JP2000348772A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極５と負極６の集電部で電流が集中し温度
分布が不均一になるのを防止することができるリチウム
イオン二次電池等の非水電解質電池を提供する。 【解決手段】 正極５と負極６の端部を引出部５ａ，６
ａとしてそのままの幅で引き出し、ほぼ同じ幅の導電金
属板からなる正極集電体１０や負極集電体８で挟持固定
して集電し正極端子３や負極端子４に接続する。
分布が不均一になるのを防止することができるリチウム
イオン二次電池等の非水電解質電池を提供する。 【解決手段】 正極５と負極６の端部を引出部５ａ，６
ａとしてそのままの幅で引き出し、ほぼ同じ幅の導電金
属板からなる正極集電体１０や負極集電体８で挟持固定
して集電し正極端子３や負極端子４に接続する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、方形の正負の電極
をセパレータを介して多数枚積層したスタック型のリチ
ウムイオン二次電池等の非水電解質電池に関する。
をセパレータを介して多数枚積層したスタック型のリチ
ウムイオン二次電池等の非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】１００Ａｈ程度までの比較的小容量のリ
チウムイオン二次電池では、発電要素の製造が容易なよ
うに、正負の電極をセパレータを介して長円筒形に巻回
する長円筒巻回型のものが多く用いられていた。しか
し、１００Ａｈ〜２０００Ａｈに達する大型のリチウム
イオン二次電池であって、放電レートが最大でも１Ｃ程
度のものの場合には、正負の電極をできるだけ厚くする
ためと、容量密度を高めるために、正負の電極をセパレ
ータを介して多数枚積層したスタック型のものを用いる
ことが好ましい。
チウムイオン二次電池では、発電要素の製造が容易なよ
うに、正負の電極をセパレータを介して長円筒形に巻回
する長円筒巻回型のものが多く用いられていた。しか
し、１００Ａｈ〜２０００Ａｈに達する大型のリチウム
イオン二次電池であって、放電レートが最大でも１Ｃ程
度のものの場合には、正負の電極をできるだけ厚くする
ためと、容量密度を高めるために、正負の電極をセパレ
ータを介して多数枚積層したスタック型のものを用いる
ことが好ましい。
【０００３】上記従来の小型のスタック型のリチウムイ
オン二次電池の内部構造を図５に基づいて説明する。こ
のリチウムイオン二次電池の発電要素２は、複数枚ずつ
の方形の正極５と負極６とがそれぞれセパレータ７を介
して積層されている。また、リチウムイオン二次電池で
は、正極５が必ず負極６と対向している必要があるの
で、最上層と最下層には、それぞれ負極６が配置されて
いる。
オン二次電池の内部構造を図５に基づいて説明する。こ
のリチウムイオン二次電池の発電要素２は、複数枚ずつ
の方形の正極５と負極６とがそれぞれセパレータ７を介
して積層されている。また、リチウムイオン二次電池で
は、正極５が必ず負極６と対向している必要があるの
で、最上層と最下層には、それぞれ負極６が配置されて
いる。
【０００４】上記負極６は、一辺の端部における一部を
タグ状引出部６ｄとしてセパレータ７の端辺よりも突出
させて引き出すと共に、正極５も、同じ一辺の端部にお
ける一部をタグ状引出部５ｄとしてセパレータ７の端辺
よりも突出させて引き出していた。これら正極５と負極
６のタグ状引出部５ｄ，６ｄは、それぞれ例えば２枚の
導電金属板からなる図示しない集電体によって重ねた状
態で挟持され、溶接やリベット等によって締め付けられ
て接続固定される。また、これらの集電体には、図示し
ない正極端子と負極端子がかしめ等によって接続固定さ
れ、これによって外部との接続を行うようになってい
る。
タグ状引出部６ｄとしてセパレータ７の端辺よりも突出
させて引き出すと共に、正極５も、同じ一辺の端部にお
ける一部をタグ状引出部５ｄとしてセパレータ７の端辺
よりも突出させて引き出していた。これら正極５と負極
６のタグ状引出部５ｄ，６ｄは、それぞれ例えば２枚の
導電金属板からなる図示しない集電体によって重ねた状
態で挟持され、溶接やリベット等によって締め付けられ
て接続固定される。また、これらの集電体には、図示し
ない正極端子と負極端子がかしめ等によって接続固定さ
れ、これによって外部との接続を行うようになってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、正負の電極５，６の一部だけを引き出したタグ状引
出部５ｄ，６ｄで集電を行うと、電流がこれらタグ状引
出部５ｄ，６ｄに集中して電流密度の傾きが大きくな
り、電極５，６の温度分布が不均一になる。
に、正負の電極５，６の一部だけを引き出したタグ状引
出部５ｄ，６ｄで集電を行うと、電流がこれらタグ状引
出部５ｄ，６ｄに集中して電流密度の傾きが大きくな
り、電極５，６の温度分布が不均一になる。
【０００６】しかも、大型のリチウムイオン二次電池の
場合には、放電レートはそれほど大きくなくても容量が
大きいために、電流は極めて大きなものとなり、例えば
放電レートが１Ｃであっても、容量が１０００Ａｈであ
れば、放電電流は１０００Ａの大電流が流れることにな
る。また、外部短絡が発生した場合には、さらに大きな
短絡電流が流れる。さらに、電池が大型になると、体積
に対する表面積の割合が小さくなるため、電池ケースの
表面からの放熱が十分に行われなくなり、熱がこもり易
くなる。
場合には、放電レートはそれほど大きくなくても容量が
大きいために、電流は極めて大きなものとなり、例えば
放電レートが１Ｃであっても、容量が１０００Ａｈであ
れば、放電電流は１０００Ａの大電流が流れることにな
る。また、外部短絡が発生した場合には、さらに大きな
短絡電流が流れる。さらに、電池が大型になると、体積
に対する表面積の割合が小さくなるため、電池ケースの
表面からの放熱が十分に行われなくなり、熱がこもり易
くなる。
【０００７】このため、大型のリチウムイオン二次電池
で上記のように電極５，６の温度分布が不均一になる
