专利名称：二次电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及二次电池及其制造方法。
背景技术：
在以锂二次电池等为代表的圆筒形二次电池中，将形成有正极混合剂层的正电极和形成有负极混合剂层的负电极隔着隔离物卷绕在轴心的周围构成电极群。在正极板的两面上形成正极混合剂层，将沿着正极板长度方向的一侧边缘部作为没有形成正极混合剂层的正极混合剂未处理部。在正极混合剂未处理部上，为了将正电极焊接在正极集电部件上， 一般沿着正电极的长度方向的一侧边缘以规定间距间隔与正极板一体地形成被称为引板的多条正极引线。在负电极一侧也一样，以沿着长度方向的一侧边缘部成为没有形成负极混合剂层的负极混合剂未处理部的方式，在负极板的两面上形成负极混合剂层，并且，在沿着负电极的长度方向的一侧边缘部以规定间距间隔与负极板一体地形成与负极集电部件焊接的多条负极引线。将正电极以及负电极分别形成为具有满足发电量的规定长度的长条状并卷绕在轴心上。正电极或者负电极在卷绕到轴心上之前，在电极板的两面上形成正极混合剂层或者负极混合剂层，通过一边传送电极板一边用旋转切割机等切断，形成正极引线或者负极引线。在该以往的正极引线或者负极引线的形成方法中，电极板的传送速度和旋转切割机的速度受到环境温度等的影响而发生变动。因此，如上所述，为了设置满足发电量的规定长度的正电极或者负电极的长度，以大于等于根据一般的电极板的传送速度和旋转切割机的速度计算出的电极板的长度进行切断。因而，电极板的切断端边缘和正极引线或者负极引线的距离不定。这种情况下，已知还有如下结构使正电极以及负电极的切断端边缘分别与正电极的正极引线的端缘或者负电极的负极引线的端缘一致(例如，参照日本特开 2001-118561号公报的图4)。如上所述，虽然在大于等于规定长度的位置用刀具等切断正电极或者负电极，但此时如果观察切断边缘，则确认出现如飞边那样的边。因此，如现有文献1的图4所示那样， 当切断位置与正电极的正极引线的端缘或者负电极的端缘一致的情况下，隔离物被形成在切断边缘的边破坏，可靠性降低。对此进行说明。配置在正电极和负电极之间的隔离物具有覆盖正极引线的根基侧以及负极引线的根基侧的宽度。但是，在切断正极板以及负极板时产生的边在正极板或者负极板的整个宽度上发生。如上所述，隔离物具有覆盖到正极引线的根基或者负极引线的根基的宽度，但并不覆盖其前端侧。因此，在隔离物宽度的外侧也有形成在正极板以及负极板的切断边缘的边。例如，当正极板或者负极板分别被在正极引线或者负极引线上切断的情况下，位于隔离物的宽度外侧的正极引线或者负极引线的边有可能陷入隔离物的侧缘。如果破损位置出现在侧缘，则在卷绕工序等以后的工序中，破损向隔离物内部扩展。这样，有可能在隔离物上引起破损。隔离物的破损将直接导致电池内部短路等，可靠性降低。另外，为了避免在正极引线以及负极引线上的切断，只将正电极以及负电极的长度设置为大于等于规定值的话，因为伴随正电极以及负电极面积的偏差，在放电容量等的特性中产生偏差，所以，例如在如车用等那样组合多个二次电池构成1个系统的情况等下不是理想的。
发明内容
根据本发明的第1方式，为一种二次电池，具备电极群，具有沿着长度方向的一侧边缘以规定的引线间隔形成有多条负极引线的长条状的负极板，具有在负极板的两面形成有负极混合剂层的负电极，以及沿着长度方向的与一侧边缘相对的另一侧边缘以规定的引线间隔形成有多条正极引线的长条状的正极板，将在正极板的两面形成有正极混合剂层的正电极隔着隔离物卷绕在轴心的周围；正极集电部件，配置在电极群的上述一侧边缘侧， 连接多条正极引线；负极集电部件，配置在电极群的另一侧边缘侧，连接多条负极引线；以及电池容器，收纳电极群、正极集电部件以及负极集电部件，其中，距离卷绕在轴心上的负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线位于从负电极的卷绕始端边缘离开比规定的引线间隔小的规定的距离的位置，距离负电极中的卷绕末端边缘最近的负极引线位于从负电极的卷绕终端边缘离开比规定的引线间隔小的规定的距离的位置，距离卷绕在轴心上的正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线位于正电极的卷绕始端边缘的内侧且从该正电极的卷绕始端边缘离开比规定的引线间隔小的距离的位置，距离正电极中的卷绕末端的端面最近的外周侧的正极引线位于正电极的卷绕末端边缘的内侧且从正电极的卷绕末端边缘离开比规定的引线间隔小的距离的位置。根据本发明的第2方式，在第1方式的二次电池中，距离负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线，和距离负电极的卷绕末端边缘最近的负极引线各自离开负电极的卷绕始端边缘以及负电极的卷绕末端边缘的比规定的引线间隔小的距离实质上相同，距离正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线，和距离正电极的卷绕末端边缘最近的正极引线各自离开正电极的卷绕始端边缘以及正电极的卷绕末端边缘的比规定引线间隔小的距离实质上相同。
