JP2013093135A - Unit cell and power storage device with unit cell - Google Patents

Unit cell and power storage device with unit cell Download PDF

Info

Publication number
JP2013093135A
JP2013093135A JP2011233109A JP2011233109A JP2013093135A JP 2013093135 A JP2013093135 A JP 2013093135A JP 2011233109 A JP2011233109 A JP 2011233109A JP 2011233109 A JP2011233109 A JP 2011233109A JP 2013093135 A JP2013093135 A JP 2013093135A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
discharge
unit cell
power storage
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011233109A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Koga
達哉 古賀
Akira Tsujiko
曜 辻子
Shigeki Hama
重規 濱
Yasushi Tsuchida
靖 土田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011233109A priority Critical patent/JP2013093135A/en
Publication of JP2013093135A publication Critical patent/JP2013093135A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a unit cell that suppress application of excess voltage.SOLUTION: An all-solid type unit cell 22 stores in an outer package 22c a laminate body 38 including a plurality of cell elements 35. The inside of the outer package 22c is filled with an inert gas. The unit cell 22 is formed so that gas is ionized and discharge occurs in a discharge region 51 in the inside of the outer package 22c when a voltage between a collector 33a of the laminate body 38 and a collector 33b having a lower potential than the collector 33a exceeds a predetermined upper limit voltage.

Description

本発明は、単電池および単電池を備える蓄電装置に関する。   The present invention relates to a single battery and a power storage device including the single battery.

従来の技術において、単電池を容器の内部に収容した蓄電装置が知られている。蓄電装置が複数個の単電池を有する場合には、複数個の単電池を並べて容器の内部に収容することが知られている。   In the prior art, a power storage device in which a single cell is accommodated in a container is known. When the power storage device has a plurality of unit cells, it is known that a plurality of unit cells are arranged and accommodated inside a container.

単電池のうち二次電池は、充電および放電が可能であるために、近年急速に需要が拡大している。充電が可能な二次電池には、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、およびリチウムイオン電池などが含まれる。これらの二次電池は、充放電回路から電気を供給することにより充電することができるが、充電を過度に行なうと、いわゆる過充電の状態になり、性能劣化が生じる場合があるため、適切な制御が施された上で使用されている。例えば、リチウムイオン電池を過充電すると、電気容量の低下等の性能劣化が生じる場合がある。このように、二次電池は所定の範囲内で充電することが好ましい。   Among the single cells, the secondary battery can be charged and discharged, so that the demand has been rapidly expanding in recent years. Rechargeable secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, lithium ion batteries, and the like. These secondary batteries can be charged by supplying electricity from the charge / discharge circuit. However, if the battery is excessively charged, it may become a so-called overcharged state, and performance deterioration may occur. Used with control. For example, when a lithium ion battery is overcharged, performance deterioration such as a decrease in electric capacity may occur. Thus, the secondary battery is preferably charged within a predetermined range.

特開2009−152129号公報においては、過充電検出回路が電池パックの温度を検出するためのサーミスタを含む電池パックが開示されている。この電池パックは、サーミスタによりリチウムイオン電池が所定の温度よりも高くなったことが検出された場合には、過充電検出回路において、過充電を検出するための閾値電圧を切り替えて、満充電となる前に過充電を検出することが開示されている。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-152129 discloses a battery pack that includes a thermistor for the overcharge detection circuit to detect the temperature of the battery pack. In this battery pack, when the thermistor detects that the lithium ion battery has become higher than a predetermined temperature, the overcharge detection circuit switches the threshold voltage for detecting overcharge, It is disclosed to detect overcharge before

また、特開平11−55866号公報においては、複数の単位セルを有するバッテリの充電装置において、バッテリの放電時に放電下限電圧に最も早く達する容量制限セルを検出し、また、充電時に充電上限電圧に最も早く達する上限電圧セルとして検出する。そして、容量制限セルと上限電圧セルとが等しいと判断した場合には、上限電圧セルの端子電圧が充電上限電圧を超えないように制御しながら充電を行なうことが開示されている。   Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-55866, in a battery charging device having a plurality of unit cells, a capacity limiting cell that reaches the discharge lower limit voltage most quickly when the battery is discharged is detected, and the charge upper limit voltage is set during charging. It is detected as the upper limit voltage cell that reaches the earliest. When it is determined that the capacity limit cell and the upper limit voltage cell are equal, charging is performed while controlling so that the terminal voltage of the upper limit voltage cell does not exceed the charge upper limit voltage.

特開2009−152129号公報JP 2009-152129 A 特開平11−55866号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-55866

二次電池や充電装置には、充電時に電池が過充電の状態にならないように、充電を遮断するための保護回路が配置されている。過充電防止の保護回路には様々な種類の回路が提案されている。たとえば上記の特開2009−152129号公報に開示されているように、電池パックの内部に保護回路を設け、温度が高くなったことを検出して、過充電を回避することが知られている。このような過充電を防止する保護回路は、保護回路を制御するための制御IC(集積回路)や制御スイッチなどが必要であり、また、二次電池の未使用時においても、保護回路には待機電流が流れるために、蓄電されている電気の容量が減少したり、電池の寿命が短くなったりするという問題がある。また、二次電池の充電装置の保護回路の故障等により、電池に対して過度の電圧が印加される場合には、電池の性能が低下するという問題が生じる。   The secondary battery and the charging device are provided with a protection circuit for interrupting charging so that the battery is not overcharged during charging. Various types of overcharge protection circuits have been proposed. For example, as disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-152129, it is known that a protection circuit is provided inside the battery pack to detect an increase in temperature and avoid overcharging. . Such a protection circuit for preventing overcharge requires a control IC (integrated circuit), a control switch, etc. for controlling the protection circuit, and even when the secondary battery is not used, Since the standby current flows, there is a problem that the capacity of the stored electricity is reduced or the life of the battery is shortened. In addition, when an excessive voltage is applied to the battery due to a failure of the protection circuit of the charging device for the secondary battery, there arises a problem that the performance of the battery is deteriorated.

本発明は、過度の電圧が印加されることを抑制する単電池および蓄電装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the cell and electrical storage apparatus which suppress that an excessive voltage is applied.

本発明の単電池は、複数の電池要素を含む蓄電部を外装体に収容した全固体型の単電池であって、外装体の内部には、不活性気体が充填されており、蓄電部は、第1の導電性部材と第1の導電性部材よりも電位の低い第2の導電性部材とを有する。第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、外装体の内部において気体が電離して放電が生じるように形成されている。   The unit cell of the present invention is an all-solid type unit cell in which a power storage unit including a plurality of battery elements is housed in an exterior body, and the interior of the exterior body is filled with an inert gas. The first conductive member and the second conductive member having a lower potential than the first conductive member. When the voltage between the first conductive member and the second conductive member becomes larger than a predetermined upper limit voltage, the gas is ionized inside the exterior body so that a discharge is generated. Has been.

上記発明においては、第1の導電性部材に接続されている第1の放電電極と、第2の導電性部材に接続されている第2の放電電極とを備え、第1の放電電極と第2の放電電極との間の距離が、第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の距離よりも小さくなるように形成されており、第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、第1の放電電極と第2の放電電極との間で放電が生じることが好ましい。   In the above invention, the first discharge electrode connected to the first conductive member and the second discharge electrode connected to the second conductive member are provided. The distance between the first discharge member and the second discharge electrode is smaller than the distance between the first conductive member and the second conductive member. It is preferable that a discharge occurs between the first discharge electrode and the second discharge electrode when the voltage between the conductive member becomes larger than a predetermined upper limit voltage.

上記発明においては、外装体の内部に充填される気体は、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノンおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含むことができる。   In the said invention, the gas with which the inside of an exterior body is filled can contain at least 1 gas among argon, helium, neon, krypton, xenon, and nitrogen.

本発明の蓄電装置は、充電が可能な蓄電部、蓄電部を収容する外装体、および外装体から突出する端子を含む単電池と、少なくとも一つの単電池を内部に収容する容器とを備える。容器の内部には、不活性気体が充填されている。単電池の端子は、第1の端子と第1の端子よりも電位の低い第2の端子とを含み、第1の端子と第2の端子との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、容器の内部において気体が電離して放電が生じるように形成されている。   The power storage device of the present invention includes a power storage unit that can be charged, an exterior body that houses the power storage unit, a single battery that includes a terminal protruding from the exterior body, and a container that houses at least one single battery inside. The inside of the container is filled with an inert gas. The terminal of the unit cell includes a first terminal and a second terminal having a lower potential than the first terminal, and a voltage between the first terminal and the second terminal is a predetermined upper limit voltage. When it becomes larger than this, the gas is ionized inside the container so that a discharge is generated.

上記発明においては、第1の端子に接続されている第1の放電電極と、第2の端子に接続されている第2の放電電極とを備え、第1の放電電極と第2の放電電極との間の距離が、第1の端子と第2の端子との間の距離よりも小さくなるように形成されており、第1の端子と第2の端子との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、第1の放電電極と第2の放電電極との間で放電が生じることが好ましい。   In the above invention, the first discharge electrode connected to the first terminal and the second discharge electrode connected to the second terminal are provided, the first discharge electrode and the second discharge electrode. The distance between the first terminal and the second terminal is smaller than the distance between the first terminal and the second terminal, and the voltage between the first terminal and the second terminal is predetermined. It is preferable that a discharge occurs between the first discharge electrode and the second discharge electrode when the voltage exceeds the upper limit voltage.

上記発明においては、複数の単電池を備え、1つの単電池の正極側の端子が第1の端子を構成し、他の単電池の負極側の端子が第2の端子を構成することができる。   In the above-described invention, a plurality of unit cells are provided, and a positive electrode side terminal of one unit cell can constitute a first terminal, and a negative electrode side terminal of another unit cell can constitute a second terminal. .