と、わずかな異常が発生しただけで、タグ状引出部５
ｄ，６ｄ付近だけが局所的に高温になり、電池寿命や電
池の安全性及び信頼性が著しく低下するという問題が生
じる。
で上記のように電極５，６の温度分布が不均一になる
と、わずかな異常が発生しただけで、タグ状引出部５
ｄ，６ｄ付近だけが局所的に高温になり、電池寿命や電
池の安全性及び信頼性が著しく低下するという問題が生
じる。
【０００８】例えば、図６に示すように、正負の電極
５，６から流れ出る大きな電流がタグ状引出部５ｄ，６
ｄに集中して電流密度が非常に高くなると、電極５，６
の温度分布もタグ状引出部５ｄ，６ｄ付近だけが極めて
高温になる。ここで、リチウムイオン二次電池は、セパ
レータ７が例えば９０°Ｃを超える温度になるとシャッ
トダウンするように設定されている。しかし、図６に示
したように、異常時に温度分布に不均一が生じると、タ
グ状引出部５ｄ，６ｄに近い部分ではセパレータ７が完
全にシャットダウンを起こして発電を停止していても、
タグ状引出部５ｄ，６ｄから遠い部分ではまだ発電が継
続されて、外部短絡等に対する保護が十分に行われない
ことがある。また、リチウムイオン二次電池は、負極６
の活物質であるカーボンが１００〜１２０°Ｃ以上にな
ると、非水電解液と反応して自己発熱を起こしたり、正
極５の活物質であるリチウムコバルト複合酸化物等も１
４０°Ｃ以上になると、非水電解液と反応して自己発熱
を起こすので、このように温度分布の不均一が大きい
と、局部的に高温になった場合に、この部分がさらに発
熱して異常な高温になるというおそれもある。
５，６から流れ出る大きな電流がタグ状引出部５ｄ，６
ｄに集中して電流密度が非常に高くなると、電極５，６
の温度分布もタグ状引出部５ｄ，６ｄ付近だけが極めて
高温になる。ここで、リチウムイオン二次電池は、セパ
レータ７が例えば９０°Ｃを超える温度になるとシャッ
トダウンするように設定されている。しかし、図６に示
したように、異常時に温度分布に不均一が生じると、タ
グ状引出部５ｄ，６ｄに近い部分ではセパレータ７が完
全にシャットダウンを起こして発電を停止していても、
タグ状引出部５ｄ，６ｄから遠い部分ではまだ発電が継
続されて、外部短絡等に対する保護が十分に行われない
ことがある。また、リチウムイオン二次電池は、負極６
の活物質であるカーボンが１００〜１２０°Ｃ以上にな
ると、非水電解液と反応して自己発熱を起こしたり、正
極５の活物質であるリチウムコバルト複合酸化物等も１
４０°Ｃ以上になると、非水電解液と反応して自己発熱
を起こすので、このように温度分布の不均一が大きい
と、局部的に高温になった場合に、この部分がさらに発
熱して異常な高温になるというおそれもある。
【０００９】なお、上記問題は、リチウムイオン二次電
池に限らず、非水電解質を用いる大型の非水電解質電池
に共通するものである。
池に限らず、非水電解質を用いる大型の非水電解質電池
に共通するものである。
【００１０】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、スタック型の電極をそのままの幅で
引き出して集電することにより、温度分布をできるだけ
均一にすることができる非水電解質電池を提供すること
を目的としている。
されたものであり、スタック型の電極をそのままの幅で
引き出して集電することにより、温度分布をできるだけ
均一にすることができる非水電解質電池を提供すること
を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
枚ずつの方形の正負の電極をセパレータを介して積層し
たスタック型の発電要素を備えた非水電解質電池におい
て、各方形の正極の一辺の端部をその辺の全幅にわたっ
てセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら
正極の引出部を正極端子に接続すると共に、各方形の負
極の他の一辺の端部をその辺の全幅にわたってセパレー
タの端辺よりも突出させて引き出し、これら負極の引出
部を負極端子に接続したことを特徴とする。
枚ずつの方形の正負の電極をセパレータを介して積層し
たスタック型の発電要素を備えた非水電解質電池におい
て、各方形の正極の一辺の端部をその辺の全幅にわたっ
てセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら
正極の引出部を正極端子に接続すると共に、各方形の負
極の他の一辺の端部をその辺の全幅にわたってセパレー
タの端辺よりも突出させて引き出し、これら負極の引出
部を負極端子に接続したことを特徴とする。
【００１２】請求項１の発明によれば、正負の電極がそ
れぞれその辺の全幅のまま引き出されて引出部となり正
負極端子に接続されるので、電極の幅方向の電流分布が
ほぼ均等なまま集電され、温度分布の不均一も少なくす
ることができる。しかも、これらの引出部は、十分に幅
広であるため、容易に折れ曲がったり撓んだりすること
がなくなり、電池に振動を加えても発電要素が電池ケー
ス内で位置ズレを起こすようなこともなくなる。
れぞれその辺の全幅のまま引き出されて引出部となり正
負極端子に接続されるので、電極の幅方向の電流分布が
ほぼ均等なまま集電され、温度分布の不均一も少なくす
ることができる。しかも、これらの引出部は、十分に幅
広であるため、容易に折れ曲がったり撓んだりすること
がなくなり、電池に振動を加えても発電要素が電池ケー
ス内で位置ズレを起こすようなこともなくなる。
【００１３】請求項２の発明は、複数枚ずつの方形の正
負の電極をセパレータを介して積層したスタック型の発
電要素を備えた非水電解質電池において、各方形の正極
の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたってセパレータ
の端辺よりも突出させて引き出し、これら正極の引出部
を正極端子に接続すると共に、各方形の負極における、
正極とは対向する一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわた
ってセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これ
ら負極の引出部を負極端子に接続したことを特徴とす
る。
負の電極をセパレータを介して積層したスタック型の発
電要素を備えた非水電解質電池において、各方形の正極
の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたってセパレータ
の端辺よりも突出させて引き出し、これら正極の引出部
を正極端子に接続すると共に、各方形の負極における、
正極とは対向する一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわた
ってセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これ
ら負極の引出部を負極端子に接続したことを特徴とす
る。
【００１４】請求項２の発明によれば、正負の電極がそ
れぞれその辺のほぼ全幅のまま引き出されて引出部とな
り正負極端子に接続されるので、電極の幅方向の電流分
布がほぼ均等なまま集電され、この幅方向の温度分布の
不均一を少なくすることができる。しかも、これらの引
出部は、十分に幅広であるため、電池に振動を加えても
発電要素が位置ズレを起こすようなこともなくなる。
れぞれその辺のほぼ全幅のまま引き出されて引出部とな
り正負極端子に接続されるので、電極の幅方向の電流分
布がほぼ均等なまま集電され、この幅方向の温度分布の
不均一を少なくすることができる。しかも、これらの引
出部は、十分に幅広であるため、電池に振動を加えても
発電要素が位置ズレを起こすようなこともなくなる。
【００１５】ここで、正負の電極の引出部は、これらの
電極からほぼ全幅のまま引き出されるので、従来のよう
に同じ一辺の端部から正負の電極を共に引き出すことは
できない。しかし、隣合う一辺の端部からそれぞれ引き
出したのでは、電池の対称性がなくなるので、組電池に
した場合等の配線が面倒になる。しかし、この発明のよ
うに、引出部をそれぞれ互いに対向する一辺の端部に形
成すれば、電池が対称構造となり配線等が容易になる。
電極からほぼ全幅のまま引き出されるので、従来のよう
に同じ一辺の端部から正負の電極を共に引き出すことは
できない。しかし、隣合う一辺の端部からそれぞれ引き
出したのでは、電池の対称性がなくなるので、組電池に
した場合等の配線が面倒になる。しかし、この発明のよ
うに、引出部をそれぞれ互いに対向する一辺の端部に形
成すれば、電池が対称構造となり配線等が容易になる。
【００１６】また、電極を流れる電流には、その周囲の
活物質からも順次発電電流が加わるので、引出部に近づ
くほど増加し温度も高くなる。しかし、この発明のよう
に、正負の電極の引出部をそれぞれ互いに反対側の端部
に形成すれば、正極と負極とでは、電流による温度分布
が逆向きの傾斜となり、発電要素全体としての温度分布
を均一化することができる。
活物質からも順次発電電流が加わるので、引出部に近づ
くほど増加し温度も高くなる。しかし、この発明のよう
に、正負の電極の引出部をそれぞれ互いに反対側の端部
に形成すれば、正極と負極とでは、電流による温度分布
が逆向きの傾斜となり、発電要素全体としての温度分布
を均一化することができる。
【００１７】請求項３の発明は、前記正負の電極の引出
部が、それぞれこれらの辺とほぼ同じ幅を有する２枚の
導電金属板からなる正負極集電体によって挟持され、こ
れら２枚の導電金属板と正負の電極の引出部に設けられ
た貫通孔に通した締付具で締め付けられると共に、２枚
の導電金属板の間に挟持された複数枚の正負の電極を溶
接することにより接続固定され、これらの正負極集電体
を介してそれぞれ正負極端子に接続されたものであるこ
とを特徴とする。
部が、それぞれこれらの辺とほぼ同じ幅を有する２枚の
導電金属板からなる正負極集電体によって挟持され、こ
れら２枚の導電金属板と正負の電極の引出部に設けられ
た貫通孔に通した締付具で締め付けられると共に、２枚
の導電金属板の間に挟持された複数枚の正負の電極を溶
接することにより接続固定され、これらの正負極集電体
を介してそれぞれ正負極端子に接続されたものであるこ
とを特徴とする。
【００１８】請求項３の発明によれば、正負の電極の引
出部が、ほぼ同じ幅の２枚の導電金属板からなる正負極
集電体に挟持されて接続固定されるので、これらの引出
部をほぼ均等に分布して流れていた電流をそのまま正負
極集電体に取り込むことができるようになり、集電の際
の電流の集中によって温度分布が不均一になるのを防止
することができる。また、これら正負極集電体が２枚の
導電金属板の間に挟持された電極の引出部を締付具で締
め付けると共に溶接で溶着させるので、集電部の接続を
確実強固なものにすることができる。
出部が、ほぼ同じ幅の２枚の導電金属板からなる正負極
集電体に挟持されて接続固定されるので、これらの引出
部をほぼ均等に分布して流れていた電流をそのまま正負
極集電体に取り込むことができるようになり、集電の際
の電流の集中によって温度分布が不均一になるのを防止
することができる。また、これら正負極集電体が２枚の
導電金属板の間に挟持された電極の引出部を締付具で締
め付けると共に溶接で溶着させるので、集電部の接続を
確実強固なものにすることができる。
【００１９】請求項４の発明は、複数枚ずつの方形の正
負の電極をセパレータを介して積層したスタック型の発
電要素を備えた非水電解質電池において、各方形の正極
の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたってセパレータ
の端辺よりも突出させて引き出し、これら正極の引出部
をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の導電金属板からな
る正極集電体で挟持固定し正極端子に接続すると共に、
各方形の負極の他の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわ
たってセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、こ
