JP2004055449A - Module battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電要素としての積層電極を外装フィルムで被覆して密閉した電池を複数備えるモジュール電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、電気を動力源とする電気自動車や、エンジンとモータを組み合わせて走行するいわゆるハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギー密度・高出力となる高出力型電池の開発が産業上重要な位置を占めている。
【0003】
このような高出力電池としては、例えばリチウムイオン電池などの高エネルギー密度・高出力の電池を多数組み合わせたモジュール電池がある。
【0004】
従来、電池を多数組み合わせたモジュール電池とする場合、多数の電池を1列または複数列に積層した状態で各電池と配線を接続してサブアッセンブリ体(積層体)とし、この積層体をモジュールケースに収める構造をとっている(例えば特開2001−114157号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように多数の電池を組み合わせた場合、十分に放熱する必要があるが、モジュールケース内に外気を通風可能とすると、電極端子(正極端子および負極端子)に埃や塵が堆積して、短絡などを引き起こす虞がある。
【0006】
特に、発電要素を外装フィルムで被覆して密閉した電池を用いたモジュール電池の場合、電極端子(電極タブ)は帯状であるため、埃や塵が堆積しやすい。
【0007】
本発明はこのような従来技術を基に為されたものであって、その目的は、電極タブを埃塵から保護しつつも良好な放熱性能を備えるモジュール電池の提供である。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、積層体とモジュールケース内面との間に空隙を設け、この空隙を、電池の電極タブが露出する電極タブ露出空間と、それ以外の空間と、に区画し、前記それ以外の空間を外気が通風する通風空間としたことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、積層体とモジュールケース内面との間に形成される空隙を、電池の電極タブが露出する電極タブ露出空間と、それ以外の空間と、に区画し、前記それ以外の空間を外気が通風する通風空間としたため、電極タブを埃塵から保護しつつも良好な放熱性能を発揮できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面をもとに説明する。
【0011】
第1実施形態:図1〜図9は本発明の第1実施形態を示すものである。この第1実施形態のモジュール電池1は、図1〜図4に示すように、電池10を載置保持した電池ホルダ2(図6参照)を複数多段に積層してなる積層体3と、この積層体3を収容するモジュールケース4と、を備えた基本構造であり、積層体3内の電池群10、10、・・・が配線51、52(バスバー53、54、55、56を含む)を介して直列およびまたは並列で入出力端子5、6に接続され、この入出力端子5、6を介して充放電するものである。
【0012】
「積層体」
積層体3は、図1〜図4に示すように、電池10を載置保持した電池ホルダ2(図6参照)を複数多段に積層した基本構造であり、この実施形態では放熱性を向上させるべく最上段および最下段に板状のヒートシンク7を積層するとともに、所定の電池ホルダ2、2間に板状のヒートシンク7を介在させてある。以下、積層体3を構成する「電池」と「電池ホルダ」とを詳しく説明する。
【0013】
「電池」
電池10は、図8〜図9に示すように、発電要素としての扁平形状の積層電極11を、一対の外装フィルムとしてのラミネートフィルム12、13の中央部に配置し、これらラミネートフィルム12、13によって積層電極11の両面を挟むようにして覆い、ラミネートフィルム12、13の周縁部を熱溶着により接合することにより、これらラミネートフィルム12、13間に積層電極11とともに電解液を密閉したものである。
【0014】
これにより、電池10の外観形状は、電池中央部の積層電極11を収容した部位が厚肉部10Aとなり、電池周縁部の接合部分が薄肉部10Bとなる。
【0015】
積層電極11は、複数枚の正極板11Aおよび負極板11Bをそれぞれセパレータ11Cを介在させつつ順次積層したものであり、各正極板11Aは、正極リード11Dを介して正極タブ(電極タブ)14に接続されるとともに、各負極板11Bは、負極リード11Eを介して負極タブ(電極タブ)15に接続され、これら正極タブ14および負極タブ15がラミネートフィルム12、13の接合部分10Bから外部に引き出されている。
【0016】
前記正極タブ14および負極タブ15は、Al,Cu,Ni,Feなどの金属箔によって形成され、この実施形態では正極タブ14がAl、負極タブ15がNiで形成されている。また、前記ラミネートフィルム12、13は、外側から内側に向けて、樹脂層としてのナイロン層α、接着剤層β、金属層としてのアルミ箔層γ、樹脂層としてのPE(ポリエチレン)またはPP(ポリプロピレン)層δで構成される。
【0017】
「電池の素材」
なお、この実施形態のモジュール電池1は、車両搭載用であって、電池としては高エネルギー密度・高出力のリチウムイオン二次電池が使用されている。以下、リチウムイオン電池の材質の説明を付加する。
【0018】
