JP2013157167A - 二次電池、この二次電池を用いた蓄電池システムおよびメンテナンス方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層型の電極群1を収容する電池缶内に、所定の駆動力を受けて電極群を押圧して電極群内部のガス抜きを行う機能を発揮する電極群押圧部材6を設け、電極群内部にガスが溜まった頃を見計らって電極群押圧部材を介してガス抜き操作を行う構成の二次電池RB1、RB2とし、この二次電池が備える所定のメンテナンスプログラムの信号を確認したときに、電極群押圧部材に前記駆動力を付与する所定の装置を用いてガス抜き操作を行う蓄電池システムとし、この蓄電池システムの設置後の一定期間経過後、または、特性低下を確認した後にメンテナンス要求信号を出力するメンテナンス方法とした。
【選択図】図1
Description
[正極板の作製]
正極活物質としてのLiFePO4(90重量部)と、導電材としてのアセチレンブラック(5重量部)と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(5重量部)と、を混合し、溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンを適宜加えてスラリーを調製し、このスラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔(厚み20μm)の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮し、所定のサイズで切断して板状の正極板2を作製した。
負極活物質としての天然黒鉛(90重量部)と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(10重量部)と、を混合し、溶媒としてのN−メチル−2−ピロリドンを適宜加えて各材料を分散させてスラリーを調製した。このスラリーを負極集電体としての銅箔(厚み16μm)の両面上に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮し、所定のサイズで切断して板状の負極板3を作製した。
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、30:70の容積比で混合した混合液(溶媒)に、1mol/LとなるようにLiPF6を溶解して非水電解液を調製した。
電池缶を構成する外装ケースおよび蓋部材の材料としては、厚み0.8mmのSUS304板を用いてそれぞれ作製した。また、外装ケースの長手方向×短手方向×深さ、がそれぞれ内寸で、320mm×165mm×25mmの電池缶サイズとした。また、蓋部材は平板状ではなく、缶の内部に嵌まり込む皿型状の蓋部材を用いる構成とした。皿型状の蓋部材を用いると、蓋部材を溶接する際に動くのを防止できて、溶接作業が容易となる。また、皿型状の落ち込み量を変更することで、収容する電極群の厚みの変化に容易に対応できる。さらに、皿型状であれば、蓋部材の強度、および電池缶の強度を向上することが可能となって好ましい。
正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層する。その際に、正極板に対して負極板が外側に位置するように、正極板32枚、負極板33枚、セパレータ64枚を積層し、この積層体をセパレータと同じ厚み25μmのポリエチレンフィルムを用いて巻回する構成として、電極群(積層体)を構築した。
比較例1は、電極群押圧部材6は用いず、ガイド部材7を用い、遠心力操作Aにより駆動力を付加してガス抜きを行った例である。比較例2は、電極群押圧部材6としてタイプ1の電極群押圧部材6Aを用い、ガイド部材7を用いてズレ防止を図った二次電池で、充放電試験を1000回繰り返した後、所定の駆動力を付加していない例である。
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 集電端子
6、6A〜6J 電極群押圧部材
61 高剛性部
62 高伸縮部
7 ガイド部材
8 伸縮性部材
10 電池缶
11 外装ケース
11f 外部端子
12 蓋部材
RB、RB1、RB2 二次電池
Claims (20)
- 正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群と、この電極群を収容し電解液が充填される外装ケースと、前記外装ケースに設ける外部端子と、前記正負の極板と前記外部端子とを電気的に接続する正負の集電端子と、前記外装ケースに装着される蓋部材と、を備える二次電池であって、
