JP2018006138A - Electrode for power storage device, and power storage device employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電装置用電極それを用いた蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to an electrode for a power storage device and a power storage device using the same.
蓄電装置に用いられる電極として、例えば、集電体の両面に電極活物質を含む電極合材層が形成されている電極が知られている。このような電極は、表面に電極合材層を設けた長尺の集電体(電極シート)を、作製される単位電極に従った所定の寸法に切断することにより作製できる。 As an electrode used for a power storage device, for example, an electrode in which an electrode mixture layer containing an electrode active material is formed on both surfaces of a current collector is known. Such an electrode can be produced by cutting a long current collector (electrode sheet) having an electrode mixture layer on the surface into predetermined dimensions according to the unit electrode to be produced.
特許文献1には、集電体シートの一面又は両面に電極活物質が塗布されている電極シートであって、電極シートの上下両辺のうちの一辺および他辺には、単位電極板の幅に対応する間隔で第1ノッチ部および第2ノッチ部が形成されており、第2ノッチ部には、下端切取り辺よりも小さい大きさで、カッティングマージンのための上端切取り辺が形成されている電極シート、ならびに、当該電極シートをカッティングして形成される電極板が記載されている。 Patent Document 1 discloses an electrode sheet in which an electrode active material is applied to one side or both sides of a current collector sheet, and one side and the other side of the upper and lower sides of the electrode sheet have a width of a unit electrode plate. The first notch portion and the second notch portion are formed at corresponding intervals, and the second notch portion is smaller in size than the lower end cut side and has an upper end cut side for a cutting margin. A sheet and an electrode plate formed by cutting the electrode sheet are described.
電極シートを切断して矩形状シートである電極を作製する際、電極の矩形状シートの頂点近傍に切断面と電極に設けられた切り欠き部との頂部に鋭い突起が形成されてしまうことがある。そうすると、電極を用いて製造された電池の輸送時または使用時において、外力等により、電極と、セパレータ、電極体カバー等の電極の周辺部材とが当接した場合に、電極に形成された突起により当該周辺部材に強い応力がかかり、当該周辺部材を損傷することで、蓄電装置の性能を低下させるおそれがあると考えられる。そこで、矩形状シートである電極の頂点近傍と周辺部材とが当接した場合においても、周辺部材に生じる損傷を低減することができる蓄電装置用電極が求められている。 When producing an electrode that is a rectangular sheet by cutting the electrode sheet, a sharp protrusion may be formed at the apex of the cut surface and the notch provided in the electrode in the vicinity of the apex of the rectangular sheet of the electrode. is there. Then, when the battery manufactured using the electrode is transported or used, the protrusion formed on the electrode when the electrode and the peripheral member of the electrode such as the separator and the electrode body cover come into contact with each other by an external force or the like. Therefore, it is considered that a strong stress is applied to the peripheral member, and the peripheral member is damaged, so that the performance of the power storage device may be deteriorated. Therefore, there is a demand for an electrode for a power storage device that can reduce damage to the peripheral member even when the vicinity of the apex of the electrode that is a rectangular sheet comes into contact with the peripheral member.
本開示に係る蓄電装置用電極は、矩形状シートであり、前記矩形状シートは、第1の端辺と、前記第1の端辺と直交する第2の端辺とを有し、前記第1の端辺および前記第2の端辺の頂点に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部により形成され、前記第1の端辺および前記第2の端辺のそれぞれと第1接続点および第2接続点で接続する切り欠き辺を有し、前記第1接続点における内角の二等分線を直線αとし、前記第1接続点において前記直線αと直交する線を直線βとしたとき、前記直線βは前記切り欠き辺と交差して、前記直線βおよび前記切り欠き辺によって、または、前記直線β、前記切り欠き辺および前記第2の端辺によって囲まれた隆起部を形成し、前記切り欠き辺に含まれ、且つ、前記隆起部の外縁となる区間は、曲線を有するか、または、前記第1接続点の内角よりも大きい内角を有する角部を有することを特徴とする。 The electrode for a power storage device according to the present disclosure is a rectangular sheet, and the rectangular sheet includes a first end side and a second end side orthogonal to the first end side, A notch is provided at the apex of the first end and the second end, and is formed by the notch, and each of the first end and the second end is connected to the first connection point and When there is a notched side connected at the second connection point, the bisector of the inner angle at the first connection point is a straight line α, and the line orthogonal to the straight line α at the first connection point is a straight line β The straight line β intersects the notch side to form a raised portion surrounded by the straight line β and the notch side, or surrounded by the straight line β, the notch side, and the second end side. The section that is included in the notch side and that is the outer edge of the raised portion has a curved line. Or characterized in that it has a corner portion having a larger interior angle than the interior angle of the first connection point.
本開示に係る蓄電装置用電極によれば、矩形状シートである電極の頂点近傍と周辺部材とが当接した場合においても、電極の頂点に設けられた切り欠き部に形成された隆起部が、周辺部材への応力を緩衝することにより、周辺部材に生じる損傷を低減することができる。 According to the electrode for the power storage device according to the present disclosure, even when the vicinity of the vertex of the electrode that is a rectangular sheet and the peripheral member abut, the raised portion formed in the notch provided at the vertex of the electrode By damaging the stress on the peripheral member, damage to the peripheral member can be reduced.