正極板11Aを形成している正極の正極活物質としては、リチウムニッケル複合酸化物、具体的には一般式LiNi1−xMxO2(但し、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Co,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表せる化合物を含有する。
【0019】
また、正極はリチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質を含有することも可能である。リチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質としては、例えば一般式LiyMn2−zM’zO4(但し、0.9≦y≦1.2、0.01≦z≦0.5であり、M’はFe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表される化合物であるリチウムマンガン複合酸化物が挙げられる。また、一般式LiCo1−xMxO2(但し、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Ni,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。)で表せる化合物であるリチウムコバルト複合酸化物を含有してもよい。
【0020】
リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物およびリチウムコバルト複合酸化物は、例えばリチウム、ニッケル、マンガン、コバルトなどの炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気中において600℃〜1000℃の温度範囲で焼成することにより得られる。なお、出発原料は炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸化物、硝酸塩、有機酸塩等からも同様に合成可能である。
【0021】
なお、リチウムニッケル複合酸化物やリチウムマンガン複合酸化物などの正極活物質の平均粒径は、30μm以下であることが好ましい。
【0022】
また、負極板11B、11B、・・・を形成している負極活物質としては、比表面積が0.05m2/g以上、2m2/g以下の範囲であるものを使用する。この範囲とすることにより、負極表面上におけるSEI(Solid Electrolyte Interface:固体電解質界面)の形成を充分に抑制することができる。
【0023】
負極活物質の比表面積が0.05m2/g未満である場合、リチウムの出入り可能な場所が小さすぎるため、充電時において負極活物質中にドープされたリチウムが放電時において負極活物質中から充分に脱ドープされず、充放電効率が低下する。一方、負極活物質の比表面積が2m2/gを越える場合、負極表面上におけるSEI形成を制御することができない。
【0024】
負極活物質としては、対リチウム電位が2.0V以下の範囲でリチウムをドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば何れも使用可能であり、具体的には難黒鉛化性炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解黒鉛類、ピッチコークスやニードルコークスや石油コークスなどのコークス類、グラファイト、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラックなどの炭素質材料を使用することが可能である。
【0025】
また、リチウムと合金を形成可能な金属、およびその合金も使用可能であり、具体的には、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化スズ等の比較的低電位でリチウムをドープ・脱ドープする酸化物やその窒化物、3B族典型元素の他、SiやSnなどの元素、または例えばMxSi、MxSn(但し、式中MはSi又はSnを除く1つ以上の金属元素を表す。)で表されるSiやSnの合金などを使用することができる。これらの中でも、特にSiまたはSi合金を使用することが好ましい。
【0026】
さらに、電解液としては、電解質塩を非水溶媒に溶解して調製される液状のものの他、電解質塩を非水溶媒に溶解した溶液を高分子マトリクス中に保持させたポリマーゲル電解質であってもよい。
【0027】
非水電解質としてはポリマーゲル電解質を用いる場合、使用する高分子材料として、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【0028】
非水溶媒としては、この種の非水電解質二次電池においてこれまで使用されている非水溶媒であれば何でも使用可能であり、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどが挙げられる。なお、これらの非水溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0029】
特に、非水溶媒は不飽和カーボネートを含有することが好ましく、具体的には、ビニレンカーボネート、エチレンエチリデンカーボネート、エチレンイソプロプロピリデンカーボネート、プロピリデンカーボネートなどを含有することが好ましい。また、これらの中でも、ビニレンカーボネートを含有することが最も好ましい。非水溶媒として不飽和カーボネートを含有することにより、負極活物質に生成するSEIの性状(保護膜の機能)に起因する効果が得られ、耐過放電特性がより向上すると考えられる。
【0030】
また、この不飽和カーボネートは電解質中に0.05重量%以上、5重量%以下の割合で含有されることが好ましく、特に0.5重量%以上、3重量%以下の割合で含有されることが最も好ましい。不飽和カーボネートの含有量を上記範囲とすることで、初期放電容量が高く、エネルギ密度の高い非水二次電池となる。
