WO2022044861A1 - 電池モジュール、電池モジュールの使用方法及び電池セルの製造方法 - Google Patents

電池モジュール、電池モジュールの使用方法及び電池セルの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a method of using the battery module, and a method of manufacturing a battery cell.
  • non-aqueous electrolyte battery cells such as lithium ion secondary battery cells have been developed.
  • the battery cell includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator.
  • the separator is stretched while passing between the adjacent positive electrode and the negative electrode and being folded back.
  • the folded portion of the separator covers the ends of the electrodes such as the positive electrode and the negative electrode.
  • the gas generated from the electrode may stay in the vicinity of the end of the electrode covered with the folded portion of the separator.
  • the stagnant gas may hinder the reaction of the battery between the positive electrode and the negative electrode.
  • the capacity of the battery may decrease, and there may be a risk of ignition of the battery due to Li precipitation or the like.
  • contaminants such as metals pushed up by the gas may adhere to the ends of the electrodes and precipitate.
  • An example of an object of the present invention is to make it easier for gas generated from an electrode to escape from a separator.
  • Other objects of the invention will become apparent from the description herein.
  • One aspect of the present invention is Accommodating members and A plurality of battery cells housed in the housing member, Equipped with Each of the plurality of battery cells is a separator that passes between the first electrode, the second electrode having a larger area than the first electrode, and the adjacent first electrode and the second electrode, and extends while being folded back. And have, In any of the plurality of battery cells, the folded portion of the separator covers the portion on the same side of the second electrode, which is a battery module.
  • Another aspect of the present invention is It passes between the accommodating member, the first electrode accommodated in the accommodating member, the second electrode having a larger area than the first electrode, and the adjacent first electrode and the second electrode, and stretches while being folded back.
  • a method of using a battery module comprising a separator and a plurality of battery cells.
  • the method of using the battery module includes a step of using the battery module in a state where the folded portion of the separator covers the portion on the same side of the second electrode.
  • Yet another aspect of the invention is A step of wrapping a first electrode, a second electrode having a larger area than the first electrode, and a separator that passes between the adjacent first electrode and the second electrode and stretches while folding back, with an exterior material. , A step of removing gas inside the exterior material while the folded portion of the separator covers the upper portion of the second electrode. Is a method for manufacturing a battery cell.
  • the gas generated from the electrode can be easily released from the separator.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA'in FIG. It is sectional drawing of the battery cell which concerns on a comparative example. It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the battery cell which concerns on embodiment. It is a top view of the battery cell which concerns on a modification.
  • FIG. 1 is a perspective view of the battery module 20 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a plurality of battery cells 10 housed in the housing member 200 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the battery cell 10 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG.
  • the first direction X indicates the length direction of the battery cell 10.
  • the positive direction of the first direction X which is the direction indicated by the arrow indicating the first direction X, is the direction from the positive electrode lead 112 to the negative electrode lead 122, which will be described later.
  • the negative direction of the first direction X which is the direction opposite to the direction indicated by the arrow indicating the first direction X, is the direction from the negative electrode lead 122 toward the positive electrode lead 112.
  • the second direction Y intersects the first direction X, specifically, is orthogonal to each other, and indicates the thickness direction of the battery cell 10.
  • the third direction Z intersects and is orthogonal to both the first direction X and the second direction Y, and indicates the width direction of the battery cell 10 and the height direction of the battery module 20.
  • the positive direction of the third direction Z which is the direction indicated by the arrow indicating the third direction Z, indicates the upward direction in the vertical direction.
  • the negative direction of the third direction Z which is the opposite direction of the direction indicated by the arrow indicating the third direction Z, indicates the downward direction in the vertical direction.
  • the white circle with X indicating the second direction Y the direction from the front to the back of the paper surface is the positive direction of the second direction Y, and the direction from the back to the front of the paper surface is the third direction Z. It shows that it is in the positive direction.
  • the battery module 20 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the battery module 20 includes a plurality of battery cells 10 and an accommodating member 200.
  • the plurality of battery cells 10 are housed in the housing member 200. Further, the plurality of battery cells 10 are arranged in one direction, specifically, in the second direction Y.
  • the accommodating member 200 is, for example, a housing made of metal or resin.
