专利名称：电池的制作方法
技术领域：
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：
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。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。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2005-22^87 (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)。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)。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勻的，所以正电极与负电极之间 的电极反应会不均勻地进行。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 的这样的不均勻的电极反应是不希望的。
发明内容
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。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。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(均勻地)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勻的电极反应。结果，可以提供具有良 好电池性能(例如，循环特性)的电池。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勻载荷。因此，正电极与负电极之间的电极反应 可以更均勻地进行，并且可以进一步改善电池性能(例如，循环充电-放电特性)。 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。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。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。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。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(均勻地)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勻的电极反应。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。
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，并且在附图中图1为示意性示例本发明的实施例的电池的透视图2为示意性示例图1中的II-II截面的截面视图3示例了本发明的实施例的扁平卷绕电极体；
图4为本发明的实施例的电池的主截面视图5为示例了本发明的实施例的电池组的外观的透视图6为本发明的实施例的电池组的主截面视图7为本发明的实施例的电池的主截面视图8为本发明的实施例的电池的主截面视图9示例了在充电-放电循环特性测试中获得的结果；
图10为常规扁平卷绕电极体的主截面视图11示例了可以实现本发明的目的的另一模式的实例；以及
图12示例了与可以实现本发明的目的的其他模式(图11)有关的比较例。
具体实施例方式下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在附图中，将通过相似的参考符号表 示产生相似作用的结构元件和部件。作为本发明的实施例，下面将更详细地解释角形锂离 子二次电池100，但本发明并不旨在受到该实施例的描述的限制。附图中的尺寸关系(长 度、宽度、厚度等等)并不反映实际的尺寸关系。实施例1。下面将参考图1和2描述本发明的实施例的角形锂离子电池100的配 置。图1为透视图，其示意性示例了本发明的实施例1的电池100的外观。图2为示意性示例图1中的II-II截面的截面视图。电池100包括卷绕成扁平状的扁平卷绕电极体和容 纳该扁平卷绕电极体10的电池壳50。