JP6507612B2 - Storage element - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を含む蓄電素子に関する。 The present invention relates to a storage element including a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を含む蓄電素子は、セパレータを介して正極電極シートと負極電極シートを重ね合わせてなる電極体を備えることがある。この種の電極体は、ケース本体とケース本体の開口を塞ぐ蓋とからなる外装体に収容される。 A storage element including a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery may be provided with an electrode assembly formed by overlapping a positive electrode sheet and a negative electrode sheet with a separator interposed therebetween. The electrode assembly of this type is housed in an outer package comprising a case body and a lid for closing the opening of the case body.
特許文献1には、この種の蓄電素子において、電極体の下側の端面部とケース本体の底部との間にスペーサを介装した技術が開示されている。このようにスペーサを配置することで、外装体の外部から電極体に伝わる振動及び衝撃を抑制することができる。
ところで、上記のように複数のシートを重ね合わせてなる電極体では、シート間でガスが発生することがある。このガスは、電極体の端面部から外装体の内部空間へ流れ、外装体に設けられた安全弁のようなガス排出部を介して、外装体の外部空間へ排出される。 By the way, in the electrode body formed by superposing a plurality of sheets as described above, gas may be generated between the sheets. This gas flows from the end face portion of the electrode body to the internal space of the exterior body, and is discharged to the external space of the exterior body through a gas discharge unit such as a safety valve provided in the exterior body.
しかしながら、特許文献1の蓄電素子のように電極体の端面部がスペーサによって塞がれると、電極体のシート間で発生したガスを当該端面部から逃がすことが困難になる。そのため、電極体の種類、形状及び姿勢、並びに、外装体におけるガス排出部の配置のような各種条件によっては、外装体の外側へガスを排出し難くなる問題がある。
However, when the end face of the electrode body is closed by the spacer as in the storage element of
例えば、特許文献1の蓄電素子では、ケース本体の底部に対向する電極体の端面部がスペーサで塞がれているため、電極体のシート間で発生したガスを底側の端面部から逃がしてケース本体の開口側へ導くことが困難となる。なお、特許文献1には、中央部が開口したスペーサが開示されているが、この開口部はケース本体の底部で塞がれていることから、電極体の底側端面部からのガス抜きは困難である。
For example, in the storage element of
そこで、本発明は、電極体の端面部と外装体の内面との間にスペーサが介在する蓄電素子において、ガス排出性能の向上を図ることを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to aim at the improvement of gas discharge performance in the electrical storage element which a spacer interposes between the end surface part of an electrode body, and the inner surface of an exterior body.
本発明は、
複数のシートを重ね合わせてなり、前記複数のシートの縁部が配置される所定の端面部を有する電極体と、
前記端面部に対向する対向面部を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記外装体における前記対向面部とは異なる部分に設けられたガス排出部と、
前記ガス排出部に連通される連通部が前記端面部と前記対向面部との間に形成されるように、前記端面部と前記対向面部との間に介装されたスペーサと、を備えた、蓄電素子を提供する。
The present invention
An electrode body having a predetermined end face portion on which a plurality of sheets are stacked and an edge portion of the plurality of sheets is disposed;
An exterior body that has an opposing surface that faces the end surface, and that accommodates the electrode body;
A gas discharge part provided in a portion different from the facing surface part in the exterior body;
A spacer interposed between the end face and the opposing face so that a communication part communicated with the gas discharge part is formed between the end face and the opposing face; To provide a storage element.
電極体の所定の端面部と外装体の対向面部との間にスペーサが介在することで、外装体の外部から電極体に伝わる振動及び衝撃を抑制できる。また、電極体の端面部と外装体の対向面部との間に連通部が形成されることにより、電極体における複数のシート間で発生したガスを、前記連通部と、外装体に設けられたガス排出部とを介して、外装体の外部へ良好に排出することができる。 By interposing a spacer between the predetermined end face portion of the electrode body and the facing surface portion of the exterior body, it is possible to suppress the vibration and impact transmitted from the outside of the exterior body to the electrode body. Further, the communication portion is formed between the end face portion of the electrode body and the facing surface portion of the exterior body, whereby the gas generated between the plurality of sheets in the electrode body is provided in the communication portion and the exterior body. The gas can be favorably discharged to the outside of the outer package through the gas discharge unit.
本発明に係る蓄電素子によれば、外装体の外部から電極体に伝わる振動及び衝撃を抑制しつつ、蓄電素子のガス排出性能の向上を図ることができる。 According to the storage element of the present invention, it is possible to improve the gas discharge performance of the storage element while suppressing the vibration and the shock transmitted to the electrode body from the outside of the exterior body.
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described according to the attached drawings. In the following description, terms that indicate specific directions or positions (for example, terms including “upper”, “lower”, “side”, and “end”) are used as needed, but the use of those terms Is for facilitating the understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms. Also, the following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present invention, its applications, or its applications.
