JP2021174726A - Power storage cell and power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電セル及び蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to a power storage cell and a power storage device.
特許文献1には、電解質層を介して互いに対向する一対の電極と、一対の電極の縁部間に配置された枠体と、枠体を一対の電極に接合する絶縁性のシール部材と、を備える蓄電セルが開示されている。金属材料により構成された枠体によれば、樹脂材料により構成された枠体に比べて、一対の電極の間隔が確実に保持される。 Patent Document 1 describes a pair of electrodes facing each other via an electrolyte layer, a frame body arranged between the edges of the pair of electrodes, and an insulating sealing member for joining the frame body to the pair of electrodes. A storage cell comprising the above is disclosed. According to the frame made of the metal material, the distance between the pair of electrodes is surely maintained as compared with the frame made of the resin material.
特許文献1に記載の蓄電セルでは、金属材料の表面が絶縁処理されるので、金属材料を通じた電極間の短絡を抑制できる。しかしながら、絶縁処理として、金属材料の表面を樹脂で被覆する方法では、樹脂材料の使用量が増大する。 In the power storage cell described in Patent Document 1, since the surface of the metal material is insulated, a short circuit between the electrodes through the metal material can be suppressed. However, as an insulating treatment, a method of coating the surface of a metal material with a resin increases the amount of the resin material used.
本開示の目的は、電極間の間隔を確実に保持すると共に、電極間の短絡及び樹脂材料の使用量を低減する蓄電セル及び蓄電装置の提供である。 An object of the present disclosure is to provide a power storage cell and a power storage device that reliably maintain the distance between electrodes and reduce short circuits between electrodes and the amount of resin material used.
本開示に係る蓄電セルは、集電体と、集電体の第1面に設けられた活物質層と、をそれぞれ有し、活物質層同士が互いに対向するように配置された一対の電極と、一対の電極間に配置され、一対の活物質層間に介在するセパレータと、一対の電極間に配置され、一対の集電体の面方向の縁部間を接続すると共に、活物質層を取り囲むスペーサと、を備え、スペーサは、断面矩形状の金属製の芯材と、芯材を覆う絶縁性樹脂層と、を有し、芯材は、縁部と絶縁性樹脂層を介してそれぞれ対向する一対の対向面と、内側面と、外側面と、を有し、絶縁性樹脂層は、一対の対向面をそれぞれ覆う一対の第1樹脂部と、一対の第1樹脂部の内縁から内側面上に延在する一対の第2樹脂部と、を有し、一対の第1樹脂部は、縁部とそれぞれ接しており、一対の第2樹脂部は、互いに離間している。 The power storage cell according to the present disclosure has a current collector and an active material layer provided on the first surface of the current collector, and a pair of electrodes arranged so that the active material layers face each other. And, a separator arranged between the pair of electrodes and interposed between the pair of active material layers and a separator arranged between the pair of electrodes to connect the edges of the pair of current collectors in the surface direction and to form the active material layer. A spacer that surrounds the spacer is provided, and the spacer has a metal core material having a rectangular cross section and an insulating resin layer that covers the core material, and the core material is provided via an edge portion and an insulating resin layer, respectively. The insulating resin layer has a pair of facing surfaces facing each other, an inner surface surface, and an outer surface surface, and the insulating resin layer is formed from a pair of first resin portions covering the pair of facing surfaces and an inner edge of the pair of first resin portions. It has a pair of second resin portions extending on the inner side surface, the pair of first resin portions are in contact with the edge portions, and the pair of second resin portions are separated from each other.
上記蓄電セルでは、スペーサは、金属製の芯材を有する。これにより、電極間の間隔を確実に保持することができる。スペーサは、芯材を覆う絶縁性樹脂層を更に有する。絶縁性樹脂層は、芯材の一対の対向面に設けられた一対の第1樹脂部を有する。これにより、芯材と一対の電極との間を電気的に絶縁することができる。絶縁性樹脂層は、一対の第1樹脂部の内縁から芯材の内側面上に延在する一対の第2樹脂部を更に有する。これにより、芯材の内側面側において、芯材と一対の電極との間の沿面距離を長くすることができ、その結果、電極間における短絡の発生を抑制することができる。一対の第2樹脂部は、互いに離間している。これにより、芯材の内側面側において、電極間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。 In the storage cell, the spacer has a metal core material. As a result, the distance between the electrodes can be reliably maintained. The spacer further has an insulating resin layer that covers the core material. The insulating resin layer has a pair of first resin portions provided on a pair of facing surfaces of the core material. This makes it possible to electrically insulate between the core material and the pair of electrodes. The insulating resin layer further has a pair of second resin portions extending from the inner edge of the pair of first resin portions on the inner side surface of the core material. As a result, the creepage distance between the core material and the pair of electrodes can be increased on the inner side surface side of the core material, and as a result, the occurrence of a short circuit between the electrodes can be suppressed. The pair of second resin portions are separated from each other. As a result, it is possible to reduce the amount of the resin material that constitutes the insulating resin layer while suppressing the occurrence of a short circuit between the electrodes on the inner side surface side of the core material.
