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CN201510799780.5 电化学电池及电化学电池的制造方法

技术领域

本发明涉及电化学电池(cell)及电化学电池的制造方法。

背景技术

一直以来,作为非水电解质二次电池、电双层电容器等的电化学电池,已知具备片状的正极及负极夹着隔离物卷绕而成的电极群和容纳该电极群的外包装体的结构。例如在下述专利文献1所示的电化学电池中,正极之中相对于与负极的重合部分突出的正极突出部与外包装体的正极侧容器连接,负极之中相对于与正极的重合部分突出的负极突出部与外包装体的负极侧容器连接。

然而,上述的专利文献1的结构中,正极侧容器及负极侧容器和正极及负极的电连接仅在各突出部进行,因此存在电可靠性低这一课题。

因此,例如在下述专利文献2中,公开了在正极及负极另行设置从正极及负极突出的接头,利用焊接等来将这些接头分别连接到正极侧容器或负极侧容器,从而提高电可靠性的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003-31266号公报

专利文献2:日本特表2012-517658号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而,上述的专利文献2的结构由于需要对正极及负极分别另行设置接头,所以存在导致结构复杂化这一课题。

另外,需要各容器和接头的连接操作,因此还存在关系到制造工时数增加或制造成本增加这一课题。

本发明考虑这样的情况而构思,其目的在于提供不仅能谋求结构简化、削减制造工时数、低成本化,而且能够确保电可靠性的电化学电池及电化学电池的制造方法。

用于解决课题的方案

本发明为了解决上述课题而提供以下的方案。

本发明所涉及的电化学电池,其特征在于,具备:电极群,正极及负极隔着隔离物重合;正极侧容器,电连接所述正极之中相对于与所述隔离物的重合部分露出的正极突出部;以及负极侧容器,电连接所述负极之中相对于所述重合部分露出的负极突出部,并且与所述正极侧容器一起划成收纳所述电极群的收纳空间,含有碳类材料的第1导电材料介于所述正极突出部及所述正极侧容器之间。

依据该结构,由于含有碳类材料的第1导电材料介于正极突出部及正极侧容器之间,所以与如以往那样直接连接正极突出部及正极侧容器的情况相比,能够确保电可靠性,并能提高高效率的充放电特性。

另外,由于只是使第1导电材料介于正极突出部与正极侧容器之间的结构,所以与例如通过焊接等来对正极侧容器连接与正极独立的接头的结构相比,不仅谋求结构成简化、削减制造工时数、削减制造成本,而且能够确保电可靠性。

另外,所述第1导电材料也可以配置在所述正极突出部中的与所述正极侧容器的接触面。

依据该结构,与例如在正极侧容器中的与电极群的对置区域整个区域形成导电材料的情况相比,能够减少导电材料的形成面积,因此能够谋求进一步削减制造成本。

另外,所述第1导电材料也可以遍及所述正极侧容器之中与朝向所述电极群中的所述正极突出部侧的面的对置区域整个区域而配置。

依据该结构,通过在正极侧容器中的与电极群的对置区域整个区域形成导电材料,不仅容许电极群相对于正极侧容器的位置偏移,而且能够确保两者间的电可靠性。

另外,也可以使含有碳类材料的第2导电材料介于所述负极突出部及所述负极侧容器之间。

依据该结构,通过使第2导电材料也介于负极突出部及负极侧容器间,能够进一步确保电可靠性。

另外,所述隔离物也可以具有:搭接部,与所述正极及所述负极重合;以及负极包覆部,包覆所述负极之中位于所述正极突出部侧的端部。

依据该结构,能够可靠地抑制正极及负极间的短路。特别是,依据本发明的结构,能够在正极突出部与第1导电材料的连接操作时等,能够抑制正极突出部及负极间经由第1导电材料短路。

另外,所述隔离物也可以具有:正极包覆部,包覆所述正极之中所述负极突出部侧的端部。

依据该结构,由于具有包覆正极中的位于负极突出部侧的端部的正极包覆部,所以能够可靠地抑制正极及负极间的短路。

另外,所述负极也可以具备:负极侧集电片;以及一对负极混合剂层,涂敷在所述负极侧集电片的两面,所述负极之中,与所述负极侧容器的接触面以与所述负极侧集电片及所述负极混合剂层共面的方式配置。

本发明的结构中,由于不需要在负极侧集电片设置接头的连接空间,能够在负极中的与负极侧容器的接触面,以与负极侧集电片及负极混合剂层共面的方式配置。因此,不仅维持外包装体的容积,而且确保负极混合剂层的面积,从而能够确保正极及负极的重合部分的面积,因此能够谋求提高体积效率。另外,负极混合剂层中所包含的导电助剂(例如,石墨等)也会经由导电材料与负极侧容器接触,因此能够处于更加良好的导电状态。

