JP2014116130A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意図しない短絡を防止できる蓄電装置を提供する。
【解決手段】二次電池は、ケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースと電極組立体との間に配置された第１導電板と、ケースと第１導電板との間に配置された第２導電板１６と、第１導電板と第２導電板１６との間に配置された絶縁部材１８とを備え、絶縁部材１８は、第２導電板１６の主面１６ａ，１６ｂを覆う第１及び第２被覆部１８Ａａ，１８Ｂａと、第１及び第２被覆部１８Ａａ，１８Ｂａの外側の第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂと、第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂを接合する接合部１８ｃとを有し、第２導電板１６において絶縁部材１８と接触する縁部１６ｅに保護部材Ｐが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

特許文献１には、袋状のセパレータに導電板を収容する構成が開示されている。このセパレータでは、その内面にリブを配設し、導電板のエッジとセパレータとの接触の抑制を図っている。

実開平５−４３４６２号公報

ところで、蓄電装置には、釘刺しや圧壊時など外部から力が加えられたときの安全性を確保するため、電極組立体の両外側に、活物質層の形成されていない一対の導電板と、一対の導電板間に配置された絶縁部材とが設けられている。このような構成を有する蓄電装置を製造する際、一対の導電板と絶縁部材とを積層する工程の効率の観点からは、上記従来のセパレータのように、袋状の絶縁部材に導電板を収容することが好ましい。

しかしながら、袋状の絶縁部材に導電板を収容する構成では、導電板と絶縁部材とが接触する導電板の縁部において、絶縁部材に接触荷重が加わり、絶縁部材が破損するおそれがある。これにより、絶縁部材を介在させて配置された一対の導電板同士が意図せず短絡するおそれがあった。そのため、上記従来のセパレータのように、リブを設ける構成は有効であるが、どうしても構成が複雑化してしまう。

本発明は、簡易な構成で意図しない短絡を防止できる蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースと電極組立体との間に配置された第１導電板と、ケースと第１導電板との間に配置された第２導電板と、第１導電板と第２導電板とを絶縁する絶縁部材と、を備え、電極組立体は、正極と、負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、を備え、絶縁部材は、第１導電板及び第２導電板の少なくとも一方における２つ主面のうち、一方の主面を覆う第１被覆部、及び他方の主面を覆う第２被覆部と、第１被覆部の主面上において外側に位置する第１外縁部、及び第２被覆部の主面上において外側に位置する第２外縁部と、第１外縁部及び第２外縁部を接合する接合部と、を有し、第１導電板及び第２導電板のうち絶縁部材に覆われた導電板の縁部、及び、絶縁部材における縁部に対応する部分の少なくとも一方に保護部材が設けられている。なお、縁部に対応する部分とは、縁部に接触する部分、縁部に接触する部分の裏面の部分、縁部に接触する部分の厚み方向の領域を含む。

この蓄電装置では、第１導電板及び第２導電板のうち絶縁部材に覆われた導電板の縁部、及び、絶縁部材における縁部に対応する部分の少なくとも一方に保護部材が設けられている。これにより、蓄電装置では、導電板と絶縁部材との接触部分において、絶縁部材に接触荷重が加わった場合であっても、保護部材により接触部分の剛性が確保されて保護されるため、絶縁部材が破損することが防止される。したがって、第１導電板と第２導電板との意図しない短絡を防止できる。また、保護部材を設ける構成のため、構成の簡易化が図れる。

一実施形態においては、保護部材は、第１導電板及び第２導電板のうち絶縁部材に覆われた導電板の縁部で、且つ、接合部に対応する位置に設けられていてもよい。接合部に対応する位置には、特に接触荷重が加わる。そこで、接合部に対応する位置に保護部材を設けることにより、保護部材の破損を良好に防止できる。また、保護部材を導電板の縁部に設けることにより、絶縁部材と導電板との位置合わせが不要になるため、組立て作業性の向上が図れる。

一実施形態においては、該蓄電装置は、二次電池であってもよい。

本発明によれば、簡易な構成で意図しない短絡を防止できる。

第１実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 絶縁部材に覆われた第２導電板を模式的に示す図である。 絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成を示す図である。 絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成の他の形態を示す図である。 第２実施形態に係る蓄電装置において絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置としての二次電池１００は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。

