JP2024080295A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電装置に関する。 This disclosure relates to an electricity storage device.
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、温度の大きな変化があった場合、シール層と集電体との体積膨張係数の違いに起因して、シール層の角部に対応する集電体の領域(集電体角部)に応力が集中することが考えられる。温度変化が繰り返されると、集電体角部に応力が繰り返し集中し、集電体が変形して、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。 The purpose of this disclosure is to provide an energy storage device that can mitigate the degradation of battery performance caused by temperature changes.
本開示の一側面に係る蓄電装置は、それぞれが矩形状かつ金属製の集電体を有する複数の電極が積層された積層体と、複数の電極の積層方向から見て積層体を取り囲むように集電体の周縁に設けられた樹脂製の封止部と、を備える。複数の電極は、複数のバイポーラ電極を含む。複数のバイポーラ電極のそれぞれは、集電体の第1面、及び、第1面とは逆側の第2面にそれぞれ活物質層を有する。複数のバイポーラ電極のそれぞれの集電体は、第1面及び第2面に、積層方向から見て活物質層が設けられた矩形状の第1領域と、第1領域の外側となる矩形枠状の第2領域とを有する。封止部は、矩形枠状の複数のシール層と、矩形枠状の複数のスペーサ層とを含む。複数のシール層は、複数の電極のそれぞれの集電体の周縁において第1面及び第2面に接合される。複数のスペーサ層は、積層方向に隣り合うシール層の間に位置して、積層方向に隣り合う集電体の間に形成される内部空間を複数のシール層と共に封止する。封止部は、複数のシール層の外周縁と複数のスペーサ層の外周縁とが互いに溶着されることにより一体化された端面溶着部を含む。矩形状の第1領域の外縁は、互いに対向する一対の第1辺と、一対の第1辺同士を接続して互いに対向する一対の第2辺とによって画成される。積層方向から見て、一対の第1辺を延長した第1仕切り線と一対の第2辺を延長した第2仕切り線とによってスペーサ層を区分けした場合、スペーサ層は、第1仕切り線同士によって仕切られて一対の第2辺に沿った一対の第1区画と、第2仕切り線同士によって仕切られて第1辺に沿った一対の第2区画と、第1仕切り線と第2仕切り線とによって仕切られ第1区画と第2区画とを接続し、スペーサ層の4つの角部を含む4つの第3区画とに区分けされる。複数のスペーサ層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの第3区画において、端面溶着部から内部空間までのスペーサ層の幅方向長さが、隣接する第1区画または第2区画におけるスペーサ層の幅方向長さよりも短くなるように形成された切欠状部分を備える。 The power storage device according to one aspect of the present disclosure includes a laminate in which a plurality of electrodes, each having a rectangular metal current collector, are stacked, and a resin sealing portion provided on the periphery of the current collector so as to surround the laminate when viewed from the stacking direction of the plurality of electrodes. The plurality of electrodes includes a plurality of bipolar electrodes. Each of the plurality of bipolar electrodes has an active material layer on a first surface of the current collector and on a second surface opposite to the first surface. The current collector of each of the plurality of bipolar electrodes has a rectangular first region on the first surface and a rectangular frame-shaped second region outside the first region when viewed from the stacking direction, on the first surface and the second surface. The sealing portion includes a plurality of rectangular frame-shaped sealing layers and a plurality of rectangular frame-shaped spacer layers. The plurality of sealing layers are bonded to the first surface and the second surface at the periphery of each current collector of the plurality of electrodes. The plurality of spacer layers are located between adjacent sealing layers in the stacking direction, and together with the plurality of sealing layers, seal the internal space formed between adjacent current collectors in the stacking direction. The sealing portion includes an end surface welding portion in which the outer peripheries of the plurality of sealing layers and the outer peripheries of the plurality of spacer layers are integrated by welding them to each other. The outer periphery of the rectangular first region is defined by a pair of first sides facing each other and a pair of second sides connecting the pair of first sides and facing each other. When the spacer layer is divided by a first partition line extending from the pair of first sides and a second partition line extending from the pair of second sides as viewed from the stacking direction, the spacer layer is divided into a pair of first sections separated by the first partition lines and extending along the pair of second sides, a pair of second sections separated by the second partition lines and extending along the first sides, and four third sections separated by the first partition line and the second partition line, connecting the first section and the second section, and including four corners of the spacer layer. At least one of the multiple spacer layers has a notched portion formed in at least one third section such that the widthwise length of the spacer layer from the end face welded portion to the internal space is shorter than the widthwise length of the spacer layer in the adjacent first section or second section.
上記蓄電装置では、樹脂製の封止部を構成しているスペーサ層の角部を含む第3区画に切欠状部分が形成されている。そのため、切欠状部分に相当する体積分だけ、角部における樹脂の量が減少している。このように、角部の樹脂量が減少することにより、環境温度変化時の、角部における封止部の寸法変化量が小さくなる。これにより、スペーサ層の角部に対応する集電体の角部では、集電体が封止部に引っ張られにくくなるため、集電体角部に応力が集中することが抑制される。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 above-mentioned energy storage device, a notch-shaped portion is formed in the third section including the corner of the spacer layer that constitutes the resin sealing portion. Therefore, the amount of resin at the corner is reduced by the volume equivalent to the notch-shaped portion. In this way, by reducing the amount of resin at the corner, the amount of dimensional change of the sealing portion at the corner when the environmental temperature changes is reduced. As a result, at the corner of the current collector corresponding to the corner of the spacer layer, the current collector is less likely to be pulled by the sealing portion, and stress concentration at the corner of the current collector is suppressed. Therefore, the deterioration of battery performance due to temperature change can be mitigated.
封止部には、内部空間と当該封止部の外部とを連通する連通孔を備えてもよい。連通孔は、スペーサ層の一対の第1区画のうちの一方に形成され得る。切欠状部分は、少なくとも、連通孔が形成された第1区画に隣接する一対の第3区画に形成されてよい。この構成では、連通孔が形成されている領域の近傍に位置する角部に応力が集中することが抑制される。 The sealing portion may have a communication hole that connects the internal space to the outside of the sealing portion. The communication hole may be formed in one of a pair of first sections of the spacer layer. The cutout portion may be formed in at least a pair of third sections adjacent to the first section in which the communication hole is formed. In this configuration, stress is prevented from concentrating in the corners located near the area in which the communication hole is formed.
