JP2011159389A - Sealed flat type secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】落下衝撃を受けても内部短絡が生じ難く、安全性に優れた角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池を提供すること。
【解決手段】偏平形の電池外装缶と、電池外装体内に配置された偏平形の電極体と、電池外装体の開口部を密閉するように溶接された封口板17と、封口板17と電極体との間に配置されたスペーサー15とを備えた密閉偏平形二次電池において、前記スペーサー15を中央部を構成する本体部15aと長さ方向の両端部を構成する端部15bとで構成し、端部15bを緩衝材で形成する。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a rectangular or elliptical sealed flat secondary battery that is less likely to cause an internal short circuit even when subjected to a drop impact and is excellent in safety.
A flat battery outer can, a flat electrode body arranged in the battery outer body, a sealing plate 17 welded so as to seal an opening of the battery outer body, a sealing plate 17 and an electrode In a sealed flat secondary battery having a spacer 15 disposed between the body and the body, the spacer 15 is composed of a main body portion 15a constituting a central portion and end portions 15b constituting both end portions in the length direction. And the edge part 15b is formed with a shock absorbing material.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、密閉偏平形二次電池に関し、特に、落下衝撃を受けても内部短絡が生じ難く、安全性に優れた角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池に関する。 The present invention relates to a sealed flat secondary battery, and more particularly to a rectangular or elliptical sealed flat secondary battery that is less likely to cause an internal short circuit even when subjected to a drop impact and is excellent in safety.
今日の携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型電子機器の駆動電源として、高エネルギー密度を有し、高容量であるリチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が広く利用されている。中でも、負極活物質として黒鉛粒子を用いた非水電解質二次電池は、安全性が高く、かつ、高容量であるために広く用いられている。 Non-aqueous electrolyte secondary typified by lithium-ion secondary battery with high energy density and high capacity as a driving power source for portable electronic devices such as mobile phones, portable personal computers, portable music players, etc. Batteries are widely used. Among these, nonaqueous electrolyte secondary batteries using graphite particles as the negative electrode active material are widely used because of their high safety and high capacity.
この種の密閉電池が使用される機器においては、電池を収容するスペースが角形形状であることが多いことから、偏平な電極体を角形ないし楕円形の外装缶に収容して形成した密閉偏平形二次電池が多く使用されている。このような密閉偏平形二次電池のうち、角形非水電解質二次電池の概略的構成を図6及び図7を用いて説明する。なお、図6Aは従来の角形非水電解質二次電池の内部を表面側から透視して表した模式図であり、図6Bは図6AのVIB−VIB線に沿った模式断面図である。また、図7は図6に示した角形非水電解質二次電池で用いられているスペーサーの模式平面図である。 In a device in which this type of sealed battery is used, the space for storing the battery is often a square shape. Therefore, the sealed flat shape is formed by accommodating a flat electrode body in a rectangular or elliptical outer can. Secondary batteries are often used. Among such hermetically flattened secondary batteries, a schematic configuration of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery will be described with reference to FIGS. 6A is a schematic view showing the inside of a conventional prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery seen through from the surface side, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line VIB-VIB in FIG. 6A. FIG. 7 is a schematic plan view of a spacer used in the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery shown in FIG.
この非水電解質二次電池50は、正極タブ11を有する正極板と負極タブ12を有する負極板とがセパレータを介して巻回された偏平状の巻回電極体13を有し、この偏平状の巻回電極体13が角形の電池外装缶14内に収容されている。偏平状の巻回電極体13の上部には、電池外装缶14内において巻回電極体13の位置決めに寄与する絶縁性材料からなるスペーサー15が配置され、更に角形の電池外装缶14の開口部は、内面に絶縁板26が形成されている封口板17が嵌合され、角形の電池外装缶14と封口板17との嵌合部が例えばレーザ溶接により溶接され、密閉されている。
This non-aqueous electrolyte
この巻回電極体13からは、正極タブ11及び負極タブ12が同一方向(図6A及び図6Bにおいて上方向)に突出され、負極タブ12はスペーサー15に形成されたスリット状の開口18(図7参照)内を通され、絶縁板26上の負極集電タブ(図示省略)に接続され、負極集電タブは負極端子19に電気的に接続されている。また、正極タブ11は、スペーサー15と電池外装缶14との間を通され、スペーサー15及び絶縁板26との間で折り曲げ部11'(図6B参照)が形成され、端部が電池外装缶14と封口板17との間に挟まれて電池外装缶14及び封口板17と一体に溶接されている。なお、正極タブ11の折り曲げ部11'は、非水電解質二次電池50に衝撃が加わった場合、巻回電極体13が電池外装缶14内部で動いたとしても、正極タブ11にかかる衝撃を吸収するために形成されるものである。
From the
この非水電解質二次電池50のスペーサー15は、ポリプロピレンやポリエチレン等の結晶性樹脂やその他の樹脂・ゴム等で作製されており、通常は電池外装缶14の内面に沿うように偏平状に形成されるが、筒状に形成したり、リブを形成したりする場合もある(下記特許文献1及び2参照)。このスペーサー15の主な役割は、巻回電極体13を押し下げて上にずれるのを防止することにあり、また、正極タブ11と巻回電極体13との間の電気的絶縁のために形成される。なお、スペーサー15の負極タブ12が通されるスリット状の開口18の反対側の開口20(図7参照)は非水電解液を注液する際に巻回電極体13内に非水電解液が浸透する時間が短くなるようにするための注液性促進用として形成されるものである。なお、正極タブ11及び負極タブ12が逆に配置される場合もある。
The
上述のような角形密閉電池は、スペーサー15及び絶縁板26の厚さを薄くすることができるため、必要な電気絶縁性を確保した上で、電池外装缶14内に配置されている巻回電極体13の占める体積を大きくすることができ、単位体積あたりの電池容量を大きくすることができるという利点を有している。
Since the rectangular sealed battery as described above can reduce the thickness of the
