JP2015032389A - Power storage device and method for manufacturing electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過電流遮断装置（ＣＩＤ）を備える蓄電装置、及び蓄電装置が備える電極の製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage device including an overcurrent interrupt device (CID) and a method for manufacturing an electrode included in the power storage device.
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両には、走行用モーターへの供給電力を備える蓄電装置として二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば活物質層を備える正極電極及び負極電極がセパレータによって絶縁された層状の構造を有する電極組立体と、電極組立体が収容されたケースと、を備えている。ケースには、電解液が収容されており、電極組立体が電解液に浸された状態にある。また、二次電池は、過電流遮断装置（ＣＩＤ）を備える。 Vehicles such as EV (Electric Vehicle) and PHV (Plug in Hybrid Vehicle) are equipped with a secondary battery as a power storage device having power supplied to a running motor. The secondary battery includes, for example, an electrode assembly having a layered structure in which a positive electrode and a negative electrode having an active material layer are insulated by a separator, and a case in which the electrode assembly is accommodated. The case contains an electrolytic solution, and the electrode assembly is immersed in the electrolytic solution. In addition, the secondary battery includes an overcurrent interrupt device (CID).
ＣＩＤは、二次電池が過充電を起こし、ケースの内圧が予め設定された作動圧に達すると、電流を遮断する。そこで、二次電池では、過充電時にケース内に意図的にガスを発生させ、ケースの内圧を速やかに高めるようにしたものがある（特許文献１）。特許文献１では、電解液に特定の溶媒を用いることで、過充電時に速やかに電池内にガスを発生させている。 The CID cuts off the current when the secondary battery is overcharged and the internal pressure of the case reaches a preset operating pressure. Therefore, there is a secondary battery in which gas is intentionally generated in the case during overcharge to quickly increase the internal pressure of the case (Patent Document 1). In Patent Document 1, a specific solvent is used for the electrolytic solution to quickly generate gas in the battery during overcharge.
しかしながら、過充電時にケース内で意図的にガスを発生させても、そのガスが活物質層の表面に溜まってしまうと、ガス溜まりがガス発生を妨げてしまい、ケースの内圧が上昇しにくくなってしまう。 However, even if gas is intentionally generated in the case during overcharge, if the gas accumulates on the surface of the active material layer, the gas pool prevents gas generation, and the internal pressure of the case is unlikely to increase. End up.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる蓄電装置、及び電極の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to manufacture a power storage device and an electrode that can suppress the occurrence of gas accumulation during overcharge. It is to provide a method.
上記課題を解決する蓄電装置は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する正極用の電極、負極用の電極、及び両者を絶縁するセパレータを積層した電極組立体と、電解液と、過電流遮断装置と、がケース内に収容された蓄電装置において、少なくとも前記負極用の電極の前記活物質層の厚み内に、独立しているガス抜き通路を少なくとも１本有し、前記ガス抜き通路は前記活物質層の縁に開口している。 A power storage device that solves the above problems includes a positive electrode having an active material layer on at least one surface of a metal foil, a negative electrode, and an electrode assembly in which separators that insulate both are laminated, an electrolyte solution, In the power storage device in which the overcurrent interrupting device is housed in a case, at least one independent gas vent passage is provided in the thickness of the active material layer of the negative electrode, and the gas vent The passage opens to the edge of the active material layer.
上記によれば、蓄電装置が過充電を起こした時、活物質層で発生したガスを、ガス抜き通路により活物質層の縁まで逃がすことができる。結果、活物質層の表面でのガス溜りの発生を抑制することができ、活物質層でのガス発生が妨げられることが抑制される。 According to the above, when the power storage device is overcharged, the gas generated in the active material layer can be released to the edge of the active material layer through the gas vent passage. As a result, the occurrence of gas accumulation on the surface of the active material layer can be suppressed, and the generation of gas in the active material layer is prevented from being hindered.
上記蓄電装置について、前記活物質層において前記金属箔に接する面を第一面とし、前記活物質層において前記セパレータと対向する面を第二面とすると、前記ガス抜き通路は、前記活物質層の厚み方向において、前記第一面よりも前記第二面に近接しているとよい。 In the power storage device, when the surface in contact with the metal foil in the active material layer is a first surface, and the surface facing the separator in the active material layer is a second surface, the degassing passage is the active material layer In the thickness direction, the first surface may be closer to the second surface than the first surface.
上記によれば、ガスは活物質層の第二面側でより発生しやすい。このため、ガス抜き通路が第二面に近接していると、発生したガスがガス抜き通路に入り込みやすく、ガス抜き通路により、発生したガスを活物質層の縁まで逃がすことができる。したがって、より効果的に過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる。 According to the above, gas is more likely to be generated on the second surface side of the active material layer. For this reason, when the degassing passage is close to the second surface, the generated gas easily enters the degassing passage, and the generated gas can be released to the edge of the active material layer by the degassing passage. Accordingly, it is possible to more effectively suppress the occurrence of gas accumulation during overcharging.
上記蓄電装置において、前記正極用の電極、及び前記負極用の電極は、前記金属箔の一辺に電極タブを有し、前記ガス抜き通路は、前記電極タブを有する前記金属箔の一辺に沿う前記活物質層の縁に開口していると良い。 In the power storage device, the electrode for the positive electrode and the electrode for the negative electrode have an electrode tab on one side of the metal foil, and the gas vent passage is along the one side of the metal foil having the electrode tab. It is preferable to open the edge of the active material layer.
