WO2024057629A1 - 蓄電装置用電極板および蓄電装置 - Google Patents

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WO2024057629A1
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edge
electrode plate
power storage
storage device
width direction
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雄太 福冨
栄祐 佐藤
憲孝 林
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パナソニックエナジー株式会社
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    • H01M50/559Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells

Definitions

  • the present disclosure relates to an electrode plate for a power storage device and a power storage device.
  • the electrode plate for a power storage device of Patent Document 1 includes a substantially rectangular current collector and an active material layer provided on at least one surface of the current collector, and the surface has a blank area on which the active material layer is not provided.
  • a coated part (uncoated part) is provided at one end in the width direction of a partial region in the length direction of the current collector.
  • the uncoated portion is connected to an outer edge that corresponds to a part of the outer edge of the current collector, two widthwise extending edges that connect to both ends of the outer edge, and two widthwise extending edges. including the inner edge.
  • an active material layer is adjacent to the inner edge of the uncoated portion.
  • the process of compressing the active material layer along the length of the current collector there is a difference in elongation rate between the uncoated area and the adjacent active material layer, causing wrinkles in the uncoated area.
  • wrinkles occur in the uncoated area, it becomes difficult to properly attach the electrode tab to the uncoated area.
  • one of the purposes of the present disclosure is to suppress the occurrence of wrinkles in the uncoated area.
  • the electrode plate for a power storage device includes a long sheet-like current collector having a first main surface and a second main surface, a first active material layer provided on the first main surface, and a first active material layer provided on the first main surface.
  • the first main surface has at least one first uncoated part in which the first active material layer is not provided at one end in the width direction of the current collector, and the first uncoated part is the first uncoated part where the first active material layer is not provided.
  • a first longitudinal edge that coincides with a part of the outer edge of the electric body; a pair of first width edges extending along the width direction from both ends of the first longitudinal edge; and a pair of first width edges.
  • a first connection edge that connects the ends of the current collector, and more than half of the first connection edge extends obliquely with respect to the longitudinal direction of the current collector.
  • the power storage device includes: an electrode body formed by winding a first electrode plate and a second electrode plate with a separator in between; a bottomed cylindrical case that accommodates the electrode body and has an opening at one end; and the case. a sealing body for sealing the opening, the first electrode plate is the above-described electrode plate for a power storage device, and is attached to the first uncoated part, and the first electrode plate and the sealing body are attached to the first uncoated part. It further includes a first electrode tab electrically connected to the first electrode tab.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the power storage device of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the periphery of an uncoated part in the positive electrode plate of Embodiment 1, in which (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB, and (c) is a cross-sectional view taken along the line IIC-IIC. It is a sectional view taken along the line, and (d) is a sectional view taken along the IID-IID line.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the power storage device of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the periphery of an uncoated part in the positive electrode plate of Embodiment 1, in which (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB, and (c) is a cross-sectional view taken along the line IIC
  • FIG. 6 is a diagram showing the periphery of an uncoated part in the positive electrode plate of Embodiment 2, in which (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB, and (c) is a cross-sectional view taken along the line IIIC-IIIC. 3(d) is a sectional view taken along line IIID-IIID.
  • Embodiments of an electrode plate for a power storage device and a power storage device according to the present disclosure will be described below by giving examples. However, the present disclosure is not limited to the examples described below. In the following description, specific numerical values and materials may be illustrated, but other numerical values and materials may be applied as long as the effects of the present disclosure can be obtained.
  • the electrode plate for a power storage device according to the present disclosure can be used as a positive electrode plate or a negative electrode plate of a power storage device.
  • An electrode plate for a power storage device according to the present disclosure includes a current collector and a first active material layer.
  • the type of power storage device is not particularly limited, the following description will mainly be made using a lithium ion secondary battery as an example.
  • the current collector is formed in the shape of a long sheet and has a first main surface and a second main surface.
  • the current collector When used as a positive electrode current collector of a lithium ion secondary battery, the current collector may be made of aluminum foil or aluminum alloy foil.
  • the current collector When used as a negative electrode current collector of a lithium ion secondary battery, the current collector may be made of copper foil or copper alloy foil.
  • the first active material layer is provided on the first main surface.
  • the first active material layer may include, for example, a positive electrode active material (for example, a lithium-containing transition metal oxide), a conductive agent, a binder, and the like.
  • the first active material layer may include, for example, a negative electrode active material (carbonaceous material, silicon-containing material, etc.), a conductive agent, a binder, and the like.
  • the first main surface of the current collector has at least one first uncoated part.
  • the first uncoated portion is a region where the first active material layer is not provided, and is disposed at one end in the width direction of the current collector.
  • the first uncoated portion can also be said to be a region where the first main surface of the current collector is exposed.
  • the first uncoated portion may be formed by intermittently applying a paste-like active material slurry to the first main surface.
  • the first uncoated portion includes a first longitudinal edge, a pair of first width edges, and a first connecting edge.
  • the first longitudinal edge coincides with a part of the outer edge of the current collector (the outer edge extending in the longitudinal direction of the current collector).
  • the pair of first width direction edges extend along the width direction of the current collector from both ends of the first longitudinal direction edge.
  • the pair of first widthwise edges may have different lengths.
  • the first connecting edge connects the ends of the pair of first widthwise edges.
  • the first connecting edge may extend in a straight line or may extend in a non-linear manner (for example, in an arched or curved shape).
  • the process of forming the first active material layer includes a process of compressing it along the longitudinal direction of the current collector (for example, a pressure roll may be used). If most of the first connection edge extends along the longitudinal direction of the current collector, in this compression process, the difference in elongation between the first uncoated area and the first active material layer causes As a result, there is a risk that wrinkles may occur in the first uncoated portion.
  • the first connection edge of the present disclosure extends obliquely to the longitudinal direction of the current collector, the strain caused by the difference in elongation is dispersed, and as a result, the first connection edge extends obliquely to the longitudinal direction of the current collector. Wrinkles are less likely to form on the coated area. Note that 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more of the first connection edge may extend obliquely to the longitudinal direction of the current collector.
