專利名稱：層疊式電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊式電池，尤其涉及作為機器人、電動機動車等的電源、備用電源等使用的大容量的層疊式電池。
背景技術(shù)：
近些年，電池不僅使用于便攜式電話機、筆記本電腦、PDA等移動信息終端的電源， 還在機器人、電動機動車、備用電源等中使用，從而要求進一步的高容量化。面對這種要求， 鋰離子電池因具有高能量密度且為高容量，因此被廣泛用作上述那樣的驅(qū)動電源。作為這樣的鋰離子電池的電池形態(tài)，大致區(qū)分有將螺旋狀的電極體封入外裝體中而成的螺旋式的鋰離子電池；將層疊有多個方形形狀電極的層疊電極體封入外裝殼體或通過焊接層疊膜而制作出的層疊外裝體中而成的層疊式的鋰離子電池(層疊類型的方型鋰離子電池)。在上述鋰離子電池中，層疊式電池的層疊電極體的具體的結(jié)構(gòu)為使正極集電接頭延伸出的片狀的正極板和使負極集電接頭延伸出的片狀的負極板隔著隔板層疊必要個數(shù)的結(jié)構(gòu)。在上述鋰離子電池中，例如專利文獻1所公開的那樣，通過由絕緣材料形成的上表面開口的電極體罩覆蓋電極體，由此容易在外裝體即電池殼體內(nèi)插入電極體，或者能夠在電池殼體內(nèi)使電極接頭可靠地絕緣。另外，在專利文獻1中還公開有如下結(jié)構(gòu)，即，在電極體罩的開口上表面形成引導片，該引導片用于使電極接頭的松弛部分沿著電極體的蓋體側(cè)的端面，由此，電極接頭的松弛部分在組裝電池時被沿著電極體的蓋體側(cè)的端面配設(shè)，從而在電池殼體內(nèi)不會發(fā)生短路而可靠地絕緣。另外，在專利文獻2中公開有如下結(jié)構(gòu)，S卩，在層疊外裝體的內(nèi)側(cè)面與層疊電極體之間的空間內(nèi)配置間隔件，由此進行集電接頭與集電端子的定位。然而，在層疊式電池中，形成為從各極板延伸出的正負極集電接頭以多張層疊的方式分別通過超聲波焊接接合于正負極的集電端子的結(jié)構(gòu)，但在大容量且需要以高速進行充放電的層疊式電池的情況下，為了大容量化而存在層疊張數(shù)增加的傾向，另外，層疊端子為了流過大電流而變厚。因此，需要在由厚的金屬板構(gòu)成的集電端子上超聲波焊接多個由金屬箔構(gòu)成的極板接頭，但在該情況下，由于厚度的不同，與金屬箔彼此的焊接部相比，金屬箔與金屬板的焊接部的焊接性容易變差，若焊接性變差，則各極板與集電端子的連接電阻值不均勻，尤其在高速下使用時，流入各極板的電流值產(chǎn)生不均，從而在電池內(nèi)產(chǎn)生充放電狀態(tài)的不均勻，局部地形成過放電或過充電，因此循環(huán)特性降低。因此，如專利文獻3所公開的那樣，與將正負極集電接頭接合于正負極集電端子的情況不同，在集電端子與極板之間的位置、即僅存在集電接頭的位置通過超聲波焊接等將層疊的集電接頭彼此接合，由此使極板與集電端子的連接電阻值均勻化，從而抑制流入各極板的電流值產(chǎn)生不均的情況(在本說明中，將這樣的結(jié)構(gòu)也稱為“兩級連接結(jié)構(gòu)”)。然而，在層疊式電池中，尤其在需要大容量的充放電的情況下，將電池盡可能地形成為高能量密度，因此需要將層疊電極體盡可能高效地收容于外裝體，但當形成為上述兩級連接結(jié)構(gòu)時，在集電端子與極板之間需要確保集電接頭的連接部，因此必然不得不相應(yīng)地使集電接頭變大，在該狀態(tài)下集電接頭的占有空間增大，從而使電池的體積能量密度降低。因此，在形成為上述兩級連接結(jié)構(gòu)的情況下，使層疊的正負極集電接頭靠向?qū)盈B電極體的層疊方向的一側(cè)集束，并將從該集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向?qū)盈B電極體的層疊方向的另一側(cè)折彎，由此使集電接頭整體在延伸途中折疊而在延伸方向上縮短，從而能夠抑制集電接頭的占有空間的增大。另外，即使在不是上述兩級連接結(jié)構(gòu)時，通過如上述那樣將集電接頭折彎的結(jié)構(gòu)也能夠降低集電接頭的占有空間。換言之，在盡可能節(jié)約集電接頭的占有空間方面，上述那樣的集電接頭的折彎結(jié)構(gòu)在任何情況下都有效，但必然在集電極接頭的占有空間在長度方向上增大的兩級連接結(jié)構(gòu)的情況下最有效。專利文獻1日本特開平8-64199號公報專利文獻2日本特開2009-245819號公報專利文獻3日本特開2009-87611號公報如上所述，在集電接頭形成為折彎結(jié)構(gòu)的情況下，存在集電接頭在折彎部特別不穩(wěn)定而容易晃動，并且折彎的集電接頭要復原的力發(fā)揮作用的情況，從而集電部容易移動而很難固定在規(guī)定的位置，由此存在集電接頭的位置錯動、或密封性變差、或者容易產(chǎn)生端子部的破壞的問題。以往通過帶固定該集電部，但由此很難正確地定位，并且操作也繁瑣。另外，層疊式電池的層疊電極體通過交替地層疊正極板、隔板和負極板，最后通過帶將整體固定而制作，但若將上述集電部也一起固定，則通過該帶進行固定作業(yè)需要時間， 并且即使層疊作業(yè)在通過設(shè)備正確地定位的同時進行，通過帶進行的固定作業(yè)也容易產(chǎn)生位置錯動，不容易確保精度。在專利文獻1或2中，均未公開將集電接頭形成為折彎結(jié)構(gòu)的情況，因此用于解決上述的、尤其是伴隨折彎結(jié)構(gòu)的集電部的定位的問題的對策也絲毫未考慮。