JP7689426B2 - Battery plate group, storage battery, battery pack, electric vehicle, and method of manufacturing battery plate group - Google Patents
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Description
本発明は、電池用極板群、蓄電池、組電池、電動車及び電池用極板群の製造方法に関する。 The present invention relates to a battery plate group, a storage battery, a battery pack, an electric vehicle, and a method for manufacturing a battery plate group.
電池には、正極と負極との短絡を防止するためのセパレータが用いられる。例えば、下記特許文献1には、袋セパレータ入り電極板の製造方法が開示される。下記特許文献1においては、セパレータを折り曲げることによって、活物質を有する電極板が挟み込まれる。加えて、複数箇所の溶着部分がセパレータに形成されることによって、袋状のセパレータが形成される。また、セパレータにおける折り曲げられた部分には、切り込みが設けられる。上記切り込みと、セパレータにおける未溶着部分とが設けられることにより、セパレータと電極板との間における電解液の流動、拡散等が可能になる。加えて、電池の充電時等にて電極板からガスが発生する場合、当該ガスの流動、拡散等も可能になる。 A separator is used in a battery to prevent short circuits between the positive and negative electrodes. For example, the following Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an electrode plate containing a pouched separator. In the following Patent Document 1, the separator is folded to sandwich an electrode plate having an active material. In addition, a pouched separator is formed by forming a plurality of welded portions on the separator. Also, a cut is provided in the folded portion of the separator. The above cut and the unwelded portion of the separator allow the electrolyte to flow and diffuse between the separator and the electrode plate. In addition, if gas is generated from the electrode plate during charging of the battery, the gas can also flow and diffuse.
電池が搭載された装置の振動、電解液の流動等に伴って、活物質が電極板から脱離することがある。脱離した活物質の一部は、例えばセパレータの未溶着部分から露出する電極板等に降り積もる。この場合、降り積もった活物質が導電経路となって、電極板同士が短絡してしまうことがある。 Active material may detach from the electrode plate due to vibration of the device in which the battery is mounted, flow of the electrolyte, etc. Some of the detached active material may fall onto the electrode plate exposed from the unwelded part of the separator, for example. In this case, the fallen active material may become a conductive path, causing a short circuit between the electrode plates.
このような短絡を抑制するためには、例えば、セパレータの溶着部分を拡大することによって、電極板が露出される領域を低減することが挙げられる。しかしながら、単に上記溶着部分を拡大する場合、セパレータと電極板との間における電解液の流動、拡散等が妨げられる。また、電池の充電時等にて電極板からガスが発生する場合、ガスの流動、拡散等も妨げられる。 To prevent such short circuits, for example, the welded portion of the separator can be enlarged to reduce the area where the electrode plate is exposed. However, simply enlarging the welded portion impedes the flow and diffusion of the electrolyte between the separator and the electrode plate. Furthermore, if gas is generated from the electrode plate during charging of the battery, the flow and diffusion of the gas is also impeded.
本発明の一側面の目的は、電解液等の拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能な電池用極板群、蓄電池、組電池、電動車及び電池用極板群の製造方法の提供である。 The objective of one aspect of the present invention is to provide a battery plate group, a storage battery, a battery pack, an electric vehicle, and a method for manufacturing a battery plate group that can suppress short circuits caused by the accumulation of active materials while maintaining the diffusibility of an electrolyte solution, etc.
本発明の一側面に係る電池用極板群は、第1方向において互いに積層する第1極板及び第2極板と、第1極板及び第2極板の間に位置するセパレータと、を備える。第1極板は、第1本体部、及び、第1本体部の外縁から第1方向に直交する第2方向に突出する第1耳部を含む第1集電体と、第2方向から見て外縁の少なくとも一部を覆う絶縁構造体とを有し、第2極板は、第2本体部、及び、第2本体部から第2方向に突出する第2耳部を含む第2集電体を有し、第2耳部の少なくとも一部は、第1方向において絶縁構造体に重なり、第2方向から見て、第2極板の一部がセパレータによって覆い隠される。 A battery plate group according to one aspect of the present invention includes a first plate and a second plate stacked together in a first direction, and a separator located between the first plate and the second plate. The first plate has a first body portion and a first current collector including a first ear portion protruding from an outer edge of the first body portion in a second direction perpendicular to the first direction, and an insulating structure covering at least a part of the outer edge when viewed from the second direction. The second plate has a second body portion and a second current collector including a second ear portion protruding from the second body portion in the second direction, and at least a part of the second ear portion overlaps the insulating structure in the first direction, and a part of the second plate is covered by the separator when viewed from the second direction.
この電池用極板群では、第2極板に含まれる第2集電体の第2耳部は、第1方向において、第1極板の外縁の少なくとも一部を覆う絶縁構造体に重なる。これにより、第2方向から見て、第2耳部と第1極板との第1方向に沿った最短経路上には、絶縁構造体が設けられる。このため、例えば、上記電池用極板群が電解液と共に電槽に収容され、且つ、第2耳部に第1極板及び/又は第2極板の活物質が降り積もる場合、上記最短経路を介した第1極板と第2耳部との短絡が、絶縁構造体によって阻害される。加えて、第2方向から見て、第2極板の一部がセパレータによって覆い隠される。これにより、第2極板の当該一部を介した第1極板と第2極板との短絡もまた、セパレータによって阻害される。また、第2極板の別の一部は、セパレータから覆われていないので、第2極板とセパレータとの間における電解液等の流動、拡散等がセパレータにより妨げられにくい。したがって本発明の一側面によれば、電解液等の拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能である。 In this battery plate group, the second ear of the second current collector included in the second plate overlaps with the insulating structure that covers at least a part of the outer edge of the first plate in the first direction. As a result, when viewed from the second direction, the insulating structure is provided on the shortest path along the first direction between the second ear and the first plate. For this reason, for example, when the battery plate group is contained in a battery container together with an electrolyte, and the active material of the first plate and/or the second plate accumulates on the second ear, a short circuit between the first plate and the second ear via the shortest path is inhibited by the insulating structure. In addition, when viewed from the second direction, a part of the second plate is covered by the separator. As a result, a short circuit between the first plate and the second plate via the part of the second plate is also inhibited by the separator. In addition, because another part of the second plate is not covered by the separator, the flow and diffusion of the electrolyte between the second plate and the separator are not easily hindered by the separator. Therefore, according to one aspect of the present invention, it is possible to suppress short circuits caused by the accumulation of active material while maintaining the diffusibility of the electrolyte.
絶縁構造体は、第2方向から見て第1集電体の一部を露出する開口を有してもよい。この場合、第1極板と絶縁構造体との間に電解液等が溜まることを抑制できる。 The insulating structure may have an opening that exposes a portion of the first current collector when viewed from the second direction. In this case, accumulation of electrolyte or the like between the first electrode plate and the insulating structure can be suppressed.
開口は、第1方向において、セパレータによって覆い隠される第2極板の一部に重なってもよい。この場合、第2方向から見て、上記開口と第2極板との第1方向に沿った最短経路上には、セパレータが設けられる。このため、開口に活物質が降り積もったとしても、当該活物質を導電経路とした第1極板と第2極板との短絡は、セパレータによって阻害されやすくなる。 The opening may overlap a portion of the second plate that is covered by the separator in the first direction. In this case, the separator is provided on the shortest path between the opening and the second plate along the first direction when viewed from the second direction. Therefore, even if active material accumulates in the opening, a short circuit between the first plate and the second plate using the active material as a conductive path is likely to be inhibited by the separator.
開口は、第2方向から見て、第1極板の中心を介して第1耳部の反対側に位置してもよい。 The opening may be located on the opposite side of the first ear portion through the center of the first plate when viewed from the second direction.
