JP2023046589A - power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to power storage devices.
特許文献1には、バイポーラ電池が開示されている。このバイポーラ電池は、集電体の一面に正極を設け、他面に負極を設けたバイポーラ電極と、正極と負極との間にはさまれたゲル電解質と、正極、負極及びゲル電解質によって構成された単電池の周囲を囲み集電体の間に設けられたシール層と、を有する。
特許文献1に開示の電池では、集電体が矩形状の金属箔によって構成されており、樹脂で構成される矩形枠状のシール層が、この集電体の周縁に設けられている。このような電池では、環境温度の変化(例えば常温から-40°程度に冷却)があった場合、シール層と集電体との線膨張係数の違いに起因して、シール層の角部に応力が集中し、集電体の角部が大きく変形することが考えられる。集電体の変形が繰り返されると、集電体が破損して、電池性能が低下する虞がある。
In the battery disclosed in
本開示の目的は、温度変化による電池性能の低下を緩和できる蓄電装置の提供である。 An object of the present disclosure is to provide a power storage device capable of alleviating deterioration in battery performance due to temperature changes.
本開示の一側面に係る蓄電装置は、第1面に矩形状の正極活物質層が設けられ、第1面とは逆側の第2面に矩形状の負極活物質層が設けられた複数の矩形状の集電体が積層された積層体と、集電体の積層方向から見て積層体の周縁を封止する矩形枠状の封止部と、を備え、積層方向から見たときに、負極活物質層の端縁を画成する4辺と、正極活物質層の端縁を画成する4辺とは、対向する封止部の内縁とそれぞれ平行となっており、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方は、端縁を画成する4辺のうち少なくとも1辺に、積層方向から見て内側に向かって切り欠かれた形状を呈する切欠状部分を有する。 A power storage device according to one aspect of the present disclosure is provided with a rectangular positive electrode active material layer on a first surface and a rectangular negative electrode active material layer on a second surface opposite to the first surface. and a rectangular frame-shaped sealing portion that seals the periphery of the laminate when viewed from the stacking direction of the current collector, when viewed from the stacking direction In addition, the four sides that define the edges of the negative electrode active material layer and the four sides that define the edges of the positive electrode active material layer are parallel to the inner edges of the sealing portions facing each other. At least one of the material layer and the negative electrode active material layer has a cut-out portion that is cut inward when viewed from the stacking direction, on at least one of the four sides defining the edge.
上記蓄電装置では、活物質層の辺に切欠状部分が形成されている。そのため、シール層の角部に集中しやすかった環境温度変化に起因する応力を、切欠状部分に分散させることができる。このように、シール層の角部に集中していた応力が分散されることにより、集電体の角部における変形が緩和される。したがって、温度変化による電池性能の低下を緩和できる。 In the power storage device, the notch-shaped portion is formed on the side of the active material layer. Therefore, it is possible to disperse the stress due to environmental temperature changes, which tends to be concentrated on the corners of the sealing layer, to the notched portions. In this way, the stress concentrated on the corners of the seal layer is dispersed, thereby relieving the deformation of the corners of the current collector. Therefore, deterioration of battery performance due to temperature change can be alleviated.
切欠状部分が形成されている活物質層は、集電体に対して接着層を介して設けられていてもよい。この構成では、接着層と活物質層との2層構造が形成されているため、集電体が応力によって変形したとしても、活物質層が脱落し難い。 The active material layer having the notched portion may be provided on the current collector via an adhesive layer. In this configuration, since the two-layer structure of the adhesive layer and the active material layer is formed, even if the current collector is deformed by stress, the active material layer is unlikely to come off.
積層方向から見たときに、負極活物質層の端縁は、正極活物質層の端縁を囲繞しており、切欠状部分は、正極活物質層及び負極活物質層にそれぞれ形成されており、封止部の内縁において、正極活物質層の切欠状部分に対向する領域と負極活物質層の切欠状部分に対向する領域とは積層方向から見て互いに重複していてよい。この構成では、シール層の角部に集中しやすかった環境温度変化に起因する応力を、より一層、切欠状部分に分散させやすくなる。 When viewed from the stacking direction, the edge of the negative electrode active material layer surrounds the edge of the positive electrode active material layer, and the notched portions are formed in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, respectively. In the inner edge of the sealing portion, the region facing the notch-shaped portion of the positive electrode active material layer and the region facing the notch-shaped portion of the negative electrode active material layer may overlap each other when viewed from the stacking direction. With this configuration, it becomes easier to disperse the stress caused by environmental temperature changes, which tends to concentrate on the corners of the sealing layer, to the notch-shaped portions.
