專利名稱：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次電池。
背景技術(shù)：
通過將多個具有從外殼構(gòu)件向外部導(dǎo)出的電極的扁平型電池層疊，并串聯(lián)和/或并聯(lián)地進行電連接，從而獲得高輸出和/或高容量的電池組件。上述的扁平型電池中例如使用非水電解質(zhì)二次電池。非水電解質(zhì)二次電池是將層疊電極體與非水系的電解液一同收容在外殼構(gòu)件內(nèi)的電池。層疊電極體具有正極、負極以及防止兩極的短路的隔膜。作為外殼構(gòu)件，例如使用鋁層壓片。通過熔接鋁層壓片的外周部，構(gòu)成用于收容層疊電極體的電池容器。在這種二次電池中，公知有以下技術(shù):為了防止在層疊電極體中產(chǎn)生錯位，與鋁層壓片的熔接封口一同熔接隔膜的外周部(參照專利文獻I)。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平11 - 250873此外，為了維持電池性能，重要的是，層疊電極體含有預(yù)定量的電解液。因此，在由于某種原因而導(dǎo)致了在層疊電極體中的電解液的量不足的事態(tài)時，優(yōu)選向?qū)盈B電極體補充電解液。然而，專利文獻I的非水電解質(zhì)二次電池關(guān)于將隔膜的外周部與外殼構(gòu)件一同接合的結(jié)構(gòu)并未從向?qū)盈B電極體補充電解液的觀點進行考察，有可能電池性能由于長期的使用而降低。另外，在隔膜的外周部接合在鋁層壓片等外殼材料上而成的二次電池中，從防止電池性能的降低的觀點考慮，理想的是，采取用于對從形成在隔膜的外周部的接合部開始的斷裂進行防止的對策，但是在專利文獻I的非水電解質(zhì)二次電池中，并未采取任何關(guān)于防止斷裂的對策。因而，成為難以謀求電池的長壽命化的非水電解質(zhì)二次電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決伴隨上述現(xiàn)有技術(shù)而存在的問題而做成的，其目的在于提供一種二次電池，該二次電池將與外殼構(gòu)件一同對隔膜的外周部進行接合的結(jié)構(gòu)形成為向?qū)盈B電極體補充電解液且能夠適當?shù)胤乐垢裟慕雍喜块_始斷裂的結(jié)構(gòu)，由此，即使長期地使用，也能夠謀求維持電池性能。用于達成上述目的的本發(fā)明是一種二次電池，該二次電池是將具有正極、負極以及隔膜的層疊電極體與電解液一同收容在外殼構(gòu)件內(nèi)而成的二次電池，其中，該二次電池具有將上述隔膜的外周部與上述外殼構(gòu)件一同接合而成的多個接合部。至少在上述接合部彼此之間形成有保持有上述電解液的保持部。而且，各個上述接合部的周長的總和形成得長于包含所有上述接合部的 最小面積的矩形的周長。
根據(jù)本發(fā)明，在將隔膜的外周部與外殼構(gòu)件一同接合的結(jié)構(gòu)中，并不是利用連續(xù)的單個接合部來進行接合，而是具有多個接合部，并且至少在接合部彼此之間形成有保持有電解液的保持部。因此，能夠從接合部彼此之間的保持部向?qū)盈B電極體補充電解液。而且，通過使各個接合部的周長的總和長于包含所有的接合部的最小面積的矩形的周長，能夠使相對于拉伸方向的力的強度提高，能夠防止在隔膜的厚度變薄的接合部中發(fā)生斷裂。因此，能夠提供即使長期使用也能夠謀求維持電池性能的二次電池。


