JP2011165483A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery improved in cooling performance without installing a heat sink inside a wound body and having high reliability. <P>SOLUTION: The lithium ion secondary battery has a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and further there are formed a first battery case which houses a power generation element in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated through the separator, a second battery case which surrounds the surroundings outside of the first battery case throughout the whole surroundings and houses the power generation element, and a space part formed between the first battery case and the second battery case and surrounding the entire surroundings outside of the first battery case. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に係り、特に、大容量のリチウムイオン二次電池に発生する熱を放出するための電池構造を組み込んだリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly to a lithium ion secondary battery incorporating a battery structure for releasing heat generated in a large capacity lithium ion secondary battery.

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車、およびハイブリッド鉄道車両などの電源として、また電力貯蔵などの産業用蓄電池として、リチウムイオン二次電池の開発が進められている。   In recent years, lithium ion secondary batteries have been developed as power sources for hybrid vehicles, electric vehicles, and hybrid railway vehicles, and as industrial storage batteries such as power storage.

このようにリチウムイオン二次電池の用途が広がるにつれ、より一層の大充放電容量化の要求が強まり、リチウムイオン二次電池の大型化が必要不可欠になってきている。   As the use of lithium ion secondary batteries expands in this way, there is an increasing demand for higher charge / discharge capacity, and the increase in size of lithium ion secondary batteries has become indispensable.

リチウムイオン二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回して成る捲回体,電解液、及びこれらを収容する電池ケースを有する。   A lithium ion secondary battery includes a wound body formed by winding a positive electrode and a negative electrode in a spiral shape with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and a battery case that houses these.

このようなリチウムイオン二次電池を大型化すると、充放電時に伴う発熱量が増加し、熱の放散が悪くなるため、充放電時の電池の温度上昇が大きくなり、捲回体の温度分布も大きくなることから、局所劣化や性能低下の問題が発生するといわれている。   When the size of such a lithium ion secondary battery is increased, the amount of heat generated during charging / discharging increases and heat dissipation deteriorates, so the temperature rise of the battery during charging / discharging increases, and the temperature distribution of the winding body also increases. Since it becomes large, it is said that problems of local degradation and performance degradation occur.

このため、例えば、特許文献1に記載のように、捲回体を冷却するリチウムイオン二次電池が考えられている。   For this reason, for example, as described in Patent Document 1, a lithium ion secondary battery that cools the wound body is considered.

特許文献1に開示されたリチウムイオン二次電池は、捲回体の内部に半径方向に離間して放熱板が配置され、放熱板の間に正極,負極およびセパレータを積層状に重ねた捲回体の一部が挟まれている。   The lithium ion secondary battery disclosed in Patent Document 1 is a wound body in which a heat dissipation plate is disposed radially apart from the inside of the winding body, and a positive electrode, a negative electrode, and a separator are stacked between the heat dissipation plates. Part is sandwiched.

放熱板は、正極,負極およびセパレータを超えて伸び、放熱板の端面が外部に露出し、リチウムイオン二次電池で発生した熱は、放熱板の伸延方向の端面を通して、電池ケースの外部に放出される。   The heat sink extends beyond the positive electrode, negative electrode, and separator, the end face of the heat sink is exposed to the outside, and the heat generated in the lithium ion secondary battery is released to the outside of the battery case through the end face in the extending direction of the heat sink. Is done.

更に、放熱板には外部に連通する貫通孔が形成され、放熱板が外気と直接接触できる面積を大きくしている。   Furthermore, a through-hole communicating with the outside is formed in the heat radiating plate to increase the area where the heat radiating plate can directly contact with the outside air.

特開2008−135312号公報JP 2008-135312 A

しかしながら、特許文献1に開示されるリチウムイオン二次電池では、捲回体の内部に放熱板が形成されているため、リチウムイオン二次電池の重量が増加し、重量当たりのエネルギー密度,重量当たりの容量密度が小さくなる。
そこで本発明は、捲回体の内部に放熱板を設けることなく、冷却性能を向上させ、信頼性の高い電池を提供することを目的とする。
However, in the lithium ion secondary battery disclosed in Patent Document 1, since the heat sink is formed inside the wound body, the weight of the lithium ion secondary battery increases, and the energy density per weight, per weight The capacity density of is reduced.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable battery with improved cooling performance without providing a heat sink inside the wound body.

本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池(以下「電池」と称する)は、正極板,負極板,セパレータを有するものであって、前記正極板と前記負極板とが前記セパレータを介して積層された発電要素体を収納する第1の電池ケースと、前記第1の電池ケースの外側の全周囲にわたって周囲を取り囲み、前記発電要素体を収納する第2の電池ケースと、前記第1の電池ケースと前記第2の電池ケースとの間であって、前記第1の電池ケースの外側の全周囲にわたって周囲を取り囲む空間部が形成されていることを特徴とする。   A lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “battery”) according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed via the separator. A first battery case that houses the power generation element bodies stacked in layers, a second battery case that surrounds the entire outer periphery of the first battery case, and houses the power generation element bodies, and the first battery case. A space portion is formed between the battery case and the second battery case and surrounds the entire periphery of the outside of the first battery case.

正極板と負極版とがセパレータを介して積層された発電要素体では、積層方向の熱伝導率が極めて悪いため、積層方向に大きな温度分布が生じる。   In the power generating element body in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via the separator, the thermal conductivity in the laminating direction is extremely poor, so that a large temperature distribution occurs in the laminating direction.

電池ケースを発電要素体の積層方向に二つに分離することにより、それぞれの電池ケースに収納された発電要素体の積層方向における熱伝導距離を短くすることができる。   By separating the battery case into two in the stacking direction of the power generation element bodies, the heat conduction distance in the stacking direction of the power generation element bodies housed in the respective battery cases can be shortened.

そして、空間部に通気することにより、発電要素体と熱的に直接接している電池ケースの表面で強制対流熱伝達が生じ、第1の電池ケースおよび第2の電池ケースの両電池ケースの内部の発電要素体で発生した熱を効率よく持ち去ることになる。   Then, by ventilating the space, forced convection heat transfer occurs on the surface of the battery case that is in direct thermal contact with the power generation element body, and the inside of both battery cases of the first battery case and the second battery case. This effectively removes the heat generated by the power generation element body.

また、熱伝導距離が短くなったことで、両電池ケースの内部の発電要素体の積層方向における温度勾配が小さくなり、発電要素体の温度分布を均一化する効果がある。   In addition, since the heat conduction distance is shortened, the temperature gradient in the stacking direction of the power generation element bodies inside both battery cases is reduced, and the temperature distribution of the power generation element bodies is uniformed.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記第2の電池ケースの外側の全周囲にわたって周囲を取り囲み、前記発電要素体を収納する第3の電池ケースを有し、前記第2の電池ケースと前記第3の電池ケースとの間であって、前記第2の電池ケースの外側の全周囲にわたって周囲を取り囲む空間部が形成されていることが好ましい。   In addition, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a third battery case that surrounds the entire outer periphery of the second battery case and houses the power generation element body, It is preferable that a space portion is formed between the second battery case and the third battery case so as to surround the entire periphery of the outside of the second battery case.