上記発明においては、容器は密閉可能に形成されている密閉容器を含み、単電池の外装体は、外部から圧力が加わることにより変形可能に形成されており、密閉容器の内部に充填されている気体は、大気圧よりも大きくなるように加圧されていることが好ましい。   In the above invention, the container includes a sealed container formed so as to be hermetically sealed, and the outer casing of the unit cell is formed to be deformable by applying pressure from the outside and is filled in the sealed container. The gas is preferably pressurized so as to be greater than atmospheric pressure.

上記発明においては、単電池を収容する容器の内部に充填される気体は、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノンおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含むことができる。   In the said invention, the gas with which the inside of the container which accommodates a cell is filled can contain at least 1 gas among argon, helium, neon, krypton, xenon, and nitrogen.

本発明によれば、過度の電圧が印加されることを抑制する単電池および蓄電装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the single cell and electrical storage apparatus which suppress that an excessive voltage is applied can be provided.

実施の形態1における第1の単電池の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a first unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第1の単電池の概略斜視図である。3 is a schematic perspective view of a first unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第1の単電池の内部の積層体の拡大概略断面図である。3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a laminated body inside a first unit cell in the first embodiment. FIG. 平行平板の電極同士の距離および圧力に対する放電電圧を説明するグラフである。It is a graph explaining the discharge voltage with respect to the distance and pressure of the electrodes of a parallel plate. 実施の形態1における第2の単電池の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a second unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第2の単電池の内部の積層体の拡大概略断面図である。FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a laminated body inside a second unit cell in the first embodiment. 実施の形態1における第3の単電池の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a third unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第4の単電池の概略断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of a fourth unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第5の単電池の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a fifth unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における第6の単電池の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a sixth unit cell in the first embodiment. FIG. 実施の形態2における第1の蓄電装置の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a first power storage device in a second embodiment. 実施の形態2における第1の蓄電装置の単電池の概略斜視図である。6 is a schematic perspective view of a single battery of a first power storage device in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第1の蓄電装置の単電池の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a single battery of a first power storage device in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第2の蓄電装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a second power storage device in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第3の蓄電装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a third power storage device in Embodiment 2. FIG.

(実施の形態1)
図1から図10を参照して、実施の形態1における単電池および蓄電装置について説明する。本実施の形態における蓄電装置は、電池セルとしての単電池と単電池を収容する容器とを備える。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1 to 10, the single battery and the power storage device in the first embodiment will be described. The power storage device in the present embodiment includes a single battery as a battery cell and a container that houses the single battery.

図1に、本実施の形態における単電池の概略断面図を示す。本実施の形態においては、充電が可能な二次電池のうち、リチウムイオン電池を例示して説明する。本実施の形態における単電池22は、電池要素35を有し、蓄電が可能な蓄電部を含む。本実施の形態における蓄電部は、複数の電池要素35が積層された積層体38により構成されている。積層体38は、外部の装置との接続を行うための端子22a,22bに接続されている。単電池22は、積層体38を内部に収容する外装体22cを備える。端子22a,22bは、外装体22cから突出するように形成されている。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a unit cell in the present embodiment. In the present embodiment, a lithium ion battery will be described as an example of rechargeable secondary batteries. The unit cell 22 in the present embodiment includes a battery element 35 and includes a power storage unit capable of storing power. The power storage unit in the present embodiment is configured by a stacked body 38 in which a plurality of battery elements 35 are stacked. The stacked body 38 is connected to terminals 22a and 22b for connection to an external device. The unit cell 22 includes an exterior body 22c that houses the stacked body 38 therein. The terminals 22a and 22b are formed so as to protrude from the exterior body 22c.

図2に、本実施の形態における単電池の概略斜視図を示す。図1および図2を参照して、本実施の形態における単電池22は、直方体状に形成されている。端子22a,22bは、電気の導通を行う部分である。端子22aが正極であり、端子22bが負極である。それぞれの端子22a,22bは、充放電回路40に接続されている。   FIG. 2 shows a schematic perspective view of the unit cell in the present embodiment. Referring to FIGS. 1 and 2, unit cell 22 in the present embodiment is formed in a rectangular parallelepiped shape. The terminals 22a and 22b are parts that conduct electricity. The terminal 22a is a positive electrode and the terminal 22b is a negative electrode. The respective terminals 22 a and 22 b are connected to the charge / discharge circuit 40.

外装体22cは、内部の気体を密閉可能に形成されている。本実施の形態における外装体22cは、アルミニウム等の金属で形成されている。外装体22cとしては、この形態に限られず、内部の気体を密閉可能な材質にて形成することができる。   The exterior body 22c is formed so as to be able to seal the internal gas. The exterior body 22c in the present embodiment is formed of a metal such as aluminum. The exterior body 22c is not limited to this form, and can be formed of a material capable of sealing the internal gas.

図3に、本実施の形態における単電池の積層体の拡大概略断面図を示す。本実施の形態における積層体38は、複数の電池要素35が積層されることにより、電気的に直列に接続されている。電池要素35は、正極層30と、負極層31と、正極層30および負極層31の間に介在する電解質層32とを有する。また、電池要素35は、集電体33を有する。図3に示す積層体38では、正極層30、負極層31および電解質層32が集電体33を介して積層されている。   In FIG. 3, the expanded schematic sectional drawing of the laminated body of the cell in this Embodiment is shown. The stacked body 38 in the present embodiment is electrically connected in series by stacking a plurality of battery elements 35. The battery element 35 includes a positive electrode layer 30, a negative electrode layer 31, and an electrolyte layer 32 interposed between the positive electrode layer 30 and the negative electrode layer 31. Further, the battery element 35 includes a current collector 33. In the laminated body 38 shown in FIG. 3, the positive electrode layer 30, the negative electrode layer 31, and the electrolyte layer 32 are laminated via a current collector 33.

本実施の形態における単電池22は、全固体型電池である。本実施の形態における正極層30、負極層31および電解質層32は、それぞれの層が固体である。本実施の形態においては、それぞれの層が粉体により形成されている。本実施の形態における正極層30、負極層31および電解質層32は、たとえば材料となる粉末をプレス機により圧縮することにより形成することができる。   The unit cell 22 in the present embodiment is an all solid state battery. Each of positive electrode layer 30, negative electrode layer 31, and electrolyte layer 32 in the present embodiment is solid. In the present embodiment, each layer is formed of powder. The positive electrode layer 30, the negative electrode layer 31, and the electrolyte layer 32 in the present embodiment can be formed, for example, by compressing a material powder using a press.

正極層30は、粒子状の正極活物質を有する。正極活物質としては、全固体電池に採用可能な任意の物質を採用することができる。正極活物質としては、例えば、LiCoOまたはLiNiOなどのリチウムおよび遷移金属の層状複合酸化物の粉末、LiMnなどのスピネル型の粉末、またはLiFePOなどのオリビン型の粉末等を用いることができる。負極層31は、粒子状の負極活物質を有する。負極活物質としては、全固体電池に採用可能な任意の物質を採用することができる。負極活物質としては、例えば、In粉末、Al粉末などの金属系およびSi等の半金属系の活物質や、メソカーボンマイクロビーズ粉末などの炭素系の活物質を用いることができる。また、LiTi12、TiO、Fe等の酸化物も負極活物質として用いることができる。 The positive electrode layer 30 has a particulate positive electrode active material. As the positive electrode active material, any material that can be employed in an all-solid battery can be employed. As the positive electrode active material, for example, a layered composite oxide powder of lithium and transition metal such as LiCoO 2 or LiNiO 2 , a spinel type powder such as LiMn 2 O 4 , or an olivine type powder such as LiFePO 4 is used. be able to. The negative electrode layer 31 has a particulate negative electrode active material. As the negative electrode active material, any material that can be employed in an all-solid battery can be employed. As the negative electrode active material, for example, a metal-based active material such as In powder or Al powder and a semi-metallic active material such as Si, or a carbon-based active material such as mesocarbon microbead powder can be used. In addition, oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 , TiO 2 , and Fe 2 O 3 can also be used as the negative electrode active material.

電解質層は、イオン導電性を有する粒子状の固体電解質を有する。固体電解質としては、全固体電池に採用可能な任意の物質を採用することができる。本実施の形態における固体電解質としては、たとえば、硫化物系の固体電解質または酸化物系の固体電解質等を用いることができる。硫化物系の固体電解質としては、LiS−P、LiS−SiS、またはLiS−GeS等を用いることができる。酸化物系の固体電解質としては、LiS−P等を用いることができる。また、Li0.35La0.55TiO、Li2.9PO3.30.46等も用いることができる。 The electrolyte layer has a particulate solid electrolyte having ionic conductivity. As the solid electrolyte, any substance that can be employed in an all-solid battery can be employed. As the solid electrolyte in the present embodiment, for example, a sulfide-based solid electrolyte or an oxide-based solid electrolyte can be used. As the sulfide-based solid electrolyte, Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , or the like can be used. Li 2 S—P 2 O 5 or the like can be used as the oxide-based solid electrolyte. Alternatively, Li 0.35 La 0.55 TiO 3 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46, or the like can be used.

固体電解質は、硫化物系や酸化物系等の無機固体電解質に限られずに、有機高分子電解質を採用することができる。全固体電池に採用される有機高分子電解質としては、真性ポリマーと称される完全に固化した電解質を用いることが好ましい。または、有機高分子電解質としては、ゲル状の固体電解質でも構わない。有機高分子電解質としては、たとえば、リチウム塩を含むポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、またはポリアクリロニトリル等を例示することができる。   The solid electrolyte is not limited to inorganic solid electrolytes such as sulfides and oxides, and organic polymer electrolytes can be employed. As the organic polymer electrolyte employed in the all solid state battery, it is preferable to use a completely solidified electrolyte called an intrinsic polymer. Alternatively, the organic polymer electrolyte may be a gel solid electrolyte. Examples of the organic polymer electrolyte include polyethylene oxide containing lithium salt, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and the like.

