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WO2025095073A1 - 蓄電装置 - Google Patents

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Publication number
WO2025095073A1
WO2025095073A1 PCT/JP2024/038926 JP2024038926W WO2025095073A1 WO 2025095073 A1 WO2025095073 A1 WO 2025095073A1 JP 2024038926 W JP2024038926 W JP 2024038926W WO 2025095073 A1 WO2025095073 A1 WO 2025095073A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
negative electrode
storage device
core
mixture layer
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.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/038926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄大 加藤
真也 下司
真一 坂本
きよみ 神月
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management 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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of WO2025095073A1 publication Critical patent/WO2025095073A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66Current collectors
    • H01G11/70Current collectors characterised by their structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This disclosure relates to power storage devices, such as batteries and capacitors.
  • a conventional energy storage device is a cylindrical secondary battery described in Patent Document 1.
  • This cylindrical secondary battery comprises an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator between them, a bottomed cylindrical outer can that contains the electrode body, and a sealing body that closes the opening of the outer can.
  • the positive electrode of the electrode body is electrically connected to the bottom surface of the sealing body via a positive electrode lead
  • the negative electrode of the electrode body is electrically connected to the bottom of the outer can via a negative electrode lead.
  • the objective of this disclosure is to provide a highly reliable power storage device.
  • the energy storage device disclosed herein comprises an electrode body in which a first electrode and a second electrode are arranged with a separator interposed therebetween, and an exterior body that houses the electrode body, the first electrode having a first end and a second end in a first direction, current being collected from the first end side of the first electrode, and the second end having one or more notches.
  • FIG. 2 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the structure of an electrode body.
  • FIG. 2A is a schematic plan view of a positive electrode when developed into a band shape
  • FIG. 2B is a schematic plan view of a negative electrode when developed into a band shape.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a negative electrode of a reference example, corresponding to FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a negative electrode according to a first modified example, which corresponds to FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a negative electrode according to a second modified example, the plan view corresponding to FIG.
  • the power storage device according to the present disclosure may be a secondary battery using an aqueous electrolyte or a secondary battery using a non-aqueous electrolyte.
  • the power storage device according to the present disclosure may be a cylindrical battery with a cylindrical (e.g., bottomed cylindrical) outer can, a prismatic battery with a prismatic outer can, or a pouch-type battery with an outer body made of a laminate sheet. In these batteries, the cylindrical outer can, the prismatic outer can, and the laminate sheet form the outer body.
  • the power storage device according to the present disclosure may be a capacitor that is repeatedly charged and discharged.
  • a cylindrical secondary battery (lithium ion battery) using a non-aqueous electrolyte is exemplified as an embodiment of the power storage device, but the power storage device according to the present disclosure is not limited thereto.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a battery 10 according to one embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the structure of an electrode body 14.
  • the battery 10 includes a wound electrode body 14, a non-aqueous electrolyte (not shown), a cylindrical metal exterior can 16 with a bottom that contains the electrode body 14 and the non-aqueous electrolyte, and a sealing body 17.
  • the electrode body 14 has a wound structure in which a strip-shaped positive electrode 11 and a strip-shaped negative electrode 12 are wound with two strip-shaped separators 13 in between.
  • the negative electrode 12 constitutes the first electrode
  • the positive electrode constitutes the second electrode.
  • the positive electrode 11 protrudes upward from the negative electrode 12 and the separator 13
  • the negative electrode 12 protrudes downward from the positive electrode 11 and the separator 13.
  • the positive electrode 11 has a third exposed portion 31 in which the second mixture layer (positive electrode mixture layer) 32 is not provided (formed) in the second core (positive electrode core) 30, at the upper end (fourth end of the positive electrode) in the axial direction (first direction) from the start end to the end end in the winding direction of the strip-shaped positive electrode 11.
  • the upper end constitutes the second end of the negative electrode 12 and the fourth end of the positive electrode 11 in the axial direction.
  • the negative electrode 12 has a first exposed portion 41 where the first mixture layer (negative electrode mixture layer) 42 is not provided on the first core (negative electrode core) 40, and is located at the lower end (first end of the negative electrode) in the axial direction from the start to the end of the winding direction of the strip-shaped negative electrode 12.
  • the upper axial end of the electrode body 14 (fourth end of the positive electrode) is formed by the third exposed portion 31, and the lower axial end of the electrode body 14 (first end of the negative electrode) is formed by the first exposed portion 41.
  • the first mixture layer 42 is formed to be slightly larger than the second mixture layer 32 in order to prevent lithium precipitation. That is, the first mixture layer 42 is formed to be longer in the first longitudinal direction and width direction than the second mixture layer 32.
  • the non-aqueous electrolyte has ion conductivity (e.g., lithium ion conductivity).
  • the non-aqueous electrolyte may be a liquid electrolyte (electrolytic solution) or a solid electrolyte.
  • the liquid electrolyte (electrolytic solution) includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • esters, ethers, nitriles, amides, and mixed solvents of two or more of these are used as the non-aqueous solvent.
  • non-aqueous solvent examples include ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixed solvents of these.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product (e.g., fluoroethylene carbonate, etc.) in which at least a part of the hydrogen of these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • a lithium salt such as LiPF 6 is used as the electrolyte salt.
  • the solid electrolyte for example, a solid or gel-like polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, etc. are used.
  • the polymer electrolyte includes, for example, a lithium salt and a matrix polymer, or a non-aqueous solvent, a lithium salt, and a matrix polymer.
  • the matrix polymer for example, a polymer material that absorbs the non-aqueous solvent and gels is used.
  • the polymer material for example, a fluororesin, an acrylic resin, a polyether resin, etc. are used.
  • the inorganic solid electrolyte for example, a material known in all-solid-state lithium ion secondary batteries, etc. (for example, an oxide-based solid electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, a halide-based solid electrolyte, etc.) is used.
  • the positive electrode 11 has a second core 30 and a second mixture layer 32 formed on both sides of the second core 30.
  • a metal foil that is stable in the potential range of the positive electrode 11, such as aluminum or an aluminum alloy, or a film with the metal disposed on the surface layer can be used.
