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JP2008097991A - Power storage device - Google Patents

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JP2008097991A
JP2008097991A JP2006278498A JP2006278498A JP2008097991A JP 2008097991 A JP2008097991 A JP 2008097991A JP 2006278498 A JP2006278498 A JP 2006278498A JP 2006278498 A JP2006278498 A JP 2006278498A JP 2008097991 A JP2008097991 A JP 2008097991A
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JP
Japan
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negative electrode
storage device
ion supply
supply source
positive electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006278498A
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Japanese (ja)
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Masaki Komuro
正樹 小室
Mitsuo Shiraga
充朗 白髪
Nobuo Ando
信雄 安東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
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Abstract

【課題】蓄電デバイスに電圧を発生させるタイミングを自在に設定することにより、蓄電デバイスを取り扱う際の安全性を向上させる。
【解決手段】外装容器13内には正極12と負極11とを積層した電極積層ユニット14が配置される。また、電極積層ユニット14の上方にはリチウムイオン供給源16が負極11に対向して配置される。負極11とリチウムイオン供給源16との間にはセパレータ20が設けられ、負極11とリチウムイオン供給源16との絶縁状態が保たれている。リチウムイオン供給源16に対向する負極集電体11aには多数の突起部21が形成され、外装容器13の外側から圧力を加えることにより、突起部21によってセパレータ20を貫くことが可能となる。これにより、負極11とリチウムイオン供給源16とを短絡させることができるため、任意のタイミングで負極11にリチウムイオンを担持させることができる。
【選択図】図2
To improve safety when handling an electricity storage device by freely setting a timing for generating a voltage in the electricity storage device.
An electrode stacking unit in which a positive electrode and a negative electrode are stacked is arranged in an outer container. A lithium ion supply source 16 is disposed above the electrode stack unit 14 so as to face the negative electrode 11. A separator 20 is provided between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16, and the insulation state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 is maintained. A large number of protrusions 21 are formed on the negative electrode current collector 11 a facing the lithium ion supply source 16. By applying pressure from the outside of the outer container 13, the protrusions 21 can penetrate the separator 20. Thereby, since the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 can be short-circuited, lithium ion can be carried on the negative electrode 11 at an arbitrary timing.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、負極と正極との少なくともいずれか一方にイオンを担持させるようにした蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device in which ions are supported on at least one of a negative electrode and a positive electrode.

近年、環境問題がクローズアップされる中、電気自動車やハイブリッド自動車の開発が盛んに行われており、これらの自動車に搭載される蓄電デバイスの開発についても積極的に取り組まれている。電気自動車やハイブリッド自動車用の蓄電デバイスとしては、高エネルギ密度や高出力密度が要求されることから、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等が候補として挙げられている。しかしながら、リチウムイオン二次電池にあっては、エネルギ密度は高いものの出力密度が低いという課題を有しており、電気二重層キャパシタにあっては、出力密度は高いもののエネルギ密度が低いという課題を有している。   In recent years, while environmental problems have been highlighted, electric vehicles and hybrid vehicles have been actively developed, and development of power storage devices mounted on these vehicles has been actively pursued. As electric storage devices for electric vehicles and hybrid vehicles, high energy density and high output density are required, so lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors and the like are listed as candidates. However, the lithium ion secondary battery has a problem that the energy density is high but the output density is low, and the electric double layer capacitor has a problem that the output density is high but the energy density is low. Have.

そこで、エネルギ密度と出力密度との双方を満足させるため、リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタの蓄電原理を組み合わせたハイブリッドキャパシタとも呼ばれる蓄電デバイスが提案されている。このハイブリッドキャパシタは、正極に電気二重層キャパシタの活性炭を採用することにより、正極では電気二重層を利用して電荷を蓄積する一方、負極にリチウムイオン二次電池の炭素材料を採用することにより、負極では炭素材料にリチウムイオンをドープさせることによって電荷を蓄積している。このような蓄電機構を採用することにより、電気二重層キャパシタの高出力密度とリチウムイオン二次電池の高エネルギ密度とを兼ね備えることが可能となっている。   Therefore, in order to satisfy both the energy density and the output density, an electricity storage device called a hybrid capacitor combining the storage principle of a lithium ion secondary battery and an electric double layer capacitor has been proposed. This hybrid capacitor uses the electric double layer capacitor activated carbon for the positive electrode, and the positive electrode uses the electric double layer to store electric charges, while the negative electrode uses the carbon material of the lithium ion secondary battery, In the negative electrode, charges are accumulated by doping a carbon material with lithium ions. By adopting such a power storage mechanism, it is possible to combine the high output density of the electric double layer capacitor and the high energy density of the lithium ion secondary battery.

また、リチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタにおいて、負極の炭素材料に予めリチウムイオンを担持(ドープ)させるようにした蓄電デバイスも提案されている。負極に対してリチウムイオンを担持させることにより、負極電位を低下させて出力電圧を上昇させることができるため、蓄電デバイスのエネルギ密度を大幅に上昇させることが可能となっている(たとえば、特許文献1参照)。さらに、蓄電デバイス内の負極に対して一様にリチウムイオンを担持させるとともに担持に必要な時間を短縮させるため、対向する負極と金属リチウムとを電気化学的に接触させる方法が提案されている。この方法においては、正極集電体や負極集電体にリチウムイオンが通過する貫通孔を形成することにより、積層される電極間においてスムーズにリチウムイオンを移動させるようにしている(たとえば、特許文献2参照)。
特開平8−107048号公報 国際公開第98/33227号パンフレット
In addition, in lithium ion secondary batteries and lithium ion capacitors, an electricity storage device in which lithium ions are supported (doped) in advance on a carbon material of a negative electrode has been proposed. By supporting lithium ions on the negative electrode, the negative electrode potential can be lowered and the output voltage can be increased, so that the energy density of the electricity storage device can be significantly increased (for example, Patent Documents). 1). Furthermore, in order to uniformly support lithium ions on the negative electrode in the electricity storage device and reduce the time required for the support, a method of bringing the opposing negative electrode and metal lithium into electrochemical contact has been proposed. In this method, by forming a through-hole through which lithium ions pass in the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, lithium ions are smoothly moved between the stacked electrodes (for example, Patent Documents). 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 8-1007048 International Publication No. 98/33227 Pamphlet

ところで、特許文献2に記載された蓄電デバイスにあっては、負極にリチウムイオンを担持させるため、金属リチウムを負極に接触させた状態で配置するようにしている。つまり、負極と金属リチウムとが既に短絡した状態であるため、ラミネートパック内に電解液を注入した時点からリチウムイオンの移動が可能となり、負極に対するリチウムイオンの担持が開始されることになる。このように、電解液の注入に伴ってリチウムイオンの担持が開始されると、負極に電荷が蓄積されて蓄電デバイスに電圧が発生することになるため、完成後の蓄電デバイスを取り扱う各種工程においては、感電等に対する安全対策を講じることが求められていた。   By the way, in the electrical storage device described in Patent Document 2, in order to support lithium ions on the negative electrode, metallic lithium is arranged in contact with the negative electrode. That is, since the negative electrode and the metal lithium are already short-circuited, lithium ions can be moved from the time when the electrolyte solution is injected into the laminate pack, and the loading of lithium ions on the negative electrode is started. In this way, when the loading of lithium ions is started as the electrolyte is injected, electric charges are accumulated in the negative electrode and a voltage is generated in the electricity storage device. Therefore, in various processes for handling the electricity storage device after completion. Has been required to take safety measures against electric shock.

つまり、蓄電デバイスを取り扱う際の安全性を確保するためには、感電等を回避するための製造設備を設ける必要や、作業者に対して安全教育等を施す必要があるが、これらは蓄電デバイスが組み込まれる機器の製造コストを引き上げる要因になっていた。また、感電等の事故リスクを軽減するためには、蓄電デバイスの出力電圧を引き下げる必要があるが、このように出力電圧を引き下げることは蓄電デバイスのエネルギ密度を低下させる要因となる。   In other words, in order to ensure safety when handling power storage devices, it is necessary to provide manufacturing equipment to avoid electric shocks, etc., and to provide safety education to workers. Has been a factor in raising the manufacturing cost of the equipment that is embedded. Moreover, in order to reduce the risk of accidents such as electric shock, it is necessary to lower the output voltage of the electricity storage device. However, reducing the output voltage in this way causes a reduction in the energy density of the electricity storage device.

本発明の目的は、負極と正極との少なくともいずれか一方にイオンを担持させるタイミング、つまり蓄電デバイスに電圧を発生させるタイミングを自在に設定することにより、蓄電デバイスを取り扱う際の安全性を向上させることにある。   An object of the present invention is to improve the safety when handling an electricity storage device by freely setting the timing at which ions are supported on at least one of the negative electrode and the positive electrode, that is, the timing at which voltage is generated in the electricity storage device. There is.

本発明の蓄電デバイスは、負極と、正極と、イオン供給源と、イオンを移送可能な電解質系とを有する蓄電デバイスであって、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源との間に絶縁要素を組み付け、外装容器の外側からエネルギを加えることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを短絡させ、前記イオン供給源からイオンを放出させることを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is an electricity storage device having a negative electrode, a positive electrode, an ion supply source, and an electrolyte system capable of transferring ions, and the ion supply source includes at least one of the negative electrode and the positive electrode. By assembling an insulating element between them and applying energy from the outside of the outer container, at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source are short-circuited, and ions are released from the ion supply source. It is characterized by that.

本発明の蓄電デバイスは、前記外装容器に加えられるエネルギは圧力エネルギであることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the energy applied to the outer container is pressure energy.

本発明の蓄電デバイスは、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方に前記絶縁要素に対向する突起部を形成し、前記突起部によって前記絶縁要素を貫くことにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを短絡させることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, at least one of the negative electrode and the positive electrode is formed with a protruding portion facing the insulating element, and the protruding portion penetrates the insulating element, whereby the negative electrode and the positive electrode At least one of them and the ion supply source are short-circuited.

本発明の蓄電デバイスは、前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、前記負極と前記正極と前記金属部材との少なくとも何れか一つに前記絶縁要素に対向する突起部を形成し、前記突起部によって前記絶縁要素を貫くことにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected thereto, and at least one of the negative electrode, the positive electrode, and the metal member is opposed to the insulating element. A protrusion is formed, and the insulating element is penetrated by the protrusion to short-circuit at least one of the negative electrode and the positive electrode and the metal member.

本発明の蓄電デバイスは、前記負極と前記正極とが積層される積層領域に前記突起部を形成することを特徴とする。   The electricity storage device according to the present invention is characterized in that the protrusion is formed in a stacked region where the negative electrode and the positive electrode are stacked.

本発明の蓄電デバイスは、複数の前記負極または複数の前記正極が接合される接合領域に前記突起部を形成することを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is characterized in that the protrusion is formed in a bonding region where a plurality of the negative electrodes or a plurality of the positive electrodes are bonded.

本発明の蓄電デバイスは、前記外装容器に加えられるエネルギは熱エネルギであることを特徴とする。   The energy storage device according to the present invention is characterized in that the energy applied to the exterior container is thermal energy.

本発明の蓄電デバイスは、前記絶縁要素は熱エネルギによって収縮する熱収縮材であることを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is characterized in that the insulating element is a heat shrinkable material that shrinks by heat energy.

本発明の蓄電デバイスは、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを、熱エネルギによって導通状態となる熱感応素子を介して接続することを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is characterized in that at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source are connected via a heat-sensitive element that is brought into conduction by thermal energy.

