二次电池的制作方法

本公开涉及二次电池。

背景技术：

在电动汽车(ev)、混合电动汽车(hev、phev)等驱动用电源中，使用碱二次电池、非水电解质二次电池等二次电池。

在这些二次电池中，由具有开口的有底筒状的外装体和对该开口进行封口的封口板构成电池壳体。由正极板、负极板以及隔板构成的电极体与电解质一起收容在电池壳体内。在封口板上安装有正极端子以及负极端子。正极端子经由正极集电体与正极板电连接，负极端子经由负极集电体与负极板电连接。

在这种二次电池中，在封口板上形成有电解液注液孔，电解液从电解液注液孔注入到电池壳体内，之后，电解液注液孔通过密封构件密封(下述专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-29006号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本公开的一个目的在于，提供一种抑制了正极板和负极板的短路的可靠性高的二次电池。

用于解决课题的技术方案

本公开的一个方式所涉及的二次电池具备：

第一电极体，包括正极板和负极板；

第二电极体，包括正极板和负极板；

外装体，具有开口，并收容所述第一电极体和所述第二电极体；

封口板，对所述开口进行封口；

集电体，配置在比所述第一电极体以及所述第二电极体更靠所述封口板侧；以及

端子，与所述集电体电连接，并安装于所述封口板，其中，

所述封口板具有电解液注液孔，

所述第一电极体在所述第二电极体侧的最外表面具有第一绝缘片，

所述第二电极体在所述第一电极体侧的最外表面具有第二绝缘片，

所述第一电极体在所述封口板侧的端部具有与所述正极板或者所述负极板电连接的第一电极接片组，

所述第二电极体在所述封口板侧的端部具有与所述正极板或者所述负极板电连接的第二电极接片组，

所述第一电极接片组和所述第二电极接片组与所述集电体连接，

第一胶带横跨所述第一接片组的最外表面和所述第一绝缘片而粘贴，

第二胶带横跨所述第二接片组的最外表面和所述第二绝缘片而粘贴，

在与所述电解液注液孔对置的位置，配置有所述第一胶带以及所述第二胶带中的至少一个，

所述电解液注液孔通过密封构件密封。

在电极体具有配置有正极板的端部、隔板的端部以及负极板的端部的层叠端部，且该层叠端部配置在封口板侧的二次电池中，当从设置在封口板上的电解液注液孔注入电解液时，隔板可能卷起。而且，在隔板卷起的情况下，有可能因相邻的正极板和负极板接触而发生短路。此外，正极活性物质层或负极活性物质层的一部分脱落，有可能成为短路的原因。

