層疊式電池的制作方法

專利名稱：層疊式電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及在機器人、電動車、備用電源等中使用的層疊式電池，尤其涉及能夠緊湊地收容電池要件且在減壓密封時能夠抑制在外裝體上產生褶皺或變形的層疊式電池。
背景技術：
在具有撓性的層疊板制的外裝體中收容層疊電極體而構成的層疊式電池中，以往在將外裝體的內部抽成真空的同時進行密封(減壓密封)，以使電解液充分浸透至電極體的內部。此時，在電極體與外裝體之間，尤其在集電取出部分容易形成間隙，在該間隙的形成部分存在伴隨抽成真空的內壓變化而導致在外裝體上產生褶皺或變形的問題。因此，如專利文獻1至3公開的那樣，為了防止上述褶皺或變形及其它目的，在電極體與外裝體之間的間隙的形成部分配置間隔件。然而，在層疊式電池中，形成為從各極板延伸出的極板引線板(日語極板U — F 夕^)多張層疊重疊并通過超聲波焊接分別與正負極的集電端子接合的結構，但在需要以大容量且高速進行充放電的層疊式電池的情況下，存在為了大容量化而增加層疊張數的傾向，此外，集電端子為了流過大電流而變厚。因此，需要將多個由金屬箔構成的極板引線板超聲波焊接在由厚的金屬板構成的集電端子上，此時，由于厚度的不同，與金屬箔彼此焊接的焊接部相比，金屬箔與金屬板的焊接部的熔敷性容易變差，若熔敷性變差，則各極板與集電端子的連續電阻值不均一，尤其在高速使用時流入各極板中的電流值產生偏差，在電池內產生充放電狀態的不均，產生部分過放電或過充電，從而循環特性下降。因此，如專利文獻4公開的那樣，提出有與將極板引線板與集電端子接合的情況不同，在集電端子與極板之間的位置、即僅在極板引線板存在的位置將層疊的極板引線板彼此通過超聲波焊接等接合，由此使極板與集電端子的連續電阻值均一化從而抑制流入各極板中的電流值產生偏差(在本說明書中，將這樣的連接結構也稱為“兩級連接結構”)。但是，在層疊式電池中，尤其是在需要大容量的充放電的情況下，為了將電池盡可能地形成為高能量密度，需要將層疊電極體盡可能高效地收容到外裝體中，但若采用上述兩級連接結構，則需要在集電端子與極板之間確保僅極板引線板接合的接合部，因此必然導致極板引線板不得不相應地變長，該狀態下極板引線板的占有空間增大，從而使電池的體積能量密度下降。因此，在采用上述兩級連接結構時，將極板引線板以成為側視觀察下鉤形狀的方式折彎而向相對于延伸方向大致成直角的方向(即厚度方向)延伸，然后在其延伸端折回，并在最初的折彎位置再次向直角方向折彎，并再次沿原來的延伸方向延伸，由此，通過將極板引線板作為整體在延伸中途折疊而在延伸方向上縮短，從而抑制極板引線板的占有空間的增大(在本說明書，將這樣的極板引線板的折彎結構也稱為“折疊結構”)。專利文獻1 日本特開2005-317312號公報專利文獻2 日本特開2008-262788號公報專利文獻3 日本特開2000-311665號公報專利文獻4 日本特開2009-87611號公報
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然后，直至本發明人等得到如下新的見解在采用上述兩級連接結構且伴隨于此將極板引線板形成為折疊結構的情況下，若如上述那樣將外裝體減壓密封，則折疊的極板引線板張開且層疊板制的外裝體進入其間，其結果是外裝體在該部分向內側凹陷而形成褶皺。即，在如上述那樣將極板引線板形成為折疊結構的情況下，即使將極板引線板以無間隙密接的方式折疊，該折疊部也能展開成側視觀察下V字形狀，因此外裝體因減壓而使該極板引線板的能夠展開的部分張開且進入其間而向內側凹陷。即，在原本沒有間隙的極板引線板的折疊位置，外裝體因減壓能夠嚙入而使其形成間隙，由此外裝體在該部分產生褶皺。

發明內容
本發明的目的在于提供一種在使用具有撓性的外裝體構成的情況下能夠有效地抑制減壓密封時在外裝體上產生褶皺或變形的層疊式電池。為了完成上述目的，在本發明所涉及的層疊式電池中，多張正極板和負極板隔著隔板交替層疊而構成層疊電極體，從所述各極板延伸出的極板引線板多張層疊重疊并分別與正負極的集電端子接
I=I，在所述集電端子與極板之間的位置，層疊的所述極板引線板彼此接合，所述極板弓ι線板從所述各極板延伸出并在中途折疊，所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中，所述層疊式電池的特征在于，在所述極板引線板中通過至少對折式折疊一次而形成的折痕側的相反側的展開側的端部與所述外裝體之間配置有第一間隔件。在本發明中，作為將極板引線板在延伸中途折疊的方式，只要包括通過至少對折式折彎一次而形成折痕側和其相反側的展開側的結構，則可以為任意的結構，例如如上所述，使極板引線板折彎而向相對于延伸方向大致成直角的方向(即向厚度方向)延伸，進而在其延伸端折返，并在最初的折彎位置再次向直角方向折彎而再次沿原來的延伸方向延伸的結構，或者反復進行兩次以上與上述同樣的折疊而折疊成鋸齒狀的結構等均包含于其中。