WO2022059788A1 - 蓄電装置 - Google Patents

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WO2022059788A1
WO2022059788A1 PCT/JP2021/034415 JP2021034415W WO2022059788A1 WO 2022059788 A1 WO2022059788 A1 WO 2022059788A1 JP 2021034415 W JP2021034415 W JP 2021034415W WO 2022059788 A1 WO2022059788 A1 WO 2022059788A1
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WO
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current collector
tab
positive electrode
negative electrode
power storage
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PCT/JP2021/034415
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French (fr)
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真也 下司
真一 坂本
一路 清水
きよみ 神月
一紀 小平
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a power storage device.
  • Patent Document 1 a power storage device for storing electric power is known (for example, Patent Document 1).
  • the power storage device of Patent Document 1 is a secondary battery including a current collector, an electrode having an active material supported on the current collector, and a plurality of tabs extending from the current collector of the electrode.
  • a plurality of tabs are bent so as to overlap each other, and then welded to the can member in an overlapping state.
  • the area where multiple tabs overlap (hereinafter, also referred to as overlapping areas) becomes smaller when the bending direction of each tab deviates from the design. Since the overlapping region is a region to be welded, if it becomes small, the welding process may be hindered. In such a situation, one of the purposes of the present disclosure is to easily weld a plurality of tabs of an electrode to each other.
  • the power storage device includes a band-shaped first current collector, a first electrode having a first active material layer supported on the first current collector, a band-shaped second current collector, and the second current collector.
  • a second electrode having a second active material layer supported on the body and a separator interposed between the first electrode and the second electrode are provided, and the first electrode, the second electrode, and the second electrode are provided.
  • the separator constitutes a columnar winding body, and the first current collector is electrically connected to one end of the first current collector along the longitudinal direction and has a diameter of the winding body.
  • first tab has a plurality of first tabs extending inward in the direction, and the first tab has a base end portion connected to the first current collector and a first wide portion wider than the base end portion.
  • the plurality of first tabs are overlapped with each other at the first wide portion thereof and are welded to each other.
  • a plurality of tabs of the electrodes can be easily welded to each other.
  • FIG. It is a perspective view which shows the appearance of the winding body included in the power storage device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the negative electrode.
  • It is a top view which shows the structure of a positive electrode.
  • It is a figure when a plurality of tabs bent so as to cover an end face of a winding body are seen from the axial direction of a winding body.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the electrode of Embodiment 2.
  • FIG. It is a top view which shows the structure of the electrode of Embodiment 3.
  • the power storage device includes a band-shaped first electrode, a band-shaped second electrode, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode.
  • the first electrode, the second electrode, and the separator form a columnar winding body. That is, the first electrode and the second electrode are wound around the separator.
  • the first electrode has a band-shaped first current collector and a first active material layer supported on the first current collector.
  • the second electrode has a band-shaped second current collector and a second active material layer supported on the second current collector.
  • the first current collector has a plurality of first tabs that are electrically connected to one end along its longitudinal direction and extend radially inward of the winding body.
  • the first tab has a base end portion connected to the first current collector and a first wide portion wider than the base end portion.
  • the plurality of first tabs overlap each other at the first wide portion and are welded to each other. This welding may be, for example, resistance welding or laser welding.
  • the first tab may be a separate body from the first current collector and may be joined to the first current collector.
  • the plurality of first tabs overlap at the first wide portion wider than the respective base end portions, a large overlapping region is formed thereby.
  • the size of this overlapping region is maximum when the extending direction of each first tab coincides with the radial direction of the winding body, but the extending direction of each first tab is slightly from the radial direction of the winding body. Even if it is out of alignment, it is large enough. Therefore, welding targeting the overlapping region, that is, welding of a plurality of first tabs of the first electrode can be easily performed.
  • the first wide portion may be arranged at the tip of the first tab.
  • the length of each first tab can be set to the minimum length required to overlap with the other first tabs. Therefore, the amount of the material used to form the first tab can be suppressed.
  • the first wide portion may be arranged between the base end portion and the tip end portion of the first tab.
  • the shape of the first tab and the shape of the gap (notch) between the two adjacent first tabs may match each other.
  • the first current collector having a plurality of first tabs having such a shape can be produced by cutting one sheet-shaped material into two pieces with almost no excess material. Therefore, the material of the first current collector can be effectively used. This is particularly effective when a plurality of first electrodes are cut out from the original fabric of one electrode plate.
  • the first tab is cut out from the uncoated portion formed between the pair of the first active material layers adjacent to each other. At that time, it is possible to cut out the first tab of the first electrode provided with the first active material layer from this uncoated portion.
  • the first wide portion may be a portion that is continuously widened from the base end side to the tip end side of the first tab.
  • the first wide portion may be a portion that becomes wider in a step shape from the base end side to the tip end side of the first tab. That is, the end edge of the base end portion and the end edge of the tip end portion may be formed so as to intersect at a predetermined angle.
  • the base end portion may be band-shaped, and if only the base end portion is used, the width of the base end portion may be narrowed as it approaches the tip end portion.
  • the tip portion may be configured to extend to both sides in the width direction. With this configuration, the first wide portion easily overlaps with the first wide portion of the other first tab.
  • the power storage device may further include a first current collector plate welded to a plurality of first tabs and electrically connected to the first current collector.
  • the power storage device does not have to be provided with such a first current collector.
  • the first wide portion may extend to both sides in the width direction of the first tab. According to this configuration, the first wide portion tends to overlap with the first wide portion of the other first tab.
  • the plurality of first tabs may extend from positions on different straight lines extending in the radial direction when the end face of the winding body is viewed from the winding axis direction. With this configuration, it is possible to collect current from various positions of the first electrode, and it is easy to shorten the current collecting path in the first electrode. Further, the plurality of first tabs extending in such an arrangement are particularly unlikely to overlap each other. Therefore, it is particularly easy to obtain the effect that the first wide portion is wider than the base end portion.
