锂离子二次电池的制作方法

专利名称：锂离子二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子二次电池。
背景技术：
以往在电化学中，已知将以进行锂离子的吸收和释放的材料为主体的正极和负极隔着隔膜卷绕而成的卷绕体、或隔着隔膜层叠正极和负极而成的层叠体(以下将它们称作 “发电要件”。)收纳于金属制或层压制的外装体中而形成的锂离子二次电池。这些发电要件具备分别与正极和负极连接的正极接头和负极接头。通常的锂离子二次电池的外装体为方形或圆筒型的金属罐时，通常为将前述负极接头和正极接头与外装罐、对外装罐进行封口的盖体等进行焊接连接的结构。另外，将铝制等的层压体作为外装体时，可以通过将正极接头和负极接头的一端通过层压体而引出至外部并与外部端子连接， 从而进行电力的传递。而且，以往的锂离子二次电池的发电要件是使用接头焊接机、卷绕机、接头切断机等的各种组合装置，经过多个生产工序而制作的，但出于应对大量生产等的目的，通常采用如下方法以多个生产工序为一个生产线，与电池的生产个数等对应，使至少2个以上的生产线同时进行而制造。除了进行锂离子二次电池的生产管理以外，重要的是提高电池的追踪性。特别地， 锂离子二次电池的安全性多数主要取决于电池的内部结构，也包含防止意外的用意，能够追踪发生不良状况的电池由哪个生产线制造是非常重要的。因此，提出了在接头、电极的集电体等上刻印数字或图形以设置识别标记，并从该识别标记获取追踪性的方法(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-40875号公报

发明内容
但是，专利文献1中公开的设置识别标记的方法在不破坏电池的情况下是难以识别的，为了识别，需要将电池拆开调查。另外，新的设置识别标记的工序是必须的，存在因生产的工序数增加而导致电池的单价上升的问题。由于锂离子二次电池严格密闭，因此电池的拆开是花费工夫的操作。而且，误操作时，还存在短路等危险，一直在寻求在不破坏的情况下能够获取追踪性的电池。更加优选的是通过简单的工序、不增加单价而能够获取追踪性的电池。因此，本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种对于发生不良状况的电池，即使在不破坏的情况下，也能够识别组装该电池的生产线的锂离子二次电池。根据本发明，锂离子二次电池至少具备发电要件和外装体。发电要件是将连接正极接头的一端的正极和连接负极接头的一端的负极隔着隔膜进行配置的。而且，分别与正极和负极连接的所述正极接头和/或所述负极接头的一端的平面形状是圆弧形状或至少具有2个角的几何学形状。另外，根据本发明，锂离子二次电池为至少具备将连接正极接头的一端的正极和连接负极接头的一端的负极隔着隔膜进行配置的发电要件以及外装体，且经过由多个生产工序构成的生产工序线而制作的锂离子二次电池，发电要件由正极接头和负极接头的切断工序、正极接头和负极接头分别与正极和负极的连接工序和将正极和负极隔着隔膜进行配置的工序而制作，生产工序线至少有2个以上，且至少包含制作发电要件的工序。而且，分别与正极和负极连接的正极接头和负极接头的一端中，正极接头和负极接头的至少一方的一端与每个生产工序线对应而具有不同的平面形状。根据本发明的实施方式，在锂离子二次电池中，正极接头和负极接头的至少一方的一端的平面形状是圆弧形状或至少具有2个角的几何学形状，这些形状包含与组装各电池的生产工序线对应而决定的平面形状。即，由某一个生产工序线(例如，第1生产工序线)制造的锂离子二次电池的接头的一端的平面形状与由其他生产工序线(例如，第2生产工序线)制造的锂离子二次电池的接头的一端的平面形状呈现不同的形状。对于经过各个生产工序线完成的锂离子二次电池，使用X射线检查机在不破坏的情况下进行检查，并检测出与正极和负极的配置有关的不良状况、或正极接头和/或负极接头与外装体接触的不良状况等时，通过识别检测出该不良状况的锂离子二次电池的正极接头和/或负极接头的一端的平面形状，就能够确定制造该电池的生产工序线。其结果，能够提高追踪性。


图1是本发明的实施方式的锂离子二次电池的立体图。图2是表示本发明的实施方式的锂离子二次电池的制造方法的工序图。图3是表示图2所示的步骤S2的工序的示意图。图4是表示图2所示的步骤S3 步骤S7的工序的示意图。图5是表示图2所示的步骤S3 步骤S7的工序的示意图。图6是表示图2所示的步骤S8 步骤S12的工序的示意图。图7是表示图2所示的步骤S14的工序的示意图。图8是表示图2所示的步骤S14的工序的示意图。图9是卷绕体的长度方向的剖视图。图10是锂离子二次电池的一部分的侧视图。