本発明の蓄電デバイスは、前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、前記熱収縮材は前記金属部材に対向して配置され、前記熱収縮材を収縮させることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected to the ion supply metal, the heat shrinkable material is disposed to face the metal member, and shrinks the heat shrinkable material. Thus, at least one of the negative electrode and the positive electrode and the metal member are short-circuited.

本発明の蓄電デバイスは、前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、前記熱感応素子は前記金属部材に接続され、前記熱感応素子を導通状態とすることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected thereto, the heat sensitive element is connected to the metal member, and the heat sensitive element is turned on. The metal member is short-circuited with at least one of the negative electrode and the positive electrode.

本発明の蓄電デバイスは、前記熱収縮材は多孔質材料によって形成されることを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is characterized in that the heat shrinkable material is formed of a porous material.

本発明の蓄電デバイスは、前記熱感応素子はバイメタルまたはサーミスタであることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the heat sensitive element is a bimetal or a thermistor.

本発明によれば、負極と正極との少なくとも何れか一方とイオン供給源との間に絶縁要素を組み付け、外装容器の外側からエネルギを加えることにより、負極と正極との少なくとも何れか一方とイオン供給源とを短絡させるようにしたので、負極と正極との少なくとも何れか一方に対してイオンを担持させるタイミングを自在に設定することが可能となる。つまり、蓄電デバイスに電圧を発生させるタイミングを自在に設定することができるため、製造工程等において蓄電デバイスを取り扱う際の安全性を向上させることが可能となる。   According to the present invention, an insulating element is assembled between at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source, and energy is applied from the outside of the outer container, so that at least one of the negative electrode and the positive electrode and ions Since the supply source is short-circuited, it is possible to freely set the timing for carrying ions on at least one of the negative electrode and the positive electrode. That is, since the timing for generating a voltage in the power storage device can be freely set, it is possible to improve safety when handling the power storage device in a manufacturing process or the like.

図1は本発明の一実施の形態である蓄電デバイス10の内部構造を示す斜視図であり、図2(A)および(B)は蓄電デバイス10の内部構造を示す断面図である。なお、図2(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図2(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。   FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 10. 2A shows a state before the lithium ion is supported on the negative electrode 11, and FIG. 2B shows a state where the lithium ion is supported on the negative electrode 11.

図1に示すように、蓄電デバイス10の外装容器13を構成するラミネートフィルム13a,13bの内側には電極積層ユニット14が配置されており、この電極積層ユニット14はセパレータ15を介して交互に積層される正極12と負極11とによって構成されている。また、電極積層ユニット14の上方にはリチウムイオン供給源(イオン供給源)16が負極11に対向するように配置されており、電極積層ユニット14とリチウムイオン供給源16とによって三極積層ユニット17が構成されている。なお、熱溶着等によって封止されるラミネートフィルム13a,13b内には、リチウムイオンを移送可能な電解液(電解質系)が注入されている。   As shown in FIG. 1, electrode lamination units 14 are arranged inside the laminate films 13 a and 13 b constituting the outer container 13 of the electricity storage device 10, and the electrode lamination units 14 are alternately laminated via separators 15. The positive electrode 12 and the negative electrode 11 are formed. Further, a lithium ion supply source (ion supply source) 16 is disposed above the electrode laminate unit 14 so as to face the negative electrode 11, and the electrode laminate unit 14 and the lithium ion supply source 16 constitute a three-electrode laminate unit 17. Is configured. An electrolyte solution (electrolyte system) capable of transporting lithium ions is injected into the laminate films 13a and 13b that are sealed by thermal welding or the like.

図2(A)に示すように、正極12は、多数の貫通孔を備える正極集電体12aと、この正極集電体12aに一体に設けられる正極活物質層12bとを備えている。また、負極11は、多数の貫通孔を備える負極集電体11aと、この負極集電体11aに一体に設けられる負極活物質層11bとを備えている。正極12と負極11との間にはセパレータ15が設けられており、このセパレータ15によって正極12と負極11との絶縁状態が保たれている。また、複数の正極集電体12aは接合部12cにおいて相互に接続されており、この接合部12cには正極端子18が接続されている。同様に、複数の負極集電体11aは接合部11cにおいて相互に接続されており、この接合部11cには負極端子19が接続されている。なお、ラミネートフィルム13a,13bを封止して外装容器13を形成する際には、正極端子18と負極端子19とを挟み込んだ状態でラミネートフィルム13a,13bを溶着させることにより、正極端子18と負極端子19との先端部を蓄電デバイス10の外部に突出させるようにしている。   As shown in FIG. 2A, the positive electrode 12 includes a positive electrode current collector 12a having a large number of through holes, and a positive electrode active material layer 12b provided integrally with the positive electrode current collector 12a. The negative electrode 11 includes a negative electrode current collector 11a having a large number of through holes and a negative electrode active material layer 11b provided integrally with the negative electrode current collector 11a. A separator 15 is provided between the positive electrode 12 and the negative electrode 11, and the insulating state between the positive electrode 12 and the negative electrode 11 is maintained by the separator 15. Moreover, the some positive electrode collector 12a is mutually connected in the junction part 12c, and the positive electrode terminal 18 is connected to this junction part 12c. Similarly, the plurality of negative electrode current collectors 11a are connected to each other at a joint portion 11c, and a negative electrode terminal 19 is connected to the joint portion 11c. When forming the outer container 13 by sealing the laminate films 13a and 13b, the laminate films 13a and 13b are welded in a state where the positive electrode terminal 18 and the negative electrode terminal 19 are sandwiched between the positive electrode terminal 18 and The tip of the negative electrode terminal 19 is projected outside the electricity storage device 10.

図示する蓄電デバイス10は、正極12の正極活物質層12bにリチウムイオンやアニオンを可逆的に担持可能な正極活物質を含有させることにより、電気二重層を利用して正極12に電荷を蓄積させる一方、負極11の負極活物質層11bにリチウムイオンを可逆的に担持可能な負極活物質を含有させることにより、リチウムイオンを可逆的に担持させることによって負極11に電荷を蓄積させるようにしたキャパシタとなっている。また、負極11に対して予めリチウムイオンを担持(ドープ)させ、負極11の電位を低下させるとともに負極11の容量を高めることにより、従来の電気二重層キャパシタに比べてエネルギ密度を大幅に向上させることが可能となっている。   The electric storage device 10 shown in the figure causes the positive electrode active material layer 12b of the positive electrode 12 to contain a positive electrode active material capable of reversibly carrying lithium ions and anions, thereby accumulating electric charge in the positive electrode 12 using the electric double layer. On the other hand, the negative electrode active material layer 11b of the negative electrode 11 contains a negative electrode active material capable of reversibly supporting lithium ions, so that charges are accumulated in the negative electrode 11 by reversibly supporting lithium ions. It has become. In addition, lithium ion is supported (doped) in advance on the negative electrode 11 to lower the potential of the negative electrode 11 and increase the capacity of the negative electrode 11, thereby greatly improving the energy density compared to the conventional electric double layer capacitor. It is possible.

前述したように、負極11に対して予めリチウムイオンを担持させるため、蓄電デバイス10内にはリチウムイオン供給源16が設けられており、このリチウムイオン供給源16は、多数の貫通孔を備えるリチウム極集電体16aと、これに一体となる金属リチウム16bとによって構成されている。また、負極11とリチウムイオン供給源16との間には絶縁要素としてのセパレータ20が挟み込まれており、このセパレータ20によって負極11とリチウムイオン供給源16との絶縁状態が保たれている。このように、負極11とリチウムイオン供給源16との絶縁状態を保つ構造を採用することにより、ラミネートフィルム13a,13b内に電解液が注入された場合であっても、金属リチウム16bからイオン化してリチウムイオンが電解液中に放出されることはなく、負極11に対するリチウムイオンの担持を進行させない構造となっている。つまり、蓄電デバイス10が完成したとしても、負極11に対してリチウムイオンが担持されていないことから、負極11の電位が低下して蓄電デバイス10に電圧が発生してしまうことはなく、その後の組み付け工程等において安全に蓄電デバイス10を取り扱うことが可能となる。   As described above, the lithium ion supply source 16 is provided in the electricity storage device 10 in order to carry lithium ions in advance on the negative electrode 11, and the lithium ion supply source 16 is a lithium ion having a large number of through holes. The electrode current collector 16a is composed of a metal lithium 16b integrated therewith. A separator 20 as an insulating element is sandwiched between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16, and the insulating state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 is maintained by the separator 20. In this way, by adopting a structure that maintains the insulation state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16, even when the electrolyte is injected into the laminate films 13a and 13b, the ionization from the metal lithium 16b is performed. Thus, lithium ions are not released into the electrolytic solution, and the lithium ion is not supported on the negative electrode 11 in a structure. That is, even if the electricity storage device 10 is completed, since lithium ions are not supported on the negative electrode 11, the potential of the negative electrode 11 does not decrease and no voltage is generated in the electricity storage device 10. It becomes possible to handle the electricity storage device 10 safely in an assembling process or the like.

続いて、蓄電デバイス10を電源として機能させるために、負極11に対してリチウムイオンを担持させるための構造および手順について説明する。図3(A)は図2(A)におけるリチウムイオン供給源16の近傍を示す拡大断面図であり、図3(B)は図2(B)におけるリチウムイオン供給源16の近傍を示す拡大断面図である。図3(A)に示すように、セパレータ20を介してリチウムイオン供給源16に対向する負極11は、負極集電体11aの一方面にのみ負極活物質層11bを備える構造を有しており、負極活物質層11bが形成されていない負極集電体11aの他方面、つまりリチウムイオン供給源16との対向面には多数の突起部21が形成されている。そして、負極11に対してリチウムイオンを担持させる際には、図2(B)および図3(B)に示すように、ラミネートフィルム13a,13bの外側からエネルギとして所定の圧力(圧力エネルギ)を加えることにより、負極11とリチウムイオン供給源16とを絶縁するセパレータ20を突起部21によって突き破ることができ、負極11とリチウムイオン供給源16とを短絡(電気的に接触)させることが可能となる。   Next, a structure and procedure for supporting lithium ions on the negative electrode 11 in order to cause the electricity storage device 10 to function as a power source will be described. 3A is an enlarged sectional view showing the vicinity of the lithium ion supply source 16 in FIG. 2A, and FIG. 3B is an enlarged sectional view showing the vicinity of the lithium ion supply source 16 in FIG. 2B. FIG. As shown in FIG. 3A, the negative electrode 11 facing the lithium ion supply source 16 through the separator 20 has a structure including the negative electrode active material layer 11b only on one surface of the negative electrode current collector 11a. A large number of protrusions 21 are formed on the other surface of the negative electrode current collector 11 a where the negative electrode active material layer 11 b is not formed, that is, on the surface facing the lithium ion supply source 16. When the negative electrode 11 is loaded with lithium ions, as shown in FIGS. 2B and 3B, a predetermined pressure (pressure energy) is applied as energy from the outside of the laminate films 13a and 13b. By adding, the separator 20 that insulates the negative electrode 11 from the lithium ion supply source 16 can be pierced by the protrusion 21, and the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 can be short-circuited (electrically contacted). Become.