根据本公开的一个方式所涉及的二次电池的结构，当从设置在封口板上的电解液注液孔注入电解液时，能够有效地抑制隔板卷起。因此，能够更有效地抑制正极板和负极板的短路。

发明效果

根据本公开，当从设置于电池壳体的电解液注液孔将电解液注入到电池壳体内时，可抑制隔板的卷起产生。因此，能够提供一种抑制了正极板和负极板的短路的可靠性高的二次电池。

附图说明

图1是实施方式所涉及的方形二次电池的立体图。

图2是沿着图1中的ii-ii线的方形二次电池的剖视图。

图3的(a)是实施方式所涉及的正极板的俯视图，(b)是实施方式所涉及的负极板的俯视图。

图4是实施方式所涉及的电极体的俯视图。

图5是示出将正极接片组与第二正极集电体连接并将负极接片组与第二负极集电体连接的状态的图。

图6的(a)是第一电极体的最外表面和第一正极接片组的附近的放大剖视图，(b)是第二电极体的最外表面和第二正极接片组的附近的放大剖视图。

图7是示出安装了第一正极集电体以及第一负极集电体之后的封口板的电极体侧的面的图。

图8是示出在第一正极集电体上安装第二正极集电体并在第一负极集电体上安装第二负极集电体之后的封口板的电极体侧的面的图。

图9是沿着封口板2的短边方向的剖视图，是电解液注液孔附近的剖视图。

附图标记说明

20…方形二次电池

100…电池壳体

1…方形外装体

2…封口板

2a…正极端子插入孔

2b…负极端子插入孔

3…电极体

3a…第一电极体

3b…第二电极体

4…正极板

4a…正极芯体

4b…正极活性物质层

4c…正极保护层

4d…正极接片

40…正极接片组

40a…第一正极接片组

40b…第二正极接片组

5…负极板

5a…负极芯体

5b…负极活性物质层

5c…负极接片

50…负极接片组

50a…第一负极接片组

50b…第二负极接片组

6…正极集电体

6a…第一正极集电体

6b…第二正极集电体

6c…薄壁部

6d…集电体开口

6e…集电体贯通孔

7…正极端子

8…负极集电体

8a…第一负极集电体

8b…第二负极集电体

8c…薄壁部

8d…集电体开口

9…负极端子

10…外部侧绝缘构件

11…内部侧绝缘构件

11a…绝缘构件主体部

11b…绝缘构件开口

11c…筒状部

12…外部侧绝缘构件

13…内部侧绝缘构件

14…电极体保持件

15…电解液注液孔

16…密封构件

17…气体排出阀

60，61，62，63…接合部

90…隔板

90a…第一最外隔板

90b…第二最外隔板

80a…第一胶带

80b…第二胶带

具体实施方式

以下对实施方式所涉及的作为二次电池的方形二次电池20的结构进行说明。另外，本发明不限于以下实施方式。

如图1以及图2所示，方形二次电池20具备电池壳体100，该电池壳体100由具有开口的有底角筒状的方形外装体1、和对方形外装体1的开口进行封口的封口板2构成。方形外装体1以及封口板2分别优选为金属制。包含正极板和负极板的电极体3与电解质一起收容在方形外装体1内。

在电极体3的封口板2侧的端部，设有由多个正极接片4d构成的正极接片组40和由多个负极接片5c构成的负极接片组50。正极接片组40经由第二正极集电体6b以及第一正极集电体6a与正极端子7电连接。负极接片组50经由第二负极集电体8b以及第一负极集电体8a与负极端子9电连接。第一正极集电体6a和第二正极集电体6b构成正极集电体6。另外，正极集电体6也可以作为一个部件。第一负极集电体8a和第二负极集电体8b构成负极集电体8。另外，负极集电体8也可以作为一个部件。

第一正极集电体6a、第二正极集电体6b以及正极端子7优选为金属制，更优选为铝或者铝合金制。在正极端子7和封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件10。在第一正极集电体6a以及第二正极集电体6b和封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件11。

第一负极集电体8a、第二负极集电体8b以及负极端子9优选为金属制，更优选为铜或者铜合金制。此外，负极端子9优选具有由铝或者铝合金构成的部分和由铜或者铜合金构成的部分。在该情况下，优选将由铜或者铜合金构成的部分与第一负极集电体8a连接，并使由铝或者铝合金构成的部分比封口板2更向外部侧突出。在负极端子9和封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件12。在第一负极集电体8a以及第二负极集电体8b和封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件13。

在电极体3和方形外装体1之间配置有由树脂制的绝缘片构成的电极体保持件14。电极体保持件14优选为将树脂制的绝缘片折弯成形为袋状或者箱状而成。在封口板2上设有电解液注液孔15，电解液注液孔15由密封构件16密封。作为密封构件16，能够使用盲铆钉。此外，也可以将金属制的密封构件16与封口板2焊接连接。在封口板2上，设有气体排出阀17，该气体排出阀17在电池壳体100内的压力成为给定值以上时破裂，将电池壳体100内的气体排出到电池壳体100外。

接下来，说明方形二次电池20的制造方法以及各结构的细节。

[正极板]

首先，说明正极板的制造方法。

[正极活性物质层浆料的制作]

将作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物、作为粘结材料的聚偏二氟乙烯(pvdf)、作为导电材料的碳材料以及作为分散介质的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)进行混炼，使得锂镍钴锰复合氧化物∶pvdf∶碳材料的质量比为97.5∶1∶1.5，从而制作出正极活性物质层浆料。

