扁平卷繞式二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]近年來，作為電動汽車等的動力源，將正極電極和負極電極隔著隔膜進行卷繞的能量密度高的鋰離子二次電池的開發被推進。鋰離子二次電池隨著性能的提高用途也擴大，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行卷繞后將其按每卷繞電極體壓扁的技術(專利文獻1)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2002-280055號公報
【發明內容】
[0006]發明所要解決的問題
[0007]在現有技術中，在利用卷繞機進行卷繞之前需要預先將筒狀的軸芯插入卷繞機的主軸進行安裝的工作，成為通過自動化實現的生產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。
[0008]本發明是鑒于上述問題而完成的發明，其目的在于以簡易的結構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明的扁平卷繞式二次電池是具有在正極電極和負極電極之間隔著隔膜將正極電極和負極電極卷繞而構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)的位置而構成的軸芯，上述片材的彎曲剛性比上述正極電極、上述負極電極和上述隔膜中的任一方都高。
[0011]發明的效果
[0012]根據本發明，能夠提供能夠以簡易的結構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是卷繞機的結構圖。
[0017]圖5是說明實施例1的卷繞組的卷繞中心部分的結構的圖。
[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構的圖。
[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構的圖。
[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構的圖。
[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構的圖。
[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構的圖。
[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明的實施方式進行說明。
[0035]本發明是具有將正極電極和負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成的，具有兩個彎曲部且在彎曲部的兩側具有平面部，進一步，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具有側面和底面ld，該側面具有面積相對大的一對相對的寬幅側面lb和面積相對小的一對相對的窄幅側面lc，在其上方具有開口部la。
[0038]在電池桶1內收納卷繞組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設置有正極外部端子14和負極外部端子12。通過正極外部端子14和負極外部端子12向卷繞組3充電，另外，向外部負載供給電力。在電池蓋6—體地設置有排氣閥10。排氣閥10在電池容器內的壓力上升時開閥，從內部排出氣體，電池容器內的壓力降低。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內隔著絕緣保護膜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插入到電池桶1內，另一個彎曲面部側配置在開口部la側。
[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的負極電極箔露出部32c通過負極集電板(集電端子)24與設置在電池蓋6的負極外部端子12電連接。由此，通過正極集電板44和負極集電板24從卷繞組3向外部負載供給電力，通過正極集電板44和負極集電板24向卷繞組3供給外部發電電力而被充電。
[0042]為了將正極集電板44和負極集電板24以及正極外部端子14和負極外部端子12分別與電池蓋6電絕緣，在電池蓋6設置有墊片5和絕緣板7。此外，在從注液口 9向電池桶1內注入電解液后，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，作為負極外部端子12和負極集電板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貫穿設置有用于向電池容器內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之后被注液栓11密封。此處，作為注入電池容器內的電解液，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，上表面在規定高度位置與電池蓋6平行的結構。
[0046]正極連接部14a、負極連接部12a具有分別從正極外部端子14、負極外部端子12的下表面突出、前端能夠插入電池蓋6的正極側貫通孔46、負極側貫通孔26的圓柱形狀。正極連接部14a、負極連接部12a貫通電池蓋6，突出到比正極集電板44、負極集電板24的正極集電板基部41、負極集電板基部21靠電池桶1的內部側，前端被鉚接，將正極外部端子14、負極外部端子12和正極集電板44、負極集電板24—體地固定在電池蓋6。在正極外部端子14、負極外部端子12與電池蓋6之間設置有墊片5，在正極集電板44、負極集電板24與電池蓋6之間設置有絕緣板7。
[0047]正極集電板44、負極集電板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、負極集電板基部21 ;和正極側連接端部42、負極側連接端部22，它們分別在正極集電板基部41、負極集電板基部21的側端被折曲，沿電池桶1的寬幅面向底面側延伸，與卷繞組3的正極電極箔露出部34c、負極電極箔露出部32c以相對地重疊的狀態連接。在正極集電板基部41、負極集電板基部21分別形成有用于被正極連接部14a、負極連接部12a插通的正極側開口孔43、負極側開口孔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膜2。絕緣保護膜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的分解立體圖。
[0050]卷繞組3將負極電極32和正極電極34在其之間隔著隔膜33、35進行卷繞而構成。卷繞組3的最外周的電極是負極電極32，進一步卷繞隔膜33、35至其外側。隔膜33、35具有將正極電極34與負極電極32之間絕緣的作用。
[0051]負極電極32的被涂敷負極合劑層32b的部分構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—定被負極合劑層夾著。正極電極箔露出部34c、負極電極箔露出部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極合劑層32b的部分寬，但是因為在正極電極箔露出部34c、負極電極箔露出部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合劑，在正極電極箔的寬度方向一側的端部，設置有不涂敷正極活性物質合劑的正極電極箔露出部34c0
[0053]負極電極32在作為負極集電體的負極電極箔的兩面具有負極活性物質合劑，在負極電極箔的寬度方向另一方側的端部，設置有不涂敷負極活性物質合劑的負極電極箔露出部32c。正極電極箔露出部34c和負極電極箔露出部32c是電極箔的金屬面露出的區域，以配置在卷繞軸方向的一側和另一側的位置的方式被卷繞。
[0054