JP2014123699A - Electric storage device - Google Patents
Electric storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014123699A JP2014123699A JP2013048662A JP2013048662A JP2014123699A JP 2014123699 A JP2014123699 A JP 2014123699A JP 2013048662 A JP2013048662 A JP 2013048662A JP 2013048662 A JP2013048662 A JP 2013048662A JP 2014123699 A JP2014123699 A JP 2014123699A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage device
- fixing member
- positive electrode
- negative electrode
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to an electricity storage device.
近年、高出力用途の携帯機器や電気自動車などの電源として、蓄電デバイス要素が電解液と共に外装体内に収容されてなる構成の二次電池、リチウムイオンキャパシタおよび電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスが用いられている。 In recent years, power storage devices such as secondary batteries, lithium ion capacitors, and electric double layer capacitors in which the power storage device element is housed in the exterior together with the electrolyte have been used as power sources for portable devices and electric vehicles for high output applications. It has been.
このような蓄電デバイスは、正極および負極をセパレータを介して重畳した蓄電デバイス要素を備えており、このような構成の蓄電デバイス要素は、通常、所期の重畳を保持するために、例えばテープなどの固定部材で固定されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
特許文献1には、蓄電デバイス要素として、帯状の正極と負極とをセパレータを介して積層した積層体が巻回された電極捲回体を備えており、当該電極捲回体の外周面をテープで固定した巻回型の蓄電デバイスが開示されている。また、引用文献2には、蓄電デバイス要素として、矩形板状の正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体を備えており、当該電極積層体の側面をテープで固定した積層型の蓄電デバイスが開示されている。
Such an electricity storage device includes an electricity storage device element in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, and the electricity storage device element having such a configuration is usually a tape or the like in order to maintain the desired overlap. (See, for example,
また、蓄電デバイスは、通常、上限電圧が定められており、適切な保護回路と組み合わせることで上限電圧を超えないよう制御されている。しかしながら、保護回路が誤動作を起こし、上限電圧を超えた場合には、蓄電デバイスは、過充電状態に陥り、電解液や電極材料が反応を起こしてガスが発生し、このガスによって蓄電デバイス内圧が上昇して膨張する。そのため、蓄電デバイスには、安全性を図る観点から、外装体に安全弁が形成されており、蓄電デバイス内においてガスが発生した場合には、安全弁が開口して発生したガスが電解液と共に放出される。 In addition, the power storage device normally has an upper limit voltage, and is controlled so as not to exceed the upper limit voltage in combination with an appropriate protection circuit. However, when the protection circuit malfunctions and exceeds the upper limit voltage, the power storage device falls into an overcharged state, and the electrolyte and electrode material react to generate gas, which causes the internal pressure of the power storage device to increase. It rises and expands. For this reason, from the viewpoint of safety, the electricity storage device has a safety valve formed on the exterior body. When gas is generated in the electricity storage device, the safety valve is opened and the generated gas is released together with the electrolyte. The
しかしながら、積層型の蓄電デバイスにおいては、電極積層体を固定する固定部材がポリイミドなどの高耐熱性材料で構成されていることから、電極積層体における固定部材で固定された箇所は、蓄電デバイスが過充電状態に陥るなどして電極積層体および外装体の内部が高熱となっても固定が外れることがなく、固定状態が維持される。そのため、安全弁からガスおよび電解液が放出される前後において、固定部材による固定箇所にて電極の変形に基づく短絡が発生して発熱が生じ、その結果、安全弁とは異なる電極積層体の固定箇所近傍にて外装体が開口する、という問題がある。
而して、近年、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスにおいては、高出力および高容量化が求められてきており、蓄電デバイス単体や、複数の蓄電デバイスをスタックしたモジュール構成で大電流を使用する機会が増えてきている。例えば複数の蓄電デバイスをスタックしたモジュールにおいて、1つの蓄電デバイスが過充電状態に陥った場合には、安全弁が開口してガスが電解液と共に放出された後も、その他の蓄電デバイスが機能しているため、大電流を流し続けることがある。そのため、電極積層体の固定部材で固定された箇所における短絡により、激しく過熱される場合がある。特に、ラミネートフィルムが互いに重ね合わされて外周縁部に接合部が形成された構成の外装体を有するラミネート型のリチウムイオンキャパシタおよび電気二重層キャパシタにおいては、電極積層体の固定箇所が激しく過熱されることによって外装体の接合部が軟弱になって開口する。
However, in the stacked type electricity storage device, the fixing member for fixing the electrode laminate is made of a high heat resistant material such as polyimide. Even if the inside of the electrode laminate and the outer package becomes hot due to falling into an overcharged state, the fixed state is not removed and the fixed state is maintained. Therefore, before and after the gas and electrolyte are released from the safety valve, a short circuit occurs due to the deformation of the electrode at the fixing point by the fixing member, and heat is generated, and as a result, the vicinity of the fixing point of the electrode laminate different from the safety valve There is a problem that the exterior body opens.
In recent years, therefore, power storage devices such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors have been demanded to have high output and high capacity, and the power storage device itself or a module configuration in which a plurality of power storage devices are stacked is large. Opportunities to use current are increasing. For example, in a module in which a plurality of power storage devices are stacked, if one power storage device falls into an overcharged state, the other power storage devices function even after the safety valve opens and the gas is released together with the electrolyte. Therefore, a large current may continue to flow. Therefore, it may be overheated violently due to a short circuit at a location fixed by the fixing member of the electrode laminate. In particular, in a laminate-type lithium ion capacitor and an electric double layer capacitor having an exterior body in which laminate films are superposed on each other and a joint is formed at the outer peripheral edge portion, the fixing portion of the electrode laminate is excessively heated. As a result, the joint of the exterior body becomes soft and opens.
本発明は、以上の事情に基づいてなされたものであって、その目的は、蓄電デバイス要素および外装体の内部が高熱となった場合において、局所的に電流が集中して流れることに起因して蓄電デバイス要素が過剰に発熱することを抑制でき、よって高い安全性を有する蓄電デバイスを提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its purpose is that current is concentrated and flows locally when the inside of the electricity storage device element and the exterior body is heated. Thus, an object of the present invention is to provide an electricity storage device that can suppress excessive heat generation of the electricity storage device element and thus has high safety.
本発明の蓄電デバイスは、正極および負極をセパレータを介して積層した蓄電デバイス要素と、電解液とが外装体の内部に収容されており、当該外装体の内部において、それぞれ、当該蓄電デバイスを構成する正極および負極に電気的に接続され、外装体から外部に突出するよう設けられた正極端子および負極端子を備えた蓄電デバイスであって、
前記蓄電デバイス要素には、当該蓄電デバイス要素を構成する正極、負極およびセパレータを固定し、90℃以上160℃以下の温度において固定が外れる絶縁性の第1の固定部材が設けられていることを特徴とする。
In the electricity storage device of the present invention, an electricity storage device element in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween and an electrolytic solution are accommodated in the exterior body, and each of the interior of the exterior body constitutes the electricity storage device. An electrical storage device comprising a positive electrode terminal and a negative electrode terminal that are electrically connected to the positive electrode and the negative electrode, and are provided so as to protrude outward from the exterior body,
The electrical storage device element is provided with an insulating first fixing member that fixes the positive electrode, the negative electrode, and the separator that constitute the electrical storage device element and that is unfixed at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. Features.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記第1の固定部材は、融点が90℃以上160℃以下である溶融性材料で構成されていることが好ましい。 In the electricity storage device of the present invention, the first fixing member is preferably made of a meltable material having a melting point of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記第1の固定部材がテープ状であり、前記蓄電デバイス要素における正極、負極およびセパレータの積層方向に伸びるように配置されていることが好ましい。 In the electricity storage device of the present invention, it is preferable that the first fixing member has a tape shape and is arranged so as to extend in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electricity storage device element.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記溶融性材料が、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂よりなることが好ましい。 In the electricity storage device of the present invention, the meltable material is preferably made of at least one thermoplastic resin selected from polyethylene and polypropylene.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記第1の固定部材に間欠切り込み部および切欠き部の少なくとも一方が設けられていることが好ましい。 In the electricity storage device of the present invention, it is preferable that at least one of an intermittent cut portion and a notch portion is provided in the first fixing member.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記正極端子および前記負極端子が、前記蓄電デバイス要素における正極、負極およびセパレータの積層方向に垂直な方向に向かって突出しており、
前記蓄電デバイス要素には、前記第1に固定部材による固体が外れた後にも、当該蓄電デバイス要素を構成する正極、負極およびセパレータを固定することのできる絶縁性の第2の固定部材が設けられており、
前記第2の固定部材は、前記蓄電デバイス要素における、前記正極端子または前記負極端子の突出方向に交差する方向の側面に配設されていることが好ましい。
In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude in a direction perpendicular to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electricity storage device element,
The power storage device element is provided with an insulating second fixing member that can fix the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the power storage device element even after the solid from the first fixing member is removed. And
The second fixing member is preferably disposed on a side surface of the power storage device element in a direction intersecting with a protruding direction of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal.
本発明の蓄電デバイスにおいては、前記正極端子および前記負極端子が、前記蓄電デバイス要素における正極、負極およびセパレータの積層方向に垂直な方向に向かって突出しており、
前記第1の固定部材が、前記蓄電デバイス要素における、前記正極端子または前記負極端子の突出方向に沿う方向の側面に配設されていることが好ましい。
In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude in a direction perpendicular to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electricity storage device element,
It is preferable that the first fixing member is disposed on a side surface of the electricity storage device element in a direction along a protruding direction of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal.
