JP2013077465A - Battery - Google Patents

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Junpei Yokoyama
順平 横山
Isao Suzuki
鈴木  勲
Takeshi Nakamoto
武志 中本
Tomomasa Mochizuki
智匡 望月
Takayuki Koyama
貴之 小山
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GS Yuasa Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery having excellent impact resistance and vibration resistance.SOLUTION: A battery 1 includes: a power generation element 8 formed by laminating or winding a positive electrode plate 19A and a negative electrode plate 19B through a separator; an electrolyte; and a case 2 housing the power generation element 8 in a state of being immersed in the electrolyte. The present invention is characterized by disposing a buffer material 10 made of material which expands with the electrolyte, between the power generation element 8 and an inner wall 2A of the case 2. By disposing the buffer material 10, the battery 1 having excellent impact resistance and vibration resistance can be provided.

Description

本発明は、電池に関する。   The present invention relates to a battery.

従来、正極板と負極板とをセパレータを介して積層または巻回してなる発電要素と、電解液と、発電要素を電解液に浸した状態で収容するケースと、を備える電池としては、例えば特許文献1に記載の電池などが知られている。
この電池において、正極板は電池の側方に延出されて正極集電体に接合され、負極板は反対側の側方に延出されて負極集電体に接合された状態で、電解液に浸されている。
Conventionally, as a battery including a power generation element formed by laminating or winding a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and a case in which the power generation element is immersed in the electrolytic solution, for example, a patent The battery described in Document 1 is known.
In this battery, the positive electrode plate is extended to the side of the battery and bonded to the positive electrode current collector, and the negative electrode plate is extended to the opposite side and bonded to the negative electrode current collector. Soaked in

特開2011−14276号公報JP 2011-14276 A

上記特許文献1の電池においては、特許文献1の図3に示すように、ケースと発電要素との間に隙間があるため、電池が衝撃や振動を受けることで、発電要素が移動することがある。このように、発電要素が移動してケース内壁などに衝突すると、極板と集電体との接合部が切れたり、極板の破損や変形、極板からの活物質の脱落などによる抵抗の上昇や内部短絡の発生が懸念される。   In the battery of Patent Document 1, as shown in FIG. 3 of Patent Document 1, since there is a gap between the case and the power generation element, the power generation element may move due to impact or vibration of the battery. is there. In this way, when the power generation element moves and collides with the inner wall of the case, the resistance between the electrode plate and the current collector is broken, the electrode plate is damaged or deformed, and the active material falls off the electrode plate. There are concerns about the rise and the occurrence of internal short circuits.

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、耐衝撃性および耐振動性に優れた電池を提供することを目的とする。   The present invention has been completed based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery excellent in impact resistance and vibration resistance.

上記課題を解決するものとして、本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層または巻回してなる発電要素と、電解液と、前記発電要素を前記電解液に浸した状態で収容するケースと、を備える電池であって、前記発電要素と前記ケースの内壁との間に前記電解液により膨張する材料からなる緩衝材を配置するところに特徴を有する。   In order to solve the above problems, the present invention accommodates a power generation element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated or wound with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and the power generation element immersed in the electrolytic solution. A shock absorber made of a material that is expanded by the electrolyte solution between the power generation element and the inner wall of the case.

本発明においては、例えば、発電要素の外面のうち、ケース内壁に対向する位置に緩衝材を取り付けてからケース内に収容し、電解液を注入すると、緩衝材が電解液により膨張して、発電要素とケースの内壁との間に配置される。そして、このようにして配置された緩衝材により、発電要素は、ケース内壁との間に間隔をあけた状態で保持され、電池が衝撃や振動を受けたとしても、極板と集電体との接合部が切れたり、極板の破損するなどの問題が発生しにくくなる。
その結果、本発明によれば、耐衝撃性および耐振動性に優れた電池を提供することができる。
In the present invention, for example, a buffer material is attached to a position facing the inner wall of the case on the outer surface of the power generation element, and then accommodated in the case. Located between the element and the inner wall of the case. The power generation element is held in a state of being spaced from the inner wall of the case by the cushioning material arranged in this way, and even if the battery receives impact or vibration, the electrode plate and the current collector Problems such as breakage of the joints and breakage of the electrode plate are less likely to occur.
As a result, according to the present invention, a battery excellent in impact resistance and vibration resistance can be provided.

また、本発明において使用する緩衝材は、ケース内において、電解液に浸された状態となってから膨張するので、ケースに収容する前の体積は、ケース内で膨張した後の体積よりも小さい状態である。つまり、緩衝材の体積は、ケースに収容する作業を行うときには、ケース内における緩衝材の収容スペースの容積よりも小さい状態であるので、緩衝材をケース内に収容する作業を円滑に行うことができる。   In addition, since the cushioning material used in the present invention expands after being immersed in the electrolyte in the case, the volume before being accommodated in the case is smaller than the volume after being expanded in the case. State. That is, since the volume of the cushioning material is smaller than the volume of the cushioning material accommodation space in the case when the work is accommodated in the case, the work of accommodating the cushioning material in the case can be performed smoothly. it can.

