JP6965587B2 - Electrode assembly - Google Patents
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Description
本発明の一側面は、電極組立体に関する。 One aspect of the present invention relates to an electrode assembly.
正極又は負極を構成する多数の金属箔を備えたリチウムイオン電池セルが知られている(例えば特許文献1参照)。このリチウムイオン電池セルでは、多数の金属箔が一対の導電部材間に挟まれており、それらが溶接部によって接続されている。溶接部は、レーザ溶接によって形成される。 A lithium ion battery cell including a large number of metal foils constituting a positive electrode or a negative electrode is known (see, for example, Patent Document 1). In this lithium-ion battery cell, a large number of metal foils are sandwiched between a pair of conductive members, and they are connected by welds. The weld is formed by laser welding.
導電部材上に多数の金属箔(タブ)を積層する場合、溶接部を形成する際に発生する熱により、溶接部の周辺において各金属箔が反る可能性がある。各金属箔の反り量(積層方向における変形量)が大きくなると、積層された金属箔全体の反り量も大きくなる。その結果、導電部材に最も近い金属箔が導電部材から離れて、積層された金属箔と導電部材とが互いに溶接されなくなるおそれがある。 When a large number of metal foils (tabs) are laminated on a conductive member, each metal foil may warp around the welded portion due to heat generated when forming the welded portion. As the amount of warping of each metal foil (the amount of deformation in the laminating direction) increases, the amount of warping of the entire laminated metal foil also increases. As a result, the metal foil closest to the conductive member may be separated from the conductive member, and the laminated metal foil and the conductive member may not be welded to each other.
本発明の一側面は、タブ積層体の反り量が小さい電極組立体を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is to provide an electrode assembly in which the amount of warpage of the tab laminate is small.
本発明の一側面に係る電極組立体は、それぞれがタブを含む複数のシート状の電極を有する電極組立体であって、導電部材と、前記複数の電極の前記タブが前記導電部材上に積層されて形成され、前記タブの積層方向における前記導電部材と反対側に上面を備えるタブ積層体と、を備え、前記複数の電極の前記タブと前記導電部材とが、前記タブ積層体の前記上面から前記積層方向に溶接されて形成された溶接部により接続され、前記溶接部における前記積層方向と直交する各断面において、前記溶接部の最大長さが4mm以下である。 The electrode assembly according to one aspect of the present invention is an electrode assembly having a plurality of sheet-like electrodes each including a tab, and the conductive member and the tabs of the plurality of electrodes are laminated on the conductive member. A tab laminate having an upper surface opposite to the conductive member in the stacking direction of the tabs, and the tabs of the plurality of electrodes and the conductive member are formed on the upper surface of the tab laminate. The maximum length of the welded portion is 4 mm or less in each cross section of the welded portion that is connected by a welded portion formed by welding in the laminating direction.
この電極組立体では、積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さが4mmを超える場合に比べて、各タブの反り量が小さいので、タブ積層体の反り量も小さい。これは、溶接部を形成する際にタブ積層体に与えられる熱量が比較的小さいからである。 In this electrode assembly, the amount of warpage of each tab is smaller than that of the case where the maximum length of the welded portion in each cross section orthogonal to the stacking direction exceeds 4 mm, so that the amount of warpage of the tab laminate is also small. This is because the amount of heat given to the tab laminate when forming the welded portion is relatively small.
前記複数の電極の前記タブと前記導電部材とが複数の前記溶接部により接続され、前記複数の溶接部のそれぞれにおける前記積層方向と直交する各断面において、前記溶接部の最大長さが4mm以下であってもよい。この場合、溶接部の数を増やすことによって、タブの積層方向と直交する各溶接部の断面積の合計値を大きくすることができる。 The tab of the plurality of electrodes and the conductive member are connected by the plurality of welded portions, and the maximum length of the welded portion is 4 mm or less in each cross section orthogonal to the stacking direction in each of the plurality of welded portions. It may be. In this case, by increasing the number of welded portions, the total cross-sectional area of each welded portion orthogonal to the stacking direction of the tabs can be increased.
