JP2018049708A - Power storage device and method of manufacturing power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage device and a method for manufacturing the power storage device.
リチウムイオン二次電池のような蓄電装置は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。 Power storage devices such as lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, and the like because of their high energy density.
上記蓄電装置としては、発電要素の電極間に生じる撚れを吸収し電池厚の増加を抑制すると共に、電極間の隙間を低減して優れた電池特性を発揮させるために、セパレータを介して正極と負極とを積層した状態で渦巻き形状に捲回した発電要素を角形扁平外装缶に収納して成る非水系二次電池において、上記外装缶がアルミニウムAl合金から成ると共に、上記外装缶内に収納した発電要素を押圧する突起部が、上記外装缶の対向する一組の長辺面の内側に一体に形成されていることを特徴とする非水系角型二次電池が公知である(特開2005−243274号公報)。 As the power storage device, a positive electrode is connected via a separator in order to absorb the twist generated between the electrodes of the power generation element and suppress an increase in battery thickness and to exhibit excellent battery characteristics by reducing the gap between the electrodes. In a non-aqueous secondary battery in which a power generation element wound in a spiral shape in a state of being laminated with a negative electrode is housed in a rectangular flat outer can, the outer can is made of an aluminum Al alloy and is housed in the outer can A non-aqueous prismatic secondary battery is known in which protrusions that press the generated power generation element are integrally formed on the inner side of a pair of opposed long side surfaces of the outer can (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A)). 2005-243274).
しかし、本発明者らが鋭意検討したところ、外装缶内に収納した発電要素を押圧する突起部が、上記外装缶の対向する一組の長辺面の内側に一体に形成されているものも、サイクル性能が十分に向上していないことが判明した。 However, as a result of intensive studies by the present inventors, there are some in which protrusions that press the power generation element stored in the outer can are integrally formed on the inner side of a pair of opposed long side surfaces of the outer can. It was found that the cycle performance was not improved sufficiently.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、優れたサイクル性能を有する蓄電装置及び蓄電装置の製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a power storage device having excellent cycle performance and a method for manufacturing the power storage device.
上記課題を解決するためになされた発明は、正極及び負極が捲回された捲回型電極群と、この捲回型電極群を収容するケースと、このケースを押圧する押圧部材とを備え、上記捲回型電極群が、両側端部に位置する2つの曲面部と上記2つの曲面部の間に一対の広面部とを有し、上記セルケースが、上記一対の広面部に対向する一対のセルケース面を有し、上記一対のセルケース面のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群側に突出する凸部を中央に有し、上記押圧部材の押圧箇所が、上記セルケース面の上記凸部の両側部分である。 The invention made to solve the above problems comprises a wound electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are wound, a case for housing the wound electrode group, and a pressing member for pressing the case, The wound electrode group has two curved surface portions located at both end portions and a pair of wide surface portions between the two curved surface portions, and the cell case is a pair facing the pair of wide surface portions. The cell case surface, at least one of the pair of cell case surfaces has a convex portion in the center that protrudes toward the wound electrode group side, and the pressing portion of the pressing member is the cell case surface. It is the both side part of the said convex part.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、正極及び負極が捲回された捲回型電極群と、この捲回型電極群を収容するケースとを備え、上記捲回型電極群が、両側端部に位置する2つの曲面部と上記2つの曲面部の間に一対の広面部とを有し、上記セルケースが、上記一対の広面部に対向する一対のセルケース面を有し、上記一対のセルケース面のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群側に突出する凸部を中央に有する電極群収容ケースを用意すること、及び上記電極群収容ケースの上記凸部の両側部分を、押圧部材によって上記捲回型電極群側に押圧すること
を有する蓄電装置の製造方法である。
Another invention made in order to solve the above-described problem includes a wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound, and a case that accommodates the wound electrode group, and the wound electrode group includes: , Having two curved surface portions located at both ends and a pair of wide surface portions between the two curved surface portions, and the cell case has a pair of cell case surfaces opposed to the pair of wide surface portions Preparing an electrode group housing case in which at least one of the pair of cell case surfaces has a convex portion protruding in the center toward the wound electrode group side, and both sides of the convex portion of the electrode group housing case It is a manufacturing method of the electrical storage apparatus which has a part pressed to the said winding type electrode group side with a press member.
本発明の蓄電装置、及び本発明の製造方法によって製造された蓄電装置は、サイクル性能に優れる。 The power storage device of the present invention and the power storage device manufactured by the manufacturing method of the present invention are excellent in cycle performance.
