JP2009016235A - Power storage device - Google Patents

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Koji Nakamura
好志 中村
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage device capable of preventing overcharging or the like to a power storage body in a simple structure. <P>SOLUTION: The power storage device includes a power storage body (3) and a conductive member (37) to be in contact with a power storage body (35) and connected with a wire (38) used for charge and discharge of the power storage body. A contact area with the power storage body (35) is changed by thermal deformation of the conductive material in accordance with temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温時において蓄電体に流れる電流を制限することのできる蓄電装置に関するものである。   The present invention relates to a power storage device capable of limiting a current flowing through a power storage body at a high temperature.

従来、二次電池は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)のバッテリとして用いられている。ここで、二次電池では、過充電等の際に、電池内部の化学変化によってガスが発生するおそれがある。そこで、このような二次電池の異常状態を回避するための制御回路を設けているものがある。
特開2004−235068号公報
Conventionally, secondary batteries are used as batteries for electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV). Here, in the secondary battery, gas may be generated due to a chemical change in the battery during overcharge or the like. Therefore, there are some which are provided with a control circuit for avoiding such an abnormal state of the secondary battery.
JP 2004-235068 A

しかしながら、上述した制御回路では、回路構成が複雑となり、コストがかかりすぎてしまうといった問題がある。   However, the control circuit described above has a problem that the circuit configuration becomes complicated and the cost is excessive.

本発明である蓄電装置は、蓄電体と、蓄電体に接触するとともに、蓄電体の充放電に用いられる配線が接続された導電性部材とを有しており、導電性部材は、温度に応じて熱変形することにより、蓄電体との接触面積を変化させることを特徴とする。   The power storage device according to the present invention includes a power storage unit, and a conductive member that is in contact with the power storage unit and to which wiring used for charging and discharging the power storage unit is connected. The contact area with the power storage unit is changed by thermal deformation.

ここで、導電性部材の一部を、導電性部材の温度の上昇に応じて蓄電体から離れる方向に変形させるとともに、導電性部材の温度の低下に応じて蓄電体に接触する方向に変形させることができる。また、蓄電体として、正極体及び負極体が電解質層を挟んで積層された構成とすることができ、導電性部材を、蓄電体の積層方向における両端面のうち少なくとも一方の端面に接触させることができる。   Here, a part of the conductive member is deformed in a direction away from the power storage unit in response to a rise in the temperature of the conductive member, and is deformed in a direction in contact with the power storage unit in accordance with a decrease in the temperature of the conductive member. be able to. Further, the power storage unit can be configured such that the positive electrode body and the negative electrode body are stacked with the electrolyte layer interposed therebetween, and the conductive member is brought into contact with at least one end surface of both end surfaces in the stacking direction of the power storage unit. Can do.

一方、導電性部材における配線との接続部分を、蓄電体に対して固定させることができる。また、蓄電体及び導電性部材における接触面のうち、少なくとも一方の接触面に、導電性材料(例えば、導電性グリス)を塗布することができる。さらに、導電性部材としては、バイメタル又は形状記憶合金を用いることができる。   On the other hand, the connection portion of the conductive member with the wiring can be fixed to the power storage unit. Moreover, a conductive material (for example, conductive grease) can be applied to at least one of the contact surfaces of the power storage unit and the conductive member. Furthermore, a bimetal or a shape memory alloy can be used as the conductive member.

本発明によれば、蓄電体の充放電に用いられる配線が接続された導電性部材を温度に応じて熱変形させて、蓄電体との接触面積を変化させることにより、蓄電体に対する過充電等を抑制することができる。すなわち、導電性部材及び蓄電体の接触面積を減少させれば、蓄電体に対する充電電流を抑制でき、過充電を抑制することができる。   According to the present invention, the conductive member to which the wiring used for charging / discharging the power storage unit is connected is thermally deformed according to the temperature to change the contact area with the power storage unit, thereby overcharging the power storage unit. Can be suppressed. That is, if the contact area between the conductive member and the power storage unit is reduced, the charging current for the power storage unit can be suppressed, and overcharging can be suppressed.

しかも、本発明では、導電性部材が温度に応じて熱変形するため、導電性部材を設けるだけの簡単な構成において、上述した効果が得られる。   Moreover, in the present invention, since the conductive member is thermally deformed according to the temperature, the above-described effects can be obtained with a simple configuration in which only the conductive member is provided.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例1である蓄電装置としての電池パックについて、図1から図3を用いて説明する。ここで、図1は、本実施例の電池パックの構成を示す概略図であり、図2は、電池パックに含まれる積層電池の一部の構成を示す外観斜視図である。また、図3は、本実施例における積層電池の構成を示す側面図であり、積層電池が通常状態にあるときの側面図(A)と、積層電池が高温状態にあるときの側面図(B)とを示す。   A battery pack as a power storage device that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the battery pack of this embodiment, and FIG. 2 is an external perspective view showing the configuration of a part of the laminated battery included in the battery pack. FIG. 3 is a side view showing the configuration of the laminated battery in the present embodiment, a side view (A) when the laminated battery is in a normal state and a side view (B) when the laminated battery is in a high temperature state. ).

