电池及电池的制造方法与流程

1.本发明的实施方式涉及电池及电池的制造方法。


背景技术：

2.作为锂离子二次电池等电池，存在将具备正极和负极的电极组收纳于外装部件的内部空腔中的情况。在该电池中，电极端子设置于外装部件。另外，电极组具备集电体和担载于集电体的含活性物质层。集电体具备未担载含活性物质层的集电片。并且，集电片经由引线等导电材料与电极端子电连接。另外，在集电片上层叠有多个带状部。
3.在制造上述这样的电池时，集电片的层叠的多个带状部例如通过超声波接合而与引线等接合。也就是说，集电片的层叠的多个带状部及引线相互通过变形而接合。对于上述这样的接合而言，要求以集电片在接合时不损害强度并维持耐振动性等耐久性的状态进行接合。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本特开2010-282846号公报


技术实现要素：

(一)要解决的技术问题
5.本发明要解决的技术问题在于，提供一种电池及电池的制造方法，能够抑制因集电片的接合而引起的强度降低。(二)技术方案
6.实施方式的电池具备：外装部件、电极端子、具备正极和负极的电极组、导电部件、第一凹部和第二凹部。电极端子设置于外装部件。电极组收纳于外装部件的内部空腔，且具备集电体和担载于集电体的含活性物质层。集电体具备未担载含活性物质层的集电片。导电部件将电极端子与集电片之间电连接。第一凹部在集电片上形成于与导电部件的连接部分，且朝向导电部件凹陷。第二凹部形成于第一凹部的外周侧并且朝向导电部件凹陷，与第一凹部相比最大凹陷量较小。
附图说明
7.图1是概要地表示实施方式的电池一例的立体图。图2是概要地表示图1的电极组结构的立体图。图3是表示图1的电极组的集电片结构的概要图。图4是概要地表示图3的iv-iv线剖面的剖视图。图5是概要地表示图3的v-v线剖面的剖视图。图6是概要地表示实施方式变形例的电极组剖面的剖视图。
具体实施方式
8.以下参照附图对实施方式进行说明。
9.(实施方式)图1表示实施方式的电池1。如图1所示，电池1具备电极组2和外装部件3。外装部件3具备外装容器5和盖部件6。外装容器5和盖部件6各自由铝、铝合金、铁、铜或不锈钢等金属形成。在此，对于电池1(外装容器5)规定了：进深方向(箭头x1和箭头x2所示的方向)、与进深方向交叉(正交或者大致正交)的横向(箭头y1和箭头y2所示的方向)、与进深方向及横向双方交叉(正交或者大致正交)的高度方向(箭头z1和箭头z2所示的方向)。对于电池1和外装容器5而言，都是进深方向上的尺寸比横向上的尺寸以及高度方向上的尺寸小。另外，图1是按照部件进行分解表示的立体图。
10.外装容器5具备底壁7和周壁8。收纳电极组2的内部空腔10由底壁7和周壁8规定。在外装容器5中，内部空腔10在高度方向上朝向与底壁7所在的一侧相反的一侧开口。盖部件6在与底壁7相反的一侧的端部安装于周壁8。因此，盖部件6对外装容器5的内部空腔10的开口进行封闭，盖部件6和底壁7在高度方向上隔着内部空腔10对置。
11.电极组2具备正极13a和负极13b。在电极组2中，隔膜(未示出)介于正极13a和负极13b之间。隔膜由具有电绝缘性的材料形成，使正极13a相对于负极13b电绝缘。
12.正极13a具备：正极集电箔等正极集电体14a、和担载于正极集电体14a表面的正极含活性物质层(未图示)。正极集电体14a不限于此，例如为铝箔或铝合金箔等。正极集电体14a的厚度为10μm～20μm的程度。正极含活性物质层具备正极活性物质。正极含活性物质层可以任意地含有粘结剂和导电剂。正极活性物质不限于此，是能够吸储、放出锂离子的氧化物、硫化物以及聚合物等。正极集电体14a具备正极集电片15a，作为未担载正极含活性物质层的部分。