しかしながら、近年、角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池は大容量化、大型化が進展すると共に、それらの電池を携帯型電子機器に挿入する電池パックに加工する場合には、その包装が電池外装缶にラベルを巻きつけたのみにするなど、簡素化される傾向が強まっている。このような従来の角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池が、特に封口板側から角部に過度の落下衝撃を受けると、この衝撃が絶縁板及びスペーサーを経て電極体に加わり、特に電極体コーナー部での変形が大きくなり、場合によっては内部短絡によって電池電圧が低下することがある。このような現象は、上述のようなリブが設けられた絶縁板ないしスペーサーを備えた角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池においても同様に生じる。 In recent years, however, square and elliptical sealed flat secondary batteries have been increased in capacity and size, and when these batteries are processed into battery packs to be inserted into portable electronic devices, the packaging thereof However, there is an increasing tendency for simplification, such as simply wrapping a label around a battery outer can. When such a conventional rectangular or elliptical sealed flat secondary battery receives an excessive drop impact from the sealing plate side to the corner portion, this impact is applied to the electrode body through the insulating plate and the spacer. Deformation at the electrode body corner is increased, and in some cases, the battery voltage may decrease due to an internal short circuit. Such a phenomenon also occurs in a rectangular or elliptical sealed flat secondary battery having an insulating plate or spacer provided with ribs as described above.
発明者等は、このような封口板側から角部に過度の落下衝撃を受けた際の各構成部分の動きを検討したところ、落下衝撃を受けると、角部に位置する巻回電極体は慣性によってスペーサーに衝突するが、従来のスペーサーは剛体であって曲がり難いため、巻回電極体とスペーサーの衝突箇所で巻回電極体が押し潰されてしまうことを見出した。 The inventors examined the movement of each component when receiving an excessive drop impact from the side of the sealing plate to the corner, and when receiving the drop impact, the wound electrode body positioned at the corner is Although it collides with the spacer due to inertia, it has been found that the conventional spacer is rigid and difficult to bend, so that the wound electrode body is crushed at the collision point between the wound electrode body and the spacer.
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池において、スペーサーの構成を変えることにより、落下衝撃を受けても内部短絡が生じ難く、安全性に優れた角形形状ないし楕円形状の密閉偏平形二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its object is to reduce the impact of a drop by changing the configuration of the spacer in a rectangular or elliptical sealed flat secondary battery. It is an object of the present invention to provide a rectangular or elliptical sealed flat secondary battery that is less likely to cause an internal short circuit even if it is subjected to, and is excellent in safety.
上記目的を達成するため、本発明の密閉偏平形二次電池は、
偏平形の電池外装缶と、
前記電池外装体内に配置された偏平形の電極体と、
前記電池外装体の開口部を密閉するように溶接された封口板と、
前記封口板と前記電極体との間に配置されたスペーサーとを備えた密閉偏平形二次電池において、
前記スペーサーは、中央部を構成する本体部と、長さ方向の両端部を構成する端部と、からなり、
前記端部は緩衝材で形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the sealed flat secondary battery of the present invention comprises:
A flat battery outer can,
A flat electrode body disposed in the battery casing;
A sealing plate welded so as to seal the opening of the battery exterior body;
In a sealed flat secondary battery provided with a spacer disposed between the sealing plate and the electrode body,
The spacer is composed of a main body part constituting a central part and end parts constituting both end parts in the length direction,
The end portion is formed of a cushioning material.
密閉偏平形二次電池は、落下衝撃を受けた際には、長さ方向の両端側が変形し易く、特に角部は変形し易いが、長さ方向の中央部や側面部は長さ方向の両端部よりも変形し難いという性質を有している。本発明で用いたスペーサーは、長さ方向の両側の端部に、衝撃吸収性を有する緩衝材が採用されているため、これら端部が形成された箇所においては、外部からの衝撃を受けた際に衝撃が吸収され易くなっている。そのため、本発明の密閉偏平形二次電池においては、封口板の角部側から落下衝撃を受けても、偏平形の電極体に伝わる衝撃が緩和され、偏平形の電極体の変形が生じ難くなるため、従来例の密閉偏平形二次電池に比して落下衝撃を受けても電池電圧が低下し難くなる。 When a sealed flat secondary battery is subjected to a drop impact, both end sides in the length direction are easily deformed, and in particular, the corner portion is easily deformed, but the center portion and the side surface portion in the length direction are in the length direction. It has the property of being harder to deform than both ends. Since the spacer used in the present invention employs shock absorbing cushioning material at both end portions in the length direction, the portions where these end portions were formed received external shocks. At that time, the shock is easily absorbed. Therefore, in the sealed flat secondary battery of the present invention, even if a drop impact is received from the corner side of the sealing plate, the impact transmitted to the flat electrode body is reduced, and the flat electrode body is not easily deformed. Therefore, the battery voltage is less likely to be lowered even when subjected to a drop impact as compared with the conventional sealed flat secondary battery.
