專利名稱：扁平形電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在將半殼體的正極盒與負(fù)極盒互相的開口部相對組合的偏平的電池盒體內(nèi)、收容有卷繞構(gòu)造的極板群的偏平形電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
鈕扣式電池、硬幣形電池等的偏平形電池已廣泛應(yīng)用于手表和助聽器等要求小型化的器材以及要求象IC卡等薄型化的設(shè)備中。
偏平形電池代表性形態(tài)的硬幣形電池如

圖16所示，它如此形成在側(cè)周部設(shè)置有階梯的圓形半殼體的負(fù)極盒35內(nèi)，將圓盤狀的正極片32與負(fù)極片33通過隔板34而相對配置，注入電解液后，將正極盒31夾有襯墊36地配置在負(fù)極盒35的開口部，通過將正極盒31的開口端向內(nèi)側(cè)折彎的鉚接加工，而將由正極盒31和負(fù)極盒35形成的內(nèi)部空間進(jìn)行封口。
這種將正極片32與負(fù)極片33的一對一面對面構(gòu)造的硬幣形電池，由于存在著正極極板與負(fù)極極板的電容器極板(日文対極)面積較小等的主要原因，而使連續(xù)放電電流最多是數(shù)十毫安，只能適用于負(fù)載電流小的設(shè)備中。
為了獲取較大放電電流，需要增加正極極板與負(fù)極極板的電容器極板面積，在硬幣形電池以外的電池中，廣泛使用了層疊構(gòu)造的極板群和卷繞構(gòu)造的極板群等的以加大反應(yīng)面積的極板群。作為將這種層疊構(gòu)造和卷繞構(gòu)造的極板群收容在高度尺寸小的偏平形狀的電池盒體內(nèi)、以增大放電電流的偏平形電池，已知有日本專利特開2000-164259號公報記載的方案。這種偏平形電池是，將由卷繞構(gòu)造或?qū)盈B構(gòu)造形成薄的正方體形狀的極板群收容在正方體的正極盒內(nèi)。
但是，為了將這種卷繞構(gòu)造或?qū)盈B構(gòu)造的極板群應(yīng)用于平面形狀為圓形的硬幣形電池，在圓形的正極盒中收容矩形的極板，體積效率小而不能充分得到電池容量。
另外，在將鋰離子蓄電池之類的使用非水電解液的電池構(gòu)成偏平形狀時，一旦卷繞構(gòu)造的極板群含有水分，則在初期的充放電時會發(fā)生H2氣體，甚至還會引起極板膨脹和外裝盒體膨脹的問題。
另外，初期使用時發(fā)生的氣體會使卷繞構(gòu)造的極板群厚度變化，群壓分布產(chǎn)生偏差，群壓低的部位發(fā)生離子析出，或者使外裝盒體產(chǎn)生膨脹。
并且，在將構(gòu)成極板群的正負(fù)電極分別與正極盒和負(fù)極盒電氣性連接時，適用于鉚接連接和焊接連接。卷繞構(gòu)造的極板群場合，焊接方式的連接可靠性最高，如圖17所示，利用焊接電極棒40、41將負(fù)極導(dǎo)線45按壓在負(fù)極盒44上，使用從焊接電源48施加在焊接電極棒40、41間的焊接電流進(jìn)行點焊。然而，焊接方式的連接造成焊接時發(fā)生的火花和塵埃飛散、內(nèi)部短路和離子析出的原因。
本發(fā)明目的在于，提供一種可在薄型的容積內(nèi)收容卷繞構(gòu)造的極板群以增大放電容量的、能解決上述問題的偏平形電池及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1技術(shù)方案的偏平形電池是，在將半殼體的正極盒與負(fù)極盒相互的開口部相對結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)收容有極板群，該極板群是將帶狀的正極極板和負(fù)極極板通過隔板而卷繞成偏平狀，其特征在于，所述極板群，在偏向于所述正極極板一端側(cè)的寬度方向的一方位置形成有正極導(dǎo)線，在所述負(fù)極極板一端側(cè)的寬度方向、偏向于與所述正極導(dǎo)線延伸位置相反的方向的位置形成有負(fù)極導(dǎo)線，以所述正極導(dǎo)線和所述負(fù)極導(dǎo)線所形成的一端側(cè)作為卷繞終端，將正極極板和負(fù)極極板卷繞成比所述內(nèi)部空間的收容空間寬度小的卷繞寬度，在該極板群卷繞方向的兩端側(cè)與所述內(nèi)部空間之間的規(guī)定部位，所述正極導(dǎo)線和所述負(fù)極導(dǎo)線各自被分開焊接。
采用本發(fā)明的第1技術(shù)方案，由于在形成極板群時，正極導(dǎo)線和負(fù)極導(dǎo)線放置在極板群上的相互不同位置，因此，收容在電池內(nèi)部之后，施加于極板群的、將極板群形狀始終保持一定的緊迫力的分布不會出現(xiàn)大的差異，可獲得正極極板與負(fù)極極板均等的面對面狀態(tài)。另外，由于可在極板群兩側(cè)空出的空間內(nèi)，將正極導(dǎo)線或負(fù)極導(dǎo)線焊接在盒體上，故可縮短導(dǎo)線長度。
