JP6787650B2 - Power storage element and its manufacturing method - 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 power storage element including a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
特許文献1に開示された二次電池は、ケース本体と、ケース本体の開口を閉じる蓋と、ケース本体内に収容された電極体とを備える。電極体は、正負の電極シートを、セパレータを介して交互に積層するように巻回したものである。電極体は、巻回の軸線(巻回軸)が上下方向に延びる姿勢でケース本体内に収容されている。電極体と蓋との間には絶縁のための上部スペーサが配置されている。
The secondary battery disclosed in
特許文献1に開示された二次電池では、電極体をケース本体に収容する作業時に、筒状の電極体の端部が上部スペーサを介して押圧される。具体的には、電極体の端部からセパレータが突出しているので、かかるセパレータの突出部分が上部スペーサにより押圧される。特許文献1には、電極体の端部から突出するセパレータに過度な負荷が作用することを防止することについて、特段の考慮はされていない。
In the secondary battery disclosed in
本発明は、蓄電素子の電極体を外装体に収容する際に、セパレータに過度の負荷が作用するのを防止することを課題とする。 An object of the present invention is to prevent an excessive load from acting on the separator when the electrode body of the power storage element is housed in the exterior body.
本発明の第1の態様は、端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記一対の直線部を覆う第1部分と、前記電極体の前記湾曲部を覆う第2部分とを有する上部スペーサと備え、前記第1部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第2部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さい蓄電素子、を提供する。 A first aspect of the present invention is an electrode body having a pair of straight portions whose ends face each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions, and a bottom portion and the bottom portion thereof. An exterior body including a case body having an opening facing the case body and a lid for closing the opening of the case body, and the electrode body is housed in the case body with the end portion facing the lid portion. An upper portion arranged between the lid and the end portion of the electrode body and having a first portion covering the pair of straight portions of the electrode body and a second portion covering the curved portion of the electrode body. A power storage element provided with a spacer, wherein the amount of protrusion of the lid of the first part from the most case body side of the lid is smaller than the amount of protrusion of the lid of the second part from the most case body side. I will provide a.
具体的には、前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータとを備え、前記正極シート前記負極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げた折り曲げ部を備える。 Specifically, the electrode body includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet having a metal foil and an active material layer formed on the metal foil, and a separator, and the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. Is wound around the winding axis so as to interpose the separator, and the edge portion of the separator is bent toward the winding axis.
セパレータの縁部に折り曲げ部を設けているので、電極体の湾曲部は直線部よりも蓋側に突出している。上部スペーサの第1部分(電極体の直線部と対向する)よりも第2部分(電極体の湾曲部)の方が、蓋からの突出量が小さい。そのため、ケース本体へ収容された電極体を上部スペーサでケース本体の底部へ向けて押圧する際に、上部スペーサの第1部分が電極体の直線部を押圧する押圧力と、上部スペーサの第2部分が電極体の湾曲部を押圧する押圧力とを均一化でき、電極体の湾曲部におけるセパレータの縁部に過度の負荷が作用しない。 Since the bent portion is provided at the edge portion of the separator, the curved portion of the electrode body protrudes toward the lid side from the straight portion. The amount of protrusion from the lid is smaller in the second portion (curved portion of the electrode body) than in the first portion (opposing the straight portion of the electrode body) of the upper spacer. Therefore, when the electrode body housed in the case body is pressed toward the bottom of the case body by the upper spacer, the first portion of the upper spacer presses the straight portion of the electrode body and the second upper spacer. The pressing force at which the portion presses the curved portion of the electrode body can be made uniform, and an excessive load does not act on the edge portion of the separator at the curved portion of the electrode body.
本発明の第2の態様は、端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記直線部のみを覆う上部スペーサとを備える、蓄電素子を提供する。 A second aspect of the present invention is an electrode body having a pair of straight portions having ends facing each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions, and a bottom portion and the bottom portion thereof. An exterior body including a case body having an opening facing the case body and a lid for closing the opening of the case body, and the electrode body is housed in the case body with the end portion facing the lid portion. Provided is a power storage element which is arranged between the lid and the end portion of the electrode body and includes an upper spacer which covers only the straight portion of the electrode body.
