JP2018060670A - Power storage device - Google Patents

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中村　知広
Tomohiro Nakamura
知広 中村
貴之 弘瀬
Takayuki Hirose
貴之 弘瀬
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device capable of securing sealability by a resin member.SOLUTION: A power storage device 10 includes a cylindrical resin case 30 extending in a lamination direction of multiple bipolar electrodes 12, and housing the multiple bipolar electrodes 12. Each of the multiple bipolar electrodes 12 includes a collector 16 having a first surface 16a and a second surface 16b, a positive electrode layer 18 provided on the first surface 16a, and a negative electrode layer 20 provided on the second surface 16b. The collector 16 includes an uncoated part 22 at an outer peripheral side, and a coated part 21 at a center side. A peripheral portion 24 of the uncoated part 22 is embedded into the resin case 30. Between two peripheral portions 24 of two collectors 16 adjacent to each other in the lamination direction, an oxide film 26 provided on at least any one of the first and second surfaces 16a, 16b facing each other is arranged.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、蓄電装置に関する。   The present invention relates to a power storage device.

集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている（特許文献１参照）。このバイポーラ電池では、電解質層を挟んで複数のバイポーラ電極が直列に積層されている。電解質層はセパレータに保持される。セパレータにおける電解質を保持させた部分の外周部には、シール用の樹脂部材が配置されている。このバイポーラ電池では、樹脂部材を集電体に密着させることで、電池層の間のシールが行われている。集電体に樹脂部材を密着させるため、樹脂部材が成型された後に、樹脂部材に圧力または熱がかけられ、シール部が加圧変形または熱融着させられる。   A bipolar battery including a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of a current collector and a negative electrode is formed on the other surface is known (see Patent Document 1). In this bipolar battery, a plurality of bipolar electrodes are stacked in series across an electrolyte layer. The electrolyte layer is held by the separator. A sealing resin member is disposed on the outer peripheral portion of the separator where the electrolyte is held. In this bipolar battery, sealing between battery layers is performed by bringing a resin member into close contact with a current collector. In order to bring the resin member into close contact with the current collector, after the resin member is molded, pressure or heat is applied to the resin member, and the seal portion is pressure-deformed or heat-sealed.

特開２０１１−１５１０１６号公報JP 2011-151016 A

上記バイポーラ電池では、樹脂部材に対する集電体の接合強度が不足し得るため、シール部の強度や気密性を担保することが難しい。   In the bipolar battery, the strength of the seal portion and the airtightness are difficult to ensure because the strength of the current collector to the resin member may be insufficient.

本発明は、樹脂部材によるシール性を確保できる蓄電装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the electrical storage apparatus which can ensure the sealing performance by a resin member.

本発明の一態様に係る蓄電装置は、セパレータを介して積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電装置であって、複数のバイポーラ電極の積層方向に沿って延び、複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部材を備え、複数のバイポーラ電極のそれぞれは、第１の面及び第１の面とは反対側の第２の面を有する集電体と、第１の面に設けられた正極層と、第２の面に設けられた負極層とを有し、集電体は、正極層および負極層が設けられない外周側の未塗工部と、正極層および負極層が設けられた中央側の塗工部とを含み、未塗工部の周縁部は樹脂部材に埋設されており、積層方向に隣り合う２つの集電体の２つの周縁部の間には、互いに対面する第１の面および第２の面の少なくともいずれかに設けられた酸化膜が配置される。   A power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including a plurality of bipolar electrodes stacked via separators, and extends in the stacking direction of the plurality of bipolar electrodes and accommodates the plurality of bipolar electrodes. Each of the plurality of bipolar electrodes includes a current collector having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a positive electrode layer provided on the first surface And a negative electrode layer provided on the second surface, and the current collector is an uncoated part on the outer peripheral side where the positive electrode layer and the negative electrode layer are not provided, and a center provided with the positive electrode layer and the negative electrode layer The peripheral portion of the uncoated portion is embedded in the resin member, and the two peripheral portions of the two current collectors adjacent to each other in the stacking direction face each other. An oxide film provided on at least one of the second surface and the second surface is disposed.

この蓄電装置によれば、集電体の塗工部には正極層および負極層が設けられる。未塗工部の周縁部は、樹脂部材に埋設される。積層方向に隣り合う２つの周縁部の間には、少なくともいずれかの面に設けられた酸化膜が配置される。この酸化膜は、表面に凹凸を有するため、凹部（孔部）に樹脂材料が入り込むことで、樹脂部材に対する集電体の接合強度が高められる。すなわちアンカー効果が得られる。よって、樹脂部材によるシール性が確保される。   According to this power storage device, the positive electrode layer and the negative electrode layer are provided in the coating portion of the current collector. The peripheral part of the uncoated part is embedded in the resin member. Between two peripheral portions adjacent in the stacking direction, an oxide film provided on at least one of the surfaces is disposed. Since this oxide film has irregularities on the surface, the bonding strength of the current collector to the resin member is increased by the resin material entering the recesses (holes). That is, an anchor effect is obtained. Therefore, the sealing performance by the resin member is ensured.

酸化膜は、樹脂部材に埋設された周縁部から塗工部側にはみ出るように設けられてもよい。この場合、酸化膜は、樹脂部材よりも内側にはみ出る。酸化膜は絶縁性である。集電体の周縁部のみならず、樹脂部材の内側にも酸化膜が設けられることにより、隣り合う集電体同士の短絡が確実に防止される。   The oxide film may be provided so as to protrude from the peripheral edge portion embedded in the resin member to the coating portion side. In this case, the oxide film protrudes inside the resin member. The oxide film is insulative. By providing an oxide film not only on the peripheral portion of the current collector but also on the inner side of the resin member, a short circuit between adjacent current collectors can be reliably prevented.

