專利名稱：電池及電池組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低速放電的備用電源等所使用的方形鋰離 子電池等的電池以及連^妻多個上述那才羊的電池而構成的電池 組，特別涉及一種使用了重量輕且具有剛性的樹脂制電池槽的、 高可靠性且低成本的電池及電池組。
背景技術：
例如，低速放電的用于備用的電源，由于被密閉于有限的 空間內(nèi)，因此希望其為小型重量輕且希望其為低成本。作為能 滿足這樣要求的電池，近年來多使用顯示出高能量密度、高輸 出密度的鋰離子電池，且該種電池作為二次電池較多地使用于 可動設備。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在鋰離子電池中，使用鋁罐、不銹鋼罐等金屬制罐、 鋁層壓制的電池槽作為外殼體、即電池槽。在金屬制罐的情況 下，雖然具有針對來自外部的沖擊的剛性，但由于是金屬，與 樹脂等相比增大了密度，在使用金屬制罐的情況下，存在降低 電池的質(zhì)量能量密度的問題。另一方面，在鋁層壓制電池槽的 情況下，雖然可以將電池構成得重量輕，但由于為軟性，因此， 針對來自外部的沖擊的強度不夠，為了補充強度，需要采取再 用具有剛性的殼體等外殼體覆蓋電池這樣的應對措施。
另外，在將使用了金屬制罐、鋁層壓制的電池槽的鋰離子 電池制成電池組的情況下，需要使用由金屬或樹脂構成的殼體、 電池組構件對單電池進行電池組化，因此，存在由此而使零部件數(shù)量增加的問題。
在鉛電池中，由于樹脂制的電池槽成本低而已經(jīng)被使用， 但由于樹脂不是具有完全的密封性的材料，因此，特別是在將 樹脂電池槽使用于鋰離子電池時產(chǎn)生問題。即，在鋰離子電池 的情況下，由于在電解液中使用有機溶劑，因此，特別是從樹 脂電池槽的壁面侵入水分、從壁面漏出由電解液的有機溶劑產(chǎn) 生的氣體成為損壞電池耐久性的主要原因。
與此相對，/>知也有如下結構在鉛電池中，例如在樹脂
電池槽的外側安裝金屬制的圓筒容器(參照專利文獻l)、在樹
脂電池槽中對金屬板進行一體化(參照專利文獻2)。采用上述 結構，可以防止樹脂電池槽的變形、破裂并提高其強度，并且 也可以抑制水分的透過蒸發(fā)。
專利文獻l:日本特開2002—56829號7^才艮 專利文獻2:日本特開平10—106513號7》才艮 但是，在上述專利文獻l、專利文獻2中所公開的那樣的結 構中，不僅很難說成是在降低零部件數(shù)量方面有特別改進，而 且相應地也難說成是能充分滿足輕重量化、低成本化方面的結 構。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種重量輕且具有剛性又具 有足夠的密封性的、可靠性高且降低了零部件個數(shù)的低成本的 電池及電池纟且。
為了達到上述目的，本發(fā)明的電池的特征在于將包含正 極、負極以及電解質(zhì)的發(fā)電元件配置于樹脂制的電池槽的容納 空間內(nèi)；分別與上述發(fā)電元件的正極及負極連接的集電體隔開 間隔地自上述電池槽的開口部向外方延伸出；配置有上述發(fā)電元件的整個電池槽被氣密且液密地封入到由包含金屬層的單層
或多層構成的外殼體的內(nèi)部；以覆蓋上述電池槽的開口部且從
兩側夾持兩集電體的方式配置密封構件并通過熔接而密封上述
電池槽的開口部；上述密封構件與電池槽的開口部周緣及兩集 電體的熔接比該密封構件彼此之間的熔接牢固；上述外殼體至
少在與上述電池槽的開口部相對應的位置被密封。
采用上述構成，樹脂電池槽被氣密且液密地封入到由包含 金屬層的單層或多層構成的外殼體的內(nèi)部，從而確保了需要的 剛性，并且?guī)缀醪挥袚p于樹脂電池槽的輕重量性、且密封性充 分。另外，通過以覆蓋電池槽的開口部且從兩側夾持配置于電 池槽的容納空間內(nèi)的發(fā)電元件的兩集電體的方式配置密封構件 并通過熔接而密封上述電池槽的開口部，因此，當電池的內(nèi)部 壓力上升到規(guī)定的程度時，上述密封構件彼此之間被熔接的密 封部分開裂氣體向外部放出。密封構件為與電池槽的開口部周 緣、集電體都進行熔接并密封上述部位的結構，但上述部位的 熔接比上述密封部位4皮此之間的熔接牢固，因此，當電池的內(nèi) 部壓力繼續(xù)上升時，上述密封構件與電池槽的開口部周緣、集 電體熔接的部分不開裂而呈密封的狀態(tài)，僅該密封構件彼此之 間的密封部分開裂而放出氣體。由此，該密封構件彼此之間的 密封部分起到作為安全閥的功能，且成為能將電池內(nèi)部的氣體 向外部引導的排出路。即，不需另外設置安全閥，利用電池槽 的開口部處的密封部分構成內(nèi)部壓力上升時的氣體排出機構， 因此，相應地降低了電池的零部件個數(shù)，由此使電池輕重量化 且也縮減了成本。
上述密封構件也可以為外殼體的一部分。 外殼體例如為具有足夠的柔軟性的外殼體，以覆蓋上述電 池槽的開口部且從兩側夾持兩集電體的方式配置外殼體，與電池槽的開口部周緣及集電體進行熔接而進行密封，并且使外殼 體彼此之間在兩集電體之間進行熔接而進行密封，從而可以使 該外殼體自身與上述密封構件同樣地發(fā)揮功能。由此進一步省 略了零部件個數(shù)，相應地使電池結構簡單化，也進一步縮減了成本。
優(yōu)選以蓋上述電池槽的開口部且乂人兩側夾持兩集電體的 方式配置具有剛性的固定構件并進行固定。
電池槽的開口部在延伸出有發(fā)電元件的集電體的部分，在 該狀態(tài)下不具有能經(jīng)得住來自外部的沖擊的強度，因此，通過 像上述那樣配設具有剛性的固定構件，可以確保在該部分所需 要的強度且為能經(jīng)得住來自外部的沖擊的構造。