本発明の第3の態様は、以下を備える蓄電素子の製造方法を提供する。端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備する。上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する第1部分と、前記電極体の前記湾曲部と対向する第2部分とを備え、前記第1部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第2部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さくい。前記電極体をケース本体の開口からケース本体内に挿入する。前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサの前記第1部分を前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧すると共に、前記上部スペーサの前記第2部分を前記電極体の前記端部の前記湾曲部に押圧する。 A third aspect of the present invention provides a method for manufacturing a power storage element including the following. An electrode body having a pair of straight portions whose ends face each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions is prepared. The electrode body is assembled to the lid with an upper spacer interposed therebetween, and the upper spacer has a first portion of the electrode body facing the straight portion and a second portion of the electrode body facing the curved portion. The amount of protrusion of the lid of the first part from the most case body side portion of the lid is smaller than the amount of protrusion of the lid of the second part from the most case body side portion. The electrode body is inserted into the case body through the opening of the case body. By pushing the lid toward the opening of the case body, the first portion of the upper spacer is pressed against the straight portion of the end portion of the electrode body, and the second portion of the upper spacer is pressed. It presses against the curved portion of the end portion of the electrode body.
本発明の第4の態様は、以下を備える蓄電素子の製造方法を提供する。端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備する。上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する部分のみを備える。前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサを前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧する。 A fourth aspect of the present invention provides a method for manufacturing a power storage element including the following. An electrode body having a pair of straight portions whose ends face each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions is prepared. The electrode body is assembled to the lid with the upper spacer interposed therebetween, and the upper spacer includes only a portion of the electrode body facing the straight portion. By pushing the lid toward the opening of the case body, the upper spacer is pressed against the straight portion of the end portion of the electrode body.
本発明に係る蓄電素子及びその製造方法によれば、電極体をケースに収容する際に、セパレータの縁部に過度の負荷が作用するのを防止できる。 According to the power storage element and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to prevent an excessive load from acting on the edge of the separator when the electrode body is housed in the case.