絶縁構造体は、第2方向から見て外縁の少なくとも一部を覆う主部と、主部から第2方向に突出する突出部とを有し、第1方向に沿った突出部の厚さは、第1方向に沿った主部の厚さよりも小さくてもよい。この場合、例えば電解液の流動等に伴って突出部が揺動することによって、活物質が主部の上に降り積もりにくくなる。 The insulating structure has a main portion that covers at least a portion of the outer edge when viewed from the second direction, and a protruding portion that protrudes from the main portion in the second direction, and the thickness of the protruding portion along the first direction may be smaller than the thickness of the main portion along the first direction. In this case, the active material is less likely to accumulate on the main portion due to the protruding portion oscillating in association with, for example, the flow of the electrolyte.
突出部の先端は、凹凸形状を有してもよい。この場合、突出部の先端に活物質が降り積もりにくくなる。 The tip of the protrusion may have an uneven shape. In this case, active material is less likely to accumulate on the tip of the protrusion.
第1本体部は、第1芯金と、第2芯金と、第1芯金及び第2芯金を連結すると共に外縁を含む連結部とを有し、第1極板は、第1芯金が挿入される第1筒状体と、第2芯金が挿入される第2筒状体と、第1筒状体及び第2筒状体のそれぞれに充填される正極活物質をさらに有してもよい。この場合、第1芯金及び第2芯金からの正極活物質の脱離は、第1筒状体及び第2筒状体によって抑制される。 The first main body portion has a first core, a second core, and a connecting portion that connects the first core and the second core and includes an outer edge, and the first electrode plate may further have a first cylindrical body into which the first core is inserted, a second cylindrical body into which the second core is inserted, and a positive electrode active material filled into each of the first cylindrical body and the second cylindrical body. In this case, detachment of the positive electrode active material from the first core and the second core is suppressed by the first cylindrical body and the second cylindrical body.
絶縁構造体は、第1筒状体の一端と、第2筒状体の一端とを封止してもよい。この場合、正極活物質は、第1筒状体の外部及び第2筒状体の外部に好適に流出しにくくなる。 The insulating structure may seal one end of the first cylindrical body and one end of the second cylindrical body. In this case, the positive electrode active material is preferably prevented from leaking out of the first cylindrical body and the second cylindrical body.
本発明の一側面に係る蓄電池は、上記電池用極板群と、電池用極板群が収容される電槽と、を備える。この蓄電池に電解液が充填されているときに第2耳部に第1極板及び/又は第2極板の活物質が降り積もる場合、第2耳部と第1極板との第1方向に沿った最短経路を介した第1極板と第2耳部との短絡が、絶縁構造体によって阻害される。加えて、第2方向から見て、第2極板の一部がセパレータによって覆い隠される。これにより、第2極板の当該一部を介した第1極板と第2極板との短絡もまた、セパレータによって阻害される。また、第2極板の別の一部は、セパレータから覆われていないので、第2極板とセパレータとの間における電解液等の流動、拡散等がセパレータにより妨げられにくい。 A storage battery according to one aspect of the present invention includes the battery plate group and a battery case in which the battery plate group is housed. When the active material of the first plate and/or the second plate accumulates on the second ear when the storage battery is filled with electrolyte, the insulating structure prevents a short circuit between the first plate and the second ear via the shortest path between the second ear and the first plate along the first direction. In addition, a part of the second plate is covered by the separator when viewed from the second direction. As a result, a short circuit between the first plate and the second plate via the part of the second plate is also prevented by the separator. In addition, another part of the second plate is not covered by the separator, so that the flow, diffusion, etc. of the electrolyte between the second plate and the separator is less likely to be hindered by the separator.
上記蓄電池は、鉛蓄電池でもよい。この場合、第2極板からガスが発生した場合においても、当該ガスが溜まりにくい。 The storage battery may be a lead-acid battery. In this case, even if gas is generated from the second plate, the gas is less likely to accumulate.
本発明の一側面に係る組電池は、上記蓄電池を備える。この組電池は、電解液等の拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能な電池用極板群を含む蓄電池を備える。このため、当該蓄電池において、活物質の降り積もりに起因する第1極板と第2極板との短絡を良好に抑制可能である。 A battery pack according to one aspect of the present invention includes the above-described storage battery. This battery pack includes a storage battery including a battery plate group that can suppress short circuits caused by the accumulation of active material while maintaining the diffusibility of the electrolyte and the like. Therefore, in the storage battery, it is possible to effectively suppress short circuits between the first plate and the second plate caused by the accumulation of active material.
本発明の一側面に係る電動車は、上記組電池を備える。この電動車は、電解液等の拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能な電池用極板群を含む蓄電池を備える。このため、当該蓄電池において、活物質の降り積もりに起因する第1極板と第2極板との短絡を良好に抑制可能である。 An electric vehicle according to one aspect of the present invention includes the above-mentioned battery pack. This electric vehicle includes a storage battery including a battery plate group that can suppress short circuits caused by the accumulation of active material while maintaining the diffusibility of the electrolyte and the like. Therefore, in the storage battery, it is possible to effectively suppress short circuits between the first and second plates caused by the accumulation of active material.
本発明の一側面に係る電池用極板群の製造方法は、上記電池用極板群を製造する方法であって、第1方向において第2耳部が絶縁構造体に重なるように、第1極板と第2極板とを積層する工程を備える。これにより、第2方向から見て、第2耳部と第1極板との第1方向に沿った最短経路上には、絶縁構造体が設けられる。このため、例えば、上記電池用極板群が電解液と共に電槽に収容され、且つ、第2耳部に第1極板及び/又は第2極板の活物質が降り積もる場合、上記最短経路を介した第1極板と第2耳部との短絡が、絶縁構造体によって阻害される。 A method for manufacturing a battery plate group according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing the battery plate group, and includes a step of stacking the first plate and the second plate so that the second ear overlaps the insulating structure in the first direction. As a result, when viewed from the second direction, the insulating structure is provided on the shortest path along the first direction between the second ear and the first plate. Therefore, for example, when the battery plate group is contained in a battery container together with an electrolyte, and the active material of the first plate and/or the second plate accumulates on the second ear, a short circuit between the first plate and the second ear via the shortest path is prevented by the insulating structure.
本発明の一側面によれば、電解液等の拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能な電池用極板群、蓄電池、組電池、電動車及び電池用極板群の製造方法を提供できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a battery plate group, a storage battery, a battery pack, an electric vehicle, and a method for manufacturing a battery plate group that can suppress short circuits caused by the accumulation of active materials while maintaining the diffusibility of an electrolyte solution, etc.
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 A preferred embodiment of one aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. In the following description, the same elements or elements having the same functions will be denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.
