JP2010033937A - Lithium-ion battery - Google Patents
Lithium-ion battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010033937A JP2010033937A JP2008196080A JP2008196080A JP2010033937A JP 2010033937 A JP2010033937 A JP 2010033937A JP 2008196080 A JP2008196080 A JP 2008196080A JP 2008196080 A JP2008196080 A JP 2008196080A JP 2010033937 A JP2010033937 A JP 2010033937A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- positive electrode
- negative electrode
- active material
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池に関し、特に、ラミネートフィルムに密封されたリチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion battery, and more particularly to a lithium ion battery sealed in a laminate film.
近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる高性能リチウム電池等の二次電池の需要が増加している。使用される用途が広がるのに伴い、二次電池の更なる安全性の向上及び高性能化が要求されている。
また、無機固体電解質は、その性質上一般に不燃で、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性の高い材料である。そのため、該電解質を用いた高い安全性を備えたリチウム電池の開発が望まれている。
In recent years, there has been an increase in demand for secondary batteries such as high-performance lithium batteries used in personal digital assistants, portable electronic devices, small household power storage devices, motorcycles powered by motors, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. ing. As the applications for use expand, further improvements in safety and performance of secondary batteries are required.
Inorganic solid electrolytes are generally nonflammable due to their properties and are safer materials than commonly used organic solvent electrolytes. Therefore, development of a lithium battery having high safety using the electrolyte is desired.
たとえば、特許文献1には、所定の化合物を含有する正極と、負極と、固体電解質とを備え、上記正極および上記負極が上記固体電解質を介して積層されてなる電極体が、ラミネートフィルムで外装されていることを特徴とする固体電解質電池の技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that an electrode body that includes a positive electrode containing a predetermined compound, a negative electrode, and a solid electrolyte, and in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the solid electrolyte, is a laminate film. A technique of a solid electrolyte battery is disclosed.
また、特許文献2には、正極と負極の間に固体電解質を介在させてなる全固体電池素子を外装体で被覆した全固体電池であって、外装体内部で全固体電池素子に圧力が印加されており、全固体電池素子と外装体の間が密着している全固体電池の技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses an all-solid battery in which an all-solid battery element in which a solid electrolyte is interposed between a positive electrode and a negative electrode is covered with an exterior body, and pressure is applied to the all-solid battery element inside the exterior body. The technology of an all-solid battery in which the all-solid-state battery element and the exterior body are in close contact with each other is disclosed.
また、特許文献3には、正極と、正極と対向して配される負極と、正極及び負極の少なくとも一方の面に形成された固体電解質層とを備え、正極と負極とは、固体電解質層が形成された側が対向するように積層された状態で長手方向に巻回され、絶縁材料からなる外装フィルムで挟み、該外装フィルムの周辺部を減圧下で熱融着することによって封口されている。そして、正極は負極よりも小となされており、当該負極よりも小さい正極上に形成された固体電解質層は、正極よりも大きくなるように形成される固体電解質電池の製造方法の技術が開示されている。
また、特許文献4には、正極、負極が固体電解質を介して電槽に内蔵された全固体電池において、該電池の正極端子あるいは負極端子の少なくとも一方と当該端子と接続される電極との間にPTC素子および低融点合金からなるヒューズを電槽内で直列に接続したことを特徴とする全固体電池の技術が開示されている。
Further, in
また、特許文献5には、所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、素子本体の表裏面に接合された一対の第1および第2電極板と、を有するPTC素子であって、電極板のうち少なくとも一方の第1電極板が、素子本体に対して接合する第1素子接合片と、第1素子接合片に対して一体に成形してあり、第1素子接合片から素子本体の外側に向かって延出する第1端子接合片と、を有し、第1端子接合片が、二種類以上の材質の板材が積層してあるクラッド板からなる端子板に接合されているPTC素子の技術が開示されている。 Patent Document 5 discloses a PTC element having an element body whose resistance value increases with a temperature rise in a predetermined temperature region, and a pair of first and second electrode plates bonded to the front and back surfaces of the element body. And at least one first electrode plate of the electrode plates is integrally formed with the first element joining piece to be joined to the element body and the first element joining piece, A first terminal joining piece extending from the piece toward the outside of the element body, and the first terminal joining piece is joined to a terminal plate made of a clad plate in which plates of two or more kinds of materials are laminated. The technology of the PTC element currently used is disclosed.
