蓄電元件的制作方法
【專利摘要】提供一種蓄電元件，本實(shí)施方式的蓄電元件具備電極體，該電極體具有有著無(wú)機(jī)層的長(zhǎng)隔膜，并且使容量的保持率或者輸出的保持率難以降低。本實(shí)施方式的蓄電元件的特征在于，具備電極體，該電極體具有大致矩形狀的正極、與正極交替地層疊的大致矩形狀的負(fù)極、以及帶狀的長(zhǎng)隔膜，該帶狀的長(zhǎng)隔膜具有基材層和疊合于該基材層的無(wú)機(jī)層，長(zhǎng)隔膜配置在正極與負(fù)極之間，并且在正極與負(fù)極之間，長(zhǎng)隔膜的基材層與負(fù)極對(duì)置。
【專利說(shuō)明】
蓄電元件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具備電極體的蓄電元件，該電極體具有正極、負(fù)極以及隔膜?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]以往，已知一種在電池等的蓄電元件中使用的電化學(xué)元件，該電化學(xué)元件具有交替配置的矩形狀的陰極和陽(yáng)極、以及長(zhǎng)隔膜(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。具體地說(shuō)，如圖13所示，該電化學(xué)元件具備多個(gè)矩形狀的陰極101、多個(gè)矩形狀的陽(yáng)極102、多個(gè)矩形狀的第一隔膜103、以及長(zhǎng)的第二隔膜104。陰極101以及陽(yáng)極102構(gòu)成隔著第一隔膜103交替配置的多個(gè)單位電池105，該多個(gè)單位電池105，使相鄰的單位電池105彼此以陰極101與陽(yáng)極102對(duì)置的方式排列。另外，如圖14所示，長(zhǎng)的第二隔膜104具有容易熱收縮的帶狀聚烯烴類多孔性基材(聚乙烯、聚丙烯、它們的混合物等)1〇6、在該聚烯烴類多孔性基材106的兩面疊合且難以熱收縮的一對(duì)多孔性涂層107。而且，如圖13所示，第二隔膜104配置為將各單位電池105之間隔開(kāi)。
[0003]根據(jù)上述電化學(xué)元件100,第二隔膜104具有多孔性涂層107,因此即使金屬片等刺入具備該電化學(xué)元件1〇〇的蓄電元件，該金屬片等在第二隔膜104上產(chǎn)生的孔由于在穿過(guò)該孔的、陰極101與陽(yáng)極102的短路而產(chǎn)生的熱而熱收縮，從而能夠防止該孔迅速擴(kuò)大。由此， 能夠防止隔著第二隔膜104相鄰的陰極101與陽(yáng)極102的接觸(短路)面積變大，其結(jié)果是，能夠確保該蓄電元件的安全性。
[0004]另外，與隔著矩形狀的隔膜交替層疊矩形狀的陰極以及陽(yáng)極而形成的電極體相比，通過(guò)使用長(zhǎng)的第二隔膜104,利用該第二隔膜104對(duì)各陰極以及陽(yáng)極定位，因此不容易偏離。[〇〇〇5]但是，在具備有著多孔性涂層的長(zhǎng)的第二隔膜的上述電化學(xué)元件中，存在該電化學(xué)元件(具備該電化學(xué)元件的蓄電元件)的容量的保持率或者輸出的保持率大幅度降低的情況。
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特表2010-525542號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]于是，鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電元件，該蓄電元件的電極體具有有著無(wú)機(jī)層的長(zhǎng)隔膜，并且使容量的保持率或者輸出的保持率難以降低。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行了深刻的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在電極體中使用具有無(wú)機(jī)層的長(zhǎng)隔膜時(shí)，無(wú)機(jī)層與負(fù)極對(duì)置會(huì)使具備該電極體的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率大幅度降低。
[0009]推測(cè)該現(xiàn)象是由于無(wú)機(jī)層中所包括的無(wú)機(jī)粒子等的無(wú)機(jī)成分暴露于負(fù)極的電位， 使得該無(wú)機(jī)成分與鋰離子產(chǎn)生反應(yīng)而引起的。
[0010]于是，上述發(fā)明人著眼于該負(fù)極與隔膜的無(wú)機(jī)層對(duì)置使蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率降低這一點(diǎn)，得到了以下蓄電元件。
[0011]本發(fā)明的蓄電元件，
[0012]具備電極體，該電極體具有:至少一個(gè)大致矩形狀的正極;與所述正極交替層疊的至少一個(gè)大致矩形狀的負(fù)極；以及，帶狀的長(zhǎng)隔膜，其具有第一基材層和疊合于該第一基材層的第一無(wú)機(jī)層；
[0013]所述長(zhǎng)隔膜配置在所述正極與所述負(fù)極之間，
[0014]在所述正極與所述負(fù)極之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與該負(fù)極對(duì)置。
[0015]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在正極與負(fù)極之間，基材層(第一基材層)與負(fù)極對(duì)置，S卩，無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)不與負(fù)極對(duì)置，因此能夠防止由于負(fù)極與隔膜的無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)對(duì)置而引起的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0016]在該情況下，優(yōu)選的是，
