JP2016085844A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異物によってセパレータが破れることを抑制することができる蓄電装置を提供すること。【解決手段】二次電池10は、正極電極21と負極電極24が、第1のセパレータ27又は第2のセパレータ28を間に挟んだ状態で積層された電極組立体14を備える。電極組立体14に対し積層方向の外側から荷重が加えられている。第2のセパレータ28は、第1のセパレータ27よりも、電極組立体14の積層方向における表層側に配置されている。第2のセパレータ28の伸び率は、第1のセパレータ27の伸び率より大きい。【選択図】図5
Description
本発明は、異なる極性の電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体を備え、電極組立体に対し積層方向の外側から荷重が加えられた蓄電装置に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。例えば、特許文献1に記載の二次電池は電極組立体を備える。この電極組立体は、正極電極と負極電極とを、間にセパレータを介在させた状態で積層して構成されている。
通常、電極組立体の製造は、正極電極と、セパレータと、負極電極とを、積層テーブルに搬送し、それらを積層テーブル上で積層して電極組立体を形成した後、その電極組立体に対し、積層方向の外側から荷重を加えて積層方向に沿った寸法を調整する。
このような電極組立体の製造時、異物が電極組立体内に混入し、正極電極とセパレータとの間や、負極電極とセパレータとの間に異物が入り込む。電極組立体内に異物が混入した状態で荷重が加えられると、異物によってセパレータが破られ、異物を介して正極電極と負極電極が短絡してしまう。
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、異物によってセパレータが破れることを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体を備え、前記電極組立体に対し積層方向の外側から荷重が加えられた蓄電装置であって、前記セパレータは、第1のセパレータと、該第1のセパレータよりも伸び率の大きい第2のセパレータを含み、前記第2のセパレータは、前記第1のセパレータよりも前記電極組立体の積層方向における表層側に配置されていることを要旨とする。
これによれば、電極組立体の製造時等に、電極組立体内に異物が混入すると、異物は、電極と第1のセパレータとの間、又は電極と第2のセパレータとの間に入り込む。そして、異物が入り込んだ状態で、電極組立体の外側から積層方向に荷重が加えられる。
電極組立体内では、異物を挟んで積層方向両側に存在する電極及びセパレータが、それぞれ積層方向外側に向けて突出する状態に撓む。電極及びセパレータには撓むことのできる量に限界がある。そして、異物の位置が、電極組立体の表層に近いほど、異物より表層側に存在する電極及びセパレータの枚数が少なくなり、それら電極及びセパレータの撓み量が相対的に大きくなる。しかし、電極組立体の表層側に、伸び率の大きい第2のセパレータを配置している。このため、第2のセパレータに関しては、異物による撓み量が大きくなっても柔軟に伸び、第2のセパレータが異物によって破れることを抑制できる。
逆に、異物よりも積層方向の中央側ほど、電極及びセパレータの枚数が多くなり、電極及びセパレータの撓み量が相対的に小さくなる。このため、第2のセパレータより伸び率の小さい第1のセパレータであっても異物によって破られることを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータにおける前記積層方向に沿う寸法を厚みとすると、前記第2のセパレータの厚みを前記第1のセパレータの厚みより厚くして、前記第2のセパレータの伸び率を前記第1のセパレータの伸び率より大きくした。
これによれば、セパレータにおいては、厚みが厚くなるほど、破れにくく、伸び代も大きくなり、伸び率が大きくなる。このように、第1のセパレータ及び第2のセパレータの厚みを異ならせるだけで、伸び率を異ならせることができ、しかも、厚み調整によって伸び率の調整も可能になる。したがって、第1のセパレータと第2のセパレータの厚みを異ならせる簡単な方法で、異物によってセパレータが破られることを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記電極組立体に対し前記荷重が加わっていない状態では、前記第1のセパレータの縁に沿う部分の厚みは、該縁に沿う部分より中央に近い部分での厚みより厚くてもよい。
これによれば、電極組立体の周囲から電極組立体内に異物が混入する場合がある。この場合、電極組立体の表層側において、第2のセパレータの縁近くに異物が混入した場合は、第2のセパレータの伸び率が大きいことから、第2のセパレータが破れることは抑制される。