13.负极13b具备：负极集电箔等负极集电体14b、和担载于负极集电体14b表面的负极含活性物质层(未图示)。负极集电体14b不限于此，例如为铝箔、铝合金箔或铜箔等。负极集电体14b的厚度为10μm～20μm的程度。负极含活性物质层具备负极活性物质，负极活性物质层可以任意地含有粘结剂和导电剂。负极活性物质不限于此，是能够吸储、放出锂离子的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及碳材料等。负极集电体14b具备负极集电片15b，作为未担载负极含活性物质层的部分。
14.电极组2具备正极集电片15a，作为一对集电片15中的一方，且具备负极集电片15b，作为一对集电片15中的与正极集电片15a不同的另一方。在一例的电极组2中，以在正极含活性物质层与负极含活性物质层之间夹着隔膜的状态，将正极13a、负极13b和隔膜以卷绕轴为中心进行卷绕。另外，在另一例中，电极组2具有多个正极13a和多个负极13b交替层叠的堆叠构造，在正极13a与负极13b之间设置隔膜。在图1的一例的电极组2中，正极集电片15a相对于负极13b和隔膜而言突出。并且，负极集电片15b相对于正极13a和隔膜而言，向与正极集电片15a突出的一侧相反的一侧突出。在图1的一例中，一对集电片15在外装容器5的内部空腔10中向周壁8所在的一侧突出。
15.在内部空腔10中，在电极组2中保持(含浸)有电解液(未图示)。电解液可以是使电解质溶解于有机溶剂而成的非水电解液，也可以是水溶液等水类电解液。可以代替电解液而使用凝胶状电解质，也可以使用固体电解质。当使用固体电解质作为电解质时，在电极组
中，固体电解质代替隔膜而介于正极13a与负极13b之间。此时，通过固体电解质使正极13a相对于负极13b电绝缘。
16.在图1的一例的电池1中，在盖部件6的外表面安装有一对电极端子16。电极端子16由金属等导电材料形成。电极端子16中的一方是电池1的正极端子(16a)。一对电极端子16中的与正极端子(16a)不同的另一方是电池1的负极端子(16b)。电极端子16分别配置于盖部件6的外表面。因此，一对电极端子16设置于外装部件3。在盖部件6的外表面，在各电极端子16与盖部件6之间设置绝缘部件18。电极端子16分别利用绝缘部件18相对于盖部件6以及外装容器5电绝缘。
17.在外装容器5的内部空腔10中配置一对导电部件20。一对导电部件20中的一方为正极导电部件(20a)。一对导电部件20中的与正极导电部件(20a)不同的另一方为负极导电部件(20b)。电极组2的正极集电片15a至少隔着正极导电部件20a与正极端子16a电连接。电极组2的负极集电片15b至少隔着负极导电部件20b与负极端子16b电连接。导电部件20分别由金属等导电材料形成。形成导电部件20的导电材料例如是铝、不锈钢、铜及铁等。在一例中，一对导电部件20是一对引线。
18.在各集电片15上，层叠有多个带状部。当制造电池1时，在将各集电片15与电极端子16中的对应的一方电连接之前，在各集电片15上扎束多个带状部。因此，各集电片15在扎束有多个带状部的状态下，经由一对导电部件20中的对应的一方与电极端子16中的对应的一方电连接。
19.在图1的一例中，在盖部件6上形成有气体释放阀23和注液口(未图示)。并且，在盖部件6的外表面焊接有封闭注液口的密封板25。此外，也可以不在电池1上设置气体释放阀23和注液口等。另外，在外装容器5的内部空腔10中，集电片(15a及15b)和一对导电部件20通过1个以上的绝缘部件(未图示)相对于外装容器5电绝缘。
