JP2023150049A - Energy storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、極板が積層された積層部を有する電極体と積層部に接続される集電体とを備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element including an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated portion.
従来、極板が積層された積層部を有する電極体と集電体とを備え、電極体の積層部と集電体とがレーザ溶接された蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献1には、電極組立体(電極体)のタブ群(積層部)と導電部材(集電体)とがレーザ溶接された二次電池(蓄電素子)が開示されている。 BACKGROUND ART Conventionally, a power storage element is widely known, which includes an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector, and in which the laminated portion of the electrode body and the current collector are laser welded. For example, Patent Document 1 discloses a secondary battery (power storage element) in which a tab group (laminated portion) of an electrode assembly (electrode body) and a conductive member (current collector) are laser welded.
上記従来の蓄電素子において、電極体の積層部と集電体とをレーザ溶接で接合する場合、積層部における極板の浮き等によってレーザ溶接対象部位に隙間が生じていると、電極体と集電体との溶接品質が低下するおそれがある。例えば、レーザ溶接対象部位に隙間が生じていると、溶接時に極板の溶融した部位が当該隙間を埋めるように収縮して固まるために、極板の溶融部と未溶融部との界面で破断が起きる場合がある。レーザ溶接対象部位に隙間が生じていると、溶接時にスパッタが発生したりブローホールが発生したりする場合もある。これらにより、電極体の積層部と集電体との接合の品質が低下するおそれがある。 In the above-mentioned conventional energy storage element, when the laminated part of the electrode body and the current collector are joined by laser welding, if a gap is created in the area to be laser welded due to lifting of the electrode plate in the laminated part, the electrode body and the current collector There is a risk that the quality of welding with the electric body will deteriorate. For example, if there is a gap in the part to be laser welded, the melted part of the electrode plate will shrink and harden to fill the gap during welding, causing the plate to break at the interface between the molten part and the unmelted part. may occur. If a gap exists in the area to be laser welded, spatter or blowholes may occur during welding. These may reduce the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
本発明は、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる蓄電素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power storage element that can improve the quality of bonding between the laminated portion of an electrode body and a current collector.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層された積層部を有する電極体と、前記積層部に接続される集電体と、を備える蓄電素子であって、前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と、前記集電体の他の一部または当て板である第二部とで挟まれた状態で配置され、前記第一部及び前記第二部の少なくとも一方は、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、前記他方の少なくとも一部は、前記第一方向において、前記突出部とで前記積層部を挟む位置に配置され、前記第一部及び前記第二部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成されている。 In order to achieve the above object, a power storage element according to one embodiment of the present invention includes an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated portion. The laminated portion is sandwiched in the first direction between a first part that is a part of the current collector and a second part that is another part of the current collector or a backing plate. At least one of the first part and the second part has a protrusion formed with a convex part that protrudes toward the other, and at least a part of the other part is arranged in the first direction. A gap is formed at a position adjacent to the protrusion between the first part and the second part, and the protrusion is disposed at a position sandwiching the laminated part between the protrusion and the protrusion. A laser welded portion in which the first portion and the laminated portion are laser welded is formed at a position overlapping the protrusion.
本発明の別の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層された積層部を有する電極体と、前記積層部に接続される集電体とを備える蓄電素子であって、前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と並んだ状態で配置され、前記第一部は、前記積層部に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、前記第一部及び前記積層部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成され、前記レーザ溶接部は、前記第一方向において、前記第一部と前記積層部とを貫通して形成されている。 A power storage element according to another aspect of the present invention includes an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated portion, wherein the laminated portion is , disposed in a first direction in line with a first part that is a part of the current collector, and the first part has a protrusion in which a protrusion protrudes toward the laminated part. A gap is formed between the first part and the laminated part at a position adjacent to the protruding part, and a gap is formed between the first part and the laminated part at a position overlapping with the protruding part when viewed from the first direction. A laser welded portion is formed by laser welding the first portion and the laminated portion, and the laser welded portion is formed to penetrate the first portion and the laminated portion in the first direction.
本発明は、このような蓄電素子として実現できるだけでなく、このような蓄電素子の製造方法、電極体の積層部と集電体との接合方法、または、電極体の積層部と集電体との組み合わせとしても実現できる。 The present invention can be realized not only as such a power storage element, but also in a method of manufacturing such a power storage element, a method of joining a laminated part of an electrode body and a current collector, or a method of joining a laminated part of an electrode body and a current collector. It can also be realized as a combination of
本発明における蓄電素子によれば、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to the electricity storage element of the present invention, it is possible to improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層された積層部を有する電極体と、前記積層部に接続される集電体と、を備える蓄電素子であって、前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と、前記集電体の他の一部または当て板である第二部とで挟まれた状態で配置され、前記第一部及び前記第二部の少なくとも一方は、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、前記他方の少なくとも一部は、前記第一方向において、前記突出部とで前記積層部を挟む位置に配置され、前記第一部及び前記第二部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成されている。 A power storage element according to one aspect of the present invention includes an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated portion, the laminated portion comprising: In a first direction, the first part is sandwiched between a first part that is a part of the current collector and a second part that is another part of the current collector or a backing plate; and at least one of the second parts has a protrusion formed with a convex part that protrudes toward the other, and at least a part of the other part is connected to the laminated part with the protrusion in the first direction. A gap is formed at a position adjacent to the protrusion between the first part and the second part, and a gap is formed at a position overlapping with the protrusion when viewed from the first direction. A laser welded portion is formed by laser welding the first portion and the laminated portion.
これによれば、蓄電素子は、第一方向において、集電体の一部である第一部と、集電体の他の一部または当て板である第二部とで挟まれた状態で配置される積層部を有することを含む。第一部及び第二部の少なくとも一方は、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、他方の少なくとも一部は、第一方向において、突出部とで積層部を挟む位置に配置されることを含む。第一部及び第二部の間における突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、第一方向から見て突出部と重なる位置に、第一部と積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成されていることを含む。つまり、第一部及び第二部の少なくとも一方(集電体又は当て板)に、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を設けて積層部に当て、他方の少なくとも一部とで積層部を挟むことで、部材同士の境界面が圧迫される。この際、第一部及び第二部の間における突出部と隣り合う位置には、隙間が形成されることとなる。これにより、積層部における極板の浮きが抑制される。つまり、レーザ溶接対象部位に隙間が生じることが抑制されることで、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, the electricity storage element is sandwiched in the first direction between the first part, which is a part of the current collector, and the second part, which is another part of the current collector or the backing plate. The method includes having a laminated portion disposed. At least one of the first part and the second part has a protrusion formed with a convex part that protrudes toward the other, and at least a part of the other part sandwiches the laminated part between the protrusion and the protrusion in the first direction. including being placed in a position. A gap is formed between the first part and the second part at a position adjacent to the protrusion, and the first part and the laminated part are laser welded at a position overlapping the protrusion when viewed from the first direction. This includes the formation of welds. That is, at least one of the first part and the second part (the current collector or the backing plate) is provided with a protrusion in which a convex part is formed that protrudes toward the other, and the protrusion is applied to the laminated part, and at least a part of the other By sandwiching the laminated portion between the members, the interface between the members is compressed. At this time, a gap will be formed between the first part and the second part at a position adjacent to the protruding part. This suppresses floating of the electrode plates in the laminated portion. That is, by suppressing the formation of a gap in the laser welding target site, it is possible to improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
前記突出部は、前記凸部と対向する位置に、前記凸部に向けて凹んだ凹部を有してもよい。 The protrusion may have a recess that is recessed toward the protrusion at a position facing the protrusion.
これによれば、突出部が、凸部と対向する位置に凸部に向けて凹んだ凹部を有することで、突出部の厚みが薄くなるため、レーザ溶接時の出力を下げられる。このため、レーザ溶接部の温度上昇を抑制できる。したがって、さらに電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, since the protruding part has a recessed part recessed toward the protruding part at a position facing the protruding part, the thickness of the protruding part becomes thinner, so that the output during laser welding can be lowered. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise in the laser welded portion. Therefore, it is possible to further improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
前記突出部の突出部分の厚みは、前記第一部及び前記第二部の少なくとも一方の、前記突出部と隣り合う部位の厚みよりも薄くてもよい。 The thickness of the protruding portion of the protruding portion may be thinner than the thickness of a portion of at least one of the first portion and the second portion adjacent to the protruding portion.
これによれば、突出部の突出部分の厚みは、第一部及び第二部の少なくとも一方の、突出部と隣り合う部位の厚みよりも薄くされることで、さらにレーザ溶接時の出力を下げられる。このため、レーザ溶接部の温度上昇をさらに抑制できる。したがって、さらに電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, the thickness of the protruding part of the protruding part is made thinner than the thickness of the part adjacent to the protruding part of at least one of the first part and the second part, thereby further reducing the output power during laser welding. It will be done. Therefore, the temperature rise in the laser welded portion can be further suppressed. Therefore, it is possible to further improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
前記第一部及び前記第二部の一方は、前記凸部としての第一凸部を有し、前記第一部及び前記第二部の他方は、前記第一凸部と対向する位置に、前記第一凸部よりも大きな平面、又は、前記第一凸部に向けて突出する前記凸部としての第二凸部を有してもよい。 One of the first part and the second part has a first convex part as the convex part, and the other of the first part and the second part is at a position facing the first convex part, It may have a larger plane than the first protrusion, or a second protrusion as the protrusion that protrudes toward the first protrusion.