根据本发明的第3方式，在第1方式的二次电池中，距离负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线的宽度的中心和负电极的卷绕始端边缘的距离，以及距离负电极的卷绕末端边缘最近的负极引线的宽度的中心和负电极的卷绕末端边缘的距离，分别为负极引线的间距间隔的大致一半，距离正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线的宽度的中心和正电极的卷绕始端边缘的距离，以及距离正电极的卷绕末端边缘最近的正极引线的宽度的中心和正电极的卷绕末端边缘的距离，分别是正极引线的间距间隔的大致一半。 根据本发明的第4方式，为二次电池的制造方法，该二次电池具备电极群，具有沿着长度方向的一侧边缘以规定的引线间隔形成有多条负极引线的负极板，具有在负极板的两面形成有负极混合剂层的长条状的负电极，以及沿着长度方向的与上述一侧边缘相对的另一侧边缘以上述规定的引线间隔形成有多条正极引线的正极板，将在正极板的两面形成有正极混合剂层的长条状的正电极隔着隔离物卷绕在轴心的周围；正极集电部件，配置在电极群的一侧边缘侧，连接多条正极引线；负极集电部件，配置在电极群的上述另一侧边缘侧，连接有多条负极引线；以及电池容器，收纳电极群、正电极以及负电极，该二次电池的制造方法包括隔着隔离物将正电极以及负电极卷绕在轴心上的步骤；检测正电极以及负电极达到了比与二次电池的额定发电容量对应的正电极的长度长的各自规定的长度的步骤；在各自的规定的长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间分别切断正电极以及负电极的步骤。根据本发明的第5方式，在第4方式的二次电池的制造方法中，在各自的规定长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间切断正电极以及负电极的步骤包含检测在检测到正电极以及负电极达到各自的规定长度之后的最初的正极引线以及最初的负极引线的步骤；在检测到最初的正极引线以及最初的负极引线之后，将正电极以及负电极分别传送到各自的规定长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间的步骤。根据本发明的第6方式，在第4或第5方式的二次电池的制造方法中，在各自的规定长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间切断正电极以及负电极的步骤中，分别在2条正极引线间的中央以及2条负极引线间的中央切断正电极以及负电极。
图1是作为本发明的二次电池的一实施方式的圆筒形二次电池的剖面图。图2是图1所示的圆筒形二次电池的分解立体图。图3是用于表示图1的电极群详细情况的切断了一部分的状态的立体图。图4是展开了图3所示的电极群的状态的平面图。图5是用于说明用来制作图3所示的电极群的最初的步骤的立体图。图6是表示图3所示的电极群的完成状态的外观立体图。图7是用于说明电极群的制作方法的立体图。图8是用于说明构成图3所示的电极群的各部件的位置关系的平面图。图9是切断电极的步骤的处理流程图。
具体实施例方式第1实施方式圆筒形二次电池的结构以下，将锂离子圆筒形二次电池作为一实施方式而结合
本发明的圆筒形二次电池。图1是表示本发明的圆筒形二次电池的一实施方式的剖面图，图2是图1所示的圆筒形二次电池的分解立体图。圆筒形二次电池1例如具有外形40mm(p，高度lOOmm的尺寸。该圆筒形二次电池1在有底圆筒形电池容器2以及帽形的上盖3的内部收容以下说明的发电用的各构成部件。在有底圆筒形的电池容器2上，在作为其开放侧的上端部一侧形成向电池容器2的内侧突出的槽加。10是电极群，在中央部具有轴心15，在轴心15的周围卷绕有正电极以及负电极。 图3是切断了一部分的状态的立体图，表示电极群10结构的详细情况。如图3所示，电极群10具有在轴心15的周围卷绕有正电极11、负电极12，以及第1、第2隔离物13、14的结构。而且，在图3中将卷绕在最外周的隔离物13、14部分省略。轴心15具有中空圆筒状，在轴心15上将负电极12、第1隔离物13、正电极11以及第2隔离物14按照该顺序层叠卷绕。在最内周的负电极12的内侧卷绕多圈(图3中是 1圈)第1隔离物13以及第2隔离物14。此外，最外周为负电极12以及卷绕在其外周的第1隔离物13。最外周的第1隔离物13用粘接带19固定(参照图2)。正电极11具有用铝箔形成的长条的形状，具有正极板11a，和在该正极板Ila的两面涂抹正极混合剂而形成有正极混合剂层lib的正极处理部。沿着正极板Ila的长度方向的上方侧的一侧边缘是不涂抹正极混合剂的铝箔外露的正极混合剂未处理部11c。在该正极混合剂未处理部Ilc上，将和轴心15平行向上方突出的多条正极引线16以等间隔形成为一体。正极混合剂包含正极活性物质、正极导电材料、正极粘合剂。正极活性物质优选是锂金属氧化物或者锂过渡金属氧化物。作为例子，可以列举钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、锂复合金属氧化物(包含从钴、镍、锰中选择的2种以上的金属氧化物)等。正极导电材料只要是能够辅助在正极混合剂中的锂的吸收释放反应中产生的电子向正电极传递则没有限制。 作为正极导电材料的例子，可以列举石墨和乙炔黑等。另外，包含过渡金属的上述锂复合金属氧化物因为具有导电性，所以自身也可以作为正极导电材料使用。