具有涡卷状电极组的二次电池制造技术

本发明专利技术提供内部阻抗被降低，特别适合于高倍率放电的二次电池。具有涡卷状电极组的二次电池，其中，正极１和负极２介以隔离物３卷绕成涡卷状而得的电极组Ｅ收纳于有底筒管４中，以盖体８密闭，正极集电部和兼作正极端子的盖体８通过金属连接板５以电气方式连接，正极集电部是设于电池组Ｅ的正极１的端面的金属露出部１ａ或与金属露出部１ａ以电气方式连接的金属制集电板９，其特征在于，在正极集电部和盖体８之间，配置有１个或多个的耐电解液性的金属挤压体１０，与金属连接板５独立，正极集电部和盖体８通过金属挤压体１０以电气方式连接，电极组Ｅ为通过盖体８和有底筒管４的底部４ａ被加压的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有涡巻状电极组的二次电池的内部阻抗的改善，特别是涉 及用于高倍率放电的二次电池。
技术介绍
近年来，为了缓解地球规模的环境问题和能源问题，混合电动汽车(服V)、电动汽车(EV)的导入和推广作为节省约一半油耗的有效手段而受到 注目。尤其，作为已经开始实用化的HEV，目前搭载镍*氢电池(Ni/MH电池)， 市场开始快速拓展。此外，为了搭载于今后不断发展的HEV，在改善镍，氢 电池的特性的同时，也进行大量的锂二次电池(Li Sec.电池)的开发。对于HEV和EV的用途，将大量的电池串联，由于承受宽幅的温度变化和 振动等的严酷的使用条件，要求可靠性与以往相比大幅得到改善，同时为 了提高HEV自身的性能，还要求电池的高倍率放电特性的改善，即提高功率。本申请主要是为了提高使用巻绕成涡巻状的电池组的二次电池的功率 而提出的，具体提供改善电池的内部阻抗的方法。还有，本申请特别对要 求功率的HEV用途的二次电池是非常有效的，但对使用通用的涡巻状电池组 的小型二次电池的功率提高也是有效的。于是，为了便于说明，以下作为 HEV用电源，也以已经实用化的采用涡巻状电池组的圆筒密封型镍*氢电池 为例来进行详细说明。还有，该镍 氢电池是指正极使用采用镍氧化物粉末的Ni极，负极釆 用使用氢吸藏合金粉末的负极，隔离物采用合成纤维的多孔无纺布的1.2V 类的碱性二次电池。1990年左右开发并实用化的镍 氢电池中的动力用途的电池结构采用 基本上与已有的镍镉电池(Ni/Cd电池)同样的结构。S卩，基本上采用如下的 结构正极和负极介以隔离物巻绕成涡巻状而得的电极组收纳于有底筒管中，与设于该电池组的正极和负极的端面的金属露出部相贴的金属制集电 板分别以多个接点焊接，在前者的正极侧该金属制集电板和兼作正极端子的盖体与电极连接板(i;一K板)焊接而以电气方式连接，在后者的负极侧该金属制集电板与有底筒管的底部接触或部分焊接而以电气方式连接。然而，针对像最近的HEV用电池那样要求超高倍率放电的用途，许多电池制造商为了降低电池的内部阻抗而提出了如下的改良方案。将连接正极和盖体的金属连接板的形状加工成大厚度、大宽度和/或小 长度的形状，降低连接正极和盖体的金属连接板的阻抗(现有技术l)。采用2块上述的金属连接板，降低金属连接板的阻抗(现有技术2)。 作为现有技术2的改良，使用筒状的金属加工体代替金属连接板，注入电解液后，在以盖体挤压的状态下于正负极间通过电流来进行焊接(非专利文献l)。另外，作为现有技术2的改良，使用一方被加工成花瓣状的金属加工体 代替金属连接板。即，使其以多接点与盖体接触，注入电解液后，于正负 极间通过电流来焊接盖体和花瓣状的突起，降低相当于金属连接板的金属 加工体的阻抗(非专利文献2)。非专利文献l :三洋技术综述，第36巻，第2号，20页，2004年12月(SANYO TECHNICAL REVIEW, Vol. 36， No. 2, P 20， Dec. 2004)非专利文献2:GS汤浅技术报告，第4巻，第2号，41页，2007年(GS Yuasa Technical R印ort, Vol. 4'No. 2， P 41， Dec. 2007)如上所述，为了降低电池的内部阻抗，报道了大量主要连接正极和盖 体的金属连接板的改良。
技术实现思路
具有巻绕成涡巻状的电极组的电池中， 一般负极呈接触兼作负极端子 的有底筒管的状态，但正极仅通过金属连接板与兼作正极端子的盖体连接， 所以为了降低电池的内部阻抗，上述的金属连接板的改良确实是有效的。然而，非专利文献l中，金属连接板的厚度大时，将盖体插入有底筒管 时难以弯折；如果采用大宽度，则产生与有底筒管接触而短路的危险；如果采用小长度，则产生与盖体的点焊困难的问题，量产时不良率增加。艮P， 考虑到这些问题，目前的连接板已经发展到大厚度、大宽度和/或小长度的 极限。现有技术2中，产生将与2块金属连接板焊接连接的盖体插入管中时金属连接板与管接触而短路的危险，存在量产时不良率增加的问题。非专利文献l、 2虽然可以大幅降低阻抗，但不仅存在与现有技术2同样 的问题，而且存在以盖体密闭后通过大电流脉冲或大电流交流电时电解液 因发热而喷出或焊接变得不均匀的问题。因此，需要在使连接盖体和正极的部件的阻抗降低的同时解决上述课 题的新的正极连接板或相当于正极连接板的构成方法。这时，当然较好是 不存在与管接触或电池构成时产生的微小短路等使可靠性下降的问题，并 且可以省去通过大电流等调整烦杂的工序。本专利技术提供以通用的D尺寸电池和Cs尺寸电池以及专利技术人等已经提出 的将设于电极组的正负极的端面的金属露出部与隔离物一起弯折成袋状来 防止活性物质粉末的脱落引起的微小短路的改善了可靠性的电池(日本专 利特开2006-12801)这两者为对象，改良了它们的动力特性的结构。