本発明の蓄電デバイスは、50A以上の電流で充放電を行うことが好ましい。 The electricity storage device of the present invention is preferably charged and discharged with a current of 50 A or more.
本発明の蓄電デバイスは、リチウムイオンキャパシタであることが好ましい。 The electricity storage device of the present invention is preferably a lithium ion capacitor.
本発明の蓄電デバイスは、第1の固定部材が、90℃以上160℃以下の温度範囲の特定の温度において正極、負極およびセパレータに対する固定が外れる機能を有するものである。そのため、例えば過充電されたり、高温にさらされたりすることによって、蓄電デバイス要素および外装体の内部が高熱となり、正極および負極が熱膨張することに起因して、蓄電デバイス要素における固定部材による固定箇所に、電流が集中して流れて蓄電デバイス要素が発熱した場合であっても、固定部材の温度が特定の温度を超えることによって固定が外れ、正極と負極とが離間した状態となる。その結果、各電極同士の抵抗が大きくなって蓄電デバイスにおける通電電流が小さくなり、あるいは通電電流が遮断されることから、蓄電デバイス要素における固定部材による固定箇所に電流が集中して流れることに起因して蓄電デバイス要素が過剰に発熱することを抑制することができるため、高い安全性が得られる。 In the electricity storage device of the present invention, the first fixing member has a function of releasing the fixing to the positive electrode, the negative electrode, and the separator at a specific temperature in the temperature range of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. Therefore, for example, when the battery is overcharged or exposed to a high temperature, the inside of the electricity storage device element and the exterior body becomes hot, and the positive electrode and the negative electrode are thermally expanded. Even when the electric current concentrates and flows in the place and the electricity storage device element generates heat, the fixing member is released when the temperature of the fixing member exceeds a specific temperature, and the positive electrode and the negative electrode are separated from each other. As a result, the resistance between the electrodes increases and the energization current in the electricity storage device decreases, or the energization current is interrupted, causing the current to flow in a fixed location by the fixing member in the electricity storage device element. Thus, since it is possible to suppress excessive heat generation of the electricity storage device element, high safety can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明の蓄電デバイスの構成の一例を示す説明用平面図であり、図2は、図1の蓄電デバイスのA−A断面図であり、図3は、図1の蓄電デバイスのB−B断面図であり、図4は、図1の蓄電デバイスにおける蓄電デバイス要素を構成する電極積層体の概要を示す説明用斜視図である。
この蓄電デバイス10においては、外装体20は、それぞれ熱融着性を有する長方形の上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bが、互いに重ね合わせられた状態で、それぞれの外周縁部の全周にわたって形成された接合部22において相互に気密に接合されて構成されている。外装体20の内部には、蓄電デバイス要素11を収容するための収容部23が形成され、当該収容部23には、蓄電デバイス要素11が電解液と共に収容されている。
図示の例では、上部外装フィルム21Aにおける収容部23を形成する部分には、絞り加工が施されている。
FIG. 1 is an explanatory plan view showing an example of the configuration of the electricity storage device of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the electricity storage device of FIG. 1 along AA, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line B-B, and FIG. 4 is a perspective view for explaining the outline of the electrode stack constituting the power storage device element in the power storage device of FIG. 1.
In this
In the example shown in the drawing, a drawing process is applied to a portion of the upper
外装体20の接合部22における一辺(図1および図3において左辺)22aには、長方形の正極端子14が設けられており、当該正極端子14は、一端が外装体20の内部において蓄電デバイス要素11の正極集電体12aに電気的に接続され、他端が接合部22の一辺22aから外部に突出している。一方、外装体20の接合部22における一辺22aに対向する他辺(図1および図3において右辺)22bには、長方形の負極端子15が設けられており、当該負極端子15は、一端が外装体20の内部において蓄電デバイス要素11の負極集電体13aに電気的に接続され、他端が接合部22の他辺22bから外部に突出している。
A rectangular
また、外装体20の接合部22には、安全弁25が設けられている。
この安全弁25は、接合部22における非接合部位24において上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの一部分が相互に接合されてなる円環状のシール部26と、このシール部26の中央位置に形成された、上部外装フィルム21Aを貫通する孔口部27とからなる構成のものである。
ここに、安全弁25は少なくとも一つ形成されていればよいが、複数の安全弁が形成されていてもよい。
A
The
Here, at least one
外装体20を構成する上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bとしては、例えば内側からポリプロピレン(以下、「PP」という。)層、アルミニウム層およびナイロン層などがこの順で積層された積層体を好適に用いることができる。
上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bとして、例えばPP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層された積層体を用いる場合には、その厚みは、通常、50〜300μmである。
As the upper exterior film 21A and the
For example, when a laminated body in which a PP layer, an aluminum layer, and a nylon layer are laminated is used as the upper exterior film 21A and the
上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの縦横の寸法は、収容部23に収容される蓄電デバイス要素11の寸法に応じて適宜選択されるが、例えば縦方向の寸法が40〜200mm、横方向の寸法が60〜300mmである。
また、外装体20における接合部22の接合幅は、例えば2〜15mmである。
非接合部位24の寸法としては、接合部22および収容部23の寸法にもよるが、収容部23に連通する一辺の寸法が1〜40mm、この一辺に接する他辺の寸法が3〜12mmである。
The vertical and horizontal dimensions of the
Moreover, the junction width of the
Although the dimension of the
蓄電デバイス10を構成する蓄電デバイス要素11は、図2〜図4に示すように、長方形のセパレータSを介して、複数の板状の正極と複数の板状の負極とが交互に積層されて構成された略直方体状の電極積層体を有している。この電極積層体を構成する複数の正極は、それぞれ長方形の正極集電体12a上の一部に、必要に応じて導電層を介して正極層12が形成されてなるものである。また複数の負極は、それぞれ長方形の負極集電体13a上の一部に、必要に応じて導電層を介して負極層13が形成されてなるものである。
電極積層体の上面には、リチウムイオン供給源としてのリチウム極18が配置され、このリチウム極18上には、リチウム極集電体18aおよびセパレータSがこの順に積層されている。また、19は、リチウム極取り出し部材である。
複数の正極の各々における正極集電体12aには、正極層12が形成されていない領域において、それぞれ取り出し部16が形成されており、これらの取り出し部16は、互いに溶接されて正極端子14に電気的に接続されている。この取り出し部16は、電極積層体の4つの側面11c,11d,11e,11fのうちの側面11cに形成されている。一方、複数の負極の各々における負極集電体13aには、負極層13が形成されていない領域において、それぞれ取り出し部17が形成されており、互いに溶接されて負極端子15に電気的に接続されている。この取り出し部17は、電極積層体における側面11cに対向する側面11eに形成されている。また、取り出し部16,17の各々に接続された正極端子14および負極端子15は、電極積層体の側面11c,11eに垂直な方向に向かって互いに反対方向に突出して配設されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the power
A
In the positive electrode current collector 12a in each of the plurality of positive electrodes,
また、正極集電体12aの正極層12が形成されていない領域、および負極集電体13aの負極層13が形成されていない領域には、例えばアクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミドなどの絶縁性材料よりなる絶縁層が形成されていてもよい。
正極集電体12aおよび負極集電体13aに絶縁層が形成されていることによれば、蓄電デバイス10内において、ガスが発生したり、蓄電デバイス要素11が発熱することによって当該蓄電デバイス10が膨張した際に、電極積層体が波打つように曲がり、正極の端部と負極の端部とが接触した場合であっても、正極と負極との短絡を防止することができるため、蓄電デバイスの長寿命化を図ることができる。
この絶縁層は、正極集電体12aの正極層12が形成されていない領域および負極集電体13aの負極層13が形成されていない領域において、他の構成部材(例えば、正極端子14および負極端子15等)との接合箇所以外の部分に設けられることが好ましい。
絶縁層は、例えば正極集電体12aおよび負極集電体13aに対して、絶縁性材料よりなるシートを張り付ける手法、絶縁性材料液を塗布する手法、また絶縁性材料液をスプレー等で噴霧する手法などによって形成することができる。
Further, in the region where the
According to the insulating layer formed on the positive electrode current collector 12a and the negative electrode current collector 13a, gas is generated in the
This insulating layer is formed in other constituent members (for example, the
The insulating layer is formed by, for example, applying a sheet made of an insulating material to the positive electrode current collector 12a and the negative electrode current collector 13a, applying an insulating material liquid, or spraying the insulating material liquid with a spray or the like. It can be formed by the technique to do.
正極層12としては、電極材料を、必要に応じて導電材(例えば、活性炭、カーボンブラック等)およびバインダー等を加えて成形したものが用いられる。正極層12を構成する電極材料としては、リチウムを可逆的に担持可能であれば、特に限定されないが、例えば活性炭などが挙げられる。
また、負極層13としては、電極材料をバインダーで成形したものが用いられる。負極層13を構成する電極材料としては、リチウムを可逆的に担持できるものであれば特に限定されないが、例えばグラファイト、種々の炭素材料(例えば難黒鉛化性炭素等)、ポリアセン系物質、錫酸化物、珪素酸化合物等の粉末状、粒状の負極活物質などが挙げられる。
As the
Moreover, as the
セパレータSとしては、セルロース(紙)、セルロース/レーヨン複合材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、その他公知のものを用いることができる。
これらの中では、セルロース/レーヨン複合材料が耐久性および経済性の点で好ましい。
セパレータSの厚みは特に限定されないが、通常、10〜50μm程度が好ましい。
As the separator S, cellulose (paper), cellulose / rayon composite material, polyethylene, polypropylene, and other known materials can be used.
