(57)【要約】【課題】つづら折り状に折り畳まれたセパレータを介して正極及び負極が枚葉電極として交互に配置された積層型の電極組立体を製造する際に、正極、セパレータ及び負極を、位置ずれを抑制する状態で容易に接合する。【解決手段】二次電池１０は、正極１４及び負極１５がセパレータ１６を間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体１２を有する。セパレータ１６は、帯状のものが折り曲げ部１６ａと平面部１６ｂとが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれている。正極１４及び負極１５は、それぞれ矩形をなすとともに、１辺にタブ１４ａ，１５ａを有し、セパレータ１６の平面部１６ｂの間に挟まれて積層方向に交互に配置されている。セパレータ１６は、折り曲げ部１６ａが形成された２辺に設けられた融着部２１でセパレータ１６同士か積層方向に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極がセパレータを間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体を有する蓄電装置であって、
前記セパレータは、帯状のものが折り曲げ部と平面部とが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれ、
前記正極及び前記負極は、それぞれ矩形をなすとともに、１辺にタブを有し、前記タブが前記セパレータの前記平面部における前記折り曲げ部と直交する辺側に配置された状態で前記セパレータの平面部の間に挟まれて積層方向に交互に配置され、
前記セパレータは、前記折り曲げ部が形成された２辺に設けられた融着部で前記セパレータ同士が積層方向に接合されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記融着部は、前記折り曲げ部に沿って連続する１本の線状に形成されている請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及び二次電池に係り、詳しくは正極及び負極がセパレータを間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体を有する蓄電装置及び二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。二次電池として、正極用のシート状の電極及び負極用のシート状の電極が、セパレータを間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体を備えたものがある。積層型の電極組立体として、つづら折り状のセパレータを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、図５に示すように、電極組立体５０を構成するセパレータ５１は、ジグザグ状（つづら折り状）に折り返され、セパレータ５１には、一方側に開放された正極収容部と、他方側に開放された負極用収容部とが交互に形成されている。それぞれの正極収容部にはタブ５２が正極収容部から突出する状態で１枚ずつ正極が収容され、負極収容部にはタブ５３が負極収容部から突出する状態で１枚ずつ負極が収容されている。そして、図５に一点鎖線αで示すように、ジグザグ状に折り返されたセパレータ５１の幅方向の両端部５１ａは積層方向に閉じられている。セパレータ５１を閉じる手段として、テープ止めや接着剤による接着、あるいはセパレータ５１の材料に熱可塑性樹脂を含む場合は熱融着が挙げられている。また、図５に二点線βで示すように、負極収容部の開口側の折り返し部を閉じることにより、それぞれの負極収容部を密閉しても良いことも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
つづら折り状のセパレータ５１を正極のタブ５２あるいは負極のタブ５３が突出している辺において、テープ止めや接着剤あるいは熱融着により接合する場合は、セパレータ同士を接合するのではなく、セパレータ５１の一部を金属製のタブ５２，５３と接合する必要があり、セパレータ５１同士を接合する場合に比べて接合し難い。
【０００６】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、つづら折り状に折り畳まれたセパレータを介して正極及び負極が枚葉電極として交互に配置された積層型の電極組立体を製造する際に、正極、セパレータ及び負極を、位置ずれを抑制する状態で容易に接合することができる蓄電装置及び二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、正極及び負極がセパレータを間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体を有する蓄電装置であって、前記セパレータは、帯状のものが折り曲げ部と平面部とが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれ、前記正極及び前記負極は、それぞれ矩形をなすとともに、１辺にタブを有し、前記タブが前記セパレータの前記平面部における前記折り曲げ部と直交する辺側に配置された状態で前記セパレータの平面部の間に挟まれて積層方向に交互に配置され、前記セパレータは、前記折り曲げ部が形成された２辺に設けられた融着部で前記セパレータ同士が積層方向に接合されている。
【０００８】
