JP6038593B2 - Prismatic secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、平板状の巻き芯に帯状の電極が捲回された扁平状の捲回電極体を備える角形二次電池に関する。 The present invention relates to a prismatic secondary battery including a flat wound electrode body in which a strip-shaped electrode is wound around a flat core.
従来から、円筒形電池に比してより高い体積密度が得られる電池として角形二次電池が知られている。角形二次電池は、角形の電池筐体内に、帯状の正極と負極の間にセパレータを介して渦巻状に捲回して構成された断面が長円形状となる扁平状の捲回電極体が収納されるとともに、電解液が注入される構成を有している。 Conventionally, a prismatic secondary battery is known as a battery capable of obtaining a higher volume density than a cylindrical battery. A prismatic secondary battery is housed in a rectangular battery housing, which is a flat wound electrode body having a cross-section with an oval cross section formed by winding a strip between a positive electrode and a negative electrode via a separator. In addition, the electrolytic solution is injected.
角形二次電池は、捲回電極体の捲回軸方向の両端部に、それぞれ正極と負極の金属箔露出部を突出させ、これらの金属箔露出部にそれぞれ電極端子又は集電体を接続することによって、通電経路の最短化による接続抵抗を低減し、出力を高めている。また、このような構成は、コンパクト化にも効果がある。 In the rectangular secondary battery, the metal foil exposed portions of the positive electrode and the negative electrode are protruded from both ends in the winding axis direction of the wound electrode body, and electrode terminals or current collectors are connected to these metal foil exposed portions, respectively. As a result, the connection resistance due to the shortening of the energization path is reduced and the output is increased. Such a configuration is also effective for downsizing.
捲回電極体と集電体との接続形態に関して、例えば特許文献1の蓄電素子が提案されている。特許文献1記載の蓄電素子では、電極を捲回して捲回電極体を形成した後、その捲回電極体の軸方向端部にて積み重ねられている電極の金属箔露出部を変形させて、電極体の巻回中心部を境にして厚み方向に二つに分けて、それぞれを厚み方向に寄せ集めて集合させた形状とし、その二つに分けて寄せ集められた互いに対向する一対の集合部の間に集電端子のシート接続部を挿入して、集合部と超音波接合している。
With regard to the connection form between the wound electrode body and the current collector, for example, a power storage element of
また、板状の巻き芯の捲回軸方向端部に一対の拡開部材を取り付けて、これら一対の拡開部材を閉じた状態で巻き芯に電極を捲回して扁平状の捲回電極体を形成し、その後で、一対の拡開部材を互いに離反する方向に開くことにより、捲回電極体の捲回軸方向端部を、捲回中心部を境にして厚み方向に二つに分ける拡開構造が提案されている(特許文献2を参照)。一対の拡開部材は、巻き芯の捲回軸方向端部に形成されたスリットに基端部を挿入することによって巻き芯に保持されており、捲回電極体を形成した後で、捲回電極体の金属箔露出部と集電体に一体に超音波接合される。 Also, a flat wound electrode body is formed by attaching a pair of expanding members to the winding axial end of the plate-shaped winding core and winding the electrode around the winding core in a state where the pair of expanding members are closed. After that, by opening the pair of expanding members in directions away from each other, the winding axial end of the wound electrode body is divided into two in the thickness direction with the winding center as a boundary. An expansion structure has been proposed (see Patent Document 2). The pair of spreading members are held by the winding core by inserting the proximal end portion into a slit formed at the winding axial end of the winding core, and after winding the wound electrode body, The metal foil exposed portion of the electrode body and the current collector are integrally ultrasonically bonded.
特許文献2に示される一対の拡開部材は、超音波接合前は、巻き芯のスリット孔に基端部を挿入して摩擦力あるいは弾性力によって巻き芯に保持されているだけなので、寸法精度の誤差等によって巻き芯に保持される力が弱くなる場合があり、搬送中や捲回機への取り付け作業中、あるいは捲回中に、振動等によって、巻き芯から外れたり、巻き芯との位置関係にずれが生じる恐れがあった。また、弾性支持力を強くするとスリット孔に挿入し難くなり、反対に弱くするとすぐに外れてしまうという問題があった。
Since the pair of expanding members shown in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡開部材の巻き芯からの脱落や位置ずれを防いで、捲回電極体の金属箔露出部と拡開部材とを予め設定された位置で確実に固定することができる信頼性の高い角形二次電池を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to prevent the spread member from falling off or being displaced from the core, and to prevent the metal foil exposed portion of the wound electrode body from being enlarged. It is an object of the present invention to provide a highly reliable prismatic secondary battery that can securely fix an opening member at a preset position.
