扁平卷繞式二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如車載用途等的高容量的扁平卷繞式二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為電動汽車等的動力源，將正極電極和負(fù)極電極隔著隔膜進(jìn)行卷繞的能量密度高的鋰離子二次電池的開發(fā)被推進(jìn)。鋰離子二次電池隨著性能的提高用途也擴(kuò)大，被要求制造工序的簡化、低成本化。其中，例如公開有在用于卷繞電極的軸芯使用不銹鋼制或合成樹脂制的無縫圓筒、在對該筒狀的軸芯進(jìn)行卷繞后將其按每卷繞電極體壓扁的技術(shù)(專利文獻(xiàn)1)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-280055號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的問題
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，在利用卷繞機(jī)進(jìn)行卷繞之前需要預(yù)先將筒狀的軸芯插入卷繞機(jī)的主軸進(jìn)行安裝的工作，成為通過自動化實現(xiàn)的生產(chǎn)性提高的主要阻礙因素。此外，作為筒狀的軸芯，制作合成樹脂的無縫圓筒從成本方面考慮不適合量產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的發(fā)明，其目的在于以簡易的結(jié)構(gòu)提供能夠簡化制造工序的扁平卷繞式二次電池。
[0009]用于解決問題的方式
[0010]解決上述問題的本發(fā)明的扁平卷繞式二次電池是具有在正極電極和負(fù)極電極之間隔著隔膜將正極電極和負(fù)極電極卷繞而構(gòu)成的扁平狀的卷繞組，該扁平卷繞式二次電池的特征在于，上述卷繞組具有片材的卷繞方向兩側(cè)的前端部分別向相互靠近的方向折回，且前端部配置在相互分隔(隔開間隔)的位置而構(gòu)成的軸芯，上述片材的彎曲剛性比上述正極電極、上述負(fù)極電極和上述隔膜中的任一方都高。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠以簡易的結(jié)構(gòu)簡化制造工序的扁平卷繞式二次電池。另外，上述以外的課題、構(gòu)成和效果能夠通過以下的實施方式的說明而明確。
【附圖說明】
[0013]圖1是扁平卷繞式二次電池的外觀立體圖。
[0014]圖2是扁平卷繞式二次電池的分解立體圖。
[0015]圖3是卷繞組的分解立體圖。
[0016]圖4是卷繞機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是說明實施例1的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖6是說明實施例1的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0019]圖7是說明實施例1的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0020]圖8是說明實施例2的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖9是說明實施例2的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0022]圖10是表示實施例2的卷繞組的變形例的圖。
[0023]圖11是表示實施例2的卷繞組的變形例的圖。
[0024]圖12是說明實施例3的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖13是說明實施例3的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0026]圖14是說明實施例4的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖15是說明實施例4的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0028]圖16是說明實施例5的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖17是表示實施例5的片材與隔膜的熔接方法的一個例子的圖。