これによれば、第一部及び第二部の一方は、凸部としての第一凸部を有し、第一部及び第二部の他方は、第一凸部と対向する位置に、第一凸部よりも大きな平面、又は、第一凸部に向けて突出する凸部としての第二凸部を有することで、突出部を容易に積層部に当て、部材同士の境界面を容易に接触させられる。このため、さらに積層部における極板の浮きが抑制され、レーザ溶接対象部位の隙間が抑制できる。したがって、さらに電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, one of the first part and the second part has the first convex part as the convex part, and the other of the first part and the second part has the first convex part at a position opposite to the first convex part. By having a flat surface larger than the first protrusion or a second protrusion that protrudes toward the first protrusion, the protrusion can be easily applied to the laminated part and the interface between the members can be easily be brought into contact. For this reason, floating of the electrode plate in the laminated portion is further suppressed, and the gap at the laser welding target area can be suppressed. Therefore, it is possible to further improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
前記第一方向と直交する第二方向において、前記第一部及び前記第二部の間における前記突出部を挟む位置に、一対の前記隙間が形成されてもよい。 In a second direction perpendicular to the first direction, a pair of the gaps may be formed at positions sandwiching the protrusion between the first part and the second part.
これによれば、第一方向と直交する第二方向において、第一部及び第二部の間における突出部を挟む位置に、一対の隙間が形成されることで、より容易に突出部を積層部に当てられる。このため、突出部をよりバランスよく圧迫できる。したがって、さらに電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, a pair of gaps are formed at positions sandwiching the protrusion between the first part and the second part in the second direction orthogonal to the first direction, so that the protrusion can be laminated more easily. assigned to the department. Therefore, the protrusion can be compressed in a more balanced manner. Therefore, it is possible to further improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
前記レーザ溶接部は、前記第一方向において、前記第一部及び前記第二部の少なくとも一方を貫通して形成されてもよい。 The laser welded portion may be formed to penetrate at least one of the first part and the second part in the first direction.
これによれば、レーザ溶接部は、第一方向において、第一部及び第二部の当該一方を貫通して形成されることで、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を貫通して形成されることになる。つまり、さらに積層部における極板の浮きが抑制され、レーザ溶接対象部位の隙間が抑制できる。したがって、さらに電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, the laser welded part is formed by penetrating one of the first part and the second part in the first direction, so that the protrusion part in which the convex part protrudes toward the other part is formed. It will be formed through it. In other words, the floating of the electrode plates in the laminated portion is further suppressed, and the gap at the laser welding target area can be suppressed. Therefore, it is possible to further improve the quality of the bond between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
本発明の別の一態様に係る蓄電素子は、極板が積層された積層部を有する電極体と、前記積層部に接続される集電体とを備える蓄電素子であって、前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と並んだ状態で配置され、前記第一部は、前記積層部に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、前記第一部及び前記積層部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成され、前記レーザ溶接部は、前記第一方向において、前記第一部と前記積層部とを貫通して形成されている。 A power storage element according to another aspect of the present invention includes an electrode body having a laminated portion in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated portion, wherein the laminated portion is , disposed in a first direction in line with a first part that is a part of the current collector, and the first part has a protrusion in which a protrusion protrudes toward the laminated part. A gap is formed between the first part and the laminated part at a position adjacent to the protruding part, and a gap is formed between the first part and the laminated part at a position overlapping with the protruding part when viewed from the first direction. A laser welded portion is formed by laser welding the first portion and the laminated portion, and the laser welded portion is formed to penetrate the first portion and the laminated portion in the first direction.
これによれば、蓄電素子において、第一方向において、集電体の一部である第一部と並んだ状態で配置される積層部を有し、第一部は、積層部に向けて突出する凸部が形成された突出部を有することを含む。第一部及び積層部の間における突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、第一方向から見て突出部と重なる位置に、第一部と積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成され、レーザ溶接部は、第一方向において、第一部と積層部を貫通して形成されることを含む。つまり、積層部に向けて突出する凸部が形成された突出部が設けられた第一部を積層部に当て、接合時に第一部と治具とで積層部を挟むことで、部材同士の境界面が圧迫される。この際、第一部及び積層部の間における突出部と隣り合う位置には、隙間が形成されることとなる。これにより、積層部における極板の浮きが抑制され、レーザ溶接対象部位の隙間が抑制できる。したがって、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。 According to this, the power storage element has a laminated part arranged in a first direction in line with a first part that is a part of the current collector, and the first part protrudes toward the laminated part. This includes having a protrusion formed with a convex portion. A gap is formed between the first part and the laminated part at a position adjacent to the protruding part, and the first part and the laminated part are laser welded at a position overlapping with the protruding part when viewed from the first direction. A portion is formed, and a laser weld is formed in a first direction through the first portion and the laminated portion. In other words, the first part, which is provided with a protruding part that projects toward the laminated part, is applied to the laminated part, and the laminated part is sandwiched between the first part and the jig during joining, so that the parts can be bonded together. Boundary surfaces are pressured. At this time, a gap will be formed between the first part and the laminated part at a position adjacent to the protrusion. As a result, lifting of the electrode plates in the laminated portion can be suppressed, and a gap in the laser welding target area can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the quality of bonding between the laminated portion of the electrode body and the current collector.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(及びその変形例)に係る蓄電素子について説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。 Hereinafter, a power storage element according to an embodiment (and a modification thereof) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are all inclusive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, manufacturing steps, order of manufacturing steps, etc. shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. In each figure, dimensions etc. are not strictly illustrated. In each figure, the same or similar components are designated by the same reference numerals.
以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対(正極及び負極、以下同様)の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、または、容器の短側面の対向方向を、X軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、容器の厚さ方向、電極体と集電体との接合部(レーザ溶接部)における極板の積層方向、当該接合部における集電体と電極体との並び方向、当該接合部における集電体と電極体と当て板との並び方向、または、当該接合部におけるレーザ光の照射方向を、Y軸方向と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、集電体の電極接続部(脚部)の延びる方向、または、上下方向を、Z軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。 In the following description and drawings, the direction in which a pair of electrode terminals (positive electrode and negative electrode, the same shall apply hereinafter) of a power storage element, the direction in which a pair of current collectors are arranged, or the direction in which the short sides of the container face each other is referred to as the X axis. Define direction. The direction in which the long sides of the container face each other, the thickness direction of the container, the stacking direction of the electrode plates at the joint between the electrode body and the current collector (laser welding part), and the alignment direction of the current collector and the electrode body at the joint. , the direction in which the current collector, electrode body, and backing plate are lined up at the joint, or the direction in which the laser beam is irradiated at the joint is defined as the Y-axis direction. The direction in which the container body and the lid of the power storage element are lined up, the direction in which the electrode connection portions (legs) of the current collector extend, or the up-down direction is defined as the Z-axis direction. These X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions that intersect with each other (orthogonal in this embodiment). Depending on the usage mode, the Z-axis direction may not be the vertical direction, but for convenience of explanation, the Z-axis direction will be described as the vertical direction below.
以下の説明において、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。以下では、Y軸方向を第一方向とも呼び、X軸方向を第二方向とも呼ぶ。平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。2つの方向が直交している、とは、当該2つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、数%程度の差異を含んでもよい。以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。 In the following description, the X-axis plus direction refers to the arrow direction of the X-axis, and the X-axis minus direction refers to the opposite direction to the X-axis plus direction. The same applies to the Y-axis direction and the Z-axis direction. Hereinafter, the Y-axis direction will also be referred to as the first direction, and the X-axis direction will also be referred to as the second direction. Expressions indicating relative directions or orientations, such as parallel and orthogonal, include cases where the directions or orientations are not strictly speaking. Two directions being orthogonal does not only mean that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, even if there is a difference of a few percent. good. In the following description, when the expression "insulation" is used, it means "electrical insulation".
