JP2018022596A - Power storage element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極体を備える蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage device including an electrode body and a method for manufacturing the power storage device.
リチウムイオン二次電池等の蓄電素子には、正極板と負極板と電気的な絶縁性を有するシート状のセパレータとが重ねられて形成される電極体を備えるものがある。例えば、特許文献1には、扁平形の巻回電極体を備える二次電池が記載されている。この二次電池では、電極体が収容される外装缶内には、絶縁性材料からなるスペーサが配置される。 Some power storage elements such as lithium ion secondary batteries include an electrode body formed by stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a sheet-like separator having electrical insulation. For example, Patent Document 1 describes a secondary battery including a flat wound electrode body. In this secondary battery, a spacer made of an insulating material is disposed in an outer can in which the electrode body is accommodated.
特許文献1に記載される二次電池では、落下衝撃を受けた際に電極体が変形して内部短絡を生じることを抑制するために、蓋体と電極体との間に、両端部が緩衝材で形成されたスペーサが配置されている。緩衝材は、扁平形の電極体の両端に加わる衝撃を緩和するために配置されている。しかしながら、緩衝材が配置されていても、電極体に変形が生じる場合があり、この変形によって電極体内で短絡が生じる可能性がある。 In the secondary battery described in Patent Document 1, both ends are buffered between the lid and the electrode body in order to prevent the electrode body from being deformed and causing an internal short circuit when subjected to a drop impact. Spacers made of a material are arranged. The cushioning material is disposed in order to reduce the impact applied to both ends of the flat electrode body. However, even if the buffer material is arranged, the electrode body may be deformed, and this deformation may cause a short circuit in the electrode body.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、外力が加わる際の電極体内での短絡の発生を抑える蓄電素子及び蓄電素子の製造方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a storage element and a method for manufacturing the storage element that suppress the occurrence of a short circuit in the electrode body when an external force is applied.
本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、容器に収容される、積層された正極板及び負極板を含む電極体とを備え、電極体は、正極板及び負極板の積層の方向と交差する方向の端部における被支持部で支持され、上記端部での正極板の縁は、被支持部に第1の縁部分を有し、上記端部での負極板の縁は、被支持部に第2の縁部分を有し、第1の縁部分と第2の縁部分との間における上記端部から電極体の内部に向かう方向の距離は、上記端部での被支持部以外の正極板の縁と負極板の縁との間における上記端部から電極体の内部に向かう方向の距離よりも大きい。 An energy storage device according to one embodiment of the present invention includes a container and an electrode body that is housed in the container and includes a stacked positive electrode plate and a negative electrode plate, and the electrode body has a stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate. The edge of the positive electrode plate at the end in the crossing direction has a first edge portion at the supported part, and the edge of the negative electrode plate at the end is The supporting portion has a second edge portion, and the distance in the direction from the end portion toward the inside of the electrode body between the first edge portion and the second edge portion is a supported portion at the end portion. It is larger than the distance between the edge of the positive electrode plate and the edge of the negative electrode plate in the direction from the end to the inside of the electrode body.
上記端部での正極板の縁は、上記端部から電極体の内部に向かう方向に、上記端部での負極板の縁よりも後退した位置にあってもよい。 The edge of the positive electrode plate at the end may be in a position that is recessed from the edge of the negative electrode plate at the end in the direction from the end toward the inside of the electrode body.
本発明の一態様に係る蓄電素子は、蓄電素子は、重ねられて巻回された正極板及び負極板を含む電極体を備え、電極体は、巻回軸方向の端部に被支持部を有し、正極板は、被支持部に、巻回軸方向の正極板の幅を部分的に狭くするように窪む第1の縁部分を有し、第1の縁部分は、上記端部から電極体の内部に向かう方向に、被支持部での負極板の縁よりも窪んでもよい。 A power storage element according to one embodiment of the present invention includes an electrode body including a positive electrode plate and a negative electrode plate that are wound in an overlapping manner, and the electrode body includes a supported portion at an end in a winding axis direction. The positive electrode plate has a first edge portion that is recessed in the supported portion so as to partially narrow the width of the positive electrode plate in the winding axis direction, and the first edge portion is the end portion From the edge of the negative electrode plate at the supported portion in the direction from the top to the inside of the electrode body.
正極板及び負極板は、共に巻回されており、第1の縁部分は、正極板及び負極板の巻回の方向に沿った電極体の湾曲部分に、位置してもよい。
正極板は、正極板の複数の巻回にわたって、複数の第1の縁部分を含んでもよい。
上記端部における複数の第1の縁部分が形成される領域は、被支持部の全体を含んでもよい。
電極体は、電極体における互いに対向する位置にある2つの上記端部に、第1の縁部分を有してもよい。
蓄電素子は、電極体の被支持部を支持するスペーサを備え、スペーサは、容器の壁部から電極体を離してもよい。
正極板及び負極板は、共に巻回されており、容器は、開口部を有する容器本体と開口部を塞ぐ蓋体とを有し、電極体は、蓋体と電極体の巻回軸とが交差する向きで、容器内に配置されてもよい。
The positive electrode plate and the negative electrode plate are wound together, and the first edge portion may be located at a curved portion of the electrode body along the winding direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate.
The positive electrode plate may include a plurality of first edge portions over a plurality of turns of the positive electrode plate.
The region where the plurality of first edge portions in the end portion are formed may include the entire supported portion.
The electrode body may have a 1st edge part in the two said edge part in the position which mutually opposes in an electrode body.
The power storage element may include a spacer that supports the supported portion of the electrode body, and the spacer may separate the electrode body from the wall portion of the container.
The positive electrode plate and the negative electrode plate are wound together, the container has a container body having an opening and a lid that closes the opening, and the electrode body has a lid and a winding shaft of the electrode body. You may arrange | position in a container in the direction which cross | intersects.
本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、重ねられて巻回された正極板及び負極板を含み且つ正極板及び負極板の巻回軸方向の端部の被支持部で支持される電極体を備える蓄電素子の製造方法であって、正極板における巻回の方向に沿った縁の被支持部に対応する位置に、上記縁から窪む形状を有する切り抜き部を形成する工程と、正極板及び負極板を重ねて巻回し、切り抜き部を被支持部に対応する位置に配置する工程とを含む。 A method for manufacturing a power storage device according to one embodiment of the present invention includes a positive electrode plate and a negative electrode plate that are wound in a stacked manner, and is supported by a supported portion at an end in the winding axis direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate. A method of manufacturing an electricity storage device including an electrode body, the step of forming a cutout portion having a shape recessed from the edge at a position corresponding to the supported portion of the edge along the winding direction in the positive electrode plate; A step of stacking and winding the positive electrode plate and the negative electrode plate and arranging the cutout portion at a position corresponding to the supported portion.
切り抜き部は、正極板における巻回の方向に沿った湾曲部分に、レーザーを用いた切断によって形成されてもよい。 The cutout portion may be formed by cutting using a laser in a curved portion along the winding direction of the positive electrode plate.
本発明における蓄電素子等によれば、外力が加わる際に電極体内で短絡が発生することを抑えることが可能になる。 According to the electricity storage element or the like in the present invention, it is possible to suppress occurrence of a short circuit in the electrode body when an external force is applied.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る蓄電素子等について説明する。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、製造工程、製造工程の順序などは、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 element and the like 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 the constituent elements, manufacturing steps, order of manufacturing steps, 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.
