JP2015130292A - power storage device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent short circuit and make shut down less liable to occur even when a separator early in shut down exceeds a contracting temperature in a case where two types of separator, one is a separator early in shut down and the other is a separator less liable to contract or not contract, is used.SOLUTION: A secondary battery has an electrode assembly 12 in which a positive pole 14 and a negative pole 15 are arranged in layers with a separator 16 between them. The separator 16 is configured such that a heat resistant layer 16c smaller in coefficient of friction than the first separator 16a is present between the first separator 16a and second separator 16b. The first separator 16a is arranged on the positive pole 14 side and the second separator 16b is arranged on the negative pole 15 side. The first separator 16a is higher in contraction start temperature than the second separator 16b. The heat resistant layer 16c is higher in heat resistance than the first separator 16a. The second separator 16b is configured independently of the first separator 16a and heat resistant layer 16c.

Description

本発明は、蓄電装置に係り、詳しくは正極及び負極の間に介在するセパレータに特徴を有する蓄電装置に関する。   The present invention relates to a power storage device, and more particularly to a power storage device characterized by a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode.

セパレータは、正極と負極との接触に伴う短絡を防止し、電解液を保持することにより電極間(正極活物質層と負極活物質層との間)のイオン伝導経路を形成する役割を担っている。また、リチウムイオン二次電池のセパレータには、短絡防止機能に加えて、電池内が一定の温度域(典型的にはセパレータの融点(又は軟化点))に達した際にイオン伝導経路を遮断して充放電を停止させ、電池の熱暴走を防ぐ機能(シャットダウン機能)が求められる。   The separator plays a role of forming an ion conduction path between the electrodes (between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer) by preventing the short circuit due to the contact between the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. Yes. In addition to the short-circuit prevention function, lithium ion secondary battery separators block the ion conduction path when the battery reaches a certain temperature range (typically the melting point (or softening point) of the separator). Therefore, a function (shutdown function) that stops charging and discharging and prevents thermal runaway of the battery is required.

リチウムイオン二次電池用のセパレータとして、図7に示すセパレータが提案されている。セパレータ50は、基材60の第1面にセラミックス層70が設けられた構成となっている。基材60は、内部層としての多孔性PE(ポリエチレン)層61が外部層としての多孔性PP(ポリプロピレン)層62,63に挟まれた態様をなす。多孔性PP層62は、セラミックス層70との界面部分に表面改質層62aを有する。セラミックス層70は、少なくとも無機フィラーとバインダとを含む。   As a separator for a lithium ion secondary battery, a separator shown in FIG. 7 has been proposed. The separator 50 has a configuration in which a ceramic layer 70 is provided on the first surface of the substrate 60. The base material 60 has a mode in which a porous PE (polyethylene) layer 61 as an inner layer is sandwiched between porous PP (polypropylene) layers 62 and 63 as outer layers. The porous PP layer 62 has a surface modification layer 62 a at the interface with the ceramic layer 70. The ceramic layer 70 includes at least an inorganic filler and a binder.

特開2011−71009号公報JP 2011-71009 A

リチウムイオン二次電池の使用中、負極は、例えば100〜180℃まで発熱が大きく、正極は、例えば180℃以上で発熱が大きくなる。セパレータがPP単層ではシャットダウンは遅く、収縮は小さい。セパレータがPE単層ではシャットダウンは早く、収縮は大きい。また、PP/PE/PP3層ではシャットダウンは早く、収縮は中となる。しかし、PP/PE/PP3層で各層が熱溶着されて一体になっている場合は、PEが収縮するときの応力でPPも引っ張られて収縮する。   During use of the lithium ion secondary battery, the negative electrode generates a large amount of heat, for example, from 100 to 180 ° C., and the positive electrode generates a large amount of heat, for example, at 180 ° C. or higher. When the separator is a single PP layer, the shutdown is slow and the shrinkage is small. When the separator is a single PE layer, the shutdown is quick and the shrinkage is large. In the PP / PE / PP3 layer, the shutdown is fast and the contraction is moderate. However, in the case where the PP / PE / PP3 layers are heat-welded and integrated, PP is also pulled and contracted by the stress when PE contracts.

特許文献1のセパレータ50は、一方の多孔性PP層62にセラミックス層70が付与されているため、単純なPP/PE/PP3層構成に比べて収縮は小さいが、負極の発熱が多孔性PE層61に伝わり難く、シャットダウンし難くなるという問題がある。   In the separator 50 of Patent Document 1, since the ceramic layer 70 is applied to one porous PP layer 62, the shrinkage is smaller than that of a simple PP / PE / PP three-layer structure, but the negative electrode generates heat in the porous PE layer. There is a problem that it is difficult to be transmitted to the layer 61 and it is difficult to shut down.