  • the second mixture layer 32 contains a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the positive electrode 11 can be produced, for example, by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder to the second core 30, drying the coating, and then compressing it to form the second mixture layer 32 on both sides of the second core 30.
  • the second mixture layer 32 may be formed on only one side of the second core 30.
  • the second mixture layer 32 may be formed by bonding a sheet formed in a layer to the second core. When bonding, a conductive adhesive containing conductive particles may be interposed between the second mixture layer 32 and the second core 30.
  • the positive electrode active material is composed mainly of a lithium-containing metal composite oxide.
  • Metal elements contained in the lithium-containing metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In, Sn, Ta, and W.
  • An example of a preferred lithium-containing metal composite oxide is a composite oxide containing at least one of Ni, Co, Mn, and Al.
  • Examples of the conductive agent contained in the second mixture layer 32 include carbon materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and graphite.
  • Examples of the binder contained in the second mixture layer 32 include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resin, acrylic resin, and polyolefin resin. These resins may be used in combination with cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose (CMC) or its salts, and polyethylene oxide (PEO).
  • the negative electrode 12 has a first core 40 and a first mixture layer 42 formed on both sides of the first core 40.
  • a metal foil that is stable in the potential range of the negative electrode 12, such as copper or a copper alloy, or a film with the metal disposed on the surface layer can be used.
  • the first mixture layer 42 contains a negative electrode active material and a binder.
  • the negative electrode 12 can be produced, for example, by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material and a binder, etc., onto the first core 40, drying the coating, and then compressing it to form the first mixture layer 42 on both sides of the first core 40.
  • the first mixture layer 42 may be formed only on one side of the first core 40.
  • the first mixture layer 42 that has been formed into a layer may also be attached to the first core 40. When attaching them together, a conductive adhesive containing conductive particles may be interposed between the first core 40 and the first mixture layer 42.
  • the negative electrode active material generally uses a carbon material that reversibly absorbs and releases lithium ions.
  • Preferred carbon materials are graphites such as natural graphite, such as flake graphite, lump graphite, and earthy graphite, and artificial graphite, such as lump artificial graphite and graphitized mesophase carbon microbeads.
  • the first mixture layer may contain a Si material containing silicon (Si) as the negative electrode active material.
  • the negative electrode active material may be a metal other than Si that alloys with lithium, an alloy containing the metal, or a compound containing the metal.
  • the binder contained in the first mixture layer 42 may be fluororesin, PAN, polyimide resin, acrylic resin, polyolefin resin, etc., but preferably styrene-butadiene rubber (SBR) or a modified form thereof.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the first mixture layer 42 may also contain, for example, CMC or a salt thereof, polyacrylic acid (PAA) or a salt thereof, polyvinyl alcohol, etc.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating properties is used.
  • the porous sheet include a microporous thin film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
  • a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, or cellulose, etc. is preferable.
  • the separator 13 may have either a single layer structure or a laminated structure. A heat-resistant layer or the like may be formed on the surface of the separator 13.
  • the battery 10 has a lower current collector plate (negative electrode current collector plate) 18 made of metal such as copper, iron, nickel, or a nickel alloy, located below the electrode body 14 in the axial direction.
  • the lower current collector plate 18 constitutes a first current-carrying member.
  • the lower current collector plate 18 has a disk-shaped base 18a and a bottomed cylindrical protrusion 18b that is provided at the center of the base 18a and protrudes downward in the axial direction.
  • This laser welding bonds the first exposed portion 41 to the upper surface of the base 18a. Furthermore, the bottom plate portion 18c located at the tip of the protrusion 18b is placed on the upper surface of the bottom plate portion 68 of the outer can 16, and then the laser beam is irradiated from below onto the bottom plate portion 68. This laser welding joins the lower current collector plate 18 to the bottom plate portion 68 and electrically joins it to the exterior can 16.
  • the negative electrode may be electrically connected to the outer can via one or more negative electrode leads protruding from the lower end of the electrode body.
  • the negative electrode may be electrically connected to the outer can by contacting the first exposed portion provided on the outermost circumference of the electrode body with the inner surface of the outer can.
  • the first exposed portion 41 may also be directly bonded to the bottom plate of the outer can by a laser or the like.
  • the first exposed portion 41 may also be bonded to the lower current collector plate 18 in a state where it is bent in the radial direction.
  • the first exposed portions 41 aligned in the radial direction may be bonded to the lower current collector plate 18 in a state where they overlap each other.
  • the battery 10 includes an upper collector plate 19 (positive electrode collector plate) made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy on the axially upper side of the electrode body 14.
  • the upper collector plate 19 constitutes a second current-carrying member.
  • the upper collector plate 19 has a base 19a that electrically connects to the positive electrode 11, and a through hole 19b provided in the center of the base 19a.
  • a spacer 37 made of an insulating material that suppresses the connection between the upper collector plate 19 and the outer can 16 is provided between the base 19a and the outer can 16.
  • the tip side of the third exposed portion 31 may be joined to the upper current collecting plate 19 in a radially bent state. Furthermore, the third exposed portions aligned in the radial direction may be joined to the upper current collecting plate 19 in a state where they overlap each other.
  • the lead connected to the positive electrode 11 may be joined to the upper surface of the base 19a through the through hole 19b.
  • the sealing body 17 is composed of a terminal cap 27.
  • the terminal cap 27 is composed of metal.
  • the terminal cap 27 has a disk-shaped base 27a and a protrusion 27b, and the protrusion 27b includes, for example, a cylindrical protrusion.
  • the base 27a of the terminal cap 27 may be connected to the upper surface of the base 19a of the upper current collecting plate 19 via a strip-shaped lead 55. Methods for joining the lead 55 to the base 27a and the base 19a include welding.
  • the terminal cap 27 and the upper current collecting plate 19 are electrically connected by laser welding.
  • the outer can 16 is generally made of a metal whose main component is iron, for example, a material in which iron is nickel-plated.
  • the outer can 16 may be made of a metal whose main component is aluminum or the like.
  • the outer can 16 has a cylindrical portion 65 and a bottom plate portion 68, and the cylindrical portion 65 includes an annular groove portion 35 and an annular shoulder portion 38.
  • the groove portion 35 is formed by spinning a part of the cylindrical portion 65 to recess it radially inward around the entire circumference.
