JP2013084387A - Electrical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve vibration resistance of an electrical device by suppressing the occurrence of a displacement and flexure of a positive electrode or a negative electrode.SOLUTION: An electrical device is formed by laminating a positive electrode, a separator and a negative electrode, in the order. The separator includes a restriction part brought into contact with an end of the positive electrode or the negative electrode so that the movement of the positive electrode or the negative electrode in a direction vertical to the lamination direction is restricted.

Description

本発明は、電気デバイス、特に電池等の蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electrical device, particularly an electricity storage device such as a battery.

電池等の蓄電デバイス(電気デバイス)において、正極、負極、又はセパレータの積層ズレが問題となる。特許文献1に開示された非水電解質二次電池において、正極又は負極の端部においてセパレータが立ち上がり、立ち上がった複数のセパレータの端部が互いに重なるように固定部材が設けられる。   In a power storage device (electric device) such as a battery, stacking misalignment of the positive electrode, the negative electrode, or the separator becomes a problem. In the non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed in Patent Document 1, the separator is provided at the end of the positive electrode or the negative electrode, and the fixing member is provided so that the ends of the plurality of separators that have risen overlap each other.

特開2008−204706号公報JP 2008-204706 A

しかしながら、特許文献1の非水電解質二次電池において、セパレータの端部をまとめて固定するため、正極または負極(電極)のズレや曲げが完全に防止できず、改良の余地がある。   However, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of Patent Document 1, since the end portions of the separator are fixed together, displacement or bending of the positive electrode or the negative electrode (electrode) cannot be completely prevented, and there is room for improvement.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、正極または負極のズレや曲げを抑えて電気デバイスの耐振動性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object thereof is to improve the vibration resistance of an electric device by suppressing displacement and bending of a positive electrode or a negative electrode.

本発明のある態様に係る電気デバイスは、正極、セパレータ、および負極がこの順に積層されて形成される。そして、前記セパレータは、積層方向に垂直な方向の前記正極または前記負極の動きを規制するよう前記正極の端部または前記負極の端部に接触する規制部を備える。   An electric device according to an aspect of the present invention is formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode in this order. And the said separator is provided with the control part which contacts the edge part of the said positive electrode, or the edge part of the said negative electrode so that the movement of the said positive electrode or the said negative electrode of the direction perpendicular | vertical to a lamination direction may be controlled.

本発明によれば、正極または負極のズレや曲げを抑えて電気デバイスの耐振動性を向上できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration resistance of an electric device can be improved by suppressing the gap | deviation and bending of a positive electrode or a negative electrode.

(a)第一実施形態に係る非水電解質二次電池(電気デバイス)の積層方向に垂直な断面図である。(b)第一実施形態に係る非水電解質二次電池(電気デバイス)の積層方向の断面図である(図1のIb−Ibに沿った断面)。(A) It is sectional drawing perpendicular | vertical to the lamination direction of the nonaqueous electrolyte secondary battery (electrical device) which concerns on 1st embodiment. (B) It is sectional drawing of the lamination direction of the nonaqueous electrolyte secondary battery (electrical device) which concerns on 1st embodiment (cross section along Ib-Ib of FIG. 1). 第一実施形態に係る積層体の積層方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the lamination direction of the laminated body which concerns on 1st embodiment. (a)第一実施形態に係るセパレータの斜視図である。(b)第一実施形態に係るセパレータの断面図である(図3(a)のIIIb−IIIbに沿った断面)。(A) It is a perspective view of the separator which concerns on 1st embodiment. (B) It is sectional drawing of the separator which concerns on 1st embodiment (cross section along IIIb-IIIb of Fig.3 (a)). 第二実施形態に係るセパレータの斜視図である。It is a perspective view of the separator which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係るセパレータの他の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other form of the separator which concerns on 2nd embodiment. 第三実施形態に係る積層体の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the laminated body which concerns on 3rd embodiment. 第四実施形態に係る積層体の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the laminated body which concerns on 4th embodiment. 第五実施形態に係る積層体の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the laminated body which concerns on 5th embodiment. 第六実施形態に係る積層体の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the laminated body which concerns on 6th embodiment. (a)第六実施形態に係る溶接部を示すセパレータの斜視図である。(b)第六実施形態に係る他の溶接部を示すセパレータの斜視図である。(A) It is a perspective view of the separator which shows the welding part which concerns on 6th embodiment. (B) It is a perspective view of the separator which shows the other welding part which concerns on 6th embodiment. セパレータの変形例の斜視図である。It is a perspective view of the modification of a separator.

