扁平形电池及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN01816837.X

申请日:

2001.10.04

公开号:

CN1468453A

公开日:

2004.01.14

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01M2/26; H01M10/04; H01M10/40

主分类号:

H01M2/26; H01M10/04; H01M10/40

申请人:

松下电器产业株式会社;

发明人:

林彻也; 中西真

地址:

日本国大阪府

优先权:

2000.10.05 JP 305781/2000; 2000.11.28 JP 360728/2000

专利代理机构:

上海专利商标事务所

代理人:

王宏祥

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内容摘要

一种偏平形电池及其制造方法,将隔板(9)夹于正极极板(7)与负极极板(8)之间并卷绕成偏平状,将平面形状为四方形的极板群形成准备品(17)的角部切割成直线状或圆弧状,形成大致八方形的极板群(1a、1b),可提高平面形状为圆形的负极盒(5)内的空间效率。另外,通过真空干燥处理来解决作为构成由卷绕构造的极板群(1a、1b、1c)来获得高负载电流特性的硬币形电池时问题的水分的除去,通过采用不向盒体内部飞散的制造方法来解决导线焊接时发生的垃圾,从而可构成高可靠性的偏平形电池。

权利要求书

1: 一种偏平形电池,在将半壳体的正极盒(4、102)与负极盒(5、103) 互相的开口部相对结合的内部空间内收容有极板群(1a、1b、1c、105),该 极板群是将带状的正极极板(7、7a)和负极极板(8、8a)通过隔板(9)而 卷绕成偏平状,其特征在于, 所述极板群,在偏向于所述正极极板一端侧的宽度方向的一方位置形成有 正极导线(15),在所述负极极板一端侧的宽度方向、偏向于与所述正极导 线延伸位置相反的方向的位置形成有负极导线(16), 以形成有所述正极导线和所述负极导线的一端侧作为卷绕终端,正极极板 和负极极板卷绕成比所述内部空间的收容空间宽度小的卷绕宽度, 在所述收容空间与所述极板群之间的规定部位,所述正极导线和所述负极 导线被各自分开焊接。
2: 如权利要求1所述的偏平形电池,其特征在于,正极盒(4)与负极盒 (5)互相的开口部相对而结合的内部空间的平面形状为圆形, 收容于所述内部空间组成的极板群(1a、1b)是,在将一定宽度的正极极 板(7)、负极极板(8)和隔板(9)卷绕成宽度方向为长边的长方形平面形 状后,长方形的角部被裁断成直线状或圆弧状。
3: 如权利要求1所述的偏平形电池,其特征在于,正极盒(4)与负极盒 (5)互相的开口部相对而结合的内部空间的平面形状为圆形, 收容于所述内部空间组成的极板群(1c)是,由所述连接片折弯成将由规 定宽度的连接片连接圆形或多边形的层叠面的带状正极极板(7a)及负极极板 (8a)、所述正极极板的层叠面与所述负极极板的层叠面通过隔板(9)而被 层叠的状态,并卷绕成偏平状。
4: 一种偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体的两面涂有正 极材料的正极极板(7)和负极集电体的两面涂有负极材料的负极极板(8) 分别形成一定宽度的带状, 将所述正极极板和负极极板夹有一定宽度的带状隔板(9)而卷绕成平面 形状为四方形的偏平状,形成极板群形成准备品(17), 将该极板群形成准备品的4个拐角部沿厚度方向裁断成直线状或圆弧状, 形成大致八方形的极板群(1a、1b), 将半壳体的正极盒(4)和负极盒(5)各自的开口部面对面结合,而将该 极板群收容于平面形状为圆形的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成 偏平形电池。
5: 如权利要求4所述的偏平形电池,其特征在于,在利用由规定温度和规 定压力产生的热冲压而将极板群形成准备品(17)成形为所需形状之后,将4 个拐角部裁断。
6: 如权利要求4所述的偏平形电池,其特征在于,使用热切割刀将极板群 形成准备品(17)的4个拐角部裁断。
7: 如权利要求4所述的偏平形电池,其特征在于,在-70℃以下的温度条 件下,对极板群形成准备品(17)的4个拐角部进行冲压。
8: 如权利要求4所述的偏平形电池,其特征在于,对裁断部分涂覆热硬化 性树脂。