本发明所涉及的电化学电池的制造方法,是上述本发明的电化学电池的制造方法,其特征在于,具有:涂敷工序,将膏状的所述第1导电材料涂敷在所述正极侧容器中的与所述正极突出部的接触面上;设置(set)工序,以使所述正极突出部与所述第1导电材料接触的状态,将所述电极群设置在所述正极侧容器;以及固化工序,使所述第1导电材料固化。

依据该构成,由于能够成批地进行电极群相对于正极侧容器的定位、和正极突出部与第1导电材料的连接这两者,所以不仅谋求了削减制造工时数、削减制造成本,而且能够确保电可靠性。

本发明所涉及的电化学电池的制造方法,是上述本发明的电化学电池的制造方法,也可以具有:涂敷工序,将膏状的第2导电材料涂敷在所述负极侧容器中的与所述负极突出部的接触面上;设置工序,以使所述负极突出部与所述第2导电材料接触的状态,将所述电极群设置在所述负极侧容器;以及固化工序,使所述第2导电材料固化。

依据该构成,由于能够成批地进行电极群相对于负极侧容器的定位、和负极突出部与第2导电材料的连接这两者,所以不仅谋求了削减制造工时数、削减制造成本,而且能够确保电可靠性。

发明效果

依据本发明,不仅能谋求结构简化、削减制造工时数、低成本化,而且能够确保电可靠性。

附图说明

图1是第1实施方式中的二次电池的截面图。

图2是用于说明二次电池的制造方法中电极群形成工序的工序图。

图3是用于说明二次电池的制造方法中垫片配置工序的工序图。

图4是用于说明二次电池的制造方法中涂敷工序的工序图。

图5是用于说明二次电池的制造方法中设置工序的工序图。

图6是第2实施方式中的二次电池的截面图。

图7是电极群形成工序的说明图,并且是负极及隔离物的截面图。

图8是第3实施方式中的二次电池的截面图。

图9是电极群形成工序的说明图,并且是层叠体(正极、负极及隔离物)的截面图。

图10是实施方式的其他结构中的二次电池的截面图。

图11是实施方式的其他结构中的二次电池的截面图。

图12是实施方式的其他结构中的二次电池的截面图。

图13是实施方式的其他结构中的二次电池的截面图。

具体实施方式

以下,参照附图,对本发明所涉及的实施方式进行说明。此外,在以下的说明中,作为本发明的电化学电池,以非水电解质二次电池的一种锂离子二次电池(以下,仅称为“二次电池”)为例进行说明。另外,在以下的说明所采用的附图中,为了使各部件成为能够识别的大小,适当变更了各部件的比例尺。

(第1实施方式)

[二次电池]

图1是第1实施方式中的二次电池1的截面图。

如图1所示,本实施方式的二次电池1是所谓按钮型的二次电池1,具备:外包装体2;以及与电解液一起收纳于外包装体2内的电极群3。此外,电解液使支持电解质溶解于非水溶剂中。

外包装体2在俯视下呈圆形状。具体而言,外包装体2具有:有底筒状的正极侧容器11、和隔着垫片12安装在正极侧容器11并且在与正极侧容器11之间划成收纳空间S的有顶筒状的负极侧容器13。在图示的例中,正极侧容器11及负极侧容器13各自中心轴线位于共同轴上。以下,将该共同轴称为轴线O、沿着轴线O方向的负极侧容器13侧称为上侧、正极侧容器11侧称为下侧、从轴线O方向观看的俯视下与轴线O正交的方向称为径向、环绕轴线O周围的方向称为周方向。

正极侧容器11及负极侧容器13例如对不锈钢等的板材进行拉深加工等而形成。在图示的例中,正极侧容器11的内径大于负极侧容器13的外径。

垫片12成为以与轴线O同轴状配置的环状,嵌合到正极侧容器11的周壁部11a内。在垫片12遍及全周而形成有保持负极侧容器13的周壁部13a的槽部14。而且,负极侧容器13以在垫片12的槽部14内保持周壁部13a的状态,向径向的内侧铆接正极侧容器11的周壁部11a,从而固定于正极侧容器11。此外,垫片12利用树脂材料(例如,聚丙烯(PP))等的具有绝缘性的材料来构成。

电极群3呈现对齐外包装体2的内形的圆柱状。电极群3卷绕片状的正极21、负极22以及配置在负极22两侧的一对隔离物23的层叠体而成,以使其卷绕轴与轴线O同轴状配置的状态,收纳于上述的收纳空间S。具体而言,电极群3以使正极21及负极22沿着轴线O方向彼此错开并且在它们的重合部分隔着隔离物23的状态卷绕而构成。因此,电极群3在沿着轴线O方向的纵截面图中,负极22、隔离物23及正极21沿径向交替排列而构成。此外,在电极群3的外周侧设有从径向外侧围绕电极群3的未图示的绝缘带。

电极群3的正极21具有正极侧集电片25和涂敷在正极侧集电片25两面的一对正极混合剂层26。正极侧集电片25与正极混合剂层26相比沿着轴线O方向的宽度大,构成相对于重合部分向下方露出的正极突出部27。而且,正极突出部27的下端面(接触面)经由后述的导电材料31抵接到正极侧容器11的底壁部11b。