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, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction or position (for example, terms including "top", "bottom", "side", and "edge") are used as necessary, but the use of these terms is used. Is for facilitating the understanding of the invention with reference to the drawings, and the meaning of those terms does not limit the technical scope of the present invention. In addition, the following description is merely an example and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1及び図2は、本発明の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。 1 and 2 show a lithium ion secondary battery (hereinafter, simply referred to as a battery) 1 according to an 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、絶縁シート30、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50A,50B、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、長方形板状の底壁部(底部)11bと、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11d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は絶縁シート30で覆われている。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内に収容されている。
The exterior body 10 includes a
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の底壁部11bと蓋12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。
With reference to FIGS. 3 and 4, the
図3に示すように、巻回軸Aの延びる方向から見た電極体20の端部20a,20bは、互いに対向する一対の直線部20c,20cと、これらの直線部20c,20cを接続するように互いに対向する一対の湾曲部20d,20dとを有する。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。
As shown in FIG. 3, 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。
The positive
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。正極電極シート21の幅よりも負極電極シート20の幅が大きく、セパレータ23の幅は負極電極シート20の幅より大きい。
The negative
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が設けられており、これらの突部26bが互い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、絶縁樹脂性の下側パッキン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 FIGS. 1 and 2, the negative electrode
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は板状部51Bがアルミニウム又はアルミニウム合金製で、リベット53が銅又は銅合金製である。また、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 positive electrode
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12aとの間には、上部スペーサ90が介在している。
As most clearly shown in FIGS. 8 and 9, an
(電極体の詳細)
図11及び図12において矢印で概念的に示すように、電極体20の端部20a,20bのいずれにおいても、これらの端部20a,20bから突出するセパレータ23の縁部を、巻回軸Aの延びる方向から見て電極体20の内側(言い換えれば巻回軸A側)に折り曲げている。図13及び図14をさらに参照すると、電極体20の上側の端部20aでは、正極電極シート21及び負極電極シート22の縁部(上端)よりもセパレータ23の縁部(上端)が上方に突出しており(図4の符号C1を併せて参照。)、この部分のセパレータ23を電極体20の内側に折り曲げて、折り曲げ部23aが形成されている。同様に、電極体20の下側の端部20bでは、正極電極シート21及び負極電極シート22の縁部(下端)よりもセパレータ23の縁部(下端)が下方に突出しており(図4の符号C2を合わせて参照)、この部分のセパレータ23を電極体20の内側に折り曲げて、折り曲げ部23aが形成されている。
(Details of electrode body)
As conceptually indicated by arrows in FIGS. 11 and 12, at any of the
前述のように、電極体20の上側の端部20aでは、一方の直線部20cから正極集電タブ28と負極集電体29が突出している。電極体20の端部20aでは、これら正極集電タブ28と負極集電体29が配置されている部分以外の部分のセパレータ23に折り曲げ部23aが設けられている。一方、電極体20の下側の端部20bでは、一対の直線部20c,20c及び一対の湾曲部20d,20dのすべてにおいて、セパレータ23の折り曲げ部23aが設けられている。
As described above, at the
図13及び図14(セパレータ23に折り曲げ部23aが形成された状態)と、図15(セパレータ23に折り曲げ部23aが形成されていない状態)とを比較すれば明らかなように、折り曲げ部23aを形成することで正極電極シート21と負極電極シート22の幅方向の縁部がセパレータ23により覆われる。このように、正極電極シート21と負極電極シート22の縁部を折り曲げ部23aで覆うことで、正極電極シート21と負極電極シート22とを確実に絶縁できる。
As is clear from comparison between FIGS. 13 and 14 (a state in which the
