JP2007048604A

JP2007048604A - 蓄電装置

Info

Publication number: JP2007048604A
Application number: JP2005232068A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Mitsui; 正彦三井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】正側電極と負側電極がセパレータを挟んで対向配置された電極群の解体を容易に行う。
【解決手段】セパレータ１６に設けられた帯状あるいは線状の解体用部品２２が、セパレータ１６とともに、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれた領域の各々を折り返されながら蛇行して通されている。解体用部品２２の両端部は、電極群１０の外周に露出しており、電極群１０の解体を行う場合は、解体用部品２２の両端部に引張り力を加えることで、正側電極板１２及び負側電極板１４をセパレータ１６から容易に引き剥がして分離することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、正側電極と負側電極がセパレータを挟んで対向配置された電極群を有する二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に関し、特に、その電極群の解体に関する。

この種の蓄電装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、複数の単セル体がスペーサにより相互に圧接された状態で外槽内に収容されている。各単セル体においては、正側電極と負側電極がセパレータを挟んで対向配置された電極群が、２分割可能な単位電槽内に収容されている。

特許文献１においては、スペーサを取り去って単セル体の加圧を解くと、複数の単セル体が相互に離れて外槽から取り出し自在の状態となり、各単位電槽が２分割可能となる。そのため、各単位電槽を２分割することで、各電極群の取り出しが容易となる。これによって、蓄電装置のリサイクル性の向上を図っている。

その他の関連技術として、下記特許文献２，３による蓄電池、及び下記特許文献４，５による電池の解体方法が開示されている。

特開平４−３１２７６０号公報特開平４−３１９２５２号公報特開平４−３２２０７０号公報特開平９−１７４６１号公報特開平１１−１６５９４号公報

蓄電装置の電極材料のリサイクル性を向上させるためには、電極群を容易に解体できることが要求される。すなわち、正負電極をセパレータから容易に分離できることが要求される。

特許文献１においては、電極群の取り出しを容易にしているものの、電極群の解体性を向上させるための具体的構成、すなわち正負電極を容易にセパレータから分離して取り出すための具体的構成は示されていない。

本発明は、正側電極と負側電極がセパレータを挟んで対向配置された電極群の解体を容易に行うことができる蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る蓄電装置は、正側電極と負側電極がセパレータを間に挟んで対向配置された電極群を有する蓄電装置であって、引張り力が加えられることで正側電極と負側電極の少なくとも一方をセパレータから分離させることが可能な解体用部品が正側電極と負側電極とセパレータの少なくとも１つ以上に設けられていることを要旨とする。

本発明の一態様では、解体用部品の一部が、電極群の外周に露出しており、解体用部品は、この露出した部分に引張り力が加えられることで正側電極と負側電極の少なくとも一方をセパレータから分離させることが可能であることが好適である。

また、本発明の一態様では、解体用部品は、帯状または線状の部品であることが好適である。この態様では、解体用部品は、セパレータの長手方向に沿って設けられていることが好適である。

また、本発明の一態様では、解体用部品は、その内部に芯材を含むことが好適である。

また、本発明の一態様では、解体用部品は、セパレータに設けられていることが好適である。また、本発明の一態様では、解体用部品は、正側電極に設けられていることが好適である。また、本発明の一態様では、解体用部品は、負側電極に設けられていることが好適である。

また、本発明の一態様では、複数の正側電極及び負側電極がセパレータを間に挟んで交互に積層されており、解体用部品は、正側電極と負側電極の間に挟まれた領域の各々を折り返されながら通されていることが好適である。

また、本発明の一態様では、正側電極及び負側電極がセパレータを間に挟んで巻回されており、解体用部品は、正側電極及び負側電極とともに巻回されていることが好適である。

本発明によれば、正側電極と負側電極とセパレータの少なくとも１つ以上に設けられた解体用部品に引張り力を加えることで、正側電極と負側電極の少なくとも一方をセパレータから容易に分離することができる。したがって、正側電極と負側電極がセパレータを挟んで対向配置された電極群の解体を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る蓄電装置の概略構成を示す図であり、図１は全体構成の側面図を示し、図２は電極群の斜視図を示し、図３は電極群の断面図を示す。本実施形態に係る蓄電装置は、例えばＮｉ−ＭＨ電池等の二次電池であり、平板状の正側電極板１２及び負側電極板１４がセパレータ１６を間に挟んで対向配置された電極群１０が筐体３０内に複数収納されている。