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述方面，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)⒓姴咳菀浊铱煽康囟ㄎ磺夷軌驅(qū)盈B電極體容易且高精度地制作的層疊式電池。為了完成上述目的，本發(fā)明涉及的層疊式電池具備層疊電極體，該層疊電極體通過延伸出正極集電接頭的多張正極板和延伸出負極集電接頭的多張負極板隔著隔板交替層疊而成，所述層疊式電池的特征在于，層疊的正極集電接頭及負極集電接頭分別靠向所述層疊電極體的層疊方向的一側(cè)集束，從該集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向所述層疊電極體的層疊方向的另一側(cè)折彎，所述層疊電極體由具有絕緣性的絕緣片以覆蓋其層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，所述絕緣片的一部分插入到所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部與所述層疊電極體之間，并且所述絕緣片的一部分從外側(cè)覆蓋所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部。在本發(fā)明中，“將層疊電極體由具有絕緣性的絕緣片以覆蓋其層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定”意味著，例如在層疊電極體為六面體的情況下，將層疊電極體的由層疊方向的兩端面和除此之外的四個面中的對置的兩面構(gòu)成的共計四個面由絕緣片以呈筒狀包圍一周的方式覆蓋固定，剩下的兩面可以打開，或者也可以將至少一個面閉
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，正負極集電接頭的折彎部保持為有由絕緣片的一部分從內(nèi)外夾持的姿勢，由此將集電部正確且可靠地定位保持在規(guī)定的位置，并將集電部的姿勢也正確且可靠地保持即整形為固定的姿勢。另外此時，集電部的定位及整形使用絕緣片的一部分，其中，該絕緣片的一部分將層疊電極體以覆蓋層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋，因此能夠?qū)⒓姴糠€(wěn)定且牢固地支承，并且通過絕緣片將層疊電極體整體地覆蓋，一體地即暫時地進行集電部的定位及整形，與例如由帶進行局部地固定的情況相比，能夠容易、簡便且正確地進行作業(yè)。另外，由于層疊電極體由絕緣片以覆蓋層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，因此與利用帶固定層疊電極體的多個部位的情況不同，能夠一次將整體固定，因此，作業(yè)容易且簡便，并且，也難產(chǎn)生通過帶固定時的位置錯動，因此容易保持精度。并且， 與通過帶進行固定的情況不同，能夠?qū)盈B電極體的制作工序全體通過設(shè)備進行。另外，通過層疊電極體由絕緣片以覆蓋層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋，由此能夠使層疊電極體的絕緣性良好，尤其是通過集電部保持為由絕緣片的一部分從內(nèi)外夾持的姿勢，從而能夠使集電部的絕緣性良好。優(yōu)選插入到所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部與所述層疊電極體之間的所述絕緣片的一部分的厚度比所述絕緣片的其他部位的厚度厚。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，正極集電接頭的折彎部由具有更厚的厚度的絕緣片從內(nèi)側(cè)支承， 因此能夠更容易且可靠地進行集電部的定位及整形。優(yōu)選從外側(cè)覆蓋所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的所述絕緣片的一部分比所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的延伸端延伸得長。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠更可靠地通過絕緣片覆蓋集電部的金屬部分。優(yōu)選所述絕緣片的一部分延伸得比所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的延伸端長0. 5 1mm。當所述絕緣片的一部分的延伸部的延伸長度與正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的延伸長度之差為0. 5mm以上時，能夠確保通過絕緣片更可靠地覆蓋集電部的金屬部分的效果，另一方面，當為Imm以下時，不易產(chǎn)生例如絕緣片的一部分的延伸長度變得過大，從而其延伸端部一起被夾入層疊外裝體的密封部的不良情況。優(yōu)選在所述絕緣片的連接部的至少一部分上形成有折翼，通過將該折翼重疊并接合而使該連接部的至少一部分接合。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒔^緣片的連接部的至少一部分容易且可靠地接合。優(yōu)選所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中。作為外裝體，例如可以使用電池殼體或通過焊接層疊膜而制作出的層疊外裝體等中的任一種，但在電池殼體的情況下，由于其自身具有一定的形狀保持性(剛性)，因此通過將正負極集電接頭相對于該電池殼體固定而構(gòu)成集電部，從而進行集電部的定位及整形，即使受到外力，集電部的位置及姿勢也不易錯動，與此相對，在層疊外裝體等那樣具有撓性的外裝體的情況下，由于自身沒有形狀保持性(剛性)，因此需要通過外裝體以外的構(gòu)件進行集電部的定位及整形，并且當受到外力時，集電部的位置及姿勢容易產(chǎn)生錯動，因此通過絕緣片的一部分進行集電部的定位及整形的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特別有效。尤其是將電極體配置在層疊外裝體內(nèi)，且在隔著集電端子的狀態(tài)下對層疊外裝體進行熱熔敷時(即，對層
