专利名称：：密闭型蓄电池的制作方法
技术领域：
：本发明涉及高输出功率的密闭型蓄电池的集电结构。
背景技术：
：近年来，伴随着各种便携式电子设备的发展，作为重要的关键器件之一，研究开发了成为其驱动电源的密闭型蓄电池。其中，轻量、小型且具有高能密度的镍氢蓄电池和锂离子二次电池等，被用作从以手机为代表的民用设备到电动汽车和电动工具等的驱动用电源的各种用途。特别是锂离子二次电池，其作为驱动用电源而受到关注，正在进行积极的研究开发以使其朝高能密度和高输出功率的方向发展。电动工具用等需要高输出功率的以前的密闭型蓄电池，其具有图7A所示的结构。也就是说，由通过隔膜11分隔的正极3和负极6卷绕而成的电极组12与图中未示出的电解液一起，被收纳在金属制有底状的壳体13内。正极3如图7B所示，具有集电体2和涂覆在其上的活性物质层1。集电体2在宽度方向的一端部具有未0覆活性物质层1的露出部7。负极6也同样具有集电体5和涂覆在其上的活性物质层4，集电体5在宽度方向的一端部具有未涂覆活性物质层4的露出部8。而且对正极3和负极6进行配置，以便使露出部7、8相互处在相反侧，通过隔膜11的分隔进行卷绕而构成电极组12。这时，露出部7、8被配置为使其在电极组12的上下端面表露出来。如图7A所示，在露出部7上连接着集电板15，在露出部8上连接着集电板16。在此状态下，电极组12与电解液一起被收纳在壳体13内，集电板16连接在壳体13的内底面，集电板15连接在封口板14的端子上这种结构被称为无接头(tabless)结构。无接头结构使正极3、负极6的电流分布变得均匀，从而电池的放电特性得以提高。再者，特开2000-323117号公报提出如下的结构，即从电极组12的外周部向卷绕轴心侧依次使露出部7、8弯折而分别形成集电板15、16的焊接面，然后在该焊接面上焊接集电板15、16。这是为了切实地连接露出部7、8和集电板15、16的方法。但是，如果从电极组12的外周部向卷绕轴心方向使露出部7、8弯折，则以大径部分慢慢地变为小径的方式进行弯折。因此，在各卷绕位置上，于弯折部分产生皱纹，从而难以形成平坦的焊接面。在弯折形成了焊接面之后，当为了形成平坦的焊接面而进一步加压时，则在从活性物质层1、4到弯折部的位置，集电体2、5就会产生压屈。因此，焊接面不会充分地平坦化，从而与集电板15、16的连接变得不充分，往往不能得到目标的高负荷放电特性。另外，由于上述的压屈而在活性物质层1、4上产生应变，以致从集电体2、5上剥离，或活性物质层1、4的一部分遭到破坏，从而有时也产生不能被充放电所利用的活性物质层1、4，招致以电池容量为代表的电池特性的降低。
发明内容本发明涉及一种密闭型蓄电池，其中集电板通过在电极组的两端面表露出来的露出部而形成，可以使与该集电板的焊接面保持平坦，提高由焊接进行的连接的可靠性，从而使成为无接头结构本来目标的高负载放电特性得以提高。本发明的密闭型蓄电池具有电极组、浸渍该电极组的电解液、第1集电板、第2集电板、壳体以及封口板。电极组具有第1电极、第2电极、以及介于第1电极和上述第2电极之间的隔膜。第1电极包括在宽度方向的一端面上具有第1露出部的第1集电体、和在第1集电体上设置的第1活性物质层。第2电极包括在宽度方向的一端面上具有第2露出部的第2集电体、和在第2集电体上设置的第2活性物质层。第1露出部和第2露出部相互在电极组的相对侧表露出来。第1集电板与卷绕的第1电极的第1露出部所形成的第1焊接部进行焊接，第2集电板与卷绕的第2电极的第2露出部所形成的第2焊接部进行焊接。第1集电板与壳体的内底面进行连接，壳体收纳着电极组和电解液。封口板具有与第2集电板连接的端子，并密封在壳体的开口部上。在第1焊接部和第2焊接部的至少一方设置着多条辐射方向的狭缝，在设置该狭缝的部分，第1露出部和第2露出部的至少一方从卷绕轴心侧向外周方向弯折而形成平坦的焊接面。根据该构成，通过焊接便可以使该平坦的焊接面和第1、第2集电板切实地连接起来，从而电池的放电特性得以提高。图1是本发明的实施方案的圆筒形锂离子二次电池的剖视图。图2A是图1所示的圆筒形锂离子二次电池的电极组在加工前的立体图。