JP2013037863A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組電池10は、少なくとも2種類からなる複数個のリチウムイオン二次電池である、複数個の主要セル101と少なくとも一つの基準セル100とを直列接続して構成される。主要セル101は、Ni、Co、もしくはMn、またはこれらのうち少なくとも二つを含有する活物質を有する正極と、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸化物、シリコン合金、もしくは錫合金、またはこれらの少なくとも二つを含有する負極と、非水電解質と、を有している。基準セル100は、オリビン構造を有する活物質を含む正極100a、負極100b、及び非水電解質を備えている。
【選択図】図1
Description
Ni、Co、もしくはMn、またはこれらのうち少なくとも二つを含有する活物質を有する正極と、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸化物、シリコン合金、もしくは錫合金、またはこれらの少なくとも二つを含有する負極と、非水電解質と、を有し、当該組電池を構成する主要な電池である複数個の主要セルと、
オリビン構造を有する活物質を含む正極、負極、及び非水電解質を備えた少なくとも一つの基準セルと、を備え、
基準セルと複数個の主要セルを直列接続して構成されることを特徴とする。
基準セルは、非水電解質に対する添加剤として、ビニルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、またはプロパンスルトン、リチウムビスオキサレートボレートを含むことを特徴とする。
本発明に係る組電池を適用する第1実施形態について説明する。組電池10に含まれるリチウムイオン二次電池は、少なくとも2種類からなる。組電池10は、少なくとも二種類のリチウムイオン二次電池を直列接続して構成されている。少なくとも二種類のリチウムイオン二次電池は、少なくとも一つの基準セル100と、基準セル100よりも多数設けられる複数個の主要セル101とから構成されている。組電池10は、例えば、電動機のみによって走行する電気自動車(EV)、電動機と内燃機関とを併用して走行駆動力とするプラグインハイブリッド自動車(PHV)等に搭載される車両用蓄電池、あるいは住宅における蓄電池用の定置用蓄電池として用いることができる。
基準セル100に含まれる正極100aの活物質としては、オリビン構造を有する活物質を用いることが望ましい。オリビン構造を有する活物質としては、鉄を含む鉄オリビン、マンガンを含むマンガンオリビンを用いることができる。特に正極100aの活物質としてFe、Mn、Ni、Coから選択された少なくとも1種の金属元素を含むことが望ましい。
負極100bの構成は特に限定されないが、例えば負極活物質として黒鉛を用いることができる。負極活物質の種類によっては結着材や集電体等を用いる場合もある。結着材は正極100aにて説明したものと同様のものが採用できる。集電体としては銅等の金属から形成される金属箔等を採用することができる。
非水電解質は正極100a及び負極100b間のイオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、正極100aと負極100bの間に介在して電極積層体及びセパレータ100cを十分に濡らしている。非水電解質は、特に限定しないが、リチウムイオン二次電池が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
正極100aと負極100bとの間には電気的な絶縁作用とイオン伝導作用とを両立する部材であるセパレータ100cが介装されている。非水電解質が液状である場合にはセパレータ100cは、液状の電解質を保持する役割をも果たす。セパレータとしては、多孔質合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)やガラス繊維からなる多孔質膜、不織布を採用できる。さらに、セパレータ100cは、正極100a及び負極100bの間の絶縁を担保する目的で、正極100a及び負極100bよりもさらに大型の形態となっている。
(電極体構造)
電極体としては、本実施形態に記載した積層体構造の他、捲回体構造等用途に応じた構造を選択することが可能である。
外装ケース100fは、外観が平板状体であり、例えば、二つ折りにされたラミネートシートの端部同士を熱融着することにより当該端部同士を封止して、密閉された内部空間を形成している。このような形態で形成された内部空間には、電極積層体、非水電解質、端子接続部100a4,100b4、正極端子部100dの一部、及び負極端子部100eの一部が内蔵されている。熱融着は、熱融着されるラミネートシートの端部同士を合わせて加圧した状態で、繰り返しの充放電によって電池特性が低下しない所望の気密性能が得られるように、適正な所定温度かつ所定時間、加熱することにより実施する。
第2実施形態に係る組電池10A及び組電池システム200Aについて、図5にしたがって説明する。図5は第2実施形態の組電池10Aを適用可能な組電池システム200Aの構成を示した概略図である。本実施形態で特に説明しない構成、作用効果等は、第1実施形態と同様である。
10A1,10A2,10A3…セル群
100,100A…基準セル
100a…正極
100b…負極
100c…セパレータ
100c1…樹脂層(樹脂部)
100c2…セラミックス層
101…主要セル
Claims (7)
- 少なくとも2種類からなる複数個のリチウムイオン二次電池を電気的に接続して構成される組電池であって、
Ni、Co、もしくはMn、またはこれらのうち少なくとも二つを含有する活物質を有する正極と、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸化物、シリコン合金、もしくは錫合金、またはこれらの少なくとも二つを含有する負極と、非水電解質と、を有し、当該組電池を構成する主要な電池である複数個の主要セルと、
オリビン構造を有する活物質を含む正極、負極、及び非水電解質を備えた少なくとも一つの基準セルと、
を備え、
前記基準セルと前記複数個の主要セルを直列接続して構成されることを特徴とする組電池。 - 前記基準セルが備える前記負極の容量は、前記正極の容量の1.0倍〜2.0倍の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の組電池。
- 電池電圧が2.0Vから4.2Vに対応する前記主要セルの電池容量を、前記基準セルの容量に対して1.0倍〜2.5倍の範囲に設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組電池。
- 前記基準セルは、前記負極及び前記正極間に介在するセパレータを備え、
前記セパレータは、樹脂部にセラミックスを塗布したセラミックス層を有し、
前記セラミックス層は、前記正極に面していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の組電池。 - 前記基準セルの単位電極面積当たりの電流密度は、前記主要セルの単位電極面積当たりの電流密度よりも小さく設定され、
前記基準セルは、前記非水電解質に対する添加剤として、ビニルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、プロパンスルトン、またはリチウムビスオキサレートボレートを含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の組電池。 - 前記基準セルは、直列接続されてセル群を構成する全セルの中で、中央部に配置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の組電池。
- 前記基準セルは、直列接続されてセル群を構成する全セルの中で、端部に配置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の組電池。
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