JPWO2017057200A1 - Power storage device and method for manufacturing power storage device - Google Patents
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Abstract
正極板(122)及び負極板(123)が積層されることで形成された電極体(120)と、電極体(120)と電気的に接続された集電体(140)とを備える蓄電素子(10)の製造方法であって、複数の突起(530)を有する接合用チップ(520)を用いて、電極体(120)の、正極板(122)及び負極板(123)の積層方向と交差する第一方向の端部と、集電体(140)とを接合する接合工程を含み、当該接合工程では、接合用チップ(520)によって、電極体(120)の端部である集束部(126)と集電体(140)との重ね合わせ部分を加振することで、当該部分に、第一凹部(170a)と、第一凹部(170a)よりも深い第二凹部(170b)とを形成する。An electricity storage device comprising an electrode body (120) formed by laminating a positive electrode plate (122) and a negative electrode plate (123), and a current collector (140) electrically connected to the electrode body (120) In the manufacturing method of (10), the bonding tip (520) having a plurality of protrusions (530) is used to laminate the positive electrode plate (122) and the negative electrode plate (123) in the electrode body (120). A joining step of joining the end portion of the intersecting first direction and the current collector (140). In the joining step, the converging portion that is the end portion of the electrode body (120) by the joining tip (520). By exciting the overlapping portion of (126) and the current collector (140), the first recess (170a) and the second recess (170b) deeper than the first recess (170a) Form.
Description
本発明は、電極体と電極体に接続された集電体とを備える蓄電素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage device including an electrode body and a current collector connected to the electrode body, and a method for manufacturing the same.
従来、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、例えば、正極板および負極板と、正極板と負極板との間に配置されたセパレータとが積層された電極体を有する。電極体は、活物質が塗工されていない金属箔部分が積層された端部(例えば、集束部という。)を有し、集束部には、例えば集電体と呼ばれる金属製の部材が接続される。 Conventionally, a storage element such as a lithium ion secondary battery has an electrode body in which, for example, a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate are stacked. The electrode body has an end portion (for example, a converging portion) on which metal foil portions not coated with an active material are laminated, and a metal member called a current collector is connected to the converging portion, for example. Is done.
また、電極体の集束部と集電体とを接合する手法として、振動を用いた溶接が用いられる場合がある。例えば、集束部と集電体とを重ねた状態で超音波による振動を与えて、集束部と集電体とを接合する超音波接合と呼ばれる手法がある。 Further, as a technique for joining the converging portion of the electrode body and the current collector, welding using vibration may be used. For example, there is a technique called ultrasonic bonding in which a vibration by an ultrasonic wave is applied in a state where the focusing portion and the current collector are overlapped to join the focusing portion and the current collector.
特許文献1に記載された二次電池では、集電部材における集電箔積層部分への接合面に、凹凸領域が設けられており、凹凸領域の凹部に集電箔積層部分の集電箔が食い込んだ状態で、集電部材と集電箔積層部分とが超音波接合によって接合されている。特許文献1には、上記構成により、電極積層体の電極板と、その電極板から電流を取り出す集電端子との間の接合箇所の接合強度が十分に得られる旨が記載されている。
In the secondary battery described in
電極体の集束部と集電体とを、超音波接合のような加振を伴う接合手法を用いて接合する場合、集束部を形成する金属箔の表面が削り取られることで、微小な金属片が発生する場合がある。このようにして発生した金属片は、例えば電極体の内部に移動した場合、電極体の内部における微短絡の発生等の不具合を引き起こすおそれがある。 When the converging part of the electrode body and the current collector are joined using a joining technique involving vibration such as ultrasonic joining, the surface of the metal foil that forms the converging part is scraped off, so that a small metal piece May occur. When the metal piece generated in this way moves to the inside of the electrode body, for example, there is a risk of causing problems such as the occurrence of a fine short circuit inside the electrode body.
本発明は、上記従来の課題を考慮し、電極体と集電体とが加振を伴う接合手法を用いて接合された蓄電素子であって、信頼性の高い蓄電素子及びその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a power storage element in which an electrode body and a current collector are joined using a joining technique involving vibration, and a highly reliable power storage element and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、極板が積層されることで形成された電極体と、前記電極体と電気的に接続された集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、複数の突起を有する接合用工具を用いて、前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とを接合する接合工程を含み、前記接合工程では、前記接合用工具によって、電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、当該部分に、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを形成する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a power storage element according to one embodiment of the present invention includes an electrode body formed by stacking electrode plates, and a current collector electrically connected to the electrode body And a current collector using a joining tool having a plurality of protrusions, and an end portion of the electrode body in a first direction intersecting with the stacking direction of the electrode plates, and the current collector In the joining step, the overlapping portion of the end portion of the electrode body and the current collector is vibrated by the joining tool in the joining step so that the first recess And a second recess deeper than the first recess.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層されることで形成された電極体と、前記電極体と電気的に接続された集電体とを備える蓄電素子であって、前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とが接合された部分である接合部を有し、前記接合部の、前記積層方向から見た場合の領域である接合領域には、複数の凹部が並んで形成されており、前記複数の凹部は、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを含み、1以上の前記第二凹部は、前記第一方向において、前記第一凹部よりも前記電極体の中央に近い位置に形成されている。 The power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including an electrode body formed by laminating electrode plates, and a current collector electrically connected to the electrode body, The electrode body has a joining portion that is a portion where the end portion in the first direction intersecting the laminating direction of the electrode plate and the current collector is joined, and the joining portion is viewed from the laminating direction. A plurality of recesses are formed side by side in the joining region, which is a region in the case where the plurality of recesses include a first recess and a second recess deeper than the first recess. The second recess is formed at a position closer to the center of the electrode body than the first recess in the first direction.
本発明によれば、電極体と集電体とが加振を伴う接合手法を用いて接合された蓄電素子であって、信頼性の高い蓄電素子及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is an electrical storage element with which the electrode body and the electrical power collector were joined using the joining method with vibration, Comprising: A reliable electrical storage element and its manufacturing method can be provided.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、極板が積層されることで形成された電極体と、前記電極体と電気的に接続された集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、複数の突起を有する接合用工具を用いて、前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とを接合する接合工程を含み、前記接合工程では、前記接合用工具によって、電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、当該部分に、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを形成する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a power storage element according to one embodiment of the present invention includes an electrode body formed by stacking electrode plates, and a current collector electrically connected to the electrode body And a current collector using a joining tool having a plurality of protrusions, and an end portion of the electrode body in a first direction intersecting with the stacking direction of the electrode plates, and the current collector In the joining step, the overlapping portion of the end portion of the electrode body and the current collector is vibrated by the joining tool in the joining step so that the first recess And a second recess deeper than the first recess.
この方法によれば、複数の突起を有する接合用工具による加振によって、電極体の端部と集電体とが接合される。また、この接合の工程では、電極体の端部と集電体との重ね合わせ部分に、比較的に浅い第一凹部と比較的に深い第二凹部とが形成される。そのため、第一凹部の形成の際に微小な金属片(以下、「異物」ともいう)が発生した場合であっても、その異物の移動は、より深く形成される第二凹部によって規制を受ける。 According to this method, the end portion of the electrode body and the current collector are joined by vibration with a joining tool having a plurality of protrusions. In this bonding step, a relatively shallow first recess and a relatively deep second recess are formed in the overlapping portion between the end of the electrode body and the current collector. Therefore, even when a minute metal piece (hereinafter also referred to as “foreign matter”) is generated when the first recess is formed, the movement of the foreign matter is regulated by the second recess formed deeper. .
