CN202797184U

CN202797184U - 电池

Info

Publication number: CN202797184U
Application number: CN2012203085277U
Authority: CN
Inventors: 小暮正纪
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: US20130004825A1; JP2013016275A

Abstract

本实用新型提供一种防止电池容器内部的热量以及电解液与电池容器的反应引起的电池劣化，从而提高了电池性能的电池。本实用新型的电池具有：第一极性的电位的第一电极板；具备接触部的第二极性的电位的第二电极板；配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的间隔件；收纳有所述第一电极板、所述第二电极板和所述间隔件的导电性的电池容器，所述接触部与所述电池容器接触。

Description

电池

技术领域

本实用新型涉及一种电池，尤其涉及提高了性能的电池。

背景技术

在电池中存在仅进行放电的一次电池和可以进行充放电的二次电池。所述电池的结构为由将电极板即正极板及负极板隔着间隔件层叠而得到的层叠电极体密闭在电池容器中，通常用于电池系统中的电动机等的电力负载驱动用的电力供给。

然而，公知的是，在所述电池中，由于劣化导致电池性能下降，其结果是可能出现故障。作为劣化的主要原因例如可以举出由于放电或充放电导致在电池容器的内部产生的热量或电池容器与电解液的反应等。

因此，为了防止电池的劣化，开发了以下电池，即，具备用于将电池容器的内部的热量向电池容器的外部放出的放热板的电池(参照专利文献1)、通过导电体连接电池的正极端子和导电性的电池容器并使电池容器为与正极相同的电位从而防止上述反应的电池(参照专利文献2)。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2010-287487号公报

【专利文献2】日本国特开2008-186591号公报

【实用新型的概要】

【实用新型要解决的课题】

然而，对于专利文献1的电池而言，由于在固定大小的电池容器的内部收纳有放热板，因此与未收纳放热板的情况相比需要减少电极板等的尺寸或张数，其结果是电池的放电或充放电的性能可能下降。

另外，对于专利文献2的电池而言，由于在电池容器的外侧配置有上述导电体，因此使用该电池的电池系统的振动等可能使得该电池系统的其他构件碰到该导电体等，其结果是该导电体从规定的位置脱离，上述反应可能会进行。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种通过简单的结构同时解决上述的课题且提高了电池性能的电池。

【用于解决课题的手段】

为了实现上述目的，本实用新型的电池的特征在于，具有：第一极性的电位的第一电极板；具备接触部的第二极性的电位的第二电极板；配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的间隔件；收纳有所述第一电极板、所述第二电极板和所述间隔件的导电性的电池容器，所述接触部与所述电池容器接触。

即，根据该结构，通过使具备第二电极板的接触部从电池容器的内部与导电性的电池容器接触，从而能够使电池容器成为第二极性，并且能够经由接触部将电池容器的内部的热量从电池容器放出。

【实用新型效果】

根据本实用新型的电池，能够同时防止关于电池容器内部的热量以及电解液和电池容器的反应引起的电池劣化的上述课题，提供提高了电池性能的电池。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式的电池的示意图。图1(a)是从XZ平面观察得到的电池的透视图，图1(b)是图1(a)的A-A′线处的YZ截面图。

图2是在本实用新型的实施方式的电池中使用的电极板的示意图。图2(a)是正极板的示意图，图2(b)是负极板的示意图。

图3是表示在本实用新型的实施方式的电池中使用的正极板的变形例的示意图。

图4是在本实用新型的实施方式的电池中使用的正极板的又一变形例和使用了该正极板的电池的示意图。图4(a)是表示正极板的该变形例的示意图。图4(b)是从XZ平面观察到的使用了该正极板的电池的透视图。

【符号说明】

1...电池

2...容器主体

3...盖

4...正极端子

5...负极端子

6...树脂

7(7a、7b、7c、7d)...正极板

8...正极涂敷部

9...正极非涂敷部

10...正极接头

11(11a～111)...接触部

12...负极板

13...负极涂敷部

14...负极非涂敷部

15...负极接头

16...间隔件

17(17a、17b)...层叠电极体

具体实施方式

本实用新型的电池的一个特征在于使在基材上涂敷有电极活性物质的正极板或负极板中的任一方的电极板的未涂敷部与导电性的电池容器接触配置。以下，参照附图详细说明实施方式的电池。

需要说明的是，作为实施方式的电池可以使用一次电池或二次电池等任一种电池，在此作为电池的一例使用能够进行充放电的电池、例如作为蓄电池的锂离子二次电池进行说明。

参照图1及图2对本实施方式的电池1进行说明。图1(a)是从电池1的正面(XZ平面)观察到的透视示意图，图1(b)是图1(a)的A-A′线的YZ平面处的截面示意图。需要说明的是，在以下使用的图中均使用同一正交坐标系。另外，图1(a)是用于促进理解的示意图，因此并未记载全部在图1(b)中示出的各结构。

