電池的制作方法
【專利說明】電池
[0001]本發(fā)明是基于申請?zhí)?00880100287.8、申請日2008年7月22日、發(fā)明名稱電池的中國專利申請?zhí)岢龅姆职干暾垺?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及具有電極體和形成為箱狀的外裝殼體的電池。詳細(xì)來說，涉及適于車輛搭載用的電池的結(jié)構(gòu)。
[0003]另外，本國際申請要求基于在2007年7月23日提出申請的日本專利申請第2007—191446號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容作為參考編入本說明書中。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，鋰離子電池、鎳氫電池以及其他的二次電池作為車輛搭載用電源、或個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動終端的電源，其重要性正在提高。特別是，質(zhì)量輕且可得到高能量密度的鋰離子電池作為車輛搭載用高輸出電源優(yōu)選使用的電池受到期待。在這種電池中，具有將片狀正極和片狀負(fù)極與分隔件一起層疊卷繞了的卷繞電極體的電池結(jié)構(gòu)已為公眾所知。例如，在專利文獻(xiàn)I中公開了:具有正極片和負(fù)極片隔著分隔件被卷繞的電極體的電池。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請公開2003— 249423號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]可是，在這種電池中，需要分別制造電極體和外裝殼體，其后將電極體收容于外裝殼體。作為外裝殼體，從物理強(qiáng)度大這樣的角度出發(fā)，使用金屬制的殼體，在這種情況下，為了使金屬制殼體和電極體絕緣，典型的是實(shí)施用絕緣性膜包裝電極體的工序。圖8中示出了包含這樣的包裝工序的電池的制造工序的一例子。首先，將電極體I收容(包裝)在箱形的絕緣膜2，接著，將絕緣膜2與電極體I 一起收容在外裝殼體3，其后，用蓋子(未圖示)封閉外裝殼體3的上方開口端，由此，構(gòu)成電池。
[0007]但是，在以往的電池結(jié)構(gòu)中，絕緣膜為具有角部的箱形形狀，因此，存在難以將絕緣膜(和電極體)插入外裝殼體這樣的問題。例如，如圖9所示，在外裝殼體3內(nèi)的四角(角部)3b為圓角形狀的情況下，絕緣膜2的角部2a可能會與外裝殼體3的角部(在此為圓角部)3b產(chǎn)生干涉，因此，有可能:插入性變差，或根據(jù)情況在絕緣膜2產(chǎn)生皺折、歪扭、擺動、偏移。在絕緣膜2存在皺折的狀態(tài)下制成成品，則來自外部的約束力在電池內(nèi)部作為不均勻的應(yīng)力被負(fù)載，因此，有可能出現(xiàn)局部電解液的蔓延(擴(kuò)展)變差，這是不期望的。
[0008]本發(fā)明是鑒于該點(diǎn)而做成的，其主要目的在于提供一種具有使向外裝殼體的插入性良好的電極體和絕緣膜的電池。
[0009]本發(fā)明提供的電池具有:構(gòu)成正極和負(fù)極的電極體、和內(nèi)部空間形成為與該電極體對應(yīng)的箱狀的外裝殼體。在電極體和外裝殼體之間設(shè)置有隔離該電極體和外裝殼體的絕緣膜。而且，其特征在于:上述絕緣膜形成為包圍上述電極體的袋狀、并且配置成該膜不與上述內(nèi)部空間的角部接觸。
[0010]這樣，通過將絕緣膜形成為袋狀、該膜不會與外裝殼體的角部發(fā)生干涉，因此，將該膜(和電極體)插入外裝殼體變得容易。此外，可以避免在絕緣膜產(chǎn)生皺折、歪扭的情況，可以將該皺折、歪扭對電池性能產(chǎn)生的不良影響(例如局部的電解液的蔓延變差等)防范于未然。而且，在外裝殼體的角部為圓角形狀的情況下，成為與該圓角形狀相對應(yīng)的絕緣膜的形狀，因此，角部的死空間變少，可以高效地收容絕緣膜(和電極體)。
[0011]在此公開的電池的一合適的實(shí)施方式中，上述電極體為片狀正極和片狀負(fù)極隔著分隔件被卷繞而成的電極體。這些片狀正極和片狀負(fù)極具有從分隔件伸出而被卷繞的正極側(cè)伸出部分和負(fù)極側(cè)伸出部分。而且，正極側(cè)伸出部分和負(fù)極側(cè)伸出部分分別構(gòu)成卷繞電極體的卷繞中心軸方向上的端部，并且該端部的該軸方向上的前端部分被束在一起。通過這樣將卷繞電極體的軸方向上的前端部分束在一起，將該電極體插入袋狀的絕緣膜變得容易O