酸化膜は、酸化膜と同じ面に設けられた正極層または負極層の端縁に沿った領域まで設けられてもよい。絶縁性である酸化膜が正極層または負極層の端縁に沿った領域まで設けられると、未塗工部が露出する領域が小さくなる（または無くなる）。これにより、隣り合う集電体同士の短絡がより確実に防止される。   The oxide film may be provided up to a region along the edge of the positive electrode layer or the negative electrode layer provided on the same surface as the oxide film. When the insulating oxide film is provided up to the region along the edge of the positive electrode layer or the negative electrode layer, the region where the uncoated portion is exposed becomes small (or disappears). Thereby, the short circuit of adjacent electrical power collectors is prevented more reliably.

複数のバイポーラ電極において、酸化膜は、第２の面にのみ設けられてもよい。バイポーラ電極においては、第２の面に設けられた負極層は、第１の面に設けられた正極層よりも大きい場合がある。よって、第２の面側の未塗工部は、第１の面側の未塗工部よりも小さくなり得る。そのような第２の面において、酸化膜が負極層の端縁に沿った領域まで設けられると、酸化膜を形成すべき領域を小さくできる。このことは、たとえば、製造上の観点において有利である。   In the plurality of bipolar electrodes, the oxide film may be provided only on the second surface. In the bipolar electrode, the negative electrode layer provided on the second surface may be larger than the positive electrode layer provided on the first surface. Therefore, the uncoated part on the second surface side can be smaller than the uncoated part on the first surface side. In such a second surface, when the oxide film is provided up to the region along the edge of the negative electrode layer, the region where the oxide film is to be formed can be reduced. This is advantageous, for example, from a manufacturing point of view.

酸化膜は、酸化膜と同じ面に設けられた正極層または負極層より薄くてもよい。正極層または負極層より薄い酸化膜は、バイポーラ電極の体格、すなわち積層方向における厚みに影響を与えない。したがって、シール性を確保しつつ、装置全体の大型化を防止できる。   The oxide film may be thinner than the positive electrode layer or the negative electrode layer provided on the same surface as the oxide film. An oxide film thinner than the positive electrode layer or the negative electrode layer does not affect the size of the bipolar electrode, that is, the thickness in the stacking direction. Therefore, it is possible to prevent an increase in the size of the entire apparatus while ensuring sealing performance.

本発明のいくつかの態様によれば、樹脂部材によるシール性が確保される。   According to some embodiments of the present invention, the sealing performance by the resin member is ensured.

本発明の一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the electrical storage apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１中の集電体を示す平面図である。It is a top view which shows the electrical power collector in FIG. 一実施形態におけるシール部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the seal part in one Embodiment. 他の実施形態におけるシール部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the seal | sticker part in other embodiment. 更に他の実施形態におけるシール部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the seal part in other embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

図１に示される蓄電装置１０は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であってもよいし、電気二重層キャパシタであってもよい。蓄電装置１０は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両に搭載され得る。
なお、図１には、ＸＹＺ直交座標系が示されている。 The power storage device 10 shown in FIG. 1 may be a secondary battery such as a nickel hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery, or may be an electric double layer capacitor. The power storage device 10 can be mounted on a vehicle such as a forklift, a hybrid vehicle, or an electric vehicle.
FIG. 1 shows an XYZ orthogonal coordinate system.

図１に示されるように、蓄電装置１０は、複数のバイポーラ電極１２を備える。複数のバイポーラ電極１２は、セパレータ１４を介して直列に積層される。複数のバイポーラ電極１２のそれぞれは、第１の面１６ａ及び第１の面１６ａとは反対側の第２の面１６ｂを有する集電体１６と、第１の面１６ａに設けられた正極層１８と、第２の面１６ｂに設けられた負極層２０とを有している。正極層１８及び負極層２０は、複数のバイポーラ電極１２の積層方向（以下、Ｚ軸方向ともいう）に交差する平面（例えばＸＹ平面）に沿って延在している。   As shown in FIG. 1, the power storage device 10 includes a plurality of bipolar electrodes 12. The plurality of bipolar electrodes 12 are stacked in series via the separator 14. Each of the bipolar electrodes 12 includes a current collector 16 having a first surface 16a and a second surface 16b opposite to the first surface 16a, and a positive electrode layer 18 provided on the first surface 16a. And a negative electrode layer 20 provided on the second surface 16b. The positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20 extend along a plane (for example, an XY plane) that intersects the stacking direction of the plurality of bipolar electrodes 12 (hereinafter also referred to as the Z-axis direction).

セパレータ１４はシート状であってもよいし、袋状であってもよい。セパレータ１４は例えば多孔膜又は不織布である。セパレータ１４は電解液を透過させ得る。セパレータ１４の材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリイミド、アラミド繊維などポリアミド系等が挙げられる。また、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたセパレータ１４が使用されてもよい。電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液が使用され得る。   The separator 14 may be a sheet shape or a bag shape. The separator 14 is a porous film or a nonwoven fabric, for example. The separator 14 can permeate the electrolytic solution. Examples of the material of the separator 14 include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides such as polyimide and aramid fibers, and the like. Moreover, the separator 14 reinforced with the vinylidene fluoride resin compound may be used. As the electrolytic solution, for example, an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution can be used.

