JP2018055893A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電極体を備える蓄電素子に関する。 The present disclosure relates to a power storage device including an electrode body.
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、蓄電素子としての非水電解質二次電池が開示され、この非水電解質二次電池は、電極体を収納する外装缶の封口板に外部電極端子を備えている。外部電極端子は、封口体リード及び集電タブ部材を介して電極体に接続されている。外部電極端子では、その筒部が封口板及び封口体リードを貫通し、さらに、筒部の先端が外側に拡げられるかしめ加工を受けている。 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 discloses a nonaqueous electrolyte secondary battery as a power storage element, and the nonaqueous electrolyte secondary battery includes an external electrode terminal on a sealing plate of an outer can that houses an electrode body. The external electrode terminal is connected to the electrode body via the sealing body lead and the current collecting tab member. In the external electrode terminal, the cylindrical portion passes through the sealing plate and the sealing body lead, and is further subjected to caulking processing in which the tip of the cylindrical portion is expanded outward.
特許文献1に記載される非水電解質二次電池では、電極体は、外装缶の缶軸方向に対し横向きにされて、収納されている。つまり、電極体は、その凸状の湾曲部分を封口板に対向させて配置されている。そして、封口板と電極体の湾曲部分との間には、封口体リード、及び集電タブ部材の封口体リードとの接続部分等が、封口板から電極体に向かって並んで配置されている。このため、外装缶内おいて、封口板から電極体までに要するスペースが大きくなる。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery described in Patent Document 1, the electrode body is housed in a horizontal direction with respect to the can axis direction of the outer can. That is, the electrode body is disposed with its convex curved portion facing the sealing plate. And between the sealing plate and the curved portion of the electrode body, a sealing body lead, a connecting portion with the sealing body lead of the current collecting tab member, and the like are arranged side by side from the sealing plate toward the electrode body. . For this reason, in an exterior can, the space required from a sealing board to an electrode body becomes large.
本開示は、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、外装缶等の容器における電極体の湾曲部と対向する壁部と電極体との間のスペースを低減する蓄電素子を提供する。 The present disclosure has been made in order to solve the above-described problem, and a power storage device that reduces a space between a wall portion and an electrode body facing a curved portion of an electrode body in a container such as an outer can. provide.
本開示の一態様に係る蓄電素子は、巻回された極板を含む電極体と、前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、前記第一壁部と前記電極体との距離は、前記第一壁部からの前記突出部の突出距離よりも小さい。 An electricity storage device according to an aspect of the present disclosure includes an electrode body including a wound electrode plate, a container that houses the electrode body and includes a first wall portion facing the curved portion of the electrode body, A penetrating body that has a projecting portion that penetrates the first wall portion and projects toward the electrode body, and the distance between the first wall portion and the electrode body is the projection from the first wall portion. It is smaller than the protruding distance of the part.
本開示の別の一態様に係る蓄電素子は、巻回された極板を含む電極体と、前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、前記突出部は、前記第一壁部に垂直であり且つ前記電極体の巻回軸に平行であり且つ前記電極体における前記第一壁部に最も接近する部位を通る基準面から、前記基準面に垂直な方向にずれて配置され、前記突出部の少なくとも一部が、前記第一壁部と前記電極体との間の領域内に位置する。 An electricity storage device according to another aspect of the present disclosure includes an electrode body including a wound electrode plate, a container having the first wall portion that accommodates the electrode body and faces the curved portion of the electrode body. A penetrating body penetrating the first wall portion and having a projecting portion projecting toward the electrode body, the projecting portion being perpendicular to the first wall portion and winding the electrode body A reference plane that is parallel to the axis and that passes through the portion of the electrode body that is closest to the first wall portion, and is displaced in a direction perpendicular to the reference plane, wherein at least a part of the protrusion is It is located in a region between the one wall portion and the electrode body.
本開示に係る蓄電素子によれば、電極体の湾曲部と対向する容器の壁部と電極体との間のスペースを低減することが可能になる。 According to the electricity storage device according to the present disclosure, it is possible to reduce the space between the electrode body and the wall portion of the container facing the curved portion of the electrode body.
まず、本開示の一態様に係る蓄電素子は、巻回された極板を含む電極体と、前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、前記第一壁部と前記電極体との距離は、前記第一壁部からの前記突出部の突出距離よりも小さい。 First, an electricity storage device according to one embodiment of the present disclosure includes an electrode body including a wound electrode plate, a container that houses the electrode body and includes a first wall portion facing the curved portion of the electrode body. A penetrating body penetrating the first wall portion and having a protruding portion projecting toward the electrode body, wherein a distance between the first wall portion and the electrode body is from the first wall portion. It is smaller than the protrusion distance of the protrusion.