【0031】
電解質塩としては、イオン伝導性を示すリチウム塩であれば特に限定されることはなく、例えばLiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr、CH3SO3Li、CF3SO3Liなどが使用可能である。これらの電解質塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いることも可能である。
【0032】
このようなリチウムイオン二次電池を使用することで、この実施形態のモジュール電池1は車両用搭載用に適した構成となっている。
【0033】
「電池ホルダ」
電池ホルダ2は、図5〜図7に示すように、電池10を載置保持しつつ複数多段に積層自在に構成されるものであり、電池10の薄肉部10Bを載置する枠部21と、電池10の厚肉部10Aを収容する開口部22と、を備えて枠状に形成されている。
【0034】
電池ホルダ10の枠部21には、電池10の薄肉部10Bを載置する載置面23の外周側に、電池ホルダ2の積層方向に向けて立壁24が突設されている。この立壁24の高さd2は、電池10の薄肉部10Bの厚みd4と同一か若しくは電池10の薄肉部10の厚みd4より高く設定され、その先端面24aが隣接する電池ホルダ2の裏面に当接する。これにより、電池ホルダ2を積層した際に、電池10が圧迫されることなくまた圧迫されたとしても過度に圧迫されることがない。
【0035】
そして、この枠部21の立壁24には、電池ホルダ2の長手方向両端に、電極タブ14、15を露出させる切欠部24c、24cが設けられている。これにより、電池ホルダ2を複数多段に積層すると、積層方向に隣接する電池ホルダ2、2の間に電池10が保持され、且つ、隣接する電池ホルダ2、2の間から電池10の電極タブ14、15が露出する。そのため、電池10の剛性を気にすることなく、電極タブ14、15同士の接続作業および電極タブ14、15と配線51〜56との接続作業を行うことができる。また、この実施形態では、図6に示すように、電池ホルダ10の厚みd1が電池10の厚みd3とほぼ同一に設定されており、これにより電池ホルダ10の厚みd1が最小限に抑えられ、モジュール電池1全体として小型となる。
【0036】
枠部21の載置面23の四隅には、電池ホルダ10の重ね合わせ方向に向けて突設されたロケートピン25が設けられており、このロケートピン25が電池10の接合部10Bに設けられた貫通孔16に嵌合されることで、電池ホルダ2に電池10が位置決めされる。
【0037】
また、電池ホルダ2の裏面26には、ロケートピン25に対応する位置にロケート穴27が形成されている。そのため、電池ホルダ2を積層すると、積層方向下側の電池ホルダ2のロケートピン25と、積層方向上側の電池ホルダ2のロケート穴27と、の係合により、電池ホルダ2をズレなく多段に積層できるようになっている。
【0038】
各電池ホルダ2には、可撓アーム28aの先端に爪28bを備えてなる継手28が設けられており、これにより、複数の電池ホルダ2を連結固定できるようになっている。この実施形態では、図5に示すように4つのタイプの電池ホルダ2(2A、2B、2C、2D)を備え、それぞれ継手28の構成が異なっている。以下、図5を参照しつつタイプ別に電池ホルダ2(2A、2B、2C、2D)の説明を加える。
【0039】
(A)電池ホルダ2Aは、上側に直接積層した電池ホルダを連結固定できるタイプであって、この電池ホルダ2Aの継手28は、積層方向上側に隣接する電池ホルダ2の枠部21の外周溝29に爪28bが係合するように、可撓アーム28aの長さが設定される
(B)電池ホルダ2Bは、ヒートシンク7を介在させた状態で上側に電池ホルダ2を連結固定できるタイプであって、この電池ホルダ2Bの継手28は、ヒートシンク7を介して隣接する上側の電池ホルダ2の外周溝29に爪28bが係合するように可撓アーム28aの長さが設定される
(C)電池ホルダ2Cは、上側にヒートシンク7を連結固定できるタイプであって、この電池ホルダ2Cの継手28は、上側のヒートシンク7の表面周縁の角部に爪28bが係合するように可撓アーム28aの長さが設定される
(D)電池ホルダ2Dは、上側に直接積層した電池ホルダ2を連結固定できるとともに、下側にヒートシンク7を連結固定できるタイプであって、2種類の継手28、28を備える。一方の継手28は、積層方向上側に隣接する電池ホルダ2の枠部21の外周溝29に爪28bが係合するように可撓アーム28aの長さが設定され、他方の継手28は、下側のヒートシンク7の裏面周縁の角部に爪28bが係合するように可撓アーム28aの長さが設定される。
【0040】
なお、この実施形態では、上記のように4つのタイプの電池ホルダ2(2A、2B、2C、2D)を用いて積層体3を構成しているが、例えば図10に示すように電池ホルダ2Aと同等で且つ電池ホルダ2Aの継手位置が干渉ないように構成された電池ホルダ2Eを付加することで、積層体内の電池数は自由に変更できる。
【0041】
「モジュールケース」
モジュールケース4は、図1〜図4に示すように、容器状に形成されたケース本体41と、ケース本体41の上部開口部を気密する蓋体42と、からなり、積層体3を収容するものである。モジュールケース4内面には、モジュールケース4内面を周回する一対のリブ43、43が突設されており、このリブ43、43によって積層体3とモジュールケース4内面との間には空隙Sが形成される。なお、リブ43は、図2、4に示すように、ケース本体41に設けられたリブ44と、蓋体42に設けられたリブ45と、からなっている。
【0042】
