JP2018120830A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケースに対する電極体の移動を規制するスペーサーを備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device including a spacer that restricts movement of an electrode body relative to a case.
従来から、外装缶と正極リード及び負極リードとの間に配置される絶縁カバーを備えた電池が知られている(特許文献1参照)。この電池は、外装缶と、外装缶に収納される捲回電極群と、捲回電極群に接続される正極リード及び負極リードと、外装缶の開口部に取り付けられ、正極端子及び負極端子を有する蓋と、正極リードと外装缶との間に配置される正極絶縁カバー、及び負極リードと外装缶との間に配置される負極絶縁カバーと、を備える。 Conventionally, a battery including an insulating cover disposed between an outer can, a positive electrode lead, and a negative electrode lead is known (see Patent Document 1). The battery includes an outer can, a wound electrode group housed in the outer can, a positive electrode lead and a negative electrode lead connected to the wound electrode group, an opening of the outer can, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. A lid having a positive electrode insulating cover disposed between the positive electrode lead and the outer can, and a negative electrode insulating cover disposed between the negative electrode lead and the outer can.
捲回電極群は、捲回軸方向の一端に正極集電タブを有し、他端に負極集電タブを有する。この捲回電極群は、外装缶内に、捲回軸に対して直角方向に向かうように収容される。 The wound electrode group has a positive electrode current collecting tab at one end in the winding axis direction and a negative electrode current collecting tab at the other end. The wound electrode group is accommodated in the outer can so as to be directed in a direction perpendicular to the winding axis.
正極リードは、正極端子に接続される接続プレートと、該接続プレートから二股に分岐し、捲回電極群に捲回軸に対して直角方向に向けて延出した挟持部である第1、第2の挟持ストリップと、を有する。該正極リードの第1、第2ストリップは、捲回軸に対して直角方向から正極集電タブを挟み、該正極集電タブに溶接によって接合されている。 The positive electrode lead is a connection plate connected to the positive electrode terminal, and a first and second pinching portion that branches into two from the connection plate and extends in a direction perpendicular to the winding axis to the wound electrode group. Two clamping strips. The first and second strips of the positive electrode lead sandwich the positive electrode current collecting tab from a direction perpendicular to the winding axis, and are joined to the positive electrode current collecting tab by welding.
負極リードは、負極端子に接続される接続プレートと、該接続プレートから二股に分岐し、捲回電極群に捲回軸に対して直角方向に向けて延出した挟持部である第1、第2の挟持ストリップと、を有する。該負極リードの第1、第2ストリップは、捲回軸に対して直角方向から負極集電タブを挟み、該負極集電タブに溶接によって接合されている。 The negative electrode lead is a connection plate connected to the negative electrode terminal, and a first and second clamping portions that branch into two from the connection plate and extend in a direction perpendicular to the winding axis to the wound electrode group. Two clamping strips. The first and second strips of the negative electrode lead sandwich the negative electrode current collecting tab from a direction perpendicular to the winding axis, and are joined to the negative electrode current collecting tab by welding.
正負極の絶縁カバーは、正負極のリードの第1、第2の挟持ストリップで挟まれた捲回電極群の集電タブを含む両端部にそれぞれ嵌合され、それら挟持ストリップ及び集電タブを覆う。 The positive and negative insulating covers are respectively fitted to both ends including the current collecting tabs of the wound electrode group sandwiched between the first and second sandwiching strips of the positive and negative leads, and the sandwiching strips and the current collecting tabs are connected to each other. cover.
このように、絶縁カバーが配置されることで、電池内部における捲回電極群の揺動が抑制される。これにより、集電タブが変形もしくは破損してリードとの接合が外れることを防ぐことができる。 As described above, the insulating cover is arranged to suppress the swing of the wound electrode group inside the battery. Thereby, it can prevent that a current collection tab deform | transforms or is damaged, and joining with a lead is removed.
しかし、前記電池では、絶縁カバーは、リードのストリップに沿って配置されて該ストリップの延びる方向に拘束されていないため、リード及び捲回電極群の該方向への移動を許容することがある。このため、前記電池においては、振動環境下におけるリードや捲回電極群の破損を十分に防止できない。 However, in the battery, since the insulating cover is arranged along the strip of the lead and is not restrained in the extending direction of the strip, the lead and the wound electrode group may be allowed to move in this direction. For this reason, in the said battery, damage to the lead | read | reed and winding electrode group in a vibration environment cannot fully be prevented.
そこで、本実施形態は、ケースの内部での電極体及び集電体の揺動を抑えると共に、電極体及び集電体の損傷を抑える蓄電素子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present embodiment is to provide a storage element that suppresses the swing of the electrode body and the current collector inside the case and suppresses the damage of the electrode body and the current collector.
本実施形態の蓄電素子は、
ケースと、
前記ケースの外側に配置される外部端子と、
前記ケースの内部に配置される電極体と、
前記電極体の外面に重ね合わされた状態で該電極体に接続される接続部を有し、且つ前記電極体と前記外部端子とを繋ぐ集電体と、
絶縁性を有すると共に、前記ケースと前記集電体との間に配置され且つ該ケースによって移動を規制されるスペーサーと、を備え、
前記集電体の前記接続部又は前記スペーサーの何れか一方は、前記電極体に対する前記集電体の前記接続部の重ね合わせ方向に突出した凸部を有し、
前記集電体の前記接続部又は前記スペーサーの何れか他方は、前記凸部を包囲する周縁を含む凹部又は孔を有する。
The electricity storage device of this embodiment is
Case and
An external terminal disposed outside the case;
An electrode body disposed inside the case;
A current collector having a connection portion connected to the electrode body in a state of being superimposed on the outer surface of the electrode body, and connecting the electrode body and the external terminal;
A spacer having an insulating property and disposed between the case and the current collector and restricted in movement by the case, and
Either one of the connection part or the spacer of the current collector has a convex part protruding in the overlapping direction of the connection part of the current collector with respect to the electrode body,
Either the connection part or the spacer of the current collector has a recess or a hole including a peripheral edge surrounding the protrusion.
