專利名稱：：方形電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及抑制方形電池的體積膨脹的技術(shù)。技術(shù)背景非水電解質(zhì)二次電池具有高能量密度，而且是高容量，因此，作為移動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電源被廣泛利用，方形電池由于容易安裝于移動(dòng)設(shè)備的狹窄空間內(nèi)，因此，利用價(jià)值高。這樣的非水電解質(zhì)二次電池的正極和負(fù)極由于充放電反應(yīng)而膨脹。因此，電池膨脹。另外，正極及/或負(fù)極和非水電解質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，由于該氣體而導(dǎo)致電池膨脹，但如果安裝于電子設(shè)備內(nèi)的電池膨脹，則配置于其周圍的電子電路等可能被破壞。從而，需要將這樣的電池膨脹抑制在最小限度內(nèi)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)14中提出了在外裝罐的面積最大的側(cè)面預(yù)先形成凹部的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001—313063號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2002—42741號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)2005—196991號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)2006—40879號(hào)公報(bào)然而，即使使用這些技術(shù)，也不能充分抑制電池的膨脹。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制電池的膨脹的方形電池。用于解決上述問(wèn)題的電池的所述本發(fā)明是一種方形電池，其在方形外裝罐中收納有具有正極和負(fù)極的電極體以及電解液，其特征在于，在所述外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面的中央?yún)^(qū)域設(shè)有向外裝罐內(nèi)側(cè)突出的凹部，所述凹部設(shè)有一個(gè)以上的膨脹抑制槽。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，預(yù)先形成在外裝罐的面積最大的側(cè)面上的凹部發(fā)揮吸收電池的膨脹變形的作用。另外，形成在該凹部的膨脹抑制槽發(fā)揮抑制電池中央?yún)^(qū)域的膨脹的作用。這些效果協(xié)同作用的結(jié)果是，能可靠地抑制電池、上述外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面通常為對(duì)置的一對(duì)側(cè)面(兩個(gè))，但有時(shí)也為1個(gè)。外裝罐的面積最大的側(cè)面的中央?yún)^(qū)域是指外裝罐的面積最大的側(cè)面的、從罐底除去5mm、從封口板側(cè)端邊除去5mm、從兩側(cè)邊除去5mm的區(qū)域后剩余的區(qū)域。在此，為了有效地抑制電池的膨脹，如圖2(a)所示，優(yōu)選凹部2至少以外裝罐1的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心，形成在面積為36%(在電池寬度方向上其中央60%，且在電池高度方向上其中央60%)的區(qū)域。另外，為了有效地抑制電池的膨脹，如圖2(b)所示，優(yōu)選凹部的最大深度是0.05mm以上。另外，若將凹部的最大深度設(shè)為大于O.lmm，則難以將電極體或電解液收容于外裝罐內(nèi)部，因此，優(yōu)選將凹部的最大深度設(shè)為O.lmm以下。在此，只形成一條膨脹抑制槽的情況下，優(yōu)選形成通過(guò)外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)且與電池高度方向平行的膨脹抑制槽。另外，在形成多條膨脹抑制槽的情況下，優(yōu)選以通過(guò)外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)且與電池高度方向平行的直線為對(duì)稱軸，形成多條膨脹抑制槽。