積層体38のそれぞれの正極層30および負極層31の外側には、集電体33が配置されている。本実施の形態における集電体33は、金属箔により形成されている。集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、チタン、または白金などの材質を用いることができる。また、表面を修飾した集電体等を用いることができる。   A current collector 33 is disposed on the outer side of each positive electrode layer 30 and negative electrode layer 31 of the stacked body 38. The current collector 33 in the present embodiment is formed of a metal foil. As the current collector, for example, a material such as aluminum, stainless steel, copper, nickel, titanium, or platinum can be used. Further, a current collector with a modified surface can be used.

本実施の形態の全固体電池においては、正極層、負極層および電解質層が粉体を圧縮することにより形成されているが、この形態に限られず、全固体電池は、それぞれの層が固体であれば構わない。たとえば、材料となる粉体を焼結して一体化することによりそれぞれの層を形成しても構わない。または、それぞれの層はポリマー(樹脂)により形成されていても構わない。また、正極層および負極層は、活物質の他に、固体電解質、導電助剤、および結着材等が含まれていても構わない。また、電解質層は、固体電解質の他に結着材等が含まれていても構わない。   In the all solid state battery of the present embodiment, the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the electrolyte layer are formed by compressing powder. However, the present invention is not limited to this form. It doesn't matter if it exists. For example, the respective layers may be formed by sintering and integrating powders as materials. Alternatively, each layer may be formed of a polymer (resin). In addition to the active material, the positive electrode layer and the negative electrode layer may contain a solid electrolyte, a conductive additive, a binder, and the like. The electrolyte layer may contain a binder or the like in addition to the solid electrolyte.

単電池の蓄電部としては、直方体状の積層体に限られず、任意の形状のものを採用することができる。たとえば、正極層、負極層および電解質層の積層体が帯状に形成され、この帯状の積層体が巻回されたものが外装体の内部に配置されていても構わない。   The power storage unit of the unit cell is not limited to a rectangular parallelepiped stacked body, and an arbitrary shape can be adopted. For example, a laminate of a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte layer may be formed in a band shape, and a wound body of the belt-like laminate body may be disposed inside the exterior body.

図1を参照して、本実施の形態における積層体38は、積層体38の正極側の端部に配置されている集電体33aと、負極側の端部に配置されている集電体33bとを有する。集電体33aは、外部の装置に接続される正極の端子22aに接続されている。集電体33bは、外部の装置に接続される負極の端子22bに接続されている。   With reference to FIG. 1, the laminated body 38 in this Embodiment is the collector 33a arrange | positioned at the edge part by the side of the positive electrode of the laminated body 38, and the collector currently arrange | positioned by the edge part by the side of a negative electrode. 33b. The current collector 33a is connected to a positive terminal 22a connected to an external device. The current collector 33b is connected to a negative terminal 22b connected to an external device.

本実施の形態における積層体38の一方の端部に配置されている集電体33aは、放電を生じさせるための第1の導電性部材として機能する。また、積層体38の他方の端部に配置されている集電体33bは、放電を生じさせるための第1の導電性部材よりも電位の低い第2の導電性部材として機能する。   The current collector 33a disposed at one end of the stacked body 38 in the present embodiment functions as a first conductive member for causing discharge. Further, the current collector 33b disposed at the other end of the stacked body 38 functions as a second conductive member having a lower potential than the first conductive member for generating discharge.

本実施の形態における単電池22は、外装体22cの内部にて気体が電離して放電を生じさせるための気体が充填されている。外装体22cの内部に充填される気体としては不活性気体を例示することができる。たとえば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含む気体を例示することができる。アルゴン等の気体は、放電が生じやすい気体であり、また、不活性気体であるために、放電が生じて電離気体が形成されたとしても活性物質等が生じにくく、放電により他の部材に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。   The unit cell 22 in the present embodiment is filled with a gas that causes the gas to ionize inside the exterior body 22c to cause discharge. An inert gas can be exemplified as the gas filled in the exterior body 22c. For example, a gas including at least one of a rare gas such as argon, helium, neon, krypton, and xenon and nitrogen can be exemplified. A gas such as argon is a gas that is easily discharged, and since it is an inert gas, even if a discharge occurs and an ionized gas is formed, an active substance or the like is hardly generated, and the discharge adversely affects other members. Can be suppressed.

外装体22cの内部の圧力については、外装体22cの内部の気圧が高くなりすぎると、内部の圧力に耐えるために外装体22cを強固に形成する必要性が生じる。または、外装体22cが大型になる。このために、外装体22cの内部に充填する気体の圧力は、たとえば10気圧以下であることが好ましい。   Regarding the pressure inside the exterior body 22c, if the air pressure inside the exterior body 22c becomes too high, it is necessary to form the exterior body 22c firmly in order to withstand the internal pressure. Or the exterior body 22c becomes large. For this reason, it is preferable that the pressure of the gas with which the exterior body 22c is filled is, for example, 10 atm or less.

本実施の形態においては、単電池22の外部に配置されている充放電回路40により、端子22aおよび端子22bとの間に電圧を印加して単電池22を充電する。本実施の形態においては、充放電回路40により定電流充電を行なう。すなわち、充電するときの電流値がほぼ一定になるように単電池22に電気を供給する。   In the present embodiment, the charging / discharging circuit 40 arranged outside the unit cell 22 applies a voltage between the terminal 22a and the terminal 22b to charge the unit cell 22. In the present embodiment, constant current charging is performed by the charge / discharge circuit 40. That is, electricity is supplied to the unit cell 22 so that the current value when charging is substantially constant.

充電の開始時等の単電池22に残留する電気の容量が少ない場合には、端子22aと端子22bとの間の電圧(電位差)は小さい状態である。単電池22が充電されて蓄電されている容量が大きくなるに従って、端子22aと端子22bとの間の電圧が上昇する。単電池22の端子22aと端子22bとの間の電圧が、予め定められた上限電圧に達したときに充電を終了することができる。例えば、電気の容量が予め定められた容量に達したときの電圧を、充電を終了するための上限電圧に設定することができる。   When the capacity of electricity remaining in the unit cell 22 is small, such as at the start of charging, the voltage (potential difference) between the terminal 22a and the terminal 22b is small. The voltage between the terminals 22a and 22b increases as the capacity of the unit cell 22 charged and stored increases. Charging can be terminated when the voltage between the terminals 22a and 22b of the unit cell 22 reaches a predetermined upper limit voltage. For example, the voltage when the capacity of electricity reaches a predetermined capacity can be set as the upper limit voltage for terminating charging.

外装体22cの内部においては、充電に伴って集電体33aと集電体33bとの間の電圧が上昇する。本実施の形態における単電池22は、集電体33aと集電体33bとの間の電圧が、充電を終了するための上限電圧を超えると、外装体22cの内部において、絶縁破壊が生じて放電が生じるように形成されている。本実施の形態においては、集電体33aと集電体33bとの間の気体が電離して放電が生じ、電離気体50が生成される。集電体33aと集電体33bとの間の領域が放電領域51になる。本実施の形態における放電は、例えば火花放電である。   In the exterior body 22c, the voltage between the current collector 33a and the current collector 33b increases with charging. In the unit cell 22 in the present embodiment, when the voltage between the current collector 33a and the current collector 33b exceeds the upper limit voltage for ending charging, dielectric breakdown occurs in the exterior body 22c. It is formed so that electric discharge occurs. In the present embodiment, the gas between the current collector 33a and the current collector 33b is ionized to generate a discharge, and the ionized gas 50 is generated. A region between the current collector 33 a and the current collector 33 b becomes a discharge region 51. The discharge in the present embodiment is, for example, a spark discharge.

外装体22cの内部で放電が生じることにより、集電体33aと集電体33bとの間の電圧上昇を抑制することができる。単電池22が予め定められた電気容量を超えて充電されることを抑制することができる。すなわち、過充電を抑制することができる。または、外部の充放電回路40が故障した場合などに、単電池22の端子22a,22bに大きな電圧が印加される場合がある。このような場合においても、蓄電部としての積層体38に大きな電圧が印加されることを抑制し、積層体38を保護することができる。本実施の形態における単電池は、電子制御によらずに単電池に過度の電圧が印加されることを抑制することができる。   By generating a discharge inside the exterior body 22c, a voltage increase between the current collector 33a and the current collector 33b can be suppressed. It can suppress that the cell 22 is charged exceeding the predetermined electric capacity. That is, overcharge can be suppressed. Or, when the external charging / discharging circuit 40 fails, a large voltage may be applied to the terminals 22a and 22b of the unit cell 22 in some cases. Even in such a case, a large voltage can be suppressed from being applied to the stacked body 38 serving as a power storage unit, and the stacked body 38 can be protected. The single battery in this embodiment can suppress an excessive voltage from being applied to the single battery regardless of electronic control.