具体实施例方式对于本发明的实施方式，边参照附图边详细进行说明。其中，对图中相同或相当部分赋予相同符号因而不重复其说明。本发明可适宜地适用于以往公知的方形电池、圆筒形电池和层压形电池中的任一锂离子二次电池。图1是本发明的实施方式的锂离子二次电池的立体图。其中，图1中，外装体4以能看见其内部的方式进行图示。
参照图1，本发明的实施方式的锂离子二次电池10是方形电池，具备卷绕体1、正极接头2、负极接头3、外装体4、盖体5、防爆口 6、端子7和注入口 8。卷绕体1由隔着隔膜卷绕正极和负极的结构构成。另外，卷绕体1在将正极、负极和隔膜卷绕后，进行挤压而形成扁平形状，并收纳于外装体4内。而且，卷绕体1包含电解液。正极接头2由相对于锂而言高电位下稳定的金属或碳质等导电性材料构成。而且，正极接头2多数由铝(Al)或铝合金构成，且形成长条形。但是，正极接头2也可以由铝和其他的金属(例如焊接性良好的镍等)的包层材料等构成。而且，正极接头2的一端与卷绕体1的正极连接，另一端与盖体5连接。这种情况下，正极接头2在卷绕体1和盖体5 之间弯曲而配置于外装体4内。负极接头3由相对于锂而言低电位下稳定的部件构成，与正极接头2同样地具有长条形。另外，负极接头3优选由X射线吸收能力比后述的外装体4更高的部件构成。负极接头3由X射线吸收能力比外装体4更高的部件构成时，可以提高负极接头3相对于外装体4的反差。因此，作为用于以不破坏的方式检查电池内部的X射线检查机，由于可以使用能够简便地进行内部观察的透射型X射线检查装置，因此优选。这样的部件是例如铜、铜合金、镍、以及铜与镍等其他金属的包层材料中的任一种。金属吸收X射线的程度在金属的真密度升高时增大，在金属的真密度降低时减小。因此，“X射线吸收能力高”是指金属的真密度高。构成负极接头3的铜、铜合金和镍的真密度分别是8. 9、8. 5 9. 5和8. 9g/cm3,构成外装体4的铝的真密度是2. 7g/cm3。因此，如上所述，负极接头3由X射线吸收能力比外装体4更高的部件构成。另外，负极接头3的一端与卷绕体1的负极连接，另一端与端子7连接。这种情况下，负极接头3在卷绕体1和端子7之间弯折而配置于外装体4内。负极接头3的与卷绕体1的负极连接的一端具有以任意角度切断的形状。该形状具有在负极接头3的一端的宽度方向的左端和右端分别具有角度的、本发明中所述的至少具有2个角的几何学形状。通过由X射线吸收能力比外装体4更高的部件来构成负极接头 3，能够利用透射型的X射线检查机、以不破坏的方式观察电池的内部，从而能够充分把握负极接头3的至少2个角。另外，在例如士0 60度的范围内改变角度而切断与卷绕体1 的负极连接的负极接头3的一端时，任一切断角度均可以识别。如果利用X射线检查机、在不破坏的情况下观察收纳于外装体4内的负极接头3 的一端，并识别其几何学形状、接头的切断角度，则能够达成本发明的目的，因此，负极接头 3的任意的设有几何学形状、切断角度的一端部分(或其周边部分)可以由X射线吸收能力比外装体4更高的部件构成。外装体4由铝、铝合金和包覆了镍的铁等金属材料、或聚丙烯等树脂材料构成。而且，在达成确保特定以上的机械强度的目的、或者兼备向电池外部供电的介质等的功能的目的时，外装体4多数由金属材料构成。负极接头3由铜或铜合金、或者铜与镍等其他金属的包层材料构成时，外装体4优选由X射线吸收能力比负极接头3的材料更低的材料构成，例如可举出铝(也包含合金)。 另外，如果负极接头3的整面或至少设置了切断角度的一端部分(或其周边部分)例如用金或钼包覆，则外装体4可以由包覆了镍的铁等金属材料构成。而且，外装体4收纳卷绕体 1、正极接头2和负极接头3。在例如外装体4由铝构成的情况下，盖体5由铝构成。而且，盖体5通过实施激光等的焊接加工而嵌合于外装体4的开口端。防爆口 6设置在盖体5上。而且，在外装体4内发生的由于气体等引起的内压上升时，防爆口 6裂开而发挥释放压力的功能。端子7经由绝缘体(未作图示)而设置在盖体5上，与负极接头3的另一端连接。注入口 8设置在盖体5上。而且，注入口 8是用于将电解液注入卷绕体1的口。电解液注入后，嵌合销子(未作图示)以堵住注入口 8，并利用激光等进行焊接以完全密封。正极由正极集电体和正极活性物质层构成。正极集电体例如由Al箔构成，具有带状。正极活性物质层在正极集电体的一面或两面上形成。