JP2011090830A - Secondary battery - Google Patents
Secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011090830A JP2011090830A JP2009242173A JP2009242173A JP2011090830A JP 2011090830 A JP2011090830 A JP 2011090830A JP 2009242173 A JP2009242173 A JP 2009242173A JP 2009242173 A JP2009242173 A JP 2009242173A JP 2011090830 A JP2011090830 A JP 2011090830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- hollow core
- battery case
- secondary battery
- space
- 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
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 70
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007833 carbon precursor Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethoxypropane Chemical compound COCCCOC UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- PPTSBERGOGHCHC-UHFFFAOYSA-N boron lithium Chemical compound [Li].[B] PPTSBERGOGHCHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
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
Abstract
Description
本発明は、たとえば自動車駆動用電源に用いて好適なリチウムイオン電池に係り、特に、電池内部において電解液の分解ガスが発生した際に、電池を破裂させることなくガスを排出させ、かつ人のいる車室内へガスが逆流することを抑制する技術に関する。 The present invention relates to a lithium ion battery suitable for use in, for example, an automobile driving power source, and in particular, when a decomposition gas of an electrolytic solution is generated inside the battery, the gas is discharged without rupturing the battery. The present invention relates to a technology for suppressing the backflow of gas into a passenger compartment.
車載用のリチウムイオン2次電池においては、それぞれ正極、負極、セパレータおよび電解液を有する単電池(セル)が複数個直列に配置されてケースに収納され、充放電制御のためのセルコントローラが接続され、必要な電圧が得られる組電池として利用されている。 In a lithium ion secondary battery for in-vehicle use, a plurality of single cells (cells) each having a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte solution are arranged in series and housed in a case, and a cell controller for charge / discharge control is connected. Therefore, it is used as an assembled battery that can obtain a necessary voltage.
リチウムイオンの単電池においては、例えば充電制御が正常にできず、電池が過充電された場合、電解液の分解により電池内部で急激にガスが発生して充満し、この分解ガスの圧力によって電池ケースが破裂することがあった。 In a lithium ion unit cell, for example, when charge control cannot be performed normally and the battery is overcharged, gas is rapidly generated and filled inside the battery due to decomposition of the electrolyte. The case sometimes burst.
この問題に対して、電池ケースに、電池内部圧力を開放する排気弁を設け、電解液の分解ガスが蓄積して内部圧力が上昇した際に、弁を設計動作圧で開弁させることで分解ガスを外部に逃がし、電池ケースの破裂を防止する技術が一般的に知られている。 To solve this problem, the battery case is provided with an exhaust valve that releases the internal pressure of the battery, and when the internal pressure rises due to the accumulation of the decomposition gas of the electrolyte, the valve is opened at the design operating pressure. A technique for releasing gas to the outside and preventing the battery case from bursting is generally known.
しかしながら、このような従来の電池ケースでは、電池の冷却風を流通させる通路を分解ガスが逆流し、冷却風を取り入れている車室内へ到達してしまう虞がある。 However, in such a conventional battery case, there is a possibility that the decomposed gas flows backward through the passage through which the cooling air of the battery flows and reaches the vehicle compartment in which the cooling air is taken.
また、電池ケースが分解ガスにより破裂するという問題に対して、各単電池ケース外部に、排出ガス通路の一部を構成する金属製の管状部材を設けて、これら単電池を接続して組電池とする技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、単電池を組電池に組んだ際に、各単電池が有する管状部材どうしが連結されて、各単電池からの排出ガスを1つにまとめて流通させる排出ガス通路を構成することができ、これにより排出ガスを電池外部に放出せずに、排出ガス通路を介して一括で回収することができる。 Further, in order to solve the problem that the battery case is ruptured by the decomposition gas, a metallic tubular member constituting a part of the exhaust gas passage is provided outside each unit cell case, and these unit cells are connected to form a battery (For example, refer to Patent Document 1). According to this technique, when the unit cells are assembled into the assembled battery, the tubular members of the unit cells are connected to each other, and the exhaust gas passage is configured to distribute the exhaust gas from each unit cell in one. As a result, the exhaust gas can be collected at once through the exhaust gas passage without being discharged outside the battery.
しかしながら、特許文献に記載の金属製の配管で接続する方法では、配管自体の重量が増加するだけでなく、配管の信頼性を確保するための接続部品や固定部品を必要とする。つまり、配管の耐振動性を高めるために、モジュールの拘束構造が別途必要であり、重量、体積が増加することになる。また、配管の接続信頼性の観点で、個々の単電池が有する配管接続とガス漏れを確認する必要があるため、組み立て工数がかかり、モジュール製造コスト増にもつながる。さらに、モジュールの落下や軽衝突であっても、排気信頼性の確保のため、モジュール交換を要することになり、コスト高となる。 However, the method of connecting with metal pipes described in the patent literature not only increases the weight of the pipe itself, but also requires connecting parts and fixing parts for ensuring the reliability of the pipe. That is, in order to increase the vibration resistance of the piping, a module restraining structure is required separately, which increases the weight and volume. In addition, from the viewpoint of pipe connection reliability, it is necessary to check the pipe connection and gas leakage of each unit cell, which increases the number of assembly steps and increases the module manufacturing cost. Furthermore, even if the module is dropped or a light collision occurs, the module needs to be replaced to ensure exhaust reliability, resulting in high costs.
また、特許文献に記載の技術では、電極端子部が両サイドに突き出ており、この面は防水の構造を取る。よって冷却風を流すための流路は上下へ抜ける方向になるが、配管の存在により冷却風が妨げられるために、圧損となるため、冷却風を送風するファン容量が大きくする必要があったり、風切り音が発生する等の問題がある。 In the technique described in the patent document, the electrode terminal portion protrudes on both sides, and this surface has a waterproof structure. Therefore, the flow path for flowing the cooling air is in a direction to go up and down, but because the cooling air is hindered by the presence of the piping, it causes pressure loss, so it is necessary to increase the fan capacity to blow the cooling air, There are problems such as wind noise.
ところで、角型電池においては、エネルギー密度の観点からは電池を大型化(厚く)して金属ケース比率を低下させることが好ましいが、電池は充放電に伴う発熱により電池内の温度が上昇する為、電池の厚み方向を薄型化し、素子中心部の温度上昇を抑える必要がある。しかしながら、薄型化すると、長細くなるため金属ケース比率が大きくなり、エネルギー密度が向上できないという問題がある。 By the way, in the case of a square battery, it is preferable to enlarge the battery (thicken) to reduce the metal case ratio from the viewpoint of energy density. However, since the temperature of the battery rises due to heat generated by charging and discharging, Therefore, it is necessary to reduce the thickness direction of the battery and suppress the temperature rise at the center of the element. However, when the thickness is reduced, there is a problem that the metal case ratio is increased because the length is reduced, and the energy density cannot be improved.