一方、第2のセパレータよりも電極組立体の積層方向中央側では、第1のセパレータの縁近くに異物が混入する。この場合、第1のセパレータの縁に沿う部分は、中央部分より厚みが厚いことから、伸び率が大きくなっている。このため、第1のセパレータの縁付近は、異物に沿って柔軟に伸び、第1のセパレータの縁に沿う部分が異物によって破れることを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの材質を異ならせて前記第2のセパレータの伸び率を前記第1のセパレータの伸び率より大きくしてもよい。
これによれば、第1のセパレータと第2のセパレータの厚みを異ならせることなく伸び率を異ならせることができる。よって、第2のセパレータが第1のセパレータより厚くなることに伴う、電極組立体の積層方向への寸法の増加を無くすことができる。
また、前記蓄電装置は二次電池である。
本発明によれば、異物によってセパレータが破れることを抑制することができる。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
図1に示すように、二次電池10はリチウムイオン二次電池であり、その外郭を構成する金属製のケース11を備えている。ケース11は、一面に開口部12aを備える有底直方体状の容器12と、開口部12aを塞ぐ蓋13とを備えている。容器12は、長方形状の底板12bと、底板12bの対向する一対の短側縁から立設された短側壁12cと、底板12bの対向する一対の長側縁から立設された長側壁12dとを備える。ケース11には、電極組立体14及び電解質としての電解液(図示略)が収容されている。電極組立体14は、容器12の内部空間が直方体形状であることに対応させて、全体として直方体形状である。
図1に示すように、二次電池10はリチウムイオン二次電池であり、その外郭を構成する金属製のケース11を備えている。ケース11は、一面に開口部12aを備える有底直方体状の容器12と、開口部12aを塞ぐ蓋13とを備えている。容器12は、長方形状の底板12bと、底板12bの対向する一対の短側縁から立設された短側壁12cと、底板12bの対向する一対の長側縁から立設された長側壁12dとを備える。ケース11には、電極組立体14及び電解質としての電解液(図示略)が収容されている。電極組立体14は、容器12の内部空間が直方体形状であることに対応させて、全体として直方体形状である。
図2に示すように、電極組立体14は、電極としての、矩形シート状の複数の正極電極21と、電極としての、矩形シート状の複数の負極電極24と、矩形シート状の複数の第1のセパレータ27と、矩形シート状の複数の第2のセパレータ28とを有する。正極電極21と負極電極24は異なる極性の電極である。
正極電極21は、矩形状の正極用金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)22を備える。また、正極電極21は、正極用金属箔22の両面(表面)に設けられた矩形状の正極活物質層23を備える。正極電極21は、正極用金属箔22の一辺22cに沿って正極未塗工部22dを備える。正極未塗工部22dは、正極用金属箔22の露出した部位である。正極電極21は、一辺22cの一部に正極集電タブ31を備える。正極集電タブ31は、正極用金属箔22の一部を突出する状態に形成して設けられている。
負極電極24は、矩形状の負極用金属箔(本実施形態では銅箔)25を備える。また、負極電極24は、負極用金属箔25の両面(表面)に設けられた矩形状の負極活物質層26を備える。負極電極24は、負極用金属箔25の一辺25cに沿って負極未塗工部25dを備える。負極未塗工部25dは、負極用金属箔25の露出した部分である。負極電極24は、一辺25cの一部に負極集電タブ32を備える。負極集電タブ32は、負極用金属箔25の一部を突出する状態に形成して設けられている。
第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は、負極活物質層26の表面及び正極活物質層23の表面の双方を覆うことが可能な矩形シート状である。第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は、電気伝導に係るイオン(リチウムイオン)が通過可能な多孔質膜で形成されている。なお、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は、ポリプロピレン(PP)で製造されている。
図1に示すように、正極電極21と、負極電極24と、第1のセパレータ27と、第2のセパレータ28は、正極集電タブ31が積層方向に沿って列状に配置され、且つ正極集電タブ31と重ならない位置にて負極集電タブ32が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。電極組立体14は、積層方向の両端に偏平面44を備える。また、電極組立体14は、偏平面44を取り囲む四つの面のうち、その一つの面にタブ側端面36を備える。さらに、電極組立体14は底面37を備える。底面37は電極組立体14を挟んでタブ側端面36の反対側に位置している。加えて、電極組立体14は、残りの二つの面に側面38を備える。二つの側面38は、電極組立体14において、底面37に繋がる面のうち偏平面44を除く面である。