[正极保护层浆料的制作]

将氧化铝粉末、作为导电材料的碳材料、作为粘结材料的聚偏二氟乙烯(pvdf)和作为分散介质的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)进行混炼，使得氧化铝粉末∶碳材料∶pvdf的质量比为83∶3∶14，从而制作出保护层浆料。

[正极活性物质层以及正极保护层的形成]

通过模具涂敷机将以上述方法制作的正极活性物质层浆料以及正极保护层浆料涂敷在作为正极芯体的厚度15μm的铝箔的两面上。此时，正极保护层浆料涂敷在正极芯体中的正极活性物质层浆料的涂敷部的端部附近。

使涂敷有正极活性物质层浆料以及正极保护层浆料的正极芯体干燥，除去正极活性物质层浆料以及正极保护层浆料中包括的nmp。由此形成正极活性物质层以及保护层。之后，使其通过一对压辊之间，从而将正极活性物质层压缩而制成正极原板。通过将正极原板切断为给定的形状，从而制成正极板4。

图3的(a)是正极板4的俯视图。正极板4在作为正极芯体4a的铝箔的两面上形成有正极活性物质层4b。在正极板4的一个端边，设有在正极芯体4a的两面上未形成有正极活性物质层4b的正极芯体露出部，作为正极接片4d。此外，在正极板4中，在设有正极接片4d的端边的附近和正极接片4d的根部附近，在正极芯体4a的两面上形成有正极保护层4c。

[负极板]

接下来，说明负极板的制造方法。

[负极活性物质层浆料的制作]

将作为负极活性物质的石墨、作为粘结材料的丁苯橡胶(sbr)以及羧甲基纤维素(cmc)以及作为分散介质的水进行混炼，使得石墨∶sbr∶cmc的质量比为98∶1∶1，从而制作出负极活性物质层浆料。

[负极活性物质层的形成]

通过模具涂敷机将以上述方法制作的负极活性物质层浆料涂敷在作为负极芯体的厚度8μm的铜箔的两面上。

使涂敷有负极活性物质层浆料的负极芯体干燥，除去负极活性物质层浆料中包括的水。由此形成负极活性物质层。之后，使其通过一对压辊之间，从而将负极活性物质层压缩而制成负极原板。通过将负极原板切断为给定的形状，从而制成负极板5。

图3的(b)是负极板5的俯视图。负极板5在作为负极芯体5a的铜箔的两面上形成有负极活性物质层5b。在负极板5的一个端边，设有在负极芯体5a的两面上未形成有负极活性物质层5b的负极芯体露出部，作为负极接片5c。

[电极体的制作]

将以上述方法制作的正极板4以及负极板5经由聚烯烃制的矩形状的隔板90进行层叠，制造出层叠型的电极体3。图4是电极体3的俯视图。电极体3在端部具有正极接片组40，该正极接片组40层叠有设置在各正极板4上的正极接片4d。此外，电极体3在端部具有负极接片组50，该负极接片组50层叠有设置在各负极板5上的负极接片5c。电极体3为扁平状。另外，在正极板4、隔板90以及负极板5的层叠方向上，在电极体3的两外表面上配置有隔板90。

另外，作为电极体3中包括的隔板，可以使用矩形状的多片隔板，也可以将带状的隔板用作曲折状。此外，在电极体3内，可以缠绕有带状的隔板。此外，隔板可以在聚烯烃制的基材的表面上具有耐热层。耐热层是包括陶瓷等无机颗粒和粘合剂的层。此外，可以在隔板的表面上形成粘结层，通过该粘结层粘结隔板和正极板4以及负极板5中的至少一个。

在一个电极体3中，正极板的层叠数量不特别限定，优选为10～100层，更优选为30～80层。优选为使一个电极体3中的负极板的层叠数量比正极板的层叠数量多一层，使得所有的正极板的两面与负极板对置。

另外，电极体3可以是将带状的正极板和带状的负极板经由带状的隔板进行缠绕而获得的扁平状的缠绕电极体。

[集电体和接片的连接]

