JP2010009978A - Electrode body gas discharge method of secondary battery and secondary battery structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の電極体内部に存在するガスを電極体外部に排出する方法、及び、二次電池構造体に関する。 The present invention relates to a method for discharging gas existing inside an electrode body of a secondary battery to the outside of the electrode body, and a secondary battery structure.
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、携帯機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。ところが、二次電池を大電流で放電したり、あるいは過充電すると、電池内でガスが発生して、電池内圧が上昇することがある。電池内圧が上昇し過ぎると、電池ケースが破裂する危険性がある。このような危険を回避すべく、二次電池に安全弁を設け、安全弁の作動によりガスを外部へ排出する方法が多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are attracting attention as power sources for portable devices and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. However, when the secondary battery is discharged with a large current or overcharged, gas may be generated in the battery and the internal pressure of the battery may increase. If the battery internal pressure rises too much, there is a risk that the battery case will burst. In order to avoid such danger, many methods have been proposed in which a safety valve is provided in the secondary battery and gas is discharged to the outside by the operation of the safety valve (for example, see Patent Document 1).
また、二次電池を製造する過程で、初期充電を行ったときにも、電解液の分解に伴ってガスが発生することがある。このガスを排出する方法として、様々な方法が提案されている(例えば、特許文献2,3参照)。 In addition, in the process of manufacturing the secondary battery, gas may be generated along with the decomposition of the electrolytic solution when initial charging is performed. Various methods have been proposed for discharging the gas (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
特許文献2には、初期充電を行った後、電池ケースを開口させた状態で減圧処理を行うことで、ガスを外部へ排出する方法が開示されている。また、特許文献3には、初期充電を行った後、電池ケースの一部を開口し、130〜40000Paの圧力で真空引きを行って、ガスを外部へ排出する方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method of discharging gas to the outside by performing a decompression process with the battery case opened after performing initial charging. Patent Document 3 discloses a method in which, after initial charging, a part of a battery case is opened, vacuum is evacuated at a pressure of 130 to 40000 Pa, and gas is discharged to the outside.
ところで、電池内で発生したガスは、電極体の内部(電極とセパレータとの間)に滞留することがある。この滞留ガスの存在により、充放電反応が阻害され、電池性能が大きく低下することがあった。しかしながら、特許文献1の手法では、電池内にガスが発生しても、電池の内圧が開弁圧に達するまでは、電極体の内部に滞留したガスを排出することができない。
By the way, the gas generated in the battery may stay in the electrode body (between the electrode and the separator). Due to the presence of the staying gas, the charge / discharge reaction is hindered, and the battery performance may be greatly deteriorated. However, in the method of
しかも、電極体の内部(電極とセパレータとの間)に滞留しているガスは抜けにくいので、安全弁が作動しても、電極体の内部に滞留しているガスを排出することができないことがあった。同様に、特許文献2,3の手法でも、初期充電に伴って電極体の内部(電極とセパレータとの間)に滞留したガスを、適切に、電極体の外部に排出することができないことがあった。 Moreover, since the gas staying inside the electrode body (between the electrode and the separator) is difficult to escape, the gas staying inside the electrode body may not be discharged even if the safety valve operates. there were. Similarly, even in the methods of Patent Documents 2 and 3, the gas staying inside the electrode body (between the electrode and the separator) due to the initial charging may not be properly discharged to the outside of the electrode body. there were.
また、携帯機器やハイブリッド自動車などの電源として装着された二次電池は、放置状態(休止状態)のときでも、電池ケース内でガスが発生し、電極体の内部(電極とセパレータとの間)に滞留することがある。このガスは、安全弁が開弁するほど大量に発生することはないので、特許文献1の手法では、放置(休止)に伴って電極体の内部(電極とセパレータとの間)に滞留したガスを、電極体の外部に排出することができなかった。
In addition, a secondary battery installed as a power source for a portable device, a hybrid vehicle, etc., generates gas in the battery case even when it is left standing (resting state), and the inside of the electrode body (between the electrode and the separator) May stay. Since this gas is not generated in such a large amount that the safety valve is opened, in the method of
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、二次電池の電極体の内部に存在するガスを、適切に、電極体の外部に排出できる電極体ガス排出方法、及び、二次電池構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and an electrode body gas discharging method capable of appropriately discharging the gas existing inside the electrode body of the secondary battery to the outside of the electrode body, and the secondary An object is to provide a battery structure.
その解決手段は、正極、負極、及びセパレータを積層してなる電極体を有する二次電池の上記正極、負極、及びセパレータの積層方向について、上記電極体に加える圧力を増減させて、上記電極体の内部に存在するガスを上記電極体の外部に排出する二次電池の電極体ガス排出方法である。 The solution is to increase or decrease the pressure applied to the electrode body in the stacking direction of the positive electrode, negative electrode, and separator of a secondary battery having an electrode body formed by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode body gas discharge method of the secondary battery which discharges | emits the gas which exists in the inside to the exterior of the said electrode body.
正極、負極、及びセパレータの積層方向について電極体に加える圧力を増減させることで、電極体の内部(負極とセパレータとの間、及び、正極とセパレータとの間)に滞留しているガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。 By increasing or decreasing the pressure applied to the electrode body in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the gas staying inside the electrode body (between the negative electrode and the separator and between the positive electrode and the separator) Appropriately, it can be discharged outside the electrode body.
なお、正極、負極、及びセパレータを積層してなる電極体には、正極、負極、及びセパレータを積層して、捲回してなる捲回型の電極体も含む。この捲回型の電極体の場合は、捲回方向(周方向)に直交する方向(径方向)が、積層方向となる。 In addition, the electrode body formed by stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator includes a wound electrode body formed by stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator and winding them. In the case of this wound electrode body, the direction (radial direction) orthogonal to the winding direction (circumferential direction) is the stacking direction.
また、本発明の電極体ガス排出方法は、携帯機器やハイブリッド自動車などの電源として装着された二次電池に対し適用することができる。例えば、一定時間以上、二次電池の放置状態(休止状態)が続いた場合は、電池内でガスが発生し、電極体の内部にガスが滞留する可能性が高い。このとき、本発明の電極体ガス排出方法を適用することで、電極体の内部に滞留しているガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。これにより、電極体内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。 Moreover, the electrode body gas discharge | emission method of this invention is applicable with respect to the secondary battery with which it mounted | worn as power supplies, such as a portable apparatus and a hybrid vehicle. For example, when the secondary battery is left (rested) for a certain period of time or longer, there is a high possibility that gas is generated in the battery and the gas stays inside the electrode body. At this time, by applying the electrode body gas discharge method of the present invention, the gas staying inside the electrode body can be appropriately discharged outside the electrode body. Thereby, it can prevent that charging / discharging reaction is inhibited by the residence gas inside an electrode body, and can prevent that battery performance falls.
また、本発明の電極体ガス排出方法は、二次電池の製造過程で利用することができる。具体的には、初期充電を終えた二次電池に対し、本発明の電極体ガス排出方法を適用することで、初期充電に伴って電極体の内部に滞留したガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。 Moreover, the electrode body gas discharge | emission method of this invention can be utilized in the manufacture process of a secondary battery. Specifically, by applying the electrode body gas discharge method of the present invention to the secondary battery that has been initially charged, the gas that has accumulated in the electrode body with the initial charging can be appropriately removed. Can be discharged outside.
さらに、上記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記二次電池は、前記電極体を収容する電池ケースを備え、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に上記電池ケースを押圧する押圧手段を用い、上記押圧手段による上記電池ケースへの押圧力を増減させて、前記電極体に加える圧力を増減させる二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Furthermore, in the electrode body gas discharging method of the secondary battery, the secondary battery includes a battery case that houses the electrode body, and presses the battery case in a stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. It is preferable to use an electrode body gas discharging method for a secondary battery in which the pressing force applied to the battery case by the pressing means is increased or decreased to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
押圧手段によって、電池ケースへの押圧力を増減させることで、電池ケースを通じて、電極体に加える圧力を適切に増減させることができる。これにより、電極体の内部のガスを適切に排出することができる。
なお、押圧手段によって押圧する二次電池(電池ケース)は、1つに限らず、複数(例えば、正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の二次電池)であっても良い。
By increasing or decreasing the pressing force to the battery case by the pressing means, the pressure applied to the electrode body can be appropriately increased or decreased through the battery case. Thereby, the gas inside an electrode body can be discharged | emitted appropriately.