れら負極の引出部をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の
導電金属板からなる負極集電体で挟持固定し負極端子に
接続したことを特徴とする。
負の電極をセパレータを介して積層したスタック型の発
電要素を備えた非水電解質電池において、各方形の正極
の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたってセパレータ
の端辺よりも突出させて引き出し、これら正極の引出部
をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の導電金属板からな
る正極集電体で挟持固定し正極端子に接続すると共に、
各方形の負極の他の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわ
たってセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、こ
れら負極の引出部をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の
導電金属板からなる負極集電体で挟持固定し負極端子に
接続したことを特徴とする。
【００２０】請求項４の発明によれば、正負の電極がそ
れぞれその辺のほぼ全幅のまま引き出されて引出部とな
るので、電極の幅方向の電流分布がほぼ均等なまま集電
され、温度分布の不均一を少なくすることができる。ま
た、これら正負の電極の引出部が、ほぼ同じ幅の２枚の
導電金属板からなる正負極集電体に挟持固定されて正負
極端子に接続されるので、これらの引出部をほぼ均等に
分布して流れていた電流をそのまま正負極集電体に取り
込むことができるようになり、集電の際の電流の集中に
よって温度分布が不均一になるのを防止することもでき
る。しかも、正負極集電体に挟持固定された引出部は、
十分に幅広であるため、電池に振動を加えても発電要素
が位置ズレを起こすようなこともなくなる。
れぞれその辺のほぼ全幅のまま引き出されて引出部とな
るので、電極の幅方向の電流分布がほぼ均等なまま集電
され、温度分布の不均一を少なくすることができる。ま
た、これら正負の電極の引出部が、ほぼ同じ幅の２枚の
導電金属板からなる正負極集電体に挟持固定されて正負
極端子に接続されるので、これらの引出部をほぼ均等に
分布して流れていた電流をそのまま正負極集電体に取り
込むことができるようになり、集電の際の電流の集中に
よって温度分布が不均一になるのを防止することもでき
る。しかも、正負極集電体に挟持固定された引出部は、
十分に幅広であるため、電池に振動を加えても発電要素
が位置ズレを起こすようなこともなくなる。
【００２１】請求項５の発明は、前記正極集電体と負極
集電体が、それぞれ２枚の導電金属板と正負の電極の引
出部に設けられた貫通孔に通した締付具で締め付けると
共に、２枚の導電金属板の間に挟持された複数枚の正負
の電極を溶接することにより挟持固定したものであるこ
とを特徴とする。
集電体が、それぞれ２枚の導電金属板と正負の電極の引
出部に設けられた貫通孔に通した締付具で締め付けると
共に、２枚の導電金属板の間に挟持された複数枚の正負
の電極を溶接することにより挟持固定したものであるこ
とを特徴とする。
【００２２】請求項５の発明によれば、正負極集電体が
２枚の導電金属板の間に挟持した電極の引出部を締付具
で締め付けると共に溶接で溶着させるので、集電部の接
続を確実強固なものにすることができる。
２枚の導電金属板の間に挟持した電極の引出部を締付具
で締め付けると共に溶接で溶着させるので、集電部の接
続を確実強固なものにすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２４】図１〜図４は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１はリチウムイオン二次電池における発
電要素の負極側の集電部の構造を示す部分拡大斜視図、
図２はリチウムイオン二次電池の全体斜視図、図３はリ
チウムイオン二次電池の縦断面正面図、図４は正極や負
極の集電部付近の温度分布を示す部分拡大平面図であ
る。なお、図５に示した従来例と同様の機能を有する構
成部材には同じ番号を付記する。
のであって、図１はリチウムイオン二次電池における発
電要素の負極側の集電部の構造を示す部分拡大斜視図、
図２はリチウムイオン二次電池の全体斜視図、図３はリ
チウムイオン二次電池の縦断面正面図、図４は正極や負
極の集電部付近の温度分布を示す部分拡大平面図であ
る。なお、図５に示した従来例と同様の機能を有する構
成部材には同じ番号を付記する。
【００２５】本実施形態は、大型大容量のスタック型の
リチウムイオン二次電池について説明する。このリチウ
ムイオン二次電池は、図２及び図３に示すように、長細
い箱型の電池ケース１内に２個の発電要素２が収納さ
れ、長手方向の一方の端面（図示右側）からは２個の正
極端子３を突出させると共に、対向する反対側の端面か
らは２個の負極端子４を突出させている。各発電要素２
は、複数枚ずつの正極５と負極６をそれぞれセパレータ
７を介して積層したスタック型のものであり、リチウム
イオン二次電池では正極５が必ず負極６と対向している
必要があるので、最上層と最下層には、それぞれ負極６
が配置されている。なお、ここでは、図面を簡単にする
ために、正極５と負極６の積層数を少なく表している
が、実際には、例えば正極５を６０枚と負極６を６１
枚、というようにもっと多くの枚数を積層する。
リチウムイオン二次電池について説明する。このリチウ
ムイオン二次電池は、図２及び図３に示すように、長細
い箱型の電池ケース１内に２個の発電要素２が収納さ
れ、長手方向の一方の端面（図示右側）からは２個の正
極端子３を突出させると共に、対向する反対側の端面か
らは２個の負極端子４を突出させている。各発電要素２
は、複数枚ずつの正極５と負極６をそれぞれセパレータ
７を介して積層したスタック型のものであり、リチウム