本発明は以下の構成であってもよい。
前記緩衝材は、前記発電要素の端面と前記ケースの内壁との間に配置されていてもよい。
The present invention may have the following configuration.
The buffer material may be disposed between an end face of the power generation element and an inner wall of the case.

ケース内において、発電要素は、極板の積層方向あるいは極板の巻回方向においては電解液を吸収して膨張するので、ケース内に発電要素を収容し電解液を注液するだけで、発電要素の外周面とケース内壁とが接触状態となり、発電要素とケース内壁との衝突の問題は生じにくい。
しかしながら、発電要素は、極板の積層方向に垂直な方向や、巻回方向に垂直な方向(巻回軸方向)においては、電解液を吸収しても膨張しにくいため、ケース内に収容した発電要素に電解液を注液した後においても、発電要素の端面(極板の端面が配される面)とケース内壁との間には隙間が空いている。そこで、上記のような構成とすると、緩衝材が、発電要素の膨張しにくい方向に配される面とケース内壁面との間に配置されるから、電池が衝撃や振動を受けたとしても、緩衝材により衝撃や振動の影響を確実に緩和することができる。
In the case, the power generation element absorbs the electrolyte in the stacking direction of the electrode plates or in the winding direction of the electrode plate and expands. The outer peripheral surface of the element is in contact with the case inner wall, and the problem of collision between the power generation element and the case inner wall is less likely to occur.
However, the power generation element is accommodated in the case because it is difficult to expand in the direction perpendicular to the stacking direction of the electrode plates and the direction perpendicular to the winding direction (winding axis direction) even when the electrolyte is absorbed. Even after the electrolyte is injected into the power generation element, a gap is left between the end face of the power generation element (the face on which the end face of the electrode plate is disposed) and the inner wall of the case. Therefore, with the configuration as described above, the buffer material is disposed between the surface of the power generation element that is not easily expanded and the inner wall surface of the case, so even if the battery is subjected to shock or vibration, The impact of shock and vibration can be reliably mitigated by the cushioning material.

前記正極板および前記負極板の少なくとも一方は、端部に活物質が塗布されていない活物質未塗布部を有するとともに、前記活物質未塗布部が前記発電要素の端部に配され、前記緩衝材は、前記発電要素の端面と前記活物質未塗布部を覆うように配置されていてもよい。
活物質が塗布されている部分においてケースとの間に空間がなくても、活物質が塗布されていない未塗布部においては、ケースとの間に空間が生じる可能性があるが、上記のような構成とすると、このような空間にも緩衝材が配置されるので、耐衝撃性および耐振動性に優れる。
At least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate has an active material uncoated portion where an active material is not applied to an end portion, the active material uncoated portion is disposed at an end portion of the power generation element, and the buffer The material may be arranged so as to cover the end face of the power generation element and the active material uncoated portion.
Even if there is no space between the case and the case where the active material is applied, a space may be formed between the case and the uncoated part where the active material is not applied. With such a configuration, since the cushioning material is also disposed in such a space, it is excellent in impact resistance and vibration resistance.

前記緩衝材が、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンとポリスチレンとの混合樹脂からなる構成であってもよい。
このような構成とすると、緩衝材がリチウムイオン二次電池において用いられる非水電解液中で膨張しやすいものとなり、好ましい。
The buffer material may be composed of polyvinylidene fluoride or a mixed resin of polyvinylidene fluoride and polystyrene.
Such a configuration is preferable because the buffer material easily expands in the non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery.

本発明によれば、耐衝撃性および耐振動性に優れた電池を提供することができる。   According to the present invention, a battery excellent in impact resistance and vibration resistance can be provided.

実施形態1の電池を模式的に示した一部断面図Partial cross-sectional view schematically showing the battery of Embodiment 1. ケースに収容する前の発電要素を示した斜視図The perspective view which showed the electric power generation element before accommodating in a case

<実施形態1>
本発明をリチウムイオン電池1に適用した実施形態1を図1および図2によって説明する。
本実施の形態の電池1は、図1に示すように、上方に開口した略直方体状のケース2内に、発電要素8と図示しない電解液を備える。
<Embodiment 1>
A first embodiment in which the present invention is applied to a lithium ion battery 1 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the battery 1 of the present embodiment includes a power generation element 8 and an electrolyte solution (not shown) in a substantially rectangular parallelepiped case 2 opened upward.