The number of secondary batteries (battery cases) pressed by the pressing means is not limited to one, but may be a plurality (for example, a plurality of secondary batteries arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator). good.
また、電池ケースへの押圧力は、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減させるのが好ましい。これにより、電極体の内部に滞留しているガスを、確実に排出することができる。 Moreover, it is preferable to increase / decrease the pressing force to a battery case in the range of 0.98 MPa-6.54 MPa. Thereby, the gas staying inside the electrode body can be reliably discharged.
さらに、上記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記押圧手段は、前記電池ケースに対し、上記正極、負極、及びセパレータの積層方向に隣り合って接し、上記積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、上記電池ケース及び上記寸法増減体を、上記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、を備える二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Furthermore, in the electrode body gas discharging method of the secondary battery, the pressing means is adjacent to and in contact with the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, An electrode body gas discharging method for a secondary battery, comprising: a dimension increasing / decreasing body capable of increasing / decreasing dimensions; and a first member and a second member for fixing the battery case and the dimension increasing / decreasing body in the stacking direction. Good.
本発明の電極体ガス排出方法で用いる押圧手段では、第1部材と第2部材との間に、電池ケース及び寸法増減体を、正極、負極、及びセパレータの積層方向(以下、単に積層方向ともいう)に挟んで固定した状態で、寸法増減体の寸法を積層方向に増減させることができる。これにより、電池ケースへの押圧力を適切に増減させることができるので、電池ケースを通じて、電極体に加える圧力を適切に増減させることができる。 In the pressing means used in the electrode body gas discharge method of the present invention, the battery case and the size increasing / decreasing body are placed between the first member and the second member in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator (hereinafter simply referred to as the stacking direction). The dimension of the dimension increasing / decreasing body can be increased or decreased in the stacking direction in a state of being sandwiched and fixed. Thereby, since the pressing force to a battery case can be increased / decreased appropriately, the pressure added to an electrode body can be increased / decreased appropriately through a battery case.
なお、第1部材と第2部材とで挟んで固定する電池ケースは、1つに限らず、複数(例えば、正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の電池ケース)であっても良い。さらに、寸法増減体についても、1つに限らず、複数個配置しても良い。例えば、複数個の二次電池を一列に配置した場合は、隣り合う二次電池の間に、寸法増減体を1つずつ配置するようにしても良い。 The battery case sandwiched and fixed between the first member and the second member is not limited to one, but may be a plurality (for example, a plurality of battery cases arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator). May be. Further, the size increasing / decreasing body is not limited to one, and a plurality of size increasing / decreasing bodies may be arranged. For example, when a plurality of secondary batteries are arranged in a line, one dimension increasing / decreasing body may be arranged between adjacent secondary batteries.
また、寸法増減体としては、ピエゾ素子を例示できる。ピエゾ素子に交流電流を流すことで、ピエゾ素子の膨張と収縮が繰り返し行われ、正極、負極、及びセパレータの積層方向にピエゾ素子の寸法を増減させることができる。これにより、電池ケースへの押圧力を増減させて、電極体に加える圧力を増減させることができる。
また、寸法増減体として、油圧や空気圧の増減で自身が膨張・収縮する袋を用いても良い。袋への油(または空気)の供給と排出を行うことで、袋の膨張と収縮が行われ、正極、負極、及びセパレータの積層方向について、袋の寸法を増減させることができる。
Moreover, a piezo element can be illustrated as a dimension increase / decrease body. By passing an alternating current through the piezo element, the piezo element is repeatedly expanded and contracted, and the size of the piezo element can be increased or decreased in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. As a result, the pressure applied to the battery case can be increased or decreased to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
Moreover, you may use the bag which self expand | swells and shrink | contracts by increase / decrease in hydraulic pressure or air pressure as a dimension increase / decrease body. By supplying and discharging oil (or air) to the bag, the bag is expanded and contracted, and the size of the bag can be increased or decreased in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator.
あるいは、前記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記押圧手段は、前記電池ケースを、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、上記電池ケースと上記第1部材及び上記第2部材の少なくともいずれかとの間に位置し、上記正極、負極、及びセパレータの積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、を備える二次電池の電極体ガス排出方法とするのが好ましい。 Alternatively, the electrode body gas discharging method of the secondary battery, wherein the pressing means includes a first member and a second member that fix the battery case sandwiched in a stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator; A dimension increasing / decreasing body that is positioned between the battery case and at least one of the first member and the second member and that can increase / decrease its own dimension in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. The electrode body gas discharging method of the secondary battery is preferable.
あるいは、前記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記押圧手段は、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の前記二次電池を、上記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、前記電池ケースと上記第1部材及び上記第2部材の少なくともいずれかとの間に、または、隣り合う上記電池ケースの間に位置し、上記積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、を備える二次電池の電極体ガス排出方法とするのが好ましい。 Alternatively, in the electrode body gas discharging method of the secondary battery, the pressing unit sandwiches the plurality of secondary batteries arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the stacking direction. The first member and the second member to be fixed at the position, and between the battery case and at least one of the first member and the second member, or between the adjacent battery cases, the stacking direction Preferably, the electrode body gas discharge method of the secondary battery is provided with a dimension increasing / decreasing body capable of increasing / decreasing its own dimension.
これらのガス排出方法で用いる押圧手段では、第1部材と第2部材とにより、電池ケース及び寸法増減体を、正極、負極、及びセパレータの積層方向(以下、単に積層方向ともいう)に挟んで固定した状態で、寸法増減体の寸法を積層方向に増減させることができる。これにより、電池ケースへの押圧力を適切に増減させることができるので、電池ケースを通じて、電極体に加える圧力を適切に増減させることができる。 In the pressing means used in these gas discharge methods, the battery case and the dimension increasing / decreasing body are sandwiched between the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the stacking direction (hereinafter also simply referred to as the stacking direction) by the first member and the second member. In the fixed state, the dimension of the dimension increasing / decreasing body can be increased or decreased in the stacking direction. Thereby, since the pressing force to a battery case can be increased / decreased appropriately, the pressure added to an electrode body can be increased / decreased appropriately through a battery case.
さらに、上記いずれかの二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記電池ケースは、第1側面及びこれと反対方向を向く第2側面し、上記第1側面及び上記第2側面は、それぞれ、上記電極体を上記第1側面及び上記第2側面に投影した電極投影領域内に含まれる電極領域部を有し、前記寸法増減体は、上記電極領域部に接触して配置されてなる二次電池の電極体ガス排出方法とするのが好ましい。 Furthermore, in any one of the above secondary battery electrode body gas discharge methods, the battery case has a first side surface and a second side surface facing in the opposite direction, the first side surface and the second side surface, Each has an electrode region portion included in an electrode projection region obtained by projecting the electrode body onto the first side surface and the second side surface, and the size increasing / decreasing body is disposed in contact with the electrode region portion. The electrode body gas discharging method of the secondary battery is preferable.
この電極体ガス排出方法によれば、寸法増減体の寸法増減により、電極領域部への押圧力を、適切に増減させることができる。これにより、電極体に加える圧力を適切に増減させることができるので、電極体の内部に滞留しているガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。
なお、電極領域部に加える圧力は、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減させるのが好ましい。これにより、電極体の内部に滞留しているガスを、確実に排出することができる。
According to this electrode body gas discharge method, the pressing force to the electrode region can be appropriately increased or decreased by increasing or decreasing the size of the dimension increasing or decreasing body. Thereby, since the pressure applied to an electrode body can be increased / decreased appropriately, the gas stagnating in an electrode body can be discharged | emitted appropriately outside the electrode body.
The pressure applied to the electrode region is preferably increased or decreased in the range of 0.98 MPa to 6.54 MPa. Thereby, the gas staying inside the electrode body can be reliably discharged.
さらに、上記いずれかの二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記寸法増減体は、ピエゾ素子であり、上記ピエゾ素子に交流電流を流して、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向にかかる上記ピエゾ素子の寸法を増減させる二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Furthermore, in any one of the above secondary battery electrode body gas discharge methods, the dimension increasing / decreasing body is a piezo element, and an alternating current is passed through the piezo element to stack the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the stacking direction. It is preferable to use a secondary battery electrode gas discharge method that increases or decreases the size of the piezoelectric element.
