WO2013015277A1

WO2013015277A1 - 非水電解液電池

Info

Publication number: WO2013015277A1
Application number: PCT/JP2012/068698
Authority: WO
Inventors: 連新東
Original assignee: 新神戸電機株式会社
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-01-31
Also published as: JPWO2013015277A1; CN203721802U; JP5979148B2

Abstract

　電極群をカバー部材で確実に囲むことができ、しかも電極群内の極板及び電極群全体の変位を防止できる非水電解液電池を提供する。電極群３の耳部配置領域３５と対向する対向領域３７を覆う底面構成部５１と、耳部配置領域３５と対向領域３７との間に位置し電極群３の積層方向に対向する一対の側面領域３８を覆う一対の側面構成部５３と、耳部配置領域３５と対向領域３７との間に位置し電極群３の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域３９を覆う一対の端面構成部５５とを備えるカバー部材５を構成する。一対の側面構成部５３の底面構成部５１とつながる端部５３ａとは反対側の端部５３ｂに、一対の側面構成部５３を耳部配置領域３５の上で連結する連結構造部５７の少なくとも一部を構成する一対の連結片５２，５４を設ける。

Description

非水電解液電池

　本発明は、積層された電極群が電池ケース内に収納されてなる非水電解液電池に関するものである。

　特開平８－１１５７２９号公報（特許文献１）に示された従来の非水電解液電池では、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極群を電池ケース内に収納する際に、電極群の構成部品の一部が破損して電池内で内部短絡が生じないようにするために、電極群を絶縁樹脂製のカバーで包んで電池ケース内に挿入する構造が採用されている。

特開平８－１１５７２９号公報

　従来の非水電解液電池では、電極群を一枚の絶縁樹脂製シートを折り曲げて形成したカバー部材で囲むことによって、電池ケースへの挿入時における電極群の破損の発生を防止して、内部短絡を防いでいる。従来採用されている絶縁樹脂製のカバー部材は、電極群の耳部配置領域と対向する対向領域を覆う底面構成部と、耳部配置領域と対向領域との間に位置して電極群の積層方向に対向する一対の側面領域を覆う一対の側面構成部と、耳部配置領域と対向領域との間に位置し電極群の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域を覆う一対の端面構成部とを備えている。そして一対の端面構成部は、一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて電極群を覆う際に、組み合わされて一つの端面構成部を構成する一対の分割片によってそれぞれ構成されている。この構造では、電極群が、カバー部材の内部において、底面構成部から離れる方向にスライドする。そのため電極群を電池ケースに収納した後において、電極群を構成する複数の極板がずれたり、電極群が全体的に電池ケース内で移動することから、極板が破損したり、電極群と端子との間に無理な力が加わって、部分的な断線が発生するおそれがあった。また、従来のカバー部材は、端面構成部が一対の分割片によって構成されているものの、一対の分割片は、単に重なるだけで、相互に固定されていない。そのため電池ケースに電極群を挿入する際に、一対の分割片を確実に重ねた状態に維持しなれければならず、電極群の電池ケースへの挿入作業に手間取る問題があった。

　本発明の目的は、電極群をカバー部材で確実に囲んで、しかも電極群内の極板及び極板全体の変位を防止できる非水電解液電池を提供することにある。

　本発明の他の目的は、カバー部材によって囲まれた電極群の電池ケースへの挿入が容易な非水電解液電池を提供することにある。

　本発明が改良の対象とする非水電解液電池は、正極耳部を有する複数の正極板と負極耳部を有する複数の負極板とがそれぞれセパレータを介して積層されてなる電極群と、電極群の耳部配置領域を除いて電極群の周囲を囲む絶縁樹脂製のカバー部材と、カバー部材によって囲まれた電極群が変位しないように収納される電池ケースとを備えている。電極群は、複数の正極耳部が正極耳部列を形成し、複数の負極耳部が負極耳部列を形成するように、正極耳部列と負極耳部列とが所定の間隔をあけて耳部配置領域に並んで配置されて構成されている。また、絶縁樹脂製のカバー部材は、所定の形状を有する一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて構成されている。

