JP2016110747A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】厚み調整部材を用いた厚み調整を簡単に行うことができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供すること。【解決手段】二次電池10の電極組立体12は、捲回軸線Lが延びる方向から見て扁平な形状であり、かつ短手方向に沿って第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25が平面状に積層された平坦部12dを備える。電極組立体12は、平坦部12dに積層された厚み調整部材30を含むとともに、該厚み調整部材30を覆って電極組立体12の最外層を構成する電極被覆部23aを第1のセパレータ23に有する。電極組立体12は、電極被覆部23aを電極組立体12に固定した固定テープ40を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回した捲回型の電極組立体を備えた蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば両面に活物質層が形成された帯状の正極電極と負極電極とが、セパレータを間に挟んだ状態で捲回された電極組立体をケース内に備える。
二次電池のうち、例えば、角型の二次電池の製造時には、正極電極、セパレータ、及び負極電極を捲回して扁平状の電極積層体を形成した後、電極積層体の捲回軸線が延びる方向から見た短手方向に沿って、電極積層体に荷重を加えた状態で拘束される。そして、電極積層体を拘束した状態での短手方向への長さが測定される。電極積層体の短手方向への長さが、所定の値の範囲内にあるか否かが判断される。
これは、電極積層体の短手方向への長さがケースの内寸より大きいと、その電極積層体はケースに収容できないからである。また、電極積層体の短手方向への長さがケースの内寸より小さすぎると、例えば、ケース内にて、電極組立体の短手方向の端面と、端面に対向するケースの内面との間の隙間が大きくなりすぎ、電極組立体がケース内で短手方向へ移動したりし、好ましくない。そこで、電極積層体の短手方向への長さが、ケースの内寸より小さい場合であっても、短手方向への長さが所定の値の範囲内にない場合は不適格品とみなされる。
一方、電極積層体の短手方向への長さが所定の値の範囲内にある場合には、ケースの内寸との差について、厚み調整部材を用いて調整される(例えば特許文献1参照)。図6に示すように、特許文献1では、捲回電極体(電極積層体)80の扁平面(平坦部)81と外装ケース本体90の内壁面91との間に、捲回電極体80を囲む袋状絶縁フィルム82を備える間隙充填部83が充填されている。この間隙充填部83によって、捲回電極体80の厚みが調整されるとともに、扁平面81と内壁面91の間が充填されている。
特許文献1に開示の間隙充填部83は、捲回電極体80の外側に配置されている。この場合、間隙充填部83によって捲回電極体80を厚み調整した状態を維持するには、捲回電極体80は、扁平面81と内壁面91との間に位置決めされ、間隙充填部83が捲回電極体80に対してずれないことが必要である。間隙充填部83を捲回電極体80に溶接等によって接合することはできないため、特許文献1では、間隙充填部83を、捲回電極体80を包む袋状絶縁フィルム82に接合している。
このため、袋状絶縁フィルム82に接合された間隙充填部83の厚みが、扁平面81と内壁面91との間の寸法に合致していないと、間隙充填部83を袋状絶縁フィルム82に再度接合、又は袋状絶縁フィルム82から剥がし取る作業が必要になり、厚み調整が非常に面倒である。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、厚み調整部材を用いた厚み調整を簡単に行うことができる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回した捲回型の電極組立体をケース内に備えた蓄電装置であって、前記電極組立体において、前記第1電極、前記第2電極及び前記セパレータの積層された方向を積層方向とすると、前記電極組立体の前記積層方向の外側から捲回軸線に向かって第1のセパレータ、前記第1電極、第2のセパレータ、及び前記第2電極の順番で積層されており、前記電極組立体は、前記捲回軸線が延びる方向から見て扁平な形状であり、かつ短手方向に沿って前記第1のセパレータ、前記第1電極、前記第2のセパレータ、及び前記第2電極が平面状に積層された平坦部を備えており、前記電極組立体は、前記平坦部における前記積層方向の外側の面と前記ケースの内面との間に介装された厚み調整部材を含むとともに、該厚み調整部材を覆って前記電極組立体の最外層を構成する電極被覆部を前記第1のセパレータ及び第2のセパレータの少なくとも一方に有し、かつ前記電極被覆部を前記電極組立体に固定した固定テープを備えることを要旨とする。