ケース2の開口部分2Bには、当該開口部分2Bをふさぐ平板状の蓋部3が取り付けられている。蓋部3は金属材料からなるともに、図1および図2に示すように、ケース2の開口部分2Bに対応した長方形状をなしている。蓋部3の上面には、2つの電極端子4A,4B(正極端子4A、負極端子4B)が樹脂製の支持部5に支持された状態で取り付けられており、2つの電極端子4A,4Bの間には電解液をケース2内に注液する注液口6が設けられている。   A flat lid 3 is attached to the opening 2B of the case 2 so as to close the opening 2B. The lid 3 is made of a metal material and has a rectangular shape corresponding to the opening 2B of the case 2 as shown in FIGS. Two electrode terminals 4A and 4B (a positive terminal 4A and a negative terminal 4B) are attached to the upper surface of the lid 3 in a state of being supported by a resin support part 5, and the two electrode terminals 4A and 4B A liquid injection port 6 for injecting an electrolytic solution into the case 2 is provided therebetween.

各電極端子4A,4Bは図2に示すように、略U字状をなしており、その先端部には、隣り合う電池(図示せず)の電極端子4と電気的に接続するためのバスバーなどが取り付け可能とされる。   As shown in FIG. 2, each electrode terminal 4A, 4B is substantially U-shaped, and a bus bar for electrically connecting to the electrode terminal 4 of an adjacent battery (not shown) is provided at the tip thereof. Etc. can be attached.

各電極端子4A,4Bは蓋部3および支持部5を貫通してケース2内に配される集電体7A,7Bと連なっている。つまり、本実施形態において、正極端子4Aは正極集電体7Aと一体的に形成されており、負極端子4Bは負極集電体7Bと一体的に形成されている。本実施形態では、図1において左側に配されている電極端子4Aおよび集電体7Aをそれぞれ正極端子4Aおよび正極集電体7Aとし、図示右側に配されている電極端子4Bおよび集電体7Bをそれぞれ負極端子4Bおよび負極集電体7Bとする。正極端子4Aおよび負極端子4Bを総括する場合には電極端子4とし、正極集電体7Aおよび負極集電体7Bを総括する場合には集電体7とする。   The electrode terminals 4A and 4B are connected to current collectors 7A and 7B that pass through the lid portion 3 and the support portion 5 and are arranged in the case 2. That is, in this embodiment, the positive electrode terminal 4A is formed integrally with the positive electrode current collector 7A, and the negative electrode terminal 4B is formed integrally with the negative electrode current collector 7B. In the present embodiment, the electrode terminal 4A and the current collector 7A arranged on the left side in FIG. 1 are defined as the positive electrode terminal 4A and the positive electrode current collector 7A, respectively, and the electrode terminal 4B and the current collector 7B arranged on the right side in the drawing are used. Are a negative electrode terminal 4B and a negative electrode current collector 7B, respectively. The electrode terminal 4 is used when the positive terminal 4A and the negative terminal 4B are summarized, and the current collector 7 is used when the positive current collector 7A and the negative current collector 7B are summarized.

正極集電体7A及び正極端子4Aは、例えばアルミニウムなどの金属製材料からなり、負極集電体7B及び負極端子4Bは例えば銅などの金属製材料からなる。集電体7および電極端子4は金属板材を所定の形状に打ち抜き加工あるいは所定の形状に切削加工した後、集電体7部分及び電極端子4部分を図2に示す形状に折り曲げ加工することにより得られる。   The positive electrode current collector 7A and the positive electrode terminal 4A are made of a metal material such as aluminum, and the negative electrode current collector 7B and the negative electrode terminal 4B are made of a metal material such as copper. The current collector 7 and the electrode terminal 4 are formed by punching a metal plate into a predetermined shape or cutting it into a predetermined shape, and then bending the current collector 7 and the electrode terminal 4 into the shape shown in FIG. can get.

集電体7および電極端子4を一体的に備える部材は、例えば金属−樹脂接合により蓋部3に取り付けることができる。この金属−樹脂接合は、金属と樹脂とを強固に接合させる技術であり、例えば金属表面を表面処理して微少な凹部を形成し、その表面処理した金属を金型内に配置して樹脂を射出成形する。具体的には、集電体7および電極端子4を一体的に備える部材、及び、蓋部3に対して上述の表面処理を施した後、電極端子4を蓋部3の孔(図示せず)に通し、金型中に図2で示す姿勢で配置する。そして、前記金型に樹脂を射出成形することで、図2に示す構造の電極端子4が取り付けられた蓋部3が得られる。   A member integrally including the current collector 7 and the electrode terminal 4 can be attached to the lid 3 by, for example, metal-resin bonding. This metal-resin bonding is a technique for firmly bonding a metal and a resin. For example, the surface of the metal is surface-treated to form a minute recess, and the surface-treated metal is placed in a mold to form a resin. Injection molding. Specifically, after the above-described surface treatment is performed on the member integrally including the current collector 7 and the electrode terminal 4 and the lid 3, the electrode terminal 4 is inserted into a hole (not shown) in the lid 3. ) And placed in the mold in the posture shown in FIG. And the lid | cover part 3 to which the electrode terminal 4 of the structure shown in FIG. 2 was attached is obtained by injection-molding resin to the said metal mold | die.

