JP2016018658A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極及び負極を有する電極体と、当該電極体が収容される容器とを備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and a container in which the electrode body is accommodated.
世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を動力源に用いた電気自動車の開発が進められている。そして、このような蓄電素子においては、一般的に、正極及び負極を有する電極体と、当該電極体が収容される容器とを備えている。 The shift from gasoline cars to electric cars has become important as a global environmental problem. For this reason, development of an electric vehicle using a power storage element such as a lithium ion secondary battery as a power source is being promoted. And in such an electrical storage element, generally, the electrode body which has a positive electrode and a negative electrode, and the container in which the said electrode body is accommodated are provided.
ここで、従来、当該蓄電素子において、容器の腐食を防ぐなどの理由から、容器を電極体の正極に電気的に接続し、当該容器を正極電位とする蓄電素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, conventionally, for the reason such as preventing corrosion of the container in the power storage element, a power storage element in which the container is electrically connected to the positive electrode of the electrode body and the container is set to a positive electrode potential has been proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の蓄電素子では、容器と電極体の正極とが導通しているため、当該容器が電極体の負極と短絡してしまった場合には、当該容器に大電流が流れてしまうという問題がある。つまり、電極体の正極と負極とが容器を介して短絡した場合には、当該容器に大電流が流れてしまう。 However, in the conventional power storage device, since the container and the positive electrode of the electrode body are electrically connected, if the container is short-circuited with the negative electrode of the electrode body, a large current flows through the container. There's a problem. That is, when the positive electrode and the negative electrode of the electrode body are short-circuited via the container, a large current flows through the container.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電極体の正極と負極とが容器を介して短絡した場合でも、当該容器に大電流が流れるのを抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and even when the positive electrode and the negative electrode of the electrode body are short-circuited through the container, the electric storage element capable of suppressing a large current from flowing through the container The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極及び負極を有する電極体と、前記電極体が収容される容器とを備える蓄電素子であって、前記電極体と前記容器との間に配置される部材であって、絶縁性材料を含有した導電性部材を備え、前記電極体の前記正極または前記負極と前記容器とは、前記導電性部材を介して電気的に接続される。 In order to achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and a container in which the electrode body is housed. A member disposed between the container and a conductive member containing an insulating material, wherein the positive electrode or the negative electrode of the electrode body and the container are electrically connected via the conductive member. Connected.
これによれば、蓄電素子において、電極体と容器とは、当該電極体と容器との間に配置された絶縁性材料を含有した導電性部材を介して、電気的に接続されている。ここで、当該導電性部材は、絶縁性材料を基材とした導電性を有する部材であるため、高抵抗の導電性部材である。このため、電極体の正極と負極とが容器を介して短絡した場合でも、電極体と容器とは高抵抗の導電性部材を介して電気的に接続されていることから、電極体から容器へ大電流が流れるのを抑制することができる。 According to this, in the power storage element, the electrode body and the container are electrically connected via the conductive member containing the insulating material disposed between the electrode body and the container. Here, since the conductive member is a member having conductivity based on an insulating material, the conductive member is a high-resistance conductive member. For this reason, even when the positive electrode and the negative electrode of the electrode body are short-circuited via the container, the electrode body and the container are electrically connected via the high-resistance conductive member, and therefore, from the electrode body to the container. A large current can be suppressed from flowing.
また、前記導電性部材は、導電性の部材が所定の割合で混合された樹脂から形成されていることにしてもよい。 The conductive member may be formed of a resin in which conductive members are mixed at a predetermined ratio.
これによれば、当該導電性部材は、導電性の部材が所定の割合で混合された樹脂から形成されているため、導電性の部材を所定の割合で樹脂に混合することで、簡易に、当該導電性部材を形成することができる。 According to this, since the conductive member is formed of a resin in which the conductive member is mixed at a predetermined ratio, by simply mixing the conductive member with the resin at a predetermined ratio, The conductive member can be formed.
また、前記導電性部材は、前記電極体と前記容器の長側面との間に配置される導電性フィルムであることにしてもよい。 Further, the conductive member may be a conductive film disposed between the electrode body and the long side surface of the container.