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、シャットダウンの早いセパレータと、収縮し難い又は収縮しないセパレータとの2種類のセパレータを使用した場合に、シャットダウンの早いセパレータが収縮する温度を越えても、短絡を防止することができるとともに、シャットダウンし難いことのない蓄電装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to use a separator that shuts down quickly when it uses two types of separators: a separator that shuts down quickly and a separator that does not shrink easily or does not shrink. It is an object of the present invention to provide a power storage device that can prevent a short circuit and does not easily shut down even when the temperature at which it shrinks.

上記課題を解決する蓄電装置は、正極及び負極がセパレータを間に介在する状態で積層された電極組立体を有する蓄電装置である。そして、前記セパレータは、第1セパレータ及び第2セパレータの間に前記第1セパレータよりも摩擦係数の小さな耐熱層が存在する構成で、かつ前記第1セパレータが前記正極側に配置され、前記第2セパレータが前記負極側に配置され、前記第1セパレータは、収縮開始温度が前記第2セパレータより高く、前記耐熱層は耐熱性が前記第1セパレータより高く、前記第2セパレータは、前記第1セパレータ及び前記耐熱層と別体に構成されている。ここで、「摩擦係数の小さな」とは、溶融温度に達した第2セパレータの溶着を防止することができることを意味する。また、「収縮開始温度が高い」とは、収縮しない場合も含む。   A power storage device that solves the above problem is a power storage device having an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween. The separator has a configuration in which a heat-resistant layer having a smaller friction coefficient than the first separator exists between the first separator and the second separator, the first separator is disposed on the positive electrode side, and the second separator A separator is disposed on the negative electrode side, the first separator has a higher shrinkage start temperature than the second separator, the heat resistant layer has a higher heat resistance than the first separator, and the second separator has the first separator. And it is comprised separately from the said heat-resistant layer. Here, “small friction coefficient” means that welding of the second separator that has reached the melting temperature can be prevented. In addition, “the shrinkage start temperature is high” includes a case where the shrinkage does not shrink.

この構成によれば、蓄電装置の使用状態において、例えば、過充電により正極及び負極が異常発熱した場合、第2セパレータは負極からの熱により第1セパレータが収縮温度に達する前に、溶融してセパレータの微細な空孔が溶融または軟化によって閉塞し、電極間のイオン伝導を遮断することにより充電を停止させる。即ち、シャットダウンを行う。その後、温度上昇に伴って第2セパレータは収縮する。第1セパレータ及び第2セパレータの間に第1セパレータよりも摩擦係数の小さな耐熱層が存在しない場合は、第2セパレータは第1セパレータに溶着した状態で収縮するため、第1セパレータに収縮方向の力が加わる。その結果、第1セパレータは、収縮温度に達する前に第2セパレータの収縮力によって収縮される。   According to this configuration, for example, when the positive electrode and the negative electrode are abnormally heated due to overcharging in the usage state of the power storage device, the second separator melts before the first separator reaches the contraction temperature due to the heat from the negative electrode. The fine pores of the separator are blocked by melting or softening, and the charging is stopped by blocking the ion conduction between the electrodes. That is, the shutdown is performed. Thereafter, the second separator contracts as the temperature rises. When there is no heat-resistant layer having a smaller friction coefficient than the first separator between the first separator and the second separator, the second separator shrinks in a state where it is welded to the first separator. Power is added. As a result, the first separator is contracted by the contraction force of the second separator before reaching the contraction temperature.

しかし、第1セパレータと第2セパレータとの間に第1セパレータよりも摩擦係数の小さな耐熱層が存在するため、第1セパレータに対する第2セパレータの溶着が防止され、第1セパレータは、その収縮温度に達する前に第2セパレータの収縮力によって収縮されることが防止される。したがって、シャットダウンの早いセパレータと、収縮し難い又は収縮しないセパレータの2種類のセパレータを使用した場合に、シャットダウンの早いセパレータが収縮する温度を越えても、短絡を防止することができるとともに、シャットダウンし難いことがない。   However, since a heat-resistant layer having a smaller friction coefficient than that of the first separator exists between the first separator and the second separator, welding of the second separator to the first separator is prevented, and the first separator has its contraction temperature. It is prevented from being contracted by the contraction force of the second separator before reaching. Therefore, when two types of separators are used, a separator that shuts down quickly and a separator that does not shrink easily or does not shrink, even if the temperature of the separator that shuts down quickly exceeds the temperature at which the separator shrinks, a short circuit can be prevented and shutdown can be prevented. There is no difficulty.