ピエゾ素子に交流電流を流すことで、ピエゾ素子の膨張と収縮が繰り返し行われ、正極、負極、及びセパレータの積層方向にピエゾ素子の寸法を増減させることができる。これにより、電池ケースへの押圧力を増減させて、電極体に加える圧力を増減させることができる。 By passing an alternating current through the piezo element, the piezo element is repeatedly expanded and contracted, and the size of the piezo element can be increased or decreased in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. As a result, the pressure applied to the battery case can be increased or decreased to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
あるいは、前記いずれかの二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記押圧手段は、前記電池ケースを、前記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、上記第1部材を上記積層方向に往復運動させる往復運動手段であって、上記第1部材を往復運動させて上記電池ケースへの押圧力を増減させる往復運動手段と、を備える二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Alternatively, in any one of the secondary battery electrode body gas discharge methods, the pressing means includes a first member and a second member that fix the battery case sandwiched in the stacking direction, and the first member. Reciprocating means for reciprocally moving the first member in the stacking direction, and reciprocating means for reciprocating the first member to increase / decrease the pressing force to the battery case. And good.
本発明の電極体ガス排出方法によれば、往復運動手段により、第1部材を積層方向に往復運動させることで、電池ケースへの押圧力を増減させることができる。これにより、電極体に加える圧力を増減させることができる。 According to the electrode body gas discharge method of the present invention, the pressing force to the battery case can be increased or decreased by reciprocating the first member in the stacking direction by the reciprocating means. Thereby, the pressure applied to an electrode body can be increased / decreased.
なお、往復運動手段としては、例えば、油圧、水圧、空気圧などを利用したシリンダを挙げることができる。油圧シリンダ等のロッド部を第1部材に固定し、油圧等によりロッド部を上記積層方向に往復運動させることで、第1部材を上記積層方向に往復動作させることができる。 The reciprocating means may be, for example, a cylinder using hydraulic pressure, water pressure, air pressure, or the like. By fixing a rod portion such as a hydraulic cylinder to the first member and reciprocating the rod portion in the stacking direction by hydraulic pressure or the like, the first member can be reciprocated in the stacking direction.
また、往復運動手段として、コネクティングロッド及びクランクシャフトを通じて、モータやエンジン等に連結されたピストンを挙げることができる。ピストンを第1部材に固定し、モータやエンジン等による回転運動を、クランクシャフト及びコネクティングロッドにより、上記積層方向への往復運動に変換することで、ピストンと共に第1部材を、上記積層方向に往復動作させることができる。 As reciprocating means, a piston connected to a motor, an engine or the like through a connecting rod and a crankshaft can be cited. The piston is fixed to the first member, and the rotary motion by the motor, the engine, etc. is converted into the reciprocating motion in the stacking direction by the crankshaft and the connecting rod, so that the first member is reciprocated in the stacking direction together with the piston. It can be operated.
あるいは、前記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記二次電池の充放電を行って、前記電極体に加える圧力を増減させる二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Alternatively, the electrode body gas discharging method for the secondary battery may be a secondary battery electrode body gas discharging method for charging / discharging the secondary battery to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
二次電池を充電すると、電極体が正極、負極、及びセパレータの積層方向(以下、単に積層方向ともいう)に膨張し、その後、二次電池を放電させると、電極体が積層方向に収縮する。充電により電極体が積層方向に膨張すると、電極体が電池ケースの内面を積層方向に押圧する。このときの電池ケースからの反力によって、電極体に対し積層方向に圧力を加えることができる。その後、放電により電極体が収縮すると、電極体が電池ケースの内面を押圧する力が弱まるので、電極体に対し積層方向に加わる圧力が低下する。 When the secondary battery is charged, the electrode body expands in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator (hereinafter also simply referred to as the stacking direction), and then the electrode body contracts in the stacking direction when the secondary battery is discharged. . When the electrode body expands in the stacking direction by charging, the electrode body presses the inner surface of the battery case in the stacking direction. The reaction force from the battery case at this time can apply pressure to the electrode body in the stacking direction. Thereafter, when the electrode body contracts due to discharge, the force with which the electrode body presses the inner surface of the battery case is weakened, so that the pressure applied to the electrode body in the stacking direction is reduced.
従って、二次電池の充放電を行うことで、容易に、電極体に対し、積層方向に加える圧力を増減させることができる。これにより、電極体の内部に滞留しているガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。 Therefore, by charging / discharging the secondary battery, the pressure applied to the electrode body in the stacking direction can be easily increased or decreased. Thereby, the gas staying inside the electrode body can be appropriately discharged to the outside of the electrode body.
さらに、上記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、第1部材と第2部材とにより、前記電池ケースを、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に挟んで固定した状態で、上記二次電池の充放電を行う二次電池の電極体ガス排出方法とすると良い。 Furthermore, in the electrode body gas discharging method of the secondary battery, the battery case is sandwiched and fixed in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator by the first member and the second member, It is good to use the electrode body gas discharge | emission method of the secondary battery which charges / discharges the said secondary battery.
第1部材と第2部材とにより、電池ケースを、正極、負極、及びセパレータの積層方向に挟んで固定した状態で、二次電池を充電することで、電極体によって押圧された電池ケースの膨張を防止することができる。これにより、電極体によって電池ケースを押圧した力を外部に逃がすことなく、そのまま反力として電極体に加えることができるので、電極体に加える圧力を大きくすることができる。 Expansion of the battery case pressed by the electrode body by charging the secondary battery while the battery case is sandwiched and fixed by the first member and the second member in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator Can be prevented. As a result, the force applied to the battery case by the electrode body can be directly applied to the electrode body as a reaction force without escaping to the outside, so that the pressure applied to the electrode body can be increased.
従って、第1部材と第2部材とで電池ケースを積層方向に挟んで固定した状態で、二次電池の充放電を行うことで、電極体に加える圧力の増減をより大きくすることができる。これにより、電極体の内部に滞留しているガスを、より確実に、電極体の外部に排出することができる。
なお、第1部材と第2部材とで挟んで固定する電池ケースは、1つに限らず、複数(例えば、正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の電池ケース)であっても良い。
Therefore, by increasing and decreasing the pressure applied to the electrode body, the secondary battery is charged and discharged in a state where the battery case is sandwiched and fixed between the first member and the second member. Thereby, the gas staying inside the electrode body can be more reliably discharged to the outside of the electrode body.
The battery case sandwiched and fixed between the first member and the second member is not limited to one, but may be a plurality (for example, a plurality of battery cases arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator). May be.
さらに、上記の二次電池の電極体ガス排出方法であって、前記電池ケースは、第1側面及びこれと反対方向を向く第2側面し、上記第1側面及び上記第2側面は、それぞれ、上記電極体を上記第1側面及び上記第2側面に投影した電極投影領域内に含まれる電極領域部を有し、前記第1部材及び前記第2部材を上記電極領域部に接触させた状態で、前記二次電池の充放電を行う二次電池の電極体ガス排出方法とするのが好ましい。 Furthermore, in the electrode body gas discharge method of the secondary battery, the battery case has a first side surface and a second side surface facing the opposite direction, and the first side surface and the second side surface are respectively In the state which has the electrode area | region part contained in the electrode projection area | region which projected the said electrode body on the said 1st side surface and the said 2nd side surface, and made the said 1st member and the said 2nd member contact the said electrode area | region part It is preferable that the secondary battery electrode body gas discharge method is to charge and discharge the secondary battery.
この電極体ガス排出方法によれば、二次電池の充放電を行うことで、電極領域部への押圧力を、適切に増減させることができる。これにより、電極体に加える圧力を適切に増減させることができるので、電極体の内部に滞留しているガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。 According to this electrode body gas discharge method, the pressing force to the electrode region can be appropriately increased or decreased by charging and discharging the secondary battery. Thereby, since the pressure applied to an electrode body can be increased / decreased appropriately, the gas stagnating in an electrode body can be discharged | emitted appropriately outside the electrode body.