これによれば、電極組立体の厚み調整のために厚み調整部材が平坦部に積層されている。そして、積層された厚み調整部材は、電極被覆部によって積層方向の外側から覆われ、その電極被覆部に包み込まれている。さらに、厚み調整部材を覆った電極被覆部は、固定テープによって電極組立体に固定されている。このため、電極被覆部が解けることが抑制され、電極被覆部で包み込まれた厚み調整部材が電極組立体から脱落することが抑制される。すなわち、厚み調整部材によって電極組立体を厚み調整した状態を維持することができる。よって、厚み調整部材を電極組立体の周囲の部材に対し接合しなくてもよく、電極組立体の厚み調整の際に、厚み調整部材を接合したり、剥がし取る必要もなく、厚み調整を簡単に行うことができる。
また、蓄電装置について、前記厚み調整部材は、前記平坦部における前記積層方向の外側の両端面に積層されていてもよい。
これによれば、平坦部を、積層方向に沿った両外側から厚み調整部材によって保護することができる。
これによれば、平坦部を、積層方向に沿った両外側から厚み調整部材によって保護することができる。
また、蓄電装置について、前記蓄電装置は二次電池である。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回し、捲回軸線が延びる方向から見て扁平な形状の電極組立体をケース内に備えた蓄電装置の製造方法であって、前記電極組立体の積層方向の外側から前記捲回軸線に向かって第1のセパレータ、前記第1電極、第2のセパレータ及び前記第2電極が積層され、かつ扁平とされた電極積層体を製造し、該電極積層体において、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方が備え、前記第1電極及び第2電極が有する活物質層の終端より先の部分に設けられた電極被覆部を前記電極積層体として捲回する工程と、前記電極積層体に仮固定用テープを貼り付けて捲回状態を仮固定する工程と、前記電極積層体の捲回軸線が延びる方向から見た前記電極積層体の短手方向に沿った寸法を測定する工程と、前記寸法が予め決められた寸法より短い場合に、前記仮固定用テープを剥ぎ取り、捲回された前記電極被覆部を解いて、前記電極積層体の短手方向の両端の面のうちの少なくとも一面を露出させる工程と、前記露出させた面に厚み調整部材を積層する工程と、解いた前記電極被覆部で前記厚み調整部材を覆い、かつ前記電極被覆部を捲回する工程と、前記電極被覆部を前記電極積層体に固定テープで貼り付けて捲回状態を本固定する工程と、を含むことを要旨とする。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回し、捲回軸線が延びる方向から見て扁平な形状の電極組立体をケース内に備えた蓄電装置の製造方法であって、前記電極組立体の積層方向の外側から前記捲回軸線に向かって第1のセパレータ、前記第1電極、第2のセパレータ及び前記第2電極が積層され、かつ扁平とされた電極積層体を製造し、該電極積層体において、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方が備え、前記第1電極及び第2電極が有する活物質層の終端より先の部分に設けられた電極被覆部を前記電極積層体として捲回する工程と、前記電極積層体に仮固定用テープを貼り付けて捲回状態を仮固定する工程と、前記電極積層体の捲回軸線が延びる方向から見た前記電極積層体の短手方向に沿った寸法を測定する工程と、前記寸法が予め決められた寸法より短い場合に、前記仮固定用テープを剥ぎ取り、捲回された前記電極被覆部を解いて、前記電極積層体の短手方向の両端の面のうちの少なくとも一面を露出させる工程と、前記露出させた面に厚み調整部材を積層する工程と、解いた前記電極被覆部で前記厚み調整部材を覆い、かつ前記電極被覆部を捲回する工程と、前記電極被覆部を前記電極積層体に固定テープで貼り付けて捲回状態を本固定する工程と、を含むことを要旨とする。