上記によれば、ガスは活物質層の電極タブの近傍でより発生しやすい。このため、電極タブを有する金属箔の一辺に沿ってガス抜き通路が開口していると、発生したガスがガス抜き通路を通過する距離を短くして活物質層の縁まで逃がすことができる。したがって、より効果的に過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる。 According to the above, gas is more likely to be generated in the vicinity of the electrode tab of the active material layer. For this reason, if the degassing passage is open along one side of the metal foil having the electrode tab, the distance that the generated gas passes through the degassing passage can be shortened and escaped to the edge of the active material layer. Accordingly, it is possible to more effectively suppress the occurrence of gas accumulation during overcharging.
上記蓄電装置において、前記ガス抜き通路は、前記活物質層の上端縁に開口していると良い。
上記によれば、蓄電装置が過充電を起こした時に発生するガスを、ガスが自然に移動する先で開口したガス抜き通路から逃がすことができる。したがって、より効果的に過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる。
In the above power storage device, the gas vent passage may be open at an upper end edge of the active material layer.
According to the above, the gas generated when the power storage device is overcharged can be released from the gas vent passage opened at the destination where the gas naturally moves. Accordingly, it is possible to more effectively suppress the occurrence of gas accumulation during overcharging.
上記蓄電装置において、前記ガス抜き通路は、当該ガス抜き通路の軸方向が鉛直方向に延びていると良い。
上記によれば、ガス抜き通路が屈曲していたり、斜めに延びている場合と比べると、発生したガスがガス抜き通路を通過する距離を短くすることができる。したがって、さらに効果的に過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる。
In the above-described power storage device, the gas vent passage may be configured such that an axial direction of the gas vent passage extends in a vertical direction.
According to the above, compared with the case where the gas vent passage is bent or extends obliquely, the distance that the generated gas passes through the gas vent passage can be shortened. Therefore, it is possible to more effectively suppress the occurrence of gas accumulation during overcharging.
上記蓄電装置において、前記ガス抜き通路は、両端が前記活物質層の縁に開口し、一端が開口する縁と他端が開口する縁は対辺となると良い。
上記によれば、例えば、ガス抜き通路が活物質層の途中から延びている場合と比べて、ガス抜き通路を容易に形成することができる。
In the above power storage device, it is preferable that both ends of the gas vent passage are opened at an edge of the active material layer, and an edge at which one end is opened and an edge at which the other end is opened are opposite to each other.
According to the above, for example, the gas vent passage can be easily formed as compared with the case where the gas vent passage extends from the middle of the active material layer.
上記蓄電装置において、蓄電装置の好適な例としては、二次電池を挙げることができる。
上記電極の製造方法において、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する正極用の電極、負極用の電極、及び両者を絶縁するセパレータを積層した電極組立体と、電解液と、過電流遮断装置と、がケース内に収容された、蓄電装置における電極の製造方法において、前記金属箔の少なくとも一方の面に塗布された活物質ペーストの厚み内に、少なくとも一端が前記活物質ペーストの縁から露出するように棒材を設置し、前記活物質ペーストが硬化した後に前記棒材を溶かす。
In the above power storage device, a preferable example of the power storage device is a secondary battery.
In the above electrode manufacturing method, a positive electrode having an active material layer on at least one surface of a metal foil, a negative electrode, and an electrode assembly in which a separator that insulates the two is laminated, an electrolyte, and an overcurrent In the method of manufacturing an electrode in a power storage device, wherein the interrupting device is housed in a case, at least one end is within the thickness of the active material paste applied to at least one surface of the metal foil, and the edge of the active material paste A bar is installed so as to be exposed from the above, and the bar is melted after the active material paste is cured.
上記によれば、棒材が溶けると、棒材のあった位置に、活物質層の少なくとも一端縁に開口した空洞を活物質層に形成することができる。その空洞により蓄電装置が過充電を起こした時に発生するガスを逃がすガス抜き通路を、活物質層の厚み内に形成することができる。 According to the above, when the bar is melted, a cavity opened in at least one end edge of the active material layer can be formed in the active material layer at the position where the bar was present. A gas vent passage through which the gas generated when the power storage device is overcharged by the cavity can be formed within the thickness of the active material layer.
この発明によれば、過充電時のガス溜まりの発生を抑制することができる。 According to this invention, generation | occurrence | production of the gas reservoir at the time of overcharge can be suppressed.
以下、図１〜図９に従って、蓄電装置を二次電池１０に具体化した実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０はケース１１を備え、ケース１１には、電極組立体１２と、電解液１３とが収容されている。電解液１３は、有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解させたものである。また、有機溶媒には、添加剤が添加されている。添加剤としてフェニル基に隣接する第３級炭素を有するシクロアルキルベンゼン誘導体が用いられている。シクロアルキルベンゼン誘導体として、シクロヘキシルベンゼンが選択される。この添加剤は、二次電池１０が過充電した場合に、ガス発生を促進させるものでもある。
Hereinafter, an embodiment in which the power storage device is embodied in the secondary battery 10 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the secondary battery 10 as the power storage device includes a case 11, and the case 11 contains an electrode assembly 12 and an electrolyte solution 13. The electrolytic solution 13 is obtained by dissolving a lithium salt as a solute in an organic solvent. An additive is added to the organic solvent. A cycloalkylbenzene derivative having a tertiary carbon adjacent to the phenyl group is used as an additive. Cyclohexylbenzene is selected as the cycloalkylbenzene derivative. This additive also promotes gas generation when the secondary battery 10 is overcharged.
ケース１１は、四角箱状の本体部材１４と、本体部材１４に電極組立体１２を挿入する開口部１４ａを閉塞する矩形平板状の蓋部材１５とからなる。充放電要素としての電極組立体１２は、絶縁シート１６によってケース１１と絶縁されている。また、電極組立体１２は電解液１３に浸されている。 The case 11 includes a rectangular box-shaped main body member 14 and a rectangular flat plate-shaped lid member 15 that closes an opening 14 a into which the electrode assembly 12 is inserted into the main body member 14. The electrode assembly 12 as a charge / discharge element is insulated from the case 11 by an insulating sheet 16. The electrode assembly 12 is immersed in the electrolytic solution 13.