  • the shoulder portion 38 is formed when the upper end portion of the cylindrical portion 65 is bent radially inward and crimped to the peripheral portion 48 of the sealing body 17, and extends radially inward at the upper end portion of the cylindrical portion 65.
  • the peripheral portion 48 of the terminal cap 27 is crimped between the shoulder portion 38 and the groove portion 35 via the gasket 28, and the sealing body 17 is fixed to the outer can 16.
  • the gasket 28 serves as a sealant to maintain airtightness inside the battery, and as an insulating material to insulate the outer can 16 from the sealing body 17.
  • the gasket 28 is made of, for example, polyolefin.
  • the groove portion 35 is formed at a position a predetermined length away from the upper end of the outer can 16. The predetermined length is, for example, a length equivalent to 1 to 20% of the axial length of the outer can 16.
  • the gasket 28 is compressed by the shoulder portion 38.
  • the gasket 28 has a protrusion 28a that protrudes radially inward from between the shoulder portion 38 and the sealing body 17.
  • the bottom plate portion 68 is provided with a thin, easily breakable portion 69.
  • the easily breakable portion 69 is provided, for example, by stamping a circle or C-shape on the underside of the bottom plate portion 68.
  • the easily breakable portion 69 breaks and gas is discharged from the bottom plate portion 68. This gas discharge prevents the internal pressure of the battery 10 from rising excessively, which could cause the battery 10 to explode, and increases the safety of the battery 10.
  • the battery 10 further includes an annular metal plate 80 and an annular insulating plate 82 made of an insulating material.
  • the metal plate 80 includes a radially extending portion that extends in a substantially radial direction, and the radially extending portion is joined to the upper surface of the shoulder portion 38.
  • the terminal cap 27 to which the third exposed portion 31 is electrically connected via the upper current collector plate 19 serves as a positive terminal
  • the metal plate 80 to which the first exposed portion 41 is electrically connected via the lower current collector plate 18 and the outer can 16 serves as a negative terminal.
  • the metal plate 80 is electrically connected to a current collector plate (not shown) that connects multiple batteries 10 in series or parallel, for example, by using a tongue portion (lead) of the current collector plate. In this way, multiple cylindrical batteries 10 can be easily electrically connected to the current collector plate.
  • the insulating plate 82 is interposed between the metal plate 80 and the sealing body 17 to insulate the metal plate 80 from the sealing body 17.
  • the outer peripheral edge of the insulating plate 82 on the radially outward side may be located above the protruding portion 28a of the gasket 28 and contact the gasket 28. In this manner, the metal plate 80 is insulated from the sealing body 17 by the gasket 28 and the insulating plate 82.
  • the peripheral edge of the hollow portion of the insulating plate 82 includes a cylindrical portion 83 that covers the outer peripheral surface of the protruding portion 27b of the terminal cap 27.
  • the cylindrical portion 83 is connected to the end portion on the radially inward side of the plate-shaped base of the insulating plate 82. Note that the battery does not have to have a metal plate and an insulating plate.
  • FIG. 3(a) is a schematic plan view of the positive electrode 11 when it is expanded into a band shape
  • FIG. 3(b) is a schematic plan view of the negative electrode 12 when it is expanded into a band shape.
  • the positive electrode 11 has a resin layer 33 on both the outer and inner winding surfaces, in which an insulating resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF) is arranged on the second core 30.
  • the resin layer 33 is provided to suppress short circuits between the positive electrode 11 and the negative electrode 12.
  • the resin layer 33 is provided on both sides of the positive electrode 11 from the start to the end in the winding direction.
  • the resin layer 33 is arranged between the third exposed portion 31 and the second mixture layer 32 in the positive electrode width direction.
  • the negative electrode 12 has a plurality of notches 46 at the upper end (second end).
  • the notches 46 have a rectangular slit shape, but the notches may have any shape, for example, a square shape, an isosceles triangle shape, a semicircular shape, etc.
  • the notches 46 can be provided, for example, by cutting a part of the upper end of the negative electrode 12 using a laser beam or a rotary blade.
  • the plurality of notches 46 are arranged at intervals in the first longitudinal direction (negative electrode longitudinal direction), and in this embodiment, are arranged at approximately equal intervals in the first longitudinal direction.
  • the notches 46 are provided axially above the second mixture layer 32. In this way, even if the notches 46 are provided, deterioration is suppressed.
  • the notches 46 may be formed in the negative electrode 12 in a region facing the second mixture layer 32.
  • the positive electrode 11 and the negative electrode 12 may expand in the axial direction (the height direction of the electrode body). Expansion and contraction during charging and discharging occurs in the negative electrode 12.
  • the negative electrode 12 expands in the radial and axial directions during charging. It is presumed that the axial expansion of the negative electrode 12 occurs due to the expansion of the negative electrode during charging.
  • FIG. 4 i.e., a schematic plan view of the negative electrode of the reference example corresponding to FIG. 3(b)
  • the separator 13 that insulates the positive electrode 11 and the negative electrode 12 may be damaged at the upper end (edge) 312a of the negative electrode 312 as the negative electrode 312 expands in the negative electrode width direction. Damage to the separator 13 may cause the negative electrode 312 to come into contact with the third exposed portion 31, or, in the case of current collection from the positive electrode 11 to a current-carrying member (second current-carrying member) via a lead, there is a risk of contacting the lead.
  • second current-carrying member second current-carrying member
  • the negative electrode 12 has a number of notches 46 at its upper end that are spaced apart in the negative electrode longitudinal direction (first longitudinal direction). These notches 46 reduce the rigidity of the upper end (edge) of the negative electrode 12. Therefore, even if the negative electrode 12 expands in the axial direction and the edge of the negative electrode 12 presses against the separator 13, the edge of the negative electrode 12 is more likely to bend due to the force received from the separator 13, and damage to the separator 13 is suppressed. This prevents the positive electrode 11 and the negative electrode 12 from coming into contact, and the reliability of the battery 10 can be increased.
  • the entire upper end of the negative electrode 12 is included in the first mixture layer 42, and the first mixture layer 42 is provided with the notch 46.