前記タブの積層数が50以上であってもよい。タブの積層数が50以上と多い場合、タブ積層体の反り量が大きくなる。そのような場合であっても、積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さが4mm以下であると、タブ積層体の反り量を比較的小さくできる。 The number of stacked tabs may be 50 or more. When the number of stacked tabs is as large as 50 or more, the amount of warpage of the tab laminated body becomes large. Even in such a case, if the maximum length of the welded portion in each cross section orthogonal to the stacking direction is 4 mm or less, the amount of warpage of the tab laminated body can be relatively small.
前記タブがアルミニウムからなり、前記タブの厚みが20μm以下であってもよい。アルミニウムからなるタブの厚みが20μm以下と薄い場合、タブの反り量が大きくなるので、タブ積層体の反り量も大きくなる。そのような場合であっても、積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さが4mm以下であると、タブ積層体の反り量を比較的小さくできる。 The tab may be made of aluminum and the thickness of the tab may be 20 μm or less. When the thickness of the tab made of aluminum is as thin as 20 μm or less, the amount of warpage of the tab is large, so that the amount of warpage of the tab laminate is also large. Even in such a case, if the maximum length of the welded portion in each cross section orthogonal to the stacking direction is 4 mm or less, the amount of warpage of the tab laminated body can be relatively small.
前記タブが銅からなり、前記タブの厚みが15μm以下であってもよい。銅からなるタブの厚みが15μm以下と薄い場合、タブの反り量が大きくなるので、タブ積層体の反り量も大きくなる。そのような場合であっても、積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さが4mm以下であると、タブ積層体の反り量を比較的小さくできる。 The tab may be made of copper and the thickness of the tab may be 15 μm or less. When the thickness of the tab made of copper is as thin as 15 μm or less, the amount of warpage of the tab is large, so that the amount of warpage of the tab laminate is also large. Even in such a case, if the maximum length of the welded portion in each cross section orthogonal to the stacking direction is 4 mm or less, the amount of warpage of the tab laminated body can be relatively small.
本発明の一側面によれば、タブ積層体の反り量が小さい電極組立体が提供され得る。 According to one aspect of the present invention, an electrode assembly having a small amount of warpage of the tab laminate can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate description is omitted.