[0017]所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層從所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向上的外側(cè)，與在所述電極體的該層疊方向上的端部配置的所述負(fù)極對(duì)置。
[0018]如該結(jié)構(gòu)那樣，即使負(fù)極配置在電極體中的、正極以及負(fù)極所排列的方向上的最外側(cè)，該負(fù)極與長(zhǎng)隔膜的無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)也不對(duì)置，因此能夠防止由于負(fù)極與隔膜的無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)對(duì)置而引起的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0019]另外，在所述蓄電元件中，也可以是，
[0020]所述電極體具有大致矩形狀的短隔膜，
[0021]所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成隔著所述短隔膜交替配置該正極以及該負(fù)極而成的多個(gè)電極組，
[0022]所述多個(gè)電極組沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，[〇〇23]相鄰的所述電極組彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，
[0024]所述長(zhǎng)隔膜配置在各電極組之間，
[0025]在所述電極組之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于所述電極組的端部的所述負(fù)極對(duì)置。
[0026]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與在各個(gè)正極與負(fù)極之間配置有長(zhǎng)隔膜的結(jié)構(gòu)相比，能夠簡(jiǎn)化長(zhǎng)隔膜的配置，并且能夠抑制長(zhǎng)隔膜的長(zhǎng)度。[〇〇27]在該情況下，優(yōu)選的是，
[0028]所述短隔膜具有第二基材層和疊合于該第二基材層的第二無(wú)機(jī)層，
[0029]在各電極組中的所述正極與所述負(fù)極之間，所述短隔膜的所述第二基材層與該負(fù)極對(duì)置。
[0030]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在各電極組中，正極與基材層(短隔膜的第二基材層)對(duì)置，即，負(fù)極與無(wú)機(jī)層(短隔膜的第二無(wú)機(jī)層)不對(duì)置，因此能夠更可靠地防止由于負(fù)極與無(wú)機(jī)層(第一以及第二無(wú)機(jī)層)對(duì)置而引起的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0031]在所述蓄電元件中，也可以是，
[0032]所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成包括該正極以及該負(fù)極的至少一方的多個(gè)電極部，
[0033]所述多個(gè)電極部沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，
[0034]相鄰的所述電極部彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，
[0035]所述多個(gè)電極部具有在所述層疊方向的中央部配置的第一電極部、以及作為其余的電極部的第二電極部，
[0036]所述第一電極部的所述層疊方向上的兩端為相同的極，
[0037]所述第二電極部的所述層疊方向上的兩端為不同的極，
[0038]所述長(zhǎng)隔膜配置為，從與所述層疊方向正交的方向看包圍所述第一電極部并且呈漩渦狀地通過(guò)各電極部之間，
[0039]在所述電極部之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于該電極部的所述層疊方向上的端部的所述負(fù)極對(duì)置。
[0040]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在正極與負(fù)極之間，基材層(第一基材層)與負(fù)極對(duì)置，因此能夠防止由于負(fù)極與隔膜的無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)對(duì)置而引起的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0041]另外，在所述蓄電元件中，也可以是，[〇〇42]所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成包括該正極以及該負(fù)極的至少一方的多個(gè)電極部，
[0043]所述多個(gè)電極部沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，
[0044]相鄰的所述電極部彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，
[0045]各電極部中的所述層疊方向的兩端為相同的極，
[0046]所述長(zhǎng)隔膜配置為，從與所述層疊方向正交的方向看，呈鋸齒狀地通過(guò)各電極部之間，
[0047]在所述電極部之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于所述電極部的所述層疊方向上的端部的所述負(fù)極對(duì)置。[〇〇48]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在正極與負(fù)極之間，基材層(第一基材層)與負(fù)極對(duì)置，因此能夠防止由于負(fù)極與隔膜的無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)對(duì)置而引起的蓄電元件的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0049]在所述蓄電元件中，也可以是，
