(57)【要約】【課題】電極とセパレータとの間に異物が混入したとしても、セパレータに破損が生じることを抑制すること。【解決手段】二次電池１０の電極組立体１２は、内部に正極電極２１を収納した電極収納セパレータ２５と、正極電極２１とは極性の異なる負極電極２６と、を有する。電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ２５と複数の負極電極２６とを交互に積層して層状とした構造である。電極収納セパレータ２５の負極電極２６に対向する面にはテフロン加工が施されている。これにより、電極収納セパレータ２５と負極電極２６との間の静摩擦係数は０．１以下に調整されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔に活物質層を有する電極がセパレータを介在させて積層された電極組立体を備える蓄電装置であって、
前記セパレータと同セパレータに対向する電極との間の静摩擦係数が０．１以下であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記セパレータは、前記電極を内部に収納する電極収納セパレータである請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電装置は、二次電池である請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。例えば、特許文献１に記載の二次電池は、金属箔に活物質層を有する正極電極と負極電極とが、セパレータを介在させて積層した電極組立体を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１２０８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした二次電池では、二次電池の製造時に、電極とセパレータとの間に異物が混入するおそれがある。そうした異物が混入した二次電池では、電極及びセパレータの積層時や二次電池の使用中の膨張に伴い、異物によってセパレータに荷重が生じることにより、セパレータに破損が生じるおそれがある。
【０００５】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、電極とセパレータとの間に異物が混入したとしても、セパレータに破損が生じることを抑制することのできる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する蓄電装置は、金属箔に活物質層を有する電極がセパレータを介在させて積層された電極組立体を備える蓄電装置であって、セパレータとこのセパレータと対向する電極と間の静摩擦係数が０．１以下にしたものである。
【０００７】
上記構成によれば、電極とセパレータとの間に混入した異物によってセパレータが延伸する際に、セパレータが対向する電極上を滑りやすくなるため、セパレータのうちで異物の混入部分から比較的離間した部分が固定端として機能するようになる。このため、セパレータのうちで、上記固定端によって囲まれた範囲に対する延伸する範囲の比率である延伸率が比較的小さなものとなる。したがって、電極とセパレータとの間に異物が混入したとしても、セパレータに破損が生じることを抑制することができる。
【０００８】
上記セパレータの好適な例としては、電極を内部に収納する電極収納セパレータを挙げることができる。
上記蓄電装置において、前記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】
【０００９】
本発明によれば、電極とセパレータとの間に異物が混入したとしても、セパレータに破損が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】二次電池の外観を示す斜視図。
【図２】電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。
【図３】二次電池の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であり、ケース１１内に電極組立体１２と電解液が収容される。ケース１１は、有底四角筒状のケース本体１３と、当該ケース本体１３の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体１４とからなる。電極組立体１２には、正極端子１６及び負極端子１７が電気的に接続される。正極端子１６及び負極端子１７には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁リング１８がそれぞれ取り付けられている。そして、正極端子１６と負極端子１７は、蓋体１４からケース１１外に露出している。
【００１２】
図２に示すように、電極組立体１２は、袋状をなすとともにその内部に電極として正極電極２１を収納した電極収納セパレータ２５と、正極電極２１とは極性の異なる負極電極２６と、を有する。電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ２５と複数の負極電極２６とを交互に積層して層状とした構造である。
【００１３】
正極電極２１は、シート状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）２２と、正極金属箔２２の両面に正極活物質を含む正極活物質層２３を有する。正極電極２１の端縁２１ａからは正極タブ２４が突出している。各正極電極２１の正極タブ２４は、正極端子１６に電気的に接続されている。
【００１４】
負極電極２６は、シート状の負極金属箔（例えば銅箔）２７と、負極金属箔２７の両面に負極活物質を含む負極活物質層２８を有する。負極電極２６の端縁２６ａからは負極タブ２９が突出している。各負極電極２６の負極タブ２９は、負極端子１７に電気的に接続されている。
【００１５】
電極収納セパレータ２５は、互いに対峙するシート状の第１セパレータ２５ａとシート状の第２セパレータ２５ｂとから構成されている。第１セパレータ２５ａ及び第２セパレータ２５ｂは、いずれもポリプロピレンやポリエチレンなどからなる微多孔性フィルムである。この微多孔性フィルムの両面にはテフロン加工（「テフロン」は登録商標  以下同じ）が施されている。これにより、各セパレータ２５ａ，２５ｂとこれらと対向する負極電極２６（負極活物質層２８）との間の静摩擦係数が０．１以下となるように調整されている。なお、こうしたテフロン加工は、微多孔性フィルムの少なくとも負極電極２６と対向する面に施されていればよい。
【００１６】
また、第１セパレータ２５ａと第２セパレータ２５ｂとは同サイズであり、正極電極２１よりも一回り大きなサイズである。これにより、第１セパレータ２５ａと第２セパレータ２５ｂは、正極電極２１を重ねた状態において、正極電極２１の各端縁２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからはみ出すはみ出し部３０ａを有する。
【００１７】