図1は、一実施形態に係る電極組立体を備える蓄電装置を示す分解斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1及び図2に示される蓄電装置1は、例えばリチウムイオン二次電池といった非水電解質二次電池として構成されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a power storage device including the electrode assembly according to the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. The
蓄電装置1は、例えば略直方体形状のケース2と、ケース2内に収容された電極組立体3とを備えている。ケース2は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース2は、一方側において開口した本体部2aと、本体部2aの開口を塞ぐ蓋部2bと、を有している。ケース2の内部には、図示はしないが、例えば非水系(有機溶媒系)の電解液が注液されている。ケース2の蓋部2bには、正極端子4及び負極端子5が互いに離間して配置されている。正極端子4は、絶縁リング6を介してケース2に固定され、負極端子5は、絶縁リング7を介してケース2に固定されている。また、電極組立体3とケース2の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムFが配置されており、絶縁フィルムFによってケース2と電極組立体3との間が絶縁されている。電極組立体3の下端は、絶縁フィルムFを介してケース2の内側の底面に接触している。電極組立体3とケース2との間にスペーサSPを配置することにより、電極組立体3とケース2との間の隙間が埋められている。
The
電極組立体3は、それぞれがタブ14bを有する複数のシート状の正極8と、それぞれがタブ16bを有する複数のシート状の負極9と、を有する。電極組立体3では、複数の正極8と複数の負極9とが袋状のセパレータ10を介して交互に積層されている。正極8は、袋状のセパレータ10に包まれている。袋状のセパレータ10に包まれた状態の正極8は、セパレータ付き正極11として構成されている。従って、電極組立体3は、複数のセパレータ付き正極11と複数の負極9とが交互に積層された構造を有している。セパレータ10は袋状ではなく、シート状であってもよい。なお、電極組立体3の両端に位置する電極は、負極9である。
The
正極8は、例えばアルミニウムからなる正極集電体である金属箔14と、金属箔14の両面に形成された正極活物質層15と、を有している。金属箔14は、平面視矩形状の本体部14aと、本体部14aと一体化されたタブ14bとを有している。タブ14bは、本体部14aの上縁部から突出している。そして、タブ14bは、セパレータ10を突き抜けている。タブ14bは、例えば板状の導電部材12を介して正極端子4に接続されている。複数のタブ14bは導電部材12上に積層される。積層された複数のタブ14bは、導電部材12と、導電部材12よりも薄い保護板23との間に配置される(図3参照)。導電部材12及び保護板23は、例えば、正極8の金属箔14と同一の材料から矩形平板状に構成される。電極組立体3は保護板23を備えなくてもよい。
The
正極活物質層15は、本体部14aの表裏両面に形成されている。正極活物質層15は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム又は硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つとリチウムとが含まれる。
The positive electrode
負極9は、例えば銅からなる負極集電体である金属箔16と、金属箔16の両面に形成された負極活物質層17とを有している。金属箔16は、平面視矩形状の本体部16aと、本体部16aと一体化されたタブ16bとを有している。タブ16bは、本体部16aの上縁部から突出している。タブ16bは、例えば板状の導電部材13を介して負極端子5に接続されている。複数のタブ16bは導電部材13上に積層される。積層された複数のタブ16bは、導電部材13と、導電部材13よりも薄い保護板25との間に配置される(図3参照)。導電部材13及び保護板25は、例えば、負極9の金属箔16と同一の材料から矩形平板状に構成される。電極組立体3は保護板25を備えなくてもよい。
The
負極活物質層17は、本体部16aの表裏両面に形成されている。負極活物質層17は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物又はホウ素添加炭素等が挙げられる。
The negative electrode
セパレータ10は、平面視矩形状を呈している。セパレータ10の形成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、或いはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。
The
図3は、図1に示される電極組立体の斜視図である。図3に示されるように、電極組立体3は、複数の正極8と複数の負極9とがセパレータ10を介して交互に積層された組立体本体20と、複数の正極8のタブ14bが積層されたタブ積層体21と、複数の負極9のタブ16bが積層されたタブ積層体22と、を有している。