これによれば、電極積層体の捲回状態を仮固定テープ用で仮固定し、電極積層体の寸法を測定した結果、厚み調整を行う必要がある場合には、仮固定用テープを剥ぎ取り、電極被覆部を解く。その後、厚み調整部材を積層し、その厚み調整部材を電極被覆部で覆いつつ捲回して固定テープを貼り付け、電極被覆部を本固定する。よって、積層された厚み調整部材は、電極被覆部によって外側から覆われ、その電極被覆部に包み込まれている。さらに、厚み調整部材を覆った電極被覆部は、固定テープによって電極積層体に固定されている。このため、電極被覆部が解けることが抑制され、電極被覆部で包み込まれた厚み調整部材が脱落することが抑制される。よって、厚み調整部材を電極組立体の周囲の部材に対し接合しなくても、電極積層体の厚み調整を簡単に行うことができ、電極組立体の厚み調整を簡単に行うことができる。また、電極積層体を仮固定した仮固定用テープを無くすことができる。
本発明によれば、厚み調整部材を用いた厚み調整を簡単に行うことができる。
以下、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法を二次電池、及び二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1又は図3(a)に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11に電極組立体12及び電解液(図示せず)が収容されている。ケース11は、有底四角筒状のケース本体13と、ケース本体13に電極組立体12を挿入するための開口部13aを塞ぐ矩形平板状の蓋体14とからなる。ケース本体13と蓋体14は、いずれも金属製(例えばステンレス製やアルミニウム製)である。二次電池10は角型電池であり、リチウムイオン電池である。ケース本体13は、長方形状の底板13bと、底板13bの対向する一対の短側縁から立設された短側壁13cと、底板13bの対向する一対の長側縁から立設された長側壁13dとを有する。電極組立体12は、ケース本体13の内部空間が直方体形状であることに対応させて、全体として直方体形状である。
図1又は図3(a)に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11に電極組立体12及び電解液(図示せず)が収容されている。ケース11は、有底四角筒状のケース本体13と、ケース本体13に電極組立体12を挿入するための開口部13aを塞ぐ矩形平板状の蓋体14とからなる。ケース本体13と蓋体14は、いずれも金属製(例えばステンレス製やアルミニウム製)である。二次電池10は角型電池であり、リチウムイオン電池である。ケース本体13は、長方形状の底板13bと、底板13bの対向する一対の短側縁から立設された短側壁13cと、底板13bの対向する一対の長側縁から立設された長側壁13dとを有する。電極組立体12は、ケース本体13の内部空間が直方体形状であることに対応させて、全体として直方体形状である。
図2及び図3(b)に示すように、電極組立体12は、長尺帯状の第1電極としての負極電極24と、長尺帯状の第1のセパレータ23と、長尺帯状の第2電極としての正極電極25と、長尺帯状の第2のセパレータ26と、を備える。電極組立体12は、第1のセパレータ23と、負極電極24と、第2のセパレータ26と、正極電極25とを、捲回軸線Lを中心に渦巻き状に捲回した捲回型の構成である。第1のセパレータ23及び第2のセパレータ26は、絶縁性を有する樹脂製(例えばポリエチレンなど)である。また、電極組立体12は、負極電極24が正極電極25の外層となる状態で捲回されている。電極組立体12において、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25が積層された方向を積層方向とする。電極組立体12では、その積層方向の外側から捲回軸線Lに向かって第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25の順番で積層されている。言い換えると、ケース本体13の内面から捲回軸線Lに向かって、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25の順番で積層されている。
正極電極25は、集電体としての長尺の矩形シート状の正極用金属箔25aと、その正極用金属箔25aの両面に帯状に設けられた正極活物質層25bと、を有する。正極電極25は、長手方向に延びる第1の辺25cに沿って正極活物質層25bの設けられていない正極未塗工部25dを一定幅で有する。
図3(a)に示すように、正極電極25は、巻き始めとなる長手方向の一端に正極活物質層25bの始端S1が位置し、図3(d)に示すように、正極電極25の巻き終わりとなる長手方向の他端に正極活物質層25bの終端S2が位置している。
図2に示すように、負極電極24は、集電体としての長尺の矩形シート状の負極用金属箔24aと、その負極用金属箔24aの両面に帯状に設けられた負極活物質層24bと、を有する。負極電極24は、長手方向に延びる第1の辺24cに沿って負極活物質層24bの設けられていない負極未塗工部24dを一定幅で有する。
