CN105103335B - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电装置。蓄电装置具备具有活性物质层的第一电极片、覆盖上述第一电极片的两个表面的隔板、以及具有活性物质层且与上述第一电极片为不同极性的第二电极片。上述第一电极片具有第一端部和从该第一端部延伸的极耳。上述隔板具有：第一伸出部，其在上述第一电极片的两侧，分别从上述第一电极片向上述极耳的延伸方向伸出；第二伸出部，其在上述第一电极片的两侧，分别从第一电极片向与上述第一伸出部的伸出方向不同的方向伸出。上述第一伸出部彼此在第一焊接区域被焊接，上述第二伸出部彼此在第二焊接区域被焊接。上述第一伸出部的伸出方向上的上述第一焊接区域的区域宽度大于上述第二伸出部的伸出方向上的上述第二焊接区域的区域宽度。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及一种蓄电装置。
背景技术
一直以来，作为搭载于EV(Electric Vehicle，电动汽车)、PHV(Plug-in HybridVehicle，插电式混合动力汽车)等车辆的蓄电装置，已知有锂离子二次电池、镍氢二次电池等。例如，在专利文献1中，公开了具备将电极片层叠而形成的电极组装体的蓄电装置。各电极片具有金属箔和配置于该金属箔的表面的活性物质层。在电极片之间，介入有隔板。
在专利文献1中，在两张隔板之间夹入大致矩形的正极片，并从该正极片的四个端部向表面方向对伸出部分进行热焊接(热熔融)，形成有焊接区域。由此，在专利文献1的蓄电装置中，针对隔板定位正极片，并层叠负极片和被隔板覆盖的正极片，由此可以使大小不同的各电极片对置而层叠。
专利文献
专利文献1：特开2002－252023号公报
发明内容
然而，专利文献1的正极片以在与隔板的外周部之间设定相同间隔而配置于中央部的状态被隔板包覆，在正极片的端部中与具有集电极耳的端部对应的焊接区域的区域宽度和与其它端部对应的焊接区域的区域宽度是相同的。
因此，在专利文献1中，在欲增大隔板从具有集电极耳的端部的伸出量，抑制设置于正极片的集电极耳和负极片短路的情况下，由于焊接区域的区域宽度狭窄，而在层叠电极片时存在隔板处产生褶皱、弯折等不良现象的隐患。
在隔板处产生这种不良现象的情况下，电极组装体的层叠方向上的相邻的电极片的分隔距离、拘束力将不均匀，这些将构成电容下降等作为蓄电装置的性能下降的原因。
本发明的目的在于，提供在层叠隔板与电极片的电极组装体中,能够抑制隔板处产生不良现象的蓄电装置。
解决上述技术问题的蓄电装置具备：第一电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层；隔板，其覆盖所述第一电极片的所述两个表面；以及第二电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层，并具有与所述第一电极片不同的极性，将所述第一电极片、所述隔板、以及所述第二电极片层叠而构成电极组装体，所述第一电极片具有第一端部和从该第一端部延伸的极耳，所述隔板具有：第一伸出部，其在所述第一电极片的两侧，分别从所述第一电极片向所述极耳的延伸方向伸出；和第二伸出部，其在所述第一电极片的两侧，分别从所述第一电极片向与所述第一伸出部的伸出方向不同的方向伸出，所述第一伸出部彼此在第一焊接区域被焊接，所述第二伸出部彼此在第二焊接区域被焊接，所述第一伸出部的伸出方向上的所述第一焊接区域的区域宽度大于所述第二伸出部的伸出方向上的所述第二焊接区域的区域宽度。
附图说明
图1是示意性地示出一实施方式中的锂离子二次电池的剖视图。
图2是示意性地示出图1的二次电池所收容的电极组装体的立体图。
图3是图2的1－1线的剖视图。
图4是示意性地示出其它实施方式的电极收容隔板的主视图。
具体实施方式
以下，对蓄电装置的一实施方式进行说明。
如图1所示，作为搭载于例如乘坐车辆、产业车辆等车辆的蓄电装置的锂离子二次电池(下称“二次电池”)10具备电极组装体12和收容该电极组装体的壳体11。