そのため、電気自動車用途のような大型電池を作成する際に、電解液の分解ガスを車室外に排出できる信頼性の高い構造と、大型で高いエネルギー密度な電池のための有効な冷却方法をかねそろえた軽量なセルやモジュールが求められていた。 Therefore, when creating large batteries such as those for electric vehicles, it has a reliable structure that can discharge the decomposition gas of the electrolyte outside the passenger compartment, and an effective cooling method for large, high energy density batteries. There was a need for lightweight cells and modules.
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、可燃性を有する電解液の分解ガスを排出するための配管を付加的に設けることなく、分解ガスが電池ケース外部に放出されて車室内に逆流するのを抑制することが可能な構造を有し、かつ大型で高いエネルギー密度を有する電池のための有効な冷却構造を兼ね備えた2次電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the decomposition gas is discharged outside the battery case without additionally providing a pipe for discharging the decomposition gas of the flammable electrolyte. It is an object of the present invention to provide a secondary battery having a structure capable of suppressing backflow into the vehicle interior and having an effective cooling structure for a large-sized battery having a high energy density. .
本発明の2次電池は、正極と、負極と、正極と負極との間に電気的に物理的に極板同士を接触させないセパレータと、非水系電解液を有する電池要素と、電池要素を収容する電池ケースと、電池ケースを貫通し冷却風を流通させる中空芯を備えた2次電池であって、中空芯により形成される空間と、電池ケース内の空間はそれぞれ独立しており、かつ中空芯により形成される空間は外部に通じており、中空芯には、電池ケース内の空間が所定の圧力に達した際に、中空芯により形成される空間と電池ケース内の空間を連通させる安全弁を有することを特徴としている。 The secondary battery of the present invention contains a positive electrode, a negative electrode, a separator that does not physically contact the electrode plates between the positive electrode and the negative electrode, a battery element having a non-aqueous electrolyte, and a battery element. Secondary battery having a battery case and a hollow core that passes through the battery case and circulates cooling air, the space formed by the hollow core and the space in the battery case are independent and hollow The space formed by the core communicates with the outside, and the hollow core has a safety valve that communicates the space formed by the hollow core and the space in the battery case when the space in the battery case reaches a predetermined pressure. It is characterized by having.
上記構成の2次電池にあっては、電池を貫通する中空芯に安全弁が設けられているので、電解液の分解ガスにより電池の内圧が上昇して一定の圧力に達した際に、安全弁を開放して分解ガスを中空芯内の空間に排出して、電池の内圧を低下させ、電池の破裂を抑制することができる。また、排出後の分解ガスは、中空芯内の空間をそのまま配管として流通させることができる。したがって、本発明の2次電池を複数配列した場合、中空芯内の空間が接続されて1本の配管として機能するので、その配管の最下流側において分解ガスを回収することができる。さらに、電池を貫通する中空芯は外部に通じているので、中空芯内の空間を外気が流通し、平常運転時は中空芯を電池の冷却のために機能させることができる。 In the secondary battery having the above configuration, since the safety valve is provided in the hollow core that penetrates the battery, when the internal pressure of the battery rises due to the decomposition gas of the electrolyte and reaches a certain pressure, the safety valve is It is opened and the decomposition gas is discharged into the space in the hollow core to reduce the internal pressure of the battery and suppress the battery from bursting. Moreover, the cracked gas after discharge | emission can be distribute | circulated as piping as the space in a hollow core. Therefore, when a plurality of the secondary batteries of the present invention are arranged, the spaces in the hollow core are connected and function as one pipe, so that the cracked gas can be recovered on the most downstream side of the pipe. Further, since the hollow core penetrating the battery communicates with the outside, the outside air flows through the space in the hollow core, and the hollow core can function for cooling the battery during normal operation.
本発明の2次電池においては、中空芯の一方の端部には、冷却風導入手段を備え、冷却風導入手段には、逆流防止弁を備え、逆流防止弁は、安全弁が開放するなどの異常状態の際に閉まることを好ましい態様としている。 In the secondary battery of the present invention, one end of the hollow core is provided with cooling air introduction means, the cooling air introduction means is provided with a backflow prevention valve, and the backflow prevention valve has a safety valve opened, etc. It is a preferred embodiment that the door is closed in an abnormal state.
上記構成の2次電池にあっては、中空芯の一方の側に冷却風導入手段が設けられているので、電池の平常運転時には中空芯に冷却風を導入して電池を効率的に冷却することができる。また、冷却風導入手段には、逆流防止弁が設けられているので、電池の内圧が上昇して分解ガスが排出された場合には、逆流防止弁を閉じることにより、冷却風を取り入れる上流の車室側に分解ガスが逆流することを防止することができる。 In the secondary battery having the above configuration, since the cooling air introduction means is provided on one side of the hollow core, the cooling air is introduced into the hollow core during normal operation of the battery to efficiently cool the battery. be able to. In addition, since the cooling air introduction means is provided with a backflow prevention valve, when the internal pressure of the battery rises and the decomposition gas is discharged, the upstream air flow into the cooling air is taken in by closing the backflow prevention valve. It is possible to prevent the cracked gas from flowing backward to the passenger compartment.
本発明の2次電池においては、逆流防止弁は、冷却風を流通させるためのファンの上流に設けられ、かつファンは、安全弁の下流に設けられたことを好ましい態様としている。 In the secondary battery of the present invention, the backflow prevention valve is provided upstream of the fan for circulating the cooling air, and the fan is provided downstream of the safety valve.
上記構成の2次電池にあっては、安全弁が開放され分解ガスが中空芯内に放出されると、上流側の逆流防止弁が閉じる。このとき、安全弁の下流側のファンが駆動し続けているので、閉じた逆流防止弁より下流側すなわち中空芯内の気体密度を下げる。これにより、電池ケース内に残留している分解ガスが、電池内より気圧の低下した中空芯内に引き出され、ファンの方向へ排出される。このように、分解ガスの排出をより確実に行うことができる。 In the secondary battery having the above configuration, when the safety valve is opened and the decomposition gas is released into the hollow core, the upstream backflow prevention valve is closed. At this time, since the fan on the downstream side of the safety valve is continuously driven, the gas density in the downstream side, that is, in the hollow core is lowered from the closed backflow prevention valve. As a result, the decomposed gas remaining in the battery case is drawn out into the hollow core whose atmospheric pressure is lowered from the inside of the battery, and is discharged toward the fan. In this way, the decomposition gas can be discharged more reliably.
