JP2017027900A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
近年、リチウムイオン二次電池は、電子機器の電源だけでなく、ハイブリッド車や電気自動車の電源として採用されている。
通常、リチウムイオン二次電池の電池ケースには、発電要素として電極組立体と電解液とが収容されている。電極組立体は、金属箔に正極活物質を塗布した電極としての正極と、金属箔に負極活物質を塗布した電極としての負極と、正極と負極との間に介在される絶縁部材としてのセパレータとを備える。電極組立体には、例えば、巻回型と積層型とがある。
In recent years, lithium ion secondary batteries have been adopted not only as power sources for electronic devices but also as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles.
Usually, a battery case of a lithium ion secondary battery contains an electrode assembly and an electrolytic solution as power generation elements. The electrode assembly includes a positive electrode as an electrode obtained by applying a positive electrode active material to a metal foil, a negative electrode as an electrode obtained by applying a negative electrode active material to a metal foil, and a separator as an insulating member interposed between the positive electrode and the negative electrode With. Examples of the electrode assembly include a wound type and a laminated type.
蓄電装置の従来技術として、特許文献1に開示された組電池が知られている。この組電池は複数の巻回型の単電池が配列されて構成されている。各単電池の容器内には、容器の一対の側壁と電極組立体との間に存在する隙間を塞ぐ間隙充填部材が挿入されており、組電池の放熱性を確保しつつ、組電池を構成する各単電池の配列方向の厚みを均一化している。
As a related art of the power storage device, an assembled battery disclosed in
ところで、特許文献1に開示された組電池の間隙充填部材の製造時には、金属製の異物が生じて間隙充填部材に付着している場合がある。このため、金属製の異物が間隙充填部材に付着されたまま蓄電装置の組み立てが行われると、金属製の異物により間隙充填部材が突き破られる恐れがある。さらには電極と、セパレータと、電池ケースを覆う絶縁シートとが金属製の異物により突き破られる恐れがある。電極とセパレータとが破られてしまうと電極が短絡する恐れがあり、絶縁シートが破られてしまうと電極と電池ケースとが短絡する恐れがある。
By the way, when manufacturing the gap filling member of the assembled battery disclosed in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、蓄電装置の電池ケース内に配置された間隙充填部材に金属製の異物が付着していても金属製の異物による短絡を発生させることのない蓄電装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use a metal foreign object even if a metal foreign object adheres to a gap filling member disposed in a battery case of a power storage device. An object of the present invention is to provide a power storage device that does not cause a short circuit.
上記の課題を解決するために、本発明は、複数のシート状の電極が積層された電極組立体と、前記電極組立体を収容する電池ケースと、を備え、前記電池ケースは、前記電極の積層方向における一対の最外層電極と対向する一対の側面を有する蓄電装置であって、前記最外層電極と前記側面との間に存在する隙間に間隙充填部材が配され、前記間隙充填部材は延伸性を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes an electrode assembly in which a plurality of sheet-like electrodes are stacked, and a battery case that houses the electrode assembly, and the battery case includes the electrode assembly. A power storage device having a pair of side surfaces facing a pair of outermost layer electrodes in the stacking direction, wherein a gap filling member is disposed in a gap existing between the outermost layer electrode and the side surfaces, and the gap filling member is stretched It has the property.
本発明によれば、金属製の異物が間隙充填部材に付着しても、金属製の異物により間隙充填部材が破られずに引き延ばされる。 According to the present invention, even if a metal foreign matter adheres to the gap filling member, the gap filling member is stretched without being broken by the metal foreign matter.
また、上記の蓄電装置において、前記間隙充填部材は、延伸性材料により夫々形成される複数のフィルムを備える複層フィルムであっても良い。上記の構成によれば、金属製の異物により間隙充填部材がさらに破られにくく引き延ばされ易い。 In the above power storage device, the gap filling member may be a multilayer film including a plurality of films each formed of a stretchable material. According to the above configuration, the gap filling member is further hardly broken by the metal foreign matter and is easily extended.