タブ側端面36からは、各正極集電タブ31及び各負極集電タブ32が突出している。正極集電タブ31は、電極組立体14における積層方向の一端から他端までの範囲内で集められた(束ねられた)状態で折り曲げられている。各正極集電タブ31が重なっている箇所を溶接することによって各正極集電タブ31が電気的に接続されるとともに、正極集電タブ31に正極導電部材41aが接続されている。正極導電部材41aには、電極組立体14から電気を取り出すための正極端子41bが接続されている。
同様に、各負極集電タブ32が重なっている箇所を溶接することによって各負極集電タブ32が電気的に接続されるとともに、負極集電タブ32に負極導電部材42aが接続されている。負極導電部材42aには、電極組立体14から電気を取り出すための負極端子42bが接続されている。正極端子41b及び負極端子42bは蓋13を貫通してケース11外に突出するとともに、正極端子41b及び負極端子42bは絶縁リング13bによって蓋13から絶縁されている。
電極組立体14には保持テープ45が貼着されている。保持テープ45は、帯状である。各保持テープ45は、長手方向の両端部が電極組立体14の両偏平面44に貼着されている。各保持テープ45は、タブ側端面36、底面37又は側面38の一部を覆っている。保持テープ45は、正極電極21と、負極電極24と、第1のセパレータ27と、第2のセパレータ28とを、相互に位置決めした状態に電極組立体14を保持している。詳細には、保持テープ45は、正極活物質層23の全面が第1のセパレータ27又は第2のセパレータ28を介して負極活物質層26に対向する状態に電極組立体14を保持している。保持テープ45は、電極組立体14に対し、積層方向の外側から荷重を加えて厚み調整された後に、電極組立体14に貼着されている。よって、保持テープ45は、電極組立体14を厚み調整した状態に保持している。
保持テープ45が貼着された電極組立体14では、偏平面44の縁付近が積層方向に拘束された状態で保持されている。よって、正極電極21、負極電極24、第1のセパレータ27、及び第2のセパレータ28は、偏平面44に沿う部分のうち縁に近い部分ほど、積層方向へ撓みにくく、中央に近い部分ほど、積層方向へ撓みやすい。
次に、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28について説明する。なお、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28において、積層方向に沿う寸法を厚みとする。
まず、電極組立体14に対し、積層方向の外側から荷重が加わっていない状態での第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28について説明する。
図2、図3(a)及び図3(b)に示すように、第1のセパレータ27の表面に沿う部分のうち、四つの縁に沿う部分の厚みが最も厚い。第1のセパレータ27の表面に沿う部分のうち、第1のセパレータ27の表面での中心点を含んだ中央部が最も薄い。そして、第1のセパレータ27の厚みは、四つの縁から中央部に向かうに従い徐々に薄くなっている。具体的には、短辺の延びる方向に沿って、第1のセパレータ27の一方の長辺から中央部に向かうに従い厚みが徐々に薄くなり、中央部から他方の長辺に向かうに従い厚みが徐々に厚くなっている。また、長辺の延びる方向に沿って、第2のセパレータ28の一方の短辺から中央部に向かうに従い厚みが徐々に薄くなり、中央部から他方の短辺に向かうに従い厚みが徐々に厚くなっている。
図2、図3(a)及び図3(b)に示すように、第1のセパレータ27の表面に沿う部分のうち、四つの縁に沿う部分の厚みが最も厚い。第1のセパレータ27の表面に沿う部分のうち、第1のセパレータ27の表面での中心点を含んだ中央部が最も薄い。そして、第1のセパレータ27の厚みは、四つの縁から中央部に向かうに従い徐々に薄くなっている。具体的には、短辺の延びる方向に沿って、第1のセパレータ27の一方の長辺から中央部に向かうに従い厚みが徐々に薄くなり、中央部から他方の長辺に向かうに従い厚みが徐々に厚くなっている。また、長辺の延びる方向に沿って、第2のセパレータ28の一方の短辺から中央部に向かうに従い厚みが徐々に薄くなり、中央部から他方の短辺に向かうに従い厚みが徐々に厚くなっている。
第2のセパレータ28は、第1のセパレータ27と同じサイズの矩形状である。第2のセパレータ28は、表面に沿ういずれの部分でも厚みが同じである。第2のセパレータ28の厚みは、第1のセパレータ27の表面に沿ういずれの部分での厚みよりも厚い。ここで、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28において、それらを表面に沿う方向へ引っ張ったとき、引っ張る前の第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28に対する伸び量の比率を伸び率とする。第2のセパレータ28の厚みが、第1のセパレータ27の厚みより厚いことから、第2のセパレータ28の伸び率は、第1のセパレータ27の伸び率より大きい。したがって、第2のセパレータ28は、第1のセパレータ27よりも伸びやすく、撓みやすい。