  • each battery cell 10 has a positive electrode lead 112, a negative electrode lead 122, an exterior material 140, and a plurality of fixing members 150.
  • the positive electrode lead 112 and the negative electrode lead 122 are provided on both sides of the battery cell 10 in the first direction X. Both the positive electrode lead 112 and the negative electrode lead 122 may be provided at the end of the battery cell 10 on the positive direction side or the negative direction side of the first direction X.
  • the exterior material 140 encloses the laminate 100 including the positive electrode 110, the negative electrode 120, and the separator 130 shown in FIG. 4, which will be described later, together with the electrolytic solution.
  • Fixing members 150 such as insulating tapes are provided on both sides of the exterior material 140 extending in the first direction X.
  • the battery cell 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the battery cell 10 is a lithium ion secondary battery.
  • the battery cell 10 has a laminated body 100.
  • the laminate 100 includes a plurality of positive electrode electrodes 110, a plurality of negative electrode electrodes 120, and a separator 130.
  • the positive electrode 110 is the first electrode
  • the negative electrode 120 is the second electrode having a larger area than the first electrode.
  • Each positive electrode 110 and each negative electrode 120 has a thickness in the second direction Y.
  • the area of the positive electrode 110 or the negative electrode 120 is the area when the positive electrode 110 or the negative electrode 120 is viewed from the positive direction or the negative direction of the second direction Y.
  • the plurality of positive electrode electrodes 110 and the plurality of negative electrode electrodes 120 are alternately arranged along the one direction, specifically, the second direction Y.
  • the separator 130 passes between the adjacent positive electrode 110 and the negative electrode 120 and extends while being folded back.
  • the folded portion of the separator 130 covers the portion of the negative electrode 120 on the same side. Specifically, the folded portion of the separator 130 covers the upper portion of the negative electrode electrode 120.
  • the exterior material 140 has a portion that covers the laminated body 100 from the positive direction side of the second direction Y and a portion that covers the laminated body 100 from the negative direction side of the second direction Y. These portions of the exterior material 140 are formed along two sides of the first direction X of the laminate 100 on the positive direction side and the negative direction side and two sides of the third direction Z on the positive direction side and the negative direction side.
  • the sealing portion 142 is formed by being bonded to each other. Further, a plurality of fixing members 150 are provided along one side of the laminated body 100 on the positive direction side of the third direction Z and one side of the laminated body 100 on the negative direction side of the third direction Z.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the battery cell 10K according to the comparative example.
  • the battery cell 10K according to the comparative example is the same as the battery cell 10 according to the embodiment except for the following points.
  • the battery cell 10K has a laminated body 100K.
  • the laminate 100K includes a plurality of positive electrode 110s, a plurality of negative electrode electrodes 120, and a separator 130K.
  • the folded portion of the separator 130K covers the upper portion of the positive electrode electrode 110.
  • a case where gas is generated from the positive electrode 110 and the negative electrode 120 will be examined.
  • the gas is generated by the use of the battery cell 10, for example, charging.
  • the gas generated from the positive electrode 110 rises in the electrolytic solution due to buoyancy.
  • the upper portion of the positive electrode 110 is not covered by the separator 130. Therefore, the gas can escape above the positive electrode 110 without having to pass through the separator 130.
  • both sides of the folded portion of the separator 130 that covers the upper portion of the negative electrode 120 in the second direction Y are not covered by the positive electrode 110. Therefore, as compared with the case where both sides of the second direction Y of the folded portion covering the upper portion of the negative electrode electrode 120 of the separator 130 are covered by the positive electrode 110, the gas generated from the negative electrode 120 is the separator 130. Of these, the folded portion covering the upper portion of the negative electrode electrode 120 is easily transmitted, and the separator 130 is easily pulled out above the folded portion.
  • both sides of the folded portion of the separator 130K that covers the upper portion of the positive electrode 110 in the second direction Y are covered by the negative electrode 120. Therefore, the gas generated from the positive electrode 110 is the gas generated from the separator 130K as compared with the case where both sides of the second direction Y of the folded portion covering the upper portion of the positive electrode 110 in the separator 130K are not covered by the negative electrode 120. Of these, it is difficult for the folded portion that covers the upper portion of the positive electrode electrode 110 to pass through, and it is difficult for the separator 130K to come out above the folded portion.
