非水电解质电池、电池组及蓄电池装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及非水电解质电池、电池组及蓄电池装置。
[0002] 本申请基于2013年12月26日在日本提出申请的特愿2013-270260号并主张优 先权，在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] 关于将能够嵌入、脱嵌锂离子的物质用作正极活性物质及负极活性物质的非水电 解质电池，近年来以手机、笔记本电脑、智能手机等移动设备为代表，作为电动汽车、电动辅 助自行车、UPS(无停电电源装置）等的电源，被用于广泛的用途。此外，最近，因为对地球 温暖化等环境问题的关心的高涨及对大规模灾害等的应对，将非水电解质电池用作与太阳 能发电、风力发电等组合的蓄电系统的用途快速扩大。
[0004] 在向这些宽范围扩展的用途中，对电池的要求规格与以往的移动设备的情况不 同。在蓄电用途时，除了高安全性、高能量密度（小型、轻量化）、低成本以外，还要求维修的 容易性、耐用年限长等方面。
[0005] 因此，需要想办法防止非水电解质电池的非水电解液向外部的漏液及防止由从电 池外部浸入的水分造成的非水电解质的变质。
[0006] 可是，对于收容正极及负极的外包装部件，以进一步薄形化、轻量化为目的，使用 由膜材料形成的部件来代替以往的金属罐的方式在进展。作为膜材料，例如，可列举出复 合膜，其将以尼龙膜为代表的外部冲击保护膜作为最外层，将以铝箔为代表的以防湿、遮光 为目的的金属层配置在中间，在最内层配置用于密封电极组及电解液的热熔融粘合性树脂 膜。
[0007] 作为由如此的膜材料形成的外包装部件，已知有一种外包装部件，其具有由通过 深冲加工（deep drawing process)制作的矩形状成型部（矩形状杯部）、在该杯部的四边 沿水平方向延伸出的4个边缘部、和与这些边缘部中的一个连接的平板部。具备可嵌入、脱 嵌锂离子的正极及负极以及介于这些正负极间的隔膜或锂离子传导性固体电解质层的电 极组，被收纳在所述外包装部件的杯部中。
[0008] 与该电极组的正极及负极分别连接的端子沿着除与所述外包装部件的平板部连 接的边缘部以外的1个或2个边缘部向外部延伸出。此外，在使外包装部件的平板部以边 缘部为轴朝杯部折弯180°时，杯侧和平板部的膜材料中的热熔融粘合性树脂膜彼此对置。 在端子伸出的部分中的端子与杯侧的边缘部的热熔融粘合性树脂膜之间配置具有金属粘 接性的热塑性绝缘膜。此外，在端子伸出的部分中的端子与平板部的热熔融粘合性树脂膜 之间配置具有金属粘接性的热塑性绝缘膜。或者，在端子的热熔融粘合部分上预先配置具 有金属粘接性的热塑性绝缘膜。通过将这样的外包装部件的平板部折弯180°，将除与所述 平板部连接的边缘部以外的3个边缘部热熔融粘合，由此可将所述电极组气密性地收纳在 所述外包装部件内。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本专利第4199948号公报
[0012] 专利文献2 :日本专利第4616005号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的问题
[0014] 但是，具备由膜材料形成的外包装部件的非水电解质电池如果在高温、高湿状态 下长时间放置，则水分从其热熔融粘合部分浸入，因电解质的分解而产生氢氟酸等强酸。此 外，介于外包装部件与正负极端子之间的热塑性膜的粘接性下降，使外包装部件的气密性 降低。其结果是，有时以至漏液。
[0015] 专利文献1中公开了一种片状二次电池的电极引出结构，其特征在于，由以下部 件构成：
[0016] 多层片状的内部电极对，其通过夹着隔膜地交替层叠多个片状的正电极和多个片 状的负电极而形成；