更具体而言，正极活性物质层例如通过将混合有正极活性物质和粘合剂的浆料涂布在正极集电体的两面上，对该涂布后的浆料进行干燥，接着在厚度方向上进行加压而形成。浆料的涂布例如通过刮浆法和喷涂法等来进行。另外，浆料可以根据需要进一步含有导电性材料。正极活性物质包含例如LiCoO2^iNiOyLiMn2OpLiNilZ3ColZ3MnvA 和 LiFePO4 等中的任一种。粘合剂包含聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)等氟系树脂，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和乙烯丙烯二烯多嵌段聚合物等橡胶系树脂，羧甲基纤维素(CMC)等纤维素系树脂等。导电性材料包含乙炔黑(AB)、科琴黑(Ketjen black,KB)、石墨和非晶质碳等碳材料。这些导电性材料可以单独或混合使用。负极由负极集电体和负极活性物质层构成。负极集电体例如由Cu箔构成，具有带状。负极活性物质层在负极集电体的一面或两面上形成。更具体而言，负极活性物质层例如通过将混合有负极活性物质和粘合剂的浆料涂布在负极集电体的两面上，对该涂布后的浆料进行干燥，接着在厚度方向上进行加压而形成。浆料的涂布可以通过上述的刮浆法和喷涂法等来进行。另外，浆料可以根据需要进一步含有导电性材料。负极活性物质包含例如Sn和Si等可与Li进行合金化的金属、金属锂、LiAl合金、 非晶质碳、人造石墨、天然石墨、富勒烯(fullerene)和纳米管等能够吸收释放锂(Li)的碳系材料、Li4Ti5O12和Li2Ti3O7等能够吸收释放Li的钛酸锂等。粘合剂包含PTFE、PVDF、SBR和羧甲基纤维素(CMC)等中的任一种。这些粘合剂可以单独或混合使用。导电性材料包含AB、KB和非晶质碳等碳材料。这些导电性材料可以单独或混合使用。对于隔膜，无特别限制，可以适用以往公知的隔膜作为隔膜。例如，厚度为5 30 μ m、开孔率为30 70%的微多孔性聚乙烯膜或微多孔性聚丙烯膜，以及聚乙烯聚丙烯复合膜等可适宜地用作隔膜。另外，出于改善这些隔膜的穿刺强度、耐热收缩性等目的，可以将在微多孔性膜的一面或两面上包覆或层叠了氧化铝、二氧化硅和勃姆石等耐热性和高强度的无机填料，酰亚胺和芳胺等耐热性树脂的膜用作隔膜。电解液例如包含将Li盐溶解于有机溶剂中所得的电解液。作为Li盐，可以使用能够在有机溶剂中解离而生成Li+离子、在以电解液作为构成要素的电池的电压范围内不会引起分解等副反应的Li盐。而且，Li盐包含例如 LiPF6、LiBF4, LiAsF6 和 LiClO4 等无机化合物，LiN(SO2CF3) 2、 LiN (SO2C2F5) 2、LiN (SO2CF3) (SO2C4F9)、LiC (SO2CF2) 3、LiC (SO2C2F5) 3、LiPF6_n(C2F5)n(η 为 1 6 的整数)、LiS03CF3、LiSO3C2F5和LiSO3C4F8等有机化合物等。有机溶剂只要是能够溶解Li盐、在电池的电压范围内不会引起分解等副反应的溶剂就无限制。作为有机溶剂，例如可举出碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯和亚乙烯基碳酸酯等环状碳酸酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和甲基乙基碳酸酯等链状碳酸酯，Y-丁内酯等环状酯，乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚(Diglyme)、三乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚等链状醚，二噁烷、四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃等环状醚，乙腈、丙腈、甲氧基丙腈和乙氧基丙腈等腈类等。这些有机溶剂可以单独或混合使用。这些有机溶剂中，有机溶剂优选碳酸亚乙酯和链状碳酸酯的混合溶剂。使用该混合溶剂时，可以得到高导电率、实现良好的电池特性。出于提高安全性、循环性、高温储藏性等特性的目的，电解液中可以适当含有亚乙烯基碳酸酯类、1，3-丙烷磺酸内酯、二苯基二硫化物、环己基苯、联苯、氟苯和叔丁基苯等添加剂。另外，电解液可以取代有机溶剂而含有乙基-甲基咪唑鐺三氟甲基磺酰亚胺、庚基-三甲基铵三氟甲基磺酰亚胺、吡啶三氟甲基磺酰亚胺和胍三氟甲基磺酰亚胺等常温熔融盐。