折り曲げ部23aを形成した後の、電極体20の上側の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図13及び図14に符号D1,D2で概念的に示す)は、折り曲げ部23aを形成する前の、電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図15に符号D3で概念的に示す)よりも小さい。同様に、折り曲げ部23aを形成した後の、電極体20の下側の端部20bからのセパレータ23の縁部の突出量も、折り曲げ部23aを形成する前の突出量よりも小さい。従って、折り曲げ部23aを形成することで、電極体20を小型化し、それによって電池1を高容量化できる。
After forming the
以上のように、電極体20の端部20a,20bにセパレータ23の折り曲げ部23aを設けることで、正極電極シート21と負極電極シート22を確実に絶縁しつつ、電極体20を相対的に大型化して電池1を高容量化できる。
As described above, by providing the
図4の符号C1,C2を参照すれば明らかなように、端部20aにおける負極電極シート22の端縁(図において上端縁)からのセパレータ23の端縁の突出量は、端部20bにおける負極電極シート22の端縁(図において下端縁)からのセパレータ23の端縁の突出量よりも大きい。そのため、図10に示すように、電極体20の上側の端部20aにおけるセパレータ23の折り曲げ部23aの突出量(符号δ1,δ2)は、下側の端部20bにおけるセパレータ23の折り曲げ部23aの突出量(符号δ3,δ4)よりも大きい。
As is clear from reference numerals C1 and C2 in FIG. 4, the amount of protrusion of the edge of the
電極体20の端部20a,20bのいずれか一方にのみセパレータ23の折り曲げ部23aを設けることによっても、正極電極シート21と負極電極シート22の確実な絶縁と、電池1の高容量化を図ることができる。
By providing the
図2を参照すれば明らかなように、電極体20の下側の端部20bにセパレータ23の折り曲げ部23aを設けることで、電極体20をケース本体11に収容する際に、端部20bがケース本体11の長側壁部11c及び短側壁部11dの内面に沿って円滑に移動する。言い換えれば、電極体20の下側の端部20bにセパレータ23の折り曲げ部23aを設けることで、電極体20をケース本体11に収容する際の作業性が向上する。
As is clear from FIG. 2, by providing the
図15を併せて参照すると、折り曲げ部23aを形成する前は、電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(符号D3で概念的に示す。)は、直線部20cと湾曲部20dとで同一である。しかし、図11の矢印から理解できるように、セパレータ23の縁部を電極体20の内側に折り曲げた場合、直線部20cの部分では、複数のセパレータ23は、巻回軸Aの延びる方向から見たときの姿勢ないし形状を概ね維持したままで折り曲げられる。一方、湾曲部20dの部分では、セパレータ23を電極体20の内側に向けて折り曲げると、巻回軸Aの延びる方向から見たときの円弧状形状が縮小する。そのため、図13及び図14に示すように、直線部20cにおけるセパレータ23の折り曲げ部23aの折り曲げ量は、湾曲部20dにおけるセパレータ23の折り曲げ部23aの折り曲げ量よりも小さい。また、この折り曲げ量の差により、折り曲げ部23aの形成後は、湾曲部20dにおける電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図14に符号D2で概念的に示す。)は、直線部20cにおける電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図13に符号D1で概念的に示す。)よりも大きい。同様に、電極体20の下側の端部20bにおいても、セパレータ23の縁部に折り曲げ部23aを形成しているため、湾曲部20dにおけるセパレータ23の縁部の突出量が、直線部20cにおけるセパレータ23の縁部の突出量よりも大きい。
Referring to FIG. 15 together, before forming the
以上の理由より、図10に符号δ1,δ2で概念的に示すように、電極体20の蓋12(図1参照)と対向する上側の端部20a(図において上側の端部)では、直線部20cよりも湾曲部20dが蓋体12側(図において上側)へ突出している。また、図10に符号δ3,δ4で概念的に示すように、電極体20のケース本体11の底壁部11bと対する下側の端部20b(図において下側の端部)では、直線部20cよりも湾曲部20dが底壁部11b側(図において下側)へ突出している。
For the above reasons, as conceptually shown by reference numerals δ1 and δ2 in FIG. 10, the
(上部スペーサ)
図16及び図17を参照すると、上部スペーサ90は全体として蓋12と同様の長方形状であり、中央部91と、中央部91から延びる一対の集電体収容部92A,92Bを備える。集電体収容部92A,92Bは、一端が中央部91に連結し、他端が被加締部配置部93A,93Bに連結している。中央部91には蓋12に設けられた安全弁と対向する開口91aが設けられている。図5及び図6を併せて参照すると、集電体収容部92A,92B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。側壁部92aと反対側の上壁部92bと下壁部92cの端部間に、隙間92eが形成されている。被加締部配置部93A,93Bは、底壁部93aと、底壁部93a上に形成された内側周壁部93bとを備える。また、底壁部93a上には、内側周壁部93bを取り囲むように外側周壁部93cが設けられている。
(Upper spacer)
Referring to FIGS. 16 and 17, the
上部スペーサ90は、集電体60A,60Bを蓋12及び電極体20に対して絶縁している。また、上部スペーサ90は、被加締部62A,62Bを電極体20に対して絶縁している。具体的には、蓋12に加締固定された正負の集電体60A.60Bの被溶接部61A,61B(例えば図8参照)に、電極体20の正極集電タブ28と負極集電タブ29がそれぞれ溶接される。その後、図9に示すように、正極集電タブ28と負極集電タブ29を折り畳んだ状態で、上壁部92bと下壁部92cの隙間92eから集電体60A,60Bを差し込んで、電極体20を蓋12に組み付ける。上壁部92bにより集電体60A,60Bが蓋12に対して絶縁され、下壁部92cにより集電体60A,60Bが電極体20に対して絶縁される。また、集電体60A,60Bを上壁部92bと下壁部92cの間に配置した状態では、被加締部62A,62Bは、被加締部配置部93A,93Bに配置されて蓋12に対して絶縁される。
The
電極体20を蓋12に組み付けた後、電極体20をケース本体11内に開口11aから挿入し、さらに蓋12をケース本体11の底壁部11bに向けて押すことで、上部スペーサ90によって電極体20の上側の端部20aを押圧する。その後、蓋12がケース本体11に溶接される。