以下では図面を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

[第一実施形態]
図1(a)(b)は、第一実施形態に係る非水電解質二次電池1の構成を示す断面図である。本実施形態において、非水電解質二次電池1は、電気デバイス(蓄電電気デバイス)の一例として示すものである。又、第一実施形態において、非水電解質二次電池1は、リチウムイオン電池であるが、これに限定されるものではない。図1(a)は、積層体2の積層方向に垂直な断面図である。図1(b)は、積層体2の積層方向に沿った断面図である。非水電解質二次電池1は、積層体2と、積層体2を内包するアルミラミネートフィルム3で内包されている。積層体2は、発電を行う発電要素であり、アルミラミネートフィルム3内で電解液7に浸漬されている。積層体2の正極4は、電極タブ8aに接続され、積層体2の負極6は、電極タブ8bに接続されている。
[First embodiment]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 according to the first embodiment. In the present embodiment, the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is shown as an example of an electric device (storage electric device). Moreover, in 1st embodiment, although the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is a lithium ion battery, it is not limited to this. FIG. 1A is a cross-sectional view perpendicular to the stacking direction of the stacked body 2. FIG. 1B is a cross-sectional view along the stacking direction of the stacked body 2. The nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is encapsulated by a laminate 2 and an aluminum laminate film 3 that encloses the laminate 2. The laminate 2 is a power generation element that generates power, and is immersed in the electrolytic solution 7 in the aluminum laminate film 3. The positive electrode 4 of the multilayer body 2 is connected to the electrode tab 8a, and the negative electrode 6 of the multilayer body 2 is connected to the electrode tab 8b.

図2は、積層体2の積層方向に沿った断面図である。積層体2(発電要素)において、正極4、セパレータ5、および負極6がこの順に積層されている。以下に、積層体2の製造方法を具体的に示す。   FIG. 2 is a cross-sectional view along the stacking direction of the stacked body 2. In the laminate 2 (power generation element), the positive electrode 4, the separator 5, and the negative electrode 6 are laminated in this order. Below, the manufacturing method of the laminated body 2 is shown concretely.

正極4は、正極活物質と導電助剤とバインダーとを所定の比で混合した正極スラリーを正極集電箔4aに塗布し、乾燥させて作製される。本実施形態において、正極集電箔4aは、厚さ約20μmのアルミニウム箔であるが、他の材料も使用できる。本実施形態において、正極活物質は、マンガン酸リチウム(LiMn)である。なお、正極活物質は、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO)等の他のリチウム複合酸化物でもよい。導電助剤は、例えば、アセチレンブラックである。バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)である。 The positive electrode 4 is produced by applying a positive electrode slurry in which a positive electrode active material, a conductive additive and a binder are mixed in a predetermined ratio to the positive electrode current collector foil 4a and drying it. In the present embodiment, the positive electrode current collector foil 4a is an aluminum foil having a thickness of about 20 μm, but other materials can also be used. In the present embodiment, the positive electrode active material is lithium manganate (LiMn 2 O 4 ). Note that the positive electrode active material may be lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or other lithium composite oxide such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ). The conductive auxiliary agent is, for example, acetylene black. The binder is, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF).

具体的には、正極スラリーは、85重量%のLiMnと、5重量%のアセチレンブラックと、10重量%のPVdFの混合物をスラリー粘度調整溶媒(N−メチルピロリドン(NMP))に溶かしたものである。なお、正極スラリーは、92重量%のLiMnと、5重量%のアセチレンブラックと、3重量%のスチレンブタジエンゴムの混合物をスラリー粘度調整溶媒(N−メチルピロリドン(NMP))に溶かしたものでもよい。正極スラリーは、正極集電箔4aの両面に塗布され、乾燥後に成形され正極活物質層4bとなる。正極4は、正極活物質層4bの厚みが正極集電箔4aの片側で60μmになるようにプレスによって成形される。 Specifically, the positive electrode slurry is prepared by dissolving a mixture of 85 wt% LiMn 2 O 4 , 5 wt% acetylene black, and 10 wt% PVdF in a slurry viscosity adjusting solvent (N-methylpyrrolidone (NMP)). It is a thing. The positive electrode slurry was prepared by dissolving a mixture of 92% by weight of LiMn 2 O 4 , 5% by weight of acetylene black and 3% by weight of styrene butadiene rubber in a slurry viscosity adjusting solvent (N-methylpyrrolidone (NMP)). It may be a thing. The positive electrode slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector foil 4a, dried and then formed into the positive electrode active material layer 4b. The positive electrode 4 is formed by pressing so that the thickness of the positive electrode active material layer 4b is 60 μm on one side of the positive electrode current collector foil 4a.

セパレータ5は、微小な孔を多数含んだ微多孔性のポリエチレンフィルムで形成される。セパレータ5は、厚み15μmとなるように板状に形成される。その後、後述するようにセパレータ5の中央部はプレスされる。   The separator 5 is formed of a microporous polyethylene film including a large number of minute holes. The separator 5 is formed in a plate shape so as to have a thickness of 15 μm. Thereafter, as will be described later, the central portion of the separator 5 is pressed.

