JP2018055904A - Electrochemical cell and manufacturing method of the electrochemical cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrochemical cell and a method for producing the electrochemical cell.
非水電解質二次電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、外装容器の内部に電極体を備えた構成となっている。電極体は、セパレータを介して正極体および負極体を交互に積層することで形成されている。また、正極体および負極体それぞれには、タブが接続されている。例えば、特許文献1に記載の電気化学セルは、正極板(正極体)および負極板(負極体)がその間にセパレータを介して対向配置され、その状態をもって捲回されてなる電極体を備えている。さらに、特許文献1に記載の電気化学セルでは、正極板および負極板それぞれに別部材の一対のタブが取り付けられている。
Electrochemical cells such as non-aqueous electrolyte secondary batteries and electric double layer capacitors have a configuration in which an electrode body is provided inside an outer container. The electrode body is formed by alternately laminating positive electrode bodies and negative electrode bodies via separators. Further, a tab is connected to each of the positive electrode body and the negative electrode body. For example, the electrochemical cell described in
従来技術において、正極体および負極体に対してタブを超音波溶接により取り付けると、タブと正極体および負極体との接続部には突起が形成される。このため、接続部の突起によりセパレータが傷つくことを防止するために、接続部を絶縁テープにより表裏を被覆する必要があり、部品点数が増加するという課題がある。 In the prior art, when the tab is attached to the positive electrode body and the negative electrode body by ultrasonic welding, a projection is formed at the connecting portion between the tab, the positive electrode body, and the negative electrode body. For this reason, in order to prevent a separator from being damaged by the protrusion of a connection part, it is necessary to coat | cover the connection part with an insulating tape, and there exists a subject that a number of parts increases.
そこで本発明は、部品点数を削減できる電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法を提供するものである。 Therefore, the present invention provides an electrochemical cell and a method for manufacturing the electrochemical cell that can reduce the number of parts.
本発明の電気化学セルは、正極集電体を有する正極体と、負極集電体を有する負極体と、がセパレータを介して積層された状態で、捲回軸回りに捲回された電極体を備え、前記正極集電体は、表面に正極活物質を保持する正極塗工部と、前記正極塗工部と一体形成され、前記電極体の前記捲回軸の軸方向における一方側の端面から突出する複数の正極タブと、を有し、前記負極集電体は、表面に負極活物質を保持する負極塗工部と、前記負極塗工部と一体形成され、前記電極体の前記軸方向における前記一方側の端面から突出する複数の負極タブと、を有する、ことを特徴とする。 The electrochemical cell of the present invention comprises an electrode body wound around a winding axis in a state in which a positive electrode body having a positive electrode current collector and a negative electrode body having a negative electrode current collector are laminated via a separator. The positive electrode current collector is formed integrally with the positive electrode coating portion, the positive electrode coating portion holding the positive electrode active material on the surface, and one end face in the axial direction of the winding axis of the electrode body A plurality of positive electrode tabs projecting from the negative electrode current collector, wherein the negative electrode current collector is formed integrally with the negative electrode coating part holding the negative electrode active material on the surface and the negative electrode coating part, and the shaft of the electrode body A plurality of negative electrode tabs protruding from the end face on the one side in the direction.
本発明によれば、正極集電体が正極活物質を保持する正極塗工部と一体形成された正極タブを有し、負極集電体が負極活物質を保持する負極塗工部と一体形成された負極タブを有しているので、従来技術のように正極集電体および負極集電体とは別部材の正極タブおよび負極タブを用いる必要がないため、電気化学セルの部品点数を削減できる。また、複数の正極タブ、および複数の負極タブを有するので、正極タブおよび負極タブがそれぞれ1個ずつ設けられた構成と比較して、電気化学セルの電気抵抗値を低減できる。 According to the present invention, the positive electrode current collector has a positive electrode tab integrally formed with the positive electrode coating part holding the positive electrode active material, and the negative electrode current collector is integrally formed with the negative electrode coating part holding the negative electrode active material Because there is no negative electrode tab, there is no need to use a positive electrode tab and a negative electrode tab that are separate from the positive electrode current collector and negative electrode current collector as in the prior art, reducing the number of parts in the electrochemical cell it can. Moreover, since it has a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs, the electric resistance value of the electrochemical cell can be reduced as compared with a configuration in which one positive electrode tab and one negative electrode tab are provided.
上記の電気化学セルにおいて、前記複数の正極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記正極タブは、他の前記正極タブよりも前記軸方向に長く形成され、前記複数の負極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記負極タブは、他の前記負極タブよりも前記軸方向に長く形成されている、ことが望ましい。 Said electrochemical cell WHEREIN: The said positive electrode tab located in the outermost peripheral side of the said electrode body among these positive electrode tabs is formed longer in the said axial direction than the said other positive electrode tab, Among these, it is desirable that the negative electrode tab located on the outermost peripheral side of the electrode body is formed longer in the axial direction than the other negative electrode tabs.
