JP2009193815A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電池パック10は、筐体7の内部に、直方体形状の電池10と、この電池10を挟んで対向するように設けられた一対の被覆部材3A,3Bとを備える。電池10は、正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子が、負極と導通した電池缶に収容されたものである。被覆部材3A,3Bは、それぞれ導電膜4が一対の絶縁膜5,6によって挟まれた積層構造を有しており、導電膜4の一部であるタブ4Tは電池10と導通している。被覆部材3において、導電膜4および一対の絶縁膜5,6が互いに隙間なく密接した状態となっている。
【選択図】図7
Description
(A1)対向する一対の電極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子と、この電池素子を収容すると共に一対の電極の一方と導通された電池缶とを含む電池。
(A2)一対の電極の他方と導通されると共に電池缶の外面の少なくとも一部を覆う導電膜と、この導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材。
(B1)対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、ならびに、この電池素子を収容すると共に負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池。
(B2)最も貴な電位に位置する電池の正極と導通されると共に複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材。
(C1)対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、ならびに、この電池素子を収容すると共に負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池。
(C2)
最も貴な電位に位置する電池の正極と導通されると共に複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜よりも電池缶の側に位置する絶縁膜との積層構造を含む被覆部材。
(C3)複数の電池および被覆部材を収容すると共に、導電膜および絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体。
図1(A)は、本発明の第1の実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図であり、図1(B)は、その一部を拡大した斜視図である。さらに、図2は、図1のII−II線に沿った矢視方向における電池パックの断面構造を表す模式図である。この電池パックは、直列接続された3つの二次電池1A〜1C(以下、単に電池1A〜1Cという。)と、やはり直列接続された3つの二次電池2A〜2C(以下、単に電池2A〜2Cという。)とが被覆部材3(3A,3B)と共に電気絶縁性を有する筐体7に一括して収容されたものである。電池1A〜1Cと電池2A〜2Cとは並列接続された状態となっている。各電池1A〜1C,2A〜2Cは、いずれも、外周面が熱収縮チューブ18(後出)に覆われた電池缶11(後出)に電池素子20(後出)が収容された構造を有しており、各電池1A〜1C,2A〜2Cにおける電池缶11の外周面の一部を共通して覆うように、被覆部材3(3A,3B)が設けられている。ここでは、一対の被覆部材3A,3Bが、電池1A〜1C,2A〜2Cの各々と接するようにそれらを挟んで対向配置されている。なお、図2では電池1A〜1C,2A〜2Cの内部構造の図示を省略している。電池1A〜1C,2A〜2Cの詳細な構造については後述する。
(1)環状カーボネート類およびフッ素含有環状カーボネート類
具体的には、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5,5−テトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−ジフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、ジフェニルカーボネートおよびブチレンカーボネート。
(2)ジアルキルカーボネート類およびフッ素含有鎖状カーボネート類
具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ−iso−プロピルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジ−tert−ブチルカーボネート、モノフルオロメチルメチルカーボネート、エチル(2−フルオロエチル)カーボネート、メチル(2−フルオロ)エチルカーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、フルオロプロピルメチルカーボネート。
(3)環状エステル類
具体的には、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン。
(4)鎖状エステル類
具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル。
(5)環状エーテル類
具体的には、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサン、1,3−ベンゾジオキソール。
(6)環状エーテル類
具体的には、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジエチルエーテル。
(7)含硫黄有機溶媒
具体的には、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、スルホラン、メチルスルホラン、ジエチルスルフィン。
(8)ニトリル類