另外，电解液也可以利用下述的主聚合物而进行凝胶化。作为主聚合物，可以举出聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、主链或侧链上含有环氧乙烷链的交联聚合物、利用光和热能够交联且侧链上具有氧杂环丁烷化合物或脂环式环氧化合物的(甲基)丙烯酸酯共聚物等。图2是表示本发明的实施方式的锂离子二次电池10的制造方法的工序图。其中， 图2表示关于使用5台卷绕机A E对卷绕体1进行卷绕的情况的锂离子二次电池10的制造方法。另外，图3是表示图2所示的步骤S2的工序的示意图。另外，图4和图5是表示图2所示的步骤S3 步骤S7的工序的示意图。另外，图6是表示图2所示的步骤S8 步骤S12的工序的示意图。另外，图7和图8是表示图2所示的步骤S14的工序的示意图。参照图2，开始锂离子二次电池10的制造时，通过上述方法制作多个正极和多个负极，并制作多个隔膜(步骤Si)。然后，使用焊接机将带状的铝箔20的一端20A与正极 11焊接，使用刀具30在距一端20A规定长度Ll的位置切断带状的铝箔20 (步骤S2，参照图3的(a))。由此，正极接头2与正极11连接。这种情况下，正极接头2在例如正极11的长度方向的一端侧与正极连接。于是正极接头2的一端2A和另一端2B形成为沿着正极接头2的宽度方向DRl切断正极接头2的形状(参照图3的(b))。另外，步骤S2的工序反复进行直至正极接头2与步骤Sl中制作的多个正极11的全部连接。然后，使用焊接机将带状的铜箔40的一端40A与负极12焊接，使用刀具50在距一端40A规定长度Ll的位置、以+20度的切断角度切断带状的铜箔40 (步骤S3，参照图4)。由此制作具有以+20度的切断角度切断的一端31A和另一端31B的负极接头3 (31)与负极 12连接而成的部件(参照图5的(a))。另外，使用焊接机将带状的铜箔40的一端40A与负极12焊接，使用刀具50在距一端40A规定长度Ll的位置、以+10度的切断角度切断带状的铜箔40 (步骤S4,参照图4)。 由此制作具有以+10度的切断角度切断的一端32A和另一端32B的负极接头3 (32)与负极 12连接而成的部件(参照图5的(b))。进一步使用焊接机将带状的铜箔40的一端40A与负极12焊接，使用刀具50在距一端40A规定长度Ll的位置、以0度的切断角度切断带状的铜箔40 (步骤S5，参照图4)。 由此制作具有以0度的切断角度切断的一端33A和另一端3 的负极接头3 (33)与负极12 连接而成的部件(参照图5的(C))。进一步使用焊接机将带状的铜箔40的一端40A与负极12焊接，使用刀具50在距一端40A规定长度Ll的位置、以-10度的切断角度切断带状的铜箔40 (步骤S6，参照图4)。 由此制作具有以-10度的切断角度切断的一端34A和另一端34B的负极接头3 (34)与负极 12连接而成的部件(参照图5的(d))。进一步使用焊接机将带状的铜箔40的一端40A与负极12焊接，使用刀具50在距一端40A规定长度Ll的位置、以-20度的切断角度切断带状的铜箔40 (步骤S7,参照图4)。 由此制作具有以-20度的切断角度切断的一端35A和另一端35B的负极接头3 (35)与负极 12连接而成的部件(参照图5的(e))。这种情况下，负极接头3(31 35)例如与负极12的长度方向的负极12的大致中央部连接。其中，+20度、+10度、0度、-10度和-20度的切断角度是将带状的铜箔40的宽度方向DR2作为0度，将逆时针作为正(+)、顺时针作为负(_)时的角度(参照图4)。另外， +20度、+10度、0度、-10度和-20度的切断角度分别是与卷绕机A E对应而决定的切断角度。另外，步骤S3 步骤S7同时进行。S卩，将步骤Sl中制作的多个负极12分成5个生产工序线，分别进行步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S6、步骤S7。如果这样同时进行步骤S3 步骤S7，则可制作具有以不同的切断角度切断的一端和另一端的负极接头3与负极12连接而成的部件。接着，将带正极接头2的正极11、隔膜I3和步骤S3中制作的带负极接头3 (31)的负极12进行层叠，将该层叠体沿箭头ARWl的方向用卷绕机A进行卷绕(步骤S8,参照图 6)。另外，将带正极接头2的正极11、隔膜13和步骤S4中制作的带负极接头3(32)的负极12进行层叠，将该层叠体沿箭头ARWl的方向用卷绕机B进行卷绕(步骤S9，参照图6)。 