JP2016178028A - Electrode body and power storage element having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極と負極とを含む電極体、及び前記電極体を備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, and a power storage device including the electrode body.
従来から、正極電極及び負極電極を有する捲回電極体と、該捲回電極体を収納する電池容器とを備える扁平捲回形二次電池(以下、単に「二次電池」と称する。)が提供されている(例えば、特許文献1参照)。この捲回電極体は、巻き芯とセパレータとも有する。 Conventionally, a flat wound secondary battery (hereinafter simply referred to as “secondary battery”) including a wound electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and a battery container that houses the wound electrode body. Provided (see, for example, Patent Document 1). This wound electrode body has both a winding core and a separator.
前記巻き芯は、樹脂シートを扁平な筒状に捲回することで形成されている。そして、前記捲回電極体は、前記セパレータが介在するように重ね合わされた前記正極電極及び前記負極電極が巻き芯の周りに捲回されることによって形成されている。 The winding core is formed by winding a resin sheet into a flat cylindrical shape. The wound electrode body is formed by winding the positive electrode and the negative electrode, which are overlapped so that the separator is interposed, around a winding core.
前記捲回電極体では、前記巻き芯を構成する樹脂シートの捲き始め端部、該樹脂シートの捲き終わり端部、前記正極電極の捲き始め端部、及び前記負極電極の捲き始め端部の捲回方向の配置位置によって、前記正極電極及び前記負極電極の捲回中における巻き付け面(正極電極及び負極電極が巻き付けられている最中の該正極電極及び該負極電極の積層体における外周面)において、大きな段差部が生じることがあった。 In the wound electrode body, a winding start end portion of the resin sheet constituting the winding core, a winding end end portion of the resin sheet, a winding start end portion of the positive electrode, and a winding start end portion of the negative electrode Depending on the arrangement position in the rotation direction, on the winding surface during winding of the positive electrode and the negative electrode (the outer peripheral surface in the laminate of the positive electrode and the negative electrode while the positive electrode and the negative electrode are wound) In some cases, a large step portion was generated.
このような段差部が生じると、完成した(即ち、正極電極及び負極電極を捲回し終わった)捲回電極体の内部において、前記巻き芯と、前記正極電極又は前記負極電極との間や、前記正極電極と前記負極電極との間に隙間が生じる。この場合、前記二次電池の充放電が繰り返され、これに伴う前記正極電極及び前記負極電極の膨張、収縮が繰り返されると、前記隙間が生じた位置において該正極電極及び該負極電極に皺が生じ易い。 When such a step portion occurs, in the completed wound electrode body (that is, finished winding the positive electrode and the negative electrode), between the winding core and the positive electrode or the negative electrode, A gap is generated between the positive electrode and the negative electrode. In this case, when the secondary battery is repeatedly charged and discharged, and the expansion and contraction of the positive electrode and the negative electrode are repeated, the positive electrode and the negative electrode are wrinkled at the position where the gap is generated. It is likely to occur.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、充放電を繰り返したときに正極及び負極において皺が発生し難い電極体、及び該電極体を備える蓄電素子を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide an electrode body which is hard to generate | occur | produce a wrinkle in a positive electrode and a negative electrode when charging / discharging is repeated in view of this situation, and an electrical storage element provided with this electrode body.
本発明に係る電極体は、
帯状のシートを扁平な筒状に巻回することで構成される巻芯であって、前記シートの長手方向の第一端が内周面に位置すると共に前記シートの長手方向の前記第一端と反対側の第二端が外周面に位置する巻芯と、
互いに絶縁された状態で前記巻芯の外周面に同方向に巻回された帯状の正極及び負極と、を備え、
前記第一端及び前記第二端は、前記巻芯の周方向において互いにずれた位置に配置され、
前記正極及び前記負極のそれぞれは、前記巻芯の外周面に直接的または間接的に配置される始端を有し、
前記正極又は前記負極の何れか一方は、前記始端が前記周方向において前記第二端と隣り合うように配置された状態で、前記第二端から前記シートの延びる向きと反対向きに前記始端から延び、又は、前記始端が前記第二端の配置位置から前記扁平な巻芯の厚み方向にずれた位置において該厚み方向と直交する前記巻き芯の扁平方向に該第二端と並ぶように配置された状態で、前記第二端から前記シートの延びる向きと反対向きに前記始端から延びる。
The electrode body according to the present invention comprises:
A winding core configured by winding a belt-like sheet into a flat cylindrical shape, wherein the first end in the longitudinal direction of the sheet is located on the inner peripheral surface and the first end in the longitudinal direction of the sheet A core whose second end opposite to the outer peripheral surface is located on the outer peripheral surface;
A belt-like positive electrode and a negative electrode wound in the same direction on the outer peripheral surface of the core in a state of being insulated from each other;
The first end and the second end are arranged at positions shifted from each other in the circumferential direction of the core,
Each of the positive electrode and the negative electrode has a starting end disposed directly or indirectly on the outer peripheral surface of the core,
Either the positive electrode or the negative electrode is disposed from the start end in a direction opposite to the extending direction of the sheet from the second end in a state where the start end is disposed adjacent to the second end in the circumferential direction. Extending or arranged so that the starting end is aligned with the second end in the flat direction of the core perpendicular to the thickness direction at a position shifted from the arrangement position of the second end in the thickness direction of the flat core In this state, the sheet extends from the starting end in a direction opposite to the extending direction of the sheet from the second end.