かかる構成によれば、ケースに移動が規制されているスペーサーと、電極体に接続された集電体(詳しくは接続部)とが、前記重ね合わせ方向に突出した凸部と該凸部を包囲する周縁を含む凹部又は孔とにおいて嵌合しているため、スペーサーと集電体との前記重ね合わせ方向と直交する方向への相対移動が抑えられる。これにより、電極体が接続部及びスペーサーを介して前記重ね合わせ方向と直交する方向への揺動が抑えられると共に、該揺動に起因する電極体及び集電体の損傷が抑えられる。 According to such a configuration, the spacer whose movement is restricted by the case and the current collector (specifically, the connecting portion) connected to the electrode body surround the protruding portion protruding in the overlapping direction and the protruding portion. Therefore, the relative movement of the spacer and the current collector in the direction orthogonal to the overlapping direction can be suppressed. Accordingly, the electrode body can be prevented from swinging in the direction orthogonal to the overlapping direction via the connection portion and the spacer, and damage to the electrode body and the current collector due to the swing can be suppressed.
前記蓄電素子では、
前記接続部は、前記電極体と対向する第一凹部と該第一凹部に対して表裏の関係にある第二凸部、又は前記電極体と対向する第一凸部と該第一凸部に対して表裏の関係にある第二凹部、を有し、
前記接続部の前記第一凹部又は前記第一凸部が前記電極体と凹凸嵌合すると共に、前記接続部の前記第二凸部又は前記第二凹部が前記スペーサーと凹凸嵌合してもよい。
In the storage element,
The connecting portion includes a first concave portion facing the electrode body and a second convex portion facing the first concave portion, or a first convex portion facing the electrode body and the first convex portion. A second recess in a front-back relationship with
The first concave portion or the first convex portion of the connection portion may be unevenly fitted with the electrode body, and the second convex portion or the second concave portion of the connection portion may be unevenly fitted with the spacer. .
かかる構成によれば、接続部の同じ位置(裏表の位置)において電極体とスペーサーとがそれぞれ接続部に対して凹凸嵌合しているため、接続部と電極体とが凹凸嵌合する部位と、接続部とスペーサーとが凹凸嵌合する部位とを別々に形成することなく、電極体と集電体とに対する嵌合方向と直交する方向へのスペーサーの相対移動を抑えることができる。 According to such a configuration, since the electrode body and the spacer are respectively concavo-convexly fitted to the connection portion at the same position (front and back positions) of the connection portion, the portion where the connection portion and the electrode body are concavo-convexly fitted The relative movement of the spacer in the direction perpendicular to the fitting direction with respect to the electrode body and the current collector can be suppressed without separately forming the portions where the connection portion and the spacer are unevenly fitted.
また、前記蓄電素子では、
前記電極体は、活物質層が配置されている本体と、前記本体と隣接し且つ前記集電体の前記接続部が接続される被接続部と、を有し、
前記スペーサーと前記接続部と前記電極体とが凹凸嵌合している嵌合部位は、前記被接続部から前記本体に向かう方向から見て前記本体の内側に位置してもよい。
Further, in the power storage element,
The electrode body has a main body in which an active material layer is disposed, and a connected portion that is adjacent to the main body and to which the connecting portion of the current collector is connected,
The fitting part where the spacer, the connection part, and the electrode body are unevenly fitted may be located inside the main body as seen from the direction from the connected part toward the main body.
かかる構成によれば、被接続部から本体に向かう方向(所定方向)から見て嵌合部位(スペーサーと接続部と電極体とが凹凸嵌合している部位)が本体の内側に位置しているため、前記所定方向と直交する方向においてケースを電極体の本体に近接させて配置するときに、嵌合部位が邪魔にならない。 According to such a configuration, the fitting portion (the portion where the spacer, the connecting portion, and the electrode body are fitted to the concave and convex portions) is located inside the main body when viewed from the direction (predetermined direction) from the connected portion toward the main body. Therefore, when the case is disposed close to the main body of the electrode body in a direction orthogonal to the predetermined direction, the fitting portion does not get in the way.
前記蓄電素子では、
前記集電体は、前記電極体を挟み込む一対の接続部を備え、
前記スペーサーは、前記一対の接続部が挟み込む方向において該一対の接続部に重なる一対の重複部を備え、
前記一対の接続部のそれぞれは、前記重複部と対向する位置に前記第二凹部を有し、
前記一対の重複部のそれぞれは、対向する前記接続部の前記第二凹部と凹凸嵌合してもよい。
In the storage element,
The current collector includes a pair of connection portions that sandwich the electrode body,
The spacer includes a pair of overlapping portions that overlap the pair of connection portions in a direction in which the pair of connection portions are sandwiched,
Each of the pair of connection portions has the second concave portion at a position facing the overlapping portion,
Each of the pair of overlapping portions may be concavo-convexly fitted with the second concave portion of the facing connection portion.