本発明の一態様の蓄電装置は、正極及び負極が捲回された捲回型電極群と、この捲回型電極群を収容するケースと、このケースを押圧する押圧部材とを備え、上記捲回型電極群が、両側端部に位置する2つの曲面部と上記2つの曲面部の間に一対の広面部とを有し、上記セルケースが、上記一対の広面部に対向する一対のセルケース面を有し、上記一対のセルケース面のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群側に突出する凸部を中央に有し、上記押圧部材の押圧箇所が、上記セルケース面の上記凸部の両側部分である。なお、セルケース面が中央に凸部を有するとは、凸部が捲回型電極群の広面部に当接する位置に形成されていることを意味する。セルケース面の凸部の両側部分とは、凸部の形成される中央よりも両側端側に位置し、凸部が形成されていないセルケース面の部分を意味する。 A power storage device according to one embodiment of the present invention includes a wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound, a case that houses the wound electrode group, and a pressing member that presses the case. The circular electrode group has two curved surface portions located at both end portions and a pair of wide surface portions between the two curved surface portions, and the cell case is opposed to the pair of wide surface portions. Having a case surface, at least one of the pair of cell case surfaces has a convex portion in the center protruding toward the wound electrode group side, and the pressing portion of the pressing member is the surface of the cell case surface It is the both side part of a convex part. In addition, that the cell case surface has a convex portion in the center means that the convex portion is formed at a position where the convex portion comes into contact with the wide surface portion of the wound electrode group. The both side parts of the convex part of the cell case surface mean the part of the cell case surface that is located on both side ends from the center where the convex part is formed and has no convex part.
当該蓄電装置は、捲回型電極群の広面部がセルケースの凸部によって押圧され、さらにセルケースの凸部の両側部分が押圧部材によって捲回型電極群側に押圧されることで、優れたサイクル性能を奏する。この原因は必ずしも明らかではないが、捲回型電極群の広面部がセルケースの凸部によって押圧されることで初期のガスだまりや極板のゆがみが低減され、押圧部材によってセルケースの凸部の両側部分を捲回型電極群側に押圧することで、サイクル試験の進行にともなうセル内部の部分的な内圧のバラツキが抑制されるためと考えられる。これによって、内圧のバラツキにともなう、電極面内での塩濃度のムラを抑制し、優れたサイクル性能を奏する。 The power storage device is excellent in that the wide surface portion of the wound electrode group is pressed by the convex portion of the cell case, and further, both side portions of the convex portion of the cell case are pressed by the pressing member toward the wound electrode group side. Cycle performance. The cause of this is not always clear, but the wide surface portion of the wound electrode group is pressed by the convex portion of the cell case, so that initial gas accumulation and distortion of the electrode plate are reduced, and the convex portion of the cell case is reduced by the pressing member. It is considered that the partial internal pressure variation inside the cell with the progress of the cycle test is suppressed by pressing both side portions of the electrode toward the wound electrode group. This suppresses uneven salt concentration in the electrode surface due to variations in internal pressure, and provides excellent cycle performance.
当該蓄電装置は、上記一対のセルケース面が上記凸部をそれぞれ有するとよく、捲回型電極群の一対の広面部がそれぞれ上記凸部によって押圧されることにより、当該蓄電装置のサイクル性能の向上が図られる。 In the power storage device, the pair of cell case surfaces preferably have the convex portions, and the pair of wide surface portions of the wound electrode group are pressed by the convex portions, whereby the cycle performance of the power storage device is improved. Improvement is achieved.
上記凸部は、上記広面部のうち上記捲回型電極群の最内周の一対のターン部よりも捲回軸側に対応する部位を押圧するとよく、これによって、内圧のバラツキをより抑制することができ、当該蓄電装置のサイクル性能の向上が図られる。なお、捲回型電極群の最内周のターン部とは、捲回される正極及び負極の部分であって、最内周に位置し、かつ捲回のために折り返される部位を意味する。 The convex portion may press a portion of the wide surface portion corresponding to the winding axis side of the innermost pair of turn portions of the wound electrode group, thereby further suppressing variation in internal pressure. Thus, the cycle performance of the power storage device can be improved. The innermost turn portion of the wound electrode group means a portion of the positive electrode and the negative electrode that are wound and is located on the innermost periphery and folded back for winding.
上記凸部の突出量は、上記一対のセルケース面の間隔の0.02倍以上であるとよく、これにより、内圧のバラツキをより抑制することができ、当該蓄電装置のサイクル性能の向上が図られる。なお、上記凸部の突出量とは、一対のセルケース面がそれぞれ対向する上記凸部を有する場合には、上記凸部の最大突出量の合計を意味し、それ以外の場合(例えば一方のセルケース面のみが上記凸部を有する場合)には一つの凸部の最大突出量を意味する。 The protrusion amount of the convex part is preferably 0.02 times or more of the distance between the pair of cell case surfaces, whereby the variation in internal pressure can be further suppressed, and the cycle performance of the power storage device can be improved. Figured. In addition, the protrusion amount of the said convex part means the sum total of the maximum protrusion amount of the said convex part, when a pair of cell case surface has the said convex part which each opposes, and other than that (For example, one side) In the case where only the cell case surface has the convex portion), it means the maximum protrusion amount of one convex portion.