集電体１６は、例えば金属箔である。集電体１６は、ニッケル箔であってもよいし、ＳＰＣＣ等の鋼板であってもよい。集電体１６は、ニッケル箔以外の金属箔にニッケルめっきが施された部材であってもよい。集電体１６の厚みは、例えば０．１〜１０００μｍである。正極層１８は、正極活物質を含む。蓄電装置１０がニッケル水素二次電池の場合、正極活物質は、例えば水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２）の粒子である。蓄電装置１０がリチウムイオン二次電池の場合、正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等である。負極層２０は、負極活物質を含む。蓄電装置１０がニッケル水素二次電池の場合、負極活物質は、例えば水素吸蔵合金の粒子である。蓄電装置１０がリチウムイオン二次電池の場合、負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等である。   The current collector 16 is, for example, a metal foil. The current collector 16 may be a nickel foil or a steel plate such as SPCC. The current collector 16 may be a member obtained by performing nickel plating on a metal foil other than the nickel foil. The thickness of the current collector 16 is, for example, 0.1 to 1000 μm. The positive electrode layer 18 includes a positive electrode active material. When the power storage device 10 is a nickel metal hydride secondary battery, the positive electrode active material is, for example, nickel hydroxide (Ni (OH) 2) particles. When the power storage device 10 is a lithium ion secondary battery, the positive electrode active material is, for example, a composite oxide, metallic lithium, sulfur, or the like. The negative electrode layer 20 includes a negative electrode active material. When the power storage device 10 is a nickel metal hydride secondary battery, the negative electrode active material is, for example, particles of a hydrogen storage alloy. When the power storage device 10 is a lithium ion secondary battery, the negative electrode active material is, for example, carbon such as graphite, highly oriented graphite, mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, Examples thereof include metal oxides such as SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5), boron-added carbon, and the like.

Ｚ軸方向において、複数のバイポーラ電極１２及び複数のセパレータ１４は、電極１１２及び電極２１２によって挟まれてもよい。電極１１２及び電極２１２は、Ｚ軸方向において最も外側に位置する電極である。電極１１２は、集電体１１６と、集電体１１６のセパレータ１４側の面に設けられた正極層１８とを備える。電極２１２は、集電体１１６と、集電体１１６のセパレータ１４側の面に設けられた負極層２０とを備える。集電体１１６は、Ｚ軸方向において集電体１６よりも厚いこと以外は集電体１６と同じ構成を備える。   In the Z-axis direction, the plurality of bipolar electrodes 12 and the plurality of separators 14 may be sandwiched between the electrode 112 and the electrode 212. The electrode 112 and the electrode 212 are electrodes located on the outermost side in the Z-axis direction. The electrode 112 includes a current collector 116 and a positive electrode layer 18 provided on the surface of the current collector 116 on the separator 14 side. The electrode 212 includes a current collector 116 and a negative electrode layer 20 provided on the surface of the current collector 116 on the separator 14 side. The current collector 116 has the same configuration as the current collector 16 except that it is thicker than the current collector 16 in the Z-axis direction.

蓄電装置１０は、複数のバイポーラ電極１２を支持する樹脂ケース（樹脂部材）３０を備えてもよい。各バイポーラ電極１２の集電体１６の周縁部２４（図２参照）が樹脂ケース３０内に埋設される。樹脂ケース３０は、電極１１２及び電極２１２を支持してもよい。樹脂ケース３０は、隣接するセル間における絶縁性を確保するための絶縁ケースである。例えば、電極１１２及び電極２１２の集電体１１６の端部が樹脂ケース３０内に埋設される。樹脂ケース３０は、複数のバイポーラ電極１２及び複数のセパレータ１４を収容し得る筒状部材であってもよい。樹脂ケース３０内には電解液が充填される。   The power storage device 10 may include a resin case (resin member) 30 that supports the plurality of bipolar electrodes 12. The peripheral edge 24 (see FIG. 2) of the current collector 16 of each bipolar electrode 12 is embedded in the resin case 30. The resin case 30 may support the electrode 112 and the electrode 212. The resin case 30 is an insulating case for ensuring insulation between adjacent cells. For example, the ends of the current collector 116 of the electrode 112 and the electrode 212 are embedded in the resin case 30. The resin case 30 may be a cylindrical member that can accommodate the plurality of bipolar electrodes 12 and the plurality of separators 14. The resin case 30 is filled with an electrolytic solution.

蓄電装置１０は、正極プレート４０及び負極プレート５０を備えてもよい。正極プレート４０及び負極プレート５０は、Ｚ軸方向において、複数のバイポーラ電極１２及び複数のセパレータ１４を挟持する。正極プレート４０及び負極プレート５０は、電極１１２、電極２１２及び樹脂ケース３０を挟持してもよい。電極１１２は正極プレート４０とセパレータ１４との間に配置される。電極２１２は負極プレート５０とセパレータ１４との間に配置される。正極プレート４０には正極端子４２が接続される。負極プレート５０には負極端子５２が接続される。正極端子４２及び負極端子５２により蓄電装置１０の充放電を行うことができる。   The power storage device 10 may include a positive electrode plate 40 and a negative electrode plate 50. The positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 sandwich the plurality of bipolar electrodes 12 and the plurality of separators 14 in the Z-axis direction. The positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 may sandwich the electrode 112, the electrode 212, and the resin case 30. The electrode 112 is disposed between the positive electrode plate 40 and the separator 14. The electrode 212 is disposed between the negative electrode plate 50 and the separator 14. A positive electrode terminal 42 is connected to the positive electrode plate 40. A negative electrode terminal 52 is connected to the negative electrode plate 50. The positive and negative terminals 42 and 52 can charge and discharge the power storage device 10.

