JP2001028274A - 電気エネルギー蓄積素子 - Google Patents
電気エネルギー蓄積素子Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極集電箔に正極活物質を塗布した正極箔１
と負極集電箔に負極活物質を塗布した負極箔とをセパレ
ータ２を介して巻回した巻回素子に、電解液を含浸して
なる電気エネルギー蓄積素子において、低抵抗で機械的
信頼性に優れ、製造工数の点でも有利な電極取り出し部
の構成を明らかにする。 【課題手段】 正極箔及び／又は負極箔の巻回幅方向の
一端辺に沿って、活物質を塗布しない集電箔露出部１０
を設け、該集電箔露出部を巻回軸心に向けて折り畳みな
がら、正極箔と負極箔とをセパレータを介して巻回し、
巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部に、正極端
子４及び／又は負極端子への接続手段となる集電板３を
押し当てて溶接する。好ましくは、巻回軸心に向けて折
り畳まれた集電箔露出部上に金属薄膜層１３を被着形成
し、該金属薄膜層に、正極端子及び／又は負極端子への
接続手段となる集電板を押し当てて溶接する。
と負極集電箔に負極活物質を塗布した負極箔とをセパレ
ータ２を介して巻回した巻回素子に、電解液を含浸して
なる電気エネルギー蓄積素子において、低抵抗で機械的
信頼性に優れ、製造工数の点でも有利な電極取り出し部
の構成を明らかにする。 【課題手段】 正極箔及び／又は負極箔の巻回幅方向の
一端辺に沿って、活物質を塗布しない集電箔露出部１０
を設け、該集電箔露出部を巻回軸心に向けて折り畳みな
がら、正極箔と負極箔とをセパレータを介して巻回し、
巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部に、正極端
子４及び／又は負極端子への接続手段となる集電板３を
押し当てて溶接する。好ましくは、巻回軸心に向けて折
り畳まれた集電箔露出部上に金属薄膜層１３を被着形成
し、該金属薄膜層に、正極端子及び／又は負極端子への
接続手段となる集電板を押し当てて溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン自動車の
エンジン点火イグナイタ用電源、電気自動車や電気＋ガ
ソリンハイブリッド自動車の回生制動エネルギー蓄積器
等に用いられる電気エネルギー蓄積素子に関する。
エンジン点火イグナイタ用電源、電気自動車や電気＋ガ
ソリンハイブリッド自動車の回生制動エネルギー蓄積器
等に用いられる電気エネルギー蓄積素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】高出力の電気エネルギー蓄積素子とし
て、電気二重層コンデンサやリチウムイオン二次電池に
注目が寄せられている。
て、電気二重層コンデンサやリチウムイオン二次電池に
注目が寄せられている。
【０００３】その一例として、正極集電箔に正極活物質
を塗布した正極箔と負極集電箔に負極活物質を塗布した
負極箔とをセパレータを介して巻き取ることにより巻回
素子を構成し、該巻回素子に電解液を含浸させて外装缶
に収納した円筒形のリチウムイオン二次電池が、特開平
９−９２３３８号に開示されている。
を塗布した正極箔と負極集電箔に負極活物質を塗布した
負極箔とをセパレータを介して巻き取ることにより巻回
素子を構成し、該巻回素子に電解液を含浸させて外装缶
に収納した円筒形のリチウムイオン二次電池が、特開平
９−９２３３８号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような電気エネル
ギー蓄積素子においては、使用上、大電流での充放電を
繰り返すことによる発熱が問題となる。すなわち、素子
内部での電気化学的な抵抗と、電極取り出し部の電気抵
抗が問題となる。
ギー蓄積素子においては、使用上、大電流での充放電を
繰り返すことによる発熱が問題となる。すなわち、素子
内部での電気化学的な抵抗と、電極取り出し部の電気抵
抗が問題となる。
【０００５】電極取り出し部の抵抗を低減する方法とし
て、前記特開平９−９２３３８号に開示された技術にお
いては、正極箔及び負極箔の巻回幅方向端部に活物質を
塗布しない集電箔露出部を設け、該集電箔露出部に切り
込みを入れてリードタブ群を形成し、正極箔及び負極箔
をセパレータを介して巻き取った後、前記リードタブ群
を束ねて撓ませながら外装缶の端子に溶接している。
て、前記特開平９−９２３３８号に開示された技術にお
いては、正極箔及び負極箔の巻回幅方向端部に活物質を
塗布しない集電箔露出部を設け、該集電箔露出部に切り
込みを入れてリードタブ群を形成し、正極箔及び負極箔
をセパレータを介して巻き取った後、前記リードタブ群