本開示によれば、温度変化による電池性能の低下を緩和できる蓄電装置を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a power storage device capable of alleviating deterioration in battery performance due to temperature changes.
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。説明に際しては、X軸、Y軸、Z軸によって規定される直交座標系が参照され得る。 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 overlapping descriptions are omitted. In the description, reference may be made to a Cartesian coordinate system defined by X, Y and Z axes.
図1は、一例の蓄電装置を模式的に示す側面図である。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として用いられ得る。蓄電装置1は、蓄電モジュール11を含むモジュール積層体2と、モジュール積層体2に電気的に接続される接続部材3,4と、モジュール積層体(積層体)2を拘束するための一対のエンドプレート5,5と、エンドプレート5,5同士を締結する締結部材6とを備えている。
FIG. 1 is a side view schematically showing an example power storage device. The
モジュール積層体2は、複数の蓄電モジュール11と、複数の導電板PとをZ軸方向に積層することによって構成されている。図1の例では、モジュール積層体2は、2体の蓄電モジュール11と、3体の導電板Pとを備えている。3体の導電板Pは、蓄電モジュール11,11間、及び積層方向におけるモジュール積層体2の両端にそれぞれ配置されている。これらの導電板Pは、蓄電モジュール11を構成する電極に電気的に接続されている。ここでは、2体の蓄電モジュール11は、導電板Pによって直列接続されている。
The
導電板Pの内部には、空気等の冷却用媒体を流通させる複数の流路(不図示)が設けられていてもよい。導電板P内の流路に冷却用媒体を流通させることで、導電板Pは、複数の蓄電モジュール11同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、蓄電モジュール11で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つこととなる。図1の例では、導電板Pの面積が蓄電モジュール11の面積よりも一回り小さくなっている。放熱性の向上の観点から、導電板Pの面積は、蓄電モジュール11の面積と等しくなっていてもよく、蓄電モジュール11の面積よりも一回り大きくなっていてもよい。
Inside the conductive plate P, a plurality of flow paths (not shown) for circulating a cooling medium such as air may be provided. By circulating the cooling medium in the flow paths in the conductive plate P, the conductive plate P functions as a connection member that electrically connects the plurality of
接続部材3,4は、蓄電装置1の正極端子及び負極端子として機能する導電部材(バスバー)である。接続部材3は、正極側となる導電板Pに電気的に接続され、接続部材4は、負極側となる導電板Pに電気的に接続されている。接続部材3,4は、例えば金属材料又は合金材料によって形成されている。金属材料としては、例えば銅、アルミニウム、チタン、ニッケル等が挙げられる。合金材料としては、例えばステンレス鋼板(SUS301、SUS304等)や、上記金属材料の合金が挙げられる。接続部材3,4の少なくとも一方には、熱伝導性に優れる放熱フィン(不図示)が取り付けられていてもよい。この場合、導電板P、接続部材3,4、及び放熱フィンを介し、蓄電モジュール11において発生した熱を効果的に放熱できる。
The
一対のエンドプレート5,5及び締結部材6は、モジュール積層体2に対して積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材を構成している。一対のエンドプレート5,5は、モジュール積層体2を積層方向に挟むように設けられている。エンドプレート5は、例えば金属板によって形成されている。エンドプレート5の形成材料としては、例えば銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の合金などが挙げられる。エンドプレート5は、図1及び図2に示すように、モジュール積層体2を積層方向から見た場合の形状(ここでは矩形状)よりも一回り大きい矩形状をなしている。エンドプレート5は、積層方向から見てモジュール積層体2と同心に配置されている。これにより、エンドプレート5の4辺の縁部は、モジュール積層体2の挟持部分よりも外側に張り出す張出部分5aとなっている。
The pair of