FIG. 3 is a perspective view of the electrode assembly shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the
タブ積層体21,22は、組立体本体20の一側面からX軸方向に突出している。X軸方向は、組立体本体20の長手方向(Y軸方向)及び正極8及び負極9の積層方向(Z軸方向)と交差(ここでは、直交)する方向である。タブ積層体21,22は、Y軸方向に離間して配置されている。
The tab laminates 21 and 22 project from one side surface of the assembly
タブ積層体21は、2つの側面21a、先端面21b及び上面21cを有している。先端面21b及び上面21cは、各側面21aを繋いでいる。上面21cは、タブ14bの積層方向(Z軸方向)における導電部材12と反対側に位置する。タブ14bには、正極活物質層15が設けられていない。また、タブ積層体21を構成するタブ14bの枚数は、電極組立体3を構成する電極の枚数の約半分である。従って、組立体本体20の一側面の高さに合わせてタブ14bを積層してなるタブ積層体21の先端面21bは、タブ積層体21の先端に向かうに従ってタブ積層体21の厚みが小さくなるような傾斜面となっている。タブ積層体21は、導電部材12上に載置されている。タブ積層体21の上面21cには、保護板23が載置されている。従って、タブ積層体21は、導電部材12及び保護板23によってZ軸方向に挟まれている。
The
導電部材12の厚みは、タブ14bの厚みよりも大きい。保護板23の厚みは、タブ14bの厚みよりも大きいが、導電部材12の厚みよりも小さい。導電部材12のY軸方向の長さは、タブ積層体21のY軸方向の長さよりも大きい。タブ積層体21の先端位置は、導電部材12の縁部に一致しているが、導電部材12の縁部からX軸方向に突出してもよい。保護板23のY軸方向の長さは、タブ積層体21のY軸方向の長さと等しい。導電部材12及び保護板23の材料は、金属箔14の材料と同じである。
The thickness of the
保護板23の上面には、保護板23とタブ14bと導電部材12とが溶接されて形成された溶接部24が設けられている。複数の溶接部24が設けられてもよい。図3は2つの溶接部24が設けられた例を示す。溶接部24は、保護板23の上面から導電部材12までタブ14bの積層方向(Z軸方向)に延びている。
On the upper surface of the
タブ積層体22は、2つの側面22a、先端面22b及び上面22cを有している。先端面22b及び上面22cは、各側面22aを繋いでいる。上面22cは、タブ16bの積層方向(Z軸方向)における導電部材13と反対側に位置する。タブ16bには、負極活物質層17が設けられていない。また、タブ積層体22を構成するタブ16bの枚数は、電極組立体3を構成する電極の枚数の約半分である。従って、組立体本体20の一側面の高さに合わせてタブ16bを積層してなるタブ積層体22の先端面22bは、タブ積層体22の先端に向かうに従ってタブ積層体22の厚みが小さくなるような傾斜面となっている。タブ積層体22は、導電部材13上に載置されている。タブ積層体22の上面22cには、保護板25が載置されている。従って、タブ積層体22は、導電部材13及び保護板25によってZ軸方向に挟まれている。
The
導電部材13の厚みは、タブ16bの厚みよりも大きい。保護板25の厚みは、タブ16bの厚みよりも大きいが、導電部材13の厚みよりも小さい。導電部材13のY軸方向の長さは、タブ積層体22のY軸方向の長さよりも大きい。タブ積層体22の先端位置は、導電部材13の縁部に一致しているが、導電部材13の縁部からX軸方向に突出してもよい。保護板25のY軸方向の長さは、タブ積層体22のY軸方向の長さと等しい。導電部材13及び保護板25の材料は、金属箔16の材料と同じである。
The thickness of the
保護板25の上面には、保護板25とタブ16bと導電部材13とが溶接されて形成された溶接部26が設けられている。複数の溶接部26が設けられてもよい。図3は2つの溶接部26が設けられた例を示す。溶接部26は、保護板25の上面から導電部材13までタブ16bの積層方向(Z軸方向)に延びている。
On the upper surface of the