絶縁性樹脂層は、一対の第1樹脂部の外縁から外側面上に延在する一対の第3樹脂部を更に有し、一対の第3樹脂部は、互いに離間していてもよい。この場合、芯材の内側面側及び外側面側の両方において、芯材と一対の電極との間の沿面距離を長くすることができる結果、電極間における短絡の発生を更に抑制することができる。一対の第3樹脂部は、互いに離間している。これにより、芯材の内側面側及び外側面側の両方において、電極間における短絡の発生を更に抑制しながら、絶縁性樹脂層を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。 The insulating resin layer further has a pair of third resin portions extending from the outer edge of the pair of first resin portions on the outer surface, and the pair of third resin portions may be separated from each other. In this case, the creepage distance between the core material and the pair of electrodes can be increased on both the inner side surface side and the outer side surface side of the core material, and as a result, the occurrence of a short circuit between the electrodes can be further suppressed. .. The pair of third resin portions are separated from each other. As a result, it is possible to reduce the amount of the resin material constituting the insulating resin layer while further suppressing the occurrence of short circuits between the electrodes on both the inner side surface side and the outer side surface side of the core material.
本開示に係る蓄電セルは、集電体と、集電体の第1面に設けられた活物質層と、をそれぞれ有し、活物質層同士が互いに対向するように配置された一対の電極と、一対の電極間に配置され、一対の活物質層間に介在するセパレータと、一対の電極間に配置され、一対の集電体の面方向の縁部間を接続すると共に、活物質層を取り囲むスペーサと、を備え、スペーサは、断面矩形状の金属製の芯材と、芯材を覆う絶縁性樹脂層と、を有し、芯材は、縁部と絶縁性樹脂層を介してそれぞれ対向する一対の対向面と、内側面と、外側面と、を有し、絶縁性樹脂層は、一対の対向面をそれぞれ覆う一対の第1樹脂部と、一対の第1樹脂部の外縁から外側面上に延在する一対の第3樹脂部と、を有し、一対の第1樹脂部は、縁部とそれぞれ接しており、一対の第3樹脂部は、互いに離間している。 The power storage cell according to the present disclosure has a current collector and an active material layer provided on the first surface of the current collector, and a pair of electrodes arranged so that the active material layers face each other. And, a separator arranged between the pair of electrodes and interposed between the pair of active material layers and a separator arranged between the pair of electrodes to connect the edges of the pair of current collectors in the surface direction and to form the active material layer. A spacer that surrounds the spacer is provided, and the spacer has a metal core material having a rectangular cross section and an insulating resin layer that covers the core material, and the core material is provided via an edge portion and an insulating resin layer, respectively. The insulating resin layer has a pair of facing surfaces facing each other, an inner surface surface, and an outer surface surface, and the insulating resin layer is formed from a pair of first resin portions covering the pair of facing surfaces and an outer edge of the pair of first resin portions. It has a pair of third resin portions extending on the outer side surface, the pair of first resin portions are in contact with the edge portions, and the pair of third resin portions are separated from each other.
上記蓄電セルでは、スペーサは、金属製の芯材を有する。これにより、電極間の間隔を確実に保持することができる。スペーサは、芯材を覆う絶縁性樹脂層を更に有する。絶縁性樹脂層は、芯材の一対の対向面に設けられた一対の第1樹脂部を有する。これにより、芯材と一対の電極との間を電気的に絶縁することができる。絶縁性樹脂層は、一対の第1樹脂部の外縁から芯材の外側面上に延在する一対の第3樹脂部を更に有する。これにより、芯材の外側面側において、芯材と一対の電極との間の沿面距離を長くすることができ、その結果、電極間における短絡の発生を抑制することができる。一対の第3樹脂部は、互いに離間している。これにより、芯材の外側面側において、電極間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。 In the storage cell, the spacer has a metal core material. As a result, the distance between the electrodes can be reliably maintained. The spacer further has an insulating resin layer that covers the core material. The insulating resin layer has a pair of first resin portions provided on a pair of facing surfaces of the core material. This makes it possible to electrically insulate between the core material and the pair of electrodes. The insulating resin layer further has a pair of third resin portions extending from the outer edge of the pair of first resin portions on the outer surface of the core material. As a result, the creepage distance between the core material and the pair of electrodes can be increased on the outer surface side of the core material, and as a result, the occurrence of a short circuit between the electrodes can be suppressed. The pair of third resin portions are separated from each other. As a result, it is possible to reduce the amount of the resin material that constitutes the insulating resin layer while suppressing the occurrence of a short circuit between the electrodes on the outer surface side of the core material.
絶縁性樹脂層は、絶縁性フィラーを含んでもよい。この場合、絶縁性樹脂層の厚さが確保され易い。 The insulating resin layer may contain an insulating filler. In this case, the thickness of the insulating resin layer can be easily secured.