締結部材6は、例えばボルト6A及びナット6Bによって構成されている。ボルト6Aは、一対のエンドプレート5,5のそれぞれの張出部分5aに設けられた挿通孔5bに通され、ナット6Bの螺合によって一対のエンドプレート5,5を締結している。これにより、モジュール積層体2には、一対のエンドプレート5,5を介して積層方向に拘束荷重が付加されている。本実施形態では、積層方向から見た場合に、締結部材6は、エンドプレート5の張出部分5aにおいてエンドプレート5の角部に対応する位置を含むように4辺の縁部に等間隔に配置されている。
The fastening
図2は、蓄電モジュール11の層構成を示す模式的な断面図である。蓄電モジュール11は、Z軸方向に扁平な直方体形状をなす単電池である。本実施形態では、蓄電モジュール11として、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池を例示する。蓄電モジュール11は、複数のバイポーラ電極14を含む電極積層体(積層体)12と、封止部30とを含んで構成されている。電極積層体12におけるバイポーラ電極14は、Z軸方向に沿って積層されている。バイポーラ電極14の積層方向は、Z軸方向に沿っており、モジュール積層体2における蓄電モジュール11の積層方向と一致している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the layer structure of the
バイポーラ電極14は、集電体21と、集電体21の第1面21aに設けられた正極活物質層(第1活物質層)22と、集電体21の第2面21bに設けられた負極活物質層(第2活物質層)23とを備えている。集電体21と当該集電体21の第1面21aに設けられた正極活物質層22とは、バイポーラ電極14の正極を構成しており、集電体21と当該集電体21の第2面21bに設けられた負極活物質層23とは、バイポーラ電極14の負極を構成している。正極活物質層22は、集電体21の周縁21cが露出されるように、第1面21aの中央において矩形状に形成されている。負極活物質層23は、集電体21の周縁21cが露出されるように、第2面21bの中央において矩形状に形成されている。一例では、積層方向から見たとき、正極活物質層22は負極活物質層23の領域内に収まっている。すなわち、正極活物質層22の外縁は、負極活物質層23の外縁よりも一回り小さくなっている。
The bipolar electrode 14 includes a
集電体21は、平面視において矩形状をなすシート状の導電部材であり、第1面21a及び第1面21aの逆側に位置する第2面21bを有している。集電体21は、例えば金属箔又は合金箔によって構成されている。金属箔としては、例えば銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、ニッケル箔等が挙げられる。合金箔としては、例えばステンレス鋼箔(例えばJIS G 4305:2015にて規定されるSUS304、SUS316、SUS301等)、メッキ処理が施された鋼板(例えばJIS G 3141:2005にて規定される冷間圧延鋼板(SPCC等))、メッキ処理が施されたステンレス鋼板などが挙げられる。合金箔は、上記金属箔の材料として例示した金属の合金箔であってもよい。集電体21は、複数の金属箔が一体化又は積層されて形成されていてもよく、金属箔の表面に別の金属をメッキすることで形成されていてもよい。
The
図示例における集電体21は、例えば、第1面21aがアルミニウム層となり、第2面21bが銅層となるように、アルミニウム箔と銅箔とが接合されたクラッド箔であってもよい。なお、集電体21の第1面21aでは、アルミニウム層にクロメート処理が施されていてもよい。また、集電体21の第2面21bでは、銅層にニッケルメッキが施されていてもよい。この場合、ニッケルメッキ層は、表面に微細突起が設けられた突起状メッキ面である粗化面であってよい。
The
正極活物質層22は、正極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等が挙げられる。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。複合酸化物としては、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
結着剤は、活物質又は導電助剤を集電体21の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たすものである。結着剤としては、例えば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、アクリル酸やメタクリル酸などのモノマー単位を含むアクリル系樹脂、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等が挙げられる。これらの結着剤は、単独又は複数で用いることができる。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。正極活物質層22には、例えばN-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の粘度調整溶媒が用いられていてもよい。
The binder serves to bind the active material or conductive aid to the surface of the
負極活物質層23は、負極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材である。負極活物質としては、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若しくは当該元素の化合物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素としては、シリコン(ケイ素)及びスズが挙げられる。導電助剤及び結着剤は、正極活物質層22に用いられるものと同様のものを用いることができる。