一対の第1区画のうちの連通孔が形成された一方の第1区画におけるスペーサ層の幅方向長さは、一対の第1区画のうちの他方におけるスペーサ層の幅方向長さ及び一対の第2区画のスペーサ層の幅方向長さよりも大きくてよい。スペーサ層の幅が大きい場合、樹脂の体積割合が大きくなるため、樹脂の寸法変化量も大きくなる。樹脂の寸法変化量が大きくなりやすい一方の第1区画に近接して切欠状部分を形成することにより、角部に対して当該一方の第1区画からの応力が集中することを抑制できる。 The widthwise length of the spacer layer in one of the pair of first compartments in which a communicating hole is formed may be greater than the widthwise length of the spacer layer in the other of the pair of first compartments and the widthwise length of the spacer layer in the pair of second compartments. When the width of the spacer layer is large, the volumetric proportion of the resin increases, and the amount of dimensional change in the resin also increases. By forming a notched portion adjacent to one of the first compartments where the amount of dimensional change in the resin is likely to be large, it is possible to suppress the concentration of stress from that one of the first compartments at the corner.
複数のスペーサ層は、積層方向から見て、集電体に重なる重複部分と、集電体の端縁よりも外側に延在する延在部分とを備えてもよい。端面溶着部は、積層方向から見て、スペーサ層の延在部分に設けられており、切欠状部分は、積層方向から見て、端面溶着部よりも内側となる重複部分に設けられていてよい。この構成では、切欠状部分が端面溶着部と距離をもって形成されているため、端面溶着部における封止性を確保できる。 The spacer layers may have overlapping portions that overlap the current collector when viewed from the stacking direction, and extending portions that extend outward beyond the edge of the current collector. The end face welding portions may be provided on the extending portions of the spacer layers when viewed from the stacking direction, and the cutout portions may be provided on the overlapping portions that are more inward than the end face welding portions when viewed from the stacking direction. In this configuration, the cutout portions are formed at a distance from the end face welding portions, ensuring sealing at the end face welding portions.
切欠状部分が形成されたスペーサ層に隣接する一対のシール層の少なくとも一方は、スペーサ層の切欠状部分に対応する領域に、集電体との接合幅がその他の領域における接合幅よりも短く形成された、シール切欠部を有してもよい。この構成では、環境温度変化時におけるシール切欠部での寸法変化量を小さくすることができる。 At least one of the pair of sealing layers adjacent to the spacer layer in which the cutout portion is formed may have a sealing cutout portion in a region corresponding to the cutout portion of the spacer layer, the bonding width with the current collector being shorter than the bonding width in other regions. With this configuration, it is possible to reduce the amount of dimensional change in the sealing cutout portion when the environmental temperature changes.
スペーサ層の第3区画に形成された切欠状部は、スペーサの内縁から端面溶着部に向かう切り込み状部分を有してよい。この構成では、切り込み状部分があることによって、積層方向から見て辺の延在方向に封止部が膨張収縮したときに、角部において応力集中する領域が分断されるため、熱衝撃を緩和することができる。 The cutout portion formed in the third section of the spacer layer may have a notch-like portion extending from the inner edge of the spacer toward the end face welded portion. In this configuration, the presence of the notch-like portion separates the area of stress concentration at the corner when the sealing portion expands and contracts in the extension direction of the side as viewed from the stacking direction, thereby mitigating thermal shock.
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。 This disclosure provides an energy storage device that can mitigate the degradation of battery performance caused by 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, an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted. In the description, a Cartesian coordinate system defined by the X-axis, Y-axis, and Z-axis may be referenced.
図1は、本実施形態に係る蓄電モジュールの模式的な平面図である。図1に示す蓄電モジュール11(蓄電装置)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。蓄電モジュール11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。蓄電モジュール11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。ここでは、蓄電モジュール11がリチウムイオン二次電池である場合を示す。
Figure 1 is a schematic plan view of a power storage module according to this embodiment. The power storage module 11 (power storage device) shown in Figure 1 can be used as a battery for various vehicles, such as a forklift, a hybrid vehicle, or an electric vehicle. The
図2は、図1のII-II線に沿った断面図であり、蓄電モジュール11の層構成を模式的に示す。図3は、図1のIII-III線に沿った断面図であり、蓄電モジュール11の層構成を模式的に示す。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。
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in Figure 1, and shows a schematic layer structure of the
バイポーラ電極14は、集電体21と、正極活物質層22と、負極活物質層23とを備えている。集電体21は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層22及び負極活物質層23に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。
The
