電池的制作方法
【專利說明】電池
[0001]本發明是基于申請號200880100287.8、申請日2008年7月22日、發明名稱電池的中國專利申請提出的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及具有電極體和形成為箱狀的外裝殼體的電池。詳細來說，涉及適于車輛搭載用的電池的結構。
[0003]另外，本國際申請要求基于在2007年7月23日提出申請的日本專利申請第2007—191446號的優先權，該申請的全部內容作為參考編入本說明書中。
【背景技術】
[0004]近年來，鋰離子電池、鎳氫電池以及其他的二次電池作為車輛搭載用電源、或個人計算機和移動終端的電源，其重要性正在提高。特別是，質量輕且可得到高能量密度的鋰離子電池作為車輛搭載用高輸出電源優選使用的電池受到期待。在這種電池中，具有將片狀正極和片狀負極與分隔件一起層疊卷繞了的卷繞電極體的電池結構已為公眾所知。例如，在專利文獻I中公開了:具有正極片和負極片隔著分隔件被卷繞的電極體的電池。
[0005]專利文獻1:日本專利申請公開2003— 249423號公報

【發明內容】

[0006]可是，在這種電池中，需要分別制造電極體和外裝殼體，其后將電極體收容于外裝殼體。作為外裝殼體，從物理強度大這樣的角度出發，使用金屬制的殼體，在這種情況下，為了使金屬制殼體和電極體絕緣，典型的是實施用絕緣性膜包裝電極體的工序。圖8中示出了包含這樣的包裝工序的電池的制造工序的一例子。首先，將電極體I收容(包裝)在箱形的絕緣膜2，接著，將絕緣膜2與電極體I 一起收容在外裝殼體3，其后，用蓋子(未圖示)封閉外裝殼體3的上方開口端，由此，構成電池。
[0007]但是，在以往的電池結構中，絕緣膜為具有角部的箱形形狀，因此，存在難以將絕緣膜(和電極體)插入外裝殼體這樣的問題。例如，如圖9所示，在外裝殼體3內的四角(角部)3b為圓角形狀的情況下，絕緣膜2的角部2a可能會與外裝殼體3的角部(在此為圓角部)3b產生干涉，因此，有可能:插入性變差，或根據情況在絕緣膜2產生皺折、歪扭、擺動、偏移。在絕緣膜2存在皺折的狀態下制成成品，則來自外部的約束力在電池內部作為不均勻的應力被負載，因此，有可能出現局部電解液的蔓延(擴展)變差，這是不期望的。
[0008]本發明是鑒于該點而做成的，其主要目的在于提供一種具有使向外裝殼體的插入性良好的電極體和絕緣膜的電池。
[0009]本發明提供的電池具有:構成正極和負極的電極體、和內部空間形成為與該電極體對應的箱狀的外裝殼體。在電極體和外裝殼體之間設置有隔離該電極體和外裝殼體的絕緣膜。而且，其特征在于:上述絕緣膜形成為包圍上述電極體的袋狀、并且配置成該膜不與上述內部空間的角部接觸。
[0010]這樣，通過將絕緣膜形成為袋狀、該膜不會與外裝殼體的角部發生干涉，因此，將該膜(和電極體)插入外裝殼體變得容易。此外，可以避免在絕緣膜產生皺折、歪扭的情況，可以將該皺折、歪扭對電池性能產生的不良影響(例如局部的電解液的蔓延變差等)防范于未然。而且，在外裝殼體的角部為圓角形狀的情況下，成為與該圓角形狀相對應的絕緣膜的形狀，因此，角部的死空間變少，可以高效地收容絕緣膜(和電極體)。
[0011]在此公開的電池的一合適的實施方式中，上述電極體為片狀正極和片狀負極隔著分隔件被卷繞而成的電極體。這些片狀正極和片狀負極具有從分隔件伸出而被卷繞的正極側伸出部分和負極側伸出部分。而且，正極側伸出部分和負極側伸出部分分別構成卷繞電極體的卷繞中心軸方向上的端部，并且該端部的該軸方向上的前端部分被束在一起。通過這樣將卷繞電極體的軸方向上的前端部分束在一起，將該電極體插入袋狀的絕緣膜變得容易O
