JP2014110160A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次電池10は、各電極21,22がセパレータ23を間に挟んだ状態で積層された電極組立体14を備えている。正極21の一辺には、当該一辺から突出し、正極金属箔21aが露出した正極タブ31があり、当該正極タブ31は正極導電部材61と溶接されている。ここで、正極タブ31と積層方向に対向する正極側突出部71が正極タブ31に溶着されている。
【選択図】図5
Description
特に、セパレータと電極とが溶着によって接合されているため、接着剤が電解液に溶けることに起因する接合強度の低下及び電解液の変質を考慮する必要がない。これにより、これらの不都合を回避しつつ、上記位置ずれの抑制を実現することができる。
上記目的を達成する蓄電装置の製造方法は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質を含む活物質層を有する正極及び負極がセパレータを間に挟んだ積層構造の電極組立体と、前記正極及び前記負極のそれぞれの前記活物質層を有する面において、前記金属箔が露出する未塗工部と、前記未塗工部に電気的に接合される導電部材と、を備えたものであって、前記未塗工部と前記セパレータとが接触するよう前記正極、前記負極及び前記セパレータを積層する工程と、前記導電部材と前記未塗工部とを溶接することによって、前記溶接時に発生する熱が前記未塗工部から前記セパレータに伝わり、前記未塗工部と前記セパレータとを溶着させる工程と、を備えていることを特徴とする。
以下、本発明に係る蓄電装置について図1〜図7を用いて説明する。本蓄電装置は、車両(自動車及び産業用車両)に搭載されており、車両に搭載された走行用モータ(電動機)を駆動するのに用いられる。なお、図面の都合上、図5等においては、各電極21,22及びセパレータ23の厚さ等を適宜変更して示すとともに、コーティング部81を太線にて示す。また、図4においては、ケース11を断面で示すとともに、その他を正面図で示す。また、図3及び図5については一部拡大図を合わせて示す。
電極組立体14を構成している状態において、正極活物質層21bの全体は負極活物質層22bによって覆われ、且つ、正極21及び負極22はセパレータ23によって覆われている。
図3に示すように、セパレータ23において各未塗工部41,42側にあって負極22の一辺22cと重なっている一辺23aには、当該一辺23aから突出した正極側突出部71及び負極側突出部72がある。各突出部71,72は、電極組立体14を構成している状態において、正極21の一辺21cに対して正極タブ31の先端側にあるセパレータ23の一辺23aにあり、負極22の一辺22cからはみ出している。各突出部71,72はタブ形状であり、その幅(セパレータ23の一辺23aに沿う方向の長さ)は各タブ31,32の幅(各一辺21c,22cに沿う方向の長さ)よりも長い。
タブ31,32と積層方向に対向する突出部71,72がタブ31,32に溶着された溶着部90によって、各電極21,22及びセパレータ23の隣接するもの同士の位置ずれが抑制されている。
先ず、電極組立体14の製造方法について説明すると、図6(a)に示すように、負極タブ32を除いた負極22全体が覆われ、且つ負極側突出部72と負極タブ32の基端側の部位とが重なる(接触する)ようにセパレータ23を積層する。例えば、負極22の中心とセパレータ23の中心とが一致する態様で、負極22に対してセパレータ23を積層する。
正極側突出部71と正極タブ31とが接触している状況において、溶接領域Z1に対して溶接に係る熱が付与されることにより、自ずと正極側突出部71と正極タブ31との接触領域Z2に溶着に係る熱が付与される。
(1)各タブ31,32と積層方向に対向するセパレータ23が各タブ31,32に溶着された溶着部90がある。これにより、溶着部90によって隣り合うもの同士の位置ずれを抑制することができる。よって、上記位置ずれに起因する各電極21,22の短絡を抑制できる。特に、溶着部90は、溶接領域Z1に対して溶接に係る熱が付与されることによって形成されるものである。つまり、正極導電部材61と各正極タブ31とが溶接されることによって、自ずと正極側突出部71と正極タブ31とが溶着して、溶着部90が形成される。これにより、溶着部90を形成するための特別な処理を施す必要がない。よって、二次電池10の製造工程の簡素化を図ることができる。
(3)セパレータ23は、樹脂性多孔質シートが露出している非コーティング部82を有し、当該非コーティング部82が各タブ31,32に溶着される構成とした。これにより、セパレータ23と各タブ31,32との溶着を好適に行うことができる。
本実施形態では、セパレータの構成が異なっている。その異なる点について図8〜図10を用いて説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略する。また、図8においては、セパレータの正面図及びその正面図の2−2線断面図を示すとともに、当該断面図の一部を拡大して示す。
シート面の一方にコーティング部101があり、他方に非コーティング部102があるセパレータ100を用いて、各電極21,22及びセパレータ100を積層する構成とした。これにより、溶接領域Z1に溶接に係る熱が付与された場合、セパレータ100に対して積層方向の両隣に位置する正極21及び負極22のうち、非コーティング部102側にある電極のタブとセパレータ100とは溶着されている。
(7)セパレータ100において各未塗工部41,42側に接合用領域S1がある。そして、当該接合用領域S1において各タブ31,32と対向する部位に溶着部110があり、当該溶着部110によって位置ずれを抑制することができる。これにより、各電極21,22の短絡を抑制できる。
本実施形態では、電極組立体及びセパレータの構成及び溶着態様が異なっている。その異なる点について説明する。なお、図11〜図15においては、図示と理解のし易さの関係上、第1実施形態と比較して、各未塗工縁部21d,22d、特に正極未塗工縁部21dの幅を誇張して広く図示する。
