[go: up one dir, main page]

WO2013031642A1 - 蓄電デバイス - Google Patents

蓄電デバイス Download PDF

Info

Publication number
WO2013031642A1
WO2013031642A1 PCT/JP2012/071328 JP2012071328W WO2013031642A1 WO 2013031642 A1 WO2013031642 A1 WO 2013031642A1 JP 2012071328 W JP2012071328 W JP 2012071328W WO 2013031642 A1 WO2013031642 A1 WO 2013031642A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bag
electrode member
positive electrode
separator
shaped separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/071328
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
阿部一博
大塚大輔
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of WO2013031642A1 publication Critical patent/WO2013031642A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12—Stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/579—Devices or arrangements for the interruption of current in response to shock
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention is an electricity storage device in which a positive electrode member and a negative electrode member are laminated so as to face each other via a separator, and are housed in an outer packaging material together with an electrolytic solution, wherein at least one of the positive electrode member and the negative electrode member is
  • the present invention relates to an electricity storage device having a structure housed in a bag-like separator that functions as a separator.
  • High energy density power storage devices represented by lithium ion secondary batteries, lithium ion capacitors, electric double layer capacitors, and the like are, for example, sheet-shaped current collector foils (such as aluminum foil or copper foil) and active materials (activated carbon, An electricity storage element configured by laminating a sheet-like positive electrode member and a negative electrode member formed by coating a lithium composite oxide, carbon, etc.) via a separator for preventing a short circuit due to contact between them;
  • the electrolytic solution is contained in an outer packaging material made of an aluminum can or an aluminum laminated film.
  • the power storage element is formed by alternately laminating with the negative electrode plate 52 in a state where the main part of the positive electrode plate 51 is accommodated in the bag-shaped separator 50.
  • the laminated body 53 which comprises, ie, the laminated body 53 which has the structure where the positive electrode plate 51 and the negative electrode plate 52 were laminated
  • the bag-like separator is made of a polymer material such as polypropylene resin or polyethylene resin, and shrinks (heat shrinks) when exposed to a high temperature of 80 ° C. or higher.
  • the separator heat-shrinks, and if there is not a sufficient distance between the inner edge of the separator and the electrode plate that has been secured in the past, the electrode plate contained in the inside (in the above example, the positive electrode plate) 51) breaks through the bag-shaped separator and is exposed, which may cause a short circuit with the negative electrode plate 52, resulting in low reliability. Also, in consideration of miniaturization, when the size of the bag-like separator is brought close to the size of the electrode plate to be accommodated, for example, the possibility that the electrode plate breaks through the separator due to thermal contraction of the separator becomes higher. .
  • the upper and lower separators may be bonded or welded to form a bag-shaped separator around the electrode plate to be accommodated, but in consideration of the liquid permeability of the electrolytic solution, the portion to be bonded or welded is preferably as small as possible. For example, it is conceivable to bond or weld at a plurality of points.
  • the adhesion part or welding part for forming the bag-shaped separator is small, there arises a problem that the electrode plate easily breaks through the separator due to thermal contraction of the separator.
  • the present invention solves the above-described problem, and is an electricity storage device having a structure in which at least one of a positive electrode member and a negative electrode member is accommodated in a bag-like separator, and the positive electrode member and the negative electrode accommodated in the bag-like separator It is an object of the present invention to provide a highly reliable power storage device that does not cause a short circuit due to at least one of the members breaking through and exposing the bag-shaped separator.
  • the electricity storage device of the present invention is: A positive electrode member and a negative electrode member are stacked so as to face each other via a separator, and are stored in an outer packaging material together with an electrolyte,
  • the separator is a bag-shaped separator formed in a bag shape having an opening at least on one end side, and at least one main part of the positive electrode member and the negative electrode member is accommodated in the bag-shaped separator, And, At least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator has an angle of 90 ° or less at a corner portion located near the bottom opposite to the one end side where the bag-shaped separator is opened. It is characterized by the absence of corners with
  • a predetermined region that does not include a corner portion located at both ends of the side on the one end side of the bag-shaped separator is opened, and a region between the opening and the corner portion is closed,
  • a portion of at least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator protrudes from the opening of the bag-shaped separator,
  • At least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator, the corner portion located near the one end side opposite to the bottom-side vicinity side of the bag-shaped separator is 90 ° or less. It is preferable that there is no corner having an angle.
  • At least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-like separator is provided with a roundness.
  • At least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator at least the ridge line portion formed by the surface along the thickness direction and both main surfaces of the corner portion. Is preferably chamfered.
  • the bag-like separator is particularly significant when it is made of a polymer material.
  • the corner portion of at least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator does not have a portion having an angle of 90 ° or less. Even when a part of the bag-shaped separator is exposed to a high temperature by being placed in a high-temperature environment or subjected to a large current discharge, the corner portion of the negative electrode member is It is possible to prevent breakage of the bag-shaped separator and to prevent occurrence of a short circuit due to exposure of the positive electrode member and the negative electrode member from the bag-shaped separator.
  • a predetermined region that does not include the corner portion located at both ends of the side on the one end side of the bag-shaped separator is opened, a region between the opening and the corner portion is closed, and from the opening of the bag-shaped separator, A part of at least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator protrudes, and at least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator is a side near the bottom of the bag-shaped separator. Even when the corner portion located near one end on the opposite side does not have a corner portion having an angle of 90 ° or less, at least one corner portion of the positive electrode member and the negative electrode member breaks through the bag-shaped separator. Therefore, it is possible to provide a highly reliable power storage device that does not cause a short circuit.
  • At least one of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-shaped separator is chamfered at least at the ridge line portion formed by the surface along the thickness direction of the corner portion and the two main surfaces, whereby the corner portion is 90 °.