[0017] 挠性的袋状外包装体，其将该内部电极对和电解液以密封状态收容在内部，具有 热塑性树脂制的内表面层、金属箔制的中间层和绝缘树脂制的外表面层；
[0018] 板状的一对内部引线，其在该袋状外包装体的内部中集约地连结上述内部电极对 的各正电极及各负电极的端部；
[0019] 板状的一对外部引线，其以夹着上述袋状外包装体的方式设在与上述各内部引线 相对应的袋状外包装体的外侧，具有与所述内部引线同等的厚度；和
[0020] 一对连接机构，其气密性地贯通上述袋状外包装体，一端侧与位于上述袋状外包 装体的内侧的各内部引线连接，而且另一端侧与位于袋状外包装体的外侧的各外部引线连 接，在加压下将这些各内部引线和各外部引线电连接。
[0021] 专利文献2中公开了一种膜型蓄电装置，其特征在于，其具备：
[0022] 至少具有一对正极及负极的蓄电体、和
[0023] 向所述正极及负极的外部连接的连接端子；
[0024] 所述膜型蓄电装置使所述连接端子的一部分露出，用至少一部分被密封的外包装 膜来密封所述蓄电体；
[0025] 所述连接端子的露出部位于非密封部；
[0026] 所述连接端子的露出部形成于所述连接端子的内部；
[0027] 所述连接端子的内部露出部为封闭孔，且
[0028] 所述连接端子的内部露出部以封闭孔的内表面的形式形成。
[0029] 在这样的构成中，引线（端子）不从外包装部件的密封部延伸出。因此，能够回避 水分从电池外部浸入而产生氢氟酸、由该氢氟酸腐蚀引线（端子）、电解液从外包装材料和 引线的间隙泄漏到外部等事态的可能性增大。但是，即使是这样的构成，也有可能不能充分 防止水分向电池内部的透过，使电池容量下降或产生鼓起，从而损害作为电池的功能。
[0030] 本发明的课题是提供一种来自电池外部的水分浸入量小、耐用年限长的非水电解 质电池。
[0031] 用于解决问题的手段
[0032] 本实施方式的非水电解质电池具备：
[0033] 具有正极及负极的电极组，
[0034] 与所述电极组的所述正极及所述负极分别电连接的一对板状的端子部，
[0035] 金属制的电池壳，其具有收纳所述电极组的电极组收纳部、与所述电极组收纳部 连通且收纳所述端子部的端子收纳部、以及密封所述电极组收纳部及所述端子收纳部的焊 接密封部，在所述端子收纳部上设有使所述端子部的一部分露出的贯通孔，和
[0036] 树脂密封材料，其将从所述贯通孔露出的所述端子部和所述端子收纳部的间隙密 封；
[0037] 所述树脂密封材料沿着所述贯通孔的边缘部环状地设在所述贯通孔内，且由0~ 100°C时的热膨胀率为8~50 (X KT6/K)的树脂组合物形成。
【附图说明】
[0038] 图1是表示第1实施方式的非水电解质电池的平面示意图。
[0039] 图2是表示第1实施方式的非水电解质电池的电池壳的立体图。
[0040] 图3是表示第1实施方式的非水电解质电池的电极组的立体图。
[0041] 图4是表示图3的A部的放大截面示意图。
[0042] 图5A是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
[0043] 图5B是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
[0044] 图5C是表示第1实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
[0045] 图6是表示第2实施方式的非水电解质电池的平面示意图。
[0046] 图7是表示第3实施方式的非水电解质电池的立体图。
[0047] 图8是表示第3实施方式的非水电解质电池的主要部位的截面示意图。
[0048] 图9是表示第4实施方式的电池组的立体图。
[0049] 图10是表示第4实施方式的电池组的侧视图。