5疊外裝體進行熱熔敷密封時)的電極端子及集電結(jié)構(gòu)的定位特別重要，在這一點上，通過絕緣片的一部分進行集電部的定位及整形的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特別有效。另外，層疊膜為具有通過樹脂涂覆金屬箔(鋁箔)的兩面的結(jié)構(gòu)的絕緣體，因此在使用層疊外裝體的情況下，通常不需要層疊外裝體與層疊電極體之間的絕緣。然而，由于層疊外裝體尤其是在角部等存在樹脂涂層剝離的情況，因此存在沒有完全成為絕緣體的情況。因此，從確保絕緣性的觀點出發(fā)，通過具有絕緣性的絕緣片將層疊電極體實質(zhì)性整體地覆蓋的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特別有效。優(yōu)選所述層疊式電池具備間隔件，該間隔件對形成在集電部上的空隙的至少一部分進行填充。在具有撓性的外裝體中收容層疊電極體的結(jié)構(gòu)中，通常對外裝體的內(nèi)部進行真空吸引并同時進行密封(減壓密封)，以使電解液充分浸透到電極體的內(nèi)部。此時，在電極體與外裝體之間、尤其在集電部容易形成間隙，從而存在在該間隙的形成部分因伴隨真空吸引的內(nèi)壓變化而在外裝體上產(chǎn)生褶皺或變形的問題。因此，如上所述，通過利用間隔件對集電部上形成的空隙進行填充，從而能夠抑制伴隨真空吸引的外裝體的褶皺或變形的產(chǎn)生。優(yōu)選在所述絕緣片上形成有通液口。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使電解液向絕緣片內(nèi)的進入更加容易。優(yōu)選所述層疊電極體被絕緣片覆蓋固定后，通過使該絕緣片熱收縮，而對所述層疊電極體進行施壓固定。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在將層疊電極體利用絕緣片覆蓋固定后，對該絕緣片進行加熱而使其熱收縮，由此能夠在對層疊電極體施加壓力的狀態(tài)下將其固定，因此能夠?qū)盈B電極體更加牢固地穩(wěn)定固定。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在層疊式電池中，能夠?qū)⒓姴咳菀浊铱煽康囟ㄎ?，且能夠容易且高精度地制作層疊電極體。


圖1是表示本發(fā)明的層疊式電池的一部分的圖，圖1(a)是正極的俯視圖，圖1(b) 是隔板的立體圖，圖1(c)是表示在內(nèi)部配置有正極的袋狀隔板的俯視圖。圖2是本發(fā)明的層疊式電池中使用的負極板的俯視圖。圖3是本發(fā)明的層疊式電池中使用的絕緣片的展開圖。圖4是圖3的A-A部向視剖視圖。圖5是表示將袋狀隔板和負極板層疊的狀況的立體圖。圖6是表示將層疊的正負極集電接頭整形后的狀況的側(cè)視圖。圖7是表示將絕緣片折彎而進行組裝的狀況的立體圖。圖8是表示將集電部整形后的層疊電極體的側(cè)視圖。圖9是表示在正負極集電接頭上接合正負極集電端子的狀況(沒有絕緣片)的立體圖。圖10是表示在正負極集電接頭上接合正負極集電端子的狀況(有絕緣片)的立體圖。
圖11是表示完成的層疊電極體的立體圖。圖12是在本發(fā)明的層疊式電池中使用的外裝體中插入了層疊電極體的狀態(tài)的立體圖。圖13是另一實施方式涉及的層疊式電池中使用的絕緣片的展開圖。符號說明10層疊電極體11正極集電接頭12負極集電接頭5絕緣片55插入片(絕緣片5的一部分)51外覆蓋片(絕緣片5的一部分)
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明進行更加詳細地說明，但本發(fā)明絲毫不被以下的最佳方式限定，在不變更本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠適當變更而實施。[正極的制作]將90質(zhì)量％的作為正極活性物質(zhì)的LiCo02、5質(zhì)量％的作為導電劑的碳黑、5質(zhì)量％的作為結(jié)合劑的聚偏氟乙烯、作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液混合來調(diào)制出正極用漿料。之后，將該正極用漿料涂敷在作為正極集電體的鋁箔(厚度15ym)的兩面上。之后，通過加熱除去溶劑，并用輥壓縮到厚度成為0.1mm，然后如圖1(a)所示，以成為寬度Ll = 85mm、高度L2 = 85mm的方式切斷，從而制作出在兩面具有正極活性物質(zhì)層Ia 的正極板1。此時，使寬度L3 = 30mm、高度L4 = 20mm的活性物質(zhì)未涂敷部從正極板1的沿著寬度Ll方向延伸的一邊的一端部(在圖1(a)中為左端部)延伸出，從而形成為正極集電接頭11。