9: 一种偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体的两面涂有正 极材料的正极极板(7a)和负极集电体的两面涂有负极材料的负极极板(8a) 形成带状,该带状是用连接片分别将形状对应于平面形状为圆形的收容空间 的多个层叠面连接而成, 由所述连接片将所述正极极板的层叠面和负极极板的层叠面折弯成夹有隔 板(9)而交替层叠,并卷绕成偏平状,形成极板群(1c), 将该极板群收容在使半壳体的正极盒(4)和负极盒(5)各自的开口部面 对面结合的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成偏平形电池。
10: 一种偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体的两面涂有 正极材料的正极极板(7)和负极集电体的两面涂有负极材料的负极极板(8) 通过隔板(9)而卷绕成偏平状,形成极板群(1a、1b、1c、105), 在由半壳体的正极盒(4、102)和负极盒(5、103)构成的外装体中任一 方的盒体内,配置所述极板群,在将其放在真空干燥炉中干燥处理之后,注 入电解液,然后将所述正极盒与所述负极盒之间封口,形成偏平形电池。
11: 一种偏平形电池的制造方法,其特征在于,将一端形成有正极导线(15) 的正极极板(7、7a)和一端形成有负极导线(16)的负极极板(8、8a)通过 隔板(9)而卷绕成偏平状,以使所述正极导线位于卷绕终端的一方面侧、所 述负极导线位于另一方面侧,形成极板群(1a、1b、1c、105), 在由半壳体的正极盒(4、102)和负极盒(5、103)构成的外装体任一方 的盒体内,配置所述极板群, 在所述正极盒的内面,对所述正极导线进行超声波焊接,在由绝缘支承座 (11)将所述负极导线按压在所述负极盒内面的状态下,利用向铆接在负极 盒外面的与负极导线按压位置对应的位置的一对焊接电极棒(12、13)之间 施加焊接电流的系列焊,而将所述负极导线焊接在所述负极盒的内面,然后 将所述正极盒与所述负极盒之间封口,形成偏平形电池。
12: 一种偏平形电池的制造方法,在将半壳体的正极盒(4、102)和负极 盒(5、103)互相的开口部相对配置的内部空间内,收容有通过隔板(9)而 卷绕有正极极板(7、7a)和负极极板(8、8a)的极板群(1a、1b、1c、105), 将衬垫(6)配置在所述正极盒和所述负极盒各自的侧周面之间进行结合, 其特征在于, 在所述正极盒或所述负极盒中任一方、或者在所述正极盒和所述负极盒双 方的底面,形成有面向各自内侧的凹部,利用该凹部,施加将收容于所述内 部空间内的所述极板群的形状始终保持一定的紧迫力,从而将所述正极盒与 所述负极盒之间结合。
13: 如权利要求12所述的偏平形电池的制造方法,其特征在于,凹部是平 坦面,具有偏平形电池直径的0.3倍~0.7倍的直径。
14: 如权利要求12所述的偏平形电池的制造方法,其特征在于,凹部是环 状的槽,具有盒体材料厚度的0.5倍~3.0倍的深度。
15: 如权利要求12所述的偏平形电池,其特征在于,凹部是从其周缘向中 心的深度逐渐增大的曲面。
16: 一种偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体的两面涂有 正极材料的正极极板(7、7a)和负极集电体的两面涂有负极材料的负极极板 (8、8a)分别形成带状, 通过形成带状的隔板9而将所述正极极板和所述负极极板卷绕成平面形状 为四方形的偏平状,形成极板群形成准备品(17), 在所述隔板的软化温度以下的条件下,对该极板群形成准备品进行加压, 形成所需形状尺寸的极板群(1a、1b、1c、105), 将该极板群收容在使半壳体的正极盒(4、102)和负极盒(5、103)各自 的开口部面对面结合的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成偏平形电 池。
17: 如权利要求16所述的偏平形电池,其特征在于,使正极盒(4)与负 极盒(5)相互开口部相对结合的内部空间的平面形状是圆形, 收容于所述内部空间内而成的极板群(1a、1b),在极板群形成准备 品(17)的平面形状形成四方形、为增大对其四个拐角的加压力而进行热冲 压后,将所述四个拐角裁断。

说明书


扁平形电池及其制造方法

    【技术领域】

    本发明涉及在将半壳体的正极盒与负极盒互相的开口部相对组合的偏平的电池盒体内、收容有卷绕构造的极板群的偏平形电池及其制造方法。

    背景技术钮扣式电池、硬币形电池等的偏平形电池已广泛应用于手表和助听器等要求小型化的器材以及要求象IC卡等薄型化的设备中。

    偏平形电池代表性形态的硬币形电池如图16所示,它如此形成:在侧周部设置有阶梯的圆形半壳体的负极盒35内,将圆盘状的正极片32与负极片33通过隔板34而相对配置,注入电解液后,将正极盒31夹有衬垫36地配置在负极盒35的开口部,通过将正极盒31的开口端向内侧折弯的铆接加工,而将由正极盒31和负极盒35形成的内部空间进行封口。