図1は、本実施形態に係る蓄電池の一部を破断して示す斜視図である。図1に示されるように、蓄電池1は、例えば、鉛蓄電池である。蓄電池1は、例えば自動車のバッテリー、停電時等に利用されるバックアップ用電源、及び、電動フォークリフト等の電動車(もしくは電気車)の主電源に用いられる。これらの場合、複数の蓄電池1によって構成される組電池が用いられることがある。例えば、上記電動車は、複数の蓄電池1を含む組電池を有することがある。本実施形態では、蓄電池1は、例えば、クラッド式電極を備えるクラッド式鉛蓄電池である。蓄電池1は、極板群3と、正極端子5Aと、負極端子5Bと、補水栓6と、ケース7とを備える。ケース7は、本体8と、蓋9とを有する。本体8は、箱状を呈している電槽である。本体8は、例えばポリプロピレン等の材料で形成されている。本体8は、極板群3及び電解液L(後述する図2を参照)を収容する。本体8は、4つの側面部と、底部(詳細は後述)とにより構成されている。蓋9は、本体8の開口部を覆う。蓋9には、正極端子5Aと、負極端子5Bと、補水栓6とが設けられる。正極端子5Aと負極端子5Bとの間には、補水栓6が設けられる。
1 is a perspective view showing a part of the storage battery according to the present embodiment, with a part broken away. As shown in FIG. 1, the storage battery 1 is, for example, a lead storage battery. The storage battery 1 is used, for example, as a battery for an automobile, a backup power source used during a power outage, and a main power source for an electric vehicle (or electric vehicle) such as an electric forklift. In these cases, a battery pack consisting of a plurality of storage batteries 1 may be used. For example, the electric vehicle may have a battery pack including a plurality of storage batteries 1. In this embodiment, the storage battery 1 is, for example, a clad-type lead storage battery having a clad electrode. The storage battery 1 includes a plate group 3, a
図2は、極板群の一部の断面図である。図1及び図2に示されるように、極板群3は、複数の正極10と、複数の負極12と、複数のセパレータ13とを有する。極板群3では、正極10と負極12とが交互に配置されている。隣り合う正極10と負極12との間には、セパレータ13が位置する。このため、正極10は、セパレータ13を介して負極12に積層される。本実施形態では、極板群3において、正極10、負極12及びセパレータ13の配列方向(以下、単に「配列方向」もしくは「積層方向」と称することもある)の端部には、負極12が配置されている。加えて、正極10と、負極12と、セパレータ13とのそれぞれは、電池用極板群とも呼称される。極板群3及び電解液Lが本体8に収容されるとき、電解液Lは、正極10とセパレータ13との隙間、セパレータ13内等に存在する。
2 is a cross-sectional view of a portion of the plate group. As shown in FIGS. 1 and 2, the plate group 3 has a plurality of
以下では、上記配列方向ならびに上記積層方向を第1方向Xとする。また、第1方向Xに直交する方向を第2方向Yとし、第1方向X及び第2方向Yに直交する方向を第3方向Zとする。本実施形態では、第2方向Yは極板群3がケース7に収容される方向に相当する。第2方向Yと第3方向Zとは互いに直交しているが、これに限られない。第2方向Yと第3方向Zとは、互いに交差していればよい。
In the following, the arrangement direction and the stacking direction are referred to as the first direction X. The direction perpendicular to the first direction X is referred to as the second direction Y, and the direction perpendicular to the first direction X and the second direction Y is referred to as the third direction Z. In this embodiment, the second direction Y corresponds to the direction in which the electrode plate group 3 is housed in the
図3(a)は、第1方向から見た正極を示す図であり、図3(b)は、第1方向から見た正極の一部を示す図である。図1,2及び図3(a)に示されるように、正極10(第1極板)は、クラッド式正極板である。蓄電池1においては、各正極10は、正極端子5Aと電気的に接続されている。各正極10と正極端子5Aとは、正極ストラップ17によって電気的に接続されている。正極10は、集電体14と、集電体14の一部を収容する複数の筒状体15と、筒状体15に収容される正極材16と、集電体14に装着される上部連座20及び下部連座25と、を有する。
3(a) is a diagram showing a positive electrode viewed from a first direction, and FIG. 3(b) is a diagram showing a part of the positive electrode viewed from the first direction. As shown in FIGS. 1, 2 and 3(a), the positive electrode 10 (first plate) is a clad type positive electrode plate. In the storage battery 1, each
図3(b)に示されるように、集電体14(第1集電体)は、複数の芯金14aと、複数の芯金14aを連結する連結部14bと、連結部14bから突出する耳部14c(第1耳部)とを有する。集電体14は、例えば鋳造(加圧鋳造法)によって形成される。集電体14の構成材料は、導電性材料であればよく、例えば、鉛-カルシウム-錫系合金、鉛-アンチモン-ヒ素系合金等の鉛合金が挙げられる。鉛合金は、セレン、銀、ビスマス等を含んでもよい。
As shown in FIG. 3(b), the current collector 14 (first current collector) has a plurality of
複数の芯金14aは、第2方向Yに沿って延在する棒状部分であって、第3方向Zに沿って一列に配列されている。第2方向Yにおける各芯金14aの一端は、連結部14bに接続される。第2方向Yにおける各芯金14aの他端は、下部連座25に固定される。第2方向Yに沿った各芯金14aの長さは、例えば170~600mmである。連結部14bは、芯金14a及び耳部14cを支持する部分であり、第3方向Zに沿って延在する。正極10がケース7に収容されるとき、連結部14bは、第2方向Yにおける正極端子5A側に配置される。本実施形態では、複数の芯金14a及び連結部14bが、集電体14の本体部14d(第1本体部)に相当する。この場合、第2方向Yにおける本体部14dの一端に位置する外縁14eは、連結部14bによって構成される。耳部14cは、本体部14dの外縁14eから第2方向Yに突出する端子部であり、正極ストラップ17に接続されている。第2方向Yにおいて、耳部14cの突出方向は、芯金14aの突出方向の反対側である。このため、芯金14aと耳部14cとは、第1方向Xにおいて互いに重なっていない。なお、正極10がケース7に収容されるとき、耳部14c及び外縁14eは、第2方向Yにおける蓋9側に位置する。
The
複数の筒状体15は、活物質保持用チューブ(クラッドチューブ)群を構成する。活物質保持用チューブ群は、いわゆる「ガントレット」とも称される筒状の多孔体チューブの集合体である。各筒状体15は、第2方向Yに沿って延在しており、対応する芯金14aを収容する。例えば、複数の芯金14aのうち一の芯金14a(第1芯金)は複数の筒状体15のうち一の筒状体15(第1筒状体)に挿入され、複数の芯金14aのうち別の芯金14a(第2芯金)は複数の筒状体15のうち別の筒状体15(第2筒状体)に挿入される。
The multiple
正極材16は、芯金14aと共に、筒状体15の内部に充填されている。図2に示されるように、正極材16は、筒状体15の内部にて芯金14aを囲っている。正極材16は、活物質を含む。活物質には、化成後の活物質及び化成前の活物質の原料の双方が包含される。正極材16は、化成後の活物質を含有している。化成後の正極材16は、例えば、正極活物質の原料を含む。本実施形態では、正極材16は、正極活物質と、添加剤とを含み得る。正極活物質は、例えば、鉛粉、鉛丹等である。添加剤としては、炭素材料、又は、補強用短繊維等が挙げられる。化成後の正極活物質は、例えば二酸化鉛等である。
The
図4(a)は、第2方向から見た正極を示す概略図であり、図4(b)は、第3方向から見た正極の一部を示す概略図である。図3(a),(b)及び図4(a)に示されるように、上部連座20は、集電体14の連結部14bに装着される絶縁構造体であり、第2方向Yから見て集電体14(本体部14dの外縁14e)を覆う。上部連座20は、第2方向Yにおける各筒状体15の一端を封止する。例えば、上部連座20は各筒状体15に溶着しているが、これに限られない。上部連座20と各筒状体15とは、例えば、接着剤等を介して互いに固定されてもよい。