　本発明の非水電解液電池では、カバー部材が、電極群の耳部配置領域と対向する対向領域を覆う底面構成部と、耳部配置領域と対向領域との間に位置して電極群の積層方向に対向する一対の側面領域を覆う一対の側面構成部と、耳部配置領域と対向領域との間に位置し電極群の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域を覆う一対の端面構成部とを備えている。特に、本発明の非水電解液電池では、一対の側面構成部の底面構成部とつながる端部とは反対側の端部に、一対の連結片が設けられている。この一対の連結片は、一対の側面構成部を耳部配置領域の上で連結する連結構造部の少なくとも一部を構成する。連結片の形状は、電極群の形状または寸法に合わせて適宜定めることができる。一対の連結片を設けて一対の側面構成部を連結すると、カバー部材内における電極群の変位を連結構造部によって規制することができる。したがって、外部から加わる振動によって、積層された電極群内の極板が大きく変位したり、電極群が全体的に変位するのを防ぐことができる。当然のことながら、カバー部材を用いると、カバー部材の存在により、電極群を電池ケース内に収納する際に、電極群を保護することができる。さらに、電極群を電池ケース内に収納した後は、カバー部材が電極群と電池ケースとの間で絶縁性を発揮するため、電池の内部短絡を防止することができる。

　一対の端面構成部は、一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて電極群を覆う際に、組み合わされて一つの端面構成部を構成する一対の分割片によって構成するのが好ましい。一対の分割片の形状は任意であるが、一対の分割片にそれぞれ、嵌め合いによって両者を連結する嵌め合い構成部を形成してもよい。このような嵌め合い構成部によって一対の分割片を連結すると、接着材を用いなくても分離し難い端面構成部を簡単に構成することができる。

　嵌め合い構成部は、一対の分割片の一方に形成された１以上のスリットと、一対の分割片の他方に形成されて１以上のスリットに挿入される１以上の挿入部とから構成してもよい。このような構成を採用すると、スリットを挿入部に挿入するだけで一対の分割片同士を簡単に結合することができる。

　なお、電池ケースは、一面が開口するケース本体と、この該ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部とから構成することができる。そして、カバー部材には、電池ケース内に収納された状態で、耳部配置領域と対向する電池ケースの内壁面と当接して電極群の変位を阻止するストッパ部を設けるのが好ましい。このようなストッパ部を設けると、カバー部材を介して電極群を電池ケース内に固定することができる。そのため、地震等の衝撃で非水電解液電池が転倒したり傾いたりした場合でも、電極群とカバー部材が電池ケース内で変位することを防ぐことができる。

　ストッパ部は、一対の側面構成部の反対側の端部から延びる一対の突出片から構成してもよい。ストッパ部をこのような突出片で構成すると、突出片からなるストッパ部を電池ケースの内壁面に押し当てるように、電極群を包んだカバー部材を電池ケース内に挿入するだけで、電極群を電池ケース内に簡単に固定することができる。また、このような突出片の存在によって、正極耳部列及び負極耳部列が配置される耳部配置領域を確保しながら電極群を電池ケース内に固定することができる。

（Ａ）は本発明の非水電解液電池の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のカバー部材のみを示す図である。本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の一例を示す図である。本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の他の一例を示す図である。本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の他の一例を示す図である。本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の他の一例を示す図である。本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の他の一例を示す図である。

　以下、本発明の非水電解液電池の実施の形態について詳細に説明する。図１（Ａ）は、本発明の非水電解液電池の実施の形態の一例であるリチウムイオン二次電池の斜視図であって、図１（Ａ）においては、理解を容易にするために、電池ケース全体を透明なものとして示し、かつカバー部材の一部を透明なものとして示している。また図１（Ｂ）は図１（Ａ）のリチウムイオン二次電池を構成する部材のうち電池カバーのみを示した図である。図１（Ａ）に示すリチウムイオン二次電池１は、電極群３、カバー部材５及び電池ケース７とを備え、電池ケース７にはカバー部材５で包まれた電極群３が収納されている。電池ケース７は、一面が開口した箱状のケース本体７ａと、ケース本体７ａの開口部７ｄを塞ぐ蓋部７ｂとから構成される。蓋部７ｂは、ケース本体７ａに溶着により接合される。蓋部７ｂには、開裂弁からなる安全弁７ｅが設けられている。電極群３は、正極耳部９ａを有する複数の正極板９と負極耳部１１ａを有する複数の負極板１１とをそれぞれセパレータ１３を介して積層して構成されている。複数の正極耳部９ａは、電極群３の正極耳部列３１を構成し、集電体４１を介して端子６１に接続されている。また、複数の負極耳部１１ａは、電極群３の負極耳部列３３を構成し、集電体４２を介して端子６２に接続されている。端子６１及び６２は蓋部７ｂに固定されている。本例では、電極群３の耳部配置領域３５に正極耳部列３１と負極耳部列３３とを所定の間隔をあけて並べて配置することにより電極群３が構成されている。