另外，在該情況下，也可以在固定構件的內(nèi)側夾裝后述的 密封構件，但也可以使固定構件直接與電池槽的開口部周緣及 集電體進行熔接而進行密封、即使固定構件也發(fā)揮密封構件的 功能，這樣相應地降低了零部件個數(shù)。此時，在兩集電體之間 的部分、在固定構件彼此之間形成有相當于集電體厚度量的間 隙，但該間隙填充例如具有密封性的填充劑進行密封，當內(nèi)部 壓力上升時，該固定構件彼此之間的密封比電池槽的開口部周 緣及集電體與固定構件之間的密封先開裂即可。
優(yōu)選上述固定構件由樹脂構成。
作為固定構件的材質(zhì)，只要具有需要的剛性，可以使用任 意的材料，但使用樹脂可以既確保需要的剛性、又可構成重量 輕的固定構件，且可以為便宜的固定構件。
上述密封構件與外殼體為各自獨立的部件，優(yōu)選上述密封 構件是將由包含金屬層的單層或多層構成的膜材制成帶狀而成 的構件。
采用上述結構，可以做成與電池槽開口部處的需要密封部分的形狀相對應的密封構件，因此，可以更可靠且容易地密封 該部分，也可以相應地提高可靠性及作業(yè)性。 上述電池優(yōu)選為鋰離子電池。
本發(fā)明也可以適用于例如4臬氫電池、4臬鎘蓄電池等，但在
鋰離子電池的情況下，如前所述，從樹脂電池槽的壁面侵入水 分、由電解液的有機溶劑產(chǎn)生的氣體從壁面漏出尤其成為問題， 因此，本發(fā)明的效果的意義在于幾乎不有損于樹脂電池槽的輕 重量性、且密封性充分。另外，不僅是由于使用樹脂電池槽， 也由于省略安全閥而降低零部件個數(shù)而輕重量化，從而可以不 有損于鋰離子電池的較大的優(yōu)點、即高質(zhì)量能量密度地構成電 池。
另外，為了達到上述目的，本發(fā)明的電池組的特征在于 將包含正極、負極及電解質(zhì)的發(fā)電元件一個個地配置于形
成在樹脂制的電池槽上的多個容納空間內(nèi)；
分別與上述各發(fā)電元件的正極及負極連接的集電體分別自
形成于上述電池槽上的多個開口部相互隔開間隔地向外方延伸
出；
配置有上述發(fā)電元件的整個電池槽被氣密且液密地封入到 由包含金屬層的單層或多層構成的外殼體的內(nèi)部；
以覆蓋上述電池槽的各開口部且從兩側夾持各發(fā)電元件的 兩集電體的方式配置密封構件并進行熔接，從而密封上述電池 槽的各開口部；
使上述密封構件與電池槽的各開口部周緣及各發(fā)電元件的 兩集電體的熔接比該密封構件彼此之間的熔接牢固；
上述發(fā)電元件的集電體串聯(lián)或并聯(lián)地連接且與正極集電端 子及負極集電端子連接，該正極集電端子及負極集電端子向上 述外殼體的外部延伸出；上述外殼體至少在上述正極集電端子及負極集電端子的延 伸出部分被密封。
采用上述結構，與上述電池(單電池)的情況相同，樹脂 電池槽被氣密且液密地封入到由包含金屬層的單層或多層構成 的外殼體內(nèi)，從而確保了需要的剛性，并且?guī)缀醪挥袚p于樹脂 電池槽的輕重量性、且密封性充分。另外，通過以覆蓋上述電 池槽的各開口部且從兩側夾持配置于電池槽的容納空間內(nèi)的各 發(fā)電元件的兩集電體的方式配置密封構件并通過熔接而密封上 述電池槽的各開口部，因此，密封構件彼此之間的密封部分起 到安全閥的功能，且為能將電池內(nèi)部的氣體向外部引導的排出 路。即，不需另外設置安全閥，利用電池槽的各開口部處的密 封部分構成內(nèi)部壓力上升時的氣體排出^L構，因此，相應地降
低電池組的零部件個數(shù)，由此使電池組輕重量化且也縮減了成 本。
另外，通過在正極集電端子及負極集電端子的延伸出部分 密封上述外殼體，從而利用正極集電端子及負極集電端子的延 伸出部分形成氣體排出路的 一部分，可以使外殼體在該部分斷 裂而將氣體放出到外部，因此，在該部分，利用簡單且有效的 結構形成有能將氣體順利地放出到外部的氣體排出路。
另外，由于為在樹脂電池槽內(nèi)形成有多個容納空間、將包 含正極、負極及電解質(zhì)的發(fā)電元件一個個地配置于上述各容納 空間內(nèi)的結構，因此，不用特別準備并使用由金屬或樹脂構成 的殼體、電池組構件而構成電池組，相應地進一步降j氐了電池 組的零部件個數(shù)，由此進一步使電池組輕重量化且也進一步縮 減了成本。
優(yōu)選以覆蓋上述電池槽的開口部的方式配置具有剛性的固 定構件進行固定。
9采用上述構成，與上述電池(單電池)的情況相同，可以 做成確保了在電池槽的開口部延伸出有各發(fā)電元件的集電體的 部分所需要的強度且能經(jīng)得住來自外部的沖擊的構造。
優(yōu)選上述固定構件具有能覆蓋被上述串聯(lián)或并列連接而成 的整個集電體的形狀，并且具有供上述正極集電端子及負極集 電端子穿過的缺口部。
上述固定構件與例如上述電池(單電池)的情況相同，也 可以為以覆蓋電池槽的各開口部且從兩側夾持各發(fā)電元件的兩 集電體的方式配置并進行固定的結構，通過具有像上述那樣能 覆蓋被串聯(lián)或并列地連接起來的整個集電體的形狀，且具有供 上述正極集電端子及負極集電端子穿過的缺口部，從而可以更 容易且可靠地配置固定構件。即，可以用一個固定構件覆蓋整 個集電體，因此與例如將固定構件 一 個個地相對應配置于電池 槽的各開口部的情況相比，可以更容易地構成固定構件，且也 可以容易且可靠地進行其配置及固定的作業(yè)。
另外，以密封缺口部以外的部分的方式配置并固定上述固 定構件，可以將氣體更順利且可靠地引導至該缺口部、即正極 集電端子及負極集電端子的延伸出部分。
優(yōu)選上述固定構件由樹脂構成。
作為固定構件的材質(zhì)，與上述電池(單電池)的情況相同， 只要具有需要剛性，可以使用任意的材料，但使用樹脂可以既 確保需要的剛性又構成為重量輕的固定構件，且可以為廉價的 固定構件。