  • the bag-like separator functioning as the separator is made of a polymer material
  • the bag-like separator is easily shrunk by heat, and at least one corner portion of the positive electrode member and the negative electrode member accommodated in the bag-like separator is
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • (a) is a top view which shows the positive electrode member which comprises the electrical storage device concerning Embodiment 1 of this invention
  • (b) is a top view which shows the state accommodated in the bag-shaped separator which a positive electrode member functions as a separator
  • c) is a sectional view.
  • (a) is a plan view showing a state before heat shrinkage occurs in the bag-like separator when the corner portion of the positive electrode member is not rounded and chamfered
  • (b) It is a top view which shows typically the state after shrinkage
  • (a) is the top view which shows the state before heat contraction arises in a bag-shaped separator in the electrical storage device concerning Embodiment 1 of this invention which rounded the corner part of the positive electrode member and performed the chamfering process
  • (b) ) Is a plan view schematically showing a state after heat shrinkage has occurred in the bag-shaped separator. It is a top view which shows typically the structure of the electrical storage device concerning other embodiment (Embodiment 2) of this invention.
  • (A) is a top view which shows the state which accommodated the positive electrode member in the bag-shaped separator in the electrical storage device concerning Embodiment 2 of this invention
  • (b) is a top view which shows a negative electrode member. It is a disassembled perspective view which shows the principal part structure of the conventional electrical storage device. It is a top view which shows the state in which the positive electrode plate which comprises the conventional electrical storage device was accommodated in the bag-shaped separator.
  • FIG. 1 is a plan view of an electricity storage device (lithium ion secondary battery) according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • FIG. The top view which shows the positive electrode member which comprises the electrical storage device concerning one Embodiment (Embodiment 1) of this invention
  • FIG.5 (b) is a top view which shows the state accommodated in the bag-shaped separator which a positive electrode member functions as a separator
  • FIG. 3C is a cross-sectional view.
  • an electricity storage device (lithium ion secondary battery) 100 includes a positive electrode member 11 and a negative electrode member 12 via a separator (bag-like separator) 13.
  • a laminated body (electrode structure) 10 that is laminated so as to face each other has a structure that is accommodated in an outer packaging material 20 together with an electrolytic solution 14.
  • the electricity storage device (lithium ion secondary battery) 100 is connected to the positive electrode member 11 via a plurality of current collecting members 15, and is the same as the positive electrode terminal 16 a led out from one end side of the outer packaging material 20.
  • a negative electrode terminal 16 b connected to the negative electrode member 12 through a plurality of current collecting members 15 and led out from the other end side of the outer packaging material 20 is provided.
  • the positive electrode member (positive electrode layer) 11 includes, for example, LiCoO 2 that is a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) that is a binder, and acetylene black that is a conductive auxiliary agent.
  • LiCoO 2 that is a positive electrode active material
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • acetylene black that is a conductive auxiliary agent.
  • a plate-like positive electrode member formed by applying a positive electrode mixture on the surface of a current collector made of aluminum foil and drying to form a positive electrode active material layer on the surface of the current collector is used. Yes.
  • the part which the surface of the aluminum foil exposed is provided in the edge part of the aluminum foil as a collector, without apply
  • the negative electrode member (negative electrode layer) 12 for example, a negative electrode mixture containing a graphite-based material as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder is used as a current collector made of copper foil.
  • the part which the surface of copper foil exposed is provided in the edge part of copper foil as an electrical power collector, without apply
  • a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte 14, and in the first embodiment, a non-aqueous electrolyte prepared by dissolving a supporting salt in a non-aqueous solvent is used.
  • a non-aqueous electrolyte LiPF 6 is mixed with a non-aqueous solvent in which propylene carbonate, ethylene carbonate, and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 5:25:70, and a concentration of 1.0 mol / L. What was melt
  • the non-aqueous solvent and the supporting salt are not limited to these, and materials used for conventional batteries can be used without limitation.
  • the electrolyte may be a gel or solid electrolyte.
  • the outer packaging material 20 is formed from, for example, a laminate sheet (laminated sheet) obtained by laminating and integrating an outer protective layer made of resin, an intermediate gas barrier layer made of aluminum, and an inner adhesive layer made of resin.
  • a laminate sheet laminate sheet obtained by laminating and integrating an outer protective layer made of resin, an intermediate gas barrier layer made of aluminum, and an inner adhesive layer made of resin.
  • an aluminum can or the like can be used as the outer packaging material.
  • the bag-shaped separator 13 the sheet-like material which consists of a microporous polypropylene film or a polyethylene film was processed into the shape which opened one end side by the bag shape. A separator is used.
  • a planar shape is substantially square, A structure in which the two corner portions 11a and 11b that are located on the back side, that is, in the vicinity of the bottom portion as viewed from the opening 13x of the bag-shaped separator 13 when being accommodated in the bag-shaped separator 13 are rounded. Is used.
  • the two corners 11a and 11b are rounded, for example, the direction in which the shrinkage rate of the bag separator 13 is the largest is the direction of the width W of the bag separator 13 in FIG.
  • the radius of curvature of 1/100 to 1/10 of the width W of the bag-like separator 13 80 mm in this embodiment 1 ( That is, it is preferable to have a roundness having 0.8 to 8 mm).
  • the corner portions 11a and 11b are rounded as described above to eliminate a portion having an angle of 90 ° or less.
  • a plurality of obtuse angle portions are formed in the corner portion. By doing so, the part which has an angle of 90 degrees or less can also be eliminated.
  • the stress to the corresponding portion of the bag-like separator 13 can be dispersed as compared with the case of having one right angle. However, since stress concentrates at an obtuse angle, it is preferable to provide roundness in terms of efficiently distributing the stress.
  • At least the ridge line portion formed by the surfaces along the thickness direction of the corner portions 11a and 11b rounded as described above and the main surfaces of the positive electrode member 11 is chamfered.