かかる構成によれば、電極体を挟み込む一対の接続部がその挟み込み方向(即ち、電極体と接続部との重ね合わせ方向)において一対の重複部の間に位置しているため、前記重ね合わせ方向への一対の接続部の移動が規制され、これにより、電極体の前記重ね合わせ方向への移動(揺動)も抑えられる。即ち、電極体は、スペーサーと集電体とにおける凸部と該凸部を包囲する周縁を含む凹部又は孔との嵌合によって電極体の前記重ね合わせ方向(挟み込み方向)と直交する方向への揺動が抑えられているため、一対の接続部を介して一対の重複部の間に位置して電極体の前記重ね合わせ方向への揺動も抑えられることで、何れの方向への移動(揺動)も抑えられる。 According to such a configuration, since the pair of connecting portions that sandwich the electrode body are located between the pair of overlapping portions in the sandwiching direction (that is, the overlapping direction of the electrode body and the connecting portion), the overlapping direction The movement of the pair of connection parts to the is restricted, and thereby the movement (swing) of the electrode body in the overlapping direction is also suppressed. That is, the electrode body extends in a direction perpendicular to the overlapping direction (the sandwiching direction) of the electrode body by fitting the convex portion of the spacer and the current collector with the concave portion or the hole including the peripheral edge surrounding the convex portion. Since the swinging is suppressed, the electrode body is positioned between the pair of overlapping portions via the pair of connecting portions and the swinging of the electrode body in the overlapping direction is also suppressed, so that the movement in any direction ( Oscillation) is also suppressed.
また、前記蓄電素子では、
前記電極体は、巻回された電極を有し、
前記スペーサーは、前記電極体の巻回中心軸方向における各端部と対応する位置のそれぞれに配置されてもよい。
Further, in the power storage element,
The electrode body has a wound electrode,
The spacer may be disposed at a position corresponding to each end portion in the winding central axis direction of the electrode body.
かかる構成によれば、電極体の巻回中心軸方向の各端部と対応する位置において、スペーサーと集電体(詳しくは接続部)とが凸部と該凸部を包囲する周縁を含む凹部又は孔とによって嵌合しているため、電極体の前記重ね合わせ方向と直交する方向への揺動がより確実に抑えられる。 According to this configuration, the spacer and the current collector (specifically, the connecting portion) include the convex portion and the concave portion including the peripheral edge surrounding the convex portion at positions corresponding to the respective end portions in the winding central axis direction of the electrode body. Or since it fits with the hole, the rocking | fluctuation to the direction orthogonal to the said superimposition direction of an electrode body is suppressed more reliably.
以上より、本実施形態によれば、ケース内での電極体及び集電体の揺動を抑えると共に、電極体及び集電体の損傷を抑える蓄電素子を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a power storage device that suppresses the swing of the electrode body and the current collector in the case and suppresses damage to the electrode body and the current collector.
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図1〜図14を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 Hereinafter, an embodiment of a power storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Examples of the power storage element include a primary battery, a secondary battery, and a capacitor. In the present embodiment, a chargeable / dischargeable secondary battery will be described as an example of a power storage element. In addition, the name of each component (each component) of this embodiment is a thing in this embodiment, and may differ from the name of each component (each component) in background art.
本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。 The electricity storage device of this embodiment is a nonaqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the power storage element is a lithium ion secondary battery that utilizes electron transfer that occurs as lithium ions move. This type of power storage element supplies electrical energy. One or a plurality of power storage elements are used. Specifically, the storage element is used singly when the required output and the required voltage are small. On the other hand, when at least one of a required output and a required voltage is large, the power storage element is used in a power storage device in combination with another power storage element. In the power storage device, a power storage element used in the power storage device supplies electric energy.