また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。 Each figure in the accompanying drawings is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Furthermore, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same or similar component. In the following description of the embodiments, expressions with “substantially” such as substantially parallel and substantially orthogonal may be used. For example, “substantially parallel” not only means completely parallel, but also means substantially parallel, that is, including a difference of, for example, several percent. The same applies to expressions involving other “abbreviations”.
[実施の形態]
実施の形態に係る蓄電素子100の構成を説明する。図1は、実施の形態に係る蓄電素子100の外観を模式的に示す斜視図である。図1に示されるように、蓄電素子100は、扁平な直方体状の外形を有している。蓄電素子100は、充放電可能な二次電池である。例えば、蓄電素子100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。しかしながら、蓄電素子100は、非水電解質二次電池に限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、キャパシタであってもよい。
[Embodiment]
The structure of the
図1及び図2を参照すると、蓄電素子100は、扁平な直方体状の容器10と、容器10の中に収容される電極体20と、正極端子30及び負極端子40と、容器10内で電極体20を保持するスペーサ70及び80とを備えている。なお、図2は、図1の蓄電素子100の分解斜視図である。ここで、正極端子30及び負極端子40は、電極端子の一例である。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
容器10は、有底角筒状の容器本体11と、容器本体11の細長い矩形形状の開口部11aを閉鎖可能である細長い矩形板状の蓋体12とを有している。容器本体11は、細長の矩形状の底壁11bと、底壁11bの4つの縁から直立する4つの矩形状の側壁11c、11d、11e及び11fとを有している。側壁11c及び11eは、互いに対向して位置し、幅狭の短側壁を形成している(以下、側壁11c及び11eを、短側壁11c及び11eとも呼ぶ)。側壁11d及び11fは、互いに対向して位置し、幅広の長側壁を形成している(以下、側壁11d及び11fを、長側壁11d及び11fとも呼ぶ)。ここで、蓋体12は、容器の壁部の一例である。
The
容器本体11と蓋体12とは、溶接等の接合方法によって、互いの接合部を気密な状態にして固定される。限定するものではないが、容器本体11及び蓋体12は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の溶接可能な金属から作製され得る。
The
容器10の内部には、電極体20並びにスペーサ70及び80と共に電解液(本実施の形態では、非水電解液)等の電解質が封入されるが、当該電解質の図示は省略する。容器10に封入される電解質としては、蓄電素子100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。
The
蓋体12の外面12a上に、正極端子30及び負極端子40が配置されている。導電性を有する正極端子30及び負極端子40はそれぞれ、蓋体12を貫通して、蓋体12の外面12aと反対側の内面12bよりも突出し、上記反対側において、導電性を有する正極リード板51及び負極リード板61と接続される。正極リード板51及び負極リード板61はさらに、電極体20と接続される。電極体20は、正極リード板51及び負極リード板61と共に、容器本体11に収容される。
On the
スペーサ70及び80は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から作製されている。スペーサ70及び80は、容器10内で電極体20を外側から保持し、電極体20と容器10とを電気的に絶縁すると共に、電極体20の緩衝材として機能する。
The
図3を参照すると、正極端子30は、板状の正極集電体50を介して正極リード板51と接続され、負極端子40は、板状の負極集電体60を介して負極リード板61と接続される。なお、図3は、図2の蓋体12及びその周辺の構成要素の分解斜視図である。正極リード板51及び負極リード板61はそれぞれ、正極集電体50及び負極集電体60の構成要素の一部を構成している。正極集電体50及び負極集電体60はそれぞれ、導電性と剛性とを備えた平板状の部材であり、後述する電極体20の正極板及び負極板の構成材料と同様の材料から作製されている。例えば、正極集電体50は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から作製され、負極集電体60は、銅、銅合金等の金属から作製されている。
Referring to FIG. 3, the
また、板状の上部絶縁部材31が、正極端子30と蓋体12との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁し、板状の下部絶縁部材32が、蓋体12と正極集電体50との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁する。板状の上部絶縁部材41が、負極端子40と蓋体12との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁し、板状の下部絶縁部材42が、蓋体12と負極集電体60との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁する。上部絶縁部材31及び41並びに下部絶縁部材32及び42はいずれも、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成され、例えば、ガスケットである。
Further, a plate-like upper insulating
正極端子30及び負極端子40はそれぞれ、板状の端子本体30a及び40aと、端子本体30a及び40aそれぞれから延びる円柱状又は円筒状の軸部30b及び40bとを有している。軸部30b(40b)は、上部絶縁部材31(41)と、蓋体12と、下部絶縁部材32(42)と、正極集電体50(負極集電体60)とを貫通して延在する。本実施の形態では、軸部30b(40b)は、正極集電体50(負極集電体60)から突出する先端が、押圧を受けて拡径するように塑性変形することによって、つまりかしめられることによって、正極集電体50(負極集電体60)と接続される。これにより、端子本体30a(40a)と正極集電体50(負極集電体60)とは、上部絶縁部材31(41)、蓋体12及び下部絶縁部材32(42)を狭持するかたちで、互いに物理的且つ電気的に接続される。
The
なお、端子本体30a(40a)と正極集電体50(負極集電体60)との連結構造は、軸部30b(40b)のかしめによる接合に限定されるものでない。連結構造は、上部絶縁部材31(41)と蓋体12と下部絶縁部材32(42)とを間に挟んで、端子本体30a(40a)と正極集電体50(負極集電体60)とを連結する構造であればよい。例えば、軸部30b(40b)の代わりにボルト及びナットが用いられてもよく、軸部30b(40b)が正極集電体50(負極集電体60)に溶接されてもよい。
The connection structure between the terminal
本実施の形態では、正極リード板51及び負極リード板61は、U字状に曲げられた板材によって形成されている。正極リード板51及び負極リード板61はそれぞれ、正極集電体50及び負極集電体60と同様の材料から形成されている。正極リード板51及び負極リード板61はそれぞれ、そのU字を形成する2つの側部で、電極体20と、正極集電体50又は負極集電体60とに接続される。正極リード板51及び負極リード板61はそれぞれ、電極体20と正極集電体50又は負極集電体60との接続を中継する。上記接続には、超音波溶接、抵抗溶接などの溶接、かしめによる接合等が用いられ得る。なお、正極リード板51及び負極リード板61の形状は、U字形状に限定されるものでなく、電極体20と正極集電体50又は負極集電体60との接続を中継する構成を有するものであればよい。また、正極リード板51及び負極リード板61を介さずに、電極体20と正極集電体50又は負極集電体60とが、上記接続と同様の接続方法で直接接続されてもよい。
In the present embodiment, the positive
図2及び図4を参照して、電極体20の構成を説明する。なお、図4は、図2の電極体20の一部を展開して示す電極体20の斜視図である。電極体20は、電気を蓄積可能な発電要素である。電極体20は、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の正極板21と、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の負極板22と、長尺な矩形帯状の平面形状をした2つのシート状のセパレータ23とを含んでいる。
With reference to FIG.2 and FIG.4, the structure of the
電極体20は、一方のセパレータ23、負極板22、他方のセパレータ23及び正極板21がこの順で層状に重ね合わせられ、巻回軸Aを中心に図4に示すような巻回方向Bで一緒に渦巻き状に多重に巻回されることによって、形成される。巻回軸Aは、図2及び図4において一点鎖線で示される仮想の軸であり、電極体20は、巻回軸Aに関して略対称な構成を有している。限定されるものではないが、本実施の形態では、電極体20は、巻回軸Aに垂直な断面が扁平な長円形状である扁平な外形を有している。このような電極体20は、巻回軸Aを挟んで対向して位置し且つ幅広で平坦である2つの平坦部20c及び20dと、巻回軸Aを挟んで対向して位置し且つ半円状に湾曲した2つの湾曲部20e及び20fとから構成されている。しかしながら、電極体20の断面形状は、長円形以外であってもよく、円形、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよい。
In the
