JP2020170639A - 積層型電池 - Google Patents
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Abstract
Description
膜電極接合体2は、積層された複数の電極板を有する。図2に示す例において、膜電極接合体2は、交互に積層された第1電極板10及び第2電極板20を有する。本実施の形態においては、膜電極接合体2がリチウムイオン二次電池を構成する例について説明する。この例において、第1電極板10は正極板10Xを構成し、第2電極板20は負極板20Yを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第1電極板10及び第2電極板20を交互に積層してなる膜電極接合体2に広く適用され得る。
図示された例においては、負極板20Yが絶縁体30を有している。絶縁体30は、各負極板20Yに含まれる一対の負極活物質層22Yを覆うようにして、設けられている。そして、負極板20Yは、正極板10Xの正極活物質層12Xと積層方向dLに対面する面を、絶縁体30によって形成されている。ただし、図示された絶縁体30に代えて或いは図示された絶縁体30に加えて、各正極板10Xに含まれる一対の正極活物質層12Xを覆う絶縁体30を設置することも可能である。
タブ16,26は、複数の電極板のうち少なくとも一つの電極板に電気的に接続されている。図2に示す例において、タブ16,26は、正極板10Xと電気的に接続した第1タブ16と、負極板20Yと電気的に接続した第2タブ26と、を有する。図2に示すように、第1タブ16は、正極集電体11Xに電気的に接続されている。また、図2に示すように、第2タブ26は、負極集電体21Yに電気的に接続されている。
シーラント18,28は、外装体3と溶着可能な材料から構成された部材である。シーラント18,28の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。シーラント18,28の厚みは、例えば0.05mm以上であり、0.4mm以下であってもよい。
外装体3は、膜電極接合体2を外部から封止するための包装材である。外装体3は、図1に示すように、膜電極接合体2の上側に位置するシート状の第1部材4と、膜電極接合体2の下側に位置するシート状の第2部材5と、を有する。第1部材4及び第2部材5は、平面視において膜電極接合体2を囲むように外縁に沿って互いに接合されている。
膜電極接合体準備工程においては、交互に積層された第1電極板10及び第2電極板20を有する膜電極接合体2を準備する。膜電極接合体準備工程は、正極板10X(第1電極板10)および負極板20Y(第2電極板20)をそれぞれ作製する工程と、正極板10X(第1電極板10)および負極板20Y(第2電極板20)を交互に積層する工程と、を含んでいる。
タブ取付工程においては、まず、第1シーラント18及び第2シーラント28が設けられた第1タブ16及び第2タブ26を準備する。続いて、第1シーラント18が第1方向d1において正極集電体11Xの第1接続領域a1と対向するよう、第1タブ16に対する膜電極接合体2の位置合わせを行う。位置合わせの後、抵抗溶接や超音波溶接などによって第1タブ16を溶接部40において正極集電体11Xの第1接続領域a1に取り付ける。これによって、第1タブ16を正極集電体11Xに電気的に接続させることができる。同様にして、第2タブ26を溶接部40において負極集電体21Yの第2接続領域a2に取り付けて、第2タブ26を負極集電体21Yに電気的に接続させる。
収容工程においては、まず、第1タブ16及び第2タブ26が取り付けられた膜電極接合体2を第1部材4と第2部材5との間に配置する。続いて、第1タブ16及び第2タブ26を外部に延び出させた状態で、第1部材4及び第2部材5の周縁に沿って、第1部材4の内面と第2部材5の内面とを熱溶着などによって接合し、封止領域7を形成する。これによって、図1に示すように、膜電極接合体2を外装体3の内部に収容することができる。また、外装体3の内部に電解液を供給する。外装体3の内部への電解液の供給は、例えば以下のように行う。まず、第1部材4及び第2部材5の周縁に沿って第1部材4の内面と第2部材5の内面とを接合する際に、第1部材4及び第2部材5の周縁の一部に、第1部材4の内面と第2部材5の内面とが接合されていない開口を残す。次に、開口を通じて、第1部材4と第2部材5との間に電解液を供給する。最後に、開口において第1部材4の内面と第2部材5の内面とを接合する。以上の方法によって、外装体3の内部への膜電極接合体2の収容及び電解液の供給を行った上で、外装体3を封止することができる。