上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、扁平状の捲回電極体を有する角形二次電池であって、前記捲回電極体は、電極が捲回される平板状の巻き芯と、該巻き芯に設けられた挿入穴に挿入されて前記捲回電極体の捲回軸方向端部を拡開する拡開部材と、を有し、前記挿入穴の穴奥側に前記拡開部材の一部が配置され、前記挿入穴の手前側に前記巻き芯の一部が配置されて互いに対向し、前記巻き芯に対する前記拡開部材の移動が規制された固定構造を有することを特徴としている。 The prismatic secondary battery of the present invention that solves the above problems is a prismatic secondary battery having a flat wound electrode body, and the wound electrode body includes a flat core around which the electrode is wound, An expansion member that is inserted into an insertion hole provided in the winding core and expands a winding axial direction end portion of the winding electrode body, and the expansion is performed on the deep side of the insertion hole. A part of the member is disposed, a part of the winding core is disposed on the front side of the insertion hole, and faces each other, and has a fixing structure in which movement of the expanding member with respect to the winding core is restricted. It is said.
本発明によれば、巻き芯に対する拡開部材の脱落や位置ずれを防いで、捲回電極体の金属箔露出部と拡開部材とを予め設定された位置で確実に固定することができる信頼性の高い角形二次電池を得ることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to prevent the spread member from falling off or being displaced from the winding core, and to reliably fix the exposed metal foil portion of the wound electrode body and the spread member at a predetermined position. A highly reliable prismatic secondary battery can be obtained. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の各実施の形態では、角形二次電池の例として、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動源として用いられる角形のリチウムイオン二次電池の場合を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case of a prismatic lithium ion secondary battery used as a drive source for a hybrid vehicle or an electric vehicle will be described as an example of a prismatic secondary battery.
[第1実施の形態]
図1は、本実施の形態に係わる角形二次電池の外観斜視図、図2は、図1に示される角形二次電池の分解斜視図である。
角形二次電池であるリチウムイオン二次電池1は、電池缶4内に発電要素を収容した構成を有している。電池缶4は、長方形の底面を有する角形の深絞り形状を有しており、上方に向かって開放された開口部を、電池蓋3で封口することにより、密閉された電池容器2を構成する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an external perspective view of a prismatic secondary battery according to the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the prismatic secondary battery shown in FIG.
The lithium ion
発電要素は、扁平状の捲回電極体10を有している。捲回電極体10は、その捲回軸方向が電池缶4の開口部と平行に横方向に延在しかつ扁平面が電池缶4の幅広の縦壁面に沿って縦方向に延在する姿勢状態で電池缶4内に収容されている。捲回電極体10は、図示していない絶縁シートによって正極集電板62及び負極集電板72と共にその外側を覆われた状態で電池容器2に収容されている。
The power generation element has a flat
電池缶4及び電池蓋3は、共にアルミニウム合金で製作されている。電池蓋3は、レーザ溶接によって電池缶4に溶接される。電池蓋3には、正極端子構成部60と負極端子構成部70が配設されており、蓋組立体を構成している。
Both the battery can 4 and the battery lid 3 are made of an aluminum alloy. The battery lid 3 is welded to the battery can 4 by laser welding. The battery lid 3 is provided with a positive
電池蓋3には、正極端子構成部60及び負極端子構成部70の他に、電池容器2内の圧力が所定値よりも上昇すると開放されて電池容器2内のガスを排出するガス排出弁6と、電池容器2内に電解液を注入するための注液口7が配置されている。注液口7は、電解液の注液後に、注液栓8によって閉塞され、注液栓8を電池蓋3にレーザ溶接することによって接合されて封止される。
In addition to the positive
正極端子構成部60及び負極端子構成部70は、電池蓋3の長辺方向一方側と他方側の互いに離れた位置に配置されている。正極端子構成部60及び負極端子構成部70は、電池蓋3の外側に配設される正極外部端子61、負極外部端子71と、電池蓋3の内側に配置される正極集電板62、負極集電板72とを有している。正極外部端子61と正極集電板62との間、及び、負極外部端子71と負極集電板72との間は、それぞれ図示していない接続端子によって電気的に接続されている。正極外部端子61と正極集電板62は、アルミニウム合金で製作され、負極外部端子71と負極集電板72は、銅合金で製作されている。
The positive electrode
正極外部端子61、負極外部端子71、正極集電板62、負極集電板72は、それぞれ電池蓋3との間に絶縁部材63、73が介在されており、電池蓋3から電気的に絶縁されている。正極集電板62と負極集電板72は、電池蓋3の内側に沿って長辺方向に延在する基部62a、72aと、基部62a、72aの各長辺でそれぞれ折曲されて電池缶4の底部に向かって延出して捲回電極体10に導通接続される一対の接続片62b、72bを有している。捲回電極体10は、正極集電板62の接続片62bと負極集電板72の接続片72bとの間に配置されて支持されており、捲回電極体10と蓋組立体によって発電要素組立体5が構成されている。
Insulating
図3は、図2に示された捲回電極体10の詳細を示し、一部を展開した状態の外観斜視図である。
