JP7095293B2 - Power storage element - Google Patents
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Description
本発明は、容器と集電体との間に配置された絶縁部材を備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element including an insulating member arranged between a container and a current collector.
従来、容器と電極端子と集電体と絶縁部材とを備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献1には、容器と、電極端子と、電極端子に電気的に接続された集電体と、容器と集電体との間に配置された絶縁部材とを備える蓄電素子が開示されている。 Conventionally, a power storage element including a container, an electrode terminal, a current collector, and an insulating member is widely known. For example, Patent Document 1 discloses a power storage element including a container, an electrode terminal, a current collector electrically connected to the electrode terminal, and an insulating member arranged between the container and the current collector. Has been done.
ところで、集電体と容器との間に絶縁部材が存在していたとしても、容器内部においては、沿面放電や、トラッキング現象が生じる場合がある。特に、容器内部の高密化が進められた蓄電素子においては、絶縁部材が小型となるために、これらの事象が発生しやすく、電気的に不安定となるおそれがある。 By the way, even if an insulating member exists between the current collector and the container, creeping discharge or a tracking phenomenon may occur inside the container. In particular, in a power storage element whose inside of a container has been made denser, since the insulating member becomes smaller, these events are likely to occur, and there is a possibility that it becomes electrically unstable.
本発明は、電気的な安定性を高めることのできる蓄電素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power storage element capable of enhancing electrical stability.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器に設けられた電極端子と、電極端子に電気的に接続された集電体と、容器と集電体との並び方向における間に収まって配置された絶縁部材とを備え、絶縁部材の外側面には、内方に窪んだ段差部が設けられている。 In order to achieve the above object, the power storage element according to one aspect of the present invention is an arrangement of an electrode terminal provided in a container, a current collector electrically connected to the electrode terminal, and a container and a current collector. It is provided with an insulating member arranged so as to be accommodated in the direction, and an inwardly recessed step portion is provided on the outer surface of the insulating member.
これによれば、絶縁部材の外側面に段差部が形成されているので、容器と集電体との間の沿面距離を段差部によって延ばすことができる。これにより、沿面放電、トラッキング現象の発生を抑制することができる。 According to this, since the stepped portion is formed on the outer surface of the insulating member, the creepage distance between the container and the current collector can be extended by the stepped portion. As a result, it is possible to suppress the occurrence of creeping discharge and tracking phenomenon.
また、段差がない場合を想定すると、絶縁部材の外側面の全体が電解液で濡れてしまえば、電解液によって容器と集電体とが導通して、微小放電・液絡が生じてしまう。しかしながら、絶縁部材の外側面に段差部があれば、沿面距離が延ばされたことにより、電解液による容器と集電体との導通も生じにくくなる。さらには、段差部に電解液が捕捉されるので、集電体まで電解液が垂れにくくなる。これらのことから、電解液を起因とした微小放電・液絡も抑制することができる。したがって、蓄電素子の電気的な安定性を高めることができる。 Further, assuming that there is no step, if the entire outer surface of the insulating member gets wet with the electrolytic solution, the container and the current collector are electrically connected by the electrolytic solution, and minute discharges and liquid entanglements occur. However, if there is a stepped portion on the outer surface of the insulating member, the creepage distance is extended, so that conduction between the container and the current collector by the electrolytic solution is less likely to occur. Furthermore, since the electrolytic solution is trapped in the stepped portion, the electrolytic solution is less likely to drip to the current collector. From these facts, it is possible to suppress minute discharges and liquid entanglements caused by the electrolytic solution. Therefore, the electrical stability of the power storage element can be improved.
また、段差部は、集電体の外側面よりも内方に窪んでいる。 Further, the step portion is recessed inward from the outer surface of the current collector.
これによれば、段差部が集電体の外側面よりも内方に窪んでいるので、沿面距離をより長くすることができ、沿面放電、トラッキング現象の発生をより確実に抑制することができる。 According to this, since the stepped portion is recessed inward from the outer surface of the current collector, the creepage distance can be made longer, and the occurrence of creepage discharge and tracking phenomenon can be suppressed more reliably. ..
また、絶縁部材の外側面は、集電体の外側面よりも外方に位置している。 Further, the outer surface of the insulating member is located outside the outer surface of the current collector.