このように、本態様に係る蓄電素子の製造方法は、加振を伴う接合手法を用いて電極体と集電体とを接合する接合工程を含む製造方法である。この製造方法によれば、接合工程において発生した異物の移動を抑制する構造を有する蓄電素子を製造することができる。従って、本態様に係る製造方法によれば、信頼性の高い蓄電素子を製造することができる。 Thus, the manufacturing method of the electrical storage element which concerns on this aspect is a manufacturing method including the joining process which joins an electrode body and an electrical power collector using the joining method with vibration. According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a power storage element having a structure that suppresses the movement of foreign matter generated in the joining process. Therefore, according to the manufacturing method according to this aspect, a highly reliable power storage element can be manufactured.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法において、前記接合工程は、前記複数の突起のうちの1以上の突起によって、電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の前記第二凹部を形成する第一工程と、前記第一工程が開始された後に、前記複数の突起のうちの他の1以上の突起によって、前記電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の前記第一凹部を形成する第二工程とを含むとしてもよい。 Further, in the method for manufacturing a power storage element according to one embodiment of the present invention, the joining step includes an overlapping portion of the end portion of the electrode body and the current collector by one or more of the plurality of protrusions. The electrode body is formed by a first step of forming one or more of the second recesses by vibrating, and one or more other projections of the plurality of projections after the first step is started. It is good also as including the 2nd process of forming one or more above-mentioned 1st crevices by oscillating the overlap part of the above-mentioned end and the above-mentioned current collector.
この製造方法によれば、接合工程において、1以上の突起による加振(第一工程)が、他の1以上の突起による加振(第二工程)よりも先に開始される。そのため、第二工程において発生した異物は、既に開始されている第一工程によって接合されている部分、または、接合中の部分によって規制を受ける。すなわち、接合工程において発生した異物の移動が抑制される。 According to this manufacturing method, in the joining step, the excitation by the one or more protrusions (first process) is started before the excitation by the one or more other protrusions (second process). Therefore, the foreign matter generated in the second step is regulated by the portion joined by the first step already started or the portion being joined. That is, the movement of the foreign matter generated in the joining process is suppressed.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法において、前記複数の突起は、第一突起と第二突起とを含み、前記第二突起の、前記複数の突起が配置された突起配置面からの高さは、前記第一突起の前記突起配置面からの高さよりも高く、前記接合工程では、前記接合用工具を、前記電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分に向けて移動させることで、前記第二突起による前記第一工程の開始の後に、前記第一突起による前記第二工程を開始させるとしてもよい。 Further, in the method for manufacturing a power storage element according to one aspect of the present invention, the plurality of protrusions include a first protrusion and a second protrusion, and the protrusion disposition surface of the second protrusion on which the plurality of protrusions are disposed. The height of the first projection is higher than the height of the first projection from the projection arrangement surface. In the joining step, the joining tool is formed by overlapping the end portion of the electrode body and the current collector. The second step by the first protrusion may be started after the start of the first step by the second protrusion.
この製造方法によれば、互いに高さが異なる第一突起と第二突起とを有する接合用工具を、電極体の端部と集電体とが重ねられた部分に向けて移動させることで、第一工程及び第二工程を、この順で開始することができる。例えば、水平方向に振動する接合用工具を、電極体の端部と集電体とが重ねられた部分に対して垂直に移動させることで、接合のタイミングが互いに異なる複数の部分を有する1つの接合部を形成することができる。これにより、1つの接合部内において、先に接合が開始された部分が、後で開始された接合によって生じた異物の移動を阻害する要素として機能し、その結果、蓄電素子の信頼性が向上される。 According to this manufacturing method, by moving the joining tool having the first protrusion and the second protrusion having different heights toward the portion where the end of the electrode body and the current collector are overlapped, The first step and the second step can be started in this order. For example, a welding tool that vibrates in the horizontal direction is moved vertically with respect to a portion where the end of the electrode body and the current collector are overlapped, thereby providing a single piece having a plurality of portions with different joining timings. A junction can be formed. As a result, in one joint portion, the portion where the joining is started first functions as an element that hinders the movement of the foreign matter caused by the joining started later, and as a result, the reliability of the storage element is improved. The
また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層されることで形成された電極体と、前記電極体と電気的に接続された集電体とを備える蓄電素子であって、前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とが接合された部分である接合部を有し、前記接合部の、前記積層方向から見た場合の領域である接合領域には、複数の凹部が並んで形成されており、前記複数の凹部は、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを含み、1以上の前記第二凹部は、前記第一方向において、前記第一凹部よりも前記電極体の中央に近い位置に形成されている。 The power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including an electrode body formed by laminating electrode plates, and a current collector electrically connected to the electrode body, The electrode body has a joining portion that is a portion where the end portion in the first direction intersecting the laminating direction of the electrode plate and the current collector is joined, and the joining portion is viewed from the laminating direction. A plurality of recesses are formed side by side in the joining region, which is a region in the case where the plurality of recesses include a first recess and a second recess deeper than the first recess. The second recess is formed at a position closer to the center of the electrode body than the first recess in the first direction.
この構成によれば、電極体の端部と集電体とが接合された部分である接合部には、第一凹部と第一凹部よりも深い第二凹部とが形成されている。この構造を有する接合部は、例えば、互いに高さが異なる少なくとも2つの突起を有する工具による加振によって形成される。すなわち、比較的に浅く形成される第一凹部に対応する部分の接合の際に異物が発生した場合であっても、その異物の移動は、比較的深く形成される第二凹部に対応する部分による規制を受ける。つまり、接合工程において生じた異物によって、電極体の内部における微短絡等の不具合が発生する可能性が低減される。より詳細には、1以上の第二凹部が、第一凹部よりも電極体の中央に近い位置に配置されるため、第一凹部に対応する部分の接合において生じた異物の、電極体の中央向きの移動を抑制することができる。つまり、接合部の形成の際に発生した異物が、電極体の内部に到達する可能性がより低減される。 According to this structure, the 1st recessed part and the 2nd recessed part deeper than a 1st recessed part are formed in the junction part which is the part by which the edge part of the electrode body and the electrical power collector were joined. The joint having this structure is formed, for example, by vibration with a tool having at least two protrusions having different heights. That is, even when a foreign matter is generated when the portion corresponding to the first recess formed relatively shallowly, the movement of the foreign matter is a portion corresponding to the second recess formed relatively deep. Subject to regulations by That is, the possibility that a defect such as a fine short circuit occurs inside the electrode body due to the foreign matter generated in the joining process is reduced. More specifically, since the one or more second recesses are arranged at a position closer to the center of the electrode body than the first recess, the center of the electrode body of the foreign matter generated in the joining of the portions corresponding to the first recesses Directional movement can be suppressed. That is, the possibility that foreign matter generated during the formation of the joint portion reaches the inside of the electrode body is further reduced.