電極組立体１２は、正極用の電極としての正極電極１７と、負極用の電極としての負極電極１８と、正極電極１７と負極電極１８との間を絶縁するセパレータ１９とを備えている。正極電極１７、負極電極１８、及びセパレータ１９はそれぞれ長方形状のシート状である。そして、電極組立体１２は、正極電極１７と負極電極１８の間に、セパレータ１９を挟んだ状態で正極電極１７と負極電極１８が交互に積層方向Ｔに沿って重なることで層状となる。 The electrode assembly 12 includes a positive electrode 17 as a positive electrode, a negative electrode 18 as a negative electrode, and a separator 19 that insulates between the positive electrode 17 and the negative electrode 18. Each of the positive electrode 17, the negative electrode 18, and the separator 19 has a rectangular sheet shape. The electrode assembly 12 is formed into a layer shape by alternately overlapping the positive electrode 17 and the negative electrode 18 along the stacking direction T with the separator 19 interposed between the positive electrode 17 and the negative electrode 18.
正極電極１７は、長方形状の正極金属箔２０（本実施形態ではアルミニウム）を備えている。正極金属箔２０は、その一辺としての上辺に電極タブとしての正極タブ２１を有する。そして、正極金属箔２０は、当該正極金属箔２０の両面の全体に、正極活物質２２を含む長方形状の正極活物質層２３を備えている。正極活物質層２３は、積層方向Ｔに厚みを有している。 The positive electrode 17 includes a rectangular positive metal foil 20 (in this embodiment, aluminum). The positive electrode metal foil 20 has a positive electrode tab 21 as an electrode tab on the upper side as one side. The positive electrode metal foil 20 includes a rectangular positive electrode active material layer 23 including a positive electrode active material 22 on both surfaces of the positive electrode metal foil 20. The positive electrode active material layer 23 has a thickness in the stacking direction T.
負極電極１８は、長方形状の負極金属箔２４（本実施形態では銅）を備えている。負極金属箔２４は、その一辺としての上辺に電極タブとしての負極タブ２５を有する。そして、負極金属箔２４は、当該負極金属箔２４の両面の全体に、負極活物質２６を含む長方形状の負極活物質層２７を備えている。負極活物質層２７は、積層方向Ｔに厚みを有している。 The negative electrode 18 includes a rectangular negative metal foil 24 (copper in this embodiment). The negative electrode metal foil 24 has a negative electrode tab 25 as an electrode tab on the upper side as one side. The negative electrode metal foil 24 includes a rectangular negative electrode active material layer 27 including a negative electrode active material 26 on both surfaces of the negative electrode metal foil 24. The negative electrode active material layer 27 has a thickness in the stacking direction T.
電極組立体１２は、正極タブ２１が集められた正極タブ群２１ａを有している。正極タブ群２１ａは、電極組立体１２の上部に位置しているとともに、蓋部材１５に対向している。また、電極組立体１２は、負極タブ２５が集められた負極タブ群２５ａを有している。負極タブ群２５ａは、電極組立体１２の上部に位置しているとともに、蓋部材１５に対向している。そして、正極タブ群２１ａと、負極タブ群２５ａとは、異なる場所で積層されている。 The electrode assembly 12 has a positive electrode tab group 21a in which the positive electrode tabs 21 are collected. The positive electrode tab group 21 a is located on the upper part of the electrode assembly 12 and faces the lid member 15. The electrode assembly 12 includes a negative electrode tab group 25a in which the negative electrode tabs 25 are collected. The negative electrode tab group 25 a is located on the upper part of the electrode assembly 12 and faces the lid member 15. The positive electrode tab group 21a and the negative electrode tab group 25a are stacked at different locations.
二次電池１０は、正極端子２８、及び負極端子２９を備えている。正極端子２８は、正極導電部材３０を介して、電極組立体１２の正極タブ群２１ａと電気的に接続されている。また、負極端子２９は、負極導電部材３１を介して電極組立体１２の負極タブ群２５ａと電気的に接続されている。そして、正極端子２８、及び負極端子２９は、絶縁リング３２によって絶縁された状態で、ケース１１の蓋部材１５を貫通している。 The secondary battery 10 includes a positive terminal 28 and a negative terminal 29. The positive electrode terminal 28 is electrically connected to the positive electrode tab group 21 a of the electrode assembly 12 through the positive electrode conductive member 30. The negative electrode terminal 29 is electrically connected to the negative electrode tab group 25 a of the electrode assembly 12 through the negative electrode conductive member 31. The positive electrode terminal 28 and the negative electrode terminal 29 penetrate the lid member 15 of the case 11 while being insulated by the insulating ring 32.
ケース１１には、過電流遮断装置３３が配設されている。過電流遮断装置３３は、電極組立体１２の正極タブ群２１ａ及び負極タブ群２５ａを有する面と、本体部材１４及び蓋部材１５の内面との間に位置している。過電流遮断装置３３は、図示しない接続部材を介して正極導電部材３０に電気的に接続されている。そして、過電流遮断装置３３は、電極組立体１２等の異常に起因して過電流が流れる場合に、その電流を遮断する。なお、本実施形態における二次電池１０はリチウムイオン電池である。 An overcurrent interrupt device 33 is disposed in the case 11. The overcurrent interrupt device 33 is located between the surface of the electrode assembly 12 having the positive electrode tab group 21 a and the negative electrode tab group 25 a and the inner surface of the main body member 14 and the lid member 15. The overcurrent interruption device 33 is electrically connected to the positive electrode conductive member 30 via a connection member (not shown). The overcurrent interrupt device 33 interrupts the current when an overcurrent flows due to an abnormality in the electrode assembly 12 or the like. In addition, the secondary battery 10 in this embodiment is a lithium ion battery.