具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル。
(9)カーバメート類
具体的には、N,N‘−ジメチルカーバメート、N,N‘−ジエチルカーバメート。
(10)不飽和結合含有カーボネート類
具体的には、ビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、アリルメチルカーボネート、ジアリルカーボネート。
図5は、本実施の形態における第1の変形例としての電池パックの全体構成を表す断面図であり、上記実施の形態における図2に対応するものである。
図6は、本実施の形態における第2の変形例としての電池パックの全体構成を表す断面図であり、上記実施の形態における図2に対応するものである。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る電池パックについて説明する。図7は、本実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図であり、図8は、図7のVIII−VIII線に沿った矢視方向における電池パックの断面構造を表す模式図である。本実施の形態の電池パックは、おおよそ直方体状をなす、いわゆる角型の二次電池10(以下、単に電池10という。)と、この電池10を挟んで対向するように設けられた一対の被覆部材3A,3Bとを備えたものである。被覆部材3は、上記第1の実施の形態と同様に導電膜4が一対の絶縁膜5,6によって挟まれた積層構造を有しており、導電膜4の一部であるタブ4Tが、電池10の正極端子としての正極ピン35と導通した構成となっている。また、電池10および被覆部材3A,3Bは、電気絶縁性の筐体7に一括して収容されている。なお、被覆部材3A,3Bの構成は上記第1の実施の形態と全く同様であるので、ここでは説明を省略する。筐体7は、絶縁材料からなり、例えば略直方体状の外観を有し、その両端部に開口7Kが1つずつ設けられた空洞状の物体である。開口7Kに嵌合されるようにリード8,9が設けられており、電池10の正極41(後出)および負極42(後出)は、これらのリード8,9によって外部と導通可能になっている。
上記第1の実施の形態で説明した電池パックを作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、正極活物質としてのリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物91質量部と、導電剤であるグラファイト6質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み15μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し正極21を作製した。そののち、正極集電体21Aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。この際、正極21の両端部に、正極活物質層21Bが形成されずに正極集電体21Aが露出した未形成領域を設け、その未形成領域の一部において正極集電体21Aにアルミニウム製の正極リード24を取り付けると共に、残りの未形成領域における正極集電体21Aを覆うように絶縁シート21Cを貼り付けるようにした。
被覆部材3A,3Bにおける絶縁膜5,6としてエナメル樹脂を用いたことを除き、他は実施例1と同様にして実施例2の電池パックを作製した。
被覆部材3A,3Bにおける絶縁膜5,6としてフッ素系ゴムを用いたことを除き、他は実施例1と同様にして実施例3の電池パックを作製した。
被覆部材3A,3Bを設けなかったことを除き、他は実施例1〜3と同様にして比較例1の電池パックを作製した。
絶縁膜5,6を設けずに導電膜4のみからなる被覆部材3A,3Bを設けたことを除き、他は実施例1〜3と同様にして比較例2の電池パックを作製した。
絶縁膜5,6を設けずに厚さ100μmの導電膜4のみからなる被覆部材3A,3Bを設けたことを除き、他は実施例1〜3と同様にして比較例3の電池パックを作製した。
絶縁膜6を設けずに絶縁膜5および導電膜4のみからなる被覆部材3A,3Bを設けたことを除き、他は実施例1〜3と同様にして比較例4の電池パック(図11参照)を作製した。但し、図11に示したように、導電膜4の、絶縁膜5と反対側の面4Sが筐体7の側壁の内面7Sと接しない構造とした。
(落下試験条件)
・落下高さ:1.0m
・落下床面:コンクリート
・電池パックの落下姿勢:導電膜4の延在する面が落下床面と水平となる姿勢
一方、振動試験については、各電池パックを振動試験機に固定し、下記の試験条件に従って各電池パックを振動させた際に短絡が生じるか否かを調査した。
(振動試験条件)
・振幅:0.8mm
・周波数:10〜55Hz
・掃引速度:1Hz/分
・方向:互いに直交する3軸方向
・時間:90分間
・試験装置:振動試験機(エミック株式会社製F−1000BD/LA15−E78)
なお、落下試験および振動試験においては、いずれにおいても各実施例および比較例のサンプル数(n数)を5とした。
次に、上記第2の実施の形態で説明した電池パックを作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、正極活物質としてのリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物91質量部と、導電剤であるグラファイト6質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み15μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体41Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層41Bを形成し正極41を作製した。そののち、正極集電体41Aの一端にアルミニウム製の正極リード45を取り付けた。この際、正極41の両端部に、正極活物質層41Bが形成されずに正極集電体41Aが露出した未形成領域を設け、その未形成領域の一部において正極集電体41Aにアルミニウム製の正極リード44を取り付けると共に、残りの未形成領域における正極集電体41Aを覆うように絶縁シート41Cを貼り付けるようにした。