[0050]所述長(zhǎng)隔膜配置在各個(gè)所述正極與所述負(fù)極之間，[〇〇51]在各個(gè)所述正極以及所述負(fù)極之間，所述第一基材層與該負(fù)極對(duì)置。
[0052]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以不具有在多個(gè)電極組之間配置長(zhǎng)隔膜的結(jié)構(gòu)的那樣的矩形狀的隔膜，因此能夠減少隔膜的種類。[〇〇53]以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具備電極體的蓄電元件，該電極體具有有著無(wú)機(jī)層的長(zhǎng)隔膜，并且使容量的保持率或者輸出的保持率難以降低?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇54]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的蓄電元件的立體圖。
[0055]圖2是所述蓄電元件的分解立體圖。
[0056]圖3是用于說(shuō)明所述蓄電元件的電極體的結(jié)構(gòu)的示意圖。[〇〇57]圖4是構(gòu)成所述電極體的正極的主視圖。
[0058]圖5是構(gòu)成所述電極體的負(fù)極的主視圖。[0〇59]圖6是所述電極體的示意圖。
[0060]圖7是其他實(shí)施方式的電極體的示意圖。
[0061]圖8是其他實(shí)施方式的電極體的示意圖。
[0062]圖9是其他實(shí)施方式的電極體的示意圖。
[0063]圖10是其他實(shí)施方式的電極體的示意圖。
[0064]圖11是其他實(shí)施方式的電極體的示意圖。
[0065]圖12是包括本實(shí)施方式的蓄電元件的蓄電裝置的立體圖。
[0066]圖13是現(xiàn)有的電化學(xué)元件的示意圖。
[0067]圖14是用于說(shuō)明在所述電化學(xué)元件中所使用的第二隔膜的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0068]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0069]I…蓄電元件，2…電極體，20...電極組，201…第一電極組，202…第二電極組，205…電極部，206…第一電極部，207…第二電極部，208…由一個(gè)電極構(gòu)成的電極部，20}..由多個(gè)電極構(gòu)成的電極部，21…電極模塊，23...正極，231…非覆蓋部，232…覆蓋部，234...金屬箔，235…正極活性物質(zhì)層，24...負(fù)極，241…非覆蓋部，242…覆蓋部，244…金屬箔，245…負(fù)極活性物質(zhì)層，25...隔膜，25A.??長(zhǎng)隔膜，25B.??短隔膜，251…隔膜基材層(第一基材層、第二基材層)，252...無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層、第二無(wú)機(jī)層)，26Α、26Β.._非覆蓋層疊部，3…殼體，31...殼體主體，311…封堵部，312...腰身部，32...蓋板，33…內(nèi)部空間，34…開(kāi)口周緣部，4…外部端子，5…集電體，6…絕緣部件(絕緣罩)，11…蓄電裝置，12...母線部件
【具體實(shí)施方式】
[0070]以下，參照?qǐng)D1?圖6對(duì)本發(fā)明蓄電元件的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。蓄電元件包括一次電池、二次電池、電容器等。在本實(shí)施方式中，作為蓄電元件的一個(gè)例子，對(duì)能夠充放電的二次電池進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施方式的各構(gòu)成部件(各構(gòu)成要素)的名稱是在本實(shí)施方式中的名稱，存在與【背景技術(shù)】中的各構(gòu)成部件(各構(gòu)成要素)的名稱不同的情況。
[0071]本實(shí)施方式的蓄電元件是非水電解質(zhì)二次電池。更詳細(xì)地說(shuō)，蓄電元件是利用了伴隨著鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生的電子移動(dòng)的鋰離子二次電池。這種蓄電元件供給電能。蓄電元件以單個(gè)或者多個(gè)使用。具體地說(shuō)，蓄電元件在所要求的輸出以及要求的電壓小時(shí)能夠以單個(gè)使用。另一方面，蓄電元件在所要求的輸出以及所要求的電壓的至少一方大時(shí)與其他蓄電元件組合而在蓄電裝置中被使用。在所述蓄電裝置中，利用在該蓄電裝置中使用的蓄電元件供給電能。
[0072 ] 如圖1?圖3所示，蓄電元件具備電極體2，該電極體2包括正極23以及負(fù)極24。該電極體2是矩形狀的正極23以及負(fù)極24層疊的、所謂的層疊型。具體地說(shuō)，蓄電元件I具備電極體2、收納電極體2的殼體3、以及在殼體3的外側(cè)配置且與電極體2導(dǎo)通的外部端子4。另外，蓄電元件I除了具備電極體2、殼體3、以及外部端子4之外，還具備使電極體2與外部端子4導(dǎo)通的集電體5等。
[0073]電極體2具有至少一個(gè)矩形狀的正極23、與正極23大致平行且交替配置的至少一個(gè)矩形狀的負(fù)極24、以及使正極23與負(fù)極24之間絕緣的隔膜25。即，在電極體2中，正極23與負(fù)極24交替配置，在正極23與負(fù)極24之間分別配置有隔膜25。本實(shí)施方式的電極體2具有多個(gè)正極23、多個(gè)負(fù)極24、以及多個(gè)隔膜25。