本発明の2次電池においては、中空芯は、水平方向から傾斜していることを好ましい態様としている。 In the secondary battery of the present invention, the hollow core is preferably inclined from the horizontal direction.
上記構成の2次電池にあっては、分解ガスが中空芯に流入してその一部が凝縮して中空芯内に付着した場合、中空芯が傾斜していることによって、所望の方向へ凝縮液を排出することができる。特に、下流側へ傾斜させることによって、上流側である車室内への逆流を防止することができる。 In the secondary battery having the above structure, when the decomposition gas flows into the hollow core and a part of it is condensed and adheres to the hollow core, the hollow core is inclined to condense in a desired direction. The liquid can be discharged. In particular, the backflow into the vehicle interior on the upstream side can be prevented by inclining to the downstream side.
本発明の2次電池においては、電池要素は、シート状の電極およびセパレータからなる電極群を中空芯に巻回したものであり、安全弁は、中空芯のうち、電極群の非巻回領域に設けられたことを好ましい態様としている。 In the secondary battery of the present invention, the battery element is obtained by winding an electrode group consisting of a sheet-like electrode and a separator around a hollow core, and the safety valve is provided in the non-winding region of the electrode group in the hollow core. It is a preferred embodiment that it is provided.
上記構成の2次電池にあっては、中空芯を電極群の巻芯としても利用しているため、スペースを有効利用することにより、電池容量をより大きくすることができる。 In the secondary battery having the above configuration, since the hollow core is also used as the core of the electrode group, the battery capacity can be increased by effectively using the space.
本発明によれば、電解液の分解ガスを排出する配管を電池ケース外に付加的に設ける必要がなく、電池ケース内部を貫通する中空芯内の空間に分解ガスを排出し、電池の破裂を防止することができる。これにより、組電池の組み立ては容易になり、容量減少を最小限に抑えた軽量化と小型化ができる。また、平常時は、中空芯内の空間に冷却風を通して電池の冷却に利用することができ、別途の排気経路が要らなくなる。これにより、放熱性の高い厚セルにでき、長寿命化と高エネルギー密度化の両立ができる。 According to the present invention, there is no need to additionally provide a pipe for discharging the decomposition gas of the electrolyte outside the battery case, and the decomposition gas is discharged into the space inside the hollow core that penetrates the inside of the battery case, thereby Can be prevented. As a result, the assembled battery can be easily assembled, and the weight can be reduced and the size can be reduced while minimizing the capacity reduction. Further, during normal times, cooling air can be used to cool the battery through the space in the hollow core, eliminating the need for a separate exhaust path. As a result, a thick cell with high heat dissipation can be obtained, and both a long life and high energy density can be achieved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る単電池を示す透視図であり、図2は、この単電池の分解斜視図である。単電池Cは、リチウムイオン2次電池等であって、筒状に成型された電池ケース10内を有し、電池ケース10内には、中空芯20の周囲にシート状電極およびセパレータが巻回されるかあるいは積層されてなる電池要素21が収容されている。中空芯20には、電池ケース内の内圧が上昇して、所定の圧力になった際に開放される安全弁22が設けられている。この安全弁22は、中空芯20を形成する際に、周囲の部分よりも薄く形成するか、破断起点としての溝部を形成する等の手段により弱化部として、安全弁22が優先的に破壊されやすくなるように形成されている。電池ケース10の両開口部には、電池蓋11および12が嵌められて、溶接等の手段により、電池ケース10内の空間は密封されている。また、電池ケース10の上部には、電池要素21と電気的に接続された正極30および負極31が接続されている。中空芯貫通孔20aによって、単電池Cには電池内部を貫通する空間が形成され、また、開口部11aおよび12aにより、この空間は外部に通じている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a unit cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the unit cell. The unit cell C is a lithium ion secondary battery or the like, and has a
このような単電池Cは、図3に示すように複数個が配列されて組電池とされ、図示しない充放電制御装置に接続されて、自動車等の駆動用電源として利用される。このとき、各単電池Cの貫通孔20aは、図に示すようにそれぞれ連結されて、組電池を貫通する1本の配管となる。
As shown in FIG. 3, a plurality of such unit cells C are assembled into a battery pack, connected to a charge / discharge control device (not shown), and used as a driving power source for an automobile or the like. At this time, the through-
本発明の2次電池によれば、図1および3に示すように、平常運転時においては、貫通孔を通る流通経路Aおよび電池外部を通る流通経路Bに冷却風を流通させて、電池の冷却を内側と外側から行うことができる。また、過充電によって電解液が分解されて分解ガスが発生し、これが蓄積して電池ケース11内の内圧が異常に上昇した場合は、所定の圧力で安全弁22が開放され、分解ガスが電池ケース11内から中空芯20の貫通孔20aに排出される。これにより、その分電池ケース11の内圧が減少して、電池ケースの破裂を抑制することができる。排出された分解ガスは、貫通孔20aを配管として、流通経路Aに沿って冷却風によって下流側に流され、外部に放出されるか、必要に応じて回収することができる。
According to the secondary battery of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 3, during normal operation, the cooling air is circulated through the flow path A passing through the through-hole and the flow path B passing through the outside of the battery. Cooling can be done from inside and outside. Further, when the electrolytic solution is decomposed due to overcharging and decomposed gas is generated and accumulated and the internal pressure in the
以上説明したように、本実施形態では、電池ケース内部を貫通する中空芯内の空間を平常時は冷却に使用するので、放熱効率が向上するため、電池を厚く形成することができる。また、安全弁の開放時には分解ガスを排出することができるので、従来のように分解ガスを排出する配管や配管固定部材を電池ケース外に付加的に設ける必要がなく、電池モジュールの軽量化・小型化が可能である。 As described above, in this embodiment, since the space in the hollow core that penetrates the inside of the battery case is used for cooling during normal times, the heat dissipation efficiency is improved, so that the battery can be formed thick. In addition, since the cracked gas can be discharged when the safety valve is opened, there is no need to additionally provide a piping and piping fixing member for discharging the cracked gas outside the battery case as in the past, and the battery module is lighter and smaller. Is possible.