  • the electrode plate for a power storage device may further include a second active material layer provided on the second main surface.
  • the second main surface may have at least one second uncoated part that is arranged on the back side of the first uncoated part and in which the second active material layer is not provided.
  • the second uncoated portion includes a second longitudinal edge that coincides with a part of the outer edge of the current collector, a pair of second widthwise edges extending along the width direction from both ends of the second longitudinal edge; and a second connection edge connecting the ends of the second width direction edges of the second width direction edge. Half or more of the second connecting edge may extend obliquely to the longitudinal direction.
  • the composition of the second active material layer may be the same as or different from the composition of the first active material layer.
  • the pair of second widthwise edges may have different lengths.
  • the second connecting edge may extend in a straight line or may extend in a non-linear manner (eg, arched or curved). Also in this configuration, as in the case of the first uncoated part, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles in the second uncoated part.
  • the direction of inclination of the first connection edge and the direction of inclination of the second connection edge may be opposite to each other.
  • the inclination direction of both connection edges refers to the inclination direction when viewed from the first main surface side of the current collector.
  • the first connecting edge and the second connecting edge may intersect with each other when viewed from the normal direction of the first main surface.
  • Such a first connection edge and a second connection edge are formed by making the application direction of the active material slurry of the first active material layer and the application direction of the active material slurry of the second active material layer opposite to each other. can be done.
  • the strain in the first uncoated area and the strain in the second uncoated area are not accumulated in a superimposed manner, so that the generation of wrinkles in each uncoated area is further reduced. This can be further suppressed.
  • the direction of inclination of the first connection edge and the direction of inclination of the second connection edge may be the same direction.
  • the first connecting edge and the second connecting edge may at least partially overlap each other, or may be entirely shifted from each other, when viewed from the normal direction of the first main surface.
  • Such a first connection edge and a second connection edge can be formed by simultaneously applying the active material slurry of the first active material layer and the active material slurry of the second active material layer. Therefore, with this configuration, it is possible to efficiently manufacture the electrode plate for a power storage device according to the present disclosure.
  • the end portion of one first width direction edge and the end portion of the other first width direction edge may be arranged to be shifted from each other in the width direction of the current collector.
  • the maximum dimension of the first uncoated part in the width direction of the current collector is L1 [mm]
  • the end of one first width direction edge and the other first width direction edge in the width direction of the current collector If the distance to the end is D1 [mm], 0.025 ⁇ D1/L1 ⁇ 0.17 may hold true.
  • D1/L1 ⁇ 0.17 By satisfying 0.025 ⁇ D1/L1, it is possible to effectively suppress the occurrence of wrinkles in the first uncoated portion.
  • D1/L1 ⁇ 0.17 the capacity development function of the electrode plate for a power storage device can be maintained at a high level.
  • the angle of inclination of the first connection edge with respect to the longitudinal direction of the current collector may be 0.5° or more and 35° or less.
  • the inclination angle of the first connection edge (or the second connection edge) refers to the straight line connecting the pair of connection parts between the pair of first width direction edges and the first connection edge, and the current collecting edge. This refers to the angle (acute angle) formed by a straight line extending in the longitudinal direction of the body.
  • the inclination angle is 0.5° or more, it is possible to effectively suppress the occurrence of wrinkles in the first uncoated portion.
  • the inclination angle is 35° or less, the capacity development function of the electrode plate for a power storage device can be maintained at a high level.
  • the angle of inclination of the second connection edge with respect to the longitudinal direction of the current collector may be 0.5° or more and 35° or less.
  • the inclination angle is 0.5° or more, it is possible to effectively suppress the occurrence of wrinkles in the second uncoated portion.
  • the inclination angle is 35° or less, the capacity development function of the electrode plate for a power storage device can be maintained at a high level.
  • the angle of inclination of the first connection edge with respect to the longitudinal direction of the current collector and the angle of inclination of the second connection edge with respect to the longitudinal direction of the current collector may be the same or different.
  • the power storage device may be a battery or a capacitor.
  • the battery may be a primary battery such as a lithium primary battery, or a non-aqueous electrolyte such as an alkaline storage battery (nickel hydride battery, nickel cadmium battery, etc.), lithium ion secondary battery, lithium metal secondary battery, all solid state battery. It may also be a secondary battery.
  • a power storage device includes an electrode body, a case, a sealing body, and a first electrode tab.
  • the electrode body is formed by winding a first electrode plate and a second electrode plate with a separator in between.
  • the outer shape of the electrode body may be, for example, cylindrical or prismatic.
  • One of the first electrode plate and the second electrode plate is a positive electrode plate, and the other of the first electrode plate and the second electrode plate is a negative electrode plate.
  • the first electrode plate is an electrode plate for a power storage device according to the present disclosure.
  • the separator may be composed of a porous sheet having ion permeability and insulation properties. Examples of porous sheets include thin films, woven fabrics, and nonwoven fabrics having micropores.
  • the case is formed into a bottomed cylindrical shape with an opening at one end, and accommodates the electrode body.
  • the case may have a cylindrical shape with a bottom or a rectangular cylindrical shape with a bottom, for example.
  • the case may be constructed of a conductor (eg, metal).
  • the case may be electrically connected to the second electrode plate of the electrode body. In this case, the case functions as one external terminal of the power storage device.
  • the sealing body seals the opening of the case. At least a portion of the sealing body is made of a conductor (for example, metal).
  • the outer shape of the sealing body may be, for example, a disk shape or a square plate shape.
  • the sealing body may have an explosion-proof mechanism that is activated when the internal pressure of the case exceeds a predetermined value.
  • the first electrode tab is attached to the first uncoated part of the first electrode plate.
  • the first electrode tab may be made of a conductor (eg, metal).
