CN116075958A - 蓄电装置 - Google Patents

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清水一路
神月清美
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Abstract

蓄电装置(10)具备：第1电极(30)，具有带状的第1集电体(31)以及担载于第1集电体(31)的第1活性物质层(33)；第2电极(40)，具有带状的第2集电体(41)以及担载于第2集电体(41)的第2活性物质层(43)；和隔离件(50)，介于第1电极(30)与第2电极(40)之间。第1电极(30)、第2电极(40)以及隔离件(50)构成柱状的卷绕体(20)。第1集电体(31)具有多个第1接片(34)，该多个第1接片(34)与沿着第1集电体(31)的长边方向的一个端部电连接并且向卷绕体(20)的径向内侧延伸突出。第1接片(34)具有与第1集电体(31)连接的基端部、和比基端部宽幅的第1宽幅部(35)。多个第1接片(34)在各个第1宽幅部(35)重叠并相互焊接。由此，能够容易焊接多个第1接片(34)彼此。

Description

蓄电装置
技术领域
本公开涉及蓄电装置。
背景技术
以往，已知贮藏电力的蓄电装置(例如，专利文献1)。专利文献1的蓄电装置是一种二次电池，具备：电极，具有集电体以及担载于该集电体的活性物质；和多个接片，从电极的集电体延伸突出。在该文献的图8所示的实施方式中，多个接片被折弯为相互重叠后，以重叠的状态与罐构件焊接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特表2020-505717号公报
发明内容
-发明要解决的问题-
但是，多个接片重合的区域(以下，也称为重复区域。)在各接片的折弯方向从设计偏离的情况下变小。重复区域是作为焊接的对象的区域，因此若其变小则担心给焊接工序带来妨碍。在这样的状况下，本公开的目的之一在于，将电极具有的多个接片彼此容易地焊接。
-解决问题的手段-
本公开所涉及的一方面涉及蓄电装置。该蓄电装置具备：第1电极，具有带状的第1集电体以及担载于所述第1集电体的第1活性物质层；第2电极，具有带状的第2集电体以及担载于所述第2集电体的第2活性物质层；和隔离件，介于所述第1电极与所述第2电极之间，所述第1电极、所述第2电极以及所述隔离件构成柱状的卷绕体，所述第1集电体具有多个第1接片，所述多个第1接片与沿着所述第1集电体的长边方向的一个端部电连接并且向所述卷绕体的径向内侧延伸突出，所述第1接片具有与所述第1集电体连接的基端部、和比所述基端部宽幅的第1宽幅部，所述多个第1接片在各自的所述第1宽幅部重叠并相互焊接。
-发明效果-
根据本公开，能够将电极具有的多个接片彼此容易地焊接。
附加的权利要求书中记载了本发明的新特征，但本发明关于结构以及内容这两方面，通过对照附图的以下详细说明，与本申请的其他目的以及特征一并能够更好地理解。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的蓄电装置中包含的卷绕体的外观的立体图。
图2是表示负极的结构的俯视图。
图3是表示正极的结构的俯视图。
图4是从卷绕体的轴向来观察被折弯为覆盖卷绕体的端面的多个接片的图。
图5是从卷绕体的轴向来观察配置于卷绕体的端面的集电板时的图。
图6是表示实施方式1所涉及的蓄电装置的结构的纵剖视图。
图7是表示实施方式2的电极的结构的俯视图。
图8是表示实施方式3的电极的结构的俯视图。
具体实施方式