これによれば、絶縁部材の外側面が、集電体の外側面よりも外方に位置しているので、沿面距離を延ばすことができる。また、絶縁部材の外側面は、集電体の外側面よりも突出することになるので、絶縁部材の外側面に付着した電解液が、集電体の外側面に濡れ広がりにくくなる。したがって、電解液を起因とした微小放電・液絡をより抑制することができ、蓄電素子の電気的な安定性を高めることができる。 According to this, since the outer surface of the insulating member is located outside the outer surface of the current collector, the creepage distance can be extended. Further, since the outer surface of the insulating member protrudes from the outer surface of the current collector, the electrolytic solution adhering to the outer surface of the insulating member is less likely to get wet and spread on the outer surface of the current collector. Therefore, it is possible to further suppress minute discharges and liquid entanglements caused by the electrolytic solution, and it is possible to improve the electrical stability of the power storage element.
また、段差部は、容器を平面視した場合に、容器の辺に沿って対向する位置に設けられている。 Further, the step portion is provided at a position facing the container along the side of the container when the container is viewed in a plan view.
ここで、絶縁部材において、容器を平面視した場合に容器の辺に対向していない部位では、容器による制約が小さいために、大型に形成して沿面距離を延ばすことが可能である。一方、絶縁部材において、容器を平面視した場合に容器の辺に対向する部位では、容器による制約が大きく、大型に形成することは難しい。このため、段差部が、容器を平面視した場合に、容器の辺に沿って対向する位置に設けられていれば、制約が大きい箇所であっても段差部によって沿面距離を延ばすことが可能である。したがって、蓄電素子の電気的な安定性を高めることができる。 Here, in the insulating member, in the portion that does not face the side of the container when the container is viewed in a plan view, since the restriction by the container is small, it is possible to form a large size and extend the creepage distance. On the other hand, in the insulating member, the portion facing the side of the container when the container is viewed in a plan view is largely restricted by the container, and it is difficult to form a large size. Therefore, if the stepped portion is provided at a position facing the container along the side of the container when the container is viewed in a plan view, the creepage distance can be extended by the stepped portion even in a place where there are many restrictions. be. Therefore, the electrical stability of the power storage element can be improved.
また、段差部は、容器の複数の辺に対して連続して設けられている。 Further, the stepped portion is continuously provided with respect to a plurality of sides of the container.
これによれば、絶縁部材には、容器の複数の辺に対して連続する位置に段差部が設けられているので、制約が大きい箇所における沿面距離を全体として延ばすことができる。したがって、蓄電素子の電気的な安定性を高めることができる。 According to this, since the insulating member is provided with the stepped portion at a position continuous with respect to the plurality of sides of the container, the creepage distance at the place where the restriction is large can be extended as a whole. Therefore, the electrical stability of the power storage element can be improved.
また、段差部は、絶縁部材の外側面における容器側の端部に設けられている。 Further, the step portion is provided at the end portion on the outer surface of the insulating member on the container side.
ここで、電極端子に容器、絶縁部材及び集電体を組み付ける際には、電極端子の軸部を上向きにした状態で、軸部に対して、容器、絶縁部材及び集電体をこの順で取り付ける場合がある。例えば、組立時にはフィーダ装置が用いられるが、絶縁部材は、集電体に当接する平坦面が上向きになっており、当該平坦面がフィーダで吸着される。このため、絶縁部材における集電体に当接する平坦面は、広ければ広いほど安定した吸着が可能となり好ましい。例えば、段差部が、絶縁部材の外側面における集電体側の端部に設けられていると、平坦面が狭くなってしまう。一方、上述したように、絶縁部材の外側面における容器側の端部に段差部が設けられていれば、平坦面の広さを大きくとることができる。つまり、フィーダ装置によって、絶縁部材を安定して吸着させることが可能となり、ひいては組み立て自体の正確性を高めることができる。絶縁部材と他の部材とを正確に組み立てることができれば、これらの間に隙間が生じることを抑制することができ、絶縁性及び気密性を高めることができる。つまり、蓄電素子の電気的な安定性を高めることができる。 Here, when assembling the container, the insulating member, and the current collector to the electrode terminal, the container, the insulating member, and the current collector are attached to the shaft portion in this order with the shaft portion of the electrode terminal facing upward. May be installed. For example, a feeder device is used at the time of assembly, but the insulating member has a flat surface facing upward in contact with the current collector, and the flat surface is attracted by the feeder. Therefore, the wider the flat surface of the insulating member that comes into contact with the current collector, the more stable adsorption is possible, which is preferable. For example, if the step portion is provided at the end portion on the outer surface of the insulating member on the current collector side, the flat surface becomes narrow. On the other hand, as described above, if a step portion is provided at the end portion of the outer surface of the insulating member on the container side, the size of the flat surface can be increased. That is, the feeder device makes it possible to stably adsorb the insulating member, and by extension, the accuracy of the assembly itself can be improved. If the insulating member and other members can be assembled accurately, it is possible to suppress the formation of a gap between them, and it is possible to improve the insulating property and the airtightness. That is, the electrical stability of the power storage element can be improved.
