專(zhuān)利名稱(chēng)：：密閉型蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及高輸出功率的密閉型蓄電池的集電結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，伴隨著各種便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，作為重要的關(guān)鍵器件之一，研究開(kāi)發(fā)了成為其驅(qū)動(dòng)電源的密閉型蓄電池。其中，輕量、小型且具有高能密度的鎳氫蓄電池和鋰離子二次電池等，被用作從以手機(jī)為代表的民用設(shè)備到電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)工具等的驅(qū)動(dòng)用電源的各種用途。特別是鋰離子二次電池，其作為驅(qū)動(dòng)用電源而受到關(guān)注，正在進(jìn)行積極的研究開(kāi)發(fā)以使其朝高能密度和高輸出功率的方向發(fā)展。電動(dòng)工具用等需要高輸出功率的以前的密閉型蓄電池，其具有圖7A所示的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，由通過(guò)隔膜11分隔的正極3和負(fù)極6卷繞而成的電極組12與圖中未示出的電解液一起，被收納在金屬制有底狀的殼體13內(nèi)。正極3如圖7B所示，具有集電體2和涂覆在其上的活性物質(zhì)層1。集電體2在寬度方向的一端部具有未0覆活性物質(zhì)層1的露出部7。負(fù)極6也同樣具有集電體5和涂覆在其上的活性物質(zhì)層4，集電體5在寬度方向的一端部具有未涂覆活性物質(zhì)層4的露出部8。而且對(duì)正極3和負(fù)極6進(jìn)行配置，以便使露出部7、8相互處在相反側(cè)，通過(guò)隔膜11的分隔進(jìn)行卷繞而構(gòu)成電極組12。這時(shí)，露出部7、8被配置為使其在電極組12的上下端面表露出來(lái)。如圖7A所示，在露出部7上連接著集電板15，在露出部8上連接著集電板16。在此狀態(tài)下，電極組12與電解液一起被收納在殼體13內(nèi)，集電板16連接在殼體13的內(nèi)底面，集電板15連接在封口板14的端子上這種結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為無(wú)接頭(tabless)結(jié)構(gòu)。無(wú)接頭結(jié)構(gòu)使正極3、負(fù)極6的電流分布變得均勻，從而電池的放電特性得以提高。再者，特開(kāi)2000-323117號(hào)公報(bào)提出如下的結(jié)構(gòu)，即從電極組12的外周部向卷繞軸心側(cè)依次使露出部7、8彎折而分別形成集電板15、16的焊接面，然后在該焊接面上焊接集電板15、16。這是為了切實(shí)地連接露出部7、8和集電板15、16的方法。但是，如果從電極組12的外周部向卷繞軸心方向使露出部7、8彎折，則以大徑部分慢慢地變?yōu)樾降姆绞竭M(jìn)行彎折。因此，在各卷繞位置上，于彎折部分產(chǎn)生皺紋，從而難以形成平坦的焊接面。在彎折形成了焊接面之后，當(dāng)為了形成平坦的焊接面而進(jìn)一步加壓時(shí)，則在從活性物質(zhì)層1、4到彎折部的位置，集電體2、5就會(huì)產(chǎn)生壓屈。因此，焊接面不會(huì)充分地平坦化，從而與集電板15、16的連接變得不充分，往往不能得到目標(biāo)的高負(fù)荷放電特性。另外，由于上述的壓屈而在活性物質(zhì)層1、4上產(chǎn)生應(yīng)變，以致從集電體2、5上剝離，或活性物質(zhì)層1、4的一部分遭到破壞，從而有時(shí)也產(chǎn)生不能被充放電所利用的活性物質(zhì)層1、4，招致以電池容量為代表的電池特性的降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種密閉型蓄電池，其中集電板通過(guò)在電極組的兩端面表露出來(lái)的露出部而形成，可以使與該集電板的焊接面保持平坦，提高由焊接進(jìn)行的連接的可靠性，從而使成為無(wú)接頭結(jié)構(gòu)本來(lái)目標(biāo)的高負(fù)載放電特性得以提高。本發(fā)明的密閉型蓄電池具有電極組、浸漬該電極組的電解液、第1集電板、第2集電板、殼體以及封口板。電極組具有第1電極、第2電極、以及介于第1電極和上述第2電極之間的隔膜。