前記突出部は、前記第一壁部に垂直であり且つ前記電極体の巻回軸に平行であり且つ前記電極体における前記第一壁部に最も接近する部位を通る基準面から、前記基準面に垂直な方向にずれて配置され、前記突出部の少なくとも一部が、前記第一壁部と前記電極体との間の領域内に位置してもよい。 The protrusion is perpendicular to the first wall and parallel to the winding axis of the electrode body, and from the reference plane passing through a portion closest to the first wall in the electrode body, the reference plane And at least a part of the protruding portion may be located in a region between the first wall portion and the electrode body.
本開示の別の一態様に係る蓄電素子は、巻回された極板を含む電極体と、前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、前記突出部は、前記第一壁部に垂直であり且つ前記電極体の巻回軸に平行であり且つ前記電極体における前記第一壁部に最も接近する部位を通る基準面から、前記基準面に垂直な方向にずれて配置され、前記突出部の少なくとも一部が、前記第一壁部と前記電極体との間の領域内に位置する。 An electricity storage device according to another aspect of the present disclosure includes an electrode body including a wound electrode plate, a container having the first wall portion that accommodates the electrode body and faces the curved portion of the electrode body. A penetrating body penetrating the first wall portion and having a projecting portion projecting toward the electrode body, the projecting portion being perpendicular to the first wall portion and winding the electrode body A reference plane that is parallel to the axis and that passes through the portion of the electrode body that is closest to the first wall portion, and is displaced in a direction perpendicular to the reference plane, wherein at least a part of the protrusion is It is located in a region between the one wall portion and the electrode body.
前記突出部の全体が、前記基準面に垂直な方向に前記基準面から離れて配置されてもよい。
前記蓄電素子は、前記貫通体及び前記電極体と接続される集電部材をさらに備え、前記突出部は、前記集電部材から突出する先端部分にかしめ部を有してもよい。
前記かしめ部は、前記第一壁部に垂直であり且つ前記電極体の巻回軸に平行であり且つ前記電極体における前記第一壁部に最も接近する部位を通る基準面に沿う方向での幅よりも前記基準面に垂直な方向での幅が小さくなるように形成されてもよい。
前記蓄電素子は、前記第一壁部に配置される電極端子をさらに備え、前記貫通体は、前記電極端子と前記集電部材とを連結してもよい。
前記容器は、開口を有する容器本体と、前記開口を閉じる蓋体とを備え、前記第一壁部は、前記蓋体であってもよい。
前記電極体は、扁平である外形を有してもよい。
The entire protrusion may be disposed away from the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface.
The power storage element may further include a current collecting member connected to the penetrating body and the electrode body, and the protruding portion may include a caulking portion at a tip portion protruding from the current collecting member.
The caulking portion is perpendicular to the first wall portion, parallel to the winding axis of the electrode body, and in a direction along a reference plane that passes through a portion of the electrode body that is closest to the first wall portion. The width in the direction perpendicular to the reference plane may be smaller than the width.
The power storage element may further include an electrode terminal disposed on the first wall, and the penetrating body may connect the electrode terminal and the current collecting member.
The container may include a container main body having an opening and a lid that closes the opening, and the first wall may be the lid.
The electrode body may have a flat outer shape.
次いで、以下において、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示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、並びに構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本開示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。 Next, a power storage device according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present disclosure. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present disclosure. 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等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、例えば、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一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、底壁11bの縁に沿う方向に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、底壁11bの縁に沿う方向に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)。なお、長側壁11d及び11fは、短側壁11c及び11eよりも、底壁11bの縁に沿う方向で幅広でもある。底壁11bは、蓋体12と対向して位置する。ここで、蓋体12は、第一壁部の一例である。
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。
容器10の内部には、電極体20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
An electrolyte such as an electrolytic solution (in this embodiment, a nonaqueous electrolytic solution) is enclosed inside the
蓋体12の平坦な外面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、蓋体12の外面12aと反対側で、導電性を有する正極集電体50及び負極集電体60と物理的及び電気的に接続される。正極集電体50及び負極集電体60はさらに、電極体20と物理的及び電気的に接続される。正極集電体50及び負極集電体60は、電極体20と共に、容器本体11に収容される。ここで、正極集電体50及び負極集電体60は、集電部材の一例である。本実施形態に係る正極集電体50及び負極集電体60は、剛性を有する金属で構成された部材である。
On the flat
正極端子30、負極端子40、正極集電体50及び負極集電体60は、絶縁部材31、32、41及び42によって、蓋体12から電気的に絶縁されている。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。例えば、絶縁部材31、32、41及び42は、樹脂等からなるガスケットである。
The
電極体20は、電気を蓄積可能な蓄電要素である。電極体20は、帯状のシート状の正極板(図示せず)と、帯状のシート状の負極板(図示せず)と、帯状のシート状のセパレータ(図示せず)とが、巻回軸Aを中心に巻回方向Rへ一緒に巻回されることによって、形成される。これにより、正極板及び負極板が、これらの間にセパレータを介在させつつ、巻回軸Aの周りに多重に積層される。巻回軸Aは、図2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。巻回方向Rは、巻回軸Aを中心とする回転方向である。なお、巻回方向Rは、特に限定されない。また、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。つまり、電極体20は、巻回軸Aの周りに、巻回軸Aに垂直な方向で対向する2つの湾曲部20c及び20dと、巻回軸Aに垂直な方向で対向する2つの平坦部20e及び20fとを有している。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、又はその他の多角形であってもよい。
The
正極板は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる帯状の金属箔である正極基材(図示せず)と、正極基材上に塗工等の方法で形成された正極活物質層(図示せず)とを含む。負極板は、銅、銅合金等の金属からなる帯状の金属箔である負極基材(図示せず)と、負極基材上に塗工等の方法で形成された負極活物質層(図示せず)とを含む。正極活物質層に用いられる正極活物質又は負極活物質層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。セパレータは、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 positive electrode plate includes a positive electrode base material (not shown) that is a strip-shaped metal foil made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy, and a positive electrode active material layer (not shown) formed on the positive electrode base material by a method such as coating. Z). The negative electrode plate includes a negative electrode base material (not shown) that is a strip-shaped metal foil made of a metal such as copper or a copper alloy, and a negative electrode active material layer (not shown) formed on the negative electrode base material by a method such as coating. Z). As the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, any known material can be used as long as it is a positive electrode active material or negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. The separator is a microporous sheet made of an electrically insulating material such as a resin.