複数の正極タブを重ね合わせて超音波溶着等で束ねる構成とする場合、各正極タブは、内周側に寄せられた状態で束ねられることがある。この場合には、各正極タブの軸方向における長さは、内周側に向かって寄せた距離に応じて、束ねる前の状態よりも短くなる。負極タブについても同様である。
本発明によれば、最も外周側に位置する正極タブは、他の正極タブよりも軸方向に長く形成されているので、各正極タブを内周側に寄せる場合に、最も外周側に位置する正極タブと最も内周側に位置する正極タブとの間に他の正極タブを挟み込ませることができる。よって、各正極タブを確実に重ね合わせることができる。負極タブについても同様である。
したがって、複数の正極タブ、および複数の負極タブを、それぞれ確実に重ね合わせて束ねることができ、高品質な電気化学セルとすることができる。
When a plurality of positive electrode tabs are stacked and bundled by ultrasonic welding or the like, the respective positive electrode tabs may be bundled in a state of being brought closer to the inner peripheral side. In this case, the length of each positive electrode tab in the axial direction is shorter than the state before being bundled, depending on the distance approaching the inner peripheral side. The same applies to the negative electrode tab.
According to the present invention, since the positive electrode tab located on the outermost peripheral side is formed longer in the axial direction than the other positive electrode tabs, the positive electrode tab is located on the outermost peripheral side when the positive electrode tabs are brought closer to the inner peripheral side. Another positive electrode tab can be sandwiched between the positive electrode tab and the positive electrode tab located on the innermost peripheral side. Therefore, each positive electrode tab can be reliably overlapped. The same applies to the negative electrode tab.
Therefore, a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs can be reliably overlapped and bundled, and a high-quality electrochemical cell can be obtained.
上記の電気化学セルにおいて、前記正極体が展開された状態における前記複数の正極タブの配列間隔は、前記電極体の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられ、前記負極体が展開された状態における前記複数の負極タブの配列間隔は、前記電極体の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられている、ことが望ましい。 In the electrochemical cell, the arrangement interval of the plurality of positive electrode tabs in a state in which the positive electrode body is expanded is widely provided from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the electrode body, and the negative electrode body is expanded. It is desirable that the arrangement interval of the plurality of negative electrode tabs in a state is wider as it goes from the inner circumference side to the outer circumference side of the electrode body.
電極体は、正極体と負極体とを捲回軸回りに捲回してなるので、複数の正極タブを重ね合わせる場合には、正極体が展開された状態において、複数の正極タブの配列間隔を内周側から外周側に向かうに従い順次広くする必要がある。負極タブについても同様である。
本発明によれば、正極タブの配列間隔は、電極体の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられているので、複数の正極タブを重ね合わせることができる。負極タブについても同様である。
したがって、複数の正極タブ、および複数の負極タブを、それぞれ確実に重ね合わせることができ、高品質な電気化学セルとすることができる。
Since the electrode body is formed by winding the positive electrode body and the negative electrode body around the winding axis, when the plurality of positive electrode tabs are overlapped, the arrangement interval of the plurality of positive electrode tabs is set in a state where the positive electrode bodies are deployed. It is necessary to increase the width sequentially from the inner circumference side toward the outer circumference side. The same applies to the negative electrode tab.
According to the present invention, the arrangement interval of the positive electrode tabs is widened from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the electrode body, so that a plurality of positive electrode tabs can be overlapped. The same applies to the negative electrode tab.
Therefore, a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs can be reliably overlapped with each other, and a high-quality electrochemical cell can be obtained.
上記の電気化学セルにおいて、前記複数の正極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記正極タブは、他の前記正極タブよりも幅広に形成され、前記複数の負極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記負極タブは、他の前記負極タブよりも幅広に形成されている、ことが望ましい。 Said electrochemical cell WHEREIN: The said positive electrode tab located in the outermost periphery side of the said electrode body among these positive electrode tabs is formed wider than the said other positive electrode tab, The said electrode among these negative electrode tabs The negative electrode tab located on the outermost peripheral side of the body is desirably formed wider than the other negative electrode tabs.
電極体は、正極体と負極体とを捲回軸回りに捲回してなるので、捲回時のテンションの変化等により、正極タブおよび負極タブの捲回軸回りの周方向における位置が内周側から外周側に向かうに従い所望の位置からずれやすくなる。
本発明によれば、最も外周側に位置する正極タブは、他の正極タブよりも幅広に形成されているので、捲回後に所望の位置からずれた場合であっても、他の正極タブと重なる部分を設けやすくすることができる。負極タブについても同様である。
したがって、複数の正極タブ、および複数の負極タブを、それぞれ確実に重ね合わせることができ、高品質な電気化学セルとすることができる。
Since the electrode body is formed by winding the positive electrode body and the negative electrode body around the winding axis, the positions of the positive electrode tab and the negative electrode tab in the circumferential direction around the winding axis are changed due to changes in tension during winding. It tends to shift from a desired position as it goes from the side to the outer peripheral side.