さらに、第3の電池ケースの外側に全周囲にわたって、第2の電池ケースと第3の電池ケースと同様の配置関係で、第4の電池ケース,第5の電池ケース等を、発電要素体の積層方向の外側に向かって順次配列することも可能である。   Further, the fourth battery case, the fifth battery case, etc. are connected to the power generation element body in the same arrangement relationship as the second battery case and the third battery case over the entire periphery outside the third battery case. It is also possible to arrange them sequentially toward the outside in the stacking direction.

これにより、電池の容量が増加し、電池が大型化する場合であっても、電池ケースの数を抑え、電池の収納スペースを最大限に有効に使用しつつ、各電池ケースの内部の発電要素体の積層方向の熱伝導距離を許容範囲に収めることができる。   As a result, even when the capacity of the battery increases and the size of the battery increases, the number of battery cases is reduced, and the power generation element inside each battery case is used while maximizing effective use of the battery storage space. The heat conduction distance in the stacking direction of the bodies can be within an allowable range.

この結果、電池の容量が増加しても、発電要素体の温度分布を均一化することができる。   As a result, even if the capacity of the battery increases, the temperature distribution of the power generation element body can be made uniform.

電池を分割する方法は他にも考えることができる。   There are other ways to divide the battery.

例えば、仮に温度分布の改善の面から、所定の熱伝導距離Δrを設定したとする。   For example, it is assumed that a predetermined heat conduction distance Δr is set from the viewpoint of improving the temperature distribution.

同じ容量の円筒型の電池(セル)で構成することを考えた場合、半径Δrの円筒型セルを複数個並べたものと本実施形態の電池とを比較すると、設置面積はほぼ同じであっても、半径Δrの円筒型セルを複数個並べたものに対して、本実施形態の電池の電池ケースの数は、1/3以下と少なくなる。   When considering the configuration of cylindrical batteries (cells) having the same capacity, the installation area is almost the same when comparing the battery of this embodiment with a plurality of cylindrical cells having a radius Δr. However, the number of battery cases of the battery of this embodiment is reduced to 1/3 or less compared to a plurality of cylindrical cells having a radius Δr.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記空間部が、外気と通気していることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the space portion is ventilated with outside air.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記第1の電池ケースが円筒形または中空円筒形であり、前記第2の電池ケースが中空円筒形であることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the first battery case has a cylindrical shape or a hollow cylindrical shape, and the second battery case has a hollow cylindrical shape.

これにより、発電要素体の形状が、帯状になった正極,負極,セパレータを捲回して構成することができ、円筒型の発電要素体に対応することができる。   Thereby, the shape of the power generation element body can be formed by winding the positive electrode, the negative electrode, and the separator in a band shape, and can correspond to a cylindrical power generation element body.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記第1の電池ケースが方形柱状または中空方形柱形であり、前記第2の電池ケースが中空方形柱形であることが好ましい。   Moreover, in the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, it is preferable that the first battery case has a rectangular column shape or a hollow rectangular column shape, and the second battery case has a hollow square column shape. .

これにより、発電要素体の形状が、帯状になった正極,負極,セパレータを捲回して構成された角型の発電要素体に対応することができる。   Thereby, the shape of the power generation element body can correspond to a rectangular power generation element body formed by winding the positive electrode, the negative electrode, and the separator in a band shape.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部とを有し、前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部、または/および、前記第1の電池ケースの両端部に形成される負極端子部および前記第2の電池ケースの両端部に形成される負極端子部を、板状支持材を用いて固定することが好ましい。   In addition, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention is formed at both ends of the first battery case and the positive terminal and the negative terminal formed at both ends of the first battery case. A positive terminal portion formed on both ends of the first battery case and a positive terminal portion formed on both ends of the second battery case, and / or And it is preferable to fix the negative electrode terminal part formed in the both ends of the said 1st battery case, and the negative electrode terminal part formed in the both ends of the said 2nd battery case using a plate-shaped support material.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第3の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部とを有し、前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部,前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および前記第3の電池ケースの両端部に形成される正極端子部、または/および、前記第1の電池ケースの両端部に形成される負極端子部,前記第2の電池ケースの両端部に形成される負極端子部および前記第3の電池ケースの両端部に形成される負極端子部を、板状支持材を用いて固定することが好ましい。   In addition, a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention is formed at both ends of the first battery case and the positive terminal and the negative terminal formed at both ends of the first battery case. A positive terminal formed on both ends of the first battery case, and a positive terminal formed on both ends of the third battery case, and a positive terminal formed on both ends of the first battery case. Terminal portions, positive terminal portions formed at both ends of the second battery case and positive terminal portions formed at both ends of the third battery case, and / or both ends of the first battery case A plate-shaped support material is used to form a negative electrode terminal portion formed at each end of the second battery case, a negative electrode terminal portion formed at both ends of the second battery case, and a negative electrode terminal portion formed at both ends of the third battery case. It is preferable to fix.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記板状支持材が集電端子部材であることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, the plate-like support material is preferably a current collecting terminal member.

これにより、分離された各電池ケースを固定することができ、板状支持材を各電池ケースの端子からの電流を集電する機能を有することにより、部品点数を抑えることができる。   Thereby, each separated battery case can be fixed, and the number of parts can be suppressed by having the function of collecting current from the terminals of each battery case with the plate-like support member.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記空間部に通気可能かつ延び縮み可能な部材が挿入され、前記部材は、前記空間部の内周を形成する前記第1の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第2の電池ケースの内壁面に、接着あるいは固定されていることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, a member that can be ventilated and extended and contracted is inserted into the space portion, and the member forms an inner periphery of the space portion. It is preferable that the battery case is bonded or fixed to the outer wall surface of the battery case and the inner wall surface of the second battery case that forms the outer periphery of the space portion.

また、本発明の一実施形態であるリチウムイオン二次電池は、前記空間部に通気可能かつ延び縮み可能な部材が挿入され、前記部材は、前記空間部の内周を形成する前記第1の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第2の電池ケースの内壁面、ならびに、前記空間部の内周を形成する前記第2の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第3の電池ケースの内壁面に、接着あるいは固定されていることが好ましい。   In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, a member that can be ventilated and extended and contracted is inserted into the space portion, and the member forms an inner periphery of the space portion. An outer wall surface of the battery case; an inner wall surface of the second battery case that forms an outer periphery of the space portion; an outer wall surface of the second battery case that forms an inner periphery of the space portion; It is preferable that the third battery case forming the outer periphery of the space is bonded or fixed to the inner wall surface of the third battery case.

なお、空間部には、通気ができるように延び縮み可能な部材が配置される。   In the space portion, a member that can extend and contract so as to allow ventilation is disposed.