The negative electrode
正極活物質層22及び負極活物質層23を集電体21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及び第2面21b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
電極積層体12において、積層方向に隣り合うバイポーラ電極14,14は、互いの正極活物質層22と負極活物質層23とが向かい合うように配置されている。バイポーラ電極14,14間には、セパレータ15が配置されている。本実施形態では、セパレータ15は、平面視において矩形状をなすシート状部材であり、積層方向に隣り合うバイポーラ電極14,14間の短絡を防止する。
In the
セパレータ15は、積層方向から見て、正極活物質層22及び負極活物質層23よりも一回り大きく、かつ集電体21よりも一回り小さい矩形状をなしている。セパレータ15の端部15aは、積層方向から見て、正極活物質層22及び負極活物質層23の外側に位置している。セパレータ15の端部15aは、積層方向から見て、正極活物質層22及び負極活物質層23のいずれとも重ならない。
The
セパレータ15は、例えばシート状に形成されている。セパレータ15は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布である。セパレータ15を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステルなどが挙げられる。セパレータ15は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。多層構造の場合、セパレータ15は、例えば、基材層及び一対の接着層を含み、一対の接着層により正極活物質層22及び負極活物質層23に接着固定されてもよい。セパレータ15は、耐熱層となるセラミック層を含んでもよい。セパレータ15は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されていてもよい。
The
セパレータ15に含浸される電解質としては、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質(電解液)、又はポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質などが挙げられる。セパレータ15に電解質が含浸される場合、その電解質塩として、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。
Examples of the electrolyte impregnated in the
電極積層体12は、バイポーラ電極14の他に、正極終端電極16及び負極終端電極17を有している、正極終端電極16は、集電体21と、集電体21の第1面21aに設けられた正極活物質層22とによって構成されている。正極終端電極16は、第1面21aの正極活物質層22が末端のバイポーラ電極14の負極活物質層23と向かい合うように、電極積層体12における積層方向の一端側に配置されている。正極終端電極16では、集電体21の第2面21bには負極活物質層23が設けられておらず、当該第2面21bは、隣接する導電板Pに対して電気的に接続されている。
In addition to the bipolar electrode 14, the
負極終端電極17は、集電体21と、集電体21の第2面21bに設けられた負極活物質層23とによって構成されている。負極終端電極17は、第2面21bの負極活物質層23が末端のバイポーラ電極14の正極活物質層22と向かい合うように、電極積層体12における積層方向の他端側に配置されている。負極終端電極17では、集電体21の第1面21aには正極活物質層22が設けられておらず、当該第1面21aは、隣接する導電板Pに対して電気的に接続されている。
The negative
上述したセパレータ15は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極14,14に加え、バイポーラ電極14と正極終端電極16との間、及びバイポーラ電極14と負極終端電極17との間にも配置されている。セパレータ15の配置により、バイポーラ電極14と正極終端電極16との間の短絡、及びバイポーラ電極14と負極終端電極17との間の短絡が防止される。
In addition to the bipolar electrodes 14 , 14 adjacent in the stacking direction, the
封止部30は、積層方向に隣り合う集電体21間の空間Sを封止する部材である。封止部30は、電気絶縁性を有する。封止部30は、集電体21の縁部に接着(接合)されている。封止部30は、積層方向から見て、正極活物質層22及び負極活物質層23から離間している。封止部30は、積層方向から見て枠状であり、正極活物質層22及び負極活物質層23の周囲を囲むように、積層方向に隣り合う集電体21間に配置されている。蓄電モジュール11では、積層方向に隣り合う集電体21と封止部30とにより空間Sが画定されている。空間Sには、電解質(不図示)が収容されている。封止部30は、積層方向に隣り合う集電体同士の間に配置されることにより、隣り合う集電体同士の間隔を保持するスペーサとしても機能する。
The sealing