[0012]另外，優(yōu)選是，其特征在于:上述絕緣膜配置成從兩側(cè)面夾著上述被束在一起了的前端部分，并且在比該前端部分沿上述軸方向更靠前方形成有以成為一體的方式相互熔接著的突邊部。
[0013]采用上述結(jié)構(gòu)，絕緣膜以從兩側(cè)面夾著前端部分的方式進(jìn)行配置，因此，可以減少該膜和卷繞電極體之間的無用間隙(特別是該膜和前端部分之間的間隙)，提高其收容效率。而且，絕緣膜的端部成為前端細(xì)(前端比基端細(xì))的形狀，因此，可以可靠地防止向外裝殼體插入時(shí)的在角部的干涉。
[0014]在此公開的電池的一合適的實(shí)施方式中，其特征在于，上述絕緣膜以上述突邊部與外裝殼體的相對向的內(nèi)壁側(cè)面接觸的方式配置。在上述結(jié)構(gòu)中，可以由外裝殼體的內(nèi)壁側(cè)面支承絕緣膜(和電極體)，可以在殼體內(nèi)牢固地固定絕緣膜(和電極體)。另外，與以往的絕緣膜(典型的為箱形)相比，可以將該膜和殼體內(nèi)壁接觸的接觸部位從4個(gè)部位(即在角部的4個(gè)部位)減少到2個(gè)部位(即在突邊部的2個(gè)部位)，可以降低插入時(shí)的摩擦阻力。
[0015]另外，優(yōu)選是，包圍上述電極體的絕緣膜，由折疊的一片樹脂制片構(gòu)成，其邊緣部的因該折疊而相互對向的面彼此接合、由此形成為上述袋狀。由此，可以用非常簡單的結(jié)構(gòu)包裝電極體。
【附圖說明】
[0016]圖1是示意表示一實(shí)施方式的鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0017]圖2是示意表示一實(shí)施方式的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關(guān)系的剖視示意圖。
[0018]圖3是表示一實(shí)施方式的將片狀的絕緣膜接合成袋狀的工序的剖視示意圖。
[0019]圖4A是一實(shí)施方式的卷繞電極體的主視示意圖。
[0020]圖4B是一實(shí)施方式的卷繞電極體的剖視示意圖。
[0021]圖4C是放大了一實(shí)施方式的卷繞電極體的正極側(cè)端部的要部的剖視示意圖。
[0022]圖5是示意表示另一實(shí)施方式的絕緣膜和電極體的位置關(guān)系的剖視示意圖。
[0023]圖6是示意表示另一實(shí)施方式的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關(guān)系的剖視示意圖。
[0024]圖7是裝備有一實(shí)施方式的電池(電池組)的機(jī)動車的側(cè)面示意圖。
[0025]圖8是示意表示以往的電池的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0026]圖9是示意表示以往的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關(guān)系的剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在本說明書中“電池”是指可取出預(yù)定的電能的蓄電裝置，并不限定于特定的蓄電機(jī)構(gòu)(電極體和/或電解質(zhì)的構(gòu)成)。鋰離子電池等鋰二次電池、鎳氫二次電池、其他的二次電池或雙電層電容器等電容器(即物理電池)為包含在此所說的電池中的典型例子。
[0028]另外，在本說明書中，“電極體”是指:至少含有各一個(gè)正極和負(fù)極、形成電池(蓄電裝置)的主體的結(jié)構(gòu)體。
[0029]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下附圖中，對起到相同作用的部件、部位標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行說明。另外，以下，以方形鋰離子電池100為例對本發(fā)明的電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不表示本發(fā)明限于該實(shí)施方式中所記載的內(nèi)容。另外，各圖中的尺寸關(guān)系(長度、寬度、厚度等)不反映實(shí)際的尺寸關(guān)系。
