JP6340925B2 - Power storage device - Google Patents

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Description

本発明は、正極と負極とがセパレータを介して配置された蓄電装置に関する。   The present invention relates to a power storage device in which a positive electrode and a negative electrode are arranged via a separator.

蓄電装置は、正極と負極とがセパレータを介して配置された電極組立体及び電解液等がケースに収容されて構成される。正極は、金属箔の少なくとも一面に正極活物質層が形成されている。負極は、金属箔の少なくとも一面に負極活物質層が形成されている。活物質層は、密度に応じて硬さが変わり、密度が高くなるほど硬い。正極と負極との活物質層の硬さが異なっていると、セパレータと電極（正極、負極）との間に異物が入った場合にセパレータの変形が大きくなって破断し、内部短絡する可能性がある。   The power storage device includes an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are arranged via a separator, an electrolytic solution, and the like housed in a case. The positive electrode has a positive electrode active material layer formed on at least one surface of a metal foil. The negative electrode has a negative electrode active material layer formed on at least one surface of a metal foil. The active material layer changes in hardness according to the density, and is harder as the density is higher. If the active material layers of the positive electrode and the negative electrode are different in hardness, if a foreign substance enters between the separator and the electrode (positive electrode, negative electrode), the deformation of the separator may increase and break, causing internal short circuit. There is.

例えば、図３を参照して、正極１０１のほうが負極１０２よりも活物質層が硬い蓄電装置において、正極１０１又は負極１０２とセパレータ１０３との間に異物Ｓが入った場合について説明する。図３は、異物Ｓが入った箇所の断面図であり、正極１０１、負極１０２は活物質層のみを示しており、変形している状態をそれぞれ判り易くするために正極１０１、負極１０２とセパレータ１０３との間をそれぞれ離して描いているが、実際にはそれぞれ接している。図３（ａ）に示すように、正極１０１とセパレータ１０３との間に異物Ｓが入った場合、正極１０１は負極１０２よりも活物質層が硬いので、異物Ｓによって正極１０１側が殆ど変形せず（殆ど凹まず）、セパレータ１０３を介して負極１０２側が大きく変形する（大きく凹む）。この負極１０２側の大きな変形により、異物Ｓと負極１０２との間のセパレータ１０３も大きく変形し（伸び）、セパレータ１０３が破断する可能性がある。セパレータ１０３が破断すると、正極１０１と負極１０２とが直接又は異物Ｓを介して内部短絡する。また、図３（ｂ）に示すように、負極１０２とセパレータ１０３との間に異物Ｓが入った場合、負極１０２は正極１０１よりも活物質層が軟らかいので、異物Ｓによって負極１０２側が大きく変形し、セパレータ１０３を介して正極１０１側が殆ど変形しない。そのため、このセパレータ１０３が殆ど変形せず、セパレータ１０３が破断する可能性が低い。   For example, with reference to FIG. 3, a case where a foreign substance S enters between the positive electrode 101 or the negative electrode 102 and the separator 103 in a power storage device in which the positive electrode 101 has a harder active material layer than the negative electrode 102 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion where the foreign matter S has entered. The positive electrode 101 and the negative electrode 102 show only the active material layer, and the positive electrode 101, the negative electrode 102, and the separator are shown for easy understanding of the deformed state. Although they are drawn apart from each other, they are actually in contact with each other. As shown in FIG. 3A, when the foreign substance S enters between the positive electrode 101 and the separator 103, the positive electrode 101 has a harder active material layer than the negative electrode 102, so the positive electrode 101 side is hardly deformed by the foreign substance S. (Almost undepressed), the negative electrode 102 side is greatly deformed (depressed greatly) through the separator 103. Due to the large deformation on the negative electrode 102 side, the separator 103 between the foreign matter S and the negative electrode 102 may be greatly deformed (elongated), and the separator 103 may be broken. When the separator 103 is broken, the positive electrode 101 and the negative electrode 102 are internally short-circuited directly or through the foreign matter S. Further, as shown in FIG. 3B, when foreign matter S enters between the negative electrode 102 and the separator 103, the active material layer of the negative electrode 102 is softer than the positive electrode 101. However, the positive electrode 101 side hardly deforms through the separator 103. Therefore, the separator 103 hardly deforms and the possibility that the separator 103 is broken is low.

内部短絡を防止するためには、電極（特に、活物質層が硬いほうの電極）とセパレータとの間に異物が入らないようにする必要がある。例えば、特許文献１には、正極板、負極板及びその間に多孔質絶縁層が配置されて形成された電極群とその露出端に接続された集電板とを備える二次電池において、集電板は電極群が接続される主面と主面の周縁に設けられた突起とを有しているので、溶接時にスパッタが発生した場合でもこの集電板の構造によって電極群の内部へのスパッタの侵入を抑制できることが開示されている。   In order to prevent an internal short circuit, it is necessary to prevent foreign matter from entering between the electrode (particularly the electrode having the harder active material layer) and the separator. For example, Patent Document 1 discloses a secondary battery including a positive electrode plate, a negative electrode plate, an electrode group formed with a porous insulating layer disposed therebetween, and a current collector plate connected to an exposed end thereof. Since the plate has a main surface to which the electrode group is connected and a protrusion provided at the periphery of the main surface, even if spatter is generated during welding, the structure of the current collector plate causes spattering to the inside of the electrode group. It is disclosed that the intrusion of can be suppressed.