进一步将带正极接头2的正极11、隔膜13和步骤S5中制作的带负极接头3 (33)的负极12 进行层叠，将该层叠体沿箭头ARWl的方向用卷绕机C进行卷绕(步骤S10，参照图6)。进一步将带正极接头2的正极11、隔膜13和步骤S6中制作的带负极接头3 (34)的负极12进行层叠，将该层叠体沿箭头ARWl的方向用卷绕机D进行卷绕(步骤S11，参照图6)。进一步将带正极接头2的正极11、隔膜13和步骤S7中制作的带负极接头3 (35)的负极12进行层叠，将该层叠体沿箭头ARWl的方向用卷绕机E进行卷绕(步骤S12，参照图6)。其中，步骤S8 步骤S12与步骤S3 S7同样，是同时进行的。S卩，步骤S3和步骤S8形成1个生产工序线(第1生产工序线)，以下同样，步骤S4和步骤S9、步骤S5和步骤S10、步骤S6和步骤S11、步骤S7和步骤S12分别形成第2生产工序线、第3生产工序线、 第4生产工序线、第5生产工序线。然后，将第1 第5生产工序线中制作的卷绕体1收纳于外装体4中(步骤S13)。之后，将分别与收纳在外装体4中的卷绕体1的正极11和负极12连接的正极接头2和负极接头3的另一端切齐，使正极接头2的另一端与盖体5连接，负极接头3的另一端与端子7连接(步骤S14)。这种情况下，正极接头2的另一端沿正极接头2的宽度方向被切断，负极接头3的另一端沿负极接头3的宽度方向被切断。因此，正极接头2的另一端与负极接头3的另一端具有相同的形状。另外正极接头2的另一端与负极接头3的另一端以正极接头2和负极接头3变为彼此相同的长度的方式被切断。更具体而言，正极接头2 的另一端与负极接头3的另一端以距卷绕体1的端面IA的长度L2比从卷绕体1的端面IA 到外装体4的开口部的距离L3长的方式被切断(参照图7)。然后，正极接头2被切断的另一端与盖体5连接，负极接头3被切断的另一端与端子7连接(参照图8)。然后，将盖体5嵌合在外装体4的开口部(步骤SM)。这种情况下，正极接头2 中，将卷绕体1和盖体5之间的部分弯曲成不与外装体4的内壁接触。对于负极接头3也同样。之后，从注入口 8将电解液注入卷绕体1(步骤S16)。由此完成锂离子二次电池10。其中，步骤S13 步骤S16是对步骤S8 步骤S12中制作的多个卷绕体1的全部进行的。图2中，是组合步骤S3 步骤S7和步骤S8 步骤S12的工序来形成前述第1 第5生产工序线的，但从确保一定的产物量或确保更高的追踪性等的目的出发，可以在第 1 第5生产工序线中也包含作为其前后的生产工序的步骤Sl 步骤S2以及步骤S13 S16而同时进行。如上所述，使用一端部31A具有以+20度的角度切断铜箔40的平面形状的负极接头3 (31)的卷绕体由第1生产工序线制作(步骤S3，参照S8)，使用一端部32A具有以+10 度的角度切断铜箔40的平面形状的负极接头3 (32)的卷绕体由第2生产工序线制作(步骤 S4,参照S9)，使用一端部33A具有以0度的角度切断铜箔40的平面形状的负极接头3 (33) 的卷绕体由第3生产工序线制作(步骤S5，参照S10)，使用一端部34A具有以-10度的角度切断铜箔40的平面形状的负极接头3(34)的卷绕体由第4生产工序线制作(步骤S6， 参照Sll)，使用一端部35A具有以-20度的角度切断铜箔40的平面形状的负极接头3 (35) 的卷绕体由第5生产工序线制作(步骤S7，参照S12)。由此，负极接头3(31 35)的一端31A 35A分别与第1 第5生产工序线对应而被决定，具有在负极接头3的长度方向宽度变化的平面形状或在负极接头3的长度方向宽度一定的平面形状(参照图5的(a) (e))。其结果，如果能够识别完成的锂离子二次电池10的负极接头3(31 35)的一端 31A 35A(与负极焊接侧的端)的平面形状，则能够确定该电池由第1 第5生产工序线中的哪一个生产工序线所制作。而且，由于负极接头3(31 35)由X射线吸收能力比外装体4更高的铜等构成， 因此通过从锂离子二次电池10的厚度方向对锂离子二次电池10照射X射线，并利用透过锂离子二次电池10的X射线来进行观察锂离子二次电池10内部的X射线检查，从而能够识别负极接头3 (31 35)的一端31A 35A的平面形状。专利文献1中，以突起和穿孔等作为识别标记而在正极接头等上形成，但正极接头等由与罐相同的材料构成时，通过X射线检查可能难以识别识别标记。另外，不变更制造以往的锂离子二次电池的工序数，而仅仅改变切断成为负极接头3的带状的铜箔40时的切断角度，能够将负极接头3 (31 35)的一端31A 35A的形状设定为与第1 第5生产工序线对应而决定的平面形状。