具体来说，在盖体和电极组之间，除了连接以往的金属连接板以外， 配置l个或多个独立的耐电解液性的金属挤压体，以多接点直接连接盖体和 电极组。此外，还新发现以盖体和筒的底部加压电极组在降低阻抗方面是 有效的，因此上述的金属挤压体采用以可挤压电极组整体的方式配置，以 盖体和筒的底部对电极组整体进行加压的结构。还有，位于电极组的正极连接板的相反侧的负极连接板也随之承受该 加压，因此釆用可承受它的柔性结构，且采用可不必与筒焊接的简易工序。附图说明图l是基于本专利技术的一种实施方式的镍 氢电池的剖面简图。 图2a是表示金属挤压体的例子的图。 图2b是表示金属挤压体的例子的图。 图2c是表示金属挤压体的例子的图。图3是基于本专利技术的一种实施方式的镍*氢电池中的封口前的电极组上 部的简图。图4是基于本专利技术的另一种实施方式的镍 氢电池的底部剖面简图。 图5是表示本专利技术的实施例1的镍 氢电池中的盖部和筒底部的加压和 内部阻抗的关系的图。图6是表示本专利技术的实施例1的镍 氢电池的高倍率放电特性的图。 符号的说明l:镍正极，la:镍正极的金属露出部，2:氢吸藏合金负极，2:氢吸藏合 金负极的金属露出部，3:隔离物，4:有底筒管，4a:有底筒管的底部，5:金 属连接板，6:盖体的安全阀盖，7:橡胶阀体，8:盖体，9:正极的金属制集 电板，IO:耐电解液性的金属挤压体，ll:树脂制绝缘环板，12:垫圈，13: 负极的金属制集电板，15、 16、 17:耐电解液性的金属挤压体，15a、 16a: 焊接片，18:金属制集电板的穿孔部(注液用)，19:金属连接板焊接用框架， 20:点焊点，E:电极组，F:隔离物的袋状部。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。代表本专利技术的具有涡巻状电极 组的圆筒形镍 氢电池的剖面图示于图l。作为已经通用的结构，正极l和 负极2介以隔离物3巻绕成涡巻状而得的电极组E收纳于有底筒管4中。其结 构为正极l的金属露出部la介以金属制集电板9和以电气方式连接的金属 连接板5与盖体8以电气方式连接， 一方的负极2的金属露出部2a介以金属制 集电板13与有底筒管的底部4a以电气方式连接。此外，具有如下的公知结 构通过绝缘环板ll，作为负极的有底筒管4和正极的金属制集电板9绝缘， 通过垫圈12和橡胶阀体7密封。还有，正极l和负极2的金属露出部la、 2a可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有涡卷状电极组的二次电池，其中，正极和负极介以隔离物卷绕成涡卷状而得的电极组收纳于有底筒管中，以盖体密闭，正极集电部和兼作正极端子的所述盖体通过金属连接板以电气方式连接，所述正极集电部是设于所述电池组的所述正极的端面的金属露出部或与所述金属露出部以电气方式连接的金属制集电板，其特征在于，　在所述正极集电部和所述盖体之间，配置有１个或多个的耐电解液性的金属挤压体，与所述金属连接板独立，所述正极集电部和所述盖体通过所述金属挤压体以电气方式连接，　所述电极组为通过所述盖体和所 述有底筒管的底部被加压的状态。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-2 2008-2244941.具有涡卷状电极组的二次电池，其中，正极和负极介以隔离物卷绕成涡卷状而得的电极组收纳于有底筒管中，以盖体密闭，正极集电部和兼作正极端子的所述盖体通过金属连接板以电气方式连接，所述正极集电部是设于所述电池组的所述正极的端面的金属露出部或与所述金属露出部以电气方式连接的金属制集电板，其特征在于，在所述正极集电部和所述盖体之间，配置有1个或多个的耐电解液性的金属挤压体，与所述金属连接板独立，所述正极集电部和所述盖体通过所述金属挤压体以电气方式连接，所述电极组为通过所述盖体和所述有底筒管的底部被加压的状态。2. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的二次电池，其特征在于，所述金属挤压体在与所述正极集电部的接触部和与所述盖体的接触部中的 至少一方焊接。3. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的二次电池，其特征在于， 所述金属挤压体自巻绕成涡巻状的电极组的中心向外周方向以长方形、条 状或波形的形状与所述正极集电部和所述盖体以电气方式连接。4. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的高倍率放电用二次电池， 其特征在于，所述正极的金属露出部向所述电极组的中心方向弯折而重叠。5. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的高倍率放电用二次电池， 其特征在于，所述金属露出部与所述隔离物的端面的一部分一起弯折。6. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的高倍率放电用二次电池， 其特征在于，所述正极的金属露出部和所述正极的金属制集电板点焊或激 光焊接。7. 如权利要求l所述的具有涡巻状电极组的高倍率放电用二次电池， 其特征在于，基于所述盖体和所述有底筒管的底部的加压力在3kgf/cm2...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本功，周华，桑名宏二，
申请(专利权)人：日本无公害电池研究所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]