図4は、図1に示される電極組立体の一部を示す平面図である。図5は、図4のV−V線に沿った断面図である。図4及び図5に示されるように、各溶接部26は、保護板25とタブ積層体22と導電部材13とをタブ16bの積層方向に互いに接続している。図4及び図5に示されるように、各溶接部26におけるタブ16bの積層方向と直交する各断面(XY断面)において、溶接部26の最大長さLは4mm以下である。最大長さLは、3mm以下であってもよいし、2mm以下であってもよいし、1mm以下であってもよい。最大長さLは、1mm以上であってもよいし、2mm以上であってもよいし、3mm以上であってもよい。例えばタブ16bの積層方向からタブ積層体22(タブ積層体の上面22c)を見たときに、溶接部26は最大長さLを有する。図4に示される例では、Z軸方向から見て、溶接部26は、保護板25の上面に露出しており、溶接部26におけるZ軸方向と直交する各断面が、Y軸方向に延びる長軸とX軸方向に延びる短軸とを有する楕円形状となっている。溶接部26は、例えば楕円を底面とする錐体である。電極組立体3が保護板25を備えない場合には、溶接部26は、タブ積層体22の上面22cに露出することになる。図5はX軸方向及びZ軸方向を含むXZ断面である。溶接部26におけるZ軸方向と直交する各断面は、Y軸方向に延びる短軸とX軸方向に延びる長軸とを有する楕円形状であってもよい。図5に示されるように、溶接部26は、Z軸方向において保護板25及びタブ積層体22を貫通しているが、導電部材13を貫通していない。図5において、溶接部26のX軸方向の長さWは、タブ積層体22の上面22c(又は保護板25の上面)から導電部材13に向かうに連れて小さくなっている。同様に、溶接部26のY軸方向の長さは、タブ積層体22の上面22c(又は保護板25の上面)から導電部材13に向かうに連れて小さくなっている。溶接部26のZ軸方向の最大長さD(すなわち溶接部26の最大深さ)は、例えば1.75〜2.55mmである。溶接部26の露出面には、Z軸方向に窪む溝部26aが設けられている。溝部26aの深さTDは保護板25の厚さ25Dよりも大きい。溝部26aは、Y軸方向に延在している。なお、タブ積層体21に設けられる溶接部24も溶接部26と同様の構成を有している。
FIG. 4 is a plan view showing a part of the electrode assembly shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, each welded
図6は、溶接部を形成する工程の一例を示す図である。図6に示されるように、溶接部26は、溶接用のエネルギービームBを保護板25の上面に照射することによって形成される。エネルギービームBの照射方向(溶接方向)はZ軸方向である。例えば、エネルギービームBの照射スポットをY軸方向にスキャンすることによって、Z軸方向と直交する各断面がY軸方向に延びる長軸を有する楕円形状となる溶接部26が形成される。エネルギービームBは、照射装置30から出射される。照射装置30は、例えばレンズ及びガルバノミラーを含むスキャナヘッドである。スキャナヘッドにはファイバを介してビーム発生装置が接続される。照射装置30は、例えばプリズム等の屈折式の光学系から構成されてもよい。エネルギービームBは、溶接を行うことができる高エネルギービームである。エネルギービームBは、例えばレーザビーム又は電子ビームである。エネルギービームBの照射は、不活性ガスの雰囲気中で行われる。なお、タブ積層体21に設けられる溶接部24も溶接部26と同様の方法により形成される。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a process of forming a welded portion. As shown in FIG. 6, the welded
タブ14b、導電部材12及び保護板23がアルミニウムからなる場合、エネルギービームBの出力は、例えば700〜1200Wであり、エネルギービームBのスキャン速度は、例えば3〜20mm/sである。タブ16b、導電部材13及び保護板25が銅からなる場合、エネルギービームBの出力は、例えば1300〜1800Wであり、エネルギービームBのスキャン速度は、例えば3〜20mm/sである。
When the
タブ14bがアルミニウムからなる場合、タブ14bの厚みは例えば8μm以上であってもよいし、20μm以下であってもよい。タブ14bの積層数は例えば50以上であってもよいし、150以下であってもよい。タブ16bが銅からなる場合、タブ16bの厚みは例えば5μm以上であってもよいし、15μm以下であってもよい。タブ16bの積層数は例えば50以上であってもよいし、150以下であってもよい。
When the
保護板23がアルミニウムからなる場合、保護板23の厚みは例えば0.1mm以上であってもよいし、0.3mm以下であってもよい。保護板25が銅からなる場合、保護板25の厚みは例えば0.1mm以上であってもよいし、0.3mm以下であってもよい。導電部材12がアルミニウムからなる場合、導電部材12の厚みは例えば0.5mm以上であってもよいし、2.0mm以下であってもよい。導電部材13が銅からなる場合、導電部材13の厚みは例えば0.5mm以上であってもよいし、2.0mm以下であってもよい。
When the
以上説明したように、溶接部26におけるZ軸方向と直交する各断面において、溶接部26の最大長さLは4mm以下である。よって、Z軸方向と直交する各断面における溶接部の最大長さが4mmを超える場合に比べて、各タブ16b及び保護板25の反り量が小さいので、タブ積層体22及び保護板25の反り量も小さい。これは、溶接部26を形成する際にタブ積層体22及び保護板25に与えられる熱量が比較的小さいからである。タブ積層体22及び保護板25の反り量が小さいと、タブ積層体22と導電部材13との間の電気抵抗を低くでき、タブ積層体22と導電部材13との間の剥離強度を高くすることができる。