負極6は、負極活物質とバインダーとを所定の比で混合した負極スラリーを負極集電箔6aに塗布し、乾燥させて作製される。本実施形態において、負極集電箔6aは、厚さ約20μmの銅箔であるが、他の材料も使用できる。負極活物質は、ハードカーボン等の炭素材料である。バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)である。   The negative electrode 6 is produced by applying a negative electrode slurry in which a negative electrode active material and a binder are mixed at a predetermined ratio to the negative electrode current collector foil 6a and drying it. In the present embodiment, the negative electrode current collector foil 6a is a copper foil having a thickness of about 20 μm, but other materials can also be used. The negative electrode active material is a carbon material such as hard carbon. The binder is, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF).

具体的には、負極スラリーは、90重量%のハードカーボンと、10重量%のPVdFの混合物をスラリー粘度調整溶媒(N−メチルピロリドン(NMP))に溶かしたものである。負極スラリーは、負極集電箔6aの両面に塗布され、乾燥後に成形され負極活物質層6bとなる。負極は、負極活物質層6bの厚みが負極集電箔6aの片側で60μmになるようにプレスによって成形される。   Specifically, the negative electrode slurry is obtained by dissolving a mixture of 90% by weight of hard carbon and 10% by weight of PVdF in a slurry viscosity adjusting solvent (N-methylpyrrolidone (NMP)). The negative electrode slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector foil 6a, and is formed after drying to form the negative electrode active material layer 6b. The negative electrode is formed by pressing so that the thickness of the negative electrode active material layer 6b is 60 μm on one side of the negative electrode current collector foil 6a.

電解液(液体電解質)7は、非水電解質として有機系のものが使用される。電解液7は、溶質として6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lの濃度で有機溶媒に溶解したものが用いられる。有機溶媒は、エチレンカーボネイト(EC)とジエチレンカーボネイト(DEC)を体積比1:1の配合比で混合した液体混合物である。   The electrolyte solution (liquid electrolyte) 7 is an organic one as a nonaqueous electrolyte. The electrolytic solution 7 is obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF6) as a solute in an organic solvent at a concentration of 1 mol / L. The organic solvent is a liquid mixture in which ethylene carbonate (EC) and diethylene carbonate (DEC) are mixed at a mixing ratio of 1: 1 by volume.

以上のように作製された正極4、セパレータ5、負極6は切断された後積層され、積層体2が作製される。積層体2はアルミラミネートフィルム3に内包される。アルミラミネートフィルム3において、積層体2の四方の1辺に対向する部分は開放され、その1辺から電解液7が注入される。その後、アルミラミネートフィルム3の内部は、真空引きされて、封止される。   The positive electrode 4, the separator 5, and the negative electrode 6 produced as described above are cut and then laminated to produce a laminate 2. The laminate 2 is enclosed in an aluminum laminate film 3. In the aluminum laminate film 3, a part facing one side of the laminate 2 is opened, and the electrolyte solution 7 is injected from one side. Thereafter, the inside of the aluminum laminate film 3 is evacuated and sealed.

本実施形態の特徴であるセパレータ5の構成について説明する。   The configuration of the separator 5 that is a feature of the present embodiment will be described.

図3(a)(b)に本発明のセパレータ5の詳細な構成を示す。セパレータ5の中央部において、凹部51が積層方向の両面に形成されている。凹部51を有するセパレータ5は、平板状(四角形状)のセパレータ用部材の両面をプレスすることによって成形される。凹部51は、積層方向に垂直なセパレータ5の平板部(凹部の底面)5a、及び、平板部5aから積層方向(即ち平板部5aに垂直な方向)に延びるセパレータ5の壁部5bから構成される。セパレータ5の平板部5aの主面には電極が置かれ、凹部51は、電極(即ち、正極4又は負極6)を収容する。セパレータ5の壁部5bは、積層体2の積層方向に垂直な方向の電極の動きを規制するように電極の端部に接触する規制部30として機能する。   3A and 3B show the detailed configuration of the separator 5 of the present invention. Concave portions 51 are formed on both surfaces in the stacking direction in the central portion of the separator 5. The separator 5 having the concave portion 51 is formed by pressing both surfaces of a flat plate-like (square shape) separator member. The concave portion 51 includes a flat plate portion (bottom surface of the concave portion) 5a of the separator 5 perpendicular to the stacking direction, and a wall portion 5b of the separator 5 extending from the flat plate portion 5a in the stacking direction (that is, a direction perpendicular to the flat plate portion 5a). The An electrode is placed on the main surface of the flat plate portion 5a of the separator 5, and the recess 51 accommodates the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6). The wall 5b of the separator 5 functions as a restricting portion 30 that contacts the end of the electrode so as to restrict the movement of the electrode in the direction perpendicular to the stacking direction of the stacked body 2.

