专利名称：层叠式电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及层叠式电池，尤其涉及作为机器人、电动机动车等的电源、备用电源等使用的大容量的层叠式电池。
背景技术：
近些年，电池不仅使用于便携式电话机、笔记本电脑、PDA等移动信息终端的电源， 还在机器人、电动机动车、备用电源等中使用，从而要求进一步的高容量化。面对这种要求， 锂离子电池因具有高能量密度且为高容量，因此被广泛用作上述那样的驱动电源。作为这样的锂离子电池的电池形态，大致区分有将螺旋状的电极体封入外装体中而成的螺旋式的锂离子电池；将层叠有多个方形形状电极的层叠电极体封入外装壳体或通过焊接层叠膜而制作出的层叠外装体中而成的层叠式的锂离子电池(层叠类型的方型锂离子电池)。在上述锂离子电池中，层叠式电池的层叠电极体的具体的结构为使正极集电接头延伸出的片状的正极板和使负极集电接头延伸出的片状的负极板隔着隔板层叠必要个数的结构。在上述锂离子电池中，例如专利文献1所公开的那样，通过由绝缘材料形成的上表面开口的电极体罩覆盖电极体，由此容易在外装体即电池壳体内插入电极体，或者能够在电池壳体内使电极接头可靠地绝缘。另外，在专利文献1中还公开有如下结构，即，在电极体罩的开口上表面形成引导片，该引导片用于使电极接头的松弛部分沿着电极体的盖体侧的端面，由此，电极接头的松弛部分在组装电池时被沿着电极体的盖体侧的端面配设，从而在电池壳体内不会发生短路而可靠地绝缘。另外，在专利文献2中公开有如下结构，S卩，在层叠外装体的内侧面与层叠电极体之间的空间内配置间隔件，由此进行集电接头与集电端子的定位。然而，在层叠式电池中，形成为从各极板延伸出的正负极集电接头以多张层叠的方式分别通过超声波焊接接合于正负极的集电端子的结构，但在大容量且需要以高速进行充放电的层叠式电池的情况下，为了大容量化而存在层叠张数增加的倾向，另外，层叠端子为了流过大电流而变厚。因此，需要在由厚的金属板构成的集电端子上超声波焊接多个由金属箔构成的极板接头，但在该情况下，由于厚度的不同，与金属箔彼此的焊接部相比，金属箔与金属板的焊接部的焊接性容易变差，若焊接性变差，则各极板与集电端子的连接电阻值不均勻，尤其在高速下使用时，流入各极板的电流值产生不均，从而在电池内产生充放电状态的不均勻，局部地形成过放电或过充电，因此循环特性降低。因此，如专利文献3所公开的那样，与将正负极集电接头接合于正负极集电端子的情况不同，在集电端子与极板之间的位置、即仅存在集电接头的位置通过超声波焊接等将层叠的集电接头彼此接合，由此使极板与集电端子的连接电阻值均勻化，从而抑制流入各极板的电流值产生不均的情况(在本说明中，将这样的结构也称为“两级连接结构”)。然而，在层叠式电池中，尤其在需要大容量的充放电的情况下，将电池尽可能地形成为高能量密度，因此需要将层叠电极体尽可能高效地收容于外装体，但当形成为上述两级连接结构时，在集电端子与极板之间需要确保集电接头的连接部，因此必然不得不相应地使集电接头变大，在该状态下集电接头的占有空间增大，从而使电池的体积能量密度降低。因此，在形成为上述两级连接结构的情况下，使层叠的正负极集电接头靠向层叠电极体的层叠方向的一侧集束，并将从该集束部向前端侧延伸的部位朝向层叠电极体的层叠方向的另一侧折弯，由此使集电接头整体在延伸途中折叠而在延伸方向上缩短，从而能够抑制集电接头的占有空间的增大。另外，即使在不是上述两级连接结构时，通过如上述那样将集电接头折弯的结构也能够降低集电接头的占有空间。换言之，在尽可能节约集电接头的占有空间方面，上述那样的集电接头的折弯结构在任何情况下都有效，但必然在集电极接头的占有空间在长度方向上增大的两级连接结构的情况下最有效。专利文献1日本特开平8-64199号公报专利文献2日本特开2009-245819号公报专利文献3日本特开2009-87611号公报如上所述，在集电接头形成为折弯结构的情况下，存在集电接头在折弯部特别不稳定而容易晃动，并且折弯的集电接头要复原的力发挥作用的情况，从而集电部容易移动而很难固定在规定的位置，由此存在集电接头的位置错动、或密封性变差、或者容易产生端子部的破坏的问题。以往通过带固定该集电部，但由此很难正确地定位，并且操作也繁琐。另外，层叠式电池的层叠电极体通过交替地层叠正极板、隔板和负极板，最后通过带将整体固定而制作，但若将上述集电部也一起固定，则通过该带进行固定作业需要时间， 并且即使层叠作业在通过设备正确地定位的同时进行，通过带进行的固定作业也容易产生位置错动，不容易确保精度。在专利文献1或2中，均未公开将集电接头形成为折弯结构的情况，因此用于解决上述的、尤其是伴随折弯结构的集电部的定位的问题的对策也丝毫未考虑。
发明内容