(実施の形態)
[1 蓄電素子10の全般的な説明]
まず、図1~図3を用いて、本実施の形態における蓄電素子10の全般的な説明を行う。図1は、本実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る蓄電素子10の容器100の内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図2は、蓄電素子10から容器本体110を分離した状態での構成を示す斜視図であり、電極体300に集電体400を接合した後の状態を示している。図3は、本実施の形態に係る蓄電素子10を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。具体的には、図3は、図2に示した容器本体110以外の構成要素を分解して示す斜視図であり、電極体300に集電体400を接合する前の状態を示している。
(Embodiment)
[1 General description of power storage element 10]
First, a general description of the
蓄電素子10は、電気を充電し、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子10は、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられてもよい。上記の自動車としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)及び化石燃料(ガソリン、軽油、液化天然ガス等)自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電素子10は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いられてもよい。
The
蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子10は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子10は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子10は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。本実施の形態では、扁平な直方体形状(角形)の蓄電素子10を図示しているが、蓄電素子10の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよい。
The
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、一対(正極及び負極)の電極端子200と、一対(正極及び負極)の上部ガスケット210と、を備えている。図2及び図3に示すように、容器100の内方には、一対(正極及び負極)の下部ガスケット220と、電極体300と、一対(正極及び負極)の集電体400(404及び405)と、一対(正極及び負極)の当て板500と、が収容されている。容器100の内部には、電解液(非水電解質)が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。上記の構成要素の他、電極体300の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体300等を包み込む絶縁フィルム等が配置されてもよい。
As shown in FIG. 1, the
容器100は、開口が形成された容器本体110と、容器本体110の当該開口を閉塞する蓋体120と、を有する直方体形状(角形または箱形)のケースである。容器本体110は、容器100の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材である。容器本体110は、X軸方向両側の側面(短側面)に一対の平板状かつ矩形状の短側壁部111を有し、Y軸方向両側の側面(長側面)に一対の平板状かつ矩形状の長側壁部112を有し、Z軸マイナス方向に平板状かつ矩形状の底壁部113を有している。蓋体120は、容器100の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体110のZ軸プラス方向にX軸方向に延びて配置されている。蓋体120には、容器100の内方の圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁121、及び、容器100の内方に電解液を注液するための注液部122等が設けられている。
The
このような構成により、容器100は、電極体300等を容器本体110の内部に収容後、容器本体110と蓋体120とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。容器100(容器本体110及び蓋体120)の材質は特に限定されず、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄など溶接可能な金属としてもよく、樹脂を用いてもよい。
With this configuration, the
電極体300は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金等からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートまたは不織布等を用いることができる。
The
電極体300は、極板301が積層された積層部320を有する。つまり、電極体300は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成されている。具体的には、電極体300は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。さらに具体的には、電極体300は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸の方向に互いにずらして巻回されている。巻回軸とは、正極板及び負極板等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体300の中心を通る、X軸方向に平行な直線である。正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が形成(塗工)されず基材層が露出した部分(活物質層非形成部)を有している。
The
これにより、電極体300は、巻回軸方向の一端部に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極の積層部320を有し、巻回軸方向の他端部に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極の積層部320を有している。積層部320は、極板(正極板または負極板)が積層方向(Y軸方向)に積層された部位である。つまり、電極体300は、電極体300の本体を構成する電極体本体部310と、電極体本体部310からX軸方向両側に突出した一対(正極及び負極)の積層部320と、を有している。電極体本体部310は、正極板及び負極板の活物質層が形成(塗工)された部分とセパレータとが巻回されて形成された長円形状の部位(活物質層形成部)である。本実施の形態では、電極体300(電極体本体部310)の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状、楕円形状、または、多角形状等でもよい。
As a result, the
電極端子200は、集電体400を介して、電極体300に電気的に接続される端子部材(正極端子及び負極端子)である。つまり、電極端子200は、電極体300に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、電極体300に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子200は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。電極端子200は、かしめ等によって、集電体400に接続(接合)され、かつ、蓋体120に取り付けられている。
The
具体的には、図3に示すように、電極端子200は、軸部201が、上部ガスケット210の貫通孔211と、蓋体120の貫通孔123と、下部ガスケット220の貫通孔221と、集電体400の貫通孔413とに挿入されて、かしめられることにより、集電体400とともに蓋体120に固定される。電極端子200と集電体400とを接続(接合)する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接若しくは抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合等が用いられてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
上部ガスケット210は、容器100の蓋体120と電極端子200との間に配置され、蓋体120と電極端子200との間を絶縁し、かつ封止する板状かつ矩形状の部材(正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット)である。上部ガスケット210の中央部には、上述の電極端子200の軸部201が挿入される貫通孔211が形成されている。下部ガスケット220は、容器100の蓋体120と集電体400との間に配置され、蓋体120と集電体400との間を絶縁する板状かつ矩形状の部材(正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット)である。下部ガスケット220の中央部には、上述の電極端子200の軸部201が挿入される貫通孔221が形成されている。
The
上部ガスケット210及び下部ガスケット220は、絶縁性を有していればどのような素材で形成されてもよいが、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE(変性PPEを含む))、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ABS樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材により形成されてもよい。
The
集電体400は、電極体300の積層部320に接続されている。具体的には、集電体400は、電極体300のX軸方向両側に配置され、電極体300の積層部320と電極端子200とに接続(接合)されて、電極体300と電極端子200とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた集電部材(正極集電体及び負極集電体)である。さらに具体的には、集電体400は、容器本体110の側壁から蓋体120に亘って当該側壁及び蓋体120に沿って屈曲して配置される板状部材である。集電体400は、蓋体120に固定して接続(接合)される。この構成により、電極体300が、集電体400によって蓋体120から吊り下げられた状態で保持(支持)され、振動や衝撃等による揺れが抑制される。集電体400の材質は特に限定されないが、正極の集電体400は、電極体300の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極の集電体400は、電極体300の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されてもよい。
The
図3に示すように、正極及び負極の集電体400のうちのX軸プラス方向の集電体404とX軸マイナス方向の集電体405とは、YZ平面に対して対称な形状を有している。それぞれの集電体400(404及び405)は、端子接続部414と、端子接続部414からZ軸マイナス方向に向けて延びた脚部である電極接続部420と、を有している。
As shown in FIG. 3, of the positive electrode and negative electrode
端子接続部414は、電極端子200に接続(接合)される集電体400の基部である。具体的には、端子接続部414は、集電体400の電極端子200側(上側、Z軸プラス方向)に配置され、かつ、上述の円形状の貫通孔413が形成されたXY平面に平行な平板状の部位であり、電極端子200に電気的及び機械的に接続(接合)される。電極接続部420は、電極体300に接続(接合)される集電体400の脚部である。つまり、電極接続部420は、集電体400の電極体300側(下側、Z軸マイナス方向)に配置される部位であり、電極体300に電気的及び機械的に接続(接合)される。具体的には、電極接続部420は、端子接続部414のY軸プラス方向の端部からZ軸マイナス方向に延びる長尺状かつ平板状の部位であり、電極体300の積層部320のY軸プラス方向に配置されて、積層部320に接合される。平板状とは完全に平らな板の形に限定されず、突起や孔を有してもよいし、一部が欠けてもよい。
The