電極収納セパレータ２５は、第１セパレータ２５ａと第２セパレータ２５ｂとの対向するはみ出し部３０ａ同士が、溶着によって形成される接合部３１で接合されている。また、正極電極２１の正極タブ２４は、第１セパレータ２５ａと第２セパレータ２５ｂの対向する面であるはみ出し部３０ａの面の間に位置し、それら面の間を通って第１セパレータ２５ａ及び第２セパレータ２５ｂの各端縁よりも突出している。電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ２５ａと第２セパレータ２５ｂとが接合されることによって接合部３１の内側が電極の収納部となり、その収納部と第１セパレータ２５ａ及び第２セパレータ２５ｂの端縁との間が溶着されている。
【００１８】
図３に示すように、電極組立体１２とケース１１の内面との間には、電極組立体１２とケース１１との短絡を規制する絶縁シート４０が設けられている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００１９】
図３に示すように、二次電池１０の製造時には、電極収納セパレータ２５と負極電極２６との間に異物４５が混入するおそれがある。また、二次電池１０の製造に際して複数の電極収納セパレータ２５と複数の負極電極２６とを積層するときや、二次電池１０の使用中に電極組立体１２が膨張するときには、電極組立体１２の積層方向に荷重が生じる。
【００２０】
異物４５が混入した二次電池１０では、異物４５によって電極収納セパレータ２５が延伸するようになり、上記荷重が異物４５から電極収納セパレータ２５に生じるようになる。
【００２１】
ここで、一般的な電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ２５ａ及び第２セパレータ２５ｂとして、例えばポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルムが採用されている。なお、これらのフィルムと負極電極２６との間の静摩擦係数は、ポリプロピレンフィルムの場合が０．４、ポリエチレンフィルムの場合が０．２である。
【００２２】
こうした一般的な電極収納セパレータ２５では、上記のように異物４５によって電極収納セパレータ２５が延伸する際に、電極収納セパレータ２５が対向する負極電極２６上を滑りにくくなるため、電極収納セパレータ２５のうちで異物４５の混入部分に比較的近接した部分が固定端として機能するようになる。すなわち、電極収納セパレータ２５のうちで、上記固定端によって囲まれた範囲が比較的小さな範囲となる。このため、電極収納セパレータ２５のうちで、上記固定端によって囲まれた範囲に対する延伸する範囲の比率である延伸率が比較的大きなものとなり、電極収納セパレータ２５に亀裂等の破損が生じやすくなる。
【００２３】
これに対して、本実施形態では、上述したように第１セパレータ２５ａ及び第２セパレータ２５ｂに対してテフロン加工が施されているため、各セパレータ２５ａ，２５ｂとこれらに対向する負極電極２６との間の静摩擦係数が０．１以下となるように調整されている。このため、上記のように異物４５によって電極収納セパレータ２５が延伸する際に、電極収納セパレータ２５が対向する負極電極２６上を滑りやすくなるため、電極収納セパレータ２５のうちで異物４５の混入部分から比較的離間した部分が固定端として機能するようになる。すなわち、電極収納セパレータ２５のうちで、上記固定端によって囲まれた範囲が比較的大きな範囲となる。このため、電極収納セパレータ２５のうちで、上記固定端によって囲まれた範囲に対する延伸する範囲の比率である延伸率が比較的小さなものとなる。
【００２４】
なお、雪上では滑動するものの材質にもよるが、通常は両者の間の静摩擦係数は０．０６〜０．０８程度である。このため、本実施形態のように電極収納セパレータ２５と負極電極２６との間の静摩擦係数が０．１以下であれば、それらの接触面において滑りが生じやすくなるため、異物４５によって亀裂等の破損が生じにくくなる。
【００２５】
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）負極電極２６と電極収納セパレータ２５との間に混入した異物４５によって電極収納セパレータ２５が延伸する際に、電極収納セパレータ２５が対向する負極電極２６上を滑りやすくなる。したがって、負極電極２６と電極収納セパレータ２５との間に異物４５が混入したとしても、電極収納セパレータ２５に破損が生じることを抑制することができる。
【００２６】
なお、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。
○  電極収納セパレータ２５は、１枚のセパレータを二つ折りにして構成しても良い。
○  電極収納セパレータ２５に収納する電極を負極電極２６に変更しても良い。この場合には、少なくとも電極収納セパレータと正極電極との間の静摩擦係数を０．１以下に調整する。
【００２７】
○  電極収納セパレータ２５に代えて、シート状のセパレータを採用しても良い。この形態では、シート状のセパレータを正極電極２１と負極電極２６との間に介在させる。
○  正極金属箔２２として、アルミニウム以外の金属からなる箔を採用しても良い。
【００２８】
○  負極金属箔２７として、銅以外の金属からなる箔を採用しても良い。
○  正極電極２１の片面のみが正極活物質層２３を有していても良い。
○  負極電極２６の片面のみが負極活物質層２８を有していても良い。
【００２９】
○  セパレータと電極との間の静摩擦係数は、上述したテフロン加工の他、例えば電極と対向するセパレータの表面に潤滑剤を塗布することによっても調整することができる。また、セパレータと電極との接触面積を調整することにより同静摩擦係数を調整することもできる。このような接触面積の調整は、セパレータの表面の凹凸形状や、例えばセパレータとして微多孔性フィルムを用いる場合であれば単位面積当たりにおける微孔の総面積を変化させることで行うことができる。なお、このようなテフロン加工、潤滑剤の塗布、接触面積の調整の対象はセパレータの両面であってもよいし、片面であってもよい。また、これら静摩擦係数の調整方法は適宜組み合わせることもできる。
【００３０】
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
【００３１】
○  ケース１１の形状を変更してもよい。例えば、ケース１１は円筒型でもよい。
○  本発明を、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０…二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…ケース本体、１４…蓋体、２１…正極電極、２２…正極金属箔、２３…正極活物質層、２５…電極収納セパレータ、２５ａ，２５ｂ…セパレータ、２６…負極電極、２７…負極金属箔、２８…負極活物質層、４５…異物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016051533.tif 000005