蓄電素子は、図1〜図5に示すように、電極体2と、電極体2が内部に配置されるケース3と、少なくとも一部がケース3の外側に配置される外部端子4と、ケース3の内部で電極体2と外部端子4とを繋ぐ集電体5と、ケース3と集電体5との間に配置されるスペーサー8と、を備える。また、蓄電素子1は、ケース3の内部で電極体2及び集電体5を覆う絶縁部材6等を備える。本実施形態の蓄電素子1では、電極体2と集電体5とスペーサー8とが互いに凹凸嵌合している。尚、図3においては、電極体2と集電体5とは、凹凸嵌合する前の状態を示している。
As shown in FIGS. 1 to 5, the power storage element includes an
電極体2は、巻回された電極(正極23、負極24)を有する。この電極体2は、活物質層(正極活物質層232、負極活物質層242)が配置されている本体20と、本体20と隣接し且つ集電体5が接続される被接続部26とを有する(図4参照)。詳しくは、以下の通りである。
The
電極体2は、積層された状態で巻回される電極(正極23及び負極24)を有する。具体的に、電極体2は、巻芯21と、正極23と負極24とが互いに絶縁された状態で積層され且つ巻芯21の周囲に巻回された積層体22と、を備える。電極体2においてリチウムイオンが正極23と負極24との間を移動することにより、蓄電素子1が充放電する。
The
巻芯21は、通常、絶縁材料によって形成される。本実施形態の巻芯21は、偏平な筒状である。この巻芯21は、可撓性又は熱可塑性を有するシートを巻回することによって形成される。
The winding
正極23は、帯状の金属箔231と、金属箔231に重ねられる正極活物質層232と、を有する。この正極活物質層232は、金属箔231における幅方向の一方の端縁部(非被覆部)を露出させた状態で、該金属箔231に重ねられている。本実施形態の金属箔231は、例えば、アルミニウム箔である。
The
負極24は、帯状の金属箔241と、金属箔241に重ねられる負極活物質層242と、を有する。この負極活物質層242は、金属箔241における幅方向の他方(正極23の金属箔231の非被覆部と反対側)の端縁部(非被覆部)を露出させた状態で、該金属箔241に重ねられている。本実施形態の金属箔241は、例えば、銅箔である。
The
本実施形態の電極体2では、以上のように構成される正極23と負極24とがセパレータ25によって絶縁された状態で巻回されている。即ち、本実施形態の電極体2では、正極23、負極24、及びセパレータ25の積層体22が巻回されている。
In the
セパレータ25は、絶縁性を有する部材であり、正極23と負極24との間に配置される。これにより、電極体2(詳しくは、積層体22)において、正極23と負極24とが互いに絶縁される。また、セパレータ25は、ケース3内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子1の充放電時において、セパレータ25を挟んで交互に積層される正極23と負極24との間を、リチウムイオンが移動可能となる。このセパレータ25は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。
The
セパレータ25の幅方向の寸法は、負極活物質層242の幅より大きい。セパレータ25は、正極活物質層232と負極活物質層242とが厚さ方向(積層方向)に重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極23と負極24との間に配置される。このとき、正極23の非被覆部と、負極24の非被覆部とは重なっていない。即ち、正極23の非被覆部が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向(積層方向と直交する方向)に突出し、且つ、負極24の非被覆部が、正極23と負極24との重なる領域から幅方向(正極23の非被覆部の突出方向と反対の方向)に突出する。このような状態で積層された正極23、負極24、及びセパレータ25(即ち、積層体22)が巻回されることによって、電極体2が形成される。
The dimension of the
本実施形態の電極体2において、正極23の正極活物質層232が配置された部位、負極24の負極活物質層242が配置された部位、及びセパレータ25が積層された部位によって、電極体2における本体20が構成される。また、正極23の非被覆部又は負極24の非被覆部のみが積層された部位によって、電極体2における被接続部26が構成される。
In the
被接続部26は、電極体2における集電体5と導通される部位である。本実施形態の被接続部26は、巻回された正極23、負極24、及びセパレータ25の巻回中心軸C方向から見て、中空部27(図3及び図4参照)を挟んで二つの部位(分割被接続部)261に分けられている。
The connected
以上のように構成される被接続部26は、電極体2の各極に設けられる。即ち、正極23の非被覆部のみが積層された被接続部26が電極体2における正極の被接続部を構成し、負極24の非被覆部のみが積層された被接続部26が電極体2における負極の被接続部を構成する。
The connected
ケース3は、開口を有するケース本体31と、ケース本体31の開口を塞ぐ(閉じる)蓋板32と、を有する。ケース3は、電極体2及び集電体5等と共に、電解液を内部空間に収容する。ケース3は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース3は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。
The
電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、例えば、LiClO4、LiBF4、及びLiPF6である。 The electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution. The electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. The electrolyte salt is, for example, LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 .
ケース3は、ケース本体31の開口周縁部34と、蓋板32の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース3では、ケース本体31と蓋板32とによって内部空間33が画定されている(図2参照)。
The
ケース本体31は、板状の閉塞部311と、閉塞部311の周縁に接続される筒状の胴部312と、を備える。
The case
閉塞部311は、ケース本体31が開口を上に向けた姿勢で配置されたときにケース本体31の下端に位置する(即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体31の底壁となる)部位である。閉塞部311は、該閉塞部311の法線方向から見て、矩形状である。
The
以下では、閉塞部311の長辺方向をX軸方向とし、閉塞部311の短辺方向をY軸方向とし、閉塞部311の法線方向をZ軸方向とする。
Hereinafter, the long side direction of the blocking