  • the gas generated from the positive electrode 110 is difficult to escape above the folded portion of the separator 130K that covers the upper portion of the positive electrode 110. Therefore, in the comparative example, the gas generated from the positive electrode 110 may stay in the vicinity of the upper portion of the positive electrode 110, and the reaction of the battery cell 10K between the positive electrode 110 and the negative electrode 120 may be hindered. .. As a result, the capacity of the battery cell 10K may decrease, and there may be a risk of ignition of the battery cell 10K due to Li precipitation or the like.
  • the gas generated from the negative electrode electrode 120 easily escapes above the folded portion of the separator 130 that covers the upper portion of the negative electrode electrode 120. There is. Therefore, in the embodiment, as compared with the comparative example, the gas generated from the negative electrode electrode 120 inhibits the reaction of the battery cell 10 between the positive electrode 110 and the negative electrode 120, and the contaminant such as metal is the negative electrode. Precipitation on the surface of the upper portion of the electrode 120 can be suppressed.
  • the folded portion of the separator 130 covers the portion on the same side of the negative electrode electrode 120. Specifically, in any of the plurality of battery cells 10, the folded portion of the separator 130 covers the upper portion of the negative electrode electrode 120. Therefore, in any of the plurality of battery cells 10, the gas generated from the negative electrode electrode 120 is likely to escape from the separator 130.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the battery cell 10 according to the embodiment.
  • the positive electrode 110, the negative electrode 120, and the separator 130 that passes between the adjacent positive electrode 110 and the negative electrode 120 and is stretched while being folded back are wrapped by the exterior material 140.
  • the exterior material 140 has a portion that covers the laminated body 100 from the positive direction side of the second direction Y and a portion that covers the laminated body 100 from the negative direction side of the second direction Y. These portions of the exterior material 140 are one side on the negative direction side of the third direction Z of the laminated body 100, one side on the negative direction side of the first direction X of the laminated body 100, and the third direction Z from the one side.
  • the sealing portion 142 is formed by being bonded to each other.
  • the electrolytic solution is injected into the exterior material 140.
  • the first sealing portion 142a is formed on the portion of the exterior material 140 that is separated from one side of the laminated body 100 on the positive direction side in the third direction Z by laminating such as welding. As a result, the laminated body 100 is sealed by the exterior material 140.
  • the gas inside the exterior material 140 is removed while the folded portion of the separator 130 covers the upper portion of the negative electrode electrode 120.
  • the gas generated inside the exterior material 140 by the initial charge is discharged to the first hole 144a formed in the vicinity of the laminated body 100 in the third direction Z from the first sealing portion 142a. Pull out from.
  • the first hole 144a is formed after the first sealing portion 142a is formed.
  • the first hole 144a is formed at the timing when the gas is desired to be removed, for example, after the gas is generated by the initial charge.
  • the timing at which the first hole 144a is formed is not limited to this example.
  • the second sealing portion 142b is formed in the vicinity of the laminated body 100 in the third direction Z from the first hole 144a of the exterior material 140 by laminating such as welding.
  • the gas generated inside the exterior material 140 generated by aging is removed from the second hole 144b formed in the vicinity of the laminated body 100 in the third direction Z from the second sealing portion 142b.
  • the second hole 144b is formed after the second sealing portion 142b is formed.
  • the second hole 144b is formed at the timing when the gas is desired to be discharged, for example, after the gas is generated by aging.
  • the timing at which the second hole 144b is formed is not limited to this example.
  • the third sealing portion 142c is formed by laminating such as welding along one side of the laminated body 100 on the positive direction side of the third direction Z.
  • the exterior material 140 is cut along the cut line 146. As a result, the battery cell 10 is manufactured.
  • the folded portion of the separator 130 may cover the upper portion of the negative electrode electrode 120 as described with reference to FIG. can. Thereby, the gas generated from the negative electrode electrode 120 by the initial charge or aging can be easily discharged from the separator 130.
  • FIG. 7 is a plan view of the battery cell 10A according to the modified example.
  • the battery cell 10A according to the modified example is the same as the battery cell 10 according to the embodiment except for the following points.