他の解決手段は、正極、負極、及びセパレータを積層してなる電極体と、上記電極体を収容する電池ケースと、を有する二次電池と、上記正極、負極、及びセパレータの積層方向に上記電池ケースを押圧する押圧手段であって、当該押圧手段による上記電池ケースへの押圧力を増減させて、上記電極体に加える圧力を増減させる押圧手段と、を備える二次電池構造体である。 Another solution is a secondary battery having an electrode body formed by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and a battery case that accommodates the electrode body, and the above-mentioned in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. A pressing unit that presses the battery case, and a pressing unit that increases or decreases the pressure applied to the battery case by the pressing unit to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
本発明の二次電池構造体は、正極、負極、及びセパレータの積層方向に電池ケースを押圧する押圧手段であって、当該押圧手段による電池ケースへの押圧力を増減させて、電極体に加える圧力を増減させる押圧手段を備えている。押圧手段によって電池ケースへの押圧力を増減させることで、電池ケースを通じて、適切に、電極体に加える圧力を増減させることができる。これにより、電極体の内部のガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる。
なお、本発明の二次電池構造体を構成する二次電池は、1つに限らず、複数(例えば、正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の二次電池)であっても良い。
The secondary battery structure of the present invention is a pressing means for pressing the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and the pressing force applied to the battery case by the pressing means is increased or decreased and applied to the electrode body. A pressing means for increasing or decreasing the pressure is provided. By increasing or decreasing the pressing force to the battery case by the pressing means, the pressure applied to the electrode body can be appropriately increased or decreased through the battery case. Thereby, the gas inside an electrode body can be appropriately discharged | emitted outside the electrode body.
Note that the secondary battery constituting the secondary battery structure of the present invention is not limited to one, but a plurality (for example, a plurality of secondary batteries arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator). May be.
さらに、上記の二次電池構造体であって、前記押圧手段は、前記電池ケースに対し、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に隣り合って接し、上記積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、上記電池ケース及び上記寸法増減体を、上記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、を備える二次電池構造体とすると良い。 Further, in the above secondary battery structure, the pressing means is adjacent to and in contact with the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and can increase or decrease its dimension in the stacking direction. It is good to make a secondary battery structure comprising: a size increasing / decreasing body, and a first member and a second member for fixing the battery case and the size increasing / decreasing body in the stacking direction.
本発明の二次電池構造体の押圧手段では、第1部材と上記第2部材とにより、電池ケース及び寸法増減体を、正極、負極、及びセパレータの積層方向(以下、単に積層方向ともいう)に挟んで固定した状態で、寸法増減体の寸法を積層方向に増減させることができる。これにより、電池ケースへの押圧力を適切に増減させることができるので、電池ケースを通じて、電極体に加える圧力を適切に増減させることができる。 In the pressing means for the secondary battery structure according to the present invention, the battery case and the size increase / decrease body are stacked in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator (hereinafter also simply referred to as the stacking direction) by the first member and the second member. The dimension of the dimension increasing / decreasing body can be increased / decreased in the stacking direction in a state of being sandwiched and fixed. Thereby, since the pressing force to a battery case can be increased / decreased appropriately, the pressure added to an electrode body can be increased / decreased appropriately through a battery case.
なお、第1部材と第2部材とで挟んで固定する電池ケースは、1つに限らず、複数(例えば、正極、負極、及びセパレータの積層方向に一列に配置した複数の電池ケース)であっても良い。さらに、寸法増減体についても、1つに限らず、複数個配置しても良い。例えば、複数個の二次電池を一列に配置した場合は、隣り合う二次電池の間に、寸法増減体を1つずつ配置するようにしても良い。 The battery case sandwiched and fixed between the first member and the second member is not limited to one, but may be a plurality (for example, a plurality of battery cases arranged in a line in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator). May be. Further, the size increasing / decreasing body is not limited to one, and a plurality of size increasing / decreasing bodies may be arranged. For example, when a plurality of secondary batteries are arranged in a line, one dimension increasing / decreasing body may be arranged between adjacent secondary batteries.
あるいは、前記の二次電池構造体であって、前記押圧手段は、前記電池ケースを、前記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、上記第1部材を上記積層方向に往復運動させる往復運動手段であって、上記第1部材を往復運動させて上記電池ケースへの押圧力を増減させる往復運動手段と、を備える二次電池構造体とすると良い。 Or it is the said secondary battery structure, Comprising: The said press means reciprocates the said 1st member in the said lamination direction with the 1st member and 2nd member which pinch | interpose and fix the said battery case in the said lamination direction. It is preferable that the secondary battery structure includes reciprocating means for moving the reciprocating means for reciprocating the first member to increase or decrease the pressing force to the battery case.
本発明の二次電池構造体では、往復運動手段により、第1部材を積層方向に往復運動させることで、電池ケースへの押圧力を増減させることができる。これにより、電極体に加える圧力を増減させることができる。
なお、往復運動手段としては、前述したものを用いることができる。また、第1部材と第2部材とで挟んで固定する電池ケースは、1つに限らず、複数であっても良い。
In the secondary battery structure of the present invention, the pressing force to the battery case can be increased or decreased by reciprocating the first member in the stacking direction by the reciprocating means. Thereby, the pressure applied to an electrode body can be increased / decreased.
As the reciprocating means, those described above can be used. Further, the battery case to be fixed by being sandwiched between the first member and the second member is not limited to one, and may be a plurality of battery cases.
(実施例1)
まず、本実施例1の二次電池構造体200について説明する。
二次電池構造体200は、図1に示すように、二次電池100と押圧手段300とを有している。このうち、二次電池100は、図2及び図3に示すように、直方体形状の電池ケース110、正極外部端子120、及び負極外部端子130を備えるリチウムイオン二次電池である。電池ケース110は、図2に示すように、第1側面111、これと反対方向を向く第2側面112を有している。なお、正極外部端子120及び負極外部端子130は、円柱形状で、その外周面に雄ねじが形成されている。
Example 1
First, the
As shown in FIG. 1, the
電池ケース110は、金属からなり、図3に示すように、直方体形状の収容部117bを有する電池ケース本体117と、電池ケース本体117の収容部117bを閉塞する電池ケース蓋118を有している。電池ケース本体117の収容部117b内には、電極体150や非水電解液(図示なし)などが収容されている。
The
電極体150は、図5に示すように、断面長円状をなし、図6に示すように、シート状の正極155、負極156、及びセパレータ157を積層して捲回してなる扁平型の捲回体である。このうち、正極155は、正極集電部材151(アルミニウム箔)と、この正極集電部材151の表面に形成された正極合材層152(正極活物質153を含む)を有している。負極156は、負極集電部材158(銅箔)と、この負極集電部材158の表面に形成された負極合材層159(負極活物質154を含む)を有している。
As shown in FIG. 5, the
なお、本実施例1の電極体150では、正極155、負極156、及びセパレータ157の捲回方向(周方向)に直交する方向(径方向)が、積層方向となる。従って、本実施例1では、図5に示すように、第1側面111及び第2側面112に直交する方向(図5において左右方向)が、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向に一致する。
In the
この電極体150は、その軸線方向(図3において左右方向)の一方端部(図3において右端部)に位置し、正極155の正極集電部材151のみが渦巻状に重なる正極集電端子部150bと、他方端部(図3において左端部)に位置し、負極156の負極集電部材158のみが渦巻状に重なる負極集電端子部150cと、正極集電端子部150bと負極集電端子部150cとの間に位置し、正極合材層152及び負極合材層159を含む電極合材配置部150dを有している。正極集電端子部150bは、正極接続部材122を通じて、正極外部端子120に電気的に接続されている。負極集電端子部150cは、負極接続部材132を通じて、負極外部端子130に電気的に接続されている。
The
ここで、図2に示すように、電極体150を、第1側面111及び第2側面112に直交する方向(図2において上下方向)に投影した領域を、電極投影領域R1とする。さらに、図4に示すように、電池ケース110の第1側面111のうち、電極投影領域R1内に含まれる部分(図4において、格子状のハッチングで示す部分)を、電極領域部111bとする。さらに、図4に括弧書きで示すように、電池ケース110の第2側面112のうち、電極投影領域R1内に含まれる部分(図4において、斜線ハッチングで示す部分)を、電極領域部112bとする。