第1電極包括在寬度方向的一端面上具有第1露出部的第1集電體、和在第1集電體上設(shè)置的第1活性物質(zhì)層。第2電極包括在寬度方向的一端面上具有第2露出部的第2集電體、和在第2集電體上設(shè)置的第2活性物質(zhì)層。第1露出部和第2露出部相互在電極組的相對(duì)側(cè)表露出來(lái)。第1集電板與卷繞的第1電極的第1露出部所形成的第1焊接部進(jìn)行焊接，第2集電板與卷繞的第2電極的第2露出部所形成的第2焊接部進(jìn)行焊接。第1集電板與殼體的內(nèi)底面進(jìn)行連接，殼體收納著電極組和電解液。封口板具有與第2集電板連接的端子，并密封在殼體的開(kāi)口部上。在第1焊接部和第2焊接部的至少一方設(shè)置著多條輻射方向的狹縫，在設(shè)置該狹縫的部分，第1露出部和第2露出部的至少一方從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折而形成平坦的焊接面。根據(jù)該構(gòu)成，通過(guò)焊接便可以使該平坦的焊接面和第1、第2集電板切實(shí)地連接起來(lái)，從而電池的放電特性得以提高。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案的圓筒形鋰離子二次電池的剖視圖。圖2A是圖1所示的圓筒形鋰離子二次電池的電極組在加工前的立體圖。圖2B是圖2A所示的電極組在加工后的局部立體圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方案的其它圓筒形鋰離子電池的剖視圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方案的又一其它圓筒形鋰離子二次電池的正極和負(fù)極的展開(kāi)圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施方案的再一其它圓筒形鋰離子電池的正極和負(fù)極的展開(kāi)圖。圖6是由圖4和圖5所示的任一種正極和負(fù)極構(gòu)成的電極組的局部立體圖。圖7A是以前的無(wú)接頭方式的圓筒形鋰離子二次電池的剖視圖。圖7B是圖7A所示的圓筒形鋰離子二次電池的電極的展開(kāi)圖。具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案的密閉型蓄電池的剖視圖。圖2A、圖2B分別是圖1所示的圓筒形鋰離子二次電池的電極組在加工前的立體圖和加工后的局部立體圖。在本實(shí)施方案中，作為密閉型蓄電池，以圓筒形鋰離子二次電池為例進(jìn)行說(shuō)明。該密閉型蓄電池具有電極組29、浸漬電極組29的電解液(圖中未示出)、第1集電板(以下稱(chēng)為集電板)34、第2集電板(以下稱(chēng)為集電板)33、殼體35以及封口板37。電極組29具有作為第1電極的負(fù)極27、作為第2電極的正極23、以及介于負(fù)極27和正極23之間的隔膜28。電解液是在非水系溶劑中溶解鋰鹽等支持鹽調(diào)配而成的。負(fù)極27包括在寬度方向的一端面上具有第1露出部(以下稱(chēng)為露出部)26的第1集電體(以下稱(chēng)為集電體)24、和設(shè)置在集電體24上的作為第1活性物質(zhì)層的負(fù)極活性物質(zhì)層(以下稱(chēng)為層)25。集電體24例如可用銅或鎳的箔構(gòu)成。另一方面，正極23包括在寬度方向的一端面上具有第2露出部(以下稱(chēng)為露出部)22的第2集電體(以下稱(chēng)為集電體)20、和設(shè)置在集電體20上的作為第2活性物質(zhì)層的正極活性物質(zhì)層(以下稱(chēng)為層)21。集電體20可用鋁或不銹鋼的箔構(gòu)成。露出部26和露出部22分別在電極組29的相對(duì)側(cè)表露出來(lái)。隔膜28使用以聚丙烯等聚烯烴樹(shù)脂形成的多孔薄膜。其厚度例如為25μm左右。集電板34與卷繞的負(fù)極27的露出部26所形成的第1焊接部41進(jìn)行焊接，集電板33與卷繞的正極23的露出部22所形成的第2焊接部42進(jìn)行焊接。集電板34通過(guò)焊接與殼體35的內(nèi)底面進(jìn)行連接。殼體35收納著電極組29和電解液。封口板37具有與集電板33進(jìn)行電連接的端子37A，介入聚丙烯等絕緣樹(shù)脂制的墊圈36密封在殼體35的開(kāi)口部上。集電板34由銅、鎳、施行了鍍鎳處理的銅或鐵等構(gòu)成，集電板33由鋁等構(gòu)成。如圖2A所示，在集電體20的露出部22、集電體24的露出部26上，分別設(shè)置有4條從卷繞軸心直到外周面的狹縫30。