図3(a)に示すように、負極電極24は、巻き始めとなる長手方向の一端に負極活物質層24bの始端T1が位置し、負極活物質層24bの始端T1は、電極組立体12の積層方向において、正極活物質層25bの始端S1と同じ位置にある。また、図3(d)に示すように、負極電極24の長手方向の他端に負極活物質層24bの終端T2が位置し、負極活物質層24bの終端T2は、電極組立体12の積層方向において、正極活物質層25bの終端T2と同じ位置にある。
図1に示すように、電極組立体12では、負極未塗工部24dが捲回軸線Lの延びる方向の第1端部12aに位置している。そして、電極組立体12は、第1端部12aに負極未塗工部24dを集めた負極接続部28を備え、負極接続部28は、負極未塗工部24dが、間に第1のセパレータ23及び第2のセパレータ26を挟まない状態で層状となっている。
また、電極組立体12では、正極未塗工部25dが捲回軸線Lの延びる方向の第2端部12b位置している。そして、電極組立体12は、第2端部12bに正極未塗工部25dを集めた正極接続部29を備え、正極接続部29は、正極未塗工部25dが、間に第1のセパレータ23及び第2のセパレータ26を挟まない状態で層状となっている。
電極組立体12の負極接続部28には、負極導電部材17の先端部が電気的に接続されている。負極導電部材17は、金属(本実施形態ではアルミニウム)からなる略矩形平板を例えばプレス加工などにより折り曲げて形成されている。負極導電部材17は、負極接続部28と電気的に接続される矩形平板状の接続部17aを備える。また、負極導電部材17は、接続部17aに連設され、電極組立体12の第1端部12aの面に沿って延びる導電部17bを備える。さらに、負極導電部材17は、導電部17bに連設され、電極組立体12の捲回軸線Lの延びる方向に沿って延び、かつ電極組立体12の周面と対向配置される端子接続部17cを備える。端子接続部17cには負極端子15が接続されている。
電極組立体12の正極接続部29には、正極導電部材18の先端部が電気的に接続されている。正極導電部材18は、金属(本実施形態では銅)からなる略矩形平板を例えばプレス加工などにより折り曲げて形成されている。正極導電部材18は、正極接続部29と電気的に接続される矩形平板状の接続部18aを備える。また、正極導電部材18は、接続部18aに連設され、電極組立体12の第2端部12bの面に沿って延びる導電部18bを備える。さらに、正極導電部材18は、導電部18bに連設され、電極組立体12の捲回軸線Lの延びる方向に沿って延び、かつ電極組立体12の周面と対向配置される端子接続部18cを備える。端子接続部18cには正極端子16が接続されている。
図3(a)に示すように、電極組立体12は、捲回軸線Lが延びる方向から見て扁平な形状である。電極組立体12は、捲回軸線Lが延びる方向から見た電極組立体12の長手方向の両端に曲げ部12cを備える。各曲げ部12cは、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25の曲げ領域が層状に重なる部分である。
また、図3(c)及び図3(d)に示すように、電極組立体12は、両方の曲げ部12cの間に平坦部12dを備える。平坦部12dは、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25が曲げられることなく平面状に積層された部位である。また、電極組立体12において、捲回軸線Lが延びる方向から見た短手方向の両端面、すなわち、平坦部12dにおける積層方向の外側の両端面は平面状であり、電極組立体12はその平面状の部分に平坦面12fを有する。以下の説明で単に「積層方向」という場合には、平坦部12dにおける第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26及び正極電極25の積層方向を意味するものとする。したがって、電極組立体12を、捲回軸線Lが延びる方向から見た短手方向は、積層方向でもある。そして、平坦部12dは、電極組立体12の積層方向の外側の両端面に平坦面12fを有する。
電極組立体12において、ケース11内では平坦部12dは、長側壁13dに対向している。そして、電極組立体12は、平坦面12fに積層された厚み調整部材30を備える。すなわち、電極組立体12は、平坦部12dにおける積層方向の外側の面(平坦面12f)と長側壁13dの内面との間に介装された厚み調整部材30を含む。厚み調整部材30は、所定の厚みの樹脂製のフィルムであり、積層方向に沿った平坦部12dの寸法(厚み)に対応し、1枚〜複数枚が重ねられる。厚み調整部材30の正面視形状は、電極組立体12の平坦部12dの正面視形状より僅かに小さい。そして、厚み調整部材30は、第1のセパレータ23によって積層方向の外側から覆われた状態で電極組立体12に固定されている。