[第1実施形態]
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係るリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」という)1を示す。
First Embodiment
FIG. 1 and FIG. 2 show a lithium ion secondary battery (hereinafter simply referred to as “battery”) 1 according to a first embodiment of the present invention.
[全体構成]
図1及び図2を参照すると、電池1は、外装体10、電極体20、底部スペーサ40、正極及び負極の外部端子50A,50B、正負の集電体60A,60B、上側パッキン70A,70B、下側パッキン80A,80B及び上部スペーサ90を備える。
[overall structure]
Referring to FIGS. 1 and 2, the
外装体10は、ケース本体11と、ケース本体11の開口11aを閉じる蓋12とを備える。本実施形態では、ケース本体11と蓋12は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。ケース本体11は、略長方形板状の底壁部11bと、底壁部11bの周縁から立ち上がる角筒状部11zとを備える。角筒状部11zは、底壁部11bの長辺から立ち上がる一対の長側壁部11cと、底壁部11bの短辺から立ち上がる一対の短側壁部11dとを備える。蓋12は概ね長方形板状である。長側壁部11cと短側壁部11bの上端が、ケース本体11の開口11aを画定している。電解液が充填されたケース本体11内には、電極体20が収容されている。電極体20とケース本体11の底壁部11bの間に底部スペーサ40が介在している。下側パッキン80A,80Bと上部スペーサ90も、ケース本体11に収容されている。蓋12には、ケース本体11内で発生したガスを外装体10の外側へ排出するガス排出部としての安全弁13が設けられている。
The
図3及び図4を併せて参照すると、電極体20は、いずれも一定幅の長尺な帯状である正極電極シート21、負極電極シート22及び微多孔性樹脂シートからなる2枚のセパレータ23,23を重ね合わせて、概ね高扁平率の長楕円状に巻回したものである。正極電極シート21の一つの層と、それに隣接する負極電極シート22の一つの層との間には、2枚のセパレータ23,23のうちのいずれか一方が介在している。正極電極シート21、負極電極シート22及び2枚のセパレータ23,23の巻回の軸線(巻回軸)は、図3において符号Aで概念的に示されている。電極体20は、巻回軸Aが概ね、ケース本体11の角筒状部11zが延びる方向に沿って配置される姿勢、すなわち、ケース本体11の底壁部11bと開口11aが対向する方向(図1において上下方向)に延びる姿勢で、ケース本体11内に収容されている。
Referring to FIG. 3 and FIG. 4 together, the
図3に示すように、巻回軸Aの延びる方向における電極体20の各端部は、正極電極シート21、負極電極シート22及びセパレータ23,23の幅方向の縁部が配置された端面部20a,20bとなっている。電極体20は、巻回軸Aを挟んで対向配置され、巻回軸Aの延びる方向から見て互いに平行に直線状に延びる一対の直線部20c,20cと、巻回軸Aの延びる方向から見て半円状に湾曲しながら一対の直線部20c,20cを接続するように延びる一対の湾曲部20d,20dとを有する。
As shown in FIG. 3, each end of the
なお、直線部20cは、設計上において直線状に延びる部分である。実際に外装体10に電極体20が収容された状態において、直線部20cは、完全な直線状に配置されるとは限らず、全体的には直線に近い形状となるように撓んだ状態で配置されることもある。
The
正極電極シート21は、帯状の正極金属箔24と、この正極金属箔24の両面に形成された正極活物質層25とを備える。正極電極シート21の幅方向の一方(図3及び図4において下側)の端部では、正極活物質層25が正極金属箔24の側縁まで設けられている。正極電極シート21の幅方向の他方(図3及び図4において上側)の端部には、正極活物質層25を設けずに、正極金属箔24を露出させた未塗工部24aが設けられている。正極電極シート21の幅よりも負極電極シート22の幅が大きく、セパレータ23の幅は負極電極シート22の幅よりも大きい。
The
負極電極シート22は、帯状の負極金属箔26と、この負極金属箔26の両面に形成された負極活物質層27とを備える。負極電極シート22の幅方向の一方(図3及び図4において下側)の端部では、負極活物質層27が負極金属箔26の側縁まで設けられている。負極電極シート22の幅方向の他方(図3及び図4において上側)の端部には、負極活物質層27を設けずに、負極金属箔26を露出させた未塗工部26aが設けられている。
The
正極金属箔24には、未塗工部24aから幅方向外向きに突出する複数の突部24bが、長手方向に間隔をあけて設けられている。正極電極シート21、負極電極シート22及びセパレータ23,23を重ね合わせて巻回した状態では、複数の突部24bが互いに重ね合わされて電極体20から突出するタブ状の部分(正極集電タブ28)を形成している。負極金属箔26にも正極金属箔24の突部24bと同様の複数の突部26bがもうけられており、これらの突部26bが互いに重ね合わされることで、電極体20から突出する負極集電タブ29が形成されている。
The positive
図3を参照すると、正極集電タブ28と負極集電タブ29は、電極体20の一方の端部20a(図3において上側の端部)から突出している。また、電極体20の端部20aを巻回軸Aの延びる方向から見たときの長手方向の中心線Bに対し、一対の直線部20c,20cのうちの一方側(図3において手前側)から、正極集電タブ28と負極集電タブ29が突出している。
Referring to FIG. 3, the positive electrode
蓋12の一端側(図1において左側)に正極の外部端子50Aが配置され、他端側(図1において右側)に負極の外部端子50Bが配置されている。外部端子50A,50Bは蓋12の外側面(上側面)12aに配置される板状部51A,51Bを備える。板状部51A,51Bにはバスバーのような接続部材が溶接されて外部回路に接続される。