通过上述方法制作两个电极体3，并分别作为第一电极体3a、第二电极体3b。将第一电极体3a的正极接片组40、负极接片组50分别作为第一正极接片组40a、第一负极接片组50a。将第二电极体3b的正极接片组40、负极接片组50分别作为第二正极接片组40b、第二负极接片组50b。另外，第一电极体3a和第二电极体3b可以是完全相同的结构，也可以结构不同。

如图5所示，将第一电极体3a的第一正极接片组40a和第二电极体3b的第二正极接片组40b与第二正极集电体6b连接，形成接合部60。此外，将第一电极体3a的第一负极接片组50a和第二电极体3b的第二负极接片组50b与第二负极集电体8b连接，形成接合部61。作为接合方法，能够使用超声波焊接(超声波接合)、电阻焊接、激光焊接等。

如图5以及图6的(a)所示，在第一电极体3a的最外表面，即在成为了方形二次电池20的状态下位于第二电极体3b侧的最外表面，配置有作为第一绝缘片的第一最外隔板90a。而且，第一胶带80a粘贴为横跨第一最外隔板90a和构成第一正极接片组40a的正极接片4d。另外，第一胶带80a的粘贴可以在将第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b与第二正极集电体6b连接之前进行，也可以在将第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b与第二正极集电体6b连接之后进行。

如图5以及图6的(b)所示，在第二电极体3b中的最外表面，即在成为了方形二次电池20的状态下位于第一电极体3a侧的最外表面，配置有作为第二绝缘片的第二最外隔板90b。而且，第二胶带80b粘贴为横跨第二最外隔板90b和构成第二正极接片组40b的正极接片4d。另外，第二胶带80b的粘贴可以在将第一负极接片组50a以及第二负极接片组50b与第二负极集电体8b连接之前进行，也可以在将第一负极接片组50a以及第二负极接片组50b与第二负极集电体8b连接之后进行。

在第二正极集电体6b上，形成有薄壁部6c，在薄壁部6c内，形成有集电体开口6d。在第二正极集电体6b上，在与封口板2的电解液注液孔15对置的位置形成有集电体贯通孔6e。在第二负极集电体8b上，形成有薄壁部8c，在薄壁部8c内，形成有集电体开口8d。

[对封口板的各部件安装]

图7是示出安装了各部件的封口板2的电池内部侧的面的图。对封口板2的各部件安装按照如下方式进行。

在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池外表面侧配置外部侧绝缘构件10。在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件11以及第一正极集电体6a。而且，将正极端子7从电池外部侧插入外部侧绝缘构件10的贯通孔、封口板2的正极端子插入孔2a、内部侧绝缘构件11的贯通孔以及第一正极集电体6a的贯通孔，并将正极端子7的前端铆接到第一正极集电体6a上。由此，正极端子7以及第一正极集电体6a被固定在封口板2上。另外，优选将正极端子7中铆接的部分和第一正极集电体6a焊接。

在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池外表面侧配置外部侧绝缘构件12。在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件13以及第一负极集电体8a。而且，将负极端子9从电池外部侧插入外部侧绝缘构件12的贯通孔、封口板2的负极端子插入孔2b、内部侧绝缘构件13的贯通孔以及第一负极集电体8a的贯通孔，将负极端子9的前端铆接到第一负极集电体8a上。由此，负极端子9以及第一负极集电体8a被固定在封口板2上。另外，优选将负极端子9中铆接的部分和第一负极集电体8a焊接。

内部侧绝缘构件11具有沿着封口板2的电池内面配置的绝缘构件主体部11a。在绝缘构件主体部11a中，在与设置在封口板2上的电解液注液孔15对置的部分，设有绝缘构件开口11b。此外，在绝缘构件开口11b的周围设有筒状部11c。筒状部11c从绝缘构件主体部11a延伸到第一电极体3a以及第二电极体3b侧。

[第一集电体和第二集电体的连接]

