CN102473956A - 非水电解质二次电池 - Google Patents

Abstract

在正极集电体(11)上形成正极活性物质层(12)而成的正极板(1)和在负极集电体(13)上形成负极活性物质层(14)而成的负极板(2)隔着多孔绝缘层(15)卷绕而成的电极组被收纳到电池壳(16)内。正极集电体(11)以及负极集电体(13)由相同材料的金属箔构成。正极集电体(11)的端部具有未形成正极活性物质层(12)的第1露出部(1a)，负极集电体(13)的端部具有未形成负极活性物质层(14)的第2露出部(2a)。第1露出部(1a)和第2露出部(2a)以从多孔绝缘层(15)彼此向相反方向突出的方式进行配置，第1露出部(1a)与正极集电板(17)连接，第2露出部(2a)与负极集电板(18)连接。

Description

非水电解质二次电池

技术领域

本发明涉及具有所谓的无接头(tabless)结构的电极组的非水电解质二次电池。

背景技术

作为产业用设备或者业务用设备的备用电源、汽车的起动器用电源，铅蓄电池被广泛地使用。

近年来，用于将作为备用电源使用的铅蓄电池替换成镍氢电池或锂离子二次电池的开发日趋活跃。通过将铅蓄电池替换成镍氢电池或锂离子二次电池，可以期待由高能量密度化带来的电源的小型化、和由于不使用铅而使环境负荷降低。

另一方面，目前，将作为汽车的起动器用电源使用的铅蓄电池替换成镍氢电池或锂离子二次电池的动态很少。但是，作为汽车的起动器用电源，从能够降低环境负荷的观点出发，也优选替换成不含有铅的电池。另外，在作为汽车的起动器用电源使用的情况下，更希望是比镍氢电池轻量的锂离子二次电池。

另外，作为用于得到更大的输出特性的技术，已知有：所谓的无接头结构(无引线结构)的电极组。其形成如下结构：在正极板与负极板隔着隔膜卷绕而成的电极组中，正极板的端部(正极合剂层的未涂布部)和负极板的端部(负极合剂层的未涂布部)以从隔膜彼此向相反方向突出的方式进行配置，通过将正极板的端部以及负极板的端部分别接合在正极集电板以及负极集电板上，可以由整个极板进行集电，因此能够使大电流下的放电特性提高。

另一方面，作为轻量化技术之一，已知：在耐电压优良的金属材料中，使用比重比较小的铝箔作为正极板以及负极板的集电体(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-42889号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在现有的通过引线从极板进行集电的电极组中，与正极板连接的引线和与负极板连接的引线由于连接部位和根数等不同，因此从外观上观察电极组，能够容易地进行正负极的判断。

另外，即使在无接头结构的电极组中，如果正极板的集电体(例如铝箔)与负极板的集电体(例如铜箔)的材料不同，则即使由相反方向突出的正极板的端部和负极板的端部是对称的，根据颜色的差异，从外观上观察电极组，也能够进行正负极的判断。

但是，在由相同材料构成正极板以及负极板的集电体的无接头结构的电极组中，即使从外观上观察电极组，也难以进行正负极的判断。

可是，在电池的组装工序中，在集电体上形成合剂层来制造极板的工序、将正极板以及负极板隔着隔膜卷绕来制造电极组的工序、将电极组焊接到集电板上的工序、将电极组插入电池壳并将电池壳的开口部密封的工序等，作为一系列的连续作业来进行，因此电极组的正负极的判定通常不会成为问题。

但是，在一系列的组装工序中，为了管理电池的品质等，在进行各工序中的部件的检查时，在电极组的制造工序中制造的电极组为了检查而暂时从一系列的组装工序中抽出来，检查后再次返回到接下来的组装工序中时，即使从外观上观察电极组，也难以进行正负极的判定。这成为延长电池的组装时间的主要原因。

本发明是鉴于这样的课题而进行的，其目的在于提供高输出且生产率高的非水电解质二次电池。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明采用如下结构：在具备无接头结构的电极组的非水电解质二次电池中，由相同的金属材料构成正负极的集电体，并且在电极组中设置判定由相反方向突出的集电体露出部的正负的判定单元。

即，本发明的一个方面中的非水电解质二次电池具备：在正极集电体上形成正极活性物质层而成的正极板和在负极集电体上形成负极活性物质层而成的负极板隔着多孔绝缘层卷绕或者层叠而成的电极组，正极集电体以及负极集电体由相同材料的金属箔构成，正极集电体的端部具有未形成正极活性物质层的第1露出部，负极集电体的端部具有未形成上述负极活性物质层的第2露出部，电极组中正极集电体的第1露出部和负极集电体的第2露出部以从多孔绝缘层彼此向相反方向突出的方式进行配置，并且电极组具备判定从多孔绝缘层突出的露出部是第1露出部还是第2露出部的判定单元。

