CN109565071A - 电池和电池模块 - Google Patents

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Abstract

为了提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池，本发明的电池的特征在于包括：通过将正极(20)、负极(30)和分隔件(40)进行层叠所形成的电极层叠体(60)；以及容纳电极层叠体(60)和电解质溶液的层叠膜外装材料(80)。该电池的特征还在于负极(30)与层叠膜外装材料(80)的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。

Description

电池和电池模块
技术领域
本发明涉及一种诸如锂离子二次电池之类的电池和使用所述电池构成的电池模块。
背景技术
近来，作为环境问题的解决方案，可以通过风力发电、太阳能发电等获得的适用于家庭用途(用于独立式住宅等)或工业用途(用于运输设备、建筑设备等)的清洁能源正引起关注。然而，清洁能源的缺点在于输出根据具体情况不同变化很大。例如，通过太阳能发电得到的能量可以在太阳照射的白天获得，而在太阳落山的夜晚则无法获得。
为了使清洁能源的输出稳定化，使用将清洁能源暂时储存在电池中的技术。例如，由此储存在电池中的太阳能在太阳落山的夜晚变得可用。通常，锌电池已被用作储存清洁能源的电池；然而，锌电池的缺点在于它通常尺寸大且能量密度低。
因此，近来，能够在常温下操作并具有高能量密度的锂离子二次电池正引起关注。除了高能量密度之外，锂离子二次电池还具有低阻抗并因此具有优异的响应性。
例如，作为锂离子电池，已知将电池元件封装在柔性膜内的层叠电池。层叠电池通常具有平板状形状，并且具有其中正极和负极被引出到柔性膜外部的构造。
已知一种技术，其中各自具有上述构造的两个或更多个层叠电池通过串联连接并容纳在容器(壳体)中而模块化，以便增加容量。
例如，专利文献1(日本专利No.3,970,684)公开了一种电池模块，该电池模块包括通过串联连接四个片状二次电池单元所构成的电池组和容纳该电池组的薄型长方体壳体。
专利文献1：
日本专利No.3,970,684
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1所公开的其中层叠电池被纳入壳体中的电池模块中，即使通过利用粘接等将层叠电池周围的区域固定到壳体，或者将电池的引出片经螺钉固定到壳体，从而将单位电池固定在壳体内，设置在层叠膜中的电极层叠体也会稍微移位。因此，当对电池模块施加长时间的振动或冲击时，电极层叠体起到钟摆的作用，这可能导致层叠膜的破裂和由于破裂引起的电解质溶液的泄漏，导致将电极层叠体和引出片进行导电连接的部件的断裂，或导致引出片的断裂。
解决问题的手段
做出本发明以解决上述问题，并且根据本发明的一种电池包括：通过将正极、负极和分隔件进行层叠所形成的电极层叠体；以及容纳所述电极层叠体和电解质溶液的层叠膜外装材料。所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。
此外，在根据本发明的电池中，所述负极的活性物质的D90/D10比为1.7或更高。
此外，在根据本发明的电池中，所述分隔件的孔隙率为30％或更高。
此外，在根据本发明的电池中，所述电极层叠体在层叠方向上的每单位面积的重量为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
根据本发明的电池模块是使用上述电池的电池模块。所述电池模块包括在所述电极层叠体的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力的弹性物质。
此外，在根据本发明的电池模块中，所述弹性物质在施加表面压力的方向上的杨氏模量为0.1MPa以上且5MPa以下。
此外，一种根据本发明的电池包括：通过将正极、负极和分隔件进行层叠所形成的电极层叠体；容纳电极层叠体和电解质溶液的层叠膜外装材料；以及弹性层，所述弹性层能够在所述电极层叠体的层叠方向上施加表面压力。所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。
此外，在根据本发明的电池中，所述负极的活性物质的D90/D10比为1.7或更高。
此外，在根据本发明的电池中，所述分隔件的孔隙率为30％或更高。
此外，在根据本发明的电池中，所述电极层叠体在层叠方向上的每单位面积的重量为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
根据本发明的电池模块是使用上述电池的电池模块，其中所述弹性层在所述电极层叠体的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力。
此外，在根据本发明的电池模块中，所述弹性层在施加表面压力的方向上的杨氏模量为0.1MPa以上且5MPa以下。
本发明的有益效果
在根据本发明的电池中，所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。因此，即使对电池施加长时间的振动或冲击，层叠膜外装材料的破裂和与破裂相关联的电解质溶液的泄漏、将电极层叠体与引出片进行导电连接的部件的断裂、或者引出片的断裂的可能性也会降低，从而可以提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池。