鉴于上述方面，本发明的目的在于提供一种能够将集电部容易且可靠地定位且能够将层叠电极体容易且高精度地制作的层叠式电池。为了完成上述目的，本发明涉及的层叠式电池具备层叠电极体，该层叠电极体通过延伸出正极集电接头的多张正极板和延伸出负极集电接头的多张负极板隔着隔板交替层叠而成，所述层叠式电池的特征在于，层叠的正极集电接头及负极集电接头分别靠向所述层叠电极体的层叠方向的一侧集束，从该集束部向前端侧延伸的部位朝向所述层叠电极体的层叠方向的另一侧折弯，所述层叠电极体由具有绝缘性的绝缘片以覆盖其层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，所述绝缘片的一部分插入到所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部与所述层叠电极体之间，并且所述绝缘片的一部分从外侧覆盖所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部。在本发明中，“将层叠电极体由具有绝缘性的绝缘片以覆盖其层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定”意味着，例如在层叠电极体为六面体的情况下，将层叠电极体的由层叠方向的两端面和除此之外的四个面中的对置的两面构成的共计四个面由绝缘片以呈筒状包围一周的方式覆盖固定，剩下的两面可以打开，或者也可以将至少一个面闭
根据本发明的结构，正负极集电接头的折弯部保持为有由绝缘片的一部分从内外夹持的姿势，由此将集电部正确且可靠地定位保持在规定的位置，并将集电部的姿势也正确且可靠地保持即整形为固定的姿势。另外此时，集电部的定位及整形使用绝缘片的一部分，其中，该绝缘片的一部分将层叠电极体以覆盖层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖，因此能够将集电部稳定且牢固地支承，并且通过绝缘片将层叠电极体整体地覆盖，一体地即暂时地进行集电部的定位及整形，与例如由带进行局部地固定的情况相比，能够容易、简便且正确地进行作业。另外，由于层叠电极体由绝缘片以覆盖层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，因此与利用带固定层叠电极体的多个部位的情况不同，能够一次将整体固定，因此，作业容易且简便，并且，也难产生通过带固定时的位置错动，因此容易保持精度。并且， 与通过带进行固定的情况不同，能够将层叠电极体的制作工序全体通过设备进行。另外，通过层叠电极体由绝缘片以覆盖层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖，由此能够使层叠电极体的绝缘性良好，尤其是通过集电部保持为由绝缘片的一部分从内外夹持的姿势，从而能够使集电部的绝缘性良好。优选插入到所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部与所述层叠电极体之间的所述绝缘片的一部分的厚度比所述绝缘片的其他部位的厚度厚。根据上述结构，正极集电接头的折弯部由具有更厚的厚度的绝缘片从内侧支承， 因此能够更容易且可靠地进行集电部的定位及整形。优选从外侧覆盖所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的所述绝缘片的一部分比所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的延伸端延伸得长。根据上述结构，能够更可靠地通过绝缘片覆盖集电部的金属部分。优选所述绝缘片的一部分延伸得比所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的延伸端长0. 5 1mm。当所述绝缘片的一部分的延伸部的延伸长度与正极集电接头及负极集电接头的折弯部的延伸长度之差为0. 5mm以上时，能够确保通过绝缘片更可靠地覆盖集电部的金属部分的效果，另一方面，当为Imm以下时，不易产生例如绝缘片的一部分的延伸长度变得过大，从而其延伸端部一起被夹入层叠外装体的密封部的不良情况。优选在所述绝缘片的连接部的至少一部分上形成有折翼，通过将该折翼重叠并接合而使该连接部的至少一部分接合。根据上述结构，能够将绝缘片的连接部的至少一部分容易且可靠地接合。优选所述层叠电极体收容于具有挠性的外装体中。作为外装体，例如可以使用电池壳体或通过焊接层叠膜而制作出的层叠外装体等中的任一种，但在电池壳体的情况下，由于其自身具有一定的形状保持性(刚性)，因此通过将正负极集电接头相对于该电池壳体固定而构成集电部，从而进行集电部的定位及整形，即使受到外力，集电部的位置及姿势也不易错动，与此相对，在层叠外装体等那样具有挠性的外装体的情况下，由于自身没有形状保持性(刚性)，因此需要通过外装体以外的构件进行集电部的定位及整形，并且当受到外力时，集电部的位置及姿势容易产生错动，因此通过绝缘片的一部分进行集电部的定位及整形的本发明的结构特别有效。尤其是将电极体配置在层叠外装体内，且在隔着集电端子的状态下对层叠外装体进行热熔敷时(即，对层
