二次电池的制作方法

本发明涉及一种通过将卷绕电极体收纳在外壳中而构成的二次电池。

背景技术：

在关联技术的二次电池中，在外壳的内表面与卷绕电极体之间配置有电绝缘膜以便将外壳的内表面与卷绕电极体电绝缘。关联技术的例子可包括日本专利申请公报No.2009-26704。在该专利文献的电池中，形成有袋状的电绝缘膜以缠绕电极体(卷绕电极体)。该袋状的电绝缘膜配置成不干涉外壳的内部空间中的角部。因此，有利于将由电绝缘膜缠绕的电极体插入到外壳中。

技术实现要素：

遗憾的是，上述关联技术具有以下问题。具体地，电池的电阻在电池使用时倾向于增大。这可能归因于卷绕电极体中包含的电解液的量随着电池的使用而减少。这意味着，如果以高比率执行充放电，则已渗透卷绕电极体的电解液的一部分可能由于卷绕电极体的膨胀和收缩而从卷绕电极体在卷绕轴向上的端部流出。已从卷绕电极体流出的电解液也从袋状的电绝缘膜漏出，并收集在外壳的底部处。这是因为袋状的电绝缘膜通常通过适当地折叠单个平面状的膜而形成，并且因此在其边缘和角部处存在间隙。

这种情况下，收集在外壳的底部处的电解液难以再次返回卷绕电极体中。这是因为如上所述防止了袋状的电绝缘膜干涉外壳的角部；因此，收集在底部处的电解液与卷绕电极体和袋状的电绝缘膜之间不存在接触点。特别地，最近存在这样的倾向，即外壳中本来就不包含比其足够用于渗透卷绕电极体的量多的多余的电解液量。

本发明提供了一种允许已从卷绕电极体流出的电解液容易地返回卷绕电极体中的扁平状的二次电池。

根据本发明的一方面的二次电池包括：以电解液浸渍的扁平形的卷绕电极体；包括盖部和本体部的扁平形的外壳，所述卷绕电极体以使得所述卷绕电极体的两个转向部分别与所述盖部和所述本体部的底面对向的方式收纳在所述外壳中，所述外壳包括在所述外壳的内表面中至少配置在所述底面的纵向端部上的曲面部，所述曲面部形成为曲面，所述底面和所述外壳的壁面连接到所述曲面中；和配置在所述外壳的内表面与所述卷绕电极体之间的电绝缘膜，所述电绝缘膜形成为在所述电绝缘膜的所述盖部侧具有开口的袋状，所述电绝缘膜包括供所述电解液通过的间隙，所述间隙形成在所述电绝缘膜的位于所述底面侧的角部处，具有所述电绝缘膜中的所述间隙的所述角部被夹持在所述外壳的内表面的所述曲面部与所述卷绕电极体的位于底面侧的角部之间。

在根据上述方面的二次电池中，电绝缘膜被夹持在外壳的底面侧的曲面部与卷绕电极体之间，并且在该夹持位置处，卷绕电极体与电绝缘膜彼此接触，并且外壳的内表面与电绝缘膜也彼此接触。可供电解液通过的间隙在接触位置处形成在电绝缘膜中。因此，从卷绕电极体流出并收集在外壳的底面处的电解液能容易地返回卷绕电极体中。因此，可以抑制由于卷绕电极体中的电解液的不足而引起的发电性能的低下。

在上述方面的二次电池中，所述电绝缘膜可包括：U形部，所述U形部呈U形弯曲以使得所述U形部覆盖所述卷绕电极体的两个主面和位于所述卷绕电极体的底面侧的一个所述转向部；侧方折叠部，每个所述侧方折叠部都是通过沿所述卷绕电极体的端面折叠从所述U形部的与所述卷绕电极体的所述两个主面中的至少一个主面对应的部分沿所述卷绕电极体的卷绕轴向延伸的所述电绝缘膜的一部分而形成的；和底部折叠部，每个所述底部折叠部都是通过沿所述卷绕电极体的端面折叠从所述U形部的与所述卷绕电极体的所述底面上的所述一个转向部对应的部分沿所述卷绕电极体的卷绕轴向延伸的所述电绝缘膜的一部分而形成的，所述电绝缘膜在所述侧方折叠部中的每个侧方折叠部与所述底部折叠部中的相应一个底部折叠部之间可包括狭缝，并且所述狭缝可构成所述间隙，并且所述卷绕电极体和所述外壳的所述曲面部可经由所述底部折叠部中的至少一个底部折叠部彼此连接。

上述构成的袋状的电绝缘膜能通过折叠单个平坦膜等而容易地形成。在上述构成的袋状的电绝缘膜中，卷绕电极体与外壳的内表面的曲面部经由底部折叠部彼此连接，由此抑制外壳的振动通过底部折叠部传递到卷绕电极体。因此，上述方面的二次电池就耐久性而言是有利的。“U形”还包括弯曲部由角部构成的形状，其与弯曲部仅由曲面构成的形状不同。