另外，本發(fā)明的第2技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體兩面涂有正極材料的正極極板和負(fù)極集電體兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板分別形成一定寬度的帶狀，將所述正極極板和所述負(fù)極極板，通過一定寬度的帶狀隔板而卷繞成平面形狀為四方形的偏平狀，從而形成極板群形成準(zhǔn)備品，將該極板群形成準(zhǔn)備品的4個拐角部向?qū)挾确较虿脭喑芍本€狀或圓弧狀，形成大致八方形的極板群，將半殼體的正極盒和負(fù)極盒各自的開口部面對面地結(jié)合，而將該極板群收容于平面形狀為圓形的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
采用本發(fā)明的第2技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于卷繞構(gòu)造的極板群通過隔板而將正極極板和負(fù)極極板卷繞成偏平狀，將平面形狀為四方形的4個拐角部裁斷，形成大致八方形，因此，可在由正極盒和負(fù)極盒形成的平面形狀為圓形的收容空間中，在不增加無用空間的狀態(tài)下收容極板群，再加上卷繞構(gòu)造，可增加正極極板與負(fù)極極板的相對面積，構(gòu)成具有高負(fù)載電流特性的偏平形電池。
另外，本發(fā)明的第3技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體兩面涂有正極材料的正極極板和負(fù)極集電體兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板分別形成帶狀，該帶狀是通過連接片、將形狀與平面形狀為圓形的收容空間對應(yīng)的多個層疊面連接而成，由所述連接片將所述正極極板的層疊面和所述負(fù)極極板的層疊面通過隔板而折彎成相互層疊的狀態(tài)，并卷繞成偏平形狀，形成極板群，將該極板群收容在半殼體的正極盒和負(fù)極盒各自的開口部面對面結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
采用本發(fā)明的第3技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于在正極極板與負(fù)極極板的層疊面之間通過隔板而卷繞成偏平狀形成極板群時，該層疊面的形狀與由正極盒和負(fù)極盒形成的收容空間相對應(yīng)，因此，可在不增加無用空間的狀態(tài)下收容于收容空間中，另外，加上卷繞構(gòu)造，可增加正極極板與負(fù)極極板的相對面積，從而可構(gòu)成具有高負(fù)載電流特性的偏平形電池。
另外，本發(fā)明的第4技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體兩面涂有正極材料的正極極板和負(fù)極集電體兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板通過隔板而卷繞成偏平狀，形成極板群，在由半殼體的正極盒和負(fù)極盒構(gòu)成的外裝體中任一方的盒體內(nèi)，配設(shè)所述極板群，將其放入真空干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥處理之后，注入電解液，然后將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間封口，形成偏平形電池。
采用本發(fā)明的第4技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于不僅極板群、且盒體或夾具也被同時干燥處理，因此可得到不含有、附著水分的狀態(tài)，干燥后的非水電解液的含浸也良好，偏平形電池組裝后不會發(fā)生因水分造成的氣體發(fā)生和極板膨脹，可制造高質(zhì)量的偏平形電池。
另外，本發(fā)明的第5技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，其特征在于，將一端形成有正極導(dǎo)線的正極極板和一端形成有負(fù)極極板的負(fù)極極板通過隔板而卷繞成偏平狀，以使所述正極導(dǎo)線位于卷繞終端的一方側(cè)、使所述負(fù)極導(dǎo)線位于另一方側(cè)，形成極板群，在由半殼體的正極盒和負(fù)極盒構(gòu)成的外裝體中任一方的盒體內(nèi)，配設(shè)所述極板群，將所述正極導(dǎo)線超聲波焊接在所述正極盒的內(nèi)面，在由絕緣支承座將所述負(fù)極導(dǎo)線按壓在所述負(fù)極盒內(nèi)面的狀態(tài)下，利用向鉚接在與負(fù)極盒外面的負(fù)極導(dǎo)線按壓位置相對應(yīng)的位置的一對焊接電極之間施加焊接電流的系列焊，而將所述負(fù)極導(dǎo)線焊接在所述負(fù)極盒的內(nèi)面，然后將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間封口，形成偏平形電池。
采用本發(fā)明的第5技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于利用由與盒體外側(cè)抵接的一對焊接電極進(jìn)行的系列焊將導(dǎo)線與盒體焊接連接，因此，在盒體內(nèi)不會出現(xiàn)焊接時的火花和塵埃飛散，可防止因極板群和盒體內(nèi)飛散的火花和塵埃所造成的離子析出和內(nèi)部短路，可實施有效的焊接連接，以增加放電特性，可提高偏平形電池的可靠性。