捲回電極体10は、セパレータ13、負極板12、セパレータ15、正極板14、の順に重ねて巻き芯21に捲回することによって構成される。捲回電極体10は、図3に示すように、扁平形状を有しており、最外周の電極板が負極板12となり、さらにその外側にセパレータ13が捲回される。
FIG. 3 is an external perspective view showing the details of the
The
セパレータ13、15は、正極板14と負極板12を絶縁する役割を有している。負極板12の負極塗工部12aは、正極板14の正極塗工部14aよりも幅方向に大きく、これにより正極塗工部14aは、必ず負極塗工部12aに挟まれるように構成されている。
The
正極未塗工部14b、負極未塗工部12bは、平面部分で束ねられて溶接等により外部端子61、71につながる各極の集電板62、72に接続される。
The positive electrode
尚、セパレータ13、15は、幅方向で負極塗工部12aよりも広いが、正極未塗工部14b、負極未塗工部12bで金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。
The
正極板14は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を塗布した正極塗工部14aを有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極未塗工部(金属箔露出部)14bが設けられている。
The
負極板12は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を塗布した負極塗工部12aを有し、負極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極未塗工部(金属箔露出部)12bが設けられている。正極未塗工部14bと負極未塗工部12bは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。
The
負極板12においては、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという。)を添加し、これに分散溶媒としてN−メチルピロリドン(以下、NMPという。)を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ10μmの銅箔(負極電極箔)の両面に集電部(負極未塗工部)を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ70μmの負極板を得た。
In the
なお、本実施の形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。 In this embodiment, the case where amorphous carbon is used as the negative electrode active material is exemplified, but the present invention is not limited to this, and natural graphite capable of inserting and removing lithium ions and various artificial graphites are not limited thereto. The material may be a carbonaceous material such as a material or coke, and the particle shape is not particularly limited to a scale shape, a spherical shape, a fiber shape, a lump shape, or the like.
正極板14に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn2O4)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として10重量部のPVDFとを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ20μmのアルミニウム箔(正極電極箔)の両面に無地の集電部(正極未塗工部)を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ90μmの正極板を得た。
Regarding
また、本実施の形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the case where lithium manganate is used as the positive electrode active material is exemplified, but other lithium manganate having a spinel crystal structure or a lithium manganese composite oxide partially substituted or doped with a metal element or A lithium cobalt oxide or lithium titanate having a layered crystal structure, or a lithium-metal composite oxide in which a part thereof is substituted or doped with a metal element may be used.
また、本実施の形態では、正極板、負極板における塗工部の結着材としてPVDFを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。 In the present embodiment, the case where PVDF is used as the binder of the coating portion in the positive electrode plate and the negative electrode plate is exemplified, but polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polystyrene, polybutadiene, butyl rubber, nitrile rubber, Use polymers such as styrene butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chloroprene fluoride, acrylic resins, and mixtures thereof. be able to.
図4は、本実施の形態における巻き芯と拡開部材の構成を説明する部分拡大図である。なお、拡開部材は、正極側と負極側で同様の構成を有しているので、図4では、負極側のみを示し、正極側については、対応する符号を括弧内に付することでその詳細な説明を省略する。 FIG. 4 is a partially enlarged view for explaining the configuration of the winding core and the expanding member in the present embodiment. Since the spreading member has the same configuration on the positive electrode side and the negative electrode side, only the negative electrode side is shown in FIG. 4, and the positive electrode side is marked with the corresponding reference numerals in parentheses. Detailed description is omitted.