特開２００９−１１０７５１号公報JP 2009-110551 A

蓄電装置には、高温になった場合にセパレータが収縮して絶縁できなくなるのを防止等するために、セパレータで一方の電極（例えば、正極）を包む構成としたものがある。セパレータで電極を包む場合、例えば、２枚のセパレータの端部を溶着することによって袋状にして電極を収容し、集電のためのタブだけを袋状のセパレータから出しておく。この場合、タブの部分は溶着できないので、この非溶着部分から異物が入る可能があり、この非溶着部分から異物が入らないようにする必要がある。特許文献１の構成の場合、電極群の上部全体を集電板で覆っているので、大きな集電板が必要となり、その大きな集電板を配置させる大きなスペースも必要となる。   Some power storage devices have a configuration in which one electrode (for example, a positive electrode) is wrapped with a separator in order to prevent the separator from contracting and becoming unable to be insulated when the temperature becomes high. When the electrode is wrapped with a separator, for example, the electrodes are accommodated in a bag shape by welding the end portions of two separators, and only the tab for collecting current is taken out from the bag-shaped separator. In this case, since the tab portion cannot be welded, foreign matter may enter from the non-welded portion, and it is necessary to prevent foreign matter from entering from the non-welded portion. In the case of the configuration of Patent Document 1, since the entire upper part of the electrode group is covered with the current collector plate, a large current collector plate is required, and a large space for arranging the large current collector plate is also required.

そこで、本技術分野においては、簡単な構造によってセパレータで包まれる電極とセパレータとの間に異物が入らないようにする蓄電装置が要請されている。   Therefore, in this technical field, there is a demand for a power storage device that prevents foreign matter from entering between the separator and the electrode that is wrapped by the separator with a simple structure.

本発明の一側面に係る蓄電装置は、正極と負極とがセパレータを介して配置された蓄電装置であって、セパレータは、正極と負極のうちの一方の電極のタブ以外の部分を包んでおり、セパレータで包まれる電極のタブには、積層方向に曲げが形成されている。   A power storage device according to one aspect of the present invention is a power storage device in which a positive electrode and a negative electrode are arranged via a separator, and the separator encloses a portion other than a tab of one of the positive electrode and the negative electrode. The tab of the electrode wrapped with the separator is bent in the stacking direction.

この蓄電装置は、電極としての正極と負極を備えており、正極と負極との間にセパレータが配置されている。セパレータは、正極と負極のうちの一方の電極のタブ以外の部分を包んでいる。そのため、セパレータで包まれていないタブの部分からは、異物が入る可能性がある。そこで、このタブには、積層方向における少なくとも一方向に曲げが形成されている。この積層方向に曲がっているタブによって、セパレータで包まれていない部分を覆うことができる。このように、この蓄電装置は、セパレータで包まれる電極のタブに積層方向に曲げを形成することにより、簡単な構造によってセパレータで包まれる電極とセパレータとの間に異物が入らないようにすることができる。その結果、異物によってセパレータが破断するのを防止できるので、異物による内部短絡を防止でき、安全性を向上させることができる。また、タブに曲げを形成するだけなので、別途の部材や大きなスペースを必要としない。   This power storage device includes a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and a separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator wraps a portion other than the tab of one of the positive electrode and the negative electrode. Therefore, there is a possibility that foreign matter enters from the portion of the tab not wrapped with the separator. Therefore, the tab is bent in at least one direction in the stacking direction. The tab that is bent in the stacking direction can cover a portion that is not wrapped with the separator. As described above, this power storage device is configured such that a foreign object does not enter between the separator and the electrode wrapped by the separator by forming a bend in the stacking direction on the tab of the electrode wrapped by the separator. Can do. As a result, it is possible to prevent the separator from being broken by a foreign substance, so that an internal short circuit due to the foreign substance can be prevented and safety can be improved. Further, since only bending is formed on the tab, no separate member or large space is required.

一実施形態の蓄電装置では、セパレータで包まれる電極は、正極と負極のうちの活物質層の硬い電極である。   In the power storage device of one embodiment, the electrode enclosed by the separator is a hard electrode of the active material layer of the positive electrode and the negative electrode.

活物質層の柔らかほうの電極とセパレータとの間に異物が入った場合よりも活物質層の硬いほうの電極とセパレータとの間に異物が入った場合のほうが、セパレータが破断する可能性が高い。そこで、活物質層が硬いほうの電極をセパレータで包み、その電極のタブに積層方向に曲げを形成することにより、活物質層が硬いほうの電極とセパレータとの間に異物が入らないようにすることができる。このように、この蓄電装置は、セパレータが正極と負極のうちの活物質層が硬いほうの電極を包み、その電極のタブに積層方向に曲げを形成することにより、その電極とセパレータとの間に異物が入らないようにすることができ、異物による内部短絡を防止することができる。   There is a possibility that the separator breaks when foreign matter enters between the hard electrode of the active material layer and the separator than when the foreign material enters between the softer electrode of the active material layer and the separator. high. Therefore, by enclosing the electrode with the harder active material layer in the separator and bending the tab of the electrode in the stacking direction, foreign matter does not enter between the electrode with the harder active material layer and the separator. can do. As described above, this power storage device includes a separator that wraps an electrode having a harder active material layer of a positive electrode and a negative electrode, and forms a bend in a stacking direction on a tab of the electrode, thereby forming a gap between the electrode and the separator. It is possible to prevent foreign matter from entering the inside, and it is possible to prevent an internal short circuit due to the foreign matter.