また、絶縁部材における容器が当接する当接面には、当該容器が嵌合する凹部が形成されており、段差部は、絶縁部材の外側面における集電体側の端部に設けられるとともに、凹部よりも外方に位置している。 Further, a concave portion into which the container fits is formed on the contact surface of the insulating member with which the container abuts, and the step portion is provided at the end portion on the outer surface of the insulating member on the current collector side and the concave portion. It is located outside.
これによれば、段差部が、絶縁部材の外側面における集電体側の端部に設けられるとともに、凹部よりも外方に位置しているので、段差部と凹部とによって絶縁部材を均等な肉厚に形成することができる。絶縁部材の肉厚が均等ならば、絶縁部材の成形を容易に行うことができ、寸法精度の高い絶縁部材を実現可能である。絶縁部材の寸法精度が高いと、蓄電素子の電気的な安定性も高めることが可能である。 According to this, since the step portion is provided at the end portion on the outer surface of the insulating member on the current collector side and is located outside the recess, the insulating member is evenly covered by the step portion and the recess. It can be formed thick. If the wall thickness of the insulating member is uniform, the insulating member can be easily molded, and the insulating member with high dimensional accuracy can be realized. If the dimensional accuracy of the insulating member is high, it is possible to improve the electrical stability of the power storage element.
本発明における蓄電素子によれば、電気的な安定性を高めることができる。 According to the power storage element in the present invention, electrical stability can be enhanced.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(及びその変形例)に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。 Hereinafter, the power storage element according to the embodiment (and its modification) of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, manufacturing processes, order of manufacturing processes, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claim indicating the highest level concept are described as arbitrary components. Further, in each figure, the dimensions and the like are not exactly shown.
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対(正極及び負極、以下同様)の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、一対の上部ガスケットの並び方向、一対の下部ガスケットの並び方向、電極体の両端部(一対の活物質層非形成部)の並び方向、電極体の巻回軸方向、または、容器の短側面の対向方向をX軸方向と定義する。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、1つの集電体における脚部(電極体接続部)の並び方向をY軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、容器の短側面の長手方向、または、集電体の脚部(電極体接続部)の延設方向をZ軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。また、以下の説明において、例えば、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。 Further, in the following description and drawings, the arrangement direction of the pair of electrode terminals (positive electrode and negative electrode, the same applies hereinafter) of the power storage element, the arrangement direction of the pair of current collectors, the arrangement direction of the pair of upper gaskets, and the pair of lower parts. The alignment direction of the gaskets, the alignment direction of both ends of the electrode body (a pair of active material layer non-forming portions), the winding axis direction of the electrode body, or the facing direction of the short side surface of the container is defined as the X-axis direction. Further, the opposite direction of the long side surface of the container, the short side direction of the short side surface of the container, the thickness direction of the container, or the arrangement direction of the legs (electrode body connection part) in one current collector is defined as the Y-axis direction. do. Further, the alignment direction between the container body and the lid of the power storage element, the longitudinal direction of the short side surface of the container, or the extension direction of the leg portion (electrode body connection portion) of the current collector is defined as the Z-axis direction. These X-axis directions, Y-axis directions, and Z-axis directions intersect each other (orthogonally in the present embodiment). Further, in the following description, for example, the X-axis plus direction indicates the arrow direction of the X-axis, and the X-axis minus direction indicates the direction opposite to the X-axis plus direction. The same applies to the Y-axis direction and the Z-axis direction.