[負極的制作]將95質(zhì)量％的作為負極活性物質(zhì)的石墨粉末、5質(zhì)量％的作為結(jié)合劑的聚偏氟乙烯、作為溶劑的NMP溶液混合來調(diào)制出負極用漿料，然后將該負極用漿料涂敷在作為負極集電體的銅箔(厚度=IOym)的兩面上。之后，通過加熱除去溶劑，并用輥壓縮到厚度成為 0. 08mm，然后如圖2所示，以成為寬度L7 = 90mm、高度L8 = 90mm的方式切斷，從而制作出在兩面具有負極活性物質(zhì)層加的負極板2。此時，使寬度L9 = 30mm、高度LlO = 20mm的活性物質(zhì)未涂敷部從負極板2的沿著寬度方向延伸的一邊中與上述正極板1的正極集電接頭 11形成側(cè)端部相反側(cè)的端部(在圖2中為右端部)延伸出，從而形成為負極集電接頭12。[在內(nèi)部配置有正極板的袋狀隔板的制作]如圖1 (b)所示，在具有寬度L5 = 90mm、高度L6 = 94mm的兩張方形形狀的聚丙烯 (PP)制的隔板3a(厚度為30μπι)之間配置正極板1后，如圖1(c)所示，將隔板3a的正極集電接頭11突出的邊以外的三邊在熔接部進行熱熔敷，從而制作出在內(nèi)部收納、配置有正極板1的袋狀隔板3。[絕緣片的制作]使用厚度為0. 2mm的聚丙烯(PP)制片材，制作出圖3所示的絕緣片5。如該圖所示，在絕緣片5中，沿縱向順次連續(xù)形成有縱向Lll = 11mm、橫向L12 = 90mm的外覆蓋片 51、縱向 L13 = 94mm、橫向 L12 = 90mm 的上壁部 52、縱向 L14 = 11mm、橫向 L12 = 90mm 的內(nèi)壁部53、縱向L15 = L13 = 94mm、橫向L12 = 90mm的下壁部M及縱向L16 = 10. 5mm、橫向L12 = 90mm的插入片55。橫向?qū)挾萀17 = L14 = Ilmm的側(cè)壁片56分別從下壁部M的兩側(cè)緣延伸出，并且縱向L16 = 10. 5mm、橫向L17 = L14 = Ilmm且為了使與插入片55對置的端緣容易組裝而形成為斜邊狀的前側(cè)折翼57分別從各側(cè)壁片56的前側(cè)端緣(在圖3中為下端緣)延伸出，且縱向L14 = 11mm、橫向L17 = L14 = Ilmm且為了使與內(nèi)壁部53對置的端緣容易組裝而形成為斜邊狀的內(nèi)側(cè)折翼58分別從內(nèi)側(cè)端緣(在圖3中為上端緣)延伸出。在外覆蓋片51的外側(cè)端緣(在圖3中為上端緣)中的中央部形成有固定片59，該固定片59的橫向?qū)挾萀18 = 30mm，且呈梯形形狀地前端稍變細的同時向外側(cè)延伸出。在該固定片59的兩端距離L19 = 12mm的左右兩個部位設(shè)有通過將切口切入成U字狀而能夠拉起小片的扣眼部59F，與該扣眼部59F對應(yīng)，在下壁部M的外側(cè)端緣(在圖3中為下端緣) 附近的中央部設(shè)置有狹縫MF。如圖3及圖4所示，為與該插入片55相同尺寸(縱向L16 = 10. 5mm、橫向L12 = 90mm、厚度tl = 0. 2mm)的長方形形狀(帶狀)且PP制的增設(shè)片55D與插入片55對齊而通過粘接劑張貼、固定在插入片55的表面，由此，使插入片55的厚度增倍。并且，從增設(shè)片 55D的上端及下端分別隔開間隔Dl = 0. 7mm、D2 = 0. 2mm且縱向9. 6mm( = L16-D1-D2)、橫向L20 = 30mm、厚度t2 = 1. 2mm的長方形的板狀的由聚四氟乙烯構(gòu)成的間隔件5S通過超聲波焊接在中心間距離L21 = 12mm的左右兩點的焊點Wl處固定在增設(shè)片55D的表面的中央，由此，在兩側(cè)的寬度分別為L22 = 30mm的正極集電接頭內(nèi)插入部551與負極集電接頭內(nèi)插入部552之間的中央部，間隔件5S填充在插入片55與后述的層疊電極體10之間形成的空隙。需要說明的是，上述絕緣片5的上壁部52、內(nèi)壁部53、下壁部M、側(cè)壁部56這樣的各部分的名稱主要根據(jù)層疊電極體10的制作工序或電解液注入工序等中的絕緣片5的姿勢(配置)而臨時設(shè)定，例如未必與實際的電池使用時的各部分的位置一致。[層疊電極體的制作]調(diào)制35張在內(nèi)部配置有上述正極片1的袋狀隔板3、36張負極板2，如圖5所示， 將袋狀隔板3和負極板2以正極集電接頭11及負極集電接頭12分別從正極集電接頭內(nèi)插入部551及負極集電接頭內(nèi)插入部552向外側(cè)延伸出的方式交替層疊在展開狀態(tài)的絕緣片 5的下壁部M上。此時，負極板2位于層疊電極體10的兩端面部。接著，如圖6所示，使層疊的正極集電接11及負極集電接頭12分別靠向?qū)盈B電極體10的層疊方向(在圖6中為上下方向)的一側(cè)(在圖6中為上端側(cè))集束。接著，將層疊的正極集電接頭11及負極集電接頭12的前端部切斷，使層疊的正極集電接頭11及負極集電接頭12各自的前端部對齊。之后分別將正極集電接頭11與正極集電端子15、負極集電接頭12與負極集電端子16 焊接連接。之后，將絕緣片5的插入片55沿層疊電極體10向上方側(cè)折彎，并將從正極集電接頭11及負極集電接頭12的集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向?qū)盈B電極體10的層疊方向的另一側(cè)(在圖6中為下端側(cè))折彎而進行整形。