そして、蓋体41には送風口46および排風口47が設けられており、送風口46から空隙Sに導入した外気を排風口47から排出することで、積層体3内の電池群10、10、・・・の熱を放熱できるようになっている。なお、図中、符号48、49は、積層体3をモジュールケース4内にガタ無く保持するための楔状スペーサである。
【0043】
ここで、この実施形態では、積層体3は、切欠部24cが位置する電池ホルダ2の長手方向両端側を除いて完全に閉断面構造となっており、リブ44、45および楔状スペーサ48、49およびシール部材50によって、空隙Sが区画されている。より詳しくは、空隙Sは、リブ44、45および楔状スペーサ48、49およびシール部材50からなる区画壁によって、前記送風口46および排風口47を介してモジュールケース4外と連通する通風空間S1と、電極タブ14、15が露出する電極タブ露出空間S2、S3と、に区画されている。
【0044】
つまり、この電極タブ露出空間S2、S3は、該電極タブ14、15同士の接続部位および電極タブ14、15と配線51〜56との接続部位が配される空間であるため、埃および塵など、電気接触に悪影響を及ぼす虞のある埃および塵を避ける必要があるが、この実施形態では、通風空間S2、S3と区画されているため、積層体3内の電池10の発熱を効率的に放熱しながらも、電極タブ14、15に埃・塵が堆積することを防止できるようになっている。
【0045】
「組立工程」
このように構成されたモジュール電池1は、以下のように組み立てられる。
【0046】
まず、図6に示すように、一つの電池ホルダ2に一つの電池10を載置保持する。このとき、電池ホルダ2のロケートピン25に電池10の貫通孔16を外嵌することで、電池10が電池ホルダ2上に位置決め保持される。
【0047】
次に、図5に示すように、このように電池10を載置保持した電池ホルダ2と、ヒートシンク7と、を所定の順番で連結固定して積層体3とする。なお、図5中において電池10は省略してある。
【0048】
次に、積層体3から露出する電池10の電極タブ14、15を、配線51、52(バスバー53、54、55、56を含む)を介して、蓋体41に固定された入出力端子5、6に直列およびまたは並列で接続して、強電回路を構成する。このとき、積層体3を構成する電池ホルダ2によって電池10が保持されているため、電池10の脆弱性を気にすることなく、電極タブ14、15同士の接続作業および電極タブ14、15と配線51〜56との接続作業を行うことができる。
【0049】
次に、図4に示すように、このように配線51〜56が接続された積層体3をケース本体41に収容し、積層体3とケース本体41のリブ43との間に一対の楔状スペーサ48、49を嵌合することで、積層体3をケース本体41にガタ無く納める。
【0050】
最終的に、ケース本体41の上部開口部に蓋体42を被せて接合し、求めるモジュール電池1とする。
【0051】
「作用効果」
このように構成されるモジュール電池1は、以下の作用効果を備える。
【0052】
(1)積層体3とモジュールケース4内面との間に形成した間隙Sを、区画壁(44、45、48、49、50)によって通風空間S1と電極タブ露出空間(非通風空間)S2、S3とに区画したため、電池10の電極タブ14、15を埃や塵から守りつつも、良好な放熱性能を発揮することができる
(2)複数多段に積層自在に構成され且つ電極タブ14、15を露出させつつ電池10を載置保持する電池ホルダ2を設けたため、電池10の脆弱性を気にすることなく、電池ホルダ2を複数多段に積層して、電池10の電極タブ14、15同士の接続作業および電極タブ14、15と配線51〜56の接続作業を行える。そのため、モジュール電池1の組立作業が容易となる
(3)電池ホルダ2がロケートピン25を備える一方で、電池10が電池ホルダ2のロケートピン25に貫通される貫通孔16を備えるため、電池10の位置決めが容易となり、さらにモジュール電池1の組立作業が容易となる。また、各電池ホルダ2に電池10がガタ無く保持されるため、モジュール電池1の取り扱い性も向上する
(4)積層方向に隣合う電池ホルダ2同士が連結自在に構成されているため、電池ホルダ2を複数多段に積層した積層体3を組み立ることが極めて容易となる。結果、モジュール電池1の組立作業がさらに容易となる
(5)積層方向に隣り合う電池ホルダ2の間に板状のヒートシンク7を介在させてあるため、積層体3から効率的に放熱できる。なお、ヒートシンク7を中空とすると、ヒートシンク7の中空部も通風流路となるため、さらに放熱性に優れるモジュール電池とすることができる。
【0053】
第2実施形態:図11〜図12は、本発明の第2実施形態を示すものである。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して構成およびその作用効果の説明は省略する。
【0054】
この第2実施形態のモジュール電池100は、図11〜図12に示すように、区画壁を構成するリブ45に、通風空間S1と電極タブ露出空間S2、S3とを連通する連通部としての連通口101を設け、この連通口101にエアフィルタ102を被せた点で第1実施形態と異なっている。
【0055】
この第2実施形態のモジュール電池100によれば、区画壁(44、45、48、49、50)を構成するリブ45に、通風空間S1と電極タブ露出空間S2、S3とを連通する連通口101を設け、この連通口101にエアフィルタ102を被せたため、空間S2、S3を埃や塵から保護しつつも、さらなる放熱効果を得ることができる。
【0056】
以上、第1、2実施形態に説明したように、本発明によれば、積層体とモジュールケース内面との間に空隙を設け、空隙を、電池の電極タブが露出する電極タブ露出空間と、それ以外の空間と、に区画し、前記それ以外の空間を外気が通風する通風空間としたことを特徴とするため、電極タブを埃塵から保護しつつも良好な放熱性能を発揮できる。
