蓄电元件以及蓄电元件的制造方法与流程

文档序号:17119319发布日期:2019-03-15 23:38阅读:124来源:国知局
蓄电元件以及蓄电元件的制造方法与流程

本发明涉及具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体的蓄电元件以及蓄电元件的制造方法。



背景技术:

以往,作为电动汽车(ev)、插电式混合动力电动汽车(phev)、混合动力电动汽车(hev)等的动力源,利用的是锂离子二次电池等蓄电元件。这种蓄电元件一般具备电极体以及与电极体连接的集电体等。

蓄电元件具备的电极体例如由呈层状配置为隔离件夹在正极板与负极板之间的物体被卷绕而形成。如此,在具有正极板和负极板对置配置的构造的电极体内例如侵入了金属片或者金属粉等的导电性的异物(污染物)的情况下,有可能发生微短路等的不良状况,当发生微短路等的不良状况时成品率变差。

例如,在专利文献1公开的蓄电元件中,在端部通过热熔融被接合而成袋状的两片隔离件容纳有包含正极构件的涂敷部的部分的状态下,正极构件层叠于负极构件。因而,能够防止在将负极构件的金属层超声波接合于集电体的情况下等产生的污染物侵入两片隔离件之间从而与正极构件接触。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-207205号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

在上述现有技术中,例如在制造电极体的工序中需要用于对两片隔离件的端部进行热熔融的各种作业,这也成为阻碍电极体的制造效率的提高的主要原因。

本发明考虑上述现有的课题,其目的在于提供一种具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体且可靠性高的蓄电元件及其制造方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的,本发明的一形态所涉及的蓄电元件是具备由极板以及隔离件绕着卷绕轴卷绕而形成的电极体的蓄电元件,在从所述卷绕轴的方向观察的情况下,卷绕后的所述极板以及所述隔离件的最内周是具有在第一方向上对置的一对弯曲部的扁平形状,所述极板的所述最内周侧的端缘被配置在所述一对弯曲部之中的一个弯曲部或者该弯曲部的附近的位置。

此外,本发明的一形态所涉及的蓄电元件是具备由极板以及隔离件绕着卷绕轴卷绕而形成的电极体、和与所述电极体接合的集电体的蓄电元件,在从所述卷绕轴的方向观察的情况下,卷绕后的所述极板以及所述隔离件的最内周是具有在第一方向上对置的一对弯曲部的扁平形状,所述电极体具有作为与所述集电体接合的部分的接合部,所述极板的所述最内周侧的端缘在所述第一方向上被配置在所述接合部与所述一对弯曲部之中的一个弯曲部的顶点之间。

发明效果

根据本发明,能够提供一种具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体且可靠性高的蓄电元件及其制造方法。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的蓄电元件的外观的立体图。

图2是表示实施方式所涉及的蓄电元件的容器内配置的结构要素的立体图。

图3是表示实施方式所涉及的集电体的外观的立体图。

图4是表示实施方式所涉及的电极体的结构概要的立体图。

图5是表示从卷绕轴的方向观察实施方式所涉及的电极体的情况下的结构概要的图。

图6是表示实施方式所涉及的电极体中的负极板的开始卷绕位置的一例的图。

图7是表示实施方式所涉及的电极体中的芯材的配置位置的图。

图8是表示实施方式所涉及的电极体与集电体的接合作业的概要的图。

图9是表示制造实施方式所涉及的电极体时的卷绕工序的一部分的图。

图10是表示电极体中的负极板的开始卷绕位置的另一例的图。

图11是表示负极板的开始卷绕的端缘与电极体的接合部的位置关系的一例的图。

具体实施方式

本申请发明者们关于上述现有技术认为还可能产生以下的问题。例如,在两片隔离件的端部被接合的情况下,两片隔离件的一方的端部会被另一方的端部约束。如此,在两片隔离件相互约束的状态下制造了电极体的情况下,有时电极体的形状会发生变形。其结果,例如有时电极体的端部的、正极板或者负极板的活性物质未涂敷部被层叠的部分会发生偏离。这例如可能导致该端部与集电体的接合强度或者接合精度的下降。

本发明考虑上述现有的课题,其目的在于提供一种具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体且可靠性高的蓄电元件及其制造方法。

为了实现上述目的,本发明的一形态所涉及的蓄电元件是具备由极板以及隔离件绕着卷绕轴卷绕而形成的电极体的蓄电元件,在从所述卷绕轴的方向观察的情况下,卷绕后的所述极板以及所述隔离件的最内周是具有在第一方向上对置的一对弯曲部的扁平形状,所述极板的所述最内周侧的端缘被配置在所述一对弯曲部之中的一个弯曲部或者该弯曲部的附近的位置。