かかる構成によれば、シートの第二端から延びる部位と、前記一方の極板(正極又は負極)の始端から延びる部位とが、巻芯の周方向に並び、又は、前記厚み方向に互いにずれた位置で前記扁平方向に並ぶことで、前記一方の極板の始端から延びる部位と、シートの第二端から延びる部位とが前記厚み方向に重なる場合に比べ、前記扁平方向の各位置における前記厚み方向の積層数(前記厚み方向におけるシート、正極、及び負極の全積層数)のバラツキを抑えることができる。これにより、前記扁平方向に隣り合う部位間での積層数の差によって生じる巻き付け面(正極及び負極が巻き付けられている最中の該正極及び該負極による積層体22の外周面)での段差部の数を抑えることができ、その結果、充放電が繰り返されたときの前記段差部に起因する皺の発生を抑えることができる。
According to such a configuration, the part extending from the second end of the sheet and the part extending from the starting end of the one electrode plate (positive electrode or negative electrode) are aligned in the circumferential direction of the core, or shifted from each other in the thickness direction. By aligning in the flat direction at a certain position, the portion extending from the starting end of the one electrode plate and the portion extending from the second end of the sheet overlap with each other in the thickness direction. Variation in the number of stacks in the thickness direction (the total number of stacks of sheets, positive electrodes, and negative electrodes in the thickness direction) can be suppressed. Thus, the stepped portion on the winding surface (the outer peripheral surface of the
前記電極体では、
前記正極又は前記負極の何れか他方の極板は、前記始端が前記第一端の配置位置から前記厚み方向にずれた位置において前記扁平方向に該第一端と並ぶように配置された状態で、前記第一端から前記シートの延びる向きと反対向きに前記始端から延びる、ことが好ましい。
In the electrode body,
The other electrode plate of the positive electrode or the negative electrode is arranged in a state where the start end is aligned with the first end in the flat direction at a position shifted from the arrangement position of the first end in the thickness direction. It is preferable that the first end extends from the start end in a direction opposite to the direction in which the sheet extends.
このように、シートの第一端から延びる部位と、前記他方の極板(負極又は正極)の始端から延びる部位とが、前記厚み方向に互いにずれた位置で前記扁平方向に並ぶことで、前記他方の極板の始端から延びる部位と、シートの第一端から延びる部位とが前記厚み方向に重なることで生じる前記扁平方向の各位置における前記厚み方向の積層数(前記厚み方向におけるシート、正極、及び負極の全積層数)のバラツキをより抑えることができる。これにより、前記扁平方向に隣り合う部位間での積層数の差によって生じる巻き付け面での段差部の数をより抑えることができ、その結果、充放電が繰り返されたときの前記段差部に起因する皺の発生をより確実に抑えることができる。 Thus, the portion extending from the first end of the sheet and the portion extending from the starting end of the other electrode plate (negative electrode or positive electrode) are aligned in the flat direction at positions shifted from each other in the thickness direction, The number of stacked layers in the thickness direction at each position in the flat direction (the sheet in the thickness direction, the positive electrode) generated by overlapping the portion extending from the starting end of the other electrode plate and the portion extending from the first end of the sheet in the thickness direction. , And the total number of laminated negative electrodes) can be further suppressed. Thereby, it is possible to further suppress the number of stepped portions on the winding surface caused by the difference in the number of layers between the adjacent portions in the flat direction, and as a result, due to the stepped portions when charging and discharging are repeated. It is possible to more reliably suppress the occurrence of wrinkles.