此外，作為“間隔件”，只要是在減壓密封時的內壓變化的作用下能夠保持外裝體的形狀的構件即可，例如，使用橡膠、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等樹脂的材質。此外，在本發明中，“間隔件”包括將間隔或間隙維持一定的構件、填充(填補)間隔或間隙的構件、預先防止形成間隔或間隙的構件等中的任一個。根據上述本發明的結構，在將外裝體減壓密封時，即使外裝體因減壓而要嚙入在極板引線板中通過至少對折式折疊一次而形成的展開側的端部，也被配置在該極板引線板的展開側端部與外裝體之間的第一間隔件阻止而無法嚙入，因此外裝體不會在這部分向內側凹陷，因此能夠抑制褶皺或變形的產生。并且，此時，無需使電池構成過于復雜化，通過在極板引線板的展開側端部與外裝體之間配置第一間隔件這樣簡單的結構，就能夠有效地抑制在外裝體上產生褶皺或變形的情況。優選所述第一間隔件配置成預先插入所述極板引線板中的展開側端部之間。
如上所述，在極板引線板中通過至少對折式折疊一次而形成的展開側端部在如上所述張開時容易形成間隙，但根據上述結構，通過預先在該展開側端部插入第一間隔件，能夠更有效地抑制在該折疊部形成間隙。換言之，在保持原狀態時在極板引線板的展開側端部能夠形成的間隙被第一間隔件預先填補(被填充)，因此能更有效地抑制間隙的形成。優選將所述極板引線板夾在之間，而在配置有所述第一間隔件的一側的相反側配置有作為另一間隔件的第二間隔件。將極板引線板夾在之間而配置有第一間隔件的一側的相反側的位置為集電取出部分的位置，如上所述，是特別容易形成間隙的位置，因此通過在該位置配置第二間隔件， 能夠有效地抑制在外裝體上產生褶皺或變形。此外，極板引線板的展開不僅通過第一間隔件，也從相反側通過第二間隔件阻止， 由此能夠進一步有效地抑制外裝體的褶皺或變形。換言之，極板引線板的展開主要被第一間隔件抑止，且被第二間隔件輔助抑止。優選所述第二間隔件具有與所述層疊電極體的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部。在層疊電極體中，由于正極板比負極板小一圈成形，因此在其周緣部不存在正極板，由此層疊電極體的周緣部與比其靠中央側部的部分相比薄正極板的量。因此，在將外裝體減壓密封時，外裝體因減壓在層疊電極體的周緣部也容易以向內側凹陷的方式(形成臺階的方式)變形而產生褶皺或變形。因此，通過如上述那樣預先在第二間隔件上設置重復部，能夠填補層疊電極體的周緣部的厚度的不足，由此抑制外裝體以向內側凹陷的方式變形。優選所述第一間隔件與第二間隔件形成為一體。在本發明中，“第一間隔件與第二間隔件形成為一體”包含第一間隔件與第二間隔件通過一體成形而一體地形成的方式、以及通過熔敷、粘接、螺紋緊固等適當的方法將分別成形的第一間隔件與第二間隔件接合而一體化的方式中的任一種。若第一間隔件與第二間隔件成為不同體而分別配置，則減壓密封所引起的內壓變化或落下等帶來的沖擊等使所述第一間隔件或第二間隔件的位置容易錯動，該位置錯動容易成為外裝體的褶皺或變形的原因。相對于此，通過如上述那樣使第一間隔件與第二間隔件形成為一體，能夠形成不易產生這樣的位置錯動的結構。優選所述間隔件(第一間隔件或第二間隔件)具有絕緣性。如上所述，作為間隔件，優選使用橡膠或樹脂這樣具有絕緣性的材料。橡膠或樹脂容易將間隔件成形為期望的硬度，加工容易，并且能夠將與上述兩極對應的間隔件一體地構成。優選所述間隔件的維氏硬度為100HV以上且小于200HV。作為間隔件，依靠于形狀和厚度，但若具有100HV以上的維氏硬度，則能夠使作為間隔件的形狀保持性充分，另一方面，若維氏硬度小于200HV，則在減壓密封時不易因間隔件過硬而由角部等使外裝體損傷，此外，能夠適度地進行變形從而安裝和設置容易，特別是如上所述那樣使第一間隔件與第二間隔件形成為一體的情況下，若間隔件的變形性不充分則安裝和設置容易變得困難，因此形成小于200HV的硬度尤其有效。此外，為了完成上述目的，本申請的第二發明所涉及的層疊式電池中，
多張正極板和負極板隔著隔板交替層疊而構成層疊電極體，從所述各極板延伸出的極板引線板多張層疊重疊并分別與正負極的集電端子接