前記耐熱層は、前記第1セパレータと一体に形成されていることが好ましい。耐熱層は、第1セパレータと独立して設けられてもよいが、第1セパレータと一体に形成されている場合、電極組立体の組立工程において第1セパレータと第2セパレータとの間に耐熱層を挟持する作業が不要になり、組立工程における作業が簡単になる。   The heat-resistant layer is preferably formed integrally with the first separator. The heat-resistant layer may be provided independently of the first separator. However, when the heat-resistant layer is formed integrally with the first separator, the heat-resistant layer is provided between the first separator and the second separator in the assembly process of the electrode assembly. The work of sandwiching is no longer necessary, and the work in the assembly process is simplified.

前記第2セパレータは袋状に形成され、前記耐熱層、前記第1セパレータ、前記正極、前記第1セパレータ、前記耐熱層の順に積層されたものが前記第2セパレータに収容されていることが好ましい。この構成によれば、電極組立体の組立工程において、負極と第2セパレータとを交互に配置することにより、正極、負極、第1セパレータ、第2セパレータ、耐熱層を所定の配置順序で積層することができ、作業がより簡単になる。   Preferably, the second separator is formed in a bag shape, and the heat-resistant layer, the first separator, the positive electrode, the first separator, and the heat-resistant layer stacked in this order are accommodated in the second separator. . According to this configuration, in the assembly process of the electrode assembly, the positive electrode, the negative electrode, the first separator, the second separator, and the heat-resistant layer are laminated in a predetermined arrangement order by alternately arranging the negative electrode and the second separator. Can be made easier.

本発明によれば、シャットダウンの早いセパレータと、収縮し難い又は収縮しないセパレータとの2種類のセパレータを使用した場合に、シャットダウンの早いセパレータが収縮する温度を越えても、短絡を防止することができるとともに、シャットダウンし難いことがない。   According to the present invention, when two types of separators, that is, a separator that shuts down quickly and a separator that does not shrink easily or does not shrink, a short circuit can be prevented even if the temperature at which the separator that shuts down quickly shrinks is exceeded. It can be done and it is not difficult to shut down.

第1の実施形態の二次電池の模式断面図。The schematic cross section of the secondary battery of 1st Embodiment. 電極組立体の模式斜視図。The model perspective view of an electrode assembly. 正極、セパレータ、負極の位置関係を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the positional relationship of a positive electrode, a separator, and a negative electrode. 作用を説明する模式断面図。The schematic cross section explaining an operation. (a),(b)は比較例の作用を説明する模式断面図。(A), (b) is a schematic cross section explaining the effect | action of a comparative example. 第2の実施形態の正極、セパレータ、負極の位置関係を示す模式断面図。The schematic cross section which shows the positional relationship of the positive electrode of 2nd Embodiment, a separator, and a negative electrode. 従来技術のセパレータの模式断面図。The schematic cross section of the separator of a prior art.

(第1の実施形態)
以下、本発明をリチウムイオン二次電池に具体化した第1の実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is embodied in a lithium ion secondary battery will be described below with reference to FIGS.

図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、直方体状のケース11内に、積層型の電極組立体12が電解液13と共に収容されている。ケース11は、有底四角筒状の金属製のケース本体11aと、ケース本体11aの開口部を塞ぐ蓋体11bとで構成されている。   As shown in FIG. 1, in a secondary battery 10 as a power storage device, a laminated electrode assembly 12 is accommodated together with an electrolyte solution 13 in a rectangular parallelepiped case 11. The case 11 includes a bottomed rectangular cylindrical metal case body 11a and a lid 11b that closes the opening of the case body 11a.

図2に示すように、電極組立体12は、金属箔14a上に活物質層14bを有する正極14及び金属箔15a上に活物質層15bを有する負極15が、両者の間にセパレータ16が介在する状態で複数積層された積層型の構成である。活物質層14b,15bは正極14及び負極15を構成する金属箔14a,15aのそれぞれ両面に形成されている。   As shown in FIG. 2, the electrode assembly 12 includes a positive electrode 14 having an active material layer 14b on a metal foil 14a and a negative electrode 15 having an active material layer 15b on the metal foil 15a, with a separator 16 interposed therebetween. In this state, a plurality of layers are stacked. The active material layers 14b and 15b are formed on both surfaces of the metal foils 14a and 15a constituting the positive electrode 14 and the negative electrode 15, respectively.