正極板21は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる長尺な矩形帯状の金属箔である正極基材24と、正極基材24の両側の幅広な主面上の略全体に塗工等の方法で形成された正極活物質層25(図4で斜線表示)とを含む。負極板22は、銅、銅合金等の金属からなる長尺な矩形帯状の金属箔である負極基材26と、負極基材26の両側の幅広な主面上の略全体に塗工等の方法で形成された負極活物質層27(図4で斜線表示)とを含む。正極活物質層25に用いられる正極活物質又は負極活物質層27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正極活物質又は負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。なお、本実施の形態では、正極活物質層25及び負極活物質層27はそれぞれ、正極基材24及び負極基材26の両側の主面上に形成されているが、片側の主面上のみに形成されてもよい。セパレータ23は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料からなる微多孔性のシートである。
The
正極板21の巻回方向Bである長手方向に沿った2つの縁21a及び21bのうちの一方の縁21aには、複数の正極タブ21cが、縁21aと略垂直に突出して形成されている。正極タブ21cは、正極基材24から連続して一体的に延在し、正極基材24の一部を構成している。正極タブ21cは、正極基材24と同一材料から作製されており、正極タブ21cには、正極活物質層25が形成されていない。本実施の形態では、電極体20における正極板21の一巻回あたりに、1つの正極タブ21cが配置されている。電極体20において、複数の正極タブ21cは、1つの場所に集まって位置し、正極タブ束21dを形成する。正極タブ束21dでは、正極タブ21cは、巻回された正極板21、負極板22及びセパレータ23が形成する多重の層の積層方向に、略一列に並んで位置する。
On one
負極板22の巻回方向Bである長手方向に沿った2つの縁22a及び22bのうちの一方の縁22aには、複数の負極タブ22cが、縁22aと略垂直に突出して形成されている。負極タブ22cは、負極基材26から連続して一体的に延在し、負極基材26の一部を構成している。負極タブ22cは、負極基材26と同一材料から作製されており、負極タブ22cには、負極活物質層27が形成されていない。本実施の形態では、電極体20における負極板22の一巻回あたりに、1つの負極タブ22cが配置されている。電極体20において、複数の負極タブ22cは、1つの場所に集まって位置し、負極タブ束22dを形成する。負極タブ束22dでは、負極タブ22cは、巻回された正極板21、負極板22及びセパレータ23の積層方向に、略一列に並んで位置する。
On one
なお、正極板21及び負極板22それぞれの一巻回あたりに配置される正極タブ21c及び負極タブ22cの数量は、1つに限定されるものでない。正極タブ束21d及び負極タブ束22dの数量も、1つに限定されるものでない。また、本実施の形態では、正極タブ21c及び負極タブ22cは、矩形状の平面形状を有しているが、いかなる形状を有してもよい。
The number of the
正極板21と負極板22は、巻回のために、それぞれの長手方向を同方向にして、重ねられる。このとき、正極タブ21c及び負極タブ22cは、正極板21及び負極板22の重なり部分に対して同じ側に位置する。つまり、正極板21の縁21aと負極板22の縁22aとが隣接して位置し、正極板21の縁21bと負極板22の縁22bとが隣接して位置する。さらに、セパレータ23の巻回方向Bである長手方向に沿った2つの縁23a及び23bのうちの縁23a(図5参照)が、縁21a及び22aと隣接し、縁23b(図5参照)が、縁21b及び22bと隣接する。
The
また、図4及び図5を参照すると、正極板21の縁21aには、複数の切欠き部21ea及び21faが形成され、正極板21の縁21bには、複数の切欠き部21eb及び21fbが、形成されている。なお、図5は、図4の電極体20における正極板21及び負極板22の展開部分を拡大した図である。切欠き部21ea及び21faは、縁21aにおいて正極基材24を切欠くことによって形成され、切欠き部21eb及び21fbは、縁21bにおいて正極基材24を切欠くことによって形成され得る。切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fb内には、正極活物質層25は形成されていない。切欠き部21ea及び21faは、縁21aと交差する方向に、例えば縁21aと略垂直な方向に、縁21aから縁21bに向かって、つまり縁21aから電極体20の内部に向かって窪む形状を有している。切欠き部21eb及び21fbも、縁21bと交差する方向に、例えば縁21bと略垂直な方向に、縁21bから電極体20の内部に向かって窪む形状を有している。ここで、切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbは、切り抜き部の一例である。
4 and 5, a plurality of notches 21ea and 21fa are formed on the
本実施の形態では、切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbはそれぞれ、電極体20における正極板21の一巻回あたりに、1つずつ形成され、さらに、正極板21の巻回毎に形成されている。切欠き部21ea及び切欠き部21ebは、正極基材24の短手方向に対向する位置に設けられ、切欠き部21fa及び切欠き部21fbは、正極基材24の短手方向に対向する位置に設けられている。例えば、複数の切欠き部21eaと複数の切欠き部21ebとは、正極基材24の長手方向に関して対称な位置に配置され、複数の切欠き部21faと複数の切欠き部21fbとは、正極基材24の長手方向に関して対称な位置に配置され得る。
In the present embodiment, the notches 21ea, 21fa, 21eb, and 21fb are formed one by one for each turn of the
本実施の形態では、切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbは、角が丸められた矩形状の形状を有している。切欠き部21ea及び21faは、縁21aから縁21bに向かって縁21aよりも後退した切欠き縁部分21ea1及び21fa1を、それぞれの底部として形成している。切欠き部21eb及び21fbは、縁21bから縁21aに向かって縁21bよりも後退した切欠き縁部分21eb1及び21fb1を、それぞれの底部として形成している。切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbではそれぞれ、切欠き縁部分21ea1、21fa1、21eb1及び21fb1の両端の角が、面取りするように丸められている。これにより、切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbの底部の角での正極基材24の破断が抑制される。さらに、切欠き部21ea及び21faそれぞれにおける縁21aから切欠き縁部分21ea1及び21fa1までの深さは、同程度である。切欠き部21eb及び21fbそれぞれにおける縁21bから切欠き縁部分21eb1及び21fb1までの深さは、同程度である。全ての切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbにおける深さが同程度であってもよい。対向する位置にある切欠き部21ea及び切欠き部21ebは、縁21a及び21bに沿う方向で同等の長さを有している。対向する位置にある切欠き部21fa及び切欠き部21fbは、縁21a及び21bに沿う方向で同等の長さを有している。なお、切欠き部21ea、21fa、21eb及び21fbの形状は、上記形状に限定されない。
In the present embodiment, the notches 21ea, 21fa, 21eb, and 21fb have a rectangular shape with rounded corners. The cutout portions 21ea and 21fa form cutout edge portions 21ea1 and 21fa1 that recede from the
一方、負極板22の縁22aにおける切欠き部21ea及び21faそれぞれに隣接する縁部分(以下、非切欠き縁部分とも呼ぶ)22ea及び22faは、縁22aから後退も突出もせずに、縁22aと一直線上に並び、直線状の縁22aの一部を構成する。また、負極板22の縁22bにおける切欠き部21eb及び21fbそれぞれに隣接する非切欠き縁部分22eb及び22fbは、縁22bから後退も突出もせずに、縁22bと一直線上に並び、直線状の縁22bの一部を構成する。
On the other hand, the edge portions 22ea and 22fa adjacent to the notches 21ea and 21fa on the
よって、電極体20の内部に向かう巻回軸A方向において、非切欠き縁部分22eaと切欠き縁部分21ea1との距離d1、及び、非切欠き縁部分22faと切欠き縁部分21fa1との距離d2はいずれも、縁22aと縁21aとの距離d3よりも大きい。同様に、非切欠き縁部分22ebと切欠き縁部分21eb1との距離d4、及び、非切欠き縁部分22fbと切欠き縁部分21fb1との距離d5はいずれも、縁22bと縁21bとの距離d6よりも大きい。このような切欠き縁部分21ea1、21fa1、21eb1及び21fb1はそれぞれ、巻回軸A方向の正極板21の幅を部分的に狭くしている。ここで、切欠き縁部分21ea1、21fa1、21eb1及び21fb1は、正極板の第1の縁部分の一例であり、非切欠き縁部分22ea、22fa、22eb及び22fbは、負極板の第2の縁部分の一例である。
Therefore, in the winding axis A direction toward the inside of the
電極体20において、切欠き部21ea及び21ebは、電極体20の湾曲部20eに位置し、切欠き部21fa及び21fbは、電極体20の湾曲部20fに位置する。電極体20として巻回された正極板21では、電極体20の内周側から外周側に向かうに従って、縁21a及び21bに沿う方向での切欠き部21ea、21fa21eb及び21fbそれぞれの長さが、大きくなる。
In the
2つのセパレータ23は、1つの負極板22の両側の平坦な主面上にそれぞれ配置される。負極タブ22cを除く負極板22全体が、2つのセパレータ23によって覆われ、負極タブ22cが、セパレータ23の縁23aよりも突出する。1つの正極板21は、巻回時に負極板22に内側で隣り合うセパレータ23のさらに内側に位置するように、当該セパレータ23上に重ねて配置される。正極タブ21cを除く正極板21全体が、負極板22及びセパレータ23によって覆われて、正極タブ21cが、セパレータ23よりも突出している。
The two
上述のように重ね合わされた正極板21と負極板22とセパレータ23が巻回されて形成される電極体20では、正極板21及び負極板22それぞれの縁21a及び22aが、電極体20の巻回軸A方向の端部20aを形成している。また、正極板21及び負極板22それぞれの縁21b及び22bが、電極体20の巻回軸A方向の端部20bを形成している。本実施の形態では、正極タブ束21d及び負極タブ束22dは、電極体20の平坦部20dに配置されているが、これに限定されない。