电池壳50具有能够容纳下述扁平卷绕电极体10的形状。在附图示出的实例中， 电池壳具有角形(箱状)形状。对电池壳50的材料没有特别的限制。适宜材料的实例包 括具有良好热导率的金属材料。这样的金属材料的实例包括铝、不锈钢、以及镀有镍的钢。 在实施例1中，电池壳50具有上开口端，并且通过该上开口端插入下述扁平卷绕电极体10。与典型的锂离子二次电池相似，扁平卷绕电极体10由预定的电池构成材料(正和 负电极的活性材料、正和负电极的集电体、分隔体等等)构成。如下述图3所示，可以通过 从侧表面方向压平(smash)并扁平化(flatten)电极体(卷绕电极体)而制成扁平卷绕电 极体10，所述电极体是通过夹着分隔体片40a、40b卷绕第一电极片20和第二电极片30而 获得的。此外，如图2所示，通过两个直部12a、12b和两个回转部14a、14b配置扁平卷绕电 极体10(如在与卷绕轴方向垂直的方向上的截面所清楚地示出的)。两个直部lh、12b对应于构成扁平卷绕电极体10的外壁的侧表面的扁平部(平 坦部)并被设置为与构成电池壳50的内壁的对应宽侧表面52相对。在实施例1中，两个 直部12a、12b被设置为在扁平卷绕电极体10已经被容纳在电池壳50中之后与电池壳50 的宽侧表面52接触。两个回转部14a、14b对应于构成扁平卷绕电极体10的外壁的侧表面 的曲率部分(弯曲部分)，并被设置为与电池壳50的底表面M和盖58相对(而不与其接 触)。在实施例1中，两个回转部14a、14b被设置为在扁平卷绕电极体10已经被容纳在电 池壳50中之后不与电池壳50的宽侧表面52接触。下面，将参考图3和4进一步描述扁平卷绕电极体10的配置。如图3所示，实施 例1的扁平卷绕电极体10为通过经由两个分隔体片40a、40b扁平地卷绕第一电极片20和 第二电极片30而获得的扁平卷绕电极体。在实施例1中，第一电极片20为负电极片，第二电极片30为正电极片。通过将电 池的负电极活性材料M附到狭长的(elongated)片状箔形负电极集电体22的两个表面上 而形成负电极片20。负电极活性材料层M没有被附到沿在负电极片20的宽度方向上的端 侧的一个侧边缘(图3中的上侧边缘部)，由此形成了其中负电极集电体22在恒定宽度内 被暴露的负电极活性材料非形成部26。与负电极片20相似，通过将电池的正电极活性材 料34附到狭长的片状箔形正电极集电体32的两个表面上而形成正电极片30。正电极活性 材料层34没有被附到沿在正电极片30的宽度方向上的端侧的一个侧边缘(图3中的下侧 边缘部)，由此形成了其中正电极集电体32恒定宽度内被暴露的正电极活性材料非形成部 36。在制造扁平卷绕电极体10时，首先，通过将分隔体片40a、负电极片20、分隔体片 40b、以及正电极片30以描述的顺序层叠而形成叠层。在形成叠层时，负电极片20的负电 极活性材料非形成部(负电极集电体22的暴露部分) 和正电极片30的正电极活性材料 非形成部(正电极集电体32的暴露部分)36被设置为从分隔体片40a、40b向外突出。然后，通过在圆柱形卷绕芯上卷绕来卷绕叠层。在该工艺中，负电极片(第一电极 片)20被设置为卷绕在相对于正电极片(第二电极片)30的外周侧上。当完成了负电极 片20、正电极片30以及两个分隔体片40a、40b的卷绕时，在端位置切割这些部分以获得预 定长度。通过将在端位置处已被切割的每一个片的卷绕端部卷绕起来而形成卷绕体。用于防止展开的带被附接到卷绕体的最外周边并固定扁平卷绕电极体的最外周边(分隔体片 40a、40b中的任一者)以防止卷绕体展开。然后从侧表面方向按压模制(典型地，压平并扁平化)所产生的卷绕体，以获得横 截面的扁平形状。进行该处理模制，以便负电极片20的卷绕端部观和正电极片30的卷绕 端部38被设置在扁平卷绕电极体的最外周边部分中的各自的下述预定位置。由此制成实 施例1的扁平卷绕电极体10。扁平卷绕电极体10的制造并不局限于上述将卷绕体压制成 扁平形状的方法。例如，可以通过从一开始就使用扁平卷绕芯来进行扁平形状的卷绕。在图4中示出了由此获得的扁平卷绕电极体10的主截面。如图4所示，作为第一 电极片的负电极片20在扁平卷绕电极体10中被设置为卷绕在相对于作为第二电极片的正 电极片30的外周侧上。此外，负电极片20被卷绕为包裹(enflod)正电极片30的卷绕端 部38。负电极片20的卷绕端部观被设置为越过其中设置有正电极片30的卷绕端部38的 回转部并到达下一直部(即，在卷绕方向90上位于前方的初始直部)或经过(在卷绕方向 上进一步向前)下一直部。在实施例1中，正电极片30的卷绕端部38被设置在图左侧的回转部14a中，而负 电极片20的卷绕端部28被设置在图上侧的直部12a中。由此，负电极片20的卷绕端部28 被设置为越过其中设置有正电极片30的卷绕端部38的图左侧的回转部1 并到达下一直 部12a(即，在卷绕方向90上位于前方的初始直部12a ；在图上侧的直部12a)。此外，在实 施例1中，被设置在图上侧的直部12a中的负电极片20的卷绕端部观受到电池壳50的内 壁的宽侧表面52(面向在图上侧的直部12a的内壁的侧表面)的推压并保持在该位置。