首先，电池1具备：在XY平面上具有大致矩形的形状的底面且具有从该大致矩形所有边向Z轴方向延伸的壁面的方型的导电性(例如，铝等金属制)的容器主体2；收纳在容器主体2中且通过正极板7a和负极板12隔着间隔件16层叠而得到的层叠电极体17；将层叠电极体17收纳到容器主体2后密闭容器主体2的盖3(容器主体2和盖3通过激光焊接等被密闭而成为“电池容器”)。需要说明的是，虽未图示，但在电池容器中积存有电解液或电解质。

在此，盖3是与容器主体2相同的导电性的材质。并且，在盖3上形成有：贯通盖3配置的例如圆柱状的电极端子(正极端子4及负极端子5)；将电极端子固定在盖3上且使电极端子与盖3之间电绝缘的绝缘性的树脂6(例如，塑料树脂等绝缘体)。

作为一例，以下将层叠电极体17(在此为两个层叠电极体17a和17b)作为通过将多个正极板7和多个负极板12隔着间隔件16依次层叠而得到的层叠型的层叠电极体进行说明。

正极板7a通过在铝等正极用金属箔(以下，也称为“正极基材”)的两表面涂敷锰酸锂等正极活性物质后进行冲裁而形成。正极板7具备在正极基材上涂敷有正极活性物质的大致矩形的部分(以下，称为“正极涂敷部”8)和在该正极基材上未涂敷有正极活性物质的大致矩形的部分(以下，称为“正极非涂敷部”9)。

与正极涂敷部8的在X方向上具有长度的两个边中的位于+Z方向的边连接的大致矩形的正极接头10和与位于-Z方向的边连接的大致矩形的接触部11a为正极非涂敷部9。

所述正极非涂敷部9和正极涂敷部8的连接关系如图2(a)所示。

即，正极涂敷部8是X方向为尺寸“W1”且Z方向为尺寸“W2”的大致矩形。另外，作为正极非涂敷部9的一个的正极接头10是X方向为尺寸“W3”且Z方向为尺寸“W5”的大致矩形，在从正极涂敷部8的X方向的宽度的中心向Z方向引出假想线(以下，称为“正极假想线”)的情况下，其比正极假想线位于+X方向且位于正极涂敷部8的X方向内侧且与正极涂敷部8连接而成为一体(因此，0＜W3＜{(W1)÷2})。进而，作为正极非涂敷部9的一个的接触部11a是X方向为尺寸“W1”且Z方向为尺寸“W4”的大致矩形，其与正极涂敷部8的位于上述-Z方向的边在X方向上无偏移地连接而成为一体。

需要说明的是，尺寸“W5”是为了与正极端子4电连接的足够的长度，尺寸“W4”是为了在不与负极板12电接触的范围内与电池容器物理接触的足够的长度。

另一方面，负极板12通过在铜等负极用金属箔(以下，也称为“负极基材”)的两表面上涂敷碳等负极活性物质后进行冲裁而形成。负极板12具备在负极基材上涂敷有负极活性物质的大致矩形的部分(以下，称为“负极涂敷部”13)和在该负极基材上未涂敷有负极活性物质的大致矩形的部分(以下，称为“负极非涂敷部”14)。

与负极涂敷部13的在X方向上具有长度的两个边中的位于+Z方向的边连接的大致矩形的负极接头15是负极非涂敷部14。

所述负极非涂敷部14与负极涂敷部13的连接关系如图2(b)所示。

即，负极涂敷部13是X方向为尺寸“D1”且Z方向为尺寸“D2”的大致矩形。另外，作为负极非涂敷部14的负极接头15是X方向为尺寸“D3”且Z方向为尺寸“D4”的大致矩形，在从负极涂敷部13的X方向的宽度的中心向Z方向引出假想线(以下，称为“负极假想线”)的情况下，其比负极假想线位于-X方向且位于负极涂敷部13的X方向内侧且与负极涂敷部13连接而成为一体(因此，0＜D3＜{(D1)÷2})。

负极涂敷部13的XZ平面上的大致矩形的尺寸比在电池容器的内部不折弯地被收纳的尺寸即电池容器的XZ平面上的内径小。并且，负极涂敷部13的XZ平面上的大致矩形的尺寸比正极涂敷部8的XZ平面上的大致矩形的尺寸大。即，0＜W1＜D1且0＜W2＜D2。

因此，如图1(a)所示，在Y方向上观察时，正极涂敷部8位于负极涂敷部13的面内。另外，由于使正极假想线和负极假想线在XZ平面上实质上重合而将正极板7a和负极板12隔着间隔件依次沿Y方向层叠，因此负极接头15在XZ平面上配置在不与正极接头10重叠的位置。