  • this positive electrode member 11 is accommodated in the bag-like separator 13 with the corners 11a and 11b that are rounded and chamfered at the ridge line portions, and is rounded and chamfered. The ends opposite to the direction in which the broken corner portions 11a and 11b are located are exposed from the bag-like separator 13 so that the current collecting member 15 can be connected.
  • the positive electrode member 11 in which the corner portions 11a and 11b are rounded and chamfered is accommodated in the bag-shaped separator 13.
  • the positive electrode member 11 and the negative electrode member 12 are alternately stacked with the negative electrode member 12 that is not housed in the bag-shaped separator and that is not subjected to the process of rounding the corner portion.
  • a laminated body (electrode structure) 10 having a structure laminated via a separator (bag-like separator) 13 is formed (see FIG. 2).
  • the corner portions 11a and 11b of the positive electrode member 11 accommodated in the bag-like separator 13 are rounded, and the corner portion 11a. 11b is chamfered so that the positive electrode member 11 is prevented from breaking through the corner portion of the bag-like separator 13 even when a thermal shrinkage occurs in the bag-like separator 13. And reliability can be improved.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the state after the occurrence, and FIGS. 5A and 5B show the case of Embodiment 1 in which the corner portions 11a and 11b of the positive electrode member 11 are rounded and chamfered. It is a figure which shows typically the state before heat contraction in the bag-shaped separator 13 and the state after it has occurred.
  • the case where the positive electrode member 11 is accommodated in the bag-shaped separator 13 has been described as an example. However, the same applies to the case where the negative electrode member 12 is accommodated in the bag-shaped separator 13. An effect can be obtained.
  • FIG. 6 is a plan view showing the electricity storage device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • Fig.7 (a) is a top view which shows the positive electrode member of the state accommodated in the bag-shaped separator which comprises the electrical storage device of Embodiment 2
  • (b) is accommodated in a bag-shaped separator
  • It is a top view which shows the negative electrode member used by laminating
  • 6 and 7A and 7B the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same or corresponding parts.
  • the positive electrode terminal 16a and the negative electrode terminal 16b are both positioned on one side of the outer packaging material 20 (upper side in FIG. 6). Has been.
  • This power storage device 100 is a laminated body (electrode structure) in which the positive electrode member 11 accommodated in the bag-shaped separator 13 and the negative electrode member 12 not accommodated in the bag-shaped separator are alternately laminated so as to face each other. ) Together with the electrolytic solution in the outer packaging material 20.
  • the lower side and both side sides in FIG. 7 are closed, and the upper side is also a pair of corner portions 13c, 13d at both ends.
  • a region other than the opening portion 30 ie, a region between the opening portion 30 and the corner portions 13c and 13d
  • a predetermined position a position slightly shifted to the corner portion 13c side from the center of the upper side
  • the positive electrode member 11 a positive electrode member formed by applying the positive electrode mixture 27 to the entire surface of the region excluding the protruding portion 26a of the current collector 26 is used.
  • the protrusion part 26a is a part which functions as a connection part for connecting to the positive electrode terminal 16a, and the part to which the positive electrode mixture 27 is applied other than the protrusion part 26a is accommodated in the bag-shaped separator 13.
  • corner parts 11a, 11b, 11c, and 11d accommodated in the bag-shaped separator 13 of this positive electrode member 11 are made into the shape where all are round. Furthermore, the ridgeline part which the surface along the thickness direction of both the four corner parts 11a, 11b, 11c, and 11d rounded as mentioned above and the both main surfaces make is chamfered.
  • the negative electrode member 12 a negative electrode member formed by applying a negative electrode mixture 28 to the entire surface of the region excluding the protruding portion 26b of the current collector 26 is used.
  • the protruding portion 26b is configured to function as a connecting portion for connecting to the negative electrode terminal 16b.
  • the negative electrode member 12 is used without being housed in a bag-shaped separator. Therefore, the negative electrode member 12 is not subjected to a process of rounding the corner portion or a process of chamfering.
  • the positive electrode member 11 configured as described above and accommodated in the bag-shaped separator 13 is laminated so that the negative electrode member 12 and the protrusions 26a and 26b do not face each other, and the plurality of protrusions 26a are connected to the outer packaging material 20.
  • the power storage device 100 By connecting to the positive electrode terminal 16a disposed on the upper side and connecting the plurality of protruding portions 26b to the negative electrode terminal 16b disposed on the upper side of the outer packaging material 20, the power storage device 100 as shown in FIG. Is obtained.
  • the positive electrode member 11 is accommodated in the bag-shaped separator 13 configured as described above, and all of the four corner portions 11a, 11b, 11c, and 11d of the positive electrode member 11 are included. Even when the bag-shaped separator 13 is in a state where heat shrinkage occurs because the corners 11a, 11b, 11c, and 11d are chamfered and the corners 11a, 11b, 11c, and 11d are chamfered. It becomes possible to reliably prevent the member 11 from breaking through the corner portions 13a, 13b, 13c, and 13d of the bag-like separator 13, and the reliability can be improved.
  • the corner portions 11a, 11b, 11c, and 11d of the positive electrode member 11 are rounded to eliminate a portion having an angle of 90 ° or less. It is also possible to disperse the stress to the corresponding part of the bag-like separator 13 by forming a plurality of obtuse angle parts in the corner parts 11a, 11b, 11c, 11d and eliminating the part having an angle of 90 ° or less. is there. However, since stress concentrates at an obtuse angle, it is preferable to provide roundness in terms of efficiently distributing the stress.
  • the battery (lithium ion secondary battery) has been described as an example of the power storage device.
  • the present invention is not limited to the battery, and is also applicable to a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, and the like. Is possible.
  • an aluminum foil is used as a positive electrode current collector layer, and an electrode in which a mixture layer containing activated carbon is provided on the aluminum foil as a positive electrode active material layer is a positive electrode member
  • the negative electrode current collector layer for example, a copper foil is used, and an electrode provided with a mixture layer containing graphite as a negative electrode active material layer on the copper foil is used as a negative electrode layer, and lithium ions are further pre-doped into the negative electrode layer.