この発明では、折り曲げ部と平面部とが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれた帯状のセパレータは、折り曲げ部が形成された２辺に設けられた融着部でセパレータ同士が積層方向に接合されている。そのため、矩形をなすとともに、１辺にタブを有する枚葉電極からなる正極及び負極を平面部の間に挟んだ状態で、セパレータの対向する面、即ち平面部が接合される場合、タブが接合の妨げにならない。したがって、つづら折り状に折り畳まれたセパレータを介して正極及び負極が枚葉電極として交互に配置された積層型の電極組立体を製造する際に、正極、セパレータ及び負極を、位置ずれを抑制する状態で容易に接合することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記融着部は、前記折り曲げ部に沿って連続する１本の線状に形成されている。融着部は、折り曲げ部に沿って間欠的に形成されてもよいが、連続する１本の線状に形成されている方が、正極及び負極を所定位置に保持し易く、熱融着を行うときにも連続的に行う方が、作業が簡単になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池である。したがって、この発明の二次電池は請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の効果を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、つづら折り状に折り畳まれたセパレータを介して正極及び負極が枚葉電極として交互に配置された積層型の電極組立体を製造する際に、正極、セパレータ及び負極を、位置ずれを抑制する状態で容易に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は二次電池の正断面図、（ｂ）はセパレータの折り曲げ部と直交する平面で切断した電極組立体の模式断面図。
【図２】電極組立体の製造方法を示す模式斜視図。
【図３】電極組立体の模式斜視図。
【図４】別の実施形態の電極組立体の模式斜視図。
【図５】従来技術の電極組立体の模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１内に、積層型の電極組立体１２及び電解液１３が収容されている。図１（ｂ）に示すように、電極組立体１２は、正極１４及び負極１５がセパレータ１６を間に介在する状態で積層されている。図１（ｂ）に示すように、セパレータ１６は、帯状のものが折り曲げ部１６ａと平面部１６ｂとが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれている。正極１４及び負極１５は、それぞれ矩形をなすとともに、１辺にタブ１４ａ，１５ａを有し、タブ１４ａ，１５ａがセパレータ１６の平面部１６ｂにおける折り曲げ部１６ａと直交する辺側に配置された状態でセパレータ１６の平面部１６ｂの間に挟まれて積層方向に交互に配置されている。即ち、正極１４及び負極１５は、枚葉電極として、セパレータ１６の平面部１６ｂの間に挟まれた状態で交互に配置されている。セパレータ１６は、材質がポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）といった汎用熱可塑性樹脂で形成されている。電極組立体１２は、ケース１１に収容された状態で、セパレータ１６がケース１１の内面と対向するように構成されている。
【００１４】
なお、図１（ｂ）においては、正極１４、負極１５及びセパレータ１６の関係を分かり易くするため、セパレータ１６の折り曲げ部１６ａがまだ融着されていない状態で示している。また、各折り曲げ部１６ａは、図１（ｂ）に示すような断面円弧状ではなく、実際は鋭角的に折り畳まれている。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、蓋１１ａには正極端子１７及び負極端子１８が固定されている。電極組立体１２は、正極１４のタブ１４ａの積層体１４ｐが正極用の導電部材１９を介して正極端子１７に電気的に接続されており、負極１５のタブ１５ａの積層体１５ｎが負極用の導電部材２０を介して負極端子１８に電気的に接続されている。積層体１４ｐは導電部材１９に溶接され、積層体１５ｎは導電部材２０に溶接されている。なお、正極端子１７及び負極端子１８は、ケース１１と電気的に絶縁されている。
【００１６】
セパレータ１６は、折り曲げ部１６ａが形成された２辺に設けられた融着部２１でセパレータ１６同士が積層方向に接合されている。融着部２１は、折り曲げ部１６ａに沿って連続する１本の線状に形成されている。
【００１７】
次に、電極組立体１２の製造方法を説明する。
図２に示すように、タブ１４ａ，１５ａの部分を除いて矩形状に形成された正極１４及び負極１５と、つづら折り状のセパレータ１６を準備する。正極１４及び負極１５は両面に活物質層が形成されている。そして、つづら折り状のセパレータ１６のそれぞれ対向する位置に、正極１４及び負極１５を交互に１枚ずつ挿入する。正極１４及び負極１５をセパレータ１６の対向する位置に挿入する際、タブ１４ａ，１５ａのセパレータ１６からの突出位置を見て所定の位置に配置した状態においてセパレータ１６で押さえて、次の正極１４あるいは負極１５を挿入することを繰り返す。そして、全ての正極１４及び負極１５を挿入した状態でセパレータ１６を押圧すると、図３に示すように、正極１４及び負極１５がセパレータ１６で挟持され、かつタブ１４ａ及びタブ１５ａが同じ側に突出した状態になる。
【００１８】
