JP2015072836A - Battery pack - Google Patents

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靖二 石本
Seiji Ishimoto
靖二 石本
一希 宮竹
Kazuki Miyatake
一希 宮竹
狩野 巌大郎
Gentaro Kano
巌大郎 狩野
脇 憲尚
Norihisa Waki
憲尚 脇
若林 計介
Keisuke Wakabayashi
計介 若林
祐二 室屋
Yuji Muroya
祐二 室屋
智久 松野
Tomohisa MATSUNO
智久 松野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack preventing the generation of heat in a power generation element even if being stuck with a nail, and also preventing heat generated at the outside from being conducted to a power generation element.SOLUTION: In a battery pack 1 of the present invention, at least some stacked batteries 5 among a plurality of stacked batteries 5 are connected in series. A positive electrode conductive material 18 and a negative electrode conductive material 19 which are electrically connected to other electronic apparatus for charging/discharging are stacked on a power generation element 10 via an outer packaging body 20 at an external discharge part 30 that is an outside of the outer packaging body 20 of at least one stacked battery 5 among the plurality of stacked batteries 5, and an insulating member 31 is disposed between the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 at the external discharge part 30.

Description

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

近年、環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車(EV)およびハイブリッド電気自動車(HEV)の開発が進められている。これらのモータ駆動用電源としては繰り返し充放電可能な二次電池等のモータ駆動用電気デバイスが適している。特に高容量、高出力が期待できるリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。   In recent years, the development of electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) has been promoted against the background of the increasing environmental protection movement. As these motor driving power sources, motor driving electric devices such as secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged are suitable. In particular, lithium ion secondary batteries that can be expected to have high capacity and high output are attracting attention, and are currently being developed rapidly.

電気デバイスとしてのリチウムイオン二次電池は、たとえば、発電要素を外装体によって封止して構成されている。発電要素は、正極と、負極と、セパレータとを含んでいる。正極は、集電体の表面に、正極活物質やバインダーを含む電極材が形成されている。負極は、集電体の表面に、負極活物質やバインダーを含む電極材が形成されている。   A lithium ion secondary battery as an electrical device is configured, for example, by sealing a power generation element with an exterior body. The power generation element includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. In the positive electrode, an electrode material including a positive electrode active material and a binder is formed on the surface of the current collector. In the negative electrode, an electrode material containing a negative electrode active material and a binder is formed on the surface of the current collector.

以上のようなリチウムイオン二次電池は、さらなる高容量化が望まれている。これに伴い、リチウムイオン二次電池に貯蔵される化学エネルギー量が増大するため、安全性の確保がより重要になる。   The lithium ion secondary battery as described above is desired to have a higher capacity. Along with this, the amount of chemical energy stored in the lithium ion secondary battery increases, so ensuring safety is more important.

そのため、一般的に、リチウムイオン二次電池が外部から破壊された場合の安全性を評価する外部破壊試験が行われる。外部破壊試験の一つとして、たとえば、釘刺し試験がある。釘刺し試験とは、平板状の外装体の厚さ方向に導電性の釘を刺して電池を貫通させ、発電要素内で内部短絡が生じたときの温度上昇、発煙、発火などの現象を観察する試験である。   Therefore, generally, an external destructive test for evaluating safety when a lithium ion secondary battery is externally destroyed is performed. One example of the external destructive test is a nail penetration test. In the nail penetration test, conductive nails are pierced in the thickness direction of a flat outer casing to penetrate the battery and observe phenomena such as temperature rise, smoke, and ignition when an internal short circuit occurs in the power generation element. It is a test to do.

通常、釘刺しによって発電要素内で内部短絡が生じると、発電要素に大電流が流れる。このとき、ジュール熱が発生し、温度上昇が起こる。また、内部短絡が生じた箇所では、瞬間的なスパークが生じることもあり、これらの発熱により正極活物質の熱分解などが起こることもある。   Normally, when an internal short circuit occurs in the power generation element due to nail penetration, a large current flows through the power generation element. At this time, Joule heat is generated and the temperature rises. In addition, instantaneous spark may occur at a location where an internal short circuit has occurred, and heat generation of the positive electrode active material may occur due to these heat generation.

このような過度な発熱を防止するため、引用文献1では、外装内においてセパレータと負極の間に絶縁層を設けている。これにより、釘が発電要素を貫通するとき絶縁層の繊維が巻き込まれて電気抵抗となり、釘が発電要素を貫通する前に外部に放電される。そのため、内部短絡に基づくジュール熱が抑制される。   In order to prevent such excessive heat generation, in Patent Document 1, an insulating layer is provided between the separator and the negative electrode in the exterior. As a result, when the nail penetrates the power generation element, the fibers of the insulating layer are engulfed to become electric resistance, and the nail is discharged to the outside before penetrating the power generation element. Therefore, Joule heat based on the internal short circuit is suppressed.

特開2008−53196号公報JP 2008-53196 A

しかし、引用文献1に記載の構成にしたとしても、複数の電池が電気的に直列に接続されて組まれた組電池のような、出力電圧が高い電池では、外部への放電に際し大電流が流れ、スパークが発生し、このとき生じた熱が発電要素に伝わってしまう。その結果、発電要素内の材料の劣化が促進され、電池機能が喪失するおそれがある。   However, even if the configuration described in the cited document 1 is used, a battery having a high output voltage, such as an assembled battery in which a plurality of batteries are electrically connected in series, has a large current when discharged to the outside. Flow and spark are generated, and the heat generated at this time is transmitted to the power generation element. As a result, deterioration of the material in the power generation element is promoted, and the battery function may be lost.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、釘が刺されても、発電要素内での熱の発生を抑制しつつ、外部で生じた熱の発電要素への伝導も抑制する組電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if a nail is stabbed, an assembled battery that suppresses heat generated in the power generation element and also prevents conduction of heat generated outside to the power generation element. The purpose is to provide.