  • an aluminum foil is used as a positive electrode current collector layer, and a mixture layer containing a carbon material, such as activated carbon, is provided on the aluminum foil as a positive electrode active material layer.
  • the electrode is used as the positive electrode layer.
  • the negative electrode current collector layer for example, an aluminum foil is used, and an electrode in which a mixture layer containing a carbon material, for example, activated carbon is provided on the aluminum foil is used as the negative electrode layer.
  • An electric double layer capacitor can be produced by using, as an electrolytic solution, 1 mol / L triethylmethylammonium tetrafluoroborate dissolved in propylene carbonate.
  • the present invention is not limited to the above embodiment in other respects, and the specific shape of the positive electrode member and the negative electrode member, the specific shape and constituent materials of the bag-shaped separator, and the separator Various applications and modifications can be made within the scope of the invention with respect to the number of stacked positive electrode members and negative electrode members, the constituent material and shape of the outer packaging material, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】　正極部材および負極部材の少なくとも一方が、袋状セパレータに収容された構造を有する蓄電デバイスにおいて、袋状セパレータが熱収縮した場合にも、それに収容された正極部材や負極部材が袋状セパレータを突き破って露出し、ショートを引き起こすことのない蓄電デバイスを提供する。　正極部材１１および負極部材１２の少なくとも一方が、袋状セパレータ１３に収容された構造を有する蓄電デバイス１００において、袋状セパレータに収容された正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも袋状セパレータの底部近傍に位置するコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みまたは複数の鈍角部分を設けて９０°以下の角度を有する部分をなくす。　また、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方の厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部を面取りする。

Description

蓄電デバイス
　本発明は、正極部材と負極部材とが、セパレータを介して互いに対向するように積層され、電解液とともに外包材内に収容された蓄電デバイスであって、正極部材および負極部材の少なくとも一方が、セパレータとして機能する袋状セパレータに収容された構造を有する蓄電デバイスに関する。
　リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどに代表される高エネルギー密度の蓄電デバイスは、例えば、シート状の集電箔（アルミニウム箔または銅箔など）に、活物質（活性炭、リチウム複合酸化物、炭素など）を塗工することにより形成されたシート状の正極部材および負極部材を、両者の接触による短絡を防ぐためのセパレータを介して積層することにより構成された蓄電要素と、電解液とが、アルミニウム缶あるいはアルミラミネートフィルムなどからなる外包材に収容された構造を有している。　
　このような蓄電デバイスとして、正極部材および負極部材の少なくとも一方を、袋状で一端側が開口した袋状セパレータに収容した電気デバイスが提案されている（特許文献１参照）。
　この特許文献１では、例えば、図８および図９に示すように、正極板５１の主要部を袋状のセパレータ５０に収容した状態で、負極板５２と交互に積層することにより、蓄電要素を構成する積層体５３、すなわち、正極板５１と負極板５２がセパレータ５０を介して積層された構造を有する積層体５３を形成している。
　ところで、袋状のセパレータは、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン系樹脂などの高分子材料を用いて作製されており、例えば、８０℃以上の高温にさらされると収縮（熱収縮）する。
　したがって、デバイスが高温にさらされると、セパレータが熱収縮し、従来、確保していたセパレータの内縁と電極板との十分な距離がない場合、内部に収容された電極板（上記例では正極板５１）が、袋状のセパレータを突き破って露出し、負極板５２との間でショートを引き起こすおそれがあり、信頼性が低いという問題点がある。
　また、小型化を考慮して、袋状セパレータの大きさを、例えば収容する電極板の大きさの同程度に近づけた場合、セパレータの熱収縮によって電極板がセパレータを突き破る可能性はより高くなる。
　また、収容する電極板の周囲で、上下のセパレータを接着または溶着して袋状セパレータを形成する場合があるが、電解液の通液性を考慮すると接着または溶着する部分はできるだけ小さい方が好ましく、例えば、複数の点で接着または溶着することが考えられる。しかしながら、袋状セパレータを形成するための接着部または溶着部が小さくなると、セパレータの熱収縮によって電極板がセパレータを突き破りやすくなるという問題が生じる。
国際公開第２００６／０９５５７９号パンフレット
　本発明は、上記課題を解決するものであり、正極部材および負極部材の少なくとも一方が、袋状セパレータに収容された構造を有する蓄電デバイスであって、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方が袋状セパレータを突き破って露出することによるショートを引き起こすことのない、信頼性の高い蓄電デバイスを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の蓄電デバイスは、
　正極部材と負極部材とが、セパレータを介して互いに対向するように積層され、電解質とともに外包材内に収容された蓄電デバイスであって、
　前記セパレータが、一端側の少なくとも一部が開口した袋状に形成された袋状セパレータであり、前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の主要部が、前記袋状セパレータに収容されており、かつ、
　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、前記袋状セパレータの開口した前記一端側とは逆側の底部近傍に位置するコーナ部には、９０°以下の角度を有する角部が存在しないこと
　を特徴としている。
　また、本発明の蓄電デバイスにおいては、
　前記袋状セパレータの前記一端側の辺の、両端に位置するコーナ部を含まない所定の領域が開口し、前記開口と前記コーナ部の間の領域は閉じられており、
　前記袋状セパレータの前記開口から、前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の一部が突出しているとともに、
　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、前記袋状セパレータの前記底部近傍側とは逆側の前記一端側近傍に位置するコーナ部には、９０°以下の角度を有する角部が存在しないこと