通过实施例1的上述配置，第一电极片(这里，负电极片)20被卷绕为包裹第二电 极片(这里，正电极片)30的卷绕端部38，并且第一电极片20的卷绕端部观被设置为越过 其中设置有第二电极片30的卷绕端部38的回转部1 并到达下一直部12a。结果，可以通 过由第一电极片20产生的适宜的紧固力紧固地卷绕第二电极片30的卷绕端部38，并且可 以维持对第二电极片30的卷绕端部38施加的稳定的表面压力。此外，第一电极片20的卷绕端部观被设置为越过其中设置有第二电极片30的卷 绕端部38的回转部1 并到达下一直部12a。因此，已包裹第二电极片30的卷绕端部38 的第一电极片20可以被电池壳50的内壁的侧表面52 (内壁的面向直部12a的侧表面)挤 压。结果，即使在充电期间力作用于扁平卷绕电极体10的膨胀方向时，也可以可靠地保持 第一电极片20。由此，通过上述配置，即使当扁平卷绕电极体10反复膨胀和收缩时，也可以通过 第一电极片20的稳定紧固力而以良好的稳定性(均勻地)保持对第二电极片30的卷绕端 部38施加的表面压力，从而可以使得在正电极与负电极之间进行均勻的电极反应。结果， 可以提供具有良好电池性能(例如，循环特性)的电池。下面将参考图1到3描述构成实施例1的电池100的构成材料。如图3所示，扁 平卷绕电极体10为这样的扁平卷绕电极体10，其中负电极片20和正电极片30与总共两个 分隔体片40a、40b —起被卷绕为扁平形状。由于负电极片20的负电极活性材料非形成部沈(负电极集电体22的暴露部分) 和正电极片30的正电极活性材料非形成部36 (正电极集电体32的暴露部分)被卷绕为从 分隔体片40a、40b向外突出，因此在负电极片20和正电极片30的端部处的部分从各自的卷绕芯部16( 即，其中负电极片20的负电极活性材料形成部、正电极片30的正电极活性材 料形成部以及分隔体片40a、40b被紧固卷绕的部分)向外突出。如图1所示，负电极集电 体端子80a和正电极集电体端子80b被附接到在负电极侧上的突出部(即，负电极活性材 料层的非形成部)18a和在正电极侧上的突出部(即，正电极活性材料层的非形成部)18b， 并且这些集电体端子被分别电连接到负电极端子8 和正电极端子82b。在实施例1中，负 电极端子8 和正电极端子82b通过各自的垫圈(在图中未示出)而被附接到电池壳50 的盖58。构成扁平卷绕电极体10的材料和部件与常规锂离子电池的电极体的材料和部件 相同，并且没有特别的限制。例如，可以通过将用于液体离子电池的负电极材料层施加到狭长的负电极集电体 来形成负电极片20。适用于负电极的铜箔和其他金属箔可以有利地用于负电极集电体22。 可以没有任何限制地使用在锂离子电池中常规使用的一种或多种物质作为负电极活性材 料。优选物质的实例包括诸如石墨碳和非晶碳的含碳材料以及含锂的过渡金属氧化物和过 渡金属氮化物。例如，可以通过使用具有2到細(例如2. 9m)的长度、8到12cm (例如，IOcm) 的宽度以及约5到20 μ m(例如10 μ m)的厚度的铜箔并在铜箔表面的预定区域上利用常规 采用的方法形成包含石墨作为主要成分的用于锂离子电池的负电极活性材料层(例如，包 含98重量％的石墨、1重量％的丁苯橡胶以及1重量％的羧甲基纤维素的层)，获得优选的 负电极片20。可以通过将用于锂离子电池的正电极活性材料施加到狭长的正电极集电体来形 成正电极片30。适用于正电极的金属(例如，铝箔)可以被有利地用于正电极集电体32。 可以没有任何限制地使用在锂离子电池中常规使用的一种或多种物质作为正电极活性材 料。优选物质的实例包括LiMn204、LiCoA以及LiNi02。例如，可以通过使用具有2到^!(例 如2. 