前記巻芯は、
前記扁平方向に間隔をあけて対向する一対の湾曲部と、
前記厚み方向に間隔をあけて対向する一対の直線部あって、前記湾曲部の対応する端部同士を接続する一対の直線部と、を有し、
前記第一端と、前記第二端とは、前記直線部に対応する位置に配置されてもよい。
The core is
A pair of curved portions facing each other with a gap in the flat direction;
A pair of straight portions facing each other at an interval in the thickness direction, and having a pair of straight portions connecting corresponding ends of the curved portion,
The first end and the second end may be disposed at a position corresponding to the straight line portion.
かかる構成によれば、正極の始端から延びる部位、及び負極の始端から延びる部位が、巻芯の外周面における直線部に直接的又は間接的に配置されることとなるため、それぞれの始端から延びる部位が真っ直ぐな状態で正極及び負極が巻回され、これにより、正極の始端及び負極の始端において巻芯から離れようとする力(曲がった状態で配置された極板が真っ直ぐに戻ろうとする力)が生じ難くなり、その結果、正極の始端、及び負極の始端が巻芯の外面から離れることが抑えられる。 According to such a configuration, the portion extending from the starting end of the positive electrode and the portion extending from the starting end of the negative electrode are arranged directly or indirectly on the straight line portion on the outer peripheral surface of the core, and thus extend from the respective starting ends. The positive electrode and the negative electrode are wound in a state where the portion is straight, and this causes a force to move away from the winding core at the start end of the positive electrode and the start end of the negative electrode (a force that the electrode plate arranged in a bent state tries to return straight) ) Is less likely to occur, and as a result, the starting end of the positive electrode and the starting end of the negative electrode are prevented from separating from the outer surface of the core.
前記電極体では、
前記シートと前記正極との厚みの差、前記正極と前記負極との厚みの差、前記シートと前記負極との厚みの差のそれぞれが60μm以下であることが好ましい。
In the electrode body,
Each of the difference in thickness between the sheet and the positive electrode, the difference in thickness between the positive electrode and the negative electrode, and the difference in thickness between the sheet and the negative electrode are preferably 60 μm or less.
このように、各厚みの差を抑えることで、前記差に起因する段差部が巻き付け面に生じることを防ぐことができる。 In this way, by suppressing the difference in thickness, it is possible to prevent the stepped portion due to the difference from occurring on the winding surface.
本発明に係る蓄電素子は、
上記何れかの電極体と、
該電極体を収容するケースと、
該ケースの外側に配置される外部端子であって前記電極体と導通する外部端子と、を備える。
The electricity storage device according to the present invention is:
Any of the above electrode bodies;
A case for housing the electrode body;
An external terminal disposed outside the case and electrically connected to the electrode body.
かかる構成によれば、電極体において、シートの第二端から延びる部位と、前記一方の極板(正極又は負極)の始端から延びる部位とが、巻芯の周方向に並び、又は、前記厚み方向に互いにずれた位置で前記扁平方向に並ぶことで、前記扁平方向の各位置における前記厚み方向の積層数(前記厚み方向におけるシート、正極、及び負極の全積層数)のバラツキが抑えられ、これにより、前記扁平方向に隣り合う部位間での積層数の差によって生じる巻き付け面での段差部の数が抑えられる。その結果、正極及び負極が充放電に伴う膨張、収縮を繰り返しても、該正極及び負極に皺が発生することを抑えることができる。 According to such a configuration, in the electrode body, the portion extending from the second end of the sheet and the portion extending from the starting end of the one electrode plate (positive electrode or negative electrode) are arranged in the circumferential direction of the core, or the thickness. By arranging in the flat direction at positions shifted from each other in the direction, variation in the number of stacks in the thickness direction at each position in the flat direction (the total number of stacks of sheets, positive electrodes, and negative electrodes in the thickness direction) is suppressed, Thereby, the number of level | step-difference parts in the winding surface produced by the difference in the number of lamination | stacking between the site | parts adjacent to the said flat direction is suppressed. As a result, even if the positive electrode and the negative electrode are repeatedly expanded and contracted due to charge and discharge, generation of wrinkles in the positive electrode and the negative electrode can be suppressed.
以上より、本発明によれば、充放電が繰り返されたときに正極及び負極において皺が発生し難い電極体、及び該電極体を備える蓄電素子を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrode body in which wrinkles are unlikely to occur in the positive electrode and the negative electrode when charge and discharge are repeated, and a power storage device including the electrode body.