図3(a)に示すように、第1のセパレータ23は、両方の終端S2,T2よりも先の部分に、帯状の電極被覆部23aを備える。電極被覆部23aは、第1のセパレータ23の部位のうち、捲回方向に沿って終端S2,T2を越え、電極組立体12を一周して再度、終端S2,T2を越えて曲げ部12cに至るまでの部位で形成されている。そして、電極被覆部23aは、両方の厚み調整部材30を外側から覆っており、電極組立体12の最外層を構成している。よって、第1のセパレータ23において、捲回終わりとなる終端は、電極被覆部23aの長手方向における先端である。第1のセパレータ23は、電極被覆部23aの先端を、固定テープ40によって電極組立体12に貼り付けることで、電極組立体12に固定されている。電極組立体12では、第1のセパレータ23が、厚み調整部材30に強く巻き付けられており、第1のセパレータ23の内側に厚み調整部材30が保持された状態で包み込まれている。
電極組立体12の平坦部12dと曲げ部12cの境界部分の、最も内周に位置する正極電極25から、最も外周に位置する第1のセパレータ23までの最短距離をaとし、曲げ部12cの頂点部分の、最も内周に位置する正極電極25から、最も外周に位置する第1のセパレータ23までの最短距離をbとする。この場合、電極組立体12に厚み調整部材30が含まれることから、値aは値bより長くなっている。
次に、二次電池10の製造方法について説明する。
まず、電極組立体12の前駆体である電極積層体42を製造する捲回工程を行う。捲回工程では、第1のセパレータ23が最外層、第1のセパレータ23の内側に負極電極24、この負極電極24の内側に第2のセパレータ26、第2のセパレータ26の内側に正極電極25が位置するように、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25を積層し、電極積層体42を製造する。なお、電極積層体42とは、厚み調整される前の電極組立体12のことであり、電極組立体12と同様に曲げ部12cと平坦部12dを備える。
まず、電極組立体12の前駆体である電極積層体42を製造する捲回工程を行う。捲回工程では、第1のセパレータ23が最外層、第1のセパレータ23の内側に負極電極24、この負極電極24の内側に第2のセパレータ26、第2のセパレータ26の内側に正極電極25が位置するように、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25を積層し、電極積層体42を製造する。なお、電極積層体42とは、厚み調整される前の電極組立体12のことであり、電極組立体12と同様に曲げ部12cと平坦部12dを備える。
そして、図4(a)に示すように、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25を扁平状に捲回して、電極積層体42を製造する。このとき、第1のセパレータ23において各終端S2,T2から先の部分にある電極被覆部23aを、電極積層体42の一部として捲回する。そして、第1のセパレータ23の電極被覆部23aが、電極積層体42の最外層を構成し、電極被覆部23aが積層方向両端の平坦面12fを覆うように捲回する。その後、電極積層体42が解けないように、第1のセパレータ23の先端部となる電極被覆部23aに仮固定用テープ39を貼り付け、電極積層体42の捲回状態を仮固定する。
次に、電極積層体42を積層方向から挟んで、電極積層体42に荷重を加える工程を行う。この工程は、電極積層体42を積層方向から挟んだ状態を維持する拘束治具を使用して行う。拘束治具は、金属板製の第1挟持部材51及び第2挟持部材52と、第1挟持部材51と第2挟持部材52の間隔を保持する保持部材(図示せず)とを含む。保持部材は、第1挟持部材51に挿通され、かつ第2挟持部材52に設けられた雌ねじ孔に螺合可能なボルトである。
そして、第1挟持部材51上に電極積層体42が載せられた状態で、その電極積層体42の平坦面12fに第2挟持部材52を載せる。第1挟持部材51に挿通した保持部材を、第2挟持部材52の雌ねじ孔に螺合する。すると、一対の挟持部材51,52により電極組立体12を積層方向両側から挟むことができる。なお、保持部材は、雌ねじ孔に強く螺合させず、増締め可能な状態に螺合する。
次に、挟み込んだ電極積層体42に積層方向へ荷重を付与する。