また、特許文献6には、金属層の内面側に樹脂層が設けられた外装体内に、正極と負極との間にセパレータを介在させて巻き取った電極体と電解質とを収容させ、正極端子及び負極端子を外装体の封止部分を通して外部に延出させた薄型電池において、折り返した外装体の折り返し部の両側において対向する2辺に、巻き取った電極体のセパレータの各側部が近接するようにして電極体を外装体内に収容させ、折り返し部の両側において対向する2辺及び折り返し部と対向する部分の内面側における樹脂層相互を接着させて外装体を封止させた薄型電池の技術が開示されている。 In Patent Document 6, an electrode body and an electrolyte wound with a separator interposed between a positive electrode and a negative electrode are accommodated in an exterior body in which a resin layer is provided on the inner surface side of the metal layer, and a positive electrode terminal In the thin battery in which the negative electrode terminal is extended to the outside through the sealing portion of the outer package, each side of the separator of the wound electrode assembly is close to two sides facing each other on both sides of the folded portion of the folded package In this way, the electrode body is accommodated in the exterior body, and the two sides facing each other on both sides of the folded portion and the resin layers on the inner surface side of the portion facing the folded portion are bonded to each other to seal the exterior body. Technology is disclosed.
しかしながら、上記特許文献1〜6に記載された技術は、たとえば、一つの電池素子に対して、安全性や取扱い性などを向上させることができるものの、作動電圧の高められたリチウムイオン電池において、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができないといった問題があった。 However, the techniques described in Patent Documents 1 to 6 described above can improve safety and handleability for one battery element, for example, but in a lithium ion battery with an increased operating voltage, There has been a problem that safety, battery performance, handling, etc. cannot be improved.
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができるリチウムイオン電池の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a lithium ion battery that can obtain a high operating voltage and a high current density, and that can improve safety, battery performance, handleability, and the like. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明のリチウムイオン電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子と、前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムとを備えた構成としてある。
このようにすると、電池素子が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子が絶縁性のラミネートフィルムに収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
In order to achieve the above object, a lithium ion battery of the present invention includes a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions, and a negative electrode current collector layer. The battery element is stacked, and an insulating laminate film that houses the battery element in a sealed state.
If it does in this way, since a battery element is interrupted | blocked from external air, decomposition | disassembly of a solid electrolyte can be suppressed and the fall of battery performance can be prevented. Moreover, since a battery element is accommodated in an insulating laminate film, handling property and safety can be improved.
また、好ましくは、前記ラミネートフィルムによって、前記電池素子を真空密封するとよい。
このようにすると、電池素子にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
Preferably, the battery element is vacuum-sealed with the laminate film.
If it does in this way, since the same pressure as atmospheric pressure will act on a battery element, each contact surface pressure of a battery element can be raised, and the fall of a current density can be suppressed. Moreover, deterioration of a solid electrolyte can be suppressed and a fall of battery performance can be prevented.
また、好ましくは、前記固体電解質層の材料が、Li、S及びPを有する硫化物系ガラス、又は、Li、S及びPを有する硫化物系ガラスセラミックであるとよい。
このようにすると、固体電解質層が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
Preferably, the material of the solid electrolyte layer is a sulfide-based glass having Li, S, and P, or a sulfide-based glass ceramic having Li, S, and P.
If it does in this way, since a solid electrolyte layer contains sulfide, current density can be raised.
また、好ましくは、一又は二以上の、前記ラミネートフィルムに密封された前記電池素子を収納するパッケージを備え、前記パッケージが、前記電池素子を積層方向に加圧するとよい。
このようにすると、電池素子の各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
Moreover, it is preferable that one or two or more packages that store the battery elements sealed in the laminate film are provided, and the packages pressurize the battery elements in the stacking direction.
If it does in this way, each contact surface pressure of a battery element can be raised further, and the fall of current density can further be controlled.
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、PTC素子と接続されているとよい。
このようにすると、電池素子が過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
なお、PTC素子は、Positive Temperature Coefficient素子である。
Preferably, a positive electrode terminal connected to the positive electrode current collector layer and a negative electrode terminal connected to the negative electrode current collector layer, wherein at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is a PTC element, It should be connected.
If it does in this way, when a battery element overheats, since an electric current can be automatically interrupted | blocked, the safety | security of a lithium ion battery can be improved.
The PTC element is a Positive Temperature Coefficient element.
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、ヒューズと接続されているとよい。
このようにすると、電池素子に過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
Preferably, a positive electrode terminal connected to the positive electrode current collector layer and a negative electrode terminal connected to the negative electrode current collector layer are provided, and at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is connected to a fuse. It is good to be.