  • the first electrode tab electrically connects the first electrode plate and the sealing body. Thereby, the sealing body functions as the other external terminal of the power storage device.
  • One first electrode plate may have two or more first uncoated parts, or may have three or more first uncoated parts.
  • the number of first electrode tabs can be the same as the number of first uncoated parts. That is, the first electrode plate may be a multi-tab type electrode plate.
  • the first uncoated It is possible to suppress the occurrence of wrinkles in the area.
  • an example of an electrode plate for a power storage device and a power storage device according to the present disclosure will be specifically described with reference to the drawings.
  • the above-described components can be applied to an example of the electrode plate for a power storage device and the components of the power storage device described below.
  • An example of the electrode plate for a power storage device and the constituent elements of the power storage device described below can be changed based on the above description. Further, the matters described below may be applied to the above embodiments.
  • components that are not essential to the electrode plate for a power storage device and the power storage device according to the present disclosure may be omitted. Note that the figures shown below are schematic and do not accurately reflect the shape or number of actual members.
  • power storage device 10 of this embodiment is configured as a lithium ion secondary battery, it is not limited to this.
  • power storage device 10 includes an electrode body 20, a case 40, a sealing body 50, a positive electrode tab 61, and a negative electrode tab 62.
  • the electrode body 20 has a positive electrode plate 21, a negative electrode plate 29, and a separator 31.
  • the positive electrode plate 21, the negative electrode plate 29, and the separator 31 are all in the form of a long sheet (or a strip).
  • the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 29 are spirally wound with a separator 31 interposed between them so that the width direction of the long sheet-shaped positive electrode plate 21 and negative electrode plate 29 is parallel to the winding axis. It is wrapped.
  • a first insulating plate 71 and a second insulating plate 72 are arranged on both sides of the electrode body 20 in the axial direction, respectively.
  • the positive electrode plate 21 is an example of a first electrode plate
  • the negative electrode plate 29 is an example of a second electrode plate. The configuration of the positive electrode plate 21 will be described in detail later.
  • the case 40 has a bottomed cylindrical shape with an opening at one end (the upper end in FIG. 1). Case 40 houses electrode body 20 and electrolyte (not shown).
  • the case 40 has a stepped portion 41 formed by partially pressing the side wall of the case 40 from the outside.
  • the step portion 41 may be formed in a ring shape on the side wall of the case 40 along the circumferential direction of the case 40.
  • the sealing body 50 can be supported on the opening side surface of the stepped portion 41.
  • the sealing body 50 seals the opening of the case 40.
  • An insulating gasket 81 is disposed between the sealing body 50 and the case 40, thereby ensuring the airtightness of the case 40.
  • the sealing body 50 includes a filter 51 , a lower valve body 52 , an insulating member 53 , an upper valve body 54 , and a cap 55 . In the sealing body 50, these members are laminated in this order.
  • the sealing body 50 is attached to the opening of the case 40 such that the cap 55 is located on the outside of the case 40 and the filter 51 is located on the inside of the case 40.
  • Each of the above-mentioned members constituting the sealing body 50 has, for example, a disk shape or a ring shape.
  • Each member except the insulating member 53 is electrically connected to each other.
  • the positive electrode tab 61 is attached to the first uncoated portion 24 (described later) of the positive electrode plate 21 and electrically connects the positive electrode plate 21 and the sealing body 50. Specifically, the positive electrode tab 61 has one end connected to the first uncoated portion 24 and the other end connected to the cap 55 of the sealing body 50 . The positive electrode tab 61 passes through a through hole formed in the first insulating plate 71. Therefore, the cap 55 of the sealing body 50 functions as an external positive terminal. Only one positive electrode tab 61 may be provided, or a plurality of positive electrode tabs 61 may be provided. The positive electrode tab 61 is an example of a first electrode tab.
  • the negative electrode tab 62 is attached to the negative electrode plate 29 and electrically connects the negative electrode plate 29 and the case 40. Specifically, the negative electrode tab 62 has one end connected to the negative electrode plate 29 and the other end connected to the inner bottom surface of the case 40 . Therefore, case 40 functions as an external negative terminal. Only one negative electrode tab 62 may be provided, or a plurality of negative electrode tabs 62 may be provided.
  • the positive electrode plate 21 includes a long sheet-like current collector 22 having a first main surface 23 and a second main surface 25, and a first active material layer provided on the first main surface 23. 27, and a second active material layer 28 provided on the second main surface.
  • the current collector 22 is made of, for example, aluminum foil or aluminum alloy foil.
  • the longitudinal direction of the current collector 22 is the left-right direction in FIG. 2(a), and the width direction of the current collector 22 is the vertical direction in FIG. 2(a).
  • the longitudinal direction of the current collector 22 coincides with the winding direction of the electrode body 20, and the width direction of the current collector 22 coincides with the axial direction of the electrode body 20.
  • the first active material layer 27 includes, for example, a lithium-containing transition metal oxide, a conductive agent, a binder, and the like.
  • the second active material layer 28 has, for example, the same composition as the first active material layer 27.
  • the first main surface 23 of the current collector 22 has a first uncoated portion 24 where the first active material layer 27 is not provided at one end in the width direction of the current collector 22 (the upper end in FIG. 2(a)). has. Only one first uncoated portion 24 may be provided, or a plurality of first uncoated portions 24 may be provided.
  • the first uncoated portion 24 includes a first longitudinal edge 24a that coincides with a part of the outer edge of the current collector 22, a pair of first widthwise edges 24b extending along the width direction from both ends of the first longitudinal edge 24a, and and a first connecting edge 24c connecting the ends of the first connecting edge 24c. More than half of the first connection edge 24c extends obliquely to the longitudinal direction of the current collector 22.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the first connection edge 24c with respect to the longitudinal direction is 0.5° or more and 35° or less.
  • the end of one first width direction edge 24b and the end of the other first width direction edge 24b are arranged to be shifted from each other in the width direction of the current collector 22.