7m)的长度、8到12cm(例如，IOcm)的宽度以及约5至Ij 20 μ m(例如15 μ m)的厚度的 铝箔并在铜箔表面的预定区域上利用常规采用的方法形成包含氧化锂镍作为主要成分的 用于锂离子电池的正电极活性材料层(例如，包含88重量％的镍酸锂、10重量％的乙炔黑、 1重量％的聚四氟乙烯以及1重量％的羧甲基纤维素的层)，获得优选的正电极片30。由多孔聚烯烃树脂构成的片适合作为可以有利地在正电极20和负电极30之间使 用的分隔体片40a、40b。例如，可以有利地使用由合成树脂制成的(例如，由诸如聚乙烯制 成的聚烯烃制成的)具有2到細(例如3. Im)的长度、8到12cm(例如，Ilcm)的宽度和约 5至IJ 30 μ m(例如25 μ m)的厚度的多孔分隔体片。例如，可以使用通过将电解质溶解到非水溶剂中而制备的非水电解质溶液作为与 扁平卷绕电极体10 —起容纳在电池壳50中的电解溶液。非水溶剂的实例包括碳酸亚乙 酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、1，2-二甲氧基乙烷、 1，2- 二乙氧基乙烷、四氢呋喃以及1，3- 二氧戊环(dioxolan)，并且这些溶剂可以被单独地 使用或组合使用其中两种或更多种。此外，可以使用选自包含氟作为构成元素的各种锂盐 的一种或多种电解质作为构成电解质溶液的电解质(支撑盐(support salt))。例如，可以 使用选自 LiPF6、LiBF4, LiAsF6, LiCF3S03、LiC4F9SO3^ LiN(CF3SO2)2 以及 LiC(CF3SO2)3 的一种 或多种锂盐。 可以通过将扁平卷绕电极体10容纳在电池壳50中，将电解溶液灌入到壳中并密封来获得实施例1的电池100。还可以使用由此获得的电池100进一步构建电池组。由此， 如图5和6所示，可以有利地构建由多个作为单元电池的本实施例的电池100构成的电池 组200。在该实施例中，单元电池100被沿预定方向排列并被限制为处于沿排列方向施加载 荷的状态。更具体而言，多个单元电池100中每隔一个便翻转，单元电池100被设置为使单元 电池100的负电极端子8 和正电极端子82b被交替设置并且使容纳在单元电池100的各 电池壳50中的扁平卷绕电极体10的直部12a、12b沿相对的方向(电池壳的宽表面彼此面 对的方向)排列。然后将约束构件附接到单元电池100的电池壳50的外侧以沿排列方向 施加约束力。在本实施例中，约束构件由约束板70a、70b的对和间隔物板76构成。由此，将约 束全部的多个单元电池100的约束板70a、70b被设置为围绕所排列的单元电池100，并且当 沿排列方向施加载荷时与单元电池100约束在一起的间隔物76被设置在单元电池之间的 间隙中。将夹紧梁构件72附接为桥接约束板70a、70b的对。单元电池100可被约束为使 得通过利用螺丝74将梁构件72的端部夹紧或固定到约束板70a、70b来沿单元电池100的 排列方向施加预定的载荷。在上述约束处理中，通过间隔物板76挤压每个单元电池100的电池壳的侧壁 (即，施加载荷)。如图6所示，通过施加于电池壳的侧壁的载荷(约束力)，扁平卷绕电极 体10被进一步变形为扁平形状，并且，被设置在扁平卷绕电极体10中的任一卷绕直部中的 负电极片20的卷绕端部观被牢固地保持在其位置。通过这样的电池组20的配置，可通过约束构件的约束力而牢固地保持构成扁平 卷绕电极体10的第一电极片(在该配置中，负电极片)20。因此，即使当由于电池被充电和 放电而导致扁平卷绕电极体10反复膨胀和收缩时，也可以以更佳的稳定性(均勻地)保持 通过第一电极片20的稳定紧固力而对第二电极片30的卷绕端部38施加的表面压力，并且 可以使均勻的电极反应在电极片20、30之间进行。由此，通过这样的配置，可以提供包括具 有良好的电池特性(例如，循环特性等等)的单元电池的电池组200。下面将描述本发明的其他实施例。将为与上述实施例1相同的结构部件指派相同 的标号，并略去对其的解释。实施例2。首先，将参考图7解释本发明的实施例2。如图7所示，第二电极片(正 电极片)30的卷绕端部38被设置在下直部12b中，并且第一电极片(负电极片)20的卷绕 端部观被设置在其中没有设置第二电极片30的卷绕端部38的上直部12a中。由此，在图 7示出的实例中，第一电极片20的卷绕端部观被设置为越过其中设置有第二电极片30的 卷绕端部38的直部12b并到达下一直部12a(即，在卷绕方向90上位于前方的最初的第 一直部12a)。通过这样的配置，同样可以将充分的紧固力施加到在外周侧上的第一电极片 (负电极片)20，由此可以可靠地保持第二电极片(正电极片)30的卷绕端部。