正極プレート４０及び負極プレート５０には、Ｚ軸方向に延びるボルトＢを貫通するための貫通孔が設けられる。貫通孔は、Ｚ軸方向から見て樹脂ケース３０の外側に配置される。ボルトＢは正極プレート４０から負極プレート５０に向かって挿通され得る。ボルトＢの先端にはナットＮが螺合される。これにより、正極プレート４０及び負極プレート５０は、複数のバイポーラ電極１２、複数のセパレータ１４、電極１１２、電極２１２及び樹脂ケース３０を拘束できる。その結果、樹脂ケース３０内は密封され得る。   The positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 are provided with through holes for passing through the bolts B extending in the Z-axis direction. The through hole is disposed outside the resin case 30 when viewed from the Z-axis direction. The bolt B can be inserted from the positive electrode plate 40 toward the negative electrode plate 50. A nut N is screwed to the tip of the bolt B. Thereby, the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 can restrain the plurality of bipolar electrodes 12, the plurality of separators 14, the electrode 112, the electrode 212, and the resin case 30. As a result, the inside of the resin case 30 can be sealed.

集電体１６の周縁部２４が樹脂ケース３０に埋設されることにより、樹脂ケース３０は、集電体１６の周縁部２４に密着し、周縁部２４をシールしている。樹脂ケース３０が周縁部２４をシールすることにより、集電体１６，１６間の空間は密閉されている。集電体１６，１６間の空間に存在するガスおよび電解液は、当該空間の外部に移動できなくなっている。   Since the peripheral portion 24 of the current collector 16 is embedded in the resin case 30, the resin case 30 is in close contact with the peripheral portion 24 of the current collector 16 and seals the peripheral portion 24. Since the resin case 30 seals the peripheral edge 24, the space between the current collectors 16 and 16 is sealed. The gas and the electrolyte existing in the space between the current collectors 16 and 16 cannot move to the outside of the space.

蓄電装置１０では、集電体１６の第１の面１６ａ側の正極層１８と、隣接する集電体１６の第２の面１６ｂ側の負極層２０と、正極層１８および負極層２０の間のセパレータ１４と、第１の面１６ａおよび第２の面１６ｂの間の空間を密閉する樹脂ケース３０とによって、一層のセルが構成されている。樹脂ケース３０は、あるセルから他のセルへとガスおよび電解液が移動することを規制している。これにより、隣接するセル間における絶縁性が確保されている。   In the power storage device 10, the positive electrode layer 18 on the first surface 16 a side of the current collector 16, the negative electrode layer 20 on the second surface 16 b side of the adjacent current collector 16, and between the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20. The separator 14 and the resin case 30 that seals the space between the first surface 16a and the second surface 16b constitute a single cell. The resin case 30 restricts the movement of gas and electrolyte from one cell to another. Thereby, the insulation between adjacent cells is ensured.

図２および図３を参照して、樹脂ケース３０に対する集電体１６の接合構造（支持構造または保持構造）について説明する。図２は、第２の面１６ｂ側（負極層２０側）から見た集電体１６を示している。なお、図３に示される各構成は、図１に示された各構成とは上下反対になるように示されている。   With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the joining structure (support structure or holding structure) of the current collector 16 to the resin case 30 will be described. FIG. 2 shows the current collector 16 viewed from the second surface 16b side (negative electrode layer 20 side). Note that each configuration shown in FIG. 3 is shown upside down with respect to each configuration shown in FIG.

図２に示されるように、集電体１６は、たとえば矩形状である。集電体１６は、正極層１８および負極層２０が設けられた塗工部２１と、正極層１８および負極層２０が設けられない未塗工部２２とを含む。未塗工部２２は矩形の環状をなし、集電体１６の外周側に位置する。塗工部２１は矩形状をなし、集電体１６の中央側に位置する。言い換えれば、塗工部２１は、未塗工部２２の内側に配置され、未塗工部２２によって囲まれている。   As shown in FIG. 2, the current collector 16 has a rectangular shape, for example. The current collector 16 includes a coated portion 21 where the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20 are provided, and an uncoated portion 22 where the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20 are not provided. The uncoated portion 22 has a rectangular annular shape and is located on the outer peripheral side of the current collector 16. The coating portion 21 has a rectangular shape and is located on the center side of the current collector 16. In other words, the coating part 21 is arranged inside the uncoated part 22 and is surrounded by the uncoated part 22.

未塗工部２２のＸＹ方向における端部である周縁部２４は、上記した樹脂ケース３０（図２において仮想線で示される）に埋設される。矩形の環状をなす周縁部２４は、樹脂ケース３０の内部に配置されて、樹脂ケース３０内で終端している。   The peripheral edge portion 24 which is an end portion in the XY direction of the uncoated portion 22 is embedded in the resin case 30 (shown by an imaginary line in FIG. 2). A rectangular peripheral edge 24 is disposed inside the resin case 30 and terminates in the resin case 30.

図２および図３に示されるように、未塗工部２２は、周縁部２４の内側に配置された露出部２３を含む。露出部２３は、電解液が充填された集電体１６，１６間の空間に露出している。露出部２３は、周縁部２４と塗工部２１との間に配置され、矩形の環状をなす部分である。   As shown in FIGS. 2 and 3, the uncoated part 22 includes an exposed part 23 arranged inside the peripheral part 24. The exposed portion 23 is exposed in the space between the current collectors 16 and 16 filled with the electrolytic solution. The exposed portion 23 is a portion that is disposed between the peripheral edge portion 24 and the coating portion 21 and forms a rectangular ring shape.

集電体１６の形状、正極層１８および負極層２０が設けられる領域（塗工部２１の形状）、未塗工部２２の形状、周縁部２４の形状等は、上記と違っていてもよい。これらの形状または領域は、矩形に限られない。これらの形状または領域は、多角形状であってもよいし、円形であってもよい。   The shape of the current collector 16, the region where the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20 are provided (the shape of the coated portion 21), the shape of the uncoated portion 22, the shape of the peripheral edge portion 24, and the like may be different from the above. . These shapes or regions are not limited to rectangles. These shapes or regions may be polygonal or circular.