ここで、電極体と容器の短側面との間は、スペースが広く空いている場合が多く、そこに当該導電性部材を配置する場合には、当該導電性部材の厚さを厚くする必要があるため、当該導電性部材の重量アップやコストアップにつながる。これに対し、電極体は、容器の長側面に当接するように配置されるため、当該導電性部材を電極体と容器の長側面との間に配置することで、当該導電性部材として厚みの薄い導電性フィルムを用いることができる。 Here, there is often a large space between the electrode body and the short side surface of the container, and when the conductive member is disposed there, it is necessary to increase the thickness of the conductive member. Therefore, it leads to an increase in weight and cost of the conductive member. On the other hand, since the electrode body is disposed so as to contact the long side surface of the container, the conductive member is disposed between the electrode body and the long side surface of the container so that the thickness of the conductive member can be increased. A thin conductive film can be used.
また、前記導電性部材は、前記電極体の正極と前記容器とを電気的に接続しており、前記電極体の正極に電気的に接続される正極集電体との距離の方が、前記電極体の負極に電気的に接続される負極集電体との距離よりも近くなるように配置されていることにしてもよい。 The conductive member electrically connects the positive electrode of the electrode body and the container, and the distance from the positive electrode current collector electrically connected to the positive electrode of the electrode body is greater than You may decide to arrange | position so that it may become closer than the distance with the negative electrode electrical power collector electrically connected to the negative electrode of an electrode body.
これによれば、当該導電性部材は、電極体の正極と電気的に接続されており、正極集電体との距離の方が負極集電体との距離よりも近くなるように配置されている。つまり、当該導電性部材は、電極体の正極と導通しているため、電極体の負極と導通しないように、負極側から離して配置されている。これにより、電極体の正極と負極とが当該導電性部材を介して短絡するのを抑制することができる。 According to this, the conductive member is electrically connected to the positive electrode of the electrode body, and is disposed so that the distance from the positive electrode current collector is closer than the distance from the negative electrode current collector. Yes. That is, since the conductive member is electrically connected to the positive electrode of the electrode body, the conductive member is disposed away from the negative electrode side so as not to be electrically connected to the negative electrode of the electrode body. Thereby, it can suppress that the positive electrode and negative electrode of an electrode body short-circuit via the said electroconductive member.
また、さらに、前記導電性部材と前記電極体との間に配置される金属箔を備え、前記導電性部材と前記電極体とは、前記金属箔を介して電気的に接続されることにしてもよい。 Furthermore, it is further provided with a metal foil disposed between the conductive member and the electrode body, and the conductive member and the electrode body are electrically connected via the metal foil. Also good.
これによれば、当該導電性部材と電極体との間に金属箔を配置することで、容易に、電極体と当該導電性部材とを電気的に接続することができる。 According to this, an electrode body and the said electroconductive member can be electrically connected easily by arrange | positioning metal foil between the said electroconductive member and an electrode body.
また、前記金属箔は、前記電極体の正極に電気的に接続される正極集電体と前記電極体との間に配置されるとともに、前記電極体の最外周のセパレータと前記導電性部材との間に配置されていることにしてもよい。 The metal foil is disposed between a positive electrode current collector electrically connected to a positive electrode of the electrode body and the electrode body, and an outermost separator of the electrode body and the conductive member. You may decide to arrange | position between.
これによれば、正極集電体と電極体との間、かつ電極体の最外周のセパレータと当該導電性部材との間に金属箔を配置することで、容易に、電極体の正極と当該導電性部材とを電気的に接続することができる。 According to this, by arranging the metal foil between the positive electrode current collector and the electrode body and between the outermost separator of the electrode body and the conductive member, the positive electrode of the electrode body and the The conductive member can be electrically connected.
また、前記導電性部材は、前記電極体の正極に電気的に接続される正極集電体と前記容器との間に配置されるスペーサであることにしてもよい。 The conductive member may be a spacer disposed between a positive electrode current collector electrically connected to a positive electrode of the electrode body and the container.
これによれば、当該導電性部材は、正極集電体と容器との間に配置されるスペーサであるため、正極集電体を介して電極体の正極と容器とを電気的に接続することで、容易に、電極体の正極と容器とを電気的に接続することができる。 According to this, since the conductive member is a spacer disposed between the positive electrode current collector and the container, the positive electrode of the electrode body and the container are electrically connected via the positive electrode current collector. Thus, the positive electrode of the electrode body and the container can be easily electrically connected.
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、蓄電素子が備える当該導電性部材としても実現することができる。 Note that the present invention can be realized not only as such a power storage element but also as the conductive member included in the power storage element.