The positive electrode
図1及び図2に加えて図5を参照すると、正極の外部端子50Aは、蓋12の外側面12aに配置される板状部51Aと、板状部51Aの下面から下方に突出する円筒状の軸部52を備える。板状部51Aと軸部52は一体成形されている。軸部52は、蓋12を貫通してケース本体11の内部に突出している。
Referring to FIG. 5 in addition to FIGS. 1 and 2, the positive electrode
正極の外部端子50Aの軸部52の下端には拡径部52aが設けられ、それによって正極の外部端子50Aが蓋12に対して加締固定されている。具体的には、外部端子50Aの板状部51Aと拡径部52aとの間に、絶縁樹脂製の上側パッキン70A、蓋12、絶縁樹脂製の下側パッキン80A及び正極の集電体60A(後述する被加締部62A)が挟み込まれることで、正極の外部端子50Aと集電体60Aが蓋12に固定されている。蓋12の外側面12aと外部端子50Aとの間に上側パッキン70Aが介装され、蓋12の内側面(下側面)12bと集電体60Aとの間に、下側パッキン80Aが介装されている。本実施形態では、正極の外部端子50と集電体60Aは、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。
An
図1及び図2に加えて図6を参照すると、負極の外部端子50Bは、蓋12の外側面12aに配置される板状部51Bと、板状部51Bとは別体のリベット53を備える。板状部51Bに形成された貫通孔にリベット53の上端の顎部53aが圧入され、それによってリベット53が板状部51Bに固定されている。リベット53は板状部51Bの下面から下方に突出し、蓋12を貫通してケース本体11の内部に突出している。
Referring to FIG. 6 in addition to FIG. 1 and FIG. 2, the
負極の外部端子50Aのリベット53の下端には拡径部53bが設けられ、それによって負極の外部端子50Bが蓋12に対して加締固定されている。具体的には、外部端子50Bの板状部51Bと拡径部53bとの間に、絶縁樹脂製の上側パッキン70B、蓋12、絶縁樹脂製の下側パッキン80B及び負極の集電体60Bが挟み込まれることで、負極の外部端子50Bと集電体60Bが蓋12に固定されている。蓋12の外側面12aと外部端子50Bとの間に上側パッキン70Bが介装され、蓋12の内側面12bと負極の集電体60Bとの間に下側パッキン80Bが介装されている。本実施形態では、負極の外部端子50Bは、その板状部51Bアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、リベット53が銅又は銅合金製である。負極の集電体60Bは銅又は銅合金製である。
An
図7に最も明瞭に示すように、正極の集電体60Aは、被溶接部61Aと被加締部62Aを備える。被溶接部61Aは電極体20の正極集電タブ28に溶接されて、電気的かつ機械的に接続されている。被加締部62Aは、前述のように、正極の外部端子50Aの軸部52に形成された拡径部52aによって蓋12に対して加締固定されている。同様に、負極の集電体60Bは、被溶接部61Bと被加締部62Bを備える。被溶接部61Bは電極体20の負極集電タブ29に溶接されて、電気的かつ機械的に接続されている。被加締部62Bは、前述のように、負極の外部端子50Bのリベット53に形成された拡径部53bによって、蓋12に対して加締固定されている。
As most clearly shown in FIG. 7, the
図8及び図9に最も明瞭に示すように、電極体20と蓋12の内側面12bとの間には、上部スペーサ90が介在している。上部スペーサ90には、集電体60A,60B毎に集電体収容部92が設けられている。集電体収容部92は、側壁部92aと、側壁部92aの上端から延びる上壁部92bと、側壁部92aの下端から上壁部92bと概ね平行に延びる下壁部92cとを備える。上壁部92bと下壁部92cとの間には、側壁部92aとは反対側に開放した隙間92dが形成されている。
As most clearly shown in FIGS. 8 and 9, an
図9に示すように、正極の集電体60Aは、折り畳まれた正極集電タブ28と共に、集電体収容部92の隙間92dに差し込まれる。同様に、負極の集電体60Bも、折り畳まれた負極集電タブ29と共に、集電体収容部92の隙間92dに差し込まれる。これにより、各集電体60A,60Bは、上部スペーサ90の上壁部92bによって蓋12に対して絶縁され、上部スペーサ90の下壁部92cによって電極体20に対して絶縁される。
As shown in FIG. 9, the current collector 60 </ b> A of the positive electrode is inserted into the
[底部スペーサ]
以下、底部スペーサ40及びこれに関連する構成について詳細に説明する。
Bottom spacer
Hereinafter, the
図10は、巻回軸A(図3参照)が延びる方向においてケース本体11の底側(以下、単に「底側」という)から見た電池1の内部構造を示す横断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
図10に示すように、電極体20の各直線部20cは、ケース本体11の長側壁部11cに対向配置される。電極体20の各湾曲部20dは、ケース本体11の短側壁部11dに対向配置される。電極体20の端面部20bは、底部スペーサ40を介してケース本体11の底壁部11bに対向配置される(図1及び図2参照)。
As shown in FIG. 10, each
電極体20の湾曲部20dの外周面20eは、巻回軸A(図3参照)が延びる方向から見て半円形であり、ケース本体11は同方向から見て略矩形である。そのため、各湾曲部20dと、湾曲部20dに対向するケース本体11の短側壁部11dの両側コーナー部11eとの間にはそれぞれ空間S1が形成される。湾曲部20dは、その頂部20fにおいて短側壁部11dに最も接近している。頂部20fとは、湾曲部20dの外周面20eにおける周方向の中央部を意味する。巻回軸A(図3参照)が延びる方向から見て、電極体20の長手方向の端部に頂部20fが配置される。