此外，即使对根据本发明的电池模块施加长时间的振动或冲击，由于电池的层叠膜外装材料的破裂导致的电解质溶液的泄漏、将电极层叠体与引出片进行导电连接的部件的断裂、或引出片的断裂的可能性也会降低，从而可以提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池模块。
附图说明
图1是用于说明构成电极层叠体60的组件的层叠顺序的图；
图2是示出根据本发明的实施例的电池100的电极层叠体60的结构的图；
图3是根据本发明的实施例的电池100的透视图；
图4是用于说明构成电池模块300的组件的层叠顺序的图；
图5是示出根据本发明的实施例的电池模块300的示例的透视图；
图6是根据本发明的实施例的电池模块300的示意性剖视图；
图7是用于说明电极层叠体60在层叠方向上的每单位面积的重量的图；以及
图8是根据本发明的另一实施例的电池模块300的示意性剖视图。
具体实施方式
下文将参考附图描述本发明的实施例。图1是用于说明构成电极层叠体60的组件的层叠顺序的图。图2是示出根据本发明的实施例的电池100的电极层叠体60的结构的图。图3是根据本发明的实施例的电池100的透视图。
在本实施例中，将锂离子二次电池作为电池100的例子，锂离子二次电池是一种电化学元件，其中锂离子在负极和正极之间移动以进行充电和放电；但是，本发明也适用于其他种类的电池。
根据本发明实施例的电池100具有这样的构造，在该构造中，通过利用分隔件40层叠多个正极20和多个负极30而形成的电极层叠体60和电解质溶液(未示出)被容纳在矩形的层叠膜外装材料80中。
图1是用于说明构成电极层叠体60的组件的层叠顺序的图。如图1所示，正极20、负极30和分隔件40用于构成电极层叠体60。
正极20具有矩形的正极本体部分22和从正极本体部分22延伸的条形的正极端子部分24。在正极本体部分22中，将诸如锂钴复合氧化物之类的正极活性物质26涂覆到片状铝板上。
负极30具有矩形的负极本体部分32和从负极本体部分32延伸的条形的负极端子部分34。在负极本体部分32中，将诸如石墨之类的负极活性物质36涂覆到片状镍板或片状铜板上。
分隔件40是矩形的片状部件，例如是微孔膜、无纺布或织物，由诸如聚烯烃之类的热塑性树脂形成，并且能够浸渍电解质溶液。
当将上述组件层叠为电极层叠体60时，在各个正极20中形成的所有正极端子部分24和在各个负极30中形成的所有负极端子部分34分别通过超声波焊接彼此固定。
此外，如图2所示，每个正极20的负极端子部分34导电连接到正极引出片120，并且每个负极30的负极端子部分导电连接到负极引出片130。
将铝板用作正极引出片120，将镍板或铜板用作负极引出片130。当将铜板用作负极引出片130时，可以在铜板的表面上施加镍镀层。
此外，当将上述组件层叠为电极层叠体60时，如图2所示，优选地，在电极层叠体60的相向的两边中的每一边的两个位置处使用粘合带65进行固定，以便确实保持层叠状态。
在正极引出片120和负极引出片130被引出的状态下，将如图2所示形成的电极层叠体60和电解质溶液(未示出)密封在层叠膜外装材料80中，由此得到图3所示的电池100。
在本实施例中，层叠膜外装材料80包括两个层叠膜，这两个层叠膜从电极层叠体60的层叠方向上的两侧夹持并包围电极层叠体60。将围绕电极层叠体60的周边重叠的两个相应层叠膜的相向表面的第一边111、第二边112、第三边113和第四边114热焊接以形成热焊接部分(密封区域)81，由此电极层叠体60与电解质溶液(未示出)一起被密封。从层叠膜外装材料80的第一边111引出正极引出片120，并且从层叠膜外装材料80的第二边112引出负极引出片130。
尽管在本实施例中使用两个层叠膜来密封电极层叠体60和电解质溶液(未示出)，但是也可以通过将一个层叠膜折叠来密封电极层叠体60和电解质溶液(未示出)。
作为构成层叠膜外装材料80的层叠膜，可以使用通常用于这种类型的薄膜外装电池的薄膜，只要它具有柔韧性并且可以密封电极层叠体60和电解质溶液(未示出)以防止电解质溶液泄漏。
构成层叠膜外装材料80的层叠膜的代表性层结构的示例包括如下结构：将金属薄膜层和可热焊接树脂层进行层叠，并且由诸如聚乙烯对苯二酸酯膜之类的聚酯膜构成的、或由尼龙膜构成的保护树脂层被层叠在金属薄膜层的与可热焊接树脂层相对的表面上。在密封电极层叠体60和电解质溶液时，使可热焊接树脂层彼此面对以包围电极层叠体60。
作为金属薄膜层，例如，可以使用厚度为10μm至100μm的铝、钛、钛合金、铁、不锈钢或镁合金的金属箔。
对于用于可热焊接树脂层的树脂没有特别限制，只要它是可热焊接的即可，例如，可以使用聚丙烯、聚乙烯、它们的酸改性物、聚苯硫醚、聚酯(如聚乙烯对苯二酸酯)、聚酰胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。优选地，可热焊接树脂层的厚度为10μm至200μm，并且更优选地，为30μm至100μm。
层叠膜外装材料80的内表面被形成为层叠膜外装材料80的上述可热焊接树脂层。另一方面，在电极层叠体60中，规定了层叠顺序，使得负极30总是位于最外层。因此，在电池100中，电极层叠体60的负极30与层叠膜外装材料80的内表面(可热焊接树脂层)彼此接触。