蓄電装置に用いられる電極の製造方法においては、表面に電極合材層が設けられた長尺で帯状の電極シートを、単位電極の形状および寸法に従って切断する工程が一般的に行われる。電極シートを切断する際、電極シートの長手方向の辺の少なくとも一方に、単位電極の端辺に対応する間隔で切り欠き部を形成する技術が知られている。このように形成した切り欠き部を通るように切断することにより、切り出された枚葉の極板では、角部が面取りされ、尖った端部の形成を抑制できる。そのため、蓄電装置としての電気化学的な劣化を抑制することができる。 In a method for manufacturing an electrode used in a power storage device, a step of cutting a long and strip-shaped electrode sheet having an electrode mixture layer provided on the surface thereof according to the shape and dimensions of a unit electrode is generally performed. When cutting an electrode sheet, the technique which forms a notch part in the space | interval corresponding to the edge of a unit electrode in at least one of the edge | side of the longitudinal direction of an electrode sheet is known. By cutting so as to pass through the cut-out portion formed in this way, the cut-out single electrode plate is chamfered at the corners, and the formation of a sharp end can be suppressed. Therefore, electrochemical deterioration as a power storage device can be suppressed.
特許文献1には、電極シートのノッチ部にカッティングマージンとなる上端切取り辺を設けることにより、電極シートが設計上の切断線に対してずれて切断されても、その上端切取り辺を通過して切断されれば突出部が形成されず、最初の設計形状に符合する単位電極を製造できる旨、記載されている。しかしながら、特許文献1の図1bに示す通り、たとえ当該ノッチ部における上端切取り辺を通過して切断されたとしても、切断面とノッチ部との交点に鋭い突起が形成されてしまう。この場合、蓄電装置を製造した後、外力を受けて周辺の部材と接触する際に、当該部材を損傷させる可能性が考えられる。 In Patent Document 1, even if the electrode sheet is cut with a deviation from the design cutting line by providing an upper edge cut edge as a cutting margin at the notch portion of the electrode sheet, the upper edge cut edge passes through the upper edge cut edge. It is described that when cut, a projecting portion is not formed, and a unit electrode corresponding to the initial design shape can be manufactured. However, as shown in FIG. 1b of Patent Document 1, even if the cut is made by passing through the upper edge cut edge of the notch portion, a sharp protrusion is formed at the intersection of the cut surface and the notch portion. In this case, after manufacturing the power storage device, there is a possibility of damaging the member when receiving an external force and contacting a peripheral member.
本発明者らは、本開示に係る蓄電装置用電極は、矩形状電極の頂点において特定の形状を有する切り欠き部を設けた結果、電極シートの切断によって突起部が形成されても、周辺部材と当該頂点近傍との当接による応力を緩衝する機能をもつ隆起部を設けることにより、周辺部材の損傷を低減し得ることを見出した。 As a result of providing a notch portion having a specific shape at the apex of a rectangular electrode, the electrode for a power storage device according to the present disclosure has a peripheral member even if a protruding portion is formed by cutting the electrode sheet. It has been found that damage to peripheral members can be reduced by providing a raised portion having a function of buffering stress due to contact with the vicinity of the apex.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本開示に係る蓄電装置用電極は以下で説明する実施形態に限定されない。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The power storage device electrode according to the present disclosure is not limited to the embodiments described below. Since the drawings referred to in the description of the embodiments are schematically described, the dimensional ratios of the components drawn in the drawings should be determined in consideration of the following description.