巻き芯21は、捲回電極体10の平面形状に対応した略矩形の平板部材からなる。巻き芯21は、絶縁性の材料により形成されており、特に、PP(ポリプロピレン)樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂の少なくとも一つの樹脂材料を用いて形成されている。
The winding
巻き芯21は、正極板14の正極塗工部14a、負極板12の負極塗工部12aに対応する部分が捲回される捲回軸方向(X方向)中央の中央部、及び、正極板14の正極未塗工部14bに対応する部分が捲回される捲回軸方向一方側の端部と、負極板12の負極未塗工部12bに対応する部分が捲回される捲回軸方向他方側の端部を有している。巻き芯21は、中央部よりも両端部の方が捲回方向(Y方向)の長さが短くなっており、中央部と両端部との間には、捲回軸方向外側に移行するにしたがって捲回方向の長さが短くなるように傾斜した傾斜部が設けられている。
The winding
巻き芯21の両端部には、捲回機(図示せず)に巻き芯21を着脱可能に保持させるための保持部22が一体に形成されている。保持部22は、巻き芯21の捲回軸方向一方側と他方側にそれぞれ2つずつ設けられており、捲回方向(Y方向)に分かれて対をなして配置されている。
At both ends of the winding
巻き芯21の両端部で且つ一対の保持部22の間の端面には、それぞれスリット状の挿入穴23が設けられており、拡開部材である負極拡開操作板31と正極拡開操作板41が捲回軸方向一方側と他方側に分かれて装着されている。
Slit-shaped insertion holes 23 are provided at both end portions of the winding
負極拡開操作板31は、銅合金製の板状部材により形成されている。負極拡開操作板31は、2枚一組として重ね合わせた状態で巻き芯21の挿入穴23に基端が挿入されて保持されており、捲回電極体10を形成した後に、先端同士を互いに離反する方向に拡げることによって捲回電極体10の負極側の捲回軸方向端部を拡開させることができるようになっている。
The negative electrode expanding
捲回電極体10の負極側の捲回軸方向端部は、一対の負極拡開操作板31によって、負極未塗工部12bの平面状に積層された部分が、巻き芯21から扁平厚さ方向に互いに離反する方向に向かって二つに分けられた拡開状態とされる。そして、それぞれを扁平厚さ方向に圧縮することによって、一対の負極接続部が形成される。
The winding axial direction end on the negative electrode side of the
これら一対の負極接続部は、蓋組立体に捲回電極体10を組み付ける際に、負極接続部の外側に沿って負極集電板72の接続片72bが対向配置され、接続片72bと負極拡開操作板31との間に挟み込まれた状態で超音波溶接されて一体に接合される(図2を参照)。
In the pair of negative electrode connecting portions, when the
正極拡開操作板41は、アルミニウム合金製の板状部材により形成されている。正極拡開操作板41は、負極拡開操作板31と同様の形状を有しており、2枚一組として重ね合わせた状態で巻き芯21の挿入穴23に基端が挿入されて保持されており、捲回電極体10を形成した後に、先端同士を互いに離反する方向に拡げることによって捲回電極体10の正極側の捲回軸方向端部を拡開させることができるようになっている。
The positive electrode expanding
捲回電極体10の正極側の捲回軸方向端部は、一対の正極拡開操作板41によって、正極未塗工部14bの平面状に積層された部分が、巻き芯21から扁平厚さ方向に互いに離反する方向に向かって二つに分けられた拡開状態とされる。そして、それぞれを扁平厚さ方向に圧縮することによって、一対の正極接続部が形成される。
The winding axis direction end of the
これら一対の正極接続部は、蓋組立体に捲回電極体10を組み付ける際に、正極接続部の外側に沿って正極集電板62の接続片62bが対向配置され、接続片62bと正極拡開操作板41との間に挟み込まれた状態で超音波溶接されて一体に接合される。
In the pair of positive electrode connection portions, when the
負極拡開操作板31と正極拡開操作板41は、巻き芯21の挿入穴23に挿入しただけの超音波溶接前の状況では、例えば、搬送中の振動や、捲回機への取り付け作業中、あるいは捲回機による回転動作中において、挿入穴23から脱落したり、位置ずれを起こすおそれがある。
In the situation before ultrasonic welding in which the negative electrode
そこで、本実施の形態における角形二次電池1では、負極拡開操作板31と正極拡開操作板41を、巻き芯21の挿入穴23に挿入して保持した状態で巻き芯21に固定することにより、超音波溶接前における挿入穴23からの脱落や位置ずれの防止が図られている。
Therefore, in the rectangular
図5〜図8は、本実施の形態における巻き芯と拡開部材との固定方法の一例を説明する図である。
拡開操作板31、41と巻き芯21との間には、負極拡開操作板31、正極拡開操作板41が巻き芯21の挿入穴23に挿入して保持された状態で、巻き芯21に対する拡開操作板31、41の移動を規制して、挿入穴23からの脱落や位置ずれを防止する固定手段が設けられている。
5-8 is a figure explaining an example of the fixing method of the winding core and expansion member in this Embodiment.
