专利名称：二次电池以及电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备将正极板和负极板交替层压而成的层压型电极组的二次电池以及将多个该二次电池连接而成的电池组。
背景技术：
由于锂二次电池具有高能量密度且能够实现小型轻量化，因而近年来将其用作移动电话或笔记本型个人电脑等便携式电子设备的电源用电池。另外，由于能够实现大容量化，因此作为电动汽车(EV)、混合动カ电动汽车(HEV)等的马达驱动电源或电カ贮存用蓄电池也备受瞩目。上述锂二次电池在构成电池罐的外壳内部收容有夹着隔离板相向配置了正极板和负极板的电极组，并充填有电解液，包括与多个正极板的正极集电接头(tab )连结的正极 集电端子、与该正极集电端子电连接的正极外部端子、与多个负极板的负极集电接头连结的负极集电端子、以及与该负极集电端子电连接的负极外部端子。另外，摸索着连接多个这种锂二次电池而用作大型的动カ用电极源，例如已经提出了上下堆叠由具有层压型电极组的二次电池构成的单电池而构成的电池组(例如，參照专利文献I)。在具有层压型的电极组的锂二次电池中，通过将电极组收容于外壳并以非水电解液充填而构成，其中，该电极组通过将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而构成。在上述锂二次电池中分别设置有与各个正极板的正极集电接头连结的正极集电端子、与该正极集电端子电连接的外部端子、与负极板的负极集电接头连结的负极集电端子、以及与该负极集电端子电连接的外部端子。为了实现这种结构的锂二次电池的大容量化，需要加大正极板及负极板的面积，増加层压数，増加所充填的电解液量。因此，具有层压型的电极组的单电池被制作成表面积大、厚度厚的状态。在层压型的锂二次电池中，如果因在电池罐内部产生的气体等引起电池罐膨胀而导致所层压的正极板与负极板之间的间隔变大，则内部电阻变大，存在电池容量下降的忧虑。并且,除了各个二次电池(单电池)的电池罐的变形之外,如果所堆叠的电池组的结构错位或变形，则相互连接各个电池罐的连接端子部会发生变形或破损，而存在无法实现所希望的电池容量的忧虑。S卩，在堆叠多个具有层压型电极组的二次电池而组装电池组的情况下，为了抑制各个二次电池的膨胀，进而防止多个二次电池错位或变形，进行牢固固定非常重要。为此，已经提出了使用在层压多个方形电池时利用固定部件牢固固定的电池块的电池系统(例如，參照专利文献2)。专利文献I :日本特开2003 — 288883号公报专利文献2 :日本特开2010 - 157450号公报
发明内容
发明要解决的课题能够将多个二次电池电连接而制作大容量的电池组。另外，在将这些二次电池堆叠的状态下ー并收容于框体内，能够组成搬运、设置方便的电池组。一体组装到该电池组框体内的多个二次电池，各自的外部端子彼此电连接而连结，因此优选即使被施加振动等外力，各自的外部端子也不错位，所连结的二次电池彼此的相对位置也不变化，維持稳定的位置以及状态。另外，优选切实地固定以抑制各个二次电池的发生气体时的膨胀、使各个二次电池不会变形错开。并且优选能够牢固地固定以防止外部端子部分的变形或破损、并且使被単元化的电池组単元形状不发生变化。因此，在连接多个具备层压型电极组的二次电池而组成电池组时，优选构成为能 够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠固定，即使被施加振动等外力，所收容的电极组也不错位且不发生端子的破损等。因此，本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供ー种二次电池以及电池组，在将多个具备层压型电极组的二次电池堆叠而组成电池组时，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位且不发生端子的破损等。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本发明的二次电池具备电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外壳，该二次电池的特征在于，在上述盖部件的内侧以及外侧配置有错位防止部件，该错位防止部件被配置成至少其一部分相对于上述盖部件的面对称。