也就是說(shuō)，在集電體24、20的露出部26、22的組即第1焊接部41、第2焊接部42上，分別設(shè)置有多條輻射方向的狹縫30。被狹縫30分割成4部分的露出部22如圖2B所示，從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折成直角，便在第2焊接部42上形成平坦的焊接面31。同樣地，露出部26也從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折成直角，便在第1焊接部形成41上形成平坦的焊接面32。圓板狀的集電板33、34分別焊接在焊接面31、32上，由此便與各自的各卷繞層的集電體20、24進(jìn)行電連接。下面使用具體的實(shí)施例就該密閉型蓄電池的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，說(shuō)明正極23的制作步驟的一個(gè)例子。將85重量份的鈷酸鋰(LiCoO2)粉末、10重量份的作為導(dǎo)電劑的碳粉末、和5重量份的作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(以下稱(chēng)為PVDF)進(jìn)行混合。這時(shí)，PVDF以N-甲基-2-吡咯烷酮(以下稱(chēng)為NMP)溶液的形式進(jìn)行混合。通過(guò)刮刀法將該混合物涂布在由厚15μm、寬度56mm的鋁箔構(gòu)成的集電體20的兩面，并使其在寬度方向的一端面上形成寬度為6mm的露出部22。然后干燥涂布的混合物并進(jìn)行壓延，便制作出厚度為150μm的正極帶(hoop)。這樣，便在集電體20上形成層21。將該正極帶裁切成預(yù)定的尺寸，便制作出正極23。負(fù)極27例如采用如下的方法進(jìn)行制作。將95重量份的人造石墨粉末和5重量份的PVDF進(jìn)行混合。這時(shí)，PVDF以NMP溶液的形式進(jìn)行混合。將該混合物涂布在由厚10μm、寬度57mm的銅箔構(gòu)成的集電體24的兩面，并使其在寬度方向的一端面上形成寬度為5mm的露出部26。然后干燥涂布的混合物并進(jìn)行壓延，便制作出厚度為160μm的負(fù)極帶。這樣，便在集電體24上形成層25。將該負(fù)極帶裁切成預(yù)定的尺寸，便制作出負(fù)極27。電解液例如按如下的方法調(diào)配。按1∶1的體積比混合碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯而調(diào)配非水溶劑。在該非水溶劑中溶解六氟磷酸鋰(LiPF6)，使其濃度為1mol/L。將以上那樣制作的通過(guò)隔膜28分隔的正極23、負(fù)極27進(jìn)行卷繞而制作電極組29，其中，隔膜28由厚度為25μm、寬度為53mm的聚丙烯樹(shù)脂制多孔薄膜構(gòu)成。這時(shí)，對(duì)正極23、負(fù)極27、以及隔膜28進(jìn)行配置，使露出部26和露出部22分別在電極組29的相對(duì)側(cè)表露出來(lái)，且使隔膜28覆蓋層21、25。其次，將呈輻射狀配置陶瓷制刀刃的切口構(gòu)件以6N的擠壓力分別向露出部26、22的組即第1焊接部41、第2焊接部42上加壓。這樣，便加工出深度為1mm的多條輻射方向的狹縫30。除露出部26、22以外，用樹(shù)脂制夾具保持這樣加工有狹縫30的電極組29。然后，對(duì)于由狹縫30所分割的第2焊接部42、第1焊接部41，將頂端呈球狀的陶瓷棒在露出部22、26上推壓。而且從電極組29的卷繞軸心側(cè)向外周方向依次彎折成直角。這樣，便形成出平坦的焊接面31、32。另一方面，作為圓板的集電板33例如通過(guò)用壓力機(jī)沖壓厚度為0.2mm的鋁板，便制作成在中央部具有直徑7mm的孔、直徑為24mm的環(huán)狀。集電板34例如通過(guò)與集電板33同樣地對(duì)厚度為0.2mm的銅板進(jìn)行加工而制作。然后，通過(guò)激光焊將集電板33、34分別與上述那樣制作的電極組29的焊接面31、32進(jìn)行連接。此時(shí)，關(guān)于激光焊的條件，在集電體20和集電板33的情況下，設(shè)定電流為125A、時(shí)間為1.2msec。在集電體24和集電板34的情況下，設(shè)定電流為95A、時(shí)間為1.4msec。接著將電極組29插入殼體35內(nèi)，通過(guò)電阻焊將集電板34與殼體35的內(nèi)底面進(jìn)行連接。殼體35的材質(zhì)為鐵/Ni鍍層，直徑為26mm，高度為65mm。