セパレータは、絶縁性樹脂層に固定された固定部を有していてもよい。この場合、セパレータの位置ずれを抑制することができる。 The separator may have a fixing portion fixed to the insulating resin layer. In this case, the displacement of the separator can be suppressed.
本開示に係る蓄電装置は、上記蓄電セルが積層された積層体を備える。 The power storage device according to the present disclosure includes a laminated body in which the above power storage cells are laminated.
上記蓄電装置では、上記蓄電セルが積層された積層体を備えるので、電極間の間隔を確実に保持すると共に、電極間の短絡及び樹脂材料の使用量を低減することができる。 Since the power storage device includes a laminated body in which the power storage cells are laminated, it is possible to reliably maintain the distance between the electrodes and reduce short circuits between the electrodes and the amount of resin material used.
本開示によれば、電極間の間隔を確実に保持すると共に、電極間の短絡及び樹脂材料の使用量を低減する蓄電セル及び蓄電装置を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a power storage cell and a power storage device that reliably maintain the distance between electrodes and reduce short circuits between electrodes and the amount of resin material used.
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate description is omitted.
図1に示される蓄電装置1は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置1は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置1は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置1がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。 The power storage device 1 shown in FIG. 1 is a power storage module used for batteries of various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles. The power storage device 1 is a secondary battery such as a nickel hydrogen secondary battery or a lithium ion secondary battery. The power storage device 1 may be an electric double layer capacitor or an all-solid-state battery. In this embodiment, a case where the power storage device 1 is a lithium ion secondary battery is illustrated.
蓄電装置1は、複数の蓄電セル2がスタック(積層)されたセルスタック3(積層体)を備える。以下では、複数の蓄電セル2の積層方向を単に積層方向とも言う。各蓄電セル2は、図1及び図2に示されるように、正極11と、負極12と、セパレータ13と、スペーサ14とを備える。
The power storage device 1 includes a cell stack 3 (laminated body) in which a plurality of
正極11及び負極12は、積層方向において互いに対向して配置されている。正極11及び負極12の対向方向Dは、積層方向と一致している。正極11及び負極12は、例えば積層方向から見て矩形状の電極である。正極11は、集電体21と、正極活物質層23(活物質層)とを備える。集電体21は、互いに反対を向く第1面21a及び第2面21bと、面方向の縁部21cとを有している。第1面21aには、正極活物質層23が設けられている。第2面21bには、正極活物質層23が設けられていない。縁部21cには、第1面21a側及び第2面21b側のいずれにおいても、正極活物質層23が設けられていない。換言すると、第1面21aは、正極活物質層23が設けられていない領域を縁部21cに有している。縁部21cは、対向方向Dから見て、集電体21において正極活物質層23が設けられた領域の外側に位置している。
The
負極12は、集電体22と、負極活物質層24(活物質層)とを備える。集電体22は、互いに反対を向く第1面22a及び第2面22bと、面方向の縁部22cとを有している。第1面22aには、負極活物質層24が設けられている。第2面22bには、負極活物質層24が設けられていない。縁部22cには、第1面22a側及び第2面22b側のいずれにおいても、負極活物質層24が設けられていない。換言すると、第1面22aは、負極活物質層24が設けられていない領域を縁部22cに有している。縁部22cは、対向方向Dから見て、集電体22において負極活物質層24が設けられた領域の外側に位置している。
The