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箔やステンレス鋼箔などが挙げられる。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貼付けされて形成されていてもよく、1つの金属箔の表面に別の金属層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、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21Aと銅箔21Bとが接合されたものである。集電体21は、例えば、アルミニウム箔21Aと銅箔21Bとを重ねて圧延接合したクラッド箔であってもよい。集電体21は、貼り合わせ箔であってもよい。すなわち、集電体21は、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21Aと銅箔21Bとが導電性接着樹脂(接着層)により接合され、一体化されることで形成されもよい。集電体21は、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、アルミニウム箔の片面が銅蒸着又は銅メッキされることで形成されてもよい。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。なお、粗化面は、未加工の金属箔に比べて表面が粗く加工されていればよく、例えば、エッチング加工、電界メッキ加工等の粗さ加工によって形成されてもよい。例えば、集電体21の厚みは、30μm~150μm程度であってよいが、これに限定されない。
In the illustrated example, the
正極活物質層22は、集電体21の第1面21aに設けられている。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。
The positive electrode
一例の正極活物質層22は、集電体21の第1面21aに対して接着層を介して設けられている。例えば、接着層は、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。一例の接着層は、集電体21の第1面21aの全面に設けられていてもよい。また接着層の端縁は、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てもよい。
The positive electrode
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 anchor the active material or conductive assistant to the surface of the
負極活物質層23は、集電体21の第2面21bに設けられている。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。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 negative electrode
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。
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、一方のバイポーラ電極14の正極活物質層22と他方のバイポーラ電極14の負極活物質層23とが向かい合うように配置されている。積層方向に隣り合うバイポーラ電極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よりも大きく、かつ集電体21よりも小さい、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。すなわち、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は、乾式プロセス又は湿式プロセスによって、溶融された樹脂が延伸されて形成されている。この場合、延伸のプロセスに応じて、セパレータ15は収縮量の大きい方向と小さい方向とを有する。セパレータ15は、収縮量の大きい方向が短辺に沿い、収縮量の小さい方向が長辺に沿った、矩形状をなしていてよい。一例のセパレータ15は、湿式プロセスによって形成されており、収縮量の大きいTD(Transverse Dirrection)方向が短辺に沿い、収縮量小さいMD(Machine Dirrection)方向が長辺に沿っている。
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、LiFSi、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には正極活物質層22および負極活物質層23が設けられておらず、当該第2面21bは、隣接する導電板(不図示)に対して電気的に接続されている。正極終端電極16に用いられる集電体21は、アルミニウム箔で構成されていてもよい。
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および負極活物質層23が設けられておらず、当該第1面21aは、隣接する導電板(不図示)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。
The
封止部30は、積層方向に隣り合う集電体21間の内部空間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とにより内部空間Sが画定されている。内部空間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枠状をなしている。例えば、第1シール層31及び第2シール層32の厚みは、50μm~200μm程度であってよい。第1シール層31の厚みと第2シール層32の厚みとは、互いに同じであってよい。また、スペーサ層33の厚みは、第1シール層31及び第2シール層32の厚みよりも厚くてよく、例えば、200μm~500μm程度であってよい。
An example of the sealing
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。
The
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 second seal layer 32 is bonded to the
第1シール層31、第2シール層32及びスペーサ層33は端面溶着部R1によって互いに溶着されている。スペーサ層33の外縁33bは、積層方向から見て第1シール層31の外縁31b及び第2シール層32の外縁32bと同じ位置であってよい。スペーサ層33の外縁33bは、積層方向から見て、集電体21の端縁21dよりも外側において第1シール層31の外縁31bに溶着されていればよい。また、スペーサ層33の外縁33bは、積層方向から見て、集電体21の端縁21dよりも外側において第2シール層32の外縁32bに溶着されていればよい。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、集電体21の端縁21dよりも外側の領域において、端面溶着部R1によって互いに溶着されている。
The
端面溶着部R1は、複数の第1シール層31と複数の第2シール層32と複数のスペーサ層33とにおける内部空間Sとは反対側の端部(外周縁)が互いに溶着されて一体化されることにより形成されている。換言すれば、第1シール層31とスペーサ層33とは、端面溶着部R1以外の部分では溶着されておらず、互いに接触のみしている。同様に、第2シール層32とスペーサ層33とは、端面溶着部R1以外の部分では溶着されておらず、互いに接触のみしている。このように、スペーサ層33が端面溶着部R1によって第1シール層31及び第2シール層32に接続されているため、スペーサ層33の膨張収縮による応力は、第1シール層31及び第2シール層32に接合された集電体21に影響を与え得る。
The end face welded portion R1 is formed by welding together the end portions (peripheral edges) of the multiple first seal layers 31, the multiple second seal layers 32, and the multiple spacer layers 33 on the opposite side of the internal space S. In other words, the
端面溶着部R1は、積層方向から見て、電極積層体12を取り囲むように矩形枠状を呈している。端面溶着部R1は、積層方向から見て、集電体21の外縁よりも外側に形成されている。すなわち、第1シール層、第2シール層及びスペーサ層33は、積層方向から見て集電体21に重なる重複部分と、集電体21の端縁21dよりも外側に延在する延在部分とを備えており、端面溶着部R1は、延在部分に設けられている。端面溶着部R1における内部空間Sとは反対側の側面は、積層方向に沿って延びており、封止部30の外側面を構成している。換言すれば、封止部30は、内部空間Sに面する内側面と、内側面とは反対側の外側面とを含む。
The end surface welded portion R1 has a rectangular frame shape surrounding the
封止部30には、複数の内部空間Sのそれぞれに連通する連通孔35が形成されている。一例として、連通孔35は、スペーサ層33を部分的に切り欠いて形成されており、スペーサ層33及び端面溶着部R1を貫通している。連通孔35は、内部空間Sに一方の開口を有するとともに、封止部30の外側面に他方の開口を有している。蓄電モジュール11では、隣り合う一対の集電体21の間に、1つの内部空間Sを含むセルが形成されている。ここでは、1つのセルに対して1つの連通孔35が形成されている。連通孔35は、内部空間Sに電解液を注液するための注液口として利用され得る。すなわち、封止部30の外側面には注液口(連通孔35の開口)が設けられている。積層方向から見て矩形状の蓄電モジュール11において、連通孔35が設けられた辺を注液口辺と呼ぶ。
The sealing
積層方向から見て、注液口辺におけるスペーサ層33の内縁33a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よりも内側(内部空間S側)に位置している。注液口辺におけるスペーサ層33の内縁33aは、内縁31a,32aよりも、例えば1mm以上内側に位置しており、内部空間Sに面するように第1シール層31及び第2シール層から露出している。なお、積層方向から見て、注液口辺以外におけるスペーサ層33の内縁33a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よりも外側に位置していてよい。
When viewed from the stacking direction, the
なお、上述のセパレータ15の端部15aは、第2シール層32とスペーサ層33との間において、第2シール層32の内縁32aの近傍に固定されている。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)されていてもよい。
The
