JP2018142513A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
二次電池や、キャパシタなどの蓄電装置は、ケースと、ケースに収容された電極組立体とを備える(例えば、特許文献1参照)。ケースは、開口部を有するケース本体と、ケース本体の開口部を閉塞する蓋部材とを備える。ケース本体は、底壁と、側壁と、底壁と側壁とを繋ぐケース隅部とを備える。電極組立体は、正負の電極と、電極同士を絶縁するセパレータとを備える。電極は、金属箔と、金属箔の少なくとも片面に設けられた活物質層とを備える。 2. Description of the Related Art A power storage device such as a secondary battery or a capacitor includes a case and an electrode assembly housed in the case (see, for example, Patent Document 1). The case includes a case main body having an opening and a lid member that closes the opening of the case main body. The case body includes a bottom wall, a side wall, and a case corner that connects the bottom wall and the side wall. The electrode assembly includes positive and negative electrodes and a separator that insulates the electrodes from each other. The electrode includes a metal foil and an active material layer provided on at least one surface of the metal foil.
ところで、金属箔から活物質層の一部が脱落すると、脱落した活物質層の一部が異物となり、短絡の原因となる。また、ケース隅部がアール状であるケースに電極組立体を収容する場合、電極組立体がケース隅部に乗り上げてしまうおそれがある。すると、電極組立体をケースに収容することができなかったり、電極組立体をケースに収容しにくくなる。 By the way, when a part of the active material layer falls off from the metal foil, a part of the dropped active material layer becomes a foreign substance, which causes a short circuit. Further, when the electrode assembly is accommodated in a case having a rounded corner, the electrode assembly may ride on the corner of the case. As a result, the electrode assembly cannot be accommodated in the case, or the electrode assembly becomes difficult to accommodate in the case.
本発明の目的は、活物質層の脱落を抑制でき、かつ、ケースと電極組立体との干渉を抑制できる蓄電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power storage device that can suppress the falling off of an active material layer and can suppress interference between a case and an electrode assembly.
上記課題を解決する蓄電装置は、正負の電極をセパレータで絶縁した状態で交互に積層した電極組立体と、前記電極組立体が収容されたケースと、を備え、前記電極のそれぞれは、金属箔の少なくとも片面に活物質層を設けた電極本体と、前記金属箔からなり、前記電極本体から延びるタブと、を備え、前記ケースは、底壁と、側壁と、前記底壁と前記側壁とを繋ぐアール状のケース隅部と、を備え、前記電極の積層方向から見て、前記電極本体は、前記タブが設けられた第1辺と、前記第1辺の対辺であり、前記底壁に向かい合う第2辺と、前記第1辺と前記第2辺とが向かい合う方向に延びるとともに互いに向かい合う一対の第3辺と、前記第1辺と前記第3辺との間に位置して前記第1辺と前記第3辺とを接続する第1角取辺と、前記第2辺と前記第3辺との間に位置して前記第2辺と前記第3辺とを接続する第2角取辺と、を備え、前記第1辺の延長線を第1仮想線とし、前記第2辺の延長線を第2仮想線とし、前記第3辺の延長線を第3仮想線とすると、前記第1仮想線、前記第3仮想線、及び、前記第1角取辺に囲まれる第1仮想面の面積は、前記第2仮想線、前記第3仮想線、及び、前記第2角取辺に囲まれる第2仮想面の面積よりも小さい。 A power storage device that solves the above problems includes an electrode assembly in which positive and negative electrodes are alternately stacked with a separator insulated, and a case in which the electrode assembly is accommodated, each of the electrodes being a metal foil. An electrode body provided with an active material layer on at least one side thereof, and a tab made of the metal foil and extending from the electrode body.The case includes a bottom wall, a side wall, the bottom wall, and the side wall. A rounded corner of the case, and when viewed from the stacking direction of the electrodes, the electrode main body is a first side provided with the tab, and a side opposite to the first side, and is formed on the bottom wall. The first side is located between the second side facing each other, the pair of third sides extending in the direction in which the first side and the second side face each other and facing each other, and the first side and the third side. A first chamfered edge connecting the side and the third side; and A second chamfer that is located between two sides and the third side and connects the second side and the third side, and an extension line of the first side is defined as a first imaginary line. If the extension line of the second side is the second virtual line and the extension line of the third side is the third virtual line, the first virtual line, the third virtual line, and the first corner edge The area of the first imaginary plane surrounded by is smaller than the area of the second imaginary plane surrounded by the second imaginary line, the third imaginary line, and the second chamfer.
金属箔に設けられた活物質層は、角に設けられた部分ほど脱落しやすく、更に、角の角度が小さい程、活物質層は脱落しやすい。第1角取辺及び第2角取辺を設けることで、電極本体の角を鈍角にすることができる。このため、活物質層が脱落することを抑制することができる。 The active material layer provided on the metal foil is more likely to drop off as the portion is provided at the corner, and the active material layer is more likely to drop off as the angle of the corner is smaller. By providing the first chamfered edge and the second chamfered edge, the angle of the electrode body can be made obtuse. For this reason, it can suppress that an active material layer falls off.
また、第2角取辺を設けることで、電極本体におけるケース隅部と干渉し得る箇所をケース隅部から離間させることができる。更に、第2仮想面の面積を第1仮想面の面積よりも大きくすることで、電極本体におけるケース隅部と干渉し得る箇所をケース隅部からより離間させることができる。したがって、ケースと電極組立体との干渉を抑制することができる。 Moreover, the location which can interfere with the case corner part in an electrode main body can be spaced apart from a case corner part by providing a 2nd corner edge. Furthermore, by making the area of the second imaginary surface larger than the area of the first imaginary surface, a portion that can interfere with the case corner in the electrode body can be further separated from the case corner. Therefore, interference between the case and the electrode assembly can be suppressed.