然后，如圖7所示，將與絕緣片5的各分部的邊界一致的折彎線(圖3的虛線)分別向內(nèi)側(cè)凹下折疊，以通過絕緣片5在六面覆蓋 (包裝)層疊的袋狀隔板3及負極板2 (在圖7中省略圖示)整體的方式將層疊電極體10固定。由此，如圖8所示，形成了絕緣片5的插入片55插入到正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部與層疊電極體10之間，且絕緣片5的外覆蓋片51從外側(cè)覆蓋正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的狀態(tài)。[集電端子的焊接]對正負極集電接頭11、12與正負極集電端子15、16的連接方法進行說明。如圖9 及圖10所示，在正極集電接頭11及負極集電接頭12的各自的延伸端部通過超聲波焊接法分別接合由寬度30mm、厚度0. 4mm的鋁板構(gòu)成的正極集電端子15以及由厚度30mm、厚度 0. 4mm的銅板構(gòu)成的負極集電端子16。此時，如該圖所示，在正極集電端子15的一端緣部的中央以向內(nèi)側(cè)凹陷成矩形形狀的方式切口而形成寬度10mm、深度5mm的貫通孔15P，在將正極集電端子15的貫通部15P 形成端緣部與正極集電接頭11重疊的狀態(tài)下，首先通過超聲波焊接法在位于貫通部15P內(nèi)的焊點(以下，稱為中央焊點)處僅將35張正極集電接頭11接合，接著，通過超聲波焊接法，在沿寬度方向與上述中央焊點在兩側(cè)相鄰的焊點(以下，稱為兩側(cè)焊點)處分別將35 張正極集電接頭11與正極集電端子15接合。另一方面，在負極集電端子16上也與上述正極集電端子15的情況同樣地形成貫通部16P，通過超聲波焊接法在中央焊點處僅將36張負極集電接頭12接合，接著，通過超聲波焊接法在兩側(cè)焊點處分別將36張負極集電接頭12與負極集電端子16接合。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過僅將35張或36張正負極集電接頭11、12在中央焊點處分別接合來形成閉合回路，由此使連接電阻均勻化。因此，即使在高速下進行充放電時，流過每一張正負極板1、2的電流值也不會產(chǎn)生不均，能夠得到良好的循環(huán)特性。另外，此時，中央焊點和兩側(cè)焊點沿相對于正負極集電接頭11、12的連接方向垂直的方向即寬度方向排列配置，因此由中央焊點及兩側(cè)焊點構(gòu)成的連接部的占有面積不會沿正負極集電接頭11、12的連接方向增大而最小限度地收縮，因此電池尺寸也不會增大， 且能夠?qū)Ⅲw積能量密度維持為良好的水平。即，通過上述接合結(jié)構(gòu)，與上述的兩級連接結(jié)構(gòu)的情況同樣，通過在僅存在正負極集電接頭11、12的位置利用超聲波焊接等將層疊的正負極集電接頭11、12彼此接合，由此使正負極板1、2與正負極集電端子15、16的連接電阻值均勻化，從而能夠抑制流入各極板1、2的電流值產(chǎn)生不均的情況，并且，與上述的兩級連接結(jié)構(gòu)的情況相比，成為抑制連接部的占有面積的增大的結(jié)構(gòu)。如圖9所示，正負極集電端子15、16以貫通部15P、16P形成側(cè)端部形成為側(cè)視下呈鉤形狀的方式向上方折彎，在該折彎部將正負極集電接頭11、12的折彎部重合而進行焊接。需要說明的是，圖9及其它附圖所示的參照符號31表示樹脂密封材料(糊材)，該樹脂密封材料在正負極集電端子15、16上分別以沿寬度方向固定成帶狀的方式成形，以確保對后述的外裝體18進行熱密封時的密封性。[集電部的整形及固定]如圖8所示，將絕緣片5的外覆蓋片51向下方折彎，從而從外側(cè)覆蓋接合了正負極集電端子15、16的正負極集電接頭11、12的折彎部。此時，外覆蓋片51延伸得比正負極集電接頭11、12的折彎部的延伸端長Imm左右。如該圖所示，正負極集電接頭11、12的折彎部的延伸端位于正負極集電端子15、16的折彎位置，因此，外覆蓋片51的前端比正負極集電端子15、16的折彎位置伸出Imm左右，從而成為稍覆蓋在主體部(在圖8中，水平部) 上的姿勢，其中，該主體部是相對于正負極集電端子15、16的折彎片部彎曲成鉤狀而延伸的部分。由此，正負極集電接頭11、12的折彎部及正負極集電端子15、16的折彎片部不會露出，而被外覆蓋片51可靠地覆蓋。另外，此時，如上所述，絕緣片5的插入片55形成從下方插入正負極集電接頭11、12的折彎部與層疊電極體10之間的狀態(tài)。由此，正負極集電接頭11、12的折彎部由絕緣片5的插入片55及外覆蓋片51從內(nèi)外支承而將集電部整形。在該狀態(tài)下，將在絕緣片5的外覆蓋片51的前端形成的固定片59的扣眼部59F插入固定于下壁部M的狹縫部MF。并且，如圖11所示，使絕緣片5的前端折翼57從外側(cè)與外覆蓋片 51重合并通過熱熔敷使它們接合，另外，內(nèi)側(cè)折翼58也同樣與內(nèi)壁部53接合，從而完成由絕緣片5覆蓋固定的層疊電極體10。之后，對絕緣片5整體進行加熱而使其熱收縮，由此能夠在對層疊電極體10施加壓力的狀態(tài)下將其固定。[向外裝體的封入]如圖12所示，在由預(yù)先成形為能夠設(shè)置電極體的層疊膜17構(gòu)成的外裝體18中插入上述層疊電極體10，以僅使正極集電端子15及負極集電端子16從外裝體18向外部突出的方式對包括存在正極集電端子15及負極集電端子16的邊在內(nèi)的三邊進行熱熔敷。[電解液的封入、密封化]從上述外裝體18的未被熱熔敷一邊注入電解液，最后通過對未進行熱熔敷的一邊進行熱熔敷而制作電池，其中，電解液使用在碳酸乙烯酯(EC)與碳酸甲乙酯(MEC)以體積比30 70的比例混合的混合溶劑中以IM(摩爾/升)的比例溶解LiPF6而成的電解液。