JP7332073B2 - 蓄電デバイス、及び、蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
<1-1.蓄電デバイスの構成>
図1Aは、本実施の形態1に従う蓄電デバイス10を模式的に示す斜視図である。図2は、蓄電デバイス10を模式的に示す平面図である。図3は、蓄電デバイス10を模式的に示す側面図である。なお、図2及び図3の各々において、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示す。また、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
図8は、蓄電デバイス10の製造手順を示すフローチャートである。図8に示される工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって行なわれる。
以上のように、本実施の形態1に従う蓄電デバイス10においては、面積の小さい第2面140側に第1封止部110が折り曲げられている。すなわち、面積の大きい第1面130上には第1封止部110が存在しない。したがって、第1面130上に他の蓄電デバイス10が載置されたとしても該他の蓄電デバイス10は傾かない。その結果、蓄電デバイス10によれば、複数の蓄電デバイス10を積み重ねた場合に下方の蓄電デバイス10に掛かる圧力の分布のムラを抑制することができる。また、全固体電池に使用される場合には、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされるため、本発明の包装形態が好ましい。また、蓄電デバイス10においては、第1封止部110の付け根部分が外装体100の辺135上にある。したがって、蓄電デバイス10によれば、第1封止部110を第2面140上に納まらせる場合に、第1封止部110の付け根部分が第2面140上にあるときと比較して、第1封止部110における接合幅を広く確保することができる。
上記実施の形態1に従う蓄電デバイス10においては、外装部材101を折り畳み、外装部材101の互いに向き合う面同士をヒートシールすることによって第2封止部120が形成された。しかしながら、第2封止部120の形状及び形成方法はこれに限定されない。なお、以下では実施の形態1と異なる部分を中心に説明し、実施の形態1と共通する部分については説明を省略する。
図9は、本実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xを模式的に示す平面図である。図10は、蓄電デバイス10Xを模式的に示す側面図である。図11は、蓋体400を模式的に示す斜視図である。
図14は、蓄電デバイス10Xの製造手順を示すフローチャートである。図14に示される工程は、例えば、蓄電デバイス10Xの製造装置によって行なわれる。
本実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xにおいても、面積の小さい第2面140側に第1封止部110が折り曲げられている。したがって、蓄電デバイス10Xによれば、複数の蓄電デバイス10Xを積み重ねた場合に下方の蓄電デバイス10Xに掛かる圧力の分布のムラを抑制することができる。
なお、本実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xにおいて、第1封止部110は、必ずしも面積の小さい第2面140側に折り曲げられていなくてもよい。例えば、第1封止部110は、面積の大きい第1面130側に折り曲げられていてもよい。また、第1封止部110の付け根部分は、必ずしも外装体100Xの辺135上になくてもよい。第1封止部110の付け根部分は、例えば、外装体100Xにおける蓋体400以外の面上に位置していてもよい。この場合であっても、本実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xには、例えば、以下のような特徴が含まれている。
電池製造工程の電極体に電解液を浸透させるなどを目的として仮封止状態の蓄電デバイスを所定温度環境で所定時間エージングする工程(以下、エージング工程という)を経ることが一般的であり、エージング工程で電極体200からガスが発生し当該ガスを電池外部に排出することが必要となる。上記実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xにおいては、エージング工程で発生したガスを蓄電デバイス10Xの製造の最終段階で抜くための機構が設けられていなかった。本実施の形態3に従う蓄電デバイス10Yにおいては、電極体200から発生したガスを蓄電デバイス10Yの製造の最終段階で抜くための機構が設けられている。なお、以下では実施の形態2と異なる部分を中心に説明し、実施の形態2と共通する部分については説明を省略する。
図16は、蓄電デバイス10Yの製造途中において、電極体200に外装部材101Yが巻き付けられた状態を側方から示す図である。図17は、蓄電デバイス10Yの製造途中において、電極体200に外装部材101Yが巻き付けられ、外装部材101Yに蓋体400が取り付けられた状態を下方から示す図である。
図18は、蓄電デバイス10Yの製造手順を示すフローチャートである。図18に示される工程は、例えば、蓄電デバイス10Yの製造装置によって行なわれる。
