせて捲回した場合に正極合剤層が必ず負極合剤層に挟まれるように構成されている。正極電極34および負極電極32は、金属箔露出部がそれぞれ捲回軸方向一方側に配置されるように互いに重ね合わされて捲回される。
正極電極34および負極電極32は、各金属箔露出部の一部がそれぞれ捲回幅方向一方側に突出して形成された集電凸部34c、32cを有している。集電凸部34c、32cは、正極電極34及び負極電極32の長手方向にそれぞれ所定間隔を有して複数設けられており、正極電極34および負極電極32を捲回した状態でそれぞれ捲回群3の平坦部で捲回群3の厚さ方向に重なり合う位置に配置されている。
正極電極34及び負極電極32は、複数の集電凸部34c、32cがセパレータ33、35から捲回軸方向一方側に突出して対角の位置、すなわち、捲回群3の捲回軸方向一方側の端面において互いに捲回群3の厚さ方向一方側と他方側に分かれた位置で且つ、捲回群3の一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に偏った位置に配置されており、かかる位置でそれぞれ重なって配置されるように、正極電極34と負極電極32との長手方向の相対位置が決定されて捲回される。具体的には、負極電極32の互いに隣り合う集電凸部32cの中間位置に正極電極34の集電凸部34cが配置されるように、正極電極34と負極電極32とが重ね合わされて捲回される。
集電凸部34c、32cは、捲回群3の平坦部で捲回群3の厚さ方向にそれぞれ束ねられ、正極集電板44の接続端部42及び負極集電板24の接続端部22に溶接等により接続される。これにより、捲回群3は、正極集電板44と負極集電板24によって電池蓋6に吊り下げられた状態で支持される。なお、セパレータ33、35は、負極合剤層が塗布された部分よりも捲回幅方向に広いが、正極箔露出部、負極箔露出部で端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。
負極電極32に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという。)を添加し、これに分散溶媒としてN−メチルピロリドン(以下、NMPという。)を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ10μmの銅箔(負極電極箔)の両面に溶接部(負極未塗工部)を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ70μmの負極電極32を得た。
尚、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やSiやSnなどの化合物(例えば、SiO、TiSi等)、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
正極電極34に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として10重量部のPVDFとを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ20μmのアルミニウム箔(正極電極箔)の両面に溶接部(正極未塗工部)を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ90μmの正極電極34を得た。
また、本実施形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
また、本実施形態では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてPVDFを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
捲回群3には、軸芯を有しているタイプと、軸芯を有していないタイプのいずれを用いてもよいが、本実施形態では、軸芯を有しているタイプのものを用いている。軸芯には、例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ33、35のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。
図4は、捲回群の平面図であり、(a)は集電凸部を束ねる前の状態を示し、(b)は、集電凸部を束ねた状態を示している。図5は、集電凸部を集電板に接合する方法の一例を示す図であり、(a)は図4(b)のVa−Va線断面図、(b)は図4(b)のVb−Vb線断面図である。
各集電凸部34c、32cは、図4(a)に示すように、捲回群3の捲回軸方向一方側の端面において対角となる位置、すなわち、捲回群3の捲回軸方向一方側の端面において互いに捲回群3の厚さ方向一方側と他方側に分かれた位置で且つ、捲回群3の一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に偏った位置でそれぞれ重なって配置されている。そして、集電凸部34c、32cは、捲回群3の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも捲回群3の厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が、正極電極34及び負極電極32の長手方向の長さである幅が広くなるように幅広に形成されている。
本実施例では、各集電凸部34c、32cは、捲回群3の厚さ方向中心から厚さ方向外側に移行するにしたがって集電凸部幅が漸次広くなっており、特に、捲回群3の厚さ方向中心から外側に移行するにしたがって幅方向両端部が互いに離間する方向に段階的に広がるように構成されている。