図示しないプレス装置が第2挟持部材52に向けて前進し、第2挟持部材52を介して電極積層体42に積層方向へ所定の荷重Fを加える。すると、第2挟持部材52が、保持部材の軸方向に沿って第1挟持部材51に向けて移動し、電極積層体42に押し付けられる。すると、電極積層体42の厚みが減っていく。
図示しないプレス装置が第2挟持部材52に向けて前進し、第2挟持部材52を介して電極積層体42に積層方向へ所定の荷重Fを加える。すると、第2挟持部材52が、保持部材の軸方向に沿って第1挟持部材51に向けて移動し、電極積層体42に押し付けられる。すると、電極積層体42の厚みが減っていく。
次に、拘束された状態にある電極積層体42において、電極積層体42の短手方向に沿った寸法、すなわち、電極積層体42の厚みを測定する工程を行う。そして、測定された電極積層体42の厚みに基づき、厚み調整部材30を用いて厚み調整を行うか否かを決定する。測定された電極積層体42の厚みが、予め決められた厚み(寸法)より短い場合は、厚み調整部材30を用いた厚み調整を行う。厚み調整を行う場合には、使用する厚み調整部材30の枚数を決定する。本実施形態では、2枚の厚み調整部材30を使用するとする。
次に、電極積層体42における積層方向(短手方向)の外側の両端面(平坦面12f)を露出させる工程を行う。この工程では、まず、電極積層体42に荷重を加えるのを一旦、解除し、第2挟持部材52を取り外した後、電極積層体42を別場所に移動させる。そして、仮固定用テープ39を電極積層体42から剥ぎ取る。
次に、図4(b)に示すように、捲回された電極被覆部23aを解き、次いで、両方の平坦面12fを露出させる。この場合、電極被覆部23aは、終端S2,T2に電極被覆部23aの根本が位置するまで、電極積層体42の一周に亘って解く。
次に、図4(c)に示すように、露出させた両方の平坦面12fに厚み調整部材30を積層する。その後、図4(d)に示すように、解いた電極被覆部23aによって片方の厚み調整部材30を覆うように電極被覆部23aを捲回した後、もう片方の厚み調整部材30を電極被覆部23aで覆うように捲回する。この工程では、解いた電極被覆部23aを、再度捲回することによって、両方の厚み調整部材30を覆う。
最後に、捲回した電極被覆部23aを電極積層体42に対し、固定テープ40で貼り付け、電極積層体42の捲回状態を本固定する工程を行う。この工程では、第1のセパレータ23における電極被覆部23aの先端部を、固定テープ40によって電極積層体42に貼り付ける。
その後、再度、拘束治具を使用して電極積層体42に荷重を加える。すると、電極積層体42は、一対の挟持部材51,52によって挟持されるとともに、一対の挟持部材51,52間の間隔、すなわち、電極積層体42の厚みが保持部材と雌ねじ孔により固定され、維持される。その結果、電極積層体42が厚み調整されて、厚み調整部材30を含む電極組立体12が形成される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)厚み調整部材30を電極組立体12の一部とし、その厚み調整部材30を第1のセパレータ23の電極被覆部23aで覆い、電極被覆部23aの内側に保持した。このため、厚み調整部材30を電極組立体12に位置決めするために、厚み調整部材30を電極積層体42や、電極組立体12を覆う樹脂フィルム等に接合する必要がない。したがって、厚み調整部材30を用いた厚み調整が容易となる。また、厚み調整部材30を積層した後の厚み測定においても、所望する厚みにならなかった場合は、仮固定用テープ39を剥がし、電極被覆部23aを解いて、厚み調整部材30を追加又は削減した後、電極被覆部23aで厚み調整部材30を覆って、固定テープ40で固定すればよい。この場合も、厚み調整部材30の接合や剥がす作業が不要であり、厚み調整作業が容易である。
(1)厚み調整部材30を電極組立体12の一部とし、その厚み調整部材30を第1のセパレータ23の電極被覆部23aで覆い、電極被覆部23aの内側に保持した。このため、厚み調整部材30を電極組立体12に位置決めするために、厚み調整部材30を電極積層体42や、電極組立体12を覆う樹脂フィルム等に接合する必要がない。したがって、厚み調整部材30を用いた厚み調整が容易となる。また、厚み調整部材30を積層した後の厚み測定においても、所望する厚みにならなかった場合は、仮固定用テープ39を剥がし、電極被覆部23aを解いて、厚み調整部材30を追加又は削減した後、電極被覆部23aで厚み調整部材30を覆って、固定テープ40で固定すればよい。この場合も、厚み調整部材30の接合や剥がす作業が不要であり、厚み調整作業が容易である。