本発明の一態様の蓄電装置の製造方法は、正極及び負極が捲回された捲回型電極群と、この捲回型電極群を収容するケースとを備え、上記捲回型電極群が、両側端部に位置する2つの曲面部と上記2つの曲面部の間に一対の広面部とを有し、上記セルケースが、上記一対の広面部に対向する一対のセルケース面を有し、上記一対のセルケース面のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群側に突出する凸部を中央に有する電極群収容ケースを用意すること、及び上記電極群収容ケースの上記凸部の両側部分を、押圧部材によって上記捲回型電極群側に押圧することを有する。 A method for manufacturing a power storage device according to one embodiment of the present invention includes a wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound, and a case that houses the wound electrode group, and the wound electrode group includes: Two curved surface portions located at both end portions and a pair of wide surface portions between the two curved surface portions, the cell case has a pair of cell case surfaces facing the pair of wide surface portions, Preparing an electrode group housing case in which at least one of the pair of cell case surfaces has a convex portion protruding in the center toward the wound electrode group side, and both side portions of the convex portion of the electrode group housing case Is pressed against the wound electrode group side by a pressing member.
この製造方法によって製造された蓄電装置は、捲回型電極群の広面部がセルケースの凸部によって押圧され、さらにセルケースの凸部の両側部分が押圧部材によって捲回型電極群側に押圧されることで、優れたサイクル性能を奏する。 In the power storage device manufactured by this manufacturing method, the wide surface portion of the wound electrode group is pressed by the convex portion of the cell case, and both side portions of the convex portion of the cell case are pressed by the pressing member toward the wound electrode group side. As a result, excellent cycle performance is achieved.
[蓄電装置]
以下、本発明に係る蓄電装置の実施の形態について図面を参照しつつ詳説する。
[Power storage device]
Hereinafter, embodiments of a power storage device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の蓄電装置を示すものである。本実施形態の蓄電装置は、捲回型電極群1、上記捲回型電極群1を収容するセルケース8、及びセルケース8を押圧する押圧部材12を備える。上記捲回型電極群1は、図2に示すように正極2a及び負極2bが捲回され、両側端部に位置する2つの曲面部5と上記2つの曲面部5の間に一対の広面部6とを有する。上記セルケース8は、上記一対の広面部6に対向する一対のセルケース面9を有し、上記一対のセルケース面9のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群1側に突出する凸部9aを中央に有する。上記押圧部材12は、上記セルケース面9の上記凸部9aの両側部分9bを、上記捲回型電極群1側に押圧する。本実施形態の蓄電装置は、捲回型電極群1の広面部6がセルケース8の凸部9aによって押圧され、さらにセルケース8の凸部9aの両側部分9bが押圧部材12によって捲回型電極群1側に押圧されることで、優れたサイクル性能を奏する。なお、本実施形態の蓄電装置は、例えば非水電解質二次電池等の蓄電池である。
FIG. 1 shows a power storage device according to an embodiment of the present invention. The power storage device of this embodiment includes a wound electrode group 1, a
<捲回型電極群>
上記捲回型電極群1はシート体2が捲回されて構成される。このシート体2は、上記正極2a、セパレータ2c及び上記負極2bを有し(図2参照)、上記正極2a、セパレータ2c及び負極2bはこの順に積層されている。
<Winded electrode group>
The wound electrode group 1 is configured by winding a
