(57)【要約】【課題】電解液中に発生するフッ酸を捕捉しつつ、単位体積あたりの電池容量を向上させること。【解決手段】二次電池１０は、活物質層を有する電極を積層した電極組立体１２と、電極組立体１２を収容するケース１１と、ケース１１内に収容されたリチウム塩を含む非水電解液と、を備えている。二次電池１０は、電極組立体１２を包装し非水電解液に浸された包装シート２６を備え、包装シート２６はガラス繊維を含む。上記によれば、包装シート２６が、捕捉部材として機能し、二次電池１０の温度上昇時に非水電解液より発生するフッ酸を捕捉することができる。結果、電極毎に捕捉部材で包装する必要がなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質層を有する電極が積層された電極組立体と、リチウム塩を含む非水電解液と、が収容されたケースと、
を備えた蓄電装置において、
前記電極組立体は、フッ酸を捕捉可能な捕捉部材によって包装され、前記捕捉部材は、前記非水電解液に浸されることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記捕捉部材は、ガラス繊維を含む請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記捕捉部材はシート状である請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記電極組立体は、当該電極組立体と電気を授受する電極端子が電気的に接続された接続面を有し、
前記電極組立体における前記接続面を除く非接続面は、前記捕捉部材により包装された請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記捕捉部材はガラス繊維のみから成る請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項５のうち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、電極組立体を備える蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、走行用モーターへの供給電力を備える蓄電池として二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば活物質層を有する正極電極及び負極電極が絶縁された層状の構造をなす電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、電極組立体とケースとを絶縁する絶縁体と、電解液としてのリチウム塩を含む非水電解液を備えている。
【０００３】
このような蓄電装置として、電極の活物質層の表面に保護層を塗工したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この蓄電装置では、負極電極の活物質層に保護層を塗工することで、高温での電池作動時に、電解液の反応により発生するフッ酸を捕捉し、フッ酸による電池特性の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９７／０１８７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、保護層を塗工することは、積層される負極電極の活物質層全てが保護層を有することになる。結果、二次電池において、電池反応に寄与しない部分の体積増加につながる。つまり、二次電池の単位体積あたりの電池容量の低下につながる。
【０００６】
本発明は上記従来技術にある問題点に着目してなされたものであり、その目的は電解液中に発生するフッ酸を捕捉しつつ、単位体積あたりの電池容量を向上させた蓄電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する蓄電装置は、活物質層を有する電極が積層された電極組立体と、リチウム塩を含む非水電解液と、が収容されたケースと、を備えた蓄電装置において、前記電極組立体は、フッ酸を捕捉可能な捕捉部材によって包装され、前記捕捉部材は、前記非水電解液に浸される。
【０００８】
上記によれば、蓄電装置の温度上昇時に電解液より発生するフッ酸を捕捉部材で捕捉することができる。結果、電極毎に捕捉部材で包装する必要がなくなるため、単位体積あたりの電池容量を向上させることができる。
【０００９】
上記蓄電装置において、前記捕捉部材は、ガラス繊維を含むと良い。
上記によれば、捕捉部材がガラス繊維を含むことで、フッ酸を捕捉する機能を向上させることができる。したがって、捕捉部材に要する体積を小さくしつつ、フッ酸を捕捉する機能を発揮できる。結果、ケースの小型化もしくは、電極組立体の大型化を図ることができ、単位体積あたりの電池容量を向上させることができる。
【００１０】
上記蓄電装置において、前記捕捉部材はシート状であると良い。
上記によれば、捕捉部材がケース内に占める体積を小さくすることができる。結果、ケースの小型化もしくは、電極組立体の大型化を図ることができ、単位体積あたりの電池容量を向上させることができる。
