JP4168592B2

JP4168592B2 - 二次電池および二次電池の製造方法

Info

Publication number: JP4168592B2
Application number: JP2000388814A
Authority: JP
Inventors: 耕野崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP2002190295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正電極と負電極とからそれぞれ所定の位置に延伸されたリード部が形成された電極体と、該電極体を収納し前記リード部と電気的に接続可能な外部端子が一体形成された密閉容器とを有する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の二次電池としては、正電極と負電極とが積層または巻回して構成された電極体を、正電極および負電極からそれぞれ外部に延伸したリード部（集電部）と共に容器内部に収納し、このリード部と溶接などにより接続すると共に容器外部に露出するように端子を形成したものが提案されている（例えば、特開平９−１４７８３０号公報や特開平１０−２７００４８号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした二次電池では、その性能を十分に発揮できない場合や構造が複雑となる場合がある。従来の二次電池では、端子は容器内部のリード部と容器外部（外部端子となる部分）とを接続するための形状としなければならないから、リード部の延伸位置によっては電池内部の構造が複雑となったり、リード部から外部端子までの接続抵抗が増大して電池性能が低下したりする。また、電池が複雑な構造になれば、二次電池の製造工程が複雑になったり、二次電池そのものが大きくなってしまう場合もある。こうした問題は、二次電池の小型化や高性能化を考えるとき、大きくクローズアップされる。
【０００４】
本発明の二次電池は、電池性能を維持しつつ簡易な構成とすることを目的の一つとする。また、本発明の二次電池の製造方法は、電池性能を維持しつつ簡易な構成の二次電池の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の二次電池および二次電池の製造方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の二次電池は、
正電極及び負電極のリード部が形成された電極体と、該電極体を収納し前記リード部と電気的に接続可能な外部端子が一体形成された密閉容器とを有する二次電池であって、
前記電極体が前記密閉容器により収納された状態において、前記外部端子は前記リード部を嵌挿して被覆可能な形状であり、前記リード部は、前記外部端子に嵌挿されるように前記正電極、前記負電極の集電部分をそれぞれ集束させたものであって、前記外部端子と直接接続されることを特徴とする。
【０００７】
この本発明の二次電池によれば、電極体のリード部は密閉容器に一体形成された外部端子に嵌挿されるから、電池性能を維持しつつ簡易な構成とすることができる。ここで「外部端子が一体形成された」とは、密閉容器が外部端子と同一素材で完全に一体形成されたものの他、密閉容器の製造過程で外部端子が接着や射出成形などにより組み付けられて一体形成されたものも含まれる。
【０００８】
こうした本発明の二次電池において、前記密閉容器は、電気伝導性を有する部材により形成され、前記リード部を被覆可能な前記外部端子が各々形成された２つの部材からなり、前記２つの部材は、前記電極体を収納した状態で電気絶縁性の部材を介してかしめにより接合されたものとすることもできる。
【０００９】
前記外部端子は、前記リード部に圧着により接続されたものとすることもできる。こうすれば、外部端子にリード部を接続する際に電極体に与える影響をより少なくすることができる。
【００１０】
本発明の二次電池の製造方法は、
正電極及び負電極のリード部を有する電極体を形成する電極体形成工程と、
互いに接合することにより前記電極体を密閉可能な形状であって、前記リード部に嵌挿する位置に該リード部と電気的に接続するための外部端子を各々有する２つの密閉部材を電気伝導性の部材により形成する密閉部材形成工程と、
前記外部端子に嵌挿されるように前記正電極、前記負電極の集電部分をそれぞれ集束させたものであって、前記外部端子と直接接続される前記リード部を形成するリード部形成工程と、
該形成された２つの密閉部材に前記電極体を収納する収納工程と、
前記外部端子を前記リード部に接合すると共に前記２つの密閉部材を電気絶縁性の部材を介して接合する接合工程と
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の二次電池の製造方法によれば、電極体のリード部は密閉容器に一体形成された外部端子に嵌挿されるから、性能を維持しつつ簡易な構成の二次電池を製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である二次電池２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例の二次電池２０の図１中のＡ−Ａ断面を示す断面図である。実施例の二次電池２０は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池として構成されており、図示するように、正電極３１及び負電極３２の集電部分としての正極側リード部３４と負極側リード部３６とを有する電極体３０と、電極体３０を収納すると共に収納時に負極側リード部３６と電気的に接続する負極側端子部２６が形成された電池ケース２８と、電池ケース２８の蓋をなし電池ケース２８に組み付けたときに正極側リード部３４と電気的に接続する正極側端子部２２が形成されたケース蓋２４とを備える。電池ケース２８に形成された負極側端子部２６およびケース蓋２４に形成された正極側端子部２２は、電気機器などと電力のやり取りを行なうための外部端子として機能する。
【００１３】
電極体３０は、正電極３１と負電極３２とがセパレータ３３を介して当接し、これが巻回して形成されている。正電極３１の集電部分としての正極側リード部３４は、電極の基体となる帯状の金属板への正極活物質の未塗布部分（図２の上部）を用いて形成されている。一方、負電極３２の集電部分としての負極側リード部３６は、正電極３１の正極側リード部３４と反対の方向（図２の下部）に設けられた金属板への負極活物質の未塗布部分を用いて形成されている。勿論、本実施例では、活物質の未塗布部分を正極側リード部３４、負極側リード部３６として形成するものとしたが、別個に導電性の材料を正電極３１と負電極３２とに接合させて、これをリード部として形成するものとしてもよい。
【００１４】
電池ケース２８は、導電性の優れた材料（例えば、ニッケルめっき鉄材、アルミニウム、ステンレスなど）により形成されている。電池ケース２８の図２下部には、負極側リード部３６を嵌挿して被覆可能な負極側端子部２６が形成されている。負極側端子部２６は、負極側リード部３６を嵌挿した状態で圧着により電気的に接続されている。
【００１５】
