JP2016110947A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery.
例えば、特許文献1に記載されたリチウムイオン二次電池は、圧延された金属箔から形成された長方形状の集電体と、集電体の短辺から突出するタブ部と、を有する複数の電極を備えている。 For example, a lithium ion secondary battery described in Patent Document 1 includes a plurality of rectangular current collectors formed from rolled metal foil, and a tab portion protruding from the short side of the current collector. It has an electrode.
上記特許文献1のリチウムイオン二次電池において、集電体の短辺方向が鉛直方向に沿うように電極を配置した場合、集電体が自重により短辺方向にたわんでしまうことがある。この場合、電極の配置位置が目標位置からずれてしまうおそれがある。 In the lithium ion secondary battery of Patent Document 1, when the electrodes are arranged so that the short side direction of the current collector is along the vertical direction, the current collector may bend in the short side direction by its own weight. In this case, the arrangement position of the electrodes may be shifted from the target position.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、集電体のたわみを抑制できるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the lithium ion secondary battery which can suppress the bending of a collector.
本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池は、少なくとも一対の電極を備えるリチウムイオン二次電池であって、電極は、圧延された金属箔から形成された長方形状の集電体と、集電体の長辺から突出するタブ部と、を有し、電極は、集電体の短辺方向が鉛直方向に沿うように配置されており、金属箔の圧延方向は、集電体の短辺方向に沿っている。 A lithium ion secondary battery according to one aspect of the present invention is a lithium ion secondary battery including at least a pair of electrodes, and the electrodes include a rectangular current collector formed from a rolled metal foil, and a current collector. And a tab portion protruding from the long side of the electric body, the electrode is arranged such that the short side direction of the current collector is along the vertical direction, and the rolling direction of the metal foil is the short side of the current collector. Along the side direction.
このリチウムイオン二次電池では、金属箔の圧延方向が集電体の短辺方向に沿っている。圧延された金属箔は、圧延方向と直交する方向と比較して、圧延方向に沿う方向に曲がり難い。したがって、このリチウムイオン二次電池では、集電体が短辺方向に曲がり難くなっている。このため、集電体の短辺方向が鉛直方向に沿うように電極を配置したとしても、集電体が自重により短辺方向にたわむことが抑制される。 In this lithium ion secondary battery, the rolling direction of the metal foil is along the short side direction of the current collector. Compared with the direction orthogonal to the rolling direction, the rolled metal foil is less likely to bend in the direction along the rolling direction. Therefore, in this lithium ion secondary battery, it is difficult for the current collector to bend in the short side direction. For this reason, even if it arrange | positions an electrode so that the short side direction of a collector may follow a perpendicular direction, it suppresses that a collector bends in a short side direction by dead weight.
また、本発明の一側面に係るリチウムイオン二次電池では、集電体とタブ部とは、一体に形成されていることが好ましい。この場合、部品点数を削減できると共に、集電体とタブ部とを接続する工程を省略できる。 In the lithium ion secondary battery according to one aspect of the present invention, it is preferable that the current collector and the tab portion are integrally formed. In this case, the number of parts can be reduced, and the step of connecting the current collector and the tab portion can be omitted.