  • the exterior material 140A is folded back on the negative direction side of the third direction Z of the laminated body 100. Further, the portions of the exterior material 140A that cover the laminated body 100 from both the positive direction and the negative direction of the second direction Y are bonded to each other by welding or the like, and the positive direction side of the third direction Z of the laminated body 100
  • the sealing portion 142A is formed along one side of the above and two sides of the first direction X on the positive direction and the negative direction side. Also in this modification, the gas generated from the negative electrode electrode 120 can easily escape from the separator 130 as in the embodiment.
  • the gas inside the exterior material 140 is in a state where the folded portion of the separator 130 covers the upper portion of the negative electrode electrode 120 in the same manner as in the example described with reference to FIG. Can be pulled out.
  • the battery cell 10A may be roll-pressed after degassing. The roll press allows the gas to be expelled into the excess space around the laminate 100. Further, the gas may be further discharged through the holes formed in the exterior material 140A.
  • the area of the negative electrode 120 is larger than the area of the positive electrode 110.
  • the area of the positive electrode 110 may be larger than the area of the negative electrode 120. In this case, the gas generated from the positive electrode 110 can be easily discharged from the separator 130.
  • the battery module 20 according to the embodiment is used in a state where the folded portion of the separator 130 covers the same side portion of the negative electrode electrode 120, for example, the upper portion of the negative electrode electrode 120 in any of the plurality of battery cells 10. May be done. In this case, the gas generated by the use of the battery cell 10 can be easily released from the separator 130.
  • Battery cell 10 Battery cell 10A Battery cell 10K Battery cell 20 Battery module 100 Laminated body 100K Laminated body 110 Positive electrode 112 Positive electrode lead 120 Negative electrode 122 Negative electrode lead 130 Separator 130K Separator 140 Exterior material 140A Exterior material 142 Sealing part 142A Sealing part 142a First 1 Sealing part 142b 2nd sealing part 142c 3rd sealing part 144a 1st hole 144b 2nd hole 146 Cut line 150 Fixing member 200 Accommodating member X 1st direction Y 2nd direction Z 3rd direction