20.图2表示电极组2中的集电片15的附近。如图2所示，对于电极组2规定了：集电片15的突出方向(箭头y3所示的方向)、以及与集电片15的突出方向相反的方向(箭头y4所示的方向)。另外，对于电极组2规定了：与集电片15的突出方向交叉(正交或大致正交)的宽度方向(箭头z3及箭头z4所示的方向)、以及与集电片15的突出方向及宽度方向双方交叉的厚度方向(箭头x3及箭头x4所示的方向)。对于电极组2而言，厚度方向上的尺寸比集电片15的突出方向上的尺寸以及宽度方向上的尺寸小。
21.在图1的一例的电池1的内部空腔10中，电极组2以如下状态配置，即：宽度方向与电池1的高度方向一致或大致一致，并且厚度方向与电池1的进深方向一致或大致一致。另外，如图2等所示，在集电片15上形成有第一凹部31和第二凹部32。图3～图5表示在集电片15的多个带状部形成的第一凹部31和第二凹部32。在图3～图5中与图2同样地对于电极组2规定了：集电片15的突出方向、与集电片15的突出方向相反的方向、宽度方向以及厚度方向。另外，图4表示图3的iv-iv线剖面，是表示与电极组2的宽度方向正交或大致正交的剖面的剖视图。图5表示图3的v-v线剖面，是表示与集电片15的突出方向正交或大致正交的剖面的剖视图。
22.如图2和图3所示，第一凹部31和从外周侧与第一凹部31相邻的第二凹部32形成于集电片15。在一例中，第一凹部31及第二凹部32分别通过超声波接合等形成。如图3所示，第一凹部31具备缘部e1。第二凹部32具备缘部e2。第一凹部31的外缘由缘部e1规定。第二凹部
32的外缘由缘部e2规定。缘部e2不与缘部e1连接，且配置于缘部e1的外周侧。因此，第二凹部32形成在缘部e1与边缘部e2之间。在一例中，如图3所示，从电极组2的厚度方向的一侧看，第一凹部31形成为长方形或大致长方形。另外，对于从电极组2的厚度方向的一侧看的第一凹部31的形状而言，不限于此，可以根据集电片15的形态等而适当地设定。
23.在本实施方式中，多个第一凹部31形成于集电片15。多个第一凹部31彼此接近。在一例中，多个第一凹部31全部以聚集的状态形成。此时，由多个第一凹部31的全部形成了第一凹部组。第二凹部相邻地形成于多个第一凹部(第一凹部组)的外周侧。但是，相邻的第一凹部31彼此不连接。即，相邻的第一凹部31各自的缘部e1相互不连接。由此，在相邻的第一凹部31之间形成中间部33。中间部33在相邻的第一凹部31各自的缘部e1之间延伸设置。以下，在本实施方式中，对多个第一凹部31的形状彼此相同或大致相同的情况进行说明。
24.在本实施方式中，形成为多个第一凹部31在集电片15的突出方向上排列，并且形成为多个第一凹部31在宽度方向上排列。对于图2和图3的一例的集电片15而言，形成为2个第一凹部31在集电片15的突出方向上排列，并且形成为4个第一凹部31在宽度方向上排列。即，在本例的集电片15上，形成8个第一凹部31。当这样形成为多个第一凹部31在集电片15的突出方向和宽度方向这两个方向上排列时，多个第一凹部31中的一部分第一凹部31在集电片15的突出方向上相邻。另外，多个第一凹部31中的一部分第一凹部31在宽度方向上相邻。因此，前述的中间部33具备：沿着集电片15的突出方向延伸设置的部分33a(第一中间部33a)、和沿着宽度方向延伸设置的部分33b(第二中间部33b)。在本实施方式中，中间部33具备：多个第一中间部33a、和多个第二中间部33b。在中间部33中，多个第一中间部33a和多个第二中间部33b以相互连接的状态形成。