Among these, a cellulose / rayon composite material is preferable in terms of durability and economy.
Although the thickness of the separator S is not specifically limited, Usually, about 10-50 micrometers is preferable.
正極集電体12aおよび負極集電体13a(以下、これらを「電極集電体」ともいう。)は、表裏面を貫通する孔を有する多孔材よりなるものである。
電極集電体を構成する多孔材の形態としては、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属網、発泡体、あるいはエッチングにより貫通孔が形成された多孔質箔などが挙げられる。
電極集電体の孔の形状は、円形、矩形、多角形、その他適宜の形状に設定することができる。
また、電極集電体の厚みは、強度および軽量化の観点から、5〜50μmであることが好ましい。
The positive electrode current collector 12a and the negative electrode current collector 13a (hereinafter also referred to as “electrode current collector”) are made of a porous material having holes penetrating the front and back surfaces.
Examples of the form of the porous material constituting the electrode current collector include an expanded metal, a punching metal, a metal net, a foam, or a porous foil having through holes formed by etching.
The shape of the hole of the electrode current collector can be set to a circular shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or any other appropriate shape.
Moreover, it is preferable that the thickness of an electrode electrical power collector is 5-50 micrometers from a viewpoint of intensity | strength and weight reduction.
電極集電体の開口率は、通常、10〜79%、好ましくは20〜60%である。
ここで、開口率は、下記数式(1)によって算出されるものである。
The aperture ratio of the electrode current collector is usually 10 to 79%, preferably 20 to 60%.
Here, the aperture ratio is calculated by the following mathematical formula (1).
数式(1):
開口率(%)=[1−(電極集電体の質量/電極集電体の真比重)/(電極集電体の見かけ体積)]×100
Formula (1):
Opening ratio (%) = [1− (mass of electrode current collector / true specific gravity of electrode current collector) / (apparent volume of electrode current collector)] × 100
このような多孔材を電極集電体として用いることにより、リチウムイオンの供給源であるリチウム極18から放出されるリチウムイオンが電極集電体の孔を通って自由に各電極間を移動するので、負極および/または正極における負極層13および正極層12にリチウムイオンをドーピングすることができる。
By using such a porous material as an electrode current collector, lithium ions released from the
電極集電体の材質としては、一般に有機電解質電池などの用途で使用されている種々のものを用いることができる。
負極集電体13aの材質の具体例としては、ステンレス、銅、ニッケルなどが挙げられる。また、正極集電体12aの材質の具体例としては、アルミニウム、ステンレスなどが挙げられる。
As the material of the electrode current collector, various materials generally used for applications such as organic electrolyte batteries can be used.
Specific examples of the material of the negative electrode current collector 13a include stainless steel, copper, nickel, and the like. Specific examples of the material of the positive electrode current collector 12a include aluminum and stainless steel.
また、蓄電デバイス要素11には、電極積層体の構成部材(具体的には蓄電デバイス要素11を構成する正極、負極およびセパレータS)を固定する絶縁性の第1の固定部材30が設けられている。
この第1の固定部材30は、図2〜図4に示すように、テープ状(帯状)であり、電極積層体の構成部材を固定することのできるよう、電極積層体の側面に、当該電極積層体の積層方向に伸びるように配置されている。
この図の例において、蓄電デバイス要素11には、複数(具体的には6個)の第1の固定部材30が設けられている。これらの複数の第1の固定部材30は、各々、一端部30aが電極積層体の上面(図4における上面)11aの外周縁部に位置されていると共に、他端部30bが電極積層体の下面(図4における下面)11bの外周縁部に位置されており、電極積層体の上面11aの外周縁部、側面11d,11fおよび下面11bの外周縁部にわたって伸び、電極集電体の積層方向の断面が略コ字状となるように3面にわたって配設されている。また、複数の第1の固定部材30は、各々、電極積層体の上面11aの外周縁部および下面11bの外周縁部、並びに側面11d,11fを構成する、正極の側面、負極の側面およびセパレータSの側面に密着した状態とされており、これにより、電極積層体を固定している。
In addition, the power
As shown in FIGS. 2 to 4, the first fixing
In the example of this figure, the power
また、第1の固定部材30の配置位置は、電極積層体を固定することができ、かつ蓄電デバイス要素11における、正極端子14および負極端子15との電気的接続、およびリチウムイオンのドーピングなどに支障がない状態であれば、電極積層体を構成する4つの側面11c,11d,11e,11fのうちのいずれの側面であってもよいが、各電極端子の端部のズレによる短絡を防止する観点から、正極端子14または負極端子15の突出方向に沿う方向の側面、具体的には取り出し部16,17が伸びる方向に直交する側面11d,11fに設けられていることが好ましい。このような位置に第1の固定部材30を配置することで、電極集積体における構成部材の積層方向へのばらつきを抑制できる。
Further, the arrangement position of the first fixing
そして、第1の固定部材30は、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有している。
第1の固定部材30が固定解除機能を有するものであることにより、蓄電デバイス10が、例えば過充電されたり、高温にさらされたりすることによって、蓄電デバイス要素11および外装体20の内部が高熱となった場合において、第1の固定部材30による固定が外れることから、電極積層体の構成部材をバラバラな状態として、正極と負極とを当該電極積層体の積層方向に離間させることができる。
また、第1の固定部材30が設けられていることにより、蓄電デバイス要素を製造する過程において、正極端子14および負極端子15を電極積層体に電気的に接続する場合に、電極積層体の構成部材がばらつくことを抑制することができるため、作業効率が上がる。
And the
Since the first fixing
In addition, since the first fixing
また、第1の固定部材30は、図2〜図4に示されているように、電極積層体の上面11aの外周縁部、側面および下面11bの外周縁部にわたって伸びるように配置される場合には、上面11aと側面との稜および下面11bと側面との稜において、屈曲することのできるような可撓性を有するものであることが必要とされる。
In addition, as shown in FIGS. 2 to 4, the first fixing
第1の固定部材30としては、テープ状の基材の一面に接着剤層を有するテープを用いることができる。
また、第1の固定部材30は、テープ状の基材が接着剤で固定されてなる構成のものであってもよい。具体的には、例えば、テープ状の基材の端部の一面を、各々、接着剤により、電極積層体の上面の外周縁部および電極積層体の下面の外周縁部に固定したもの、またはテープ状の基材を電極積層体を一巡し、当該基材の端部同士を接着剤によって固定したものであってもよい。
As the first fixing
The first fixing
第1の固定部材30を構成する基材は、絶縁性を有し、また電解液に対する耐性と共に、正極層12、負極層13および必要に応じて設けられる導電層の構成材料に対する耐性を有しており、融点が90℃以上160℃以下である溶融性材料(以下、「特定溶融性材料」ともいう。)で構成されている。
ここに、第1の固定部材30を構成する溶融性材料の融点は、示差走査熱量分析(DSC)における吸熱ピークから測定することができる。
The base material constituting the first fixing
Here, the melting point of the meltable material constituting the first fixing
第1の固定部材30を構成する基材が特定溶融性材料によって構成されていることにより、第1の固定部材30が90℃以上160℃以下の温度範囲の特定温度において、溶融することによって切断され、これにより、固定が外れることとなる。
Since the base material constituting the first fixing
第1の固定部材30の基材を構成する材料の融点が90℃未満である場合には、蓄電デバイス10の動作中に基材が溶融して形状を保持することができなくなることから、電極積層体を固定することが困難となる。そのため、電極積層体の構成部材(具体的には蓄電デバイス要素11を構成する正極、負極およびセパレータS)に位置ずれが生じやすくなり、よって内部短絡を起こすことで蓄電デバイスとしての寿命が短くなるおそれがある。一方、第1の固定部材30の基材を構成する材料の融点が160℃を超える場合には、蓄電デバイス要素11および外装体20の内部が極めて高熱となった場合にも固定が外れず、固定箇所に電流が集中して流れて過剰に発熱するおそれがあるため、十分な安全性が得られなくなる。
When the melting point of the material constituting the base material of the first fixing
特定溶融性材料は、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂よりなることが好ましい。
特定溶融性材料を構成するポリエチレンの具体例としては、重量平均分子量(Mw)が1,000〜1,000,000のものが挙げられる。
The specific melt material is preferably made of at least one thermoplastic resin selected from polyethylene and polypropylene.
Specific examples of the polyethylene constituting the specific meltable material include those having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 to 1,000,000.
特定溶融性材料としてポリエチレンおよび/またはポリプロピレンを用いることにより、基材を絶縁性を有するものとすることができ、また得られる第1の固定部材30に可撓性および必要とされる耐性(具体的には、電解液に対する耐性、および正極層12、負極層13および必要に応じて設けられる導電層の構成材料に対する耐性)が得られる。しかも、第1の固定部材30の溶融する温度を、例えばPP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層された積層体などの従来公知のフィルムが溶融する温度よりも低くすることができる。
By using polyethylene and / or polypropylene as the specific meltable material, the base material can be made insulative, and the obtained first fixing
第1の固定部材30の接着剤層を構成する接着剤としては、絶縁性を有し、また電解液に対する耐性と共に、正極層12、負極層13および必要に応じて設けられる導電層の構成材料に対する耐性を有しており、かつ第1の固定部材30を構成する基材および電極積層体に接着し得るものであれば、種々のものを用いることができる。
接着剤の具体例としては、例えばアクリル系粘着剤などが挙げられる。
The adhesive constituting the adhesive layer of the first fixing
Specific examples of the adhesive include acrylic pressure-sensitive adhesives.