在上述方面中，所述电绝缘膜可在所述底部折叠部中的所述至少一个底部折叠部的中央部分包括另一狭缝，并且所述另一狭缝可构成所述间隙。据此，可以确保从袋状的电绝缘膜的外侧到内侧的电解液的返回路径。

在上述方面中，所述侧方折叠部中的每个侧方折叠部和所述底部折叠部中的所述相应一个底部折叠部可以存在供所述电解液从其间通过的所述间隙的状态彼此重叠。

在上述方面中，所述曲面部可构造成使得所述电绝缘膜与所述外壳的内表面之间的间隔随着所述电绝缘膜上的位置越接近所述电绝缘膜被夹持在所述卷绕电极体与所述外壳之间的夹持位置而变得越小。

在上述方面中，所述夹持位置比收集在所述外壳的所述底面处的多余的所述电解液的液面高。

根据上述方面的二次电池可以是锂离子二次电池，所述卷绕电极体可包括位于所述卷绕电极体的卷绕轴向上的相应两侧的正极集电体和负极集电体，并且所述电绝缘膜可在所述卷绕电极体中至少由所述负极集电体侧的所述角部夹持。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是根据一实施方式的二次电池的示意性结构的截面图；

图2是图1中的二次电池的角部的放大截面图；

图3是示出图1的二次电池中被夹持在本体部的内表面与卷绕电极体之间的电绝缘膜的整体形状的透视图；

图4是示出处于平坦状态的电绝缘膜的平面图；以及

图5是示出电绝缘膜处于折叠过程的中途的侧视图。

具体实施方式

以下将参照附图说明一实施方式。本实施方式针对于本申请的技术适用的如图1所示的二次电池1。图1的二次电池1是通过将卷绕电极体3收纳在外壳2中而构成的。外壳2由本体部4和盖部5构成，并且呈大致平面矩形形成。具体地，外壳2的本体部4形成为在一侧(图1中为所述上侧)开口的扁平矩形，并且盖部5闭塞该开口。

卷绕电极体3通过重叠地卷绕正极板、负极板和隔板而形成。本实施方式中的卷绕电极体3呈与外壳2的扁平形状一致的扁平形状形成。卷绕电极体3包括位于卷绕电极体3在卷绕轴向(在图1中，左右方向和相对于盖部5的形状的纵向)上的中央处的发电元件6，以及位于发电元件6的相应两侧的正极集电体7和负极集电体8。发电元件6是通过卷绕全部正极板、负极板和隔板而形成的部分。正极集电体7和负极集电体8连同相应的正极板和负极板是通过仅卷绕未涂覆的集电箔而形成的部分。正极集电体7和负极集电体8分别与正极端子9和负极端子10连接。卷绕电极体3包括一对转向部16，每个转向部16各自都由卷绕的正极板、卷绕的负极板和卷绕的隔板各自的转向部形成。在收纳于外壳2中的卷绕电极体3中，两个转向部16分别与盖部5和本体部4的底面14对向。

除上述构件外，电解液11容纳在外壳2中。卷绕电极体3被浸渍以容纳在外壳2中的大部分电解液11。图1中出现的电解液11是离开卷绕电极体3的多余电解液，并且收集在外壳2的内部空间中的底部处(盖部5的相对侧)。

将参考图2详细进一步说明外壳2的角部12。如图2所示，在外壳2的本体部4中形成有曲面部15，其呈供壁面13和底面14(与盖部5相对的面)连接的曲面。曲面部15至少设置在卷绕电极体3的卷绕轴向上的端部，即底面14的短边侧。除此之外，底面14的长边侧也可呈曲面状形成。

如图2所示，电绝缘膜17被夹持在外壳2(更具体地，本体部4)的内表面与卷绕电极体3之间。电绝缘膜17防止卷绕电极体3与外壳2的内表面之间的直接接触。这是为了防止正极与负极之间经由由金属制成的本体部4短路。如图3所示，电绝缘膜17呈上侧开口的袋状形成。这意味着本实施方式的二次电池1中的卷绕电极体3覆盖有袋状的电绝缘膜17，并且收纳在外壳2中。据此，其构造成卷绕电极体3不会有一部分与外壳2的内表面接触。不会由于袋状的电绝缘膜17的上侧的开口而对正极集电体7、负极集电体8与正极端子9、负极端子10之间的连接带来不便。

