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公開番号2025043883
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151443
出願日2023-09-19
発明の名称電極群及び電池
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01M 50/54 20210101AFI20250325BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】外形寸法を増大することなく、電池容量を増加させることが可能な電極群を提供すること。
【解決手段】実施形態の電池は、第1の電極、及び、第1の電極とは極性が反対の第2の電極を備え、第1の電極は、集電体、及び、集電体の表面に塗工される活物質含有層を備える。活物質含有層は、長さ方向について一方側の縁となる層縁を備え、層縁では、外側縁延設部に対して長さ方向の内側において、長さ方向に交差する幅方向に沿って、内側縁延設部が延設される。第1の電極の集電体は、活物質含有層が未塗工の部分のみが束ねられる集電束部を備え、集電束部は、長さ方向について外側縁延設部と内側縁延設部との間に形成される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電極、及び、前記第１の電極とは極性が反対の第２の電極を具備し、
前記第１の電極は、導電性を有する第１の集電体、及び、前記第１の集電体の表面に塗工される第１の活物質含有層を備え、
前記第１の活物質含有層は、長さ方向について一方側の縁となる第１の層縁を備え、
前記第１の層縁は、長さ方向に交差する幅方向に沿って延設される第１の外側縁延設部、及び、前記第１の外側縁延設部に対して前記長さ方向の内側において、前記幅方向に沿って延設される第１の内側縁延設部を備え、
前記第１の集電体は、前記第１の活物質含有層が未塗工の部分のみが束ねられる第１の集電束部を備え、
前記第１の集電束部は、前記長さ方向について前記第１の外側縁延設部と前記第１の内側縁延設部との間に形成される、
電極群。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記第１の活物質含有層の前記第１の層縁は、前記第１の外側縁延設部と前記第１の内側縁延設部との間を中継する状態で、前記長さ方向に沿って延設される第１の縁中継部を備え、
前記第１の活物質含有層は、前記第１の内側縁延設部を境界として、前記長さ方向の前記内側から前記第１の集電束部に隣接するとともに、前記第１の縁中継部を境界として、前記幅方向の少なくとも一方側から前記第１の集電束部に隣接する、
請求項１の電極群。
【請求項３】
前記第２の電極には、前記長さ方向及び前記幅方向の両方に交差する厚さ方向に前記第２の電極を貫通する状態で、前記長さ方向の外側へ開口する切欠きが形成され、
前記厚さ方向からの投影において、前記第２の電極の前記切欠きは、前記第１の電極の前記第１の集電束部と重なって位置する、
請求項１の電極群。
【請求項４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間を電気的に絶縁するセパレータをさらに具備し、
前記セパレータには、前記厚さ方向に前記セパレータを貫通する状態で、前記長さ方向の前記外側へ開口するセパレータ切欠きが形成され、
前記厚さ方向からの前記投影において、前記セパレータ切欠きは、前記第１の電極の前記第１の集電束部及び前記第２の電極の前記切欠きと重なって位置する、
請求項３の電極群。
【請求項５】
前記第２の電極は、導電性を有する第２の集電体、及び、前記第２の集電体の表面に塗工される第２の活物質含有層を備え、
前記第２の活物質含有層は、前記長さ方向について一方側の縁となる第２の層縁を備え、
前記第２の層縁は、前記幅方向に沿って延設される第２の外側縁延設部、及び、前記第２の外側縁延設部に対して前記長さ方向の内側において、前記幅方向に沿って延設される第２の内側縁延設部を備え、
前記第２の集電体は、前記第２の活物質含有層が未塗工の部分のみが束ねられる第２の集電束部を備え、
前記第２の集電束部は、前記長さ方向について前記第２の外側縁延設部と前記第２の内側縁延設部との間に形成されるとともに、前記長さ方向及び前記幅方向の両方に交差する厚さ方向からの投影において、前記第１の電極の前記第１の集電束部から離れて位置する、
請求項１の電極群。
【請求項６】
前記第２の活物質含有層の前記第２の層縁は、前記第２の外側縁延設部と前記第２の内側縁延設部との間を中継する状態で、前記長さ方向に沿って延設される第２の縁中継部を備え、
前記第２の活物質含有層は、前記第２の内側縁延設部を境界として、前記長さ方向の前記内側から前記第２の集電束部に隣接するとともに、前記第２の縁中継部を境界として、前記幅方向の少なくとも一方側から前記第２の集電束部に隣接する、
請求項５の電極群。
【請求項７】
前記第１の電極には、前記厚さ方向に前記第１の電極を貫通する状態で、前記長さ方向の外側へ開口する第１の切欠きが形成され、
前記厚さ方向からの前記投影において、前記第１の電極の前記第１の切欠きは、前記第２の電極の前記第２の集電束部と重なって位置し、