圖1是表示電池組件的立體圖。圖2是表示圖1所示的電池組件的電池單元(日文:七> 二二 〃卜)的立體圖。圖3是表示圖2所示的層疊體的背面?zhèn)鹊姆纸饬Ⅲw圖。圖4是表示扁平型電池的立體圖。圖5是表示用于說明將隔膜的外周部與外殼構(gòu)件一同接合而成的接合部的、扁平型電池的主要部分的俯視圖。圖6的(A)是圖5的6A — 6A剖視圖，圖6的(B)是圖5的6B — 6B剖視圖。圖7的(A)是在圖5中被虛線7A包圍的部分的局部放大圖，圖7的(B)是在圖5中被虛線7B包圍的部分的局部放大圖。圖8的(A)、(B)是用于說明在空心箭頭所示的方向的拉伸力作用于扁平型電池上時的作用的示意圖。圖9的(A) (E)是表示多個接合部的形狀、配置方式的例子以及各個接合部的周長的總和(La)與包含所有接合部的最小面積的矩形的周長(Lb)之間的關(guān)系的示意圖。圖10的(A) (C)是表示多個接合部的形狀、配置方式的例子以及各個接合部的各自的周長的總和(La)與包含所有接合部的最小面積的矩形的周長(Lb)之間的關(guān)系的示意圖。圖11是用于說明本發(fā)明的另一實施方式的扁平型電池的接合部的俯視圖。圖12是示意性地表示實施例的接合部和比較例的接合部的圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。此外，在附圖的說明中對相同的要素標注相同的附圖標記，省略重復(fù)的說明。為了說明的方便而夸張了附圖的尺寸比率，與實際的比率不同。附圖中的X軸和Y軸分別表示扁平型電池10的短邊方向和長邊方向。參照圖1及圖2，電池組件100在殼體120的內(nèi)部收容有包括多個扁平型電池10(相當于二次電池)的電池單元130和具有電絕緣性的絕緣蓋140。電池組件100能夠單獨使用，但是，例如，通過使多個電池組件100串聯(lián)化和/或并聯(lián)化，能夠形成對應(yīng)于所期望的電流、電壓以及容量的電池組。殼體120具有呈大致矩形的箱狀的下殼體122和構(gòu)成蓋體的上殼體124。上殼體124的緣部通過鉚接加工而被折邊接合于下殼體122的外周壁的緣部。下殼體122和上殼體124由壁厚較薄的鋼板或鋁板形成。下殼體122和上殼體124具有通孔126。通孔126配置在角部這4個部位，用于供貫穿螺栓(未圖示)在其中貫穿，該貫穿螺栓(未圖示)用于將電池組件100彼此多層層疊而保持為電池組。附圖標記131、132是以從下殼體122的前表面的開口部突出的方式配置的輸出端子。參照圖2，電池單元130具有:層疊體132，其是通過電連接并層疊多個扁平型電池10而成的；以及多個隔離件160、161，其用于支承電池。隔離件160、161具有電絕緣性。隔離件160配置在層疊體132的前表面?zhèn)?，隔離件161 (相當于支承構(gòu)件)配置在層疊體132的背面?zhèn)?。參照圖3，例如，配置在層疊體132的背面?zhèn)鹊母綦x件161以夾持外殼構(gòu)件30的外周部32的方式被定位。隔離件161在長邊方向兩端部具有通孔162。通孔162與下殼體122的背面?zhèn)鹊耐?26及上殼體124的背面?zhèn)鹊耐?26對位。參照圖4 圖7，扁平型電池10例如為鋰離子二次電池，其將層疊電極體20與電解液一同收容在外殼構(gòu)件30內(nèi)。扁平型電池10具有從外殼構(gòu)件30導(dǎo)出到外部的電極(以下，稱作“引板”)41、42。此外，在圖5中附圖標記21表示正極或負極，在圖6中為了簡化而只表示有隔膜22。層疊電極體20是依次層疊正極、負極以及隔膜22而形成的。正極具有例如由LiMn2O4等鋰一過渡金屬復(fù)合氧化物構(gòu)成的正極活性物質(zhì)層。負極具有例如由碳和鋰一過渡金屬復(fù)合氧化物構(gòu)成的負極活性物質(zhì)層。隔膜22由例如能夠使電解質(zhì)滲透的具有透氣性的多孔狀的PE (聚乙烯)形成。