本発明における蓄電素子によれば、電極体の正極と負極とが容器を介して短絡した場合でも、当該容器に大電流が流れるのを抑制することができる。 According to the electricity storage device of the present invention, even when the positive electrode and the negative electrode of the electrode body are short-circuited via the container, it is possible to suppress a large current from flowing through the container.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(実施の形態)
まず、蓄電素子10の構成について、説明する。
(Embodiment)
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10の外観を模式的に示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。また、図3は、本発明の実施の形態に係る電極体140から導電性部材410と金属箔420とを分離させた場合の外観を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external appearance of a
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
The
これらの図に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備えている。また、容器100の内方には、正極集電体120と、負極集電体130と、電極体140と、導電性部材410と、金属箔420と、スペーサ510及び520とが収容されている。
As shown in these drawings, the
また、蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解液)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器100に封入される電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
In addition, a liquid such as an electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution) is sealed inside the
容器100は、矩形筒状で底を備える本体111と、本体111の開口を閉塞する板状部材である蓋体110とで構成されている。また、容器100は、電極体140、導電性部材410、金属箔420、スペーサ510及び520等を内部に収容後、蓋体110と本体111とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体110及び本体111の材質は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
The
電極体140は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。具体的には、電極体140は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように巻回されて形成された巻回型の電極体である。なお、電極体140の形状は円形状または楕円形状でもよい。また、電極体140の形状は捲回型に限らず、平板状極板を積層した形状でもよい。
The
正極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の導電性の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された電極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、LiMPO4、LiMSiO4、LiMBO3(MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種又は2種以上の遷移金属元素)等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、LiMO2(MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種又は2種以上の遷移金属元素)等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。 The positive electrode is an electrode plate in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of a positive electrode base material layer which is a long strip-like conductive metal foil made of aluminum or an aluminum alloy. In addition, as a positive electrode active material used for a positive electrode active material layer, if it is a positive electrode active material which can occlude / release lithium ion, a well-known material can be used suitably. For example, as a positive electrode active material, a polyanion compound such as LiMPO 4 , LiMSiO 4 , LiMBO 3 (M is one or more transition metal elements selected from Fe, Ni, Mn, Co, etc.), lithium titanate, Spinel compounds such as lithium manganate, lithium transition metal oxides such as LiMO 2 (M is one or more transition metal elements selected from Fe, Ni, Mn, Co, and the like) can be used.