Between the
一対の負極拡開操作板31は、例えば図5に示すように、巻き芯21の挿入穴23に挿入される基端の領域31aに、貫通孔32が設けられている。貫通孔32は、一対の負極拡開操作板31を互いに重ね合わせて巻き芯21の挿入穴23に挿入した状態で互いに連通する位置に設けられている。
For example, as shown in FIG. 5, the pair of negative electrode expanding
そして、巻き芯21の少なくとも片側の平面部21bには、加熱手段である加熱棒100によって巻き芯21の一部が部分的に溶融される被溶融部24が設けられている。被溶融部24は、挿入穴23に挿入された負極拡開操作板31の貫通孔32に対向する位置に配置されている。被溶融部24は、平面部21bに環状の凹溝21aを凹設し、その凹溝21aに囲まれた中心部分に形成されている。
Further, at least one
負極拡開操作板31を巻き芯21に固定するには、まず、巻き芯21の挿入穴23に2枚一組の負極拡開操作板31を挿入する。その際、2枚の負極拡開操作板31の貫通孔32を重ねて巻き芯21の内部まで押し込み、各貫通孔32の中心が被溶融部24の中心に一致する位置に配置する。
In order to fix the negative electrode
次に、図6に示すように、被溶融部24に、所定の溶着温度まで加熱された加熱棒100を押し当てて巻き芯の一部である挿入穴23よりも平面部21bの一方面側を軟化溶融させ、その溶融樹脂を貫通孔32内に流れ込ませ、負極拡開操作板31の貫通孔32を通って、平面部21bの他方側まで到達させる。溶融樹脂は、貫通孔32内で冷却凝固して、貫通孔32内に突出する溶着部25を形成する(図8Bを参照)。
Next, as shown in FIG. 6, the
これにより、負極拡開操作板31は、被溶融部24を加熱棒100で溶して凝固させた溶着部25によって貫通孔32の周囲を固められ、巻き芯21に固定される。すなわち、挿入穴23の穴奥側には負極拡開操作板31の一部が配置され、挿入穴23の手前側には巻き芯21の一部である溶着部25が配置されて互いに対向し、巻き芯21に対する負極拡開操作板31の移動が規制される。したがって、互いに固定することができ、負極拡開操作板31の挿入穴23からの脱落や位置ずれを防止することができる。
As a result, the negative electrode
なお、被溶融部24を加熱棒100で溶かす際に、溶けた樹脂が加熱棒100の先端からはみ出して加熱棒100の周囲に肉盛りを発生させることがあるが、本実施の形態では、図8Aに示すように、被溶融部24の周囲に環状の凹溝21aが設けられているので、この凹溝21aに加熱棒100の周囲の肉盛りを入り込ませることができる。したがって、平面部21bよりも肉盛りが盛り上がって凸になるのを防ぐことができ、正極板14、負極板12、セパレータ13、15を凹凸なく平面部21bに巻き付けることができる。
正極拡開操作板41も、負極拡開操作板31と同様に、巻き芯21に固定される。
Note that when the melted
Similarly to the negative electrode
上記した固定構造によれば、被溶融部24の溶融状態を調整して溶着部25の大きさを小さくすることによって、拡開操作板31、41を、巻き芯21に対してある程度のガタツキを有した状態、すなわち、所定範囲の移動を許容した状態に固定することができる。
According to the fixing structure described above, by adjusting the melted state of the melted
したがって、負極拡開操作板31と負極集電板72の接続片72bとの間に捲回電極体10の負極接続部を挟み込んで超音波溶接する際、及び、正極拡開操作板41と正極集電板62の接続片62bとの間に捲回電極体10の正極接続部を挟み込んで超音波溶接する際に、巻き芯21に対する拡開操作板31、41のガタツキによって、超音波溶接の振動を吸収することができる。したがって、超音波溶接の振動によって負極電極箔の負極接続部及び正極電極箔の正極接続部に破れ等が発生するのを防ぐことができる。
Therefore, when the negative electrode connection portion of the
巻き芯21は、拡開操作板31、41が固定された後、捲回機にセットされる。そして、巻き芯21にセパレータ13、15の捲き始め端部が溶着され、負極板12、正極板14の各捲き始め端部がセパレータ13、15の間に挟み込まれて捲回されることによって、捲回電極体10が形成される。
The winding
なお、上述の実施の形態では、拡開操作板31、41と巻き芯21を、加熱棒100を用いた熱溶着によって固定する場合を例に説明したが、インサート成形により一体に形成してもよい。また、巻き芯21に拡開操作板31、41を固定する方法として、接着剤や、粘着テープを用いることもできる。
In the above-described embodiment, the case where the