第1の固定部材30を構成する接着剤としては、90℃以上160℃以下の温度により、例えば溶融する、あるいは粘着性が低下するなどして、基材および電極積層体の少なくとも一方との接着状態が解除されるものであることが好ましい。
接着剤として90℃以上160℃以下の温度によって基材および電極積層体の少なくとも一方との接着状態が解除されるものを用いることにより、第1の固定部材30に一層優れた固定解除機能が得られる。
The adhesive constituting the first fixing
By using an adhesive whose adhesive state is released from at least one of the base material and the electrode laminate at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, a more excellent fixing release function is obtained for the first fixing
第1の固定部材30の好ましい具体例としては、ポリエチレンテープ(融点140℃)、およびポリプロピレンテープ(融点160℃)である。
このようなポリエチレンテープおよびポリプロピレンテープを第1の固定部材30として用いることにより、外装体20を構成する上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bとして、例えばPP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層された積層体などの従来公知のフィルムを用いた場合には、第1の固定部材30が溶融する温度が外装体フィルムが溶融する温度よりも低くなる。そのため、蓄電デバイス要素11における第1の固定部材30による固定箇所に、電流が集中して流れて蓄電デバイス要素11が発熱した場合であっても、外装体20が溶融する温度に至る前に、第1の固定部材30による電極積層体に対する固定が確実に外されることから、外装体20が溶融されることがない。また、蓄電デバイス要素11が発熱源であることから、発熱源に密着した状態の第1の固定部材30が溶融して固定が外れる前に、外装体20の接合部が開口することもない。
Preferable specific examples of the first fixing
By using such polyethylene tape and polypropylene tape as the first fixing
第1の固定部材30の厚みは、10〜200μmであることが好ましい。
固第1の定部材30の厚みが10μm未満である場合には、第1の固定部材30に十分な機械的強度が得られず、強度不足に起因する破断が生じるおそれがある。一方、第1の固定部材30の厚みが200μmを超える場合には、第1の固定部材30に十分な可撓性が得られず、屈曲することが困難になることに起因して電極積層体を十分に固定することができなくなるおそれがある。
The thickness of the first fixing
When the thickness of the solid first
また、第1の固定部材30には、例えば図5の(a1)〜(a4)に示すような間欠切り込み部(ミシン目)、および図5の(b1)〜(b3)に示すような切欠き部の少なくとも一方が設けられていてもよい。
間欠切り込み部および切欠き部の少なくとも一方が設けられていることにより、第1の固定部材30が熱などによって開裂しやすくなるため固定解除機能が高まり、よって蓄電デバイス10により高い安全性が得られる。
ここに、図5(a1)の第1の固定部材30には、この第1の固定部材30の幅方向(短手方向)に直線状の切り込みが並んだ破線状切り込み33aよりなる間欠切り込み部が形成されている。図5(a2)の第1の固定部材30には、この第1の固定部材30の幅方向(短手方向)に円形状の切り込みが並んだ破線状切り込み33bよりなる間欠切り込み部が形成されている。図5(a3)の第1の固定部材30には、この第1の固定部材30の幅方向(短手方向)に菱形状の切り込みが並んだ破線状切り込み33cよりなる間欠切り込み部が形成されている。図5(a4)の第1の固定部材には、この第1の固定部材30の長さ方向(長手方向)に円形状の切り込みが並んだ破線状切り込み33dよりなる間欠切り込み部が形成されている。
また、図5(b1)の第1の固定部材には、この第1の固定部材の長さ方向(長手方向)の中央部の一方の側に、三角状切り込み33eよりなる切欠き部が形成されている。図5(b2)の第1の固定部材には、この第1の固定部材の長さ方向(長手方向)の中央部の一方の側に、直線状切り込み33fよりなる切欠き部が形成されている。図5(b2)の例においては、直線状切り込み33fが一方の側に設けられているが、一方の側と共に他方の側にも直線状切り込みが設けられていてもよい。図5(b3)の第1の固定部材には、この第1の固定部材の中央部に、菱形状切り込み33gよりなる切欠き部が形成されている。
In addition, the first fixing
Since at least one of the intermittent notch and the notch is provided, the first fixing
Here, the first fixing
Further, in the first fixing member of FIG. 5 (b1), a cutout portion formed of a triangular notch 33e is formed on one side of the central portion in the length direction (longitudinal direction) of the first fixing member. Has been. The first fixing member shown in FIG. 5 (b2) has a notch formed by a linear cut 33f on one side of the central portion in the length direction (longitudinal direction) of the first fixing member. Yes. In the example of FIG. 5 (b2), the linear cut 33f is provided on one side, but the linear cut may be provided on the other side as well as on one side. In the first fixing member of FIG. 5 (b3), a notch portion formed of a rhombus cut 33g is formed in the central portion of the first fixing member.
外装体20内に充填される電解液としては、適宜の有機溶媒中に電解質が溶解されてなる有機電解液を用いることが好ましい。
有機溶媒の具体例としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、ジメトキシエタン等の非プロトン性有機溶媒が挙げられ、これらは単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
また、電解質としては、リチウムイオンを生成しうるものが用いられ、その具体例としては、LiCIO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiN(C2 F5 SO2 )2 、LiN(CF3 SO2 )2 などが挙げられ、これらは単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができる。
As the electrolytic solution filled in the
Specific examples of the organic solvent include aprotic organic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, and dimethoxyethane. These may be used alone or in combination of two or more. it can.
As the electrolyte, which can produce lithium ion is used, and specific examples thereof, LiCIO 4, LiBF 4, LiPF 6, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (
このような蓄電デバイス10は、例えば以下のようにして製造することができる。
先ず、正極および負極をセパレータSを介して積層し、その積層体を第1の固定部材30によって固定することによって電極積層体を得、更に得られた電極積層体にリチウム極18、リチウム極集電体18aおよびセパレータSをこの順に積層することによって蓄電デバイス要素11を作製する。その後、蓄電デバイス要素11に正極端子14および負極端子15を接続する。
次いで、下部外装フィルム21B上における収容部23となる位置に、正極端子14および負極端子15が接続された蓄電デバイス要素11を配置すると共に、非接合部位24となる位置に、当該非接合部位24の平面形状に適合する形状のヒートブロックを配置し、その後、この蓄電デバイス要素11上に、孔口部27を有する上部外装フィルム21Aを重ね合わせ、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの外周縁部における3辺を熱融着する。
そして、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの間に電解液を注入した後、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの外周縁部における未融着の1辺を熱融着することによって外装体20を形成することにより、蓄電デバイス10が得られる。
Such an
First, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator S, and the laminated body is fixed by the first fixing
Next, the power
And after inject | pouring electrolyte solution between 21 A of upper exterior films, and the
以上の蓄電デバイス10においては、例えば過充電されたり、高温にさらされたりした場合には、蓄電デバイス要素11および外装体20の内部が高熱となるため、電解液や電極材料が反応を起こしてガスが発生し、このガスによって蓄電デバイス10の内圧が上昇して外装体20が膨張する。また、それと共に、蓄電デバイス要素11に、電極積層体を固定する第1の固定部材30が設けられていることから、正極および負極が熱膨張することに起因して、蓄電デバイス要素11における第1の固定部材30による固定箇所に、電流が集中して流れて蓄電デバイス要素11が発熱することとなる。
In the above
而して、外装体20に安全弁25が設けられていることから、外装体20が膨張することによって安全弁25が開口し、その安全弁25を介して発生したガスが電解液と共に放出される。
更に、第1の固定部材30が、融点が90℃以上160℃以下の温度範囲に融点を有する特定溶融性材料よりなる基材を備えたものであり、90℃以上160℃以下の温度範囲の特定温度において、正極、負極およびセパレータに対する固定が外れる固定解除機能を有するものであることから、蓄電デバイス要素11が発熱することによって、第1の固定部材30が加熱され、当該第1の固定部材30の温度が特定温度(基材を構成する特定溶融性材料の融点)を超えることによって固定が外される。そして、電極積層体を構成する正極、負極およびセパレータSがバラバラになって、正極と負極とが当該電極積層体の積層方向に離間した状態となることから、安全弁25から電解液が放出され、外装体20内に電解液が存在しなくなることによって通電電流が遮断される。
このように、蓄電デバイス10によれば、蓄電デバイス要素11における第1の固定部材30による固定箇所に電流が集中して流れることに起因して蓄電デバイス要素11が過剰に発熱することを抑制することができるため、高い安全性が得られる。
Thus, since the
Furthermore, the first fixing
Thus, according to the
更に、蓄電デバイス10は、複数の蓄電デバイスを備えた蓄電デバイス装置(モジュール)を構成するものとして好適に用いることができる。このような蓄電デバイス装置においては、複数の蓄電デバイスのうちの1つが、例えば過充電状態に陥って蓄電デバイス要素および外装体の内部が高熱となって蓄電デバイス機能を失った場合であっても、その蓄電デバイス機能を失った蓄電デバイス(以下、「機能喪失デバイス」ともいう。)が過剰に発熱することを抑制できる。そのため、蓄電デバイス装置(モジュール)の安全性が向上する。
Furthermore, the
このような構成を有する本発明の蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどの有機電解質キャパシタとして好適に適用することができ、また、リチウムイオン二次電池などの有機電解質電池として好適に適用することができる。これらのうちでは、高出力および高容量化が求められて大電流を使用することが必要とされていることから、50A以上の大電流で充放電を行うキャパシタ、特にリチウムイオンキャパシタに適用することが好ましい。
そして、動力用途、特に車載用などとして好適である。
The electricity storage device of the present invention having such a configuration can be suitably applied as an organic electrolyte capacitor such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor, and is also suitable as an organic electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery. Can be applied. Among these, since high output and high capacity are required and it is necessary to use a large current, it is applied to a capacitor that charges and discharges with a large current of 50 A or more, particularly a lithium ion capacitor. Is preferred.