イオン二次電池では正極５が必ず負極６と対向している
必要があるので、最上層と最下層には、それぞれ負極６
が配置されている。なお、ここでは、図面を簡単にする
ために、正極５と負極６の積層数を少なく表している
が、実際には、例えば正極５を６０枚と負極６を６１
枚、というようにもっと多くの枚数を積層する。
【００２６】正極５は、方形のアルミニウム箔の表面に
リチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布した
ものであり、長手方向の一方の端部にこの正極活物質を
塗布しない引出部５ａを設けている。また、負極６は、
方形の銅箔の表面にカーボン等の負極活物質を塗布した
ものであり、長手方向の他方の端部にこの負極活物質を
塗布しない引出部６ａを設けている。セパレータ７は、
ポリエチレン（ＰＥ）シートに耐熱性の高いポリプロピ
レン（ＰＰ）シートを重ねて延伸加工により微多孔膜と
したものである。このセパレータ７は、長手方向の他方
の端部で折り返すことにより、この折り返した間に正極
５における引出部５ａを除いた正極活物質の塗工部を挟
み込むようにしている。そして、負極６は、この正極５
を挟んだセパレータ７の間とその上下に、引出部６ａを
除いた負極活物質の塗工部を挟み込むようにしている。
この結果、正極５と負極６とセパレータ７を積層した発
電要素２は、正極５の引出部５ａがセパレータ７の折り
返し部とは反対側の端辺から、その辺の全幅にわたって
突出して引き出されることになる。また、この負極６の
引出部６ａは、セパレータ７の折り返し部側の端辺、即
ち正極５の引出部５ａとは反対側の端辺から、その辺の
全幅にわたって突出して引き出されることになる。
リチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布した
ものであり、長手方向の一方の端部にこの正極活物質を
塗布しない引出部５ａを設けている。また、負極６は、
方形の銅箔の表面にカーボン等の負極活物質を塗布した
ものであり、長手方向の他方の端部にこの負極活物質を
塗布しない引出部６ａを設けている。セパレータ７は、
ポリエチレン（ＰＥ）シートに耐熱性の高いポリプロピ
レン（ＰＰ）シートを重ねて延伸加工により微多孔膜と
したものである。このセパレータ７は、長手方向の他方
の端部で折り返すことにより、この折り返した間に正極
５における引出部５ａを除いた正極活物質の塗工部を挟
み込むようにしている。そして、負極６は、この正極５
を挟んだセパレータ７の間とその上下に、引出部６ａを
除いた負極活物質の塗工部を挟み込むようにしている。
この結果、正極５と負極６とセパレータ７を積層した発
電要素２は、正極５の引出部５ａがセパレータ７の折り
返し部とは反対側の端辺から、その辺の全幅にわたって
突出して引き出されることになる。また、この負極６の
引出部６ａは、セパレータ７の折り返し部側の端辺、即
ち正極５の引出部５ａとは反対側の端辺から、その辺の
全幅にわたって突出して引き出されることになる。
【００２７】上記発電要素２における各負極６は、図１
に示すように、それぞれ方形の銅箔における負極活物質
が未塗工となった一辺の端部が、その辺の全幅にわたり
引出部６ａとしてセパレータ７の端辺よりも突出して引
き出されている。また、これら突出した引出部６ａの先
端部には、それぞれ一辺の中央部にスリ割６ｂが形成さ
れると共に、両側に貫通孔６ｃ，６ｃが開口されてい
る。そして、各引出部６ａは、まとめて重ね合わせて、
先端部を下方に向けて折り曲げられる。
に示すように、それぞれ方形の銅箔における負極活物質
が未塗工となった一辺の端部が、その辺の全幅にわたり
引出部６ａとしてセパレータ７の端辺よりも突出して引
き出されている。また、これら突出した引出部６ａの先
端部には、それぞれ一辺の中央部にスリ割６ｂが形成さ
れると共に、両側に貫通孔６ｃ，６ｃが開口されてい
る。そして、各引出部６ａは、まとめて重ね合わせて、
先端部を下方に向けて折り曲げられる。
【００２８】このようにして重ね合わせた各引出部６ａ
の先端部は、これらの引出部６ａとほぼ同じ幅を有する
２枚の銅板からなる負極集電体８，８’に挟持される。
これらの負極集電体８，８’には、それぞれ中央の両側
に溶接窓８ａ，８ａ’が形成されると共に、そのさらに
外側の両端部に貫通孔８ｂ，８ｂ’が形成されている。
また、一方の負極集電体８’には、雄ネジが形成された
銅棒からなる負極端子４の基部が中央部にかしめにより
接続固定され、他方の負極集電体８は、この負極端子４
を中央の開口部に挿通するようになっている。重ね合わ
せた引出部６ａの先端部は、これらの負極集電体８，
８’の間に挿入され、各引出部６ａのスリ割６ｂに負極
端子４が嵌入される。そして、これらの負極集電体８，
８’の貫通孔８ｂ，８ｂ’と各引出部６ａの貫通孔６
ｃ，６ｃにそれぞれ銅製の負極リベット９，９を通し、
これらのリベット９，９の突出端をかしめることによ
り、重ね合わせた引出部６ａの先端部が負極集電体８，
８’によって締め付けられ挟持固定される。また、この
ようにして挟持固定された引出部６ａの先端部は、負極
集電体８，８’の溶接窓８ａ，８ａ’を介してそれぞれ
超音波溶接又はスポット溶接等により溶接が行われ、こ
れによってより確実に接続固定される。
の先端部は、これらの引出部６ａとほぼ同じ幅を有する
２枚の銅板からなる負極集電体８，８’に挟持される。
これらの負極集電体８，８’には、それぞれ中央の両側
に溶接窓８ａ，８ａ’が形成されると共に、そのさらに
外側の両端部に貫通孔８ｂ，８ｂ’が形成されている。
また、一方の負極集電体８’には、雄ネジが形成された
銅棒からなる負極端子４の基部が中央部にかしめにより
接続固定され、他方の負極集電体８は、この負極端子４
を中央の開口部に挿通するようになっている。重ね合わ
せた引出部６ａの先端部は、これらの負極集電体８，
８’の間に挿入され、各引出部６ａのスリ割６ｂに負極
端子４が嵌入される。そして、これらの負極集電体８，
８’の貫通孔８ｂ，８ｂ’と各引出部６ａの貫通孔６
ｃ，６ｃにそれぞれ銅製の負極リベット９，９を通し、