上記目的を達成する本発明は、複数の積層型電池のうち少なくとも一部の積層型電池が直列接続した組電池である。前記積層型電池は、集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と、集電体の両面に負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して交互に積層されてなる発電要素と、前記発電要素を収容する外装体と、前記正極の集電体を介して前記発電要素と電気的に接続されつつ、前記外装体の外部に導出される正極導電材と、前記負極の集電体を介して前記発電要素と電気的に接続されつつ、前記外装体の外部に導出される負極導電材と、を有しており、充放電のために他の電子機器と電気的に接続する前記正極導電材および前記負極導電材は、前記複数の積層型電池の中の少なくとも一つの積層型電池の外装体の外部に導出された部分が前記外装体を介して前記発電要素に積層されて外部放電部を形成し、絶縁性を有する絶縁部材が、前記外部放電部において、前記正極導電材および前記負極導電材間に配置される。   The present invention that achieves the above object is an assembled battery in which at least some of the plurality of stacked batteries are connected in series. In the stacked battery, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on both sides of a current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on both sides of the current collector are alternately stacked via separators. A power generation element; an exterior body that houses the power generation element; a positive electrode conductive material that is electrically connected to the power generation element via the positive electrode current collector and is led out of the exterior body; and the negative electrode A negative electrode conductive material that is electrically connected to the power generation element via the current collector and led out of the exterior body, and is electrically connected to other electronic devices for charging and discharging. The positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material that are connected to the outer periphery of at least one of the plurality of stacked batteries is connected to the power generation element through the exterior body. An insulating member having an insulating property is formed by laminating to form an external discharge part. In the external discharge part is disposed between the positive Gokushirube material and the anode electrical material.

本発明によれば、充放電のために他の電子機器と電気的に接続する正極導電材と負極導電材の間に、絶縁部材が設けられている。このとき、正極導電材、負極導電材、絶縁部材は、一体的に、外装体の上部に積層される。このような構造を有することにより、電池に釘が刺されても、発電要素内に大電流は流れないため、内部短絡に基づくジュール熱が発生しない。そのうえ、外装体の外部でのスパークにより生じた熱は外装体で断熱されるため発電要素に伝わりにくい。このように、釘刺しによって電池機能を喪失することはなく、安全性が確保される。   According to the present invention, the insulating member is provided between the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material that are electrically connected to other electronic devices for charging and discharging. At this time, the positive electrode conductive material, the negative electrode conductive material, and the insulating member are integrally laminated on the upper portion of the exterior body. By having such a structure, even when a nail is pierced into the battery, no large current flows in the power generation element, so Joule heat based on an internal short circuit does not occur. In addition, the heat generated by the spark outside the exterior body is insulated from the exterior body, and therefore is not easily transmitted to the power generation element. Thus, the battery function is not lost by nail penetration, and safety is ensured.

本実施形態に係る電池の全体構造を模式的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows typically the whole structure of the battery which concerns on this embodiment. 外部放電部の変形例1を示す図である。It is a figure which shows the modification 1 of an external discharge part. 外部放電部の変形例2を示す図である。It is a figure which shows the modification 2 of an external discharge part. 外部放電部の変形例3を示す図である。It is a figure which shows the modification 3 of an external discharge part. 外部放電部の変形例4を示す図である。It is a figure which shows the modification 4 of an external discharge part. 外部放電部の変形例5を示す図である。It is a figure which shows the modification 5 of an external discharge part.

以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

<組電池1>
図1は、本実施形態に係る組電池の全体構造を模式的に示す概略断面図である。図1に示すとおり、組電池1は、複数個の電池5が電気的に直列に接続された構造を有する。組電池1のケース内(不図示)において、各電池5は、図1に示すように一列に積層される。また、組電池1は、積層された複数個の電池5の最上部に、外部放電部30を配置した構造を有する。なお、図示する例では、三個の電池5が直列に接続されているが、これに限定されず、複数個あれば、二個でもよいし四個以上でもよい。
<Battery 1>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of the assembled battery according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the assembled battery 1 has a structure in which a plurality of batteries 5 are electrically connected in series. In the case of the assembled battery 1 (not shown), the batteries 5 are stacked in a row as shown in FIG. The assembled battery 1 has a structure in which an external discharge unit 30 is disposed on the uppermost part of the plurality of stacked batteries 5. In the illustrated example, three batteries 5 are connected in series. However, the present invention is not limited to this, and there may be two or four or more as long as there are a plurality of batteries.

各電池5は、充放電を行う発電要素10を外装体20の内部に密封した構造を有する。   Each battery 5 has a structure in which a power generation element 10 that charges and discharges is sealed inside an exterior body 20.

発電要素10は、複数の電極11、12と、セパレータ13と、が積層されて構成されている。   The power generation element 10 is configured by laminating a plurality of electrodes 11 and 12 and a separator 13.

各電極11、12は、極性を有しており、以下では、正極の電極を正極電極11と称し、負極の電極を負極電極12と称する。図示する例では、正極電極11と負極電極12がセパレータ13を介して交互に積層されており、一対の正極電極11および負極電極12からなる単電池が電気的に並列接続されている。したがって、本実施形態の電池5は、いわゆる積層型とよばれる構造の電池(以下では「積層型電池」と称する)である。   Each of the electrodes 11 and 12 has polarity, and hereinafter, the positive electrode is referred to as a positive electrode 11 and the negative electrode is referred to as a negative electrode 12. In the example shown in the figure, positive electrodes 11 and negative electrodes 12 are alternately stacked via separators 13, and single cells composed of a pair of positive electrodes 11 and negative electrodes 12 are electrically connected in parallel. Therefore, the battery 5 of the present embodiment is a battery having a structure called a so-called stacked type (hereinafter referred to as “stacked battery”).

正極電極11は、正極集電体14の両面に正極活物質層15が形成されてなる。負極電極12は、負極集電体16の両面に負極活物質層17が形成されてなる。なお、図1に示す例では、二個の正極電極11と、三個の負極電極12とが交互に積層されているが、これに限定されず、所望する出力電圧に応じて調整してよい。   The positive electrode 11 has a positive electrode active material layer 15 formed on both surfaces of a positive electrode current collector 14. The negative electrode 12 has a negative electrode active material layer 17 formed on both surfaces of a negative electrode current collector 16. In the example shown in FIG. 1, the two positive electrodes 11 and the three negative electrodes 12 are alternately stacked. However, the present invention is not limited to this and may be adjusted according to a desired output voltage. .

正極集電体14および負極集電体16は、高分子材料を含む集電箔と、導電性を有する導電材とによって構成されている。たとえば、正極集電体14および負極集電体16は、導電材が集電箔上に配置される構造としてもよいし、二枚の集電箔の間に導電材を挟む構造としてもよい。ここで、高分子材料は必ずしも導電性を有している必要はないが、集電箔全体では、集電箔としての機能を果たすために導電性を有していなければならない。したがって、高分子材料が導電性を持たない場合には、集電箔には、高分子材料の他に、導電性を有する導電性フィラー(導電性粒子)が当然に含まれる。   The positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 16 are constituted by a current collector foil containing a polymer material and a conductive material having conductivity. For example, the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 16 may have a structure in which a conductive material is disposed on a current collector foil, or a structure in which a conductive material is sandwiched between two current collector foils. Here, the polymer material does not necessarily have conductivity, but the current collector foil as a whole must have conductivity in order to function as a current collector foil. Therefore, when the polymer material does not have conductivity, the current collector foil naturally includes a conductive filler (conductive particles) having conductivity in addition to the polymer material.