After assembling the
図17から図19を参照すると、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cとの下面(上部スペーサの第1部分)92dと、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面(上部スペーサの第2部分)93dは、いずれも平坦面であり、傾斜面94で連結されている。平坦面とは、幾何学的に意味での平面に限らず、製造誤差等に起因する不可避的な凹凸が形成されている場合や、下面92d,93d間の高低差に対して実質的に平坦とみなせるような凹凸が形成されている場合も含む。図5及び図6を併せて参照すると、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dが、電極体20の上側の端部20aのうち直線部20cの上方を覆う。また、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dが、電極体20の上側の端部20aのうち湾曲部20dの部分の上方を覆う。
Referring to FIGS. 17 to 19, the lower surfaces (first portion of the upper spacer) 92d of the
図19に概念的に示すように、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dと、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dとの間には、段差が設けられている。具体的には、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dから蓋12の内側面12bの最下端(蓋12の内側面12bの最もケース本体11の底壁部11b)までの距離E1よりも、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dから蓋12の内側面12bの最下端(蓋12の内側面12bの最もケース本体11の底壁部11b側)までの距離E2が短い。言い換えれば、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dよりも被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dが上側(蓋12側)に位置している。さらに言い換えれば、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dの、蓋12の内側面12bの最下端(蓋12の内側面12bの最もケース本体11の底壁部11b側)からの突出量E1よりも、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dの、蓋12の内側面12bの最下端(蓋12の内側面12bの最もケース本体11の底壁部11b側)からの突出量E2が小さい。
As conceptually shown in FIG. 19, the
前述のように、湾曲部20dにおける電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図10の符号δ2と図14の符号D2参照)は、直線部20cにおける電極体20の端部20aからのセパレータ23の縁部の突出量(図10の符号δ1と図13の符号D1参照)よりも大きい。従って、仮に上部スペーサ90の下面全体が平坦、すなわち集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dと被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dが同一高さであると、蓋12をケース本体11の開口11aに向けて押すことで、上部スペーサ90によって電極体20の上側の端部20aを押圧する際に、押圧力が不均一となる。具体的には、電極体20の端部20aのうち湾曲部20dが過度に強く押圧され、直線部20cが実質的に押圧されない状態が生じる。このような状態が生じると、上部スペーサ90によって過度に強く押圧された電極体20の湾曲部20dにおいて、セパレータ23の破損、正極電極シート21や負極電極シート22の損傷(例えば活物質層の金属箔からの剥離)等が生じる可能性がある。
As described above, the amount of protrusion of the edge portion of the
しかし、本実施形態では、上部スペーサ90は、集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dよりも被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dが上側(蓋12側)に位置しているので、集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dが電極体20の直線部20cを押圧する押圧力と、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dが電極体の湾曲部を押圧する押圧力とを均一化できる。つまり、電極体20の上側の端部20aは、直線部20cと湾曲部20dとが均一に上部スペーサ90により押圧され、湾曲部20dに過度の負荷が作用することがない。その結果、上部スペーサ90によって電極体20の上側の端部20aを押圧する際に、電極体20の端部20aにセパレータ23の破損、正極電極シート21や負極電極シート22の損傷等が生じるのを確実に防止できる。
However, in the present embodiment, in the
(第2実施形態)
第2実施形態では、上部スペーサ90の形状のみが第1実施形態と異なる。図20から図22を参照すると、本実施形態における上部スペーサ90は、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面(上部スペーサの第1部分)92dは、平坦面である。集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dと傾斜面94を介して接続されている被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面(上部スペーサの第2部分)93dは、平坦面である基部(上部スペーサの第3部分)93eと、この基部93eから蓋12に向けて滑らかに窪んだ凹部(上部スペーサの第4部分)93fとを備える。巻回軸Aが延びる方向から見た凹部93fの輪郭は、概ね馬蹄形状であり、同じ方向から見た電極体20の湾曲部20dの外形輪郭と一致ないし適合している。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, only the shape of the