Here, as shown in FIG. 2, a region in which the
また、本実施例1では、正極活物質153として、ニッケル酸リチウムを用いている。また、負極活物質154として、炭素系材料(詳細には、天然黒鉛)を用いている。また、セパレータ157として、ポリエチレンシートを用いている。また、非水電解液として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとを、1:1:1(体積比)で混合した溶媒に、1モル/リットルの濃度でLiPF6を溶解させたものを用いている。
In Example 1, lithium nickelate is used as the positive electrode
押圧手段300は、図1に示すように、寸法増減体70と第1部材330と第2部材340とを有している。寸法増減体70は、矩形板状のピエゾ素子からなり、電池ケース110の第1側面111に対し、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向X(図1において左右方向)に隣り合って接し、積層方向Xについて自身の寸法を増減可能とされている。この寸法増減体70は、スイッチ92を介して、交流電源装置90に接続することができる。
As shown in FIG. 1, the pressing means 300 includes a dimension increasing / decreasing
第1部材330及び第2部材340は、矩形板状の樹脂からなり、電池ケース110及び寸法増減体70を、積層方向Xに挟んで固定している。詳細には、第1部材330と第2部材340とを、円柱状のロッド51とナット53を用いて締結することで、第1部材30と第2部材40の互いの位置を固定すると共に、第1部材330と第2部材340との間に、電池ケース110及び寸法増減体70を、積層方向Xに挟んで固定している。
The
この押圧手段300によれば、後述するように、積層方向Xに電池ケース110を押圧することができる。具体的には、電池ケース110への押圧力を増減させて、電極体150に加える圧力を増減させることができる。
According to the
次に、本実施例1の電極体ガス排出方法(二次電池構造体200における電極体ガス排出方法)について説明する。ここでは、二次電池構造体200を、例えば、携帯機器の電源として、携帯機器に装着している場合について説明する。
Next, the electrode body gas discharging method (electrode body gas discharging method in the secondary battery structure 200) of the first embodiment will be described. Here, the case where the
一定時間(例えば72時間)以上、二次電池100の放置状態(休止状態)が続いた場合は、電池ケース110内でガスが発生し、電極体150の内部にガスが滞留する可能性が高い。そこで、一定時間(例えば72時間)以上、二次電池100の放置状態(休止状態)が続いたときは、寸法増減体70を、スイッチ92を介して交流電源装置90に接続する。この状態で、スイッチ92をONにして、交流電源装置90から寸法増減体70に交流電流を流す。
When the
寸法増減体70に交流電流を流すと、寸法増減体70の膨張と収縮が繰り返し行われ、積層方向Xに寸法増減体70(ピエゾ素子)の寸法を増減させることができる。これにより、電池ケース110への押圧力を増減させて、積層方向Xについて、電極体150に加える圧力を増減させることができる。従って、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出することができる。これにより、電極体150の内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。
When an alternating current is passed through the dimension increasing / decreasing
なお、電池ケース110の第1側面111及び第2側面112に加える圧力は、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減させるのが好ましい。これにより、電極体150の内部に滞留しているガスを、確実に排出することができる。従って、電池ケース110の第1側面111及び第2側面112に加わる圧力が、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減するように、寸法増減体70(ピエゾ素子)を選択するのが好ましい。
The pressure applied to the
(実施例2)
次に、実施例2について説明する。実施例1の二次電池構造体200は、二次電池100を1つだけ有していたが、本実施例2の二次電池構造体400は、二次電池100を複数有している。具体的には、二次電池構造体400は、複数の二次電池100を電気的に直列に接続して、組電池を構成している。
なお、二次電池構造体400は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として使用することができる。
(Example 2)
Next, Example 2 will be described. Although the
The
二次電池構造体400は、図7に示すように、複数の二次電池100と押圧手段500とを有している。二次電池構造体400を構成する複数の二次電池100は、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向X(図7において左右方向)に一列に配置されている。さらに、隣り合う二次電池100の正極外部端子120と負極外部端子130とは、連結部材61により、電気的に接続されている。なお、図7では、二次電池構造体400の両端部に位置する4つの二次電池100のみを図示し、その間に位置する複数の二次電池100の図示を省略している。
As shown in FIG. 7, the
詳細には、連結部材61は、矩形板状の金属板からなり、正極外部端子120及び負極外部端子130を挿通可能とする貫通孔61bが2つ形成されている。連結部材61の一方の貫通孔61b内に正極外部端子120を挿通させると共に、他方の貫通孔61b内に負極外部端子13を挿通させた状態で、正極外部端子120の雄ねじにナット63を螺合させて、正極外部端子120と連結部材61とを締結すると共に、負極外部端子130の雄ねじにナット63を螺合させて、負極外部端子130と連結部材61とを締結している。このようにして、二次電池構造体400を構成する二次電池100を電気的に直列に接続している。
Specifically, the connecting
押圧手段500は、図7に示すように、寸法増減体570と第1部材30と第2部材40とを有している。寸法増減体570は、矩形板状のピエゾ素子からなり、積層方向Xに隣り合う各々の二次電池100の間に位置し、積層方向Xについて自身の寸法を増減可能とされている。特に、本実施例2では、寸法増減体570は、電池ケース110のうち電極領域部111b,112bにのみ密着して配置されている。寸法増減体570は、それぞれ、スイッチ92を介して、交流電源装置90に接続されている。
As shown in FIG. 7, the
第1部材30及び第2部材40は、矩形板状の樹脂からなり、電池ケース110及び寸法増減体570を、積層方向Xに挟んで固定している。詳細には、第1部材30と第2部材40とを、円柱状のロッド551とナット53を用いて締結することで、第1部材30と第2部材40の互いの位置を固定すると共に、第1部材30と第2部材40との間に、電池ケース110及び寸法増減体570を、積層方向Xに挟んで固定している。
The
なお、第1部材30は、押圧本体部35と密着押圧プレート36とを有している。押圧本体部35は、一方端側(図7において右端側)に位置する二次電池100の第1側面111(電極領域部111bを除く)と対向する対向部35bを含んでいる。密着押圧プレート36は、第1側面111の電極領域部111bと対向する密着押圧対向部36bを含んでいる。密着押圧対向部36bは、対向部35bに比べて、電池ケース110側(図7において左側)に、0.2mmだけ突出させている。
The
また、第2部材40は、押圧本体部45と密着押圧プレート46とを有している。押圧本体部45は、他方端側(図7において左端側)に位置する二次電池100の第1側面111(電極領域部111bを除く)と対向する対向部45bを含んでいる。密着押圧プレート46は、第1側面111の電極領域部111bと対向する密着押圧対向部46bを含んでいる。密着押圧対向部46bは、対向部45bに比べて、電池ケース110側(図7において右側)に、0.2mmだけ突出させている。
The
従って、第1部材30と第2部材40との間に電池ケース110及び寸法増減体570を配置して、ロッド551及びナット53を用いて第1部材30及び第2部材40を締結することで、密着押圧プレート36,46の密着押圧対向部36b,46b及び寸法増減体570により、各々の二次電池100の電極領域部111b,112bを確実に押圧することができる。
この押圧手段500によれば、後述するように、電池ケース110への押圧力を増減させて、電極体150に加える圧力を増減させることができる。
Therefore, the
According to the
次に、本実施例2の電極体ガス排出方法(二次電池構造体400における電極体ガス排出方法)について説明する。ここでは、二次電池構造体400を、例えば、ハイブリッド自動車の電源として、ハイブリッド自動車に搭載している場合について説明する。
一定時間(例えば72時間)以上、二次電池100の放置状態(休止状態)が続いたとき、スイッチ92をONにして、寸法増減体570を交流電源装置90に接続し、寸法増減体570に交流電流を流す。
Next, an electrode body gas discharging method (electrode body gas discharging method in the secondary battery structure 400) of the second embodiment will be described. Here, a case where the
When the
寸法増減体570に交流電流を流すと、寸法増減体570の膨張と収縮が繰り返し行われ、積層方向Xに寸法増減体570(ピエゾ素子)の寸法を増減させることができる。これにより、各々の電池ケース110への押圧力を増減させて、積層方向Xについて、電極体150に加える圧力を増減させることができる。従って、各々の二次電池100について、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出することができる。これにより、電極体150の内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。
When an alternating current is passed through the dimension increasing / decreasing
(実施例3)
次に、実施例3について説明する。実施例1,2では、押圧手段300,500を用いて、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出した。これに対し、本実施例3では、組電池600(図8参照)を構成する二次電池100の充放電を行うことで、積層方向Xについて電極体150に加える圧力を増減させて、電極体150の内部に存在するガスを電極体150の外部に排出する。
なお、組電池600は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として使用することができる。
(Example 3)
Next, Example 3 will be described. In Examples 1 and 2, the gas staying inside the
The assembled
組電池600は、図8に示すように、複数の二次電池100と、二次電池100の間に位置し電極領域部111b,112bに密着する介在部材50と、複数の二次電池100及び介在部材50を挟んで固定する第1部材30及び第2部材40を備えている。複数の二次電池100は、一列に(図8において左右方向に)配置されている。さらに、隣り合う二次電池100の正極外部端子120と負極外部端子130とは、連結部材61により、電気的に接続されている。
As shown in FIG. 8, the assembled
なお、図8,図9では、組電池600の両端部に位置する4つの二次電池100のみを図示し、その間に位置する複数の二次電池100の図示を省略している。また、組電池600は、実施例2の二次電池構造体400(図7参照)と比較して、寸法増減体570に代えて介在部材50を用いた点が異なっている。
8 and 9, only four
この組電池600は、図9に示すように、スイッチ82を介して、公知の充放電装置80に接続されている。具体的には、充放電装置80の第1端子81が、組電池600の最も右端に位置する二次電池100の正極外部端子120に接続し、第2端子82が、最も左端に位置する二次電池100の負極外部端子130接続されている。
As shown in FIG. 9, this assembled
次に、本実施例3の電極体ガス排出方法(組電池600を構成する二次電池100の電極体ガス排出方法)について説明する。ここでは、組電池600を、例えば、ハイブリッド自動車の電源として、ハイブリッド自動車に搭載している場合について説明する。
例えば、一定時間(例えば72時間)以上、二次電池100の放置状態(休止状態)が続いたとき、スイッチ82をONにして、組電池600を構成する各々の二次電池100について、充放電を行う。
Next, an electrode body gas discharging method (electrode body gas discharging method of the
For example, when the
例えば、まず、1Cの電流値で、電池電圧(端子間電圧)が3.0Vに達するまで定電流放電を行う。次いで、1Cの電流値で、電池電圧(端子間電圧)が4.1Vに達するまで定電流充電を行う。この充放電を1サイクルとして、この充放電サイクルを所定のサイクル数(例えば、10サイクル)行う。
なお、組電池600を構成する二次電池100は、電気的に直列に接続されているので、上述のように充放電を行うことで、組電池600を構成する全ての二次電池100を等しく充放電することができる。
For example, first, constant current discharge is performed at a current value of 1 C until the battery voltage (inter-terminal voltage) reaches 3.0V. Next, constant current charging is performed until the battery voltage (terminal voltage) reaches 4.1 V at a current value of 1C. This charging / discharging is defined as one cycle, and this charging / discharging cycle is performed for a predetermined number of cycles (for example, 10 cycles).