正極11及び負極12は、正極活物質層23及び負極活物質層24が対向方向Dにおいて互いに対向するように配置されている。本実施形態では、正極活物質層23及び負極活物質層24は、いずれも対向方向Dから見て矩形状に形成されている。負極活物質層24は、正極活物質層23よりも一回り大きく形成されている。対向方向Dから見て、正極活物質層23の全体が負極活物質層24の外縁の内側に位置している。
The
集電体21の第2面21bと集電体22の第2面22bとが互いに接するように、蓄電セル2がスタックされることによって、セルスタック3が構成される。これにより、複数の蓄電セル2が電気的に直列に接続される。セルスタック3では、積層方向において互いに隣り合う蓄電セル2,2においては、一方の蓄電セル2の集電体21と、他方の蓄電セル2の集電体22とが互いに接する。
The cell stack 3 is formed by stacking the
セルスタック3では、積層方向において互いに隣り合う蓄電セル2,2により、互いに接する集電体21及び集電体22を1つの集電体とする疑似的なバイポーラ電極10が形成される。積層方向の一端には、集電体21を含む終端電極(本実施形態では正極終端電極)が配置される。積層方向の他端には、集電体22を含む終端電極(本実施形態では負極終端電極)が配置される。
In the cell stack 3, the
集電体21,22は、導電性を示す板状部材である。集電体21,22は、例えば、金属、合金、導電性樹脂、及び導電性セラミックスの少なくとも一つを含む。金属を含む板状部材の一種である金属箔は、例えば、銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、もしくはニッケル箔である。機械的強度を確保する観点から、集電体21,22は、ステンレス鋼箔(例えばJIS G 4305:2015にて規定されるSUS304、SUS316、SUS301等)であってもよい。集電体21,22は、上記金属の合金箔であってもよい。集電体21が合金箔である場合(すなわち、集電体21がアルミニウム箔ではない場合)、その表面にアルミニウムが被覆されていてもよい。すなわち、集電体21の表面は、アルミニウム等の金属を含んでもよい。集電体22が合金箔である場合(すなわち、集電体22が銅箔ではない場合)、その表面に銅等の金属が被覆されていてもよい。すなわち、集電体22の表面は、銅等の金属を含んでもよい。
The
正極活物質層23は、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等の正極活物質を含む。複合酸化物の組成には、例えば鉄、マンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも1つと、リチウムとが含まれる。複合酸化物の例には、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、LiCoO2、LiNiMnCoO2等が挙げられる。
The positive electrode
負極活物質層24は、例えば黒鉛、人造黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素等の負極活物質を含む。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン(ケイ素)及びスズが挙げられる。
The negative electrode
正極活物質層23及び負極活物質層24には、活物質のほか、結着剤及び導電助剤が含まれ得る。結着剤は、活物質又は導電助剤を互いに繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たす。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等の導電性材料であり、電気伝導性を高めることができる。粘度調整溶媒には、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等が用いられる。
The positive electrode
正極活物質層23及び負極活物質層24を第1面21a,22aに形成するには、例えばロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法等の従来から公知の方法が用いられる。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリー状の活物質層形成用組成物を製造し、当該活物質層形成用組成物を第1面21a,22aに塗布後、乾燥する。溶剤は、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水である。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮してもよい。
In order to form the positive electrode
セパレータ13は、正極11と負極12との間に配置され、正極活物質層23と負極活物質層24との間に介在する。セパレータ13は、積層方向から見て、正極活物質層23及び負極活物質層24よりも一回り大きく、かつ集電体21,22よりも一回り小さい矩形状をなしている。セパレータ13は、蓄電セル2をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極10,10間の短絡を防止する。
The
セパレータ13は、積層方向において正極活物質層23及び負極活物質層24の少なくとも一方に重なる本体部13aと、積層方向において正極活物質層23及び負極活物質層24のいずれとも重ならない縁部13bとを有する。本体部13aは、積層方向から見て略矩形状を呈する。縁部13bは、積層方向から見て本体部13aを囲うように設けられ、略矩形枠形状を呈する。セパレータ13は、スペーサ14に接着等により固定されていない。本実施形態では、セパレータ13の縁部13bは、スペーサ14に接触している。
The
セパレータ13は、例えばシート状に形成されている。セパレータ13としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ13は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。多層構造としては、例えば、接着層、耐熱層となるセラミック層を有していてもよい。セパレータ13は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。