    这种将正极片32与负极片33的一对一面对面构造的硬币形电池,由于存在着正极极板与负极极板的电容器极板(日文:対極)面积较小等地主要原因,而使连续放电电流最多是数十毫安,只能适用于负载电流小的设备中。

    为了获取较大放电电流,需要增加正极极板与负极极板的电容器极板面积,在硬币形电池以外的电池中,广泛使用了层叠构造的极板群和卷绕构造的极板群等的以加大反应面积的极板群。作为将这种层叠构造和卷绕构造的极板群收容在高度尺寸小的偏平形状的电池盒体内、以增大放电电流的偏平形电池,已知有日本专利特开2000-164259号公报记载的方案。这种偏平形电池是,将由卷绕构造或层叠构造形成薄的正方体形状的极板群收容在正方体的正极盒内。

    但是,为了将这种卷绕构造或层叠构造的极板群应用于平面形状为圆形的硬币形电池,在圆形的正极盒中收容矩形的极板,体积效率小而不能充分得到电池容量。

    另外,在将锂离子蓄电池之类的使用非水电解液的电池构成偏平形状时,一旦卷绕构造的极板群含有水分,则在初期的充放电时会发生H2气体,甚至还会引起极板膨胀和外装盒体膨胀的问题。

    另外,初期使用时发生的气体会使卷绕构造的极板群厚度变化,群压分布产生偏差,群压低的部位发生离子析出,或者使外装盒体产生膨胀。

    并且,在将构成极板群的正负电极分别与正极盒和负极盒电气性连接时,适用于铆接连接和焊接连接。卷绕构造的极板群场合,焊接方式的连接可靠性最高,如图17所示,利用焊接电极棒40、41将负极导线45按压在负极盒44上,使用从焊接电源48施加在焊接电极棒40、41间的焊接电流进行点焊。然而,焊接方式的连接造成焊接时发生的火花和尘埃飞散、内部短路和离子析出的原因。

    本发明目的在于,提供一种可在薄型的容积内收容卷绕构造的极板群以增大放电容量的、能解决上述问题的偏平形电池及其制造方法。

    【发明内容】

    本发明的第1技术方案的偏平形电池是,在将半壳体的正极盒与负极盒相互的开口部相对结合的内部空间内收容有极板群,该极板群是将带状的正极极板和负极极板通过隔板而卷绕成偏平状,其特征在于,所述极板群,在偏向于所述正极极板一端侧的宽度方向的一方位置形成有正极导线,在所述负极极板一端侧的宽度方向、偏向于与所述正极导线延伸位置相反的方向的位置形成有负极导线,以所述正极导线和所述负极导线所形成的一端侧作为卷绕终端,将正极极板和负极极板卷绕成比所述内部空间的收容空间宽度小的卷绕宽度,在该极板群卷绕方向的两端侧与所述内部空间之间的规定部位,所述正极导线和所述负极导线各自被分开焊接。

    采用本发明的第1技术方案,由于在形成极板群时,正极导线和负极导线放置在极板群上的相互不同位置,因此,收容在电池内部之后,施加于极板群的、将极板群形状始终保持一定的紧迫力的分布不会出现大的差异,可获得正极极板与负极极板均等的面对面状态。另外,由于可在极板群两侧空出的空间内,将正极导线或负极导线焊接在盒体上,故可缩短导线长度。

    另外,本发明的第2技术方案的偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体两面涂有正极材料的正极极板和负极集电体两面涂有负极材料的负极极板分别形成一定宽度的带状,将所述正极极板和所述负极极板,通过一定宽度的带状隔板而卷绕成平面形状为四方形的偏平状,从而形成极板群形成准备品,将该极板群形成准备品的4个拐角部向宽度方向裁断成直线状或圆弧状,形成大致八方形的极板群,将半壳体的正极盒和负极盒各自的开口部面对面地结合,而将该极板群收容于平面形状为圆形的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成偏平形电池。

    采用本发明的第2技术方案的偏平形电池的制造方法,由于卷绕构造的极板群通过隔板而将正极极板和负极极板卷绕成偏平状,将平面形状为四方形的4个拐角部裁断,形成大致八方形,因此,可在由正极盒和负极盒形成的平面形状为圆形的收容空间中,在不增加无用空间的状态下收容极板群,再加上卷绕构造,可增加正极极板与负极极板的相对面积,构成具有高负载电流特性的偏平形电池。