導電性フィラーとしては、導電性を有するが、電荷移動媒体として用いられるイオンに関しては伝導性を有さない材料から選択される。当然のことながら、導電性フィラーは、印加される正極電位および負極電位に耐えうる材料から選択されなければならない。導電性フィラー(導電性粒子)は、金属粒子およびカーボン粒子の少なくともいずれかであり、たとえば、アルミニウム粒子、SUS粒子、銀粒子、金粒子、銅粒子、チタン粒子、カーボン粒子、カーボンナノチューブなどが用いられる。   The conductive filler is selected from materials that have conductivity but do not have conductivity with respect to ions used as a charge transfer medium. Of course, the conductive filler must be selected from materials that can withstand the applied positive and negative potentials. The conductive filler (conductive particle) is at least one of metal particles and carbon particles. For example, aluminum particles, SUS particles, silver particles, gold particles, copper particles, titanium particles, carbon particles, carbon nanotubes, etc. are used. It is done.

また、高分子材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、またはこれらの混合物である。   Polymer materials are polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, polyimide, polyamide, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber, polyacrylonitrile, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, Or a mixture of these.

なお、各正極集電体14は、図1に示すとおり、端部が延長されて、電気を取り出すための正極導電材18に電気的に接続する。また、各負極集電体16は、端部が延長されて、電気を取り出すための負極導電材19に電気的に接続する。   In addition, as shown in FIG. 1, each positive electrode collector 14 has an end portion extended, and is electrically connected to a positive electrode conductive material 18 for taking out electricity. Each negative electrode current collector 16 is electrically connected to a negative electrode conductive material 19 for taking out electricity, with an end portion extended.

正極電極11に形成される正極活物質層15は、正極活物質、導電助剤、バインダー、支持塩(リチウム塩)などを含む。   The positive electrode active material layer 15 formed on the positive electrode 11 includes a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, a supporting salt (lithium salt), and the like.

正極活物質層15に含まれる正極活物質は、電極反応において正極電極11と負極電極12との間を往来する物質(イオン)を蓄積および放出できる正極材料である。たとえば、電池5がリチウムイオン二次電池である場合には、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、正極活物質としては、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物などが挙げられる。この他、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物、V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物、PbO、AgO、NiOOHなどが挙げられる。また、場合によっては、二種以上の正極活物質が併用されてもよい。 The positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 15 is a positive electrode material capable of accumulating and releasing substances (ions) that travel between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 in an electrode reaction. For example, when the battery 5 is a lithium ion secondary battery, a lithium-transition metal composite oxide is preferable. As the positive electrode active material, a Li · Co composite oxide such as LiCoO 2 or a Li · Co such as LiNiO 2 is used. Examples thereof include Ni-based composite oxides, Li · Mn-based composite oxides such as spinel LiMn 2 O 4, and Li · Fe-based composite oxides such as LiFeO 2 . In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfate compounds such as LiFePO 4 , transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination.

正極活物質層15に含まれる導電助剤は、正極活物質の導電性を改善する機能を有し、たとえば、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF)などの種々の炭素繊維により構成される。   The conductive auxiliary agent contained in the positive electrode active material layer 15 has a function of improving the conductivity of the positive electrode active material. For example, carbon powder such as graphite and various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF). Consists of.

正極活物質層15に含まれるバインダーは、正極集電体14と正極活物質層15との結着材としての機能を有する。たとえば、バインダーとしては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはこれらの混合物が挙げられる。   The binder contained in the positive electrode active material layer 15 has a function as a binder between the positive electrode current collector 14 and the positive electrode active material layer 15. For example, as a binder, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), or mixtures thereof.

正極活物質層15に含まれる支持塩は、支持電解質としての機能を有する。たとえば、支持塩としては、Li(CSON(LiBETI)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSONなどが挙げられる。 The supporting salt contained in the positive electrode active material layer 15 has a function as a supporting electrolyte. For example, as the supporting salt, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N (LiBETI), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2), such as 2 N and the like.

負極電極12に形成される負極活物質層17は、負極活物質、導電助剤、バインダー、支持塩などを含む。   The negative electrode active material layer 17 formed on the negative electrode 12 includes a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, a supporting salt, and the like.

負極活物質層17に含まれる負極活物質は、電極反応において正極電極11と負極電極12との間を往来する物質(イオン)を蓄積および放出できる負極材料である。たとえば、負極活物質としては、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料(黒鉛)、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンなどが挙げられる。より好ましくは、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛である。天然黒鉛は、たとえば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛などが使用できる。人造黒鉛としては塊状黒鉛、気相成長黒鉛、鱗片状黒鉛、繊維状黒鉛が使用できる。これらの中で、特に好ましい材料としては、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛である。鱗片状黒鉛、塊状黒鉛を用いた場合、充填密度が高くなるため、特に有利である。また、場合によっては、二種以上の負極活物質が併用されてもよい。   The negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 17 is a negative electrode material capable of accumulating and releasing substances (ions) that travel between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 in an electrode reaction. For example, a carbon material is preferable as the negative electrode active material. Examples of the carbon material include graphite-based carbon materials (graphite) such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon. More preferably, graphite such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite. As natural graphite, for example, scaly graphite, massive graphite and the like can be used. As the artificial graphite, massive graphite, vapor-grown graphite, flaky graphite, and fibrous graphite can be used. Of these, scaly graphite and massive graphite are particularly preferable materials. The use of flaky graphite or massive graphite is particularly advantageous because the packing density increases. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination.

負極活物質層17に含まれる導電助剤は、負極活物質の導電性を改善する機能を有し、たとえば、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF)などの種々の炭素繊維により構成される。   The conductive auxiliary agent contained in the negative electrode active material layer 17 has a function of improving the conductivity of the negative electrode active material. For example, carbon powder such as graphite and various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF). Consists of.

負極活物質層17に含まれるバインダーは、負極集電体16と負極電極13との結着材としての機能を有し、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)によって構成されている。また、ポリフッ化ビニリデンのような溶剤系バインダー以外に、ポリマー微粒子、ゴム材料を水に分散させた水系バインダー(たとえば、スチレン−ブタジエンゴム)を用いてもよい。   The binder contained in the negative electrode active material layer 17 has a function as a binder between the negative electrode current collector 16 and the negative electrode 13, and is made of, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF). In addition to a solvent-based binder such as polyvinylidene fluoride, a water-based binder (for example, styrene-butadiene rubber) in which polymer fine particles and a rubber material are dispersed in water may be used.