集電凸部34c、32cは、捲回群3を捲回する前に回転カッタ等で形成することができる。その場合、集電凸部34c、32cのそれぞれの間隔は誤差の範囲内で一定となる。集電凸部34c、32cがそれぞれの位置で内周側から外周側まで重なる位置に配置されるために、集電凸部34c、32cの幅をそれぞれ内周側から外周側へ周長の増加分だけ広くしている。このため、集電凸部34c、32cの集電凸部群(正極電極集電凸部群、負極電極集電凸部群)は概ね台形形状になる。
集電凸部34c、32cの集電凸部群は、図4(a)に示すように、捲回群3の扁平厚さ方向中央から外側に移行するにしたがって、両側端が互いに離間する方向に広がる平面視で略等脚台形の形状を有している。集電凸部34c、32cの集電凸部群を平面視で略等脚台形の形状とするには、捲回群3を巻回する前に、回転カッタ等で金属箔を切除する長さを一定とし、残る集電凸部34c、32cの長さが漸次長くなるように制御すればよい。したがって、捲回群3を容易に作成できる。また、集電凸部34c、32cの集電凸部群を平面視で略等脚台形の形状とすることによって、捲回軸方向一方側の端面におけるガス排出面積を広く確保でき、捲回群3からガスをより円滑に排出させることができる。
集電凸部34c、32cの集電凸部群は、捲回群3の厚さ方向中心に最も近い位置に配置される最内周の集電凸部34cと集電凸部32cとが互いに捲回群3の厚さ方向に対向しておらず、捲回群3の平坦部に沿って一方の湾曲部側と他方の湾曲部側に離れた非対向位置に配置されている。したがって、集電凸部34cと集電凸部32cとの間に所定の離間距離を確保することができる。したがって、例えば自動車に搭載した角形二次電池が衝突事故等により変形した場合に、最内周の集電凸部34cと集電凸部32cとが互いに接触する可能性を低くし、短絡リスクを小さくすることができる。
集電凸部32cの集電凸部群は、図5(a)に示すように、捲回群3の扁平厚さ方向外側の位置(図中では上側)に寄せて束ねられて、その厚さ方向外側に負極集電板24の接続端部22が接面した状態で配置されて溶接接合される。同様に、集電凸部34cの集電凸部群は、図5(b)に示すように、捲回群3の扁平厚さ方向外側の位置に寄せて束ねられて、その厚さ方向外側(図中では下側)に正極集電板44の接続端部42が接面した状態で配置されて溶接接合される。
集電凸部34c、32cの集電凸部群は、捲回群3の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が幅広に形成されているので、正極集電板44と負極集電板24に接合するための溶接面積が広くなる。したがって、捲回群3の重量を支える面積が広くなり、捲回群3を電池蓋6に吊り下げる支持強度に優れる。したがって、変形時における集電凸部34cと集電凸部32cとの短絡の可能性を低く抑えつつ、捲回群3の支持強度を高くすることができる。
例えばハイブリッド自動車の走行モータの駆動源として用いられる角形二次電池は、携帯電話などの民生品のものと比較して捲回群3が大きく、重量も重い。したがって、従来のように集電凸部が一定幅のものを用いたのでは、走行時における振動などが作用して耐久性に影響を与えることが懸念される。これに対して、本実施例では、捲回群3の厚さ方向中心側に位置する集電凸部よりも厚さ方向外側に位置する集電凸部の方が幅広に形成されているので、支持強度に優れ、ハイブリッド自動車用などの用途に耐え得る、高い耐久性を有する。また、集電凸部を幅広にすることで、電流の抵抗値が減少し、導電性を向上させることができる。
図5(a)、(b)に示すように、本実施例では、集電凸部34c、32cの集電凸部群は、いずれも厚さ方向外側に正極集電板44と負極集電板24が配置されて溶接接合されているが、いずれも厚さ方向内側に正極集電板44と負極集電板24が配置されて溶接接合されてもよく、また、厚さ方向一方側に正極集電板44と負極集電板24が配置されて溶接接合されてもよい。そして、溶接接合は、超音波溶接により行われるが、抵抗溶接により行われてもよい。
図6は、実施例1における蓋組立体の構造を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。
角形二次電池100は、正極電極34の集電凸部34cの集電凸部群と負極電極32の集電凸部32cの集電凸部群が捲回群3の捲回軸方向一方側の端面において互いに対角に離れた位置に配置されており、短絡リスクを少なくしているが、短絡リスクをさらに少なくする構造として隔壁板7aを有している。
隔壁板7aは、正極電極34の集電凸部34cの集電凸部群と電池蓋6のガス排出弁10との間の位置と、負極電極32の集電凸部32cの集電凸部群と電池蓋6のガス排出弁10との間の位置にそれぞれ設けられており、正極電極34の集電凸部34cの集電凸部群と負極電極32の集電凸部32cの集電凸部群との間を隔てて両者が直接対向するのを防いでいる。隔壁板7aは、絶縁板7の一部を電池缶1の内部に向かって突出させることにより構成されており、本実施例では、絶縁板7に一体に形成されている。隔壁板7aは、図6(b)に示すように、電池蓋6に対して垂直に突出している。そして、図6(a)に示すように、電池蓋6の短辺方向に対して傾斜して配置されている。隔壁板7aは、集電凸部34c、32cの集電凸部群の側端に沿って設けられている。
正極側の隔壁板7aは、電池蓋6の短辺方向一方側から短辺方向他方側に向かって移行するにしたがって漸次ガス排出弁10から離間する方向に向かって移行するように傾斜しており、短辺方向一方側の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅を有している。したがって、短辺方向中央位置から短辺方向他方側の端部までの間に亘る部分は開放されており、ガスが自由に通過できるようになっている。