[實施方式的電池產(chǎn)生的效果]用于實施上述發(fā)明的方式中說明的層疊式電池(以下，也稱為本發(fā)明電池)具備層疊電極體10，該層疊電極體10通過延伸出正極集電接頭11的多張(35張)的正極板1 和延伸出負極集電接頭12的多張(36張)的負極板2隔著隔板3a交替層疊而成，在該層疊式電池的結(jié)構(gòu)中，層疊的正極集電接頭11及負極集電接頭12分別靠向上述層疊電極體10 的層疊方向的一側(cè)(在圖6中為上端側(cè))集束，且將從該集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向上述層疊電極體10的層疊方向的另一側(cè)(在圖6中為下側(cè))折彎，上述層疊電極體10由絕緣片5以覆蓋其層疊方向的兩端面并呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，作為上述絕緣片5的一部分的插入片陽插入到上述正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部與上述層疊電極體10之間，并且作為上述絕緣片5的一部分的外覆蓋片51從外側(cè)覆蓋正極集電接頭 11及負極集電接頭12的折彎部。根據(jù)上述本發(fā)明電池的結(jié)構(gòu)，正負極集電接頭11、12的折彎部保持為由作為絕緣片的一部分的插入片陽及外覆蓋片51從內(nèi)外夾持的姿勢，由此，能夠?qū)⒓姴空_且可靠地定位保持于規(guī)定的位置，集電部的姿勢也被正確且可靠地保持、即整形為規(guī)定的姿勢。另外，此時，集電部的定位及整形使用作為絕緣片5的一部分的插入片55及外覆蓋片51，其中，絕緣片5將層疊電極體10以覆蓋其層疊方向的兩端面(最外側(cè)的兩負極板2的露出側(cè)面)且呈筒狀包圍的方式覆蓋，因此將集電部穩(wěn)定且牢固地支承，并且通過絕緣片5將層疊電極體10整體地覆蓋，并同時即暫時地進行集電部的定位及整形，與例如由帶進行局部地固定的情況相比，能夠容易、簡便且正確地進行作業(yè)。另外，由于層疊電極體10由絕緣片5以覆蓋層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，因此與通過帶固定層疊電極體的多個部位的情況不同，能夠一次將全體固定， 因此，作業(yè)容易且簡便，并且，也不易產(chǎn)生通過帶固定時的位置錯動，因此容易保持精度。并且，與通過帶進行固定的情況不同，能夠?qū)盈B電極體10的制作工序整體通過設(shè)備進行。另外，通過層疊電極體10由絕緣片5以覆蓋層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋，由此層疊電極體10的絕緣性良好，尤其是通過將集電部保持為由作為絕緣片的一部分的插入片陽及外覆蓋片51從內(nèi)外夾持的姿勢，從而集電部的絕緣性良好。另外，插入到正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部與層疊電極體10之間的絕緣片5的一部分即插入片55張貼固定增設(shè)片55D，由此比絕緣片5的其它部位大(兩倍)，因此正負極集電接頭11、12的折彎部由具有更厚的厚度的絕緣片5即插入片55從內(nèi)側(cè)支承，從而更加容易且可靠地進行集電部的定位及整形。另外，從外側(cè)覆蓋正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的絕緣片5的一部分即外覆蓋片51比正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的延伸端延伸得長，因此集電部的金屬部分即正負極集電接頭11、12的折彎部及正負極集電端子15、16(的折彎片部)由絕緣片5更可靠地覆蓋。另外，絕緣片5的一部分即外覆蓋片51延伸得比正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的延伸端長Imm左右，因此該外覆蓋片51的延伸長度與正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的延伸長度之差不會變得過小，因此能夠確保由絕緣片5更加可靠地覆蓋集電部的金屬部分即正負極集電接頭11、12的折彎部及正負集電接頭15、16(的折彎片部)的效果，且該外覆蓋片51的延伸長度與正極集電接頭11及負極集電接頭12的折彎部的延伸長度之差不會過大，因此也不易產(chǎn)生例如該覆蓋片51的延伸端部被一起夾入層疊外裝體18的密封部這樣的不良情況。另外，在絕緣片5的連接部的一部分即側(cè)壁片56的前側(cè)端緣及內(nèi)側(cè)端緣形成有前側(cè)折翼57及內(nèi)側(cè)折翼58，通過將前側(cè)折翼57及內(nèi)側(cè)折翼58重疊并接合來形成將該連接部的一部分接合的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)⒔^緣片5的連接部的一部分容易且可靠地接合。另外，層疊電極體10收容于由層疊膜17構(gòu)成的具有撓性的外裝體18中。