根据该结构,极板的包括开始卷绕的端缘的部分(端部)将其外侧的隔离件向外侧按压。因而,例如,通过极板的端部可抑制该端部的外侧的隔离件的浮动(褶皱的发生)。即,可抑制比该端部更靠外侧的隔离件的浮动。其结果,能够获得可抑制污染物向电极体的内部的侵入这一效果。此外,该效果通过对极板的开始卷绕的位置下工夫可获得,因此不需要如上述现有技术那样的相邻的隔离件端部的热熔融等的作业。此外,也不需要用于获得该效果的其他构件。

如此,本形态所涉及的蓄电元件是具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体且可靠性高的蓄电元件。

此外,在本发明的一形态所涉及的蓄电元件中,也可在所述第一方向上将从所述卷绕轴到该弯曲部的顶点为止的距离设为l的情况下,所述极板的所述端缘在所述第一方向上被配置在从所述顶点到l/4为止的范围。

在该结构中,例如,弯曲部或者弯曲部附近的位置被规定为从弯曲部的顶点到l/4为止的范围。也就是说,通过使极板的开始卷绕的端缘处于该范围内,能够更可靠地获得比极板的端部更靠外侧的隔离件的浮动的抑制效果。

此外,本发明的一形态所涉及的蓄电元件电可以还具备具有腿部的集电体,所述电极体具有作为与所述腿部接合的部分的接合部,所述极板的所述端缘在所述第一方向上被配置在比所述接合部更靠近该弯曲部的顶点的位置。

根据该结构,在蓄电元件的制造工序中进行的焊接或者铆接等的接合作业,例如在极板的端部通过夹具被向外侧按压的状态下进行。因而,即便是在接合作业中产生了污染物的情况,也可抑制该污染物向电极体的内部的侵入。

此外,在本发明的一形态所涉及的蓄电元件中,所述电极体也可还具有与所述最内周接触来配置的扁平形状的芯材。

根据该结构,由于极板的开始卷绕的端缘通过位于最内周的内部的芯材被向外侧按压,因此能够更可靠地抑制比包含该端缘的端部更靠外侧的隔离件的浮动。其结果,污染物向电极体的内部的侵入的抑制进一步可靠化。

此外,在本发明的一形态所涉及的蓄电元件中,也可所述极板为负极板,所述电极体还具有与所述负极板以及所述隔离件一起卷绕的正极板,在所述第一方向上将从所述卷绕轴到该弯曲部的顶点为止的距离设为l的情况下,所述负极板的所述端缘在所述第一方向上被配置在比所述正极板的所述最内周侧的端缘更靠近该弯曲部的顶点的位置,所述负极板的所述端缘与所述正极板的所述端缘的距离为l/2以上。

根据该结构,负极板的开始卷绕的端缘与正极板的开始卷绕的端缘的距离比较长。因而,假设在比负极板的端部更靠外侧发生了隔离件的浮动,污染物从发生了该浮动的部分侵入的情况下,污染物也不易到达正极板。

此外,本发明的一形态所涉及的蓄电元件的制造方法是具备由极板以及隔离件绕着卷绕轴卷绕而形成的电极体、和与所述电极体接合的集电体的蓄电元件的制造方法,包括:卷绕工序,将所述极板以及所述隔离件进行卷绕;和接合工序,一边通过夹具从最内周侧按压卷绕后的所述极板以及所述隔离件中的最内周侧的所述极板的端部,一边对所述电极体和集电体进行接合。

根据该制造方法,基于焊接或者铆接等的接合作业在极板的端部通过夹具被向外侧按压的状态下进行。也就是说,电极体在比极板的端部更靠外侧的隔离件的浮动被抑制了的状态下与集电体接合。因而,即便在接合作业中产生了污染物的情况下,该污染物侵入电极体的内部的可能性也低。因此,根据本形态所涉及的蓄电元件的制造方法,能够制造具备卷绕极板以及隔离件而形成的电极体且可靠性高的蓄电元件。

此外,本发明的一形态所涉及的蓄电元件是具备由极板以及隔离件绕着卷绕轴卷绕而形成的电极体、和与所述电极体接合的集电体的蓄电元件,在从所述卷绕轴的方向观察的情况下,卷绕后的所述极板以及所述隔离件的最内周是具有在第一方向上对置的一对弯曲部的扁平形状,所述电极体具有作为与所述集电体接合的部分的接合部,所述极板的所述最内周侧的端缘在所述第一方向上被配置在所述接合部与所述一对弯曲部之中的一个弯曲部的顶点之间。

根据该结构,卷绕型的电极体中的极板的最内周侧的端缘的位置在第一方向上处于与接合部分离开的位置。也就是说,作为易于发生隔离件的浮动的位置的极板的端缘的位置与易于产生污染物的接合部的位置在第一方向上偏离,其结果,假设在极板的端缘的附近发生了隔离件的浮动的情况下,污染物从产生该浮动的部分侵入的可能性也会被降低。如此,以与接合部的位置的关系来规定极板的最内周侧的端缘的位置,也能够获得可靠性高的蓄电元件。