上記蓄電装置について、前記第1仮想面の面積、及び、前記第2仮想面の面積は、前記タブからの距離が長いほど大きくてもよい。
蓄電装置においては、一方の極性の電極のタブから、他方の極性の電極のタブに向けた電流経路で電流が流れる。この際、タブからの距離に応じて電流経路の経路長が変化する。電流経路は、タブから波状に拡がっていく。電極組立体には、電流経路の経路長に応じて抵抗分布が生じ、経路長の短い電流経路ほど抵抗は低くなる。そして、この抵抗分布にしたがい、電極には電流分布が生じる。電極に流れる電流は、タブに近いほど大きくなるため、活物質層のうちタブから離れている箇所ほど放電に寄与しないことになる。タブからの距離が長いほど各仮想面の面積を大きく設定することで、蓄電装置の容量の低下を抑えつつ、各仮想面の面積を大きくすることで活物質層の脱落を抑制することができる。
About the said electrical storage apparatus, the area of a said 1st virtual surface and the area of a said 2nd virtual surface may be so large that the distance from the said tab is long.
In the power storage device, current flows in a current path from the tab of one polarity electrode to the tab of the other polarity electrode. At this time, the path length of the current path changes according to the distance from the tab. The current path extends from the tab in a wave shape. In the electrode assembly, a resistance distribution is generated according to the path length of the current path, and the resistance becomes lower as the current path has a shorter path length. In accordance with this resistance distribution, a current distribution is generated in the electrode. Since the current flowing through the electrode increases as the distance from the tab increases, the portion of the active material layer that is away from the tab does not contribute to the discharge. By setting the area of each virtual surface to be larger as the distance from the tab is longer, it is possible to suppress the drop of the active material layer by increasing the area of each virtual surface while suppressing the decrease in the capacity of the power storage device. .
上記蓄電装置について、前記第1角取辺は、前記第1辺と各第3辺とを接続するように一対設けられ、前記第2角取辺は、前記第2辺と各第3辺とを接続するように一対設けられている。 In the power storage device, a pair of the first chamfer is provided so as to connect the first side and each third side, and the second chamfer is composed of the second side and each third side. A pair is provided to connect the two.
これによれば、第1角取辺と、第2角取辺とが1つずつ設けられる場合と比較して、活物質層の脱落を抑制できる。 According to this, compared with the case where the 1st chamfering edge and the 2nd chamfering edge are provided one by one, the falling off of the active material layer can be suppressed.
本発明によれば、活物質層の脱落を抑制でき、かつ、ケースと電極組立体との干渉を抑制できる。 According to the present invention, falling off of the active material layer can be suppressed, and interference between the case and the electrode assembly can be suppressed.
以下、蓄電装置の一実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、箱状のケース20と、ケース20に収容された電極組立体40とを備える。本実施形態の二次電池10は、角型電池であり、リチウムイオン電池である。ケース20は、本体22と、蓋部材21とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the power storage device will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本体22は、矩形状の底壁23と、四角筒状の側壁25と、底壁23と側壁25とを繋ぐケース隅部24とを備える。側壁25は、ケース隅部24を介して、底壁23から立設している。ケース隅部24は、底壁23から側壁25に向けて、ケース20の外側に凸となるアール形状(円弧形状)である。ケース20は、深絞り加工や、インパクトプレス加工などの塑性加工によって金属板を塑性変形させることで製造されている。ケース隅部24は、塑性加工に際して生じるものである。
The main body 22 includes a
側壁25は、互いに向かい合う一対の第1側部26と、互いに向かい合う一対の第2側部27と、を備える。第1側部26は、底壁23の短辺からケース隅部24を介して立設している。第2側部27は、底壁23の長辺からケース隅部24を介して立設している。
The
電極組立体40は、本体22に収容されている。蓋部材21は、本体22に電極組立体40を収容した後に本体22に溶接されることで、側壁25によって囲まれた開口部28を閉塞している。
The
図3に示すように、電極組立体40は、正負の電極としての正極電極41及び負極電極51と、セパレータ81とを備える。電極組立体40は、複数の正極電極41と複数の負極電極51とをセパレータ81で絶縁した状態で交互に積層することで構成されている。セパレータ81は、矩形状である。セパレータ81は、例えば、ポリプロピレン製である。以下の説明において、「積層方向」とは、正極電極41と負極電極51とが積層される方向である。
As shown in FIG. 3, the
