JP6369561B2 - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6369561B2
JP6369561B2 JP2016561471A JP2016561471A JP6369561B2 JP 6369561 B2 JP6369561 B2 JP 6369561B2 JP 2016561471 A JP2016561471 A JP 2016561471A JP 2016561471 A JP2016561471 A JP 2016561471A JP 6369561 B2 JP6369561 B2 JP 6369561B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode assembly
covering material
case
electrode
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016561471A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016084563A1 (ja
Inventor
貴之 弘瀬
貴之 弘瀬
元章 奥田
元章 奥田
信司 鈴木
信司 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Publication of JPWO2016084563A1 publication Critical patent/JPWO2016084563A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6369561B2 publication Critical patent/JP6369561B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12Stacked hybrid or EDL capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/24Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52Separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466U-shaped, bag-shaped or folded
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/474Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by their position inside the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/48Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by the material
    • H01M50/486Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

この発明は、蓄電装置に関する。
従来から、EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの蓄電装置が搭載されている。蓄電装置は、電動機などの車載機器へ供給される電力を蓄える。このような蓄電装置では、電極が層状に重なっている電極組立体を、押し込みガイド板で包み込んだ状態にてケースに挿入することが行われている。例えば、特許文献1参照。これにより、特許文献1の蓄電装置では、ケースへの電極組立体の挿入し易さを向上させている。
特開平9−120836号公報
しかしながら、特許文献1の蓄電装置では、押し込みガイド板に対する電極組立体の相対的な移動を抑制することについて、特段の配慮がなされていない。そのため、ケース内における電極組立体の位置を維持し難くなる虞がある。
この発明の目的は、電極組立体がケース内で移動することを抑制できる蓄電装置を提供することにある。
上記課題を解決する蓄電装置は、層状に重なった電極を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容しているケースと、前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きい。前記電極組立体は、前記被覆材と接触している外面を有しており、前記電極組立体の外面は、前記ケースの内面よりも粗い。
これによれば、被覆材と電極組立体との間の摩擦係数は、ケースと被覆材との間の摩擦係数よりも大きいことから、電極組立体をケースへ挿入し易くしつつ、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することを抑制できる。また、被覆材は、電極組立体の縁部から電極端子に向かって延出された延出部を有していることから、電極組立体が被覆材ごと電極端子へ向かって移動することを抑制できる。したがって、電極組立体がケース内で移動することを抑制できる。また、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することが抑制される。
上記課題を解決する蓄電装置は、層状に重なった電極を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容しているケースと、前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きい。前記電極組立体は、前記電極組立体の最外層において前記被覆材と接触している厚み調節材を有する。前記厚み調節材は、前記被覆材と接触している外面を有しており、前記厚み調節材の外面は粗面であり、前記被覆材は、前記ケースと接触している外面を有しており、前記被覆材の外面は平滑面である。