If it does in this way, when overcurrent flows into a battery element, since an electric current can be automatically interrupted | blocked, the safety | security of a lithium ion battery can be improved.
本発明におけるリチウムイオン電池によれば、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができる。 According to the lithium ion battery of the present invention, a high operating voltage and a high current density can be obtained, and safety, battery performance, handleability, and the like can be improved.
[リチウムイオン電池の第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略図であり、(a)は平面図を示しており、(b)はA−A断面図を示している。
図1において、リチウムイオン電池1は、電池素子2及びラミネートフィルム3を備えている。
また、電池素子2は、正極端子211を有する正極集電体層21、正極活物質層22、固体電解質層23、負極活物質層24、及び、負極端子251を有する負極集電体層25が、この順に積層された構造としてある。
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池1は、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
[First Embodiment of Lithium Ion Battery]
1A and 1B are schematic views of a lithium ion battery according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a plan view and FIG. 1B shows an AA cross-sectional view.
In FIG. 1, a lithium ion battery 1 includes a battery element 2 and a
The battery element 2 includes a positive electrode current collector layer 21 having a
Furthermore, although the lithium ion battery 1 of this embodiment is a lithium secondary battery normally, it shall also contain a lithium primary battery.
(固体電解質層)
固体電解質層23は、リチウムイオン伝導性固体電解質の薄膜である。本実施形態の固体電解質層23の材料は、Li、S及びPを有する硫化物系ガラス、又は、Li、S及びPを有する硫化物系ガラスセラミックである。このようにすると、固体電解質層23が硫化物を含有しているので、リチウムイオン電池1の電流密度を向上させることができる。
この固体電解質層23の作成方法としては、塗布法、プレス法、AD(エアロゾルデポジション)法、蒸着法などを用いることができる。また、形状維持のために、メッシュなどを内部に有する構成としてもよい。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 23 is a thin film of lithium ion conductive solid electrolyte. The material of the solid electrolyte layer 23 of this embodiment is a sulfide-based glass having Li, S, and P, or a sulfide-based glass ceramic having Li, S, and P. If it does in this way, since the solid electrolyte layer 23 contains sulfide, the current density of the lithium ion battery 1 can be improved.
As a method for producing the solid electrolyte layer 23, a coating method, a pressing method, an AD (aerosol deposition) method, a vapor deposition method, or the like can be used. Moreover, it is good also as a structure which has a mesh etc. inside for shape maintenance.
また、固体電解質層23は、ほぼ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極活物質層22と当接し、上面が負極活物質層24と当接する。
なお、固体電解質層23の形状や大きさは、特に限定されるものではない。また、本発明の固体電解質層23の材料は、上記の材料に限定されるものではなく、たとえば、有機化合物、無機化合物、又は、有機・無機両化合物からなる材料を用いることができ、リチウムイオン電池分野において、公知のものを使用することができる。
The solid electrolyte layer 23 has a substantially rectangular thin plate shape, and the lower surface is in contact with the positive electrode
The shape and size of the solid electrolyte layer 23 are not particularly limited. In addition, the material of the solid electrolyte layer 23 of the present invention is not limited to the above materials, and for example, a material composed of an organic compound, an inorganic compound, or both an organic / inorganic compound can be used. A well-known thing can be used in the battery field | area.
(正極活物質層)
正極活物質層22を構成する物質としては、電池分野において正極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、硫化物系では、硫化チタン(TiS2)、硫化モリブデン(MoS2)、硫化鉄(FeS、FeS2)、硫化銅(CuS)及び硫化ニッケル(Ni3S2)等が使用される。好ましくは、TiS2が使用される。
また、酸化物系では、酸化ビスマス(Bi2O3)、鉛酸ビスマス(Bi2Pb2O5)、酸化銅(CuO)、酸化バナジウム(V6O13)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)等が使用される。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用される。
(Positive electrode active material layer)
As a material constituting the positive electrode
In the oxide system, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), bismuth lead acid (Bi 2 Pb 2 O 5 ), copper oxide (CuO), vanadium oxide (V 6 O 13 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) Lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ) and the like are used. It is also possible to use a mixture of these. Preferably, lithium cobaltate is used.
