电池的制作方法
【专利说明】电池
[0001]本发明是基于申请号200880100287.8、申请日2008年7月22日、发明名称电池的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及具有电极体和形成为箱状的外装壳体的电池。详细来说，涉及适于车辆搭载用的电池的结构。
[0003]另外，本国际申请要求基于在2007年7月23日提出申请的日本专利申请第2007—191446号的优先权，该申请的全部内容作为参考编入本说明书中。
【背景技术】
[0004]近年来，锂离子电池、镍氢电池以及其他的二次电池作为车辆搭载用电源、或个人计算机和移动终端的电源，其重要性正在提高。特别是，质量轻且可得到高能量密度的锂离子电池作为车辆搭载用高输出电源优选使用的电池受到期待。在这种电池中，具有将片状正极和片状负极与分隔件一起层叠卷绕了的卷绕电极体的电池结构已为公众所知。例如，在专利文献I中公开了:具有正极片和负极片隔着分隔件被卷绕的电极体的电池。
[0005]专利文献1:日本专利申请公开2003— 249423号公报
【发明内容】
[0006]可是，在这种电池中，需要分别制造电极体和外装壳体，其后将电极体收容于外装壳体。作为外装壳体，从物理强度大这样的角度出发，使用金属制的壳体，在这种情况下，为了使金属制壳体和电极体绝缘，典型的是实施用绝缘性膜包装电极体的工序。图8中示出了包含这样的包装工序的电池的制造工序的一例子。首先，将电极体I收容(包装)在箱形的绝缘膜2，接着，将绝缘膜2与电极体I 一起收容在外装壳体3，其后，用盖子(未图示)封闭外装壳体3的上方开口端，由此，构成电池。
[0007]但是，在以往的电池结构中，绝缘膜为具有角部的箱形形状，因此，存在难以将绝缘膜(和电极体)插入外装壳体这样的问题。例如，如图9所示，在外装壳体3内的四角(角部)3b为圆角形状的情况下，绝缘膜2的角部2a可能会与外装壳体3的角部(在此为圆角部)3b产生干涉，因此，有可能:插入性变差，或根据情况在绝缘膜2产生皱折、歪扭、摆动、偏移。在绝缘膜2存在皱折的状态下制成成品，则来自外部的约束力在电池内部作为不均匀的应力被负载，因此，有可能出现局部电解液的蔓延(扩展)变差，这是不期望的。
[0008]本发明是鉴于该点而做成的，其主要目的在于提供一种具有使向外装壳体的插入性良好的电极体和绝缘膜的电池。
[0009]本发明提供的电池具有:构成正极和负极的电极体、和内部空间形成为与该电极体对应的箱状的外装壳体。在电极体和外装壳体之间设置有隔离该电极体和外装壳体的绝缘膜。而且，其特征在于:上述绝缘膜形成为包围上述电极体的袋状、并且配置成该膜不与上述内部空间的角部接触。
[0010]这样，通过将绝缘膜形成为袋状、该膜不会与外装壳体的角部发生干涉，因此，将该膜(和电极体)插入外装壳体变得容易。此外，可以避免在绝缘膜产生皱折、歪扭的情况，可以将该皱折、歪扭对电池性能产生的不良影响(例如局部的电解液的蔓延变差等)防范于未然。而且，在外装壳体的角部为圆角形状的情况下，成为与该圆角形状相对应的绝缘膜的形状，因此，角部的死空间变少，可以高效地收容绝缘膜(和电极体)。
[0011]在此公开的电池的一合适的实施方式中，上述电极体为片状正极和片状负极隔着分隔件被卷绕而成的电极体。这些片状正极和片状负极具有从分隔件伸出而被卷绕的正极侧伸出部分和负极侧伸出部分。而且，正极侧伸出部分和负极侧伸出部分分别构成卷绕电极体的卷绕中心轴方向上的端部，并且该端部的该轴方向上的前端部分被束在一起。通过这样将卷绕电极体的轴方向上的前端部分束在一起，将该电极体插入袋状的绝缘膜变得容易O
[0012]另外，优选是，其特征在于:上述绝缘膜配置成从两侧面夹着上述被束在一起了的前端部分，并且在比该前端部分沿上述轴方向更靠前方形成有以成为一体的方式相互熔接着的突边部。
[0013]采用上述结构，绝缘膜以从两侧面夹着前端部分的方式进行配置，因此，可以减少该膜和卷绕电极体之间的无用间隙(特别是该膜和前端部分之间的间隙)，提高其收容效率。而且，绝缘膜的端部成为前端细(前端比基端细)的形状，因此，可以可靠地防止向外装壳体插入时的在角部的干涉。
[0014]在此公开的电池的一合适的实施方式中，其特征在于，上述绝缘膜以上述突边部与外装壳体的相对向的内壁侧面接触的方式配置。在上述结构中，可以由外装壳体的内壁侧面支承绝缘膜(和电极体)，可以在壳体内牢固地固定绝缘膜(和电极体)。另外，与以往的绝缘膜(典型的为箱形)相比，可以将该膜和壳体内壁接触的接触部位从4个部位(即在角部的4个部位)减少到2个部位(即在突边部的2个部位)，可以降低插入时的摩擦阻力。
[0015]另外，优选是，包围上述电极体的绝缘膜，由折叠的一片树脂制片构成，其边缘部的因该折叠而相互对向的面彼此接合、由此形成为上述袋状。由此，可以用非常简单的结构包装电极体。
【附图说明】
[0016]图1是示意表示一实施方式的锂离子二次电池的结构的分解立体图。
[0017]图2是示意表示一实施方式的绝缘膜、电极体和外装壳体的位置关系的剖视示意图。
[0018]图3是表示一实施方式的将片状的绝缘膜接合成袋状的工序的剖视示意图。
[0019]图4A是一实施方式的卷绕电极体的主视示意图。
[0020]图4B是一实施方式的卷绕电极体的剖视示意图。
[0021]图4C是放大了一实施方式的卷绕电极体的正极侧端部的要部的剖视示意图。
