專利名稱：非水電解質(zhì)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以提高電池的輕量化和封口性能為目的的非水電解質(zhì)電池的改良。
背景技術(shù)：
近年來，隨著攜帶電話、筆記本電腦、PDA等移動信息終端的小型-輕量化的急速發(fā)展，作為其驅(qū)動電源的電池也被進(jìn)一步要求高容量化。由于鋰離子二次電池所代表的非水電解質(zhì)電池具有高能量密度，且容量高，所以被作為上述移動信息終端的驅(qū)動源而被廣泛使用。
特別是在有底圓筒形的外裝罐中插入了卷繞型電極體的電池，由于其正極和負(fù)極相對面積變大，容易釋放出大的電流，所以在上述用途中被廣泛使用。
這種圓筒形外裝罐采用了被稱為夾緊封口的方法，即將高分子制的墊圈扣合在外裝罐開口側(cè)端部，對該外裝罐施加機(jī)械變形來從外部壓縮墊圈，從而通過墊圈的斥力來將外裝罐開口部進(jìn)行封口。
而且，為了獲得高的封口性能，通過進(jìn)行加強壓縮的開槽加工來從外裝罐的外部緊固墊圈。通過該開槽加工對外裝罐施加了壓力來使其變形，從而形成環(huán)狀槽。由于對位于該位置的墊圈施加了很強的壓縮力，所以，作為其反作用會作用很強的斥力，通過該斥力來對外裝罐開口部進(jìn)行嚴(yán)密的封口。
然而，本發(fā)明的發(fā)明者們提出了專利文獻(xiàn)1來作為進(jìn)一步提高封口性能的技術(shù)。
(專利文獻(xiàn)1)特愿2003-314703如圖4所示，該技術(shù)是在集電棒4與墊圈5接觸的位置形成凸緣部4c的技術(shù)，由于根據(jù)該技術(shù)，凸緣部會抑制墊圈的斥力作用在無助于封口的方向上，所以，可以提高墊圈的斥力，從而飛躍提高封口性能。但是，對封口性能來說還有很大的改善余地。
本發(fā)明的發(fā)明者們?yōu)榱诉M(jìn)一步提高封口性能進(jìn)行了銳意的研究。其結(jié)果可知，即使在形成了凸緣部的情況下，也會發(fā)生墊圈斥力的逃逸，從而無法獲得足夠的封口性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于以上的見解而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種具有優(yōu)越封口性能的非水電解質(zhì)電池。
為了解決上述課題，在將由正極、負(fù)極和隔離兩電極的隔膜構(gòu)成的電極體和非水電解質(zhì)收容在有底圓筒形外裝罐內(nèi)，所述有底圓筒形外裝罐的開口側(cè)端部通過墊圈被實施了夾緊封口，并且具有一端與所述正負(fù)電極的任意一方連接而另一端從所述有底圓筒外裝罐的開口向電池外突出的電流輸出端子的非水電解質(zhì)電池中，所述電流輸出端子具有柱部和從所述柱部向外方突出的凸緣部，所述凸緣部的上面和下面都與所述墊圈接觸，并在與所述柱部和所述凸緣部交叉的下面形成有楔狀拐角部，所述凸緣部下側(cè)的柱部被夾緊。
專利文獻(xiàn)1中提出的電池，如圖4所示，由于凸緣部4c承受墊圈5的斥力，使電流輸出端子4與墊圈5的密封性得到提高，所以，提高了其封口性能。但是，由于在夾緊封口之際進(jìn)行開槽處理的時候，壓力作用在凸緣部的下面和柱部的凸緣根基4b附近的墊圈上，會產(chǎn)生間隙7，所以無法獲得足夠的封口性能。
對此，本發(fā)明中，如圖2所示，由于在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中能夠產(chǎn)生間隙的位置處，預(yù)先設(shè)置有楔狀拐角部4d，所以不會產(chǎn)生間隙。因此，提高了封口性能。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)將圖2所示的楔狀拐角部的長度設(shè)定為C1，楔狀拐角部的高度設(shè)定為C2，凸緣部的長度設(shè)定為L，則可以形成下述構(gòu)造，即C1≥0.2L且C2≥0.2L。