また、単電池に過充電を防止する保護回路を設けた場合には、単電池の未使用時においても保護回路には待機電流が流れる。このために、単電池に蓄電されている電気の容量が減少したり、充電および放電の回数が増加するために電池の寿命が短くなったりする。本実施の形態の単電池では、未使用時には放電が生じないために、第1の導電性部材と第2の導電性部材との間に電流が流れることを回避できる。すなわち、単電池に蓄電されている電気容量が減少したり、単電池の寿命が短くなったりすることを抑制できる。   Further, when a protection circuit for preventing overcharging is provided in the unit cell, a standby current flows through the protection circuit even when the unit cell is not used. For this reason, the capacity | capacitance of the electricity stored in the unit cell is reduced, and the life of the battery is shortened because the number of times of charging and discharging is increased. In the unit cell of the present embodiment, since no discharge occurs when not used, it is possible to avoid a current from flowing between the first conductive member and the second conductive member. That is, it is possible to suppress a decrease in the electric capacity stored in the unit cell or a decrease in the lifetime of the unit cell.

さらに、電解質層が液体の場合には、レドックスシャトル剤を添加する方法または重合剤を添加する方法等により過充電を抑制することが可能であるが、全固体電池では電解質層が固体であるために、このような方法を適用することが困難である。しかしながら、本実施の形態のように、外装体の内部において放電を生じさせることにより、全固体電池に過充電等を抑制する機能を持たせることができる。   Furthermore, when the electrolyte layer is liquid, overcharge can be suppressed by a method of adding a redox shuttle agent or a method of adding a polymerizing agent, but the electrolyte layer is solid in an all-solid battery. Moreover, it is difficult to apply such a method. However, as in this embodiment, the all-solid-state battery can have a function of suppressing overcharge and the like by causing discharge inside the exterior body.

図1に示す例においては、電離気体50が生成される領域としての放電領域51は、積層体38の側方に配置されているが、この形態に限られず、放電領域51は、積層体38の内部であっても構わない。すなわち、積層体38の内部にて放電が生じても構わない。   In the example shown in FIG. 1, the discharge region 51 as a region in which the ionized gas 50 is generated is disposed on the side of the stacked body 38, but is not limited to this configuration, and the discharge region 51 is not limited to the stacked body 38. It may be inside. That is, a discharge may occur inside the stacked body 38.

次に、外装体22cの内部において、予め定められた上限電圧にて放電を生じさせるための構成について説明する。本実施の形態の単電池22は、集電体33a,33b同士の間の電圧が予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に放電が生じるように、外装体22cの内部の気体の圧力および気体の種類が選定されている。   Next, a configuration for generating discharge at a predetermined upper limit voltage inside the exterior body 22c will be described. In the unit cell 22 of the present embodiment, the pressure of the gas inside the exterior body 22c is generated so that discharge occurs when the voltage between the current collectors 33a and 33b becomes larger than a predetermined upper limit voltage. And the type of gas is selected.

図4は、放電を生じさせる電極同士の距離および気体の圧力と、放電が生じる電圧との関係を説明するグラフである。図4のグラフは、パッシェンの法則に基づくグラフであり、所定の気体の雰囲気中に平行平板の電極を配置したときの放電電圧を説明している。   FIG. 4 is a graph for explaining the relationship between the distance between electrodes causing discharge and the pressure of gas and the voltage at which discharge occurs. The graph of FIG. 4 is a graph based on Paschen's law and explains the discharge voltage when parallel plate electrodes are arranged in a predetermined gas atmosphere.

横軸は、平行平板の電極同士の間の距離dに電極が配置されている空間の気圧pを乗じた値を示している。変数pdが大きな値から減少すると放電が生じる電圧Viが減少するが、所定値の値未満においては、変数pdが減少するほど放電が生じる電圧Viが増加することが分かる。たとえば、電極間同士の距離dが一定の場合には、大気圧から所定の気圧までは、圧力が減少するほど放電を生じさせるために必要な電圧Viは減少する。所定の気圧未満では、圧力が減少するほど、放電を生じさせるために必要な電圧Viが上昇する。   The horizontal axis represents a value obtained by multiplying the distance d between the parallel plate electrodes by the pressure p of the space in which the electrodes are arranged. When the variable pd decreases from a large value, the voltage Vi at which discharge occurs decreases, but when the variable pd is less than the predetermined value, the voltage Vi at which discharge occurs increases as the variable pd decreases. For example, when the distance d between the electrodes is constant, the voltage Vi required to cause discharge decreases as the pressure decreases from atmospheric pressure to a predetermined atmospheric pressure. Below the predetermined atmospheric pressure, as the pressure decreases, the voltage Vi required to cause discharge increases.

放電を生じさせる気体を変更した場合においても、変数pdを変化させると同様の傾向を示すが、放電を生じさせるために必要な電圧Viの大きさが変化する。このように、例えば、外装体の内部に充填する気体の種類を変更したり、外装体の内部に充填する気圧を変更したりすることにより、放電が生じるときの電圧を調整することができる。更に、後述する様に、放電が生じる電極同士の距離を変更したり、放電が生じる電極の形状や材質を変更したりすることにより、放電が生じる電圧Viを調整することができる。   Even when the gas causing the discharge is changed, the same tendency is exhibited when the variable pd is changed, but the magnitude of the voltage Vi necessary for causing the discharge changes. Thus, for example, the voltage at which discharge occurs can be adjusted by changing the type of gas filled in the exterior body or changing the atmospheric pressure filled in the exterior body. Furthermore, as will be described later, the voltage Vi at which discharge occurs can be adjusted by changing the distance between the electrodes at which discharge occurs or by changing the shape or material of the electrode at which discharge occurs.

図5に、本実施の形態における第2の単電池の概略断面図を示す。第2の単電池22は、複数の電池要素35を含む積層体38を有する。積層体38においては、電池要素35同士が接続部材36により電気的に接続されている。   FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the second unit cell in the present embodiment. The second cell 22 has a stacked body 38 including a plurality of battery elements 35. In the laminated body 38, the battery elements 35 are electrically connected by the connection member 36.

図6に、本実施の形態における第2の単電池の積層体の拡大概略断面図を示す。第2の単電池の電池要素35は、正極層30、負極層31および電解質層32の両側に配置されている集電体33を有する。1つの電池要素35の負極側の集電体33と、他の電池要素35の正極側の集電体33とが接続部材36により接続されている。本実施の形態においては、複数の電池要素35が電気的に直列に接続されている。電池要素35の接続方法については、直列に限られず、少なくとも一部の電池要素35が並列に接続されていても構わない。このように、蓄電部としての積層体38は、複数の電池要素35が接続部材36により電気的に接続されていても構わない。   FIG. 6 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the second unit cell stack in the present embodiment. The battery element 35 of the second unit cell has a current collector 33 disposed on both sides of the positive electrode layer 30, the negative electrode layer 31, and the electrolyte layer 32. A current collector 33 on the negative electrode side of one battery element 35 and a current collector 33 on the positive electrode side of another battery element 35 are connected by a connecting member 36. In the present embodiment, a plurality of battery elements 35 are electrically connected in series. The connection method of the battery elements 35 is not limited to serial connection, and at least some of the battery elements 35 may be connected in parallel. As described above, in the stacked body 38 as the power storage unit, a plurality of battery elements 35 may be electrically connected by the connection member 36.

図5を参照して、本実施の形態における第2の単電池22においても、積層体38の正極側の端部に配置されている集電体33aと、積層体38の負極側の端部に配置されている集電体33bとの間の電圧が予め定められた上限電圧を超えた場合に放電領域51において放電を生じさせることができる。この結果、過充電を抑制したり、過度の電圧が積層体に印加されることを抑制したりすることができる。   Referring to FIG. 5, also in second unit cell 22 in the present embodiment, current collector 33 a arranged at the end on the positive electrode side of laminate 38 and the end on the negative electrode side of laminate 38 A discharge can be generated in the discharge region 51 when the voltage between the current collector 33b and the current collector 33b disposed in the region exceeds a predetermined upper limit voltage. As a result, it is possible to suppress overcharge or to prevent an excessive voltage from being applied to the laminate.

図7に、本実施の形態における第3の単電池の概略断面図を示す。第3の単電池は、第1の導電性部材としての集電体33aに接続されている第1の放電電極37aと、第2の導電性部材としての集電体33bに接続されている第2の放電電極37bとを備える。第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの間の距離は、正極側の集電体33aと負極側の集電体33bとの間の距離よりも小さくなるように形成されている。本実施の形態における第1の放電電極37aと第2の放電電極37bは、棒状に形成されている。第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとは、先端部が互いに対向するように形成されている。   FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the third unit cell in the present embodiment. The third unit cell includes a first discharge electrode 37a connected to a current collector 33a serving as a first conductive member and a current collector 33b serving as a second conductive member. 2 discharge electrodes 37b. The distance between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b is formed to be smaller than the distance between the positive current collector 33a and the negative current collector 33b. . The first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b in the present embodiment are formed in a rod shape. The first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b are formed so that the tip portions face each other.

放電電極37a,37bは、放電時の熱によっても変形を抑制する任意の材質にて形成することができる。例えば、放電電極の材質としては、鉄、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、銅、白金、またはタングステン等を採用することができる。本実施の形態における放電電極37a,37bは、互いに対向する先端部が尖るように形成されている。このように、放電電極の先端部を細くすることにより、放電を生じ易くすることができる。放電電極の形状としては、この形態に限られず、板状、針状、柱状、または球状などの任意の形状を採用することができる。   The discharge electrodes 37a and 37b can be formed of any material that suppresses deformation even by heat during discharge. For example, iron, stainless steel, nickel, aluminum, copper, platinum, tungsten, or the like can be used as the material of the discharge electrode. The discharge electrodes 37a and 37b in the present embodiment are formed so that the tip portions facing each other are pointed. Thus, by making the tip of the discharge electrode thinner, it is possible to easily generate discharge. The shape of the discharge electrode is not limited to this, and any shape such as a plate shape, a needle shape, a column shape, or a spherical shape can be adopted.