從輕量化和導(dǎo)熱性的觀點考慮，外殼構(gòu)件30由高分子一金屬復(fù)合層壓膜等薄片材料構(gòu)成，該高分子一金屬復(fù)合層壓膜等薄片材料是通過對鋁、不銹鋼、鎳、銅等金屬(包括合金)覆蓋聚丙烯薄膜等絕緣體而成的。外殼構(gòu)件30具有覆蓋層疊電極體20的主體部31和在主體部31的周緣延伸的外周部32。外周部32的一部分或全部通過熱熔接而接合起來。引板41、42是用于從層疊電極體20引出電流的構(gòu)件，在扁平型電池10的前表面?zhèn)妊由?。扁平型電?0具有為了防止在層疊電極體20中產(chǎn)生錯位而將隔膜22的外周部與外殼構(gòu)件30 —同接合而成的多個接合部40。而且，至少在接合部40彼此之間形成有以自如地向?qū)盈B電極體20補充電解液的方式保持有電解液的保持部50。接合能夠應(yīng)用熱熔接、超聲波熔接以及焊接。在圖5、圖7以及圖8中，為了易于理解，對接合部40添加了剖面線。更詳細地說，如圖5、圖6以及圖7的各個圖所示，在將隔膜22的外周部與外殼構(gòu)件30—同接合的結(jié)構(gòu)中，并不是利用連續(xù)的單個的接合部進行接合，而是分開進行接合，從而具有多個接合部40。此外，為了說明的方便，也將“連續(xù)的單個的接合部”簡稱作“連續(xù)接合部”。若要列舉出接合部40的尺寸例的一個例子，則參照圖7的(A)、(B)，Wl (寬度)=2mm, W2 (間隙間隔)=Imm, W3 (進深)=2mm。另外，W4 (從隔膜22的外周部與外殼構(gòu)件30之間的熔接部(接合部40)至外殼構(gòu)件30的外周部32彼此之間的熔接部為止的間隙)=5mm。接合部40的整個面積相對于隔膜22的整個面積的比率并沒有特別限定，例如為0.1% 1%。在利用連續(xù)接合部進行了接合的情況下，成為在從連續(xù)接合部至在外殼構(gòu)件的外周部彼此的接合部之間的間隙區(qū)域中將會封入所積留的電解液的所謂的袋結(jié)構(gòu)。在該實施方式的情況下，將不能夠有效利用所封入的電解液。相對于此，在如本實施方式這樣以具有多個接合部40的方式進行了接合的情況下，至少在接合部40彼此之間的區(qū)域中，隔膜22彼此并未熔接，因此能夠形成使隔膜22之間的微小間隙保持電解液51的保持部50 (參照圖6)。而且，在由于某種原因而導(dǎo)致在層疊電極體20中的電解液51的量不足的事態(tài)的情況下，由于毛細現(xiàn)象而能夠從保持部50向?qū)盈B電極體20補充電解液51。通過對這種層疊電極體20進行的電解液51的補充，能夠長期維持層疊電極體20含有預(yù)定量的電解液51的狀態(tài)，能夠提供即使長期使用也能夠謀求維持電池性能的扁平型電池10。另外，易于使在電池的生產(chǎn)工序中積留在層疊電極之間的氣體從利用于發(fā)電的區(qū)域通過接合部40彼此之間的區(qū)域SI釋放到外周部32。由此，能夠抑制發(fā)電效率因氣體而降低的情況。參照圖5、圖7，在圖示例中，不僅是接合部40彼此之間的區(qū)域SI，在多個接合部40之中圖中最上方的接合部40與外殼構(gòu)件30之間的間隙區(qū)域S2、圖中最下方的接合部40與外殼構(gòu)件30之間的間隙區(qū)域S3以及多個接合部40與位于背面?zhèn)?圖5中右側(cè))的外殼構(gòu)件30之間的間隙區(qū)域S4也發(fā)揮作為保持部50的功能。因而，能夠以自如地向?qū)盈B電極體20補充更多的電解液51的方式保持有電解液51，能夠謀求更長期地維持電池性能。參照圖3 圖5，外殼構(gòu)件30的外周部32包括:多個支承部33，其被粘接劑連接在用于支承電池的隔離件161上；以及延伸部34，其配置在支承部33彼此之間并朝向電池的外方延伸。