此外,作为正极侧集电片25,能适当地使用例如铝合金或由纯铝构成的金属箔。另外,正极混合剂层26例如混合正极活性物质、导电助剂(例如,石墨等)、粘合剂(例如,聚偏氟乙烯等)、溶剂(例如,N-甲基吡咯烷酮等的任意溶剂),向正极侧集电片25涂敷并干燥而形成。

电极群3的负极22具有负极侧集电片32和涂敷在负极侧集电片32两面的一对负极混合剂层33。这些负极侧集电片32及负极混合剂层33沿着轴线O方向的宽度彼此相等,轴线O方向上的两端面以共面的方式配置。另外,负极22与隔离物23相比沿着轴线O方向的宽度大,相对于重合部分向上方露出(参照图中的负极突出部34)。而且,负极突出部34的上端面经由后述的导电材料36抵接到负极侧容器13的顶壁部13b。

此外,作为负极侧集电片32,能适当使用例如铜合金或纯铜、镍等的金属箔。另外,作为负极混合剂层33,例如混合负极活性物质、导电助剂(例如,石墨等)、粘合剂(例如,聚偏氟乙烯等)、溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮等的任意溶剂),向负极侧集电片32涂敷并干燥而形成。

在图示的例中,隔离物23的上端面处于与正极21的上端面相等或上方的位置,下端面处于与负极22的下端面相等或下方位置,对正极21及负极22间进行隔离。此外,电极群3之中,正极21及负极22重合的部分构成上述的重合部分。

另外,作为隔离物23,能够使用例如碱玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃、铅玻璃等的玻璃;由聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺亚胺(PAI)、聚酰胺、聚酰亚胺(PI)等的树脂材料构成的无纺布等。

在此,在正极侧容器11的底壁部11b与正极21的正极突出部27之间,隔着包含碳类材料的导电材料(第1导电材料)31。该导电材料31成为遍及正极侧容器11的底壁部11b上表面(接触面)之中轴线O方向上与电极群3对置的区域的整个面(位于垫片12的内侧的区域)而形成的膜状。而且,电极群3的正极21经由导电材料31与正极侧容器11电连接。

另一方面,在负极侧容器13的顶壁部13b与负极22的负极突出部34之间,配置有由与上述的导电材料31同样的材料构成的导电材料(第2导电材料)36。该导电材料36成为遍及负极侧容器13的顶壁部13b下表面之中轴线O方向上与电极群3对置的区域的整个面(顶壁部13b的整个面)而形成的膜状。而且,电极群3的负极22经由导电材料36与负极侧容器13电连接。

[二次电池的制造方法]

接着,对上述的二次电池1的制造方法进行说明。此外,在以下的说明中,主要对经由导电材料31、36将各突出部27、34特别连接到各容器11、13的方法进行说明。图2~图5是用于说明二次电池1的制造方法的工序图。

首先,如图2所示,预先形成电极群3(电极群形成工序)。具体而言,形成隔离物23、负极22、隔离物23及正极21依次层叠的层叠体。此时,层叠体以使正极21及负极22在轴线O方向上错开并且在正极21及负极22的重合部分隔着隔离物23的方式层叠。然后,将层叠体卷绕在卷芯50,从而完成电极群3。

接着,如图3所示,在正极侧容器11的周壁部11a内设置垫片12(垫片配置工序)。

接着,如图4所示,在正极侧容器11的底壁部11b上,对位于垫片12的内侧的区域涂敷以膏状形成的热固化性的导电材料51(涂敷工序)。此外,涂敷工序中,利用焊盘印刷等而向底壁部11b上的既定区域涂敷导电材料51也无妨。

而且,如图5所示,将电极群3设置在正极侧容器11内(设置工序)。具体而言,以使电极群3的正极突出部27和正极侧容器11在轴线O方向对置的状态,使电极群3和正极侧容器11沿轴线O方向相对接近地移动,使正极突出部27的下端面和导电材料51接触。

然后,在使正极突出部27的下端面与导电材料51接触的状态下,加热导电材料51而进行固化(固化工序)。由此,正极突出部27和正极侧容器11经由导电材料31接合。此外,在设置工序之前,将成为导电材料36的导电材料预先涂敷在负极突出部34的上端面(与负极侧容器13的顶壁部13b的接触面)上,在上述的固化工序中与导电材料51一起固化也无妨。

另外,在负极侧容器13的顶壁部13b上,利用与上述的涂敷工序同样的方法,涂敷导电材料,然后加热导电材料而进行固化。由此,在负极侧容器13的顶壁部13b上形成导电材料36。

接着,向正极侧容器11内注入电解液后,将负极侧容器13固定在正极侧容器11。具体而言,将负极侧容器13的周壁部13a插入垫片12的槽部14内后,将正极侧容器11的周壁部11a朝着径向内侧铆接。

由此,负极侧容器13固定于正极侧容器11,完成上述的二次电池1。

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