壳体11由收容电极组装体12的矩形箱状的主体构件11a和堵住该主体构件11a的开口部的矩形板状的盖构件11b构成。主体构件11a和盖构件11b由例如不锈钢、铝等金属制成。
在壳体11内作为电解质填充有非水电解液13。在盖构件11b中，正极端子15和负极端子16朝向外部突出设置。另外，电极组装体12以被绝缘性的树脂片14覆盖的状态收容于壳体11。
如图2所示，电极组装体12具有正极片18、与正极片18极性不同的负极片19、以及使正极片18与负极片19之间绝缘的袋状的电极收容隔板20。正极片18还被称为正极或第一电极片，而负极片19还被称为负极或第二电极片。正极片18具有第一正极端部18a、与该第一正极端部18a为相反侧的第二正极端部18b。负极片19具有第一负极端部19a、与该第一负极端部19a为相反侧的第二负极端部19b。正极片18的第一正极端部18a还被称为第一端部，负极片19的第一负极端部19a还被称为第二端部。
另外，电极组装体12是收容正极片18的电极收容隔板20和负极片19交替层叠的层叠型电极组装体。在下述说明中，若出现“层叠方向”，则认为是电极组装体12中正极片18和负极片19以层状重叠的方向。
正极片18具有外形形状为矩形的正极金属箔(在本实施方式中为铝箔)21和在该正极金属箔21的两个表面包含活性物质(正极活性物质)的正极活性物质层22。正极活性物质层22在正极金属箔21的两个表面从正极片18的第二正极端部18b以固定宽度在第一正极端部18a的整个延伸方向上设置。
另外，在正极金属箔21的两个表面从第一正极端部18a以固定宽度在该第一正极端部18a的整个延伸方向上设置有作为未形成有正极活性物质层22的部分的正极非形成部23。正极非形成部23成为沿着第一正极端部18a延伸且正极金属箔21露出的金属箔露出部。
另外，正极片18具有从第一正极端部18a延伸(突出)的作为第一极耳的正极集电极耳24。正极集电极耳24是构成正极非形成部23的正极金属箔21的一部分。正极集电极耳24在作为电极组装体12的构成要素的所有正极片18处均在相同位置以相同形状形成。
因此，如图1所示，在电极组装体12的边缘部12a，设置有作为将电极组装体12的所有正极集电极耳24聚集而构成的第一极耳组的正极集电极耳组24a。在该正极集电极耳组24a，多个正极集电极耳24以层状重叠。另外，正极集电极耳组24a以焊接等方式与正极端子15电连接。
如图2所示，负极片19具有外形形状为矩形的负极金属箔(在本实施方式中为铜箔)25、位于该负极金属箔2的两个表面切包含活性物质(负极活性物质)的负极活性物质层26。该负极活性物质层26在负极金属箔25的两个表面，从负极片19的第一负极端部19a到第二负极端部19b在第一负极端部19a的整个延伸方向上设置。
另外，负极片19具有从第一负极端部19a延伸(突出)的负极集电极耳28。本实施方式的负极集电极耳28成为沿着与正极集电极耳24的延伸方向相同的方向延伸的第二极耳。负极集电极耳28是作为未形成有负极活性物质层26的部分的负极非形成部27，成为负极金属箔25露出的金属箔露出部。
并且，负极集电极耳28在作为电极组装体12的构成要素的所有负极片19处均在相同位置以相同形状形成。另外，负极集电极耳28设置于，在层叠正极片18和负极片19的情况下与正极集电极耳24不重叠的位置。
因此，如图1所示，在电极组装体12的边缘部12a，设置有作为将电极组装体12的所有负极集电极耳28聚集而构成的第二极耳组的负极集电极耳组28a。在该负极集电极耳组28a，多个负极集电极耳28以层状重叠。另外，负极集电极耳组28a以焊接等方式与负极端子16电连接。
另外，如图2所示，电极收容隔板20具有彼此对置的第一隔板20a和第二隔板20b。第一隔板20a和第二隔板20b均呈矩形片状，且由微多孔性膜制成。