在电池100中，为了防止电极层叠体60由于振动或冲击而在层叠膜外装材料80内移动，负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间的静摩擦系数需要等于或大于预定值。本发明人通过实验发现，它们之间的静摩擦系数优选地为0.1或更大。
为了实现上述静摩擦系数，关于负极活性物质36的体积粒度分布(D)，D90和D10之间的比优选地为1.7或更高。这是因为当D90/D10比低于1.7时，负极30的表面是平坦的，这使得难以使负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。
此外，电极层叠体60中包括的分隔件40的孔隙率优选地为30％或更高。这是因为当其孔隙率为30％或更高时，分隔件40的柔韧性得到改善，以使杨氏模量保持为低。
通常，将如上所述的电池100包含在壳体中并用作电池模块300。作为这样的壳体，以由储存壳体200和盖体210构成的壳体为例。省略了电池模块300中的与正极引出片120或负极引出片130的电连接部分相关的结构的图示。
图4是用于说明构成电池模块300的组件的层叠顺序的图。图5是示出根据本发明的实施例的电池模块300的示例的透视图。如图所示，在本实施例中，在储存壳体200与盖体210之间，电池100在竖直方向上由弹性物质150保持。
用于弹性物质150的材料不受特别限制，只要满足所需的弹性和耐久性即可。所述材料的示例可以包括：橡胶状聚合物，例如异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶或硅橡胶；通过使上述橡胶状聚合物发泡和多孔化而获得的海绵状物质；以及通过利用相分离、化学处理、颗粒熔融或纤维化使诸如聚烯烃或卤化聚烯烃之类的聚合物多孔化而获得的海绵状物质。
图6是沿图5中的X-X'线得到的示意性剖视图，示出了垂直于层叠方向的表面。在图6中，将电极层叠体60的最外层的负极30突出显示。如上所述，在本发明中，将负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间的静摩擦系数设定为0.1或更大。
此外，为了在电极层叠体60的最外层的负极30与层叠膜外装材料80之间施加足够的负荷，将弹性物质150的杨氏模量设定为0.1MPa以上且5MPa以下。结果，弹性物质150可以在电极层叠体60的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力。
图7是示出电池100的电极层叠体60的图，说明了电极层叠体60在层叠方向上的每单位面积的重量。在本发明中，将电极层叠体60在层叠方向上的每单位面积的重量设定为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
也就是说，当所述重量超过40kg/m2时，电极层叠体60的总重量变得过大，不能通过摩擦力来防止电极层叠体60的移动。相反，当所述重量低于1kg/m2时，电池100的能量密度显著降低。因此，将电极层叠体60在层叠方向上的每单位面积的重量设定为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
在根据本发明的电池100中，将负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间的静摩擦系数设定为0.1或更大。因此，即使对根据本发明的电池100施加长时间的振动或冲击，层叠膜外装材料80的破裂和与破裂相关联的电解质溶液的泄漏、将电极层叠体60与引出片进行导电连接的部件的断裂、或者引出片的断裂的可能性也会降低，从而可以提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池100。
此外，即使对根据本发明的电池模块300施加长时间的振动或冲击，由于电池100的层叠膜外装材料80的破裂导致的电解质溶液的泄漏、将电极层叠体60与引出片进行导电连接的部件的断裂、或引出片的断裂的可能性也会降低，从而可以提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池模块300。
接下来，将描述本发明的另一实施例。图8是根据本发明的另一实施例的电池模块300的示意性剖视图，其对应于先前实施例的图6。
在下文中，将描述先前实施例与本实施例之间的差异。在先前实施例中，将弹性物质150设置在电池100的外部，以便在电极层叠体60的最外层的负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间施加足够的负荷。
另一方面，在本实施例中，将弹性层250设置在电池100的内部，以便在电极层叠体60的最外层的负极30与层叠膜外装材料80的内表面之间施加足够的负荷。
除了上述差异之外的结构在先前实施例与本实施例之间没有不同。如图8所示，在本实施例中，能够在电极层叠体60的层叠方向上施加表面压力的弹性层250设置在电极层叠体60中。
用于弹性层250的材料不受特别限制，只要满足所需的物理性质和耐久性即可。所述材料的示例可以包括：橡胶状聚合物，例如异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶或硅橡胶；通过使上述橡胶状聚合物发泡和多孔化而获得的海绵状物质；以及通过利用相分离、化学处理、颗粒熔融或纤维化使诸如聚烯烃或卤化聚烯烃之类的聚合物多孔化而获得的海绵状物质。