The outer
底部スペーサ40は、電極体20の端面部20bを底側から支持するように、端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間に介装されている。これにより、ケース本体11の外部から電極体20に伝わる振動及び衝撃が抑制され、電極体20の保護を図ることができる。
The
底部スペーサ40は板状の部材で構成されている。底部スペーサ40の材料は限定されるものでないが、例えば、発泡ポリフェニレンエーテル(PPE)のような樹脂が用いられる。
The
底側から見た底部スペーサ40の形状は、一対の長辺部40aと一対の短辺部40cとを有する長方形状である。底側から見て、底部スペーサ40の長手方向寸法は電極体20の長手方向寸法よりも小さく、底部スペーサ40の外形は電極体20の端面部20bの外形に比べて小さい。
The shape of the
底部スペーサ40の各長辺部40aは、ケース本体11の長側壁部11cに沿って配置されている。各短辺部40cは、ケース本体11の短側壁部11dから間隔を空けて配置されている。より具体的に、各短辺部40cは、湾曲部20dと直線部20cとの境界部に沿って配置されている。このように配置された底部スペーサ40によって、電極体20の一対の直線部20cが覆われ、一対の湾曲部20dが開放されている。
Each
各湾曲部20dが底側に開放されていることにより、電極体20を構成するシート21,22,23(図3参照)間の空間は、端面部20bにおける湾曲部20dとケース本体11の底壁部11bとの間の空間を介して、湾曲部20dとケース本体11のコーナー部11eとの間の空間S1に連通している。この空間S1は、ケース本体11のコーナー部11eに沿って底側から開口側へ延びるように形成されており、蓋12とこれに対向する電極体20の端面部20aとの間の空間を介して、蓋12に設けられた安全弁13に連通している。
The space between the
このように、電極体20の底側の端面部20bにおいて湾曲部20dが開放するように底部スペーサ40が設けられることで、端面部20bにおける湾曲部20dとケース本体11の底壁部11bとの間に、安全弁13に連通される連通部19が形成される(図1参照)。これにより、電極体40のシート21,22,23間で発生したガスは、端面部20bから連通部19に排出され得る。連通部19に排出されたガスは、空間S1を含む流路を介して安全弁13まで速やかに流れ得るため、安全弁13から外装体10の外部へのガス排出を促進できる。
Thus, the
以上より、本実施形態によれば、電極体20の端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間に介在する底部スペーサ40によって、ケース本体11の外部から電極体20に伝わる振動及び衝撃を抑制しつつ、電極体20の端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間に連通部19が形成されることによって、電池1のガス排出性能の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the vibration transmitted from the outside of the
ただし、第1実施形態において、底側から見た底部スペーサ40の形状、大きさ及び配置は図10に示すものに限定されるものでなく、電極体20の端面部20bの一部を空間S1に連通させる構成である限り、種々の変更が可能である。
However, in the first embodiment, the shape, size and arrangement of the
例えば、底部スペーサ40の長手方向に関して、短辺部40cが電極体20の直線部20cと湾曲部20dとの境界部よりも外側且つ頂部20fよりも内側に配置されるように、底部スペーサ40の長手方向寸法を延長してもよい。この場合、電極体20の湾曲部20dの一部は底側に開放されるため、連通部19を介した電極体20の端面部20bと空間S1との連通を確保できる。また、この場合、延長された底部スペーサ40によって、より安定的に電極体20を底側から支持できる。
For example, in the longitudinal direction of the
逆に、底部スペーサ40の長手方向に関して、短辺部40cが電極体20の直線部20cと湾曲部20dとの境界部よりも内側に配置されるように、底部スペーサ40の長手方向寸法を縮小してもよい。この場合、電極体20の湾曲部20dに加えて、直線部20cの一部も底側に開放されるため、連通部19を拡大できる。
Conversely, the longitudinal dimension of the
また、図11に示す変形例に係る底部スペーサ140のように、短辺部40cの中央部から外側に突出する突出部141を設けてもよい。この場合、突出部141によって電極体20の湾曲部20dを底側から支持できるとともに、突出部141を挟んだ両側において、電極体20の湾曲部20dが底側に開放されることで連通部19が形成され、これにより、端面部20bと空間S1との連通を確保できる。
Further, as in the
さらに、図12に示す変形例に係る底部スペーサ160のように、底部スペーサ160の長手方向に関して、電極体20の直線部20cと湾曲部20dとの境界部よりも外側且つ頂部20fよりも内側に短辺部40cを配置するとともに、短辺部40cの中央部から内側に入り込んだ凹部161を設けてもよい。この場合、底部スペーサ160の延長部分によって電極体20の湾曲部20dを底側から支持できるとともに、凹部161の形成によって、電極体20の端面部20bの開放部分、ひいては連通部19を拡大することができる。
Furthermore, as in the
また、底部スペーサの形状は、図10〜図12に示す底部スペーサ40,140,160の形状以外の形状であってもよく、例えば、電極体20の端面部20bに比べて小さく且つ相似形の長円状であってもよい。
The shape of the bottom spacer may be a shape other than the shape of the