另外，本發(fā)明的第6技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，在半殼體的正極盒和負(fù)極盒互相的開口部相對配置的內(nèi)部空間內(nèi)，收容通過隔板而將正極極板和負(fù)極極板卷繞的極板群，在所述正極盒與所述負(fù)極盒各自的側(cè)周面之間配置襯墊進(jìn)行結(jié)合，其特征在于，僅在所述正極盒或所述負(fù)極極板的任一方、或者所述正極盒和所述負(fù)極盒雙方的底面，分別形成有朝向內(nèi)側(cè)的凹部，利用該凹部將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間結(jié)合，以將收容于所述內(nèi)部空間內(nèi)的所述極板群形狀始終保持一定。
采用本發(fā)明的第6技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于在將正極盒與負(fù)極盒結(jié)合時，向收容于內(nèi)部的極板群施加有利用凹部形成的、將所述極板群形狀始終保持一定用的緊迫力，因此，利用電池初期使用時的氣壓，可抑制極板層疊狀態(tài)發(fā)生變化。
另外，本發(fā)明的第7技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體兩面涂有正極材料的正極極板和負(fù)極集電體兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板分別形成帶狀，通過形成帶狀的隔板而將所述正極極板和所述負(fù)極極板卷繞成平面形狀為四方形的偏平狀，形成極板群形成準(zhǔn)備品，在所述隔板的軟化溫度以下的條件下，對該極板群形成準(zhǔn)備品進(jìn)行加壓，形成所需形狀尺寸的極板群，將該極板群收容在半殼體的正極盒與負(fù)極盒各自的開口部面對面結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
采用本發(fā)明的第7技術(shù)方案的偏平形電池的制造方法，由于卷繞的極板群形成準(zhǔn)備品通過過熱和加壓而形成與極板群收容空間對應(yīng)的所需的形狀尺寸。又由于加壓使極板的層疊壓力均等，因此，可防止層疊壓力低的部位因焊接壓不均而發(fā)生的離子析出，在裁斷4個拐角時，可抑制因裁斷所引起的層間短路。
附圖的簡單說明圖1為表示本發(fā)明實施例的偏平形電池一例子、即硬幣形電池結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2A為表示本發(fā)明實施例的構(gòu)成極板群的正極極板的展開圖，圖2B為表示本發(fā)明實施例的構(gòu)成極板群的負(fù)極極板的展開圖，圖2C為表示本發(fā)明實施例的構(gòu)成極板群的隔板的展開圖。
圖3為表示構(gòu)成極板群形成準(zhǔn)備品的立體圖。
圖4A為采用熱切割刀將極板群形成準(zhǔn)備品裁斷成直線狀的裁斷方法的說明圖，圖4B為在低溫狀態(tài)下將極板群形成準(zhǔn)備品裁斷成圓弧狀的裁斷方法的說明圖。
圖5A、圖5B、圖5C、圖5D為采用熱沖壓將極板群形成準(zhǔn)備品裁斷的順序說明的立體圖。
圖6為表示在負(fù)極盒中的極板群收容狀態(tài)的俯視圖。
圖7為表示在負(fù)極盒中的極板群收容狀態(tài)的俯視圖。
圖8為表示負(fù)極導(dǎo)線焊接方法的說明圖。
圖9為表示正極導(dǎo)線的焊接方法和真空干燥狀態(tài)的說明圖。
圖10A、圖10AB、圖10C表示施加有可始終將極板群形狀保持一定的緊迫力的盒體構(gòu)造，圖10A為表示第1形態(tài)的剖視圖，圖10B為表示第2形態(tài)的剖視圖，圖10C為表示第3形態(tài)的剖視圖。
圖11A為表示本發(fā)明第2實施例的構(gòu)成極板群的正極極板的展開圖，圖11B為表示本發(fā)明第2實施例的構(gòu)成極板群的負(fù)極極板的展開圖。
圖12為表示在負(fù)極盒中的同實施例的極板群收容狀態(tài)的俯視圖。
圖13為表示方形偏平形電池結(jié)構(gòu)例子的立體圖。
圖14A為表示方形偏平形電池的封口前狀態(tài)的剖視圖，圖14B為表示方形偏平形電池的封口后狀態(tài)的剖視圖。
圖15為表示方形偏平形電池結(jié)構(gòu)例子的立體圖。
圖16為表示傳統(tǒng)技術(shù)的硬幣形電池結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖17為表示傳統(tǒng)的導(dǎo)線焊接方法的說明圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施例，以有助于理解本發(fā)明。另外，以下的實施例是本發(fā)明具體化的一例子，不是限定本發(fā)明的技術(shù)性范圍。
本實施例的偏平形電池是表示將鋰離子蓄電池作為硬幣形電池的結(jié)構(gòu)例子，如圖1的剖視圖所示，該硬幣形電池的偏平形電池是，在將圓形半殼體的正極盒4與負(fù)極盒5封口結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)，收容有極板群1a、1b，該極板群1a、1b是一種將正極極板和負(fù)極極板通過夾有隔板地進(jìn)行卷繞的卷繞構(gòu)造，具有高負(fù)載電流特性。