一実施形態の蓄電装置では、セパレータで包まれる電極（活物質層の硬いほうの電極）は、正極である。したがって、セパレータが活物質層の硬いほうの正極を包み、正極のタブに積層方向に曲げを形成することにより、活物質層の硬いほうの正極とセパレータとの間に異物が入らないようにすることができる。   In the power storage device of one embodiment, the electrode (harder electrode of the active material layer) wrapped by the separator is a positive electrode. Therefore, the separator wraps the hard positive electrode of the active material layer and forms a bend in the stacking direction on the tab of the positive electrode so that no foreign matter enters between the hard positive electrode of the active material layer and the separator. be able to.

一実施形態の蓄電装置では、セパレータで包まれる電極のタブには、複数の折り返しが形成されている。このようにタブが複数回折り返されることにより、複数回折り返しによってセパレータで包まれていない部分を確実に覆うことができ、セパレータで包まれていない部分から異物が入らないようにすることができる。   In the power storage device of one embodiment, a plurality of turns are formed on the tab of the electrode wrapped with the separator. As described above, the plurality of tabs are folded back, so that the portion not wrapped with the separator can be surely covered by the plurality of turns, and foreign matter can be prevented from entering from the portion not wrapped with the separator.

本発明によれば、簡単な構造によってセパレータで包まれる電極とセパレータとの間に異物が入らないようにすることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent foreign matter from entering between the electrode and the separator that are wrapped by the separator with a simple structure.

一実施形態に係る蓄電装置の電極組立体を模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the electrode assembly of the electrical storage apparatus which concerns on one Embodiment. 図１のセパレータに包まれた正極のタブの構造を模式的に示す側断面図であり、（ａ）が複数の折り返しが形成されたタブであり、（ｂ）が折り曲げが形成されたタブであり、（ｃ）が湾曲の曲げが形成されたタブである。It is a sectional side view which shows typically the structure of the tab of the positive electrode wrapped in the separator of FIG. 1, (a) is a tab in which a plurality of folds are formed, and (b) is a tab in which a fold is formed. And (c) is a tab formed with a curved bend. 従来の蓄電装置において異物が入った場合の状態を模式的に示す断面図であり、（ａ）が正極とセパレータとの間に異物が入った場合であり、（ｂ）が負極とセパレータとの間に異物が入った場合である。It is sectional drawing which shows the state at the time of a foreign material entering in the conventional electrical storage apparatus, (a) is a case where a foreign material entered between a positive electrode and a separator, (b) is a negative electrode and a separator. This is the case when a foreign object enters between them.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る蓄電装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

一実施形態に係る蓄電装置は、正極のほうが負極よりも活物質層が硬い蓄電装置であり、この活物質層が硬いほうの正極がセパレータで包まれる。一実施形態に係る蓄電装置は、二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置である。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。本実施の形態では、蓄電装置としてリチウムイオン二次電池に適用した場合とする。   The power storage device according to an embodiment is a power storage device in which the positive electrode has a harder active material layer than the negative electrode, and the positive electrode having the harder active material layer is wrapped with a separator. The power storage device according to one embodiment is a power storage device such as a secondary battery or an electric double layer capacitor. The secondary battery is, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. In this embodiment, the power storage device is applied to a lithium ion secondary battery.

図１を参照して、一実施形態に係る蓄電装置（特に、電極組立体の構成）について説明する。図１は、一実施形態に係る蓄電装置の電極組立体を模式的に示す分解斜視図である。なお、図１では正極のタブに曲げが形成されていないものを描いているが、正極のタブには図２に示すような曲げが形成される。   With reference to FIG. 1, the electrical storage apparatus (especially structure of an electrode assembly) which concerns on one Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing an electrode assembly of a power storage device according to an embodiment. In FIG. 1, the positive electrode tab is not bent, but the positive electrode tab is bent as shown in FIG. 2.

この実施形態に係る蓄電装置は、正極１と負極２とがセパレータ３を介して積層された電極組立体１０及び電解液（図示せず）等がケース（図示せず）に収容されて構成されている。特に、蓄電装置は、電極組立体１０での内部短絡を防止するために、セパレータ３で包まれかつ活物質層が硬い正極１とセパレータ３との間に異物が入らない構造を有している。この蓄電装置における電極組立体１０以外の構成要素については周知のものを適宜適用してよく、詳細な説明を省略する。   The power storage device according to this embodiment is configured such that an electrode assembly 10 in which a positive electrode 1 and a negative electrode 2 are stacked with a separator 3 interposed therebetween, an electrolytic solution (not shown), and the like are accommodated in a case (not shown). ing. In particular, the power storage device has a structure in which foreign matter does not enter between the positive electrode 1 and the separator 3 that are wrapped with the separator 3 and have a hard active material layer in order to prevent an internal short circuit in the electrode assembly 10. . Known components may be applied as appropriate to the components other than the electrode assembly 10 in this power storage device, and detailed description thereof is omitted.