本発明によれば、金属箔のたわみを抑制できるリチウムイオン二次電池を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery which can suppress the bending of metal foil can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池1の模式的断面図である。図2は、図1のII−II線における模式的断面図である。図3(a)は、負極30の模式的斜視図であり、図3(b)は、集電体32及びタブ部34の模式的正面図であり、図3(c)は、図3(b)のC部の拡大図である。図1及び図3(b)において、矢印Dは鉛直方向を示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3A is a schematic perspective view of the
図1及び図2に示すように、リチウムイオン二次電池1は、ケース10と電極組立体20とを備えている。ケース10は、例えば略直方体状の筐体である。ケース10は、例えばアルミニウム等の金属から形成されている。ケース10は、鉛直上方に開口した本体部12と、本体部12の開口を塞ぐ蓋部14と、を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium ion secondary battery 1 includes a
電極組立体20は、ケース10内に収容されている。電極組立体20は、負極30及び正極40(一対の電極)と、負極30と正極40との間に配置されたセパレータ50と、を有している。負極30及び正極40は、互いの間にセパレータ50を介しつつ、水平方向に沿って交互に積層されている。セパレータ50は、例えば微多孔膜であり、電解液を保持している。電解液は、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液である。また、ケース10の内部の空間は、電解液で満たされていてよい。
The
図3(a)及び図3(b)に示すように、負極30は、長方形状の集電体32と、タブ部34と、を有している。集電体32及びタブ部34は、金属箔(例えば銅箔)から形成されている。タブ部34は、例えば長方形状(矩形状)である。タブ部34は、集電体32の長辺32Aから突出している。より具体的には、タブ部34は、集電体32の長辺方向(長辺32Aが延びる方向)における一方側から突出している。また、タブ部34は、集電体32の短辺方向(短辺32Bが延びる方向)に沿って鉛直上方へ突出している。タブ部34は、タブ部34の長辺方向が集電体32の短辺方向に沿うように設けられている。この例では、集電体32とタブ部34とは、一体に形成されている。具体的には、集電体32及びタブ部34は、例えば、圧延された金属箔から一括して切り出されることにより形成されている。
As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the
図1に示すように、負極30は、集電体32の短辺方向が鉛直方向Dに沿うように配置されている。負極30は、タブ部34において導電部材60に電気的に接続されている。この導電部材60は、ケース10の蓋部14を貫通するように配置された負極端子62に電気的に接続されている。すなわち、負極30は、導電部材60を介して負極端子62に電気的に接続されている。蓋部14と負極端子62との間は、絶縁部材64A及び絶縁部材64Bによって絶縁されている。
As shown in FIG. 1, the
また、負極30は、集電体32を覆う負極活物質層36を有している。負極活物質層36は、集電体32の片面又は両面を覆ってよく、この例では両面を覆っている。負極活物質層36は、例えば、グラファイト若しくはハードカーボン等の炭素系材料、リチウムと合金化する元素(Sn若しくはSi)、リチウムと合金化する元素を有する元素化合物、又は、ポリアセチレン若しくはポリピロール等の高分子材料から形成される。負極活物質層36は、集電体32に活物質ペーストを塗工し、乾燥させることにより形成される。
The
集電体32及びタブ部34は、上述したように、圧延された金属箔から形成されている。ここで、図3(b)及び図3(c)に示すように、集電体32及びタブ部34を構成する金属箔の圧延方向Rは、集電体32の短辺方向に、すなわち鉛直方向Dに沿っている。金属箔の圧延方向とは、圧延工程において、一対のロール間に金属箔を通過させて加圧する際に金属箔が延びる方向を意味する。金属箔の圧延方向Rと鉛直方向Dとは、例えば平行であってもよい。つまり、金属箔の圧延方向Rと鉛直方向Dとは、一致していてもよい。なお、負極30は、例えば、圧延された金属箔から切り出された集電体32上に活物質ペーストを塗工し、乾燥させることにより形成されてもよい。或いは、負極30は、活物質ペーストが塗工された金属箔を一対のロール間に通過させて圧延した後、金属箔を集電体32及びタブ部34の形状に切り出すことにより形成されてもよい。
As described above, the
図3(c)に示すように、圧延された金属箔においては、金属箔を構成する結晶粒70が圧延方向Rに沿って延ばされている。これにより、例えば、圧延方向Rの結晶粒径(圧延方向における結晶粒70の最大長さ)が、圧延方向Rと直交する方向の結晶粒径(圧延方向と直交する方向における結晶粒70の最大長さ)よりも長くなっている。金属箔の圧延方向Rは、結晶粒70の配向方向と言い換えてもよい。
As shown in FIG. 3 (c), in the rolled metal foil,
続いて、正極40について説明する。正極40は、負極30と左右対称な形状を有している。以下、正極40について、負極30と異なる点について説明し、同一である点については説明を省略する。
Subsequently, the
正極40は、長方形状の集電体と、タブ部44と、を有している。正極40の集電体及びタブ部44は、金属箔(例えばアルミニウム箔)から形成されている。正極40では、タブ部44は、集電体の長辺方向における他方側(負極30のタブ部34が突出する側と反対側)から突出している。正極40は、導電部材60を介して正極端子66に電気的に接続されている。蓋部14と正極端子66との間は、絶縁部材64A及び絶縁部材64Bによって絶縁されている。また、正極40は、集電体を覆う正極活物質層46を有している。正極活物質層46は、集電体の片面又は両面を覆ってよく、この例では両面を覆っている。正極活物質層46は、例えば、リチウム及び遷移金属を含む複合酸化物(Li、Ni、Co及びMnを含む酸化物等)から形成される。
The
以上説明したリチウムイオン二次電池1の作用効果を説明する。以下、負極30を参照して説明するが、正極40についても同様の作用効果を奏する。