所述極板群1a、1b是通過將圖2A所示的一定寬度的帶狀正極極板7和圖2B所示的一定寬度的帶狀負(fù)極極板8，夾有圖2C所示的一定寬度的帶狀隔板9而卷繞成偏平狀，形成圖3所示的平面形狀為四方形的極板群形成準(zhǔn)備品17。并且，如圖4A、圖4B中的虛線所示，采用將該極板群形成準(zhǔn)備品17的各角部切割成直線狀或圓弧狀的方法，可形成圖6所示的極板群1a或圖7所示的極板群1b。
圖6是將極板群1a收容在負(fù)極盒5內(nèi)的狀態(tài)俯視圖，在由負(fù)極盒5形成的圓形空間內(nèi)，形成無浪費空間的八方形的平面形狀。另外，如圖7所示，將各角部切割成圓弧狀的極板群1b，進(jìn)一步提高了收容于負(fù)極盒5內(nèi)時的空間效率。由此，加上卷繞構(gòu)造，則可構(gòu)成電池的單位體積的電池容量大的高體積效率的硬幣形電池。下面說明該極板群1a、1b的制造方法。
如圖2A～圖2C所示，正極極板7是從在由鋁箔形成的正極集電體的兩面涂有正極材料的正極極板材切出規(guī)定寬度和長度，在卷繞終結(jié)的一端側(cè)形成延伸正極集電體的正極導(dǎo)線15。另外，負(fù)極極板8是，從在由鋁箔形成的負(fù)極集電體的兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板材切出規(guī)定寬度和長度，在卷繞終結(jié)的一端側(cè)形成延伸負(fù)極集電體的負(fù)極導(dǎo)線16。另外，所述隔板9是將微多孔性聚乙烯薄膜形成帶狀的結(jié)構(gòu)，該帶狀的寬度大于正極極板7和負(fù)極極板8的寬度尺寸。
該正極極板7和負(fù)極極板8中夾有隔板9而卷繞成偏平狀，如圖3所示，形成平面形狀為長方形的偏平形狀的極板群形成準(zhǔn)備品17。該極板群形成準(zhǔn)備品17一方的偏平面卷繞有正極導(dǎo)線15，另一方的面卷繞有負(fù)極導(dǎo)線16。如圖4A、圖4B中的虛線所示，通過將極板群形成準(zhǔn)備品17長方形的各角部切割，形成圖6、圖7的平面形狀為大致八方形的極板群1a、1b。裁斷可采用由熱切割刀裁斷角部的方法、或者在-70℃以下的溫度條件下沖壓成圓弧狀的方法。
在上述由熱切割刀進(jìn)行裁斷方法中，由加熱后的切割刀將極板群形成準(zhǔn)備品17的各角部裁斷成直線，形成八方形的極板群1a。在使用該熱切割刀進(jìn)行裁斷時，利用熱切割刀將隔板9的切斷面熔化，由切斷面將層間的隔板9熔化接合，可在不使用結(jié)扎成卷繞狀態(tài)用的帶子的情況下將卷繞狀態(tài)固定。另外，利用被熔化的隔板9將正極極板7和負(fù)極極板8的切斷面包覆，以防止層間短路。
另外，上述-70℃以下的溫度條件可通過干冰和液體氮來實現(xiàn)，在-70℃以下的溫度條件下，若將極板群形成準(zhǔn)備品17的各角部沖壓成圓弧狀，則如圖7所示，形成空間效率更高的極板群1b。采用這種低溫下的沖壓方法，因正極極板7和負(fù)極極板8是在無粘性的狀態(tài)下利用超低溫進(jìn)行沖壓，故不會出現(xiàn)極板金屬延伸而發(fā)生層間短路的現(xiàn)象。但是，由于在沖壓面上露出有正極極板7和負(fù)極極板8的切斷面，故一旦在沖壓面上涂覆熱硬化性樹脂并使其熱硬化，則可確保層間的電氣性絕緣，同時可不使用結(jié)扎而將卷繞狀態(tài)固定。
另外，在隔板9的軟化溫度以下的溫度條件下，對圖5A所示的極板群形成準(zhǔn)備品17進(jìn)行熱沖壓，如圖5B所示，一旦形成了規(guī)定厚度和外形形狀，則可使正極極板7與負(fù)極極板8的層疊壓力保持一定，可抑制各角部出現(xiàn)圖5D所示的裁斷時的層間短路。并且，由于通過加壓而使極板的層疊壓力均等，故可防止因?qū)盈B壓力不均引起的低層疊壓力部分的離子析出。另外，為了在熱沖壓極板群形成準(zhǔn)備品17時增大對裁斷的各角部加壓，在構(gòu)成沖壓模時，如圖5C所示，裁斷的各角部形成了壓縮狀態(tài)，若采用前述的裁斷方法來裁斷該壓縮的各角部，則可形成圖5D所示的極板群1a。
這樣，在進(jìn)行極板群形成準(zhǔn)備品17的熱沖壓時，作為隔板9的材質(zhì)，在使用前述的聚丙烯的場合，最好是在120±5℃條件下對沖壓模加熱，施加5～10秒鐘的30～100Kg的負(fù)載。
形成上述結(jié)構(gòu)的極板群1a如圖6所示，極板群1b如圖7所示，被收容成負(fù)極導(dǎo)線1 6的形成側(cè)朝向平面形狀為圓形的負(fù)極盒5內(nèi)部底面。另外，因極板群1a形成縱長狀，故在極板群1a的導(dǎo)線延伸方向與負(fù)極盒5的側(cè)周面之間出現(xiàn)了空間，在該空間內(nèi)的規(guī)定部位，可將負(fù)極導(dǎo)線16焊接在負(fù)極盒5上。