　図２には、本例のリチウムイオン二次電池で用いるカバー部材の一例が示されている。図２に示されたカバー部材５は、絶縁樹脂製のシート（絶縁樹脂シート）が、電極群３の耳部配置領域３５を除いて電極群３の周囲を囲んで構成されている。カバー部材５は、後に詳しく説明するように所定の形状を有する一枚の絶縁樹脂シートが図２に示された破線に沿って折り曲げられて構成される。

　カバー部材５は、底面構成部５１、一対の側面構成部５３及び一対の端面構成部５５とを備えている。底面構成部５１は、電極群３の耳部配置領域３５と対向する対向領域３７を覆っている。一対の側面構成部５３は、耳部配置領域３５と対向領域３７との間に位置して電極群３の積層方向に対向する一対の側面領域３８を覆っている。一対の端面構成部５５は、耳部配置領域３５と対向領域３７との間に位置し、かつ電極群３の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域３９を覆っている。

　一対の側面構成部５３は、底面構成部５１とつながる端部５３ａと、この端部５３ａとは反対側の端部５３ｂとを有し、反対側の端部５３ｂには連結構造部５７が設けられている。連結構造部５７は、耳部配置領域３５の上で一対の側面構成部５３を連結して、カバー部材５内における電極群３の変位を規制する機能を有する。具体的には、連結構造部５７は、一対の連結片５２，５４で構成されている。

　この例では、一対の連結片５２，５４のうち、連結片５２が、側面構成部５３に反対側の端部５３ｂ側から端部５３ａ側に向かって平行に切り込まれた２本のスリット５２ａ，５２ｂと、スリット５２ｂが延びる方向と直交する方向にスリット５２ｂと連続して切り込まれたスリット５２ｃとを設けることによって構成されている。また、連結片５２と同様に、連結片５４も、側面構成部５３に反対側の端部５３ｂ側から端部５３ａ側に向かって平行に切り込まれた２本のスリット５４ａ，５４ｂと、スリット５４ｂが延びる方向と直交する方向にスリット５４ｂと連続して切り込まれたスリット５４ｃとを設けることによって構成されている。図２の例では、正極耳部列３１、負極耳部列３３、集電体４１，４２及び端子６１，６２に接触しない位置に、一対の連結片５２，５４が配置されている。そして、スリット５２ｃとスリット５４ｃとを相互に係止することにより、一対の連結片５２，５４が連結される。その結果、外部から加わる振動によって積層された電極群３内の極板が大きく変位したり、電極群３が全体的に変位するのを防ぐことができる。

　連結構造部を構成する一対の連結片の形状は、図２に示す連結片５２，５４の形状に限定されるものではない。例えば、図３～６には、本発明の非水電解液電池で用いるカバー部材の他の一例として、図２の連結片と形状が異なる連結片を備える態様が示されている。なお、図３～６のカバー部材における図２のカバー部材と共通する部分については、図２のカバー部材で付した符号の数にそれぞれ１００，２００，３００，４００の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。図３のカバー部材１０５では、一対の連結片１５２，１５４のうち、連結片１５２に挿入部１５２ｃが設けられ、連結片１５４にはスリット１５４ｃが設けられている。この例では、挿入部１５２ｃをスリット１５４ｃに挿入することにより、一対の連結片１５２，１５４が連結されて、カバー部材１０５内で図示しない電極群の変位が規制される。また、図４のカバー部材２０５では、一対の連結片２５２，２５４のうち、連結片２５２に貫通孔２５２ｃが設けられ、連結片１５４にも貫通孔２５４ｃが設けられている。この例では、貫通孔２５２ｃ及び貫通孔２５４ｃに絶縁樹脂製のボルト（図示せず）を通して、一対の連結片２５２，２５４を固定することにより、カバー部材２０５内で図示しない電極群の変位が規制される。図６のカバー部材４０５では、一対の連結片４５２，４５４のうち、連結片４５２は、平行な２本のスリット４５２ａ，４５２ｂを備え、さらにスリット４５２ｃを有する突出部４５２ｄを備えて構成されている。また、連結片４５２と同様に、連結片４５４も、平行な２本のスリット４５４ａ，４５４ｂを備え、さらにスリット４５４ｃを有する突出部４５４ｄを備えて構成されている。この例では、スリット４５２ｃとスリット４５４ｃとを相互に係止することにより、一対の連結片４５２，４５４が連結されて、カバー部材４０５内で図示しない電極群の変位が規制される。なお図６の例の構成を採用すると、電極群を構成する電極板の積層枚数の増加に対応して、突出部４５２ｄ，４５４ｄに設けられたスリット４５２ｃ，４５４ｃが係止される。そのため、電極板の積層枚数が増加しても、連結片４５２，４５４を確実に連結することができる。