根据这种构成，在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置有错位防止部件，因此在堆叠该二次电池时，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。因此，能够获得如下的二次电池，即，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位且也不发生端子的破损等。另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位的方式固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。另外，由干与电极组的中央部分抵接，因此能够有效地抑制电极组的膨胀。另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的四角。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面的四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分以及四角。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面的中央部分和四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位且不膨胀的方式固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。另外，在上述构成的二次电池，本发明的特征在于，上述盖部件具备凹凸部，该凹凸部用于规定上述错位防止部件的安装位置。根据这种构成，仅通过在设置于盖部件的规定部位的凹凸部上安装错位防止部件，就能够容易地固定上下堆叠的二次电池的堆叠方向上的相同部位。另外，本发明的电池组将多个二次电池堆叠并电连接各自的外部端子而构成，其中，该二次电池具备电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外売，该电池组的特征在干，设置有电池组框体，一并收纳所堆叠的上述二次电池；以及固定単元，均匀按压上述堆叠方向的相同部位，而将所有的二次电池一井按压并固定。根据这种构成，按压所堆叠的二次电池的堆叠方向上的相同部位而固定，因此按 压カ均等地施加到所有的二次电池的同时，不会因该按压力使各个二次电池过度变形。因此，能够获得以下的电池组，即，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。另外，在上述构成的电池组中，本发明的特征在于，上述固定単元具有错位防止部件，相对于上述盖部件的面对称地配置在上述盖部件的内侧以及外侧；以及上下ー对按压部件，按压并夹持堆叠时的最下层的上述错位防止部件和最上层的上述错位防止部件。根据该构成，通过错位防止部件和一并按压该错位防止部件的按压部件，能够同时进行ニ次电池的固定和电极组的固定。另外，在上述构成的电池组中，本发明的特征在于，上述电池组框体具备底板；侧板，固定于该底板；以及顶板，螺丝固定于该侧板，上述按压部件具备下部按压部件，设置于上述底板；上部按压部件，设置于上述顶板；以及螺丝固定単元，将上述顶板朝向上述底板按压的同时进行螺丝固定。根据这种构成，将多个二次电池堆叠收纳于电池组框体内，并螺丝固定顶板，由此能够形成一井按压并固定所有二次电池的固定単元。因此，通过将多个二次电池ー并组装到电池组框体内的操作，能够组成如下的电池组，即，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。发明效果根据本发明，在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置错位防止部件，因此在堆叠该二次电池时，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。因此，能够获得如下的二次电池以及电池组即使被施加振动等外力，电极组也不错位且也不发生端子的破损等。
图I是表示本发明的二次电池的第一实施方式的截面示意图。图2A是第一实施方式的要部放大俯视图。图2B是第一实施方式的变形例的要部放大俯视图。