図1に示すように、本実施例の電池パック1は、ケース2と、ケース2の内部に収容された積層電池(蓄電体)3及び熱交換媒体4とを有している。ここで、電池パック1は、車両本体5に搭載されている。車両本体5としては、フロアパネルや車両のフレーム等がある。   As shown in FIG. 1, the battery pack 1 of the present embodiment includes a case 2, a laminated battery (power storage unit) 3 and a heat exchange medium 4 housed in the case 2. Here, the battery pack 1 is mounted on the vehicle body 5. Examples of the vehicle body 5 include a floor panel and a vehicle frame.

ケース2は、耐久性及び耐食性に優れた材料で形成することが好ましく、この材料として、具体的には、アルミ等の金属を用いることができる。ここで、ケース2の放熱性を向上させるために、ケース2の外表面(熱交換媒体4と接触する面とは反対側の面)に対して、冷却用の気体(空気等)を供給することができる。この気体の供給は、ファン等を用いて行うことができる。また、ケース2における放熱性を向上させるために、ケース2の外表面に突条の放熱フィンを設けることもできる。   The case 2 is preferably formed of a material excellent in durability and corrosion resistance. Specifically, a metal such as aluminum can be used as this material. Here, in order to improve the heat dissipation of the case 2, a cooling gas (air or the like) is supplied to the outer surface of the case 2 (surface opposite to the surface in contact with the heat exchange medium 4). be able to. This gas can be supplied using a fan or the like. In addition, in order to improve the heat dissipation in the case 2, it is also possible to provide a radiating fin on the outer surface of the case 2.

一方、ケース2の内部に収容される熱交換媒体4とは、積層電池3との熱交換によって、積層電池3の冷却に用いられる気体や液体である。   On the other hand, the heat exchange medium 4 accommodated in the case 2 is a gas or liquid used for cooling the laminated battery 3 by heat exchange with the laminated battery 3.

熱交換媒体4は、積層電池3の外表面やケース2の内壁面に接触している。ここで、充放電等によって積層電池3の温度が上昇した場合には、積層電池3の外表面に接触する熱交換媒体4と積層電池3との間で熱交換が行われることにより、積層電池3の温度上昇が抑制される。積層電池3との熱交換によって熱を持った熱交換媒体4は、ケース2の内部を循環してケース2の内壁面と接触することで、ケース2に熱を伝達する。ここで、熱交換媒体4は、温度差に応じて自然対流させてもよいし、ケース2の内部に設けた撹拌部材を用いて強制的に流動させてもよい。ケース2に伝達された熱は、大気中に放出されたり、車両本体5に伝達されたりする。   The heat exchange medium 4 is in contact with the outer surface of the laminated battery 3 and the inner wall surface of the case 2. Here, when the temperature of the laminated battery 3 rises due to charge / discharge or the like, heat exchange is performed between the heat exchange medium 4 in contact with the outer surface of the laminated battery 3 and the laminated battery 3, thereby the laminated battery. 3 is suppressed. The heat exchange medium 4 having heat by heat exchange with the stacked battery 3 circulates inside the case 2 and contacts the inner wall surface of the case 2, thereby transferring heat to the case 2. Here, the heat exchange medium 4 may be naturally convected according to a temperature difference, or may be forced to flow using a stirring member provided inside the case 2. The heat transmitted to the case 2 is released into the atmosphere or transmitted to the vehicle body 5.

熱交換媒体4として気体を用いる場合には、具体的には、空気や窒素ガスといったドライガスを用いることができる。また、熱交換媒体4として液体を用いる場合には、具体的には、絶縁性の油や不活性液体を用いることができる。ここで、絶縁性の油としては、シリコンオイル等が用いられる。また、不活性液体(絶縁性を有する液体)としては、フッ素系不活性液体である、フロリナート(登録商標)、Novec HFE(hydrofluoroether)、Novec1230(スリーエム社製)等を用いることができる。   When gas is used as the heat exchange medium 4, specifically, dry gas such as air or nitrogen gas can be used. Further, when a liquid is used as the heat exchange medium 4, specifically, insulating oil or inert liquid can be used. Here, silicon oil or the like is used as the insulating oil. As the inert liquid (insulating liquid), fluorinated inert liquids such as Fluorinert (registered trademark), Novec HFE (hydrofluoroether), Novec 1230 (manufactured by 3M), and the like can be used.