上述密封構件優(yōu)選是將由包含金屬層的單層或多層構成的 膜材制成帶狀的構件。
采用上述結構，與上述電池(單電池)的情況相同，可以 做成與電池槽各開口部處的需要密封部分的形狀相對應的密封構件，因此，可以更可靠且容易地密封該部分，可以相應地拔: 高可靠性及作業(yè)性。
上述電池組優(yōu)選為將鋰離子電池制成單電池的電池組。 作為構成電池組的單電池，與上述電池(單電池)的情況 相同，可以為例如4臬氫電池、4臬鎘蓄電池等，^旦在4里離子電池 的情況下，如前所述，從樹脂電池槽的壁面侵入水分、由電解 液的有機溶劑產(chǎn)生的氣體從壁面漏出尤其成為問題，因此，本 發(fā)明的效果的意義在于幾乎不有損于樹脂電池槽的輕重量性、 且密封性充分。另外，不僅由于使用樹脂電池槽，也由于省略 安全閥、省略用于特別做成電池組的殼體、電池組構件這樣的 零部件個數(shù)降低而輕重量化，從而可以不有損于鋰離子電池的 較大的優(yōu)點、即高質(zhì)量能量密度地構成電池組。
釆用本發(fā)明的電池，在樹脂制的電池槽的容納空間內(nèi)配置 包含正極、負極及電解質(zhì)的發(fā)電元件，分別與該發(fā)電元件的正 極及負極連接的集電體隔開間隔地自上述電池槽的開口部向外 方延伸出，配置有上述發(fā)電元件的整個電池槽被氣密且液密地 封入到由包含金屬層的單層或多層構成的外殼體的內(nèi)部，通過 以覆蓋上述電池槽的開口部且從兩側夾才爭兩集電體的方式配置 密封構件并通過熔接而密封上述電池槽的開口部，上述密封構 件與電池槽的開口部周緣及兩集電體之間的熔接比該密封構件 彼此之間的熔接牢固，上述外殼體為至少在與上述電池槽的開 口部相對應的位置被密封的結構，因此，確保了需要的剛性， 并且?guī)缀醪挥袚p于樹脂電池槽的輕重量性、且密封性充分。另 外，當電池的內(nèi)部壓力上升到規(guī)定的程度時，上述密封構件彼 此之間被熔接的密封部分開裂，氣體向外部放出。即，上述密 封構件彼此之間的密封部分起到安全閥的功能，且為能將電池 內(nèi)部的氣體向外部引導的排出路。因此，不需另外設置安全閥，利用電池槽的開口部的密封部分構成內(nèi)部壓力上升時的氣體排 出機構，相應地降低了電池的零部件個數(shù)，由此使電池輕重量 化且也縮減了成本。
因此，采用本發(fā)明，得到重量輕且具有剛性又具有足夠的 密封性的、可靠性高、且零部件個數(shù)降低的低成本電池。


圖l是本發(fā)明的電池所使用的正極的主視圖。
圖2是本發(fā)明的電池所使用的負極的主視圖。 圖3是本發(fā)明的電池所使用的分離片的立體圖。 圖4是將圖l的正極用圖3的分離片夾著形成為袋狀而構成
的裝袋分離片正極的主視圖。
圖5是本發(fā)明的電池所使用的層疊電極體的分解立體圖。 圖6是本發(fā)明的電池所使用的層疊電極體的側視圖。 圖7是本發(fā)明的電池所使用的單電池用電池槽的立體圖。 圖8是將構成本發(fā)明的電池的單電池用電池槽、層疊電極
體及密封構件分離了的狀態(tài)的立體圖。
圖9是表示從本發(fā)明的電池上除去外殼體的狀態(tài)的立體圖。
圖IO是本發(fā)明的電池所使用的外殼體的立體圖。 圖ll是本發(fā)明的電池的立體圖。
圖12是將構成本發(fā)明的電池組的電池組用電池槽及密封 構件分離了的狀態(tài)的立體圖。
圖13是圖12的電池組用電池槽的俯視圖。
圖14是圖12的電池組用電池槽的主視圖。
圖15是將構成本發(fā)明的電池組的電池組用電池槽及固定 構件分離了的狀態(tài)的立體圖。
1圖16是本發(fā)明的電池組的立體圖。
圖17是構成本發(fā)明的電池組所使用的外殼體的側面件的 主視圖。
圖18是構成本發(fā)明的電池組所使用的外殼體的前后表面
件的主視圖。
圖19是構成本發(fā)明的電池組所使用的外殼體的上下表面 件的主視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明絲毫不限 定于以下的最佳形式，可在不改變其主旨的范圍內(nèi)適當變更實 施。
制作正極
混合90質(zhì)量％的作為正極活性物質(zhì)的LiC。02 、 5質(zhì)量％的作 為導電劑的炭黑、5質(zhì)量％的作為粘結劑的聚偏氟乙烯、作為溶 劑的N—甲基吡咯烷銅(NMP)溶液，將其調(diào)制成正極用漿之 后，將該正極用漿涂敷于除了正極集電片的焊接部位以外的、 作為正極集電體的鋁箔(厚度15nm)的兩面上。然后，如 圖1所示，對溶劑進行干燥并用輥壓制至規(guī)定厚度(O.lmm), 將其切斷為具有規(guī)定寬度及高度(寬Ll二95mm、高L2二95mm) 且正極集電片(未涂敷正極用漿的部分)ll突出的形狀，從而 制作成了正極l。正極用漿的涂敷尺寸為寬度95mm、高度 94mm。
制作負極
混合95質(zhì)量％的作為負極活性物質(zhì)的石墨粉末、5質(zhì)量％的 作為粘結劑的聚偏氟乙烯、作為溶劑的NMP溶液，將其調(diào)制成 漿之后，將該漿涂敷于除了負極集電片的焊接部位以外的、作為負極集電體的銅箔(厚度lOym)的兩面上。然后，如圖2 所示，對溶劑進行干燥并用輥壓縮至規(guī)定厚度，將其切斷為具 有規(guī)定寬度及高度(寬L8二100mm、高L9二100mm、 LKL8、 L2〈L9)且負極集電片(未涂敷漿的部分)12突出的形狀，從 而制作成了負極2。
制作裝袋分離片正極
如圖3所示，準備2張切斷為與負極2相同大小(寬 L3=L8=100mm、高L4=L9=100mm )的聚丙烯(PP )制分離 片3a，如圖4所示，用該分離片3a夾著正極l，在分離片3端部 的熔接部4進行熱熔接將其形成為袋狀。