ケース2の内部には、発電要素8と集電体7が電解液に浸された状態で収容されている。発電要素8は、帯状の正極板19Aと帯状の負極板19Bとをセパレータ(図示せず)を介して巻回してなる。詳細は図示しないが、正極板19Aには正極活物質が塗布されており、負極板19Bには負極活物質が塗布されている。正極板19Aは図1に示すように、図示左側に延出され、その延出端は正極活物質の塗布されていない活物質未塗布部9A(図示帯状部分)であり、正極集電体7Aが溶接により接合されている。負極板19Bは図1に示すように、図示右側に延出され、その延出端は負極活物質の塗布されていない活物質未塗布部9B(図示帯状部分)であり、負極集電体7Bが溶接により接合されている。   Inside the case 2, the power generation element 8 and the current collector 7 are accommodated in a state immersed in an electrolytic solution. The power generation element 8 is formed by winding a strip-shaped positive electrode plate 19A and a strip-shaped negative electrode plate 19B via a separator (not shown). Although not shown in detail, a positive electrode active material is applied to the positive electrode plate 19A, and a negative electrode active material is applied to the negative electrode plate 19B. As shown in FIG. 1, the positive electrode plate 19A extends to the left side in the drawing, and the extended end is an active material uncoated portion 9A (a strip-shaped portion shown in the drawing) where no positive electrode active material is applied, and the positive electrode current collector 7A Are joined by welding. As shown in FIG. 1, the negative electrode plate 19B extends to the right side in the figure, and its extended end is an active material uncoated portion 9B (a strip-shaped portion shown in the figure) where no negative electrode active material is applied, and the negative electrode current collector 7B Are joined by welding.

正極板19Aとしては、例えばアルミニウム箔などの金属箔を用いることができ、正極活物質としては、リチウムやマンガンなどを含むリチウム複合酸化物など、リチウムイオン電池の正極活物質として公知のものを用いることができる。   As the positive electrode plate 19A, for example, a metal foil such as an aluminum foil can be used. As the positive electrode active material, a known material as a positive electrode active material of a lithium ion battery such as a lithium composite oxide containing lithium or manganese is used. be able to.

負極板19Bとしては、例えば銅箔などの金属箔を用いることができ、負極活物質としては、リチウム金属、リチウムを吸臓・放出可能な物質であるリチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、リチウム−錫合金などのリチウム合金、黒鉛、コークス、有機物焼成体、非晶質炭素などの炭素材料など、リチウムイオン電池の負極活物質として公知のものを用いることができる。   As the negative electrode plate 19B, for example, a metal foil such as a copper foil can be used. As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium-aluminum alloy, a lithium-lead alloy, and a lithium that can absorb and release lithium are used. -A well-known negative electrode active material of a lithium ion battery, such as a lithium alloy such as a tin alloy, graphite, coke, an organic fired body, and a carbon material such as amorphous carbon can be used.

電解液としては、リチウムイオン電池の電解液(非水電解液)として公知のものを用いることができる。 As the electrolytic solution, a known one can be used as an electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution) for a lithium ion battery.

非水電解液の非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル類、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル類、リン酸エチレンメチル、リン酸エチルエチレン等の環状リン酸エステル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等の鎖状リン酸エステル、これらの化合物のハロゲン化物などを使用することができる。これらの有機溶媒は、一種類だけを選択して使用してもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the non-aqueous solvent for the non-aqueous electrolyte include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, γ-butyrolactone, cyclic esters such as γ-valerolactone, chain esters such as methyl acetate and methyl propionate, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane, Cyclic phosphate esters such as ethylene methyl phosphate and ethyl ethylene phosphate, chain phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate, halides of these compounds, and the like can be used. Only one kind of these organic solvents may be selected and used, or two or more kinds may be used in combination.

非水電解液の溶質としては、LiClO、LiPF、LiBF等の無機リチウム塩や、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO 、LiN(CFCO)およびLiC(CFSO等の含フッ素有機リチウム塩等を挙げることができる。これらの溶質は、一種類だけを選択して使用してもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As a solute of the non-aqueous electrolyte, inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN Fluorine-containing organic lithium salts such as (CF 3 CO) and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 can be mentioned. Only one type of these solutes may be selected and used, or two or more types may be used in combination.

セパレータとしては、例えば、ポリエチレン製微多孔膜など、リチウムイオン電池のセパレータとして公知のものを用いることができる。   As a separator, a well-known thing can be used as a separator of a lithium ion battery, such as a polyethylene microporous membrane, for example.