(2)厚み調整部材30は、電極組立体12における短手方向(積層方向)の外側の両方の平坦面12f上に積層されている。このため、電極組立体12において、積層方向に沿った、捲回軸線Lから各厚み調整部材30の外面までの寸法が同じになる。よって、電極組立体12の積層方向に沿ったエネルギ密度の偏りを抑えることができる。
(3)二次電池10の製造において、電極積層体42の製造後、仮固定用テープ39で電極積層体42を仮固定する。電極積層体42に厚み調整部材30を積層する際は、仮固定した仮固定用テープ39を電極積層体42から剥ぎ取った後、平坦部12dに厚み調整部材30を積層する。そして、その厚み調整部材30を電極被覆部23aで覆って、その電極被覆部23aを固定テープ40で第1のセパレータ23に貼り付ける。このため、製造された電極組立体12においては、仮固定用テープ39を取り除いたものとすることができる。よって、仮固定用テープ39の厚みによって、電極組立体12の厚みにばらつきが生じてしまうことを抑制できる。
(4)厚み調整部材30は、第1のセパレータ23の電極被覆部23aによって覆われる。このため、電極被覆部23aによって厚み調整部材30、ひいては負極電極24及び正極電極25を保護することができる。
(5)厚み調整部材30を、第1のセパレータ23の電極被覆部23aで包み込んで電極組立体12に保持することができる。よって、厚み調整部材30を、電極組立体12における積層方向の外側に配置し、固定テープ40で貼り付けるだけの場合と比べると、厚み調整部材30の位置決め保持を強く行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図5に示すように、厚み調整部材30は、片方の平坦面12f上だけに積層してもよい。この場合、積層する厚み調整部材30の枚数は、電極積層体42の厚みに合わせて適宜設定される。電極組立体12の製造時、電極被覆部23aは、片方の平坦面12fが露出するように電極積層体42の半周に亘って解かれる。
○ 図5に示すように、厚み調整部材30は、片方の平坦面12f上だけに積層してもよい。この場合、積層する厚み調整部材30の枚数は、電極積層体42の厚みに合わせて適宜設定される。電極組立体12の製造時、電極被覆部23aは、片方の平坦面12fが露出するように電極積層体42の半周に亘って解かれる。
○ 第1電極を正極電極25とし、第2電極を負極電極24として、積層方向の外側から捲回軸線Lに向けて、第1のセパレータ23、正極電極25、第2のセパレータ26、及び負極電極24の順番で積層されていてもよい。
○ 実施形態では、電極積層体42の製造を、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25を扁平状に捲回して行ったが、これに限らない。例えば、電極積層体42の製造を、第1のセパレータ23、負極電極24、第2のセパレータ26、及び正極電極25を捲回軸線Lを中心として円形状に捲回した後、その捲回体を押し潰して扁平状にしてもよい。
○ 電極被覆部23aを第1のセパレータ23に設けたが、電極被覆部を第1のセパレータ23ではなく、第2のセパレータ26に設けてもよいし、第1のセパレータ23と第2のセパレータ26の両方に設けてもよい。
○ 実施形態では、負極電極24は、負極用金属箔24aの両面に負極活物質層24bを有するとしたが、負極用金属箔24aの片面のみに負極活物質層24bを有していてもよい。同様に、正極電極25は、正極用金属箔25aの両面に正極活物質層25bを有するとしたが、正極用金属箔25aの片面のみに正極活物質層25bを有していてもよい。
○ 実施形態では、二次電池10はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、他の二次電池であってもよい。要は、第1のセパレータ23、第2のセパレータ26及び電解液を介して負極活物質層24bと正極活物質層25bとの間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○ 蓄電装置は電気二重層コンデンサ等の他の蓄電装置に適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記電極被覆部は、前記セパレータにおいて、前記第1電極における活物質層の終端、及び前記第2電極における活物質層の終端を、捲回方向に沿って越えた部位によって形成されている蓄電装置。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記電極被覆部は、前記セパレータにおいて、前記第1電極における活物質層の終端、及び前記第2電極における活物質層の終端を、捲回方向に沿って越えた部位によって形成されている蓄電装置。