このように、電解液中において負極11とリチウムイオン供給源16とを短絡させると、電荷移動に伴ってリチウムイオン供給源16からリチウムイオンが溶出し、リチウムイオンは電解液を介して負極11に担持されることになる。これにより、負極11の電位を低下させて蓄電デバイス10に電圧を生じさせることができるため、蓄電デバイス10を電源として機能させることが可能となる。なお、負極集電体11aや正極集電体12aには多数の図示しない貫通孔が形成されており、この貫通孔を介してリチウムイオンは各極間を自在に移動することができるため、積層される全ての負極活物質層11bに対して満遍なくリチウムイオンを担持させることが可能となる。また、金属リチウム16bはリチウムイオンを放出しながら減少し、最終的には全量が負極11に対して担持されることになるが、金属リチウム16bを多めに配置して一部を蓄電デバイス10内に残存させるようにしても良い。   Thus, when the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 are short-circuited in the electrolytic solution, lithium ions are eluted from the lithium ion supply source 16 along with the charge transfer, and the lithium ions are transferred to the negative electrode 11 through the electrolytic solution. It will be carried. As a result, the potential of the negative electrode 11 can be lowered to generate a voltage in the power storage device 10, so that the power storage device 10 can function as a power source. Note that a large number of through holes (not shown) are formed in the negative electrode current collector 11a and the positive electrode current collector 12a, and lithium ions can freely move between the electrodes through the through holes. Lithium ions can be uniformly supported on all the negative electrode active material layers 11b. In addition, the metal lithium 16b decreases while releasing lithium ions, and finally the entire amount is supported on the negative electrode 11. However, a large amount of the metal lithium 16b is disposed and a part of the metal lithium 16b is stored in the electricity storage device 10. It may be allowed to remain.

これまで説明したように、本発明の一実施の形態である蓄電デバイス10にあっては、負極集電体11aとリチウムイオン供給源16との間にセパレータ20を組み付け、リチウムイオン供給源16に対向する負極集電体11aに対して突起部21を形成するようにしたので、完成した蓄電デバイス10の外部から圧力を加えることにより、負極11とリチウムイオン供給源16とを電気的に接触させることが可能となる。これにより、負極11に対してリチウムイオンを担持させるタイミング、つまり蓄電デバイス10に電圧を発生させるタイミングを自在に設定することができるため、蓄電デバイス10を取り扱う際の安全性を向上させることが可能となる。また、電圧を発生させることなく蓄電デバイス10を完成させることができるため、蓄電デバイス10を取り扱う工程の設備等を簡素化することができ、蓄電デバイス10が組み込まれた機器の低コスト化を図ることが可能となる。さらに、安全性を高めるために蓄電デバイス10の出力電圧を引き下げる必要がないため、たとえば複数の蓄電デバイス10を接続して高電圧パックを製造する場合には、高電圧パックの電圧を維持しながら蓄電デバイス10の個数を削減することができ、高電圧パックの体積効率を向上させることが可能となる。   As described so far, in the electricity storage device 10 according to one embodiment of the present invention, the separator 20 is assembled between the negative electrode current collector 11a and the lithium ion supply source 16, and the lithium ion supply source 16 is Since the protrusions 21 are formed on the opposing negative electrode current collector 11 a, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 are brought into electrical contact by applying pressure from the outside of the completed power storage device 10. It becomes possible. Thereby, since the timing at which the negative electrode 11 is loaded with lithium ions, that is, the timing at which the power storage device 10 generates voltage can be freely set, it is possible to improve the safety when the power storage device 10 is handled. It becomes. In addition, since the electricity storage device 10 can be completed without generating a voltage, facilities for handling the electricity storage device 10 and the like can be simplified, and the cost of a device in which the electricity storage device 10 is incorporated can be reduced. It becomes possible. Furthermore, since it is not necessary to lower the output voltage of the power storage device 10 in order to increase safety, for example, when a high voltage pack is manufactured by connecting a plurality of power storage devices 10, while maintaining the voltage of the high voltage pack The number of power storage devices 10 can be reduced, and the volume efficiency of the high voltage pack can be improved.

続いて、前述した蓄電デバイス10について下記の順に詳細に説明する。[A]負極、[B]正極、[C]正極集電体および負極集電体、[D]イオン供給源、[E]絶縁要素、[F]電解液、[G]外装容器、[H]蓄電デバイスの製造方法。なお、蓄電デバイス10に関してその構造や製造方法を説明するが、これらの構造や製造方法については後述する蓄電デバイス30〜100に適用することも可能である。   Subsequently, the power storage device 10 described above will be described in detail in the following order. [A] negative electrode, [B] positive electrode, [C] positive electrode current collector and negative electrode current collector, [D] ion supply source, [E] insulating element, [F] electrolyte solution, [G] exterior container, [H] ] A method of manufacturing an electricity storage device. In addition, although the structure and manufacturing method are demonstrated regarding the electrical storage device 10, these structures and manufacturing methods are also applicable to the electrical storage devices 30-100 mentioned later.

[A]負極
本発明の蓄電デバイス10において、負極11は、負極集電体11aとこれに一体となる負極活物質層11bとを有しており、負極活物質層11bにはリチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープすることが可能な負極活物質が含有されている。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持できるものであれば特に限定されることはなく、例えばグラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系物質、錫酸化物、珪素酸化物等を挙げることができる。特に、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であり、水素原子/炭素原子の原子数比(H/C)が0.50〜0.05であるポリアセン系有機半導体(PAS)は負極活物質として好適である。このPASはアモルファス構造を有することから、リチウムイオンのドープ・脱ドープに対して膨潤・収縮といった構造変化がないためサイクル特性に優れており、リチウムイオンのドープ・脱ドープに対して等方的な分子構造であるため急速充電や急速放電にも優れた特性を有している。
[A] Negative Electrode In the electricity storage device 10 of the present invention, the negative electrode 11 has a negative electrode current collector 11a and a negative electrode active material layer 11b integrated therewith, and the negative electrode active material layer 11b is reversible with lithium ions. The negative electrode active material which can be doped and dedoped is contained. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly carry lithium ions. Examples thereof include graphite, various carbon materials, polyacene-based materials, tin oxide, and silicon oxide. it can. Particularly, a polyacene organic semiconductor (PAS), which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer and has a hydrogen atom / carbon atom number ratio (H / C) of 0.50 to 0.05, is suitable as a negative electrode active material. It is. Since this PAS has an amorphous structure, there is no structural change such as swelling / shrinkage with respect to doping / dedoping of lithium ions, and it has excellent cycle characteristics, and isotropic to doping / dedoping of lithium ions. Due to its molecular structure, it has excellent characteristics for rapid charge and rapid discharge.

前述したPAS等の負極活物質は粉末状、粒状、短繊維状等に形成され、この負極活物質をバインダと混合してスラリーが形成される。そして、負極活物質を含有するスラリーを負極集電体11aに塗工して乾燥させることにより、負極集電体11a上に負極活物質層11bが形成される。なお、負極活物質と混合されるバインダとしては、例えばSBR等のゴム系バインダや、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができ、これらの中でもフッ素系バインダを用いることが好ましい。また、負極活物質層11bに対して、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等の導電性材料を適宜加えるようにしても良い。なお、本発明において、負極集電体の片面及び/又は両面に負極活物質層が塗布されている電極を負極11とする。   The negative electrode active material such as PAS described above is formed into a powder form, a granular form, a short fiber form, etc., and this negative electrode active material is mixed with a binder to form a slurry. And the negative electrode active material layer 11b is formed on the negative electrode collector 11a by apply | coating the slurry containing a negative electrode active material to the negative electrode collector 11a, and making it dry. As the binder mixed with the negative electrode active material, for example, a rubber binder such as SBR, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene is used. Among these, it is preferable to use a fluorine-based binder. Moreover, you may make it add electrically conductive materials, such as acetylene black, a graphite, and a metal powder, with respect to the negative electrode active material layer 11b suitably. In the present invention, the negative electrode 11 is an electrode in which a negative electrode active material layer is applied to one side and / or both sides of a negative electrode current collector.

[B]正極
本発明の蓄電デバイス10において、正極12は、正極集電体12aとこれに一体となる正極活物質層12bとを有しており、正極活物質層12bにはリチウムイオンやアニオン(例えばテトラフルオロボレート等)を可逆的に担持することが可能な正極活物質が含有されている。正極活物質としては、リチウムイオンやアニオンを可逆的に担持できるものであれば特に限定されることはなく、例えば活性炭や導電性高分子、ポリアセン系物質等を挙げることができる。また、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であり、H/Cが0.50〜0.05であるPASを正極活物質として用いた場合には、高容量化を図ることができるために好適である。
[B] Positive Electrode In the electricity storage device 10 of the present invention, the positive electrode 12 has a positive electrode current collector 12a and a positive electrode active material layer 12b integrated therewith, and the positive electrode active material layer 12b has lithium ions and anions. A positive electrode active material capable of reversibly supporting (for example, tetrafluoroborate) is contained. The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly carry lithium ions and anions, and examples thereof include activated carbon, a conductive polymer, and a polyacene-based material. In addition, when PAS, which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer and H / C is 0.50 to 0.05, is used as the positive electrode active material, it is preferable because the capacity can be increased. is there.

前述したPAS等の正極活物質は粉末状、粒状、短繊維状等に形成され、この正極活物質をバインダと混合してスラリーが形成される。そして、正極活物質を含有するスラリーを正極集電体12aに塗工して乾燥させることにより、正極集電体12a上に正極活物質層12bが形成される。なお、正極活物質と混合されるバインダとしては、例えばSBR等のゴム系バインダやポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、正極活物質層12bに対して、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等の導電性材料を適宜加えるようにしても良い。なお、本発明において、正極集電体の片面及び/又は両面に正極活物質層が塗布されている電極を正極12とする。   The positive electrode active material such as PAS described above is formed into a powder form, a granular form, a short fiber form, etc., and this positive electrode active material is mixed with a binder to form a slurry. And the positive electrode active material layer 12b is formed on the positive electrode collector 12a by apply | coating the slurry containing a positive electrode active material to the positive electrode collector 12a, and drying it. As the binder mixed with the positive electrode active material, for example, a rubber-based binder such as SBR, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene can be used. . Moreover, you may make it add electrically conductive materials, such as acetylene black, a graphite, and a metal powder, with respect to the positive electrode active material layer 12b suitably. In the present invention, an electrode in which a positive electrode active material layer is applied to one side and / or both sides of a positive electrode current collector is referred to as a positive electrode 12.

[C]正極集電体および負極集電体
本発明の蓄電デバイス10に用いられる正極集電体12aおよび負極集電体11aとしては、表裏面を貫く貫通孔を備えているものが好適であり、例えばエキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等を挙げることができる。貫通孔の形状や個数等については、特に限定されることはなく、リチウムイオンの移動を阻害しないものであれば適宜設定することが可能である。また、正極集電体12aおよび負極集電体11aの材質としては、一般に有機電解質電池に提案されている種々の材質を用いることが可能である。たとえば、正極集電体12aの材質として、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができ、負極集電体11aの材質として、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。
[C] Positive electrode current collector and negative electrode current collector As the positive electrode current collector 12a and the negative electrode current collector 11a used in the electricity storage device 10 of the present invention, those having through holes penetrating the front and back surfaces are suitable. Examples thereof include expanded metal, punching metal, net, foam and the like. The shape and number of the through holes are not particularly limited, and can be appropriately set as long as they do not inhibit the movement of lithium ions. In addition, as materials for the positive electrode current collector 12a and the negative electrode current collector 11a, various materials generally proposed for organic electrolyte batteries can be used. For example, aluminum, stainless steel, or the like can be used as the material of the positive electrode current collector 12a, and stainless steel, copper, nickel, or the like can be used as the material of the negative electrode current collector 11a.