And it is suitable for power use, especially for in-vehicle use.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、蓄電デバイス要素には、図6に示すように、蓄電デバイス要素における正極端子または負極端子の突出方向に交差する方向の側面、具体的には、電極積層体を構成する4つの側面11c,11d,11e,11fのうちの側面11c,11eの少なくとも一方に、第1の固定部材30と共に電極積層体の構成部材を固定する絶縁性の第2の固定部材31が設けられていてもよい。この第2の固定部材31は、第1の固定部材30による固体が外れた後にも、当該蓄電デバイス要素を構成する正極、負極およびセパレータを固定することのできる機能を有するものである。
第2の固定部材31が設けられることにより、第1の固定部材30による固定が外れた場合であっても、端子近傍での電極積層体の変形が抑制され、よって当該端子近傍における短絡の発生が抑制されるため、蓄電デバイスにより高い安全性が得られる。
具体的に説明すると、図6に示したように第2の固定部材31が電極積層体の側面11c,11eに設ける場合には、第1の固定部材30が外れることにより、第2の固定部材31による固定部分を変形支点として、電極積層体が波打つように曲がった状態となる。そのため、電極集電体の中央部分(正極層12と負極層とが積層している部分)において、構成部材が互いに離間した状態となるものの、第2の固定部材近傍での変形が抑制される。その結果、蓄電デバイスの内部短絡の発生を抑制することができるため、高い安全性が得られる。
また、図6に示したように第2の固定部材31が電極積層体の側面11c,11eに設けられていると共に、第1の固定部材30が電極積層体における側面11bおよび/または側面11bに設けられている場合には、第1の固定部材30による固定が外れやすくなる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added.
For example, as shown in FIG. 6, the power storage device element includes a side surface in a direction intersecting with a protruding direction of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal in the power storage device element, specifically, four
By providing the second fixing
More specifically, as shown in FIG. 6, when the second fixing
Further, as shown in FIG. 6, the second fixing
また、図6に示したように第2の固定部材31が電極積層体の側面11c,11eに設ける場合には、電極積層体において、正極集電体の正極層が形成されていない領域、および負極集電体の負極層が形成されていない領域に、絶縁層が形成されていることが好ましい。
電極集電体に絶縁層が形成されていることにより、蓄電デバイス内において、ガスが発生したり、蓄電デバイス要素11が発熱することによって当該蓄電デバイスが膨張した際に、電極積層体が波打つように曲がり、正極の端部と負極の端部とが接触した場合であっても、正極と負極との短絡を防止することができるため、蓄電デバイスの長寿命化を図ることができる。また、第1の固定部材30が外れ、第2の固定部材31による固定部分を変形支点として電極積層体が波打つように大きく曲がった状態となった際に、正極の端部と負極の端部とが接触した場合であっても、正極と負極との短絡を防止することができるため、蓄電デバイスにより一層高い安全性が得られる。
In addition, when the second fixing
Since the insulating layer is formed on the electrode current collector, the electrode stack may wave when the electricity storage device expands due to the generation of gas or the electricity
第2の固定部材31は、第1の固定部材30と同様に、テープ状(帯状)であり、電極積層体の構成部材を固定することのできるよう、側面11c,11eに、当該電極積層体の積層方向に伸びるように配置されている。
この図の例において、蓄電デバイス要素には、2個の第2の固定部材31が設けられている。これらの2個の第2の固定部材31は、各々、一端部31aが電極積層体の上面11aの外周縁部に位置されていると共に、他端部31bが電極積層体の下面11bの外周縁部に位置されており、電極積層体の上面11aの外周縁部、側面11c,11eおよび下面11bの外周縁部にわたって伸び、電極集電体の積層方向の断面が略コ字状となるように3面にわたって配設されている。また、これらの第2の固定部材31は、各々、電極積層体の上面11aの外周縁部および下面11bの外周縁部、並びに側面11c,11eを構成する、正極の側面、負極の側面およびセパレータの側面に密着した状態とされており、これにより、電極積層体を固定している。
Similar to the first fixing
In the example of this figure, the 2nd fixing
第2の固定部材31としては、テープ状の基材の一面に接着剤層を有するテープを用いることができる。
この第2の固定部材31を構成する基材の材料としては、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの融点が160℃を超える耐熱性材料を好適に用いることができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの第1の固定部材として用いられる材料を用いることもできる。
接着剤層を構成する接着剤としては、例えばアクリル系接着剤を用いることができる。
As the second fixing
As the base material constituting the second fixing
As an adhesive constituting the adhesive layer, for example, an acrylic adhesive can be used.
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
〈実施例1〉
(1)正極板の作製:
幅200mm、厚み15μmの帯状のアルミニウム箔に、パンチング方式により、開口面積0.79mm2 の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより、開口率42%の集電体を作製した。この集電体の一部分に、導電材としてグラファイトを含んだ導電塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅130mm、両面合わせた塗布厚みの目標値を20μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、集電体の表裏面に導電層を形成した。
次いで、集電体の表裏面に形成された導電層上に、電極材料として活性炭を含んだ正極塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、両面合わせた塗布厚みの目標値を150μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、導電層上に正極層を形成した。
このようにして得られた、集電体の一部分に導電層および正極層が積層されてなる材料を、導電層および正極層が積層されてなる部分(以下、正極板について「塗工部」ともいう。)が102mm×130mm、いずれの層も形成されてない部分(以下、正極板について「未塗工部」ともいう。)が102mm×10mmとなるように、102mm×140mmの大きさに切断することにより、正極板を作製した。
<Example 1>
(1) Production of positive electrode plate:
By forming a plurality of circular through-holes having an opening area of 0.79 mm 2 in a zigzag pattern on a strip-like aluminum foil having a width of 200 mm and a thickness of 15 μm by a punching method, a current collector having an aperture ratio of 42% Was made. A conductive paint containing graphite as a conductive material is applied to a part of the current collector, using a vertical die type double-side coating machine, with a coating width of 130 mm and a target value of the coating thickness of both sides set to 20 μm. After coating on both sides, a conductive layer was formed on the front and back surfaces of the current collector by drying under reduced pressure at 200 ° C. for 24 hours.
Next, on the conductive layer formed on the front and back surfaces of the current collector, a positive electrode paint containing activated carbon as an electrode material is applied to a target value of 150 μm by using a vertical die type double-side coating machine. Then, after coating on both sides, a positive electrode layer was formed on the conductive layer by drying under reduced pressure at 200 ° C. for 24 hours.
The material obtained by laminating the conductive layer and the positive electrode layer on a part of the current collector thus obtained is referred to as a portion where the conductive layer and the positive electrode layer are laminated (hereinafter referred to as “coating part” for the positive electrode plate). ) Is 102 mm × 130 mm and cut into a size of 102 mm × 140 mm so that the portion where no layer is formed (hereinafter also referred to as “uncoated portion” for the positive electrode plate) is 102 mm × 10 mm. Thus, a positive electrode plate was produced.
(2)負極板の作製:
幅200mm、厚み10μmの帯状の銅箔に、パンチング方式により、開口面積0.79mm2 の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより、開口率42%の集電体を得た。この集電体の一部分に、電極材料として難黒鉛化性炭素を含んだ負極塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅133mm、両面合わせた塗布厚みの目標値を80μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、集電体の表裏面に負極層を形成した。
このようにして得られた、集電体の一部分に負極層が形成されてなる材料を、負極層が形成されてなる部分(以下、負極板について「塗工部」という。)が105mm×133mm、負極層が形成されてない部分(以下、負極板について「未塗工部」という。)が105mm×10mmになるように、105mm×143mmの大きさに切断することにより、負極板を作製した。
(2) Production of negative electrode plate:
By forming a plurality of circular through holes having an opening area of 0.79 mm 2 in a zigzag pattern on a strip-shaped copper foil having a width of 200 mm and a thickness of 10 μm by a punching method, a current collector having an aperture ratio of 42% Got. A part of this current collector is coated with a negative electrode paint containing non-graphitizable carbon as an electrode material, using a vertical die type double-side coating machine, with a coating width of 133 mm and a target value for the coating thickness of both sides of 80 μm. After carrying out double-sided coating, the negative electrode layer was formed on the front and back surfaces of the current collector by drying under reduced pressure at 200 ° C. for 24 hours.
The material in which the negative electrode layer is formed on a part of the current collector obtained in this way has a portion where the negative electrode layer is formed (hereinafter referred to as “coating part” for the negative electrode plate) of 105 mm × 133 mm. Then, the negative electrode plate was produced by cutting into a size of 105 mm × 143 mm so that a portion where the negative electrode layer was not formed (hereinafter referred to as “uncoated part” for the negative electrode plate) was 105 mm × 10 mm. .