次に、図2を用いて、積層電池3の具体的な構成について説明する。   Next, a specific configuration of the laminated battery 3 will be described with reference to FIG.

積層電池3は、固体電解質層34を介して複数のバイポーラ電極(電極体)30を積層した構成となっている。言い換えれば、積層電池3は、複数の単電池を積層した組電池である。ここで、単電池とは、固体電解質層34と、この固体電解質層34に対して積層方向(図2の上下方向)の両側に配置された電極層32,33とで構成される発電要素である。   The laminated battery 3 has a configuration in which a plurality of bipolar electrodes (electrode bodies) 30 are laminated via a solid electrolyte layer 34. In other words, the laminated battery 3 is an assembled battery in which a plurality of unit cells are laminated. Here, the unit cell is a power generation element including a solid electrolyte layer 34 and electrode layers 32 and 33 arranged on both sides of the solid electrolyte layer 34 in the stacking direction (vertical direction in FIG. 2). is there.

なお、積層される単電池の数は、適宜設定することができる。また、本実施例では、二次電池としての単電池を用いた場合について説明するが、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いた場合にも本発明を適用することができる。   Note that the number of unit cells to be stacked can be set as appropriate. In this embodiment, the case where a single battery as a secondary battery is used will be described. However, the present invention can be applied to the case where an electric double layer capacitor (capacitor) is used.

集電体31のうち、一方の面には正極層(電極層)32が形成され、他方の面には負極層(電極層)33が形成されている。この電極層32,33及び集電体31によって、バイポーラ電極30が構成される。電極層32,33は、インクジェット方式等を用いることにより、集電体31の表面に形成することができる。   A positive electrode layer (electrode layer) 32 is formed on one surface of the current collector 31, and a negative electrode layer (electrode layer) 33 is formed on the other surface. The electrode layers 32 and 33 and the current collector 31 constitute a bipolar electrode 30. The electrode layers 32 and 33 can be formed on the surface of the current collector 31 by using an inkjet method or the like.

ここで、積層電池3の積層方向における両端に位置する集電体31には、一方の面にのみ電極層(正極層又は負極層)が形成されている。また、他方の面には、積層電池3で発生した電流を取り出すための電極タブ(後述する負極タブ35及び正極タブ36)が電気的及び機械的に接続されている。   Here, the current collector 31 positioned at both ends in the stacking direction of the stacked battery 3 has an electrode layer (positive electrode layer or negative electrode layer) formed only on one surface. In addition, electrode tabs (a negative electrode tab 35 and a positive electrode tab 36 to be described later) for extracting a current generated in the laminated battery 3 are electrically and mechanically connected to the other surface.

各電極層32,33には、正極及び負極に応じた活物質が含まれている。また、各電極層32,33には、必要に応じて、導電剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための無機固体電解質、高分子ゲル電解質、高分子固体電解質、添加剤などが含まれる。   Each electrode layer 32, 33 contains an active material corresponding to the positive electrode and the negative electrode. In addition, each electrode layer 32, 33 includes a conductive agent, a binder, an inorganic solid electrolyte for improving ion conductivity, a polymer gel electrolyte, a polymer solid electrolyte, an additive, and the like as necessary.

例えば、ニッケル−水素電池では、正極層32の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層33の活物質として、MmNi(5−x−y−z)AlMnCo(Mm:ミッシュメタル)等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、リチウムイオン電池では、正極層32の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層33の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。 For example, nickel - the hydrogen battery, as the active material of the positive electrode layer 32, using a nickel oxide as the active material of the negative electrode layer 33, MmNi (5-x- y-z) Al x Mn y Co z (Mm: misch A hydrogen storage alloy such as (metal) can be used. In the lithium ion battery, a lithium-transition metal composite oxide can be used as the active material of the positive electrode layer 32, and carbon can be used as the active material of the negative electrode layer 33. As the conductive agent, acetylene black, carbon black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube can be used.

なお、本実施例では、バイポーラ電極30を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、集電体の両面に正極層を形成した電極体(正極体)と、集電体の両面に負極層を形成した電極体(負極体)とを用いることもできる。この場合には、正極層を備えた電極体と、負極層を備えた電極体とが、固体電解質層を介して交互に配置(積層)されることになる。   In the present embodiment, the case where the bipolar electrode 30 is used has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an electrode body (positive electrode body) in which a positive electrode layer is formed on both surfaces of a current collector and an electrode body (negative electrode body) in which a negative electrode layer is formed on both surfaces of the current collector can also be used. In this case, the electrode body provided with the positive electrode layer and the electrode body provided with the negative electrode layer are alternately arranged (laminated) via the solid electrolyte layer.