第一隔板20a与第二隔板20b为相同形状，且具有相同尺寸，该尺寸大于正极片18的尺寸。由此，第一隔板20a具有伸出部30a，该伸出部30a在重叠正极片18的状态下，从在正极片18中正极集电极耳24延伸的第一正极端部18a向正极集电极耳24的延伸方向伸出。相同地，第二隔板20b具有伸出部30e，该伸出部30e在重叠正极片18的状态下，从第一正极端部18a沿着与伸出部30a相同的方向伸出。各伸出部30a、30e的伸出宽度相同。在本实施方式中，伸出部30a和伸出部30e成为在正极片18的两个表面沿着正极集电极耳24的延伸方向分别伸出的第一伸出部。
另外，第一隔板20a具有分别从与第一正极端部18a为相反侧的第二正极端部18b、以及向与各正极端部18a、18b延伸的方向正交的方向延伸的第三正极端部18c和第四正极端部18d伸出的伸出部30b、30c、30d。相同地，第二隔板20b具有分别从第二正极端部18b、第三正极端部18c、以及第四正极端部18d伸出的伸出部30f、30g、30h。这些伸出部30b～30d、30f～30h的伸出宽度相同。
伸出部30b和伸出部30f向与正极集电极耳24的延伸方向相反的方向伸出。另外，伸出部30c、30d、以及伸出部30g、30h向与正极集电极耳24的延伸方向正交的方向伸出。即，各伸出部30b～30d、30f～30h向除正极集电极耳24的延伸方向以外的方向伸出。在本实施方式中，伸出部30b、30c、30d、以及伸出部30f、30g、30h构成分别向与各伸出部30a、30e的伸出方向不同的方向伸出的第二伸出部。
另外，在电极收容隔板20中，伸出部30a和伸出部30e在间断配置有通过热焊接而形成的焊接部29的第一焊接区域32接合。在本实施方式中，如图2中的斜线所示，各伸出部30a、30e的整个表面(或者大致整个表面)是第一焊接区域32。
相同地，在电极收容隔板20中，第一隔板20a的各伸出部30b～30d与第二隔板20b的对应的伸出部30f～30h在间断配置有通过热焊接而形成的焊接部29的第二焊接区域33接合。在本实施方式中，各伸出部30b～30d、30f～30h的整个表面(或者大致整个表面)是第二焊接区域33。
因此，各伸出部30b～30d、30f～30h的伸出方向上的各第二焊接区域33的区域宽度35b均相同。并且，正极集电极耳24的延伸方向上的第一焊接区域32的区域宽度35a大于各第二焊接区域33的区域宽度35b。
如上所述，第一隔板20a与第二隔板20b在全周上被焊接(接合)。另外，正极片18的正极集电极耳24位于与第一隔板20a和第二隔板20b为对置的表面的各伸出部30a、30e的表面之间，经过这些表面之间相比电极收容隔板20(各隔板20a、20b)的顶端部35突出。在电极收容隔板20，通过第一隔板20a与第二隔板20b的接合，在各焊接区域32、33的内侧设置正极片18的收容部S。
另外，在正极片18的第一正极端部18a和负极片19的第一负极端部19a延伸的方向上的电极收容隔板20(各隔板20a、20b)的长度和负极片19的长度相同(或者大致相同)。各集电极耳24、28的延伸方向上的电极收容隔板20(各隔板20a、20b)的长度大于负极片19的长度。
并且，在电极组装体12中，在从层叠方向观察时，收容正极片18的电极收容隔板20和负极片19以使电极收容隔板20的端部中与顶端部35为相反侧的端部和负极片19的第二负极端部19b一致的状态层叠。
由此，如图3所示，负极片19的第一负极端部19a与第一正极端部18a相比向正极集电极耳24的延伸方向突出。因此，从层叠方向观察时，第一负极端部19a配置于各伸出部30a、30e的伸出方向上的顶端部35与正极片18的第一正极端部18a之间。即，从层叠方向观察时，第一焊接区域32与第一负极端部19a重叠。另外，在电极组装体12中，从层叠方向观察时，除了正极集电极耳24的全部正极片18(正极活性物质层22)与负极片19的负极活性物质层26重叠。
并且，正极集电极耳24的延伸方向上的第一焊接区域32的区域宽度35a是正极集电极耳24的延伸方向上的从第一正极端部18a的端面到第一负极端部19a的端面的距离Lx、负极片19的厚度Ly、以及正极片18的正极集电极耳24和与该正极片18相邻的负极片19的分隔距离Lz的合计以上的值。