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Abstract

正極電極（１１０）は、第１電極となっており、負極電極（１２０）は、第１電極より面積が大きい第２電極となっている。セパレータ（１３０）は、隣り合う正極電極（１１０）と負極電極（１２０）との間を通過して折り返しながら延伸している。複数の電池セル（１０）のいずれにおいても、セパレータ（１３０）の折り返し部分が負極電極（１２０）の同じ側の部分を覆っている。具体的には、複数の電池セル（１０）のいずれにおいても、セパレータ（１３０）の折り返し部分が負極電極（１２０）の上側部分を覆っている。

Description

電池モジュール、電池モジュールの使用方法及び電池セルの製造方法
　本発明は、電池モジュール、電池モジュールの使用方法及び電池セルの製造方法に関する。
　近年、リチウムイオン二次電池セル等の非水電解質電池セルが開発されている。電池セルは、正極電極、負極電極及びセパレータを備えている。例えば特許文献１に記載されているように、セパレータは、隣り合う正極電極と負極電極との間を通過して折り返しながら延伸している。
特開２０１２－１９０５４８号公報
　セパレータが隣り合う正極電極と負極電極との間を通過して折り返しながら延伸している場合、セパレータの折り返し部分が正極電極、負極電極等の電極の端部を覆っている。この場合、電極から発生したガスが、電極のうちセパレータの折り返し部分で覆われている端部の近傍に滞留する場合がある。滞留したガスによって、正極電極と負極電極との間での電池の反応が阻害される場合がある。これによって、電池の容量が低下し得るとともに、Ｌｉ析出等によって電池の発火のリスクが生じ得る。また、ガスによって押し上げられた金属等の汚染物質が電極の端部に付着して析出する場合がある。
　本発明の目的の一例は、電極から発生するガスをセパレータから抜けやすくすることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
　本発明の一態様は、
　収容部材と、
　前記収容部材に収容された複数の電池セルと、
を備え、
　前記複数の電池セルの各々は、第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を有しており、
　前記複数の電池セルのいずれにおいても、前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の同じ側の部分を覆っている、電池モジュールである。
　本発明の他の一態様は、
　収容部材と、前記収容部材に収容され、第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を有する複数の電池セルと、を備える電池モジュールの使用方法であって、
　前記複数の電池セルのいずれにおいても、前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の同じ側の部分を覆う状態で、前記電池モジュールを使用する工程を備える、電池モジュールの使用方法である。
　本発明のさらに他の一態様は、
　第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を外装材によって包む工程と、
　前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の上側部分を覆う状態で、前記外装材の内部のガスを抜く工程と、
を備える、電池セルの製造方法である。
　本発明の上記一態様によれば、電極から発生するガスをセパレータから抜けやすくすることができる。
実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。 図１に示した収容部材に収容された複数の電池セルの斜視図である。 図２に示した電池セルの平面図である。 図３のＡ－Ａ´断面図である。 比較例に係る電池セルの断面図である。 実施形態に係る電池セルの製造方法の一例を説明するための図である。 変形例に係る電池セルの平面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　図１は、実施形態に係る電池モジュール２０の斜視図である。図２は、図１に示した収容部材２００に収容された複数の電池セル１０の斜視図である。図３は、図２に示した電池セル１０の平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ´断面図である。