図1に、本実施形態の蓄電装置用電極(単に「電極」ともいう)10の一例を示す。 図1には、電極10の全体構造が示されている。
FIG. 1 shows an example of an electrode for a power storage device (also simply referred to as “electrode”) 10 of the present embodiment. FIG. 1 shows the overall structure of the
電極10は、矩形状に形成されたシートである。矩形状シートは、第1の端辺(端辺11)、第2の端辺(端辺12)、第3の端辺(端辺13)および第4の端辺(端辺14)を有し、端辺11および端辺13のいずれかと、端辺12および端辺14のいずれかは、互いに交差している。
The
端辺11と端辺12とが交差する頂点15、端辺12と端辺13とが交差する頂点16、端辺13と端辺14とが交差する頂点17、および、端辺14と端辺11とが交差する頂点18のそれぞれには、切り欠き部20が設けられている。なお、図面に示す頂点15〜18は仮想の点である。本実施形態の電極10は、複数の切り欠き部20を有してもよいが、それに限定されるものではなく、少なくとも一つの切り欠き部20を有していれば、本実施形態の機能を得ることができる。本実施形態の電極10は、矩形状シートの全ての頂点に切り欠き部20を有していることが好ましい。
電極10は、矩形状シートのいずれかの端辺(例えば、図1では端辺14)から突出した電極タブ50を備える。電極タブ50は、電池の外部と電気的に接続されるために設けられる。
The
本明細書において、電極10について「矩形状」という場合、全体的に矩形状であればよく、例えば、頂点15〜頂点18に設けられた切り欠き部20ならびに端辺14に設けられた電極タブ50を備えるものを包含する意味で用いられる。
In this specification, the term “rectangular shape” for the
図2は、図1で示す電極10における、端辺11と端辺12とが交差する頂点15付近の拡大図である。図2における破線は、端辺11および端辺12の延長線であり、切り欠き部20は頂点15を切り欠いた領域である。切り欠き部20によって形成された電極10の外縁部分を切り欠き辺22とする。切り欠き辺22は、電極10と切り欠き部20との境界をなし、一方の末端が端辺11と第1接続点24において接続し、他方の末端が端辺12と第2接続点26において接続する。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the
直線αおよび直線βは仮想線である。直線αは、第1接続点24において端辺11および切り欠き辺22がなす内角φの二等分線である。直線βは、第1接続点24において直線αと直交する。また頂点15も仮想の点である。
The straight line α and the straight line β are virtual lines. The straight line α is a bisector of the internal angle φ formed by the
第1接続点24の内角φは、切り欠き部20の形状によって異なる。切り欠き辺22は、一方の端部が第1接続点24であり、第1の端辺11と直交する直線部28を有すること、即ち、第1接続点24の内角φが90°であることが好ましい。電極シートの切断によって分離される他方の単位電極62において第1接続点に対向する点の内角φも90°となり、両内角φがともに鋭角とならず、周辺部材にかかる応力を最小限に抑えることができるためである。
The inner angle φ of the
本実施形態の電極10における切り欠き部20の形状は、直線βが切り欠き辺22と交差するように形成されている。よって、直線βによって電極10の一部は分割される。本実施形態においては、電極10の直線βによって分割される領域である、直線βおよび切り欠き辺22によって、または、直線β、切り欠き辺22および第2の端辺12によって囲まれた領域を、隆起部30とする。
The shape of the
図2に示す電極10においては、直線βは交点32において切り欠き辺22と交差し、交点34において端辺12と交差しているため、隆起部30は、図示する通り、直線β、切り欠き辺22および第2の端辺12によって囲まれた領域となる。
In the
図3に示す本実施形態の電極10の他の例では、直線βは交点36および交点38の2箇所で切り欠き辺22と交差しているため、隆起部30は、図示する通り、直線βおよび切り欠き辺22によって囲まれた領域となる。
In another example of the
区間40は、直線βを除く隆起部30の外縁を形成する部分であって、切り欠き辺22および端辺12のいずれかに含まれる。区間40は、曲線を有するか、または、第1接続点24の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有する。区間40は、直線のみで構成されていてもよく、曲線のみで構成されていてもよく、直線および曲線の組合せによって構成されていてもよい。
The
電極10が第1接続点24において他の部材と当接する場合、第1接続点24と他の部材との間の応力は、その当接する方向が直線αに沿った方向であるときに最大となる。本実施形態の電極10は、切り欠き部20が設けられた頂点15において、第1接続点24を通って直線αと直交する直線βよりも外側に形成される隆起部30が存在することにより、隆起部30が第1接続点24の緩衝部として機能し、第1接続点にかかる応力を分散させるため、隆起部30を有さず、第1接続点に形成された直角ないし鋭角の角部に応力がかかる場合と比較して、周辺部材に損傷が生じる可能性および生じる損傷の程度を格段に低減することができると考えられる。
When the
区間40は、切り欠き辺22に含まれる第1区間41を少なくとも有し、場合により、端辺12に含まれる第2区間42を有し得る。図2に示すように、直線βが端辺12と交差する場合、区間40は第2区間42を有するが、図3に示すように、直線βが切り欠き辺22とのみ交差し、端辺12と交差しない場合、区間40は第2区間42を有さない。なお第2区間42は、端辺12に含まれるため、直線によって構成されている。
The
図4に示す本実施形態の電極10の他の例では、直線βが交点32および交点34で切り欠き辺22および端辺12のそれぞれと交差し、第1区間41(交点32と第2接続点26との間)が曲線のみで構成されている。
In another example of the
本実施形態の電極10は、切り欠き部20の形状によって、複数の隆起部30を有していてもよい。電極10は、例えば、直線βおよび切り欠き辺22によって囲まれた1つまたは複数の隆起部30と、直線β、切り欠き辺22および第2の端辺12によって囲まれた1つの隆起部30とを有していてもよい。
The