これによれば、電極組立体の厚みにバラつきが生じたとしても、電極組立体と被覆材とが接触するように、電極組立体の厚みを調節できる。したがって、電極組立体がケース内で移動することをより抑制できる。また、電極組立体に厚み調節材を備える場合であっても、被覆材と電極組立体との間の摩擦係数を大きくしつつ、ケースと被覆材との間の摩擦係数を小さくし易くできる。
上記課題を解決する蓄電装置は、層状に重なった電極を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容しているケースと、前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きい。前記被覆材は、前記電極組立体と接触している内面を有し、前記被覆材の内面は、平面かつ粗面である。
上記蓄電装置について、前記被覆材は、前記電極組立体と接触している内面と、前記ケースと接触している外面と、を有しており、前記被覆材の内面は粗面であり、前記被覆材の外面は平滑面であることが好ましい。
これによれば、ケースへの電極組立体の挿入し易さが向上される。また、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することが抑制される。
上記蓄電装置について、前記電極組立体と前記被覆材とは面接触していることが好ましい。これによれば、電極組立体と被覆材とが面接触していることから、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することを広い範囲にわたって抑制できる。したがって、電極組立体がケース内で移動することをより抑制できる。
上記蓄電装置について、前記被覆材の形状は、袋状であり、前記被覆材は、前記電極組立体を収容していることが好ましい。これによれば、被覆材は、電極組立体を収容している袋状であることから、電極組立体と被覆材とを接触し易くし、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することをさらに抑制できる。
上記蓄電装置について、前記被覆材は、前記電極組立体と前記ケースとを絶縁する絶縁フィルムであることが好ましい。これによれば、電極組立体とケースとを絶縁できるとともに、電極組立体が被覆材に対して相対的に移動することに起因して絶縁し難くなることを抑制できる。
上記蓄電装置について、前記電極組立体はタブ群を有しており、前記タブ群は、前記電極端子と接合されており、前記タブ群は、自身が撓むことによって、前記電極端子へ向かう方向への前記電極組立体の移動を許容することが好ましい。
これによれば、仮に、電極組立体が電極端子へ向かって移動する場合であっても、タブ群が撓むことによって、負荷を吸収できる。
上記蓄電装置について、前記蓄電装置は二次電池であることが好ましい。これによれば、二次電池において、電極組立体がケース内で移動することを抑制できる。
上記蓄電装置について、前記電極組立体は、シート状の正極電極と、シート状の負極電極とを、シート状のセパレータを介在した状態で積層した積層構造であることが好ましい。
本発明によれば、電極組立体がケース内で移動することを抑制できる。
二次電池の分解斜視図。 電極組立体の分解斜視図。 被覆材に収容した状態の電極組立体の斜視図。 別の実施形態の二次電池の平面図。 図4の5−5線断面図。
以下、二次電池の一実施形態について説明する。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、リチウムイオン二次電池であるとともに、その外観が角型である角型電池である。二次電池10は、ケース11と、該ケース11に収容されている電極組立体12と、を備えている。ケース11は、開口部14を有する有底四角筒状のケース本体13と、開口部14を塞ぐ四角板状の蓋15と、を有する。ケース本体13及び蓋15は、例えばステンレスやアルミニウムなどの金属製である。また、ケース11には、図示しない電解質として、電解液が収容されている。
図2に示すように、電極組立体12は、電極としての正極電極16と、電極としての負極電極17と、電極16,17の間を絶縁している多孔質のセパレータ18とを有する。電極組立体12は、正極電極16と負極電極17とを間にセパレータ18を介在させた状態で交互に積層した積層型の構造を有する。
図1に示すように、電極組立体12は、全体としてほぼ直方体状の形状である。電極組立体12は、ケース11に収容された状態において、蓋15の内面15aに対向する上面12aと、ケース本体13の底の内面13aと対向する下面12bと、を有する。また、電極組立体12は、面12a,12bに連設されている側面12c,12d,12e,12fを有する。側面12c,12dは、電極組立体12の積層方向Tにおける両端に配置されている。各側面12c,12d,12e,12fは、電極組立体12がケース11に収容された状態において、ケース11の側壁にそれぞれ対向している。
図2に示すように、正極電極16は、アルミニウムなどの正極金属箔19と、正極金属箔19を覆っている正極活物質層20と、正極金属箔19の縁部16aから正極金属箔19の面方向に突出する正極集電タブ21と、を有する。正極活物質層20は、正極金属箔19の両面に正極活物質を塗布して設けられている。正極集電タブ21は、正極金属箔19のうち、正極活物質が塗布されていない未塗工部である。