The
スペーサ14は、正極11と負極12との間に配置され、正極11と負極12との間の間隔を保持するための部材である。スペーサ14は、縁部21cと負極12の縁部22cとの間に配置され、縁部21cと縁部22cとの間を接続している。スペーサ14は、対向方向Dから見て矩形の枠状をなしており、正極活物質層23及び負極活物質層24を取り囲んでいる。スペーサ14の内側面は、正極活物質層23及び負極活物質層24側の側面である。スペーサ14は、正極活物質層23及び負極活物質層24から離間している。本実施形態では、スペーサ14は、区切れのない連続した枠状をなしている。
The
蓄電セル2では、集電体21、集電体22、及びスペーサ14により空間Sが画定されている。空間Sには、図示しない電解液が収容されている。電解液は、例えばカーボネート系又はポリカーボネート系の電解液である。電解液に含まれる支持塩は、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えば、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、もしくは、これらの混合物である。
In the
スペーサ14は、断面矩形状の金属製の芯材15と、芯材15を覆う絶縁性樹脂層16と、を有する。芯材15は、例えば、銅、アルミニウム、又は、ステンレス鋼(例えばJIS G 4305:2015にて規定されるSUS304、SUS316、SUS301等)等の金属からなる。本実施形態では、芯材15は、区切れのない連続した枠状をなし、スペーサ14の全周にわたって設けられている。
The
芯材15は、一対の対向面15a,15bと、内側面15cと、外側面15dと、を有する。一対の対向面15a,15bは、対向方向Dにおいて互いに逆方向を向いている。対向面15aは、対向方向Dにおいて絶縁性樹脂層16を介して正極11の縁部21cと対向する。対向面15bは、対向方向Dにおいて絶縁性樹脂層16を介して負極12の縁部22cと対向する。
The
内側面15c及び外側面15dは、対向方向Dに交差(ここでは、直交)する方向において互いに逆方向を向いている。内側面15cは、蓄電セル2の内側を向いている。内側面15cは、正極活物質層23及び負極活物質層24側の側面である。内側面15cは、4つの平面が互いに接続されて矩形の枠状に構成されている。セパレータ13の全体は、対向方向Dから見て、内側面15cよりも内側に配置されている。換言すると、セパレータ13は、対向方向Dから見て、内側面15cの内側のみに配置されている。外側面15dは、蓄電セル2の外側を向いている。外側面15dは、内側面15cの反対側の側面である。外側面15dは、4つの平面が互いに接続されて矩形の枠状に構成されている。
The
絶縁性樹脂層16は、例えば、ポリプロピレン(PP)及びポリエチレン(PE)等の電気絶縁性を有する樹脂材料からなる。絶縁性樹脂層16は、電気絶縁性を有している。絶縁性樹脂層16は、正極11と芯材15との間における短絡を抑制すると共に、負極12と芯材15との間における短絡を抑制する。この結果、正極11と負極12との間における短絡が抑制される。
The insulating
絶縁性樹脂層16は、一対の第1樹脂部16a,16bと、一対の第2樹脂部16c,16dと、一対の第3樹脂部16e,16fと、を有する。一対の第1樹脂部16a,16bは、芯材15を介して互いに対向し、一対の対向面15a,15bを覆っている。第1樹脂部16aは、対向面15aに設けられ、対向面15aの全体を覆っている。第1樹脂部16aは、正極11と芯材15との間における短絡を抑制している。第1樹脂部16aは、縁部21cと接している。第1樹脂部16aは、対向面15aを縁部21cに接着させる接着剤として機能している。
The insulating
第1樹脂部16bは、対向面15bに設けられ、対向面15bの全体を覆っている。第1樹脂部16bは、負極12と芯材15との間における短絡を抑制している。第1樹脂部16bは、縁部22cと接している。第1樹脂部16bは、対向面15bを縁部22cに接着させる接着剤として機能している。
The
一対の第2樹脂部16c,16dは、内側面15cに設けられている。第2樹脂部16cは、第1樹脂部16aと接続され、第1樹脂部16aの内縁a1から内側面15c上に延在している。第2樹脂部16cは、内側面15cの対向面15a寄りの部分を覆っている。第2樹脂部16dは、第1樹脂部16bと接続され、第1樹脂部16bの内縁b1から内側面15c上に延在している。第2樹脂部16dは、内側面15cの対向面15b寄りの部分を覆っている。
The pair of
一対の第2樹脂部16c,16dは、対向方向Dにおいて互いに離間している。したがって、内側面15cは、一対の第2樹脂部16c,16dから露出した露出領域を有している。上述のように、内側面15cは、矩形の枠状に構成されている。内側面15cの露出領域は、内側面15cの全周にわたって連続している。内側面15cの露出領域には、セパレータ13の縁部13bが接触している。
The pair of
一対の第3樹脂部16e,16fは、外側面15dに設けられている。第3樹脂部16eは、第1樹脂部16aと接続され、第1樹脂部16aの外縁a2から外側面15d上に延在している。第3樹脂部16eは、外側面15dの対向面15a寄りの部分を覆っている。第3樹脂部16fは、第1樹脂部16bと接続され、第1樹脂部16bの外縁b2から外側面15d上に延在している。第3樹脂部16fは、外側面15dの対向面15b寄りの部分を覆っている。
The pair of
一対の第3樹脂部16e,16fは、対向方向Dにおいて互いに離間している。したがって、外側面15dは、一対の第3樹脂部16e,16fから露出した露出領域を有している。外側面15dの露出領域は、外側面15dの全周にわたって連続している。
The pair of
本実施形態では、第1樹脂部16a、第2樹脂部16c、及び第3樹脂部16eは、互いに接続され、一体的に形成されている。第1樹脂部16b、第2樹脂部16d、及び第3樹脂部16fは、互いに接続され、一体的に形成されている。第2樹脂部16cと第3樹脂部16eとは、芯材15を介して互いに対向している。第2樹脂部16dと第3樹脂部16fとは、芯材15を介して互いに対向している。