本実施の形態の第3の単電池においては、第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとに挟まれる領域にて優先的に放電を生じさせることができる。第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの間の領域を放電領域51に設定することができる。このために、放電を生じさせる電極同士の間隔を任意に調整することができる。放電電極37a,37b同士の距離は、予め定められた所望の電圧にて放電が生じる様に設定することができる。また、放電を生じさせる位置を任意に設定することができるために、放電領域51と積層体38との間の距離を大きくすることができる。このために、放電に伴う熱や電磁波の積層体38に対する影響を軽減することができる。さらに、積層体38を任意の厚さで形成することができる。たとえば、電池要素35の積層数を多くすることができて、積層体38を厚く形成することができる。積層体38を厚く形成することにより、単電池のエネルギー密度を向上させることができる。   In the third unit cell of the present embodiment, discharge can be preferentially generated in a region sandwiched between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b. A region between the first discharge electrode 37 a and the second discharge electrode 37 b can be set as the discharge region 51. For this reason, the space | interval of the electrodes which produce discharge can be adjusted arbitrarily. The distance between the discharge electrodes 37a and 37b can be set so that discharge occurs at a predetermined desired voltage. In addition, since the position where discharge is generated can be arbitrarily set, the distance between the discharge region 51 and the stacked body 38 can be increased. For this reason, the influence with respect to the laminated body 38 of the heat | fever and electromagnetic waves accompanying discharge can be reduced. Furthermore, the laminate 38 can be formed with an arbitrary thickness. For example, the number of stacked battery elements 35 can be increased, and the stacked body 38 can be formed thick. By forming the stacked body 38 thick, the energy density of the unit cell can be improved.

本実施の形態の第3の単電池においては、外装体22cの内部に充填される気体の種類や気圧に加えて、放電電極37a,37bの材質、放電電極37a,37b同士の間の距離、および放電電極37a,37bの形状を選定することにより、蓄電部の上限電圧などに基づいた所望の電圧にて放電を生じさせることができる。   In the third unit cell of the present embodiment, in addition to the type and pressure of the gas filled in the exterior body 22c, the material of the discharge electrodes 37a and 37b, the distance between the discharge electrodes 37a and 37b, Further, by selecting the shape of the discharge electrodes 37a and 37b, it is possible to cause discharge at a desired voltage based on the upper limit voltage of the power storage unit or the like.

例えば、電池要素35を38個の直列に接続した積層体38を備え、外装体22cの内部に充填する気体として乾燥アルゴンを用いて、外装体22cの内部の気圧を1気圧に設定する。放電電極37a,37bとして平行平板の電極を採用し、1つの電池要素35に印加される上限電圧を約5Vとした場合には、積層体38の集電体33a,33bに印加できる上限電圧を約190Vに設定することができる。この場合には、第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの距離を15.8μmにすることにより、放電電極37a,37b同士の間の領域で放電が生じる電圧を192Vに設定することができる。このために、たとえば、充電中に集電体33aと集電体33bとの間の電圧が、約190Vを越えた場合には、放電領域51にて放電が生じて過充電を回避することができる。   For example, the laminated body 38 in which 38 battery elements 35 are connected in series is provided, and dry argon is used as a gas filling the exterior body 22c, and the pressure inside the exterior body 22c is set to 1 atmosphere. When parallel plate electrodes are used as the discharge electrodes 37a and 37b and the upper limit voltage applied to one battery element 35 is about 5V, the upper limit voltage that can be applied to the current collectors 33a and 33b of the stacked body 38 is It can be set to about 190V. In this case, by setting the distance between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b to 15.8 μm, the voltage at which discharge occurs in the region between the discharge electrodes 37a and 37b is set to 192V. be able to. For this reason, for example, when the voltage between the current collector 33a and the current collector 33b exceeds about 190 V during charging, discharge occurs in the discharge region 51 to avoid overcharging. it can.

図8に、本実施の形態における第4の単電池の概略断面図を示す。本実施の形態の第3の単電池においては、積層体38の側方のうち一方の側に放電電極37a,37bを配置している。これに対して、本実施の形態の第4の単電池においては、積層体38の側方のうち、両側に放電電極37a,37bが配置されている。このように、複数の箇所に放電電極を配置することができる。この構成により、所望の電圧になったときに、より確実に放電を生じさせることができる。   FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of the fourth unit cell in the present embodiment. In the third unit cell of the present embodiment, the discharge electrodes 37 a and 37 b are arranged on one side of the side of the stacked body 38. On the other hand, in the fourth unit cell of the present embodiment, discharge electrodes 37a and 37b are arranged on both sides of the side of the stacked body 38. Thus, discharge electrodes can be arranged at a plurality of locations. With this configuration, it is possible to generate discharge more reliably when a desired voltage is reached.

図9に、本実施の形態における第5の単電池の概略断面図を示す。本実施の形態の第5の単電池においては、積層体38の積層方向のほぼ中央の集電体33cが、側方に延びている。積層体38の正極側の集電体33aには、放電電極37aが接続されている。この放電電極37aと集電体33cとが近接して対向している。集電体33aに接続されている放電電極37aと、集電体33cとの間に放電領域51を形成することができる。この放電部分においては、集電体33aが第1の導電性部材として機能し、集電体33cが第2の導電性部材として機能する。   FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the fifth unit cell in the present embodiment. In the fifth unit cell of the present embodiment, the current collector 33c at the center in the stacking direction of the stacked body 38 extends laterally. A discharge electrode 37a is connected to the current collector 33a on the positive electrode side of the laminate 38. The discharge electrode 37a and the current collector 33c are close to each other and face each other. A discharge region 51 can be formed between the discharge electrode 37a connected to the current collector 33a and the current collector 33c. In this discharge portion, the current collector 33a functions as a first conductive member, and the current collector 33c functions as a second conductive member.

また、集電体33cには放電電極37aが接続されている。この放電電極37aと、負極側の集電体33bとが近接して対向している。集電体33cに接続されている放電電極37aと、集電体33bとの間に放電領域51を形成することができる。この放電部分においては、集電体33cが第1の導電性部材として機能し、集電体33bが第2の導電性部材として機能する。本実施の形態の第5の単電池においては、一つの放電部分においては集電体33cが第2の導電性部材として機能し、さらに、他の放電部分においては集電体33cが第1の導電性部材として機能する。   A discharge electrode 37a is connected to the current collector 33c. The discharge electrode 37a and the current collector 33b on the negative electrode side are close to each other and face each other. A discharge region 51 can be formed between the discharge electrode 37a connected to the current collector 33c and the current collector 33b. In this discharge portion, the current collector 33c functions as a first conductive member, and the current collector 33b functions as a second conductive member. In the fifth unit cell of the present embodiment, the current collector 33c functions as the second conductive member in one discharge portion, and the current collector 33c is the first conductive member in the other discharge portion. It functions as a conductive member.

このように、第5の単電池においては、積層体の積層方向の端部と積層方向の途中の箇所との間において放電が生じるように形成されている。積層体38の端部の集電体33a,33bと、積層体38の途中の集電体33cとの間の電圧が予め定められた上限電圧よりも高くなった場合に、放電が生じるように形成されている。   Thus, in the fifth unit cell, discharge is generated between the end portion in the stacking direction of the stacked body and the middle portion in the stacking direction. The discharge is generated when the voltage between the current collectors 33a and 33b at the end of the laminated body 38 and the current collector 33c in the middle of the laminated body 38 is higher than a predetermined upper limit voltage. Is formed.

本実施の形態の第5の単電池においては、集電体33aに放電電極37aが接続され、集電体33cに放電電極37aが接続されているが、この形態に限られず、それぞれの放電電極37aが配置されてなくても構わない。この場合においても、集電体33aと集電体33cとの間の領域、および集電体33cと集電体33bとの間の領域にて放電を生じさせることができる。   In the fifth unit cell of the present embodiment, the discharge electrode 37a is connected to the current collector 33a, and the discharge electrode 37a is connected to the current collector 33c. However, the present invention is not limited to this configuration. 37a may not be arranged. Even in this case, a discharge can be generated in the region between the current collector 33a and the current collector 33c and the region between the current collector 33c and the current collector 33b.

図10に、本実施の形態における第6の単電池の概略断面図を示す。前述の放電電極においては、集電体から棒状の導電性部材が突出しているが、第6の単電池の放電電極37a,37bは、それぞれの集電体33a,33bが延長されている形状を有している。平板状の集電体33aに放電電極37aが接続され、平板状の集電体33bに放電電極37bが接続されている。それぞれの放電電極37a,37bは、板状に形成されている。第6の単電池の放電電極37a,37bは、それぞれの集電体33a,33bが延びる形状を有している。放電電極37a,37bのそれぞれの先端部は、互いに対向するように近接して配置されており、放電領域51が形成されている。集電体33aと集電体33bとの間の電圧が、所望の上限電圧を超えたときに放電領域51において放電を生じさせることができる。   FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of the sixth unit cell in the present embodiment. In the discharge electrode described above, a rod-shaped conductive member protrudes from the current collector, but the discharge electrodes 37a and 37b of the sixth unit cell have a shape in which the current collectors 33a and 33b are extended. Have. The discharge electrode 37a is connected to the flat current collector 33a, and the discharge electrode 37b is connected to the flat current collector 33b. Each discharge electrode 37a, 37b is formed in a plate shape. The discharge electrodes 37a and 37b of the sixth unit cell have shapes in which the respective current collectors 33a and 33b extend. The distal ends of the discharge electrodes 37a and 37b are arranged close to each other so as to face each other, and a discharge region 51 is formed. A discharge can be generated in the discharge region 51 when the voltage between the current collector 33a and the current collector 33b exceeds a desired upper limit voltage.