上記の前提のもと、比較例として、タブ16,26の内側部分161,261の隅部に丸みがつけられていない場合について考える。図7は、比較例に係る積層型電池の第1タブ16の周辺の部分を、正極板10Xの第1タブ16が取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。なお、図7においては、外装体3が二点鎖線で表されている。図7に示す例において、第1辺16bと第3辺16dとの間、及び第2辺16cと第3辺16dとの間に位置する隅部161aは、丸みがつけられておらず、角ばっている。この場合、外装体3のうち平面視に置いて隅部161aの角ばった部分に重なる部分に大きな応力が加わり、ダメージを受けるおそれがあった。この結果、タブ16の隅部161aが、第2部材5の熱可塑性樹脂層5bを破ってしまうおそれがあった。このように、タブ16,26の内側部分161,261の隅部に丸みがつけられていない場合には、タブ16,26が外装体3にダメージを与え、外装体3の熱可塑性樹脂層4b,5bを破ってしまうおそれがあった。この場合、収容空間6a内の成分と外装体3の基材4a,5aを形成する成分とが反応してしまう可能性があった。一例として、積層型電池がリチウムイオン二次電池であり、外装体3の基材4a,5aを形成する金属がアルミニウムである場合には、収容空間6a内のリチウムを含む電解液が支持基材のアルミニウムに液絡して、アルミニウムとリチウムとが合金化する可能性があった。
積層型電池1は、タブ16,26の内側部分161,261上に設けられており、絶縁性を有する被覆部材をさらに備えてもよい。図8は、本変形例に係る被覆部材を備える積層型電池1について、第1タブ16の内側部分161の周辺の部分を示す断面図である。図9は、本変形例に係る被覆部材を備える積層型電池1について、第1タブ16の周辺の部分を、正極板10Xの第1タブ16が取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。なお、図9においては、外装体3が二点鎖線で表されている。また、図9においては、後述する第1被覆部材51に覆われている構成要素が破線で表されている。また、図9においては、後述する溶接痕41について具体的な形状は図示されず、溶接痕41が分布する範囲がハッチングで表されている。図8及び図9に示す例においては、第1タブ16の内側部分161の溶接部40が溶接痕41を含み、第1被覆部材51が、隅部161a及び溶接痕41を覆うように設けられている。
上述の変形例においては、被覆部材が、タブ16,26の溶接痕41及び隅部を覆うように設けられる例について説明した。しかしながら、被覆部材の形態は、これに限られない。例えば、被覆部材50は、溶接痕41を覆い、隅部は覆っていなくてもよい。また、被覆部材は、隅部を覆い、溶接痕41は覆っていなくてもよい。
上述の各変形例においては、被覆部材が、粘着層53と、絶縁性基材層54と絶縁性固形物含有層55とを含む例について説明した。しかしながら、被覆部材の構成は、これに限られない。例えば図11に示すように、第1被覆部材51は、第1タブ16の内側部分161上に設けられている粘着層53と、粘着層53上に設けられている絶縁性基材層54と、を含み、絶縁性固形物含有層を含まなくてもよい。また、第2被覆部材は、図11に示す第1被覆部材51と同様の構造を有してもよい。
2 膜電極接合体
3 外装体
4 第1部材
4a 基材
4b 熱可塑性樹脂層
5 第2部材
5a 基材
5b 熱可塑性樹脂層
6 収容領域
6a 収容空間
7 封止領域
8 接合部
10 第1電極板
10X 正極板
11 第1電極集電体
11X 正極集電体
11a 第1面
11b 第2面
12 第1電極活物質層
12X 正極活物質層
16 第1タブ
161 内側部分
161a 隅部
162 外側部分
18 第1シーラント
20 第2電極板
20Y 負極板
21 第2電極集電体
21Y 負極集電体
21a 第1面
21b 第2面
22 第2電極活物質層
22Y 負極活物質層
26 第2タブ
261 内側部分
262 外側部分
28 第2シーラント
30 絶縁体
40 溶接部
41 溶接痕
51 第1被覆部材
53 粘着層
54 絶縁性基材層
55 絶縁性固形物含有層
Claims (7)
- 積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を収容した外装体と、
少なくとも一つの前記電極板に電気的に接続され、前記外装体の内部に位置する内側部分と、前記外装体の外部まで延びる外側部分と、を有するタブと、を備え、
前記タブの前記内側部分は、丸みがつけられている隅部を含む、積層型電池。 - 前記隅部は、2mm以上の曲率半径を有する、請求項1に記載の積層型電池。
- 前記タブの前記内側部分は、少なくとも一つの前記電極板に溶接されている溶接部を含み、
前記溶接部は、前記電極板側へ凹んでいる溶接痕を含み、
前記積層型電池は、前記溶接痕を覆うように、前記タブの前記内側部分上に設けられており、絶縁性を有する被覆部材をさらに備える、請求項1又は2に記載の積層型電池。 - 前記被覆部材は、前記隅部を覆うように設けられている、請求項3に記載の積層型電池。
- 前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている粘着層と、前記粘着層上に設けられている絶縁性基材層と、を含む、請求項3又は4に記載の積層型電池。
- 前記被覆部材は、前記絶縁性基材層上に設けられている絶縁性固形物含有層をさらに含む、請求項5に記載の積層型電池。
- 前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている絶縁性固形物含有層を含む、請求項3又は4に記載の積層型電池。
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