また、延び縮み可能な部材としては、たとえば、バネのような弾性体,金属や樹脂から形成された発泡体,多孔質体,網目状の部材等が用いられる。   In addition, as the member that can be expanded and contracted, for example, an elastic body such as a spring, a foam formed from a metal or a resin, a porous body, a mesh-shaped member, or the like is used.

集電端子機能を兼ねた板状支持材は、長時間運転によるヒートサイクルによる電池ケースの熱的変形や機械的振動などにより力が掛かるが、延び縮み可能な部材を用いることにより、板状支持材の負担を軽減することができ、耐久性の向上が図られる。   The plate-like support material that also functions as a current collector terminal is applied with force by heat deformation or mechanical vibration of the battery case due to heat cycle due to long-time operation, but by using a member that can extend and contract, The burden on the material can be reduced, and durability can be improved.

こうして本発明は、捲回体の内部に放熱板を設けることなく、冷却性能を向上させ、信頼性の高い電池を提供することが可能となる。   Thus, the present invention can improve the cooling performance and provide a highly reliable battery without providing a heat sink inside the wound body.

本発明の第一実施例を示すもので円筒形電池の外観の斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of an external appearance of a cylindrical battery according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施例を示すもので円筒形電池の外観の上平面図である。It is a top plan view of the appearance of a cylindrical battery, showing the first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施例を示すもので図1のAA断面図である。FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention and is a cross-sectional view taken along AA in FIG. 1. 本発明の第一実施例を示す電池に用いられる電池ケースの斜視図である。It is a perspective view of the battery case used for the battery which shows the 1st Example of this invention. 温度分布の改善効果について温度分布を解析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having analyzed temperature distribution about the improvement effect of temperature distribution. 本発明の第二実施例を示すもので電池ケース間の配列を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd Example of this invention and shows the arrangement | sequence between battery cases. 本発明の第三実施例を示すもので電極端子間が接続された円筒形電池の正面図である。It is a front view of the cylindrical battery in which the electrode terminals are connected in the third embodiment of the present invention. 本発明の第四実施例を示すもので電池ケース間に支持材が挿入された円筒形電池の上平面図である。FIG. 10 is a top plan view of a cylindrical battery in which a support material is inserted between battery cases according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第四実施例の変形例を示すもので電池ケース間に支持材が一部挿入された円筒形電池の上平面図である。FIG. 10 is a top plan view of a cylindrical battery in which a support material is partially inserted between battery cases, showing a modification of the fourth embodiment of the present invention. 本発明の第五実施例を示すもので角形電池の外観の上平面図である。FIG. 10 is a top plan view showing the outer appearance of a prismatic battery according to a fifth embodiment of the present invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1,図2,図3,図4を用いて、本発明の第1の実施例によるリチウムイオン二次電池の構造を説明する。   The structure of the lithium ion secondary battery according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、円筒形電池の外観の斜視図、図2は、円筒形電池の外観の上平面図、図3は、図1のAA断面図、図4は、電池ケースの斜視図である。   1 is a perspective view of the appearance of a cylindrical battery, FIG. 2 is a top plan view of the appearance of the cylindrical battery, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG.

実施例1に示す電池は、正極板,負極板,セパレータを有するものである。   The battery shown in Example 1 has a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator.

そして、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された発電要素体を収納する第1の電池ケース1と、第1の電池ケース1の外側の全周囲にわたって周囲を取り囲み、発電要素体を収納する第2の電池ケース2と、第1の電池ケース1と第2の電池ケース2との間であって、第1の電池ケース1の外側の全周囲にわたって周囲を取り囲む空間部3とが形成されている。   A first battery case 1 that houses a power generation element body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked via a separator, and surrounds the entire periphery outside the first battery case 1, A second battery case 2 to be housed, and a space 3 between the first battery case 1 and the second battery case 2 and surrounding the entire periphery outside the first battery case 1 are provided. Is formed.

つまり、図1に示すように、中央部に円筒形の第1の電池ケース1が配置され、その外側周囲を囲むように中空円筒形(円環状)の第2の電池ケース2が配置されている。そして、図2に示すように、第1の電池ケース1と第2の電池ケース2との間には、円環型の空間部3が軸方向に沿って形成されている。   That is, as shown in FIG. 1, a cylindrical first battery case 1 is arranged at the center, and a hollow cylindrical (annular) second battery case 2 is arranged so as to surround the outer periphery thereof. Yes. As shown in FIG. 2, an annular space 3 is formed along the axial direction between the first battery case 1 and the second battery case 2.

第1の電池ケース1には、帯状の正極,負極,セパレータが積層され、図3に示すように、鉛直方向を軸芯方向とした捲回軸4に捲回された発電要素体、すなわち捲回体5が第1の電池ケース1の内壁と密着する形で収納されている。   In the first battery case 1, a belt-like positive electrode, a negative electrode, and a separator are laminated, and as shown in FIG. 3, a power generation element body wound around a winding shaft 4 with the vertical direction as an axial direction, The rotating body 5 is accommodated in close contact with the inner wall of the first battery case 1.

なお、捲回軸4の材質としては樹脂が絶縁性の観点から好ましい。   In addition, as a material of the winding axis | shaft 4, resin is preferable from an insulating viewpoint.

第2の電池ケース2は、図4に示すように、円環状の形状をしており、かつ、少なくとも上部6が開放された電池ケースとなっている。   As shown in FIG. 4, the second battery case 2 has an annular shape and is a battery case in which at least the upper part 6 is opened.

ここに内部が中空構造である捲回軸部7に捲回された、第1の電池ケース1と同様の発電要素体、すなわち捲回体8が捲回軸部7と一緒に第2の電池ケース2の円環状の空間部9に上から挿入され、第2の電池ケース2の内部の外側及び内側の内壁100,101と密着するように収納されている。   Here, the power generation element body similar to the first battery case 1 wound around the winding shaft portion 7 having a hollow structure, that is, the winding body 8 together with the winding shaft portion 7 is a second battery. It is inserted into the annular space 9 of the case 2 from above, and is housed in close contact with the inner and outer inner walls 100 and 101 of the second battery case 2.

ここで捲回軸部7と接する捲回体8の最内側はセパレータであることが好ましい。捲回体8が挿入された後、電池上蓋50が取り付けられ、第2の電池ケース2は密閉される。   Here, the innermost side of the wound body 8 in contact with the wound shaft portion 7 is preferably a separator. After the wound body 8 is inserted, the battery upper cover 50 is attached, and the second battery case 2 is sealed.

第2の電池ケース2の内周側の内壁101には、捲回軸部7の外壁面が接する。また、第2の電池ケース2の外周側の内壁100と接する捲回体8の最外周部には絶縁材であるセパレータが巻かれている。   The outer wall surface of the winding shaft portion 7 is in contact with the inner wall 101 on the inner peripheral side of the second battery case 2. A separator, which is an insulating material, is wound around the outermost peripheral portion of the wound body 8 that is in contact with the inner wall 100 on the outer peripheral side of the second battery case 2.

