二次電池的制作方法

本發明涉及一種通過將卷繞電極體收納在外殼中而構成的二次電池。

背景技術：

在關聯技術的二次電池中，在外殼的內表面與卷繞電極體之間配置有電絕緣膜以便將外殼的內表面與卷繞電極體電絕緣。關聯技術的例子可包括日本專利申請公報No.2009-26704。在該專利文獻的電池中，形成有袋狀的電絕緣膜以纏繞電極體(卷繞電極體)。該袋狀的電絕緣膜配置成不干涉外殼的內部空間中的角部。因此，有利于將由電絕緣膜纏繞的電極體插入到外殼中。

技術實現要素：

遺憾的是，上述關聯技術具有以下問題。具體地，電池的電阻在電池使用時傾向于增大。這可能歸因于卷繞電極體中包含的電解液的量隨著電池的使用而減少。這意味著，如果以高比率執行充放電，則已滲透卷繞電極體的電解液的一部分可能由于卷繞電極體的膨脹和收縮而從卷繞電極體在卷繞軸向上的端部流出。已從卷繞電極體流出的電解液也從袋狀的電絕緣膜漏出，并收集在外殼的底部處。這是因為袋狀的電絕緣膜通常通過適當地折疊單個平面狀的膜而形成，并且因此在其邊緣和角部處存在間隙。

這種情況下，收集在外殼的底部處的電解液難以再次返回卷繞電極體中。這是因為如上所述防止了袋狀的電絕緣膜干涉外殼的角部；因此，收集在底部處的電解液與卷繞電極體和袋狀的電絕緣膜之間不存在接觸點。特別地，最近存在這樣的傾向，即外殼中本來就不包含比其足夠用于滲透卷繞電極體的量多的多余的電解液量。

本發明提供了一種允許已從卷繞電極體流出的電解液容易地返回卷繞電極體中的扁平狀的二次電池。

根據本發明的一方面的二次電池包括：以電解液浸漬的扁平形的卷繞電極體；包括蓋部和本體部的扁平形的外殼，所述卷繞電極體以使得所述卷繞電極體的兩個轉向部分別與所述蓋部和所述本體部的底面對向的方式收納在所述外殼中，所述外殼包括在所述外殼的內表面中至少配置在所述底面的縱向端部上的曲面部，所述曲面部形成為曲面，所述底面和所述外殼的壁面連接到所述曲面中；和配置在所述外殼的內表面與所述卷繞電極體之間的電絕緣膜，所述電絕緣膜形成為在所述電絕緣膜的所述蓋部側具有開口的袋狀，所述電絕緣膜包括供所述電解液通過的間隙，所述間隙形成在所述電絕緣膜的位于所述底面側的角部處，具有所述電絕緣膜中的所述間隙的所述角部被夾持在所述外殼的內表面的所述曲面部與所述卷繞電極體的位于底面側的角部之間。

在根據上述方面的二次電池中，電絕緣膜被夾持在外殼的底面側的曲面部與卷繞電極體之間，并且在該夾持位置處，卷繞電極體與電絕緣膜彼此接觸，并且外殼的內表面與電絕緣膜也彼此接觸。可供電解液通過的間隙在接觸位置處形成在電絕緣膜中。因此，從卷繞電極體流出并收集在外殼的底面處的電解液能容易地返回卷繞電極體中。因此，可以抑制由于卷繞電極體中的電解液的不足而引起的發電性能的低下。