　図１～図４において、第１方向Ｘは、電池セル１０の長さ方向を示している。第１方向Ｘを示す矢印によって示される方向である第１方向Ｘの正方向は、後述する正極リード１１２から負極リード１２２に向かう方向である。第１方向Ｘを示す矢印によって示される方向の反対方向である第１方向Ｘの負方向は、負極リード１２２から正極リード１１２に向かう方向である。第２方向Ｙは、第１方向Ｘに交差、具体的には直交しており、電池セル１０の厚み方向を示している。第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの双方に交差、具体的には直交しており、電池セル１０の幅方向及び電池モジュール２０の高さ方向を示している。第３方向Ｚを示す矢印によって示される方向である第３方向Ｚの正方向は、鉛直方向の上方向を示している。第３方向Ｚを示す矢印によって示される方向の反対方向である第３方向Ｚの負方向は、鉛直方向の下方向を示している。また、図３において、第２方向Ｙを示すＸ付き白丸は、紙面の手前から奥に向かう方向が第２方向Ｙの正方向であり、紙面の奥から手前に向かう方向が第３方向Ｚの正方向であることを示している。図４において、第１方向Ｘを示すＸ付き白丸は、紙面の手前から奥に向かう方向が第１方向Ｘの正方向であり、紙面の奥から手前に向かう方向が第１方向Ｘの負方向であることを示している。後述する図５～図７においても同様である。
　図１及び図２を用いて、電池モジュール２０について説明する。
　電池モジュール２０は、複数の電池セル１０及び収容部材２００を備えている。複数の電池セル１０は、収容部材２００に収容されている。また、複数の電池セル１０は、一方向、具体的には第２方向Ｙに並んでいる。収容部材２００は、例えば、金属又は樹脂からなる筐体である。図２に示すように、各電池セル１０は、正極リード１１２、負極リード１２２、外装材１４０及び複数の固定部材１５０を有している。正極リード１１２及び負極リード１２２は、電池セル１０の第１方向Ｘの両側に設けられている。なお、正極リード１１２及び負極リード１２２は、双方とも、電池セル１０の第１方向Ｘの正方向側又は負方向側の端部に設けられていてもよい。外装材１４０は、後述する図４に示す正極電極１１０、負極電極１２０及びセパレータ１３０を含む積層体１００を電解液とともに包んでいる。外装材１４０のうちの第１方向Ｘに延伸する両辺には、例えば絶縁テープ等の固定部材１５０が設けられている。
　図３及び図４を用いて、電池セル１０について説明する。本実施形態において、電池セル１０は、リチウムイオン二次電池である。
　電池セル１０は、積層体１００を有している。積層体１００は、複数の正極電極１１０、複数の負極電極１２０及びセパレータ１３０を含んでいる。本実施形態において、正極電極１１０は、第１電極となっており、負極電極１２０は、第１電極より面積が大きい第２電極となっている。各正極電極１１０及び各負極電極１２０は、第２方向Ｙに厚みを有している。なお、正極電極１１０又は負極電極１２０の面積とは、正極電極１１０又は負極電極１２０を第２方向Ｙの正方向又は負方向から見たときの面積である。
　図４に示すように、複数の正極電極１１０及び複数の負極電極１２０は、上記一方向、具体的には第２方向Ｙに沿って交互に並んでいる。セパレータ１３０は、隣り合う正極電極１１０と負極電極１２０との間を通過して折り返しながら延伸している。セパレータ１３０の折り返し部分は負極電極１２０の同じ側の部分を覆っている。具体的には、セパレータ１３０の折り返し部分は負極電極１２０の上側部分を覆っている。
　外装材１４０は、積層体１００を第２方向Ｙの正方向側から覆う部分と、積層体１００を第２方向Ｙの負方向側から覆う部分と、を有している。外装材１４０のこれらの部分は、積層体１００の第１方向Ｘの正方向側及び負方向側の２辺と、第３方向Ｚの正方向側及び負方向側の２辺と、に沿って互いに貼り合わされて封止部１４２が形成されている。また、積層体１００の第３方向Ｚの正方向側の１辺と、積層体１００の第３方向Ｚの負方向側の１辺と、に沿って複数の固定部材１５０が設けられている。
　図５は、比較例に係る電池セル１０Ｋの断面図である。比較例に係る電池セル１０Ｋは、以下の点を除いて、実施形態に係る電池セル１０と同様である。
　電池セル１０Ｋは、積層体１００Ｋを有している。積層体１００Ｋは、複数の正極電極１１０、複数の負極電極１２０及びセパレータ１３０Ｋを含んでいる。電池セル１０Ｋでは、セパレータ１３０Ｋの折り返し部分が正極電極１１０の上側部分を覆っている。
　図４に示した実施形態において、正極電極１１０及び負極電極１２０からガスが発生した場合を検討する。当該ガスは、例えば充電等、電池セル１０の使用によって発生する。正極電極１１０から発生したガスは浮力によって電解液内を上昇する。正極電極１１０の上側部分はセパレータ１３０によって覆われていない。このため、ガスはセパレータ１３０を透過する必要なく正極電極１１０の上方へ抜けていくことができる。これに対して、負極電極１２０から発生したガスが負極電極１２０の上方へ抜けていくためには、破線で囲まれた領域α等、セパレータ１３０のうち負極電極１２０の上側部分を覆う折り返し部分を透過する必要がある。実施形態では、セパレータ１３０のうち負極電極１２０の上側部分を覆う折り返し部分の第２方向Ｙの両側は、正極電極１１０によって覆われていない。したがって、セパレータ１３０のうち負極電極１２０の上側部分を覆う折り返し部分の第２方向Ｙの両側が正極電極１１０によって覆われている場合と比較して、負極電極１２０から発生したガスは、セパレータ１３０のうち負極電極１２０の上側部分を覆う折り返し部分を透過しやすくなっており、セパレータ１３０の当該折り返し部分の上方へ抜けやすくなっている。