図22に概念的に示すように、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dと、集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dとの間には、段差が形成されている。具体的には、集電体収容部92A,92Bの下壁部92cの下面92dの蓋12の内側面12bの最下端からの突出量E1よりも、被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dのうちの基部93eの蓋12の内側面12の最下端からの突出量E2が短い。また、基部93eの蓋12の内側面12bの最下端からの突出量距離E2よりも、凹部93fの部分の蓋12の内側面12bの最下端からの突出量E3が短い。
As conceptually shown in FIG. 22, between the
被加締部配置部93A,93Bの底壁部93aの下面93dには、基部93eから蓋12に向けて滑らかに窪んだ凹部93fが設けられている。そのため、蓋12をケース本体11の底壁部11bに向けて押すことで、上部スペーサ90によって電極体20の上側の端部20aを押圧する際、電極体20の上側の端部20aから突出しているセパレータ23の縁部が凹部93fに沿って折り曲げられる。この凹部93fに沿った折り曲げによって、セパレータ23の縁部に折り曲げ部23aが形成されている。言い換えれば、凹部93fは、蓋12をケース本体11の底壁部11bに向けて押す際に、セパレータ23の縁部に折り曲げ部を形成するためのガイドとして機能する。
The
(第3実施形態)
第3実施形態も、上部スペーサ90形状のみが第1実施形態と異なる。図23及び図24を参照すると、本実施形態における上部スペーサ90は、中央部91(図1参照)と、この中央部91に一端が接続された一対の集電体収容部92A,92Bを備える。個々の集電体収容部92A,92Bの他端は、外部電極50A,50Bの拡径部52a,53bよりも中央部91側で終端している。つまり、個々の集電体収容部92A,92Bの他端には、第1実施形態における被加締部配置部93A,93B(例えば、図5及び図6参照)に相当する部分が設けられていない。
(Third Embodiment)
Also in the third embodiment, only the shape of the
図23及び図24に示すように、中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cとの下面92dが、電極体20の上側の端部20aのうち直線部20cの上方を覆う。また、電極体20の上側の端部20aのうち湾曲部20dは、上部スペーサ90が介在することなく、蓋12の内側面12bと対向している。
As shown in FIGS. 23 and 24, the
蓋12をケース本体11の底壁部11bに向けて押すことで、上部スペーサ90によって電極体20の上側の端部20aを押圧する際、直線部20cは中央部91と集電体収容部92A,92Bの下壁部92cとの下面92dが押圧されている。一方、この際、電極体20の端部20aの湾曲部20dは、上部スペーサ90によって押圧されない。そのため、電極体20の湾曲部20dが過度に強く押圧されず、湾曲部20dにおけるセパレータ23の損傷、正極電極シート21や負極電極シート22の損傷等を防止できる。
When the
本発明は、リチウムイオン電池を含む非水電解質二次電池のような二次電池に限定されず、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。 The present invention is not limited to secondary batteries such as non-aqueous electrolyte secondary batteries including lithium ion batteries, and can be applied to various power storage elements including primary batteries and capacitors.
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
12 蓋
12a 外側面
12b 内側面
20 電極体
20a,20b 端部
20c 直線部
20d 湾曲部
21 正極電極シート
22 負極電極シート
23 セパレータ
23a 折り曲げ部
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
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
91 中央部
91a 開口
92A,92B 集電体収容部
92a 側壁部
92b 上壁部
92c 下壁部
92d 下面
92e 隙間
93A,93B 被加締部配置部
93a 底壁部
93b 内側周壁部
93c 外側周壁部
93d 下面
93e 基部
93f 凹部
94 傾斜面
1 Battery 10
Claims (7)
底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、
前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記一対の直線部を覆う第1部分と、前記電極体の前記湾曲部を覆う第2部分とを有する上部スペーサと
を備え、
前記第1部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第2部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さく、
前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータと、前記セパレータの縁部を折り曲げた折り曲げ部とを備え、
前記電極体は、前記正極電極シートと前記負極電極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、
前記折り曲げ部は、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げることで形成されており、
前記電極体の前記端部の前記折り曲げ部において、前記湾曲部における、前記第2部分に対向する前記セパレータの前記縁部の突出量は、前記直線部における、前記第1部分に対向する前記セパレータの前記縁部の突出量よりも大きい、
蓄電素子。 An electrode body whose ends have a pair of straight portions facing each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions.