(実施の形態)
[1 蓄電素子10の全般的な説明]
まず、図1及び図2を用いて、本実施の形態における蓄電素子10の全般的な説明を行う。図1は、本実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。また、図2は、本実施の形態に係る蓄電素子10を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
(Embodiment)
[1 General description of the power storage element 10]
First, with reference to FIGS. 1 and 2, a general description of the
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子10は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。また、蓄電素子10は、ガソリン車及びディーゼル車等の車両に、エンジンの始動用バッテリーとして搭載される場合もある。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子10は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子10は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状(角型)の蓄電素子10を図示しているが、蓄電素子10の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。
The
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極及び負極の電極端子200と、正極及び負極の上部ガスケット300とを備えている。また、図2に示すように、容器100の内方には、正極及び負極の下部ガスケット400と、正極及び負極の集電体500と、電極体600とが収容されている。なお、容器100の内部には、電解液(非水電解質)が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、正極及び負極の集電体500の側方に配置されるスペーサ、電極体600等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
容器100は、矩形筒状で底を備える容器本体110と、容器本体110の開口を閉塞する板状部材である蓋体120とで構成されている。また、容器100は、電極体600等を内部に収容後、容器本体110と蓋体120とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、容器本体110及び蓋体120の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。また、蓋体120には、容器100内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁125、及び、容器100内方に電解液を注液するための注液部(図示せず)等も設けられている。
The
電極体600は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。また、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。また、セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。
The
そして、電極体600は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。具体的には、電極体600は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸(本実施の形態ではX軸方向に平行な仮想軸)の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されず(活物質層が形成されず)基材層が露出した部分(活物質層非形成部)を有している。つまり、電極体600は、一方の端部610に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極集束部を有し、他方の端部610に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極集束部を有している。なお、本実施の形態では、電極体600の断面形状として長円形状を図示しているが、電極体600の断面形状は円形状または楕円形状等でもよい。
The
電極端子200は、集電体500を介して、電極体600の正極板及び負極板に電気的に接続される端子(正極端子及び負極端子)である。つまり、電極端子200は、電極体600に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体600に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。また、電極端子200は、電極体600の上方に配置された蓋体120に取り付けられている。具体的には、図2に示すように、電極端子200は、軸部210が、上部ガスケット300の貫通孔300aと、蓋体120の貫通孔120aと、下部ガスケット400の貫通孔410aと、集電体500の貫通孔510aとに挿入されて、かしめられることにより、集電体500とともに蓋体120に固定される。なお、電極端子200は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。
The
集電体500は、電極体600のX軸方向両側に配置され、電極体600の端部610に接続される部材(正極集電体及び負極集電体)である。具体的には、集電体500は、電極体600の端部610と容器本体110の側壁との間に配置され、電極体600の端部610の正極集束部及び負極集束部と電極端子200とに電気的に接続される、導電性と剛性とを備えた部材である。また、集電体500は、蓋体120と電極体600の端部610とに固定的に接続(接合)されており、この構成により、電極体600が、集電体500によって蓋体120から吊り下げられた状態で保持(支持)され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。なお、集電体500の材質は限定されないが、例えば、正極側の集電体500は、電極体600の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極側の集電体500は、電極体600の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The
集電体500は、端子接続部510と、端子接続部510のZ軸方向マイナス側に、Y軸方向に並んで配置される2つの電極体接続部520とを有している。端子接続部510は、集電体500の電極端子200側(上側、Z軸方向プラス側)に配置される集電体500の基部である。この端子接続部510は、上述の貫通孔510aを備えている。
The