上記捲回型電極群1は、両側端部に位置する2つの曲面部5と上記2つの曲面部5の間に一対の広面部6とを有する。上記曲面部5は、上述のように捲回されるシート体2のターン部によって形成される面であり、具体的には一方の広面部6から他方の広面部6にシート体2が折り返される際に湾曲されることで形成される面である。一対の上記広面部6は、それぞれ後述するセルケース面9と対向する面であり、後述する凸部9aによって押圧される。より具体的に説明すると、一対の上記広面部6は、それぞれ捲回型電極群1の最内周における平坦面3a、つまりは捲回型電極群1の捲回軸側の広面部6と略平行に配されている。なお、略平行とは、各部位の法線方向の角度差が10°未満であることを意味する。
The wound electrode group 1 has two
また、上記広面部6は、広面部6の法線方向から見て図4に示すように方形の形状を有する。なお、図4において符号Bは、広面部6と曲面部7との境界である。上記広面部6は、上記シート体2の捲回軸方向(図4のX方向)の長さ(L1)よりも上記捲回軸方向と垂直方向(図4のY方向(広面部6に位置するシート体2の長手方向))の長さ(L2)が大きい。ここで、広面部6における長手方向の長さ(L2)の短手方向の長さ(L1)に対する比(アスペクト比)は、特に限定されるものではないが、例えば1.0以上1.5以下とできる。
The
なお、シート体2を捲回する際には図示しない芯材が用いられ、この芯材は、従来公知のものが採用できるが、捲回されたシート体2の最内周、言い換えるならば、シート体2を捲回する際に芯材の外周と接する部位には、図3に示すように、一方の上記平坦面3aの両端縁3bと他方の平坦面3aの両端縁3bとを連結するような一対の側面3cを有し、図示例では側面3c(ターン部)は曲面から構成されている。
In addition, when winding the
<セルケース>
上記セルケース8は、図1に示すように、上記一対の広面部6に対向する一対のセルケース面9を有している。具体的には、上記セルケース8は、所定の隙間をもって互いに対向する一対のセルケース面9と、一対のセルケース面9の両端を連結するよう配される一対の側壁面10とを有し(図1及び図5参照)、例えば全体として直方体の箱状の形状を有する。このセルケース8に、上述のように一対のセルケース面9に上記一対の広面部6が対向し、上記一対の側壁面10に上記一対の曲面部5が対向するよう上記捲回型電極群1が収容されている。また、セルケース8は、上記捲回型電極群1が収容された後に上部の開口を閉塞する蓋部8aを有している。
<Cell case>
As shown in FIG. 1, the
上記セルケース8の材質としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレス等の金属等の塑性変形可能な材質を用いるとよい。本実施形態においては、上記凸部9aは、セルケース面9が他方のセルケース面9側に押圧変形されて構成されている。
The material of the
上記セルケース面9及び上記側壁面10の肉厚は、特に限定されるものではないが、例えば0.2mm以上1.5mm以下とするとよい。なお、一対のセルケース面9の間隔とは、上記押圧部材12によって押圧される部分(上記両側部分9b)の内面同士の間隔を意味する。換言すると、一対のセルケース面9の間隔とは、上記凸部9a形成前の一対のセルケース面9の内面同士の間隔を意味する。
The thicknesses of the
上記一対のセルケース面9は、上述のように上記捲回型電極群1側に突出する上記凸部9aを中央にそれぞれ有している。この凸部9aは、上記捲回型電極群1の一方の広面部6に当接し、この一方の広面部6を他方の広面部6側に押圧する。なお、上記中央とは、上記広面部6に当接する箇所を意味する。また、一対のセルケース面9に形成される凸部9aは、互いに対向するよう突出して設けられ、また面対称の形状に形成されている。
As described above, the pair of cell case surfaces 9 have the
この凸部9aは、図1に示すように、上記広面部6の長手方向の中心に従って漸次突出量が多くなる。つまり、上記凸部9aは、上記広面部6の長手方向の中心の突出量(L4)が長手方向の外側の突出量よりも大きい。また、この凸部9aは、上記広面部6の短手方向の中心に従って漸次突出量が多くなる。つまり、上記凸部9aは、上記広面部6の短手方向中心の突出量が短手方向の外側の突出量よりも大きい。すなわち、本実施形態においては、上記凸部9aの広面部6の中心に対向する部位の突出量が他の部位よりも大きい。
As shown in FIG. 1, the
上記一対の凸部9aの最大突出量(L4)の合計の上記一対のセルケース面9の間隔(L3)に対する比としては、0.02以上0.05以下であることが好ましい。この比の下限としては0.03がより好ましい。この比の上限としては0.04がより好ましい。上記比が上記下限以上であることで、優れたサイクル性能が得られる。一方、上記比が上記上限以下であることで、捲回型電極群1に負荷がかかり過ぎことを抑制できる。なお、一対の凸部9aの最大突出量L4は略同一である。なお、略同一とは、双方の差が双方の中央値の5%以下であることを意味する。
The ratio of the total maximum protrusion amount (L4) of the pair of
一の上記凸部9aの最大突出量(L4)の上記一対のセルケース面9の間隔(L3)に対する比としては、0.01以上0.025以下であることが好ましい。この比の下限としては0.015がより好ましい。この比の上限としては0.02がより好ましい。上記比が上記下限以上であることで、優れたサイクル性能が得られる。一方、上記比が上記上限以下であることで、捲回型電極群1に負荷がかかり過ぎことを抑制できる。
The ratio of the maximum protrusion amount (L4) of the one