此外,本发明的一形态所涉及的蓄电元件也可还具备电极端子,所述集电体具有:与所述电极端子连接的端子连接部、和从所述端子连接部延伸设置并与所述电极体的所述接合部接合的腿部,所述极板的所述最内周侧的端缘在所述第一方向上被配置在所述接合部与所述一对弯曲部之中的所述端子连接部侧的弯曲部的顶点之间。

在此,蓄电元件在其制造时以及使用时一般设为将配置有电极端子的一侧朝向上方的姿势的情况较多。在蓄电元件设为该姿势的情况下,根据上述结构,极板的最内周侧的端缘位于比接合部更靠上方。也就是说,即便在极板的该端缘的附近发生了隔离件的浮动的情况下,该位置也是比易于产生污染物的接合部更靠上方的位置。因此,根据本形态的蓄电元件,能够进一步降低污染物向电极体的内部侵入的可能性。

此外,在本发明的一形态所涉及的蓄电元件中,所述极板的从在所述接合部处与所述集电体接合的部分到所述端缘为止的距离即突出距离也可以为2mm以上。

根据该结构,例如,极板的最内周侧的端缘被配置在从接合部向上方偏离了2mm以上的位置。也就是说,通过使极板的开始卷绕的端缘处于该范围内,能够进一步可靠地获得该端缘的附近的污染物的侵入抑制效果。

以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式所涉及的蓄电元件进行说明。另外,各图为示意图,并不一定是严格意义上图示的图。

此外,以下说明的实施方式表示本发明的一具体例。以下的实施方式所示的形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、制造工序的顺序等为一例,并不是限定本发明的主旨。此外,关于以下的实施方式中的结构要素之中表示最上位概念的独立权利要求未记载的结构要素,作为任意的结构要素来说明。

首先,利用图1~图3来进行实施方式所涉及的蓄电元件10的全面说明。

图1是表示实施方式所涉及的蓄电元件10的外观的立体图。图2是表示实施方式所涉及的蓄电元件10的容器100内配置的结构要素的立体图。具体而言,图2是将容器100的盖体110和主体111分离来表示蓄电元件10的立体图。图3是表示实施方式所涉及的集电体120的外观的立体图。

蓄电元件10是能够充入电力且放出电力的二次电池,更具体而言是锂离子二次电池等非水电解质二次电池。例如,蓄电元件10应用于ev、hev、或者phev等各种汽车。另外,蓄电元件10并不限定于非水电解质二次电池,可以为非水电解质二次电池以外的二次电池,也可以为蓄电器。此外,蓄电元件10也可以是即便使用者不进行充电也能够使用蓄积的电力的一次电池。

如图1所示,蓄电元件10具备容器100、负极端子200和正极端子300。此外,如图2所示,在容器100的内部容纳有负极侧的集电体120、正极侧的集电体130和电极体400。

另外,蓄电元件10除了上述的结构要素之外,还可以具备被配置在集电体120以及130的侧方的间隔件、在容器100内的压力上升时用于释放该压力的气体排出阀、或者将电极体400等包在里面的绝缘薄膜等。此外,虽然在蓄电元件10的容器100的内部封入了电解液(非水电解质)等液体,但省略了该液体的图示。另外,作为封入至容器100的电解液,只要不有损蓄电元件10的性能,对于其种类就没有特别限制,能够选择各种各样的电解液。

容器100由矩形筒状且有底的主体111、和作为对主体111的开口进行封闭的板状构件的盖体110构成。此外,容器100具有在将电极体400等容纳于内部之后通过对盖体110和主体111进行焊接等从而密封内部的构造。另外,盖体110以及主体111的材质未被特别限定,但例如优选为不锈钢、铝、或者铝合金等能够焊接的金属。

电极体400是具备正极板、负极板和隔离件且能够蓄积电力的构件。关于电极体400的详细结构,利用图4等在后面进行叙述。

负极端子200是经由集电体120而与电极体400的负极电连接的电极端子。正极端子300是经由集电体130而与电极体400的正极电连接的电极端子。负极端子200以及正极端子300隔着具有绝缘性的垫片(未图示)而被安装在电极体400的上方所配置的盖体110。

集电体120是被配置在电极体400的负极与容器100的主体111的壁面之间、且与负极端子200和电极体400的负极电连接的具有导电性和刚性的构件。

集电体130是被配置在电极体400的正极与容器100的主体111的壁面之间、且与正极端子300和电极体400的正极电连接的具有导电性和刚性的构件。

具体而言,集电体120以及130被固定于盖体110。此外,集电体120与电极体400的负极侧端部接合,集电体130与电极体400的正极侧端部接合。电极体400在容器100的内部被集电体120以及130以从盖体110悬挂的状态保持。

在本实施方式中,集电体120以及130分别通过超声波接合而与电极体400接合。因而,如图1所示,在集电体120形成有焊接痕120a,在集电体130形成有焊接痕130a。

在此,在本实施方式中,集电体120以及集电体130的形状以及安装构造等实质上相同。因而,以下,主要对负极侧的集电体120及其周边有关的事项进行说明,对于正极侧的集电体130侧的构件有关的事项,适当省略其说明。