また、集電体31は、例えば、アルミニウム箔で形成したり、複数の金属(合金)で形成したりすることができる。また、金属(アルミニウムを除く)の表面にアルミニウムを被覆させたものを集電体31として用いることもできる。   The current collector 31 can be formed of, for example, an aluminum foil or a plurality of metals (alloys). In addition, a metal (excluding aluminum) whose surface is covered with aluminum can be used as the current collector 31.

なお、集電体31として、複数の金属泊を貼り合わせた、いわゆる複合集電体を用いることもできる。この複合集電体を用いる場合においては、正極用集電体の材料としてアルミニウム等を用い、負極用集電体の材料としてニッケルや銅等を用いることができる。また、複合集電体としては、正極用集電体及び負極用集電体を直接接触させたものを用いたり、正極用集電体及び負極用集電体の間に導電性を有する層を設けたものを用いたりすることができる。   As the current collector 31, a so-called composite current collector in which a plurality of metal stays are bonded together can be used. In the case of using this composite current collector, aluminum or the like can be used as the material for the positive electrode current collector, and nickel, copper, or the like can be used as the material for the negative electrode current collector. In addition, as the composite current collector, one in which the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are in direct contact is used, or a conductive layer is provided between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. The provided one can be used.

固体電解質層34には、複数の粒子からなる粒子群と、この粒子群を結着させるための結着剤とが含まれている。ここで、固体電解質層34としては、無機固体電解質や高分子固体電解質を用いることができる。   The solid electrolyte layer 34 includes a particle group composed of a plurality of particles and a binder for binding the particle group. Here, as the solid electrolyte layer 34, an inorganic solid electrolyte or a polymer solid electrolyte can be used.

無機固体電解質としては、例えば、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩、硫化リン化合物を用いることができる。より具体的には、LiN、LiI、LiN−LiI−LiOH、LiSiO、LiSiO−LiI−LiOH、LiPO−LiSiO、LiSiS、LiO−B、Li−SiO、LiS−GeS、LiS−P、LiI−LiS−Pを用いることができる。 As the inorganic solid electrolyte, for example, a nitride, halide, oxyacid salt, or phosphorus sulfide compound of Li can be used. More specifically, Li 3 N, LiI, Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4, LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 2 O-B 2 O 3, Li 2 O 2 -SiO 2, Li 2 S-GeS 4, Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-P 2 S 5 can be used.

また、高分子固体電解質としては、例えば、上記の電解質と電解質の解離を行う高分子とから構成された物質、高分子にイオン解離基を持たせた物質を用いることができる。電解質の解離を行う高分子としては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体および、この誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体および、この誘導体を含むポリマー、リン酸エステルポリマーを用いることができる。なお、無機固体電解質及び高分子固体電解質を併用することもできる。   As the polymer solid electrolyte, for example, a substance composed of the above electrolyte and a polymer that dissociates the electrolyte, or a substance having an ion dissociation group in the polymer can be used. As the polymer for dissociating the electrolyte, for example, a polyethylene oxide derivative and a polymer containing this derivative, a polypropylene oxide derivative, a polymer containing this derivative, and a phosphate ester polymer can be used. An inorganic solid electrolyte and a polymer solid electrolyte can be used in combination.

また、本実施例では、固体電解質層34を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、ゲル状又は液状の電解質層を用いることもできる。例えば、セパレータとしての不織布に電解液を含ませたものを用いることができる。この場合には、液状の電解質等が積層電池3の外部に漏れてしまうのを防止するために、シール材を用いる必要がある。具体的には、積層方向において互いに隣り合う集電体31の間に、シール材を配置することができる。   Moreover, although the present Example demonstrated the case where the solid electrolyte layer 34 was used, it is not restricted to this, A gel-like or liquid electrolyte layer can also be used. For example, a non-woven fabric as a separator containing an electrolyte can be used. In this case, it is necessary to use a sealing material in order to prevent the liquid electrolyte or the like from leaking outside the laminated battery 3. Specifically, a sealing material can be disposed between the current collectors 31 adjacent to each other in the stacking direction.

図3において、積層電池3の積層方向における両端には、積層電池3で発生した電流を取り出すための負極タブ35及び正極タブ36が設けられている。負極タブ35及び正極タブ36は、上述したように、積層電池3の積層方向における両端に位置する集電体31に接続されている。   In FIG. 3, a negative electrode tab 35 and a positive electrode tab 36 for taking out a current generated in the laminated battery 3 are provided at both ends in the lamination direction of the laminated battery 3. The negative electrode tab 35 and the positive electrode tab 36 are connected to the current collectors 31 located at both ends in the stacking direction of the stacked battery 3 as described above.