なお、本発明の密閉偏平形二次電池で使用し得る偏平形の電極体としては、正極極板と負極極板とをセパレータを挟んで巻回した巻回電極体を押し潰して作製した偏平形の巻回電極であっても、複数の正極極板と複数の負極極板とをそれぞれセパレータを挟んで積層して作製した偏平形の積層電極であってもよい。また、密閉偏平形二次電池の外装缶の形状としては、開口断面が長方形、正方形の角形、長円形、楕円形などを含み、角形のものは四隅の角が曲線状でもよい。また、本発明の密閉偏平形二次電池としては、非水電解質二次電池だけでなく、ニッケル−水素蓄電池等の水性電解質二次電池であってもよい。 The flat electrode body that can be used in the sealed flat secondary battery of the present invention is a flat electrode body that is produced by crushing a wound electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound with a separator interposed therebetween. A flat wound electrode formed by laminating a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates with a separator interposed therebetween may be used. Further, the shape of the outer can of the sealed flat secondary battery may include a rectangular cross section, a square square, an oval, an ellipse, and the like. Further, the sealed flat secondary battery of the present invention may be not only a non-aqueous electrolyte secondary battery but also an aqueous electrolyte secondary battery such as a nickel-hydrogen storage battery.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記スペーサーの前記本体部と前記端部は、それぞれ別個に形成されており、前記スペーサーの側面に巻回された絶縁性テープにより一体化されていることが好ましい。 Further, in the sealed flat secondary battery of the present invention, the main body portion and the end portion of the spacer are formed separately, and are integrated by an insulating tape wound around the side surface of the spacer. It is preferable.
同一の材料で緩衝性を有しない部分(以下、「剛性部分」という。)と緩衝性を有する部分とを一体に形成することは困難である。また、それぞれ薄板状の剛性部材と緩衝性を有する部材とを側面同士で接着しても、非常に接着強度は弱くなる。本発明の密閉偏平形二次電池で使用するスペーサーは、本体部と端部とをそれぞれ別個に形成されているものを用いているが、本体部及び端部は側面に巻回された絶縁性テープにより一体化されている。これにより、本体部と端部が一体的に固定され、しかも、落下衝撃を受けた際に端部が衝撃を良好に吸収できるので、上記の効果がより良好に奏されるようになる。 It is difficult to integrally form a portion (hereinafter, referred to as a “rigid portion”) that is made of the same material and does not have buffering properties and a portion that has buffering properties. Moreover, even if a thin plate-like rigid member and a cushioning member are bonded to each other on the side surfaces, the bonding strength is very weak. The spacer used in the sealed flat secondary battery of the present invention uses a body part and an end part separately formed, but the body part and the end part are insulated on the side surface. Integrated with tape. As a result, the main body and the end are fixed integrally, and the end can absorb the impact satisfactorily when subjected to a drop impact, so that the above-described effect can be achieved better.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記絶縁性テープは、前記電極体の前記封口板方向の上端部を同時に巻回していることが好ましい。 In the sealed flat secondary battery of the present invention, it is preferable that the insulating tape is wound around the upper end portion of the electrode body in the sealing plate direction at the same time.
このような構成とすると、絶縁性テープによって電極体とスペーサーとを安定した状態で一体的に固定できるため、落下衝撃を受けてもスペーサーと電極体との位置関係がズレ難い。そのため、本発明の密閉偏平形二次電池によれば、スペーサーの端部によって落下衝撃を良好に吸収できるようになり、より電極体の変形が抑制され、電池電圧が低下し難くなる。なお、本発明の密閉偏平形二次電池では、絶縁性テープとして片面に粘着剤ないし接着剤が塗布されている絶縁性テープや、単なる絶縁性テープを用いて巻終り端を別途粘着性テープ又は接着剤で固定するものを使用し得る。 With such a configuration, since the electrode body and the spacer can be fixed integrally with the insulating tape in a stable state, the positional relationship between the spacer and the electrode body is not easily displaced even when subjected to a drop impact. Therefore, according to the sealed flat secondary battery of the present invention, it is possible to satisfactorily absorb the drop impact by the end portion of the spacer, the deformation of the electrode body is further suppressed, and the battery voltage is hardly lowered. In the sealed flat secondary battery of the present invention, the insulating tape in which an adhesive or adhesive is applied on one side as an insulating tape, or a simple adhesive tape is used to separate the end of winding separately from the adhesive tape or Those fixed with an adhesive may be used.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記スペーサーの前記本体部と前記端部は、それぞれ別個に形成されており、両者共に絶縁性テープの表面上に固定されて一体化されているものとすることができる。 In the sealed flat secondary battery of the present invention, the main body portion and the end portion of the spacer are formed separately, and both are fixed and integrated on the surface of the insulating tape. Can be.