图3是表示本发明的电池组的构成的概略截面图。图4是表示本发明的二次电池的第二实施方式的截面示意图。图5是表示本发明的二次电池的第三实施方式的截面示意图。图6A是表示本发明的二次电池的第四实施方式的概略俯视图。图6B是第四实施方式的概略侧视图。图7是表示比较例的二次电池的截面示意图。图8是表示具备比较例的二次电池的电池组的振动试验后的状态的说明图。图9是二次电池的分解立体图。
图10是二次电池具备的电极组的分解立体图。图11是表示二次电池的完成品的立体图。图12是电极组的概略截面图。附图标记说明I 电极组；2 :正极板；3 :负极板；4:隔离板；5 :集电立而子；6A、6B :第一错位防止部件(固定单元)；7A、7B :第二错位防止部件(固定单元)；8A、9A :下部按压部件(固定单元)；8B、9B :上部按压部件(固定单元)；10 电池罐；11:外壳；llf:外部端子；12 :盖部件；CA 电池组框体；Ml 电池组；RB、RBl RB4 :二次电池。
具体实施例方式下面，參照
本发明的实施方式。另外，对相同的构成部件使用相同的附图标记而适当省略详细说明。作为本发明涉及的二次电池说明锂二次电池。例如，图I所示的本实施方式涉及的二次电池RBl为层压型的锂二次电池，具备将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成的层压型电极组I。另外，通过加大极板的面积、増加层压数而构成较大容量的二次电池，从而能够适用于电动汽车用蓄电池、电カ贮存用蓄电池等。接着，利用图9至图12对层压型的锂二次电池RB和电极组I的具体结构进行说明。如图9所示，层压型的锂二次电池RB在俯视时呈矩形，并具有将分别为矩形的正极板、负极板、隔离板层压而成的电极组I。另外，将该电极组I收容于由具有底部Ila和侧部Ilb lie并呈箱型的外壳11和盖部件12构成的电池罐10中，由在外壳11的侧面(例如，侧部IlbUlc这样的相向的两侧面)设置的外部端子Ilf进行充放电。电极组I为将正极板和负极板隔着隔离板层压多层的结构，如图10所示，隔着隔离板4层压正极板2和负极板3，其中，该正极板2在正极集电体2b (例如，铝箔)的两面形成有由正极活性物质构成的正极活性物质层2a，负极板3在负极集电体3b (例如，铜箔)的两面形成有由负极活性物质构成的负极活性物质层3a。虽然通过隔离板4来谋求正极板2和负极板3间的绝缘，但能够经由外壳11中填充的电解液而在正极板2与负极板3之间进行锂离子的移动。在这里，作为正极板2的正极活性物质，可举例含有锂的氧化物(LiCoO2, LiNiO2,LiFeO2, LiMnO2, LiMn2O4等)或将其氧化物的过渡金属的一部分用其他金属元素置换而成的化合物等。其中，在通常使用时，如果将能够将正极板2所拥有的锂的80%以上利用于电池 反应的物质用作正极活性物质，则能够提高对过充电等事故的安全性。另外，作为负极板3的负极活性物质，利用含有锂的物质或可插入/脱离锂的物质。特别是，为了拥有高能量密度，优选使用锂的插入/脱离电位接近金属锂的析出/溶解电位的物质。其典型例为粒子状(鱗片状、块状、纤维状、须状、球状及粉碎粒子状等)的天然石墨或人造石墨。此外，除了正极板2的正极活性物质、负极板3的负极活性物质之外，还可含有导电材料、增粘材料及粘接材料等。作为导电材料，只要是不对正极板2、负极板3的电池性能产生不良影响的电子传导性材料，就不受特殊限制。例如，可利用炭黑、こ炔黑、科琴黑、石墨(天然石墨、人造石墨)、碳纤维等碳质材料或导电性金属氧化物等。作为，作为增粘材料，例如可利用聚こニ醇类、纤维素类、聚丙烯酰胺类、聚N-こ烯基酰胺类、聚N-こ烯基吡咯烷酮类等。粘接材料起到将活性物质粒子及导电材料粒子接起来的作用，可利用聚偏氟こ烯、聚こ烯基吡啶、聚四氟こ烯等氟类聚合物、聚こ烯、聚丙烯等聚烯烃类聚合物、苯こ烯丁ニ烯橡胶等。并且，作为隔离板4，优选利用微多孔性的高分子薄膜。具体地说，可使用由尼龙、醋酸纤维、硝化纤维、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟こ烯、聚丙烯、聚こ烯、聚丁烯等聚烯烃高分子构成的薄膜。并且，作为电解液,优选利用有机电解液。具体地说,作为有机电解液的有机溶剂，可使用碳酸亚こ酷、碳酸亚丙酷、碳酸亚丁酷、碳酸ニこ酷、碳酸ニ甲酷、碳酸甲こ酷、Y-丁内酷等酯类、四氢呋喃、2_甲基四氢呋喃、ニ氧杂环己烷、ニ氧戊环、ニこ醚、ニ甲氧基こ烷、ニこ氧基こ烷、甲氧基こ氧基こ烷等醚类、ニ甲亚砜、环丁砜、甲基环丁砜、こ腈、甲酸甲酷、こ酸甲酯等。这些有机溶剂可单独使用或混合两种以上使用。进而，有机溶剂中可含有电解质盐。作为这种电解质盐，可举例高氯酸锂(LiC104)、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3).氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂及四氯铝酸锂等锂盐。这些电解质盐可単独使用或混合两种以上使用。电解质盐的浓度不受特殊限制，但优选为约0. 5 约2. 5mol/L,更优选为约I. 0
