JP2006173095A - 電池構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の電池構造体に用いられる外装材としては特に限定されないが、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの高分子材料、アルミ、ステンレス、チタンなどの金属材料、または高分子−金属複合材料などを好ましく用いることができ、より好ましくは高分子−金属複合材料である。高分子−金属複合材料を用いた場合、外装材としての強度を維持したまま膜厚を薄くすることが可能であることから、電池構造体の保護および放熱性の点でより好ましい。
本発明の電池構造体に用いられるセパレータのショアA硬度は20〜110であることが好ましい。ショアA硬度が20以上であると共振周波数が低周波側に移行しにくくなり、振動を受けた際に共振周波数に達する可能性が低くなるため好ましく、ショアA硬度が110以下であると適度に振動を吸収して防振効果が高まるため好ましい。ショアA硬度の測定方法は、JIS−K−6253で規定されている測定方法に基づく。
上述の無機材を含むポリエステル系樹脂、無機材を含むアラミド系樹脂、無機材を含むポリプロピレン系樹脂に含まれる無機材とは、アルミナ、SiO2などの微細な紛体、フィラー体であり、この無機材を前記の樹脂の混入することでセパレータの剛性を上げることができる。また、これら無機材をきっかけとして細孔が形成され易くなり、単位面積あたりの空隙率が大きくなり、透気度、曲路率の高いセパレータを構成することができる。セパレータにおける無機材の含有量は、30〜95質量%が好ましく、より好ましくは50〜90質量%である。
正極活物質の平均粒径は小さい方が好ましく、2μm以下であるとより好ましい。正極活物質の平均粒径が大きいと、セパレータを突き破りマイクロショートを起こすおそれがある。セパレータの厚みが20μm以下の場合、正極活物質の粒径がセパレータの厚みの1/10以下、つまり2μm以下であると正極活物質層の表面が均一となり好ましい。
正極活物質と同様の理由により、負極活物質の平均粒径は小さい方が好ましく、6μm以下であるとより好ましく、2μm以下であると更に好ましい。また、粒径分布もできるだけ小さい方が好ましい。負極活物質以外に補助材を用いる場合にも、平均粒径は小さい方が好ましく、粒径分布もできるだけ小さい方が好ましい。
電解質層を形成する電解質としては固体高分子電解質またはゲル電解質が挙げられる。
集電体は、圧延等の方法により作製された金属箔からなるものや、スプレーコート等の方法により作製された金属箔以外の薄膜からなるものがある。
本発明のバイポーラ電池は、集電体同士の間にシールを備えることができる。シールは、正極活物質層、電解質層および負極活物質層を取り囲むように配置されるため、電解質層としてゲル電解質を用いた場合に、電解液の漏出を防ぐことができる。
まず、実施例4のバイポーラ電池構造体の製造方法を示す。
まず、実施例3の積層電池構造体の製造方法を示す。
実施例1〜31および比較例1〜10の方法により得られる単電池要素の中央部に加速度ピックアップを設定し、インパルスハンマーによってハンマリングしたときの加速度ピックアップの振動スペクトルを測定した。設定方法はJIS−B−0908(振動及び衝撃ピックアップの校正方法・基本概念)に準拠した。測定スペクトルはFFT分析器により解析し周波数と加速度の次元に変換した。得られた周波数の平均化とスムージングを行い、振動伝達率スペクトルを得た。この加速度スペクトルの10〜300Hzまでの平均を振動平均値とした。
実施例1〜31および比較例1〜10の方法により得られた電池構造体を用いて、10Cサイクル試験を60分行った。試験中の電池構造体の中央部平均温度の最高到達温度を測定し、試験開始前の温度との差を熱上昇とした。また、60分後に電流を止め室温で放置した際の温度変化を調べ、室温まで戻る時間を放熱時間とした。積層構造の電池の温度の測定は中央に位置する箔の縁に熱電対を取り付けて行った。10Cサイクル試験を60分行うとは、10Cの電流値で、6分の充電と6分の放電とを5回行うことである。
20 バイポーラ電池構造体、
30 組電池、
31 組電池モジュール、
40 車両、
100 集電体、
101 端部集電体、
111 セパレータA、
112 セパレータB、
120 正極活物質層、
121 負極活物質層、
131 正極タブ、
132 負極タブ、
133 単電池モジュールのタブ
140 外装、
150 シール、
160 電解質層、
170 電池ケース、
180 連結版、
190 固定ネジ、
200 弾性体、
210 バスバー、
a 電極の長辺長さ、
b 電極の短辺長さ、
c 電池構造体の厚み、
L 電極の外周、
S 電極の面積、
T 電極の対角線、
J1 実施例1のサンプル、
J4 実施例4のサンプル、
J7 実施例7のサンプル、
H5 比較例5のサンプル。
Claims (18)
- バイポーラ電極を2以上積層してなるバイポーラ構造であることを特徴とする請求項1に記載の電池構造体。
- 前記電極の外周が、前記電池構造体の厚みcの130倍以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の電池構造体。
- 前記電極の外周が、前記電池構造体の厚みcの150〜2000倍であることを特徴とする請求項3に記載の電池構造体。
- 前記電極の外周が750〜1450mm、且つ前記電池構造体の厚みcが0.1〜10mmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電池構造体。
- 前記電池構造体の厚みcが0.1〜8mmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電池構造体。
- 前記電極の対角線が260〜550mmであり、対角線の為す角の小さい角度が60〜90°であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電池構造体。
- 外装材が、高分子−金属複合材からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電池構造体。
- セパレータのショアA硬度が20〜110の範囲であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電池構造体。
- 硬度の異なる前記セパレータを含み、
電池構造体の中心に向かって、同等の硬度またはより硬度の小さな前記セパレータが配置されていることを特徴とする請求項9に記載の電池構造体。 - 前記セパレータが、ポリエステル系樹脂、アラミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、無機材を含むポリエステル系樹脂、無機材を含むポリプロピレン系樹脂、および無機材を含むアラミド系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項9または10に記載の電池構造体。
- 正極活物質の平均粒径が2μm以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の電池構造体。
- 正極活物質がLi−Mn系複合酸化物、および/またはLi−Ni系複合酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の電池構造体。
- 負極活物質の平均粒径が2μm以下であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の電池構造体。
- 負極活物質が結晶性炭素材、および/または非結晶性炭素材を含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の電池構造体。
- 前記セパレータ材の曲路率は、0.5〜2.0であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の電池構造体。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の電池構造体が2以上、直列および/または並列に接合されてなる組電池。
- 請求項1〜16のいずれかに記載の電池構造体、または請求項17に記載の組電池を搭載することを特徴とする車両。
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