JP2013109858A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、夫々活物質層を形成した箔状正極板と箔状負極板とをセパレータを挟んだ状態で積層した発電要素が備えられ、前記発電要素における設定方向の端部において、前記箔状正極板及び前記箔状負極板に前記活物質層を形成していない未形成部が配置され、前記箔状正極板の前記未形成部と前記箔状負極板の前記未形成部とは、前記設定方向で逆側に位置し、且つ、前記セパレータ及び対向する前記箔状負極板又は前記箔状正極板よりも前記設定方向で突出する状態で配置された電池に関する。 The present invention is provided with a power generation element in which a foil-like positive electrode plate and a foil-like negative electrode plate each having an active material layer formed thereon are stacked with a separator interposed therebetween, and at the end in the setting direction of the power generation element, the foil shape An unformed portion where the active material layer is not formed is disposed on the positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate, and the unformed portion of the foil-like positive electrode plate and the unformed portion of the foil-like negative electrode plate are The present invention relates to a battery that is located on the opposite side in the setting direction and that is disposed in a state of projecting in the setting direction with respect to the separator and the foil-like negative electrode plate or the foil-like positive electrode plate facing each other.
かかる電池の発電要素は、夫々活物質層を形成した箔状正極板及び箔状負極板を、セパレータを挟んだ状態で積層して構成するもので、セパレータを両極板間に配置して、両極板間の電気的な絶縁とイオン等の移動を確保している。
このような構成の発電要素から電気配線を引き出すために、箔状正極板等に活物質層を形成しない未形成部を配置している。
このような形式で発電要素に対する電気配線を行うものとしては、下記特許文献1に記載のような、長尺帯状に形成した箔状正極板等を巻回して積層させた、いわゆる巻回型の発電要素が一般的に良く知られている。
巻回型の発電要素を有する電池では、箔状正極板及び箔状負極板の幅方向端部を、活物質を塗布しない未塗工部(上記未形成部に相当)として、その未塗工部を、正極と負極とで、幅方向の逆側に突出させて、正極及び負極の配線用の電極として取り出す構成とする場合が多い。
A power generation element of such a battery is formed by laminating a foil-like positive electrode plate and a foil-like negative electrode plate each having an active material layer sandwiched between separators. Electrical insulation between the plates and movement of ions, etc. are ensured.
In order to draw out the electrical wiring from the power generation element having such a configuration, an unformed portion where no active material layer is formed is disposed on the foil-like positive electrode plate or the like.
As what performs the electrical wiring with respect to an electric power generation element in such a format, as what is described in the following
In a battery having a wound-type power generation element, the widthwise ends of the foil-like positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate are used as uncoated portions (corresponding to the unformed portions) where no active material is applied. In many cases, the positive electrode and the negative electrode are protruded to the opposite side in the width direction and taken out as electrodes for the positive electrode and the negative electrode.
発電要素を上記のような構成とする場合、何らかの理由で発生した熱でセパレータが収縮し、箔状正極板の未塗工部と箔状負極板とが接触してしまうことが考えられる。
箔状正極板の未塗工部が接触する相手方の箔状負極板の活物質は、箔状正極板に塗布される活物質に比べて抵抗値が低く、箔状正極板の未塗工部と箔状負極板とが接触してしまうと、大きな電流が流れて発熱する。
このような箔状正極板の未塗工部と箔状負極板との接触を避ける手法としては、例えば、下記特許文献2に記載のように、箔状正極板の未塗工部に高抵抗の保護層を塗布することで、箔状負極板と接触した場合でも電流が極力流れないようにする手法も考えられる。
When the power generation element is configured as described above, it is considered that the separator contracts due to heat generated for some reason, and the uncoated portion of the foil-like positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate come into contact with each other.
The active material of the other foil-shaped negative electrode plate with which the uncoated portion of the foil-shaped positive electrode plate comes into contact has a lower resistance than the active material applied to the foil-shaped positive electrode plate, and the uncoated portion of the foil-shaped positive electrode plate If the foil and the foil-like negative electrode plate come into contact with each other, a large current flows to generate heat.
As a technique for avoiding such contact between the uncoated portion of the foil-shaped positive electrode plate and the foil-shaped negative electrode plate, for example, as described in
しかしながら、上述の箔状正極板の未塗工部に高抵抗の層を別途形成する手法では、それだけ製造工程が複雑化して、製造コストの上昇を招いてしまう不都合がある。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストの上昇を抑制しながら、電池の発熱を抑制する点にある。
However, the method of separately forming a high-resistance layer on the uncoated portion of the foil-like positive electrode plate described above has a disadvantage that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.
This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to suppress the heat_generation | fever of a battery, suppressing the raise of manufacturing cost.
本出願の第1の発明は、夫々活物質層を形成した箔状正極板と箔状負極板とをセパレータを挟んだ状態で積層した発電要素が備えられ、前記発電要素における設定方向の端部において、前記箔状正極板及び前記箔状負極板に前記活物質層を形成していない未形成部が配置され、前記箔状正極板の前記未形成部と前記箔状負極板の前記未形成部とは、前記設定方向で逆側に位置し、且つ、前記セパレータ及び対向する前記箔状負極板又は前記箔状正極板よりも前記設定方向で突出する状態で配置された電池において、前記箔状正極板の前記未形成部側に位置する第1の端部から前記箔状負極板の前記未形成部側に位置する第2の端部に亘って配置されている前記セパレータにおいて、前記第1の端部が、前記第2の端部よりも強く押圧される状態とする押圧手段が備えられている。 1st invention of this application is provided with the electric power generation element which laminated | stacked the foil-shaped positive electrode plate and foil-shaped negative electrode plate which each formed the active material layer in the state which pinched | interposed the separator, The edge part of the setting direction in the said power generation element The foil-shaped positive electrode plate and the foil-shaped negative electrode plate are provided with an unformed portion where the active material layer is not formed, and the foil-shaped positive electrode plate and the foil-shaped negative electrode plate are not formed. The battery is disposed on the opposite side in the setting direction and arranged in a state of protruding in the setting direction from the separator and the foil-like negative electrode plate or the foil-like positive electrode plate facing the separator. In the separator disposed from the first end located on the unformed part side of the electrode plate to the second end located on the unformed part side of the foil-like negative electrode plate, 1 end is pressed more strongly than the second end Pressing means are provided to.
すなわち、セパレータにおける、箔状正極板の上記未形成部側の端部(上記第1の端部)に対して、セパレータにおける、箔状負極板の上記未形成部側の端部(上記第2の端部)よりも強い押圧力を作用させることで、セパレータが熱によって縮もうとするときに、上記押圧力によってセパレータが押さえ込まれて、箔状正極板の上記未形成部側では縮みにくく、箔状負極板の上記未形成部側では縮み易くなる。
このため、箔状負極板の上記未形成部側で先行して短絡が発生する。
この短絡は、箔状正極板の活物質層形成領域と、箔状負極板の活物質層形成領域あるいは箔状負極板の上記未形成部との接触で発生するものであるため、箔状正極板に形成する活物質層は比較的に抵抗が高いことから、短絡故障によって流れる電流は、上記の正極側の上記未形成部での短絡故障ほどには大きくない。
従って、電池は、箔状負極板の上記未形成部側での短絡によって、過大な電流による発熱を伴うことなく、緩やかに故障していく。
That is, the end of the foil-shaped negative electrode plate on the non-formed part side (the second end) of the separator with respect to the end of the foil-shaped positive electrode plate on the non-formed part side (the first end). By applying a stronger pressing force than the end portion of the separator, the separator is pressed down by the pressing force when the separator is to be shrunk by heat, and is not easily shrunk on the unformed portion side of the foil-like positive electrode plate, On the unformed part side of the foil-shaped negative electrode plate, it becomes easy to shrink.