In the present embodiment, the
第1樹脂部16aの厚さは、正極11と芯材15との間における短絡を抑制できる範囲で設定されている。第1樹脂部16bの厚さは、負極12と芯材15との間における短絡を抑制できる範囲で設定される。第1樹脂部16a,16bの厚さは、例えば、100μm以上200μm以下である。第2樹脂部16c,16dの厚さ、及び、第3樹脂部16e,16fの厚さは、例えば、第1樹脂部16a,16bの厚さと同等である。
The thickness of the
スペーサ14は、例えば、絶縁性樹脂層16が溶着されることにより、縁部21c及び縁部22cに固定されている。絶縁性樹脂層16は、例えば、液状の樹脂材料を芯材15の表面に塗布することにより形成されてもよいし、シート状の樹脂材料を芯材の表面に貼付することにより形成されてもよい。
The
絶縁性樹脂層16は、電気絶縁性を有する絶縁性フィラーを含んでいる。絶縁性フィラーは、例えば、シリカ等からなる粒子、又は、ポリエステル等からなるシート状の織布又は不織布である。絶縁性フィラーは、耐熱性を有している。絶縁性フィラーの溶融温度は、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い。このため、絶縁性樹脂層16が正極11及び負極12に溶着される際、絶縁性樹脂層16が溶けて薄くなることが抑制される。
The insulating
絶縁性フィラーは、少なくとも第1樹脂部16a,16bに含まれている。絶縁性フィラーは、例えば、第1樹脂部16a,16bの全体に含まれている。絶縁性フィラーは、特に、第1樹脂部16aにおいて、縁部21cと対向面15aとの間の間隔を保持するためのスペーサとして機能していると共に、第1樹脂部16bにおいて、縁部22cと対向面15bとの間の間隔を保持するためのスペーサとして機能する。
The insulating filler is contained in at least the
以上説明したように、蓄電装置1及び蓄電セル2では、スペーサ14は、芯材15を有する。これにより、正極11と負極12との間の間隔を確実に保持することができる。スペーサ14は、芯材15を覆う絶縁性樹脂層16を更に有する。絶縁性樹脂層16は、芯材15の対向面15a,15bに設けられた第1樹脂部16a,16bを有する。これにより、芯材15と正極11との間を電気的に絶縁すると共に、芯材15と負極12との間を電気的に絶縁することができる。絶縁性樹脂層16は、第1樹脂部16a,16bの内縁a1,b1から芯材15の内側面15c上に延在する第2樹脂部16c,16dを更に有する。これにより、内側面15c側において、芯材15と正極11との間の沿面距離を長くすることができると共に、芯材15と負極12との間の沿面距離を長くすることができる。よって、内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制することができる。第2樹脂部16c,16dは、互いに離間している。これにより、内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。
As described above, in the power storage device 1 and the
絶縁性樹脂層16は、第1樹脂部16a,16bの外縁a2,b2から外側面15d上に延在する第3樹脂部16e,16fを更に有する。第3樹脂部16e,16fは、互いに離間する。これにより、外側面15d側においても、芯材15と正極11及び負極12のそれぞれとの間の沿面距離を、芯材15の内側面15c側及び外側面15d側の両方において長くすることができる。よって、外側面15d側においても、正極11と負極12との間における短絡の発生を更に抑制することができる。第3樹脂部16e,16fは、互いに離間している。これにより、外側面15d側においても、正極11と負極12との間における短絡の発生を更に抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。
The insulating
例えば、絶縁性樹脂層16が第1樹脂部16a,16bしか有さない場合、芯材15の角部にバリ等が存在すると、バリが第1樹脂部16a,16bからはみ出して、集電体21,22と接触するおそれがある。その結果、短絡が発生したり、集電体21,22が損傷したりするおそれがある。ここで、芯材15の角部とは、対向面15aと内側面15cとの間の角部、対向面15aと外側面15dとの間の角部、対向面15bと内側面15cとの間の角部、及び、対向面15bと外側面15dとの間の角部の4つである。蓄電セル2では、絶縁性樹脂層16が第1樹脂部16a,16bに加え、第2樹脂部16c,16d及び第3樹脂部16e,16fを有する。これにより、蓄電セル2では、特に集電体21,22と接触し易い芯材15の角部が全て覆われている。よって、短絡の発生、及び、集電体21,22の損傷を抑制することができる。
For example, when the insulating
絶縁性樹脂層16は、絶縁性フィラーを含む。このため、絶縁性樹脂層16の厚さが確保され易い。よって、正極11と負極12との間における短絡の発生を確実に抑制することができる。また、芯材15の角部による集電体21,22の損傷もより抑制することができる。
The insulating
以下では、上記実施形態の変形例について説明する。以下の変形例において、上記実施形態と重複する箇所の説明は省略する。したがって以下では、上記実施形態と異なる箇所を主に説明する。 Hereinafter, a modified example of the above embodiment will be described. In the following modification, the description of the portion overlapping with the above embodiment will be omitted. Therefore, in the following, the parts different from the above-described embodiment will be mainly described.