負極活物質層17に含まれる支持塩は、支持電解質としての機能を有する。たとえば、負極電極13の支持塩には、正極活物質層15に含まれる支持塩と同一の物質が用いられる。   The supporting salt contained in the negative electrode active material layer 17 has a function as a supporting electrolyte. For example, the same material as the supporting salt contained in the positive electrode active material layer 15 is used for the supporting salt of the negative electrode 13.

セパレータ13は、正極電極11と負極電極12の間に設けられ、正極電極11と負極電極12を電気的に隔離している。セパレータ13は、正極電極11と負極電極12との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。たとえば、セパレータ13は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン製の多孔質膜、セラミック製の多孔質膜などが用いられる。また、耐熱性を有するアラミドなどが用いられてもよい。   The separator 13 is provided between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 and electrically isolates the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The separator 13 holds an electrolytic solution between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 to ensure ion conductivity. For example, the separator 13 may be a porous film made of polyolefin such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), or a porous film made of ceramic. Further, aramid having heat resistance may be used.

正極導電材18は、図1に示すように、各正極集電体14を介して発電要素10と電気的に接続されつつ、外装体20の外部に導出される。たとえば、正極導電材18には、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、ステンレス鋼、これらの合金などが用いられる。ただし、正極導電材18は、組電池1に導電性の釘が刺されたときに、外部放電部30での外部短絡によって電流が流れ、熱が発生しても溶けない金属材であることが好ましい。具体的には、正極導電材18は、短絡によって電流が流れてから電圧が0[V]になるまでに放出されるエネルギーが、(融点−平常の温度)[K]×熱容量[cal/K]未満となる金属材であることが好ましい。かつ、正極集電体14および負極集電体16よりも抵抗値が低い金属材であるとよい。ここで、「融点」とは、正極導電材18が固体から液体へ溶ける温度を指す。「平常の温度」とは、組電池1が使用される地域の年間平均気温(たとえば、20℃=−253K)を指す。「熱容量」とは、釘が接する正極導電材18を1[℃(K)]上昇させるのに必要なエネルギーを指す。   As shown in FIG. 1, the positive electrode conductive material 18 is led out of the exterior body 20 while being electrically connected to the power generation element 10 via each positive electrode current collector 14. For example, the positive electrode conductive material 18 is made of aluminum, copper, nickel, iron, titanium, stainless steel, or an alloy thereof. However, it is preferable that the positive electrode conductive material 18 is a metal material that does not melt even when heat is generated when an electric current flows due to an external short circuit in the external discharge unit 30 when a conductive nail is pierced into the assembled battery 1. . Specifically, in the positive electrode conductive material 18, the energy released from when a current flows due to a short circuit until the voltage becomes 0 [V] is (melting point−normal temperature) [K] × heat capacity [cal / K It is preferable that the metal material be less than. And it is good in it being a metal material whose resistance value is lower than the positive electrode collector 14 and the negative electrode collector 16. Here, the “melting point” refers to a temperature at which the positive electrode conductive material 18 melts from a solid to a liquid. “Normal temperature” refers to an annual average temperature (for example, 20 ° C. = − 253 K) in an area where the assembled battery 1 is used. “Heat capacity” refers to the energy required to raise the positive electrode conductive material 18 in contact with the nail by 1 [° C. (K)].

負極導電材19は、図1に示すように、各負極集電体16を介して発電要素10と電気的に接続されつつ、外装体20の外部に導出される。たとえば、負極導電材19には、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、ステンレス鋼、これらの合金などが用いられる。また、負極導電材19は、組電池1に導電性の釘が刺されたときに、短絡によって電流が流れ、熱が発生しても溶けない金属材であることが好ましい。具体的には、負極導電材19は、短絡によって電流が流れてから電圧が0[V]になるまでに放出されるエネルギーが、(融点−平常の温度)[K]×熱容量[cal/K]未満となる金属材であることが好ましい。かつ、正極集電体14および負極集電体16よりも抵抗値が低い金属材であると一層好ましい。   As shown in FIG. 1, the negative electrode conductive material 19 is led out of the exterior body 20 while being electrically connected to the power generation element 10 via each negative electrode current collector 16. For example, the negative electrode conductive material 19 is made of aluminum, copper, nickel, iron, titanium, stainless steel, or an alloy thereof. Moreover, it is preferable that the negative electrode conductive material 19 is a metal material that does not melt even when heat is generated when a current is caused by a short circuit when a conductive nail is inserted into the assembled battery 1. Specifically, in the negative electrode conductive material 19, the energy released from when a current flows due to a short circuit until the voltage becomes 0 [V] is (melting point−normal temperature) [K] × heat capacity [cal / K It is preferable that the metal material be less than. In addition, a metal material having a lower resistance than the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 16 is more preferable.

電解液は、非水(系)電解液であり、電解液を介して正極電極11と負極電極12の間をイオンが移動することで、発電要素10に蓄電された電気が充放電される。たとえば、電解液は、有機溶媒に支持塩であるリチウム塩等が溶解した形態である。有機溶媒としては、支持塩を十分に溶解させ得るものであればよく、たとえば、(1)プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどの環状カーボネート類、(2)ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、(3)テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類、(4)γ−ブチロラクトン等のラクトン類、(5)アセトニトリル等のニトリル類、(6)プロピオン酸メチル等のエステル類、(7)ジメチルホルムアミド等のアミド類、(8)酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから一種類または二種以上を混合した非プロトン性溶媒等の可塑剤などが挙げられる。これら有機溶媒は、単独で用いても二種類以上を組み合わせて用いてもよい。支持塩としては、従来公知のものが用いられる。たとえば、Li(CSON(LiBETI)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等が用いられる。 The electrolytic solution is a non-aqueous (system) electrolytic solution, and the ions stored between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are charged / discharged by the ions moving between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 through the electrolytic solution. For example, the electrolytic solution is in a form in which a lithium salt or the like as a supporting salt is dissolved in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the supporting salt. For example, (1) cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, (2) chains such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate. (3) ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, (4) lactones such as γ-butyrolactone, (5) Nitriles such as acetonitrile, (6) Esters such as methyl propionate, (7) Amides such as dimethylformamide, (8) One or two kinds selected from methyl acetate and methyl formate Plasticizers such as aprotic solvents mixed with the above It is. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Conventionally known salts are used as the supporting salt. For example, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N (LiBETI), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N or the like is used.