  • the negative electrode 112 may have a second exposed portion 139 extending in the first longitudinal direction at the upper end. At least a part of the notch 146 may be provided in the second exposed portion 139. In this way, the rigidity of the upper end (edge) of the negative electrode 112 can be further reduced, and therefore the edge of the negative electrode 112 can be further prevented from damaging the separator 13.
  • the axial elongation of the positive and negative electrodes may be significant at the start of the winding direction of the electrode body.
  • one or more notches 246 may be provided only at the start of the winding direction at the upper end of the negative electrode 212. In this way, damage to the separator 13 can be effectively suppressed with a small number of notches 246.
  • the positive electrode may be joined to the sealing body using one or more positive electrode leads.
  • One or more notches may be locally provided around a region at the upper end (second end) of the negative electrode that faces one or more positive electrode leads in the radial direction via a separator. In this case, if at least a portion of the notch is provided in a position that radially overlaps the positive electrode lead via the separator, contact between the negative electrode and the positive electrode lead can be effectively suppressed.
  • the positive electrode may also expand in the height direction (axial direction) of the electrode body due to the following phenomenon.
  • expansion and contraction during charging and discharging occurs in the negative electrode, which expands in the radial and axial directions during charging.
  • the radial expansion of the negative electrode increases the radial surface pressure inside the electrode body. Therefore, the axial expansion of the negative electrode pulls the positive electrode in the height direction of the electrode body, making it easier for the positive electrode to expand in the axial direction.
  • the positive electrode is not pulled back by the contraction of the negative electrode in the height direction of the electrode body.
  • one or more notches may be provided in the lower end (third end) in the axial direction of the positive electrode, in which case it is possible to prevent the positive electrode and the lower end (first end) of the negative electrode from coming into contact with each other as the positive electrode expands in the axial direction.
  • the invention of this disclosure has been described with the first electrode as the negative electrode, the first electrode may also be the positive electrode.
  • the structure of the sealing body is not limited to the structure of the embodiment.
  • the sealing body may have a laminated structure including two rupture plates (lower valve body and upper valve body), and a convex terminal cap covering the rupture plate may be present.
  • the sealing body may be composed of only a rupture plate, and may have a structure in which an internal terminal plate, an annular insulating plate, and a rupture plate are laminated in this order from the electrode body side.
  • the bottom plate portion of the outer can may not have a thin, easily breakable portion.
  • the first electrode e.g., negative electrode
  • a through hole may be formed in the bottom plate portion of the outer can, and the first electrode may be connected to a terminal inserted into the through hole. As described above, the first electrode may be connected to the first current-carrying member.
  • the power storage device of the present disclosure may have the following configuration.
  • Configuration 1 An energy storage device comprising: an electrode body in which a first electrode and a second electrode are arranged with a separator between them; and an exterior body that houses the electrode body, wherein the first electrode has a first end and a second end in a first direction, the first electrode is collected from a side of the first end, and has one or more notches in the second end.
  • Configuration 2 The power storage device according to claim 1, wherein the first electrode, the second electrode, and the separator are each strip-shaped, and the electrode body is a wound electrode body in which the first electrode and the second electrode are wound with the separator interposed therebetween.
  • Configuration 3 The power storage device according to claim 1 or 2, wherein the one or more cutouts extend in the first direction.
  • Configuration 4 The energy storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the one or more notches are a plurality of notches, and the plurality of notches are formed at the second end at intervals with respect to the first longitudinal direction of the first electrode.
  • Configuration 5 The energy storage device according to any one of claims 2 to 4, wherein the first electrode has a strip-shaped first core and a first mixture layer arranged on the first core, and the second electrode has a strip-shaped second core and a second mixture layer arranged on the second core.
  • Configuration 6 The energy storage device of any one of claims 2 to 5, further comprising a first current-carrying member electrically connected to the first electrode, wherein a first exposed portion is formed at the first end in which the first mixture layer extending in a first longitudinal direction of the first electrode is not formed and the first core is exposed, and the first current-carrying member and the first exposed portion are joined.
  • Configuration 7 The energy storage device according to any one of claims 2 to 6, wherein a second exposed portion is formed at the second end, in which the first mixture layer extending in the first longitudinal direction of the first electrode is not formed and the first core is exposed, and at least a portion of the one or more notches is formed in the second exposed portion.
  • Configuration 8 The energy storage device of any one of claims 2 to 7, further comprising a second current-carrying member electrically connected to the second electrode, wherein in the first direction, the second electrode has a third end arranged on a side of the first end and a fourth end arranged on a side of the second end, and a third exposed portion is formed at the fourth end in which the second mixture layer extending in a second longitudinal direction of the second electrode is not formed and the second core is exposed, and the second current-carrying member and the third exposed portion are joined.