電極体接続部520は、集電体500の電極体600側(下側、Z軸方向マイナス側)に配置される集電体500の脚部である。具体的には、電極体接続部520は、端子接続部510のX軸方向の一端部かつY軸方向両側の端部からZ軸方向マイナス側に向けて延設された長尺状かつ平板状の部位であり、電極体600の端部610に電気的及び機械的に接続(接合)される。
The electrode
上部ガスケット300は、容器100の蓋体120と電極端子200との間に配置され、蓋体120と電極端子200との間を絶縁し、かつ封止する部材(正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット)である。具体的には、上部ガスケット300は、矩形状の略板状部材の中央部分に、電極端子200の軸部210が挿入される貫通孔300aが形成された形状を有しており、貫通孔300aに軸部210が挿入されてかしめられることにより、上部ガスケット300が蓋体120に固定される。上部ガスケット300は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリ・エーテル・サルフォン(PES)等の樹脂などによって形成されている。
The
下部ガスケット400は、容器100の蓋体120と集電体500との間に配置され、蓋体120と集電体500との間を絶縁する部材(正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット)である。具体的には、下部ガスケット400は、矩形状の略板状部材の略中央部分に、電極端子200の軸部210が挿入される貫通孔410aが形成された形状を有しており、貫通孔410aに軸部210が挿入されてかしめられることにより、下部ガスケット400が蓋体120に固定される。下部ガスケット400は、例えば、PP、PE、PPS、PEEK、PFA、PTFE、PBT、PES等の樹脂などによって形成されている。下部ガスケット400の構成についての詳細な説明は、後述する。
The
[2 下部ガスケット400の構成の詳細な説明]
次に、下部ガスケット400の構成について、詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る下部ガスケット400の構成を示す斜視図である。また、図4は、本実施の形態に係る下部ガスケット400、上部ガスケット300、集電体500及び電極端子200を、蓋体120に取り付けた状態での構成を示す断面図である。図5は、本実施の形態に係る下部ガスケット400、上部ガスケット300、集電体500及び電極端子200を、蓋体120に取り付けた状態での構成を示す下面図である。図4は、図3及び図5におけるIV-IV線を含む切断面を見た断面図である。なお、ここでは、負極側の下部ガスケット400などを例示して説明するが、正極側についても同様である。
[2 Detailed description of the configuration of the lower gasket 400]
Next, the configuration of the
図3~図5に示すように、下部ガスケット400は、第一ガスケット部410と、第二ガスケット部420とを有している。第一ガスケット部410は、下部ガスケット400の外側(X軸方向プラス側)に配置され、上述の円形状の貫通孔410aが形成されたXY平面に平行な矩形状かつ平板状の部位である。また、第一ガスケット部410は、下面(Z軸方向マイナス側の面)に、平面な矩形状の平面部411を有している。平面部411は、集電体500の端子接続部510に対向して配置されて、端子接続部510の上面に当接する。また、第一ガスケット部410の外側面415には、当該第一ガスケット部410の内方に向けて窪んだ段差部413が形成されている。段差部413は、第一ガスケット部410における上端部(Z軸方向プラス側の端部)の縁辺に沿って連続して形成されている。つまり、段差部413は、下部ガスケット400の外側面415における蓋体120側の端部に設けられている。具体的には、段差部413は、第一ガスケット部410におけるX軸方向に沿って延設し、Y軸方向で対向する一対の縁辺と、第一ガスケット部410におけるY軸方向に沿って延設するX軸方向プラス側の縁辺とに連続して設けられている。図5に示すように、下部ガスケット400、上部ガスケット300、集電体500及び電極端子200を、蓋体120に取り付けた状態では、段差部413は、蓋体120を平面視した場合に、当該蓋体120の辺に沿って対向する位置に設けられている。つまり、段差部413は、蓋体120の複数の辺に対して連続して設けられている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
なお、本実施の形態では、段差部413は、第一ガスケット部410におけるX軸方向マイナス側の縁辺には設けられていない場合を例示しているが、当該縁辺に段差部413が設けられていてもよい。
In the present embodiment, the
また、図4に示すように、第一ガスケット部410においては、Y軸方向で対向する一対の外側面415のそれぞれが、集電体500の一対の電極体接続部520のそれぞれの外側面521よりも、幅H1以上、外方に位置している。
Further, as shown in FIG. 4, in the
また、図3及び図4に示すように、第一ガスケット部410の上面(Z軸方向プラス側の面)には、貫通孔410aの全周に沿って連続する、例えば平面視円環状の凹部412が形成されている。図4に示すように、この凹部412には、蓋体120の一部が収容されている。具体的に、蓋体120の下面(下部ガスケット400に当接する面)には、貫通孔120aの全周に沿って連続する、例えば平面視円環状の凸部121が形成されている。この凸部121が、下部ガスケット400の凹部412に嵌合した状態で収容される。なお、蓋体120の上面(上部ガスケット300に当接する面)には、凸部121に対応する位置に凹部122が設けられている。凹部122は、貫通孔120aの全周に沿って連続する、例えば平面視円環状に形成されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the upper surface (the surface on the plus side in the Z-axis direction) of the
この蓋体120の凹部122には、上部ガスケット300の一部が収容されている。具体的に、上部ガスケット300の下面(蓋体120に当接する面)には、貫通孔300aの全周に沿って連続する、例えば平面視円環状の凸部301が形成されている。この凸部301が、蓋体120の凹部122に嵌合した状態で収容される。なお、上部ガスケット300の上面(電極端子200に当接する面)には、凸部301に対応する位置に凹部302が設けられている。凹部302は、貫通孔300aの全周に沿って連続する、例えば平面視円環状に形成されている。
A part of the
また、上部ガスケット300の貫通孔300aの周縁には、凸部301よりも下方に向けて突出した円筒部305が形成されている。この円筒部305は、蓋体120の貫通孔120a及び下部ガスケット400の貫通孔410aを貫通している。円筒部305の先端部は、集電体500の端子接続部510の上面に当接している。この状態で、円筒部305の貫通孔300aと、集電体500の貫通孔510aとは同軸上で連通している。