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図1乃至図12を参照しつつ説明する。蓄電素子には、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材の名称と異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of a power storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12. Examples of power storage elements include secondary batteries and capacitors. In the present embodiment, a chargeable / dischargeable secondary battery will be described as an example of a power storage element. In addition, the name of each structural member of this embodiment is in this embodiment, and may differ from the name of each structural member in background art.
本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。 The electricity storage device of this embodiment is a nonaqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the power storage element is a lithium ion secondary battery that utilizes electron transfer that occurs as lithium ions move. This type of power storage element supplies electrical energy. One or a plurality of power storage elements are used. Specifically, the storage element is used singly when the required output and the required voltage are small. On the other hand, when at least one of a required output and a required voltage is large, the power storage element is used in a power storage device in combination with another power storage element. In the power storage device, a power storage element used in the power storage device supplies electric energy.
蓄電素子は、図1〜図7に示すように、正極23及び負極24を含む電極体2と、電極体2を収容するケース3と、ケース3の外側に配置される外部端子4であって電極体2と導通する外部端子4と、を備える。また、蓄電素子1は、電極体2、ケース3、及び外部端子4の他に、電極体2と外部端子4とを導通させる集電体5等を有する。
As shown in FIGS. 1 to 7, the power storage element includes an
図3〜図9に示すように、電極体2は、巻芯21と、互いに絶縁された状態で巻芯21の外周面に同方向に巻回された帯状の正極23及び負極24と、を備える。電極体2においてリチウムイオンが正極23と負極24との間を移動することにより、蓄電素子1(電極体2)が充放電する。
As shown in FIGS. 3 to 9, the
巻芯21は、通常、絶縁材料によって形成される。巻芯21は、筒状である。本実施形態の巻芯21は、偏平な筒状である。具体的に、巻芯21は、間隔をあけて対向する一対の湾曲部211と、間隔をあけて互いに対向する一対の直線部212であって、湾曲部211の対応(一対の湾曲部211の並び方向に対向)する端部同士を接続する一対の直線部212と、を有する(図4参照)。各湾曲部211は、外側(互いに離間する方向)に突出するように湾曲する。一対の直線部212同士は、平行又は略平行である。尚、以下では、一対の湾曲部211が対向する方向を巻芯21の扁平方向、一対の直線部212が対向する方向を巻芯21の厚み方向、と称する場合がある。
The winding
本実施形態の巻芯21は、可撓性又は熱可塑性を有する帯状のシート210を扁平な筒状に巻回することによって形成される。この巻芯21では、図9に示すように、シート210の長手方向の一端(第一端)210aが巻芯21の内周面に位置すると共に、シート210の長手方向の他端(第二端:長尺方向において第一端と反対側の端)210bが巻芯21の外周面に位置する。これら第一端210a及び第二端210bは、巻芯21の周方向(シート210の巻回方向)において互いにずれた位置に配置される。
The
シート210は、合成樹脂によって形成される。シート210は、電解液に対して耐性を有する。シート210の厚みは、例えば、50μm〜200μmである。本実施形態のシート210の厚みは、例えば、150μmである。巻芯21を構成するシート210の材料は、合成樹脂に限定されず、アルミニウム、銅等の金属でもよい。
The
図7に示すように、積層体22は、正極23及び負極24が積層された(重ねられた)状態で巻芯21の周囲に巻回されることによって形成される。これら正極23及び負極24のそれぞれは、図8及び図9に示すように、巻芯21の外周面に直接的または間接的に配置される始端230、240を有する。
As shown in FIG. 7, the laminate 22 is formed by being wound around the
負極24の始端240は、前記周方向において、巻芯21の第二端210bと隣り合う位置に配置される。そして、負極24は、第二端210bから前記シートの延びる方向と反対方向に始端230から延びるように巻回される。また、負極24の始端240は、巻芯21の後述する直線部212の外周面上に配置される(本実施形態では、セパレータ25を介して巻芯21の直線部212の外面に配置される)。尚、図9では、便宜上、シート210の第二端210bと、負極24の始端240との間に間隔を設けている。