如图3所示,本实施方式中的集电体120具有与电极体400接合的腿部122。更具体而言,集电体120具有被配置为从两侧夹着电极体400的负极侧端部的一对腿部122。一对腿部122是从集电体120具有的端子连接部121的端部延伸设置的长条状的部分。端子连接部121是与负极端子200连接的部分。例如,设置于负极端子200的铆钉以贯通了端子连接部121的贯通孔121a的状态铆接,从而负极端子200和集电体120被连接。此外,一对腿部122与电极体400的负极侧端部接合。由此,集电体120与电极体400的负极电连接。

另外,电极体400的负极侧端部由电极体400具有的负极板的露出的金属箔(活性物质未涂敷部421a)的层形成。此外,电极体400具有作为与集电体120的腿部122接合的部分的接合部425(参照图2)。更详细而言,电极体400在与集电体120的一对腿部122分别对应的位置具有接合部425。接合部425是电极体400的一部分,例如是与集电体120中的接合痕(在本实施方式中为焊接痕120a)对置的部分。

接下来,利用图4来说明如以上那样构成的蓄电元件10具备的电极体400的结构。图4是表示实施方式所涉及的电极体400的结构概要的立体图。另外,在图4中,将被层叠卷绕的极板等的要素一部分展开来图示。此外,在图4中赋予符号w的单点划线表示电极体400的卷绕轴。卷绕轴w是卷绕极板等时成为中心轴的假想轴,在本实施方式中是通过电极体400的中心的与x轴平行的直线。也就是说,在本实施方式中,“卷绕轴w的方向”与“x轴方向”是相同含义。

电极体400是极板以及隔离件绕着卷绕轴w卷绕而形成的电极体的一例。在本实施方式中,如图4所示,电极体400是通过依次层叠隔离件450、负极板420、隔离件430和正极板410且被卷绕而形成的。此外,如图4所示,电极体400是在与卷绕轴w直交的方向(在本实施方式中为z轴方向)上呈扁平的形状。也就是说,在从卷绕轴w的方向观察的情况下,电极体400整体上为长圆形状,长圆形状的直线部分成为平坦的形状,长圆形状的曲线部分成为弯曲的形状。因而,电极体400具有对置的一对弯曲部(夹着卷绕轴w而在y轴方向上对置的部分)、和作为一对弯曲部之间的部分的一对中间部(夹着卷绕轴w而在z轴方向上对置的部分)。

在本实施方式中,正极板410在由铝构成的长条带状的金属箔(正极基材层411)的表面形成有包含正极活性物质的正极复合材料层414。负极板420在由铜构成的长条带状的金属箔(负极基材层421)的表面形成有包含负极活性物质的负极复合材料层424。关于正极活性物质以及负极活性物质的例子将后述。

此外,在本实施方式中,隔离件430以及450具有由树脂构成的微多孔性的片材来作为基材。

在如此构成的电极体400中,更具体而言,正极板410和负极板420隔着隔离件430或者450而在卷绕轴w的方向上相互偏离地卷绕。而且,正极板410以及负极板420在各自偏离的方向的端部,具有基材层的未涂敷活性物质的部分即活性物质未涂敷部。

具体而言,正极板410在卷绕轴w的方向的一端(在图4中为x轴方向正侧的端部)具有未涂敷正极活性物质的活性物质未涂敷部411a。此外,负极板420在卷绕轴w的方向的另一端(在图4中为x轴方向负侧的端部)具有未涂敷负极活性物质的活性物质未涂敷部421a。

也就是说,由正极板410的露出的金属箔(活性物质未涂敷部411a)的层来形成正极侧端部,由负极板420的露出的金属箔(活性物质未涂敷部421a)的层来形成负极侧端部。正极侧端部与集电体130接合,负极侧端部与集电体120接合。在本实施方式中,作为这些接合方法,如上述那样采用了超声波接合。另外,作为电极体400与集电体120以及130的接合方法,除了采用超声波接合以外,还可以采用电阻焊接或者嵌接接合等方法。

在如以上那样构成的电极体400中,极板(在本实施方式中为负极板420)的开始卷绕的端缘位于最内周的弯曲部或者其附近,由此在电极体400中可抑制比包含该端缘的端部更靠外侧的隔离件的浮动。关于该构造,以下利用图5~图7来进行说明。

图5是表示从卷绕轴w的方向观察实施方式所涉及的电极体400的情况下的结构概要的图。图6是表示实施方式所涉及的电极体400中的负极板420的开始卷绕位置的一例的图。图7是表示实施方式所涉及的电极体400中的芯材480的配置位置的图。另外,在图6中,省略了芯材480的图示。此外,在图7中,关于负极板420,仅图示包含端缘420a的开始卷绕的一部分,关于隔离件(430、450)以及正极板410而省略了图示。