なお、図3において、負極タブ35及び正極タブ36の間には、上述した発電要素としての単電池3aが複数積層されている。また、負極タブ35及び正極タブ36は、バイメタル37や配線38,39を介して車両に搭載された電子機器(例えば、車両の走行に用いられるモータ)に接続されている。   In FIG. 3, between the negative electrode tab 35 and the positive electrode tab 36, a plurality of unit cells 3a as the power generation elements described above are stacked. The negative electrode tab 35 and the positive electrode tab 36 are connected to an electronic device (for example, a motor used for running the vehicle) mounted on the vehicle via a bimetal 37 and wirings 38 and 39.

また、負極タブ35の一方の面(単電池1aと接触する面とは反対側の面)には、バイメタル(導電性部材)37が設けられている。バイメタル37は、互いに熱特性(熱膨張率)の異なる第1の金属板37a及び第2の金属板37bを貼り合わせたものである。ここで、第2の金属板37bは、負極タブ35と向かい合って配置されており、負極タブ35の表面と接触するようになっている。また、第1の金属板37aは、第2の金属板37bに対して負極タブ35の側とは反対側に位置している。   Further, a bimetal (conductive member) 37 is provided on one surface of the negative electrode tab 35 (the surface opposite to the surface in contact with the unit cell 1a). The bimetal 37 is obtained by bonding together a first metal plate 37a and a second metal plate 37b having different thermal characteristics (coefficient of thermal expansion). Here, the second metal plate 37 b is disposed to face the negative electrode tab 35 and is in contact with the surface of the negative electrode tab 35. Further, the first metal plate 37a is located on the opposite side of the negative electrode tab 35 side with respect to the second metal plate 37b.

バイメタル37の一端には、配線38が電気的及び機械的に接続されており、このバイメタル37の一端は、ボルト等を用いた締結機構又は溶接等によって負極タブ35に固定されている。なお、配線39は、正極タブ36の一端に電気的及び機械的に接続されている。   A wiring 38 is electrically and mechanically connected to one end of the bimetal 37, and one end of the bimetal 37 is fixed to the negative electrode tab 35 by a fastening mechanism using a bolt or the like or welding. The wiring 39 is electrically and mechanically connected to one end of the positive electrode tab 36.

バイメタル37を構成する第1の金属板37aとしては、インバー(36重量%のニッケル及び64重量%の鉄の合金)を用いることができ、第2の金属板37bとしては、アルミニウム又は鉛を用いることができる。   Invar (an alloy of 36 wt% nickel and 64 wt% iron) can be used as the first metal plate 37a constituting the bimetal 37, and aluminum or lead is used as the second metal plate 37b. be able to.

なお、第1及び第2の金属板37a,37bの材料としては、これに限るものではない。すなわち、バイメタル37としては、後述するように、所定温度において変形可能なものであればよく、第2の金属板37bの熱膨張率が第1の金属板37aの熱膨張率よりも大きいものであればよい。ここで、所定温度とは、積層電池3が過充電等によって異常状態(例えば、ガスが発生する状態)に到達する前の温度であって、予め設定された温度である。   The material of the first and second metal plates 37a and 37b is not limited to this. That is, as will be described later, the bimetal 37 only needs to be deformable at a predetermined temperature, and the second metal plate 37b has a thermal expansion coefficient larger than that of the first metal plate 37a. I just need it. Here, the predetermined temperature is a temperature set in advance before the stacked battery 3 reaches an abnormal state (for example, a state where gas is generated) due to overcharging or the like.

また、本実施例では、負極タブ35及び正極タブ36を用いているが、これらを省略することもできる。すなわち、積層電池3のうち積層方向の一端に位置する負極側の集電体31にバイメタル37を接触させ、積層電池3のうち積層方向の他端に位置する正極側の集電体31に配線39を接続してもよい。   In this embodiment, the negative electrode tab 35 and the positive electrode tab 36 are used, but these can be omitted. That is, the bimetal 37 is brought into contact with the negative electrode side current collector 31 positioned at one end in the stacking direction of the stacked battery 3, and the positive electrode side current collector 31 positioned at the other end of the stacked battery 3 is wired. 39 may be connected.

次に、バイメタル37の動作について、図3を用いて説明する。   Next, the operation of the bimetal 37 will be described with reference to FIG.