实施例3。接下来，下面将参考图8描述本发明的实施例3。在实施例3中，如图8 所示，第二电极片(正电极片)30的卷绕端部38被设置在左侧回转部14a中，并且第一电 极片(负电极片)20的卷绕端部观被设置在其中没有设置正电极片30的卷绕端部38的 右侧回转部14b中。由此，在图8示出的实例中，负电极片20的卷绕端部观被设置为越过 其中设置有正电极片30的卷绕端部38的左侧回转部1 且经过下一直部12a(在卷绕方向90上位于前方的最初的第一直部12a)。夹着第一电极片20的分隔体的端部被设置在直 部12b中。通过这样的配置，第二电极片(正电极片)30的卷绕端部38被设置在一个回转部 14a中，而第一电极片(负电极片)20的卷绕端部观被设置在另一回转部14b中。结果， 在扁平卷绕电极体10的直部12处没有形成额外的边缘(即，第一电极片20的卷绕端部 28)。因此，当力沿扁平卷绕电极体的膨胀方向作用时，电池壳可对扁平卷绕电极体10的直 部1 施加均勻的载荷。结果，使得可以在正电极和负电极之间进行更均勻的电极反应，由 此改善电池性能(例如，循环充电和放电特性)。作为实例来进行以下测试，以确认通过使用根据本发明的扁平卷绕电极体构建电 池获得具有良好循环特性的电池的可能性。实例1。通过经由两个分隔体片40a、40b卷绕负电极片20和正电极片30而制成 卷绕体，其中负电极片20是通过在作为负电极集电体的铜箔的表面上形成用于锂离子电 池的负电极活性材料层而形成的，正电极片30是通过在作为正电极集电体的铝箔的表面 上形成用于锂离子电池的正电极活性材料层而形成的。在该工艺中，卷绕负电极片20以使 其被卷绕在相对于正电极片30的外周侧上。此外，进行该卷绕，以使负电极片20和正电极 片30重叠的位置沿卷绕方向90稍稍偏移，从而使负电极片20的端位置(卷绕端部28)在 卷绕方向90上相对于正电极片30的端位置(卷绕端部38)向前突出。卷绕在内侧上的正 电极片30的圈数为30。然后，通过从侧表面方向按压来按压模制卷绕体，由此制成横截面为扁平形状的 扁平卷绕电极体。进行按压模制，以便如图4所示地定位负电极片20的卷绕端部观和正 电极片30的卷绕端部38。在按压之后的扁平卷绕电极体的尺寸为40mmX60mm。然后，通过将负电极集电体端子80a和正电极集电体端子80b焊接到所获得的扁 平卷绕电极体并将该扁平卷绕电极体与电解溶液一起容纳在角形电池壳中，构建用于评估 的锂离子二次电池。实例2。除了在沿卷绕方向90卷绕期间使负电极片20和正电极片30重叠的位置 偏移预定的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图7所示地定位负电极 片20的卷绕端部观和正电极片30的卷绕端部38之外，以与实例1相同的方式制造扁平 卷绕电极体并构建用于测试的锂离子二次电池。实例3。除了在沿卷绕方向90卷绕期间使负电极片20和正电极片30重叠的位置 偏移预定的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图8所示地定位负电极 片20的卷绕端部观和正电极片30的卷绕端部38之外，以与实例1相同的方式制造扁平 卷绕电极体并构建用于测试的锂离子二次电池。实例4。除了将约束板的对设置在电池壳的两侧上以进行测试以确保约束而使预 定的载荷从侧表面方面施加到电池之外，以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极体和构 建用于测试的锂离子二次电池。比较例。除了在沿卷绕方向卷绕期间使负电极片和正电极片重叠的位置偏移预定 的量并进行按压模制来进行卷绕以便在按压模制期间如图10所示地定位负电极片的卷绕 端部和正电极片的卷绕端部(即，负电极片2的卷绕端部4和正电极片3的卷绕端部5被 设置在同一回转部6中)之外，以与实例1相同的方式制造扁平卷绕电极体并构建用于测试的锂离子二次电池。循环特性测试。对上述制造的测试电池进行充电-放电循环测试，并评估每个电 池的容量保持率。容量保持率为在完成了在预定次数的充电-放电循环之后的充电完成之 后的电池容量的比率，其中将在完成初始充电之后的电池容量被取为100%。容量保持率越 高，循环特性越好。以20C的充电-放电电流对所制造的测试电池反复地进行充电和放电， 并且测量在1000个循环、2000个循环、4000个循环、6000个循环、8000个循环、10000个循 环之后的电池容量的变化。表1示出了结果。基于表1示出的结果，图9示出了表示在实 例和比较例中获得的电池容量(容量保持率)的变化的示意图。在图9中，横坐标绘制了 充电-放电循环的次数，纵坐标绘制了容量保持率。表 权利要求