I=I，所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中，所述層疊式電池的特征在于，在所述極板引線板與所述外裝體之間配置有間隔件，所述間隔件具有與所述層疊電極體的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部。根據上述本申請的第二發明的結構，通過在極板引線板與外裝體之間配置有間隔件，阻止外裝體向內側凹陷而抑制褶皺或變形的產生，進而，通過使間隔件具有重復部，從而能夠抑制外裝體在層疊電極體的周緣部產生褶皺或變形。S卩，在層疊電極體中，由于正極板比負極板小一圈成形，因此在其周緣部不存在正極板，由此層疊電極體的周緣部與比其靠中央側部的部分相比薄正極板的量。因此，在將外裝體減壓密封時，外裝體因減壓在層疊電極體的周緣部也容易以向內側凹陷的方式(形成臺階的方式)變形而產生褶皺或變形。在此，通過如上述本申請的第二發明那樣在間隔件上設置重復部，能夠填補層疊電極體的周緣部的厚度的不足，由此抑制外裝體以向內側凹陷的方式變形。在本申請的第二發明的基礎上，優選所述間隔件具有絕緣性。如上所述，作為間隔件優選橡膠或樹脂這樣具有絕緣性的材料。橡膠或樹脂容易將間隔件成形為期望的硬度，加工容易，并且能夠將與所述兩極對應的間隔件一體地構成。在本申請的第二發明的基礎上，優選所述間隔件的維氏硬度為100HV以上且小于 200HV。作為間隔件，依靠于形狀和厚度，但若具有100HV以上的維氏硬度，則能夠使作為間隔件的形狀保持性充分，另一方面，若維氏硬度小于200HV，則在減壓密封時不易因間隔件過硬而由角部等使外裝體損傷，此外，能夠適度地進行變形從而安裝和設置容易。發明效果根據本發明，在使用具有撓性的外裝體而構成的層疊式電池中，能夠有效地抑制外裝體在減壓密封時產生褶皺或變形的情況。


圖1是表示本發明的層疊式電池的一部分的圖，該圖(a)是正極的俯視圖，該圖 (b)是隔板的立體圖，該圖(c)是表示在內部配置有正極的袋狀隔板的俯視圖。圖2是在本發明的層疊式電池中使用的負極板的俯視圖。圖3是在本發明的層疊式電池中使用的層疊電極體的分解立體圖。圖4是在本發明的層疊式電池中使用的層疊電極體的俯視圖。圖5是表示將正負極引線板和正負極集電端子熔敷后的狀態的立體圖。圖6是表示將正負極引線板折彎后的狀態的側視圖。圖7是在本發明的層疊式電池中使用的間隔件的立體圖。圖8是表示在本發明的層疊式電池中使用的層疊電極體中配置了間隔件的狀況的立體圖。
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圖9是表示在本發明的層疊式電池中使用的層疊電極體中配置了間隔件的狀況的側視圖。圖10是在本發明的層疊式電池中使用的外裝體中插入層疊電極體后的狀態的立體圖。圖11是在本發明的層疊式電池中使用的外裝體中插入層疊電極體后的狀態的示意剖視圖。圖12是在另一實施方式所涉及的層疊式電池中使用的第一間隔件及第二間隔件的立體圖。圖13是將另一實施方式所涉及的層疊電極體插入外裝體后的狀態的局部剖開示意側視圖。圖14是表示將另一實施方式所涉及的一體型間隔件配置在層疊電極體中的層疊式電池的示意局部剖視圖。符號說明1 正極板la:正極活性物質層2:負極板2a:負極活性物質層3 袋狀隔板3a:隔板4 熔接部(日語原文融著部)5 一體型間隔件51 第二覆蓋部(第二間隔件)51S 第二填充部51E 重復片52 第一覆蓋部(第一間隔件)52S:第一填充部53 連結片54P 正極側狹縫MN:負極側狹縫10:層疊電極體11 正極引線板(日語原文正極1J 一 F夕7··)12 負極引線板(日語原文負極1J 一 K夕1 )15 正極集電端子16 負極集電端子17 層疊膜18 外裝體26 絕緣帶55 第二間隔件55E 重復部
56第一間隔件
57正極引線板
58負極引線板
59正極集電端子
60負極集電端子
61正極引線板
62負極引線板
70一體型間隔件
71第二覆蓋部(第二間隔件)
71E:重復部
72第一覆蓋部(第—-間隔件)
100、110 層疊電極體
Sl樹脂密封件(糊狀材料)
具體實施例方式以下，參照附圖，進一步詳細地說明本發明，本發明完全不局限于以下最佳的方式，在不變更其主旨的范圍內能夠適當變更而實施。[正極的制作]將90質量％的作為正極活性物質的LiCo02、5質量％的作為導電劑的炭黑、5質量％的作為粘接劑的聚偏氟乙烯、作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液混合而調制成正極用料漿，之后將該正極用料漿涂敷在作為正極集電體的鋁箔(厚度15ym)的兩面。 然后，使溶劑干燥，并通過輥壓縮至厚度0. Imm后，如圖1(a)所示，切斷成寬度Ll = 95mm、 高度L2 = 115mm，從而制作出在兩面具有正極活性物質層Ia的正極板1。此時，使寬度L3 =30mm、高度L4 = 20mm的活性物質未涂敷部從沿正極板1的寬度Ll方向延伸的一邊的一端部(圖1(a)中為左端部)延伸出而形成正極引線板11。[負極的制作]將95質量％的作為負極活性物質的石墨粉末、5質量％的作為粘接劑的聚偏氟乙烯、作為溶劑的NMP溶液混合而調制成負極用料漿，之后將該負極用料漿涂敷在作為負極集電體的銅箔(厚度10ym)的兩面。然后，使溶劑干燥，通過輥壓縮至厚度0.08mm后，如圖2所示，切斷成寬度L7 = 100mm、高度L8 = 120mm，從而制作出在兩面具有負極活性物質層加的負極板2。