Figure 4(a) is a schematic diagram showing the positive electrode as viewed from the second direction, and Figure 4(b) is a schematic diagram showing a part of the positive electrode as viewed from the third direction. As shown in Figures 3(a), (b) and 4(a), the upper connecting
上部連座20は、例えば絶縁性を有する樹脂部材を集電体14に溶着することによって設けられる。上部連座20の形成方法の一例は、以下の通りである。まず、第1方向Xに沿って連結部14bを一対の樹脂板によって挟む。このとき、連結部14bが芯金14aよりも下側に配置される。次に、連結部14b及び一対の樹脂板を第1方向Xに沿って挟みながら、当該樹脂板を加熱する。これにより、各樹脂板を溶融させる。ここで、溶融した樹脂同士が集電体14の外縁14e上を流動し、当該外縁14eを覆うように一体化する。そして溶融した樹脂が冷却されることによって、上部連座20が形成される。
The
上部連座20は、主部21と、突出部22とを有する。主部21は、連結部14bを覆う部分であり、第2方向Yから見て外縁14eを覆う。第2方向Yから見て、集電体14のうち少なくとも耳部14cは、主部21から露出する。図4(a)に示されるように、主部21には、開口21aが設けられる。開口21aは、第2方向Yから見て集電体14の一部を露出する部分である。このため本実施形態では、集電体14の外縁14eの一部は、開口21aを経由して主部21から露出する。当該一部は、外縁14eのうち流動した樹脂によって覆われなかった部分に相当する。開口21aは、第1方向Xにおいて負極12及びセパレータ13に重なる。開口21aは、例えば、第2方向Yから見て、正極10の中心Cを介して耳部14cの反対側に位置する。なお、主部21には開口21aが複数設けられてもよいし、開口21aが設けられなくてもよい。主部21に複数の開口21aが設けられる場合、全ての開口21aが正極10の中心Cを介して耳部14cの反対側に位置してもよい。
The
突出部22は、主部21から第2方向Yに突出する部分であり、主部21と一体化している。突出部22は、例えばその付け根を支点として、第1方向Xに沿って揺動可能に設けられる。突出部22は、外縁14e上を流動した樹脂の一部によって形成される。例えば、当該樹脂が重力の影響により垂れ下がった状態にて冷却されることによって、突出部22が形成される。第2方向Yから見て、突出部22は、例えば、第1方向Xにおいて正極10の中央を挟んで耳部14cの反対側に位置する。突出部22の一部は、第1方向Xにおける正極10の中央及びその近傍に位置してもよい。第2方向Yにおける突出部22の先端22aは、耳部14cの先端よりも筒状体15側に位置する。突出部22上における活物質の堆積を抑制する観点から、突出部22の先端22aは、例えば凹凸形状を有する。すなわち、第1方向X及び/又は第3方向Zに沿った突出部22の先端22aは、不規則に変化している。第1方向Xに沿った突出部22の厚さT2は、第1方向Xに沿った主部21の厚さT1よりも小さい。例えば、厚さT2は、0.6~0.7mmである。この場合、突出部22が電解液L等の流動に伴って良好に揺動可能になる。
The protruding
図4(b)に示されるように、上部連座20には、第3方向Zから見て、突出部22と集電体14との間に位置する隙間Sに連通する開口21bが設けられる。開口21bは、隙間Sに滞留するガス等を逃がすための孔として機能する。開口21bは、上記樹脂の流動時に形成される。
As shown in FIG. 4(b), the upper connecting
図3(a)に戻って、下部連座25は、集電体14の複数の芯金14aに装着される絶縁構造体である。下部連座25は、例えば、集電体14の芯金14aを絶縁性を有する樹脂部材に挿入及び嵌合することによって、集電体14に装着される。下部連座25は、第2方向Yにおける各筒状体15の他端を封止する。これにより、正極10における各筒状体15の位置が、上部連座20及び下部連座25によって固定される。例えば、下部連座25は各筒状体15に溶着しているが、これに限られない。下部連座25と各筒状体15とは、例えば、接着剤等によって互いに固定されてもよい。
Returning to FIG. 3(a), the lower linking
図5は、実施形態に係る負極を示す平面図である。図5に示されるように、負極12(第2極板)は、蓄電池1における負極板であり、負極端子5Bと電気的に接続されている。各負極12と負極端子5Bとは、負極ストラップ18によって電気的に接続されている。負極12は、集電体12a(第2集電体)と、負極材12bとを有する。集電体12aは、例えば鋳造によって形成され、負極格子体12cと、耳部12d(第2耳部)とを有する。負極格子体12cは、負極12における本体部(第2本体部)であり、負極材12bを保持する。本実施形態では、負極12において負極材12bが保持される部分の厚さは、負極格子体12cの厚さよりも大きいが、これに限られない。負極材12bは、負極活物質と、添加剤とを含み得る。負極活物質は、例えば、海綿状鉛等である。添加剤としては、硫酸バリウム、炭素材料、リグニン、又は、補強用短繊維等が挙げられる。耳部12dは、第2方向Yに沿って負極格子体12cから突出する端子部であり、負極ストラップ18に接続されている。耳部12dと負極格子体12cとは、第1方向Xにおいて互いに重なっていない。本実施形態では、負極格子体12cは、セパレータ13によって覆われている。負極格子体12cには、凸部12e,12fが設けられている。凸部12e,12fは、所定の間隔をあけて配置されており、負極格子体12cから外側に向かって突出している足部である。凸部12e,12fは、耳部12dの突出方向と反対側の方向に沿って突出している。本実施形態では、耳部12dの突出方向と、凸部12e,12fの突出方向とのそれぞれは、配列方向に対して直交している。また、耳部12dと負極格子体12cとは、配列方向において互いに重なっていない。
5 is a plan view showing a negative electrode according to the embodiment. As shown in FIG. 5, the negative electrode 12 (second electrode plate) is a negative electrode plate in the storage battery 1 and is electrically connected to the
セパレータ13は、正極10と負極12との短絡を防止するための電池用部材(電池用セパレータ)である。セパレータ13は、正極10と負極12との間を電気的には絶縁する一方でイオンを透過させ、且つ、正極10側における酸化性及び負極12側における還元性に対する耐性を備えるものであれば、特に制限されない。このようなセパレータ13の材料(材質)としては、ガラス繊維、樹脂、無機物等が挙げられる。本実施形態では、セパレータ13は負極12の負極格子体12c及び凸部12e,12fを覆っており、且つ、負極12の耳部12dはセパレータ13から露出している。
The
ここで図6(a),(b)を参照しながら、セパレータ13の加工前製品であるセパレータシートの構造について説明する。図6(a)は、セパレータシートを示す平面図であり、図6(b)は、図6(a)のVIb-VIb線に沿った概略断面図である。図6(a),(b)に示されるように、セパレータシート30は、基部31と、一対の縁部32,33と、複数のリブ34とを有する。
Now, with reference to Figures 6(a) and (b), the structure of the separator sheet, which is the pre-processed product of the
基部31は、セパレータシート30の主要部となるシート状部分であり、可撓性を示す。基部31は、第1主面31aと、第1方向Xにおいて第1主面31aの反対側に位置する第2主面31bとを有する。本実施形態では、第1主面31a及び第2主面31bは、第1方向Xから見て矩形状を呈するが、これに限られない。
The
一対の縁部32,33は、第3方向Zにおけるセパレータシート30の両端に設けられる部分である。縁部32,33のそれぞれは、第2方向Yにおけるセパレータシート30の一端(例えば、図6(a)における紙面上端側)から他端(例えば、図6(a)における紙面下端側)まで延在する。縁部32,33のそれぞれは、連続的に延在してもよいし、間欠的に延在してもよい。縁部32は第3方向Zにおけるセパレータシート30の一端(例えば、図6(a)における紙面左端側)に設けられ、縁部33は第3方向Zにおけるセパレータシート30の他端(例えば、図6(a)における紙面右端側)に設けられる。本実施形態では、一対の縁部32,33には、リブ34とは異なるリブが設けられる。例えば、一対の縁部32,33のそれぞれには、第2方向Yにおけるセパレータシート30の一端から他端まで延在するリブ等が一又は複数設けられてもよい。
The pair of
複数のリブ34は、例えば、セパレータシート30の耐久性向上、ケース7内における電解液の流動性向上等を図るために設けられる。複数のリブ34は、第1方向Xに沿って基部31から突出しており、互いに離間している。複数のリブ34のそれぞれは、第1方向Xから見て矩形状を呈する。複数のリブ34のそれぞれは、第2方向Yにおけるセパレータシート30の一端から他端まで延在しており、且つ、互いに平行に延在している。リブ34の延在方向に対して直交するリブ34の断面は、矩形状を呈するが、これに限られない。当該断面は、例えば、台形状でもよいし、逆台形状でもよい。第3方向Zに沿ったリブ34の寸法(幅)は、例えば、第3方向Zに沿ったセパレータシート30の寸法の0.30%以上2.5%以下である。第1方向Xに沿ったリブ34の寸法(高さ)は、例えば、第1方向Xに沿った基部31の寸法(厚さ)の100%より大きく1000%以下である。