一例の封止部30は、第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33を有している。第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33は、積層方向から見てそれぞれ矩形枠状をなしている。第1シール層31は、集電体21の周縁21cに沿って、第1面21aに接合されている。一例において、積層方向から見たとき、第1シール層31の外縁31bは、集電体21の端縁21dよりも大きく、集電体21を囲んでいる。また、積層方向から見たとき、集電体21の端縁21dは、第1シール層31の内縁31aよりも大きく、第1シール層31の内縁31aを囲んでいる。第1シール層31と集電体21とは、積層方向から見て互いに重複した領域において互いに接合されている。すなわち、第1シール層31と集電体21とは、第1シール層31の内縁31aから集電体21の端縁21dまでの領域において互いに接合されている。積層方向から見て、第1シール層31の内縁31aは正極活物質層22から離間している。
An
第2シール層32は、集電体21の周縁21cに沿って、第2面21bに接合されている。一例において、第2シール層32の外縁32bは、集電体21の端縁21dよりも大きく、積層方向から見て集電体21を囲んでいる。例えば、第2シール層32と集電体21とは、互いに重複した領域において互いに接合されている。すなわち、第2シール層32と集電体21とは、第2シール層32の内縁32aから集電体21の端縁21dまでの領域において互いに接合されている。積層方向から見て、第2シール層32の内縁32aは負極活物質層23から離間している。
The
なお、正極終端電極16では、集電体21の第1面21aに第1シール層31が接合されており、第2面21bには第2シール層32が接合されていない。また、負極終端電極17では、集電体21の第2面21bに第2シール層32が接合されており、第1面21aには第1シール層31が接合されていない。
In the positive
スペーサ層33は、第1シール層31と第2シール層32との間に設けられ、第1シール層31及び第2シール層32と溶着されている。積層方向から見て第1シール層31の内縁31a及び第2シール層32の内縁32aは、それぞれスペーサ層33の内縁33aよりも内側に位置している。内縁31a,32aは内縁33aよりも、例えば1mm以上内側に位置している。すなわち、第1シール層31の内縁31aは、空間Sに面するようにスペーサ層33から露出している。また、第2シール層32の内縁32aは、空間Sに面するようにスペーサ層33から露出している。
The
スペーサ層33は、積層方向から見て、第1シール層31の内縁31aよりも外側において第1シール層31に溶着されている。また、スペーサ層33は、積層方向から見て、第2シール層32の内縁32aよりも外側において第2シール層32に溶着されている。すなわち、第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33を互いに溶着する接合領域R1は、第1シール層31の内縁31a及び第2シール層32の内縁32aよりも外側となっている。一例において、接合領域R1は、スペーサ層33の内縁33aよりも外側である。図示例では、集電体21の端縁21dよりも外側の領域が接合領域R1となっている。すなわち、第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33は、積層方向から見て、集電体21の端縁21dから第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33のそれぞれの外縁までの領域において互いに溶着されている。そのため、積層方向から見て、スペーサ層33のうちの接合領域R1よりも内側の部分は、第1シール層31及び第2シール層32に溶着(接着)されていない。
The
セパレータ15の端部15aは、スペーサ層33の内縁33aよりも内側で第2シール層32に固定されている。端部15aは、例えば、スポット溶着等により、部分的に第2シール層32に接着(溶着)されている。
An
積層方向から見て、第1シール層31は、正極活物質層22から離間し、内縁31aは、正極活物質層22の外側に位置している。積層方向から見て、第2シール層32は、負極活物質層23から離間し、内縁32aは、負極活物質層23の外側に位置している。本実施形態では、積層方向から見て、第1シール層31は、負極活物質層23からも離間しているが、第1シール層31は、正極活物質層22から離間していれば、負極活物質層23と重なっていてもよい。
The
積層方向において、第1シール層31の厚さ及び第2シール層32の厚さは、例えば、スペーサ層33の厚さよりも薄い。第1シール層31の厚さは、第1シール層31における、集電体21とスペーサ層33とにより挟まれた部分の厚さである。第2シール層32の厚さは、第2シール層32における、集電体21とスペーサ層33とにより挟まれた部分の厚さである。スペーサ層33の厚さは、スペーサ層33における、第1シール層31と第2シール層32とにより挟まれた部分の厚さである。第1シール層31及び第2シール層32の厚さは、例えば、スペーサ層33の厚さの1/10以上1/2以下であってもよい。なお、第1シール層31及び第2シール層32の厚さは、互いに同等であってもよいし、互いに異なっていてもよい。また、第1シール層31及び第2シール層32の厚さは、スペーサ層33よりも厚くてもよい。
In the stacking direction, the thickness of the