For this reason, a short circuit occurs in advance on the unformed part side of the foil-like negative electrode plate.
This short circuit is caused by contact between the active material layer forming region of the foil-like positive electrode plate and the active material layer forming region of the foil-like negative electrode plate or the above-mentioned unformed portion of the foil-like negative electrode plate. Since the active material layer formed on the plate has a relatively high resistance, the current flowing due to the short-circuit failure is not as great as the short-circuit failure in the unformed part on the positive electrode side.
Accordingly, the battery gradually fails without heat generation due to excessive current due to a short circuit on the unformed portion side of the foil-shaped negative electrode plate.
又、本出願の第2の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、前記押圧手段は、前記発電要素を収納する電池筐体の内部空間において、前記セパレータにおける前記第1の端部に対する収納幅を、前記第2の端部に対する収納幅よりも幅狭に設定することによって構成されている。
すなわち、セパレータにおける、箔状正極板の上記未形成部側の端部(上記第1の端部)に対して、箔状負極板の上記未形成部側の端部(上記第2の端部)よりも強い押圧力を作用させるように、電池筐体の形状を設定している。
According to a second invention of the present application, in addition to the configuration of the first invention, the pressing means includes a first end portion of the separator in an internal space of the battery housing that houses the power generation element. Is set to be narrower than the storage width with respect to the second end portion.
That is, the end of the foil-shaped negative electrode plate on the non-formed part side (the second end part) with respect to the end of the foil-shaped positive electrode plate on the non-formed part side (the first end). The shape of the battery housing is set so that a stronger pressing force is applied.
又、本出願の第3の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、前記押圧手段は、前記発電要素を収納する電池筐体の内壁と前記発電要素との間に配置されて、前記発電要素を押圧する押圧部材にて構成されている。
すなわち、セパレータにおける、箔状正極板の上記未形成部側の端部(上記第1の端部)に対して、箔状負極板の上記未形成部側の端部(上記第2の端部)よりも強い押圧力を作用させるように、電池筐体内において、電池筐体の内壁と発電要素との間に、発電要素を押圧する押圧部材を配置する。
In addition to the configuration of the first invention, the third invention of the present application is arranged such that the pressing means is disposed between an inner wall of a battery housing that houses the power generation element and the power generation element. It is comprised by the press member which presses the said electric power generation element.
That is, the end of the foil-shaped negative electrode plate on the non-formed part side (the second end part) with respect to the end of the foil-shaped positive electrode plate on the non-formed part side (the first end). In the battery casing, a pressing member that presses the power generation element is disposed between the inner wall of the battery casing and the power generation element so that a stronger pressing force is applied.
又、本出願の第4の発明は、上記第3の発明の構成に加えて、前記押圧部材は、略平行姿勢で対向する一対の押圧板と、その一対の押圧板の端部同士を連結する連結部とを有する形状に形成され、前記一対の押圧板が、前記発電要素を挟み込んで押圧する姿勢で配置されている。
すなわち、一対の押圧板を連結部で連結して構成した押圧部材で、発電要素を挟み込んで押圧する。
According to a fourth invention of the present application, in addition to the configuration of the third invention, the pressing member connects a pair of pressing plates facing each other in a substantially parallel posture and ends of the pair of pressing plates. The pair of pressing plates are arranged in a posture that sandwiches and presses the power generation element.
That is, the power generation element is sandwiched and pressed by a pressing member configured by connecting a pair of pressing plates by a connecting portion.
又、本出願の第5の発明は、上記第4の発明の構成に加えて、前記押圧部材の少なくとも一部が、前記設定方向で前記発電要素の両側に位置する前記電池筐体の一対の内壁に接当している。
すなわち、押圧部材が、前記設定方向の両端部において、電池筐体の一対の内壁によって位置規制され、一対の内壁間でつっぱり部材のように配置されるので、電池筐体に振動や衝撃が加わった際に、発電要素の変位を抑制することができる。
According to a fifth aspect of the present application, in addition to the configuration of the fourth aspect, at least a part of the pressing member is a pair of battery casings positioned on both sides of the power generation element in the setting direction. It touches the inner wall.
That is, the position of the pressing member is restricted by the pair of inner walls of the battery casing at both ends in the setting direction, and the pressing member is arranged like a pulling member between the pair of inner walls, so that vibration and impact are applied to the battery casing. In this case, the displacement of the power generation element can be suppressed.
又、本出願の第6の発明は、上記第5の発明の構成に加えて、前記電池筐体の内部空間が略直方体形状に形成され、前記電池筐体における、前記一対の押圧板が接当する内壁と前記一対の内壁との双方に直交する内壁に、前記押圧部材の前記連結部が接当する状態で配置されている。
すなわち、押圧部材の連結部も電池筐体の内壁に接当する状態で配置されるので、電池筐体内において、発電要素をより一層安定的に支持できる。
According to a sixth aspect of the present application, in addition to the configuration of the fifth aspect, the internal space of the battery casing is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the pair of pressing plates in the battery casing are in contact with each other. It arrange | positions in the state in which the said connection part of the said press member contact | connects the inner wall orthogonal to both the inner wall and said pair of inner walls which contact.
That is, since the connecting portion of the pressing member is also arranged in contact with the inner wall of the battery casing, the power generation element can be supported more stably in the battery casing.
又、本出願の第7の発明は、上記第3の発明の構成に加えて、前記押圧部材は、前記発電要素の外周に巻回した帯状部材にて構成されている。
すなわち、帯状部材を発電要素の外周に巻回して、発電要素を押圧する。
According to a seventh invention of the present application, in addition to the configuration of the third invention, the pressing member is constituted by a belt-like member wound around the outer periphery of the power generating element.
That is, the belt-shaped member is wound around the outer periphery of the power generation element to press the power generation element.
又、本出願の第8の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、前記押圧手段は、前記発電要素の前記セパレータにおける、前記第1の端部を、電池筐体の外部から押圧するように構成されている。
すなわち、セパレータにおける、箔状正極板の上記未形成部側の端部(上記第1の端部)に対して、箔状負極板の上記未形成部側の端部(上記第2の端部)よりも強い押圧力を作用させるように、電池筐体の外部から押圧する。
電池筐体は、薄い板材にて構成される場合が多く、電池筐体の外部から押圧して電池筐体を変形させ、間接的に発電要素を押圧する。
According to an eighth aspect of the present application, in addition to the configuration of the first aspect, the pressing means presses the first end of the separator of the power generation element from the outside of the battery casing. Is configured to do.
That is, the end of the foil-shaped negative electrode plate on the non-formed part side (the second end part) with respect to the end of the foil-shaped positive electrode plate on the non-formed part side (the first end). ) Press from the outside of the battery housing to apply a stronger pressing force.
In many cases, the battery casing is formed of a thin plate material, and is pressed from outside the battery casing to deform the battery casing and indirectly press the power generation element.
又、本出願の第9の発明は、上記第8の発明の構成に加えて、前記押圧手段は、複数の電池を並べて構成される電池モジュールにおいて、電池間に配置されるスペーサにて構成されている。
すなわち、複数の電池を連結して電池モジュールとして構成する場合、電池間にスペーサを配置して、複数の電池と電池間のスペーサとを一体にして緊圧をかける構成となる。
このスペーサの形状を、セパレータにおける、箔状正極板の上記未形成部側の端部(上記第1の端部)に対して、箔状負極板の上記未形成部側の端部(上記第2の端部)よりも強い押圧力を作用させる形状とするのである。
According to a ninth invention of the present application, in addition to the configuration of the eighth invention, the pressing means is configured by a spacer arranged between the batteries in a battery module configured by arranging a plurality of batteries. ing.
