JP7407208B2 - 蓄電素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
予め定める対向方向に間隔を空けて互いに対向する一対の外側集電体と、
前記一対の外側集電体の前記対向方向内側に配置され、前記対向方向に間隔を空けて互いに対向する一対の内側集電体と、
前記一対の外側集電体と前記一対の内側集電体との間に形成された空間に配置された電極体と、
を備える蓄電素子であって、
前記電極体は、
正極体と、負極体と、これら正極体および負極体の間に介装されたセパレータとを含むシート状の単位電極層が、前記対向方向に直交する予め定める積層方向に複数積層され、かつ、前記積層方向に隣接する単位電極層が、前記対向方向および前記積層方向に垂直な延在方向の端部において屈曲することにより連なるように構成されており、
各前記単位電極層をそれぞれ構成する各正極体は、前記外側集電体および前記内側集電体のいずれか一方となる一方集電体にそれぞれ接触することにより、一方集電体に電気的に接続されており、
各前記単位電極層をそれぞれ構成する各負極体は、前記外側集電体および前記内側集電体のいずれか他方となる他方集電体に接触することにより、他方集電体に電気的に接続されている。
本発明の一実施形態に係る蓄電素子において、前記電極体の、前記単位電極層が、前記延在方向の所定範囲にわたって、前記対向方向の寸法が同じ長さに形成された部分を有していてもよい。この構成によれば、対向方向の寸法が同じ長さに形成される部分によって、対向方向の端面を直線状に形成することができる。これによって対向壁に電極体を線接触させやすく、電極体と集電体との接触不良を抑えることができる。たとえば積層方向に隣接する複数の単位電極層の対向方向の寸法が同じ長さに形成される部分が形成されることで、集電体の対向方向の端面を平面状に形成することができる。これによって対向壁に電極体を面接触させやすく、電極体と集電体との接触不良をさらに抑えることができる。
シート状の正極体、負極体、および2つのセパレータをそれぞれ準備するシート準備工程と、
前記2つのセパレータ間に、前記正極体および負極体の一方を積層配置し、前記2つのセパレータの一方の外側に、前記正極体および負極体の他方を積層配置した単位電極層を有する帯状の電極積層体を形成する積層工程と、
前記電極積層体をその延在方向に巻回することによって、前記単位電極層を積層方向に複数有する電極体を形成する巻回工程と、
前記正極体および前記負極体が、それぞれ、前記電極体から前記積層方向および前記延在方向に直交する対向方向に露出する正極体露出縁部および負極体露出縁部を有するように設定する露出縁部設定工程と、
間隔を空けて互いに対向する一対の外側対向壁を有する外側集電体と、前記一対の外側対向壁の内側において配置された、前記一対の外側対向壁の対向方向に、間隔を空けて互いに対向する一対の内側対向壁を有する内側集電体とを準備する集電体準備工程と、
前記正極体露出縁部を前記外側対向壁および前記内側対向壁の一方の集電壁に接触させ、前記負極体露出縁部を前記外側対向壁および前記内側対向壁の他方の集電壁に接触させて、前記電極体、前記外側集電体および前記内側集電体を組み立てる蓄電素子組み立て工程と、を含む。
前記露出用加工工程が、前記正極体、負極体およびセパレータ、または前記電極積層体の幅方向内側において厚み方向に貫通するスリットを形成するスリット加工工程を含み、
前記シート準備工程が、正極用金属基体上に正極活物質を塗布する正極塗布工程と、負極用金属基体上に負極活物質を塗布する負極塗布工程とを含み、これら正極塗布工程および負極塗布工程のそれぞれが、前記スリット加工工程においてスリットが形成されるスリット領域を除くスリット外領域において延在方向に連続的に各活物質を塗布することを含いんでいてもよい。
この構成によれば、電極積層体に、シート準備段階で、スリット外領域に正極および負極の活物質を連続的に塗布するので、単位集電体に切り分けたシート毎に活物質をそれぞれ塗布する場合に比べて、電極体の製造に要する時間を短縮することができる。
前記スリット加工工程が、前記シート準備工程において、前記正極体、負極体およびセパレータに、それぞれ、前記スリットを形成することを含み、
前記シート準備工程が、前記正極体および前記負極体の一方の前記スリットの幅方向寸法を、他方の前記スリットの幅方向寸法よりも大きく形成し、かつ前記正極体および前記負極体の前記他方の幅方向寸法を、前記一方の幅方向寸法よりも大きく形成することを含んでいてもよい。この構成によれば、巻回工程後に容易に露出縁部が形成されるので、巻回工程後の電極体に対する加工を省略または簡易化することができる。
1a 外側対向壁
3 内側集電体
3a 内側対向壁
13 電極体
13a 単位電極層
17 正極体
17a 正極体露出縁部
19 負極体
19a 負極体露出縁部
21 セパレータ
23 貫通孔
43 電極積層体
B 電池モジュール(蓄電素子モジュール)
C 電池(蓄電素子)
U 接続集電体ユニット
X 対向方向
Y 延在方向
Z 積層方向
Claims (17)
- 予め定める対向方向に間隔を空けて互いに対向する一対の外側対向壁を有する外側集電体と、
前記一対の外側対向壁の前記対向方向内側に配置され、前記対向方向に間隔を空けて互いに対向する一対の内側対向壁を有する内側集電体と、
前記一対の外側対向壁と前記一対の内側対向壁との間に形成された空間に配置された電極体と、
を備える蓄電素子であって、
前記電極体は、
正極体と、負極体と、これら正極体および負極体の間に介装されたセパレータとを含むシート状の電極積層体によって、前記対向方向に直交する予め定める積層方向に複数積層される単位電極層を形成し、前記積層方向に隣接する単位電極層が、前記対向方向および前記積層方向に垂直な延在方向の端部において屈曲することにより連なるように構成されており、
各前記単位電極層を構成して前記積層方向に並ぶ正極体は、前記外側集電体および前記内側集電体のいずれか一方となる一方集電体にそれぞれ接触することにより、一方集電体に電気的に接続されており、
各前記単位電極層を構成して前記積層方向に並ぶ負極体は、前記外側集電体および前記内側集電体のいずれか他方となる他方集電体にそれぞれ接触することにより、他方集電体に電気的に接続されている、蓄電素子。 - 請求項1に記載の蓄電素子において、
前記電極体は、シート状の電極積層体の前記延在方向両端部がそれぞれ屈曲するように、巻回または折り畳みされることにより前記単位電極層が複数積層されるように形成されている、蓄電素子。 - 請求項1または2に記載の蓄電素子において、
各単位電極層をそれぞれ構成する正極体および負極体の少なくとも一方は、前記対向方向に並ぶ一対の対向壁の両方に接触して、対応する集電体に電気的に接続されている、蓄電素子。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電素子において、前記電極体の、前記単位電極層が、前記延在方向の所定範囲にわたって、前記対向方向の寸法が同じ長さに形成された部分を有する蓄電素子。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の蓄電素子において、前記電極体の各単位電極層が、前記積層方向から見て前記延在方向および前記対向方向に沿う辺をそれぞれ有する矩形形状に形成されている蓄電素子。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の蓄電素子において、
前記電極体は、この電極体を前記単位電極層の積層方向に貫通し、前記内側対向壁が嵌合する貫通孔が形成されており、
前記貫通孔は、前記延在方向に沿って延びる長孔状に形成されている蓄電素子。 - 請求項6に記載の蓄電素子において、前記貫通孔の前記延在方向長さは、前記内側対向壁の延在方向長さよりも大きく形成されている蓄電素子。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の蓄電素子において、前記外側対向壁および前記内側対向壁の少なくともいずれかには、接触する前記電極体の位置ずれを防ぐ凹凸が形成されている蓄電素子。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の蓄電素子において、前記外側対向壁および前記内側対向壁の少なくともいずれかには、前記対向方向の変形を防ぐ補強構造を有する蓄電素子。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の蓄電素子を複数直列に接続してなる蓄電素子モジュールであって、
積層方向に隣接する2つの前記蓄電素子の一方の蓄電素子の外側集電体と他方の蓄電素子の内側集電体とが一体に形成された接続集電体ユニットを有し、
前記接続集電体ユニットは、前記積層方向に隣接する2つの蓄電素子を嵌合接続する接続構造を有する蓄電素子モジュール。 - 正極体と、負極体と、これら正極体および負極体の間に介装されたセパレータとを含んで予め定める積層方向に積層する複数の単位電極層を形成する電極体であって、
予め定める延在方向に延びて、予め定める積層方向に積層される2つの延在部と、
前記2つの延在部の延在方向一端部にそれぞれ連なり、一方の延在部から延在方向一方に進むにつれて延在方向他方に折り返して他方の延在部に連なる屈曲する屈曲部とを備え、
電極体は、積層方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記延在方向および前記積層方向に直交する対向方向外側に露出して集電体と電気的に接続される外側露出面と、貫通孔に対向して対向方向内側に露出して集電体と電気的に接続される内側露出面とを備える電極体。 - シート状の正極体、負極体、および2つのセパレータをそれぞれ準備するシート準備工程と、
前記2つのセパレータ間に、前記正極体および負極体の一方を積層配置し、前記2つのセパレータの一方の外側に、前記正極体および負極体の他方を積層配置した単位電極層を有するシート状の電極積層体を形成する積層工程と、
前記電極積層体をその延在方向に巻回することによって、前記単位電極層を積層方向に複数有する電極体を形成する巻回工程と、
前記正極体および前記負極体が、それぞれ、前記電極体から前記積層方向および前記延在方向に直交する対向方向に露出する正極体露出縁部および負極体露出縁部を有するように設定する露出縁部設定工程と、
間隔を空けて互いに対向する一対の外側対向壁を有する外側集電体と、前記一対の外側対向壁の内側において配置された、前記一対の外側対向壁の対向方向に、間隔を空けて互いに対向する一対の内側対向壁を有する内側集電体とを準備する集電体準備工程と、
前記正極体露出縁部を前記外側対向壁および前記内側対向壁のいずれか一方の対向壁に接触させ、前記負極体露出縁部を前記外側対向壁および前記内側対向壁のいずれか他方の対向壁に接触させて、前記電極体、前記外側集電体および前記内側集電体を組み立てる蓄電素子組み立て工程と、
を含む、蓄電素子の製造方法。 - 請求項12に記載の製造方法において、
前記露出縁部設定工程が、
前記巻回工程よりも前に、前記正極体露出縁部および前記負極体露出縁部が形成されるように前記正極体、負極体およびセパレータ、または前記電極積層体を加工する露出用加工工程を含む、製造方法。 - 請求項13に記載の製造方法において、
前記露出用加工工程が、前記正極体、負極体およびセパレータ、または前記電極積層体の幅方向内側において厚み方向に貫通するスリットを形成するスリット加工工程を含み、
前記シート準備工程が、正極用金属基体上に正極活物質を塗布する正極塗布工程と、負極用金属基体上に負極活物質を塗布する負極塗布工程とを含み、これら正極塗布工程および負極塗布工程のそれぞれが、前記スリット加工工程においてスリットが形成されるスリット領域を除くスリット外領域において延在方向に連続的に各活物質を塗布することを含む、製造方法。 - 請求項14に記載の製造方法において、前記スリット加工工程が、前記正極塗布工程および前記負極塗布工程の後に行われる、製造方法。
- 請求項14または15に記載の製造方法において、
前記スリット加工工程が、前記シート準備工程において、前記正極体、負極体およびセパレータに、それぞれ、前記スリットを形成することを含み、
前記シート準備工程が、前記正極体および前記負極体の一方の前記スリットの幅方向寸法を、他方の前記スリットの幅方向寸法よりも大きく形成し、かつ前記正極体および前記負極体の前記他方の幅方向寸法を、前記一方の幅方向寸法よりも大きく形成することを含む、製造方法。 - 請求項12から16のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記シート準備工程が、前記正極体および前記負極体の少なくとも一方を圧延する圧延工程を含み、
前記露出縁部設定工程が、圧延された前記正極体および/または前記負極体において、前記正極体露出縁部および/または前記負極体露出縁部を、前記圧延方向に直交する方向に沿って延びるように設定することを含む、製造方法。
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