胴部312は、偏平な角筒状である。胴部312は、閉塞部311の周縁における長辺から延びる一対の長壁部313と、閉塞部311の周縁における短辺から延びる一対の短壁部314とを有する。即ち、一対の長壁部313は、Y軸方向に間隔(詳しくは、閉塞部311の周縁における短辺に相当する間隔)を空けて対向し、一対の短壁部314は、X軸方向に間隔(詳しくは、閉塞部311の周縁における長辺に相当する間隔)を空けて対向する。
The
以上のように、ケース本体31は、開口方向(Z軸方向)における一方の端部が塞がれた角筒形状(即ち、有底角筒形状)を有する。このケース本体31には、電極体2が巻回中心軸C方向(図4参照)をX軸方向と一致させた状態で収容される。
As described above, the
蓋板32は、ケース本体31の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板32の輪郭形状は、Z軸方向から見て、ケース本体31の開口周縁部34に対応している。即ち、蓋板32は、Z軸方向から見て、X軸方向に長い矩形板状の部材である。
The
本実施形態の蓋板32には、電解液を注入するための注液穴325が設けられている(図3参照)。注液穴325は、蓋板32をZ軸方向(厚さ方向)に貫通する。この注液穴325は、注液栓326によって密閉(封止)されている。即ち、ケース3は、蓋板32の注液穴325を密閉する注液栓326を有する。本実施形態の注液栓326は、溶接によって蓋板32に固定されている。
The
外部端子4は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子4は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子4は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。本実施形態の外部端子4は、バスバ等が溶接可能な面41を有する(図1〜図3参照)。
The external terminal 4 is a part that is electrically connected to an external terminal of another power storage element or an external device. The external terminal 4 is formed of a conductive member. For example, the external terminal 4 is formed of a highly weldable metal material such as an aluminum-based metal material such as aluminum or an aluminum alloy, or a copper-based metal material such as copper or a copper alloy. The external terminal 4 of this embodiment has a
集電体5は、電極体2の外面に重ね合わされた状態で該電極体2に接続される接続部52を有する。この集電体5は、導電性を有する部材によって形成され、ケース3の内面に沿って配置される。また、集電体5は、電極体2と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体5は、クリップ部材50を介して電極体2と通電可能に接続される。即ち、蓄電素子1は、電極体2と集電体5とを通電可能に接続するクリップ部材50を備える。
The
具体的に、集電体5は、外部端子4と接続される本体51と、本体51から延びる接続部52と、を有する。本体51は、蓋板32に沿ってX軸方向に延びる板状の部位であり、接続部52は、本体51の短壁部314側の端部から長壁部313に沿って閉塞部311側に延びる板状の部位である。本実施形態の集電体5では、Y軸方向における本体51の一方の端縁及び他方の端縁のそれぞれから接続部52が延びている。即ち、本実施形態の集電体5は、一つの本体51と、一対の接続部52と、を有する。そして、一対の接続部52は、電極体2(詳しくは、被接続部26)をY軸方向において挟み込む。この接続部52は、例えばTOX(登録商標)による接合のようなカシメ接合によって電極体2の被接続部26と接合されている。本実施形態の蓄電素子1では、図6に示すように、接続部52と、クリップ部材50と、電極体2の被接続部26と、が積層された状態でカシメ接合され、互いに凹凸嵌合している。
Specifically, the
このカシメ接合されている部位(詳しくは、図6における接続部52の第二凹部522Aから、クリップ部材50の対向片502の中空部側の面の凸部502Aまでの部位:以下「カシメ接合部位7」とも称する。)は、電極体2の中空部27に向けて突出する(即ち、外側が凹で中空部側が凸となる)ように構成されている。
This caulking-joined part (specifically, the part from the second
このカシメ接合部位7は、例えば、クリップ部材50によって挟み込まれた状態の分割被接続部261と、集電体5の接続部52とが重なっている部位が積層方向へ加圧され、これにより、カシメ接合されることにより形成される。具体的に、カシメ接合は、例えば図7及び図8に示すように、中空部27側にダイ(雌金型)Dが配置されると共に、電極体2の外側にパンチ(雄金型)Pが配置され、重ね合わされた部位(本実施形態の例では、集電体5の接続部52と、クリップ部材50に挟み込まれた状態の分割被接続部261)の一部をパンチPがダイDの凹部D1に押し込み、これにより、押し込まれた部位が局所的に折れ曲がり、内側の部材にインターロック部(拡径された部位)が形成されることによって接合される(圧縮接合される)。本実施形態では、カシメ接合(メカニカルクリンチ)の一種であるTOX(登録商標)によって接合されている。また、本実施形態のカシメ接合部位7は、各接続部52において二つずつ形成されている(図5参照)。
In this crimping
カシメ接合部位7において、接続部52は、電極体2(被接続部26)と対向する第一面521に形成される第一凸部521Aと、第一凸部521Aに対して表裏の関係にある(第一面521の反対側の第二面(第一面521の裏面)522にある)第二凹部522Aと、を有する。そして、この接続部52の第一凸部521Aが電極体2(詳しくは、クリップ部材50を介して電極体2)と凹凸嵌合すると共に、接続部52の第二凹部522Aがスペーサー8と凹凸嵌合している。
In the caulking
以上のように構成される集電体5は、図2、図3、及び図5に示すように、蓄電素子1の正極と負極とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子1では、ケース3内において、電極体2の正極の被接続部26と、負極の被接続部26とに対応する位置にそれぞれ配置される。正極の集電体5と負極の集電体5とは、異なる素材によって形成される。具体的に、正極の集電体5は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体5は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
クリップ部材50は、電極体2の被接続部26(詳しくは、分割被接続部261)において積層された正極23又は負極24を束ねるように挟む。これにより、クリップ部材50は、被接続部26において積層される正極23同士、又は負極24同士を確実に導通させる。具体的に、クリップ部材50は、図6及び図9にも示すように、被接続部26の分割被接続部261(積層された正極23又は負極24)を挟んで対向する一対の対向片501、502と、対向片501、502の対応する端部同士を連結する連結部503と、を有する。クリップ部材50は、導電性を有する部材によって形成される。本実施形態のクリップ部材50は、板状の金属材料を断面がU字状となるように曲げ加工することによって形成される。
The
カシメ接合部位7では、クリップ部材50の一方の対向片(集電体5と対向する対向片)501には、第一凸部521Aが嵌り込み(凹凸嵌合し)、他方の対向片502には、分割被接続部261を介して一方の対向片501が嵌り込んでいる(凹凸嵌合している)。
In the caulking