上記凸部形成領域Aは、図4に示すように上記広面部6の中央領域に配される。具体的には、上記広面部6の長手方向(Y方向)の中心を基準として長手方向に80%以内に上記凸部9aが形成されていることが好ましい。この長手方向における上記凸部形成領域Aの上限は75%がより好ましい。この長手方向における上記凸部形成領域Aの下限は40%が好ましい。この長手方向における上記凸部形成領域Aが上記範囲内であることで、優れたサイクル性能が得られる。
The convex portion forming region A is disposed in the central region of the
換言すると、上記広面部6と上記曲面部5との一対の境界Bの一方から他方側の上記広面部6の長手方向の長さ(L2)の0.1倍以内の範囲内に上記凸部9aが形成されていないこと、つまりは、上記凸部不形成領域の下限は上記広面部6の長手方向の長さ(L2)の0.1倍であることが好ましい。この長手方向における上記凸部不形成領域の下限は上記長さ(L2)の0.125倍がより好ましい。この長手方向における上記凸部不形成領域の上限は上記長さ(L2)の0.30倍が好ましい。この長手方向における凸部不形成領域が上記範囲内であることで、優れたサイクル性能が得られる。なお、上記凸部不形成領域において、上記捲回型電極群1を押圧しないような凸形状部分が設けられていても良いことは言うまでもない。
In other words, the convex portion is within a range of 0.1 times the longitudinal length (L2) of the
上記広面部6の短手方向(図4のX方向)を基準として短手方向に70%以下の領域に上記凸部9aが形成されていることが好ましい。この短手方向における上記凸部形成領域Aの上限は65%がより好ましい。この短手方向における上記凸部形成領域Aの下限は35%が好ましい。この短手方向における上記凸部形成領域が上記範囲内であることで、優れたサイクル性能が得られる。
It is preferable that the
換言すると、上記広面部6の上端及び下端の一方から他方側の上記広面部6の短手方向の長さ(L1)の0.15倍以内の範囲内に上記凸部9aが形成されていないこと、つまりは、上記凸部不形成領域の下限は上記広面部6の短手方向の長さ(L1)の0.15倍であることが好ましい。この短手方向における上記凸部不形成領域の下限は上記長さ(L1)0.175倍がより好ましい。この短手方向における上記凸部不形成領域の上限は上記長さ(L1)の0.325倍が好ましい。この短手方向における凸部不形成領域が上記範囲内であることで、優れたサイクル性能が得られる。
In other words, the
上記凸部形成領域Aは、上記セルケース面9の法線方向から見て(正面視)、上記広面部6の長手方向(Y方向)に長軸を有する形状を有し、具体的には図4に示すように方形状を有する。
The convex portion formation region A has a shape having a major axis in the longitudinal direction (Y direction) of the
また、上記凸部9aは、上記広面部6のうち上記捲回型電極群1の最内周のターン部よりも捲回軸側の部位を押圧している。具体的には、上記凸部形成領域Aは、図4に示すように、平坦面3aの端縁3bよりも中央側(捲回軸側)に位置している。
Further, the
上記セルケース8には、正極集電体(図示省略)又は負極集電体(図示省略)と接続され、外部と通電する端子(図示省略)が設けられている。さらに、上記セルケース8内には、電解液が充填される。
The
<押圧部材>
上記押圧部材12は、上述のように上記セルケース面9の上記凸部9aの両側部分9bを押圧している。上記凸部9aの両側部分9bは、上記セルケース面9の上記凸部不形成領域である。
<Pressing member>
The pressing
本実施形態にあっては、上記押圧部材12は、上記セルケース8を挟持するよう配される一対の板状部材13を備えている。この板状部材13の材質は、特に限定されるものではないが、例えばステンレスのような金属から構成されている。この板状部材13は、図5に示すように、セルケース面9よりも幅広に設けられている。つまり、板状部材13のY方向(シート体2の捲回軸方向と略直交する方向)の長さは、セルケース面9のY方向の長さよりも短い。具体的には、上記板状部材13は、セルケース8の蓋部8aに当接しないよう設けられている。
In the present embodiment, the pressing
上記押圧部材12は、上記セルケース面9への押圧力を付与するための締結部材を有している。上記締結部材は、図1に示すように、上記一対の板状部材13を貫通するボルト14と、このボルト14に螺合されるナット15とを有し、上記ナット15を上記ボルト14に締結することで、上記一対の板状部材13によって上記セルケース8が挟持され、上記セルケース面9へ所定の押圧力が付与される。なお、上記ボルト14及びナット15は複数対設けられ、複数対のボルト14及びナット15は、セルケース面9の法線方向から見て均等に配されている。
The pressing
上記押圧部材12による上記セルケース面9への押圧力は、例えば5N/cm2以上100N/cm2以下であるとよい。この押圧力の下限としては10N/cm2が好ましい。この押圧力の上限としては30N/cm2が好ましい。上記押圧力が上記範囲内にあることで、押圧部材12によってセルケース面9を的確に押圧でき、本実施形態の蓄電装置のサイクル性能の向上が図られる。
The pressing force applied to the
[蓄電装置の製造方法]
上記実施形態の蓄電装置は、例えば以下説明する製造方法によって製造される。本実施形態の蓄電装置の製造方法は、所定の電極群収容ケース11を用意すること、及び上記電極群収容ケース11の上記凸部9aの両側部分9bを、押圧部材12によって上記捲回型電極群1側に押圧することを有する。なお、本実施形態の製造方法の説明にあたって、上記実施形態の蓄電装置の説明と重複する部分については説明を省略することがある。