図3に示されるように、第1変形例に係る蓄電セル2Aでは、セパレータ13Aの縁部13bは、絶縁性樹脂層16Aに固定された固定部13cを有している。本実施形態では、固定部13cは、芯材15の対向面15bと負極12の縁部22cとの間に配置され、絶縁性樹脂層16Aの第1樹脂部16bに固定されている。図3では、第1樹脂部16bが第1樹脂部16aよりも厚いが、第1樹脂部16bは第1樹脂部16aと同等の厚さを有していてもよい。
As shown in FIG. 3, in the
蓄電セル2Aにおいても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。蓄電セル2Aでは、セパレータ13Aが絶縁性樹脂層16Aに固定されているので、セパレータ13Aの位置ずれが抑制される。よって、正極11と負極12との間における短絡の発生を確実に抑制することができる。更に、セパレータ13Aが熱収縮し易い材料で形成されている場合であっても、固定部13cによりセパレータ13Aの熱収縮が抑制されるので、正極11と負極12との間における短絡の発生をより確実に抑制することができる。なお、固定部13cは、芯材15の対向面15aと正極11の縁部21cとの間に配置され、絶縁性樹脂層16Aの第1樹脂部16aに固定されていてもよい。固定部13cは、絶縁性樹脂層16Aの第2樹脂部16cに固定されていてもよいし、第2樹脂部16dに固定されていてもよい。これらの場合であっても、正極11と負極12との間における短絡の発生を確実に抑制することができる。
The
図4に示されるように、第2変形例に係る蓄電セル2Bに含まれる絶縁性樹脂層16Bは、一対の第1樹脂部16a,16b及び一対の第2樹脂部16c,16dを有し、一対の第3樹脂部16e,16fを有していない。このため、蓄電セル2Bでは、外側面15dの全体が絶縁性樹脂層16Bから露出している。
As shown in FIG. 4, the insulating
蓄電セル2Bでは、芯材15と正極11及び負極12のそれぞれとの間の沿面距離を、少なくとも内側面15c側において長くすることができる。よって、少なくとも内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制することができる。第2樹脂部16c,16dは、互いに離間している。これにより、少なくとも内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。また、外側面15d側において、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。
In the
図5に示されるように、第3変形例に係る蓄電セル2Cに含まれる絶縁性樹脂層16Cは、一対の第3樹脂部16e,16fが互いに離間しておらず、互いに接続され、一体的に形成されている。蓄電セル2Cでは、外側面15dは、一対の第3樹脂部16e,16fから露出した露出領域を有さず、外側面15dの全体が一対の第3樹脂部16e,16fに覆われている。
As shown in FIG. 5, in the insulating
蓄電セル2Cにおいても、蓄電セル2Bと同様に、少なくとも内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。また、外側面15d側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制することができる。
Similar to the
図6に示されるように、第4変形例に係る蓄電セル2Dに含まれる絶縁性樹脂層16Dは、一対の第1樹脂部16a,16b及び一対の第3樹脂部16e,16fを有し、一対の第2樹脂部16c,16dを有していない。このため、蓄電セル2Dでは、内側面15cの全体が絶縁性樹脂層16Dから露出している。
As shown in FIG. 6, the insulating
蓄電セル2Dでは、芯材15と正極11及び負極12のそれぞれとの間の沿面距離を、少なくとも外側面15d側において長くすることができる。よって、少なくとも外側面15d側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制することができる。第2樹脂部16c,16dは、互いに離間している。これにより、少なくとも外側面15d側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。また、内側面15c側において、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。
In the
図7に示されるように、第4変形例に係る蓄電セル2Eに含まれる絶縁性樹脂層16Eは、一対の第2樹脂部16c,16dが互いに離間しておらず、互いに接続され、一体的に形成されている。蓄電セル2Eでは、内側面15cは、一対の第2樹脂部16c,16dから露出した露出領域を有さず、内側面15cの全体が一対の第2樹脂部16c,16dに覆われている。
As shown in FIG. 7, in the insulating
蓄電セル2Eにおいても、蓄電セル2Dと同様に、少なくとも外側面15d側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制しながら、絶縁性樹脂層16を構成する樹脂材料の使用量を低減することができる。また、内側面15c側において、正極11と負極12との間における短絡の発生を抑制することができる。
Similar to the
本開示は上記実施形態及び上記変形例に限定されない。上記実施形態と上記変形例とは、適宜組み合わされてもよい。例えば、第1変形例と、第2変形例、第3変形例、もしくは第4変形例とは、互いに組み合わされてもよい。上記実施形態において、絶縁性樹脂層16は、第2樹脂部16c,16d及び第3樹脂部16e,16fのうち、いずれか一つを有さなくてもよい。絶縁性フィラーは、第1樹脂部16a,16bに含まれ、第2樹脂部16c,16d及び第3樹脂部16e,16fに含まれなくてもよい。
The present disclosure is not limited to the above embodiments and the above modifications. The above-described embodiment and the above-described modification may be combined as appropriate. For example, the first modified example and the second modified example, the third modified example, or the fourth modified example may be combined with each other. In the above embodiment, the insulating
蓄電セル2,2B,2C,2D,2Eでは、セパレータ13の縁部13bは、スペーサ14に接触しているが、スペーサ14から離間していてもよい。蓄電セル2,2A,2B,2C,2D,2Eでは、スペーサ14は、区切れのない連続した枠状をなしているが、正極活物質層23及び負極活物質層24を取り囲んでいれば、不連続な部分を含んでいてもよい。蓄電セル2,2A,2B,2C,2D,2Eでは、芯材15は、区切れのない連続した枠状をなし、スペーサ14の全周にわたって設けられているが、不連続な部分を含んでいてもよい。
In the
1…蓄電装置、2,2A,2B,2C,2D,2E…蓄電セル、3…セルスタック(積層体)、11…正極、12…負極、13,13A…セパレータ、13c…固定部、14…スペーサ、15…芯材、15a,15b…対向面、15c…内側面、15d…外側面、16,16A,16B,16C,16D,16E…絶縁性樹脂層、16a,16b…第1樹脂部、16c,16d…第2樹脂部、16e,16f…第3樹脂部、21,22…集電体、21a,22a…第1面、21c,22c…縁部、23…正極活物質層、24…負極活物質層、a1,b1…内縁、a2,b2…外縁。
1 ... Power storage device, 2,2A, 2B, 2C, 2D, 2E ... Power storage cell, 3 ... Cell stack (laminate), 11 ... Positive electrode, 12 ... Negative electrode, 13, 13A ... Separator, 13c ... Fixed part, 14 ... Spacer, 15 ... Core material, 15a, 15b ... Facing surface, 15c ... Inner surface, 15d ... Outer surface, 16, 16A, 16B, 16C, 16D, 16E ... Insulating resin layer, 16a, 16b ... First resin part, 16c, 16d ... 2nd resin part, 16e, 16f ...