The starting
負極24は、金属箔と、金属箔の上に形成された負極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、銅箔である。負極24は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、負極活物質層の非被覆部(負極活物質層が形成されていない部位)241を有する。
The
正極23の始端230は、第一端210aの配置位置から前記厚み方向(図9におけるY軸方向)にずれた位置において前記扁平方向(図9におけるZ軸方向)にシート210の第一端210aと並ぶように配置される。そして、正極23は、第一端210aからシート210の延びる向きと反対向きに始端240から延びるように巻回される。また、正極23の始端230は、巻芯21の後述する直線部212の外周面上に配置される(本実施形態では、負極24及びセパレータ25を介して巻芯21の直線部212の外面に配置される)。
The starting
正極23は、金属箔と、金属箔の上に形成された正極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、アルミニウム箔である。正極23は、帯形状の短手方向である幅方向の他方(正極23の非被覆部231と反対側)の端縁部に、正極活物質層の非被覆部(正極活物質層が形成されていない部位)231を有する。正極23において正極活物質層が形成される部位を被覆部232と称する。正極23の被覆部(正極活物質層が形成される部位)232の幅は、負極24の被覆部242の幅よりも小さい。
The
尚、以上の正極23及び負極24と、シート210と、のそれぞれの厚みの差が60μm以下であることが好ましい。上述のように、本実施形態のシート210の厚みが150μmであるため、正極23の厚みが139μm〜155μm、負極24の厚みが120μm〜128μmであることが好ましい。
In addition, it is preferable that the difference of each thickness of the above
本実施形態の電極体2では、以上のように構成される正極23と負極24とがセパレータ25によって絶縁された状態で巻回されている。即ち、本実施形態の電極体2では、正極23、負極24、及びセパレータ25の積層体22が巻回される。
In the
セパレータ25は、絶縁性を有する帯状の部材である。セパレータ25は、正極23と負極24との間に配置される。これにより、電極体2(詳しくは、積層体22)において、正極23と負極24とが互いに絶縁される。また、セパレータ25は、ケース3内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子1の充放電時に、リチウムイオンが、セパレータ25を挟んで交互に積層される正極23と負極24との間を移動する。
The
セパレータ25の厚みは、12μm〜30μmである。セパレータの幅(帯形状の短手方向の寸法)は、負極24の被覆部242の幅より僅かに大きい。セパレータ25は、被覆部232、242同士が重なるように幅方向に位置ずれした状態において重ね合わされた正極23と負極24との間に配置される。このとき、正極23の非被覆部231と負極24の非被覆部241とは重なっていない。即ち、正極23の非被覆部231が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極24の非被覆部241が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向(正極23の非被覆部231の突出方向と反対の方向)に突出する。積層された状態の正極23、負極24、及びセパレータ25、即ち、積層体22が巻回されることによって、電極体2が形成される。正極23の非被覆部231又は負極24の非被覆部241のみが積層された部位によって、電極体2における非被覆積層部26が構成される。
The thickness of the
非被覆積層部26は、電極体2の各極に設けられる。即ち、正極23の非被覆部231のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における正極の非被覆積層部を構成し、負極24の非被覆部241のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における負極の非被覆積層部を構成する。
The uncoated
ケース3は、開口を有するケース本体31と、ケース本体31の開口を塞ぐ(閉じる)蓋板32と、を有する。ケース3は、電極体2及び集電体5等と共に、電解液を内部空間33に収容する。本実施形態のケース本体31は、扁平な有底角筒状である。
The
ケース3は、ケース本体31の開口周縁部34と、蓋板32の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース3は、ケース本体31と蓋板32とによって画定される内部空間33を有する。ケース3の開口周縁部34は、互いに平行である一対の長辺であって、一方向に長手をなす一対の長辺と、該一対の長辺の対向する端部のそれぞれに接続される一対の短辺とを有する。本実施形態では、ケース本体31の開口周縁部34と蓋板32の周縁部とは、溶接される。
The
以下では、図1に示すように、ケース3の開口周縁部34の長辺が延びる方向をX軸方向とし、ケース3の開口周縁部34の短辺が延びる方向をY軸方向(巻芯21の厚み方向)とし、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向をZ軸方向(巻芯21の扁平方向)とする。
In the following, as shown in FIG. 1, the direction in which the long side of the opening
外部端子4は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子4は、導電性を有する部材によって形成される。 The external terminal 4 is a part that is electrically connected to an external terminal of another power storage element or an external device. The external terminal 4 is formed of a conductive member.