That is, when a plurality of batteries are connected to form a battery module, a spacer is arranged between the batteries, and the plurality of batteries and the spacers between the batteries are integrated to apply tight pressure.
The shape of the spacer is such that the end of the foil-shaped negative electrode plate on the side of the unformed part (the first end) is the end of the foil-shaped negative electrode plate (the first end). The shape is such that a pressing force stronger than that of the second end portion is applied.
又、本出願の第10の発明は、上記第1〜第9のいずれかの発明の構成に加えて、前記発電要素は、長尺帯状に形成された前記箔状正極板と長尺帯状に形成された前記箔状負極板とを、長尺帯状に形成された前記セパレータを挟んだ状態で、前記設定方向を巻回軸芯方向とする巻回軸芯周りに巻回して構成され、前記箔状正極板及び前記箔状負極板の幅方向端部に前記未形成部が形成され、前記箔状正極板の前記未形成部と前記箔状負極板の前記未形成部とは、前記幅方向で逆側に位置し、且つ、前記セパレータ及び対向する前記箔状負極板又は前記箔状正極板よりも前記幅方向で突出する状態で配置されている。
すなわち、発電要素をいわゆる巻回型の発電要素として構成するものであり、巻回型の発電要素において、セパレータが熱で収縮する際に、箔状負極板の上記未形成部側から先行して短絡し、箔状負極板の上記未形成部側での短絡によって、過大な電流による発熱を伴うことなく、緩やかに故障していく。
In addition to the configuration of any one of the first to ninth inventions, the tenth invention of the present application is characterized in that the power generating element has a long strip shape with the foil-like positive electrode plate formed in a long strip shape. The foil-shaped negative electrode plate formed is wound around a winding axis with the setting direction as a winding axis direction, with the separator formed in a long strip shape interposed therebetween, and The unformed portion is formed at the widthwise ends of the foil-shaped positive electrode plate and the foil-shaped negative electrode plate, and the unformed portion of the foil-shaped positive electrode plate and the unformed portion of the foil-shaped negative electrode plate are the width It is located on the opposite side in the direction, and is disposed in a state of projecting in the width direction with respect to the separator and the opposing foil-like negative electrode plate or foil-like positive electrode plate.
That is, the power generation element is configured as a so-called wound-type power generation element, and in the wound-type power generation element, when the separator contracts by heat, the foil-shaped negative electrode plate precedes from the unformed portion side. A short circuit occurs at the unformed portion side of the foil-like negative electrode plate, and the failure occurs gradually without accompanying heat generation due to an excessive current.
上記第1の発明によれば、箔状負極板の上記未形成部側で、抵抗の高い活物質層を形成した箔状正極板との間で先行して短絡が発生し、過大な電流による発熱を伴うことなく、緩やかに故障していくので、箔状正極板の上記未形成部と箔状負極板との間で生じる短絡故障を可及的に抑制して、過大な発熱を防止することができる。
もって、箔状正極板に高抵抗層を形成する工程を不要とするか、あるいは、高抵抗層を設けるにしても、簡易的なもので済ませることで、製造コストの上昇を抑制しながら、電池の発熱を抑制できるものとなった。
又、上記第2の発明によれば、電池筐体の形状設定だけで、発電要素に適切な押圧力を印加できるので、装置コストの上昇を抑制しながら電池の過大な発熱を防止することができる。
更には、電池筐体で発電要素を押圧するので、発電要素を安定的に支持できる。
又、上記第3の発明によれば、電池筐体の内壁と発電要素との間に、発電要素を押圧する押圧部材を配置するだけで、発電要素に適切な押圧力を印加できるので、簡便に電池の過大な発熱を防止することができる。
更には、電池筐体の内壁と発電要素との間に配置される押圧部材で発電要素を押圧するので、発電要素を安定的に支持できる。
According to the first aspect of the invention, a short circuit occurs in advance with the foil-shaped positive electrode plate on which the active material layer having a high resistance is formed on the unformed portion side of the foil-shaped negative electrode plate. Since it gradually fails without heat generation, short circuit failure that occurs between the unformed part of the foil-shaped positive electrode plate and the foil-shaped negative electrode plate is suppressed as much as possible to prevent excessive heat generation. be able to.
Therefore, the process of forming the high resistance layer on the foil-like positive electrode plate is not required, or even if the high resistance layer is provided, the battery can be simplified while suppressing the increase in manufacturing cost. The heat generation can be suppressed.
In addition, according to the second aspect of the present invention, it is possible to apply an appropriate pressing force to the power generation element only by setting the shape of the battery casing, so that excessive heat generation of the battery can be prevented while suppressing an increase in device cost. it can.
Furthermore, since the power generation element is pressed by the battery casing, the power generation element can be stably supported.
In addition, according to the third aspect of the present invention, an appropriate pressing force can be applied to the power generation element simply by placing a pressing member that presses the power generation element between the inner wall of the battery casing and the power generation element. In addition, excessive heat generation of the battery can be prevented.
Furthermore, since the power generation element is pressed by the pressing member disposed between the inner wall of the battery casing and the power generation element, the power generation element can be stably supported.
又、上記第4の発明によれば、一対の押圧板を連結部で連結して構成した押圧部材で、発電要素を挟み込んで押圧するので、押圧部材の組み付け作業を簡単な作業で行える。
又、上記第5の発明によれば、電池の過大な発熱を防止するための押圧部材を、発電要素の変位を抑制することにも利用できるので、コスト上昇を抑制しながら、電池の機能向上を図ることができる。
又、上記第6の発明によれば、押圧部材の連結部も電池筐体の内壁に接当する状態で配置されるので、電池筐体内において、発電要素をより一層安定的に支持でき、更に電池の機能向上を図ることができる。
According to the fourth aspect of the invention, since the power generation element is sandwiched and pressed by the pressing member constituted by connecting the pair of pressing plates by the connecting portion, the pressing member can be assembled by a simple operation.
In addition, according to the fifth aspect, the pressing member for preventing excessive heat generation of the battery can be used for suppressing the displacement of the power generation element, so that the function of the battery is improved while suppressing the cost increase. Can be achieved.
Further, according to the sixth invention, since the connecting portion of the pressing member is also disposed in contact with the inner wall of the battery casing, the power generation element can be supported more stably in the battery casing, and further The function of the battery can be improved.
又、上記第7の発明によれば、帯状部材を発電要素の外周に巻回して、発電要素を押圧するので、発電要素を確実に押圧することができる。
又、上記第8の発明によれば、電池筐体の外部から押圧して電池筐体を変形させ、間接的に発電要素を押圧するので、電池筐体や電池筐体内部の構成に変更を加えることなく、簡便に電池の過大な発熱を防止することができる。
更には、電池筐体を変形させて発電要素を押圧するので、発電要素を安定的に支持できる。
又、上記第9の発明によれば、電池モジュールに使用されるスペーサを、発電要素の押圧のためにも利用するので、装置コストの上昇を可及的に抑制しながら、電池の過大な発熱を抑制することができる。
又、上記第10の発明によれば、巻回型の発電要素を有する電池において、箔状正極板の上記未形成部と箔状負極板との間で生じる短絡故障を可及的に抑制して、過大な発熱を防止することができる。
Moreover, according to the said 7th invention, since a strip | belt-shaped member is wound around the outer periphery of a power generation element, and a power generation element is pressed, a power generation element can be pressed reliably.