本実施形態において、発電要素8は各極板19A,19Bの端面を図1に示す左右に配置した状態で配されている。極板19A,19Bの端面が配されている発電要素8の左端面8Aとケース2の内壁2Aとの間および発電要素8の右端面8Aとケース2の内壁2Aとの間には、それぞれ、電解液により膨張する材料からなる緩衝材10が配置されている。
本実施形態においては緩衝材10は、発電要素8の図1における左端部では、左側の端面8Aと活物質未塗布部9Aを覆うように配置され、かつ、発電要素8の図1における右端部では、右側の端面8Aと活物質未塗布部9Bを覆うように配置されている。
In the present embodiment, the power generation element 8 is arranged in a state in which the end faces of the electrode plates 19A and 19B are arranged on the left and right shown in FIG. Between the left end face 8A of the power generation element 8 where the end faces of the electrode plates 19A and 19B are arranged and the inner wall 2A of the case 2, and between the right end face 8A of the power generation element 8 and the inner wall 2A of the case 2, respectively. A buffer material 10 made of a material that is expanded by the electrolytic solution is disposed.
In the present embodiment, the cushioning material 10 is disposed so as to cover the left end surface 8A and the active material uncoated portion 9A at the left end portion of the power generation element 8 in FIG. 1, and the right end portion of the power generation element 8 in FIG. Then, it arrange | positions so that 8 A of right sides and the active material non-application part 9B may be covered.

緩衝材10としては、電解液により膨張する材料からなるものであればよく、その形状は、シート状であっても、繊維状などであっても構わない。緩衝材10の材料の具体例としては、アクリロニトリル系樹脂,メチルメタアクリレート系樹脂,ポリフッ化ビニリデン系樹脂,ポリエチレンオキサイド系樹脂,ポリスルホン系樹脂,エポキシ系樹脂,カルボキシメチルセルロース系樹脂等の樹脂、分子内に架橋構造を有する前記樹脂、ポリテトラフルオロエチレン,ポリイミド系樹脂,ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などがあげられる。これらの材料は一種または二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの材料のうち、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンとポリスチレンとの混合樹脂は、リチウムイオン電池の電解液として用いられる非水電解液において膨張しやすいので好ましい。
The buffer material 10 may be any material as long as it is made of a material that expands with an electrolytic solution, and the shape may be a sheet shape or a fiber shape. Specific examples of the material of the buffer material 10 include resins such as acrylonitrile resin, methyl methacrylate resin, polyvinylidene fluoride resin, polyethylene oxide resin, polysulfone resin, epoxy resin, carboxymethyl cellulose resin, and the like. Examples thereof include the above-mentioned resins having a crosslinked structure, polytetrafluoroethylene, polyimide resins, polyolefin resins, polystyrene resins and the like. These materials can be used alone or in combination of two or more.
Among these materials, polyvinylidene fluoride or a mixed resin of polyvinylidene fluoride and polystyrene is preferable because it easily expands in a non-aqueous electrolyte used as an electrolyte for a lithium ion battery.

上記緩衝材10の材料には、例えば、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリビニル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、セルロース系繊維などから選ばれる一種以上の繊維を混合してもよい。これらの繊維を混合すると、緩衝材10がより膨れやすくなるので、好ましい。   Examples of the material of the buffer material 10 include one or more fibers selected from polyester fibers, acrylic fibers, polyamide fibers, polyvinyl fibers, polyvinyl chloride fibers, polyvinylidene chloride fibers, cellulose fibers, and the like. May be mixed. Mixing these fibers is preferable because the cushioning material 10 is more likely to swell.

緩衝材10を配置する際には、発電要素8の外面のうち、ケース2の内壁2Aと対向する位置(本実施形態では発電要素8の端面8A)に、緩衝材10を、例えば接着剤または接着テープなどにより貼りつけた状態としてケース2内に挿入する。緩衝材10を貼り付けた発電要素8をケース2内に収容した後に、電解液を注入すると、緩衝材10が電解液により膨張してケース2の内壁2Aと発電要素8の端面8Aとの間に配置される。このようにして本実施形態の電池1が得られる。   When the cushioning material 10 is disposed, the cushioning material 10 is placed on the outer surface of the power generation element 8 at a position facing the inner wall 2A of the case 2 (the end surface 8A of the power generation element 8 in this embodiment), for example, with an adhesive or It is inserted into the case 2 in a state where it is stuck with an adhesive tape or the like. When the electrolytic solution is injected after the power generation element 8 with the buffer material 10 attached is accommodated in the case 2, the buffer material 10 expands due to the electrolytic solution, and between the inner wall 2 </ b> A of the case 2 and the end face 8 </ b> A of the power generation element 8. Placed in. In this way, the battery 1 of the present embodiment is obtained.

そして、本実施形態の電池1においては、電解液の注入により、発電要素8が電解液を吸収して極板19A,19Bの巻回方向に膨張するので、発電要素8の面のうち、図1における手前側の広い面8Bと、この面に対向する奥側の広い面8Bは、ケース2の内壁2Aの一対の長側面(ケース2の側面のうち面積の広い面)と接触状態となる。   In the battery 1 of this embodiment, the power generation element 8 absorbs the electrolyte and expands in the winding direction of the electrode plates 19A and 19B due to the injection of the electrolyte. 1 is in contact with a pair of long side surfaces of the inner wall 2A of the case 2 (a surface having a large area among the side surfaces of the case 2). .