以下，举例说明本公开所涉及的蓄电装置的实施方式。但是，本公开并不限定于以下说明的示例。在以下的说明中，可能示例具体的数值、材料，但只要能够得到本公开的效果，则也可以应用其他数值、材料。
本公开所涉及的蓄电装置具备：带状的第1电极、带状的第2电极、存在于第1电极与第2电极之间的隔离件。第1电极、第2电极以及隔离件构成柱状的卷绕体。即，第1电极与第2电极隔着隔离件卷绕。
第1电极具有：带状的第1集电体、和担载于第1集电体的第1活性物质层。第2电极具有：带状的第2集电体、和担载于第2集电体的第2活性物质层。
第1集电体具有与沿着其长边方向的一个端部电连接并且向卷绕体的径向内侧延伸突出的多个第1接片。第1接片具有：与第1集电体连接的基端部、比基端部宽幅的第1宽幅部。多个第1接片通过各个第1宽幅部而重叠并相互焊接。该焊接例如可以是电阻焊接或者激光焊接。另外，第1接片也可以与第1集电体独立并与第1集电体接合。
由于多个第1接片通过比各个基端部宽幅的第1宽幅部而重合，由此形成较大的重复区域。该重复区域的大小在各第1接片的延伸方向与卷绕体的径向一致的情况下为最大，但即使各第1接片的延伸方向从卷绕体的径向稍微偏离该重复区域的大小也充分大。因此，能够容易进行以重复区域为对象的焊接、即第1电极具有的多个第1接片彼此的焊接。
第1宽幅部也可以配置于第1接片的前端部。该情况下，能够将各第1接片的长度设定为与其他第1接片重叠所需的最低限度的长度。因此，能够抑制用于形成第1接片的材料的使用量。另外，第1宽幅部也可以配置于第1接片的基端部与前端部之间。
在将第1集电体展开的状态下，第1接片的形状与相邻的2个第1接片之间的间隙(切口)的形状也可以相互一致。具有多个这样的形状的第1接片的第1集电体能够通过将一片的片状材料切分，来几乎不剩下材料的情况下制作2个。因此，能够有效利用第1集电体的材料。这在从一片电极板的原料切出多个第1电极时特别有效。在该原料的长边方向条纹状地形成多个第1活性物质层的情况下，在从相互相邻的一对第1活性物质层之间形成的未涂敷部切出第1接片时，能够从该未涂敷部分别切出分别具备第1活性物质层的第1电极的第1接片。
第1宽幅部也可以是从第1接片的基端部侧向前端部侧连续变得宽幅的部分。或者，第1宽幅部也可以是从第1接片的基端部侧向前端部侧阶梯状地变得宽幅的部分。换句话说，基端部的端边与前端部的端边也可以形成为以规定的角度交叉。此外，基端部也可以是带状，如果是仅基端部，则也可以随着接近于前端部而基端部的宽度变窄。此外，前端部也可以构成为在宽度方向向两侧延伸突出。根据其结构，第1宽幅部容易与其他第1接片的第1宽幅部重叠。
蓄电装置也可以还具备与多个第1接片焊接并与第1集电体电连接的第1集电板。另外，蓄电装置也可以不具备这样的第1集电板。
第1宽幅部也可以在第1接片的宽度方向向两侧延伸突出。通过该结构，第1宽幅部容易与其他第1接片的第1宽幅部重叠。
多个第1接片也可以从卷绕轴方向观察卷绕体的端面，从在径向延伸的相互不同的直线上的位置延伸。通过该结构，能够从第1电极各个位置进行集电，容易缩短第1电极中的集电路径。此外，在这样的配置中延伸的多个第1接片特别难以相互重叠。因此，特别容易得到因第1宽幅部比基端部更宽幅所带来的效果。
在重合的多个第1宽幅部中，优选全部第1宽幅部在一个位置重合并通过一个焊痕而接合。但是，也可以多个第1宽幅部的全部未必在一个位置重合，也可以在多个位置接合。
第2集电体也可以具有从沿着其长边方向的一个端部向卷绕体的径向内侧延伸突出的多个第2接片。第2接片也可以具有比其基端部更宽幅的第2宽幅部。多个第2接片也可以通过各个第2宽幅部重叠并相互焊接。
第2宽幅部也可以配置于第2接片的前端部。该情况下，能够将各第2接片的长度设定为与其他第2接片重叠所需的最低限度的长度。因此，能够抑制用于形成第2接片的材料的使用量。另外，第2宽幅部也可以配置于第2接片的基端部与前端部之间。