区間40が有する角部としては、例えば、図2および図3において第1区間41が有する角部、および、第2接続点26において切り欠き辺22と端辺12とで構成される角部等が挙げられる。区間40が角部を有する場合、周辺部材への応力を緩衝する観点から、当該角部の内角θ(図2ではθ1およびθ2、図3ではθ1)は、少なくとも第1接続点24の内角φよりも大きいことが好ましく、100°以上がより好ましく、120°以上が更に好ましい。
The corners of the
区間40が曲線を含む場合、周辺部材への応力を緩衝する観点から、電極10の外側に向かって凸となる凸部を有する場合、当該凸部の曲率半径が0.1mm以上であることが好ましい。例えば、区間40に含まれる曲線が、電極10の外側に向かって凸となる弧線部を有することは好ましく、そのような具体例として、図4に示すように、第1区間41の全長にわたり、電極10の外側に向かって凸となる緩やかな弧線部が形成されている態様が挙げられる。
When the
また、区間40は、内角θが鋭角(90°未満)である角部を有さず、且つ、電極10の外側に向かって凸となり、曲率半径が0.1mm以下である凸部を有さないことが好ましい。周辺部材への応力を緩衝する機能が低下するおそれがあるためである。
Further, the
第1区間41は、曲線で構成されているか、または、第1接続点24の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有することが好ましい。特に周辺部材と切り欠き辺22が面接触する場合、第1接続点24から加えられる応力が最大となる条件で接触することを抑えることができ、周辺部材への損傷を低減することができるためである。
The
直線βが端辺12と交差して、隆起部30が直線β、切り欠き辺22および端辺12によって囲まれた領域である場合、第1区間41は、一方の端部が第2接続点26である直線部44を有し、且つ、曲線を含むか、または、第1接続点24の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有することが好ましい。隆起部30が幅広く設けられ、且つ、隆起部30が複数の角部を有することにより、周辺部材が当接する角度が広範囲であっても、第1接続点24によって付与される周辺部材への応力を緩衝する機能を発揮でき、周辺部材が損傷する可能性をより一層低減できる。更に、後述するように、切り欠き部20を切り欠く際の精度を向上することもできる。なお、第2接続点26と接続する切り欠き辺22の形状が曲線である場合は、その曲線の各箇所の接線と端辺12との内角の最大値を、第2接続点26の内角とする。
When the straight line β intersects the
図2は、上記の好ましい態様の具体例であり、図2に示す隆起部30は、直線βおよび切り欠き辺22の交点のうち第1接続点24に最も近い交点32と第2接続点26との間に設けられた第1角部と、第2接続点26に設けられた第2角部とを有する。このように隆起部30が複数の角部を有する場合、周辺部材への応力を緩衝する機能により優れるため、好ましい。
FIG. 2 is a specific example of the preferred embodiment described above, and the raised
切り欠き部20の寸法の具体例を記載するが、本実施形態の電極10が有し得る切り欠き部20は、以下の具体例に限定されない。
Although the specific example of the dimension of the
切り欠き部20において、頂点15から第1接続点24までの長さは、例えば、端辺11の長さに対して5%以上30%以下とすることができる。また、頂点15から第1接続点24までの長さは、例えば、5mm以上20mm以下とすることができる。
In the
切り欠き部20において、頂点15から第2接続点26までの長さは、例えば、端辺12の長さに対して2%以上20%以下とすることができる。頂点15から第2接続点26までの長さは、例えば、2mm以上10mm以下とすることができる。また、頂点15から第2接続点26までの長さは、頂点15から第1接続点24までの長さよりも短いことが好ましく、例えば、頂点15から第1接続点24までの長さの60%以下であることがより好ましい。
In the
上記の通り、切り欠き辺22は、一方の端部が第1接続点24であり、第1の端辺11と直交する直線部28を有することが好ましい。直線部28の長さは、、電極シート60を所定の単位電極62の形状に切断する際、切断マージンを設計上どの程度設けるかによって異なるが、例えば、0.5mm以上2.5mm以下とすることができる。
As described above, it is preferable that the cut-out
切り欠き部20において、直線部28の第1接続点24とは反対側の端部から第2接続点26までの区間は、第1接続点24が付与する周辺部材への応力を緩衝し得るように、隆起部30がある程度の高さを有し、第1接続点24の内角φよりも鋭くない形状を有していることが好ましい。
In the
例えば、図2および図3に示すように、切り欠き部20においては、直線部28の第1接続点24とは反対側の端部を通って直線部28と直交し、且つ、直線部28より長い直線部46が形成されていてもよい。そして、切り欠き辺22は、図2および図3に示すように、第2接続点26を一方の端部とする直線部44を含有していてもよく、図4に示すように、第2接続点26を一方の端部とする曲線(例えば弧線部)を含有していてもよい。
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, in the
切り欠き辺22は、区間40が角部を有する場合、当該角部の頂点と第2接続点26との間に直線部を有してもよい。また、切り欠き辺22は、区間40が曲線を有する場合、当該曲線の両端のうち第2接続点に近い端部と第2接続点との間に直線部を有してもよい。これらの領域に設けられた直線部に周辺部材が接触することにより、隆起部30と周辺部材が接触する際に、周辺部材が隆起部30と点接触ではなく線接触しやすくなる。そのため、周辺部材が隆起部30と一度接触した後、周辺部材または電極10の旋回すること等によって生じ得る第1接続点24での接触を、生じにくくすることが可能である。
When the
本実施形態の電極10においては、周辺部材の損傷する可能性が低減する箇所が増加するため、端辺11および端辺12の頂点15に加えて、端辺13および端辺12の頂点16においても、切り欠き部20が設けられていることが好ましい。この場合、頂点15に設けられた切り欠き部20の形状と、頂点16に設けられた切り欠き部20の形状は、互いに線対称である。
In the
本実施形態の電極10は、図1に示すように、矩形状シートの4隅に切り欠き部20が設けられていることが特に好ましい。周辺部材と当接した場合に周辺部材を損傷させる可能性が高い矩形状シートの頂点部分の全てに、応力を緩衝する機能を付与できるためである。この場合、一つの端辺を共有する切り欠き部20の形状は、互いに線対称であることが好ましい。なお、本実施形態の電極10は、4つの切り欠き部20が設けられているものに限定されず、切り欠き部20が少なくとも一つの頂点部分(例えば、端辺11および端辺12の頂点15)に形成されているものであれば、周辺部材の損傷の低減に有効である。
