JP7232711B2 - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態の電気化学セルの斜視図である。図2は、図1のII-II断面を示す図である。
図1および図2に示すように、電気化学セル1は、発電要素である捲回型の電極構造体2と、電極構造体2を電解液とともに収容する収容部4を有する外装体3と、電極構造体2に貼り付けられた内周側テープ51(図4参照)および外周側テープ52(図3参照)と、電極構造体2から延出する負極リード61および正極リード62と、を備える。
図3から図5に示すように、電極構造体2は、金属箔12に活物質13が担持された負極体20(第1電極体)および正極体30(第2電極体)と、負極体20および正極体30を分離するセパレータ40と、を有する。電極構造体2は、負極体20および正極体30がセパレータ40を介して互いに重ね合わされて捲回されることにより形成されている。
図6に示すように、負極体20は、負極体20の短手方向に沿う複数の負極体折り曲げ部21と、複数の負極体折り曲げ部21それぞれに隣接する複数の負極体平坦部22と、を備える。正極体30は、正極体30の短手方向に沿う複数の正極体折り曲げ部31と、複数の正極体折り曲げ部31のそれぞれに隣接する複数の正極体平坦部32と、を備える。負極体折り曲げ部21および正極体折り曲げ部31は、1層のセパレータ40を介して互いに対向している。負極体平坦部22および正極体平坦部32は、1層のセパレータ40を介して互いに対向している。
図7は、実施形態の電気化学セルの製造方法を示すフローチャートである。図8から図12は、実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
図7に示すように、本実施形態の電気化学セル1の製造方法は、セパレータ配置工程S10と、電極体配置工程S20と、セパレータ折り返し工程S30と、正極体固定工程S40と、捲回工程S50と、を備える。
次に、本実施形態の電気化学セル1の作用について、比較例と併せて説明する。実施例の電気化学セルは、実施形態の電気化学セル1に相当する。比較例の電気化学セルは、実施形態の内周側テープ51を有していない点を除き、実施例の電気化学セルと同様に形成されている。実施例の電気化学セルおよび比較例の電気化学セルについて不良率を評価した結果を表1に示す。実施例の電気化学セルおよび比較例の電気化学セルについて信頼性を評価した結果を表1に示す。
この構成によれば、折り返し部41が負極体20の内端部20aから延びるように設けられ、かつ負極体20の内端部20aとの間に正極体30の内端部30aを挟んでいるので、折り返し部41が内周側テープ51によって正極体30に固定されることで、折り返し部41を介して正極体30の内端部30a近傍を負極体20の内端部20aに固定することができる。これにより、負極体20および正極体30は、それぞれの内端部20a,30aを中心として捲回される際に、互いに位置ずれすることを抑制される。よって、正極体30がセパレータ40からはみ出る等してセパレータ40に被覆された負極体20に接触して、負極体20および正極体30がショートすることを抑制できる。したがって、負極体20および正極体30のショートが抑制された電気化学セル1を提供できる。
この構成では、正極リード62が正極体30の最内周の層に接合されるので、正極体30の最内周の層には正極リード62を介して力が加わりやすくなる。このため、上述したように正極体30の内端部30a近傍が負極体20の内端部20aに固定されることで、負極体20および正極体30の位置ずれを効果的に抑制できる。
この構成によれば、正極体30における第1正極体折り曲げ部31と内端部30aとの間に内周側テープ51を貼り付けることができる。これにより、正極体30の全ての折り曲げ部31が正極体30における内周側テープ51の貼り付け部よりも外端部側に位置するので、負極体20および正極体30を捲回するにあたり、第1正極体折り曲げ部31において正極体30を折り曲げる際にも負極体20および正極体30が互いに位置ずれすることを抑制できる。したがって、負極体20および正極体30のショートをより確実に抑制できる。
この構成によれば、正極体30の最内周の層を挟んで負極体20の最内周の層とは反対側にセパレータ40の折り返し部41を配置できる。これにより、折り返し部41に貼り付けられた内周側テープ51が負極体20と正極体30との間に配置されることを回避できるので、負極体20および正極体30の対向面積の減少を抑制できる。したがって、エネルギー密度の減少を抑制できる。
この構成によれば、折り返し部が1層構造を有する構成と比較して、折り返し部41の強度を向上させることができる。よって、折り返し部41の破れ等を抑制でき、内周側テープ51によって正極体30と折り返し部41とをより強固に固定できる。したがって、負極体20および正極体30の位置ずれをより確実に抑制できる。