  • the maximum dimension of the first uncoated portion 24 in the width direction is L1 [mm]
  • the distance between the end of one first width direction edge 24b and the end of the other first width direction edge in the width direction is L1 [mm].
  • the second main surface 25 of the current collector 22 has a second uncoated part 26 which is arranged on the back side of the first uncoated part 24 and in which the second active material layer 28 is not provided.
  • the second uncoated parts 26 may be provided in the same number as the first uncoated parts 24.
  • the second uncoated portion 26 includes a second longitudinal edge 26a that coincides with a part of the outer edge of the current collector 22, a pair of second widthwise edges 26b extending along the width direction from both ends of the second longitudinal edge 26a, and and a second connecting edge 26c connecting the ends of the connecting edge 26c. More than half of the second connection edge 26c extends obliquely to the longitudinal direction of the current collector 22.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the second connection edge 26c with respect to the longitudinal direction is 0.5° or more and 35° or less.
  • One end of the second width direction edge 26b and the other end of the second width direction edge 26b are arranged to be shifted from each other in the width direction of the current collector 22.
  • the maximum dimension of the second uncoated portion 26 in the width direction is L2 [mm]
  • the distance between the end of one second width direction edge 26b and the end of the other second width direction edge in the width direction is L2 [mm].
  • the direction of inclination of the first connection edge 24c and the direction of inclination of the second connection edge 26c are opposite to each other.
  • the first connecting edge 24c and the second connecting edge 26c intersect with each other when viewed from the normal direction of the first main surface 23.
  • Embodiment 2 of the present disclosure will be described.
  • the power storage device 10 of this embodiment differs from the first embodiment described above in the configuration of the positive electrode plate 21.
  • differences from the first embodiment described above will be mainly explained.
  • the inclination direction of the first connection edge 24c and the inclination direction of the second connection edge 26c are the same direction.
  • the first connecting edge 24c and the second connecting edge 26c overlap each other when viewed from the normal direction of the first main surface 23, but the invention is not limited to this.
  • the electrode plate for a power storage device according to technique 1 wherein more than half of the second connection edge extends diagonally with respect to the longitudinal direction.
  • the electrode plate for a power storage device according to technique 2 wherein the direction of inclination of the first connection edge and the direction of inclination of the second connection edge are opposite to each other.
  • the electrode plate for a power storage device according to technique 2 wherein the direction of inclination of the first connection edge and the direction of inclination of the second connection edge are in the same direction.
  • the first electrode plate is an electrode plate for a power storage device according to any one of techniques 1 to 6,