According to the present invention, since the positive electrode tab located on the outermost peripheral side is formed wider than the other positive electrode tabs, even if the positive electrode tab is displaced from a desired position after winding, An overlapping portion can be easily provided. The same applies to the negative electrode tab.
Therefore, a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs can be reliably overlapped with each other, and a high-quality electrochemical cell can be obtained.
本発明の電気化学セルの製造方法は、上記の電気化学セルの製造方法であって、正極活物質塗工領域および正極活物質未塗工領域を有する金属箔により形成された正極用シート部材を切断し、前記正極活物質塗工領域および前記正極活物質未塗工領域を切り出すことで、前記正極体を形成する正極体形成工程と、負極活物質塗工領域および負極活物質未塗工領域を有する金属箔により形成された負極用シート部材を切断し、前記負極活物質塗工領域および前記負極活物質未塗工領域を切り出すことで、前記負極体を形成する負極体形成工程と、を備えることを特徴とする。 The electrochemical cell manufacturing method of the present invention is the above-described electrochemical cell manufacturing method, comprising: a positive electrode sheet member formed of a metal foil having a positive electrode active material coated region and a positive electrode active material uncoated region. Cutting the positive electrode active material coating region and the positive electrode active material uncoated region to form the positive electrode body, the negative electrode active material coating region, and the negative electrode active material uncoated region A negative electrode body forming step of forming the negative electrode body by cutting a negative electrode sheet member formed of a metal foil having a negative electrode active material coated region and a negative electrode active material uncoated region. It is characterized by providing.
本発明によれば、正極活物質未塗工領域を正極体の正極タブとし、負極活物質未塗工領域を負極体の負極タブとすることができる。このため、金属箔上の活物質を除去する工程を行うことなく、各タブがそれぞれ各塗工部と一体形成された正極体および負極体を形成することができる。したがって、電極体を容易に製造できる。 According to the present invention, the positive electrode active material uncoated region can be the positive electrode tab of the positive electrode body, and the negative electrode active material uncoated region can be the negative electrode tab of the negative electrode body. For this reason, without performing the process of removing the active material on metal foil, the positive electrode body and negative electrode body in which each tab was integrally formed with each coating part can be formed, respectively. Therefore, an electrode body can be manufactured easily.
上記の電気化学セルの製造方法において、前記正極用シート部材は、第1方向に沿って一様に延びる前記正極活物質塗工領域および前記正極活物質未塗工領域を備えるとともに、前記第1方向に直交する第2方向に沿う軸回りにロール状に巻かれ、前記負極用シート部材は、第3方向に沿って一様に延びる前記負極活物質塗工領域および前記負極活物質未塗工領域を備えるとともに、前記第3方向に直交する第4方向に沿う軸回りにロール状に巻かれ、前記正極体形成工程では、ロール状に巻かれた前記正極用シート部材を引き出しつつ切断し、前記負極体形成工程では、ロール状に巻かれた前記負極用シート部材を引き出しつつ切断する、ことが望ましい。 In the method for manufacturing an electrochemical cell, the positive electrode sheet member includes the positive electrode active material coating region and the positive electrode active material uncoated region that extend uniformly along a first direction, The negative electrode sheet member is wound around an axis along a second direction orthogonal to the direction, and the negative electrode sheet member extends uniformly along the third direction, and the negative electrode active material uncoated And having a region, wound in a roll shape around an axis along a fourth direction orthogonal to the third direction, and in the positive electrode body forming step, the positive electrode sheet member wound in a roll shape is cut while being pulled, In the negative electrode body forming step, it is preferable that the negative electrode sheet member wound in a roll is cut while being pulled out.
本発明によれば、正極用シート部材は、ロール状に巻かれた部分から第1方向に沿って引き出され、その引き出された部分には、正極活物質塗工領域および正極活物質未塗工領域が第1方向に沿って一様に延びた状態となるので、正極体形成工程では、複数の正極体を連続的に形成することができる。負極体形成工程についても同様である。したがって、製造効率の高い電気化学セルの製造方法を提供できる。 According to the present invention, the positive electrode sheet member is pulled out along the first direction from the portion wound in the roll shape, and the positive electrode active material coating region and the positive electrode active material uncoated are formed in the extracted portion. Since the region extends uniformly along the first direction, a plurality of positive electrode bodies can be formed continuously in the positive electrode body forming step. The same applies to the negative electrode body forming step. Therefore, the manufacturing method of the electrochemical cell with high manufacturing efficiency can be provided.