将弹性层250的杨氏模量设定为0.1MPa以上且5MPa以下。结果，弹性层250可以在电极层叠体60的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力。
通过根据本实施例的电池100和使用这样构造的电池100的电池模块300，可以实现与先前实施例中获得的效果相同的效果。
工业实用性
例如，近来可以获得将电池元件封装在柔性膜内的层叠电池，作为具有高能量密度的锂离子电池。在这种将层叠电池纳入壳体中的电池模块中，即使通过利用粘接等将层叠电池周围的区域固定到壳体，或者将电池的引出片经螺钉固定到壳体，从而将单位电池固定在壳体内，设置在层叠膜中的电极层叠体也会稍微移位。因此，当对电池模块施加长时间的振动或冲击时，电极层叠体起到钟摆的作用，这可能导致层叠膜的破裂和由于该破裂引起的电解质溶液的泄漏，导致将电极层叠体与引出片进行导电连接的部件的断裂，或导致引出片的断裂。为了解决这个问题，在根据本发明的电池中，将所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数设定为0.1或更大。根据如此构造的本发明的电池，即使对电池施加长时间的振动或冲击，层叠膜外装材料的破裂和与该破裂相关联的电解质溶液的泄漏、将电极层叠体与引出片进行导电连接的部件的断裂、或者引出片的断裂的可能性也会降低，从而可以提供具有优异的抗振性和抗冲击性的电池。因此，工业实用性非常高。
附图标记列表
20：正极，
22：正极本体部分，
24：正极端子部分，
26：正极活性物质，
30：负极，
32：负极本体部分，
34：负极端子部分，
36：负极活性物质，
40：分隔件，
42：分隔件本体部分，
44：分隔件延伸件，
60：电极层叠体，
65：粘合带，
80：层叠膜外装材料，
81：热焊接部分(密封区域)，
100：电池，
110：电池本体部分，
111：第一边，
112：第二边，
113：第三边，
114：第四边，
120：正极引出片，
130：负极引出片，
150：弹性物质，
200：储存壳体，
210：盖体，
250：弹性层，
300：电池模块。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于，包括：
通过将正极、负极和分隔件进行层叠所形成的电极层叠体；以及
容纳所述电极层叠体和电解质溶液的层叠膜外装材料，其中：
所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：
所述负极的活性物质的D90/D10比为1.7或更高。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于：
所述分隔件的孔隙率为30％或更高。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于：
所述电极层叠体在层叠方向上的每单位面积的重量为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
5.一种使用权利要求1至4中任一项所述的电池的电池模块，其特征在于，包括：弹性物质，所述弹性物质在所述电极层叠体的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于：
所述弹性物质在施加表面压力的方向上的杨氏模量为0.1MPa以上且5MPa以下。
7.一种电池，其特征在于，包括：
通过将正极、负极和分隔件进行层叠所形成的电极层叠体；
容纳所述电极层叠体和电解质溶液的层叠膜外装材料；以及
弹性层，所述弹性层能够在所述电极层叠体的层叠方向上施加表面压力，其中：
所述负极与所述层叠膜外装材料的内表面之间的静摩擦系数为0.1或更大。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于：
所述负极的活性物质的D90/D10比为1.7或更高。
9.根据权利要求7或8所述的电池，其特征在于：
所述分隔件的孔隙率为30％或更高。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电池，其特征在于：
所述电极层叠体在层叠方向上的每单位面积的重量为1kg/m2以上且40kg/m2以下。
11.一种使用权利要求7至10中任一项所述的电池的电池模块，其特征在于：
所述弹性层在所述电极层叠体的层叠方向上施加100kgf/m2或更高的表面压力。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其特征在于：
所述弹性层在施加表面压力的方向上的杨氏模量为0.1MPa以上且5MPa以下。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019214659B2 (en) 2018-01-30 2021-07-15 Ihi Corporation Packing, method for manufacturing same, and liquid film-forming structure
JP7403337B2 (ja) 2020-02-12 2023-12-22 パナソニックホールディングス株式会社 非水電解質二次電池及び二次電池モジュール