因此，能够以不增加制造锂离子二次电池时的工序数、而能够确定制作电池的生产工序线的方式改变负极接头3(31 35) 的一端3IA 35A的平面形状。S卩，专利文献1中，将正极接头与正极焊接、负极接头与负极焊接后，需要增加对正极接头等和/或负极接头等赋予识别标记的工序，但本发明的实施方式中，不需要专利文献1中那样的赋予识别标记的工序，只要在以往的切断铜箔40的工序中，使负极接头 3(31 35)的一端31A 35A的平面形状对应于各生产工序线而改变角度即可。图9是卷绕体1的长度方向的剖视图。另外，图10是锂离子二次电池10的一部分的侧视图。参照图9，负极12在宽度方向DR3上的两端与正极11相比各仅突出0. 5mm, 长度方向(与图9的纸面垂直的方向)的两端与正极11相比各突出2mm左右。S卩，负极12 在宽度方向DR3上仅比正极11宽1mm，长度方向仅比正极11长4mm。因此，在正常的卷绕体1中，正极11是在其宽度方向DR3上配置于负极12内(参照图9的(a))。另一方面，在不正常的卷绕体1中，正极11不在其宽度方向DR3上配置于负极12 内(参照图9的(b))。其结果，锂积存在正极11的一部分11A，成为起火的原因。前述正极11和负极12的配置多数是由于卷绕机的卷绕不良而变得不正常的。因此，使用X射线检查机来确认正极11和负极12的配置、以及卷绕体1的负极接头3的一端的切断角度，并检测出配置的不正常时，如果负极接头3的一端的切断角度为+20度，则可以识别由于第1生产工序线的卷绕机A的卷绕而导致产生正极11和负极12的不正常的配置。该判别的切断角度为+20度以外的情况也同样。参照图10，在外装体4的开口部嵌合盖体5时，正极接头2和负极接头3在卷绕体 1和盖体5之间被弯折。因此，在正常的情况下，弯折的正极接头2和负极接头3与外装体 4不接触(参照图10的(a))。另一方面，不正常的情况下，弯折的正极接头2和/或弯折的负极接头3与外装体 4接触(参照图10的(b))。正极接头2和/或负极接头3与外装体4的接触也多数由于卷绕机的卷绕不良而产生。因此，使用X射线检查机来确认正极接头2和负极接头3与外装体4的接触、以及生产工序线中的负极接头3的一端的切断角度，并检测出不正常时，如果负极接头3的一端的切断角度为-20度，则能够识别由于第5生产工序线中的卷绕机A的卷绕而产生正极11和负极12的不正常的配置。该判别的切断角度为-20度以外的情况也同样。这样，使用X射线检查机，对例如上述2个项目进行检查，并且其检查结果为不正常时，只要判别获得不正常结果的卷绕体1的负极接头3的一端的切断角度，就能够判别不正常的电池由哪个生产工序线制作。即，能够提高追踪性。对于使负极接头3的一端的切断角度变化为20度、10度、0度、-10度和-20度的情况，进行由负极接头3的一端的X射线照片来判别负极接头3的一端的切断角度的实验， 对其结果进行说明。5个X射线操作人员每人各进行了 1次实验，结果，全部人员100%能够确认20度、 10度、0度、-10度和-20度的切断角度。另外，对于使负极接头3的一端的切断角度变化为+10度、+5度、0度、-5度和-10 度的情况，进行由负极接头3的一端的X射线照片来判别负极接头3的一端的切断角度的实验，对其结果进行说明。5个X射线操作人员每人各进行了 1次实验，结果为90%左右的正确回答率。因此，使负极接头3的一端的切断角度变化时，切断角度优选以10度单位以上变化。使负极接头3的一端的切断角度以按绝对值计成为30度以上的方式向+侧或-侧每隔10度变化时，随着切断角度向+侧或-侧增大，负极接头3与负极的焊接面积减小，因此判明引起焊接不良。实验结果确认，切断角度到士60度(+60度、+50度、+40度、+30度、 +20度、+10度、0度、-10度、-20度、-30度、-40度、-50度和-60度)是合适的。如上所述，锂离子二次电池10具备具有以与制作的生产工序线对应而决定的切断角度切断的一端的负极接头3，因此锂离子二次电池10完成后，使用X射线检查机来检查锂离子二次电池10，并检测出与正极11和负极12的配置有关的不良状况、或者正极接头2和/或负极接头3与外装体4接触的不良状况时，通过识别被检测出该不良状况的锂离子二次电池10的负极接头3的一端的切断角度，能够判别制作该电池的生产工序线。其结果，能够提高追踪性。