方形密封二次電池制造技術

本發明專利技術提供一種能夠實現芯體露出部與集電構件之間的低電阻化、焊接部分的品質穩定化且制造成品率提高的方形密封二次電池。該方形密封二次電池中，電極體(11)的正極芯體露出部(14)及負極芯體露出部(15)中的至少一方被分割成兩部分且在該兩部分之間配置有保持了至少一個連結導電構件(24A、25A)的樹脂材料制的中間構件(24、25)，集電構件(16、18)與被分割成兩部分的芯體露出部(14、15)、至少一個連結導電構件(24A、25A)一起通過電阻焊接法電接合，在連結導電構件(24A、25A)的電阻焊接部分的周圍的所述中間構件(24、25)的樹脂材料部分(24p、25p)形成有空隙(24r)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及方形密封二次電池，該方形密封二次電池具有層疊的正極芯體露出部及負極芯體露出部，且至少一側的芯體露出部被分割成兩部分，在該兩部分之間配置有連結導電構件，并將芯體露出部與集電構件之間以及芯體露出部與連結導電構件之間電阻焊接，從而能夠實現焊接部的低電阻化，并且使焊接部分的品質穩定化，且提高制造成品率。
技術介紹
近年來，環境保護運動高漲，二氧化碳氣體等造成溫室化的廢氣的排出限制被強化。因此，在機動車行業里，取代使用汽油、柴油、天然氣等化石燃料的機動車，而活躍地進行電動機動車(EV)、混合動力電動機動車(HEV)的開發。作為這樣的EV、HEV用電池，使用鎳-氫二次電池或鋰離子二次電池，但近些年為了得到輕量且高容量的電池，鋰離子二次電池等非水電解質二次電池被廣泛使用。在EV、HEV用途中，不僅要求與環境相適應，而且要求作為機動車的基本性能、即加速性能、爬坡性能等行駛能力的高度化。為了滿足這樣的要求，需要不僅電池容量增大而且高輸出的電池。通常，EV、HEV用的二次電池大多使用在方形外裝殼體內收容有發電要件的方形密封二次電池，但為了在進行高輸出的放電時在電池中流過大電流，需要極力減少電池的內部電阻。因此，對于防止電池的發電要件中的電極極板的芯體與集電構件之間的焊接不良來降低內部電阻進行了各種改良。作為將發電要件中的電極極板的芯體與集電構件電接合而進行集電的方法，已知有機械的緊固法、焊接法等，但由于焊接法容易實現低電阻化且很難產生時效變化，因此適合作為要求高輸出的電池的集電方法。另外，在鋰離子二次電池中，為了實現低電阻化，使用鋁或鋁合金作為正極極板的芯體材料及集電構件的材料，使用銅或銅合金作為負極極板的芯體材料及集電構件的材料。但是，由于鋁、鋁合金、銅及銅合金具有電阻小且熱傳導率大的特性，因此為了焊接而需要非常大的能量。作為這樣的發電要件的電極極板的芯體與集電構件之間的焊接方法，一直以來已知有以下的方法。(1)激光焊接法(2)超聲波焊接法(3)電阻焊接法在激光焊接法中，作為被焊接材料的鋁、鋁合金、銅及銅合金相對于廣泛用于金屬焊接的YAG(釔鋁石榴石)激光的反射率高，約為90%，因此需要高能量的激光。另外，當對鋁、鋁合金、銅或銅合金進行激光焊接時，存在如下問題點因表面狀態的影響而導致焊接性較大變化；以及與其它材質的激光焊接的情況同樣不可避免地產生濺射。在超聲波焊接中，由于作為被焊接材料的鋁、鋁合金、銅或銅合金的熱傳導率大， 因此需要大的能量，另外，存在因焊接時的超聲波振動而容易產生正極活性物質及負極活性物質脫落的問題。進而，在電阻焊接時，由于作為被焊接材料的鋁、鋁合金、銅或銅合金的電阻小及熱傳導率大，因此存在如下問題，即，短時間需要大電流的投入，電阻焊接時可能產生電阻焊接用電極棒與集電構件的熔接，產生焊接部以外的熔解或火花。上述的三種焊接方法各有優缺點，但考慮到生產率及經濟性時，優選采用一直以來作為金屬之間的焊接法而廣泛使用的電阻焊接法。然而，EV、HEV用的鋰離子二次電池等方形密封二次電池的電極體具備隔著隔板層疊或卷繞正極極板和負極極板的結構。并且， 正極極板和負極極板的芯體露出部配置成位于互不相同側，正極極板的芯體露出部層疊而焊接于正極集電構件，負極極板的芯體露出部也層疊而焊接于負極集電構件。