正極14は、略矩形状に形成された金属箔14aと、その両面に活物質合剤が塗布、乾燥されて形成された活物質層14bと、金属箔14aの一辺から延出された正極タブ14cとを有する。また、正極14は、金属箔14aの正極タブ14cが形成された側の辺に沿って活物質層14bが形成されていない活物質非塗布部14dを有する。   The positive electrode 14 includes a metal foil 14a formed in a substantially rectangular shape, an active material layer 14b formed by applying and drying an active material mixture on both surfaces thereof, and a positive electrode tab extending from one side of the metal foil 14a. 14c. Further, the positive electrode 14 has an active material non-applied portion 14d where the active material layer 14b is not formed along the side of the metal foil 14a where the positive electrode tab 14c is formed.

負極15は、略矩形状に形成された金属箔15aと、その両面に活物質合剤が塗布、乾燥されて形成された活物質層15bと、金属箔15aの一辺から延出された負極タブ15cとを有する。負極15の金属箔15aと、正極14の金属箔14aとは同じ大きさに形成され、負極15の活物質層15bの面積は正極14の活物質層14bの面積より大きい。そのため、負極15は、正極14と異なり、金属箔15aの負極タブ15cが形成された側の辺に沿って活物質層15bが形成されていない活物質非塗布部は存在しない。なお、活物質層14b,15bの厚さは、金属箔14a,15aの厚さと同等以上であるが、図3以降の断面図においては、図面が煩雑になることを避けるため、正極14及び負極15における活物質層14b,15bの厚さを無視して図示している。   The negative electrode 15 includes a metal foil 15a formed in a substantially rectangular shape, an active material layer 15b formed by applying and drying an active material mixture on both sides thereof, and a negative electrode tab extending from one side of the metal foil 15a. 15c. The metal foil 15 a of the negative electrode 15 and the metal foil 14 a of the positive electrode 14 are formed in the same size, and the area of the active material layer 15 b of the negative electrode 15 is larger than the area of the active material layer 14 b of the positive electrode 14. Therefore, unlike the positive electrode 14, the negative electrode 15 does not have an active material non-coated portion where the active material layer 15 b is not formed along the side of the metal foil 15 a where the negative electrode tab 15 c is formed. Note that the thickness of the active material layers 14b and 15b is equal to or greater than the thickness of the metal foils 14a and 15a. However, in the cross-sectional views of FIG. 15, the thickness of the active material layers 14b and 15b is ignored.

電極組立体12は、正極タブ14cの積層体が正極用の導電部材17を介して正極端子18に電気的に接続されており、負極タブ15cの積層体が負極用の導電部材19を介して負極端子20に電気的に接続されている。なお、正極端子18及び負極端子20は、ケース11と電気的に絶縁されている。   In the electrode assembly 12, the laminated body of the positive electrode tabs 14 c is electrically connected to the positive electrode terminal 18 through the positive electrode conductive member 17, and the laminated body of the negative electrode tab 15 c is connected through the negative electrode conductive member 19. It is electrically connected to the negative terminal 20. The positive terminal 18 and the negative terminal 20 are electrically insulated from the case 11.

図2及び図3に示すように、セパレータ16は、第1セパレータ16a及び第2セパレータ16bの間に第1セパレータ16aよりも摩擦係数の小さな耐熱層16cが存在する構成で、かつ第1セパレータ16aが正極14側に配置され、第2セパレータ16bが負極15側に配置されている。耐熱層16cは、第1セパレータ16aと一体に形成されている。例えば、耐熱層16cは第1セパレータ16aに塗布された状態で形成されている。第2セパレータ16bは、第1セパレータ16a及び耐熱層16cと別体に構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the separator 16 has a configuration in which a heat-resistant layer 16c having a smaller friction coefficient than the first separator 16a exists between the first separator 16a and the second separator 16b, and the first separator 16a. Is disposed on the positive electrode 14 side, and the second separator 16b is disposed on the negative electrode 15 side. The heat-resistant layer 16c is formed integrally with the first separator 16a. For example, the heat-resistant layer 16c is formed in a state where it is applied to the first separator 16a. The second separator 16b is configured separately from the first separator 16a and the heat-resistant layer 16c.

第1セパレータ16aは、収縮開始温度が第2セパレータ16bより高く、耐熱層16cは耐熱性が第1セパレータ16aより高く形成されている。第1セパレータ16aは多孔性のPP(ポリプロピレン)で形成され、第2セパレータ16bは多孔性のPE(ポリエチレン)で形成されている。耐熱層16cは、セラミック粒子(粉末)を含む多孔質のコート層として形成されている。   The first separator 16a has a shrinkage start temperature higher than that of the second separator 16b, and the heat-resistant layer 16c has heat resistance higher than that of the first separator 16a. The first separator 16a is made of porous PP (polypropylene), and the second separator 16b is made of porous PE (polyethylene). The heat-resistant layer 16c is formed as a porous coat layer containing ceramic particles (powder).