在本实施方式中，如图1(b)所示，间隔件16为袋状的间隔件。在此，将在袋状的间隔件的内部收纳电极板的涂敷部整面(在此为负极涂敷部13的整面)且电极接头(在此为负极接头15)从该袋的内部向外部伸出的状态称为“内包”。

通过使间隔件16为袋状，从而充分防止负极板12与在正极电位带电的电池容器接触，另外，充分防止负极板12与正极板7接触。

当然，通过调整间隔件的尺寸等，使得在可实现这样的防止功能的情况下并非必须形成为袋状。因此，也可以将间隔件的形状简单地形成为大致矩形的片状。

并且，从内包于袋状的间隔件16中的负极板12开始层叠，并在该负极板12的间隔件16上(+Y方向)层叠正极板7a，然后，在该正极板7a上(+Y方向)层叠内包于袋状的间隔件16中的负极板12。此时，层叠的多个负极板12以使各负极接头15的XZ平面中的位置对齐的方式层叠。另外，层叠的多个正极板7a以各正极接头10的XZ平面中的位置对齐的方式层叠。

依次反复上述步骤，最终形成由多个正极板7a和多个负极板12构成且在从X方向观察到的Y方向的两端配置有负极板12的层叠电极体17。在图1(b)中，示出了两个相同层叠电极体17(使符号分别为17a和17b来图示)收纳在电池容器中的示例。

需要说明的是，从Y方向观察时实质上在相同位置对齐的所有的正极接头10通过铆接或焊接等与正极端子4电连接。此时，可以将正极接头10与正极端子4直接连接，也可以使金属制的正极用引线夹在正极接头10与正极端子4之间。另外，从Y方向观察时实质上在相同位置对齐的所有的负极接头15通过铆接或焊接等与负极端子5电连接。此时，可以将负极接头15与负极端子5直接连接，也可以使金属制的负极用引线夹在负极接头15与负极端子5之间。

根据以上结构，在本实施方式的电池1中，作为收纳在电池容器的内部的层叠电极体17的一部分的正极板7a的接触部11a因重力而与电池容器、具体而言为容器主体2的底面相接。如图1(b)所示，若采用通过袋状的间隔件16和该底将接触部11a的前端夹入的配置，则能够形成为接触部11a可靠地与该底面相接的结构。

作为正极基材的接触部11a为导热良好的金属，因此能够将在层叠电极体17的内部产生的热量快速地传导至电池容器而进行放热。因此，结果是能够防止电池的劣化。此时，并非为专利文献1的放热板那样将作为基本的电池构成构件以外的构件配置在电池容器的内部，而是使用作为基本的电池构成构件的一个的由正极基材构成的接触部11a，因此无需减少电极板等的尺寸或张数。

另外，由于能够在导电性的电池容器的内部将正极板7a与电池容器电连接，且使电池容器与正极板7a为相同电位、即与正极端子4实质上为相同电位，因此能够防止电池容器与电解液的反应。此时，接触部11a为正极板7a的一部分，无需为专利文献2那样配置在电池容器的外部的构件，另外，不会发生因层叠电极体的重量而被压迫导致与电池容器的底面接触或因重力与该底面接触而发生脱离的情况，另外，电池1的处理也变得容易。

进而，通常，在使用导电性的电池容器的情况下，为了使层叠电极体不与电池容器电连接，而在电池容器的内部与收纳在该电池容器中的层叠电极体之间配置有绝缘板或绝缘片等的绝缘构件。这是为了防止层叠电极体的正极板与负极板电短路的处理。然而，在电池1中，由于负极板12内包在袋状的间隔件16中，因此为负极板12与正极板7a不会电短路且正极板7a使其接触部11a与电池容器的底面接触的结构，所以原本就不需要该绝缘构件。当然，也可以根据设计而仅在该底面去掉以往配置的绝缘构件，而在电池容器的内壁中的该底面以外的其他壁面与层叠电极体之间依然配置绝缘构件。

因此，本实施方式的电池1不仅使电池性能提高，而且能够有助于成本削减。

如图2(a)所示，在以上的电池1中，接触部11a与正极涂敷部8的在X方向上具有长度的两个边中的位于-Z方向的边无间隙地连接。然而，接触部11的形状也可以不为该无间隙的结构。

图3(a)中示出作为变形例表示的电池的正极板7b，另外，图3(b)中示出作为变形例表示电池的正极板7c。所述变形例的电池仅将电池1的正极板7a替换为所述正极板7b或7c，其他结构与上述电池1相同，因此省略说明。