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態においては、発電要素8とケース2の内壁2Aとの間に、電解液により膨張する緩衝材10を配置するから、この緩衝材10により発電要素8が、ケース2の内壁2Aとの間に間隔をあけた状態で保持される。その結果、本実施形態によれば、電池1が衝撃や振動を受けたとしても、極板と集電体7との接合部が切れたり、極板の破損するなどの問題が発生しにくくなるので、耐衝撃性および耐振動性に優れた電池1を提供することができる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the shock absorbing material 10 that is expanded by the electrolytic solution is disposed between the power generating element 8 and the inner wall 2A of the case 2, so that the power generating element 8 is connected to the inner wall 2A of the case 2 by the shock absorbing material 10. It is held with a gap in between. As a result, according to the present embodiment, even when the battery 1 is subjected to impact or vibration, problems such as breakage of the joint between the electrode plate and the current collector 7 or breakage of the electrode plate are less likely to occur. Therefore, the battery 1 excellent in impact resistance and vibration resistance can be provided.

ところで、発電要素8とケース2の内壁2Aとの衝突を防止するために発電要素8とケース2の内壁2Aとの間に形成される隙間部分全体に緩衝材10を配置することも考えられる。上述したように、本実施形態の電池1においては、電解液の注入により、発電要素8が電解液を吸収して極板の巻回方向に膨張するので、発電要素8の面のうち、図1における手前側の広い面8Bと、この面に対向する奥側の広い面8Bとは、ケース2の内壁2Aの一対の長側面と接触状態となるので、緩衝材10を配置しなくても、衝突の問題は生じにくい。しかしながら、電解液を注入しても、発電要素8は巻回軸方向においては膨張しにくい。   By the way, in order to prevent the power generation element 8 and the inner wall 2A of the case 2 from colliding with each other, it is also conceivable to dispose the cushioning material 10 in the entire gap portion formed between the power generation element 8 and the inner wall 2A of the case 2. As described above, in the battery 1 of the present embodiment, the power generation element 8 absorbs the electrolyte and expands in the winding direction of the electrode plate due to the injection of the electrolyte. 1 is in contact with the pair of long side surfaces of the inner wall 2A of the case 2, so that the cushioning material 10 is not disposed. , Collision problems are less likely to occur. However, even if the electrolytic solution is injected, the power generation element 8 hardly expands in the winding axis direction.

そこで、本実施形態では、電解液により膨張しにくい方向に配される発電要素8の端面8Aと、ケース2の内壁2Aとの間にのみ緩衝材10を配置している。その結果、本実施形態によれば、緩衝材10の使用量を少なくしつつ、衝撃や振動の影響を確実に緩和することができる。   Therefore, in the present embodiment, the cushioning material 10 is disposed only between the end surface 8A of the power generation element 8 that is arranged in a direction in which it is difficult to expand due to the electrolytic solution and the inner wall 2A of the case 2. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reliably reduce the influence of shock and vibration while reducing the amount of use of the cushioning material 10.

また、本実施形態において使用する緩衝材10は、ケース2内において、電解液に浸された状態となってから膨張するので、ケース2に収容する前の体積は、ケース2内で膨張した後の体積よりも小さい状態である。つまり、緩衝材10の体積は、ケース2に収容する作業を行うときには、ケース2内における緩衝材10の収容スペースの容積よりも小さい状態であるので、本実施形態によれば、緩衝材10をケース2内に収容する作業を円滑に行うことができるという効果も得られる。   Further, since the cushioning material 10 used in the present embodiment expands after being immersed in the electrolyte in the case 2, the volume before being accommodated in the case 2 is expanded after being expanded in the case 2. It is a state smaller than the volume of. That is, since the volume of the cushioning material 10 is smaller than the volume of the space for accommodating the cushioning material 10 in the case 2 when performing the work of housing in the case 2, according to the present embodiment, the cushioning material 10 is The effect that the operation | work accommodated in case 2 can be performed smoothly is also acquired.

また、本実施形態によれば、活物質未塗布部9A,9Bが発電要素8の両端部に配され、緩衝材10は、発電要素8の右側の端面8Aと活物質未塗布部9Aおよび、発電要素8の左側の端面8Aと活物質未塗布部9Bを覆うように配置されているから、活物質未塗布部9A、9Bとケース2の内壁との間に空間があったとしてもその空間に緩衝材10が配置されるので、耐衝撃性および耐振動性に優れる。   Further, according to the present embodiment, the active material uncoated portions 9A and 9B are arranged at both ends of the power generation element 8, and the shock absorber 10 includes the right end surface 8A of the power generation element 8 and the active material uncoated portion 9A. Since it is arranged so as to cover the left end face 8A of the power generation element 8 and the active material uncoated portion 9B, even if there is a space between the active material uncoated portions 9A, 9B and the inner wall of the case 2, that space Since the cushioning material 10 is disposed on the surface, the shock resistance and the vibration resistance are excellent.