スペーサー8は、絶縁性を有すると共に、ケース3によって移動を規制されている。本実施形態のスペーサー8は、樹脂によって形成されている。このスペーサー8は、電極体2のX軸方向における各端部(本実施形態の例では、被接続部26)と対応する位置のそれぞれに配置される。即ち、本実施形態の蓄電素子1は、一対のスペーサー8を備える。
The
各スペーサー8は、図10にも示すように、Y軸方向(即ち、一対の接続部52が被接続部26を挟み込む方向)において一対の接続部52に外側から重なる一対の重複部81と、重複部81の対応する端部同士を連結する連結部82と、を有する。
As shown in FIG. 10, each
一対の重複部81のそれぞれは、対向する接続部52の第二凹部522Aと凹凸嵌合している。具体的に、各重複部81は、被接続部26と対応する位置(例えば、Y軸方向に重なる位置)において、長壁部313の内面(X−Z面(X軸方向及びZ軸方向を含む面))に沿って広がる板状の部位である。本実施形態の重複部81は、X軸方向において短壁部314から被接続部26と本体20との境界又はその近傍まで延び、且つ、Z軸方向において閉塞部311から蓋板32の近傍まで延びている。この重複部81は、絶縁部材6を介して長壁部313に当接している。
Each of the pair of overlapping
図11及び図12にも示すように、重複部81における接続部52と対向する対向面810は、第二凹部522Aと対応する位置に該第二凹部522Aの内側に向けて突出する絶縁凸部810Aを含む。即ち、対向面810は、第二凹部522Aに嵌り込む絶縁凸部810Aを含む。この絶縁凸部810Aは、第二凹部522Aに密接若しくは略密接している。本実施形態の重複部81は、対向する接続部52における第二凹部522Aの数に対応する数の絶縁凸部810Aを有する。
As shown in FIGS. 11 and 12, the opposing
本実施形態の蓄電素子1では、絶縁凸部810Aと、該絶縁凸部810Aが嵌り込んでいるカシメ接合部位7とによって、嵌合部位9が構成される。そして、嵌合部位9は、X軸方向(被接続部26から本体20に向かう方向)から見て本体20の内側に位置している(図13参照)。
In the
連結部82は、短壁部314の内面(Y−Z面(Y軸方向及びZ軸方向を含む面))に沿って広がる板状の本体821と、本体821から電極体2の中空部27内を電極体2の本体20側に向けて突出する突出部822と、を有する。
The connecting
本体821は、一対の重複部81の短壁部314側の端部同士を連結する。本実施形態の本体821は、Y軸方向において対向する一対の長壁部313のうちの一方の長壁部313から他方の長壁部313まで延び、且つ、Z軸方向において閉塞部311から蓋板32の近傍まで延びている。この本体821は、絶縁部材6を介して短壁部314に当接している。
The
突出部822は、X軸方向において本体821から中空部27内を通って絶縁凸部810Aの手前まで突出し、且つZ軸に延びている。この突出部822は、重複部81との間にクリップ部材50に挟み込まれた分割被接続部261を挟み込む。即ち、突出部822と重複部81との間に、分割被接続部261が該分割被接続部261を挟み込んだクリップ部材50と共に挟み込まれることで、分割被接続部261及びクリップ部材50のY軸方向の移動が規制され、これにより、第二凹部522Aから絶縁凸部810Aが抜け難くなる。
The protruding
以上のように構成されるスペーサー8(一対の重複部81及び連結部82)は、樹脂によって一体成形されている。このように、スペーサー8が樹脂製であるため、例えば図14に示すように一対の重複部81における連結部82と反対側の端部間を広げる(離間させる)ことで、一対の接続部52の各第二凹部522Aに、対応する絶縁凸部810Aをそれぞれ嵌め込むことができる。
The spacer 8 (the pair of overlapping
絶縁部材6は、ケース3(詳しくはケース本体31)と、電極体2、集電体5、及びスペーサー8と、の間に配置される。この絶縁部材6は、絶縁性を有する樹脂によって形成されている。本実施形態の絶縁部材6は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることで形成された袋状である。
The insulating
以上の蓄電素子1では、ケース3に移動が規制されているスペーサー8と、電極体2に接続された集電体5(詳しくは接続部52)とが、Y軸方向(電極体2と接続部52との重ね合わせ方向)に突出した絶縁凸部810Aと該絶縁凸部810Aを包囲する周縁を含む第二凹部522Aとにおいて嵌合(凹凸嵌合)している。このため、スペーサー8と集電体5とのY軸方向と直交する方向(前記重ね合わせ方向と直交する方向)への相対移動が抑えられる。これにより、電極体2が接続部52及びスペーサー8を介してY軸方向と直交する方向への揺動が抑えられると共に、該揺動に起因する電極体2及び集電体5の損傷が抑えられる。
In the
本実施形態の蓄電素子1では、接続部52の第一凸部521Aが電極体2と凹凸嵌合すると共に、接続部52の第二凹部522Aがスペーサー8と凹凸嵌合している。このように、接続部52のX−Z面方向の同じ位置(裏表の位置)において電極体2とスペーサー8とがそれぞれ接続部52に対して凹凸嵌合しているため、本実施形態の蓄電素子1では、接続部52と電極体2とが凹凸嵌合する部位と、接続部52とスペーサー8とが凹凸嵌合する部位とを別々に形成することなく、電極体2と集電体5とに対するY軸方向(嵌合方向)と直交する方向へのスペーサー8の相対移動を抑えることができる。
In the
また、本実施形態の蓄電素子1では、スペーサー8と接続部52と電極体2とが凹凸嵌合している嵌合部位9がX軸方向(被接続部26から本体20に向かう方向)から見て本体20の内側に位置している(図13参照)。このため、X軸方向と直交する方向(本実施形態の例では、Y軸方向)においてケース3を電極体2の本体20に近接させて配置するときに、嵌合部位9が邪魔をしない。即ち、前記直交する方向において嵌合部位9が本体20の外側に位置していると、ケース3が嵌合部位9を含むスペーサー8と当接することで、該ケース3をぎりぎりまで電極体2の本体20に近づけた状態で配置することができないが、本実施形態の蓄電素子1では、ケース3(長壁部313)をぎりぎりまで電極体2の本体20に近づけた状態で配置することが可能となる。
Moreover, in the
また、本実施形態の蓄電素子1では、スペーサー8が、Y軸方向において一対の接続部52に重なる一対の重複部81を備え、これら一対の重複部81のそれぞれが、対向する接続部52の第二凹部522Aと凹凸嵌合している(図10参照)。
Moreover, in the
このため、電極体2を挟み込む一対の接続部52がその挟み込み方向(Y軸方向)において一対の重複部81の間に位置し、これにより、Y軸方向への集電体5(一対の接続部52)の移動が規制される。その結果、電極体2のY軸方向への移動(揺動)も抑えられる。即ち、電極体2は、スペーサー8と集電体5とにおける絶縁凸部810Aと第二凹部522Aとの嵌合によって電極体2のY軸方向と直交する方向(X−Z面に沿った方向)への揺動が抑えられているため、一対の接続部52を介して一対の重複部81の間に位置して電極体2のY軸方向への揺動も抑えられることで、何れの方向への移動(揺動)も抑えられる。
For this reason, the pair of
また、本実施形態の蓄電素子1では、スペーサー8が、電極体2のX軸方向(巻回中心軸Cの延びる方向)における各端部と対応する位置のそれぞれに配置されている。このため、電極体2のX軸方向の各端部と対応する位置において、スペーサー8と集電体5(詳しくは接続部52)とが絶縁凸部810Aと第二凹部522Aとによって嵌合し、これにより、電極体2のY軸方向と直交する方向(X−Z面に沿った方向)への揺動がより確実に抑えられる。
Moreover, in the
尚、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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。 In addition, the electrical storage element of this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.