電極群１０においては、図２，３に示すように、複数の正側電極板１２及び負側電極板１４がセパレータ１６を間に挟んで交互に積層されている。セパレータ１６は、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれた領域の各々を折り返されながら蛇行して通されている。平板状の集電板１８，２０は、正側電極板１２及び負側電極板１４を間に挟んで対向配置されている。集電板１８は正側電極板１２及び負側電極板１４と垂直になる状態で正側電極板１２の各々に接合されており、集電板２０は正側電極板１２及び負側電極板１４と垂直になる状態で負側電極板１４の各々に接合されている。なお、図３は、正側電極板１２、負側電極板１４、及び集電板１８，２０に垂直な断面を示している。

本実施形態では、電極群１０の解体を行うための解体用部品２２が、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれたセパレータ１６に設けられている。ここでの解体用部品２２は、例えば帯状や線状のひもで構成することができ、図４，５に示すように、セパレータ１６の長手方向（図４の左右方向）に沿ってセパレータ１６の内部に設けられている。ここで、図４はセパレータ１６の展開図を示し、図５はセパレータ１６の長手方向に垂直な断面図を示す。図５の断面図に示すように、解体用部品２２の内部には金属等の芯材２２ａが設けられており、この芯材２２ａが樹脂等の絶縁材料２２ｂによって覆われている。あるいは、芯材２２ａを省略して樹脂等の絶縁材料２２ｂによって解体用部品２２を構成することもできる。そして、帯状あるいは線状の解体用部品２２は、図２，３に示すように、セパレータ１６とともに、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれた領域の各々を折り返されながら蛇行して通されている。また、帯状あるいは線状の解体用部品２２の両端部は、図２，３に示すように、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれた領域からはみ出ていることで電極群１０の外周に露出しており、この露出した両端部に引張り力を加えることができる。なお、解体用部品２２については、セパレータ１６の表面上に設けることもできる。すなわち、解体用部品２２は、正側電極板１２とセパレータ１６の間や、負側電極板１４とセパレータ１６の間に挟まれた状態で設けられていてもよい。また、図２の斜視図では、帯状あるいは線状の解体用部品２２が、正側電極板１２及び負側電極板１４の積層方向と垂直で且つ集電板１８，２０と平行な方向において、両端部と略中央部の３箇所に配置されている。

本実施形態において電極群１０の解体を行う場合は、まず筐体３０の内部から電極群１０を取り出す。そして、図６（Ａ）の矢印に示すように、電極群１０の外周に露出した解体用部品２２の両端部に引張り力を加える。解体用部品２２の両端部に引張り力が加えられると、正側電極板１２と負側電極板１４の間で折り返されたセパレータ１６が解体用部品２２とともに引き伸ばされる。これによって、集電板１８，２０同士の間隔が離れるとともにセパレータ１６が正側電極板１２及び負側電極板１４から引き剥がされる。その結果、図６（Ｂ）に示すように、正側電極板１２及び負側電極板１４がセパレータ１６から分離される。