5叠外装体进行热熔敷密封时)的电极端子及集电结构的定位特别重要，在这一点上，通过绝缘片的一部分进行集电部的定位及整形的本发明的结构特别有效。另外，层叠膜为具有通过树脂涂覆金属箔(铝箔)的两面的结构的绝缘体，因此在使用层叠外装体的情况下，通常不需要层叠外装体与层叠电极体之间的绝缘。然而，由于层叠外装体尤其是在角部等存在树脂涂层剥离的情况，因此存在没有完全成为绝缘体的情况。因此，从确保绝缘性的观点出发，通过具有绝缘性的绝缘片将层叠电极体实质性整体地覆盖的本发明的结构特别有效。优选所述层叠式电池具备间隔件，该间隔件对形成在集电部上的空隙的至少一部分进行填充。在具有挠性的外装体中收容层叠电极体的结构中，通常对外装体的内部进行真空吸引并同时进行密封(减压密封)，以使电解液充分浸透到电极体的内部。此时，在电极体与外装体之间、尤其在集电部容易形成间隙，从而存在在该间隙的形成部分因伴随真空吸引的内压变化而在外装体上产生褶皱或变形的问题。因此，如上所述，通过利用间隔件对集电部上形成的空隙进行填充，从而能够抑制伴随真空吸引的外装体的褶皱或变形的产生。优选在所述绝缘片上形成有通液口。根据上述结构，能够使电解液向绝缘片内的进入更加容易。优选所述层叠电极体被绝缘片覆盖固定后，通过使该绝缘片热收缩，而对所述层叠电极体进行施压固定。根据上述结构，在将层叠电极体利用绝缘片覆盖固定后，对该绝缘片进行加热而使其热收缩，由此能够在对层叠电极体施加压力的状态下将其固定，因此能够将层叠电极体更加牢固地稳定固定。发明效果根据本发明，在层叠式电池中，能够将集电部容易且可靠地定位，且能够容易且高精度地制作层叠电极体。
图1是表示本发明的层叠式电池的一部分的图，图1(a)是正极的俯视图，图1(b) 是隔板的立体图，图1(c)是表示在内部配置有正极的袋状隔板的俯视图。图2是本发明的层叠式电池中使用的负极板的俯视图。图3是本发明的层叠式电池中使用的绝缘片的展开图。图4是图3的A-A部向视剖视图。图5是表示将袋状隔板和负极板层叠的状况的立体图。图6是表示将层叠的正负极集电接头整形后的状况的侧视图。图7是表示将绝缘片折弯而进行组装的状况的立体图。图8是表示将集电部整形后的层叠电极体的侧视图。图9是表示在正负极集电接头上接合正负极集电端子的状况(没有绝缘片)的立体图。图10是表示在正负极集电接头上接合正负极集电端子的状况(有绝缘片)的立体图。
图11是表示完成的层叠电极体的立体图。图12是在本发明的层叠式电池中使用的外装体中插入了层叠电极体的状态的立体图。图13是另一实施方式涉及的层叠式电池中使用的绝缘片的展开图。符号说明10层叠电极体11正极集电接头12负极集电接头5绝缘片55插入片(绝缘片5的一部分)51外覆盖片(绝缘片5的一部分)
具体实施例方式以下，参照附图对本发明进行更加详细地说明，但本发明丝毫不被以下的最佳方式限定，在不变更本发明的主旨的范围内能够适当变更而实施。[正极的制作]将90质量％的作为正极活性物质的LiCo02、5质量％的作为导电剂的碳黑、5质量％的作为结合剂的聚偏氟乙烯、作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液混合来调制出正极用浆料。之后，将该正极用浆料涂敷在作为正极集电体的铝箔(厚度15ym)的两面上。之后，通过加热除去溶剂，并用辊压缩到厚度成为0.1mm，然后如图1(a)所示，以成为宽度Ll = 85mm、高度L2 = 85mm的方式切断，从而制作出在两面具有正极活性物质层Ia 的正极板1。此时，使宽度L3 = 30mm、高度L4 = 20mm的活性物质未涂敷部从正极板1的沿着宽度Ll方向延伸的一边的一端部(在图1(a)中为左端部)延伸出，从而形成为正极集电接头11。[负极的制作]将95质量％的作为负极活性物质的石墨粉末、5质量％的作为结合剂的聚偏氟乙烯、作为溶剂的NMP溶液混合来调制出负极用浆料，然后将该负极用浆料涂敷在作为负极集电体的铜箔(厚度=IOym)的两面上。之后，通过加热除去溶剂，并用辊压缩到厚度成为 0. 08mm，然后如图2所示，以成为宽度L7 = 90mm、高度L8 = 90mm的方式切断，从而制作出在两面具有负极活性物质层加的负极板2。此时，使宽度L9 = 30mm、高度LlO = 20mm的活性物质未涂敷部从负极板2的沿着宽度方向延伸的一边中与上述正极板1的正极集电接头 11形成侧端部相反侧的端部(在图2中为右端部)延伸出，从而形成为负极集电接头12。