    另外,本发明的第3技术方案的偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体两面涂有正极材料的正极极板和负极集电体两面涂有负极材料的负极极板分别形成带状,该带状是通过连接片、将形状与平面形状为圆形的收容空间对应的多个层叠面连接而成,由所述连接片将所述正极极板的层叠面和所述负极极板的层叠面通过隔板而折弯成相互层叠的状态,并卷绕成偏平形状,形成极板群,将该极板群收容在半壳体的正极盒和负极盒各自的开口部面对面结合的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成偏平形电池。

    采用本发明的第3技术方案的偏平形电池的制造方法,由于在正极极板与负极极板的层叠面之间通过隔板而卷绕成偏平状形成极板群时,该层叠面的形状与由正极盒和负极盒形成的收容空间相对应,因此,可在不增加无用空间的状态下收容于收容空间中,另外,加上卷绕构造,可增加正极极板与负极极板的相对面积,从而可构成具有高负载电流特性的偏平形电池。

    另外,本发明的第4技术方案的偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体两面涂有正极材料的正极极板和负极集电体两面涂有负极材料的负极极板通过隔板而卷绕成偏平状,形成极板群,在由半壳体的正极盒和负极盒构成的外装体中任一方的盒体内,配设所述极板群,将其放入真空干燥炉内进行干燥处理之后,注入电解液,然后将所述正极盒与所述负极盒之间封口,形成偏平形电池。

    采用本发明的第4技术方案的偏平形电池的制造方法,由于不仅极板群、且盒体或夹具也被同时干燥处理,因此可得到不含有、附着水分的状态,干燥后的非水电解液的含浸也良好,偏平形电池组装后不会发生因水分造成的气体发生和极板膨胀,可制造高质量的偏平形电池。

    另外,本发明的第5技术方案的偏平形电池的制造方法,其特征在于,将一端形成有正极导线的正极极板和一端形成有负极极板的负极极板通过隔板而卷绕成偏平状,以使所述正极导线位于卷绕终端的一方侧、使所述负极导线位于另一方侧,形成极板群,在由半壳体的正极盒和负极盒构成的外装体中任一方的盒体内,配设所述极板群,将所述正极导线超声波焊接在所述正极盒的内面,在由绝缘支承座将所述负极导线按压在所述负极盒内面的状态下,利用向铆接在与负极盒外面的负极导线按压位置相对应的位置的一对焊接电极之间施加焊接电流的系列焊,而将所述负极导线焊接在所述负极盒的内面,然后将所述正极盒与所述负极盒之间封口,形成偏平形电池。

    采用本发明的第5技术方案的偏平形电池的制造方法,由于利用由与盒体外侧抵接的一对焊接电极进行的系列焊将导线与盒体焊接连接,因此,在盒体内不会出现焊接时的火花和尘埃飞散,可防止因极板群和盒体内飞散的火花和尘埃所造成的离子析出和内部短路,可实施有效的焊接连接,以增加放电特性,可提高偏平形电池的可靠性。

    另外,本发明的第6技术方案的偏平形电池的制造方法,在半壳体的正极盒和负极盒互相的开口部相对配置的内部空间内,收容通过隔板而将正极极板和负极极板卷绕的极板群,在所述正极盒与所述负极盒各自的侧周面之间配置衬垫进行结合,其特征在于,仅在所述正极盒或所述负极极板的任一方、或者所述正极盒和所述负极盒双方的底面,分别形成有朝向内侧的凹部,利用该凹部将所述正极盒与所述负极盒之间结合,以将收容于所述内部空间内的所述极板群形状始终保持一定。

    采用本发明的第6技术方案的偏平形电池的制造方法,由于在将正极盒与负极盒结合时,向收容于内部的极板群施加有利用凹部形成的、将所述极板群形状始终保持一定用的紧迫力,因此,利用电池初期使用时的气压,可抑制极板层叠状态发生变化。

    另外,本发明的第7技术方案的偏平形电池的制造方法,其特征在于,将正极集电体两面涂有正极材料的正极极板和负极集电体两面涂有负极材料的负极极板分别形成带状,通过形成带状的隔板而将所述正极极板和所述负极极板卷绕成平面形状为四方形的偏平状,形成极板群形成准备品,在所述隔板的软化温度以下的条件下,对该极板群形成准备品进行加压,形成所需形状尺寸的极板群,将该极板群收容在半壳体的正极盒与负极盒各自的开口部面对面结合的内部空间内,然后将所述开口部封口,形成偏平形电池。