また、正極活物質層22は、固体電解質層23とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極集電体層21と当接し、上面が固体電解質層23と当接する。
なお、正極活物質層22を構成する物質としては、上記の他に、セレン化ニオブ(NbSe3)が使用される。また、図示してないが、正極活物質層22を構成する物質に、導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。上記の電気的に導電性を有する物質は、特に限定されるものではなく、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質又はポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独又は混合して用いることができる。
Further, the positive electrode
As the material constituting the positive electrode
(正極集電体層)
正極集電体層21の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この正極集電体層21は、正極活物質層22とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面がラミネートフィルム3と当接し、上面が正極活物質層22と当接する。
また、本実施形態の正極集電体層21は、矩形の一辺における一方の角部から突出した、細長い薄板状の正極端子211を有している。この正極端子211は、通常、正極集電体層21と一体的にプレス成形される。
(Positive electrode current collector layer)
The material of the positive electrode current collector layer 21 is copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, indium, lithium, or an alloy thereof.
The positive electrode current collector layer 21 has a rectangular thin plate shape that is substantially the same as the positive electrode
In addition, the positive electrode current collector layer 21 of the present embodiment has a long and thin plate-like
(負極活物質層)
負極活物質層24を構成する物質としては、電池分野において、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極活物質層24の材料として用いることができる。
さらに、負極活物質層24に、固体電解質層23で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
また、負極活物質層24は、固体電解質層23とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が固体電解質層23と当接し、上面が負極集電体層25と当接する。
(Negative electrode active material layer)
As a material constituting the negative electrode active material layer 24, a material used as a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions in the battery field can be used. For example, carbon materials, specifically artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-fired carbon, polyacene, pitch-based carbon Examples include fibers, vapor grown carbon fibers, natural graphite, and non-graphitizable carbon. Or it may be a mixture thereof. Preferably, it is artificial graphite.
In addition, metallic lithium, metallic indium, metallic aluminum, metallic silicon, and alloys combined with these metals themselves, other elements, and compounds can be used as the material of the negative electrode active material layer 24.
Furthermore, the negative electrode active material layer 24 may be mixed with the solid electrolyte used in the solid electrolyte layer 23.
The negative electrode active material layer 24 has a rectangular thin plate shape that is substantially the same as the solid electrolyte layer 23, and the lower surface is in contact with the solid electrolyte layer 23 and the upper surface is in contact with the negative electrode
(負極集電体層)
負極集電体層25の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この負極集電体層25は、負極活物質層24とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が負極活物質層24と当接し、上面がラミネートフィルム3と当接する。
また、本実施形態の負極集電体層25は、矩形の一辺における他方の角部(正極端子211と対向する方の角部)から突出した、細長い薄板状の負極端子251を有している。この負極端子251は、通常、負極集電体層25と一体的にプレス成形される。
(Negative electrode current collector layer)
The material of the negative electrode
The negative electrode
Further, the negative electrode
(ラミネートフィルム)
ラミネートフィルム3は、絶縁性及び可撓性を有しており、電池素子2を密封状態で収納する。
本実施形態のラミネートフィルム3は、電池素子2を収納するほぼ矩形の袋としてある。すなわち、ラミネートフィルム3は、矩形の三辺があらかじめ溶着部33によって加熱溶着されることにより、袋状としてあり、矩形の残り一辺が開口端部31となっている。この開口端部31から、電池素子2を収納し、続いて、正極端子211及び負極端子251を挟むようにして、開口端部31が加熱溶着される。この溶着により、ラミネートフィルム3どうしが溶着され、さらに、正極端子211及び負極端子251と当接するラミネートフィルム3は、溶着部32によって、正極端子211及び負極端子251に密着する。このようにして、ラミネートフィルム3は、電池素子2を密封状態で収納する。
このようにすると、電池素子2が外気から遮断されるので、固体電解質層23における固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子2が絶縁性のラミネートフィルム3によって収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
(Laminate film)
The
The
If it does in this way, since the battery element 2 is interrupted | blocked from external air, decomposition | disassembly of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer 23 can be suppressed, and the fall of battery performance can be prevented. Moreover, since the battery element 2 is accommodated by the insulating
また、本実施形態のラミネートフィルム3は、開口端部31を溶着する前に、ラミネートフィルム3の内部に対して、真空引きを行い、電池素子2を真空密封している。この真空引きは、通常、数百〜数十Paまで真空引きされるが、特に限定されるものではない。
このようにすると、電池素子2にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子2における、正極集電体層21と正極活物質層22との接触面圧、正極活物質層22と固体電解質層23との接触面圧、固体電解質層23と負極活物質層24との接触面圧、及び、負極活物質層24と負極集電体層25との接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質層23における固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。さらに、正極集電体層21、正極活物質層22、固体電解質層23、負極活物質層24及び負極集電体層25の側面に、絶縁性を有するラミネートフィルム3が密着するので、たとえば、正極活物質層22と負極活物質層24がショートするといった心配を排除することができる。
Further, the
In this way, the battery element 2 is subjected to substantially the same pressure as the atmospheric pressure. Therefore, in the battery element 2, the contact surface pressure between the positive electrode current collector layer 21 and the positive electrode
なお、ラミネートフィルム3の構造(たとえば、積層されたフィルムの種類や数量)は、特に限定されるものではなく、通常、絶縁性、可撓性、耐熱性、溶着性、強度などに優れた構造のものが用いられる。
たとえば、ラミネートフィルム3として、アルミラミネートフィルムなどが好適に用いられる。
また、正極端子211及び負極端子251とラミネートフィルム3との密着性を向上させるために、プライマーや接着材などを用いてもよい。
The structure of the laminate film 3 (for example, the type and quantity of the laminated films) is not particularly limited, and is usually a structure excellent in insulation, flexibility, heat resistance, weldability, strength, etc. Is used.