由于如果楔狀拐角部的長度C1、高度C2過小，則很難充分獲得上述效果，所以，優(yōu)選通過上述方法進(jìn)行限制。而且，如果楔狀拐角部的長度C1在凸緣部長度L以下、楔狀拐角部的高度C2是從凸緣部的下面到墊圈下面之間的直線距離以下，則可以獲得足夠的效果。但是，由于如果增大C1和C2，則會導(dǎo)致加工成本增高的問題，所以優(yōu)選C1和C2都在0.7L以下，最好在0.5L以下。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)成，可以在墊圈和電流輸出端子之間不形成間隙，從而實現(xiàn)具有優(yōu)越封口性能的非水電解質(zhì)電池。


圖1(a)是實施例1的非水電解電池的外觀圖，圖1(b)是圖1(a)的局部剖視圖。
圖2是實施例1的電池的封口部分放大剖視圖。
圖3是實施例2的電池的封口部分放大剖視圖。
圖4是比較例1的電池的封口部分放大剖視圖。
圖中1-正極，2-負(fù)極，3-隔膜，4-負(fù)極集電棒，5-墊圈，6-外裝罐，7-間隙。
具體實施例方式
基于附圖，來說明用于實施本發(fā)明的最佳方式。圖1(a)是本發(fā)明的實施方式的非水電解質(zhì)二次電池的外觀圖，圖1(b)是圖1(a)的局部剖視圖，圖2是負(fù)極集電棒的局部剖視圖。另外，本發(fā)明在不改變其主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> (實施方式)如圖1所示，本發(fā)明的非水電解質(zhì)二次電池具有電極體，該電極體配置在外裝罐6內(nèi)。上述電極體是通過將正極1、負(fù)極2和隔離這兩個電極的隔膜3卷繞成蝸旋狀而制造的。而且，上述正極與上述外裝罐6電連接，上述負(fù)極如圖2所示，與和墊圈5一體成型并具有凸緣部4c的負(fù)極集電棒(電流輸出端子)4電連接，來將電池內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能向外部供應(yīng)。
而且，負(fù)極集電棒的柱部如圖2所示，由兼作卷繞中心的卷軸體4a和形成有凸緣部并承受墊圈斥力的凸緣根基4b構(gòu)成，為了高效率地纏繞電極，卷軸體比凸緣根基細(xì)。而且，外裝罐3的開口部扣合有比凸緣部靠向下側(cè)的墊圈，通過夾緊封口從外部來壓縮墊圈，從而利用墊圈的斥力來實現(xiàn)密封。另外，在凸緣部4c的罐體側(cè)的面上形成有楔形拐角部4d。
(實施例1)(正極的制作)將碳酸鋰和四氧化三鈷混合并在900℃下燒成的鈷酸鋰(LiCoO2)92重量部、由乙炔黑構(gòu)成的導(dǎo)電劑3質(zhì)量部、由聚偏氟乙烯(PVdF)構(gòu)成的粘結(jié)劑5質(zhì)量部、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)混合，來形成活性物質(zhì)漿料。
通過刮刀法，將該活性物質(zhì)漿料均勻地涂抹在由厚度20μm的鋁箔構(gòu)成的正極芯體的兩面后，使其從加熱的干燥機(jī)中通過，來進(jìn)行干燥，由此來除去漿料制作時所必須的有機(jī)溶劑。接著，通過滾壓機(jī)將該極板壓成厚度為0.17mm來制作正極。之后，以寬度36×長度70mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切斷，來獲得正極板。