在上述方面的二次電池中，所述電絕緣膜可包括：U形部，所述U形部呈U形彎曲以使得所述U形部覆蓋所述卷繞電極體的兩個主面和位于所述卷繞電極體的底面側的一個所述轉向部；側方折疊部，每個所述側方折疊部都是通過沿所述卷繞電極體的端面折疊從所述U形部的與所述卷繞電極體的所述兩個主面中的至少一個主面對應的部分沿所述卷繞電極體的卷繞軸向延伸的所述電絕緣膜的一部分而形成的；和底部折疊部，每個所述底部折疊部都是通過沿所述卷繞電極體的端面折疊從所述U形部的與所述卷繞電極體的所述底面上的所述一個轉向部對應的部分沿所述卷繞電極體的卷繞軸向延伸的所述電絕緣膜的一部分而形成的，所述電絕緣膜在所述側方折疊部中的每個側方折疊部與所述底部折疊部中的相應一個底部折疊部之間可包括狹縫，并且所述狹縫可構成所述間隙，并且所述卷繞電極體和所述外殼的所述曲面部可經由所述底部折疊部中的至少一個底部折疊部彼此連接。

上述構成的袋狀的電絕緣膜能通過折疊單個平坦膜等而容易地形成。在上述構成的袋狀的電絕緣膜中，卷繞電極體與外殼的內表面的曲面部經由底部折疊部彼此連接，由此抑制外殼的振動通過底部折疊部傳遞到卷繞電極體。因此，上述方面的二次電池就耐久性而言是有利的。“U形”還包括彎曲部由角部構成的形狀，其與彎曲部僅由曲面構成的形狀不同。

在上述方面中，所述電絕緣膜可在所述底部折疊部中的所述至少一個底部折疊部的中央部分包括另一狹縫，并且所述另一狹縫可構成所述間隙。據此，可以確保從袋狀的電絕緣膜的外側到內側的電解液的返回路徑。

在上述方面中，所述側方折疊部中的每個側方折疊部和所述底部折疊部中的所述相應一個底部折疊部可以存在供所述電解液從其間通過的所述間隙的狀態彼此重疊。

在上述方面中，所述曲面部可構造成使得所述電絕緣膜與所述外殼的內表面之間的間隔隨著所述電絕緣膜上的位置越接近所述電絕緣膜被夾持在所述卷繞電極體與所述外殼之間的夾持位置而變得越小。

在上述方面中，所述夾持位置比收集在所述外殼的所述底面處的多余的所述電解液的液面高。

根據上述方面的二次電池可以是鋰離子二次電池，所述卷繞電極體可包括位于所述卷繞電極體的卷繞軸向上的相應兩側的正極集電體和負極集電體，并且所述電絕緣膜可在所述卷繞電極體中至少由所述負極集電體側的所述角部夾持。

附圖說明

下面將參照附圖說明本發明的示例性實施方式的特征、優點以及技術和工業意義，在附圖中相似的附圖標記表示相似的要素，并且其中：

圖1是根據一實施方式的二次電池的示意性結構的截面圖；

圖2是圖1中的二次電池的角部的放大截面圖；

圖3是示出圖1的二次電池中被夾持在本體部的內表面與卷繞電極體之間的電絕緣膜的整體形狀的透視圖；

圖4是示出處于平坦狀態的電絕緣膜的平面圖；以及

圖5是示出電絕緣膜處于折疊過程的中途的側視圖。

具體實施方式

以下將參照附圖說明一實施方式。本實施方式針對于本申請的技術適用的如圖1所示的二次電池1。圖1的二次電池1是通過將卷繞電極體3收納在外殼2中而構成的。外殼2由本體部4和蓋部5構成，并且呈大致平面矩形形成。具體地，外殼2的本體部4形成為在一側(圖1中為所述上側)開口的扁平矩形，并且蓋部5閉塞該開口。

卷繞電極體3通過重疊地卷繞正極板、負極板和隔板而形成。本實施方式中的卷繞電極體3呈與外殼2的扁平形狀一致的扁平形狀形成。卷繞電極體3包括位于卷繞電極體3在卷繞軸向(在圖1中，左右方向和相對于蓋部5的形狀的縱向)上的中央處的發電元件6，以及位于發電元件6的相應兩側的正極集電體7和負極集電體8。發電元件6是通過卷繞全部正極板、負極板和隔板而形成的部分。正極集電體7和負極集電體8連同相應的正極板和負極板是通過僅卷繞未涂覆的集電箔而形成的部分。正極集電體7和負極集電體8分別與正極端子9和負極端子10連接。卷繞電極體3包括一對轉向部16，每個轉向部16各自都由卷繞的正極板、卷繞的負極板和卷繞的隔板各自的轉向部形成。在收納于外殼2中的卷繞電極體3中，兩個轉向部16分別與蓋部5和本體部4的底面14對向。