In the
図4、図6及び図7を参照すると、電極体20において、切欠き部21ea及び21ebは、湾曲部20eに位置し、切欠き部21fa及び21fbは、湾曲部20fに位置する。なお、図6は、図4の電極体20の湾曲部20eの端部20aを拡大した模式的な斜視図である。図6では、湾曲部20eでの正極板21及び負極板22の形状をわかりやすくするために、セパレータ23の図示が省略され、正極板21及び負極板22の巻回数も少なくされている。図7は、図1の蓄電素子100の容器10の長手方向に沿い且つ正極端子30及び負極端子40の中央を通る断面を、図1の奥行き方向に向いた方向VIIで見た蓄電素子100の断面側面図である。
Referring to FIGS. 4, 6 and 7, in the
複数の切欠き部21eaは、湾曲部20eの端部20aにおいて、正極板21、負極板22及びセパレータ23の積層方向である湾曲部20eの半径方向に、積層するように略一列に並ぶ。本実施の形態では、略一列に並ぶ複数の切欠き部21eaは、湾曲部20eの端部20aの全体にわたって延在する。これにより、湾曲部20eの端部20a付近において、正極板21を含まずに負極板22及びセパレータ23のみが積層される領域である正極ザグリ領域20gaが、形成される。正極ザグリ領域20gaは、湾曲部20eの外周面と、湾曲部20eの端部20aと、複数の切欠き部21eaの切欠き縁部分21ea1と、湾曲部20eと平坦部20c及び20dとの境界面とによって囲まれる半円柱状の三次元領域に相当する。
The plurality of notches 21ea are arranged in a line so as to be stacked in the radial direction of the
同様に、複数の切欠き部21ebは、湾曲部20eの端部20bにおいて、湾曲部20eの半径方向に積層するように略一列に並ぶ。複数の切欠き部21fa及び21fbはそれぞれ、湾曲部20fの端部20a及び20bにおいて、湾曲部20fの半径方向に積層するように略一列に並ぶ。複数の切欠き部21ebも、湾曲部20eの端部20bの全体にわたって延在し、負極板22及びセパレータ23のみが積層される半円柱状の正極ザグリ領域20gbを端部20b付近に形成する。複数の切欠き部21fa及び21fbもそれぞれ、湾曲部20fの端部20a及び20bの全体にわたって延在し、負極板22及びセパレータ23のみが積層される半円柱状の正極ザグリ領域20ha及び20hbを端部20a及び20b付近に形成する。
Similarly, the plurality of notches 21eb are arranged in a line so as to be stacked in the radial direction of the bending
ここで、上述のような切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbを正極板21に有する電極体20の製造は、例えば、以下で説明するように実施され得る。切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、正極板21の巻回毎に、縁21a及び21bに沿う方向での長さを変化させ、その形状を変化させる。さらに、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの配置ピッチは、巻回毎に変化する。このため、本実施の形態では、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの形成には、レーザーを用いた切断が適用される。レーザーを用いた切断は、切断部分の形状、寸法及び位置を任意に変更することが容易である。さらに、本実施の形態では、レーザーを用いた切断によって、正極板21の正極タブ21c及び負極板22の負極タブ22cが形成される。なお、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの形成、並びに、正極タブ21c及び負極タブ22cの形成は、打ち抜き等のレーザーを用いない任意の方法によって、実施されてもよい。
Here, the manufacture of the
電極体20の製造時、正極基材24に正極活物質層25が形成され且つ1つのロールに巻かれた正極板21と、負極基材26に負極活物質層27が形成され且つ1つのロールに巻かれた負極板22と、2つのロールに巻かれたセパレータ23とが、図示しない巻回機によって、各ロールから引き出されて互いに重ね合わせられつつ、巻回機における回転する巻回シャフトの周りに巻き付けられる。各ロールと巻回シャフトとの間で、正極板21、負極板22及びセパレータ23が重ね合わせられる前に、レーザーによる切断が、電極体20の巻回と並行して実施される。このとき、正極板21への正極タブ21c並びに切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの形成と、負極板22への負極タブ22cの形成とが、並行して実施される。なお、各ロールに巻かれた正極基材24、負極基材26及びセパレータ23を引き出して巻回機の巻回シャフトに巻き付ける過程の途中で、正極基材24及び負極基材26へ正極活物質層25及び負極活物質層27を形成してもよい。このとき、レーザーによる切断と正極活物質層25及び負極活物質層27の形成との順序は問わない。
At the time of manufacturing the
図2、図3及び図7を参照すると、電極体20の正極タブ束21dは、正極リード板51と接続され、負極タブ束22dは、負極リード板61と接続される。これにより、正極端子30が、正極集電体50及び正極リード板51を介して、電極体20の正極板21と物理的に且つ電気的に接続される。また、負極端子40が、負極集電体60及び負極リード板61を介して、電極体20の負極板22と物理的に且つ電気的に接続される。これにより、電極体20が蓋体12に取り付けられる。
Referring to FIGS. 2, 3, and 7, the positive
蓋体12に取り付けられた電極体20は、スペーサ70及び80と共に容器本体11内に収容される。同様の構成を有するスペーサ70及び80はそれぞれ、弧状の断面を有する側壁70a及び80aと、側壁70a及び80aの一方の端部の端壁70b及び80bと、他方の端部の端壁70c及び80cと、端壁70b及び80bそれぞれから側壁70a及び80aと反対方向に延びるC字状断面の支持壁70d及び80dとを一体に含む。端壁70b及び70cは、側壁70aの弧状の両端部が形成する開放端を塞ぐように設けられ、後述するように電極体20に組み付けられたときに巻回軸A方向に対向して位置する。端壁80b及び80cは、側壁80aの弧状の両端部が形成する開放端を塞ぐように設けられ、電極体20に組み付けられたときに巻回軸A方向に対向して位置する。
The
スペーサ70(80)は、側壁70a(80a)、端壁70b(80b)及び端壁70c(80c)の内側に、電極体20の湾曲部20e(20f)を嵌め込むようにして、電極体20に組み付けられる。この際、端壁70b(80b)及び端壁70c(80c)はそれぞれ、電極体20の端部20a及び20bに隣り合って位置し、電極体20を巻回軸A方向で狭持するように保持する。
The spacer 70 (80) is assembled to the
本実施の形態では、スペーサ70(80)の側壁70a(80a)、端壁70b(80b)及び端壁70c(80c)は、電極体20の湾曲部20e(20f)の一部又は全体を覆う、つまり、湾曲部20e(20f)のみを覆う。しかしながら、スペーサ70(80)は、電極体20の湾曲部20e(20f)に加えて、平坦部20c及び/又は20dの一部を覆ってもよい。
In the present embodiment, the
スペーサ70及び80が組み付けられた電極体20が、容器10の容器本体11内に収容された後、蓋体12が、開口部11aを塞ぐように容器本体11に固定される。容器10内では、スペーサ70(80)は、支持壁70d(80d)に当接する蓋体12と、端壁70c(80c)に当接する容器本体11の底壁11bとによって、蓋体12から底壁11bに向かう方向で支持及び固定される。さらに、スペーサ70(80)は、側壁70a(80a)に当接する容器本体11の側壁11c、11d及び11f(11d、11e及び11f)によって、蓋体12及び底壁11bに沿う側方で支持及び固定される。
After the
スペーサ70及び80の側壁70a及び80aは、湾曲部20e及び20fで電極体20を狭持し、電極体20を、容器本体11の短側壁11c及び11eから離した状態で保持及び固定する。スペーサ70(80)の端壁70b(80b)及び端壁70c(80c)は、正極端子30(負極端子40)、正極集電体50(負極集電体60)及び底壁11b等から離した状態で、電極体20を巻回軸A方向で保持及び固定する。このとき、電極体20は、端部20aの被支持部20ia(20ja)と端部20bの被支持部20ib(20jb)とのそれぞれで、端壁70b(80b)と端壁70c(80c)とに接触し得、端壁70b(80b)及び端壁70c(80c)によって支持される。
The
図7及び図8を参照すると、本実施の形態では、電極体20の正極ザグリ領域20gb(20hb)における端部20b上での領域(図8で斜線表示)は、電極体20の半円状の被支持部20ib(20jb)の領域全体を含む形状及び寸法を有し、被支持部20ib(20jb)の領域全体を含むように位置する。図8は、図7の蓄電素子100のVIII−VIII線に沿った断面図であり、電極体20及びその周辺の断面図を示す図である。上述より、正極ザグリ領域20gb(20hb)は、端部20bにおける端壁70c(80c)との接触部分である被支持部20ib(20jb)を全体にわたって覆う。
Referring to FIGS. 7 and 8, in the present embodiment, a region on the
また、電極体20の正極ザグリ領域20ga(20ha)における端部20a上での領域は、電極体20の半円状の被支持部20ia(20ja)の領域全体を含む形状及び寸法を有し、被支持部20ia(20ja)の領域全体を含むように位置する。よって、正極ザグリ領域20ga(20ha)は、端部20aにおける端壁70b(80b)との接触部分である被支持部20ia(20ja)を全体にわたって覆う。なお、端部20a及び20b上における正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hbそれぞれの領域は、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbの領域よりも大きい方が望ましい。
Further, the region on the