在将第2集电体展开的状态下，第2接片的形状与相邻的2个第2接片之间的间隙的形状也可以相互一致。具有多个这样的形状的第2接片的第2集电体能够通过将一片的片状材料切分，在几乎不剩余材料的情况下制作2个。因此，能够有效利用第2集电体的材料。这在从一片电极板的原料切出多个第2电极时特别有效。在该原料的长边方向条纹状地形成有多个第2活性物质层的情况下，在从形成于相互相邻的一对第2活性物质层之间的未涂敷部切出第2接片时，能够从该未涂敷部分别切出分别具备第2活性物质层的第2电极的第2接片。
第2宽幅部也可以是从第2接片的基端部侧向前端部侧连续地变得宽幅的部分。或者，第2宽幅部也可以是从第2接片的基端部侧向前端部侧阶梯状地变得宽幅的部分。换句话说，基端部的端边与前端部的端边也可以形成为以规定的角度交叉。此外，基端部也可以是带状，如果仅是基端部，则也可以随着接近于前端部而基端部的宽度变窄。此外，前端部也可以构成为在宽度方向朝两侧延伸突出。通过该结构，第2宽幅部容易与其他第2接片的第2宽幅部重叠。
蓄电装置也可以还具备与多个第2接片焊接并与第2集电体电连接的第2集电板。另外，蓄电装置也可以不具备这样的第2集电板。
也可以多个第1接片配置于卷绕体的轴向一侧，另一方面，多个第2接片配置于卷绕体的轴向另一侧。
蓄电装置例如也可以是非水电解质二次电池、碱性蓄电池或者电容器。非水电解质二次电池中包含锂离子二次电池、全固体电池等。该情况下，第1电极以及第2电极的一者是正极，另一者是负极。此外，第1集电体以及第2集电体的一者例如是由铝或者铝合金构成的正极集电体，另一者例如是由铜或者铜合金构成的负极集电体。
如以上那样，根据本公开，能够容易地焊接第1电极具有的多个第1接片彼此。进一步地，根据本公开，能够有效利用各集电体的材料。
以下，参照附图来具体说明本公开所涉及的蓄电装置的一个例子。能够对以下说明的一个例子的蓄电装置的结构要素应用上述的结构要素。以下说明的一个例子的蓄电装置的结构要素能够基于上述的记载而变更。此外，也可以将以下说明的事项应用于上述的实施方式。以下说明的一个例子的蓄电装置的结构要素之中本公开所涉及的蓄电装置不是必须的结构要素也可以省略。另外，以下所示的附图是示意性的，并不准确地反映实际的构件的形状、数量。
《实施方式1》
对本公开的实施方式1进行说明。本实施方式的蓄电装置10是锂离子二次电池，但并不局限于此。如图1～图5所示，蓄电装置10具备：带状的负极30、带状的正极40、存在于负极30与正极40之间的隔离件50、负极集电板61、正极集电板62。负极30、正极40以及隔离件50构成柱状的卷绕体20(参照图1)。
如图2所示，负极30是带状，具备负极集电体31以及担载于其的负极活性物质层33。负极活性物质层33形成于负极集电体31的两面。其中，在沿着负极集电体31的长边方向的一个端部，形成未被负极活性物质层33覆盖的负极集电体露出部32。另外，也可以在负极集电体31中在上述负极集电体露出部32以外的位置形成露出部。此外，在负极集电体露出部32中，未形成负极活性物质层即可，也可以不必负极集电体31的一部分露出。也可以形成于负极集电体31上的与负极集电体31不同的导电材料露出。4根负极集电接片34从负极集电体露出部32的最外周所对应的部分延伸突出。负极集电接片34以及负极集电体露出部32与负极集电体31一体地从片状的金属材料切出。负极30是第1电极的一个例子。负极集电体31是第1集电体的一个例子。负极活性物质层33是第1活性物质层的一个例子。负极集电接片34是第1接片的一个例子。