电绝缘膜17通过在单个平坦膜部件中形成狭缝并以适当方式折叠该单个平坦膜部件而呈袋状形成。图4示出在被折叠之前处于平坦状态的电绝缘膜17。如图4所示的电绝缘膜17具有大致矩形，并且图4中的左右方向对应于图1中的左右方向。图4中的上下方向也对应于图1中的上下方向。应当指出，电绝缘膜17在图4中的上下方向上的中间对应于如图3所示的袋状的电绝缘膜17的底部。换言之，图4中的电绝缘膜17的上端和下端对应于图3中的袋状的电绝缘膜17在上端处的开口。

在图4中的电绝缘膜17中，折叠线18由长短交替的虚线表示。各折叠线18表示电绝缘膜17将被折叠成袋状的位置。两个折叠线18之间的间隔对应于如图1所示的包括正极集电体7和负极集电体8的卷绕电极体3的全部宽度。在图4中，弯曲区域19由斜线阴影表示。弯曲区域19对应于当电绝缘膜17呈袋状弯曲时要形成在电绝缘膜17的底部的部分。自然地，该部分覆盖卷绕电极体3的外表面中位于底侧的转向部16。在两个折叠线18之间限定出的区域中，弯曲区域19以外的上、下部分对应于覆盖卷绕电极体3的外表面中的平坦部分(主面)的相应主面区域20。这意味着，在如图3所示的袋状的状态下，弯曲区域19连同位于弯曲区域19的两侧的两个全部主面区域20一起构成U形部，该U形部呈U形弯曲以便覆盖卷绕电极体3的两个主面和转向部16中位于底面14侧的一个转向部。

在图4的电绝缘膜17中还形成有狭缝21、22。狭缝21、22形成在电绝缘膜17中位于两个折叠线18外侧的外侧区域中。每个狭缝21都根据弯曲区域19与各主面区域20之间的各边界的位置形成。每个狭缝22都形成在与弯曲区域19相对于图4中的上下方向的中央对应的位置处。应当指出，这里提到的“中央”可以不必是严格的中央，并且即使该位置在弯曲区域19的上下方向宽度的20％以内偏离实际的中央也可视为中央。

电绝缘膜17中定位成比两个折叠线18更在外侧的外侧区域由狭缝21、22分隔成翼片部(tab portion)23、24。各翼片部(底部折叠部)23是从弯曲区域19沿盖部5的纵向(即，卷绕电极体3的卷绕轴向)延伸的部分。各翼片部(侧方折叠部)24是从对应的主面区域20沿盖部5的纵向延伸的部分。狭缝21、22允许相应翼片部23、24可在对应的折叠线18处分开折叠。

利用如图4所示的电绝缘膜17的上述构型，电绝缘膜17可折叠成如图3所示的袋状。在折叠时，可按以下程序折叠电绝缘膜17。事先在电绝缘膜17中形成狭缝21、22。假定各折叠方向和弯曲方向是图4的纸面沿其被折叠成谷折的方向。首先，折叠各翼片部24与各主面区域20之间的折叠线18。在电绝缘膜17中，仅各翼片部24相对于其它部分处于直立状态。随后，使弯曲区域19弯曲。该弯曲使得电绝缘膜17大致呈现袋状。图5示出弯曲区域19处于弯曲过程的中途。最后，折叠各翼片部23与弯曲区域19之间的折叠线18。据此，电绝缘膜17形成为如图3所示的袋状。

上述折叠和弯曲程序仅仅是例子，并且也可采用任何其它程序，只要最终达到了如图3所示的状态。在图3中，各翼片部23被安置成比各翼片部24更在外侧，但各翼片部23也可安置成比各翼片部24更在内侧。在电绝缘膜17如图3所示呈袋状形成之后，卷绕电极体3可插入到该电绝缘膜17中；或卷绕电极体3可安置在如图4所示的平坦电绝缘膜17上，并且然后以沿卷绕电极体3的外表面缠绕卷绕电极体3的方式折叠和弯曲电绝缘膜17。

在如图3所示的呈袋状的电绝缘膜17中，两个翼片部24构造成在电绝缘膜17的各侧面上彼此重叠。两个翼片部23也在各侧面的下端附近彼此重叠。翼片部24和翼片部23构造成沿卷绕电极体3在卷绕轴向上的端面折叠。然而，在各折叠位置处，翼片部24、23未通过焊接或利用粘接剂等密封，而是仅彼此重叠。因此，翼片部24、23之间存在间隙，并且因此电解液能经这些间隙进出。

特别地，位于底侧的各角部处的点A和点B对应于位于各狭缝21、22的最内侧的位置。这意味着在袋状的电绝缘膜17的位于底侧的各角部处，也存在可供电解液进出的退出间隙。应当指出，为了方便将卷绕电极体3插入或安装到外壳2的本体部4中的操作，即使两个翼片部24利用粘接带等在图3中的上端附近的位置处彼此固定，该固定也未被包含在上述“密封”内。