また、負極電極17は、銅などの負極金属箔22と、負極金属箔22を覆っている負極活物質層23と、負極金属箔22の縁部17aから負極金属箔22の面方向に突出する負極集電タブ24と、を有する。負極活物質層23は、負極金属箔22の両面に負極活物質を塗布して設けられている。負極集電タブ24は、負極金属箔22のうち、負極活物質が塗布されていない未塗工部である。負極活物質層23は、電極組立体12において、積層方向Tからみたときに、正極活物質層20の全面を覆うことが可能な大きさを有する。
図1に示すように、電極組立体12は、上面12aから突出し、複数の正極集電タブ21が層状に重なった正極集電タブ群25を有する。正極集電タブ群25は、電極組立体12において、正極集電タブ21が積層方向Tに沿って列状に並ぶように、正極電極16を積層して設けられている。また、電極組立体12は、上面12aから突出し、複数の負極集電タブ24が層状に重なった負極集電タブ群26を有する。負極集電タブ群26は、電極組立体12において、負極集電タブ24が積層方向Tに沿って列状に並ぶように、負極電極17を積層して設けられている。
正極集電タブ群25には、略四角板状の正極導電部材27が接合されている。正極導電部材27には、電極組立体12と電気を授受する電極端子としての正極端子29が接合されている。即ち、正極導電部材27は、正極集電タブ群25と正極端子29とを電気的に接続している。また、負極集電タブ群26には、略四角板状の負極導電部材28が接合されている。負極導電部材28には、電極組立体12と電気を授受する電極端子としての負極端子30が接合されている。即ち、負極導電部材28は、負極集電タブ群26と負極端子30とを電気的に接続している。
正極端子29は、ケース11の外部に突出した第1端を備える正極端子部31と、ケース11の内部に配置されている正極端子台32とを有する。正極端子台32と正極導電部材27とは、相互に接合されている。正極端子部31は、第1端とは反対側の第2端に設けられた雄ねじ部31aを有する。正極端子部31と正極端子台32とは、雄ねじ部31aが蓋15の貫通孔36を挿通させた状態で正極端子台32の雌ねじ部32aに螺合されていることにより一体化されている。また、正極端子29は、該正極端子29とケース11とを絶縁する絶縁リング37を有する。
負極端子30は、ケース11の外部に突出した第1端を備える負極端子部34と、ケース11の内部に配置されている負極端子台35とを有する。負極端子台35と負極導電部材28とは、相互に接合されている。負極端子部34は、第1端とは反対側の第2端に設けられた雄ねじ部34aを有する。負極端子部34と負極端子台35とは、雄ねじ部34aが蓋15の貫通孔36を挿通させた状態で負極端子台35の雌ねじ部35aに螺合されていることにより一体化されている。また、負極端子30は、該負極端子30とケース11とを絶縁する絶縁リング37を有する。
また、電極組立体12は、積層方向Tにおける電極組立体12の長さ(厚み)を調節するための厚み調節材としての厚み調節シート12Tを有する。厚み調節シート12Tは、積層方向Tにおける電極組立体12の両端にそれぞれ配置されている。すなわち、厚み調節シート12Tは、積層方向Tに直交する方向に沿って配置されている。厚み調節シート12Tは、ポリプロピレンなどの樹脂材料製である四角フィルム状の部材であり、図示しない保持テープなどの固定部材によって、電極組立体12を構成している各電極16,17と相互に固定されている。厚み調節シート12Tは、電極組立体12において、積層方向Tからみたときに、正極活物質層20及び負極活物質層23の全面を覆うことが可能な大きさを有する。また、厚み調節シート12Tの両面は粗面である。各厚み調節シート12Tのうち、ケース11の側壁と対向する外面は、それぞれ側面12c,12dとなる。
そして、図1及び図3に示すように、二次電池10は、ケース11と電極組立体12との間に介在されており、且つ電極組立体12の少なくとも一部を覆う被覆材45を有する。被覆材45は、例えばポリプロピレンといった絶縁性を有する樹脂材料製であり、ケース11と電極組立体12とを絶縁している絶縁フィルム(シート)である。また、被覆材45は、電極組立体12を収容可能となるように開口部45aを有する有底四角筒状の袋状である。即ち、電極組立体12は、被覆材45に収容された状態でケース本体13に収容されている。電極組立体12を構成している各厚み調節シート12Tは、電極組立体12の最外層において、それぞれ被覆材45の内面45bと対向する面の全体にわたって、被覆材45と接触(面接触)している。また、電極組立体12の側面12e,12fは、被覆材45の内面45bと接触している。
なお、本実施形態の被覆材45は、電極組立体12の上面12aを除く面12b〜12fの5面を覆うことが可能な大きさである四角状のフィルムを折り曲げて有底四角筒状に形成されている。各端子29,30の突出方向(以下、高さ方向Hと示す)に沿った被覆材45の長さは、電極組立体12の下面12bから上面12aまでの高さ方向Hに沿った長さよりも長い。即ち、被覆材45は、電極組立体12の縁部のうち、各端子29,30と対向する縁部としての上面12aから、各端子29,30の突出方向に沿って延出された延出部46を有する。換言すれば、延出部46は、電極組立体12の縁部のうち、タブ群25,26を有する上面12a、即ち各端子29,30と接続される上面12aから、各端子29,30の突出方向に沿って延出している。延出部46は、電極組立体12の上面12aよりも高さ方向Hに沿って延長された四角筒状の形状である。
また、高さ方向Hに沿った被覆材45の長さは、ケース本体13の底の内面13aから蓋15の内面15aまでの長さと同一(略同一)又は僅かに小さい。したがって、本実施形態において、導電部材27,28や、端子台32,35は、積層方向Tからみたときに、被覆材45によって覆われている。