本実施の形態では、集電体400の一部である電極接続部420は第一部の一例であり、当て板500は第二部の一例である。積層部320は、第一方向(Y軸方向)において、集電体400の一部である電極接続部420(第一部)と、当て板500(第二部)とで挟まれた状態で配置されている。具体的には、当て板500は、集電体400とで電極体300を挟む位置に配置され、集電体400とで電極体300を挟んだ状態で、集電体400とともに電極体300に接合される部材である。つまり、当て板500は、電極接続部420とで、積層部320を挟む位置に配置された、積層部320を保護するカバーである。当て板500は、Z軸プラス方向とZ軸マイナス方向にそれぞれ突出部510を有する。
In this embodiment, the
具体的には、当て板500は、積層部320のY軸マイナス方向に配置され、積層部320に沿ってZ軸方向に延びる平板状かつ矩形状の金属製の部材である。当て板500の突出部510は、Y軸方向において積層部320に対向するように配置される。当て板500の材質は特に限定されないが、正極の当て板500は、電極体300の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極の当て板500は、電極体300の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されてもよい。平板状とは完全に平らな板の形に限定されず、突起や孔を有してもよいし、一部が欠けてもよい。
Specifically, the
このような構成により、電極接続部420と当て板500とで積層部320を挟んだ状態で、電極接続部420と積層部320と当て板500とが接合されて、当て板500に形成された突出部510にレーザ溶接部700(図2参照)が形成される。本実施の形態では、1つの電極接続部420に対して、Z軸方向に並ぶ2つの突出部510に2つのレーザ溶接部700が形成される。つまり、1つの集電体400において2つのレーザ溶接部700が形成され、1つの蓄電素子10において4つのレーザ溶接部700が形成される。
With such a configuration, the
[2 レーザ溶接部700の説明]
[2.1 レーザ溶接部700の構成の説明]
次に、電極体300の積層部320と、集電体400の電極接続部420と、当て板500の突出部510とのレーザ溶接部700の構成について、詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係る電極体300、集電体400、当て板500及びレーザ溶接部700の構成を示す正面図及び断面図である。具体的には、図4の(a)は、図2に示したレーザ溶接部700及びその周囲の構成をY軸マイナス方向から見て拡大して示す正面図である。図4の(b)は、図4の(a)の構成を、IV(b)-IV(b)断面で切断した場合の構成を示す断面図である。図4では、図2に示したレーザ溶接部700のうちの一つのレーザ溶接部700及びその周囲の構成について示しているが、その他のレーザ溶接部700及びその周囲の構成についても、同様の構成を有している。
[2 Description of laser welding section 700]
[2.1 Description of configuration of laser welding section 700]
Next, the configuration of the laser welded
これらの図に示すように、電極体300の積層部320のY軸プラス方向に集電体400の電極接続部420が配置され、かつ、積層部320のY軸マイナス方向に当て板500が配置されて、電極体300、集電体400及び当て板500が接合されたレーザ溶接部700が形成されている。当て板500は、上述した突出部510に加えて、突出部510と隣り合う位置に、平坦な部位(非突出部)である平坦部520を有している。突出部510は、平坦部520からY軸プラス方向に膨出した、Y軸方向から見て円形状の部位(膨出部)である。平坦部520は、Y軸方向から見て、突出部510の周囲(全周)を囲むように配置される環状の部位である。平坦部とは完全に平面となる形状に限定されない。つまり、平坦部は、平坦といえる程度に凹凸形状を有してもよいし、一部が欠けてもよいし、傾斜してもよい。
As shown in these figures, the
図4に示すように、突出部510は、Y軸プラス方向に向けて(積層部320に向けて)突出した凸部511と、凸部511と対向する位置に形成され、かつ、凸部511に向けて凹んだ凹部512とを有している。つまり、突出部510が、凸部511と対向する位置に、凸部511に向けて凹んだ凹部512を有している。凸部511は、平坦部520のY軸プラス方向の面からY軸プラス方向に突出した、Y軸方向から見て円形状の凸部である。凹部512は、平坦部520のY軸マイナス方向の面からY軸プラス方向に凹んだ、Y軸方向から見て円形状の凹部である。凹部512の内周面は、Y軸方向から見て、凸部511の外周面よりも小さい。つまり、当て板500のY軸マイナス方向の面が凹むことで、凹部512が形成され、かつ、当て板500のY軸プラス方向の面が突出して、凹部512と反対側の位置に、凸部511が形成される。
As shown in FIG. 4, the
図4の(b)に示すように、突出部510の突出部分の厚み(Y軸方向の厚み)は、電極接続部420(第一部)及び当て板500(第二部)の少なくとも一方(本実施の形態では当て板500)の、突出部510と隣り合う部位(本実施の形態では平坦部520)の厚み(Y軸方向の厚み)よりも薄くなっている。このように、電極接続部420(第一部)及び当て板500(第二部)の少なくとも一方(本実施の形態では当て板500)は、他方(本実施の形態では電極接続部420)に向けて突出する凸部511が形成された突出部510を有している。当該他方(電極接続部420)の少なくとも一部は、第一方向(Y軸方向)において、突出部510とで積層部320を挟む位置に配置されている。当て板500の突出部410によって積層部320が圧迫されるが、当て板500の平坦部520と積層部320とは接触しておらず、隙間があいている。レーザ溶接部700は突出部510に形成されるため、平坦部520と積層部320との間の隙間はあいていてもよいし、あいていなくてもよい。
As shown in FIG. 4(b), the thickness of the protruding portion of the protruding portion 510 (thickness in the Y-axis direction) is equal to at least one of the electrode connecting portion 420 (first part) and the backing plate 500 (second part) In this embodiment, it is thinner than the thickness (thickness in the Y-axis direction) of the portion (
レーザ溶接部700は、レーザ溶接によって形成される。そのため、レーザ溶接部700は、レーザ溶接によって形成された溶接部の形状を有する。具体的には、図4の(b)に示すように、レーザ溶接部700は、レーザ光が入射された面から離れるほど先細りする形状を有する。言い換えると、レーザ溶接部700は、レーザ照射された面に形成されたレーザ溶接部の大きさが、レーザ光から離れた位置で形成されるレーザ溶接部700の先端部の大きさよりも大きい。具体的には、Y軸マイナス方向からY軸プラス方向に向かってレーザ照射された場合、凹部512のY軸マイナス方向の面に形成されたレーザ溶接部の大きさ(XY平面におけるX軸方向のレーザ溶接部700の凹部512に形成された幅)は、レーザ溶接部700の先端部の大きさ(XY平面におけるX軸方向のレーザ溶接部700の先端部の幅)よりも大きい。
図4の(b)に示すように、電極接続部420(第一部)及び当て板500(第二部)の一方(本実施の形態では当て板500)は、凸部511としての第一凸部511を有している。電極接続部420(第一部)及び当て板500(第二部)の他方(本実施の形態では電極接続部420)は、第一凸部511と対向する位置に、第一凸部511よりも大きな平面を有している。具体的には、突出部510の凸部(第一凸部に相当する)511のY軸プラス方向の面と積層部320を挟んで対向する電極接続部420は、凸部511よりもY軸方向から見て大きいサイズ(面積)の平面である。これにより、当て板500の突出部510は、より容易に積層部320に当てられ、部材同士の境界面(集電体400と極板301との境界面、極板301同士の境界面、当て板500と極板301との境界面、又は集電体400と当て板500との境界面)をより容易に接触させられる。
As shown in FIG. 4(b), one of the electrode connecting portion 420 (first part) and the backing plate 500 (second part) (the
突出部510が積層部320を圧迫した状態(レーザ溶接部700が形成された状態)では、電極接続部420(第一部)及び当て板500(第二部)の間における突出部510と隣り合う位置に、隙間800が形成されている。図4の(a)に示すように、隙間800は、Y軸マイナス方向から見て、円形状の突出部510を囲むように円環状に形成されている。つまり、隙間800は、突出部510の全周に亘って連続的に形成されている。
In the state where the
図4の(b)に示すように、隙間800は、突出部510によって積層部320に形成された凹部330内に配置される空間である。つまり、隙間800は、積層部320に形成された凹部330の内周面と、突出部510の外周面と、平坦部520のY軸プラス方向の面と、で囲まれた空間である。隙間800は、突出部510の凸部511と集電体400との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きく、かつ、平坦部520と集電体400との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きい。複数の極板301は、積層部320を形成するように積層された極板のことである。これにより、突出部510をより容易に積層部320に当てることで、複数の極板301間をより密接にバランスよく圧迫できる。よって、より容易にレーザ溶接部700を形成できる。
As shown in FIG. 4B, the
レーザ溶接部700は、第一方向(Y軸方向)から見て突出部510と重なる位置に、電極接続部420(第一部)と積層部320とがレーザ溶接されて形成されている。つまり、レーザ溶接部700は、当て板500の突出部510と電極体300の積層部320と集電体400電極接続部420とが重ね合わされた部分において、突出部510と積層部320と電極接続部420とがレーザ溶接されて形成された溶接部である。図4の(a)に示すように、レーザ溶接部700は、突出部510の中央部に形成されている。図4の(b)に示すように、レーザ溶接部700は、突出部510及び積層部320をY軸方向に貫通し、電極接続部420までに亘ってY軸方向に延びる溶接部(溶融部)である。具体的には、レーザ溶接部700は、当て板500の突出部510と電極体300の積層部320と集電体400電極接続部420とが重ね合わされた部分において、突出部510と積層部320と電極接続部420とがレーザ溶接されて形成されたレーザ溶接痕である。
The laser welded
レーザ溶接部700は、第一方向(Y軸方向)において、電極接続部420(本実施の形態における第一部)及び当て板500(本実施の形態における第二部)の少なくとも一方(本実施の形態では当て板500)を貫通して形成されている。具体的には、レーザ溶接部700は、Y軸方向から見て、極板301同士が接触した領域内に形成されている。さらに具体的には、レーザ溶接部700は、突出部510の凹部512におけるY軸マイナス方向の面から、凸部511の積層部320に対向する面を貫通し、積層部320を貫通し、電極接続部420の一部(Y軸マイナス方向の部位)までに亘って形成されている。つまり、レーザ溶接部700は、突出部510、積層部320、及び、電極接続部420のY軸マイナス方向の部位が溶融して形成された溶融痕である。
In the first direction (Y-axis direction), the
本実施の形態では、レーザ溶接部700は、電極接続部420のY軸マイナス方向の部位まで形成されるが、電極接続部420のY軸方向中央部まで形成されてもよいし、電極接続部420をY軸方向に貫通して形成されてもよい。具体的には、レーザ溶接部700は、電極接続部420における積層部320と対向する面を溶融し、電極接続部420を貫通しなくてもよいし、電極接続部420における積層部320と対向する面の反対の面(電極接続部420のY軸プラス方向の面)まで貫通してもよい。このとき、電極接続部420における積層部320と対向する面の反対の面(電極接続部420のY軸プラス方向の面にはレーザ溶接痕が形成されてもよい。
In this embodiment, the
[2.2 レーザ溶接部700の形成方法の説明]
次に、蓄電素子10の製造方法のうち、上述したレーザ溶接部700の形成方法、つまり電極体300と集電体400との接合方法について、詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係る電極体300と集電体400とを接合してレーザ溶接部700を形成する方法を示す断面図である。具体的には、図5の(a)は、蓄電素子10の製造方法(レーザ溶接部700の形成方法)のうち、治具20を当て板500に当てる前の状態を示し、図5の(b)は、治具20を当て板500に当てて積層部320を圧迫した状態を示し、図5の(c)は、レーザ溶接工程を示している。