第1シール層31、第2シール層32、及びスペーサ層33は、例えば、酸変性ポリエチレン(酸変性PE)、酸変性ポリプロピレン(酸変性PP)、ポリエチレン、又は、ポリエチレン等の耐電解質性を有する樹脂材料により構成される。第1シール層31、第2シール層32、及びスペーサ層33を構成する樹脂材料は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、第1シール層31及び第2シール層32は、酸変性ポリエチレン又は酸変性ポリプロピレンにより形成されている。スペーサ層33は、ポリエチレン又はポリプロピレンにより形成されている。
The
図3は、バイポーラ電極14、第1シール層31及び第2シール層32によって構成される電極ユニット40を正極側から見た平面図である。図3では、第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33を互いに溶着する接合領域R1が、二点鎖線で示されている。一例においては、この二点鎖線の位置が集電体21の端縁21dに一致している。この場合、集電体21と第1シール層31との接合領域R2は、第1シール層31の内縁31aから集電体21の端縁21d(すなわち、図3の二点鎖線の位置)までの領域となる。接合領域R1は、積層方向から見て、接合領域R2の内縁よりも外側の領域であり、特に図3の例では、接合領域R2の外縁から外側の領域である。
FIG. 3 is a plan view of the
一例の正極活物質層22は、集電体21の第1面21aに対して接着層24を介して設けられている。例えば、接着層24は、アセチレンブラック等の接着剤によって形成されていてもよい。一例の接着層24の端縁24aは、積層方向から見て、正極活物質層22を囲繞する負極活物質層23の端縁に沿って形成されている。図示例の接着層24の端縁24aは、積層方向から見て、矩形状に形成されている。なお、積層方向から見たときに、正極活物質層22の端縁22bを画成する4辺は、対向する第1シール層31の内縁31aとそれぞれ平行となっている。同様に、負極活物質層23の端縁23bを画成する4辺も、対向する第2シール層32の内縁32aとそれぞれ平行となっていてよい。
An example of the positive electrode
正極活物質層22は、低剛性領域22rを含む。低剛性領域22rは、電極ユニット40における周縁の剛性を部分的に低くする領域である。一例の低剛性領域22rは、正極活物質層22の周縁22aに形成された切欠状部分22kによって構成されている。切欠状部分22kは、直線状に形成される正極活物質層22の端縁22bが積層方向から見て内側に向かって切り欠かれた形状に凹んだ部分である。切欠状部分22kでは、接着層24が露出している。図示例の切欠状部分22kは、積層方向から見て略半円形を描く円弧状をなしている。切欠状部分22kと端縁22bの直線状部分との境界は、湾曲した軌跡を有して接続されている。切欠状部分22kは、その形状が切欠き状であればよく、実際に切り欠かれて形成されている必要はない。切欠状部分22kから第1シール層31の内縁31aまでの最短距離は、切欠状部分22k以外の端縁22bから第1シール層31の内縁31aまでの最短距離よりも大きくなっている。
The positive electrode
半円形をなす切欠状部分22kの大きさは、加工精度に起因する端縁22bの凹み等に比べて十分に大きい。なお、切欠状部分22kの大きさは、例えば切欠状部分22kに沿った半円の半径の大きさとして定義されてもよい。また、切欠状部分が半円形状ではない場合、切欠状部分の大きさは、平面視で端縁22bに垂直な方向における切欠状部分の長さであってもよい。
The size of the semi-circular cut-out
例えば、切欠状部分22kの大きさは、活物質層の線膨張係数等に応じて決定されてもよい。すなわち、切欠状部分22kの大きさは、活物質層が膨張及び収縮したときに、切欠状部分が形状を維持できる大きさであってよい。この場合、活物質層が膨張及び収縮したとしても、端縁22bと切欠状部分22kとが明確に判別可能である。例えば、切欠状部分の大きさは、膨張及び収縮によって変化する活物質層の長さと同程度又はそれ以上であってよい。例えば、活物質層の変化長が5mm程度である場合、切欠状部分22kの大きさは5mmから20mmであってもよく、一例として15mm程度であってもよい。また、切欠状部分22kの大きさは、第1シール層31の内縁31aと正極活物質層22の端縁22bとの間の幅の大きさと同程度であってもよい。
For example, the size of the notched
図示例では、切欠状部分22kは、正極活物質層22の端縁22bを規定する2つの短辺22S及び2つの長辺22Lのそれぞれに1つずつ形成されている。例えば、短辺22Sに形成される切欠状部分22kは、短辺22Sの長手方向の中央に位置している。同様に、長辺22Lに形成される切欠状部分22kは、長辺22Lの長手方向の中央に位置している。すなわち、切欠状部分22kは、正極活物質層22を構成する長辺22L又は短辺22Sを等分する位置に形成されている。
In the illustrated example, one notch-
以上説明したように、一例の蓄電装置1は、第1面21aに正極活物質層22が設けられ、第1面21aとは逆側の第2面21bに負極活物質層23が設けられた複数の集電体21が積層された電極積層体12と、集電体21の積層方向から見て電極積層体12の周縁を封止する封止部30と、を備え、積層方向から見たときに、負極活物質層23の端縁23bは、正極活物質層22の端縁22bを囲繞しており、積層方向から見たときに、負極活物質層23の端縁23bを画成する4辺と、正極活物質層22の端縁22bを画成する4辺とは、対向するシール層の内縁とそれぞれ平行となっており、正極活物質層22の端縁22bを画成する4辺のうち少なくとも1辺は、積層方向から見て内側に向かって切り欠かれた形状を呈する切欠状部分22kを有する。