負極は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の導電性の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された電極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金)の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(Li4Ti5O12等)、ポリリン酸化合物などが挙げられる。 The negative electrode is an electrode plate in which a negative electrode active material layer is formed on the surface of a negative electrode base material layer which is a long strip-like conductive metal foil made of copper or a copper alloy. In addition, as a negative electrode active material used for a negative electrode active material layer, if it is a negative electrode active material which can occlude-release lithium ion, a well-known material can be used suitably. For example, as the negative electrode active material, lithium metal, lithium alloy (lithium metal-containing alloys such as lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloy), and lithium can be used. Alloys that can be occluded and released, carbon materials (eg, graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, amorphous carbon, etc.), metal oxides, lithium metal oxides (Li 4 Ti 5 O 12 etc. ) And polyphosphoric acid compounds.
ここで、電極体140は、正極と負極とが、セパレータを介して、巻回軸(本実施の形態ではX軸方向に平行な仮想軸)の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極及び負極は、それぞれのずらされた方向の端縁部に、活物質層が形成されていない部分(活物質層非形成部)を有している。
Here, in the
具体的には、図2及び図3に示すように、電極体140は、巻回軸方向の一端(X軸マイナス方向の端部)に、正極の活物質層非形成部が積層された正極側端部140aを有し、巻回軸方向の他端(X軸プラス方向の端部)に、負極の活物質層非形成部が積層された負極側端部140bを有している。つまり、電極体140は、正極側の端部に正極側端部140aを有し、負極側の端部に負極側端部140bを有している。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、電極体140は、正極側端部140aが正極集電体120に接合され、負極側端部140bが負極集電体130に接合されることで、正極集電体120及び負極集電体130に接合される。
The
また、電極体140の周囲には、導電性部材410及び金属箔420が巻きつけられている。
A
ここで、導電性部材410及び金属箔420は、長方形状のシート状の部材であり、電極体140に巻き付けられて配置されている。つまり、まず金属箔420が電極体140に巻き付けられ、電極体140に巻き付けられた金属箔420上に導電性部材410が巻き付けられて配置されている。導電性部材410及び金属箔420の詳細な説明については、後述する。
Here, the
正極端子200は、正極集電体120を介して、電極体140の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子300は、負極集電体130を介して、電極体140の負極に電気的に接続された電極端子である。
The
つまり、正極端子200及び負極端子300は、電極体140に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体140に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子200及び負極端子300は、電極体140の上方に配置された蓋体110に取り付けられている。
In other words, the
具体的には、正極端子200は、リベットが蓋体110の貫通孔と正極集電体120の貫通孔とに挿入されて、かしめられることにより、正極集電体120とともに蓋体110に固定される。また、負極端子300は、リベットが蓋体110の貫通孔と負極集電体130の貫通孔とに挿入されて、かしめられることにより、負極集電体130とともに蓋体110に固定される。
Specifically, the
なお、正極端子200と蓋体110との間、正極集電体120と蓋体110との間、負極端子300と蓋体110との間、及び負極集電体130と蓋体110との間には、パッキン等も配置されているが、同図では省略して図示している。
Note that, between the
正極集電体120は、電極体140の正極(正極側端部140a)と容器100の本体111の側壁との間に配置され、正極端子200と電極体140の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体120は、電極体140の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。
The positive electrode
負極集電体130は、電極体140の負極(負極側端部140b)と容器100の本体111の側壁との間に配置され、負極端子300と電極体140の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体130は、電極体140の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The negative electrode
スペーサ510及び520は、電極体140と容器100との間に配置され、電極体140と容器100との間の空間を埋めるための絶縁性の部材である。
The
具体的には、スペーサ510は、電極体140の正極側(X軸方向マイナス側)、つまり、電極体140の正極及び正極集電体120と容器100の本体111の側壁との間に配置されている。つまり、スペーサ510は、電極体140の正極及び正極集電体120と容器100の本体111の側壁との間の空間を埋めるための部材である。
Specifically, the
また、スペーサ520は、電極体140の負極側(X軸方向プラス側)、つまり、電極体140の負極及び負極集電体130と容器100の本体111の側壁との間に配置されている。つまり、スペーサ520は、電極体140の負極及び負極集電体130と容器100の本体111の側壁との間の空間を埋めるための部材である。
In addition, the
さらに具体的には、スペーサ510は、正極集電体120のX軸方向マイナス側に、正極集電体120と容器100の本体111の側壁とで挟まれ、かつ当該側壁に沿って延びるように配置されている。また、スペーサ520は、負極集電体130のX軸方向プラス側に、負極集電体130と容器100の本体111の側壁とで挟まれ、かつ当該側壁に沿って延びるように配置されている。