図3及び図4に示すように、正極電極41は、電極本体としての正極本体42と、正極本体42から突出したタブとしての正極タブ43とを備える。正極本体42は、金属箔としての正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)44と、正極金属箔44の両面に設けられた活物質層としての正極活物質層45とを備える。正極活物質層45は、正極用の活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。正極タブ43は、正極金属箔44の一部を正極本体42から突出するように延ばした部分である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3及び図5に示すように、負極電極51は、電極本体としての負極本体52と、負極本体52から突出したタブとしての負極タブ53とを備える。負極本体52は、金属箔としての負極金属箔(本実施形態では銅箔)54と、負極金属箔54の両面に設けられた活物質層としての負極活物質層55とを備える。負極活物質層55は、負極用の活物質、バインダ、及び導電助剤などを含有している。負極タブ53は、負極金属箔54の一部を負極本体52から突出するように延ばした部分である。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
リチウムイオン電池においては、負極電極51でのリチウムの析出を抑制するために負極電極51の容量を正極電極41の容量に比べて多くしている。したがって、負極本体52の面積は正極本体42の面積よりも大きく、負極本体52の外形寸法は厚みを除いて、正極本体42の外形寸法よりも大きい。まず、正極本体42について説明する。
In the lithium ion battery, the capacity of the
図4に示すように、正極本体42は、略矩形状であり、四隅が面取りされた形状である。正極本体42は、四隅に正極面取部46,47,48,49を備える。正極本体42の厚み方向の両側の形状は、同一である。したがって、正極本体42を正面視した場合、厚み方向のいずれの方向から見ても、同一の形状となる。なお、正極本体42の正面視した形状は、正極本体42を積層方向から見た形状と同一である。
As shown in FIG. 4, the positive electrode
正極本体42は、正面視したときに、互いに平行である正極上辺62及び正極下辺63と、互いに平行である一対の正極側辺64,65とを備える。正極タブ43は、正極上辺62に一体に設けられている。したがって、正極上辺62は正極タブ43が設けられた第1辺となり、正極下辺63は第1辺の対辺である第2辺となる。正極側辺64,65は、正極上辺62と正極下辺63とが向かい合う方向に延び、互いに向かい合っている。したがって、正極側辺64,65は、第3辺となる。
The positive electrode
正極タブ43は正極側辺64,65のうちの一方に寄って設けられている。本実施形態では、正極側辺64,65のうち、正極タブ43に近い方の正極側辺64を第1正極側辺64とし、正極タブ43から遠い方の正極側辺65を第2正極側辺65とする。
The
正極本体42は、正面視したときに、正極上辺62の端と各正極側辺64,65の端とを繋ぐ2つの正極タブ側角取辺66,67を備える。正極タブ側角取辺66,67は、正極面取部46,47,48,49のうち、正極上辺62の両端に位置する第1正極面取部46、及び、第2正極面取部47を構成している。正極タブ側角取辺66,67は、正極上辺62と正極側辺64,65との間に位置して正極上辺62と正極側辺64,65とを接続している第1角取辺となる。
The positive electrode
一対の正極タブ側角取辺66,67のうち、正極上辺62と第1正極側辺64とを繋ぐ正極タブ側角取辺66を第1正極タブ側角取辺66とし、正極上辺62と第2正極側辺65とを繋ぐ正極タブ側角取辺67を第2正極タブ側角取辺67とする。正極タブ側角取辺66,67は、正極上辺62と正極側辺64,65に対して斜めに交わる辺である。正極上辺62と、第1正極タブ側角取辺66とのなす角度は、鈍角である。第1正極側辺64と第1正極タブ側角取辺66とのなす角度は、鈍角である。正極上辺62と、第2正極タブ側角取辺67とのなす角度は、鈍角である。第2正極側辺65と、第2正極タブ側角取辺67とのなす角度は、鈍角である。即ち、正極タブ側角取辺66,67は、正極上辺62及び正極側辺64,65となす角度がそれぞれ鈍角となる辺である。
Of the pair of positive
第1正極タブ側角取辺66と正極上辺62の交点P1と、第1正極タブ側角取辺66と第1正極側辺64の交点P2とを結ぶ線分S1と、正極上辺62とのなす角度は鈍角である。線分S1と、第1正極側辺64とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S1と、第1正極タブ側角取辺66とは同一の線分となる。
A line segment S1 connecting the intersection point P1 of the first positive electrode tab
第2正極タブ側角取辺67と正極上辺62の交点P3と、第2正極タブ側角取辺67と第2正極側辺65の交点P4とを結ぶ線分S2と、正極上辺62とのなす角度は鈍角である。線分S2と、第2正極側辺65とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S2と、第2正極タブ側角取辺67とは同一の線分となる。
A line segment S2 connecting the intersection point P3 of the second positive electrode tab
正極本体42は、正面視したときに、正極下辺63の端と各正極側辺64,65の端とを繋ぐ2つの正極底側角取辺68,69を備える。正極底側角取辺68,69は、正極面取部46,47,48,49のうち、正極下辺63の両端に位置する第3正極面取部48、及び、第4正極面取部49を構成している。正極底側角取辺68,69は、正極下辺63と正極側辺64,65との間に位置して正極下辺63と正極側辺64,65とを接続している第2角取辺となる。
The positive electrode
一対の正極底側角取辺68,69のうち、正極下辺63と第1正極側辺64とを繋ぐ正極底側角取辺68を第1正極底側角取辺68とし、正極下辺63と第2正極側辺65とを繋ぐ正極底側角取辺69を第2正極底側角取辺69とする。正極底側角取辺68,69は、正極下辺63と正極側辺64,65に対して斜めに交わる辺である。正極下辺63と、第1正極底側角取辺68とのなす角度は、鈍角である。第1正極側辺64と第1正極底側角取辺68とのなす角度は、鈍角である。正極下辺63と、第2正極底側角取辺69とのなす角度は、鈍角である。第2正極側辺65と、第2正極底側角取辺69とのなす角度は、鈍角である。即ち、正極底側角取辺68,69は、正極下辺63及び正極側辺64,65となす角度が鈍角となる辺である。
Of the pair of positive electrode bottom side corner edges 68 and 69, a positive electrode bottom side corner edge 68 that connects the positive electrode
第1正極底側角取辺68と正極下辺63の交点P5と、第1正極底側角取辺68と第1正極側辺64の交点P6とを結ぶ線分S3と、正極下辺63とのなす角度は鈍角である。線分S3と、第1正極側辺64とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S3と、第1正極底側角取辺68とは同一の線分となる。
A line segment S3 connecting the intersection point P5 of the first positive electrode bottom side corner edge 68 and the positive electrode