また、負極11とイオン供給源16とを短絡させて電気化学的に接触させるため、負極集電体11aの1つには多数の突起部21が形成されているが、図示する突起部21の形状や個数等に限られることはなく、加えられる圧力の大きさやセパレータ20の種類等に応じて適宜設定されることになる。例えば、突起部21の形状としては、図示する円錐形状に限られることはなく、三角錐形状、円柱形状、半球状等、凹凸を有する形状であれば適宜設定することが可能である。また、負極集電体11aに対して突起部21を形成する際には、プレス加工によって突起部21を形成しても良く、サンドブラスト加工やエッチング加工等によって突起部21を形成しても良い。さらに、負極集電体11aの表面に金属粒子を析出させることにより、負極集電体11aに対して突起部21を形成するようにしても良い。さらに、負極集電体11aとしてパンチングメタル等を使用する場合には、貫通孔を形成する際に生じるバリを突起部21として用いることも可能である。   In addition, in order to short-circuit the negative electrode 11 and the ion supply source 16 to make electrochemical contact, a large number of protrusions 21 are formed on one of the negative electrode current collectors 11a. It is not limited to the shape, the number, and the like, and is appropriately set according to the magnitude of the applied pressure, the type of the separator 20, and the like. For example, the shape of the protrusion 21 is not limited to the illustrated cone shape, and can be set as appropriate as long as it has an uneven shape such as a triangular pyramid shape, a cylindrical shape, or a hemispherical shape. Further, when forming the protrusion 21 on the negative electrode current collector 11a, the protrusion 21 may be formed by pressing, or the protrusion 21 may be formed by sandblasting, etching, or the like. Furthermore, the protrusion 21 may be formed on the negative electrode current collector 11a by depositing metal particles on the surface of the negative electrode current collector 11a. Further, when a punching metal or the like is used as the negative electrode current collector 11a, a burr generated when the through hole is formed can be used as the protruding portion 21.

[D]イオン供給源
本発明の蓄電デバイス10にはリチウムイオン供給源16が設けられており、このリチウムイオン供給源16は、ステンレスメッシュ等の導電性多孔体からなるリチウム極集電体16aと、これに貼り付けられた金属リチウム16bとによって構成されている。また、リチウムイオン供給源16を構成する金属リチウム16bに代えて、リチウム−アルミニウム合金のように、リチウムイオンを供給することが可能な合金等を用いるようにしても良い。なお、金属リチウム16bをリチウム極集電体16aによって支持するとともに、リチウムイオンを担持させる際に負極集電体11aとリチウム極集電体16aとを接触させることにより、金属リチウム16bの消失に伴って電極間に生じる隙間を少なくすることができ、リチウムイオンを負極11に対してスムーズに担持させることが可能となる。また、リチウム極集電体16aの厚さは10〜200μm程度が好ましく、金属リチウム16bの厚さは負極活物質量にもよるが50〜300μm程度が好ましい。なお、リチウム極集電体16aを負極集電体11aや正極集電体12aと同じ材料によって形成することも可能である。
[D] Ion supply source The electricity storage device 10 of the present invention is provided with a lithium ion supply source 16, which includes a lithium electrode current collector 16 a made of a conductive porous material such as a stainless mesh. , And metal lithium 16b attached thereto. Further, instead of the metal lithium 16b constituting the lithium ion supply source 16, an alloy capable of supplying lithium ions such as a lithium-aluminum alloy may be used. In addition, while supporting the metallic lithium 16b by the lithium electrode current collector 16a and bringing the negative electrode current collector 11a and the lithium electrode current collector 16a into contact with each other when supporting lithium ions, the loss of the metal lithium 16b is accompanied. Thus, the gap between the electrodes can be reduced, and lithium ions can be smoothly supported on the negative electrode 11. Further, the thickness of the lithium electrode current collector 16a is preferably about 10 to 200 μm, and the thickness of the metal lithium 16b is preferably about 50 to 300 μm although it depends on the amount of the negative electrode active material. The lithium electrode current collector 16a can be formed of the same material as the negative electrode current collector 11a and the positive electrode current collector 12a.

[E]絶縁要素
本発明の蓄電デバイス10に使用されるセパレータ15,20としては、電解液、正極活物質、負極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する電気伝導性のない多孔質体等を用いることができる。このセパレータ15,20の材質としては、セルロース(紙)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの既知のものを使用することが可能である。また、負極11とリチウムイオン供給源16との間に配置されるセパレータ20としては、前述した材質に限られることはなく、負極集電体11aやリチウム極集電体16aの表面に絶縁被膜を形成することにより、この絶縁被膜をセパレータ20として機能させることも可能である。
[E] Insulating element The separators 15 and 20 used in the electricity storage device 10 of the present invention are durable against an electrolyte, a positive electrode active material, a negative electrode active material, and the like, and do not have electrical conductivity having continuous air holes. A porous body etc. can be used. As the material of the separators 15 and 20, known materials such as cellulose (paper), polyethylene, and polypropylene can be used. Further, the separator 20 disposed between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 is not limited to the above-described material, and an insulating film is formed on the surface of the negative electrode current collector 11a or the lithium electrode current collector 16a. By forming it, it is possible to make this insulating film function as the separator 20.

[F]電解液
本発明の蓄電デバイス10には、リチウムイオンを移送可能な電解液が用いられる。この電解液としては、高電圧でも電気分解を起こさないという点、リチウムイオンが安定に存在できるという点から、リチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。非プロトン性有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等を単独あるいは混合した溶媒が挙げられる。また、リチウム塩としては、例えばLiI、LiClO、LiAsF、LiBF、LiPF等が挙げられる。また、電解液中の電解質濃度は、電解液による内部抵抗を小さくするため、少なくとも0.1モル/l以上とすることが好ましく、0.5〜1.5モル/lの範囲内とすることが更に好ましい。なお、ゲル状の電解液(電解質系)を用いるようにしても良く、固体電解質(電解質系)を用いるようにしても良い。
[F] Electrolytic Solution For the electricity storage device 10 of the present invention, an electrolytic solution capable of transferring lithium ions is used. As this electrolytic solution, it is preferable to use an aprotic organic solvent containing a lithium salt from the viewpoint that electrolysis does not occur even at a high voltage and that lithium ions can exist stably. Examples of the aprotic organic solvent include solvents in which ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride, sulfolane and the like are used alone or in combination. Examples of the lithium salt include LiI, LiClO 4, LiAsF 6, LiBF 4, LiPF 6 , and the like. The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably at least 0.1 mol / l or more in order to reduce the internal resistance due to the electrolytic solution, and should be in the range of 0.5 to 1.5 mol / l. Is more preferable. A gel electrolyte solution (electrolyte system) may be used, or a solid electrolyte (electrolyte system) may be used.

[G]外装容器
本発明の蓄電デバイス10に使用される外装容器13としては、一般に電池に用いられている種々の材質を用いることができ、鉄やアルミニウム等の金属材料を使用しても良く、フィルム材料等を使用しても良い。また、外装容器13の形状についても特に限定されることはなく、円筒型や角型など用途に応じて適宜選択することが可能であるが、蓄電デバイス10の小型化や軽量化の観点からは、アルミニウムのラミネートフィルム13a,13bを用いたフィルム型の外装容器13を用いることが好ましい。一般的には、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した3層ラミネートフィルム13a,13bが用いられている。また、ラミネートフィルム13a,13bは、中に入る電極等のサイズに合わせて深絞りされているのが一般的であり、深絞りされるラミネートフィルム13a,13b内に電極積層ユニット14を設置して電解液を注入した後、ラミネートフィルム13a,13bの外周部は熱溶着等によって封止される構成となっている。
[G] Exterior Container As the exterior container 13 used for the electricity storage device 10 of the present invention, various materials generally used for batteries can be used, and metal materials such as iron and aluminum may be used. A film material or the like may be used. Further, the shape of the outer container 13 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the use such as a cylindrical shape or a rectangular shape. From the viewpoint of miniaturization and weight reduction of the electricity storage device 10. It is preferable to use a film-type outer container 13 using aluminum laminate films 13a and 13b. In general, three-layer laminate films 13a and 13b having a nylon film on the outside, an aluminum foil at the center, and an adhesive layer such as modified polypropylene on the inside are used. In addition, the laminate films 13a and 13b are generally deep-drawn in accordance with the size of the electrodes and the like that enter the inside, and the electrode lamination unit 14 is installed in the deep-drawn laminate films 13a and 13b. After injecting the electrolytic solution, the outer peripheral portions of the laminate films 13a and 13b are sealed by heat welding or the like.

[H]蓄電デバイスの製造方法
以下、本発明における蓄電デバイスの製造方法の一例を示す。
[H] Method for Manufacturing Power Storage Device An example of the method for manufacturing the power storage device in the present invention will be described below.

(負極の製造方法)
ポリフッ化ビニリデン粉末10重量部をN−メチルピロリドン80重量部に溶解した溶液に、PAS粉末100重量部を十分に混合することにより、負極活物質層11bを形成するためのスラリーを得た。続いて、厚さ32μmの銅製エキスパンドメタル(日本金属工業株式会社製)の両面に、スラリーをダイコーターによって塗工して乾燥させることにより、プレス後における負極全体の厚みが148μmとなる負極11を得た。また、厚さ32μmの銅製エキスパンドメタル(日本金属工業株式会社製)の片面に、スラリーをダイコーターによって塗工して乾燥させることにより、プレス後における負極全体の厚みが148μmとなる負極11を得た。
(Production method of negative electrode)
A slurry for forming the negative electrode active material layer 11b was obtained by sufficiently mixing 100 parts by weight of the PAS powder in a solution in which 10 parts by weight of the polyvinylidene fluoride powder was dissolved in 80 parts by weight of N-methylpyrrolidone. Subsequently, the negative electrode 11 having a total negative electrode thickness of 148 μm after pressing is applied to the both surfaces of a 32 μm thick copper expanded metal (manufactured by Nippon Metal Industry Co., Ltd.) by using a die coater to dry the slurry. Obtained. Moreover, the negative electrode 11 whose thickness of the whole negative electrode after a press is set to 148 micrometers is obtained by coating a slurry with a die coater on one side of a 32 μm thick copper expanded metal (manufactured by Nippon Metal Industry Co., Ltd.). It was.

(正極の製造方法)
ポリフッ化ビニリデン粉末10重量部をN−メチルピロリドン100重量部に溶解した溶液に、市販の比表面積が1950m/gとなる活性炭粉末100重量部を十分に混合することにより、正極活物質層12bを形成するためのスラリーを得た。続いて、厚さ35μmのアルミニウム製エキスパンドメタル(日本金属工業株式会社製)の両面に、非水系のカーボン系導電塗料(日本アチソン株式会社製EB−815)をスプレー方式でコーティングし、これを乾燥させることにより導電層が形成された正極集電体12aを得た。この正極集電体12aの厚み(集電体厚みと導電層厚みの合計)は52μmであり、正極集電体12aに形成される貫通孔は導電塗料によってほぼ閉塞された。そして、導電層が形成された正極集電体12aの両面に、スラリーをロールコーターによって塗工して乾燥させることにより、プレス後における正極全体の厚みが182μmとなる正極12を得た。
(Method for producing positive electrode)
By fully mixing 100 parts by weight of activated carbon powder having a specific surface area of 1950 m 2 / g with a solution of 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride powder in 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone, positive electrode active material layer 12b A slurry was obtained to form Subsequently, a non-aqueous carbon conductive paint (EB-815 manufactured by Nippon Atson Co., Ltd.) was coated on both sides of an aluminum expanded metal (manufactured by Nippon Metal Industry Co., Ltd.) with a thickness of 35 μm by a spray method and dried. As a result, a positive electrode current collector 12a on which a conductive layer was formed was obtained. The thickness of the positive electrode current collector 12a (the total of the current collector thickness and the conductive layer thickness) was 52 μm, and the through-hole formed in the positive electrode current collector 12a was almost blocked by the conductive paint. And the positive electrode 12 from which the thickness of the whole positive electrode after a press was set to 182 micrometers was obtained by apply | coating a slurry with a roll coater and drying on both surfaces of the positive electrode collector 12a in which the conductive layer was formed.

