JP2010287408A - 角形電池及びこれを用いた組電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上方に開口部を有する角形外装缶12と前記開口部を封止する封口板13を有し、正極端子17及び負極端子20が前記封口板13と絶縁された状態で前記封口板13から突出する角形電池10において、前記角形外装缶12の側面及び底面が有底角形筒状のゴム製ホルダー30により覆われていること。
【選択図】図2
Description
角形電池を用いた組電池においては、図6に示すように複数個の角形電池をスペーサを介して等間隔に配置し、複数個の角形電池を一纏まりに拘束した構造とすることが一般的である(特許文献1)。図6に示す組電池は、外部端子62を有する角形電池61が複数個配列され、拘束部材により一纏まりに拘束された構造となっている。この拘束部材は、配列された角形電池61の両側に配置された拘束板60A、60Bと、ビス64により拘束板60A、60Bに固定された締付け用ビーム材63からなる。
円筒形電池であれば、熱収縮チューブ等で電極端子部分のみを残して被覆することが比較的容易であるものの、角形電池で電極端子部分を残して外周全体を被覆することは容易でない。
覆われているため、複数枚のスペーサを勘合させることにより角形電池を覆った場合のように、スペーサの勘合部から角形電池の側面及び底面へと水が浸入することがない。したがって、互いに接続された角形電池同士の短絡をより確実に防止することができる。さらに、角形電池を覆うホルダーが有底角形筒状であるため、角形電池を組み立てた後に、角形電池をゴム製ホルダーに挿入することにより、容易に製造できる。
また、ホルダーがゴム製であるため、電池が充放電等により発熱した場合でも効率的に放熱が可能となる。さらに、角形電池を組電池として使用した場合、衝撃や振動を緩和できるため、角形電池への悪影響を抑制できる。また、振動や衝撃による各角形電池の位置ずれを抑制できる。
この角形非水電解質二次電池10は、正極極板(図示省略)及び負極極板(図示省略)がセパレータ(図示省略)を介して巻回された偏平状の巻回電極群11を、角形の外装缶12の内部に収容し、封口板13によって外装缶12を密閉したものである。
また、正極芯体露出部14を介して正極集電体16と対向する部分には正極集電受け部材(図示省略)が接続されており、負極芯体露出部15を介して負極集電体18と対向する部分には負極集電受け部材19が接続されている。正極端子17及び負極端子20は、それぞれ絶縁材21、22を介して封口板13に固定されている。この正極端子17及び負極端子20は、封口板13と平行に配置される板状部分と板状部分に接続されたボルト部分を有し、このボルト部分により隣接する他の角形電池と接続されている。
負極活物質としての天然黒鉛と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とスチレンブタジエンゴムラテックス(SBR)を質量比で98:1:1の割合で水とともに混練して負極活物質合剤スラリーを作製した。次いで、作製した負極活物質合剤スラリーを負極芯体としての帯状の銅箔(厚さが10μm)の両面に、電極の端部に負極芯体の露出部ができるように均一に塗布して負極活物質層を塗布した後、乾燥させてスラリー作製時に溶媒として使用した水を除去し負極活物質合剤層を形成した。その後、圧延ローラーを用いて充填密度が1.1g/ccになるまで圧延した。
正極活物質としてのLiCoO2、導電剤としての炭素材料と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、質量比で88:9:3となるように、N−メチルピロリドン(NMP)に添加して混練し、正極活物質合剤スラリーを作製した。作製した正極活物質合剤スラリーを正極芯体としての帯状のアルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に、電極の端部に正極芯体の露出部ができるように均一に塗布した後、乾燥させてスラリー作製時に溶媒として使用したNMPを除去し正極活物質合剤層を形成した。その後、圧延ロールを用いて充填密度2.6g/ccになるまで圧延し、所定寸法に切断して正極板を作製した。
非水電解液を調製するにあたっては、環状カーボネートのエチレンカーボネート(EC)と、鎖状カーボネートのエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比で3:7となるように混合させた混合溶媒に対して、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットルの割合で溶解させた。このようにして得られた溶液にビニレンカーボネート(VC)を1質量%添加して非水電解液を調製した。