  • the power storage device further includes a first electrode tab attached to the first uncoated portion and electrically connecting the first electrode plate and the sealing body.
  • the present disclosure can be utilized for an electrode plate for a power storage device and a power storage device.
  • Electrode body 21 Positive electrode plate (first electrode plate) 22: Current collector 23: First principal surface 24: First uncoated portion 24a: First longitudinal edge 24b: First widthwise edge 24c: First connection edge 25: Second principal surface 26: Second uncoated portion Coated portion 26a: Second longitudinal edge 26b: Second widthwise edge 26c: Second connection edge 27: First active material layer 28: Second active material layer 29: Negative electrode plate (second electrode plate) 31: Separator 40: Case 41: Step portion 50: Sealing body 51: Filter 52: Lower valve body 53: Insulating member 54: Upper valve body 55: Cap 61: Positive electrode tab (first electrode tab) 62: Negative electrode tab 71: First insulating plate 72: Second insulating plate 81: Gasket D1: Dimensional difference between a pair of first widthwise edges D2: Dimensional difference between a pair of second widthwise edges L1: First uncoated Maximum dimension L2 of the part: Maximum dimension ⁇ 1 of the second uncoated part: Inclination angle ⁇ 2 of the

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Abstract

開示される蓄電装置用電極板21は、第1主面23および第2主面25を有する長尺シート状の集電体22と、第1主面23に設けられた第1活物質層27と、を備える。第1主面23は、集電体22の幅方向の一端部において第1活物質層27が設けられない少なくとも1つの第1未塗工部24を有する。第1未塗工部24は、集電体22の外縁の一部と一致する第1長手方向縁24aと、第1長手方向縁24aの両端から幅方向に沿って延びる一対の第1幅方向縁24bと、一対の第1幅方向縁24bの端部を接続する第1接続縁24cと、を含む。第1接続縁24cの半分以上は、集電体22の長手方向に対して斜めに延びている。それにより、未塗工部におけるシワ発生を抑制することができる。

Description

蓄電装置用電極板および蓄電装置
 本開示は、蓄電装置用電極板および蓄電装置に関する。
 従来、二次電池などの蓄電装置に用いられる蓄電装置用電極板が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1の蓄電装置用電極板は、略矩形の集電体と、集電体の少なくとも一方の表面上に設けられる活物質層とを備え、当該表面は、活物質層が設けられない未塗工部(無地部)を集電体の長さ方向の一部領域における幅方向の一端部に有する。未塗工部は、集電体の外縁の一部に一致する外側縁と、外側縁の両端部に接続する2本の幅方向延在縁と、2本の幅方向延在縁に接続する内側縁とを含む。
特開2018-206465号公報
 特許文献1の図3などに示されるように、未塗工部の内側縁には活物質層が隣接している。集電体の長さ方向に沿って活物質層を圧縮する工程では、未塗工部とこれに隣接する活物質層との間で伸び率に差が生じ、未塗工部にシワが生じるおそれがある。未塗工部にシワが生じると、未塗工部に対して電極タブを適切に取り付けるのが難しくなる。このような状況において、本開示は、未塗工部におけるシワ発生を抑制することを目的の1つとする。
 本開示に係る一局面は、蓄電装置用電極板に関する。当該蓄電装置用電極板は、第1主面および第2主面を有する長尺シート状の集電体と、前記第1主面に設けられた第1活物質層と、を備え、前記第1主面は、前記集電体の幅方向の一端部において前記第1活物質層が設けられない少なくとも1つの第1未塗工部を有し、前記第1未塗工部は、前記集電体の外縁の一部と一致する第1長手方向縁と、前記第1長手方向縁の両端から前記幅方向に沿って延びる一対の第1幅方向縁と、前記一対の第1幅方向縁の端部を接続する第1接続縁と、を含み、前記第1接続縁の半分以上は、前記集電体の長手方向に対して斜めに延びている。
 本開示に係る別の一局面は、蓄電装置に関する。当該蓄電装置は、第1電極板および第2電極板を、セパレータを介して巻回してなる電極体と、前記電極体を収容しかつ一端に開口を有する有底筒状のケースと、前記ケースの前記開口を封口する封口体と、を備え、前記第1電極板は、上述の蓄電装置用電極板であり、前記第1未塗工部に取り付けられ、前記第1電極板と前記封口体とを電気的に接続する第1電極タブをさらに備える。
 本開示によれば、未塗工部におけるシワ発生を抑制することができる。
 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の蓄電装置を概略的に示す縦断面図である。 実施形態1の正極板における未塗工部の周辺を示す図であって、(a)は正面図であり、(b)はIIB-IIB線における断面図であり、(c)はIIC-IIC線における断面図であり、(d)はIID-IID線における断面図である。 実施形態2の正極板における未塗工部の周辺を示す図であって、(a)は正面図であり、(b)はIIIB-IIIB線における断面図であり、(c)はIIIC-IIIC線における断面図であり、(d)はIIID-IIID線における断面図である。
 本開示に係る蓄電装置用電極板および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。
 (蓄電装置用電極板)
 本開示に係る蓄電装置用電極板は、蓄電装置の正極板または負極板として用いられ得る。本開示に係る蓄電装置用電極板は、集電体と、第1活物質層とを備える。蓄電装置の種類は、特に限定されないが、以下では主にリチウムイオン二次電池の場合を例にして説明する。