なお、電池ケースは、第1と第2とで形状は異なるが、捲回体はどちらも円環型をしている。   In addition, although the shape of the battery case is different between the first and second, the wound body is an annular shape.

第1の電池ケース1および第2の電池ケース2の内部の捲回体5および捲回体8の上部には、図3に示す正極側の集電部10(第1の電池ケース1に対応)および集電部11(第2の電池ケース2に対応)がそれぞれ備わり、捲回体5および捲回体8の下部には、負極側の集電部12(第1の電池ケース1に対応)および集電部13(第2の電池ケース2に対応)がそれぞれ備わる。   A current collector 10 on the positive electrode side shown in FIG. 3 (corresponding to the first battery case 1) is disposed on the upper part of the wound body 5 and the wound body 8 inside the first battery case 1 and the second battery case 2. ) And a current collector 11 (corresponding to the second battery case 2), respectively, and a negative current collector 12 (corresponding to the first battery case 1) is provided below the wound body 5 and the wound body 8. ) And a current collector 13 (corresponding to the second battery case 2).

正極側の集電部10は、電池上蓋50の端面から突出した正極端子14aが接続され、正極側の集電部11は、電池ケースの上部端面から突出した正極端子14bが接続され、正極端子14aと正極端子14bとは、電気的につながっている。   The positive current collector 10 is connected to the positive terminal 14a protruding from the end face of the battery top cover 50, and the positive current collector 11 is connected to the positive terminal 14b protruding from the upper end face of the battery case. 14a and the positive electrode terminal 14b are electrically connected.

なお、正極端子14aおよび正極端子14bと、第1の電池ケース1および第2の電池ケース2とは、その上部端面の封口体15にて絶縁されている。   The positive electrode terminal 14a and the positive electrode terminal 14b are insulated from the first battery case 1 and the second battery case 2 by the sealing body 15 on the upper end surface thereof.

また、第1の電池ケース1および第2の電池ケース2の上端面に備わる正極端子14aおよび正極端子14bについて、第1の電池ケース1の正極端子14aは円筒状の形状であり、第2の電池ケース2の正極端子14bは円環状の形状である。   Further, regarding the positive terminal 14a and the positive terminal 14b provided on the upper end surfaces of the first battery case 1 and the second battery case 2, the positive terminal 14a of the first battery case 1 has a cylindrical shape, The positive electrode terminal 14b of the battery case 2 has an annular shape.

一方、捲回体5および捲回体8の下部の負極側の集電部12および集電体13は、第1の電池ケース1および第2の電池ケース2ともに、捲回体の挿入時に、第1の電池ケース1および第2の電池ケース2の下部端面150と電気的な接続が行われるようになっている。   On the other hand, the current collector 12 and the current collector 13 on the negative electrode side below the wound body 5 and the wound body 8 are both inserted into the first battery case 1 and the second battery case 2 when the wound body is inserted. Electrical connection is made to the lower end surfaces 150 of the first battery case 1 and the second battery case 2.

第1の電池ケース1と第2の電池ケース2とに対応する正極端子14aと正極端子14bとは、正極用端子間接続板16aおよび正極用端子間接続板16bにて接続されている。   The positive terminal 14a and the positive terminal 14b corresponding to the first battery case 1 and the second battery case 2 are connected by a positive terminal connecting plate 16a and a positive terminal connecting plate 16b.

負極側においては、正極側のような電池ケースの端面から突出した端子は有していないが、第1の電池ケース1および第2の電池ケース2のそれぞれ電池ケースの下部端面150にて、負極用端子間接続板17にて電気的に接続される。   The negative electrode side does not have a terminal protruding from the end surface of the battery case as in the positive electrode side, but the first battery case 1 and the second battery case 2 each have a negative electrode at the lower end surface 150 of the battery case. Electrical connection is made at the inter-terminal connection plate 17.

正極用端子間接続板16aおよび正極用端子間接続板16b、ならびに負極用端子間接続板17は、各電池ケース間の電気的な接続以外に、各電池ケースを物理的な意味で接続し、各電池ケースの支持材としての役割を有しており、これにより各電池ケースが固定される。   The positive terminal connecting plate 16a, the positive terminal connecting plate 16b, and the negative terminal connecting plate 17 connect the battery cases in a physical sense in addition to the electrical connection between the battery cases, It has a role as a support material of each battery case, and thereby each battery case is fixed.

なお、正極端子と負極端子との接続、および、正極用端子間接続板と負極用端子間接続板との接続は、溶接あるいはねじ止めされ、確実に固定される。   The connection between the positive terminal and the negative terminal, and the connection between the positive terminal connecting plate and the negative terminal connecting plate are securely fixed by welding or screwing.

正極端子間接続板のサイズおよび本数は、運転時の最大電流値にもとづいて適切に設定されると同時に、支持・固定という観点から強度面にも配慮されている。   The size and number of the positive electrode terminal connecting plates are appropriately set based on the maximum current value during operation, and at the same time, the strength is considered from the viewpoint of support and fixation.

次に、図3に示す第1の電池ケース1と第2の電池ケース2との間に形成された空間部3は、電池の外気と通気している。   Next, the space 3 formed between the first battery case 1 and the second battery case 2 shown in FIG. 3 is ventilated with the outside air of the battery.

すなわち、この空間部3には空気等のガスや冷却用媒体などを流すことができる。   That is, a gas such as air, a cooling medium, or the like can flow through the space 3.

また、第2の電池ケース2の外側空間部18も外気と通気しており、空気等のガスや冷却用媒体などを流すことができる。   Further, the outer space portion 18 of the second battery case 2 is also vented to the outside air, so that a gas such as air, a cooling medium, or the like can flow.

すなわち、第1の電池ケース1と第2の電池ケース2との内部に形成される捲回体5および捲回体8にて発生した熱は、負極側20から流入し、空間部3および外側空間部18を流れる空気を始めとする冷却用媒体19によって奪われ、各電池ケースの上端面21と正極用端子間接続板16aとの間から電池の系外に排出される。   That is, the heat generated in the wound body 5 and the wound body 8 formed inside the first battery case 1 and the second battery case 2 flows from the negative electrode side 20 to the space 3 and the outside. It is taken away by the cooling medium 19 including air flowing through the space 18 and is discharged out of the battery system from between the upper end surface 21 of each battery case and the positive terminal connecting plate 16a.

この電池の冷却において重要なことは、電池の捲回体の温度を所定の温度範囲に保つことであり、そのため冷却用媒体の流量調節により、発電要素体の内部の最大温度を制御する。   What is important in cooling the battery is to keep the temperature of the battery winding body in a predetermined temperature range. Therefore, the maximum temperature inside the power generation element body is controlled by adjusting the flow rate of the cooling medium.