[在内部配置有正极板的袋状隔板的制作]如图1 (b)所示，在具有宽度L5 = 90mm、高度L6 = 94mm的两张方形形状的聚丙烯 (PP)制的隔板3a(厚度为30μπι)之间配置正极板1后，如图1(c)所示，将隔板3a的正极集电接头11突出的边以外的三边在熔接部进行热熔敷，从而制作出在内部收纳、配置有正极板1的袋状隔板3。[绝缘片的制作]使用厚度为0. 2mm的聚丙烯(PP)制片材，制作出图3所示的绝缘片5。如该图所示，在绝缘片5中，沿纵向顺次连续形成有纵向Lll = 11mm、横向L12 = 90mm的外覆盖片 51、纵向 L13 = 94mm、横向 L12 = 90mm 的上壁部 52、纵向 L14 = 11mm、横向 L12 = 90mm 的内壁部53、纵向L15 = L13 = 94mm、横向L12 = 90mm的下壁部M及纵向L16 = 10. 5mm、横向L12 = 90mm的插入片55。横向宽度L17 = L14 = Ilmm的侧壁片56分别从下壁部M的两侧缘延伸出，并且纵向L16 = 10. 5mm、横向L17 = L14 = Ilmm且为了使与插入片55对置的端缘容易组装而形成为斜边状的前侧折翼57分别从各侧壁片56的前侧端缘(在图3中为下端缘)延伸出，且纵向L14 = 11mm、横向L17 = L14 = Ilmm且为了使与内壁部53对置的端缘容易组装而形成为斜边状的内侧折翼58分别从内侧端缘(在图3中为上端缘)延伸出。在外覆盖片51的外侧端缘(在图3中为上端缘)中的中央部形成有固定片59，该固定片59的横向宽度L18 = 30mm，且呈梯形形状地前端稍变细的同时向外侧延伸出。在该固定片59的两端距离L19 = 12mm的左右两个部位设有通过将切口切入成U字状而能够拉起小片的扣眼部59F，与该扣眼部59F对应，在下壁部M的外侧端缘(在图3中为下端缘) 附近的中央部设置有狭缝MF。如图3及图4所示，为与该插入片55相同尺寸(纵向L16 = 10. 5mm、横向L12 = 90mm、厚度tl = 0. 2mm)的长方形形状(带状)且PP制的增设片55D与插入片55对齐而通过粘接剂张贴、固定在插入片55的表面，由此，使插入片55的厚度增倍。并且，从增设片 55D的上端及下端分别隔开间隔Dl = 0. 7mm、D2 = 0. 2mm且纵向9. 6mm( = L16-D1-D2)、横向L20 = 30mm、厚度t2 = 1. 2mm的长方形的板状的由聚四氟乙烯构成的间隔件5S通过超声波焊接在中心间距离L21 = 12mm的左右两点的焊点Wl处固定在增设片55D的表面的中央，由此，在两侧的宽度分别为L22 = 30mm的正极集电接头内插入部551与负极集电接头内插入部552之间的中央部，间隔件5S填充在插入片55与后述的层叠电极体10之间形成的空隙。需要说明的是，上述绝缘片5的上壁部52、内壁部53、下壁部M、侧壁部56这样的各部分的名称主要根据层叠电极体10的制作工序或电解液注入工序等中的绝缘片5的姿势(配置)而临时设定，例如未必与实际的电池使用时的各部分的位置一致。[层叠电极体的制作]调制35张在内部配置有上述正极片1的袋状隔板3、36张负极板2，如图5所示， 将袋状隔板3和负极板2以正极集电接头11及负极集电接头12分别从正极集电接头内插入部551及负极集电接头内插入部552向外侧延伸出的方式交替层叠在展开状态的绝缘片 5的下壁部M上。此时，负极板2位于层叠电极体10的两端面部。接着，如图6所示，使层叠的正极集电接11及负极集电接头12分别靠向层叠电极体10的层叠方向(在图6中为上下方向)的一侧(在图6中为上端侧)集束。接着，将层叠的正极集电接头11及负极集电接头12的前端部切断，使层叠的正极集电接头11及负极集电接头12各自的前端部对齐。之后分别将正极集电接头11与正极集电端子15、负极集电接头12与负极集电端子16 焊接连接。之后，将绝缘片5的插入片55沿层叠电极体10向上方侧折弯，并将从正极集电接头11及负极集电接头12的集束部向前端侧延伸的部位朝向层叠电极体10的层叠方向的另一侧(在图6中为下端侧)折弯而进行整形。然后，如图7所示，将与绝缘片5的各分部的边界一致的折弯线(图3的虚线)分别向内侧凹下折叠，以通过绝缘片5在六面覆盖 (包装)层叠的袋状隔板3及负极板2 (在图7中省略图示)整体的方式将层叠电极体10固定。由此，如图8所示，形成了绝缘片5的插入片55插入到正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部与层叠电极体10之间，且绝缘片5的外覆盖片51从外侧覆盖正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的状态。