次に前記のように構成された二次電池10の作用を説明する。
二次電池10は、複数の二次電池10がケース11の側壁が平坦になるように加圧された状態でモジュール化される。そのため、二次電池10の使用状態においては、図4に示すように、正極14、第1セパレータ16a、耐熱層16c、第2セパレータ16b、負極15に対してそれらを接近させる方向に作用する拘束荷重が掛かった状態となる。
Next, the operation of the secondary battery 10 configured as described above will be described.
The secondary battery 10 is modularized in a state where the plurality of secondary batteries 10 are pressurized so that the side walls of the case 11 are flat. Therefore, in the use state of the secondary battery 10, as shown in FIG. The load is applied.

第2セパレータ16bを構成するPEは、シャットダウン温度が、例えば130℃程度であり、収縮温度(収縮開始温度)が、例えば145〜160℃程度である。一方、第1セパレータ16aを構成するPPは、シャットダウン温度が、例えば170℃程度であり、収縮温度が、例えば180〜200℃程度である。シャットダウンは、多孔性のPEあるいは多孔性のPPの温度が融点又は軟化点以上になった場合に、孔が閉塞されることにより起こる。また、負極15は、例えば、100〜180℃まで発熱が大きく、正極14は、例えば、180℃以上で発熱が大きくなる。   The PE constituting the second separator 16b has a shutdown temperature of, for example, about 130 ° C. and a shrinkage temperature (shrinkage start temperature) of, for example, about 145 to 160 ° C. On the other hand, the PP constituting the first separator 16a has a shutdown temperature of, for example, about 170 ° C. and a shrinkage temperature of, for example, about 180-200 ° C. The shutdown occurs when the pores are blocked when the temperature of the porous PE or the porous PP becomes higher than the melting point or the softening point. Further, the negative electrode 15 generates a large amount of heat, for example, from 100 to 180 ° C., and the positive electrode 14 generates a large amount of heat, for example, at 180 ° C. or higher.

二次電池10の使用状態において、例えば、過充電あるいは過放電により正極14及び負極15が異常発熱した場合、収縮し難い第1セパレータ16aの収縮温度に達する前に、二次電池10をシャットダウンすれば、短絡が発生することを回避できる。第2セパレータ16bは負極15に接した状態にあるため、負極15の熱が効率良く第2セパレータ16bに伝達される。そして、負極15の発熱により、第2セパレータ16bは第1セパレータ16aが収縮温度に達する前に、溶融してシャットダウンする。   When the secondary battery 10 is in use, for example, when the positive electrode 14 and the negative electrode 15 abnormally generate heat due to overcharge or overdischarge, the secondary battery 10 is shut down before reaching the contraction temperature of the first separator 16a that is difficult to contract. Thus, it is possible to avoid occurrence of a short circuit. Since the second separator 16b is in contact with the negative electrode 15, the heat of the negative electrode 15 is efficiently transmitted to the second separator 16b. Then, due to the heat generated by the negative electrode 15, the second separator 16b melts and shuts down before the first separator 16a reaches the contraction temperature.

第2セパレータ16bが溶融して収縮する場合、図4に矢印で示す方向に、隣接する耐熱層16cに対して力Fが作用するが、耐熱層16cは摩擦係数が小さいため、耐熱層16cに対する第2セパレータ16bの溶着が防止され、第1セパレータ16aは、その収縮温度に達する前に第2セパレータ16bの収縮力によって収縮されることが防止される。   When the second separator 16b melts and contracts, a force F acts on the adjacent heat-resistant layer 16c in the direction indicated by the arrow in FIG. 4, but the heat-resistant layer 16c has a small coefficient of friction, so that the heat-resistant layer 16c has a small friction coefficient. The welding of the second separator 16b is prevented, and the first separator 16a is prevented from being contracted by the contracting force of the second separator 16b before reaching the contraction temperature.

図5(a)に示すように、正極14と負極15との間に、正極14側から第2セパレータ16b、耐熱層16c、第1セパレータ16aの順に配置した場合は、負極15の発熱が第2セパレータ16bに伝わり難く、第2セパレータ16bがシャットダウンし難くなる。その結果、電流が流れ続けることで温度が上昇し、短絡する虞がある。   As shown in FIG. 5A, when the second separator 16b, the heat-resistant layer 16c, and the first separator 16a are arranged in this order from the positive electrode 14 side between the positive electrode 14 and the negative electrode 15, the heat generation of the negative electrode 15 is the first. It is difficult to transmit to the second separator 16b, and the second separator 16b is difficult to shut down. As a result, the current continues to flow, the temperature rises and there is a risk of a short circuit.