前記複数のフィルムは、ポリエチレンテレフタレートにより形成されるフィルムと、ナイロンにより形成されるフィルムと、ポリプロピレンにより形成されるフィルムとであっても良い。上記の構成によれば、間隙充填部材を安価に実現することができる。 The plurality of films may be a film formed of polyethylene terephthalate, a film formed of nylon, and a film formed of polypropylene. According to the above configuration, the gap filling member can be realized at low cost.
本発明は、蓄電装置の電池ケース内に配置された間隙充填部材に金属製の異物が付着していても金属製の異物による短絡を発生させることのない蓄電装置を提供することができる。 The present invention can provide a power storage device that does not cause a short circuit due to a metal foreign matter even if a metal foreign matter adheres to a gap filling member disposed in the battery case of the power storage device.
以下、本発明の実施形態に係る蓄電装置について図面を参照して説明する。
本実施形態では、蓄電装置としての二次電池について例示し、本実施形態の二次電池は具体的にはリチウムイオン二次電池である。
Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a secondary battery as a power storage device is illustrated, and the secondary battery of the present embodiment is specifically a lithium ion secondary battery.
図1及び図2に示すように、本実施形態の電池10は角型の二次電池である。電池10の電池ケース11には電極組立体20が収容されている。電池ケース11は有底直方体状のケース本体12と、ケース本体12の開口13を閉塞する矩形平板状の蓋体14を有している。ケース本体12及び蓋体14は金属材料(例えば、アルミニウム)により形成されている。本実施形態の電池10は、本発明の蓄電装置である。
As shown in FIG.1 and FIG.2, the
ケース本体12は矩形状の底部19と、底部19から立設する底部19の長手方向に沿った一対の側壁部15、16と、底部19から立設する底部19の短手方向に沿った一対の側壁部17、18とを有する。長手方向に沿った一対の側壁部15、16のケース本体12の内側の面が一対の側面25、26である。側面25は側面26と対向する。ケース本体12の内側の面には、電池ケース11に収容された電極組立体20との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート(図示せず)が貼着されている。また、蓋体14の内側の面には、電池ケース11に収容された電極組立体20との絶縁を図るための絶縁部材としての絶縁シート(図示せず)が貼着されている。蓋体14には一対の通孔47が形成されている。
The case
電極組立体20は、充電及び放電などの電池機能を生じさせる発電要素である。
図3に示すように、電極組立体20は、複数のシート状の正極21と複数のシート状の負極22とが互いに面対向するように交互に積層されて形成されている。電極組立体20の電極の積層方向を電極積層方向Aとする。正極21と負極22の間には、正極21と負極22とを絶縁するセパレータ29が配置されている。セパレータ29は、例えば、多孔質樹脂シートにより形成された絶縁部材である。本実施形態の正極21及び負極22は、本発明の電極である。
The
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、複数の正極21は同一形状を有するように形成されている。正極21は、シート面が矩形状の正極シート30と、正極シート30の縁部に形成される帯状の正極タブ部31を有する。正極シート30は、正極金属箔32と、正極金属箔32の両面に塗工された正極活物質により形成された正極活物質層33を有する。正極活物質は、例えば、リチウム化合物である。正極タブ部31は正極金属箔により形成されており、正極タブ部31には、正極活物質が塗工されていない。なお、本実施形態の正極金属箔32はアルミニウム箔である。