此時，使寬度L9 = 30mm、高度LlO = 20mm的活性物質未涂敷部在沿負極板2的寬度方向延伸的一邊從上述正極板1的正極引線板11形成側端部的相反側的端部(圖2中為右端部)延伸出而形成負極引線板12。[內部配置有正極板的袋狀隔板的制作]如圖1(b)所示，在具有寬度L5 = IOOmm及高度L6 = 120mm的兩張方形形狀的聚丙烯(PP)制的隔板3a(厚度30μπι)之間配置正極板1后，如圖1(c)所示，將隔板3a的周邊部在熔接部4進行熱熔敷，從而制作出在內部收納、配置有正極板1的袋狀隔板3。[層疊電極體的制作]調制出50張上述在內部配置有正極板1的袋狀隔板3，調制出51張負極板2，如圖3所示，將該袋狀隔板3與負極板2交替層疊。此時，使負極板2位于兩端面部。接著， 如圖4所示，通過用于進行形狀保持的絕緣帶沈連接該層疊體的兩端面，從而得到層疊電極體10。[集電端子的焊接]如圖5所示，在正極引線板11及負極引線板12的各自的延伸端部上，利用超聲波焊接法分別接合有寬度30mm、厚度0. 5mm的由鋁板構成的正極集電端子15及寬度30mm、厚度0. 5mm的由銅板構成的負極集電端子16。另外，圖5及其它附圖中所示的參照符號Sl表示為了確保將后述的外裝體18熱密封時的密閉性而在正負極集電端子15、16上以分別沿著寬度方向固定成帶狀的方式成形的樹脂密封件(糊狀材料)。[極板引線板的焊接]在正負極集電端子15、16與正負極板1、2之間的位置(圖5所示的位置P11、P12)， 即僅在正負極引線板11、12存在的位置通過超聲波焊接法分別將層疊的正極引線板11彼此接合、將負極引線板12彼此接合。[集電部的整形]如圖6所示，將正負極引線板11、12折彎而形成從各極板(正負極板1、2)延伸出并在中途折疊的結構。更具體地說，如以下這樣形成。將層疊的正負極引線板11、12在從各極板(正負極板1、2)延伸出的位置首先以向層疊方向的一端部(圖6中為上端部)偏靠(集聚)的方式分別折彎。即，將層疊的正負極引線板11、12的整體在從各極板(正負極板1、幻延伸出的位置首先以成為側視觀察下大致鉤形狀的方式向一側(圖6中為上方側)折彎，使它們沿著相對于延伸方向大致呈直角方向(即厚度方向)延伸。接著，在它們的延伸端(圖6中為上端)進行180° (圖6中向下方)折回。然后，在最初的折彎位置 (圖6中為下端)，將接合的各正負極集電端子15、16再次向直角方向折彎而再次沿著原來的延伸方向(圖6中為左向)延伸。由此，使正負極引線板11、12整體在延伸中途折疊，在延伸方向上縮短而成為折疊結構。在該折疊結構中，正負極引線板11、12在從各極板(正負極板1、2)延伸出的位置首先以向層疊方向的一端部(圖6中為上端部)偏靠(集聚) 的方式分別折彎，在它們的延伸端(圖6中為上端)進行180° (圖6中向下方)折返，該一端部(圖6中為上端部)的一側相當于折痕側，另一方面，正負極引線板11、12在該折痕側的相反側再次向直角方向折彎而再次沿著原來的延伸方向(圖6中為左向)延伸，該折痕側的相反側的位置(最初的折彎位置；圖6中為下端)的一側相當于展開側。[間隔件的制作]將基于JIS K 7171中規定的塑料-彎曲特性的實驗方法得到的彎曲強度為35 55Mpa、彎曲彈性率為897 1700MPa的聚丙烯成形，制作成圖7所示的一體型間隔件5。如該圖所示，一體型間隔件5為整體一體成形為縱向Lll = 15. 0mm、橫向L12 = 100. 0mm、高度L13 = 13. Omm的截面大致二字形狀的構件，其具有以大致帶狀延伸得較長的第一覆蓋部 52和與該第一覆蓋部52等長且截面呈鉤形狀(L字形狀)地延伸的第二覆蓋部51，第一覆蓋部52與第二覆蓋部51的一片(圖7中為水平片)隔著間隔而平行地對置配置，且在中央部通過矩形形狀的連結片53上下連結。連結片53的寬度為比正極集電端子15與負極集電端子16的間隔稍小的程度，在連結片53的兩側，在第二覆蓋部51的另一片(圖7中為垂直片)的前端緣與第一覆蓋部52之間形成間隙，由此在連結片53的兩側形成用于供正極集電端子15及負極集電端子16分別插通的正極側狹縫54P及負極側狹縫MN。第二覆蓋部51的一片(圖7中為水平片)進一步延伸而形成重復片51E。該重復片51E在層疊電極體10的集電側端緣延伸至與不存在正極板1的寬度約2. 5mm的部分充分重疊的程度， 并且第一覆蓋部52也延伸至與該重復片51E的延伸端大致相等的位置。在第一覆蓋部52 的前端部的內側一體地形成有實心的半圓柱狀的沿橫向L12方向延伸的第一填充部52S。 在第二覆蓋部51的內側以與兩片(圖7中為水平片及垂直片)一體地連續的方式形成有實心的棱柱狀的沿橫向L12方向延伸的第二填充部51S(參照圖9 ；圖7中未圖示)。測定得到的一體型間隔件5的維氏硬度為100HV。[間隔件的配置]如圖8及圖9所示，將上述一體型間隔件5嵌合于層疊電極體10的集電側端。