第2正極底側角取辺69と正極下辺63の交点P7と、第2正極底側角取辺69と第2正極側辺65の交点P8とを結ぶ線分S4と、正極下辺63とのなす角度は鈍角である。線分S4と、第2正極側辺65とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S4と、第2正極底側角取辺69とは同一の線分となる。
A line segment S4 connecting the intersection point P7 of the second positive electrode bottom
正極上辺62、正極下辺63、各正極側辺64,65、及び、各角取辺66,67,68,69により、正極本体42の周縁は構成されている。なお、本実施形態の各面取部46,47,48,49は、C面状である。
The peripheral edge of the positive electrode
「面取部」とは、面取部46,47,48,49がなければ直角、あるいは、鋭角に交わる面同士を繋ぐことで、面同士が直角に交われないようにしている面である。なお、「面取部」は、四角形状の正極本体42を製造した後に、四隅を面取りすることで生じた面のみを示すものではない。例えば、切断加工によって、正極上辺62、正極下辺63、正極側辺64,65、及び、角取辺66,67,68,69が同時に製造され、面取りが行われていない正極本体42においても、角取辺66,67,68,69によって構成される面が面取部46,47,48,49となる。
“Chamfered portion” is a surface that prevents surfaces from intersecting at right angles by connecting surfaces that intersect at right angles or acute angles without
ここで、正極上辺62の延長線を第1仮想線としての第1正極仮想線62Aとし、正極下辺63の延長線を第2仮想線としての第2正極仮想線63Aとし、各正極側辺64,65の延長線を第3仮想線としての第3正極仮想線64A,65Aとする。各正極仮想線62A,63A,64A,65Aの交わる点同士を繋いだ四角形は、各角取辺66,67,68,69がないと仮定した場合の正極本体42の外形である。
Here, the extension line of the positive electrode
第1正極仮想線62A、第3正極仮想線64A,65A、及び、正極タブ側角取辺66,67に囲まれる面を第1仮想面としての正極タブ側仮想面A1,A2とする。正極タブ側仮想面A1,A2は、正極タブ側角取辺66,67の数と同数存在し、本実施形態では2つ存在することになる。2つの正極タブ側仮想面A1,A2のうち、第1正極仮想線62A、第3正極仮想線64A、及び、第1正極タブ側角取辺66に囲まれる正極タブ側仮想面A1を第1正極タブ側仮想面A1とし、第1正極仮想線62A、第3正極仮想線65A、及び、第2正極タブ側角取辺67に囲まれる正極タブ側仮想面A2を第2正極タブ側仮想面A2とする。
The surfaces surrounded by the first positive electrode
第2正極仮想線63A、第3正極仮想線64A,65A、及び、正極底側角取辺68,69に囲まれる面を第2仮想面としての正極底側仮想面A3,A4とする。正極底側仮想面A3,A4は、正極底側角取辺68,69の数と同数存在し、本実施形態では2つ存在することになる。2つの正極底側仮想面A3,A4のうち、第2正極仮想線63A、第3正極仮想線64A、及び、第1正極底側角取辺68に囲まれる正極底側仮想面A3を第1正極底側仮想面A3とし、第2正極仮想線63A、第3正極仮想線65A、及び、第2正極底側角取辺69に囲まれる正極底側仮想面A4を第2正極底側仮想面A4とする。
Surfaces surrounded by the second positive electrode
第1正極タブ側仮想面A1の面積は、第1正極底側仮想面A3の面積より小さく、第2正極タブ側仮想面A2の面積は、第2正極底側仮想面A4の面積より小さい。本実施形態のように、四隅に仮想面A1,A2,A3,A4が存在する場合、正極上辺62と正極下辺63との対向方向に向かい合う仮想面A1,A2,A3,A4について、上記の関係が成り立つ。
The area of the first positive electrode tab side virtual surface A1 is smaller than the area of the first positive electrode bottom side virtual surface A3, and the area of the second positive electrode tab side virtual surface A2 is smaller than the area of the second positive electrode bottom side virtual surface A4. When the virtual surfaces A1, A2, A3, and A4 are present at the four corners as in the present embodiment, the above-described relationship is applied to the virtual surfaces A1, A2, A3, and A4 facing the opposing direction of the positive electrode
各仮想面A1,A2,A3,A4の面積は、正極タブ43からの距離に対応している。本実施形態の各仮想面A1,A2,A3,A4の面積は、正極タブ43から離れているほど大きい。矢印Y4で示すように、正極タブ43から最も離れている第2正極底側仮想面A4の面積が最も大きく、矢印Y2で示すように、第2正極タブ側仮想面A2の面積が2番目に大きい。矢印Y1で示すように正極タブ43に最も近い第1正極タブ側仮想面A1の面積が最も小さく、矢印Y3で示すように、第1正極底側仮想面A3の面積が2番目に小さい。
The area of each virtual plane A1, A2, A3, A4 corresponds to the distance from the
なお、上記した仮想面A1,A2,A3,A4の面積とは、正極本体42が四角形状だったと仮定した場合に、各角取辺66,67,68,69で面取りを行った際に面取りされる面取面積である。
The area of the virtual surfaces A1, A2, A3, and A4 described above is the chamfering when chamfering is performed at each of the chamfered edges 66, 67, 68, and 69 assuming that the positive electrode
次に、負極本体52について説明する。
図5に示すように、本実施形態では、正極本体42と負極本体52とは負極本体52の外形寸法が正極本体42の外形寸法より大きい相似の関係にある。負極本体52の周縁は、正極本体42の周縁から一定寸法L10だけ大きい形状となる。この一定寸法L10は、負極電極51と正極電極41との面積比(容量比)が、負極電極51でのリチウムの析出を抑制するために必要な面積比となるように設定されている。負極本体52の設計を行う際には、正極本体42の設計を行った後に、正極電極41の外縁に一定寸法L10を加えた外縁となるように設計を行う。
Next, the