[2.2 Description of method for forming laser welded portion 700]
Next, among the methods for manufacturing
まず、図5の(a)に示すように、当て板500と集電体400とで電極体300を挟むように配置する。具体的には、当て板500の突出部510と集電体400の電極接続部420とで、電極体300の極板301が積層された積層部320を挟む。さらに具体的には、積層部320のY軸マイナス方向に配置された突出部510の凸部511の面と、積層部320のY軸プラス方向に配置された電極接続部420とで、極板301の積層方向(Y軸方向)において積層部320を挟む。積層部320を圧迫するための治具20が、当て板500のY軸マイナス方向の面に対向するように配置される。具体的には、治具20は、X軸方向において当て板500の突出部と隣り合う平坦な部位(非突出部)である平坦部520の、Y軸マイナス方向の面に対向するように配置される。
First, as shown in FIG. 5A, the
図5の(b)に示すように、治具20を当て板500に当て、Y軸方向において積層部320を圧迫して、X軸方向において突出部510と隣り合う位置に隙間800を形成する。具体的には、治具20によって、当て板500がY軸プラス方向に押されることで、突出部510の凸部511のY軸プラス方向の面(積層部320と対向する面)がY軸プラス方向に押される。これにより、突出部510と対向する部材同士の境界面(集電体400と積層部320との間の境界面、積層部320の積層された極板301同士の間の境界面、及び、突出部510と積層部320との間の境界面)が圧迫される。その結果、当該部材同士の境界面における隙間が小さくなり、X軸方向において突出部510と隣り合う位置に隙間800が形成される。
As shown in FIG. 5(b), the
次に、図5の(c)に示すように、レーザ溶接工程として、Y軸方向において、当て板500と電極体300と集電体400とが重ね合わされた状態で、突出部510のY軸マイナス方向の面に向けて、レーザ光Lを照射する。これにより、当て板500と電極体300と集電体400とがレーザ溶接されて、レーザ溶接部700が形成される。具体的には、レーザ溶接工程では、レーザ光Lが、突出部510の凹部512のY軸マイナス方向の面から照射され、凸部511のY軸プラス方向の面を通り、積層部320の極板301同士が接触した領域を貫通して集電体400の電極接続部420の一部を溶融することで、レーザ溶接部700が形成される。レーザ溶接部700のレーザ溶接痕は、凹部512のY軸マイナス方向の面に形成される。本実施の形態では、レーザ溶接部700は、レーザ光Lの照射方向(Y軸方向)から見て、突出部510の凹部512の中央部に形成されるが、中央部でなくてもよい。
Next, as shown in FIG. 5C, as a laser welding process, the protruding
突出部510の凹部512は、X軸方向において当て板500の突出部510と隣り合う部位(非突出部)である平坦部520よりも、Y軸プラス方向に向けて凹んだ凹部である。そのため、突出部510の突出部分の厚み(Y軸方向の厚み)は、突出部510と隣り合う部位である平坦部520の厚み(Y軸方向の厚み)よりも薄い。突出部510で積層部320が圧迫されるため、Y軸方向において、突出部510と電極接続部420との距離は、平坦部520と電極接続部420との距離よりも小さい。つまり、積層部320の厚みは、突出部510で圧迫される前よりも薄い。Y軸方向において、突出部510の厚みと積層部320の厚みとが薄いことで、レーザ照射時のレーザ光Lの出力を下げられる。このため、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できる。
The
Y軸方向において、突出部510の位置は、平坦部520の位置よりもY軸マイナス方向に低い(突出部510に凹部512が形成されている)。これにより、凹部512を目印として、レーザ照射時にレーザ光Lの位置をより正確に調整できる。本実施の形態のように、治具20が、突出部510の凹部512の大きさに合った、レーザ照射のための空間を有していないとしても、凹部512を目印として突出部510の位置を容易に確認し、レーザ溶接部700を形成できる。
In the Y-axis direction, the position of the
[3 効果の説明]
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子10は、第一方向(Y軸方向)において、集電体400の一部である第一部(本実施の形態では、電極接続部420)と、集電体400の他の一部または当て板500である第二部(本実施の形態では、当て板500)とで挟まれた状態で配置される積層部320を有している。第一部及び第二部の少なくとも一方(本実施の形態では、当て板500)は、他方(本実施の形態では、電極接続部420)に向けて突出する凸部511が形成された突出部510を有している。当該他方(電極接続部420)の少なくとも一部は、第一方向(Y軸方向)において、突出部510とで積層部320を挟む位置に配置されている。第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の間における突出部510と隣り合う位置には、隙間800が形成されている。第一方向(Y軸方向)から見て突出部510と重なる位置に、第一部(電極接続部420)と積層部320とがレーザ溶接されたレーザ溶接部700が形成されている。
[3. Explanation of effects]
As described above, in the first direction (Y-axis direction), the
つまり、第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の少なくとも一方(当て板500)に、他方(電極接続部420)に向けて突出する凸部511が形成された突出部510を設けて積層部320に当て、他方(電極接続部420)の少なくとも一部とで積層部320を挟むことで、部材同士の境界面が圧迫される。この際、第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の間における突出部510と隣り合う位置には、隙間800が形成されることとなる。これにより、治具20によって、積層部320において積層された複数の極板301のそれぞれを容易に圧迫し、従来構造より高い面圧で極板301を固定することで、積層部320における極板301の浮きが抑制される。つまり、レーザ溶接対象部位に隙間が生じることが抑制される。これにより、溶融時に極板301が変形することを抑制し、電極体の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。隙間800は、突出部510の凸部511と集電体400との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きく、かつ、平坦部520と集電体400との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きい隙間である。レーザ溶接部700は、点状でも線状でもよいし、環状でもよい。
That is, a protrusion in which a
突出部510は、凸部511と対向する位置に、凸部511に向けて凹んだ凹部512を有する。このように、突出部510が、凸部511と対向する位置に凸部511に向けて凹んだ凹部512を有することで、第一方向(Y軸方向)における突出部510の厚みが薄くなるため、レーザ溶接時の出力を下げられる。これにより、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できるため、さらに電極体300の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。本実施の形態では突出部510を有する第二部(本実施の形態では、当て板500)から積層部320に向かってレーザ照射したが、突出部510を有さない第二部から積層部320に向かってレーザ照射する場合であっても、熱容量を下げられる。このため、突出部510を有さない第二部から積層部320に向かってレーザ照射する場合でも、突出部510を有する第一部から積層部320に向かってレーザ照射する場合と同様に、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できる。
The
突出部510の突出部分の厚みは、第一部(本実施の形態では、電極接続部420)及び第二部(本実施の形態では、当て板500)の少なくとも一方(本実施の形態では、当て板500)の、突出部510と平坦部520の厚みよりも薄い。これによれば、突出部510を有する第二部(当て板500)から積層部320に向かってレーザ照射する場合、第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の少なくとも一方(当て板500)の、突出部510の突出部分の厚みが、平坦部520の厚みよりも薄くされることで、さらにレーザ溶接時の出力を下げられる。このため、レーザ溶接部700の温度上昇をさらに抑制できる。したがって、電極体300の積層部320と集電体と400の接合の品質の向上を図ることができる。
The thickness of the protruding portion of the protruding
第一部が突出部510を有し、第二部が突出部510を有していない場合、第二部から積層部320に向かってレーザ照射する場合でも、熱容量を下げられるため、第一部から積層部320に向かってレーザ照射する場合と同様に、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できる。突出部510の突出部分の厚みは、当て板500の突出部ではない部位(突出部と隣り合う部位)である平坦部520の厚みに対して、30~80%であるのが好ましく、40~60%であるのがより好ましく、50%程度であるのがさらに好ましい。突出部510の突出部分の厚みが、平坦部520の厚みに対して30~80%であれば、レーザ出力を下げてレーザ溶接することで、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できる。突出部510の突出部分の厚みが、平坦部520の厚みに対して40~60%であれば、よりレーザ溶接部700の温度上昇を抑制でき、さらに突出部510の強度を保ったまま当て板500を圧迫できる。突出部510の突出部分の厚みが、平坦部520の厚みに対して50%程度であれば、レーザ溶接部700の温度上昇をさらに抑制でき、さらに突出部510の強度を保ったまま当て板500を圧迫し、これらの効果をバランスよく発揮できる。
If the first part has the
突出部510の突出部分とは、突出部510のうちの電極体300の積層部320に接触する部分である。レーザ溶接されない突出部510の厚みは薄くてもよいし、薄くなくてもよい。突出部510が凸部511を有しているが、凹部512を有していない場合でも、第一方向(Y軸方向)における凸部511の厚みが、平坦部520の厚みと同等かそれより薄ければ、従来構造より高い面圧で積層部320を圧迫しつつ、レーザ出力を高くすることなく、レーザ溶接できる。
The protruding portion of the protruding
第一部(本実施の形態では、電極接続部420)及び第二部(本実施の形態では、当て板500)の一方(本実施の形態では、当て板500)は、凸部511(第一凸部511)を有している。第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の他方(本実施の形態では、電極接続部420)は、第一凸部511と対向する位置に、第一凸部511よりも大きな平面を有している。つまり、第一部及び第二部の一方(当て板500)が第一凸部511を有し、他方(電極接続部420)が、第一凸部511と対向する位置に、第一凸部511よりも大きな平面を有する。
One of the first part (in this embodiment, electrode connection part 420) and the second part (in this embodiment, patch plate 500) has a convex part 511 (in this embodiment, patch plate 500). It has one convex portion 511). The other of the first part (electrode connecting part 420) and the second part (covering plate 500) (in this embodiment, the electrode connecting part 420) has the first