上記実施形態の蓄電素子1では、スペーサー8の突出部822は、X軸方向において本体821から絶縁凸部810Aの手前まで突出しているが、この構成に限定されない。例えば図15に示すように、突出部822は、絶縁凸部810Aを超えた位置まで突出してもよい。この突出部822は、Y軸方向の両側から突出するカシメ接合部位7と対向する位置に、該カシメ接合部位7が嵌り込む凹部823を有する。
In the
また、この場合、スペーサー8の重複部81と突出部822とは、図16に示すようにX軸方向において、セパレータ25の配置されている位置まで(セパレータ25のX軸方向の端部と重なる位置、即ち、本体部20まで)延びていてもよい。この場合、重複部81と突出部822とのX軸方向の先端部の形状を、電極体2の表面に沿った形状とし且つ重複部81と突出部822との先端部同士で電極体2を挟み込むことで、セパレータ25の端部が電極23、24に対して抑えられる。これにより、セパレータ25の端部と電極23、24との間に隙間が生じ難くなり、その結果、該隙間からセパレータ25と電極23、24との間へのコンタミ等の異物の侵入を防ぐことができる。
In this case, the overlapping
また、突出部822が絶縁凸部810Aを超えた位置まで突出し且つ凹部823を有する構成であれば、スペーサー8において、重複部81が無い構成であってもよい(図17参照)。この場合、接続部52は、中空部側から分割被接続部261又はクリップ部材50の対向片502に接するように配置される。かかる構成によっても、スペーサー8と接続部52とが、X軸方向(電極体2と接続部52との重ね合わせ方向)に突出した凸部502Aと該凸部502Aを包囲する周縁を含む凹部823とにおいて嵌合(凹凸嵌合)しているため、スペーサー8と集電体5とのY軸方向と直交する方向への相対移動が抑えられる。これにより、電極体2が接続部52及びスペーサー8を介してY軸方向と直交する方向への揺動が抑えられると共に、該揺動に起因する電極体2及び集電体5の損傷が抑えられる。
Further, as long as the protruding
また、上記実施形態の蓄電素子1では、スペーサー8と接続部52とが、スペーサー8の絶縁凸部810Aと接続部52の凹部(第二凹部)522Aとで凹凸嵌合しているが、この構成に限定されない。例えば図18に示すように、スペーサー8に設けられた絶縁凹部810Bと、接続部52に設けられた凸部(第二凸部)522Bとで凹凸嵌合してもよい。また、接続部52の凸部522Bと凹凸嵌合する部位は、図19に示すように、該凸部522Bに対応した(即ち、凸部522Bを包囲する周縁を含む)貫通孔810Cであってもよい。
In the
上記実施形態の蓄電素子1では、集電体5が一対(二つ)の接続部52を有しているが、この構成に限定されない。集電体5は、図20に示すように、一つの接続部52を有する構成でもよい。この場合、スペーサー8では、一方の重複部81のカシメ接合部位7と対応する位置に該カシメ接合部位7に嵌り込む凸部が設けられ、他方の重複部81のカシメ接合部位7と対応する位置に該カシメ接合部位7が嵌り込む凹部が設けられ、これら一対の重複部81によって接続部52が挟み込まれる構成であってもよい。
In the
また、集電体5は、三つ以上の接続部52を有する構成でもよい。
Further, the
上記実施形態の蓄電素子1では、カシメ接合部位7がY軸方向における電極体2の外部から中空部27に向かう方向に突出しているが、この構成に限定されない。カシメ接合部位7は、Y軸方向における中空部27から電極体2の外部に向かう方向に突出してもよい。この場合、上記実施形態の接続部52における第一凸部521Aに相当する部位が凹部(第一凹部)となり、第二凹部522Aに相当する部位が凸部(第二凸部)となる。そして、前記凹部に電極体2(被接続部26)が嵌り込むことで、接続部52と電極体2(被接続部26)とが凹凸嵌合し、且つ、前記凸部がスペーサー8に嵌り込むことで、接続部52とスペーサー8とが凹凸嵌合する。
In the
上記実施形態の蓄電素子1では、電極体2と集電体5とが凹凸嵌合する位置と、集電体5とスペーサー8とが凹凸嵌合する位置とがX−Z面方向において同じ位置、即ち、嵌合部位9において電極体2と集電体5とスペーサー8とが一体的に凹凸嵌合しているが、この構成に限定されない。電極体2と集電体5とが凹凸嵌合する位置と、集電体5とスペーサー8とが凹凸嵌合する位置とが、X−Z面方向において異なる位置であってもよい。
In the
上記実施形態の蓄電素子1では、嵌合部位9がX軸方向から見て本体20の内側に位置している(図13参照)が、この構成に限定されない。例えば、嵌合部位9の一部が、X軸方向から見て、本体20の外側に位置していてもよい。
In the
また、上記実施形態の蓄電素子1では、クリップ部材50は、電極体2の被接続部26及び集電体5と共にかしめられている(上記実施形態の例ではTOX(登録商標)されている)、即ち、カシメ接合部位7を含む位置で被接続部26を挟み込んでいる(クリップしている)が、この構成に限定されない。クリップ部材50は、カシメ接合部位7を避けた位置で被接続部26を挟み込む(クリップする)構成でもよい。
Moreover, in the
また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ(容量)は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the case where an electrical storage element was used as a nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, lithium ion secondary battery) which can be charged / discharged was demonstrated, the kind and magnitude | size (capacity | capacitance) of an electrical storage element are arbitrary. It is. Moreover, in the said embodiment, although the lithium ion secondary battery was demonstrated as an example of an electrical storage element, it is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various secondary batteries, other primary batteries, and power storage elements of capacitors such as electric double layer capacitors.