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the positive electrode
負極本体52は、正極本体42と相似関係なので、簡略化して説明を行う。負極本体52は、正極上辺62に対応する負極上辺72と、正極下辺63に対応する負極下辺73と、正極側辺64,65に対応する負極側辺74,75とを備える。
Since the negative electrode
負極タブ53は、負極上辺72に一体に設けられている。本実施形態では、負極側辺74,75のうち、負極タブ53に近い方の負極側辺74を第1負極側辺74とし、負極タブ53から遠い方の負極側辺75を第2負極側辺75とする。負極上辺72は負極タブ53が設けられた第1辺となり、負極下辺73は第1辺の対辺である第2辺となる。負極側辺74,75は、負極上辺72と負極下辺73とが向かい合う方向に延び、互いに向かい合っている。したがって、負極側辺74,75は、第3辺となる。
The
図4及び図5に示すように、負極上辺72の寸法L11は、正極上辺62の寸法L1より長い。負極下辺73の寸法L12は、正極下辺63の寸法L2より長い。第1負極側辺74の寸法L13は、第1正極側辺64の寸法L3より長い。第2負極側辺75の寸法L14は、第2正極側辺65の寸法L4より長い。
As shown in FIGS. 4 and 5, the dimension L11 of the negative electrode
図5に示すように、負極本体52は、正極面取部46,47,48,49に対応する負極面取部56,57,58,59を備える。負極本体52は、正極タブ側角取辺66,67に対応する負極タブ側角取辺76,77と、正極底側角取辺68,69に対応する負極底側角取辺78,79とを備える。
As shown in FIG. 5, the negative electrode
負極タブ側角取辺76,77は、負極面取部56,57,58,59のうち、負極上辺72の両端に位置する第1負極面取部56、及び、第2負極面取部57を構成している。負極タブ側角取辺76,77は、負極上辺72と負極側辺74,75との間に位置して負極上辺72と負極側辺74,75とを接続している第1角取辺となる。
The negative electrode tab side chamfers 76 and 77 are the first negative electrode chamfered
負極底側角取辺78,79は、負極面取部56,57,58,59のうち、負極下辺73の両端に位置する第3負極面取部58、及び、第4負極面取部59を構成している。負極底側角取辺78,79は、負極下辺73と負極側辺74,75との間に位置して負極下辺73と負極側辺74,75とを接続している第2角取辺となる。
The negative electrode bottom side chamfers 78 and 79 are the third
2つの負極タブ側角取辺76,77のうち、負極上辺72と第1負極側辺74とを繋ぐ負極タブ側角取辺76を第1負極タブ側角取辺76とし、負極上辺72と第2負極側辺75とを繋ぐ負極タブ側角取辺77を第2負極タブ側角取辺77とする。負極タブ側角取辺76,77は、負極上辺72及び負極側辺74,75に対して斜めに交わる辺である。負極上辺72と、第1負極タブ側角取辺76とのなす角度は、鈍角である。第1負極側辺74と第1負極タブ側角取辺76とのなす角度は、鈍角である。負極上辺72と、第2負極タブ側角取辺77とのなす角度は、鈍角である。第2負極側辺75と、第2負極タブ側角取辺77とのなす角度は、鈍角である。即ち、負極タブ側角取辺76,77は、負極上辺72及び負極側辺74,75となす角度が鈍角となる辺である。
Of the two negative electrode tab side corner edges 76 and 77, the negative electrode tab
第1負極タブ側角取辺76と負極上辺72の交点P11と、第1負極タブ側角取辺76と第1負極側辺74の交点P12とを結ぶ線分S11と、負極上辺72とのなす角度は鈍角である。線分S11と、第1負極側辺74とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S11と、第1負極タブ側角取辺76とは同一の線分となる。
A line segment S11 connecting the intersection point P11 of the first negative electrode
第2負極タブ側角取辺77と負極上辺72の交点P13と、第2負極タブ側角取辺77と第2負極側辺75の交点P14とを結ぶ線分S12と、負極上辺72とのなす角度は鈍角である。線分S12と、第2負極側辺75とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S12と、第2負極タブ側角取辺77とは同一の線分となる。
A line segment S12 connecting the intersection point P13 of the second negative electrode
2つの負極底側角取辺78,79のうち、負極下辺73と第1負極側辺74とを繋ぐ負極底側角取辺78を第1負極底側角取辺78とし、負極下辺73と第2負極側辺75とを繋ぐ負極底側角取辺79を第2負極底側角取辺79とする。負極底側角取辺78,79は、負極下辺73及び負極側辺74,75に対して斜めに交わる辺である。負極下辺73と、第1負極底側角取辺78とのなす角度は、鈍角である。第1負極側辺74と第1負極底側角取辺78となす角度は、鈍角である。負極下辺73と、第2負極底側角取辺79とのなす角度は、鈍角である。第2負極側辺75と、第2負極底側角取辺79とのなす角度は、鈍角である。即ち、負極底側角取辺78,79は、負極下辺73及び負極側辺74,75となす角度が鈍角となる辺である。
Of the two negative electrode
第1負極底側角取辺78と負極下辺73の交点P15と、第1負極底側角取辺78と第1負極側辺74の交点P16とを結ぶ線分S13と、負極下辺73とのなす角度は鈍角である。線分S13と、第1負極側辺74とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S13と、第1負極底側角取辺78とは同一の線分となる。
A line segment S13 connecting the intersection point P15 of the first negative electrode bottom
第2負極底側角取辺79と負極下辺73の交点P17と、第2負極底側角取辺79と第2負極側辺75の交点P18とを結ぶ線分S14と、負極下辺73とのなす角度は鈍角である。線分S14と、第2負極側辺75とのなす角度は鈍角である。なお、本実施形態では、線分S14と、第2負極底側角取辺79とは同一の線分となる。
A line segment S14 connecting the intersection P17 of the second negative electrode
負極上辺72の延長線を第1仮想線としての第1負極仮想線72Aとし、負極下辺73の延長線を第2仮想線としての第2負極仮想線73Aとし、各負極側辺74,75の延長線を第3仮想線としての第3負極仮想線74A,75Aとする。各仮想線72A,73A,74A,75Aの交わる点同士を繋いだ四角形は、各角取辺76,77,78,79がないと仮定した場合の負極本体52の外形である。
An extension line of the negative electrode