上述的極板群1a、1b如圖2A和圖2B所示，正極導(dǎo)線15和負(fù)極導(dǎo)線16從互相逆向偏離中心線的位置延伸。這樣，如圖6和圖7所示，正極導(dǎo)線15和負(fù)極導(dǎo)線16載放在極板群1a、1b上的不同位置處。如圖1所示，在收容于正極盒4與負(fù)極盒5之間時，可抑制極板群1a、1b的厚度分布，通過將正極盒4與負(fù)極盒5結(jié)合，在將極板群1a、1b的形狀始終保持一定的緊迫力方面，不會出現(xiàn)大的誤差。
如圖6和圖7所示，由于將負(fù)極導(dǎo)線16配置于負(fù)極盒5內(nèi)的下方，極板群1a、1b的負(fù)極導(dǎo)線16前端部分可從負(fù)極盒5的內(nèi)壁與極板群1a、1b的側(cè)面之間看到，因此，可將焊接夾具放在這里，將負(fù)極導(dǎo)線16焊接在負(fù)極盒5上。
在將該負(fù)極導(dǎo)線16焊接在負(fù)極盒5內(nèi)面時，如圖17所示，將焊接電極棒40、41配置在負(fù)極盒5的內(nèi)側(cè)和外側(cè)，在將負(fù)極導(dǎo)線16系列焊在負(fù)極盒5上時，如前所述，焊接時發(fā)生的火花和塵埃成為離子析出和內(nèi)部短路的原因，為此，在本實施例中，采用系列焊方式進(jìn)行負(fù)極導(dǎo)線16與負(fù)極盒5的焊接。
如圖8所示，將由陶瓷之類的絕緣性、耐熱性材料形成的絕緣支承座11插入極板群1a、1b與負(fù)極盒5之間的間隙中，在由絕緣支承座11將負(fù)極導(dǎo)線16按壓于負(fù)極盒5內(nèi)面的狀態(tài)下，將一對焊接電極棒12、13與負(fù)極盒5的對應(yīng)于負(fù)極導(dǎo)線16按壓位置的外面抵接，從焊接電源14向焊接電極棒12、13之間瞬間供給大電流。通過由絕緣支承座11將負(fù)極導(dǎo)線16按壓在負(fù)極盒5上，電流從一方的焊接電極棒12通過負(fù)極盒5、負(fù)極導(dǎo)線16而流向另一方的焊接電極棒13，利用負(fù)極盒5與負(fù)極導(dǎo)線16間的接觸電阻以及焊接電極棒12、13間的加熱，容易熔化由銅箔形成的負(fù)極導(dǎo)線16，而與加熱后的負(fù)極盒5焊接。該焊接因火花和塵埃發(fā)生在負(fù)極盒5的外側(cè)，不會進(jìn)入負(fù)極盒5的內(nèi)部，故不會成為離子析出和內(nèi)部短路的原因。
在鋰離子蓄電池的場合，構(gòu)成極板群1a、1b的隔板9的厚度為30μm以下，由于傾向于使用更薄的隔板9，因此層疊時發(fā)生的火花的殘存物不容許殘留在盒體內(nèi)部，但若采用這種焊接方法，則可構(gòu)成可靠性高的鋰離子蓄電池。另外，通過焊接方式的導(dǎo)線連接，使用卷繞構(gòu)造的極板群1a、1b可對應(yīng)于更大的放電電流。
另外，在使用鋰離子蓄電池之類的非水電解流的電池中，電池內(nèi)部殘存的水分必須盡量少。在電池的初期充放電時，電池內(nèi)部的水分發(fā)生H2氣體，使極板發(fā)生膨脹，造成盒體膨脹和電池性能下降。為此，在本實施例中，將極板群1收容于負(fù)極盒5內(nèi)，如前所述，將負(fù)極導(dǎo)線16系列焊在負(fù)極盒5上，如圖9所示，將正極導(dǎo)線15超聲波焊接在展開狀態(tài)的正極盒4上，將其與夾具(未圖示)一起放入真空干燥爐中進(jìn)行真空干燥處理。另外，作為真空干燥處理的條件，最好是溫度為50～90℃，真空度為650mmHg(86660Pa)以上，處理時間為3小時以上。
通過該真空干燥處理，由于不僅極板群1a、1b的正極盒4和負(fù)極盒5被除去水分，而且夾具的水分也被除去，故其后的非水電解液的含浸也變得順利，可抑制氣體的發(fā)生和極板的膨脹，構(gòu)成可靠性高的硬幣形電池。
如圖9所示，在負(fù)極盒5的側(cè)周面安裝著樹脂制的襯墊36，將規(guī)定量的電解液注入負(fù)極盒5內(nèi)。在經(jīng)過了極板群1a、1b內(nèi)含浸該電解液狀態(tài)的等待時間之后，正極盒4包覆在負(fù)極盒5上，從周圍將正極盒4的側(cè)周面的開口端側(cè)向負(fù)極盒5側(cè)折彎進(jìn)行鉚接加工，極板群1c被壓縮在負(fù)極盒5側(cè)周面形成的階梯上，然后將負(fù)極盒5與正極盒4之間封口，完成圖1所示的硬幣形電池偏平形電池。
眾所周知，當(dāng)在上述結(jié)構(gòu)的偏平形電池的電池內(nèi)部發(fā)生了氣體時，若氣壓使極板群1a、1b的卷繞狀態(tài)發(fā)生了變化而不能將層疊壓力保持一定狀態(tài)，則會在壓力低的部位發(fā)生離子析出。為了防止這一現(xiàn)象，一種有效的方法是穩(wěn)定地提供可使極板群1a、1b的形狀始終保持一定的緊迫力。為了向極板群1a、1b提供上述緊迫力，如圖10A、圖10B、圖10C所示，可在正極盒4或負(fù)極盒5、或者在正極盒4和負(fù)極盒5的雙方分別設(shè)置凹部18a、18b、19、20。
圖10A表示的結(jié)構(gòu)是，在正極盒4a和正極盒4b上形成有凹部18a、18b。此時，凹部18a、18b的直徑d1與正極盒4a的直徑D1的關(guān)系是0.3D1≤d1≤0.7D1。采用該結(jié)構(gòu)，在負(fù)極盒5a的側(cè)周部，通過襯墊36而將正極盒4a包覆，將正極盒4a側(cè)周部的開口端側(cè)縮口進(jìn)行鉚接封口，此時，在卷繞極板群1a、1b形成層疊狀態(tài)的厚度方向上，可穩(wěn)定地施加由凹部18a。18b產(chǎn)生的、將極板群1a、1b形狀始終將極板群1a、1b形狀保持一定的緊迫力。