図4は、本発明の2次電池における電池ケースおよび中空芯の変更例を示す図である。図4(a)は、上記で説明した矩形のケースおよび矩形の中空芯を有するものであるが、本発明の2次電池はこの形状のみに限定されず、例えば(b)〜(d)に例示するように、電池ケースおよび中空芯の形状は、矩形、円形、楕円形等、限定されない。また、(e)に示すように、1つの電池ケース内に2つ以上の中空芯を貫通させ、それぞれの芯に電池要素を設けた態様でも構わない。 FIG. 4 is a diagram showing a modification of the battery case and the hollow core in the secondary battery of the present invention. FIG. 4 (a) has the rectangular case and rectangular hollow core described above, but the secondary battery of the present invention is not limited to this shape. For example, (b) to (d) As illustrated, the shape of the battery case and the hollow core is not limited to a rectangle, a circle, an ellipse, or the like. Moreover, as shown to (e), the aspect which penetrated two or more hollow cores in one battery case, and provided the battery element in each core may be sufficient.
図5は、第1実施形態の2次電池の単電池をサブモジュール化およびパック化して自動車に設置した状態を示す模式図である。図5(b)に示すように、単電池Cは、複数個が接続されてサブモジュール化され、隣接する単電池の中空芯が接続され、1本の配管になっている。また、このサブモジュールはさらに複数列配置され、パック化されている。各サブモジュール間には、冷却風流通経路Bのための隙間が設けられた状態で、パックケースにボルト等の手段で固定されている。符号41は固定部材であり、拘束構造40によって拘束されている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the unit cell of the secondary battery of the first embodiment is sub-moduleed and packed and installed in an automobile. As shown in FIG. 5B, a plurality of the unit cells C are connected to form a submodule, and the hollow cores of adjacent unit cells are connected to form one pipe. The submodules are further arranged in a plurality of rows and packed. The sub-modules are fixed to the pack case by means such as bolts with a gap for the cooling air flow path B provided.
図において左側である上流の図示しない車室内から冷却風導入手段(車室側ダクト)により冷却風が取り入れられ、冷却風導入手段内にて流通経路AおよびBの2経路に分けられ、2次電池のサブモジュールに供給される。このとき、図5(a)に示すように、流通経路Aは、2次電池の中空芯を通過して2次電池を内側から冷却するものであり、流通経路Bは、例えば2次電池の上方から供給されて2次電池を外側から冷却するものである。 In the figure, cooling air is taken in from the upstream passenger compartment (not shown) on the left side by cooling air introduction means (vehicle compartment side duct), and is divided into two routes of distribution paths A and B in the cooling air introduction means. Supplied to the battery sub-module. At this time, as shown in FIG. 5A, the distribution path A passes through the hollow core of the secondary battery and cools the secondary battery from the inside, and the distribution path B is, for example, the secondary battery The secondary battery is supplied from above and cools the secondary battery from the outside.
このような2次電池サブモジュールあるいは2次電池パックにおいても、電池の過充電によって電解液が分解されて分解ガスが発生し、これが蓄積して電池ケース内の内圧が異常に上昇した場合は、所定の圧力で安全弁が開放され、分解ガスが電池ケース内から中空芯の貫通孔に排出される。これにより、その分電池ケースの内圧が減少して、電池ケースの破裂を抑制することができる。排出された分解ガスは、貫通孔を配管として、流通経路Aに沿って冷却風と混合されて下流側のファン50を通過し、排気側ダクト51に排出され、必要に応じて回収することができる。
Even in such a secondary battery submodule or secondary battery pack, when the electrolyte is decomposed due to overcharging of the battery and decomposed gas is generated and accumulated, the internal pressure in the battery case rises abnormally, The safety valve is opened at a predetermined pressure, and the decomposition gas is discharged from the battery case into the through-hole of the hollow core. Thereby, the internal pressure of the battery case is reduced correspondingly, and the battery case can be prevented from bursting. The discharged cracked gas is mixed with cooling air along the flow path A using the through-hole as a pipe, passes through the
本発明においては、冷却風の流通経路は、上述した中空芯を通過する経路と電池上方から供給される経路のみには限定されない。例えば一変更例として、図6に示すように、一方の流通経路Aは中空芯を通過し、他方の流通経路Bは電池の下流側から流通経路Aと反対の方向に供給される態様でもよい。 In the present invention, the flow path of the cooling air is not limited to the path passing through the hollow core and the path supplied from above the battery. For example, as one modified example, as shown in FIG. 6, one distribution path A may pass through the hollow core, and the other distribution path B may be supplied from the downstream side of the battery in the direction opposite to the distribution path A. .
図7は、本発明の2次電池の上流側に設けられる冷却風導入手段である、車室側ダクトの例を示している。車室側ダクト52は、車室内から冷却風を取り入れて流通経路AおよびBの2系統に分割して2次電池に供給するものであるが、この例では、流通経路A側に逆流防止弁53が設けられていることが好ましい。この逆流防止弁53は、下流に接続された2次電池のうちの1つにおいて内圧が異常に上昇して安全弁が開放され、電解液の分解ガスが排出された場合に、それを検知して弁を閉じる機能を備えている。
FIG. 7 shows an example of a vehicle compartment side duct which is a cooling air introduction means provided on the upstream side of the secondary battery of the present invention. The vehicle
この逆流防止弁53によれば、排出された分解ガスが管を遡って人のいる車室内に逆流することを防止することができる。なお、安全弁の開放を検知する手段としては、例えば歪みゲージを安全弁に取り付け、安全弁の開放を電気的な信号に置き換えて逆流防止弁53を作動させるようにすればよい。歪みゲージの他にも、公知のセンサー等を使用することができる。
According to the
このような逆流防止弁53を設ける態様においては、さらに、逆流防止弁が冷却風を流通させるためのファンの上流に設けられ、かつファンが安全弁の下流に設けられることが好ましい。
In such an aspect in which the
上記構成によれば、安全弁が開放され分解ガスが中空芯内に放出されると、上流側の逆流防止弁が閉じる。このとき、安全弁の下流側のファンが駆動し続けているので、閉じた逆流防止弁より下流側すなわち中空芯内の気体密度を下げる。これにより、電池ケース内に残留している分解ガスが、電池内より気圧の低下した中空芯内に引き出され、ファンの方向へ排出される。このように、分解ガスの排出をより確実に行うことができるからである。 According to the above configuration, when the safety valve is opened and the decomposition gas is released into the hollow core, the upstream backflow prevention valve is closed. At this time, since the fan on the downstream side of the safety valve is continuously driven, the gas density in the downstream side, that is, in the hollow core is lowered from the closed backflow prevention valve. As a result, the decomposed gas remaining in the battery case is drawn out into the hollow core whose atmospheric pressure is lowered from the inside of the battery, and is discharged toward the fan. This is because the decomposition gas can be discharged more reliably.