本実施の形態3に従う蓄電デバイス10Yにおいても、面積の小さい第2面140側に第1封止部154を含む片部150が折り曲げられている。したがって、蓄電デバイス10Yによれば、複数の蓄電デバイス10Yを積み重ねた場合に下方の蓄電デバイス10Yに掛かる圧力の分布のムラを抑制することができる。全固体電池に使用される場合には、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされるため、本発明の包装形態が好ましい。
上記実施の形態2に従う蓄電デバイス10Xにおいては、電極端子300が外部に突出する位置は、蓋体400と外装部材101との間であった。しかしながら、電極端子300が外部に突出する位置は、これに限定されない。なお、以下では実施の形態2と異なる部分を中心に説明し、実施の形態2と共通する部分については説明を省略する。
図19は、本実施の形態4に従う蓄電デバイス10XAを模式的に示す平面図である。図20は、蓄電デバイス10XAを模式的に示す側面図である。蓄電デバイス10XAの外装体100Xは、平面視において、一対の長辺100XA、及び、一対の短辺100XBを含む。外装体100Xは、電極体200に巻き付けられた外装部材101の長辺100XAに沿う開口部の各々に蓋体400を嵌め込むことによって構成されている。蓋体400が嵌め込まれた状態で、外装部材101と蓋体400とをヒートシールすることによって第2封止部120Xが形成されている。蓋体400には、貫通孔(図示略)が形成される。2つの電極端子300は、蓋体400の貫通孔から外装体100Xの外部に突出する。2つの電極端子300は、外装体100Xの長辺100XAに沿う形状である。貫通孔と電極端子300との僅かな隙間は、例えば樹脂によって埋められる。本実施の形態4では、第1封止部110は、一対の短辺100XBのうちの一方側に形成される。
本実施の形態4に従う蓄電デバイス10XAでは、奥行方向の長さが長い長辺100XAに沿うように電極端子300が配置されているため、より大きな電極端子300を用いることができる。このため、高出力の蓄電デバイス10XAを提供できる。
上記各実施の形態は本発明に関する蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法は、上記各実施の形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記各実施の形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、又は、上記各実施の形態に新たな構成を付加した形態である。以下に上記各実施の形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、上記各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲において、組み合わせることもできる。
上記実施の形態1-4において、電極体200には1枚の外装部材が巻き付けられた。しかしながら、電極体200に巻き付けられる外装部材は必ずしも1枚である必要はない。例えば、電極体200には、2枚以上の外装部材が巻き付けられてもよい。
また、上記実施の形態1-4において、電極体200は、複数の電極210を積層することによって構成された所謂スタック型であったが、電極体200の形態はこれに限定されない。電極体200は、例えば、セパレータを介して正極及び負極を巻回することによって構成された所謂巻回式であってもよい。また、電極体200は、所謂巻回式の電極体を複数積層することによって構成されてもよい。
また、上記実施の形態1-4において、第2面140は第1面130から略直角に下方に延びる平面とされた。しかしながら、第2面140の形態はこれに限定されない。例えば、電極体200が巻回式の電極体であり外周に平面と曲面とが形成されている場合を考える。ここで、平面の面積が曲面の面積よりも大きく、第1面130が電極体の平面を覆い、第2面140が電極体の曲面を覆うとする。この場合には、第2面140が曲面で構成されていてもよい。この場合には、第1面130から第2面140が下方に延びだす境界部分が辺135ということになる。
また、上記実施の形態3において、接合領域151は4箇所に形成された。しかしながら、接合領域151が形成される箇所の数はこれに限定されない。例えば、接合領域151は、辺135に沿った両端近傍の2箇所や、辺135の中央近傍の1箇所にのみ形成されてもよいし、5箇所以上に形成されてもよい。
また、上記実施の形態2において、電極端子300は、第2封止部120Xに配置されたが、外装体100Xにおいて、電極端子300が配置される位置は、これに限定されない。例えば、図22に示されるように、上記実施の形態2において、電極端子300は、第1封止部110に配置することもできる。換言すれば、第1封止部110は、電極端子300を挟んだ状態で封止される。この変形例では、2つの電極端子300の少なくとも一方は、第2面140側に折り曲げられてもよく、第2面140と反対側に折り曲げられてもよく、又は、辺135から外方に突出するように折り曲げられていなくてもよい。この変形例では、電極端子300と第1封止部110とを容易にシールできるため、外装体100Xの密封性が高められる。また、外装体100Xに電極体200を容易に収容できる。なお、この変形例では、例えば、上記実施の形態2のように外装部材101Xの両端の開口部の各々に蓋体400が嵌め込まれる。蓋体400が嵌め込まれた状態で、外装部材101Xと蓋体400とをヒートシールすることによって第2封止部120が形成される。なお、実施の形態1においても、電極端子300を第1封止部110に配置してもよい。