<実施例>
以下、実施例および比較例により本発明を詳しく説明する。
(実施例1の電池の作製)
実施形態1で説明した形態の電池を以下の手順により作製した。
アルミニウム製の蓋部に、アルミニウム製の金属板材を加工して得られた正極端子および正極集電体が一体化した部材と、銅製の金属板材を加工して得られた負極端子および負極集電体が一体化した部材とを取り付けた部材に支持部を設けて蓋部材を作製した。
<Example>
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples.
(Production of battery of Example 1)
A battery of the form described in Embodiment 1 was produced by the following procedure.
A member in which a positive electrode terminal and a positive electrode current collector obtained by processing an aluminum metal plate material on an aluminum lid part, and a negative electrode terminal and a negative electrode current collector obtained by processing a copper metal plate material A support member was provided on a member to which a member integrated with a body was attached to produce a lid member.

帯状のアルミニウム箔にコバルト酸リチウムおよびマンガン酸リチウムからなる正極活物質を塗布してなる正極板と、帯状の銅箔にグラファイトからなる負極活物質を塗布してなる負極板とを、ポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを介して巻回して発電要素を作製した。   A positive electrode plate obtained by coating a strip-shaped aluminum foil with a positive electrode active material composed of lithium cobaltate and lithium manganate; and a negative electrode plate formed by coating a strip-shaped copper foil with a negative electrode active material composed of graphite. A power generation element was produced by winding through a membrane separator.

蓋部材を構成する正極集電体と負極集電体に、発電要素を構成する正極板の端部と負極板の端部をそれぞれ溶接し接合した。   The end of the positive electrode plate and the end of the negative electrode plate constituting the power generation element were welded and joined to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector constituting the lid member, respectively.

発電要素の2つの端面にそれぞれ、シート状のポリスチレン樹脂が配置されるようにケース内に挿入し蓋部をケースの開口部分に接合し、非水電解液を注液口から注液することにより実施例1の電池を作製した。
非水電解液としては ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびエチレンカーボネートで構成された電解液を用いた。
By inserting into the case so that a sheet-like polystyrene resin is placed on each of the two end faces of the power generation element, joining the lid to the opening of the case, and pouring a non-aqueous electrolyte from the pouring port A battery of Example 1 was produced.
As the non-aqueous electrolyte, an electrolyte composed of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and ethylene carbonate was used.

(比較例1の電池の作製)
ケースにポリスチレン樹脂を挿入しなかったこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の電池を作製した。
(Production of battery of Comparative Example 1)
A battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1 except that no polystyrene resin was inserted into the case.

(評価試験)
実施例1の電池および比較例1の電池のそれぞれについて、予め電圧を測定しておき、下記の方法により、振動試験を行った。
各電池を振動が直接伝わるように振動試験機に固定し、振動試験をおこなった。振動試験の条件は以下とした。振動は正弦波形の対数掃引とし、振動数7Hz→200Hz→7Hzを15分で掃引、このセットをXYZの3方向に各12回繰り返した。対数掃引は7Hzから18Hzに達するまで、ピーク加速度を1gに維持した。その後振幅を0.8mmに保ちピーク加速度が8gとなるまで振動を増加した。その後振動が200Hzに上がるまで、8gのピーク加速度を維持した。
(Evaluation test)
For each of the battery of Example 1 and the battery of Comparative Example 1, the voltage was measured in advance, and a vibration test was performed by the following method.
Each battery was fixed to a vibration testing machine so that vibration was transmitted directly, and a vibration test was performed. The conditions for the vibration test were as follows. The vibration was a logarithmic sweep of a sinusoidal waveform, and the frequency 7 Hz → 200 Hz → 7 Hz was swept in 15 minutes, and this set was repeated 12 times in three directions of XYZ. Logarithmic sweep until a 18Hz from 7 Hz, maintaining the peak acceleration 1 g n. Thereafter peak acceleration maintaining the amplitude 0.8mm increased vibration until 8 g n. Thereafter until vibration rises 200 Hz, to maintain a peak acceleration of 8 g n.

(結果と考察)
実施例1の電池については、振動試験後に電圧の低下は生じなかったが比較例1の電池については、振動試験後に、電圧の低下が生じた。
実施例1の電池については、振動試験後において、集電体と発電要素の溶接部の接合状態が保持されており、極板の変形や粉落ちが認められなかった。
比較例1の電池については、振動試験後において、集電体と発電要素の溶接部が一部切れており、極板の変形および粉落ちが認められた。
(Results and discussion)
For the battery of Example 1, the voltage did not decrease after the vibration test, but for the battery of Comparative Example 1, the voltage decreased after the vibration test.
With respect to the battery of Example 1, after the vibration test, the joined state of the current collector and the welded portion of the power generation element was maintained, and no deformation or dusting of the electrode plate was observed.
In the battery of Comparative Example 1, after the vibration test, the welded portion between the current collector and the power generation element was partially cut, and deformation of the electrode plate and powder falling were observed.