　が好ましい。
　また、本発明の蓄電デバイスにおいては、前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記コーナ部には、丸みが設けられていることが好ましい。
　また、本発明の蓄電デバイスにおいては、前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記コーナ部の、厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部は、面取りされていることが好ましい。
　また、前記袋状セパレータは、高分子材料からなるものである場合に特に有意義である。
　本発明の蓄電デバイスにおいては、袋状セパレータに収容される正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部に９０°以下の角度を有する部分がないようにしているので、例えば、蓄電デバイスあるいは、その一部である袋状セパレータが、例えば、高温環境下に置かれたり、大電流の放電などが行われたりして高温にさらされ、熱収縮が生じた場合にも、負極部材のコーナ部が袋状セパレータを突き破ることを防止して、正極部材と負極部材が袋状セパレータから露出することによるショートの発生を防止することができる。
　すなわち、正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部に９０°以下の尖鋭な部分をなくすことで、袋状セパレータの一点に応力集中が生じることを回避し、袋状セパレータが熱収縮した場合にも、正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部が袋状セパレータを突き破ってショートを生じたりすることのない、信頼性の高い蓄電デバイスを提供することが可能になる。
　また、袋状セパレータの前記一端側の辺の、両端に位置するコーナ部を含まない所定の領域が開口し、開口とコーナ部の間の領域は閉じられており、袋状セパレータの開口から、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方の一部が突出しているとともに、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方の、袋状セパレータの底部近傍側とは逆側の一端側近傍に位置するコーナ部には、９０°以下の角度を有する角部が存在しない構成とした場合にも、正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部が袋状セパレータを突き破ってショートを生じたりすることのない、信頼性の高い蓄電デバイスを提供することが可能になる。
　また、コーナ部に丸みを設けることでより効率的に袋状セパレータの応力集中を分散することが可能になる。
　また、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記コーナ部の厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部を面取り処理することにより、コーナ部が９０°以下の角度を有する部分がないことと相まって、袋状セパレータが熱収縮した場合にも、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部が、袋状セパレータにダメージを与え、その結果として、袋状セパレータを突き破って露出することをさらに確実に抑制、防止することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
　また、セパレータとして機能する袋状セパレータが、高分子材料からなるものである場合、熱により収縮しやすく、袋状セパレータに収容された正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部が、袋状セパレータを突き破って露出し、ショートを引き起こしやすいが、本発明によればそのような場合においても、ショートの発生をより確実に防止することが可能で、特に有意義である。
本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の平面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 (ａ)は本発明の実施形態１にかかる蓄電デバイスを構成する正極部材を示す平面図、(ｂ)は正極部材がセパレータとして機能する袋状セパレータに収容されている状態を示す平面図、(ｃ)は断面図である。 (ａ)は、正極部材のコーナ部に丸みを付けず、面取りも行っていない場合の、袋状セパレータに熱収縮が生じる前の状態を示す平面図、(ｂ)は、袋状セパレータに熱収縮が生じた後の状態を模式的に示す平面図である。 (ａ)は、正極部材のコーナ部に丸みを付け、面取り処理を行った本発明の実施形態１にかかる蓄電デバイスにおいて、袋状セパレータに熱収縮が生じる前の状態を示す平面図、(ｂ)は、袋状セパレータに熱収縮が生じた後の状態を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかる蓄電デバイスの構成を模式的に示す平面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２にかかる蓄電デバイスにおいて、正極部材を袋状セパレータに収容した状態を示す平面図、（ｂ）は、負極部材を示す平面図である。 従来の蓄電デバイスの要部構成を示す分解斜視図である。 従来の蓄電デバイスを構成する正極板が袋状セパレータに収容された状態を示す平面図である。
　以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
［実施形態１］
　図１は、本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の平面図、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図、図３(ａ)は本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる蓄電デバイスを構成する正極部材を示す平面図、図(ｂ)は正極部材がセパレータとして機能する袋状セパレータに収容されている状態を示す平面図、図３(ｃ)は断面図である。
　本発明の実施形態１にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００は、図１～３に示すように、正極部材１１と、負極部材１２とを、セパレータ（袋状セパレータ）１３を介して互いに対向するように積層してなる積層体（電極構造体）１０が、電解液１４とともに外包材２０内に収容された構造を有している。
　また、この蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００は、複数の集電部材１５を介して正極部材１１と接続され、外包材２０の一方端側から外部に導出された正極端子１６ａと、同様に、複数の集電部材１５を介して負極部材１２と接続され、外包材２０の他方端側から外部に導出された負極端子１６ｂを備えている。
　この実施形態１では、正極部材（正極層）１１として、例えば、正極活物質であるＬｉＣｏＯ2と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、導電助剤であるアセチレンブラックとを含有する正極合剤を、アルミニウム箔からなる集電体の表面上に塗布、乾燥して、正極活物質層を集電体の表面上に形成することにより形成された板状の正極部材が用いられている。なお、集電体としてのアルミニウム箔の端部には、正極合剤を塗布せずに、アルミニウム箔の表面が露出した部分が設けられている。
　また、負極部材（負極層）１２として、例えば、負極活物質であるグラファイト系材料と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを含有する負極合剤を、銅箔からなる集電体の表面上に塗布、乾燥して、負極活物質層を集電体の表面上に形成することにより形成された板状の負極部材が用いられている。なお、集電体としての銅箔の端部には、負極合剤を塗布せずに、銅箔の表面が露出した部分が設けられている。