本発明の密閉偏平形二次電池によれば、単に絶縁性テープ表面上にスペーサーの本体部と端部とを固定することにより、本体部と端部とを一体化できるため、製造が容易となる。なお、本発明の密閉偏平形二次電池では、絶縁性テープとして、片面に粘着剤ないし接着剤が塗布されている絶縁性テープや、熱溶着性絶縁性テープを使用することができ、更には、単なる絶縁性テープを用いてスペーサーの本体部と端部とを接着剤により固定するようにしたものも使用し得る。 According to the sealed flat secondary battery of the present invention, the main body part and the end part can be integrated by simply fixing the main body part and the end part of the spacer on the surface of the insulating tape. Become. In the sealed flat secondary battery of the present invention, as the insulating tape, an insulating tape coated with an adhesive or an adhesive on one side or a heat-welding insulating tape can be used. In addition, it is also possible to use a spacer in which the main body portion and the end portion of the spacer are fixed with an adhesive using a simple insulating tape.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記端部は、前記スペーサーの全体の中心を基点として、前記中心から長さ方向の端部までの距離の70〜90%の位置よりも端部側に形成されていることが好ましい。 Moreover, in the sealed flat secondary battery of the present invention, the end portion is based on the entire center of the spacer as a base point, and is more than 70 to 90% of the distance from the center to the end portion in the length direction. It is preferably formed on the end side.
スペーサーの中心から、本体部と端部との対向部(隙間)までの距離がこの範囲であると、スペーサーの緩衝材が形成された端部が、電極体コーナー部であって、落下衝撃により変形しやすい部分を覆うことになるので、好ましい。中心から長さ方向の端部までの距離の90%を越える場合には、スペーサーの緩衝材が形成された端部が実質的に落下衝撃を受けた箇所の全てをカバーできなくなるので、緩衝材を形成した効果が表れ難くなることがある。同じく70%未満ではスペーサーの剛性が確保し難くなり、スペーサーとしての電極体の位置決めや上ズレ防止等の本来の機能を喪失するおそれがある。 If the distance from the center of the spacer to the opposing part (gap) between the main body part and the end part is within this range, the end part on which the spacer cushioning material is formed is the electrode body corner part, It is preferable because it covers a portion that is easily deformed. If it exceeds 90% of the distance from the center to the end in the length direction, the end where the spacer cushioning material is formed cannot cover all the places where the impact was dropped. The effect of forming may become difficult to appear. Similarly, if it is less than 70%, it is difficult to ensure the rigidity of the spacer, and there is a risk that the original functions such as positioning of the electrode body as a spacer and prevention of upper displacement may be lost.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記端部は、ポリイソプレン、スチレン・ブタジエンゴム、ポリイソブチレン、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エピクロリルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴムの何れかにより形成されていることが好ましい。 Further, in the sealed flat secondary battery of the present invention, the end is formed of polyisoprene, styrene / butadiene rubber, polyisobutylene, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, epichlorolyl hydrin rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, It is preferably formed of any one of fluorine rubber, acrylic rubber, and ethylene propylene rubber.
これらのゴム材は良好な緩衝性を備えているから、上記本発明の効果がより良好に奏されるようになる。 Since these rubber materials have good buffering properties, the effects of the present invention can be achieved better.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記封口板と前記スペーサーとの間には絶縁板が配置され、前記スペーサーの長さ方向の長さは前記絶縁板の長さ方向の長さよりも長いことが好ましい。 In the sealed flat secondary battery of the present invention, an insulating plate is disposed between the sealing plate and the spacer, and the length of the spacer in the length direction is the length of the insulating plate in the length direction. Longer than this is preferable.
本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記封口板と前記スペーサーとの間には絶縁板が配置され、スペーサーの長さ方向の長さが絶縁板の長さ方向の長さよりも長いため、電池の角部が落下衝撃を受けた際に電極体が絶縁板に直接接触せず、端部の緩衝材のみに衝突する。そのため、本発明の密閉偏平形二次電池によれば、より偏平型の電極体に伝わる衝撃が緩和され、偏平型の電極体の変形が生じ難くなる。 In the sealed flat secondary battery of the present invention, an insulating plate is disposed between the sealing plate and the spacer, and the length in the length direction of the spacer is longer than the length in the length direction of the insulating plate. When the corner portion of the battery is subjected to a drop impact, the electrode body does not directly contact the insulating plate and collides only with the cushioning material at the end portion. Therefore, according to the sealed flat type secondary battery of the present invention, the impact transmitted to the flat type electrode body is alleviated, and the flat type electrode body is hardly deformed.
また、本発明の密閉偏平形二次電池においては、前記封口板と前記絶縁板とは前記電極体に電気的に接続されている端子板によって一体に固定されていることが好ましい。 Moreover, in the sealed flat secondary battery of the present invention, it is preferable that the sealing plate and the insulating plate are integrally fixed by a terminal plate electrically connected to the electrode body.
本発明の密閉偏平形二次電池によれば、端子板と封口板との間の電気的絶縁を容易に維持することができると共に、端子板と電極体との間の電気的接続を行い易く、しかも、端子板と電極体との間の電気的接続部をスペーサーを絶縁板に当接するだけで容易に絶縁することができるため、製造が容易となると共に信頼性の高い密閉偏平形二次電池が得られる。 According to the sealed flat secondary battery of the present invention, the electrical insulation between the terminal plate and the sealing plate can be easily maintained, and the electrical connection between the terminal plate and the electrode body can be easily performed. In addition, since the electrical connection between the terminal plate and the electrode body can be easily insulated simply by abutting the spacer against the insulating plate, it is easy to manufacture and has a highly reliable sealed flat secondary A battery is obtained.