この製造方法によれば、正極体固定工程S40において、負極体20を被覆するセパレータ40の前記一部42に正極体30を内周側テープ51によって固定するので、セパレータ40の前記一部42を介して正極体30の前記一端部30a近傍を負極体20の前記一端部20aに固定することができる。このため、負極体20および正極体30を捲回する際に、負極体20および正極体30が互いに位置ずれすることを抑制できる。よって、正極体30がセパレータ40からはみ出る等してセパレータ40に被覆された負極体20に接触して、負極体20および正極体30がショートすることを抑制できる。したがって、負極体20および正極体30のショートが抑制された電気化学セル1を製造することができる。
例えば、上記実施形態では、電気化学セルとして電気二重層キャパシタを例に挙げているが、これに限定されない。本発明が適用される電気化学セルは、例えば非水電解質二次電池等の電池であってもよい。非水電解質二次電池の場合、電気化学セルは、銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等の金属箔に、シリコン酸化物やグラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、LiAl等の負極活物質が担持された負極体と、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属箔に、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等の正極活物質が担持された正極体と、を有する。
Claims (6)
- 長尺の金属箔に活物質が担持された第1電極体および第2電極体、並びに前記第1電極体および前記第2電極体を分離するセパレータを有し、前記第1電極体および前記第2電極体が前記セパレータを介して互いに重ね合わされて捲回された電極構造体と、
前記第2電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、
前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、
前記第2電極体と前記セパレータとを固定するテープと、
を備え、
前記第1電極体および前記第2電極体それぞれは、内端部同士を揃えた状態で、短手方向に沿う複数の折り曲げ部において折り曲げられることで扁平に捲回され、
前記セパレータは、前記第1電極体の両面を被覆するとともに、前記第1電極体の内端部よりも延びて前記第2電極体の内端部側に折り返された折り返し部を備え、
前記第2電極体の内端部は、前記第1電極体の内端部と前記折り返し部との間に配置され、
前記テープは、前記折り返し部および前記第2電極体に貼り付けられている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記リードは、前記第2電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第2電極体の内端部側で前記第2電極体に接合されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - 前記折り返し部は、前記第2電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第2電極体の内端部側まで延びている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学セル。 - 前記第2電極体の内端部は、前記第1電極体の内端部よりも前記電極構造体の捲回中心側に配置されている、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記折り返し部は、2層構造を有する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 電気化学セルの製造方法であって、
前記電気化学セルは、
長尺の金属箔に活物質が担持された第1電極体および第2電極体、並びに前記第1電極体および前記第2電極体を分離するセパレータを有する電極構造体と、
前記第2電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、
前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、
を備え、
前記第1電極体の両面を前記セパレータで被覆するとともに、前記セパレータの一部を前記第1電極体の長手方向で前記第1電極体の一端部よりも外側に延出させる工程と、
前記第1電極体の前記一端部と前記第2電極体の一端部とを揃えた状態で、前記第1電極体および前記第2電極体を前記セパレータを介して互いに重ね合わせる工程と、
前記セパレータの前記一部を折り返して前記第2電極体の前記一端部を挟む工程と、
前記第2電極体および前記セパレータの前記一部にテープを貼り付ける工程と、
前記第1電極体の前記一端部および前記第2電極体の前記一端部が最内周に位置するように、前記第1電極体の短手方向に沿う折り曲げ部において折り曲げることで前記第1電極体および前記第2電極体を扁平に捲回する工程と、
を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
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