As described above, the maximum length L of the welded
また、保護板23からタブ積層体21を通過して導電部材12に到達する溶接部24におけるZ軸方向と直交する各断面において、溶接部24の最大長さLは4mm以下である。よって、タブ積層体21についてもタブ積層体22と同様の作用効果が得られる。
Further, the maximum length L of the welded
また、タブ積層体22には複数の溶接部26が設けられているので、溶接部26の数を増やすことによって、Z軸方向と直交する各溶接部26の断面積の合計値を大きくすることができる。その結果、タブ積層体22と導電部材13との間の電気抵抗を更に低くでき、タブ積層体22と導電部材13との間の剥離強度を更に高くすることができる。エネルギービームBの照射装置30としてレンズ及びガルバノミラーを含むスキャナヘッドを用いると、複数の溶接部26を高速で形成できる。なお、タブ積層体21にも複数の溶接部24が設けられているので、タブ積層体21についてもタブ積層体22と同様の作用効果が得られる。
Further, since the
また、タブ14bがアルミニウムからなり、タブ14bの厚みが20μm以下と薄い場合、タブの反り量が大きくなるので、タブ積層体の反り量も大きくなる。そのような場合であっても、Z軸方向と直交する各断面における溶接部24の最大長さが4mm以下であると、タブ積層体21の反り量を比較的小さくできる。
Further, when the
また、タブ16bが銅からなり、タブ16bの厚みが15μm以下と薄い場合、タブの反り量が大きくなるので、タブ積層体の反り量も大きくなる。そのような場合であっても、Z軸方向と直交する各断面における溶接部26の最大長さLが4mm以下であると、タブ積層体22の反り量を比較的小さくできる。
Further, when the
図7は、変形例に係る電極組立体の一部を示す平面図である。図7の(a)に示される電極組立体3aでは、複数(例えば6個)の溶接部26が千鳥状に配置される。タブ積層体22は導電部材13の縁部からX軸方向に突出している。保護板25が設けられておらず、タブ積層体22の上面22cにおいて溶接部26が露出している。その他については、電極組立体3aは、図1に示される電極組立体3と同様の構成を備える。
FIG. 7 is a plan view showing a part of the electrode assembly according to the modified example. In the
図7の(a)に示される電極組立体3aにおいても電極組立体3と同様の作用効果が得られる。電極組立体3aでは、各タブ16bの反り量が小さいので、タブ積層体22の反り量も小さい。これは、溶接部26を形成する際にタブ積層体22に与えられる熱量が比較的小さいからである。タブ積層体22の反り量が小さいと、タブ積層体22と導電部材13との間の電気抵抗を低くでき、タブ積層体22と導電部材13との間の剥離強度を高くすることができる。
The
図7の(b)に示される電極組立体3bでは、複数(例えば5個)の溶接部26が千鳥状に配置される。各溶接部26は、Z軸方向からタブ積層体22を見たときに、円形状を有する。この場合、溶接部26の最大長さLは円の直径である。その他については、電極組立体3bは、図7の(a)に示される電極組立体3aと同様の構成を備える。円形の溶接部26は、例えばエネルギービームBをX軸方向及びY軸方向の両方にスキャンすることによって形成され得る。図7の(b)に示される電極組立体3bにおいても電極組立体3aと同様の作用効果が得られる。
In the
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、蓄電装置1はリチウムイオン二次電池であるが、蓄電装置1は、例えばニッケル水素電池等の他の二次電池、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオンキャパシタ等の蓄電装置であってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、電極組立体3が複数の溶接部24を備えているが、単一の溶接部24を備えてもよい。同様に、電極組立体3は複数の溶接部26を備えているが、単一の溶接部26を備えてもよい。
Further, in the above embodiment, the
(実験例)
以下、実験例に基づいて本発明がより具体的に説明されるが、本発明は以下の実験例に限定されない。
(Experimental example)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Experimental Examples, but the present invention is not limited to the following Experimental Examples.