  • first wide portions In a plurality of overlapping first wide portions, it is preferable that all the first wide portions overlap at one place and are joined by one welding mark. However, not all of the plurality of first wide portions do not necessarily overlap at one place, and may be joined at a plurality of places.
  • the second current collector may have a plurality of second tabs extending inward in the radial direction of the winding body from one end along the longitudinal direction thereof.
  • the second tab may have a second wide portion that is wider than its base end.
  • the plurality of second tabs may be overlapped and welded to each other at each second wide portion.
  • the second wide portion may be arranged at the tip of the second tab.
  • the length of each second tab can be set to the minimum length required to overlap with the other second tabs. Therefore, the amount of the material used to form the second tab can be suppressed.
  • the second wide portion may be arranged between the base end portion and the tip end portion of the second tab.
  • the shape of the second tab and the shape of the gap between the two adjacent second tabs may match each other.
  • the second current collector having a plurality of second tabs having such a shape can be produced by cutting one sheet-shaped material into two pieces with almost no excess material. Therefore, the material of the second current collector can be effectively used. This is particularly effective when a plurality of second electrodes are cut out from the original fabric of one electrode plate.
  • the second tab is cut out from the uncoated portion formed between the pair of second active material layers adjacent to each other. At that time, it is possible to cut out the second tab of the second electrode provided with the second active material layer from this uncoated portion.
  • the second wide portion may be a portion that is continuously widened from the base end side to the tip end side of the second tab.
  • the second wide portion may be a portion that becomes wider in a step shape from the base end side to the tip end side of the second tab. That is, the end edge of the base end portion and the end edge of the tip end portion may be formed so as to intersect at a predetermined angle.
  • the base end portion may be band-shaped, and if only the base end portion is used, the width of the base end portion may be narrowed as it approaches the tip end portion.
  • the tip portion may be configured to extend to both sides in the width direction. With this configuration, the second wide portion easily overlaps with the second wide portion of the other second tab.
  • the power storage device may further include a second current collector plate welded to a plurality of second tabs and electrically connected to the second current collector.
  • the power storage device does not have to be provided with such a second current collector.
  • a plurality of first tabs may be arranged on one side in the axial direction of the winding body, while a plurality of second tabs may be arranged on the other side in the axial direction of the winding body.
  • the power storage device may be, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery, an alkaline storage battery, or a capacitor.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries include lithium ion secondary batteries, all-solid-state batteries and the like.
  • one of the first electrode and the second electrode is a positive electrode and the other is a negative electrode.
  • one of the first collector and the second collector is a positive electrode collector made of, for example, aluminum or an aluminum alloy, and the other is a negative electrode collector made of, for example, copper or a copper alloy. It is an electric body.
  • a plurality of first tabs of the first electrode can be easily welded to each other. Further, according to the present disclosure, the material of each current collector can be effectively used.
  • the power storage device 10 of the present embodiment is a lithium ion secondary battery, but is not limited thereto.
  • the power storage device 10 includes a band-shaped negative electrode 30, a band-shaped positive electrode 40, a separator 50 interposed between the negative electrode 30 and the positive electrode 40, a negative electrode current collector plate 61, and a positive electrode.
  • a current collector plate 62 is provided.
  • the negative electrode 30, the positive electrode 40, and the separator 50 constitute a columnar winding body 20 (see FIG. 1).
  • the negative electrode 30 has a band shape, and as shown in FIG. 2, includes a negative electrode current collector 31 and a negative electrode active material layer 33 supported on the negative electrode current collector 31.
  • the negative electrode active material layer 33 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 31.
  • a negative electrode current collector exposed portion 32 that is not covered with the negative electrode active material layer 33 is formed at one end of the negative electrode current collector 31 along the longitudinal direction.
  • an exposed portion may be formed in a place other than the negative electrode current collector exposed portion 32.
  • the negative electrode active material layer may not be formed, and a part of the negative electrode current collector 31 may not necessarily be exposed.
  • a conductive material different from the negative electrode current collector 31 formed on the negative electrode current collector 31 may be exposed.
  • Four negative electrode current collector tabs 34 extend from the portion corresponding to the outermost periphery of the negative electrode current collector exposed portion 32.
  • the negative electrode current collector tab 34 and the negative electrode current collector exposed portion 32 are cut out from the sheet-shaped metal material integrally with the negative electrode current collector 31.
  • the negative electrode 30 is an example of the first electrode.
  • the negative electrode current collector 31 is an example of the first current collector.
  • the negative electrode active material layer 33 is an example of the first active material layer.
  • the negative electrode current collector tab 34 is an example of the first tab.
  • the negative electrode current collector tab 34 has a wide negative electrode portion 35 that is wider than the base end portion thereof.
  • the negative electrode wide portion 35 is arranged at the tip end portion of the negative electrode current collecting tab 34.
  • the negative electrode wide portion 35 is continuously widened from the proximal end side to the distal end side of the negative electrode current collecting tab 34.
  • the negative electrode wide portion 35 is an example of the first wide portion.
  • the maximum width of the negative electrode wide portion 35 may be, for example, 1.1 times or more and 3.5 times or less, 1.3 times or more, and 2.5 times the width of the base end portion of the negative electrode current collector tab 34. It may be as follows.
  • the maximum width of the negative electrode wide portion 35 may be, for example, 2.5 mm or more and 10.5 mm or less.
  • a sheet-shaped metal material is used for the negative electrode current collector 31.
  • the sheet-shaped metal material may be a metal foil, a metal porous body, or the like.