上記した本実施の形態のリチウムイオン二次電池1によれば、巻き芯21の一部である被溶融部24を溶融させて、拡開操作板31、41の貫通孔32、42内に巻き芯21の溶着部25を設けており、挿入穴23の穴奥側に拡開操作板31、41の一部を配置し、挿入穴23の手前側には巻き芯の一部である溶着部25を配置して互いに対向させ、拡開操作板31、41が巻き芯21の挿入穴23から外れる方向に移動するのを規制している。
According to the above-described lithium ion
したがって、互いに固定することができ、例えば、巻き芯21に正極板14と負極板12を捲回する際、あるいは、捲回した後において拡開操作板31、41が巻き芯21から脱落したり、位置ずれが生ずるのを防ぐことができる。したがって、捲回電極体の正極接続部と正極拡開操作板41及び負極接続部と負極拡開操作板31とを超音波接合する際に、溶接不良が発生するのを抑制できる。したがって、生産性にも優れ、信頼性の高い角形二次電池1を提供することができる。
Therefore, for example, when the
[第2実施の形態]
図9は、第2実施の形態について説明する図であり、第1実施の形態における図4に対応する図である。
本実施の形態において特徴的なことは、拡開操作板31、41を巻き芯21に固定する溶着部25を、拡開操作板31、41に対してそれぞれ複数設けたことである。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a diagram for explaining the second embodiment, and corresponds to FIG. 4 in the first embodiment.
What is characteristic in the present embodiment is that a plurality of
図9に示すように、巻き芯21の負極側には、負極拡開操作板31を固定する溶着部25が、挿入穴23の挿入方向に直交する方向である巻き芯21の捲回方向(Y方向)に所定間隔をおいて2個設けられている。そして、同様に、巻き芯21の正極側には、正極拡開操作板41を固定する溶着部25が、巻き芯21の捲回方向(Y方向)に所定間隔をおいて2個設けられている。
As shown in FIG. 9, on the negative electrode side of the winding
本実施の形態によれば、溶着部25が拡開操作板31、41に対してそれぞれ複数設けられているので、1点のみを固定している第1実施の形態と比較して、各拡開操作板31、41の保持強度を向上すると共に、各拡開操作板31、41の固定部位を中心とした回転方向の移動を防止して、巻き芯21に対して拡開操作板31、41が斜めに保持されてしまうのを防ぐことができる。なお、上述の実施の形態では、溶着部25が拡開操作板31、41に対して溶着部25をそれぞれ2個設ける場合を例に説明したが、さらに増加させて、3個以上としてもよい。
According to the present embodiment, since a plurality of
[第3実施の形態]
図10は、第3実施の形態について説明する図であり、第1実施の形態における図4に対応する図、図11は、図10のB−B線断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a diagram for explaining the third embodiment. FIG. 10 corresponds to FIG. 4 in the first embodiment, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
本実施の形態において特徴的なことは、拡開操作板31、41に設けられる貫通孔33、43の一部を巻き芯21の端部から露出させて、貫通孔33、43を介して互いに対向する巻き芯21の端部を溶着し、挿入穴23から突出した位置に配置し、溶着部25の一部を巻き芯21の端面から突出させたことである。
What is characteristic in the present embodiment is that a part of the through
拡開操作板31、41は、図11に示すように、巻き芯21の挿入穴23内に貫通孔33、43の一部が配置され、巻き芯21の端面よりも外側に貫通孔33、43の一部が配置されている。そして、被溶融部24は、巻き芯21の平面部21bの一方面側で且つ貫通孔33、43に対向する位置に設定されており、例えば図示していない加熱棒を押し付けることによって、溶着部25が形成されている。溶着部25は、拡開操作板31、41の貫通孔33、43を通過して、巻き芯21の端部である平面部21bの一方面側と他方面側を接続しており、巻き芯21の挿入穴23の入口側を閉じている。
As shown in FIG. 11, the
したがって、挿入穴23の穴奥側に拡開操作板31、41の一部を配置し、挿入穴23の手前側に巻き芯21の一部である溶着部25を配置して互いに対向させ、拡開操作板31、41が巻き芯21の挿入穴23から外れる方向に移動するのを規制して、拡開操作板31、41を巻き芯21に固定している。
Therefore, a part of the widening