また、電極組立体12を収容した状態において、積層方向Tに沿った被覆材45の長さは、ケース11において積層方向Tの両端に配置された側壁の内面13a,13a同士の離間距離と同一(略同一)又は僅かに小さい。また、電極組立体12を収容した状態において、高さ方向H及び積層方向Tと直交する幅方向Wに沿った被覆材45の長さは、ケース11において幅方向Wの両端に配置された側壁の内面13a,13a同士の離間距離と同一(略同一)又は僅かに小さい。
そして、本実施形態の二次電池10において、電極組立体12の側面12c,12d(厚み調節シート12T)は粗面である一方、ケース本体13の内面13a、被覆材45の内面45b、及び被覆材45の外面45cは平滑面である。即ち、電極組立体12の側面12c,12d(厚み調節シート12T)の表面粗さ(本実施形態では算術平均粗さRa)は、ケース本体13の内面13a、被覆材45の内面45b、及び被覆材45の外面45cよりも大きい。このため、本実施形態において、ケース11の内面13aと被覆材45の外面45cとの間の摩擦係数μ1は、被覆材45の内面45bと電極組立体12の側面12c,12d(厚み調節シート12T)との間の摩擦係数μ2よりも小さい。
なお、厚み調節シート12Tを粗面にする方法としては、製造時に粗面となるように製造する方法、粗面となりやすい材質を使用する方法、エッチング等の処理により粗面にする方法、その他、機械的方法により粗面とする方法などが挙げられる。同様に、被覆材45の内面45b、及び被覆材45の外面45cを平滑面とする方法も同様に、平滑面とする方法として公知のものを適用できる。
本実施形態において、電極組立体12は、集電タブ群25,26が折り畳まれた状態で、ケース11に収容されている。このため、集電タブ群25,26は、自身が撓むことによって、仮に電極組立体12が高さ方向Hに沿って移動したとしても、その移動を許容することができる。
以下、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態において、被覆材45と電極組立体12(厚み調節シート12T)との間の摩擦係数μ2は、ケース11と被覆材45との間の摩擦係数μ1よりも大きい。このため、本実施形態では、電極組立体12をケース本体13へ挿入し易くしつつ、電極組立体12が被覆材45に対して相対的に移動することを抑制できる。また、本実施形態において、被覆材45は、電極組立体12の上面12aから各端子29,30の突出方向に沿って延出された延出部46を有していることから、被覆材45が各端子29,30の突出方向に沿って移動することを抑制できる。即ち、本実施形態では、電極組立体12が被覆材45ごと各端子29,30へ向かう方向へ移動することを抑制できる。
特に、高さ方向Hに沿った被覆材45の長さは、ケース11において底の内面13aから蓋15の内面15aまでの長さと同一(略同一)又は僅かに小さい。このため、電極組立体12が被覆材45ごと高さ方向Hに沿って移動することをさらに抑制できる。
また、電極組立体12を収容した状態において、幅方向Wに沿った被覆材45の長さは、ケース11において幅方向Wの両端に配置された側壁の内面13a,13a同士の離間距離と同一(略同一)又は僅かに小さい。このため、電極組立体12が被覆材45ごと幅方向Wに沿って移動することを抑制できる。
また、電極組立体12を収容した状態において、積層方向Tに沿った被覆材45の長さは、ケース11において積層方向Tの両端に配置された側壁の内面13a,13a同士の離間距離と同一(略同一)又は僅かに小さい。このため、本実施形態では、例えば二次電池10に対して、積層方向Tから荷重を付与することにより、ケース11を介して電極組立体12及び被覆材45を拘束できる。この状態では、電極組立体12と被覆材45とが相互に密着することから、電極組立体12が被覆材45内において移動することをさらに抑制し得る。
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)被覆材45と電極組立体12との間の摩擦係数μ2は、ケース11と被覆材45との間の摩擦係数μ1よりも大きく、且つ被覆材45は延出部46を有する。したがって、電極組立体12がケース11内で移動することを抑制できる。
(2)電極組立体12は、最外層において被覆材45と接触している厚み調節シート12Tを有する。このため、電極組立体12の厚みにバラつきが生じたとしても、電極組立体12と被覆材45とが接触するように、電極組立体12の厚みを調節できる。したがって、電極組立体12がケース11内で移動することを抑制できる。
(3)厚み調節シート12Tの少なくとも外面(側面12c,12d)が粗面であり、被覆材45の少なくとも外面45cが平滑面である。したがって、電極組立体12に厚み調節シート12Tを備える場合であっても、被覆材45と電極組立体12との間の摩擦係数μ2を大きくしつつ、ケース11と被覆材45との間の摩擦係数μ1を小さくし易くできる。
(4)電極組立体12と被覆材45とが面接触していることから、電極組立体12が被覆材45に対して相対的に移動することを広い範囲にわたって抑制できる。したがって、電極組立体12がケース11内で移動することを抑制できる。
(5)被覆材45は、電極組立体12を収容している袋状であることから、電極組立体12と被覆材45とを接触し易くし、電極組立体12が被覆材45に対して相対的に移動することをさらに抑制できる。