図8は、本発明の2次電池の変更例を示すものである。図に示すように、電池ケース13内には電池を貫通する貫通孔を形成する中空芯が設けられているのはこれまでと同様であるが、電池要素21は、中空芯に直接巻き付けられずに電池ケース13内の空間に挿入されている。このように、本発明の2次電池は、中空芯に電池要素を巻き付けた例に限定されず、中空芯とは独立に巻回あるいは積層されて製造された電池要素を、電池ケース空間内に単に挿入する態様をも含む。
FIG. 8 shows a modification of the secondary battery of the present invention. As shown in the figure, the
図9および10は、中空芯に電池要素が巻回されていない実施形態における変更例を示すものである。図9に示すように、電池ケース14は、断面が凹型をなしており、中空芯の一側面(電池ケース14の底部)が外部に開放されていることが好ましい。このような態様によれば、図10に示すように複数の単電池を配列して組電池とする際に、別途作製した金属または樹脂等からなる封止部材17を嵌め込んで、貫通孔15aを形成することができる。この態様のメリットとしては、図8に示す電池ケース13では貫通孔部を形成するのに溶接工程を要するのに対して、断面が凹型の電池ケース14では成型が容易であるという点が挙げられる。
9 and 10 show a modification in the embodiment in which the battery element is not wound around the hollow core. As shown in FIG. 9, it is preferable that the
図11は、本発明の2次電池の変更例を示すものである。図11に示すように、各中空芯はそれぞれ傾斜して形成され、また、各電池蓋は中空芯貫通孔に合わせた開口部が形成されており、単電池を組電池とした際に形成される1本の配管が、一様に傾斜した配管となるように構成されていることが好ましい。このような態様によれば、中空芯内に排出された分解ガスが凝縮して中空芯に付着した場合、所望の方向へ凝縮液を排出することができる。具体的には、上流である車室側に凝縮液が逆流することは好ましくないので、中空芯を下流側へ傾斜させることによって、車室側への逆流を防止することができる。 FIG. 11 shows a modification of the secondary battery of the present invention. As shown in FIG. 11, each hollow core is formed to be inclined, and each battery cover is formed with an opening corresponding to the hollow core through-hole, and is formed when the unit cell is an assembled battery. It is preferable that the one pipe is configured to be a uniformly inclined pipe. According to such an aspect, when the decomposition gas discharged into the hollow core condenses and adheres to the hollow core, the condensate can be discharged in a desired direction. Specifically, since it is not preferable that the condensate flows backward to the passenger compartment side that is upstream, the backward flow to the passenger compartment side can be prevented by inclining the hollow core to the downstream side.
以下、本発明の各構成要素について詳細に説明する。
シート状正極層
電池要素を構成するシート状正極層は、アルミニウムからなる正極集電体の両面に正極材料が結着した構造を有する。本実施例の正極材料としては、Li酸化物を用い、導電フィラーとして、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、VGCFなど挙げられる。
Hereinafter, each component of the present invention will be described in detail.
The sheet-like positive electrode layer constituting the sheet- like positive electrode layer battery element has a structure in which a positive electrode material is bound on both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum. As the positive electrode material of this example, Li oxide is used, and as the conductive filler, acetylene black, ketjen black, VGCF, and the like can be given.
シート状負極層
電池要素を構成するシート状負極層は、銅などからなる負極集電体の両面に負極材料が結着した構造を有する。本実施例の負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料やLiと金属化合物を形成する合金を用いることができる。炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、活性炭、低温炭素体(有機前駆体、例えば、易黒鉛性炭素前駆体として、ピッチ、メソフェーズピッチ、難黒鉛化性炭素前駆体として、フェノール樹脂、キシレン樹脂、PPS、セルロース等)を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素などが挙げられる。
The sheet-like negative electrode layer constituting the sheet- like negative electrode layer battery element has a structure in which a negative electrode material is bound on both surfaces of a negative electrode current collector made of copper or the like. As the negative electrode material of this embodiment, a carbon material that absorbs and releases lithium ions or an alloy that forms a metal compound with Li can be used. Examples of carbon materials include natural graphite, artificial graphite, activated carbon, low-temperature carbon body (organic precursor, for example, graphitizable carbon precursor, pitch, mesophase pitch, non-graphitizable carbon precursor, phenol resin, xylene resin , PPS, cellulose and the like) and carbon synthesized by heat treatment in an inert atmosphere.
シート状セパレータ層
電池要素を構成するシート状セパレータ層は、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることができる。
Sheet-like separator layer The sheet-like separator layer constituting the battery element may be a polyolefin microporous separator such as polyethylene or polypropylene.
非水電解液
非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。電解質としては、例えば過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO3)2]等のリチウム塩を挙げることができる。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、通常は0.2mol/L〜2mol/L程度である。 またLiTFSIなど種々のイオン性液体を混合してもよい。加えて、電解液の保持する、ゲル電解質としてもよくその保持材料としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ビニリデンフロライド(VdF)やヘキサフルオロプロピレン(HFP)またはその誘導体、または共重合体を用いることができる。
Non-aqueous electrolyte Non-aqueous solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and γ-butyrolactone. (Γ-BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium boron tetrafluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), and lithium trifluoromethanesulfonate. Examples include lithium salts such as (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 3 ) 2 ]. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is usually about 0.2 mol / L to 2 mol / L. Various ionic liquids such as LiTFSI may be mixed. In addition, it may be a gel electrolyte retained by the electrolytic solution, and the retaining material may be polyethylene oxide, polypropylene oxide, vinylidene fluoride (VdF), hexafluoropropylene (HFP) or a derivative thereof, or a copolymer. Can do.
巻軸
金属や樹脂の剛材、例えばSUSやアルミニウム、ABS、中央を樹脂にして両端を金属にした複合構造などを用いることができる。
A winding metal or resin rigid material such as SUS, aluminum, ABS, or a composite structure in which the center is made of resin and both ends are made of metal can be used.