　図２に戻って、本例のリチウムイオン二次電池１では、一対の端面構成部５５が、一対の分割片５６，５８で構成されている。一対の分割片５６，５８は、一枚の絶縁樹脂シート５が折り曲げられて電極群３を覆う際に、分割片５６，５８が組み合わされて一つの端面構成部５５を構成する。分割片５６，５８にはそれぞれ、嵌め合いによって分割片５６，５８を連結する嵌め合い構成部が形成されている。

　具体的には、嵌め合い構成部は、一対の分割片５６，５８のうち一方の分割片５６に形成された３つのスリット５６ａと、他方の分割片５８に形成されて３つのスリット５６ａに対応してそれぞれ挿入される３つの挿入部５８ａとから構成されている。本例では、スリット５６ａに挿入部５８ａを挿入するだけで、一対の分割片５６，５８同士が連結されて端面構成部５５が構成される。そのため、このような嵌め合い構成部（スリット５６ａ及び挿入部５８ａ）を採用すると、分割片５６，５８の接合部分の位置決めが容易で、しかも接着材を用いずに分離し難い端面構成部を備えるカバー部材を簡単に組み立てることができる。

　なお、図５に示すカバー部材３０５及び図６に示すカバー部材４０５のように、分割片３５６，３５８及び分割片４５６，４５８を接着材により結合して、端面構成部３５５及び端面構成部４５５を構成してもよい。しかしながら、図５及び図６の例では、図２～図４に示された嵌め合い構成部を用いないため、分割片３５６，３５８及び分割片４５６，４５８の結合強度が弱くなる点、及び分割片３５６，３５８及び分割片４５６，４５８の接合部分の位置決めが容易でない点で、図２～図４の例に劣るものとなる。

　図１に示すように、カバー部材５には、ストッパ部５９が設けられている。ストッパ部５９は、電池ケース７内に収納された状態で、耳部配置領域３５と対向する電池ケース７の蓋部７ｂの内壁面７ｃと当接して、電極群３の変位を阻止する機能を有する。このようなストッパ部５９の存在により、カバー部材５を介して電極群３を電池ケース７内に確実に固定することができる。そのため、地震等の衝撃によりリチウムイオン二次電池１が転倒したり傾いたりした場合でも、電極群３とカバー部材５が電池ケース７内で変位することを防ぐことができる。

　本例では、ストッパ部５９が、一対の側面構成部５３の反対側の端部５３ｂから延びる一対の突出片として構成されている。ストッパ部５９を構成する突出片の形状は、任意である。本例では、図１（Ｂ）に示すように、ストッパ部５９が、６つの辺５９ａ～５９ｆを有する突出片で構成されている。本例では、突出片の６つの辺５９ａ～５９ｆが、耳部配置領域３５並びに集電体４１，４２及び端子６１，６２が配置されたエリアを囲むように、電池ケース７の内壁面７ｃに当接することによって、電極群３がカバー部材５に囲まれた状態で電池ケース７内に固定される。その結果、耳部配置領域３５を確保しながら電極群３を電池ケース７内に固定することができる。

　以上、本発明の実施の形態及び実施例について具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく変更が可能であるのは勿論である。

　本発明によれば、カバー部材に一対の連結片を設けて一対の側面構成部を連結することにより、カバー部材内における電極群の変位を連結構造部によって規制することができる。そのため、外部から加わる振動によって積層された電極群内の極板が大きく変位したり、電極群が全体的に変位するのを防ぐことができる。

　１　リチウムイオン二次電池
　３　電極群
　３１　正極耳部列
　３３　負極耳部列
　３５　耳部配置領域
　３７　対抗領域
　３８　側面領域
　３９　端面領域
　５　カバー部材
　５１　底面構成部
　５３　側面構成部
　５３ａ，５３ｂ　端部
　５５　端面構成部
　５６，５８　分割片
　５６ａ　スリット（嵌め合い構成部）
　５８ａ　挿入部（嵌め合い構成部）
　５７　連結構造部
　５２，５４　連結片
　５９　ストッパ部（突出片）
　７　電池ケース
　７ａ　ケース本体
　７ｂ　蓋部
　７ｃ　内壁面
　９　正極板
　９ａ　正極耳部
　１１　負極板
　１１ａ　負極耳部
　１３　セパレータ