(3)蓄電デバイス要素(リチウムイオンキャパシタ要素)の作製:
先ず、正極板10枚、負極板11枚、厚みが50μmのセルロース/レーヨン複合材料のセパレータ22枚を用意し、正極板と負極板とを、それぞれの塗工部は重なるが、それぞれの未塗工部は反対側になるよう、セパレータ、負極板、セパレータ、正極板の順で積重した。そして、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)のポリエチレンテープ(融点140℃)を4枚用意し、直方体状の積層体における正極板の塗工部と未塗工部とが並ぶ方向に平行な2つの側面(図4における側面11d,11f)に、それぞれ2枚のポリエチレンテープを、当該積層体の積層方向に伸び、その一端部が積層体の上面の外周縁部に位置し、他端部が積層体の下面の外周縁部に位置するようにして貼り付け、このようにして、積層体を固定することにより、電極積層体を作製した。
次いで、厚み260μmのリチウム箔を切断し、この切断したリチウム箔を、厚さ40μmのリチウム極集電体(銅ラス)に圧着することにより、リチウムイオン供給源としてのリチウム極を作製し、このリチウム極を電極積層体の上側に負極と対向するよう配置した。
次いで、作製した電極積層体の10枚の正極板の各々の未塗工部に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmのアルミニウム製の正極端子の接続部を重ねて超音波溶接した。一方、電極積層体の11枚の負極板の各々の未塗工部およびリチウム極の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmの銅製の負極端子の接続部を重ねて抵抗溶接した。以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ要素(蓄電デバイス要素)を作製した。
(3) Production of electricity storage device element (lithium ion capacitor element):
First, 10 positive plates, 11 negative plates, and 22 separators of cellulose / rayon composite material having a thickness of 50 μm were prepared. The coated portions of the positive plate and the negative plate were overlapped, but the respective uncoated portions were coated. A separator, a negative electrode plate, a separator, and a positive electrode plate were stacked in this order so that the work part was on the opposite side. Then, four 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness) polyethylene tapes (melting point: 140 ° C.) are prepared, and the coated portion and the uncoated portion of the positive electrode plate in the rectangular parallelepiped laminate are prepared. Two polyethylene tapes are extended in the laminating direction of the laminate on each of two side faces (side faces 11d and 11f in FIG. 4) parallel to the alignment direction, and one end of the polyethylene tape is positioned at the outer peripheral edge of the upper surface of the laminate. And it stuck so that the other end part might be located in the outer-periphery edge part of the lower surface of a laminated body, and the electrode laminated body was produced by fixing a laminated body in this way.
Next, a 260 μm-thick lithium foil is cut, and the cut lithium foil is pressure-bonded to a 40 μm-thick lithium electrode current collector (copper lath) to produce a lithium electrode as a lithium ion supply source. The lithium electrode was disposed on the upper side of the electrode stack so as to face the negative electrode.
Subsequently, a sealant film was previously heat-sealed on the seal portion on each uncoated portion of the 10 positive electrode plates of the produced electrode laminate, and was made of aluminum having a width of 50 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.2 mm. The connecting portion of the positive terminal was overlapped and ultrasonically welded. On the other hand, a sealant film was heat-sealed in advance to a seal portion on each of the uncoated portion and the lithium electrode of each of the 11 negative electrode plates of the electrode laminate, and had a width of 50 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.2 mm. The connection part of the copper negative electrode terminal was overlapped and resistance welded. A lithium ion capacitor element (electric storage device element) was produced as described above.
(4)リチウムイオンキャパシタの作製:
図1〜図4に示す構成に基づいて、以下のようにしてリチウムイオンキャパシタを作製した。
PP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層され、寸法が125mm(縦幅)×180mm(横幅)×150μm(厚み)で、収容部となる中央部分に、105mm(縦幅)×145mm(横幅)の絞り加工が施された上部外装フィルム(接合部となる外周縁部の幅が10mm)と、PP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層され、寸法が125mm(縦幅)×180mm(横幅)×150μm(厚み)の下部外装フィルムとを作製し、上部外装フィルムの外周縁部に、直径dが3mmの孔口部を形成した。
次いで、下部外装フィルム上における収容部となる位置に、リチウムイオンキャパシタ要素を、その正極端子および負極端子の各々が、下部外装フィルムの端部から外方に突出するよう配置すると共に、下部外装フィルムの外周縁部における一辺の中央位置(非接合部位となる位置)に、当該非接合部位の平面形状に適合する形状のヒートブロックを配置する。その後、このリチウムイオンキャパシタ要素に、上部外装フィルムを重ね合わせ、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムの外周縁部における3辺(正極端子および負極端子が突出する2辺およびその他の1辺)を熱融着した。その後、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムの間に、有機電解液として、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとを1:2で混合した溶媒に、濃度1.2モル/LでLiPF6 が溶解されてなる混合溶液50gを注入し、真空含浸させた後、残り1辺を減圧下にて熱融着し、真空封止を行うことにより、リチウムイオンキャパシタ(S1)を作製した。
(4) Production of lithium ion capacitor:
Based on the configuration shown in FIGS. 1 to 4, a lithium ion capacitor was manufactured as follows.
A PP layer, an aluminum layer, and a nylon layer are laminated, and the dimensions are 125 mm (vertical width) × 180 mm (horizontal width) × 150 μm (thickness), and 105 mm (vertical width) × 145 mm (horizontal width) in the central portion that serves as a housing portion. An upper exterior film that has been subjected to drawing (the width of the outer peripheral edge as a joint portion is 10 mm), a PP layer, an aluminum layer, and a nylon layer are laminated, and the dimensions are 125 mm (vertical width) × 180 mm (horizontal width) × 150 μm. A (thickness) lower exterior film was prepared, and a hole having a diameter d of 3 mm was formed on the outer peripheral edge of the upper exterior film.
Next, the lithium ion capacitor element is disposed at a position serving as a housing portion on the lower exterior film so that each of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrudes outward from the end portion of the lower exterior film, and the lower exterior film A heat block having a shape that conforms to the planar shape of the non-joined part is disposed at a central position (position to be a non-joined part) on one side of the outer peripheral edge. Thereafter, an upper exterior film is overlaid on the lithium ion capacitor element, and three sides (two sides from which the positive terminal and the negative terminal protrude and one other side) at the outer peripheral edge of the upper exterior film and the lower exterior film are thermally melted. I wore it. Thereafter, a mixture obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1.2 mol / L in a solvent in which propylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a ratio of 1: 2 as an organic electrolyte between the upper exterior film and the lower exterior film. After 50 g of the solution was injected and vacuum impregnated, the remaining one side was heat-sealed under reduced pressure and vacuum sealed to produce a lithium ion capacitor (S1).
(5)安全性確認試験(過充電試験):
作製したリチウムイオンキャパシタ(S1)について、下記の手法によって安全性試験を行った。結果を表1に示す。
リチウムイオンキャパシタ(S1)に、上限電圧以上の電圧を印加することによって外装体内にガスを発生させて安全弁が開口された状態とした後、充電電圧20Vでおよび充電電流200Aの充電条件によって定電流定電圧充電(CCCV充電)を60秒間行った。充電終了後、外装体の外観を目視にて観察し、外装体の安全弁以外領域における開口箇所(外装体の接合部の剥離を含む)の有無を確認した。その後、更に外装体を解体し、固定部材の状態を目視にて確認した。
(5) Safety confirmation test (overcharge test):
About the produced lithium ion capacitor (S1), the safety test was done with the following method. The results are shown in Table 1.
A voltage higher than the upper limit voltage is applied to the lithium ion capacitor (S1) to generate gas in the exterior body so that the safety valve is opened, and then a constant current at a charging voltage of 20V and a charging current of 200A. Constant voltage charging (CCCV charging) was performed for 60 seconds. After the completion of charging, the exterior of the exterior body was visually observed to confirm the presence or absence of openings in the region other than the safety valve of the exterior body (including peeling of the joint of the exterior body). Thereafter, the exterior body was further disassembled, and the state of the fixing member was visually confirmed.
〈実施例2〉
実施例1において、固定部材として、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)のポリプロピレンテープ(融点160℃)を用いたこと以外は当該実施例1と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(S2)を得た。このリチウムイオンキャパシタ(S2)に対して実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Example 2>
In Example 1, a lithium ion capacitor was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness) polypropylene tape (melting point: 160 ° C.) was used as the fixing member. (S2) was obtained. A safety confirmation test was performed on the lithium ion capacitor (S2) by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 1.
〈実施例3〉
実施例2において作製したリチウムイオンキャパシタと同様の構成のリチウムイオンキャパシタ(S3)を作製した。このリチウムイオンキャパシタ(S3)に対して、実施例1の安全性確認試験において、充電条件における充電電流を50Aとしたこと以外は当該実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Example 3>
A lithium ion capacitor (S3) having the same configuration as the lithium ion capacitor produced in Example 2 was produced. For this lithium ion capacitor (S3), in the safety confirmation test of Example 1, a safety confirmation test was performed by the same method as in Example 1 except that the charging current under the charging conditions was set to 50A. The results are shown in Table 1.