25.另外，在前述的多个第一凹部31中，根据多个第一凹部31的配置，也可以存在不与第二凹部32相邻配置的第一凹部31。此时，第二凹部32从多个第一凹部31整体的外周侧与多个第一凹部31中的至少一部分第一凹部31相邻。
26.如图4和图5所示，集电片15具有与导电部件20连接的连接部分cp。在连接部分cp，与导电部件20接合的第一面s1形成于集电片15。另外，在连接部分cp，在集电片15的层叠方向(电极组2的厚度方向)上与第一面s1相反的一侧，第二面s2形成于集电片15。在连接部分cp，集电片15的多个带状部在集电片15的层叠方向上层叠于第一面s1与第二面s2之间。此外，对于图4和图5的一例而言，在集电片15中层叠的多个带状部例如通过超声波接合等而一体化。因此，第二面s2沿着第一凹部31和第二凹部32的形状发生变形。
27.如上所述，在本实施方式中，形成为2个第一凹部31在集电片15的突出方向上排列，并形成为4个第一凹部31在宽度方向上排列。另外，第二凹部32以与全部8个第一凹部31的外周侧相邻的状态形成。因此，在图4中，关于集电片15的突出方向，示出2个第一凹部31的剖面和第二凹部32的剖面。另外，在图5中，关于电极组2的宽度方向，示出4个第一凹部31的剖面和第二凹部32的剖面。
28.第一凹部31和第二凹部32在集电片15的层叠方向上朝向导电部件20凹陷。在一例中，第一凹部31以及第二凹部32的朝向导电部件20的凹陷通过超声波接合而形成。由于第一凹部31和第二凹部32这样凹陷，从而将集电片15与导电部件20连接。在图4和图5的一例中，与第一凹部31和第二凹部32的凹陷对应地，在导电部件20上形成凹陷。
29.第二凹部32的最大凹陷量比第一凹部的最大凹陷量小。在此，凹陷量是指在集电
片15的层叠方向上向导电部件20所在的一侧凹陷的位置与对应的缘部之间的距离。第一凹部31的最大凹陷量是指在集电片15的层叠方向上第一凹部31最凹陷的位置与缘部e1之间的距离。第二凹部32的最大凹陷量是指在集电片的层叠方向上第二凹部32最凹陷的位置与缘部e2之间的距离。在图4的剖面中，第一凹部31具备以在集电片15的层叠方向上相互错开的状态设置的2个缘部e1。此时，第一凹部31的最大凹陷量规定为在集电片15的层叠方向上第一凹部31最凹陷的位置与处于最远位置的缘部e1之间的距离。第二凹部32的凹陷量是指在集电片15的层叠方向上第二凹部32最凹陷的位置与缘部e2之间的距离。因此，如图4所示，第一凹部31的凹陷量为d1，第二凹部32的凹陷量为d2。如上所述，d2小于d1(d2＜d1)。
30.在本实施方式中，第一凹部31凹陷至导电部件20。即，第一凹部31的凹陷量最大的位置(第一凹部31的最深位置)在厚度方向上相对于第一面s1而言位于导电部件20所在的一侧。在此，第一凹部31的凹陷量最大的位置相当于在第一凹部31中在集电片15的层叠方向上距离缘部e1最远的位置。
31.在图4所示的剖面中，第一凹部31具备第一倾斜壁31s。第一倾斜壁31s形成于第一凹部的整周。第一倾斜壁31s形成为随着朝向第一凹部31的外周侧(与第一凹部31对应的缘部e1所在的一侧)而凹陷量减小的状态。另外，第二凹部32具备第二倾斜壁32s。第二倾斜壁32s形成于第二凹部的整周。第二倾斜壁32s形成为随着朝向第二凹部32的外周侧(与第二凹部32对应的缘部e2所在的一侧)而凹陷量减小的状态。由于这样形成第一倾斜壁31s和第二倾斜壁32s，因此第一倾斜壁31s和第二倾斜壁32s相对于与第一面s1的接合面倾斜。即，第一倾斜壁31s和第二倾斜壁32s相对于第一面s1倾斜。