Further, on the peripheral edge of the through
上部ガスケット300の凹部302には、電極端子200の一部が収容されている。具体的に、電極端子200の下面(上部ガスケット300に当接する面)には、軸部210の全周に沿って連続する、例えば平面視円環状の凸部211が形成されている。この凸部211が、上部ガスケット300の凹部302に嵌合した状態で収容されている。電極端子200の軸部210は、上部ガスケット300の貫通孔300a及び集電体500の貫通孔510aを貫通した状態で、当該軸部210の先端部212がかしめられている。
A part of the
図4に示すように、下部ガスケット400、上部ガスケット300、集電体500及び電極端子200を、蓋体120に取り付けた状態では、段差部413は、集電体500の外側面521よりも内方に窪んでいる。例えば、段差部413がない場合を想定すると、蓋体120と集電体500との沿面距離は、長さL1となる。しかし、下部ガスケット400に段差部413が設けられていれば、当該段差部413の底面の幅H2が長さL1に追加されることになるので、沿面距離を延ばすことができる。さらに、本実施の形態では、第一ガスケット部410の外側面415が、集電体500の電極体接続部520の外側面521よりも、幅H1以上、外方に位置している。この幅H1も長さL1と幅H2とに加わることになるので、沿面距離をさらに延ばすことができる。
As shown in FIG. 4, when the
[3 効果の説明]
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10によれば、容器100の蓋体120に設けられた電極端子200と、電極端子200に電気的に接続された集電体500と、蓋体120と集電体500との並び方向における間に収まって配置された下部ガスケット400(絶縁部材)とを備え、下部ガスケット400の外側面415には、内方に窪んだ段差部413が設けられている。
[3 Explanation of effect]
As described above, according to the
これによれば、下部ガスケット400の外側面415に段差部413が形成されているので、蓋体120と集電体500との間の沿面距離を段差部413によって延ばすことができる。これにより、沿面放電、トラッキング現象の発生を抑制することができる。
According to this, since the
また、段差部413がない場合を想定すると、下部ガスケット400の外側面415の全体が電解液で濡れてしまえば、電解液によって蓋体120と集電体500とが導通して、微小放電・液絡が生じてしまう。しかしながら、下部ガスケット400の外側面415に段差部413があれば、沿面距離が延ばされたことにより、電解液による蓋体120と集電体500との導通も生じにくくなる。さらには、段差部413に電解液が捕捉されるので、集電体500まで電解液が垂れにくくなる。これらのことから、電解液を起因とした微小放電・液絡も抑制することができる。したがって、蓄電素子10の電気的な安定性を高めることができる。
Further, assuming that there is no
ここで、段差部413を設けなくとも、下部ガスケット400を大型に形成して集電体500の外方に大きく突出させれば、沿面距離を延ばすことは可能である。ところが、蓄電素子10の高容量化のため容器100内部の高密化が進められている関係上、下部ガスケット400は小型であることが好ましい。上述したように、下部ガスケット400の外側面415に段差部413を設ける構成であれば、下部ガスケット400を集電体500の外側面521から突出させる量が小さくても、沿面距離を延ばすことができる。つまり、容器100内部の高密化が進められた蓄電素子10であっても、電気的な安定性を高めることができる。
Here, even if the
また、段差部413は、集電体500の外側面521よりも内方に窪んでいる。
Further, the
これによれば、段差部413が集電体500の外側面521よりも内方に窪んでいるので、沿面距離をより長くすることができ、沿面放電、トラッキング現象の発生をより確実に抑制することができる。
According to this, since the
また、下部ガスケット400の外側面415は、集電体500の外側面521よりも外方に位置している。
Further, the
これによれば、下部ガスケット400の外側面415が、集電体500の外側面521よりも外方に位置しているので、沿面距離を延ばすことができる。また、下部ガスケット400の外側面415は、集電体500の外側面521よりも突出することになるので、下部ガスケット400の外側面415に付着した電解液が、集電体500の外側面521に濡れ広がりにくくなる。したがって、電解液を起因とした微小放電・液絡をより抑制することができ、蓄電素子10の電気的な安定性を高めることができる。
According to this, since the
また、段差部413は、容器100の蓋体120を平面視した場合に、蓋体120の辺に沿って対向する位置に設けられている。
Further, the
ここで、下部ガスケット400において、蓋体120を平面視した場合に蓋体120の辺に対向していない部位では、容器100による制約が小さいために、大型に形成して沿面距離を延ばすことが可能である。一方、下部ガスケット400において、蓋体120を平面視した場合に蓋体120の辺に対向する部位では、容器100による制約が大きく、大型に形成することは難しい。このため、段差部413が、蓋体120を平面視した場合に、蓋体120の辺に沿って対向する位置に設けられていれば、制約が大きい箇所であっても段差部413によって沿面距離を延ばすことが可能である。したがって、蓄電素子10の電気的な安定性を高めることができる。
Here, in the
また、段差部413は、容器100の蓋体120の複数の辺に対して連続して設けられている。
Further, the
これによれば、下部ガスケット400には、蓋体120の複数の辺に対して連続する位置に段差部413が設けられているので、制約が大きい箇所における沿面距離を全体として延ばすことができる。したがって、蓄電素子10の電気的な安定性を高めることができる。
According to this, since the
また、段差部413は、下部ガスケット400の外側面415における蓋体120側の端部に設けられている。
Further, the
ここで、電極端子200に蓋体120、下部ガスケット400及び集電体500を組み付ける際には、電極端子200の軸部210を上向きにした状態で、軸部210に対して、蓋体120、下部ガスケット400及び集電体500をこの順で取り付ける場合がある。例えば、組立時にはフィーダ装置が用いられるが、下部ガスケット400は、集電体500に当接する平坦面が上向きになっており、当該平坦面がフィーダで吸着される。このため、下部ガスケット400における集電体500に当接する平坦面は、広ければ広いほど安定した吸着が可能となり好ましい。例えば、段差部413が、下部ガスケット400の外側面415における集電体500側の端部に設けられていると、平坦面が狭くなってしまう。一方、上述したように、下部ガスケット400の外側面415における蓋体120側の端部に段差部413が設けられていれば、平坦面の広さを大きくとることができる。つまり、フィーダ装置によって、下部ガスケット400を安定して吸着させることが可能となり、ひいては組み立て自体の正確性を高めることができる。下部ガスケット400と他の部材とを正確に組み立てることができれば、これらの間に隙間が生じることを抑制することができ、絶縁性及び気密性を高めることができる。つまり、蓄電素子10の電気的な安定性を高めることができる。