For example, an aluminum laminate film or the like is suitably used as the
In order to improve the adhesion between the
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池1によれば、電池素子2が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子2が絶縁性のラミネートフィルム3に収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
さらに、電池素子2にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子2の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
また、固体電解質層23が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
As described above, according to the lithium ion battery 1 of the present embodiment, since the battery element 2 is cut off from the outside air, the decomposition of the solid electrolyte can be suppressed and the battery performance can be prevented from being lowered. Moreover, since the battery element 2 is accommodated in the insulating
Furthermore, since substantially the same pressure as the atmospheric pressure acts on the battery element 2, each contact surface pressure of the battery element 2 can be increased, and a decrease in current density can be suppressed. Moreover, deterioration of a solid electrolyte can be suppressed and a fall of battery performance can be prevented.
Moreover, since the solid electrolyte layer 23 contains sulfide, the current density can be improved.
[リチウムイオン電池の第二実施形態]
図2は、本発明の第二実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略正面図を示している。
また、図3は、図2における概略B−B断面図を示している。
図2、3において、リチウムイオン電池1aは、上述した第一実施形態のリチウムイオン電池1と比べると、ラミネートフィルム3に真空密封されたn(nは4以上の自然数)個の電池素子2aを、積層した状態でパッケージ4に収納している点などが相違する。他の構成はリチウムイオン電池1とほぼ同様としてある。なお、本実施形態では、nを4以上の自然数としてあるが、本発明においては、nを自然数としてもよい。
したがって、図2、3において、図1と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、リチウムイオン電池1aは、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
[Second Embodiment of Lithium Ion Battery]
FIG. 2 shows a schematic front view of the lithium ion battery according to the second embodiment of the present invention.
3 shows a schematic BB cross-sectional view in FIG.
2 and 3, the lithium ion battery 1a includes n (n is a natural number of 4 or more) battery elements 2a vacuum-sealed in the
2 and 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Moreover, although the lithium ion battery 1a is a lithium secondary battery normally, it shall also include a lithium primary battery.
(電池素子)
本実施形態の電池素子2aは、第一実施形態の電池素子2と比べると、正極端子211に差込み型ピン端子(オス)212が接続され、負極端子251に差込み型ピン端子(メス)252が接続され、さらに、差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252の付根の部分が、ラミネートフィルム3によって真空密封されている点が相違する。
なお、電池素子2aのその他の構成は、ほぼ電池素子2と同様としてある。
(Battery element)
Compared with the battery element 2 of the first embodiment, the battery element 2 a of the present embodiment has a plug-in type pin terminal (male) 212 connected to the
The remaining configuration of the battery element 2a is substantially the same as that of the battery element 2.
差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252は、ワンタッチ式のコネクタである。
図2、3においては、煩雑とならないように図示してないが、押圧手段5から最も離れたn番目の電池素子2aの差込み型ピン端子(オス)212は、両端に差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252の接続された配線によって、上蓋42に設けられた外部接続端子(正極)421と接続される。
また、n番目の電池素子2aの差込み型ピン端子(メス)252は、両端に差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252の接続された配線によって、n−1番目の電池素子2aの差込み型ピン端子(オス)212と接続される。このようにして、n個の電池素子2aは、直列に接続され、押圧手段5に最も近い1番目の電池素子2aの差込み型ピン端子(メス)252は、両端に差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252の接続された配線によって、上蓋42に設けられた外部接続端子(負極)422と接続される。
このように、本実施形態の電池素子2aは、ワンタッチ式のコネクタを備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
The plug-in type pin terminal (male) 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252 are one-touch connectors.