The
図6(b)に示されるように、リブ34は、第1主面31aに設けられる複数の第1リブ34aと、第2主面31bに設けられる複数の第2リブ34bとを有する。第1リブ34aは、第1方向Xに沿って第1主面31aから突出する。第2リブ34bは、第2主面31bから第1リブ34aと反対側に突出する。本実施形態では、第1リブ34aと第2リブ34bとは、互いに同一形状を有し、且つ、互いに完全に重なっている。
As shown in FIG. 6(b), the
次に、図7を参照しながら、極板群3に含まれる、負極12とセパレータ13とを組み合わせた構造について詳細に説明する。図7は、セパレータに包まれる負極を示す平面図である。図7に示されるように、セパレータ13は、セパレータシートの袋状加工物に相当し、負極12を包んでいる。上述したように、負極12の耳部12dは、セパレータ13から露出しており、負極12の凸部12e,12fは、セパレータ13に覆われる。セパレータ13は、例えば、1枚のセパレータシート30を第2方向Yに沿って二つ折りした後、所望の箇所が封止されることによって形成される。このとき、負極12がセパレータシート30にて挟まれるように、第2方向Yにおける負極12の凸部12e,12f側にてセパレータシート30が折り返される。縁部32,33のそれぞれにおける少なくとも一部は、第3方向Zにおいて負極12の外側に位置する。作業性向上の観点から、負極12の移動に伴ってセパレータシート30が二つ折りされてもよい。セパレータ13は、主部41と、一対のシール部42,43と、屈曲部44と、接合部45とを有する。
Next, referring to FIG. 7, the structure of the
主部41は、負極12の負極格子体12cを収容する部分である。主部41は、セパレータシート30の基部31及び縁部32,33(図6(a)を参照)から構成される。このため、主部41は、第1リブ34aが設けられる第1主面31aと、第2リブ34bが設けられる第2主面31bとを有する(図6(b)を参照)。本実施形態では、第1主面31aが負極12に対向しており、第2主面31bが露出面となっている。このため、極板群3における正極10(図1を参照)は、セパレータシート30の第2主面31bに対向する。
The
一対のシール部42,43は、セパレータシート30が二つ折りされる状態を維持するための部分である。シール部42は縁部32(図6(a)を参照)に形成され、シール部43は縁部33(図6(a)を参照)に形成される。シール部42,43のそれぞれは、第3方向Zにおいて負極12の外側に位置する。シール部42,43のそれぞれは、第2方向Yに延在している。これにより、第3方向Zに沿った負極12の移動が、シール部42,43によって抑制できる。シール部42,43では、完全に密封されなくてもよい。セパレータ13内における電解液の流動性の観点から、シール部42,43の少なくとも一方では、電解液が通過可能な領域が設けられてもよい。シール部42,43は、例えば、超音波溶着部、ヒートシール部、コールドシール部、ギアシール部等である。ギアシール部は、ギアを用いた加圧によって機械的に貼り合わされる部分である。本実施形態では、シール部42,43のそれぞれは、第2方向Yにおけるセパレータ13の一端から他端まで延在するギアシール部である。
The pair of
屈曲部44は、セパレータシート30において折り返される部分である。屈曲部44の少なくとも一部は、負極格子体12cに当接し得る。屈曲部44の一部には、開口部44aが設けられる。開口部44aは、例えば、セパレータ13内における電解液の流動性を向上するために設けられる部分である。開口部44aは、第2方向Yにおいて凸部12e,12fのいずれにも重ならない位置に設けられる。開口部44aは、例えば第3方向Zにおけるセパレータ13の中央部に設けられるが、これに限られない。例えば、屈曲部44の一部が切断されることによって、開口部44aが形成される。
The
接合部45は、シール部42,43と同様に、二つ折りされたセパレータシート30の状態を維持するための部分である。接合部45は、セパレータシート30の第1主面31aの一部と別の一部とを接合する部分である。当該一部と当該別の一部とは、第1方向Xにおいて負極12に重ならない部分であり、第2方向Yにおいて屈曲部44の反対側に位置する。このため、接合部45は、第2方向Yにおけるセパレータ13の一端側であって、第1方向Xから見て負極12の外側に位置する。接合部45は、第2方向Yにて負極12の負極格子体12cに対向し、且つ、第3方向Zにおいて耳部12dに対向する。蓄電池1においては、少なくとも接合部45は、第2方向Yにおいて負極12よりも蓋9側に位置する。また、接合部45は、第3方向Zに沿って延在している。具体的には、接合部45は、第3方向Zにおけるセパレータ13の一端から他端に向かって延在しており、主部41及びシール部42に設けられる。すなわち、接合部45の一部は、シール部42に重なる。
The joint 45 is a portion for maintaining the state of the
本実施形態では、接合部45は、例えば、セパレータシート30自体が溶着された部分である。接合部45においては、第1主面31aの一部と別の一部とが隙間なく溶着されている。このため、第2方向Yから見て、負極12の一部は、セパレータ13において接合部45が形成される部分によって覆い隠される。溶着不良の防止の観点から、接合部45は、超音波溶着等によって形成されてもよい。接合部45は、シール部42,43の形成後に設けられてもよいし、シール部42,43の形成前に設けられてもよい。
In this embodiment, the joint 45 is, for example, a portion where the
第3方向Zにおいて、接合部45と耳部12dとは互いに離間している。このため、第3方向Zにおける接合部45と耳部12dとの間には、セパレータシート30の未接合部が存在する。当該未接合部と屈曲部44の開口部44aとが存在することによって、セパレータ13内にガスが滞留することを防止できる。加えて、極板群3内における電解液Lの流動性も向上できる。
In the third direction Z, the joint 45 and the
図8は、極板群及び各ストラップの要部拡大図である。図8に示されるように、セパレータ13の接合部45は、正極10の上部連座20よりも第2方向Yにおいて正極ストラップ17側に位置する。また、接合部45は、第1方向Xにおいて正極10の耳部14cに重なる。第1方向Xから見て、第3方向Zにおける接合部45の一端と他端との間に、耳部14cが位置する。正極ストラップ17と負極12との短絡を防止する観点から、接合部45は、第2方向Yにおいて正極ストラップ17の下方に位置してもよい。
Figure 8 is an enlarged view of the main parts of the electrode plate group and each strap. As shown in Figure 8, the joint 45 of the
続いて、本実施形態における蓄電池1の製造方法の一例を簡潔に説明する。まず、セパレータシート30及び負極12を準備する。このとき、セパレータシート30の第1主面31aと負極12とを対向させる。続いて、セパレータシート30を二つ折りすることによって、屈曲部44を形成すると共にセパレータシート30によって負極12を挟み込む。このとき、負極12の負極格子体12cがセパレータシート30にて完全に覆われると共に、負極12の耳部12dの一部がセパレータシート30から露出する。続いて、セパレータシート30にシール部42,43及び接合部45を形成する。シール部42,43は、例えば、ギアシール等によって形成される。接合部45は、例えば、ホーンを含む超音波溶着装置を用いた超音波溶着等によって形成される。続いて、屈曲部44に開口部44aを形成することによって、負極12を包むセパレータ13が形成される。
Next, an example of a manufacturing method of the storage battery 1 in this embodiment will be briefly described. First, the
次に、正極10と、セパレータ13に包まれる負極12とのそれぞれを複数準備する。続いて、図9に示されるように、正極10と、セパレータ13に包まれる負極12とを積層する。このとき、正極10と負極12とが積層する方向に相当する第1方向Xにおいて、正極10の耳部14cがセパレータ13の接合部45に重なると共に、負極12の耳部12dが上部連座20に重なるように、正極10と負極12とを積層する。本実施形態では、上部連座20の開口21aは、第1方向Xにおいて、負極12のうちセパレータ13によって覆い隠される部分に重なる。また、第2方向Yから見て、上部連座20において耳部12dに重なる部分には開口が設けられない。
Next, a plurality of
続いて、正極10の耳部10aを正極ストラップ17に電気的に接続させると共に、負極12の耳部12d同士を負極ストラップ18に電気的に接続させる。これにより、複数の正極10と、複数の負極12と、複数のセパレータ13が含まれる極板群3を形成する。続いて、極板群3を本体8に収容する。続いて、本体8を蓋9によって封止する。このとき、各正極10を正極端子5Aと電気的に接続させると共に、各負極12を負極端子5Bと電気的に接続させる。続いて、補水栓6を経由して電解液Lをケース7内に供給する。これにより、蓄電池1が製造される。
Then, the ears 10a of the
以下では、本実施形態に係る製造方法にて製造される蓄電池1に含まれる極板群3によって奏される作用効果について、従来からの問題点を挙げつつ説明する。 The following describes the effects of the electrode plate group 3 included in the storage battery 1 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment, while highlighting the problems that have existed in the past.