In addition, since the
二次電池100を充電すると電極体150が膨張し、その後、二次電池100を放電させると電極体150が収縮する。充電により電極体150が膨張すると、電極体150が電池ケース110の内面113,114を押圧する。このときの電池ケース110からの反力によって、電極体150への圧力を高めることができる。その後、放電により電極体150が収縮すると、電極体150が電池ケース110の内面113,114を押圧する力が弱まるので、電極体150に加わる圧力が低下する。従って、二次電池100の充放電を行うことで、容易に、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向X(図9において左右方向)について、電極体150に加える圧力を増減させることができる。
When the
しかも、本実施例3では、第1部材30と第2部材40とにより、電池ケース110及び介在部材50を積層方向Xに挟んで固定した状態で、各々の二次電池100を充電する。このため、電極体150によって押圧された電池ケース100の膨張を防止することができる。これにより、電極体150によって電池ケース110を押圧した力を外部に逃がすことなく、そのまま反力として電極体150に加えることができるので、電極体150に加える圧力を大きくすることができる。
Moreover, in the third embodiment, each
従って、第1部材30と第2部材40とにより電池ケース110及び介在部材50を積層方向Xに挟んで固定した状態で、各々の二次電池100を充放電することで、電極体150に加える圧力の増減をより大きくすることができる。これにより、電極体150の内部に滞留しているガスを、より確実に、電極体150の外部に排出することができる。
Therefore, each
(実施例4)
実施例1〜3では、携帯機器やハイブリッド自動車などの電源として装着された二次電池に対する電極体ガス排出方法を示した。これに対し、本実施例4では、二次電池の製造過程における電極体ガス排出方法を示す。具体的には、初期充電に伴って電極体の内部に滞留したガスを、適切に、電極体の外部に排出することができる二次電池の製造方法を示す。
Example 4
In Examples 1 to 3, an electrode body gas discharging method for a secondary battery mounted as a power source for a portable device or a hybrid vehicle has been shown. On the other hand, Example 4 shows an electrode body gas discharging method in the manufacturing process of the secondary battery. Specifically, a method for manufacturing a secondary battery capable of appropriately discharging the gas staying inside the electrode body with the initial charge to the outside of the electrode body will be described.
以下に、二次電池100の製造方法について説明する。
まず、二次電池の組み立てを行う。具体的には、まず、ニッケル酸リチウム(正極活物質153)とアセチレンブラックとポリテトラフルオロエチレンとカルボキシメチルセルロースとを、88:10:1:1(重量比)の割合で混合し、これに分散溶媒を混合して、正極スラリを作製した。次いで、この正極スラリを、厚さ15μmのアルミニウム箔151の表面に塗布し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、アルミニウム箔151の表面に正極合材152が塗工された正極155を得た(図6参照)。
Below, the manufacturing method of the
First, a secondary battery is assembled. Specifically, first, lithium nickelate (positive electrode active material 153), acetylene black, polytetrafluoroethylene, and carboxymethylcellulose are mixed at a ratio of 88: 10: 1: 1 (weight ratio) and dispersed therein. A solvent was mixed to prepare a positive electrode slurry. Next, this positive electrode slurry was applied to the surface of an
また、天然黒鉛(負極活物質154)と、スチレン−ブタジエンラバーと、カルボキシメチルセルロースとを、98:1:1(重量比)の割合で水中で混合して、負極スラリを作製した。次いで、この負極スラリを、厚さ10μmの銅箔158の表面に塗布し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、銅箔158の表面に負極合材159が塗工された負極156を得た(図6参照)。
Natural graphite (negative electrode active material 154), styrene-butadiene rubber, and carboxymethylcellulose were mixed in water at a ratio of 98: 1: 1 (weight ratio) to prepare a negative electrode slurry. Next, this negative electrode slurry was applied to the surface of a
次に、正極155、負極156、及びセパレータ157を積層し、これを捲回して断面長円状の電極体150を形成した(図5参照)。但し、正極155、負極156、及びセパレータ157を積層する際には、電極体150の一端部から、正極155のうち正極合材152を塗工していない未塗工部が突出するように、正極155を配置しておく。さらには、負極156のうち負極合材159を塗工していない未塗工部が、正極155の未塗工部とは反対側から突出するように、負極156を配置しておく。これにより、正極155の正極集電部材151のみが渦巻状に重なる正極集電端子部150bと、負極156の負極集電部材158のみが渦巻状に重なる負極集電端子部150cを有する電極体150(図3参照)が形成される。なお、セパレータ157として、厚さ25μmのポリエチレンシートを用いている。
Next, a
次に、電極体150の正極集電端子部150bと正極外部端子120とを、正極集電部材122を通じて接続する。さらに、電極体150の負極集電端子部150cと負極外部端子130とを、負極集電部材132を通じて接続する。その後、これを電池ケース本体117内に収容し、電池ケース本体117と電池ケース蓋118とを溶接して、電池ケース110を封止した。次いで、電池ケース蓋118に設けられている注液口(図示しない)を通じて電解液を注液した後、注液口を封止する。なお、非水電解液として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとを、1:1:1(体積比)で混合した溶媒に、1モル/リットルの濃度でLiPF6を溶解させたものを用いている。
Next, the positive electrode current collecting
次に、二次電池100に初期充電を行った。具体的には、公知の電源装置を用いて、二次電池100について、0.1Cの電流値で、SOC50%まで充電を行った。さらに、0.5Cの電流値で、SOC100%まで充電を行った。このようにして、二次電池100を満充電状態とした。この初期充電を行うと、非水電解液の分解反応が起こり、この分解反応によりガスが発生する。この発生したガスの一部が、電極体150の内部(正極155とセパレータ157との間、または、負極156とセパレータ157との間)に滞留することがある。
Next, the
次に、図10に示すように、第1部材30と第2部材40とにより、電池ケース110を、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向X(図10において左右方向)に挟んで固定した。具体的には、二次電池100の第1側面111側に配置した第1部材30と、第2側面112側に配置した第2部材40とを、円柱状のロッド51とナット53とを用いて締結した。
Next, as shown in FIG. 10, the
この状態で、図11に示すように、公知の充放電装置80を用いて、二次電池100の充放電を行う。具体的には、充放電装置80の第1端子81を二次電池100の正極外部端子120に接続し、第2端子82を負極外部端子130接続して、例えば、実施例3と同様の充放電サイクルを、所定のサイクル数(例えば、10サイクル)行う。本実施例4でも、実施例3と同様に、第1部材30と第2部材40とにより電池ケース110を積層方向Xに挟んで固定した状態で、二次電池100を充放電することで、電極体150に加える圧力の増減を大きくすることができる。これにより、初期充電に伴って電極体150の内部に滞留したガスを、確実に、電極体150の外部に排出することができる。
その後、所定の検査工程などを経て、二次電池100が完成する。
In this state, as shown in FIG. 11, the
Thereafter, the
(実施例5)
実施例1,2では、押圧手段の寸法増減体としてピエゾ素子を用いた。具体的には、ピエゾ素子に交流電流を流すことで、ピエゾ素子の膨張と収縮とを繰り返し行わせ、積層方向Xにピエゾ素子の寸法を増減させた。これに対し、本実施例5では、寸法増減体として、油圧の増減で自身が膨張・収縮する油圧袋(図12参照)を用いている。
(Example 5)
In Examples 1 and 2, a piezo element was used as a dimension increasing / decreasing body of the pressing means. Specifically, by passing an alternating current through the piezo element, the piezo element was repeatedly expanded and contracted, and the dimensions of the piezo element were increased or decreased in the stacking direction X. On the other hand, in the fifth embodiment, as a size increasing / decreasing body, a hydraulic bag (see FIG. 12) that expands and contracts itself by increasing or decreasing the hydraulic pressure is used.