Although not shown in FIGS. 2 and 3 so as not to be complicated, the plug-in type pin terminals (male) 212 of the nth battery element 2a farthest from the pressing means 5 are plug-in type pin terminals (male) at both ends. ) 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252 are connected to the external connection terminal (positive electrode) 421 provided on the upper lid 42.
Further, the plug-in type pin terminal (female) 252 of the n-th battery element 2a is connected to the n−1th-th line by wiring connected to the plug-in type pin terminal (male) 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252 at both ends. It is connected to a plug-in type pin terminal (male) 212 of the battery element 2a. In this way, the n battery elements 2a are connected in series, and the plug-type pin terminal (female) 252 of the first battery element 2a closest to the pressing means 5 has plug-type pin terminals (male) at both ends. The external connection terminal (negative electrode) 422 provided on the upper lid 42 is connected by wiring to which 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252 are connected.
Thus, the battery element 2a of this embodiment can greatly improve the handleability by including the one-touch type connector. Moreover, since the electrode does not expose the plug-in type pin terminal (male) 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252, safety can be greatly improved.
ここで、好ましくは、隣接する電池素子2aの差込み型ピン端子(メス)252と差込み型ピン端子(オス)212とを接続する、上記配線に、PTC素子(図示せず)が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子2aが過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池1aの安全性を向上させることができる。
Here, preferably, a PTC element (not shown) is connected in series to the wiring that connects the insertion-type pin terminal (female) 252 and the insertion-type pin terminal (male) 212 of the adjacent battery element 2a. It is good to have.
If it does in this way, when the battery element 2a overheats, since an electric current can be interrupted | blocked automatically, the safety | security of the lithium ion battery 1a can be improved.
また、好ましくは、1番目の電池素子2aの差込み型ピン端子(メス)252と外部接続端子(負極)422とを接続する、上記の配線に、ヒューズ(図示せず)が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子2aに過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池1aの安全性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、上述した配線を用いているが、さらに、上蓋42に取り付けられた端子台(図示せず)を用いてもよい。
Preferably, a fuse (not shown) is connected in series to the wiring connecting the plug-in type pin terminal (female) 252 and the external connection terminal (negative electrode) 422 of the first battery element 2a. It is good to be.
If it does in this way, when overcurrent flows into battery element 2a, since an electric current can be automatically interrupted | blocked, the safety | security of lithium ion battery 1a can be improved.
In the present embodiment, the above-described wiring is used, but a terminal block (not shown) attached to the upper lid 42 may be used.
(パッケージ)
パッケージ4は、上部にフランジを有するほぼ直方体状の箱体41と、このフランジを閉止するほぼ矩形状の上蓋42とを有している。本実施形態の箱体41及び上蓋42は、金属製としてある。ただし、金属製に限定されるものではなく、たとえば、樹脂製としてもよい。
箱体41は、ラミネートフィルム3に真空密封されたn個の電池素子2aを、積層した状態で収納する。
また、上蓋42は、外部接続端子(正極)421及び外部接続端子(負極)422が設けられており、箱体41のフランジに螺着される。
(package)
The
The
The upper lid 42 is provided with an external connection terminal (positive electrode) 421 and an external connection terminal (negative electrode) 422, and is screwed to the flange of the
ここで、好ましくは、パッケージ4は、ラミネートフィルム3に真空密封されたn個の電池素子2aを、積層方向に加圧するための押圧手段5を有するとよい。
この押圧手段5は、ゴム製又は樹脂製の弾性体52の埋設された、ほぼ矩形平板状の押圧板51と、箱体41の正面板に形成された雌ねじに締め込まれ、弾性体52を押圧方向に押し付けるボルト53とを有する構成としてある。また、押圧板51は、四本のボルト53によって押し付けられるので、電池素子2aをほぼ均一に押圧することができる。
このようにすると、積層するように収納されたn個の電池素子2aの各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。また、ボルト53を緩めることにより、電池素子2aを容易に交換することができる。すなわち、電池の性能や取扱い性などを向上させることができる。
Here, it is preferable that the
The pressing means 5 is fastened to a substantially rectangular flat plate-shaped pressing plate 51 in which an elastic body 52 made of rubber or resin is embedded, and a female screw formed on the front plate of the
If it does in this way, each contact surface pressure of the n battery element 2a accommodated so that it may laminate | stack can be raised further, and the fall of a current density can further be suppressed. Further, by loosening the bolt 53, the battery element 2a can be easily replaced. That is, the performance and handleability of the battery can be improved.