本発明によれば、正極集電体が正極活物質を保持する正極塗工部と一体形成された正極タブを有し、負極集電体が負極活物質を保持する負極塗工部と一体形成された負極タブを有しているので、従来技術のように正極集電体および負極集電体とは別部材の正極タブおよび負極タブを用いる必要がない。したがって、部品点数を削減できる電気化学セルを提供できる。 According to the present invention, the positive electrode current collector has a positive electrode tab integrally formed with the positive electrode coating part holding the positive electrode active material, and the negative electrode current collector is integrally formed with the negative electrode coating part holding the negative electrode active material Since the negative electrode tab is provided, it is not necessary to use the positive electrode tab and the negative electrode tab which are separate members from the positive electrode current collector and the negative electrode current collector as in the prior art. Therefore, an electrochemical cell that can reduce the number of parts can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電気化学セルとして、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」という。)を例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as “battery”), which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, will be described as an example of an electrochemical cell.
図1は、実施形態の電池の斜視図である。図2は、図1のII−II線における部分断面図である。
図1および図2に示すように、電池1は、外装容器2と、電解液等の非水電解質とともに外装容器2に収容された電極体10と、を備えている。
FIG. 1 is a perspective view of the battery according to the embodiment. 2 is a partial cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
外装容器2は、凹状に形成されたベース3と、ベース3の開口端面上に設けられたシールリング4と、シールリング4上に重ねられ、ベース3の内側を気密封止するリッド5と、を備えている。ベース3の内側における底面には、後述する正極タブ22および負極タブ24の位置に合せて一対の集電パッド6が並設されている。各集電パッド6は、ベース3の底部を貫通する貫通孔内に充填された一対の接続電極7それぞれを介して、ベース3の外面上に形成された一対の外部電極8それぞれに接続している。
The
図3は、実施形態の電極体の斜視図である。図4は、実施形態の電極体の展開状態における平面図である。図5は、実施形態の電極体の分解斜視図である。
図3から図5に示すように、電極体10は、横断面が長円状となる扁平された円柱状に形成されている。電極体10は、正極体12と、負極体13と、セパレータ14と、を備え、正極体12と負極体13とがセパレータ14を介して積層された状態で捲回軸P回りに捲回されている。
FIG. 3 is a perspective view of the electrode body according to the embodiment. FIG. 4 is a plan view of the electrode body according to the embodiment in a developed state. FIG. 5 is an exploded perspective view of the electrode body according to the embodiment.
As shown in FIG. 3 to FIG. 5, the
図5に示すように、正極体12は、シート状の正極集電体15と、正極集電体15に塗工された正極16と、を有する。
正極集電体15は、金属箔により形成されている。正極集電体15を形成する材料としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等を用いることができる。正極集電体15は、表面に正極16を保持する長尺の矩形状の正極塗工部21と、正極塗工部21と一体形成され、正極塗工部21の一方の長辺から延出した複数(本実施形態では5個)の正極タブ22と、を有する。なお、本実施形態で言う一体形成とは、複数の構成部材を単一部材(上記の例では金属箔)から連なるように一体的に形成することであり、個別に形成された複数の構成部材を接続することは含まない。
As shown in FIG. 5, the
The positive electrode
正極塗工部21は、例えば長さが30〜100mm、幅が2〜10mm、厚さが8〜15μm程度となっている。正極塗工部21は、その短手方向が捲回軸P(図3参照)の軸方向(以下、単に「軸方向」という。)と一致するように配置されている。
The positive