As shown in FIG. 3, the plurality of positive electrodes 21 are formed to have the same shape. The positive electrode 21 includes a
図3に示すように、複数の負極22は同一形状を有するように形成されている。負極22は、シート面が矩形状の負極シート34と、負極シート34の縁部に形成される帯状の負極タブ部35とを有する。負極シート34は、負極金属箔36と、負極金属箔36の両面に塗工された負極活物質により形成された負極活物質層37とを有する。負極活物質は、例えば、炭素化合物である。負極タブ部35は負極金属箔により形成されており、負極タブ部35には、負極活物質が塗工されていない。なお、本実施形態の負極金属箔36は銅箔である。
As shown in FIG. 3, the plurality of
図3に示すように、各正極タブ部31は、電極積層方向Aに沿って列状に配置されている。各負極タブ部35は、正極タブ部31と電極積層方向Aにおいて重ならないように、正極タブ部31と同様に、電極積層方向Aに沿って列状に配置されている。本実施形態において、各正極タブ部31は、互いに同一寸法に形成され、負極タブ部35も、互いに同一寸法に形成されている。図1に示すように、複数の正極21の正極タブ部31は、電極積層方向Aの一端側に集められて正極集電群38を形成し、複数の負極22の負極タブ部35は、正極集電群38と同じ側に集められて負極集電群39を形成する。
As shown in FIG. 3, the positive
図1及び図2に示すように、正極集電群38には正極集電板40が接合され、負極集電群39には負極集電板41が接合されている。正極集電板40には、過電流遮断装置42を介して電気的に接続されている正極端子43が設けられている。また、負極集電板41には、過電流遮断装置44を介して電気的に接続される負極端子45が設けられている。電極組立体20が電池ケース11に収容された状態では、正極端子43と負極端子45は、蓋体14の一対の通孔47から電池ケース11の外部に露出する。正極端子43および負極端子45には、正極端子43および負極端子45を蓋体14から絶縁するための樹脂製の筒状の絶縁リング46がそれぞれ取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a positive
図4に示すように、電極組立体20の厚みを厚みT1とする。電極組立体20には電極積層方向Aにおいて最外層となる一対の電極(以下、「最外層電極」とする)23、24が備えられている。電極組立体20が電池ケース11に収容された状態で、最外層電極23のシート面27は電池ケース11の側面25と対向し、最外層電極24のシート面28は側面26と対向する。
As shown in FIG. 4, the thickness of the
電池ケース11の内部の空間には、電極組立体20が収容されている。電極組立体20の製造時の公差により正極21、負極22及びセパレータ29の厚みにばらつきが生じ、電極組立体20の厚みT1がばらつく。このため、電池ケース11の内部において電極組立体20が占める空間の大きさにばらつきが生じる。基準とする電極組立体20は、電池ケース11に収容されて側面25、26に拘束される。複数の正極21の正極シート30と複数の負極22の負極シート34とが電池ケース11の側面25、26からの荷重を受けることにより、基準とする電極組立体20は電極積層方向Aにおいて側面25、26と互いに接触する状態である。基準とした電極組立体20を基準電極組立体とする。図5(a)に示すように、電池ケース11の内部の空間における基準電極組立体が占める空間を基準空間S1とする。基準空間S1の電極積層方向Aの距離は電池ケース11の短手方向の長さと同じ距離D1である。
An
電極組立体20の厚みT1が比較的小さい場合、電極組立体20を最外層電極23が電池ケース11の側面25に接するように電池ケース11に収容すると、図5(b)に示すように、基準空間S1には、電極組立体20が占める空間と空き空間S2とが存在することとなる。空き空間S2は、電極組立体20の最外層電極24と電池ケース11の側面26との間に存在する隙間である。空き空間S2の電極積層方向Aの距離は距離D2である。
When the thickness T1 of the
本実施形態では、空き空間S2が存在する場合、図4に示すように、空き空間S2には充填フィルム50が配置される。充填フィルム50は、本発明の間隙充填部材である。充填フィルム50は、延伸性を有するものである。本実施形態では、充填フィルム50として、樹脂製のフィルムである複層フィルムを用いる。複層フィルムは、延伸性材料により夫々形成される複数のフィルムを備える。例えば、複層フィルムは、図4に示すポリエチレンテレフタレート(PET)により形成されるフィルム50Aと、延伸ナイロン(ON)により形成されるフィルム50Bと、無延伸ポリプロピレン(CPP)により形成されるフィルム50Cを備え、複層フィルムの厚みは、20〜250μm(マイクロメートル)程度である。