また、セパレータ5は、隣のセパレータに壁部5bで接する。そして、セパレータ5は、積層方向に垂直な方向の最外側である最外周部9において、隣のセパレータに溶着される。電極とセパレータ5は、セパレータ5が電極を収容するような態様で積層されて、積層体2を構成する。   The separator 5 is in contact with the adjacent separator at the wall 5b. The separator 5 is welded to an adjacent separator at the outermost peripheral portion 9 that is the outermost portion in the direction perpendicular to the stacking direction. The electrode and the separator 5 are laminated in such a manner that the separator 5 accommodates the electrode, thereby constituting the laminate 2.

−作用効果−
このように本実施形態によると、低コストで、正極4又は負極6である電極のズレや曲げを抑えることができ、耐振動性を向上させて電池性能の低下を避けることが可能となる。これは、セパレータ5が、積層方向に垂直な方向の電極(即ち、正極4又は負極6)の動きを規制するよう電極の端部に接触する規制部30を備えるためである。また、このため、容易にセパレータ5に対する電極の位置決めできる。さらに、電極の端部(エッジ部)をセパレータ5で保護することになり、電極やセパレータ5の劣化を抑制できる。またさらには、セパレータに溶着代を設ける必要がなくなるため、電極を大きくでき電池容量が向上する。
-Effect-
As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the displacement and bending of the electrode that is the positive electrode 4 or the negative electrode 6 at low cost, and it is possible to improve the vibration resistance and avoid the deterioration of the battery performance. This is because the separator 5 includes a regulating portion 30 that contacts the end of the electrode so as to regulate the movement of the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6) in the direction perpendicular to the stacking direction. For this reason, the electrode can be easily positioned with respect to the separator 5. Furthermore, the edge part (edge part) of an electrode will be protected by the separator 5, and deterioration of an electrode or the separator 5 can be suppressed. Furthermore, since it is not necessary to provide a welding allowance in the separator, the electrode can be enlarged and the battery capacity is improved.

規制部30は、電極(即ち、正極4又は負極6)が置かれるセパレータ5の平板部5aと、平板部5aから積層方向に延びる壁部5bとを備える。このため、さらに低コストで且つ容易にセパレータ5に対する電極の位置決めでき、電極のズレや曲げを強く抑えられる。   The restricting portion 30 includes a flat plate portion 5a of the separator 5 on which an electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6) is placed, and a wall portion 5b extending from the flat plate portion 5a in the stacking direction. For this reason, it is possible to easily position the electrode with respect to the separator 5 at a lower cost, and the displacement and bending of the electrode can be strongly suppressed.

セパレータ5は、電極(即ち、正極4又は負極6)を収容する凹部51を備え、規制部30は、凹部51を構成する壁部5bである。凹部51に電極を嵌めて固定することで、さらに低コストで且つ容易にセパレータ5に対する電極の位置決めでき、電極のズレや曲げを強く抑え、また電極のエッジ部を好適に保護できる。   The separator 5 includes a concave portion 51 that accommodates an electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6), and the restricting portion 30 is a wall portion 5 b that constitutes the concave portion 51. By fitting and fixing the electrode in the recess 51, the electrode can be easily positioned with respect to the separator 5 at a lower cost, and the displacement and bending of the electrode can be strongly suppressed, and the edge portion of the electrode can be suitably protected.

セパレータ5は、最外周部において、隣のセパレータに溶着される。このため、さらに、耐振動性を向上させることができる。   The separator 5 is welded to the adjacent separator at the outermost periphery. For this reason, vibration resistance can be further improved.

[第二実施形態]
図4と図5に、第二実施形態に係るセパレータ5を示す。セパレータ5の周縁部には、電解液7が通過できる開口部からなる開放流路5cが成形されている。セパレータ5に電極(即ち、正極4又は負極6)が置かれた際に、開放流路5cは、電極の端部に対向する。他の構成は、第一実施形態と同じであり、説明を省略する。
[Second Embodiment]
4 and 5 show a separator 5 according to the second embodiment. An open channel 5 c including an opening through which the electrolytic solution 7 can pass is formed on the peripheral edge of the separator 5. When the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6) is placed on the separator 5, the open flow path 5c faces the end of the electrode. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図4の開放流路5cを有するセパレータ5は、第一実施形態(図3(a))のセパレータ5の壁部5bを一部切除することにより形成できる。また、図5の開放流路5cを有するセパレータ5は、平板状のセパレータ用部材からプレスのみにより成形できる。なお、図4のセパレータ5は、図5のセパレータ5の四辺の端部を一部切断することにより形成してもよい。図4、図5において、開口部の存在により、セパレータ5の壁部5bは、平板部5aの四隅に設けられた構成となっている。   The separator 5 having the open flow path 5c of FIG. 4 can be formed by partially cutting the wall portion 5b of the separator 5 of the first embodiment (FIG. 3A). Further, the separator 5 having the open flow path 5c of FIG. 5 can be formed only from a flat plate-shaped separator member by pressing. Note that the separator 5 in FIG. 4 may be formed by partially cutting the four edge portions of the separator 5 in FIG. 5. 4 and 5, the wall 5b of the separator 5 is provided at the four corners of the flat plate portion 5a due to the presence of the opening.