次に、負極電極１８について詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、負極活物質層２７は、負極金属箔２４と接している第一面Ｆ１と、セパレータ１９と対向している第二面Ｆ２と、を有している。また、負極活物質層２７の上端縁Ｆ３は、負極タブ２５を有する負極金属箔２４の上辺に平行である。負極活物質層２７の下端縁Ｆ４は、負極タブ２５を有する負極金属箔２４の上辺の対辺側に位置している。そして、負極活物質層２７の２つの側縁Ｆ５は互いに平行であり、それぞれ上端縁Ｆ３及び下端縁Ｆ４の両端をつないでいる。
Next, the negative electrode 18 will be described in detail.
As shown in FIGS. 3 and 4, the negative electrode active material layer 27 has a first surface F <b> 1 in contact with the negative electrode metal foil 24 and a second surface F <b> 2 facing the separator 19. The upper end edge F3 of the negative electrode active material layer 27 is parallel to the upper side of the negative electrode metal foil 24 having the negative electrode tab 25. The lower end edge F <b> 4 of the negative electrode active material layer 27 is located on the opposite side of the upper side of the negative electrode metal foil 24 having the negative electrode tab 25. The two side edges F5 of the negative electrode active material layer 27 are parallel to each other, and connect both ends of the upper edge F3 and the lower edge F4, respectively.
負極活物質層２７は、厚み内にガス抜き通路３４を複数有している。ガス抜き通路３４は、第一面Ｆ１及び第二面Ｆ２と平行に延びている。また、ガス抜き通路３４は、積層方向Ｔに直交し、かつ鉛直方向に延びている。そして、ガス抜き通路３４は、積層方向Ｔに沿った負極活物質層２７の厚み方向において、第一面Ｆ１よりも、第二面Ｆ２に近接している。 The negative electrode active material layer 27 has a plurality of gas vent passages 34 within the thickness. The gas vent passage 34 extends in parallel with the first surface F1 and the second surface F2. Further, the gas vent passage 34 is orthogonal to the stacking direction T and extends in the vertical direction. The gas vent passage 34 is closer to the second surface F2 than the first surface F1 in the thickness direction of the negative electrode active material layer 27 along the stacking direction T.
ガス抜き通路３４は、上端縁Ｆ３で開口するガス抜き口３５を軸方向一端に有している。また、ガス抜き通路３４は、下端縁Ｆ４で開口する連通口３６を軸方向他端に有している。すなわち、ガス抜き通路３４は、両端が負極活物質層２７の縁（上端縁Ｆ３と下端縁Ｆ４）に開口し、一端のガス抜き口３５が開口する上端縁Ｆ３と、軸方向他端の連通口３６が開口する下端縁Ｆ４は、負極活物質層２７の対辺となっている。 The gas vent passage 34 has a gas vent 35 that opens at the upper end edge F3 at one end in the axial direction. Further, the gas vent passage 34 has a communication port 36 opened at the lower end edge F4 at the other end in the axial direction. That is, both ends of the gas vent passage 34 are open to the edges (upper edge F3 and lower edge F4) of the negative electrode active material layer 27, and the upper end edge F3 where the gas vent 35 is opened at one end is connected to the other end in the axial direction. The lower end edge F <b> 4 where the opening 36 is open is the opposite side of the negative electrode active material layer 27.
図４及び図５に示すように、複数のガス抜き通路３４は、一方の側縁Ｆ５から他方の側縁Ｆ５に向かって一定の間隔を空けて配置される。そして、ガス抜き通路３４は、それぞれ独立しており、互いに交差、または分岐しない。 As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of gas vent passages 34 are arranged at a constant interval from one side edge F5 toward the other side edge F5. The gas vent passages 34 are independent from each other and do not cross or branch from each other.
尚、図２及び図３に示すように、正極活物質層２３は、負極活物質層２７と同様の構造をとっている。そして、正極活物質層２３は、第一面Ｆ１、第二面Ｆ２、上端縁Ｆ３、下端縁Ｆ４、側縁Ｆ５を有している。また、正極活物質層２３は、厚み内にガス抜き通路３４を有し、ガス抜き通路３４は、ガス抜き口３５及び連通口３６で開口している。 2 and 3, the positive electrode active material layer 23 has the same structure as the negative electrode active material layer 27. The positive electrode active material layer 23 has a first surface F1, a second surface F2, an upper end edge F3, a lower end edge F4, and a side edge F5. Further, the positive electrode active material layer 23 has a gas vent passage 34 in the thickness, and the gas vent passage 34 is opened by a gas vent 35 and a communication port 36.
次に、本実施形態の作用を説明する。
図６に示すように、二次電池１０が過充電を起こした場合、負極電極１８において、電解液１３に添加している過充電添加剤と、負極活物質層２７の負極活物質２６とが反応して、負極活物質２６の表面からガスＰが発生する。このとき、発生したガスＰは、ガス抜き通路３４に入り込みそのままガス抜き通路３４を上昇して、ガス抜き口３５から負極活物質層２７の外へ逃げるため、ガスＰが負極活物質２６の表面に溜まりにくくなる。そして、ガスＰの発生が続くとケース１１の内圧が上昇する。同様の反応は、正極活物質２２でも起きる。そして、ケース１１の内圧が過電流遮断装置３３の作動圧に達すると該装置が作動し過電流を遮断する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, when the secondary battery 10 is overcharged, the overcharge additive added to the electrolyte solution 13 and the negative electrode active material 26 of the negative electrode active material layer 27 in the negative electrode 18 are By reacting, gas P is generated from the surface of the negative electrode active material 26. At this time, the generated gas P enters the gas vent passage 34 and ascends the gas vent passage 34 as it is, and escapes from the gas vent 35 to the outside of the negative electrode active material layer 27. It becomes hard to collect in. And if generation | occurrence | production of the gas P continues, the internal pressure of case 11 will rise. A similar reaction also occurs in the positive electrode active material 22. When the internal pressure of the case 11 reaches the operating pressure of the overcurrent interrupt device 33, the device operates to interrupt the overcurrent.