各セパレータ201,202が正極未塗工縁部21dに溶着されており、両者が一体化されている。このため、図15に示すように、仮に正極未塗工縁部21dの箇所が押圧されて、正極未塗工縁部21dが破断した場合、正極未塗工縁部21dとともに各セパレータ201,202が破断し、正極未塗工縁部21dが各セパレータ201,202によって覆われた状態が維持される。
(9)各セパレータ201,202において正極未塗工縁部21dと積層方向に対向する部位が正極未塗工縁部21dに溶着された未塗工接合部121が、正極未塗工縁部21dと各セパレータ201,202とが対向する対向領域Z11全域に亘って連続的にある。これにより、各セパレータ201,202に対する正極21の位置ずれを抑制できる。
○ 第1実施形態では、セパレータ23において、各タブ31,32を除いた各電極21,22と対向する部位がコーティング部81となっていたが、これに限られず、例えば各活物質層21b,22bと対向する箇所がコーティング部81となっており、各未塗工縁部21d,22dと対向する箇所が非コーティング部82となっている構成としてもよい。この場合、各未塗工縁部21d,22dと対向する非コーティング部82が各未塗工縁部21d,22dに溶着される構成としてもよい。
○ また、第2実施形態において、セパレータ100の突出方向に沿う方向の長さY2を、さらに長くしてもよい。この場合、接合用領域S1に対して突出方向に沿う方向の反対側に領域があることが想定される。この場合、接合用領域S1の面積が上記反対側の領域の面積よりも広くなるように、各中心線J1,J2をセパレータ中心線J3からずらして各電極21,22及びセパレータ100を配置するとよい。これにより、溶着部110の溶着面積を確保することができる。
○ 各実施形態では、二次電池10は車両に搭載されている構成としたが、これに限られず、他の装置に搭載される構成としてもよい。
(イ)金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有するシート状の電極、及びシート状のセパレータを有する電極組立体を備えた蓄電装置において、前記電極の一辺に突出したタブと、前記タブの先端側の部位に溶接された導電部材と、前記セパレータにおいて前記タブの基端側の部位と積層方向に対向する部位が前記タブの基端側の部位に溶着された接合部と、を備えていることを特徴とする蓄電装置。
Claims (9)
- 金属箔の少なくとも一方の面に活物質を含む活物質層を有するシート状の正極及び負極が、シート状のセパレータを間に挟んだ積層構造の電極組立体を備えた蓄電装置において、
前記正極及び前記負極のそれぞれの前記活物質層を有する面において前記金属箔が露出する未塗工部と、
前記未塗工部に電気的に接合された導電部材と、
前記セパレータにおいて前記正極と前記負極の少なくとも一方の前記未塗工部と積層方向に対向する部位が前記未塗工部に溶着された接合部と、
を備えていることを特徴とする蓄電装置。 - 前記セパレータとして、
前記正極及び前記負極のうちいずれか一方の電極における一方の面を覆う第1セパレータと、
前記第1セパレータとは別体であり、前記一方の電極における他方の面を覆う第2セパレータと、
を備えている請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記セパレータは、
樹脂性多孔質シート及びセラミック層を有するコーティング部と、
前記樹脂性多孔質シートが露出する非コーティング部と、
を備え、
前記非コーティング部の少なくとも一部は、前記未塗工部と前記積層方向に対向する位置に配置され、
前記接合部は、前記未塗工部と前記非コーティング部との溶着である請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。 - 前記未塗工部は、前記正極及び前記負極のそれぞれの前記活物質層を有する面において前記金属箔の一辺から突出し、且つ前記セパレータからはみ出したタブを備え、
前記セパレータは、当該セパレータの一辺から突出し、前記タブと前記積層方向に対向する突出部を有し、
前記接合部は、前記タブと前記突出部との溶着である請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記未塗工部は、前記金属箔の一辺に沿うとともに、当該一辺に沿う方向及び前記積層方向の双方と直交する方向に幅を有する未塗工縁部を備え、
前記接合部は、前記未塗工縁部と前記セパレータとが前記積層方向に対向する対向領域に亘って、連続的又は断続的にある請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記対向領域全域において前記セパレータが前記未塗工縁部に溶着されている請求項5に記載の蓄電装置。
- 前記未塗工縁部は前記正極にある正極未塗工縁部であり、
前記セパレータにおいて前記正極未塗工縁部及び前記負極の負極活物質層の双方と対向している部位が前記正極未塗工縁部に溶着されている請求項5又は請求項6に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 金属箔の少なくとも一方の面に活物質を含む活物質層を有する正極及び負極がセパレータを間に挟んだ積層構造の電極組立体と、
前記正極及び前記負極のそれぞれの前記活物質層を有する面において、前記金属箔が露出する未塗工部と、
前記未塗工部に電気的に接合される導電部材と、
を備えた蓄電装置の製造方法において、
前記未塗工部と前記セパレータとが接触するよう前記正極、前記負極及び前記セパレータを積層する工程と、
前記導電部材と前記未塗工部とを溶接することによって、前記溶接時に発生する熱が前記未塗工部から前記セパレータに伝わり、前記未塗工部と前記セパレータとを溶着させる工程と、
を備えていることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
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