セパレータ5の壁部5bの空孔率をセパレータ中心部12より小さくしてもよい。このようにするために、周辺部において中心部より空孔率を小さくしたセパレータ部材をプレスして壁部5bを成形する。   The porosity of the wall portion 5b of the separator 5 may be smaller than that of the separator center portion 12. In order to do so, the wall portion 5b is formed by pressing a separator member having a lower porosity than the central portion at the peripheral portion.

第二実施形態によると、セパレータ5は、その周縁部において電解液7を通す開放流路5cを備える。これにより、電解液7を注液した際に、電極へ確実に電解液7を供給し、染込みを良くすることができ、電池(電気デバイス)の充放電容量の低下を避けることが可能となる。   According to the second embodiment, the separator 5 includes an open flow path 5c through which the electrolyte solution 7 passes at the peripheral edge. As a result, when the electrolyte solution 7 is injected, the electrolyte solution 7 can be reliably supplied to the electrode, so that the penetration can be improved, and a reduction in the charge / discharge capacity of the battery (electric device) can be avoided. Become.

空孔率が一定である板状のセパレータ用部材の中央部をプレス成形することによって規制部30を作る場合には、電極周囲の空孔率が相対的に大きくなり、電解液7が電極周囲のセパレータ部分に偏在して溜まる問題が生じる。しかし、セパレータ5の壁部5bの空孔率をセパレータ中心部より小さくする場合には、電解液7が偏在せず電極へ確実に電解液7を供給でき、充放電容量の低下を避けることが可能となる。   When the regulation part 30 is made by press molding the central part of the plate-shaped separator member having a constant porosity, the porosity around the electrode becomes relatively large, and the electrolyte 7 is around the electrode. There arises a problem of uneven distribution in the separator portion. However, when the porosity of the wall portion 5b of the separator 5 is made smaller than the central portion of the separator, the electrolyte solution 7 is not unevenly distributed, so that the electrolyte solution 7 can be reliably supplied to the electrode, and a decrease in charge / discharge capacity can be avoided. It becomes possible.

[第三実施形態]
図6に、第三実施形態に係るセパレータ5を示す。セパレータ5において、電極(即ち、正極4又は負極6)の四辺の端部に対向する位置でその周縁部(端部)が折り曲げられ、第一壁部5dと第二壁部5eが形成されている。第一壁部5dは、積層方向の片側に突出し、第二壁部5eは、第一壁部5dとは反対側に突出する。第二壁部5eは、積層体2において、第一壁部5dより外側に位置する。他の構成は、第一実施形態と同じであり、説明を省略する。
[Third embodiment]
FIG. 6 shows a separator 5 according to the third embodiment. In the separator 5, the peripheral edge portion (end portion) is bent at a position facing the end portions of the four sides of the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6), and the first wall portion 5 d and the second wall portion 5 e are formed. Yes. The first wall 5d protrudes on one side in the stacking direction, and the second wall 5e protrudes on the side opposite to the first wall 5d. The second wall portion 5e is positioned outside the first wall portion 5d in the stacked body 2. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

第一壁部5dと第二壁部5eは規制部30として機能する。セパレータ5の第一壁部5dは、正極4(短い方の電極)の端部に当接して、積層体2の積層方向に垂直な方向の正極4の動きを規制する。セパレータ5の第二壁部5eは、負極6(長い方の電極)の端部に当接して、積層体2の積層方向に垂直な方向の負極6の動きを規制する。   The first wall portion 5d and the second wall portion 5e function as the restricting portion 30. The first wall portion 5 d of the separator 5 is in contact with the end portion of the positive electrode 4 (shorter electrode) and restricts the movement of the positive electrode 4 in the direction perpendicular to the stacking direction of the stacked body 2. The second wall 5 e of the separator 5 abuts on the end of the negative electrode 6 (longer electrode) and restricts the movement of the negative electrode 6 in the direction perpendicular to the stacking direction of the stacked body 2.

なお、第一壁部5dと第二壁部5eは、セパレータ5の平板部5aに沿った方向の異なる位置に設けられるため、第三実施形態は、他の実施形態と異なり、正極4と負極6の長さが異なる場合にのみ適用することが好ましい。例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウムイオンの析出を防止するため、負極6が正極4より長く、負極6の面積が正極4の面積よりも大きい。   Since the first wall portion 5d and the second wall portion 5e are provided at different positions in the direction along the flat plate portion 5a of the separator 5, the third embodiment differs from the other embodiments in that the positive electrode 4 and the negative electrode It is preferable to apply only when the length of 6 is different. For example, in a lithium ion secondary battery, in order to prevent precipitation of lithium ions, the negative electrode 6 is longer than the positive electrode 4, and the area of the negative electrode 6 is larger than the area of the positive electrode 4.