As shown in FIG. 1, the
図5を参照しながら、本実施形態の電極10の製造例の一例を示す。帯状の集電体を用意し、その少なくとも一方の表面に、電極活物質と分散媒とを混合したスラリーを塗布し、これを乾燥して電極合材層を形成する。次いで、形成された電極合材層を押圧することにより、図5(a)に示すように、電極合材層が形成された矩形状の領域(合材層領域74)を有する帯状の電極シート60が得られる。
An example of manufacturing the
電極シート60における合材層領域74は、長手方向に沿った一方の辺70を含み、長手方向に延在している。電極シート60は、更に、長手方向に沿った他方の辺68を含んで長手方向に延在する集電体露出領域76を有する。集電体露出領域76では、電極合材層が形成されておらず、集電体の表面が露出している。図5(a)に示す電極シート60では、仮想の切断線66によって区切られた単位電極62が一列に並んだ構成を有する。
The composite
電極シート60における集電体露出領域76において、図5(a)に示すような打ち抜き線78を仮想する。この打ち抜き線78に沿って切断することにより、合材層領域74の長手方向に沿った辺72に、各単位電極62ごとに一つの電極タブ50を設けた電極シート60を作製することができる(図5(b))。
In the current collector exposed
次いで、図5(b)に示すように、仮想の切断線66と、合材層領域74の長手方向に沿った辺70および辺72とが交差する位置に、切り込み64を形成するための切り込み線80を仮想する。この切り込み線80に沿って切断することにより、合材層領域74の辺70および辺72に、切り込み64を形成することができる(図5(c))。形成された切り込み64は、仮想の切断線66の両端に形成されており、単位電極62の幅に対応する間隔で設けられている。
Next, as shown in FIG. 5B, a cut for forming a
切り込み64が形成された電極シート60を、仮想の切断線66に沿って切断することにより、図2に示す切り欠き部20が矩形状シートの4隅に形成された構造を有する、図1に示す電極10を、作製することができる。また、切り込み64を形成する際の仮想の切り込み線80の形状を適宜変更することにより、図3または図4に示す切り欠き部20が矩形状シートの4隅に形成された電極10を作製することができる。
The
電極10の作製において、電極シート60における合材層領域74または集電体露出領域76の切断に用いる手段としては、電極製造において公知の切断手段を使用でき、例えば、金型プレス、カッター、レーザー等が挙げられる。
In the production of the
本実施形態の電極10の製造例の他の例を示す。図6(a)に示す電極シート90においては、長手方向に沿って、合材層領域74と集電体露出領域76とが交互に並んで形成されている。合材層領域74および集電体露出領域76はいずれも、電極シート60の短手方向の全幅にわたって形成されている。電極シート90は、仮想の切断線66によって区切られた単位電極62が一列に並んだ構成を有する。
The other example of manufacture of the
電極シート90における仮想の切断線66の位置は、作製される電極10の形状に応じて決定すればよく、特に限定されるものではない。図6に示すように、電極シート90が、短手方向の一方の辺のみから電極タブ50が延出した電極10を作製するための構造を有する場合、仮想の切断線66は、合材層領域74と集電体露出領域76との境界線の近傍にあることが好ましい。電極10において広範囲の電極合材層を設けることができるとともに、廃棄する材料が少なくなるためである。
The position of the
図6(a)に示すように、仮想の切断線66と、電極シート90の長手方向に沿った辺68および辺70とが交差する位置に、切り込み64aを形成するための切り込み線80aを、仮想する。また、矩形状の合材層領域74の頂点のうち切り込み線80aが仮想されていない頂点に、切り込み64bを形成するための切り込み線80bを、仮想する。切り込み線80aおよび80bに沿って切断することにより、電極シート90の辺68および辺70に、切り込み64aおよび64bを形成することができる(図6(b))。
As shown in FIG. 6A, a
切り込み64が形成された電極シート90を、仮想の切断線66に沿って切断することにより、図6(c)に示す構造を有する略矩形状の単位電極62を作製することができる。次いで、単位電極62において、図6(c)に示すような、打ち抜き線82を仮想する。この打ち抜き線82に沿って切断することにより、矩形状シートの4隅に切り欠き部20を有し、電極シート90の短手方向に沿った端辺14から延出する電極タブ50を備える電極10を作製することができる(図6(d))。
By cutting the
図7に、図5に示す電極シート60における切り込み64付近の拡大図を示す。切り込み64の形状は、電極シート60の切断によって、電極10に切り欠き部20が現れるように形成される。
FIG. 7 shows an enlarged view of the vicinity of the
切り込み64は、上記で具体的に述べた切り欠き部20の形状およびそれに線対称な形状が、端辺11の延長線に対応する辺で結合してなる形状を有することが好ましい。そのような形状の切り込み64を電極シート60に予め設けることにより、図1に示すような、端辺12の両端に切り欠き部20を有し、周辺部材への応力を緩衝できる箇所が増加した電極10を、容易に作製できるためである。
The
切り込み64の形状の具体例を記載するが、切り込み64の形状は、以下の具体例に限定されない。
Although the specific example of the shape of the
切り込み64の深さD1、即ち、切り込み64の切断線66に沿った最大長さは、例えば、電極シート60の短手方向の幅に対して5%以上30%以下とすることができる。また、切り込み64の深さD1は、例えば、5mm以上20mm以下とすることができる。一例として、深さD1は5.6mmであってもよい。
The depth D1 of the
切り込み64の幅W1、即ち、電極シート60の辺70において切り込み64が設けられる長さは、例えば、電極シート60の辺70に沿った単位電極62の長さ(電極10の端辺12の長さ)に対して2%以上20%以下とすることができる。また、切り込み64の幅W1は、例えば、2mm以上10mm以下とすることができる。一例として、長さW1は5.8mmであってもよい。
The width W1 of the