なお、温度が最も高くなる領域は冷却媒体から最も離れたところである。   The region where the temperature is highest is the farthest from the cooling medium.

図5は、温度分布の改善効果について温度分布を解析した結果を示すグラフであり、本実施例において、円環状の捲回体の温度分布について、捲回体の半径方向の厚さΔrと捲回体の外周半径Rとの比Δr/Rと、このときの捲回体の半径方向の温度分布との関係を解析した結果である。   FIG. 5 is a graph showing the results of analyzing the temperature distribution with respect to the effect of improving the temperature distribution. In this example, regarding the temperature distribution of the annular winding body, the radial thickness Δr and the winding It is the result of analyzing the relationship between the ratio Δr / R with the outer peripheral radius R of the rotating body and the temperature distribution in the radial direction of the wound body at this time.

まず、図5より、Δrが5m,10mm,15mmにおける最高温度と最低温度との差であるΔTを比較すると、Δrが小さい程ΔTも小さくなることが判る。   First, it can be seen from FIG. 5 that when Δr, which is the difference between the maximum temperature and the minimum temperature at 5 m, 10 mm, and 15 mm, is compared, ΔT decreases as Δr decreases.

本実施例では、円筒電池を内側と外側とに2分割にすることにより、半径方向の厚さΔrを小さくしている。また、同じΔrでもΔr/Rが小さい程、更にΔTが小さくなる。   In the present embodiment, the radial thickness Δr is reduced by dividing the cylindrical battery into two parts, the inner side and the outer side. Further, even when Δr is the same, ΔT becomes smaller as Δr / R is smaller.

すなわち、第2の電池ケースに見られるような円環型の電池では径を大きくして、半径方向の厚さΔrが小さい程好ましい。   That is, it is preferable that the ring-shaped battery as seen in the second battery case has a larger diameter and a smaller radial thickness Δr.

なお、電池の寿命や劣化抑制の観点から許容されるべきΔTが決まれば、図5のような解析を行うことにより、電池容量と設置スペースとに応じて、外周半径R,半径方向の厚さΔr、および長さLを決定することができる。   If ΔT to be allowed is determined from the viewpoint of battery life and deterioration control, an analysis as shown in FIG. 5 is performed to determine the outer radius R and the radial thickness according to the battery capacity and installation space. Δr and length L can be determined.

また、冷却効率の向上の観点から、図4に示す第2の電池ケース2に収納される捲回体8については、中空の捲回軸部7の材料として熱伝導性の良い材料、例えば銅やアルミニウムを用いることにより、捲回体と電池ケースとの間の熱抵抗を小さくすることができ、その結果、捲回体と冷却媒体との間の熱伝達が向上する。   From the viewpoint of improving the cooling efficiency, the wound body 8 housed in the second battery case 2 shown in FIG. 4 is a material having good thermal conductivity, such as copper, as the material of the hollow wound shaft portion 7. By using aluminum or aluminum, the thermal resistance between the winding body and the battery case can be reduced, and as a result, heat transfer between the winding body and the cooling medium is improved.

本実施例によれば、発電要素体の積層方向の熱伝導距離が短くなり、かつ、各電池ケース間に設けられた空間部を通気することにより、効果的に捲回部の温度分布を均一にできるため、温度に依存する内部抵抗分布が小さくなり、充放電時の電流密度分布及び電流密度に依存するSOC(充電状態)変化幅も小さくなる。   According to the present embodiment, the heat conduction distance in the stacking direction of the power generation element body is shortened, and the temperature distribution in the winding portion is effectively uniformed by ventilating the space provided between the battery cases. Therefore, the internal resistance distribution depending on the temperature is reduced, and the current density distribution during charging and discharging and the SOC (charged state) variation width depending on the current density are also reduced.

すなわち、電池全体にわたって均一な電気化学反応が行えることになり、劣化の抑制,寿命向上につながる。   That is, a uniform electrochemical reaction can be performed over the entire battery, leading to suppression of deterioration and improvement of life.

また、径を太くした円筒型セルでは、半径方向の温度差が大きくなるため、これまで単電池にはアスペクト比の制限もあり、径を太くできなかったが、本実施例では最外側の径に特に温度面からの制限がなくなることから、よりフレキシブルなレイアウト設計が可能となる。   In addition, in a cylindrical cell with a large diameter, the temperature difference in the radial direction becomes large, so there has been an aspect ratio limitation for single cells so far, but the diameter could not be increased. In particular, since there is no restriction from the temperature aspect, a more flexible layout design is possible.

実施例2は、実施例1のような2段では容量が足りない場合の対応策を示すものであり、3段分割を示した実施例である。   The second embodiment shows a countermeasure when the capacity is insufficient in two stages as in the first embodiment, and is an embodiment showing a three-stage division.

図6は、第二実施例を示すもので電池ケース間の配列を示す斜視図である。   FIG. 6 is a perspective view showing an arrangement between battery cases according to the second embodiment.

図6に示すように、中央に円筒形の第1の電池ケース30、その外側に円環型の第2の電池ケース31、更にその外側に同じく円環型の第3の電池ケース33が配されている。   As shown in FIG. 6, a cylindrical first battery case 30 is arranged at the center, an annular second battery case 31 is arranged on the outer side, and an annular third battery case 33 is arranged on the outer side. Has been.

実施例1のような2段では容量が大きくなると、必要な容量を得るために第2の電池のΔrを大きくせざるを得なくなる(長さLを長くすればΔrを大きくしなくても対応は可能であるが、長さにも制限がある場合には対応できない)。   If the capacity increases in the two stages as in the first embodiment, Δr of the second battery must be increased in order to obtain the required capacity (if the length L is increased, it is possible to increase Δr without increasing it). Is possible, but not when length is limited).

本実施例では分割数を増やすことにより、Δrを制限内に維持しながら容量もカバーすることができる。   In this embodiment, by increasing the number of divisions, it is possible to cover the capacity while maintaining Δr within the limit.

ちなみに3つの電池ケースにおいて、第2,第3の電池ケース31,32のΔrはおおよそ同じであるが、外周径が大きくなる第3の電池ケース32は第2電池ケース31よりもΔrを大きくしてもよい。   Incidentally, in the three battery cases, Δr of the second and third battery cases 31 and 32 is approximately the same, but the third battery case 32 having a larger outer diameter makes Δr larger than that of the second battery case 31. May be.

また、円筒形の第1の電池ケース30については、実施例1でも触れたが、中心部に捲回軸を有しているため、捲回体はやはり円環型になっているが、第2,第3の電池ケースと同じΔrではΔr/Rが大きくなる。   The cylindrical first battery case 30 was also mentioned in Example 1, but has a winding shaft in the center, so that the winding body is also an annular shape. 2, Δr / R increases at the same Δr as the third battery case.

従って、第2,第3と同じ温度差ΔTに収めるためには、第1の電池ケース30のΔrは、第2,第3の電池ケースよりも小さくすることが望ましい(図5参照)。   Therefore, in order to keep the same temperature difference ΔT as the second and third, it is desirable that Δr of the first battery case 30 is smaller than that of the second and third battery cases (see FIG. 5).