[集电端子的焊接]对正负极集电接头11、12与正负极集电端子15、16的连接方法进行说明。如图9 及图10所示，在正极集电接头11及负极集电接头12的各自的延伸端部通过超声波焊接法分别接合由宽度30mm、厚度0. 4mm的铝板构成的正极集电端子15以及由厚度30mm、厚度 0. 4mm的铜板构成的负极集电端子16。此时，如该图所示，在正极集电端子15的一端缘部的中央以向内侧凹陷成矩形形状的方式切口而形成宽度10mm、深度5mm的贯通孔15P，在将正极集电端子15的贯通部15P 形成端缘部与正极集电接头11重叠的状态下，首先通过超声波焊接法在位于贯通部15P内的焊点(以下，称为中央焊点)处仅将35张正极集电接头11接合，接着，通过超声波焊接法，在沿宽度方向与上述中央焊点在两侧相邻的焊点(以下，称为两侧焊点)处分别将35 张正极集电接头11与正极集电端子15接合。另一方面，在负极集电端子16上也与上述正极集电端子15的情况同样地形成贯通部16P，通过超声波焊接法在中央焊点处仅将36张负极集电接头12接合，接着，通过超声波焊接法在两侧焊点处分别将36张负极集电接头12与负极集电端子16接合。根据上述结构，通过仅将35张或36张正负极集电接头11、12在中央焊点处分别接合来形成闭合回路，由此使连接电阻均勻化。因此，即使在高速下进行充放电时，流过每一张正负极板1、2的电流值也不会产生不均，能够得到良好的循环特性。另外，此时，中央焊点和两侧焊点沿相对于正负极集电接头11、12的连接方向垂直的方向即宽度方向排列配置，因此由中央焊点及两侧焊点构成的连接部的占有面积不会沿正负极集电接头11、12的连接方向增大而最小限度地收缩，因此电池尺寸也不会增大， 且能够将体积能量密度维持为良好的水平。即，通过上述接合结构，与上述的两级连接结构的情况同样，通过在仅存在正负极集电接头11、12的位置利用超声波焊接等将层叠的正负极集电接头11、12彼此接合，由此使正负极板1、2与正负极集电端子15、16的连接电阻值均勻化，从而能够抑制流入各极板1、2的电流值产生不均的情况，并且，与上述的两级连接结构的情况相比，成为抑制连接部的占有面积的增大的结构。如图9所示，正负极集电端子15、16以贯通部15P、16P形成侧端部形成为侧视下呈钩形状的方式向上方折弯，在该折弯部将正负极集电接头11、12的折弯部重合而进行焊接。需要说明的是，图9及其它附图所示的参照符号31表示树脂密封材料(糊材)，该树脂密封材料在正负极集电端子15、16上分别以沿宽度方向固定成带状的方式成形，以确保对后述的外装体18进行热密封时的密封性。[集电部的整形及固定]如图8所示，将绝缘片5的外覆盖片51向下方折弯，从而从外侧覆盖接合了正负极集电端子15、16的正负极集电接头11、12的折弯部。此时，外覆盖片51延伸得比正负极集电接头11、12的折弯部的延伸端长Imm左右。如该图所示，正负极集电接头11、12的折弯部的延伸端位于正负极集电端子15、16的折弯位置，因此，外覆盖片51的前端比正负极集电端子15、16的折弯位置伸出Imm左右，从而成为稍覆盖在主体部(在图8中，水平部) 上的姿势，其中，该主体部是相对于正负极集电端子15、16的折弯片部弯曲成钩状而延伸的部分。由此，正负极集电接头11、12的折弯部及正负极集电端子15、16的折弯片部不会露出，而被外覆盖片51可靠地覆盖。另外，此时，如上所述，绝缘片5的插入片55形成从下方插入正负极集电接头11、12的折弯部与层叠电极体10之间的状态。由此，正负极集电接头11、12的折弯部由绝缘片5的插入片55及外覆盖片51从内外支承而将集电部整形。在该状态下，将在绝缘片5的外覆盖片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的狭缝部MF。并且，如图11所示，使绝缘片5的前端折翼57从外侧与外覆盖片 51重合并通过热熔敷使它们接合，另外，内侧折翼58也同样与内壁部53接合，从而完成由绝缘片5覆盖固定的层叠电极体10。之后，对绝缘片5整体进行加热而使其热收缩，由此能够在对层叠电极体10施加压力的状态下将其固定。[向外装体的封入]如图12所示，在由预先成形为能够设置电极体的层叠膜17构成的外装体18中插入上述层叠电极体10，以仅使正极集电端子15及负极集电端子16从外装体18向外部突出的方式对包括存在正极集电端子15及负极集电端子16的边在内的三边进行热熔敷。[电解液的封入、密封化]从上述外装体18的未被热熔敷一边注入电解液，最后通过对未进行热熔敷的一边进行热熔敷而制作电池，其中，电解液使用在碳酸乙烯酯(EC)与碳酸甲乙酯(MEC)以体积比30 70的比例混合的混合溶剂中以IM(摩尔/升)的比例溶解LiPF6而成的电解液。