2.2mol/L。其中，如果电解质盐的浓度小于约0. 5mol/L，则电解液中的载体浓度变低，从而存在电解液的电阻变高的忧虑。另一方面，如果电解质盐的浓度大于约2. 5mol/L，则盐本身的解离度变低，从而存在电解液中的载体浓度上不去的忧虑。电池罐10具有外壳11和盖部件12，由铁、镀镍的鉄、不锈钢以及铝等构成。并且，在本实施方式中，如图11所示，当外壳11和盖部件12组合在一起时，电池罐10的外形形状实质上形成为扁平方型形状。外壳11为箱型状，包括具有大致长方形状的底面的底部I Ia和从该底部I Ia竖立设置的四个面的侧部Ilb lie，在该箱型状内部收容电极组I。电极组I具有与正极板的集电接头连结的正极集电端子、和与负极板的集电接头连结的负极集电端子，与这些集电接头电连接的外部端子Hf分别设置于外壳11的侧部。外部端子Hf例如设置于相向的ニ侧部IlbUlc的两个位置。并且，IOa为注液ロ，从这里注入电解液。在外壳11中收容电极组1，在将各个集电端子连接到外部端子之后，或者将各个外部端子连接到电极组I的集电端子而收容于外壳11，并将外部端子固定于外壳的规定部位之后，将盖部件12固定于外壳11的开ロ边缘。这样ー来，电极组I被夹在外壳11的底 部Ila和盖部件12之间，在电池罐10的内部保持电极组I。此外，盖部件12相对于外壳11的固定例如通过激光焊接等进行。并且，集电端子和外部端子间的连接除了利用超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等焊接之外，还可利用导电性粘合剂等进行。如上所述，本实施方式涉及的层压型的二次电池具有将正极板2和负极板3隔着隔离板4层压多层而成的电极组I、收容该电极组I并被填充电解液的外壳11、设置于外壳11的外部端子Hf、将正负的极板和外部端子Ilf电连接的正负的集电端子、以及安装于外壳11的盖部件12。收容于外壳11中的电极组I例如如图12所示，对在正极集电体2b的两面形成有正极活性物质层2a的正极板2、和在负极集电体3b的两面形成有负极活性物质层3a的负极板3隔着隔离板4进行层压，进而在两端面配置有隔离板4。并且，也可以替代两端面的隔离板4而构成为卷绕与该隔离板4相同材质的树脂薄膜，并用具有绝缘性的树脂薄膜覆盖电极组I。不管怎样，都是将具有电解液浸透性及绝缘性的部件层压在层压电极组I的上面的结构。因此，能够使盖部件12直接抵接于上述该面，能够经由盖部件12以规定的压カ进行按压。该盖部件12可以为平板状，也可以不是平板状而为嵌入到罐的内部的碟型状。若使用碟型状的盖部件，则能够防止焊接盖部件时的移动，从而使焊接作业变得容易。另外，通过改变碟型状的陷入量，能够容易对应所收容的电极组的厚度变化。另外，若为了大容量化而使电池罐10变为大型、电极组I的厚度也变厚，则在被施加振动等外力时，在电池罐内电极组I错位、集电端子或外部端子等变形或破损的危险性増加。尤其是，在堆叠多个二次电池并电连接各个外部端子而组成电池组吋，优选构成为连接的端子部分不变形且不破损。因此，在本实施方式中，在堆叠多个具备层压型电极组的二次电而组成电池组时，设为以下的二次电池构成，即，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位而不发生端子的破损等。接着，使用图I 图3说明具体的二次电池的第一实施方式。图I所示的第一实施方式的二次电池RBl为层压型的二次电池，其具备将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成的电极组I ;收容该电极组I并被填充电解液的外壳11 ;设置于该外壳11上的外部端子Ilf ;电连接正负极板与外部端子的正负集电端子5 ;和安装于外壳11的盖部件12。