正极粘合剂可以粘接正极活性物质和正极导电材料，此外可以粘接正极混合剂和正极集电体，只要和非水电解液接触不会大幅度地劣化则没有特别限制。作为正极粘合剂的例子可以列举聚氟化乙烯(PVDF)和氟橡胶等。正极粘合剂层的形成方法只要是在正电极上形成正极混合剂层的方法则没有限制。作为正极混合剂层的形成方法的例子，可以列举在正极板Ila上涂抹正极混合剂的构成物质的分散溶液的方法。作为在正极板Ila上涂抹正极混合剂的方法的例子，可以列举旋转涂抹法、微缝染法等。作为在正极混合剂中分散溶液的溶剂的例子，添加N-甲基吡咯烷酮(NMP)和水等， 将经过混合的混合液均勻地涂抹在厚度20 μ m的铝箔的两面上，在干燥后裁断。作为正极混合剂的涂抹厚度的一例是单侧约40 μ m。在裁断正极板Ila时，将正极引线16形成为一体。全部正极引线16的长度大致相同。负电极12用铜箔形成且具有长条形状，具有负极板12a，和在该负极板1 的两面涂抹负极混合剂而形成有负极混合剂层12b的负极处理部。沿着负极板1 的长度方向的下方侧的侧缘成为不涂抹负极混合剂而铜箔露出的负极混合剂未处理部12c。在该负极混合剂未处理部12c上，以等间隔将在和正极引线16相反方向上延伸的多条负极引线17形成为一体。负极混合剂包含负极活性物质、负极粘合剂、增稠剂。负极混合剂也可以具有乙炔黑等的负极导电材料。作为负极活性物质优选的是使用石墨碳，尤其是使用人造石墨。但是其中也可以用以下记载的方法得到具有优异特性的负极混合剂。通过使用石墨碳，能够制造面向要求大容量的插电式混合动力汽车和电动汽车的锂离子二次电池。负极混合剂层 12b的形成方法只要是在负极板1 上形成负极混合剂层12b的方法则没有限制。作为在负极板1 上涂抹负极混合剂的方法的例子，可以列举在负极板1 上涂抹负极混合剂的构成物质的分散溶液的方法。作为涂抹方法的例子，可以列举旋转涂抹法，微缝染法等。
作为在负极板1 上涂抹负极混合剂的方法的例子，在负极混合剂中添加N-甲基-2-吡咯烷酮和水作为分散溶剂，在厚度10 μ m的滚轧铜箔的两面均勻地涂抹经过混合的粘液，在使其干燥后裁断。作为负极混合剂的涂抹厚度的一例是单侧约40 μ m。在裁断负极板12a时，将负极引线17形成为一体。全部的负极引线17的长度大致相同。在设第1隔离物13以及第2隔离物14的宽度为Ws，形成在负极板12a上的负极混合剂层12b的宽度为Wc，形成在正极板Ila上的正极混合剂层lib的宽度为Wa的情况下， 以满足下式的方式形成。Ws > Wc > WA (参照图 3)S卩，一般，负极混合剂层12b的宽度Wc比正极混合剂层lib的宽度Wa大。这是因为，在锂离子二次电池的情况下，作为正极活性物质的锂离子化而浸透隔离物，如果在负极侧没有形成负极活性物质而负极板1 露出，则在负极板1 上析出锂，将成为发生内部短路的原因。隔离物13例如是厚度40 μ m的聚乙烯制多孔膜。在图1以及图3中，中空的圆筒形状的轴心15在轴方向(图面的上下方向)的上端部的内面形成与轴心15的内径相比大直径的阶梯部15a，正极集电部件31压入该阶梯部 15a。正极集电部件31例如用铝形成，具有圆盘状的基部31a、在该基础部31a的面向电极群10的面中向轴心15 —侧突出并压入到阶梯部1 的内面的下部筒部31b，以及在周缘向上盖3侧突出的上部筒部31c。在正极集电部件31的基部31a上形成用于释放在电池内部发生的气体的开口部31d(参照图2)。此外，在正极集电部件31上形成有开口部31e，但有关开口部31e的功能以后说明。另外，轴心15用与正极集电部件31和负极集电部件21电绝缘、且提高电池的轴方向的刚性那样的材料形成。作为在本实施例中的轴心15的材质， 例如使用玻璃纤维强化聚丙烯。正极板Ila的正极引线16全部与正极集电部件31的上部筒部31c焊接。这种情况下，如图2所示，正极引线16在正极集电部件31的上部筒部31c上重合接合。因为各正极引线16非常薄，所以不能在一条引线上取出大电流。因此，遍及从对轴心15的卷绕开始到卷绕结束的全长，以规定间距间隔形成多条正极引线16。正极集电部件31因为被电解液氧化，所以通过用铝形成能够提高可靠性。如果通过某些加工铝表面露出，则立即在表面形成氧化铝膜，通过该氧化铝膜能够防止由电解液引起的氧化。此外，通过用铝形成正极集电部件31，可以通过超声波焊接或者点焊接等进行正极板Ila的正极引线16的焊接。在轴心15的下端部的外周形成其外径比轴心15的外径小的阶梯部15b，在该阶梯部15b中压入负极集电部件21并固定。负极集电部件21例如用铜形成，在圆盘状的基部 21a上形成压入到轴心15的阶梯部15b的开口部21b，在周缘上形成在电池容器2的底部上向外侧突出的外周筒部21c。负极板12a的负极引线17全部通过超声波焊接等焊接在负极集电部件21的外周筒部21c上。因为各负极引线17非常薄，所以为了取出大电流，在遍及从向轴心15的卷绕开始到卷绕结束的整个长度上，以规定间隔形成有多条个负极引线。在负极集电部件21的外周筒部21c的外周上焊接负极板12a的负极引线17以及环状的压接部件22。多条负极引线17与负极集电部件21的外周筒部21c的外周紧密接触，在负极引线17的外周上缠绕压接部件22而临时固定，在该状态下进行焊接。在负极集电部件21的下表面上焊接有铜制的负极通电引线23。负极通电引线23在电池容器2的底部与电池容器2焊接。