二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０と、を備える。ケース１０は例えばアルミニウム等の金属からなってもよい。電極組立体２０は、正極３０と、負極４０と、正極３０と負極４０との間に配置されたセパレータ５０と、を備える。正極３０、負極４０は、例えばシート状である。セパレータ５０は、例えば袋状であるが、シート状であってもよい。袋状のセパレータ５０内には、例えば正極３０が収容される。複数の正極３０及び複数の負極４０が、セパレータ５０を介して交互に積層されてもよい。ケース１０内には電解液６０が充填され得る。電解液６０としては、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液等が挙げられる。

正極３０は、金属箔３０ｂと、金属箔３０ｂの両面に設けられた正極活物質層３０ｃと、を備え得る。金属箔３０ｂは例えばアルミニウム箔である。正極活物質層３０ｃは、正極活物質とバインダとを含んでもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。

正極３０は、縁に形成されたタブ３０ａを有してもよい。タブ３０ａには、正極活物質が担持されていない。正極３０は、タブ３０ａを介して導電部材３２に接続され得る。導電部材３２は、正極端子３４に接続され得る。正極端子３４は、絶縁リング３６を介してケース１０に取り付けられてもよい。

負極４０は、金属箔４０ｂと、金属箔４０ｂの両面に設けられた負極活物質層４０ｃと、を備え得る。金属箔４０ｂは例えば銅箔である。負極活物質層４０ｃは、負極活物質とバインダとを含んでもよい。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。

負極４０は、縁に形成されたタブ４０ａを有してもよい。タブ４０ａには、負極活物質が担持されていない。負極４０は、タブ４０ａを介して導電部材４２に接続され得る。導電部材４２は、負極端子４４に接続され得る。負極端子４４は、絶縁リング４６を介してケース１０に取り付けられてもよい。

セパレータ５０としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。

ケース１０と電極組立体２０との間には、第１導電板１４が配置される。図２では、第１導電板１４は、単一の板状部材であるが、例えば複数の金属箔が積層されて構成されていてもよい。第１導電板１４には、活物質層が設けられていない。第１導電板１４の厚みは、負極４０の金属箔４０ｂの厚みよりも厚くてもよい。第１導電板１４の厚みは、二次電池１００の容量等により適宜設定されればよい。

第１導電板１４は、縁に形成されたタブ１４ｄを有してもよい。タブ１４ｄは、負極４０のタブ４０ａに接続され得る。タブ１４ｄの厚みは、第１導電板１４における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１４ｄはタブ４０ａと重なるように配置され得る。

ケース１０と第１導電板１４との間には、第２導電板１６が配置される。図２では、第２導電板１６は、単一の板状部材であるが、例えば複数の金属箔が積層されて構成されていてもよい。第２導電板１６には、活物質層が設けられていない。第２導電板１６の厚みは、正極３０の金属箔３０ｂの厚みよりも厚くてもよい。第２導電板１６の厚みは、二次電池１００の容量等により適宜設定されればよい。

第２導電板１６は、縁に形成されたタブ１６ｄを有してもよい。タブ１６ｄは、正極３０のタブ３０ａに接続され得る。タブ１６ｄの厚みは、第２導電板１６における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１６ｄはタブ３０ａと重なるように配置され得る。

第１導電板１４は、正極３０及び負極４０の一方と電気的に接続される。第２導電板１６は、正極３０及び負極４０の他方と電気的に接続される。本実施形態では、第１導電板１４が負極４０と電気的に接続され、第２導電板１６が正極３０と電気的に接続される。この場合、例えば、第１導電板１４は銅からなり、第２導電板１６はアルミニウムからなる。

第１導電板１４と第２導電板１６との間には、絶縁部材１８が配置される。絶縁部材１８は、絶縁シート又は絶縁体がコーティングされた絶縁層であってもよい。絶縁部材１８としては、例えば樹脂シート、樹脂、又はセパレータ５０が用いられてもよい。コーティングする絶縁体としては、例えば樹脂などが用いられる。本実施形態では、絶縁部材１８は、袋状であり、第２導電板１６を覆っている。