然后，以安設(shè)封口板37的形狀，在殼體35的開(kāi)口部附近形成出溝形狀。另一方面，通過(guò)激光焊將集電板33與安設(shè)了墊圈36的封口板37進(jìn)行連接。在此狀態(tài)下，往殼體35內(nèi)注入4.5cm3的電解液使其浸漬電極組29。浸漬電解液后，將封口板37嵌入殼體35內(nèi)，對(duì)殼體35的開(kāi)口部附近進(jìn)行斂縫而使殼體35得以密封。經(jīng)過(guò)以上的步驟，便完成本實(shí)施方案的圓筒形鋰離子二次電池，其直徑為26mm、高度為65mm、設(shè)計(jì)容量為2600mAh。在該構(gòu)成中，平坦的焊接面31、32通過(guò)焊接分別與集電板33、34切實(shí)地進(jìn)行連接。為此，可以獲得電阻小且穩(wěn)定的集電結(jié)構(gòu)，從而電池的高負(fù)載放電特性得以提高。此外，焊接面31、32未必需要設(shè)置兩個(gè)，也可以只設(shè)置其中的任一個(gè)。下面就本實(shí)施方案的具體實(shí)施例進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。首先，就集電板33、34和電極組29的焊接強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。制作10個(gè)分別與集電板33、34焊接的電極組29。然后，固定電極組29，對(duì)集電板33、34進(jìn)行拉伸，測(cè)量直至剝落的焊接強(qiáng)度。其結(jié)果，哪一個(gè)都能得到20N以上的強(qiáng)度。就剝離的部分進(jìn)行了觀察，結(jié)果在所有的焊接面31、32上，集電體20、24都斷裂了。另外，還制作了設(shè)計(jì)容量為2600mAh的圓筒形鋰離子二次電池各10個(gè)。對(duì)于完成的電池，在1250mA的恒電流下充電至4.2V，在1250mA的恒電流下放電至3.0V，如此進(jìn)行3個(gè)充放電循環(huán)。其后，測(cè)量在1kHz下的交流阻抗值。其結(jié)果，電池的阻抗值平均為14mΩ，與以前的導(dǎo)線方式的電池相比，約為一半的數(shù)值。使用這些電池即使反復(fù)進(jìn)行70次從60cm高落下的試驗(yàn)，內(nèi)阻的上升最大也只有2mΩ。其次，就本實(shí)施方案進(jìn)一步優(yōu)選的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖3是本實(shí)施方案的其它圓筒形鋰離子電池的剖視圖。在圖2B所示的構(gòu)成中，焊接部42的外周大于電極組29的外徑，當(dāng)收納在殼體35中時(shí)，就有可能極其接近兼具負(fù)極側(cè)外部端子的殼體35的內(nèi)表面，從而因沖擊和振動(dòng)而發(fā)生短路。因此，如圖3所示，優(yōu)選在對(duì)應(yīng)于焊接部42的外周的位置上設(shè)置絕緣部38。由此可以防止成為對(duì)電極側(cè)的殼體35和焊接部42的短路，從而使電池的可靠性得以提高。絕緣部38可以在與焊接部42的外周相對(duì)應(yīng)的位置的殼體35的內(nèi)表面上涂覆絕緣樹(shù)脂而形成?；蛘咭部梢栽诤附硬?2的外周部上涂布絕緣樹(shù)脂而形成，或者通過(guò)將預(yù)先形成的絕緣環(huán)嵌入焊接部42的外周部而形成。另外，為防止殼體35與焊接部42的短路，也可以使焊接部42的外周與電極組29的外形實(shí)質(zhì)上相同。即如圖4所示，所制作的正極23A、負(fù)極27A處于如下的狀態(tài)露出部22A、26A的寬度從卷繞的中心側(cè)向外周側(cè)慢慢變小，以致在外周側(cè)幾乎沒(méi)有露出部22A、26A?；蛘呷鐖D5所示，制作的正極23B、負(fù)極27B的構(gòu)成是除去外周側(cè)的數(shù)圈的露出部22B、26B。如果根據(jù)其中的任一個(gè)構(gòu)成，卷繞成螺旋狀而形成電極組29A，則如圖6所示，從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折露出部22A或露出部22B而形成的焊接部42的外周，幾乎不會(huì)從電極組29A的外徑向外方突出。如果這樣地構(gòu)成電極組29A，則即使不用圖3所示的絕緣部38，也可以防止殼體35和焊接部42的短路。另外，在該構(gòu)成中，盡管集電體20、24在外周側(cè)與集電板33、34的連接不充分，或多少會(huì)產(chǎn)生電流分布不均勻的點(diǎn)，但較之于與以前的不平坦的焊接面進(jìn)行連接的情況，其程度是可以忽略不計(jì)的。