除上述構件外，電解液11容納在外殼2中。卷繞電極體3被浸漬以容納在外殼2中的大部分電解液11。圖1中出現的電解液11是離開卷繞電極體3的多余電解液，并且收集在外殼2的內部空間中的底部處(蓋部5的相對側)。

將參考圖2詳細進一步說明外殼2的角部12。如圖2所示，在外殼2的本體部4中形成有曲面部15，其呈供壁面13和底面14(與蓋部5相對的面)連接的曲面。曲面部15至少設置在卷繞電極體3的卷繞軸向上的端部，即底面14的短邊側。除此之外，底面14的長邊側也可呈曲面狀形成。

如圖2所示，電絕緣膜17被夾持在外殼2(更具體地，本體部4)的內表面與卷繞電極體3之間。電絕緣膜17防止卷繞電極體3與外殼2的內表面之間的直接接觸。這是為了防止正極與負極之間經由由金屬制成的本體部4短路。如圖3所示，電絕緣膜17呈上側開口的袋狀形成。這意味著本實施方式的二次電池1中的卷繞電極體3覆蓋有袋狀的電絕緣膜17，并且收納在外殼2中。據此，其構造成卷繞電極體3不會有一部分與外殼2的內表面接觸。不會由于袋狀的電絕緣膜17的上側的開口而對正極集電體7、負極集電體8與正極端子9、負極端子10之間的連接帶來不便。

電絕緣膜17通過在單個平坦膜部件中形成狹縫并以適當方式折疊該單個平坦膜部件而呈袋狀形成。圖4示出在被折疊之前處于平坦狀態的電絕緣膜17。如圖4所示的電絕緣膜17具有大致矩形，并且圖4中的左右方向對應于圖1中的左右方向。圖4中的上下方向也對應于圖1中的上下方向。應當指出，電絕緣膜17在圖4中的上下方向上的中間對應于如圖3所示的袋狀的電絕緣膜17的底部。換言之，圖4中的電絕緣膜17的上端和下端對應于圖3中的袋狀的電絕緣膜17在上端處的開口。

在圖4中的電絕緣膜17中，折疊線18由長短交替的虛線表示。各折疊線18表示電絕緣膜17將被折疊成袋狀的位置。兩個折疊線18之間的間隔對應于如圖1所示的包括正極集電體7和負極集電體8的卷繞電極體3的全部寬度。在圖4中，彎曲區域19由斜線陰影表示。彎曲區域19對應于當電絕緣膜17呈袋狀彎曲時要形成在電絕緣膜17的底部的部分。自然地，該部分覆蓋卷繞電極體3的外表面中位于底側的轉向部16。在兩個折疊線18之間限定出的區域中，彎曲區域19以外的上、下部分對應于覆蓋卷繞電極體3的外表面中的平坦部分(主面)的相應主面區域20。這意味著，在如圖3所示的袋狀的狀態下，彎曲區域19連同位于彎曲區域19的兩側的兩個全部主面區域20一起構成U形部，該U形部呈U形彎曲以便覆蓋卷繞電極體3的兩個主面和轉向部16中位于底面14側的一個轉向部。

在圖4的電絕緣膜17中還形成有狹縫21、22。狹縫21、22形成在電絕緣膜17中位于兩個折疊線18外側的外側區域中。每個狹縫21都根據彎曲區域19與各主面區域20之間的各邊界的位置形成。每個狹縫22都形成在與彎曲區域19相對于圖4中的上下方向的中央對應的位置處。應當指出，這里提到的“中央”可以不必是嚴格的中央，并且即使該位置在彎曲區域19的上下方向寬度的20％以內偏離實際的中央也可視為中央。