电池容器2例如用厚度0. 5mm的碳钢形成，并在表面上实施镀镍。通过使用这种材料，负极通电引线23能够通过电阻焊接等焊接在电池容器2上。在此，形成在正极集电部件31上的开口部31e是用于插进用来将负极通电引线23 焊接在电池容器2上的电极棒(未图示)的部分。更详细地说，将电极棒从形成在正极集电部件31上的开口部31e插入到轴心15的中空部，在其前端部将负极通电引线23压接在电池容器2的底部内面进行电阻焊接。在正极集电部件31的上部筒部31c的外周焊接有正极板Ila的正极引线16以及环状的压接部件32。多条正极引线16与正极集电部件31的上部筒部31c的外周紧密接触，在正极引线16的外周缠绕压接部件32进行临时固定，在该状态下进行焊接。通过将多条正极引线16焊接在正极集电部件31上，将多条负极引线17焊接在负极集电部件21上，构成将正极集电部件31、负极集电部件21以及电极群10—体地组合化的发电单元20(参照图2)。但是，在图2中，为了图示的方便，将负极集电部件21、压接部件22以及负极通电引线23从发电单元20分离而图示的。此外，在正极集电部件31的基部31a的上表面，将层叠多个铝箔构成的挠性连接部件33的一端通过焊接接合。连接部件33通过层叠多张铝箔而一体化，可以流过大电流， 并且，被赋予挠性。即，为了流过大电流需要加大连接部件的厚度，但如果用1张金属板形成则刚性变大，挠性受损。因而，层叠板厚度小的多个铝箔使其具有挠性。连接部件33的厚度例如是0. 5mm左右，通过层叠5张厚度0. Imm的铝箔形成。在正极集电部件31的上筒部31c上载置包括具有圆形的开口部41a的由绝缘性树脂材料构成的环状的绝缘板41。绝缘板41具有开口部41a(参照图2)和向下方突出的侧部41b。在绝缘材料41 的开口部41a内嵌入连接板35。在连接板35的下表面将挠性连接部件33的另一端焊接在连接板35上固定。连接板35用铝合金形成，具有除了中央部外几乎全部均勻、并且中央侧稍稍弯曲到低位置的大致盘子形状。连接板35的厚度例如是Imm左右。在连接板35的中心形成薄壁且形成为圆顶形状的突起部35a，在突起部35a的周围形成有多个开口部35b (参照图 2)。开口部3 还具有释放在电池内部发生的气体的功能。连接板35的突起部3 通过电阻焊接或者摩擦搅拌接合而接合在隔板37的中央部的底面。隔板37用铝合金形成，具有将隔板37的中心部作为中心的圆形的切槽37a。切槽37a通过冲压而将上面一侧压成V字形状，将残余部分设置成薄壁。隔板37是为了确保电池的安全性而设置的，如果电池的内压上升，则作为第1阶段，向上方翘起，使和连接板 35的突起部3 的接合剥离而从连接板35分离，隔绝和连接板35的导通。作为第2阶段， 即便如此内压仍然上升的情况下，在切槽37a上开裂，具有释放内部的气体的功能。隔板37在周缘部上固定上盖3的周缘部。隔板37如图2所示那样，最初，在周缘部上具有向着上盖3 —侧垂直竖起的侧部37b。在该侧部37b内收容上盖3，通过铆接加工，将侧部37b向上盖3的上面一侧弯曲固定。上盖3用碳钢等铁形成并实施镀镍，具有帽形，该帽形具有与隔板37接触的圆盘状的周缘部3a和从该周缘部3a向上方突出的头部北。在头部北上形成有开口部3c。该开口部3c是在因电池内部发生的气体压力致使隔板37开裂时，向电池外部释放气体用的部分。另外，当上盖3用铁形成的情况下，在和其它圆筒形二次电池串联接合时，可以通过点焊而与用铁形成的其它圆筒形二次电池接合。覆盖隔板37的侧部37b和周缘部而设置气密垫圈43。气密垫圈43最初如图2所示，具有在环状的基部43a的周侧缘具有向上部方向大致垂直竖立而形成的外周壁部43b， 和在内周侧从基部43a向下方大致垂直下垂而形成的筒部43c的形状。而后，详细以后说明，通过冲压等将气密垫圈43的外周壁部43b与电池容器2 — 同折弯，通过基部43a和外周壁部43b，以将隔板37和上盖3压接在轴方向上的方式进行铆接加工。由此，隔着气密垫圈43将上盖3和隔板37固定在电池容器2上。在电池容器2的内部注入规定量的非水电解液。作为非水电解液的一例，优选的是使用将锂盐溶解于碳酸盐类溶剂中的溶液。作为锂盐的例子，可以列举氟化磷酸锂 (LiPF6)、氟化硼酸锂(LiBF4)等。另外，作为碳酸盐类溶剂的例子，可以列举乙烯碳酸盐 (EC)、二甲基碳酸盐(DMC)、丙烯碳酸盐(PC)、甲基乙基碳酸盐(MEC)，或者混合了从上述溶剂中选择的至少1种溶剂。图4是展开了图3所示的电极群的终端一侧的状态的平面图，图5是用于说明用来制作图3所示的电极群的最初的步骤的立体图，图6是表示图3所示的电极群的完成状态的外观立体图。如图3所示，从终端一侧看，电极群10在最外周卷绕第1隔离物13，在其内侧卷绕负电极12，在负电极12的内侧卷绕第2隔离物14，在第2隔离物14的内侧卷绕正电极 11。另外，在图4中为了容易看清这些电极和隔离物卷绕状态，省略了第1隔离物13的最后的卷绕部分的一部分。因而，如图4所示那样，第1隔离物13的长度最长，其终端边缘13a位于距离轴心 15最远处。第2隔离物14的长度仅次于第1隔离物13，其终端边缘1 位于比第1隔离物13的终端边缘13a稍微靠近轴心15的位置。在正电极11和负电极12中是负电极12 长。但是，负电极12比第2隔离物14短，负电极12的终端边缘1 与第2隔离物14的终端边缘Ha相比位于轴心15 —侧。