本実施形態のバイポーラ電極１２では、集電体１６の周縁部２４に酸化膜２６が設けられている。図３に示されるように、酸化膜２６は、積層方向（Ｚ軸方向）に隣り合う２つの集電体１６，１６における２つの周縁部２４，２４の間に配置されている。酸化膜２６は、互いに対面する第１の面１６ａおよび第２の面１６ｂの少なくともいずれかの面に設けられている。すべてのバイポーラ電極１２において、酸化膜２６は、第２の面１６ｂにのみ設けられている。   In the bipolar electrode 12 of the present embodiment, an oxide film 26 is provided on the peripheral edge 24 of the current collector 16. As shown in FIG. 3, the oxide film 26 is disposed between the two peripheral portions 24 and 24 of the two current collectors 16 and 16 adjacent in the stacking direction (Z-axis direction). The oxide film 26 is provided on at least one of the first surface 16a and the second surface 16b facing each other. In all the bipolar electrodes 12, the oxide film 26 is provided only on the second surface 16b.

酸化膜２６は、たとえば陽極酸化処理等の公知の酸化処理技術によって形成され得る。酸化膜２６は、多孔質（ポーラス）である。酸化膜２６は、絶縁性である。酸化膜２６は、凹凸形状の表面２６ａを含む。酸化膜２６は、たとえば負極層２０よりも薄い。   The oxide film 26 can be formed by a known oxidation treatment technique such as anodization treatment, for example. The oxide film 26 is porous. The oxide film 26 is insulative. The oxide film 26 includes an uneven surface 26a. The oxide film 26 is thinner than the negative electrode layer 20, for example.

各構成の厚みの一例を挙げると、たとえば、集電体１６の厚みは１０〜５０μｍであり、正極層１８の厚みは９０μｍであり、負極層２０の厚みは６０μｍであり、セパレータ１４の厚みは１００〜１２０μｍである。負極層２０の厚みが６０μｍであるのに対し、酸化膜２６の厚みは、６０μｍ未満である。酸化膜２６の厚みは厳密に調整されなくてもよいが、たとえば、３０μｍ未満であってもよいし、１０μｍ未満であってもよい。   For example, the thickness of the current collector 16 is 10 to 50 μm, the thickness of the positive electrode layer 18 is 90 μm, the thickness of the negative electrode layer 20 is 60 μm, and the thickness of the separator 14 is, for example, 100-120 μm. The thickness of the negative electrode layer 20 is 60 μm, whereas the thickness of the oxide film 26 is less than 60 μm. The thickness of the oxide film 26 may not be strictly adjusted, but may be, for example, less than 30 μm or less than 10 μm.

図２および図３に示されるように、バイポーラ電極１２では、負極層２０は、正極層１８よりも大きい。言い換えれば、正極層１８および負極層２０をＸＹ平面に投影した場合、正極層１８は、負極層２０に包含される。このような大小関係により、ＰＮ比は１以上に調整されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, in the bipolar electrode 12, the negative electrode layer 20 is larger than the positive electrode layer 18. In other words, when the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20 are projected on the XY plane, the positive electrode layer 18 is included in the negative electrode layer 20. Due to such a magnitude relationship, the PN ratio is adjusted to 1 or more.

酸化膜２６は、第２の面１６ｂの外周側の全周にわたって設けられている。酸化膜２６は、周縁部２４から負極層２０の端縁２０ａに沿った領域まで設けられている。酸化膜２６は、負極層２０の端縁２０ａの近傍にまで設けられている。絶縁性である酸化膜２６は、負極層２０の領域には設けられていない。すなわち、負極層２０と酸化膜２６とは、重なり合わない。酸化膜２６は、負極層２０の端縁２０ａに接するように設けられてもよいし、負極層２０の端縁２０ａとの間に隙間が形成されるように設けられてもよい。このように、酸化膜２６は、未塗工部２２の第２の面１６ｂの略全域に設けられている。   The oxide film 26 is provided over the entire periphery on the outer peripheral side of the second surface 16b. The oxide film 26 is provided from the peripheral edge 24 to a region along the edge 20 a of the negative electrode layer 20. The oxide film 26 is provided up to the vicinity of the edge 20 a of the negative electrode layer 20. The insulating oxide film 26 is not provided in the region of the negative electrode layer 20. That is, the negative electrode layer 20 and the oxide film 26 do not overlap. The oxide film 26 may be provided so as to be in contact with the edge 20 a of the negative electrode layer 20, or may be provided such that a gap is formed between the edge 20 a of the negative electrode layer 20. As described above, the oxide film 26 is provided over substantially the entire area of the second surface 16 b of the uncoated portion 22.

酸化膜２６は、周縁部２４上に配置されて樹脂ケース３０に埋設される埋設部２６ｂと、露出部２３上に配置されて樹脂ケース３０からはみ出す露出部２６ｃとを含む。埋設部２６ｂは、表面２６ａの凹部（孔部）に樹脂ケース３０の樹脂材料が入り込むことにより、樹脂ケース３０に接合されている。凹部（孔部）に樹脂ケース３０の樹脂材料が浸入して固まることで、樹脂ケース３０と周縁部２４との間に凹凸状の嵌合（噛み合い）が形成され、接合強度が高められている。露出部２６ｃは、電解液が充填された集電体１６，１６間の空間に露出している。   The oxide film 26 includes an embedded portion 26 b that is disposed on the peripheral portion 24 and embedded in the resin case 30, and an exposed portion 26 c that is disposed on the exposed portion 23 and protrudes from the resin case 30. The embedded portion 26b is joined to the resin case 30 by the resin material of the resin case 30 entering the concave portion (hole) of the surface 26a. As the resin material of the resin case 30 enters and hardens into the recesses (holes), an uneven fitting (meshing) is formed between the resin case 30 and the peripheral edge 24, and the bonding strength is increased. . The exposed portion 26c is exposed in the space between the current collectors 16 and 16 filled with the electrolytic solution.