複数の正極タブ22は、矩形状に形成され、軸方向に沿って突出している。各正極タブ22は、例えば軸方向における長さが2〜5mm、幅が1〜5mm程度であって、より電極体10の内周側に位置する正極タブ22よりも軸方向に長く、かつ幅広に形成されている。すなわち、複数の正極タブ22のうち、電極体10の最も外周側に位置する正極タブ22は、他の正極タブ22よりも長くかつ幅広に形成されている。正極体12が展開された状態(図4および図5に示す状態)における複数の正極タブ22の配列間隔P1(図4参照)は、例えば2〜8mm程度であって、電極体10の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられている。
The plurality of
正極16は、正極活物質、導電助剤および結着材により形成されている。正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のように、リチウムと遷移金属とを含む複合酸化物である。正極16は、正極塗工部21の両面における略全面に塗工されている。
The
負極体13は、シート状の負極集電体18と、負極集電体18に塗工された負極19と、を有する。
負極集電体18は、金属箔により形成されている。負極集電体18を形成する材料としては、例えば銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等を用いることができる。負極集電体18は、表面に負極19を保持する長尺の矩形状の負極塗工部23と、負極塗工部23と一体形成され、負極塗工部23の一方の長辺から延出した複数(本実施形態では6個)の負極タブ24と、を有する。
The
The negative electrode
負極塗工部23は、長さおよび幅ともに、正極塗工部21よりも僅かに大きくなっている。負極塗工部23は、その短手方向が軸方向と一致するように配置されている。
複数の負極タブ24は、矩形状に形成され、軸方向に沿って正極タブ22と同じ側に突出している。各負極タブ24は、正極タブ22と同程度の大きさであって、より電極体10の内周側に位置する負極タブ24よりも軸方向に長く、かつ幅広に形成されている。すなわち、複数の負極タブ24のうち、電極体10の最も外周側に位置する負極タブ24は、他の負極タブ24よりも長くかつ幅広に形成されている。負極体13が展開された状態(図4および図5に示す状態)における複数の負極タブ24の配列間隔P2(図4参照)は、例えば2〜8mm程度であって、電極体10の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられている。
The negative
The plurality of
負極19は、負極活物質、導電助剤および結着材により形成されている。負極活物質は、例えば、シリコン酸化物やグラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、LiAl等である。負極19は、負極塗工部23の両面における略全面に塗工されている。
The
セパレータ14は、長尺の矩形シート状に形成されている。セパレータ14は、リチウムイオンを通す特性を有し、例えば、ポリオレフィン製の樹脂ポーラスフィルム、ガラス製不織布、樹脂製不織布等により形成されている。セパレータ14は、長さが負極塗工部23の長さの2倍以上、幅が負極塗工部23の幅以上となっている。セパレータ14は、その長手方向における中間部分において折曲され、正極体12のうち正極16が塗工された領域を挟み込むように配置されている。セパレータ14は、負極体13のうち負極19が塗工された領域の全体と重なるように配置されている(図4参照)。
The
図3に示すように、上述した正極体12、負極体13およびセパレータ14が積層された状態で捲回されてなる電極体10では、複数の正極タブ22が、電極体10における軸方向一端面から突出して互いに重なるように設けられ、超音波溶着等により束ねられている。複数の正極タブ22は、内周側に寄せられた状態で束ねられている。また、複数の負極タブ24は、電極体10における軸方向一端面から突出して互いに重なるように設けられ、超音波溶着等により束ねられている。複数の負極タブ24は、内周側に寄せられた状態で束ねられている。複数の正極タブ22と、複数の負極タブ24と、は互いに離間した位置に設けられ、互いの接触を防止している。図2に示すように、束ねられた複数の正極タブ22は、外装容器2の一方の集電パッド6に、超音波溶着等により接続されている。束ねられた複数の負極タブ24は、外装容器2の他方の集電パッド6に、超音波溶着等により接続されている。
As shown in FIG. 3, in the
以下、電池1の製造方法について説明する。なお、以下の説明における電池1の各構成部品の符号については、図1から図5を参照されたい。
電池1の製造方法は、正極体形成工程と、負極体形成工程と、捲回工程と、タブ接続工程と、封止工程と、を備えている。
Hereinafter, a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
図6は、実施形態の正極用シート部材の斜視図である。
最初に正極体形成工程を行う。正極体形成工程では、図6に示す正極用シート部材30を切断することで、正極体12を形成する。
正極用シート部材30は、上述した正極活物質が塗工された正極活物質塗工領域R1、および正極活物質が塗工されていない正極活物質未塗工領域R2を有する金属箔により形成されている。正極用シート部材30を形成する金属箔は、正極集電体15の基材であって、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等により形成されている。正極活物質塗工領域R1および正極活物質未塗工領域R2は、それぞれ金属箔の延在する第1方向に沿って一様に延びるとともに、金属箔の面方向のうち第1方向に直交する第2方向に交互に並んで形成されている。正極用シート部材30は、第2方向に沿う軸回りにロール状に巻かれている。
FIG. 6 is a perspective view of the positive electrode sheet member of the embodiment.