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Abstract

円筒形電池(10)は、正極(11)と負極(12)がセパレータ(13)を介して配置された電極体(14)と、電極体(14)を収容する外装缶(16)と、を備える。負極(12)が、第1方向である軸方向(負極幅方向)において、下端部を構成する第1端と上端部を構成する第2端とを有する。負極(12)は、第1端の側から集電され、第2端に1以上の切欠(46)を有する。電極体(14)は、帯状の正極(11)と帯状の負極(12)がセパレータ(13)を介して巻回された巻回形電極体でもよい。

Description

蓄電装置
 本開示は、蓄電装置に関し、例えば、電池や、キャパシタに関する。
 従来、蓄電装置としては、特許文献1に記載されている円筒形二次電池がある。この円筒形二次電池は、正極と負極がセパレータを介して巻回された電極体、電極体を収容する有底筒状の外装缶、及び外装缶の開口部を塞ぐ封口体を備える。電極体の正極は、正極リードを介して封口体の底面に電気的に接続され、電極体の負極は、負極リードを介して外装缶の底部に電気的に接続される。
特開2000-048825号公報
 蓄電装置において容量や出力をさらに向上させたり、より厳しい環境で安定的に充放電したりするために、さらに信頼性を改善していくことが求められている。そこで、本開示の目的は、信頼性が高い蓄電装置を提供することにある。
 上記課題を解決するため、本開示に係る蓄電装置は、第1電極と第2電極がセパレータを介して配置された電極体と、電極体を収容する外装体と、を備え、第1電極が、第1方向において、第1端と第2端とを有し、第1電極は、第1端の側から集電され、第2端に1以上の切欠を有する。
 本開示によれば、安全信頼性が高い蓄電装置を実現できる。
本開示の一実施形態に係る円筒形電池の軸方向の断面図である。 電極体の構造を説明する斜視図である。 (a)は、正極を帯状に展開したときの模式平面図であり、(b)は、負極を帯状に展開したときの模式平面図である。 参考例の負極における図3(b)に対応する模式平面図である。 第1変形例の負極における図3(b)に対応する模式平面図である。 第2変形例の負極における図3(b)に対応する模式平面図である。
 以下、図面を参照しながら、本開示に係る蓄電装置の実施形態について詳細に説明する。本開示の蓄電装置は、水系電解質を用いた二次電池でもよく、非水系電解質を用いた二次電池でもよい。本開示の蓄電装置は、筒状(例えば、有底筒状)の外装缶を備えた円筒形電池でもよく、角形の外装缶を備えた角形電池でもよく、又はラミネートシートで構成された外装体を備えたパウチ型電池でもよい。これらの電池において、筒状の外装缶、角形の外装缶、及びラミネートシートは外装体を構成する。又は、本開示の蓄電装置は、充放電が繰り返されるキャパシタでもよい。以下では、一実施形態である蓄電装置として、非水電解質を用いた円筒形二次電池(リチウムイオン電池)を例示するが、本開示の蓄電装置はこれに限定されない。
 以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。以下の実施形態では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。本明細書では、円筒形電池10の軸方向(高さ方向)の封口体17側を「上」とし、軸方向の外装缶16の底板部68側を「下」とする。円筒形電池10の軸方向は、電極体高さ方向に一致する。以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。
 図1は、本開示の一実施形態に係る電池10の軸方向の断面図であり、図2は、電極体14の構造を説明する斜視図である。図1に示すように、電池10は、巻回形の電極体14、非水電解質(図示せず)、電極体14及び非水電解質を収容する有底円筒状で金属製の外装缶16、及び封口体17を備える。
 図2に示すように、電極体14は、帯状の正極11と帯状の負極12が帯状の2枚のセパレータ13を介して巻回された巻回構造を有する。負極12は第1電極を構成し、正極は第2電極を構成する。図2に示すように、正極11は、負極12及びセパレータ13よりも上方に突出し、負極12は、正極11及びセパレータ13よりも下方に突出する。正極11は、第2芯体(正極芯体)30において第2合剤層(正極合剤層)32が設けられていない(形成されていない)第3露出部31を帯状の正極11の巻回方向の始端から終端まで軸方向(第1方向)の上側端部(正極の第4端)に有する。上側端部は、軸方向における負極12の第2端、正極11の第4端を構成する。負極12は、第1芯体(負極芯体)40において第1合剤層(負極合剤層)42が設けられていない第1露出部41を帯状の負極12の巻回方向の始端から終端まで軸方向の下側端部(負極の第1端)に有する。
 電極体14の軸方向の上側端部(正極の第4端)は、第3露出部31で構成され、電極体14の軸方向の下側端部(負極の第1端)は、第1露出部41で構成される。第1合剤層42は、リチウムの析出を防止するために、第2合剤層32よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、第1合剤層42は、第2合剤層32よりも第1長手方向および幅方向に長く形成される。
 非水電解質は、イオン伝導性(例えば、リチウムイオン伝導性)を有する。非水電解質は、液状の電解質(電解液)であってもよく、固体電解質であってもよい。液状の電解質(電解液)は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えば、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの2種以上の混合溶媒等が用いられる。非水溶媒の一例としては、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体(例えば、フルオロエチレンカーボネート等)を含有していてもよい。電解質塩には、例えば、LiPF等のリチウム塩が使用される。
 固体電解質としては、例えば、固体状またはゲル状のポリマー電解質、無機固体電解質等が使用される。ポリマー電解質は、例えば、リチウム塩とマトリックスポリマー、あるいは、非水溶媒とリチウム塩とマトリックスポリマーとを含む。マトリックスポリマーとしては、例えば、非水溶媒を吸収してゲル化するポリマー材料が使用される。ポリマー材料としては、例えば、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂等が使用される。無機固体電解質としては、例えば、全固体リチウムイオン二次電池等で公知の材料(例えば、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質、ハロゲン化物系固体電解質等)が使用される。
 正極11は、第2芯体30と、第2芯体30の両面に形成された第2合剤層32を有する。第2芯体30には、アルミニウム、アルミニウム合金など、正極11の電位範囲で安定な金属箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。第2合剤層32は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含む。正極11は、例えば第2芯体30上に正極活物質、導電剤、及び結着剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して第2合剤層32を第2芯体30の両面に形成することにより作製できる。なお、第2合剤層32は、第2芯体30の片面のみに形成されてもよい。また、第2合剤層32は層状に形成されたシートを第2芯体に貼り合わせてもよい。貼り合わせる際に、第2合剤層32と第2芯体30との間に導電性粒子を含んだ導電性接着剤が介在してもよい。