一方、負極側の隔壁板7aは、電池蓋6の短辺方向他方側から短辺方向一方側に向かって移行するにしたがって漸次ガス排出弁10から離間する方向に向かって移行するように傾斜しており、短辺方向他方側の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅を有している。したがって、短辺方向中央位置から短辺方向一方側の端部までの間に亘る部分は開放されており、ガスが自由に通過できるようになっている。
そして、隔壁板7aの傾斜角度及び幅は、図4(b)に示すように、集電凸部34cの集電凸部群及び集電凸部32cの集電凸部群のガス排出弁10に対向する側の端部の基端に沿うように設定されている。したがって、隔壁板7aが捲回群3からのガスの排出を邪魔することはない。
隔壁板7aは、絶縁部材により構成されており、集電凸部34cの集電凸部群とガス排出弁10との間、及び、集電凸部32cの集電凸部群とガス排出弁10との間に介在されているので、例えば衝突などの衝撃が加えられて角形二次電池100が変形した場合に、集電凸部34cと集電凸部32cとが直接接触するのを防ぎ、短絡リスクをより少なくすることができる。
そして、隔壁板7aは、図4(b)に示すように、集電凸部34cの集電凸部群及び集電凸部32cの集電凸部群のガス排出弁10に対向する側の端部の基端に隔壁板7aの先端が沿うように電池蓋6の短辺方向に対して傾斜して配置されており、短辺方向の端部から短辺方向中央位置までの間に亘る幅、すなわち、電池蓋6の短辺方向の長さの半分に相当する幅を有しているので、捲回群3の捲回軸方向一方側の端面からガスが噴出した場合に、その噴出位置にかかわらず、ガスの流れを邪魔せず、ガス排出弁10までガスを円滑に導くことができる。したがって、ガス排出弁10からのガスの排出を阻害することなく、発生したガスを速やかにガス排出弁10から電池容器の外部に排出し、電池容器の内圧を速やかに低下させることができ、安全性をより高めることができる。
また、本実施例では、集電凸部34cの集電凸部群及び集電凸部32cの集電凸部群は、上面視で略等脚台形をなしており、先端側を束ねて接続端部42、22に接合しているので、接続端部42、22の側方位置に平面視略三角形を有する捲回群3の端面開放部分を形成することができ、かかる端面開放部分からもガスを排出することができ、捲回群3のガス排出面積をより広く確保することができる。
特許文献2に記載の技術は、短絡のリスクを回避するため、絶縁部がケース状となっているが、捲回群3からのガス排出を阻害する構造となっており、ガス排出弁も無い。これに対して、本実施例の角形二次電池100は、ガスの排出を阻害することなく、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを低減できる。また、本実施例によれば、隔壁部7aは、別部材として用意することなく絶縁板7と一体化して設置でき、部品点数を増加することなく製造できる。
〔実施例2〕
図7は、実施例2における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁部材からなる隔壁板107aを電池蓋6に直接固定したことである。
隔壁板107aは、電池蓋6の裏面に直接固定されている以外は、実施例1の隔壁板7aと同様の構成を有している。本実施例では、隔壁板107aが電池蓋6に直接固定されていることで、ガス排出弁10との位置を厳密に規定することができるという効果を有する。電池蓋6に隔壁板107aを固定する方法としては、例えばレーザ照射により電池蓋6の裏面を粗面化し、その粗面化した箇所に隔壁板107aの合成樹脂を溶融して固定する方法が挙げられる。
〔実施例3〕
図8は、実施例3における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、隔壁板207aを有する絶縁部材207を、正極集電板44の集電板基部41と負極集電板24の集電板基部21にそれぞれ固定したことである。
隔壁板207aは、絶縁部材207に一体に設けられており、それ以外は実施例1の隔壁板7aと同様の構成を有している。絶縁部材207は、貫通孔207bに接続端子42、22を挿通することによって正極集電板44の集電板基部41と負極集電板24の集電板基部21に固定されている。
本実施例では、正極集電板44の集電板基部41と負極集電板24の集電板基部21に隔壁部207aを有する絶縁部材207を設けることで、集電板基部41、21との位置を厳密に規定することができる。また、絶縁部材207と電池蓋6との間に空間を設けることで、捲回群3から排出されるガスをより速やかにガス排出弁10から排出させることができる。したがって、電池容器の内圧をより速やかに低下でき、安全性をより高めることができる。
〔実施例4〕
図9は、実施例4における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、負極側の絶縁板7のみに隔壁板7aを設けたことである。正極側の絶縁板7には隔壁板7aを設けていない。正極側と負極側のいずれか一方のみに隔壁板7aを設けた場合でも、ガス排出弁10へのガスの流れを阻害せずに、集電凸部34c、32cの短絡リスクを少なくすることができる。また、隔壁部7aを片側のみとすることで、部材費の低減を図ることができる。
〔実施例5〕
図10は、実施例5における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、正極側と負極側の絶縁板を一体にして1枚にしたことである。本実施例では、実施例1の絶縁板7の形状が正負極一体型の絶縁板307になったのを除いては実施例1と同様の構成を有している。絶縁板307には、ガス排出弁10と注液口9にそれぞれ連通する開口が設けられている。本実施例によれば、部品点数の削減を図ることができる。
〔実施例6〕