First, a positive electrode body forming step is performed. In the positive electrode body forming step, the
The positive
正極体形成工程では、例えば図6に示す2点鎖線に沿って、正極用シート部材30をレーザーにより切断し、正極活物質塗工領域R1および正極活物質未塗工領域R2を一体的に切り出すことで、正極体12を形成する。このとき、レーザーを第2方向に動かしながら、ロール状に巻かれた正極用シート部材30を第1方向に引き出しつつ連続的に切断する。
これにより、切断後の正極活物質塗工領域R1が正極塗工部21および正極16となるとともに、正極活物質未塗工領域R2が正極タブ22となり、正極体12が形成される。
In the positive electrode body forming step, for example, the positive
As a result, the positive electrode active material coated region R1 after cutting becomes the positive electrode coated
次に負極体形成工程を行う。負極体形成工程は、正極体形成工程と同様の方法により、負極体13を形成する。すなわち、上述した負極活物質が塗工された負極活物質塗工領域、および負極活物質が塗工されていない負極活物質未塗工領域を有する金属箔により形成され、ロール状に巻かれた負極用シート部材をレーザーにより切断することで、負極体13を形成する。
Next, a negative electrode body forming step is performed. In the negative electrode body forming step, the
次に捲回工程を行う。捲回工程では、セパレータ14を介して正極体12および負極体13を積層した状態(図4に示す状態)で捲回する。これにより、各タブ22,24が延出した電極体10が形成される。
Next, a winding process is performed. In the winding step, winding is performed in a state where the
次にタブ接続工程を行う。タブ接続工程では、複数の正極タブ22、および複数の負極タブ24をそれぞれ重ね合わせた状態で超音波溶着等により束ねるとともに、ベース3の内側が開放された外装容器2の集電パッド6に、各タブ22,24をそれぞれ超音波溶着等により接続する。
Next, a tab connection process is performed. In the tab connection step, the plurality of
次に封止工程を行う。封止工程では、電極体10を外装容器2内に収容する。より詳細に、まず各タブ22,24が集電パッド6に接続された電極体10を、ベース3の内側に収容する。このとき、電解液等の非水電解質を電極体10とともにベース3の内側に充填する。続いて、シールリング4を挟んでリッド5をベース3上に重ね合わせ、シールリング4に対してリッド5を溶接等により接合し、ベース3の内側を気密に封止する。
以上により、電池1の製造が完了する。
Next, a sealing process is performed. In the sealing step, the
Thus, the manufacture of the
このように、本実施形態では、正極集電体15が正極活物質(正極16)を保持する正極塗工部21と一体形成された正極タブ22を有し、負極集電体18が負極活物質(負極19)を保持する負極塗工部23と一体形成された負極タブ24を有する構成とした。
この構成によれば、従来技術のように正極集電体15および負極集電体18とは別部材の正極タブおよび負極タブを用いる必要がない。さらに、正極集電体および負極体集電体に対してタブを溶接等により取り付ける必要がなくなるので、従来技術のようにタブと正極体および負極体との接続部に、セパレータへの傷つき防止のため絶縁テープを貼る必要がなくなる。よって、別部材の正極タブおよび負極タブ、並びに絶縁テープを削減することができる。したがって、部品点数を削減できる電池1を提供できる。
Thus, in the present embodiment, the positive electrode
According to this configuration, it is not necessary to use the positive electrode tab and the negative electrode tab which are separate members from the positive electrode
しかも、正極タブ22が複数設けられているので、正極タブが1個設けられた構成と比較して、正極塗工部21と正極タブ22との間の電気抵抗値を低減させることができる。負極タブ24についても同様である。したがって、高性能な電池1を提供できる。
In addition, since a plurality of
ところで、各タブ22,24を外装容器2の集電パッド6に接続する作業時には、各タブ22,24に力がかかる。ここで、従来技術のように、各タブが電極体の端面から1個ずつ延出する構成の場合、各タブに力がかかると、捲回された正極体および負極体が各タブを介して軸方向に沿って引っ張られて電極体の端面における1箇所から引き出され、電極体が捲回状態から崩壊するおそれがある。
本実施形態では、各タブ22,24が複数設けられているので、各タブ22,24に力がかかっても、その力を電極体10の端面における広い領域に分散させることができる。このため、正極体12および負極体13が各タブ22,24を介して電極体10の端面から引き出されることを抑制できる。したがって、製造時における電極体10の崩壊を防止でき、高品質な電池1を提供できる。
By the way, at the time of the operation | work which connects each
In the present embodiment, since a plurality of
また、複数の正極タブ22を重ね合わせて超音波溶着等で束ねる構成とする場合、本実施形態のように、各正極タブ22は、内周側に寄せられた状態で束ねられることがある。この場合には、各正極タブ22の軸方向における長さは、内周側に向かって寄せた距離に応じて束ねる前の状態よりも短くなる。負極タブ24についても同様である。
本実施形態によれば、最も外周側に位置する正極タブ22は、他の正極タブ22よりも軸方向に長く形成されているので、各正極タブ22を内周側に寄せる場合に、最も外周側に位置する正極タブ22と最も内周側に位置する正極タブ22との間に他の正極タブ22を挟み込ませることができる。よって、各正極タブ22を確実に重ね合わせることができる。負極タブ24についても同様である。
したがって、複数の正極タブ22、および複数の負極タブ24を、それぞれ確実に重ね合わせて束ねることができ、高品質な電池1とすることができる。
Further, when the plurality of
According to the present embodiment, since the
Therefore, the plurality of
また、電極体10は、正極体12と負極体13とを捲回軸P回りに捲回してなるので、本実施形態のように複数の正極タブ22を重ね合わせる場合には、正極体12が展開された状態において、複数の正極タブ22の配列間隔を内周側から外周側に向かうに従い順次広くする必要がある。負極タブ24についても同様である。
本実施形態によれば、正極タブ22の配列間隔は、電極体10の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられているので、複数の正極タブ22を重ね合わせることができる。負極タブ24についても同様である。
したがって、複数の正極タブ22、および複数の負極タブ24を、それぞれ確実に重ね合わせることができ、高品質な電池1とすることができる。
Further, since the
According to the present embodiment, since the arrangement interval of the
Therefore, the plurality of
また、電極体10は、正極体12と負極体13とを捲回軸P回りに捲回してなるので、捲回時のテンションの変化等により、正極タブ22および負極タブ24の捲回軸P回りの周方向における位置が内周側から外周側に向かうに従い所望の位置からずれやすくなる。