素子作成
正極板、負極板、セパレータからなり、正極と負極が物理的に接触しないようにセパレータを挟んで対にした極板対を巻回することで極板群とする。巻回体は円筒巻、扁平巻でもよく、また、積層形でも可能である。
An electrode plate group is formed by winding a pair of electrode plates that are made of an element-preparing positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator and sandwiching the separator so that the positive electrode and the negative electrode do not physically contact each other. The winding body may be a cylindrical winding or a flat winding, and may be a laminated type.
安全弁
中空芯材にラプチャーディスクを装着するか、圧力開放のスリットをいれ、1.0〜1.2Mpa以上で変形・開放させセルの破裂を防止する。
A rupture disk is attached to the hollow core material of the safety valve or a pressure release slit is inserted, and the cell is prevented from bursting by being deformed and opened at 1.0 to 1.2 Mpa or more.
電池ケース
主に金属などの剛材、例えばSUSやアルミニウム、PP(樹脂)、ABS(樹脂)などを用いることができるが、インパクト成型、トランスファープレス加工によって作製したアルミニウム合金が好ましい。
The battery case can be mainly made of a rigid material such as metal, such as SUS, aluminum, PP (resin), ABS (resin), etc., but an aluminum alloy produced by impact molding or transfer press processing is preferred.
電極端子
正極および負極の電極端子には、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレスといった金属またはこれらを含む合金も使用可能である。集電箔と端子部分の接合面積を稼ぐためには、板状であることが好ましい。
For the electrode terminals of the electrode terminal positive electrode and the negative electrode, metals such as copper, nickel, aluminum and stainless steel or alloys containing these metals can also be used. In order to increase the bonding area between the current collector foil and the terminal portion, a plate shape is preferable.
電極端子接続方法
電極群の両端からそれぞれ出た、正負極の集電箔をリードなどを用いてセルの蓋部に用意された端子に溶接し、電気的に接続させる。
Electrode terminal connection method The positive and negative current collector foils respectively coming out from both ends of the electrode group are welded to the terminals prepared on the lid portion of the cell using leads or the like, and are electrically connected.
封口方法
溶接により、セル内の系と外界が完全に切り離された密閉構造とする。
A sealed structure in which the system inside the cell and the outside are completely separated by sealing method welding.
モジュール化方法
各セルが持つ、中空部分をつなぎ合わせ、モジュールとして一つの配管を成型するように、セルを接続していく。セルの間にはガスケットの役割をするOリングなどの弾性体を用いてもよい。
Modularization method The cells are connected so that the hollow portions of each cell are connected and one pipe is formed as a module. An elastic body such as an O-ring that functions as a gasket may be used between the cells.
車室側逆流防止弁
車室側のダクトに逆流防止弁を設置しておき、異常時の排ガスが発生した場合、弁を閉めることでガスの逆流を防ぐ。これにより、電池の排ガスは車室外にのみ排気され車室内への逆流による人体への影響を防ぐ。
Cabin side backflow prevention valve A backflow prevention valve is installed in the duct on the side of the car cabin, and when exhaust gas is generated at the time of abnormality, the valve is closed to prevent gas backflow. As a result, the exhaust gas of the battery is exhausted only outside the vehicle compartment, and the influence on the human body due to the backflow into the vehicle compartment is prevented.
電池パックの体積効率
従来構造の場合、電池の異常時の排ガス経路の為の配管(部材)が必用であった。更にその配管(部材)は通常時では意味を持たず無駄なものであった。しかしながら、本発明の中空芯構造にした場合、それぞれの経路は通常時は冷却経路として、異常時には中空経路を排ガス経路として使用でき、従来構造で必要になっていた通常状態時での無駄なスペースがいらなくなる。
Volume efficiency of battery pack In the case of the conventional structure, piping (member) for the exhaust gas path when the battery is abnormal is necessary. Further, the pipe (member) is useless and has no meaning in normal times. However, in the case of the hollow core structure of the present invention, each path can be used as a cooling path in normal times and the hollow path can be used as an exhaust gas path in abnormal times. Will not be needed.
例えば、後述する実施例で使用している単電池の一般的な寸法例であるL100mm、H100mm、W40mmの単電池において比較する場合、電池の体積は400000mm3となり、その上部についた配管に必要な高さを20mmとすると、さらに80000mm3分の空間が追加されて、従来の単電池では占有体積は合計480000mm3となる。本発明の電池構造を使用した場合、従来配管に必要であった上部の20mmも単電池の容積に使える。但し、中空部分の体積をあける必要があり、その分を差し引くと、本発明の単電池の内容積は434400mm3となり、排ガス構造を作る必要のある電池パックを考えると、同サイズのパック体積で約8〜10%の電池容量向上が可能となる。 For example, L100mm a general exemplary dimensions of the cells that are used in the examples described below, H100mm, when comparing the unit cells W40mm, the volume of the battery 400000Mm 3, and the necessary piping attached to the top If the height is 20 mm, an additional space of 80000 mm 3 is added, and the conventional unit cell has a total occupied volume of 480000 mm 3 . When the battery structure of the present invention is used, the upper 20 mm required for the conventional piping can be used for the capacity of the unit cell. However, it is necessary to open the volume of the hollow portion, and when the amount is subtracted, the internal volume of the unit cell of the present invention is 434400 mm 3 , and considering the battery pack that needs to create an exhaust gas structure, the pack volume of the same size The battery capacity can be improved by about 8 to 10%.
以下、本発明の具体的な作製例について説明する。 Hereinafter, specific production examples of the present invention will be described.