前記第２の電極には、前記厚さ方向に前記第２の電極を貫通する状態で、前記長さ方向の前記外側へ開口する第２の切欠きが形成され、
前記厚さ方向からの前記投影において、前記第２の電極の前記第２の切欠きは、前記第１の電極の前記第１の集電束部と重なって位置する、
請求項５の電極群。
【請求項８】
前記第１の電極と前記第２の電極との間を電気的に絶縁するセパレータをさらに具備し、
前記セパレータには、第１のセパレータ切欠き及び第２のセパレータ切欠きが、互いに対して離れた位置に形成され、
前記第１のセパレータ切欠き及び前記第２のセパレータ切欠きのそれぞれは、前記厚さ方向に前記セパレータを貫通する状態で、前記長さ方向の前記外側へ開口し、
前記厚さ方向からの前記投影において、前記第１のセパレータ切欠きは、前記第１の電極の前記第１の集電束部及び前記第２の電極の前記第２の切欠きと重なって位置し、
前記厚さ方向からの前記投影において、前記第２のセパレータ切欠きは、前記第２の電極の前記第２の集電束部及び前記第１の電極の前記第１の切欠きと重なって位置する、
請求項７の電極群。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項の電極群と、
導電性を有し、前記第１の電極の前記第１の集電体において、前記第１の集電束部に接合されるリード部材と、
を具備し、
前記リード部材は、
前記長さ方向の外側から前記電極群に隣接し、前記第１の層縁の前記第１の外側縁延設部に対して前記電極群の前記長さ方向の前記外側に位置する延設板部と、
前記電極群の前記長さ方向の前記内側へ前記延設板部から突出し、前記第１の集電束部に接合される接合板部と、
を備える、電池。
【請求項１０】
前記電極群及び前記リード部材が収容される内部空洞が内部に形成される外装部と、
外部に露出する状態で前記外装部に取付けられ、前記リード部材を間に介して前記電極群の前記第１の電極に電気的に接続される端子と、
をさらに具備する、請求項９の電池。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極群及び電池に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の電池として、外装部の内部空洞に、正極及び負極を備える電極群が収容されるものがある。このような電池では、電極群の正極及び負極のそれぞれは、導電性を有する集電体、及び、集電体の表面に塗工される活物質含有層を備える。電池では、正極及び負極のそれぞれの集電体において活物質含有層が塗工される領域が増加するほど、電池容量が増加する。ここで、電池では、規格及び制約等によって、電池及び電極群の外形寸法の増大が不可能なことがある。このため、電池及び電極群の外形寸法を増大することなく、電極群の正極及び負極のいずれかにおいて集電体に活物質含有層が塗工される領域を増加させる等して、電池容量を増加させることが、求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１３／０４６３４９号
特開２０１１－７６７８７号公報
特開２０１１－４９０６５号公報
特開２０１４－４９１９３号公報
特開２０１３－１２２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、外形寸法を増大することなく、電池容量を増加させることが可能な電極群及び電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、電池は、第１の電極、及び、第１の電極とは極性が反対の第２の電極を備え、第１の電極は、導電性を有する第１の集電体、及び、第１の集電体の表面に塗工される第１の活物質含有層を備える。第１の活物質含有層は、長さ方向について一方側の縁となる第１の層縁を備え、第１の層縁は、長さ方向に交差する幅方向に沿って延設される第１の外側縁延設部、及び、第１の外側縁延設部に対して長さ方向の内側において、幅方向に沿って延設される第１の内側縁延設部を備える。第１の集電体は、第１の活物質含有層が未塗工の部分のみが束ねられる第１の集電束部を備え、第１の集電束部は、長さ方向について第１の外側縁延設部と第１の内側縁延設部との間に形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１の実施形態に係る電池を概略的に示す斜視図である。
図２は、第１の実施形態に係る電池を、電池の奥行方向に直交又は略直交する断面で示す概略図である。
図３は、第１の実施形態に係る電池の電極群を概略的に示す斜視図である。
図４は、第１の実施形態に係る電極群について、第１の電極を電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図５は、第１の実施形態に係る電極群について、第２の電極を電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図６は、第１の実施形態に係る電極群について、セパレータを電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図７は、第１の実施形態に係る電極群を、電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図８は、第１の実施形態に係る電極群を、電極群の幅方向に直交又は略直交し、かつ、第１の電極の集電束部及び第２の電極の集電束部のいずれからも電極群の幅方向に離れた位置を通る断面で、概略的に示す断面図である。