　また、電解質１４としては、非水電解液が用いられており、この実施形態１では、非水電解液として、支持塩を非水溶媒に溶解して調製したものが用いられている。具体的には、非水電解液として、ＬｉＰＦ6を、炭酸プロピレンと炭酸エチレンと炭酸ジエチルとを体積比で５：２５：７０の割合で混合した非水溶媒に、１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解したものが用いられている。なお、非水溶媒や支持塩はこれに限らず、従来の電池に用いられる材料を限定なく用いることができる。また、電解質は、ゲル状または固体状の電解質であってもよい。
　また、外包材２０は、例えば、樹脂からなる外側の保護層と、アルミニウムからなる中間のガスバリア層と、樹脂からなる内側の接着層とを積層して一体化したラミネートシート（積層シート）から形成されている。ただし、外包材としては、アルミニウム缶などを用いることも可能である。
　そして、この蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００においては、袋状セパレータ１３として、微孔性ポリプロピレンフィルムあるいはポリエチレンフィルムからなるシート状の材料を、袋状で一端側が開口した形状に加工されたセパレータが用いられている。
　また、この実施形態１の蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００においては、図３(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に示すように、正極部材１１として、平面形状が略方形で、上述の袋状セパレータ１３に収容されたときに、袋状セパレータ１３の開口１３ｘから見て奥側、すなわち底部の近傍に位置することになる２つのコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みが付けられた構造のものが用いられている。
　なお、２つのコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みは、例えば、袋状セパレータ１３の収縮率の最も大きい方向が、図３(ｂ)における袋状セパレータ１３の幅Ｗの方向であって、８０℃になったときに袋状セパレータ１３が、その幅Ｗの方向に２％収縮する場合において、袋状セパレータ１３の幅Ｗ（この実施形態１では８０ｍｍ）の１／１００～１／１０の曲率半径（すなわち、０．８～８ｍｍ）を有する丸みとすることが好ましい。
　これは、８０℃になったときに袋状セパレータ１３が、その幅Ｗの方向に２％（８０ｍｍ×０．０２＝１．６ｍｍ）収縮した場合、２つのコーナ部で収縮分１．６ｍｍの１／２の収縮量（０．８ｍｍ）の影響を吸収できればよいことになるが、２つのコーナ部１１ａ，１１ｂのそれぞれに、曲率半径が０．８～８ｍｍの丸みが設けられている場合には、コーナ部１１ａ，１１ｂのそれぞれからの袋状セパレータ１３への応力を集中させずに、分散して吸収することができるようになり、コーナ部１１ａ，１１ｂが袋状セパレータ１３を突き破って露出することを防止できるようになることによる。
　なお、この実施形態１においては、上述のようにコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みを設けることで、９０°以下の角度を有する部分をなくしているが、例えば、コーナ部に複数の鈍角部分を形成することで、９０°以下の角度を有する部分をなくすこともできる。
　複数の鈍角部分を形成することで、例えば、１つの直角を有する場合と比較して、袋状セパレータ１３の対応する部分への応力を分散させることができる。
　但し、鈍角であってもその角に応力は集中するので、効率的に応力を分散させる点では丸みを設けることが好ましい。
　また、この正極部材１１の、少なくとも、上述のように丸みが付けられたコーナ部１１ａ，１１ｂの厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部は、面取りがなされている。
　そして、この正極部材１１が、丸みが付けられ、稜線部の面取りが行われたコーナ部１１ａ，１１ｂを先端側にして、袋状セパレータ１３に収容されており、丸みが付けられ、面取りが行われたコーナ部１１ａ，１１ｂが位置する方向と逆側の端部は、集電部材１５を接続することができるように、袋状セパレータ１３から露出している。
　この実施形態１の蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００においては、上述のように、コーナ部１１ａ，１１ｂに丸みが付けられ、面取りが行われた正極部材１１が袋状セパレータ１３に収容された状態で、特に袋状セパレータには収容されておらず、かつ、コーナ部に丸みを付ける処理も施されていない負極部材１２と交互に積層されることにより、正極部材１１と負極部材１２がセパレータ（袋状セパレータ）１３を介して積層された構造を有する積層体（電極構造体）１０が形成されている（図２参照）。
　なお、この実施形態１では、正極部材１１を収容することができる程度の寸法に形成された袋状セパレータ１３に正極部材１１を配置した後、その周縁部を熱溶着することにより、図３(ｂ)，(ｃ)に示すように、正極部材１１の主要部が、袋状セパレータ１３内に、隙間なく収容された構造体を得るようにしている。
　この実施形態１の蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００では、上述のように、袋状セパレータ１３に収容された正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みを付け、かつ、該コーナ部１１ａ，１１ｂの稜線部の面取りを行っているので、袋状セパレータ１３に熱収縮が生じるような事態が生じた場合にも、正極部材１１が、袋状セパレータ１３のコーナ部を突き破ることを防止することが可能になり、信頼性を向上させることができる。
　なお、図４(ａ)，(ｂ)は、正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みを付けず、面取りも行っていない場合の、袋状セパレータ１３に熱収縮が生じる前の状態と、生じた後の状態を模式的に示す図であり、図５(ａ)，(ｂ)は、正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みを付け、面取り処理を行った上記実施形態１の場合の、袋状セパレータ１３に熱収縮が生じる前の状態と、生じた後の状態を模式的に示す図である。
　図４(ａ)，(ｂ)に示すように、正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みを付けず、面取りも行っていない場合、袋状セパレータ１３が収縮すると、コーナ部１１ａ，１１ｂが袋状セパレータ１３のコーナ部１３ａ，１３ｂを突き破るが、正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂに丸みが付けられ、かつ面取りが行われている場合、図５(ａ)，(ｂ)に示すように、袋状セパレータ１３が収縮しても、袋状セパレータ（セパレータ）の一点に応力が集中せず、分散するため、正極部材１１のコーナ部１１ａが袋状セパレータ１３のコーナ部１３ａ，１３ｂを突き破ることが防止される。
　したがって、電池が高温環境下に置かれたり、大電流の放電などによって、電池温度が上昇して、袋状セパレータ１３が熱収縮した場合にも、正極部材および負極部材の少なくとも一方のコーナ部が袋状セパレータを突き破って露出すること、それにより正極部材と負極部材との間でショートを引き起こすことを効率よく防止することが可能で、信頼性の高い蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００を得ることができる。
　なお、上記実施形態１では、正極部材１１を袋状セパレータ１３に収容するようにした場合を例にとって説明したが、負極部材１２を袋状セパレータ１３に収容するようにした場合にも、同様の効果を得ることができる。
　また、本発明においては、場合によっては、正極部材１１と負極部材１２のいずれもを、袋状セパレータ１３に収容した構成とすることも可能である。
［実施形態２］
　次に、本発明の他の実施形態にかかる蓄電デバイスについて説明する。
　図６は、本発明の実施形態２にかかる蓄電デバイス１００を示す平面図である。また、図７（ａ）は、実施形態２の蓄電デバイスを構成する、袋状セパレータに収容された状態の正極部材を示す平面図、（ｂ）は、袋状セパレータに収容されることなく、袋状セパレータに収容された状態の正極部材と交互に積層して用いられる負極部材を示す平面図である。
　なお、図６，図７（ａ），（ｂ）において、図１～５と同一符号を付した部分は、同一または対応する部分を示す。
　この実施形態２の蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００においては、正極端子１６ａと、負極端子１６ｂがいずれも外包材２０の１つの辺側（図６では上辺側）に位置するように構成されている。