(電極積層ユニットの製造方法)
負極11を6.0cm×7.5cm(接合部11cを除く)のサイズに切り出し、正極12を5.8cm×7.3cm(接合部12cを除く)のサイズに切り出した。続いて、セパレータ15としてのセルロース/レーヨン混合不織布(厚さ35μm)を間に挟み込むとともに、正極12と負極11との接合部11c,12cをそれぞれ反対側に向けながら、正極12と負極11とを交互に積層した。そして、正極集電体12aの接合部(3枚)12cとアルミ二ウム製の正極端子18(幅50mm、厚さ0.2mm)とを超音波溶接し、負極集電体11aの接合部(3枚)11cと銅製の負極端子19(幅50mm、厚さ0.2mm)とを超音波溶接することにより電極積層ユニット14を得た。なお、電極積層ユニット14は、一対の正極12および負極11からなる電極対を5層有しているが、電極対の層数は図示する層数に限定されることはなく、1層の電極対によって電極積層ユニットを構成しても良く、2層以上の電極対によって電極積層ユニットを構成しても良い。
(Method for manufacturing electrode laminate unit)
The negative electrode 11 was cut to a size of 6.0 cm × 7.5 cm (excluding the bonding portion 11 c), and the positive electrode 12 was cut to a size of 5.8 cm × 7.3 cm (excluding the bonding portion 12 c). Subsequently, the cellulose / rayon mixed nonwoven fabric (thickness: 35 μm) as the separator 15 is sandwiched therebetween, and the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are bonded while the joint portions 11c and 12c of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are directed to the opposite sides. Alternatingly stacked. Then, the junction (three pieces) 12c of the positive electrode current collector 12a and the positive electrode terminal 18 (width 50 mm, thickness 0.2 mm) made of aluminum are ultrasonically welded, and the junction ( 3 sheets) 11c and the copper negative electrode terminal 19 (width 50 mm, thickness 0.2 mm) were ultrasonically welded to obtain the electrode laminated unit 14. The electrode laminate unit 14 has five electrode pairs each composed of a pair of the positive electrode 12 and the negative electrode 11, but the number of electrode pairs is not limited to the number of layers shown in the figure, and one electrode layer The electrode laminate unit may be constituted by a pair, and the electrode laminate unit may be constituted by two or more electrode pairs.

(蓄電デバイスの組立方法)
続いて、電極積層ユニット14の上方に、セパレータ20を介して負極11に対向するリチウムイオン供給源16を配置し、正極12、負極11、リチウムイオン供給源16からなる三極積層ユニット17を得た。リチウムイオン供給源16としては、ステンレス網(厚さ80μm)に対して金属リチウム箔(厚さ82μm、サイズ6.0cm×7.5cm)を圧着したものを用いた。また、外装容器13との短絡を回避するため三極積層ユニット17にセパレータ22を巻き付けた後に、この三極積層ユニット17を6.5mm深絞りしたラミネートフィルム13a,13bの内部へ配置し、ラミネートフィルム13a,13bの三辺を溶着した。次いで、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートおよびプロピレンカーボネートを重量比で3:4:1とした混合溶媒に、1モル/Lの濃度のLiPF6を溶解した電解液をラミネートフィルム13a,13b内に真空含浸させた。そして、ラミネートフィルム13a,13bの残り1辺を溶着することにより、フィルム型の蓄電デバイス10を組み立てた。
(Assembly method of power storage device)
Subsequently, a lithium ion supply source 16 facing the negative electrode 11 through the separator 20 is disposed above the electrode lamination unit 14 to obtain a three-electrode lamination unit 17 including the positive electrode 12, the negative electrode 11, and the lithium ion supply source 16. It was. As the lithium ion supply source 16, a stainless steel net (thickness 80 μm) and a metal lithium foil (thickness 82 μm, size 6.0 cm × 7.5 cm) were used. Further, in order to avoid a short circuit with the outer container 13, after the separator 22 is wound around the three-pole laminated unit 17, this three-pole laminated unit 17 is placed inside the laminated films 13a and 13b deeply drawn by 6.5 mm, and laminated. Three sides of the films 13a and 13b were welded. Next, an electrolyte solution in which LiPF 6 having a concentration of 1 mol / L is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, diethyl carbonate and propylene carbonate in a weight ratio of 3: 4: 1 is vacuum impregnated in the laminate films 13a and 13b. It was. And the film type electrical storage device 10 was assembled by welding the remaining 1 side of the laminate films 13a and 13b.

このように、蓄電デバイス10が組み立てられた状態では、負極11に対してリチウムイオンが担持されていないため、蓄電デバイス10に電圧が発生していない状態となっている。そこで、負極11とリチウムイオン供給源16とを接触させて負極11にリチウムイオンを担持させるため、組み立てられた蓄電デバイス10に加圧装置を用いて1気圧(ゲージ圧)を10日間に渡って加圧し続けた。その後、蓄電デバイス10を分解したところ、蓄電デバイス10内の金属リチウム16bが完全に消失していたことから、負極11に対してリチウムイオンが担持されたと判断した。   Thus, in the state where the electricity storage device 10 is assembled, since no lithium ions are supported on the negative electrode 11, no voltage is generated in the electricity storage device 10. Therefore, in order to cause the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 to come into contact with each other to carry lithium ions on the negative electrode 11, 1 atmosphere (gauge pressure) is applied to the assembled electricity storage device 10 for 10 days using a pressure device. Pressurization continued. Then, when the electrical storage device 10 was disassembled, the metal lithium 16b in the electrical storage device 10 was completely lost, so it was determined that lithium ions were supported on the negative electrode 11.

なお、前述の説明では、負極11に対してリチウムイオンを担持させるようにしているが、これに限られることはなく、正極12とリチウムイオン供給源16とを接触させることにより、正極12に対してリチウムイオンを担持させるようにしても良い。また、複数のリチウムイオン供給源16を組み込むことにより、負極11と正極12とのそれぞれをリチウムイオン供給源16に接触させることにより、負極11および正極12のそれぞれに対してリチウムイオンを担持させるようにしても良い。また、負極11と正極12とのいずれか一方にリチウムイオンを担持させる場合であっても、複数のリチウムイオン供給源16を組み込むことにより、複数回に分けてリチウムイオンを担持させるようにしても良い。このような構造を採用することにより、蓄電デバイス10の劣化状態に応じてリチウムイオンを担持させることが可能となり、必要に応じて蓄電デバイス10の能力回復を図ることが可能となる。ただし、例えば正極12に活性炭を用いた場合、リチウムイオンの担持量が多くなり正極電位が低くなると、リチウムイオンを不可逆に消費してしまい、セルの容量が低下してしまうなどの不具合が生じる場合があるので、負極11と正極12とに供給するリチウムイオンの量は不具合が生じないように適宜制御することが必要である。   In the above description, lithium ions are supported on the negative electrode 11. However, the present invention is not limited to this. By bringing the positive electrode 12 and the lithium ion supply source 16 into contact with each other, the positive electrode 12 is contacted. Thus, lithium ions may be supported. Further, by incorporating a plurality of lithium ion supply sources 16, each of the negative electrode 11 and the positive electrode 12 is brought into contact with the lithium ion supply source 16 so that lithium ions are supported on each of the negative electrode 11 and the positive electrode 12. Anyway. Further, even when lithium ions are supported on one of the negative electrode 11 and the positive electrode 12, by incorporating a plurality of lithium ion supply sources 16, the lithium ions can be supported in multiple steps. good. By adopting such a structure, it is possible to carry lithium ions according to the deterioration state of the electricity storage device 10, and it is possible to restore the capacity of the electricity storage device 10 as necessary. However, when activated carbon is used for the positive electrode 12, for example, when the amount of lithium ions supported increases and the positive electrode potential decreases, lithium ions are consumed irreversibly and the capacity of the cell decreases. Therefore, it is necessary to appropriately control the amount of lithium ions supplied to the negative electrode 11 and the positive electrode 12 so as not to cause a problem.

これまで説明したように、リチウムイオン供給源16に対向する負極集電体11aに対して突起部21を形成するようにしたので、完成した蓄電デバイス10の外部から圧力を加えることにより、セパレータ20を突起部21によって貫くことができ、負極11とリチウムイオン供給源16とを短絡させることが可能となる。これにより、負極11に対してリチウムイオンを担持させるタイミング、つまり蓄電デバイス10に電圧を発生させるタイミングを自在に設定することができるため、蓄電デバイス10を取り扱う際の安全性を向上させることが可能となる。   As described above, since the protrusion 21 is formed on the negative electrode current collector 11 a facing the lithium ion supply source 16, the separator 20 is applied by applying pressure from the outside of the completed power storage device 10. Can be penetrated by the protruding portion 21, and the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 can be short-circuited. Thereby, since the timing at which the negative electrode 11 is loaded with lithium ions, that is, the timing at which the power storage device 10 generates voltage can be freely set, it is possible to improve the safety when the power storage device 10 is handled. It becomes.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図4は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス30の内部構造を示す斜視図であり、図5(A)および(B)は蓄電デバイス30の内部構造を示す断面図である。また、図5(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図5(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. 4 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 30 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 30. FIG. FIG. 5A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 5B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図4および図5(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)31は、金属板(金属部材)31aとこれに一体となる金属リチウム31bとによって構成されており、セパレータ20を介して負極11に対向するようになっている。また、リチウムイオン供給源16を構成する金属板31aは、金属リチウム31bが取り付けられる支持板部32と、複数の突起部33が形成される接続板部34とによって構成されている。さらに、セパレータ15を介して接続板部34に対向する負極集電体11aの対向面には複数の突起部35が形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5A, a lithium ion supply source (ion supply source) 31 disposed above the electrode laminate unit 14 is composed of a metal plate (metal member) 31a and a metal lithium integrated with the metal plate (metal member) 31a. 31b, and is opposed to the negative electrode 11 with the separator 20 in between. Further, the metal plate 31a constituting the lithium ion supply source 16 is constituted by a support plate portion 32 to which the metal lithium 31b is attached and a connection plate portion 34 in which a plurality of protrusions 33 are formed. Furthermore, a plurality of protrusions 35 are formed on the facing surface of the negative electrode current collector 11 a that faces the connection plate portion 34 with the separator 15 interposed therebetween.