另外，在盖部件12的内侧以及外侧配置有错位防止部件，该错位防止部件配置成至少其一部分相对于盖部件12的面对称。错位防止部件例如具备第一错位防止部件6A，该第一错位防止部件6A以与电极组I的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。另外，在与该第一错位防止部件6A相向的盖部件12的外侧同样具备第一错位防止部件6B。另外，错位防止部件例如具备第二错位防止部件7A，该第二错位防止部件7A以与电极组I的上面抵接的方式配置于该上面的四角。另外，在与该第二错位防止部件7A相向的盖部件12的外侧同样具备第二错位防止部件7B。这些第一错位防止部件6A和6B、以及第ニ错位防止部件7A和7B可以为相同大小，也可以为不同大小，只要配置成至少其一部分相对于该盖部件12的面对称即可。这样一来，通过至少其一部分相对于该盖部件12的面对称地配置，在堆叠该二次电池时，其一部分在上下方向上重叠。因此，能够使所堆叠的各个二次电池不变形且相互的相对位置不
如图2A所示，例如，第一错位防止部件6A为配置于电极组I的上面的中央部分的、俯视时呈矩形的板状。另外，第二错位防止部件7A为配置于电极组I的上面的四角的、俯视时呈矩形的板状。另外，作为该错位防止部件使用具有绝缘性的泡沫体(例如，聚こ烯泡沫体)。尤其是，若是由聚こ烯构成的泡沫体，则不仅机械强度和耐化学性优异，而且耐热性也优异，因此优选用作本实施方式所使用的错位防止部件。这些第一、第二错位防止部件可以分别単独使用，也可以同时使用。若为具备这种错位防止部件的构成，则错位防止部件与电极组I的上面抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池RBl的各自的电极组I不错位的方式进行固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组I也不错位，不发生端子的破损等。另外，若为按压电极组I的中央部分的构成，则能够有效地抑制电极组I的膨胀。另外，在外壳11上安装盖部件12而构成电池罐10。如图所示，该盖部件12可以为平板状，另外，也可以为与电极组I的上面抵接的部分凸状地突出而嵌入到外壳I的碟型状，根据电池罐10的大小和电极组I的厚度，适当选择其形状。不管怎样，通过盖部件12以及设置于该盖部件12的内侧以及外侧的第一、第二错位防止部件，能够适当按压电极组I而不错位地进行固定。另外，如图2B的变形例所示，也可以替代配置于电极组I的上面四角的第二错位防止部件7A，而沿着电极组I的周边配置“ ロ”字状的第二错位防止部件7C。在此情况下，设置于盖部件12的外侧四角的第二错位防止部件7B也可以保持原样。通过这样的构成，能够在盖部件12的内侧以及外侧配置错位防止部件以使至少其一部分相对于该盖部件12的面对称。因此，在堆叠该二次电池RBl而组成电池组时，各单电池的内侧部件以及外侧部件的至少一部分在上下方向上重叠，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。接着，使用图3说明堆叠多个该二次电池RBl而组成的电池组Ml。将在相同部位安装有错位防止部件的二次电池RBl在上下方向上堆叠，并收纳到具备底板CAa、顶板CAb和侧板CAc的电池组框体CA内。
例如，顶板CAb螺丝固定于侧板CAc。因此，将二次电池RBl逐步堆叠到卸下了顶板Cab的状态的电池组框体CA内。或者，将预先堆叠而单元化的电池单元安装到电池组框体CA内。然后，安装顶板CAb并使用紧固螺丝BLl进行螺丝固定。此时，在底板CAa的、与安装有最下层的二次电池RBla的错位防止部件的部位相当的位置安装下部按压部件8A、9A，在顶板CAb的、与安装有最上层的二次电池RBld的错位防止部件的部位相当的位置安装上部按压部件8B、9B。另外，使下部按压部件8A和上部按压部件8B位于上述第一错位防止部件6A、6B部，使下部按压部件9A和上部按压部件9B位于上述第二错位防止部件7A、7B部。即，通过将顶板CAb螺丝固定的操作，用下部按压部件8A和上部按压部件SB按压所堆叠的二次电池RBla RBld的第一错位防止部件6A、6B的同时将 其夹持而保持。此外，用下部按压部件9A和上部按压部件9B按压所堆叠的二次电池RBla RBld的第二错位防止部件7A、7B的同时将其夹持而保持。如上所述，电池组框体CA具备底板CAa、固定于该底板CAa的侧板CAc和螺丝固定于该侧板CAc的顶板CAb，按压部件具备设置于底板CAa的下部按压部件8A、9A、设置于顶板CAb的上部按压部件8B、9B、和朝向底板CAa按压顶板CAb的同时进行螺丝固定的螺丝固