 正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物を主成分として構成される。リチウム含有金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ni、Co、Mn、Al、B、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Sr、Zr、Nb、In、Sn、Ta、W等が挙げられる。好ましいリチウム含有金属複合酸化物の一例は、Ni、Co、Mn、Alの少なくとも1種を含有する複合酸化物である。
 第2合剤層32に含まれる導電剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が例示できる。第2合剤層32に含まれる結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース(CMC)又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド(PEO)などが併用されてもよい。
 負極12は、第1芯体40と、第1芯体40の両面に形成された第1合剤層42を有する。第1芯体40には、銅、銅合金など、負極12の電位範囲で安定な金属箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。第1合剤層42は、負極活物質、及び結着剤を含む。負極12は、例えば第1芯体40上に負極活物質、及び結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して第1合剤層42を第1芯体40の両面に形成することにより作製できる。なお、第1合剤層42は、第1芯体40の片面のみに形成されてもよい。また層状に成形済みの第1合剤層42を第1芯体40に貼り合わせてもよい。貼り合わせるときに、第1芯体40と第1合剤層42との間に導電性粒子を含む、導電性接着剤が介在していてもよい。
 負極活物質には、一般的に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出する炭素材料が用いられる。好ましい炭素材料は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛、塊状人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛などの黒鉛である。第1合剤層には、負極活物質として、ケイ素(Si)を含有するSi材料が含まれていてもよい。また、負極活物質には、Si以外のリチウムと合金化する金属、当該金属を含有する合金、当該金属を含有する化合物等が用いられてもよい。
 第1合剤層42に含まれる結着剤には、正極11の場合と同様に、フッ素樹脂、PAN、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いてもよいが、好ましくはスチレン-ブタジエンゴム(SBR)又はその変性体を用いる。第1合剤層42には、例えばSBR等に加えて、CMC又はその塩、ポリアクリル酸(PAA)又はその塩、ポリビニルアルコールなどが含まれていてもよい。
 セパレータ13には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ13の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロースなどが好ましい。セパレータ13は、単層構造、積層構造のいずれでもよい。セパレータ13の表面には、耐熱層などが形成されてもよい。
 図1に示すように、電池10は、軸方向において、電極体14よりも下側に銅、鉄、ニッケルやニッケル合金等で構成される金属製の下側集電板(負極集電板)18を有する。下側集電板18は、第1通電部材を構成する。本実施形態では、下側集電板18は、円板状の基部18aと、基部18aの中心に設けられ、軸方向において下側に突出した有底円筒状の突出部18bを有する。基部18aの上面を電極体14の軸方向の下側端部を構成する第1露出部41に押圧した状態でレーザ光を下側から基部18aの下面に照射する。このレーザ溶接で、第1露出部41が基部18aの上面に接合される。更には、突出部18bの先端に位置する底板部18cを、外装缶16の底板部68の上面に重ねた後、レーザ光を下側から底板部68に照射する。このレーザ溶接で下側集電板18が、底板部68に接合され、外装缶16に電気的に接合される。
 第1露出部41が下側集電板18を介して外装缶16に電気的に接続される場合について説明した。しかし、負極は、電極体の下側端部から突出した1以上の負極リードを介して外装缶に電気的に接続されてもよい。又は、1以上の負極リードを介して外装缶に電気的に接続することに加えるか、又はそれに替えて、電極体の最外周に設けた第1露出部を外装缶の内周面に接触させることで、負極が外装缶に電気的に接続されてもよい。また第1露出部41を外装缶の底板部にレーザなどで直接接合してもよい。また、第1露出部41は径方向において屈曲した状態で下側集電板18と接合されていてもよい。さらに、径方向にならぶ第1露出部41どうしが重なった状態で下側集電板18と接合されていてもよい。
 電池10は、電極体14の軸方向上側にアルミニウムやアルミニウム合金等の金属で構成される上側集電板19(正極集電板)を備える。上側集電板19は、第2通電部材を構成する。上側集電板19は、正極11と電気的に接続する基部19aと、基部19aの中心に設けられた貫通孔19bとを有する。基部19aと外装缶16の間には、上側集電板19と外装缶16との接続を抑制する絶縁部材からなるスペーサー37が設けられている。基部19aの下面を電極体14の上側端部を構成する第3露出部31に押圧した状態でレーザ光を上側から基部19aの上面に照射する。このレーザ溶接で、第3露出部31が基部19aの下面に接合される。
 なお、第3露出部31の先端側は、径方向において屈曲した状態で上側集電板19と接合されていてもよい。さらに、径方向に並ぶ第3露出部どうしが重なった状態で、上側集電板19と接合されていてもよい。正極11に接続したリードを貫通孔19bを通して基部19aの上面に接合してもよい。
 封口体17は、端子キャップ27で構成される。端子キャップ27は、金属で構成される。端子キャップ27は、円板状の基部27aと、凸部27bを有し、凸部27bは、例えば円柱状の突起を含む。端子キャップ27の基部27aを上側集電板19の基部19aの上面に帯状のリード55を介して接続してもよい。このリード55と基部27aと基部19aとを接合する方法として溶接が挙げられる。例えば、レーザ溶接によって、端子キャップ27と上側集電板19が電気的に接続される。
 外装缶16は、一般的に、鉄を主成分とする金属で構成され、例えば、鉄にニッケルメッキを施した材料で構成される。外装缶16は、アルミニウム等を主成分とする金属で構成されてもよい。外装缶16は、筒状部65と底板部68を有し、筒状部65は、環状の溝部35と、環状の肩部38を含む。溝部35は、筒状部65の一部をスピニング加工して周方向全周に亘って径方向内方側に窪ませることで形成される。肩部38は、筒状部65の上端部を径方向内側に折り曲げて封口体17の周縁部48にかしめる際に形成され、筒状部65の上端部において径方向内側に延びる。