另外，在各隔板20a、20b中，与对置于正极片18的内表面为相反表面的外表面被绝缘性的陶瓷粒子堆积而成的陶瓷层覆盖整个表面。此外，在各隔板20a、20b的内表面设置有陶瓷层。
接下来，对实施方式的二次电池10的作用进行说明。
由于使正极集电极耳24的延伸方向上的第一焊接区域32的区域宽度35a大于第二焊接区域33的区域宽度35b，所以在第一焊接区域32中，能够在大于第二焊接区域33的范围内将各隔板20a、20b相互固定。因此，在层叠电极收容隔板20所收容的正极片18和负极片19时，能够抑制由于各伸出部30a、30e的卷缩等被分隔而产生褶皱、弯折等情况。
特别是，在本实施方式中，在各伸出部30a、30e的整个表面(或者大致整个表面)设定第一焊接区域32。因此，能够进一步抑制各伸出部30a、30e分隔的情况。
另外，第一焊接区域32的区域宽度35a是从第一正极端部18a的端面到第一负极端部19a的端面的距离Lx、负极片19的厚度Ly、以及正极集电极耳24与负极片19的分隔距离Lz的合计以上。
因此，如图3的箭头Y所示，在将正极集电极耳24在层叠方向上弯曲并聚集而作为正极集电极耳组24a的情况下，能够针对正极集电极耳24中存在与相邻的负极片19接触的可能性的范围，以伸出部30a和伸出部30e相互固定的状态用电极收容隔板20来覆盖。
另外，在第一焊接区域32和第二焊接区域33中，间断配置有焊接部29。因此，与将各焊接区域32、33的整个表面作为焊接部29或者连续形成焊接部29的结构相比，能够在确保作为各焊接区域32、33的面积的同时，减少随着热焊接产生的各隔板20a、20b的收缩。
另外，构成电极收容隔板20的各隔板20a、20b的外表面的整体被陶瓷层覆盖。因此，即使在二次电池10的温度超过电极收容隔板20(各隔板20a、20b)的热收缩温度、融点的情况下，也能够抑制各隔板20a、20b的收缩。
另外，由于在各隔板20a、20b的内表面并未设置有陶瓷层，所以能够在第一焊接区域32和第二焊接区域33中对各隔板20a、20b进行热焊接而简便地形成焊接部29。
电极收容隔板20收容了正极片18。因此，通过将电极收容隔板20和负极片19相互定位，能够容易进行正极片18相对于负极片19的定位。尤其在本实施方式中，能够进行定位，以便从层叠方向观察时，除了正极集电极耳24的全部正极片18(正极活性物质层22)与负极片19的负极活性物质层26重叠。因此，能够良好地抑制随着充电放电产生的金属锂的析出。
因此，根据本实施方式，能够得到如下效果。
(1)通过使第一焊接区域32的区域宽度35a大于第二焊接区域33的区域宽度35b，在夹入了正极集电极耳24的第一焊接区域32中，抑制了各隔板20a、20b的分隔。因此，在层叠电极收容隔板20所收容的正极片18和负极片19的情况下，能够抑制在各伸出部30a、30e处产生褶皱、弯折等不良现象。因此，能够抑制在各隔板20a、20b、正极片18、以及负极片19层叠的电极组装体12中，在各隔板20a、20b处产生不良现象。
(2)由于对在正极集电极耳24中存在与相邻的负极片19接触的可能性的范围，以将各伸出部30a、30e相互固定的状态用电极收容隔板20覆盖，因此，能够抑制在聚集正极片18的正极集电极耳24而作为正极集电极耳组24a的情况下，正极集电极耳24与负极片19发生短路。
(3)在各焊接区域32、33中，间断配置有焊接部29。因此，与在各焊接区域32、33中连续形成焊接部29的情况相比，能够抑制随着焊接产生的各隔板20a、20b的收缩。
(4)各隔板20a、20b由于具有绝缘性的陶瓷层，能够抑制随着温度上升产生的隔板20a、20b的收缩。因此，能够抑制正极片18与负极片19发生短路。
(5)陶瓷层覆盖作为与对置于正极片18的表面为相反表面的外表面。因此，对于第一隔板20a和第二隔板20b，能够通过对其进行热焊接而简便地固定。
(6)能够抑制作为二次电池10在电极组装体12中的隔板20a、20b处产生不良现象。因此，能够抑制电极组装体12的层叠方向上的正极片18与负极片19的分隔距离、拘束力呈不均匀的状态、电容下降等作为二次电池10的性能的下降。
