CN219476825U

CN219476825U - 层叠型电池

Info

Publication number: CN219476825U
Application number: CN202223552002.0U
Authority: CN
Inventors: 山本邦光
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2032-12-29
Also published as: JP2024061518A

Abstract

本实用新型涉及一种层叠型电池(10A)，其具有电池元件、覆盖并封入电池元件的层叠外装体(2)、和以覆盖层叠外装体(2)的至少一部分的方式设置的脱氧材料含有层(6A)。

Description

层叠型电池

技术领域

本实用新型涉及一种层叠型电池。

背景技术

在电池元件封入层叠外装体中的层叠型电池中，假设电池元件的温度上升至异常高温时，则需要提高温度上升时的安全性。

例如专利文献1中公开了“一种蓄电设备的起火防止装置，其设置于蓄电设备的内部气体放出口的外侧，在具有通气性的壳体中填充了从所述蓄电设备的内部气体放出口喷出的可燃性气体的起火和/或火焰的抑制剂”。

专利文献1：日本特开2021-89885号公报

实用新型内容

本实用新型鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供一种即使在电池元件的温度上升的情况下也能够抑制燃烧的层叠型电池。

一种层叠型电池，具有：

电池元件；

层叠外装体，覆盖并封入上述电池元件；

脱氧材料含有层，以覆盖上述层叠外装体的至少一部分的方式设置。

根据上述层叠型电池，其中，

上述层叠外装体具有内面彼此熔接的层叠熔接部，

上述脱氧材料含有层以至少覆盖上述层叠熔接部的方式设置。

根据上述层叠型电池，其中，上述脱氧材料含有层以覆盖所上述层叠外装体的外周面整面的方式设置。

根据上述层叠型电池，其中，上述脱氧材料含有层中所含的脱氧材料为碳。

根据上述层叠型电池，其中，上述脱氧材料含有层为碳片，上述层叠外装体的外周面整面被上述碳片覆盖。

根据本实用新型，能够提供一种即使在电池元件的温度上升的情况下也能够抑制燃烧的层叠型电池。

附图说明

图1为例示第1实施方式的层叠型电池的立体示意图。

图2为说明在第1实施方式的层叠型电池中以覆盖层叠外装体的外周面整面的方式设置脱氧材料含有层的方法的立体示意图。

图3为例示第2实施方式的层叠型电池的立体示意图。

图4为表示实施例中的试验装置的构成的截面图。

图5为表示比较例中的试验装置的构成的截面图。

附图标记说明

2：层叠膜(层叠外装体)；4：端子；6A、6B：碳片(脱氧材料含有层)；10A、10B：层叠型电池；12：隔热材料；14：约束板；20：层叠熔接部；100：叠层电池。

具体实施方式

以下对本实用新型的层叠型电池进行详细说明。

本实施方式的层叠型电池具有电池元件、覆盖且封入电池元件的层叠外装体、和以覆盖层叠外装体的至少一部分的方式设置的脱氧材料含有层。

根据本实施方式，即使在电池元件的温度上升的情况下也能够抑制燃烧。发挥该效果的理由推测如下。

在电池元件中发生温度的上升时，从抑制起火或燃烧的观点出发，降低层叠型电池内的氧变得重要。对此，在本实施方式中，以覆盖层叠外装体的至少一部分的方式设置脱氧材料含有层，通过脱氧材料含有层降低层叠型电池内的氧。

例如，脱氧材料含有层中所含的脱氧材料为碳的情况下，通过下述化学反应式所示的碳的氧化，层叠型电池内的氧降低。

C(碳)+O₂(层叠型电池内的氧)+热(温度上升引起的来自电池元件的热)→CO₂

C(碳)+1/2O₂(层叠型电池内的氧)+热(温度上升引起的来自电池元件的热)→CO

由此，即使在电池元件的温度上升的情况下，也能够抑制燃烧。

接下来，使用附图对本实用新型所涉及的层叠型电池的一实施方式进行说明。以下所示的各图是示意性地表示的图，为了容易理解，适当地夸张了各部的大小、形状。

(第1实施方式)

图1为例示第1实施方式的层叠型电池的立体示意图。图1所示的层叠型电池10A是将作为电池元件的电极体的外周整面用作为层叠外装体的层叠膜2覆盖而封入的。在电极体的两端设置有2个端子(正极侧端子和负极侧端子)4，2个端子4设置成至少其一部分不被层叠膜2覆盖而露出于外部。层叠膜2例如由2张膜构成，设置成用该2张膜夹持并覆盖电极体的整体。2张膜具有其端部(即4个边)彼此熔接的层叠熔接部20。层叠熔接部20在设置有端子4的一对端面和在垂直于该一对端面的方向上延伸的一对侧面的共计4个面上形成。