さらに、電極体20の一対の湾曲部20dのうち一方のみが開放されるように、底部スペーサをケース本体11の一方の短側壁部11d側に寄せて配置してもよい。
Furthermore, the bottom spacer may be arranged close to one
[第2実施形態]
図13は、本発明の第2実施形態に係る電池201を示す分解斜視図である。
Second Embodiment
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a
図13に示すように、電池201は、電極体20を被覆する絶縁シート30を備える。この実施形態の電池の構造は、絶縁シート30を備える点を除いて、第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 13, the
図13及び図14に示すように、絶縁シート30は、ケース本体11の内面に沿って配置され得るように箱状に形成されている。絶縁シート30は、ケース本体11の底壁部11bに対向する底面部31と、ケース本体11の長側壁部11cに対向する一対の長側面部32と、ケース本体11の短側壁部11dに対向する一対の短側面部33bとを備えている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the insulating
底面部31の長手方向両端部には、底面部31から略直角に立ち上がる立ち上がり部34が設けられている。底面部31、長側面部32及び短側面部33が交わる4つのコーナー部には、それぞれ開口部35が形成されており、これにより、電極体20のシート21,22,23間で発生したガスを開口部35から絶縁シート30の外側へ排出可能となっている。
At both end portions in the longitudinal direction of the
絶縁シート30の底面部31には、ガス通過用の穴36が設けられている。ガス通過用の穴36は、底面部31の長手方向両端部にそれぞれ例えば複数設けられている。これにより、電極体20のシート21,22,23間で発生したガスは、ガス通過用の穴36を通じて絶縁シート30の外側へ排出することもできる。
The
電極体20は絶縁シート30で被覆された状態でケース本体11に収容される。これにより、絶縁シート30は、電極体20とケース本体11の内面との間に介装される。また、絶縁シート30の底面部31は、電極体20の端面部20bと底部スペーサ40との間に配置される。
The
図15に示すように、ケース本体11内において、電極体20及び底部スペーサ40は、第1実施形態の電池(図10参照)と同様に配置されている。つまり、底部スペーサ40は、電極体20の一対の直線部20cを底側から覆い、一対の湾曲部20dを開放するように配置されている。
As shown in FIG. 15, in the case
第2実施形態において、電極体20の端面部20bは、絶縁シート30の底面部31によって被覆されているが、底面部31における湾曲部20dとの対向部には、ガス通過用の穴36が配置されている。これにより、電極体40のシート21,22,23間で発生したガスを、端面部20bにおける湾曲部20d及び絶縁シート30のガス通過用の穴36を介して、絶縁シート30の外側に排出可能となっている。
In the second embodiment, the
ガス通過用の穴36を通して絶縁シート30の底面部31とケース本体11の底壁部11bとの間の空間に排出されたガスは、絶縁シート30とケース本体11のコーナー部11eとの間の空間S2と、絶縁シート30の底部のコーナー部に設けられた開口部35を介して、絶縁シート30と電極体20の湾曲部20dの外周面20eとの間の空間S3とに導かれ得る。これらの空間S2,S3は、ケース本体11のコーナー部11eに沿って底側から開口側へ延びるように形成されており、蓋12とこれに対向する電極体20の端面部20aとの間の空間を介して、蓋12に設けられた安全弁13に連通している。
The gas discharged into the space between the bottom 31 of the insulating
このように、第2実施形態では、電極体20の底側の端面部20bにおいて湾曲部20dが開放するように底部スペーサ40及び絶縁シート30が設けられている。したがって、第2実施形態においても、端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間、より具体的には、絶縁シート30と底壁部11bとの間に、安全弁13に連通される連通部19が形成される。これにより、電極体40のシート21,22,23間で発生したガスは、端面部20bから絶縁シート30のガス通過用の穴36を介して連通部19に排出され得る。連通部19に排出されたガスは、空間S2,S3を含む流路を介して安全弁13まで速やかに流れ得るため、安全弁13から外装体10の外部へのガス排出を促進できる。
As described above, in the second embodiment, the
以上より、第2実施形態によれば、電極体20の端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間に介在する底部スペーサ40によって、ケース本体11の外部から電極体20に伝わる振動及び衝撃を抑制しつつ、絶縁シート30によって電極体20とケース本体11との間の短絡防止を図ることができるとともに、電極体20の端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間に連通部19が形成されることによって、電池1のガス排出性能の向上を図ることができる。
As described above, according to the second embodiment, the vibration transmitted from the outside of the
ただし、第2実施形態において、絶縁シート30の形状、大きさ及び配置、ガス通過用の穴36の配置、個数、形状及び大きさ、並びに、底側から見た底部スペーサ40の形状、大きさ及び配置は上記構成に限定されるものでなく、電極体20の端面部20bの一部をガス通過用の穴36を介して空間S2,S3に連通させる構成である限り、種々の変更が可能である。
