JP2010287491A

JP2010287491A - 二次電池

Info

Publication number: JP2010287491A
Application number: JP2009141331A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Oishi; 正純大石; Kazushi Matsumura; 一志松村; Yoichiro Nakajima; 洋一郎中島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる二次電池を提供すること。
【解決手段】二次電池１０は、内部に電解液を貯蔵する容器１１と、交互に積層されたシート状の正極板１８及び負極板２０と、正極板１８及び負極板２０との間に配されたセパレータ２１と、を有して容器１１内に配された積層体１２と、積層体１２の正極板１８と負極板２０との何れかの間に介装されるとともに、縁部が容器１１と伝熱可能に接触した放熱板１３と、を備え、放熱板１３には、電解液を両側に流通させることが可能な孔１３Ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に関する。

充放電を繰り返し行うことができる二次電池は、近年、各種の分野で広範囲にわたって利用されている。例えば、小型タイプであれば、携帯電話やビデオカメラ等の電子機器の電源として利用され、大型タイプであれば、電気自動車の電源や家庭用の蓄電装置等として利用されている。このような二次電池として、積層型のリチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池が開発されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

このような二次電池は、正極板及び負極板の少なくとも一方がセパレータで包装された状態で、正極板及び負極板が互いに交互に積層されて積層体を構成している。そして、正極板及び負極板を収納する容器外壁及び端子部分から、充放電等の際に容器内部の正極板や負極板などで発生する熱を放熱させている。

特開２００３−４５４９８号公報特開２００７−２７３３４８号公報

しかしながら、上記従来の二次電池の場合、容器外壁に直接接触しない電池内部の積層体中央の熱を十分に外部へ放熱させることができず、内部温度が上昇してサイクル寿命を低下させてしまうといった問題がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる二次電池を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る二次電池は、内部に電解液を貯蔵する容器と、交互に積層されたシート状の正極板及び負極板と、前記正極板及び前記負極板との間に配されたセパレータと、を有して前記容器内に配された積層体と、該積層体の前記正極板と前記負極板との何れかの間に介装されるとともに、縁部が前記容器と伝熱可能に接触した放熱板と、を備え、前記放熱板には、前記電解液を両側に流通させることが可能な孔が形成されていることを特徴とする。

この発明は、積層体内に配された放熱板が容器と伝熱可能に接触しているので、積層体内に発生した熱を放熱板から容器外へと好適に伝えることができる。この際、放熱板に配された孔を介して正極・負極間でイオンを移動させることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記二次電池であって、前記放熱板が、前記積層体の積層方向の中央部に配されていることを特徴とする。
この発明は、電池内部にこもった熱であっても、放熱板を介して容器に好適に放熱させることができる。

また、本発明に係る二次電池は、前記二次電池であって、前記放熱板が、前記電解液を両側に流通可能な多孔質素材で構成されていることを特徴とする。
この発明は、放熱板に多数の孔を設けることができ、多数の孔を介してイオンを移動させることができる。

本発明によれば、電池内部中央において発生した熱も好適に外部へ放熱して熱暴走を抑え、サイクル寿命を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池を示す一部破断斜視図である。図１のII−II断面概要図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る二次電池の放熱板の他の例を示す斜視図である。

本発明に係る一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係る二次電池１０は、内部に有機材料からなる電解液を貯蔵する容器１１と、容器１１内に配された積層体１２と、積層体１２内に配された放熱板１３と、を備えている。

容器１１は例えばアルミニウム製とされ、上部には正極端子１５、負極端子１６、及びアルミニウム製の安全弁１７がそれぞれ配されている。積層体１２は、電解液に浸漬するようにして交互に複数積層された正極板１８及び負極板２０と、正極板１８及び負極板２０との間に配された複数のセパレータ２１と、を備えている。なお、図１及び図２では、正極板１８、負極板２０及びセパレータ２１は、図を見やすくするために十分に厚さを有するものとして表示されているが、何れもシート状に構成されている。

正極板１８及び負極板２０の正極端子１５及び負極端子１６側となる各縁部には、タブ１８Ａ，２０Ａがそれぞれ配されている。ここで、正極板１８及び負極板２０において、各タブ１８Ａ，２０Ａは、縁部中央から何れかの側に偏るように配されている。そして、正極板１８及び負極板２０は、互いのタブ１８Ａ，２０Ａが縁部中央から異なる側に偏って重ならないようにして積層されている。正極板１８のタブ１８Ａは正極端子１５と、負極板２０のタブ２０Ａは負極端子１６とそれぞれ接続されている。