電極体20の巻回軸A方向の端部20a及び20bではそれぞれ、正極板の正極活物質非形成部21及び負極板の負極活物質非形成部22が形成されている。正極活物質非形成部21及び負極活物質非形成部22ではそれぞれ、正極活物質層及び負極活物質層が形成されず、正極基材及び負極基材が、その縁に沿って帯状に露出している。そして、正極活物質非形成部21及び負極活物質非形成部22ではそれぞれ、露出した正極基材及び負極基材のみが巻回されている。正極活物質非形成部21及び負極活物質非形成部22それぞれの平坦部20e及び20fでは、平坦部20e及び20fに垂直な方向で正極基材及び負極基材が集束されている。正極活物質非形成部21及び負極活物質非形成部22それぞれの平坦部20e及び20fに、正極集電体50及び負極集電体60が、溶接、かしめ接合等の接合方法で接続される。なお、上記かしめ接合では、2つの部材が共に塑性変形されることによって互いに接合されている。正極集電体50及び負極集電体60と接続された電極体20は、巻回軸Aを蓋体12並びに長側壁11d及び11fの長手方向に沿う向きにし、且つ一方の湾曲部20cを蓋体12と対向させて、容器10内に配置される。容器本体11内では、電極体20の端部20aが短側壁11cと対向し、端部20bが短側壁11eと対向する。さらに、電極体20の平坦部20eが長側壁11dと対向し、平坦部20fが長側壁11fと対向する。
A positive electrode active
正極集電体50は、1つの矩形板状の第一固定部51と、互いに略同方向に延びる2つの脚状の第二固定部52とを一体に有している。さらに、正極集電体50は、2つの第二固定部52と共に、電極体20の正極活物質非形成部21の平坦部20e及び20fそれぞれを挟持する2つの矩形板状の第三固定部53を有している。第一固定部51、第二固定部52及び第三固定部53は、電極体20の正極基材と同様に、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で作製されている。
The positive electrode
負極集電体60は、1つの矩形板状の第一固定部61と、互いに略同方向に延びる2つの脚状の第二固定部62とを一体に有している。さらに、負極集電体60は、2つの第二固定部62と共に、電極体20の負極活物質非形成部22の平坦部20e及び20fそれぞれを挟持する2つの矩形板状の第三固定部63を有している。第一固定部61、第二固定部62及び第三固定部63は、電極体20の負極基材と同様に、銅、銅合金等の金属で作製されている。第三固定部53及び63はそれぞれ、第二固定部52又は62と平坦部20e又は20fとを共にこれらの外方の両側から挟むクリップ等の挟持部材でもよい。
The negative electrode
正極集電体50の第二固定部52及び第三固定部53は、正極活物質非形成部21の平坦部20e又は及び20fを挟持した状態で、かしめ接合、又は超音波溶接、抵抗溶接などの溶接等で、互いに接合され、それにより、正極活物質非形成部21と接続される。同様に、負極集電体60の第二固定部62及び第三固定部63は、負極活物質非形成部22の平坦部20e又は及び20fを挟持した状態で、かしめ接合又は上記溶接等で互いに接合され、それにより、負極活物質非形成部22と接続される。
The
正極端子30は、矩形板状の端子本体30aと、端子本体30aから延びる円筒状の軸部30bとを一体的に有している。負極端子40は、矩形板状の端子本体40aと、端子本体40aから延びる円筒状の軸部40bとを一体的に有している。本実施の形態では、端子本体30a及び40aはそれぞれ、軸部30b及び40bと一体成形されているが、別部材であってもよい。ここで、軸部30b及び40bは、貫通体の一例である。
The
図2及び図3を参照すると、負極端子40の端子本体40a、上部絶縁部材41、蓋体12、下部絶縁部材42及び負極集電体60の第一固定部61が、この順で重ねて配置される。なお、図3は、図1の蓄電素子100を容器10の短側壁11c及び11eに略平行であり且つ負極端子40側の短側壁11eの近傍に位置する面で切断した断面を、負極端子40から正極端子30に向かう方向IIIで見た断面側面図である。負極端子40の軸部40bは、上部絶縁部材41、蓋体12、下部絶縁部材42及び第一固定部61を貫通して、第一固定部61から蓋体12と反対側に突出する。第一固定部61から突出する軸部40bの先端部分は、かしめられ、第一固定部61から突出するかしめ突出部40cを形成する。具体的には、軸部40bの円筒状の先端部分は、かしめられる際、第一固定部61に向かう押圧力を受け、それにより、径方向外側に円形状に拡がるように塑性変形し、軸部40bよりも拡径したかしめ突出部40cを形成する。かしめ突出部40cは、例えば、回転する治具により軸部40bの先端部分を加圧し径方向外側に変形させる、スピンかしめ法により形成することができる。軸部40bの軸心CAは、かしめ突出部40cの軸心も兼ねる。これにより、負極端子40、上部絶縁部材41、蓋体12、下部絶縁部材42及び負極集電体60が、一緒に固定される。なお、軸部40bは、中実の円柱であってもよい。軸部40bの先端部分を加圧して潰すことで、すなわちプレスかしめ法によって、かしめ突出部40cを形成してもよい。ここで、かしめ突出部40cは、突出部及びかしめ部の一例である。なお、本実施の形態では、突出部であるかしめ突出部40cの全体が、蓋体12と湾曲部20cとの間の空間(後述する領域F)に配置されているが、かしめ突出部40cの少なくとも一部が蓋体12と湾曲部20cとの間の空間に配置されていればよい。
2 and 3, the terminal