A case body having a bottom portion and an opening facing the bottom portion, and a lid for closing the opening of the case body are provided, and the electrode body is housed in the case body with the end portion facing the lid. With the exterior
An upper spacer arranged between the lid and the end portion of the electrode body and having a first portion covering the pair of straight portions of the electrode body and a second portion covering the curved portion of the electrode body. With and
The amount of protrusion of the lid of the first part from the most part of the case body side is smaller than the amount of protrusion of the lid of the second part from the most part of the case body side.
The electrode body includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet each comprising a metal foil and an active material layer formed on the metal foil, a separator, and a bent portion in which an edge portion of the separator is bent.
The electrode body is formed by superimposing the positive electrode sheet and the negative electrode sheet so as to interpose the separator and winding the electrode body around a winding axis.
The bent portion is formed by bending the edge portion of the separator toward the winding shaft .
In the bent portion of the end portion of the electrode body, the amount of protrusion of the edge portion of the separator facing the second portion in the curved portion is the protrusion amount of the edge portion facing the first portion in the straight portion. Greater than the amount of protrusion of the edge of
Power storage element.
前記電極体は、前記正極電極シートの前記複数の突部が互いに重ね合わせられて前記セ
パレータから突出する正極集電タブを構成し、かつ前記負極電極シートの前記複数の突部が互いに重ね合わせられて前記セパレータから突出する負極集電タブを構成するように、前記正極電極シートと前記負極電極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、前記端部では、前記一対の直線部の一方側に前記正極集電タブと前記負極集電タブが配置されている、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 positive electrode sheet and the negative electrode sheet each include a plurality of protrusions of the metal foil protruding from the uncoated portion where the active material layer is not provided.
In the electrode body, the plurality of protrusions of the positive electrode sheet are overlapped with each other to form a positive electrode current collecting tab protruding from the separator, and the plurality of protrusions of the negative electrode sheet are overlapped with each other. The positive electrode sheet and the negative electrode sheet are overlapped with the separator interposed therebetween and wound around the winding axis so as to form a negative electrode current collecting tab protruding from the separator. The power storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab are arranged on one side of the pair of straight portions.
底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、
前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記直線部のみを覆う上部スペーサとを備え、
前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータと、前記セパレータの縁部を折り曲げた折り曲げ部とを備え、
前記電極体は、前記正極電極シートと前記負極電極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、
前記折り曲げ部は、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げることで形成されており、
前記電極体の前記端部の前記折り曲げ部において、前記湾曲部における前記セパレータの前記縁部の突出量は、前記直線部における、前記上部スペーサに対向する前記セパレータの前記縁部の突出量よりも大きい、
蓄電素子。 An electrode body whose ends have a pair of straight portions facing each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions.
A case body having a bottom portion and an opening facing the bottom portion, and a lid for closing the opening of the case body are provided, and the electrode body is housed in the case body with the end portion facing the lid. With the exterior
It is provided with an upper spacer which is arranged between the lid and the end portion of the electrode body and covers only the straight portion of the electrode body.
The electrode body includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet each comprising a metal foil and an active material layer formed on the metal foil, a separator, and a bent portion in which an edge portion of the separator is bent.
The electrode body is formed by superimposing the positive electrode sheet and the negative electrode sheet so as to interpose the separator and winding the electrode body around a winding axis.
The bent portion is formed by bending the edge portion of the separator toward the winding shaft .