正極１は、金属箔と、金属箔の少なくとも一面に形成された正極活物質層からなる。正極１は、金属箔の端部に正極活物質層が形成されていないタブ１ａを有する。タブ１ａは、正極１の上縁部に延び、導電部材（図示せず）を介して正極端子（図示せず）に接続される。正極１は、正極活物質層が形成されている部分が略矩形状であり、この略矩形状の上端からタブ１ａが突出した形状である。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔である。正極活物質層は、正極活物質、バインダを含んでいる。正極活物質層は、導電助剤を含んでいてもよい。正極活物質は、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリノレ基含有樹脂などである。導電助剤は、例えば、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）である。   The positive electrode 1 includes a metal foil and a positive electrode active material layer formed on at least one surface of the metal foil. The positive electrode 1 has the tab 1a in which the positive electrode active material layer is not formed in the edge part of metal foil. The tab 1a extends to the upper edge of the positive electrode 1 and is connected to a positive terminal (not shown) through a conductive member (not shown). The positive electrode 1 has a shape in which the portion where the positive electrode active material layer is formed has a substantially rectangular shape, and the tab 1a protrudes from the upper end of the substantially rectangular shape. The metal foil is, for example, an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a binder. The positive electrode active material layer may contain a conductive additive. The positive electrode active material is, for example, a composite oxide, metallic lithium, or sulfur. The composite oxide includes at least one of manganese, nickel, cobalt, and aluminum and lithium. The binder is, for example, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or fluororubber, a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene, an imide resin such as polyimide or polyamideimide, or an alkoxysilanol group-containing resin. . Examples of the conductive auxiliary agent include carbon black, graphite, acetylene black, and ketjen black (registered trademark).

負極２は、金属箔と、金属箔の少なくとも一面に形成された負極活物質層からなる。負極２は、金属箔の端部に負極活物質層が形成されていないタブ２ａを有する。タブ２ａは、負極２の上縁部に延び、導電部材（図示せず）を介して負極端子（図示せず）に接続される。負極２は、負極活物質層が形成されている部分が略矩形状であり、この略矩形状の上端からタブ２ａが突出した形状である。金属箔は、例えば、銅箔、銅合金箔である。負極活物質層は、負極活物質、バインダを含んでいる。負極活物質層は、導電助剤を含んでいてもよい。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、ホウ素添加炭素である。バインダ、導電助剤は、例えば、正極１で例示した同様のバインダ、導電助剤の中のものを適用できる。なお、バインダは正極１での例示に加え、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、アルコキシシリル基含有樹脂なども適用できる。   The negative electrode 2 includes a metal foil and a negative electrode active material layer formed on at least one surface of the metal foil. The negative electrode 2 has the tab 2a in which the negative electrode active material layer is not formed in the edge part of metal foil. The tab 2a extends to the upper edge of the negative electrode 2 and is connected to a negative electrode terminal (not shown) via a conductive member (not shown). The negative electrode 2 has a shape in which a portion where the negative electrode active material layer is formed has a substantially rectangular shape, and the tab 2a protrudes from the upper end of the substantially rectangular shape. The metal foil is, for example, a copper foil or a copper alloy foil. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material layer may contain a conductive additive. Examples of the negative electrode active material include graphite, highly oriented graphite, carbon such as mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, and SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5). ) And the like, and boron-added carbon. As the binder and the conductive additive, for example, the same binder and conductive additive exemplified in the positive electrode 1 can be applied. As the binder, in addition to the example of the positive electrode 1, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, styrene butadiene rubber, alkoxysilyl group-containing resin, and the like can be applied.

正極１と負極２とは、活物質層が異なる硬さ（硬度）であり、正極１のほうが負極２よりも活物質層が硬い。活物質層の硬さ（例えば、ビッカース硬さ試験で測定されたビッカース硬さ［ＨＶ］）は、活物質層の密度によって決まり、密度が高いほど硬い。したがって、金属箔に電極ペーストを塗布して乾燥させた後のプレス工程においてプレス圧を調整して活物質層の密度を所望の密度（予め設定された設計値）にすることによって、活物質層の硬さを所望の硬さにすることができる。このように、この実施形態に係る蓄電装置では、正極１の正極活物質層の密度を負極２の負極活物質層の密度よりも高くして、正極１の正極活物質層を負極２の負極活物質層よりも硬くしている。   The positive electrode 1 and the negative electrode 2 have different hardness (hardness) in the active material layer, and the positive electrode 1 has a harder active material layer than the negative electrode 2. The hardness of the active material layer (for example, the Vickers hardness [HV] measured in the Vickers hardness test) is determined by the density of the active material layer, and the higher the density, the harder. Therefore, the active material layer is formed by adjusting the pressing pressure in the pressing process after applying the electrode paste to the metal foil and drying it so that the density of the active material layer becomes a desired density (a preset design value). The desired hardness can be achieved. As described above, in the power storage device according to this embodiment, the density of the positive electrode active material layer of the positive electrode 1 is set higher than the density of the negative electrode active material layer of the negative electrode 2, and the positive electrode active material layer of the positive electrode 1 is replaced with the negative electrode of the negative electrode 2. It is harder than the active material layer.

セパレータ３は、正極１と負極２とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。特に、２枚のシート状のセパレータ３，３によって正極１のタブ１ａ以外の部分を包み込むために、２枚のシート状のセパレータ３，３の端部におけるタブ１ａ以外の部分が溶着部４で接合された袋状のセパレータとなっている。セパレータ３は、略矩形状である。セパレータ３は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布である。   The separator 3 separates the positive electrode 1 and the negative electrode 2 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. In particular, in order to wrap the portions other than the tab 1a of the positive electrode 1 by the two sheet-like separators 3 and 3, the portions other than the tab 1a at the end portions of the two sheet-like separators 3 and 3 are welded portions 4. It is a joined bag-shaped separator. The separator 3 has a substantially rectangular shape. The separator 3 is, for example, a porous film made of a polyolefin resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), a woven fabric or a nonwoven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose or the like.