これにより、突出部510をより容易に積層部320に当て、部材同士の境界面(集電体400と極板301との境界面、極板301同士の境界面、当て板500と極板301との境界面、又は集電体400と当て板500との境界面)をより容易に接触させられる。このため、治具20によって、積層部320において積層された極板301のそれぞれを容易に圧迫し、従来構造より高い面圧で積層部を固定することで、積層部320における極板301の浮きが抑制される。したがって、さらに電極体300の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。
As a result, the protruding
第一方向(Y軸方向)と直交する第二方向(X軸方向)において、第一部(本実施の形態では、電極接続部420)及び第二部(本実施の形態では、当て板500)の間における突出部510を挟む位置に、一対の隙間800が形成されている。これによれば、第一方向(Y軸方向)と直交する第二方向(X軸方向)において、第一部(電極接続部420)及び第二部(当て板500)の間における突出部510を挟む位置に、一対の隙間800が形成されることで、より容易に突出部510を積層部320に当てられる。このため、突出部510をよりバランスよく圧迫できる。したがって、さらに電極体300の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。
In the second direction (X-axis direction) orthogonal to the first direction (Y-axis direction), the first part (in this embodiment, electrode connection part 420) and the second part (in this embodiment, backing plate 500) ) A pair of
レーザ溶接部700は、第一方向(Y軸方向)において、上記一方(本実施の形態では、当て板500)を貫通して形成される。これによれば、レーザ溶接部700は、第一方向(Y軸方向)において、第一部及び第二部の少なくとも一方(本実施の形態では、当て板500)を貫通して形成されることで、他方(本実施の形態では、電極接続部420)に向けて突出する凸部511が形成された突出部510を貫通して形成される。これにより、従来構造より高い面圧で固定された積層部320を、より容易にレーザ溶接できる。したがって、さらに電極体300の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。
[4 変形例の説明]
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。図6は、本実施の形態の変形例1に係るレーザ溶接部701の構成を示す断面図である。図7は、本実施の形態の変形例2に係るレーザ溶接部702の構成を示す断面図である。図8は、本実施の形態の変形例3に係るレーザ溶接部703の構成を示す断面図である。図9Aは、本実施の形態の変形例4に係るレーザ溶接部704の構成を示す断面図である。図9Bは、本実施の形態の変形例5に係るレーザ溶接部704及び705の構成を示す断面図である。具体的には、図6~図9Bは、いずれも図4の(b)に対応する図である。
[4 Description of modification]
Next, a modification of the above embodiment will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a
図6に示すように、変形例1におけるレーザ溶接部701は、上記実施の形態におけるレーザ溶接部700に代えて形成される。上記実施の形態では、レーザ溶接部700は、Y軸マイナス方向からレーザ溶接されることとしたが、レーザ溶接部701は、Y軸プラス方向からレーザ溶接される。つまり、レーザ溶接部701は、レーザ溶接痕を、集電体400の電極接続部420のY軸プラス方向の面に有する。
As shown in FIG. 6, a laser welded
レーザ溶接部701は、Y軸方向における溶接の深さが、レーザ溶接部700と同等でもよいし、レーザ溶接部700よりも浅くてもよい。図6では、レーザ溶接部701は当て板500の突出部510を貫通しないとしたが、レーザ溶接部701は、当て板500を貫通して形成されてもよい。つまり、当て板500の突出部510の凹部512のY軸マイナス方向の面に、レーザ溶接痕が形成されてもよい。
The welding depth in the Y-axis direction of the laser welded
図7に示すように、変形例2における集電体401の電極接続部421は、突出部410を有する。本変形例における当て板501は、上記実施の形態における突出部510を有さない。つまり、突出部は集電体401に形成されてもよいし、当て板501に形成されてもよい。具体的には、図7では、レーザ溶接部702は、突出部410の凹部412のY軸マイナス方向の面からレーザ照射され、凸部411を貫通し、積層部320を貫通して、当て板501の一部を溶融して形成される。
As shown in FIG. 7 , the electrode connection portion 421 of the current collector 401 in Modification 2 has a
レーザ溶接部702は、Y軸方向における溶接の深さが、レーザ溶接部700と同等でもよいし、レーザ溶接部700よりも浅くてもよい。図7では、レーザ溶接部702は当て板501を貫通しないとしたが、レーザ溶接部702は、当て板501を貫通して形成されてもよい。レーザ溶接部702は、当て板501のY軸プラス方向の面からレーザ照射により形成されてもよい。
The welding depth in the Y-axis direction of the
図8に示すように、変形例3における集電体402の電極接続部422は、上記変形例2と同様に、突出部410を有する。つまり、図8は、図7に示す変形例2から、当て板501を取り外した蓄電素子10を示す。本変形例では、上記変形例2と同様に、レーザ溶接部703は突出部410と積層部320とを貫通して形成される。具体的には、図8では、レーザ溶接部703は、突出部410の凹部412のY軸マイナス方向の面からレーザ照射され、凸部411を貫通し、かつ、積層部320を貫通して形成される。レーザ溶接痕は、凹部412のY軸マイナス方向の面と積層部320のY軸プラス方向の面とに形成される。
As shown in FIG. 8, the electrode connection portion 422 of the current collector 402 in Modification 3 has a
図8のようなレーザ溶接部703は、レーザ溶接後に当て板を取り外して形成されてもよい。当て板がタングステンなどの高い融点を有する材質で形成される場合、レーザ溶接しても当て板を取り外せるため、何度も当て板をレーザ溶接に使用できる。このため、部品点数の削減及び蓄電素子の軽量化を図ることができる。容器100内において部品が占有する面積を削減することで、エネルギー密度の向上の効果が得られる。
The laser welded
上記実施の形態の図5を参考に、レーザ溶接部703の形成方法(蓄電素子の製造方法)について説明する。図5の(a)のように、積層部320は、集電体402の突出部410と当て板とにY軸方向(第一方向)において挟まれ、治具20は集電体402のY軸マイナス方向に配置される。図5の(b)のように、治具20は、Y軸方向において積層部320を圧迫するように当て板に向かって接近し、隙間800がX軸方向において突出部410と隣り合う位置に形成される。図5の(c)のように、レーザ溶接部703は、突出部410の凹部412のY軸マイナス方向の面からレーザ照射され、凸部411を貫通し、積層部320を貫通して形成される。このとき、当て板はレーザ照射によって溶解しない程度の高い融点を有する材質で形成されているので、レーザ溶接部703は当て板に形成されない。これにより、図8のような当て板を有さないレーザ溶接部703が形成される。
A method for forming laser welded portion 703 (method for manufacturing a power storage element) will be described with reference to FIG. 5 of the above embodiment. As shown in FIG. 5A, the
当て板は、レーザ溶接時に、治具20とで、集電体402と積層部320とを挟む部材であればなんでもよい。レーザ溶接部703は、高い融点を有する部材で形成され、レーザ溶接時の温度で溶けない材質で形成された台のような部材と集電体402とで積層部320を挟んでレーザ溶接し、レーザ溶接後に集電体402と積層部320とを、台から離すような方法で形成されてもよい。レーザ溶接部703がこのような方法で形成されていても、図8に示すように、レーザ溶接部703は、Y軸方向(第一方向)において、集電体402の電極接続部422の突出部410と積層部320とを貫通して形成されていればよい。
The patch plate may be any member as long as it sandwiches the current collector 402 and the
図8に示すように、変形例3における蓄電素子10は、極板301が積層された積層部320を有する電極体300と、積層部320に接続される集電体402とを備える蓄電素子10であることを含む。積層部320は、第一方向(Y軸方向)において、集電体402の一部である第一部(本変形例では、電極接続部422)と並んだ状態で配置されていることを含む。第一部(電極接続部422)は、積層部320に向けて突出する凸部411が形成された突出部410を有し、第一部(電極接続部422)及び積層部320の間における突出部410と隣り合う位置には、隙間800が形成されることを含む。第一方向(Y軸方向)から見て突出部410と重なる位置に、第一部(電極接続部422)と積層部320とがレーザ溶接されたレーザ溶接部703が形成され、レーザ溶接部703は、第一方向(Y軸方向)において、第一部(電極接続部422)と積層部320とを貫通して形成されていることを含む。
As shown in FIG. 8, a
つまり、積層部320に向けて突出する凸部411が形成された突出部410が設けられた第一部(電極接続部422)を積層部320に当て、レーザ溶接時に第一部(電極接続部422)と治具20とで積層部320を挟む。これにより、部材同士の境界面(集電体400と極板301との境界面、極板301同士の境界面、当て板500と極板301との境界面、又は集電体400と当て板500との境界面)が圧迫される。この際、第一部(電極接続部422)及び積層部320の間における突出部410と隣り合う位置には、隙間800が形成されることとなる。
That is, the first part (electrode connecting part 422) provided with the
隙間800は、突出部410によって積層部320に形成された凹部330内に配置される空間である。つまり、隙間800は、積層部320に形成された凹部330の内周面と、突出部410の外周面と、平坦部430のY軸プラス方向の面と、で囲まれた空間である。隙間800は、突出部410の凸部411と集電体402との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きく、かつ、平坦部430と集電体402との間に配置される複数の極板301間の隙間よりも大きい。これにより、治具20によって、積層部320において積層された複数の極板301のそれぞれを容易に圧迫し、従来構造より高い面圧で積層部320を固定することで、積層部320における極板301の浮きが抑制される。したがって、電極体300の積層部320と集電体402との接合の品質の向上を図ることができる。
The
図9Aに示すように、変形例4における集電体403は二つの電極接続部423を有し、それぞれの電極接続部423に突出部が形成される。具体的には、図3で示した集電体400と同様に、集電体403は、端子接続部414と、端子接続部414からZ軸マイナス方向に向けて延びた二つの電極接続部(たとえば脚部)423とを有する。Y軸マイナス方向に配置された一方の電極接続部423を電極接続部4231とも称し、Y軸プラス方向に配置されたもう一方の電極接続部423を電極接続部4232とも称する。
As shown in FIG. 9A, the current collector 403 in Modification 4 has two electrode connection parts 423, and a protrusion is formed in each electrode connection part 423. Specifically, similar to the