  • As the metal material copper, copper alloy, nickel, stainless steel and the like can be used.
  • the thickness of the negative electrode current collector 31 is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the negative electrode active material layer 33 contains, for example, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the negative electrode active material layer 33 is formed by, for example, applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder on both surfaces of the negative electrode current collector 31, drying the coating film, and then rolling the coating film. can get.
  • the negative electrode active material is a material that occludes and releases lithium ions. Examples of the negative electrode active material include carbon materials, metal compounds, alloys, ceramic materials and the like.
  • the positive electrode 40 has a band shape, and as shown in FIG. 3, includes a positive electrode current collector 41 and a positive electrode active material layer 43 supported on the current collector 41.
  • the positive electrode active material layer 43 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 41.
  • a positive electrode current collector exposed portion 42 that is not covered with the positive electrode active material layer 43 is formed at one end of the positive electrode current collector 41 along the longitudinal direction.
  • an exposed portion may be formed in a place other than the positive electrode current collector exposed portion 42.
  • the positive electrode active material layer may not be formed, and a part of the positive electrode current collector 41 may not necessarily be exposed.
  • a conductive material different from the positive electrode current collector 41 formed on the positive electrode current collector 41 may be exposed.
  • Four positive electrode current collector tabs 44 extend from the portion corresponding to the outermost periphery of the positive electrode current collector exposed portion 42.
  • the positive electrode current collector tab 44 and the positive electrode current collector exposed portion 42 are cut out from the sheet-shaped metal material integrally with the positive electrode current collector 41.
  • the positive electrode 40 is an example of the second electrode.
  • the positive electrode current collector 41 is an example of a second current collector.
  • the positive electrode active material layer 43 is an example of the second active material layer.
  • the positive electrode current collecting tab 44 is an example of the second tab.
  • the positive electrode current collecting tab 44 has a wide positive electrode portion 45 that is wider than the base end portion thereof.
  • the positive electrode wide portion 45 is arranged at the tip end portion of the positive electrode current collecting tab 44.
  • the positive electrode wide portion 45 is continuously widened from the proximal end side to the distal end side of the positive electrode current collecting tab 44.
  • the positive electrode wide portion 45 is an example of the second wide portion.
  • the maximum width of the positive electrode wide portion 45 may be, for example, 1.1 times or more and 3.5 times or less, 1.3 times or more, and 2.5 times the width of the base end portion of the positive electrode current collector tab 44. It may be as follows.
  • the maximum width of the positive electrode wide portion 45 may be, for example, 2.5 mm or more and 10.5 mm or less.
  • a sheet-shaped metal material is used for the positive electrode current collector 41.
  • the sheet-shaped metal material may be a metal foil, a metal porous body, or the like.
  • As the metal material aluminum, aluminum alloy, nickel, titanium and the like can be used.
  • the thickness of the positive electrode current collector 41 is, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the positive electrode active material layer 43 contains, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the positive electrode active material layer 43 is formed by, for example, applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder on both surfaces of a positive electrode current collector 41, drying the coating film, and then rolling the coating film. can get.
  • the positive electrode active material is a material that occludes and releases lithium ions. Examples of the positive electrode active material include a lithium-containing transition metal oxide, a transition metal fluoride, a polyanion, a fluorinated polyanion, and a transition metal sulfide.
  • the separator 50 for example, a microporous film made of a resin such as polyolefin, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like can be used.
  • the thickness of the separator 50 is, for example, 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the winding body 20 of FIG. 1 is formed in a columnar shape by winding a positive electrode 40 and a negative electrode 30 via a separator 50. At the time of winding, the position is adjusted so that the negative electrode current collector exposed portion 32 protrudes from one end face of the winding body 20 and the positive electrode current collector exposed portion 42 protrudes from the other end face of the winding body 20.
  • a separator 50 is wound around the outermost circumference of the winding body 20. Note that FIG. 1 shows a state before the negative electrode current collecting tab 34 and the positive electrode current collecting tab 44 are bent.
  • the negative electrode current collecting tab 34 or the positive electrode current collecting tab 44 is bent so as to cover one end face or the other end face of the winding body 20.
  • the four negative electrode current collector tabs 34 or the four positive electrode current collector tabs 44 are radially (in an equivalent arrangement with a central angle of 90 °) on the inner peripheral side of the negative electrode current collector exposed portion 32 or the positive electrode current collector. It covers the inner peripheral side of the body exposed portion 42.
  • the four negative electrode current collecting tabs 34 or the four positive electrode current collecting tabs 44 are overlapped and welded to each other at the respective negative electrode wide portion 35 or the positive electrode wide portion 45.
  • the negative electrode current collector tab 34 or the positive electrode current collector tab 44 When the negative electrode current collector tab 34 or the positive electrode current collector tab 44 is bent inward, the negative electrode current collector exposed portion 32 or the positive electrode current collector exposed portion 42 covered with the negative electrode current collector tab 34 or the positive electrode current collector tab 44. Bends so as to collapse toward the inner peripheral side.
  • the shape of the negative electrode current collector plate 61 or the positive electrode current collector plate 62 is a cross shape so as to follow the shape of the negative electrode current collector tab 34 or the positive electrode current collector tab 44.
  • the shapes of the negative electrode current collector plate 61 and the positive electrode current collector plate 62 are not particularly limited.
  • the negative electrode current collector plate 61 is welded to the negative electrode current collector tab 34 and electrically connected to the negative electrode current collector 31.
  • the positive electrode current collector plate 62 is welded to the positive electrode current collector tab 44 and electrically connected to the positive electrode current collector 41.
  • the negative electrode current collector plate 61 is an example of the first current collector plate.
  • the positive electrode current collector plate 62 is an example of a second current collector plate.