1.一种电池，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，其中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；并且 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，并到达下一直部或经过所述下一直部。
2.根据权利要求1的电池，其中所述第二电极片的所述卷绕端部被设置在所述直部中的任一个中，并且所述第一电极 片的所述卷绕端部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。
3.根据权利要求1的电池，其中所述第二电极片的所述卷绕端部被设置在所述回转部中的任一个中；并且 所述第一电极片的所述卷绕端部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中。
4.根据权利要求1的电池，其中所述第二电极片的所述卷绕端部被设置在所述回转部中的任一个中；并且 所述第一电极片的所述卷绕端部被设置在其中没有设置所述第二电极片的所述卷绕 端部的另一回转部中。
5.一种电池，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，其中第一回转部、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回转部中；并且 所述第一电极片的所述卷绕端部被设置在所述第一直部或所述第二直部中。
6.根据权利要求5的电池，其中所述第一电极片的所述卷绕端部被设置在所述第一直部中。
7.根据权利要求5的电池，其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。
8.根据权利要求7的电池，其中将所述第一电极片夹在其间的所述分隔体的端部被设置在所述第二直部中。
9.一种电池，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，其中第一回转部、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中；并且 所述第一电极片的卷绕端部被设置在所述第二直部中。
10.一种电池，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，其中第一回转部、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；并且所述第一电极片的卷绕端部被设置在所述第二回转部中。
11.根据权利要求10的电池，其中将所述第一电极片夹在其间的所述分隔体的端部被设置在所述第二直部中。
12.—种车辆，其具有安装在其中的根据权利要求1到11中任一项的电池。
13.一种电池组，包括多个根据权利要求1到11中任一项的电池作为单元电池，其中 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；并且 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。
14.一种车辆，其具有安装在其中的根据权利要求13的电池组。
全文摘要
一种电池(100)，包括扁平卷绕电极体(10)，其是通过经由分隔体片(40a，40b)将第一电极片(20)和第二电极片(30)卷绕成扁平状而获得的。所述第一电极片(20)在所述扁平卷绕电极体(10)中被设置为卷绕在相对于所述第二电极片(30)的外周侧上。所述第一电极片(20)被卷绕为包裹所述第二电极片(30)的卷绕端部(38)。所述第一电极片(20)的卷绕端部(28)被设置为越过其中设置有所述第二电极片(30)的所述卷绕端部(38)的所述直部(12a，12b)或回转部(14a，14b)中的任一个，并到达下一直部(12a、12b)或经过所述下一直部。
文档编号H01M10/04GK102084533SQ200980125704
公开日2011年6月1日 申请日期2009年7月1日 优先权日2008年7月2日
发明者川濑聪美 申请人:丰田自动车株式会社