Claims

　正極耳部を有する複数の正極板と負極耳部を有する複数の負極板とが、複数の前記正極耳部が正極耳部列を形成し、複数の前記負極耳部が負極耳部列を形成するように、それぞれセパレータを介して積層され、前記正極耳部列と前記負極耳部列とが所定の間隔をあけて耳部配置領域に並んで配置されている電極群と、
　前記電極群の前記耳部配置領域を除いて、前記電極群の周囲を囲む絶縁樹脂製のカバー部材と、
　前記カバー部材によって囲まれた前記電極群が変位しないように収納される電池ケースとを具備し、
　前記カバー部材が所定の形状を有する一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて構成されている非水電解液電池であって、
　前記カバー部材は、前記電極群の前記耳部配置領域と対向する対向領域を覆う底面構成部と、前記耳部配置領域と前記対向領域との間に位置し前記電極群の積層方向に対向する一対の側面領域を覆う一対の側面構成部と、前記耳部配置領域と前記対向領域との間に位置し前記電極群の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域を覆う一対の端面構成部とを備え、前記一対の側面構成部の前記底面構成部とつながる端部とは反対側の端部に、前記一対の側面構成部を前記耳部配置領域の上で連結する連結構造部の少なくとも一部を構成する一対の連結片が設けられており、
　前記一対の端面構成部は、前記一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて前記電極群を覆うときに、組み合わされて一つの前記端面構成部を構成する一対の分割片によって構成されており、
　前記一対の分割片には、嵌め合いによって両者を連結する嵌め合い構成部がそれぞれ形成されており、
　前記嵌め合い構成部は、前記一対の分割片の一方に形成された１以上のスリットと、前記一対の分割片の他方に形成されて前記１以上のスリットに挿入される１以上の挿入部とからなり、
　前記電池ケースは、一面が開口するケース本体と該ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部とから構成され、
　前記カバー部材は、前記電池ケース内に収納された状態で、前記耳部配置領域と対向する前記電池ケースの前記蓋部の内壁面と当接して前記電極群の変位を阻止するストッパ部を備えており、
　前記ストッパ部は、前記一対の側面構成部の前記反対側の端部から延びる一対の突出片からなることを特徴とする非水電解液電池。
　正極耳部を有する複数の正極板と負極耳部を有する複数の負極板とが、複数の前記正極耳部が正極耳部列を形成し、複数の前記負極耳部が負極耳部列を形成するように、それぞれセパレータを介して積層され、前記正極耳部列と前記負極耳部列とが所定の間隔をあけて耳部配置領域に並んで配置されている電極群と、
　前記電極群の前記耳部配置領域を除いて、前記電極群の周囲を囲む絶縁樹脂製のカバー部材と、
　前記カバー部材によって囲まれた前記電極群が変位しないように収納される電池ケースとを具備し、
　前記カバー部材が所定の形状を有する一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて構成されている非水電解液電池であって、
　前記カバー部材は、前記電極群の前記耳部配置領域と対向する対向領域を覆う底面構成部と、前記耳部配置領域と前記対向領域との間に位置し前記電極群の積層方向に対向する一対の側面領域を覆う一対の側面構成部と、前記耳部配置領域と前記対向領域との間に位置し前記電極群の積層方向と直交する方向に対向する一対の端面領域を覆う一対の端面構成部とを備え、前記一対の側面構成部の前記底面構成部とつながる端部とは反対側の端部に、前記一対の側面構成部を前記耳部配置領域の上で連結する連結構造部の少なくとも一部を構成する一対の連結片が設けられていることを特徴とする非水電解液電池。
　前記一対の端面構成部は、前記一枚の絶縁樹脂シートが折り曲げられて前記電極群を覆うときに、組み合わされて一つの前記端面構成部を構成する一対の分割片によって構成されており、
　前記一対の分割片には、嵌め合いによって両者を連結する嵌め合い構成部がそれぞれ形成されている請求項２に記載の非水電解液電池。
　前記嵌め合い構成部は、前記一対の分割片の一方に形成された１以上のスリットと、前記一対の分割片の他方に形成されて前記１以上のスリットに挿入される１以上の挿入部とからなる請求項３に記載の非水電解液電池。
　前記電池ケースは、一面が開口するケース本体と該ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部とから構成され、
　前記カバー部材は、前記電池ケース内に収納された状態で、前記耳部配置領域と対向する前記電池ケースの前記蓋部の内壁面と当接して前記電極群の変位を阻止するストッパ部を備えている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の非水電解液電池。
　前記電池ケースは、一面が開口するケース本体と該ケース本体の開口部を塞ぐ蓋部とから構成されており、
　前記カバー部材は、前記電池ケース内に収納された状態で、前記耳部配置領域と対向する前記電池ケースの前記蓋部の内壁面と当接して前記電極群の変位を阻止するストッパ部を備えており、
　前記ストッパ部は、前記一対の側面構成部の前記反対側の端部から延びる一対の突出片からなる請求項２乃至４のいずれか１項に記載の非水電解液電池。