【００１１】
上記蓄電装置において、前記電極組立体は、当該電極組立体と電気を授受する電極端子が電気的に接続された接続面を有し、前記電極組立体における前記接続面を除く非接続面は、前記捕捉部材により包装されたものであると良い。
【００１２】
上記によれば、接続面が捕捉部材により包装される必要がない。このため、捕捉部材を小さくすることができる。結果、更なるケースの小型化もしくは、電極組立体の大型化を図ることができ、単位体積あたりの電池容量を向上させることができる。
【００１３】
上記蓄電装置において、前記捕捉部材はガラス繊維のみから成ると良い。
上記によれば、フッ酸を捕捉するガラス繊維を密にして捕捉部材を形成することができ、捕捉部材を小さくしてもフッ酸を捕捉する効果を発揮できる。結果、捕捉部材を小さくすることで、単位体積あたりの電池容量を向上させることができる。
【００１４】
上記蓄電装置において、蓄電装置の好適な例としては、二次電池を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、フッ酸を捕捉しつつ、単位体積当りの電池容量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における二次電池の分解斜視図。
【図２】二次電池の斜視図。
【図３】電極組立体の分解斜視図。
【図４】二次電池の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図４に従って、蓄電装置の実施形態について説明する。
図１、及び図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０はケース１１を備え、ケース１１には、電極組立体１２が収容されている。また、ケース１１には、電解質としてのリチウム塩を含む非水電解液１３（図４に図示する）が収容されている。ケース１１は、四角箱状の本体部材１４と、本体部材１４の開口部１４ａを閉塞する矩形平板状の蓋部材１５と、からなる。本体部材１４は、底壁１４ｂと、底壁１４ｂの周縁に沿って立設した４つの側壁１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆと、からなる。この４つの側壁のうち、側壁１４ｃと、側壁１４ｅと、は対向して位置している。また、側壁１４ｄと、側壁１４ｆと、は対向して位置している。
【００１８】
二次電池１０は、電極端子としての正極端子１６、及び負極端子１７を備えている。正極端子１６、及び負極端子１７は、絶縁リング１８によって絶縁された状態で、ケース１１の蓋部材１５を貫通している。なお、本実施形態における二次電池１０はリチウムイオン電池である。
【００１９】
充放電要素としての電極組立体１２は、ケース１１とは絶縁されている。
図３に示すように、電極組立体１２は、電極としての正極電極１９と、電極としての負極電極２０と、セパレータ２１と、を備えている。正極電極１９と、負極電極２０と、セパレータ２１と、はそれぞれ長方形状のシート状となっている。
【００２０】
正極電極１９は、長方形状の正極金属箔１９ａ（本実施形態ではアルミニウム）と、当該正極金属箔１９ａの両面に正極活物質を含む正極活物質層１９ｂと、を備えている。正極活物質層１９ｂは、遷移金属を含んでいる。正極電極１９は、その一端に正極タブ２２を有する。
【００２１】
負極電極２０は、長方形状の負極金属箔２０ａ（本実施形態では銅）と、当該負極金属箔２０ａの両面に負極活物質を含む負極活物質層２０ｂと、を備えている。負極電極２０は、その一端に負極タブ２３を有する。
【００２２】
図１に示すように、電極組立体１２は、正極電極１９と負極電極２０との間に、両極を絶縁するセパレータ２１を挟んだ状態で交互に重なることで層状となっている。電極組立体１２は、各正極タブ２２が電極組立体１２の積層方向Ｔの一方から他方までの範囲で集められた正極タブ群２２ａを有している。正極タブ群２２ａは、正極端子１６と正極導電部材２４を介して電気的に接続される。また、電極組立体１２は、各負極タブ２３が電極組立体１２の積層方向Ｔの一方から他方までの範囲で集められた負極タブ群２３ａを有している。負極端子１７は、負極タブ群２３ａと負極導電部材２５を介して電気的に接続される。正極タブ群２２ａと、負極タブ群２３ａと、は異なる場所で積層されている。
【００２３】
電極組立体１２は、全体として直方体形状である。電極組立体１２は、正極タブ群２２ａ、及び負極タブ群２３ａを備えた接続面としてのタブ面１２ａを有し、タブ面１２ａを除く非接続面としての非タブ面１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを有している。電極組立体１２がケース１１に収容された状態において、タブ面１２ａは開口部１４ａを閉塞する蓋部材１５に面し、非タブ面１２ｂは本体部材１４の底壁１４ｂと面している。非タブ面１２ｃは側壁１４ｃと面し、非タブ面１２ｄは側壁１４ｄと面している。また、非タブ面１２ｅは側壁１４ｅと面し、非タブ面１２ｆは側壁１４ｆと面している。