定单元。如果是这种构成，则通过将多个二次电池RBl堆叠收容到电池组框体CA内并螺丝固定顶板CAb，能够形成如下的固定単元如图中的上下相连的虚线所示，用下部按压部件8A和上部按压部件8B夹持与中央部的第一错位防止部件6B对应的部位，用下部按压部件9A和上部按压部件9B夹持与第二错位防止部件7B对应的部位，而ー并按压所有的二次电池RBla RBld而将其固定。因此，通过将多个二次电池ー并组装到电池组框体内的操作，能够组成如下的电池组Ml :能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。即，电池组Ml构成为设置有一并收纳所堆叠的二次电池RBl的电池组框体CA ;和均匀按压堆叠方向的相同部位而对所有的二次电池RBl (RBla RBld) —并按压并固定的固定単元。为此，本实施方式涉及的固定单元具备错位防止部件(第一错位防止部件6A、6B、第二错位防止部件7A、7B)，在盖部件12的内侧以及外侧配置成至少其一部分相对于该盖部件的面对称；以及上下一对按压部件(下部按压部件8A、9A、上部按压部件8B、9B)，按压堆叠时最下层的错位防止部件和最上层的错位防止部件并将其夹持。通过这种构成，如图中的上下连接的虚线所示，通过错位防止部件和一并按压该错位防止部件的按压部件，能够同时进行二次电池RBl的固定和电极组I的固定。g卩，向堆叠的高度方向有效地施加按压カ而能够有效地抑制堆叠的各个二次电池(单电池)的平面方向的错位，还能够有效地抑制高度方向的位移(盖部件的膨胀)。另外，在本实施方式中，由于在盖部件12的上部设置有具有绝缘性的错位防止部件，因此能够可靠地保证各电池之间的绝缘，由于产生间隙，因此还能发挥散热效果。错位防止部件可根据二次电池RBl的大小而设置于适当的位置，例如，如上所述，可以仅设置按压电极组I的中央部的第一错位防止部件6A、6B，也可以仅设置按压电极组I的四角的第二错位防止部件7A、7B，还可以一起使用这些部件。例如，可以如图4所示第二实施方式的第二电池RB2那样，设为仅设置有按压电极组I的四角的第二错位纺织部件7A、7B的结构，将多个该二次电池RB2堆叠并收纳于框体中而组成电池组。在该构成中，错位防止部件(第二错位防止部件7A、7B)与电极组I的上面的四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池RB2的各自的电极组I不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组I也不错位而不发生端子的破损等。另外，盖部件12还可以具备凹凸部，该凹凸部用于规定错位防止部件的安装位置。例如，如图5所示的第三实施方式的二次电池RB3那样，设为与电极组I的上面抵接的部分凸状突出而嵌入到外壳11的碟型状的盖部件12A，在第一凹部13a安装第二错位防止部件7Ba，在设于中央部的第二凹部13b设置第一错位防止部件6Ba。根据这种构成，在与设置于盖部件12A内侧的第一错位防止部件6A、第二错位防止部件7A对应的规定部位分别设置第一、第二凹部，从而仅通过在盖部件的规定部位所设置的凹凸部设置错位防止部件(第一错位防止部件6Ba、第二错位防止部件7Ba)，就能够容 易地固定上下堆叠的二次电池RB3的堆叠方向的相同部位。另外，除了向堆叠的高度方向按压并固定的第一错位防止部件6A之外，还可以设置用于抑制电极组I的横向错位的第三错位防止部件来有效地抑制电极组I的错位。例如，如图6A所示的第四实施方式那样，除了第一错位防止部件6A之外，在电极组I的四角的电极组I和外壳11之间插装俯视时为L型的第三错位防止部件7D。如图6B所示，该第三错位防止部件7D为具有对电极组I的高度加上第一错位防止部件6A的厚度的程度的高度的块状。该材质也可以使用上述的由聚こ烯构成的泡沫体。在这种构成中，也能够以使上下堆叠的二次电池的各个电极组I不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组I也不错位，也不产生端子的破损等，从而优选。