  • the material of the negative electrode current collector plate 61 is, for example, copper, copper alloy, nickel, stainless steel, or the like.
  • the material of the negative electrode current collector plate 61 may be the same as the material of the negative electrode current collector 31.
  • the material of the positive electrode current collector plate 62 is, for example, aluminum, an aluminum alloy, nickel, titanium, or the like.
  • the material of the positive electrode current collector plate 62 may be the same as that of the positive electrode current collector 41.
  • the power storage device 10 includes a winding body 20, a negative electrode current collector plate 61, a positive electrode current collecting plate 62, a non-aqueous electrolyte (not shown), a winding body 20, and a non-aqueous electrolyte.
  • a metal bottomed case 63 for accommodating the case 63 and a sealing plate 64 for sealing the opening of the case 63 are provided.
  • a gasket 65 is arranged on the peripheral edge of the sealing plate 64, and the inside of the case 63 is sealed by crimping the open end of the case 63 to the gasket 65.
  • the non-aqueous electrolyte has lithium ion conductivity.
  • the non-aqueous electrolyte contains a lithium salt and a non-aqueous solvent that dissolves the lithium salt.
  • the negative electrode current collector exposed portion 32 is in contact with the surface of the negative electrode current collector plate 61 facing the end surface of the winding body 20.
  • the negative electrode current collector plate 61 and the inner peripheral side of the negative electrode current collector exposed portion 32 are welded via the negative electrode current collector tab 34 extending from the outermost periphery of the negative electrode current collector exposed portion 32.
  • the negative electrode current collector plate 61 is welded to a welding member 66 provided on the inner bottom surface of the case 63. Therefore, the case 63 functions as an external negative electrode terminal.
  • the positive electrode current collector exposed portion 42 is in contact with the surface of the positive electrode current collector plate 62 facing the end surface of the winding body 20.
  • the positive electrode current collector plate 62 and the inner peripheral side of the positive electrode current collector exposed portion 42 are welded via a positive electrode current collector tab 44 extending from the outermost periphery of the positive electrode current collector exposed portion 42.
  • the other end of the current collector lead 67, one end of which is connected to the positive electrode current collector plate 62, is connected to the inner surface of the sealing plate 64. Therefore, the sealing plate 64 functions as an external positive electrode terminal.
  • Embodiment 2 The second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the power storage device 10 of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the negative electrode 30 or the positive electrode 40 (hereinafter, simply referred to as “electrode”).
  • electrode the negative electrode current collector 31 or the positive electrode current collector 41
  • the negative electrode current collector tab 34 or the positive electrode current collector tab 44 is simply referred to as a “current collector tab”
  • the negative electrode is used.
  • the wide portion 35 or the positive electrode wide portion 45 is simply referred to as a “wide portion”.
  • the current collector 31 (41) of the electrode 30 (40) includes a plurality of current collector tabs 34 (44) arranged at equal intervals along the longitudinal direction thereof.
  • the plurality of current collector tabs 34 (44) are arranged at equal intervals from the inner peripheral side end portion to the outer peripheral side end portion of the current collector 31 (41).
  • Each current collector tab 34 (44) has a wide portion 35 (45) disposed at its tip.
  • the wide portion 35 (45) is continuously widened from the base end side to the tip end side of the current collector tab 34 (44).
  • the shape of the current collector tab 34 (44) and the shape of the gap G between two adjacent current collector tabs 34 (44) are in agreement with each other. .. According to this configuration, two electrodes 30 (40) can be manufactured from one metal sheet while effectively utilizing the material.
  • Embodiment 3 The third embodiment of the present disclosure will be described.
  • the power storage device 10 of the present embodiment has a different configuration of the electrodes 30 (40) from the first embodiment. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the current collector 31 (41) of the electrode 30 (40) includes a plurality of current collector tabs 34 (44) arranged at equal intervals along the longitudinal direction thereof.
  • the plurality of current collector tabs 34 (44) are arranged at equal intervals from the inner peripheral side end portion to the outer peripheral side end portion of the current collector 31 (41).
  • Each current collector tab 34 (44) has a wide portion 35 (45) disposed at its tip.
  • the wide portion 35 (45) is widened in steps from the base end side to the tip end side of the current collecting tab 34 (44).
  • the shape of the current collector tab 34 (44) and the shape of the gap G between two adjacent current collector tabs 34 (44) are in agreement with each other. .. According to this configuration, two electrodes 30 (40) can be manufactured from one metal sheet while effectively utilizing the material.
  • This disclosure can be used for a power storage device.