More specifically, the
つまり、スペーサ510とスペーサ520とは、電極体140をX軸方向の両端から挟み込むように、電極体140の両端と容器100の本体111の両側壁との間に配置されている。
That is, the
ここで、スペーサ510、520は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、セラミック、及びそれらの複合材料などの絶縁性の材料で形成されている。つまり、スペーサ510、520は、電極体140、正極集電体120及び負極集電体130と容器100とを絶縁する。また、スペーサ510、520は、電極体140、正極集電体120及び負極集電体130と容器100との間のスペースを埋めることにより、電極体140、正極集電体120及び負極集電体130が容器100に対して振動しないように支持する。
Here, the
次に、導電性部材410及び金属箔420の構成及び配置について、詳細に説明する。
Next, the configuration and arrangement of the
図4は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10を側方から見た場合の内部構成を示す平面図である。なお、同図は、容器100の本体111を透過して容器100の内部を示した図である。
FIG. 4 is a plan view showing an internal configuration when
また、図5は、本発明の実施の形態に係る導電性部材410及び金属箔420の正極側の構成及び配置を示す断面図である。具体的には、同図は、図4に示された蓄電素子10の正極側(X軸方向マイナス側)をA−A断面で切断した場合の断面を示す図である。
Moreover, FIG. 5 is sectional drawing which shows the structure and arrangement | positioning by the side of the positive electrode of the electroconductive
また、図6は、本発明の実施の形態に係る導電性部材410及び金属箔420の負極側の構成及び配置を示す断面図である。具体的には、同図は、図4に示された蓄電素子10の負極側(X軸方向プラス側)をB−B断面で切断した場合の断面を示す図である。
Moreover, FIG. 6 is sectional drawing which shows the structure and arrangement | positioning by the side of the negative electrode of the electroconductive
これらの図に示すように、導電性部材410は、電極体140と容器100との間に配置される部材である。具体的には、導電性部材410は、電極体140と容器100の長側面との間、つまり、電極体140上に配置された金属箔420と容器100の本体111の長側面との間に配置されている。
As shown in these drawings, the
さらに具体的には、導電性部材410は、内面(電極体140側の面)が金属箔420の外面(容器100側の面)に当接し、外面(容器100側の面)が容器100の本体111の内面に当接して、配置されている。
More specifically, the
ここで、本実施の形態では、導電性部材410は、導電性フィルムである。つまり、導電性部材410は、絶縁性材料を含有した導電性を有する部材である。具体的には、導電性部材410は、導電性の部材が所定の割合で混合された樹脂から形成された高抵抗の導電性部材である。
Here, in the present embodiment, the
例えば、導電性部材410は、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)などの樹脂に、金属粒子などの導電性の部材を満遍なく混合させることで形成されたフィルム状のシートである。なお、導電性部材410の材質や混合割合は限定されず、高抵抗の導電性部材であればどのような材質や混合割合で形成されていてもかまわない。
For example, the
また、導電性部材410の抵抗値は1Ω以上が好ましい。この値よりも小さいと、短絡時に大電流が流れてしまうので好ましくない。
The resistance value of the
また、導電性部材410は、正極集電体120と負極集電体130との間に配置されている。具体的には、導電性部材410は、電極体140の正極に電気的に接続される正極集電体120との距離の方が、電極体140の負極に電気的に接続される負極集電体130との距離よりも近くなるように配置されている。
In addition, the
つまり、導電性部材410は、図5に示された正極集電体120との距離P1の方が、図6に示された負極集電体130との距離Q1よりも近くなるように(距離P1の方が距離Q1よりも小さくなるように)、配置されている。
That is, the
ここで、正極集電体120は、電極体140の正極側端部140aに接合されている。つまり、正極集電体120は、電極体140の正極側端部140aに沿って延びる長尺状の電極体接続部121、122を有している。また、正極側端部140aは、電極体140の巻回軸を中心にして二分された正極基材層の束である正極側端部141a、142aを有している。そして、電極体接続部121は正極側端部141aに接合され、電極体接続部122は正極側端部142aに接合されている。
Here, the positive electrode
また、負極集電体130は、電極体140の負極側端部140bに接合されている。つまり、負極集電体130は、電極体140の負極側端部140bに沿って延びる長尺状の電極体接続部131、132を有している。また、負極側端部140bは、電極体140の巻回軸を中心にして二分された負極基材層の束である負極側端部141b、142bを有している。そして、電極体接続部131は負極側端部141bに接合され、電極体接続部132は負極側端部142bに接合されている。
The negative electrode
また、導電性部材410は、正極側のスペーサ510と負極側のスペーサ520との間に配置されている。つまり、導電性部材410は、スペーサ510との距離の方が、スペーサ520との距離よりも近くなるように配置されている。
The
ここで、スペーサ510は、電極体140の正極側端部140a及び正極集電体120を覆うように配置されている。つまり、スペーサ510は、正極側端部141a及び142aに接合された電極体接続部121及び122を、両側から挟み込むように配置されている。なお、詳細には、スペーサ510は、正極集電体120を覆う金属箔420をさらに覆うように配置されている。また、スペーサ510は、容器100の本体111の内壁に当接して配置されている。
Here, the
また、スペーサ520は、電極体140の負極側端部140b及び負極集電体130を覆うように配置されている。つまり、スペーサ520は、負極側端部141b及び142bに接合された電極体接続部131及び132を、両側から挟み込むように配置されている。また、スペーサ520は、容器100の本体111の内壁に当接して配置されている。