第三実施形態によると、規制部30は、電極の端部に対向する位置で折り曲げられた、セパレータ5の周縁部からなる。空孔率が一定である板状のセパレータ用部材の中央部をプレス成形することによって規制部30を作る場合に、電極周囲の空孔率が相対的に大きくなり、電解液7が電極周囲のセパレータ部分に偏在して溜まる問題が生じる。しかし、第三実施形態において、板状のセパレータ用部材を折り曲げることによって、規制部30を作るため、セパレータ5全体で空孔率が一定になり、電解液7が偏在せず電極へ確実に電解液7を供給できる。これにより、電極への電解液7の染込みを良くして充放電容量の低下を避けることができる。   According to the third embodiment, the restricting portion 30 includes a peripheral edge portion of the separator 5 that is bent at a position facing the end portion of the electrode. When the regulating part 30 is made by press molding the central part of the plate-shaped separator member having a constant porosity, the porosity around the electrode becomes relatively large, and the electrolyte 7 is around the electrode. There arises a problem that the separator portion is unevenly distributed and accumulates. However, in the third embodiment, since the regulating portion 30 is formed by bending the plate-shaped separator member, the porosity of the separator 5 as a whole is constant, and the electrolyte 7 is not unevenly distributed and is reliably electrolyzed to the electrode. Liquid 7 can be supplied. Thereby, the penetration of the electrolytic solution 7 into the electrode can be improved, and the decrease in the charge / discharge capacity can be avoided.

[第四実施形態]
図7に、第四実施形態に係るセパレータ5を示す。セパレータ5は、板状の平板部5aと、電極(即ち、正極4又は負極6)の周囲において平板部5aの上で積層されたセパレータ用部材からなる壁部5fを備える。壁部5fは、積層体2の積層方向に垂直な方向の電極の動きを規制するように電極の端部に接触する規制部30となる。平板部5aとなるセパレータ用部材と、壁部5fとなるセパレータ用部材は、最外周部で溶着により接続される。他の構成は、第一実施形態と同じであり、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
FIG. 7 shows a separator 5 according to the fourth embodiment. The separator 5 includes a plate-shaped flat plate portion 5a and a wall portion 5f made of a separator member laminated on the flat plate portion 5a around the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6). The wall 5f serves as a restricting portion 30 that contacts the end of the electrode so as to restrict the movement of the electrode in the direction perpendicular to the stacking direction of the stacked body 2. The separator member to be the flat plate portion 5a and the separator member to be the wall portion 5f are connected by welding at the outermost peripheral portion. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

なお、図7において、壁部5fは、一枚のセパレータ用部材からなるが、壁部5fは、積層された複数のセパレータ用部材から構成されてもよい。また、図7において、正極4と負極6の長さ及び面積は異なるが同じであってもよい。   In FIG. 7, the wall 5f is made of a single separator member, but the wall 5f may be made up of a plurality of laminated separator members. In FIG. 7, the length and area of the positive electrode 4 and the negative electrode 6 are different but may be the same.

第四実施形態によると、規制部30は、電極の周囲において積層されたセパレータ用部材である。空孔率が一定である板状のセパレータ用部材の中央部をプレス成形することによって規制部30を作る場合に、電極周囲の空孔率が相対的に大きくなり、電解液7が電極周囲のセパレータ部分に偏在して溜まる問題が生じる。しかし、第四実施形態において、規制部30は、電極の周囲において積層されたセパレータ用部材であるため、セパレータ5全体で空孔率が一定になり、電極へ確実に電解液7を供給できる。これにより、電極への電解液7の染込みを良くして充放電容量の低下を避けることができる。   According to the fourth embodiment, the restricting portion 30 is a separator member stacked around the electrode. When the regulating part 30 is made by press molding the central part of the plate-shaped separator member having a constant porosity, the porosity around the electrode becomes relatively large, and the electrolyte 7 is around the electrode. There arises a problem that the separator portion is unevenly distributed and accumulates. However, in 4th embodiment, since the control part 30 is the member for separators laminated | stacked around the electrode, the porosity becomes constant in the separator 5 whole, and the electrolyte solution 7 can be reliably supplied to an electrode. Thereby, the penetration of the electrolytic solution 7 into the electrode can be improved, and the decrease in the charge / discharge capacity can be avoided.

[第五実施形態]
図8に第五実施形態に係るセパレータ5を示す。電極(即ち、正極4又は負極6)の周辺部は、複数のセパレータ5の壁部で覆われる。あるセパレータ5’(第一種類のセパレータ)の壁部5gは、電極の周囲において、積層方向に垂直な方向で隣のセパレータ5”(第二種類のセパレータ)の壁部5hに重なる。図8において、正極4と負極6の長さ及び面積は異なるが同じであってもよい。他の構成は、第一実施形態と同じであり、説明を省略する。
[Fifth embodiment]
FIG. 8 shows a separator 5 according to the fifth embodiment. The peripheral portion of the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6) is covered with the wall portions of the plurality of separators 5. The wall 5g of a certain separator 5 ′ (first type separator) overlaps the wall 5h of the adjacent separator 5 ″ (second type separator) in the direction perpendicular to the stacking direction around the electrodes. However, the lengths and areas of the positive electrode 4 and the negative electrode 6 are different, but may be the same, and the other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