上述のように作製した正極板と、上述のようにして作製した負極板とをそれぞれ用い、これらの間にポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)の3層構造(PP/PE/PP)を有する微多孔膜からなるセパレータを介在させて積層し、渦巻状に巻回した後、最外周をテープ止めして円筒状の巻取り電極群を作製した。その後、円筒状の巻取り電極群をプレスすることにより偏平巻き取り電極群11を作製した。
上述のように作製した角形非水電解質二次電池10を、図2Aに示すように底部と側壁が一体的に形成された有底角形筒状のゴム製ホルダー30に挿入した。ここで前記ゴム製ホルダー30は、シリコンゴム製(硬度(JIS K6253):Hs35、引張強さ:9.0 MPa、切断時伸び(JIS K6251):610 %)のものを用いた。また、前記ゴム製ホルダー30の側壁の厚さが0.3mmのものを用いた。このようにして得られた角形電池40は、図2Bに示すように、角形非水電解質二次電池10の底面及び側面が、有底角形筒状のゴム製ホルダー30の底部及び側壁によりそれぞれ密着した状態で覆われている。
また、図3は、ゴム製ホルダー30に覆われた角形非水電解質二次電池10を、ゴム製ホルダー30を透視して表した正面図である。ここで、Aは角形外装缶12の側壁の上端部、Bは有底角形筒状のゴム製ホルダー30の側壁の上端部を示す。図3に示すように、有底角形筒状のゴム製ホルダー30の側壁の上端部Bが、角形外装缶の側壁の上端部(A)よりも上方に突出している構成とした。
そして、配列した角形電池40の両端に位置する角形電池40の外側外面に樹脂性のエンドプレート32を当接させ、両エンドプレート間を鋼鉄製のバインドバー33にて結束することにより一体的に連結した。そして、組電池の筐体となる金属製の床34にエンドプレート32をねじ止め固定した。
その後、隣接する各角形電池40の正極端子17のボルト部と負極端子20のボルト部をバスバー35により接続した。また、組電池の両端に位置する角形電池40の一方の角形電池40の正極端子17に総正極端子36を、他方の角形電池40の負極端子20に総負極端子37をそれぞれ接続した。
上述のように作製した角形非水電解質二次電池10の表面をゴム製ホルダーで覆う代わりに、角形非水電解質二次電池10の外装缶12の側面及び底面の計5面にそれぞれ絶縁テープ(PP製、厚み100μm)を貼り付けて覆った。ここで、絶縁テープは、貼り付けられる外装缶12の各面の面積よりもそれぞれ大きな面積のものを5枚用い、各絶縁テープの端部同士が重なり合うようにして、外装缶12の側面及び底面に貼り付けた。この角形電池を用いて、実施例1と同様の方法により比較例1の組電池を作製した。
[振動試験]
3軸方向について、加速度27.8m/s2でそれぞれ8時間振動させた。
[水掛試験]
結露の模擬として、スポイトにて50ccの水道水を組電池の片側側面にまんべんな
く掛けた。
[漏電抵抗の測定]
図5Aに示すように、組電池の総正極端子36と金属製の床34、及び組電池の総
負極端子37と金属製の床34の間の電圧を測定した。そして、測定値の大きい方の電圧をV1とし、図5Bに示すとおりV1とした方の組電池の総電極端子と金属製の床34の電圧を100kΩの抵抗線38を付けて電圧を測定した。その時の測定値をV2とし、次の数式にて漏電抵抗値を算出した。
漏電抵抗値=((V1−V2)/ V2)×100kΩ
漏電が確認された比較例1を解体調査した結果、絶縁テープの重ね合わせ部より水が浸入し、金属製の床を介して、外装缶間が導通していることが確認された。このことから、本願の実施例にて、結露水による短絡防止に対して効果があることが判った。
Claims (5)
- 上方に開口部を有する角形外装缶と前記開口部を封止する封口板を有し、正極端子及び負極端子が前記封口板と絶縁された状態で前記封口板から突出する角形電池において、前記角形外装缶の側面及び底面が有底角形筒状のゴム製ホルダーにより覆われていることを特徴とする角形電池。
- 前記ゴム製ホルダーの側壁の上端は、前記角形外装缶の側壁の上端部よりも上方に突出していることを特徴とする請求項1に記載の角形電池。
- 前記ゴム製ホルダーがシリコンゴム、あるいはエチレン−プロピレンジエンターポリマーからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の角形電池。
- 前記角形外装缶の開口部に前記封口板がレーザ溶接されることにより封止されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の角形電池。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の角形電池が、隣接する前記角形電池の前記角形外装缶において対向する側面をそれぞれ覆う前記ゴム製ホルダー同士の間に間隔を設けた状態で複数個接続された組電池。
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