The
金属箔420は、導電性部材410と電極体140との間に配置される金属箔である。具体的には、金属箔420は、電極体140と容器100の長側面との間、つまり、電極体140と導電性部材410との間に配置されている。
The
また、金属箔420は、端部が、正極集電体120とスペーサ510との間に配置されている。具体的には、金属箔420は、端部が、正極集電体120の電極体接続部121及び122の全体を覆うように、電極体接続部121及び122とスペーサ510との間に配置されている。つまり、金属箔420は、端部が、正極集電体120の電極体接続部121及び122と接続されている。
Further, the end of the
さらに具体的には、金属箔420は、内面(電極体140側の面)が電極体140の外面と正極集電体120の電極体接続部121及び122とに当接し、外面(容器100側の面)が導電性部材410の内面(電極体140側の面)とスペーサ510とに当接して、配置されている。
More specifically, the
ここで、電極体140の外面にはセパレータが配置されているが、金属箔420は、正極集電体120の電極体接続部121及び122を介して、電極体140の正極と電気的に接続される。なお、金属箔420は、金属製の箔状部材であれば材質は限定されないが、アルミニウムまたはアルミニウム合金など、電極体140の正極基材層や正極集電体120と同等の材質であるのが好ましい。
Here, a separator is disposed on the outer surface of the
これにより、導電性部材410と電極体140とは、金属箔420と正極集電体120とを介して電気的に接続される。そして、導電性部材410は高抵抗の導電性部材であるため、電極体140と容器100とは、導電性部材410を介して電気的に接続される。具体的には、導電性部材410は、電極体140の正極と容器100とを電気的に接続する。
As a result, the
また、金属箔420は、正極集電体120と負極集電体130との間に配置され、また、正極側のスペーサ510と負極側のスペーサ520との間に配置されている。なお、金属箔420は、負極集電体130とスペーサ520との間には配置されていない。このため、金属箔420は、導電性部材410と同様、正極集電体120との距離の方が負極集電体130との距離よりも近くなるように配置され、また、スペーサ510との距離の方が、スペーサ520との距離よりも近くなるように配置されている。
The
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10によれば、電極体140と容器100とは、電極体140と容器100との間に配置された導電性部材410を介して、電気的に接続されている。ここで、導電性部材410は、絶縁性材料を基材とした導電性を有する部材であるため、高抵抗の導電性部材である。このため、電極体140の正極と負極とが容器100を介して短絡した場合でも、電極体140と容器100とは高抵抗の導電性部材である導電性部材410を介して電気的に接続されていることから、電極体140から容器100へ大電流が流れるのを抑制することができる。
As described above, according to the
また、導電性部材410は、導電性の部材が所定の割合で混合された樹脂から形成されているため、導電性の部材を所定の割合で樹脂に混合することで、簡易に、導電性部材410を形成することができる。
In addition, since the
また、電極体140と容器100の短側面との間は、スペースが広く空いている場合が多く、そこに導電性部材410を配置する場合には、導電性部材410の厚さを厚くする必要があるため、導電性部材410の重量アップやコストアップにつながる。これに対し、電極体140は、容器100の長側面に当接するように配置されるため、導電性部材410を電極体140と容器100の長側面との間に配置することで、導電性部材410として厚みの薄い導電性フィルムを用いることができる。
In addition, there is often a large space between the
また、導電性部材410は、電極体140の正極と電気的に接続されており、正極集電体120との距離の方が負極集電体130との距離よりも近くなるように配置されている。つまり、導電性部材410は、電極体140の正極と導通しているため、電極体140の負極と導通しないように、負極側から離して配置されている。これにより、電極体140の正極と負極とが導電性部材410を介して短絡するのを抑制することができる。
In addition, the
また、導電性部材410と電極体140との間に金属箔420を配置することで、容易に、電極体140と導電性部材410とを電気的に接続することができる。
In addition, by disposing the
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。
(Modification 1)
Next, Modification 1 of the above embodiment will be described.
図7は、本発明の実施の形態の変形例1に係る蓄電素子11の構成を示す平面図である。なお、同図は、蓄電素子11を側方から見た場合の内部構成を示す図であり、容器100の本体111を透過して容器100の内部を示している。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of
上記実施の形態では、導電性部材410は、正極集電体120との距離の方が負極集電体130との距離よりも近くなるように配置されていることとした。しかし、本変形例では、同図に示すように、蓄電素子11が有する導電性部材411は、正極集電体120との距離の方が、負極集電体130との距離よりも遠くなるように配置されている。
In the above embodiment, the
つまり、導電性部材411は、正極集電体120との距離P2の方が、負極集電体130との距離Q2よりも遠くなるように(距離P2の方が距離Q2よりも大きくなるように)、配置されている。
That is, the
なお、蓄電素子11が有する導電性部材411以外の構成においては、上記実施の形態における蓄電素子10が有する構成と同様であるため、説明は省略する。
Note that the configuration other than the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例1に係る蓄電素子11によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、導電性部材411の面積を自由に変更可能であるため、電極体140と容器100との間の抵抗値を容易に制御することができる。
As described above, according to
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。
(Modification 2)
Next, a second modification of the above embodiment will be described.