作為外裝體，例如可以使用電池殼體等，但在電池殼體的情況下，由于其自身具有一定的形狀保持性(剛性)，因此通過將正負極集電接頭相對于該電池殼體固定來構(gòu)成集電部，從而進行集電部的定位及整形，即使受到外力，集電部的位置及姿勢也不易錯動，與此相對，在層疊外裝體等那樣具有撓性的外裝體的情況下，由于自身沒有形狀保持性(剛性)，因此需要在外裝體以外進行集電部的定位及整形，并且當受到外力時，集電部的位置及姿勢容易產(chǎn)生錯動，因此通過作為絕緣片的一部分的插入片55及外覆蓋片51進行集電部的定位及整形的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特別有效。特別是，將層疊電極體配置在層疊外裝體內(nèi)，且在隔著集電端子的狀態(tài)下對層疊外裝體進行熱熔敷時(即，對層疊外裝體進行熱熔敷密封時)的電極端子及集電結(jié)構(gòu)的定位特別重要，在這一點上，通過作為絕緣片5的一部分的插入片55及外覆蓋片51進行集電部的定位及整形的本發(fā)明電池的結(jié)構(gòu)特別有效。另外，由于層疊膜為具有通過樹脂涂覆金屬箔(鋁箔)的兩面的結(jié)構(gòu)的絕緣體，因此在使用層疊外裝體的情況下，通常不需要層疊外裝體與層疊電極體之間的絕緣。然而，由于層疊外裝體尤其是在角部等存在樹脂涂層剝離的情況，因此存在沒有完全成為絕緣體的情況。因此，從確保絕緣性的觀點出發(fā)，通過具有絕緣性的絕緣片5將層疊電極體10實質(zhì)
11性整體地覆蓋的本發(fā)明電池的結(jié)構(gòu)特別有效。另外，在集電部形成的空隙的一部分即正極集電接頭11與負極集電接頭12之間的中央部具備對插入片5與層疊電極體10之間形成的空隙進行填充的間隔件5S。在具有撓性的外裝體中收容有層疊電極體的結(jié)構(gòu)中，在對外裝體的內(nèi)部進行真空吸引并同時進行密封(減壓密封)時，若在集電部形成有間隙，則存在在該間隙的形成部分因伴隨真空吸引的內(nèi)壓變化而在外裝體上產(chǎn)生褶皺或變形的問題。與此相對，在上述本發(fā)明電池的結(jié)構(gòu)中， 在正極集電接頭11與負極集電接頭12之間的中央部通過間隔件5S填充插入片55與層疊電極體10之間形成的空隙，由此能夠抑制伴隨正空吸引的外裝體的褶皺或變形的產(chǎn)生。另外，在通過絕緣片5將層疊電極體10覆蓋固定后，對該絕緣片5進行加熱而使其熱收縮，由此能夠?qū)盈B電極體10進行施壓固定，因此能夠?qū)盈B電極體10更加牢固地穩(wěn)定固定。[其它事項](1)在上述本發(fā)明電池中，層疊電極體10被絕緣片15大致無間隙地覆蓋固定，由此能夠不產(chǎn)生錯動而可靠地固定，并且在六面可靠地絕緣，但除了由前側(cè)折翼57及內(nèi)側(cè)折翼58形成的固定部外，連接部不接合，由此電解液能夠進入內(nèi)部。在此，例如圖13所示， 可以在絕緣片6上形成具有不損壞位置固定功能和絕緣性程度的開口面積的通液口 601C、 602C等，由此使電解液的進入更容易。該圖所示的絕緣片6除了配設(shè)有通液口 601C、602C 這一點以外具有與上述本發(fā)明電池的絕緣片5同樣的結(jié)構(gòu)，在外覆蓋片61、插入片65及間隔件6S上，在組裝后連通且貫通的對應(yīng)位置穿設(shè)有排成一列的多個(5個)圓形的通液口 601C，在內(nèi)壁部63上隔開間隔而穿設(shè)有排成一列的多個(17個)圓形的通液口 602C。通過上述通液口 601C、通液口 602C，在注入電解液側(cè)(集電側(cè))及其相反側(cè)能夠使電解液更容易進入內(nèi)部。另外，例如在上述本發(fā)明電池的絕緣片5中，可以不形成兩側(cè)的側(cè)壁片56中的至少一方而使該側(cè)面打開。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將層疊電極體10由外覆蓋片51、上壁部52、內(nèi)壁部 53、下壁部討及插入片55以覆蓋其層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，由此完成層疊電極體10，從而能夠在確保固定的功能的同時使電解液的進入更容易。但是，從側(cè)面部的層疊電極體10的位置錯動的防止(固定狀態(tài)的穩(wěn)定性)及絕緣性的觀點出發(fā)，優(yōu)選如上述本發(fā)明電池那樣，通過還同時形成兩側(cè)的側(cè)壁片56，從而成為六面閉塞的結(jié)構(gòu)。(2)在上述本發(fā)明電池中，間隔件5S通過超聲波焊接而固定在插入片55 (的增設(shè)片55D)，但例如也可以替換為熱熔敷、粘接劑、粘接帶等其它方法，或者與其組合而進行接合、固定。另外，在上述本發(fā)明電池中，增設(shè)片55D通過粘接劑張貼、固定于插入片55，但例如也可以替換為超聲波焊接、熱熔敷等其它方法，或者與其組合而進行張貼、固定。另外，在上述本發(fā)明電池中，前側(cè)折翼57及內(nèi)側(cè)折翼58分別通過熱熔敷接合于外覆蓋片51及內(nèi)壁部53，但例如也可以替換為粘接劑、粘接帶等其它方法，或者與其組合而進行接合。另外，在上述本發(fā)明電池中，固定片59通過將扣眼部59F插入到下壁部M的狹縫54F而固定，但例如也可以替換為熱熔敷、粘接劑、粘接帶等其它方法，或者與其組合而進行固定。(3)作為正極活性物質(zhì)，不局限于上述鈷酸鋰，也可以由鈷-鎳-錳、鋁-鎳-錳、 鋁-鎳-鈷等含有鈷、鎳或錳的鋰復合氧化物或尖晶石型錳酸鋰等構(gòu)成。(4)作為負極活性物質(zhì)，除了天然石墨、人造石墨等石墨以外，只要是石墨、焦炭、氧化錫、金屬鋰、硅、以及它們的混合物等能夠插入或脫離鋰離子的物質(zhì)即可。