[0074]如圖4所示，正極23具有金屬箔(正極基材層)234和疊合于金屬箔234的正極活性物質(zhì)層235。本實(shí)施方式的正極23具有在金屬箔234的兩面疊合的一對(duì)正極活性物質(zhì)層235。金屬箔234為矩形狀。本實(shí)施方式的金屬箔234例如為鋁箔。正極23在矩形狀的長(zhǎng)邊方向的一個(gè)端緣部具有正極活性物質(zhì)層235的非覆蓋部(未形成有正極活性物質(zhì)層235的部位)231。將正極23中的形成有正極活性物質(zhì)層235的部位稱作覆蓋部232。以下，以正極23的長(zhǎng)邊方向?yàn)槿S正交坐標(biāo)的X軸方向，使正極23的短邊方向?yàn)樗鋈S正交坐標(biāo)的Y軸方向，使厚度方向?yàn)樗鋈S正交坐標(biāo)的Z軸方向。
[0075]正極活性物質(zhì)層235具有正極活性物質(zhì)和粘合劑。
[0076]所述正極活性物質(zhì)例如是鋰金屬氧化物。具體地說(shuō)，正極活性物質(zhì)例如是由LiaMeb0c(Me表示I或者2價(jià)以上的過(guò)渡金屬)表示的復(fù)合氧化物(LiaCoy02、LiaNix02、LiaMnzOhLiaNixCoyMnzO2等)、由LiaMeb(XOc)d(Me表示I或者2價(jià)以上的過(guò)渡金屬，X例如表示?、31、8、￥)表示的聚陰離子化合物(1^^^卩04、1^]?1^04、1^]\11^104、1^(:(^(^等)。本實(shí)施方式的正極活性物質(zhì)是LiNi WCo1Z3Mnv3O2o
[0077]在正極活性物質(zhì)層235中使用的粘合劑例如是聚偏氟乙烯(PVdF)、乙烯與乙烯醇的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡膠(SBR)。本實(shí)施方式的粘合劑是聚偏氟乙烯。
[0078]正極活性物質(zhì)層235還可以具有科琴黑(注冊(cè)商標(biāo))、乙炔黑、石墨等的導(dǎo)電助劑。本實(shí)施方式的正極活性物質(zhì)層235具有乙炔黑作為導(dǎo)電助劑。
[0079]如圖5所示，負(fù)極24具有金屬箔(負(fù)極基材層)244和疊合于金屬箔244的負(fù)極活性物質(zhì)層245。本實(shí)施方式的負(fù)極24具有在金屬箔244的兩面疊合的一對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)層245。金屬箔244為矩形狀。本實(shí)施方式的金屬箔244例如為銅箔。負(fù)極24在矩形狀的長(zhǎng)邊方向(X軸方向)的另一(與正極23的非覆蓋部231相反的一側(cè))端緣部具有負(fù)極活性物質(zhì)層245的非覆蓋部(未形成有負(fù)極活性物質(zhì)層245的部位)241。負(fù)極24的覆蓋部(負(fù)極活性物質(zhì)層245所形成的部位)242的寬度(X軸方向的尺寸)比正極23的覆蓋部232的寬度稍大。
[0080]負(fù)極活性物質(zhì)層245具有負(fù)極活性物質(zhì)和粘合劑。
[0081]所述負(fù)極活性物質(zhì)例如是石墨、難石墨化碳、以及易石墨化碳等的碳材料、或者硅(Si)以及錫(Sn)等與鋰離子產(chǎn)生合金化反應(yīng)的材料。本實(shí)施方式的負(fù)極活性物質(zhì)是難石墨化碳。
[0082]在負(fù)極活性物質(zhì)層245中使用的粘合劑與在正極活性物質(zhì)層235中使用的粘合劑相同。本實(shí)施方式的粘合劑是聚偏氟乙烯。
[0083]負(fù)極活性物質(zhì)層245還可以具有科琴黑(注冊(cè)商標(biāo))、乙炔黑、石墨等的導(dǎo)電助劑。本實(shí)施方式的負(fù)極活性物質(zhì)層245不具有導(dǎo)電助劑。
[0084]隔膜25是具有絕緣性的部件。如圖3以及圖6所示，隔膜25配置在正極23與負(fù)極24之間。由此，在電極體2中，正極23與負(fù)極24彼此絕緣。該隔膜25在殼體3內(nèi)保持電解液。由此，在蓄電元件I的充放電時(shí)，鋰離子在隔著隔膜25交替層疊的正極23與負(fù)極24之間移動(dòng)。
[0085]隔膜25具有隔膜基材層(基材層)251和疊合于隔膜基材層251的無(wú)機(jī)層252。隔膜基材層251由聚乙烯或者聚丙烯等的聚烯烴樹(shù)脂、纖維素，聚酰胺等構(gòu)成，無(wú)機(jī)層252由無(wú)機(jī)粒子等的無(wú)機(jī)成分與粘合劑的混合物等構(gòu)成。在無(wú)機(jī)粒子中能夠使用二氧化娃(Si02)、氧化鋁(A1203)、硅酸鋁(Si02-A1203)等。在粘合劑中能夠使用聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡膠等。本實(shí)施方式的隔膜基材層251是聚乙烯，無(wú)機(jī)層252包括作為無(wú)機(jī)粒子的二氧化硅以及氧化鋁、作為粘合劑的聚丙烯酸。
[0086]本實(shí)施方式的隔膜25包括帶狀的長(zhǎng)隔膜25A和矩形狀的短隔膜25B。長(zhǎng)隔膜25A為具有與正極23以及負(fù)極24的覆蓋部232、242對(duì)應(yīng)的寬度(正極23以及負(fù)極24的X軸方向的尺寸)的帶狀。短隔膜25B為具有與正極23以及負(fù)極24的覆蓋部232、242對(duì)應(yīng)的大小(X軸方向以及Y軸方向的各尺寸)的矩形狀。
[0087]另外，在本實(shí)施方式的電極體2中，以上的正極23、負(fù)極24、以及短隔膜25B構(gòu)成多個(gè)電極組20。即，本實(shí)施方式的電極體2具有多個(gè)包括正極23和負(fù)極24的電極組20。