を束ねて撓ませながら外装缶の端子に溶接している。
【０００６】この方法では、個々のリードタブが非常に
薄い（厚さ１０μｍ程度の）ものであるため、製造工程
中におけるタブの機械的強度に不安がある。
薄い（厚さ１０μｍ程度の）ものであるため、製造工程
中におけるタブの機械的強度に不安がある。
【０００７】又、リードタブ群を束ねて撓ませながら外
装缶の端子に溶接する構成は、かなり複雑である。
装缶の端子に溶接する構成は、かなり複雑である。
【０００８】更に、リードタブ群を精度よく重ね合わせ
て束ねるには、リードタブ群を形成するための切り込み
の幅、ピッチ等を活物質の塗布厚に合わせて調整する必
要があり、活物質の塗布厚も高精度で制御する必要があ
る。或いは、活物質の塗布厚にムラがある場合には、リ
ードタブ群の重ね合わせズレを検出して補正していく機
構が必要となる。
て束ねるには、リードタブ群を形成するための切り込み
の幅、ピッチ等を活物質の塗布厚に合わせて調整する必
要があり、活物質の塗布厚も高精度で制御する必要があ
る。或いは、活物質の塗布厚にムラがある場合には、リ
ードタブ群の重ね合わせズレを検出して補正していく機
構が必要となる。
【０００９】本発明は、正極箔と負極箔とをセパレータ
を介して巻回し、電解液を含浸してなる電気エネルギー
蓄積素子において、前述の如きリードタブを使用するこ
となく、低抵抗で機械的信頼性に優れ、製造工数の点で
も有利な電極取り出し部の構成を明らかにするものであ
る。
を介して巻回し、電解液を含浸してなる電気エネルギー
蓄積素子において、前述の如きリードタブを使用するこ
となく、低抵抗で機械的信頼性に優れ、製造工数の点で
も有利な電極取り出し部の構成を明らかにするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による電気エネル
ギー蓄積素子は、正極集電箔に正極活物質を塗布した正
極箔と負極集電箔に負極活物質を塗布した負極箔とをセ
パレータを介して巻回した巻回素子に、電解液を含浸し
てなる電気エネルギー蓄積素子において、正極箔及び／
又は負極箔の巻回幅方向の一端辺に沿って、活物質を塗
布しない集電箔露出部を設け、該集電箔露出部を巻回軸
心に向けて折り畳みながら、正極箔と負極箔とをセパレ
ータを介して巻回したことを特徴とするものである。
ギー蓄積素子は、正極集電箔に正極活物質を塗布した正
極箔と負極集電箔に負極活物質を塗布した負極箔とをセ
パレータを介して巻回した巻回素子に、電解液を含浸し
てなる電気エネルギー蓄積素子において、正極箔及び／
又は負極箔の巻回幅方向の一端辺に沿って、活物質を塗
布しない集電箔露出部を設け、該集電箔露出部を巻回軸
心に向けて折り畳みながら、正極箔と負極箔とをセパレ
ータを介して巻回したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による電気エネルギー蓄積
素子は、リチウムイオン二次電池等として、実用に供さ
れる。
素子は、リチウムイオン二次電池等として、実用に供さ
れる。
【００１２】本発明の一実施形態に従った電気エネルギ
ー蓄積素子の基本構成は、図１に示すように、正極箔１
と負極箔（図示せず）とをセパレータ２を介して巻回
し、電解液（図示せず）を含浸してなるものである。
ー蓄積素子の基本構成は、図１に示すように、正極箔１
と負極箔（図示せず）とをセパレータ２を介して巻回
し、電解液（図示せず）を含浸してなるものである。
【００１３】正極箔１は、厚さ１０μｍ程度のＡｌから
なる正極集電箔に、ＬｉＣｏＯ2等の正極活物質とアセ
チレンブラック等の導電性物質とポリふっ化ビニリデン
等の結着剤とを塗布したものからなり、巻回幅方向の一
端辺に沿って、前記正極活物質、導電性物質、結着剤等
を塗布しない集電箔露出部１０が設けられている。
なる正極集電箔に、ＬｉＣｏＯ2等の正極活物質とアセ
チレンブラック等の導電性物質とポリふっ化ビニリデン
等の結着剤とを塗布したものからなり、巻回幅方向の一
端辺に沿って、前記正極活物質、導電性物質、結着剤等
を塗布しない集電箔露出部１０が設けられている。
【００１４】図１において、正極箔１の活物質等塗布部
は、セパレータ２の下に隠れている。
は、セパレータ２の下に隠れている。
【００１５】負極箔は、、厚さ１０μｍ程度のＣｕから
なる負極集電箔に、黒鉛等の負極活物質とポリふっ化ビ
ニリデン等の結着剤とを塗布したものからなる。
なる負極集電箔に、黒鉛等の負極活物質とポリふっ化ビ
ニリデン等の結着剤とを塗布したものからなる。
【００１６】セパレータ２は、非電子伝導性でイオン透
過性の材料からなる。
過性の材料からなる。
【００１７】そして、前記正極箔１は、前記集電箔露出
部１０を巻回軸心に向けて折り畳みながら、負極箔及び
セパレータ２と共に巻回されている。