图8是示出在第一正极集电体6a上安装第二正极集电体6b并在第一负极集电体8a上安装第二负极集电体8b之后的封口板2的电池内部侧的面的图。

将连接了第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b的第二正极集电体6b配置在内部侧绝缘构件11上，使得其一部分与第一正极集电体6a重叠。而且，通过对薄壁部6c进行激光照射，从而将第二正极集电体6b和第一正极集电体6a接合。由此形成接合部62。此外，将连接了第一负极接片组50a以及第二负极接片组50b的第二负极集电体8b配置在内部侧绝缘构件13上，使得其一部分与第一负极集电体8a重叠。而且，通过对薄壁部8c进行激光照射，从而将第二负极集电体8b和第一负极集电体8a接合。由此形成接合部63。

[方形二次电池的组装]

将第一电极体3a和第二电极体3b合为一个。此时，使得第一正极接片组40a和第二正极接片组40b在不同的方向上弯曲，第一负极接片组50a和第二负极接片组50b在不同的方向上弯曲。而且，将合为一个的第一电极体3a和第二电极体3b配置在由成形为箱状或袋状的绝缘片构成的电极体保持件14内。

将被电极体保持件14包围的第一电极体3a和第二电极体3b插入方形外装体1。而且，将封口板2和方形外装体1焊接，并通过封口板2对方形外装体1的开口进行封口。

图9是通过封口板2对方形外装体1的开口进行封口之后的沿着封口板2的短边方向的电解液注液孔15的附近的剖视图。

如图9所示，在封口板2的短边方向上，在第一正极接片组40a和第二正极接片组40b之间配置有电解液注液孔15。此外，在与电解液注液孔15对置的位置，配置有第一胶带80a以及第二胶带80b。如上所述，第一正极接片组40a和第二正极接片组40b在不同的方向上弯曲。

电解液从设置在封口板2上的电解液注液孔15注入到电池壳体100内。作为电解液，例如能够使用使电解质盐溶解于有机溶剂的非水电解液。从设置在封口板2上的电解液注液孔15注入到电池壳体100内的电解液通过绝缘构件开口11b、筒状部11c、集电体贯通孔6e，移动到第一电极体3a以及第二电极体3b侧。

在此，第一胶带80a粘贴为横跨第一电极体3a中位于第二电极体3b侧的最外表面的第一最外隔板90a和第一正极接片组40a。此外，第二胶带80b粘贴为横跨第二电极体3b中位于第一电极体3a侧的最外表面的第二最外隔板90b和第二正极接片组40b。因此，能够防止第一最外隔板90a、第二最外隔板90b或者其他的隔板90由于注入的电解液而卷起。

因此，能够防止由于第一最外隔板90a、第二最外隔板90b或者其他他的隔板90卷起而导致正极板4和负极板5在不希望的部分短路。此外，能够可靠地防止正极活性物质层4b或负极活性物质层5b的一部分由于猛烈注入的电解液而脱落。因此，能够防止由脱落的正极活性物质层4b或负极活性物质层5b引起的短路。

如图5以及图8所示，优选为第一胶带80a以及第二胶带80b的宽度大于第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b的宽度。由此能够更有效地抑制第一最外隔板90a、第二最外隔板90b或者其他的隔板90的卷起。

另外，也能够使第一胶带80a以及第二胶带80b的宽度比第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b的宽度小。在第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b和正极端子7之间的导电路径上设置电流切断机构的情况下，通过使第一胶带80a以及第二胶带80b的宽度比第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b的宽度小，从而能够可靠地防止第一胶带80a以及第二胶带80b与电流切断机构接触。或者，通过使第一胶带80a以及第二胶带80b的宽度比第一正极接片组40a以及第二正极接片组40b的宽度小，从而在粘贴第一胶带80a以及第二胶带80b时，第一胶带80a以及第二胶带80b不与电流切断机构接触，就能够以优选的状态粘贴第一胶带80a以及第二胶带80b。

也能够使第一胶带80a以及第二胶带80b中的至少一个的长度变长，使得第一胶带80a以及第二胶带80b中的至少一个覆盖至少一个接合部60。若接合部60被第一胶带80a以及第二胶带80b中的至少一个覆盖，则即使金属粉等异物附着在接合部60上，也能够抑制金属粉等侵入电极体3内。