次に負極電極１８の製造方法について、電極製造装置３７と共に詳細に説明する。電極の製造方法は、塗布工程（ステップＳ１）と、棒材設置工程（ステップＳ２）と、乾燥工程（ステップＳ３）と、プレス工程（ステップＳ４）と、打ち抜き工程（ステップＳ５）と、棒材溶解工程（ステップＳ６）とを有する。 Next, the manufacturing method of the negative electrode 18 is demonstrated in detail with the electrode manufacturing apparatus 37. FIG. The electrode manufacturing method includes a coating process (step S1), a bar installation process (step S2), a drying process (step S3), a pressing process (step S4), a punching process (step S5), a bar A dissolution step (step S6).
まず、図７に示すように、電極製造装置３７が備える供給機構部３８から長手方向に搬送されるシート状の負極金属箔２４の一方の面に、電極製造装置３７が備える塗布装置３９を用いて負極活物質ペースト４０を層状に塗布する塗布工程を行う（ステップＳ１）。負極活物質ペースト４０は、負極の活物質、負極の導電材、負極のバインダ、及び負極の溶媒を混練したものである。塗布装置３９は、付着装置３９ｃによりコーティングロール３９ｂの表面に、タンク３９ａに貯留された負極活物質ペースト４０を一定の厚みで付着させる。そして、塗布装置３９は、負極金属箔２４を搬送しながら、バッキングロール３９ｄを接触位置と離間位置に交互に移動させ、コーティングロール３９ｂの表面に付着した負極活物質ペースト４０を負極金属箔２４に間欠的に転写させる。この際、電極製造装置３７が備えるダンサーロール４１が、搬送される負極金属箔２４の張力を調節して、負極金属箔２４の緩みを防止する。 First, as shown in FIG. 7, a coating device 39 provided in the electrode manufacturing device 37 is used on one surface of the sheet-like negative electrode metal foil 24 conveyed in the longitudinal direction from a supply mechanism unit 38 provided in the electrode manufacturing device 37. Then, an application process for applying the negative electrode active material paste 40 in layers is performed (step S1). The negative electrode active material paste 40 is obtained by kneading a negative electrode active material, a negative electrode conductive material, a negative electrode binder, and a negative electrode solvent. The coating device 39 causes the negative electrode active material paste 40 stored in the tank 39a to adhere to the surface of the coating roll 39b with a certain thickness by the attaching device 39c. Then, the coating device 39 alternately moves the backing roll 39d to the contact position and the separation position while conveying the negative electrode metal foil 24, and the negative electrode active material paste 40 adhered to the surface of the coating roll 39b is applied to the negative electrode metal foil 24. Transfer intermittently. Under the present circumstances, the dancer roll 41 with which the electrode manufacturing apparatus 37 is equipped adjusts the tension | tensile_strength of the negative electrode metal foil 24 conveyed, and prevents the negative electrode metal foil 24 from loosening.
次に、図７及び図８に示すように、負極金属箔２４に塗布された負極活物質ペースト４０が硬化する前に、負極活物質ペースト４０の厚み内に、棒材４３を設置する棒材設置工程を行う（ステップＳ２）。棒材４３は、特定の溶剤に溶ける材質であるとともに、負極活物質ペースト４０には、影響を及ぼさない。棒材４３は、負極金属箔２４の塗布面２４ａに平行に、かつ軸方向が負極金属箔２４の長手方向と垂直に設置される。また、棒材４３は、負極金属箔２４の長手方向に延びる一対の対辺の間に跨って設置されるとともに、棒材４３の両端が負極活物質ペースト４０の両端縁から露出するように設置される。 Next, as shown in FIGS. 7 and 8, before the negative electrode active material paste 40 applied to the negative electrode metal foil 24 is cured, a bar material in which a bar 43 is installed within the thickness of the negative electrode active material paste 40. An installation process is performed (step S2). The rod 43 is a material that is soluble in a specific solvent, and does not affect the negative electrode active material paste 40. The bar 43 is installed in parallel to the application surface 24 a of the negative electrode metal foil 24 and the axial direction is perpendicular to the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 24. Further, the bar 43 is installed across a pair of opposite sides extending in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 24, and is installed so that both ends of the bar 43 are exposed from both ends of the negative electrode active material paste 40. The
次に、負極活物質ペースト４０が塗布された負極金属箔２４は、電極製造装置３７が備える乾燥装置４２内に搬送される。そして、乾燥装置４２内で、負極金属箔２４の塗布面２４ａに形成された負極活物質ペースト４０を乾燥させる乾燥工程を行う（ステップＳ３）。 Next, the negative electrode metal foil 24 coated with the negative electrode active material paste 40 is conveyed into a drying device 42 provided in the electrode manufacturing device 37. And the drying process which dries the negative electrode active material paste 40 formed in the application surface 24a of the negative electrode metal foil 24 in the drying apparatus 42 is performed (step S3).