本実施の形態では、かしめ突出部40cを軸部40bの軸心方向である蓋体12に垂直な方向で見たとき、円形状の平面形状を有している。つまり、かしめ突出部40cは、後述する中心基準面RPに沿う方向及びこの方向に垂直な方向で、同等の幅を有している。なお、中心基準面RPは、蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行である。しかしながら、かしめ突出部40cは、中心基準面RPに沿う方向での幅よりも中心基準面RPに垂直な方向での幅が小さくなるように形成されてもよい。このようなかしめ突出部は、接合強度を確保しつつ、中心基準面RPに垂直な方向での占有スペースを低減する。
In the present embodiment, the
図3及び図4を参照すると、本実施の形態では、第一固定部61からのかしめ突出部40cの突出量である突出距離D1は、第一固定部61と電極体20との距離D2よりも大きい。そして、蓋体12からのかしめ突出部40cの突出量である突出距離D1aも、蓋体12と電極体20との距離D2aよりも大きい。なお、図4は、図3の負極端子40及びその周辺を拡大して示す断面側面図である。突出距離D1は、かしめ突出部40cにおける第一固定部61から最も突出する部分と第一固定部61における蓋体12と反対側の表面61bとの距離である。突出距離D1aは、かしめ突出部40cにおける第一固定部61つまり蓋体12から最も突出する部分と蓋体12の内面12bとの距離である。蓋体12の内面12bは、外面12aと反対側の蓋体12の平坦な表面である。距離D2は、電極体20の湾曲部20cにおける第一固定部61及び蓋体12に最も近い位置にある頂部ラインPと第一固定部61の表面61bとの距離である。距離D2aは、電極体20の湾曲部20cの頂部ラインPと蓋体12の内面12bとの距離である。頂部ラインPは、蓋体12に向かう湾曲部20cの頂部で直線状に延びるラインであり、中心基準面RPと湾曲部20cの外表面との交差部分でもある。なお、中心基準面RPは、蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行であり且つ電極体20における第一固定部61つまり蓋体12に最も接近する部位を通る面である。さらに、本実施の形態では、中心基準面RPは、巻回軸Aも通る。これにより、電極体20は、その湾曲部20cを第一固定部61及び蓋体12に接近させて位置している。ここで、中心基準面RPは、基準面の一例である。
With reference to FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the protrusion distance D <b> 1 that is the protrusion amount of the
図2〜図4を参照すると、負極端子40の軸部40bが通る蓋体12の貫通孔12d及び負極集電体60の第一固定部61の貫通孔61aはそれぞれ、蓋体12及び第一固定部61上において、容器本体11の長側壁11fよりも長側壁11dに接近して位置する。そして、蓋体12に固定された負極端子40の軸部40bの軸心CAは、中心基準面RPと長側壁11dとの間に位置する。軸心CAは、長側壁11d及び電極体20の平坦部20eに向かって中心基準面RPから離れる方向Eにずれて、つまりシフトしている。方向Eは、中心基準面RPに垂直な方向でもあり、中心基準面RPから電極体20の湾曲部20cの巻回方向Rの反対方向に向いた方向でもある。本実施の形態では、かしめ突出部40c全体が、方向Eに中心基準面RPから離れて位置している。
Referring to FIGS. 2 to 4, the through
さらに、かしめ突出部40cの少なくとも一部は、蓋体12と電極体20との間の領域F内に位置している。領域Fは、蓋体12の内面12bと電極体20の湾曲部20cとの間の領域であり、蓋体12の内面12bに電極体20を投影した場合の電極体20の影となる領域である。つまり、内面12bに平行な領域Fの断面の外形は、蓋体12の内面12bへの電極体20の投影像の外形と同等である。本実施の形態では、領域Fは、電極体20の平坦部20eの外表面、平坦部20fの外表面、端部20aの端面及び端部20bの端面をそれぞれ内面12bにまで延長して形成される4つの面で囲まれる領域である。長側壁11dから長側壁11fへの方向での領域Fの幅Bは、平坦部20eの外表面と平坦部20fの外表面との距離である電極体20の幅と同等である。本実施の形態では、かしめ突出部40c全体が、領域F内に位置している。上述のようにシフトしたかしめ突出部40cの位置により、電極体20では、湾曲部20cを第一固定部61及び蓋体12に接近させて配置させることができる。
Furthermore, at least a part of the
正極端子30も、負極端子40と同様の配置構成を有している。正極端子30の端子本体30a、上部絶縁部材31、蓋体12、下部絶縁部材32及び正極集電体50の第一固定部51が、この順で重ねて配置される。正極端子30の軸部30bにおける第一固定部51を貫通して突出する先端部分は、蓋体12と反対側に第一固定部51から突出するかしめ突出部を形成する。これにより、正極端子30、上部絶縁部材31、蓋体12、下部絶縁部材32及び正極集電体50が、一緒に固定される。
The
さらに、軸部30bのかしめ突出部の第一固定部51からの突出距離は、第一固定部51と電極体20との距離よりも大きい。また、蓋体12からの軸部30bのかしめ突出部の突出距離も、蓋体12と電極体20との距離よりも大きい。正極端子30の軸部30bが通る蓋体12の貫通孔12c及び正極集電体50の第一固定部51の貫通孔51aはそれぞれ、蓋体12及び第一固定部51上において、容器本体11の長側壁11fよりも長側壁11dに接近して位置する。そして、軸部30bの軸心CAは、中心基準面RPと長側壁11dとの間に位置し、中心基準面RPから方向Eにシフトしている。本実施の形態では、軸部30bのかしめ突出部全体が、方向Eに中心基準面RPから離れて位置している。さらに、軸部30bのかしめ突出部の少なくとも一部が、領域F内に位置し、本実施の形態では、軸部30bのかしめ突出部全体が、領域F内に位置している。これにより、電極体20の湾曲部20cを、第一固定部51及び蓋体12に接近させて配置させることができる。