本実施形態によれば、最も外周側に位置する正極タブ22は、他の正極タブ22よりも幅広に形成されているので、捲回後に所望の位置からずれた場合であっても、他の正極タブ22と重なる部分を設けやすくすることができる。負極タブ24についても同様である。
したがって、複数の正極タブ22、および複数の負極タブ24を、それぞれ確実に重ね合わせることができ、高品質な電池1とすることができる。
Further, since the
According to the present embodiment, the
Therefore, the plurality of
また、本実施形態の電池1の製造方法は、正極用シート部材30を切断し、正極活物質塗工領域R1および正極活物質未塗工領域R2を切り出すことで、正極体12を形成する正極体形成工程と、図示しない負極用シート部材を切断し、負極活物質塗工領域および負極活物質未塗工領域を切り出すことで、負極体13を形成する負極体形成工程と、を備える。
この方法によれば、正極活物質未塗工領域R2を正極体12の正極タブ22とし、負極活物質未塗工領域を負極体13の負極タブ24とすることができる。このため、金属箔上の活物質を除去する工程を行うことなく、正極体12および負極体13を形成することができる。したがって、電極体10を容易に製造できる。
Moreover, the manufacturing method of the
According to this method, the positive electrode active material uncoated region R <b> 2 can be the
また、正極体形成工程では、ロール状に巻かれた正極用シート部材30を引き出しつつ切断するので、正極用シート部材30は、ロール状に巻かれた部分から第1方向に沿って引き出され、その引き出された部分には、正極活物質塗工領域R1および正極活物質未塗工領域R2が第1方向に沿って一様に延びた状態となる。これにより、正極体形成工程では、複数の正極体12を連続的に形成することができる。負極体形成工程についても同様である。したがって、製造効率の高い電池1の製造方法を提供できる。
Further, in the positive electrode body forming step, since the positive
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、電気化学セルの一例として、非水電解質二次電池を例に挙げて説明したが、この場合に限定されず、電気二重層キャパシタや一次電池等に上述した構成を適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.
For example, in the above embodiment, a non-aqueous electrolyte secondary battery has been described as an example of an electrochemical cell. However, the present invention is not limited to this case, and the configuration described above is applied to an electric double layer capacitor, a primary battery, and the like. Can be applied.
また、上記実施形態では、各正極タブ22が、より電極体10の内周側に位置する正極タブ22よりも軸方向に長く、かつ幅広に形成されているが、これに限定されず、各正極タブ22が同形同大に形成されていてもよい。負極タブ24についても同様である。
また、上記実施形態では、正極体12が展開された状態における複数の正極タブ22の配列間隔P1は、電極体10の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられているが、これに限定されない。複数の正極タブは、それらの少なくとも一部同士が重なればよく、配列間隔は適宜設定可能である。負極タブ24についても同様である。
Moreover, in the said embodiment, although each
Moreover, in the said embodiment, although the arrangement space | interval P1 of the some
また、上記実施形態では、セパレータ14が負極体13のうち負極19が塗工された領域の全体と重なるように配置されているが、これに限定されず、セパレータは正極体12と負極体13との接触を防止するように配置されていればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、電極体10を収容する外装容器として、集電パッド6を備えたチップ型の外装容器2を用いているが、これに限定されない。例えば外装容器として、樹脂フィルムが金属箔等に重ねて貼り合された、いわゆるラミネートフィルムにより形成された外装容器を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the chip-
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
1…電池(電気化学セル) 10…電極体 12…正極体 13…負極体 14…セパレータ 15…正極集電体 18…負極集電体 21…正極塗工部 22…正極タブ 23…負極塗工部 24…負極タブ 30…正極用シート部材 P…捲回軸 R1…正極活物質塗工領域 R2…正極活物質未塗工領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記正極集電体は、
表面に正極活物質を保持する正極塗工部と、
前記正極塗工部と一体形成され、前記電極体の前記捲回軸の軸方向における一方側の端面から突出する複数の正極タブと、
を有し、
前記負極集電体は、
表面に負極活物質を保持する負極塗工部と、
前記負極塗工部と一体形成され、前記電極体の前記軸方向における前記一方側の端面から突出する複数の負極タブと、
を有する、
ことを特徴とする電気化学セル。 A positive electrode body having a positive electrode current collector and a negative electrode body having a negative electrode current collector are stacked with a separator interposed therebetween, and an electrode body wound around a winding axis is provided,
The positive electrode current collector is
A positive electrode coating portion holding a positive electrode active material on the surface;
A plurality of positive electrode tabs integrally formed with the positive electrode coating portion and projecting from one end face in the axial direction of the winding shaft of the electrode body;
Have
The negative electrode current collector is
A negative electrode coating part holding a negative electrode active material on the surface;
A plurality of negative electrode tabs integrally formed with the negative electrode coating portion and projecting from the one end face in the axial direction of the electrode body;
Having
An electrochemical cell characterized by that.