図3(A)では、積層電池3が高温状態ではない通常状態にあるときの側面図を示している。図3(A)に示す状態において、バイメタル37(第2の金属板37b)は、負極タブ35の略全面に接触している。なお、バイメタル37又は負極タブ35の表面形状に関する寸法誤差等によっては、バイメタル37の一部が負極タブ35に接触しないこともありうるが、このような場合もバイメタル37が負極タブ35の略全面に接触しているものとする。   FIG. 3A shows a side view when the laminated battery 3 is in a normal state that is not a high temperature state. In the state shown in FIG. 3A, the bimetal 37 (second metal plate 37 b) is in contact with the substantially entire surface of the negative electrode tab 35. Depending on a dimensional error related to the surface shape of the bimetal 37 or the negative electrode tab 35, a part of the bimetal 37 may not contact the negative electrode tab 35. It shall be in contact with.

図3(A)に示す状態では、積層電池3の全体(積層方向と直交する面の全体)を流れる電流がバイメタル37の全体にも流れることになる。そして、配線38,39を介して積層電池3への充放電が行われる。   In the state shown in FIG. 3A, the current flowing through the entire stacked battery 3 (the entire surface orthogonal to the stacking direction) also flows through the entire bimetal 37. And charging / discharging to the laminated battery 3 is performed via the wirings 38 and 39.

ここで、過充電等によって積層電池3の温度が上昇すると、積層電池3に接触するバイメタル37の温度も上昇することになる。この場合において、バイメタル37は、温度上昇に伴って図3(B)の矢印A1で示す方向に変形し、バイメタル37の一部が負極タブ35の表面から離れる。すなわち、バイメタル37は、配線38と接続された一端部が負極タブ35に固定されているため、熱変形によって他端側の部分が負極タブ35の表面から離れることになる。   Here, when the temperature of the laminated battery 3 rises due to overcharge or the like, the temperature of the bimetal 37 in contact with the laminated battery 3 also rises. In this case, the bimetal 37 is deformed in the direction indicated by the arrow A1 in FIG. 3B as the temperature rises, and a part of the bimetal 37 is separated from the surface of the negative electrode tab 35. In other words, since one end portion of the bimetal 37 connected to the wiring 38 is fixed to the negative electrode tab 35, the other end portion is separated from the surface of the negative electrode tab 35 due to thermal deformation.

図3(B)に示す状態では、バイメタル37及び負極タブ35の接触面積が、図3(A)に示す状態に比べて小さくなり、バイメタル37及び負極タブ35の間における電気抵抗が増加する。これにより、積層電池3に流れる電流量を抑制でき、積層電池3への過充電を抑制することができる。ここで、図3(B)に示す状態におけるバイメタル37及び負極タブ35の接触面積によっては、積層電池3に対する充電電流を遮断することができる。また、バイメタル37の温度(言い換えれば、変形量)によって、バイメタル37及び負極タブ35の接触面積が変化することになる。   In the state shown in FIG. 3B, the contact area between the bimetal 37 and the negative electrode tab 35 is smaller than that in the state shown in FIG. 3A, and the electrical resistance between the bimetal 37 and the negative electrode tab 35 increases. Thereby, the electric current amount which flows into the laminated battery 3 can be suppressed, and the overcharge to the laminated battery 3 can be suppressed. Here, depending on the contact area between the bimetal 37 and the negative electrode tab 35 in the state shown in FIG. 3B, the charging current for the laminated battery 3 can be cut off. In addition, the contact area between the bimetal 37 and the negative electrode tab 35 varies depending on the temperature of the bimetal 37 (in other words, the amount of deformation).

上述したように、積層電池3の過充電を抑制することで、積層電池3の温度上昇を抑制でき、温度上昇に伴う積層電池3の異常反応(ガスの発生等)を防止することができる。   As described above, by suppressing overcharge of the laminated battery 3, it is possible to suppress an increase in the temperature of the laminated battery 3, and to prevent an abnormal reaction (gas generation or the like) of the laminated battery 3 due to the temperature increase.

一方、図3(B)に示す状態において積層電池3の過充電を抑制し続ければ、積層電池3の温度が低下し、バイメタル37の温度も低下することになる。この温度低下に伴い、バイメタル37は、図3(B)の矢印A2で示す方向に変形することにより、負極タブ35の表面に接触して図3(A)に示す状態に戻る。   On the other hand, if the overcharge of the laminated battery 3 is continued to be suppressed in the state shown in FIG. 3B, the temperature of the laminated battery 3 is lowered and the temperature of the bimetal 37 is also lowered. As the temperature decreases, the bimetal 37 is deformed in the direction indicated by the arrow A2 in FIG. 3B, thereby contacting the surface of the negative electrode tab 35 and returning to the state shown in FIG.