このように、本態様に係る蓄電素子は、接合された電極体と集電体とを備える蓄電素子であって、接合工程において異物が発生した場合であっても、当該異物の移動が抑制される構造を有する蓄電素子である。従って、本態様に係る蓄電素子は、信頼性の高い蓄電素子である。 As described above, the power storage device according to this aspect is a power storage device including the joined electrode body and the current collector, and movement of the foreign matter is suppressed even when foreign matter is generated in the joining process. It is an electrical storage element which has a structure. Therefore, the power storage element according to this embodiment is a highly reliable power storage element.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記複数の凹部は、前記接合領域において分散して配置されており、前記第二凹部は、前記接合領域の外周の少なくとも一部に沿って複数配置されているとしてもよい。 In the energy storage device according to one embodiment of the present invention, the plurality of recesses are arranged in a dispersed manner in the joining region, and the second recesses are provided along at least a part of the outer periphery of the joining region. It may be arranged.
この構成によれば、2次元的な広がり持つ接合領域の内側で発生した異物の、接合領域の外側への移動を、接合領域の外周に沿って配置された、比較的に深く窪まされた部分(複数の第二凹部に対応する部分)によって効率よく抑制することができる。 According to this configuration, the portion of the foreign matter generated inside the joining region having a two-dimensional extension is moved relatively deeply outside the joining region and is recessed along the outer periphery of the joining region. (Parts corresponding to the plurality of second recesses) can be efficiently suppressed.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記第二凹部は、1以上の前記第一凹部を囲むように、前記外周に沿って複数配置されているとしてもよい。 In the energy storage device according to one embodiment of the present invention, a plurality of the second recesses may be arranged along the outer periphery so as to surround one or more of the first recesses.
この構成によれば、接合領域の内側で発生したほとんど全ての異物について、接合領域の外側への進行を抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to suppress progression of almost all foreign matters generated inside the joining region to the outside of the joining region.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記接合部は、前記電極体の前記端部に沿って配置された当て材の、前記端部と接合された部分を含み、前記複数の凹部は、前記当て材に形成されているとしてもよい。 Further, in the energy storage device according to one aspect of the present invention, the joint includes a portion of the pad disposed along the end of the electrode body and joined to the end, and the plurality of recesses May be formed on the pad.
この構成によれば、当て材を用いて、電極体の端部と集電体との接合が行われているため、例えば、当該接合の高い信頼性が得られる。また、当該接合に用いられる工具と電極体の端部との直接的な接触が防止されるため、例えば、当該接合における異物の発生数が抑制される。 According to this configuration, since the end portion of the electrode body and the current collector are bonded using the contact material, for example, high reliability of the bonding can be obtained. Moreover, since the direct contact with the tool used for the said joining and the edge part of an electrode body is prevented, the generation | occurrence | production number of the foreign material in the said joining is suppressed, for example.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly.
また、以下で説明する実施の形態及びその変形例のそれぞれは、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、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、任意の構成要素として説明される。 In addition, each of the embodiments and modifications thereof described below shows a specific example of the present invention. The shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of constituent elements, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments and modifications thereof are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments and modifications thereof, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary constituent elements.
まず、図1および図2を用いて、実施の形態に係る蓄電素子10の全般的な説明を行う。図1は、実施の形態に係る蓄電素子10の内部構造の概要を示す斜視図である。具体的には、図1は、蓄電素子10の内部構造を図示するために、後述する電池容器100の一部の図示が省略された図である。図2は、実施の形態に係る集電体140と負極端子300との接続態様を示す図である。
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, a general description of the
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、例えば、非水電解質二次電池である。非水電解質電池としては、例えば、正極活物質がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物であり、負極活物質が炭素材料であるリチウムイオン二次電池を挙げることができる。
The
なお、蓄電素子10の種類は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、また、一次電池であってもよい。また、蓄電素子10は、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。更に、蓄電素子10は、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。
In addition, the kind of
図1に示すように、実施の形態に係る蓄電素子10は、電池容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備える。電池容器100は、金属からなる矩形筒状で底を備える本体101と、本体101の開口を閉塞する金属製の蓋板110とで構成されている。また、電池容器100は、電極体120等を内部に収容後、蓋板110と本体101とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有する。
As shown in FIG. 1, the
正極端子200は、電池容器100の気密性を保つためのガスケット230を介して電池容器100の蓋板110に取り付けられている。負極端子300も同様にガスケット330を介して電池容器100の蓋板110に取り付けられている。
The
なお、ガスケット230および330のそれぞれは、例えば絶縁性の樹脂で形成されており、金属製の正極端子200および負極端子300と、金属製の電池容器100(蓋板110)との間の電気的な絶縁の役割も有している。
Each of the
また、図1に示すように、電池容器100の内方には、電極体120が収容されており、さらに、正極側の集電体130と、負極側の集電体140とが配置されている。なお、本実施の形態では、蓄電素子10の電池容器100の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。
As shown in FIG. 1, an
また、図1には表されていないが、集電体130および集電体140のそれぞれと、蓋板110との間にも、集電体130および集電体140と、蓋板110とを絶縁するガスケット(下ガスケット)が配置されている。