上記した第1及び第2実施の形態では、被溶融部24の周囲が全周に亘って、巻き芯21の溶融されない部分によって囲まれていたのに対して、本実施の形態では、一部が囲まれていない。したがって、巻き芯21の挿入穴23を形成する両側の壁部を、挿入穴23の幅が縮小する方向に押さえることができ、溶着を容易に行うことができる。
In the first and second embodiments described above, the periphery of the melted
また、加熱棒100によって溶かされた溶融樹脂は、巻き芯21の挿入穴23内に流れ込むと共に、巻き芯21の端面から突出する方向に流れ出るので、加熱棒100の先端からはみ出る溶けた樹脂が肉盛りとして平面部21bから突出するのを防ぐことができる。したがって、溶接が容易になると共に品質の安定化が図れる。さらに、巻き芯21の挿入穴23の両側の壁部を超音波溶着により接合することで拡開操作板31、41の固定を図ることも可能である。
In addition, the molten resin melted by the
[第4実施の形態]
図12は、第4実施の形態における拡開操作板の巻き芯への固定方法を説明する斜視図、図13は、巻き芯と拡開操作板との固定状態を説明する断面図である。
[Fourth embodiment]
FIG. 12 is a perspective view illustrating a method of fixing the spreading operation plate to the winding core in the fourth embodiment, and FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a fixing state of the winding core and the spreading operation plate.
本実施の形態において特徴的なことは、拡開操作板31、41に設けた係止爪34、44を、巻き芯21に設けた係止穴26に係止させて、拡開操作板31、41を巻き芯21に固定する構造としたことである。
What is characteristic in the present embodiment is that the locking
巻き芯21は、端面から所定距離だけ捲回軸方向中央側に離間した位置に、捲回方向に沿って延在する係止穴26を有している。係止穴26は、挿入穴23に交差する方向に穿設されて挿入穴23に連通している。係止穴26は、平面部21bの挿入穴23を形成する両側の壁部に形成されており、平面部21bを貫通している。
The winding
拡開操作板31、41は、拡開操作板31、41の一部を巻き芯21の挿入穴23に挿入することによって係止穴26に係止される係止爪34、44を有している。
The
係止爪34、44は、係止穴26に対向する位置に設けられており、挿入方向前側から挿入方向と反対方向である挿入方向後側(図13では右側)に向かって移行するにしたがって漸次挿入穴23の幅方向外側に向かって移行するテーパ形状を有している。
The locking
拡開操作板31、41は、それぞれ2枚一組であり、各係止爪34、44は、互いに接した状態においてハの字に拡がった形になり、2枚のハの字の最も拡がった先端間の距離は、巻き芯21の挿入穴23の幅よりも大きい寸法に設定されている。
Each of the
そして、2枚を組み合わせて巻き芯21の挿入穴23内に挿入した場合、拡開操作板31、41の係止爪34、44は、弾性変形してその曲げ角度が平面状に規制された状態で挿入穴23内に挿入される。そして、巻き芯21の係止穴26に重なる位置まで移動した際に、互いに離反する方向に開いて係止穴26に入り込む。したがって、係止爪34、44の先端が係止穴26に係止されて、拡開操作板31、41が巻き芯21から脱落することが防止される。
When the two sheets are combined and inserted into the
したがって、上記した第1〜第3実施の形態と比較して、拡開操作板31、41を巻き芯21の挿入穴23内に挿入するだけで固定することが可能となり、加工が容易になると共に生産コストの低減、及び生産効率の向上を図ることができる。
Therefore, as compared with the first to third embodiments described above, it is possible to fix the
[第5実施の形態]
図14は、第5実施の形態における拡開操作板の巻き芯への固定方法を説明する斜視図、図15は、巻き芯と拡開操作板との固定状態を説明する断面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 14 is a perspective view illustrating a method of fixing the spreading operation plate to the winding core in the fifth embodiment, and FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a fixing state of the winding core and the spreading operation plate.