[实施方式的电池产生的效果]用于实施上述发明的方式中说明的层叠式电池(以下，也称为本发明电池)具备层叠电极体10，该层叠电极体10通过延伸出正极集电接头11的多张(35张)的正极板1 和延伸出负极集电接头12的多张(36张)的负极板2隔着隔板3a交替层叠而成，在该层叠式电池的结构中，层叠的正极集电接头11及负极集电接头12分别靠向上述层叠电极体10 的层叠方向的一侧(在图6中为上端侧)集束，且将从该集束部向前端侧延伸的部位朝向上述层叠电极体10的层叠方向的另一侧(在图6中为下侧)折弯，上述层叠电极体10由绝缘片5以覆盖其层叠方向的两端面并呈筒状包围的方式覆盖固定，作为上述绝缘片5的一部分的插入片阳插入到上述正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部与上述层叠电极体10之间，并且作为上述绝缘片5的一部分的外覆盖片51从外侧覆盖正极集电接头 11及负极集电接头12的折弯部。根据上述本发明电池的结构，正负极集电接头11、12的折弯部保持为由作为绝缘片的一部分的插入片阳及外覆盖片51从内外夹持的姿势，由此，能够将集电部正确且可靠地定位保持于规定的位置，集电部的姿势也被正确且可靠地保持、即整形为规定的姿势。另外，此时，集电部的定位及整形使用作为绝缘片5的一部分的插入片55及外覆盖片51，其中，绝缘片5将层叠电极体10以覆盖其层叠方向的两端面(最外侧的两负极板2的露出侧面)且呈筒状包围的方式覆盖，因此将集电部稳定且牢固地支承，并且通过绝缘片5将层叠电极体10整体地覆盖，并同时即暂时地进行集电部的定位及整形，与例如由带进行局部地固定的情况相比，能够容易、简便且正确地进行作业。另外，由于层叠电极体10由绝缘片5以覆盖层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，因此与通过带固定层叠电极体的多个部位的情况不同，能够一次将全体固定， 因此，作业容易且简便，并且，也不易产生通过带固定时的位置错动，因此容易保持精度。并且，与通过带进行固定的情况不同，能够将层叠电极体10的制作工序整体通过设备进行。另外，通过层叠电极体10由绝缘片5以覆盖层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖，由此层叠电极体10的绝缘性良好，尤其是通过将集电部保持为由作为绝缘片的一部分的插入片阳及外覆盖片51从内外夹持的姿势，从而集电部的绝缘性良好。另外，插入到正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部与层叠电极体10之间的绝缘片5的一部分即插入片55张贴固定增设片55D，由此比绝缘片5的其它部位大(两倍)，因此正负极集电接头11、12的折弯部由具有更厚的厚度的绝缘片5即插入片55从内侧支承，从而更加容易且可靠地进行集电部的定位及整形。另外，从外侧覆盖正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的绝缘片5的一部分即外覆盖片51比正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的延伸端延伸得长，因此集电部的金属部分即正负极集电接头11、12的折弯部及正负极集电端子15、16(的折弯片部)由绝缘片5更可靠地覆盖。另外，绝缘片5的一部分即外覆盖片51延伸得比正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的延伸端长Imm左右，因此该外覆盖片51的延伸长度与正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的延伸长度之差不会变得过小，因此能够确保由绝缘片5更加可靠地覆盖集电部的金属部分即正负极集电接头11、12的折弯部及正负集电接头15、16(的折弯片部)的效果，且该外覆盖片51的延伸长度与正极集电接头11及负极集电接头12的折弯部的延伸长度之差不会过大，因此也不易产生例如该覆盖片51的延伸端部被一起夹入层叠外装体18的密封部这样的不良情况。另外，在绝缘片5的连接部的一部分即侧壁片56的前侧端缘及内侧端缘形成有前侧折翼57及内侧折翼58，通过将前侧折翼57及内侧折翼58重叠并接合来形成将该连接部的一部分接合的结构，因此能够将绝缘片5的连接部的一部分容易且可靠地接合。另外，层叠电极体10收容于由层叠膜17构成的具有挠性的外装体18中。