電極接続部4231の突出部4101と電極接続部4232の突出部4102とで積層部320を挟んだ状態で、突出部4101の凹部4121のY軸マイナス方向の面からレーザ照射されて、レーザ溶接部704が形成される。つまり、積層部320は、第一方向(Y軸方向)において、集電体403の一部である第一部(電極接続部4231)と、集電体403の他の一部である第二部(電極接続部4232)とで挟まれた状態で配置される。このように積層部320を圧迫することで、隙間800が、X軸方向においてそれぞれの突出部と隣り合う位置に形成される。つまり、第一部(電極接続部4231)及び第二部(電極接続部4232)の一方(電極接続部4231)は、凸部としての第一凸部4111を有し、第一部及び第二部の他方(電極接続部4232)は、第一凸部4111と対向する位置に、第一凸部4111に向けて突出する凸部としての第二凸部4112を有している。Y軸方向において突出部4101と突出部4102とが互いに対向して積層部320を挟むことで、積層部320は、従来よりも強く圧迫できる。
With the
レーザ溶接部704は、電極接続部4232の突出部4102の凹部4122のY軸プラス方向の面を貫通して形成されてもよいし、電極接続部4232の突出部4102の凹部4122のY軸プラス方向の面からレーザ照射されて形成されてもよい。本変形例では、集電体403が二つの電極接続部423を有し、電極接続部4231が突出部4101を有し、電極接続部4232が突出部4102を有することとしたが、積層部320を挟む部材の組み合わせはこれに限定されない。集電体の電極接続部の突出部と当て板の突出部とで積層部を挟む構成でもよい。
The
図9Bに示すように、変形例5では、レーザ溶接部704とレーザ溶接部705とが形成されている。具体的には、本変形例では、変形例4と同様に、集電体403は、二つの電極接続部423を有し、それぞれの電極接続部423が突出部を有する。レーザ溶接部704は、電極接続部4231の突出部4101の凹部4121のY軸マイナス方向の面からレーザ照射して形成される。レーザ溶接部705は、電極接続部4232の突出部4102の凹部4122のY軸プラス方向の面からレーザ照射して形成される。二つの電極接続部423にそれぞれ突出部(4101、4102)の凹部(4121、4122)が設けられているので、どちらの突出部(4101、4102)の凹部(4121、4122)の面からレーザ照射しても、低いレーザ出力でレーザ溶接できる。凹部412が設けられていない場合でも、突出部(4101、4102)がない場合に比べて、突出部(4101、4102)の凸部(4111、4112)によって、積層部320がより強く圧迫されるため、溶融時に箔が変形し、接合品質が低下することをより容易に抑制できる。これにより、電極体300と集電体403との接合の品質の向上をより容易に図ることができる。
As shown in FIG. 9B, in modification 5, a laser welded
(その他の変形例)
以上、本発明の実施の形態(その変形例も含む)に係る蓄電素子及びその製造方法について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されない。今回開示された実施の形態は全ての点で例示であり、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。下記に示す変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
(Other variations)
Although the power storage element and the method for manufacturing the same according to the embodiment of the present invention (including variations thereof) have been described above, the present invention is not limited to this embodiment. The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, and the scope of the present invention includes all changes within the meaning and range equivalent to the scope of the claims. The other configurations of the modified example shown below are the same as those of the above embodiment, so detailed explanation will be omitted.
上記実施の形態では、当て板500と積層部320との間には隙間があいていてもよいし、あいていなくてもよいとした。どちらの場合であっても、当て板500の突出部510によって積層部320を圧迫できるため、従来構造よりも高い面圧で積層部320を固定できる。変形例2に示すように、電極接続部421が突出部410を有する場合も同様に、電極接続部421と積層部320との間には隙間があいていてもよいし、あいていなくてもよい。他の変形例についても同様である。
In the embodiment described above, there may or may not be a gap between the
上記実施の形態では、突出部510は、凸部511と対向する位置に、凸部511に向けて凹んだ凹部512を有することとしたが、突出部510は、凹部512を有さなくてもよい。この場合でも、突出部510で積層部320を圧迫でき、従来構造よりも高い面圧で積層部320を固定できる。
In the above embodiment, the
上記実施の形態では、突出部510の突出部分の厚みは、第一部及び第二部の少なくとも一方の、突出部510と隣り合う平坦部520の厚みより薄くてもよいとした。突出部510の突出部分の厚みは、突出部510と隣り合う平坦部520の厚みより薄くなくてもよい。つまり、突出部510の突出部分の厚みは、突出部510と隣り合う平坦部520の厚みより厚くてもよいし、隣り合う平坦部520の厚みと同じでもよい。突出部分とは、突出部のうち電極体300の積層部320に接触する部分のことであるが、レーザ溶接部を形成しない突出部の厚みは、突出部と隣り合う部位の厚みより薄くてもよいし、薄くなくてもよい。積層部を挟んで対向する第二部が配置された方向からレーザ照射される場合、突出部を有する第一部は貫通されなくてもよいため、突出部の厚みは厚くてもよい。
In the embodiment described above, the thickness of the protruding portion of the protruding
上記実施の形態では、第一部及び第二部の一方は、凸部511としての第一凸部を有し、第一部及び第二部の他方は、第一凸部と対向する位置に、第一凸部よりも大きな平面、又は、第一凸部に向けて突出する凸部511としての第二凸部を有してもよいとした。第一凸部と対向する位置に、第一凸部よりも大きな平面がなくてもよく、第二凸部がなくてもよい。第一凸部と、第一凸部よりも小さな平面とで積層部320を挟む場合でも、第一凸部によって積層部320を圧迫でき、従来構造よりも高い面圧で積層部320を固定できる。第一部及び第二部の他方が、凸部と対向する位置に、凸部に向けて凹んだ凹部を有してもよい。第一部及び第二部の一方が、凸部を有していれば、凸部と凹部とで積層部320を挟み、凸部によって積層部320を圧迫でき、従来構造よりも高い面圧で積層部320を固定できるという効果を得られる。
In the above embodiment, one of the first part and the second part has the first convex part as the
上記実施の形態では、第一方向(Y軸方向)と直交する第二方向(X軸方向)において、第一部及び第二部の間における突出部510を挟む位置に、一対の隙間800が形成されてもよいとした。より具体的には、隙間800は突出部510を囲むように全周に亘って連続的に形成されているとした。隙間800は、第一部及び第二部の間における突出部510と隣り合う位置にあれば、どこにあってもよい。隙間800は、突出部510と隣り合う位置であれば断続的に形成されてもよく、環状に形成されなくてもよい。つまり、隙間800は、レーザ溶接部700を囲むように形成されてもよいし、突出部510と隣り合う一か所だけに形成されてもよい。隙間800は、突出部510を挟んで対向する二か所に形成されてもよい。第二方向は、X軸方向であってもよいし、Z軸方向であってもよい。
In the embodiment described above, a pair of
上記実施の形態では、レーザ溶接部700は、第一方向(Y軸方向)において、突出部510を有する、第一部及び第二部の少なくとも一方を貫通して形成されてもよいとした。レーザ溶接部700は、突出部510を有する一方を貫通して形成されなくてもよい。レーザ溶接部700は、第一方向において、突出部を有していない、集電体又は当て板(挟持部材でもよい)を貫通し、積層部320を貫通して形成されてもよい。突出部を有さない集電体又は突出部を有さない当て板と積層部320を挟んで対向する集電体又は当て板は、突出部を有する。この形態でも、積層部320は、突出部510の凸部511によって圧迫されるため、熱容量を下げられ、レーザ溶接部700の温度上昇を抑制できる。よって、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。
In the embodiment described above, the laser welded
上記実施の形態では、一つのレーザ溶接部700が形成されることとした。レーザ溶接部700は一つでなくてもよい。二つ以上のレーザ溶接部700が形成されてもよい。図9Bで示したように、レーザ溶接部704とレーザ溶接部705とが形成されてもよい。図9Bにおいて、レーザ溶接部704とレーザ溶接部705とは、二つの電極接続部(4231、4232)のそれぞれの凹部(4121、4122)からレーザ照射されて形成されることとしたが、一つの電極接続部(たとえば4231)のからレーザ照射されて形成されてもよい。レーザ溶接部704とレーザ溶接部705は両方とも、電極接続部4231の凹部4121のY軸マイナス方向の面からレーザ照射されて形成されてもよい。レーザ溶接部700は、突出部510の形状に合わせて周状にレーザ照射され、二か所にレーザ溶接部が形成されてもよい。本実施の形態では、レーザ溶接部700は、凹部512の中央部に形成されているが、突出部に形成されていればよく、中央部に形成されなくてもよい。レーザ溶接部は、X軸方向(第二方向)において二か所形成されてもよいし、断続的に点を打ち、円形状となるように形成されてもよい。
In the embodiment described above, one laser welded
上記実施の形態では、集電体400は、端子接続部414と電極接続部420とを備える形状としたが、クリップのような形状であってもよい。集電体400は、Y軸方向(第一方向)において、積層部320を挟む部材でもよい。積層部320は、クリップの一部である第一部と、クリップの他の一部である第二部とで挟まれた状態で配置される。このような場合でも、積層部320は、突出部の凸部によって圧迫されるため、電極体の積層部と集電体との接合の品質の向上を図ることができる。クリップの一部である第一部と、集電体400の電極接続部420とが、Y軸方向において重ねられて、共に接合されてもよい。この構成であれば、レーザ溶接部を形成した後で、蓄電素子10の電極端子200と集電体400とを接続できる。
In the embodiment described above, the
上記実施の形態では、集電体403は、端子接続部414と、端子接続部414からZ軸マイナス方向に向けて延びた二つの電極接続部(たとえば脚部)423とを有するとした。集電体403は、端子接続部414からZ軸マイナス方向に向けて延びた電極接続部420の一部と、当て板500の一部とが接続されてもよい。当て板500と電極接続部420とは別体でなくてもよく、当て板500と電極接続部420とが一体的に形成(一体化)されてもよい。電極接続部420の一部と当て板500の一部とが接続されていても、積層部320は、突出部510の凸部511によって圧迫されるため、電極体300の積層部320と集電体400との接合の品質の向上を図ることができる。容器100内において部品が占有する面積を削減することで、エネルギー密度の向上の効果が得られる。部品点数が削減するため、コストを削減することができる。
In the embodiment described above, the current collector 403 includes a
上記実施の形態では、集電体400に一つの電極接続部420が設けられ、一つの電極接続部420に対して、一枚の当て板500が配置されて、二つのレーザ溶接部700が形成されることとした。集電体400に設けられる電極接続部420の数、一つの電極接続部420に形成されるレーザ溶接部700の数、及び、一つの電極接続部420に配置される当て板500の枚数は、特に限定されない。
In the embodiment described above, one
上記実施の形態では、突出部510、凸部511、凹部512、レーザ溶接部700、及び、隙間800等は、Y軸方向(第一方向)から見て円形状を有していることとした。これらの形状は特に限定されず、Y軸方向から見て、楕円形状、長円形状、矩形状、または、その他の多角形状等であってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施の形態では、集電体400と電極体300と当て板500とが接合されることとしたが、これら以外の部材も一緒に接合されてもよい。当て板500は設けられておらず、電極体300及び集電体400が接合されてもよい。