According to the eighth aspect of the invention, since the battery casing is deformed by pressing from the outside of the battery casing and the power generation element is indirectly pressed, the configuration of the battery casing or the battery casing is changed. Without adding, it is possible to easily prevent excessive heat generation of the battery.
Furthermore, since the power generation element is pressed by deforming the battery casing, the power generation element can be stably supported.
According to the ninth aspect of the invention, since the spacer used in the battery module is also used for pressing the power generation element, excessive heat generation of the battery is suppressed while suppressing an increase in device cost as much as possible. Can be suppressed.
According to the tenth aspect of the invention, in a battery having a wound-type power generation element, a short-circuit failure occurring between the unformed portion of the foil-like positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate is suppressed as much as possible. Thus, excessive heat generation can be prevented.
以下、本発明の電池の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態では、電池として二次電池の1例である非水電解液二次電池(より具体的にはリチウムイオン電池)を例示して説明する。
Hereinafter, embodiments of the battery of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a non-aqueous electrolyte secondary battery (more specifically, a lithium ion battery) which is an example of a secondary battery will be described as an example.
〔第1実施形態〕
図1の斜視図に示すように、本第1実施形態の非水電解液二次電池RBは、缶体1の開放面に蓋部2を被せて溶接して構成した電池筐体BC(以下において、単に「筐体BC」と称する)を有している。蓋部2は、短冊状の長方形の板材にて形成され、それの筐体BC外方側となる面に正極の電極端子である端子ボルト5と負極の電極端子である端子ボルト7とが取り付けられている。
缶体1は蓋部2の形状に合わせて扁平形状の直方体であり、従って、筐体BC全体としても扁平な略直方体形状を有しており、筐体BCの内部空間も略直方体形状となっている。
[First Embodiment]
As shown in the perspective view of FIG. 1, the non-aqueous electrolyte secondary battery RB of the first embodiment includes a battery casing BC (hereinafter referred to as “welded”) that covers the open surface of the
The
筐体BCの内方側には、図2において2点鎖線で示す発電要素3と集電体4,6とが電解液に一部浸される状態で収納配置されている。図2は、缶体1を除いた状態で、下方側から見上げた斜視図として、筐体BCの内方側を示している。
集電体4,6は、発電要素3と端子ボルト5,7とを電気的に接続するための部材であり、何れも導電体にて形成されている。
集電体4と集電体6とは、略同一形状のものが対称に配置される関係となっているが、材質が異なっており、正極側の集電体4はアルミニウムを主成分とする材料にて形成され、負極側の集電体6は銅を主成分とする材料にて形成されている。
On the inner side of the casing BC, the
The
The
集電体4,6の概略形状は、上記の金属材料の板状部材を、筐体BCの短辺側の側面に沿う姿勢で屈曲形成して略L字状としており、端子ボルト5,7の配置面である蓋部2の表面に沿って延びる部分と、蓋部2の長手方向端部付近で下方側へ90度屈曲して、蓋部2の法線方向に延びる縦姿勢部分とが連なる形状を有している。集電体4,6の上記縦姿勢部分において、更に発電要素3側に屈曲させて、発電要素3と接続するための接続部4a,6aが形成されている。
The schematic shape of the
発電要素3は、図4に示すように、長尺帯状に形成された箔状正極板31と長尺帯状に形成された箔状負極板32とからなる一対の電極板31,32の夫々に、活物質層を塗布により形成して、それらを同じく長尺帯状のセパレータ33を挟んで巻回する状態で積層した、いわゆる巻回型の発電要素として構成されている。箔状正極板31等は、扁平の巻回軸周りに巻回され、巻回したものも、電池筐体BCの形状に合わせて扁平形状となっている。
図4では、活物質の塗布領域を2重の斜線で示している。
As shown in FIG. 4, the
In FIG. 4, the application area | region of the active material is shown with the double diagonal line.
箔状正極板31及び箔状負極板32における活物質層の形成状態は、夫々の幅方向端部に、活物質層を形成していない未形成部3a,3bを形成している。換言すると、発電要素3の巻回軸芯方向を設定方向として、その設定方向の端部に未形成部3a,3bを配置している。
本第1実施形態及び以下の各実施形態では活物質層を塗布によって形成する場合を例示しているので、以下において、上記「未形成部3a,3b」を、一般的な呼称である「未塗工部3a,3b」と称する。
箔状正極板31の未塗工部3aと、箔状負極板32の未塗工部3bとは、箔状正極板31等の幅方向(上記設定方向、すなわち、発電要素3の巻回軸芯方向と一致)で反対側(逆側)の端部に位置しており、箔状正極板31の未塗工部3aは、箔状負極板32及びセパレータ33の端縁よりも上記幅方向に突出し、箔状負極板32の未塗工部3bは、箔状正極板31及びセパレータ33の端縁よりも上記幅方向に突出している。又、セパレータ33の上記幅方向での長さは、箔状正極板31及び箔状負極板32の活物質塗布幅よりも若干幅広に設定しており、箔状正極板31の未塗工部3a側に位置する端部(第1の端部)から箔状負極板32の未塗工部3b側に位置する端部(第2の端部)に亘って配置されている。
従って、箔状正極板31,箔状負極板32及びセパレータ33を巻回した状態では、図4に示すように、巻回軸芯方向の両端部に未塗工部3a,3bが位置する。
発電要素3の缶体1内での配置姿勢は、箔状正極板31等の巻回軸心が蓋部2の長手方向と平行となる姿勢としており、発電要素3を集電体4,6と接合する際は、集電体4の接続部4aを箔状正極板31の未塗工部3aの並びの隙間に入り込ませた状態で、束ねた未塗工部3aと接続部4aとを溶接し、集電体6の接続部6aを箔状負極板32の未塗工部3bの並びの隙間に入り込ませた状態で、束ねた未塗工部3bと接続部6aとを溶接する。尚、集電体4,6の接続部4a,6aと未塗工部3a,3bとの接続態様としては、未塗工部3a,3bの外側に接続部4a,6aが位置する位置関係として、両者を溶接するようにしても良い。
The formation state of the active material layer in the foil-like
In the first embodiment and each of the following embodiments, the case where the active material layer is formed by coating is illustrated. Therefore, in the following description, the “
The
Therefore, in the state where the foil-like
The arrangement posture of the
上述のように金属製(具体的には、アルミニウムを主成分とする金属製)の蓋部2に取り付けられている正極側の端子ボルト5は正極側の集電体4に電気的に接続され、負極側の端子ボルト7は負極側の集電体6に電気的に接続されている。
正極側の集電体4は、端子ボルト5の頭部側に一体形成されているリベット8を経て端子ボルト5に電気的に接続され、リベット8は、集電体4,集電体4及びリベット8と蓋部2との間の電気的絶縁のための下部ガスケット12,蓋部2,リベット8を含む端子ボルト5と蓋部2との間の電気的絶縁のための上部ガスケット11を貫通した状態で、筐体BC内方側端部でかしめられ、これによって集電体4を蓋部2に固定している。
負極側も同様の構成であり、負極側の集電体6は、端子ボルト7の頭部側に一体形成されているリベット15を経て端子ボルト7に電気的に接続され、リベット15は、集電体6,集電体6及びリベット15と蓋部2との間の電気的絶縁のための下部ガスケット18,蓋部2,リベット15を含む端子ボルト7と蓋部2との間の電気的絶縁のための上部ガスケット17を貫通した状態で、筐体BC内方側端部でかしめられ、これによって集電体6を蓋部2に固定している。
As described above, the
The
The negative electrode side has the same configuration, and the negative electrode side
筐体BCを構成する缶体1は、金属製(より具体的には、アルミニウムを主成分とする金属製)であり、図3に示すように、有底筒状(より具体的には有底矩形筒状)に形成され、缶体1を平面視で示す図3(b)にも示すように、缶体1の内壁には、発電要素3の配置空間を挟んで対称位置に、段差状の凸部1aが形成されている。
この凸部1aの存在によって、缶体1の内部空間における発電要素3の収納幅が部分的に狭くなっている。