部１０を巻回軸心に向けて折り畳みながら、負極箔及び
セパレータ２と共に巻回されている。
【００１８】更に、前述の如く巻回軸心に向けて折り畳
まれた集電箔露出部１０には、正極端子４への接続手段
としてのタブ３４を有する集電板３が押し当てられ、溶
接される。
まれた集電箔露出部１０には、正極端子４への接続手段
としてのタブ３４を有する集電板３が押し当てられ、溶
接される。
【００１９】符号６で示した部材は、負極側との電気的
的絶縁を図りながら、巻回素子を外装缶に収納して密封
するためのガスケットである。
的絶縁を図りながら、巻回素子を外装缶に収納して密封
するためのガスケットである。
【００２０】前述の如く巻回軸心に向けて折り畳まれた
集電箔露出部１０に前記集電板３を押し当てて溶接する
際、より確実に溶接するためには、図２に示すように、
巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部１０上に厚
さ数十μｍ〜数百μｍのＡｌからなる金属薄膜層１３を
被着形成し、該金属薄膜層１３に前記集電板３を押し当
てて溶接することが有効である。
集電箔露出部１０に前記集電板３を押し当てて溶接する
際、より確実に溶接するためには、図２に示すように、
巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部１０上に厚
さ数十μｍ〜数百μｍのＡｌからなる金属薄膜層１３を
被着形成し、該金属薄膜層１３に前記集電板３を押し当
てて溶接することが有効である。
【００２１】前記金属薄膜層１３は、巻回軸心に向けて
折り畳まれた集電箔露出部１０上の全域に被着形成して
もよいが、図２に示したように、径方向に繋がって周方
向に離間した部分領域に被着形成するだけでもよく、こ
のように金属薄膜層１３を被着形成しない部分を設ける
ことは、そこから巻回素子内に電解液を注入することが
できるという利点もある。
折り畳まれた集電箔露出部１０上の全域に被着形成して
もよいが、図２に示したように、径方向に繋がって周方
向に離間した部分領域に被着形成するだけでもよく、こ
のように金属薄膜層１３を被着形成しない部分を設ける
ことは、そこから巻回素子内に電解液を注入することが
できるという利点もある。
【００２２】図２に示したような平面形状を有する金属
薄膜層１３は、図３に示すように巻回軸心に向けて折り
畳まれた集電箔露出部１０上に、図４に示すようにマス
ク１３０を載置し、メタリコン法、プラズマ溶射法、真
空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の成膜手段に
より形成される。
薄膜層１３は、図３に示すように巻回軸心に向けて折り
畳まれた集電箔露出部１０上に、図４に示すようにマス
ク１３０を載置し、メタリコン法、プラズマ溶射法、真
空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の成膜手段に
より形成される。
【００２３】特に、数十μｍ〜数百μｍの厚さを要する
金属薄膜層１３を効率的に形成するには、メタリコン法
やプラズマ溶射法が適し、メタリコン法やプラズマ溶射
法用の金属材料としては、Ａｌ等の低融点金属が適す
る。
金属薄膜層１３を効率的に形成するには、メタリコン法
やプラズマ溶射法が適し、メタリコン法やプラズマ溶射
法用の金属材料としては、Ａｌ等の低融点金属が適す
る。
【００２４】前記金属薄膜層１３は、巻回軸心に向けて
折り畳まれた集電箔露出部１０上に、図５に示すような
金網状集電部材１４を配し、その上から被着形成しても
よい。
折り畳まれた集電箔露出部１０上に、図５に示すような
金網状集電部材１４を配し、その上から被着形成しても
よい。
【００２５】前記金網状集電部材１４には、図６に示す
ように、正極端子への接続手段となるナット状の接続部
材１５等を、予め溶接しておいてもよい。
ように、正極端子への接続手段となるナット状の接続部
材１５等を、予め溶接しておいてもよい。
【００２６】負極箔の集電手段及び負極端子への接続手
段については、前述の如き正極側の集電手段及び接続手
段と同様な構成としてもよいし、他の手段を採用しても
よい。或いは、負極側に前述の如き集電手段及び接続手
段を採用し、正極側に他の手段を採用してもよい。
段については、前述の如き正極側の集電手段及び接続手
段と同様な構成としてもよいし、他の手段を採用しても
よい。或いは、負極側に前述の如き集電手段及び接続手
段を採用し、正極側に他の手段を採用してもよい。
【００２７】ここで、正極箔及び／又は負極箔に設けた
集電箔露出部の折り畳み方について、説明を加える。
集電箔露出部の折り畳み方について、説明を加える。
【００２８】図７は、正極箔１のみに注目して、それを
円筒状の巻き芯７に巻き始めるところを示しており、そ