DE102020130139A1 (de) 2020-11-16 2022-05-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101385161A (zh) * 2006-02-13 2009-03-11 日产自动车株式会社 电池组件、电池组及安装了这些电池的车辆
JP2010238687A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Fdk Corp 蓄電デバイス
CN102712185A (zh) * 2009-11-20 2012-10-03 三菱树脂株式会社 叠层多孔膜、电池用隔板及电池
US20130266865A1 (en) * 2012-04-06 2013-10-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative active material, lithium battery including the material, and method for manufacturing the material
WO2014157416A1 (ja) * 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
US20150207178A1 (en) * 2012-08-27 2015-07-23 Nec Energy Devices, Ltd. Battery module
US20160079589A1 (en) * 2013-04-26 2016-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2016060228A1 (ja) * 2014-10-16 2016-04-21 凸版印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003132936A (ja) * 2001-10-24 2003-05-09 Mitsubishi Electric Corp ２次電池およびその製造方法
JP5471204B2 (ja) * 2009-09-07 2014-04-16 日産自動車株式会社 双極型電池
JP5793332B2 (ja) * 2010-04-09 2015-10-14 川研ファインケミカル株式会社 非水電解液電池用セパレータおよびリチウムイオン二次電池
JP5541957B2 (ja) * 2010-04-13 2014-07-09 シャープ株式会社 積層型二次電池
JP2014089855A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池用負極活物質および非水二次電池
JP2016062810A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 株式会社東芝 非水電解質二次電池用負極およびそれを備えた非水電解質二次電池

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101385161A (zh) * 2006-02-13 2009-03-11 日产自动车株式会社 电池组件、电池组及安装了这些电池的车辆
JP2010238687A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Fdk Corp 蓄電デバイス
CN102712185A (zh) * 2009-11-20 2012-10-03 三菱树脂株式会社 叠层多孔膜、电池用隔板及电池
US20130266865A1 (en) * 2012-04-06 2013-10-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative active material, lithium battery including the material, and method for manufacturing the material
US20150207178A1 (en) * 2012-08-27 2015-07-23 Nec Energy Devices, Ltd. Battery module
WO2014157416A1 (ja) * 2013-03-26 2014-10-02 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
US20160079589A1 (en) * 2013-04-26 2016-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2016060228A1 (ja) * 2014-10-16 2016-04-21 凸版印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
沈文忠: "《太阳能光伏技术与应用》", 31 October 2013 *

Also Published As

Publication number Publication date
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WO2018025557A1 (ja) 2018-02-08

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