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。
When viewed from the stacking direction, 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し、互いに同等であってもよい。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4は、図3のIV-IV線に沿った断面図であり、蓄電モジュールの断面を模式的に示す。なお、図4では、スペーサ層33に隠れた第1シール層31および第2シール層32を総合してシール層34として示している。また、セパレータ15は、説明の都合上、図示を省略している。
Figure 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in Figure 3, and shows a schematic cross-section of the energy storage module. In Figure 4, the
図4に示すように、バイポーラ電極14の第2面21bは、負極活物質層23が形成される矩形状の第1領域21Tと、第1領域21Tの外側の第2領域21Mとに区分けされる。この場合、第1領域21Tの長辺(第1辺)の延長線L1(第1仕切り線)及び短辺(第2辺)の延長線L2(第2仕切り線)によって、シール層34及びスペーサ層33を区分けすることができる。シール層34及びスペーサ層33は、一対の延長線L1によって仕切られ、短辺に沿った短辺部分(第1区画)34S,33Sと、一対の延長線L2によって仕切られ、長辺に沿った長辺部分(第2区画)34L,33Lと、延長線L1と延長線L2とによって仕切られ、長辺部分34L,33Lと短辺部分34S,33Sとを接続する角部分(第3区画)33C,34Cとに区分けされている。
4, the
スペーサ層33における少なくとも1つの角部分33Cには切欠状部分33Kが形成されている。図示例では、4つの角部分33Cのうち注液口辺に沿った短辺部分33Saに接続された一対の角部分33Cに切欠状部分33Kが形成されている。なお、切欠状部分とは、矩形状を呈する内縁及び外縁によって画成されるスペーサ層33において、積層方向から見たときに、切り欠かれた、又は、切り抜かれた形状を有する領域であってもよい。
A
換言すると、積層方向から見たとき、スペーサ層33の少なくとも1辺は、幅方向長さの大きい幅広部分33Wと、幅広部分33Wよりも幅方向長さの小さい切欠状部分33Kとを含んでよい。なお、幅方向長さは、スペーサ層33の各辺において当該辺の長手方向に直交する幅方向の長さであってよい。すなわち、短辺部分34Sにおける幅方向長さは、X軸方向における長さであり、長辺部分34Lにおける幅方向長さは、Y軸方向における長さである。なお、スペーサ層33に孔のような切り抜き部分が形成されている場合、スペーサ層33の幅方向長さは、内縁から外縁までの長さから切り抜き部分の長さを差し引いた長さとして規定されてもよい。以下の説明では、「幅方向長さ」を単に「幅」という場合がある。
In other words, when viewed from the stacking direction, at least one side of the
積層方向から見て、注液口辺を構成する短辺部分33Saにおけるスペーサ層33の内縁33aは、幅広部分33Wと切欠状部分33Kとで異なる位置に形成されている。一例において、幅広部分33Wは、積層方向から見たときにスペーサ層33の長手方向の中央に設けられており、切欠状部分33Kは幅広部分33Wの両端に設けられている。切欠状部分33Kが注液口辺に設けられている場合、注液口(連通孔35)は幅広部分33Wに設けられている。
When viewed from the stacking direction, the
図3に示す切欠状部分33Kは、スペーサ層33の内縁から外縁に向かってスペーサ層33の幅方向長さが狭くなっている切り欠かれた形状を有している。なお、切欠状部分33Kは、スペーサ層33のうち端面溶着部R1以外の領域に形成されており、積層方向から見て、スペーサ層33と集電体21とが重複した領域に設けられている。すなわち、積層方向から見たとき、切欠状部分33Kと端面溶着部R1とは、互いに重複していない。一例の切欠状部分33Kは、スペーサ層33の角部分33Cのうち、内縁の角を含む四角形状を呈している。すなわち、本来、矩形枠状のスペーサ層の内縁は4つの角を有する矩形状を呈するが、図4に示すスペーサ層33の内縁は、内縁の角のうちの2つが切欠状部分33Kによって切り取られた形状となっている。本実施形態において、切欠状部分33Kは、積層方向から見て集電体21の端縁21dより内側に設けられており、端面溶着部R1には到達していない。図示例の切欠状部分33Kは、スペーサ層33の長辺部分33Lの内縁に沿った辺と、当該辺に対向する辺と、スペーサ層33の短辺部分33Sの内縁に平行な辺とによって画成されている。
The
以上説明したように、一例の蓄電モジュール11は、第1面21a及び第2面21bにそれぞれ活物質層が設けられた矩形状の金属製の複数の集電体21が積層された電極積層体12と、複数の集電体21の積層方向から見て電極積層体12の周縁を封止する矩形枠状の樹脂製の封止部30と、を備える。複数の集電体21のそれぞれの第1面21a及び第2面21bは、積層方向から見て活物質層が設けられた矩形状の第1領域21Tと、第1領域21Tの外側となる矩形枠状の第2領域21Mとを有する。封止部30は、複数の集電体21のそれぞれの周縁において第1面21a及び第2面21bに接合された矩形枠状の複数のシール層34と、積層方向に隣り合うシール層34同士の間に位置して、複数のシール層34と共に集電体21の間に内部空間Sを形成する矩形枠状の複数のスペーサ層33と、を有する。
As described above, the example of the
複数のシール層34と複数のスペーサ層33とは、積層方向から見て、内部空間Sとは反対側の外周縁が互いに溶着されることにより一体化された端面溶着部R1を含む。矩形状の第1領域21Tの外縁は、互いに対向する一対の長辺と、一対の長辺同士を接続して互いに対向する一対の短辺とによって画成される。積層方向から見て、一対の長辺を延長した延長線L1と一対の短辺を延長した延長線L2とによってスペーサ層33を区分けした場合、スペーサ層33は、延長線L1同士によって仕切られて短辺に沿った一対の短辺部分33Sと、延長線L2同士によって仕切られて長辺に沿った一対の長辺部分33Lと、延長線L1と延長線L2とによって仕切られて短辺部分33Sと長辺部分33Lとを接続し、スペーサ層33の4つの角部を含む4つの角部分33Cとに区分けされる。少なくとも1つの角部分33Cにおいて、スペーサ層33に切欠状部分33Kが形成されている。切欠状部分33Kにおける幅方向長さは、隣接する短辺部分33Sまたは長辺部分33Lにおけるスペーサ層33の幅方向長さよりも短くなっている。
The sealing layers 34 and the spacer layers 33 include end surface welded portions R1 that are integrated by welding the outer peripheries on the side opposite to the internal space S when viewed from the stacking direction. The outer edge of the rectangular
蓄電モジュール11を構成する電極は、一般的にエネルギー密度の観点から、集電体21の厚みを薄くし、活物質層を厚く形成することが望ましい。また、封止部30を構成する樹脂は、内部空間Sの確保の観点から、少なくとも活物質層と同程度の厚みを有することが望ましい。一例において、蓄電モジュール内の1つのセルでみたとき、1つのセルに含まれる集電体21の厚さは30μm~150μm程度であり、1つのセルに含まれるシール層34及びスペーサ層33の厚さの合計は100μm~900μm程度である。また、集電体21を構成する金属に比べて封止部30を構成する樹脂の体積膨張係数は10~30倍程度の大きさである。ここで、温度変化に伴う寸法変化量は、体積膨張係数と体積との積によって表される。
In general, from the viewpoint of energy density, it is desirable for the electrodes constituting the
上述のとおり、蓄電モジュールに含まれる各セルでは、樹脂によって構成される封止部に対して金属によって構成される集電体の厚みが圧倒的に薄く形成されている。また、集電体を構成する金属の熱膨張係数に対して封止部を構成する樹脂の熱膨張係数が大きいことから、蓄電モジュールに温度変化があった際には、集電体に比べて封止部が大きく変形することになる。この場合、封止部が膨張収縮する際に、封止部に引っ張られた集電体に応力が生じる。特に、封止部の角部分では、応力ベクトルが重なるので応力が集中する。 As mentioned above, in each cell included in the energy storage module, the thickness of the metal collector is overwhelmingly thinner than the resin sealing portion. Also, because the thermal expansion coefficient of the resin that makes up the sealing portion is greater than that of the metal that makes up the current collector, when there is a temperature change in the energy storage module, the sealing portion deforms more than the current collector. In this case, when the sealing portion expands and contracts, stress is generated in the current collector that is pulled by the sealing portion. In particular, stress is concentrated at the corners of the sealing portion because the stress vectors overlap.