负极集电接片34具有比其基端部更加宽幅的负极宽幅部35。负极宽幅部35被配置于负极集电接片34的前端部。负极宽幅部35从负极集电接片34的基端部侧向前端部侧连续地变得宽幅。负极宽幅部35是第1宽幅部的一个例子。
负极宽幅部35的最大宽度例如可以是负极集电接片34的基端部的宽度的1.1倍以上且3.5倍以下，也可以是1.3倍以上且2.5倍以下。负极宽幅部35的最大宽度例如可以是2.5mm以上且10.5mm以下。
对负极集电体31使用片状的金属材料。片状的金属材料是金属箔、金属多孔体等即可。作为金属材料，能够使用铜、铜合金、镍、不锈钢等。负极集电体31的厚度例如是10μm以上且100μm以下。
负极活性物质层33例如包含负极活性物质、导电剂、粘结剂。负极活性物质层33例如通过在负极集电体31的两面涂敷包含负极活性物质、导电剂和粘结剂的负极合剂浆料并使涂膜干燥后、进行压延而得到。负极活性物质是对锂离子进行吸留以及放出的材料。作为负极活性物质，举例碳材料、金属化合物、合金、陶瓷材料等。
如图3所示，正极40是带状，具备正极集电体41以及担载于其的正极活性物质层43。正极活性物质层43形成于正极集电体41的两面。其中，在沿着正极集电体41的长边方向的一个端部，形成未被正极活性物质层43覆盖的正极集电体露出部42。另外，在正极集电体41，在上述正极集电体露出部42以外的位置也可以形成露出部。此外，在正极集电体露出部42，只要未形成正极活性物质层即可，也可以正极集电体41的一部分未必露出。也可以形成于正极集电体41上的与正极集电体41不同的导电材料露出。4根正极集电接片44从正极集电体露出部42的最外周所对应的部分延伸突出。正极集电接片44以及正极集电体露出部42与正极集电体41一体地从片状的金属材料切出。正极40是第2电极的一个例子。正极集电体41是第2集电体的一个例子。正极活性物质层43是第2活性物质层的一个例子。正极集电接片44是第2接片的一个例子。
正极集电接片44具有比其基端部宽幅的正极宽幅部45。正极宽幅部45被配置于正极集电接片44的前端部。正极宽幅部45从正极集电接片44的基端部侧向前端部侧连续地变得宽幅。正极宽幅部45是第2宽幅部的一个例子。
正极宽幅部45的最大宽度例如可以为正极集电接片44的基端部的宽度的1.1倍以上且3.5倍以下，也可以为1.3倍以上且2.5倍以下。正极宽幅部45的最大宽度例如可以为2.5mm以上且10.5mm以下。
对正极集电体41使用片状的金属材料。片状的金属材料是金属箔、金属多孔体等即可。作为金属材料，能够使用铝、铝合金、镍、钛等。正极集电体41的厚度例如为10μm以上且100μm以下。
正极活性物质层43例如包含正极活性物质、导电剂和粘结剂。正极活性物质层43例如通过在正极集电体41的两面涂敷包含正极活性物质、导电剂和粘结剂的正极合剂浆料，使涂膜干燥后，进行压延而得到。正极活性物质是对锂离子进行吸留以及放出的材料。作为正极活性物质，例如举例含锂过渡金属氧化物、过渡金属氟化物、聚阴离子、氟化聚阴离子、过渡金属硫化物等。
作为隔离件50，例如能够使用聚烯烃等树脂制的微多孔膜、织物、无纺布等。隔离件50的厚度例如是10μm以上且300μm以下，优选是10μm以上且40μm以下。
图1的卷绕体20构成为隔着隔离件50将正极40和负极30卷绕为柱状。卷绕时，定位为负极集电体露出部32从卷绕体20的一个端面突出，正极集电体露出部42从卷绕体20的另一个端面突出。在卷绕体20的最外周，卷附隔离件50。另外，图1表示负极集电接片34以及正极集电接片44被折弯前的状态。