(負(fù)極的制作)將由石墨構(gòu)成的負(fù)極活性物質(zhì)98質(zhì)量部、由苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)構(gòu)成的粘結(jié)劑1質(zhì)量部、由羧甲基纖維素(CMC)構(gòu)成的增粘劑1質(zhì)量部和水混合，來形成活性物質(zhì)漿料。通過刮刀法，將該活性物質(zhì)漿料均勻地涂抹在作為負(fù)極芯體的銅箔(厚度10μm)的兩面后，使其從干燥機(jī)中通過來對其進(jìn)行干燥，由此，除去漿料制作時所必須的水。接著，通過滾壓機(jī)將該極板壓延成厚度為0.15mm來制作負(fù)極。之后，以寬度40×長度75mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切斷，來獲得負(fù)極板。
(電解液的調(diào)制)在碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以質(zhì)量比3∶7混合的混合溶劑中，溶解作為電解質(zhì)鹽的LiPF6來制作濃度為1M(mol/l)的電解液。
(隔膜的準(zhǔn)備)將聚乙烯制的多孔性膜(厚度0.025mm)按寬度44×長度170mm來進(jìn)行切斷，并進(jìn)行干燥作為隔膜。
(電極體的制作)在通過上述方法制成的負(fù)極板上安裝不銹鋼制負(fù)極集電棒4，所述不銹鋼制負(fù)極集電棒4如圖2所示，具有由圓筒形的卷軸體4a和凸緣根基4b構(gòu)成的柱部，和剖面為圓形的凸緣部4c，并且在凸緣部的下面形成有楔狀拐角部4d，而且鑲嵌成型有四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物(旭硝子制62XP)制的墊圈5。然后，將隔膜3設(shè)置在正極板1和負(fù)極板2之間，并且使各極板的寬度方向的中心線相一致地重疊正極板1和負(fù)極板2。然后，利用卷繞機(jī)以兼作卷軸的負(fù)極集電棒4為中心進(jìn)行卷繞，并通過用膠帶固定最外周來制成卷繞電極體。
另外，凸緣部的長度L為1.5mm，楔狀拐角部的長度C1和楔狀拐角部的高度C2都為0.3mm。而且，楔狀拐角部的剖面呈直線狀。另外，如圖2所示，為了提高集電棒4的體積能量密度，其卷軸體4a的直徑形成得比凸緣根基4b的直徑小。
將該電極體1進(jìn)行干燥之后，在厚度為0.30mm的鋁制外裝罐6內(nèi)注入500mm電解液，然后插入電極體。之后，將高分子制墊圈5扣合，并通過夾緊封口來制作實施例1的非水電解質(zhì)二次電池，該非水電解質(zhì)二次電池的標(biāo)準(zhǔn)為總高度55mm×直徑6mm，公稱容量120mAh。
(實施例2)如圖3所示，制作了實施例2的非水電解質(zhì)二次電池，其與上述實施例1不同之處在于，凸緣部的長度L為1.5mm，楔狀拐角部的長度C1和楔狀拐角部的高度C2都為0.7mm。
(比較例1)制作了比較例1的非水電解質(zhì)二次電池，其與上述實施例1不同之處在于，凸緣部的長度L為1.5mm，且沒有形成楔狀拐角部。
(熱沖擊試驗)將上述各電池以恒定電流1It(120mA)充電至4.2V，之后以恒定電壓4.2V充電至0.02It(2.4mA)。然后，實施120次、240次的熱沖擊循環(huán)，所述熱沖擊循環(huán)是在70℃下保存30分鐘之后，在-30℃下保持30分鐘的循環(huán)，并測定實驗前后的質(zhì)量變化，來數(shù)出質(zhì)量減少了的電池個數(shù)。其結(jié)果如下述表1所示。其中，用于檢測的各電池俱為10個。
表1

