CN108885946A - 蓄电设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在俯视时不呈矩形状的廉价的蓄电设备。蓄电设备(1)包括：第一卷绕体(31)，该第一卷绕体(31)由具有正极(11)、负极(12)、以及配置于正极(11)和负极(12)之间的分隔件(13)的层叠体(4)的一部分卷绕而成；以及第二卷绕体(32)，该第二卷绕体(32)是由层叠体(4)的未构成第一卷绕体(31)的部分中的至少一部分卷绕而成的卷绕体，该第二卷绕体(32)的卷绕轴方向的长度和卷绕轴方向上的位置中的至少一个与第一卷绕体(31)不同。

Description

蓄电设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电设备及其制造方法。
背景技术
近年来，电子设备的小型化、薄型化正得以推进。因此，对于搭载在电子设备中的蓄电设备的配置空间的限制越来越严格。例如，也有期望想要将蓄电设备配置于不呈长方体状的空间内。例如，在专利文献1中公开了不呈长方体状的蓄电设备(电池组装体)。专利文献1中所记载的电池组装体在侧视下具有不呈矩形的形状。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2014-524131号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
也有对于在俯视时不呈矩形状的蓄电设备的期望。
本发明的主要目的在于，提供一种在俯视时不呈矩形状的廉价的蓄电设备。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的蓄电设备包括第一卷绕体和第二卷绕体。第一卷绕体是由具有正极、负极、以及配置于正极与负极之间的分隔件的层叠体的一部分卷绕而成的。第二卷绕体是由层叠体的未构成第一卷绕体的部分中的至少一部分卷绕而成的卷绕体。第二卷绕体的卷绕轴方向的长度以及卷绕轴方向上的位置中的至少一个与第一卷绕体不同。
本发明所涉及的蓄电设备中，电极体由可廉价制作的卷绕型的电极体所构成。因此，例如，与层叠在俯视时不呈矩形状的电极和分隔件来制作电极体的情况进行比较，可以提供在俯视时不呈矩形状的廉价的蓄电设备。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体的卷绕轴与第二卷绕体的卷绕轴平行。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体的卷绕轴与第二卷绕体的卷绕轴垂直。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体的卷绕方向与第二卷绕体的卷绕方向相同。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体的卷绕方向与第二卷绕体的卷绕方向相反。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体中的卷绕数与第二卷绕体中的卷绕数相同。
本发明所涉及的蓄电设备中，也可为第一卷绕体中的卷绕数与第二卷绕体中的卷绕数不同。
本发明所涉及的蓄电设备的制造方法与制造本发明所涉及的蓄电设备的方法相关。本发明所涉及的蓄电设备的制造方法中，准备具有正极、负极、以及配置于正极与负极之间的分隔件的层叠体。卷绕层叠体的一部分来制作第一卷绕体，并且卷绕层叠体的另一部分来制作第二卷绕体。
发明效果
根据本发明，可以提供一种在俯视时不呈矩形状的廉价的蓄电设备。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的蓄电设备的示意立体图。