次に、電極組立体14に対し、積層方向の外側から荷重が加わった状態での第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28について説明する。
図4(a)及び図4(b)に示すように、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は厚み方向に圧縮されている。第1のセパレータ27は、表面に沿った部分の全てが圧縮され、最も厚みの薄い中央部分も圧縮されている。第1のセパレータ27では、四つの縁に沿う部分の厚みが最も厚いが、荷重が加えられることで、圧縮された中央部と同じ厚みにまで圧縮されている。
図4(a)及び図4(b)に示すように、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は厚み方向に圧縮されている。第1のセパレータ27は、表面に沿った部分の全てが圧縮され、最も厚みの薄い中央部分も圧縮されている。第1のセパレータ27では、四つの縁に沿う部分の厚みが最も厚いが、荷重が加えられることで、圧縮された中央部と同じ厚みにまで圧縮されている。
第2のセパレータ28は、荷重が加えられた状態で、表面に沿ういずれの位置でも厚みが同じである。そして、圧縮された第1のセパレータ27と第2のセパレータ28において、第2のセパレータ28の厚みW2は、第1のセパレータ27の厚みW1より厚い。
次に、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28の電極組立体14での配置について説明する。
積層方向において、複数の第2のセパレータ28は、複数の第1のセパレータ27よりも偏平面44(表層)側に配置されている。電極組立体14を積層方向に三等分する位置を等分点14bとする。電極組立体14において、積層方向両端側の等分点14bから一番近い偏平面44までの範囲では、正極電極21と負極電極24の間には、第2のセパレータ28が配置されている。また、電極組立体14において、両方の等分点14bで挟まれた範囲では、正極電極21と負極電極24の間には、第1のセパレータ27が配置されている。したがって、電極組立体14では、伸び率の大きい第2のセパレータ28は、第1のセパレータ27よりも電極組立体14の表層側に配置されている。
積層方向において、複数の第2のセパレータ28は、複数の第1のセパレータ27よりも偏平面44(表層)側に配置されている。電極組立体14を積層方向に三等分する位置を等分点14bとする。電極組立体14において、積層方向両端側の等分点14bから一番近い偏平面44までの範囲では、正極電極21と負極電極24の間には、第2のセパレータ28が配置されている。また、電極組立体14において、両方の等分点14bで挟まれた範囲では、正極電極21と負極電極24の間には、第1のセパレータ27が配置されている。したがって、電極組立体14では、伸び率の大きい第2のセパレータ28は、第1のセパレータ27よりも電極組立体14の表層側に配置されている。
次に、二次電池10の作用を記載する。
図5に示すように、電極組立体14の製造時等に、電極組立体14における偏平面44(表層)近くにおいて、第2のセパレータ28と正極電極21との間に異物50が混入したとする。この場合、電極組立体14内では、異物50よりも積層方向中央側に存在する複数の正極電極21と負極電極24、及び複数の第1のセパレータ27と第2のセパレータ28は、積層方向外側に向けて突出する状態に撓む。
図5に示すように、電極組立体14の製造時等に、電極組立体14における偏平面44(表層)近くにおいて、第2のセパレータ28と正極電極21との間に異物50が混入したとする。この場合、電極組立体14内では、異物50よりも積層方向中央側に存在する複数の正極電極21と負極電極24、及び複数の第1のセパレータ27と第2のセパレータ28は、積層方向外側に向けて突出する状態に撓む。
このとき、異物50よりも表層側では、1枚の負極電極24と1枚の第2のセパレータ28しか存在しない。このため、負極電極24及び第2のセパレータ28の撓み量は、異物50より中央側の各電極21,24及び各セパレータ27,28の撓み量より大きくなる。しかし、第2のセパレータ28は厚みが厚いことから、異物50による撓み量が大きくなっても柔軟に伸びる。このため、第2のセパレータ28が異物50によって破れることが抑制される。