    采用本发明的第7技术方案的偏平形电池的制造方法,由于卷绕的极板群形成准备品通过过热和加压而形成与极板群收容空间对应的所需的形状尺寸。又由于加压使极板的层叠压力均等,因此,可防止层叠压力低的部位因焊接压不均而发生的离子析出,在裁断4个拐角时,可抑制因裁断所引起的层间短路。

    附图的简单说明

    图1为表示本发明实施例的偏平形电池一例子、即硬币形电池结构的剖视图。

    图2A为表示本发明实施例的构成极板群的正极极板的展开图,图2B为表示本发明实施例的构成极板群的负极极板的展开图,图2C为表示本发明实施例的构成极板群的隔板的展开图。

    图3为表示构成极板群形成准备品的立体图。

    图4A为采用热切割刀将极板群形成准备品裁断成直线状的裁断方法的说明图,图4B为在低温状态下将极板群形成准备品裁断成圆弧状的裁断方法的说明图。

    图5A、图5B、图5C、图5D为采用热冲压将极板群形成准备品裁断的顺序说明的立体图。

    图6为表示在负极盒中的极板群收容状态的俯视图。

    图7为表示在负极盒中的极板群收容状态的俯视图。

    图8为表示负极导线焊接方法的说明图。

    图9为表示正极导线的焊接方法和真空干燥状态的说明图。

    图10A、图10AB、图10C表示施加有可始终将极板群形状保持一定的紧迫力的盒体构造,图10A为表示第1形态的剖视图,图10B为表示第2形态的剖视图,图10C为表示第3形态的剖视图。

    图11A为表示本发明第2实施例的构成极板群的正极极板的展开图,图11B为表示本发明第2实施例的构成极板群的负极极板的展开图。

    图12为表示在负极盒中的同实施例的极板群收容状态的俯视图。

    图13为表示方形偏平形电池结构例子的立体图。

    图14A为表示方形偏平形电池的封口前状态的剖视图,图14B为表示方形偏平形电池的封口后状态的剖视图。

    图15为表示方形偏平形电池结构例子的立体图。

    图16为表示传统技术的硬币形电池结构的剖视图。

    图17为表示传统的导线焊接方法的说明图。

    【具体实施方式】

    下面参照附图详细说明本发明实施例,以有助于理解本发明。另外,以下的实施例是本发明具体化的一例子,不是限定本发明的技术性范围。

    本实施例的偏平形电池是表示将锂离子蓄电池作为硬币形电池的结构例子,如图1的剖视图所示,该硬币形电池的偏平形电池是,在将圆形半壳体的正极盒4与负极盒5封口结合的内部空间内,收容有极板群1a、1b,该极板群1a、1b是一种将正极极板和负极极板通过夹有隔板地进行卷绕的卷绕构造,具有高负载电流特性。

    所述极板群1a、1b是通过将图2A所示的一定宽度的带状正极极板7和图2B所示的一定宽度的带状负极极板8,夹有图2C所示的一定宽度的带状隔板9而卷绕成偏平状,形成图3所示的平面形状为四方形的极板群形成准备品17。并且,如图4A、图4B中的虚线所示,采用将该极板群形成准备品17的各角部切割成直线状或圆弧状的方法,可形成图6所示的极板群1a或图7所示的极板群1b。

    图6是将极板群1a收容在负极盒5内的状态俯视图,在由负极盒5形成的圆形空间内,形成无浪费空间的八方形的平面形状。另外,如图7所示,将各角部切割成圆弧状的极板群1b,进一步提高了收容于负极盒5内时的空间效率。由此,加上卷绕构造,则可构成电池的单位体积的电池容量大的高体积效率的硬币形电池。下面说明该极板群1a、1b的制造方法。

    如图2A~图2C所示,正极极板7是从在由铝箔形成的正极集电体的两面涂有正极材料的正极极板材切出规定宽度和长度,在卷绕终结的一端侧形成延伸正极集电体的正极导线15。另外,负极极板8是,从在由铝箔形成的负极集电体的两面涂有负极材料的负极极板材切出规定宽度和长度,在卷绕终结的一端侧形成延伸负极集电体的负极导线16。另外,所述隔板9是将微多孔性聚乙烯薄膜形成带状的结构,该带状的宽度大于正极极板7和负极极板8的宽度尺寸。