セル作成
図12に示す樹脂製の中空巻芯60(中空寸法5mm×50mm×100mm、巻芯寸法7mm×52mm×100mm)の周囲に、図13に示すようにシート状正極層、セパレータ層、シート状負極層からなる極板群61を巻回した。上記巻回体を、図15に示すように対向する2面が開口した角型筒状ケース74に挿入した。(ケース寸法L100mm×H100mm×W40mm)。巻回体の正極箔62および負極箔63をそれぞれ束ねて、中空巻芯60に溶接し、それぞれケース74外部に連通する正極80および負極81に接続した。上記開口部分に、図14に示すケース材70、絶縁体71およびアルミニウム材72からなる電池蓋75をした。電池蓋75は中央部分(中空巻芯60が当たる部分に穴73(寸法7mm×52mm)が形成され、中空巻芯60の中空部分を塞がないようになっている。図16に示すように、電池ケース74と電池蓋75、中空巻芯60と電池蓋75をそれぞれ溶接した。
Cell creation A sheet-like positive electrode layer, a separator layer, a sheet as shown in FIG. 13 around a resin hollow core 60 (hollow size 5 mm × 50 mm × 100 mm, core size 7 mm × 52 mm × 100 mm) shown in FIG. An
サブモジュール作成
モジュール化に当たっては、本実施例では、電池同士を固定する部位が無いため、モジュール化した際、両端から押し付け構造が必要であった。そこで、モジュール端のセルを両側から固定し拘束した。なお、図20に示すように、隣接するセル同士が接する電池蓋75の箇所に溝部を形成し、樹脂製Oリング90を緩衝材として挟んだ。向かい合う電池蓋の面同士を押し付けて、Oリングを潰して機密性を持たせた。
In the submodule creation modularization, in this embodiment, since there is no portion for fixing the batteries, a pressing structure from both ends is necessary when modularized. Therefore, the module end cell was fixed and restrained from both sides. In addition, as shown in FIG. 20, the groove part was formed in the location of the
パック化
モジュール両端セルの貫通孔部分(経路A)に対しては、貫通孔入口は冷却風ダクトに接続し、(車室内のエアコン風を冷却風として取り入れるため、エアコンに接続)、貫通孔出口を排気ダクトに接続した(排ガスを車室外に排気するため)。モジュール外側(経路B)に対しては、入口は同様に冷却風ダクトに接続し、出口は内気循環ダクトに接続した(排ガス経路にならない為、車室外に排気する必要なし)。どちらの経路も入口は同じエアコンからの配管であるが、中空芯を通る経路Aに向かうダクトの入り口には、逆流防止弁を設けた。異常時(電池からの分解ガス排出時)は逆流防止弁が閉まり、車室内に分解ガスが逆流するのを防ぐ。パックケースにボルトで固定した。
For the through-hole part (path A) of the both ends of the packed module cell, the through-hole inlet is connected to the cooling air duct (connected to the air conditioner to take in the air-conditioning air in the passenger compartment as cooling air), and the through-hole outlet Was connected to the exhaust duct (to exhaust the exhaust gas outside the passenger compartment). For the outside of the module (path B), the inlet was similarly connected to the cooling air duct, and the outlet was connected to the inside air circulation duct (since it does not become an exhaust gas path, there is no need to exhaust outside the passenger compartment). In both routes, the inlet is a pipe from the same air conditioner, but a backflow prevention valve is provided at the entrance of the duct toward the route A passing through the hollow core. When there is an abnormality (when the cracked gas is discharged from the battery), the check valve is closed to prevent the cracked gas from flowing back into the passenger compartment. It was fixed to the pack case with bolts.
実施例で作製したL100mm、H100mm、W40mm、体積400000mm3の寸法を有する単電池が従来の分解ガス排出用配管を有する電池であるとすると、その上部の配管のために必要な高さは20mmであり、80000mm3分の空間が追加されて、従来の電池の占有体積は合計480000mm3となる。実施例で作製した電池は、外形が400000mm3で、そのうち中空部分の体積を除いた電池要素部分の体積は362000mm3であったので、これを480000mm3の従来の電池に換算すると、434400mm3となった。このように、約8%の体積向上すなわち電池容量向上が可能であった。 Assuming that the unit cell having the dimensions of L100 mm, H100 mm, W40 mm, and volume 400000 mm 3 produced in the example is a battery having a conventional cracked gas discharge pipe, the height required for the upper pipe is 20 mm. Yes, a space of 80000 mm 3 min is added, and the total occupied volume of the conventional battery is 480000 mm 3 in total. Cell fabricated in Example, the outer shape in 400000Mm 3, because of which the volume of the battery element portion excluding the volume of the hollow portion was 362000Mm 3, when this is converted into a conventional battery 480000Mm 3, and 434400Mm 3 became. Thus, the volume increase of about 8%, that is, the battery capacity could be improved.
本発明によれば、電池の貫通孔を平常時は冷却風の流通経路として利用し、異常時は分解ガスの排出に利用して車室へのガスの逆流を抑制するから、車載用リチウムイオン2次電池システムに適用して極めて有望である。 According to the present invention, since the through-hole of the battery is normally used as a flow path for cooling air and is used for discharge of cracked gas at the time of abnormality, the reverse flow of gas to the passenger compartment is suppressed. It is extremely promising when applied to a secondary battery system.
A…冷却風流通経路(電池内側)、
B…冷却風流通経路(電池外側)、
C…単電池、
10、13、14、74…電池ケース、
11、12、15、16、75…電池蓋、
11a、12a、15a、16a…電池蓋開口部、
17…封止部材、
20、60…中空芯、
20a、20b、73…貫通孔、
21、61…電池要素、
22…安全弁、
30、80…正極、
31、81…負極、
40…拘束構造、
41…固定部材、
50…ファン、
51…排気側ダクト、
52…車室側ダクト(冷却風導入手段)、
53…逆流防止弁、
62…正極集電箔、
63…負極集電箔、
64…安全弁
70…ケース材、
71…絶縁体、
72…金属材、
90…Oリング。
A ... Cooling air flow path (battery inside),
B ... Cooling air flow path (battery outside),
C: Single cell,
10, 13, 14, 74 ... battery case,
11, 12, 15, 16, 75 ... battery lid,
11a, 12a, 15a, 16a ... battery lid opening,
17 ... sealing member,
20, 60 ... hollow core,
20a, 20b, 73 ... through holes,
21, 61 ... battery element,
22 ... Safety valve,
30, 80 ... positive electrode,
31, 81 ... negative electrode,
40: Restraint structure,
41. Fixing member,
50 ... Fan,
51 ... Exhaust side duct,
52. Duct on the passenger compartment side (cooling air introduction means),
53. Check valve,
62 ... positive electrode current collector foil,
63 ... negative electrode current collector foil,
64 ...
71. Insulator,
72. Metal material,
90 ... O-ring.
Claims (5)
前記中空芯により形成される空間と、前記電池ケース内の空間はそれぞれ独立しており、かつ前記中空芯により形成される空間は外部に通じており、
前記中空芯には、前記電池ケース内の空間が所定の圧力に達した際に、前記中空芯により形成される空間と前記電池ケース内の空間を連通させる安全弁を有することを特徴とする2次電池。 A positive electrode, a negative electrode, a battery element electrically connected between the positive electrode and the negative electrode and having a non-aqueous electrolyte, a battery case containing the battery element, and a cooling air passing through the battery case A secondary battery having a hollow core to be made,
The space formed by the hollow core and the space in the battery case are independent from each other, and the space formed by the hollow core communicates with the outside.