此時，將正極集電端子15和負極集電端子16分別插通于正極側狹縫54P及負極側狹縫MN， 在層疊電極體10的集電側端緣將重復片51E從上方重疊到不存在正極板1的部分，并將第一填充部52S從下方嚙入正負極引線板11、12的折疊部，使一體型間隔件5覆蓋層疊電極體10的集電側端部及正負極引線板11、12，使正極集電端子15及負極集電端子16的僅樹脂密封件Sl附著部及比其靠前端側部從一體型間隔件5向外部突出。[向外裝體的封入]如圖10及圖11所示，向預先成形為能夠設置電極體的由層疊膜17構成的外裝體 18中插入上述層疊電極體10，以使僅正極集電端子15及負極集電端子16從外裝體18向外部突出的方式將存在正極集電端子15及負極集電端子16的邊熱熔接，并將剩下的三邊中的兩邊熱熔接。[電解液的封入、密封化]從上述外裝體18的未進行熱熔敷的一邊注入下述電解液，該電解液是在碳酸乙烯酯(EC)與碳酸甲乙酯(MEC)以體積比30 70的比例混合的混合溶劑中將LiPF6以 IM(摩爾/升)的比例溶解得到的電解液，最后將未熱熔敷的一邊熱熔敷從而制作成電池。在上述電解液的封入、密封工序中，即使將外裝體18減壓密封，外裝體18也不會在比正負極引線板11、12靠前端側部(集電側端部)的位置、層疊電極體10的集電側端緣部、正負極引線板11、12的折疊部等處產生褶皺或變形，并且一體型間隔件5中也不會產生位置錯動。實施例(實施例1)作為實施例的層疊式電池，使用與用于實施上述發明的方式中說明的層疊式電池同樣地制作而成的層疊式電池。以下，將這樣制作而成的電池稱為本發明電池Al。需要說明的是，在以下的記述及附圖中，對與用于實施上述發明的方式(實施例 1)及圖1至圖11中的構件或部位同樣的構件或部位標注同一符號，在不需要的情況下基本省略其說明。(實施例2)如圖12所示，將具有與本發明電池Al的一體型間隔件5的第一覆蓋部52及第二
10覆蓋部51分別相同的結構的第一間隔件56及第二間隔件55分別成形。第一間隔件56為具有同一截面形狀而從一端延伸至另一端的橫長的構件，第二間隔件55為具有同一截面形狀而從一端延伸至另一端的橫長的構件，當然第一間隔件56及第二間隔件55的任一個上都未形成有相當于本發明電池Al的一體型間隔件5中的連結片53的部位。除了在本發明電池Al的一體型間隔件5的第一覆蓋部52及第二覆蓋部51的配置位置分別配置第一間隔件56及第二間隔件55這一點以外，與上述本發明電池Al的情況全部相同地構成層疊式電池。以下，將這樣制作而成的電池稱為本發明電池A2。在上述本發明電池A2中，在電解液的封入、密封工序中，雖然認為在將外裝體18 減壓密封時，在第一間隔件56及第二間隔件55上產生位置錯動，由此在外裝體18上產生了少許褶皺或變形，但通過第一間隔件56及第二間隔件55阻止外裝體18在比正負極引線板11、12靠前端側部(集電側端部)的位置、層疊電極體10的集電側端緣部、正負極引線板11、12的折疊部等處分別嚙入而凹陷的情況，因此外裝體18不會產生實質性的褶皺或變形。(比較例1)除了未配置第一間隔件這一點以外，與上述本發明電池A2的情況全部相同地構成層疊式電池。以下，將這樣制作而成的電池稱為比較電池Z1。在上述比較電池Zl中，在電解液的封入、密封工序中，在將外裝體18減壓密封時， 外裝體18嚙入正負極引線板11、12的展開側端部而凹陷，因此在外裝體18上產生實質性的褶皺。還認為在第二間隔件55上產生位置錯動，因此也在外裝體18上產生褶皺。[本發明電池A1、A2的效果]上述本發明電池A1、A2為層疊式電池，其中，50張正極板1和51張負極板2隔著袋狀隔板3交替層疊而構成層疊電極體10，從上述各極板1、2延伸出的正負極引線板11、 12分別多張層疊重疊并與正負極的集電端子15、16分別接合，在上述正負極集電端子15、 16與正負極板1、2之間的位置，層疊的上述正極引線板11彼此接合，層疊的上述負極引線板12彼此接合，上述正負極引線板11、12從上述各極板1、2延伸出并在中途折疊，上述層疊電極體10收容于具有撓性的外裝體18，上述層疊式電池構成為，在上述正負極引線板 11、12中的折疊而形成的折痕側的相反側的展開側的端部與上述外裝體18之間配置有一體型間隔件5的第一覆蓋部52 (本發明電池Al)或第一間隔件56 (本發明電池似)作為第一間隔件。根據上述本發明電池A1、A2的結構，在將外裝體18減壓密封時，即使外裝體18因減壓而要嚙入在正負極引線板11、12中通過折疊而形成的展開側的端部，也被配置在該正負極引線板11、12的展開側端部與外裝體18之間的第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56)阻止而無法嚙入，因此外裝體18在該部分不會向內側凹陷，因而能夠抑制產生褶皺或變形。并且，此時，無需使電池結構過于復雜化，通過在正負極引線板11、12的展開側端部與外裝體18之間配置第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56) 這樣簡單的結構，就有效地抑制在外裝體18上產生褶皺或變形。