【0057】
なお、本発明においては、勿論、送風口46および排風口47にエアフィルタを被せてもよい。また、上記第1、2実施形態では、区画壁はリブ44、45および楔状スペーサ48、49から構成されているが、本発明においては、例えば図13、14に示すようにケース本体41のリブ111および蓋体42のリブ45から構成されるようなものであってもよいし、また、必要に応じてシール部材を用いるものであってもよい。
【0058】
また、例えば図13、14に示すように、入出力端子5、6の配置位置や楔状スペーサ112、113、114の配置位置など、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更可能してもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のモジュール電池の一部破断部を含む上面図。
【図2】図1中II−II線に沿う破断部を含む側断面図。
【図3】図1中III−III線に沿う破断部を含む側断面図。
【図4】同モジュール電池の分解図。
【図5】同モジュール電池の積層体を示す図であって、分図aは分解図、分図bは組立図。
【図6】同モジュール電池の電池を載置した状態の電池ホルダを示す図であって、分図aは上面図、分図bは側面図、分図cは分図bと異なる方向から見た側面図、分図dは裏面図、分図eは分図a中SB−SB線に沿う断面図。
【図7】同モジュール電池の電池ホルダを示す図であって、分図aは上面図、分図bは側面図、分図cは分図bとは異なる方向から見た側面図、分図dは裏面図、分図eは分図a中SA−SA線に沿う断面図。
【図8】同モジュール電池の電池を示す図であって、分図aは上面図、分図bは側面図。
【図9】同モジュール電池の電池の内部構成を示す概略図。
【図10】積層体のその他の例を示す図
【図11】本発明の第2実施形態のモジュール電池を示す図2相当の図。
【図12】図11のモジュール電池の一部破断部を含む側面図。
【図13】本発明のモジュール電池の変形例を示す一部破断部を含む上面図。
【図14】図13のモジュール電池の一部破断部を含む側面図。
【符号の説明】
1 モジュール電池
2 電池ホルダ
3 積層体
4 モジュールケース
10 電池
11 積層電極(発電要素)
12 ラミネートフィルム(外装フィルム)
13 ラミネートフィルム(外装フィルム)
14 正極タブ(電極タブ)
15 負極タブ(電極タブ)
S 空隙
S1 通風空間(それ以外の空間)
S2 電極タブ露出空間
S3 電極タブ露出空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a module battery provided with a plurality of batteries which are sealed by covering a laminated electrode as a power generation element with an exterior film.
[0002]
[Prior art]
In recent years, while air pollution by automobile exhaust gas has become a global problem, electric vehicles powered by electricity and so-called hybrid vehicles that run by combining an engine and a motor have attracted attention. The development of high-power type batteries with high energy density and high output to be mounted has an important industrial position.
[0003]
As such a high-output battery, there is a module battery in which a number of high-energy-density, high-output batteries such as a lithium-ion battery are combined.
[0004]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a case where a module battery is formed by combining a large number of batteries, wiring is connected to each battery in a state where many batteries are stacked in one row or a plurality of rows to form a subassembly (laminated body). (For example, JP-A-2001-114157).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When a large number of batteries are combined as described above, it is necessary to dissipate heat sufficiently. However, if outside air can be ventilated inside the module case, dust and dust accumulate on the electrode terminals (positive electrode terminal and negative electrode terminal), There is a risk of causing a short circuit or the like.