正极板7b将接触部11a在正极假想线附近沿X方向分割成两部分，形成X方向的宽度为尺寸“W1a”的接触部11b和X方向的宽度为尺寸“W1b”的接触部11c这两部分的结构(具体而言，0＜W1a+W1b＜W1)。并且，所述两个部分以在正极假想线附近能够开口的方式配置。根据该结构，与接触部11a的情况相比，能够有效地使电解液向电极板的内部浸润或循环。

另外，正极板7c将接触部11a沿X方向分割成三部分，形成X方向的宽度为尺寸“W1c”的接触部11d、X方向的宽度为尺寸“W1d”的接触部11e及X方向的宽度为尺寸“W1e”的接触部11f这三部分的结构(具体而言，0＜W1c+W1d+W1e＜W1)。并且，所述三部分以相互间能够开口的方式配置。根据该结构，与接触部11a的情况相比，能够有效地使电解液向电极板的内部浸润或循环。另外，通过这样形成三个部分，与图3(a)所示的分成上述两个部分的情况相比，开口的个数增加，因此能够更有效地使电解液向电极板的内部浸润或循环。

本变形例的电池不仅能够实现上述电池1的效果，而且能够如上所述那样使电解液有效地向电极板的内部浸润或循环，因此能够进一步提高电池性能。

进而，图4(b)中示出其他的变形例的电池。如图4(a)所示，图4(b)的电池使用下述的正极板7d，即，所述正极板7d在正极板7c(参照图3(b))的在Z方向上具有长度的2边中的-X方向的边上作为正极非涂敷部9形成有与接触部11d、11e及11f相当的接触部11g、11h及11i，并且在+X方向的边上作为正极非涂敷部9形成有与接触部11d、11e及11f相当的接触部11j、11k及111。该变形例的电池仅将电池1的正极板7a替换为正极板7d，其他的结构与上述电池1相同，因此省略说明。

在正极板7d中，不仅接触部11d、11e及11f与电池容器的底面接触，而且接触部11g、11h、11i、11j、11k及111也与电池容器的侧壁接触，因此与图1的电池1相比，能够将在层叠电极体17的内部产生的热量更快地传导到电池容器而进行放热。另外，由于将所述各接触部配置成使在接触部11g、11h及11i和接触部11j、11k及11l之间形成开口，因此还能够确保电解液的循环。

本实用新型不局限于上述的实施方式及其变形例或它们的组合，只要不脱离本实用新型的主旨则能够进行各种变形。例如，使电池容器的形状为方型进行了说明，但也可以为圆筒型。同样地，层叠电极体17也可以为多个正极板和多个负极板分别隔着间隔件而依次层叠得到的层叠电极体(层叠型层叠电极体)，也可以为一个正极板和一个负极板隔着一个间隔件层叠并进行了卷绕的状态的层叠电极体(卷回型层叠电极体)。需要说明的是，在层叠电极体17为层叠型层叠电极体的情况下，正极板7和负极板12的个数为1以上，即可以适当设计成多个。

另外，在上述的实施方式及其变形例中，使接触部11为正极基材，但也可以将接触部11与正极基板独立地形成后向正极基材进行焊接等而连接。

此外，在上述的实施方式及其变形例中，使接触部11与正极接头10分开形成，但也可以使它们为一体，而使正极接头10具备接触部11的功能。

此外，在实施方式及及其变形例中，为了使电池容器为正极电位的接触部11配置在正极板7上，但也可以根据电池的材料(活性物质、电解液等)而将与为了使电池容器为负极电位的接触部11相当的结构配置在负极板12上。这种情况下，只要将与在电池1中说明了的正极板7相当的说明替换为与负极板12相当的说明，即能够容易地理解电池结构。

Claims

1.一种电池，其特征在于，具有：

第一极性的电位的第一电极板；

具备接触部的第二极性的电位的第二电极板；

配置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的间隔件；

收纳有所述第一电极板、所述第二电极板和所述间隔件的导电性的电池容器，

所述接触部与所述电池容器接触。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述电池容器具备盖和容器主体，所述盖隔着绝缘体而配置有第一电极端子和第二电极端子，

所述第一电极板与所述第一电极端子电连接，所述第二电极板与所述第二电极端子电连接，所述接触部与所述容器主体接触。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，

所述第二电极板具备在基材上涂敷有电极活性物质的涂敷部和在所述基材上未涂敷所述电极活性物质的非涂敷部，

所述接触部为所述非涂敷部。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，

所述接触部与所述容器主体的底面接触。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，

所述间隔件为袋状，其内包有所述第一电极板。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述第一极性为负极，所述第一电极板为负极板，所述第二极性为正极，所述第二电极板为正极板。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述第一极性为正极，所述第一电极板为正极板，所述第二极性为负极，所述第二电极板为负极板。