(5)作為電解液，沒有特別限定為本實施例中示出的電解液，作為鋰鹽，例如列舉有 LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3) 2、LiN(SO2C2F5) 2、LiPF6_x (CnF2n+1)x(其中，1 < χ < 6、n = 1 或 2) 等，也可以將上述的一種或兩種以上混合使用。支承鹽的濃度沒有特別限定，但優(yōu)選每升電解液中有0. 8 1. 8摩爾。另外，作為溶劑種類，除了上述的EC或MEC以外，還優(yōu)選碳酸丙二酯(PC)、Y-丁內(nèi)酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等碳酸酯系溶劑，更優(yōu)選環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的組合。作為絕緣片的材質(zhì)，可以使用聚乙烯、聚丙烯、改性聚烯烴、聚氯化乙烯、聚苯乙烯等。絕緣片的厚度優(yōu)選為10 500μπι左右。另外，在使絕緣片熱收縮時，優(yōu)選使用通過在 100 200°C下進行幾秒 幾分的熱處理而進行熱收縮的材質(zhì)的絕緣片。工業(yè)實用性本發(fā)明例如適合使用于搭載在機器人或電動機動車等上的動力、備用電源等高輸出用途的電源。
權(quán)利要求
1.一種層疊式電池，其具備層疊電極體，該層疊電極體通過延伸出正極集電接頭的多張正極板和延伸出負極集電接頭的多張負極板隔著隔板交替層疊而成，所述層疊式電池的特征在于，層疊的正極集電接頭及負極集電接頭分別靠向所述層疊電極體的層疊方向的一側(cè)集束，從該集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向所述層疊電極體的層疊方向的另一側(cè)折彎，所述層疊電極體由具有絕緣性的絕緣片以覆蓋其層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，所述絕緣片的一部分插入到所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部與所述層疊電極體之間，并且所述絕緣片的一部分從外側(cè)覆蓋所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊式電池，其特征在于，插入到所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部與所述層疊電極體之間的所述絕緣片的一部分的厚度比所述絕緣片的其他部位的厚度厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層疊式電池，其特征在于，從外側(cè)覆蓋所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的所述絕緣片的一部分比所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的延伸端延伸得長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊式電池，其特征在于，所述絕緣片的一部分延伸得比所述正極集電接頭及負極集電接頭的折彎部的延伸端長 0. 5 Imm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的層疊式電池，其特征在于，在所述絕緣片的連接部的至少一部分上形成有折翼，通過將該折翼重疊并接合而使該連接部的至少一部分接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的層疊式電池，其特征在于， 所述層疊電極體收容于具有撓性的外裝體中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的層疊式電池，其特征在于，具備間隔件，該間隔件對形成在集電部上的空隙的至少一部分進行填充。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的層疊式電池，其特征在于， 在所述絕緣片上形成有通液口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的層疊式電池，其特征在于，所述層疊電極體被絕緣片覆蓋固定后，通過使該絕緣片熱收縮，而對所述層疊電極體進行施壓固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)⒓姴咳菀浊铱煽康囟ㄎ磺夷軌驅(qū)盈B電極體容易且高精度地制作的層疊式電池。層疊的正極集電接頭(11)及負極集電接頭(12)分別靠向?qū)盈B電極體(10)的層疊方向的一側(cè)(上端側(cè))集束，且從該集束部向前端側(cè)延伸的部位朝向?qū)盈B電極體(10)的層疊方向的另一側(cè)(下端側(cè))折彎，將層疊電極體(10)由具有絕緣性的絕緣片(5)以覆蓋其層疊方向的兩端面且呈筒狀包圍的方式覆蓋固定，將絕緣片(5)的一部分(插入片55)插入到正極集電接頭(11)及負極集電接頭(12)的折彎部與層疊電極體(10)之間，并且絕緣片(5)的一部分(外覆蓋片51)從外側(cè)覆蓋正極集電接頭(11)及負極集電接頭(12)的折彎部。
文檔編號H01M2/14GK102386437SQ20111025237
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者前田仁史, 新屋敷昌孝, 楠川正男, 藤原雅之, 谷祐兒 申請人:三洋電機株式會社