　図５に示した比較例において、正極電極１１０及び負極電極１２０からガスが発生した場合を検討する。負極電極１２０から発生したガスは浮力によって電解液内を上昇する。負極電極１２０の上側部分はセパレータ１３０Ｋによって覆われていない。このため、ガスはセパレータ１３０Ｋを透過する必要なく負極電極１２０の上方へ抜けていくことができる。これに対して、正極電極１１０から発生したガスが正極電極１１０の上方へ抜けていくためには、破線で囲まれた領域β等、セパレータ１３０Ｋのうち正極電極１１０の上側部分を覆う折り返し部分を透過する必要がある。しかしながら、比較例では、セパレータ１３０Ｋのうち正極電極１１０の上側部分を覆う折り返し部分の第２方向Ｙの両側が負極電極１２０によって覆われている。したがって、セパレータ１３０Ｋのうち正極電極１１０の上側部分を覆う折り返し部分の第２方向Ｙの両側が負極電極１２０によって覆われていない場合と比較して、正極電極１１０から発生したガスは、セパレータ１３０Ｋのうち正極電極１１０の上側部分を覆う折り返し部分を透過しにくくなっており、セパレータ１３０Ｋの当該折り返し部分の上方へ抜けにくくなっている。
　図５に示した比較例においては、上述したように、正極電極１１０から発生したガスが、セパレータ１３０Ｋのうち正極電極１１０の上側部分を覆う折り返し部分の上方へ抜けにくくなっている。したがって、比較例においては、正極電極１１０から発生したガスが正極電極１１０の上側部分の近傍に滞留して正極電極１１０と負極電極１２０との間における電池セル１０Ｋの反応が阻害されるおそれがある。これによって、電池セル１０Ｋの容量が低下し得るとともに、Ｌｉ析出等によって電池セル１０Ｋの発火のリスクが生じ得る。また、比較例においては、金属等の汚染物質が正極電極１１０から発生したガスによって押し上げられて正極電極１１０の表面に付着して析出するおそれがある。これに対して、図４に示した実施形態においては、上述したように、負極電極１２０から発生したガスが、セパレータ１３０のうち負極電極１２０の上側部分を覆う折り返し部分の上方へ抜けやすくなっている。したがって、実施形態では、比較例と比較して、負極電極１２０から発生したガスが正極電極１１０と負極電極１２０との間における電池セル１０の反応を阻害することや、金属等の汚染物質が負極電極１２０の上側部分の表面に析出することを抑制することができる。
　実施形態においては、図２に示した複数の電池セル１０のいずれにおいても、図４に示すように、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の同じ側の部分を覆っている。具体的には、複数の電池セル１０のいずれにおいても、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の上側部分を覆っている。したがって、複数の電池セル１０のいずれにおいても、負極電極１２０から発生したガスがセパレータ１３０から抜けやすくなっている。
　図６は、実施形態に係る電池セル１０の製造方法の一例を説明するための図である。
　まず、正極電極１１０と、負極電極１２０と、隣り合う正極電極１１０と負極電極１２０との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータ１３０と、を外装材１４０によって包む。
　具体的には、外装材１４０は、積層体１００を第２方向Ｙの正方向側から覆う部分と、積層体１００を第２方向Ｙの負方向側から覆う部分と、を有している。外装材１４０のこれらの部分は、積層体１００の第３方向Ｚの負方向側の１辺と、積層体１００の第１方向Ｘの負方向側の１辺及び当該１辺から第３方向Ｚの正方向側に向けて延伸する領域と、積層体１００の第１方向Ｘの正方向側の１辺及び当該１辺から第３方向Ｚの正方向側に向けて延伸する領域と、に沿って互いに貼り合わされて、封止部１４２が形成されている。次いで、外装材１４０の内部に電解液を注入する。次いで、外装材１４０のうち積層体１００の第３方向Ｚの正方向側の１辺から離れた部分に、溶着等の貼り合わせによって第１封止部１４２ａを形成する。これによって、積層体１００が外装材１４０によって封止される。
　次いで、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の上側部分を覆う状態で、外装材１４０の内部のガスを抜く。
　具体的には、まず、初期充電を行うことで外装材１４０の内部に発生するガスを、第１封止部１４２ａよりも第３方向Ｚにおいて積層体１００の近傍に形成された第１孔１４４ａから抜く。第１孔１４４ａは、第１封止部１４２ａが形成された後に形成される。具体的には、第１孔１４４ａは、ガスを抜きたいタイミング、例えば、初期充電によってガスが発生した後に形成される。しかしながら、第１孔１４４ａが形成されるタイミングはこの例に限定されない。次いで、外装材１４０のうち第１孔１４４ａよりも第３方向Ｚにおいて積層体１００の近傍に、溶着等の貼り合わせによって第２封止部１４２ｂを形成する。次いで、エージングを行うことで発生する外装材１４０の内部に発生するガスを、第２封止部１４２ｂよりも第３方向Ｚにおいて積層体１００の近傍に形成された第２孔１４４ｂから抜く。第２孔１４４ｂは、第２封止部１４２ｂが形成された後に形成される。具体的には、第２孔１４４ｂは、ガスを抜きたいタイミング、例えば、エージングによってガスが発生した後に形成される。しかしながら、第２孔１４４ｂが形成されるタイミングはこの例に限定されない。次いで、積層体１００の第３方向Ｚの正方向側の１辺に沿って、溶着等の貼り合わせによって第３封止部１４２ｃを形成する。次いで、切取線１４６に沿って外装材１４０を切り取る。これによって、電池セル１０が製造される。