また、上記実施の形態2において、蓋体400の構成は、任意に変更可能である。図23は、蓋体400の変形例の蓋体500を示す斜視図である。蓋体500は、例えば、板状であり、電極体200(図9参照)と面する第1面500A、及び、第1面500Aと反対側の第2面500Bを含む。蓋体500の中央には、第1面500A及び第2面500Bを貫通する孔500Cが形成される。蓋体500を構成する材料は、例えば、樹脂である。この変形例では、電極端子300のうちの蓋体500と接合される部分を含む所定範囲に電極端子300及び蓋体500の双方と接着する接着フィルム530が取り付けられることが好ましい。接着フィルム530に関する諸元は、実施の形態1で説明した接着フィルムの諸元と同様である。この変形例では、蓄電デバイス10Xの製造方法は、電極体200と電極端子300とを電気的に接続するステップと、蓋体500を製造するステップと、蓋体500の孔500Cに電極体200と接続された状態の電極端子300を挿入するステップ(図24参照、以下では、「挿入ステップ」という)と、を含むようにしてもよい。
また、上記実施の形態1において第2封止部120は、外装部材101が折り畳まれ、外装部材101の熱融着性樹脂層同士がヒートシールされることによって形成された。しかしながら、第2封止部120の形成方法は、これに限定されない。図29は、変形例の第2封止部120Yを有する蓄電デバイス10を模式的に示す平面図である。外装部材101は、外装体100の外方に延ばされた張出部101XAを有し、張出部101XAの熱融着性樹脂層同士がヒートシールされることによって第2封止部120Yが形成される。張出部101XAのうちの電極端子300が配置される部分は、張出部101XAの熱融着性樹脂層と電極端子300とがヒートシールされる。この変形例によれば、第2封止部120Yをより強固にヒートシールできるため、外装体100の密封性が高められる。なお、この変形例では、張出部101XAのうちの電極端子300とヒートシールされている部分以外は、必要に応じで切断されてもよい。なお、この変形例は、図22に示される変形例にも適用できる。
上記実施の形態1において、第1封止部110の形成方法は、任意に選択可能である。図30に示されるように、例えば、製造装置は、ステップS110(図8参照)において、外装体100のうちの第1封止部110が形成される予定の部分110Yの付け根135Xから離れた位置にシールバー800を押し付けることにより、第1封止部110を形成してもよい。この製造方法によれば、図31に示されるように、第1封止部110は、シールバー800が押し付けられた痕跡である凹部110Xが形成される。外装体100のうち、凹部110Xが形成されている部分は、外装部材101の互いに向き合う面(熱融着性樹脂層)同士が直接的に接合される。外装体100のうちの凹部110Xと付け根135Xとの間において、外装部材101の互いに向き合う面の間には、外装部材101を構成する樹脂の一部が溶け出したポリだまり900が形成される。外装体100のうちの凹部110Xと付け根135Xと間の部分は、外装部材101の互いに向き合う面(熱融着性樹脂層)同士がポリだまり900を介して接合される。すなわち、この変形例では、第1封止部110は、外装部材101の互いに向き合う面同士が直接的に接合された部分、及び、外装部材101の互いに向き合う面同士がポリだまり900を介して接合された部分を含む。外部から水蒸気等が外装体100の内部に侵入することがポリだまり900によって妨げられるため、外装体100のバリア性が高められる。なお、部分110Yにシールバー800を押し付けるときには、ポリだまり900が形成される部分、換言すれば、凹部110Xと付け根135Xとの間の部分における外装部材101の互いに向き合う面同士は、接触していることが必要である。
なお、上記各実施の形態は、以下の技術的事項を含む。
Claims (11)
- 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、
前記電極体と電気的に接続された電極端子と、を備え、
前記外装体は、フィルム状の外装部材、及び、蓋体を含み、
前記外装体は、前記外装部材が前記電極体に巻き付けられた状態で互いに向き合う面同士が接合することによって封止された第1封止部、第1面、第2面、及び、前記外装部材と前記蓋体とが接合された状態で封止された第2封止部を含み、
前記第1封止部の付け根部分は、前記外装体において、第2面に形成されており、
前記第1面の面積は、前記第2面の面積よりも大きく、
前記第1封止部は、平面視において、前記第1面と重なっておらず、
前記蓋体は、前記電極体と面する第1面、及び、前記第1面と反対側の第2面を含み、
前記第2封止部は、前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とが接合される部分を含む、蓄電デバイス。 - 前記第1封止部は、前記第2面に接するように折り曲げられている、請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 前記第1封止部は、前記第2面に接するように折り曲げられた状態で、前記第2面の略全体を覆う、請求項2に記載の蓄電デバイス。