図7を参照すると、スペーサ70(80)の端壁70c(80c)から端壁70b(80b)に向かう方向、つまり電極体20の巻回軸A方向での正極ザグリ領域20gb(20hb)の厚さtb(td)は、巻回軸A方向の端壁70c(80c)の厚さ以上の大きさを有している。なお、厚さtb及びtdはそれぞれ、図5に示される切欠き部21ebに関する距離d4及び切欠き部21fbに関する距離d5に、セパレータ23の縁23bと負極板22の縁22bとの距離d8を加えた距離である。また、巻回軸A方向の正極ザグリ領域20ga(20ha)の厚さta(tc)は、巻回軸A方向のスペーサ70(80)の端壁70b(80b)の厚さ以上の大きさを有している。なお、厚さta及びtcはそれぞれ、図5に示される切欠き部21eaに関する距離d1及び切欠き部21faに関する距離d2に、セパレータ23の縁23aと負極板22の縁22aとの距離d7を加えた距離である。
Referring to FIG. 7, the thickness of the positive counterbore region 20gb (20hb) in the direction from the
蓄電素子100が振動、衝撃等の外力を受けたとき、外力は、スペーサ70及び80を介して電極体20に伝達する。この際、電極体20の端部20aの被支持部20ia及び20ja並びに端部20bの被支持部20ib及び20jbが、スペーサ70及び80の端壁70b、70c、80b及び80cによって巻回軸A方向に押圧され得る。このとき、正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hb内の負極板22の縁及びセパレータ23の縁が、端壁70b、70c、80b及び80cからの押圧を受け、押し潰されるように変形し得る。この結果、電極体20は、スペーサ70及び80に対して、巻回軸A方向に相対的に変位し得るが、その変位範囲は、容器本体11の底壁11bと、蓋体12の付属物とによって、制約を受ける。なお、蓋体12の付属物とは、正極端子30、負極端子40、正極集電体50、負極集電体60、並びにリード板51及び61等である。
When the
具体的には、外力を受けたとき、電極体20は、スペーサ70及び80で覆われていない端部20bの部分が底壁11bに接触するまで変位する。また、電極体20は、スペーサ70及び80で覆われていない端部20aの部分が蓋体12の付属物と接触するまで変位する。よって、底壁11bに向かう方向では、電極体20全体は、スペーサ70及び80の端壁70c及び80cの巻回軸A方向の厚さの分だけ変位し、それにより、正極ザグリ領域20gb及び20hbそれぞれにおける電極体20は、端壁70c及び80cの厚さに相当する巻回軸A方向の深さにわたって変形を受け得る。正極ザグリ領域20gb及び20hbの厚さtb及びtdは、端壁70c及び80cの厚さ以上の大きさであるため、正極ザグリ領域20gb及び20hb内の負極板22及びセパレータ23は、変形はするが、端部20aに向かって正極ザグリ領域20gb及び20hbを越える領域の正極板21、負極板22及びセパレータ23に生じる変形が抑えられる。よって、積層されている正極板21、負極板22及びセパレータ23が共に変形することによる正極板21及び負極板22の短絡の発生が、抑制される。なお、湾曲部20e及び20fの正極板21、負極板22及びセパレータ23は、正極ザグリ領域20gb及び20hbを含まない状態で、端壁70c及び80c等によって巻回軸A方向に押圧されて変形する場合、互いに複雑に入り組むように変形するため、正極板21及び負極板22の短絡が発生し易い。
Specifically, when receiving an external force, the
さらに、正極ザグリ領域20gb及び20hbはそれぞれ、電極体20の端部20bの被支持部20ib及び20jbの全体にわたるため、端壁70c及び80cは、正極ザグリ領域20gb及び20hb内の負極板22及びセパレータ23のみを押圧する。よって、正極ザグリ領域20gb及び20hbの外の正極板21、負極板22及びセパレータ23が、端壁70c及び80cの押圧により変形を受けることが抑えられる。
Further, since the positive counterbore regions 20gb and 20hb extend over the entire supported portions 20ib and 20jb of the
なお、蓄電素子100に想定される外力の大きさに応じて、正極ザグリ領域20gb及び20hbの厚さtb及びtdと端壁70c及び80cの厚さとの関係、並びに、端部20bにおける正極ザグリ領域20gb及び20hbの領域と電極体20の被支持部20ib及び20jbの領域との関係は、変わり得る。正極ザグリ領域20gb及び20hbの厚さtb及びtd、並びにそれらの広さは、蓄電素子100が外力を受けたときに電極体20が被支持部20ib及び20jbで変形し得る深さ及び広さに応じて、決定してもよい。例えば、蓄電素子100に想定される外力が小さい場合、又は、端壁70c及び80cの厚さが大きい場合、正極ザグリ領域20gb及び20hbの厚さtb及びtdは、端壁70c及び80cの厚さよりも小さくてもよい。
In addition, according to the magnitude of the external force assumed for the
また、蓋体12に向かう方向では、電極体20全体は、電極体20が蓋体12の付属物に接触するまで変位し、それにより、正極ザグリ領域20ga及び20haそれぞれにおける電極体20は、上記変位量に相当する巻回軸A方向の深さにわたって変形を受け得る。正極ザグリ領域20ga及び20haの厚さta及びtcが、上記変位量以上の大きさに設定されることによって、端部20aにおける巻回軸A方向の変形が、正極ザグリ領域20ga及び20ha内で抑えられる。よって、積層されている正極板21、負極板22及びセパレータ23が共に変形することが、抑制される。
Further, in the direction toward the
さらに、正極ザグリ領域20ga及び20haはそれぞれ、電極体20の端部20aにおける被支持部20ia及び20jaの全体にわたるため、端壁70b及び80bは、正極ザグリ領域20ga及び20ha内の負極板22及びセパレータ23のみを押圧する。よって、正極ザグリ領域20ga及び20haの外の正極板21、負極板22及びセパレータ23が、端壁70b及び80bの押圧により変形を受けることが抑えられる。
Furthermore, since the positive counterbore regions 20ga and 20ha cover the entire supported portions 20ia and 20ja at the
なお、蓄電素子100に想定される外力の大きさに応じて、正極ザグリ領域20ga及び20haの厚さta及びtcの要件、並びに、端部20aにおける正極ザグリ領域20ga及び20haの領域と電極体20の被支持部20ia及び20jaとの関係は、変わり得る。正極ザグリ領域20ga及び20haの厚さta及びtc、並びにそれらの広さは、蓄電素子100が外力を受けたときに電極体20が被支持部20ia及び20jaで変形し得る深さ及び広さに応じて、決定してもよい。
It should be noted that depending on the magnitude of the external force assumed for the
上述したように、本実施の形態に係る蓄電素子100は、容器10と、積層された正極板21及び負極板22を含み且つ容器10に収容される電極体20とを備える。電極体20は、正極板21及び負極板22の積層の方向と交差する方向の端部20a及び20bにおける被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbで支持される。端部20a及び20bでの正極板21の縁21a及び21bは、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに第1の縁部分としての切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1を有する。端部20a及び20bでの負極板22の縁22a及び22bは、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに第2の縁部分としての非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbを有する。切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1と非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbとの間における端部20a又は20bから電極体20の内部に向かう方向の距離d1、d4、d2及びd5は、当該端部20a又は20bでの被支持部20ia、20ib、20ja及び20jb以外の正極板21の縁21a又は21bと負極板22の縁22a又は22bとの間における当該端部20a又は20bから電極体20の内部に向かう方向の距離d3及びd6よりも大きい。
As described above, the
上述の構成において、蓄電素子100が衝撃等の外力を受けた場合、電極体20は、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbにおいて、伝達する外力を受け、押圧され得る。被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbでは、負極板22の非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbが、押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbと切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1との距離をそれぞれ、負極板22の変形が切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1に至らないような距離とすることによって、変形に起因する正極板21と負極板22との短絡が抑制される。
In the above-described configuration, when the
実施の形態に係る蓄電素子100において、電極体20の端部20a及び20bでの正極板21の縁21a及び21bはそれぞれ、端部20a又は20bから電極体20の内部に向かう方向に、電極体20の端部20a及び20bでの負極板22の縁22a及び22bよりも後退した位置にある。上述の構成において、正極板21同士を、負極板22を介さずに対向させないようにすることができる。例えば、負極板22を介さずに正極板21同士が対向していると、リチウムデンドライトが析出する可能性が高くなる。リチウムデンドライトは、成長して正極板21及び負極板22を短絡させる可能性がある。よって、上述のような正極板21及び負極板22の構成は、正極板21及び負極板22の短絡を抑えることができる。
In the
また、実施の形態に係る蓄電素子100は、重ねられて巻回された正極板21及び負極板22を含む電極体20を備える。さらに、電極体20は、巻回軸A方向の端部20a及び20bに被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbを有し、正極板21は、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに、巻回軸A方向の正極板21の幅を部分的に狭くするように窪む切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1を有する。