32.在图4所示的剖面中，第二倾斜壁32s的倾斜量小于第一倾斜壁31s的倾斜量。在此，倾斜量表示倾斜壁(第一倾斜壁31s或第二倾斜壁32s)相对于与第一面s1的接合面的倾斜程度。换言之，倾斜量是指倾斜壁相对于第一面s1的倾斜程度。在图4的一例中，第一倾斜壁31s的倾斜量由角度θ1表示。第二倾斜壁32s的倾斜量由角度θ2表示。在本实施方式中，θ2小于θ1(θ2＜θ1)。
33.在图5所示的剖面中也是：第一凹部31的第一倾斜壁31s形成为随着朝向第一凹部31的外周侧而凹陷量减小的状态。另外，第二凹部32的第二倾斜壁32s形成为随着朝向第二凹部32的外周侧而凹陷量减小的状态。第一倾斜壁31s和第二倾斜壁32s相对于导电部件20即相对于第一面s1倾斜。凹陷量d1、d2及倾斜量θ1、θ2与图4同样地规定。另外，在图4所示的剖面及图5所示的剖面中，在一第一凹部31中，第一倾斜壁31s彼此所成的角优选为90
°
以下。在形成有多个第一凹部31的情况下，优选在多个第一凹部31中，第一倾斜壁31s彼此所成的角全部为90
°
以下。
34.如上所述，在本实施方式中，多个第一凹部31以彼此接近的状态形成于集电片15。因此，如图4和图5所示，在彼此相邻的第一凹部31之间形成有凸部34，该凸部34在集电片15的层叠方向上朝向与导电部件20相反的一侧突出。凸部34在集电片15的突出方向和宽度方向上都形成于相邻的第一凹部31的第一倾斜壁31s之间。在图3所示的状态下，凸部34的突出端形成中间部33(第一中间部33a或第二中间部33b)。凸部34的突出端位于与第二凹部32的凹陷量最大的位置相比靠近导电部件20的一侧。在此，第二凹部32的凹陷量最大的位置相当于在第二凹部32中在集电片15的层叠方向上距离缘部e2最远的位置。当如本实施方式这样在集电片15上形成多个凸部34时，优选多个凸部34的突出端全部与第二凹部32的最深
位置(凹陷量最大的位置)相比位于导电部件20所在的一侧。
35.在集电片(15a和15b的对应的一方)与导电部件20的连接部分形成第一凹部31和第二凹部32。因此，在电池1的制造方法中，第一凹部31和第二凹部32在导电部件20与集电片15连接时形成。在一例中，在外装部件3上设置电极端子16(16a、16b)。并且，使电极组2的集电体(14a和14b的对应的一方)担载含活性物质层，并且作为集电体(14a和14b的对应的一方)的未担载含活性物质层的部位而形成集电片15。并且，在集电片15与导电部件20的连接部分cp，形成朝向导电部件20凹陷的第一凹部31。另外，在与第一凹部31的外周侧相邻的位置形成第二凹部32，该第二凹部32以与第一凹部31相比凹陷量较小的状态朝向导电部件20凹陷。由此，将导电部件20与集电片15之间电连接。
36.在本实施方式中，在电极组2的集电体(14a和14b的对应的一方)所具备的集电片15上形成第一凹部31和第二凹部32。第一凹部31在集电片15上形成于与导电部件20的连接部分，且朝向导电部件20凹陷。第二凹部32与第一凹部31的外周侧相邻并且朝向导电部件20凹陷，与第一凹部31相比最大凹陷量较小。
37.这样的第一凹部31以及第二凹部32例如通过超声波接合而形成。通过形成第一凹部31以及第二凹部32双方并施加应力，从而缓和应力在形成集电片15的集电箔等上的集中。即，通过减小集电箔等的变形量，从而有效地抑制集电箔等的箔断裂。另外，集电箔等被第二凹部32在仅比第一凹部31大的范围内按压，从而抑制在集电片15上形成褶皱。此外，利用第一凹部31以及第二凹部32双方将集电片15与导电部件20接合，从而有效地抑制集电片15从导电部件20翘起。因此，通过形成第一凹部31以及第二凹部32，从而能够抑制在集电片15与导电部件20接合时集电片15的强度的降低。因此，例如提高了集电片15的耐振动性等复合材料耐久性。