以下、本願発明を実施するための実施形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための密閉偏平形二次電池としての角形非水電解質二次電池の例を示すものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiment shown below shows an example of a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery as a sealed flat secondary battery for embodying the technical idea of the present invention. The present invention is not intended to be specified in any form, and the present invention can be equally applied to various modifications without departing from the technical concept shown in the claims.
[実施形態]
最初に実施形態の角形非水電解質二次電池を図1〜図3を用いて説明する。ただし、図1〜図3においては、図6に示した従来例の角形非水電解質二次電池50と同一構成部分については同一の参照符号を付与して説明することとする。また、図1〜図3においては、上述の図6に示した角形非水電解質二次電池50における構成の一部は図示省略してある。また、この明細書における「上側(上方)」とは端子側を示し、「下側(下方)」とは偏平状の巻回電極体側を示すものとして使用されている。
[Embodiment]
First, a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment will be described with reference to FIGS. However, in FIGS. 1 to 3, the same components as those of the conventional rectangular nonaqueous electrolyte
この角形非水電解質二次電池10は、正極タブを有する正極板と負極タブを有する負極板とがセパレータ(何れも図示省略)を介して巻回された偏平状の巻回電極体13を有している(図2C参照)。この偏平状の巻回電極体13は角形の電池外装缶14内に収容されている。偏平状の巻回電極体13の上部には、絶縁性材料からなるスペーサー15が配置され、更に角形の電池外装缶14の開口部は、下側に絶縁板26が形成されている封口板17が嵌合され、角形の電池外装缶14と封口板17との嵌合部が例えばレーザ溶接により溶接され、密閉されている。
This rectangular nonaqueous electrolyte
この巻回電極体13からは、正極タブ及び負極タブ(何れも図示省略)が同一方向に突出され、負極タブはスペーサー15に形成されたスリット状の開口18(図1B参照)内を通され、絶縁板26を貫通している負極端子リベット21に接続され、この負極端子リベット21は負極端子板19aに電気的に接続されている。この負極端子板19a及び負極端子リベット21によって負極端子19が形成されている。また、正極タブは、スペーサー15と電池外装缶14との間を通され、スペーサー15及び絶縁板26との間で折り曲げ部(図示省略)が形成され、端部が電池外装缶14と封口板17との間に挟まれて電池外装缶14及び封口板17と一体に溶接されている。
From this
また、封口板17には、安全弁22、非水電解液注入孔23が形成されており、この非水電解液注入孔23は図示省略した封止材によって封止されている。負極端子19は、図2A及び図3Bに示したように、負極端子板19a及びガスケット24を封口板17上に載置し、封口板17の下側から絶縁板26を介して端子リベット21を差し込み、この端子リベット21の先端部をカシメることによって互いに一体化されている。それによって、封口板17及び絶縁板26は負極端子板19a、ガスケット24及び端子リベット21によって一体に形成されている。なお、ここでは、絶縁板26に窪みを形成して、端子リベット21部分が偏平状の巻回電極体13側に突出しないようにしている。
Further, the sealing
一方、スペーサー15は、図1B及び図2Bに示されるように、中央部分を占める本体部15aと、両端に形成された端部15bとを有している。本体部15aは、この例ではある程度の剛性が確保されるポリプロピレンで形成されている。一方、端部15bは、衝撃吸収性を付与するため、例えばスチレンブタジエンゴムで形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1B and 2B, the
なお、端部15bとしては、スチレンブタジエンゴムの他、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、エピクロリルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム等のある程度の弾性(衝撃吸収性)を有する素材を採用してもよい。
As the
図1B及び図2Bでは、本体部15aと端部15bとは接合部25において密着配置されている例を示したが、僅かに隙間が形成される状態としてもよい。ただし、本体部15aと端部15bとは、素材が異なるため、両者を一体に形成することは困難であり、また、側面同士を接着剤で密着固定しても強固に固定することは困難である。
1B and 2B show an example in which the
そして、本実施形態の角形非水電解質二次電池10では、本体部15aと端部15bとは、巻回電極体13の上方に位置決めされ、スリット状の開口18内に負極集電タブが通されたのち、図2C、図2Dに示されているように、それらの周囲を例えば粘着剤付きの絶縁性テープ16により巻回電極体13の上端部周囲と共に巻回することにより取り付けられている。このように構成することにより、スペーサー15を構成する本体部15aと端部15bとが一体化され、巻回電極体13の上方に固定される。
In the rectangular nonaqueous electrolyte
なお、絶縁性テープ16としては、片面に粘着材ないし接着剤が塗布されている絶縁性テープだけでなく、単なる絶縁性テープを用いて巻終り端を別途粘着性テープ又は接着剤で固定するものを使用してもよい。
The insulating
また、実施形態で使用した偏平状の巻回電極体及び角形密閉電池としての非水電解質二次電池の具体的製造方法は以下のとおりである。
[正極の作製]
正極板は次のようにして作製した。まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)粉末と、正極導電剤としてのアセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)粉末とを、正極活物質:アセチレンブラック:PVdF=94:3:3の質量比でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に投入、混練してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔製の正極集電体の両面にドクターブレード法により塗布した後、乾燥させて、正極集電体の両面に正極活物質層を形成した。その後、圧縮ローラを用いて圧縮し、正極を作製した。そして、この正極集電体の露出部に略コ字状の切り込みを入れて正極タブとなる部分を成形した。
Moreover, the specific manufacturing method of the non-aqueous electrolyte secondary battery as a flat wound electrode body and a square sealed battery used in the embodiment is as follows.