なお、電池素子2aを加圧する手段は、上記の押圧手段5に限定されるものではない。たとえば、図示してないが、上記の弾性体52の代わりに、金属製のばねを利用してもよい。また、電池素子2aが一個又は数個の場合には、電池素子2aを押圧方向に加圧した状態で、樹脂モールドしてもよい。さらに、電池素子2aを、金属板や樹脂板で挟むことにより、ラミネートフィルム3に密封された電池素子2aを積層方向に加圧してもよい。
The means for pressing the battery element 2a is not limited to the pressing means 5 described above. For example, although not shown, a metal spring may be used instead of the elastic body 52 described above. Moreover, when the battery element 2a is one piece or several pieces, you may resin-mold in the state which pressed the battery element 2a in the press direction. Furthermore, the battery element 2a sealed in the
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池1aによれば、パッケージ4内において、n個の電池素子2aを直列に接続することができるので、作動電圧を高くすることができ、また、電池素子2aが固体であることによって安全性を向上させることができる。
また、多数の電池素子2aを使用する場合であっても、押圧手段5によって、各電池素子2aにおける、正極集電体層21と正極活物質層22との接触面圧、正極活物質層22と固体電解質層23との接触面圧、固体電解質層23と負極活物質層24との接触面圧、及び、負極活物質層24と負極集電体層25との接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
さらに、電池素子2aは、ワンタッチ式のコネクタ(差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252)を備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子(オス)212及び差込み型ピン端子(メス)252は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
As described above, according to the lithium ion battery 1a of the present embodiment, n battery elements 2a can be connected in series in the
Further, even when a large number of battery elements 2a are used, the pressing means 5 causes the contact surface pressure between the positive electrode current collector layer 21 and the positive electrode
Furthermore, the battery element 2a is provided with one-touch type connectors (plug-in type pin terminal (male) 212 and plug-in type pin terminal (female) 252), so that the handleability can be greatly improved. Moreover, since the electrode does not expose the plug-in type pin terminal (male) 212 and the plug-in type pin terminal (female) 252, safety can be greatly improved.
以上、本発明のリチウムイオン電池について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るリチウムイオン電池は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、図示してないが、リチウムイオン電池1aは、上蓋42の下面に、端子台及び電流制御手段(たとえば、各電池素子2aの電圧や電流を検出し、この検出信号にもとづいて、パワートランジスタなどを制御するシーケンサ)を設け、電池素子2aに、過電流が流れたときに、自動的に電流量を制御してもよい。このようにすると、リチウムイオン電池1aの安全性及び付加価値を向上させることができる。
The lithium ion battery according to the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the lithium ion battery according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. It goes without saying that implementation is possible.
For example, although not shown, the lithium ion battery 1a has a terminal block and current control means (for example, the voltage and current of each battery element 2a detected on the lower surface of the upper lid 42, and a power transistor based on this detection signal. A sequencer for controlling the current and the like may be provided, and the amount of current may be automatically controlled when an overcurrent flows through the battery element 2a. If it does in this way, the safety | security and added value of the lithium ion battery 1a can be improved.