[0030]圖18是說明實施例5的片材和隔膜的卷繞方法的圖。
[0031]圖19是說明實施例6的卷繞組的卷繞中心部分的結(jié)構(gòu)的圖。
[0032]圖20是表示實施例6的片材與隔膜的熔接方法的一個例子的圖。
[0033]圖21是說明實施例6的片材與隔膜的卷繞方法的圖。
【具體實施方式】
[0034]以下使用附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0035]本發(fā)明是具有將正極電極和負(fù)極電極隔著隔膜放在中間、圍繞軸芯扁平地卷繞成的卷繞組的扁平卷繞式二次電池，軸芯是將彎曲剛性比正極電極、負(fù)極電極和隔膜中的任一方都高的樹脂片卷繞不足一周而構(gòu)成的，具有兩個彎曲部且在彎曲部的兩側(cè)具有平面部，進(jìn)一步，樹脂片的兩個周向端部具有隔膜地相對。
[0036]圖1是扁平卷繞式二次電池的外觀立體圖，圖2是方形二次電池的分解立體圖。
[0037]扁平卷繞式二次電池100包括電池桶1和蓋(電池蓋)6。電池桶1具有側(cè)面和底面ld，該側(cè)面具有面積相對大的一對相對的寬幅側(cè)面lb和面積相對小的一對相對的窄幅側(cè)面lc，在其上方具有開口部la。
[0038]在電池桶1內(nèi)收納卷繞組3，電池桶1的開口部la被電池蓋6密封。電池蓋6為大致矩形平板狀，以閉塞電池桶1的上方開口部la的方式被焊接而密封電池桶1。
[0039]在電池蓋6設(shè)置有正極外部端子14和負(fù)極外部端子12。通過正極外部端子14和負(fù)極外部端子12向卷繞組3充電，另外，向外部負(fù)載供給電力。在電池蓋6—體地設(shè)置有排氣閥10。排氣閥10在電池容器內(nèi)的壓力上升時開閥，從內(nèi)部排出氣體，電池容器內(nèi)的壓力降低。因此，扁平卷繞式二次電池100的安全性得到確保。在電池桶1內(nèi)隔著絕緣保護(hù)膜2收容有卷繞組3。
[0040]卷繞組3卷繞成扁平形狀，具有截面半圓形狀的彼此相對的一對彎曲面部和在該一對彎曲面部之間連續(xù)形成的平坦面部。卷繞組3以使卷繞軸方向沿著電池桶1的寬度方向的方式從一個彎曲面部側(cè)插入到電池桶1內(nèi)，另一個彎曲面部側(cè)配置在開口部la側(cè)。
[0041]卷繞組3的正極電極箔露出部34c通過正極集電板(集電端子)44與設(shè)置在電池蓋6的正極外部端子14電連接。此外，卷繞組3的負(fù)極電極箔露出部32c通過負(fù)極集電板(集電端子)24與設(shè)置在電池蓋6的負(fù)極外部端子12電連接。由此，通過正極集電板44和負(fù)極集電板24從卷繞組3向外部負(fù)載供給電力，通過正極集電板44和負(fù)極集電板24向卷繞組3供給外部發(fā)電電力而被充電。
[0042]為了將正極集電板44和負(fù)極集電板24以及正極外部端子14和負(fù)極外部端子12分別與電池蓋6電絕緣，在電池蓋6設(shè)置有墊片5和絕緣板7。此外，在從注液口 9向電池桶1內(nèi)注入電解液后，通過激光焊接將注液栓11與電池蓋6接合而將注液口 9密封，將扁平卷繞式二次電池100密閉。
[0043]此處，作為正極外部端子14和正極集電板44的形成素材，例如能夠列舉鋁合金，作為負(fù)極外部端子12和負(fù)極集電板24的形成素材，例如能夠列舉銅合金。此外，作為絕緣板7和墊片5的形成素材，例如能夠列舉聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、全氟烷氧基氟樹脂等具有絕緣性的樹脂材料。
[0044]此外，在電池蓋6貫穿設(shè)置有用于向電池容器內(nèi)注入電解液的注液口 9，該注液口9在將電解液注入電池容器內(nèi)之后被注液栓11密封。此處，作為注入電池容器內(nèi)的電解液，例如能夠列舉在碳酸乙稀酯(ethylene carbonate)等碳酸酯類有機(jī)溶劑中溶解有六氟磷酸鋰(LiPF6)等鋰鹽而形成的非水電解液。