切り込み64は、図7に示すように、切断線66との接続部において、切断線66と直交する直線部92を有することが好ましい。切り込み64が直線部92を有することにより、電極シート60の切断工程で切断線66からずれて切断された場合であっても、鋭い突起の形成を防止することができる。直線部92の長さW2は、切断工程における切断マージン、即ち、切断線66と実際の切断面とのずれをどの程度想定するかによって異なるが、例えば、1.0mm以上5.0mm以下とすることができる。一例として、長さW2は、1.8mmであってもよい。
As shown in FIG. 7, the
切り込み64は、図7に示すように、直線部92を含む矩形状の領域を有することが好ましい。当該矩形状領域において、直線部92の長さW2に対して、直線部92に対して直交する直線部96の長さD2を長くすることにより、作製された電極10において隆起部30が形成される。直線部96の長さD2は、例えば、直線部92の長さW2に対して100%以上400%以下とすることができる。また、直線部96の長さD2は、1mm以上20mm以下とすることができる。一例として、長さD2は3.6mmであってもよい。
As shown in FIG. 7, the
また、矩形領域において、直線部92と直線部96との交点となる角部に曲率半径0.2mm程度の面取りを行ってもよい。直線部94と直線部96との交点となる角部にも曲率半径0.2mm程度の面取りを行ってもよい。特に直線部94と直線部96との交点における面取りを行うことにより、周辺部材との接触時の損傷を更に緩衝できるとともに、蓄電装置として充放電を行う際の劣化を抑制することも可能となる。
Further, in a rectangular region, chamfering with a radius of curvature of about 0.2 mm may be performed at a corner portion that is an intersection of the
切り込み64は、作製される電極10の切り欠き部20において、第2接続点26を一方の端部とする直線部44となる直線部94を有するように形成されていることが好ましい。切り込み64が直線部94を有することにより、切り込み64の形成工程において、設計に対して電極シート60の短手方向にずれて切断された場合であっても、形成される切り込み64において直線部94と電極シート60の辺70とのなす角度は不変であるため、切り込み64の形成工程における切断の精度を格段に向上させ、作製される電極10の品質および信頼性を高めることができるためである。直線部94は、電極シート60の辺70となす角度が、100°以上160以下の角度を有する場合、更に好ましい。
The
なお、ここまで電極10を用いて本開示の発明の一例を説明したが、電極組立体100において互いに対向する正極110および負極120については、充放電特性の劣化を抑制するために、負極120における正極110に対向する面の面積を、正極110における負極120に対向する面の面積より、大きくしてもよい。この場合、切り欠き部20は、それぞれの面積が異なっていたとしても、正極110および負極120のどちらにおいても同じ寸法の切り欠き部20を形成することができる。また、切り欠き部20は、正極110と負極120とで寸法が異なっていてもよい。
In addition, although an example of the invention of the present disclosure has been described so far using the
電極シート60における切り込み64の形成は、公知の手段を用いて行えばよく、例えば、金型プレスを用いた電極シート60を打ち抜いてもよく、レーザー等を用いて電極シート60を切断して形成してもよい。
The
本実施形態の電極10を作製する方法は、図5に示す電極シート60または図6に示す電極シート90を使用するものに限定されず、電極シート60等の切断を行う順序は、上記説明に限定されるものではない。例えば、本実施形態の電極10を作製するために、単位電極62が並列に2列以上並んでいる電極シート60を使用することもできる。他の例では、本実施形態の電極10は、切り込み64が設けられていない電極シート60を切断して電極10を作製した後、公知の手段によって、切り欠き部20を形成することにより、作製することもできる。また、本実施形態の電極10の構造は、図1および図6(d)に示す構造に限定されるものでもない。
The method for producing the
電極10を構成する材料等について記載する。集電体及び電極合材層の材料は、作製する蓄電装置に応じて選択すればよい。例えば、蓄電装置がリチウムイオン二次電池である場合、集電体には、アルミニウム、銅、ステンレスおよびニッケルなどの金属の箔、ならびに、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体には、アルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属を用いることが好ましく、負極集電体には、銅などの負極の電位範囲で安定な金属を用いることが好ましい。
It describes about the material etc. which comprise the
電極合材層は電極活物質を含み、結着材を更に含むことが好ましい。正極活物質としては、例えば、リチウム含有複合酸化物が用いられる。好適なリチウム含有複合酸化物の一例としては、ニッケル−コバルト−マンガン系、ニッケル−コバルト−アルミニウム系等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛および人造黒鉛等の炭素材料、SiおよびSn等のリチウムと合金化する金属、並びに、これらの金属の合金および複合酸化物等を用いることができる。電極10において、電極合材層は集電体の両面に形成されていることが好ましい。
The electrode mixture layer preferably includes an electrode active material and further includes a binder. As the positive electrode active material, for example, a lithium-containing composite oxide is used. Examples of suitable lithium-containing composite oxides include nickel-cobalt-manganese and nickel-cobalt-aluminum lithium-containing composite oxides. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium ions. For example, carbon materials such as natural graphite and artificial graphite, metals such as Si and Sn, and metals that form an alloy with lithium, and Further, alloys of these metals and composite oxides can be used. In the