如图4所示，负极集电接片34或者正极集电接片44被折弯为覆盖卷绕体20的一个端面或者另一个端面。4根负极集电接片34或者4根正极集电接片44放射状地(以中心角为90°的等价的配置)覆盖负极集电体露出部32的内周侧或者正极集电体露出部42的内周侧。4根负极集电接片34或者4根正极集电接片44在各个负极宽幅部35或者正极宽幅部45重叠并相互焊接。
在负极集电接片34或者正极集电接片44向内周侧折弯时，被负极集电接片34或者正极集电接片44覆盖的负极集电体露出部32或者正极集电体露出部42弯曲为向内周侧倒下。
如图5所示，负极集电板61或者正极集电板62的形状成为十字形状以使得沿着负极集电接片34或者正极集电接片44的形状。但是，负极集电板61以及正极集电板62的形状并不被特别限定。负极集电板61与负极集电接片34焊接，与负极集电体31电连接。正极集电板62与正极集电接片44焊接，与正极集电体41电连接。负极集电板61是第1集电板的一个例子。正极集电板62是第2集电板的一个例子。
负极集电板61的材质例如是铜、铜合金、镍、不锈钢等。负极集电板61的材质可以与负极集电体31的材质相同。正极集电板62的材质例如是铝、铝合金、镍、钛等。正极集电板62的材质可以与正极集电体41的材质相同。
如图6所示，蓄电装置10具备：卷绕体20、负极集电板61、正极集电板62、非水电解质(未图示)、容纳卷绕体20以及非水电解质的金属制的有底的壳体63、将壳体63的开口封口的封口板64。在封口板64的周缘部配置密封垫65，通过将壳体63的开口端部与密封垫65铆接从而壳体63的内部被密闭。
非水电解质具有锂离子传导性。非水电解质包含锂盐、使锂盐溶解的非水溶剂。
负极集电体露出部32抵接于负极集电板61的与卷绕体20的端面的对置面。经由从负极集电体露出部32的最外周延伸突出的负极集电接片34，负极集电板61与负极集电体露出部32的内周侧被焊接。负极集电板61与设置于壳体63的内底面的焊接用构件66焊接。因此，壳体63作为外部负极端子而发挥功能。
另一方面，正极集电体露出部42抵接于正极集电板62的与卷绕体20的端面的对置面。经由从正极集电体露出部42的最外周延伸突出的正极集电接片44，正极集电板62与正极集电体露出部42的内周侧焊接。一端连接于正极集电板62的集电引线67的另一端与封口板64的内表面连接。因此，封口板64作为外部正极端子而发挥功能。
《实施方式2》
对本公开的实施方式2进行说明。本实施方式的蓄电装置10的负极30或者正极40(以下，简称为“电极”。)的结构与上述实施方式1不同。以下，主要说明与上述实施方式1不同的方面。另外，在以下的说明中，将负极集电体31或者正极集电体41简称为“集电体”，将负极集电接片34或者正极集电接片44简称为“集电接片”，将负极宽幅部35或者正极宽幅部45简称为“宽幅部”。
如图7所示，电极30(40)的集电体31(41)具备沿着其长边方向等间隔地配置的多个集电接片34(44)。多个集电接片34(44)从集电体31(41)的内周侧端部遍及外周侧端部而等间隔地配置。各集电接片34(44)具有配置于其前端部的宽幅部35(45)。宽幅部35(45)从集电接片34(44)的基端部侧向前端部侧连续地变得宽幅。在将集电体31(41)展开的状态下，集电接片34(44)的形状与相邻的2个集电接片34(44)之间的间隙G的形状相互一致。通过该结构，能够有效利用材料，并且能够从1片金属片制作2片电极30(40)。
《实施方式3》
对本公开的实施方式3进行说明。本实施方式的蓄电装置10的电极30(40)的结构与上述实施方式1不同。以下，主要说明与上述实施方式1不同的方面。