正电极11比负电极12短，其终端边缘lie处于最接近轴心15的位置。此外，第1隔离物13和第2隔离物14的宽度相同，都比正电极11以及负电极12 的宽度宽，覆盖到正电极11的正极引线16的根部以及负电极12的负极引线17的根部。但是，与正极引线16的根部相比前端侧的部分以及与负极引线17的根部相比前端侧的部分延伸到第1隔离物13以及第2隔离物14的外侧。正电极11的正极引线16以及负电极12的负极引线17以规定的间距间隔P排列。此外，正极引线16的最外侧(外周侧)的正极引线16的中心和终端边缘lie的距离是P/2，负极引线17的最外侧(外周侧)的正极引线17的中心和终端边缘12e的距离是 P/2。在此，如果将正极引线16的宽度以及负极引线17的宽度分别设置为w，将正极引线16的引线间隔以及负极引线17的引线间隔设置为S，则S = P-w。另外，当正极引线以及负极引线的形状例如是梯形状的情况下，假设最大的宽度为W。图5是表示将第1隔离物13、第2隔离物14、负电极12以及正电极11卷绕在轴心上的状态下的前端侧的立体图。将第1隔离物13以及第2隔离物14的前端边缘(未图示)焊接在轴心15上，在轴心15上卷绕1 数圈。这种情况下，既可以使第1隔离物13 的前端边缘以及第2隔离物14的前端边缘的位置对齐，也可以错开。而且，以使第1隔离物13、第2隔离物14、负电极12以及正电极11的各自的卷绕始端边缘与轴心的轴方向大致平行的方式，事先通过裁断成形。而后，在轴心15上，在第2隔离物14和第1隔离物13之间夹入负电极12。在该状态下以规定角度旋转轴心15进行卷绕。接着，在第1隔离物13和第2隔离物14之间夹入正电极11进行卷绕。其后，虽然未图示，但如果将卷绕装置的旋转轴与轴心15连结并对轴心15进行旋转驱动，则负电极12以及正电极11被压接在第1隔离物13以及第2隔离物14之间，以规定的旋转扭矩卷绕在轴心15的周围。而后，用粘接带19粘接最外周的第1隔离物13的外周。图6是表示这样制作的电极群10的完成状态的立体图。如以上说明那样，在电极的卷绕开始时，首先将负电极12卷入轴心15并卷绕规定角度，此后在第1隔离物13和第2隔离物14之间夹着正电极11卷绕正电极。在电极卷绕结束后，如图4所示，在正电极11达到规定长度而切断后，负电极12比正电极11的终端边缘长，例如在进一步卷绕大于等于1周左右后切断。这是为了设置成负电极12必须与正电极11相对的状态。在卷绕开始或者卷绕结束时，如果负电极12比正电极11短，则成为正电极11露出的状态，如上所述，锂析出到隔离物上，成为发生内部短路的原因。如上所述，负电极全长与正电极全长相比长。因为以正电极的全长成为在1个电极群10的额定发电量中所需要的长度La的方式进行切断，所以以负电极的全长成为比La 长的L。2的方式进行切断。以下，说明正电极11以及负电极12的切断方法。图7是用于说明负电极12的切断方法的立体图，图9是负电极12的切断工序的处理流程图。有关正电极11的切断因为和负电极12—样进行，所以在此只说明负电极12 的情况。在负电极12上，在负极板12a的两面形成负极混合剂12之后，沿着负极板1 的长度方向的一侧边缘侧例如用旋转切割机(未图示)等的切断装置进行切断形成负极引线 17。这种情况下，负极引线17全部具有实质上相等的间距间隔P。其中，负电极12的全长 Lt (未图示)具有与比在1个电极群10的额定发电容量中所需要的长度La长的长度Lc2相比更长的长度。将这样的负电极12缠绕在接触轮51的外周上，用具有适宜的夹板的传送装置 (未图示)在A方向上拉紧负电极12。随着负电极12A的传送，负电极12中的缠绕在接触轮51上的部分在沿着接触轮51的外周的圆弧形状的A’方向移动，与此同时接触轮51以轴52为中心以与负电极12的移动量对应的角度在A’方向旋转。在接触轮51上设置有回转式编码器(未图示)，如果接触轮51旋转，则从回转式编码器输出与转速对应的脉冲串信号。通过计数该脉冲数，计算负电极12的移动量，算出其长度。
另外，接触轮51需要随着负电极12的移动不打滑地以轴52为中心旋转。因而， 为了增大负电极12和接触轮51的摩擦力，负电极12与接触轮51旋合的卷绕角度为90° 以上，成为接近180°的角度。在图7中，53是射出红外线的发光器，54是接受从发光器53射出的红外线的受光器。发光器53以及受光器M构成红外线传感器，以使来自发光器53的光的光路位于负极引线17的移动路径上的方式进行配置。此外，55是切断负电极12的刀具。在以下说明中，说明来自发光器53的射出光的光路和负电极17交叉的位置，与在负电极17上的刀具55的切断位置一致的情况。以下，参照图9的处理流程，说明负电极12的切断方法。如上所述，用未图示的传送装置在A方向上传送负电极12。在步骤Sl中，根据来自上述的回转式编码器的脉冲串信号，监视负电极12的传送量，判断负电极12的长度是否达到了在1个电极群10中需要的规定长度Lra。而后，如果负电极12的长度达到了规定长度Le2，则在步骤S2中，通过受光器M的信号电平判定负极引线17是否遮挡了来自发光器53的光。如果在受光器M上接受有来自发光器53的光，则因为负极引线17没有遮挡光，所以步骤S2判断为No并进入步骤S3。