如图5所示,电极体400在从卷绕轴w的方向观察的情况下是在z轴方向上呈扁平的长圆形状。这种形状是在卷绕负极板420等构成电极体400的要素(以下也称为“电极体要素”)之后在z轴方向上进行压缩而形成的。此外,在本实施方式中,电极体400具有芯材480,芯材480也具有在z轴方向上扁平的形状。

芯材480是在卷绕后的电极体要素的最内周401的内部配置的绝缘性的构件。具体而言,芯材480是聚丙烯或者聚乙烯等的树脂制的卷绕芯。也就是说,在芯材480的周围卷绕作为电极体要素的隔离件430、负极板420、隔离件450以及正极板410,从而形成电极体400。

另外,芯材480可以是通过卷绕树脂片材而形成的卷绕片材轮,也可以是成型为扁平形状的构件。此外,芯材480可以是形成为一体的构件,也可以由多个构件形成。此外,芯材480的材料并不特别限定。例如,在最靠近芯材480的位置配置隔离件的情况、以及将正极或者负极的任意一方的电位降至芯材480的情况下,也可以使用导电性的材料。此外,芯材480对于电极体400不是必须的要素,也可以在无芯材480的情况下卷绕隔离件430以及负极板420等电极体要素,从而形成电极体400。

如此,以芯材480为中心卷绕的负极板420等电极体要素的最内周401与电极体400同样是在z轴方向上呈扁平的形状(例如,将圆形在z轴方向上进行压缩而获得的形状)。在本实施方式中,如图6所示,电极体400的最内周401由卷绕一圈以上的隔离件430的内面来形成。

具体而言,在从卷绕轴w的方向观察的情况下,卷绕后的极板(410、420)以及隔离件(430、450)的最内周401是具有在第一方向上对置的一对弯曲部402a以及402b的扁平形状。另外,在本实施方式中,卷绕轴w的方向为x轴方向,第一方向为y轴方向。

此外,负极板420的最内周401侧的端缘420a、即负极板420的开始卷绕的端缘420a被配置在弯曲部402a或者弯曲部402a的附近的位置。换言之,负极板420的端缘420a被配置在弯曲部402a、或者、中间部(一对弯曲部(402a、402b)之间的部分)的长边方向的端部。

在此,最内周401的弯曲部(402a、402b)以及位于弯曲部(402a、402b)的外侧的电极体要素是如折回那样弯曲的部分,是在被卷绕时在远离卷绕轴w的方向上施加比较大的力的部分。换言之,是隔离件430以及负极板420等相邻的电极体要素彼此容易密接的部分。

因而,通过将负极板420的开始卷绕的端缘420a配置在弯曲部402a或者其附近的位置,由此例如包含端缘420a的部分(负极板420的端部)将该端部的外侧的隔离件450向外侧按压。由此,可抑制负极板420的端部的外侧的隔离件450的浮动(褶皱的发生)。也就是说,可抑制负极板420的端部的外侧的、隔离件450与隔离件430的间隙的产生。其结果,可抑制正极板410的端缘410a附近的间隙的产生。由此,可抑制污染物向电极体400的内部的侵入,其结果,例如可降低污染物与正极板410接触的可能性。即,可抑制污染物与正极板410接触导致的不良状况(内部短路等)的发生。

进而,电极体400在其制造工序中如上述那样在z轴方向上被压缩,此时的压缩力发挥作用,使得最内周401的弯曲部(402a、402b)向外侧移动。在该情况下,负极板420的端部通过该端部的内侧的隔离件430而被向外侧按压。由此,也可抑制比负极板420的端部更靠外侧的隔离件450的浮动,由此可抑制污染物向电极体400的内部的侵入。

在此,在本实施方式中,通过对负极板420的开始卷绕的位置下工夫,从而获得上述的污染物向电极体400的内部的侵入抑制效果。因此,例如不需要使相邻的隔离件的端缘熔融来进行堵塞这样的繁杂作业。此外,也不需要用于获得该效果的其他构件。

这样,本实施方式所涉及的蓄电元件10具备电极体400,电极体400通过在构造上下工夫而可抑制污染物向内部的侵入。因此,蓄电元件10是可靠性高的蓄电元件。

另外,在本实施方式中,在y轴方向上将从卷绕轴w到弯曲部402a的顶点(在y轴方向上弯曲部402a距卷绕轴w的最远点)p为止的距离设为l的情况下,负极板420的端缘420a在y轴方向上被配置在从顶点p到l/4为止的范围。也就是说,在将从弯曲部402a的顶点p到负极板420的端缘420a为止的距离设为d的情况下d≤l/4。

如此,在本实施方式中,弯曲部402a或者弯曲部402a附近的位置被规定为从弯曲部402a的顶点p到l/4为止的范围。即,通过使负极板420的开始卷绕的端缘420a处于该范围内,能够更可靠地获得抑制比包含端缘420a的端部更靠外侧的隔离件450的浮动的效果。