根據(jù)表1可知，使用了在凸緣部4c的下面形成有楔狀拐角部4d的負(fù)極集電棒的電池，即使進(jìn)行了240次熱沖擊循環(huán)，也沒有質(zhì)量減少的。另一方面，使用了如圖4所示，沒有在凸緣部4c的下面設(shè)置楔狀拐角部的負(fù)極集電棒的電池，在120次的熱沖擊循環(huán)之后，10個電池中有兩個質(zhì)量減少，而在240次熱沖擊循化之后，10個中有3個發(fā)生質(zhì)量減少。
其原因可以認(rèn)為如下所述。如圖4所示，當(dāng)在凸緣部的下面沒有形成楔狀拐角部的情況下，由于夾緊封口的開槽處理對墊圈5施加壓力，會在墊圈和凸緣部4c之間形成間隙7，所以電池的封口性能降低。因此，如果進(jìn)行熱沖擊循環(huán)，則由于斥力逃逸而使密封性下降，從而導(dǎo)致電解液滲漏，使得質(zhì)量減少。
另一方面，如圖2、圖3所示，如果在凸緣部4c的下面形成有楔狀拐角部4d，則由于該楔狀拐角部填補了間隙，所以電解液不會滲漏，從而可以得到具有優(yōu)越封口性能的電池。
(其他事項)為了實現(xiàn)電池的輕量化，優(yōu)選使用鋁或鋁合金來作為外裝體材料。
而且，優(yōu)選使用具有適當(dāng)?shù)某饬?，并且不會被有機(jī)溶劑腐蝕的高分子作為墊圈材料。該材料可列舉有四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物(PFA)、丙烯(PP)、橡膠(EPDM)。
而且，在上述實施例中，將楔狀拐角部的長度C1和楔狀拐角部的高度C2設(shè)定相同，但也可以不同。并且，楔狀拐角部的剖面也可以不是圖2所示的直線狀。
另外，也可以將負(fù)極集電棒的卷軸體和凸緣根基的直徑設(shè)置為相同。
工業(yè)利用性如上述說明所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供輕量并且封口性能優(yōu)越的非水電解質(zhì)電池。
權(quán)利要求
1.一種非水電解質(zhì)電池，在將由正極、負(fù)極和隔離兩電極的隔膜構(gòu)成的電極體和非水電解質(zhì)收容在有底圓筒形外裝罐內(nèi)，所述有底圓筒形外裝罐的開口側(cè)端部通過墊圈被實施了夾緊封口，并且具有一端與所述正負(fù)電極的任意一方連接而另一端從所述有底圓筒外裝罐的開口向電池外突出的電流輸出端子，所述電流輸出端子具有柱部和從所述柱部向外方突出的凸緣部，所述凸緣部的上面和下面都與所述墊圈接觸，并在所述柱部和所述凸緣部交叉的下面形成有楔狀拐角部，所述凸緣部下側(cè)的柱部被夾緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其特征在于，當(dāng)所述楔狀拐角部的長度設(shè)定為C1，所述楔狀拐角部的高度設(shè)定為C2，所述凸緣部的長度設(shè)定為L時，C1≥0.2L且C2≥0.2L。
全文摘要
提供一種輕量并且封口性能優(yōu)越的非水電解質(zhì)電池。其特征在于，在將由正極、負(fù)極和隔離兩電極的隔膜構(gòu)成的電極體和非水電解質(zhì)收容在有底圓筒形外裝罐內(nèi)，所述有底圓筒形外裝罐的開口側(cè)端部通過墊圈被實施了夾緊封口，并且具有一端與所述正負(fù)電極的任意一方連接而另一端從所述有底圓筒外裝罐的開口向電池外突出的電流輸出端子的非水電解質(zhì)電池中，所述電流輸出端子具有凸緣部和在所述凸緣部的下側(cè)的面上形成的楔狀拐角部，在所述凸緣部的兩面與所述墊圈接觸，并且所述凸緣部的下側(cè)被夾緊。
文檔編號H01M10/36GK1841814SQ200610068368
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者山下哲哉, 雨堤徹, 森田誠二, 漆原完二, 寺西正, 桑原達(dá)行 申請人:三洋電機(jī)株式會社