次に、乾燥させ硬化させた負極活物質ペースト４０を有した負極金属箔２４は、電極製造装置３７が備えるプレスローラ４４まで搬送される。そして、一対のプレスローラ４４により負極活物質ペースト４０を所定の厚みまで圧縮させるプレス工程を行う（ステップＳ４）。そして、プレス工程後の負極金属箔２４は、電極製造装置３７が備える巻取用リール４５に巻き取られる。 Next, the negative electrode metal foil 24 having the dried and cured negative electrode active material paste 40 is conveyed to a press roller 44 provided in the electrode manufacturing apparatus 37. And the press process which compresses the negative electrode active material paste 40 to predetermined thickness with a pair of press roller 44 is performed (step S4). And the negative electrode metal foil 24 after a press process is wound up by the reel 45 for winding with which the electrode manufacturing apparatus 37 is provided.
次に、負極金属箔２４のもう片面にも、同様の手順で負極活物質層２７を形成する。
次に、巻取用リール４５に巻き取られた負極金属箔２４を引出ながら、図示しない金型を用いて打ち抜く打ち抜き工程を行う（ステップＳ５）。
Next, the negative electrode active material layer 27 is formed on the other surface of the negative electrode metal foil 24 in the same procedure.
Next, a punching process is performed in which the negative electrode metal foil 24 taken up on the take-up reel 45 is drawn out using a die (not shown) (step S5).
次に、打ち抜かれた負極金属箔２４を溶剤に浸し、棒材４３を溶解させる棒材溶解工程を行う（ステップＳ６）。棒材４３が、溶けた後、負極金属箔２４を溶剤から取り出す。結果、図９に示すように、棒材４３のあった位置に、空洞が形成され、その空洞によりガス抜き通路３４が形成される。また、負極金属箔２４の塗布面２４ａに面する負極活物質層２７の面が、第一面Ｆ１となる。そして、負極金属箔２４の塗布面２４ａに対向する負極活物質層２７の面が、第二面Ｆ２となる。上記ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を経て、負極電極１８が製造される。 Next, a bar melting process is performed in which the punched negative electrode metal foil 24 is immersed in a solvent to dissolve the bar 43 (step S6). After the bar 43 is melted, the negative electrode metal foil 24 is taken out from the solvent. As a result, as shown in FIG. 9, a cavity is formed at the position where the bar 43 is present, and a gas vent passage 34 is formed by the cavity. Further, the surface of the negative electrode active material layer 27 facing the coated surface 24a of the negative electrode metal foil 24 becomes the first surface F1. And the surface of the negative electrode active material layer 27 facing the application surface 24a of the negative electrode metal foil 24 becomes the second surface F2. The negative electrode 18 is manufactured through the steps S1, S2, S3, S4, S5, and S6.
上記手段を用いて、正極電極１７も製造される。正極電極１７の製造において、正極金属箔２０の塗布面２０ａに、正極活物質ペースト４６を塗布することのみが、負極電極１８の場合と異なる。正極活物質ペースト４６は、正極の活物質、正極の導電材、正極のバインダ、及び正極の溶媒を混練したものである。そして、上記ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、Ｓ６を経て、正極電極１７が完成される。 The positive electrode 17 is also manufactured using the above means. In the manufacture of the positive electrode 17, the only difference is that the positive electrode active material paste 46 is applied to the application surface 20 a of the positive electrode metal foil 20, unlike the case of the negative electrode 18. The positive electrode active material paste 46 is obtained by kneading a positive electrode active material, a positive electrode conductive material, a positive electrode binder, and a positive electrode solvent. Then, the positive electrode 17 is completed through the steps S1, S2, S3, S4, S5, and S6.
そして、正極電極１７と負極電極１８の間に、両極を絶縁するセパレータ１９を挟んだ状態で、正極電極１７と負極電極１８を交互に積層して電極組立体１２を形成する。そして、ケース１１に電極組立体１２、電解液１３、及び過電流遮断装置３３を収容し、二次電池１０を形成する。 Then, the positive electrode 17 and the negative electrode 18 are alternately laminated with the separator 19 that insulates both electrodes sandwiched between the positive electrode 17 and the negative electrode 18 to form the electrode assembly 12. Then, the electrode assembly 12, the electrolytic solution 13, and the overcurrent interrupt device 33 are accommodated in the case 11 to form the secondary battery 10.
以上説明したように、本実施形態によれば以下に示す効果を得ることができる。
（１）二次電池１０が過充電を起こした時、各活物質層２３，２７で発生したガスＰを、ガス抜き通路３４により各活物質層２３，２７の縁まで逃がすことができる。結果、各活物質層２３，２７の表面でのガス溜りの発生を抑制することができ、ガス発生が妨げられることが抑制される。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the secondary battery 10 is overcharged, the gas P generated in each active material layer 23, 27 can be released to the edge of each active material layer 23, 27 through the gas vent passage 34. As a result, the occurrence of gas pools on the surfaces of the active material layers 23 and 27 can be suppressed, and the generation of gas can be prevented from being hindered.
（２）過充電添加剤は各活物質層２３，２７の表面で反応しやすいことから、ガスＰは各活物質層２３，２７の第二面Ｆ２側でより発生しやすい。このため、ガス抜き通路３４が、第二面Ｆ２に近接していると、ガスＰはガス抜き通路３４に入り込みやすく、ガス抜き通路３４によりガスＰを各活物質層２３，２７の縁まで逃がすことができる。 (2) Since the overcharge additive easily reacts on the surfaces of the active material layers 23 and 27, the gas P is more likely to be generated on the second surface F2 side of the active material layers 23 and 27. For this reason, when the gas vent passage 34 is close to the second surface F2, the gas P easily enters the gas vent passage 34 and allows the gas P to escape to the edges of the active material layers 23 and 27 through the gas vent passage 34. be able to.