これらのリベット９，９の突出端をかしめることによ
り、重ね合わせた引出部６ａの先端部が負極集電体８，
８’によって締め付けられ挟持固定される。また、この
ようにして挟持固定された引出部６ａの先端部は、負極
集電体８，８’の溶接窓８ａ，８ａ’を介してそれぞれ
超音波溶接又はスポット溶接等により溶接が行われ、こ
れによってより確実に接続固定される。
【００２９】図１では、負極６の引出部６ａについて説
明したが、図３に示すように、発電要素２の反対側の端
部に突出する正極５の引出部５ａも同様にこれらの引出
部５ａとほぼ同じ幅を有する２枚のアルミニウム板から
なる正極集電体１０，１０’に挟持され、アルミニウム
製の正極リベット１１，１１で締め付けられて溶接によ
り確実に接続固定される。また、この正極集電体１０に
は、雄ネジが形成されたアルミニウム棒からなる正極端
子３が接続固定されている。
明したが、図３に示すように、発電要素２の反対側の端
部に突出する正極５の引出部５ａも同様にこれらの引出
部５ａとほぼ同じ幅を有する２枚のアルミニウム板から
なる正極集電体１０，１０’に挟持され、アルミニウム
製の正極リベット１１，１１で締め付けられて溶接によ
り確実に接続固定される。また、この正極集電体１０に
は、雄ネジが形成されたアルミニウム棒からなる正極端
子３が接続固定されている。
【００３０】上記構成の発電要素２は、２個を１組みと
して上下に重ねて電池ケース１内に収容される。そし
て、この電池ケース１の長手方向の一方の端面からこれ
ら２個の発電要素２の正極端子３をそれぞれ封止して突
出させると共に、対向する反対側の端面からこれら２個
の発電要素２の負極端子４をそれぞれ封止して突出さ
せ、内部に非水電解液を注入して密閉される。
して上下に重ねて電池ケース１内に収容される。そし
て、この電池ケース１の長手方向の一方の端面からこれ
ら２個の発電要素２の正極端子３をそれぞれ封止して突
出させると共に、対向する反対側の端面からこれら２個
の発電要素２の負極端子４をそれぞれ封止して突出さ
せ、内部に非水電解液を注入して密閉される。
【００３１】このように構成されたリチウムイオン二次
電池は、各発電要素２の正極５と負極６がそれぞれ全幅
のまま引出部５ａ，６ａとして引き出され正極集電体１
０と負極集電体８を介し正極端子３と負極端子４に接続
されるので、正極５と負極６を流れる電流の分布が引出
部５ａ，６ａまでほぼ均等になり、温度分布の不均一を
少なくすることができる。例えば、リチウムイオン二次
電池が外部短絡等の異常を起こすと、従来は図６に示し
たように、正極５と負極６から流れ出る大きな電流が局
部的に集中して極めて高温の部分が発生したが、本実施
形態の場合には、図４に示すように、正極５と負極６か
ら流れ出る電流がそのままの分布で引出部５ａ，６ａを
流れることになるので、温度分布の変化も非常に緩やか
なものとなり、温度の突出した部分がなくなるだけでな
く、セパレータ７のシャットダウン等も発電要素２の全
体で発生するので効果的な保護を行うことができるよう
になる。
電池は、各発電要素２の正極５と負極６がそれぞれ全幅
のまま引出部５ａ，６ａとして引き出され正極集電体１
０と負極集電体８を介し正極端子３と負極端子４に接続
されるので、正極５と負極６を流れる電流の分布が引出
部５ａ，６ａまでほぼ均等になり、温度分布の不均一を
少なくすることができる。例えば、リチウムイオン二次
電池が外部短絡等の異常を起こすと、従来は図６に示し
たように、正極５と負極６から流れ出る大きな電流が局
部的に集中して極めて高温の部分が発生したが、本実施
形態の場合には、図４に示すように、正極５と負極６か
ら流れ出る電流がそのままの分布で引出部５ａ，６ａを
流れることになるので、温度分布の変化も非常に緩やか
なものとなり、温度の突出した部分がなくなるだけでな
く、セパレータ７のシャットダウン等も発電要素２の全
体で発生するので効果的な保護を行うことができるよう
になる。
【００３２】また、正極集電体１０と負極集電体８は、
正極５や負極６とほぼ同じ幅を有するので、これら正極
５や負極６を流れる電流を集電する際にも、この電流が
局所的に集中して温度分布が不均一になるのを防止する
ことができる。さらに、これらの正極集電体１０と負極
集電体８は、負極リベット９、正極リベット１１によっ
て正極５や負極６の引出部５ａ，６ａを強固に締め付け
超音波溶接やスポット溶接によって確実に接続固定する
ので、集電部の接続を確実強固なものにすることができ
る。
正極５や負極６とほぼ同じ幅を有するので、これら正極
５や負極６を流れる電流を集電する際にも、この電流が
局所的に集中して温度分布が不均一になるのを防止する
ことができる。さらに、これらの正極集電体１０と負極
集電体８は、負極リベット９、正極リベット１１によっ
て正極５や負極６の引出部５ａ，６ａを強固に締め付け
超音波溶接やスポット溶接によって確実に接続固定する
ので、集電部の接続を確実強固なものにすることができ
る。
【００３３】さらに、このように正極５と負極６の引出
部５ａ，６ａがそれぞれ全幅のまま引き出されると、各
引出部５ａ，６ａは薄いアルミニウム箔や銅箔であって
も、これら幅広の金属箔が重なることにより容易に折れ
曲がったり撓んだりすることがなくなり発電要素２をし
っかり支持することができるので、電池に振動等が加わ
った場合にも、電池ケース１内で発電要素２が動いて位
置ズレを起こすようなことがなくなる。
部５ａ，６ａがそれぞれ全幅のまま引き出されると、各
引出部５ａ，６ａは薄いアルミニウム箔や銅箔であって
も、これら幅広の金属箔が重なることにより容易に折れ
曲がったり撓んだりすることがなくなり発電要素２をし
っかり支持することができるので、電池に振動等が加わ
った場合にも、電池ケース１内で発電要素２が動いて位
置ズレを起こすようなことがなくなる。
【００３４】ここで、各発電要素２の正極５と負極６を
流れる電流は、幅方向の分布が均一であっても、長手方
向には活物質からも電流が順次加わるので、引出部５
ａ，６ａに近づくほど増大する。しかし、本実施形態の
リチウムイオン二次電池は、正極５と負極６の引出部５