38.在本实施方式中，第一凹部31具备第一倾斜壁31s，第二凹部32具备第二倾斜壁32s。第一倾斜壁31s随着朝向第一凹部31的外周侧而凹陷量减小。第二倾斜壁32s随着朝向第二凹部32的外周侧而凹陷量减小。另外，第二倾斜壁32s的倾斜量比第一倾斜壁31s的倾斜量小。由此，能够进一步抑制在集电片15与导电部件20接合时集电片15的强度的降低。
39.在本实施方式中，多个第一凹部31以彼此接近的状态形成。第二凹部形成于多个第一凹部的外周侧。由此，能够进一步抑制在集电片15与导电部件20接合时集电片15的强度的降低。
40.在本实施方式中，第一凹部31在厚度方向上凹陷至导电部件20。由此，使集电片15与导电部件20更充分地接合。
41.(变形例)如图6所示，在一变形例中可以是，第一凹部31不形成于导电部件20。即，第一凹部31在连接部分cp中仅形成于集电片15。在本变形例中，第一凹部31的凹陷量最大的位置在厚度方向上相对于第一面s1而言位于集电片15所在的一侧。在本变形例中也是：第二凹部32与第一凹部31的外周侧相邻并且朝向导电部件20凹陷，与第一凹部31相比最大凹陷量较小。因此，在本变形例中，也具有与前述的实施方式等同样的作用和效果。
42.在一变形例中可以是，在电池1的内部空腔10中，电极组2以宽度方向与电池1的横向一致或大致一致、且厚度方向与电池1的进深方向一致或大致一致的状态配置。此时，集电片15的突出方向在电池1的高度方向上与盖部件6所在的方向一致或者大致一致。并且，
如参考文献1(日本特开2012-209260号公报)那样，在电极组2中，正极集电片15a和负极集电片15b彼此向同一侧突出。
43.另外，电池1的外装部件不限于由外装容器5及盖部件6形成的结构。在一变形例中可以是，如参考文献2(国际公开2016/204147号公报)那样，由金属制的第一外装部件和第二外装部件形成外装部。此时，第一外装部件具备底壁和周壁，在第一外装部件中，凸缘从周壁的与底壁相反一侧的端部向外周侧突出。并且，在第一外装部件的凸缘上安装第二外装部件。在另一变形例中可以是，由金属层被树脂层夹持的三层构造的层压膜来形成电池的外装部。在各变形例中，与前述各实施方式等同样地，第一凹部31和第二凹部32形成于集电片15。
44.在一变形例中，多个第一凹部31的形状不形成为相同或大致相同。此时，只要以第二凹部32的最大凹陷量比对于多个第一凹部31各自规定的最大凹陷量小的状态形成即可。也就是说，只要是对于多个第一凹部31各自规定的最大凹陷量中的、最大的最大凹陷量比第二凹部32的最大凹陷量大即可。
45.根据这些中的至少1个实施方式，第一凹部在集电片上形成于与导电部件的连接部分，并朝向导电部件凹陷。第二凹部与第一凹部的外周侧相邻并且朝向导电部件凹陷，与第一凹部相比最大凹陷量较小。由此能够提供一种电池，其能够抑制由集电片的接合引起的强度降低。
46.以上对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为例示提出的，并不限定发明范围。这些的新实施方式能够以其他各种方式实施，且在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及与其等同的范围。