    该正极极板7和负极极板8中夹有隔板9而卷绕成偏平状,如图3所示,形成平面形状为长方形的偏平形状的极板群形成准备品17。该极板群形成准备品17一方的偏平面卷绕有正极导线15,另一方的面卷绕有负极导线16。  如图4A、图4B中的虚线所示,通过将极板群形成准备品17长方形的各角部切割,形成图6、图7的平面形状为大致八方形的极板群1a、1b。裁断可采用由热切割刀裁断角部的方法、或者在-70℃以下的温度条件下冲压成圆弧状的方法。

    在上述由热切割刀进行裁断方法中,由加热后的切割刀将极板群形成准备品17的各角部裁断成直线,形成八方形的极板群1a。在使用该热切割刀进行裁断时,利用热切割刀将隔板9的切断面熔化,由切断面将层间的隔板9熔化接合,可在不使用结扎成卷绕状态用的带子的情况下将卷绕状态固定。另外,利用被熔化的隔板9将正极极板7和负极极板8的切断面包覆,以防止层间短路。

    另外,上述-70℃以下的温度条件可通过干冰和液体氮来实现,在-70℃以下的温度条件下,若将极板群形成准备品17的各角部冲压成圆弧状,则如图7所示,形成空间效率更高的极板群1b。采用这种低温下的冲压方法,因正极极板7和负极极板8是在无粘性的状态下利用超低温进行冲压,故不会出现极板金属延伸而发生层间短路的现象。但是,由于在冲压面上露出有正极极板7和负极极板8的切断面,故一旦在冲压面上涂覆热硬化性树脂并使其热硬化,则可确保层间的电气性绝缘,同时可不使用结扎而将卷绕状态固定。

    另外,在隔板9的软化温度以下的温度条件下,对图5A所示的极板群形成准备品17进行热冲压,如图5B所示,一旦形成了规定厚度和外形形状,则可使正极极板7与负极极板8的层叠压力保持一定,可抑制各角部出现图5D所示的裁断时的层间短路。并且,由于通过加压而使极板的层叠压力均等,故可防止因层叠压力不均引起的低层叠压力部分的离子析出。另外,为了在热冲压极板群形成准备品17时增大对裁断的各角部加压,在构成冲压模时,如图5C所示,裁断的各角部形成了压缩状态,若采用前述的裁断方法来裁断该压缩的各角部,则可形成图5D所示的极板群1a。

    这样,在进行极板群形成准备品17的热冲压时,作为隔板9的材质,在使用前述的聚丙烯的场合,最好是在120±5℃条件下对冲压模加热,施加5~10秒钟的30~100Kg的负载。

    形成上述结构的极板群1a如图6所示,极板群1b如图7所示,被收容成负极导线1 6的形成侧朝向平面形状为圆形的负极盒5内部底面。另外,因极板群1a形成纵长状,故在极板群1a的导线延伸方向与负极盒5的侧周面之间出现了空间,在该空间内的规定部位,可将负极导线16焊接在负极盒5上。

    上述的极板群1a、1b如图2A和图2B所示,正极导线15和负极导线16从互相逆向偏离中心线的位置延伸。这样,如图6和图7所示,正极导线15和负极导线16载放在极板群1a、1b上的不同位置处。如图1所示,在收容于正极盒4与负极盒5之间时,可抑制极板群1a、1b的厚度分布,通过将正极盒4与负极盒5结合,在将极板群1a、1b的形状始终保持一定的紧迫力方面,不会出现大的误差。

    如图6和图7所示,由于将负极导线16配置于负极盒5内的下方,极板群1a、1b的负极导线16前端部分可从负极盒5的内壁与极板群1a、1b的侧面之间看到,因此,可将焊接夹具放在这里,将负极导线16焊接在负极盒5上。

    在将该负极导线16焊接在负极盒5内面时,如图17所示,将焊接电极棒40、41配置在负极盒5的内侧和外侧,在将负极导线16系列焊在负极盒5上时,如前所述,焊接时发生的火花和尘埃成为离子析出和内部短路的原因,为此,在本实施例中,采用系列焊方式进行负极导线16与负极盒5的焊接。

    如图8所示,将由陶瓷之类的绝缘性、耐热性材料形成的绝缘支承座11插入极板群1a、1b与负极盒5之间的间隙中,在由绝缘支承座11将负极导线16按压于负极盒5内面的状态下,将一对焊接电极棒12、13与负极盒5的对应于负极导线16按压位置的外面抵接,从焊接电源14向焊接电极棒12、13之间瞬间供给大电流。通过由绝缘支承座11将负极导线16按压在负极盒5上,电流从一方的焊接电极棒12通过负极盒5、负极导线16而流向另一方的焊接电极棒13,利用负极盒5与负极导线16间的接触电阻以及焊接电极棒12、13间的加热,容易熔化由铜箔形成的负极导线16,而与加热后的负极盒5焊接。该焊接因火花和尘埃发生在负极盒5的外侧,不会进入负极盒5的内部,故不会成为离子析出和内部短路的原因。