上述正極芯體露出部及負極芯體露出部的層疊張數在EV、HEV用的鋰離子二次電池等方形密封二次電池的容量大的情況下變得非常多。另一方面，在下述專利文獻1中公開有蓄電元件的專利技術，在該蓄電元件中，在將正極極板及負極極板隔著隔板而卷繞成扁平狀的電極體中，為了減少從隔板伸出的各電極的芯體露出部的層疊寬度，將各電極的芯體露出部分向兩個部位并焊接于集電構件。在此，利用圖9及圖10，說明下述專利文獻1中公開的蓄電元件的結構。需要說明的是，圖9A為下述專利文獻1公開的作為蓄電元件的雙電荷層電容器的剖視圖，圖9B是圖9A的沿IXB-IXB 線的剖視圖，圖9C是圖9A的沿DCC-DCC線的剖視圖。另夕卜，圖10是表示圖9中的電極的芯體露出部與集電構件之間的焊接工序的圖。如圖9A 圖9C所示，該蓄電元件50具備將正極極板及負極極板隔著隔板(都省略圖示)層疊而卷繞成扁平狀的卷繞電極體51，該卷繞電極體51配置在方形的鋁制的外裝殼體52內。另外，該蓄電元件50的正極用集電構件53a及負極用集電構件5 分別在一側的端部形成有二形狀的翼部5 或Mb，從而分別與正極極板的芯體露出部5 或負極極板的芯體露出部5 連接，另一側的端部分別與正極端子56a或負極端子56b連接。并且， 正極極板的芯體露出部5 被捆束并分割成兩部分，且被分別焊接于一方的二形狀的翼部 54a的外表面側的兩個部位，另外，負極極板的芯體露出部55b也被分割成兩部分，并被分別焊接于另一方的二形狀的翼部Mb的外表面側的兩個部位。當該焊接例如在正極極板側時，如圖10所示，將被分割成兩部分的正極極板的芯體露出部5 中的一方配置在二形狀的翼部5 的外表面，使超聲波焊接裝置(省略圖示) 的焊頭57與該芯體露出部55a的外表面抵接，并將焊座58配置在二形狀的翼部Ma的內表面側，由此進行超聲波焊接。需要說明的是，對被分割成兩部分的正極極板的芯體露出部 ^a的另一方也通過同樣的方法進行超聲波焊接，另外，在負極極板側也同樣。另一方面，在對被分割成兩部分的正極極板或負極極板進行電阻焊接的情況下，研究有對分割后的板每一側進行焊接的方法或對分割后的板同時進行焊接的串點焊 (series spot bonding)，但若考慮削減焊接次數，則優選串點焊。在以往的串點焊技術中， 如圖11所示，在與焊接用的一對電阻焊接用電極棒71及72同軸上對被焊接構件73及74 進行兩點焊接時，主要使用將二形狀的焊接用部件75夾在中間而對二形狀的焊接用部件 75的上下進行焊接的方法。由于能夠容易地從板狀的金屬板制作出二形狀的焊接用部件 75，并且用于使電阻焊接容易且穩定化的凸起(projection)的制作容易，因此該方法通常被廣泛地使用。專利文獻1日本特開2003-249423號公報專利文獻2日本實開昭58-113沈8號公報專利文獻3日本特開2000-40501號公報根據上述專利文獻1中公開的專利技術，由于能夠縮小正極芯體露出部及負極芯體露出部的露出寬度，因此起到蓄電裝置的容積效率良好這一效果。然而，在該專利技術中，為了將正極用集電構件或負極用集電構件焊接于正極極板或負極極板，而需要分別進行多次焊接，并且，存在在卷繞電極體的中央部需要用于配置焊接用的正極用集電構件或負極用集電構件的二形狀的翼部的開口空間、在超聲波焊接時需要在二形狀的翼部的內部配置焊座等制造設備復雜化這樣的問題點。另外，在上述專利文獻1中記載了連接電極極板的工序尤其優選使用超聲波焊接法這樣的內容，實施例中的卷繞數為16次(被分割成兩部分后一側為8次)，層疊厚度為 320 μ m。與此相對，在EV、HEV用的鋰離子二次電池等容量大的密閉電池中，正極芯體露出部及負極芯體露出部的層疊張數與上述專利文獻1中公開的專利技術的情況相比變得非常多， 并且層疊厚度也遠遠變厚。因此，在EV、HEV用的鋰離子二次電池等容量大的方形密封二次電池中，采用超聲波焊接法作為層疊的正極芯本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：服部高幸，木村毅典，山內康弘，能間俊之，
申請(專利權)人：三洋電機株式會社，
類型：發明
國別省市：