ここで、バイメタル37及び負極タブ35における接触面のうち、少なくとも一方の接触面に導電性を有する材料(例えば、導電性グリス)を塗布しておくことができる。この場合には、バイメタル37が図3(A)及び図3(B)に示す状態の間で動作しても、バイメタル37及び負極タブ35の接触部分において略一定の接触抵抗(導通)を維持することができる。   Here, a conductive material (for example, conductive grease) can be applied to at least one of the contact surfaces of the bimetal 37 and the negative electrode tab 35. In this case, even if the bimetal 37 operates between the states shown in FIGS. 3A and 3B, a substantially constant contact resistance (conduction) is maintained at the contact portion between the bimetal 37 and the negative electrode tab 35. can do.

本実施例によれば、積層電池3の温度に応じてバイメタル37を変形させるだけの簡単な構成において、積層電池3の過充電を抑制することができる。これにより、積層電池3の過充電に伴う異常状態を回避するための制御回路(センサを含む)を省略することも可能となり、コストダウンを図ることができる。   According to the present embodiment, overcharge of the laminated battery 3 can be suppressed with a simple configuration in which the bimetal 37 is simply deformed according to the temperature of the laminated battery 3. As a result, it is possible to omit a control circuit (including a sensor) for avoiding an abnormal state associated with overcharging of the laminated battery 3, thereby reducing costs.

なお、本実施例では、バイメタル37を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。すなわち、温度に応じて、負極タブ35の全面に接触する状態と、負極タブ35の一部から離れた状態との間で変形することができ、導電性を有するものであればいかなるものでもよい。   In the present embodiment, the case where the bimetal 37 is used has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, depending on the temperature, any material can be used as long as it can be deformed between a state where it is in contact with the entire surface of the negative electrode tab 35 and a state where it is separated from a part of the negative electrode tab 35 and has conductivity. .

例えば、バイメタル37の代わりに、形状記憶合金を用いることができる。形状記憶合金としては、例えば、ニッケル−チタン合金、銅−亜鉛−アルミニウム合金がある。形状記憶合金の材料については、上述したバイメタル37の材料を選択する場合と同様な方法で選択することができる。   For example, a shape memory alloy can be used instead of the bimetal 37. Examples of the shape memory alloy include a nickel-titanium alloy and a copper-zinc-aluminum alloy. The material of the shape memory alloy can be selected by the same method as that for selecting the material of the bimetal 37 described above.

また、本実施例では、負極タブ35にバイメタル37を接触させているが、これに限るものではない。すなわち、負極タブ35及び正極タブ36のうち少なくとも一方にバイメタル37を接触させるものであればよい。この場合において、積層電池3の出力を外部に取り出すための配線は、バイメタル37に接続されることになる。   In this embodiment, the bimetal 37 is brought into contact with the negative electrode tab 35, but the present invention is not limited to this. That is, it is sufficient if the bimetal 37 is brought into contact with at least one of the negative electrode tab 35 and the positive electrode tab 36. In this case, the wiring for taking out the output of the laminated battery 3 to the outside is connected to the bimetal 37.

さらに、本実施例では、バイメタル37のうち、配線38が接続された端部を負極タブ35に固定しているが、これに限るものではない。すなわち、バイメタル37の一部の領域(任意の領域)を負極タブ35に固定させておけばよい。   Furthermore, in this embodiment, the end of the bimetal 37 to which the wiring 38 is connected is fixed to the negative electrode tab 35, but the present invention is not limited to this. That is, a part of the bimetal 37 (arbitrary region) may be fixed to the negative electrode tab 35.

具体的には、バイメタル37の中心部分を負極タブ35に固定してもよいし、バイポーラ37のうち配線38が接続された端部とは反対側の端部を負極タブ35に固定してもよい。このようにバイメタル37の一部を負極タブ35に固定させておけば、バイメタル37の他の領域を熱変形によって、負極タブ35に接触させたり、離したりすることができる。   Specifically, the central portion of the bimetal 37 may be fixed to the negative electrode tab 35, or the end of the bipolar 37 opposite to the end to which the wiring 38 is connected may be fixed to the negative electrode tab 35. Good. If a part of the bimetal 37 is fixed to the negative electrode tab 35 in this way, other regions of the bimetal 37 can be brought into contact with or separated from the negative electrode tab 35 by thermal deformation.

ここで、本実施例のように、バイメタル37のうち配線38が接続された端部を負極タブ35に固定しておけば、バイメタル37が温度(熱)によって変形しても、配線38の位置が変化することはない。   Here, as in this embodiment, if the end of the bimetal 37 to which the wiring 38 is connected is fixed to the negative electrode tab 35, the position of the wiring 38 is maintained even if the bimetal 37 is deformed by temperature (heat). Will not change.