本実施の形態においては、単電池として全固体電池のうちリチウムイオン電池を例示して説明したが、この形態に限られず、任意の全固体二次電池に本発明を適用することができる。たとえば、リチウムイオンの代わりに、プロトン、ナトリウムイオン、アルミニウムイオン、銅イオン、マグネシウムイオン、またはカルシウムイオン等の他のイオンが移動するロッキングチェア型二次電池に本発明を適用することができる。または、リザーブ型二次電池に本発明を適用することもできる。   In the present embodiment, a lithium ion battery has been described as an example of a single battery among all-solid batteries, but the present invention is not limited to this form and can be applied to any all-solid secondary battery. For example, the present invention can be applied to a rocking chair type secondary battery in which other ions such as protons, sodium ions, aluminum ions, copper ions, magnesium ions, or calcium ions move instead of lithium ions. Alternatively, the present invention can also be applied to a reserve type secondary battery.

(実施の形態2)
図11から図15を参照して、実施の形態2における単電池および蓄電装置について説明する。本実施の形態における蓄電装置は、単電池の外部にて気体が電離して放電が生じる構成を備える。
(Embodiment 2)
With reference to FIGS. 11 to 15, the single battery and the power storage device in the second embodiment will be described. The power storage device in this embodiment includes a structure in which gas is ionized outside the unit cell to cause discharge.

図11に、本実施の形態における第1の蓄電装置の概略断面図を示す。図12に、本実施の形態における第1の蓄電装置の単電池の概略斜視図を示す。図11および図12を参照して、本実施の形態における蓄電装置は、単電池22を内部に収容する容器としての密閉容器24を含む。密閉容器24は、内部が密閉可能に形成されている。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the first power storage device in this embodiment. FIG. 12 is a schematic perspective view of a single battery of the first power storage device in the present embodiment. Referring to FIGS. 11 and 12, the power storage device in the present embodiment includes a sealed container 24 as a container for housing unit cell 22 therein. The sealed container 24 is formed so that the inside can be sealed.

本実施の形態の蓄電装置は、密閉容器24の内部に加圧された気体が充填されている。本実施の形態においては、大気圧よりも高い圧力で気体が充填されている。密閉容器24の内部に充填する気体としては、化学的に不活性であり、放電が生じても活性物質が生じない気体であることが好ましい。密閉容器24の内部に充填される気体としては、不活性気体を例示することができる。たとえば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含む気体を例示することができる。   In the power storage device of the present embodiment, the sealed container 24 is filled with a pressurized gas. In the present embodiment, the gas is filled at a pressure higher than atmospheric pressure. The gas filled in the sealed container 24 is preferably a gas that is chemically inert and that does not generate an active substance even when discharge occurs. As the gas filled in the sealed container 24, an inert gas can be exemplified. For example, a gas including at least one of a rare gas such as argon, helium, neon, krypton, and xenon and nitrogen can be exemplified.

単電池22は、正極の端子22aと負極の端子22bとを有する。正極の端子22aと負極の端子22bとは、互いに近接して配置されている。また、本実施の形態における単電池22の端子22a,22bは、板状に形成されている。端子22a,22bの形状としては、この形態に限られず、任意の形状を採用することができる。端子22a,22bは、充放電回路40に接続されている。本実施の形態における単電池22は直方体状であるが、この形態に限られず、任意の形状を採用することができる。   The unit cell 22 has a positive terminal 22a and a negative terminal 22b. The positive terminal 22a and the negative terminal 22b are arranged close to each other. Further, the terminals 22a and 22b of the unit cell 22 in the present embodiment are formed in a plate shape. The shape of the terminals 22a and 22b is not limited to this form, and any shape can be adopted. The terminals 22a and 22b are connected to the charge / discharge circuit 40. The unit cell 22 in the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape, but is not limited to this form, and any shape can be adopted.

本実施の形態における単電池22の外装体22cは、外部から圧力が加わることにより変形可能な材質で形成されている。本実施の形態における外装体22cは、アルミニウムラミネートフィルムで形成されている。外装体22cとしては、この形態に限られず、外部から圧力が加わったときに変形可能な任意の材質を採用することができる。   The exterior body 22c of the unit cell 22 in the present embodiment is formed of a material that can be deformed by applying pressure from the outside. The exterior body 22c in the present embodiment is formed of an aluminum laminate film. The exterior body 22c is not limited to this form, and any material that can be deformed when pressure is applied from the outside can be employed.

外部から圧力が加わったときに変形可能な材質としては、例えば、高分子フィルム、金属フィルム、または高分子フィルムと金属フィルムとが積層された複合積層フィルム等を採用することができる。高分子フィルムの材質としては、ポリエチレン、ナイロン、またはポリプロピレン等を例示することができる。金属フィルムの材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼、またはニッケル等を例示することができる。   As a material that can be deformed when pressure is applied from the outside, for example, a polymer film, a metal film, or a composite laminated film in which a polymer film and a metal film are laminated can be employed. Examples of the polymer film material include polyethylene, nylon, and polypropylene. Examples of the material of the metal film include aluminum, stainless steel, nickel, and the like.

図13に、本実施の形態における単電池の拡大概略断面図を示す。本実施の形態における単電池は、全固体型のリチウムイオン電池である。図13は、単電池22の端子22a,22bが配置されている側の端部の概略断面図である。正極側の端子22aは、積層体38の正極側の端部の集電体33aに接続されている。また、負極側の端子22bは、積層体38の負極側の端部の集電体33bに接続されている。   FIG. 13 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the unit cell in the present embodiment. The single battery in the present embodiment is an all solid-state lithium ion battery. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the end of the unit cell 22 on the side where the terminals 22a and 22b are arranged. The terminal 22a on the positive electrode side is connected to the current collector 33a at the end on the positive electrode side of the stacked body 38. The negative terminal 22 b is connected to the current collector 33 b at the negative electrode end of the laminate 38.

図11および図13を参照して、本実施の形態の第1の蓄電装置においては、単電池22が、放電可能な気体が内部に充填されている密閉容器24に収容されている。単電池22の正極側の端子22aと負極側の端子22bとの間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合には、端子22a,22b同士の間で放電が生じるように形成されている。本実施の形態においては、単電池22の外装体22cの外側の放電領域51にて気体が電離して放電が生じるように形成されている。   Referring to FIGS. 11 and 13, in the first power storage device of the present embodiment, unit cell 22 is accommodated in a sealed container 24 filled with a dischargeable gas. When the voltage between the positive terminal 22a and the negative terminal 22b of the unit cell 22 is larger than a predetermined upper limit voltage, a discharge occurs between the terminals 22a and 22b. Is formed. In the present embodiment, the gas is ionized in the discharge region 51 outside the exterior body 22c of the unit cell 22 so that discharge is generated.

密閉容器24の内部に充填されている気体の種類、気圧、および正極側の端子22aと負極側の端子22bとの距離は、予め定められた所望の電圧にて放電が生じるように設定されている。また、外装体22cの内部に充填される気体は、外装体22cの外部に充填される気体よりも放電が生じにくい気体の種類および気圧が選定されていることが好ましい。   The type, pressure, and distance between the positive electrode side terminal 22a and the negative electrode side terminal 22b are set so that discharge occurs at a predetermined desired voltage. Yes. Moreover, it is preferable that the gas filled in the exterior body 22c is selected with the kind of gas and the atmospheric pressure that are less likely to cause discharge than the gas filled outside the exterior body 22c.

本実施の形態の第1の蓄電装置は、単電池22の正極側の端子22aが第1の端子として機能する。また、負極側の端子22bが、第1の端子よりも電位の低い第2の端子として機能する。端子同士の間の電圧が予め定められた上限電圧を超えた場合に、密閉容器24の内部にて放電が生じる。このために、例えば充電を行っている期間中に、端子22a,22b同士の間の電圧が蓄電装置の上限電圧に到達したときに、放電領域51にて放電が生じて過充電を抑制することができる。または、外部の充放電回路40が故障した場合等に、単電池22の端子22a,22bに大きな電圧が印加される場合がある。このような場合においても、単電池22の内部の蓄電部に大きな電圧が印加されることを抑制し、単電池を保護することができる。   In the first power storage device of the present embodiment, the positive terminal 22a of the unit cell 22 functions as the first terminal. Further, the negative terminal 22b functions as a second terminal having a lower potential than the first terminal. When the voltage between the terminals exceeds a predetermined upper limit voltage, discharge occurs inside the sealed container 24. For this reason, for example, when the voltage between the terminals 22a and 22b reaches the upper limit voltage of the power storage device during the charging period, discharge occurs in the discharge region 51 to suppress overcharge. Can do. Alternatively, when the external charging / discharging circuit 40 fails, a large voltage may be applied to the terminals 22a and 22b of the unit cell 22 in some cases. Even in such a case, it is possible to protect the unit cell by suppressing application of a large voltage to the power storage unit inside the unit cell 22.

本実施の形態における蓄電装置は、密閉容器24の内部に加圧した気体を充填することが好ましい。例えば、密閉容器24の内部の気圧を1気圧よりも高くすることが好ましい。単電池22の内部の正極層または負極層に含まれる活物質は、充電および放電を繰り返すことにより膨張したり収縮したりする。正極層または負極層が膨張したり収縮したりすると、それぞれの層に亀裂が生じたり、それぞれの層同士の界面での抵抗が増加する場合がある。密閉容器24の内部に加圧した気体を充填することにより、単電池22を気体にて加圧することができる。単電池22を気体により加圧することにより、それぞれの層に亀裂が生じたり界面抵抗が増加したりすることを抑制できる。すなわち、単電池の性能が低下することを抑制できる。   The power storage device in the present embodiment is preferably filled with a pressurized gas inside the sealed container 24. For example, it is preferable that the air pressure inside the sealed container 24 be higher than 1 atmosphere. The active material contained in the positive electrode layer or the negative electrode layer inside the unit cell 22 expands or contracts by repeatedly charging and discharging. When the positive electrode layer or the negative electrode layer expands or contracts, cracks may occur in each layer, or resistance at the interface between the layers may increase. The cell 22 can be pressurized with gas by filling the inside of the sealed container 24 with pressurized gas. By pressurizing the unit cell 22 with gas, it is possible to suppress the occurrence of cracks in each layer or increase in interface resistance. That is, it can suppress that the performance of a cell falls.