In addition, the
上述の構成において、蓄電素子100が衝撃等の外力を受け、この外力が、電極体20における切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1が存在する部位に伝達する場合、正極板21の切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1よりも突出する負極板22の縁22a及び22bが、押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。そして、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1の窪み方向の深さ位置を、負極板22の変形が至らないような位置とすることにより、変形に起因する正極板21と負極板22との短絡が抑制される。
In the above-described configuration, when the
実施の形態に係る蓄電素子100において、電極体20では、正極板21及び負極板22は、共に巻回されており、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1は、正極板21及び負極板22の巻回の方向に沿った電極体20の湾曲部分に、位置する。上述の構成において、巻回軸A方向の押圧力が作用したとき、電極体20の湾曲部分では、正極板21の切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1よりも巻回軸A方向に突出する負極板22が押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。このため、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1よりも巻回軸A方向の内側で積層している正極板21及び負極板22に生じる変形が抑えられる。よって、電極体20の湾曲部分に設けられた切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1は、押圧力作用時の正極板21及び負極板22の短絡抑制に効果的に貢献する。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20において、正極板21は、正極板21の複数の巻回にわたって、複数の切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1を含む。上述の構成において、正極板21を介さずにセパレータ23及び負極板22と隣り合う負極板22の部分が、複数層の負極板22にわたって形成される。これらの負極板22の部分は、正極板21を含まずに負極板22及びセパレータ23のみが積層される正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hbを形成することができる。正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hbでは、電極体20に変形が生じても正極板21及び負極板22の短絡が抑制される。
In
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20において、端部20a及び20bにおける複数の切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1が形成される領域としての正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hbはそれぞれ、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbの全体を含む。上述の構成において、電極体20が被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbから受ける押圧力は全て、正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hb内の負極板22に伝達し負極板22によって吸収される。よって、正極板21及び負極板22の短絡が効果的に抑制される。
In
実施の形態に係る蓄電素子100において、電極体20は、電極体20における互いに対向する位置にある2つの端部20a及び20bに、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1を有する。上述の構成において、電極体20は、一方の端部20aの被支持部20ia及び20jaから押圧力を受けた場合に移動して他方の端部20bで衝突を生じ得る。同様に、電極体20は、他方の端部20bの被支持部20ib及び20jbから押圧力を受けた場合に移動して一方の端部20aで衝突を生じ得る。2つの端部20a及び20bそれぞれの被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbにおいて、正極板21に切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1が形成されることによって、電極体20が端部20aから端部20bに向かう方向及びその反対方向のいずれに移動した場合でも、端部20a及び20bでの正極板21及び負極板22の短絡の抑制が可能になる。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100は、電極体20の被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbを支持するスペーサ70及び80を備え、スペーサ70及び80は、容器10の壁部から電極体20を離す。上述の構成において、電極体20は、容器10との接触が抑えられた状態で、スペーサ70及び80によって支持される。よって、電極体20における電極体20以外の要素との接触場所を、スペーサ70及び80によって支持される部位に限定することが可能になる。従って、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1の形成位置を限定することが可能になる。
The
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20において、正極板21及び負極板22は、共に巻回されており、容器10は、開口部11aを有する容器本体11と開口部11aを塞ぐ蓋体12とを有し、電極体20は、蓋体12と電極体20の巻回軸Aとが交差する向きで、容器10内に配置される。上述の構成の電極体20は、巻回軸A方向の端部20a及び20bの被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbにおいて、スペーサ70及び80等によって支持され得る。これにより、切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1は、端部20a及び20bに位置する正極板21の縁21a及び21b付近でこれらに沿って形成される。縁21a及び21b付近でこれらに沿って切り欠かれる正極板21は、切欠きに起因する電気容量の低下及び電荷の偏りを低く抑えることができる。
In the
また、実施の形態に係る蓄電素子100の製造方法は、重ねられて巻回された正極板21及び負極板22を含み且つ正極板21及び負極板22の巻回軸A方向の端部20a及び20bの被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbで支持される電極体20を備える蓄電素子の製造方法である。この製造方法は、正極板21における巻回の方向に沿った縁21a及び21bの被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに対応する位置に、縁21a及び21bから窪む形状を有する切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbを形成する工程と、正極板21及び負極板22を重ねて巻回し、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbを被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに対応する位置に配置する工程とを含む。
In addition, the method for manufacturing the
上述において、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの位置が、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに対応する位置にある。よって、蓄電素子100が外力を受けた場合、被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbでは、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbに隣り合う負極板22が、変形して外力を吸収し得る。切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの正極板21は、自身に伝達する外力を低減し、その変形を抑制することができる。
In the above description, the positions of the notches 21ea, 21eb, 21fa, and 21fb are at positions corresponding to the supported portions 20ia, 20ib, 20ja, and 20jb. Therefore, when the
実施の形態に係る蓄電素子100の製造方法において、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、正極板21における巻回の方向に沿った湾曲部分に、レーザーを用いた切断によって形成される。上述において、レーザーを用いた切断は、巻回毎に切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの形状及び寸法、並びに位置つまりピッチを変更することができる。さらに、レーザーを用いた切断は、種々の形状及び寸法を有する切欠き部を種々の位置に形成することができる。これにより、複数の切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbによる任意の形状の正極ザグリ領域20ga、20gb、20ha及び20hbを形成することが、可能になる。
In the method for manufacturing
[その他の変形例]
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子等について説明したが、本発明は、実施の形態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。本発明の範囲は上述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。