The hollow core has a safety valve that communicates the space formed by the hollow core and the space in the battery case when the space in the battery case reaches a predetermined pressure. battery.
前記冷却風導入手段には、逆流防止弁を備え、
前記逆流防止弁は、前記安全弁が開放した際に閉まることを特徴とする請求項1に記載の2次電池。 One end of the hollow core is provided with cooling air introduction means,
The cooling air introduction means includes a backflow prevention valve,
The secondary battery according to claim 1, wherein the backflow prevention valve is closed when the safety valve is opened.
前記安全弁は、前記中空芯のうち、前記電極群の非巻回領域に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の2次電池。
The battery element is obtained by winding an electrode group consisting of a sheet-like electrode and a separator around the hollow core,
The secondary battery according to claim 1, wherein the safety valve is provided in a non-winding region of the electrode group in the hollow core.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009242173A JP2011090830A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009242173A JP2011090830A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011090830A true JP2011090830A (en) | 2011-05-06 |
Family
ID=44108914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009242173A Pending JP2011090830A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011090830A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012248359A (en) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Gs Yuasa Corp | Battery |
JP2013004402A (en) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Toshiba Corp | Secondary battery cell, secondary battery device, vehicle, electric device, and method for manufacturing secondary battery cell |
CN103582975A (en) * | 2011-06-13 | 2014-02-12 | Lg化学株式会社 | Battery pack having improved uniformity in distribution of refrigerant |
CN103748728A (en) * | 2011-09-20 | 2014-04-23 | 株式会社Lg化学 | Porous electrode assembly and secondary cell including same |
JP2015528189A (en) * | 2012-07-18 | 2015-09-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Energy storage device and energy storage method |
WO2016010294A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | (주)오렌지파워 | Hollow-type secondary battery |
WO2016017958A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | (주)오렌지파워 | Hollow type secondary battery and connector for hollow type secondary battery |
KR101679412B1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-11-25 | (주)오렌지파워 | Hollow-shaped secondary battery |
CN106803548A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-06 | 哈尔滨智明科技有限公司 | The battery module enclosure processed using hollow material |
JP2017527950A (en) * | 2014-08-21 | 2017-09-21 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery cell with improved cooling performance |
-
2009
- 2009-10-21 JP JP2009242173A patent/JP2011090830A/en active Pending
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012248359A (en) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Gs Yuasa Corp | Battery |
US9537186B2 (en) | 2011-06-13 | 2017-01-03 | Lg Chem, Ltd. | Battery pack providing improved distribution uniformity in coolant |
CN103582975A (en) * | 2011-06-13 | 2014-02-12 | Lg化学株式会社 | Battery pack having improved uniformity in distribution of refrigerant |
JP2014515550A (en) * | 2011-06-13 | 2014-06-30 | エルジー ケム. エルティーディ. | Battery pack with improved refrigerant distribution uniformity |
JP2013004402A (en) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Toshiba Corp | Secondary battery cell, secondary battery device, vehicle, electric device, and method for manufacturing secondary battery cell |
CN103748728A (en) * | 2011-09-20 | 2014-04-23 | 株式会社Lg化学 | Porous electrode assembly and secondary cell including same |
JP2014531111A (en) * | 2011-09-20 | 2014-11-20 | エルジー ケム. エルティーディ. | Porous electrode assembly and secondary battery including the same |
US9899708B2 (en) | 2011-09-20 | 2018-02-20 | Lg Chem, Ltd. | Electrode assembly with porous structure and secondary battery including the same |
JP2015528189A (en) * | 2012-07-18 | 2015-09-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Energy storage device and energy storage method |
US9722216B2 (en) | 2012-07-18 | 2017-08-01 | General Electric Company | Energy storage device and method |
WO2016010294A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | (주)오렌지파워 | Hollow-type secondary battery |
WO2016017958A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | (주)오렌지파워 | Hollow type secondary battery and connector for hollow type secondary battery |
KR101679412B1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-11-25 | (주)오렌지파워 | Hollow-shaped secondary battery |
CN105684189A (en) * | 2014-07-31 | 2016-06-15 | 橙力电池株式会社 | Hollow type secondary battery and connector for hollow type secondary battery |
JP2017527950A (en) * | 2014-08-21 | 2017-09-21 | エルジー・ケム・リミテッド | Battery cell with improved cooling performance |
US10249919B2 (en) | 2014-08-21 | 2019-04-02 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell having improved cooling performance |
CN106803548A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-06 | 哈尔滨智明科技有限公司 | The battery module enclosure processed using hollow material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4434237B2 (en) | Power storage device for vehicle and vehicle | |
JP2011090830A (en) | Secondary battery | |
JP4788646B2 (en) | Power storage device and vehicle | |
US8475952B2 (en) | Battery module and battery pack using the same | |
US8043743B2 (en) | Pouch type secondary battery with improved safety | |
US8663832B2 (en) | Cell for reducing short circuit and battery incorporating the cell | |
US20100009244A1 (en) | Electricity storage device and vehicle including the same | |
KR101160400B1 (en) | Battery module and battery pack using said battery module | |
EP2339669B1 (en) | Battery connecting member and battery module using same | |
EP2210311B1 (en) | Vehicle with battery system | |
WO2009150912A1 (en) | Battery | |
KR101472167B1 (en) | Pouch of improved safety for secondary battery and secondary battery, battery pack using the same | |
US20130157115A1 (en) | Assembled battery | |
CN104321926A (en) | Battery cell having improved cooling efficiency | |
US20140335397A1 (en) | Battery cell assembly of enhanced safety and battery module comprising the same | |
JP4438831B2 (en) | Power storage device and vehicle | |
KR20190042215A (en) | Secondary Battery Pouch-Type Case Having Gas Discharge Port | |
JP4251234B1 (en) | Power storage device and vehicle | |
WO2009047893A2 (en) | Sealed battery | |
WO2008084314A1 (en) | Electrical storage device | |
JP2000090976A (en) | Lithium secondary battery module | |
KR101561121B1 (en) | Middle or Large-sized Battery Pack Having Efficient Cooling Structure | |
KR101786991B1 (en) | Secondary battery module | |
US20230387515A1 (en) | Battery Cell Having a Plurality of Electrode Units in a Common Battery Cell Housing | |
JP2009193881A (en) | Power storage device and vehicle |