The effect of the lithium ion secondary battery 1 demonstrated above is demonstrated. Hereinafter, although it demonstrates with reference to the
リチウムイオン二次電池1では、集電体32を構成する金属箔の圧延方向Rが集電体32の短辺方向に沿っている。圧延された金属箔は、圧延方向Rと直交する方向と比較して、圧延方向Rに沿う方向に曲がり難い。したがって、リチウムイオン二次電池1では、集電体32が短辺方向に曲がり難くなっている。このため、集電体32の短辺方向が鉛直方向Dに沿うように負極30(電極)を配置したとしても、集電体32が自重により短辺方向にたわむことが抑制される。
In the lithium ion secondary battery 1, the rolling direction R of the metal foil constituting the
特に、リチウムイオン二次電池1では、製造時において負極30及び正極40を積層する際に、並べられた集電体32が自重によって短辺方向にたわんでしまうことが考えられる。この点、リチウムイオン二次電池1によれば、積層時に集電体32がたわんでしまうことを抑制できる。
In particular, in the lithium ion secondary battery 1, when the
また、リチウムイオン二次電池1では、集電体32とタブ部34とが一体に形成されている。このため、例えば、集電体32とタブ部34とを別部材として用意し、接合等の後工程によって接続する場合と比較して、部品点数を削減できる。また、集電体32とタブ部34とを接続する工程を省略できる。
In the lithium ion secondary battery 1, the
また、リチウムイオン二次電池1では、タブ部34は、集電体32の長辺32Aから鉛直上方へ突出している。したがって、例えば、タブ部34が集電体32の短辺32Bから水平方向へ突出する場合と比較して、ケース10内において電極組立体20の水平方向外側に形成されるデッドスペースを小さくすることができる。
In the lithium ion secondary battery 1, the
また、リチウムイオン二次電池1では、集電体32の短辺方向が鉛直方向Dに沿っており、タブ部34が集電体32の長辺32Aから鉛直上方へ突出している。仮に、集電体32の長辺方向が鉛直方向Dに沿うと共に、タブ部34が集電体32の短辺32Bから鉛直上方へ突出する場合、集電体32の下部とタブ部34との距離が離れるので、集電体32の下部においてはリチウムイオンが流れ難くなる。このため、集電体32の下部が充放電に寄与し難くなる。一方、本実施形態では、集電体32の短辺方向が鉛直方向Dに沿っており、タブ部34が集電体32の長辺32Aから鉛直上方へ突出していることから、集電体32の鉛直方向Dにおける長さを小さくすることができる。つまり、集電体32の下部とタブ部34との距離を近くすることができる。これにより、リチウムイオンを集電体32の下部にまで流れ易くすることができる。
In the lithium ion secondary battery 1, the short side direction of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、負極30及び正極40の双方において、集電体を構成する金属箔の圧延方向が集電体の短辺方向に沿っている例を説明したが、負極30及び正極40(一対の電極)の少なくとも一方において、金属箔の圧延方向が集電体の短辺方向に沿っていればよい。また、集電体32とタブ部34とが一体に形成されておらず、別部材として形成され、後工程において接続されてもよい。この場合、タブ部34は、圧延された金属箔から形成されてもよいし、例えば電解金属箔から形成されてもよい。また、負極30及び正極40の一方のみの集電体が、圧延された金属箔から形成されてもよい。
For example, in the above embodiment, the example in which the rolling direction of the metal foil constituting the current collector is along the short side direction of the current collector in both the
1…リチウムイオン二次電池、10…ケース、20…電極組立体、30…負極(電極)、32…集電体、32A…長辺、32B…短辺、34…タブ部、36…負極活物質層、40…正極(電極)、44…タブ部、46…正極活物質層、50…セパレータ、60…導電部材、62…負極端子、64A,64B…絶縁部材、66…正極端子、70…結晶粒、D…鉛直方向、R…圧延方向。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion secondary battery, 10 ... Case, 20 ... Electrode assembly, 30 ... Negative electrode (electrode), 32 ... Current collector, 32A ... Long side, 32B ... Short side, 34 ... Tab part, 36 ... Negative electrode
Claims (2)
前記電極は、圧延された金属箔から形成された長方形状の集電体と、前記集電体の長辺から突出するタブ部と、を有し、
前記電極は、前記集電体の短辺方向が鉛直方向に沿うように配置されており、
前記金属箔の圧延方向は、前記集電体の短辺方向に沿っている、リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising at least a pair of electrodes,
The electrode has a rectangular current collector formed from a rolled metal foil, and a tab portion protruding from a long side of the current collector,
The electrode is arranged so that the short side direction of the current collector is along the vertical direction,
The lithium ion secondary battery in which the rolling direction of the metal foil is along the short side direction of the current collector.
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