図３は、絶縁部材に覆われた第２導電板を模式的に示す図である。図４は、絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成を示す図である。図３及び図４に示すように、絶縁部材１８は、第１及び第２被覆部１８Ａａ，１８Ｂａと、第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂと、接合部１８ｃと、を有している。第１被覆部１８Ａａは、第２導電板１６の一方の主面１６ａを覆う部分あり、第２被覆部１８Ｂａは、第２導電板１６の他方の主面１６ｂを覆う部分である。第１外縁部１８Ａｂは、第１被覆部１８Ａａの主面上において外側に位置する部分であり、第２外縁部１８Ｂｂは、第２被覆部１８Ｂａの主面上において外側に位置する部分である。接合部１８ｃは、第１外縁部１８Ａｂ及び第２外縁部１８Ｂｂを接合する部分である。

接合部１８ｃは、第２導電板１６のタブ１６ｄを露出させる部分を除いて、第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂの全周に亘って設けられている。接合部１８ｃは、連続して設けられていてもよいし、所定の間隔をあけて離間して設けられていてもよい。接合部１８ｃは、例えば絶縁部材１８を溶着して形成されていてもよいし、接着剤により接着されて形成されていてもよい。図４に示すように、接合部１８ｃは、第２導電板１６の厚み方向の中央部付近に位置する。すなわち、絶縁部材１８の第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂ同士は、それぞれが第２導電板１６の縁部１６ｅで湾曲し、第２導電板１６の厚み方向の中央部付近で接合されている。

第２導電板１６には、保護部材Ｐが設けられている。保護部材Ｐは、第２導電板１６において、絶縁部材１８と接触する縁部１６ｅに配置されている。縁部１６ｅは、第２導電板１６の面１６ａ，１６ｂと端面１６ｃとに跨る部分である。保護部材Ｐは、例えばテープ状であり、図３に示すように、タブ１６ｄを除いて、第２導電板１６の縁部１６ｅの全周に亘って配置されている。保護部材Ｐは、絶縁部材１８の接合部１８ｃに対応する位置に配置されている。保護部材Ｐは、例えばポリプロピレンの基材にアクリル系接着剤が塗布されている。

保護部材Ｐの厚みは、絶縁部材１８の厚み等により適宜設定されればよい。保護部材Ｐは、接合部１８ｃと第２導電板１６の端面１６ｃとの間隔が小さい場合には、絶縁部材１８において第２導電板１６の縁部１６ｅとの接触部分の曲率半径が大きくなり接触荷重が大きくなるため、厚みを厚くすることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の二次電池１００では、絶縁部材１８に覆われる第２導電板１６の縁部１６ｅに保護部材Ｐが設けられている。これにより、二次電池１００では、第２導電板１６と絶縁部材１８との接触部分において、絶縁部材１８に接触荷重が加わった場合であっても、保護部材Ｐにより剛性が確保されて保護されるため、絶縁部材１８が破損することが防止される。したがって、第１導電板１４と第２導電板１６との意図しない短絡を防止できる。また、本実施形態では、テープ状の保護部材Ｐを第２導電板１６に貼り付けるため、簡易な構成を実現できる。

本実施形態では、保護部材Ｐは、絶縁部材１８の第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂ同士が接合された接合部１８ｃに対応する位置に設けられている。接合部１８ｃが設けられる位置では、特に、第２導電板１６の縁部１６ｅと絶縁部材１８との接触部分に接触荷重が加わる。そのため、保護部材Ｐを第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂ同士が接合された接合部１８ｃに対応する位置に設けることにより、絶縁部材１８の破損を良好に防止できる。

図５は、絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成の他の形態を示す図である。図５に示すように、第１及び第２外縁部１８Ａｂ，１８Ｂｂ同士は、第２導電板１６の一方の主面１６ｂ側付近で接合されている。すなわち、絶縁部材１８は、一方の絶縁部材１８のみが第２導電板１６の縁部１６ｅにおいて湾曲している。このような構成おいては、保護部材Ｐは、少なくとも第２導電板１６の主面１６ａ側の縁部１６ｅに設けられていればよい。もちろん、保護部材は、第２導電板１６の主面１６ｂ側の縁部１６ｅに設けられていてもよい。