在步骤S2中判断为No的状态是来自发光器53的光通过负极引线17之间的引线间隔S的区域而被在受光器M上接受光的状态。即，在测量到负电极12的长度是规定长度L。2时，受光器M不检测负极引线17。因而，在步骤S3中，在负电极12的长度达到需要的规定长度L。2后，直到检测出最初的负极引线17前，每次检测回转式编码器的脉冲输出都重复执行步骤S3。在步骤S3中如果变成“是”，即，如果检测出负极引线17，则在步骤S4中，判定是否检测出负极引线7的后边缘。这一点能够通过负极引线17进一步向A方向移动，进而检测到在受光器M中接受有来自发光器53的光来判定。而且，当在步骤S2中判断为“是”的情况下，立即进行步骤S4的处理。如果在步骤S4中判断为“是”，则在步骤S5中，将负电极12传送S/2 = (P-w) /2。 这是使负电极12的负极引线17的引线间隔S的中央与配置刀具55的位置一致的动作。接着，在步骤S6中停止负电极12的传送，在步骤S7中使刀具55工作切断负电极12并结束。这样，负电极12在负极引线17的引线间隔S的中央(中心)被切断。在负极引线 17的引线间隔S的位置上，负电极12的轴方向的宽度如图4所示那样，比第1隔离物13以及第2隔离物14窄，沿着长度方向的两侧边缘位于第1隔离物13以及第2隔离物14的宽度的内侧。即，即使用刀具55进行切断而在切断位置立起飞边那样的边，边也位于第1隔离物13以及第2隔离物14宽度的内侧，不会延伸到其外侧。因此，沿着第1隔离物13以及第2隔离物14的长度方向的两侧边缘不会被边破坏。此外，在上述的处理流程中，因为通过与接触轮51的旋转连动的回转式编码器测定负电极12的长度，所以能够很大程度地减小负电极12的长度偏差。负电极12的长度， 即，面积的偏差因为成为放电容量等特性的偏差，所以优选的是尽可能减小。在以往，将负极引线17以及正极引线15 (以下，将两方统称为电极引线)的面积设置成能够使在电极群10中发电的电力的电流充分流过的大小。因此，在电极引线数达到规定数的位置切断负电极12以及正电极11。这种情况下，作为形成电极引线的方法，一般采用一边传送负电极12以及正电极11 一边用旋转切割机切断的方法。在采用旋转切割机的切断方法中，根据周围的环境条件，传送装置或者旋转切割机的速度有时向低速侧或者高速侧偏移2 3%左右。例如，当电极引线的引线间隔S是20mm，引线条数是200条的情况下，如果假设1个电极引线的引线间隔S偏移 0. 5mm(2. 5% )，则在全长上产生99. 5mm的偏差。与此相反，在本发明的实施方式中，如上所述，因为通过接触轮51测定负电极12 的长度，所以与以往相比能够减小负电极12的长度的偏差。如在图9的处理流程中说明的那样，在本发明的实施方式中，负电极12在负极引线17的间隔S的中央被切断。因此，是与在此切断的终端边缘连续的部分。在接下来的负电极12 —侧的前端边缘12d处，前端边缘12d位于距离最前端侧的负极引线17的中心为负极引线17的间距间隔P的1/2远的位置，换句话说，位于与负极引线17的引线间隔S的中央相当的位置。因而，如果将该切断的侧边缘就那样地作为前端边缘12d卷绕在轴心15上，并在负电极12的终端侧同样地切断而形成终端边缘12e，则能够使前端边缘12d以及终端边缘 1 位于距离相邻的负极引线17相同距离的位置上。这样，能够一个接一个地制作将前端边缘12d以及终端边缘1 形成在负极引线17的间隔S的中央位置上的电极群10。图8是表示卷绕在轴心15上的、负电极12以及正电极11的前端一侧以及终端一侧的平面图。另外，在图8中为了容易看清这些电极和隔离物的卷绕状态，省略了第1隔离物13的最后的卷绕部分的一部分。负电极12的前端边缘12d位于距离最前端一侧的负极引线17的宽度中心为P/2 的位置，终端边缘1 位于距离最终端一侧的负极引线17的宽度的中心为P/2的位置。此外，正电极11的前端边缘Ild位于距离最前端一侧的正极引线16的宽度中心为P/2的位置，终端边缘lie位于距离最终端一侧的正极引线16的宽度中心为P/2的位置。以下，说明本发明的圆筒形二次电池的制造方法。圆筒形二次电池的制造方法在正极板Ila的两面形成有正极混合剂以及正极混合剂未处理部11c，此外，制成将多条正极引线16与正极板Ila形成为一体的正电极11。此外，在负极板12a的两面形成负极混合剂层12b以及负极混合剂未处理部12c，制作将多条负极引线17与负极板1 形成为一体的负电极12。在制作正电极11以及负电极12时，如图7以及图9所示，用传感器检测正电极11 以及负电极12的传送量，检测正极引线16间或者负极引线17间的位置，在该位置进行切断。这种情况下，优选以前端边缘以及终端边缘成为正极引线16或者负极引线17的引线间隔S的中央位置的方式进行切断。而且，以第1隔离物13、第2隔离物14、负电极12以及正电极11的各自的卷绕终端的边缘成为与轴心的轴方向大致平行的方式进行切断并形成。而后，将第1隔离物13以及第2隔离物14的最内侧的侧边缘部焊接在轴心15上。 接着，将第1隔离物13和第2隔离物14在轴心15上卷绕1 数圈，然后，在轴心15上在第2隔离物14和第1隔离物13之间夹入负电极12，以规定角度卷绕轴心15。接下来，在第1隔离物13和第2隔离物14之间夹入正电极11。而后，在该状态下，以规定的圈数卷绕制作电极群10。接下来，在电极群10的轴心15的下部安装负极集电部件21。