[0012]另外，優選是，其特征在于:上述絕緣膜配置成從兩側面夾著上述被束在一起了的前端部分，并且在比該前端部分沿上述軸方向更靠前方形成有以成為一體的方式相互熔接著的突邊部。
[0013]采用上述結構，絕緣膜以從兩側面夾著前端部分的方式進行配置，因此，可以減少該膜和卷繞電極體之間的無用間隙(特別是該膜和前端部分之間的間隙)，提高其收容效率。而且，絕緣膜的端部成為前端細(前端比基端細)的形狀，因此，可以可靠地防止向外裝殼體插入時的在角部的干涉。
[0014]在此公開的電池的一合適的實施方式中，其特征在于，上述絕緣膜以上述突邊部與外裝殼體的相對向的內壁側面接觸的方式配置。在上述結構中，可以由外裝殼體的內壁側面支承絕緣膜(和電極體)，可以在殼體內牢固地固定絕緣膜(和電極體)。另外，與以往的絕緣膜(典型的為箱形)相比，可以將該膜和殼體內壁接觸的接觸部位從4個部位(即在角部的4個部位)減少到2個部位(即在突邊部的2個部位)，可以降低插入時的摩擦阻力。
[0015]另外，優選是，包圍上述電極體的絕緣膜，由折疊的一片樹脂制片構成，其邊緣部的因該折疊而相互對向的面彼此接合、由此形成為上述袋狀。由此，可以用非常簡單的結構包裝電極體。
【附圖說明】
[0016]圖1是示意表示一實施方式的鋰離子二次電池的結構的分解立體圖。
[0017]圖2是示意表示一實施方式的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關系的剖視示意圖。
[0018]圖3是表示一實施方式的將片狀的絕緣膜接合成袋狀的工序的剖視示意圖。
[0019]圖4A是一實施方式的卷繞電極體的主視示意圖。
[0020]圖4B是一實施方式的卷繞電極體的剖視示意圖。
[0021]圖4C是放大了一實施方式的卷繞電極體的正極側端部的要部的剖視示意圖。
[0022]圖5是示意表示另一實施方式的絕緣膜和電極體的位置關系的剖視示意圖。
[0023]圖6是示意表示另一實施方式的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關系的剖視示意圖。
[0024]圖7是裝備有一實施方式的電池(電池組)的機動車的側面示意圖。
[0025]圖8是示意表示以往的電池的結構的分解立體圖。
[0026]圖9是示意表示以往的絕緣膜、電極體和外裝殼體的位置關系的剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0027]在本說明書中“電池”是指可取出預定的電能的蓄電裝置，并不限定于特定的蓄電機構(電極體和/或電解質的構成)。鋰離子電池等鋰二次電池、鎳氫二次電池、其他的二次電池或雙電層電容器等電容器(即物理電池)為包含在此所說的電池中的典型例子。
[0028]另外，在本說明書中，“電極體”是指:至少含有各一個正極和負極、形成電池(蓄電裝置)的主體的結構體。
[0029]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在以下附圖中，對起到相同作用的部件、部位標注相同的附圖標記進行說明。另外，以下，以方形鋰離子電池100為例對本發明的電池的結構進行詳細說明，但并不表示本發明限于該實施方式中所記載的內容。另外，各圖中的尺寸關系(長度、寬度、厚度等)不反映實際的尺寸關系。