 端子キャップ27の周縁部48がかしめによって肩部38と溝部35にガスケット28を介して挟持されることで、封口体17が外装缶16に固定される。ガスケット28は、電池内部の気密性を保つためのシール材の役割と、外装缶16と封口体17を絶縁する絶縁材としての役割を有する。ガスケット28は、例えば、ポリオレフィンで構成される。溝部35は、外装缶16の上端から所定長さ離れた位置に形成される。所定長さは、例えば、外装缶16の軸方向長さの1~20%に相当する長さである。ガスケット28は、肩部38により圧縮される。ガスケット28は、肩部38と封口体17の間から径方向内方側に突出する突出部28aを有する。
 底板部68には、薄肉の易破断部69が設けられる。易破断部69は、例えば、底板部68の下面に円形やC字状の刻印を施すことで設けられる。電池10が異常発熱して、電池10の内圧が所定圧まで上昇すると、易破断部69が破断して、底板部68からガスが排出される。このガスの排出により、電池10の内圧が過度に上昇して電池10が破裂することが防止され、電池10の安全性が高くなる。
 電池10は、更に、円環状の金属板80と、絶縁材料で構成された環状の絶縁板82を備える。金属板80は、略径方向に延在する径方向延在部を含み、径方向延在部は、肩部38の上面に接合される。第3露出部31が上側集電板19を介して電気的に接続される端子キャップ27が、正極端子となり、第1露出部41が下側集電板18と外装缶16を介して電気的に接続される金属板80が負極端子となる。金属板80は、例えば、複数の電池10同士を直列又は並列に接続する集電板(図示せず)に集電板の舌部(リード)を用いて電気的に接続される。このようにすれば、複数の円筒形電池10を、集電板に容易に電気的に接続することができる。
 絶縁板82は、金属板80と封口体17との間に介在して金属板80を封口体17に対して絶縁する。絶縁板82の径方向外方側の外周縁部は、ガスケット28の突出部28aの上側に位置してガスケット28に接触してもよい。このようにすれば、ガスケット28と絶縁板82で、金属板80が封口体17に対して絶縁される。絶縁板82の中空部の周縁には、端子キャップ27の凸部27bの外周面を被覆する筒状部83を含む。筒状部83は、絶縁板82の板状の基部の径方向内方側の端部に繋がる。なお、電池は、金属板と絶縁板を有さなくてもよい。
 図3(a)は、正極11を帯状に展開したときの模式平面図であり、図3(b)は、負極12を帯状に展開したときの模式平面図である。図3(a)に示すように、正極11は、巻外面と巻内面の両方で、第2芯体30の上にポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の絶縁性の樹脂が配置された樹脂層33を有する。樹脂層33は、正極11と負極12の短絡を抑制するために設けられる。樹脂層33は、正極11の両面で、巻回方向の始端から終端まで設けられる。樹脂層33は、正極幅方向に関して、第3露出部31と第2合剤層32の間に配置される。
 図3(b)に示すように、負極12は、上側端部(第2端)に複数の切欠46を有する。本実施形態では、切欠46は、長方形のスリット形状を有するが、切欠きは、如何なる形状を有してもよく、例えば、正方形の形状でもよく、二等辺三角形の形状でもよく、半円形状等でもよい。切欠46は、例えば、レーザ光や回転刃を用いて負極12の上側端部の一部をカットすることで設けることができる。複数の切欠46は、第1長手方向(負極長手方向)において間隔をおいて配置され、本実施形態では、第1長手方向において略等間隔に配置される。図2に示すように、切欠46は、第2合剤層32よりも軸方向上側に設けられている。このようにして、切欠46を設けても、劣化を抑制するようにしている。なお、切欠46は、負極12において、第2合剤層32と対向する領域に形成してもよい。
 次に負極12に切欠46を設けたことで実現できる作用効果について説明する。電池10で充放電を多数回繰り返すと正極11及び負極12が軸方向(電極体高さ方向)に伸長することがある。充放電の際の膨張収縮は負極12で生じる。負極12は、充電の際に径方向及び軸方向に膨張する。負極12の軸方向の伸長は、充電時の負極膨張に起因して生じていると推察される。
 係る背景において、図4、すなわち、参考例の負極における図3(b)に対応する模式平面図に示すように、負極312が単純な矩形形状を有すると、負極312の負極幅方向の伸びに伴って、正極11と負極12を絶縁しているセパレータ13が負極312の上側端部(エッジ)312aで損傷する虞がある。そして、セパレータ13の損傷に起因して負極312が、第3露出部31に接触する虞があり、又は、正極11からリードを介して通電部材(第2通電部材)へ集電する場合は、そのリードに接触する虞がある。
 これに対し、本開示の電池10では、負極12が、上側端部に負極長手方向(第1長手方向)において間隔をおいて配置される複数の切欠46を有する。この切欠46により、負極12の上側端部(エッジ)の剛性が小さくなる。よって、負極12が軸方向に伸長して負極12のエッジがセパレータ13を押圧したとしても、負極12のエッジがセパレータ13から受ける力で折れ曲がり易くなり、セパレータ13が損傷することが抑制される。よって、正極11と負極12が接触することが抑制され、電池10の信頼性を高くすることができる。
 なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
 例えば、上記実施形態では、負極12の上側端部の全てが第1合剤層42に含まれ、第1合剤層42に切欠46が設けられる場合について説明した。しかし、図5に示すように、負極112が、上側端部に第1長手方向に延在する第2露出部139を有してもよい。そして、切欠146の少なくとも一部が第2露出部139に設けられてもよい。このようにすると、負極112の上側端部(エッジ)の剛性を更に小さくできるので、負極112のエッジがセパレータ13を損傷させることを更に抑制することができる。
 また、上記実施形態では、複数の切欠46が第1長手方向の両端の間全域で間隔をおいて配置される場合について説明した。しかし、1以上の切欠は、第1長手方向の両端の間全域に設けられなくてもよく、第1長手方向に関して局所的に設けられてもよい。
 例示すると、仕様によっては、正極と負極の軸方向の伸長が電極体の巻回方向の巻き始め側で顕著である場合がある。その場合、図6に示すように、負極212の上端部における巻回方向の巻き始め側のみに1以上の切欠246が設けられてもよい。そのようにすると、セパレータ13の損傷を少ない数の切欠246で効果的に抑制することができる。
 また、正極11の上端部(第4端)に設けた第3露出部31を封口体17に接合する場合について説明したが、正極は、1以上の正極リードを用いて封口体に接合されてもよい。そして、負極の上端部(第2端)において1以上の正極リードにセパレータを介して径方向に対向する領域周辺に1以上の切欠が局所的に設けられてもよい。この場合、切欠の少なくとも一部が、正極リードにセパレータを介して径方向に重なる位置に設けられると、負極と正極リードの接触を効果的に抑制することができる。