まず、アルミニウムからなる導電部材上にアルミニウムからなるタブ(1枚の厚み15μm)を90枚積層した。次に、タブ積層体上にアルミニウムからなる保護板(厚み0.2mm)を積層した。その後、保護板の上面にレーザを照射することによって、保護板から導電部材に向かって延びる溶接部を形成した。タブの積層方向からタブ積層体を見たときに、保護板の上面に露出した溶接部は長軸の長さが1mmの楕円形状を有していた。すなわち、タブの積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さは1mmであった。このようにして、実験例1の溶接部を有する電極組立体を作製した。同様に、タブの積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さがそれぞれ2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mmとなるようにして、実験例2〜7の溶接部を有する電極組立体を作製した。 First, 90 tabs (one sheet having a thickness of 15 μm) made of aluminum were laminated on a conductive member made of aluminum. Next, a protective plate (thickness 0.2 mm) made of aluminum was laminated on the tab laminate. Then, by irradiating the upper surface of the protective plate with a laser, a welded portion extending from the protective plate toward the conductive member was formed. When the tab laminate was viewed from the tab stacking direction, the welded portion exposed on the upper surface of the protective plate had an elliptical shape with a major axis length of 1 mm. That is, the maximum length of the welded portion in each cross section orthogonal to the stacking direction of the tabs was 1 mm. In this way, an electrode assembly having the welded portion of Experimental Example 1 was produced. Similarly, the electrode assembly having the welded portions of Experimental Examples 2 to 7 is set so that the maximum lengths of the welded portions in each cross section orthogonal to the stacking direction of the tabs are 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, and 7 mm, respectively. A solid was made.
続いて、タブの積層方向における溶接部の断面を観察した。図8の(a)は、実験例4の溶接部の断面(タブの積層方向及びタブの突出方向を含む断面)を模式的に示す。図8の(a)では、タブ積層体22及び保護板25がタブ16bの積層方向に多少反っているものの、溶接部26は、保護板25からタブ積層体22を通過して導電部材13まで到達している。導電部材13は反っていない。このような溶接部26では、タブ積層体22と導電部材13との間の電気抵抗を低くでき、タブ積層体22と導電部材13との間の剥離強度を高くすることができる。
Subsequently, the cross section of the welded portion in the stacking direction of the tabs was observed. FIG. 8A schematically shows a cross section of the welded portion of Experimental Example 4 (a cross section including the tab stacking direction and the tab protruding direction). In FIG. 8A, although the
図8の(b)は、実験例5の溶接部の断面(タブの積層方向及びタブの突出方向を含む断面)を模式的に示す。図8の(b)では、タブ積層体122及び保護板125がタブ16bの積層方向に反っている。特に、タブ積層体122の反り量が大きい。その結果、溶接部126は、保護板125からタブ積層体122まで延在しているものの、導電部材113に到達していない。導電部材113は反っていない。タブ積層体122と導電部材113との間には隙間Vが形成されている。このような溶接部126では、タブ積層体122と導電部材113との間が電気的にも機械的にも接続されない。
FIG. 8B schematically shows a cross section of the welded portion of Experimental Example 5 (a cross section including the tab stacking direction and the tab protruding direction). In FIG. 8B, the
さらに、実験例1〜7の溶接部を有する電極組立体について、それぞれタブ積層体及び保護板の反り率を以下のように算出した。溶接部を形成する前に、予め導電部材の上面から保護板の上面までの距離(タブ積層体と保護板の合計厚さ)を測定した値をD1(mm)とした(図6参照)。溶接部を形成した後、導電部材の上面から保護板の上面までの距離を測定した値をD2(mm)とした。D1及びD2は、タブの積層方向において保護板側からタブ積層体を見たときの溶接部の縁においてノギスを用いて測定された。D2は、図8の(a)及び(b)に図示されている。 Further, for the electrode assembly having the welded portions of Experimental Examples 1 to 7, the warpage ratios of the tab laminate and the protective plate were calculated as follows. Before forming the welded portion, the value obtained by measuring the distance from the upper surface of the conductive member to the upper surface of the protective plate (total thickness of the tab laminate and the protective plate) was set to D1 (mm) (see FIG. 6). After forming the welded portion, the value obtained by measuring the distance from the upper surface of the conductive member to the upper surface of the protective plate was defined as D2 (mm). D1 and D2 were measured using a caliper at the edge of the welded portion when the tab laminate was viewed from the protective plate side in the tab stacking direction. D2 is illustrated in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
反り率R(%)は以下の式から算出される。式中の(D2−D1)の値は、タブ積層体の反り量と保護板の反り量との合計値である。
R=(D2−D1)/D1×100
The warpage rate R (%) is calculated from the following formula. The value of (D2-D1) in the formula is the total value of the warp amount of the tab laminate and the warp amount of the protective plate.