図11は、実施例6における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、実施例5では正極側と負極側の両方にそれぞれ設けられていた隔壁板7aを、負極側のみに設けたことである。本実施例では、実施例5の正負極一体型絶縁板307で正極側の電池缶内部に突出する隔壁板7aを除いては実施例5と同様の構成を有している。
本実施例では、正負極一体型の絶縁板307で負極側のみに隔壁板7aが設けられており、正極側は隔壁板7aを取り除いた構造としている。本実施例によれば、ガス排出弁10へのガスの流れを阻害せずに、集電凸部34c、32cの短絡リスクを少なくすることができる。また、隔壁部7aを片側のみとすることで、部材費の低減を図ることができる。
〔実施例7〕
図12は、実施例7における蓋組立体の構成を説明する図であり、(a)は缶底方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。本実施例において特徴的なことは、隔壁板7aにガスが通過可能な貫通孔7bを設けたことである。本実施例では、隔壁板7aに貫通孔7bを設けたこと以外は実施例1と同様の構成を有している。本実施例では、隔壁板7aにガスが通過可能な貫通孔7bを設けることにより、捲回群3から排出されるガスがより速やかにガス排出弁10から排出される。これにより、より内圧を速やかに低下できることで、安全性をより高めることができる。
〔実施例8〕
図13は、実施例8の構成を説明する図であり、実施例1の図4(b)に対応する図である。本実施例では、集電凸部34cの集電凸部群及び集電凸部32cの集電凸部群は、厚さ方向中央に集合するように束ねられており、厚さ方向外側に接続端部42、22が接合されている。そして、隔壁板707aは、集電凸部34cの集電凸部群及び集電凸部32cの集電凸部群のガス排出弁10に対向する側の端部の基端に隔壁板707aの先端が沿うように、くの字に折れ曲がって形成されている。
したがって、上述の各実施例と同様に、捲回群3の捲回軸方向一方側の端面からガスが噴出した場合に、その噴出位置にかかわらず、ガスの流れを邪魔せず、ガス排出弁10までガスを円滑に導くことができる。したがって、ガス排出弁10からのガスの排出を阻害することなく、発生したガスを速やかにガス排出弁10から電池容器の外部に排出し、電池容器の内圧を速やかに低下させることができ、安全性をより高めることができる。
以上説明したように、本発明を用いることで、正極電極の集電凸部と負極電極の集電凸部との間の短絡リスクを回避し、ガスの排出を阻害することなく、発生したガスが速やかにガス排出弁から排出し、電池内部の内圧を速やかに低下させることができる。内圧を速やかに低下できることで、安全性をより高めることができる。
また、本発明は上述した特定の好ましい実施形態にのみ限定されるのではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を外れない範囲で、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形を実施することが可能なのは勿論であり、そのような変更は特許請求の範囲に記載の範囲内にあることになる。
1 電池缶
3 捲回群
6 電池蓋
7、307 絶縁板
7a、107a、207a 隔壁板
10 ガス排出弁
22 接続端部
24 負極集電板
32c 負極電極の集電凸部
34c 正極電極の集電凸部
42 接続端部
44 正極集電板
100 角形二次電池

Claims (10)

  1. 捲回軸方向一方側の端面に正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部が設けられた扁平状の捲回群と、該捲回群を収納し、開口を有する電池缶と、該電池缶の開口を塞ぐ電池蓋と、を有する角形二次電池であって、
    前記電池蓋に設けられるガス排出弁と、
    前記電池蓋の裏面側で前記ガス排出弁を間に介して互いに離間する位置に配置され、前記正極電極の集電凸部及び負極電極の集電凸部に接合される正極集電板及び負極集電板と、
    前記正極電極の集電凸部又は前記負極電極の集電凸部の少なくともいずれか一方の集電凸部と前記ガス排出弁との間に配置される隔壁板と、
    を有することを特徴とする角形二次電池。
  2. 前記捲回群は、複数の前記正極電極の集電凸部が前記捲回群の扁平厚さ方向に束ねられた正極電極集電凸部群と、複数の前記負極電極の集電凸部が前記捲回群の扁平厚さ方向に束ねられた負極電極集電凸部群と、を有し、
    前記隔壁板は、前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群の側端に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。
  3. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向中央から外側に移行するにしたがって、両側端が互いに離間する方向に広がる平面視略等脚台形形状を有していることを特徴とする請求項2に記載の角形二次電池。
  4. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向外側の位置で束ねられていることを特徴とする請求項3に記載の角形二次電池。
  5. 前記正極電極集電凸部群と前記負極電極集電凸部群の少なくとも一方の集電凸部群は、前記捲回群の扁平厚さ方向中央と外側との中間位置で束ねられていることを特徴とする請求項3に記載の角形二次電池。
  6. 前記正極集電板及び負極集電板と前記電池蓋との間に介在される絶縁板を有し、
    前記隔壁板は、前記絶縁板に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。
  7. 前記隔壁板は、前記電池蓋に直接固定されていることを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。