如图8所示，电极30(40)的集电体31(41)具备沿着其长边方向等间隔地配置的多个集电接片34(44)。多个集电接片34(44)从集电体31(41)的内周侧端部遍及外周侧端部而等间隔地配置。各集电接片34(44)具有配置于其前端部的宽幅部35(45)。宽幅部35(45)从集电接片34(44)的基端部侧向前端部侧阶梯状地变得宽幅。在将集电体31(41)展开的状态下，集电接片34(44)的形状与相邻的2个集电接片34(44)之间的间隙G的形状相互一致。通过该结构，能够有效利用材料，并且能够从1片金属片制作2片电极30(40)。
关于当前的优选的实施方式，对本发明进行了说明，但并不限定性地解释该公开。通过阅读上述公开，各种变形以及改变对于属于本发明的技术领域中的本领域技术人员而言是显而易见的。因此，附加的权利要求书应被解释为在不脱离本发明的真正精神以及范围的情况下包含全部变形以及改变。
产业上的可利用性
本公开能够利用于蓄电装置。
-符号说明-
10：蓄电装置
20：卷绕体
30：负极(第1电极)
31：负极集电体(第1集电体)
32：负极集电体露出部
33：负极活性物质层(第1活性物质层)
34：负极集电接片(第1接片)
35：负极宽幅部(第1宽幅部)
40：正极(第2电极)
41：正极集电体(第2集电体)
42：正极集电体露出部
43：正极活性物质层(第2活性物质层)
44：正极集电接片(第2接片)
45：正极宽幅部(第2宽幅部)
50：隔离件
61：负极集电板(第1集电板)
62：正极集电板(第2集电板)
63：壳体
64：封口板
65：密封垫
66：焊接用构件
67：集电引线
G：间隙。

Claims (8)

1.一种蓄电装置，具备：
第1电极，具有带状的第1集电体以及担载于所述第1集电体的第1活性物质层；
第2电极，具有带状的第2集电体以及担载于所述第2集电体的第2活性物质层；和
隔离件，介于所述第1电极与所述第2电极之间，
所述第1电极、所述第2电极以及所述隔离件构成柱状的卷绕体，
所述第1集电体具有多个第1接片，所述多个第1接片与沿着所述第1集电体的长边方向的一个端部电连接并且向所述卷绕体的径向内侧延伸突出，
所述第1接片具有：与所述第1集电体连接的基端部、和比所述基端部宽幅的第1宽幅部，
所述多个第1接片在各自的所述第1宽幅部重叠并相互焊接。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，
所述第1宽幅部被配置于所述第1接片的前端部。
3.根据权利要求2所述的蓄电装置，其中，
在将所述第1集电体展开的状态下，所述第1接片的形状与相邻的2个所述第1接片之间的间隙的形状相互一致。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的蓄电装置，其中，
所述第1宽幅部是从所述第1接片的基端部侧向前端部侧连续地成为宽幅的部分。
5.根据权利要求1～3的任一项所述的蓄电装置，其中，
所述第1宽幅部是从所述第1接片的基端部侧向前端部侧阶梯状地成为宽幅的部分。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的蓄电装置，其中，
所述蓄电装置还具备：第1集电板，与所述多个第1接片焊接，与所述第1集电体电连接。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的蓄电装置，其中，
所述第1宽幅部在所述第1接片的宽度方向上向两侧延伸突出。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的蓄电装置，其中，
从卷绕轴方向观察所述卷绕体的端面，所述多个第1接片从在径向延伸的相互不同的直线上的位置延伸。
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