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Abstract

蓄電装置１０は、帯状の第１集電体３１、および第１集電体３１に担持された第１活物質層３３を有する第１電極３０と、帯状の第２集電体４１、および第２集電体４１に担持された第２活物質層４３を有する第２電極４０と、第１電極３０と第２電極４０との間に介在するセパレータ５０と、を備える。第１電極３０、第２電極４０、およびセパレータ５０は、柱状の巻回体２０を構成している。第１集電体３１は、第１集電体３１の長手方向に沿う一方の端部と電気的に接続しかつ巻回体２０の径方向内側へ延出する複数の第１タブ３４を有する。第１タブ３４は、第１集電体３１と接続した基端部と、基端部よりも幅広になった第１幅広部３５を有する。複数の第１タブ３４は、それぞれの第１幅広部３５で重なって互いに溶接されている。これにより、複数の第１タブ３４同士を容易に溶接することができる。

Description

蓄電装置
　本開示は、蓄電装置に関する。
　従来、電力を貯蔵する蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の蓄電装置は、集電体およびこれに担持された活物質を有する電極と、電極の集電体から延出する複数のタブとを備える二次電池である。同文献の図８に示される実施形態では、複数のタブが、互いに重なるように折り曲げられた後、重なった状態で缶部材と溶接されている。
特表２０２０－５０５７１７号公報
　しかしながら、複数のタブが重なり合う領域（以下、重複領域ともいう。）は、各タブの折曲方向が設計からずれた場合に小さくなる。重複領域は溶接の対象となる領域であるため、それが小さくなると溶接工程に支障を来すおそれがある。このような状況において、本開示は、電極が有する複数のタブ同士を容易に溶接することを目的の１つとする。
　本開示に係る一局面は、蓄電装置に関する。当該蓄電装置は、帯状の第１集電体、および前記第１集電体に担持された第１活物質層を有する第１電極と、帯状の第２集電体、および前記第２集電体に担持された第２活物質層を有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、を備え、前記第１電極、前記第２電極、および前記セパレータは、柱状の巻回体を構成しており、前記第１集電体は、前記第１集電体の長手方向に沿う一方の端部と電気的に接続しかつ前記巻回体の径方向内側へ延出する複数の第１タブを有し、前記第１タブは、前記第１集電体と接続した基端部と、前記基端部よりも幅広になった第１幅広部を有し、前記複数の第１タブは、それぞれの前記第１幅広部で重なって互いに溶接されている。
　本開示によれば、電極が有する複数のタブ同士を容易に溶接することができる。
　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
実施形態１に係る蓄電装置に含まれる巻回体の外観を示す斜視図である。 負極の構成を示す平面図である。 正極の構成を示す平面図である。 巻回体の端面を覆うように折り曲げられた複数のタブを巻回体の軸方向から見たときの図である。 巻回体の端面に配された集電板を巻回体の軸方向から見たときの図である。 実施形態１に係る蓄電装置の構成を示す縦断面図である。 実施形態２の電極の構成を示す平面図である。 実施形態３の電極の構成を示す平面図である。
　本開示に係る蓄電装置の実施形態について例を挙げて以下に説明する。しかしながら、本開示は以下に説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。
　本開示に係る蓄電装置は、帯状の第１電極と、帯状の第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在するセパレータとを備える。第１電極、第２電極、およびセパレータは、柱状の巻回体を構成している。すなわち、第１電極と第２電極とは、セパレータを介して巻回されている。
　第１電極は、帯状の第１集電体と、第１集電体に担持された第１活物質層とを有する。第２電極は、帯状の第２集電体と、第２集電体に担持された第２活物質層とを有する。
　第１集電体は、その長手方向に沿う一方の端部と電気的に接続しかつ巻回体の径方向内側へ延出する複数の第１タブを有する。第１タブは、第１集電体と接続した基端部と、基端部よりも幅広になった第１幅広部を有する。複数の第１タブは、それぞれの第１幅広部で重なって互いに溶接されている。この溶接は、例えば、抵抗溶接またはレーザ溶接であってもよい。なお、第１タブは、第１集電体と別体であって第１集電体に接合されてもよい。
　複数の第１タブが、各々の基端部よりも幅広になった第１幅広部で重なり合うため、それによって大きな重複領域が形成される。この重複領域の大きさは、各第１タブの延びる方向が巻回体の径方向に一致している場合に最大となるが、各第１タブの延びる方向が巻回体の径方向から多少ずれていても十分に大きい。したがって、重複領域を対象とする溶接、すなわち第１電極が有する複数の第１タブ同士の溶接を容易に行うことができる。
　第１幅広部は、第１タブの先端部に配置されていてもよい。この場合、各第１タブの長さを、他の第１タブと重なるのに必要な最低限の長さに設定できる。よって、第１タブを形成するための材料の使用量を抑制することができる。なお、第１幅広部は、第１タブの基端部と先端部との間に配置されていてもよい。
　第１集電体を展開した状態において、第１タブの形状と、隣り合う２つの第１タブの間の隙間（切り欠き）の形状とが、互いに一致していてもよい。このような形状の第１タブを複数有する第１集電体は、１枚のシート状材料を切り分けることで、材料をほとんど余すことなく２つ作製することができる。よって、第１集電体の材料を有効利用することができる。これは、１枚の電極板の原反から複数の第１電極を切り出す際に特に有効である。本原反の長手方向にストライプ状に複数の第１活物質層が形成されている場合において、互いに隣り合う一対の第１活物質層の間に形成された未塗布部から第１タブを切り出す際に、この未塗布部から、第１活物質層をそれぞれ備えた第１電極の第１タブをそれぞれ切り出すことが可能となる。
　第１幅広部は、第１タブの基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になった部分であってもよい。あるいは、第１幅広部は、第１タブの基端部側から先端部側に向かってステップ状に幅広になった部分であってもよい。つまり、基端部の端辺と先端部の端辺とが所定の角度で交差するように形成されていてもよい。また、基端部は帯状であってもよく、基端部のみであれば、先端部に近づくにつれて基端部の幅が狭くなっていてもよい。また、先端部は、幅方向において両側に延出するように構成されていてもよい。この構成により、第１幅広部が、他の第１タブの第１幅広部と重なりやすくなる。