In the embodiment described above, the
上記実施の形態では、電極体300は、巻回軸が蓋体120に平行となる巻回型電極体であることとした。電極体300は、巻回軸が蓋体120に垂直となる巻回型電極体であってもよい。電極体300の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型、または、極板及び/又はセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状(セパレータを蛇腹状にして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後に蛇腹状にする形態等)等であってもよい。積層部320は、電極体300の電極体本体部310から突出するタブであってもよい。具体的には、積層部320は、電極体300の電極体本体部310から蓋体120に向かって突出し、電極体本体部310と一体に形成されたタブであってもよい。このタブは、X軸方向において、容器本体110から離れて、電極体本体部310から突出するタブであってもよい。
In the embodiment described above, the
上記実施の形態では、全てのレーザ溶接部700について上記の構成が適用されることとしたが、いずれかのレーザ溶接部700については上記の構成が適用されなくてもよい。全てのレーザ溶接部700に突出部が設けられなくてもよい。
In the embodiment described above, the above configuration is applied to all the
上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Embodiments constructed by arbitrarily combining the components included in the above embodiments and their modifications are also included within the scope of the present invention.
本発明は、このような蓄電素子の製造方法、及び、蓄電素子として実現できるだけでなく、電極体300と集電体400との接合方法、電極体300と集電体400との組み合わせ、電極体300と集電体400との接合部、または、電極体300の積層部320と集電体400との組み合わせとしても実現できる。
The present invention not only provides a method for manufacturing such a power storage element and can be realized as a power storage element, but also a method for joining an
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に適用できる。 The present invention can be applied to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10 蓄電素子
20 治具
100 容器
110 容器本体
111 短側壁部
112 長側壁部
113 底壁部
120 蓋体
200 電極端子
201 軸部
300 電極体
301 極板
310 電極体本体部
320 積層部
330 凹部
400、401、402、403、404、405 集電体
410、4101、4102、510 突出部
411 凸部
511、4111 凸部(第一凸部)
4112 凸部(第二凸部)
412、512、4121、4122 凹部
414 端子接続部
420、421、422、423、4231、4232 電極接続部
430、520 平坦部
500、501 当て板
700、701、702、703、704、705 レーザ溶接部
800 隙間
10
4112 Convex part (second convex part)
412, 512, 4121, 4122 Recessed
Claims (7)
前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と、前記集電体の他の一部または当て板である第二部とで挟まれた状態で配置され、
前記第一部及び前記第二部の少なくとも一方は、他方に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、
前記他方の少なくとも一部は、前記第一方向において、前記突出部とで前記積層部を挟む位置に配置され、
前記第一部及び前記第二部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、
前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成されている
蓄電素子。 A power storage element comprising an electrode body having a laminated part in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated part,
The laminated portion is arranged in a state in which it is sandwiched in a first direction between a first part that is a part of the current collector and a second part that is another part of the current collector or a backing plate. ,
At least one of the first part and the second part has a protrusion in which a convex part protrudes toward the other,
At least a portion of the other is disposed at a position sandwiching the laminated portion between the protruding portion and the protruding portion in the first direction,
A gap is formed between the first part and the second part at a position adjacent to the protrusion,
A power storage element, wherein a laser welded portion in which the first portion and the laminated portion are laser welded is formed at a position overlapping with the protrusion when viewed from the first direction.
請求項1に記載の蓄電素子。 The power storage element according to claim 1, wherein the protrusion has a recess that is recessed toward the protrusion at a position facing the protrusion.
請求項2に記載の蓄電素子。 The electricity storage element according to claim 2, wherein the thickness of the protruding portion of the protruding portion is thinner than the thickness of a portion of at least one of the first portion and the second portion adjacent to the protruding portion.
前記第一部及び前記第二部の他方は、前記第一凸部と対向する位置に、前記第一凸部よりも大きな平面、又は、前記第一凸部に向けて突出する前記凸部としての第二凸部を有する
請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 One of the first part and the second part has a first convex part as the convex part,
The other of the first part and the second part has a flat surface larger than the first protrusion, or a protrusion that protrudes toward the first protrusion, at a position facing the first protrusion. The electricity storage element according to any one of claims 1 to 3, having a second convex portion.
請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電素子。 Any one of claims 1 to 4, wherein a pair of gaps are formed at positions sandwiching the protrusion between the first part and the second part in a second direction orthogonal to the first direction. The energy storage element described in .
請求項1~5のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The power storage element according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser welded portion is formed to penetrate at least one of the first part and the second part in the first direction.
前記積層部は、第一方向において、前記集電体の一部である第一部と並んだ状態で配置され、
前記第一部は、前記積層部に向けて突出する凸部が形成された突出部を有し、
前記第一部及び前記積層部の間における前記突出部と隣り合う位置には、隙間が形成され、
前記第一方向から見て前記突出部と重なる位置に、前記第一部と前記積層部とがレーザ溶接されたレーザ溶接部が形成され、
前記レーザ溶接部は、前記第一方向において、前記第一部と前記積層部とを貫通して形成される
蓄電素子。 A power storage element comprising an electrode body having a laminated part in which electrode plates are laminated, and a current collector connected to the laminated part,
The laminated portion is arranged in a first direction in line with a first portion that is a part of the current collector,
The first part has a protrusion in which a convex part protrudes toward the laminated part,
A gap is formed between the first part and the laminated part at a position adjacent to the protrusion part,
A laser welded portion in which the first portion and the laminated portion are laser welded is formed at a position overlapping the protrusion when viewed from the first direction,
The laser welded portion is formed to penetrate the first portion and the laminated portion in the first direction. Electricity storage element.
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