此时，如图6A中的虚线所示，也可以与第三错位防止部件7D—起在电极组I的上面的四角并用第二错位防止部件7A。另外，也可以为在外壳11的里侧底部设置有第一错位防止部件6B、第二错位防止部件7B的结构。例如，如图7所示的比较例的二次电池RB4那样在盖部件12的外侧未设置错位防止部件的构成中，只是将该二次电池RB4堆叠而收纳于框体内，不通过固定単元而组成的电池组中，无法有效地抑制各个二次电池的盖部件的膨胀，也无法防止电极组I的错位。因此，如图8所示，如果使在具备底板CAla、顶板CAlb和侧板CAlc而不具备固定单元的电池组框体CAl中堆叠有多个该二次电池RB4的电池组M2振动，则各个二次电池RB4 (RB4a RB4d)之间产生错位、或连接端子14和外部端子之间连接断开、或连接端子14变形。另外，也无法抑制各个二次电池RB4 (RB4a RB4d)的盖部件12C的膨胀，从而成为问题。接着，说明实际制作的锂二次电池。(实施例)[正极板的制作]将作为正极活性物质的LiFePO4 (90重量份)、作为导电材料的こ炔黑(5重量份)、作为粘接材料的聚偏ニ氟こ烯(5重量份)混合，并适当添加作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮，使各材料分散而调制浆液，将该浆液均匀地涂布到作为正极集电体的铝箔(厚度20 u m)的两面上并进行干燥后，用辊式压制机压缩，并以规定大小切断而制作板状的正极板2。另外，所制作的正极板的大小为140mmX 250mm、厚度为230 y m，使用70张该正极板2。[负极板的制作]将作为负极活性物质的天然石墨(90重量份)、和作为粘接材料的聚偏ニ氟こ烯(10重量份)混合，并适当添加作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮，使各材料分散而调制浆液，将该浆液均匀地涂布到作为负极集电体的铜箔(厚度16 Pm)的两面上并进行干燥后，用辊式压制机压缩，并以规定大小切断而制作板状的负极板3。另外,所制作的负极板的大小为142mmX 255mm、厚度为146iim,使用71张该负极板2。另外，作为隔离板，制作了 140张大小为145mmX 255mm、厚度为25 的聚こ烯薄 膜。[非水电解液的制作]在将碳酸亚こ酯(EC)和碳酸ニこ酯(DEC)以30:70的容积比混合的混合液(溶剤)中，以lmol/L溶解LiPF6而调制出非水电解液。[电池罐的制作]作为构成电池罐的外壳以及盖部件的材料使用镍镀的鉄板而分别制作。另外，制作了其所有的电池罐均为如下大小并具有能够开闭的注入ロ栓的方型锂二次电池厚度为
0.8mm,长度方向X宽度方向X深度以内尺寸分别为320mmX 150mmX40mm。另外,盖部件使用了平板状的部件。[二次电池的组装]将正极板和负极板隔着隔离板交替层压。此时，将70张正极板、71张负极板、140张隔离板以使负极板相对于正极板位于外侧的方式层压，并使用与隔离板相同厚度25 y m的聚こ烯薄膜卷绕该层压体，而组成厚度约30mm的电极组(层压体)。插装于正负极板之间的隔离板的大小为如上所述为145mmX 255mm，稍大于正极板(140X250)、负极板(142X255)。由此，能够可靠地覆盖形成于正极板以及负极板的活性物质层。另外，将集电部件(集电端子)的连接片与正极的集电体露出部以及负极的集电体露出部连接。作为错位防止部件使用了与第一错位防止部件6A、6B对应的大小为56mmX 102mmX (厚度)12mm的聚こ烯泡沫体、和与第二错位防止部件7A、7B对应的大小为28mmX51mmX (厚度)12mm的聚こ烯泡沫体。另外，使用粘接剂(不被电解液腐蚀的粘接剂例如，日本ゼォン株式会社制造的BM-140S)安装到盖部件上。将连接有集电端子的电极组收容于外壳中，连接集电端子与外部端子，设置错位防止部件，安装盖部件而密封，从注液孔减压注入非水电解液。注液之后，将注液孔封住，制作出5个各个实施方式的二次电池。另外，制作了使用板厚IOmm的镀锌钢板的电池组框体，堆叠5个二次电池并组装连接端子而进行一体化，由此组成了电池组。实施例I是使用5个与第一实施方式的二次电池RBl相当的二次电池而组成了电池组的例子，是同时按压电极组I的中央部和四角的例子。实施例2是使用5个与第二实施方式的二次电池RB2相当的二次电池而组成了电池组的例子，是按压电极组I的四角的例子。比较例是使用5个与之前示出的二次电池RB4相当的二次电池而组成了电池组的例子，是电极组I的中央部和四角均未被按压的例子。使用实施例1、2和比较例的电池组，进行振动试验，确认所收纳的二次电池的错位、盖部件的变形、端子的破损状況。其实验结果显示于表I中。表I