- 前記第1封止部においては、前記面同士の接合力が強い領域と、前記面同士の接合力が弱い領域とが前記第1面と前記第2面との境界に沿って並んでいる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
- 前記第1封止部においては、厚みが薄い領域と、厚みが厚い領域とが前記第1面と前記第2面との境界に沿って並んでいる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
- 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、
前記電極体と電気的に接続された電極端子と、を備え、
前記外装体は、フィルム状の外装部材、及び、蓋体を含み、
前記外装体は、前記外装部材が前記電極体に巻き付けられた状態で互いに向き合う面同士が接合することによって封止された第1封止部、第1面、第2面、及び、前記外装部材と前記蓋体とが接合された状態で封止された第2封止部を含み、
前記第1面の面積は、前記第2面の面積よりも大きく、
前記第1封止部は、平面視において、前記第1面と重なっておらず、
前記蓋体は、前記電極体と面する第1面、及び、前記第1面と反対側の第2面を含み、
前記第2封止部は、前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とが接合される部分を含み、
前記蓋体は、分割された部材である第1部分及び第2部分を含み、
前記電極端子は、前記第1部分及び第2部分によって挟まれ、
前記蓋体の幅に対する前記電極端子の幅の割合は、50%以上である、蓄電デバイス。 - 前記外装体は、電解液の透過を抑制するバリア性フィルムを含み、
前記バリア性フィルムは、少なくとも前記外装部材の内面と前記電極体との間に配置される
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。 - 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、
前記電極体と電気的に接続された電極端子と、を備え、
前記外装体は、フィルム状の外装部材、及び、蓋体を含み、
前記外装体は、前記外装部材が前記電極体に巻き付けられた状態で互いに向き合う面同士が接合することによって封止された第1封止部、第1面、第2面、及び、前記外装部材と前記蓋体とが接合された状態で封止された第2封止部を含み、
前記第1面の面積は、前記第2面の面積よりも大きく、
前記第1封止部は、平面視において、前記第1面と重なっておらず、
前記蓋体は、前記電極体と面する第1面、及び、前記第1面と反対側の第2面を含み、
前記第2封止部は、前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とが接合される部分を含み、
前記外装体は、前記外装部材の強度を高めるための緩衝性フィルムを含み、
前記緩衝性フィルムは、前記外装部材の内面のうちの少なくとも前記外装体の角部に配置される、蓄電デバイス。 - 前記第1面と前記第2面との境界に沿う方向は、前記外装部材の流れ方向に直交する方向である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。
- 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、
前記電極体と電気的に接続された電極端子と、を備え、
前記外装体は、フィルム状の外装部材、及び、蓋体を含み、
前記外装体は、前記外装部材が前記電極体に巻き付けられた状態で互いに向き合う面同士が接合することによって封止された第1封止部、第1面、第2面、及び、前記外装部材と前記蓋体とが接合された状態で封止された第2封止部を含み、
前記第1面の面積は、前記第2面の面積よりも大きく、
前記第1封止部は、平面視において、前記第1面と重なっておらず、
前記蓋体は、前記電極体と面する第1面、及び、前記第1面と反対側の第2面を含み、
前記第2封止部は、前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とが接合される部分を含み、
前記第1封止部は、シールバーが押し付けられた痕跡である凹部を有し、
前記凹部は、前記第1封止部の付け根と間隔を空けて形成される、蓄電デバイス。 - 蓄電デバイスの製造方法であって、
前記蓄電デバイスは、
電極体と、
前記電極体を封止する外装部材と、
前記電極体と電気的に接続された電極端子と、
前記電極端子が挿入される孔を有する蓋体と、
前記外装部材と前記蓋体とが接合された状態で封止された第2封止部と、を備え、
前記蓋体は、前記電極体と面する第1面、及び、前記第1面と反対側の第2面を含み、
前記第2封止部は、前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とが接合される部分を含み、
前記蓄電デバイスの製造方法は、
前記電極体と前記電極端子とを電気的に接続するステップと、
前記蓋体を製造するステップと、
前記蓋体の孔に前記電極体と接続された状態の前記電極端子を挿入するステップと、
前記外装部材と前記蓋体の前記第2面とを接合するステップと、を含む
蓄電デバイスの製造方法。
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