As described above, in the
上記蓄電装置1では、正極活物質層22の辺上に切欠状部分22kが形成されているため、シール層の角部に集中しやすかった環境温度変化に起因する応力を、切欠状部分22kに分散させることができる。このように、シール層の角部に集中していた応力が分散されることにより、集電体21の角部における変形が緩和される。したがって、温度変化による電池性能の低下を緩和できる。
In the
また、切欠状部分22kが形成されている正極活物質層22は、集電体21に対して接着層24を介して設けられている。この構成では、接着層24と正極活物質層22との2層構造が形成されているため、集電体21が応力によって変形したとしても、正極活物質層22が脱落し難い。
Moreover, the positive electrode
以上、本開示の一例の形態について詳細に説明されたが、本開示は上記形態に限定されない。 Although an example form of the present disclosure has been described in detail above, the present disclosure is not limited to the above form.
また、略半円形状の切欠状部分によって形成される低剛性領域を示したが、例えば、切欠状部分は、略矩形状、略三角形状等であってもよい。 Also, although the low-rigidity region formed by the substantially semicircular notch-shaped portion is shown, the notch-shaped portion may be substantially rectangular, substantially triangular, or the like, for example.
また、接合領域R1の内縁の位置が集電体の端縁に揃っている例を示したが、接合領域R1の内縁は、集電体の端縁よりも内側であってもよいし、外側であってもよい。 Moreover, although an example in which the inner edge of the bonding region R1 is aligned with the edge of the current collector has been shown, the inner edge of the bonding region R1 may be inside or outside the edge of the current collector. may be
また、切欠状部分が活物質層の短辺及び長辺の両方に形成されている例を示したが、切欠状部分は、短辺及び長辺のいずれか一方に形成されてもよい。また、切欠状部分の数は、特に限定されない。例えば、切欠状部分は、活物質層を構成する長辺又は短辺において2つ以上形成されてもよい。また、切欠状部分が活物質層を構成する長辺又は短辺を等分する位置に形成される例を示したが、切欠状部分は長辺又は短辺の任意の位置に形成されてもよい。なお、低剛性領域が、少なくとも長辺に形成されている場合には、短辺側よりもシール層の収縮の影響を受けやすい長辺において、応力のコントロールが適正に行われやすい。 Moreover, although the example in which the notch-like portions are formed on both the short and long sides of the active material layer has been shown, the notch-like portions may be formed on either the short side or the long side. Moreover, the number of notch-like portions is not particularly limited. For example, two or more notch-like portions may be formed on the long side or the short side of the active material layer. In addition, although an example in which the notch-shaped portion is formed at a position that divides the long side or the short side of the active material layer into equal parts has been shown, the notch-shaped portion may be formed at any position on the long side or the short side. good. When the low-rigidity regions are formed at least on the long sides, the stress can be appropriately controlled on the long sides, which are more susceptible to contraction of the sealing layer than on the short sides.