本実施の形態において特徴的なことは、係止穴26に係止される係止爪35、45を、断面くの字状の山形状としたことである。
What is characteristic in the present embodiment is that the locking
係止爪35、45は、拡開操作板31、41の挿入穴23への挿入方向前側から挿入方向後側に向かって移行するにしたがって挿入穴23の幅方向外側に向かって移行する第1傾斜面部と、第1傾斜面部に連続して挿入方向後側に向かって移行するにしたがって挿入穴23の幅方向中央側に向かって移行する第2傾斜面部を有している。
The locking
第4実施の形態における係止爪34、44は、平板形状であり、片持ち梁の基端部のみでの屈曲になるが、本実施の形態では、係止爪35、45をその断面形状がくの字となる山形状としたので、片持ち梁の基端部と、頂部の両方で屈曲させることができる。したがって、係止爪35、45のストッパーとしての強度が向上すると共に、巻き芯21の係止穴26との隙間も、より小さくすることができ、巻き芯21に対する係止爪35、45の移動量である、ガタツキ度合いを小さくすることができる。
The locking
また、拡開操作板31、41を2枚重ねた構造であることから、互いの係止爪35、45の位置がずれて凹凸部が干渉し、係止爪35、45が適切に屈曲しない可能性が考えられる。その場合は、図16に示すように、互いの係止爪35、45の位置を係止穴26の長手方向一方側と他方側にずらすことによって、2枚重ね合わせたときに、ずれがあっても干渉することなく、安定した屈曲効果を得ることができる。
In addition, since the two
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 角形二次電池
2 電池容器
3 電池蓋
4 電池缶
5 発電要素
10 捲回電極体
21 巻き芯
23 挿入穴
24 被溶融部
25 溶着部
31 負極拡開操作板(拡開部材)
32、33、42、43 貫通孔
41 正極拡開操作板(拡開部材)
60 正極端子構成部
62 正極集電板
70 負極端子構成部
72 負極集電板
100 加熱棒
DESCRIPTION OF
32, 33, 42, 43 Through-
60 positive
Claims (4)
前記捲回電極体は、電極が捲回される平板状の巻き芯と、該巻き芯に凹設された挿入穴に挿入されて前記捲回電極体の捲回軸方向端部を拡開する拡開部材と、を有し、
前記拡開部材は、前記巻き芯の挿入穴に挿入される挿入部分に貫通孔が穿設されており、
前記巻き芯は、該巻き芯の一部が溶融して前記貫通孔内に突出した溶着部を有することを特徴とする角形二次電池。 A prismatic secondary battery having a flat wound electrode body,
The wound electrode body is inserted into a flat core around which the electrode is wound, and an insertion hole recessed in the wound core, and widens the winding axial end of the wound electrode body. An expansion member,
The spreading member has a through hole formed in an insertion portion to be inserted into the insertion hole of the winding core,
The winding core has a welded portion in which a part of the winding core is melted and protrudes into the through hole .
前記巻き芯は、前記貫通孔を介して互いに対向する前記巻き芯の端部が溶着されていることを特徴とする請求項1に記載の角形二次電池。 In the state where the expanding member is inserted into the insertion hole of the winding core, a part of the through hole is exposed from the end of the winding core,
2. The prismatic secondary battery according to claim 1 , wherein ends of the winding cores facing each other through the through holes are welded to the winding cores.
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