在這種情況下，若相鄰的槽彼此的間隔小于3.0mm，則在形成膨脹抑制槽時(shí)，由于膨脹抑制槽形成的應(yīng)力，相鄰的膨脹抑制槽彼此之間的區(qū)域較大地膨脹，因此不優(yōu)選。另一方面，若相鄰的槽彼此的間隔大于6.0mm，則由于正負(fù)極的膨脹或氣體的產(chǎn)生，相鄰的膨脹抑制槽彼此間的區(qū)域較大地膨脹，因此不優(yōu)選。從而，優(yōu)選將相鄰的槽彼此的間隔設(shè)為3.06.0mm。用于解決上述問(wèn)題的電池的制造方法的所述本發(fā)明是一種方形電池的制造方法，其特征在于，包括凹部形成步驟，其在方形外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面形成凹部；收容步驟，其在形成有凹部的所述方形外裝罐的內(nèi)部收容具有正極和負(fù)極的電極體；封口步驟，其用封口體將所述方形外裝罐的開(kāi)口封口；密封步驟，其注入電解液，用塞子堵?。慌蛎浺种撇坌纬刹襟E，其在形成于密封后的電池外裝罐的面積最大的側(cè)面上的所述凹部形成一個(gè)以上的膨脹抑制槽。凹部在外裝罐上的形成優(yōu)選在電極體及電解液的收容前進(jìn)行，膨脹抑制槽在凹部上的形成優(yōu)選在將外裝罐的開(kāi)口封口并注入電解液且用塞子堵住后的狀態(tài)下進(jìn)行。如上所述，根據(jù)上述本發(fā)明，可得到能夠有效地抑制膨脹的方形電池。圖1是表示本發(fā)明電池的立體圖。圖2是表示本發(fā)明電池的圖，圖2(a)是主視圖，圖2(b)是側(cè)面透視圖。圖3是表示電池充電后的電池表面形狀的圖，圖3(a)表示比較例，圖3(b)表示實(shí)施例1。圖4是表示本發(fā)明電池的凹部的變形例的側(cè)面透視圖。圖5是表示比較例1的電池的立體圖。圖中l(wèi)一外裝罐；2—凹部；3—膨脹抑制槽；4一封口體；5—封口塞子。具體實(shí)施方式基于附圖，以非水電解質(zhì)二次電池為例，說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方式。還有，本發(fā)明不限于下述方式，在不改變其要旨的范圍內(nèi)可以適當(dāng)變更而進(jìn)行實(shí)施。圖1是本發(fā)明電池的立體圖，圖2(a)是本發(fā)明電池的主視圖，圖2(b)是本發(fā)明電池的側(cè)面透視圖。在電池的外裝罐1的面積最大的側(cè)面的中央部分設(shè)有凹部2，該凹部2設(shè)有三條膨脹抑制槽3。上述電池的尺寸如下所述，即高度50mm、寬度34mm、厚度5.2mm。如圖2所示，在將外裝罐1的面積最大的側(cè)面的高度設(shè)為T(mén)，將寬度設(shè)為W時(shí)，凹部2以外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心，至少設(shè)置于3/5T且3/5W的區(qū)域。另夕卜，凹部的最凹陷的部分的深度為0.050.1mm。另外，膨脹抑制槽3的間隔為3.06.0mm。上述非水電解質(zhì)二次電池可以使用公知的材料、方法制作。具體來(lái)說(shuō)，作為正極材料，可以單獨(dú)或混合兩種以上使用鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等含鋰過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物，作為負(fù)極材料，可以單獨(dú)或混合兩種以上使用石墨、焦炭等碳質(zhì)物、鋰合金、金屬氧化物等，作為非水溶劑，可以單獨(dú)或混合兩種以上使用乙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等碳酸酯類、Y—丁內(nèi)酯等酯類、1，2—二甲氧基乙垸等醚類等，作為電解質(zhì)鹽，可以單獨(dú)或混合兩種以上使用LiN(CF3S02)2、LiPFs等。另外，本發(fā)明還可以利用于鎳一氫蓄電池、鎳一鎘蓄電池等。以下，使用實(shí)施例，進(jìn)而具體地說(shuō)明本發(fā)明。(實(shí)施例1)<凹部形成步驟>利用深沖加工，制作鋁制方形外裝罐(高度50mm、寬度34mm、厚度5.2mm)。與該深沖加工的同時(shí)，如圖2所示，以外裝罐1的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心，在該側(cè)面的面積的36%的區(qū)域(以外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心的高度30mm、寬度20.4mm的區(qū)域)形成最大深度為0.05mm的凹部2。