外装体20は、たとえば、内部に金属板を備えたラミネートシートから構成され、発電要素10を両側から被覆して封止する。これにより、外装体20は、発電要素10を収容する。   The exterior body 20 is composed of, for example, a laminate sheet having a metal plate therein, and covers and seals the power generation element 10 from both sides. Thereby, the exterior body 20 accommodates the power generation element 10.

外部放電部30は、図1の破線内に示すように、充放電のために他の電子機器と電気的に接続する正極導電材18および負極導電材19と、絶縁性を有する絶縁部材31とが積層されて形成される。すなわち、組電池1の正極タブとして機能する正極導電材18と、負極タブとして機能する負極導電材19とは、複数の電池5の中の少なくとも一つの電池5の外装体20の外部である外部放電部30において、外装体20を介して発電要素10に積層される。図1には、一列に積層された複数の電池5のうち、最上層の電池5から導出された正極導電材18と、最下層の電池5から導出された負極導電材19とが、最上層の電池5の外装体20を介して発電要素10に積層された例が示されている。外部放電部30において、正極導電材18と負極導電材19の間には、絶縁部材31が配置される。また、組電池1は、複数個の電池5が直列接続された構造であるため、最上層の電池5から導出された負極導電材19は、中間層の電池5から導出された正極導電材18と電気的に接続される。同様に、中間層の電池5から導出された負極導電材19は、最下層の電池5から導出された正極導電材18と電気的に接続される。   As shown in the broken line in FIG. 1, the external discharge unit 30 includes a positive electrode conductive material 18 and a negative electrode conductive material 19 that are electrically connected to other electronic devices for charging and discharging, and an insulating member 31 having an insulating property. Are stacked. That is, the positive electrode conductive material 18 that functions as the positive electrode tab of the assembled battery 1 and the negative electrode conductive material 19 that functions as the negative electrode tab are external to the exterior body 20 of at least one of the batteries 5. In the discharge part 30, the power generation element 10 is laminated via the exterior body 20. In FIG. 1, among the plurality of batteries 5 stacked in a row, the positive electrode conductive material 18 derived from the uppermost battery 5 and the negative electrode conductive material 19 derived from the lowermost battery 5 are the uppermost layer. The example laminated | stacked on the electric power generation element 10 via the exterior body 20 of the battery 5 of this is shown. In the external discharge part 30, an insulating member 31 is disposed between the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19. Further, since the assembled battery 1 has a structure in which a plurality of batteries 5 are connected in series, the negative electrode conductive material 19 derived from the uppermost battery 5 is replaced with the positive electrode conductive material 18 derived from the intermediate layer battery 5. And electrically connected. Similarly, the negative electrode conductive material 19 derived from the intermediate layer battery 5 is electrically connected to the positive electrode conductive material 18 derived from the lowermost layer battery 5.

そして、図1に示すように、外部放電部30において、正極導電材18は折り畳み構造を有する。このような折り畳み構造を有することにより、放電による溶断が抑制される。一方、負極導電材19は折り畳み構造を有していない。そのため、正極導電材18の先端と負極導電材19の先端は同方向に揃えられる。   As shown in FIG. 1, in the external discharge part 30, the positive electrode conductive material 18 has a folded structure. By having such a folded structure, fusing due to electric discharge is suppressed. On the other hand, the negative electrode conductive material 19 does not have a folded structure. Therefore, the tip of the positive electrode conductive material 18 and the tip of the negative electrode conductive material 19 are aligned in the same direction.

絶縁部材31は、外部放電部30において、正極導電材18と負極導電材19の接触を防止し、電気的に隔てる。このような絶縁部材31を構成する材料としては、絶縁性、個体電解質の脱落に対するシール性(密封性)や外部からの水分の透湿に対するシール性、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよい。たとえば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられる。特に、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂を使用することが好ましい。   The insulating member 31 prevents contact between the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 in the external discharge part 30 and electrically separates them. As a material constituting such an insulating member 31, it has insulating properties, sealing properties against sealing off of solid electrolyte (sealing properties), sealing properties against moisture permeation from the outside, heat resistance under battery operating temperature, and the like. Anything is acceptable. For example, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber and the like are used. In particular, it is preferable to use a urethane resin or an epoxy resin from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy, and the like.

本実施形態の組電池1は、以上のような構造を有しているため、導電性の釘が刺されると、外部放電部30において、正極導電材18と負極導電材19が釘を通じて短絡する。この外部短絡により、外部放電部30には大電流が流れるが、釘を介して瞬間的に組電池1の外部に放電される。そのため、発電要素10内の釘部分に電流が集中しにくく、内部短絡に基づく局所的なジュール熱も発生しない。そのうえ、外装体20の外部でのスパークにより生じた熱は外装体20で断熱されるため発電要素10に伝わりにくい。このように、電池1は、釘刺しによって電池機能を喪失することはなく、安全が担保される。   Since the assembled battery 1 of the present embodiment has the above-described structure, when the conductive nail is stabbed, the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 are short-circuited through the nail in the external discharge unit 30. . Due to this external short circuit, a large current flows through the external discharge unit 30, but is instantaneously discharged to the outside of the assembled battery 1 through the nail. Therefore, the current is less likely to concentrate on the nail portion in the power generation element 10, and local Joule heat based on an internal short circuit does not occur. In addition, since heat generated by the spark outside the exterior body 20 is insulated by the exterior body 20, it is difficult to be transmitted to the power generation element 10. Thus, the battery 1 does not lose its battery function due to nail penetration, and safety is ensured.

以上のように、本実施形態の組電池1は、釘が刺されても、各電池5の発電要素10からジュール熱が発生することも、各電池5の外装体20の外部から発電要素10に熱が伝わることもない。そのため、本実施形態の組電池1は、釘刺しによって電池機能を喪失することはなく、安全性が確保される。   As described above, the assembled battery 1 according to the present embodiment can generate Joule heat from the power generation element 10 of each battery 5 even when a nail is stabbed. Heat is not transmitted. Therefore, the assembled battery 1 of this embodiment does not lose the battery function due to nail penetration, and safety is ensured.

また、本実施形態の正極集電体14には高分子材料が含まれている。そのため、金属材料のみから構成される金属集電体よりも軽量化でき、これにより重量あたりの出力密度を従来の金属集電体よりも高められる。   In addition, the positive electrode current collector 14 of the present embodiment includes a polymer material. Therefore, the weight can be reduced as compared with a metal current collector made of only a metal material, and the power density per weight can be increased as compared with a conventional metal current collector.