この凸部1aの形成位置は、横方向(矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向)では、蓋部2に組み付けた発電要素3を缶体1内に挿入して、図3において2点鎖線にて示す位置に位置させたときに、図4において矢印Aにて指し示すセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部(上記第1の端部)から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲に位置している。又、上下方向での凸部1aの形成位置は、発電要素3の外周の扁平面の略全体を覆う範囲としている。
発電要素3の厚さ方向(扁平面の法線方向)での幅は、集電体4,6と接合した発電要素3に外圧を加えない状態では、上記の缶体1の内部空間において、凸部1aを形成していない領域での短辺方向での幅(図3(b)において「W」で示す幅)に対して、略一致するように設定されており、一対の凸部1aの形成範囲で発電要素3の収納幅が狭くなっていることで、凸部1aが発電要素3を押圧することになる。
従って、発電要素3を収納する電池筐体BCの内部空間において、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部(上記第2の端部)に対する収納幅を、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部に対する収納幅よりも幅狭に設定することによって、発電要素3のセパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部が、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部よりも強く押圧される状態とする押圧手段PSが構成されている。
The
Due to the presence of the
In the horizontal direction (in the direction of the winding axis of the
The width of the
Therefore, in the internal space of the battery casing BC that houses the
二次電池RBとして組み立てた後に、何らかの理由によって発電要素3が過熱状態となると、その熱によってセパレータ33が縮むが、上記のようにして、缶体1の内壁に形成されている凸部1aによって、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲が押圧されているので、セパレータ33における箔状負極板32の未塗工部3b側の端部(図4において矢印Bで指し示す位置)が先行して縮むことになる。
この結果、箔状正極板31における活物質塗布部分と箔状負極板32とが短絡する。箔状正極板31に塗布する活物質は、箔状負極板32に塗布する活物質よりも抵抗が高く、この短絡によって流れる短絡電流によって発熱はするが、その発熱の程度は小さく、その状態を維持しながら徐々に二次電池RBが故障して行く。
When the
As a result, the active material application portion of the foil-like
従って、上記押圧手段PSが押圧する、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部の詳細な位置としては、必ずしもセパレータ33の端縁を含む必要はない。
上記押圧手段PSによるセパレータ33に対する押圧位置は、上述のように、セパレータ33の縮み方が、箔状正極板31における活物質塗布部分と箔状負極板32との短絡が先行して発生する縮み方となるように設定されていれば良い。
Therefore, it is not always necessary to include the edge of the
As described above, the pressing position on the
缶体1の内壁に形成する凸部1aの具体形状としては、図3に例示するもの以外にも各種の形状が考えられ、図3(b)と同様の平面視で示す図5(a)〜図5(c)のような形状としても良い。
図5(a)は、凸部1aの段差の端部をテーパ状としたものを示しており、図5(b)は、凸部1aの段差を形成するについて、缶体1の壁厚さを変化させるのではなく、缶体1の壁面を、プレス加工等によって、缶体1の内方側へ突出させたものを示している。
又、図5(c)は、凸部1aの形状を単純な段差ではなく、半球状あるいは半円柱状の突起を整列させて凸部1aを形成したものを示している。
As the specific shape of the
FIG. 5A shows the end of the step of the
Further, FIG. 5C shows a shape in which the
〔第2実施形態〕
次に第2実施形態について説明する。
本第2実施形態は、上記第1実施形態とは、発電要素3のセパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部が、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部よりも強く押圧される状態とする押圧手段PSの具体的な構成が異なる。
上記第1実施形態では、缶体1の内壁に凸部1aを形成して、発電要素3を押圧しているが、本第2実施形態では、缶体1の各内壁は略一様な平面に形成し、缶体1の内壁と発電要素3との間に、図6に示すような押圧部材13を上記押圧手段PSとして挟み込むことで、発電要素3を押圧する。内壁に凸部1aを形成しない点以外は、本第2実施形態の缶体1は、上記第1実施形態の缶体1と共通の構成であり、有底矩形筒状とする形状や金属製とする材質についても共通である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the end of the foil-like
In the said 1st Embodiment, although the
図2に示す、蓋部2に、端子ボルト5,7や集電体4,6、並びに、発電要素3を組み付けた蓋部2側の組品の構成は、本第2実施形態と上記第1実施形態とで全く共通であり、又、図4に示す発電要素3の構成も、本第2実施形態と上記第1実施形態とで全く共通であり、それらの構成については説明を省略する。
The structure of the assembly on the side of the
図6は、図2と対応させて示すもので、缶体1を取り除くと共に、発電要素3を2点鎖線で示して、下方側からの斜視図として示している。
図6に示す押圧部材13は、発電要素3の外周形状に適合するように、長方形の板体をU字状に屈曲形成した形状を有しており、略平行姿勢で対向する一対の押圧板13a,13bと、その一対の押圧板13a,13bの端部同士を連結する連結部13cとを有する形状に形成されている。
発電要素3における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部寄りの位置において、発電要素3を下方側から挟み込む状態で配置されて、一対の押圧板13a,13bが発電要素3を挟み込んで押圧している。
押圧部材13の材質は、例えば樹脂により構成すれば良い。
より厳密な押圧部材13の存在位置は、矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向(図6において矢印Cにて示す方向)では、図4において矢印Aにて指し示すセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲に位置している。又、上下方向での押圧部材13の存在範囲は、発電要素3の外周の扁平面の略全体を覆うと共に、下端側は缶体1の缶底に接当する範囲としており、発電要素3の下端と缶体1の缶底との間に押圧部材13を配置して、二次電池RBに振動や衝撃が作用した際に、押圧部材13が発電要素3の下方側への移動を阻止する。
発電要素3の厚さ方向(扁平面の法線方向)での幅は、集電体4,6と接合した発電要素3に外圧を加えない状態では、上記の缶体1の内部空間における短辺方向での幅に略一致するように設定されているので、その発電要素3の外周面と缶体1の内壁との間に、上記押圧部材13が存在することで、押圧部材13が発電要素3を押圧することになる。
FIG. 6 is shown corresponding to FIG. 2, and the
The pressing
At a position near the end of the foil-like
What is necessary is just to comprise the material of the
The more precise position of the pressing
The width of the
二次電池RBとして組み立てた後に、何らかの理由によって発電要素3が過熱状態となると、その熱によってセパレータ33が縮むが、上記のようにして、押圧部材13が、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲を押圧しているので、セパレータ33における箔状負極板32の未塗工部3b側の端部(図4において矢印Bで指し示す位置)が先行して縮むことになる。
この結果、箔状正極板31における活物質塗布部分と箔状負極板32とが短絡する。箔状正極板31に塗布する活物質は抵抗が高く、この短絡によって流れる短絡電流によって発熱はするが、その発熱の程度は小さく、その状態を維持しながら徐々に二次電池RBが故障して行く。
When the
As a result, the active material application portion of the foil-like
押圧部材13の具体形状は、図6に示す形状のもの以外にも、各種の形状とすることができる。
それらの具体例を説明すると、先ず、図6と対応した下方側からの斜視図である図7に示すように、発電要素3の巻回軸芯方向(図7において矢印Cにて示す方向)での押圧部材13の存在幅は、箔状正極板31の未塗工部3a側端部の設定幅に限定せず、セパレータ33の略全幅を覆うように設定しても良い。この場合でも、箔状正極板31の未塗工部3a側と箔状負極板32の未塗工部3b側とで、押圧部材13の厚さに差を付けて、箔状正極板31の未塗工部3a側を厚く設定すれば、箔状正極板31の未塗工部3a側で発電要素3をより強く押圧することになり、セパレータ33は、箔状負極板32の未塗工部3b側から縮むことになる。
The specific shape of the pressing
Specific examples thereof will be described. First, as shown in FIG. 7, which is a perspective view from the lower side corresponding to FIG. 6, the winding axis direction of the power generating element 3 (the direction indicated by the arrow C in FIG. 7). The presence width of the pressing