图2是第1实施方式中的电极体的示意立体图。
图3是用于说明第1实施方式中的电极体的制造方法的示意俯视图。
图4是第1实施方式的第1变形例所涉及的蓄电设备的示意立体图。
图5是第1实施方式的第2变形例所涉及的蓄电设备的示意立体图。
图6是第2实施方式中的电极体的示意立体图。
图7是用于说明第2实施方式中的电极体的制造方法的示意俯视图。
图8是第3实施方式中的电极体的示意立体图。
图9是用于说明第3实施方式中的电极体的制造方法的示意俯视图。
图10是第4实施方式中的电极体的示意立体图。
图11是用于说明第4实施方式中的电极体的制造方法的示意俯视图。
图12是第5实施方式中的电极体的示意立体图。
图13是第6实施方式中的电极体的示意立体图。
图14是用于说明第6实施方式中的电极体的制造方法的示意俯视图。
具体实施方式
以下，针对实施本发明的优选方式的一个示例进行说明。但是，下述的实施方式仅仅是例示。本发明完全不限于下述实施方式。
另外，在实施方式等所参照的各附图中，以相同的标号来参照实质上具有相同功能的构件。另外，实施方式等所参照的附图是示意性的记载。附图中所绘物体的尺寸比例等与现实物体的尺寸比例等有不同的情况。附图相互间，也有物体的尺寸比例等不同的情况。具体的物体的尺寸比例等应当参考以下的说明来判断。
(第1实施方式)
图1是第1实施方式所涉及的蓄电设备的示意立体图。图2是第1实施方式中的电极体的示意立体图。
图1所示的蓄电设备1也可是例如，充电电池等的电池、双电层电容器等的电容器等。
如图1所示，蓄电设备1包括壳体2。壳体2在俯视时具有不呈矩形状的形状。壳体2在俯视时的形状也可是例如，L字形、H字形、U字形、T字形等。即，本发明中，壳体的俯视形状只要是不呈矩形状的形状，则可以是任意的形状。
壳体2也可由导电体构成，也可由绝缘体构成。壳体2可以由例如，铝、不锈钢、铜等的金属、叠层箔、树脂等所构成。
在壳体2的一个侧面设置有第1端子2a和第2端子2b。第1端子2a和第2端子2b中的一个构成正极端子，另一个构成负极端子。但是在本发明中，不一定需要设置正极端子和负极端子这两者。例如，也可仅设置正极端子，由导电体的壳体2来构成负极端子。第1端子2a和第2端子2b也可直接设置于壳体2的侧面，也可利用引板从壳体2的侧面引出。
在壳体2的内部配置有如图2所示的电极体3。电极体3的俯视形状是沿壳体2的俯视形状的形状。具体而言，本实施方式中，壳体2以及电极体3这两者都设置为L字形。例如壳体是H字形的情况下，电极体设置为H字形。壳体是U字形的情况下，电极体设置为U字形。
电极体3具有正极11、负极12、以及分隔件13。正极11与负极12经由分隔件13相对。利用该分隔件13使得正极11和负极12相隔离并绝缘。
正极11的结构能够根据蓄电设备1的种类适当地决定。例如，蓄电设备1是充电电池的情况下，正极11可以由正极集电体和正极集电体的至少一个面上所设置的活性物质层所构成。例如，蓄电设备1是双电层电容器的情况下，正极11可以由正极集电体和正极集电体的至少一个面上所设置的极化性电极层所构成。
负极12的结构能够根据蓄电设备1的种类适当地决定。例如，蓄电设备1是充电电池的情况下，负极12可以由负极集电体和负极集电体的至少一个面上所设置的活性物质层所构成。例如，蓄电设备1是双电层电容器的情况下，负极12可以由负极集电体和负极集电体的至少一个面上所设置的极化性电极层所构成。
分隔件13能够例如由多孔片材所构成，该多孔片材具有电解质中的离子可移动的连续孔。分隔件13也可由例如聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、纤维素、芳族聚酰胺、聚偏氟乙烯、特氟龙(注册商标)等所构成。另外，分隔件13的表面也可由陶瓷涂层、粘接层等覆盖。分隔件13的表面也可有粘接性。另外，分隔件33也可是由1种材料所组成的单层膜，也可是由1种或2种以上的材料所组成的复合膜或多层膜。