また、電極組立体14の中央付近において、第1のセパレータ27と負極電極24との間に異物50が混入したとする。電極組立体14において、異物50よりも積層方向中央に近いほど、各電極21,24及び各セパレータ27,28の枚数が偏平面44側より多くなり、各電極21,24及び各セパレータ27,28の撓み量が相対的に小さくなる。加えて、第1のセパレータ27の縁に沿う部分近くでは、第1のセパレータ27の中央部分よりも厚みが厚く、伸び率も中央部分より大きくなっている。このため、第2のセパレータ28より伸び率の小さい第1のセパレータ27であっても異物50によって破られることが抑制できる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電極組立体14に、厚みの異なる第1のセパレータ27と第2のセパレータ28を複数用い、第1のセパレータ27よりも厚みの厚い第2のセパレータ28を、第1のセパレータ27よりも表層側に配置した。このため、電極組立体14の表層側に異物50が混入しても、厚みの厚い第2のセパレータ28が異物50に追従して柔軟に伸びる。よって、異物50によって、第2のセパレータ28が破れることを抑制でき、正極電極21と負極電極24が異物50を介して短絡することを抑制できる。
(1)電極組立体14に、厚みの異なる第1のセパレータ27と第2のセパレータ28を複数用い、第1のセパレータ27よりも厚みの厚い第2のセパレータ28を、第1のセパレータ27よりも表層側に配置した。このため、電極組立体14の表層側に異物50が混入しても、厚みの厚い第2のセパレータ28が異物50に追従して柔軟に伸びる。よって、異物50によって、第2のセパレータ28が破れることを抑制でき、正極電極21と負極電極24が異物50を介して短絡することを抑制できる。
また、電極組立体14の積層方向中央付近に異物50が混入した場合は、正極電極21や負極電極24の撓みによって、異物50による電極組立体14の変形を吸収できる。このため、厚みの厚い第2のセパレータ28よりも薄い第1のセパレータ27であっても、第1のセパレータ27が破れることを抑制でき、正極電極21と負極電極24が異物50を介して短絡することを抑制できる。
(2)第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28の厚みを異ならせるだけで、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28の伸び率を異ならせることができ、しかも、厚み調整によって伸び率の調整も可能になる。したがって、第1のセパレータ27と第2のセパレータの厚みを異ならせる簡単な方法で、異物50によってセパレータ27,28が破れることを抑制できる。
(3)異物50としては、各金属箔22,25のエッジに生じたバリ等が挙げられ、異物50は電極組立体14の側面38や底面37に近い縁付近ほど混入しやすい。しかし、第1のセパレータ27は、表面に沿う部分のうち、縁に沿う部分の厚みが最も厚く、伸び率が大きい。また、第2のセパレータ28は、表面に沿う全体の厚みが厚く、伸び率が大きい。このため、電極組立体14の縁近くに異物50が混入しても、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28は、異物50に追従して柔軟に伸びる。よって、異物50によって、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28が破れることを抑制でき、正極電極21と負極電極24が異物50を介して短絡することを抑制できる。
(4)電極組立体14は、保持テープ45によって縁に近い部分が保持され、正極電極21、負極電極24及び各セパレータ27,28は、縁に近い部分ほど積層方向へ撓みにくい。このような電極組立体14であっても、第2のセパレータ28の全体を厚くして伸び率を大きくし、第1のセパレータ27は縁に近い部分を厚くして伸び率を大きくすることで、異物50によって第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28の縁に近い部分が破れることを抑制できる。
(5)電極組立体14に対し、積層方向の外側からの荷重が加わっていない状態では第1のセパレータ27は、表面に沿う部分のうち縁に沿う部分ほど厚みが厚く、中央部分に向かうほど、厚みが薄くなっている。このため、電極組立体14に荷重が加わって第1のセパレータ27が圧縮され表面に沿う部分の厚みが同じになっても、縁に近い部分ほど、伸び率が大きい状態を維持できる。
(6)第2のセパレータ28を、電極組立体14の各偏平面44から等分点14bまでの範囲に配置し、第1のセパレータ27を、二つの等分点14bで挟まれる範囲に配置した。このため、セパレータは2種類だけしか使用していない。よって、電極組立体14の積層方向に沿って、中央から偏平面44に向けて1枚毎にセパレータの厚みを厚くする場合と比べると、使用するセパレータの種類を減らし、電極組立体14の製造コストを抑えることができる。
(7)保持テープ45が貼着された電極組立体14では、正極電極21、負極電極24、第1のセパレータ27、及び第2のセパレータ28は、偏平面44に沿う中央部分ほど撓みやすく、縁に近い部分ほど撓みにくい。しかし、第1のセパレータ27は、中央部分から縁に向けて厚みが徐々に厚くなっている。このため、第1のセパレータ27の表面に沿ういずれの部分に異物50が対峙しても、第1のセパレータ27が破れることが抑制できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図6に示すように、第2のセパレータ28において、表面に沿う部分のうち、縁に沿う部分の厚みを最も厚くし、中央部分に向かうほど、厚みを薄くしてもよい。なお、この場合は、電極組立体14に荷重が加えられた状態では、第2のセパレータ28の厚みは第1のセパレータ27の厚みより厚くなる。