  8. 前記正極集電板及び負極集電板に固定される絶縁部材を有し、
    前記隔壁板は、前記絶縁部材に一体に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。
  9. 前記絶縁板は、正極側と負極側に分離されて正極集電板と電池蓋との間、及び、負極集電板と電池蓋との間にそれぞれ介在され、または、正極側と負極側の絶縁板を一体にして1枚に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の角形二次電池。
  10. 前記隔壁板は、ガスが通過可能な貫通孔を有することを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。
JP2014263845A 2014-12-26 2014-12-26 角形二次電池 Pending JP2018028963A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014263845A JP2018028963A (ja) 2014-12-26 2014-12-26 角形二次電池
PCT/JP2015/081679 WO2016103944A1 (ja) 2014-12-26 2015-11-11 角形二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014263845A JP2018028963A (ja) 2014-12-26 2014-12-26 角形二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018028963A true JP2018028963A (ja) 2018-02-22

Family

ID=56149978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014263845A Pending JP2018028963A (ja) 2014-12-26 2014-12-26 角形二次電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018028963A (ja)
WO (1) WO2016103944A1 (ja)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11195561A (ja) * 1997-11-10 1999-07-21 Asahi Glass Co Ltd 電気二重層キャパシタ
JP2011076952A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Toshiba Corp 密閉形電池
JP5331085B2 (ja) * 2010-11-09 2013-10-30 三菱重工業株式会社 電池
JP5720946B2 (ja) * 2011-09-30 2015-05-20 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
JP5652385B2 (ja) * 2011-12-12 2015-01-14 株式会社豊田自動織機 電極体、二次電池、及び車両
JP5392368B2 (ja) * 2012-03-27 2014-01-22 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP2014107147A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Toyota Industries Corp 蓄電装置
JP6173730B2 (ja) * 2013-03-14 2017-08-02 株式会社東芝 電池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016103944A1 (ja) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10388939B2 (en) Secondary battery
US9583783B2 (en) Prismatic secondary battery
CN109326813B (zh) 蓄电装置以及绝缘保持器
JP6214758B2 (ja) 角形二次電池
EP3229305B1 (en) Rectangular secondary battery
JP6410833B2 (ja) 角形二次電池
JP7118242B2 (ja) 二次電池
JP6972164B2 (ja) 電池及び電池パック
WO2018062231A1 (ja) 角形二次電池
JP6562726B2 (ja) 角形二次電池及びその製造方法
JP6382336B2 (ja) 角形二次電池
JP6235422B2 (ja) 二次電池
WO2016088505A1 (ja) 角形二次電池
JP2017188338A (ja) 二次電池
JP6715936B2 (ja) 角形二次電池
JP2016139532A (ja) 角形二次電池
JP6216203B2 (ja) 捲回式二次電池
KR20220140418A (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
JP6182061B2 (ja) 二次電池
JP6978500B2 (ja) 二次電池
JP6431089B2 (ja) 角形二次電池
WO2016103944A1 (ja) 角形二次電池
JP2018056085A (ja) 二次電池
JP6504994B2 (ja) 角形蓄電素子
JP2016143618A (ja) 角形二次電池