一例の蓄電モジュール11では、樹脂製の封止部30を構成しているスペーサ層33の角部分33Cに切欠状部分33Kが形成されている。そのため、切欠状部分33Kに相当する体積分だけ、スペーサ層33の角部分33Cにおける樹脂の量が減少している。このように角部分33Cの樹脂量が減少することにより、角部分33Cにおける寸法変化量は小さくなる。これにより、温度変化に伴って変形する封止部30に集電体21が引っ張られにくくなるため、集電体21の角に応力が集中することが抑制される。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 example
また、切欠状部分33Kが形成されている位置では、スペーサ層33の幅が、幅広部分33Wに比べて狭くなっている。すなわち、上記の例では、角部分33Cに切欠状部分33Kが形成されることにより、スペーサ層33の長辺部分33Lと短辺部分33Sとの連続性が部分的に失われている。そのため、温度変化に伴って寸法変化が生じたとしてもスペーサ層33に歪みが生じ難いため、集電体21の角に応力が集中することが抑制される。
In addition, at the position where the notched
連通孔35が形成されている短辺部分33Saにおけるスペーサ層33の幅は、他方の短辺部分33Sのスペーサ層33の幅よりも大きくてよい。この構成では、樹脂の寸法変化量が大きくなりやすい短辺部分33Saに近接して切欠状部分33Kを形成することにより、スペーサ層33の角部分33Cに対して応力が集中することを抑制できる。
The width of the
複数のスペーサ層33は、積層方向から見て、集電体21に重なる重複部分と、集電体21の端縁21dよりも外側に延在する延在部分とを備えてもよい。端面溶着部R1は、積層方向から見て、スペーサ層33の延在部分に設けられており、切欠状部分33Kは、積層方向から見て、端面溶着部R1よりも内側となる重複部分に設けられていてよい。この構成では、切欠状部分33Kが端面溶着部R1に形成されていないことにより、端面溶着部R1における封止性を確保できる。
The spacer layers 33 may have overlapping portions that overlap the
なお、一例においては、第1シール層31及び第2シール層32に切欠状部分が形成されていないことにより、封止部30と集電体21との間を十分に接合できる。また、一例においては、第1シール層31及び第2シール層32に比べてスペーサ層33の厚みが大きいため、スペーサ層33のみに切欠状部分33Kが形成されるだけで、封止部30の体積を十分に低減できる。
In one example, the sealing
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。 The above describes in detail an example of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to the above example.
図5は、他の例の蓄電モジュールの模式的な断面図である。図5は、図4と同様の位置で蓄電モジュールを切断した断面図を示す。図5に示す蓄電モジュールは、切り込み状部分33KSを有する点のみにおいて、図4等に示す蓄電モジュールと相違する。図5に示すように、スペーサ層33は、切欠状部分33Kが形成された角部分33Cにおいて、切欠状部分33Kから端面溶着部R1に向かってスペーサ層33が切断された切り込み状部分33KSを有している。スペーサ層33のうち、切り込み状部分33KSによって切断されたスペーサ層33同士は、互いに接触のみしており、直接的に接続はされていない。すなわち、スペーサ層33は、切り込み状部分33KSにおいて切断されている。切り込み状部分33KSは、スペーサ層33に切り込みを入れることで形成されていてもよい。図示例の切り込み状部分33KSは、切欠状部分33Kにおける延長線L2に沿った辺に沿って形成されており、端面溶着部R1まで延在している。すなわち、角部分33Cに形成された切欠状部分33Kは、スペーサ層33の内縁33aから端面溶着部R1に向かう切り込み状部分33KSを有している。なお、切り込み状部分33KSは、端面溶着部R1に到達しているが、端面溶着部R1には形成されていない。この構成では、切り込み状部分33KSがあることによって、積層方向から見て辺の延在方向に封止部30が膨張収縮したときに、角部において応力集中する領域が分断されるため、熱衝撃を緩和することができる。
Figure 5 is a schematic cross-sectional view of another example of a storage module. Figure 5 shows a cross-sectional view of the storage module cut at the same position as in Figure 4. The storage module shown in Figure 5 differs from the storage module shown in Figure 4 and the like only in that it has a notch-shaped portion 33KS. As shown in Figure 5, the
図6は、さらに他の例の蓄電モジュールの模式的な断面図である。図6は、図4と同様の位置で蓄電モジュールを切断した状態を示す。図6の例では、スペーサ層33に代えてスペーサ層133が示されている。このスペーサ層133は、スペーサ層33と同様に長辺部分133L、短辺部分133S、角部分133Cに区分けされる。一方の短辺部分133Saは注液口辺を構成しており、連通孔135を有する。図示例では、4つの角部分133Cの全てに切欠状部分133Kが形成されている。切欠状部分133Kと幅広部分133Wとでは、スペーサ層133の幅が異なっている。切欠状部分133Kは、積層方向から見てスペーサ層133の内縁133aが集電体21の端縁21dに向かって切り欠かれた形状を有している。また、切欠状部分133Kは、スペーサ層133の角部分133Cのうち、内縁の角を含む四角形状を呈している。四角形状を呈する切欠状部分133Kを画成する各辺の延在方向は、スペーサ層133の長辺方向又は短辺方向に沿っている。図示例の切欠状部分133Kは、スペーサ層133の長辺部分133Lの内縁よりも外側に向かってオフセットされた辺と、当該辺に対向する辺と、スペーサ層133の短辺部分133Sの内縁に平行な辺とによって画成されている。なお、切欠状部分133Kは、端面溶着部R1には到達していない。
Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a storage module of yet another example. Figure 6 shows the state in which the storage module is cut at the same position as in Figure 4. In the example of Figure 6, a
図7は、さらに他の例の蓄電モジュールの模式的な断面図である。図7は、図4と同様の位置で蓄電モジュールを切断した状態を示す。図7の例では、スペーサ層33に代えてスペーサ層233が示されている。このスペーサ層233は、スペーサ層33と同様に長辺部分233L、短辺部分233S、角部分233Cに区分けされる。一方の短辺部分233Saは注液口辺を構成しており、連通孔235を有する。図示例では、4つの角部分233Cの全てに切欠状部分233Kが形成されている。切欠状部分233Kは、スペーサ層233の角部において、内縁から外縁に向かってV字状に切り欠かれた形状を有している。また、切欠状部分233Kは、スペーサ層233の角部分233Cのうち、内縁の角を含む三角形状を呈している。切欠状部分233Kにおける幅方向長さは、短辺部分233Sの中央に設けられた幅広部分233Wの幅方向長さよりも小さい。三角形状を呈する切欠状部分233Kは、スペーサ層233の長辺方向及び短辺方向の両方に傾斜する2つの辺によって画成されており、先端をスペーサ層233の外縁の角部に向けて延在している。なお、切欠状部分233Kは、端面溶着部R1には到達していない。
Figure 7 is a schematic cross-sectional view of a storage module in yet another example. Figure 7 shows the state in which the storage module is cut at the same position as in Figure 4. In the example of Figure 7, a