[0045]正極外部端子14、負(fù)極外部端子12具有焊接接合于母線等的焊接接合部。焊接接合部具有從電池蓋6向上方突出的長方體的塊形狀，下表面與電池蓋6的表面相對，上表面在規(guī)定高度位置與電池蓋6平行的結(jié)構(gòu)。
[0046]正極連接部14a、負(fù)極連接部12a具有分別從正極外部端子14、負(fù)極外部端子12的下表面突出、前端能夠插入電池蓋6的正極側(cè)貫通孔46、負(fù)極側(cè)貫通孔26的圓柱形狀。正極連接部14a、負(fù)極連接部12a貫通電池蓋6，突出到比正極集電板44、負(fù)極集電板24的正極集電板基部41、負(fù)極集電板基部21靠電池桶1的內(nèi)部側(cè)，前端被鉚接，將正極外部端子14、負(fù)極外部端子12和正極集電板44、負(fù)極集電板24—體地固定在電池蓋6。在正極外部端子14、負(fù)極外部端子12與電池蓋6之間設(shè)置有墊片5，在正極集電板44、負(fù)極集電板24與電池蓋6之間設(shè)置有絕緣板7。
[0047]正極集電板44、負(fù)極集電板24具有:與電池蓋6的下表面相對地配置的矩形板狀的正極集電板基部41、負(fù)極集電板基部21 ;和正極側(cè)連接端部42、負(fù)極側(cè)連接端部22，它們分別在正極集電板基部41、負(fù)極集電板基部21的側(cè)端被折曲，沿電池桶1的寬幅面向底面?zhèn)妊由?，與卷繞組3的正極電極箔露出部34c、負(fù)極電極箔露出部32c以相對地重疊的狀態(tài)連接。在正極集電板基部41、負(fù)極集電板基部21分別形成有用于被正極連接部14a、負(fù)極連接部12a插通的正極側(cè)開口孔43、負(fù)極側(cè)開口孔23。
[0048]以沿著卷繞組3的扁平面的方向且與卷繞組3的卷繞軸方向正交的方向為中主軸方向，在上述卷繞組3的周圍纏繞有絕緣保護(hù)膜2。絕緣保護(hù)膜2例如由PP(聚丙烯)等合成樹脂制的一個片或多個膜部件構(gòu)成，具有能夠以與卷繞組3的扁平面平行的方向且與卷繞軸方向正交的方向為纏繞中心纏繞一周以上的長度。
[0049]圖3是表示將卷繞電極組的一部分展開的狀態(tài)的分解立體圖。
[0050]卷繞組3將負(fù)極電極32和正極電極34在其之間隔著隔膜33、35進(jìn)行卷繞而構(gòu)成。卷繞組3的最外周的電極是負(fù)極電極32，進(jìn)一步卷繞隔膜33、35至其外側(cè)。隔膜33、35具有將正極電極34與負(fù)極電極32之間絕緣的作用。
[0051]負(fù)極電極32的被涂敷負(fù)極合劑層32b的部分構(gòu)成為在寬度方向上比正極電極34的被涂敷正極合劑層34b的部分大，以負(fù)極合劑層32b的兩個端部與正極合劑層34b的兩端部相比在寬度方向上突出的方式重疊，由此，正極合劑層34b—定被負(fù)極合劑層夾著。正極電極箔露出部34c、負(fù)極電極箔露出部32c在平面部分被捆束，通過焊接等連接。另外，隔膜33、35雖然在寬度方向上比涂敷有負(fù)極合劑層32b的部分寬，但是因為在正極電極箔露出部34c、負(fù)極電極箔露出部32c是在端部的金屬箔面露出的位置被卷繞，因此在被捆束焊接的情況下并沒有妨礙。
[0052]正極電極34在作為正極集電體的正極電極箔的兩面具有正極活性物質(zhì)合劑，在正極電極箔的寬度方向一側(cè)的端部，設(shè)置有不涂敷正極活性物質(zhì)合劑的正極電極箔露出部34c0
[0053]負(fù)極電極32在作為負(fù)極集電體的負(fù)極電極箔的兩面具有負(fù)極活性物質(zhì)合劑，在負(fù)極電極箔的寬度方向另一方側(cè)的端部，設(shè)置有不涂敷負(fù)極活性物質(zhì)合劑的負(fù)極電極箔露出部32c。正極電極箔露出部34c和負(fù)極電極箔露出部32c是電極箔的金屬面露出的區(qū)域，以配置在卷繞軸方向的一側(cè)和另一側(cè)的位置的方式被卷繞。
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