作为外装体，例如可以使用电池壳体等，但在电池壳体的情况下，由于其自身具有一定的形状保持性(刚性)，因此通过将正负极集电接头相对于该电池壳体固定来构成集电部，从而进行集电部的定位及整形，即使受到外力，集电部的位置及姿势也不易错动，与此相对，在层叠外装体等那样具有挠性的外装体的情况下，由于自身没有形状保持性(刚性)，因此需要在外装体以外进行集电部的定位及整形，并且当受到外力时，集电部的位置及姿势容易产生错动，因此通过作为绝缘片的一部分的插入片55及外覆盖片51进行集电部的定位及整形的本发明的结构特别有效。特别是，将层叠电极体配置在层叠外装体内，且在隔着集电端子的状态下对层叠外装体进行热熔敷时(即，对层叠外装体进行热熔敷密封时)的电极端子及集电结构的定位特别重要，在这一点上，通过作为绝缘片5的一部分的插入片55及外覆盖片51进行集电部的定位及整形的本发明电池的结构特别有效。另外，由于层叠膜为具有通过树脂涂覆金属箔(铝箔)的两面的结构的绝缘体，因此在使用层叠外装体的情况下，通常不需要层叠外装体与层叠电极体之间的绝缘。然而，由于层叠外装体尤其是在角部等存在树脂涂层剥离的情况，因此存在没有完全成为绝缘体的情况。因此，从确保绝缘性的观点出发，通过具有绝缘性的绝缘片5将层叠电极体10实质
11性整体地覆盖的本发明电池的结构特别有效。另外，在集电部形成的空隙的一部分即正极集电接头11与负极集电接头12之间的中央部具备对插入片5与层叠电极体10之间形成的空隙进行填充的间隔件5S。在具有挠性的外装体中收容有层叠电极体的结构中，在对外装体的内部进行真空吸引并同时进行密封(减压密封)时，若在集电部形成有间隙，则存在在该间隙的形成部分因伴随真空吸引的内压变化而在外装体上产生褶皱或变形的问题。与此相对，在上述本发明电池的结构中， 在正极集电接头11与负极集电接头12之间的中央部通过间隔件5S填充插入片55与层叠电极体10之间形成的空隙，由此能够抑制伴随正空吸引的外装体的褶皱或变形的产生。另外，在通过绝缘片5将层叠电极体10覆盖固定后，对该绝缘片5进行加热而使其热收缩，由此能够对层叠电极体10进行施压固定，因此能够将层叠电极体10更加牢固地稳定固定。[其它事项](1)在上述本发明电池中，层叠电极体10被绝缘片15大致无间隙地覆盖固定，由此能够不产生错动而可靠地固定，并且在六面可靠地绝缘，但除了由前侧折翼57及内侧折翼58形成的固定部外，连接部不接合，由此电解液能够进入内部。在此，例如图13所示， 可以在绝缘片6上形成具有不损坏位置固定功能和绝缘性程度的开口面积的通液口 601C、 602C等，由此使电解液的进入更容易。该图所示的绝缘片6除了配设有通液口 601C、602C 这一点以外具有与上述本发明电池的绝缘片5同样的结构，在外覆盖片61、插入片65及间隔件6S上，在组装后连通且贯通的对应位置穿设有排成一列的多个(5个)圆形的通液口 601C，在内壁部63上隔开间隔而穿设有排成一列的多个(17个)圆形的通液口 602C。通过上述通液口 601C、通液口 602C，在注入电解液侧(集电侧)及其相反侧能够使电解液更容易进入内部。另外，例如在上述本发明电池的绝缘片5中，可以不形成两侧的侧壁片56中的至少一方而使该侧面打开。根据该结构，将层叠电极体10由外覆盖片51、上壁部52、内壁部 53、下壁部讨及插入片55以覆盖其层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，由此完成层叠电极体10，从而能够在确保固定的功能的同时使电解液的进入更容易。但是，从侧面部的层叠电极体10的位置错动的防止(固定状态的稳定性)及绝缘性的观点出发，优选如上述本发明电池那样，通过还同时形成两侧的侧壁片56，从而成为六面闭塞的结构。(2)在上述本发明电池中，间隔件5S通过超声波焊接而固定在插入片55 (的增设片55D)，但例如也可以替换为热熔敷、粘接剂、粘接带等其它方法，或者与其组合而进行接合、固定。另外，在上述本发明电池中，增设片55D通过粘接剂张贴、固定于插入片55，但例如也可以替换为超声波焊接、热熔敷等其它方法，或者与其组合而进行张贴、固定。另外，在上述本发明电池中，前侧折翼57及内侧折翼58分别通过热熔敷接合于外覆盖片51及内壁部53，但例如也可以替换为粘接剂、粘接带等其它方法，或者与其组合而进行接合。另外，在上述本发明电池中，固定片59通过将扣眼部59F插入到下壁部M的狭缝54F而固定，但例如也可以替换为热熔敷、粘接剂、粘接带等其它方法，或者与其组合而进行固定。(3)作为正极活性物质，不局限于上述钴酸锂，也可以由钴-镍-锰、铝-镍-锰、 铝-镍-钴等含有钴、镍或锰的锂复合氧化物或尖晶石型锰酸锂等构成。(4)作为负极活性物质，除了天然石墨、人造石墨等石墨以外，只要是石墨、焦炭、氧化锡、金属锂、硅、以及它们的混合物等能够插入或脱离锂离子的物质即可。