[Other variations]
The power storage element and the like according to the embodiment of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the embodiment. That is, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. 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.
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20の正極板21では、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、角が丸められた矩形状の形状を有していたがこれに限定されるものでない。切欠き部の角は、丸められていても丸められていなくてもよい。切欠き部の形状は、弧状、半円、半楕円、半長円、多角形、又はこれらの組み合わせ等のいかなる形状であってもよい。
In
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20の正極板21では、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、正極板21の巻回毎に、寸法及び形状を変えて形成されていたが、これに限定されるものでない。切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、正極板21の巻回の進行に関わらず、寸法及び形状の少なくとも一方を変化させないように構成されてもよい。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20の正極板21では、4つの切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbが、正極板21の巻回毎に配置されていたが、これに限定されるものでない。例えば、切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbは、正極板21の複数の巻回毎に配置されてもよい。この場合、一巻回の正極板21に、4つの切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbの全てが配置されてもよく、4つの切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbのうちのいくつかが配置されてもよい。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20では、負極板22の非切欠き縁部分22ea、22fa、22eb及び22fbは、負極板22の縁22a又は22bと一直線上に並んでいたが、これに限定されるものでない。例えば、非切欠き縁部分22ea及び22faは、縁22aよりも縁22bから縁22aに向かって突出し、非切欠き縁部分22eb及び22fbは、縁22bよりも縁22aから縁22bに向かって突出していてもよい。この場合、非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbと切欠き縁部分21ea1、21eb1、21fa1及び21fb1との距離がそれぞれ、十分に確保されていればよい。上記距離は、例えば、蓄電素子100に外力が加えられた際、スペーサ70又は80の端壁に当接する非切欠き縁部分22ea、22eb、22fa及び22fbでの負極板22の変形が、正極板21を変形させて負極板22との短絡を引き起こさないような距離であってもよい。そして、正極板21の切欠き縁部分21ea1及び21fa1は、正極板21の縁21aよりも窪んでいてもよく、縁21bから縁21aに向かって突出していてもよく、縁21aと一直線に並んでいてもよい。同様に、正極板21の切欠き縁部分21eb1及び21fb1は、正極板21の縁21bよりも窪んでいてもよく、突出していてもよく、縁21bと一直線に並んでいてもよい。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100は、巻回軸Aを容器10の蓋体12と略垂直な向きにして配置される電極体20を備える蓄電素子であったが、巻回軸Aを蓋体12に沿わせる向きで配置される電極体を備える蓄電素子であってもよい。この場合、実施の形態に係る蓄電素子100と同様に、電極体におけるスペーサによる被支持部に、正極板21の切欠き部が配置されてもよい。
The
実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20におけるスペーサ70及び80による被支持部20ia、20ib、20ja及び20jbに、正極板21の切欠き部21ea、21eb、21fa及び21fbが、配置されていたが、これに限定されるものでない。例えば、電極体20の端部20a及び20bにおける電極体20以外の要素と接触し得る部分の正極板21に、切欠き部が配置されてもよく、電極体20における電極体20以外の要素と接触し得る部分の正極板21に、切欠き部が配置されてもよい。例えば、蓄電素子は、電極体20の端部20a又は20bが、容器10に設けられるガス排出弁と対向する構成を有する場合がある。この場合、端部20a又は20bとガス排出弁との間に設けられるスペーサが接触し得る部分の正極板21に、切欠き部が配置されてもよい。また、上記電極体20以外の要素として、例えば、正極及び負極の電極端子、集電体及びリード板等も挙げられる。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20の端部20aに、1つの正極タブ束21dと1つの負極タブ束22dとが配置されていたが、これに限定されるものでない。電極体20の端部20aに、2つ以上の正極タブ束が配置されてもよく、2つ以上の負極タブ束が配置されてもよい。電極体20の端部20a及び20bに、正極タブ束及び/又は負極タブ束が配置されてもよい。この場合、正極タブ束は、電極体20の端部20a及び20bの一方にのみ又は両方に配置されてもよく、負極タブ束は、電極体20の端部20a及び20bの他方にのみ又は両方に配置されてもよい。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20は、正極タブ束21d及び負極タブ束22dを備えていたが、備えていなくてもよい。例えば、電極体20は、正極板21の縁21aに、正極活物質層が形成されずに正極基材が露出している正極未塗工部を含み、負極板22の縁22bに、負極活物質層が形成されずに負極基材が露出している負極未塗工部を含んでもよい。この場合、正極リード板51又は正極集電体50が正極未塗工部と接続され、負極リード板61又は負極集電体60が負極未塗工部と接続されてもよい。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20は、重ねられた正極板、負極板及びセパレータを巻回して形成される巻回型の電極体であったが、これに限定されるものでない。電極体は、多数の正極板、負極板及びセパレータを重ねて形成されるスタック型の電極体であってもよく、重ねた一組の、又は、二組以上の、正極板、負極板及びセパレータを複数回折り曲げて形成されるZ型の電極体であってもよい。
実施の形態に係る蓄電素子100は、1つの電極体20を備えていた。しかしながら、蓄電素子は、2つ以上の電極体を備えるものであってもよい。
In the
The
また、実施の形態及び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。また、本発明は、上述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、1つ以上の蓄電素子を備える蓄電装置においても実現することができる。例えば、本発明は、複数の蓄電素子100を備える蓄電装置として実現することができる。蓄電装置は、並べて配置された複数の蓄電ユニットを備え、各蓄電ユニットは、例えば一列に並べられ且つ互いに電気的に接続された複数の蓄電素子100によって、構成される。上述の構成によって、複数の蓄電素子100が、1ユニットとして使用され、蓄電装置に必要な電気容量、蓄電装置の形状及び寸法等に対応して、蓄電ユニットの数量及び配列が選択され得る。複数の蓄電素子100を備え且つ高出力である蓄電装置は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することもできる。
In addition, embodiments constructed by arbitrarily combining the embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention. In addition, the present invention can be realized not only as a power storage element as described above but also in a power storage device including one or more power storage elements. For example, the present invention can be realized as a power storage device including a plurality of
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 容器
12 蓋体(容器の壁部)
20 電極体
20a,20b 端部
20ia,20ib,20ja,20jb 被支持部
21 正極板
21a,21b 縁(正極板の縁)
21ea,21eb,21fa,21fb 切欠き部(切り抜き部)
21ea1,21eb1,21fa1,21fb1 切欠き縁部分(第1の縁部分)
22 負極板
22a,22b 縁(負極板の縁)
22ea,22eb,22fa,22fb 非切欠き縁部分(第2の縁部分)
30 正極端子(電極端子)
40 負極端子(電極端子)
70,80 スペーサ
100 蓄電素子
A 巻回軸
10
20
21ea, 21eb, 21fa, 21fb Notch (cutout)
21ea1,21eb1,21fa1,21fb1 Notched edge portion (first edge portion)
22
22ea, 22eb, 22fa, 22fb Non-notched edge portion (second edge portion)
30 Positive terminal (electrode terminal)
40 Negative terminal (electrode terminal)
70, 80
Claims (11)
前記容器に収容される、積層された正極板及び負極板を含む電極体とを備え、
前記電極体は、前記正極板及び前記負極板の積層の方向と交差する方向の端部における被支持部で支持され、