また、リチウムイオン電池1aは、パッケージ4を密閉可能な構造とし、内部に硫化水素を吸着する吸収剤を収納してもよい。このようにすると、事故などによりラミネートフィルム3や電池素子2aが破壊され、硫化水素が発生した場合であっても、パッケージ4の外部への硫化水素の流出を防止することができる。
さらに、パッケージ4を密閉容器とする場合には、内部の圧力上昇を抑制するための安全弁を設けてもよい。
Moreover, the lithium ion battery 1a may have a structure in which the
Furthermore, when the
また、第一実施形態のリチウムイオン電池1は、第二実施形態におけるPTC素子やヒューズを、ラミネートフィルム3内に収納した状態で設けた構成としてもよい。このようにすると、リチウムイオン電池1の安全性を向上させることができる。
Moreover, the lithium ion battery 1 of the first embodiment may have a configuration in which the PTC element and the fuse in the second embodiment are provided in a state of being housed in the
1、1a リチウムイオン電池
2、2a 電池素子
3 ラミネートフィルム
4 パッケージ
5 押圧手段
21 正極集電体層
22 正極活物質層
23 固体電解質層
24 負極活物質層
25 負極集電体層
31 開口端部
32 溶着部
33 溶着部
41 箱体
42 上蓋
51 押圧板
52 弾性体
53 ボルト
211 正極端子
212 差込み型ピン端子(オス)
251 負極端子
252 差込み型ピン端子(メス)
421 外部接続端子(正極)
422 外部接続端子(負極)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Lithium ion battery 2,
251
421 External connection terminal (positive electrode)
422 External connection terminal (negative electrode)
Claims (4)
前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムと
を備えたことを特徴とするリチウムイオン電池。 A battery element in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer capable of occluding and releasing lithium ions, and a negative electrode current collector layer;
A lithium ion battery, comprising: an insulating laminate film that houses the battery element in a sealed state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008196080A JP2010033937A (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Lithium-ion battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008196080A JP2010033937A (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Lithium-ion battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010033937A true JP2010033937A (en) | 2010-02-12 |
Family
ID=41738163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008196080A Pending JP2010033937A (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Lithium-ion battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010033937A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012069305A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Hitachi Zosen Corp | Manufacturing method of all-solid secondary battery |
WO2014208675A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | コニカミノルタ株式会社 | Flexible secondary battery and electronic device |
US20150171428A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All solid secondary battery and method of preparing all solid secondary battery |
DE102015202340A1 (en) | 2015-02-10 | 2016-08-11 | Robert Bosch Gmbh | Cell assembly of electrochemical cells |
JP2017111914A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社豊田自動織機 | Battery pack |
JP2020077493A (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-21 | トヨタ自動車株式会社 | Battery pack |
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008196080A patent/JP2010033937A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012069305A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Hitachi Zosen Corp | Manufacturing method of all-solid secondary battery |
WO2014208675A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | コニカミノルタ株式会社 | Flexible secondary battery and electronic device |
JPWO2014208675A1 (en) * | 2013-06-28 | 2017-02-23 | コニカミノルタ株式会社 | Flexible secondary batteries, electronic devices |
US20150171428A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All solid secondary battery and method of preparing all solid secondary battery |
US9819019B2 (en) | 2013-12-13 | 2017-11-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | All solid secondary battery and method of preparing all solid secondary battery |
DE102015202340A1 (en) | 2015-02-10 | 2016-08-11 | Robert Bosch Gmbh | Cell assembly of electrochemical cells |
KR20160098043A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Cell assembly of electrochemical cells |
KR102496787B1 (en) * | 2015-02-10 | 2023-02-07 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | Cell assembly of electrochemical cells |
JP2017111914A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社豊田自動織機 | Battery pack |
JP2020077493A (en) * | 2018-11-06 | 2020-05-21 | トヨタ自動車株式会社 | Battery pack |
JP7174326B2 (en) | 2018-11-06 | 2022-11-17 | トヨタ自動車株式会社 | assembled battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8043743B2 (en) | Pouch type secondary battery with improved safety | |
JP4720384B2 (en) | Bipolar battery | |
US9887404B2 (en) | Secondary battery | |
JP5172496B2 (en) | Power storage unit and manufacturing method thereof | |
JP5380798B2 (en) | Secondary battery | |
EP3316349B1 (en) | Method for manufacturing electrochemical device | |
WO2016009989A1 (en) | Cell pack and power storage unit including plurality of same | |
US11715855B2 (en) | Battery module | |
JP2010033937A (en) | Lithium-ion battery | |
JP2011082039A (en) | Nonaqueous electrolyte battery, and battery pack | |
KR20180047992A (en) | Battery Cell Comprising Protection Circuit Module Assembly Having Lead Plate | |
KR102248868B1 (en) | Battery Pack Having Bus-bar | |
CN111989794B (en) | Secondary battery | |
JP4135474B2 (en) | Laminated secondary battery, assembled battery module comprising a plurality of laminated secondary batteries, assembled battery comprising a plurality of assembled battery modules, and an electric vehicle equipped with any of these batteries | |
JP2008016263A (en) | Electric storage apparatus | |
JP4009803B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
US20230246313A1 (en) | Secondary battery | |
JP2011249016A (en) | Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery module | |
US20210367295A1 (en) | Battery cell and battery module | |
JP4092543B2 (en) | Non-aqueous secondary battery | |
JP2010135154A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
JP2000156211A (en) | Battery and battery pack | |
JP7426518B1 (en) | All solid state battery | |
KR101722663B1 (en) | Pouch-Type Secondary Battery | |
KR101661562B1 (en) | a secondary battery sealing by sealant |