〈実施例4〉
実施例2において、固定部材として、4枚のポリプロピレンテープと共に、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)のポリイミドテープを4枚用意し、これらのポリイミドテープを、直方体状の積層体における正極板の塗工部と未塗工部とが並ぶ方向に直交する2つの側面(図4における側面11c,11e)にそれぞれ2枚ずつ、当該積層体の積層方向に伸び、その一端部が積層体の上面の外周縁部に位置し、他端部が積層体の下面の外周縁部に位置するようにして貼り付けて電極積層体を作製したこと以外は当該実施例2と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(S4)を得た。このリチウムイオンキャパシタ(S4)に対して、実施例1の安全性確認試験において、充電条件における充電電流を250Aとしたこと以外は当該実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Example 4>
In Example 2, as a fixing member, four polyimide tapes of 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness) are prepared together with four polypropylene tapes, and these polyimide tapes are laminated in a rectangular parallelepiped shape. Two in each of two side surfaces (side surfaces 11c and 11e in FIG. 4) orthogonal to the direction in which the coated portion and the uncoated portion of the positive electrode plate in the body are aligned, and extend in the stacking direction of the stack. Is the same as in Example 2 except that the electrode laminated body was manufactured by attaching the laminated body so that the other end portion was located on the outer peripheral edge portion of the lower surface of the laminated body. Thus, a lithium ion capacitor (S4) was obtained. A safety confirmation test was performed on this lithium ion capacitor (S4) by the same method as in Example 1 except that in the safety confirmation test of Example 1, the charging current under charging conditions was 250 A. The results are shown in Table 1.
〈実施例5〉
実施例4において、正極板の未塗工部における正極端子の接続部分以外の領域、および負極板の未塗工部における正極端子の接続部分以外の領域を覆うようにアクリル樹脂液を塗布し、得られた塗膜を100℃の温度条件で乾燥させることによってアクリル樹脂よりなる絶縁層を形成したこと以外は当該実施例4と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(S5)を得た。このリチウムイオンキャパシタ(S5)に対して、実施例1の安全性確認試験において、充電条件における充電電流を300Aとしたこと以外は当該実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Example 5>
In Example 4, an acrylic resin liquid was applied so as to cover a region other than the connection portion of the positive electrode terminal in the uncoated portion of the positive electrode plate and a region other than the connection portion of the positive electrode terminal in the uncoated portion of the negative electrode plate, A lithium ion capacitor (S5) was obtained in the same manner as in Example 4 except that an insulating layer made of an acrylic resin was formed by drying the obtained coating film at a temperature of 100 ° C. A safety confirmation test was performed on the lithium ion capacitor (S5) by the same method as in Example 1 except that the charging current in the charging condition was set to 300 A in the safety confirmation test of Example 1. The results are shown in Table 1.
〈実施例6〉
実施例2において、固定部材として、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)の寸法を有し、長手方向の中央部に、直線状の切り込みが、0.5mmの等間隔で幅方向(短手方向)に直列に並んだ破線状切り込みよりなる間欠切り込み部が形成されたポリプロピレンテープ(融点160℃)を用いたこと以外は当該実施例2と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(S6)を得た。このリチウムイオンキャパシタ(S6)に対して、実施例1の安全性確認試験において、充電条件における充電電流を250Aとしたこと以外は当該実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Example 6>
In Example 2, the fixing member has a size of 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness), and linear cuts are formed at equal intervals of 0.5 mm in the center in the longitudinal direction. In the same manner as in Example 2 except that a polypropylene tape (melting point: 160 ° C.) in which intermittent cut portions formed by broken line cuts arranged in series in the width direction (short direction) were used, a lithium ion capacitor ( S6) was obtained. A safety confirmation test was performed on this lithium ion capacitor (S6) by the same method as in Example 1 except that in the safety confirmation test of Example 1, the charging current under charging conditions was 250 A. The results are shown in Table 1.
〈比較例1〉
実施例1において、固定部材として、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)のポリイミドテープを用いたこと以外は当該実施例1と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(C1)を得、このリチウムイオンキャパシタ(C1)に対して実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Comparative example 1>
In Example 1, a lithium ion capacitor (C1) was obtained in the same manner as Example 1, except that a polyimide tape of 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness) was used as the fixing member. A safety confirmation test was performed on the lithium ion capacitor (C1) by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 1.
〈比較例2〉
実施例1において、正極板の未塗工部における正極端子の接続部分以外の領域、および負極板の未塗工部における正極端子の接続部分以外の領域を覆うようにカプトン(登録商標)テープを貼り付けて絶縁層を形成したこと、また固定部材として、10mm(長さ)×8mm(幅)×50μm(厚み)の寸法を有し、長手方向の中央部における両側に、短手方向に伸びる長さ1mmの直線状切り込みよりなる切欠き部が形成されたポリイミドテープを用いたこと以外は当該実施例1と同様にして、リチウムイオンキャパシタ(C2)を得た。このリチウムイオンキャパシタ(C2)に対して、実施例1の安全性確認試験において、充電条件における充電電流を250Aとしたこと以外は当該実施例1と同様の手法によって安全性確認試験を実施した。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
In Example 1, Kapton (registered trademark) tape was used so as to cover a region other than the connection portion of the positive electrode terminal in the uncoated portion of the positive electrode plate and a region other than the connection portion of the positive electrode terminal in the uncoated portion of the negative electrode plate. Affixed to form an insulating layer, and has a dimension of 10 mm (length) × 8 mm (width) × 50 μm (thickness) as a fixing member, and extends in the short direction on both sides in the center in the longitudinal direction. A lithium ion capacitor (C2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyimide tape having a notch formed by a linear cut having a length of 1 mm was used. A safety confirmation test was performed on this lithium ion capacitor (C2) by the same method as in Example 1 except that in the safety confirmation test of Example 1, the charging current under charging conditions was 250 A. The results are shown in Table 1.
表1の結果から明らかなように、実施例1〜実施例3に係るリチウムイオンキャパシタは、固定部材が、90℃以上160℃以下の温度で溶融することによって切断され、このようにして、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有するものである。そのため、安全弁が開口した後に充電を行った場合には、固定部材による電極積層体の固定が外れ、各電極がバラバラに離間した状態となった。また、各電極が離間した状態となることから、各電極同士の抵抗が上昇し、よって、蓄電デバイス要素に流れる電流が小さくなるため、当該蓄電デバイス要素の通電による発熱が抑制されることが確認された。
また、実施例4および実施例5に係るリチウムイオンキャパシタにおいては、蓄電デバイス要素における正極端子または負極端子の突出方向に沿う方向の側面に配設された固定部材は、90℃以上160℃以下の温度で溶融することによって切断され、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有するものである。一方、蓄電デバイス要素における正極端子または負極端子の突出方向に交差する方向の側面に配設された固定部材は、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有するものではない。そのため、安全弁が開口した後に充電を行った場合には、固定解除機能を有する固定部材による電極積層体の固定が外れ、また、この固定部材は、実施例1〜実施例3のリチウムイオンキャパシタよりも固定が外れやすくなっていた。一方、固定解除機能を有さない固定部材は、250℃以上に加熱されても、電極積層体に対する固定が外れることがなく、固定状態が維持された。このように、固定解除機能を有する固定部材の固定が外れやすくなり、しかも電極積層体が電極積層体の中央部分において構成部材は離間するもののバラバラにはならないため、安全弁が開口した後に大電流が流れても、安全にガスを排出することができた。特に、実施例5に係るリチウムイオンキャパシタは、電極集電体に絶縁層が設けられているため、より大きな電流が流れても、安全にガスを排出することができた。
また、実施例6に係るリチウムイオンキャパシタは、固定部材が破線状の切り込みが形成されてなるものであることから、この切り込みにおいて熱による開裂が生じやすくなっており、よって電極積層体の固定が外れやすくなることが確認された。そのため、より安全にガスを排出することができた。
一方、比較例1に係るリチウムイオンキャパシタは、固定部材が、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有するものではない。そのため、安全弁が開口した後に充電を行った場合において、250℃以上に加熱されても、電極積層体に対する固定が外れることがなく、固定状態が維持された。その結果、蓄電デバイス要素における固定部材による固定箇所に電流が集中して過熱され、外装体には、接合部に熱による剥離が生じると共に溶融による開口が形成されることが確認された。
また、比較例2に係るリチウムイオンキャパシタは、固定部材が、破線状の切り込みが形成されているものの、90℃以上160℃以下の温度において電極積層体に対する固定が外れる固定解除機能を有するものではない。そのため、安全弁が開口した後に充電を行った場合において、切り込みが設けられた箇所が破断し、また外装体には、接合部に熱による剥離が生じると共に溶融による開口が形成されることが確認された。その理由は、固定部材の切り込みが設けられた箇所が破断するよりも先に、電極積層体で短絡が発生し、その結果、外装体の接合部に熱による剥離が生じると共に溶融による開口が形成されたものと推測される。
このようなことから、実施例1〜実施例6に係るリチウムイオンキャパシタは、高い安全性を有するものであることが明らかである。
As is clear from the results in Table 1, the lithium ion capacitors according to Examples 1 to 3 were cut when the fixing member was melted at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. It has a fixing release function for releasing the fixing to the electrode laminate at a temperature of from 0 ° C. to 160 ° C. Therefore, when charging was performed after the safety valve was opened, the electrode laminate was not fixed by the fixing member, and the electrodes were separated apart. In addition, since the electrodes are separated from each other, the resistance between the electrodes is increased, and thus the current flowing through the electricity storage device element is reduced. It was done.