层叠型电池10A具有以覆盖层叠膜2的外周面整面的方式设置的作为脱氧材料含有层的碳片6A。即，被层叠膜2覆盖的电极体进一步被包在袋状的碳片6A中。另外，碳片6A设置成2个端子4的至少一部分向外部露出。

使用图2对在第1实施方式的层叠型电池10A中以覆盖层叠膜2的外周面整面的方式设置碳片6A的方法进行说明。作为脱氧材料含有层的碳片6A例如由1张片构成。在该1张碳片6A上载置用层叠膜2覆盖的电极体，以包围电极体整体的方式折回碳片6A。接下来，通过利用胶带(tape)固定等方法将碳片6A的端部彼此(除了折返的边以外的3个边彼此)固定，形成覆盖层叠膜2的外周面整面的碳片6A。

第1实施方式所涉及的层叠型电池10A以作为脱氧材料含有层的碳片6A覆盖层叠膜2的外周面整面的方式设置。因此，即使在作为电池元件的电极体中发生温度上升的情况下，也能够通过脱氧材料(即碳)降低层叠型电池10A内的氧，能够抑制起火和燃烧。

(第2实施方式)

也可不是以覆盖层叠外装体的外周面整面的方式设置脱氧材料含有层，而是以仅覆盖层叠外装体的一部分的方式设置。这种情况下，优选以至少覆盖层叠外装体中的层叠熔接部的方式设置脱氧材料含有层。从层叠型电池向外部释放的能量主要从层叠熔接部释放，因此容易成为起火或燃烧等现象的起点。因此，通过以覆盖层叠熔接部的方式设置脱氧材料含有层，能够有效地降低容易成为现象的起点的区域的氧，能够有效地抑制起火或燃烧。

图2为例示第2实施方式的层叠型电池的立体示意图。另外，在图2所示的层叠型电池10B中，作为电池元件的电极体、作为层叠外装体的层叠膜2、层叠膜2中的层叠熔接部20和2个端子4均为与第1实施方式相同的构成，因此省略说明。

层叠型电池10B具有仅覆盖层叠膜2的外周面的一部分的作为脱氧材料含有层的碳片6B,碳片6B设置成至少覆盖层叠熔接部(20)。碳片6B设置成覆盖设置有层叠熔接部20的4个面、即设置有端子4的一对端面以及相对于该一对端面在垂直方向上延伸的一对侧面的共计4个面。另外，碳片6B设置成2个端子4的至少一部分向外部露出。

(电池的部件)

在此，对构成第1和第2实施方式的层叠型电池的电极体(电池元件)、端子、层叠膜和脱氧材料含有层进行说明。

(1)电极体

电极体作为电池的发电元件发挥功能。电极体的形状没有特别限定，例如可列举出如图1和图3所示的长方体的形状。电极体通常在厚度方向上按顺序具有正极集电体、正极活性物质层、电解质层、负极活性物质层和负极集电体。

正极活性物质层至少含有正极活性物质。正极活性物质层还可以含有导电材料、电解质和粘结剂中的至少一种。作为正极活性物质，例如可列举出氧化物活性物质。作为氧化物活性物质，例如可列举出LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等岩盐层状型活性物质、LiMn₂O₄等尖晶石型活性物质、LiFePO₄等橄榄石型活性物质。另外，也可使用硫(S)作为正极活性物质。正极活性物质的形状例如为粒子状。

作为导电材料，例如可列举出碳材料。电解质可以是固体电解质，也可以是液体电解质。固体电解质可以是凝胶电解质等有机固体电解质，也可以是氧化物固体电解质、硫化物固体电解质等无机固体电解质。另外，液体电解质(电解液)例如含有LiPF₆等支持电解质和碳酸酯系溶剂等溶剂。另外，作为粘结剂，例如可列举出橡胶系粘结剂、氟化物系粘结剂。

负极活性物质层至少含有负极活性物质。负极活性物质层还可以含有导电材料、电解质和粘结剂中的至少一种。作为负极活性物质，例如可列举出Li、Si等金属活性物质、石墨等碳活性物质、Li₄Ti₅O₁₂等氧化物活性物质。负极活性物质的形状例如为粒子状、箔状。对于导电材料、电解质和粘结剂，与上述内容相同。

电解质层配置于正极活性物质层和负极活性物质层之间，至少含有电解质。电解质可以是固体电解质，也可以是液体电解质。对于电解质，与上述内容相同。电解质层可以具有隔板。

正极集电体进行正极活性物质层的集电。作为正极集电体的材料，例如可列举出铝、SUS、镍等金属。作为正极集电体的形状，例如可列举出箔状、网状。正极集电体可以具有用于与正极集电端子连接的正极接片。