[0050] 图11是表示第5实施方式的电池组的立体图。
[0051] 图12是表示第6实施方式的电池组的立体图。
[0052] 图13是表示第7实施方式的蓄电池装置的分解立体图。
[0053] 图14是表示实施例中制作的非水电解质电池的平面示意图。
[0054] 图15是表示比较例中制作的非水电解质电池的平面示意图。
[0055] 图16是表示从图15中示出的观察方向V. P.方向观察得到的非水电解质电池的 主要部位的概略图。
【具体实施方式】
[0056] 以下，参照附图对实施方式进行说明。在以下的附图的记载中对于相同或类似的 部分标注相同或类似的符号。但是，应注意附图是示意性的，有时厚度和平面尺寸的关系、 各层的厚度的比率等与现实的不同。所以，具体的厚度或尺寸应参考以下的说明进行判断。 当然即使在附图相互间有时彼此的尺寸的关系或比率也不相同。
[0057] 此外，以下所示的实施方式例示用于使本发明的技术思想具体化的装置或方法， 本发明的技术思想并不是将构成部件的材质、形状、结构、配置等特定于下述的特征。本发 明的技术思想能够在权利要求的范围内增加多种变更。
[0058] [第1实施方式]
[0059] 以下，参照图1~图5C对第1实施方式进行说明。
[0060] 图1~图5C所示的第1实施方式的非水电解质电池 1具备电极组6,图3及图4 中示出了电极组6的详细构成。
[0061] 更详细地讲，非水电解质电池1如图1所示，具备电极组6、电连接在电极组6上的 一对板状的端子部7、和收纳电极组6及端子部7的电池壳2。此外，如图4所示，电极组6 中具备正极3和负极4。此外，端子部7由连接在电极组6的正极3上的电极引线71和连 接在电极组6的负极4上的电极引线72构成。
[0062] 电极组6如图3、4所示，具有扁平形状的卷绕型结构，其是将正极3、负极4、使正 极3及负极4隔离的隔膜5重合在一起、并卷绕成螺旋状而构成。此外，将未图示的非水电 解质保持在电极组6中。
[0063] 此外，在电极组6中，负极4位于其最外周。而且，在该负极4的内周侧，隔膜5、正 极3、隔膜5、负极4、隔膜5、正极3、隔膜5按此顺序进行配置。
[0064] 如图4所示，正极3具备带状的正极集电体3a和形成于正极集电体3a的两面的 正极层3b。此外，负极4具备带状的负极集电体4a和形成于负极集电体4a的两面的负极 层4b。在位于负极4的最外周的部分中，只在负极集电体4a的一面形成负极层4b。
[0065] 这样的电极组6可通过下述方法得到：将带状的正极3和带状的负极4中间夹着 隔膜5地层叠来形成电极组组件，接着将该电极组组件卷绕成螺旋状，然后压成扁平形状 来得到。
[0066] 在正极集电体3a的宽度方向的一侧上，形成未形成正极层3b的正极材料无担载 部3c，此外，在负极集电体4a的宽度方向的一侧上，形成未形成负极层4b的负极材料无担 载部4c。而且，在卷绕正极3及负极4时，按照正极材料无担载部3c在电极组6的卷绕轴 的轴方向的一侧突出的方式进行配置，此外，按照负极材料无担载部4c在电极组6的卷绕 轴的轴方向的另一侧突出的方式进行配置，如此构成电极组6。
[0067] 如图3所示，在正极材料无担载部3c上安装有正极集电接头（tab)32。正极集电 接头32为用于捆扎卷绕成螺旋状的正极集电体3a的端部即正极材料无担载部3c的部件， 而且是具有集电功能的部件。在该正极集电接头32上电连接有构成端子部7的电极引线 71。同样，在负极材料无担载部4c上安装有负极集电接头42。负极集电接头42为用于捆 扎卷绕成螺旋状的负极集电体4a的端部即负极材料无担载部4c的部件，而且是具有集电 功能的部件。在该负极集电接头42上电连接有构成端子部7的电极引线。如图1所示，各 电极引线71、72从电极组6相互向相反的方向延伸出。