[0088]電極組20是通過(guò)使正極23以及負(fù)極24隔著短隔膜25B交替配置而構(gòu)成的。具體地說(shuō)，正極23與負(fù)極24在沿X軸方向錯(cuò)開(kāi)且非覆蓋部231、241位于彼此相反側(cè)的狀態(tài)下經(jīng)由短隔膜25B疊合，以使覆蓋部232、242彼此重疊。此時(shí)，正極23的非覆蓋部231與負(fù)極24的非覆蓋部241不重疊。即，正極23的非覆蓋部231從正極23與負(fù)極24重疊的區(qū)域向X軸方向的一方側(cè)突出，并且，負(fù)極24的非覆蓋部241從正極23與負(fù)極24重疊的區(qū)域向X軸方向的另一方(與正極23的非覆蓋部231的突出方向相反的方向)突出。這樣，電極組20具有:正極23的覆蓋部232與負(fù)極24的覆蓋部242重疊的部位、正極23的非覆蓋部231彼此重疊的部位(非覆蓋層疊部)26A、以及負(fù)極24的非覆蓋部241彼此重疊的部位(非覆蓋層疊部)26B。這些各非覆蓋層疊部26A、26B是與電極體2中的集電體5導(dǎo)通的部位。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式的各電極組20中，短隔膜25B配置為使隔膜基材層251與負(fù)極24對(duì)置。
[0089]對(duì)于多個(gè)電極組20，在電極體2中，相鄰的電極組20彼此以使正極23與負(fù)極24對(duì)置的方式排列。由此，在電極體2整體中，正極23與負(fù)極24交替排列。
[0090]詳細(xì)情況如以下所述。本實(shí)施方式的電極體2具有奇數(shù)個(gè)電極組20。另外，電極體2具有兩種電極組(第一電極組201以及第二電極組202)。更詳細(xì)地說(shuō)，電極體2具有一個(gè)第一電極組201和多個(gè)第二電極組202。在第一電極組201中，一個(gè)正極23與兩個(gè)負(fù)極24隔著短隔膜25B交替排列。另外，在第二電極組202中，一個(gè)正極23與一個(gè)負(fù)極24隔著短隔膜25B排列。而且，在電極體2中，在Z軸方向上，在中央位置配置有第一電極組201，在其兩側(cè)配置有第二電極組202。此時(shí)，在電極體2整體中，如上述那樣，正極23與負(fù)極24在Z軸方向上交替排列。
[0091]對(duì)于以這種方式配置(排列)的電極組20，長(zhǎng)隔膜25A配置為在正極23與負(fù)極24之間使隔膜基材層(第一基材層)251與負(fù)極24對(duì)置。換句話說(shuō)，長(zhǎng)隔膜25A配置為在正極23與負(fù)極24之間使無(wú)機(jī)層(第一無(wú)機(jī)層)252與正極23對(duì)置。另外，長(zhǎng)隔膜25A配置為使隔膜基材層251從Z軸方向外側(cè)，與在電極體2(電極組20列)的該Z軸方向上的端部配置的負(fù)極24對(duì)置。
[0092]具體地說(shuō)，長(zhǎng)隔膜25A配置在各電極組20之間，并且配置為在電極組20之間隔膜基材層251與位于電極組20的端部(Z軸方向的端部)的負(fù)極24對(duì)置。
[0093]更具體地說(shuō)，從X軸方向看，長(zhǎng)隔膜25A沿著Y-Z平面(包括Y軸與Z軸的平面)配置為漩渦狀，從而包圍位于多個(gè)電極組20列的中心的第一電極組201，接著從靠近該第一電極組201的第二電極組202開(kāi)始依次包圍。此外，外側(cè)的長(zhǎng)隔膜25A的端部通過(guò)膠帶等固定。另外，在圖3中，示意性地示出了長(zhǎng)隔膜25A的配置。另外，在圖6中，為了方便說(shuō)明，記載了五個(gè)電極組20，但在實(shí)際的蓄電元件I中，例如配置有一個(gè)第一電極組201和二十個(gè)第二電極組202共計(jì)二 i^一個(gè)電極組20。
[0094]返回圖1以及圖2，殼體3具有:殼體主體31，其具有開(kāi)口；蓋板32，其封堵(關(guān)閉)殼體主體31的開(kāi)口。殼體3將電解液與電極體2以及集電體5等一起收納于內(nèi)部空間33。殼體3由對(duì)電解液具有耐蝕性的金屬形成。
[0095]所述電解液是非水溶液類電解液。電解液能夠通過(guò)使電解質(zhì)鹽溶解于有機(jī)溶劑而得到。有機(jī)溶劑例如是碳酸亞丙酯以及碳酸亞乙酯等的環(huán)狀碳酸酯類、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲乙酯等的鏈狀碳酸酯類。電解質(zhì)鹽是LiC104、LiBF4、以及LiPF6等。本實(shí)施方式的電解液通過(guò)使lmol/L的LiPF6溶解于將碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、以及碳酸甲乙酯以碳酸亞丙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯= 3:2:5的比例調(diào)合的混合溶劑中而成。
[0096]殼體3通過(guò)使殼體主體31的開(kāi)口周緣部34與蓋板32的周緣部以疊合的狀態(tài)接合而形成。并且，殼體3具有利用殼體主體31和蓋板32劃分的內(nèi)部空間33。
[0097]殼體主體31具備板狀的封堵部311和與封堵部311的周緣連接的筒狀的腰身部312。封堵部311是在殼體主體31以開(kāi)口朝上的方式配置時(shí)，位于殼體主體31的下端(S卩，成為所述開(kāi)口朝上時(shí)的殼體主體31的底壁)的部位。從該封堵部311的法線方向看，封堵部311呈矩形狀。另外，本實(shí)施方式的腰身部312具有方筒形狀。詳細(xì)地說(shuō)，腰身部312具有扁平的方筒形狀。如上所述，殼體主體31具有開(kāi)口方向(Z軸方向)上的一個(gè)端部被封堵的方筒形狀(即，有底方筒形狀)。
[0098]蓋板32是封堵殼體主體31的開(kāi)口的板狀的部件。具體地說(shuō)，蓋板32，使該蓋板32的周緣部與殼體主體31的開(kāi)口周緣部34重疊，從而封堵開(kāi)口。在開(kāi)口周緣部34與蓋板32以這種方式重疊的狀態(tài)下對(duì)蓋板32與殼體主體31的交界部進(jìn)行焊接，由此，構(gòu)成殼體3。
[0099]外部端子4是與其他蓄電元件的外部端子或者外部設(shè)備等電連接的部位。外部端子4由具有導(dǎo)電性的部件形成。例如，外部端子4由鋁或者鋁合金等的鋁類金屬材料、銅或者銅合金等的銅類金屬材料等焊接性高的金屬材料形成。