<收容步驟>在上述外裝罐l的內(nèi)部收容具備以鈷酸鋰為主體的正極、以石墨為主體的負(fù)極和由聚烯烴系微多孔膜構(gòu)成的隔板的電極體，用封口體4將外裝罐l的開(kāi)口封口。然后，從設(shè)置于封口體4上的注液口注入電解液，所述電解液通過(guò)在由乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯的混合物構(gòu)成的非水溶劑中溶解了由LiPF6構(gòu)成的電解質(zhì)鹽而構(gòu)成。<密封步驟>向注液口中插入密封塞子5，焊接密封塞子周圍。<膨脹抑制槽形成步驟>使用圓周上的前端部分在旋轉(zhuǎn)軸方向上半徑為2.5mm且直徑為17mm的輥，在凹部2的中央部分以4.0mm的間隔形成三條與電池高度方向平行的膨脹抑制槽3(槽寬度是0.3mm)，制作實(shí)施例1的非水電解質(zhì)二次電池。(比較例1)除了使用沒(méi)有形成凹部的外裝罐以外，與上述實(shí)施例l相同地，制作比較例1的非水電解質(zhì)二次電池(參照?qǐng)D5)。[電池厚度的測(cè)定]測(cè)定上述中制作的各電池的槽加工前及槽加工后的電池厚度。以恒定電流lit(1050mA)將槽加工后的電池充電18分鐘，測(cè)定厚度(30%充電厚度)。以恒定電流llt(1050mA)將槽加工后的電池充電至電壓達(dá)到4.2V，然后，以恒定電壓4.2V充電至電流達(dá)到51mA，測(cè)定厚度(滿充電厚度)。其結(jié)果(實(shí)施例l、比較例1均為各20單元)示出在表1中。還有，在下述表1中，括號(hào)外數(shù)值表示平均值，括號(hào)內(nèi)數(shù)值表示離散。另外，實(shí)施例1的滿充電后的膨脹抑制槽附近的形狀示出在圖3(b)中，比較例1的滿充電后的膨脹抑制槽附近的形狀示出在圖3(a)中。表1比較例1實(shí)施例1槽加工前厚度(mm)5,18(5.17—5.18)5.18(5.17—5.18)槽加工后厚度(mm)5.25(5.23—5.28)5.22(5.19—5.24)30%充電厚度(mm)5.31(5.26—5.35)5.27(5.25—5,29)滿充電厚度(mm)5.42(5.37—5.44)5.35(5.30—5.39)從上述表1可知，實(shí)施例1中的電池的槽加工后厚度平均為5.22mm，比比較例1的5.25mm小0.03mm。這樣的情況可考慮如下。若對(duì)外裝罐進(jìn)行槽加工，則由于其應(yīng)力，外裝罐膨脹而變形。在此，若預(yù)先在外裝罐的面積最大的側(cè)面設(shè)置凹部，則該凹部發(fā)揮抑制該膨脹的作用，因此，實(shí)施例1的槽加工后的電池厚度比比較例1小。另外可知，實(shí)施例1的電池的30。/。充電厚度平均是5.27mm，比比較例1的5.3lmm小0.04mm。另外可知，實(shí)施例1的電池的滿充電厚度平均是5.35mm，比比較例1的5.42mm小0.07mm。這些情況可考慮如下。若將電池充電，則發(fā)生負(fù)極吸留鋰離子的反應(yīng)，負(fù)極的體積增加，因此，電極體的體積增加，電池膨脹。在此，預(yù)先在外裝罐的面積最大的側(cè)面形成凹部，并在該凹部形成膨脹抑制槽，則基于凹部的電池膨脹的吸收作用和基于膨脹抑制槽的電池膨脹抑制作用協(xié)同作用，從而有效地抑制電池的膨脹。另一方面，若沒(méi)有形成凹部，則電池膨脹抑制作用不充分，電池厚度變大。這些情況可以從表示電池充電后的電池表面形狀的圖3確認(rèn)。在沒(méi)有形成凹部的比較例1中，如圖3(a)所示，膨脹抑制槽的外側(cè)的部分較大隆起(如箭頭所示，存在向圖的上方突出的部分)，相對(duì)于此，在形成有凹部的實(shí)施例1中，如圖3(b)所示，在膨脹抑制槽的外側(cè)的部分沒(méi)有隆起(如箭頭所示，不存在向圖的上方突出的部分)。由此，實(shí)施例1的電池厚度的增加量變小。[充電高溫保存試驗(yàn)]以恒定電流lit(1050mA)將上述中制作的各電池充電至電壓達(dá)到4.2V，然后，以恒定電壓4.2V充電至電流達(dá)到51mA，測(cè)定厚度(試驗(yàn)前厚度)。然后，將該電池在85X:的恒溫槽內(nèi)保存3小時(shí)，測(cè)定該電池厚度(剛?cè)〕龊蟮暮穸?。然后，將該電池冷卻至溫度達(dá)到室溫(25°C)，測(cè)定該電池厚度(冷卻后的厚度)。這些結(jié)果(實(shí)施例l、比較例1均為各5單元)示出在下述表2中。還有，在下述表2中，括號(hào)外數(shù)值是平均值，括號(hào)內(nèi)數(shù)值是離散。