Here, when assembling the
[4 実施の形態の変形例の説明]
次に、上記実施の形態の変形例について、説明する。図6は、本実施の形態の変形例に係る下部ガスケット400Bの構成を示す斜視図である。具体的には、図6は、図4に対応する図である。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
[Explanation of Modifications of 4 Embodiments]
Next, a modified example of the above embodiment will be described. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the
図6に示すように、変形例に係る下部ガスケット400Bの第一ガスケット部410bの外側面415には、当該第一ガスケット部410bの内方に向けて窪んだ段差部413bが形成されている。段差部413bは、第一ガスケット部410における下端部(Z軸方向マイナス側の端部)の縁辺に沿って連続して形成されている。つまり、段差部413bは、下部ガスケット400Bの外側面415bにおける集電体500側の端部に設けられている。また、段差部413bは、下部ガスケット400Bの凹部412よりも外方に位置している。
As shown in FIG. 6, a stepped
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、段差部413bが、下部ガスケット400Bの外側面415bにおける集電体500側の端部に設けられるとともに、凹部412よりも外方に位置している。このため、段差部413bと凹部412とによって下部ガスケット400Bを均等な肉厚に形成することができる。下部ガスケット400Bの肉厚が均等ならば、下部ガスケット400Bの成形を容易に行うことができ、寸法精度の高い下部ガスケット400Bを実現可能である。下部ガスケット400Bの寸法精度が高いと、蓄電素子の電気的な安定性も高めることが可能である。
As described above, according to the power storage element according to the present modification, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. In particular, in this modification, the
(その他の変形例)
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
(Other variants)
Although the power storage element according to the embodiment of the present invention and the modified example thereof has been described above, the present invention is not limited to the embodiment and the modified example thereof. That is, it should be considered that the embodiments disclosed this time and examples thereof are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、段差部413、413bが、下部ガスケット400、400Bにおける外側面415、415bの一端部に設けられている場合を例示した。しかし、段差部は、下部ガスケットにおける外側面に設けられていれば、その位置は如何様でもよい。例えば、下部ガスケットにおける外側面の中央部に段差部が設けられていてもよい。
For example, in the above-described embodiment and its modification, the case where the stepped
また、上記実施の形態では、集電体500の外側面521よりも内方に窪んだ段差部413を例示した。しかし、段差部は、集電体の外側面まで至っていなくてもよい。
Further, in the above embodiment, the stepped
また、上記実施の形態では、下部ガスケット400の外側面415が集電体500の外側面521よりも外方に位置している場合を例示した。しかし、下部ガスケットの外側面は、集電体の外側面と面一であってもよいし、当該集電体の外側面よりも内方に位置していてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態では、段差部413が蓋体120の複数の辺に対して連続して設けられている場合を例示したが、段差部は蓋体120の複数の辺に対して断続的に設けられていてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体600は、巻回軸が蓋体120に平行となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体600は、巻回軸が蓋体120に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。また、電極体600の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型や、極板及び/またはセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状(セパレータをつづら折りにして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後につづら折りにする形態等)などであってもよい。
Further, in the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極側及び負極側の双方が上記の構成を有していることとしたが、正極側及び負極側のいずれか一方しか上記の構成を有していないことにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and its modification, both the positive electrode side and the negative electrode side have the above configuration, but only one of the positive electrode side and the negative electrode side has the above configuration. It may be absent.