なお、できるだけスペースを有効に使い、電池として体積当たりのエネルギー密度を高めるためには、それぞれの電池ケース間の空間部33,34の幅を小さくすればよい。   In order to use the space as effectively as possible and increase the energy density per volume of the battery, the width of the space portions 33 and 34 between the battery cases may be reduced.

ただし、空間部33,34の幅が小さくなることは、冷却流体を流した時の圧損が大きくなるため、必要な流量を得るためには、例えば媒体を流す送風機仕様などに留意するなど工夫が必要である。   However, if the width of the space portions 33 and 34 is reduced, the pressure loss when the cooling fluid flows is increased. Therefore, in order to obtain a necessary flow rate, for example, attention should be paid to the specifications of the blower for flowing the medium. is necessary.

図7は、第三実施例を示すものであり、電極端子間が接続された円筒形電池の正面図である。   FIG. 7 shows a third embodiment and is a front view of a cylindrical battery in which electrode terminals are connected.

図7は、実施例2の電池において、各電池ケース間の電極端子の接続方法を示したものであり、隣り合う電池ケース間において電池ケース内に収められた捲回体の正極,負極の向きが反対になるように構成されている。   FIG. 7 shows a connection method of electrode terminals between battery cases in the battery of Example 2, and the orientation of the positive and negative electrodes of the wound body housed in the battery case between adjacent battery cases. Is configured to be the opposite.

すなわち、第1の電池ケース30に関しては、上端面に正極端子14aが、下端面に負極端子40cが備わり、隣り合う第2の電池ケース31に関しては、上端面に円環状の負極端子40bが、下端面に円環状の正極端子14bが備わる。   That is, with respect to the first battery case 30, a positive electrode terminal 14a is provided at the upper end surface and a negative electrode terminal 40c is provided at the lower end surface, and with respect to the adjacent second battery case 31, an annular negative electrode terminal 40b is provided at the upper end surface. An annular positive electrode terminal 14b is provided on the lower end surface.

最外側の第3の電池ケース32に関しては、上端面に円環状の正極端子14cが、下端面に円環状の負極端子40aが備わる。   Regarding the outermost third battery case 32, an annular positive electrode terminal 14c is provided on the upper end surface, and an annular negative electrode terminal 40a is provided on the lower end surface.

負極端子40cと正極端子14bとが端子間接続板16cにて接続され、負極端子40bと正極端子14cとが端子間接続板16dにて接続されている。   The negative terminal 40c and the positive terminal 14b are connected by an inter-terminal connection plate 16c, and the negative terminal 40b and the positive terminal 14c are connected by an inter-terminal connection plate 16d.

これにより電池ケース30,31,32に収納された電池は直列につながり、充放電電流は第1の電池ケース30の正極端子14aと第3の電池ケース32の負極端子40aを介して外部電源や負荷とつながる。   As a result, the batteries housed in the battery cases 30, 31, and 32 are connected in series, and the charge / discharge current is supplied to the external power supply or the like via the positive terminal 14 a of the first battery case 30 and the negative terminal 40 a of the third battery case 32. Connect with load.

本実施例にあるように隣り合う正極,負極の端子を接続することにより、各電池ケースに収納された電池は直列につながることになり、電池の電圧を高めることが可能となる。   By connecting adjacent positive and negative terminals as in this embodiment, the batteries housed in each battery case are connected in series, and the voltage of the battery can be increased.

ただし、この場合、各電池ケースに収められた捲回体の電極面積を等しくすることが電池寿命の面から重要となる。もし各電池ケース間で電極面積が異なると、電極面積の小さな電池の電流密度が高くなることから、その電池には他の電池よりも大きな負荷が掛かることになり、結果的に劣化が進み易くなるからである。   However, in this case, it is important from the viewpoint of battery life to make the electrode area of the wound body accommodated in each battery case equal. If the electrode area is different between battery cases, the current density of a battery with a small electrode area will increase, so that the battery will be subjected to a greater load than other batteries, and as a result, deterioration will easily proceed. Because it becomes.

本実施例においては、電池ケースに収められた円環状の捲回体の円環の断面積を等しくすることにより、電極面積が等しいという条件を実現させている。   In the present embodiment, the condition that the electrode areas are equal is realized by equalizing the cross-sectional areas of the annular rings of the annular winding body housed in the battery case.

なお、図7中の符号33,34は、電池ケース間の空間部である。   In addition, the code | symbols 33 and 34 in FIG. 7 are the space parts between battery cases.

以上、実施例1から実施例3の本質部分は、第1の電池ケースと第2の電池ケースとの間に形成される第1の電池ケースの外側の周囲を取り囲む空間部、または/および、第2の電池ケースと第3の電池ケースとの間に形成される第2の電池ケースの外側の周囲を取り囲む空間部には、放熱板等の部材を介在させず、空間部としている点である。   As described above, the essential parts of the first to third embodiments are the space that surrounds the outer periphery of the first battery case formed between the first battery case and the second battery case, and / or The space surrounding the outer periphery of the second battery case formed between the second battery case and the third battery case is not a member such as a heat radiating plate, but is a space. is there.

これにより、重量が増加し、重量当たりのエネルギー密度,容量密度が小さくなることはなく、放熱板等の部材が新たに捲回部に加わることなく、部品点数が増えることによるコストアップもない。   As a result, the weight is increased, the energy density per unit weight and the capacity density are not reduced, a member such as a heat sink is not newly added to the winding part, and the cost is not increased due to an increase in the number of parts.

また、放熱板等の部材が電池ケースとの間に介在しないため、外気が直接、電池ケースに接触せず、冷却効果が向上する。つまり、放熱板等の部材の性質(熱伝導性等)に影響を受けることなく、電池ケースを冷却することができる。   Moreover, since members, such as a heat sink, do not interpose between battery cases, external air does not contact a battery case directly and a cooling effect improves. That is, the battery case can be cooled without being affected by the properties (thermal conductivity, etc.) of a member such as a heat sink.

また、空間部を形成しているため、電池ケース間における短絡の可能性もない。   Moreover, since the space is formed, there is no possibility of a short circuit between the battery cases.

さらに、空間部であるため、電解液の漏れを防ぐためのシール箇所も増加することがなく、シール面積も増加することもない。また、シール構造も複雑になることもない。   Furthermore, since it is a space part, the seal location for preventing leakage of the electrolyte does not increase, and the seal area does not increase. Further, the sealing structure is not complicated.

つまり、これら実施例の本質部分は、空間部に供給される冷却媒体が電池ケースに直に接触するように形成されている点である。これにより、冷却効率が向上する。   That is, the essential part of these embodiments is that the cooling medium supplied to the space is formed so as to be in direct contact with the battery case. Thereby, cooling efficiency improves.