[0100]集電體5配置在殼體3內(nèi)，并且與電極體2能夠通電地直接或者間接連接。集電體5由具有導(dǎo)電性的部件形成，并且沿著殼體3的內(nèi)表面配置。該集電體5分別配置在蓄電元件I的正極和負(fù)極。在本實(shí)施方式的蓄電元件I中，正極的集電體5在殼體3內(nèi)與電極體2的正極的非覆蓋層疊部26A連接，負(fù)極的集電體5在殼體3內(nèi)與電極體2的負(fù)極的非覆蓋層疊部26B連接。
[0101]正極的集電體5與負(fù)極的集電體5由不同的材料形成。具體地說(shuō)，正極的集電體5例如由招或者招合金形成，負(fù)極的集電體5例如由銅或者銅合金形成。
[0102]蓄電元件I具備使電極體2與殼體3絕緣的絕緣部件6等。本實(shí)施方式的絕緣部件6例如是絕緣罩。絕緣罩6配置在殼體3(詳細(xì)地說(shuō)是殼體主體31)與電極體2之間。絕緣罩6由具有絕緣性的部件形成。本實(shí)施方式的絕緣罩6例如由聚丙烯、聚苯硫醚等的樹(shù)脂形成。
[0103]在本實(shí)施方式的蓄電元件I中，處于收納在袋狀的絕緣罩6中的狀態(tài)的電極體2(詳細(xì)地說(shuō)是電極體2以及集電體5)收納在殼體3內(nèi)。
[0104]根據(jù)以上的蓄電元件I，在正極23與負(fù)極24之間，隔膜基材層251與負(fù)極24對(duì)置(即，無(wú)機(jī)層252不與負(fù)極24對(duì)置)，因此能夠防止由負(fù)極24與隔膜25的無(wú)機(jī)層252對(duì)置而引起的蓄電元件I的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0105]另外，在本實(shí)施方式的蓄電元件I中，長(zhǎng)隔膜25A配置為，使隔膜基材層251從Z軸方向上的外側(cè)與在該Z軸方向的端部配置的負(fù)極24對(duì)置。由此，在電極體2中，即使負(fù)極24配置在Z軸方向(正極23及負(fù)極24排列的方向)上的最外側(cè)，該負(fù)極24與隔膜25的無(wú)機(jī)層252也不會(huì)對(duì)置，因此能夠可靠地防止由負(fù)極24與隔膜25的無(wú)機(jī)層252對(duì)置而引起的蓄電元件I的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0106]另外，在本實(shí)施方式的蓄電元件I中，長(zhǎng)隔膜25A在電極體2中配置在各電極組20之間，并且短隔膜25B在各電極組20中配置在正極23與負(fù)極24之間。因此，與在各個(gè)正極23與負(fù)極24之間分別配置有長(zhǎng)隔膜25A的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D8)相比，能夠簡(jiǎn)化長(zhǎng)隔膜25A的配置，并且抑制長(zhǎng)隔膜2 5 A的長(zhǎng)度。
[0107]另外，在本實(shí)施方式的蓄電元件I中，短隔膜25B具有隔膜基材層(第二基材層)251和疊合于該隔膜基材層251的無(wú)機(jī)層(第二無(wú)機(jī)層)252，隔膜基材層251配置為，在各電極組20中的正極23與負(fù)極24之間，分別與該負(fù)極24對(duì)置。
[0108]因此，在各電極組20中，正極23與隔膜基材層251對(duì)置，S卩，負(fù)極24不與無(wú)機(jī)層252對(duì)置，因此能夠可靠地防止由于負(fù)極24與無(wú)機(jī)層252的對(duì)置而引起的蓄電元件I的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0109]此外，本發(fā)明的蓄電元件并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)顯然能夠加入各種變更。例如，能夠在某一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中追加其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，另外，能夠?qū)⒛骋粚?shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分替換為其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。而且，能夠刪除某一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分。
[0110]不對(duì)長(zhǎng)隔膜25A的具體配置進(jìn)行限定。例如，在上述實(shí)施方式的電極體2中，長(zhǎng)隔膜25A配置為在從X軸方向觀察時(shí)呈漩渦狀，但也可以如圖7所示，配置為在從X軸方向觀察時(shí)呈鋸齒形通過(guò)各電極組20之間。另外，在Z軸方向上位于電極體2的最外側(cè)的電極既可以是正極23也可以是負(fù)極24。另外，在Z軸方向上位于電極體2的最外側(cè)的電極是正極23的情況下，長(zhǎng)隔膜25A可以配置在不與該正極23對(duì)置的位置。即，隔膜25A、25B只要配置為隔膜基材層251在電極體2中位于與負(fù)極24對(duì)置的位置即可。
[0111]另外，在上述實(shí)施方式的蓄電元件I中，隔膜25A、25B配置為使所有的負(fù)極24與隔膜基材層251對(duì)置，但并不限于該結(jié)構(gòu)。在蓄電元件I中，如果隔膜25A、25B配置為使至少一個(gè)負(fù)極24與隔膜基材層251對(duì)置，則與所有負(fù)極24與隔膜25的無(wú)機(jī)層252對(duì)置的蓄電元件相比，能夠抑制由于負(fù)極24與隔膜25A、25B的無(wú)機(jī)層252對(duì)置而引起的蓄電元件I的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0112]在構(gòu)成電極體2的多個(gè)電極組20中，不對(duì)構(gòu)成各電極組20的正極23以及負(fù)極24的具體的數(shù)量進(jìn)行限定。例如，第一電極組201可以具有一個(gè)或者三個(gè)以上的正極23、并且具有兩個(gè)以上的負(fù)極24，第二電極組202可以具有兩個(gè)以上的正極23、并且具有兩個(gè)以上的負(fù)極24。另外，也可以使每個(gè)電極組20中電極(正極23以及負(fù)極24)的數(shù)量不同。在上述情況下，在電極體2整體中，可以對(duì)各電極組20中的正極23以及負(fù)極24的數(shù)量以及配置進(jìn)行設(shè)定，以使正極23與負(fù)極24交替配置。