 集電体は、長尺シート状に形成されていて、第1主面および第2主面を有する。リチウムイオン二次電池の正極集電体として用いられる場合、集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔で構成されてもよい。リチウムイオン二次電池の負極集電体として用いられる場合、集電体は、銅箔または銅合金箔で構成されてもよい。
 第1活物質層は、第1主面に設けられる。リチウムイオン二次電池の正極活物質層である場合、第1活物質層は、例えば、正極活物質(例えば、リチウム含有遷移金属酸化物)、導電剤、および結着剤などを含んでもよい。リチウムイオン二次電池の負極活物質層である場合、第1活物質層は、例えば、負極活物質(炭素質材料、ケイ素含有材料など)、導電剤、および結着剤などを含んでもよい。
 集電体の第1主面は、少なくとも1つの第1未塗工部を有する。第1未塗工部は、第1活物質層が設けられない領域であって、集電体の幅方向の一端部に配置される。第1未塗工部は、集電体の第1主面が露出する領域であるとも言える。第1未塗工部は、ペースト状の活物質スラリーを第1主面に対して間欠的に塗布することで形成されてもよい。
 第1未塗工部は、第1長手方向縁と、一対の第1幅方向縁と、第1接続縁とを含む。第1長手方向縁は、集電体の外縁(集電体の長手方向に延びる外縁)の一部と一致する。一対の第1幅方向縁は、第1長手方向縁の両端から集電体の幅方向に沿って延びる。一対の第1幅方向縁は、互いに長さが異なってもよい。第1接続縁は、一対の第1幅方向縁の端部を接続する。第1接続縁は、直線状に延びていてもよいし、非直線状(例えば、アーチ状または湾曲状)に延びていてもよい。
 第1接続縁の半分以上(あるいは、50%以上)は、集電体の長手方向に対して斜めに延びている。ここで、第1活物質層を形成する過程には、これを集電体の長手方向に沿って圧縮する工程(例えば、圧延ロールが用いられ得る。)が含まれる。第1接続縁の大部分が仮に集電体の長手方向に沿って延びていると、この圧縮工程において、第1未塗工部と第1活物質層との間の伸び率の差に起因する歪みが蓄積され、結果として第1未塗工部にシワが生じるおそれがある。これに対し、本開示の第1接続縁はその半分以上が集電体の長手方向に対して斜めに延びているので、当該伸び率の差に起因する歪みが分散され、結果として第1未塗工部にシワが生じにくくなる。なお、第1接続縁は、その60%以上、70%以上、80%以上、または90%以上が集電体の長手方向に対して斜めに延びていてもよい。
 蓄電装置用電極板は、第2主面に設けられた第2活物質層をさらに備えてもよい。第2主面は、第1未塗工部の裏側に配置されかつ第2活物質層が設けられない少なくとも1つの第2未塗工部を有してもよい。第2未塗工部は、集電体の外縁の一部と一致する第2長手方向縁と、第2長手方向縁の両端から幅方向に沿って延びる一対の第2幅方向縁と、一対の第2幅方向縁の端部を接続する第2接続縁と、を有してもよい。第2接続縁の半分以上は、長手方向に対して斜めに延びていてもよい。第2活物質層の組成は、第1活物質層の組成と同じであってもよいし異なってもよい。一対の第2幅方向縁は、互いに長さが異なってもよい。第2接続縁は、直線状に延びていてもよいし、非直線状(例えば、アーチ状または湾曲状)に延びていてもよい。この構成においても、第1未塗工部の場合と同様に、第2未塗工部におけるシワ発生を抑制することができる。
 第1接続縁の傾斜方向と、第2接続縁の傾斜方向とは、互いに反対向きであってもよい。本明細書において、両接続縁の傾斜方向は、それぞれ集電体の第1主面側から見た場合の傾斜方向をいう。第1接続縁と第2接続縁とは、第1主面の法線方向から見て、互いに交差していてもよい。このような第1接続縁および第2接続縁は、第1活物質層の活物質スラリーの塗布方向と、第2活物質層の活物質スラリーの塗布方向とを互いに逆向きにすることで形成され得る。この構成によると、各活物質層の圧縮工程において、第1未塗工部における歪みと第2未塗工部における歪みとが重畳的に蓄積されないため、各未塗工部におけるシワ発生をより一層抑制することができる。
 第1接続縁の傾斜方向と、第2接続縁の傾斜方向とは、互いに同じ向きであってもよい。第1接続縁と第2接続縁とは、第1主面の法線方向から見て、互いに少なくとも一部が重なっていてもよいし、全体がずれていてもよい。このような第1接続縁および第2接続縁は、第1活物質層の活物質スラリーと第2活物質層の活物質スラリーとを同時に塗布することで形成することができる。よって、この構成では、本開示に係る蓄電装置用電極板を効率良く製造することが可能となる。
 一方の第1幅方向縁の端部と、他方の第1幅方向縁の端部とは、集電体の幅方向において互いにずれて配置されてもよい。集電体の幅方向における第1未塗工部の最大寸法をL1[mm]とし、かつ集電体の幅方向における一方の第1幅方向縁の端部と他方の第1幅方向縁の端部との間の距離をD1[mm]として、0.025≦D1/L1≦0.17が成り立ってもよい。0.025≦D1/L1が成り立つことで、第1未塗工部におけるシワ発生を効果的に抑制することができる。D1/L1≦0.17が成り立つことで、蓄電装置用電極板の容量発現機能を高く維持することができる。
 集電体の長手方向に対する第1接続縁の傾斜角度は、0.5°以上、35°以下であってもよい。本明細書において、第1接続縁(あるいは、第2接続縁)の傾斜角度とは、一対の第1幅方向縁と第1接続縁との間の一対の接続部位を結ぶ直線と、集電体の長手方向に延びる直線とがなす角度(鋭角)のことをいう。当該傾斜角度が0.5°以上であることで、第1未塗工部におけるシワ発生を効果的に抑制することができる。当該傾斜角度が35°以下であることで、蓄電装置用電極板の容量発現機能を高く維持することができる。
 集電体の長手方向に対する第2接続縁の傾斜角度は、0.5°以上、35°以下であってもよい。当該傾斜角度が0.5°以上であることで、第2未塗工部におけるシワ発生を効果的に抑制することができる。当該傾斜角度が35°以下であることで、蓄電装置用電極板の容量発現機能を高く維持することができる。
 集電体の長手方向に対する第1接続縁の傾斜角度と、集電体の長手方向に対する第2接続縁の傾斜角度とは、互いに同じであってもよいし異なってもよい。
 (蓄電装置)
 本開示に係る蓄電装置は、電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。電池は、リチウム一次電池などの一次電池であってもよいし、アルカリ蓄電池(ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など)、リチウムイオン二次電池、リチウム金属二次電池、全固体電池などの非水電解質二次電池であってもよい。本開示に係る蓄電装置は、電極体と、ケースと、封口体と、第1電極タブとを備える。
 電極体は、第1電極板および第2電極板を、セパレータを介して巻回してなる。電極体の外形は、例えば、円柱状または角柱状であってもよい。第1電極板および第2電極板の一方は正極板であり、第1電極板および第2電極板の他方は負極板である。第1電極板は、本開示に係る蓄電装置用電極板である。セパレータは、イオン透過性および絶縁性を有する多孔性シートで構成されてもよい。多孔性シートとしては、例えば、微多孔を有する薄膜、織布、不織布などが挙げられる。
 ケースは、一端に開口を有する有底筒状に形成され、電極体を収容する。ケースは、例えば、有底円筒状または有底角筒状であってもよい。ケースは、導電体(例えば、金属)で構成され得る。ケースは、電極体の第2電極板と電気的に接続されてもよい。この場合、ケースは、蓄電装置の一方の外部端子として機能する。