(6)被覆材45は、電極組立体12とケース11とを絶縁する絶縁フィルムである。このため、電極組立体12とケース11とを絶縁できるとともに、電極組立体12が被覆材45に対して相対的に移動することに起因して絶縁し難くなることを抑制できる。
(7)二次電池10として、電極組立体12がケース11内で移動することを抑制できる。
(8)電極組立体12が被覆材45に対して相対的に移動することが抑制されることから、例えば電極組立体12と各導電部材27,28とが接触することを抑制できる。また、正極集電タブ群25と正極導電部材27との接合部や、負極集電タブ群26と負極導電部材28との接合部に負荷がかかることを抑制できる。
(9)仮に、電極組立体12が端子29,30へ向かって移動する場合であっても、集電タブ群25,26が撓むことによって、負荷を吸収できる。
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 図4及び図5に示すように、二次電池10は、ラミネート型の蓄電装置であってもよい。ケース11は、ラミネート材50,51を有している。例えば、ラミネート材50,51は、アルミニウムなどの金属層とプラスチック層とを有している。ケース11は、図4及び図5においてグレーで示されているように、ラミネート材50,51の縁部同士が相互に接合されていることによって、袋状に形成されている。この別の実施形態においても、被覆材45は、延出部46を備えていることが好ましい。
○ 摩擦係数μ1<摩擦係数μ2の関係式が成立する範囲内であれば、ケース11、電極組立体12、及び被覆材45の構成を適宜変更してもよい。例えば、被覆材45の内面45bの表面粗さは、電極組立体12の側面12c,12d、ケース本体13の内面13a、及び被覆材45の外面45cよりも大きくてもよい。即ち、例えば被覆材45は、少なくともケース11と接触している外面45cが平滑面であればよく、内面45bは粗面であってもよい。また、被覆材45の内面45b、被覆材45の外面45c、及びケース本体13の内面13aは平滑でなくてもよい。さらに、厚み調節シート12Tは、例えば粘着性を有する材料製であってもよく、被覆材45の内面45bに粘着性を有する材料製のシートを配設してもよい。また、ケース11と被覆材45との間に滑材を介在させることにより、摩擦係数μ1を低くすることもできる。また、例えば厚み調節シート12Tは、少なくとも被覆材45と接触している面(側面12c,12d)が粗面であればよく、反対面が平滑面であってもよい。
○ 電極組立体12において、積層方向Tの両端に配設された厚み調節シート12Tの一方又は両方を省略してもよい。即ち、電極組立体12の最外層は、セパレータ18、正極金属箔19、負極金属箔22、及び負極活物質層23のうち何れかであってもよい。
○ 被覆材45は、袋状でなくてもよい。例えば、被覆材45は、積層方向Tから見たときに、電極組立体12より大きいシート状であってもよい。即ち、被覆材45は、電極組立体12の少なくとも一部を被覆しておればよい。なお、被覆材45は、セパレータ18として用いることができる材料製であってもよい。
○ 被覆材45は、延出部46を有しておればよく、高さ方向Hに沿った被覆材45の長さが、ケース本体13の底の内面13aから蓋15の内面15aまでの長さより小さくてもよい。また、延出部46は、筒状である必要はなく、部分的に延出されていてもよい。
○ 厚み調節シート12Tは、被覆材45の内面45bと対向する面(側面12c,12d)の一部で接触していてもよい。
○ 厚み調節シート12Tは、電極組立体12において、積層方向Tからみたときに、正極活物質層20及び負極活物質層23より小さくてもよい。また、積層方向Tにおける電極組立体12の端面には、複数の厚み調節シート12Tを並ぶように配置してもよい。
○ 被覆材45は、導電性を有する材料製であってもよい。この場合、被覆材45の内面や外面を絶縁層で覆ってもよく、ケース11の内面13a,15aを絶縁層で覆ってもよい。
○ 電極組立体12は、帯状の正極電極と帯状の負極電極との間に帯状のセパレータを介在させた状態で、捲回軸まわりで捲回して層状に積層した捲回型の電極組立体であってもよい。この場合において、電極組立体12は、捲回軸が延びている方向と、高さ方向Hとを一致させた状態で、ケース11に収容されていてもよい。また、電極組立体12は、捲回軸が延びている方向と、高さ方向Hとが直交している状態で、ケース11に収容されていてもよい。
○ ケース11を構成する部材は3つ以上であってもよく、各部材の形状を変更してもよい。例えば、ケース11は、開口部を有する第1部材と開口部を有する第2部材とを開口部同士が対向するように組み合わせて形成してもよい。
○ ケース11の形状は、収容される電極組立体12の形状に対応させて適宜変更してもよい。例えば、ケース11は円柱型であってもよい。この場合、有底円筒状のケース本体13と、円盤状の蓋15とを用いるとよい。
○ 二次電池10は、車両としての乗用車や産業用車両に搭載してもよく、定置用の蓄電装置として適用してもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。
○ 本発明の蓄電池は、二次電池に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタとして具体化されてもよい。
10…二次電池(蓄電装置)、11…ケース、12…電極組立体、12a…上面(縁部)、12T…厚み調節シート(厚み調節材)、16…正極電極(電極)、17…負極電極(電極)、27…正極導電部材(導電部材)、28…負極導電部材(導電部材)、29…正極端子(電極端子)、30…負極端子(電極端子)、45…被覆材、46…延出部。

Claims (10)

  1. 層状に重なった複数の電極を有する電極組立体と、