图2B是图2A所示的电极组在加工后的局部立体图。图3是本发明的实施方案的其它圆筒形锂离子电池的剖视图。图4是本发明的实施方案的又一其它圆筒形锂离子二次电池的正极和负极的展开图。图5是本发明的实施方案的再一其它圆筒形锂离子电池的正极和负极的展开图。图6是由图4和图5所示的任一种正极和负极构成的电极组的局部立体图。图7A是以前的无接头方式的圆筒形锂离子二次电池的剖视图。图7B是图7A所示的圆筒形锂离子二次电池的电极的展开图。具体实施例方式图1是本发明的实施方案的密闭型蓄电池的剖视图。图2A、图2B分别是图1所示的圆筒形锂离子二次电池的电极组在加工前的立体图和加工后的局部立体图。在本实施方案中，作为密闭型蓄电池，以圆筒形锂离子二次电池为例进行说明。该密闭型蓄电池具有电极组29、浸渍电极组29的电解液(图中未示出)、第1集电板(以下称为集电板)34、第2集电板(以下称为集电板)33、壳体35以及封口板37。电极组29具有作为第1电极的负极27、作为第2电极的正极23、以及介于负极27和正极23之间的隔膜28。电解液是在非水系溶剂中溶解锂盐等支持盐调配而成的。负极27包括在宽度方向的一端面上具有第1露出部(以下称为露出部)26的第1集电体(以下称为集电体)24、和设置在集电体24上的作为第1活性物质层的负极活性物质层(以下称为层)25。集电体24例如可用铜或镍的箔构成。另一方面，正极23包括在宽度方向的一端面上具有第2露出部(以下称为露出部)22的第2集电体(以下称为集电体)20、和设置在集电体20上的作为第2活性物质层的正极活性物质层(以下称为层)21。集电体20可用铝或不锈钢的箔构成。露出部26和露出部22分别在电极组29的相对侧表露出来。隔膜28使用以聚丙烯等聚烯烃树脂形成的多孔薄膜。其厚度例如为25μm左右。集电板34与卷绕的负极27的露出部26所形成的第1焊接部41进行焊接，集电板33与卷绕的正极23的露出部22所形成的第2焊接部42进行焊接。集电板34通过焊接与壳体35的内底面进行连接。壳体35收纳着电极组29和电解液。封口板37具有与集电板33进行电连接的端子37A，介入聚丙烯等绝缘树脂制的垫圈36密封在壳体35的开口部上。集电板34由铜、镍、施行了镀镍处理的铜或铁等构成，集电板33由铝等构成。如图2A所示，在集电体20的露出部22、集电体24的露出部26上，分别设置有4条从卷绕轴心直到外周面的狭缝30。也就是说，在集电体24、20的露出部26、22的组即第1焊接部41、第2焊接部42上，分别设置有多条辐射方向的狭缝30。被狭缝30分割成4部分的露出部22如图2B所示，从卷绕轴心侧向外周方向弯折成直角，便在第2焊接部42上形成平坦的焊接面31。同样地，露出部26也从卷绕轴心侧向外周方向弯折成直角，便在第1焊接部形成41上形成平坦的焊接面32。圆板状的集电板33、34分别焊接在焊接面31、32上，由此便与各自的各卷绕层的集电体20、24进行电连接。下面使用具体的实施例就该密闭型蓄电池的制作方法进行说明。首先，说明正极23的制作步骤的一个例子。将85重量份的钴酸锂(LiCoO2)粉末、10重量份的作为导电剂的碳粉末、和5重量份的作为粘结剂的聚偏氟乙烯(以下称为PVDF)进行混合。这时，PVDF以N-甲基-2-吡咯烷酮(以下称为NMP)溶液的形式进行混合。通过刮刀法将该混合物涂布在由厚15μm、宽度56mm的铝箔构成的集电体20的两面，并使其在宽度方向的一端面上形成宽度为6mm的露出部22。然后干燥涂布的混合物并进行压延，便制作出厚度为150μm的正极带(hoop)。这样，便在集电体20上形成层21。将该正极带裁切成预定的尺寸，便制作出正极23。负极27例如采用如下的方法进行制作。将95重量份的人造石墨粉末和5重量份的PVDF进行混合。这时，PVDF以NMP溶液的形式进行混合。将该混合物涂布在由厚10μm、宽度57mm的铜箔构成的集电体24的两面，并使其在宽度方向的一端面上形成宽度为5mm的露出部26。然后干燥涂布的混合物并进行压延，便制作出厚度为160μm的负极带。这样，便在集电体24上形成层25。