R = (D2-D1) / D1 × 100
図9は、実験例1〜7の溶接部を有する電極組立体について、タブの積層方向と直交する各断面における溶接部の最大長さ(mm)と反り率(%)との関係を示すグラフである。図9に示されるように、最大長さが4mm以下の実験例1〜4では反り率が50%以下であり、最大長さが4mmを超える実験例5〜7では反り率が100%以上であった。このように、実験例1〜4では、実験例5〜7に比べて反り率が顕著に小さくなった。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the maximum length (mm) of the welded portion and the warpage rate (%) in each cross section orthogonal to the stacking direction of the tabs for the electrode assembly having the welded portions of Experimental Examples 1 to 7. Is. As shown in FIG. 9, the warpage rate is 50% or less in Experimental Examples 1 to 4 having a maximum length of 4 mm or less, and the warpage rate is 100% or more in Experimental Examples 5 to 7 having a maximum length of more than 4 mm. there were. As described above, in Experimental Examples 1 to 4, the warpage rate was remarkably smaller than that in Experimental Examples 5 to 7.
1…蓄電装置、3,3a,3b…電極組立体、8…正極、9…負極、12,13…導電部材、14b,16b…タブ、21,22…タブ積層体、21c,22c…上面、24,26…溶接部。 1 ... Power storage device, 3,3a, 3b ... Electrode assembly, 8 ... Positive electrode, 9 ... Negative electrode, 12, 13 ... Conductive member, 14b, 16b ... Tab, 21,22 ... Tab laminate, 21c, 22c ... Top surface, 24, 26 ... Welded part.
Claims (5)
導電部材と、
前記複数の電極の前記タブが前記導電部材上に積層されて形成され、前記タブの積層方向における前記導電部材と反対側に上面を備えるタブ積層体と、
を備え、
前記複数の電極の前記タブと前記導電部材とが、前記タブ積層体の前記上面から前記積層方向に溶接されて形成された複数の溶接部により接続され、
前記複数の溶接部のそれぞれにおける前記積層方向と直交する各断面において、前記溶接部の最大長さが4mm以下であり、
前記積層方向と直交する方向であって前記溶接部が前記最大長さを有する方向を最大長さ方向としたとき、前記各断面において、前記溶接部は、前記最大長さ方向に延びる長軸を有する楕円形状を有し、
前記複数の溶接部は、1つの前記溶接部の前記最大長さ方向に沿って並ぶ2以上の前記溶接部を含む、電極組立体。 An electrode assembly each having a plurality of sheet-like electrodes including tabs.
Conductive members and
A tab laminate formed by laminating the tabs of the plurality of electrodes on the conductive member and having an upper surface on the side opposite to the conductive member in the stacking direction of the tabs.
With
The tabs of the plurality of electrodes and the conductive member are connected by a plurality of welded portions formed by welding from the upper surface of the tab laminate in the stacking direction.
In each section perpendicular to the stacking direction of each of the plurality of weld state, and are the 4mm or less than the maximum length of the weld,
When the direction perpendicular to the stacking direction and the direction in which the welded portion has the maximum length is defined as the maximum length direction, in each of the cross sections, the welded portion has a long axis extending in the maximum length direction. Has an elliptical shape
The plurality of welds are electrode assemblies including two or more welds aligned along the maximum length direction of one weld.
前記タブの厚みが20μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極組立体。 The tab is made of aluminum
The electrode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the tab is 20 μm or less.
前記タブの厚みが15μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電極組立体。 The tab is made of copper
The electrode assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the tab is 15 μm or less.
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