制作層疊電極體
如圖5所示，分別準備10張裝袋分離片正極l、 11張負極2 并將它們層疊起來，將兩端面作為負極2，在兩端面上配置用 于保持形狀的聚丙烯制端面片6,如圖6所示，用絕緣帶7連接 兩端面片6，制作層疊電極體IO。層疊電極體10的厚度為 2.2mm。接著，利用超音波焊接將正極集電片ll及負極集電片 12焊接成集電條14。另外，圖中14為與正極集電片ll連接的正 極集電條，與負極集電片12連接的負極集電條未在圖6中圖示， 但在圖8中用參照符號15圖示。
制作單電池用樹脂電池槽
如圖7所示，制作了具有下述容納空間且在上部形成有開 口 13A的橫向?qū)挾萀ll二106mm、高度L12二107mm 、厚度 Tll二6.4mm的聚丙烯制單電池用電池槽13。上述容納空間為橫 向?qū)挾菶13二102mm、深度L14二105mm、進深T12二2.4mm。
制作電池
如圖8所示，將上述層疊電極體10自開口 13A插入并配置于 單電池用電池槽13的容納空間內(nèi)。接著，準備2張長106mm、寬6.4mm的帶狀鋁層壓片將其作為密封構件16a、 16b,將該密 封構件16a、 16b分別在寬度方向中央沿長度方向折彎成直角而 成為截面鉤形狀，以使兩密封構件16a、 16b各自立起的一片部 分相互相對、各自的另 一片部分向相互相反方向延伸的姿勢， 沿單電池用電池槽13的上端緣配置這些密封構件16a、 16b，使 用遇熱而熱熔接的粘接劑，以將兩密封構件16a、 16b熱熔接于 單電池用電池槽13的上端緣、并且使其從兩側夾持作為層疊電 極體10的集電體的正極集電片11/正極集電條14及負極集電片 12/負極集電條15的方式，對位于兩密封構件16a、 16b各自的 一片部分上的上述兩集電體之間的部位4皮此之間進行熱熔接而 進行密封。此時，避免了正極集電片11/正才及集電條14以及負才及 集電片12/負極集電條15與兩密封構件16a、 16b進行熱熔接。 然后，在特殊氣體介質(zhì)下以體積比3 0:7 0的比例混合碳酸亞乙酯 (EC )和碳酸曱乙酯(MEC ),在混合而成的混合溶劑中以1M (摩爾/升)的比例溶解LiPFe,將溶解后的電解液從上述正極 集電片11/正極集電條14及負極集電片12/負極集電條15與兩密 封構件16a、 16b之間注入到單電池用電池槽13的容納空間內(nèi)， 使用遇熱而熱熔接的粘接劑對正極集電片11/正極集電條14及 負極集電片12/負極集電條15和兩密封構件16a、 16b進行熱熔 接而進行密封。此時，使上述密封構件16a、 16b與單電池用電 池槽13的上端緣以及層疊電極體10的兩集電體的熔接比該密 封構件16a、 16b彼此之間的熔接更牢固。接著，如圖9所示， 從上述密封構件16a、 16b的兩側沿單電池用電池槽13的上端^彖 配置兩根樹脂(聚丙烯)制的方棒狀的固定構件17a、 17b并進 行固定，該固定構件17a、 17b具有與單電池用電池槽13的橫向 寬度L11相等的長度、單電池用電池槽13的厚度T11的1/2左右 的進深、與該進深大致相同程度的厚度。然后，如圖10所示，用外殼體18a、 18b從前后兩側覆蓋上述單電池用電池槽13,對 外殼體18a、 18b的整周緣部19a、 19b進行熱熔接而進行密封， 外殼體18a、 18b由與固定了上述密封構件16a、 16b的狀態(tài)的 單電池用電池槽13的平面形狀大致相似、且具有比該整個單電 池用電池槽13的尺寸大 一 些的尺寸的大致方形狀的兩張鋁層 壓片構成，如圖ll所示，除了僅正極集電條14、負極集電條15 的前端部露出到外部之外，整個單電池用電池槽13一皮氣密且液 密地封入到外殼體18a、 18b內(nèi)，從而制作成了電池(單電池)。 此時，除了正極集電條14及負極集電條15之間的部分以外的部 分的外殼體18a、 18b彼此之間的熔接以及外殼體18a、 18b與 正極集電條14、負極集電條15之間的熔接比正極集電條14及負 極集電條15之間的部分的外殼體18a、 18b彼此之間的熔接牢 固。
制作電池組用樹脂電池槽
如圖12~圖14所示，在進深方向上以間隔Sl二4mm平行排 歹寸5歹lU也酉己置沖黃向?qū)挾萀17二102mm、 S果度L18:105mm、進5果 T13二2.4mm的容納空間，由此，在距離上端面的整周緣間隔 Sl二2mm的內(nèi)側位置，制作成了形成有5列開口 20A的一黃向?qū)挾?L15二106mm、高度L16二107mm、厚度T13二32mm的聚丙歸制 的電池組用電池槽20。
制作電池組
如圖12 圖14所示，準備5個與上述單電池所使用的層疊電 極體相同的層疊電極體IO,將它們分別 一個個地自開口 20A插 入并配置于上述電池組用電池槽20的容納空間內(nèi)。接著，準備 兩個將長106mm、寬6mm的帶狀鋁層壓片自寬度方向中央在 稍靠一方的位置沿長度方向折彎成直角、具有寬2mm的水平片 及高4mm的垂直片的截面鉤形狀的端部密封構件21a,并且準備4個將長106mm、寬12mm的帶狀鋁層壓片沿長度方向進行 兩次直角彎折而成的具有寬4mm的水平片及兩側高4mm的垂 直片的截面槽形狀的中間部密封構件21b,在上述電池組用電 池槽20中，沿位于開口 20A前后方向的兩外側位置的寬2mm的 前側端緣部及后側端緣部分別配置上述端部密封構件21a的水 平片并進行熱熔接，并且在位于5列開口 20A之間的各寬度 4mm的4列的位置上分別配置上述中間部密封構件21b的水平 片并進行熱熔接，使其從前后兩側夾持分別插入到5列開口 20A 內(nèi)的各層疊電極體10的正極集電片11/正極集電條14及負極集 電片12/負極集電條15,對位于上述端部密封構件21a及中間部 密封構件21b的垂直片的各自上的上述兩集電體之間的部位彼 此之間進行熱熔接而進行密封。