实施方式并不局限于上述内容，例如，如下所述可进行具体化。
如图4所示，焊接部29可以在第一焊接区域32的整体上一体形成，也可以例如以直线状连续形成。对于第二焊接区域33，也能够进行相同变更。
在电极收容隔板20中可以代替正极片18而收容负极片19。
第一隔板20a和第二隔板20b可以是一体的隔板。即，电极收容隔板20也可以通过如下方式形成：将一张矩形片状的隔板折成两个，并进行热焊接而设置各焊接区域32、33。
对于正极片18，可以使多个正极集电极耳24从第一正极端部18a延伸。即，电极组装体12可以具有多个从边缘部12a突出的正极集电极耳组24a。对于负极片19，也能够进行相同变更。
各伸出部30b、30f、各伸出部30c、30g、以及各伸出部30d、30h的伸出宽度也可以不同。另外，各伸出部30b、30f、各伸出部30c、30g、以及各伸出部30d、30h的伸出宽度也可以与各伸出部30a、30e的伸出宽度相同，或者也可以大于各伸出部30a、30e的伸出宽度。然而，如上述实施方式所述，使第一焊接区域32的区域宽度35a大于第二焊接区域33的区域宽度35b。
第一焊接区域32也可以被设置于各伸出部30a、30e的一部分。相同地，第二焊接区域33也可以被设置于各伸出部30b、30f、各伸出部30c、30g、以及各伸出部30d、30h的每一个的一部分。
第一焊接区域32的区域宽度35a也可以小于上述的距离Lx、厚度Ly、以及分隔距离Lz的合计。然而，从抑制在正极集电极耳组24a中正极集电极耳24与负极片19发生短路的观点来看，优选按照上述实施方式构成。
陶瓷层也可以除了设置于各隔板20a、20b的外表面以外，还设置于内表面，或者代替外表面而设置于内表面。另外，陶瓷层也可以覆盖各隔板20a、20b的外表面的一部分。
对于各隔板20a、20b，可以采用用微多孔性膜覆盖陶瓷层的双面的多层结构。
可以对构成正极金属箔21和负极金属箔25的金属进行变更。
正极片18也可以仅在一侧表面具有正极活性物质层22。相同地，负极片19也可以仅在一侧表面具有负极活性物质层26。
可以具体应用于镍氢二次电池、双电层电容器等蓄电装置。
也可以具体应用于用在车辆以外的蓄电装置。

Claims (10)

1.一种蓄电装置，
所述蓄电装置具备：
第一电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层；
隔板，其覆盖所述第一电极片的所述两个表面；以及
第二电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层，并具有与所述第一电极片不同的极性，
将所述第一电极片、所述隔板、以及所述第二电极片层叠而构成电极组装体，
所述第一电极片具有第一端部和沿从该第一端部离开的延伸方向突出的极耳，
所述隔板具有：
一对的第一伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与所述极耳的延伸方向相同方向亦即伸出方向伸出；和
多对的第二伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与一对的所述第一伸出部的伸出方向不同的伸出方向伸出，
各对的所述第二伸出部的伸出方向与其他对的所述第二伸出部的伸出方向不同，
一对的所述第一伸出部彼此在第一焊接区域被焊接，
各对的所述第二伸出部彼此在第二焊接区域被焊接，
一对的所述第一伸出部的伸出方向上的所述第一焊接区域的区域宽度大于所有对的所述第二伸出部的伸出方向上的所述第二焊接区域的区域宽度，
所述第二电极片具有比所述第一电极片的所述第一端部，向所述第一电极片的极耳的延伸方向突出的第二端部；
所述第一焊接区域的区域宽度是所述第一电极片的极耳的延伸方向上的从所述第一端部到所述第二端部的距离、所述第二电极片的厚度、以及所述第一电极片的极耳和与该第一电极片相邻的第二电极片的分隔距离的合计以上。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述第一电极片的极性是正极。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置是二次电池。