[0006]
In particular, in the case of a module battery using a battery in which a power generation element is covered with an exterior film and hermetically sealed, dust and dirt are likely to accumulate because the electrode terminals (electrode tabs) are strip-shaped.
[0007]
The present invention has been made based on such a conventional technique, and an object of the present invention is to provide a module battery having good heat dissipation performance while protecting an electrode tab from dust.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a space is provided between the laminate and the inner surface of the module case, and the space is divided into an electrode tab exposure space where the electrode tab of the battery is exposed and a space other than the electrode tab exposure space. The other space is a ventilation space through which outside air flows.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, the gap formed between the laminate and the inner surface of the module case is divided into an electrode tab exposure space where the electrode tab of the battery is exposed, and another space, and the other space is defined. Is a ventilation space through which outside air passes, so that good heat radiation performance can be exhibited while protecting the electrode tabs from dust.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
First Embodiment FIGS. 1 to 9 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0012]
`` Laminate ''
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0013]
"battery"
As shown in FIGS. 8 and 9, the
[0014]
As a result, the external shape of the
[0015]
The laminated
[0016]
The
[0017]
"Battery material"
The
[0018]
As the positive electrode active material of the positive electrode forming the
[0019]
The positive electrode can also contain a positive electrode active material other than the lithium nickel composite oxide. As the positive electrode active material other than the lithium nickel composite oxide, for example, a general formula LiyMn 2-z M′zO 4 (provided that 0.9 ≦ y ≦ 1.2, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, and M 'Is at least one of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti, Mg, Ca, and Sr.) Things. Also, a general formula LiCo 1-x MxO 2 (where 0.01 ≦ x ≦ 0.5, and M is Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti , Mg, Ca, and Sr) may be contained.