    前記電極組立体を収容しているケースと、
    前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、
    前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、
    前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、
    前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きく、
    前記電極組立体は、前記被覆材と接触している外面を有しており、前記電極組立体の外面は、前記ケースの内面よりも粗い蓄電装置。
  2. 層状に重なった複数の電極を有する電極組立体と、
    前記電極組立体を収容しているケースと、
    前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、
    前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、
    前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、
    前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きく、
    前記電極組立体は、前記電極組立体の最外層において前記被覆材と接触している厚み調節材を有し、
    前記厚み調節材は、前記被覆材と接触している外面を有しており、前記厚み調節材の外面は粗面であり、
    前記被覆材は、前記ケースと接触している外面を有しており、前記被覆材の外面は平滑面である蓄電装置。
  3. 層状に重なった複数の電極を有する電極組立体と、
    前記電極組立体を収容しているケースと、
    前記ケースから突出し、前記電極組立体と電気的に接続された電極端子と、
    前記ケースと前記電極組立体との間に介在されており、前記電極組立体の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を備え、
    前記被覆材は、前記電極組立体の縁部のうち前記電極端子と対向する縁部から、前記電極端子の突出方向に沿って延出された延出部を有しており、
    前記被覆材と前記電極組立体との間の摩擦係数は、前記ケースと前記被覆材との間の摩擦係数よりも大きく、
    前記被覆材は、前記電極組立体と接触している内面を有し、前記被覆材の内面は、平面かつ粗面である蓄電装置。
  4. 前記被覆材は、前記電極組立体と接触している内面と、前記ケースと接触している外面と、を有しており、前記被覆材の内面は粗面であり、前記被覆材の外面は平滑面である請求項1又は2に記載の蓄電装置。
  5. 前記電極組立体と前記被覆材とは面接触している請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  6. 前記被覆材の形状は、袋状であり、前記被覆材は、前記電極組立体を収容している請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  7. 前記被覆材は、前記電極組立体と前記ケースとを絶縁する絶縁フィルムである請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  8. 前記電極組立体はタブ群を有しており、
    前記タブ群は、前記電極端子と接合されており、
    前記タブ群は、自身が撓むことによって、前記電極端子へ向かう方向への前記電極組立体の移動を許容する請求項1〜7の何れか1項に記載の蓄電装置。
  9. 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜8のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  10. 前記電極組立体は、シート状の正極電極と、シート状の負極電極とを、シート状のセパレータを介在した状態で積層した積層構造である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の蓄電装置。
JP2016561471A 2014-11-28 2015-11-04 蓄電装置 Active JP6369561B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014240997 2014-11-28
JP2014240997 2014-11-28
PCT/JP2015/081061 WO2016084563A1 (ja) 2014-11-28 2015-11-04 蓄電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016084563A1 JPWO2016084563A1 (ja) 2017-09-28
JP6369561B2 true JP6369561B2 (ja) 2018-08-08

Family

ID=56074134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016561471A Active JP6369561B2 (ja) 2014-11-28 2015-11-04 蓄電装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10147919B2 (ja)
JP (1) JP6369561B2 (ja)
DE (1) DE112015005346T5 (ja)