の際、巻き芯７の端面を支えにして、集電箔露出部１０
を巻回軸心に向けて折り畳みながら、巻き始めている。
符号１１は、活物質等を塗布した部分を示している。
円筒状の巻き芯７に巻き始めるところを示しており、そ
の際、巻き芯７の端面を支えにして、集電箔露出部１０
を巻回軸心に向けて折り畳みながら、巻き始めている。
符号１１は、活物質等を塗布した部分を示している。
【００２９】図８は、１回巻いた状態を上方から見たも
のであり、その輪郭は、この図のように正多角形となる
ことが望ましい。該正多角形の頂点から中心に向かう実
線ａは、折り畳みの山折り線、破線ｂは、折り畳みの谷
折り線を示している。
のであり、その輪郭は、この図のように正多角形となる
ことが望ましい。該正多角形の頂点から中心に向かう実
線ａは、折り畳みの山折り線、破線ｂは、折り畳みの谷
折り線を示している。
【００３０】折り畳んだ部分の展開図は図９のようにな
り、正ｎ角形に折り畳んでいたとすると、該正ｎ角形の
輪郭に相当する折り曲げ基線ｃに対して谷折り線ｂは垂
直、前記折り曲げ基線ｃに対して山折り線ａがなす角θ
は（ｎ−２）π／２ｎとなる。
り、正ｎ角形に折り畳んでいたとすると、該正ｎ角形の
輪郭に相当する折り曲げ基線ｃに対して谷折り線ｂは垂
直、前記折り曲げ基線ｃに対して山折り線ａがなす角θ
は（ｎ−２）π／２ｎとなる。
【００３１】以後、２回目、３回目・・・と、集電箔露出
部を上述の如く整然と折り畳みながら巻き取っていくこ
とが望ましいが、巻回を重ねるうちに集電箔露出部を整
然と折り畳むことは難しくなるので、該集電箔露出部を
巻回軸心に向けてくしゃくしゃに折り畳みながら巻回す
る構成にしてもよい。
部を上述の如く整然と折り畳みながら巻き取っていくこ
とが望ましいが、巻回を重ねるうちに集電箔露出部を整
然と折り畳むことは難しくなるので、該集電箔露出部を
巻回軸心に向けてくしゃくしゃに折り畳みながら巻回す
る構成にしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、正極箔と負極箔とをセ
パレータを介して巻回し、電解液を含浸してなる電気エ
ネルギー蓄積素子において、正極側及び／又は負極側の
集電手段及び正極端子及び／又は負極端子への接続手段
が、比較的簡単な構成及び製法により実現される。
パレータを介して巻回し、電解液を含浸してなる電気エ
ネルギー蓄積素子において、正極側及び／又は負極側の
集電手段及び正極端子及び／又は負極端子への接続手段
が、比較的簡単な構成及び製法により実現される。
【００３３】すなわち、低抵抗、高集電効率で機械的信
頼性にも優れ、周囲のデッドスペースを削減しながら正
負極間の短絡の危険性も低く、製造工数の点でも有利な
電極取り出し部が提供される。
頼性にも優れ、周囲のデッドスペースを削減しながら正
負極間の短絡の危険性も低く、製造工数の点でも有利な
電極取り出し部が提供される。
【図１】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子の
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図２】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部上
に金属薄膜層を形成した状態を示す平面図である。
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部上
に金属薄膜層を形成した状態を示す平面図である。
【図３】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部を
示す平面図である。
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部を
示す平面図である。
【図４】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部上
にマスクを載置した状態を示す平面図である。
おいて、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部上
にマスクを載置した状態を示す平面図である。
【図５】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて用いられる金網状集電部材の斜視図である。
おいて用いられる金網状集電部材の斜視図である。
【図６】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて用いられる接続部材付金網状集電部材の斜視図で
ある。
おいて用いられる接続部材付金網状集電部材の斜視図で
ある。
【図７】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、正極箔を折り畳みながら巻回する過程を示す斜