Further, the protruding distance from the first fixing
上述したように、本実施の形態に係る蓄電素子100は、巻回された極板を含む電極体20と、電極体20を収容し、且つ電極体20の湾曲部20cと対向する第一壁部としての蓋体12を有する容器10と、蓋体12を貫通し、且つ電極体20に向かって突出するかしめ突出部40cを有する貫通体としての軸部40bとを備える。蓋体12と電極体20との距離D2aは、蓋体12からのかしめ突出部40cの突出距離D1aよりも小さい。
As described above,
上述の構成において、蓋体12と電極体20との距離D2aが、蓋体12からのかしめ突出部40cの突出距離D1aよりも小さくなる程度にまで、電極体20は、蓋体12に接近して配置される。これにより、蓋体12から電極体20に向かう方向に関して、容器10内における電極体20の湾曲部20cと蓋体12との間のスペースを低減することが、可能になる。この結果、電極体20が容器10内で占めることができるスペースを増大することが可能にもなる。例えば、容器寸法が決められている場合、容器10内に収容可能な電極体20の体積の増大が可能であり、電極体寸法が決められている場合、容器10の小型化が可能である。また、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部も、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の構成及び効果を有する。
In the above configuration, the
なお、実施の形態に係る蓄電素子100は、蓋体12に配置される電極端子としての正極端子30及び負極端子40を備えてもよい。そして、軸部30b及び40bはそれぞれ、正極端子30及び負極端子40と、正極集電体50及び負極集電体60とを連結してもよい。
また、容器10は、開口11aを有する容器本体11と、開口11aを閉じる蓋体12とを備え、軸部30b及び40bは、蓋体12を貫通してもよい
また、電極体20は、扁平である外形を有してもよい。上述の構成において、電極体20の扁平な平坦部20e及び20fと容器本体11との間隙の低減が、容易である。これにより、蓄電素子100の薄型化、つまり小型化が可能になる。
The
The
実施の形態に係る蓄電素子100において、かしめ突出部40cは、蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行であり且つ電極体20における蓋体12に最も接近する部位としての頂部ラインPを通る中心基準面RPから、中心基準面RPに垂直な方向にずれて(シフトして)配置される。さらに、かしめ突出部40cの少なくとも一部が、蓋体12と電極体20との間の領域F内に位置する。上述の構成において、領域F内のかしめ突出部40cは、中心基準面RPに垂直な方向に中心基準面RPからシフトして位置するため、電極体20を大きく変形させるようなかしめ突出部40cと電極体20との接触を回避しつつ、電極体20が、蓋体12に接近して配置されることができる。また、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部も、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の構成及び効果を有する。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100において、かしめ突出部40cの全体が、中心基準面RPに垂直な方向に中心基準面RPから離れて配置される。上述の構成において、電極体20を大きく変形させるようなかしめ突出部40cと電極体20との接触を回避しつつ、電極体20と蓋体12との距離を効果的に低減することができる。なお、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部も、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の構成及び効果を有する。
In the
実施の形態に係る蓄電素子100は、軸部40b及び電極体20と接続される集電部材としての負極集電体60を備え、かしめ突出部40cは、負極集電体60から突出する軸部40bの先端部分に形成される。上述の構成において、かしめ突出部40cと蓋体12との間に負極集電体60が挟持される。よって、かしめ突出部40cは、負極集電体60の第一固定部61よりも電極体20に向かって突出する。このようなかしめ突出部40cを上述のような構成とすることによって、電極体20を蓋体12に効果的に接近させて配置することが可能になる。なお、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部も、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の構成及び効果を有する。
The
実施の形態に係る蓄電素子100において、かしめ突出部40cは、蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行であり且つ電極体20における蓋体12に最も接近する部位としての頂部ラインPを通る中心基準面RPに沿う方向での幅よりも中心基準面RPに垂直な方向での幅が小さくなるように形成されてもよい。上述の構成において、かしめ突出部は、その接合強度を確保しつつ、中心基準面RPに垂直な方向での占有スペースを低減する。よって、かしめ突出部は、その周縁と中心基準面RPとの間隙を広くする。これにより、電極体20を蓋体12に接近して配置することが可能になる。また、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部も、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の構成及び効果を有する。