具体而言,本申请发明者们关于负极板420的端缘420a的位置互不相同的蓄电元件,进行了用于验证污染物(铜的小片)向内部的侵入抑制效果的验证实验。

更详细而言,关于负极板420的端缘420a的位置在(a)y轴方向上与卷绕轴w大致一致的情况、(b)y轴方向上从卷绕轴w向靠近弯曲部402a的顶点p的方向偏离了l1的情况、(c)y轴方向上从卷绕轴w向靠近弯曲部402a的顶点p的方向偏离了l2(>l1)的情况这三个情况,进行了验证实验。

此外,在该验证实验中,将多个污染物(铜的小片)封入容器100内,并且以电极体400的负极侧端部朝上的姿势放置了给定期间。然后,对蓄电元件进行解体,在靠近最内周401的位置计测了侵入内部的污染物的数量。

作为上述验证实验的结果,计测出的污染物的数量在(a)的情况下最多,(b)的情况和(c)的情况依次变少。认为这是因为,如上述那样,负极板420的端缘420a越是靠近最内周401的弯曲部(在本实施方式中为弯曲部402a)的顶点p,则端缘420a被向外侧按压的效果越高。

本申请发明者们基于上述验证实验的结果等得到了如下结论,即,通过使负极板420的端缘420a在y轴方向上配置在从顶点p到l/4为止的范围,能够实质上获得污染物向电极体400的内部的侵入抑制效果。

另外,负极板420的端缘420a在y轴方向上的位置更优选是从弯曲部402a的顶点p到l/6为止的范围。

此外,在本实施方式中,电极体400具有的芯材480有助于提高污染物向电极体400的内部的侵入抑制效果。

具体而言,在本实施方式中,电极体400例如如图7所示那样具有与最内周401接触来配置的扁平形状的芯材480。另外,在图7中,为了明确电极体400中的最内周401与芯材480的位置关系而在芯材480与最内周401之间设置间隙并进行了图示。但是,实际上,芯材480以被最内周401的弯曲部402a以及402b夹着的状态来配置,在外周的大致整个区域是与最内周401接触的状态。

如此,在电极体400中,在最内周401的内部配置有芯材480的情况下,芯材480还作为将负极板420的开始卷绕的端缘420a向外侧按压的构件发挥功能。该功能例如在为了调整电极体400的形状而在z轴方向上压缩电极体400的情况下变得显著。由此,可进一步可靠地抑制比端缘420a更靠外侧的隔离件450的浮动。其结果,污染物向电极体400的内部的侵入的抑制被进一步可靠化。

另外,例如可以说,在电极体的端部(负极侧端部或者正极侧端部)的开口封闭的状态下该端部和集电体被接合的情况、芯材为实心且硬的情况下,不易产生极板的最内周侧的端缘的附近的隔离件的浮动的问题。因此,本实施方式所涉及的电极体400的结构对于在卷绕中心具有向外部开口的空洞的卷绕型的电极体是有用的。

此外,在本实施方式所涉及的电极体400中,如图6所示,负极板420的端缘420a在y轴方向上被配置比正极板410的最内周401侧的端缘410a更靠弯曲部402a的顶点p的位置。此外,负极板420的端缘420a与正极板410的端缘410a的距离s为l/2以上。

根据该结构,负极板420的开始卷绕的端缘420a与正极板410的开始卷绕的端缘410a的距离比较长。因而,假设在负极板420的端部的外侧的隔离件450与430之间产生间隙,并在该间隙侵入了污染物的情况下,污染物也不易到达正极板410。即,可抑制污染物与正极板410接触导致的不良状况(内部短路等)的发生。

具有以上结构的电极体400如上述那样与集电体120以及130接合,但该接合作业可一边通过夹具按压电极体400的一部分一边进行。利用图8来说明该接合作业有关的事项。

图8是表示实施方式所涉及的电极体400与集电体120的接合作业的概要的图。如图8所示,本实施方式所涉及的蓄电元件10具备具有腿部122的集电体120,电极体400具有作为与腿部122接合的部分的接合部425。具体而言,接合部425由图8所示的阴影线部分中包含的负极板420的端部(活性物质未涂敷部421a的层叠部分)形成。如此,在与集电体120接合的电极体400中,负极板420的端缘420a在y轴方向上被配置在比接合部425更靠近弯曲部402a的顶点p的位置。

根据该结构,在本实施方式中作为超声波接合的接合作业如图8所示那样,能够在通过夹具500将负极板420的端部向外侧按压(在图8中为下方)的状态下进行。换言之,负极板420的开始卷绕的端缘420a被配置在弯曲部402a或者其附近的位置,从而能够一边通过夹具500按压负极板420的包含端缘420a的端部一边进行电极体400与集电体120的接合作业。即,本实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法例如可如下那样表现。

本实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法是具备由极板(410、420)以及隔离件(430、450)绕着卷绕轴w卷绕而形成的电极体400、和与电极体400接合的集电体120的蓄电元件10的制造方法,包括:卷绕工序,将极板(410、420)以及隔离件(430、450)进行卷绕;和接合工序,一边通过夹具500从最内周401侧按压卷绕后的极板(410、420)以及隔离件(430、450)中的最内周401侧的负极板420的端部,一边对电极体400和集电体120进行接合。