【００２４】
この実施形態において、電極組立体１２は、その周囲を絶縁材としても機能する包装シート２６によって包まれた状態で、本体部材１４に収容されている。
包装シート２６は、ガラス繊維よりなる織物である。
【００２５】
図１、及び図２に示すように、包装シート２６は、電極組立体１２を包装した状態において、電極組立体１２のタブ面１２ａを除く、非タブ面１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｃ，１２ｅを覆っている。
【００２６】
図４に示すように、包装シート２６は、電極組立体１２を包装し、本体部材１４に収容された状態において、本体部材１４と密着している。また、包装シート２６は、電極組立体１２と密着している。そして、ケース１１内の包装シート２６は、非水電解液１３に浸された状態にある。
【００２７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
二次電池１０を作動させた場合、充放電を繰り返す中で、二次電池１０の温度が上昇する。ケース１１内に水が混入していた場合、リチウム塩を含む非水電解液１３は、温度上昇に伴って、混入していた水と反応を起こす。その場合、非水電解液１３内にフッ酸が発生する。フッ酸は、正極活物質層１９ｂに用いられる遷移金属を溶かし、二次電池１０の保存特性やサイクル特性を低下させてしまう。
【００２８】
本実施形態において、包装シート２６に用いられるガラス繊維は、正極活物質層１９ｂに用いられる遷移金属よりもフッ酸との反応性が高い。このため、包装シート２６が、捕捉部材として機能し、フッ酸を捕捉する。
【００２９】
以上説明したように、本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）本実施形態において、包装シート２６は、電極組立体１２を包装し、ケース１１に収容されている。このため、例えば、各電極が捕捉部材として機能する保護層を有する必要がない。したがって、包装シート２６を用いることで、フッ酸を捕捉しつつ、二次電池１０の体積増加を防ぎ、単位体積当りの電池容量を向上させることができる。
【００３０】
（２）包装シート２６は、シート状であることで、より二次電池１０の体積増加を防ぐことができる。
（３）包装シート２６は、タブ面１２ａを包装しないことで、該包装シート２６が要する体積を減らし、より二次電池１０の体積増加を防ぐことができる。
【００３１】
（４）包装シート２６が、ガラス繊維よりなる織物であることで、フッ酸を捕捉する作用を高めることができる。
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
【００３２】
○  実施形態の蓄電装置は、二次電池１０であったが、これに限らず、他の蓄電装置であっても良い。例えば、キャパシタが挙げられる。
○  包装シート２６は、ガラス繊維以外のものを含んでいても良い。例えば、包装シート２６は、ガラス繊維を樹脂で固めて成るものでも良い。
【００３３】
○  包装シート２６は、シート状の布に、アルミナ粒子もしくはＳｉＯ２粒子をまぶしたものであっても良い。この場合、布の材質は絶縁体であれば良い。
○  包装シート２６は、電極組立体１２のタブ面１２ａ、及び非タブ面１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを包装するものであっても良い。
【００３４】
○  包装シート２６に該当する捕捉部材は、電極組立体１２を覆っていれば、シート状でなくてもよい。例えば、捕捉部材は、格子状の組立体でも良い。
○  実施形態の電極組立体１２は、他の構造であっても良い。例えば、電極組立体１２は、帯状の電極を捲回して積層したものであっても良い。また、実施形態の二次電池１０は、ラミネート型の二次電池でも良い。
【００３５】
○  電極の両面が活物質層を有していても良いし、片面のみが活物質層を有していても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１０…二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１２ａ…タブ面、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ…非タブ面、１３…非水電解液、１４…本体部材、１４ａ…開口部、１４ｂ…底壁、１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ…側壁、１５…蓋部材、１６…正極端子、１７…負極端子、１９…正極電極、１９ａ…正極金属箔、１９ｂ…正極活物質層、２０…負極電極、２０ａ…負極金属箔、２０ｂ…負極活物質層、２１…セパレータ、２２…正極タブ、２３…負極タブ、２６…包装シート、Ｔ…積層方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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