被覆部材3A,3Bを設けなかったことを除き、他は実施例4と同様にして比較例5の電池パックを作製した。
被覆部材3A,3Bにおける絶縁膜5,6としてエナメル樹脂を用いたこと、および、負極42を以下のようにして作製したことを除き、他は実施例4と同様にして実施例5の電池パックを作製した。なお、電池10の容量については、23℃の環境下で上限電圧4.2V、電流0.2Cの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流0.2C、終止電圧2.5Vの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が1000mAhとなるようにした。
被覆部材3A,3Bを設けなかったことを除き、他は実施例5と同様にして比較例6の電池パックを作製した。
被覆部材3A,3Bにおける絶縁膜5,6としてフッ素ゴムを用いたこと、および、負極42を以下のようにして作製したことを除き、他は実施例5と同様にして実施例6の電池パックを作製した。なお、電池10の容量は、23℃の環境下で上限電圧4.2V、電流0.2Cの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流0.2C、終止電圧2.5Vの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が1000mAhとなるようにした。
被覆部材3A,3Bを設けなかったことを除き、他は実施例6と同様にして比較例7の電池パックを作製した。
Claims (13)
- 対向する一対の電極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、および前記電池素子を収容すると共に前記一対の電極の一方と導通された電池缶を含む電池と、
前記一対の電極の他方と導通されると共に前記電池缶の外面の少なくとも一部を覆う導電膜、および前記導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜を含む被覆部材と
を備えたことを特徴とする電池パック。 - 前記導電膜と前記一対の絶縁膜との対向面が互いに密接していることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
- 前記導電膜は、前記一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されていることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
- 前記導電膜は、前記一対の絶縁膜の双方と接着されていることを特徴とする請求項2に記載の電池パック。
- 前記一対の絶縁膜のうちの一方は、前記電池缶の外面および前記導電膜の双方と接着されていることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
- 前記一対の電極は、正極集電体に正極活物質層が設けられてなる正極および負極集電体に負極活物質層が設けられてなる負極であって、
前記正極集電体は、少なくとも前記負極活物質層と対向する面が前記正極活物質層または絶縁材料により全て覆われたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 - 対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子ならびに前記電池素子を収容すると共に前記負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池と、
最も貴な電位に位置する前記電池の正極と導通されると共に前記複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、前記導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材と
を備えたことを特徴とする電池パック。 - 前記導電膜と前記一対の絶縁膜との対向面が互いに密接していることを特徴とする請求項7に記載の電池パック。
- 前記複数の電池および被覆部材を収容すると共に前記導電膜および一対の絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体をさらに備えた
ことを特徴とする請求項7に記載の電池パック。 - 前記導電膜は、前記一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されていることを特徴とする請求項7に記載の電池パック。
- 対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子ならびに前記電池素子を収容すると共に前記負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池と、
最も貴な電位に位置する前記電池の正極と導通されると共に前記複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜よりも前記電池缶の側に位置する絶縁膜との積層構造を含む被覆部材と、
前記複数の電池および被覆部材を収容すると共に前記導電膜および絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体と
を備えたことを特徴とする電池パック。 - 前記導電膜の少なくとも一部が前記筐体の側壁に埋設されていることを特徴とする請求項11に記載の電池パック。
- 前記導電膜は、前記絶縁膜と接着されていることを特徴とする請求項11に記載の電池パック。
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