また、図5(b)に示すように、第1セパレータ16aを設けずに、第2セパレータ16bに耐熱層16cを一体形成したセパレータを使用した場合は、第2セパレータ16bの収縮開始温度は、耐熱層16cがない構成に比べて5℃程度上昇する。しかし、第1セパレータ16aが存在しないため、収縮開始温度の5℃程度の上昇では、第2セパレータ16bの収縮開始後、第2セパレータ16bの収縮により耐熱層16cが一体に収縮されて短絡する虞がある。   Further, as shown in FIG. 5B, when a separator in which the heat-resistant layer 16c is integrally formed with the second separator 16b without using the first separator 16a is used, the shrinkage start temperature of the second separator 16b is The temperature rises by about 5 ° C. compared to the configuration without the heat-resistant layer 16c. However, since the first separator 16a does not exist, if the shrinkage start temperature increases by about 5 ° C., the heat resistant layer 16c may be shrunk integrally due to the shrinkage of the second separator 16b after the start of shrinkage of the second separator 16b, thereby causing a short circuit. There is.

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)二次電池10は、正極14及び負極15がセパレータ16を間に介在する状態で積層された電極組立体12を有する蓄電装置である。セパレータ16は、第1セパレータ16a及び第2セパレータ16bの間に第1セパレータ16aよりも摩擦係数の小さな耐熱層16cが存在する構成で、かつ第1セパレータ16aが正極14側に配置され、第2セパレータ16bが負極15側に配置されている。第1セパレータ16aは、収縮開始温度が第2セパレータ16bより高く、耐熱層16cは耐熱性が第1セパレータ16aより高く、第2セパレータ16bは、第1セパレータ16a及び耐熱層16cと別体に構成されている。したがって、シャットダウンの早いセパレータ(第2セパレータ16b)と、収縮し難いセパレータ(第1セパレータ16a)との2種類のセパレータを使用した場合に、シャットダウンの早いセパレータが収縮する温度を越えても、短絡を防止することができるとともに、シャットダウンし難いことがない。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The secondary battery 10 is a power storage device having an electrode assembly 12 in which a positive electrode 14 and a negative electrode 15 are stacked with a separator 16 interposed therebetween. The separator 16 has a configuration in which a heat-resistant layer 16c having a smaller friction coefficient than the first separator 16a exists between the first separator 16a and the second separator 16b, and the first separator 16a is disposed on the positive electrode 14 side, The separator 16b is disposed on the negative electrode 15 side. The first separator 16a has a higher shrinkage start temperature than the second separator 16b, the heat resistant layer 16c has a higher heat resistance than the first separator 16a, and the second separator 16b is configured separately from the first separator 16a and the heat resistant layer 16c. Has been. Therefore, when two types of separators, ie, a separator that shuts down quickly (second separator 16b) and a separator that does not easily shrink (first separator 16a) are used, a short circuit occurs even if the temperature at which the separator that shuts down quickly exceeds the shrinking temperature. Can be prevented, and it is not difficult to shut down.

(2)耐熱層16cは、第1セパレータ16aと一体に形成されている。耐熱層16cは、第1セパレータ16aと独立して設けられてもよいが、第1セパレータ16aと一体に形成されている場合、電極組立体12の組立工程において第1セパレータ16aと第2セパレータ16bとの間に耐熱層16cを挟持する作業が不要になり、組立工程における作業が簡単になる。   (2) The heat-resistant layer 16c is formed integrally with the first separator 16a. The heat-resistant layer 16c may be provided independently of the first separator 16a. However, when the heat-resistant layer 16c is formed integrally with the first separator 16a, the first separator 16a and the second separator 16b are assembled in the assembly process of the electrode assembly 12. The work of sandwiching the heat-resistant layer 16c between them is not necessary, and the work in the assembly process is simplified.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を図6にしたがって説明する。この実施形態では、第2セパレータ16bが袋状に形成され、正極14、第1セパレータ16a及び耐熱層16cが袋状の第2セパレータ16b内に収容されている点が第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the second separator 16b is formed in a bag shape, and the positive electrode 14, the first separator 16a, and the heat-resistant layer 16c are accommodated in the bag-shaped second separator 16b. ing. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図6に示すように、袋状の第2セパレータ16b内には、積層方向の中央に正極14が配置され、正極14の両側に第1セパレータ16a及び耐熱層16cが、それぞれ第1セパレータ16aが正極14と、耐熱層16cが第2セパレータ16bと対向する状態で収容されている。   As shown in FIG. 6, in the bag-shaped second separator 16b, the positive electrode 14 is disposed in the center in the stacking direction, and the first separator 16a and the heat-resistant layer 16c are provided on both sides of the positive electrode 14, respectively. The positive electrode 14 and the heat-resistant layer 16c are accommodated in a state facing the second separator 16b.