[Production of positive electrode]
The positive electrode plate was produced as follows. First, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder as a positive electrode active material, acetylene black as a positive electrode conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) powder, positive electrode active material: acetylene black: PVdF = 94: 3: 3 Was added to and kneaded with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at a mass ratio of This slurry was applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm by a doctor blade method and then dried to form a positive electrode active material layer on both surfaces of the positive electrode current collector. Then, it compressed using the compression roller and produced the positive electrode. Then, a substantially U-shaped cut was made in the exposed portion of the positive electrode current collector to form a portion that would become a positive electrode tab.
[負極の作製]
負極活物質としての黒鉛粉末と、スチレンブタジエンゴム(SBR)(スチレン:ブタジエン=1:1)のディスパージョンを水に分散させ、更に、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)を添加して負極活物質合剤スラリーを調製した。なお、この負極活物質合剤スラリーの乾燥質量比は、黒鉛:SBR:CMC=95:3:2となるように調製した。この負極活物質合剤スラリーを厚みが8μmの銅箔製の負極集電体の両面にドクターブレード法により塗布し、乾燥した後、圧縮ローラで圧縮して負極を作製した。そして、この負極集電体の露出部にニッケル金属製の負極タブを溶接した。
[Production of negative electrode]
Dispersion of graphite powder as a negative electrode active material and styrene butadiene rubber (SBR) (styrene: butadiene = 1: 1) in water, and further adding carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener An active material mixture slurry was prepared. In addition, the dry mass ratio of this negative electrode active material mixture slurry was prepared so that it might become graphite: SBR: CMC = 95: 3: 2. This negative electrode active material mixture slurry was applied to both sides of a copper foil negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 8 μm by the doctor blade method, dried, and then compressed by a compression roller to produce a negative electrode. And the negative electrode tab made from nickel metal was welded to the exposed part of this negative electrode collector.
[非水電解液の作製]
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジエチルカーボネート(DEC)からなる混合溶媒(体積比でEC:EMC:DEC=30:50:20)にLiPF6を1モル/リットル溶解して非水電解液を調製した。
[Preparation of non-aqueous electrolyte]
1 mol / liter of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent composed of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio of EC: EMC: DEC = 30: 50: 20). A water electrolyte was prepared.
[巻き取り電極体の作製]
上記の正極及び負極を用い、正極タブ及び負極タブが同一方向に導出されるように、かつ正極タブが外側となるようにして、両電極間にセパレータを介在させて円筒状に巻回し、その後押し潰すことにより偏平状の巻回電極体とした。
[Production of winding electrode body]
Using the above positive electrode and negative electrode, the positive electrode tab and the negative electrode tab are led out in the same direction, and the positive electrode tab is on the outside, and a separator is interposed between the two electrodes, and then wound in a cylindrical shape. A flat wound electrode body was obtained by crushing.
[スペーサーの作製]
ここで、図1Bに示したように、スペーサー15の本体部15aの中心点Pから、端部(緩衝材)15bの両端までの距離をL、本体部15a及び端部15bの中心点Pに対応する位置までの幅方向の長さをW、スペーサー15の実質的厚さをt(図2B参照)とする。実施形態で用いたスペーサー15の本体15aは、短辺の幅:4.2mm、長さ:25mm、厚さ0.8mmのポリプロピレン製のものである。
[Production of spacer]
Here, as shown in FIG. 1B, the distance from the center point P of the
そして、図1Bに示したように、スペーサー15の本体部15aの中心点からそれぞれ両端側に12.5mm離した位置に、隙間が生じないように接合部25が形成されるように緩衝材からなる端部15bを配置したものを用いた。すなわち、端部15bは、一方端が半円形状となっているが、幅=4.2mm、長さ3.8mm及び厚さ0.8mmのスチレンブタジエンゴム製のものである。従って、実施形態で用いたスペーサー15は、W=2.1mm、L=16.3mm、t=0.8mmであり、接合部25の位置は約0.8Lとなっている。なお、この接合部25においては、僅かの隙間が生じるようにしてもよい。
Then, as shown in FIG. 1B, from the cushioning material, the
このようにして、偏平状の巻回電極体13の負極タブをスペーサー15の本体部15aの一方側の開口18を通し、スペーサー15の構成要素である本体部15aと端部15bとを巻回電極体13の上側に載置する。その後、スペーサー15の構成要素である本体部15a及び端部15bの側面と、巻回電極体13の上方側の一部を同時に絶縁性テープ16で巻回することにより、スペーサー15と巻回電極体13とを一体に固定する。