　この蓄電デバイス１００は、袋状セパレータ１３に収容された状態の正極部材１１と、袋状セパレータに収容されていない負極部材１２とを、互いに対向するように交互に積層した積層体（電極構造体）を、電解液とともに、外包材２０内に収容することにより形成されている。
　そして、この実施形態２の蓄電デバイス１００においては、正極部材１１が収容される袋状セパレータ１３として、図７における、下辺および両側辺が閉じられ、上辺も、両端の一対のコーナ部１３ｃ，１３ｄ間の所定の位置（上辺の中央より少しコーナ部１３ｃ側にずれた位置）に設けられた開口部３０以外の領域（すなわち、開口部３０とコーナ部１３ｃ，１３ｄの間の領域）が閉じられた袋状セパレータが用いられている。
　また、正極部材１１として、集電体２６の突出部２６ａを除いた領域の表面全体に正極合剤２７を塗布することにより形成された正極部材が用いられている。なお、突出部２６ａは正極端子１６ａに接続するための接続部として機能する部分であり、突出部２６ａ以外の、正極合剤２７が塗布された部分が、袋状セパレータ１３に収容されている。
　そして、この正極部材１１の、袋状セパレータ１３に収容される４つのコーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、いずれも丸みのある形状とされている。
　さらに、上述のように丸みが付けられた４つのコーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの、厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部は、面取りがなされている。
　また、負極部材１２としては、集電体２６の突出部２６ｂを除いた領域の表面全体に負極合剤２８を塗布することにより形成された負極部材が用いられている。突出部２６ｂは負極端子１６ｂに接続するための接続部として機能するように構成されている。
　なお、この負極部材１２は、特に袋状セパレータに収容されることなく用いられる。したがって、負極部材１２については、コーナ部に丸みを付ける処理や、面取り行う処理は行われていない。
　上述のように構成され、袋状セパレータ１３に収容された正極部材１１を、負極部材１２と、突出部２６ａ，２６ｂが正対しないように積層し、複数の突出部２６ａを、外包材２０の上辺側に配設された正極端子１６ａに接続し、複数の突出部２６ｂを、外包材２０の上辺側に配設された負極端子１６ｂに接続することにより、図６に示すような蓄電デバイス１００が得られる。
　この実施形態２の蓄電デバイスにおいて、正極部材１１は、上述のように構成された袋状セパレータ１３に収容されているが、正極部材１１の４つのコーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがいずれも丸みのある形状とされ、かつ、コーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの稜線部の面取りが行われているため、袋状セパレータ１３に熱収縮が生じるような状況になった場合にも、正極部材１１が、袋状セパレータ１３のコーナ部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを突き破ることを確実に防止することが可能になり、信頼性を向上させることができる。
　なお、この実施形態２では、上述のように正極部材１１のコーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに丸みを設けることで、９０°以下の角度を有する部分をなくすようにしているが、例えば、コーナ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに複数の鈍角部分を形成して、９０°以下の角度を有する部分をなくすことにより、袋状セパレータ１３の対応する部分への応力を分散させることも可能である。但し、鈍角であってもその角に応力は集中するので、効率的に応力を分散させる点では丸みを設けることが好ましい。
　なお、上記実施形態１および２では、蓄電デバイスとして、電池（リチウムイオン二次電池）を例にとって説明したが、本発明は、電池に限らず、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどにも適用することが可能である。
　また、本発明をリチウムイオンキャパシタに適用する場合、正極集電体層として、例えば、アルミニウム箔を用い、そのアルミニウム箔上に活性炭を含む合剤層を正極活物質層として設けた電極を正極部材として用いる。
　また、負極集電体層として、例えば、銅箔を用い、その銅箔上にグラファイトを含む合剤層を負極活物質層として設けた電極を負極層とし、その負極層にさらにリチウムイオンをプレドープする。
　そして、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒に１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ6を溶解させたものを電解液（非水電解液）として使用することにより、リチウムイオンキャパシタを作製することができる。
　また、本発明を電気二重層キャパシタに適用する場合、正極集電体層として、例えば、アルミニウム箔を用い、そのアルミニウム箔上に炭素材料、例えば活性炭を含む合剤層を正極活物質層として設けた電極を正極層として用いる。
　また、負極集電体層として、例えば、アルミニウム箔を用い、そのアルミニウム箔上に炭素材料、例えば活性炭を含む合剤層を設けた電極を負極層とする。
　そして、プロピレンカーボネートに１ｍｏｌ／Ｌのトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解させたものを電解液として使用することにより、電気二重層キャパシタを作製することができる。
　なお、本発明は、その他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、正極部材および負極部材の具体的な形状、袋状セパレータの具体的な形状や構成材料、セパレータを介しての、正極部材と負極部材の積層数、外包材の構成材料や形状などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　１０　　　　　　　　積層体（電極構造体）
　１１　　　　　　　　正極部材
　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ　　　正極端子のコーナ部
　１２　　　　　　　　負極部材
　１３　　　　　　　　セパレータ（袋状セパレータ）
　１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ　　　袋状セパレータのコーナ部
　１３ｘ　　　　　　　袋状セパレータの開口
　１４　　　　　　　　電解質
　１５　　　　　　　　集電部材
　１６ａ　　　　　　　正極端子
　１６ｂ　　　　　　　負極端子
　２０　　　　　　　　外包材
　２６　　　　　　　　集電体
　２６ａ　　　　　　　正極部材用の集電体の突出部
　２６ｂ　　　　　　　負極部材用の集電体の突出部
　２７　　　　　　　　正極合剤
　２８　　　　　　　　負極合剤
　３０　　　　　　　　開口部
　１００　　　　　　　蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）
　Ｗ　　　　　　　　　袋状セパレータの幅

Claims (5)

  1. 　正極部材と負極部材とが、セパレータを介して互いに対向するように積層され、電解質とともに外包材内に収容された蓄電デバイスであって、
    　前記セパレータが、一端側の少なくとも一部が開口した袋状に形成された袋状セパレータであり、前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の主要部が、前記袋状セパレータに収容されており、かつ、
    　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記袋状セパレータの開口した前記一端側とは逆側の底部近傍に位置するコーナ部には、９０°以下の角度を有する角部が存在しないこと
    　を特徴とする蓄電デバイス。
  2. 　前記袋状セパレータの前記一端側の辺の、両端に位置するコーナ部を含まない所定の領域が開口し、前記開口と前記コーナ部の間の領域は閉じられており、
    　前記袋状セパレータの前記開口から、前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の一部が突出しているとともに、