図8に、本実施形態に係る電極10(正極110および負極120の少なくとも一方)を用いて作製される電極組立体100の一例を示す。電極組立体100は、正極110、負極120、および正極110と負極120との間に配置されているセパレータ130を含む。電極組立体100における正極110および負極120の枚数は特に限定されない。本実施形態に係る電極10は、正極110および負極120の少なくとも一方として使用することができる。
FIG. 8 shows an example of an
電極組立体100では、正極110において、正極合材層が形成された矩形状領域における一辺の一方端部に正極タブ112が設けられ、負極120において、負極合材層が形成された矩形状領域における一辺の、正極タブ112が設けられている端部とは異なる端部に負極タブ122が設けられている。
In the
蓄電装置が電池である場合、電池は、外装体と、外装体内に収容された発電要素とを備える。電池の好適な一例は、リチウムイオン二次電池である。発電要素は、例えば、電極組立体100と、非水電解質とで構成される。外装体の構造としては、例えば、有底角筒状の形状を有し、開口が封口板によって封口されている外装体等が挙げられる。
When the power storage device is a battery, the battery includes an exterior body and a power generation element accommodated in the exterior body. A suitable example of the battery is a lithium ion secondary battery. The power generation element includes, for example, the
本実施形態に係る電池の製造方法を、有底角筒状の外装体を使用する場合を例として、具体的に記載する。封口板は正極端子取り付け孔および負極端子取り付け孔を有する。正極端子取り付け孔の周囲であって電池内部側に絶縁部材および正極集電体を配置する。また、正極端子取り付け孔の周囲であって電池外部側にも絶縁部材を配置する。そして、両絶縁部材および正極集電体のそれぞれに設けられた貫通孔に、電池外部側から正極端子を挿入し、正極端子の先端を正極集電体にかしめ固定する。なお、正極端子のかしめ部を正極集電体に溶接することが好ましい。 The battery manufacturing method according to the present embodiment will be described specifically by taking the case of using a bottomed rectangular tube-shaped exterior body as an example. The sealing plate has a positive terminal mounting hole and a negative terminal mounting hole. An insulating member and a positive electrode current collector are arranged around the positive electrode terminal mounting hole and inside the battery. Also, an insulating member is disposed around the positive terminal mounting hole and outside the battery. Then, a positive electrode terminal is inserted from the outside of the battery into the through holes provided in both the insulating member and the positive electrode current collector, and the tip of the positive electrode terminal is caulked and fixed to the positive electrode current collector. In addition, it is preferable to weld the crimping part of a positive electrode terminal to a positive electrode collector.
負極端子取り付け孔の周囲であって電池内部側に絶縁部材および負極集電体を配置する。また、負極端子取り付け孔の周囲であって電池外部側にも絶縁部材を配置する。そして、両絶縁部材および負極集電体のそれぞれに設けられた貫通孔に、電池外部側から負極端子を挿入し、負極端子の先端を負極集電体にかしめ固定する。なお、負極端子のかしめ部を負極集電体に溶接することが好ましい。 An insulating member and a negative electrode current collector are disposed around the negative electrode terminal mounting hole and inside the battery. Also, an insulating member is disposed around the negative electrode terminal mounting hole and outside the battery. Then, the negative electrode terminal is inserted from the outside of the battery into the through holes provided in both the insulating member and the negative electrode current collector, and the tip of the negative electrode terminal is caulked and fixed to the negative electrode current collector. In addition, it is preferable to weld the caulking portion of the negative electrode terminal to the negative electrode current collector.