Further, in the lithium ion capacitors according to Example 4 and Example 5, the fixing member disposed on the side surface in the direction along the protruding direction of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal in the electricity storage device element is 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. It is cut by melting at a temperature, and has a fixing release function that releases fixing to the electrode laminate at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. On the other hand, the fixing member disposed on the side surface in the direction intersecting the protruding direction of the positive electrode terminal or the negative electrode terminal in the electricity storage device element has a fixing release function that releases the fixing to the electrode laminate at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. It is not a thing. Therefore, when charging is performed after the safety valve is opened, the electrode laminated body is unfixed by the fixing member having the fixing release function, and this fixing member is obtained from the lithium ion capacitors of Examples 1 to 3. It was easy to come off. On the other hand, even when the fixing member having no fixing release function was heated to 250 ° C. or higher, the fixing to the electrode laminate was not released and the fixed state was maintained. In this way, the fixing member having the unlocking function is easily fixed, and the electrode stack is not separated in the central portion of the electrode stack, but a large current is generated after the safety valve is opened. Even if it flowed, the gas could be safely discharged. In particular, since the lithium ion capacitor according to Example 5 was provided with an insulating layer on the electrode current collector, gas could be safely discharged even when a larger current flowed.
Further, in the lithium ion capacitor according to Example 6, since the fixing member is formed with a broken line-like cut, the cut is likely to be caused by heat at the cut, and thus the electrode laminate can be fixed. It was confirmed that it was easy to come off. Therefore, the gas could be discharged more safely.
On the other hand, the lithium ion capacitor according to Comparative Example 1 does not have a fixing release function in which the fixing member is not fixed to the electrode laminate at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. Therefore, when charging was performed after the safety valve was opened, even when heated to 250 ° C. or higher, fixation to the electrode laminate was not released, and the fixed state was maintained. As a result, it was confirmed that the current was concentrated and heated at the fixing portion of the electric storage device element by the fixing member, and the exterior body was peeled off by heat and an opening was formed by melting.
In addition, the lithium ion capacitor according to Comparative Example 2 does not have a fixing release function in which the fixing member is not fixed to the electrode laminate at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, although the broken member is formed with a dashed cut. Absent. Therefore, when charging was performed after the safety valve was opened, it was confirmed that the portion where the incision was made was broken, and that the exterior body was peeled off by heat and an opening by melting was formed. It was. The reason for this is that a short circuit occurs in the electrode laminate before the location where the notch of the fixing member is provided breaks, and as a result, heat peeling occurs at the joint of the exterior body and an opening due to melting is formed. It is speculated that it was done.
From the above, it is clear that the lithium ion capacitors according to Examples 1 to 6 have high safety.
10 蓄電デバイス
11 蓄電デバイス要素
11a 上面
11b 下面
11c,11d,11e,11f 側面
12 正極層
12a 正極集電体
13 負極層
13a 負極集電体
14 正極端子
15 負極端子
16、17 取り出し部
18 リチウム極
18a リチウム極集電体
19 リチウム極取り出し部材
20 外装体
21A 上部外装フィルム
21B 下部外装フィルム
22 接合部
22a 接合部の一辺
22b 接合部の他辺
23 収容部
24 非接合部位
25 安全弁
26 シール部
27 孔口部
30 第1の固定部材
30a 一端部
30b 他端部
31 第2の固定部材
31a 一端部
31b 他端部
33a〜33d 破線状切り込み
33e 三角状切り込み
33f 直線状切り込み
33g 菱形状切り込み
S セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記蓄電デバイス要素には、当該蓄電デバイス要素を構成する正極、負極およびセパレータを固定し、90℃以上160℃以下の温度において固定が外れる絶縁性の第1の固定部材が設けられていることを特徴とする蓄電デバイス。 An electricity storage device element in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator and an electrolytic solution are accommodated in an exterior body, and the interior of the exterior body is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode constituting the electrical storage device, respectively. Is an electricity storage device comprising a positive electrode terminal and a negative electrode terminal provided so as to protrude from the exterior body to the outside,
The electrical storage device element is provided with an insulating first fixing member that fixes the positive electrode, the negative electrode, and the separator that constitute the electrical storage device element and that is unfixed at a temperature of 90 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. A power storage device characterized.
前記蓄電デバイス要素には、前記第1に固定部材による固体が外れた後にも、当該蓄電デバイス要素を構成する正極、負極およびセパレータを固定することのできる絶縁性の第2の固定部材が設けられており、
前記第2の固定部材は、前記蓄電デバイス要素における、前記正極端子または前記負極端子の突出方向に交差する方向の側面に配設されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の蓄電デバイス。 The positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude in a direction perpendicular to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electricity storage device element;
The power storage device element is provided with an insulating second fixing member that can fix the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the power storage device element even after the solid from the first fixing member is removed. And
The said 2nd fixing member is arrange | positioned in the side surface of the direction which cross | intersects the protrusion direction of the said positive electrode terminal or the said negative electrode terminal in the said electrical storage device element. An electricity storage device according to claim 1.
前記第1の固定部材が、前記蓄電デバイス要素における、前記正極端子または前記負極端子の突出方向に沿う方向の側面に配設されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の蓄電デバイス。 The positive electrode terminal and the negative electrode terminal protrude in a direction perpendicular to the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electricity storage device element;
The said 1st fixing member is arrange | positioned by the side surface of the direction in alignment with the protrusion direction of the said positive electrode terminal or the said negative electrode terminal in the said electrical storage device element. The electricity storage device described in 1.
It is a lithium ion capacitor, The electrical storage device in any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013048662A JP2014123699A (en) | 2012-11-26 | 2013-03-12 | Electric storage device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012257454 | 2012-11-26 | ||
JP2012257454 | 2012-11-26 | ||
JP2013048662A JP2014123699A (en) | 2012-11-26 | 2013-03-12 | Electric storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014123699A true JP2014123699A (en) | 2014-07-03 |
Family
ID=51403947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013048662A Pending JP2014123699A (en) | 2012-11-26 | 2013-03-12 | Electric storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014123699A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016122533A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 株式会社豊田自動織機 | Power storage device |
WO2016121416A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 株式会社村田製作所 | Power storage device |
JP2017091614A (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | Necエナジーデバイス株式会社 | Film outer package battery |
JPWO2018155211A1 (en) * | 2017-02-22 | 2019-11-07 | 株式会社村田製作所 | Secondary battery |
CN111682250A (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-18 | 三星Sdi株式会社 | Secondary battery |
WO2021107315A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode assembly and manufacturing method therefor |
-
2013
- 2013-03-12 JP JP2013048662A patent/JP2014123699A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016122533A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 株式会社豊田自動織機 | Power storage device |
WO2016121416A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | 株式会社村田製作所 | Power storage device |
JP2017091614A (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | Necエナジーデバイス株式会社 | Film outer package battery |
JPWO2018155211A1 (en) * | 2017-02-22 | 2019-11-07 | 株式会社村田製作所 | Secondary battery |
CN111682250A (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-18 | 三星Sdi株式会社 | Secondary battery |
CN111682250B (en) * | 2019-03-11 | 2023-11-03 | 三星Sdi株式会社 | secondary battery |
WO2021107315A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode assembly and manufacturing method therefor |
CN114430866A (en) * | 2019-11-27 | 2022-05-03 | 株式会社Lg新能源 | Electrode assembly and method of manufacturing electrode assembly |
CN114430866B (en) * | 2019-11-27 | 2024-05-24 | 株式会社Lg新能源 | Electrode assembly and method of manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5059890B2 (en) | Laminate exterior power storage device | |
JP5906354B2 (en) | Secondary battery, secondary battery component applied to the secondary battery, and secondary battery manufacturing method | |
JP6061162B2 (en) | Pouch-type secondary battery and battery pack | |
CN107851852B (en) | Electricity storage device | |
US9077027B2 (en) | Electrode assembly and secondary battery using the same | |
KR101156955B1 (en) | Electrode Assembly of Improved Stability and Secondary Battery Comprising the Same | |
JP2014123699A (en) | Electric storage device | |
JP2010153841A (en) | Safety mechanism for laminate external package electric storage device | |
JP2011044332A (en) | Laminated outer package power storage device | |
KR20120012400A (en) | Square secondary battery | |
JP4925427B2 (en) | Laminated non-aqueous secondary battery | |
KR101261243B1 (en) | Battery Cell Containing Protection Type of Modified Structure And Battery Module Employed with the Same | |
JP2010225496A (en) | Safety mechanism for laminate exterior-package power storage device | |
JP5479203B2 (en) | Power storage device | |
JP5178606B2 (en) | Laminate exterior power storage device | |
WO2011125634A1 (en) | Laminated-exterior electricity-storage device and manufacturing method therefor | |
JP2021516436A (en) | Rechargeable battery and battery module | |
JP3191677U (en) | Laminate exterior power storage device | |
JP2010238861A (en) | Laminate-coating storage device | |
JP7410295B2 (en) | An electrode assembly including an electrode lead joint part joined by an adhesive part and spot welding, and a pouch type battery cell including the same | |
JP2019091581A (en) | Electrode body and power storage element | |
KR101458259B1 (en) | Pouch type secondary battery and method for manufacturing the same | |
JP5550838B2 (en) | Polymer battery | |
JP2012104545A (en) | Power storage device | |
WO2023007743A1 (en) | Power storage element |