次にセパレータ１６を、タブ１４ａ，１５ａが突出しない対向する２辺、即ち折り曲げ部１６ａが形成された２辺において、熱融着（ヒートシール）を行う。熱融着は、正極１４及び負極１５に掛からない位置で行われ、融着部２１は正極１４及び負極１５の外側に位置する状態で、折り曲げ部１６ａに沿って連続する１本の線状に形成される。その結果、正極１４及び負極１５は、それぞれセパレータ１６の対向する面、即ち平面部１６ｂに押圧されて平面部１６ｂの間に挟まれた状態で所定位置に保持された状態になり、電極組立体１２が完成する。なお、セパレータ１６の熱融着（ヒートシール）は、例えば、加熱されたバーやローラをシールすべき箇所に押圧して行うシール機や、超音波シール機（超音波溶着機）を使用して行うことができる。そして、電極組立体１２は、タブ１４ａの積層体１４ｐが正極用の導電部材１９を介して正極端子１７に電気的に接続され、タブ１５ａの積層体１５ｎが負極用の導電部材２０を介して負極端子１８に電気的に接続された状態で、電解液１３と共にケース１１に収容されて、図１（ａ）に示す蓄電装置としての二次電池１０が構成される。
【００１９】
次に前記のように構成された二次電池１０の作用を説明する。
二次電池１０は、単体でも使用されるが、一般には複数の二次電池１０が直列あるいは並列に接続されて構成された組電池として使用される。そして、二次電池１０は種々の用途に使用されるが、例えば、車両に搭載されて走行用モータの電源や他の電気機器の電源としても使用される。
【００２０】
二次電池１０が車両に搭載されて使用される場合、走行中に二次電池１０に振動が加わる。電極組立体１２を構成する枚葉電極の正極１４及び負極１５と、つづら折り状に折り畳まれたセパレータ１６とは、セパレータ１６の折り曲げ部１６ａに形成された２辺が融着部２１で接合されているため、振動が加わっても正極１４、負極１５及びセパレータ１６相互の位置ずれが抑制、防止される。
【００２１】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）二次電池１０（蓄電装置）は、正極１４及び負極１５がセパレータ１６を間に介在する状態で積層された積層型の電極組立体１２を有する。セパレータ１６は、帯状のものが折り曲げ部１６ａと平面部１６ｂとが交互に繰り返すつづら折り状に折り畳まれている。正極１４及び負極１５は、それぞれ矩形をなすとともに、１辺にタブ１４ａ，１５ａを有し、タブ１４ａ，１５ａがセパレータ１６の平面部１６ｂにおける折り曲げ部１６ａと直交する辺側に配置された状態でセパレータ１６の平面部１６ｂの間に挟まれて積層方向に交互に配置されている。セパレータ１６は、折り曲げ部１６ａが形成された２辺に設けられた融着部２１でセパレータ１６同士が積層方向に接合されている。したがって、つづら折り状に折り畳まれたセパレータ１６を介して正極１４及び負極１５が枚葉電極として交互に配置された積層型の電極組立体１２を製造する際に、正極１４、セパレータ１６及び負極１５を、位置ずれを抑制する状態で容易に接合することができる。
【００２２】
（２）融着部２１は、折り曲げ部１６ａに沿って連続する１本の線状に形成されている。融着部２１は、折り曲げ部１６ａに沿って間欠的に形成されてもよいが、連続する１本の線状に形成されている方が、正極１４及び負極１５を所定位置に保持し易く、熱融着を行うときにも連続的に行う方が、作業が簡単になる。
【００２３】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  タブ１４ａ，１５ａが突出しない対向する２辺、即ち折り曲げ部１６ａが形成された２辺に設けられた融着部２１は、折り曲げ部１６ａに沿って連続する１本の線状に限らず、点状に設けてもよい。融着部２１を点状に設ける場合、融着部２１は各辺に一点でもよいが、図４に示すように、複数箇所に設けることが好ましい。
【００２４】
○  線状の融着部２１を断続的に設けてもよい。
○  正極１４及び負極１５のタブ１４ａ，１５ａの突出位置は、矩形状の正極１４及び負極１５の一辺の端部に限らず、中央寄りにしてもよい。
【００２５】
○  電極組立体１２は、正極１４のタブ１４ａ及び負極１５のタブ１５ａが、同じ端部側に突出する構成に限らず、互いに反対側に突出する構成であってもよい。
○  セパレータ１６に設けられた融着部２１は、折り曲げ部１６ａが形成された２辺に少なくとも設けられていれば良く、その２辺に加えて他の辺に設けられていてもよい。この場合、セパレータ１６に挟まれた状態で保持されている正極１４及び負極１５は、位置ずれがより起こり難くなる。他の２辺に設けられる融着部２１も、線状でも点状でもよい。
【００２６】
○  二次電池１０は、電極組立体１２がケース１１に収容された構成ではなく、電極組立体１２が電気的絶縁材からなる包装材に収容された、ラミネート型の構成であってもよい。
【００２７】
○  セパレータ１６として、つづら折り状に折り畳まれた構成のものを使用する場合、正極１４及び負極１５の数が多い場合、セパレータ１６を１つではなく複数使用してもよい。
【００２８】
○  セパレータ１６は、熱融着可能であればよく、全体が熱可塑性樹脂製に限らず、耐熱性の高い熱可塑性の合成樹脂繊維を主体として、ガラス繊維を分散させてフェルト状の不織布としたものを使用してもよい。
【００２９】
○  正極１４及び負極１５は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層が存在すればよく、金属箔の両面に活物質層を有する構成に限らず、金属箔の片面に活物質層を有する構成であってもよい。
【００３０】
○  蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極組立体、１４…正極、１４ａ，１５ａ…タブ、１５…負極、１６…セパレータ、１６ａ…折り曲げ部、１６ｂ…平面部、２１…融着部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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