第1負極仮想線72A、第3負極仮想線74A,75A、及び、負極タブ側角取辺76,77に囲まれる面を第1仮想面としての負極タブ側仮想面A11,A12とする。負極タブ側仮想面A11,A12は、負極タブ側角取辺76,77の数と同数存在し、本実施形態では2つ存在することになる。2つの負極タブ側仮想面A11,A12のうち、第1負極仮想線72A、第3負極仮想線74A、及び、第1負極タブ側角取辺76に囲まれる負極タブ側仮想面A11を第1負極タブ側仮想面A11とする。また、第1負極仮想線72A、第3負極仮想線75A、及び、第2負極タブ側角取辺77に囲まれる負極タブ側仮想面A12を第2負極タブ側仮想面A12とする。
The surfaces surrounded by the first negative electrode
第2負極仮想線73A、第3負極仮想線74A,75A、及び、負極底側角取辺78,79に囲まれる面を第2仮想面としての負極底側仮想面A13,A14とする。負極底側仮想面A13,A14は、負極底側角取辺78,79の数と同数存在し、本実施形態では2つ存在することになる。2つの負極底側仮想面A13,A14のうち、第2負極仮想線73A、第3負極仮想線74A、及び、第1負極底側角取辺78に囲まれる負極底側仮想面A13を第1負極底側仮想面A13とし、第2負極仮想線73A、第3負極仮想線75A、及び、第2負極底側角取辺79に囲まれる負極底側仮想面A14を第2負極底側仮想面A14とする。
Surfaces surrounded by the second negative electrode
第1負極タブ側仮想面A11の面積は、第1負極底側仮想面A13の面積より小さく、第2負極タブ側仮想面A12の面積は、第2負極底側仮想面A14の面積より小さい。本実施形態のように、四隅に仮想面A11,A12,A13,A14が存在する場合、負極上辺72と負極下辺73との対向方向に向かい合う仮想面A11,A12,A13,A14について、上記の関係が成り立つ。
The area of the first negative electrode tab side virtual surface A11 is smaller than the area of the first negative electrode bottom side virtual surface A13, and the area of the second negative electrode tab side virtual surface A12 is smaller than the area of the second negative electrode bottom side virtual surface A14. When the virtual surfaces A11, A12, A13, and A14 exist at the four corners as in the present embodiment, the relationship described above is applied to the virtual surfaces A11, A12, A13, and A14 facing the opposing direction of the negative electrode
各仮想面A11,A12,A13,A14の面積は、負極タブ53からの距離に対応している。本実施形態の各仮想面A11,A12,A13,A14の面積は、負極タブ53から離れているほど大きい。矢印Y14で示すように、負極タブ53から最も離れている第2負極底側仮想面A14の面積が最も大きく、矢印Y12で示すように、第2負極タブ側仮想面A12の面積が2番目に大きい。矢印Y11で示すように負極タブ53に最も近い第1負極タブ側仮想面A11の面積が最も小さく、矢印Y13で示すように、第1負極底側仮想面A13の面積が2番目に小さい。
The area of each virtual plane A11, A12, A13, A14 corresponds to the distance from the
なお、上記した仮想面A11,A12,A13,A14の面積とは、負極本体52が四角形状だったと仮定した場合に、各角取辺76,77,78,79で面取りを行った際に面取りされる面取面積である。
The area of the virtual surfaces A11, A12, A13, and A14 described above is the chamfering when chamfering is performed at each of the chamfered edges 76, 77, 78, and 79, assuming that the
図3に示すように、正極電極41及び負極電極51は、正極上辺62と負極上辺72とが同一方向を向き、かつ、第1正極側辺64と第2負極側辺75とが同一方向を向く態様で積層されている。
As shown in FIG. 3, in the
これにより、図6に示すように、電極組立体40を積層方向から見たときに、正極タブ43と負極タブ53とは、正極上辺62及び負極上辺72に沿う方向の中心位置Cを挟むように位置している。即ち、中心位置Cから偏った位置にタブ43,53は配置されている。
Thus, as shown in FIG. 6, when the
図1及び図2に示すように、電極組立体40は、正極下辺63、及び、負極下辺73が底壁23と向かい合うようにケース20に収容されている。ケース20に収容された状態で、負極下辺73は、図示しない絶縁シートを介して底壁23に向かい合っている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
正極側辺64及び負極側辺74は、図示しない絶縁シートを介して第1側部26に向かい合っている。正極側辺65及び負極側辺75は、図示しない絶縁シートを介して第1側部26に向かい合っている。正極面取部48及び負極面取部58は、ケース隅部24に向かい合っている。正極面取部49及び負極面取部59は、ケース隅部24に向かい合っている。
The
次に、二次電池10の作用について説明する。
各金属箔44,54に設けられた各活物質層45,55は、各金属箔44,54から脱落する場合がある。この際、各金属箔44,54の角に設けられた各活物質層45,55は脱落しやすく、更に、角の角度が小さい程、各活物質層45,55は脱落しやすい。
Next, the operation of the
Each
仮に、正極本体42及び負極本体52が四隅に直角を備える場合、活物質層45,55は脱落しやすい。これに対して、本実施形態の正極本体42及び負極本体52は、面取りを施すことで各角が鈍角となっている。
If the positive electrode
また、製造上、ケース隅部24は、アール状となる。この場合、図2に二点鎖線で示すように、正極本体42、及び、負極本体52を矩形状とした場合、正極本体42、及び、負極本体52の四隅のうち、底壁23側の二つの隅がケース隅部24と干渉し、電極組立体40がケース隅部24に乗り上げるおそれがある。正極本体42、及び、負極本体52がケース隅部24と干渉しないように正極側辺64,65同士の間隔や、負極側辺74,75同士の間隔を短くすることも考えられる。しかしながら、この場合には、二次電池10の容量が低下してしまう。
In addition, the
本実施形態のように、面取部48,49,58,59を設けることで、電極組立体40の外面には、面取部48,49,58,59が連なる面が構成される。この面がケース隅部24と向かい合うことで、ケース隅部24と干渉し得る箇所をケース隅部24から離間させることができる。更に、底側仮想面A3,A4,A13,A14の面積をタブ側仮想面A1,A2,A11,A12の面積よりも大きくしているため、電極組立体40とケース隅部24との干渉の更なる抑制が図られている。なお、本実施形態では、セパレータ81は矩形状であるため、セパレータ81の角はケース隅部24に接触するおそれがある。セパレータ81は、正極電極41や負極電極51に比べて軟らかく、ケース隅部24に倣って変形する。したがって、セパレータ81についてはケース隅部24との干渉を考慮する必要がない。