    在锂离子蓄电池的场合,构成极板群1a、1b的隔板9的厚度为30μm以下,由于倾向于使用更薄的隔板9,因此层叠时发生的火花的残存物不容许残留在盒体内部,但若采用这种焊接方法,则可构成可靠性高的锂离子蓄电池。另外,通过焊接方式的导线连接,使用卷绕构造的极板群1a、1b可对应于更大的放电电流。

    另外,在使用锂离子蓄电池之类的非水电解流的电池中,电池内部残存的水分必须尽量少。在电池的初期充放电时,电池内部的水分发生H2气体,使极板发生膨胀,造成盒体膨胀和电池性能下降。为此,在本实施例中,将极板群1收容于负极盒5内,如前所述,将负极导线16系列焊在负极盒5上,如图9所示,将正极导线15超声波焊接在展开状态的正极盒4上,将其与夹具(未图示)一起放入真空干燥炉中进行真空干燥处理。另外,作为真空干燥处理的条件,最好是温度为50~90℃,真空度为650mmHg(86660Pa)以上,处理时间为3小时以上。

    通过该真空干燥处理,由于不仅极板群1a、1b的正极盒4和负极盒5被除去水分,而且夹具的水分也被除去,故其后的非水电解液的含浸也变得顺利,可抑制气体的发生和极板的膨胀,构成可靠性高的硬币形电池。

    如图9所示,在负极盒5的侧周面安装着树脂制的衬垫36,将规定量的电解液注入负极盒5内。在经过了极板群1a、1b内含浸该电解液状态的等待时间之后,正极盒4包覆在负极盒5上,从周围将正极盒4的侧周面的开口端侧向负极盒5侧折弯进行铆接加工,极板群1c被压缩在负极盒5侧周面形成的阶梯上,然后将负极盒5与正极盒4之间封口,完成图1所示的硬币形电池偏平形电池。

    众所周知,当在上述结构的偏平形电池的电池内部发生了气体时,若气压使极板群1a、1b的卷绕状态发生了变化而不能将层叠压力保持一定状态,则会在压力低的部位发生离子析出。为了防止这一现象,一种有效的方法是稳定地提供可使极板群1a、1b的形状始终保持一定的紧迫力。为了向极板群1a、1b提供上述紧迫力,如图10A、图10B、图10C所示,可在正极盒4或负极盒5、或者在正极盒4和负极盒5的双方分别设置凹部18a、18b、19、20。

    图10A表示的结构是,在正极盒4a和正极盒4b上形成有凹部18a、18b。此时,凹部18a、18b的直径d1与正极盒4a的直径D1的关系是0.3D1≤d1≤0.7D1。采用该结构,在负极盒5a的侧周部,通过衬垫36而将正极盒4a包覆,将正极盒4a侧周部的开口端侧缩口进行铆接封口,此时,在卷绕极板群1a、1b形成层叠状态的厚度方向上,可稳定地施加由凹部18a。18b产生的、将极板群1a、1b形状始终将极板群1a、1b形状保持一定的紧迫力。

    另外,图10B表示在负极盒5b上形成有环状凹部19的结构,形成凹部19的环形直径d2与负极盒5b的直径D2的关系是0.3D2≤d2≤0.7D2。另外,凹部的深度A与负极盒5b的材料厚度t的关系是0.5t≤A≤3.0t。采用这种结构,由于施加了利用凹部19弹性地将极板群1a、1b形状始终保持一定的紧迫力,因此,即使负极盒5b因气压而出现膨胀时,也能持续地保持对极板群1a、1b的上述的紧迫力,另外,本例中,只有负极盒5b形成有凹部19,但如果正极盒4b也同样地形成,则效果更好。另外,凹部19的环形也未必一定是圆形,即使是其它形状,也能得到同样的效果。

    另外,图10C表示在负极盒5c的底面形成有向内部方向鼓出的圆弧状凹部20的结构。利用该凹部20,也能向极板群1a、1b最容易产生膨胀的中央部位施加将极板群1a、1b形状始终保持一定的紧迫力,故可防止极板群1a、1b在其厚度方向上的变化。同样,在该结构中,也可在正极盒4ac上形成凹部20。