上述中，虽然说明了使负极接头3的一端的切断角度与各生产工序线对应而变化，但本发明的实施方式中，并不限于此，也可以使正极接头2的一端的切断角度与各生产工序线对应而变化。另外，在本发明的实施方式中，也可以使正极接头2的一端和负极接头3的一端二者的切断角度对应于各生产工序线而变化。而且，通常只要使正极接头2的一端和负极接头3的一端中的至少一方的切断角度与各生产工序线对应而变化即可。而且，出于其他目的，与各生产工序线对应也可以改变切断角度而切断正极接头2和负极接头3的任一方的一端。以上对于将正极接头2和/或负极接头3的一端形状设为至少2个角、并进一步改变切断角度来识别正极接头2和/或负极接头3的一端的形状的例子进行了说明，但本发明的实施方式中，并不限于此，也可以使用其他的几何学形状、使正极接头2和/或负极接头3的一端的平面形状与各生产工序线对应而变化。这种情况下，正极接头2和/或负极接头3的一端只要具有包括圆弧状或3角以上(阶梯状和三角波状等)的任意形状的切断形状即可。具体而言，出于确保切断工序、识别工序的操作的容易性、可靠性的用意，除了前述2角形状和圆弧状以外，还可举出3角形状、4角形状、5角形状。也就是说，在本发明的实施方式中，正极接头2和/或负极接头3的一端只要是正极接头2和/或负极接头3的长度方向的宽度变化的平面形状，则可以包含任何平面形状。另外，上述中，说明了使用第1 第5生产工序线来制作电池，但本发明的实施方式并不限于此，电池只要使用2个以上的生产工序线来制作即可，也可以使用6个以上的生产工序线来制作。另外，上述中，说明了使用X射线检查机来检查与正极11和负极12的配置有关的不良状况、以及正极接头2和/或负极接头3与外装体4接触的不良状况这2个项目，但它们显示的是制造工序中的不良状况调查的一例，在本发明的实施方式中，并不限于此，本发明对于优选进行非破坏检查的其他检查也可适宜地适用。上述中，以外装体4为棱柱形状的方形的锂离子二次电池10为例，说明了使负极接头3的一端的切断角度与各生产工序线对应而变化的例子，但本发明的实施方式中，并不限于此，本发明也可以适宜地适用于外装体为圆柱形状的圆筒形的锂离子二次电池、或外装体由层压材料构成的层压形的锂离子二次电池。在圆筒形的锂离子二次电池中，外装体由含铁或镍的金属材料构成，负极接头由X 射线吸收能力比铁或镍更高的金属材料构成，正极接头由铝构成。因此，可以与负极接头同样地使正极接头的一端的切断角度与各生产工序线对应而变化，也可以取代负极接头而仅使正极接头的一端的切断角度与各生产工序线对应而变化。这种情况下，对正极接头进行利用X射线检查机的非破坏的检查时，正极接头优选由X射线吸收能力比外装体更高的部件构成。另外，由于通常的圆筒形的锂离子二次电池的外装体为圆柱形状，因此卷绕体也仿照其、外观成为圆柱形状，但由于卷绕体的形状的差异，因此不是对本发明的实施造成障碍的主要原因。层压形的锂离子二次电池具有将隔着隔膜而卷绕正极和负极而成的卷绕体用层压膜进行密封的结构、或者将隔着隔膜而层叠正极和负极而成的层叠体用层压膜进行密封的结构。而且，使卷绕体或层叠体的正极与正极接头焊接，使卷绕体或层叠体的负极与负极接头焊接。在层压形的锂离子二次电池中，正极接头由铝或铝合金构成，负极接头由镍、镀镍的铜、以及镍与铜的包层材料中的任一种(即，至少包含铜或镍的金属材料)构成，层压膜由铝或熔融性树脂构成。而且，层压形的锂离子二次电池具备卷绕体时，卷绕体的结构与上述的卷绕体1 的结构大致相同。正极接头和负极接头与正极和负极的连接方法、以及连接位置等也与上述的方形的锂离子二次电池10大体相同，由于使用X射线吸收能力比外装体更高的材料来构成正极接头和/或负极接头，因此能够适宜地实施本发明。另一方面，层压形的锂离子二次电池具备层叠体时，层叠体具有隔着隔膜而层叠正极和负极的结构。而且，正极接头与构成正极的正极集电体中的未形成正极活性物质层的部分焊接，负极接头与构成正极的负极集电体中的未形成负极活性物质层的部分焊接。 另外，正极、负极和隔膜通过层叠装置进行层叠。因此，通过以与包含该层叠装置的生产工序线对应而决定的切断角度来切断正极接头和负极接头中的至少一方，从而完成层压形的锂离子二次电池后，只要利用X射线检查机识别正极接头和负极接头的至少一方的平面形状，就能够确定制作该电池的生产工序线。这种情况下，优选用X射线吸收能力比外装体 (=层压材料)更高的部件来构成正极接头和负极接头中的至少一方。