図8は、本発明の実施の形態の変形例2に係る蓄電素子12の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、蓄電素子12の正極側(X軸方向マイナス側)をXY平面に平行な平面で切断した場合の断面を示す図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of
同図に示すように、蓄電素子12は、上記実施の形態における蓄電素子10の金属箔420に代えて、金属箔430を有している。なお、蓄電素子12が有する金属箔430以外の構成においては、上記実施の形態における蓄電素子10が有する構成と同様であるため、説明は省略する。
As shown in the figure, the
金属箔430は、電極体140の正極に電気的に接続される正極集電体120と電極体140との間に配置されるとともに、電極体140の最外周のセパレータと導電性部材410との間に配置されている。
The
具体的には、金属箔430は、電極体140の正極側端部140aの正極側端部141aと正極集電体120の電極体接続部121との間に配置され、正極側端部141a及び電極体接続部121とともに接合されている。また、金属箔430は、正極側端部140aの正極側端部142aと正極集電体120の電極体接続部122との間に配置され、正極側端部142a及び電極体接続部122とともに接合されている。
Specifically, the
また、上記実施の形態と同様に、電極体140の最外周にはセパレータが配置されており、金属箔430は、当該セパレータと導電性部材410との間に配置されている。
Similarly to the above embodiment, a separator is disposed on the outermost periphery of the
これにより、上記実施の形態と同様に、電極体140の最外周がセパレータの場合において、金属箔430を介して、電極体140の正極と導電性部材410とを電気的に接続することができる。
Thereby, similarly to the said embodiment, when the outermost periphery of the
また、金属箔430は、電極体140と一体に形成されていてもよい。つまり、図9に示すように、金属箔430として電極体140の最外周の正極基材層を用いることで、電極体140の正極と導電性部材410とを電気的に接続することができる。図9は、本発明の実施の形態の変形例2の他の例に係る電極体140の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、巻回された電極体140の最外周を展開した状態を示す図である。
Further, the
つまり、図9に示すように、電極体140は、正極141、セパレータ142及び負極143を有している。そして、正極141は、電極体140の最外周に相当する部分に、正極活物質が塗布されていない正極基材層である金属箔430を有している。つまり、正極活物質を塗布することなく正極基材層を延長することで、金属箔430を有する正極141を形成することができる。
That is, as shown in FIG. 9, the
これにより、電極体140が巻回された状態において金属箔430が最外周に位置するため、図8に示された構成と同様の構成を実現することができる。
Thereby, since the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例2に係る蓄電素子12によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、正極集電体120と電極体140との間、かつ電極体140の最外周のセパレータと導電性部材410との間に金属箔430を配置することで、容易に、電極体140の正極と導電性部材410とを電気的に接続することができる。
As described above, according to
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。
(Modification 3)
Next, Modification 3 of the above embodiment will be described.
図10は、本発明の実施の形態の変形例3に係る蓄電素子13の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、蓄電素子13の正極側(X軸方向マイナス側)をXY平面に平行な平面で切断した場合の断面を示す図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of
同図に示すように、蓄電素子13は、上記実施の形態における蓄電素子10の導電性部材410及び金属箔420は有しておらず、また、スペーサ510に代えて、導電性部材440を有している。なお、蓄電素子13が有する導電性部材440以外の構成においては、上記実施の形態における蓄電素子10が有する構成と同様であるため、説明は省略する。
As shown in the figure, the
導電性部材440は、電極体140の正極に電気的に接続される正極集電体120と容器100との間に配置されるスペーサである。つまり、導電性部材440は、電極体140の正極側端部140aの正極側端部141a、142aに接合された正極集電体120の電極体接続部121、122に当接するとともに、容器100の本体111の内壁に当接して配置されている。
The
なお、導電性部材440は、上記実施の形態における蓄電素子10の導電性部材410と同様の材質によって形成された高抵抗の導電性部材である。これにより、導電性部材440は、電極体140の正極と容器100とを高抵抗で電気的に接続する。
Note that the
以上のように、本発明の実施の形態の変形例3に係る蓄電素子12によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、導電性部材440は、正極集電体120と容器100との間に配置されるスペーサであるため、正極集電体120を介して電極体140の正極と容器100とを電気的に接続することで、容易に、電極体140の正極と容器100とを電気的に接続することができる。
As described above, according to
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the power storage device according to the embodiment of the present invention and the modification thereof has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the modification. In other words, it should be considered that the embodiment and its modification disclosed this time are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、導電性部材及び金属箔は、電極体140の正極に電気的に接続されることとしたが、当該導電性部材または金属箔は、電極体140の負極に電気的に接続されることにしてもかまわない。ただし、容器100の腐食防止等の観点から、当該導電性部材及び金属箔は、電極体140の正極に電気的に接続されるのが好ましい。
For example, in the above-described embodiment and the modification thereof, the conductive member and the metal foil are electrically connected to the positive electrode of the
また、上記実施の形態及びその変形例では、導電性部材及び金属箔は、電極体140の周りを囲うように配置されていることとしたが、当該導電性部材または金属箔は、電極体140の一部に当接する構成でもかまわない。
Moreover, in the said embodiment and its modification, although the electroconductive member and metal foil were arrange | positioned so that the circumference | surroundings of the
また、上記実施の形態及びその変形例1では、金属箔420は、端部が、正極集電体120の電極体接続部121及び122の全体を覆うように配置されていることとしたが、金属箔420は、正極集電体120の電極体接続部121及び122の一部に当接する構成でもかまわない。
Moreover, in the said embodiment and its modification 1, although the
また、上記実施の形態及びその変形例では、導電性部材及び金属箔は、電極体140と容器100の長側面との間に配置されることとした。しかし、導電性部材及び金属箔は、電極体140と容器100の短側面との間、または、電極体140と容器100の底面との間に配置される構成でもかまわない。
In the above embodiment and its modifications, the conductive member and the metal foil are disposed between the
また、上記実施の形態及びその変形例では、導電性部材は、柔軟性の高いフィルム状の部材であることとしたが、導電性部材は、柔軟性の低い板状の部材などであってもよい。 Moreover, in the said embodiment and its modification, although the electroconductive member was a film-like member with high flexibility, even if an electroconductive member is a plate-like member with low flexibility, etc. Good.