蓄電素子(例えば電池)1は、図21に示すような蓄電装置(蓄電素子が電池の場合は電池モジュール)11に用いられてもよい。蓄電装置11は、少なくとも二つの蓄電素子1と、二つの(異なる)蓄電素子1同士を電気的に接続するバスバ部材12と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子1に適用されていればよい。
The power storage element (for example, battery) 1 may be used in a power storage device 11 (a battery module when the power storage element is a battery) 11 as shown in FIG. The
1…蓄電素子、2…電極体、20…本体、21…巻芯、22…積層体、23…正極(電極)、231…金属箔、232…正極活物質層、24…負極(電極)、241…金属箔、242…負極活物質層、25…セパレータ、26…被接続部、261…分割被接続部、27…中空部、3…ケース、31…ケース本体、311…閉塞部、312…胴部、313…長壁部、314…短壁部、32…蓋板、325…注液穴、326…注液栓、33…内部空間、34…開口周縁部、4…外部端子、41…面、5…集電体、50…クリップ部材、501、502…対向片、502A…凸部、503…連結部、51…本体、52…接続部、521…第一面、521A…第一凸部、522…第二面、522A…第二凹部、522B…凸部(第二凸部)、6…絶縁部材、7…カシメ接合部位、8…スペーサー、81…重複部、810…対向面、810A…絶縁凸部、810B…絶縁凹部、810C…貫通孔、82…連結部、821…本体、822…突出部、823…凹部、9…嵌合部位、11…蓄電装置、12…バスバ部材、C…巻回中心軸、D…ダイ、D1…凹部、P…パンチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ケースの外側に配置される外部端子と、
前記ケースの内部に配置される電極体と、
前記電極体の外面に重ね合わされた状態で該電極体に接続される接続部を有し、且つ前記電極体と前記外部端子とを繋ぐ集電体と、
絶縁性を有すると共に、前記ケースと前記集電体との間に配置され且つ該ケースによって移動を規制されるスペーサーと、を備え、
前記集電体の前記接続部又は前記スペーサーの何れか一方は、前記電極体に対する前記集電体の前記接続部の重ね合わせ方向に突出した凸部を有し、
前記集電体の前記接続部又は前記スペーサーの何れか他方は、前記凸部を包囲する周縁を含む凹部又は孔を有する、蓄電素子。 Case and
An external terminal disposed outside the case;
An electrode body disposed inside the case;
A current collector having a connection portion connected to the electrode body in a state of being superimposed on the outer surface of the electrode body, and connecting the electrode body and the external terminal;
A spacer having an insulating property and disposed between the case and the current collector and restricted in movement by the case, and
Either one of the connection part or the spacer of the current collector has a convex part protruding in the overlapping direction of the connection part of the current collector with respect to the electrode body,
Either the connection part or the spacer of the current collector has a concave part or a hole including a peripheral edge surrounding the convex part.
前記接続部の前記第一凹部又は前記第一凸部が前記電極体と凹凸嵌合すると共に、前記接続部の前記第二凸部又は前記第二凹部が前記スペーサーと凹凸嵌合する、請求項1に記載の蓄電素子。 The connecting portion includes a first concave portion facing the electrode body and a second convex portion facing the first concave portion, or a first convex portion facing the electrode body and the first convex portion. A second recess in a front-back relationship with
The first concave portion or the first convex portion of the connecting portion is unevenly fitted with the electrode body, and the second convex portion or the second concave portion of the connecting portion is unevenly fitted with the spacer. 2. The electricity storage device according to 1.
前記スペーサーと前記接続部と前記電極体とが凹凸嵌合している嵌合部位は、前記被接続部から前記本体に向かう方向から見て前記本体の内側に位置する、請求項2に記載の蓄電素子。 The electrode body has a main body in which an active material layer is disposed, and a connected portion that is adjacent to the main body and to which the connecting portion of the current collector is connected,
The fitting portion where the spacer, the connection portion, and the electrode body are unevenly fitted is located inside the main body as viewed from the direction from the connected portion toward the main body. Power storage element.
前記スペーサーは、前記一対の接続部が挟み込む方向において該一対の接続部に重なる一対の重複部を備え、
前記一対の接続部のそれぞれは、前記重複部と対向する位置に前記第二凹部を有し、
前記一対の重複部のそれぞれは、対向する前記接続部の前記第二凹部と凹凸嵌合する、請求項2又は3に記載の蓄電素子。 The current collector includes a pair of connection portions that sandwich the electrode body,
The spacer includes a pair of overlapping portions that overlap the pair of connection portions in a direction in which the pair of connection portions are sandwiched,
Each of the pair of connection portions has the second concave portion at a position facing the overlapping portion,
4. The power storage device according to claim 2, wherein each of the pair of overlapping portions is concavo-convexly engaged with the second concave portion of the facing connection portion.
前記スペーサーは、前記電極体の巻回中心軸方向における各端部と対応する位置のそれぞれに配置される、請求項2〜4のいずれか1項に記載の蓄電素子。 The electrode body has a wound electrode,
5. The power storage device according to claim 2, wherein the spacer is disposed at each of positions corresponding to end portions in the winding central axis direction of the electrode body.
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