另外，圖10B表示在負(fù)極盒5b上形成有環(huán)狀凹部19的結(jié)構(gòu)，形成凹部19的環(huán)形直徑d2與負(fù)極盒5b的直徑D2的關(guān)系是0.3D2≤d2≤0.7D2。另外，凹部的深度A與負(fù)極盒5b的材料厚度t的關(guān)系是0.5t≤A≤3.0t。采用這種結(jié)構(gòu)，由于施加了利用凹部19彈性地將極板群1a、1b形狀始終保持一定的緊迫力，因此，即使負(fù)極盒5b因氣壓而出現(xiàn)膨脹時，也能持續(xù)地保持對極板群1a、1b的上述的緊迫力，另外，本例中，只有負(fù)極盒5b形成有凹部19，但如果正極盒4b也同樣地形成，則效果更好。另外，凹部19的環(huán)形也未必一定是圓形，即使是其它形狀，也能得到同樣的效果。
另外，圖10C表示在負(fù)極盒5c的底面形成有向內(nèi)部方向鼓出的圓弧狀凹部20的結(jié)構(gòu)。利用該凹部20，也能向極板群1a、1b最容易產(chǎn)生膨脹的中央部位施加將極板群1a、1b形狀始終保持一定的緊迫力，故可防止極板群1a、1b在其厚度方向上的變化。同樣，在該結(jié)構(gòu)中，也可在正極盒4ac上形成凹部20。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，因向極板群施加了由凹部20形成的前述緊迫力，故可防止電池初期使用時因氣壓而發(fā)生的極板層疊狀態(tài)的變化。
上述說明的實施例的極板群1a、1b的結(jié)構(gòu)是夾有隔板9地將一定寬度的正極極板7和負(fù)極極板8卷繞，然后將角部裁斷成直線狀或圓弧狀，但如圖11A、圖11B的第2實施例所示，也可在將正極極板7a和負(fù)極極板8a的層疊部分預(yù)先形成圓弧狀，然后卷繞成偏平狀來構(gòu)成極板群1c。
如圖11A、圖11B所示，形成了由連接片19a～19d連接寬度方向兩側(cè)呈圓弧狀的多個層疊面17a～17e的正極極板7a和由連接片20a～20d連接多個層疊面18a～18e的負(fù)極極板8a，用連接片19a～19d、20a～20d將正極極板7a的層疊面17a～17e和負(fù)極極板8a的層疊面18a～18e，折彎成夾有隔板9的層疊狀態(tài)，卷繞成偏平狀，形成極板群1c。如圖12所示，該極板群1c可空間效率良好地收容于負(fù)極盒5內(nèi)。此場合，在實施正極導(dǎo)線15和負(fù)極導(dǎo)線16的處理以及真空干燥處理等時，也能獲得與前述同樣的效果。
上述說明的偏平形電池的平面形狀是圓形的硬幣形，但也可是圖13所示的方形(此時的平面形狀為正方形)的偏平形電池結(jié)構(gòu)。方形的偏平形電池目前尚未實用化，存在的問題是在負(fù)極盒103上將方形半殼體的正極盒102的開口端折彎后，在將收容有發(fā)電要素的內(nèi)部空間封口時，不能牢固地將直線部分封口。通過采用圖14A、圖14B所示的盒體結(jié)構(gòu)和圖15所示的盒體結(jié)構(gòu)，則可使方形偏平形電池實用化。
圖14所示的盒體結(jié)構(gòu)是，在圖14A所示的狀態(tài)下，將正極盒102的開口端向內(nèi)側(cè)折彎，如圖14B所示將襯墊104壓縮在負(fù)極盒103的階梯部135上，此時，因加壓使容易折彎變形的部分的壁變厚，防止封口時負(fù)極盒103的變形，可牢固地進(jìn)行封口。另外，如圖15所示，即使從負(fù)極盒103的底面131至側(cè)周面132的角部形成了向內(nèi)方的凹部138，封口時也能防止負(fù)極盒103的變形，可得到牢固的封口狀態(tài)。
在該角偏平形電池的場合，適合這種電池使用的極板群105的特征是，在將正極極板7和負(fù)極極板8夾有隔板9地卷繞成偏平狀后，形成極板群形成準(zhǔn)備品17，然后，可在不裁斷該4個拐角的情況下，空間效率良好地收容在四方形的收容空間內(nèi)。這種場合，也能任意適用于前述的導(dǎo)線引出構(gòu)造、熱沖壓式的加壓成形、導(dǎo)線的焊接方法以及施加將極板群105形狀始終保持一定的緊迫力的構(gòu)造。
另外，本發(fā)明雖是將極板群1a、1b的正極導(dǎo)線15與正極盒4連接、將負(fù)極導(dǎo)線16與負(fù)極盒5連接的結(jié)構(gòu)，但有時也可將電池正極、負(fù)極反向設(shè)定。
發(fā)明效果采用本發(fā)明的偏平形電池，由于在將卷繞構(gòu)造的極板群收容于電池內(nèi)部時，正極導(dǎo)線與負(fù)極導(dǎo)線相互不重疊，因此，可抑制極板群厚度分布的偏差，電池內(nèi)部空間內(nèi)的、將極板群形狀始終保持一定的緊迫力不會出現(xiàn)大的差異，可得到正極極板與負(fù)極極板均等的面對面的狀態(tài)，除此之外，由于可在體積效率良好的狀態(tài)下將極板群收容在收容容間內(nèi)，因此，可提高偏平形電池的放電特性，從而可用作為攜帶式器材等的電池電源，滿足以往實用性困難的、小型化、薄型化、輕量化的要求。