図１を参照して、正極１、負極２、セパレータ３からなる電極組立体１０の積層工程について説明する。まず、２枚のセパレータ３，３の間に正極１が挟み込まれ、正極１のタブ１ａ以外の矩形状の部分がセパレータ３の中央部に配置される。正極１のタブ１ａ以外の矩形状の部分の大きさは、矩形状のセパレータ３の大きさよりも小さい。したがって、正極１のタブ１ａ以外の部分は、セパレータ３，３によって全て覆われている。次に、２枚のセパレータ３．３の端部（２枚のセパレータ３，３が接して重ねられている部分）においてタブ１ａ以外の部分が熱溶着され、溶着部４となる。これによって、正極１は、袋状となったセパレータ３，３によってタブ１ａ以外の部分が包まれる。したがって、この袋状のセパレータ３，３では、タブ１ａの部分が非溶着部分となっており、この部分だけが空いている。なお、正極１の矩形状の部分をセパレータ３よりどの程度小さくするかは、熱溶着されないように、溶着部４となる領域を考慮して小さくするとよい。   With reference to FIG. 1, the lamination | stacking process of the electrode assembly 10 which consists of the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3 is demonstrated. First, the positive electrode 1 is sandwiched between the two separators 3 and 3, and a rectangular portion other than the tab 1 a of the positive electrode 1 is disposed at the center of the separator 3. The size of the rectangular portion other than the tab 1 a of the positive electrode 1 is smaller than the size of the rectangular separator 3. Therefore, the portions other than the tab 1a of the positive electrode 1 are all covered with the separators 3 and 3. Next, a portion other than the tab 1a is thermally welded at the end portion of the two separators 3.3 (a portion where the two separators 3 and 3 are in contact with each other) to form the welded portion 4. As a result, the positive electrode 1 is wrapped by the bag-like separators 3 and 3 except for the tab 1a. Therefore, in the bag-like separators 3 and 3, the tab 1a portion is a non-welded portion, and only this portion is vacant. It should be noted that the size of the rectangular portion of the positive electrode 1 is preferably made smaller than the separator 3 in consideration of the region to be the welded portion 4 so as not to be thermally welded.

次に、正極１を包み込んだ袋状のセパレータ３，３の両側に負極２がそれぞれ配置され、積層される。負極２のタブ２ａ以外の矩形状の部分の大きさは、矩形状のセパレータ３の大きさと略同じ大きさである。したがって、負極２のタブ２ａ以外の矩形状の部分の大きさは、正極１のタブ１ａ以外の矩形状の部分の大きさよりも大きい。このように、多数の正極１を包み込んだ袋状のセパレータ３，３の両側に負極２，２がそれぞれ積層されて、電極組立体１０が構成される。   Next, the negative electrodes 2 are respectively disposed on both sides of the bag-like separators 3 and 3 enclosing the positive electrode 1 and laminated. The size of the rectangular portion other than the tab 2 a of the negative electrode 2 is substantially the same as the size of the rectangular separator 3. Therefore, the size of the rectangular portion other than the tab 2 a of the negative electrode 2 is larger than the size of the rectangular portion other than the tab 1 a of the positive electrode 1. In this way, the electrode assemblies 10 are configured by laminating the negative electrodes 2 and 2 on both sides of the bag-like separators 3 and 3 that enclose a large number of positive electrodes 1.

なお、この積層されている多数の正極１のタブ１ａが溶接されて導電部材に接続されるとともに、多数の負極２のタブ２ａが溶接されて導電部材に接続される。このタブ溶接のときに、スパッタが発生し、溶接時にスパッタが飛び散ったりあるいはスパッタが溶接された部分やタブに付着している場合がある。   The tabs 1a of the stacked positive electrodes 1 are welded and connected to the conductive member, and the tabs 2a of the negative electrodes 2 are welded and connected to the conductive member. Sputtering may occur during the tab welding, and the spatter may be scattered during welding or may adhere to the welded portion or tab.

この電極組立体１０では、正極１の正極活物質層が負極２の負極活物質層よりも硬い。そのため、負極２とセパレータ３との間に異物（例えば、スパッタ）が入った場合、負極２側が大きく変形してセパレータ３を介した正極１側が殆ど変形しない。そのため、セパレータ３の変形量（伸び量）が小さく、セパレータ３が破断し難い。一方、正極１とセパレータ３との間に異物が入った場合、正極１側が殆ど変形せずに、セパレータ３を介した負極２側が大きく変形する。そのため、セパレータ３の変形量が大きくなり、この変形量がセパレータ３の引張伸びの許容量を超えると、セパレータ３が破断する。したがって、正極１とセパレータ３との間に異物が入らないようにする必要がある。   In the electrode assembly 10, the positive electrode active material layer of the positive electrode 1 is harder than the negative electrode active material layer of the negative electrode 2. Therefore, when a foreign substance (for example, sputtering) enters between the negative electrode 2 and the separator 3, the negative electrode 2 side is greatly deformed and the positive electrode 1 side through the separator 3 is hardly deformed. Therefore, the deformation amount (elongation amount) of the separator 3 is small, and the separator 3 is difficult to break. On the other hand, when a foreign substance enters between the positive electrode 1 and the separator 3, the positive electrode 1 side is hardly deformed, and the negative electrode 2 side through the separator 3 is largely deformed. For this reason, the amount of deformation of the separator 3 increases, and when this amount of deformation exceeds the allowable amount of tensile elongation of the separator 3, the separator 3 breaks. Therefore, it is necessary to prevent foreign matter from entering between the positive electrode 1 and the separator 3.