ａ，６ａをそれぞれ長手方向の対向する端部から引き出
しているので、これら正極５と負極６での長手方向の電
流分布の傾斜が逆向きとなり、この電流による発熱を発
電要素２全体として均一にすることができる。また、こ
のように正極５と負極６の引出部５ａ，６ａを対向する
端部から引き出すことにより、正極端子３と負極端子４
を電池ケース１の対向する端面から突出させることがで
きるので、電池が対称性構造となり組電池等として使用
する場合にも配線等が容易となる。なお、このリチウム
イオン二次電池は、積層された正極５と負極６を水平に
保つために、組電池として用いる場合には、各電池を上
下に重ねて使用する。従って、正極端子３と負極端子４
が突出する両側の端面で上下に結線を行えば、容易に配
線が可能となる。
流れる電流は、幅方向の分布が均一であっても、長手方
向には活物質からも電流が順次加わるので、引出部５
ａ，６ａに近づくほど増大する。しかし、本実施形態の
リチウムイオン二次電池は、正極５と負極６の引出部５
ａ，６ａをそれぞれ長手方向の対向する端部から引き出
しているので、これら正極５と負極６での長手方向の電
流分布の傾斜が逆向きとなり、この電流による発熱を発
電要素２全体として均一にすることができる。また、こ
のように正極５と負極６の引出部５ａ，６ａを対向する
端部から引き出すことにより、正極端子３と負極端子４
を電池ケース１の対向する端面から突出させることがで
きるので、電池が対称性構造となり組電池等として使用
する場合にも配線等が容易となる。なお、このリチウム
イオン二次電池は、積層された正極５と負極６を水平に
保つために、組電池として用いる場合には、各電池を上
下に重ねて使用する。従って、正極端子３と負極端子４
が突出する両側の端面で上下に結線を行えば、容易に配
線が可能となる。
【００３５】なお、上記実施形態では、正極５と負極６
の引出部５ａ，６ａがそれぞれ全幅のまま引き出される
場合について説明したが、ほぼ全幅であるが、わずかに
狭い幅で引き出す場合にも同様の効果を得ることができ
る。
の引出部５ａ，６ａがそれぞれ全幅のまま引き出される
場合について説明したが、ほぼ全幅であるが、わずかに
狭い幅で引き出す場合にも同様の効果を得ることができ
る。
【００３６】また、上記実施形態では、正極集電体１０
と負極集電体８も、正極５や負極６とほぼ同じ幅を有す
る場合について説明したが、集電の際の電流集中を防ぐ
ことができるなら、必ずしもこのような正極集電体１０
と負極集電体８を用いなくても、例えば引出部５ａ，６
ａの各所に集電体を分割して接続固定したり、引出部５
ａ，６ａの中央部に大型の集電体を接続固定して周囲か
ら集電させるようにすることもできる。さらに、上記実
施形態では、正極集電体１０と負極集電体８を負極リベ
ット９、正極リベット１１によって締め付けたが、ボル
トとナット等の他の締付具を用いて締め付けてもよく、
このような締付具と溶接の組み合わせ以外にも、任意の
接続固定手段を用いることができる。
と負極集電体８も、正極５や負極６とほぼ同じ幅を有す
る場合について説明したが、集電の際の電流集中を防ぐ
ことができるなら、必ずしもこのような正極集電体１０
と負極集電体８を用いなくても、例えば引出部５ａ，６
ａの各所に集電体を分割して接続固定したり、引出部５
ａ，６ａの中央部に大型の集電体を接続固定して周囲か
ら集電させるようにすることもできる。さらに、上記実
施形態では、正極集電体１０と負極集電体８を負極リベ
ット９、正極リベット１１によって締め付けたが、ボル
トとナット等の他の締付具を用いて締め付けてもよく、
このような締付具と溶接の組み合わせ以外にも、任意の
接続固定手段を用いることができる。
【００３７】また、上記実施形態では、正極５と負極６
の引出部５ａ，６ａを発電要素２の対向する端部から引
き出す場合について説明したが、互いに隣合う辺の端部
から引き出すようにすることもできる。
の引出部５ａ，６ａを発電要素２の対向する端部から引
き出す場合について説明したが、互いに隣合う辺の端部
から引き出すようにすることもできる。
【００３８】さらに、上記実施形態では、リチウムイオ
ン二次電池について説明したが、温度上昇の危険を防止
する必要のある他の種類の非水電解質電池の場合にも同
様に実施可能である。
ン二次電池について説明したが、温度上昇の危険を防止
する必要のある他の種類の非水電解質電池の場合にも同
様に実施可能である。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非水電解質電池によれば、正負の電極の幅方向の電流
分布をほぼ均等なまま集電することができるので、温度
分布の不均一を少なくし、電池寿命や電池の安全性及び
信頼性を高めることができるようになる。
の非水電解質電池によれば、正負の電極の幅方向の電流
分布をほぼ均等なまま集電することができるので、温度
分布の不均一を少なくし、電池寿命や電池の安全性及び
信頼性を高めることができるようになる。
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池における発電要素の負極側の集電部
の構造を示す部分拡大斜視図である。
ウムイオン二次電池における発電要素の負極側の集電部
の構造を示す部分拡大斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の全体斜視図である。
ウムイオン二次電池の全体斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の縦断面正面図である。
ウムイオン二次電池の縦断面正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、正極
や負極の集電部付近の温度分布を示す部分拡大平面図で
ある。
や負極の集電部付近の温度分布を示す部分拡大平面図で
ある。
【図５】従来例を示すものであって、リチウムイオン二
次電池における発電要素の集電部の構造を示す部分拡大
斜視図である。
次電池における発電要素の集電部の構造を示す部分拡大