第一種類のセパレータ5’は、電極の端部に接して規制部30として機能する一つの壁部5gを備える。一方、第二種類のセパレータ5”は、高さの異なる二つの壁部5h、5iを備える。内側の壁部5iは、電極の端部に接して規制部30として機能する。外側の壁部5hは、第一種類のセパレータ5’の壁部5gを外側から覆う。   The first type of separator 5 ′ includes one wall portion 5 g that contacts the end portion of the electrode and functions as the restricting portion 30. On the other hand, the second type separator 5 ″ includes two wall portions 5h and 5i having different heights. The inner wall portion 5i contacts the end portion of the electrode and functions as the regulating portion 30. The outer wall portion. 5h covers the wall 5g of the first type separator 5 'from the outside.

内側の壁部5iの積層方向の高さ(厚み)は、外側の壁部5hの積層方向の高さ(厚み)より小さい。内側の壁部5iと外側の壁部5hは階段状に連続して設けられる。第一種類のセパレータ5’の壁部5gは、第二種類のセパレータ5”の内側の壁部5iに積層方向において接する。第一種類のセパレータ5’の壁部5gは、第二種類のセパレータ5”の外側の壁部5hに対して積層方向に垂直な方向において接して重なっている。   The height (thickness) of the inner wall 5i in the stacking direction is smaller than the height (thickness) of the outer wall 5h in the stacking direction. The inner wall portion 5i and the outer wall portion 5h are provided in a stepwise manner. The wall portion 5g of the first type separator 5 ′ is in contact with the inner wall portion 5i of the second type separator 5 ″ in the stacking direction. The wall portion 5g of the first type separator 5 ′ is the second type separator. 5 ′ outside wall 5h is in contact with and overlapped in the direction perpendicular to the stacking direction.

第五実施形態によると、あるセパレータの壁部は、電極の周囲において、積層方向に垂直な方向で隣のセパレータの壁部と重なる。そのため、充放電サイクルの経過により電極(特に負極6)が膨張する場合に、電極を支持するセパレータから電極の端部がはずれることを防止できる。   According to the fifth embodiment, a wall of a separator overlaps with a wall of an adjacent separator in a direction perpendicular to the stacking direction around the electrodes. Therefore, when an electrode (especially negative electrode 6) expand | swells by progress of a charging / discharging cycle, it can prevent that the edge part of an electrode remove | deviates from the separator which supports an electrode.

[第六実施形態]
図9に第六実施形態に係るセパレータ5を示す。セパレータ5の最外周部において、積層体2の向かい合う面に対して積層方向に位置をずらしてジグザグ状に交互に溶着を行う。図10(a)(b)にも示すように、セパレータ5は、一端の溶着部9aにおいて上側で隣接するセパレータ5−1に溶着され、他端の溶着部9bにおいて下側で隣接するセパレータ5−2に溶着される。なお、「上側」「下側」という語は、向きを便宜的に表現したもので、それぞれ、例えば「右側」「左側」に置き換えてもよい。また、図9において、正極4と負極6の長さ及び面積は異なるが同じであってもよい。他の構成は、第二実施形態と同じであり、説明を省略する。
[Sixth embodiment]
FIG. 9 shows a separator 5 according to the sixth embodiment. In the outermost peripheral portion of the separator 5, the positions are shifted in the stacking direction with respect to the facing surfaces of the stacked body 2, and welding is performed alternately in a zigzag manner. As shown in FIGS. 10A and 10B, the separator 5 is welded to the adjacent separator 5-1 on the upper side in the welded portion 9a at one end, and is adjacent to the lower side in the welded portion 9b on the other end. -2 to be welded. Note that the terms “upper side” and “lower side” express the direction for convenience, and may be replaced by, for example, “right side” and “left side”, respectively. In FIG. 9, the length and area of the positive electrode 4 and the negative electrode 6 are different but may be the same. Other configurations are the same as those of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