正極１は溶着部４で２枚のセパレータ３，３を溶着した袋状のセパレータで包まれているが、タブ１ａの部分で溶着が途切れ、非溶着部分５となっている。そのため、この非溶着部分５から異物が入る可能性がある。そこで、この非溶着部分５から異物が入らないようにするために、袋状のセパレータ３，３で包まれた正極１のタブ１ａに積層方向に曲げを形成し、この曲げられたタブ１ａによって非溶着部分５を覆うようにしている。   The positive electrode 1 is wrapped with a bag-like separator in which two separators 3 and 3 are welded at the welded portion 4, but the welding is interrupted at the tab 1 a portion to form a non-welded portion 5. For this reason, foreign matter may enter from the non-welded portion 5. Therefore, in order to prevent foreign matter from entering from the non-welded portion 5, the tab 1a of the positive electrode 1 wrapped with the bag-like separators 3 and 3 is bent in the stacking direction, and the bent tab 1a The non-welded portion 5 is covered.

図２を参照して、正極１のタブ１ａの曲げの形態を説明する。ここでは、３つの曲げの形態を示す。図２は、袋状セパレータ３，３に包まれた正極１のタブ１ａの構造を模式的に示す側断面図である。この図２では、タブ１ａで溶着できない非溶着部分５での側断面を示している。この例では、金属箔１ｂの両面に正極活物質層１ｃ，１ｄが形成され、その外側に袋状の各セパレータ３，３がそれぞれ配置されている。   With reference to FIG. 2, the bending form of the tab 1a of the positive electrode 1 will be described. Here, three bending forms are shown. FIG. 2 is a side sectional view schematically showing the structure of the tab 1 a of the positive electrode 1 wrapped in the bag-like separators 3 and 3. In this FIG. 2, the side cross section in the non-welding part 5 which cannot be welded by the tab 1a is shown. In this example, positive electrode active material layers 1c and 1d are formed on both surfaces of a metal foil 1b, and bag-shaped separators 3 and 3 are arranged on the outside thereof.

図２（ａ）を参照して、正極１Ａのタブ１ａＡの曲げの形態ついて説明する。タブ１ａＡには、折り目１ｅでの積層方向の一方側への折り曲げ、折り目１ｆでの他方側への折り返し、折り目１ｇでの一方側への折り返し、折り目１ｈでの上方への折り曲げが形成される。このタブ１ａＡの複数の折り返しにより、非溶着部分５（特に、金属箔１ｂの一方の面側の正極活物質層１ｃとセパレータ３との間及び他方の面側の正極活物質層１ｄとセパレータ３との間）を覆うことができる。 Referring to FIG. 2 (a), it describes bent in the form of tabs 1a A positive electrode 1A. The tab 1a A is formed with a fold 1e folded to one side in the stacking direction, a fold 1f folded to the other side, a fold 1g folded to one side, and a fold 1h folded upward. The By the plurality of folds of the tab 1a A , the non-welded portion 5 (particularly, between the positive electrode active material layer 1c and the separator 3 on one surface side of the metal foil 1b and the positive electrode active material layer 1d and separator on the other surface side) 3).

図２（ｂ）を参照して、正極１Ｂのタブ１ａＢの曲げの形態ついて説明する。タブ１ａＢには、折り目１ｉでの積層方向の一方側への折り曲げが形成される。このタブ１ａＢの一方向への折り曲げにより、非溶着部分５における一方側（特に、金属箔１ｂの一方の面側の正極活物質層１ｃとセパレータ３との間）を覆うことができる。非溶着部分５における他方側（特に、金属箔１ｂの他方の面側の正極活物質層１ｄとセパレータ３との間）について、その他方側において負極２及びセパレータ３を介して積層されている正極１Ｂのタブ１ａＢも同じ方向に折り曲げられているので、その隣のタブ１ａＢの同じ方向の折り曲げにより、覆うことができる。 Referring to FIG. 2 (b), will be explained form of bending of the tab 1a B of the positive electrode 1B. The tab 1a B is formed with a fold 1i bent in one direction in the stacking direction. By bending the tab 1a B in one direction, one side of the non-welded portion 5 (particularly, between the positive electrode active material layer 1c and the separator 3 on one surface side of the metal foil 1b) can be covered. On the other side of the non-welded portion 5 (particularly, between the positive electrode active material layer 1d on the other side of the metal foil 1b and the separator 3), the positive electrode is laminated via the negative electrode 2 and the separator 3 on the other side. Since the tab 1a B of 1B is also bent in the same direction, it can be covered by bending the adjacent tab 1a B in the same direction.

図２（ｃ）を参照して、正極１Ｃのタブ１ａＣの曲げの形態ついて説明する。タブ１ａＣは、積層方向の一方側への湾曲の曲げが形成される。このタブ１ａＣの一方向への曲げにより、非溶着部分５の一方側（特に、金属箔１ｂの一方の面側の正極活物質層１ｃとセパレータ３との間）を覆うことができる。非溶着部分５の他方側（特に、金属箔１ｂの他方の面側の正極活物質層１ｄとセパレータ３との間）について、その他方側において負極２及びセパレータ３を介して積層されている正極１Ｃのタブ１ａＣも同じ方向に曲げられているので、その隣のタブ１ａＣの曲げにより、覆うことができる。 Referring to FIG. 2 (c), it will be described with bending in the form of tabs 1a C of the positive electrode 1C. The tab 1a C is formed with a curved bend toward one side in the stacking direction. By bending the tab 1a C in one direction, one side of the non-welded portion 5 (particularly, between the positive electrode active material layer 1c and the separator 3 on one surface side of the metal foil 1b) can be covered. On the other side of the non-welded portion 5 (particularly, between the positive electrode active material layer 1d on the other side of the metal foil 1b and the separator 3), the positive electrode is laminated via the negative electrode 2 and the separator 3 on the other side. Since the tab 1a C of 1C is also bent in the same direction, it can be covered by bending the tab 1a C adjacent to it.