In this way, the negative electrode tab of the flat
そして、上述のようにして作製された封口板17及び絶縁板26と一体化されている負極端子19の端子リベット21に、負極タブを溶接する。次いで、巻回電極体13上方に形成されたスペーサー15に絶縁板26が当接するように配置する。なお、スペーサー15の本体15aを絶縁板26に嵌合させることによって、スペーサー15と絶縁板26とを一体化するように構成してもよい。
Then, the negative electrode tab is welded to the
そして偏平状の巻回電極体13を電池外装缶14内に挿入し、また、正極タブは、スペーサー15と電池外装缶14との間を通し、スペーサー15及び絶縁板26との間で折り曲げ部(図示省略)を形成し、端部が電池外装缶14と封口板17との間に挟まれるように導出する。さらに、封口板17を電池外装缶14の開口部に嵌合し、この嵌合部を例えばレーザ溶接することによって電池外装缶14及び封口板17とを一体にさせる。
Then, the flat
その後、電解液注入孔23から所定量の非水電解液を注入し、電解液注入孔を封止することによって実施形態の角形非水電解質二次電池を得た。なお、作製された角形非水電解質二次電池の具体的なサイズは、短辺の幅:5.2mm、長辺の長さ:34mm及び高さ:50mmである。
Thereafter, a predetermined amount of non-aqueous electrolyte was injected from the electrolyte
なお、以下に示す比較例の角形非水電解質二次電池は、スペーサー15として図7に示した従来例に対応するもの、すなわち、全体がポリプロピレンで一体的に作成されているものを用いたものである。
In addition, the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery of the comparative example shown below corresponds to the conventional example shown in FIG. 7 as the
[落下試験]
このようにして得られた実施形態及び比較例の各角形非水電解質二次電池に必要な保護回路を取り付けた電池パックを作製し、これらの電池パックを10個ずつ用いて、図4Aに示したように、落下試験を行った。落下試験は、1.8mの高さから絶縁コーティングされた鉄板30上に電池の負極端子部(天面)を下側になる方向に落下させ、1回落下するごとに電池パックの電圧を測定し、電圧低下が生じた時の落下回数を測定し、電池電圧の低下が認められなかったものについてはこの操作を200回繰り返した。結果を纏めて表1に示した。
[Drop test]
A battery pack having a protection circuit necessary for each of the prismatic nonaqueous electrolyte secondary batteries of the embodiment and the comparative example obtained as described above was manufactured, and 10 pieces of these battery packs were used, as shown in FIG. 4A. As described above, a drop test was performed. In the drop test, the negative electrode terminal (top) of the battery is dropped downward on a
[表1]
実施形態 10/10セル 200回 異常なし
比較例 5/10セル 200回 異常なし
5/10セル 電圧低下
(156回、161回、171回、172回、189回)
[Table 1]
5/10 cell voltage drop
(156 times, 161 times, 171 times, 172 times, 189 times)
上記表1に示した結果から、実施形態の電池によれば、過度の落下試験においても電池電圧の低下傾向は認められず、従来例のものに対応する比較例の電池よりも信頼性が高くなっていることが確認された。このような現象が生じる理由は、たとえば、図4Bに示したように、落下衝撃を受けると、偏平状の巻回電極体13のコーナー部13aが変形するが、このとき緩衝材からなるスペーサー15の端部15bが衝撃の一部を吸収することによって、コーナー部13aに過度の変形が生じなくなるためと推定される。
From the results shown in Table 1 above, according to the battery of the embodiment, the battery voltage decrease tendency is not recognized even in the excessive drop test, and the reliability is higher than the battery of the comparative example corresponding to the conventional one. It was confirmed that The reason why such a phenomenon occurs is that, for example, as shown in FIG. 4B, when a drop impact is applied, the
なお、実施形態のスペーサー15は、図1Bに示したように、中心点Pより長さ方向の両端側にそれぞれに本外部15aと端部15bとの間に隙間が生じないように接合部25が位置しているものを使用したが、この接合部25に僅かの隙間が生じるようにしてもよい。また、実施形態のスペーサー15は、スペーサーの中心から接合部25までの距離を約0.8L(80%)と成した例を示したが、このスペーサー15の中心点Pから接合部25までの距離が0.7L〜0.9L(70%〜90%)の範囲内であれば実施形態の電池と同様の効果を奏する。
As shown in FIG. 1B, the
また、実施形態では、角形非水電解質二次電池10の電池外装缶14が正極であり、端子が負極のものを示したが、この配置を逆にしてもかまわない。
Further, in the embodiment, the battery outer can 14 of the square nonaqueous electrolyte
[変形例]
上記実施形態の角形非水電解質二次電池10では、スペーサー15の本体部15a及び端部15bを巻回電極体13の上端部に絶縁性テープ16を巻回することにより固定した例を示した。これは、スペーサー15の本体部15aと端部15bとが別個となっており、本体部15aと端部15bとの側端部とを接着剤で固着しても容易に分離してしまうためである。
[Modification]
In the rectangular nonaqueous electrolyte
そこで、スペーサー15の本体部15a及び端部15bを絶縁テープ16a上に固定することにより一体化した変形例を図5を用いて説明する。なお、図5は変形例のスペーサー15'の図2Bに対応する断面図である。また、図5においては、図2Bに示した実施形態のスペーサー15と同一構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
Therefore, a modified example in which the
この変形例のスペーサー15'は、絶縁性テープ16aの表面に接着剤層16bが形成されたものを用い、この接着剤層16bの表面に、本体部15aと端部15bとを両者間に接合部25生じるように位置決め載置して固定したものである。ただし、この例でも接合部25に僅かな隙間が生じるようにしてもよい。この変形例のスペーサー15'においては、絶縁性テープ16aにも開口18及び20を形成する必要があるが、絶縁性テープ16aは柔軟であるので、容易に切り取りないし打ち抜きにより形成し得る。
The
この絶縁性テープ16aとしては、片面に粘着材ないし接着剤が塗布されているもの以外に、熱溶着性絶縁性テープを使用することができ、更には、単なる絶縁性テープを用いてスペーサーの本体部15aと端部15bとを接着剤により固定するようにしたものも使用し得る。