[0113]上述實(shí)施方式的電極體2具有多個(gè)電極組20，但并不限于該結(jié)構(gòu)。例如，電極體2可以是具有一個(gè)電極組20、或者是圖8所示那樣不具有電極組的結(jié)構(gòu)。在不具有電極組的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選長(zhǎng)隔膜25A配置在各個(gè)正極23與負(fù)極24之間，并且在各個(gè)正極23以及負(fù)極24之間配置為使隔膜基材層251與負(fù)極對(duì)置。由此，可以不具有在多個(gè)電極組20之間配置長(zhǎng)隔膜25A的蓄電元件I那樣的矩形狀的短隔膜25B，因此能夠減少隔膜25的種類(S卩，構(gòu)成蓄電元件I的部件的數(shù)量)O
[0114]另外，在電極體2中，如圖9以及圖10所示，正極23以及負(fù)極24構(gòu)成包括該正極23以及該負(fù)極24的至少一方的多個(gè)電極部205，相鄰的電極部205彼此以使正極23與負(fù)極24對(duì)置的方式排列。即，電極體2具有多個(gè)電極部205，多個(gè)電極部205可以分別由單個(gè)(一個(gè))電極(正極23或者負(fù)極24)構(gòu)成，也可以分別由多個(gè)電極(正極23以及負(fù)極24)構(gòu)成。在電極部205由多個(gè)電極(正極23以及負(fù)極24)構(gòu)成的情況下，采用與上述的電極組20相同的結(jié)構(gòu)(S卩，由正極23、負(fù)極24、以及短隔膜25B構(gòu)成)。例如，具體地說(shuō)，具有多個(gè)電極部205的電極體2如以下所述。
[0115]在圖9所示的電極體2中，具有作為在Z軸方向的中央部配置的電極部205的第一電極部206、以及作為其余的電極部205的第二電極部207。第一電極部206的Z軸方向上的兩端為相同的極(在圖9所示的例子中為負(fù)極24)，第二電極部207的Z軸方向上的兩端為不同的極。此時(shí)，長(zhǎng)隔膜25A配置為從X軸方向(與Z軸方向正交的方向)看包圍第一電極部206并且呈渦旋狀地通過(guò)各電極部205之間，并且在該電極部205之間配置為使隔膜基材層251與位于Z軸方向上的電極部205的端部的負(fù)極24對(duì)置。此外，在圖9的電極體2中，在第一電極部206由多個(gè)電極(正極23以及負(fù)極24)構(gòu)成的情況下，成為與圖6所示的電極體2相同的結(jié)構(gòu)。另外，在圖9所示的例子中，電極部205的數(shù)量為奇數(shù)，但也可以是偶數(shù)。在該情況下，第一電極部106由位于Z軸方向的中央部的兩個(gè)電極部205中的一個(gè)電極部205構(gòu)成。另外，不對(duì)第二電極部207所具有的電極(正極23以及負(fù)極24)的具體的數(shù)量進(jìn)行限定。
[0116]另外，在圖10所示的電極體2中，多個(gè)電極部205包括由一個(gè)電極(正極23或者負(fù)極24)構(gòu)成的電極部208、以及由多個(gè)電極(正極23以及負(fù)極24)構(gòu)成的電極部209。此時(shí)，各電極部208、209的Z軸方向上的兩端成為相同的極(在圖1O所示的例子中為負(fù)極24)。此時(shí)，長(zhǎng)隔膜25A配置為，從X軸方向(與Z軸方向正交的方向)看，呈鋸齒形地通過(guò)各電極部205之間，并且在該電極部205之間使隔膜基材層251與位于電極部205的端部的負(fù)極24對(duì)置。此外，在電極體2中，不對(duì)由一個(gè)電極(正極23或者負(fù)極24)構(gòu)成的電極部208的具體的數(shù)量和由多個(gè)電極(正極23以及負(fù)極24)構(gòu)成的電極部209的具體的數(shù)量進(jìn)行限定。并且，不對(duì)電極部209所具有的電極(正極23以及負(fù)極24)的具體的數(shù)量進(jìn)行限定。
[0117]對(duì)于上述實(shí)施方式的電極體2中的電極組20，短隔膜25B具有隔膜基材層251和無(wú)機(jī)層252，但并不限于該結(jié)構(gòu)。短隔膜25B例如可以是僅由聚乙烯、聚丙烯、纖維素、聚酰胺等的多孔質(zhì)膜(隔膜基材層251)構(gòu)成、即不具有無(wú)機(jī)層的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在各電極組20之間通過(guò)使具有隔膜基材層251以及無(wú)機(jī)層252的長(zhǎng)隔膜25A以隔膜基材層251與負(fù)極24對(duì)置的狀態(tài)配置，負(fù)極24不與無(wú)機(jī)層252對(duì)置。因此，能夠防止由負(fù)極24與隔膜25的無(wú)機(jī)層252的對(duì)置而引起的蓄電元件I的容量的保持率或者輸出的保持率的降低。
[0118]另外，上述實(shí)施方式的蓄電元件I具備一個(gè)被一個(gè)長(zhǎng)隔膜25A包圍的多個(gè)電極組20的組(電極模塊)，但并不限于該結(jié)構(gòu)。例如，如圖11所示，蓄電元件I可以具備多個(gè)(在圖11所示的例子中為兩個(gè))電極模塊21。在該情況下，各電極模塊21沿Z軸方向排列。
[0119]另外，雖然對(duì)上述實(shí)施方式的正極23以及負(fù)極24為矩形狀的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此。例如，正極23以及負(fù)極24可以是矩形的角部變圓的形狀、矩形的角部被倒角的形狀、以及矩形的至少一個(gè)邊變圓的形狀等大致矩形狀。同樣，上述實(shí)施方式的短隔膜25B也可以是大致矩形狀。