另外，隔膜22的外周部包括朝向外殼構(gòu)件30的延伸部34延伸并且用于形成接合部40的舌部23。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠有效利用被隔離件161支承而實質(zhì)上未利用于發(fā)電的無用空間，從而能夠增加電解液51的保持容量，能夠謀求電池的高壽命化。在延伸部34上形成有供設(shè)置在隔離件161上的銷貫穿的通孔35。通過將銷貫穿在通孔35內(nèi)，能夠限制扁平型電池10相對于隔離件161的支承位置。在圖8的(A)中，利用雙點劃線示意性地表示了在空心箭頭60所示的方向的拉伸力作用于隔膜22時產(chǎn)生在接合部40附近的斷裂線61。在圖8的(B)中，利用實線箭頭62示意性地表示了向各個接合部40施加拉伸應(yīng)力的方向。若在圖8的(B)中實線箭頭62所示的方向的拉伸應(yīng)力過大地施加到各個接合部40，則隔膜22等沿著圖8的(A)所示的斷裂線61斷裂。斷裂線61沿著各個接合部40的周圍(3邊)延伸。換言之，若各個接合部40的周長的總和變長，則能夠?qū)垢蟮睦鞈?yīng)力。因而，在作用有較大的拉伸應(yīng)力的情況下，如圖5所示，可以增加接合部40的數(shù)量而使各個接合部40的周長的總和變長。優(yōu)選的是，各個接合部40的周長的總和(La)比包含所有接合部40的最小面積的矩形63的周長(Lb)長。在圖9及圖10中由虛線來表示矩形63的形態(tài)。這是因為在將扁平型電池10搭載于伴隨著汽車等的行駛而產(chǎn)生振動的車輛時，相對于拉伸方向的力量的強度提高。而且，是因為能夠防止在隔膜22的厚度變薄的接合部40中發(fā)生斷裂。圖9的(A) (E)及圖10的(A) (C)是表示多個接合部40的形狀、配置方式的例子以及上述的La與Lb之間的關(guān)系的示意圖。
圖5、圖9的(A)、(C)表示多個接合部40的各自的大小相同且呈一列配置在X方向上的例子。La與Lb之間的關(guān)系如下:La < Lb (圖9的(C))，La > Lb (圖5、圖9的(A))。本發(fā)明并不限定于該情況。如圖9的(B)所示，也可以將不同大小的接合部40呈一列配置在X方向上。La>Lb0 如圖9的(D )、( E )所示，也可以不將接合部40呈一列配置在X方向上，而是使某一個接合部40相對于其他接合部40在Y方向上位移。La>Lb (圖9的(D))，La < Lb (圖9 的(E))。如圖10的(A)所示，不僅可以將多個接合部40排列在X方向上，還可以在Y方向上排列為兩層。La>Lb。在該形態(tài)中，只要在圖中的左右方存在間隙，就能夠至少在接合部40彼此之間形成以自如地向?qū)盈B電極體20補充電解液51的方式保持有電解液51的保持部50。如圖10的(B)所示，也可以排列為在X方向上兩列、在Y方向上兩層。La>Lb。如圖10的(C)所示，也可以排列為在X方向上5列、在Y方向上兩層。La>Lb。在該形態(tài)中，在Y方向的下層側(cè)的接合部40彼此之間的間隙位置和在Y方向的上層側(cè)的接合部40彼此之間的間隙位置在X方向上位移。在該實施方式中，也能夠至少在接合部40彼此之間形成以自如地向?qū)盈B電極體20補充電解液51的方式保持有電解液51的保持部50。雖省略圖示，但是接合部40并不限定于與X方向或Y方向平行延伸的情況，也可以相對于X方向或Y方向傾斜地延伸。