此外，第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56)配置成預先插入到正負極引線板11、12中通過折疊而形成的展開側的端部之間。正負極引線板11、 12的展開側端部在張開時容易形成間隙，但根據上述結構，通過在該展開側端部預先插入一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56、更具體地說插入第一填充部52S，從而能夠更有效地抑制在該折疊部形成間隙。換言之，在保持原狀態時在正負極引線板11、12 的展開側端部能夠形成的間隙被一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56 (第一填充部52 預先填補(被填充)，因此能更有效地抑制間隙的形成。此外，將正負極引線板11、12夾在之間，而在配置有第一間隔件(一體型間隔件5 的第一覆蓋部52或第一間隔件56)的一側的相反側配置有一體型間隔件5的第二覆蓋部 51或第二間隔件55作為其它間隔件即第二間隔件。將正負極引線板11、12夾在之間而配置有第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56)的一側的相反側的位置為集電取出部分的位置，是特別容易形成間隙的位置，因此通過在該位置配置第二間隔件(一體型間隔件5的第二覆蓋部51或第二間隔件5 ，更加有效地抑制在外裝體18上產生褶皺或變形。此外，正負極引線板11、12的展開不僅通過第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52或第一間隔件56)，也從相反側通過第二間隔件(一體型間隔件5的第二覆蓋部 51或第二間隔件55)阻止，由此進一步有效地抑制外裝體18的褶皺或變形。例如如圖11 所示，正負極引線板11、12成為夾在作為第一間隔件的第一覆蓋部52的第一填充部52S與作為第二間隔件的第二覆蓋部51的第二填充部51S之間的姿勢，即使正負極引線板11、12 要展開，在其展開方向上配置有第二覆蓋部51的第二填充部51S而沒有實質性地展開的富余地，因此展開困難。換言之，正負極引線板11、12的展開主要被第一間隔件抑止，且被第二間隔件輔助抑止。此外，第二間隔件(一體型間隔件5的第二覆蓋部51或第二間隔件5 具有與層疊電極體10的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部51E。在層疊電極體10中，由于正極板 1 (95mmX 115mm)比負極板2 (lOOmmX 120mm)小一圈成形，因此在其周緣部不存在正極板1， 由此層疊電極體10的周緣部與比其靠中央側部的部分相比薄正極板1的量。因此，在該狀態將外裝體18減壓密封時，外裝體18因減壓也在該層疊電極體10的周緣部以向內側凹陷的方式(以形成臺階的方式)變形，從而容易產生褶皺或變形。因此，通過如上所述那樣預先在第二間隔件(一體型間隔件5的第二覆蓋部51或第二間隔件5 設置重復部51E，填補層疊電極體10的周緣部的厚度的不足，由此抑制外裝體18以向內側凹陷的方式變形。此外，上述本發明電池Al的一體型間隔件5構成為相當于第一間隔件的第一覆蓋部52與相當于第二間隔件的第二覆蓋部51成為一體的結構。若第一間隔件與第二間隔件作為不同體而被分別配置，則因減壓密封所引起的內壓變化或落下等帶來的沖擊等使所述第一間隔件或第二間隔件的位置容易錯動，該位置錯動容易成為外裝體的褶皺或變形的原因。相對于此，由于在上述本發明電池Al的一體型間隔件5的結構中第一間隔件(第一覆蓋部52)與第二間隔件(第二覆蓋部51)形成為一體，因此形成了不易產生這樣的位置錯動的結構。此外，上述本發明電池Al的一體型間隔件5和上述本發明電池A2的第二間隔件陽及第一間隔件56均為聚丙烯制而具有絕緣性的間隔件。作為間隔件，只要是具有必要的形狀保持性的構件，則可以使用由任意的材質構成的構件，為絕緣體或導體均可，但由于上述一體型間隔件5、第二間隔件55及第一間隔件56為具有絕緣性的構件，因此無需使與正極對應的位置的間隔件和與負極對應的位置的間隔件絕緣，使結構相應地簡化，并且形成為與所述兩極對應的間隔件成為一體的結構。此外，由于使用聚丙烯樹脂，因此能夠容易對上述一體型間隔件5、第二間隔件55及第一間隔件56賦予期望的硬度。此外，由于上述本發明電池Al的一體型間隔件5和上述本發明電池A2的第二間隔件陽及第一間隔件56的維氏硬度為100HV，因此作為間隔件的形狀保持性充分，且在減壓密封時不易因間隔件過硬而由角部等使外裝體18損傷。