此時，不對各正極集電片11/ 正極集電條14及各負極集電片12/負極集電條15與端部密封構 件21a及中間部密封構件21b的垂直片進行熱熔接。然后，用同 樣的方法將與上述單電池的情況相同的電解液注入到電池組用 電池槽20的容納空間內(nèi)，對各正極集電片11/正極集電條14及 各負極集電片12/負極集電條15與端部密封構件及21a及中間 部密封構件21b的垂直片進行熱熔接而進行密封。此時，上述 密封構件21a、 21b與電池組用電池槽20的各開口 20A周緣及各 層疊電極體10的兩集電體的熔接比該密封構件21a、 21b彼此之 間的熔接牢固。接著，如圖15所示，用板狀銅線23將正極、負 極交替連接的方式串聯(lián)連接5個層疊電極體10的正極集電條14 及負極集電條15,在兩端的正極集電條14及負極集電條15上分 別連接板狀的集電端子24、 25,使這些集電端子24、 25分別沿 前后方向水平地朝向電池組用電池槽20的外方延伸出。接著， 如同圖所示，制作具有如下結構的固定構件21:利用從與電池 組用電池槽20的上端面大致相等的長方形狀的頂板部的兩長邊(L19=102mm)及兩短邊(L20=32mm )向下方垂直地延 伸的、高度Hll二llmm 的前后兩側面及左右兩側面形成下表面 部開口的內(nèi)腔21A，在上述前后兩側面的各自的一端部上設有 橫向?qū)挾萀21二14mm、高度H12二9mm的長方形狀的缺口部 22a、 22b,以使固定構件21從上方覆蓋上述5組正極集電條14 及負極集電條15且4吏兩集電端子24、 25穿過缺口部22a、 22b 的方式嵌接并固定該固定構件21。此時，使固定構件21以密封 除了缺口部22a、 22b以外的部分的方式熔沖妻于電池組用電池槽 20的上端面。最后，如圖16所示，用由鋁層壓片構成的外殼體 26覆蓋上述電池組用電池槽20,對外殼體26的端緣部進行熱熔 接而進行密封，除了僅兩集電端子24、 25的前端部露出到外部 以外，整個電池組用電池槽20被氣密且液密地封入到外殼體26 內(nèi)，從而制作成了電池組。上述外殼體26構成為分別在左右兩 側面上配置如圖17所示的側面件26S，在前后表面上配置如圖 18所示的前后表面件26F,在上下兩表面上配置如圖19所示的 上下表面件26T。上述側面件26S形成為如下形狀在與電池組 用電池槽20的厚度T13相等的寬L22二32mm、與電池組用電池 槽20和固定構件21的合計高度L16+H11相等的高度 L23^107+ll:118mm的主體上下分別形成有寬Wl:5mm的帶 狀第l折返部，該第l折返部自該主體向左右方向各自再延伸出 寬El二5mm。上述前后表面件26F形成為如下形狀在與電池 組用電池槽20的橫向?qū)挾萀l5相等的橫向?qū)挾萀24=106mm 、 與電池組用電池槽20和固定構件21的合計高度L16+H11相等 的高度L25=107+ll = 118mm的主體上下分別形成有寬 W2二5mm的帶狀第l折返部，該帶狀第l折返部自該主體向左右 方向各自再延伸出寬E2二5mm。上述上下表面件26T形成為長 邊L26:116mm、短邊L27:42mm的長方形狀。上述側面件26S上的主體與第1折返部的交界線F1為谷折(或峰折)，并且從該
交界線Fl的兩端分別向第l折返部的角部沿傾斜方向延伸的斜 線F2為谷折(或峰折)，從而形成有三角形狀的第2折返部，另 一方面，上述前后表面件26F也同樣地形成有交界線F3為谷折 (或峰折)且斜線F4為谷折(或峰折)而成的第2折返部，如 圖16所示，這些側面件26S及前后表面件26F的第l折返部與上 述上下表面件26T的周緣部重合并進行熱熔接，側面件26S的第 2折返部與前后表面件26F的第2折返部重合進行熱熔接(在圖 中261表示的部分)。此時，前后表面件26F上側的第l折返部與 上側的上下表面件(上表面件)26T以將兩集電端子24、 25夾 持于中間的方式重合，該第l折返部與上表面件26T進行熱熔 接，并且該第1折返部及上表面件26T與兩集電端子24、 25進行 熱熔接。另外，此時使外殼體26的構成構件(側面件26S、前 后表面件26F及上下表面件26T)之間的熔接比該第l折返部及 上表面件26T與兩集電端子24、 25的熔接牢固。另外，側面件 26S主體的側緣與前后表面件26F主體的側緣通過粘貼寬 10mm的鋁帶27而接合、密封，構成如圖16所示的外殼體26。 實施例1
作為實施例l的電池，使用了與在用于實施上述發(fā)明的最 佳方式中所說明的電池(單電池)相同制作的電池。 以下將這樣制作的電池稱作電池A1 。 單電池的充放電試驗
以l.OIt ( 2.5A)的電流恒流充電到終止電壓4.2V之后，以 l.OIt (2.5A)的電流恒流放電到終止電壓2.5V。
在上述充放電中，平均放電電壓為3.7V，放電容量為 2.5Ah。
單電池的作用在上述電池A1中，在聚丙烯樹脂制的單電池用電池槽13
的容納空間內(nèi)配置有包含有層疊電極體10及電解液的發(fā)電元 件，分別與該發(fā)電元件的正極l及負極2連接的、作為集電體的 正極集電片11/正才及集電條14及負極集電片12/負才及集電條15隔 開間隔地自上述單電池用電池槽13的開口 13A向外方延伸，酉己 置有上述發(fā)電元件的整個單電池用電池槽13被氣密且液密地 封入到由包含金屬層的多層構成的鋁層壓片制的外殼體18a、 18b的內(nèi)部，通過以覆蓋上述單電池用電池槽13的開口 13A且 從兩側夾持兩集電體的方式配置密封構件16a、 16b并通過熔接 而密封上述單電池用電池槽13的開口 13A，上述密封構件16a、 16b與單電池用電池槽13的開口 13A周緣及兩集電體11/14、 12/15的熔接比該密封構件16a、 16b彼此之間的熔接牢固，上 述外殼體18a、 18b至少在與上述單電池用電池槽13的開口 13A 相對應的位置、即整周緣被密封。