続いて、蓄電装置１０の製造方法の一例について説明する。まず、準備工程として、複数のバイポーラ電極１２と複数のセパレータ１４とを準備する。バイポーラ電極１２は、集電体１６に対して酸化膜２６を形成し、さらに正極層１８および負極層２０を形成することによって得られる。より詳細には、集電体１６の周縁部２４および露出部２３に、第２の面１６ｂ側に対して陽極酸化処理等を施すことにより、酸化膜２６を形成する。負極層２０が形成される（塗工される）領域に酸化膜２６が重ならないように、マスキンング処理を施してもよい。その後、第１の面１６ａに正極層１８を形成し、第２の面１６ｂに負極層２０を形成する。   Then, an example of the manufacturing method of the electrical storage apparatus 10 is demonstrated. First, as a preparation step, a plurality of bipolar electrodes 12 and a plurality of separators 14 are prepared. The bipolar electrode 12 is obtained by forming the oxide film 26 on the current collector 16 and further forming the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20. More specifically, the oxide film 26 is formed by subjecting the peripheral portion 24 and the exposed portion 23 of the current collector 16 to anodic oxidation or the like on the second surface 16b side. A masking process may be performed so that the oxide film 26 does not overlap with a region where the negative electrode layer 20 is formed (coated). Thereafter, the positive electrode layer 18 is formed on the first surface 16a, and the negative electrode layer 20 is formed on the second surface 16b.

次に、積層工程として、セパレータ１４を介して複数のバイポーラ電極１２を直列に積層する。隣り合う周縁部２４，２４の間には、必ず酸化膜２６が配置される。   Next, as a stacking step, a plurality of bipolar electrodes 12 are stacked in series via the separator 14. An oxide film 26 is always disposed between the adjacent peripheral portions 24 and 24.

次に、射出成形工程として、例えば金型を用いた射出成形により、樹脂ケース３０を形成する。このとき、樹脂材料が酸化膜２６の表面２６ａの凹部（孔部）に流れ込む。これにより、接合強度が高められ、アンカー効果が得られる。なお、射出成形に限られず、熱圧着等によって樹脂ケース３０を形成してもよい。樹脂ケース３０を成形する方法は特に限定されない。   Next, as an injection molding process, the resin case 30 is formed by, for example, injection molding using a mold. At this time, the resin material flows into the recess (hole) of the surface 26 a of the oxide film 26. Thereby, joint strength is raised and the anchor effect is acquired. The resin case 30 may be formed by thermocompression bonding or the like without being limited to injection molding. The method for molding the resin case 30 is not particularly limited.

その後、拘束工程として、図１に示されるように、正極プレート４０及び負極プレート５０により、複数のバイポーラ電極１２、複数のセパレータ１４、電極１１２、電極２１２及び樹脂ケース３０を挟持する。さらに、ボルトＢ及びナットＮを用いて正極プレート４０及び負極プレート５０に拘束力を付与する。以上の一連の工程を経て、蓄電装置１０が製造される。   After that, as shown in FIG. 1, the plurality of bipolar electrodes 12, the plurality of separators 14, the electrodes 112, the electrodes 212, and the resin case 30 are sandwiched between the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 as a restraining process. Further, a binding force is applied to the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 using the bolt B and the nut N. The power storage device 10 is manufactured through the series of steps described above.

蓄電装置１０によれば、未塗工部２２の周縁部２４は、樹脂ケース３０に埋設される。積層方向に隣り合う２つの周縁部２４の間には、第２の面１６ｂに設けられた酸化膜２６が配置される。この酸化膜２６は、表面２６ａに凹凸を有するため、凹部（孔部）に樹脂材料が入り込むことで、樹脂ケース３０に対する集電体１６の接合強度が高められている。すなわちアンカー効果が得られている。よって、樹脂ケース３０による密着性すなわちシール性が確保され、隣接するセル間における絶縁性が確保されている。酸化膜２６が集電体１６の全周にわたって設けられていることにより、周方向の全域において接合強度が高められ、シール性・絶縁性に関する信頼性が高められている。   According to the power storage device 10, the peripheral edge 24 of the uncoated part 22 is embedded in the resin case 30. An oxide film 26 provided on the second surface 16b is disposed between two peripheral edge portions 24 adjacent to each other in the stacking direction. Since the oxide film 26 has irregularities on the surface 26 a, the bonding strength of the current collector 16 to the resin case 30 is enhanced by the resin material entering the recesses (holes). That is, the anchor effect is obtained. Therefore, the adhesiveness, that is, the sealing property by the resin case 30 is ensured, and the insulation between adjacent cells is ensured. Since the oxide film 26 is provided over the entire circumference of the current collector 16, the bonding strength is increased in the entire area in the circumferential direction, and the reliability with respect to the sealing performance and the insulating performance is improved.

絶縁性である酸化膜２６は、樹脂ケース３０よりも内側にはみ出る。周縁部２４のみならず、樹脂ケース３０の内側にも酸化膜２６が設けられることにより、隣り合う集電体１６，１６同士の短絡が確実に防止されている。このように、酸化膜２６は、樹脂ケース３０に対する接合強度の向上のみならず、その絶縁性を利用した短絡の防止にも寄与している。たとえば、あるセル内の圧力が上昇した場合には、集電体１６の両面側の圧力差によって集電体１６は積層方向（Ｚ軸方向）に移動し得る。集電体１６が移動しても、露出部２３と露出部２３との間には酸化膜２６が存在するため、これらの短絡を防止することができる。   The insulating oxide film 26 protrudes inside the resin case 30. Since the oxide film 26 is provided not only at the peripheral edge 24 but also inside the resin case 30, short-circuiting between the adjacent current collectors 16 and 16 is reliably prevented. Thus, the oxide film 26 contributes not only to the improvement of the bonding strength with respect to the resin case 30 but also to the prevention of a short circuit utilizing its insulating properties. For example, when the pressure in a certain cell rises, the current collector 16 can move in the stacking direction (Z-axis direction) due to the pressure difference between both sides of the current collector 16. Even if the current collector 16 moves, the oxide film 26 exists between the exposed portion 23 and the exposed portion 23, so that a short circuit between them can be prevented.