前記複数の負極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記負極タブは、他の前記負極タブよりも前記軸方向に長く形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 Of the plurality of positive electrode tabs, the positive electrode tab located on the outermost peripheral side of the electrode body is formed longer in the axial direction than the other positive electrode tabs,
The negative electrode tab located on the outermost peripheral side of the electrode body among the plurality of negative electrode tabs is formed longer in the axial direction than the other negative electrode tabs,
The electrochemical cell according to claim 1.
前記負極体が展開された状態における前記複数の負極タブの配列間隔は、前記電極体の内周側から外周側に向かうに従い広く設けられている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電気化学セル。 The arrangement interval of the plurality of positive electrode tabs in a state in which the positive electrode body is expanded is widely provided from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the electrode body,
The arrangement interval of the plurality of negative electrode tabs in a state where the negative electrode body is expanded is provided wider from the inner peripheral side toward the outer peripheral side of the electrode body.
The electrochemical cell according to claim 1 or 2, wherein
前記複数の負極タブのうち前記電極体の最も外周側に位置する前記負極タブは、他の前記負極タブよりも幅広に形成されている、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気化学セル。 The positive electrode tab located on the outermost peripheral side of the electrode body among the plurality of positive electrode tabs is formed wider than the other positive electrode tabs,
Of the plurality of negative electrode tabs, the negative electrode tab located on the outermost peripheral side of the electrode body is formed wider than the other negative electrode tabs,
The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 3, wherein:
正極活物質塗工領域および正極活物質未塗工領域を有する金属箔により形成された正極用シート部材を切断し、前記正極活物質塗工領域および前記正極活物質未塗工領域を切り出すことで、前記正極体を形成する正極体形成工程と、
負極活物質塗工領域および負極活物質未塗工領域を有する金属箔により形成された負極用シート部材を切断し、前記負極活物質塗工領域および前記負極活物質未塗工領域を切り出すことで、前記負極体を形成する負極体形成工程と、
を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。 A method for producing an electrochemical cell according to any one of claims 1 to 4,
By cutting a positive electrode sheet member formed of a metal foil having a positive electrode active material coated region and a positive electrode active material uncoated region, and cutting out the positive electrode active material coated region and the positive electrode active material uncoated region. A positive electrode body forming step for forming the positive electrode body;
By cutting a negative electrode sheet member formed of a metal foil having a negative electrode active material coated region and a negative electrode active material uncoated region, and cutting out the negative electrode active material coated region and the negative electrode active material uncoated region. A negative electrode body forming step for forming the negative electrode body;
A method for producing an electrochemical cell, comprising:
前記負極用シート部材は、第3方向に沿って一様に延びる前記負極活物質塗工領域および前記負極活物質未塗工領域を備えるとともに、前記第3方向に直交する第4方向に沿う軸回りにロール状に巻かれ、
前記正極体形成工程では、ロール状に巻かれた前記正極用シート部材を引き出しつつ切断し、
前記負極体形成工程では、ロール状に巻かれた前記負極用シート部材を引き出しつつ切断する、
ことを特徴とする請求項5に記載の電気化学セルの製造方法。 The positive electrode sheet member includes the positive electrode active material coating region and the positive electrode active material uncoated region that extend uniformly along a first direction, and an axis along a second direction orthogonal to the first direction. Rolled around a roll,
The negative electrode sheet member includes the negative electrode active material coating region and the negative electrode active material uncoated region that extend uniformly along a third direction, and an axis along a fourth direction orthogonal to the third direction. Rolled around a roll,
In the positive electrode body forming step, the positive electrode sheet member wound in a roll shape is cut while being drawn,
In the negative electrode body forming step, cutting while pulling out the negative electrode sheet member wound in a roll shape,
The method for producing an electrochemical cell according to claim 5.
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CN110828775A (en) * | 2019-10-15 | 2020-02-21 | 江苏卓高新材料科技有限公司 | Current collector electrode structure, secondary battery and preparation method of secondary battery |
CN112864448A (en) * | 2021-03-12 | 2021-05-28 | 湖北亿纬动力有限公司 | Battery monomer, battery cooling system and electric automobile |
WO2023116077A1 (en) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | 比亚迪股份有限公司 | Battery unit, battery module, and vehicle |
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- 2016-09-28 JP JP2016189183A patent/JP2018055904A/en active Pending
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