また、これら実施例の本質部分は、電池ケースの全周囲にわたって、空間部を有することである。これにより、電池ケースの全周囲にわたって、ほぼ均一に冷却することが可能となり、電池の安定的な使用が可能となる。   In addition, the essential part of these embodiments is to have a space around the entire periphery of the battery case. Thereby, it becomes possible to cool substantially uniformly over the entire periphery of the battery case, and the battery can be used stably.

また、これら実施例の本質部分は、強制対流熱伝達のみにて電池の放熱を行うものである。   Further, the essential part of these embodiments is to radiate the battery only by forced convection heat transfer.

強制対流熱伝達を最も効果的なものとするため、発熱体に直接あるいは最も近接して冷却媒体を接触させることが望ましい。   In order to make forced convection heat transfer most effective, it is desirable to contact the cooling medium directly or closest to the heating element.

これら実施例では、放熱板等の部材を用いることなく、薄い電池ケースを介することのみで、つまり最も近接して、発熱体である捲回体に冷却媒体を供給することができ、強制対流熱伝達を極めて有効に利用できる。   In these embodiments, without using a member such as a heat sink, the cooling medium can be supplied only to the thin battery case, that is, closest to the winding body, which is a heating element, and forced convection heat is applied. Transmission can be used very effectively.

本実施例では各電池ケースの支持固定方法について説明する。   In this embodiment, a method for supporting and fixing each battery case will be described.

図8は、第4実施例を示すもので電池ケース間に支持材が挿入された円筒形電池の上平面図である。   FIG. 8 shows a fourth embodiment and is a top plan view of a cylindrical battery in which a support member is inserted between battery cases.

図8は、中央の第1の電池ケース1とその外側を取り囲む第2の電池ケース2とが備わり、両電池ケース間に空間部3が形成されている。   FIG. 8 includes a first battery case 1 at the center and a second battery case 2 surrounding the outside, and a space 3 is formed between both battery cases.

この空間部3の一部分あるいは全体に、支持材200が挿入され、両電池ケースを支持固定化している。   A support material 200 is inserted into a part or the whole of the space 3 to support and fix both battery cases.

電池は、充放電時において充電と放電あるいは放電と充電の間に休止状態をとることがある。休止状態時は発熱しないので電池温度は充放電中に比べて低下する。   A battery may take a rest state between charge and discharge or between discharge and charge during charge and discharge. Since no heat is generated during the resting state, the battery temperature is lower than that during charging / discharging.

すなわち、充放電サイクルを実施するとそれに合わせて温度もサイクリックに変動する。この時、電池の捲回体も体積変化を生じ、膨張と収縮とを繰り返す。   That is, when the charge / discharge cycle is carried out, the temperature also cyclically varies accordingly. At this time, the wound body of the battery also undergoes a volume change and repeats expansion and contraction.

この結果、電池ケースも捲回体の体積変化によって膨張したり縮小したりする。特に、大型電池になるほど電池ケースに生じる変形量はケース中央部において大きくなる。   As a result, the battery case also expands and contracts due to the volume change of the wound body. In particular, the larger the battery, the greater the amount of deformation that occurs in the battery case at the center of the case.

本実施例では、支持材200が両電池ケース間の変形を吸収することにより、長時間の充放電サイクルにおいても、変形によって発生する応力によって支持部の近傍におけるケースの損傷を未然に防止することができる。   In this embodiment, the support material 200 absorbs the deformation between the battery cases, thereby preventing damage to the case in the vicinity of the support portion due to the stress generated by the deformation even during a long charge / discharge cycle. Can do.

支持材200の一例として、板バネやコイルバネ,弾力性のある発泡性樹脂や網目状の金属体など両電池ケースの膨張収縮に伴う空間部3の変形に追従できる部材であることが望ましい。   As an example of the support member 200, a member that can follow the deformation of the space portion 3 accompanying expansion and contraction of both battery cases, such as a plate spring, a coil spring, an elastic foamable resin, and a mesh-like metal body, is desirable.

空間部3の全周を支持材200で埋める場合には、支持材200は通気できることが絶対条件である。   When the entire circumference of the space 3 is filled with the support material 200, it is an absolute condition that the support material 200 can be ventilated.

図9は、第4実施例の変形例を示すものであり、電池ケース間に支持材が一部挿入された円筒形電池の上平面図である。   FIG. 9 shows a modification of the fourth embodiment, and is an upper plan view of a cylindrical battery in which a support material is partially inserted between battery cases.

図9に示すように、空間部3の一部で支持固定する場合は、通気できる方が好ましいが、通気できない部材201であっても構わない。   As shown in FIG. 9, when supporting and fixing a part of the space portion 3, it is preferable that air can be ventilated, but the member 201 that cannot vent may be used.

また、支持材200あるいは支持材201は、熱伝導性に優れた材料、例えば銅やアルミであれば電池ケース表面からの熱が支持材200あるいは支持材201に伝わるため、より冷却効果が増す。   Further, if the support material 200 or the support material 201 is a material having excellent thermal conductivity, for example, copper or aluminum, the heat from the battery case surface is transmitted to the support material 200 or the support material 201, so that the cooling effect is further increased.

なお、図8および図9中にて使用された符号であって、本実施例において説明されなかったものは、図2で説明したものと同様である。   The reference numerals used in FIGS. 8 and 9 that are not explained in the present embodiment are the same as those explained in FIG.

また、本実施例は、空間部に介在物を形成するものであるが、放熱に関係する部材ではなく、通気可能であり、延び縮み可能な部材であり、単電池間の支持材である。   Further, in this embodiment, inclusions are formed in the space, but it is not a member related to heat dissipation but is a member that can be ventilated, can be expanded and contracted, and is a support material between the single cells.

これまでに述べた実施例はいずれも円筒形セルが提示されていたが、本実施例は、円筒形に限るものではない。捲回軸の形状を円筒形から角型柱状にしても本実施例の効果が損なわれることはない。   In any of the embodiments described so far, a cylindrical cell has been presented. However, the present embodiment is not limited to a cylindrical shape. Even if the shape of the winding shaft is changed from a cylindrical shape to a rectangular column shape, the effect of the present embodiment is not impaired.

図10は、第5実施例を示すもので角形電池の外観の上平面図である。   FIG. 10 is a top plan view showing the outer appearance of the prismatic battery according to the fifth embodiment.

図10に角型電池を上から見た平面図を示すが、本電池の上側は正極側になっており、正極端子14d,14eが中空状の電池ケース1A,2Aの上部端部にそれぞれ設けられている。   FIG. 10 shows a plan view of the prismatic battery as viewed from above. The upper side of the battery is the positive electrode side, and the positive terminals 14d and 14e are provided at the upper ends of the hollow battery cases 1A and 2A, respectively. It has been.

図示していないが、それぞれの電池ケースには角型の捲回軸により内から外に向かって捲回された発電要素体がそれぞれ備わっている。   Although not shown, each battery case is provided with a power generation element wound around from the inside to the outside by a square winding shaft.