視図である
おいて、正極箔を折り畳みながら巻回する過程を示す斜
視図である
【図８】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、正極箔を折り畳みながら巻回した状態を示す平
面図である。
おいて、正極箔を折り畳みながら巻回した状態を示す平
面図である。
【図９】本発明実施例による電気エネルギー蓄積素子に
おいて、折り畳みながら巻回した正極箔の展開図であ
る。
おいて、折り畳みながら巻回した正極箔の展開図であ
る。
１ 正極箔 １０ 集電箔露出部 １３ 金属薄膜層 １４ 金網状集電部材 ２ セパレータ ３ 集電板 ４ 正極端子
フロントページの続き (72)発明者 竹谷 豊 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 寺司 和生 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 正極集電箔に正極活物質を塗布した正極
箔と負極集電箔に負極活物質を塗布した負極箔とをセパ
レータを介して巻回した巻回素子に、電解液を含浸して
なる電気エネルギー蓄積素子において、 正極箔及び／又は負極箔の巻回幅方向の一端辺に沿っ
て、活物質を塗布しない集電箔露出部を設け、 該集電箔露出部を巻回軸心に向けて折り畳みながら、正
極箔と負極箔とをセパレータを介して巻回したことを特
徴とする電気エネルギー蓄積素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気エネルギー蓄積素子
において、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部
に、正極端子及び／又は負極端子への接続手段となる集
電板を押し当てて溶接したことを特徴とする電気エネル
ギー蓄積素子。 - 【請求項３】 請求項１記載の電気エネルギー蓄積素子
において、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部
上に金属薄膜層を被着形成し、該金属薄膜層に、正極端
子及び／又は負極端子への接続手段となる集電板を押し
当てて溶接したことを特徴とする電気エネルギー蓄積素
子。 - 【請求項４】 請求項１記載の電気エネルギー蓄積素子
において、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部
上に金網状集電部材を配し、その上から金属薄膜層を被
着形成して、該金属薄膜層に、正極端子及び／又は負極
端子への接続手段となる集電板を押し当てて溶接したこ
とを特徴とする電気エネルギー蓄積素子。 - 【請求項５】 請求項１記載の電気エネルギー蓄積素子
において、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔露出部
上に、正極端子及び／又は負極端子への接続手段を備え
る金網状集電部材を配し、その上から金属薄膜層を被着
形成したことを特徴とする電気エネルギー蓄積素子。 - 【請求項６】 請求項３乃至５記載の電気エネルギー蓄
積素子において、巻回軸心に向けて折り畳まれた集電箔
露出部上に、前記金属薄膜層を被着形成した部分と被着
形成しない部分とを設けたことを特徴とする電気エネル
ギー蓄積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046249A JP2001028274A (ja) | 1999-02-24 | 2000-02-23 | 電気エネルギー蓄積素子 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4673399 | 1999-02-24 | ||
| JP11-46733 | 1999-05-10 | ||
| JP11-128900 | 1999-05-10 | ||
| JP12890099 | 1999-05-10 | ||
| JP2000046249A JP2001028274A (ja) | 1999-02-24 | 2000-02-23 | 電気エネルギー蓄積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001028274A true JP2001028274A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=27292716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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