[0068] 在进行正极材料无担载部3c和正极集电接头32的焊接、负极材料无担载部4c和 负极集电接头42的焊接、正极集电接头32和电极引线71的焊接、负极集电接头42和电极 引线72的焊接时，例如，可采用超声波焊接等方法。
[0069] 另外，如图3所示，在电极组6上缠绕有绝缘胶带61。绝缘胶带61缠绕在除电极 组6的卷绕轴的两端以外的位置上。这样，绝缘胶带61缠绕在除正极材料无担载部3c、负 极材料无担载部4c、正极集电接头32及负极集电接头42以外的位置上。
[0070] 再者，电极组6的形状并不局限于本实施方式中说明的结构，也可以采用其它各 式各样的形状的电极组。
[0071] 例如，为层叠型电极组时，也可以通过将正极或负极收纳在袋状的隔膜中，分 别相互区别地进行层叠来形成电极组，或者也可以形成一边将带状的隔膜形成曲折 (switchback)，一边相互区别地夹入正极和负极的构成。
[0072] 此外，下面对构成电极组6的正极集电体3a、正极层3b、负极集电体4a、负极层4b 及隔膜5详细地进行说明。
[0073] 接着，电池壳2如图1及图2所示，由平面形状为大致矩形状的第1箱体部20、主 面与该第1箱体部20对置的矩形板形状的第2箱体部21构成。在图2所示的例子中，第 1箱体部20和第2箱体部21经由折弯部20B连结在一起，但第1箱体部20和第2箱体部 21也可以不连结，为分开的部件。
[0074] 此外，图1及图2所示的电池壳2设有收纳电极组6 (参照图1等）的电极组收纳 部2A、与电极组收纳部2A连通而收纳端子部7的端子收纳部2B、用于密封电极组收纳部2A 和端子收纳部2B的焊接密封部2C(参照图1等）。这些电极组收纳部2A、端子收纳部2B 及焊接密封部2C通过将第1箱体部20和第2箱体部21形成一体而构成。以下，对第1箱 体部20及第2箱体部21进行说明。
[0075] 第1箱体部20及第2箱体部21例如由不锈钢板、镀镍钢板等金属薄板构成。
[0076] 第1箱体部20是通过对金属薄板实施深冲加工或者冲压加工而形成的，具备形成 矩形状凹部的收纳部20A、从划分收纳部20A的4边朝金属薄板的外周突出地设置的板状 的伸出部20C、和设在伸出部上的两个固定部20a。一个固定部20a设在与划分收纳部20A 的4边中的一边邻接的位置上，另一个固定部20a与设有一个固定部20a的边相反侧的一 边邻接地设置。各固定部20a、20a是通过使板状的伸出部20C的一部分朝使收纳部20A突 出的一侧鼓出而形成的，与收纳部20A邻接。各固定部20a、20a与收纳部20A连通。此外， 在各固定部20a、20a上设有贯通孔23。此外，在构成第1箱体部20的金属薄板的外周边缘 部中，除折弯部20B以外的部分为被焊接部20d。
[0077] 接着，第2箱体部21是由金属薄板形成的，在形成电池壳2时与第1箱体部20对 置地配置。该第2箱体部21具备设在与第1箱体部20的收纳部20A对置的位置上的板状的 收纳部21A、从划分收纳部21A的4边朝金属薄板的外周突出地设置的板状的伸出部21C、 设在伸出部21C上的两个固定部21a(图2中将一方的图示省略）。第2箱体部21的固定 部21a作为板状的伸出部21C内的特定的区域而设置，不像第1箱体部20的固定部20a那 样形成鼓出，而作为从伸出部21C延长的板状的区域而构成。而且该固定部21a与第1箱 体部20时同样，与收纳部21A邻接。另外，在构成第2箱体部21的金属薄板的外周边缘部 中，除折弯部20B以外的部分为被焊接部21d。
[0078] 图2所示的第2箱体部21是将金属薄板加工成大致矩形状的板状的部件，但第2 箱体部21并不局限于此，也可以如第1箱体部20那样鼓出地形成收纳部。