以上の結果から、本発明によれば、耐振動性に優れた電池が得られるということが確認された。   From the above results, it was confirmed that according to the present invention, a battery having excellent vibration resistance can be obtained.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態ではリチウムイオン電池に適用した例を示したが、本発明は、ニッケル水素電池などの二次電池や、各種一次電池に適用することが可能である。
(2)上記実施形態では、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回してなる発電要素を示したが、正極板と負極板とをセパレータを介して積層してなる発電要素であってもよい。
(3)上記実施形態では緩衝材を発電要素の端面とケース内壁との間に配置した電池を示したが、緩衝材を、発電要素の端面以外の外面とケース内壁との間や、発電要素の外面とケース内壁との間に形成される隙間部分の全域に配置してもよい。また、緩衝材を発電要素の端面とケース内壁との間の空間に部分的に配置してもよい。
(4)上記実施例では、正極板としてアルミニウム箔を備えるものを示し負極板として銅箔を備えるものを示したが、本発明をリチウムイオン電池に適用する場合でっても、極板の材料はこれに限定されない。
(5)上記実施形態では、発電要素の両端部において、端面と活物質未塗布部を覆うように配置された緩衝材を示したが、緩衝材は活物質未塗布部を覆っていなくてもよい。また、緩衝材は、発電要素の一方の端部において、発電要素の端面と活物質未塗布部を覆うように配置されていてもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) Although the example applied to a lithium ion battery was shown in the said embodiment, this invention is applicable to secondary batteries, such as a nickel metal hydride battery, and various primary batteries.
(2) In the above embodiment, the power generation element in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound via the separator is shown, but the power generation element is formed by laminating the positive electrode plate and the negative electrode plate via the separator. Also good.
(3) In the above embodiment, the battery in which the cushioning material is disposed between the end surface of the power generation element and the case inner wall is shown. However, the buffer material may be disposed between the outer surface other than the end surface of the power generation element and the case inner wall, You may arrange | position in the whole region of the clearance gap part formed between the outer surface of this, and a case inner wall. Moreover, you may arrange | position a buffer material partially in the space between the end surface of an electric power generation element and a case inner wall.
(4) In the above embodiment, the positive electrode plate is provided with an aluminum foil and the negative electrode plate is provided with a copper foil. However, even when the present invention is applied to a lithium ion battery, the material of the electrode plate Is not limited to this.
(5) In the said embodiment, although the buffer material arrange | positioned so that an end surface and an active material non-application part may be covered in the both ends of an electric power generation element, the buffer material does not cover the active material non-application part. Good. Moreover, the buffer material may be arrange | positioned so that the end surface of an electric power generation element and an active material non-application part may be covered in one edge part of an electric power generation element.

1...電池
2...ケース
2A...ケースの内壁
4...電極端子
4A...正極端子
4B...負極端子
8...発電要素
8A...発電要素の端面
9A...(正極板の)活物質未塗布部
9B...(負極板の)活物質未塗布部
10...緩衝材
19A...正極板
19B...負極板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Case 2A ... Inner wall of case 4 ... Electrode terminal 4A ... Positive electrode terminal 4B ... Negative electrode terminal 8 ... Power generation element 8A ... End face of power generation element 9A ... Active material uncoated part (of positive electrode plate) 9B ... Active material uncoated part of (negative electrode plate) 10 ... Buffer material 19A ... Positive electrode plate 19B ... Negative electrode plate

Claims (4)

正極板と負極板とをセパレータを介して積層または巻回してなる発電要素と、電解液と、前記発電要素を前記電解液に浸した状態で収容するケースと、を備える電池であって、
前記発電要素と前記ケースの内壁との間に前記電解液により膨張する材料からなる緩衝材を配置したことを特徴とする電池。
A battery comprising a power generation element formed by laminating or winding a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and a case that accommodates the power generation element in a state immersed in the electrolytic solution,
A battery comprising a buffer material made of a material that is expanded by the electrolyte solution between the power generation element and an inner wall of the case.
前記緩衝材は、前記発電要素の端面と前記ケースの内壁との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。 The battery according to claim 1, wherein the cushioning material is disposed between an end face of the power generation element and an inner wall of the case. 前記正極板および前記負極板の少なくとも一方は、端部に活物質が塗布されていない活物質未塗布部を有するとともに、前記活物質未塗布部が前記発電要素の端部に配され、
前記緩衝材は、前記発電要素の端面と前記活物質未塗布部を覆うように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池。
At least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate has an active material uncoated portion where no active material is applied to an end portion, and the active material uncoated portion is disposed at an end portion of the power generation element,
The battery according to claim 1, wherein the buffer material is disposed so as to cover an end face of the power generation element and the active material uncoated portion.
前記緩衝材が、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンとポリスチレンとの混合樹脂からなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the buffer material is made of polyvinylidene fluoride or a mixed resin of polyvinylidene fluoride and polystyrene.
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