In the bent portion of the end portion of the electrode body, the protrusion amount of the edge portion of the separator in the curved portion is larger than the protrusion amount of the edge portion of the separator facing the upper spacer in the straight portion. large,
Power storage element.
前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータと、前記セパレータの縁部を折り曲げた折り曲げ部とを備え、
前記電極体は、前記正極電極シートと前記負極電極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、
前記折り曲げ部は、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げることで形成されており、
上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する第1部分と、前記電極体の前記湾曲部と対向する第2部分とを備え、前記第1部分の前記蓋の最もケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第2部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さく、
前記電極体の前記端部の前記折り曲げ部において、前記湾曲部における、前記第2部分に対向する前記セパレータの前記縁部の突出量は、前記直線部における、前記第1部分に対向する前記セパレータの前記縁部の突出量よりも大きく、
前記電極体を前記ケース本体の開口から前記ケース本体内に挿入し、
前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサの前記第1部分を前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧すると共に、前記上部スペーサの前記第2部分を前記電極体の前記端部の前記湾曲部に押圧する、蓄電素子の製造方法。 An electrode body having a pair of straight portions whose ends face each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions is prepared.
The electrode body includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet each comprising a metal foil and an active material layer formed on the metal foil, a separator, and a bent portion in which an edge portion of the separator is bent.
The electrode body is formed by superimposing the positive electrode sheet and the negative electrode sheet so as to interpose the separator and winding the electrode body around a winding axis.
The bent portion is formed by bending the edge portion of the separator toward the winding shaft.
The electrode body is assembled to the lid with an upper spacer interposed therebetween, and the upper spacer has a first portion of the electrode body facing the straight portion and a second portion of the electrode body facing the curved portion. The amount of protrusion of the lid from the most case body side of the first part is smaller than the amount of protrusion of the lid from the most case body side of the second part.
In the bent portion of the end portion of the electrode body, the amount of protrusion of the edge portion of the separator facing the second portion in the curved portion is the protrusion amount of the edge portion facing the first portion in the straight portion. Greater than the amount of protrusion of the edge of
The electrode body is inserted into the case body through the opening of the case body, and the electrode body is inserted into the case body.
By pushing the lid toward the opening of the case body, the first portion of the upper spacer is pressed against the straight portion of the end portion of the electrode body, and the second portion of the upper spacer is pressed. A method for manufacturing a power storage element, which presses against the curved portion of the end portion of the electrode body.
前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータと、前記セパレータの縁部を折り曲げた折り曲げ部とを備え、
前記電極体は、前記正極電極シートと前記負極電極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、
前記折り曲げ部は、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げることで形成されており、
上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する部分のみを備え、
前記電極体の前記端部の前記折り曲げ部において、前記湾曲部における前記セパレータの前記縁部の突出量は、前記直線部における、前記上部スペーサに対向する前記セパレータの前記縁部の突出量よりも大きく、
前記蓋をケース本体の開口に向けて押すことで、前記上部スペーサを前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧する、蓄電素子の製造方法。 An electrode body having a pair of straight portions whose ends face each other and a pair of curved portions facing each other so as to connect these straight portions is prepared.
The electrode body includes a positive electrode sheet and a negative electrode sheet each comprising a metal foil and an active material layer formed on the metal foil, a separator, and a bent portion in which an edge portion of the separator is bent.
The electrode body is formed by superimposing the positive electrode sheet and the negative electrode sheet so as to interpose the separator and winding the electrode body around a winding axis.
The bent portion is formed by bending the edge portion of the separator toward the winding shaft.
The electrode body is assembled to the lid with the upper spacer interposed therebetween, and the upper spacer includes only a portion of the electrode body facing the straight portion.
In the bent portion of the end portion of the electrode body, the protrusion amount of the edge portion of the separator in the curved portion is larger than the protrusion amount of the edge portion of the separator facing the upper spacer in the straight portion. big,
A method for manufacturing a power storage element, in which the upper spacer is pressed against the straight line portion of the end portion of the electrode body by pushing the lid toward the opening of the case body.
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