[0022]图5是示意表示另一实施方式的绝缘膜和电极体的位置关系的剖视示意图。
[0023]图6是示意表示另一实施方式的绝缘膜、电极体和外装壳体的位置关系的剖视示意图。
[0024]图7是装备有一实施方式的电池(电池组)的机动车的侧面示意图。
[0025]图8是示意表示以往的电池的结构的分解立体图。
[0026]图9是示意表示以往的绝缘膜、电极体和外装壳体的位置关系的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0027]在本说明书中“电池”是指可取出预定的电能的蓄电装置，并不限定于特定的蓄电机构(电极体和/或电解质的构成)。锂离子电池等锂二次电池、镍氢二次电池、其他的二次电池或双电层电容器等电容器(即物理电池)为包含在此所说的电池中的典型例子。
[0028]另外，在本说明书中，“电极体”是指:至少含有各一个正极和负极、形成电池(蓄电装置)的主体的结构体。
[0029]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图中，对起到相同作用的部件、部位标注相同的附图标记进行说明。另外，以下，以方形锂离子电池100为例对本发明的电池的结构进行详细说明，但并不表示本发明限于该实施方式中所记载的内容。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不反映实际的尺寸关系。
[0030]参照图1和图2，对电池100的结构进行说明。图1是示意表示本实施方式的锂离子电池100的结构的分解立体图。图2是示意表示绝缘膜10、电极体80和外装壳体50的位置关系的上面示意图。作为一例子如图1所示，在此公开的锂离子电池100具有:具有正极和负极的电极体80、和收容该电极体80和电解质的外装壳体50。本实施方式的电极体80与典型的装备在电池组的单电池同样，由预定的电池构成材料(正负极各自的活性物质、正负极各自的集电体、分隔件等)构成。另外，在此，作为电极体80使用后述的扁平形状的卷绕电极体80。
[0031]本实施方式的外装壳体50以内部空间成为与电极体80对应的箱状的方式形成。即，构成外装壳体50的内壁侧面由:与卷绕电极体80的厚度方向上的端面相对向的宽度宽的面54(即，与收容在壳体内的卷绕电极体80的扁平面对应的面)、与卷绕电极体80的卷绕中心轴方向(卷绕电极体80的宽度方向)上的端面相对向的宽度窄的面56、和位于宽度宽的面54与宽度窄的面56的边界的角部58构成。
[0032]外装壳体50的材质优选是高强度、质量轻且导热性好的金属制材料，作为这样的金属制材料例如可以举出:铝、不锈钢、镀镍钢等。另外，如图1所示，外装壳体50在其上部具有开口端52，可以通过该开口端收容电极体80和绝缘膜10。
[0033]在电极体80和外装壳体50之间，配置有隔离该电极体80和外装壳体50的绝缘膜10。利用该绝缘膜10，能够避免作为发电元件的电极体80和外装壳体50的直接接触，确保电极体80和外装壳体50的绝缘。绝缘膜的材质只要是由可作为绝缘部件起作用的材料构成即可，例如，可以适用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。另外，其厚度为ΙΟΟμπι左右即可，但也可配合电池100的构成条件等适当变更。
[0034]绝缘膜10形成为包围电极体80的袋状。本实施方式的绝缘膜10如图1所示为上端侧开口的有底或无底(在此为有底)的袋状，通过开口部12将电极体80收容于其内部。另外，绝缘膜10以该膜不与外装壳体50的内部空间中的角部58接触的方式配置。S卩，如图2所示，通过束起绝缘膜10的两端而成为袋状，配置成角部58和绝缘膜10不干涉。
[0035]在该结构的电池中，在将绝缘膜10 (和电极体80)插入外装壳体50时，绝缘膜10不与外装壳体50的角部58发生干涉，因此，容易将该膜10 (和电极体80)插入外装壳体50。此外，可以避免在绝缘膜10产生皱折、歪扭的情况，可以将由该皱折、歪扭对电池性能带来的不良影响(例如局部的电解液的蔓延变差等)防范于未然。另外，在如本实施方式的外装壳体50那样，该壳体的角部58为圆角形的情况下，成为与该圆角形对应的绝缘膜的外形，因此，在角部58中的死空间变少，可高效地收容绝缘膜(和电极体)。
[0036]另外，包围电极体80的绝缘膜10优选是由折叠(折返、折回)了的I片树脂制片构成。具体来说可以适用如下绝缘膜:如图3所示，将I个片状的绝缘膜从其中央对折地折叠，使因该折叠而相互对向的面彼此接合(在此由加热棒(t 一卜/《一)60进行热熔接(热溶敷))，由此形成为上述袋状。由此，可由非常简单的构成包装电极体。或者，也可以准备2片不同的片状的绝缘膜，使它们相互面接触，热熔接其侧缘端部和下缘端部，形成为袋状。另外，绝缘膜的熔接方法除了可以适用上述的加热棒60进行的热熔接之外，还可适用超声波焊接、激光焊接等。
[0037]接着，参照图4A?图4C，对本实施方式的电池100的结构、特别是电极体80的结构进行说明。本实施方式中的卷绕电极体80与通常的锂离子电池的卷绕电极体同样是以如下方式制作的扁平形状的卷绕电极体80:将片状正极82 (以下称为“正极片82”)和片状负极84 (以下称为“负极片84”)与总计2个的片状分隔件86 (以下称为“分隔件片86”)一起层叠，进而将该正极片82和负极片84稍稍错开地进行卷绕