セパレータ２１は、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するためのものであり、例えば、ポリプロピレン等のシート状の樹脂製とされている。なお、正極板１８及び負極板２０の少なくとも一方が、タブ１８Ａ又はタブ２０Ａを突出させた状態でセパレータ２１に封着されることで、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するようにしてもよい。

放熱板１３は、積層体１２の正極板１８と負極板２０との何れかの間に介装されるとともに、縁部が容器１１と伝熱可能に接触している。放熱板１３には、多数の孔１３Ａが配されている。孔１３Ａは、放熱板１３が、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属を焼結させた多孔質素材で構成されることによって形成されている。

この二次電池１０によれば、積層体１２内に配された放熱板１３が容器１１と伝熱可能に接触しているので、充放電等の際に正極板１８及び負極板２０で発熱した場合、熱を放熱板１３から容器外へと好適に伝導させることができる。この際、放熱板１３の孔１３Ａを介して正極・負極間でイオンを移動させることができ、電池効率を維持することができる。

特に、放熱板１３が、積層体１２の積層方向Ｘの中央部に配されているので、特に高温となりやすい電池内部中央において発生した熱も好適に容器１１外部へ放熱することができ、熱暴走を抑えてサイクル寿命を向上させることができる。

また、放熱板１３が多孔質素材からなり、多数の孔１３Ａを有するので、孔１３Ａを介して両側の正極板１８と負極板２０との間で電解液を流通させてイオンの受け渡しを好適に行うことができる。このため、放熱板１３によって放熱性を高めつつ、電池効率の向上を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図３に示すように、積層体１２内に挟まれて配されたシート状の放熱板本体２２と、容器１１の内面に沿った接触面２３Ａを有して、放熱板本体２２を容器１１の内面と接触させる接触部２３と、を備えた放熱板２５でもよい。

放熱板本体２２には、多数の孔２２Ａが配されている。接触部２３は、容器１１の上部側以外の側面及び底面側に、かつ、接触面２３Ａと放熱板本体２２とが断面略Ｔ字状に、すなわち接触面２３Ａが放熱板本体２２に直交するように配されている。放熱板２５は、接触面２３Ａで容器１１の内面を押圧するようにして容器１１内に配されている。放熱板本体２２と接触部２３とは、一体に形成されていてもよく、例えば押し出し成形や、互いを溶接等で接続するなどしてもよい。

この場合、接触部２３の接触面２３Ａと容器１１の内面との接触面積を好適に確保することができ、放熱板２５からの熱量を無駄なく容器１１に伝導させることができる。

同様に、図４に示すように、接触面２６Ａが放熱板本体２２に対して略Ｌ字状になるように接触部２６が配された放熱板２７でもよい。この場合も、略Ｔ字状の場合と同様に、接触部２６の接触面２６Ａと容器１１の内面との接触面積を好適に確保することができる。また、このような構成とした場合には、単に板状の部材を折り曲げ加工することで、放熱板本体及び接触部を有する構成を実現することができる。

さらに、図３に示すような放熱板に対して、図５に示すように、放熱板本体２８の両側に電解液を流通可能な孔２８Ａを有する構成の放熱板３０としても良い。孔２８Ａを有する放熱板本体２８としては、放熱板本体に機械加工等によって穿孔してもよい。

この場合も、孔２８Ａを介して電解液を通過させることができ、放熱板３０の両側の正極板１８と負極板２０との間でも、イオンの受け渡しをすることができ、放熱性を高めつつ、電池効率の向上を図ることができる。また、放熱板は一枚に限らず、複数枚が積層体１２の積層方向Ｘに対して分散して配されていても構わない。

また、放熱板の表面に絶縁膜が配されたものでも構わない。この場合、放熱板が正極板１８又は負極板２０と接触しても通電しないので、正極板１８及び負極板２０の枚数を増やすことができる。

１０二次電池
１１容器
１２積層体
１３，２５，２７，３０放熱板
１３Ａ，２２Ａ，２８Ａ孔
１８正極板
２０負極板
２１セパレータ

Claims

内部に電解液を貯蔵する容器と、
交互に積層されたシート状の正極板及び負極板と、前記正極板及び前記負極板との間に配されたセパレータと、を有して前記容器内に配された積層体と、
該積層体の前記正極板と前記負極板との何れかの間に介装されるとともに、縁部が前記容器と伝熱可能に接触した放熱板と、
を備え、
前記放熱板には、前記電解液を両側に流通させることが可能な孔が形成されていることを特徴とする二次電池。
前記放熱板が、前記積層体の積層方向の中央部に配されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記放熱板が、前記電解液を両側に流通可能な多孔質素材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。