このように、本実施形態では、電極群１０の解体を行う場合に、電極群１０の外周に露出した解体用部品２２の両端部に引張り力を加えることで、正側電極板１２及び負側電極板１４をセパレータ１６から容易に引き剥がして分離することができる。したがって、電極群１０の解体を容易に短時間で行うことができる。その結果、正側電極板１２及び負側電極板１４の材料を容易且つ有効に再利用することができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図７に示す構成例では、リチウムイオン電池等の二次電池における電極群１０が巻回されている。すなわち、正側電極板１２及び負側電極板１４がセパレータ１６を間に挟んだ状態で巻回されている。そして、正側電極板１２をセパレータ１６から引き剥がして分離可能とするために、解体用部品２２−１が正側電極板１２に接合されており、負側電極板１４をセパレータ１６から引き剥がして分離可能とするために、解体用部品２２−２が負側電極板１４に接合されている。ここでの解体用部品２２−１，２２−２についても、例えば帯状や線状のひもで構成することができ、その内部には金属等の芯材が設けられ、この芯材が樹脂等の絶縁材料によって覆われている。ただし、芯材を省略して樹脂等の絶縁材料によって解体用部品２２−１，２２−２を構成することもできる。図８に示すように、帯状あるいは線状の解体用部品２２−１，２２−２は、正側電極板１２とセパレータ１６の間、及び負側電極板１４とセパレータ１６の間のそれぞれに挟まれた状態で、セパレータ１６の長手方向（図８の左右方向）に沿って設けられている。ここで、図８は、巻回前における電極群１０の断面図を示す。そして、帯状あるいは線状の解体用部品２２−１，２２−２が、正側電極板１２及び負側電極板１４とともに巻回されている。さらに、帯状あるいは線状の解体用部品２２−１，２２−２の一端部は、図７，８に示すように、正側電極板１２と負側電極板１４の間に挟まれた領域からはみ出ていることで電極群１０の外周に露出しており、この露出した一端部に引張り力を加えることができる。なお、図７では、帯状あるいは線状の解体用部品２２−１，２２−２が、電極群１０の巻回軸に平行な方向において略中央部に配置されている。

図７に示す構成例でも、電極群１０の解体を行う場合に、電極群１０の外周に露出した解体用部品２２−１，２２−２の一端部に引張り力をそれぞれ加えることで、正側電極板１２及び負側電極板１４のそれぞれをセパレータ１６から容易に引き剥がして分離することができる。したがって、電極群１０の解体を容易に短時間で行うことができる。

なお、図７に示す構成例では、解体用部品２２−１，２２−２をセパレータ１６の内部に設けることも可能である。

以上の説明では、本発明を二次電池に適用した場合について説明した。ただし、本発明は、二次電池の他に電気二重層キャパシタ等の蓄電装置にも適用することが可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る蓄電装置の全体構成の概略を示す側面図である。電極群の概略構成を示す斜視図である。電極群の概略構成を示す断面図である。セパレータの概略構成を示す展開図である。セパレータの概略構成を示す断面図である。電極群の解体動作を説明する図である。電極群の他の概略構成を示す斜視図である。電極群の他の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０電極群、１２正側電極板、１４負側電極板、１６セパレータ、１８，２０集電板、２２，２２−１，２２−２解体用部品、２２ａ芯材、２２ｂ絶縁材料、３０筐体。

Claims

正側電極と負側電極がセパレータを間に挟んで対向配置された電極群を有する蓄電装置であって、
引張り力が加えられることで正側電極と負側電極の少なくとも一方をセパレータから分離させることが可能な解体用部品が正側電極と負側電極とセパレータの少なくとも１つ以上に設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
解体用部品の一部が、電極群の外周に露出しており、
解体用部品は、この露出した部分に引張り力が加えられることで正側電極と負側電極の少なくとも一方をセパレータから分離させることが可能であることを特徴とする蓄電装置。
請求項１または２に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、帯状または線状の部品であることを特徴とする蓄電装置。
請求項３に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、セパレータの長手方向に沿って設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜４のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、その内部に芯材を含むことを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜５のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、セパレータに設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜６のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、正側電極に設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜７のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
解体用部品は、負側電極に設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜８のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
複数の正側電極及び負側電極がセパレータを間に挟んで交互に積層されており、
解体用部品は、正側電極と負側電極の間に挟まれた領域の各々を折り返されながら通されていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜８のいずれか１に記載の蓄電装置であって、
正側電極及び負側電極がセパレータを間に挟んで巻回されており、
解体用部品は、正側電極及び負側電極とともに巻回されていることを特徴とする蓄電装置。