 また、第1電極が、負極である場合について説明した。しかし、正極も次の現象により電極体高さ方向(軸方向)に伸長することもある。詳しくは、充放電の際の膨張収縮は負極で生じ、負極は、充電の際に径方向及び軸方向に膨張する。充電の際には、負極の径方向の膨張によって電極体内の径方向の面圧が高くなる。したがって、負極の軸方向の膨張によって正極が電極体高さ方向に引っ張られて正極が軸方向に伸長し易い。
 他方、放電の際には、負極の径方向の収縮によって電極体内の径方向の面圧が下がるので、正極は、負極の電極体高さ方向の収縮によって引っ張り戻されることがない。その結果、充放電を多数回繰り返すと、正極が電極体高さ方向に伸長する。この現象から、正極における軸方向の下側端部(第3端)に1以上の切欠が設けられてもよく、この場合、正極の軸方向に伸長に伴って正極と負極の下側端部(第1端)が接触することを抑制することができる。また、第1電極を負極として本開示の発明を説明したが、第1電極を正極としてもよい。
 また、封口体の構造は、実施形態の構造に限らない。封口体は、2枚のラプチャー板(下弁体及び上弁体)を含む積層構造を有し、ラプチャー板を覆う凸状の端子キャップが存在してもよい。又は、封口体は、ラプチャー板のみで構成されてもよく、電極体側から順に、内部端子板、環状の絶縁板、及びラプチャー板が積層された構造を有してもよい。また、外装缶の底板部は、薄肉の易破断部を有さなくてもよい。なお、第1電極(例えば、負極)は必ずしも第1端側で外装缶と接続しなくてもよい。外装缶の底板部に貫通孔が形成されてもよく、第1電極は、貫通孔に挿通される端子と接続されてもよい。上述のように、第1電極は、第1通電部材と接続されてもよい。
 本開示の蓄電装置は、以下の構成であってもよい。
 構成1:第1電極と第2電極がセパレータを介して配置された電極体と、前記電極体を収容する外装体と、を備え、前記第1電極が、第1方向において、第1端と第2端とを有し、前記第1電極は、前記第1端の側から集電され、前記第2端に1以上の切欠を有する、蓄電装置。
 構成2:前記第1電極と前記第2電極と前記セパレータとがそれぞれ、帯状であり、前記電極体が、前記第1電極と前記第2電極が前記セパレータを介して巻回された巻回形電極体である、請求項1に記載の蓄電装置。
 構成3:前記1以上の切欠は、前記第1方向に延びる、請求項1又は2に記載の蓄電装置。
 構成4:前記1以上の切欠が複数の切欠であり、前記第2端では、前記第1電極の第1長手方向に関して間隔をおいて前記複数の切欠が形成された、請求項1から3のいずれか1つに記載の蓄電装置。
 構成5:前記第1電極が、帯状の第1芯体と、前記第1芯体上に配置された第1合剤層を有し、前記第2電極が、帯状の第2芯体と、前記第2芯体上に配置された第2合剤層を有する、請求項2から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
 構成6:前記第1電極と電気的に接続する第1通電部材をさらに備え、前記第1端に、前記第1電極の第1長手方向に延在する前記第1合剤層が形成されずに前記第1芯体が露出した第1露出部が形成され、前記第1通電部材と前記第1露出部とが接合された、請求項2から5のいずれか1つに記載の蓄電装置。
 構成7:前記第2端に、前記第1電極の第1長手方向に延在する前記第1合剤層が形成されずに前記第1芯体が露出した第2露出部が形成され、前記第2露出部に前記1以上の切欠の少なくとも一部が形成されている、請求項2から6のいずれか1つに記載の蓄電装置。
 構成8:前記第2電極と電気的に接続する第2通電部材をさらに備え、前記第1方向において、前記第2電極は、前記第1端の側に配置された第3端と、前記第2端の側に配置された第4端とを有し、前記第4端に、前記第2電極の第2長手方向に延在する前記第2合剤層が形成されずに前記第2芯体が露出した第3露出部が形成され、前記第2通電部材と前記第3露出部とが接合された、請求項2から7のいずれか1つに記載の蓄電装置。
 10 電池(蓄電装置)、 11 正極(第2電極)、 12,112,212 負極(第1電極)、 13 セパレータ、 14 電極体、 16 外装缶(外装体)、 17 封口体、 18 下側集電板、 18a 基部、 18b 突出部、 19 上側集電板、 19a 基部、 19b 貫通孔、 27 端子キャップ、 27a 基部、 27b 凸部、 28 ガスケット、 28a 突出部、 30 第2芯体、 31 第3露出部、 32 第2合剤層、 33 樹脂層、 35 溝部、 37 スペーサー、 38 肩部、 40 第1芯体、 41 第1露出部、 42 第1合剤層、 46,146,246 切欠、 48 周縁部、 55 帯状のリード、 65 筒状部、 68 底板部、 69 易破断部、 80 金属板、 82 絶縁板、 83 筒状部、 139 第2露出部。

Claims (8)

  1.  第1電極と第2電極がセパレータを介して配置された電極体と、
     前記電極体を収容する外装体と、を備え、
     前記第1電極が、第1方向において、第1端と第2端とを有し、
     前記第1電極は、前記第1端の側から集電され、前記第2端に1以上の切欠を有する、
     蓄電装置。
  2.  前記第1電極と前記第2電極と前記セパレータとがそれぞれ、帯状であり、
     前記電極体が、前記第1電極と前記第2電極が前記セパレータを介して巻回された巻回形電極体である、
     請求項1に記載の蓄電装置。
  3.  前記1以上の切欠は、前記第1方向に延びる、
     請求項1に記載の蓄電装置。
  4.  前記1以上の切欠が複数の切欠であり、
     前記第2端では、前記第1電極の第1長手方向に関して間隔をおいて前記複数の切欠が形成された、
     請求項2に記載の蓄電装置。
  5.  前記第1電極が、帯状の第1芯体と、前記第1芯体上に配置された第1合剤層を有し、
     前記第2電極が、帯状の第2芯体と、前記第2芯体上に配置された第2合剤層を有する、
     請求項2から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
  6.  前記第1電極と電気的に接続する第1通電部材をさらに備え、
     前記第1端に、前記第1電極の第1長手方向に延在する前記第1合剤層が形成されずに前記第1芯体が露出した第1露出部が形成され、
     前記第1通電部材と前記第1露出部とが接合された、
     請求項2から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
  7.  前記第2端に、前記第1電極の第1長手方向に延在する前記第1合剤層が形成されずに前記第1芯体が露出した第2露出部が形成され、
     前記第2露出部に前記1以上の切欠の少なくとも一部が形成されている、
     請求項2から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
  8.  前記第2電極と電気的に接続する第2通電部材をさらに備え、
     前記第1方向において、前記第2電極は、前記第1端の側に配置された第3端と、前記第2端の側に配置された第4端とを有し、前記第4端に、前記第2電極の第2長手方向に延在する前記第2合剤層が形成されずに前記第2芯体が露出した第3露出部が形成され、
     前記第2通電部材と前記第3露出部とが接合された、
     請求項2から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。
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