　蓄電装置は、複数の第１タブと溶接され、第１集電体と電気的に接続された第１集電板をさらに備えてもよい。なお、蓄電装置は、そのような第１集電板を備えなくてもよい。
　　第１幅広部は、第１タブの幅方向において両側に延出していてもよい。この構成によると、第１幅広部が、他の第１タブの第１幅広部と重なりやすくなる。
　複数の第１タブは、巻回体の端面を巻回軸方向から見て、径方向に延びる互いに異なる直線上の位置から延びていてもよい。この構成により、第１電極の様々な位置から集電が可能となり、第１電極における集電経路を短縮しやすい。また、このような配置で延びる複数の第１タブは特に互いに重なりにくい。そのため、第１幅広部が基端部より幅広であることによる効果が特に得やすい。
　重なり合う複数の第１幅広部では、全ての第１幅広部が一箇所で重なり合って一つの溶接痕によって接合していることが好ましい。ただし、複数の第１幅広部の全てが必ずしも一箇所で重なり合っていなくてもよく、複数個所で接合していてもよい。
　第２集電体は、その長手方向に沿う一方の端部から巻回体の径方向内側へ延出する複数の第２タブを有してもよい。第２タブは、その基端部よりも幅広になった第２幅広部を有してもよい。複数の第２タブは、それぞれの第２幅広部で重なって互いに溶接されていてもよい。
　第２幅広部は、第２タブの先端部に配置されていてもよい。この場合、各第２タブの長さを、他の第２タブと重なるのに必要な最低限の長さに設定できる。よって、第２タブを形成するための材料の使用量を抑制することができる。なお、第２幅広部は、第２タブの基端部と先端部との間に配置されていてもよい。
　第２集電体を展開した状態において、第２タブの形状と、隣り合う２つの第２タブの間の隙間の形状とが、互いに一致していてもよい。このような形状の第２タブを複数有する第２集電体は、１枚のシート状材料を切り分けることで、材料をほとんど余すことなく２つ作製することができる。よって、第２集電体の材料を有効利用することができる。これは、１枚の電極板の原反から複数の第２電極を切り出す際に特に有効である。本原反の長手方向にストライプ状に複数の第２活物質層が形成されている場合において、互いに隣り合う一対の第２活物質層の間に形成された未塗布部から第２タブを切り出す際に、この未塗布部から、第２活物質層をそれぞれ備えた第２電極の第２タブをそれぞれ切り出すことが可能となる。
　第２幅広部は、第２タブの基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になった部分であってもよい。あるいは、第２幅広部は、第２タブの基端部側から先端部側に向かってステップ状に幅広になった部分であってもよい。つまり、基端部の端辺と先端部の端辺とが所定の角度で交差するように形成されていてもよい。また、基端部は帯状であってもよく、基端部のみであれば、先端部に近づくにつれて基端部の幅が狭くなっていてもよい。また、先端部は、幅方向において両側に延出するように構成されていてもよい。この構成により、第２幅広部が、他の第２タブの第２幅広部と重なりやすくなる。
　蓄電装置は、複数の第２タブと溶接され、第２集電体と電気的に接続された第２集電板をさらに備えてもよい。なお、蓄電装置は、そのような第２集電板を備えなくてもよい。
　複数の第１タブが巻回体の軸方向一方側に配置される一方、複数の第２タブが巻回体の軸方向他方側に配置されてもよい。
　蓄電装置は、例えば、非水電解質二次電池、アルカリ蓄電池、またはキャパシタであってもよい。非水電解質二次電池には、リチウムイオン二次電池、全固体電池などが含まれる。この場合、第１電極および第２電極は、一方が正極であり、他方が負極である。また、第１集電体および第２集電体は、一方が、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される正極集電体であり、他方が、例えば、銅または銅合金で構成される負極集電体である。
　以上のように、本開示によれば、第１電極が有する複数の第１タブ同士を容易に溶接することができる。さらに、本開示によれば、各集電体の材料を有効利用することができる。
　以下では、本開示に係る蓄電装置の一例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する一例の蓄電装置の構成要素には、上述した構成要素を適用できる。以下で説明する一例の蓄電装置の構成要素は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。以下で説明する一例の蓄電装置の構成要素のうち、本開示に係る蓄電装置に必須ではない構成要素は省略してもよい。なお、以下で示す図は模式的なものであり、実際の部材の形状や数を正確に反映するものではない。
　《実施形態１》
　本開示の実施形態１について説明する。本実施形態の蓄電装置１０は、リチウムイオン二次電池であるが、これに限られるものではない。図１～図５に示すように、蓄電装置１０は、帯状の負極３０と、帯状の正極４０と、負極３０と正極４０との間に介在するセパレータ５０と、負極集電板６１と、正極集電板６２とを備える。負極３０、正極４０、およびセパレータ５０は、柱状の巻回体２０を構成している（図１を参照）。
　負極３０は、帯状であり、図２に示すように、負極集電体３１およびこれに担持された負極活物質層３３を備える。負極活物質層３３は、負極集電体３１の両面に形成されている。ただし、負極集電体３１の長手方向に沿う一方の端部には、負極活物質層３３で覆われていない負極集電体露出部３２が形成されている。なお、負極集電体３１において上記負極集電体露出部３２以外の場所に露出部が形成されていてもよい。また、負極集電体露出部３２では、負極活物質層が形成されていなければよく、必ずしも負極集電体３１の一部が露出していなくてもよい。負極集電体３１上に形成された負極集電体３１と別の導電材が露出していてもよい。負極集電体露出部３２の最外周に対応する部分からは、４本の負極集電タブ３４が延出している。負極集電タブ３４および負極集電体露出部３２は、負極集電体３１と一体にシート状の金属材料から切り出されている。負極３０は、第１電極の一例である。負極集電体３１は、第１集電体の一例である。負極活物質層３３は、第１活物質層の一例である。負極集電タブ３４は、第１タブの一例である。
　負極集電タブ３４は、その基端部よりも幅広になった負極幅広部３５を有する。負極幅広部３５は、負極集電タブ３４の先端部に配置される。負極幅広部３５は、負極集電タブ３４の基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になっている。負極幅広部３５は、第１幅広部の一例である。