絶縁性である酸化膜２６が負極層２０の端縁２０ａに沿った領域まで設けられるので、未塗工部２２が露出する領域が小さくなっている。酸化膜２６を端縁２０ａに接するように設ければ、未塗工部２２が露出する領域は無くなる。これらにより、隣り合う集電体１６，１６同士の短絡がより確実に防止されている。   Since the insulating oxide film 26 is provided up to the region along the edge 20a of the negative electrode layer 20, the region where the uncoated portion 22 is exposed is reduced. If the oxide film 26 is provided so as to be in contact with the edge 20a, there is no region where the uncoated portion 22 is exposed. By these, the short circuit between the adjacent collectors 16 and 16 is prevented more reliably.

バイポーラ電極１２においては、第２の面１６ｂ側の未塗工部２２は、第１の面１６ａ側の未塗工部２２よりも小さい。そのような第２の面１６ｂにおいて、酸化膜２６が負極層２０の端縁２０ａに沿った領域まで設けられるので、酸化膜２６を形成すべき領域を小さくできる。このことは、たとえば、製造上の観点において有利である。   In the bipolar electrode 12, the uncoated portion 22 on the second surface 16b side is smaller than the uncoated portion 22 on the first surface 16a side. Since the oxide film 26 is provided up to the region along the edge 20a of the negative electrode layer 20 on the second surface 16b, the region where the oxide film 26 is to be formed can be reduced. This is advantageous, for example, from a manufacturing point of view.

負極層２０より薄い酸化膜２６は、バイポーラ電極１２の体格、すなわち積層方向における厚みに影響を与えない。したがって、シール性を確保しつつ、蓄電装置１０の全体が大型化することが防止されている。   The oxide film 26 thinner than the negative electrode layer 20 does not affect the size of the bipolar electrode 12, that is, the thickness in the stacking direction. Therefore, the entire power storage device 10 is prevented from being enlarged while ensuring sealing performance.

図４を参照して、他の実施形態に係る集電体１６の接合構造（支持構造または保持構造）について説明する。図４に示されるように、酸化膜２６は、集電体１６の第１の面１６ａにのみ設けられている。酸化膜２６は、第１の面１６ａの外周側の全周にわたって設けられている。酸化膜２６は、周縁部２４から正極層１８の端縁１８ａに沿った領域まで設けられている。絶縁性である酸化膜２６は、正極層１８の領域には設けられていない。すなわち、正極層１８と酸化膜２６とは、重なり合わない。酸化膜２６は、正極層１８の端縁１８ａに接するように設けられてもよいし、正極層１８の端縁１８ａとの間に隙間が形成されるように設けられてもよい。このように、酸化膜２６は、未塗工部２２の第１の面１６ａの略全域に設けられている。   With reference to FIG. 4, the junction structure (support structure or holding structure) of the current collector 16 according to another embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the oxide film 26 is provided only on the first surface 16 a of the current collector 16. The oxide film 26 is provided over the entire periphery on the outer peripheral side of the first surface 16a. The oxide film 26 is provided from the peripheral portion 24 to a region along the edge 18 a of the positive electrode layer 18. The insulating oxide film 26 is not provided in the region of the positive electrode layer 18. That is, the positive electrode layer 18 and the oxide film 26 do not overlap. The oxide film 26 may be provided so as to be in contact with the edge 18 a of the positive electrode layer 18, or may be provided such that a gap is formed between the edge 18 a of the positive electrode layer 18. As described above, the oxide film 26 is provided over substantially the entire area of the first surface 16 a of the uncoated portion 22.

このような構造によっても、上記実施形態と同様の作用・効果が得られる。なお、正極層１８は負極層２０よりも小さいため、上記実施形態に比して、酸化膜２６を形成すべき領域は比較的大きくなる。しかし、たとえば正極層１８の大きさが負極層２０の大きさと略等しい場合には、製造上の観点においてもデメリットは少ない。   Even with such a structure, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained. Since the positive electrode layer 18 is smaller than the negative electrode layer 20, the region where the oxide film 26 is to be formed is relatively large as compared with the above embodiment. However, for example, when the size of the positive electrode layer 18 is substantially equal to the size of the negative electrode layer 20, there are few disadvantages from the viewpoint of manufacturing.

図５を参照して、更に他の実施形態に係る集電体１６の接合構造（支持構造または保持構造）について説明する。図５に示されるように、酸化膜２６は、集電体１６の第１の面１６ａおよび第２の面１６ｂの両方に設けられている。両面に設けられた酸化膜２６，２６は、上記の２つの実施形態における各酸化膜２６と同様である。この態様によれば、周縁部２４の両面側において、樹脂ケース３０に対する接合強度および密着性が高められており、集電体１６が樹脂ケース３０に対して動きにくく（ずれにくく）なっている。このような構造によっても、上記実施形態と同様の作用・効果が得られる。   With reference to FIG. 5, the junction structure (support structure or holding structure) of the current collector 16 according to still another embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the oxide film 26 is provided on both the first surface 16 a and the second surface 16 b of the current collector 16. The oxide films 26 and 26 provided on both surfaces are the same as the oxide films 26 in the above two embodiments. According to this aspect, the bonding strength and adhesion to the resin case 30 are enhanced on both sides of the peripheral edge 24, and the current collector 16 is less likely to move (is less likely to shift) relative to the resin case 30. Even with such a structure, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、酸化膜２６の厚みは、正極層１８および負極層２０の厚みと同等であってもよいし、正極層１８および負極層２０の厚みよりも大きくてもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the thickness of the oxide film 26 may be equal to the thickness of the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20, or may be larger than the thickness of the positive electrode layer 18 and the negative electrode layer 20.