通过这样的构成，即使从外观上观察由相同材料构成正负极的集电体的无接头结构的电极组，也能够容易地进行从多孔绝缘层向相反方向突出的露出部的正负极的判断，因此可以缩短电池的组装时间。

本发明的另一方面中，优选上述判定单元由使第1露出部和第2露出部的形态或者色彩不同的结构构成。

其中，上述判定单元可以由使第1露出部的宽度和第2露出部的宽度不同的结构构成，另外，也可以由使第1露出部的形状和第2露出部的形状不同的结构构成，或者，也可以由在第1露出部或者第2露出部中的至少一个上设置有冲孔部的结构构成。

本发明的又一方面中，优选的是，上述电极组是将正极板以及负极板隔着多孔绝缘层进行卷绕而成的，并且其最外周用固定构件固定，上述判定单元由使在第1露出部侧设置的固定构件和在第2露出部侧设置的固定构件的形态、色彩或者个数不同的结构构成。

本发明的再一方面中，优选上述正极集电体以及负极集电体由以铝或者铝合金形成的金属箔构成。

发明效果

根据本发明，通过在由相同材料构成正负集电体的无接头结构的电极组中设置判定由相反方向突出的集电体露出部的正负的判定单元，能够从电极组的外观容易地进行正负极的判断。由此，可以缩短电池的组装时间，从而能够实现高输出且生产率高的非水电解质二次电池。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的非水电解质二次电池的结构的截面图。

图2是表示非水电解质二次电池的一般的组装工序的流程图。

图3是表示环带状集电体的切开处理的俯视图。

图4(a)、(b)是分别表示正极板以及负极板的结构的俯视图。

图5(a)、(b)是表示本发明的一个实施方式中的正极板以及负极板的结构的俯视图。

图6是表示本发明的其他实施方式中的正极板或者负极板的结构的俯视图。

图7是表示本发明的其他实施方式中的电极组的结构的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细的说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在不超出发挥本发明的效果的范围的范围内，可以适当进行变更。另外，也可以与其他实施方式组合。

图1是示意地表示本发明的一个实施方式中的非水电解质二次电池的结构的截面图。

如图1所示，在正极集电体11上形成正极活性物质层12而成的正极板1、和在负极集电体13上形成负极活性物质层14而成的负极板2隔着多孔绝缘层(隔膜)15卷绕而成的电极组被收纳到电池壳16内。其中，正极集电体11以及负极集电体13由相同材料的金属箔构成。

正极集电体11的端部具有未形成正极活性物质层12的第1露出部1a，负极集电体13的端部具有未形成负极活性物质层14的第2露出部2a。另外，正极集电体11的第1露出部1a和负极集电体13的第2露出部2a以从多孔绝缘层15彼此向相反方向突出的方式进行配置，正极集电体11的第1露出部1a连接在正极集电板17上，负极集电体13的第2露出部2a连接在负极集电板18上。另外，电池壳16的开口部用封口板19封口。

图2是表示非水电解质二次电池的一般的组装工序的流程图。

如图2所示，准备环带状的正极集电体(步骤S1)。接着，在环带状正极集电体上涂布包含正极活性物质、粘合剂以及导电材料的正极合剂浆料(步骤S2)。此时，如图3所示，沿环带状的集电体20的长度方向，形成没有涂布正极合剂浆料21的集电体20的露出部22、23。

接着，在使环带状正极集电体上涂布的正极合剂浆料干燥后，对环带状正极集电体进行轧制处理(步骤S3)。接着，如图3所示，将环带状集电体20沿长度方向的A₁-A₁、A₂-A₂、A₃-A₃以及B₁-B₁、B₂-B₂切开，再沿宽度方向的C₁-C₁、C₂-C₂切开(步骤S4)，由此制作具有规定的宽度和长度的正极板1。需要说明的是，在环带状正极集电体20上涂布正极合剂浆料21的图案并不限于图3所示的图案，可以根据正极板1的取用数目等而适当进行变更。

负极板2也与正极板1的制作同样，在环带状负极集电体上涂布负极合剂浆料后(步骤S5、S6)，进行轧制处理(步骤S7)以及切开处理(步骤S8)，由此制作具有规定的宽度和长度的负极板2。