斜視図である。
【図６】従来例を示すものであって、正極や負極の集電
部付近の温度分布を示す部分拡大平面図である。
部付近の温度分布を示す部分拡大平面図である。
２ 発電要素 ３ 正極端子 ４ 負極端子 ５ 正極 ５ａ 引出部 ６ 負極 ６ａ 引出部 ６ｃ 貫通孔 ７ セパレータ ８、８’ 負極集電体 ８ａ 溶接窓 ８ｂ 貫通孔 ９ 負極リベット １０、１０’ 正極集電体 １１ 正極リベット
Claims (5)
- 【請求項１】 複数枚ずつの方形の正負の電極をセパレ
ータを介して積層したスタック型の発電要素を備えた非
水電解質電池において、 各方形の正極の一辺の端部をその辺の全幅にわたってセ
パレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら正極
の引出部を正極端子に接続すると共に、 各方形の負極の他の一辺の端部をその辺の全幅にわたっ
てセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら
負極の引出部を負極端子に接続したことを特徴とする非
水電解質電池。 - 【請求項２】 複数枚ずつの方形の正負の電極をセパレ
ータを介して積層したスタック型の発電要素を備えた非
水電解質電池において、 各方形の正極の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたっ
てセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら
正極の引出部を正極端子に接続すると共に、 各方形の負極における、正極とは対向する一辺の端部を
その辺のほぼ全幅にわたってセパレータの端辺よりも突
出させて引き出し、これら負極の引出部を負極端子に接
続したことを特徴とする非水電解質電池。 - 【請求項３】 前記正負の電極の引出部が、それぞれこ
れらの辺とほぼ同じ幅を有する２枚の導電金属板からな
る正負極集電体によって挟持され、これら２枚の導電金
属板と正負の電極の引出部に設けられた貫通孔に通した
締付具で締め付けられると共に、２枚の導電金属板の間
に挟持された複数枚の正負の電極を溶接することにより
接続固定され、これらの正負極集電体を介してそれぞれ
正負極端子に接続されたものであることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の非水電解質電池。 - 【請求項４】 複数枚ずつの方形の正負の電極をセパレ
ータを介して積層したスタック型の発電要素を備えた非
水電解質電池において、 各方形の正極の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわたっ
てセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、これら
正極の引出部をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の導電
金属板からなる正極集電体で挟持固定し正極端子に接続
すると共に、 各方形の負極の他の一辺の端部をその辺のほぼ全幅にわ
たってセパレータの端辺よりも突出させて引き出し、こ
れら負極の引出部をその辺とほぼ同じ幅を有する２枚の
導電金属板からなる負極集電体で挟持固定し負極端子に
接続したことを特徴とする非水電解質電池。 - 【請求項５】 前記正極集電体と負極集電体が、それぞ
れ２枚の導電金属板と正負の電極の引出部に設けられた
貫通孔に通した締付具で締め付けると共に、２枚の導電
金属板の間に挟持された複数枚の正負の電極を溶接する
ことにより挟持固定したものであることを特徴とする請
求項４に記載の非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157849A JP2000348772A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157849A JP2000348772A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000348772A true JP2000348772A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15658718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11157849A Pending JP2000348772A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000348772A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1326294A3 (en) * | 2001-12-13 | 2006-07-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Battery and assembled battery using the same |
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| JP2012525665A (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-22 | ビーワイディー カンパニー リミテッド | 単セルおよび該単セルを含む電池パック |
| US8753767B2 (en) | 2002-08-05 | 2014-06-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Automobile cell and related method |
-
1999
- 1999-06-04 JP JP11157849A patent/JP2000348772A/ja active Pending
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