酸化膜２６は、活物質層（負極層２０または正極層１８）の周縁に沿った領域にまで設けられなくてもよい。酸化膜２６は樹脂ケース３０と活物質層との中間部まで設けられてもよい。集電体１６の周縁部２４にのみ酸化膜２６が設けられてもよい。すなわち、樹脂ケース３０に埋設される領域にのみ酸化膜２６が設けられてもよい。その場合、酸化膜２６は樹脂ケース３０の内側にはみ出さず、樹脂ケース３０の内部に収まる。埋設部２６ｂのみが設けられ、露出部２６ｃは設けられない。   The oxide film 26 may not be provided in a region along the periphery of the active material layer (the negative electrode layer 20 or the positive electrode layer 18). The oxide film 26 may be provided up to an intermediate portion between the resin case 30 and the active material layer. The oxide film 26 may be provided only on the peripheral edge 24 of the current collector 16. That is, the oxide film 26 may be provided only in the region embedded in the resin case 30. In that case, the oxide film 26 does not protrude inside the resin case 30 but fits inside the resin case 30. Only the buried portion 26b is provided, and the exposed portion 26c is not provided.

酸化膜２６が全周にわたって設けられる態様に限られない。酸化膜２６は、周縁部２４の一部に設けられてもよい。樹脂ケース３０に対する集電体１６の所望の接合強度が得られる程度に、周縁部２４の複数箇所に酸化膜２６が形成されてもよい。たとえば、周方向に離間するように、複数の酸化膜２６が形成されてもよい。複数のバイポーラ電極１２がセパレータ１４を介して直列に積層される場合に限られない。   The embodiment is not limited to the aspect in which the oxide film 26 is provided over the entire circumference. The oxide film 26 may be provided on a part of the peripheral edge 24. The oxide films 26 may be formed at a plurality of locations on the peripheral edge 24 to such an extent that a desired bonding strength of the current collector 16 to the resin case 30 is obtained. For example, a plurality of oxide films 26 may be formed so as to be separated from each other in the circumferential direction. The present invention is not limited to the case where the plurality of bipolar electrodes 12 are stacked in series via the separator 14.

１０…蓄電装置、１２…バイポーラ電極、１４…セパレータ、１６…集電体、１６ａ…第１の面、１６ｂ…第２の面、１８…正極層、１８ａ…端縁、２０…負極層、２０ａ…端縁、２１…塗工部、２２…未塗工部、２４…周縁部、２６…酸化膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power storage device, 12 ... Bipolar electrode, 14 ... Separator, 16 ... Current collector, 16a ... First surface, 16b ... Second surface, 18 ... Positive electrode layer, 18a ... Edge, 20 ... Negative electrode layer, 20a ... an edge, 21 ... a coated part, 22 ... an uncoated part, 24 ... a peripheral part, 26 ... an oxide film.

Claims (5)

セパレータを介して積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電装置であって、
前記複数のバイポーラ電極の積層方向に沿って延び、前記複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部材を備え、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を有する集電体と、前記第１の面に設けられた正極層と、前記第２の面に設けられた負極層とを有し、
前記集電体は、前記正極層および前記負極層が設けられない外周側の未塗工部と、前記正極層および前記負極層が設けられた中央側の塗工部とを含み、前記未塗工部の周縁部は前記樹脂部材に埋設されており、
前記積層方向に隣り合う２つの前記集電体の２つの前記周縁部の間には、互いに対面する前記第１の面および前記第２の面の少なくともいずれかに設けられた酸化膜が配置される、蓄電装置。 A power storage device comprising a plurality of bipolar electrodes stacked via a separator,
A cylindrical resin member that extends along the stacking direction of the plurality of bipolar electrodes and accommodates the plurality of bipolar electrodes,
Each of the plurality of bipolar electrodes includes a current collector having a first surface and a second surface opposite to the first surface, a positive electrode layer provided on the first surface, A negative electrode layer provided on the surface of
The current collector includes an uncoated portion on the outer peripheral side where the positive electrode layer and the negative electrode layer are not provided, and a central coated portion where the positive electrode layer and the negative electrode layer are provided, and the uncoated portion The peripheral part of the working part is embedded in the resin member,
Between the two peripheral portions of the two current collectors adjacent to each other in the stacking direction, an oxide film provided on at least one of the first surface and the second surface facing each other is disposed. The power storage device. 前記酸化膜は、前記樹脂部材に埋設された前記周縁部から前記塗工部側にはみ出るように設けられている、請求項１に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the oxide film is provided so as to protrude from the peripheral portion embedded in the resin member toward the coating portion. 前記酸化膜は、前記酸化膜と同じ面に設けられた前記正極層または前記負極層の端縁に沿った領域まで設けられている、請求項２に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 2, wherein the oxide film is provided up to a region along an edge of the positive electrode layer or the negative electrode layer provided on the same surface as the oxide film. 前記複数のバイポーラ電極において、前記酸化膜は、前記第２の面にのみ設けられている、請求項３に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 3, wherein in the plurality of bipolar electrodes, the oxide film is provided only on the second surface. 前記酸化膜は、前記酸化膜と同じ面に設けられた前記正極層または前記負極層より薄い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。   5. The power storage device according to claim 1, wherein the oxide film is thinner than the positive electrode layer or the negative electrode layer provided on the same surface as the oxide film.
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