In the
[変形例]
以下、図5を参照して、実施の形態の変形例に係る蓄電素子を説明する。図5は、実施の形態の変形例に係る蓄電素子を図4と同様に示す断面側面図である。実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20の湾曲部20cが円弧状の外形を有していたが、変形例に係る蓄電素子では、電極体20の湾曲部20cが、その蓋体12に向かう頂部において部分的に平坦になった外形を有している。
[Modification]
Hereinafter, with reference to FIG. 5, the electrical storage element which concerns on the modification of embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a cross-sectional side view showing a power storage device according to a modification of the embodiment in the same manner as FIG. In
具体的には、変形例に係る蓄電素子の電極体20は、湾曲部20cの円弧形状の頂部に、平坦な外表面を形成する平坦部分20caを有している。平坦部分20caは、蓋体12の内面12b、負極集電体60の第一固定部61の表面61b、及び正極集電体50の第一固定部51(図2参照)の内面と略平行な外表面を形成している。平坦部分20caの全体が、電極体20のうちで蓋体12、負極集電体60及び正極集電体50に最も接近する部位である。本変形例では、平坦部分20caの中央を、中心基準面RPが通る。平坦部分20caは、中心基準面RPと垂直な方向で、境界ラインP1から境界ラインP2にわたって延在する。境界ラインP1及びP2は、湾曲部20cにおける平坦部分20caと平坦部分20ca以外の円弧状部分20cbとの境界であり、中心基準面RPと略平行に延在する。
Specifically, the
そして、負極端子40の軸部40b及び正極端子30の軸部30bのかしめ接合部は、これらにより近くに位置する境界ラインP1を通る基準面RP1に対して、位置決めされる。基準面RP1は、境界ラインP1を通り且つ蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行な面であり、中心基準面RPに略平行でもある。なお、平坦部分20caのように、蓋体12、負極集電体60及び正極集電体50に最も接近する部位が複数ある場合、基準面は、当該複数の部位の中で、電極体20の巻回方向Rである周方向で両端に位置する部位の一方の部位を通るように設定される。つまり、基準面は、当該一方の部位を通り且つ蓋体12に垂直であり且つ電極体20の巻回軸Aに平行である面である。
And the caulking junction part of the
負極端子40の軸部40bのかしめ突出部40cの第一固定部61からの突出距離D1は、第一固定部61と電極体20の平坦部分20caとの距離D2よりも大きい。また、かしめ突出部40cの蓋体12からの突出距離D1aも、蓋体12と電極体20の平坦部分20caとの距離D2aよりも大きい。さらに、負極端子40の軸部40bでは、その軸心CAは、基準面RP1と長側壁11dとの間に位置する。軸心CAは、長側壁11dに向かって基準面RP1から離れる方向Eにシフトしている。方向Eは、基準面RP1に垂直な方向でもあり、基準面RP1から電極体20の湾曲部20cの巻回方向Rの反対方向に向いた方向でもある。本実施の形態では、かしめ突出部40c全体が、方向Eに基準面RP1から離れて位置している。さらに、かしめ突出部40cの少なくとも一部は、蓋体12と電極体20との間の領域F内に位置している。本実施の形態では、かしめ突出部40c全体が、領域F内に位置している。また、正極端子30の軸部30b及びそのかしめ突出部は、負極端子40の軸部40b及びかしめ突出部40cと同様の配置構成を有している。
The protrusion distance D1 of the
また、変形例に係る蓄電素子のその他の構成は、実施の形態に係る蓄電素子100と同様であるため、その説明を省略する。さらに、変形例に係る蓄電素子によれば、実施の形態と同様の効果が得られる。
Moreover, since the other structure of the electrical storage element which concerns on a modification is the same as that of the
[その他の変形例]
以上、本開示の実施の形態及び変形例に係る蓄電素子について説明したが、本開示は、上記実施の形態及び変形例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及び変形例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 device according to the embodiment and the modification of the present disclosure has been described above, but the present disclosure is not limited to the embodiment and the modification. That is, it should be considered that the embodiment and the modification disclosed this time are examples in all respects and are 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.