将该负极带裁切成预定的尺寸，便制作出负极27。电解液例如按如下的方法调配。按1∶1的体积比混合碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯而调配非水溶剂。在该非水溶剂中溶解六氟磷酸锂(LiPF6)，使其浓度为1mol/L。将以上那样制作的通过隔膜28分隔的正极23、负极27进行卷绕而制作电极组29，其中，隔膜28由厚度为25μm、宽度为53mm的聚丙烯树脂制多孔薄膜构成。这时，对正极23、负极27、以及隔膜28进行配置，使露出部26和露出部22分别在电极组29的相对侧表露出来，且使隔膜28覆盖层21、25。其次，将呈辐射状配置陶瓷制刀刃的切口构件以6N的挤压力分别向露出部26、22的组即第1焊接部41、第2焊接部42上加压。这样，便加工出深度为1mm的多条辐射方向的狭缝30。除露出部26、22以外，用树脂制夹具保持这样加工有狭缝30的电极组29。然后，对于由狭缝30所分割的第2焊接部42、第1焊接部41，将顶端呈球状的陶瓷棒在露出部22、26上推压。而且从电极组29的卷绕轴心侧向外周方向依次弯折成直角。这样，便形成出平坦的焊接面31、32。另一方面，作为圆板的集电板33例如通过用压力机冲压厚度为0.2mm的铝板，便制作成在中央部具有直径7mm的孔、直径为24mm的环状。集电板34例如通过与集电板33同样地对厚度为0.2mm的铜板进行加工而制作。然后，通过激光焊将集电板33、34分别与上述那样制作的电极组29的焊接面31、32进行连接。此时，关于激光焊的条件，在集电体20和集电板33的情况下，设定电流为125A、时间为1.2msec。在集电体24和集电板34的情况下，设定电流为95A、时间为1.4msec。接着将电极组29插入壳体35内，通过电阻焊将集电板34与壳体35的内底面进行连接。壳体35的材质为铁/Ni镀层，直径为26mm，高度为65mm。然后，以安设封口板37的形状，在壳体35的开口部附近形成出沟形状。另一方面，通过激光焊将集电板33与安设了垫圈36的封口板37进行连接。在此状态下，往壳体35内注入4.5cm3的电解液使其浸渍电极组29。浸渍电解液后，将封口板37嵌入壳体35内，对壳体35的开口部附近进行敛缝而使壳体35得以密封。经过以上的步骤，便完成本实施方案的圆筒形锂离子二次电池，其直径为26mm、高度为65mm、设计容量为2600mAh。在该构成中，平坦的焊接面31、32通过焊接分别与集电板33、34切实地进行连接。为此，可以获得电阻小且稳定的集电结构，从而电池的高负载放电特性得以提高。此外，焊接面31、32未必需要设置两个，也可以只设置其中的任一个。下面就本实施方案的具体实施例进行简单的说明。首先，就集电板33、34和电极组29的焊接强度的测量结果进行说明。制作10个分别与集电板33、34焊接的电极组29。然后，固定电极组29，对集电板33、34进行拉伸，测量直至剥落的焊接强度。其结果，哪一个都能得到20N以上的强度。就剥离的部分进行了观察，结果在所有的焊接面31、32上，集电体20、24都断裂了。另外，还制作了设计容量为2600mAh的圆筒形锂离子二次电池各10个。对于完成的电池，在1250mA的恒电流下充电至4.2V，在1250mA的恒电流下放电至3.0V，如此进行3个充放电循环。其后，测量在1kHz下的交流阻抗值。其结果，电池的阻抗值平均为14mΩ，与以前的导线方式的电池相比，约为一半的数值。使用这些电池即使反复进行70次从60cm高落下的试验，内阻的上升最大也只有2mΩ。其次，就本实施方案进一步优选的构成进行说明。图3是本实施方案的其它圆筒形锂离子电池的剖视图。在图2B所示的构成中，焊接部42的外周大于电极组29的外径，当收纳在壳体35中时，就有可能极其接近兼具负极侧外部端子的壳体35的内表面，从而因冲击和振动而发生短路。因此，如图3所示，优选在对应于焊接部42的外周的位置上设置绝缘部38。由此可以防止成为对电极侧的壳体35和焊接部42的短路，从而使电池的可靠性得以提高。