鉛蓄電池の充電時においては、副反応として水の電気分解反応が発生することがよく知られている。この副反応によって、正極から酸素ガスが発生し、負極から水素ガスが発生する。このようなガスの発生によって、正極から正極活物質が脱離すること、並びに、負極から負極活物質が脱離することがある。脱離した活物質は、各ガスの流動に起因して電解液に拡散した後、沈降する。このとき、活物質は、例えばケースの底、セパレータ上、上部連座上に堆積する。また、正極活物質は、負極の耳部、負極ストラップ等に凝集する傾向にあり、負極活物質は、正極の耳部、正極ストラップ等に凝集する傾向がある。このように凝集した各活物質がさらに凝集することによって、隣り合う正極もしくは負極に到達することがある。この場合、凝集した活物質を導電経路とした正極と負極との短絡が発生してしまう。 It is well known that when a lead-acid battery is charged, a water electrolysis reaction occurs as a side reaction. This side reaction generates oxygen gas from the positive electrode and hydrogen gas from the negative electrode. This gas generation can cause the positive electrode active material to be detached from the positive electrode, and the negative electrode active material to be detached from the negative electrode. The detached active material diffuses into the electrolyte due to the flow of each gas, and then settles. At this time, the active material accumulates, for example, on the bottom of the case, on the separator, and on the upper connecting seat. In addition, the positive electrode active material tends to aggregate on the negative electrode lugs, negative electrode straps, etc., and the negative electrode active material tends to aggregate on the positive electrode lugs, positive electrode straps, etc. The aggregated active materials may further aggregate and reach the adjacent positive or negative electrodes. In this case, a short circuit occurs between the positive and negative electrodes with the aggregated active material as a conductive path.
これに対して本実施形態に係る極板群3では、負極12に含まれる集電体12aの耳部12dは、第1方向Xにおいて、正極10の外縁14eの少なくとも一部を覆う上部連座20に重なる。これにより、第2方向Yから見て、耳部12dと正極10との第1方向Xに沿った最短経路上には、上部連座20が設けられる。このため、例えば、極板群3が電解液Lと共にケース7に収容され、且つ、耳部12dに正極活物質及び/又は負極活物質が降り積もる場合、上記最短経路を介した正極10と耳部12dとの短絡が、上部連座20によって阻害される。加えて、第2方向Yから見て、負極12の一部がセパレータ13によって覆い隠される。これにより、負極12の当該一部を介した正極10と負極12との短絡もまた、セパレータ13によって阻害される。また、負極12の別の一部は、セパレータ13から覆われていないので、負極12とセパレータ13との間における電解液Lの流動、拡散等がセパレータ13により妨げられにくい。したがって本実施形態に係る極板群3を用いることによって、電解液Lの拡散性を維持しつつ、活物質の降り積もりに起因する短絡を抑制可能な蓄電池1を提供できる。
In contrast, in the electrode plate group 3 according to this embodiment, the
本実施形態では、上部連座20は、第2方向Yから見て集電体14の一部を露出する開口21aを有する。このため、集電体14と上部連座20との間に電解液L等が溜まることを抑制できる。
In this embodiment, the upper connecting
本実施形態では、開口21aは、第1方向Xにおいて、セパレータ13によって覆い隠される負極12の一部に重なる。このため、第2方向Yから見て、開口21aと負極12との第1方向Xに沿った最短経路上には、セパレータ13が設けられる。したがって、開口21aに活物質が降り積もったとしても、当該活物質を導電経路とした正極10と負極12との短絡は、セパレータ13によって阻害されやすくなる。
In this embodiment, the
本実施形態では、開口21aは、第2方向Yから見て、正極10の中心Cを介して耳部14cの反対側に位置する。
In this embodiment, the
本実施形態では、絶縁構造体である上部連座20は、第2方向Yから見て外縁14eの少なくとも一部を覆う主部21と、主部21から第2方向Yに突出する突出部22とを有し、第1方向Xに沿った突出部22の厚さT2は、第1方向Xに沿った主部21の厚さT1よりも小さい。このため、例えば電解液Lの流動等に伴って突出部22が揺動することによって、活物質が主部21の上に降り積もりにくくなる。
In this embodiment, the
本実施形態では、突出部22の先端22aは、凹凸形状を有する。このため、突出部22の先端22aに活物質が降り積もりにくくなる。
In this embodiment, the
本実施形態では、集電体14は、複数の芯金14aと、各芯金14aを連結すると共に外縁14eを含む連結部14bとを有し、正極10は、複数の芯金14aがそれぞれ挿入される複数の筒状体15と、各筒状体15に充填される正極材16とを有する。このため、芯金14aからの正極材16の脱離は、筒状体15によって抑制される。
In this embodiment, the
本実施形態では、上部連座20は、各筒状体15の一端を封止する。このため、正極材16は、各筒状体15の外部に好適に流出しにくくなる。加えて、下部連座25は、各筒状体15の他端を封止する。このため、正極材16は、各筒状体15の外部により好適に流出しにくくなる。
In this embodiment, the upper connecting
本実施形態では、蓄電池1は、鉛蓄電池である。このため、負極12から水素ガスが発生した場合においても、当該水素ガスが溜まりにくい。
In this embodiment, the storage battery 1 is a lead-acid battery. Therefore, even if hydrogen gas is generated from the
上記実施形態では、第2方向に沿ってセパレータシートが二つ折りされているが、これに限られない。例えば、極板群の寸法等によっては、第3方向に沿ってセパレータシートが二つ折りされてもよい。この場合、セパレータの屈曲部に開口部が設けられなくてもよい。 In the above embodiment, the separator sheet is folded in half along the second direction, but this is not limited to this. For example, depending on the dimensions of the electrode plate group, the separator sheet may be folded in half along the third direction. In this case, an opening does not need to be provided at the bent portion of the separator.