而且，即使在圆筒形的锂离子二次电池或层压形的锂离子二次电池中，也可以将与正极和负极的配置有关的不良状况、以及正极接头和/或负极接头与外装体接触的不良状况这2个项目中的至少一方作为使用X射线检查机的检查的对象，还可以将优选进行非破坏检查的其他检查作为使用X射线检查机的检查的对象。如上所述，在方形的锂离子二次电池、圆筒形的锂离子二次电池和层压形的锂离子二次电池中，正极接头和负极接头中的至少一方的一端具有与制作各电池的生产工序线对应而决定的平面形状，正极接头和负极接头中的至少一方优选由X射线吸收能力比外装体更高的部件构成。但是，在方形的锂离子二次电池、圆筒形的锂离子二次电池和层压形的锂离子二次电池中，通过X射线CT、在厚度方向检查前述锂离子二次电池等时，正极接头和负极接头中的至少一方可以不由X射线吸收能力比外装体更高的部件构成，可以由与外装体相同的材料构成。这是因为，通过X射线CT、在厚度方向检查锂离子二次电池等时，可得到在电池的厚度方向切断时的截面图像，因此即使正极接头和负极接头中的至少一方不由X射线吸收能力比外装体更高的部件构成，也能够识别正极接头和负极接头的一端的平面形状。因此，本发明的实施方式的锂离子二次电池具备外装体和收纳在外装体内、隔着隔膜而配置正极和负极的发电要件以及与发电要件的正极焊接的正极接头和与发电要件的负极焊接的负极接头，正极接头和负极接头的至少一方的一端是圆弧形状或至少具有2 个角的几何学形状、或者是改变切断角度的形状，这些形状只要具有平面形状即可。
权利要求
1.一种锂离子二次电池，至少具备将连接正极接头的一端的正极和连接负极接头的一端的负极隔着隔膜进行配置的发电要件、以及外装体，分别与所述正极和负极连接的所述正极接头和/或所述负极接头的一端的平面形状是圆弧形状或是至少具有2个角的几何学形状。
2.一种锂离子二次电池，其为至少具备将连接正极接头的一端的正极和连接负极接头的一端的负极隔着隔膜进行配置的发电要件、以及外装体，且经过由多个生产工序构成的生产工序线而制作的锂离子二次电池，所述发电要件由所述正极接头和负极接头的切断工序、所述正极接头和负极接头分别与所述正极和所述负极的连接工序、和将所述正极和所述负极隔着隔膜进行配置的工序而制作，所述生产工序线至少有2个以上，且至少包含制作所述发电要件的工序，分别与所述正极和负极连接的所述正极接头和所述负极接头的一端中，所述正极接头和所述负极接头的至少一方的一端与每个所述生产工序线对应而具有不同的平面形状。
3.如权利要求1或2所述的锂离子二次电池，所述正极接头和所述负极接头的至少一方由X射线吸收能力比所述外装体更高的部件构成。
4.如权利要求1 3中任一项所述的锂离子二次电池，所述外装体由铝或铝合金构成，所述负极接头由选自铜、镍以及铜和镍的包层材料中的材料构成。
5.如权利要求1 3中任一项所述的锂离子二次电池，所述外装体由包含铁或镍的金属材料构成，所述负极接头由X射线吸收能力比铁或镍更高的金属材料构成。
6.如权利要求1 3中任一项所述的锂离子二次电池，所述外装体由包含铝和熔融性树脂的层压体构成，所述负极接头由至少包含铜或镍的金属材料构成。
7.如权利要求1 6中任一项所述的锂离子二次电池，所述平面形状包含以所述负极接头的宽度方向为基准、且以与由多个生产工序构成的生产工序线对应而决定的切断角度将所述负极接头以直线状切断的形状。
8.如权利要求7所述的锂离子二次电池，所述至少具有2个角的几何学形状或所述平面形状包含以+60度、+50度、+40度、+30度、+20度、+10度、0度、-10度、-20度、-30 度、-40度、-50度和-60度中的任一切断角度将所述负极接头以直线状切断的形状。
全文摘要
本发明提供一种能够确定制作的生产工序线的锂离子二次电池。所述锂离子二次电池(10)具备卷绕体(1)、正极接头(2)、负极接头(3)、正极罐(4)和盖体(5)。卷绕体(1)具有隔着隔膜来卷绕正极和负极的结构，并被收纳于外装体(4)内。正极接头(2)的一端与卷绕体(1)的正极连接，另一端与盖体(5)连接。负极接头(3)的一端与卷绕体(1)的负极连接，另一端与设置于盖体(5)的端子(7)连接。而且，负极接头(3)的一端具有以与制作锂离子二次电池(10)的生产工序线对应而决定的切断角度被切断的形状。
文档编号H01M2/26GK102473890SQ201180002667
公开日2012年5月23日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年3月8日
发明者上野正人, 中川裕太, 滨口阳平, 钓贺英树, 阿部浩史 申请人:日立麦克赛尔能源株式会社