　負極幅広部３５の最大幅は、例えば、負極集電タブ３４の基端部の幅の１．１倍以上、３．５倍以下であってもよく、１．３倍以上、２．５倍以下であってもよい。負極幅広部３５の最大幅は、例えば、２．５ｍｍ以上、１０．５ｍｍ以下であってもよい。
　負極集電体３１には、シート状の金属材料が用いられる。シート状の金属材料は、金属箔、金属多孔体などであればよい。金属材料としては、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼などを用い得る。負極集電体３１の厚さは、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。
　負極活物質層３３は、例えば、負極活物質と導電剤と結着剤とを含む。負極活物質層３３は、例えば、負極集電体３１の両面に負極活物質と導電剤と結着剤とを含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延することにより得られる。負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出する材料である。負極活物質としては、炭素材料、金属化合物、合金、セラミックス材料などが挙げられる。
　正極４０は、帯状であり、図３に示すように、正極集電体４１およびこれに担持された正極活物質層４３を備える。正極活物質層４３は、正極集電体４１の両面に形成されている。ただし、正極集電体４１の長手方向に沿う一方の端部には、正極活物質層４３で覆われていない正極集電体露出部４２が形成されている。なお、正極集電体４１において上記正極集電体露出部４２以外の場所に露出部が形成されていてもよい。また、正極集電体露出部４２では、正極活物質層が形成されていなければよく、必ずしも正極集電体４１の一部が露出していなくてもよい。正極集電体４１上に形成された正極集電体４１と別の導電材が露出していてもよい。正極集電体露出部４２の最外周に対応する部分からは、４本の正極集電タブ４４が延出している。正極集電タブ４４および正極集電体露出部４２は、正極集電体４１と一体にシート状の金属材料から切り出されている。正極４０は、第２電極の一例である。正極集電体４１は、第２集電体の一例である。正極活物質層４３は、第２活物質層の一例である。正極集電タブ４４は、第２タブの一例である。
　正極集電タブ４４は、その基端部よりも幅広になった正極幅広部４５を有する。正極幅広部４５は、正極集電タブ４４の先端部に配置される。正極幅広部４５は、正極集電タブ４４の基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になっている。正極幅広部４５は、第２幅広部の一例である。
　正極幅広部４５の最大幅は、例えば、正極集電タブ４４の基端部の幅の１．１倍以上、３．５倍以下であってもよく、１．３倍以上、２．５倍以下であってもよい。正極幅広部４５の最大幅は、例えば、２．５ｍｍ以上、１０．５ｍｍ以下であってもよい。
　正極集電体４１には、シート状の金属材料が用いられる。シート状の金属材料は、金属箔、金属多孔体などであればよい。金属材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタンなどを用い得る。正極集電体４１の厚さは、例えば、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。
　正極活物質層４３は、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤とを含む。正極活物質層４３は、例えば、正極集電体４１の両面に正極活物質と導電剤と結着剤とを含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延することにより得られる。正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出する材料である。正極活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物、遷移金属フッ化物、ポリアニオン、フッ素化ポリアニオン、遷移金属硫化物などが挙げられる。
　セパレータ５０としては、例えば、ポリオレフィンなどの樹脂製の微多孔膜、織布、不織布などを用い得る。セパレータ５０の厚さは、例えば、１０μｍ以上、３００μｍ以下であり、好ましくは、１０μｍ以上、４０μｍ以下である。
　図１の巻回体２０は、正極４０と負極３０とをセパレータ５０を介して巻回して柱状に構成されている。巻回の際、負極集電体露出部３２が巻回体２０の一方の端面から突出し、正極集電体露出部４２が巻回体２０の他方の端面から突出するように位置が合わせられる。巻回体２０の最外周には、セパレータ５０が捲き付けられている。なお、図１は、負極集電タブ３４および正極集電タブ４４が折り曲げられる前の状態を示している。
　図４に示すように、負極集電タブ３４または正極集電タブ４４は、巻回体２０の一方の端面または他方の端面を覆うように折り曲げられている。４本の負極集電タブ３４または４本の正極集電タブ４４は、放射状に（中心角が９０°となる等価な配置で）、負極集電体露出部３２の内周側または正極集電体露出部４２の内周側を覆っている。４本の負極集電タブ３４または４本の正極集電タブ４４は、それぞれの負極幅広部３５または正極幅広部４５で重なって互いに溶接される。
　負極集電タブ３４または正極集電タブ４４が内周側に折り曲げられる際に、負極集電タブ３４または正極集電タブ４４で覆われる負極集電体露出部３２または正極集電体露出部４２は、内周側に向かって倒れこむように屈曲する。
　図５に示すように、負極集電板６１または正極集電板６２の形状は、負極集電タブ３４または正極集電タブ４４の形状に沿うように十字形状になっている。ただし、負極集電板６１および正極集電板６２の形状は、特に限定されない。負極集電板６１は、負極集電タブ３４と溶接され、負極集電体３１と電気的に接続される。正極集電板６２は、正極集電タブ４４と溶接され、正極集電体４１と電気的に接続される。負極集電板６１は、第１集電板の一例である。正極集電板６２は、第２集電板の一例である。
　負極集電板６１の材質は、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼などである。負極集電板６１の材質は、負極集電体３１の材質と同じでもよい。正極集電板６２の材質は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタンなどである。正極集電板６２の材質は、正極集電体４１の材質と同じでもよい。
　図６に示すように、蓄電装置１０は、巻回体２０と、負極集電板６１と、正極集電板６２と、非水電解質（図示せず）と、巻回体２０および非水電解質を収容する金属製の有底のケース６３と、ケース６３の開口を封口する封口板６４とを備える。封口板６４の周縁部にはガスケット６５が配されており、ケース６３の開口端部をガスケット６５にかしめることでケース６３の内部が密閉されている。