上記実施形態では、セパレータは1枚のセパレータシートから形成されるが、これに限られない。例えば、セパレータは、複数枚のセパレータシートから形成されてもよい。この場合、第3方向におけるセパレータの両端側にシール部が形成されてもよいし、第3方向における一方側のみにシール部が形成されてもよい。また、第2方向におけるセパレータの両側に接合部が形成されることが好ましいが、これに限られない。第2方向における一方側のみに接合部が形成されてもよい。よって、セパレータが複数枚のセパレータシートから形成される場合、当該セパレータは、袋状加工物でもよいし、筒状加工物でもよいし、袋状加工物及び筒状加工物とは異なる加工物でもよい。 In the above embodiment, the separator is formed from one separator sheet, but this is not limited thereto. For example, the separator may be formed from multiple separator sheets. In this case, seal portions may be formed on both ends of the separator in the third direction, or seal portions may be formed only on one side in the third direction. In addition, it is preferable that joint portions are formed on both sides of the separator in the second direction, but this is not limited thereto. Joint portions may be formed only on one side in the second direction. Therefore, when the separator is formed from multiple separator sheets, the separator may be a bag-shaped processed product, a cylindrical processed product, or a processed product different from the bag-shaped processed product and the cylindrical processed product.
以下では、図10及び図11を参照しながら、上記実施形態の変形例について説明する。以下の変形例において、上記実施形態と重複する箇所の説明は省略する。したがって以下では、上記実施形態と異なる箇所を主に説明する。 Below, a modified example of the above embodiment will be described with reference to Figures 10 and 11. In the following modified example, explanations of points that overlap with the above embodiment will be omitted. Therefore, below, differences from the above embodiment will be mainly described.
図10は、第1変形例に係るセパレータに包まれる負極を示す平面図である。図10に示されるように、セパレータ13Aは、上記実施形態と異なり、第2方向Yにおいて負極12の凸部12e,12fに対向する屈曲部を有さない。このため第1変形例では、セパレータ13Aは、2枚のセパレータシート30から構成される。例えば、第1方向Xにおいて負極12の一端側に位置するセパレータシート30(以下では「第1セパレータシート」と称することがある)と、第1方向Xにおいて負極12の他端側に位置するセパレータシート30(以下では「第2セパレータシート」と称することがある)とが、シール部42,43等にて互いに接合されることによって、セパレータ13Aが形成される。
Figure 10 is a plan view showing a negative electrode wrapped in a separator according to the first modified example. As shown in Figure 10, the
セパレータ13Aは、上記屈曲部の代わりに、接合部45に加えて、第2方向Yにおいて負極12に対向する接合部51,52を有する。接合部51,52のそれぞれは、セパレータ13Aの一部と他の一部とが互いに接合する部分である。セパレータ13Aの一部は第1セパレータシートに含まれ、セパレータ13Aの他の一部は第2セパレータシートに含まれる。接合部51は第2方向Yにおいて凸部12eに対向し、接合部52は第2方向Yにおいて凸部12fに対向する。接合部51,52のそれぞれは、第3方向Zに沿って延在している。接合部51は、接合部45と同様に、第3方向Zにおけるセパレータ13Aの一端から他端に向かって延在しており、主部41及びシール部42に設けられる。接合部52は、第3方向Zの他端から一端に向かって延在しており、主部41及びシール部42に設けられる。接合部51,52は、第3方向Zにおいて並んでおり、且つ、互いに離間している。第3方向Zにおける接合部51,52の間には、開口部53が設けられる。開口部53は、セパレータ13Aのうち第1セパレータシートと第2セパレータシートとが互いに接合していない部分であり、第2方向Yにおいて凸部12e,12f側に位置する。開口部53は、第2方向Yにおいて凸部12e,12fに重なっていない。
Instead of the bent portion, the
接合部51,52によるセパレータシート同士の接合を強固にする観点から、接合部51,52のそれぞれは、例えば、第1セパレータシートと第2セパレータシートとが互いに溶着された部分である。溶着不良の防止の観点から、接合部51,52のそれぞれは、超音波溶着等によって形成されてもよい。接合部51,52のそれぞれは、シール部42,43の形成後に設けられてもよいし、シール部42,43の形成前に設けられてもよい。
From the viewpoint of strengthening the bonding between the separator sheets by the
以上に説明した第1変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏され得る。なお第1変形例では、セパレータ13Bは2枚のセパレータシート30から構成されるが、これに限られない。例えば、第3方向Zに沿って二つ折りにされたセパレータシートが用いられてもよい。すなわち、1枚のセパレータシートから第1変形例に係るセパレータが形成されてもよい。この場合、セパレータにおける第3方向Zにおける一方端のみ、シール部が形成される。
The first modified example described above can also achieve the same effects as the above embodiment. In the first modified example, the
図11は、第2変形例に係る電池用極板群を示す概略平面図である。図11に示されるように、第2変形例では、極板群3Aには1枚のセパレータシートから形成されるセパレータ13Bが用いられる。具体的には、第2変形例に係る極板群3Aに含まれるセパレータ13Bは、第2方向Yから見て蛇腹状に折りたたまれたシート形状を有する。換言すると、セパレータ13Bは、第2方向から見て、正極10と負極12との間を蛇行するように配置される。図11には示されていないが、セパレータ13Bの表面には、上記実施形態と同様にリブが形成されてもよい。
Figure 11 is a schematic plan view showing a battery plate group according to the second modified example. As shown in Figure 11, in the second modified example, a
セパレータ13Bは、複数の第1部分61と、複数の第2部分62と、複数の第3部分63とを有する。複数の第1部分61のそれぞれは、第1方向Xにおいて正極10及び負極12に重なる。複数の第1部分61の一部は、隣り合う正極10と負極12との短絡を防止する機能を示す。複数の第1部分61の他の一部は、第1方向Xにおける極板群3の端に位置する。当該他の一部は、正極10及び負極12と、ケース7との接触を抑制する機能を示す。
The
複数の第2部分62のそれぞれは、第1方向Xにおいて隣り合う第1部分61同士を接続する接続部分であり、第3方向Zにおける極板群3の一端に位置する。各第2部分62は、第3方向Zにおいて対応する負極12の側面に向かい合っている。複数の第3部分63のそれぞれは、第1方向Xにおいて隣り合う第1部分61同士を接続する接続部分であり、第3方向Zにおける極板群3の他端に位置する。各第3部分63は、上記接続部分としての機能を果たす主要接続部63aと、セパレータ13Bに接合部45Aが存在することによって設けられる外縁接続部63bとを有する。主要接続部63aは、第3方向Zにおいて対応する負極12の側面に向かい合っている。外縁接続部63bは、第2方向Yから見て負極12に対して第3方向Zに沿って重なっており、かつ、第2方向Yにおいて正極10及び負極12よりも上側に位置する。第2部分62と、第3部分63の主要接続部63aとは、互いに第3方向Zにおいて重ならない。第2変形例では、各第2部分62は第3方向Zにおける負極12の一端に接触し、各第3部分63の主要接続部63aは第3方向Zにおける正極10の一端に接触する。
Each of the
第1方向Xから見て、セパレータ13Bの一部は、第2方向Yにおいて正極10及び負極12の外側に位置する。また、第1方向Xにおいて隣り合う第1部分61の一部は、第2方向Yにおける一端側に設けられる接合部45Aにて接合される。接合部45Aは、第2方向Yにおいて負極12に重なっており、第3方向Zにおける極板群3の一端から他端側に向かって延在する。このため、第2方向Yから見て、負極12の一部が、セパレータ13Bにおいて接合部45Aが設けられる領域及びその周囲の領域にて、覆い隠される。正極10と負極12との短絡防止の観点上、第2方向から見て、負極12のうちセパレータ13Bにて覆い隠される部分は、第1方向Xにおいて正極10の上部連座20に設けられる開口21aに重なることが好ましい。なお図示しないが、第2方向Yにおいて正極10及び負極12を挟んだ接合部45Aの反対側には、別の接合部が形成されてもよい。この場合、セパレータ13Bと正極10との第2方向Yにおけるずれ、並びに、セパレータ13Bと負極12との第2方向Yにおけるずれを、良好に防止できる。
When viewed from the first direction X, a portion of the
以上に説明した第2変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏され得る。なお第2変形例では、セパレータ13Bは1枚のセパレータシートから構成されるが、これに限られない。例えば、セパレータ13Bは、複数のシートを一体化したものでもよい。また、接合部45Aは、各負極12上に設けられるが、これに限られない。接合部45Aは、複数の負極12のうち一部の上に設けられてもよい。
The second modified example described above can also achieve the same effects as the above embodiment. In the second modified example, the
本発明の一側面に係る電池用極板群は、上記実施形態及び上記変形例に限られない。上記実施形態及び上記変形例は、適宜組み合わされてもよい。例えば、第1変形例と第2変形例とが組み合わされてもよい。 The battery plate group according to one aspect of the present invention is not limited to the above embodiment and the above modification. The above embodiment and the above modification may be combined as appropriate. For example, the first modification and the second modification may be combined.