又、図6と対応する図8に示すように、基本は図6に示すものと同様にU字状の屈曲形状としながら、更に、押圧部材13の一部、より具体的には、押圧部材13の下端部を、発電要素3の巻回軸芯方向に、先端が缶体1の内壁に接当する位置まで両側に延出させた延出部21を備える構成としても良い。延出部21の存在幅をこのように設定することで、延出部21の両側の先端が、発電要素3の巻回軸芯と直交する一対の内壁(集電体4,6の縦姿勢部分が近接する内壁)に位置規制される。連結部13cの下端側が缶体1の缶底に接当している点は、図6に示す構成と同様である。
延出部21が、発電要素3の巻回軸芯と直交する一対の内壁に位置規制されることで、二次電池RBに振動や衝撃が加わったときに、発電要素3の巻回軸芯方向において、押圧部材13の移動が阻止される。押圧部材13は、発電要素3を挟み込む状態で押圧しているので、結果として、発電要素3の変位が抑制されることになる。
更に、延出部21の先端を位置規制している一対の内壁と、一対の押圧板13a,13bが接当している一対の内壁との双方に直交する内壁である缶底に押圧部材13の連結部13cが接当しているので、押圧部材13に対して各方向から変位を抑制する構成となっており、その結果、二次電池RBに振動や衝撃が加わった際の発電要素3の変位抑制効果も大となる。
押圧部材13が発電要素3を押圧することによる効果は、図6によって説明したものと同様である。
Further, as shown in FIG. 8 corresponding to FIG. 6, the basic is a U-shaped bent shape similar to that shown in FIG. 6, and further, a part of the pressing
When the
Further, the pressing
The effect of the pressing
又、押圧部材13の他の具体例としては、図6と対応する図9に示すように、発電要素3の巻回軸芯周りに発電要素3の外周に巻回した帯状部材としても良い。
図9に示す構成での押圧部材13の存在位置は、矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向では、図4において矢印Aにて指し示すセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲に位置している。又、押圧部材13の下端が缶体1の缶底に接当している点も上述した押圧部材13の他の具体例と同様であり、発電要素3の下端と缶体1の缶底との間に押圧部材13を配置して、二次電池RBに振動や衝撃が作用した際に、押圧部材13が発電要素3の下方側への移動を阻止する。
図9に示す構成でも、発電要素3の厚さ方向(扁平面の法線方向)での幅は、集電体4,6と接合した発電要素3に外圧を加えない状態では、上記の缶体1の内部空間における短辺方向での幅に略一致するように設定されているので、その発電要素3の外周面と缶体1の内壁との間に、上記押圧部材13が存在することで、押圧部材13が発電要素3を押圧することになる。
押圧部材13を、図9に示すように帯状とする具体的な手法としては、例えば、電気的絶縁材料にて構成される樹脂テープを発電要素3の外周に厚く巻回する手法でも良いし、帯状に樹脂成形する手法でも良い。
As another specific example of the pressing
In the configuration shown in FIG. 9, the pressing
Even in the configuration shown in FIG. 9, the width of the
As a specific method of making the pressing
又、押圧部材13の更なる具体例としては、図6と対応する図10(a)に示すように、長方形の板材をコの字状に屈曲形成すると共に、正極側の集電体4の背面側(発電要素3の存在側と反対側)から集電体4と発電要素3の未塗工部3a側とを挟み込むように配置する構成としても良い。すなわち、押圧部材13の構成自体は、図6に示すものと同様に、略平行姿勢で対向する一対の押圧板13a,13bと、その一対の押圧板13a,13bの端部同士を連結する連結部13cとを有する形状に形成するのであるが、一対の押圧板13a,13bが発電要素3を挟み込む方向が異なる。
Further, as a further specific example of the pressing
このように構成する場合も、押圧部材13における一対の対向面が、発電要素3に対して、横方向では、図4において矢印Aにて指し示すセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲を挟み込み、又、上下方向では、発電要素3の外周の扁平面の略全体を挟み込んでいる。
図10(a)で示す具体例でも、発電要素3の厚さ方向(扁平面の法線方向)での幅は、集電体4,6と接合した発電要素3に外圧を加えない状態では、上記の缶体1の内部空間における短辺方向での幅に略一致するように設定されており、発電要素3の外周と缶体1の内壁との間に押圧部材13を配置することで、押圧部材13が発電要素3を押圧することになる。
更に、図10(a)で示すコの字状の形状以外に、図10(a)で示すものと同様の配置形態をとる押圧部材13として、図10(b)で示すように、平面視でU字状に形成しても良いし、図10(c)に示すように、平面視で、円弧状部分と平行平板部分とを組み合わせた形状としても良い。
Also when comprised in this way, a pair of opposing surface in the
Also in the specific example shown in FIG. 10A, the width of the
Furthermore, as shown in FIG. 10 (b), as a pressing
〔第3実施形態〕
次に第3実施形態について説明する。
本第3実施形態は、上記第1実施形態とは、発電要素3のセパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部が、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部よりも強く押圧される状態とする押圧手段PSの具体的な構成が異なる。
上記第1実施形態や上記第2実施形態における押圧手段PSが電池筐体BCの内部に組み込まれているのに対して、本第3実施形態の押圧手段PSは、発電要素3のセパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部を、電池筐体BCの外部から押圧するように構成されている。
すなわち、缶体1の外部から押圧して缶体1の壁面を撓ませることで、間接的に発電要素3を押圧する。
従って、上記第1実施形態のように、内壁に凸部1aを形成する必要はないが、凸部1aを形成しない点以外は、本第3実施形態の缶体1も、上記第1実施形態の缶体1と共通の構成であり、有底矩形筒状とする形状や金属製とする材質についても共通である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
The third embodiment is different from the first embodiment in that the end of the foil-like
While the pressing means PS in the first embodiment and the second embodiment are incorporated in the battery casing BC, the pressing means PS in the third embodiment is used in the
That is, the
Therefore, it is not necessary to form the
図2に示す、蓋部2に、端子ボルト5,7や集電体4,6、並びに、発電要素3を組み付けた、蓋部2側の組品の構成は、本第3実施形態と上記第1実施形態とで全く共通であり、又、図4に示す発電要素3の構成も、本第3実施形態と上記第1実施形態とで全く共通であり、それらの構成については説明を省略する。
The structure of the assembly on the
本第3実施形態の二次電池RBは、図11及び図12に示すように、二次電池RBを複数個並べた状態で備えた電池モジュールBMを構成しており、その電池モジュールBMにおいて、二次電池RB間に配置されるスペーサ41を利用して、缶体1の外部から間接的に発電要素3を押圧している。すなわち、上記押圧手段PSをスペーサ41にて構成している。
電池モジュールBMは、二次電池RBとスペーサ41との位置関係を示す図11及び二次電池RBをスペーサ41と共にケース42に収納した状態を平面視で示す図12に示すように、二次電池RB間にスペーサ41を挟んだ状態で相互に密着させ、直方体形状のケース42の内部空間に収納する。
図示を省略するが、ケース42には、二次電池RBの並び方向で対向する一対の側壁を接近方向に変位させることで、収納されている二次電池RBに対して、二次電池RBの並び方向で設定押圧力を作用させる機構が組み込まれており、二次電池RBをケース42に収納した状態で、二次電池RBの並びに対していわゆる緊圧を印加する。
As shown in FIGS. 11 and 12, the secondary battery RB of the third embodiment constitutes a battery module BM including a plurality of secondary batteries RB arranged in the battery module BM. The
As shown in FIG. 11 showing the positional relationship between the secondary battery RB and the
Although illustration is omitted, the
スペーサ41は、二次電池RBの扁平面に相当する面積を有する板材に、矩形の台地状に突出する凸部41aを形成して構成しており、この凸部41aの形成位置は、二次電池RBとスペーサ41とを、図11及び図12に示す姿勢で重ね合わせた状態で、横方向(矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向)では、凸部41aが接触する二次電池RB内の発電要素3において、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、セパレータ33の幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲に位置している。又、上下方向では、発電要素3の外周の扁平面の略全体を覆う範囲としている。