负极集电部件21的安装是将负极集电部件21的开口部21b嵌入到设置在轴心15的下端部上的阶梯部15b中进行的。然后，在负极集电部件21的外周筒部21c的外周的整个周围，大致均等地分配负极引线17并贴紧，在负极引线17的外周缠绕压接部件22。而后，通过超声波焊接等在负极集电部件21上焊接负极引线17以及压接部件22。接着，以跨轴心15的下端面和负极集电部件21的方式将负极通电引线23焊接在负极集电部件21上。接着，例如用超声波焊接等在正极集电部件31的基部31a上焊接连接部件33的一端部。接着，将焊接有连接部件33的正极集电部件31的下部筒部31b嵌入设置在轴心 15的上端侧的槽1 中。在该状态下，在正极集电部件31的上部筒部31c的外周的整个周围，大致均等地分配正极引线16并贴紧，在正极16的外周缠绕压接部件32。而后，通过超声波焊接等，在正极集电部件31上焊接正极引线16以及压接部件32。这样，制作图2所示的发电单元20。接着，在具有可以收纳发电单元20的尺寸的金属制的有底圆筒部件中收纳经过上述工序制作的发电单元20。有底圆筒部件是成为电池容器2的部件。在以下中为了说明简单明了，将该有底圆筒部件作为电池容器2说明。将收纳在电池容器2内的发电单元20的负极通电引线23通过电阻焊接等焊接在电池容器2上。这种情况下，虽然未图示，但从正极集电部件31的开口部31e插入电极棒， 并穿过轴心15的中空部，将负极通电引线23压在电池容器2的底部并进行通电焊接。接着，对电池容器2的上端部一侧的一部分进行颈缩加工向内侧突出，在外面形成大致V字状的槽2a。电池容器2的槽加形成在发电单元20的上端部，换句话说，以位于正极集电部件 31的上端部附近的方式形成。接着，在收纳有发电单元20的电池容器2的内部注入规定量的非水电解液。在注入非水电解液时，连接部件33弯曲到不会成为注入障碍的位置。此外，在非水电解液的注入结束后变形，其开放端部配置在与连接板35的开口部36对应的位置。另一方面，在隔板37上固定上盖3。隔板37和上盖3的固定通过铆接等进行。如图2所示，最初，因为将隔板37的侧部37b形成为与隔板的根部垂直，所以将上盖37的周缘部3a配置在隔板37的侧壁37b内。而后，通过冲压等使隔板37的侧壁37b变形，覆盖并压接到上盖3的周缘部的上面、下面以及外周侧面。此外，将连接板35嵌入到绝缘板41的开口部41a中进行安装。而后，将连接板35 的突起部3 焊接在固定有上盖3的隔板37的底面上。这种情况下的焊接方法能够使用电阻焊接或者摩擦搅拌接合。通过焊接连接板35和隔板37，将嵌入有连接板35的绝缘板 41以及固定在连接板35上的上盖3与连接板35以及隔板37 —体化。接着，在电池容器2的槽加上收纳气密垫圈43。该状态中的气密垫圈43的结构如图2所示，在环状的基部43a的上方具有相对基部43a垂直的外周壁部43b。在该结构中，气密垫圈43留在电池容器2的槽加的上部内侧。气密垫圈43用橡胶形成，虽然没有限定的意思，但作为一种优选材料的例子，可以列举乙烯丙烯共聚合体(EPDM)。此外，例如当电池容器2是厚度0. 5mm的碳钢制造，外径是40mm(p的情况下，将气密垫圈43的厚度设置成Imm左右。接着，把将上盖3、隔板37以及绝缘板41 一体化的连接板35配置在电池容器2的上部，用超声波焊接等将连接部件的开放端部焊接在连接板35的下表面。连接部件33因为层叠多张铝箔等的薄的金属箔形成，所以在变形方面具有充分的挠性。而后，将与上盖3、连接板35、绝缘板41 一体化的隔板37的周缘部载置在气密垫圈43的筒部43c上。这种情况下，设置为将正极集电部件31的上部筒部31c嵌入到绝缘板41的侧部41b的外周。在该状态下，通过冲压对电池容器2的槽加和上端面之间的部分进行压缩的所谓的铆接加工，和气密垫圈43 —同将隔板37固定在电池容器2上。由此，隔着气密垫圈43将隔板37、上盖3、连接板35以及绝缘板41固定在电池容器2上，此外，经由第1连接部件33、第2连接部件34、连接板35以及隔板37将正极集电部件31和上盖3进行导电连接，制作图1所示的圆筒形二次电池。如上所述，根据本发明的二次电池及其制造方法，因为分别在正极引线间或者负极引线间切断正电极或者负电极，所以不会因在切断时形成的边缘破坏隔离物，能够防止可靠性的降低。而且，在上述实施方式中，以将负电极12以及正电极11的切断位置分别设为2条负极引线17之间以及2条正极引线16的引线间隔S的中央进行了说明。但是，切断位置并不限于上述情况，只要分别是2条负极引线17之间以及2条正极引线16之间的位置即可，换句话说，只要不切断负极引线17或者正极引线16即可。在接着的锂离子电池制作中，因为从在此切断了的部分开始负电极以及正电极的卷绕，所以通过如上所述那样地切断负电极以及正电极，不会因在接下来的正电极以及负电极的卷绕开始的剖面上的边缘破坏隔离物。此外，在上述各实施方式中，作为圆筒形二次电池，以锂电池为例进行了说明，但本发明并不限于锂电池，还也能够适用到镍氢电池、镍镉电池等其他的圆筒形二次电池。以上所说明的实施例的例子，其各种修改变形也属于本发明的范围内。
权利要求