図8は、さらに他の例の蓄電モジュールの模式的な断面図である。図8は、図4と同様の位置で蓄電モジュールを切断した状態を示す。図8の例では、スペーサ層33に代えてスペーサ層333が示されている。このスペーサ層333は、スペーサ層33と同様に長辺部分333L、短辺部分333S、角部分333Cに区分けされる。一方の短辺部分333Saは注液口辺を構成しており、連通孔335を有する。図示例では、4つの角部分333Cの全てに円状に切り欠かれた打抜状部分333Hが形成されている。また、短辺部分333Saに連続する角部分333Cには、V字状の切欠状部分333Kが形成されている。打抜状部分333Hは、スペーサ層333の内縁と外縁との間の一部を切り抜いた形状を有している。図示例では、円形状に切り抜かれた形状の打抜状部分333Hが示されるが、形状は特に限定されない。なお、切欠状部分233Kは、端面溶着部R1には到達していない。
Figure 8 is a schematic cross-sectional view of a storage module of yet another example. Figure 8 shows a state in which the storage module is cut at the same position as in Figure 4. In the example of Figure 8, a
以上、本開示の変形例について図面を参照して説明されたが、本開示は上記形態に限定されない。 Although the modified examples of the present disclosure have been described above with reference to the drawings, the present disclosure is not limited to the above-described forms.
例えば、端面溶着部R1の内縁の位置が集電体21の端縁21dの外側である例を示したが、端面溶着部R1の内縁は、集電体21の端縁21dの位置でもよいし、集電体21の端縁21dよりも内側であってもよい。
For example, in the example shown, the inner edge of the end surface welded portion R1 is located outside the
また、シール層及びスペーサ層が負極活物質層の長辺及び短辺の延長線に基づいて区分けされる例を示したが、シール層及びスペーサ層は、正極活物質層の長辺及び短辺の延長線に基づいて区分けされてもよい。 In addition, although an example has been shown in which the sealing layer and the spacer layer are divided based on the extension lines of the long and short sides of the negative electrode active material layer, the sealing layer and the spacer layer may be divided based on the extension lines of the long and short sides of the positive electrode active material layer.
また、矩形状を呈する活物質層を例示したが、活物質層の形状は矩形と見做すことができれば特に限定されない。例えば、活物質層は互いに離間する複数の領域に分割されていてもよいし、矩形以外の他の形状であってもよい。この場合、活物質層の形状は、活物質層が形成されている全ての領域を含む最小の矩形のうち、集電体の長辺に沿った長辺を有し、且つ、集電体の短辺に沿った短辺を有する矩形であると見做されてよい。 Although an active material layer having a rectangular shape has been exemplified, the shape of the active material layer is not particularly limited as long as it can be regarded as a rectangle. For example, the active material layer may be divided into a plurality of regions spaced apart from each other, or may have a shape other than a rectangle. In this case, the shape of the active material layer may be regarded as a rectangle having a long side along the long side of the current collector and a short side along the short side of the current collector, among the smallest rectangles including all the regions in which the active material layer is formed.
また、図5では、図4に示した切欠状部分33Kに切り込み状部分33KSが形成された例を示したが、切り込み状部分は、スペーサ層33が切断されている領域であればよいため、他の図6~図8の例にも形成されていてよい。
In addition, FIG. 5 shows an example in which a notch-like portion 33KS is formed in the
また、スペーサ層のみに切欠状部分、切り込み状部分、打抜状部分が形成されている例を示したが、スペーサ層のみならず、シール層にも切欠状部分、切り込み状部分、打抜状部分が形成されていてよい。シール層に形成される切欠状部分(シール切欠部)、切り込み状部分、打抜状部分は、スペーサ層に形成される切欠状部分、切り込み状部分、打抜状部分と同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。また、シール層に形成される切欠状部分、切り込み状部分、打抜状部分は、スペーサ層に形成される切欠状部分、切り込み状部分、打抜状部分の位置に対応した位置に形成されてもよいし、異なる位置に形成されてもよい。例えば、シール層に形成される切欠状部分では、集電体とシール層との接合幅(幅方向長さ)が他の領域に比べて小さくなっていてよい。 In addition, although an example in which the notch-shaped portion, the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion are formed only in the spacer layer has been shown, the notch-shaped portion, the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion may be formed not only in the spacer layer but also in the seal layer. The notch-shaped portion (seal notch), the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion formed in the seal layer may have the same shape as the notch-shaped portion, the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion formed in the spacer layer, or may have a different shape. In addition, the notch-shaped portion, the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion formed in the seal layer may be formed at a position corresponding to the position of the notch-shaped portion, the cut-shaped portion, and the punch-shaped portion formed in the spacer layer, or may be formed at a different position. For example, in the notch-shaped portion formed in the seal layer, the joint width (width direction length) between the current collector and the seal layer may be smaller than other regions.