另外，优选筒状部11c贯通集电体贯通孔6e。优选筒状部11c的第一电极体3a以及第二电极体3b侧的端部(在图9中，下端部)位于比第二正极集电体6b上层叠的第一正极接片组40a的第一电极体3a以及第二电极体3b侧的面更靠第一电极体3a以及第二电极体3b侧(在图9中，下方)。优选筒状部11c的第一电极体3a以及第二电极体3b侧的端部(在图9中，下端部)位于比第二正极集电体6b上层叠的第二正极接片组40b的第一电极体3a以及第二电极体3b侧的面更靠第一电极体3a以及第二电极体3b侧(在图9中，下方)。

在电解液从设置在封口板2上的电解液注液孔15注入到电池壳体100内之后，电解液注液孔15通过盲铆钉等密封构件16密封。

[胶带]

第一胶带80a、第二胶带80b等胶带优选由基材层和形成于基材层上的粘结层构成。基材层优选由树脂构成。基材层优选为从聚丙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等中选择的构件或者它们的混合物。基材层特别优选为由聚丙烯构成。

粘结层优选在常温(25℃)下具有粘着性。此外，可以是能够热熔敷的粘结层。粘结层优选为从橡胶系的粘结剂、丙烯酸系的粘结剂、聚乙烯系的粘结剂等中选择的构件或者它们的混合物。粘结层特别优选为橡胶系的粘结剂。另外，胶带可以是热熔敷性的片。在该情况下，通过热熔敷粘结胶带。此外，胶带可以是玻璃布胶带。

胶带的厚度不特别限定，例如能够设为10μm～500μm。

胶带横跨接片组和绝缘片进行粘贴的定时只要在电解液从电解液注液孔注入到电池壳体内之前即可，不特别限定。可以是将接片组与集电体连接之前，也可以是将接片组与集电体连接之后。

[绝缘片]

配置在电极体的最外表面的绝缘片能够设为与配置在正极板和负极板之间的隔板相同的材质。另外，也可以在电极体的最外表面上配置与隔板不同的绝缘片。绝缘片可以是非多孔质，但绝缘片优选为多孔质，使得电解液容易地渗透到电极体内。

在隔板设为曲折状的情况下，能够设为隔板的一个端部在电极体的最外周卷绕的状态。而且，能够将位于电极体的最外周的隔板作为绝缘片。另外，也可以将与设为曲折状的隔板不同的构件的绝缘片卷绕在电极体的最外周。

在缠绕型的电极体的情况下，能够设为配置在正极板和负极板之间的带状的隔板在电极体的最外周卷绕的状态。而且，能够将位于最外周的隔板作为绝缘片。另外，也可以将与带状的隔板不同的构件的绝缘片卷绕在极体的最外周。

在上述实施方式中，对在与设置在封口板上的电解液注液孔对置的位置配置有正极接片组的例子进行了示出，但也可以设为在与电解液注液孔对置的位置配置负极接片组。

在上述实施方式中，对第一电极体3a以及第二电极体3b为层叠型的电极体的例子进行了示出，但也可以分别将第一电极体3a以及第二电极体3b设为缠绕型的电极体。在将第一电极体3a以及第二电极体3b分别设为缠绕型的电极体的情况下，设为在第一电极体3a以及第二电极体3b的各自的封口板2侧的端部形成正极接片组以及负极接片组。

在上述实施方式中，对正极集电体以及负极集电体分别由两个部件构成的例子进行了示出，但正极集电体以及负极集电体也可以分别由一个部件构成。在正极集电体和负极集电体分别为一个部件的情况下，优选在分别将正极接片组和负极接片组与正极集电体和负极集电体连接之后，分别将正极集电体和负极集电体与安装在封口板上的正极端子和负极端子连接。

在俯视扁平状的电极体时，能够将胶带粘贴到位于电极体的最外表面的绝缘片上，使得胶带不与正极活性物质层重叠。在这种情况下，能够抑制向电极体局部地施加大的压力。

关于正极板、负极板、隔板以及电解质等，能够使用公知的材料。