而且如上所述，使成為電極組29A插入殼體35內(nèi)的頂端的焊接部41的外周也與電極組29A的外形相同，由此向殼體35內(nèi)的插入也變得容易。此外，本實(shí)施方案以第1電極為負(fù)極、第2電極為正極進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)也可以是相反的構(gòu)成。也就是說(shuō)，其構(gòu)成也可以將第1電極作為正極，將第2電極作為負(fù)極。另外，在本實(shí)施方案中，作為密閉型蓄電池就圓筒形鋰離子二次電池進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)也可以適用于鎳鎘蓄電池和鎳氫蓄電池等其它的高輸出密閉型蓄電池，它們也可以產(chǎn)生同樣的效果。如上所述，在本發(fā)明的密閉型蓄電池中，由于電極的集電結(jié)構(gòu)優(yōu)良，所以?xún)?nèi)阻較小。為此，本發(fā)明的密閉型蓄電池也可以適用于需要高輸出功率的電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車(chē)等的驅(qū)動(dòng)用電池。權(quán)利要求1.一種密閉型蓄電池，其具有電極組，其包含第1電極，其包括在寬度方向的一端面上具有第1露出部的第1集電體、和在所述第1集電體上設(shè)置的第1活性物質(zhì)層，第2電極，其包括在寬度方向的一端面上具有第2露出部的第2集電體、和在所述第2集電體上設(shè)置的第2活性物質(zhì)層，隔膜，其介于所述第1電極和所述第2電極之間，而且所述電極組是以所述第1露出部和所述第2露出部在相對(duì)側(cè)表露出來(lái)的方式卷繞而成的；電解液，其浸漬所述電極組；第1集電板，其與卷繞的所述第1電極的所述第1露出部所形成的第1焊接部進(jìn)行焊接；第2集電板，其與卷繞的所述第2電極的所述第2露出部所形成的第2焊接部進(jìn)行焊接；殼體，其內(nèi)底面與所述第1集電板進(jìn)行連接，并收納著所述電極組和所述電解液；封口板，其具有與所述第2集電板連接的端子，并密封在所述殼體的開(kāi)口部上；其中，在所述第1焊接部和所述第2焊接部的至少一方設(shè)置著多條輻射方向的狹縫，在設(shè)置所述狹縫的所述第1焊接部和所述第2焊接部的至少一方，所述第1露出部和所述第2露出部的至少一方從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折而形成平坦的焊接面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密閉型蓄電池，其進(jìn)一步具有在所述第2焊接部的外周部和所述殼體之間設(shè)置的絕緣部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密閉型蓄電池，其中所述第2焊接部的外周與所述電極組的外形相同。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密閉型蓄電池，其中所述第2露出部的寬度從卷繞軸心側(cè)向外周側(cè)慢慢變小。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密閉型蓄電池，其中所述第2露出部只設(shè)置在卷繞的內(nèi)周側(cè)。全文摘要本發(fā)明涉及一種密閉型蓄電池，其具有將通過(guò)隔膜分隔的正極和負(fù)極卷繞而成的電極組。集電體的露出部在該電極組的兩端面上表露出來(lái)，在正極和負(fù)極的至少一方的集電體的露出部所形成的焊接部上，設(shè)置著多條輻射方向的狹縫。對(duì)于該焊接部，露出部從卷繞軸心側(cè)向外周方向彎折而形成平坦的焊接面。根據(jù)該構(gòu)成，露出部所形成的焊接面變得平坦，焊接面和集電板通過(guò)焊接而切實(shí)地進(jìn)行連接，從而使成為無(wú)接頭結(jié)構(gòu)本來(lái)目標(biāo)的電池的放電特性得以提高。文檔編號(hào)H01M4/64GK101026248SQ200610156288公開(kāi)日2007年8月29日申請(qǐng)日期2006年12月29日優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日發(fā)明者神月清美申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社