このように、負極11とリチウムイオン供給源31との間にセパレータ20を組み付けるとともに、リチウムイオン供給源31を構成する金属板31aに突起部33を形成し、金属板31aに対向する負極集電体11aに突起部35を形成するようにしたので、外装容器13の外側から接続板部34上に圧力を加えることにより、図5(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源31とを短絡させて負極11にリチウムイオンを担持させることが可能となる。つまり、負極11とリチウムイオン供給源31とを接続する際に、金属板31aと負極集電体11aとを接続するようにしたので、リチウムイオンの放出に伴って金属リチウム31bが減少する場合であっても、負極11とリチウムイオン供給源31との接続状態を確実に保持することができ、負極11に対してリチウムイオンを確実に担持させることが可能となる。なお、図示する場合には、金属板31aに突起部33を形成するとともに、負極集電体11aに突起部35を形成しているが、これに限られることはなく、金属板31aだけに突起部33を形成しても良く、負極集電体11aだけに突起部35を形成しても良い。   As described above, the separator 20 is assembled between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 31, and the protrusion 33 is formed on the metal plate 31a constituting the lithium ion supply source 31, and the negative electrode current collector facing the metal plate 31a. Since the projecting portion 35 is formed on the body 11a, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 31 are applied as shown in FIG. And the lithium ion can be supported on the negative electrode 11. That is, when the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 31 are connected, the metal plate 31a and the negative electrode current collector 11a are connected, so that the metal lithium 31b decreases as lithium ions are released. Even if it exists, it can hold | maintain the connection state of the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 31 reliably, and it becomes possible to carry | support lithium ion with respect to the negative electrode 11 reliably. In the illustrated case, the protrusion 33 is formed on the metal plate 31a and the protrusion 35 is formed on the negative electrode current collector 11a. However, the present invention is not limited to this, and the protrusion is formed only on the metal plate 31a. The portion 33 may be formed, or the protrusion 35 may be formed only on the negative electrode current collector 11a.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図6は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス40の内部構造を示す斜視図であり、図7(A)および(B)は蓄電デバイス40の内部構造を示す断面図である。また、図7(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図7(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 40 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 40. FIG. FIG. 7A shows a state before the lithium ion is supported on the negative electrode 11, and FIG. 7B shows a state where the lithium ion is supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図6および図7(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)41は、セパレータ(絶縁要素)42を介して負極11に対向するとともに、その端部が負極11の接合部11cまで延びるように形成されている。また、リチウムイオン供給源41は、多数の貫通孔を備えるリチウム極集電体41aと、これに一体に設けられる金属リチウム41bとによって構成されており、リチウム極集電体41aは接合部11cに対向するように設けられている。さらに、リチウム極集電体41aに対する接合部11cの対向面には複数の突起部43が形成されている。   As shown in FIGS. 6 and 7A, a lithium ion supply source (ion supply source) 41 disposed above the electrode laminate unit 14 faces the negative electrode 11 with a separator (insulating element) 42 therebetween. The end portion of the negative electrode 11 extends to the joint 11c. The lithium ion supply source 41 includes a lithium electrode current collector 41a having a large number of through holes and a metal lithium 41b provided integrally therewith. The lithium electrode current collector 41a is connected to the joint 11c. It is provided so as to face each other. Furthermore, a plurality of protrusions 43 are formed on the surface of the joint 11c facing the lithium electrode current collector 41a.

このように、接合部11c上にセパレータ42を介してリチウムイオン供給源41を配置するとともに、接合領域である接合部11cに複数の突起部43を形成するようにしたので、外装容器13の外側から接合部11c上に圧力を加えることにより、図7(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源41とを短絡させて負極11にリチウムイオンを担持させることが可能となる。つまり、正極12および負極11の積層領域から外れた領域に圧力を加えることにより、大きな圧力を加える場合であっても電極積層ユニット14に影響を及ぼすことなく、負極11に対してリチウムイオンを担持させることが可能となる。   As described above, the lithium ion supply source 41 is disposed on the joint portion 11c via the separator 42, and the plurality of protrusions 43 are formed on the joint portion 11c, which is a joint region. As shown in FIG. 7B, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 41 can be short-circuited so that the negative electrode 11 can carry lithium ions by applying pressure on the joint portion 11c. That is, by applying pressure to a region outside the laminated region of the positive electrode 12 and the negative electrode 11, even when a large pressure is applied, lithium ions are supported on the negative electrode 11 without affecting the electrode laminated unit 14. It becomes possible to make it.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図8は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス50の内部構造を示す斜視図であり、図9(A)および(B)は蓄電デバイス50の内部構造を示す断面図である。また、図9(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図9(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. 8 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 50 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 50. FIG. FIG. 9A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 9B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図8および図9(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)51は、セパレータ(絶縁要素)52を介して負極11に対向するとともに、その端部が負極11の接合部11cまで延びるように形成されている。また、リチウムイオン供給源51は、接合部11cに対向する金属板51aと、負極11に対向する金属リチウム51bとによって構成されており、金属板51aと金属リチウム51bとは一体に接合されている。さらに、セパレータ52を介して相互に対向する金属板51aと接合部11cとには複数の突起部53,54が形成されている。   As shown in FIGS. 8 and 9A, a lithium ion supply source (ion supply source) 51 disposed above the electrode laminate unit 14 is opposed to the negative electrode 11 with a separator (insulating element) 52 interposed therebetween. The end portion of the negative electrode 11 extends to the joint 11c. Further, the lithium ion supply source 51 includes a metal plate 51a facing the joint 11c and a metal lithium 51b facing the negative electrode 11, and the metal plate 51a and the metal lithium 51b are integrally joined. . Furthermore, a plurality of protrusions 53 and 54 are formed on the metal plate 51 a and the joint 11 c that face each other with the separator 52 interposed therebetween.

このように、接合部11c上にセパレータ52を介してリチウムイオン供給源51を配置するとともに、金属板51aおよび接合部11cに複数の突起部53,54を形成するようにしたので、外装容器13の外側から接合領域である接合部11c上に圧力を加えることにより、図8(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源51とを短絡させて負極11にリチウムイオンを担持させることが可能となる。つまり、正極12および負極11の積層領域から外れた領域に圧力を加えることにより、大きな圧力を加える場合であっても電極積層ユニット14に影響を及ぼすことなく、負極11に対してリチウムイオンを担持させることが可能となる。また、負極11とリチウムイオン供給源51とを接続する際には、金属板51aと接合部11cとを短絡させるようにしたので、リチウムイオンの放出に伴って金属リチウム51bが減少する場合であっても、負極11とリチウムイオン供給源51との接続状態を確実に保持することができ、負極11に対してリチウムイオンを確実に担持させることが可能となる。なお、図示する場合には、金属板51aに突起部53を形成するとともに、接合部11cに突起部54を形成しているが、これに限られることはなく、金属板51aだけに突起部53を形成しても良く、接合部11cだけに突起部54を形成しても良い。   As described above, the lithium ion supply source 51 is disposed on the joint portion 11c via the separator 52, and the plurality of protrusions 53 and 54 are formed on the metal plate 51a and the joint portion 11c. As shown in FIG. 8 (B), the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 51 are short-circuited so that the negative electrode 11 carries lithium ions by applying pressure on the bonding portion 11c which is a bonding region from the outside of the electrode. Is possible. That is, by applying pressure to a region outside the laminated region of the positive electrode 12 and the negative electrode 11, even when a large pressure is applied, lithium ions are supported on the negative electrode 11 without affecting the electrode laminated unit 14. It becomes possible to make it. In addition, when the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 51 are connected, the metal plate 51a and the joint portion 11c are short-circuited, so that the metal lithium 51b decreases as lithium ions are released. However, the connection state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 51 can be reliably maintained, and lithium ions can be reliably supported on the negative electrode 11. In the illustrated case, the protrusion 53 is formed on the metal plate 51a and the protrusion 54 is formed on the joint 11c. However, the present invention is not limited to this, and the protrusion 53 is formed only on the metal plate 51a. The protrusion 54 may be formed only in the joint 11c.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図10(A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス60の内部構造を示す断面図であり、図11(A)および(B)は蓄電デバイス60に用いられる負極集電体61の製造手順を示す説明図である。また、図10(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図10(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing the internal structure of an electricity storage device 60 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 11A and 11B are negative electrodes used in the electricity storage device 60. It is explanatory drawing which shows the manufacture procedure of the electrical power collector 61. FIG. FIG. 10A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 10B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

まず、図10(A)に示すように、リチウムイオン供給源16に対向する負極集電体61はエキスパンドメタルによって形成されており、このエキスパンドメタルの凹凸がセパレータ15を貫くための突起部62として機能するようになっている。図11(A)および(B)に示すように、エキスパンドメタルは複数のスリットが形成された金属箔を長手方向に引っ張ることによって製造され、完成したエキスパンドメタルには厚み方向に複数の凹凸が形成される。このようなエキスパンドメタルを負極集電体61として組み付けることにより、図10(B)に示すように、外装容器13の外側から圧力を加えることによって、負極11とリチウムイオン供給源16とを接続させて負極11にリチウムイオンを担持させることが可能となる。このように、エキスパンドメタルを使用することにより、負極集電体61に突起部62を形成するための製造工程を削減することができるため、蓄電デバイス60の低コスト化を達成することが可能となる。   First, as shown in FIG. 10A, the negative electrode current collector 61 facing the lithium ion supply source 16 is formed of expanded metal, and the irregularities of the expanded metal serve as protrusions 62 for penetrating the separator 15. It is supposed to function. As shown in FIGS. 11A and 11B, the expanded metal is manufactured by pulling a metal foil having a plurality of slits in the longitudinal direction, and the finished expanded metal has a plurality of irregularities in the thickness direction. Is done. By assembling such an expanded metal as the negative electrode current collector 61, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 16 are connected by applying pressure from the outside of the outer container 13 as shown in FIG. Thus, lithium ions can be supported on the negative electrode 11. As described above, by using the expanded metal, it is possible to reduce the manufacturing process for forming the protrusion 62 on the negative electrode current collector 61, and thus it is possible to reduce the cost of the electricity storage device 60. Become.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図12は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス70の内部構造を示す斜視図であり、図13(A)および(B)は蓄電デバイス70の内部構造を示す断面図である。また、図13(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図13(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 70 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 70. FIG. FIG. 13A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 13B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図12および図13(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)71は、セパレータ(絶縁要素)72を介して負極11に対向するとともに、その端部が負極11の接合部11cまで延びるように形成されている。また、リチウムイオン供給源71は、多数の貫通孔を備えるリチウム極集電体71aと、これに一体に設けられる金属リチウム71bとによって構成されており、リチウム極集電体71aは接合部11cに対向するように設けられている。さらに、接合部11cとリチウム極集電体71aとの間には、セパレータ(絶縁要素)として、熱エネルギによって収縮する熱収縮材73が設けられている。この熱収縮材73としては、例えばポリオレフィン等のフィルムが挙げられるが、熱エネルギによって収縮する絶縁材料であれば他の材料によって形成される熱収縮材を用いるようにしても良い。   As shown in FIGS. 12 and 13A, a lithium ion supply source (ion supply source) 71 disposed above the electrode laminate unit 14 faces the negative electrode 11 with a separator (insulating element) 72 therebetween. The end portion of the negative electrode 11 extends to the joint 11c. The lithium ion supply source 71 includes a lithium electrode current collector 71a having a large number of through-holes and metal lithium 71b provided integrally therewith. The lithium electrode current collector 71a is connected to the junction 11c. It is provided so as to face each other. Furthermore, a heat shrinkable material 73 that shrinks by heat energy is provided as a separator (insulating element) between the junction 11c and the lithium electrode current collector 71a. Examples of the heat-shrinkable material 73 include a film such as polyolefin, but a heat-shrinkable material formed of other materials may be used as long as it is an insulating material that shrinks by heat energy.