绝缘部38可以在与焊接部42的外周相对应的位置的壳体35的内表面上涂覆绝缘树脂而形成。或者也可以在焊接部42的外周部上涂布绝缘树脂而形成，或者通过将预先形成的绝缘环嵌入焊接部42的外周部而形成。另外，为防止壳体35与焊接部42的短路，也可以使焊接部42的外周与电极组29的外形实质上相同。即如图4所示，所制作的正极23A、负极27A处于如下的状态露出部22A、26A的宽度从卷绕的中心侧向外周侧慢慢变小，以致在外周侧几乎没有露出部22A、26A。或者如图5所示，制作的正极23B、负极27B的构成是除去外周侧的数圈的露出部22B、26B。如果根据其中的任一个构成，卷绕成螺旋状而形成电极组29A，则如图6所示，从卷绕轴心侧向外周方向弯折露出部22A或露出部22B而形成的焊接部42的外周，几乎不会从电极组29A的外径向外方突出。如果这样地构成电极组29A，则即使不用图3所示的绝缘部38，也可以防止壳体35和焊接部42的短路。另外，在该构成中，尽管集电体20、24在外周侧与集电板33、34的连接不充分，或多少会产生电流分布不均匀的点，但较之于与以前的不平坦的焊接面进行连接的情况，其程度是可以忽略不计的。而且如上所述，使成为电极组29A插入壳体35内的顶端的焊接部41的外周也与电极组29A的外形相同，由此向壳体35内的插入也变得容易。此外，本实施方案以第1电极为负极、第2电极为正极进行了说明，不过也可以是相反的构成。也就是说，其构成也可以将第1电极作为正极，将第2电极作为负极。另外，在本实施方案中，作为密闭型蓄电池就圆筒形锂离子二次电池进行了说明，不过也可以适用于镍镉蓄电池和镍氢蓄电池等其它的高输出密闭型蓄电池，它们也可以产生同样的效果。如上所述，在本发明的密闭型蓄电池中，由于电极的集电结构优良，所以内阻较小。为此，本发明的密闭型蓄电池也可以适用于需要高输出功率的电动工具和电动汽车等的驱动用电池。权利要求1.一种密闭型蓄电池，其具有电极组，其包含第1电极，其包括在宽度方向的一端面上具有第1露出部的第1集电体、和在所述第1集电体上设置的第1活性物质层，第2电极，其包括在宽度方向的一端面上具有第2露出部的第2集电体、和在所述第2集电体上设置的第2活性物质层，隔膜，其介于所述第1电极和所述第2电极之间，而且所述电极组是以所述第1露出部和所述第2露出部在相对侧表露出来的方式卷绕而成的；电解液，其浸渍所述电极组；第1集电板，其与卷绕的所述第1电极的所述第1露出部所形成的第1焊接部进行焊接；第2集电板，其与卷绕的所述第2电极的所述第2露出部所形成的第2焊接部进行焊接；壳体，其内底面与所述第1集电板进行连接，并收纳着所述电极组和所述电解液；封口板，其具有与所述第2集电板连接的端子，并密封在所述壳体的开口部上；其中，在所述第1焊接部和所述第2焊接部的至少一方设置着多条辐射方向的狭缝，在设置所述狭缝的所述第1焊接部和所述第2焊接部的至少一方，所述第1露出部和所述第2露出部的至少一方从卷绕轴心侧向外周方向弯折而形成平坦的焊接面。2.根据权利要求1所述的密闭型蓄电池，其进一步具有在所述第2焊接部的外周部和所述壳体之间设置的绝缘部。3.根据权利要求1所述的密闭型蓄电池，其中所述第2焊接部的外周与所述电极组的外形相同。4.根据权利要求3所述的密闭型蓄电池，其中所述第2露出部的宽度从卷绕轴心侧向外周侧慢慢变小。5.根据权利要求3所述的密闭型蓄电池，其中所述第2露出部只设置在卷绕的内周侧。全文摘要本发明涉及一种密闭型蓄电池，其具有将通过隔膜分隔的正极和负极卷绕而成的电极组。集电体的露出部在该电极组的两端面上表露出来，在正极和负极的至少一方的集电体的露出部所形成的焊接部上，设置着多条辐射方向的狭缝。对于该焊接部，露出部从卷绕轴心侧向外周方向弯折而形成平坦的焊接面。根据该构成，露出部所形成的焊接面变得平坦，焊接面和集电板通过焊接而切实地进行连接，从而使成为无接头结构本来目标的电池的放电特性得以提高。文档编号H01M4/64GK101026248SQ200610156288公开日2007年8月29日申请日期2006年12月29日优先权日2006年2月23日发明者神月清美申请人:松下电器产业株式会社