根据该制造方法,电极体400在抑制了比负极板420的端部更靠外侧的隔离件450的浮动的状态下与集电体120接合。因而,例如在接合作业时活性物质未涂敷部421a的一部分剥离从而产生了污染物的情况下,该污染物侵入位于负极板420的端部的外侧的隔离件450与430的间隙的可能性也低。因此,根据本实施方式所涉及的蓄电元件10的制造方法,能够制造具备卷绕极板(410、420)以及隔离件(430、450)而形成的电极体400且可靠性高的蓄电元件10。

另外,在上述卷绕工序中,由于将负极板420的开始卷绕的端缘420a配置在弯曲部402a或者其附近的位置,因此在由卷绕装置卷绕的隔离件430与450之间的里面夹着负极板420的端缘420a。

图9是表示制造实施方式所涉及的电极体400时的卷绕工序的一部分的图。如图9所示,在本实施方式所涉及的卷绕工序中利用的是卷绕装置600。在卷绕装置600中,通过以卷绕轴w为中心旋转的旋转体610来卷绕隔离件430等电极体要素。更详细而言,旋转体610通过使芯材480(在图9中未图示)旋转,从而以芯材480为中心来卷绕隔离件430等电极体要素。

在如此执行的卷绕工序中,开始负极板420的基于旋转体610的卷绕的情况下,如图9所示,使负极板420的端缘420a位于旋转体610的长边方向的端部的附近且隔离件430和隔离件450接触的地方。

具体而言,一边使引导装置700具有的引导部710支承负极板420的包含端缘420a的端部,一边使负极板420的端缘420a位于隔离件430和隔离件450接触的地方,然后使旋转体610旋转。由此,负极板420的端缘420a被夹在隔离件430与隔离件450之间,与隔离件430以及450一起卷绕。其结果,电极体400中的负极板420的端缘420a的位置例如如图6所示那样成为弯曲部402a或者弯曲部402a的附近的位置。

另外,在卷绕工序中,将负极板420的开始卷绕的端缘420a如图9所示那样引导至旋转体610的长边方向的端部(远离引导装置700的一方的端部)的附近的情况下,引导装置700成为易于干扰下方的隔离件450的状态。因而,例如,通过进行隔离件450与旋转体610所成的角度的调整等,从而可防止引导装置700与隔离件430以及450的干扰。

(其他实施方式)

以上,关于本发明所涉及的蓄电元件及其制造方法,基于实施方式进行了说明。然而,本发明并不限定于上述实施方式。只要不脱离本发明的主旨,则对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方式、或者组合上述说明过的多个结构要素而构建的方式也包含在本发明的范围内。

例如,电极体400中的负极板420的端缘420a的位置并不限定于图6等所示的位置。例如,如图10所示,也可以是超过弯曲部402a的顶点p的位置。在该情况下,负极板420的包含端缘420a的端部在构造上也存在于按压外侧的隔离件450的位置。因而,能够获得抑制比负极板420的包含端缘420a的端部更靠外侧的隔离件450的浮动的效果。这关于负极板420的端缘420a的位置例如被配置在图6中的右侧的弯曲部402b或者弯曲部402b的附近的位置的情况、以及电极体400不具有芯材480的情况,也是相同的。

此外,也能够以与接合部425的位置关系来规定负极板420的端缘420a的位置且用于抑制污染物从端缘420a的附近侵入的位置。

图11是表示负极板420的开始卷绕的端缘420a与电极体400的接合部的位置关系的一例的图。另外,图11所示的电极体400a是取代上述的电极体400而配备在蓄电元件10中的电极体的一例。

图11所示的电极体400a是卷绕极板(410、420)以及隔离件(430、450)而形成的。在电极体400a接合了集电体120。在从卷绕轴w的方向观察的情况下,卷绕后的极板(410、420)以及隔离件(430、450)的最内周401是具有在第一方向(y轴方向)上对置的一对弯曲部402a以及402b的扁平形状。电极体400a具有作为与集电体120接合的部分的接合部425,负极板420的最内周401侧的端缘420a在第一方向(y轴方向)上被配置在接合部425与一对弯曲部402a以及402b之中的一个弯曲部(在图11中为弯曲部402a)的顶点p之间。

如此,在图11所示的电极体400a中,卷绕型的电极体400a中的负极板420的最内周401侧的端缘420a的位置在y轴方向上处于与接合部425分离开的位置。

也就是说,在图11所示的电极体400a中,作为易于发生隔离件450的浮动的位置的、负极板420的端缘420a的位置与易于产生污染物的接合部425的位置,在y轴方向上偏离。由此,假设在负极板420的端缘420a的附近发生了隔离件450的浮动的情况下,也会降低从发生了该浮动的部分侵入污染物的可能性。其结果,可抑制污染物与正极板410接触导致的不良状况(内部短路等)的发生。