By providing the chamfered
図6に示すように、二次電池10の放電が行われる際には、正極タブ43から負極タブ53に向けた電流経路で正極電極41及び負極電極51に電流が流れる。この際、正極タブ43からの距離に応じて電流経路の経路長が変化する。電流経路は、正極タブ43から波状に拡がっていく。電極組立体40には、電流経路の経路長に応じて抵抗分布が生じ、経路長の短い電流経路ほど抵抗は低くなる。そして、この抵抗分布にしたがい、正極電極41及び負極電極51には電流分布が生じる。正極タブ43に近いほど電流は大きくなる。
As shown in FIG. 6, when the
また、二次電池10の充電が行われる際には、負極タブ53から正極タブ43に向けた電流経路で正極電極41及び負極電極51に電流が流れる。この場合、負極タブ53に近いほど電流は大きくなる。
Further, when the
正極電極41及び負極電極51では、各タブ43,53から離れているほど電流が弱くなるため、活物質層45,55のうち各タブ43,53から離れている箇所ほど二次電池10の充放電に寄与しないことになる。各仮想面A1,A2,A3,A4,A11,A12,A13,A14の面積は、タブ43,53から遠いほど大きい。即ち、二次電池10の充放電に寄与しない部分ほど仮想面A1,A2,A3,A4,A11,A12,A13,A14の面積は大きいといえる。
In the
したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)正極本体42、及び、負極本体52の各角を鈍角にすることで、活物質層45,55の脱落を抑制している。これにより、活物質層45,55の一部が脱落することによる異物の発生を抑え、異物により電極組立体40が短絡することを抑制することができる。また、底側仮想面A3,A4,A13,A14の面積をタブ側仮想面A1,A2,A11,A12の面積よりも大きくすることで、電極組立体40とケース20との干渉を抑制することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Omission of the active material layers 45 and 55 is suppressed by making each corner of the positive electrode
二次電池10の充放電への寄与が少ない四隅に面取部46,47,48,49,56,57,58,59を設けているため、正極側辺64,65同士の間隔や、負極側辺74,75同士の間隔を短くすることで電極組立体40とケース20との干渉を抑制する場合に比べ、二次電池10の容量の低下は抑えられている。
Since the chamfered
(2)二次電池10の充放電に寄与しない部分ほど仮想面A1,A2,A3,A4,A11,A12,A13,A14の面積を大きくしている。このため、二次電池10の容量の低下を抑えつつ、仮想面A1,A2,A3,A4,A11,A12,A13,A14の面積を大きくすることで活物質層45,55の脱落を抑制することができる。
(2) The area of the virtual planes A1, A2, A3, A4, A11, A12, A13, and A14 is increased as the portion does not contribute to charging / discharging of the
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○底側仮想面A3,A4,A13,A14の面積がタブ側仮想面A1,A2,A11,A12の面積よりも大きければ、各仮想面A1,A2,A3,A4,A11,A12,A13,A14の面積は、タブ43,53との距離に対応していなくてもよい。この場合であっても、面取部46,47,48,49,56,57,58,59を設けることで活物質層45,55の脱落を抑制でき、底側仮想面A3,A4,A13,A14の面積をタブ側仮想面A1,A2,A11,A12の面積よりも大きくすることで電極組立体40とケース20との干渉を抑制することができる。
In addition, you may change embodiment as follows.
If the area of the bottom side virtual surfaces A3, A4, A13, A14 is larger than the area of the tab side virtual surfaces A1, A2, A11, A12, each virtual surface A1, A2, A3, A4, A11, A12, A13, The area of A14 may not correspond to the distance from the
○正極電極41は、正極面取部46,47,48,49を備えていなくてもよい。即ち、正極上辺62及び正極下辺63と正極側辺64,65とは直角に交わっていてもよい。リチウムイオン電池においては、正極電極41の外形寸法は負極電極51の外形寸法よりも小さい。このため、積層方向から見たときの負極電極51の外形内に正極電極41の外形が収まる場合、正極電極41は正極面取部46,47,48,49を備えていなくてもよい。
The
○各面取部46,47,48,49,56,57,58,59は、アール状であってもよい。この場合、各角取辺66,67,68,69,76,77,78,79もアール状となる。各角取辺66,67,68,69,76,77,78,79をアール状とした場合、各線分S1,S2,S3,S4,S11,S12,S13,S14は、各角取辺66,67,68,69,76,77,78,79とは異なる線分となる。また、アール状の面取部と、C面状の面取部とが混在していてもよい。
O Each
○負極電極51の一部は、負極面取部56,57,58,59を備えていなくてもよい。この場合であっても、負極面取部56,57,58,59が設けられた負極電極51からは負極活物質層55の一部が脱落しにくい。全ての負極電極51が負極面取部56,57,58,59を備えていない場合に比べて、異物の発生を抑制することができる。また、全ての負極電極51が負極面取部56,57,58,59を備えていない場合に比べて、電極組立体40とケース20との干渉を抑制することができる。同様に、正極電極41の一部は正極面取部46,47,48,49を備えていなくてもよい。
A part of the
○負極電極51の各仮想面A11,A12,A13,A14の面積は、正極タブ43からの距離が遠いほど大きくてもよい。即ち、「仮想面の面積がタブからの距離に対応している」とは、電極の仮想面の面積が、異なる極性の電極のタブからの距離に比例して大きくなる構成も含む。同様に、正極電極41の各仮想面A1,A2,A3,A4の面積は、負極タブ53からの距離が遠いほど大きくてもよい。
The area of each virtual surface A11, A12, A13, A14 of the
○負極電極51の外形寸法と正極電極41の外形寸法とを同一にしてもよい。
○正極電極41は、正極面取部46,47のうち一方を備えていてもよい。正極電極41は、正極面取部48,49のうち一方を備えていてもよい。負極電極51は、負極面取部56,57のうち一方を備えていてもよい。負極電極51は、負極面取部58,59のうち一方を備えていてもよい。
The outer dimension of the
The
○負極金属箔54の一方の面にのみ負極活物質層55が設けられていてもよい。正極金属箔44の一方の面にのみ正極活物質層45が設けられていてもよい。
○蓄電装置は、キャパシタでもよい。
The negative electrode
○ The power storage device may be a capacitor.