一方、本実施例では、複数の単電池3aを積層した構成の積層電池3について説明したが、他の構成の電池であっても本発明を適用することができる。例えば、正極及び負極を電解質を介して巻回した円筒型電池についても、本発明を適用することができる。ここで、正極、負極及び電解質が、円筒型電池における発電要素となる。   On the other hand, in the present embodiment, the stacked battery 3 having a configuration in which a plurality of unit cells 3a are stacked has been described. However, the present invention can be applied to a battery having another configuration. For example, the present invention can also be applied to a cylindrical battery in which a positive electrode and a negative electrode are wound via an electrolyte. Here, the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte are power generation elements in the cylindrical battery.

この場合には、円筒型電池の長手方向における一端(両端でもよい)に設けられた導電板にバイメタルを接触させ、バイメタルを熱変形させて導電板との接触面積を減少させることにより、充電電流を制限することができる。これにより、過充電を抑制することができる。ここで、上記導電板は、円筒型電池の発電要素に接続され、円筒型電池を充放電させる際に電流が通過する部材である。そして、発電要素及び導電板が、本発明における蓄電体に相当する。   In this case, the charging current is reduced by bringing the bimetal into contact with a conductive plate provided at one end (or both ends) of the cylindrical battery in the longitudinal direction and thermally deforming the bimetal to reduce the contact area with the conductive plate. Can be limited. Thereby, overcharge can be suppressed. Here, the conductive plate is a member that is connected to the power generation element of the cylindrical battery and through which a current passes when the cylindrical battery is charged and discharged. The power generation element and the conductive plate correspond to the power storage unit in the present invention.

本発明の実施例1である電池パックの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the battery pack which is Example 1 of this invention. 実施例1における積層電池の一部の構成を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing a configuration of a part of a laminated battery in Example 1. FIG. 通常状態における積層電池の構成を示す側面図(A)及び高温状態における積層電池の構成を示す側面図(B)である。It is a side view (A) which shows the structure of the laminated battery in a normal state, and the side view (B) which shows the structure of the laminated battery in a high temperature state.

符号の説明Explanation of symbols

1:電池パック(蓄電装置)
2:ケース
3:積層電池(蓄電体)
4:熱交換媒体
30:バイポーラ電極
31:集電体
34:固体電解質層
35:負極タブ
36:正極タブ
37:バイメタル(導電性部材)
38,39:配線
1: Battery pack (power storage device)
2: Case 3: Stacked battery (power storage unit)
4: Heat exchange medium 30: Bipolar electrode 31: Current collector 34: Solid electrolyte layer 35: Negative electrode tab 36: Positive electrode tab 37: Bimetal (conductive member)
38, 39: Wiring

Claims (6)

蓄電体と、
前記蓄電体に接触するとともに、前記蓄電体の充放電に用いられる配線が接続された導電性部材とを有しており、
前記導電性部材は、温度に応じて熱変形することにより、前記蓄電体との接触面積を変化させることを特徴とする蓄電装置。
A power storage unit;
A conductive member that is in contact with the power storage unit and connected to wiring used for charging and discharging the power storage unit;
The power storage device, wherein the conductive member is thermally deformed according to temperature to change a contact area with the power storage unit.
前記導電性部材の一部は、該導電性部材の温度の上昇に応じて前記蓄電体から離れる方向に変形するとともに、該導電性部材の温度の低下に応じて前記蓄電体に接触する方向に変形することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。   A part of the conductive member is deformed in a direction away from the power storage unit in response to an increase in the temperature of the conductive member, and in a direction in contact with the power storage unit in response to a decrease in the temperature of the conductive member. The power storage device according to claim 1, wherein the power storage device is deformed. 前記蓄電体は、正極体及び負極体が電解質層を挟んで積層された構成を有しており、
前記導電性部材は、前記蓄電体の積層方向における両端面のうち少なくとも一方の端面に接触していることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄電装置。
The power storage unit has a configuration in which a positive electrode body and a negative electrode body are stacked with an electrolyte layer interposed therebetween,
3. The power storage device according to claim 1, wherein the conductive member is in contact with at least one end face of both end faces in the stacking direction of the power storage unit.
前記導電性部材における前記配線との接続部分が前記蓄電体に対して固定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の蓄電装置。   4. The power storage device according to claim 1, wherein a portion of the conductive member that is connected to the wiring is fixed to the power storage unit. 5. 前記蓄電体及び前記導電性部材における接触面のうち、少なくとも一方の接触面に、導電性材料が塗布されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の蓄電装置。   5. The power storage device according to claim 1, wherein a conductive material is applied to at least one of contact surfaces of the power storage body and the conductive member. 前記導電性部材は、バイメタル又は形状記憶合金で形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の蓄電装置。   The power storage device according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive member is formed of a bimetal or a shape memory alloy.
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