    　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、前記袋状セパレータの前記底部近傍側とは逆側の前記一端側近傍に位置するコーナ部には、９０°以下の角度を有する角部が存在しないこと
    　を特徴とする請求項１記載の蓄電デバイス。
  3. 　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記コーナ部には、丸みが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の蓄電デバイス。
  4. 　前記袋状セパレータに収容された前記正極部材および前記負極部材の少なくとも一方の、少なくとも前記コーナ部の、厚み方向に沿う面と両主面とがなす稜線部は、面取りされていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の蓄電デバイス。
  5. 　前記袋状セパレータは、高分子材料からなるものであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の蓄電デバイス。
PCT/JP2012/071328 2011-08-29 2012-08-23 蓄電デバイス Ceased WO2013031642A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011185556 2011-08-29
JP2011-185556 2011-08-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013031642A1 true WO2013031642A1 (ja) 2013-03-07

Family

ID=47756132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/071328 Ceased WO2013031642A1 (ja) 2011-08-29 2012-08-23 蓄電デバイス

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013031642A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013161631A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Toyota Industries Corp 電極収納セパレータ、蓄電装置及び車両
JP2019133891A (ja) * 2018-02-02 2019-08-08 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP2020513166A (ja) * 2017-04-03 2020-04-30 ナワテクノロジー 電気化学キャパシタの製造方法
JP2022094745A (ja) * 2020-12-15 2022-06-27 株式会社豊田自動織機 蓄電装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0256856A (ja) * 1988-08-20 1990-02-26 Sanyo Electric Co Ltd 電池及びその極板の製造方法
JPH09213377A (ja) * 1996-01-30 1997-08-15 Ricoh Co Ltd 角形電池
JPH10188938A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Ricoh Co Ltd 電池装置
JP2004303963A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気二重層キャパシタおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0256856A (ja) * 1988-08-20 1990-02-26 Sanyo Electric Co Ltd 電池及びその極板の製造方法
JPH09213377A (ja) * 1996-01-30 1997-08-15 Ricoh Co Ltd 角形電池
JPH10188938A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Ricoh Co Ltd 電池装置
JP2004303963A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気二重層キャパシタおよびその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013161631A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Toyota Industries Corp 電極収納セパレータ、蓄電装置及び車両
JP2020513166A (ja) * 2017-04-03 2020-04-30 ナワテクノロジー 電気化学キャパシタの製造方法
JP2019133891A (ja) * 2018-02-02 2019-08-08 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP7096994B2 (ja) 2018-02-02 2022-07-07 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
JP2022094745A (ja) * 2020-12-15 2022-06-27 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP7585760B2 (ja) 2020-12-15 2024-11-19 株式会社豊田自動織機 蓄電装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6292583B2 (ja) エネルギー密度が向上した二次電池
JP5334162B2 (ja) 積層型二次電池
JP5541514B2 (ja) 積層型二次電池
JP6086240B2 (ja) 非水電解液電池およびその製造方法
JP5783331B2 (ja) 二次電池の集電構造及び二次電池
KR20130119457A (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
JP6284532B2 (ja) ずれた配列構造の電極組立体を含む電池セル
KR101139016B1 (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차 전지
JP2002252023A (ja) 積層型二次電池
JP2012033399A (ja) 角形二次電池
WO2013031891A1 (ja) 非水電解液二次電池
CN104471745B (zh) 二次电池的端子结构和二次电池
JPWO2017033514A1 (ja) 電気化学デバイス
WO2013018551A1 (ja) 電池
KR101614319B1 (ko) 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀
KR102186737B1 (ko) 보호 부재를 포함하고 있는 전지셀
JP2012248381A (ja) 電池
WO2013031642A1 (ja) 蓄電デバイス
KR101849990B1 (ko) 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀
KR20220002540A (ko) 셀 배터리
KR20170138305A (ko) 외주변 부위가 접착된 분리막을 포함하는 전극조립체
KR102256465B1 (ko) 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체
US9786886B2 (en) Nonaqueous battery
JP5641590B2 (ja) 積層型二次電池
JP2012190696A (ja) 電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12827284

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12827284

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP