JP7459025B2 - 電池および電極体ホルダ - Google Patents

電池および電極体ホルダ Download PDF

Info

Publication number
JP7459025B2
JP7459025B2 JP2021128815A JP2021128815A JP7459025B2 JP 7459025 B2 JP7459025 B2 JP 7459025B2 JP 2021128815 A JP2021128815 A JP 2021128815A JP 2021128815 A JP2021128815 A JP 2021128815A JP 7459025 B2 JP7459025 B2 JP 7459025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
spacer
positive electrode
negative electrode
tab group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021128815A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023023359A (ja
Inventor
幸延 宮村
亮一 脇元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Original Assignee
Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prime Planet Energy and Solutions Inc filed Critical Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority to JP2021128815A priority Critical patent/JP7459025B2/ja
Priority to US17/876,532 priority patent/US20230039913A1/en
Priority to CN202210930510.3A priority patent/CN115706295A/zh
Publication of JP2023023359A publication Critical patent/JP2023023359A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7459025B2 publication Critical patent/JP7459025B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/184Sealing members characterised by their shape or structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/049Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/176Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466U-shaped, bag-shaped or folded
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/469Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape tubular or cylindrical
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、電池および電極体ホルダに関する。
リチウムイオン二次電池等の電池は、一般に、電極を有する電極体と、開口部を有し電極体を収容する外装体と、外装体の開口部を封口する封口板と、外装体の内部で電極と電気的に接続され、かつ封口板から外装体の外側に延出された端子と、電極体および端子を電気的に接続する集電体と、を備える。この種の電池は、典型的には、電極に集電用の複数の電極タブを含む電極タブ群が設けられ、当該電極タブ群を介して電極が端子に接続された構成が知られている。
特許文献1には、電極組立体(電極体)の幅方向の両端部に正極タブおよび負極タブがそれぞれ設けられた電池が開示されている。同公報によれば、これら電極タブは、電極組立体の幅方向の端面に沿って折り曲げられており、電極タブの折り曲げ部が集電体に接続(接合)されている。
特開2017-50069号公報
ところで、電池には、外部から電池に対して振動や衝撃等が加わることがある。電極タブは、例えば電極芯体の一部からなり、柔らかく外力の影響を受けやすい。例えば、電極体の幅方向から外力が電極タブ群に加わると、電極体が所定の配設位置からずれ、電極タブ群(正極タブ群および/または負極タブ群)が同方向に引っ張られたり、電極体や外装体の内壁に押し付けられたりする。電極タブ群にこのような負荷は、電極タブ群が損傷する要因となるため、好ましくない。電極タブ群が損傷すると、電極と端子との電気的な接続が不安定になったり接続不良になったりする虞がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極タブ群が損傷しにくい電池を提供することを目的とする。
ここで開示される技術によると、底壁と、該底壁から延び相互に対向する一対の第1側壁と、上記底壁から延び相互に対向する一対の第2側壁と、上記底壁に対向する開口部と、を有する外装体と、上記開口部を封口する封口板と、上記外装体に収容され、かつ、正極および負極を含む1つまたは複数の電極体と、上記封口板に取り付けられた、正極端子および負極端子と、上記電極体の上記正極と上記正極端子とを電気的に接続する正極集電体、および、上記電極体の上記負極と上記負極端子とを電気的に接続する負極集電体、と、を備える電池が提供される。上記電極体は、電極体本体部と、上記第1側壁に沿う第1方向における上記電極体本体部の第1端部から突出した複数の正極タブを含む正極タブ群と、上記第1方向における、上記第1端部とは異なる上記電極対本体部の第2端部から突出した複数の負極タブを含む負極タブ群と、を備えている。ここで、上記正極タブ群は、該正極タブ群を構成する各々の上記正極タブの先端が上記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた上記正極タブの一部分が上記正極集電体と接合されている。上記負極タブ群は、該負極タブ群を構成する各々の上記負極タブの先端が上記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた上記負極タブの一部分が上記負極集電体と接合されている。上記電極体本体部と上記第2側壁との間に、上記電極体の移動を規制するスペーサを備えている。
かかる構成の電池では、電極体本体部と第2側壁との間に、電極体の移動を規制するスペーサを備えることによって、外部から該電池に振動や衝撃等の外力が加わった場合でも、外装体内における電極体の移動(特に上記第1方向への移動)を抑制することができる。そのため、かかる電極体の移動によって電極タブ群に負荷が加わるのを抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。なお、以下、本明細書における「正極タブ」および「負極タブ」に関して、特に正負の区別をつけない場合には、「電極タブ」と称することがある。「電極集電体」についても同様である。
ここで開示される電池の好ましい一態様では、上記スペーサは、上記正極タブ群と上記正極集電体との間、または、上記負極タブ群と上記負極集電体との間に配置されるスペーサ本体部を備えている。かかる構成によると、スペーサ本体部が電極タブ群と、電極集電体との間に配置されるため、より効率よく電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。
好ましい他の一態様では、上記電池は、上記外装体内に複数の上記電極体を備えている。上記電池は、複数の上記スペーサ本体部を備えている。各スペーサ本体部は、各電極体の上記正極タブ群と上記正極集電体との間、または、各電極体の上記負極タブ群と上記負極集電体との間に配置されている。各スペーサ本体部の一端が相互に連結された連結部が形成されている。かかる構成によると上記効果に加えて、電池製造工程におけるスペーサ本体部の配置(挿入)回数を減らすことができる。
好ましい他の一態様では、上記連結部は、上記封口板側または上記底壁側に配置されている。かかる構成によると、上記効果に加えて、スペーサ本体部の脱落を抑制することができる。
また、ここで開示される電池の他の一態様では、上記スペーサは、上記正極タブ群と上記底壁との間、または、上記負極タブ群と上記底壁との間に配置されている。かかる構成によると、電極体の移動をより効率よく抑制することができる。かかる電極体の移動抑制効果によって、電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。
他の一態様では、上記スペーサは、直方体形状である。かかる構成によると、電極体の移動をより効率よく抑制することができる。かかる電極体の移動抑制効果によって、電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。
また、好ましくは、上記スペーサは、矩形状のプレート部と、該プレート部における、対向する一対の辺からそれぞれ同方向に立設した2つの第1立設部と、を有している。上記2つの第1立設部は、上記第1側壁に対向している。上記2つの第1立設部の上記立設方向の端部は、上記第2側壁に対向している。かかる構成によると、上記効果に加えて、外装体の内部空間を大きくすることができる。そのため、電解液の注入量を増加することができる。また、ガス発生時の内圧上昇を抑制することができる。
また、好ましくは、上記2つの第1立設部は、上記プレート部における上記一対の辺の延伸方向に延伸する延伸部を備えている。かかる構成によると、上記効果に加えて、電極体への電解液の含浸をよりよくすることができる。
また、好ましくは、上記スペーサは、矩形状のプレート部と、上記プレート部の一辺から立設した第2立設部と、上記第2立設部から上記プレート部と平行な方向に延びる、支持プレート部と、を有している。上記支持プレート部が延びる方向における該支持プレート部の長さは、同方向における上記プレート部の長さよりも小さい。上記第2立設部は、上記封口板側に配置されている。上記プレート部は、上記第2側壁に対向している。上記支持プレート部は、上記電極体本体部に対向している。かかる構成によると、スペーサにバネ性を付与することができる。そのため、電極体の移動抑制効果をよりよくすることができる。
また、ここで開示される技術によると、電池ケース内に収容する1つまたは複数の電極体を収容する電池ホルダが提供される。この電極体ホルダは、上記1つまたは複数の電極体を収容する内部空間を有している。この電極体ホルダは、上記内部空間に連通する開口部と、上記開口部に対向する矩形状底面と、上記底面から延び相互に対向する一対の幅広面と、上記底面から延び相互に対向する一対の幅狭面と、を有している。この電極体ホルダは、樹脂製のフィルムが折り曲げられて成形されたものである。上記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方は、該電極体ホルダの内部において、上記電極体の移動を規制するスペーサを備えている。かかる構成によると、電極体ホルダに、電極体の移動抑制効果を付与し、電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。
また、ここで開示される電極体ホルダの好ましい一態様では、上記スペーサは、上記フィルムにおける、上記幅広面を構成する部分に隣接し、かつ、上記幅狭面を形成する幅狭面形成部の少なくとも一部が該電極体ホルダの内方に折り曲げられて形成されている。かかる構成によると、スペーサを配置するために、上記フィルム以外の部材を追加する必要がない。そのため、上記電極体ホルダの作製をより容易にすることができる。
また、上記電極体ホルダの好ましい他の一態様では、上記スペーサは、上記フィルムにおける、上記底面を構成する部分に隣接する底面隣接部の少なくとも一部が該電極体ホルダの内方に折り曲げられて形成されている。かかる構成によると、上記効果に加えて、電極体へのスペーサによる押圧をより均一に行うことができる。
また、上記電極体ホルダの好ましい他の一態様では、上記スペーサは、筒状であり、上記フィルムとは異なる他の樹脂シートから構成されている。かかる構成によると、上記効果に加えて、電極体ホルダとスペーサとに、異なる構成材料を使用することができる。また、スペーサの厚みの調整をより容易にすることができる。
また、ここで開示される技術によると、1つまたは複数の電極体と、該電極体を収容する電極体ホルダと、を備える電池が提供される。この電池は、上記電極体ホルダとして上記電極体ホルダを備えている。かかる構成によると、電極体の移動抑制効果、延いては電極タブ群の損傷抑制効果が好適に実現された電池を提供することができる。
図1は、第1実施形態に係る電池1を模式的に示す斜視図である。 図2は、図1のII-II線に沿う模式的な断面図である。 図3は、封口板14に取り付けられた電極体20を模式的に示す斜視図である。 図4は、正極集電体50の一部および負極集電体60の一部が取り付けられた電極体20を模式的に示す斜視図である。 図5は、電極体20の構成を示す模式図である。 図6は、正極タブ群23と正極集電体50との接合を説明する、封口板14側からみた部分断面図である。 図7は、第1実施形態で使用されるスペーサ本体部100を示す斜視図である。 図8は、第1実施形態の一変形例で使用されるスペーサを示す斜視図である。 図9は、第1実施形態の一変形例におけるスペーサの配置を説明する、外装体12の短側壁12c側からみた電池1の断面図である。 図10は、第1実施形態の一変形例におけるスペーサの配置を説明する、外装体12の短側壁12c側からみた電池1の断面図である。 図11は、第2実施形態で使用されるスペーサ200の配置部位を説明する、外装体12の長側壁12b側からみた電池1の断面図である。 図12は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。 図13は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。 図14は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。 図15は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。 図16は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の展開図である。 図17は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの開口部側からみた部分断面図である。 図18は、図17に示す電極体ホルダ290の展開図の一部である。 図19は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの幅広面側からみた部分断面図である。 図20は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの幅広面側からみた部分断面図である。 図21は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの幅広面側からみた部分断面図である。
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であってここで開示される技術の実施に必要な事柄(例えば、ここで開示される技術を特徴付けない電池(ここで開示される技術においては、二次電池)の一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池(化学電池)と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(物理電池)と、を包含する概念である。本明細書では、二次電池を単に「電池」とも称する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る電池1を模式的に示す斜視図である。図2は、図1のII-II線に沿う模式的な断面図である。また、本明細書において参照する図面における符号Xは「奥行方向」を示し、符号Yは「幅方向」を示し、符号Zは「高さ方向」を示す。また、奥行方向XにおけるFは「前」を示し、Rrは「後」を示す。幅方向YにおけるLは「左」を示し、Rは「右」を示す。そして、高さ方向ZにおけるUは「上」を示し、Dは「下」を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池1の設置形態を何ら限定するものではない。
図1,2に示すように、電池1は、電池ケース10と、電極体20と、正極端子30と、負極端子40と、正極集電体50と、負極集電体60と、インシュレータ70と、ガスケット90と、を備えている。図示は省略するが、電池1は、ここではさらに電解液を備えている。電池1は、ここではリチウムイオン二次電池である。
電池ケース10は、電極体20を収容する筐体である。電池ケース10は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状(角形)の外形を有する。電池ケース10の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース10は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。なお、電池ケース10の内部には、電極体20の他に、電解液(図示省略)も収容されている。かかる電解液については、リチウムイオン二次電池において使用され得るものを特に制限なく使用することができ、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため詳細な説明を省略する。
電池ケース10は、開口部12hを有する外装体12と、開口部12hを塞ぐ封口板(蓋体)14と、を備えている。外装体12は、図1に示すように、平面矩形の底壁12aと、底壁12aの長辺の各々から高さ方向Zに延びて相互に対向する一対の長側壁12bと、底壁12aの短辺から高さ方向に延びて相互に対向する一対の短側壁12cと、を備えている。長側壁12bは、ここで開示される電池における第1側壁の一例である。短側壁12cは、ここで開示される電池における第2側壁の一例である。底壁12aは、開口部12hと対向している。短側壁12cの面積は、長側壁12bの面積よりも小さい。封口板14は、外装体12の開口部12hを封口している。封口板14は、外装体12の底壁12aと対向している。封口板14は、平面視において略矩形状である。電池ケース10は、外装体12の開口部12hの周縁に封口板14が接合されることによって、一体化されている。電池ケース10は、気密に封止(密閉)されている。
封口板14には、注液孔15と、ガス排出弁17と、2つの端子引出孔18、19と、が設けられている。注液孔15は、外装体12に封口板14を組み付けた後に電解液を注液するためのものである。注液孔15は、封止部材16により封止されている。ガス排出弁17は、電池ケース10内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース10内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。端子引出孔18、19は、封口板14の幅方向Yの両端部にそれぞれ形成されている。端子引出孔18、19は、封口板14を高さ方向Zに貫通している。端子引出孔18、19は、それぞれ、封口板14に取り付けられる前の(かしめ加工前の)の正極端子30および負極端子40を挿通可能な大きさの内径を有する。
封口板14には、正極端子30および負極端子40のそれぞれが取り付けられている。正極端子30は、封口板14の幅方向Yの一方側(図1、図2の左側)に配置されている。負極端子40は、封口板14の幅方向Yの他方側(図1、図2の右側)に配置されている。正極端子30には、例えば、アルミニウム等が用いられる。負極端子40には、例えば、銅等が用いられる。
正極端子30は、封口板14の外側の表面に配置される平板状の基部31と、基部31から高さ方向Zの下側(底壁12a側)に延びる軸部32と、を有する。正極端子30の基部31は、封口板14の外側の表面に露出している。正極端子30の軸部32は、端子引出孔18を挿通して封口板14の外部から内部へと延びている。軸部32は、電池ケース10の内部で、後述する正極集電体50の正極第1集電部51の貫通孔を挿通して、正極第1集電部51に固定されている。正極端子30は、ここでは、かしめ加工により、封口板14の端子引出孔18を囲む周縁部分に固定されている。なお、電池1では、負極端子40も正極端子30と略同様の構造を有している。そのため、負極端子40の構造について、詳細な図示と説明とを省略する。図2中における符号41は負極端子40の基部であり、符号42は軸部である。
封口板14の外側の面には、板状の正極外部導電部材35および負極外部導電部材45が取り付けられている。正極外部導電部材35は、正極端子30と電気的に接続されている。負極外部導電部材45は、負極端子40と電気的に接続されている。正極外部導電部材35および負極外部導電部材45は、複数の電池1を相互に電気的に接続する際に、バスバーが付設される部材である。正極外部導電部材35および負極外部導電部材45は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。正極外部導電部材35および負極外部導電部材45は、外部絶縁部材92によって封口板14と絶縁されている。ただし、正極外部導電部材35および負極外部導電部材45は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。なお、外部絶縁部材92の構成材料として、後述のインシュレータ70やガスケット90の構成材料として挙げられた樹脂材料を使用することができる。
インシュレータ70は、正極集電体50(詳しくは、正極第1集電部51の端子接続部51a)と封口板14の内側の表面との間に配置されている。インシュレータ70には、貫通孔が形成されている。ガスケット90は、正極端子30(詳しくは、基部31)と封口板14の外側の表面との間に配置されている。ガスケット90は、封口板14の端子引出孔18に挿入される筒状の突起を有している。かかるガスケット90の突起は、インシュレータ70の貫通孔の内周に沿うように配置されている。上記構成のインシュレータ70とガスケット90を設けることによって、正極集電体50と封口板14との接触、および、正極端子30と封口板14との接触を防止することができる。なお、インシュレータおよびガスケットを用いた絶縁構造について、負極端子40側にも同様の構造が設けられているが、詳細な説明は省略する。なお、インシュレータ70やガスケット90の構成材料は、特に限定されず、ポリオレフィン樹脂(例、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE))、フッ素樹脂(例、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE))等の樹脂材料であり得る。
図3は、封口板14に取り付けられた電極体20を模式的に示す斜視図である。図4は、正極集電体50の一部および負極集電体60の一部が取り付けられた電極体20を模式的に示す斜視図である。電池1は、一つまたは複数の電極体20を備えており、図3に示すように、本実施形態では、3つの電極体20を備えている。電極体20は、ポリエチレン(PE)等の樹脂製シートからなる電極体ホルダ29(図2参照)に覆われた状態で、外装体12の内部に配置されている。図2~4に示すように、電池1は、外装体12の内部に、電極体20の正極と正極端子30とを電気的に接続する正極集電体50、および、電極体20の負極と負極端子40とを電気的に接続する負極集電体60を備えている。
図5は、電極体20の構成を示す模式図である。図5に示すように、電極体20は、正極および負極(図5では、正極板22および負極板24)を有する。電極体20は、ここでは、帯状の正極板22と帯状の負極板24とが帯状のセパレータ26を介して積層され、捲回軸WLを中心として捲回されてなる扁平形状の捲回電極体である。電極体20は、電極体本体部20aと、正極タブ群23と、負極タブ群25と、を備えている(図2~4参照)。電極体本体部20aは、正極板22、負極板24、およびセパレータ26が積層された部分であり、図3~5に示すように、扁平形状である。なお、正極板22、負極板24、およびセパレータ26の構成材料には、この種のリチウムイオン二次電池に使用される材料を特に制限なく使用することができる。かかる構成材料は、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。
図1,2,5に示すように、電極体20は、捲回軸WLが幅方向Yと平行になる向きで、外装体12の内部に配置されている。言い換えれば、電極体20は、捲回軸WLが底壁12aと平行になり、短側壁12cと直交する向きで、外装体12の内部に配置されている。そして、捲回軸WLに沿った方向(言い換えれば、図5中の幅方向Y)における電極体20の両端面は、外装体12の短側壁12cと対向している。本明細書では、説明の便宜上、正極集電体50に近接した側(図2中の幅方向Yの左側)の短側壁12cと対向する電極体20(具体的には、電極体本体部20a。負極についても同じ。)の端部を「第1端部201」と称する。そして、負極集電体60に近接した側(図2中の幅方向Yの右側)の短側壁12cと対向する電極体20の端部を「第2端部202」と称する。
正極板22は、図5に示すように、長尺な帯状の部材である。かかる正極板22は、正極集電箔22cと、正極集電箔22cの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層22aとを有する。特に限定するものではないが、正極板22の幅方向Yにおける一方の側縁部には、必要に応じて、正極保護層22pが設けられていてもよい。
帯状の正極集電箔22cの幅方向Yの一方の端部(図5の左端部)には、複数の正極タブ22tが設けられている。複数の正極タブ22tは、それぞれ幅方向Yの一方側(図5の左側)に向かって突出している。複数の正極タブ22tは、セパレータ26よりも幅方向Yの外側に突出している。複数の正極タブ22tは、正極板22の長手方向に沿って間隔を置いて(間欠的に)設けられている。複数の正極タブ22tは、それぞれ台形状である。正極タブ22tは、ここでは正極集電箔22cの一部であり、金属箔(例えばアルミニウム箔)からなっている。正極タブ22tは、正極集電箔22cの正極活物質層22aおよび正極保護層22pが形成されていない部分(集電箔露出部)である。ただし、正極タブ22tは、正極集電箔22cとは別の部材であってもよい。
正極板22と同様に、負極板24も、長尺な帯状の部材である。負極板24は、図5に示すように、負極集電箔24cと、負極集電箔24cの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層24aと、を有する。
帯状の負極集電箔24cの幅方向Yの一方の端部(図5の右端部)には、複数の負極タブ24tが設けられている。複数の負極タブ24tは、幅方向Yの一方側(図5の右側)に向かって突出している。複数の負極タブ24tは、セパレータ26よりも幅方向Yの外側に突出している。複数の負極タブ24tは、負極板24の長手方向に沿って間隔を置いて(間欠的に)設けられている。複数の負極タブ24tは、それぞれ台形状である。負極タブ24tは、ここでは負極集電箔24cの一部であり、金属箔(例えば銅箔)からなっている。負極タブ24tは、ここでは、負極集電箔24cの負極活物質層24aが形成されていない部分(集電箔露出部)である。ただし、負極タブ24tは、負極集電箔24cとは別の部材であってもよい。
上記捲回を行うと、電極体本体部20aの第1端部201から突出した複数の正極タブ22tが積層され、複数の正極タブ22tを含む正極タブ群23が形成される。図6は、正極タブ群23と正極集電体50との接合を説明する、封口板14側からみた部分断面図である。図1~6に示すように、正極タブ群23を構成する各々の正極タブ22tの先端が短側壁12cに沿って配置されるように折り曲げられている。かかる折り曲げによって、正極タブ群23には、正極折り曲げ部23aが形成されている。また、折り曲げられた正極タブ22tの一部分は、正極集電体50(具体的には、タブ接合部52b)と接合されている。具体的には、正極タブ22tの、正極折り曲げ部23aよりも先端に近い一部分が正極集電体50に接合され、正極タブ22tと正極集電体50との接合部Jが形成されている。なお、かかる接合の手段として、例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接等が挙げられる(負極についても同じ)。
また、上記捲回を行うと、電極体本体部20aの第2端部202から突出した複数の負極タブ24tが積層され、複数の負極タブ24tを含む負極タブ群25が形成される。詳細な図示は省略するが、負極タブ群25を構成する各々の負極タブ24tの先端が短側壁12cに沿って配置されるように折り曲げられている。かかる折り曲げによって、負極タブ群25には、負極折り曲げ部が形成されている。また、折り曲げられた負極タブ24tの一部分は、負極集電体60(具体的には、タブ接合部62b)と接合されている。具体的には、負極タブ24tの、負極折り曲げ部よりも先端に近い一部分が負極集電体60に接合され、負極タブ24tと負極タブ群25との接合部が形成されている。
図2に示すように、正極集電体50は、正極第1集電部51と、正極第2集電部52とを備えている。正極第1集電部51は、断面L字型に形成されている。正極第1集電部51は、封口板14の内側の面に沿って配置される端子接続部51aと、端子接続部51aの幅方向Yの一方の端部から底壁12aに向かって延びるリード部51bと、を有している。端子接続部51aには、封口板14の端子引出孔18に対応する位置に貫通孔が形成されている。該貫通孔には、正極端子30の軸部32が挿通されている。
図2~4に示すように、正極第2集電部52は、外装体12の底壁12aに向かって伸びている。正極第2集電部52は、第1集電部接続部52aと、タブ接合部52bとを有している。第1集電部接続部52aは、正極第1集電部51と電気的に接続される部位である。第1集電部接続部52aは、上下方向Zに沿って延びている。第1集電部接続部52aは、各々の電極体20の捲回軸WLに対して略垂直に配置されている。タブ接合部52bは、正極タブ群23に付設され、複数の正極タブ22tと接合される部位である。タブ接合部52bは、上下方向Zに沿って延びている。タブ接合部52bは、各々の電極体20の捲回軸WLに対して略垂直に配置されている。タブ接合部52bの複数の正極タブ22tと接続される面は、外装体12の短側壁12cと略平行に配置されている。
負極集電体60は、図2~4に示すように、負極第1集電部61と、負極第2集電部62とを備えている。負極第1集電部61は、端子接続部61aと、リード部61bと、を有している。負極第2集電部62は、第1集電部接続部62aと、タブ接合部62bとを有している。負極集電体60の構成は、上述した正極集電体50の構成と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
電池1は、電極体本体部20aと短側壁12cとの間に、電極体20の移動を規制するスペーサを備えている。かかる部位にスペーサを配置することによって、振動や衝撃等の外力が電池1に加わった場合でも、外装体内における電極体の移動(特に幅方向Yへの移動)を抑制することができる。そのため、かかる電極体の移動によって電極タブに負荷が加わるのを抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。
例えば、電池1は、上記スペーサとして、電極体本体部20aの第1端部201と短側壁12cとの間に配置されるスペーサ(例えば、正極側に配置される第1スペーサ)、および、電極体本体部20aの第2端部202と短側壁12cとの間に配置されるスペーサ(例えば、負極側に配置される第2スペーサ)、のうちのいずれか少なくとも一方を備えている。正極タブ22tが負極タブ24tよりも破損しやすい材料で構成されている場合、少なくとも正極側にスペーサを備えていることが好ましい。電池1は、上記第1スペーサおよび上記第2スペーサの両方を備えていてもよい。下記第2実施形態についても同様である。
本実施形態において、電池1は、上記スペーサとして、正極タブ群23と正極集電体50との間、または、負極タブ群25と負極集電体60との間に配置されるスペーサ本体部100を備えている(図6等参照)。図7は、第1実施形態で使用されるスペーサ本体部100を示す斜視図である。スペーサ本体部100は樹脂材料から構成されており、図7に示すように、棒状(図7では、一の断面視における三角形の角が丸みを帯びた略三角柱状)である。上記樹脂材料として、絶縁性および耐電解液性を有する樹脂材料を特に制限なく使用することができる。具体的には、例えば、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE))、フッ素樹脂(例えば、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE))等が挙げられる。
スペーサ本体部100を正極側に配置する場合、例えば、図6に示すように、スペーサ本体部100は、接合部Jと正極タブ22tとの間に配置されている。より詳しくは、スペーサ本体部100は、接合部Jと、折り曲げられた状態で接合部Jに最も近接している正極タブ22t(図6中、符号22t1で示す。)との間に配置されている。かかる部位にスペーサ本体部100を配置することによって、より効率よく電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。特に限定するものではないが、電極タブ群の損傷抑制効果をより効率的に実現するために、スペーサ本体部100と正極タブ22tとが当接することが好ましい。また、スペーサ本体部100を負極側に配置する場合についても、正極側に配置する場合と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
外装体12内に複数の電極体20を備える態様では、複数のスペーサ本体部100を備えることが好ましい。このとき、各スペーサ本体部100は、各電極体20の正極タブ群23と正極集電体50との間、または、各電極体20の負極タブ群25と負極集電体60との間に配置され得る。かかる態様では、各スペーサ本体部100の一端が相互に連結されて連結部が形成されていてもよい。図8は、第1実施形態の一変形例で使用されるスペーサを示す斜視図である。具体的には、図8に示すように、棒状の連結部材110を用いて、各スペーサ本体部100の一端が相互に連結することができる。これによって、電池1の製造工程でスペーサ本体部100を所定の部位に配置(挿入)する際に、スペーサ本体部100の挿入回数を減らすことができる。
図9,10は、第1実施形態の一変形例におけるスペーサの配置を説明する、外装体12の短側壁12c側からみた電池1の断面図である。なお、図9,10は、スペーサの配置を説明するためのものであり、図中において電極タブ群や端子構造の記載を省略している。連結部(具体的には、連結部材110)は、封口板14側(図9参照)または底壁12a側(図1,10参照)に配置することができる。いずれの場合も上記効果を実現することができる。連結部材110を封口板14側に配置すると、電極体20の移動抑制効果、延いては電極タブ群の損傷抑制効果に加えて、さらに、スペーサの脱落を抑制する効果を実現することができる。
なお、外装体12内に複数の電極体20を備える態様では、上述の電極体20の移動抑制効果を実現できる個数のスペーサ本体部100を電極体20に対して配置すればよい。すなわち、上記複数の電極体20の各々に対してスペーサ本体部100を配置してもよく、上記複数の電極体20のうちのいくつかにスペーサ本体部100を配置し、残りの電極体20に対してはスペーサ本体部100を配置しなくてもよい。
上記実施形態では、スペーサ本体部100の形状が略三角柱状であるが、かかる形状は、上記効果を実現できればよく、これに限定されない。かかる形状は、例えば、円柱状(一の断面視における形状が楕円形であるものを含む。)でもよく、角柱状(略角柱状を含む。)でもよい。あるいは、樹脂フィルム(樹脂シート)を折り曲げたものをスペーサ本体部100として使用してもよい。
<第2実施形態>
図11は、第2実施形態で使用されるスペーサ200の配置部位を説明する、外装体12の長側壁12b側からみた電池1の断面図である。第2実施形態では、スペーサ200は、正極タブ群23と底壁12aとの間、または、負極タブ群25と底壁12aとの間に配置されている(図11中では、正極タブ群23と底壁12aとの間。図1も参照)。かかる部位にスペーサが配置されることによって、電極体20の移動(特に幅方向Yにおける)移動を抑制し、延いては電極タブ群の損傷を抑制することができる。スペーサ200は、電極体ホルダ29の内側に配置されている。ここで、スペーサ200は、電極体ホルダに接着あるいは溶着されていてもよい。この場合における接着手段および溶着手段は従来公知の手段を用いてよく、特に限定されない。また、スペーサ200の配置個数は、特に限定されず、1個であってもよく、2個であってもよく、それ以上であってもよい。
なお、第2実施形態における電池の構成は、スペーサに関する部分(上記第1実施形態のみに特徴的な部分)を除いて、上記第1実施形態と同様である。そのため、本実施形態を説明する図面における符号も、上記第1実施形態と同様の符号を使用することがある。また、以下、スペーサ200を正極側(電極体本体部20aの第1端部201側)に配置する場合について本実施形態を説明するが、負極側についても同様であるため、ここでの詳細な説明を省略する。以下の説明において、適宜図1,2,11を参照する。
図12は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。図12に示すように、スペーサ210は、直方体形状である。スペーサ210は、矩形状の下端面211と、これに対向する上端面212と、下端面211の一対の長辺から延びる一対の第1側面213と、下端面211の一対の短辺から延びる一対の第2側面214と、を有する。一例として、スペーサ210は、一方の第1側面213が電極体本体部20aの第1端部201に、他方の第1側面213が外装体12の短側壁12cに対向するように配置される。このとき、下端面211が外装体12の底壁12aに対向し、上端面212が封口板14に対向する。また、一対の第2側面214は、外装体12の長側壁12bにそれぞれ対向する。外装体12の短側壁12cの内壁面と電極体本体部20aの第1端面201との間の長さLaと、下端面211の短辺の長さL1との比(L1/La)が0.75~0.9となるように設定されることが好ましい。上記の比(L1/La)を所定の範囲に設定することによって、スペーサ210の挿入をより容易にすることができるとともに、電極体20の移動を好適に抑制することができる。なお、上記直方体形状は、角に丸みを帯びた略直方体形状を含む。
図13は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。図13に示すように、スペーサ220は、矩形状のプレート部221と、プレート部221における対向する一対の辺からそれぞれ同方向に立設した2つの第1立設部222と、を有している。2つの第1立設部222は、外装体12の長側壁12bに対向している。2つの第1立設部222の立設方向の端部は、外装体12の短側壁12cに対向している。かかる形状のスペーサ220を備えることによって、電極体20の移動抑制効果、延いては電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。それに加えて、電解液の注液量を増やすことができる。また、電池ケース10内でガスが発生した場合の内圧上昇速度を小さくすることができる。
外装体12の短側壁12cの内壁面と電極体本体部20aの第1端面201との間の長さLaと、上記立設方向における第1立設部222の長さL2との比(L2/La)が0.75~0.9となるように設定されることが好ましい。上記の比(L2/La)を所定の範囲に設定することによって、スペーサ220の挿入をより容易にすることができるとともに、電極体20の移動を好適に抑制することができる。なお、スペーサ220の各部に適度な剛性を付与し、電池ケース10内の空間を確保する観点から、スペーサ220の各部の厚み(板厚)は1mm~2mmとするとよい。
図14は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。図14に示すように、スペーサ230は、矩形状のプレート部231と、プレート部231における対向する一対の辺からそれぞれ同方向に立設した2つの第1立設部232と、を有している。さらに、2つの第1立設部232は、プレート部231における上記一対の辺の延伸方向に延伸する延伸部233を備えている。2つの第1立設部232は、外装体12の長側壁12bに対向している。2つの第1立設部232の立設方向の端部は、外装体12の短側壁12cに対向している。延伸部233を備えることによって、上記スペーサ220で実現される作用効果に加えて、電極体20への電解液の含浸をよりよくすることができる。延伸部233は、外装体12の底壁12aに当接していてもよい。
外装体12の短側壁12cの内壁面と電極体本体部20aの第1端面201との間の長さLaと、上記立設方向における第1立設部232の長さL3との比(L3/La)が0.75~0.9となるように設定されることが好ましい。上記の比(L3/La)を所定の範囲に設定することによって、スペーサ230の挿入をより容易にすることができるとともに、電極体20の移動を好適に抑制することができる。なお、スペーサ230の各部に適度な剛性を付与し、電池ケース10内の空間を確保する観点から、スペーサ230の各部の厚み(板厚)は1mm~2mmとするとよい。
図15は、第2実施形態で使用されるスペーサの一例を示す斜視図である。図15に示すように、スペーサ240は、矩形状のプレート部241と、プレート部241の一辺から立設した第2立設部242と、第2立設部242からプレート部241と平行な方向に延びる、支持プレート部243と、を有している。プレート部241と支持プレート部243とは、相互に対向している。支持プレート部243が延びる方向における支持プレート部243の長さH1は、同方向におけるプレート部241の長さH2よりも小さい。かかる構造のスペーサ240はバネ性を有している。スペーサ240を用いることによって、電極体20の移動抑制効果、延いては電極タブ群の損傷抑制効果を実現することができる。特に限定するものではないが、電極体20への電解液の含浸をよりよくする観点から、第2立設部242は封口板14側に配置されることが好ましい。また、同様の観点から、特に限定するものではないが、プレート部241は外装体12の短側壁12cに対向しており、支持プレート部243は電極体本体部20a(例えば第1端面201)に対向していることが好ましい。電池1の高さ方向Zにおける、プレート部241の端部は、外装体12の底壁12aに当接していてもよい。
外装体12の短側壁12cの内壁面と電極体本体部20aの第1端面201との間の長さLaと、上記立設方向における第2立設部242の長さL4との比(L4/La)が0.75~0.9となるように設定されることが好ましい。上記の比(L4/La)を所定の範囲に設定することによって、スペーサ240の挿入をより容易にすることができるとともに、電極体20の移動を好適に抑制することができる。なお、スペーサ240の各部に適度な剛性を付与し、電池ケース10内の空間を確保する観点から、スペーサ240の各部の厚み(板厚)は1mm~2mmとするとよい。
<第3実施形態>
第3実施形態では、電池ケース10内に収容する1つまたは複数の電極体20を収容する電池ホルダ(図2等参照)が提供される。本実施形態に係る電池ホルダは、図16に示す形状の樹脂製のフィルム(例えば、ポリエチレン(PE)等の樹脂製フィルム)が折り曲げられて成形されたものである。図16は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の展開図である。図16に示すように、電極体ホルダ290は、展開された状態で、矩形状底面291と、底面291の一対の対向する長辺から延びた一対の幅広面292と、底面291の一対の対向する短辺から延びた一対の底面隣接部293と、各々の幅広面292における短辺から延びた幅狭面形成部29a~29dと、を有している。これを図16中の点線に沿って同方向に折り曲げることによって、電極体ホルダ290が成形される。
電極体ホルダ290は、成形された状態において、1つまたは複数の電極体20を収容する内部空間を有している。電極体ホルダ290は、上記内部空間に連通する開口部を有している。電極体ホルダ290は、上記開口部に対向する矩形状底面291と、底面291から延び相互に対向する一対の幅広面292と、底面291から延び相互に対向する一対の幅狭面と、を有している。後述の図17,19~21において、幅狭面には符号294が付されている。ここで、一方の幅狭面は、幅狭面形成部29a、29b、および底面隣接部293から構成されている。具体的には、例えば、まず底面隣接部293を折り曲げる。次いで、幅狭面形成部29aを折り曲げて、折り曲げられた底面隣接部293に重ねる。次いで、幅狭面形成部29bを折り曲げて、折り曲げられた幅狭面形成部29aに重ねる。こうすることによって、上記一方の幅狭面を形成することができる。このとき、図16に示す樹脂製のフィルムは、電極体ホルダ290の内側から外側に向かって、底面隣接部293、幅狭面形成部29a、幅狭面形成部29bの順に重なるように折り曲げられている。また、他方の幅狭面は、幅狭面形成部29c、29d、および底面隣接部293から構成されている。具体的には、例えば、まず底面隣接部293を折り曲げる。次いで、幅狭面形成部29cを折り曲げて、折り曲げられた底面隣接部293に重ねる。次いで、幅狭面形成部29dを折り曲げて、折り曲げられた幅狭面形成部29cに重ねる。こうすることによって、上記他方の幅狭面を形成することができる。このとき、上記樹脂製のフィルムは、電極体ホルダ290の内側から外側に向かって、底面隣接部293、幅狭面形成部29c、幅狭面形成部29dの順に重なるように折り曲げられている。
一対の幅狭面のうちの少なくとも一方は、電極体ホルダ290の内部において、電極体ホルダ290の移動を規制するスペーサを備えている。かかる構成の電極体ホルダ290では、幅狭面にスペーサを備えることによって、電極体ホルダ290に配置された電極体の移動を抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。なお、スペーサは、一対の幅狭面の両方に配置されてもよい。以下、いくつかの例を挙げて説明する。なお、以下で参照する図17,19~21において、電極体ホルダ290を電池1内に配置した場合を考慮して、方向Xおよび方向Zを示す矢印を記載している。
図17は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの開口部側からみた部分断面図である。図18は、図17に示す電極体ホルダ290の展開図の一部である。図17に示すように、スペーサ310は、樹脂製フィルム(図16,18も参照)における、電極体ホルダ290の幅広面292を構成する部分に隣接し、幅狭面294を形成する幅狭面形成部の少なくとも一部が電極体ホルダ290の内方に折り曲げられて形成されている(図16,18も参照)。具体的には、例えば、図18に示すように、幅狭面形成部29aの所定部位に、スペーサ310を形成するための樹脂フィルムを追加的に設けておくとよい。図18中の符号310で示す部分が電極体ホルダ290の最も内側になるように幅狭面形成部29aを折り曲げて、符号310で示す部分の端部を電極体ホルダ290の内面に固定することによって(図17中における固定部311の形成)、スペーサ310を形成することができる。スペーサ310を形成することによって、電極体ホルダ290に収容された電極体の移動を抑制することができる。上記固定手段は特に限定されず、従来公知の接着手段あるいは溶着手段を使用することができる。
図19は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの幅広面側からみた部分断面図である。図19に示すように、スペーサ320は、樹脂製フィルムにおける、電極体ホルダ290の底面291を構成する部分に隣接する底面隣接部293の少なくとも一部が電極体ホルダ290の内方に折り曲げられて形成されている(図16も参照)。具体的には、図16に示す樹脂製フィルムを折り曲げて幅狭面294を形成する際に、底面隣接部293を点線に沿って折り曲げた後、底面隣接部293を電極体ホルダ290の内方に向かって湾曲させて、その端部を電極体ホルダ290の内面に固定することによって(図19中における固定部321の形成)、スペーサ320を形成することができる。スペーサ320を形成することによって、電極体ホルダ290に収容された電極体の移動を抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。また、電極体へのスペーサによる押圧をより均一に行うことができる。なお、スペーサ320のサイズは、底面291の長辺に沿う方向に底面隣接部293を適宜延伸させることによって調整することができる。また、上記固定手段は特に限定されず、従来公知の接着手段あるいは溶着手段を使用することができる。
あるいは、電極体ホルダ290を構成する樹脂フィルムとは異なる他の樹脂シートを用いてスペーサを構成してもよい。図20、21は、第3実施形態に係る電極体ホルダ290の一例を示す、該電極体ホルダの幅広面側からみた部分断面図である。図20に示すスペーサ330は、上記のような他の樹脂シートを用いて筒状に形成されたものである。特に限定するものではないが、スペーサ330の一部を幅狭面294に固定してもよい(図20中における固定部331の形成)。また、特に限定するものではないが、図21に示すスペーサ340ように、筒状に形成されたスペーサの一部(例えば、底面291から幅狭面294が延びる方向の中央部)を幅狭面294側に押しつぶし、幅狭面294に固定してもよい(図21中における固定部341の形成)。上記のようなスペーサを形成することによって、電極体ホルダ290に収容された電極体の移動を抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。また、電極体ホルダ290の構成材料と、スペーサ330あるいはスペーサ340の構成材料とを異ならせることができる。さらに、スペーサの厚みの調整をより容易にすることができる。
上述した電極体ホルダ290を、1つまたは複数の電極体と、該電極体を収容する電極体ホルダと、を備える電池の電極体ホルダとして使用することができる。例えば、図2等に示す第1実施形態の電池1の電極体ホルダ29の代わりに、上述した電極体ホルダ290を使用することができる。具体的には、電極体ホルダ290の底面291と外装体12の底壁12aとが対向するように、電極体ホルダ290の幅広面292と外装体12の長側壁12bとが対向するように、かつ、電極体ホルダ290の幅狭面と外装体12の短側壁12cとが対向するように、電極体ホルダ290を外装体12に収容して使用することができる。電極体ホルダ290を使用することによって、内部に収容された電極体の移動を抑制し、電極タブ群の損傷を抑制することができる。なお、第3実施形態における電池の構成は、電極体ホルダおよびスペーサに関する部分を除いて、上記第1実施形態と同様である。
以上、ここで開示される技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
1 電池
10 電池ケース
12 外装体
14 封口板
15 注液孔
16 封止部材
17 ガス排出弁
18、19 端子引出孔
20 電極体
20a 電極体本体部
22 正極板
22a 正極活物質層
22c 正極集電箔
22p 正極保護層
22t 正極タブ
23 正極タブ群
24 負極板
24a 負極活物質層
24c 負極集電箔
24t 負極タブ
25 負極タブ群
26 セパレータ
29 電極体ホルダ
30 正極端子
35 正極外部導電部材
40 負極端子
45 負極外部導電部材
50 正極集電体
60 負極集電体
70 インシュレータ
90 ガスケット
92 外部絶縁部材
100 スペーサ本体部
200 スペーサ
290 電極体ホルダ
29a~d 幅狭面形成部
291 底面
292 幅広面
293 底面隣接部
294 幅狭面
310,320,330,340 スペーサ

Claims (12)

  1. 底壁と、該底壁から延び相互に対向する一対の第1側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第2側壁と、前記底壁に対向する開口部と、を有する外装体と、
    前記開口部を封口する封口板と、
    前記外装体に収容され、かつ、正極および負極を含む1つまたは複数の電極体と、
    前記封口板に取り付けられた、正極端子および負極端子と、
    前記電極体の前記正極と前記正極端子とを電気的に接続する正極集電体、および、前記電極体の前記負極と前記負極端子とを電気的に接続する負極集電体、と、
    を備える電池であって、
    前記電極体は、
    電極体本体部と、
    前記第1側壁に沿う第1方向における前記電極体本体部の第1端部から突出した複数の正極タブを含む正極タブ群と、
    前記第1方向における、前記第1端部とは異なる前記電極対本体部の第2端部から突出した複数の負極タブを含む負極タブ群と、
    を備えており、
    ここで、前記正極タブ群は、該正極タブ群を構成する各々の前記正極タブの先端が前記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた前記正極タブの一部分が前記正極集電体と接合されており、
    前記負極タブ群は、該負極タブ群を構成する各々の前記負極タブの先端が前記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた前記負極タブの一部分が前記負極集電体と接合されており、
    前記電極体本体部と前記第2側壁との間に、前記電極体の移動を規制するスペーサを備えており、
    前記スペーサは、前記正極タブ群と前記正極集電体との間、または、前記負極タブ群と前記負極集電体との間に配置されるスペーサ本体部を備えている、電池。
  2. 前記外装体内に複数の前記電極体を備えており、
    複数の前記スペーサ本体部を備えており、各スペーサ本体部は、各電極体の前記正極タブ群と前記正極集電体との間、または、各電極体の前記負極タブ群と前記負極集電体との間に配置されており、各スペーサ本体部の一端が相互に連結された連結部が形成されている、請求項に記載の電池。
  3. 前記連結部は、前記封口板側または前記底壁側に配置されている、請求項に記載の電池。
  4. 底壁と、該底壁から延び相互に対向する一対の第1側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第2側壁と、前記底壁に対向する開口部と、を有する外装体と、
    前記開口部を封口する封口板と、
    前記外装体に収容され、かつ、正極および負極を含む1つまたは複数の電極体と、
    前記封口板に取り付けられた、正極端子および負極端子と、
    前記電極体の前記正極と前記正極端子とを電気的に接続する正極集電体、および、前記電極体の前記負極と前記負極端子とを電気的に接続する負極集電体、と、
    を備える電池であって、
    前記電極体は、
    電極体本体部と、
    前記第1側壁に沿う第1方向における前記電極体本体部の第1端部から突出した複数の正極タブを含む正極タブ群と、
    前記第1方向における、前記第1端部とは異なる前記電極対本体部の第2端部から突出した複数の負極タブを含む負極タブ群と、
    を備えており、
    ここで、前記正極タブ群は、該正極タブ群を構成する各々の前記正極タブの先端が前記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた前記正極タブの一部分が前記正極集電体と接合されており、
    前記負極タブ群は、該負極タブ群を構成する各々の前記負極タブの先端が前記第2側壁に沿って配置されるように折り曲げられており、折り曲げられた前記負極タブの一部分が前記負極集電体と接合されており、
    前記電極体本体部と前記第2側壁との間に、前記電極体の移動を規制するスペーサを備えており、
    前記スペーサは、前記正極タブ群と前記底壁との間、または、前記負極タブ群と前記底壁との間に配置されている、電池。
  5. 前記スペーサは、直方体形状である、請求項に記載の電池。
  6. 前記スペーサは、矩形状のプレート部と、該プレート部における、対向する一対の辺からそれぞれ同方向に立設した2つの第1立設部と、を有しており、
    前記2つの第1立設部は、前記第1側壁に対向しており、
    前記2つの第1立設部の前記立設方向の端部は、前記第2側壁に対向している、請求項に記載の電池。
  7. 前記2つの第1立設部は、前記プレート部における前記一対の辺の延伸方向に延伸する延伸部を備えている、請求項に記載の電池。
  8. 前記スペーサは、
    矩形状のプレート部と、
    前記プレート部の一辺から立設した第2立設部と、
    前記第2立設部から前記プレート部と平行な方向に延びる、支持プレート部と、
    を有しており、
    前記支持プレート部が延びる方向における該支持プレート部の長さは、同方向における前記プレート部の長さよりも小さく、
    前記第2立設部は、前記封口板側に配置されており、
    前記プレート部は、前記第2側壁に対向しており、
    前記支持プレート部は、前記電極体本体部に対向している、請求項に記載の電池。
  9. 電池ケース内に収容する1つまたは複数の電極体を収容する電極体ホルダであって、
    前記1つまたは複数の電極体を収容する内部空間を有しており、
    前記内部空間に連通する開口部と、
    前記開口部に対向する矩形状底面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅広面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅狭面と、
    を有しており、
    樹脂製のフィルムが折り曲げられて成形されたものであり、
    前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方は、該電極体ホルダの内部において、前記電極体の移動を規制するスペーサを備えており、
    前記スペーサは、前記フィルムにおける、前記幅広面を構成する部分に隣接し、かつ、前記幅狭面を形成する幅狭面形成部の少なくとも一部が該電極体ホルダの内方に折り曲げられて形成されている、電極体ホルダ。
  10. 電池ケース内に収容する1つまたは複数の電極体を収容する電極体ホルダであって、
    前記1つまたは複数の電極体を収容する内部空間を有しており、
    前記内部空間に連通する開口部と、
    前記開口部に対向する矩形状底面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅広面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅狭面と、
    を有しており、
    樹脂製のフィルムが折り曲げられて成形されたものであり、
    前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方は、該電極体ホルダの内部において、前記電極体の移動を規制するスペーサを備えており、
    前記スペーサは、前記フィルムにおける、前記底面を構成する部分に隣接する底面隣接部の少なくとも一部が該電極体ホルダの内方に折り曲げられて形成されている、電極体ホルダ。
  11. 電池ケース内に収容する1つまたは複数の電極体を収容する電極体ホルダであって、
    前記1つまたは複数の電極体を収容する内部空間を有しており、
    前記内部空間に連通する開口部と、
    前記開口部に対向する矩形状底面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅広面と、
    前記底面から延び相互に対向する一対の幅狭面と、
    を有しており、
    樹脂製のフィルムが折り曲げられて成形されたものであり、
    前記一対の幅狭面のうちの少なくとも一方は、該電極体ホルダの内部において、前記電極体の移動を規制するスペーサを備えており、
    前記スペーサは、筒状であり、前記フィルムとは異なる他の樹脂シートから構成されている、電極体ホルダ。
  12. 1つまたは複数の電極体と、該電極体を収容する電極体ホルダと、を備える電池であって、
    前記電極体ホルダとして請求項9~11のいずれか一項に記載の電極体ホルダを備えている、電池。
JP2021128815A 2021-08-05 2021-08-05 電池および電極体ホルダ Active JP7459025B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021128815A JP7459025B2 (ja) 2021-08-05 2021-08-05 電池および電極体ホルダ
US17/876,532 US20230039913A1 (en) 2021-08-05 2022-07-29 Battery and electrode body holder
CN202210930510.3A CN115706295A (zh) 2021-08-05 2022-08-04 电池及电极体保持件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021128815A JP7459025B2 (ja) 2021-08-05 2021-08-05 電池および電極体ホルダ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023023359A JP2023023359A (ja) 2023-02-16
JP7459025B2 true JP7459025B2 (ja) 2024-04-01

Family

ID=85153593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021128815A Active JP7459025B2 (ja) 2021-08-05 2021-08-05 電池および電極体ホルダ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230039913A1 (ja)
JP (1) JP7459025B2 (ja)
CN (1) CN115706295A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117199643B (zh) * 2023-11-03 2024-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池以及用电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013191544A (ja) 2012-02-15 2013-09-26 Gs Yuasa Corp 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
JP2017059507A (ja) 2015-09-18 2017-03-23 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG 蓄電素子
JP2020119810A (ja) 2019-01-25 2020-08-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 積層型二次電池
WO2021060009A1 (ja) 2019-09-26 2021-04-01 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120052341A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-01 Duk-Jung Kim Rechargeable battery
KR101265199B1 (ko) * 2011-08-08 2013-05-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6293501B2 (ja) * 2014-01-29 2018-03-14 株式会社東芝 二次電池、及び二次電池の製造方法
JP2018181622A (ja) * 2017-04-14 2018-11-15 株式会社日立製作所 積層型二次電池
JP7121899B2 (ja) * 2018-02-16 2022-08-19 トヨタ自動車株式会社 電池および電池の製造方法
KR20200108719A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP7558199B2 (ja) * 2019-12-19 2024-09-30 パナソニックホールディングス株式会社 非水電解質二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013191544A (ja) 2012-02-15 2013-09-26 Gs Yuasa Corp 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
JP2017059507A (ja) 2015-09-18 2017-03-23 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG 蓄電素子
JP2020119810A (ja) 2019-01-25 2020-08-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 積層型二次電池
WO2021060009A1 (ja) 2019-09-26 2021-04-01 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023023359A (ja) 2023-02-16
CN115706295A (zh) 2023-02-17
US20230039913A1 (en) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9287550B2 (en) Rechargeable battery
JP6702303B2 (ja) 蓄電装置
JP2006040899A (ja) 二次電池
CN105609862B (zh) 可再充电电池
KR101683213B1 (ko) 이차 전지
US10734631B2 (en) Electricity storage device
JP4626034B2 (ja) 集合密閉型二次電池
US20090098445A1 (en) Cap assembly, secondary battery having the same, methods of manufacturing cap assembly and secondary battery
US9306203B2 (en) Rechargeable battery and battery module
WO2014171436A1 (ja) 蓄電装置
US20170025667A1 (en) Secondary battery
KR20220120519A (ko) 이차전지, 이차전지 제조방법, 배터리 팩 및 자동차
JP5387047B2 (ja) 電池の製造方法
JP7459025B2 (ja) 電池および電極体ホルダ
JP2015135772A (ja) 蓄電素子
JP6311323B2 (ja) 蓄電素子
JP7495920B2 (ja) 二次電池
KR101320581B1 (ko) 이차 전지
JP2020119898A (ja) 蓄電素子
JP7304372B2 (ja) 二次電池
JP7535075B2 (ja) 蓄電デバイス
JP7459029B2 (ja) 電池および該電池の製造方法
JP7522718B2 (ja) 二次電池
US20240170777A1 (en) Power storage device
JP6862801B2 (ja) 蓄電素子の製造方法及び蓄電素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220908

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240319

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7459025

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150