本開示の形態は以下のように示され得る。
[1]
それぞれが矩形状かつ金属製の集電体を有する複数の電極が積層された積層体と、
前記複数の電極の積層方向から見て前記積層体を取り囲むように前記集電体の周縁に設けられた樹脂製の封止部と、を備え、
前記複数の電極は、複数のバイポーラ電極を含み、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、前記集電体の第1面、及び、前記第1面とは逆側の第2面にそれぞれ活物質層を有し、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれの前記集電体は、前記第1面及び前記第2面に、前記積層方向から見て前記活物質層が設けられた矩形状の第1領域と、前記第1領域の外側となる矩形枠状の第2領域とを有し、
前記封止部は、矩形枠状の複数のシール層と、矩形枠状の複数のスペーサ層とを含み、
前記複数のシール層は、前記複数の電極のそれぞれの前記集電体の周縁において前記第1面及び前記第2面に接合され、
前記複数のスペーサ層は、前記積層方向に隣り合う前記シール層の間に位置して、前記積層方向に隣り合う前記集電体の間に形成される内部空間を前記複数のシール層と共に封止し、
前記封止部は、前記複数のシール層の外周縁と前記複数のスペーサ層の外周縁とが互いに溶着されることにより一体化された端面溶着部を含み、
矩形状の前記第1領域の外縁は、互いに対向する一対の第1辺と、前記一対の第1辺同士を接続して互いに対向する一対の第2辺とによって画成され、
前記積層方向から見て、前記一対の第1辺を延長した第1仕切り線と前記一対の第2辺を延長した第2仕切り線とによって前記スペーサ層を区分けした場合、前記スペーサ層は、前記第1仕切り線同士によって仕切られて前記一対の第2辺に沿った一対の第1区画と、前記第2仕切り線同士によって仕切られて前記第1辺に沿った一対の第2区画と、前記第1仕切り線と前記第2仕切り線とによって仕切られ前記第1区画と前記第2区画とを接続し、前記スペーサ層の4つの角部を含む4つの第3区画とに区分けされ、
前記複数のスペーサ層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの前記第3区画において、前記端面溶着部から前記内部空間までの前記スペーサ層の幅方向長さが、隣接する前記第1区画または前記第2区画におけるスペーサ層の前記幅方向長さよりも短くなるように形成された切欠状部分を備える、蓄電装置。
[2]
前記封止部には、前記内部空間と当該封止部の外部とを連通する連通孔を備え、
前記連通孔は、前記スペーサ層の前記一対の第1区画のうちの一方に形成され、
前記切欠状部分は、少なくとも、前記連通孔が形成された前記第1区画に隣接する一対の前記第3区画に形成されている、[1]に記載の蓄電装置。
[3]
前記一対の第1区画のうちの前記連通孔が形成された前記一方の前記第1区画における前記スペーサ層の前記幅方向長さは、前記一対の第1区画のうちの他方における前記スペーサ層の前記幅方向長さ及び前記一対の第2区画の前記スペーサ層の前記幅方向長さよりも大きい、[2]に記載の蓄電装置。
[4]
前記複数のスペーサ層は、前記積層方向から見て、前記集電体に重なる重複部分と、前記集電体の端縁よりも外側に延在する延在部分とを備え、
前記端面溶着部は、前記積層方向から見て、前記スペーサ層の前記延在部分に設けられており、
前記切欠状部分は、前記積層方向から見て、前記端面溶着部よりも内側となる前記重複部分に設けられている、[1]から[3]のいずれかに記載の蓄電装置。
[5]
前記切欠状部分が形成された前記スペーサ層に隣接する一対の前記シール層の少なくとも一方は、前記スペーサ層の前記切欠状部分に対応する領域に、前記集電体との接合幅がその他の領域における前記接合幅よりも短く形成された、シール切欠部を有している、[1]から[4]のいずれかに記載の蓄電装置。
[6]
前記スペーサ層の前記第3区画に形成された前記切欠状部は、前記スペーサの内縁から前記端面溶着部に向かう切り込み状部分を有している、[1]から[5]のいずれかに記載の蓄電装置。
An embodiment of the present disclosure can be shown as follows.
[1]
a laminate including a plurality of electrodes stacked together, each of the electrodes having a rectangular metal current collector;
a resin sealing portion provided on a periphery of the current collector so as to surround the stack when viewed from the stacking direction of the plurality of electrodes,
the plurality of electrodes includes a plurality of bipolar electrodes;
Each of the plurality of bipolar electrodes has an active material layer on a first surface of the current collector and on a second surface opposite to the first surface,
the current collector of each of the plurality of bipolar electrodes has, on the first surface and the second surface, a rectangular first region in which the active material layer is provided, as viewed from the stacking direction, and a rectangular frame-shaped second region that is outside the first region;
the sealing portion includes a plurality of rectangular frame-shaped seal layers and a plurality of rectangular frame-shaped spacer layers,
the plurality of sealing layers are joined to the first surface and the second surface at a periphery of the current collector of each of the plurality of electrodes;
the plurality of spacer layers are positioned between the seal layers adjacent to each other in the stacking direction and seal, together with the seal layers, internal spaces formed between the current collectors adjacent to each other in the stacking direction;
the sealing portion includes end surface welded portions in which outer peripheral edges of the plurality of seal layers and outer peripheral edges of the plurality of spacer layers are welded to each other to be integrated together,
an outer edge of the rectangular first region is defined by a pair of first sides opposed to each other and a pair of second sides connected to each other and opposed to each other,
When the spacer layer is divided by first partition lines extending from the pair of first sides and second partition lines extending from the pair of second sides as viewed from the stacking direction, the spacer layer is divided into a pair of first sections separated by the first partition lines and extending along the pair of second sides, a pair of second sections separated by the second partition lines and extending along the first sides, and four third sections separated by the first partition lines and the second partition lines, connecting the first sections and the second sections, and including four corners of the spacer layer,
an energy storage device, wherein at least one of the plurality of spacer layers has a cutout portion formed in at least one of the third compartments so that the widthwise length of the spacer layer from the end face welding portion to the internal space is shorter than the widthwise length of the spacer layer in the adjacent first compartment or the adjacent second compartment.
[2]
The sealing portion includes a communication hole that communicates the internal space with the outside of the sealing portion,
the communication hole is formed in one of the pair of first sections of the spacer layer,
The power storage device according to [1], wherein the cutout portions are formed in at least a pair of the third compartments adjacent to the first compartment in which the communication hole is formed.
[3]
The energy storage device described in [2], wherein the widthwise length of the spacer layer in one of the pair of first compartments in which the communicating hole is formed is greater than the widthwise length of the spacer layer in the other of the pair of first compartments and the widthwise length of the spacer layer in the pair of second compartments.
[4]
the plurality of spacer layers each include an overlapping portion overlapping the current collector and an extending portion extending outward beyond an edge of the current collector when viewed from the stacking direction,
the end surface welded portion is provided on the extending portion of the spacer layer as viewed from the stacking direction,
The energy storage device according to any one of [1] to [3], wherein the cutout portion is provided in the overlapping portion that is on the inner side of the end surface welded portion when viewed from the stacking direction.