另外，采用本發(fā)明的偏平形電池的制造方法，由于將正極極板和負(fù)極極板卷繞成偏平狀，再將該四方形的極板群的角部切割，形成大致八方形的極板群，因此，極板群的制造簡單，無需用帶子結(jié)扎卷繞狀態(tài)，可空間效率良好地將卷繞構(gòu)造的極板群收容于圓形的盒體內(nèi)，可獲得高放電電流特性，可在提高上述特點的偏平形電池生產(chǎn)性的基礎(chǔ)上而獲得應(yīng)用。
并且，采用本發(fā)明的偏平形電池的制造方法，由于使用了卷繞構(gòu)造的極板群，可解決構(gòu)成硬幣形電池時的課題、即水分的除去、導(dǎo)線焊接時的火花和塵埃的排除、極板群形狀始終保持一定的緊迫力的變化，從而適用于利用卷繞構(gòu)造而獲得高負(fù)載放電特性的高可靠性硬幣形電池。
權(quán)利要求
1.一種偏平形電池，在將半殼體的正極盒(4、102)與負(fù)極盒(5、103)互相的開口部相對結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)收容有極板群(1a、1b、1c、105)，該極板群是將帶狀的正極極板(7、7a)和負(fù)極極板(8、8a)通過隔板(9)而卷繞成偏平狀，其特征在于，所述極板群，在偏向于所述正極極板一端側(cè)的寬度方向的一方位置形成有正極導(dǎo)線(15)，在所述負(fù)極極板一端側(cè)的寬度方向、偏向于與所述正極導(dǎo)線延伸位置相反的方向的位置形成有負(fù)極導(dǎo)線(16)，以形成有所述正極導(dǎo)線和所述負(fù)極導(dǎo)線的一端側(cè)作為卷繞終端，正極極板和負(fù)極極板卷繞成比所述內(nèi)部空間的收容空間寬度小的卷繞寬度，在所述收容空間與所述極板群之間的規(guī)定部位，所述正極導(dǎo)線和所述負(fù)極導(dǎo)線被各自分開焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的偏平形電池，其特征在于，正極盒(4)與負(fù)極盒(5)互相的開口部相對而結(jié)合的內(nèi)部空間的平面形狀為圓形，收容于所述內(nèi)部空間組成的極板群(1a、1b)是，在將一定寬度的正極極板(7)、負(fù)極極板(8)和隔板(9)卷繞成寬度方向為長邊的長方形平面形狀后，長方形的角部被裁斷成直線狀或圓弧狀。
3.如權(quán)利要求1所述的偏平形電池，其特征在于，正極盒(4)與負(fù)極盒(5)互相的開口部相對而結(jié)合的內(nèi)部空間的平面形狀為圓形，收容于所述內(nèi)部空間組成的極板群(1c)是，由所述連接片折彎成將由規(guī)定寬度的連接片連接圓形或多邊形的層疊面的帶狀正極極板(7a)及負(fù)極極板(8a)、所述正極極板的層疊面與所述負(fù)極極板的層疊面通過隔板(9)而被層疊的狀態(tài)，并卷繞成偏平狀。
4.一種偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體的兩面涂有正極材料的正極極板(7)和負(fù)極集電體的兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板(8)分別形成一定寬度的帶狀，將所述正極極板和負(fù)極極板夾有一定寬度的帶狀隔板(9)而卷繞成平面形狀為四方形的偏平狀，形成極板群形成準(zhǔn)備品(17)，將該極板群形成準(zhǔn)備品的4個拐角部沿厚度方向裁斷成直線狀或圓弧狀，形成大致八方形的極板群(1a、1b)，將半殼體的正極盒(4)和負(fù)極盒(5)各自的開口部面對面結(jié)合，而將該極板群收容于平面形狀為圓形的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
5.如權(quán)利要求4所述的偏平形電池，其特征在于，在利用由規(guī)定溫度和規(guī)定壓力產(chǎn)生的熱沖壓而將極板群形成準(zhǔn)備品(17)成形為所需形狀之后，將4個拐角部裁斷。
6.如權(quán)利要求4所述的偏平形電池，其特征在于，使用熱切割刀將極板群形成準(zhǔn)備品(17)的4個拐角部裁斷。
7.如權(quán)利要求4所述的偏平形電池，其特征在于，在-70℃以下的溫度條件下，對極板群形成準(zhǔn)備品(17)的4個拐角部進(jìn)行沖壓。
8.如權(quán)利要求4所述的偏平形電池，其特征在于，對裁斷部分涂覆熱硬化性樹脂。
9.一種偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體的兩面涂有正極材料的正極極板(7a)和負(fù)極集電體的兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板(8a)形成帶狀，該帶狀是用連接片分別將形狀對應(yīng)于平面形狀為圓形的收容空間的多個層疊面連接而成，由所述連接片將所述正極極板的層疊面和負(fù)極極板的層疊面折彎成夾有隔板(9)而交替層疊，并卷繞成偏平狀，形成極板群(1c)，將該極板群收容在使半殼體的正極盒(4)和負(fù)極盒(5)各自的開口部面對面結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