又、凸部41aの突出高さは、図12に示すように二次電池RBをケース42に収納して緊圧した状態で、凸部41aの存在によって二次電池RBの缶体1の壁面が凹状に湾曲したときに、その湾曲した凹状の空間内に収まる高さとしている。これによって、スペーサ41における凸部41aを形成していない部分も二次電池RBの缶体1表面に接当し、二次電池RB全体を安定した姿勢で押圧することができる。
The
Further, the protruding height of the convex portion 41a is such that the wall surface of the
図11及び図12では、並べて配置する二次電池RBの正極及び負極の向きを全て同一とする場合を例示しており、図11に示すスペーサ41の凸部41aは、スペーサ41の裏面(反対側の面)にも形成されており、その形成位置は、スペーサ41の板面に対して対称位置に設定されている。
二次電池RBの正極及び負極の向きを交互として並べて配置する場合は、スペーサ41の表裏で、凸部41aは、互いに逆側の端部寄り位置に配置される。
又、図示を省略するが、二次電池RBの扁平面に接当するケース42の一対の側板にも、スペーサ41の凸部41aと同様の形状の凸部が、スペーサ41の凸部41aの形成位置と対応する位置に形成されている。従って、厳密には、ケース42も押圧手段PSの一部を構成している。
11 and 12 exemplify a case where the directions of the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery RB arranged side by side are the same, and the convex portion 41a of the
In the case where the positive electrode and negative electrode directions of the secondary battery RB are alternately arranged and arranged, the convex portions 41 a are arranged on the front and back sides of the
Although not shown, the pair of side plates of the
発電要素3の厚さ方向(扁平面の法線方向)での幅は、集電体4,6と接合した発電要素3に外圧を加えない状態では、上記の缶体1の内部空間における短辺方向での幅に略一致するように設定されているので、上述のように、スペーサ41の凸部41a等が二次電池RBの缶体1側面を両側から押圧して引退側に湾曲させると、その缶体1の側面の変形によって発電要素3を両側から押圧することになる。
上記二次電池RBを図12に示すように電池モジュールBMとして組み立てた後に、何らかの理由によって発電要素3が過熱状態となると、その熱によってセパレータ33が縮むが、上記のようにして、凸部41a等が、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲を、缶体1の側板を介して押圧しているので、セパレータ33における箔状負極板32の未塗工部3b側の端部(図4において矢印Bで指し示す位置)が先行して縮むことになる。
この結果、箔状正極板31における活物質塗布部分と箔状負極板32とが短絡する。箔状正極板31に塗布する活物質は抵抗が高く、この短絡によって流れる短絡電流によって発熱はするが、その発熱の程度は小さく、その状態を維持しながら徐々に二次電池RBが故障して行く。
The width of the
After the secondary battery RB is assembled as a battery module BM as shown in FIG. 12, if the
As a result, the active material application portion of the foil-like
〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態を列記する。
(1)上記の各実施形態では、発電要素3及びそれを収納する電池筐体BCの形状を扁平形状とする場合を例示しているが、扁平形状とする必要は必ずしもなく、例えば円柱形状とする場合にも本発明を適用できる。
(2)上記の各実施形態では、活物質を塗布した長尺帯状の箔状正極板31等を巻回した巻回型の発電要素3を例示しているが、箔状正極板,箔状負極板及びセパレータを何れも平シート状に形成し、それらを積層して発電要素を構成する場合にも本発明を適用できる。
[Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be listed.
(1) In each of the above embodiments, the case where the shape of the
(2) In each of the above-described embodiments, the wound
(3)上記各実施形態では、上記設定方向(上記各実施例における発電要素3の巻回軸芯方向)での押圧手段PSの押圧範囲は、発電要素3のセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、セパレータ33の幅方向の中央寄りの設定位置に至る範囲としているが、発電要素3のセパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部から、セパレータ33の幅方向の中央位置を超えて、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部よりも手前側の設定位置に至る範囲であっても良く、要は、セパレータ33における箔状負極板32の未塗工部3b側の端部付近にかかる押圧力が、セパレータ33における箔状正極板31の未塗工部3a側の端部付近にかかる押圧力よりも小さければ良い。
(3) In each of the above embodiments, the pressing range of the pressing means PS in the set direction (the direction of the winding axis of the
具体例としては、缶体1の手前側側面を一部切り欠いて示す図13(a)に示すように、缶体1の扁平面をなす両内壁面に、缶体1の高さ方向に延びる帯状の段差として形成された凸部51を、矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向に並べて配置する構成としても良い。帯状の凸部51は、上記第1実施形態における凸部1aと同様に、発電要素3の収納幅を部分的に狭くして、缶体1によって発電要素3を部分的に押圧するものである。
上記の凸部51と発電要素3の構成部材との相対的な位置関係を図13(b)を参照して説明する。
図13(b)は、二次電池RBの平面視による断面を模式的に示すもので、上記凸部51と発電要素3の構成部材との位置関係を分かり易く示すために、箔状正極板31及びその箔状正極板31に塗布した正極活物質層31a,箔状負極板32及びその箔状負極板32に塗布した負極活物質層32a,並びに,セパレータ33の厚さ等を誇張して図示している。尚、図13(b)では、図面を見易くするために、断面を示す斜線の図示を省略している。
矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向に並ぶ凸部51は、正極の未塗工部3a側の端(図13(b)における左端)に位置する凸部51が、セパレータ33における、正極の未塗工部3a側端部を押圧する位置関係となっている。
As a specific example, as shown in FIG. 13A in which the front side surface of the
A relative positional relationship between the
FIG. 13 (b) schematically shows a cross section of the secondary battery RB in plan view, and a foil-like positive electrode plate is shown for easy understanding of the positional relationship between the
一方、負極の未塗工部3b側の端(図13(b)における右端)に位置する凸部51は、セパレータ33における、負極の未塗工部3b側端部よりも若干内方側位置を押圧する位置関係となっている。
従って、セパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部(上記第1の端部)が、セパレータ33における、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部(上記第2の端部)よりも強く押圧される関係となっており、二次電池RBの過熱に伴ってセパレータ33が縮んだときに、負極側において先行して短絡が発生し、過度の温度上昇を伴うことなく二次電池RBが緩やかに故障する。
On the other hand, the
Therefore, the end of the
更に他の具体例としては、上記第3実施形態における図11と対応する図14に示すように、複数個の二次電池RBで構成する電池モジュールにおいて、二次電池RB間に配置されるスペーサ61を利用して、缶体1の外部から間接的に発電要素3を押圧する構成においても、スペーサ61の表裏両面に形成する凸部61aを、図13(a)の缶体1内壁面に形成する凸部51と同様の形状及び配置としても良い。
上記の凸部61aと発電要素3の構成部材との相対的な位置関係を図15に示す。
図15は、スペーサ61に挟まれた状態の二次電池RBの平面視による断面を、上述の図13(b)と同様に模式的に示すもので、上記凸部61aと発電要素3の構成部材との位置関係を分かり易く示すために、箔状正極板31及びその箔状正極板31に塗布した正極活物質層31a,箔状負極板32及びその箔状負極板32に塗布した負極活物質層32a,並びに,セパレータ33の厚さ等を誇張して図示している。尚、図15でも、図面を見易くするために、断面を示す斜線の図示を省略している。
As still another specific example, as shown in FIG. 14 corresponding to FIG. 11 in the third embodiment, a spacer disposed between the secondary batteries RB in a battery module composed of a plurality of secondary batteries RB. Even in the configuration in which the
FIG. 15 shows a relative positional relationship between the
FIG. 15 schematically shows a cross section of the secondary battery RB in a state sandwiched between the spacers 61 in the same manner as in FIG. 13B, and the configuration of the