A1,A2,A11,A12…タブ側仮想面(第1仮想面)、A3,A4,A13,A14…底側仮想面(第2仮想面)、10…二次電池(蓄電装置)、20…ケース、23…底壁、24…ケース隅部、25…側壁、40…電極組立体、41…正極電極(電極)、42…正極本体(電極本体)、43…正極タブ(タブ)、44…正極金属箔(金属箔)、45…正極活物質層(活物質層)、46,47,48,49…正極面取部(第1面取部及び第2面取部)、51…負極電極(電極)、52…負極本体(電極本体)、53…負極タブ(タブ)、54…負極金属箔(金属箔)、55…負極活物質層(活物質層)、56,57,58,59…負極面取部(第1面取部及び第2面取部)、62…正極上辺(第1辺)、62A…第1正極仮想線(第1仮想線)、63…正極下辺(第2辺)、63A…第2正極仮想線(第2仮想線)、64,65…正極側辺(第3辺)、64A,65A…第3正極仮想線(第3仮想線)、66,67…正極タブ側角取辺(第1角取辺)、68,69…正極底側角取辺(第2角取辺)、72…負極上辺(第1辺)、72A…第1負極仮想線(第1仮想線)、73…負極下辺(第2辺)、73A…第2負極仮想線(第2仮想線)、74,75…負極側辺(第3辺)、74A,75A…第3負極仮想線(第3仮想線)、76,77…負極タブ側角取辺(第1角取辺)、78,79…負極底側角取辺(第2角取辺)、81…セパレータ。 A1, A2, A11, A12 ... Tab side virtual surface (first virtual surface), A3, A4, A13, A14 ... Bottom side virtual surface (second virtual surface), 10 ... Secondary battery (power storage device), 20 ... Case: 23 ... Bottom wall, 24 ... Case corner, 25 ... Side wall, 40 ... Electrode assembly, 41 ... Positive electrode (electrode), 42 ... Positive electrode body (electrode body), 43 ... Positive electrode tab (tab), 44 ... Positive electrode metal foil (metal foil), 45 ... Positive electrode active material layer (active material layer), 46, 47, 48, 49 ... Positive electrode chamfered portion (first chamfered portion and second chamfered portion), 51 ... Negative electrode (Electrode), 52 ... negative electrode body (electrode body), 53 ... negative electrode tab (tab), 54 ... negative electrode metal foil (metal foil), 55 ... negative electrode active material layer (active material layer), 56, 57, 58, 59 ... negative electrode chamfered portion (first chamfered portion and second chamfered portion), 62 ... positive electrode upper side (first side), 62A ... first positive electrode virtual line (first Imaginary line), 63 ... positive electrode lower side (second side), 63A ... second positive electrode imaginary line (second imaginary line), 64, 65 ... positive electrode side (third side), 64A, 65A ... third positive electrode imaginary line (Third imaginary line), 66, 67 ... positive electrode tab side chamfer (first chamfer), 68, 69 ... positive electrode bottom chamfer (second chamfer), 72 ... negative electrode upper side (first Side), 72A ... first negative electrode virtual line (first virtual line), 73 ... negative electrode lower side (second side), 73A ... second negative electrode virtual line (second virtual line), 74, 75 ... negative electrode side side (first) 3 sides), 74A, 75A ... third negative electrode virtual line (third virtual line), 76, 77 ... negative electrode tab side corner edge (first corner edge), 78, 79 ... negative electrode bottom side edge edge (first edge). Diagonal edge), 81 ... separator.
Claims (3)
前記電極組立体が収容されたケースと、を備え、
前記電極のそれぞれは、金属箔の少なくとも片面に活物質層を設けた電極本体と、前記金属箔からなり、前記電極本体から延びるタブと、を備え、
前記ケースは、底壁と、側壁と、前記底壁と前記側壁とを繋ぐアール状のケース隅部と、を備え、
前記電極の積層方向から見て、前記電極本体は、前記タブが設けられた第1辺と、前記第1辺の対辺であり、前記底壁に向かい合う第2辺と、前記第1辺と前記第2辺とが向かい合う方向に延びるとともに互いに向かい合う一対の第3辺と、前記第1辺と前記第3辺との間に位置して前記第1辺と前記第3辺とを接続する第1角取辺と、前記第2辺と前記第3辺との間に位置して前記第2辺と前記第3辺とを接続する第2角取辺と、を備え、
前記第1辺の延長線を第1仮想線とし、前記第2辺の延長線を第2仮想線とし、前記第3辺の延長線を第3仮想線とすると、
前記第1仮想線、前記第3仮想線、及び、前記第1角取辺に囲まれる第1仮想面の面積は、前記第2仮想線、前記第3仮想線、及び、前記第2角取辺に囲まれる第2仮想面の面積よりも小さい蓄電装置。 An electrode assembly in which positive and negative electrodes are alternately laminated with a separator insulated;
A case in which the electrode assembly is accommodated,
Each of the electrodes comprises an electrode body provided with an active material layer on at least one surface of a metal foil, and a tab made of the metal foil and extending from the electrode body,
The case includes a bottom wall, a side wall, and a rounded case corner connecting the bottom wall and the side wall,
When viewed from the stacking direction of the electrodes, the electrode main body is a first side provided with the tab, a second side opposite to the first side, the second side facing the bottom wall, the first side, and the first side. A pair of third sides extending in a direction facing the second side and facing each other, and a first side located between the first side and the third side and connecting the first side and the third side A chamfered edge, and a second chamfered edge that is located between the second edge and the third edge and connects the second edge and the third edge;
If the extension line of the first side is a first virtual line, the extension line of the second side is a second virtual line, and the extension line of the third side is a third virtual line,
The area of the first imaginary plane surrounded by the first imaginary line, the third imaginary line, and the first chamfer is the second imaginary line, the third imaginary line, and the second chamfer. A power storage device smaller than the area of the second virtual plane surrounded by the side.
前記第2角取辺は、前記第2辺と各第3辺とを接続するように一対設けられている請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。 A pair of the first chamfer edges are provided so as to connect the first edge and each third edge,
3. The power storage device according to claim 1, wherein a pair of the second chamfer edges are provided so as to connect the second edge and the third edges.
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