一方で、密閉容器24の内部の圧力を高くしすぎると、密閉容器24を強固な構造にしなければならなくなる。または、密閉容器24が大型になる。密閉容器24の内部に充填する気体の圧力は、例えば10気圧以下であることが好ましい。また、密閉容器24の内部に充填する気体は、密閉容器24の内部の高い圧力においても液化しないことが好ましい。たとえば、圧力が10気圧になっても液化しない気体が好ましい。   On the other hand, if the pressure inside the sealed container 24 is too high, the sealed container 24 must have a strong structure. Alternatively, the sealed container 24 becomes large. The pressure of the gas filled in the sealed container 24 is preferably 10 atm or less, for example. Further, it is preferable that the gas filled in the sealed container 24 is not liquefied even at a high pressure inside the sealed container 24. For example, a gas that does not liquefy even when the pressure reaches 10 atm is preferable.

更には、密閉容器24の内部の気体を循環するための循環装置を密閉容器に接続することが好ましい。密閉容器24の内部の気体を循環させることにより、単電池22を効率よく冷却することができる。また、単電池22の熱は、密閉容器24の内部に充填される気体を介して放熱されるために、密閉容器24の内部に充填する気体は、熱伝導率の高い気体を選定することが好ましい。   Furthermore, it is preferable to connect a circulating device for circulating the gas inside the sealed container 24 to the sealed container. By circulating the gas inside the sealed container 24, the unit cell 22 can be efficiently cooled. Further, since the heat of the unit cell 22 is dissipated through the gas filled in the sealed container 24, the gas filled in the sealed container 24 may be a gas having high thermal conductivity. preferable.

図14に、本実施の形態における第2の蓄電装置の概略断面図を示す。本実施の形態の第2の蓄電装置は、複数の単電池22を含む。密閉容器24には、複数の単電池22が収容されている。複数の単電池22は、互いに電気的に接続されている。第2の蓄電装置は、図12に示す単電池22と、正極側の端子22aが外装体の一方の側から突出し、負極側の端子22bが外装体の他方の側から突出している単電池22とを備える。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the second power storage device in this embodiment. The second power storage device of the present embodiment includes a plurality of unit cells 22. A plurality of unit cells 22 are accommodated in the sealed container 24. The plurality of unit cells 22 are electrically connected to each other. The second power storage device includes a single battery 22 shown in FIG. 12, and a single battery 22 in which a positive terminal 22a protrudes from one side of the outer package and a negative terminal 22b protrudes from the other side of the outer package. With.

本実施の形態の第2の蓄電装置においては、それぞれの単電池22が、電気的に直列に接続されている。1つの単電池22の正極側の端子22aが、互いに隣り合う他の単電池22の負極側の端子22bに接続されている。また、本実施の形態の第2の蓄電装置においては、単電池22の積層体が構成されている。単電池22の積層体は、密閉容器24の内部に収容されている。   In the second power storage device of the present embodiment, each unit cell 22 is electrically connected in series. A terminal 22a on the positive side of one unit cell 22 is connected to a terminal 22b on the negative side of another unit cell 22 adjacent to each other. In the second power storage device of the present embodiment, a stacked body of unit cells 22 is configured. The stacked body of the unit cells 22 is accommodated in the sealed container 24.

本実施の形態の第2の蓄電装置においては、単電池22の積層体の一方の端部に配置されている単電池22の端子22aが第1の端子を構成する。また、単電池22の積層体の他方の端部に配置されている単電池22の端子22bが第2の端子を構成する。この第1の端子22aと第2の端子22bとの間の電圧が予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に放電が生じる。密閉容器24の内部の放電領域51にて放電を生じさせることができる。このように、複数の単電池22を備える蓄電装置においても、密閉容器の内部に放電領域を形成して放電を生じさせることにより、過充電等を抑制することができる。また、複数の単電池22の外部にて放電が生じるために、それぞれの単電池22の内部の蓄電部に対して、過度の電圧が印加されることを抑制できる。   In the second power storage device of the present embodiment, terminal 22a of unit cell 22 arranged at one end of the stack of unit cells 22 constitutes the first terminal. Further, the terminal 22b of the unit cell 22 arranged at the other end of the stacked body of the unit cells 22 constitutes a second terminal. Discharge occurs when the voltage between the first terminal 22a and the second terminal 22b becomes higher than a predetermined upper limit voltage. A discharge can be generated in the discharge region 51 inside the sealed container 24. Thus, even in a power storage device including a plurality of unit cells 22, overcharging and the like can be suppressed by forming a discharge region in the sealed container to cause discharge. Moreover, since discharge occurs outside the plurality of unit cells 22, it is possible to suppress an excessive voltage from being applied to the power storage units inside each unit cell 22.

図15に、本実施の形態における第3の蓄電装置の概略断面図を示す。第3の蓄電装置においては、第1の端子としての1つの単電池22の端子22aに接続されている第1の放電電極37aと、第2の端子としての他の単電池22の端子22bに接続されている第2の放電電極37bとを有する。第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの間の距離は、第1の端子としての端子22aと第2の端子としての端子22bとの間の距離よりも小さくなるように形成されている。本実施の形態の第2の蓄電装置においては、第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの間で気体が電離して放電が生じる。第1の放電電極37aと第2の放電電極37bとの間に放電領域51が形成される。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the third power storage device in this embodiment. In the third power storage device, the first discharge electrode 37a connected to the terminal 22a of one unit cell 22 as the first terminal and the terminal 22b of the other unit cell 22 as the second terminal And a second discharge electrode 37b connected thereto. The distance between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b is formed to be smaller than the distance between the terminal 22a as the first terminal and the terminal 22b as the second terminal. ing. In the second power storage device of the present embodiment, gas is ionized between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b to cause discharge. A discharge region 51 is formed between the first discharge electrode 37a and the second discharge electrode 37b.

放電が生じた場合には、熱や電磁波が発生する。密閉容器24の内部に放電電極37a,37bを配置することにより、放電が生じる場所を特定することができる。放電のときに生じる熱や電磁波が単電池22に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、放電電極37a,37bを配置することにより、密閉容器24の内部において、単電池22を任意の位置に配置することができる。または、多くの単電池22を配置したり積層したりすることができる。このために、蓄電装置のエネルギー密度を向上させることができる。   When discharge occurs, heat and electromagnetic waves are generated. By arranging the discharge electrodes 37a and 37b inside the sealed container 24, it is possible to specify the place where the discharge occurs. It can suppress that the heat and electromagnetic waves which generate | occur | produce at the time of discharge exert a bad influence on the cell 22. Further, by disposing the discharge electrodes 37 a and 37 b, the unit cell 22 can be disposed at an arbitrary position inside the sealed container 24. Alternatively, many unit cells 22 can be arranged or stacked. For this reason, the energy density of the power storage device can be improved.

放電電極37aと放電電極37bとの間の距離は、密閉容器24の内部に充填される気体の種類、気圧、放電電極の形状、および放電電極の材質等に基づいて、予め定められた上限電圧にて放電が生じるように設定することができる。   The distance between the discharge electrode 37a and the discharge electrode 37b is a predetermined upper limit voltage based on the type of gas filled in the sealed container 24, the atmospheric pressure, the shape of the discharge electrode, the material of the discharge electrode, and the like. It is possible to set so as to generate a discharge.

例えば、単電池22として、アルミニウムラミネートフィルムで密封され、1つの単電池22の端子22a,22b同士の電圧が5Vにて過充電となるリチウムイオン電池を準備する。このリチウムイオン電池を、38個直列に接続して密閉容器24の内部に収容して蓄電装置を形成する。また、密閉容器24の内部を2気圧の乾燥アルゴンで充填する。加圧した気体を密閉容器24の内部に充填することにより単電池22を加圧することができる。また、密閉容器24の内部に、平行平板電極の形態で第1の放電電極および第2の放電電極を配置し、第1の放電電極と第2の放電電極との間の距離を約7.9μmに設定する。   For example, a lithium ion battery that is sealed with an aluminum laminate film and overcharges when the voltage between terminals 22a and 22b of one single battery 22 is 5 V is prepared as the single battery 22. 38 lithium ion batteries are connected in series and accommodated in the sealed container 24 to form a power storage device. Further, the inside of the sealed container 24 is filled with 2 atmospheres of dry argon. The unit cell 22 can be pressurized by filling the inside of the sealed container 24 with the pressurized gas. In addition, the first discharge electrode and the second discharge electrode are arranged in the form of parallel plate electrodes inside the sealed container 24, and the distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode is about 7. Set to 9 μm.

この蓄電装置に対して、端子22aと端子22bとの間に、例えば、約192Vの電圧が印加されると、放電電極37a,37b同士の間で放電が生じて、端子22aと端子22bとの間に過度の電圧が印加されることを抑制できる。また、蓄電装置の過充電を抑制することができる。すなわち、1つの単電池に約5Vより大きな電圧が印加されることを抑制することができるために、過充電を抑制することができる。   For example, when a voltage of about 192 V is applied between the terminal 22a and the terminal 22b to the power storage device, a discharge occurs between the discharge electrodes 37a and 37b, and the terminal 22a and the terminal 22b It can suppress that an excessive voltage is applied between them. In addition, overcharge of the power storage device can be suppressed. That is, since it can suppress that a voltage larger than about 5V is applied to one single cell, overcharge can be suppressed.