ケース蓋２４も電池ケース２８と同様に導電性の優れた材料により形成されており、電池ケース２８に組み付けて接合した状態で電極体３０を被覆密閉できるようになっている。ケース蓋２４には、その中央部に正極側リード部３４を嵌挿して被覆可能な正極側端子部２２が形成されている。正極側端子部２２は、正極側リード部３４を嵌挿した状態で圧着により電気的に接続されている。ケース蓋２４と電池ケース２８とは、絶縁性材料（例えば、樹脂など）を介して接合部４２で接合されており、正極側端子部２２と負極側端子部２６との電気的絶縁性を確保している。
【００１６】
こうして構成された二次電池２０の製造の工程について説明する。図３は実施例の二次電池２０の製造の様子を説明する説明図である。二次電池２０として正極端子と負極端子とが互いに反対の面に形成された渦巻き状の二次電池を製造する場合を考える。二次電池２０は、図示するように、まず、同一形状の２つの帯状の金属板に対して長手方向の一側端部分に未塗布部分（集電部分）が形成されるようにそれぞれ正極活物質、負極活物質を同一の形状（矩形状）に塗布して正電極３１と負電極３２を形成し、それぞれの未塗布部分（集電部分）が互いに対峙する方向に突出するよう正電極３１と負電極３２とをセパレータ３３を介して当接させ、これを巻回して電極体３０を形成する（図３（ａ））。次に、電極体３０の集電部分（活物質の未塗布部分）をプレスすると共に不要部分を切欠して正極側リード部３４および負極側リード部３６を形成する（図３（ｂ），（ｃ））。これにより、正極側リード部３４および負極側リード部３６は、二次電池２０の外部端子と直接接続される位置に嵌挿されることになる。次に、電極体３０を被覆密閉する容器として電池ケース２８とケース蓋２４とを鉄やニッケルなどの導電性の優れた材料により形成する。このとき、電池ケース２８には負極側リード部３６と嵌合する負極側端子部２６を、ケース蓋２４には正極側リード部３４と嵌合する正極側端子部２２を、それぞれインパクト成形や深絞り成形などにより形成する。そして、ケース蓋２４を正極側端子部２２と正極側リード部３４とが嵌挿する位置で取り付けて、正極側端子部２２と正極側リード部３４とを圧着により電気的に接続する（図３（ｄ））。続いて、電池ケース２８を負極側端子部２６と負極側リード部３６とが嵌挿する位置で取り付けて、負極側端子部２６と負極側リード部３６とを圧着により電気的に接続すると共に電池ケース２８とケース蓋２４とを絶縁性材料（例えば、樹脂）を介してかしめにより接合して（図３（ｅ））二次電池２０が完成する。
【００１７】
以上説明した本発明の二次電池２０によれば、電極体３０の正極側リード部３４および負極側リード部３６を、電極体３０の容器である電池ケース２８およびケース蓋２４に一体形成された外部端子としての正極側端子部２２および負極側端子部２６にそれぞれ嵌挿することにより、部品点数を減らすことができ、性能を維持しつつ簡易な構成の二次電池とすることができる。この結果、二次電池の軽量化や小型化を図ることができる。しかも、正極側端子部２２と正極側リード部３４との接続および負極側端子部２６と負極側リード部３６との接続を圧着により行なうから、両者の接続時の発熱を抑えることができ、発熱によって電極体３０に与える影響をより少なくすることができる。
【００１８】
実施例の二次電池２０では、正極側端子部２２と正極側リード部３４との電気的接続および負極側端子部２６と負極側リード部３６との電気的接続を圧着により行なうものとしたが、発熱の比較的少ないレーザ溶接などを適宜併用するものとしてもよい。また、二次電池２０の性能に影響を与えない範囲内で他の接続方法（例えば、ボルトの組み付けによる接続など）を用いても構わない。
【００１９】
また、実施例の二次電池２０では、ケース蓋２４と電池ケース２８とを絶縁性部材を介してかしめにより接合するものとしたが、ケース蓋２４と電池ケース２８とを絶縁性部材を介して接着するものとしてもよい。
【００２０】
さらに、実施例の二次電池２０では、電池容器としてのケース蓋２４と電池ケース２８とを電気伝導性の優れた材料により形成して両者を絶縁性材料を介して接合するものとしたが、正極側端子部２２および負極側端子部２６が電気伝導性に優れた材料により形成されると共に両者の絶縁性を確保できれば、容器の他の部分は、樹脂などの絶縁性材料により形成するものとしてもよい。この場合のケース蓋２４や電池ケース２８は、例えば、射出によりケース蓋２４や電池ケース２８を形成する型に、予め電気伝導性に優れた材料により形成された正極側端子部２２、負極側端子部２６を所定の部位に固定し、この状態で型に樹脂を流すことにより製造することができる。あるいは、正極側端子部２２や負極側端子部２６を接着してケース蓋２４や電池ケース２８を形成するものとしてもよい。
【００２１】
また、実施例の二次電池２０では、正電極３１と負電極３２とが巻回されたものとして構成したが、正電極と負電極とを互いに積層したものとして構成するものとしてもよい。図４は、正電極と負電極とが互いに積層した電極体１３０を有する二次電池１２０の構成の概略を示す分解図である。図４において、電極体１３０は、正電極の集電部分としての正極側リード部１３４と、正極側リード部１３４が形成された面と同一面の異なる部位に負電極の集電部分としての負極側リード部１３６とを備える。電極体１３０を収納する箱状の電池ケース１２８は、樹脂により形成されている。電池ケース１２８の蓋を形成する樹脂製のケース蓋１２４は、電極体１３０を収納した電池ケース１２８に組み付けたときに正極側リード部１３４と負極側リード部１３６とに嵌挿する位置にそれぞれ電気伝導性に優れた材料により形成された正極側端子部１２２と負極側端子部１２６とが嵌合可能に形成されている。この正極側リード部１３４と負極側リード部１３６とは、前述の方法でケース蓋１２４に形成することができる。なお、ケース蓋１２４と電池ケース１２８とは、例えば、熱溶着などにより接合されて電極体１３０を密閉収納する。
【００２２】
また、実施例の二次電池２０では、電池ケース２８とケース蓋２４との２つの部材により電極体３０を収納する密閉容器を形成するものとしたが、１つあるいは３つ以上の部材により密閉容器を形成するものとしてもよい。
【００２３】
また、実施例の電池２０では、ケース蓋２４に正極側端子部２２を形成し、電池ケース２８に負極側端子部２６を形成するものとしたが、ケース蓋に負極側端子部を形成し、電池ケースに正極側端子部を形成するものとしても構わない。また、絶縁性が確保されれば、電池ケースまたはケース蓋の一方に正電極側端子部と負電極側端子部とを形成するものとしてもよい。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である二次電池２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の二次電池２０の図１中のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】実施例の二次電池２０の製造の様子を説明する説明図である。
【図４】正電極と負電極とが互いに積層した電極体１３０を有する二次電池１２０の構成の概略を示す分解図である。
【符号の説明】
２０，１２０二次電池、２２，１２２正極側端子部、２６，１２６負極側端子部、２４，１２４ケース蓋、２８，１２８電池ケース、３０，１３０電極体、３１正電極、３２負電極、３３セパレータ、３４，１３４正極側リード部、３６，１３６負極側リード部、４２接合部。