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、軸部30b及び40bがそれぞれ、正極端子30及び負極端子40を構成し、正極端子30の端子本体30a及び負極端子40の端子本体40aと一体成形されてこれらに接続されていたが、これに限定されず、別個の部品であってもよい。例えば、軸部30b及び40bはそれぞれ、単独で個別の部材を形成してもよく、正極集電体50及び負極集電体60の一部を形成してもよい。正極集電体50及び負極集電体60の一部を形成する軸部30b及び40bはそれぞれ、一体成形、溶接等の方法で第一固定部51及び61と一体化されて接続されてもよい。この場合、第一固定部51及び61が、蓋体12からの突出部を構成してもよく、第一固定部51及び61から蓋体12と反対側に突出する軸部30b及び40bの部分が、蓋体12からの突出部を構成してもよい。
In the energy storage device according to the embodiment and the modification, the
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、軸部30b及び40bそれぞれが形成するかしめ突出部が、蓋体12からの突出部を構成していたが、これに限定されない。軸部30b及び40bはそれぞれ、正極集電体50及び負極集電体60の第一固定部51及び61と、溶接、ねじ締結、嵌合、ピン留め等の接合方法で接合されてもよい。この場合、第一固定部51及び61から蓋体12と反対側に突出する軸部30b及び40bの部分が、蓋体12からの突出部を構成してもよい。
In the electricity storage device according to the embodiment and the modification, the caulking protrusion formed by each of the
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、軸部30b及び40bのかしめ突出部の全体が、電極体20の中心基準面RP又は電極体20の平坦部分20caの端部の基準面RP1から、方向Eに離れて位置していたが、これに限定されない。例えば、かしめ突出部が、中心基準面RP又は基準面RP1と重なって位置してもよい。この場合、かしめ突出部における蓋体12から最も突出する部分が、中心基準面RP又は基準面RP1から離れて位置していればよい。この構成によっても、電極体20を蓋体12に接近して配置することが可能である。
In the energy storage device according to the embodiment and the modification, the entire caulking protrusions of the
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子は、容器10内に1つの電極体20を備えていたが、2つ以上の電極体20を備える構成を有してもよい。この場合、例えば、2つ以上の電極体20のうち、隣り合う電極体20の中心基準面RPの間に、軸部30b及び40bのかしめ突出部の軸心CAが位置し、且つ当該隣り合う2つの電極体20と蓋体12との距離D2aの少なくとも一方が、かしめ突出部の突出距離D1aよりも小さくなるように構成されてもよい。
The power storage element according to the embodiment and the modification includes one
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子は、巻回軸Aを容器10の蓋体12に沿う向きにして配置される電極体20を備える構成であったが、巻回軸Aを蓋体12と略垂直な向きにして配置される電極体を備える構成であってもよい。この場合、正極端子30及び負極端子40は、容器10の側壁11c、11d、11e及び11fのうちの電極体20の湾曲部20c又は20dと対向する側壁に配置されてよい。
The power storage device according to the embodiment and the modification has a configuration including the
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、電極体20は、端部20a及び20bにそれぞれ正極活物質非形成部21及び負極活物質非形成部22を備える構成であったが、これに限定されない。電極体20は、巻回軸A方向の端部20a及び/又は20bに、正極板及び負極板から突出する突出片である正極タブ及び負極タブを有し、正極タブ及び負極タブがそれぞれ正極集電体及び負極集電体と接続されてもよい。
In the energy storage device according to the embodiment and the modification, the
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、巻回軸A方向視において、方向Eに沿う方方向で、端子本体30a及び40aの中央、並びに上部絶縁部材31及び41の中央が、蓋体12の中央からずれている。しかしながら、例えば、端子本体及び/又は上部絶縁部材の中央は、蓋体の中央と略一致するように構成してもよい。このように構成することで、上部絶縁部材の大きさが一定の場合、上部絶縁部材と蓋体の外縁との距離を確保することができる。よって、蓋体の外縁と容器本体とを溶接で接合する場合、上部絶縁部材に熱が伝わり、変形等を生じる虞を低減できる。
In the electricity storage device according to the embodiment and the modification, the center of 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、本開示の範囲内に含まれる。また、本開示は、上述のような蓄電素子だけでなく、1つ以上の蓄電素子を備える蓄電装置も含み得る。例えば、蓄電装置は、複数の蓄電素子100を備える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)、無人搬送車(AGV)等の車両用電源として車両に搭載することもできる。
In addition, forms constructed by arbitrarily combining the embodiments and the modified examples are also included in the scope of the present disclosure. In addition, the present disclosure may include not only the above-described power storage element but also a power storage device including one or more power storage elements. For example, the power storage device can be realized as a device including a plurality of
本開示は、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 disclosure can be applied to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10 容器
11 容器本体
11a 開口
12 蓋体(第一壁部)
20 電極体
20c,20d 湾曲部
30 正極端子(電極端子)
30b,40b 軸部(貫通体)
40 負極端子(電極端子)
40c かしめ突出部(突出部、かしめ部)
50 正極集電体(集電部材)
60 負極集電体(集電部材)
100 蓄電素子
A 巻回軸
F 領域
P 頂部ライン
P1,P2 境界ライン
RP 中心基準面(基準面)
RP1 基準面
10
20
30b, 40b Shaft (penetrating body)
40 Negative terminal (electrode terminal)
40c Caulking protrusion (protruding part, caulking part)
50 Positive current collector (current collecting member)
60 Negative electrode current collector (current collecting member)