このように、熱収縮材73を介して負極11とリチウムイオン供給源71との絶縁状態を保つようにしたので、外装容器13の外側からエネルギとして熱(熱エネルギ)を加えて熱収縮材73を収縮させることにより、図13(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源71とを短絡させて負極11にリチウムイオンを担持させることが可能となる。このように、外部から熱を加えることにより、負極11に対してリチウムイオンを担持させる場合であっても、リチウムイオンを担持させるタイミング、つまり蓄電デバイス70に電圧を発生させるタイミングを自在に設定することができるため、蓄電デバイス70を取り扱う際の安全性を向上させることが可能となる。なお、外装容器13内はほぼ真空状態に保たれるため、熱収縮材73を収縮させることにより、大気圧によって負極11とリチウムイオン供給源71とを短絡させることが可能となっている。   As described above, since the insulating state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 71 is maintained via the heat shrinkable material 73, heat (heat energy) is applied as energy from the outside of the outer container 13 and the heat shrinkable material 73. As shown in FIG. 13B, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 71 can be short-circuited so that the negative electrode 11 can carry lithium ions. As described above, by applying heat from the outside, even when lithium ions are supported on the negative electrode 11, the timing for supporting lithium ions, that is, the timing for generating a voltage in the electricity storage device 70 can be freely set. Therefore, it is possible to improve safety when handling the electricity storage device 70. Since the inside of the outer container 13 is kept almost in a vacuum state, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 71 can be short-circuited by the atmospheric pressure by contracting the heat shrinkable material 73.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図14は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス80の内部構造を示す斜視図であり、図15(A)および(B)は蓄電デバイス80の内部構造を示す断面図である。また、図15(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図15(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 80 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 80. FIG. FIG. 15A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 15B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図14および図15(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)81は、絶縁要素として機能する熱収縮材82を介して負極11に対向するとともに、その端部が負極11の接合部11cまで延びるように形成されている。また、リチウムイオン供給源81は、多数の貫通孔を備えるリチウム極集電体81aと、これに一体となる金属リチウム81bとによって構成されている。なお、熱エネルギによって収縮する熱収縮材82は、多孔質材料によって形成されるとともに厚み方向に貫通する多数の貫通孔を備えている。   As shown in FIGS. 14 and 15A, a lithium ion supply source (ion supply source) 81 disposed above the electrode stack unit 14 is connected to the negative electrode 11 via a heat shrinkable material 82 that functions as an insulating element. While facing each other, the end portion is formed to extend to the joint portion 11 c of the negative electrode 11. The lithium ion supply source 81 includes a lithium electrode current collector 81a having a large number of through holes and a metal lithium 81b integrated with the lithium electrode current collector 81a. The heat-shrinkable material 82 that shrinks by heat energy is formed of a porous material and includes a large number of through-holes that penetrate in the thickness direction.

このように、熱収縮材82を介して負極11とリチウムイオン供給源81との絶縁状態を保つようにしたので、外装容器13の外側から熱を加えて熱収縮材を収縮させることにより、図15(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源81とを短絡させることができ、負極11に対してリチウムイオンを担持させることが可能となる。また、熱収縮材82を多孔質材料によって形成するようにしたので、熱収縮材82の貫通孔を介してリチウムイオンを移動させることができるため、リチウムイオンを満遍なく負極11に対して担持させることが可能となる。さらに、負極11とリチウムイオン供給源81との間の絶縁要素を1種類にすることができるため、図12に示す蓄電デバイス70に比べて、蓄電デバイス80の低コスト化を達成することも可能となる。   As described above, since the insulating state between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 81 is maintained via the heat shrinkable material 82, the heat shrinkable material is contracted by applying heat from the outside of the outer container 13. As shown in FIG. 15B, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 81 can be short-circuited, and lithium ions can be carried on the negative electrode 11. Further, since the heat shrink material 82 is formed of a porous material, lithium ions can be moved through the through-holes of the heat shrink material 82, so that lithium ions are uniformly supported on the negative electrode 11. Is possible. Furthermore, since the insulating element between the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 81 can be made one type, it is possible to achieve a reduction in the cost of the power storage device 80 compared to the power storage device 70 shown in FIG. It becomes.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図16は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス90の内部構造を示す斜視図であり、図17(A)および(B)は蓄電デバイス90の内部構造を示す断面図である。また、図17(A)には負極11に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図17(B)には負極11に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。なお、図1および図2に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a perspective view showing the internal structure of an electricity storage device 90 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 17A and 17B are cross-sectional views showing the internal structure of the electricity storage device 90. FIG. FIG. 17A shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 11, and FIG. 17B shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 11. In addition, about the member same as the member shown in FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図16および図17(A)に示すように、電極積層ユニット14の上方に配置されるリチウムイオン供給源(イオン供給源)91は、セパレータ20を介して負極11に対向するように設けられている。また、リチウムイオン供給源91は、セパレータ20を介して負極集電体11aに対向する金属リチウム91bと、この金属リチウム91bを支持するリチウム極集電体91aとによって構成されている。そして、リチウム極集電体91aと接合部11cとの間には、熱感応素子であるバイメタル92が設けられている。このバイメタル92は熱膨張率の異なる金属片を貼り合わせた構造を有しており、温度に応じて導通状態と切断状態とに切り換えることが可能となっている。   As shown in FIGS. 16 and 17A, a lithium ion supply source (ion supply source) 91 disposed above the electrode laminate unit 14 is provided so as to face the negative electrode 11 with the separator 20 interposed therebetween. Yes. The lithium ion supply source 91 includes a lithium metal 91b that faces the negative electrode current collector 11a via the separator 20, and a lithium electrode current collector 91a that supports the metal lithium 91b. A bimetal 92, which is a heat sensitive element, is provided between the lithium electrode current collector 91a and the joint 11c. The bimetal 92 has a structure in which metal pieces having different thermal expansion coefficients are bonded to each other, and can be switched between a conductive state and a disconnected state depending on the temperature.

このように、バイメタル92を介して負極11とリチウムイオン供給源91とを接続するようにしたので、外装容器13の外側からエネルギとして熱(熱エネルギ)を加えてバイメタル92を導通状態に切り換えることにより、図17(B)に示すように、負極11とリチウムイオン供給源91とを接続することができ、負極11に対してリチウムイオンを担持させることが可能となる。また、熱感応素子としてはバイメタル92に限られることはなく、熱感応素子として温度変化によって端子間抵抗が大きく変化するサーミスタを組み付けるようにしても良い。   Thus, since the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 91 are connected via the bimetal 92, heat (thermal energy) is applied as energy from the outside of the outer container 13 to switch the bimetal 92 to a conductive state. Thus, as shown in FIG. 17B, the negative electrode 11 and the lithium ion supply source 91 can be connected, and lithium ions can be carried on the negative electrode 11. Further, the heat sensitive element is not limited to the bimetal 92, and a thermistor in which the resistance between terminals greatly changes with temperature change may be assembled as the heat sensitive element.

続いて、本発明の他の実施の形態について説明する。図18(A)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス100の内部構造を示す断面図であり、図18(B)および(C)は符号αの範囲で蓄電デバイス100の内部構造を示す拡大断面図である。また、図18(B)には負極101に対するリチウムイオン担持前の状態が示され、図18(C)には負極101に対するリチウムイオン担持中の状態が示されている。   Next, another embodiment of the present invention will be described. 18A is a cross-sectional view showing the internal structure of an electricity storage device 100 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 18B and 18C show the internal structure of the electricity storage device 100 within the range of α. FIG. FIG. 18B shows a state before lithium ions are supported on the negative electrode 101, and FIG. 18C shows a state where lithium ions are supported on the negative electrode 101.

まず、図18(A)に示すように、図示する蓄電デバイス100は、電極捲回ユニット102を外装容器としての金属缶103に収容した捲回型の蓄電デバイス100である。この蓄電デバイス100が備える電極捲回ユニット102は、正極104、負極101、セパレータ105を重ね合わせて巻くことによって形成されている。また、電極捲回ユニット102と金属缶103との間にはリチウムイオン供給源(イオン供給源)106が配置されており、リチウムイオン供給源106と負極101との間には絶縁要素としてのセパレータ107が設けられている。さらに、蓄電デバイス100は、金属缶103から突出する棒状の正極端子108と負極端子109とを備えており、正極端子108には正極104の端部が接続される一方、負極端子109には負極101の端部が接続されている。なお、金属缶103内にはリチウムイオンを移送可能な電解液(電解質系)が注入されている。   First, as illustrated in FIG. 18A, the illustrated electricity storage device 100 is a wound-type electricity storage device 100 in which an electrode winding unit 102 is accommodated in a metal can 103 as an outer container. The electrode winding unit 102 included in the electricity storage device 100 is formed by overlapping and winding a positive electrode 104, a negative electrode 101, and a separator 105. A lithium ion supply source (ion supply source) 106 is disposed between the electrode winding unit 102 and the metal can 103, and a separator as an insulating element is provided between the lithium ion supply source 106 and the negative electrode 101. 107 is provided. Furthermore, the electricity storage device 100 includes a rod-like positive electrode terminal 108 and a negative electrode terminal 109 that protrude from the metal can 103, and an end of the positive electrode 104 is connected to the positive electrode terminal 108, while a negative electrode is connected to the negative electrode terminal 109. The end of 101 is connected. Note that an electrolytic solution (electrolyte system) capable of transporting lithium ions is injected into the metal can 103.

図18(B)に示すように、正極104は、多数の貫通孔を備える正極集電体104aと、この正極集電体104aに一体に設けられる正極活物質層104bとを備えている。また、負極101は、多数の貫通孔を備える負極集電体101aと、この負極集電体101aに一体に設けられる負極活物質層101bとを備えている。正極104と負極101との間にはセパレータ105が設けられており、このセパレータ105によって正極104と負極101との絶縁状態が保たれている。また、セパレータ107を介して負極101に対向するリチウムイオン供給源106は、多数の貫通孔を備えるリチウム極集電体106aと、これに一体に設けられる金属リチウム106bとによって構成されている。さらに、リチウムイオン供給源106に対向する負極101は、負極集電体101aの一方面にのみ負極活物質層101bを備える構造を有しており、負極活物質層101bが形成されていない負極集電体101aの他方面、つまりリチウムイオン供給源106との対向面には多数の突起部110が形成されている。そして、負極101に対してリチウムイオンを担持させる際には、図18(C)に示すように、金属缶103の外側からエネルギとして所定の圧力(圧力エネルギ)を加えることにより、負極101とリチウムイオン供給源106との間のセパレータ107を突起部110によって突き破ることができ、負極101とリチウムイオン供給源106とを電気的に接触させることが可能となっている。   As shown in FIG. 18B, the positive electrode 104 includes a positive electrode current collector 104a having a large number of through holes, and a positive electrode active material layer 104b provided integrally with the positive electrode current collector 104a. The negative electrode 101 includes a negative electrode current collector 101a having a large number of through holes, and a negative electrode active material layer 101b provided integrally with the negative electrode current collector 101a. A separator 105 is provided between the positive electrode 104 and the negative electrode 101, and the insulating state between the positive electrode 104 and the negative electrode 101 is maintained by the separator 105. Further, the lithium ion supply source 106 facing the negative electrode 101 with the separator 107 interposed therebetween is constituted by a lithium electrode current collector 106a having a large number of through holes and metal lithium 106b provided integrally therewith. Further, the negative electrode 101 facing the lithium ion supply source 106 has a structure including the negative electrode active material layer 101b only on one surface of the negative electrode current collector 101a, and the negative electrode current collector in which the negative electrode active material layer 101b is not formed. A large number of protrusions 110 are formed on the other surface of the electric body 101 a, that is, the surface facing the lithium ion supply source 106. When the lithium ion is supported on the negative electrode 101, as shown in FIG. 18C, a predetermined pressure (pressure energy) is applied as energy from the outside of the metal can 103, so that the negative electrode 101 and the lithium The separator 107 between the ion source 106 and the ion source 106 can be pierced by the protrusion 110, and the negative electrode 101 and the lithium ion source 106 can be brought into electrical contact.

このように、捲回型の蓄電デバイス100であっても、負極集電体101aとリチウムイオン供給源106との間にセパレータ107を組み付け、リチウムイオン供給源106に対向する負極集電体101aに対して突起部110を形成するようにしたので、完成した蓄電デバイス100の外部から圧力を加えることにより、負極101とリチウムイオン供給源106とを電気的に接触させることが可能となる。これにより、負極101に対してリチウムイオンを担持させるタイミング、つまり蓄電デバイス100に電圧を発生させるタイミングを自在に設定することができるため、蓄電デバイス100を取り扱う際の安全性を向上させることが可能となる。   In this manner, even in the wound type power storage device 100, the separator 107 is assembled between the negative electrode current collector 101a and the lithium ion supply source 106, and the negative electrode current collector 101a facing the lithium ion supply source 106 is attached. On the other hand, since the protrusion 110 is formed, the negative electrode 101 and the lithium ion supply source 106 can be brought into electrical contact with each other by applying pressure from the outside of the completed power storage device 100. Thereby, since the timing at which the negative electrode 101 is loaded with lithium ions, that is, the timing at which the power storage device 100 generates a voltage can be freely set, it is possible to improve the safety when the power storage device 100 is handled. It becomes.