電極組立体100の積層された正極タブ部を正極集電体に溶接接続し、電極組立体100の積層された負極タブ部を負極集電体に溶接接続する。なお、溶接接続としては、抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接等を用いることができる。
The stacked positive electrode tab portions of the
絶縁シートで覆われた電極組立体100を有底角筒状の外装体に挿入する。その後、外装体と封口板の間を溶接接続し、外装体の開口を封口する。その後、封口板に設けられた電解液注液孔より電解質および溶媒を含む非水電解液を注入する。その後、電解液注液孔を封止栓により封止する。
The
封口板には、電池内部の圧力が所定値以上となったときに破断し、電池内部のガスを外部へ排出するガス排出弁が設けられている。なお、正極110と正極端子の間の導電経路又は負極120と負極端子の間の導電経路に、電流遮断機構を設けることができる。電流遮断機構は、電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、導電経路を切断するものが好ましい。なお、電流遮断機構の作動圧は、ガス排出弁の作動圧よりも低く設定する。
The sealing plate is provided with a gas discharge valve that breaks when the internal pressure of the battery becomes a predetermined value or more and discharges the internal gas of the battery to the outside. Note that a current interruption mechanism can be provided in the conductive path between the
本実施形態の電極10が用いられる蓄電装置が電池である場合の外装体の構造としては、上記の有底角筒状の外装缶に限定されるものではなく、例えば、ラミネートフィルム等で構成されていてもよい。
The structure of the exterior body in the case where the power storage device using the
本実施形態の電極10が用いられる蓄電装置は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、および、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを包含する。本実施形態に係る蓄電装置としては、本実施形態の蓄電装置用電極10が二次電池の正極および負極の少なくとも一方に含まれている蓄電装置、ならびに、本実施形態の蓄電装置用電極10が分極性電極に含まれているキャパシタなどが挙げられる。
The power storage device in which the
10 蓄電装置用電極(電極)、11,12,13,14 端辺、15,16,17,18 頂点、20 切り欠き部、22 切り欠き辺、24 第1接続点、26 第2接続点、28,44,46,92,94,96 直線部、30 隆起部、32,34,36,38 交点、40 区間、41 第1区間、42 第2区間、50 電極タブ、60,90 電極シート、62 単位電極、64,64a,64b 切り込み、66 切断線、68,70,72 辺、74 合材層領域、76 集電体露出領域、78,82 打ち抜き線、80,80a,80b 切り込み線、100 電極組立体、110 正極、112 正極タブ、120 負極、122 負極タブ、130 セパレータ。
10 Electrode for power storage device (electrode) 11, 12, 13, 14 End side, 15, 16, 17, 18 Vertex, 20 Notch, 22 Notch side, 24 First connection point, 26 Second connection point, 28, 44, 46, 92, 94, 96 Straight part, 30 Raised part, 32, 34, 36, 38 Intersection, 40 section, 41 1st section, 42 2nd section, 50 electrode tab, 60, 90 electrode sheet, 62 Unit electrode, 64, 64a, 64b notch, 66 cutting line, 68, 70, 72 sides, 74 mixed material layer area, 76 current collector exposed area, 78, 82 punching line, 80, 80a, 80b notching line, 100 Electrode assembly, 110 positive electrode, 112 positive electrode tab, 120 negative electrode, 122 negative electrode tab, 130 separator.
Claims (9)
前記矩形状シートは、第1の端辺と、前記第1の端辺と交差する第2の端辺とを有し、
少なくとも前記第1の端辺および前記第2の端辺の頂点に、切り欠き部が設けられ、
前記切り欠き部には、前記第1の端辺および前記第2の端辺のそれぞれと第1接続点および第2接続点で接続する切り欠き辺が形成され、
前記第1接続点における内角の二等分線を直線αとし、前記第1接続点において前記直線αと直交する線を直線βとしたとき、前記直線βは前記切り欠き辺と交差して、前記直線βおよび前記切り欠き辺によって、または、前記直線β、前記切り欠き辺および前記第2の端辺によって囲まれた隆起部を形成し、
前記切り欠き辺に含まれ、且つ、前記隆起部の外縁となる区間は、曲線を有するか、または、前記第1接続点の内角よりも大きい内角を有する角部を有する、
蓄電装置用電極。 A rectangular sheet,
The rectangular sheet has a first end side and a second end side intersecting the first end side,
Notches are provided at least at the vertices of the first end side and the second end side,
The cutout portion is formed with a cutout side connected to each of the first end side and the second end side at the first connection point and the second connection point,
When the bisector of the inner angle at the first connection point is a straight line α, and the line perpendicular to the straight line α at the first connection point is a straight line β, the straight line β intersects the notch side, Forming a ridge surrounded by the straight line β and the cut-out side or by the straight line β, the cut-out side and the second end side;
The section included in the cutout side and serving as the outer edge of the raised portion has a curved line, or has a corner having an inner angle larger than the inner angle of the first connection point.
Electrode for power storage device.
The electrical storage apparatus in which the electrode for electrical storage apparatuses as described in any one of Claims 1-8 is contained in at least one among a positive electrode and a negative electrode.
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JP2020027770A (en) * | 2018-08-14 | 2020-02-20 | 株式会社アルバック | Thin film lithium secondary battery and manufacturing method of thin film lithium secondary battery |
WO2021230009A1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery |
WO2023122881A1 (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | 东莞新能源科技有限公司 | Battery and electronic apparatus including same |
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