具体的には、本実施例5の二次電池構造体700は、図12に示すように、二次電池100と押圧手段800とを備えている。押圧手段800は、寸法増減体870と第1部材330と第2部材340とを有している。寸法増減体870は、矩形袋状のゴム製の油圧袋であり、電池ケース110の第1側面111に対し、正極155、負極156、及びセパレータ157の積層方向X(図12において左右方向)に隣り合って接し、積層方向Xについて自身の寸法を増減可能とされている。
Specifically, the
この寸法増減体870は、作動油パイプを通じて、作動油の供給と排出の切り替えを行う電磁弁96に接続されている。電磁弁96の給油口は、作動油パイプを通じて、油圧ポンプ97を経由して、作動油が蓄えられている作動油タンク95に連結されている。また、電磁弁96の排油口は、作動油パイプを通じて、作動油タンク95に連結されている。
The dimension increasing / decreasing
電磁弁96を供給側に切り替えて、油圧ポンプ97の駆動により、作動油タンク95から電磁弁96を通じて寸法増減体870に作動油を供給すると、寸法増減体870は膨張し、寸法増減体870の積層方向Xの寸法が増大する。反対に、電磁弁96を排出側に切り替えて、寸法増減体870から作動油を排出すると、寸法増減体870は収縮し、寸法増減体870の積層方向Xの寸法が減少する。このように、寸法増減体870に対し、作動油の供給と排出を行うことで、積層方向Xについて、寸法増減体870(油圧袋)の寸法を増減させることができる。
When the
これにより、電池ケース110への押圧力を増減させて、積層方向Xについて、電極体150に加える圧力を増減させることができる。従って、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出することができる。これにより、電極体150の内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。
Accordingly, the pressure applied to the
(実施例6)
実施例1,2では、押圧手段を、第1部材と第2部材と寸法増減体により構成した。これに対し、本実施例6では、押圧手段を、第1部材と第2部材と往復運動手段(油圧シリンダ911)とにより構成している。
(Example 6)
In Examples 1 and 2, the pressing means is composed of the first member, the second member, and the dimension increasing / decreasing body. On the other hand, in the sixth embodiment, the pressing means is constituted by the first member, the second member, and the reciprocating means (hydraulic cylinder 911).
具体的には、本実施例6の二次電池構造体900は、図13に示すように、二次電池100と押圧手段910とを備えている。押圧手段910は、二次電池100を積層方向Xに挟んで固定する第1部材30及び第2部材40と、油圧シリンダ911を有している。油圧シリンダ911は、シリンダ本体部911cと、シリンダ本体部911c内への作動油の供給及び排出により、積層方向X(図13において左右方向)に往復運動するロッド部911bを有している。なお、ロッド部911bの先端911dは、第1部材30の外面に固着している。
Specifically, the
シリンダ本体部911cの後端側に位置する第1出入口911fは、作動油パイプ915bを通じて、作動油の供給と排出の切り替えを行う電磁弁912に連結されている。シリンダ本体部911cの先端側に位置する第2出入口911gは、作動油パイプ915cを通じて、電磁弁912に連結されている。電磁弁912の給油口は、作動油パイプ915d,915eを通じて、油圧ポンプ913を経由して、作動油が蓄えられている作動油タンク914に連結されている。また、電磁弁912の排油口は、作動油パイプ915fを通じて、作動油タンク914に連結されている。
The 1st entrance /
油圧ポンプ913の駆動により、作動油タンク914から電磁弁912を経由して、シリンダ本体部911cの第1出入口911fを通じてシリンダ本体部911c内に作動油を供給すると、ロッド部911bが、積層方向Xのうち電池ケース110に近づく方向(図13において左方向)に移動(伸長)する。これにより、ロッド部911bの先端911dが固着している第1部材30を、積層方向Xのうち電池ケース110に近づく方向(図13において左方向)に移動させて、電池ケース110への押圧力を増大させることができる。
When hydraulic oil is supplied from the
なお、第2部材40の位置は固定されており、第1部材30が積層方向Xに移動しても、第2部材40が移動することはない。また、第1部材30は、ロッド51に沿って、積層方向Xに移動可能とされている。
The position of the
反対に、シリンダ本体部911cの第2出入口911fを通じてシリンダ本体部911c内に作動油を供給すると、ロッド部911bが、積層方向Xのうち電池ケース110から離れる方向(図13において右方向)に移動(短縮)する。これにより、ロッド部911bの先端911dが固着している第1部材30を、積層方向Xのうち電池ケースから離れる方向(図13において右方向)に移動させて、電池ケース110への押圧力を減少させることができる。
Conversely, when hydraulic fluid is supplied into the cylinder
従って、油圧シリンダ911(往復運動手段)のロッド部911bを、積層方向Xに往復運動(伸縮)させることで、電池ケース110(詳細には、電極領域部111b,112b)への押圧力を増減させることができる。これにより、積層方向Xについて、電極体150に加える圧力を増減させることができるので、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出することができる。従って、電極体150の内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。
Therefore, the
なお、電池ケース110の電極領域部111b,112bに加える圧力は、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減させるのが好ましい。これにより、電極体150の内部に滞留しているガスを、確実に排出することができる。従って、電池ケース110の第1側面111及び第2側面112に加わる圧力が、0.98MPa〜6.54MPaの範囲で増減するように、油圧シリンダ911(往復運動手段)への作動油の供給と排出を制御するのが好ましい。
In addition, it is preferable to increase / decrease the pressure added to the electrode area |
(実施例7)
実施例6では、往復運動手段を、油圧シリンダ911により構成した。これに対し、本実施例7では、往復運動手段を、コネクティングロッド及びクランクシャフトを通じてモータに連結されたピストンにより構成している。
(Example 7)
In the sixth embodiment, the reciprocating means is constituted by the
具体的には、本実施例7の二次電池構造体920は、図14に示すように、二次電池100と押圧手段930とを備えている。押圧手段930は、二次電池100を積層方向Xに挟んで固定する第1部材30及び第2部材40と、第1部材30に固着されたピストン931とを有している。ピストン931は、積層方向X(図14において左右方向)に延びるコネクティングロッド932に連結されている。コネクティングロッド932は、積層方向Xに直交する方向(図14において上下方向)に延びるクランクシャフト933に連結されている。クランクシャフト933は、モータ934に連結されており、モータ934の駆動により、シャフト軸933bを回転軸として回転する。
Specifically, the
従って、モータ934を駆動させると、クランクシャフト933が回転し、クランクシャフト933に連結されたコネクティングロッド932が、積層方向Xに往復運動する。これにより、コネクティングロッド932に連結されたピストン931が、積層方向Xに往復運動する。これに伴って、ピストン931が固着している第1部材30が、積層方向Xに往復運動する。すなわち、第1部材30が、積層方向Xのうち電池ケースに近づく方向(図14において左方向)に移動し、その後、積層方向Xのうち電池ケースから離れる方向(図14において右方向)に移動する。
Therefore, when the
従って、モータ934の駆動により、ピストン931と共に第1部材30を積層方向Xに往復運動させて、電池ケース110(詳細には、電極領域部111b,112b)への押圧力を増減させることができる。これにより、積層方向Xについて、電極体150に加える圧力を増減させることができるので、電極体150の内部に滞留しているガスを、電極体150の外部に排出することができる。従って、電極体150の内部の滞留ガスにより充放電反応が阻害されるのを防止して、電池性能が低下するのを防止することができる。
Therefore, by driving the
なお、実施例6と同様に、第2部材40の位置は固定されており、第1部材30が積層方向Xに移動しても、第2部材40が移動することはない。また、第1部材30は、ロッド51に沿って、積層方向Xに移動可能とされている。
As in the sixth embodiment, the position of the
以上において、本発明を実施例1〜5に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the first to fifth embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it can be applied as appropriate without departing from the scope of the present invention. Nor.