在上述電池A1的結構中，單電池用電池槽13被氣密且液密 地封入到由鋁層壓片構成的外殼體18a、 18b的內(nèi)部，從而確保 了需要的剛性，并且?guī)缀醪挥袚p于單電池用電池槽13的輕重量 性、且密封性充分。另外，通過以覆蓋單電池用電池槽13的開 口 13A并且從兩側夾持配置于單電池用電池槽13的容納空間內(nèi) 的發(fā)電元件的兩集電體的方式配置密封構件16 a 、 16 b并通過熔 接而密封上述單電池用電池槽13的開口 13A,因此，當電池A1 的內(nèi)部壓力上升到規(guī)定程度時，上述密封構件16a、 16b彼此之 間被熔接的密封部分開裂而使氣體向外部放出。密封構件16a、 16b為與單電池用電池槽13的開口 13A周緣、集電體都進行熔 接而密封這些部位的結構，但由于這些部位處的熔接比上述密 封構件16a、 16b彼此之間的熔接牢固，因此，當電池A1的內(nèi) 部壓力繼續(xù)上升時，上述密封構件16a、 16b與單電池用電池槽13的開口 13A周緣、集電體熔接的部分不開裂呈密封的狀態(tài)， 僅該密封構件16a、 16b彼此之間的密封部分開裂而放出氣體。 由此，該密封構件16a、 16b彼此之間的密封部分起到安全閥的 作用，且作為能將電池A1內(nèi)部的氣體向外部引導的排出路。另 外，當上述密封構件16a、 16b彼此之間熔接的密封部分開裂氣 體向外部放出時，接著在與單電池用電池槽13的開口 13A相對 應的位置處的外殼體18a 、 18b的密封斷裂而使氣體向外部放 出。外殼體18a、 18b與集電體14、 15的熔接比與單電池用電池 槽13的開口 13A相對應的位置(具體地講為集電體14、 15之間 的位置)處的外殼體18a、 18b彼此之間的熔接牢固，因此，當 電池A1的內(nèi)部壓力繼續(xù)上升時，僅與單電池用電池槽13的開口 13A相對應的位置處的外殼體18a、 18W皮此之間的密封部分開 裂而放出氣體。即，與上述密封構件16a、 16b彼此之間的密封 情況相同，利用外殼體18a、 18b的密封斷裂這樣簡單的機構， 構成與安全閥相同的氣體排出機構。另外，通過以覆蓋上述單電池用電池槽13的開口 13A且從 兩側夾持兩集電體的方式配置具有剛性的固定構件17a、 17b 并進行固定，乂人而構成為如下結構確保了比形成有單電池用 電池槽13的開口 13A的上端面更上位的部位、特別在由密封構 件16a、 16b進行密封部分所需要的強度且能經(jīng)得住來自外部的 沖擊的結構。另外，由于上述固定構件17a、 17b由聚丙烯樹脂構成，因 此具有與單電池用電池槽13相等的剛性，該固定構件17a、 17b 既起到補充比該單電池用電池槽13更上位的部位的強度的功 能，又與單電池用電池槽13同樣地構成為重量輕且為廉價的構件。另外，上述密封構件16a、 16b與外殼體18a、 18b分別獨立形成，是將鋁層壓片制作為帶狀而成的，因此，密封構件16a、 16b為與單電池用電池槽13的開口 13A處的需要密封部分的形 狀相對應，因此可以更可靠且容易地密封該部分，相應地可靠 性及作業(yè)性也良好。 實施例2作為實施例2的電池組，使用了與在用于實施上述發(fā)明的 最佳方式中所:沈明的電池組相同地制作的電池。 以下將這才羊制作的電池組稱作電池組B1 。 電池組的充ii電試驗以1.0It(2.5A)的電流恒流充電到終止電壓21V之后，以 l.OIt ( 2.5A)的電流恒流放電到終止電壓12.5V。在上述充》文電中，平均放電電壓為18.5V,》文電容量為 2.5Ah。電池組的作用在上述電池組B1中，將包含層疊電極體10及電解液的發(fā)電 元件 一 個個地配置于形成在聚丙烯樹脂制的電池組用電池槽 20上的5個容納空間內(nèi)，分別與各發(fā)電元件的正極1及負極2連 接的、作為集電體的正極集電片11/正極集電條14及負極集電片 12/負極集電條15自形成于上述電池組用電池槽20上的5列開 口 20A中的各個開口隔開間隔地向外方延伸出，配置了上述發(fā) 電元件的整個電池組用電池槽2CH皮氣密且液密地封入到由包 含金屬層的單層或多層構成的鋁層壓片制的外殼體26的內(nèi)部， 通過以覆蓋上述電池組用電池槽20的各開口 20A且從兩側夾持 各發(fā)電元件的兩集電體的方式配置密封構件21a、 21b并通過熔 接而密封上述電池組用電池槽20的各開口 20A,上述密封構件 21a、 21b與電池組用電池槽20的各開口 20A周緣及各層疊電極 體10的兩集電體11/14、 12/15的熔接比該密封構件21a、 21b述發(fā)電元件的集電體被串列或并聯(lián)連接且與正極及負極集電端子24、 25連接，該正極及負極集電端 子24、 25向上述外殼體26的外部延伸出，上述外殼體26的前后 表面件26F的第l折返部與上表面件26T的周緣部至少在上述 正極及負極集電端子24、 25的延伸出部分^皮密封。在上述電池組B1中，與上述單電池A1的情況相同，電池組 用電池槽20一皮氣密且液密地封入到由鋁層壓片構成的外殼體 26內(nèi)，從而確保了需要的剛性，并且?guī)缀醪粫p害電池組用電 池槽20的輕重量性、且密封性充分。