However, in the second embodiment, the shape, size and arrangement of the insulating
例えば、ガス通過用の穴36の配置、個数、形状及び大きさは、底側から見た連通部19の位置、形状及び大きさに応じて適宜変更される。また、底部スペーサ40の構成も、第1実施形態で説明した変形例を含めて、種々の変更が可能である。
For example, the arrangement, the number, the shape, and the size of the gas passage holes 36 are appropriately changed according to the position, the shape, and the size of the
[第3実施形態]
図16は本発明の第3実施形態に係る電池301が備える絶縁シート330を示し、図17は底側から見た電池301の内部構造を示す図15と同様の横断面図である。この実施形態の電池の構造は、絶縁シートの構造を除いて、第2実施形態と同様である。
Third Embodiment
16 shows the insulating
図16及び図17に示すように、絶縁シート30の底面部31には、第2実施形態の穴36に代えて、ガス通過用の切り込み336が設けられている。切り込み336は、例えばU字形に形成されている。これにより、電極体20のシート21,22,23間でガスが発生したときに、切り込み336で囲まれた可動部338がガスによって底側に押し開かれて、絶縁シート30の外側にガスを排出可能となっている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
そのため、第3実施形態においても、端面部20bとケース本体11の底壁部11bとの間、より具体的には、絶縁シート30と底壁部11bとの間に、安全弁13に連通される連通部19が形成される。これにより、電極体40のシート21,22,23間で発生したガスは、端面部20bから絶縁シート30における可動部338の開放部分を介して連通部19に排出され得る。連通部19に排出されたガスは、空間S2,S3を含む流路を介して安全弁13まで速やかに流れ得るため、安全弁13から外装体10の外部へのガス排出を促進できる。よって、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, also in the third embodiment, the
また、第3実施形態では、可動部338が押し開かれていないとき、電極体20の端面部20b全体を絶縁シート30で底側から被覆できるため、電極体20とケース本体11との間での短絡防止効果を高めることができる。
In the third embodiment, when the
ただし、第3実施形態において、絶縁シート30の形状、大きさ及び配置、ガス通過用の切り込み336の配置、個数、形状及び大きさ、並びに、底側から見た底部スペーサ40の形状、大きさ及び配置は上記構成に限定されるものでなく、電極体20の端面部20bの一部を絶縁シート30における可動部338の開放部分を介して空間S2,S3に連通させる構成である限り、種々の変更が可能である。
However, in the third embodiment, the shape, size and arrangement of the insulating
例えば、ガス通過用の切り込み336の配置、個数、形状及び大きさは、底側から見た連通部19の位置、形状及び大きさに応じて適宜変更される。また、底部スペーサ40の構成も、第1実施形態で説明した変形例を含めて、種々の変更が可能である。
For example, the arrangement, the number, the shape, and the size of the
[第4実施形態]
図18は、本発明の第4実施形態に係る電池が備える絶縁シート430を示す。この実施形態の電池の構造は、絶縁シートの構造を除いて、第2実施形態と同様である。
Fourth Embodiment
FIG. 18 shows an insulating
図18に示すように、絶縁シート430には、底部スペーサ40に係合する係合部438が設けられている。係合部438は、絶縁シート430の底面部31において長手方向に間隔を空けて一対設けられている。
As shown in FIG. 18, the insulating
係合部438は、底面部31に形成された例えばU字形の切り込み436で囲まれた部分で構成されている。このように形成された係合部438には、底部スペーサ40の端部が係合可能となっている。底部スペーサ40の両端部を一対の係合部438に係合することで、底部スペーサ40は、底面部31と一対の係合部438とによって挟み込まれた状態で、絶縁シート430に保持される。これにより、底部スペーサ40を絶縁シート430に対して位置決めできる。
The engaging
一般に、ケース本体の底部に底部スペーサが配置される電池においては、底部スペーサは単独でケース本体に挿入される。この場合、ケース本体に挿入された底部スペーサが、ケース本体内面の底部周縁において湾曲するように形成された角部に乗り上げることを防止するためには、両面テープを用いて底部スペーサをケース本体の底部に位置決めする必要がある。 Generally, in a battery in which a bottom spacer is disposed at the bottom of the case body, the bottom spacer is inserted alone into the case body. In this case, in order to prevent the bottom spacer inserted in the case main body from riding on the corner portion formed to be curved at the bottom peripheral edge of the inner surface of the case main body, the bottom spacer is used for the case main body It needs to be positioned at the bottom.