本実施の形態における単電池の外装体は、外部から圧力が加わったときに変形可能な材質にて形成されているが、この形態に限られず、外部から圧力が加わっても変形しない材質を採用しても構わない。また、本実施の形態における蓄電装置の容器は、内部が密閉可能に形成されているが、この形態に限られず、単電池の周りに放電を生じさせる気体の雰囲気を形成可能な任意の容器を採用することができる。   The battery cell outer body in the present embodiment is formed of a material that can be deformed when pressure is applied from the outside, but is not limited to this form, and employs a material that does not deform even when pressure is applied from the outside. It doesn't matter. Further, the container of the power storage device in this embodiment is formed so that the inside can be hermetically sealed, but is not limited to this form, and any container that can form an atmosphere of gas that causes discharge around the unit cell. Can be adopted.

本実施の形態における単電池は、リチウムイオン電池を例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、二次電池であれば、任意の電池を採用することができる。また、本実施の形態におけるリチウムイオン電池は、電解質が固体である全固体電池を例示したが、この形態に限られず、正極層と負極層との間に配置される電解質が液体であっても構わない。また、正極層と負極層との間にセパレータ等が配置されていても構わない。   The single battery in the present embodiment has been described by taking a lithium ion battery as an example, but is not limited to this form, and any battery can be employed as long as it is a secondary battery. In addition, the lithium ion battery in the present embodiment exemplifies an all-solid battery in which the electrolyte is solid. However, the lithium ion battery is not limited to this form, and even if the electrolyte disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer is liquid. I do not care. Further, a separator or the like may be disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer.

その他の構成、作用および効果については、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated here.

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。   The above embodiments can be combined as appropriate. In the respective drawings described above, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.

22 単電池
22a,22b 端子
22c 外装体
24 密閉容器
30 正極層
31 負極層
32 電界質層
33,33a,33b 集電体
35 電池要素
36 接続部材
37a,37b 放電電極
38 積層体
40 充放電回路
50 電離気体
51 放電領域
22 unit cell 22a, 22b terminal 22c exterior body 24 sealed container 30 positive electrode layer 31 negative electrode layer 32 electrolyte layer 33, 33a, 33b current collector 35 battery element 36 connecting member 37a, 37b discharge electrode 38 laminate 40 charge / discharge circuit 50 Ionized gas 51 Discharge area

Claims (8)

複数の電池要素を含む蓄電部を外装体に収容した全固体型の単電池であって、
外装体の内部には、不活性気体が充填されており、
蓄電部は、第1の導電性部材と第1の導電性部材よりも電位の低い第2の導電性部材とを有し、
第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、外装体の内部において気体が電離して放電が生じるように形成されていることを特徴とする、単電池。
An all-solid type unit cell in which a power storage unit including a plurality of battery elements is housed in an exterior body
The inside of the exterior body is filled with an inert gas,
The power storage unit includes a first conductive member and a second conductive member having a lower potential than the first conductive member,
When the voltage between the first conductive member and the second conductive member becomes larger than a predetermined upper limit voltage, the gas is ionized inside the exterior body so that a discharge is generated. A single battery characterized by being made.
第1の導電性部材に接続されている第1の放電電極と、
第2の導電性部材に接続されている第2の放電電極とを備え、
第1の放電電極と第2の放電電極との間の距離が、第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の距離よりも小さくなるように形成されており、
第1の導電性部材と第2の導電性部材との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、第1の放電電極と第2の放電電極との間で放電が生じる、請求項1に記載の単電池。
A first discharge electrode connected to the first conductive member;
A second discharge electrode connected to the second conductive member,
The distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode is formed to be smaller than the distance between the first conductive member and the second conductive member,
When the voltage between the first conductive member and the second conductive member becomes larger than a predetermined upper limit voltage, a discharge is generated between the first discharge electrode and the second discharge electrode. The single battery according to claim 1, wherein
外装体の内部に充填される気体は、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノンおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含む、請求項1または2に記載の単電池。   The unit cell according to claim 1 or 2, wherein the gas filled in the exterior body includes at least one of argon, helium, neon, krypton, xenon, and nitrogen. 充電が可能な蓄電部、蓄電部を収容する外装体、および外装体から突出する端子を含む単電池と、
少なくとも一つの単電池を内部に収容する容器とを備え、
容器の内部には、不活性気体が充填されており、
単電池の端子は、第1の端子と第1の端子よりも電位の低い第2の端子とを含み、
第1の端子と第2の端子との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、容器の内部において気体が電離して放電が生じるように形成されていることを特徴とする、蓄電装置。
A battery that includes a power storage unit that can be charged, an exterior body that houses the power storage unit, and a terminal that protrudes from the exterior body;
A container containing at least one unit cell therein,
The inside of the container is filled with inert gas,
The terminal of the unit cell includes a first terminal and a second terminal having a lower potential than the first terminal,
When the voltage between the first terminal and the second terminal becomes larger than a predetermined upper limit voltage, the gas is ionized inside the container so that a discharge is generated. A power storage device is characterized.
第1の端子に接続されている第1の放電電極と、
第2の端子に接続されている第2の放電電極とを備え、
第1の放電電極と第2の放電電極との間の距離が、第1の端子と第2の端子との間の距離よりも小さくなるように形成されており、
第1の端子と第2の端子との間の電圧が、予め定められた上限電圧よりも大きくなった場合に、第1の放電電極と第2の放電電極との間で放電が生じる、請求項4に記載の蓄電装置。
A first discharge electrode connected to the first terminal;
A second discharge electrode connected to the second terminal,
The distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode is formed to be smaller than the distance between the first terminal and the second terminal,
A discharge is generated between the first discharge electrode and the second discharge electrode when the voltage between the first terminal and the second terminal is higher than a predetermined upper limit voltage. Item 5. The power storage device according to Item 4.
複数の単電池を備え、
1つの単電池の正極側の端子が第1の端子を構成し、他の単電池の負極側の端子が第2の端子を構成する、請求項4または5に記載の蓄電装置。
With multiple cells
The power storage device according to claim 4 or 5, wherein a terminal on the positive electrode side of one unit cell constitutes a first terminal and a terminal on the negative electrode side of another unit cell constitutes a second terminal.
容器は密閉可能に形成されている密閉容器を含み、
単電池の外装体は、外部から圧力が加わることにより変形可能に形成されており、
密閉容器の内部に充填されている気体は、大気圧よりも大きくなるように加圧されている、請求項4から6のいずれか一項に記載の蓄電装置。
The container includes an airtight container that is formed to be airtight,
The exterior body of the unit cell is formed to be deformable by applying pressure from the outside,
The power storage device according to any one of claims 4 to 6, wherein the gas filled in the sealed container is pressurized so as to be greater than atmospheric pressure.
単電池を収容する容器の内部に充填される気体は、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノンおよび窒素のうち少なくとも一つの気体を含む、請求項4から7のいずれか一項に記載の蓄電装置。   The power storage device according to any one of claims 4 to 7, wherein the gas filled in the container that accommodates the unit cell includes at least one of argon, helium, neon, krypton, xenon, and nitrogen. .
JP2011233109A 2011-10-24 2011-10-24 Unit cell and power storage device with unit cell Pending JP2013093135A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011233109A JP2013093135A (en) 2011-10-24 2011-10-24 Unit cell and power storage device with unit cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011233109A JP2013093135A (en) 2011-10-24 2011-10-24 Unit cell and power storage device with unit cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013093135A true JP2013093135A (en) 2013-05-16

Family

ID=48616135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011233109A Pending JP2013093135A (en) 2011-10-24 2011-10-24 Unit cell and power storage device with unit cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013093135A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892459B2 (en) 2016-04-25 2021-01-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery
CN114784395A (en) * 2022-04-15 2022-07-22 北京固芯能源科技有限公司 Battery module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892459B2 (en) 2016-04-25 2021-01-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery
CN114784395A (en) * 2022-04-15 2022-07-22 北京固芯能源科技有限公司 Battery module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7399554B2 (en) Hybrid rechargeable battery having high power and high energy density lithium cells
KR100686804B1 (en) Electrod Assemblay with Supercapacitor and Li Secondary Battery comprising the same
JP4524713B2 (en) Lithium secondary battery and its use
KR101407772B1 (en) Electorde assembly and secondary battery using the same
US7476463B2 (en) Rechargeable bipolar high power electrochemical device with reduced monitoring requirement
KR102203248B1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR20090106841A (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
KR101367751B1 (en) secondary battery and manufacturing method thereof
KR100914108B1 (en) Electrode assembly and rechargeable battery with the same
JP5458898B2 (en) Solid battery stack
KR20180079628A (en) Solid state battery with integrated rate booster
EA034486B1 (en) Leadless starting accumulator battery, processing method and its use, particularly for combustion engines and motor vehicles
KR100824851B1 (en) Electrode assembly and rechargeable battery with the same
JP5614574B2 (en) Secondary battery
CN112768783A (en) Battery assembly, preparation method thereof and electronic equipment
US10381644B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and storage circuit using the same
CN112510296A (en) Battery assembly, heating method thereof and electronic equipment
KR100662174B1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2008159316A (en) Lithium ion occlusion/release type organic electrolyte storage battery
JP2004014528A (en) Battery apparatus
CN110690408B (en) Battery core and battery thereof
KR100876253B1 (en) Polymer battery pack
JP2007087801A (en) Lithium ion secondary battery
JP2013093135A (en) Unit cell and power storage device with unit cell
KR20140017766A (en) Secondary battery