WO (1) WO2016084563A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102330869B1 (ko) * 2018-01-17 2021-11-23 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 제조장치 및 배터리 모듈 제조방법
KR102200552B1 (ko) * 2018-05-30 2021-01-07 주식회사 엘지화학 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법
JP7041847B2 (ja) * 2018-08-29 2022-03-25 トヨタ自動車株式会社 非水系二次電池の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120836A (ja) 1995-10-24 1997-05-06 Seiko Instr Inc 非水電解質二次電池及びその製造方法
JPH1012278A (ja) * 1996-06-21 1998-01-16 Sony Corp 有機電解質二次電池
JP5452303B2 (ja) * 2010-03-23 2014-03-26 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池とその製造方法
JP5811456B2 (ja) * 2010-12-28 2015-11-11 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
JP5651614B2 (ja) 2012-02-09 2015-01-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 角形二次電池及びモジュール
WO2014002647A1 (ja) * 2012-06-26 2014-01-03 株式会社 豊田自動織機 蓄電装置
JP2014041724A (ja) * 2012-08-21 2014-03-06 Toyota Industries Corp 蓄電装置、及び電極組立体の製造方法
JP2015153690A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 日立マクセル株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US10147919B2 (en) 2018-12-04
JPWO2016084563A1 (ja) 2017-09-28
WO2016084563A1 (ja) 2016-06-02
US20170324071A1 (en) 2017-11-09
DE112015005346T5 (de) 2017-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5742869B2 (ja) 蓄電装置
US20150104694A1 (en) Electricity storage device
JP5354042B2 (ja) 蓄電装置、車両
US10734631B2 (en) Electricity storage device
JP6369561B2 (ja) 蓄電装置
JP5637245B2 (ja) 蓄電装置
JP2015082386A (ja) 蓄電池
JP2018120789A (ja) 蓄電装置
JP2014038706A (ja) 蓄電装置
JP6455081B2 (ja) 蓄電装置
JP2016189323A (ja) 蓄電素子
JP2017208177A (ja) 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
JP2017117633A (ja) 組電池の製造方法
JP6089832B2 (ja) 蓄電素子
WO2018159266A1 (ja) 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP6194707B2 (ja) 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP2020119898A (ja) 蓄電素子
JP2021089861A (ja) 蓄電装置
JP2014035916A (ja) 蓄電装置
JP2019117736A (ja) 蓄電装置
JP6801371B2 (ja) 蓄電装置
JP2019153381A (ja) 蓄電装置
JP6221856B2 (ja) 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP2018106868A (ja) 二次電池
WO2023145585A1 (ja) 蓄電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20170517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170518

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180612

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180625

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6369561

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151