○ 図6に示すように、第2のセパレータ28において、表面に沿う部分のうち、縁に沿う部分の厚みを最も厚くし、中央部分に向かうほど、厚みを薄くしてもよい。なお、この場合は、電極組立体14に荷重が加えられた状態では、第2のセパレータ28の厚みは第1のセパレータ27の厚みより厚くなる。
このように構成した場合、電極組立体14の側面38や底面37に近い位置に異物50が混入しても、第2のセパレータ28の縁に沿う部分は、異物50に追従して伸びやすい。よって、異物50によって、第2のセパレータ28が破れることを抑制でき、正極電極21と負極電極24が異物50を介して短絡することを抑制できる。
○ 第1のセパレータ27は、第2のセパレータ28より厚みが薄ければ、表面に沿う部分の全て厚みが同じであってもよい。
○ 電極組立体14の積層方向における中央に最も近い位置に配置されるセパレータを第1のセパレータ27とし、積層方向に沿って偏平面44に向かうに従い、1枚ずつセパレータの厚みを厚くしていってもよい。この場合、第1のセパレータ27より偏平面44側に配置された全てのセパレータが第2のセパレータとなる。
○ 電極組立体14の積層方向における中央に最も近い位置に配置されるセパレータを第1のセパレータ27とし、積層方向に沿って偏平面44に向かうに従い、1枚ずつセパレータの厚みを厚くしていってもよい。この場合、第1のセパレータ27より偏平面44側に配置された全てのセパレータが第2のセパレータとなる。
○ 正極電極21の正極活物質層23や、負極電極24の負極活物質層26の厚みを、第1のセパレータ27の厚みに合わせて変化させてもよい。第1のセパレータ27の表面に沿って、縁に沿う部分から中央部分に向けて正極活物質層23や負極活物質層26を厚くしていく。
○ 電極組立体14に対し荷重が加わっていない状態では、第1のセパレータ27の厚みは、縁から中央に向けて徐々に薄くなっていなくてもよい。例えば、縁に沿う部分だけが厚く、縁に沿う部分より中央に近い部分での厚みは、縁に沿う部分より薄く、かついずれの位置でも同じ厚みであってもよい。
又は、縁に沿う部分から中央部分に向けて、第1のセパレータ27の厚みが段階的に薄くなっていってもよい。
○ 実施形態では、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28で厚みを異ならせることで伸び率を異ならせたが、伸び率を異ならせる方法は別の方法であってもよい。例えば、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28の材質を変え、第2のセパレータ28の材質を、第1のセパレータ27の材質よりも伸び率の大きいものとしてもよい。
○ 実施形態では、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28で厚みを異ならせることで伸び率を異ならせたが、伸び率を異ならせる方法は別の方法であってもよい。例えば、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28の材質を変え、第2のセパレータ28の材質を、第1のセパレータ27の材質よりも伸び率の大きいものとしてもよい。
例えば、第1のセパレータ27を、伸び率が20〜130%の高密度ポリエチレン(HDPE)で製造し、第2のセパレータ28を、伸び率を130%より大きく設定されたポリプロピレン(PP)で製造してもよい。又は、第1のセパレータ27を、伸び率の低いアラミドで製造し、第2のセパレータ28を、アラミドよりも伸び率が大きくなるようにポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)で製造してもよい。
この場合、伸び率を異ならせることで、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28の厚みを同じにすることができ、第1のセパレータ27及び第2のセパレータ28の積層順序等を考慮する必要がなくなり、電極組立体14の製造が容易になる。
なお、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28で材質を異ならせた場合であっても、第1のセパレータ27と第2のセパレータ28で厚みを異ならせてもよい。
○ 第1のセパレータ27を配置する範囲と、第2のセパレータ28を配置する範囲は適宜変更してもよい。例えば、電極組立体14の積層方向への寸法を四等分し、積層方向両側の四分の一の範囲に第2のセパレータ28を配置し、それらの間に第1のセパレータ27を配置してもよい。
○ 第1のセパレータ27を配置する範囲と、第2のセパレータ28を配置する範囲は適宜変更してもよい。例えば、電極組立体14の積層方向への寸法を四等分し、積層方向両側の四分の一の範囲に第2のセパレータ28を配置し、それらの間に第1のセパレータ27を配置してもよい。