第六実施形態によると、セパレータ5は、一端において積層方向上側の隣のセパレータに溶着され、他端において積層方向下側の隣のセパレータに溶着される。従って、隣り合うセパレータの対向する壁部の間の隙間は、電極(即ち、正極4又は負極6)の一方の端部側で溶着によって閉じられるが、電極の他方の端部側で開いているため、この他方の端部側の隙間から電極へ電解液7が入りやすくなる。また、充放電サイクル経過により電極(特に負極6)が膨張する場合に、電極の膨張にセパレータ5が追従して電極のズレや曲げを抑えることができる。   According to the sixth embodiment, the separator 5 is welded at one end to the adjacent separator on the upper side in the stacking direction and is welded at the other end to the adjacent separator on the lower side in the stacking direction. Accordingly, the gap between the opposing wall portions of the adjacent separators is closed by welding on one end side of the electrode (that is, the positive electrode 4 or the negative electrode 6), but is open on the other end side of the electrode. Therefore, the electrolyte solution 7 easily enters the electrode from the gap on the other end side. Moreover, when an electrode (especially negative electrode 6) expand | swells by charging / discharging cycle progress, the separator 5 can follow expansion | swelling of an electrode and it can suppress the shift | offset | difference and bending of an electrode.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、規制部30は、図11のように、平板部5aの四辺(四隅ではなく)に設けた壁部でもよい。また、本発明を適用できる他の電気デバイスとして、リチウムイオン電池以外の一次電池又は二次電池でもよい。さらに、正極、負極、セパレータを積層して構成する電気デバイスであれば、電池以外にキャパシタでも本発明を適用できる。   For example, the restriction part 30 may be a wall part provided on four sides (not on the four corners) of the flat plate part 5a as shown in FIG. Moreover, as another electric device to which the present invention can be applied, a primary battery or a secondary battery other than a lithium ion battery may be used. Furthermore, the present invention can be applied to a capacitor other than a battery as long as it is an electric device configured by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator.

1 非水電解質二次電池(電気デバイス)
2 積層体
3 アルミラミネートフィルム
4 正極
5 セパレータ
5’ 第一種類のセパレータ
5” 第二種類のセパレータ
5a 平板部
5b、5f、5g 壁部
5c 開放流路
5d 第一壁部
5e 第二壁部
5h 外側の壁部
5i 内側の壁部
6 負極
7 電解液
30 規制部
51 凹部
1 Nonaqueous electrolyte secondary battery (electrical device)
2 Laminate 3 Aluminum Laminated Film 4 Positive Electrode 5 Separator 5 'First Type Separator 5 "Second Type Separator 5a Flat Plate Part 5b, 5f, 5g Wall Part 5c Open Channel 5d First Wall Part 5e Second Wall Part 5h Outer wall portion 5i Inner wall portion 6 Negative electrode 7 Electrolytic solution 30 Restriction portion 51 Recess

Claims (10)

正極、セパレータ、および負極がこの順に積層されて形成される電気デバイスであって、
前記セパレータは、積層方向に垂直な方向の前記正極または前記負極の動きを規制するよう前記正極または前記負極の端部に接触する規制部を備えることを特徴とする電気デバイス。
An electrical device formed by laminating a positive electrode, a separator, and a negative electrode in this order,
The electrical device, wherein the separator includes a restricting portion that contacts an end portion of the positive electrode or the negative electrode so as to restrict movement of the positive electrode or the negative electrode in a direction perpendicular to the stacking direction.
前記セパレータは、前記正極または前記負極を収容する凹部を備え、
前記規制部は、前記凹部を構成する壁部であることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。
The separator includes a recess that accommodates the positive electrode or the negative electrode,
The electric device according to claim 1, wherein the restricting portion is a wall portion constituting the concave portion.
前記セパレータは、その周縁部において電解液を通す開放流路を備えることを特徴とする請求項2に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 2, wherein the separator includes an open channel through which an electrolyte solution passes at a peripheral edge portion thereof. 前記規制部は、前記正極または前記負極の端部に対向する位置で折り曲げられた前記セパレータの周縁部からなることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 1, wherein the restricting portion includes a peripheral portion of the separator bent at a position facing an end portion of the positive electrode or the negative electrode. 前記規制部は、前記正極または前記負極の周囲において積層されたセパレータ用部材であることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 1, wherein the restricting portion is a separator member that is stacked around the positive electrode or the negative electrode. 前記規制部は、
前記正極または前記負極が置かれる前記セパレータの平板部と、
前記平板部から前記積層方向に延びる壁部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。
The regulation part is
A flat plate portion of the separator on which the positive electrode or the negative electrode is placed;
The electric device according to claim 1, further comprising a wall portion extending in the stacking direction from the flat plate portion.
前記セパレータの壁部は、前記正極または前記負極の周囲において、積層方向に垂直な方向で隣のセパレータの前記壁部と重なることを特徴とする請求項6に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 6, wherein the wall portion of the separator overlaps the wall portion of an adjacent separator in a direction perpendicular to the stacking direction around the positive electrode or the negative electrode. 前記セパレータは、最外周部において、隣のセパレータに溶着されることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 1, wherein the separator is welded to an adjacent separator at an outermost peripheral portion. 前記セパレータは、一端において積層方向上側の隣のセパレータに溶着され、他端において積層方向下側の隣のセパレータに溶着されることを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 1, wherein the separator is welded to an adjacent separator on the upper side in the stacking direction at one end and welded to an adjacent separator on the lower side in the stacking direction at the other end. 前記正極または前記負極の周囲に位置するセパレータ端部の空孔率が、セパレータ中心部より小さいことを特徴とする請求項1に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 1, wherein a porosity of an end portion of the separator located around the positive electrode or the negative electrode is smaller than a central portion of the separator.
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