100 Power storage element A Winding axis F Region P Top line P1, P2 Boundary line RP Center reference plane (reference plane)
RP1 reference plane
Claims (9)
前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、
前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、
前記第一壁部と前記電極体との距離は、前記第一壁部からの前記突出部の突出距離よりも小さい
蓄電素子。 An electrode body including a wound electrode plate;
A container containing the electrode body and having a first wall portion facing the curved portion of the electrode body;
A penetrating body penetrating the first wall and having a projecting portion projecting toward the electrode body,
The distance between the first wall portion and the electrode body is smaller than the protruding distance of the protruding portion from the first wall portion.
前記突出部の少なくとも一部が、前記第一壁部と前記電極体との間の領域内に位置する
請求項1に記載の蓄電素子。 The protrusion is perpendicular to the first wall and parallel to the winding axis of the electrode body, and from the reference plane passing through a portion closest to the first wall in the electrode body, the reference plane Shifted in the direction perpendicular to
The power storage element according to claim 1, wherein at least a part of the protruding portion is located in a region between the first wall portion and the electrode body.
前記電極体を収容し、且つ前記電極体の湾曲部と対向する第一壁部を有する容器と、
前記第一壁部を貫通し、且つ前記電極体に向かって突出する突出部を有する貫通体とを備え、
前記突出部は、前記第一壁部に垂直であり且つ前記電極体の巻回軸に平行であり且つ前記電極体における前記第一壁部に最も接近する部位を通る基準面から、前記基準面に垂直な方向にずれて配置され、
前記突出部の少なくとも一部が、前記第一壁部と前記電極体との間の領域内に位置する
蓄電素子。 An electrode body including a wound electrode plate;
A container containing the electrode body and having a first wall portion facing the curved portion of the electrode body;
A penetrating body penetrating the first wall and having a projecting portion projecting toward the electrode body,
The protrusion is perpendicular to the first wall and parallel to the winding axis of the electrode body, and from the reference plane passing through a portion closest to the first wall in the electrode body, the reference plane Shifted in the direction perpendicular to
An electricity storage device, wherein at least a part of the protruding portion is located in a region between the first wall portion and the electrode body.
請求項2または3に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 2 or 3, wherein the entire protrusion is disposed away from the reference plane in a direction perpendicular to the reference plane.
前記突出部は、前記集電部材から突出する先端部分にかしめ部を有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電素子。 A current collecting member connected to the penetrating body and the electrode body;
The power storage element according to claim 1, wherein the protruding portion has a caulking portion at a tip portion protruding from the current collecting member.
請求項5に記載の蓄電素子。 The caulking portion is perpendicular to the first wall portion, parallel to the winding axis of the electrode body, and in a direction along a reference plane that passes through a portion of the electrode body that is closest to the first wall portion. The power storage device according to claim 5, wherein the power storage element is formed so that a width in a direction perpendicular to the reference plane is smaller than a width.
前記貫通体は、前記電極端子と前記集電部材とを連結する
請求項5または6に記載の蓄電素子。 An electrode terminal disposed on the first wall;
The power storage device according to claim 5, wherein the through body connects the electrode terminal and the current collecting member.
前記第一壁部は、前記蓋体である
請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The container includes a container body having an opening, and a lid for closing the opening,
The power storage device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first wall portion is the lid.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 1, wherein the electrode body has a flat outer shape.
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