　第１孔１４４ａ又は第２孔１４４ｂから外装材１４０の内部のガスを抜く場合、図４を用いて説明したように、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の上側部分を覆うようにすることができる。これによって、初期充電又はエージングによって負極電極１２０から発生したガスをセパレータ１３０から抜けやすくすることができる。
　図７は、変形例に係る電池セル１０Ａの平面図である。変形例に係る電池セル１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係る電池セル１０と同様である。
　外装材１４０Ａは、積層体１００の第３方向Ｚの負方向側で折り返している。また、外装材１４０Ａのうち積層体１００を第２方向Ｙの正方向及び負方向の双方から覆う部分が溶着等によって互いに貼り合わせられて、積層体１００のうちの第３方向Ｚの正方向側の１辺及び第１方向Ｘの正方向及び負方向側の２辺に沿って封止部１４２Ａが形成されている。本変形例においても、実施形態と同様にして、負極電極１２０から発生したガスがセパレータ１３０から抜けやすくなっている。
　変形例に係る電池セル１０Ａの製造方法においても、図６を用いて説明した例と同様にして、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の上側部分を覆う状態で、外装材１４０の内部のガスを抜くことができる。この場合、ガスを抜いた後に電池セル１０Ａにロールプレスを行ってもよい。ロールプレスによって、ガスを積層体１００の周囲の余剰空間に追い出すことができる。また、外装材１４０Ａに形成された孔を介してガスをさらに抜いてもよい。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　例えば、実施形態では、負極電極１２０の面積が正極電極１１０の面積より大きくなっている。しかしながら、正極電極１１０の面積が負極電極１２０の面積より大きくてもよい。この場合、正極電極１１０から発生したガスをセパレータ１３０から抜けやすくすることができる。
　また、実施形態に係る電池モジュール２０は、複数の電池セル１０のいずれにおいても、セパレータ１３０の折り返し部分が負極電極１２０の同じ側の部分、例えば負極電極１２０の上側の部分を覆う状態で、使用されてもよい。この場合、電池セル１０の使用によって発生するガスをセパレータ１３０から抜けやすくすることができる。
　この出願は、２０２０年８月２４日に出願された日本出願特願２０２０－１４０６３５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０　電池セル
１０Ａ　電池セル
１０Ｋ　電池セル
２０　電池モジュール
１００　積層体
１００Ｋ　積層体
１１０　正極電極
１１２　正極リード
１２０　負極電極
１２２　負極リード
１３０　セパレータ
１３０Ｋ　セパレータ
１４０　外装材
１４０Ａ　外装材
１４２　封止部
１４２Ａ　封止部
１４２ａ　第１封止部
１４２ｂ　第２封止部
１４２ｃ　第３封止部
１４４ａ　第１孔
１４４ｂ　第２孔
１４６　切取線
１５０　固定部材
２００　収容部材
Ｘ　第１方向
Ｙ　第２方向
Ｚ　第３方向

Claims (5)

  1. 　収容部材と、
    　前記収容部材に収容された複数の電池セルと、
    を備え、
    　前記複数の電池セルの各々は、第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を有しており、
    　前記複数の電池セルのいずれにおいても、前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の同じ側の部分を覆っている、電池モジュール。
  2. 　前記複数の電池セルのいずれにおいても、前記セパレータの前記折り返し部分が前記第２電極の上側部分を覆っている、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記第１電極が正極電極であり、前記第２電極が負極電極である、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  4. 　収容部材と、前記収容部材に収容され、第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を有する複数の電池セルと、を備える電池モジュールの使用方法であって、
    　前記複数の電池セルのいずれにおいても、前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の同じ側の部分を覆う状態で、前記電池モジュールを使用する工程を備える、電池モジュールの使用方法。
  5. 　第１電極と、前記第１電極より面積が大きい第２電極と、隣り合う前記第１電極と前記第２電極との間を通過して折り返しながら延伸するセパレータと、を外装材によって包む工程と、
    　前記セパレータの折り返し部分が前記第２電極の上側部分を覆う状態で、前記外装材の内部のガスを抜く工程と、
    を備える、電池セルの製造方法。
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