また、本実施形態の正極導電材18および負極導電材19には、正極集電体14および負極集電体16よりも抵抗値が低い金属材が用いられてもよい。このような性質の正極導電材18および負極導電材19が採用されることにより、組電池1に釘が刺されたときに、各電池5内の発電要素10ではなく、各電池5の外部の正極導電材18および負極導電材17に電流が流れ、組電池1の外部への放電を容易にする。   In addition, for the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 of the present embodiment, a metal material having a lower resistance value than the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 16 may be used. By employing the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 having such properties, when the nail is inserted into the assembled battery 1, the positive electrode outside the battery 5, not the power generation element 10 in each battery 5. Current flows through the conductive material 18 and the negative electrode conductive material 17, facilitating discharge to the outside of the assembled battery 1.

<変形例>
上記実施形態は、本発明の要旨を例示することを意図し、本発明を限定するものではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。変形例としては、以下のようなものがある。
<Modification>
The above embodiments are intended to exemplify the gist of the present invention and do not limit the present invention. Many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. Examples of modifications include the following.

たとえば、上記実施形態では、正極導電材18のみが外部放電部30において折り畳み構造を有している。しかし、本発明は、これに限定されず、正極導電材18および負極導電材19の少なくともいずれかが、外部放電部30において折り畳み構造を有していればよい。   For example, in the above embodiment, only the positive electrode conductive material 18 has a folded structure in the external discharge part 30. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that at least one of the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 has a folded structure in the external discharge portion 30.

図2は、外部放電部の変形例1を示す図である。図3は、外部放電部の変形例2を示す図である。図4は、外部放電部の変形例3を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a first modification of the external discharge unit. FIG. 3 is a diagram illustrating a second modification of the external discharge unit. FIG. 4 is a diagram illustrating a third modification of the external discharge unit.

図2に示すように、負極導電材19のみが折り畳み構造を有していてもよい。これによっても、正極導電材18の先端と負極導電材19の先端を同方向に揃えることができる。   As shown in FIG. 2, only the negative electrode conductive material 19 may have a folded structure. Also by this, the front end of the positive electrode conductive material 18 and the front end of the negative electrode conductive material 19 can be aligned in the same direction.

また、図3に示すように、正極導電材18と負極導電材19の両方が折り畳み構造を有していてもよい。これにより、外部放電部30の厚みが増し、釘刺しを開始してから釘が各電池5の発電要素10に到達するまでの時間を稼ぐことができる。そのため、釘が各電池5の発電要素10に到達するまでに確実に外部放電部30において放電できる。   Moreover, as shown in FIG. 3, both the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 may have a folded structure. Thereby, the thickness of the external discharge part 30 increases, and it is possible to earn time from the start of nail penetration until the nail reaches the power generation element 10 of each battery 5. Therefore, the external discharge unit 30 can reliably discharge the nail before reaching the power generation element 10 of each battery 5.

また、図4に示すように、正極導電材18と負極導電材19で折り畳みの回数を異ならせてもよい。たとえば、図4に示すように、正極導電材18は一回折り畳まれ、負極導電材19は二回折り畳まれるようにしてもよい。このようにすれば、折り畳み回数が多くても、正極導電材18の先端と負極導電材19の先端を同方向に揃えることができる。   In addition, as shown in FIG. 4, the number of times of folding may be different between the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19. For example, as shown in FIG. 4, the positive electrode conductive material 18 may be folded once and the negative electrode conductive material 19 may be folded twice. In this way, even if the number of times of folding is large, the tip of the positive electrode conductive material 18 and the tip of the negative electrode conductive material 19 can be aligned in the same direction.

なお、外部放電部30において正極導電材18および負極導電材19を折り畳む回数は、図1〜4に示す例に限定されず、何回折り畳まれてもよい。   In addition, the frequency | count of folding the positive electrode electrically-conductive material 18 and the negative electrode electrically-conductive material 19 in the external discharge part 30 is not limited to the example shown in FIGS. 1-4, and how many times may be folded.

また、上記実施形態および変形例では、組電池1に含まれる全ての電池5が、一列に積層されている。これにより、組電池1の設置面積(幅×奥行き)を最小化できる。しかし、本発明は、これに限定されない。たとえば、複数の電池5のうち一部の電池5は、積層されずに横に並べられてもよい。このような場合であっても、外部放電部30は、少なくともいずれか一つの電池5の上部に配置され、その電池5の外装体20を介して一部の発電要素10に積層されればよい。   Moreover, in the said embodiment and modification, all the batteries 5 contained in the assembled battery 1 are laminated | stacked on 1 row. Thereby, the installation area (width x depth) of the assembled battery 1 can be minimized. However, the present invention is not limited to this. For example, some of the batteries 5 may be arranged side by side without being stacked. Even in such a case, the external discharge unit 30 may be disposed on the top of at least one of the batteries 5 and stacked on a part of the power generation elements 10 via the exterior body 20 of the battery 5. .

図5は、外部放電部の変形例4を示す図である。図6は、外部放電部の変形例5を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a fourth modification of the external discharge unit. FIG. 6 is a diagram illustrating a fifth modification of the external discharge unit.

図5に示すように、組電池1に含まれる全ての電池5が、積層されずに横に並べられてもよい。図示する例では、外部放電部30は、全ての電池5を上部から覆うように配置され、各電池5の外装体20を介して各発電要素10に積層される。図5では、全ての電池5が直列接続されている。このような構造の組電池1によっても、釘が刺されると、外部放電部30において放電され、このとき発生した熱が各電池5の発電要素10に伝わることもない。   As shown in FIG. 5, all the batteries 5 included in the assembled battery 1 may be arranged side by side without being stacked. In the illustrated example, the external discharge unit 30 is disposed so as to cover all the batteries 5 from above, and is stacked on each power generation element 10 via the exterior body 20 of each battery 5. In FIG. 5, all the batteries 5 are connected in series. Even with the assembled battery 1 having such a structure, when the nail is pierced, the external discharge unit 30 discharges the heat, and the heat generated at this time is not transmitted to the power generation element 10 of each battery 5.