权利要求
1.ー种二次电池，具备电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外売，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外売， 所述二次电池的特征在于， 在上述盖部件的内侧以及外侧配置有错位防止部件，该错位防止部件被配置成至少其一部分相对于上述盖部件的面对称。
2.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在干， 上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行， 上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。
3.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在干， 上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行， 上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的四角。
4.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在干， 上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行， 上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分以及四角。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的二次电池，其特征在干， 上述盖部件具备凹凸部，该凹凸部用于规定上述错位防止部件的安装位置。
6.ー种电池组，将多个二次电池堆叠并电连接各自的外部端子而构成，其中，上述二次电池具备电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外売， 所述电池组的特征在于，设置有 电池组框体，一并收纳所堆叠的上述二次电池；以及 固定単元，均匀按压上述堆叠方向的相同部位，而将所有的二次电池一井按压并固定。
7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在干， 上述固定単元具有 错位防止部件，相对于上述盖部件的面对称地配置在上述盖部件的内侧以及外侧；以及 上下一对按压部件，按压并夹持堆叠时的最下层的上述错位防止部件和最上层的上述错位防止部件。
8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在干， 上述电池组框体具备底板；侧板，固定于该底板；以及顶板，螺丝固定于该侧板， 上述按压部件具备下部按压部件，设置于上述底板；上部按压部件，设置于上述顶板；以及螺丝固定単元，将上述顶板朝向上述底板按压的同时进行螺丝固定。
全文摘要
本发明提供二次电池以及电池组。在将多个具备层压型电极组的二次电池堆叠而组成电池组时，为了获得能够抑制各个二次电池的变形且即使被施加振动等外力电极组也不错位且不发生端子的破损等的二次电池以及电池组，在具备电极组(1)、外壳(11)和盖部件(12)的二次电池(RB)中，设二次电池(RB1～RB3)在盖部件(12)的内侧以及外侧相对于该盖部件(12)的面对称地配置有错位防止部件(第一错位防止部件(6A、6B)、第二错位防止部件(7A、7B))。电池组(M1)设置有将多个该二次电池堆叠而一并收纳的电池组框体(CA)和均匀按压堆叠方向的相同部位而将所有二次电池一并按压并固定的固定单元。
文档编号H01M10/052GK102810651SQ20121018016
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月1日 优先权日2011年6月3日
发明者大谷拓也, 冈本宏志, 渡边佑树, 坂下和也, 根本纪 申请人:夏普株式会社