图4(a)、(b)是分别表示通过这样的方法制作的正极板1以及负极板2的结构的俯视图。正极板1具有：在正极集电体11上形成正极活性物质层12的涂布部1b和未形成正极活性物质层12从而正极集电体11露出的第1露出部1a。另外，负极板2具有：在负极集电体13上形成负极活性物质层14的涂布部2b和未形成负极活性物质层14从而负极集电体13露出的第2露出部2a。

接着，将所制作的正极板1以及负极板2隔着多孔绝缘层(隔膜)15进行卷绕来制作无接头结构的电极组(步骤S9)。此时，正极集电体11的第1露出部1a和负极集电体13的第2露出部2a以从多孔绝缘层15彼此向相反方向突出的方式进行配置。

接着，将正极集电体11的第1露出部1a焊接在正极集电板17上，同时将负极集电体13的第2露出部2a焊接在负极集电板18上(步骤S10)。然后，将电极组与非水电解质一起插入到电池壳16内后(步骤S11)，将电池壳16的开口部封口(步骤12)，从而制成了非水电解质二次电池。

图5(a)、(b)是表示本实施方式中的正极板1以及负极板2的结构的俯视图。如图5(a)、(b)所示，使正极集电体11的第1露出部1a的宽度W₁和负极集电体13的第2露出部2a的宽度W₂不同。将由此构成的正极板1以及负极板2隔着多孔绝缘层15进行卷绕来制作无接头结构的电极组时，从多孔绝缘层15突出的露出部是第1露出部1a还是第2露出部2a，能够从各自的宽度W₁、W₂的不同来容易地判定。即，作为判定从多孔绝缘层15向相反方向突出的露出部的正负极的判定单元，可以采用使第1露出部1a的宽度W₁和第2露出部2a的宽度W₂不同的结构。

具备这样的判定单元的电极组为了检查而从组装工序中抽出来、检查后再次返回到接下来的组装工序时，从外观上观察电极组，能够容易地进行电极组的正负极的判定。

彼此宽度不同的第1露出部1a的宽度W₁和第2露出部2a的宽度W₂能够通过在图3所示的切开处理(步骤S4、S8)中对没有涂布合剂浆料21的集电体20的露出部22、23的宽度加以调整来容易地形成。即，能够在图2所示的一系列的组装工序中添加判定从多孔绝缘层15突出的露出部是第1露出部1a还是第2露出部2a的判定单元。因此，几乎不产生由于添加该判定单元而引起的制造上的成本增加。

需要说明的是，可以通过目视容易地利用该判定单元进行电极组的正负极的判定，也可以通过对由照相机拍摄的拍摄图像进行图像处理，自动地进行判定。

上述判定单元采用了使第1露出部1a的宽度W₁和第2露出部的宽度W₂不同的结构，但并不限于此，在图2所示的一系列的组装工序中，通过形成使第1露出部1a和第2露出部2a的形态(形状、大小或样式等)或者色彩不同的结构，能够在无接头结构的电极组中添加判定是第1露出部1a还是第2露出部2a的判定单元。

例如如图6所示，可以将上述判定单元形成为在正极板1或者负极板2的第1露出部1a或者第2露出部2a中的至少一个上设置冲孔部50的结构。该冲孔部50能够通过在图3所示的切开处理(步骤S4、S8)之后进行冲孔加工而容易地形成。

需要说明的是，冲孔部50的形状没有特别的限定，可以形成圆形、方形、其他的形状。另外，冲孔部50可以在第1露出部1a和第2露出部2a两者上形成，此时，通过使在两者上形成的冲孔部50的形状或者个数等不同，可以制成正负极的判定单元。

另外，通过对第1露出部1a或者第2露出部2a中的至少一个进行蚀刻或镀覆，可以将上述判定单元形成为在露出部表面上设置有凹凸的结构，或者，也可以将上述判定单元形成为在第1露出部1a或者第2露出部2a中的至少一个上用陶瓷或树脂等的绝缘层被覆的结构。

图7是表示本发明的其他实施方式中的电极组30的结构的立体图。

如图7所示，正极板1以及负极板2隔着多孔绝缘层15卷绕而成的电极组30的最外周31用固定构件40a、40b、40c固定。通过使在第1露出部1a侧设置的固定构件40a的个数和在第2露出部2a侧设置的固定构件40b、40c的个数不同，能够得到判定从多孔绝缘层15突出的露出部是第1露出部1a还是第2露出部2a的判定单元。

相互个数不同的固定构件的设定能够在图2所示的电极组制作(步骤S9)的工序中容易地实施。因此，几乎不产生由添加该判定单元而引起的制造上的成本增加。

其中，固定构件的材料没有特别限定，例如可以使用以聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚等作为主成分的绝缘带、环氧系或丙烯酸系的粘接剂等。