In this embodiment, when empty space S2 exists, as shown in FIG. 4, the filling
図4に示すように、1枚の充填フィルム50は厚みT2である。図1に示すように、充填フィルム50は矩形状のシート面52を有する。充填フィルム50のシート面52の大きさは、最外層電極24のシート面28を覆うことができる大きさであって、電池ケース11に収容されて充填フィルム50を介して間接的に最外層電極24のシート面28全体に均一に荷重を付与することができる大きさとすることが好ましい。
As shown in FIG. 4, one filling
本実施形態では、図4に示すように、空き空間S2に3枚の充填フィルム50が重ねられて配置されている。充填フィルム50の枚数は、空き空間S2の距離D2の大きさに基づき決定される。本実施形態では、厚みT2の充填フィルム50が3枚重ねられ、3枚分の充填フィルム50の厚さを厚みT3(T2×3)とすると、空き空間S2の距離D2は厚みT3とほぼ一致する。厚みT2の充填フィルム50の3枚分の厚みT3が、距離D2より小さくかつ最大となっているように、充填フィルム50の枚数は充填フィルムの厚みT2と空き空間の距離D2により決定される。因みに、空き空間S2の距離D2が大きい場合には、厚みT2の充填フィルム50の使用枚数は増大する。逆に、空き空間S2の距離D2が小さい場合には、厚みT2の充填フィルム50の使用枚数は減少する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the three filling
以下、本実施形態に係る電池10に用いた充填フィルム50の作用について説明する。
空き空間S2に3枚の充填フィルム50が重ねられて配置された電池10を例として説明する。
Hereinafter, the effect | action of the filling
A
電池10の電池ケース11の内部には、厚みT1の電極組立体20と厚みT2の3枚の充填フィルム50が収容されている。電極組立体20は最外層電極23のシート面27が電池ケース11の側面25に接するように配置されており、充填フィルム50は電池ケース11の側面26と電極組立体20の最外層電極24のシート面28とに接するように配置されている。
Inside the
充填フィルム50の製造工程において、充填フィルム50を裁断する際、裁断機の刃の欠片等の金属製の異物が充填フィルム50に付着してしまう場合がある。目視で確認することができない寸法(例えば、長さが500μm[マイクロメートル])程度の金属製の異物が充填フィルム50に付着すると、電池10の組み立ての際に、充填フィルム50のシート面52に金属製の異物が付着したまま電池ケース11の内部に配置されてしまうことがある。
In the manufacturing process of the filling
例えば、図6(a)に示すように、金属製の異物Bが隣り合う充填フィルム50のシート面52の間に存在する場合がある。電池10の組み立てにおいて、電極組立体20が電池ケース11に挿入された後、3枚の充填フィルム50が電池ケース11の空き空間S2に挿入される。充填フィルム50のシート面52に金属製の異物Bが付着している場合、金属製の異物Bは隣り合う充填フィルム50のシート面52の間に挟まれて存在する。3枚の充填フィルム50は、電池ケース11の側面26と電極組立体20の最外層電極24のシート面28とに接するように配置され、電池ケース11の側面26及び電極組立体20の最外層電極24のシート面28から押圧されている。押圧により隣り合う充填フィルム50のシート面52の間に存在する比較的硬度の高い金属製の異物Bが充填フィルム50のシート面52を押すことにより延伸性を有する充填フィルム50は破られずに引き延ばされている。
For example, as shown to Fig.6 (a), the metal foreign material B may exist between the sheet | seat surfaces 52 of the filling
また、例えば、図6(b)に示すように、金属製の異物Bが充填フィルム50と最外層電極24の間に存在する場合がある。電池10の組み立てにおいて、電極組立体20が電池ケース11に挿入された後、3枚の充填フィルム50が電池ケース11の空き空間S2に挿入される。最外層電極24のシート面28に接する充填フィルム50のシート面52に金属製の異物Bが付着している場合、金属製の異物Bは充填フィルム50と最外層電極24との間に挟まれて存在する。3枚の充填フィルム50は、電池ケース11の側面26及び電極組立体20の最外層電極24のシート面28に接するように配置され、電池ケース11の側面26及び電極組立体20の最外層電極24のシート面28から押圧されている。押圧により充填フィルム50と最外層電極24との間に存在する比較的硬度の高い金属製の異物Bが充填フィルム50を押すことにより延伸性を有する充填フィルム50は破られずに引き延ばされている。なお、図中の金属製の異物Bは、説明の便宜上、誇張して図示している。