上記実施形態及び上記変形例では、第1方向から見たリブは直線状に延在しているが、これに限られない。例えば、第1方向から見て、リブは波線状に延在してもよいし、ジグザグ状に延在してもよい。また、リブは、第1方向から見て、点形状(ドット形状)でもよいし、円形状でもよいし、楕円形状でもよいし、多角形状でもよい。もしくは、リブは、多角錐形状でもよいし、多角錐台形状でもよいし、円錐形状でもよいし、円錐台形状でもよい。リブの断面は、半円形状でもよいし、多角形状でもよい。リブは、第2方向に沿って延在してもよいし、第3方向に沿って延在してもよい。第1方向から見て、複数のリブによってフィッシュボーン構造が形成されてもよい。なお、上記実施形態及び上記変形例では、第1主面と第2主面とにリブが設けられるが、これに限られない。第1主面及び第2主面のいずれか一方のみにリブが設けられてもよい。例えば、第2主面のみにリブが設けられてもよい。 In the above embodiment and the above modified example, the rib extends in a straight line when viewed from the first direction, but is not limited to this. For example, the rib may extend in a wavy line or a zigzag line when viewed from the first direction. Also, the rib may be dot-shaped, circular, elliptical, or polygonal when viewed from the first direction. Alternatively, the rib may be polygonal pyramid-shaped, polygonal truncated pyramid-shaped, conical, or conical truncated. The cross section of the rib may be semicircular or polygonal. The rib may extend along the second direction or along the third direction. A fishbone structure may be formed by multiple ribs when viewed from the first direction. In the above embodiment and the above modified example, the rib is provided on the first main surface and the second main surface, but is not limited to this. The rib may be provided on only one of the first main surface and the second main surface. For example, the rib may be provided only on the second main surface.
1…蓄電池、3,3A…極板群、5A…正極端子、5B…負極端子、7…ケース、8…本体、9…蓋、10…正極(第1極板)、12…負極(第2極板)、12a…集電体(第2集電体)、12b…負極材、12c…負極格子体、12d…耳部(第2耳部)、12e,12f…凸部、13,13A,13B…セパレータ、14…集電体(第1集電体)、14a…芯金、14b…連結部、14c…耳部(第1耳部)、14d…本体部、14e…外縁、15…筒状体、16…正極材、20…上部連座(絶縁構造体)、21…主部、21a,21b…開口、22…突出部、22a…先端、25…下部連座、30…セパレータシート、31…基部、31a…第1主面、31b…第2主面、32,33…縁部、34…リブ、34a…第1リブ、34b…第2リブ、41…主部、42,43…シール部、44…屈曲部、44a…開口部、45,45A…接合部、61…第1部分、62…第2部分、63…第3部分、C…中心、L…電解液。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Storage battery, 3, 3A... Electrode plate group, 5A... Positive electrode terminal, 5B... Negative electrode terminal, 7... Case, 8... Main body, 9... Lid, 10... Positive electrode (first electrode plate), 12... Negative electrode (second electrode plate), 12a... Current collector (second current collector), 12b... Negative electrode material, 12c... Negative electrode grid body, 1 2d... Ear part (second ear part), 12e, 12f... Convex part, 13, 13A, 13B... Separator, 14... Current collector (first current collector), 14a... Core metal, 14b... Connection part, 14c... Ear part (first ear part), 14d... Main body part, 14e... Outer edge, 15... Cylindrical body, 16...cathode material, 20...upper link (insulating structure), 21...main part, 21a, 21b...opening, 22...projection, 22a...tip, 25...lower link, 30...separator sheet, 31...base, 31a...first main surface, 31b...second main surface, 32, 33...edge, 34...rib, 34a...first rib, 34b...second rib, 41...main part, 42, 43...seal part, 44...bent part, 44a...opening, 45, 45A...joint, 61...first part, 62...second part, 63...third part, C...center, L...electrolyte.
Claims (12)
前記第1極板及び前記第2極板の間に位置するセパレータと、
を備え、
前記第1極板は、第1本体部、及び、前記第1本体部の外縁から前記第1方向に直交する第2方向に突出する第1耳部を含む第1集電体と、前記第2方向から見て前記外縁の少なくとも一部を覆う絶縁構造体とを有し、
前記第2極板は、第2本体部、及び、前記第2本体部から前記第2方向に突出する第2耳部を含む第2集電体を有し、
前記第2耳部の少なくとも一部は、前記第1方向において前記絶縁構造体に重なり、
前記第2方向から見て、前記第2極板の一部が前記セパレータによって覆い隠され、
前記絶縁構造体は、前記第2方向から見て前記第1集電体の一部を露出する開口を有する、
電池用極板群。 a first electrode plate and a second electrode plate stacked on top of each other in a first direction;
a separator located between the first plate and the second plate;
Equipped with
The first electrode plate has a first main body portion, a first current collector including a first ear portion protruding from an outer edge of the first main body portion in a second direction perpendicular to the first direction, and an insulating structure covering at least a portion of the outer edge when viewed from the second direction,
the second electrode plate has a second current collector including a second body portion and a second ear portion protruding from the second body portion in the second direction;
At least a portion of the second ear overlaps the insulating structure in the first direction;
When viewed from the second direction, a portion of the second plate is covered by the separator ,
the insulating structure has an opening exposing a portion of the first current collector when viewed from the second direction;
Electrode plate group for batteries.
前記第1方向に沿った前記突出部の厚さは、前記第1方向に沿った前記主部の厚さよりも小さい、請求項1~3のいずれか一項に記載の電池用極板群。 the insulating structure has a main portion covering at least a part of the outer edge when viewed from the second direction, and a protruding portion protruding from the main portion in the second direction,
4. The battery plate group according to claim 1 , wherein a thickness of the protruding portion along the first direction is smaller than a thickness of the main portion along the first direction.
前記第1極板は、前記第1芯金が挿入される第1筒状体と、前記第2芯金が挿入される第2筒状体と、前記第1筒状体及び前記第2筒状体のそれぞれに充填される正極活物質をさらに有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の電池用極板群。 the first body portion has a first core bar, a second core bar, and a connecting portion that connects the first core bar and the second core bar and includes the outer edge,
The battery plate group according to any one of claims 1 to 5, wherein the first electrode plate further comprises a first cylindrical body into which the first core is inserted, a second cylindrical body into which the second core is inserted, and a positive electrode active material filled into each of the first cylindrical body and the second cylindrical body.
前記電池用極板群が収容される電槽と、
を備える蓄電池。 A battery electrode group according to any one of claims 1 to 7 ;
a battery case in which the battery plate group is housed;
A storage battery comprising:
前記第1方向において前記第2耳部が前記絶縁構造体に重なるように、前記第1極板と前記第2極板とを積層する工程を備える、電池用極板群の製造方法。 A method for producing a battery electrode assembly according to any one of claims 1 to 7 , comprising the steps of:
A method for manufacturing a battery plate group, comprising a step of stacking the first plate and the second plate so that the second ear portion overlaps the insulating structure in the first direction.
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