（３）ガスＰは各活物質層２３，２７の各タブ２１，２５の近傍でより発生しやすい。このため、ガス抜き口３５が各タブ２１，２５を有する各金属箔２０，２４の上辺に向かって開口していると、ガスＰがガス抜き通路３４を通過する距離を短くして、ガス抜き口３５からガスＰを逃がすことができる。 (3) The gas P is more likely to be generated in the vicinity of the tabs 21 and 25 of the active material layers 23 and 27. For this reason, when the vent hole 35 is opened toward the upper side of each metal foil 20, 24 having the respective tabs 21, 25, the distance that the gas P passes through the vent passage 34 is shortened, and Gas P can escape from the mouth 35.
（４）ガス抜き口３５が、各活物質層２３，２７の上端縁Ｆ３に開口していると、ガスＰが自然に移動する方向に開口したガス抜き口３５から逃がすことができる。
（５）ガス抜き通路３４が、鉛直方向に延びていると、例えば各タブ２１，２５の近傍以外の場所で発生したガスＰがガス抜き通路３４を通過する距離を短くしてガスＰを各活物質層２３，２７の上端縁Ｆ３から逃がすことができる。
(4) When the gas vent 35 is opened at the upper end edge F3 of each active material layer 23, 27, the gas P can escape from the gas vent 35 opened in the direction of natural movement.
(5) When the gas vent passage 34 extends in the vertical direction, for example, the distance that the gas P generated in a place other than the vicinity of the tabs 21 and 25 passes through the gas vent passage 34 is shortened. The active material layers 23 and 27 can escape from the upper edge F3.
（６）ガス抜き通路３４は、各活物質層２３，２７の上端縁Ｆ３にガス抜き口３５を有し、上端縁Ｆ３の対辺である下端縁Ｆ４に連通口３６を有している。結果、ガス抜き通路３４が各活物質層２３，２７の途中から延びている場合と比べて、ガス抜き通路３４を容易に形成することができる。 (6) The degassing passage 34 has a degassing port 35 at the upper end edge F3 of each of the active material layers 23 and 27, and a communication port 36 at the lower end edge F4 that is the opposite side of the upper end edge F3. As a result, the gas vent passage 34 can be easily formed as compared with the case where the gas vent passage 34 extends from the middle of each of the active material layers 23 and 27.
（７）各金属箔２０，２４の塗布面２０ａ，２４ａに塗布された各活物質ペースト４０，４６の厚み内に、棒材４３を、その両端が各活物質ペースト４０，４６の縁から露出するように設置し、各活物質ペースト４０，４６が硬化した後に棒材４３を溶剤で溶かしてガス抜き通路３４を形成した。よって、例えば、針等で各活物質層２３，２７に孔を空けることなく、ガス抜き通路３４を形成できる。 (7) Within the thickness of each active material paste 40, 46 applied to the application surfaces 20a, 24a of each metal foil 20, 24, the bar 43 is exposed at both ends from the edges of each active material paste 40, 46. After the active material pastes 40 and 46 were cured, the bar 43 was melted with a solvent to form the gas vent passage 34. Therefore, for example, the gas vent passage 34 can be formed without making a hole in each of the active material layers 23 and 27 with a needle or the like.
尚、本実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
○ ガス抜き通路３４は、連通口３６を有していなくても良い。つまり、ガス抜き通路３４は、各活物質層２３，２７の軸方向一端のガス抜き口３５のみで開口していても良い。
In addition, this embodiment can also be implemented with the following form which changed this suitably.
The gas vent passage 34 may not have the communication port 36. That is, the gas vent passage 34 may be opened only by the gas vent 35 at one axial end of each active material layer 23, 27.
○ ガス抜き通路３４は、鉛直方向に延びていなくてもよい。例えば、各活物質層２３，２７内に、ガス抜き通路は斜めに延びていたり、屈曲していたりしてもよい。
○ ガス抜き口３５は、各活物質層２３，２７の上端縁Ｆ３に開口していなくても良い。例えば、ガス抜き口３５は、各活物質層２３，２７の側縁Ｆ５に開口していても良い。
The gas vent passage 34 does not have to extend in the vertical direction. For example, in each of the active material layers 23 and 27, the gas vent passage may extend obliquely or bend.
The gas vent 35 does not have to be opened at the upper edge F3 of each active material layer 23, 27. For example, the gas vent 35 may be opened at the side edge F5 of each active material layer 23, 27.
○ ガス抜き口３５は、各タブ２１，２５を有する各金属箔２０，２４の一辺に向かって開口していなくても良い。例えば、側縁Ｆ５が各タブ２１，２５を有する各金属箔２０，２４の一辺側に位置している場合、ガス抜き口３５は、各活物質層２３，２７の上端縁Ｆ３に開口していても良い。 (Circle) the vent hole 35 does not need to open toward one side of each metal foil 20 and 24 which has each tab 21 and 25. FIG. For example, when the side edge F5 is located on one side of each of the metal foils 20 and 24 having the respective tabs 21 and 25, the gas vent 35 opens at the upper end edge F3 of each of the active material layers 23 and 27. May be.
○ ガス抜き通路３４は、各活物質層２３，２７の第一面Ｆ１よりも第二面Ｆ２に近接していなくても良い。例えば、ガス抜き通路３４は、各活物質層２３，２７の厚み方向において第一面Ｆ１と第二面Ｆ２の中間に位置していても良いし、第二面Ｆ２よりも第一面Ｆ１に近接していても良い。 The gas vent passage 34 may not be closer to the second surface F2 than the first surface F1 of each active material layer 23, 27. For example, the gas vent passage 34 may be located between the first surface F1 and the second surface F2 in the thickness direction of the active material layers 23 and 27, or in the first surface F1 rather than the second surface F2. It may be close.