タブ１ａＡのような積層方向の両方向の曲げ（折り返し）を形成する場合、積層工程前に正極１毎に曲げを形成するとよい。また、タブ１ａＢやタブ１ａＣのように積層方向の一方向のみの曲げを形成する場合、積層工程前に正極１毎に曲げを形成してもよいし、あるいは、積層工程後に全ての正極１のタブ１ａを束ねて曲げを形成してもよい（この場合、タブ溶接工程の前でもよいし、後でもよい）。 When forming a bending (folding) in both directions in the stacking direction such as the tab 1a A , it is preferable to form a bend for each positive electrode 1 before the stacking step. Further, in the case of forming a bend in only one direction such as the tab 1a B or the tab 1a C , the bend may be formed for each positive electrode 1 before the stacking process, or all the positive electrodes may be formed after the stacking process. One tab 1a may be bundled to form a bend (in this case, it may be before or after the tab welding process).

上記したようなタブ１ａの積層方向の各形態の曲げにより袋状のセパレータ３，３の非溶着部分５を覆うことができるので、非溶着部分５から異物が入ることを防止でき、正極１（正極活物質層１ｃ，１ｄ）とセパレータ３との間に異物が入らない。異物としては、例えば、上記したタブ溶接で発生したスパッタが考えられる。溶接中にスパッタが飛び散ったりあるいは溶接後に電極組立体１０のタブ１ａ側が上側になったときに付着していたスパッタが落ちてきたりしても、そのスパッタが曲げが形成されているタブ１ａによって遮られて、袋状のセパレータ３，３の非溶着部分５まで到達しない。   Since the non-welded portion 5 of the bag-like separators 3 and 3 can be covered by bending each form of the tab 1a in the stacking direction as described above, foreign matter can be prevented from entering from the non-welded portion 5, and the positive electrode 1 ( No foreign matter enters between the positive electrode active material layers 1 c and 1 d) and the separator 3. As a foreign material, the sputter | spatter which generate | occur | produced by the above-mentioned tab welding is considered, for example. Even if the spatter scatters during welding or the spatter adhered when the tab 1a side of the electrode assembly 10 is on the upper side after welding falls, the spatter is blocked by the tab 1a on which bending is formed. Thus, it does not reach the non-welded portion 5 of the bag-like separators 3 and 3.

正極１（正極活物質層１ｃ，１ｄ）とセパレータ３との間に異物が入らないので、異物によってセパレータ３が破断するようなこともない。そのため、セパレータ３が正常に機能し、正極１と負極２とが内部短絡するようなこともない。   Since foreign matter does not enter between the positive electrode 1 (positive electrode active material layers 1c and 1d) and the separator 3, the separator 3 is not broken by the foreign matter. Therefore, the separator 3 functions normally and the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are not short-circuited internally.

この実施形態に係る蓄電装置によれば、袋状のセパレータ３，３で包まれる正極１（活物質層が硬いほうの電極）のタブ１ａに積層方向に曲げを形成することにより、簡単な構造によってセパレータ３，３で包まれる正極１とセパレータ３との間に異物が入らないようにすることができる。その結果、異物によってセパレータ３が破断するのを防止できるので、異物による内部短絡を防止でき、安全性を向上させることができる。また、タブ１ａに曲げを形成するだけなので、別途の部材や大きなスペースを必要としない。   According to the power storage device of this embodiment, a simple structure is obtained by forming a bend in the stacking direction on the tab 1a of the positive electrode 1 (the electrode having the harder active material layer) wrapped with the bag-like separators 3 and 3. Therefore, it is possible to prevent foreign matter from entering between the positive electrode 1 and the separator 3 wrapped by the separators 3 and 3. As a result, it is possible to prevent the separator 3 from being broken by a foreign substance, so that an internal short circuit due to the foreign substance can be prevented and safety can be improved. Moreover, since only the bending is formed in the tab 1a, a separate member and a large space are not required.

タブ１ａの曲げとして積層方向の両方向への複数の折り返しとすることにより、袋状のセパレータ３，３の非溶着部分５を確実に覆うことができる。また、タブ１ａの曲げとして積層方向の一方向の曲げとすることにより、積層される全ての正極１のタブ１ａを束ねて曲げを形成することも可能となり、曲げを形成するための作業工数を低減できる。   By bending the tab 1a in a plurality of directions in both directions of the stacking direction, the non-welded portion 5 of the bag-like separators 3 and 3 can be reliably covered. In addition, by bending the tab 1a in one direction as the bending direction, it is possible to form the bending by bundling the tabs 1a of all the positive electrodes 1 to be stacked, and the number of work steps for forming the bending can be reduced. Can be reduced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.

例えば、上記実施形態では正極ほうが負極よりも活物質層が硬い蓄電装置に適用し、セパレータで正極を包む構成としたが、負極ほうが正極よりも活物質層が硬い蓄電装置にも適用でき、その場合にはセパレータで負極を包む構成とする。この場合、負極のタブに積層方向に曲げを形成する。   For example, in the above embodiment, the positive electrode is applied to a power storage device in which the active material layer is harder than the negative electrode, and the separator is wrapped with the positive electrode, but the negative electrode can also be applied to a power storage device in which the active material layer is harder than the positive electrode. In some cases, the negative electrode is wrapped with a separator. In this case, the negative electrode tab is bent in the stacking direction.