Although not shown in FIG. 1, the
電極体120は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材であり、全体が長円形状となるように形成されている。電極体120の詳細については、図3を用いて後述する。
The
集電体130は、正極端子200および電極体120に接続された金属部材である。集電体130の素材としては、例えば、電極体120の正極と同じ素材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が採用される。集電体130は、電極体120と接続される一対の長尺状の接続板部132を有している。
The
集電体140は、負極端子300および電極体120に接続された金属部材である。集電体140の素材としては、例えば、電極体120の負極と同じ素材である銅または銅合金が採用される。集電体140は、電極体120と接続される一対の長尺状の接続板部142を有している。
The
また、正極端子200および集電体130は、本実施の形態では、かしめによって接続されている。負極端子300および集電体140も同様にかしめによって接続されている。
In addition, the
例えば、図2に示すように、負極端子300はリベット部305を有している。このリベット部305が、ガスケット330、蓋板110(図1参照)、および、図示しない下ガスケットを貫通し、集電体140の、端子接続部141に設けられた貫通孔141aに挿入された状態で、リベット部305の先端がかしめられる。これにより、負極端子300と集電体140とが接続される。
For example, as shown in FIG. 2, the
正極端子200も同様に、正極端子200が有するリベット部がかしめられることで、集電体130と接続されている。
Similarly, the
このような構成の蓄電素子10において、集電体130および集電体140のそれぞれと、電極体120とは、本実施の形態では、加振を伴う接合手法の一例である超音波接合によって接続されている。
In
電極体120は、巻回軸方向(本実施の形態におけるX軸方向)の端部に、極板において活物質が塗工されていない部分である未塗工部が積層された集束部を有する。本実施の形態では、図1に示すように、電極体120は、正極板の未塗工部122aが積層された集束部136と、負極板の未塗工部123aが積層された集束部126とを有する。集束部136及び集束部126のそれぞれは、電極体120の、極板の積層方向と交差する第一方向(本実施の形態ではX軸方向)の端部の一例である。
なお、本実施の形態では、電極体120は巻回型の電極体であり、正極側には、巻回軸を挟んで厚み方向(本実施の形態におけるY軸方向)に2つの集束部136が形成されている。電極体120の負極側も同様に、巻回軸を挟んで厚み方向に2つの集束部126が形成されている。
In the present embodiment, the
2つの集束部136のそれぞれには、集電体130が有する接続板部132が接合され、2つの集束部126のそれぞれには、集電体140が有する接続板部142が接合される。
The
集電体140に着目して説明すると、一対の接続板部142が、電極体120の負極側の端部を挟むように集電体140が配置される。その状態で、一対の接続板部142のそれぞれと集束部126とが超音波接合によって接合される。
The description will be made by paying attention to the
この接続の際、接続板部142と接合される集束部126を構成する複数の未塗工部123aは、例えば、積層方向の中央付近に寄せ集められ、加圧及び加振されながら接続板部142に接続される。
At the time of this connection, the plurality of
上記の接合工程を経た結果、蓄電素子10には、電極体120の端部(集束部136、126)と集電体(130、140)とが加振されて接合された部分である接合部160が形成される。
As a result of the joining process described above, the
本実施の形態では、接合部160には、複数の凹部170が形成され、かつ、複数の凹部170のうちの少なくとも1つの凹部170が他の1以上の凹部170よりも深く形成されている。本実施の形態に係る蓄電素子10が有する接合部160については、図4〜図9Cを用いて後述する。
In the present embodiment, the joint 160 is formed with a plurality of
ここで、本実施の形態では、当て材の一例であるクリップを用いて、電極体120の端部(集束部136及び126)と集電体130及び140との接合が行われている。具体的には、集電体130の一対の接続板部132および集電体140の一対の接続板部142のそれぞれに1つのクリップ150が配置されている。
Here, in the present embodiment, the end portions (the converging
1つの接続板部142に着目して説明すると、電極体120の集束部126および接続板部142を挟むように、1つのクリップ150が配置されている。つまり、接続板部142と集束部126とがクリップ150に挟み込まれた状態で加圧されながら超音波による振動が与えられることで、接続板部142と集束部126とが接合される。
To explain with a focus on one
クリップ150は、超音波による振動によって、金属箔が積層されることで形成された集束部136(126)が損傷しないように、補助的に用いられる金属部材である。また、クリップ150は、集束部136(126)と、接続板部132(142)との接合の際に、これら接合対象の要素を取りまとめる部材としての役割も有する。
The
なお、正極側の集電体130に取り付けられるクリップ150の素材としては、例えば、電極体120の正極と同じ素材であるアルミニウム、または、アルミニウム合金が採用される。また、負極側の集電体140に取り付けられるクリップ150の素材としては、例えば、電極体120の負極と同じ素材である銅、または、銅合金が採用される。
In addition, as a material of the
また、このクリップ150は、上記のように補助的に用いられる部材であり、電極体120と、集電体130及び140との接合に必須ではない。例えば、電極体120の集束部126及び集電体140の接続板部142のいずれか一方に、後述する接合用チップを直接当てながら加振することで、集束部126と接続板部142とが接合されてもよい。
Further, the
次に、図3を用いて本実施の形態に係る電極体120の構成概要を説明する。図3は、実施の形態に係る電極体120の構成概要を示す斜視図である。
Next, a configuration outline of the
電極体120は、極板が巻回されることで形成された電極体の一例である。本実施の形態では、図3に示すように、電極体120は、正極板122および負極板123と、2枚のセパレータ124、125とが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。
The
つまり、電極体120は、正極板122と、セパレータ124と、負極板123と、セパレータ125とがこの順に積層され、かつ、断面が長円形状になるように巻回されることで形成されている。
That is, the
すなわち、電極体120は、図3に示すように湾曲部と直線部とを有する扁平形状である。具体的には、電極体120は、図3における上下の湾曲部(Z軸方向プラス側およびマイナス側の、極板がターンしている部分)と、上下の湾曲部の間の直線部(極板がZ軸方向と平行になっている部分)とを有している。
That is, the
正極板122は、アルミニウムからなる長尺帯状の金属箔の表面に、正極活物質を含む合剤層が形成されたものである。正極板122が有する合剤層に含まれる正極活物質としては、例えば、LiMPO4、LiMSiO4、LiMBO3(Mは、Fe、Ni、Mn、Co等から選択される1種または2種以上の遷移金属元素)等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、LiMO2(MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種または2種以上の遷移金属元素)等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。The
負極板123は、銅からなる長尺帯状の金属箔の表面に、負極活物質層を含む合剤層が形成されたものである。負極板123が有する合剤層に含まれる負極活物質としては、例えばリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−シリコン、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、およびウッド合金等のリチウム金属含有合金)の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(Li4Ti6O12等)、ポリリン酸化合物などが挙げられる。The
このように構成された電極体120において、より具体的には、正極板122と負極板123とは、セパレータ124、125を介し、巻回軸方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板122および負極板123は、それぞれのずらされた方向の端縁部に、活物質が塗工されていない部分である未塗工部を有する。なお、未塗工部は、例えば「合剤層非形成部」とも呼ばれる。
More specifically, in the
すなわち、正極板122は、上述のように、巻回軸方向の一端に、正極活物質が塗工されていない未塗工部122aが積層された集束部136を有している。また、負極板123は、上述のように、巻回軸方向の他端に、負極活物質が塗工されていない未塗工部123aが積層された集束部126を有している。
That is, as described above, the
以上説明した構成を有する蓄電素子10では、電極体120と、集電体130及び140それぞれとの接合部分である接合部160に特徴を有している。また、本実施の形態では、負極側の部材(負極端子300、集電体140およびクリップ150等)と、正極側の部材(正極端子200、集電体130およびクリップ150等)の形状および取り付け構造等は、実質的に同一である。そこで、電極体120と集電体140とが接合された部分である接合部160に着目し、その構造等についての特徴を、図4〜図9Cを用いて説明する。
The
図4は、実施の形態に係る接合部160の配置例を示す図である。なお、図4では、クリップ150等の図示は省略されている。図5は、図4におけるV−V断面の概要を示す断面図である。図6は、図4におけるVI−VI断面の概要を示す断面図である。図7は、実施の形態に係る接合部160に形成された複数の凹部170の配置例を示す図である。なお、図7において、薄いドットが付された円形領域は、第一凹部170aを表し、濃いドットが付された円形領域は、第二凹部170bを表している。このことは、後述する図10及び図11でも同じである。
FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement example of the joint 160 according to the embodiment. In FIG. 4, the
本実施の形態に係る蓄電素子10は、電極体120の端部である集束部126と集電体140とが加振されて接合された部分である接合部160を有する。本実施の形態では、図4に示すように、Z軸方向に長尺状の接続板部142の長手方向の2箇所が、電極体120の集束部126と接合されている。つまり、本実施の形態では、1つの接続板部142あたり、2つの接合部160が形成されている。なお、接合部160の数に特に限定はなく、1つの接続板部142について、1つまたは3以上の接合部160が形成されていてもよい。
The
また、図5〜図7に示すように、接合部160の、極板の積層方向(本実施の形態ではY軸方向)から見た場合の領域である接合領域165には、複数の凹部170が並んで形成されている。より詳細には、本実施の形態では、クリップ150を介して、集束部126に接合用チップ(図8を用いて後述)による加振がなされる。そのため、接合部160の、集束部126側(Y軸方向プラス側)から見た場合の領域である接合領域165に、複数の凹部170が並んで形成されている。なお、これら複数の凹部170が形成された接合領域165は、例えば「溶接痕」と呼ばれる場合もある。
As shown in FIGS. 5 to 7, a plurality of
また、接合部160に形成された複数の凹部170は、第一凹部170aと、第一凹部170aよりも深い第二凹部170bとを含む。つまり、第一凹部170aの深さをD1とし、第二凹部170bの深さをD2とした場合、D2>D1である。また、D2:D1は、例えば、5:4程度である。
Moreover, the some recessed
この構造を有する接合部160は、互いに高さが異なる少なくとも2つの突起を有する接合用チップによる加振によって形成される。すなわち、例えば、第二凹部170bに対応する部分の接合が、第一凹部170aに対応する部分の接合よりも先に開始される。そのため、第一凹部170aに対応する部分の接合の際に微小な金属片(以下、「異物」ともいう)が発生した場合、その異物の移動は、第二凹部170bに対応する部分による規制を受ける。また、例えば、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に、接合用チップが押し当てられた状態で加振が開始された場合であっても、比較的に深く形成される第二凹部170b及びその直下の部分は、第一凹部170aの形成の際に発生した異物の移動を抑制する壁として存在する。
The joining
これにより、例えば、当該異物に起因する微短絡の発生が抑制される。より詳細には、電極体120の正極板122に、異物である微小な金属片が接触することで、当該金属がイオン化する場合がある。この場合、イオン化した金属が、近くの負極板123に到達した際に、金属が析出してデンドライトを形成し、このデンドライトが、セパレータ125を貫いて正極板122と負極板123との間の微短絡を発生させる可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、上述のように、接合部160の形成の過程において発生した異物の移動は、接合部160の一部によって抑制される。そのため、上記微短絡等の不具合の発生の可能性は低減される。
Thereby, generation | occurrence | production of the fine short circuit resulting from the said foreign material is suppressed, for example. More specifically, the metal may be ionized when a minute metal piece that is a foreign substance comes into contact with the
このように、本実施の形態に係る蓄電素子10は、接合工程において異物が発生した場合であっても、当該異物の移動が抑制される構造を有する蓄電素子10である。従って、本態様に係る蓄電素子は、信頼性の高い蓄電素子10である。
Thus,
具体的には、本実施の形態では、矩形の接合領域165において、X軸方向に並ぶ3つの凹部170が、Y軸方向に5つ並べられている。つまり、接合部160は、接合領域165において分散して配置された15個の凹部170を有する。また、第二凹部170bは、1以上(本実施の形態では3つ)の第一凹部170aを囲むように、接合領域165の外周に沿って、複数(本実施の形態では12個)配置されている。
Specifically, in the present embodiment, in the rectangular
つまり、第二凹部170bは、接合領域165における最も外側に位置し、第一凹部170aは、接合領域165において、第二凹部170bよりも内側に位置している。
That is, the second recessed
すなわち、接合部160を積層方向(Y軸方向)から見た場合において、接合領域165の端部に、内側に形成される第一凹部170aよりも深い第二凹部170bが形成されるため、接合領域165の内側で発生した異物の接合領域165の外側への進行が抑制される。
That is, when the joint 160 is viewed from the stacking direction (Y-axis direction), the
また、より詳細には、第二凹部170bは、1以上(本実施の形態では3つ)の第一凹部170aを囲むように、接合領域165の外周に沿って複数配置されている。この構成によれば、接合領域165の内側で発生したほとんど全ての異物について、接合領域165の外側への進行を抑制することができる。
More specifically, a plurality of
また、第一凹部170a及び第二凹部170bと、電極体120との位置関係という観点から言うと、図7に示すように、1以上の第二凹部170bは、第一方向(X軸方向)において、第一凹部170aよりも電極体120の中央に近い位置に形成されている。
From the viewpoint of the positional relationship between the
この構成によれば、第一凹部170aに対応する部分の接合において生じた異物の、電極体120の中央向きの移動を抑制することができる。つまり、接合部160の形成の際に発生した異物の電極体120の内部への移動をより効率よく阻止することができる。従って、異物が、電極体120の内部に到達することによる微短絡等の不具合の発生の可能性がより低減される。
According to this configuration, it is possible to suppress the movement of the foreign matter generated in the joining of the portion corresponding to the
このように構成された接合部160は、例えば図8に示す接合用チップ520を用いて、図9A〜図9Cに示される製造工程が実行されることで形成される。
The joining
図8は、実施の形態に係る電極体120と集電体140との接合に用いられる接合用チップ520の構成概要を示す斜視図である。図9Aは、実施の形態に係る蓄電素子10の製造工程の一部を示す第1の図であり、図9Bは、当該製造工程の一部を示す第2の図であり、図9Cは、当該製造工程の一部を示す第3の図である。なお、図9A〜図9Cにおいて、接合用チップ520は、図8に示すIX−IX断面が図示されており、集束部126、接続板部142及びクリップ150については、IX−IX断面に対応する位置の断面が図示されている。また、図9B及び図9Cにおいて、突起530の下方に示されるドットの領域は、当該突起530によって加振されることによる界面接合が進行中、または界面接合が完了した主な領域を表している。
FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a
電極体120と集電体140との接合に用いられる接合用チップ520は、接合用工具の一例であり、図8及び図9Aに示すように、互いに高さが異なる第一突起530aと第二突起530bとを含む複数の突起530が配置された突起配置面521を有する。
The joining
本実施の形態では、突起配置面521における矩形の配置領域525に、15個の突起530が配置されている。また、配置領域525の内側に配置された3つの第一突起530aよりも、これら第一突起530aを囲むように配置領域525の外周に沿って配置された12個の第二突起530bの方が高い。つまり、第一突起530aの高さをH1とし、第二突起530bの高さをH2とした場合、H2>H1である。また、H2:H1は、例えば5:4程度である。なお、突起530の高さの基準は、突起配置面521である。
In the present embodiment, 15
このように構成された接合用チップ520を用いて実行される、蓄電素子10の製造方法は以下のように説明される。すなわち、本実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法は、複数の突起530を有する接合用チップ520を用いて、電極体120の集束部126と集電体140とを接合する接合工程を含む。当該接合工程では、接合用チップ520によって電極体120の端部(集束部126)と集電体140との重ね合わせ部分を加振することで、当該部分に、第一凹部170aと、第一凹部170aよりも深い第二凹部170bとを形成する。
The manufacturing method of the
つまり、当該接合工程では、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に、比較的に浅い第一凹部170aと比較的に深い第二凹部170bとが形成される。そのため、第一凹部170aの形成の際に異物が発生した場合であっても、その異物の移動は、より深く形成される第二凹部及びその直下の部分によって規制を受ける。そのため、例えば、異物が電極体120の内部に移動することにより生じる微短絡等の不具合の発生が抑制される。すなわち、本実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法によれば、接合工程において異物が発生した場合であっても、当該異物の移動が抑制される構造を有する蓄電素子10を製造することができる。従って、本実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法によれば、信頼性の高い蓄電素子10を製造することができる。
That is, in the joining process, a relatively shallow
また、より詳細には、本実施の形態に係る接合工程は、複数の突起530のうちの1以上の突起530によって、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の第二凹部170bを形成する第一工程と、第一工程が開始された後に、複数の突起530のうちの他の1以上の突起530によって、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の第一凹部170aを形成する第二工程とを含む。従って、第二工程において発生した異物は、既に開始されている第一工程によって接合されている部分、または、接合中の部分によって規制を受ける。すなわち、接合工程において発生した異物の移動が抑制される。