電極組立体12の組立工程においては、負極15と第2セパレータ16bとを交互に所定枚数配置した後、正極タブ14cの積層体が正極用の導電部材17に溶接され、負極タブ15cの積層体が負極用の導電部材19に溶接されて電極組立体12が形成される。   In the assembly process of the electrode assembly 12, after a predetermined number of negative electrodes 15 and second separators 16b are alternately arranged, the laminate of the positive electrode tabs 14c is welded to the conductive member 17 for the positive electrode, and the laminate of the negative electrode tabs 15c. Are welded to the conductive member 19 for the negative electrode to form the electrode assembly 12.

この実施形態においても、電極組立体12を構成する隣り合う正極14と負極15との間には、第1セパレータ16a、第2セパレータ16b及び耐熱層16cが存在する。そして、耐熱層16cは第1セパレータ16a及び第2セパレータ16bの間に配置され、かつ第1セパレータ16aが正極14側に配置され、第2セパレータ16bが負極15側に配置されている。   Also in this embodiment, the first separator 16a, the second separator 16b, and the heat-resistant layer 16c exist between the adjacent positive electrode 14 and negative electrode 15 constituting the electrode assembly 12. The heat-resistant layer 16c is disposed between the first separator 16a and the second separator 16b, the first separator 16a is disposed on the positive electrode 14 side, and the second separator 16b is disposed on the negative electrode 15 side.

したがって、この第2の実施形態によれば、第1の実施形態の(1)及び(2)と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
(3)第2セパレータ16bは袋状に形成され、耐熱層16c、第1セパレータ16a、正極14、第1セパレータ16a、耐熱層16cの順に積層されたものが袋状の第2セパレータ16bに収容されている。この構成によれば、電極組立体12の組立工程において、負極15と第2セパレータ16bとを交互に配置することにより、正極14、負極15、第1セパレータ16a、第2セパレータ16b、耐熱層16cを所定の配置順序で積層することができ、作業がより簡単になる。
Therefore, according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as (1) and (2) of the first embodiment.
(3) The second separator 16b is formed in a bag shape, and a layer in which the heat-resistant layer 16c, the first separator 16a, the positive electrode 14, the first separator 16a, and the heat-resistant layer 16c are stacked in this order is accommodated in the bag-shaped second separator 16b. Has been. According to this configuration, in the assembly process of the electrode assembly 12, the negative electrode 15 and the second separator 16b are alternately arranged, whereby the positive electrode 14, the negative electrode 15, the first separator 16a, the second separator 16b, and the heat-resistant layer 16c. Can be stacked in a predetermined arrangement order, and the operation becomes easier.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第1セパレータ16aは多孔性のPPに限らず、電気的絶縁性を有し、収縮開始温度が第2セパレータ16bより高く、電解液を保持してイオン伝導経路を確保できる構成であればよく、例えば、紙や不織布であってもよい。不織布は、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリエチレンテレフタレートから選択される樹脂製の繊維で構成される。なお、紙はセルロースの不織布とも考えられる。また、紙は高温になっても収縮しないが、実質的に収縮開始温度が第2セパレータ16bより高いことになる。即ち、収縮開始温度が第2セパレータ16bより高いとは、高温になっても収縮しないことも含む。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The first separator 16a is not limited to porous PP, but may have any electrical insulation, a contraction start temperature higher than that of the second separator 16b, and any structure that can retain an electrolyte and secure an ion conduction path. For example, it may be paper or non-woven fabric. The nonwoven fabric is made of resin fibers selected from, for example, polypropylene, polyamide, and polyethylene terephthalate. Paper is also considered a cellulose nonwoven fabric. Further, although the paper does not shrink even when the temperature becomes high, the shrinkage start temperature is substantially higher than that of the second separator 16b. That is, the fact that the shrinkage start temperature is higher than that of the second separator 16b includes not shrinking even when the temperature becomes high.