 封口体は、ケースの開口を封口する。封口体の少なくとも一部は、導電体(例えば、金属)で構成される。封口体の外形は、例えば、円板状または角板状であってもよい。封口体は、ケースの内圧が所定値を超えた場合に作動する防爆機構を有してもよい。
 第1電極タブは、第1電極板の第1未塗工部に取り付けられる。第1電極タブは、導電体(例えば、金属)で構成され得る。第1電極タブは、第1電極板と封口体とを電気的に接続する。これにより、封口体は、蓄電装置の他方の外部端子として機能する。1つの第1電極板は、第1未塗工部を2つ以上有してもよく、3つ以上有してもよい。第1電極タブの数は、第1未塗工部と同数とすることができる。すなわち、第1電極板はマルチタブタイプの電極板であってもよい。
 以上のように、本開示によれば、第1接続縁の半分以上が集電体の長手方向(第1活物質層の圧縮方向)に対して斜めに延びているので、第1未塗工部におけるシワ発生を抑制することができる。
 以下では、本開示に係る蓄電装置用電極板および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用電極板および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用電極板および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用電極板および蓄電装置の構成要素のうち、本開示に係る蓄電装置用電極板および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として構成されるが、これに限られるものではない。蓄電装置10は、図1に示すように、電極体20と、ケース40と、封口体50と、正極タブ61と、負極タブ62とを備える。
 電極体20は、正極板21、負極板29、およびセパレータ31を有する。正極板21、負極板29、およびセパレータ31は、いずれも長尺シート状(あるいは、帯状)である。長尺シート状の正極板21および負極板29の幅方向が巻回軸と平行になるように、正極板21および負極板29は、両者の間にセパレータ31が介在された状態で渦巻状に巻回されている。電極体20の軸方向の両側には、第1絶縁板71および第2絶縁板72がそれぞれ配置される。正極板21は、第1電極板の一例であり、負極板29は、第2電極板の一例である。正極板21の構成について、詳しくは後述する。
 ケース40は、一端(図1における上端)に開口を有する有底円筒状に構成される。ケース40は、電極体20および電解質(図示せず)を収容する。ケース40は、ケース40の側壁を部分的に外側からプレスして形成された段部41を有する。段部41は、ケース40の側壁に、ケース40の周方向に沿って環状に形成されてもよい。この場合、段部41の開口側の面で封口体50が支持され得る。
 封口体50は、ケース40の開口を封口する。封口体50とケース40との間には、絶縁性のガスケット81が配置されており、それによりケース40の密閉性が確保される。封口体50は、フィルタ51、下弁体52、絶縁部材53、上弁体54、およびキャップ55を有する。封口体50では、これらの部材がこの順序で積層されている。封口体50は、キャップ55がケース40の外側に位置し、かつフィルタ51がケース40の内側に位置するように、ケース40の開口に装着される。封口体50を構成する上記の各部材は、例えば、円板形状またはリング形状である。絶縁部材53を除く各部材は、互いに電気的に接続されている。
 正極タブ61は、正極板21の第1未塗工部24(後述)に取り付けられ、正極板21と封口体50とを電気的に接続する。具体的に、正極タブ61は、その一端部が第1未塗工部24に接続されると共に、その他端部が封口体50のキャップ55に接続される。正極タブ61は、第1絶縁板71に形成された貫通孔を通っている。よって、封口体50のキャップ55は、外部正極端子として機能する。正極タブ61は、1つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。正極タブ61は、第1電極タブの一例である。
 負極タブ62は、負極板29に取り付けられ、負極板29とケース40とを電気的に接続する。具体的に、負極タブ62は、その一端部が負極板29に接続されると共に、その他端部がケース40の内底面に接続される。よって、ケース40は、外部負極端子として機能する。負極タブ62は、1つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。
 次に、図2を参照して、正極板21の構成について詳しく説明する。
 図2に示すように、正極板21は、第1主面23および第2主面25を有する長尺シート状の集電体22と、第1主面23に設けられた第1活物質層27と、第2主面に設けられた第2活物質層28とを備える。
 集電体22は、例えば、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔で構成される。集電体22の長手方向は、図2(a)における左右方向であり、集電体22の幅方向は、図2(a)における上下方向である。集電体22の長手方向は、電極体20の巻回方向と一致し、集電体22の幅方向は、電極体20の軸方向と一致する。
 第1活物質層27は、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物、導電剤、および結着剤などを含む。第2活物質層28は、例えば、第1活物質層27と同じ組成を有する。
 集電体22の第1主面23は、集電体22の幅方向の一端部(図2(a)における上端部)において第1活物質層27が設けられない第1未塗工部24を有する。第1未塗工部24は、1つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。第1未塗工部24は、集電体22の外縁の一部と一致する第1長手方向縁24aと、これの両端から幅方向に沿って延びる一対の第1幅方向縁24bと、これらの端部を接続する第1接続縁24cとを含む。第1接続縁24cの半分以上は、集電体22の長手方向に対して斜めに延びている。第1接続縁24cの当該長手方向に対する傾斜角度θ1は、0.5°以上、35°以下である。
 一方の第1幅方向縁24bの端部と、他方の第1幅方向縁24bの端部とは、集電体22の幅方向において互いにずれて配置される。第1未塗工部24の当該幅方向における最大寸法をL1[mm]とし、かつ当該幅方向における一方の第1幅方向縁24bの端部と他方の第1幅方向縁の端部との間の距離をD1[mm]として、0.025≦D1/L1≦0.17が成り立つ。
 集電体22の第2主面25は、第1未塗工部24の裏側に配置されかつ第2活物質層28が設けられない第2未塗工部26を有する。第2未塗工部26は、第1未塗工部24と同じ数だけ設けられてもよい。第2未塗工部26は、集電体22の外縁の一部と一致する第2長手方向縁26aと、これの両端から幅方向に沿って延びる一対の第2幅方向縁26bと、これらの端部を接続する第2接続縁26cとを含む。第2接続縁26cの半分以上は、集電体22の長手方向に対して斜めに延びている。第2接続縁26cの当該長手方向に対する傾斜角度θ2は、0.5°以上、35°以下である。
 一方の第2幅方向縁26bの端部と、他方の第2幅方向縁26bの端部とは、集電体22の幅方向において互いにずれて配置される。第2未塗工部26の当該幅方向における最大寸法をL2[mm]とし、かつ当該幅方向における一方の第2幅方向縁26bの端部と他方の第2幅方向縁の端部との間の距離をD2[mm]として、0.04≦D2/L2≦0.25が成り立つ。