4.一种蓄电装置，
所述蓄电装置具备：
第一电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层；
隔板，其覆盖所述第一电极片的所述两个表面；以及
第二电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层，并具有与所述第一电极片不同的极性，
将所述第一电极片、所述隔板、以及所述第二电极片层叠而构成电极组装体，
所述第一电极片具有第一端部和沿从该第一端部离开的延伸方向突出的极耳，
所述隔板具有：
一对的第一伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与所述极耳的延伸方向相同方向亦即伸出方向伸出；和
多对的第二伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与一对的所述第一伸出部的伸出方向不同的伸出方向伸出，
各对的所述第二伸出部的伸出方向与其他对的所述第二伸出部的伸出方向不同，
一对的所述第一伸出部彼此在第一焊接区域被焊接，
各对的所述第二伸出部彼此在第二焊接区域被焊接，
一对的所述第一伸出部的伸出方向上的所述第一焊接区域的区域宽度大于所有对的所述第二伸出部的伸出方向上的所述第二焊接区域的区域宽度，
所述第一焊接区域和所述第二焊接区域的至少一个具有间断配置的多个热焊接部。
5.根据权利要求4所述的蓄电装置，其中，
所述第一电极片的极性是正极。
6.根据权利要求4或5所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置是二次电池。
7.一种蓄电装置，
所述蓄电装置具备：
第一电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层；
隔板，其覆盖所述第一电极片的所述两个表面；以及
第二电极片，其具有两个表面和位于所述两个表面的至少一个表面的活性物质层，并具有与所述第一电极片不同的极性，
将所述第一电极片、所述隔板、以及所述第二电极片层叠而构成电极组装体，
所述第一电极片具有第一端部和沿从该第一端部离开的延伸方向突出的极耳，
所述隔板具有：
一对的第一伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与所述极耳的延伸方向相同方向亦即伸出方向伸出；和
多对的第二伸出部，其在所述第一电极片的两面侧，分别从所述第一电极片向与一对的所述第一伸出部的伸出方向不同的伸出方向伸出，
各对的所述第二伸出部的伸出方向与其他对的所述第二伸出部的伸出方向不同，
一对的所述第一伸出部彼此在第一焊接区域被焊接，
各对的所述第二伸出部彼此在第二焊接区域被焊接，
一对的所述第一伸出部的伸出方向上的所述第一焊接区域的区域宽度大于所有对的所述第二伸出部的伸出方向上的所述第二焊接区域的区域宽度，
所述隔板包含覆盖所述第一电极片的所述两个表面的一个的第一隔板和覆盖所述第一电极片的所述两个表面的另一个的第二隔板；
所述第一隔板和所述第二隔板中的至少一个具有绝缘性的陶瓷层。
8.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
所述陶瓷层在所述第一隔板和所述第二隔板的至少一个覆盖与对置于所述第一电极片的表面相反的表面。
9.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
所述第一电极片的极性是正极。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置是二次电池。
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