(5)作为电解液，没有特别限定为本实施例中示出的电解液，作为锂盐，例如列举有 LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3) 2、LiN(SO2C2F5) 2、LiPF6_x (CnF2n+1)x(其中，1 < χ < 6、n = 1 或 2) 等，也可以将上述的一种或两种以上混合使用。支承盐的浓度没有特别限定，但优选每升电解液中有0. 8 1. 8摩尔。另外，作为溶剂种类，除了上述的EC或MEC以外，还优选碳酸丙二酯(PC)、Y-丁内酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等碳酸酯系溶剂，更优选环状碳酸酯与链状碳酸酯的组合。作为绝缘片的材质，可以使用聚乙烯、聚丙烯、改性聚烯烃、聚氯化乙烯、聚苯乙烯等。绝缘片的厚度优选为10 500μπι左右。另外，在使绝缘片热收缩时，优选使用通过在 100 200°C下进行几秒 几分的热处理而进行热收缩的材质的绝缘片。工业实用性本发明例如适合使用于搭载在机器人或电动机动车等上的动力、备用电源等高输出用途的电源。
权利要求
1.一种层叠式电池，其具备层叠电极体，该层叠电极体通过延伸出正极集电接头的多张正极板和延伸出负极集电接头的多张负极板隔着隔板交替层叠而成，所述层叠式电池的特征在于，层叠的正极集电接头及负极集电接头分别靠向所述层叠电极体的层叠方向的一侧集束，从该集束部向前端侧延伸的部位朝向所述层叠电极体的层叠方向的另一侧折弯，所述层叠电极体由具有绝缘性的绝缘片以覆盖其层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，所述绝缘片的一部分插入到所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部与所述层叠电极体之间，并且所述绝缘片的一部分从外侧覆盖所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部。
2.根据权利要求1所述的层叠式电池，其特征在于，插入到所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部与所述层叠电极体之间的所述绝缘片的一部分的厚度比所述绝缘片的其他部位的厚度厚。
3.根据权利要求1或2所述的层叠式电池，其特征在于，从外侧覆盖所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的所述绝缘片的一部分比所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的延伸端延伸得长。
4.根据权利要求3所述的层叠式电池，其特征在于，所述绝缘片的一部分延伸得比所述正极集电接头及负极集电接头的折弯部的延伸端长 0. 5 Imm0
5.根据权利要求1 4中任一项所述的层叠式电池，其特征在于，在所述绝缘片的连接部的至少一部分上形成有折翼，通过将该折翼重叠并接合而使该连接部的至少一部分接合。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 所述层叠电极体收容于具有挠性的外装体中。
7.根据权利要求6所述的层叠式电池，其特征在于，具备间隔件，该间隔件对形成在集电部上的空隙的至少一部分进行填充。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的层叠式电池，其特征在于， 在所述绝缘片上形成有通液口。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的层叠式电池，其特征在于，所述层叠电极体被绝缘片覆盖固定后，通过使该绝缘片热收缩，而对所述层叠电极体进行施压固定。
全文摘要
本发明提供一种能够将集电部容易且可靠地定位且能够将层叠电极体容易且高精度地制作的层叠式电池。层叠的正极集电接头(11)及负极集电接头(12)分别靠向层叠电极体(10)的层叠方向的一侧(上端侧)集束，且从该集束部向前端侧延伸的部位朝向层叠电极体(10)的层叠方向的另一侧(下端侧)折弯，将层叠电极体(10)由具有绝缘性的绝缘片(5)以覆盖其层叠方向的两端面且呈筒状包围的方式覆盖固定，将绝缘片(5)的一部分(插入片55)插入到正极集电接头(11)及负极集电接头(12)的折弯部与层叠电极体(10)之间，并且绝缘片(5)的一部分(外覆盖片51)从外侧覆盖正极集电接头(11)及负极集电接头(12)的折弯部。
文档编号H01M2/14GK102386437SQ20111025237
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年8月31日
发明者前田仁史, 新屋敷昌孝, 楠川正男, 藤原雅之, 谷祐儿 申请人:三洋电机株式会社