如上說明的那樣，本實施方式的扁平型電池10具有:多個接合部40，其是通過將隔膜22的外周部與外殼構(gòu)件30 —同接合而成的；以及保持部50，其至少形成在接合部40彼此之間并以自如地向?qū)盈B電極體20補充電解液51的方式保持有電解液51，因此，能夠從接合部40彼此之間的保持部50向?qū)盈B電極體20補充電解液51，能夠長期維持層疊電極體20的含有預(yù)定量的電解液51的狀態(tài)。由此，能夠提供即使長期使用也能夠謀求維持電池性能的二次電池。另外，變得易于使積留在層疊電極之間的氣體通過接合部40彼此之間的區(qū)域而釋放到外周部32，能夠抑制發(fā)電效率因氣體而降低的情況。而且，通過使各個接合部40的周長的總和長于包含所有接合部40的最小面積的矩形63的周長，能夠提高相對于拉伸方向的力的強度，防止在隔膜22的厚度變薄的接合部40中發(fā)生斷裂。外殼構(gòu)件30的外周部32包括:多個支承部33，其連接在用于支承電池的隔離件161上；以及延伸部34，其配置在支承部33彼此之間并朝向電池的外方延伸，隔膜22的外周部包括朝向外殼構(gòu)件30的延伸部34延伸并且用于形成接合部40的舌部23，因此，能夠有效利用被隔離件161支承而實質(zhì)上并未利用于發(fā)電的無用空間來增加電解液51的保持容量，能夠謀求電池的高壽命化。其他實施方式接著，說明本發(fā)明的扁平型電池的另一實施方式。參照圖11，另一實施方式的扁平型電池10概括來說具有:接合部40，其是通過將隔膜22的外周部與外殼構(gòu)件30 —同接合而成的；一個接合區(qū)域45，其包括互相隔開間隙W2地相鄰的多個接合部40 ;其他接合區(qū)域46、47，其以與一個接合區(qū)域45分開的間隙大于間隙W2的方式形成；以及保持部50，其形成在接合部40彼此之間并保持有電解液。而且，在一個接合區(qū)域45及其他接合區(qū)域46、47中，相鄰的各個接合部40的周長的總和形成得長于包含相鄰的接合部40的最小面積的矩形65的周長。在上述的實施方式中，從防止在接合部40中發(fā)生斷裂的觀點考慮，關(guān)注形成在扁平型電池10中的所有接合部40與包含所有接合部40的最小面積的矩形63之間的關(guān)系，采用了滿足La > Lb的條件的結(jié)構(gòu)。另一方面，在本實施方式中，關(guān)注相鄰的多個接合部40所構(gòu)成的接合區(qū)域45、46、47，謀求了提高每一個接合區(qū)域45、46、47的接合強度。如圖11所示，在扁平型電池10中形成有多個接合區(qū)域45、46、47。各接合區(qū)域45、46,47是用于分別形成相鄰地配置的多個接合部40的預(yù)定的區(qū)域。在各接合區(qū)域45、46、47之間設(shè)有間隙間隔W5。該間隙間隔W5形成得比相鄰的接合部40之間的間隙間隔W2大。此外，在相鄰的接合部40之間和各接合區(qū)域45、46、47之間形成有保持部50。在一個接合區(qū)域45中，以滿足La (相鄰的各個接合部40的周長的總和)> Lc (包含相鄰的接合部40的最小面積的矩形65的周長)的條件的方式形成有接合部40。因此，一個接合區(qū)域45與在相當于一個接合區(qū)域的部位形成有連續(xù)接合部的情況相比較,拉伸強度提高。與一個接合區(qū)域45同樣地，在各個其他接合區(qū)域46、47中，以滿足La > Lc的條件的方式形成有接合部40。因而，在各個其他接合區(qū)域46、47中的拉伸強度提高。如此，通過提高各接合區(qū)域45、46、47的各自的拉伸強度，能夠謀求提高整個扁平型電池10中的隔膜22的拉伸強度。如上說明的那樣，根據(jù)另一實施方式的扁平型電池10，能夠利用保持部50來進行電解液的補充，且能夠適當?shù)胤乐乖诮雍喜?0中發(fā)生斷裂，因此能夠謀求長期地維持電池性能。