○ 電極組立体14を構成する正極電極21、及び負極電極24の枚数は適宜変更してもよい。
○ 実施形態では、正極電極21は、正極用金属箔22の両面に正極活物質層23を有するとしたが、正極用金属箔22の片面のみに正極活物質層23を有していてもよい。同様に、負極電極24は、負極用金属箔25の両面に負極活物質層26を有するとしたが、負極用金属箔25の片面のみに負極活物質層26を有していてもよい。
○ 実施形態では、正極電極21は、正極用金属箔22の両面に正極活物質層23を有するとしたが、正極用金属箔22の片面のみに正極活物質層23を有していてもよい。同様に、負極電極24は、負極用金属箔25の両面に負極活物質層26を有するとしたが、負極用金属箔25の片面のみに負極活物質層26を有していてもよい。
○ 蓄電装置としてのニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータに対し前記積層方向への荷重が加わった状態では、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは、各セパレータの面に沿う方向に沿って厚みが一定である蓄電装置。
(ロ)前記第1のセパレータの面に沿って中央部分から縁に向かうに従い、前記第1のセパレータの厚みが徐々に厚くなっている蓄電装置。
(ハ)前記電極組立体は、保持テープによって積層方向、及び該積層方向両端の偏平面に沿う方向へのずれが規制されている蓄電装置。
(ハ)前記電極組立体は、保持テープによって積層方向、及び該積層方向両端の偏平面に沿う方向へのずれが規制されている蓄電装置。
10…蓄電装置としての二次電池、14…電極組立体、21…正極電極、24…負極電極、27…第1のセパレータ、28…第2のセパレータ。
Claims (5)
- 異なる極性の電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体を備え、前記電極組立体に対し積層方向の外側から荷重が加えられた蓄電装置であって、
前記セパレータは、第1のセパレータと、該第1のセパレータよりも伸び率の大きい第2のセパレータを含み、
前記第2のセパレータは、前記第1のセパレータよりも前記電極組立体の積層方向における表層側に配置されていることを特徴とする蓄電装置。 - 前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータにおける前記積層方向に沿う寸法を厚みとすると、前記第2のセパレータの厚みを前記第1のセパレータの厚みより厚くして、前記第2のセパレータの伸び率を前記第1のセパレータの伸び率より大きくしている請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記電極組立体に対し前記荷重が加わっていない状態では、前記第1のセパレータの縁に沿う部分の厚みは、該縁に沿う部分より中央に近い部分での厚みより厚い請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの材質を異ならせて前記第2のセパレータの伸び率を前記第1のセパレータの伸び率より大きくしている請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014217259A JP2016085844A (ja) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | 蓄電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014217259A JP2016085844A (ja) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | 蓄電装置 |
Publications (1)
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JP2016085844A true JP2016085844A (ja) | 2016-05-19 |
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JP2014217259A Pending JP2016085844A (ja) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | 蓄電装置 |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113937415A (zh) * | 2020-06-28 | 2022-01-14 | 华为技术有限公司 | 二次电池和终端 |
-
2014
- 2014-10-24 JP JP2014217259A patent/JP2016085844A/ja active Pending
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