○ 耐熱層16cは、第1セパレータ16aと一体に形成された構成に限らず、第1セパレータ16aと別体に形成された構成であってもよい。
○ 正極14及び負極15は、必ずしも金属箔14a,15aの両面に活物質層14b,15bが形成された構成に限らず、金属箔14a,15aの片面にのみ活物質層14b,15bが形成された構成であってもよい。
The heat-resistant layer 16c is not limited to the structure formed integrally with the first separator 16a, and may be a structure formed separately from the first separator 16a.
The positive electrode 14 and the negative electrode 15 are not limited to the configuration in which the active material layers 14b and 15b are formed on both surfaces of the metal foils 14a and 15a, and the active material layers 14b and 15b are formed only on one surface of the metal foils 14a and 15a. It may be a configuration.

○ 金属箔14a,15aの両面に活物質層14b,15bが形成された正極14及び負極15を使用する場合も、積層方向の両端に位置する正極14及び負極15に、金属箔14a,15aの片面に活物質層14b,15bが形成された正極14及び負極15を使用してもよい。この場合、不要な活物質層14b,15bが存在しない分、活物質が無駄にならない。   ○ Even when using the positive electrode 14 and the negative electrode 15 in which the active material layers 14b and 15b are formed on both surfaces of the metal foils 14a and 15a, the metal foils 14a and 15a You may use the positive electrode 14 and the negative electrode 15 in which the active material layers 14b and 15b were formed in the single side | surface. In this case, since the unnecessary active material layers 14b and 15b are not present, the active material is not wasted.

○ 正極タブ14c及び負極タブ15cは、金属箔14a,15aの一部を利用して一体形成されたものに限らず、別に形成されたタブ用金属箔を活物質非塗布部に溶接で接合した構成としてもよい。   ○ The positive electrode tab 14c and the negative electrode tab 15c are not limited to those integrally formed by using a part of the metal foils 14a and 15a, and a separately formed metal foil for tabs is joined to the active material non-coated portion by welding. It is good also as a structure.

○ 電極組立体12は積層型に限らず、巻回型の電極組立体12であってもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。
The electrode assembly 12 is not limited to the laminated type, and may be a wound type electrode assembly 12.
The secondary battery 10 is not limited to a lithium ion secondary battery, and may be another secondary battery such as a nickel hydrogen secondary battery or a nickel cadmium secondary battery.

○ 蓄電装置は、二次電池10に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
The power storage device is not limited to the secondary battery 10 and may be a capacitor such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor.
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.

(1)前記第2セパレータは袋状に形成され、前記負極は前記第2セパレータに収容されている請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。   (1) The power storage device according to claim 1 or 2, wherein the second separator is formed in a bag shape, and the negative electrode is accommodated in the second separator.

10…蓄電装置としての二次電池、12…電極組立体、14…正極、15…負極、16…セパレータ、16a…第1セパレータ、16b…第2セパレータ、16c…耐熱層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Secondary battery as an electrical storage device, 12 ... Electrode assembly, 14 ... Positive electrode, 15 ... Negative electrode, 16 ... Separator, 16a ... 1st separator, 16b ... 2nd separator, 16c ... Heat-resistant layer.

Claims (3)

正極及び負極がセパレータを間に介在する状態で積層された電極組立体を有する蓄電装置であって、
前記セパレータは、第1セパレータ及び第2セパレータの間に前記第1セパレータよりも摩擦係数の小さな耐熱層が存在する構成で、かつ前記第1セパレータが前記正極側に配置され、前記第2セパレータが前記負極側に配置され、前記第1セパレータは、収縮開始温度が前記第2セパレータより高く、前記耐熱層は耐熱性が前記第1セパレータより高く、前記第2セパレータは、前記第1セパレータ及び前記耐熱層と別体に構成されていることを特徴とする蓄電装置。
A power storage device having an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween,
The separator has a configuration in which a heat-resistant layer having a smaller friction coefficient than the first separator exists between the first separator and the second separator, the first separator is disposed on the positive electrode side, and the second separator is Arranged on the negative electrode side, the first separator has a higher shrinkage start temperature than the second separator, the heat resistant layer has a higher heat resistance than the first separator, the second separator includes the first separator and the A power storage device comprising a heat resistant layer and a separate body.
前記耐熱層は、前記第1セパレータと一体に形成されている請求項1に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the heat-resistant layer is formed integrally with the first separator. 前記第2セパレータは袋状に形成され、前記耐熱層、前記第1セパレータ、前記正極、前記第1セパレータ、前記耐熱層の順に積層されたものが前記第2セパレータに収容されている請求項2に記載の蓄電装置。   The said 2nd separator is formed in a bag shape, and what laminated | stacked in order of the said heat resistant layer, the said 1st separator, the said positive electrode, the said 1st separator, and the said heat resistant layer is accommodated in the said 2nd separator. The power storage device described in 1.
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