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公開番号2022094745
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-27
出願番号2020207815
出願日2020-12-15
発明の名称蓄電装置
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20220620BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】隣り合う集電体の間を封止する部材によって密閉空間が形成されている蓄電装置において、活物質層の面積を増大させた場合に生じる集電体の皺及び破れを抑制する。
【解決手段】蓄電装置は、正極と、負極22と、セパレータと、スペーサ24とを備える。負極22の負極活物質層22bは、積層方向から見た平面視の形状が矩形状である。負極22の負極集電体22aの第1面22a1におけるスペーサ24が接着されていない領域には、負極活物質層22bが形成されている領域と、負極活物質層22bが形成されていない負極未接着部22c1とが設けられている。平面視における負極活物質層22bの長辺の長さL1に対する負極未接着部22c1の幅L2の比率が0.02以下である。負極活物質層22bの角部Cは、弧状に面取りされた形状であり、角部Cにおける曲率が最大の部分の曲率半径は、5mm以上である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
第1集電体の第1面に第1活物質層が形成された第1電極と、
第2集電体の第1面に第2活物質層が形成されてなり、前記第2活物質層が前記第1電極の前記第1活物質層と対向するように配置された第2電極と、
前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に配置されたセパレータと、
前記第1集電体及び前記第2集電体の各第1面の間に配置されるスペーサとを備え、
前記スペーサは、前記第1活物質層及び前記第2活物質層の周囲を囲むように配置されるとともに、前記第1集電体及び前記第2集電体の各第1面に接着されることにより前記第1電極と前記第2電極との間に密閉空間を形成し、
前記第1活物質層は、積層方向から見た平面視の形状が矩形状であり、
前記第1集電体の前記第1面における前記スペーサが接着されていない領域には、前記第1活物質層が形成されている領域と、前記第1活物質層が形成されていない領域とが設けられ、
前記平面視における前記第1活物質層の長辺の長さをL1とし、前記スペーサと前記第1活物質層との間の長さであって、前記第1活物質層の長辺と平行な方向の長さをL2としたとき、比率(L2/L1)が0.02以下である蓄電装置であって、
前記第1活物質層の少なくとも一つの角部は、弧状に面取りされた形状であり、当該角部における曲率が最大の部分の曲率半径は、5mm以上であることを特徴とする蓄電装置。
続きを表示(約 240 文字)【請求項2】
前記第1活物質層の少なくとも一つの角部は、外側に凸となる弧状である請求項1に記載の蓄電装置。
【請求項3】
前記曲率半径は、10mm以上である請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
【請求項4】
前記曲率半径は、30mm以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項5】
前記第1集電体は、銅箔であり、前記第1活物質層は、炭素系の活物質を含む請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電装置に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、個々に作製された複数の蓄電セルを直列に積層することにより構成される扁平型の蓄電装置が開示されている。上記蓄電セルは、樹脂集電体の片面の中央部に正極活物質層が形成されてなる正極と、樹脂集電体の片面の中央部に負極活物質層が形成されてなり、負極活物質層が正極の正極活物質層と向かい合うように配置された負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータとを備えている。
【0003】
さらに、上記蓄電セルは、樹脂集電体の外周部に配置され、積層方向に隣り合う樹脂集電体の間を液密に封止するシール部を備えている。シール部は、樹脂集電体間の間隔を保持して樹脂集電体間の短絡を防止するとともに、樹脂集電体間を液密に封止して電解質を収容する密閉空間を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2019-175778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数の正極と負極とをセパレータを介して積層した積層型の蓄電セルを高容量化する方法として、活物質層の面積を大きくする方法が考えられる。この場合、蓄電セルの扁平形状を維持しつつ、蓄電セルを高容量化することができる。
【0006】
しかしながら、正極と負極との間に密閉空間を形成するシール部が接着されている蓄電セルに対して、活物質層の面積を大きくする構成を適用した場合、集電体に皺や破れが生じやすくなる。詳述すると、密閉空間を形成するシール部が設けられている蓄電セルの集電体は、活物質層が接着されている部分の周囲がシール部により固定されている。この場合、集電体における変形を許容できる部分は、活物質層が接着している部分とシール部が接着している部分との間に位置する未接着部のみになる。そのため、蓄電セルの充放電時における活物質層の膨張収縮に伴って、集電体における活物質層が接着している部分が伸縮すると、未接着部にて局所的な変形が繰り返される。具体的には、活物質層の膨張による未接着部の撓みや折れ曲がりと、活物質層の収縮による、撓んだ部分や折れ曲がった部分の引き伸ばしとが繰り返される。
【0007】
ここで、蓄電セルを高容量化するために活物質層の面積を大きくすると、活物質層の面積の増大に伴って充放電時における活物質層の膨張量が増大し、活物質層の膨張収縮に伴う未接着部の変形量も大きくなる。その結果、活物質層の膨張収縮により未接着部に作用する負荷が大きくなり、未接着部に皺や破れが生じやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成する蓄電装置は、第1集電体の第1面に第1活物質層が形成された第1電極と、第2集電体の第1面に第2活物質層が形成されてなり、前記第2活物質層が前記第1電極の前記第1活物質層と対向するように配置された第2電極と、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に配置されたセパレータと、前記第1集電体及び前記第2集電体の各第1面の間に配置されるスペーサとを備え、前記スペーサは、前記第1活物質層及び前記第2活物質層の周囲を囲むように配置されるとともに、前記第1集電体及び前記第2集電体の各第1面に接着されることにより前記第1電極と前記第2電極との間に密閉空間を形成し、前記第1活物質層は、積層方向から見た平面視の形状が矩形状であり、前記第1集電体の前記第1面における前記スペーサが接着されていない領域には、前記第1活物質層が形成されている領域と、前記第1活物質層が形成されていない領域とが設けられ、前記平面視における前記第1活物質層の長辺の長さをL1とし、前記スペーサと前記第1活物質層との間の長さであって、前記第1活物質層の長辺と平行な方向の長さをL2としたとき、比率(L2/L1)が0.02以下である蓄電装置であって、前記第1活物質層の少なくとも一つの角部は、弧状に面取りされた形状であり、当該角部における曲率が最大の部分の曲率半径は、5mm以上である。
【0009】
本発明者らは、平面視矩形状の活物質層の面積を増大させた場合に、集電体におけるスペーサが接着されていない領域かつ活物質層も形成されていない領域である未接着部に生じる皺や破れは、活物質層の角部の先端の付近に集中することを見出した。上記構成によれば、第1電極における平面視矩形状の第1活物質層の角部を弧状に面取りされた形状としている。この場合、第1活物質層の膨張時において、第1活物質層の角部の先端への応力の集中が緩和されることにより、第1活物質層の角部から第1集電体の未接着部へ伝わる応力が広範囲に分散される。その結果、第1活物質層の膨張時に第1集電体の未接着部に生じる最大ひずみを小さくすることができ、未接着部に生じる皺及び破れを抑制できる。
【0010】
前記第1活物質層の少なくとも一つの角部は、外側に凸となる弧状であることが好ましい。
上記構成によれば、突出した角部分が形成されないことにより、第1活物質層の膨張の応力が角部の一部に集中することを抑制できる。そのため、第1集電体の未接着部に生じる皺及び破れを抑制できる効果がより顕著に得られる。また、角部をC面取りした形状と比較して、角部を面取りすることによる第1活物質層の面積の減少量を小さく抑えることができ、第1電極の容量低下を抑制できる。
(【0011】以降は省略されています)

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