[0030]參照圖1和圖2，對電池100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是示意表示本實(shí)施方式的鋰離子電池100的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖2是示意表示絕緣膜10、電極體80和外裝殼體50的位置關(guān)系的上面示意圖。作為一例子如圖1所示，在此公開的鋰離子電池100具有:具有正極和負(fù)極的電極體80、和收容該電極體80和電解質(zhì)的外裝殼體50。本實(shí)施方式的電極體80與典型的裝備在電池組的單電池同樣，由預(yù)定的電池構(gòu)成材料(正負(fù)極各自的活性物質(zhì)、正負(fù)極各自的集電體、分隔件等)構(gòu)成。另外，在此，作為電極體80使用后述的扁平形狀的卷繞電極體80。
[0031]本實(shí)施方式的外裝殼體50以內(nèi)部空間成為與電極體80對應(yīng)的箱狀的方式形成。即，構(gòu)成外裝殼體50的內(nèi)壁側(cè)面由:與卷繞電極體80的厚度方向上的端面相對向的寬度寬的面54(即，與收容在殼體內(nèi)的卷繞電極體80的扁平面對應(yīng)的面)、與卷繞電極體80的卷繞中心軸方向(卷繞電極體80的寬度方向)上的端面相對向的寬度窄的面56、和位于寬度寬的面54與寬度窄的面56的邊界的角部58構(gòu)成。
[0032]外裝殼體50的材質(zhì)優(yōu)選是高強(qiáng)度、質(zhì)量輕且導(dǎo)熱性好的金屬制材料，作為這樣的金屬制材料例如可以舉出:鋁、不銹鋼、鍍鎳鋼等。另外，如圖1所示，外裝殼體50在其上部具有開口端52，可以通過該開口端收容電極體80和絕緣膜10。
[0033]在電極體80和外裝殼體50之間，配置有隔離該電極體80和外裝殼體50的絕緣膜10。利用該絕緣膜10，能夠避免作為發(fā)電元件的電極體80和外裝殼體50的直接接觸，確保電極體80和外裝殼體50的絕緣。絕緣膜的材質(zhì)只要是由可作為絕緣部件起作用的材料構(gòu)成即可，例如，可以適用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。另外，其厚度為ΙΟΟμπι左右即可，但也可配合電池100的構(gòu)成條件等適當(dāng)變更。
[0034]絕緣膜10形成為包圍電極體80的袋狀。本實(shí)施方式的絕緣膜10如圖1所示為上端側(cè)開口的有底或無底(在此為有底)的袋狀，通過開口部12將電極體80收容于其內(nèi)部。另外，絕緣膜10以該膜不與外裝殼體50的內(nèi)部空間中的角部58接觸的方式配置。S卩，如圖2所示，通過束起絕緣膜10的兩端而成為袋狀，配置成角部58和絕緣膜10不干涉。
[0035]在該結(jié)構(gòu)的電池中，在將絕緣膜10 (和電極體80)插入外裝殼體50時(shí)，絕緣膜10不與外裝殼體50的角部58發(fā)生干涉，因此，容易將該膜10 (和電極體80)插入外裝殼體50。此外，可以避免在絕緣膜10產(chǎn)生皺折、歪扭的情況，可以將由該皺折、歪扭對電池性能帶來的不良影響(例如局部的電解液的蔓延變差等)防范于未然。另外，在如本實(shí)施方式的外裝殼體50那樣，該殼體的角部58為圓角形的情況下，成為與該圓角形對應(yīng)的絕緣膜的外形，因此，在角部58中的死空間變少，可高效地收容絕緣膜(和電極體)。
[0036]另外，包圍電極體80的絕緣膜10優(yōu)選是由折疊(折返、折回)了的I片樹脂制片構(gòu)成。具體來說可以適用如下絕緣膜:如圖3所示，將I個(gè)片狀的絕緣膜從其中央對折地折疊，使因該折疊而相互對向的面彼此接合(在此由加熱棒(t 一卜/《一)60進(jìn)行熱熔接(熱溶敷))，由此形成為上述袋狀。由此，可由非常簡單的構(gòu)成包裝電極體?；蛘撸部梢詼?zhǔn)備2片不同的片狀的絕緣膜，使它們相互面接觸，熱熔接其側(cè)緣端部和下緣端部，形成為袋狀。另外，絕緣膜的熔接方法除了可以適用上述的加熱棒60進(jìn)行的熱熔接之外，還可適用超聲波焊接、激光焊接等。
[0037]接著，參照圖4A?圖4C，對本實(shí)施方式的電池100的結(jié)構(gòu)、特別是電極體80的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本實(shí)施方式中的卷繞電極體80與通常的鋰離子電池的卷繞電極體同樣是以如下方式制作的扁平形狀的卷繞電極體80:將片狀正極82 (以下稱為“正極片82”)和片狀負(fù)極84 (以下稱為“負(fù)極片84”)與總計(jì)2個(gè)的片狀分隔件86 (以下稱為“分隔件片86”)一起層疊，進(jìn)而將該正極片82和負(fù)極片84稍稍錯開地進(jìn)行卷繞