[0030]參照圖1和圖2，對電池100的結構進行說明。圖1是示意表示本實施方式的鋰離子電池100的結構的分解立體圖。圖2是示意表示絕緣膜10、電極體80和外裝殼體50的位置關系的上面示意圖。作為一例子如圖1所示，在此公開的鋰離子電池100具有:具有正極和負極的電極體80、和收容該電極體80和電解質的外裝殼體50。本實施方式的電極體80與典型的裝備在電池組的單電池同樣，由預定的電池構成材料(正負極各自的活性物質、正負極各自的集電體、分隔件等)構成。另外，在此，作為電極體80使用后述的扁平形狀的卷繞電極體80。
[0031]本實施方式的外裝殼體50以內部空間成為與電極體80對應的箱狀的方式形成。即，構成外裝殼體50的內壁側面由:與卷繞電極體80的厚度方向上的端面相對向的寬度寬的面54(即，與收容在殼體內的卷繞電極體80的扁平面對應的面)、與卷繞電極體80的卷繞中心軸方向(卷繞電極體80的寬度方向)上的端面相對向的寬度窄的面56、和位于寬度寬的面54與寬度窄的面56的邊界的角部58構成。
[0032]外裝殼體50的材質優選是高強度、質量輕且導熱性好的金屬制材料，作為這樣的金屬制材料例如可以舉出:鋁、不銹鋼、鍍鎳鋼等。另外，如圖1所示，外裝殼體50在其上部具有開口端52，可以通過該開口端收容電極體80和絕緣膜10。
[0033]在電極體80和外裝殼體50之間，配置有隔離該電極體80和外裝殼體50的絕緣膜10。利用該絕緣膜10，能夠避免作為發電元件的電極體80和外裝殼體50的直接接觸，確保電極體80和外裝殼體50的絕緣。絕緣膜的材質只要是由可作為絕緣部件起作用的材料構成即可，例如，可以適用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。另外，其厚度為ΙΟΟμπι左右即可，但也可配合電池100的構成條件等適當變更。
[0034]絕緣膜10形成為包圍電極體80的袋狀。本實施方式的絕緣膜10如圖1所示為上端側開口的有底或無底(在此為有底)的袋狀，通過開口部12將電極體80收容于其內部。另外，絕緣膜10以該膜不與外裝殼體50的內部空間中的角部58接觸的方式配置。S卩，如圖2所示，通過束起絕緣膜10的兩端而成為袋狀，配置成角部58和絕緣膜10不干涉。
[0035]在該結構的電池中，在將絕緣膜10 (和電極體80)插入外裝殼體50時，絕緣膜10不與外裝殼體50的角部58發生干涉，因此，容易將該膜10 (和電極體80)插入外裝殼體50。此外，可以避免在絕緣膜10產生皺折、歪扭的情況，可以將由該皺折、歪扭對電池性能帶來的不良影響(例如局部的電解液的蔓延變差等)防范于未然。另外，在如本實施方式的外裝殼體50那樣，該殼體的角部58為圓角形的情況下，成為與該圓角形對應的絕緣膜的外形，因此，在角部58中的死空間變少，可高效地收容絕緣膜(和電極體)。
[0036]另外，包圍電極體80的絕緣膜10優選是由折疊(折返、折回)了的I片樹脂制片構成。具體來說可以適用如下絕緣膜:如圖3所示，將I個片狀的絕緣膜從其中央對折地折疊，使因該折疊而相互對向的面彼此接合(在此由加熱棒(t 一卜/《一)60進行熱熔接(熱溶敷))，由此形成為上述袋狀。由此，可由非常簡單的構成包裝電極體。或者，也可以準備2片不同的片狀的絕緣膜，使它們相互面接觸，熱熔接其側緣端部和下緣端部，形成為袋狀。另外，絕緣膜的熔接方法除了可以適用上述的加熱棒60進行的熱熔接之外，還可適用超聲波焊接、激光焊接等。
[0037]接著，參照圖4A?圖4C，對本實施方式的電池100的結構、特別是電極體80的結構進行說明。本實施方式中的卷繞電極體80與通常的鋰離子電池的卷繞電極體同樣是以如下方式制作的扁平形狀的卷繞電極體80:將片狀正極82 (以下稱為“正極片82”)和片狀負極84 (以下稱為“負極片84”)與總計2個的片狀分隔件86 (以下稱為“分隔件片86”)一起層疊，進而將該正極片82和負極片84稍稍錯開地進行卷繞