例えば、実施例5では、寸法増減体870(油圧袋)を有する押圧手段800を用いて、1つの二次電池100に対し、電極体150の内部に滞留しているガスを排出する方法を示した。しかしながら、複数の二次電池100について、同時に、寸法増減体870(油圧袋)を有する押圧手段を用いて、電極体150の内部に滞留しているガスを排出するようにしても良い。
For example, in the fifth embodiment, a method of discharging the gas staying inside the
具体的には、例えば、実施例2の二次電池構造体400について、寸法増減体570(ピエゾ素子)に代えて、寸法増減体870(油圧袋)を用いるようにしても良い。二次電池100の間に配置した各々の寸法増減体870(油圧袋)を、電磁弁96を介して油槽95に接続し、電磁弁96の切り替えにより、各々の寸法増減体870について油の供給と排出を行うことで、積層方向Xについて、寸法増減体870(油圧袋)の寸法を増減させることができる。これにより、各々の電池ケース110への押圧力を増減させて、積層方向Xについて、各々の電極体150に加える圧力を増減させることができる。
Specifically, for example, in the
また、実施例6,7では、押圧手段910,930を用いて、1つの二次電池100に対し、電極体150の内部に滞留しているガスを排出する方法を示した。しかしながら、複数の二次電池100について、同時に、押圧手段910,930を用いて、電極体150の内部に滞留しているガスを排出するようにしても良い。
Further, in Examples 6 and 7, the method of discharging the gas staying inside the
具体的には、例えば、実施例3の組電池600に対し、実施例6,7と同様に、押圧手段910,930を設けて、二次電池構造体を構成するようにしても良い。実施例6と同様にして、油圧シリンダ911のロッド部911bを積層方向Xに往復運動させることで、組電池600を構成する各々の二次電池100について、電池ケース110への押圧力を増減させることができる。あるいは、実施例7と同様にして、ピストン931を積層方向Xに往復運動させることで、組電池600を構成する各々の二次電池100について、電池ケース110への押圧力を増減させることができる。これにより、積層方向Xについて、各々の電極体150に加える圧力を増減させることができる。
Specifically, for example, as in the sixth and seventh embodiments, the
30,330 第1部材
40,340 第2部材
70,570,870 寸法増減体
100 二次電池
110 電池ケース
111 第1側面
111b,112b 電極領域部
112 第2側面
120 正極外部端子
130 負極外部端子
150 電極体
155 正極
156 負極
157 セパレータ
200,400,700,900,920 二次電池構造体
300,500,800,910,930 押圧手段
911 油圧シリンダ(往復運動手段)
931 ピストン(往復運動手段)
R1 電極投影領域
X 正極、負極、及びセパレータの積層方向
30, 330
931 piston (reciprocating means)
R1 Electrode projection area X Stack direction of positive electrode, negative electrode, and separator
Claims (10)
二次電池の電極体ガス排出方法。 A secondary battery having an electrode body formed by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator is present in the electrode body by increasing or decreasing the pressure applied to the electrode body in the stacking direction of the positive electrode, negative electrode, and separator. An electrode body gas discharging method for a secondary battery, wherein the gas is discharged outside the electrode body.
前記二次電池は、前記電極体を収容する電池ケースを備え、
前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に上記電池ケースを押圧する押圧手段を用い、上記押圧手段による上記電池ケースへの押圧力を増減させて、前記電極体に加える圧力を増減させる
二次電池の電極体ガス排出方法。 The electrode body gas discharging method of the secondary battery according to claim 1,
The secondary battery includes a battery case that houses the electrode body,
A secondary battery that uses a pressing means that presses the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and increases or decreases the pressure applied to the battery case by the pressing means. Electrode body gas discharge method.
前記押圧手段は、
前記電池ケースに対し、上記正極、負極、及びセパレータの積層方向に隣り合って接し、上記積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、
上記電池ケース及び上記寸法増減体を、上記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、を備える
二次電池の電極体ガス排出方法。 An electrode body gas discharging method for a secondary battery according to claim 2,
The pressing means is
A size increasing / decreasing body that is adjacent to and in contact with the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and that can increase or decrease its own dimension in the stacking direction;
An electrode body gas discharge method for a secondary battery, comprising: a first member and a second member that sandwich and fix the battery case and the dimension increasing / decreasing body in the stacking direction.
前記寸法増減体は、ピエゾ素子であり、
上記ピエゾ素子に交流電流を流して、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向にかかる上記ピエゾ素子の寸法を増減させる
二次電池の電極体ガス排出方法。 It is the electrode body gas discharge | emission method of the secondary battery of Claim 3, Comprising:
The dimension increasing / decreasing body is a piezo element,
An electrode body gas discharge method for a secondary battery, wherein an alternating current is passed through the piezoelectric element to increase or decrease the dimensions of the piezoelectric element in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator.
前記押圧手段は、
前記電池ケースを、前記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、
上記第1部材を上記積層方向に往復運動させる往復運動手段であって、上記第1部材を往復運動させて上記電池ケースへの押圧力を増減させる往復運動手段と、を備える
二次電池の電極体ガス排出方法。 An electrode body gas discharging method for a secondary battery according to claim 2,
The pressing means is
A first member and a second member for fixing the battery case sandwiched in the stacking direction;
Reciprocating means for reciprocating the first member in the stacking direction, and reciprocating means for reciprocating the first member to increase or decrease the pressing force to the battery case. Body gas discharge method.
前記二次電池の充放電を行って、前記電極体に加える圧力を増減させる
二次電池の電極体ガス排出方法。 The electrode body gas discharging method of the secondary battery according to claim 1,
An electrode body gas discharge method for a secondary battery, wherein the secondary battery is charged and discharged to increase or decrease the pressure applied to the electrode body.
第1部材と第2部材とにより、前記電池ケースを、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に挟んで固定した状態で、上記二次電池の充放電を行う
二次電池の電極体ガス排出方法。 The electrode body gas discharging method of the secondary battery according to claim 6,
An electrode body gas discharge of a secondary battery that charges and discharges the secondary battery in a state where the battery case is sandwiched and fixed by the first member and the second member in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. Method.
上記電極体を収容する電池ケースと、を有する
二次電池と、
上記正極、負極、及びセパレータの積層方向に上記電池ケースを押圧する押圧手段であって、当該押圧手段による上記電池ケースへの押圧力を増減させて、上記電極体に加える圧力を増減させる押圧手段と、を備える
二次電池構造体。 An electrode body formed by laminating a positive electrode, a negative electrode, and a separator;
A battery case containing the electrode body, and a secondary battery,
A pressing unit that presses the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the pressing unit increasing or decreasing the pressure applied to the battery case by the pressing unit. And a secondary battery structure.
前記押圧手段は、
前記電池ケースに対し、前記正極、負極、及びセパレータの積層方向に隣り合って接し、上記積層方向について自身の寸法を増減可能とする寸法増減体と、
上記電池ケース及び上記寸法増減体を、上記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、を備える
二次電池構造体。 The secondary battery structure according to claim 8,
The pressing means is
A size increasing / decreasing body that is adjacent to and in contact with the battery case in the stacking direction of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, and that can increase or decrease its own dimension in the stacking direction;
A secondary battery structure comprising: a first member and a second member that fix the battery case and the dimension increasing / decreasing body in the stacking direction.
前記押圧手段は、
前記電池ケースを、前記積層方向に挟んで固定する第1部材及び第2部材と、
上記第1部材を上記積層方向に往復運動させる往復運動手段であって、上記第1部材を往復運動させて上記電池ケースへの押圧力を増減させる往復運動手段と、を備える
二次電池構造体。 The secondary battery structure according to claim 8,
The pressing means is
A first member and a second member for fixing the battery case sandwiched in the stacking direction;
Reciprocating means for reciprocating the first member in the stacking direction, and reciprocating means for reciprocating the first member to increase / decrease the pressing force to the battery case. .
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