另外，通過以覆蓋上述電 池組用電池槽20的各開口 20A且從兩側夾持配置于電池組用電 池槽20的容納空間內(nèi)的各發(fā)電元件的兩集電體的方式配置密 封構件21a、 21b并通過熔接而密封上述電池組用電池槽20的各 開口20A，因此，密封構件21a、 21b彼此之間的密封部分起到 安全閥的功能，且作為能將構成電池組B1的電池內(nèi)部的氣體向 外部引導的排出路。即，不另外設置安全閥，利用電池組用電 池槽20的各開口 20A處的密封部分構成內(nèi)部壓力上升時的氣體 排出機構，因此，相應地降低了電池組B1的零部件個數(shù)，由此 使電池組B1輕重量化且也縮減了成本。另外，通過在正極及負極集電端子24、 25的延伸出部分密 封外殼體26,從而形成為利用正極及負極集電端子24、 25的延 伸出部分形成氣體排出路的 一 部分、使外殼體2 6的密封在該部 分斷裂而將氣體放出到外部的結構，因此，在該部分，利用簡 單且有效的結構形成有能將氣體順利地放出到外部的氣體排出 路。即，在上述電池組B1中，構成該電池組B1的5個電池中的 任一個電池內(nèi)壓上升時，首先，該電池的密封構件21a/21b彼 此之間的密封斷裂而使該殼體內(nèi)的氣體從電池組用電池槽20的開口20A向外部放出，接著，正極及負極集電端子24、 25的 延伸出部分處的外殼體26的密封(即，利用前后表面件26F上 側第1折返部及上表面件26T與兩集電端子24、25的熔接進行的 密封)斷裂而使氣體向外部放出。此時，從開口20A放出的氣 體3皮引導而通過固定構件21的缺口部22a、 22b,沿正極及負極 集電端子24、 25的延伸出方向向外方放出。即，形成有從開口 20A經(jīng)過固定構件21的缺口部22a、 22b至夕卜殼體26的外部的氣 體排出路，由此氣體被順利地引導放出。此時，使正極及負極 集電端子24、 25的延伸出部分作為氣體排出路發(fā)揮功能，與例 如將正極及負極集電端子24、 25的延伸出部分及氣體排出路分 別形成于不同的部位的情況相比，形成為結構簡單化且利用正 極及負極集電端子24、 25的延伸出部分能有效地排出氣體的結 構。另外，此時，密封構件21a/21b彼此之間的密封及外殼體 26的密封與上述單電池A1的情況相同，構成為利用簡單的結構 能有效地發(fā)揮與安全閥相同的功能的氣體排出機構。另外，在 電池組B1的情況下，由于電池內(nèi)壓的上升而使第一個電池的密 封構件21a/21b彼此之間的密封斷裂，接著，使外殼體26的密 封斷裂，氣體向外部放出，因此，異常產(chǎn)生的電池影響不會對 其它電池帶來影響。另外，由于為在電池組用電池槽20上形成有5個容納空間、 將包含正極l、負極2及電解質(zhì)的發(fā)電元件一個個地配置于上述 各容納空間內(nèi)的結構，因此，不用特別準備并使用由金屬或樹 脂構成的殼體、電池組構件而構成電池組Bl,相應地進一步降 低了電池組B1的零部件個數(shù)，由此使電池組B1進一步輕重量化 且也進一步縮減了成本。另外，覆蓋上述電池組用電池槽20的開口 20A,配置并固 定具有剛性的固定構件21并固定，從而與上述單電池A1的情況相同，形成為確保了在電池用電池槽20的開口 20A中的各發(fā)電 元件集電體延伸出的部分所需要的強度且能經(jīng)得住來自外部的 沖擊的結構。另外，上述固定構件21具有能覆蓋被串聯(lián)連接的整個集電 體14、 15的形狀，并且具有供正極及負極集電端子24、 25穿過 的缺口部22a、 22b,從而可以更容易且可靠地配置固定構件21。 即，可以用一個固定構件21覆蓋整個集電體14、 15,因此，例 如與將固定構件一個個地配置在電池組用電池槽20的各開口 20A內(nèi)的情況相比，可以更容易地構成固定構件21,并且也可 以容易且可靠地進行其配置及固定作業(yè)。另外，通過配置并固定上述固定構件21使其密封缺口部 22a、 22b以夕卜的部分，可以將氣體更順利且可靠地引導至該缺 口部22a、 22b即正極及負極集電端子24、 25的延伸出部分。另外，上述固定構件21由聚丙烯樹脂構成，從而確保了需 要的剛性，既起到使其補充比電池組用電池槽2 0更上位的部位 的強度，又構成為重量輕且廉價的構件。另外，上述密封構件21a、 21b為將鋁層壓片制作為帶狀而 成的構件，因此，與上述單電池A1的情況相同，為與電池組用 電池槽20的各開口 20A處的需要密封部分的形狀相對應的密封 構件，因此，可以更可靠且容易地密封該部分，相應地可靠性 及作業(yè)性也良好。其它事項(l)作為外殼體，除了像上述鋁層壓片那樣由包含金屬 層的多層構成之外，也可以使用由像例如鋁箔、銅箔等那樣單 一的金屬層構成。在該情況下，外殼體與集電體之間由用于使 它們熱熔接的粘接劑進行絕緣。另外，外殼體彼此之間的熔接 控制為其它部位比集電體之間的部位更牢固即可，由此可以使集電體之間的外殼體彼此之間的密封部分發(fā)揮安全閥的功能。(2) 在單電池的情況下，除了使用像上述那樣的密封構 件以外，也可以為例如外殼體的 一部分兼作密封構件的結構， 即密封構件為外殼體的一部分的結構。在外殼體由例如具有足 夠的柔軟性的層壓片、金屬箔構成的情況下，配置外殼體使其 覆蓋電池槽的開口部且從兩側夾持兩集電體，使電池槽的開口 部周緣及集電體進行熔接而進行密封，并且使外殼體彼此之間 在兩集電體之間熔接而進行密封，從而可以使該外殼體自身與 密封構件同樣地發(fā)揮功能。由此，進一步省略了零部件個數(shù)， 相應地使電池結構簡單化且也降低了成本。(3) 作為電池組用的電池槽，除了像上述那樣形成有多 個容納空間的 一體電池槽以外，也可以為例如連4妄多個形成有 一個或多個容納空間的電池槽而構成的電池槽。在該情況下， 例如若利用熔接、粘接劑進行接合等的方法直接連接多個電池 槽，則不需要另外的連接構件，因此，在零部件個數(shù)方面優(yōu)選。