本電池では中央の電池ケース1Aも中空状態となっており空間部3Aも通気により冷却通路を構成する。電池ケースが中実な場合に比べて放熱面積が増すため、冷却効率が向上する。   In this battery, the central battery case 1A is also hollow, and the space 3A also forms a cooling passage by ventilation. Since the heat radiation area is increased as compared with the case where the battery case is solid, the cooling efficiency is improved.

また、各辺から計4本の正極用端子間接続板16eにより、集電機能と電池ケース1A,2Aの支持固定の役割を果たしている。   Further, a total of four positive terminal connecting plates 16e from each side serve to collect current and support and fix the battery cases 1A and 2A.

なお、符号3Bは空間部である。   Reference numeral 3B denotes a space portion.

本発明は、大容量のリチウムイオン二次電池に発生する熱を放出するための電池構造を組み込んだリチウムイオン二次電池に関するものであり、ハイブリッド自動車や電気自動車、および、ハイブリッド鉄道車両などの電源として、また、電力貯蔵などの産業用蓄電池として利用可能である。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery incorporating a battery structure for releasing heat generated in a large-capacity lithium ion secondary battery, and is a power source for a hybrid vehicle, an electric vehicle, a hybrid railway vehicle, and the like. Moreover, it can be used as an industrial storage battery for power storage.

1,30 第1の電池ケース
2,31 第2の電池ケース
3 空間部
5,8 捲回体
7 第2の電池ケースの捲回軸部
14a 正極端子
16a 正極用端子間接続板
17 負極用端子間接続板
19 冷却用媒体
32 第3の電池ケース
50 電池上蓋
200 支持材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,30 1st battery case 2,31 2nd battery case 3 Space part 5,8 Winding body 7 Winding shaft part 14a of 2nd battery case Positive electrode terminal 16a Connection terminal plate 17 for positive electrodes Negative electrode terminal Inter-connection plate 19 Cooling medium 32 Third battery case 50 Battery upper cover 200 Support material

Claims (10)

正極板,負極板,セパレータを有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極板と前記負極板とが前記セパレータを介して積層された発電要素体を収納する第1の電池ケースと、
前記第1の電池ケースの外側の周囲を取り囲み、前記発電要素体を収納する第2の電池ケースと、
前記第1の電池ケースと前記第2の電池ケースとの間であって、前記第1の電池ケースの外側の周囲を取り囲む空間部が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery having a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator,
A first battery case that houses a power generating element body in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated via the separator;
A second battery case surrounding the outer periphery of the first battery case and housing the power generation element body;
A lithium ion secondary battery, characterized in that a space is formed between the first battery case and the second battery case and surrounding the outer periphery of the first battery case.
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記第2の電池ケースの外側の周囲を取り囲み、前記発電要素体を収納する第3の電池ケースを有し、
前記第2の電池ケースと前記第3の電池ケースとの間であって、前記第2の電池ケースの外側の周囲を取り囲む空間部が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1,
A third battery case surrounding the outer periphery of the second battery case and containing the power generating element body;
A lithium ion secondary battery, characterized in that a space is formed between the second battery case and the third battery case and surrounding the outer periphery of the second battery case.
請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記空間部が、外気と通気していることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
The lithium ion secondary battery, wherein the space portion is ventilated with outside air.
請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記第1の電池ケースが円筒形または中空円筒形であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
The lithium ion secondary battery, wherein the first battery case is cylindrical or hollow cylindrical.
請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記第1の電池ケースが方形柱状または中空方形柱形であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
The lithium ion secondary battery, wherein the first battery case has a rectangular column shape or a hollow rectangular column shape.
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部とを有し、
前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部、または/および、前記第1の電池ケースの両端部に形成される負極端子部および前記第2の電池ケースの両端部に形成される負極端子部を、板状支持材を用いて固定することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1,
A positive terminal portion and a negative terminal portion formed at both ends of the first battery case; a positive terminal portion and a negative terminal portion formed at both ends of the second battery case;
Positive terminal portions formed at both ends of the first battery case and positive terminal portions formed at both ends of the second battery case, and / or formed at both ends of the first battery case. The lithium ion secondary battery is characterized in that a negative electrode terminal part and negative electrode terminal parts formed at both ends of the second battery case are fixed using a plate-like support material.
請求項2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部と、前記第3の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および負極端子部とを有し、
前記第1の電池ケースの両端部に形成される正極端子部,前記第2の電池ケースの両端部に形成される正極端子部および前記第3の電池ケースの両端部に形成される正極端子部、または/および、前記第1の電池ケースの両端部に形成される負極端子部,前記第2の電池ケースの両端部に形成される負極端子部および前記第3の電池ケースの両端部に形成される負極端子部を、板状支持材を用いて固定することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 2,
A positive terminal portion and a negative terminal portion formed at both ends of the first battery case; a positive terminal portion and a negative terminal portion formed at both ends of the second battery case; and the third battery case. A positive electrode terminal portion and a negative electrode terminal portion formed at both ends of the
Positive terminal portions formed at both ends of the first battery case, positive terminal portions formed at both ends of the second battery case, and positive terminal portions formed at both ends of the third battery case Or / and negative terminal portions formed at both ends of the first battery case, negative terminal portions formed at both ends of the second battery case, and formed at both ends of the third battery case. The lithium ion secondary battery characterized by fixing the negative electrode terminal part made using a plate-shaped support material.
請求項6または7に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記板状支持材が集電端子部材であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 6 or 7,
The lithium ion secondary battery, wherein the plate-like support member is a current collecting terminal member.
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記空間部に通気可能かつ延び縮み可能な部材が挿入され、
前記部材は、前記空間部の内周を形成する前記第1の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第2の電池ケースの内壁面に、接着あるいは固定されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 1,
A member that can be ventilated and contracted is inserted into the space,
The member is bonded or fixed to the outer wall surface of the first battery case that forms the inner periphery of the space portion and the inner wall surface of the second battery case that forms the outer periphery of the space portion. The lithium ion secondary battery characterized by the above-mentioned.
請求項2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記空間部に通気可能かつ延び縮み可能な部材が挿入され、
前記部材は、前記空間部の内周を形成する前記第1の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第2の電池ケースの内壁面、ならびに、前記空間部の内周を形成する前記第2の電池ケースの外壁面、および、前記空間部の外周を形成する前記第3の電池ケースの内壁面に、接着あるいは固定されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
The lithium ion secondary battery according to claim 2,
A member that can be ventilated and contracted is inserted into the space,
The member includes an outer wall surface of the first battery case that forms an inner periphery of the space portion, an inner wall surface of the second battery case that forms an outer periphery of the space portion, and an inner surface of the space portion. Lithium ion secondary characterized in that it is bonded or fixed to the outer wall surface of the second battery case that forms a periphery and the inner wall surface of the third battery case that forms the outer periphery of the space portion. battery.
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