第4実施形態によれば、ケース本体11の底部に底部スペーサ40を収容するとき、係合部438を用いて絶縁シート430に底部スペーサ40を位置決めした状態で、底部スペーサ40を絶縁シート430と共にケース本体11に挿入することができる。そのため、両面テープのような位置決めのための専用部材を用いることなく、ケース本体11に対して底部スペーサ40を容易に位置決めできる。
According to the fourth embodiment, when the
なお、第4実施形態においても、絶縁シート430の底面部31には、第2実施形態と同様のガス通過用の穴36が設けられている。そのため、第2実施形態と同様のガス排出性能を得ることができる。ただし、ガス通過用の穴36は、底面部31において係合部438に干渉しないように配置されている。
Also in the fourth embodiment, the
ただし、第4実施形態において、絶縁シート430の形状、大きさ及び配置、係合部438の配置、形状、大きさ及び個数、ガス通過用の穴36の配置、個数、形状及び大きさ、並びに、底部スペーサ40の形状、大きさ及び配置は上記構成に限定されるものでなく、電極体20の端面部20bの一部をガス通過用の穴36を介して空間S2,S3に連通させ、且つ、底部スペーサ40を係合部438に係合可能な構成である限り、種々の変更が可能である。
However, in the fourth embodiment, the shape, size and arrangement of the insulating
また、第4実施形態において、ガス通過用の穴36に代えて、第3実施形態と同様のガス通過用の切り込み336を設けてもよい。この場合も、同様のガス排出性能を得ることができる。
In the fourth embodiment, the
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the present invention was described with the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
例えば、上述の実施形態では、ガス排出部としての安全弁が蓋に設けられる場合について説明したが、ガス排出部は、底部スペーサのようなスペーサを介して電極体の端面部に対向する面以外の面であれば、外装体の任意の位置に設けられてもよい。 For example, in the above embodiment, the case where the safety valve as the gas discharge unit is provided in the lid has been described, but the gas discharge unit is a surface other than the surface facing the end surface portion of the electrode body via a spacer such as a bottom spacer. If it is a surface, you may be provided in the arbitrary positions of an exterior body.
また、上述の実施形態では、ケース本体の底側に配置される底部スペーサについて説明したが、本発明は、外装体における安全弁のようなガス排出部が設けられる面以外の面と電極体の端面部との間に配置される任意のスペーサに適用できる。 In the above embodiment, the bottom spacer disposed on the bottom side of the case main body has been described, but in the present invention, the end face of the electrode body other than the face on which the gas discharge portion such as a safety valve is provided It can be applied to any spacer placed between the parts.
さらに、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池を例に本発明に係る蓄電素子を説明したが、本発明は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、一次電池、キャパシタを含む種々の蓄電素子に適用できる。 Furthermore, in the above embodiment, the electricity storage device according to the present invention has been described by taking a lithium ion secondary battery as an example, but the present invention is not limited to various lithium batteries including secondary batteries other than lithium ion secondary batteries, primary batteries and capacitors. It can be applied to a storage element.
また、本発明は、上述の実施形態で例に挙げたいわゆる巻回型の電極体に限らず、それぞれ複数枚の正極電極シート、負極電極シート及びセパレータを正極電極シートと負極電極シートとがセパレータを介して交互に重なるように積層してなる所謂積層型の電極体にも適用できる。 Further, the present invention is not limited to the so-called wound type electrode body exemplified in the above-mentioned embodiment, but a plurality of positive electrode sheets, a negative electrode sheet and a separator are each a separator of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet. The present invention can also be applied to a so-called laminated electrode assembly formed by laminating alternately so as to overlap each other.