また、図6に示すように、組電池1に含まれる一部の電池5が積層され、残りの電池5がその横で積層されるようにしてもよい。図示する例では、外部放電部30は、左右に分かれて二つずつ積層された電池5を上部から覆うように配置され、上側の二つの電池5の外装体20を介して各発電要素10に積層される。図6では、上段および下段の二つの電池5がそれぞれ直列接続され、上段と下段が並列接続されている。このような構造の組電池1によっても、釘が刺されると、外部放電部30において放電され、このとき発生した熱が各電池5の発電要素10に伝わることもない。   Further, as shown in FIG. 6, a part of the batteries 5 included in the assembled battery 1 may be stacked, and the remaining batteries 5 may be stacked on the side. In the illustrated example, the external discharge unit 30 is arranged so as to cover the batteries 5 stacked on the left and right separately from each other from the top, and to each power generation element 10 via the outer body 20 of the upper two batteries 5. Laminated. In FIG. 6, the upper and lower batteries 5 are connected in series, and the upper and lower batteries are connected in parallel. Even with the assembled battery 1 having such a structure, when the nail is pierced, the external discharge unit 30 discharges the heat, and the heat generated at this time is not transmitted to the power generation element 10 of each battery 5.

また、上記実施形態では、正極集電体14および負極集電体16の集電箔に含まれる導電性フィラーの例を挙げたが、上記例に限定されない。たとえば、導電性フィラーとして合金粒子が用いられてもよい。また、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている材料を用いることができる。特に、電池において導電助剤としてよく用いられているカーボン粒子が好ましい。というのも、カーボンブラックやグラファイトなどのカーボン粒子は、電位窓が非常に広く、それゆえに、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い電位領域において安定であり、導電性にも優れているためである。また、カーボン粒子は、非常に軽量なため、電池全体の質量も最小限に抑えられる。   Moreover, in the said embodiment, although the example of the electroconductive filler contained in the current collection foil of the positive electrode collector 14 and the negative electrode collector 16 was given, it is not limited to the said example. For example, alloy particles may be used as the conductive filler. Moreover, the material put into practical use as what is called a filler type conductive resin composition can be used. In particular, carbon particles that are often used as conductive aids in batteries are preferred. This is because carbon particles such as carbon black and graphite have a very wide potential window, and are therefore stable in a wide potential range with respect to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and also have excellent conductivity. It is. Moreover, since the carbon particles are very light, the mass of the entire battery can be minimized.

また、上記実施形態では、正極導電材18および負極導電材19は、各電池5の外装体20内部の先端から外部放電部30の先端にかけて、単一の部材により形成されている。しかし、本発明は、これに限定されず、複数の部材により形成されてもよい。たとえば、各電池5の外装体20のシール部分には、集電タブとして従来から使用されている部材を使用し、外装体20のシール部分から外部放電部30の先端までは上記実施形態の部材を使用してもよい。たとえば、集電タブとしては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、ステンレス鋼、これらの合金などが使用される。なお、複数の電池5同士を電気的に接続する正極導電材18と負極導電材19も、単一の部材により形成されてもよいし、異なる部材により形成されてもよい。   Further, in the above embodiment, the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 are formed of a single member from the tip inside the outer package 20 of each battery 5 to the tip of the external discharge part 30. However, the present invention is not limited to this, and may be formed by a plurality of members. For example, a member conventionally used as a current collecting tab is used for the seal portion of the outer package 20 of each battery 5, and the members of the above embodiment are provided from the seal portion of the outer package 20 to the tip of the external discharge unit 30. May be used. For example, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, stainless steel, and alloys thereof are used as the current collecting tab. The positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 that electrically connect the plurality of batteries 5 may be formed of a single member or different members.

また、上記実施形態では、組電池1は、複数の電池5から構成されるものとして説明した。しかし、組電池1は、ケース(缶)内において複数の電池5が収納される電池モジュールであってもよいし、複数の電池モジュールが組み合わされたものであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, the assembled battery 1 demonstrated as what is comprised from the some battery 5. FIG. However, the assembled battery 1 may be a battery module in which a plurality of batteries 5 are housed in a case (can), or may be a combination of a plurality of battery modules.

また、上記実施形態では、電池5の例としてリチウムイオン二次電池を挙げているが、外部放電部30を有する組電池1に使用する電池であれば、その名称や構造に依らない。   Moreover, in the said embodiment, although the lithium ion secondary battery is mentioned as an example of the battery 5, if it is a battery used for the assembled battery 1 which has the external discharge part 30, it will not depend on the name and structure.

また、上記実施形態の電池5には、積層型電池が採用されているが、これに限定されず、複数の積層型電池のうち少なくとも一つの積層型電池を双極型電池に代えてもよい。これにより、組電池1全体での容量および電圧を自由に調節できる。また、直列接続された複数個の電池5のうち一部を電気的に並列に接続することによって、容量および電圧を自由に調節してよい。たとえば、図6に示す組電池1のように、二つの電池5を直列に接続したものを二つ並列に接続してもよい。   Moreover, although the laminated battery is employ | adopted as the battery 5 of the said embodiment, it is not limited to this, You may replace at least 1 laminated battery among several laminated batteries with a bipolar battery. Thereby, the capacity | capacitance and voltage in the assembled battery 1 whole can be adjusted freely. Moreover, you may adjust a capacity | capacitance and a voltage freely by connecting a part of several battery 5 connected in series electrically in parallel. For example, like the assembled battery 1 shown in FIG. 6, two batteries 5 connected in series may be connected in parallel.

また、上記実施形態では、特に説明していないが、使用時の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、各電池5の発電要素10は外装体20に減圧封入される。   Although not particularly described in the above embodiment, the power generation element 10 of each battery 5 is sealed in the exterior body 20 under reduced pressure in order to prevent external impact during use and environmental degradation.

また、上記実施形態では、絶縁部材31が断熱材として機能することについて説明したが、これに限定されず、釘刺しによって外部短絡が生じたときに、外部放電部30において発生した熱が各電池5の外装体20の内部に伝わらない形態のものであれば、その名称や構造に依らない。たとえば、釘刺しによって外部放電部30に発生した熱を、各電池5の周辺に配置された導電材を介して車体に逃がしてもよいし、冷却水などを用いて冷却してもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated that the insulating member 31 functions as a heat insulating material, it is not limited to this, When the external short circuit arises by nail penetration, the heat | fever generate | occur | produced in the external discharge part 30 is each battery. If it is a thing of the form which is not transmitted to the inside of the exterior body 20 of 5, it will not depend on the name or structure. For example, the heat generated in the external discharge unit 30 by nail penetration may be released to the vehicle body via a conductive material arranged around each battery 5 or may be cooled using cooling water or the like.