［第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る蓄電装置において絶縁部材に覆われた第２導電板の断面構成を示す図である。図６に示すように、第２実施形態では、保護部材Ｐは、絶縁部材１８に設けられている。

保護部材Ｐは、絶縁部材１８において、第２導電板１６の縁部１６ｅに対応する部分１８ｅに設けられている。具体的には、保護部材Ｐは、絶縁部材１８と第２導電板１６の縁部１６ｅとが接触する面の裏面に設けられている。

なお、第２導電板１６の縁部１６ｅに対応する部分１８ｅとは、絶縁部材１８と第２導電板１６の縁部１６ｅとが接触する部分（面）、この接触する部分の裏面の部分、縁部１６ｅに接触する部分の厚み方向の領域を含む。接触する面とは、第２導電板１６の縁部１６ｅと当接する部分と、その付近の領域を含む。厚み方向の領域に保護部材Ｐを設ける場合には、絶縁部材１８に保護部材Ｐが埋め込まれる。保護部材Ｐは、絶縁部材１８において、第２導電板１６の縁部１６ｅに対応する部分１８ｅに設けられていればよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第２導電板１６が絶縁部材１８に覆われる構成を一例に説明したが、第１導電板１４が絶縁部材１８に覆われる構成であってもよい。

上記実施形態では、絶縁部材１８の接合部１８ｃが第１及び第２外縁部１８Ａｂ，Ｂｂの全周に亘って設けられている構成を一例に説明したが、接合部１８ｃは、少なくとも第１及び第２外縁部１８Ａｂ，Ｂｂを接合していればよい。また、保護部材Ｐは、接合部１８ｃに対応する位置に設けられればよい。

保護部材Ｐは、テープ状の部材に限定されない。例えば、保護部材Ｐは、緩衝材を貼り付けてもよいし、保護部材となり得る材料（例えば、セラミック）を塗布して硬化させてもよい。

保護部材Ｐは、第２導電板１６の縁部１６ｅ、及び、絶縁部材１８の第２導電板１６の縁部１６ｅに対応する部分の両方に設けられてもよい。

例えば、第１導電板１４が正極３０と電気的に接続され、第２導電板１６が負極４０と電気的に接続されてもよい。

蓄電装置として、二次電池１００の他に、例えば電気二重層キャパシタ等が挙げられる。

例えば二次電池１００等の蓄電装置は、車両に搭載されてもよい。車両としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車等が挙げられる。

１０…ケース、１４…第１導電板、１６…第２導電板、１６ａ，１６ｂ…主面、１６ｅ…縁部、１８…絶縁部材、１８Ａａ…第１被覆部、１８Ｂａ…第２被覆部、１８Ａｂ…第１外縁部、１８Ｂｂ…第２外縁部、１８ｃ…接合部、２０…電極組立体、３０…正極、４０…負極、５０…セパレータ、１００…二次電池、Ｐ…保護部材。

Claims (3)

1. ケースと、
   前記ケース内に収容された電極組立体と、
   前記ケースと前記電極組立体との間に配置された第１導電板と、
   前記ケースと前記第１導電板との間に配置された第２導電板と、
   前記第１導電板と前記第２導電板とを絶縁する絶縁部材と、を備え、
   前記電極組立体は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、を備え、
   前記絶縁部材は、
   前記第１導電板及び前記第２導電板の少なくとも一方における２つ主面のうち、一方の主面を覆う第１被覆部、及び他方の主面を覆う第２被覆部と、
   前記第１被覆部の主面上において外側に位置する第１外縁部、及び前記第２被覆部の主面上において外側に位置する第２外縁部と、
   前記第１外縁部及び前記第２外縁部を接合する接合部と、を有し、
   前記第１導電板及び前記第２導電板のうち前記絶縁部材に覆われた導電板の縁部、及び、前記絶縁部材における前記縁部に対応する部分の少なくとも一方に保護部材が設けられている、蓄電装置。
2. 前記保護部材は、前記第１導電板及び前記第２導電板のうち前記絶縁部材に覆われた導電板の前記縁部で、且つ、前記接合部に対応する位置に設けられている、請求項１記載の蓄電装置。
3. 二次電池である、請求項１又は２記載の蓄電装置。

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