如图2所示，具体而言，在弯曲部15的内表面与卷绕电极体3的位于底面侧的各角部之间执行将电绝缘膜17夹持在本体部4的内表面与卷绕电极体3之间。在该位置，仅电绝缘膜17的位于翼片部23与弯曲区域19之间的各折叠线18(参照图4)附近的部分被夹持。因此，图2的各角部12具有防止外壳2(本体部4)与卷绕电极体3之间经由电绝缘膜17的直接接触并且还确保在上述夹持位置处本体部4的内表面与电绝缘膜17之间的接触和卷绕电极体3与电绝缘膜17之间的接触的结构。此外，可供电解液进出的间隙的位置位于上述接触位置如点A和点B附近。

因此，在本实施方式的二次电池1中，即使已从卷绕电极体3流出并且收集在外壳2的底面14(参照图2)处的电解液11也可经各点A和各点B相对容易地进入袋状的电绝缘膜17。因此，已进入电绝缘膜17的电解液11能容易地再次渗透卷绕电极体3。因此，在未发生卷绕电极体3中的电解液不足的正常状态下，底面14上方的电解液11的液面不必在电绝缘膜17的上述夹持位置的高度以上。

电绝缘膜17夹持在本体部4的内表面与卷绕电极体3之间在曲面部15的内表面上执行，这意味着该夹持位置不会从外壳2的底面14起过高。因此，电解液11比较容易到达该夹持位置。特别地，如果二次电池1装设在车辆中，则当电解液11的液面由于车辆的加速和减速或由于车辆在转向时的加速而倾斜时，电解液11容易到达上述夹持位置。随着电绝缘膜17上的位置越接近上述夹持位置，电绝缘膜17与外壳2的内表面之间的间隔变得越小。由此引起的毛细现象将电解液11吸向上述夹持位置。

电绝缘膜17被夹持于曲面部15的内表面，这意味着本体部4的内部空间的整个尺寸比卷绕电极体3的尺寸和缠绕卷绕电极体3的电绝缘膜17的尺寸大。因此，不会对将卷绕电极体3和缠绕该卷绕电极体3的电绝缘膜17安装在本体部4中带来特别的不便。

电绝缘膜17在本体部4的内表面与卷绕电极体3之间的夹持可以不通过使本体部4的内表面和卷绕电极体3在电绝缘膜17的前、后表面上的相同位置彼此接触的构型来实现。该夹持可通过经由翼片部23将卷绕电极体3和曲面部15的内表面彼此连接来实现。具体地，其可配置成，在电绝缘膜17中，各翼片部23与弯曲区域19之间的折叠线18附近的内表面与卷绕电极体3接触，并且各翼片部23的前端周围的外表面与曲面部15的内表面接触。即使这种构型也包含在上述“夹持”内。即使外壳2由于外部因素而振动，此构型也抑制了外壳2的振动由翼片部23传递到卷绕电极体3。因此，此构型对耐久性而言是有利的。这里提到的“连接”或“被连接”不意味着卷绕电极体3与曲面部15的内表面彼此导电。

如以上详细说明的，根据本实施方式的二次电池1，利用袋状的电绝缘膜17防止本体部4的内表面与卷绕电极体3彼此接触，并且本体部4的位于底部的角部形成为曲面部15。其构造成在袋状的电绝缘膜17中在各角部处提供可供电解液11通过的间隙，并且在该具有间隙的位置处，电绝缘膜17被夹持在卷绕电极体3的各角部与曲面部15的内表面之间。据此，收集在底部处的电解液11能容易地返回卷绕电极体3的内部。这样，在不过多增加电解液11的内容量的情况下，或即使电解液11在高比率环境下使用，也可以实现其中引起卷绕电极体3中的电解液的不足的可能性低的二次电池11。据此，能抑制电池电阻的增大。

本实施方式仅为例示的，且完全无意限制本发明。因此，自然可以做出各种改型和变型而不脱离本发明的范围。例如，二次电池1的类型不限于特定类型，并且也可适用于常规类型的二次电池，例如锂离子电池和镍氢电池。电绝缘膜17在曲面部15处的夹持优选在正负两侧实现，但即使在其任一侧实现该夹持也可预期一些有利效果。如果电池的类型为锂离子电池，则更有利的是在负极侧而不是在正极侧实现上述夹持。这是因为在负极侧发生电解液11从卷绕电极体3的泄漏的可能性高，并且底面处的电解液11倾斜而收集在负极侧的可能性高。

袋状的电绝缘膜17的形状不限于如图3和图4所示的形状。例如，可考虑采用不设置图4中的狭缝22的构型。这种情况下，电解液11返回电绝缘膜17内主要不是在图3中的点B而是在点A执行；但即使在这种情况下，也可预期一些有利效果。使用如图4所示的平坦膜部件作为基部部件不是必要的，并且电绝缘膜可三维地形成为袋状，同时确保必要的电绝缘和允许电解液11流经其中的部位。