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Further, a form constructed by arbitrarily combining the components included in the above-described embodiment and its modifications is also included in the scope of the present invention.
また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、蓄電素子が備える下部ガスケット400(または401)としても実現することができる。 Further, the present invention can be realized not only as such a power storage element but also as a lower gasket 400 (or 401) included in the power storage element.
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention can be applied to a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
10 蓄電素子
100 容器
110 容器本体
120 蓋体
120a、300a、410a、510a 貫通孔
121、211、301 凸部
122、302、412 凹部
125 ガス排出弁
200 電極端子
210 軸部
212 先端部
300 上部ガスケット
305 円筒部
400、400B 下部ガスケット
410、410b 第一ガスケット部
411 平面部
413、413b 段差部
415、415b、521 外側面
420 第二ガスケット部
500 集電体
510 端子接続部
520 電極体接続部
600 電極体
610 端部
H1、H2 幅
L1 長さ
10
Claims (8)
前記電極端子に電気的に接続された集電体と、
前記容器と前記集電体との並び方向における間に収まって配置された絶縁部材とを備え、
前記絶縁部材の外側面には、内方に窪んだ段差部が設けられており、
前記段差部は、前記容器または前記集電体に接触しないように対向する対向面を有するとともに、前記容器の複数の辺に対して設けられている
蓄電素子。 The electrode terminals provided on the container and
A current collector electrically connected to the electrode terminal and
It is provided with an insulating member arranged so as to be accommodated between the container and the current collector in the arrangement direction.
The outer surface of the insulating member is provided with an inwardly recessed step portion .
The step portion has facing surfaces facing the container or the current collector so as not to come into contact with the container, and is provided with respect to a plurality of sides of the container.
Power storage element.
請求項1に記載の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1, wherein the step portion is recessed inward from the outer surface of the current collector.
請求項1または2に記載の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1 or 2, wherein the outer surface of the insulating member is located outside the outer surface of the current collector.
請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The power storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein the step portion is provided at a position facing the container along the side of the container when the container is viewed in a plan view.
請求項4に記載の蓄電素子。 The power storage element according to claim 4, wherein the step portion is continuously provided for a plurality of the sides of the container.
請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The power storage element according to any one of claims 1 to 5, wherein the step portion is provided at an end portion on the outer surface of the insulating member on the container side.
前記段差部は、前記絶縁部材の外側面における前記集電体側の端部に設けられるとともに、前記凹部よりも外方に位置している
請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄電素子。 A recess in which the container fits is formed on the contact surface of the insulating member with which the container abuts.
The power storage element according to any one of claims 1 to 5, wherein the step portion is provided at an end portion on the outer surface of the insulating member on the current collector side and is located outside the recess. ..
前記電極端子に電気的に接続された集電体と、 A current collector electrically connected to the electrode terminal and
前記容器と前記集電体との並び方向における間に収まって配置された絶縁部材とを備え、 It is provided with an insulating member arranged so as to be accommodated between the container and the current collector in the arrangement direction.
前記絶縁部材の外側面には、内方に窪んだ段差部が設けられおり、 The outer surface of the insulating member is provided with an inwardly recessed step portion.
前記段差部は、前記容器または前記集電体に接触しないように対向する対向面を有するとともに、前記容器の辺に沿って対向する前記絶縁部材の辺の一端から他端まで連続して設けられている The step portion has facing surfaces facing each other so as not to come into contact with the container or the current collector, and is continuously provided from one end to the other end of the side of the insulating member facing along the side of the container. ing
蓄電素子。 Power storage element.
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