○ ガス抜き通路３４は、複数でなくても良い。例えば、ガス抜き通路３４は、１本であっても良い。
○ 負極電極１８がガス抜き通路３４を有していれば、正極電極１７はガス抜き通路３４を有していなくても良い。
○ The gas vent passage 34 may not be plural. For example, the gas vent passage 34 may be one.
If the negative electrode 18 has the gas vent passage 34, the positive electrode 17 may not have the gas vent passage 34.
○ 過電流遮断装置３３は、本実施形態の配置に限定されない。例えば、蓋部材１５と一体的に形成されていても良い。
○ 本実施形態では、添加剤としてフェニル基に隣接する第３級炭素を有するシクロアルキルベンゼン誘導体が用いられ、シクロアルキルベンゼン誘導体として、シクロヘキシルベンゼンが選択される。しかし、添加剤は該物質に限定されない。例えば、添加剤は、フェニル基に隣接する第３級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体またはシクロアルキルベンゼン誘導体が含有されたものでも良い。そして、アルキルベンゼン誘導体は、例えばクメン、1，３−ジイソプロピルベンゼンが挙げられる。また、シクロアルキルベンゼン誘導体は、例えば、シクロペンチルベンゼンが挙げられる。
The overcurrent interrupt device 33 is not limited to the arrangement of this embodiment. For example, it may be formed integrally with the lid member 15.
In this embodiment, a cycloalkylbenzene derivative having a tertiary carbon adjacent to the phenyl group is used as an additive, and cyclohexylbenzene is selected as the cycloalkylbenzene derivative. However, the additive is not limited to the substance. For example, the additive may contain an alkylbenzene derivative or cycloalkylbenzene derivative having a tertiary carbon adjacent to the phenyl group. Examples of the alkylbenzene derivative include cumene and 1,3-diisopropylbenzene. Examples of the cycloalkylbenzene derivative include cyclopentylbenzene.
○ 正極金属箔２０及び負極金属箔２４は、片面のみに活物質層２３，２７を有していても良い。
○ 棒材４３は、溶剤以外の手段で溶かしても良い。例えば、加熱する過程で溶かしても良い。
The positive electrode metal foil 20 and the negative electrode metal foil 24 may have the active material layers 23 and 27 only on one side.
○ The bar 43 may be dissolved by means other than the solvent. For example, it may be dissolved in the process of heating.
○ 本実施形態の蓄電装置は、二次電池１０であったが、これに限らず、他の蓄電装置であっても良い。例えば、キャパシタが挙げられる。 The power storage device of this embodiment is the secondary battery 10, but is not limited to this, and may be another power storage device. An example is a capacitor.
１０…二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…電解液、１７…正極電極、１８…負極電極、１９…セパレータ、２０…正極金属箔、２１…正極タブ、２３…正極活物質層、２４…負極金属箔、２５…負極タブ、２７…負極活物質層、３３…過電流遮断装置、３４…ガス抜き通路、４０…負極活物質ペースト、４３…棒材、４６…正極活物質ペースト、Ｆ１…第一面、Ｆ２…第二面、Ｆ３…上端縁、Ｆ４…下端縁。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Secondary battery, 11 ... Case, 12 ... Electrode assembly, 13 ... Electrolyte, 17 ... Positive electrode, 18 ... Negative electrode, 19 ... Separator, 20 ... Positive metal foil, 21 ... Positive electrode tab, 23 ... Positive electrode active Material layer, 24 ... negative electrode metal foil, 25 ... negative electrode tab, 27 ... negative electrode active material layer, 33 ... overcurrent blocking device, 34 ... degassing passage, 40 ... negative electrode active material paste, 43 ... bar material, 46 ... positive electrode active Material paste, F1 ... first surface, F2 ... second surface, F3 ... upper edge, F4 ... lower edge.
Claims (8)
少なくとも前記負極用の電極の前記活物質層の厚み内に、独立しているガス抜き通路を少なくとも１本有し、前記ガス抜き通路は前記活物質層の縁に開口していることを特徴とする蓄電装置。 An electrode assembly in which a positive electrode having an active material layer on at least one surface of a metal foil, a negative electrode, and a separator that insulates the two are laminated, an electrolyte, and an overcurrent interruption device are disposed in the case. In the power storage device housed in
At least one independent gas vent passage is provided in the thickness of the active material layer of the electrode for the negative electrode, and the gas vent passage opens at an edge of the active material layer. Power storage device.
前記ガス抜き通路は、前記活物質層の厚み方向において、前記第一面よりも前記第二面に近接している請求項１に記載の蓄電装置。 When the surface in contact with the metal foil in the active material layer is the first surface, and the surface facing the separator in the active material layer is the second surface,
The power storage device according to claim 1, wherein the gas vent passage is closer to the second surface than the first surface in the thickness direction of the active material layer.
前記ガス抜き通路は、前記電極タブを有する前記金属箔の一辺に沿う前記活物質層の縁に開口している請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。 The positive electrode and the negative electrode have electrode tabs on one side of the metal foil,
The power storage device according to claim 1, wherein the gas vent passage is opened at an edge of the active material layer along one side of the metal foil having the electrode tab.
前記金属箔の少なくとも一方の面に塗布された活物質ペーストの厚み内に、少なくとも一端が前記活物質ペーストの縁から露出するように棒材を設置し、前記活物質ペーストが硬化した後に前記棒材を溶かすことを特徴とする電極の製造方法。 An electrode assembly in which a positive electrode having an active material layer on at least one surface of a metal foil, a negative electrode, and a separator that insulates the two are laminated, an electrolyte, and an overcurrent interruption device are disposed in the case. In the method of manufacturing the electrode in the power storage device housed in
A bar is installed in the thickness of the active material paste applied to at least one surface of the metal foil so that at least one end is exposed from the edge of the active material paste, and the bar after the active material paste is cured A method for producing an electrode, comprising melting a material.
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