此外，能夠適度地進行變形從而安裝和設置容易，尤其是在一體型間隔件5中，第一間隔件和第二間隔件形成為一體，因此需要使正負極集電端子15、16分別插通于正負極側狹縫MP54N，并且在層疊電極體10的終電側端將正負極集電端子15、16從上下夾入而嵌合，此時若一體型間隔件5的變形性不充分，則安裝和設置容易變得困難，因此維氏硬度為100HV尤其有效。(實施例3)如圖13所示，不使正負極引線板57、58為兩級連接結構，由此不折彎地與正負極集電端子59、60連接，且不配置第一間隔件，除上述方面以外與所述本發明電池A2的情況完全相同地構成層疊式電池。以下，將這樣制作而成的電池稱為本發明電池A3。在上述本發明電池A3中，在電解液的封入、密封工序中，認為在將外裝體18減壓密封時，在第二間隔件55上產生位置錯動，因此在外裝體18上產生了少許的褶皺或變形， 但第二間隔件55阻止外裝體18在比正負極引線板57、58靠前端側部(集電側端部)的位置、層疊電極體100的集電側端緣部等處分別嚙入而凹陷，因此不會產生實質性的褶皺或變形。另外，在本發明電池A3中，由于在正負極引線板57、58中不存在折疊部，因此外裝體 18本來在該部分就不會嚙入是不言而喻的。[本發明電池A3的效果]上述本發明電池A3為層疊式電池，其中，50張正極板和51張的負極板隔著袋狀隔板交替層疊而構成層疊電極體100，從上述各極板延伸出的正負極引線板57、58分別多張層疊重疊并與正負極的集電端子59、60分別接合，上述層疊電極體100收容在具有撓性的外裝體18中，上述層疊式電池構成為，在上述正負極弓I線板57、58與上述外裝體18之間配置有第二間隔件陽，上述第二間隔件陽具有與上述層疊電極體100的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部^E。根據上述本發明電池A3的結構，通過在正負極引線板57、58與外裝體18之間配置第二間隔件55，能夠阻止外裝體18向內側凹陷，從而抑制褶皺或變形的產生，此外，由于第二間隔件陽具有重復部^E，能夠抑制外裝體18在層疊電極體100的周緣部處產生褶皺或變形。SP，在層疊電極體100中，由于正極板(95mmX 115mm)比負極板(IOOmmX 120mm)
小一圈成形，因此在其周緣部不存在正極板，由此層疊電極體100的周緣部與比其靠中央側部的部分相比薄正極板的量。因此，在該狀態下將外裝體18減壓密封時，外裝體18因減壓也在該層疊電極體10的周緣部以向內側凹陷的方式(以形成臺階的方式)變形，從而容易產生褶皺或變形。在此，在上述本發明電池A3中，由于在第二間隔件55上設置有重復部55E，因此能夠填補層疊電極體100的周緣部的厚度的不足，由此能夠抑制外裝體18以向內側凹陷的方式變形。此外，在上述本發明電池A3中，上述第二間隔件55為聚丙烯制而具有絕緣性的間隔件。另外，由于使用聚丙烯樹脂，因此能夠容易對上述第二間隔件55賦予期望的硬度。此外，在上述本發明電池A3中，由于上述第二間隔件55的維氏硬度為100HV，因此作為間隔件的形狀保持性充分，并且在減壓密封時不易因間隔件過硬而由角部等使外裝體 18損傷。此外，能夠適度地變形而安裝和設置容易。[其它事項](1)在上述本發明電池Al、A2中，第一間隔件(一體型間隔件5的第一覆蓋部52 或第一間隔件56)、更具體地說第一填充部52S配置成預先插入到正負極引線板11、12中通過折疊而形成的展開側的端部之間，但第一間隔件只要配置在極板引線板的展開側端部與外裝體之間即可，也可以例如圖14所示，不插入到正負極引線板61、62的展開側端部之間而構成為從外側覆蓋展開側端部的結構。在該圖所示的例子中，具有形狀保持性的平板狀的第一覆蓋部72配置為在正負極引線板61、62的展開側端部與外裝體18之間從外側覆蓋該展開側端部，第一覆蓋部72與第二覆蓋部71 一體地成形而作為整體構成一體型間隔件 70，其中，第二覆蓋部71與上述本發明電池Al的一體型間隔件5的第二覆蓋部51具有同一結構。在該結構中，通過被平板狀的第一覆蓋部72覆蓋，正負極引線板61、62的展開側端部被閉塞，由此阻止外裝體18嚙入。此外，平板狀的第一覆蓋部72與第二覆蓋部71的重復部71E同樣，延伸至與層疊電極體110的周緣部重復的位置，由此，第一覆蓋部72與第二覆蓋部71的重復部71E—起從上下夾持層疊電極體110的周緣部，從而能夠填補該周緣部的因不存在正極板而產生的厚度的不足。(2)在上述本發明電池Al中，一體型間隔件5構成為通過相當于第一間隔件的第一覆蓋部52和相當于第二間隔件的第二覆蓋部51 —體成形而一體地形成的結構，但也可以代替于此，例如將第一覆蓋部和第二覆蓋部分別成形，并通過熔敷、粘接、螺紋緊固等適當的方法將它們接合而一體化。在該結構的情況下，也可以將第一覆蓋部和第二覆蓋部分別配置到層疊電極體后將它們一體化，由此，特別在間隔件的硬度大的情況下也能夠使配置更容易。此外，也可以分別成形第二填充部、第一填充部等那樣的間隔件的一部分，并通過適當的方法將它們與主體部接合而一體化。