In more detail, the bonding step according to the present embodiment is performed by exciting the overlapping portion of the converging
具体的には、図9Aに示すように、接合用チップ520は、超音波接合機が備えるホーン510の先端に装着される。また、電極体120の集束部126と集電体140の接続板部142との重ね合わせ部分が、アンビル(図示せず)上に配置される。なお、本実施の形態では、図9Aに示すように、当該重ね合わせ部分がクリップ150に覆われた状態で配置される。
Specifically, as shown in FIG. 9A, the
その後、当該重ね合わせ部分を含む接合対象に対して接合用チップ520が接近する。このとき、図9Bに示すように、互いに高さが異なる第一突起530a及び第二突起530bのうち、高さがより高い第二突起530bが、第一突起530aより先に接合対象(直接的にはクリップ150)に到達し、接合対象を加振する。
Thereafter, the
すなわち、第二突起530bに対応する部分の接合が、第一突起530aに対応する部分の接合よりも先に開始される。その後、接合対象に第一突起530aが到達し、接合対象の第一突起530aに対応する部分の接合が開始され、図9Cに示すように、接合対象に対する接合工程が終了する。すなわち、電極体120の集束部126と集電体140とが加振されて接合された部分である接合部160が形成される。
That is, the joining of the part corresponding to the
このように、本実施の形態では、接合用チップ520が有する複数の突起530は、第一突起530aと第二突起530bとを含み、第二突起530bの突起配置面521からの高さは、第一突起530aの突起配置面521からの高さよりも高い。また、接合工程では、接合用チップ520を、電極体120の集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に向けて移動させることで、第二突起530bによる第一工程の開始後に、第一突起530aによる前記第二工程を開始させる。
Thus, in the present embodiment, the plurality of
つまり、水平方向に振動する接合用チップ520を、電極体120の集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に対して垂直に移動させることで、接合のタイミングが互いに異なる複数の部分を有する1つの接合部160を形成することができる。これにより、1つの接合部160内において、先に接合が開始された部分が、後で開始された接合によって生じた異物の移動を阻害する要素として機能する。
That is, by moving the joining
つまり、例えば超音波エネルギーによって振動する1つの接合用チップ520の上下方向の移動によって、異物の移動を抑制する構造を有する1つの接合部160を形成することができる。これにより、信頼性の高い蓄電素子10を効率よく製造することができる。
That is, for example, one
ここで、1つの接合部160内において、先に接合が開始された部分が、後で開始された接合によって生じた異物の移動を阻害することについて、具体的に説明する。
Here, a specific description will be given of the fact that the part where the joining is started first inhibits the movement of the foreign matter caused by the joining started later in one joining
例えば、第一突起530aの直下の領域に含まれる、集束部126の隣接する金属箔同士が擦れ合うことで、異物である微小な金属片が生じた場合を想定する。この場合、異物の発生時点では、第二突起530bの直下の集束部126の隣接する金属箔同士は、第二突起530bによる加振によって接合済みまたは接合中である。そのため、第一突起530aの直下の領域で発生した異物は、第二突起530bの直下の領域を越えて移動する可能性は低い。
For example, a case is assumed in which minute metal pieces that are foreign matters are generated by rubbing adjacent metal foils of the converging
従って、複数の突起530で加振することで、集束部126と集電体140とを接合する接合工程において、一部の突起に対応する部分で異物が発生した場合であっても、その異物の移動は、接合が完了したまたは進行中の他の部分によって抑制される。
Therefore, even if foreign matter is generated in a portion corresponding to some of the protrusions in the joining step of joining the converging
なお、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に、接合用チップ520が押し当てられた状態で加振が開始されてもよい。つまり、第一突起530aによる第一凹部170aに対応する部分の接合と、第二突起530bによる第二凹部170bに対応する部分の接合とが同時または略同時に開始されてもよい。この場合であっても、比較的に浅い第一凹部170aの形成の際に発生した異物は、比較的に深く形成される第二凹部170bおよびその直下を越えて移動することは困難である。つまり、比較的に深く形成される第二凹部170b及びその直下の部分は、第一凹部170aの形成の際に発生した異物の移動を抑制する壁として存在する。従って、接合工程において発生した異物の移動は抑制される。
Note that the vibration may be started in a state where the
また、上記製造方法によって製造された蓄電素子10は、図5〜図7に示すように、接合部160には、第一突起530aに対応する第一凹部170aと、第二突起530bに対応する第二凹部170bとを含む、複数の凹部170が形成される。
In addition, as illustrated in FIGS. 5 to 7, the
つまり、これら複数の凹部170が形成された接合部160を有する蓄電素子10は、上述のように、その製造工程において、接合工程で生じた異物の、接合部160の外側への移動が抑制されている。また、製造後に、蓄電素子10を使用する時点においても、接合部160の内側に残存している異物の、接合部160の外側への移動が抑制される。
In other words, as described above, the
すなわち、蓄電素子10が有する接合部160は、蓄電素子10の製造中及び製造後において、不具合の要因となる異物を接合部160の内部にとどめておくことができる構造を有している。これにより、信頼性の高い蓄電素子10が実現されている。
In other words, the joint 160 included in the
また、本実施の形態では、接合部160は、電極体120の集束部126に沿って配置された当て材(クリップ150)の、集束部126と接合された部分を含み、複数の凹部170は、クリップ150に形成されている。
Further, in the present embodiment, the joint 160 includes a portion of the pad (clip 150) disposed along the converging
このように、集束部126に対し、クリップ150を介して加振することで、金属箔が積層することで形成された部分であって、はく離または亀裂等の損傷が生じ易い部分である集束部126を保護することができる。具体的には、接合用チップ520と電極体の集束部126との直接的な接触が防止されるため、例えば、接合部160を形成する接合工程における異物の発生数が抑制される。また、接合部160における接合強度の向上効果を得ることもできる。
In this way, the converging part that is formed by laminating the metal foil by exciting the converging
なお、蓄電素子10は、図5〜図7等に示す接合部160とは異なる形状または構造の接合部160を有してもよい。そこで、以下に、実施の形態に係る接合部160に関する各種の変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
Note that the
(変形例1)
図10は、実施の形態の変形例1に係る接合部160aに形成された複数の凹部170の配置例を示す図である。(Modification 1)
FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement example of the plurality of
図10に示す接合部160aでは、略矩形の接合領域165の中に、複数の凹部170が形成されており、複数の凹部170は、第一凹部170aと、第一凹部170aよりも深い第二凹部170bを有している。これらの点については、上記実施の形態に係る接合部160と共通する。
In the joint 160a shown in FIG. 10, a plurality of
しかし、本変形例に係る接合部160aでは、第二凹部170bは、接合領域165の外周の全部ではなく一部のみに沿って複数配置されており、この点で、上記実施の形態に係る接合部160とは異なる。
However, in the
具体的には、接合部160aにおける接合領域165には、電極体120の中央側の辺である、X軸方向マイナス側の辺(例えば図10参照)に沿って、5つの第二凹部170bが配置されており、残りの10個の凹部170は全て第一凹部170aである。
Specifically, in the
この場合、これら第一凹部170aに対応する部分の接合が行われる時点では、電極体120の中央に最も近い縦一列分の第二凹部170bに対応する部分の接合が、既に開始されている。
In this case, at the time when the portions corresponding to the first
そのため、集束部126の、複数の第一凹部170aに対応する部分の接合において異物が生じた場合、その異物の、電極体120の中央向きの移動は、集束部126の、第二凹部170bに対応する部分によって抑制される。
Therefore, when a foreign material is generated in the joining of the portions corresponding to the plurality of first
つまり、蓄電素子10は、本変形例に係る接合部160aを有する場合であっても、接合工程において発生した異物の移動を抑制することができ、これにより、高い信頼性を得ることができる。