また、切欠状部分が正極活物質層に形成されている例を示したが、切欠状部分は、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方である活物質層の端縁を画成する4辺のうち少なくとも1辺に形成されていればよい。なお、切欠状部分は、正極活物質層及び負極活物質層にそれぞれ形成されていてもよい。この場合、正極活物質層の切欠状部分と負極活物質層の切欠状部分とは、積層方向から見て互いに重複していてもよい。すなわち、封止部の内縁において、正極活物質層の切欠状部分に対向する領域と負極活物質層の切欠状部分に対向する領域とは積層方向から見て互いに重複していてよい。例えば、負極活物質層の端縁が正極活物質層の端縁を囲繞している場合、積層方向から見ると、正極活物質層の端縁を画成する4辺は、負極活物質層の端縁を画成する4辺の内側にそれぞれ隣接して延在している。正極活物質層の端縁を構成する4辺と、負極活物質層の端縁を構成する4辺とのうち、互いに隣接する辺にそれぞれ切欠状部分が形成されている場合、辺の延在方向(互いに隣接する辺に共通する延在方向)におけるそれぞれの切欠状部分の位置は重複していてよい。この構成では、シール層の角部に集中しやすかった環境温度変化に起因する応力を、より一層、切欠状部分に分散させやすくなる。 In addition, although an example in which the notch-shaped portion is formed in the positive electrode active material layer has been shown, the notch-shaped portion defines the edge of the active material layer that is at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. It is sufficient if it is formed on at least one of the four sides. Note that the notched portions may be formed in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, respectively. In this case, the notch-shaped portion of the positive electrode active material layer and the notch-shaped portion of the negative electrode active material layer may overlap each other when viewed from the stacking direction. That is, in the inner edge of the sealing portion, the region facing the notch-shaped portion of the positive electrode active material layer and the region facing the notch-shaped portion of the negative electrode active material layer may overlap each other when viewed in the stacking direction. For example, when the edge of the negative electrode active material layer surrounds the edge of the positive electrode active material layer, when viewed from the stacking direction, the four sides defining the edge of the positive electrode active material layer are the edges of the negative electrode active material layer. They extend adjacent to each other on the inside of the four sides that define the edge. Of the four sides forming the edge of the positive electrode active material layer and the four sides forming the edge of the negative electrode active material layer, when the notched portions are formed on adjacent sides, the extension of the side The positions of the respective notch-like portions in the direction (extension direction common to mutually adjacent sides) may overlap. With this configuration, it becomes easier to disperse the stress caused by environmental temperature changes, which tends to concentrate on the corners of the sealing layer, to the notch-shaped portions.
1…蓄電装置、12…電極積層体(積層体)、21…集電体、21a…第1面、21b…第2面、22…正極活物質層、22k…切欠状部分、23…負極活物質層、30…封止部、31…第1シール層、32…第2シール層、40…電極ユニット。
Claims (3)
前記集電体の積層方向から見て前記積層体の周縁を封止する矩形枠状の封止部と、を備え、
前記積層方向から見たときに、前記負極活物質層の端縁を画成する4辺と、前記正極活物質層の端縁を画成する4辺とは、対向する前記封止部の内縁とそれぞれ平行となっており、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の少なくとも一方は、前記端縁を画成する4辺のうち少なくとも1辺に、前記積層方向から見て内側に向かって切り欠かれた形状を呈する切欠状部分を有する、蓄電装置。 A plurality of rectangular current collectors each having a rectangular positive electrode active material layer provided on a first surface and a rectangular negative electrode active material layer provided on a second surface opposite to the first surface are stacked. a laminate;
A rectangular frame-shaped sealing portion that seals the periphery of the laminate when viewed from the stacking direction of the current collector,
When viewed from the stacking direction, the four sides defining the edges of the negative electrode active material layer and the four sides defining the edges of the positive electrode active material layer correspond to inner edges of the sealing portion facing each other. are parallel to each other,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer has a notch formed in at least one side of four sides defining the edge so as to have a shape that is cut inward when viewed from the stacking direction. A power storage device having a shaped portion.
前記切欠状部分は、前記正極活物質層及び前記負極活物質層にそれぞれ形成されており、
前記封止部の前記内縁において、前記正極活物質層の前記切欠状部分に対向する領域と前記負極活物質層の前記切欠状部分に対向する領域とは積層方向から見て互いに重複している、請求項1又は2に記載の蓄電装置。 When viewed from the stacking direction, the edge of the negative electrode active material layer surrounds the edge of the positive electrode active material layer,
The notched portion is formed in each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer,
In the inner edge of the sealing portion, the region facing the notch-shaped portion of the positive electrode active material layer and the region facing the notch-shaped portion of the negative electrode active material layer overlap each other when viewed in the stacking direction. , The power storage device according to claim 1 or 2.
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