As this insulating tape 16a, a heat-weldable insulating tape can be used in addition to the one coated with an adhesive or adhesive on one side, and further, the spacer main body can be formed using a simple insulating tape. What fixed the
このような変形例のスペーサー15'を用いれば、スペーサー15'は巻回電極体13とは別体の構成物として取り扱うことができるので、図6に示した従来例の密閉偏平形二次電池の場合として同様に作製することができるとともに、上述した実施形態の密閉偏平形二次電池10の場合と同様の効果を奏することができるようになる。
If the
なお、上記実施形態、変形例では、密閉偏平形二次電池として、偏平形巻回電極体を用いた角形非水電解質二次電池を用いた例を示したが、楕円状の巻回電極体を用いた場合でも、更には、正極極板と、負極極板とを絶縁膜を挟んで順次積層した積層型電極体を用いた非水電解質二次電池に対しても適用可能である。また、密閉偏平形二次電池の外装缶の形状としては、開口が長方形、正方形の角形、長円形、楕円形などを含み、角形のものは四隅の角が曲線状になっていてもよい。さらに、実施形態では非水電解質二次電池に適用した例を示したが、ニッケル−水素蓄電池等の水性電解質二次電池に対しても適用可能である。 In the above-described embodiment and modification, an example in which a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery using a flat wound electrode body is used as a sealed flat secondary battery is shown, but an elliptical wound electrode body is used. However, the present invention is also applicable to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a stacked electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are sequentially stacked with an insulating film interposed therebetween. In addition, as the shape of the outer can of the sealed flat secondary battery, the opening may include a rectangular shape, a square shape, an oval shape, an oval shape, etc., and the rectangular shape may have four corners curved. Furthermore, although the example applied to the non-aqueous electrolyte secondary battery was shown in the embodiment, the present invention can also be applied to an aqueous electrolyte secondary battery such as a nickel-hydrogen storage battery.
10、50…角形非水電解質二次電池 11…正極タブ 12…負極タブ 13a…コーナー部 13…巻回電極体 14…電池外装缶 15、15'…スペーサー 15a…本体部 15b…端部(緩衝材) 16、16a…絶縁性テープ 16b…接着剤層 17…封口板 18…開口 19…負極端子 19a…負極端子板 20…開口 21…負極端子リベット 22…安全弁 23…非水電解液注入孔 24…ガスケット 25…接合部 26…絶縁板 30…鉄板 P…中心点
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電池外装体内に配置された偏平型の電極体と、
前記電池外装体の開口部を密閉するように溶接された封口板と、
前記封口板と前記電極体との間に配置されたスペーサーとを備えた密閉偏平形二次電池において、
前記スペーサーは、中央部を構成する本体部と、長さ方向の両端部を構成する端部と、からなり、
前記端部は緩衝材で形成されていることを特徴とする密閉偏平形二次電池。 A flat battery outer can,
A flat electrode body disposed in the battery case;
A sealing plate welded so as to seal the opening of the battery exterior body;
In a sealed flat secondary battery provided with a spacer disposed between the sealing plate and the electrode body,
The spacer is composed of a main body part constituting a central part and end parts constituting both end parts in the length direction,
The end portion is formed of a buffer material, and is a sealed flat secondary battery.
前記スペーサーの長さ方向の長さは前記絶縁板の長さ方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項1に記載の密閉偏平形二次電池。 An insulating plate is disposed between the sealing plate and the spacer,
2. The sealed flat secondary battery according to claim 1, wherein a length of the spacer in a length direction is longer than a length of the insulating plate in a length direction.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101807274B1 (en) * | 2015-03-13 | 2017-12-08 | 주식회사 엘지화학 | Battery Cell Comprising Top Insulator |
| US9929392B2 (en) | 2011-10-04 | 2018-03-27 | Gs Yuasa International Ltd. | Electrochemical device |
| CN110495008A (en) * | 2017-10-17 | 2019-11-22 | 株式会社Lg化学 | Crack-resistant sealing block for pouch-shaped secondary battery, pouch-shaped battery case manufactured using the same, and method of sealing pouch-shaped battery case |
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2010
- 2010-01-29 JP JP2010017626A patent/JP2011159389A/en active Pending
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| US12512534B2 (en) | 2017-10-17 | 2025-12-30 | Lg Energy Solution, Ltd. | Crack-prevention sealing block for pouch-shaped secondary batteries, pouch-shaped battery case manufactured using the same, and method of sealing pouch-shaped battery case |
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