[Method for Manufacturing Power Storage Device]
The power storage device of the embodiment is manufactured by, for example, a manufacturing method described below. In the method for manufacturing the power storage device of this embodiment, a predetermined electrode
(所定の電池群収容ケースの用意)
上記所定の電極群収容ケース11の用意は、正極2a及び負極2bが捲回された捲回型電極群1と、この捲回型電極群1を収容するケース8とを備え、上記捲回型電極群1が、両側端部に位置する2つの曲面部5と上記2つの曲面部5の間に一対の広面部6とを有し、上記セルケース8が、上記一対の広面部6に対向する一対のセルケース面9を有し、上記一対のセルケース面9のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群1側に突出する凸部9aを中央に有する電極群収容ケース11を用意することによってなされる。なお、この電極群収容ケース11には電解液が充填される。
(Preparation of a predetermined battery group housing case)
The predetermined electrode
所定の電極群収容ケース11の用意は、例えば、上記捲回型電極群1をセルケース8に収容すること(図6参照)、及び捲回型電極群1のセルケース8への収納後に、上記一対のセルケース面9のうち少なくとも一方のセルケース面9の中央を、上記広面部6を押圧するよう捲回型電極群1側に変形すること(図7参照)によって行うことができる。
Preparation of the predetermined electrode
上記押圧部材12によって上記捲回型電極群1側に押圧することは、上記電極群収容ケース11の上記凸部9aの両側部分9bを、押圧部材12によって上記捲回型電極群1側に押圧することによってなされる(図1参照)。これにより、捲回型電極群1、セルケース8及び押圧部材12を備える本実施形態の蓄電装置が製造される。
Pressing toward the wound electrode group 1 by the pressing
[利点]
本実施形態の蓄電装置は、捲回型電極群1の広面部6がセルケース8の凸部9aによって押圧され、さらにセルケース8の凸部9aの両側部分9bが押圧部材12によって捲回型電極群1側に押圧されることで、優れたサイクル性能を奏する。この原因は必ずしも明らかではないが、単にセルケース8の凸部9aによって単に捲回型電極群1を押圧したもの(図7に示す電極群収容ケース11)では、製造直後はガスだまりや極板のゆがみが低減されるが、複数回の使用によって部分的な内圧のバラツキが大きくなり、電極面内での塩濃度のムラが大きくなることで内部抵抗が増加し、サイクル性能に劣ると考えられる。これに対して、電極群収容ケース11のセルケース面9に図1に示すように押圧部材12によって押圧力を作用させることで、複数回の使用による部分的な内圧のバラツキが低減され、これによりサイクル性能が優れると考えられる。
[advantage]
In the power storage device of this embodiment, the
また、本実施形態の蓄電装置は、上述のように押圧部材12によって押圧される両側部分9b間の凸部9aが捲回型電極群1の広面部6の中央領域を押圧するので、捲回型電極群1の正極2a及び負極2b間に残ったガスを取り除きやすく、これにより正極2a及び負極2bの未反応部分を少なくすることができる。また、捲回型電極群1の膨れの影響を受けやすい部分が上記凸部9aによって押圧されるので、正極2a又は負極2bに歪みが生じにくく、捲回型電極群1の厚みの増加が抑制でき、蓄電装置の厚みの増加、及び捲回型電極群1の厚みのばらつきが低減されると共に、継続使用時に捲回型電極群1の膨れも的確に抑制できる。
Moreover, since the
さらに、本実施形態の蓄電装置は、一対のセルケース面9にそれぞれ凸部9aを設けているので、捲回型電極群1に作用する押圧力の均一化を図ることができ、正極2a及び負極2bの対向する面同士を近接させることで、より良いサイクル性能を担保することができる。
Furthermore, since the power storage device of the present embodiment is provided with the
上記凸部9aは、上記広面部6のうち上記捲回型電極群1の最内周のターン部よりも捲回軸側の部位を押圧し、上記捲回型電極群1のシート体2の最内周のターン部を押圧しない構造であるため、凸部9aの押圧力による捲回型電極群1への過度の応力集中を抑制でき、本実施形態の蓄電装置のサイクル性能の向上が図られる。
The
[その他の実施形態]
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い。上記実施形態においては、一対のセルケース面が上記凸部をそれぞれ有するものについて説明したが、一方のセルケース面のみが上記凸部を有するものであっても良い。
[Other Embodiments]
The electricity storage device of the present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment described above, the case where each of the pair of cell case surfaces has the convex portion has been described. However, only one of the cell case surfaces may have the convex portion.