负极集电体进行负极活性物质层的集电。作为负极集电体的材料，例如可列举出铜、SUS、镍等金属。作为负极集电体的形状，例如可列举出箔状、网状。负极集电体可以具有用于与负极集电端子连接的负极接片。

(2)端子

端子例如配置于电极体的端面。本实用新型中的层叠型电池对于1个电极体可具备1个端子，也可具备2个以上的端子。在后者的情况下，例如图1和图3所示，也可以将一对端子4以相对的方式配置于电极体。端子优选为集电端子。集电端子是指至少一部分具有集电部的端子。集电部例如与电极体中的接片电连接。集电端子可以整体为集电部，也可以一部分为集电部。

(3)层叠膜

作为层叠膜，例如可列举出具有金属层的膜，还可列举出在金属层的两面分别具有树脂层的三层结构的膜。需要说明的是，在三层结构的膜中，将成为电极体侧的内侧的树脂层(即形成层叠熔接部的树脂层)作为熔接树脂层，将成为电极体侧相反侧的外周面侧的树脂层作为外周侧树脂层。

作为熔接树脂层的材料，例如可列举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等烯烃系树脂。作为金属层的材料，例如可列举出铝、铝合金、不锈钢。作为外周侧树脂层的材料，例如可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙。熔接树脂层的厚度例如为40μm以上且100μm以下。金属层的厚度例如为30μm以上且60μm以下。外周侧树脂层的厚度例如为20μm以上且60μm以下。层叠膜整体的厚度例如为70μm以上且220μm以下。

(4)脱氧材料含有层

脱氧材料含有层中的脱氧材料是指具有通过热降低氧(O₂)的性质的材料，例如可列举出通过氧化反应消耗氧的材料。

作为脱氧材料含有层中所含的脱氧材料，例如可列举出碳和活性炭。优选脱氧材料含有层包含碳和活性炭中的至少一方，更优选包含碳。作为含有碳的脱氧材料含有层，可列举出碳片。

(层叠型电池)

本实用新型中的层叠型电池典型地为二次电池。作为电池的用途，例如可列举出混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)、电动汽车(BEV)、汽油汽车、柴油汽车等车辆的电源。另外，电池可以用作车辆以外的移动体(例如铁路、船舶、飞机)的电源，也可以用作信息处理装置等电气制品的电源。

实施例

以下通过实施例进一步具体地说明本实用新型。

<实施例>

-电池构成-

准备图1所示的层叠膜的外周面整面被碳片覆盖的层叠型电池(层叠型电池叠层电池)。

正极：NCM(镍钴锰氧化物)/固体电解质/粘合剂SBR(丁苯橡胶)

正极集电箔：Al，t＝15μm

负极：LTO(钛酸锂)/固体电解质/粘合剂SBR

负极集电箔：Al，t＝15μm

隔板：S系固体电解质

评价单元：叠层电池(层叠膜厚度：150μm)

碳片：厚度0.2mm

<比较例>

除了不设置覆盖层叠膜的碳片以外，与实施例同样地准备层叠型电池。

(过充电试验)

如图4所示，准备了对实施例中准备的叠层电池100(被碳片6A覆盖的叠层电池)从上下用隔热材料12夹入、进而从其上下用约束板14夹入并约束的试验装置。

另外，对于比较例中准备的叠层电池100也同样地如图5所示，准备从上下用隔热材料12夹入、进而从其上下用约束板14夹入并约束的试验装置。

在常温常压环境下，对各叠层电池(单电池)以5C速率进行过充电直至发生起火现象。通过这种方式，实施了在正常使用中不会发生的苛刻条件下的试验。在实施例和比较例的试验装置中测定现象发生后至灭火为止的时间。

结果示于表1。

表1

	有无碳片	灭火为止的时间
			实施例	有	1秒
比较例	无	90秒

从过充电试验的结果可知，在用碳片覆盖的实施例的叠层电池中，即使在电极体的温度上升的情况下也能够抑制燃烧。

Claims

1.一种层叠型电池，其中，具有：

电池元件；

层叠外装体，覆盖并封入所述电池元件；以及

脱氧材料含有层，以覆盖所述层叠外装体的至少一部分的方式设置。

2.根据权利要求1所述的层叠型电池，其中，

所述层叠外装体具有内面彼此熔接的层叠熔接部，

所述脱氧材料含有层以至少覆盖所述层叠熔接部的方式设置。

3.根据权利要求2所述的层叠型电池，其中，所述脱氧材料含有层以覆盖所述层叠外装体的外周面整面的方式设置。

4.根据权利要求1所述的层叠型电池，其中，所述脱氧材料含有层中所含的脱氧材料为碳。

5.根据权利要求1所述的层叠型电池，其中，所述脱氧材料含有层为碳片，所述层叠外装体的外周面整面被所述碳片覆盖。