Claims (6)
前記一対の電極間に配置され、一対の前記活物質層間に介在するセパレータと、
前記一対の電極間に配置され、一対の前記集電体の面方向の縁部間を接続すると共に、前記活物質層を取り囲むスペーサと、を備え、
前記スペーサは、断面矩形状の金属製の芯材と、前記芯材を覆う絶縁性樹脂層と、を有し、
前記芯材は、前記縁部と前記絶縁性樹脂層を介してそれぞれ対向する一対の対向面と、内側面と、外側面と、を有し、
前記絶縁性樹脂層は、前記一対の対向面をそれぞれ覆う一対の第1樹脂部と、前記一対の第1樹脂部の内縁から前記内側面上に延在する一対の第2樹脂部と、を有し、
前記一対の第1樹脂部は、前記縁部とそれぞれ接しており、
前記一対の第2樹脂部は、互いに離間している、
蓄電セル。 A pair of electrodes each having a current collector and an active material layer provided on the first surface of the current collector, and arranged so that the active material layers face each other.
A separator arranged between the pair of electrodes and interposed between the pair of active material layers,
It is arranged between the pair of electrodes, and includes a spacer that connects the edges of the pair of current collectors in the surface direction and surrounds the active material layer.
The spacer has a metal core material having a rectangular cross section and an insulating resin layer covering the core material.
The core material has a pair of facing surfaces facing each other via the edge portion and the insulating resin layer, an inner surface surface, and an outer surface surface.
The insulating resin layer comprises a pair of first resin portions that cover the pair of facing surfaces, and a pair of second resin portions that extend from the inner edge of the pair of first resin portions onto the inner side surface. Have and
The pair of first resin portions are in contact with the edge portions, respectively.
The pair of second resin portions are separated from each other.
Storage cell.
前記一対の第3樹脂部は、互いに離間している、
請求項1に記載の蓄電セル。 The insulating resin layer further has a pair of third resin portions extending from the outer edge of the pair of first resin portions on the outer surface.
The pair of third resin portions are separated from each other.
The power storage cell according to claim 1.
前記一対の電極間に配置され、一対の前記活物質層間に介在するセパレータと、
前記一対の電極間に配置され、一対の前記集電体の面方向の縁部間を接続すると共に、前記活物質層を取り囲むスペーサと、を備え、
前記スペーサは、断面矩形状の金属製の芯材と、前記芯材を覆う絶縁性樹脂層と、を有し、
前記芯材は、前記縁部と前記絶縁性樹脂層を介してそれぞれ対向する一対の対向面と、内側面と、外側面と、を有し、
前記絶縁性樹脂層は、前記一対の対向面をそれぞれ覆う一対の第1樹脂部と、前記一対の第1樹脂部の外縁から前記外側面上に延在する一対の第3樹脂部と、を有し、
前記一対の第1樹脂部は、前記縁部とそれぞれ接しており、
前記一対の第3樹脂部は、互いに離間している、
蓄電セル。 A pair of electrodes each having a current collector and an active material layer provided on the first surface of the current collector, and arranged so that the active material layers face each other.
A separator arranged between the pair of electrodes and interposed between the pair of active material layers,
It is arranged between the pair of electrodes, and includes a spacer that connects the edges of the pair of current collectors in the surface direction and surrounds the active material layer.
The spacer has a metal core material having a rectangular cross section and an insulating resin layer covering the core material.
The core material has a pair of facing surfaces facing each other via the edge portion and the insulating resin layer, an inner surface surface, and an outer surface surface.
The insulating resin layer comprises a pair of first resin portions that cover the pair of facing surfaces, and a pair of third resin portions that extend from the outer edge of the pair of first resin portions onto the outer surface. Have and
The pair of first resin portions are in contact with the edge portions, respectively.
The pair of third resin portions are separated from each other.
Storage cell.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電セル。 The insulating resin layer contains an insulating filler.
The power storage cell according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電セル。 The separator has a fixing portion fixed to the insulating resin layer.
The power storage cell according to any one of claims 1 to 4.
蓄電装置。 A laminated body in which the power storage cells according to any one of claims 1 to 5 are laminated.
Power storage device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020079390A JP2021174726A (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Power storage cell and power storage device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022154005A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 | 株式会社豊田自動織機 | Power storage cell and power storage device |
-
2020
- 2020-04-28 JP JP2020079390A patent/JP2021174726A/en active Pending
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