[0079] 电池壳2通过对置地重合第1箱体部20及第2箱体部21，对各被焊接部20d、21d 彼此进行重叠缝焊，使第1箱体部20及第2箱体部21成为一体而形成。然后，通过使各收 纳部20A、21A彼此成为一体而构成电极组收纳部2A，此外，通过使各固定部20a、21a彼此成 为一体而构成端子收纳部2B。另外，设在第1箱体部20上的贯通孔23为用于使收纳在端 子收纳部2B中的电极引线71、72露出的贯通孔。再有，通过焊接第1箱体部20及第2箱 体部21的外周边缘部即被焊接部20d、21d，构成使电极组收纳部2A及端子收纳部2B密封 的焊接密封部2C(参照图1等）。
[0080] 图5A中示出电极组收纳部2A和端子部收纳部2B的放大剖视图。如图5A所示， 在电池壳2的电极组收纳部2A中收纳电极组6,而且在各端子收纳部2B、2B中分别收纳电 极引线71、72(端子部）。然后，将收纳在端子收纳部2B、2B中的电极引线71及电极引线 72中的一部分伸出到电极组收纳部2A，连接在电极组6的正极集电接头32及负极集电接 头42上。
[0081] 再者，在图5A中，为了强调端子收纳部2B的存在，夸张地示出端子收纳部2B的高 度即固定部彼此间的间隔。但是，如以下详述，端子收纳部2B由于是通过各固定部20a、21a 分别夹持电极引线71、72,所以固定部彼此间的间隔只要与电极引线71、72的壁厚对应即 足够。也就是说，设在电池壳2上的端子收纳部2B实际上可具有比图5A所示的高度更低 的高度。这在本说明书中附加的其它附图中也同样适用。
[0082] 在各固定部20a、21a与电极引线71、72之间，插入有由树脂等绝缘材料形成的绝 缘树脂层8。通过绝缘树脂层8,使电池壳2与电极引线71、72绝缘。优选第2箱体部21 侧的绝缘树脂层8B至少以覆盖电极引线71、72的尺寸形成，更优选以覆盖固定部21a的尺 寸形成。此外，优选第1箱体部20侧的绝缘树脂层8A至少以覆盖电极引线71、72的尺寸 形成，更优选以覆盖固定部20a的尺寸形成。但是，最好在第1箱体部20侧的绝缘树脂层 8A上设置与电池壳2的贯通孔23连通的贯通孔8a。此外，电极引线71、72和各绝缘树脂 层8A、8B也可以相互粘接，也可以相互热熔融粘合，也可以相互压接，只要能得到本发明的 作用怎样配置都可以。同样，固定部20a、21a和各绝缘树脂层8A、8B也可以相互粘接，也可 以相互热熔融粘合，也可以相互压接，只要能得到本发明的作用怎样配置都可以。
[0083] 电极引线71、72在端子收纳部2B中，通过由第1箱体部20的固定部20a和第2 箱体部21的固定部21a夹持的方式进行固定。固定电极引线71、72的方式没有特别的限 定。例如，可以通过经由配置在固定部20a、21a与电极引线71、72之间的绝缘树脂层8A、8B 将电极引线71、72粘接或热熔融粘合在固定部20a、21a上，从而将电极引线71、72固定在 端子收纳部2B上。此外，也可以通过将电极引线71、72经由绝缘树脂层8A、8B压接在固定 部20a、21a上，从而将电极引线71、72固定在端子收纳部2B上。
[0084] 另外，在端子收纳部2B中设有环状的树脂密封材料9。树脂密封材料9如图5A所 示，以覆盖设在第1箱体部20的固定部20a上的贯通孔23的端面、设在绝缘树脂层8A上 的贯通孔8a的端面、固定部20a和绝缘树脂层8A的边界面的端部、电极引线71、72的一部 分、和电极引线71、72和绝缘树脂层8A的边界面的端部的方式形成。在环状的树脂密封材 料9的内侧，电极引线71、72露出。电极引线71、72从环状的树脂密封材料9、绝缘树脂层 8A的贯通孔8a及固定部20a的贯通孔23向外部露出。由此，非水电解质电池1通过向外 部露出的电极引线71、72,可得到与外部的电导通。
[0085] 再者，本实施方式的非水电解质电池1中的树脂密封材料9的周边形状或固定形 态并不限定于图5A所示的例子。例如，如图5B及图5C所示的例子，也可以采用在配置