また、上記実施形態の組電池1は、車両に搭載され得る。車両に搭載された組電池1は、たとえば、車両のモータを駆動する電源として用いられる。なお、組電池1が車両に搭載される場合には、外部放電部30が車両の進行方向に向けられて配置されるのが好ましい。   Moreover, the assembled battery 1 of the said embodiment can be mounted in a vehicle. The assembled battery 1 mounted on the vehicle is used as a power source for driving a motor of the vehicle, for example. In addition, when the assembled battery 1 is mounted in a vehicle, it is preferable that the external discharge unit 30 is disposed so as to face the traveling direction of the vehicle.

<実施例1>
実施例1として、上記実施形態において説明した構造の組電池1を作製した。具体的には、正極導電材18および負極導電材19として、厚み0.2[mm]のアルミ板を用いた。そして、外部放電部30において、正極導電材18の折り畳み回数を一回とし、負極導電材19の折り畳みの回数を二回とした(合計三回)。このように作製された組電池1に対して釘刺し試験を行ったところ、電池機能を喪失することはなく、良好な結果が得られた。
<Example 1>
As Example 1, an assembled battery 1 having the structure described in the above embodiment was produced. Specifically, an aluminum plate having a thickness of 0.2 [mm] was used as the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19. And in the external discharge part 30, the frequency | count of folding of the positive electrode electrically-conductive material 18 was made into 1 time, and the frequency | count of folding of the negative electrode electrically-conductive material 19 was made into 2 times (a total of 3 times). When a nail penetration test was performed on the assembled battery 1 produced in this manner, the battery function was not lost and good results were obtained.

<比較例1>
また、比較例1として、上記実施形態において説明した構造の組電池1を作製した。具体的には、正極導電材18および負極導電材19として、厚み0.2[mm]のアルミニウム板を用いた。そして、外部放電部30において、正極導電材18と負極導電材19は、折り畳まれず、直線的な板状の構造とした。このように作製された組電池1に対して釘刺し試験を行ったところ、電池機能が喪失してしまった。
<Comparative Example 1>
Further, as Comparative Example 1, an assembled battery 1 having the structure described in the above embodiment was produced. Specifically, aluminum plates having a thickness of 0.2 [mm] were used as the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19. And in the external discharge part 30, the positive electrode conductive material 18 and the negative electrode conductive material 19 were made into the linear plate-shaped structure without folding. When the nail penetration test was performed on the assembled battery 1 thus manufactured, the battery function was lost.

以上のことから、外部放電部30の厚みを増加させた方が、釘刺しを開始してから釘が各電池5の発電要素10に到達するまでの時間を稼ぐことができ、電池機能が喪失し難いことがわかった。   From the above, if the thickness of the external discharge part 30 is increased, the time from the start of nail penetration until the nail reaches the power generating element 10 of each battery 5 can be gained, and the battery function is lost. I found it difficult.

1 組電池、
5 電池、
10 発電要素、
11 正極電極、
12 負極電極、
13 セパレータ、
14 正極集電体、
15 正極活物質層、
16 負極集電体、
17 負極活物質層、
18 正極導電材、
19 負極導電材、
20 外装体、
30 外部放電部、
31 絶縁部材。
1 battery pack,
5 batteries,
10 power generation elements,
11 positive electrode,
12 negative electrode,
13 separator,
14 positive electrode current collector,
15 positive electrode active material layer,
16 negative electrode current collector,
17 negative electrode active material layer,
18 positive electrode conductive material,
19 negative electrode conductive material,
20 exterior body,
30 External discharge part,
31 Insulating member.

Claims (7)

複数の積層型電池のうち少なくとも一部の積層型電池が直列接続してなる組電池であって、
前記積層型電池は、
集電体の両面に正極活物質層が形成された正極と、集電体の両面に負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して交互に積層されてなる発電要素と、
前記発電要素を収容する外装体と、
前記正極の集電体を介して前記発電要素と電気的に接続されつつ、前記外装体の外部に導出される正極導電材と、
前記負極の集電体を介して前記発電要素と電気的に接続されつつ、前記外装体の外部に導出される負極導電材と、を有しており、
充放電のために他の電子機器と電気的に接続する前記正極導電材および前記負極導電材は、前記複数の積層型電池の中の少なくとも一つの積層型電池の外装体の外部に導出された部分が前記外装体を介して前記発電要素に積層されて外部放電部を形成し、
絶縁性を有する絶縁部材が、前記外部放電部において、前記正極導電材および前記負極導電材間に配置される組電池。
An assembled battery in which at least some of the stacked batteries are connected in series,
The stacked battery is:
A power generation element in which a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on both sides of a current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on both sides of the current collector are alternately stacked via separators;
An exterior body that houses the power generation element;
A positive electrode conductive material led out of the exterior body while being electrically connected to the power generation element via the positive electrode current collector;
A negative electrode conductive material that is electrically connected to the power generation element via the negative electrode current collector and led out of the exterior body,
The positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material that are electrically connected to other electronic devices for charging / discharging are led out of an exterior body of at least one of the plurality of stacked batteries. A part is laminated to the power generation element via the outer body to form an external discharge part,
An assembled battery in which an insulating member having an insulating property is disposed between the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material in the external discharge portion.
前記正極導電材および前記負極導電材の少なくともいずれかは、前記外部放電部において折り畳み構造を有する請求項1に記載の組電池。   2. The assembled battery according to claim 1, wherein at least one of the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material has a folded structure in the external discharge portion. 前記複数の積層型電池は一列に積層されて配置される請求項1または2に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 1 or 2, wherein the plurality of stacked batteries are stacked in a line. 前記複数の積層型電池のうち少なくとも一つの積層型電池を双極型電池に代えてなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の組電池。   The assembled battery according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the plurality of stacked batteries is replaced with a bipolar battery. 前記発電要素において内部短絡が生じる場合に、前記正極導電材および前記負極導電材を各積層型電池の外装体の外部で短絡させて、前記正極導電材および前記負極導電材において、前記発電要素の電圧が0[V]になるまでに放出されるエネルギーを、「(融点−平常の温度)×熱容量」未満にする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組電池。   When an internal short circuit occurs in the power generation element, the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material are short-circuited outside the exterior body of each stacked battery, and the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material The assembled battery according to any one of claims 1 to 4, wherein energy released until the voltage reaches 0 [V] is less than "(melting point-normal temperature) x heat capacity". 前記正極導電材および前記負極導電材は、前記電極に含まれる集電体より電気抵抗が小さい請求項1〜5のいずれか一項に記載の組電池。   The assembled battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the positive electrode conductive material and the negative electrode conductive material have a smaller electric resistance than a current collector included in the electrode. 前記集電体は、高分子材料および導電性粒子を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の組電池。   The assembled battery according to claim 1, wherein the current collector includes a polymer material and conductive particles.
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