図９は、第１の実施形態に係る電極群を、電極群の幅方向に直交又は略直交し、かつ、第１の電極の集電束部を通る断面で、概略的に示す断面図である。
図１０は、第１の実施形態に係る電極群を、電極群の幅方向に直交又は略直交し、かつ、第２の電極の集電束部を通る断面で、概略的に示す断面図である。
図１１は、第１の実施形態に係る電池について、一対のリード部材の任意の１つを概略的に示す斜視図である。
図１２は、第１の実施形態に係る電池について、第１の電極の電極板及び第２の電極の電極板の製造過程の一例を示す概略図である。
図１３は、第１の実施形態の第１の変形例に係る電池について、一対のリード部材の任意の１つを概略的に示す斜視図である。
図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係る電池について、一対のリード部材の任意の１つを概略的に示す斜視図である。
図１５は、第１の実施形態の第３の変形例に係る電池について、一対のリード部材の任意の１つを概略的に示す斜視図である。
図１６は、第１の実施形態の第４の変形例に係る電極群を、電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図１７は、第１の実施形態の第５の変形例に係る電極群を、電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図１８は、第２の実施形態に係る電池を、電池の奥行方向に直交又は略直交する断面で示す概略図である。
図１９は、第２の実施形態に係る電池の電極群を概略的に示す斜視図である。
図２０は、第２の実施形態に係る電極群について、第１の電極を電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図２１は、第２の実施形態に係る電極群について、第２の電極を電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図２２は、第２の実施形態に係る電極群について、セパレータを電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図２３は、第２の実施形態に係る電極群を、電極群の厚さ方向から視た状態で示す概略図である。
図２４は、第２の実施形態に係る電池について、一対のリード部材の任意の１つを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態について図面を参照して、説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係る電池１を示す。図１及び図２に示すように、電池１は、電極群２、外装部３を備える。図１及び図２等の一例では、外装部３は、外装容器４及び蓋部材５を備える。外装容器４及び蓋部材５のそれぞれは、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、銅又はステンレス等の金属から形成される。ここで、電池１（外装部３）では、奥行方向（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２で示す方向）、奥行方向に対して交差する（直交又は略直交する）横方向（矢印Ｙ１及び矢印Ｙ２で示す方向）、及び、奥行方向及び横方向の両方に対して交差する（直交又は略直交する）高さ方向（矢印Ｚ１及び矢印Ｚ２で示す方向）が、規定される。図１及び図２等の一例の電池１及び外装部３のそれぞれでは、奥行き方向についての寸法が、横方向についての寸法、及び、高さ方向についての寸法のそれぞれに比べて、小さい。なお、図１は、概略的な斜視図であり、図２は、奥行方向に直交又は略直交する断面を概略的に示す。
【０００９】
外装容器４は、底壁６及び周壁７を備える。外装部３の内部には、電極群２が収容される内部空洞８が形成される。図１及び図２等の一例では、外装容器４の底壁６及び周壁７によって、内部空洞８が規定される。外装容器４では、内部空洞８は、高さ方向について、底壁６が位置する側とは反対側へ開口する。周壁７は、二対の側壁１１，１２を備える。一対の側壁１１は、横方向について内部空洞８を挟んで対向する。一対の側壁１２は、奥行き方向について内部空洞８を挟んで対向する。側壁１１のそれぞれは、側壁１２の間に、奥行き方向に沿って連続して延設される。側壁１２のそれぞれは、側壁１１の間に、横方向に沿って連続して延設される。蓋部材５は、底壁６とは反対側の端部で、周壁７に取付けられる。このため、蓋部材５は、外装容器４の内部空洞８の開口を塞ぐ。蓋部材５及び底壁６は、高さ方向について内部空洞８を挟んで対向する。
【００１０】
電極群２は、正極及び負極を備える。電極群では、正極と負極との間にセパレータが介在する。電極群２では、セパレータは、電気的絶縁性を有する材料から形成され、正極を負極に対して電気的に絶縁する。
（【００１１】以降は省略されています）

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