电池的制作方法
【专利说明】
[00011 本申请是申请日为2009年7月1日、申请号为200980125704.9、发明名称为"电池" 的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及电池，更具体地，涉及具有卷绕成扁平状的扁平卷绕电极体的电池结 构。
【背景技术】
[0003] 近年来，锂离子电池、镍氢电池以及其他二次电池在用于车辆的电源或用于个人 计算机和便携终端的电源的应用中的重要性已提高。特别地，期望使可以获得高能量密度 的轻重量的锂离子电池有利地用作车辆的高容量电源。
[0004] 被设置有具有卷绕结构的电极体(卷绕电极体）的电池为这样的高容量锂离子电 池的典型实例。在该类型的电池中，正电极片和负电极片被设置为经由分隔体片 (separator sheet)而彼此相对，并卷绕所产生的叠层，由此增加正电极和负电极的反应表 面积。结果，可以增加能量密度并可以提高容量。
[0005] 当配置电池时，上述卷绕电极体有时被容纳在角形(angular)电池壳(典型地，扁 平箱形壳）中。通过该配置，卷绕电极体被从两侧压制以模制为扁平形状，然后被插入在角 形壳中。例如，日本专利申请公开2007-242519( JP-A-2007-242519)公开了这样的电池，其 中在卷绕电极体的最外周边上附接防止展开的带，以便在将卷绕电极体按压模制为扁平形 状时防止卷绕电极体展开。涉及与扁平卷绕电极体相关的技术的其他专利文件的实例包括 日本专利申请公开2005-222887(JP-A-2005-222887)、日本专利申请公开2004-47332(JP-A-2004-47332)以及日本专利申请公开2007-26939( JP-A-2007-26939)。
[0006] 然而，上述防止展开的带被设计为禁止扁平卷绕电极体的最外周边的展开，并且 难以通过附接该防止展开的带来保持对卷绕电极体施加的适宜表面压力。由此，在扁平卷 绕电极体在充电期间膨胀的情况下，由电极体膨胀而产生的压力在正电极片和负电极片的 卷绕端部(沿片的纵向方向的外周侧的端位置;下同）处尤其高，但防止展开的该附接的带 不能施加作用于卷绕电极体的膨胀方向的压力，因此正电极片和负电极片的卷绕端部变得 松弛(loose)。
[0007] 图10示出了常规扁平卷绕电极体1的主截面的实例。在该配置中，负电极片2被设 置为卷绕在相对于正电极片3的外周侧上。负电极片2的卷绕端部4和正电极片3的卷绕端部 5被设置在扁平卷绕电极体1的相同弯曲部（回转部(rounded portion))6中。在扁平卷绕电 极1在充电期间膨胀的情况下，负电极片2的卷绕端部4和正电极片3的卷绕端部5会变得松 弛，并且如果位于内周侧的正电极片3的卷绕端部5是松弛的，则由于在负电极片2与正电极 片3的相对的部分中的表面压力是不均匀的，所以正电极与负电极之间的电极反应会不均 匀地进行。因为会缩短电池循环耐久寿命，因此在正电极与负电极之间的这样的不均匀的 电极反应是不希望的。
[0008] 文件US 2006/1106660 A1、JP 2007 123009 A和US 2006/008701 A公开了具有与 关于图10描述的配置相差不大的常规配置且如独立权利要求的前序部分中所限定的那样 的电池。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种改善的电池，其防止由于不均匀的电极反应而导致电池 循环耐久寿命缩短。
[0010] 该目的是通过根据权利要求1的电池、根据权利要求5的电池实现的。在各从属权 利要求中阐述了更有利的改进。
[0011] 本发明提供了包括扁平卷绕电极体的电池，其可以保持对扁平卷绕电极体施加的 稳定的表面压力。
[0012] 本发明的第一方面涉及一种电池，包括:扁平卷绕电极体，其是通过经由分隔体片 将第一电极片和第二电极片卷绕成扁平状而获得的，并且由两个直部和两个回转部构成； 以及电池壳，其容纳所述扁平卷绕电极体。所述第一电极片在所述扁平卷绕电极体中被设 置为卷绕在相对于所述第二电极片的外周侧上。所述第一电极片被卷绕为包裹所述第二电 极片的卷绕端部。所述第一电极片的卷绕端部被设置为越过其中设置有所述第二电极片的 所述卷绕端部的所述直部或所述回转部中的任一个，并到达下一直部（即，在卷绕方向上位 于前方的初始直部)或经过(在卷绕方向上进一步向前)所述下一直部。