    通过采用这种结构,因向极板群施加了由凹部20形成的前述紧迫力,故可防止电池初期使用时因气压而发生的极板层叠状态的变化。

    上述说明的实施例的极板群1a、1b的结构是夹有隔板9地将一定宽度的正极极板7和负极极板8卷绕,然后将角部裁断成直线状或圆弧状,但如图11A、图11B的第2实施例所示,也可在将正极极板7a和负极极板8a的层叠部分预先形成圆弧状,然后卷绕成偏平状来构成极板群1c。

    如图11A、图11B所示,形成了由连接片19a~19d连接宽度方向两侧呈圆弧状的多个层叠面17a~17e的正极极板7a和由连接片20a~20d连接多个层叠面18a~18e的负极极板8a,用连接片19a~19d、20a~20d将正极极板7a的层叠面17a~17e和负极极板8a的层叠面18a~18e,折弯成夹有隔板9的层叠状态,卷绕成偏平状,形成极板群1c。如图12所示,该极板群1c可空间效率良好地收容于负极盒5内。此场合,在实施正极导线15和负极导线16的处理以及真空干燥处理等时,也能获得与前述同样的效果。

    上述说明的偏平形电池的平面形状是圆形的硬币形,但也可是图13所示的方形(此时的平面形状为正方形)的偏平形电池结构。方形的偏平形电池目前尚未实用化,存在的问题是在负极盒103上将方形半壳体的正极盒102的开口端折弯后,在将收容有发电要素的内部空间封口时,不能牢固地将直线部分封口。通过采用图14A、图14B所示的盒体结构和图15所示的盒体结构,则可使方形偏平形电池实用化。

    图14所示的盒体结构是,在图14A所示的状态下,将正极盒102的开口端向内侧折弯,如图14B所示将衬垫104压缩在负极盒103的阶梯部135上,此时,因加压使容易折弯变形的部分的壁变厚,防止封口时负极盒103的变形,可牢固地进行封口。另外,如图15所示,即使从负极盒103的底面131至侧周面132的角部形成了向内方的凹部138,封口时也能防止负极盒103的变形,可得到牢固的封口状态。

    在该角偏平形电池的场合,适合这种电池使用的极板群105的特征是,在将正极极板7和负极极板8夹有隔板9地卷绕成偏平状后,形成极板群形成准备品17,然后,可在不裁断该4个拐角的情况下,空间效率良好地收容在四方形的收容空间内。这种场合,也能任意适用于前述的导线引出构造、热冲压式的加压成形、导线的焊接方法以及施加将极板群105形状始终保持一定的紧迫力的构造。

    另外,本发明虽是将极板群1a、1b的正极导线15与正极盒4连接、将负极导线16与负极盒5连接的结构,但有时也可将电池正极、负极反向设定。

    发明效果

    采用本发明的偏平形电池,由于在将卷绕构造的极板群收容于电池内部时,正极导线与负极导线相互不重叠,因此,可抑制极板群厚度分布的偏差,电池内部空间内的、将极板群形状始终保持一定的紧迫力不会出现大的差异,可得到正极极板与负极极板均等的面对面的状态,除此之外,由于可在体积效率良好的状态下将极板群收容在收容容间内,因此,可提高偏平形电池的放电特性,从而可用作为携带式器材等的电池电源,满足以往实用性困难的、小型化、薄型化、轻量化的要求。

    另外,采用本发明的偏平形电池的制造方法,由于将正极极板和负极极板卷绕成偏平状,再将该四方形的极板群的角部切割,形成大致八方形的极板群,因此,极板群的制造简单,无需用带子结扎卷绕状态,可空间效率良好地将卷绕构造的极板群收容于圆形的盒体内,可获得高放电电流特性,可在提高上述特点的偏平形电池生产性的基础上而获得应用。

    并且,采用本发明的偏平形电池的制造方法,由于使用了卷绕构造的极板群,可解决构成硬币形电池时的课题、即水分的除去、导线焊接时的火花和尘埃的排除、极板群形状始终保持一定的紧迫力的变化,从而适用于利用卷绕构造而获得高负载放电特性的高可靠性硬币形电池。

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一种偏平形电池及其制造方法,将隔板(9)夹于正极极板(7)与负极极板(8)之间并卷绕成偏平状,将平面形状为四方形的极板群形成准备品(17)的角部切割成直线状或圆弧状,形成大致八方形的极板群(1a、1b),可提高平面形状为圆形的负极盒(5)内的空间效率。另外,通过真空干燥处理来解决作为构成由卷绕构造的极板群(1a、1b、1c)来获得高负载电流特性的硬币形电池时问题的水分的除去,通过采用不向盒体内部飞。

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