[0120]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用能夠充放電的非水電解質(zhì)二次電池(例如鋰離子二次電池)作為蓄電元件的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但蓄電元件的種類、大小(容量)是任意的。另夕卜，在上述實(shí)施方式中，作為蓄電元件的一個(gè)例子，對(duì)鋰離子二次電池進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于該結(jié)構(gòu)。本發(fā)明也能夠應(yīng)用于鋰離子參與電化學(xué)反應(yīng)的例如鋰離子電容器等蓄電元件。
[0121]蓄電元件(例如電池)也可以使用于圖12所示的蓄電裝置(在蓄電元件為電池的情況下為電池組件)11。蓄電裝置11具有至少兩個(gè)蓄電元件1、以及將兩個(gè)(不同的)蓄電元件I彼此電連接的母線部件12。在該情況下，只要將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用于至少一個(gè)蓄電元件ISP可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蓄電元件，其特征在于，具備電極體，該電極體具有:至少一個(gè)大致矩形狀的正極;與所述正極交替層疊的至少 一個(gè)大致矩形狀的負(fù)極；以及，帶狀的長(zhǎng)隔膜，其具有第一基材層和疊合于該第一基材層的 第一無(wú)機(jī)層；所述長(zhǎng)隔膜配置在所述正極與所述負(fù)極之間，在所述正極與所述負(fù)極之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與該負(fù)極對(duì)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電元件，其特征在于，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層從所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向上的外側(cè)，與在所 述電極體的該層疊方向上的端部配置的所述負(fù)極對(duì)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電元件，其特征在于，所述電極體具有大致矩形狀的短隔膜，所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成隔著所述短隔膜交替配置該正極以及該負(fù)極而成的多個(gè) 電極組，所述多個(gè)電極組沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，相鄰的所述電極組彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，所述長(zhǎng)隔膜配置在各電極組之間，在所述電極組之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于所述電極組的端部的所述負(fù) 極對(duì)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電元件，其特征在于，所述短隔膜具有第二基材層和疊合于該第二基材層的第二無(wú)機(jī)層，在各電極組中的所述正極與所述負(fù)極之間，所述短隔膜的所述第二基材層與該負(fù)極對(duì)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電元件，其特征在于，所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成包括該正極以及該負(fù)極的至少一方的多個(gè)電極部，所述多個(gè)電極部沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，相鄰的所述電極部彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，所述多個(gè)電極部具有在所述層疊方向的中央部配置的第一電極部、以及作為其余的電 極部的第二電極部，所述第一電極部的所述層疊方向上的兩端為相同的極，所述第二電極部的所述層疊方向上的兩端為不同的極，所述長(zhǎng)隔膜配置為，從與所述層疊方向正交的方向看包圍所述第一電極部并且呈漩渦 狀地通過(guò)各電極部之間，在所述電極部之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于該電極部的所述層疊方向上 的端部的所述負(fù)極對(duì)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電元件，其特征在于，所述正極以及所述負(fù)極構(gòu)成包括該正極以及該負(fù)極的至少一方的多個(gè)電極部，所述多個(gè)電極部沿著所述正極以及所述負(fù)極的層疊方向排列，相鄰的所述電極部彼此使所述正極與所述負(fù)極對(duì)置，各電極部中的所述層疊方向的兩端為相同的極，所述長(zhǎng)隔膜配置為，從與所述層疊方向正交的方向看，呈鋸齒狀地通過(guò)各電極部之間， 在所述電極部之間，所述長(zhǎng)隔膜的所述第一基材層與位于所述電極部的所述層疊方向 上的端部的所述負(fù)極對(duì)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電元件，其特征在于，所述長(zhǎng)隔膜配置在各個(gè)所述正極與所述負(fù)極之間，在各個(gè)所述正極以及所述負(fù)極之間，所述第一基材層與該負(fù)極對(duì)置。
【文檔編號(hào)】H01M10/0525GK105990598SQ201610152894
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】中井健太, 加古智典, 宮崎明彥, 森澄男
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社杰士湯淺國(guó)際