集電体5は、ケース3内に配置され、電極体2と外部端子4とを接続する。この集電体5は、蓄電素子1の正極と負極とにそれぞれ配置される。各集電体5は、ケース3内において、電極体2の正極非被覆積層部26と、負極非被覆積層部26とにそれぞれ接続される。
The
また、蓄電素子1は、電極体2とケース3とを絶縁する絶縁部材6等も備える。本実施形態の絶縁部材6は、例えば、絶縁カバーである。図3〜図5に示すように、絶縁カバー6は、ケース3(詳しくはケース本体31)と電極体2との間に配置される。本実施形態の絶縁カバー6は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることによって袋状に形成される。
The
本実施形態の蓄電素子1では、袋状の絶縁カバー6に収容された状態の電極体2(詳しくは、電極体2及び集電体5)がケース3内に収容される。
In the
本実施形態に係る電極体2及び該電極体2を備える蓄電素子1は、以上の通りである。続いて、本実施形態に係る蓄電素子1の製造方法について、図8〜図11を参照しつつ説明する。
The
先ず、帯状のシート210が扁平な筒状に巻回されることによって、巻芯21が形成される。次に、図8に示すように、一対(二枚)のセパレータ25の始端(長手方向における巻始め側の端)が重ねられた状態で巻芯21の外周面にテープ、接着、溶着等によって固定される。この一対のセパレータ25は、重ねられた状態で、巻芯21を構成するシート210の巻回方向と同じ向きに巻芯21の外周面に巻回される。一対のセパレータ25が所定長さ巻回されたときに、一対のセパレータ25のうちの内側(巻芯21の内周面側)のセパレータ25と、巻芯21に既に巻回されているセパレータ25との間に負極24の始端240が配置され、巻回している一対のセパレータ25間に正極23の始端230が配置される。この状態、即ち、正極23及び負極24がセパレータ25によって互いに絶縁された状態で、一対のセパレータ25と共に正極23及び負極24が巻芯21に巻回される。以下、図9〜図11を参照しつつ、正極23の始端230、負極24の始端240、シート210の第一端210a及び第二端210bの位置関係をより具体的に説明する。尚、上述のように、セパレータ25の厚みが、正極23、負極24、及びシート210のそれぞれの厚みよりも十分に小さい(薄い)ため、図9〜図11では、正極23、負極24、及び巻芯21のみを示している。
First, the
図9及び図10に示すように、負極24の始端240が巻芯21の外周面における第二端210bと隣り合う位置(詳しくは、セパレータ25を介して当該位置)に配置される。そして、正極23の始端230が、巻芯21において、第一端210aからY軸方向(厚み方向)にずれた位置においてZ軸方向(扁平方向)に該第一端210aと並ぶように配置される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the starting
このとき、負極24の始端240は、Y軸方向において一方の直線部212と重なる位置に配置され、正極23の始端230も、Y軸方向において前記一方の直線部212と重なる位置に配置される。
At this time, the start end 240 of the
続いて、図11に示すように、負極24は、Z軸方向において、シート210が第二端210bから延出する方向とは反対方向に始端240から延出するように巻回される。また、正極23は、Z軸方向において、シート210が第一端210aから延出する方向とは反対方向に始端230から延出するように巻回される。本実施形態では、巻芯21を巻回中心周りに回転させることによって、正極23、負極24、及びセパレータ25が巻芯21の外周面に巻回される。
Subsequently, as illustrated in FIG. 11, the
このようにして、巻芯21の外周面に、正極23、負極24、及びセパレータ25が巻回されることによって、電極体2が得られる。
Thus, the
そして、上述の工程によって得られた電極体2が、ケース本体31の開口から該ケース本体31内に配置され、続いて、ケース本体31の開口が蓋板32によって塞がれる。これにより、電極体2がケース3内に収容され、蓄電素子1が得られる。
Then, the
以上のように、本実施形態に係る電極体2及びこの電極体2を備えた蓄電素子1では、シート210の第二端210bから延びる部位と、正極23及び負極24のうちの一方の極板(本実施形態の例では負極24)の始端240から延びる部位とが、巻芯21の周方向に並ぶ。このため、本実施形態の電極体2では、負極24の始端240から延びる部位と、シート210の第二端210bから延びる部位とがY軸方向に重なる電極体に比べ、Z軸方向の各位置におけるY軸方向の積層数(Y軸方向におけるシート210、正極23、及び負極24の全積層数)のバラツキが抑えられる。これにより、Z軸平方向に隣り合う部位(領域)間での積層数の差(即ち、シート210、正極23、及び負極24の巻き始め側の端部位置)によって生じる巻き付け面(正極23及び負極24が巻き付けられている最中の該正極23及び該負極24による積層体22の外周面)での段差部の数を抑えることができる。その結果、充放電が繰り返されたときの前記段差部に起因する皺の発生を抑えることができる。
As described above, in the
また、本実施形態の電極体2では、正極23は、始端230が第一端210aの配置位置からY軸方向にずれた位置においてZ軸方向に該第一端210aと並ぶように配置された状態で、Z軸方向において第一端210aからシート210の延びる方向と反対方向に始端230から延びている。このため、電極体2では、正極23の始端230から延びる部位と、シート210の第一端210aから延びる部位とがY軸方向に重なることで生じるZ軸方向の各位置におけるY軸方向の積層数のバラツキがより抑えられる。これにより、電極体2では、Z軸平方向に隣り合う部位(領域)間での積層数の差によって生じる巻き付け面での段差部の数がより抑えられる。その結果、電極体2では、充放電が繰り返されたときの前記段差部に起因する皺の発生がより確実に抑えられる。
Further, in the
本実施形態の電極体2では、シート210の第一端210aと第二端210bとが巻芯21の直線部212に対応する位置に配置されている。これにより、正極23の始端230から延びる部位、及び負極24の始端240から延びる部位は、巻芯21の外周面における直線部212に直接的又は間接的に配置されることとなる。このため、正極23及び負極24のそれぞれの始端230、240から延びる部位が真っ直ぐな状態で該正極23及び該負極24が巻芯21に巻回され、これにより、正極23の始端230及び負極24の始端240において巻芯21から離れようとする力(曲がった状態で配置された極板が真っ直ぐに戻ろうとする力)が生じ難くなる。その結果、正極23の始端230、及び負極24の始端240が巻芯21の外面から離れることが抑えられる。