(4) 作為正極活性物質(zhì)，并不限定于上述鈷酸鋰，也可以為鈷一鎳一錳的鋰復合氧化物、鋁一鎳一錳的鋰復合氧化物、 鋁一鎳一鈷的鋰復合氧化物等的包含鈷、鎳或錳的鋰復合氧化 物、尖晶石型錳酸鋰等。(5 )作為負極活性物質(zhì)，除了天然石墨(black lead)、 人造石墨等石墨以外，也可以為石墨(graphite )、焦炭、氧化 錫、金屬鋰、硅及它們的混合物等，能插入脫離鋰離子即可。(6)作為電解液，并不特別限定于本實施例所示的電解 液，作為鋰鹽可以舉出例如LiBF4、 LiPF6、 LiN ( S02CF3) 2、 LiN ( S02C2F5) 2、 LiPF6—x ( CnF2n+1) x (其中，l<x<6、 n二l或2)等，可以混合它們中的1種或2中以上使用。鹽(salt) 的濃度不特別限定，但優(yōu)選每1升電解液0.8 1.8摩爾。另外，26作為溶劑種類，除了上述ec、 mec以外，優(yōu)選碳酸異丙烯酯 (pc)、 y — 丁內(nèi)酯(gbl)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二甲 酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)等碳酸酯系溶劑，更優(yōu)選環(huán) 狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的組合。 工業(yè)實用性本發(fā)明可以較佳地適用于例如計算機停電時的低速ii電備 用電源用途的電源等。
權利要求
1.一種電池，其特征在于，將包含正極、負極以及電解質(zhì)的發(fā)電元件配置于樹脂制的電池槽的容納空間內(nèi)；分別與上述發(fā)電元件的正極及負極連接的集電體隔開間隔地自上述電池槽的開口部向外方延伸出；配置有上述發(fā)電元件的整個電池槽被氣密且液密地封入到由包含金屬層的單層或多層構成的外殼體的內(nèi)部；以覆蓋上述電池槽的開口部且從兩側夾持兩集電體的方式配置密封構件并通過熔接而密封上述電池槽的開口部；上述密封構件與電池槽的開口部周緣及兩集電體的熔接比該密封構件彼此之間的熔接牢固；上述外殼體至少在與上述電池槽的開口部相對應的位置被密封。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電池，上述密封構件為外殼體的 一部分。
3. 根據(jù)權利要求l所述的電池，以覆蓋上述電池槽的開口 部且從兩側夾持兩集電體的方式配置并固定具有剛性的固定構件。
4. 根據(jù)權利要求3所述的電池，上述固定構件由樹脂構成。
5. 根據(jù)權利要求l、 3或4所述的電池，上述密封構件與外 殼體為各自獨立的部件，該密封構件是將由包含金屬層的單層 或多層構成的膜材制成帶狀而成的構件。
6. 根據(jù)權利要求1 5中任一項所述的電池，上述電池為鋰 離子電池。
7. —種電池組，其特征在于，將包含正極、負極及電解質(zhì)的發(fā)電元件一個個地配置于形 成在樹脂制的電池槽上的多個容納空間內(nèi)；分別與上述各發(fā)電元件的正極及負極連接的集電體分別自 形成于上述電池槽上的多個開口部相互隔開間隔地向外方延伸出；配置有上述發(fā)電元件的整個電池槽一皮氣密且液密地封入到 由包含金屬層的單層或多層構成的外殼體的內(nèi)部；以覆蓋上述電池槽的各開口部且從兩側夾持各發(fā)電元件的 兩集電體的方式配置密封構件并通過熔接而密封上述電池槽的 各開口部；使上述密封構件與電池槽的各開口部周緣及各發(fā)電元件的 兩集電體的熔接比該密封構件彼此之間的熔接牢固；上述發(fā)電元件的集電體被串聯(lián)或并聯(lián)連接且與正極集電端 子及負極集電端子連接，該正極集電端子及負極集電端子向上 述外殼體的外部延伸出；上述外殼體至少在上述正極集電端子及負極集電端子的延 伸出部分^皮密封。
8. 根據(jù)權利要求7所述的電池組，以覆蓋上述電池槽的開 口部的方式配置并固定具有剛性的固定構件。
9. 根據(jù)權利要求8所述的電池組，上述固定構件具有能覆 蓋上述串聯(lián)或并聯(lián)連接的整個集電體的形狀，并且具有供上述 正極集電端子及負極集電端子穿過的缺口部。
10. 根據(jù)權利要求8或9所述的電池組，上述固定構件由樹 脂構成。
11. 根據(jù)權利要求7 10中任一項所述的電池組，上述密封 構件為將由包含金屬層的單層或多層構成的膜材制成帶狀而成 的構成。
12. 根據(jù)權利要求7 11中任一項所述的電池組，上述電池 組為將鋰離子電池做成單電池的電池組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池及電池組，為既重量輕且具有剛性又具有充分的密封性、可靠性高且降低了零部件個數(shù)的低成本電池及電池組。將包含層疊電極體(10)及電解液的發(fā)電元件配置于樹脂電池槽(13)的容納空間內(nèi)，整個上述電池槽(13)被氣密且液密地封入到鋁層壓片制的外殼體內(nèi)部，以覆蓋電池槽(13)的開口(13A)且從兩側夾持發(fā)電元件的集電體(14、15)的方式配置密封構件(16a、16b)并通過熔接而密封電池槽(13)的開口(13A)，外殼體至少在與電池槽(13)的開口(13A)相對應的位置被密封。
文檔編號H01M2/10GK101315972SQ20081010863
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2007年5月30日
發(fā)明者前田仁史, 新屋敷昌孝, 船橋淳浩, 藤原雅之 申請人:三洋電機株式會社