[0020]
Lithium nickel composite oxide, lithium manganese composite oxide and lithium cobalt composite oxide, for example, a carbonate such as lithium, nickel, manganese, and cobalt are mixed according to the composition, and the mixture is heated to 600 ° C. to 1000 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. It is obtained by firing in a temperature range. The starting materials are not limited to carbonates, and can be synthesized from hydroxides, oxides, nitrates, organic acid salts, and the like.
[0021]
The average particle size of the positive electrode active material such as a lithium nickel composite oxide and a lithium manganese composite oxide is preferably 30 μm or less.
[0022]
As the negative electrode active material forming the
[0023]
When the specific surface area of the negative electrode active material is less than 0.05 m 2 / g, the place where lithium can enter and exit is too small, so that the lithium doped in the negative electrode active material during charging is discharged from the negative electrode active material during discharging. It is not sufficiently undoped, and the charge / discharge efficiency decreases. On the other hand, when the specific surface area of the negative electrode active material exceeds 2 m 2 / g, formation of SEI on the negative electrode surface cannot be controlled.
[0024]
As the negative electrode active material, any material can be used as long as it is capable of doping and undoping lithium with a potential with respect to lithium of 2.0 V or less, and specifically, a non-graphitizable carbon material, Organic polymer made by firing artificial graphite, natural graphite, pyrolytic graphite, coke such as pitch coke, needle coke, petroleum coke, graphite, glassy carbon, phenolic resin and furan resin at appropriate temperature It is possible to use a carbonaceous material such as a compound fired body, carbon fiber, activated carbon, and carbon black.
[0025]
In addition, a metal capable of forming an alloy with lithium and an alloy thereof can also be used. Specifically, lithium is doped with lithium at a relatively low potential such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and tin oxide. In addition to oxides and nitrides thereof to be dedoped, nitrides thereof, group 3B typical elements, elements such as Si and Sn, or MxSi, MxSn (where M represents one or more metal elements excluding Si or Sn). ) Can be used. Among these, it is particularly preferable to use Si or a Si alloy.
[0026]
Further, as the electrolytic solution, in addition to a liquid prepared by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent, a polymer gel electrolyte in which a solution in which the electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent is held in a polymer matrix, Is also good.
[0027]
When a polymer gel electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte, a polymer material to be used includes polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and the like.
[0028]
As the non-aqueous solvent, any non-aqueous solvent used so far in this type of non-aqueous electrolyte secondary battery can be used, such as propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and diethyl carbonate. Dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, 4-methyl-1,3-dioxolan, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile and the like. One of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
[0029]
In particular, the non-aqueous solvent preferably contains an unsaturated carbonate, and specifically, preferably contains vinylene carbonate, ethyleneethylidene carbonate, ethylene isopropylidene carbonate, propylidene carbonate, and the like. Among them, it is most preferable to contain vinylene carbonate. By containing unsaturated carbonate as the non-aqueous solvent, it is considered that an effect due to the properties of SEI generated in the negative electrode active material (function of the protective film) is obtained, and the overdischarge resistance is further improved.
[0030]
Further, the unsaturated carbonate is preferably contained in the electrolyte at a ratio of 0.05% by weight or more and 5% by weight or less, particularly preferably at a ratio of 0.5% by weight or more and 3% by weight or less. Is most preferred. By setting the content of the unsaturated carbonate in the above range, a non-aqueous secondary battery having a high initial discharge capacity and a high energy density can be obtained.