電絕緣膜17中定位成比兩個折疊線18更在外側的外側區域由狹縫21、22分隔成翼片部(tab portion)23、24。各翼片部(底部折疊部)23是從彎曲區域19沿蓋部5的縱向(即，卷繞電極體3的卷繞軸向)延伸的部分。各翼片部(側方折疊部)24是從對應的主面區域20沿蓋部5的縱向延伸的部分。狹縫21、22允許相應翼片部23、24可在對應的折疊線18處分開折疊。

利用如圖4所示的電絕緣膜17的上述構型，電絕緣膜17可折疊成如圖3所示的袋狀。在折疊時，可按以下程序折疊電絕緣膜17。事先在電絕緣膜17中形成狹縫21、22。假定各折疊方向和彎曲方向是圖4的紙面沿其被折疊成谷折的方向。首先，折疊各翼片部24與各主面區域20之間的折疊線18。在電絕緣膜17中，僅各翼片部24相對于其它部分處于直立狀態。隨后，使彎曲區域19彎曲。該彎曲使得電絕緣膜17大致呈現袋狀。圖5示出彎曲區域19處于彎曲過程的中途。最后，折疊各翼片部23與彎曲區域19之間的折疊線18。據此，電絕緣膜17形成為如圖3所示的袋狀。

上述折疊和彎曲程序僅僅是例子，并且也可采用任何其它程序，只要最終達到了如圖3所示的狀態。在圖3中，各翼片部23被安置成比各翼片部24更在外側，但各翼片部23也可安置成比各翼片部24更在內側。在電絕緣膜17如圖3所示呈袋狀形成之后，卷繞電極體3可插入到該電絕緣膜17中；或卷繞電極體3可安置在如圖4所示的平坦電絕緣膜17上，并且然后以沿卷繞電極體3的外表面纏繞卷繞電極體3的方式折疊和彎曲電絕緣膜17。

在如圖3所示的呈袋狀的電絕緣膜17中，兩個翼片部24構造成在電絕緣膜17的各側面上彼此重疊。兩個翼片部23也在各側面的下端附近彼此重疊。翼片部24和翼片部23構造成沿卷繞電極體3在卷繞軸向上的端面折疊。然而，在各折疊位置處，翼片部24、23未通過焊接或利用粘接劑等密封，而是僅彼此重疊。因此，翼片部24、23之間存在間隙，并且因此電解液能經這些間隙進出。

特別地，位于底側的各角部處的點A和點B對應于位于各狹縫21、22的最內側的位置。這意味著在袋狀的電絕緣膜17的位于底側的各角部處，也存在可供電解液進出的退出間隙。應當指出，為了方便將卷繞電極體3插入或安裝到外殼2的本體部4中的操作，即使兩個翼片部24利用粘接帶等在圖3中的上端附近的位置處彼此固定，該固定也未被包含在上述“密封”內。

如圖2所示，具體而言，在彎曲部15的內表面與卷繞電極體3的位于底面側的各角部之間執行將電絕緣膜17夾持在本體部4的內表面與卷繞電極體3之間。在該位置，僅電絕緣膜17的位于翼片部23與彎曲區域19之間的各折疊線18(參照圖4)附近的部分被夾持。因此，圖2的各角部12具有防止外殼2(本體部4)與卷繞電極體3之間經由電絕緣膜17的直接接觸并且還確保在上述夾持位置處本體部4的內表面與電絕緣膜17之間的接觸和卷繞電極體3與電絕緣膜17之間的接觸的結構。此外，可供電解液進出的間隙的位置位于上述接觸位置如點A和點B附近。

因此，在本實施方式的二次電池1中，即使已從卷繞電極體3流出并且收集在外殼2的底面14(參照圖2)處的電解液11也可經各點A和各點B相對容易地進入袋狀的電絕緣膜17。因此，已進入電絕緣膜17的電解液11能容易地再次滲透卷繞電極體3。因此，在未發生卷繞電極體3中的電解液不足的正常狀態下，底面14上方的電解液11的液面不必在電絕緣膜17的上述夾持位置的高度以上。