なお、図示する場合には、負極集電体101aや正極集電体104aにリチウムイオンを通過させるための貫通孔が形成されるため、電極捲回ユニット102の一方の側面にのみリチウムイオン供給源106を配置するようにしている。しかしながら、貫通孔が形成されていない負極集電体や正極集電体を使用する場合には、負極101と正極104との間に挟み込むようにリチウムイオン供給源106を配置することが必要である。また、図示する場合には、負極集電体101aに突起部110を形成しているが、これに限られることはなく、蓄電デバイス100に対して熱を加えてリチウムイオンを担持させる場合には、負極101とリチウムイオン供給源106との間に熱収縮材を組み込んでも良く、負極101とリチウムイオン供給源106とを熱感応素子を介して接続しても良い。   In the case shown in the drawing, a through-hole for allowing lithium ions to pass through is formed in the negative electrode current collector 101a and the positive electrode current collector 104a, so that the lithium ion supply source is provided only on one side surface of the electrode winding unit 102. 106 is arranged. However, in the case of using a negative electrode current collector or a positive electrode current collector in which no through hole is formed, it is necessary to arrange the lithium ion supply source 106 so as to be sandwiched between the negative electrode 101 and the positive electrode 104. . In the illustrated case, the protrusion 110 is formed on the negative electrode current collector 101a. However, the present invention is not limited to this, and in the case where heat is applied to the electricity storage device 100 to carry lithium ions. A heat shrink material may be incorporated between the negative electrode 101 and the lithium ion supply source 106, and the negative electrode 101 and the lithium ion supply source 106 may be connected via a heat sensitive element.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、蓄電デバイスとしてはキャパシタに限られることはなく、蓄電デバイスとしてのリチウムイオン二次電池に対して本発明を適用するようにしても良い。また、前述の説明では、イオン供給源としてリチウムイオンを放出するリチウムイオン供給源を配置するようにしているが、マグネシウムイオンやナトリウムイオン等を放出するイオン供給源を用いるようにしても良い。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the power storage device is not limited to a capacitor, and the present invention may be applied to a lithium ion secondary battery as a power storage device. In the above description, a lithium ion supply source that releases lithium ions is arranged as an ion supply source. However, an ion supply source that releases magnesium ions, sodium ions, or the like may be used.

また、熱の供給によってリチウムイオンを担持させるようにした蓄電デバイス70,80,90にあっては、充放電持に発生する熱を利用することにより、負極11とリチウムイオン供給源71,81,91とを短絡させるようにしても良い。つまり、蓄電デバイス70,80,90にあっては、外部から電気エネルギを加えることにより、リチウムイオンの担持を開始させることが可能となっている。たとえば、検査工程等において実行される充放電を利用した場合には、蓄電デバイス70,80,90の加熱工程を省略することができるため、蓄電デバイス70,80,90の製造コストを引き下げることが可能となる。   Further, in the electricity storage devices 70, 80, 90 that carry lithium ions by supplying heat, the negative electrode 11 and the lithium ion supply sources 71, 81, 91 may be short-circuited. That is, in the electricity storage devices 70, 80, 90, it is possible to start supporting lithium ions by applying electric energy from the outside. For example, when charging / discharging performed in an inspection process or the like is used, the heating process of the power storage devices 70, 80, 90 can be omitted, which can reduce the manufacturing cost of the power storage devices 70, 80, 90. It becomes possible.

本発明の一実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is one embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. (A)は図2(A)に示すリチウムイオン供給源の近傍を示す拡大断面図であり、(B)は図2(B)に示すリチウムイオン供給源の近傍を示す拡大断面図である。(A) is an enlarged sectional view showing the vicinity of the lithium ion supply source shown in FIG. 2 (A), and (B) is an enlarged sectional view showing the vicinity of the lithium ion supply source shown in FIG. 2 (B). 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. (A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスに用いられる負極集電体の製造手順を示す説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing which shows the manufacture procedure of the negative electrode electrical power collector used for an electrical storage device. 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. 本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention. (A)および(B)は蓄電デバイスの内部構造を示す断面図である。(A) And (B) is sectional drawing which shows the internal structure of an electrical storage device. (A)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスの内部構造を示す断面図であり、(B)および(C)は符号αの範囲で蓄電デバイスの内部構造を示す拡大断面図である。(A) is sectional drawing which shows the internal structure of the electrical storage device which is other embodiment of this invention, (B) and (C) are expanded sectional views which show the internal structure of an electrical storage device in the range of code | symbol (alpha). is there.

符号の説明Explanation of symbols

10 蓄電デバイス
11 負極
12 正極
13 外装容器
16 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
20 セパレータ(絶縁要素)
21 突起部
30 蓄電デバイス
31 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
31a 金属板(金属部材)
33 突起部
35 突起部
40 蓄電デバイス
41 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
42 セパレータ(絶縁要素)
43 突起部
50 蓄電デバイス
51 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
51a 金属板(金属部材)
52 セパレータ(絶縁要素)
53,54 突起部
60 蓄電デバイス
62 突起部
70 蓄電デバイス
71 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
72 セパレータ(絶縁要素)
73 熱収縮材(絶縁要素)
80 蓄電デバイス
81 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
82 熱収縮材(絶縁要素)
90 蓄電デバイス
91 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
92 バイメタル(熱感応素子)
100 蓄電デバイス
101 負極
103 金属缶(外装容器)
104 正極
106 リチウムイオン供給源(イオン供給源)
107 セパレータ(絶縁要素)
110 突起部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power storage device 11 Negative electrode 12 Positive electrode 13 Exterior container 16 Lithium ion supply source (ion supply source)
20 Separator (insulating element)
21 Protrusion 30 Power Storage Device 31 Lithium Ion Supply Source (Ion Supply Source)
31a Metal plate (metal member)
33 Projection 35 Projection 40 Power Storage Device 41 Lithium Ion Supply Source (Ion Supply Source)
42 Separator (insulating element)
43 Projection 50 Power Storage Device 51 Lithium Ion Supply Source (Ion Supply Source)
51a Metal plate (metal member)
52 Separator (insulating element)
53, 54 Projection 60 Power storage device 62 Projection 70 Power storage device 71 Lithium ion supply source (ion supply source)
72 Separator (insulating element)
73 Heat shrink material (insulating element)
80 Power storage device 81 Lithium ion supply source (ion supply source)
82 Heat shrink material (insulating element)
90 electricity storage device 91 lithium ion supply source (ion supply source)
92 Bimetal (heat sensitive element)
100 Power Storage Device 101 Negative Electrode 103 Metal Can (Exterior Container)
104 Positive electrode 106 Lithium ion supply source (ion supply source)
107 Separator (insulating element)
110 Protrusion

Claims (13)

負極と、正極と、イオン供給源と、イオンを移送可能な電解質系とを有する蓄電デバイスであって、
前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源との間に絶縁要素を組み付け、
外装容器の外側からエネルギを加えることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを短絡させ、前記イオン供給源からイオンを放出させることを特徴とする蓄電デバイス。
An electricity storage device having a negative electrode, a positive electrode, an ion supply source, and an electrolyte system capable of transferring ions,
Assembling an insulating element between at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source,
An energy storage device characterized in that, by applying energy from the outside of an outer container, at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source are short-circuited and ions are released from the ion supply source.
請求項1記載の蓄電デバイスにおいて、
前記外装容器に加えられるエネルギは圧力エネルギであることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 1, wherein
The energy storage device, wherein the energy applied to the exterior container is pressure energy.
請求項2記載の蓄電デバイスにおいて、
前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方に前記絶縁要素に対向する突起部を形成し、
前記突起部によって前記絶縁要素を貫くことにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを短絡させることを特徴とする蓄電デバイス。
The power storage device according to claim 2,
Forming a protrusion facing the insulating element on at least one of the negative electrode and the positive electrode;
An electricity storage device characterized in that at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source are short-circuited by penetrating the insulating element by the protrusion.
請求項2記載の蓄電デバイスにおいて、
前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、
前記負極と前記正極と前記金属部材との少なくとも何れか一つに前記絶縁要素に対向する突起部を形成し、
前記突起部によって前記絶縁要素を貫くことにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする蓄電デバイス。
The power storage device according to claim 2,
The ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected thereto,
Forming a protrusion facing the insulating element on at least one of the negative electrode, the positive electrode, and the metal member;
An electrical storage device, wherein the metal member is short-circuited with at least one of the negative electrode and the positive electrode by penetrating the insulating element by the protrusion.
請求項3または4記載の蓄電デバイスにおいて、
前記負極と前記正極とが積層される積層領域に前記突起部を形成することを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 3 or 4,
The power storage device, wherein the protruding portion is formed in a stacked region where the negative electrode and the positive electrode are stacked.
請求項3または4記載の蓄電デバイスにおいて、
複数の前記負極または複数の前記正極が接合される接合領域に前記突起部を形成することを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 3 or 4,
The power storage device, wherein the protrusion is formed in a bonding region where the plurality of negative electrodes or the plurality of positive electrodes are bonded.
請求項1記載の蓄電デバイスにおいて、
前記外装容器に加えられるエネルギは熱エネルギであることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 1, wherein
An energy storage device, wherein the energy applied to the exterior container is thermal energy.
請求項7記載の蓄電デバイスにおいて、
前記絶縁要素は熱エネルギによって収縮する熱収縮材であることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 7,
The electrical storage device, wherein the insulating element is a heat shrinkable material that shrinks by heat energy.
請求項7記載の蓄電デバイスにおいて、
前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記イオン供給源とを、熱エネルギによって導通状態となる熱感応素子を介して接続することを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 7,
An electricity storage device, wherein at least one of the negative electrode and the positive electrode and the ion supply source are connected via a heat-sensitive element that is brought into conduction by thermal energy.
請求項8記載の蓄電デバイスにおいて、
前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、前記熱収縮材は前記金属部材に対向して配置され、
前記熱収縮材を収縮させることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 8,
The ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected to the ion supply metal, and the heat shrinkable material is disposed to face the metal member.
An electrical storage device characterized in that at least one of the negative electrode and the positive electrode and the metal member are short-circuited by contracting the heat-shrinkable material.
請求項9記載の蓄電デバイスにおいて、
前記イオン供給源はイオン供給金属とこれに接続される金属部材とを備え、前記熱感応素子は前記金属部材に接続され、
前記熱感応素子を導通状態とすることにより、前記負極と前記正極との少なくとも何れか一方と前記金属部材とを短絡させることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 9,
The ion supply source includes an ion supply metal and a metal member connected thereto, and the heat sensitive element is connected to the metal member,
An electrical storage device characterized by short-circuiting at least one of the negative electrode and the positive electrode and the metal member by bringing the heat-sensitive element into a conductive state.
請求項8または10記載の蓄電デバイスにおいて、
前記熱収縮材は多孔質材料によって形成されることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 8 or 10,
The power storage device, wherein the heat shrinkable material is formed of a porous material.
請求項9または11記載の蓄電デバイスにおいて、
前記熱感応素子はバイメタルまたはサーミスタであることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 9 or 11,
The heat storage device, wherein the heat sensitive element is a bimetal or a thermistor.
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