In the
本実施形態の電極体2では、シート210と正極23との厚みの差、正極23と負極24との厚みの差、シート210と負極24との厚みの差のそれぞれが60μm以下である。このように、各厚みの差を抑えることで、電極体2において、前記差に起因する段差部が巻き付け面に生じることを防ぐことができる。
In the
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。 In addition, the electrical storage element of this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.
上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ(容量)は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。 In the said embodiment, although the case where it was used as a nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, lithium ion secondary battery) in which an electrical storage element can be charged / discharged was demonstrated, the kind and magnitude | size (capacity | capacitance) of an electrical storage element are arbitrary. . Moreover, in the said embodiment, although the lithium ion secondary battery was demonstrated as an example of an electrical storage element, it is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various secondary batteries, and other power storage elements such as electric double layer capacitors.
上記実施形態の電極体2では、負極24の始端240は、セパレータ25を介して巻芯21の周方向にシート210の第二端210bと隣り合う位置に配置されているが、この構成に限定されない。例えば、図12に示すように、負極24の始端240は、第二端210bの配置位置からY軸方向にずれた位置においてZ軸方向に該第二端210bと並ぶように配置されてもよい。この場合も、負極24は、Z軸方向において第二端210bからシート210の延びる向きと反対向きに始端240から延びるようにして、巻芯21に巻回される。尚、図12は、各端部210a、210b、230、240の位置を説明するための図であり、セパレータ25が正極23、負極24、及びセパレータ25のそれぞれより十分に薄いため、正極23、負極24、及びシート210のみを示している。
In the
上記実施形態の電極体2では、負極24の始端240が、巻芯21の周方向においてシート210の第二端210bと隣り合う位置に配置されているが、この構成に限定されない。例えば、電極体2において、正極23の始端230が、巻芯21の周方向においてシート210の第二端210bと隣り合う位置に配置されてもよい。この場合、負極24の始端240は、第一端210aの配置位置からY軸方向にずれた位置においてZ軸方向に該第一端210aと並ぶように配置される。この場合、負極24は、Z軸方向において第二端210bからシート210の延びる向きと反対向きに始端240から延びるようにして、巻芯21に巻回される。
In the
シート210の第一端210aを巻芯21の内周面に固定したり、シート210の第二端210bを巻芯21の外周面に固定したりする具体的な方法は限定されない。例えば、第一端210a及び第二端210bは、テープ、接着、溶着等によって固定されてもよい。また、巻芯21の外周面に、正極23の始端230や、負極24の始端240を固定する具体的な方法も限定されない。尚、前記テープの厚みは、60μm以下であることが好ましい。
The specific method of fixing the
上記実施形態の電極体2における巻芯21では、シート210の第一端210aから延びる部位と、第二端210bから延びる部分とが、Z軸方向において同じ向きに延びているが、この構成に限定されない。例えば、図13に示すように、巻芯21において、シート210の第一端210aから延びる部位と、第二端210bから延びる部位とが、Z軸方向において相反する向きに延びてもよい。尚、図13では、便宜上、シート210の第二端210bと、負極24の始端240との間に間隔をあけて図示している。また、図13は、各端部210a、210b、230、240の位置を説明するための図であり、セパレータ25が正極23、負極24、及びセパレータ25のそれぞれより十分に薄いため、正極23、負極24、及びシート210のみを示している。
In the core 21 in the
蓄電素子(例えば電池)は、図14に示すような蓄電装置(蓄電素子が電池の場合は電池モジュール)11に用いられてもよい。蓄電装置11は、少なくとも二つの蓄電素子1と、二つの(異なる)蓄電素子1同士を電気的に接続するバスバ部材12と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子1に適用されていればよい。
A power storage element (for example, a battery) may be used in a power storage device 11 (a battery module when the power storage element is a battery) 11 as shown in FIG. The