That is, the
なお、第二凹部170bは、接合領域165における他の辺のみに沿って複数配置されてもよい。例えば、蓄電素子10の使用時の姿勢が、図10に示される姿勢である場合、つまり、集電体140の接続板部142(図1参照)の長手方向がZ軸方向と一致する場合を想定する。この場合、接合領域165の図10における下辺に沿って、3つの第二凹部170bのみが配置されてもよい。これにより、接合工程において発生した異物が、重力によって、接合部160aの外側に流出することが抑制される。
A plurality of the
つまり、複数の凹部170が、接合領域165において分散して配置されている場合、第二凹部170bは、接合領域165の外周の少なくとも一部に沿って複数配置されていればよい。これにより、接合工程において発生した異物の、接合部160aの外部への移動を、接合領域165の外周に沿って配置された、比較的に深く窪まされた部分(複数の第二凹部170bに対応する部分)によって効率よく抑制することができる。
That is, when the plurality of
(変形例2)
図11は、実施の形態の変形例2に係る接合部160bに形成された複数の凹部170の配置例を示す図である。(Modification 2)
FIG. 11 is a diagram illustrating an arrangement example of the plurality of
図11に示す接合部160bにおいて、複数の凹部170は分散して配置されており、第二凹部170bは、1以上の第一凹部170aを囲むように、接合領域165aの外周に沿って複数配置されている。これらの点については、上記実施の形態に係る接合部160と共通する。
In the joint 160b shown in FIG. 11, the plurality of
しかし、本変形例に係る接合部160bでは、接合領域165aは楕円形であり、複数の第二凹部170bは、楕円形の外周に沿って配置されることで、複数(本実施の形態では10個)の第一凹部170aを囲んでいる。この点で、上記実施の形態に係る接合部160とは異なる。
However, in the joint 160b according to this modification, the
つまり、接合部160bに形成される複数の凹部170は、図7または図10に示されるように行列状に配置されている必要はなく、複数の凹部170のそれぞれは、所定の平面領域内において任意の位置に配置されていてもよい。
That is, the plurality of
この場合であっても、接合部160bは、接合領域165aの内側の複数の第一凹部170aを囲むように、複数の第二凹部170bが形成されていることで、実施の形態1に係る接合部160と同様の効果を奏する。すなわち、接合領域165aの内側で発生したほとんど全ての異物について、接合領域165aの外側への進行(つまり、接合部160bの内部から外部への異物の移動)を抑制することができる。
Even in this case, the
なお、第二凹部170bは、接合領域165aの外周の全部に沿って複数配置されている必要はなく、接合領域165aの外周の一部のみに沿って、複数の第二凹部170bが配置されていてもよい。
The plurality of
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態またはその変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。(Other embodiments)
As described above, the power storage device according to the present invention has been described based on the embodiment and the modifications thereof. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art may be applied to the above-described embodiment or its modifications, or a form constructed by combining a plurality of the constituent elements described above. Included within the scope of the invention.
例えば、接合部160は、第二凹部170bよりも多くの数の第一凹部170aを有してもよい。これにより、比較的に多い数の第一凹部170aそれぞれの形成において発生した異物の移動は、1以上の第二凹部170b及びその直下の部分によって抑制される。このことは、接合領域165(図7参照)を平面視した場合において、1以上の第一凹部170aが占める割合が、1以上の第二凹部170bが占める割合より多い場合も同じである。
For example, the joint 160 may have a larger number of
また、例えば、接合部160が有する複数の凹部170は、クリップ150に形成されなくてもよい。図12は、クリップ150を備えない蓄電素子10aの内部構造の概要を示す斜視図である。なお、図12が示す蓄電素子10aは、クリップ150を備えていないこと以外は、上記実施の形態に係る蓄電素子10と共通しており、詳細な説明は省略する。
Further, for example, the plurality of
電極体120の集束部126と、集電体140の接続板部142との接合に、クリップ150等の当て材を用いない場合、接合用チップ520は、集束部126及び接続板部142のいずれか一方に押し当てられる(図12に示す蓄電素子10aでは、集束部126に接合用チップ520が押し当てられている。)。この場合、当該一方に、複数の凹部170が並ぶ接合領域165が形成され、これら複数の凹部170には、複数の第一凹部170aと、複数の第二凹部170bとが含まれる(例えば図5〜図7参照)。この場合であっても、例えば集束部126の、第一凹部170aに対応する部分において発生した異物の移動は、第二凹部170bに対応する部分によって抑制される。
When a contact material such as the
また、蓄電素子10が備える電極体は巻回型である必要はない。蓄電素子10は、例えば平板状極板を積層した積層型の電極体を備えてもよい。また、蓄電素子10は、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体を備えてもよい。いずれの場合であっても、電極体の端部には、正極板または負極板の、活物質未塗工部が積層されることで形成された集束部が形成される。この集束部と集電体との接合部分として、例えば上記実施の形態に係る接合部160が形成されることで、接合工程において発生した異物についての移動の抑制効果を得ることができる。
In addition, the electrode body included in the
また、接合部160には、3以上の凹部170が形成されている必要はなく、1つの第一凹部170aと1つの第二凹部170bのみが接合部160に形成されていてもよい。この場合、例えば、第一凹部170aと第二凹部170bとをX軸方向に並べ、かつ、第二凹部170bを、第一凹部170aよりも、電極体120の中央に近い位置(例えば図7におけるX軸方向マイナス側)に配置することが好ましい。つまり、接合部160のうちの、電極体120の中央に近い部分の接合が、遠い部分の接合よりも先に開始されるように接合工程を実行することが好ましい。これにより、第一凹部170aに対応する部分の接合の際に生じた異物の、電極体120の中央向きの移動を抑制することができる。
Further, it is not necessary that three or more
また、接合部160の形成に用いられる接合用チップ520が有する複数の突起530は、3段階以上で高さが異なっていてもよい。例えば、接合用チップ520は、複数の突起530のうちの少なくとも1つの突起530として、第二突起530bよりも背の高い第三突起を有してもよい。この場合、水平方向に振動する接合用チップ520を、電極体120の集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に対して垂直に移動させることで、接合のタイミングが互いに異なる3つの部分を有する1つの接合部160を形成することができる。すなわち、接合部160は、複数の凹部170のうちの少なくとも1つの凹部170として、第二凹部170bよりも深い第三凹部を有してもよい。この場合であっても、接合部160を形成する接合工程において、時系列上で先に接合が開始される部分(先行接合部分)が、後で接合が開始される部分(後続接合部分)で発生する異物に対する壁として存在し得る。つまり、接合工程において生じた異物に対する移動の抑制効果が奏される。
The plurality of
また、接合用チップ520は、高さが均一な複数の突起530を有してもよい。この場合、例えば、接合用チップ520の突起配置面521が、電極体120の集束部126と集電体140との重ね合わせ部分に対して傾いた姿勢で、接合用チップ520を、当該重ね合わせ部分に押し当てる。これにより、複数の突起530のうちの1以上の突起を、他の1以上の突起よりも先に、当該重ね合わせ部分に押し当てることができる。つまり、接合部160において、接合のタイミングが互いに異なる複数の部分を形成することができる。この場合であっても、後続接合部分で発生した異物の移動を、先行接合部分が抑制する効果を得ることができる。なお、このように接合工程が実行された場合においても、接合部160には、深さが互いに異なる少なくとも2つの凹部170が形成される。
Further, the joining
また、接合用チップ520が高さが均一な複数の突起530を有する場合、この接合用チップ520を用いて、例えば、最初に1以上の第二凹部170bを形成し、その後、接合用チップ520を移動させて(または、集束部126と集電体140との重ね合わせ部分を移動させて)、1以上の第一凹部170aを形成してもよい。つまり、1つの接合用チップ520を用いて2回の接合作業を行うことで、互いに深さが異なる2種類の凹部170(第一凹部170a及び第二凹部170b)を形成してもよい。なお、このように2回の接合作業によって第二凹部170b及び第一凹部170aを形成する場合、第二凹部170b及び第一凹部170aのそれぞれを、別の接合用チップによって形成してもよい。つまり、本実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法に用いられる接合用工具(接合用チップ520)として、第一凹部170aを形成するための第一接合用工具、及び、第二凹部170bを形成するための第二接合用工具の2種類の接合用工具が採用されてもよい。
When the
また、接合領域の形状は、矩形(例えば、接合領域165(図7参照))または楕円形(例えば、接合領域165a(図11参照))である必要はなく、複数の凹部170が並んで配置される領域であれば、適宜、任意の形状を取りうる。
In addition, the shape of the bonding region does not need to be rectangular (for example, the bonding region 165 (see FIG. 7)) or elliptical (for example, the