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上述表2可知，實(shí)施例1的電池的試驗(yàn)前厚度平均是5.34mm，比比較例1的5.42mm小0.08mm。該理由與在上述滿充電厚度中考察的理由相同。另外，從表2可知，實(shí)施例1的電池的剛?cè)〕龊蟮暮穸绕骄?.12mm，比比較例1的6.31mm小0.19mm。另夕卜，從表2可知，實(shí)施例1的電池的冷卻后的厚度平均是5.69mm，比比較例1的5.82mm小0.13mm。這些情況可考慮如下。若在高溫環(huán)境中保存滿充電狀態(tài)的電池，則非水電解質(zhì)和電極發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，因此，電池膨脹。在此，若預(yù)先在外裝罐的面積最大的側(cè)面形成凹部，并在該凹部形成膨脹抑制槽，則基于凹部的電池膨脹的吸收作用和基于膨脹抑制槽的電池膨脹抑制作用協(xié)同作用，從而有效地抑制電池的膨脹。另一方面，若沒(méi)有形成凹部，則電池膨脹抑制作用不充分，電池厚度變大。(其他事項(xiàng))還有，在上述實(shí)施例中，作為外裝罐材料使用了鋁，但不限于此，也可以為鋁合金、鐵、不銹鋼等公知的材質(zhì)。本發(fā)明涉及具有方形外裝罐的電池，但方型外裝罐包括電池的角部分成為曲面的形狀的外裝罐。另外，凹部可以形成為如圖2所示的平緩的彎曲形狀，也可以如圖4(a)所示，形成為急劇的臺(tái)階形狀，也可以如圖4(b)所示，形成為多個(gè)臺(tái)階。膨脹抑制槽的槽寬度方向的剖面形狀不特別限定。槽寬度優(yōu)選槽寬度方向的剖面上的最大寬度部分為0.20.5mm。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，起到能夠有效地抑制電池膨脹的優(yōu)越效果。從而，產(chǎn)業(yè)上的可利用性大。權(quán)利要求1.一種方形電池，其在方形外裝罐中收納有具有正極和負(fù)極的電極體以及電解液，其特征在于，在所述外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面的中央?yún)^(qū)域設(shè)有向外裝罐內(nèi)側(cè)突出的凹部，所述凹部設(shè)有一個(gè)以上的膨脹抑制槽。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方形電池，其特征在于，所述凹部以外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心，至少形成在面積為36%的區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方形電池，其特征在于，所述凹部的最大深度是0.050.1mm。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方形電池，其特征在于，所述膨脹抑制槽形成有多個(gè)，相鄰的槽彼此的間隔為3.06.0mm。5.—種方形電池的制造方法，其特征在于，包括凹部形成步驟，其在方形外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面形成凹部；收容步驟，其在形成有凹部的所述方形外裝罐的內(nèi)部收容具有正極和負(fù)極的電極體；封口步驟，其用封口體將所述方形外裝罐的開(kāi)口封口；密封步驟，其注入電解液，用塞子堵?。慌蛎浺种撇坌纬刹襟E，其在形成于密封后的電池外裝罐的面積最大的側(cè)面上的所述凹部形成一個(gè)以上的膨脹抑制槽。全文摘要本發(fā)明提供一種方形電池，其抑制電池內(nèi)壓上升引起的電池的膨脹。在方形外裝罐中收容有具有正極和負(fù)極的電極體和電解液的方形電池中，其特征在于，在所述外裝罐的四個(gè)側(cè)面中面積最大的側(cè)面的中央?yún)^(qū)域設(shè)有向外裝罐內(nèi)側(cè)突出的凹部，在所述凹部設(shè)有一個(gè)以上的膨脹抑制槽。所述凹部至少以外裝罐的面積最大的側(cè)面的面積中心點(diǎn)為中心，形成在該側(cè)面的面積的36％的區(qū)域。文檔編號(hào)H01M10/40GK101276886SQ20081008346公開(kāi)日2008年10月1日申請(qǐng)日期2008年3月7日優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日發(fā)明者吉田聰司,奧谷英治,宮本吉久三申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社