Claims

正電極及び負電極のリード部が形成された電極体と、該電極体を収納し前記リード部と電気的に接続可能な外部端子が一体形成された密閉容器とを有する二次電池であって、
前記電極体が前記密閉容器により収納された状態において、前記外部端子は前記リード部を嵌挿して被覆可能な形状であり、前記リード部は、前記外部端子に嵌挿されるように前記正電極、前記負電極の集電部分をそれぞれ集束させたものであって、前記外部端子と直接接続されることを特徴とする二次電池。
請求項１記載の二次電池であって、
前記密閉容器は、電気伝導性を有する部材により形成され、前記リード部を被覆可能な前記外部端子が各々形成された２つの部材からなり、
前記２つの部材は、前記電極体を収納した状態で電気絶縁性の部材を介してかしめにより接合されたことを特徴とする二次電池。
請求項１または２記載の二次電池であって、
前記外部端子は、前記リード部に圧着により接続されたことを特徴とする二次電池。
正電極及び負電極のリード部を有する電極体を形成する電極体形成工程と、
互いに接合することにより前記電極体を密閉可能な形状であって、前記リード部に嵌挿する位置に該リード部と電気的に接続するための外部端子を各々有する２つの密閉部材を電気伝導性の部材により形成する密閉部材形成工程と、
前記外部端子に嵌挿されるように前記正電極、前記負電極の集電部分をそれぞれ集束させたものであって、前記外部端子と直接接続される前記リード部を形成するリード部形成工程と、
該形成された２つの密閉部材に前記電極体を収納する収納工程と、
前記外部端子を前記リード部に接合すると共に前記２つの密閉部材を電気絶縁性の部材を介して接合する接合工程と
を備えることを特徴とする二次電池の製造方法。