また、集電体140は、一対の接続板部142を有するとしたが、集電体140は、少なくとも1つの接続板部142を有すればよい。この場合、電極体120の負極側において巻回軸を挟んで厚み方向に2つ存在する2つの集束部126が、一括して1つの接続板部に接合されてもよい。つまり、上記の「2つの集束部126」は、物理的に1つの集束部126として扱われてもよい。
Further, although the
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention is applicable to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10 蓄電素子
100 電池容器
101 本体
110 蓋板
120 電極体
122 正極板
122a、123a 未塗工部
123 負極板
124、125 セパレータ
126、136 集束部
130、140 集電体
132 接続板部
141 端子接続部
141a 貫通孔
142 接続板部
150 クリップ
160、160a、160b 接合部
165、165a 接合領域
170 凹部
170a 第一凹部
170b 第二凹部
200 正極端子
230、330 ガスケット
300 負極端子
305 リベット部
510 ホーン
520 接合用チップ
521 突起配置面
525 配置領域
530 突起
530a 第一突起
530b 第二突起DESCRIPTION OF
Claims (7)
複数の突起を有する接合用工具を用いて、前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とを接合する接合工程を含み、
前記接合工程では、前記接合用工具によって、電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、当該部分に、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを形成する
蓄電素子の製造方法。An electrode body formed by laminating electrode plates, and a method of manufacturing an electricity storage device comprising a current collector electrically connected to the electrode body,
Using a joining tool having a plurality of protrusions, including a joining step of joining the current collector and an end portion of the electrode body in a first direction intersecting a lamination direction of the electrode plates;
In the joining step, the overlapping portion of the end portion of the electrode body and the current collector is vibrated by the joining tool so that the portion is deeper than the first recess and the first recess. A method for manufacturing a power storage element that forms a second recess.
前記複数の突起のうちの1以上の突起によって、電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の前記第二凹部を形成する第一工程と、
前記第一工程が開始された後に、前記複数の突起のうちの他の1以上の突起によって、前記電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分を加振することで、1以上の前記第一凹部を形成する第二工程とを含む
請求項1記載の蓄電素子の製造方法。The joining step includes
A first step of forming one or more second recesses by exciting the overlapping portion of the end of the electrode body and the current collector with one or more of the plurality of protrusions; ,
After the first step is started, the overlapping portion of the end portion of the electrode body and the current collector is vibrated by one or more other protrusions of the plurality of protrusions. The manufacturing method of the electrical storage element of Claim 1 including the 2nd process of forming the above said 1st recessed part.
前記第二突起の、前記複数の突起が配置された突起配置面からの高さは、前記第一突起の前記突起配置面からの高さよりも高く、
前記接合工程では、前記接合用工具を、前記電極体の前記端部と前記集電体との重ね合わせ部分に向けて移動させることで、前記第二突起による前記第一工程の開始の後に、前記第一突起による前記第二工程を開始させる
請求項2記載の蓄電素子の製造方法。The plurality of protrusions include a first protrusion and a second protrusion,
The height of the second protrusion from the protrusion arrangement surface on which the plurality of protrusions are arranged is higher than the height of the first protrusion from the protrusion arrangement surface.
In the joining step, after the start of the first step by the second protrusion, the joining tool is moved toward the overlapping portion of the end of the electrode body and the current collector. The method for manufacturing a power storage element according to claim 2, wherein the second step by the first protrusion is started.
前記電極体の、前記極板の積層方向と交差する第一方向の端部と、前記集電体とが接合された部分である接合部を有し、
前記接合部の、前記積層方向から見た場合の領域である接合領域には、複数の凹部が並んで形成されており、
前記複数の凹部は、第一凹部と、前記第一凹部よりも深い第二凹部とを含み、
1以上の前記第二凹部は、前記第一方向において、前記第一凹部よりも前記電極体の中央に近い位置に形成されている
蓄電素子。An electrical storage element comprising an electrode body formed by laminating electrode plates, and a current collector electrically connected to the electrode body,
The electrode body has a joining portion which is a portion where the end portion in the first direction intersecting the stacking direction of the electrode plates and the current collector are joined,
A plurality of recesses are formed side by side in the bonding region, which is a region when viewed from the stacking direction of the bonding portion,
The plurality of recesses include a first recess and a second recess deeper than the first recess,
The one or more second recesses are formed in a position closer to the center of the electrode body than the first recess in the first direction.
前記第二凹部は、前記接合領域の外周の少なくとも一部に沿って複数配置されている
請求項4記載の蓄電素子。The plurality of recesses are arranged dispersed in the joining region,
The power storage element according to claim 4, wherein a plurality of the second recesses are arranged along at least a part of the outer periphery of the joining region.
請求項5記載の蓄電素子。The power storage device according to claim 5, wherein a plurality of the second recesses are arranged along the outer periphery so as to surround one or more of the first recesses.
前記複数の凹部は、前記当て材に形成されている
請求項4〜6のいずれか1項に記載の蓄電素子。The joint includes a portion of the pad disposed along the end of the electrode body and joined to the end.
The power storage device according to any one of claims 4 to 6, wherein the plurality of recesses are formed in the contact member.
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