L…捲回軸線、S2,T2…終端、10…蓄電装置としての二次電池、12…電極組立体、12d…平坦部、23…第1のセパレータ、23a…電極被覆部、24…第1電極としての負極電極、24b…負極活物質層、25…第2電極としての正極電極、25b…正極活物質層、26…第2のセパレータ、30…厚み調整部材、39…仮固定用テープ、40…固定テープ、42…電極積層体。
Claims (4)
- 帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回した捲回型の電極組立体をケース内に備えた蓄電装置であって、
前記電極組立体において、前記第1電極、前記第2電極及び前記セパレータの積層された方向を積層方向とすると、前記電極組立体の前記積層方向の外側から捲回軸線に向かって第1のセパレータ、前記第1電極、第2のセパレータ、及び前記第2電極の順番で積層されており、
前記電極組立体は、前記捲回軸線が延びる方向から見て扁平な形状であり、かつ短手方向に沿って前記第1のセパレータ、前記第1電極、前記第2のセパレータ、及び前記第2電極が平面状に積層された平坦部を備えており、
前記電極組立体は、前記平坦部における前記積層方向の外側の面と前記ケースの内面との間に介装された厚み調整部材を含むとともに、該厚み調整部材を覆って前記電極組立体の最外層を構成する電極被覆部を前記第1のセパレータ及び第2のセパレータの少なくとも一方に有し、かつ前記電極被覆部を前記電極組立体に固定した固定テープを備えることを特徴とする蓄電装置。 - 前記厚み調整部材は、前記平坦部における前記積層方向の外側の両端面に積層されている請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 帯状の第1電極と第2電極をセパレータで絶縁した状態で捲回し、捲回軸線が延びる方向から見て扁平な形状の電極組立体をケース内に備えた蓄電装置の製造方法であって、
前記電極組立体の積層方向の外側から前記捲回軸線に向かって第1のセパレータ、前記第1電極、第2のセパレータ及び前記第2電極が積層され、かつ扁平とされた電極積層体を製造し、該電極積層体において、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方が備え、前記第1電極及び第2電極が有する活物質層の終端より先の部分に設けられた電極被覆部を前記電極積層体として捲回する工程と、
前記電極積層体に仮固定用テープを貼り付けて捲回状態を仮固定する工程と、
前記電極積層体の捲回軸線が延びる方向から見た前記電極積層体の短手方向に沿った寸法を測定する工程と、
前記寸法が予め決められた寸法より短い場合に、前記仮固定用テープを剥ぎ取り、捲回された前記電極被覆部を解いて、前記電極積層体の短手方向の両端の面のうちの少なくとも一面を露出させる工程と、
前記露出させた面に厚み調整部材を積層する工程と、
解いた前記電極被覆部で前記厚み調整部材を覆い、かつ前記電極被覆部を捲回する工程と、
前記電極被覆部を前記電極積層体に固定テープで貼り付けて捲回状態を本固定する工程と、を含むことを特徴とする蓄電装置の製造方法。
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JP2014244942A JP2016110747A (ja) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 |
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CN109983783A (zh) * | 2016-11-25 | 2019-07-05 | 住友理工株式会社 | 静电式换能器及其制造方法 |
CN110190319A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-30 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件和二次电池 |
CN112840493A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-05-25 | 三洋电机株式会社 | 方形二次电池 |
-
2014
- 2014-12-03 JP JP2014244942A patent/JP2016110747A/ja active Pending
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