また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子は、1つの電極体しか備えていないこととしたが、蓄電素子は、2つ以上の電極体を備えていることにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment and its modification, although the electrical storage element was provided with only one electrode body, the electrical storage element may be provided with the 2 or more electrode body.
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、上記変形例1または2に、変形例3を加えた構成などでもかまわない。 Moreover, the form constructed | assembled combining the said embodiment and the said modification arbitrarily is also contained in the scope of the present invention. For example, a configuration obtained by adding Modification 3 to Modification 1 or 2 may be used.
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、蓄電素子が備える導電性部材としても実現することができる。 Note that the present invention can be realized not only as such a power storage element, but also as a conductive member included in the power storage element.
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention is applicable to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10、11、12、13 蓄電素子
100 容器
110 蓋体
111 本体
120 正極集電体
121、122 電極体接続部
130 負極集電体
131、132 電極体接続部
140 電極体
140a、141a、142a 正極側端部
140b、141b、142b 負極側端部
141 正極
142 セパレータ
143 負極
200 正極端子
300 負極端子
410、411、440 導電性部材
420、430 金属箔
510、520 スペーサ
10, 11, 12, 13
Claims (7)
前記電極体と前記容器との間に配置される部材であって、絶縁性材料を含有した導電性部材を備え、
前記電極体の前記正極または前記負極と前記容器とは、前記導電性部材を介して電気的に接続される
蓄電素子。 An electrical storage element comprising an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and a container in which the electrode body is accommodated,
A member disposed between the electrode body and the container, comprising a conductive member containing an insulating material;
The positive electrode or the negative electrode of the electrode body and the container are electrically connected via the conductive member.
請求項1に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 1, wherein the conductive member is formed of a resin in which conductive members are mixed at a predetermined ratio.
請求項1または2に記載の蓄電素子。 The power storage device according to claim 1, wherein the conductive member is a conductive film disposed between the electrode body and a long side surface of the container.
前記電極体の正極と前記容器とを電気的に接続しており、
前記電極体の正極に電気的に接続される正極集電体との距離の方が、前記電極体の負極に電気的に接続される負極集電体との距離よりも近くなるように配置されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電素子。 The conductive member is
Electrically connecting the positive electrode of the electrode body and the container;
The electrode body is arranged such that the distance from the positive electrode current collector electrically connected to the positive electrode of the electrode body is closer than the distance from the negative electrode current collector electrically connected to the negative electrode of the electrode body. The electrical storage element of any one of Claims 1-3.
前記導電性部材と前記電極体との間に配置される金属箔を備え、
前記導電性部材と前記電極体とは、前記金属箔を介して電気的に接続される
請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電素子。 further,
A metal foil disposed between the conductive member and the electrode body;
The electric storage element according to claim 1, wherein the conductive member and the electrode body are electrically connected via the metal foil.
請求項5に記載の蓄電素子。 The metal foil is disposed between a positive electrode current collector electrically connected to a positive electrode of the electrode body and the electrode body, and between the outermost separator of the electrode body and the conductive member. The electricity storage device according to claim 5, wherein
請求項1または2に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 1, wherein the conductive member is a spacer disposed between a positive electrode current collector electrically connected to a positive electrode of the electrode body and the container.
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