また、本実施の形態ではセパレータの接合方法として熱溶着としたが、接着剤による接着等の他の接合方法でもよい。また、タブ以外の部分を全て熱溶着で接合したが、セパレータを半分に折り曲げ、残りの部分を接合すようなものでもよい。   In this embodiment, the separator is bonded by heat welding, but other bonding methods such as bonding with an adhesive may be used. Further, all the parts other than the tab are joined by heat welding, but the separator may be folded in half and the remaining parts may be joined.

また、上記実施形態では正極のタブの積層方向の曲げの３つの形態を示したが、袋状のセパレータの非溶着部分を覆い、異物が入らないようにできるのであれば、他の形態の積層方向の曲げとしてもよい。   Further, in the above embodiment, three forms of bending in the laminating direction of the positive electrode tab are shown. However, as long as the non-welded portion of the bag-like separator can be covered so that foreign matter does not enter, lamination of other forms is possible. It may be a directional bend.

１（１Ａ〜１Ｃ）…正極、１ａ（１ａＡ〜１ａＣ）…タブ、１ｂ…金属箔、１ｃ，１ｄ…正極活物質層、１ｅ〜１ｉ…折り目、２…負極、２ａ…タブ、３…セパレータ、４…溶着部、５…非溶着部分、１０…電極組立体。 1 (1A-1C) ... positive electrode, 1a (1a A ~1a C) ... tab, 1b ... metal foil, 1c, 1d ... positive electrode active material layer, 1E～1i ... fold, 2 ... negative electrode, 2a ... tab, 3 ... Separator, 4 ... welded portion, 5 ... non-welded portion, 10 ... electrode assembly.

Claims (6)

正極と負極とが袋状のセパレータを介して積層された蓄電装置であって、
前記セパレータは、少なくとも前記正極と前記負極のうちの一方の電極の活物質層が形成された部分を包むと共に、前記電極のタブが突出する開口を有し、
前記タブは、前記セパレータ内に位置する第１の部分及び前記セパレータから突出する第２の部分を有し、
前記セパレータに包まれた前記電極の全てにおいて、
前記第１の部分は、折り返しを有さず、
前記第２の部分は、積層方向の両方向に折り返しを有し、
それぞれの前記折り返しにおける折り目の先端は、前記積層方向において前記セパレータの端部より外側に位置する、蓄電装置。 A power storage device in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a bag-shaped separator,
The separator has an opening at least the positive electrode and the negative wrap the portion where the active material layer is formed of one electrode of the electrode Mutotomoni tab of the electrode projects,
The tab has a first portion located within the separator and a second portion protruding from the separator;
In all of the electrodes wrapped in the separator,
The first portion does not have a turn;
It said second portion has a folded in both the stacking direction,
The power storage device , wherein a tip of a fold in each of the folds is located outside an end of the separator in the stacking direction . 前記セパレータで包まれる前記電極は、前記正極と前記負極のうちの活物質層の硬い電極である、請求項１に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the electrode wrapped by the separator is a hard electrode of an active material layer of the positive electrode and the negative electrode. 前記セパレータで包まれる前記電極は、前記正極である、請求項２に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 2, wherein the electrode wrapped by the separator is the positive electrode. 正極と負極とが袋状のセパレータを介して積層された蓄電装置の製造方法であって、A method of manufacturing a power storage device in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a bag-shaped separator,
前記セパレータは、少なくとも、前記正極と前記負極のうち一方の電極の活物質層が形成された部分を包むと共に、前記電極のタブが突出する開口を有し、The separator has at least an opening from which the active material layer of one of the positive electrode and the negative electrode is formed and a tab of the electrode protrudes,
前記タブは、前記セパレータ内に位置する第１の部分及び前記セパレータから突出する第２の部分を有し、The tab has a first portion located within the separator and a second portion protruding from the separator;
前記セパレータで包まれた前記一方の電極と他方の電極とを積層する積層工程と、A laminating step of laminating the one electrode and the other electrode wrapped in the separator;
前記タブの前記第２の部分において、前記電極の積層方向の両方向に折り返しを形成する折り返し形成工程と、A fold forming step of forming folds in both directions of the stacking direction of the electrodes in the second portion of the tab;
前記一方の電極の前記タブを導電部材に溶接し、前記他方の電極の前記タブを他の導電部材に溶接する溶接工程と、を備え、Welding the tab of the one electrode to a conductive member and welding the tab of the other electrode to another conductive member, and
前記折り返し形成工程では、それぞれの前記折り返しの折り目の先端が、前記積層方向において前記セパレータの端部より外側に位置するように前記タブを折り曲げ、In the folding formation step, the tabs are folded so that the tip of each folding fold is positioned outside the end of the separator in the stacking direction,
前記折り返し形成工程は、前記積層工程と前記溶接工程との間に行われる、蓄電装置の製造方法。The folding method is a method for manufacturing a power storage device, which is performed between the stacking step and the welding step. 前記セパレータで包まれる前記電極は、前記正極と前記負極とのうち、活物質層が硬い方の電極である、請求項４に記載の蓄電装置の製造方法。The method for manufacturing a power storage device according to claim 4, wherein the electrode wrapped by the separator is an electrode having a harder active material layer among the positive electrode and the negative electrode. 前記セパレータで包まれる前記電極は、前記正極である、請求項５に記載の蓄電装置の製造方法。The method for manufacturing a power storage device according to claim 5, wherein the electrode wrapped by the separator is the positive electrode.
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