上記実施形態においては、上記凸部がセルケース面を塑性変形することで構成されているものについて説明したが、セルケース内面に別途凸部を構成する部材を付設することで凸部を構成しても良い。 In the above embodiment, the convex portion is formed by plastically deforming the cell case surface. However, the convex portion is configured by separately attaching a member constituting the convex portion to the inner surface of the cell case. May be.
上記実施形態においては、上記押圧部材が一対の板状部材を有するものについて説明したが、押圧部材の具体的構成は上記実施形態のものに限定されない。 In the said embodiment, although the said press member demonstrated what has a pair of plate-shaped member, the specific structure of a press member is not limited to the thing of the said embodiment.
上記実施形態の蓄電装置は、一つのセルケースのみを有するものについて説明したが、本発明は複数の上記セルケースを有するものであっても良い。具体的には、例えば複数のセルケースが互いにセルケース面同士が対面するよう積層され、この複数のセルケースを積層した積層体を押圧部材によって挟持するものであっても良い。また、複数のセルケースを有する場合には、各セルケース内の捲回型電極群を電気的に接続して、組電池とすることも可能である。 Although the power storage device of the above embodiment has been described as having only one cell case, the present invention may have a plurality of the cell cases. Specifically, for example, a plurality of cell cases may be stacked such that the cell case surfaces face each other, and a stacked body in which the plurality of cell cases are stacked may be sandwiched between pressing members. Moreover, when it has a some cell case, it is also possible to electrically connect the winding type electrode group in each cell case, and to make an assembled battery.
[実施例]
以下の本発明の実施例について説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を限定するものではない。
[Example]
The following examples of the present invention will be described, but the following examples do not limit the scope of the present invention.
(実施例1)
実施例1では、正極2aと負極2bとの間に、セパレータ2cを介在させて、正極2aと負極2bとを巻回することにより捲回型電極群1を作製した。そして、捲回型電極群1をセルケース8の開口部からセルケース8内に収納して、正極板リードを電池蓋に接合し、負極板リードを負極端子に接合した後に、蓋部8aをセルケース8の開口部に嵌合させてレーザー溶接でセルケース8と蓋部8aとを接合することによって非水電解質がセルケース内に注液されていない未注液状態の二次電池を作製した。その後、非水電解質をセルケース8の側面に設けた注液口からセルケース8内に注液した後に、注液口を栓で封口することで、4.15Vの非水電解液二次電池(電極群収容ケース11)を作製した。なお、この上記セルケース8の一対のセルケース面9の間隔(内面間の間隔)は5.08mmであった。
Example 1
In Example 1, the wound electrode group 1 was produced by winding the
そして、この一対のセルケース面9を変形することで、一対のセルケース面9の中央に上記凸部9aをそれぞれ有する電極群収容ケース11を形成した(図7参照)。なお、その際にはトルクレンチを使用し、上記凸部9aの最大突出量は0.085mm、一対の凸部9aの最大突出量の合計は0.17mmとした。また、上記凸部9aは、上記広面部6の長手方向を基準として短手方向に52%の領域、かつ上記広面部6の短手方向を基準として短手方向に45%以下の領域に形成した。この電極群収容ケース11を厚み3mmの一対のステンレス製の板材13で図1に示すように挟持することで、上記セルケース面9の凸部9aの両側部分9bに押圧力を付与した。この押圧力は22N/cm2とした。
And the electrode
(比較例1〜3)
比較例1の蓄電装置は、セルケースがセルケース面に凸部を有さない以外、実施例1と同様のものを用いた。比較例1の蓄電装置は、図8に示すように、セルケース108に捲回型電極群101が収容され、このセルケース108が押圧部材108によって押圧されている。
(Comparative Examples 1-3)
The power storage device of Comparative Example 1 was the same as that of Example 1 except that the cell case did not have a convex portion on the cell case surface. In the power storage device of Comparative Example 1, as shown in FIG. 8, the
比較例2の蓄電装置は、押圧部材を用いない以外、実施例1と同様のものを用いた。つまり、比較例2の蓄電装置は、図7のように凸部が形成されている。 The power storage device of Comparative Example 2 was the same as that of Example 1 except that no pressing member was used. That is, the power storage device of Comparative Example 2 has a convex portion as shown in FIG.