如此,以与接合部425的位置的关系来规定负极板420的最内周401侧的端缘420a的位置,从而也能够获得可靠性高的蓄电元件10。

更具体而言,集电体120具有:与电极端子连接的端子连接部121、和从端子连接部121延伸设置并与电极体400a的接合部425接合的腿部122。负极板420的最内周401侧的端缘420a在第一方向(y轴方向)上被配置在接合部425与一对弯曲部402a以及402b之中的端子连接部121侧的弯曲部402a的顶点p之间。

在此,蓄电元件10在其制造时以及使用时一般被设为将配置有电极端子(200、300)的一侧朝向上方的姿势(例如图1所示的姿势)的情况较多。在蓄电元件10被设为该姿势的情况下,根据上述结构可知,负极板420的最内周401侧的端缘420a位于比接合部425更靠上方的位置。

更详细而言,负极板420的端缘420a朝上,也就是说,负极板420在开始卷绕的位置从上朝下(在远离端子连接部121的方向上)进行卷绕。在该情况下,在比端缘420a更靠上的位置易于发生隔离件450的浮动。

因而,在负极板420的端缘420a的附近发生了隔离件450的浮动的情况下,该位置也是比易于产生污染物的接合部425更靠上方的位置。因此,根据具备电极体400a的蓄电元件10,能够进一步降低污染物向电极体400a的内部侵入的可能性。

另外,电极体400a的与集电体120的腿部122接合的部分在y轴方向上分散存在多个的情况下,从这多个部分整体在y轴方向上的一端到另一端,被规定为一个接合部425的y轴方向上的存在区域。

此外,上述的电极体400a的结构如图11所示那样在负极板420的端缘420a未到达接合电极体400和集电体120时用到的夹具500的情况下是有用的。也就是说,即使在未通过夹具500牢固地按压负极板420的端缘420a的情况下,通过在y轴方向上使负极板420的端缘420a远离接合部425,也能够获得污染物向电极体400a的内部的侵入抑制效果。

具体而言,本申请发明者们一边改变负极板420的端缘420a与接合部425的距离一边进行了调查端缘420a的附近的污染物的侵入个数的试验。其结果,获得了如下结论,即,如果该距离为2mm以上,则几乎不会侵入污染物。

也就是说,负极板420的从在接合部425处与集电体120接合的部分到端缘420a为止的y轴方向的距离即突出距离m(参照图11)优选为2mm以上。

也就是说,通过使负极板420的开始卷绕的端缘420a处于该范围内,能够更可靠地获得负极板420的端缘420a的附近的污染物的侵入抑制效果。

另外,在电极体400a中,假定负极板420的端缘420a朝下的情况,即,负极板420在开始卷绕的位置从下向上(向靠近端子连接部121的方向)进行卷绕的情况。在该情况下,在比负极板420的端缘420a更靠上方或者超过了位于比负极板420的端缘420a更靠上方的最内周401的弯曲部的顶点的位置,存在正极板410的开始卷绕的端缘。因而,假设污染物从负极板420的端缘420a的附近侵入,该污染物也不易到达正极板410。

因此,图11所示的使负极板420的端缘420a的位置在y轴方向上与接合部425分离的结构,在电极体400的存在接合部425的一侧负极板420从上向下(向远离端子连接部121的方向)进行卷绕的情况下是有用的。也就是说,在该情况下,通过使负极板420的端缘420a的位置在y轴方向上与接合部425分离,可获得抑制从端缘420a的附近侵入的污染物所引起的微短路等的发生的效果。

此外,在本实施方式中,蓄电元件10仅具备一个电极体400,但蓄电元件10具备的电极体400的数量可以为两个以上。例如,在蓄电元件10具备两个电极体400的情况下,集电体120也可以具有与两个电极体400接合的四个腿部122。

此外,集电体120具有的腿部122的数量并不限定于2个。集电体120只要具有与电极体400的负极侧端部接合的至少一个腿部122即可。

此外,任意组合上述实施方式所记载的结构而构建的方式也包含在本发明的范围内。

此外,本发明不仅能够作为上述说明过的蓄电元件来实现,还能够作为该蓄电元件具备的电极体400来实现。此外,本发明也能够作为具备多个该蓄电元件的蓄电装置来实现。

产业上的可利用性

本发明能够应用在锂离子二次电池等蓄电元件等中。

符号说明

10蓄电元件

100容器

110盖体

111主体

120、130集电体

120a、130a焊接痕

121端子连接部

121a贯通孔

122腿部

200负极端子

300正极端子

400、400a电极体

401最内周

402a、402b弯曲部

410正极板

410a、420a端缘

411正极基材层

411a、421a活性物质未涂敷部

414正极复合材料层

420负极板

421负极基材层

424负极复合材料层

425接合部

430、450隔离件

480芯材

500夹具

600卷绕装置

610旋转体

700引导装置

710引导部

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1