矢印Cで示す発電要素3の巻回軸芯方向に並ぶ凸部61aは、正極の未塗工部3a側の端(図15における左端)に位置する凸部61aが、セパレータ33における、正極の未塗工部3a側端部を押圧する位置関係となっている。
一方、負極の未塗工部3b側の端(図15における右端)に位置する凸部61aは、セパレータ33における、負極の未塗工部3b側端部よりも若干内方側位置を押圧する位置関係となっている。
従って、セパレータ33における、箔状正極板31の未塗工部3a側の端部(上記第1の端部)が、セパレータ33における、箔状負極板32の未塗工部3b側の端部(上記第2の端部)よりも強く押圧される関係となっており、二次電池RBの過熱に伴ってセパレータ33が縮んだときに、負極側において先行して短絡が発生し、過度の温度上昇を伴うことなく二次電池RBが緩やかに故障する。
更に、図13及び図14で示す具体例については、缶体1の内壁面に形成する凸部51及びスペーサ61に形成する凸部61aの具体的な形状は適宜に変更可能であり、例えば、図16に示すように、凸部71を島状に並べて配置するような構成としても良い。
The
On the other hand, the
Therefore, the end of the
Furthermore, about the specific example shown in FIG.13 and FIG.14, the specific shape of the convex part 51a formed in the
(4)上記各実施形態では、本発明をリチウムイオン電池に適用する場合を例示しているが、リチウムイオン電池以外の二次電池や、更には、一次電池にも本発明を適用できる。
(5)上記第3実施形態では、二次電池RBを複数個並べて配置して構成した電池モジュールBMを例示して、押圧手段PSにて電池筐体BCの外部から発電要素3を間接的に押圧する場合を例示しているが、電池モジュールBMではなく、単体の二次電池RBに対して、上記第3実施形態におけるスペーサ41のような部材で、二次電池RBの電池筐体BCを押圧するようにしても良い。
(4) In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a lithium ion battery is illustrated, but the present invention can also be applied to a secondary battery other than a lithium ion battery, and further to a primary battery.
(5) In the third embodiment, the battery module BM configured by arranging a plurality of secondary batteries RB side by side is illustrated, and the
3 発電要素
3a,3b 未塗工部
13 押圧部材
13a,13b 押圧板
13c 連結部
31 箔状正極板
32 箔状負極板
33 セパレータ
41 スペーサ
BC 電池筐体
BM 電池モジュール
PS 押圧手段
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記発電要素における設定方向の端部において、前記箔状正極板及び前記箔状負極板に前記活物質層を形成していない未形成部が配置され、
前記箔状正極板の前記未形成部と前記箔状負極板の前記未形成部とは、前記設定方向で逆側に位置し、且つ、前記セパレータ及び対向する前記箔状負極板又は前記箔状正極板よりも前記設定方向で突出する状態で配置された電池であって、
前記箔状正極板の前記未形成部側に位置する第1の端部から前記箔状負極板の前記未形成部側に位置する第2の端部に亘って配置されている前記セパレータにおいて、前記第1の端部が、前記第2の端部よりも強く押圧される状態とする押圧手段が備えられている電池。 A power generation element is provided in which a foil-like positive electrode plate and a foil-like negative electrode plate each having an active material layer formed thereon are stacked with a separator interposed therebetween,
In the end portion in the setting direction of the power generation element, an unformed portion where the active material layer is not formed is disposed on the foil-like positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate,
The unformed part of the foil-like positive electrode plate and the unformed part of the foil-like negative electrode plate are located on the opposite side in the setting direction, and the separator and the foil-like negative electrode plate or the foil-like facing each other. The battery is arranged in a state protruding from the positive electrode plate in the setting direction,
In the separator disposed from the first end located on the unformed part side of the foil-like positive electrode plate to the second end located on the unformed part side of the foil-like negative electrode plate, A battery provided with pressing means for pressing the first end more strongly than the second end.
前記一対の押圧板が、前記発電要素を挟み込んで押圧する姿勢で配置されている請求項3記載の電池。 The pressing member is formed in a shape having a pair of pressing plates opposed in a substantially parallel posture, and a connecting portion that connects ends of the pair of pressing plates.
The battery according to claim 3, wherein the pair of pressing plates are arranged in a posture to sandwich and press the power generation element.
前記電池筐体における、前記一対の押圧板が接当する内壁と前記一対の内壁との双方に直交する内壁に、前記押圧部材の前記連結部が接当する状態で配置されている請求項5記載の電池。 The internal space of the battery casing is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape,
6. The battery casing is disposed in a state in which the connecting portion of the pressing member is in contact with an inner wall orthogonal to both the inner wall with which the pair of pressing plates abut and the pair of inner walls. The battery described.
前記箔状正極板及び前記箔状負極板の幅方向端部に前記未形成部が形成され、
前記箔状正極板の前記未形成部と前記箔状負極板の前記未形成部とは、前記幅方向で逆側に位置し、且つ、前記セパレータ及び対向する前記箔状負極板又は前記箔状正極板よりも前記幅方向で突出する状態で配置されている請求項1〜9のいずれか1項に記載の電池。 The power generation element is configured such that the foil-shaped positive electrode plate formed in a long strip shape and the foil-shaped negative electrode plate formed in a long strip shape are sandwiched between the separators formed in a long strip shape. Constructed by winding around the winding axis with the direction as the winding axis direction,
The unformed part is formed at the end in the width direction of the foil-like positive electrode plate and the foil-like negative electrode plate,
The unformed part of the foil-shaped positive electrode plate and the unformed part of the foil-shaped negative electrode plate are located on the opposite side in the width direction, and are opposed to the separator and the foil-shaped negative electrode plate or the foil-shaped electrode. The battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the battery is disposed so as to protrude in the width direction from the positive electrode plate.
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