前記端部での前記正極板の縁は、前記被支持部に第1の縁部分を有し、
前記端部での前記負極板の縁は、前記被支持部に第2の縁部分を有し、
前記第1の縁部分と前記第2の縁部分との間における前記端部から前記電極体の内部に向かう方向の距離は、前記端部での前記被支持部以外の前記正極板の縁と前記負極板の縁との間における前記端部から前記電極体の内部に向かう方向の距離よりも大きい
蓄電素子。 A container,
An electrode body including a stacked positive electrode plate and negative electrode plate housed in the container;
The electrode body is supported by a supported portion at an end portion in a direction crossing the direction of lamination of the positive electrode plate and the negative electrode plate,
The edge of the positive electrode plate at the end has a first edge portion on the supported portion;
The edge of the negative electrode plate at the end has a second edge portion on the supported portion;
The distance in the direction from the end portion toward the inside of the electrode body between the first edge portion and the second edge portion is the edge of the positive electrode plate other than the supported portion at the end portion. A power storage element that is larger than a distance in a direction from the end to the inside of the electrode body between the edge of the negative electrode plate.
請求項1に記載の蓄電素子。 The electrical storage according to claim 1, wherein an edge of the positive electrode plate at the end portion is in a position retreated from an edge of the negative electrode plate at the end portion in a direction from the end portion toward the inside of the electrode body. element.
前記電極体は、巻回軸方向の端部に被支持部を有し、
前記正極板は、前記被支持部に、前記巻回軸方向の前記正極板の幅を部分的に狭くするように窪む第1の縁部分を有し、
前記第1の縁部分は、前記端部から前記電極体の内部に向かう方向に、前記被支持部での前記負極板の縁よりも窪む
蓄電素子。 An electrode body including a positive electrode plate and a negative electrode plate wound in an overlapping manner,
The electrode body has a supported portion at an end in a winding axis direction,
The positive electrode plate has a first edge portion that is recessed in the supported portion so as to partially narrow the width of the positive electrode plate in the winding axis direction;
The first edge portion is recessed from an edge of the negative electrode plate at the supported portion in a direction from the end portion toward the inside of the electrode body.
前記第1の縁部分は、前記正極板及び前記負極板の巻回の方向に沿った前記電極体の湾曲部分に、位置する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The positive electrode plate and the negative electrode plate are wound together,
The power storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the first edge portion is located in a curved portion of the electrode body along a winding direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate.
請求項3または4に記載の蓄電素子。 The power storage device according to claim 3, wherein the positive electrode plate includes a plurality of the first edge portions over a plurality of turns of the positive electrode plate.
請求項5に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 5, wherein a region where the plurality of first edge portions are formed in the end portion includes the entire supported portion.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrode body has the first edge portion at two end portions of the electrode body facing each other.
前記スペーサは、前記容器の壁部から前記電極体を離す
請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄電素子。 A spacer for supporting the supported portion of the electrode body;
The electricity storage device according to any one of claims 1 to 7, wherein the spacer separates the electrode body from a wall portion of the container.
前記容器は、開口部を有する容器本体と前記開口部を塞ぐ蓋体とを有し、
前記電極体は、前記蓋体と前記電極体の巻回軸とが交差する向きで、前記容器内に配置される
請求項1〜8のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The positive electrode plate and the negative electrode plate are wound together,
The container has a container body having an opening and a lid for closing the opening,
The electric storage element according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode body is disposed in the container in a direction in which the lid body and a winding axis of the electrode body intersect.
前記正極板における巻回の方向に沿った縁の前記被支持部に対応する位置に、前記縁から窪む形状を有する切り抜き部を形成する工程と、
前記正極板及び前記負極板を重ねて巻回し、前記切り抜き部を前記被支持部に対応する位置に配置する工程とを含む
製造方法。 A method of manufacturing an electricity storage device comprising an electrode body that includes a positive electrode plate and a negative electrode plate that are stacked and wound, and that is supported by a supported portion at an end of the negative electrode plate in the winding axis direction. ,
Forming a cutout portion having a shape recessed from the edge at a position corresponding to the supported portion of the edge along the winding direction of the positive electrode plate;
A step of stacking and winding the positive electrode plate and the negative electrode plate, and disposing the cutout portion at a position corresponding to the supported portion.
請求項10に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 10, wherein the cut-out portion is formed by cutting using a laser in a curved portion of the positive electrode plate along a winding direction.
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