(3)作為正極活性物質，不局限于上述鈷酸鋰，也可以使用鈷-鎳-錳、鋁-鎳-錳、 鋁-鎳-鈷等含有鈷、鎳或錳的鋰復合氧化物或尖晶石型錳酸鋰等。(4)作為負極活性物質，除了天然石墨、人造石墨等石墨以外，也可以為石墨 (graphite) ·焦炭·氧化錫·金屬鋰·硅·及它們的混合物等能夠插入或脫離鋰離子的物質。(5)作為電解液，也不特別局限于本實施例中所示的物質，作為鋰鹽，例如可以列舉出 LiBF4、LiPF6, LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2, LiPF6_x(CnF2n+1)x[其中，1 < χ < 6，η = 1 或2]等，也可以將它們中的一種或兩種以上混合使用。支承鹽(日語原文支持塩)的濃度沒有特別的局限，但優選每1升電解液中含有0. 8 1. 8摩爾。此外，作為溶劑種類，除了上述EC、MEC以外，優選碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁內酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等碳酸酯系溶劑，更優選環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的組合。
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工業上的可利用性本發明能夠適合適用于搭載在例如機器人、電動機動車等上的動力、備用電源等高輸出用途的電源。
權利要求
1.一種層疊式電池，多張正極板和負極板隔著隔板交替層疊而構成層疊電極體， 從所述各極板延伸出的極板引線板多張層疊重疊并分別與正負極的集電端子接合， 在所述集電端子與極板之間的位置，層疊的所述極板引線板彼此接合，所述極板弓I線板從所述各極板延伸出并在中途折疊， 所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中， 所述層疊式電池的特征在于，在所述極板引線板中通過至少對折式折疊一次而形成的折痕側的相反側的展開側的端部與所述外裝體之間配置有第一間隔件。
2.根據權利要求1所述的層疊式電池，其特征在于，所述第一間隔件配置成預先插入所述極板引線板中的展開側端部之間。
3.根據權利要求1或2所述的層疊式電池，其特征在于，將所述極板引線板夾在之間，而在配置有所述第一間隔件的一側的相反側配置有作為另一間隔件的第二間隔件。
4.根據權利要求3所述的層疊式電池，其特征在于，所述第二間隔件具有與所述層疊電極體的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部。
5.根據權利要求3或4所述的層疊式電池，其特征在于， 所述第一間隔件與第二間隔件形成為一體。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的層疊式電池，其特征在于， 所述第一間隔件或第二間隔件具有絕緣性。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的層疊式電池，其特征在于， 所述間隔件的維氏硬度為100HV以上且小于200HV。
8.一種層疊式電池，多張正極板和負極板隔著隔板交替層疊而構成層疊電極體， 從所述各極板延伸出的極板引線板多張層疊重疊并分別與正負極的集電端子接合， 所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中，所述層疊式電池的特征在于，在所述極板引線板與所述外裝體之間配置有間隔件，所述間隔件具有與所述層疊電極體的周緣部重復而能夠填補厚度的重復部。
9.根據權利要求8所述的層疊式電池，其特征在于， 所述間隔件具有絕緣性。
10.根據權利要求8或9所述的層疊式電池，其特征在于， 所述間隔件的維氏硬度為100HV以上且小于200HV。
全文摘要
本發明提供一種層疊式電池，在使用具有撓性的外裝體而構成的情況下，能夠有效地抑制外裝體在減壓密封時產生褶皺或變形的情況。在層疊式電池中，在正負極集電端子(15、16)與正負極板之間的位置將層疊的正負極引線板(11、12)彼此接合，使正負極引線板(11、12)從正負極板延伸出并在中途折疊，使層疊電極體(10)收容于具有撓性的外裝體(18)中，在正負極引線板(11、12)中通過折疊而形成的展開側端部與外裝體(18)之間配置有第一間隔件(一體型間隔件(5)的第一覆蓋部(52))。
文檔編號H01M2/26GK102208672SQ20111004211
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月17日 優先權日2010年3月30日
發明者前田仁史, 新屋敷昌孝, 船橋淳浩, 藤原雅之, 谷祐兒 申請人:三洋電機株式會社