比較例3の蓄電装置は、セルケースがセルケース面に凸部を有さず、かつ押圧部材を用いない以外、実施例1と同様のものを用いた。つまり、比較例3の蓄電装置は、図6に示すように捲回型電極体が単にセルケースに収容されている状態である。 The power storage device of Comparative Example 3 was the same as that of Example 1 except that the cell case had no protrusion on the cell case surface and no pressing member was used. That is, the power storage device of Comparative Example 3 is in a state where the wound electrode body is simply housed in the cell case as shown in FIG.
(試験)
実施例1及び比較例1〜3の蓄電装置について、25℃の条件下で充放電サイクル試験を行い、150サイクルにおける容量保持率の変化を測定した。なお、容量保持率とは、当初(0サイクル時)の放電容量に対する各サイクル後の放電容量の割合をパーセント表示したものであり、150サイクル後の容量保持率は、実施例1では95.7%、比較例1では66.6%、比較例2では86.1%、比較例3では92.1%であった。
(test)
About the electrical storage apparatus of Example 1 and Comparative Examples 1-3, the charge / discharge cycle test was done on 25 degreeC conditions, and the change of the capacity | capacitance retention in 150 cycles was measured. The capacity retention rate is a percentage of the discharge capacity after each cycle with respect to the initial (0 cycle) discharge capacity, and the capacity retention rate after 150 cycles is 95.7 in Example 1. %, Comparative Example 1 was 66.6%, Comparative Example 2 was 86.1%, and Comparative Example 3 was 92.1%.
(評価)
上記試験結果からも明らかなように、セルケース面に上述のような凸部を設け、この凸部の両側部分を押圧部材によって押圧した実施例1の蓄電装置は、比較例1〜3の蓄電装置に比べて、優れたサイクル性能を発揮している。
(Evaluation)
As is clear from the test results, the power storage device of Example 1 in which the above-described convex portions are provided on the cell case surface and both side portions of the convex portions are pressed by pressing members is the power storage device of Comparative Examples 1-3. Excellent cycle performance is demonstrated compared to the equipment.
以上のように、本発明に係る蓄電装置は、サイクル性能に優れるので、例えば種々のリチウムイオン二次電池として好適に用いられる。 As described above, since the power storage device according to the present invention is excellent in cycle performance, it is suitably used, for example, as various lithium ion secondary batteries.
1 捲回型電極群
2 シート体
3a 平坦面
3b 平坦面の端縁
3c 側面
5 曲面部
6 広面部
8 セルケース
9 セルケース面
9a 凸部
9b 両側部分
10 側壁面
11 電極群収容ケース
12 押圧部材
13 板状部材
14 ボルト
15 ナット
A 凸部形成箇所
B (電極群最外周における)曲面部と広面部との境界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Winding
Claims (5)
上記捲回型電極群が、両側端部に位置する2つの曲面部と上記2つの曲面部の間に一対の広面部とを有し、
上記セルケースが、上記一対の広面部に対向する一対のセルケース面を有し、
上記一対のセルケース面のうち少なくとも一方が、上記捲回型電極群側に突出する凸部を中央に有し、
上記押圧部材の押圧箇所が、上記セルケース面の上記凸部の両側部分である蓄電装置。 A wound electrode group in which the positive electrode and the negative electrode are wound, a case that accommodates the wound electrode group, and a pressing member that presses the case,
The wound electrode group has two curved surface portions located at both end portions and a pair of wide surface portions between the two curved surface portions,
The cell case has a pair of cell case surfaces facing the pair of wide surface portions,
At least one of the pair of cell case surfaces has a convex portion at the center that protrudes toward the wound electrode group side,
The power storage device, wherein the pressing portion of the pressing member is both side portions of the convex portion of the cell case surface.
上記電極群収容ケースの上記凸部の両側部分を、押圧部材によって上記捲回型電極群側に押圧すること
を有する蓄電装置の製造方法。 A wound electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound, and a case that accommodates the wound electrode group, wherein the wound electrode group includes two curved surface portions located at both end portions and the 2 A pair of wide surface portions between the two curved surface portions, the cell case has a pair of cell case surfaces opposed to the pair of wide surface portions, and at least one of the pair of cell case surfaces is the above Preparing an electrode group housing case having a convex portion projecting toward the wound electrode group side in the center; and both side portions of the convex portion of the electrode group housing case are placed on the wound electrode group side by a pressing member. The manufacturing method of the electrical storage apparatus which has pressing.
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