[0031]
The electrolyte salt is not particularly limited as long as it is a lithium salt exhibiting ion conductivity. For example, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, and the like can be used. One of these electrolyte salts may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
[0032]
By using such a lithium ion secondary battery, the
[0033]
"Battery holder"
As shown in FIGS. 5 to 7, the
[0034]
In the
[0035]
The
[0036]
At the four corners of the mounting
[0037]
Further, a locate
[0038]
Each
[0039]
(A) The
[0040]
In this embodiment, the
[0041]
"Module case"
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0042]
The
[0043]
Here, in this embodiment, the
[0044]
That is, since the electrode tab exposure spaces S2 and S3 are spaces where connection portions between the
[0045]
"Assembly process"
The
[0046]
First, as shown in FIG. 6, one
[0047]
Next, as shown in FIG. 5, the
[0048]
Next, the
[0049]
Next, as shown in FIG. 4, the
[0050]
Finally, the
[0051]
"Effects"
The
[0052]
(1) The gap S formed between the laminate 3 and the inner surface of the
[0053]
Second Embodiment FIGS. 11 to 12 show a second embodiment of the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the components and the operation and effects thereof will be omitted.
[0054]
In the
[0055]
According to the
[0056]
As described above, according to the first and second embodiments, according to the present invention, a gap is provided between the laminate and the inner surface of the module case, and the gap is formed as an electrode tab exposure space where the electrode tab of the battery is exposed, Since it is characterized in that it is divided into other spaces and the other space is a ventilation space through which outside air flows, good heat radiation performance can be exhibited while protecting the electrode tabs from dust.
[0057]
In the present invention, the
[0058]
For example, as shown in FIGS. 13 and 14, the positions of the input /
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view including a partially broken portion of a module battery according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view including a broken portion along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a side sectional view including a broken portion along the line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is an exploded view of the module battery.
5 is a view showing a laminate of the module battery, wherein FIG. 5A is an exploded view and FIG. 5B is an assembly view.
FIG. 6 is a view showing a battery holder in which a battery of the same module battery is placed, wherein a separation diagram a is a top view, a separation diagram b is a side view, and a separation diagram c is viewed from a direction different from that of the separation diagram b. FIG. 4 is a side view, FIG. 4D is a rear view, and FIG. 5E is a sectional view taken along line SB-SB in FIG.
FIG. 7 is a view showing a battery holder of the module battery, in which a separation diagram a is a top view, a separation diagram b is a side view, and a separation diagram c is a side view and a separation diagram viewed from a direction different from that of the separation diagram b. d is a rear view, and e is a sectional view taken along the line SA-SA in the a.
8 is a view showing a battery of the module battery, wherein FIG. 8A is a top view and FIG. 8B is a side view.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an internal configuration of a battery of the module battery.
FIG. 10 is a view showing another example of a laminate. FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 2 showing a module battery according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view of the module battery of FIG. 11 including a partially broken portion.
FIG. 13 is a top view including a partially broken portion showing a modification of the module battery of the present invention.
FIG. 14 is a side view of the module battery of FIG. 13 including a partially broken portion.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
12 Laminated film (exterior film)
13 Laminating film (exterior film)
14 Positive electrode tab (electrode tab)
15 Negative electrode tab (electrode tab)
S Void S1 Ventilation space (other space)
S2 Electrode tab exposure space S3 Electrode tab exposure space
Claims (2)
前記積層体とモジュールケース内面との間に空隙を設け、
前記空隙を、電池の電極タブが露出する電極タブ露出空間と、それ以外の空間と、に区画し、
前記それ以外の空間を、外気を通風する通風空間としたことを特徴とするモジュール電池。A battery holder that holds one or more batteries each of which has a power generation element hermetically sealed in an exterior film, and a module case that houses a stacked body obtained by stacking the battery holders in multiple stages.
Providing a gap between the laminate and the inner surface of the module case,
The gap is divided into an electrode tab exposure space where the electrode tab of the battery is exposed, and another space,
A module battery, wherein the other space is a ventilation space through which outside air flows.
前記空隙を前記電極タブ露出空間と前記通風空間とを区画する区画壁に、これら電極タブ露出空間と通風空間とを連通する連通部を設け、
前記連通部にエアフィルタを被せたことを特徴とするモジュール電池。The module battery according to claim 1,
The gap is provided on a partition wall that partitions the electrode tab exposure space and the ventilation space, and a communication portion communicating the electrode tab exposure space and the ventilation space is provided.
A module battery, wherein the communication part is covered with an air filter.
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