1 電池
10 外装体
11 ケース本体
11a 開口
11b 底壁部
11c 長側壁部
11d 短側壁部
11z 角筒状部
12 蓋
12a 外側面
12b 内側面
19 連通部
20 電極体
20a,20b 端面部
20c 直線部
20d 湾曲部
20e 外周面
20f 頂部
21 正極電極シート
22 負極電極シート
23 セパレータ
24 正極金属箔
24a 未塗工部
24b 突部
25 正極活物質層
26 負極金属箔
26a 未塗工部
26b 突部
27 負極活物質層
28 正極集電タブ
29 負極集電タブ
30 絶縁シート
31 底面部
32 長側面部
33 短側面部
35 開口部
36 ガス通過用の穴
40 底部スペーサ
50A,50B 外部端子
51A,51B 板状部
52 軸部
52a 拡径部
53 リベット
53a 顎部
53b 拡径部
60A,60B 集電体
61A,61B 被溶接部
62A,62B 被加締部
70A,70B 上側パッキン
80A,80B 下側パッキン
90 上部スペーサ
140,160 底部スペーサ
330 絶縁シート
336 ガス通過用の切り込み
338 可動部
430 絶縁シート430
438 係合部
DESCRIPTION OF
438 engagement part
Claims (6)
前記端面部に対向する対向面部を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記外装体における前記対向面部とは異なる部分に設けられたガス排出部と、
前記ガス排出部に連通される連通部が前記端面部と前記対向面部との間に形成されるように、前記端面部と前記対向面部との間に介装されたスペーサと、を備え、
前記電極体は、前記複数のシートである正極電極シート及び負極電極シートとセパレータとを重ね合わせてなり、前記端面部において、前記セパレータが前記正極電極シート及び前記負極電極シートよりも前記対向面部に向けて突出して配置されていることを特徴とする蓄電素子。 An electrode body having a predetermined end face portion on which a plurality of sheets are stacked and an edge portion of the plurality of sheets is disposed;
An exterior body that has an opposing surface that faces the end surface, and that accommodates the electrode body;
A gas discharge part provided in a portion different from the facing surface part in the exterior body;
And a spacer interposed between the end face and the opposite face so that a communication part communicated with the gas discharge part is formed between the end face and the opposite face .
The electrode body is formed by overlapping a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, which are the plurality of sheets, and a separator, and the separator is closer to the facing surface than the positive electrode sheet and the negative electrode sheet at the end face. A storage element characterized in that it is disposed so as to protrude toward the end .
前記端面部に対向する対向面部を有し、前記電極体を収容する外装体と、
前記外装体における前記対向面部とは異なる部分に設けられたガス排出部と、
前記ガス排出部に連通される連通部が前記端面部と前記対向面部との間に形成されるように、前記端面部と前記対向面部との間に介装されたスペーサと、
前記端面部と前記スペーサとの間に介装された絶縁シートと、を備え、
前記絶縁シートにおける前記連通部との対向部に、ガス通過用の穴又は切り込みが設けられていることを特徴とする蓄電素子。 An electrode body having a predetermined end face portion on which a plurality of sheets are stacked and an edge portion of the plurality of sheets is disposed;
An exterior body that has an opposing surface that faces the end surface, and that accommodates the electrode body;
A gas discharge part provided in a portion different from the facing surface part in the exterior body;
A spacer interposed between the end surface portion and the opposing surface portion such that a communication portion communicated with the gas discharge portion is formed between the end surface portion and the opposing surface portion;
And an insulating sheet which is interposed between the spacer and the end face portion,
Wherein the facing portion of said communicating portion in the insulating sheet, a charge reservoir element you characterized in that cut holes or for gas passage is provided.
前記連通部は、少なくとも一方の前記湾曲部に対向するように形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電素子。 The electrode body is a wound body formed by winding a plurality of strip-like sheets so as to form a pair of curved portions,
The storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the communication portion is formed to face at least one of the curved portions.
前記スペーサは、前記一対の直線部を覆うように且つ前記一対の湾曲部を開放するように、前記端面部と前記対向面部との間に介装されていることを特徴とする請求項4に記載の蓄電素子。 The electrode body has a pair of straight portions formed between the pair of curved portions,
The spacer, so as to open and the pair of curved portions so as to cover the pair of linear portions, in claim 4, characterized in that it is interposed between the opposing surface and the end face portion Storage element of description.
前記電極体は、前記角筒状部が延びる方向に沿って巻回軸が配置される姿勢で前記外装体に収容され、
前記スペーサは、前記底壁部と前記端面部との間に介装されていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の蓄電素子。 The exterior body includes a substantially rectangular bottom wall portion and a rectangular tubular portion rising from the periphery of the bottom wall portion,
The electrode body is accommodated in the exterior body in a posture in which a winding axis is disposed along a direction in which the rectangular cylindrical portion extends.
The spacer, the electric storage device according to claim 4 or claim 5, characterized in that it is interposed between the end face portion and the bottom wall portion.
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