 本実施形態では、第1接続縁24cの傾斜方向と、第2接続縁26cの傾斜方向とは、互いに反対向きである。第1接続縁24cと第2接続縁26cとは、第1主面23の法線方向から見て、互いに交差している。
 《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、正極板21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3に示すように、本実施形態では、第1接続縁24cの傾斜方向と、第2接続縁26cの傾斜方向とは、互いに同じ向きである。第1接続縁24cと第2接続縁26cとは、第1主面23の法線方向から見て、互いに重なっているが、これに限られるものではない。
 《付記》
 以上の実施形態の記載により、下記の技術が開示される。
 (技術1)
 第1主面および第2主面を有する長尺シート状の集電体と、
 前記第1主面に設けられた第1活物質層と、
を備え、
 前記第1主面は、前記集電体の幅方向の一端部において前記第1活物質層が設けられない少なくとも1つの第1未塗工部を有し、
 前記第1未塗工部は、前記集電体の外縁の一部と一致する第1長手方向縁と、前記第1長手方向縁の両端から前記幅方向に沿って延びる一対の第1幅方向縁と、前記一対の第1幅方向縁の端部を接続する第1接続縁と、を含み、
 前記第1接続縁の半分以上は、前記集電体の長手方向に対して斜めに延びている、蓄電装置用電極板。
 (技術2)
 前記第2主面に設けられた第2活物質層をさらに備え、
 前記第2主面は、前記第1未塗工部の裏側に配置されかつ前記第2活物質層が設けられない少なくとも1つの第2未塗工部を有し、
 前記第2未塗工部は、前記集電体の外縁の一部と一致する第2長手方向縁と、前記第2長手方向縁の両端から前記幅方向に沿って延びる一対の第2幅方向縁と、前記一対の第2幅方向縁の端部を接続する第2接続縁と、を含み、
 前記第2接続縁の半分以上は、前記長手方向に対して斜めに延びている、技術1に記載の蓄電装置用電極板。
 (技術3)
 前記第1接続縁の傾斜方向と、前記第2接続縁の傾斜方向とは、互いに反対向きである、技術2に記載の蓄電装置用電極板。
 (技術4)
 前記第1接続縁の傾斜方向と、前記第2接続縁の傾斜方向とは、互いに同じ向きである、技術2に記載の蓄電装置用電極板。
 (技術5)
 一方の前記第1幅方向縁の端部と、他方の前記第1幅方向縁の端部とは、前記幅方向において互いにずれて配置され、
 前記第1未塗工部の前記幅方向における最大寸法をL1[mm]とし、かつ前記幅方向における前記一方の第1幅方向縁の端部と前記他方の第1幅方向縁の端部との間の距離をD1[mm]として、0.025≦D1/L1≦0.17が成り立つ、技術1~4のいずれか1つに記載の蓄電装置用電極板。
 (技術6)
 前記第1接続縁の前記長手方向に対する傾斜角度は、0.5°以上、35°以下である、技術1~5のいずれか1つに記載の蓄電装置用電極板。
 (技術7)
 第1電極板および第2電極板を、セパレータを介して巻回してなる電極体と、
 前記電極体を収容しかつ一端に開口を有する有底筒状のケースと、
 前記ケースの前記開口を封口する封口体と、
を備え、
 前記第1電極板は、技術1~6のいずれか1つに記載の蓄電装置用電極板であり、
 前記第1未塗工部に取り付けられ、前記第1電極板と前記封口体とを電気的に接続する第1電極タブをさらに備える、蓄電装置。
 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、蓄電装置用電極板および蓄電装置に利用できる。
10:蓄電装置
 20:電極体
  21:正極板(第1電極板)
   22:集電体
    23:第1主面
     24:第1未塗工部
      24a:第1長手方向縁
      24b:第1幅方向縁
      24c:第1接続縁
    25:第2主面
     26:第2未塗工部
      26a:第2長手方向縁
      26b:第2幅方向縁
      26c:第2接続縁
   27:第1活物質層
   28:第2活物質層
  29:負極板(第2電極板)
  31:セパレータ
 40:ケース
  41:段部
 50:封口体
  51:フィルタ
  52:下弁体
  53:絶縁部材
  54:上弁体
  55:キャップ
 61:正極タブ(第1電極タブ)
 62:負極タブ
 71:第1絶縁板
 72:第2絶縁板
 81:ガスケット
D1:一対の第1幅方向縁の寸法差
D2:一対の第2幅方向縁の寸法差
L1:第1未塗工部の最大寸法
L2:第2未塗工部の最大寸法
θ1:第1接続縁の傾斜角度
θ2:第2接続縁の傾斜角度

Claims (7)

  1.  第1主面および第2主面を有する長尺シート状の集電体と、
     前記第1主面に設けられた第1活物質層と、
    を備え、
     前記第1主面は、前記集電体の幅方向の一端部において前記第1活物質層が設けられない少なくとも1つの第1未塗工部を有し、
     前記第1未塗工部は、前記集電体の外縁の一部と一致する第1長手方向縁と、前記第1長手方向縁の両端から前記幅方向に沿って延びる一対の第1幅方向縁と、前記一対の第1幅方向縁の端部を接続する第1接続縁と、を含み、
     前記第1接続縁の半分以上は、前記集電体の長手方向に対して斜めに延びている、蓄電装置用電極板。
  2.  前記第2主面に設けられた第2活物質層をさらに備え、
     前記第2主面は、前記第1未塗工部の裏側に配置されかつ前記第2活物質層が設けられない少なくとも1つの第2未塗工部を有し、
     前記第2未塗工部は、前記集電体の外縁の一部と一致する第2長手方向縁と、前記第2長手方向縁の両端から前記幅方向に沿って延びる一対の第2幅方向縁と、前記一対の第2幅方向縁の端部を接続する第2接続縁と、を含み、
     前記第2接続縁の半分以上は、前記長手方向に対して斜めに延びている、請求項1に記載の蓄電装置用電極板。
  3.  前記第1接続縁の傾斜方向と、前記第2接続縁の傾斜方向とは、互いに反対向きである、請求項2に記載の蓄電装置用電極板。
  4.  前記第1接続縁の傾斜方向と、前記第2接続縁の傾斜方向とは、互いに同じ向きである、請求項2に記載の蓄電装置用電極板。
  5.  一方の前記第1幅方向縁の端部と、他方の前記第1幅方向縁の端部とは、前記幅方向において互いにずれて配置され、
     前記第1未塗工部の前記幅方向における最大寸法をL1[mm]とし、かつ前記幅方向における前記一方の第1幅方向縁の端部と前記他方の第1幅方向縁の端部との間の距離をD1[mm]として、0.025≦D1/L1≦0.17が成り立つ、請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電装置用電極板。
  6.  前記第1接続縁の前記長手方向に対する傾斜角度は、0.5°以上、35°以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電装置用電極板。
  7.  第1電極板および第2電極板を、セパレータを介して巻回してなる電極体と、
     前記電極体を収容しかつ一端に開口を有する有底筒状のケースと、
     前記ケースの前記開口を封口する封口体と、
    を備え、
     前記第1電極板は、請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電装置用電極板であり、
     前記第1未塗工部に取り付けられ、前記第1電極板と前記封口体とを電気的に接続する第1電極タブをさらに備える、蓄電装置。
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