前記外装ケースと前記蓋部材とで密閉構成される電池缶内に、所定の駆動力を受けて前記電極群を、その積層方向に押圧して前記電極群内部のガスを抜くガス抜き機能を発揮する電極群押圧部材を備えたことを特徴とする二次電池。 - 前記電極群は積層面を前記外装ケースの底面と平行に設置され、前記電極群押圧部材は、前記電極群の上面部に当接して前記底面に向けて押圧することを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記電極群押圧部材は、前記上面部の全面を押圧する大きさを有することを特徴とする請求項2に記載の二次電池。
- 前記電極群は、前記外装ケースの底面側に載置される下面部と、前記蓋部材に対向する上面部と、これらの間の側面部を備え、当該側面部の少なくとも対向する二側面に、前記電極群の位置ずれと前記電極群押圧部材の位置ずれを共に抑制するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の二次電池。
- 前記集電端子を設ける側面と該側面に対向する前記外装ケースの内面との間に、前記ガイド部材を設けたことを特徴とする請求項4に記載の二次電池。
- 前記電極群押圧部材は、伸縮性部材を介して前記蓋部材と接続されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の二次電池。
- 前記電極群押圧部材は、前記電極群に当接し前記所定の駆動力を付加されても容易に変形しない高剛性部と、前記蓋部材に当接し機械的剛性が低く伸縮性を有する高伸縮部を備えた複構造とされることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の二次電池。
- 前記高伸縮部は、バネまたはゴム状の弾性体からなることを特徴とする請求項7に記載の二次電池。
- 前記高剛性部は、電解液不透過層または難透過層を少なくとも一層有し、前記高伸縮部は多孔性部材からなることを特徴とする請求項7に記載の二次電池。
- 前記高剛性部は、露出面に絶縁膜を有することを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の二次電池。
- 前記電極群押圧部材は、周縁部が薄く、中央部が厚い形状であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の二次電池。
- 前記電極群押圧部材は、その質量分布が周縁部で小さく中央部で高い構成とされることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の二次電池。
- 請求項1から12のいずれかに記載された二次電池を用いた蓄電池システムであって、所定のメンテナンスプログラムを有し、該メンテナンスプログラムの信号を確認したときに、所定の駆動力を受けて前記電極群を押圧して前記電極群内部のガス抜き機能を発揮する前記電極群押圧部材に前記駆動力を付与する所定の装置を用いて前記電極群内部のガス抜きを行うことを特徴とする蓄電池システム。
- 前記所定の装置は、前記電解群の積層方向に振動を与える振動付加装置、もしくは、前記電解群の積層方向に遠心力を与える遠心力付加装置のいずれかであることを特徴とする請求項13に記載の蓄電池システム。
- タイマー手段と電池特性を計測する計測手段と温度検出手段と各種の計測結果と各種の情報を表示する表示部とを備え、前記メンテナンスプログラムは、前記タイマー手段による設置後の一定期間経過後と、前記計測手段による特性低下を確認した後と、のいずれかに応じて前記表示部にメンテナンス要求信号を出力する機能を有することを特徴とする請求項13または14に記載の蓄電池システム。
- 請求項1から12のいずれかに記載された二次電池を用いた蓄電池システムのメンテナンス方法であって、前記蓄電池システムの設置後の一定期間経過後、または、特性低下を確認した後、のいずれかにメンテナンス要求信号を出力することを特徴とする蓄電池システムのメンテナンス方法。
- 前記メンテナンス要求信号を受信後、当該二次電池を回収し、電極群の積層方向を中心に前記二次電池に遠心力を付加する操作を実施して、前記電極群押圧部材に所定の駆動力を付加し前記電極群を押圧して前記電極群内部のガス抜きを行うことを特徴とする請求項16に記載の蓄電池システムのメンテナンス方法。
- メンテナンス要求信号を受信後、当該二次電池を回収し、電極群の積層方向を中心に前記二次電池に振動力を付加する操作を実施することを特徴とする請求項16に記載の蓄電池システムのメンテナンス方法。
- 前記一定期間は、車両等により前記二次電池を搬送することで当該二次電池に振動力を付加した状態に応じた延長時間を加算した時間であることを特徴とする請求項16から18のいずれかに記載の蓄電池システムのメンテナンス方法。
- 前記搬送の際、前記二次電池の積層方向が水平に対して傾いた状態の場合に、前記加算する時間をさらに長くすることを特徴とする請求項19に記載の蓄電池システムのメンテナンス方法。
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