另外，也可在正极11、负极12的表面上设置陶瓷涂层等的绝缘层而不设置分隔件13，或者也可设置分隔件13并且在正极11、负极12的表面上设置陶瓷涂层等的绝缘层。
另外，也可在正极11、负极12的集电体与活性物质层之间设置含有碳等的底涂层。
分隔件13中浸渍有电解质。电解质包含溶质和溶媒。例如，蓄电设备1是充电电池的情况下，优选对溶质使用LiPF6、LiBF4等的Li盐。例如，蓄电电池1是充电电池的情况下，优选对溶媒使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等的有机溶媒。电解质也可是液体，也可使用聚合物状的物质。
如图2所示，本实施方式中电极体3在俯视时呈L字形。具体而言，具有：第一卷绕体31，该第一卷绕体31是将正极11、分隔件13、负极12以及分隔件13按照该顺序所层叠而成的层叠体4(参照图3)的一部分以x轴方向为中心轴卷绕而成的；以及第二卷绕体32，该第二卷绕体32是将层叠体4的未构成第一卷绕体31的部分的至少一部分以x轴方向为中心轴卷绕而成的。因而，第一卷绕体31的卷绕轴的延伸方向与第二卷绕体32的卷绕轴的延伸方向是平行的。本实施方式中，第一卷绕体31的卷绕轴的延伸方向(x轴方向)的长度与第二卷绕体32的卷绕轴的延伸方向(x轴方向)的长度是不同的。具体而言，第一卷绕体31的卷绕轴的延伸方向(x轴方向)的长度比第二卷绕体32的卷绕轴的延伸方向(x轴方向)的长度要长。因而，利用设置为一体的第一卷绕体31以及第二卷绕体32，来构成俯视时呈大致L字形的电极体3。
接着，针对蓄电设备1的制造方法的一个示例进行说明。首先，准备正极、负极以及分隔件。具体而言，在正极集电体的至少一个面上涂布含有正极活性物质等的正极浆料并使其干燥从而制作正极。同样地，在负极活性物质的至少一个面上涂布含有负极活性物质等的负极浆料并使其干燥从而制作负极。接着，将正极、分隔件、负极、以及分隔件按照该顺序层叠，制作图3所示的层叠体4。
如图3所示，层叠体4中用于构成第一卷绕体31的部分4a沿x轴方向的长度比用于构成第二卷绕体32的部分4b沿x轴方向的长度要长。通过使该层叠体4的部分4a沿着第1旋转方向卷绕，并且使部分4沿着与第1旋转方向相反方向的第2旋转方向卷绕，从而制作具有截面大致呈矩形状的第一以及第二卷绕体31、32的电极体3。另外，也可设置覆盖电极体3的外周的另外的分隔件。
接着，将电极体3收纳于壳体2(参照图1)中，并填充电解质从而可完成蓄电设备1。
另外，电极体利用正极、分隔件以及负极的层叠体的卷绕体(以下，将「正极、分隔件以及负极的层叠体的卷绕体」称为「电极卷绕体」)构成的情况下，电极卷绕体是圆柱状或大致呈长方体状。因此，在电极体由一个电极卷绕体所构成的情况下，难以构成在俯视时不呈矩形状的蓄电设备。
作为实现在俯视时不呈矩形状的蓄电设备的方法，可以考虑使用将不呈矩形状的正极、分隔件以及负极依次层叠而成的层叠型的电极体。然而，层叠型的电极体的制造工序复杂且制造成本较高。由此，难以获得廉价的蓄电设备。
另一方面，本实施方式中，电极体3由多个卷绕体31、32所构成。由多个卷绕体31、32所构成的电极体3比层叠型的电极体更容易制造，从而可廉价地制造。由此，本实施方式所涉及的蓄电设备1尽管俯视形状不呈矩形状，但也是廉价的。
另外，本实施方式中，使用了将正极11、分隔件13、负极12以及分隔件13按照该顺序层叠而成的层叠体4。但是，本发明不限于该结构。例如如图4所示，也可将分隔件13、正极11、分隔件13以及负极12按照该顺序来层叠。