Further, for example, as shown in FIG. 6B, a metal foreign matter B may exist between the filling
本実施形態に係る電池10は以下の作用効果を奏する。
(1)充填フィルム50は、延伸性を有する複層フィルムである。したがって、充填フィルム50の製造工程において、金属製の異物が充填フィルム50に付着しても、充填フィルム50が金属製の異物により引き延ばされ、充填フィルム50を突き破らない。したがって、金属製の異物によりさらに正極シート30又は負極シート34とセパレータ29とが破られて正極21と負極22とが短絡したり、電池ケース11を覆う絶縁シートとが破られて最外層電極24と電池ケース11とが短絡することを防ぐことができる。
The
(1) The filling
なお、上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の実施形態では、充填フィルム50として複層フィルムを用いたがこの限りでない。充填フィルムは電解液に対する耐溶剤性と延伸性のある部材であれば良く、単層フィルムであっても良い。
The above embodiment shows an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention as described below. Is possible.
In the above embodiment, a multilayer film is used as the filling
○ 上記の実施形態では、空き空間S2に3枚の充填フィルム50が重ねられて配置されたが、空き空間S2の大きさや充填フィルム50の枚数は、特に制限されない。また、充填フィルムの厚みは、フィルムの材料に応じて変更されて良い。
In the above embodiment, the three filling
○ 上記の実施形態では、充填フィルム50として複層フィルムを用い、複層フィルムは、図4に示すように、PETにより形成されるフィルム50AとONにより形成されるフィルム50Bとの間にCPPにより形成されるフィルム50Cを挟んだ層状であるがこの限りでない。複層フィルムは層状であれば良く、ONにより形成されるフィルムとCPPにより形成されるフィルムとの間にPETにより形成されるフィルムを挟んだ層状としても良く、また、PETにより形成されるフィルムとCPPにより形成されるフィルムとの間にONにより形成されるフィルムを挟んだ層状としても良い。
In the above embodiment, a multilayer film is used as the filling
10 電池(蓄電装置としての)
11 電池ケース
20 電極組立体
21 正極(電極としての)
22 負極(電極としての)
23、24 最外層電極
25、26 側面
50 充填フィルム(間隙充填部材としての)
10 Battery (as a power storage device)
11
22 Negative electrode (as electrode)
23, 24
Claims (3)
前記電池ケースは、前記電極の積層方向における一対の最外層電極と対向する一対の側面を有する蓄電装置であって、
前記最外層電極と前記側面との間に存在する隙間に間隙充填部材が配され、
前記間隙充填部材は延伸性を有することを特徴とする蓄電装置。 An electrode assembly in which a plurality of sheet-like electrodes are laminated, and a battery case that houses the electrode assembly,
The battery case is a power storage device having a pair of side surfaces facing a pair of outermost layer electrodes in the stacking direction of the electrodes,
A gap filling member is disposed in a gap existing between the outermost layer electrode and the side surface;
The power storage device, wherein the gap filling member has stretchability.
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