[0013] 通过这样的配置，由于第一电极片被卷绕为包裹第二电极片的卷绕端部，并且第 一电极片的卷绕端部被卷绕和设置为越过其中设置有第二电极片的卷绕端部的直部或回 转部中的任一个并到达下一直部或经过下一直部，第一电极片可通过适宜的紧固力 (tightening force)紧固地卷绕第二电极片的卷绕端部，可以维持对第二电极片的卷绕端 部施加的稳定的表面压力。此外，由于第一电极片的卷绕端部被卷绕和设置为越过其中设 置有第二电极片的卷绕端部的直部或回转部中的任一个并到达下一直部或经过下一直部， 因此可以通过电池壳的内壁的侧表面挤压包裹着第二电极片的卷绕端部的第一电极片。结 果，即使在充电期间力作用于扁平卷绕电极体的膨胀方向时，也可以可靠地保持第一电极 片。换言之，根据上述配置，即使当扁平卷绕电极体反复膨胀和收缩时，也可以通过第一电 极片的稳定的紧固力而以良好的稳定性(均匀地)保持对第二电极片的卷绕端部施加的表 面压力，并且可以使得在正电极与负电极之间进行均匀的电极反应。结果，可以提供具有良 好电池性能(例如，循环特性)的电池。
[0014] 所述第二电极片的所述卷绕端部可被设置在所述回转部中的任一个中。所述第一 电极片的所述卷绕端部可被设置在其中没有设置所述第二电极片的所述卷绕端部的另一 直部中。通过这样的配置，由于第二电极片的卷绕端部被设置在回转部中的任一个中，并且 第一电极片的卷绕端部被设置在另一回转部中，没有过量的边缘(即，第一电极片的卷绕端 部)被形成在扁平卷绕电极体的直部中。因此，当力作用于扁平卷绕电极体的膨胀方向时， 电池壳对扁平卷绕电极体的直部施加均匀载荷。因此，正电极与负电极之间的电极反应可 以更均匀地进行，并且可以进一步改善电池性能(例如，循环充电-放电特性）。
[0015] 所述第二电极片的所述卷绕端部可被设置在所述直部中的任一个中。所述第一电 极片的所述卷绕端部可被设置在其中没有设置所述第二电极片的所述卷绕端部的另一直 部中。通过这样的配置，可以对在外周侧上的第一电极片施加紧固力，该紧固力保持作用在 扁平卷绕电极体上的稳定的表面压力。结果，可以可靠地保持第二电极片的卷绕端部。
[0016] 所述第二电极片的所述卷绕端部可被设置在所述回转部中的任一个中。此外，所 述第一电极片的所述卷绕端部可越过其中设置有所述第二电极片的所述卷绕端部的所述 回转部并被设置在所述下一直部（即，在卷绕方向上位于前方的直部）中。通过这样的配置， 可以对在外周侧上的第一电极片施加紧固力，该紧固力保持作用在扁平卷绕电极体上的稳 定的表面压力。结果，可以可靠地保持第二电极片的卷绕端部。
[0017] 本发明的第二方面涉及一种电池，包括:扁平卷绕电极体，其是通过经由分隔体片 将第一电极片和第二电极片卷绕成扁平状而获得的；以及电池壳，其容纳所述扁平卷绕电 极体。第一回转部、第一直部、第二回转部、以及第二直部被依次形成在所述扁平卷绕电极 体的周边上。所述第一电极片在所述扁平卷绕电极体中被设置为卷绕在相对于所述第二电 极片的外周侧上。所述第一电极片被卷绕为包裹所述第二电极片的卷绕端部。所述第二电 极片的所述卷绕端部被设置在所述第一直部的前半部分中。所述第一电极片的所述卷绕端 部被设置在所述第二回转部中。
[0018] 本发明的第三方面涉及一种电池组，包括多个上述电池作为单元电池。所述多个 单元电池在取向上被排列为使得在各个单元电池的电池壳中容纳的所述扁平卷绕电极体 的所述直部彼此面对。约束构件被附接到每个单元电池的电池壳的外侧以沿排列方向施加 约束力。通过所述约束力保持在每个单元电池的所述扁平卷绕电极体中的所述第一电极片 的卷绕状态。
[0019] 通过这样配置的电池组，可以由约束构件的约束力将扁平卷绕电极体的第一电极 片牢固地保持在预定的卷绕状态。因此，即使在充电和放电期间扁平卷绕电极体反复膨胀 和收缩时，也可以通过第一电极片的稳定的紧固力而以良好的稳定性(均匀地)保持对第二 电极片的卷绕端部施加的表面压力，并可以使得在电极片之间进行均匀的电极反应。因此， 通过这样的配置，可以提供这样的电池组，其包括具有良好电池性能(例如，循环特性)的单 元电池。
【附图说明】
[0020] 将在下面的参考附图（其中相似的标号表示相似的要素)对本发明的示例性实施 例的详细说明中描述本发明的特征、优点以及技术和工业重要性，并且在附图中：
[0021] 图1为示意性示例本发明的实施例的电池的透视图；
[0022] 图2为示意性示例图1中的II-II截面的截面视图；
[0023] 图3示例了本发明的实施例的扁平卷绕电极体；
[0024] 图4为本发明的实施例的电池的主截面视图；
[0025] 图5为示例了本发明的实施例的电池组的外观的透视图；
[0026] 图6为本发明的实施例的电池组的主截面视图；
[0027] 图7为本发明的实施例的电池的主截面视图；
[0028] 图8为本发明的实施例的电池的主截面视图；
[0029]图9示例了在充电-放电循环特性测试中获得的结果；
[0030]图10为常规扁平卷绕电极体的主截面视图；
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