JP2015053261A - 全固体電池 - Google Patents
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Abstract
Description
電池ユニットが複数積層される全固体電池において、
前記電池ユニットは、正極層と負極層とによって固体電解質層が挟み込まれた構造の電池本体がラミネートフィルムによって包装されることで構成されると共に、
各電池ユニットの間には、それぞれ放熱部材が介在されており、
これらの放熱部材は、該放熱部材の面方向(積層方向に対して垂直方向)に冷媒(例えば空気)の通り道を形成可能とする空隙部を有する基層と、該基層を挟み込む、熱伝導性を有する一対の弾性体層とから構成されることを特徴とする。
へと伝わる。そして、基層には、空隙部により冷媒の通り道が形成されているため、基層に伝わった熱は、冷媒の流れによって、放熱部材の外部へと逃げていく。これにより、電池ユニット内部に熱が蓄えられてしまうことが抑制される。また、放熱部材には一対の弾性体層が設けられているので、電池ユニットが熱膨張しても、その変形が無理に抑制されることはない。そのため、電池ユニットへの応力を緩和させることができる。また、放熱部材の両側の面を弾性体層により構成したことで、電池ユニットにおけるラミネートフィルムへの密着性を高め、熱伝導性を高めることができる。また、弾性体層により、ラミネートフィルム全体に対して均一的に圧力がかかるため、放電性のバラツキを抑制することができる。更に、弾性体層が防振機能を発揮するため、電池ユニットへの振動の伝達を抑制する効果もある。
図1〜図4を参照して、本発明の実施例1に係る全固体電池について説明する。
特に、図1を参照して、本発明の実施例に係る全固体電池の全体構成について説明する。図1は本発明の実施例に係る全固体電池の概略構成図である。本実施例に係る全固体電池100は、電池ユニット10が複数積層されており、各電池ユニット10の間には、それぞれ放熱部材20が介在されるように構成されている。これら複数の電池ユニット10及び放熱部材20は、ケース40内に収納されている。また、各電池ユニット10に接続された配線30は、ケース40の外部に引き出されるように構成されている。なお、本実施例においては、電池ユニット10とケース40との間にも放熱部材20が設けられている。なお、電池ユニット10や放熱部材20は、上面側から見た形状は四角形であり、図1においては、積層方向に切断した断面的な図によって、全固体電池100の概略構成を示している。
特に、図2を参照して、電池ユニット10について、より詳細に説明する。図2は本発明の実施例に係る電池ユニットの模式的断面図である。本実施例に係る電池ユニット10は、電池本体がラミネートフィルムによって包装されたラミネート型の全固体電池である。ここでは、電池ユニット10として、ラミネート型の全固体リチウム電池を用いた場合を例にして説明する。
び負極層13における固体電解質層11とは反対側の全面は、ラミネートフィルム14に対してそれぞれ密着している。
特に、図3を参照して、放熱部材20について、より詳細に説明する。図3は本発明の実施例に係る放熱部材の模式的断面図である。本実施例に係る放熱部材20は、基層21と、この基層21を挟み込む一対の弾性体層22とから構成される。なお、基層21及び弾性体層22は、平面形状(上面側から見た形状)が、いずれも4角形で、その大きさも同一である。図3においては、これらの層の積層方向に放熱部材20を切断した断面を示している。
十分になってしまう。
特に、図4を参照して、本実施例に係る全固体電池100における放熱メカニズムについて説明する。図4は本発明の実施例に係る全固体電池における熱の流れを説明する図である。
以上説明したように、本実施例に係る全固体電池100によれば、電池ユニット10から発生した熱は、放熱部材20における弾性体層22から基層21へと伝わる。そして、基層21には、空隙部により空気の通り道が形成されているため、基層21に伝わった熱は、空気の流れによって、放熱部材20の外部へと逃げていく。これにより、電池ユニット10の内部に熱が蓄えられてしまうことが抑制される。なお、自然対流などの空気の流れによって、基層21に伝わった熱を放熱部材20の外部に逃がすことができるが、ファン等を設置して強制的に気流を発生させることで、より効果的に熱を逃がすことが可能となる。
本実施例においては、放熱部材20を構成する基層21として、不織布を採用する場合を示した。しかしながら、基層21としては、不織布に限らず、織布、編布、網などの多孔質材料を採用することもできる。ただし、放熱部材20の面方向に対する放熱性は、これら織布、編布、及び網よりも不織布の方が優れている。
図5には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、基層の変形例について説明する。図5は本発明の実施例2に係る基層を示す模式的断面図である。
図6には、本発明の実施例3が示されている。本実施例においては、基層の変形例について説明する。図6は本発明の実施例3に係る基層を示す模式的断面図である。
図7には、本発明の実施例4が示されている。本実施例においては、基層の変形例について説明する。図7は本発明の実施例4に係る基層を示す模式的断面図である。
図8には、本発明の実施例5が示されている。本実施例においては、基層の変形例について説明する。図8は本発明の実施例5に係る基層を示す模式的断面図である。
きる。なお、金属薄板21d1と金属薄板21d2は溶接などにより固定することで一体化することもできる。
図9には、本発明の実施例6が示されている。本実施例においては、弾性体層の変形例について説明する。図9は本発明の実施例6に係る弾性体層を示す平面図である。
図10には、本発明の実施例7が示されている。本実施例においては、弾性体層の変形例について説明する。図10は本発明の実施例7に係る弾性体層を示す平面図である。
11 固体電解質層
12 正極層
13 負極層
14 ラミネートフィルム
20 放熱部材
21,21a,21b,21c,21d 基層
21a1,21a2,21c1,21c2,21d1,21d2 金属薄板
22a1 凹部
21b1 金属板
21b2 貫通孔
22b1 溝
22,22a,22b 弾性体層
30 配線
40 ケース
100 全固体電池
Claims (6)
- 電池ユニットが複数積層される全固体電池において、
前記電池ユニットは、正極層と負極層とによって固体電解質層が挟み込まれた構造の電池本体がラミネートフィルムによって包装されることで構成されると共に、
各電池ユニットの間には、それぞれ放熱部材が介在されており、
これらの放熱部材は、該放熱部材の面方向に冷媒の通り道を形成可能とする空隙部を有する基層と、該基層を挟み込む、熱伝導性を有する一対の弾性体層とから構成されることを特徴とする全固体電池。 - 前記基層は、不織布により構成されることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
- 前記基層は、金属により構成されることを特徴とする請求項1に記載の全固体電池。
- 前記弾性体層は、弾性材料中に熱伝導性の高いフィラーが充填されることによって、該弾性体層の熱伝導率が0.2W・m−1・K−1以上4W・m−1・K−1以下に設定されることを特徴とする請求項1,2または3に記載の全固体電池。
- 前記弾性体層における電池ユニットとの接触面側には、複数の凹部が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の全固体電池。
- 前記弾性体層における電池ユニットとの接触面側には、該弾性体層の側壁面側に連通する複数の溝が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の全固体電池。
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