[5]
The energy storage device according to any one of [1] to [4], wherein at least one of a pair of the sealing layers adjacent to the spacer layer in which the cutout portion is formed has a sealing cutout portion in a region of the spacer layer corresponding to the cutout portion, the bonding width with the current collector being shorter than the bonding width in other regions.
[6]
The storage device according to any one of [1] to [5], wherein the cutout portion formed in the third section of the spacer layer has a notch portion extending from an inner edge of the spacer toward the end face welded portion.
11…蓄電モジュール、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、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、33…スペーサ層、33C…角部分、33L…長辺部分、33K…切欠状部分、33S…短辺部分、34…シール層。 11...electricity storage module, 12...electrode laminate (laminate), 21...current collector, 21a...first surface, 21b...second surface, 22...positive electrode active material layer, 23...negative electrode active material layer, 30...sealing portion, 31...first seal layer, 32...second seal layer, 33...spacer layer, 33C...corner portion, 33L...long side portion, 33K...notched portion, 33S...short side portion, 34...seal layer.
Claims (6)
前記複数の電極の積層方向から見て前記積層体を取り囲むように前記集電体の周縁に設けられた樹脂製の封止部と、を備え、
前記複数の電極は、複数のバイポーラ電極を含み、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、前記集電体の第1面、及び、前記第1面とは逆側の第2面にそれぞれ活物質層を有し、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれの前記集電体は、前記第1面及び前記第2面に、前記積層方向から見て前記活物質層が設けられた矩形状の第1領域と、前記第1領域の外側となる矩形枠状の第2領域とを有し、
前記封止部は、矩形枠状の複数のシール層と、矩形枠状の複数のスペーサ層とを含み、
前記複数のシール層は、前記複数の電極のそれぞれの前記集電体の周縁において前記第1面及び前記第2面に接合され、
前記複数のスペーサ層は、前記積層方向に隣り合う前記シール層の間に位置して、前記積層方向に隣り合う前記集電体の間に形成される内部空間を前記複数のシール層と共に封止し、
前記封止部は、前記複数のシール層の外周縁と前記複数のスペーサ層の外周縁とが互いに溶着されることにより一体化された端面溶着部を含み、
矩形状の前記第1領域の外縁は、互いに対向する一対の第1辺と、前記一対の第1辺同士を接続して互いに対向する一対の第2辺とによって画成され、
前記積層方向から見て、前記一対の第1辺を延長した第1仕切り線と前記一対の第2辺を延長した第2仕切り線とによって前記スペーサ層を区分けした場合、前記スペーサ層は、前記第1仕切り線同士によって仕切られて前記一対の第2辺に沿った一対の第1区画と、前記第2仕切り線同士によって仕切られて前記第1辺に沿った一対の第2区画と、前記第1仕切り線と前記第2仕切り線とによって仕切られ前記第1区画と前記第2区画とを接続し、前記スペーサ層の4つの角部を含む4つの第3区画とに区分けされ、
前記複数のスペーサ層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの前記第3区画において、前記端面溶着部から前記内部空間までの前記スペーサ層の幅方向長さが、隣接する前記第1区画または前記第2区画におけるスペーサ層の前記幅方向長さよりも短くなるように形成された切欠状部分を備える、蓄電装置。 a laminate including a plurality of electrodes stacked together, each of the electrodes having a rectangular metal current collector;
a resin sealing portion provided on a periphery of the current collector so as to surround the stack when viewed from the stacking direction of the plurality of electrodes,
the plurality of electrodes includes a plurality of bipolar electrodes;
Each of the plurality of bipolar electrodes has an active material layer on a first surface of the current collector and on a second surface opposite to the first surface,
the current collector of each of the plurality of bipolar electrodes has, on the first surface and the second surface, a rectangular first region in which the active material layer is provided, as viewed from the stacking direction, and a rectangular frame-shaped second region that is outside the first region;
the sealing portion includes a plurality of rectangular frame-shaped seal layers and a plurality of rectangular frame-shaped spacer layers,
the plurality of sealing layers are joined to the first surface and the second surface at a periphery of the current collector of each of the plurality of electrodes;
the plurality of spacer layers are positioned between the seal layers adjacent to each other in the stacking direction and seal, together with the seal layers, internal spaces formed between the current collectors adjacent to each other in the stacking direction;
the sealing portion includes end surface welded portions in which outer peripheral edges of the plurality of seal layers and outer peripheral edges of the plurality of spacer layers are welded to each other to be integrated together,
an outer edge of the rectangular first region is defined by a pair of first sides opposed to each other and a pair of second sides connected to each other and opposed to each other,
When the spacer layer is divided by first partition lines extending from the pair of first sides and second partition lines extending from the pair of second sides as viewed from the stacking direction, the spacer layer is divided into a pair of first sections separated by the first partition lines and extending along the pair of second sides, a pair of second sections separated by the second partition lines and extending along the first sides, and four third sections separated by the first partition lines and the second partition lines, connecting the first sections and the second sections, and including four corners of the spacer layer,
an energy storage device, wherein at least one of the plurality of spacer layers has a cutout portion formed in at least one of the third compartments so that the widthwise length of the spacer layer from the end face welding portion to the internal space is shorter than the widthwise length of the spacer layer in the adjacent first compartment or the adjacent second compartment.
前記連通孔は、前記スペーサ層の前記一対の第1区画のうちの一方に形成され、
前記切欠状部分は、少なくとも、前記連通孔が形成された前記第1区画に隣接する一対の前記第3区画に形成されている、請求項1に記載の蓄電装置。 The sealing portion includes a communication hole that communicates the internal space with the outside of the sealing portion,
the communication hole is formed in one of the pair of first sections of the spacer layer,
The power storage device according to claim 1 , wherein the cutout portions are formed in at least a pair of the third compartments adjacent to the first compartment in which the communication hole is formed.
前記端面溶着部は、前記積層方向から見て、前記スペーサ層の前記延在部分に設けられており、
前記切欠状部分は、前記積層方向から見て、前記端面溶着部よりも内側となる前記重複部分に設けられている、請求項1に記載の蓄電装置。 the plurality of spacer layers each include an overlapping portion overlapping the current collector and an extending portion extending outward beyond an edge of the current collector when viewed from the stacking direction,
the end surface welded portion is provided on the extending portion of the spacer layer as viewed from the stacking direction,
The power storage device according to claim 1 , wherein the cutout portion is provided in the overlapping portion that is located on an inner side than the end surface welded portion when viewed from the stacking direction.
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