本实施方式中，针对第一卷绕体31中的卷绕方向与第二卷绕体32中的卷绕方向相反的示例进行了说明。由此，电极体3的外表面整体由被分隔件13覆盖的正极11所构成。因此，可以抑制由电极体3与壳体2相接触所引起的短路不良的发生。
另外，本实施方式中，针对第一卷绕体31的卷绕方向与第二卷绕体32的卷绕方向相同的示例进行了说明。
但是，本发明不限于该结构。例如如图5所示，也可使第一卷绕体31的卷绕方向与第二卷绕体32的卷绕方向相同。由此，可以使得在第一卷绕体31与第二卷绕体32的边界部中正极11与负极12相对的面积变大。由此，可以提高蓄电设备1的能量密度。
本实施方式中，第一卷绕体31的卷绕数与第二卷绕体32的卷绕数相同。由此，可以获得厚度不均较少的电极体3。但是，本发明中，第一卷绕体中的卷绕数也可与第二卷绕体中的卷绕数不同。
本实施方式中，第一卷绕体的卷绕轴与第二卷绕体的卷绕轴平行。但是，本发明不限于该结构。例如，第一卷绕体的卷绕轴也可与第二卷绕体的卷绕轴大致垂直。换言之，第一卷绕体的卷绕轴与第二卷绕体的卷绕轴所成的角度大小也可为大致90°。
以下，针对本发明的优选实施方式以外的示例进行说明。以下的说明中，用共同的标号参照具有与上述第一实施方式实质上共同的功能的构件，并省略说明。
(第2实施方式)
图6是第2实施方式中的电极体的示意立体图。
如图6所示，第2实施方式中，电极体3具有第一卷绕体31、第二卷绕体32、以及第三卷绕体33。第二卷绕体32与第一卷绕体31的卷绕轴方向(x轴方向)的一侧端部相连接，而第三卷绕体33与第一卷绕体31的卷绕轴方向(x轴方向)的另一侧端部相连接。因此，电极体3在俯视时呈大致U字形。通过利用本实施方式的电极体3，从而可实现在俯视时呈大致U字形的蓄电设备。
另外，本实施方式的电极体3可以通过例如使用如图7所示的层叠体4A来制作。层叠体4A具有在x轴方向上延伸的第1部分4A1、从第1部分4A1在x轴方向上的一侧端部朝向与x轴方向垂直的y轴方向延伸的第2部分4A2、以及从第1部分4A1在x轴方向上的另一侧端部朝向y轴方向延伸的第3部分4A3。通过将该层叠体4A的第1～第3部分4A1、4A2、4A3适当地进行卷绕并冲压，从而可制作本实施方式的电极体3。
(第3实施方式)
图8是第3实施方式中的电极体的示意立体图。
如图8所示，第3实施方式中，电极体3具有第一卷绕体31和第二卷绕体32。第二卷绕体32与第一卷绕体31的卷绕轴方向(x轴方向)的中央部相连接。因此，电极体3在俯视时呈大致T字形。通过利用本实施方式的电极体3，从而可实现在俯视时呈大致T字形的蓄电设备。
另外，本实施方式的电极体3可以通过例如使用图9所示的层叠体4B来制作。层叠体4B具有在x轴方向上延伸的第1部分4B1、以及从第1部分4B1在x轴方向的中央部朝向与x轴方向垂直的y轴方向延伸的第2部分4B2。通过将该层叠体4B的第1以及第2部分4B1、4B2适当地进行卷绕从而可以制作本实施方式的电极体3。
(第4实施方式)
图10是第4实施方式中的电极体的示意立体图。
如图10所示，第4实施方式中，电极体3具有第一卷绕体31和第二卷绕体32。第一卷绕体31比第二卷绕体32更靠x轴方向的x1侧，第二卷绕体32比第一卷绕体31更靠x轴方向的x2侧。因此，本实施方式的电极体3呈阶梯差状。通过利用本实施方式的电极体3，从而可实现在俯视时呈阶梯差状的蓄电设备。
另外，本实施方式的电极体3可以通过例如使用图11所示的层叠体4C来制作。层叠体4C具有在x轴方向上延伸的第1部分4C1、以及在x轴方向上延伸且比第1部分4C1更靠x2侧的第2部分4C2。通过将该层叠体4C的第1以及第2部分4C1、4C2适当地进行卷绕从而可以制作本实施方式的电极体3。
如本实施方式那样，通过使第一卷绕体的卷绕轴方向上的位置与第二卷绕体的卷绕轴方向上的位置不同，也可以制作俯视时不呈矩形状的电极体4。在使第一卷绕体的卷绕轴方向上的位置与第二卷绕体的卷绕轴方向上的位置不同的情况下，即使第一卷绕体的卷绕方向的长度与第2卷绕方向的长度相同，也可以制作俯视形状不呈矩形状的电极体。