此外，在另一實施方式中，示出了由4個相鄰的接合部形成了 I個接合區(qū)域的形態(tài)，但是用于形成接合區(qū)域的接合部的數(shù)量并不特別限定，能夠適當進行變更。另外，示出了在I個扁平型電池中形成有3個接合區(qū)域的形態(tài)，但是接合區(qū)域的數(shù)量也并不特別限定，能夠適當進行變更。奪審例本發(fā)明并不限定于上述的各實施方式，能夠適當進行變更。例如，示出了將正負引板41、42這雙方配置在外殼構(gòu)件30的一個邊上的扁平型電池10，但是，理所當然，能夠應(yīng)用于將正負引板配置在不同的邊上而成的二次電池。另外，也可以在配置引板的邊上設(shè)置保持部50。實施例接著，說明包括多個接合部40的扁平型電池10的實施例。此外，本發(fā)明的二次電池并不僅限定于以下的實施例所示的形態(tài)。表I中示出各實施例和比較例的實施條件。表I
權(quán)利要求
1.一種二次電池，其是將具有正極、負極以及隔膜的層疊電極體與電解液一同收容在外殼構(gòu)件內(nèi)而成的二次電池，其中， 該二次電池具有: 多個接合部，其是通過將上述隔膜的外周部與上述外殼構(gòu)件一同接合而成的；以及 保持部，其至少形成在上述接合部彼此之間并保持有上述電解液， 各個上述接合部的周長的總和長于包含所有上述接合部的最小面積的矩形的周長。
2.一種二次電池，其是將具有正極、負極以及隔膜的層疊電極體與電解液一同收容在外殼構(gòu)件內(nèi)而成的二次電池，其中， 該二次電池具有: 接合部，其是通過將上述隔膜的外周部與上述外殼構(gòu)件一同接合而成的； 一個接合區(qū)域，其包括互相隔開間隙地相鄰的多個上述接合部； 其他接合區(qū)域，其以與上述一個接合區(qū)域分開的間隙大于上述間隙的方式形成；以及 保持部，其至少形成在上述接合部彼此之間并保持有上述電解液； 在上述一個接合區(qū)域和其他接合區(qū)域中，各個相鄰的上述接合部的周長的總和長于包含相鄰的上述接合部的最小面積的矩形的周長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的二次電池，其中， 上述外殼構(gòu)件的外周部包括:多個支承部，其連接在用于支承電池的支承構(gòu)件上；以及延伸部，其配置在上述支承部彼此之間并朝向電池的外方延伸， 上述隔膜的外周部包括朝向上述外殼構(gòu)件的上述延伸部延伸并且用于形成上述接合部的舌部。
全文摘要
本發(fā)明涉及將電解液和具有正極、負極以及隔膜(22)的層疊電極體(20)一同收容在外殼構(gòu)件(30)內(nèi)而成的二次電池。在上述二次電池中，公知有為了防止在上述層疊電極體中發(fā)生錯位而將上述隔膜的外周和上述外殼構(gòu)件的封口一同接合的技術(shù)，但是在這樣的技術(shù)中，存在沒有采取用于維持電池性能的、向上述層疊電極體補充電解液的對策以及防止從形成在上述隔膜的外周的接合部開始斷裂的對策等問題。本發(fā)明為了解決上述的問題而將上述二次電池形成為如下的二次電池該二次電池具有多個接合部(40)，其是通過將上述隔膜的外周部與上述外殼構(gòu)件一同接合而成的；保持部(50)，其至少形成在上述接合部彼此之間并保持有上述電解液，各個上述接合部的周長的總和長于包含所有上述接合部的最小面積的矩形的周長。
文檔編號H01M2/36GK103155259SQ201180049188
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者寺戸美由紀 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社