電絕緣膜17夾持在本體部4的內表面與卷繞電極體3之間在曲面部15的內表面上執行，這意味著該夾持位置不會從外殼2的底面14起過高。因此，電解液11比較容易到達該夾持位置。特別地，如果二次電池1裝設在車輛中，則當電解液11的液面由于車輛的加速和減速或由于車輛在轉向時的加速而傾斜時，電解液11容易到達上述夾持位置。隨著電絕緣膜17上的位置越接近上述夾持位置，電絕緣膜17與外殼2的內表面之間的間隔變得越小。由此引起的毛細現象將電解液11吸向上述夾持位置。

電絕緣膜17被夾持于曲面部15的內表面，這意味著本體部4的內部空間的整個尺寸比卷繞電極體3的尺寸和纏繞卷繞電極體3的電絕緣膜17的尺寸大。因此，不會對將卷繞電極體3和纏繞該卷繞電極體3的電絕緣膜17安裝在本體部4中帶來特別的不便。

電絕緣膜17在本體部4的內表面與卷繞電極體3之間的夾持可以不通過使本體部4的內表面和卷繞電極體3在電絕緣膜17的前、后表面上的相同位置彼此接觸的構型來實現。該夾持可通過經由翼片部23將卷繞電極體3和曲面部15的內表面彼此連接來實現。具體地，其可配置成，在電絕緣膜17中，各翼片部23與彎曲區域19之間的折疊線18附近的內表面與卷繞電極體3接觸，并且各翼片部23的前端周圍的外表面與曲面部15的內表面接觸。即使這種構型也包含在上述“夾持”內。即使外殼2由于外部因素而振動，此構型也抑制了外殼2的振動由翼片部23傳遞到卷繞電極體3。因此，此構型對耐久性而言是有利的。這里提到的“連接”或“被連接”不意味著卷繞電極體3與曲面部15的內表面彼此導電。

如以上詳細說明的，根據本實施方式的二次電池1，利用袋狀的電絕緣膜17防止本體部4的內表面與卷繞電極體3彼此接觸，并且本體部4的位于底部的角部形成為曲面部15。其構造成在袋狀的電絕緣膜17中在各角部處提供可供電解液11通過的間隙，并且在該具有間隙的位置處，電絕緣膜17被夾持在卷繞電極體3的各角部與曲面部15的內表面之間。據此，收集在底部處的電解液11能容易地返回卷繞電極體3的內部。這樣，在不過多增加電解液11的內容量的情況下，或即使電解液11在高比率環境下使用，也可以實現其中引起卷繞電極體3中的電解液的不足的可能性低的二次電池11。據此，能抑制電池電阻的增大。

本實施方式僅為例示的，且完全無意限制本發明。因此，自然可以做出各種改型和變型而不脫離本發明的范圍。例如，二次電池1的類型不限于特定類型，并且也可適用于常規類型的二次電池，例如鋰離子電池和鎳氫電池。電絕緣膜17在曲面部15處的夾持優選在正負兩側實現，但即使在其任一側實現該夾持也可預期一些有利效果。如果電池的類型為鋰離子電池，則更有利的是在負極側而不是在正極側實現上述夾持。這是因為在負極側發生電解液11從卷繞電極體3的泄漏的可能性高，并且底面處的電解液11傾斜而收集在負極側的可能性高。

袋狀的電絕緣膜17的形狀不限于如圖3和圖4所示的形狀。例如，可考慮采用不設置圖4中的狹縫22的構型。這種情況下，電解液11返回電絕緣膜17內主要不是在圖3中的點B而是在點A執行；但即使在這種情況下，也可預期一些有利效果。使用如圖4所示的平坦膜部件作為基部部件不是必要的，并且電絕緣膜可三維地形成為袋狀，同時確保必要的電絕緣和允許電解液11流經其中的部位。