1…蓄電素子、2…電極体、21…巻芯、210…シート、210a…第一端、210b…第二端、211…湾曲部、212…直線部、22…積層体、23…正極、230…始端、231…非被覆部、232…被覆部、24…負極、240…始端、241…非被覆部、242…被覆部、25…セパレータ、26…非被覆積層部、正極非被覆積層部、負極非被覆積層部、3…ケース、31…ケース本体、32…蓋板、33…内部空間、34…開口周縁部、4…外部端子、5…集電体、6…絶縁部材(絶縁カバー)、11…蓄電装置、12…バスバ部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
互いに絶縁された状態で前記巻芯の外周面に同方向に巻回された帯状の正極及び負極と、を備え、
前記第一端及び前記第二端は、前記巻芯の周方向において互いにずれた位置に配置され、
前記正極及び前記負極のそれぞれは、前記巻芯の外周面に直接的または間接的に配置される始端を有し、
前記正極又は前記負極の何れか一方は、前記始端が前記周方向において前記第二端と隣り合うように配置された状態で、前記第二端から前記シートの延びる向きと反対向きに前記始端から延び、又は、前記始端が前記第二端の配置位置から前記扁平な巻芯の厚み方向にずれた位置において該厚み方向と直交する前記巻き芯の扁平方向に該第二端と並ぶように配置された状態で、前記第二端から前記シートの延びる向きと反対向きに前記始端から延びる、電極体。 A winding core configured by winding a belt-like sheet into a flat cylindrical shape, wherein the first end in the longitudinal direction of the sheet is located on the inner peripheral surface and the first end in the longitudinal direction of the sheet A core whose second end opposite to the outer peripheral surface is located on the outer peripheral surface;
A belt-like positive electrode and a negative electrode wound in the same direction on the outer peripheral surface of the core in a state of being insulated from each other;
The first end and the second end are arranged at positions shifted from each other in the circumferential direction of the core,
Each of the positive electrode and the negative electrode has a starting end disposed directly or indirectly on the outer peripheral surface of the core,
Either the positive electrode or the negative electrode is disposed from the start end in a direction opposite to the extending direction of the sheet from the second end in a state where the start end is disposed adjacent to the second end in the circumferential direction. Extending or arranged so that the starting end is aligned with the second end in the flat direction of the core perpendicular to the thickness direction at a position shifted from the arrangement position of the second end in the thickness direction of the flat core An electrode body extending from the starting end in a state opposite to a direction in which the sheet extends from the second end.
前記扁平方向に間隔をあけて対向する一対の湾曲部と、
前記厚み方向に間隔をあけて対向する一対の直線部あって、前記湾曲部の対応する端部同士を接続する一対の直線部と、を有し、
前記第一端と、前記第二端とは、前記直線部に対応する位置に配置される、請求項1又は2に記載の電極体。 The core is
A pair of curved portions facing each other with a gap in the flat direction;
A pair of straight portions facing each other at an interval in the thickness direction, and having a pair of straight portions connecting corresponding ends of the curved portion,
3. The electrode body according to claim 1, wherein the first end and the second end are arranged at positions corresponding to the linear portion.
該電極体を収容するケースと、
該ケースの外側に配置される外部端子であって前記電極体と導通する外部端子と、を備える、蓄電素子。 The electrode body according to any one of claims 1 to 4, and
A case for housing the electrode body;
An electrical storage element comprising: an external terminal that is disposed outside the case and is electrically connected to the electrode body.
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