　非水電解質は、リチウムイオン伝導性を有する。非水電解質は、リチウム塩と、リチウム塩を溶解させる非水溶媒とを含む。
　負極集電板６１の巻回体２０の端面との対向面には、負極集電体露出部３２が当接している。負極集電体露出部３２の最外周から延出する負極集電タブ３４を介して、負極集電板６１と負極集電体露出部３２の内周側とが溶接されている。負極集電板６１は、ケース６３の内底面に設けられた溶接用部材６６に溶接されている。よって、ケース６３は、外部負極端子として機能する。
　一方、正極集電板６２の巻回体２０の端面との対向面には、正極集電体露出部４２が当接している。正極集電体露出部４２の最外周から延出する正極集電タブ４４を介して、正極集電板６２と正極集電体露出部４２の内周側とが溶接されている。正極集電板６２に一端が接続されている集電リード６７の他端は、封口板６４の内面に接続されている。よって、封口板６４は、外部正極端子として機能する。
　《実施形態２》
　本開示の実施形態２について説明する。本実施形態の蓄電装置１０は、負極３０または正極４０（以下、単に「電極」と称する。）の構成が上記実施形態１と異なる。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。なお、以下の説明では、負極集電体３１または正極集電体４１を単に「集電体」と称し、負極集電タブ３４または正極集電タブ４４を単に「集電タブ」と称し、負極幅広部３５または正極幅広部４５を単に「幅広部」と称する。
　図７に示すように、電極３０（４０）の集電体３１（４１）は、その長手方向に沿って等間隔に配置された複数の集電タブ３４（４４）を備える。複数の集電タブ３４（４４）は、集電体３１（４１）の内周側端部から外周側端部にわたって等間隔に配置されている。各集電タブ３４（４４）は、その先端部に配置された幅広部３５（４５）を有する。幅広部３５（４５）は、集電タブ３４（４４）の基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になっている。集電体３１（４１）を展開した状態において、集電タブ３４（４４）の形状と、隣り合う２つの集電タブ３４（４４）の間の隙間Ｇの形状とは、互いに一致している。この構成によると、材料を有効活用しつつ、１枚の金属シートから２枚の電極３０（４０）を作製することができる。
　《実施形態３》
　本開示の実施形態３について説明する。本実施形態の蓄電装置１０は、電極３０（４０）の構成が上記実施形態１と異なる。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。
　図８に示すように、電極３０（４０）の集電体３１（４１）は、その長手方向に沿って等間隔に配置された複数の集電タブ３４（４４）を備える。複数の集電タブ３４（４４）は、集電体３１（４１）の内周側端部から外周側端部にわたって等間隔に配置されている。各集電タブ３４（４４）は、その先端部に配置された幅広部３５（４５）を有する。幅広部３５（４５）は、集電タブ３４（４４）の基端部側から先端部側に向かってステップ状に幅広になっている。集電体３１（４１）を展開した状態において、集電タブ３４（４４）の形状と、隣り合う２つの集電タブ３４（４４）の間の隙間Ｇの形状とは、互いに一致している。この構成によると、材料を有効活用しつつ、１枚の金属シートから２枚の電極３０（４０）を作製することができる。
　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
　本開示は、蓄電装置に利用できる。
１０：蓄電装置
　２０：巻回体
　　３０：負極（第１電極）
　　　３１：負極集電体（第１集電体）
　　　　３２：負極集電体露出部
　　　３３：負極活物質層（第１活物質層）
　　　３４：負極集電タブ（第１タブ）
　　　　３５：負極幅広部（第１幅広部）
　　４０：正極（第２電極）
　　　４１：正極集電体（第２集電体）
　　　　４２：正極集電体露出部
　　　４３：正極活物質層（第２活物質層）
　　　４４：正極集電タブ（第２タブ）
　　　　４５：正極幅広部（第２幅広部）
　　５０：セパレータ
　６１：負極集電板（第１集電板）
　６２：正極集電板（第２集電板）
　６３：ケース
　６４：封口板
　６５：ガスケット
　６６：溶接用部材
　６７：集電リード
Ｇ：隙間

Claims (8)

  1. 　帯状の第１集電体、および前記第１集電体に担持された第１活物質層を有する第１電極と、
    　帯状の第２集電体、および前記第２集電体に担持された第２活物質層を有する第２電極と、
    　前記第１電極と前記第２電極との間に介在するセパレータと、
    を備え、
    　前記第１電極、前記第２電極、および前記セパレータは、柱状の巻回体を構成しており、
    　前記第１集電体は、前記第１集電体の長手方向に沿う一方の端部と電気的に接続しかつ前記巻回体の径方向内側へ延出する複数の第１タブを有し、
    　前記第１タブは、前記第１集電体と接続した基端部と、前記基端部よりも幅広になった第１幅広部を有し、
    　前記複数の第１タブは、それぞれの前記第１幅広部で重なって互いに溶接されている、蓄電装置。
  2. 　前記第１幅広部は、前記第１タブの先端部に配置されている、請求項１に記載の蓄電装置。
  3. 　前記第１集電体を展開した状態において、前記第１タブの形状と、隣り合う２つの前記第１タブの間の隙間の形状とが、互いに一致している、請求項２に記載の蓄電装置。
  4. 　前記第１幅広部は、前記第１タブの基端部側から先端部側に向かって連続的に幅広になった部分である、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  5. 　前記第１幅広部は、前記第１タブの基端部側から先端部側に向かってステップ状に幅広になった部分である、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  6. 　前記複数の第１タブと溶接され、前記第１集電体と電気的に接続された第１集電板をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  7. 　前記第１幅広部は、前記第１タブの幅方向において両側に延出している、請求項１～６のいずれか１項に記載の蓄電装置。
  8. 　前記複数の第１タブは、前記巻回体の端面を巻回軸方向から見て、径方向に延びる互いに異なる直線上の位置から延びている、請求項１～７のいずれか１項に記載の蓄電装置。
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