10.一種偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體的兩面涂有正極材料的正極極板(7)和負(fù)極集電體的兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板(8)通過隔板(9)而卷繞成偏平狀，形成極板群(1a、1b、1c、105)，在由半殼體的正極盒(4、102)和負(fù)極盒(5、103)構(gòu)成的外裝體中任一方的盒體內(nèi)，配置所述極板群，在將其放在真空干燥爐中干燥處理之后，注入電解液，然后將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間封口，形成偏平形電池。
11.一種偏平形電池的制造方法，其特征在于，將一端形成有正極導(dǎo)線(15)的正極極板(7、7a)和一端形成有負(fù)極導(dǎo)線(16)的負(fù)極極板(8、8a)通過隔板(9)而卷繞成偏平狀，以使所述正極導(dǎo)線位于卷繞終端的一方面?zhèn)?、所述?fù)極導(dǎo)線位于另一方面?zhèn)?，形成極板群(1a、1b、1c、105)，在由半殼體的正極盒(4、102)和負(fù)極盒(5、103)構(gòu)成的外裝體任一方的盒體內(nèi)，配置所述極板群，在所述正極盒的內(nèi)面，對所述正極導(dǎo)線進(jìn)行超聲波焊接，在由絕緣支承座(11)將所述負(fù)極導(dǎo)線按壓在所述負(fù)極盒內(nèi)面的狀態(tài)下，利用向鉚接在負(fù)極盒外面的與負(fù)極導(dǎo)線按壓位置對應(yīng)的位置的一對焊接電極棒(12、13)之間施加焊接電流的系列焊，而將所述負(fù)極導(dǎo)線焊接在所述負(fù)極盒的內(nèi)面，然后將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間封口，形成偏平形電池。
12.一種偏平形電池的制造方法，在將半殼體的正極盒(4、102)和負(fù)極盒(5、103)互相的開口部相對配置的內(nèi)部空間內(nèi)，收容有通過隔板(9)而卷繞有正極極板(7、7a)和負(fù)極極板(8、8a)的極板群(1a、1b、1c、105)，將襯墊(6)配置在所述正極盒和所述負(fù)極盒各自的側(cè)周面之間進(jìn)行結(jié)合，其特征在于，在所述正極盒或所述負(fù)極盒中任一方、或者在所述正極盒和所述負(fù)極盒雙方的底面，形成有面向各自內(nèi)側(cè)的凹部，利用該凹部，施加將收容于所述內(nèi)部空間內(nèi)的所述極板群的形狀始終保持一定的緊迫力，從而將所述正極盒與所述負(fù)極盒之間結(jié)合。
13.如權(quán)利要求12所述的偏平形電池的制造方法，其特征在于，凹部是平坦面，具有偏平形電池直徑的0.3倍～0.7倍的直徑。
14.如權(quán)利要求12所述的偏平形電池的制造方法，其特征在于，凹部是環(huán)狀的槽，具有盒體材料厚度的0.5倍～3.0倍的深度。
15.如權(quán)利要求12所述的偏平形電池，其特征在于，凹部是從其周緣向中心的深度逐漸增大的曲面。
16.一種偏平形電池的制造方法，其特征在于，將正極集電體的兩面涂有正極材料的正極極板(7、7a)和負(fù)極集電體的兩面涂有負(fù)極材料的負(fù)極極板(8、8a)分別形成帶狀，通過形成帶狀的隔板9而將所述正極極板和所述負(fù)極極板卷繞成平面形狀為四方形的偏平狀，形成極板群形成準(zhǔn)備品(17)，在所述隔板的軟化溫度以下的條件下，對該極板群形成準(zhǔn)備品進(jìn)行加壓，形成所需形狀尺寸的極板群(1a、1b、1c、105)，將該極板群收容在使半殼體的正極盒(4、102)和負(fù)極盒(5、103)各自的開口部面對面結(jié)合的內(nèi)部空間內(nèi)，然后將所述開口部封口，形成偏平形電池。
17.如權(quán)利要求16所述的偏平形電池，其特征在于，使正極盒(4)與負(fù)極盒(5)相互開口部相對結(jié)合的內(nèi)部空間的平面形狀是圓形，收容于所述內(nèi)部空間內(nèi)而成的極板群(1a、1b)，在極板群形成準(zhǔn)備品(17)的平面形狀形成四方形、為增大對其四個拐角的加壓力而進(jìn)行熱沖壓后，將所述四個拐角裁斷。
全文摘要
一種偏平形電池及其制造方法，將隔板(9)夾于正極極板(7)與負(fù)極極板(8)之間并卷繞成偏平狀，將平面形狀為四方形的極板群形成準(zhǔn)備品(17)的角部切割成直線狀或圓弧狀，形成大致八方形的極板群(1a、1b)，可提高平面形狀為圓形的負(fù)極盒(5)內(nèi)的空間效率。另外，通過真空干燥處理來解決作為構(gòu)成由卷繞構(gòu)造的極板群(1a、1b、1c)來獲得高負(fù)載電流特性的硬幣形電池時問題的水分的除去，通過采用不向盒體內(nèi)部飛散的制造方法來解決導(dǎo)線焊接時發(fā)生的垃圾，從而可構(gòu)成高可靠性的偏平形電池。
文檔編號H01M4/02GK1468453SQ01816837
公開日2004年1月14日 申請日期2001年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月5日
發(fā)明者林徹也, 中西真 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社