需要说明的是，也可以使在第1露出部1a侧和第2露出部2a侧设置的固定构件为形态(形状、大小或样式等)或者色彩不同的固定构件，来代替在第1露出部1a侧和第2露出部2a侧设置个数不同的固定构件。

本实施方式中，正极集电体11以及负极集电体13由相同材料的金属箔构成，但对其材料没有特别的限制，例如可以使用铝、铝合金、不锈钢、钛、镍、铜等。

需要说明的是，本实施方式中，关于非水电解质二次电池的各构成要素，但其材料以及制法没有特别的限制，可以采用如下所示的材料以及制法等。

作为正极活性物质，可以使用锂复合金属氧化物。例如可以列举出：Li_xCoO₂、Li_xNiO₂、Li_xMnO₂、Li_xCo_yNi_1-yO₂等。另外，作为正极合剂浆料的粘合剂，例如可以列举出：PVDF(聚偏二氟乙烯)、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。另外，作为正极合剂浆料的导电剂，例如可以列举出：石墨等石墨类、乙炔黑等炭黑类等。

作为负极活性物质，例如可以列举出：石墨等碳材料、或者由硅、锡或它们的化合物形成的材料等。另外，作为负极合剂浆料的粘合剂，例如可以列举出：苯乙烯-丁烯共聚橡胶、聚丙烯酸等。

作为隔膜，例如可以列举出：聚丙烯、聚乙烯等。另外，作为非水电解质，可以使用液状、凝胶状或者固体(高分子固体电解质)状的物质。

以上，通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但这样的记述并不是限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述实施方式中，作为判定从多孔绝缘层15突出的露出部是第1露出部1a还是第2露出部2a的判定单元，形成为使集电体的露出部的形态或色彩、或者固定电极组的最外周的固定构件的形态、色彩或个数不同的结构，但也可以形成为例如在第1露出部1a侧露出的多孔绝缘层15和在第2露出部2a侧露出的多孔绝缘层15的形状或者色彩不同的结构。

产业上利用的可能性

本发明的非水电解质二次电池适用于民生用设备、电动车、大型工具等的电源。

符号说明

1     正极板

1a    第1露出部

1b    涂布部

2     负极板

2a    第2露出部

2b    涂布部

11    正极集电体

12    正极活性物质层

13    负极集电体

14    负极活性物质层

15    多孔绝缘层

16    电池壳

17    正极集电板

18    负极集电板

19    封口板

20    环带状集电体

21    合剂浆料

22、23    露出部

30    电极组

31    最外周

40a、40b、40c    固定构件

50    冲孔部

Claims (10)

1.一种非水电解质二次电池，其具备：在正极集电体上形成正极活性物质层而成的正极板和在负极集电体上形成负极活性物质层而成的负极板隔着多孔绝缘层卷绕或者层叠而成的电极组，其中，

所述正极集电体以及所述负极集电体由相同材料的金属箔构成，

所述正极集电体的端部具有未形成所述正极活性物质层的第1露出部，

所述负极集电体的端部具有未形成所述负极活性物质层的第2露出部，

所述电极组中所述正极集电体的第1露出部和所述负极集电体的第2露出部以从所述多孔绝缘层彼此向相反方向突出的方式进行配置，并且所述电极组具备判定从所述多孔绝缘层突出的露出部是第1露出部还是第2露出部的判定单元。

2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述判定单元由使第1露出部和第2露出部的形态或者色彩不同的结构构成。

3.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其中，所述判定单元由使所述第1露出部的宽度和所述第2露出部的宽度不同的结构构成。

4.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其中，所述判定单元由使所述第1露出部的形状和所述第2露出部的形状不同的结构构成。

5.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池，其中，所述判定单元由在所述第1露出部或者所述第2露出部中的至少一个上设置有冲孔部的结构构成。

6.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述电极组是将所述正极板以及所述负极板隔着多孔绝缘层进行卷绕而成的，并且其最外周用固定构件固定，

所述判定单元由使在所述第1露出部侧设置的所述固定构件和在所述第2露出部侧设置的所述固定构件的形态、色彩或者个数不同的结构构成。

7.根据权利要求6所述的非水电解质二次电池，其中，所述固定构件由绝缘带构成。

8.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述正极集电体以及所述负极集电体由以铝或者铝合金形成的金属箔构成。

9.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述正极集电体的所述第1露出部与正极集电板连接，

所述负极集电体的所述第2露出部与负极集电板连接。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的非水电解质二次电池，其中，所述非水电解质二次电池为锂离子二次电池。

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