(第5实施方式)
图12是第5实施方式中的电极体的示意立体图。
本实施方式所涉及的电极体在第一卷绕体31的卷绕数与第二卷绕体32的卷绕数不同这一点上，与第1实施方式中的电极体不同。本实施方式所涉及的电极体3在俯视时不呈矩形状，并且在高度方向上具有阶梯差。由此，通过使用本实施方式所涉及的电极体3可以实现在俯视时不呈矩形状并且在高度方向上具有阶梯差的蓄电设备。
(第6实施方式)
图13是第6实施方式中的电极体的示意立体图。
第1～第6实施方式中，分别针对电极体3中所包含的多个卷绕体各自的卷绕轴的延伸方向是平行的示例进行了说明。但是，本发明不限于该结构。例如，在电极体中所包含的多个卷绕体中，也可包含卷绕轴的延伸方向大致垂直的卷绕体。图13中示出这样的电极体的一个示例。
如图13所示，第6实施方式中的电极体3中，第一卷绕体31的卷绕轴在与x轴方向相垂直的y轴方向上延伸。另一方面，第二卷绕体32的卷绕轴在x轴方向上延伸。
图13所示的电极体3可以例如以如下的要领来制造。首先，准备俯视形状呈L字形的层叠体4D(参照图14)。接着，将层叠体4D在x轴方向上延伸的第1部分4D1适当地进行卷绕以使得卷绕轴成为y轴方向，并且将层叠体4D在y轴方向上延伸的第2部分4D2适当地进行卷绕以使得卷绕轴成为x轴方向，从而可制作本实施方式的电极体3。
标号说明
1 蓄电设备
2 壳体
2a 第1端子
2a 第2端子
3 电极体
4,4A,4B,4C,4D 层叠体
11 正极
12 负极
13 分隔件
31 第一卷绕体
32 第二卷绕体
33 第三卷绕体

Claims (8)

1.一种蓄电设备，其特征在于，包括：
第一卷绕体，第一卷绕体由具有正极、负极、以及配置于所述正极与所述负极之间的分隔件的层叠体的一部分卷绕而成；以及
第二卷绕体，该第二卷绕体是由所述层叠体的未构成所述第一卷绕体的部分中的至少一部分卷绕而成的卷绕体，该第二卷绕体的卷绕轴方向的长度以及卷绕轴方向上的位置中的至少一个与所述第一卷绕体不同。
2.如权利要求1所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体的卷绕轴与所述第二卷绕体的卷绕轴平行。
3.如权利要求1所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体的卷绕轴与所述第二卷绕体的卷绕轴垂直。
4.如权利要求1至3的任一项所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体的卷绕方向与所述第二卷绕体的卷绕方向相同。
5.如权利要求1至3的任一项所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体的卷绕方向与所述第二卷绕体的卷绕方向相反。
6.如权利要求1至5的任一项所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体中的卷绕数与所述第二卷绕体中的卷绕数相同。
7.如权利要求1至5的任一项所述的蓄电设备，其特征在于，
所述第一卷绕体中的卷绕数与所述第二卷绕体中的卷绕数不同。
8.一种蓄电设备的制造方法，是制造权利要求1至7的任一项所述的蓄电设备的方法，其特征在于，包括：
准备具有正极、负极、以及配置于所述正极与所述负极之间的分隔件的层叠体的工序；以及
卷绕所述层叠体的一部分来制作所述第一卷绕体，并且卷绕所述层叠体的另一部分来制作所述第二卷绕体的工序。
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