1. 一种二次电池，其特征在于电极群，具有沿着长度方向的一侧边缘以规定的引线间隔形成有多条负极引线的长条状的负极板，具有在上述负极板的两面形成有负极混合剂层的负电极，以及沿着长度方向的与上述一侧边缘相对的另一侧边缘以上述规定的引线间隔形成有多条正极引线的长条状的正极板，在上述正极板的两面形成有正极混合剂层的正电极隔着隔离物卷绕在轴心的周围；正极集电部件，配置在上述电极群的上述一侧边缘侧，连接上述多条正极引线；负极集电部件，配置在上述电极群的上述另一侧边缘侧，连接上述多条负极引线；以及电池容器，收纳上述电极群、上述正极集电部件以及上述负极集电部件，距离卷绕在上述轴心上的上述负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线位于从上述负电极的卷绕始端边缘离开比上述规定的引线间隔小的规定的距离的位置，距离上述负电极中的卷绕末端边缘最近的负极引线位于从上述负电极的卷绕终端边缘离开比上述规定的弓丨线间隔小的规定的距离的位置，距离卷绕在上述轴心上的上述正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线位于上述正电极的卷绕始端边缘的内侧且从上述正电极的卷绕始端边缘离开比上述规定的引线间隔小的距离的位置，距离上述正电极中的卷绕末端的端面最近的外周侧的正极引线位于上述正电极的卷绕末端边缘的内侧且从上述正电极的卷绕末端边缘离开比上述规定的引线间隔小的距离的位置。
2.根据权利要求1所述的二次电池，距离上述负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线、和距离上述负电极的卷绕末端边缘最近的负极引线各自从上述负电极的卷绕始端边缘以及上述负电极卷绕末端边缘离开的比上述规定的引线间隔小的距离实质上相同，距离上述正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线、和距离上述正电极卷绕末端边缘最近的正极引线各自从上述正电极的卷绕始端边缘以及上述正电极的卷绕末端边缘离开的比上述规定弓I线间隔小的距离实质上相同。
3.根据权利要求1所述的二次电池，距离上述负电极的卷绕始端边缘最近的负极引线的宽度的中心和上述负电极的卷绕始端边缘的距离、以及距离上述负电极的卷绕末端边缘最近的负极引线的宽度的中心和上述负电极的卷绕末端边缘的距离分别是负极引线的间距间隔的大致一半，距离上述正电极的卷绕始端边缘最近的正极引线的宽度的中心和上述正电极的卷绕始端边缘的距离、以及距离上述正电极的卷绕末端边缘最近的正极引线的宽度的中心和上述正电极的卷绕末端边缘的距离分别是正极引线的间距间隔的大致一半。
4.一种二次电池的制造方法，该二次电池具备电极群，具有沿着长度方向的一侧边缘以规定的引线间隔形成有多条负极引线的负极板，具有在上述负极板的两面形成有负极混合剂层的长条状的负电极，以及沿着长度方向的与上述一侧边缘相对的另一侧边缘以上述规定的引线间隔形成有多条正极引线的正极板，将在上述正极板的两面形成有正极混合剂层的长条状的正电极隔着隔离物卷绕在轴心的周围；正极集电部件，配置在上述电极群的上述一侧边缘侧，连接上述多条正极引线；负极集电部件，配置在上述电极群的上述另一侧边缘侧，连接上述多条负极引线；以及电池容器，收纳上述电极群、上述正电极以及上述负电极， 在该二次电池的制造方法中包括将上述正电极和上述负电极隔着上述隔离物卷绕在上述轴心上的步骤； 检测上述正电极以及上述负电极达到了比与上述二次电池的额定发电容量对应的正电极的长度长的各自的规定的长度的步骤；以及在上述各自的规定的长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间分别切断上述正电极以及上述负电极的步骤。
5.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法，在上述各自的规定的长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间切断上述正电极以及上述负电极的步骤包括检测在检测到上述正电极以及上述负电极达到了各自的规定的长度的情况后的最初的正极引线以及最初的负极引线的步骤；以及在检测到上述最初的正极引线以及最初的负极引线之后，分别将上述正电极以及上述负电极传送到上述各自的规定的长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间的步骤。
6.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法，在各自的规定的长度之后的2条正极引线间以及2条负极引线间切断上述正电极以及上述负电极的步骤中，分别在上述2条正极引线间的中央以及上述2条负极引线间的中央切断上述正电极以及上述负电极。
全文摘要
本发明提供一种二次电池及其制造方法。在包含通过卷绕以规定间隔形成有多条正极引线的正电极和以规定间隔形成有多条负极引线的负电极而构成的电极群的二次电单元中，切断正电极以及负电极，使得正电极以及负电极的长度大于等于满足二次电池的发电容量的长度，并且各自的卷绕始端边缘以及卷绕末端边缘不在正极引线上或者负极引线上。
文档编号H01M2/26GK102237507SQ20111011648
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者七海毅, 破户裕树, 铃木克典 申请人:日立车辆能源株式会社