JP2016062746A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のシート状の正極21、負極22がセパレータ31を介して互いに絶縁状態で積層される積層体40を備える電極組立体20を備える蓄電装置において、電極組立体20は、積層体40の外側に配される金属シート43を備え、金属シート43は、積層体の積層方向において最も外側に位置する積層体40の最外層電極41に重ねられる積層シート部44と、積層シート部44から延在し、積層体40の複数の正極21、負極22の長手方向端部47に沿う延在シート部45とを備える。
【選択図】 図3
Description
通常、リチウムイオン二次電池の電池ケース内には、発電要素としての電極組立体が収容されており、電極組立体は、金属箔に正極活物質を塗布した正極と、金属箔に負極活物質を塗布した負極と、正極と負極との間に介在される絶縁部材としてのセパレータとを備えている。
電極組立体としては、例えば、巻回型の電極組立体と積層型の電極組立体が存在する。巻回型の電極体は、長尺状の正極および負極の間にセパレータを介在させた電極シートを巻回することにより形成されている。一方、積層型の電極組立体は、多数の正極、負極及びセパレータが面対向するように交互に積層される構造を有する。
特許文献1に開示された蓄電装置の電極組立体は、積層型であり、袋状のセパレータに収容された矩形シート状の正極と袋状のセパレータに収容された矩形シート状の負極とを交互に積層して積層体を形成して容器に収容し、容器の内部を密封する構造である。電極組立体の正極及び負極は、所定間隔で互いに平行して積層配置され、正極と負極の間に短絡を防止するセパレータを介在させている。
この場合、シートを放熱部材及び電極として兼用することができる。
この場合、シートを放熱部材として利用することができる。
以下、第1の実施形態に係る蓄電装置を図面を参照して説明する。
本実施形態では、蓄電装置としての二次電池について例示し、本実施形態の二次電池は具体的にはリチウムイオン二次電池である。
図3及び図4に示すように、電極組立体20は、積層体40と金属シート43とを備える。積層体40は複数の略矩形シート状の正極21と複数の略矩形シート状の負極22とが絶縁部材であるセパレータ31を介して互いに絶縁状態で交互に積層されて層状に形成されている。セパレータ31は袋状であり、正極21を収容し、正極21と負極22の間に介在するように配されて、正極21と負極22の間を絶縁する。なお、本実施形態のセパレータ31は、多孔質樹脂シートである。本実施形態の正極21及び負極22は、本発明の電極である。本実施形態の金属シート43は、本発明のシートである。積層体40の複数の略矩形シート状の電極の長手方向の両端部を長手方向端部47とし、短手方向の両端部を短手方向端部とする。本実施形態の長手方向端部47は、本発明の端部である。
図3及び図4に示すように、金属シートを折り曲げてシート状の積層シート部44と、積層シート部44から延在するシート状の延在シート部45を有する一対の金属シート43を形成する。よって、金属シートは複数の金属シート43からなる。積層シート部44と延在シート部45の面がなす角度は直角である。最外層電極41と重なる積層シート部44の面は内側面51であり、電極組立体20の外部を臨む積層シート部44の面は外側面52である。また、延在シート部45の一方の面が長手方向端部47と対向する内側面53であり、延在シート部45の他方の面が電極組立体20の外部を臨む外側面54である。積層シート部44が延在シート部45と接続する積層シート部44の端部は長手方向端部46である。また、積層シート部44において延在シート部45と接続する長手方向端部46と反対側となる端部も長手方向端部46である。
図6(a)に示すように、複数の正極21の正極本体23と複数の負極22の負極本体27とが面対向するように正極21と負極22を対として交互に積層する。そして、一対の最外層電極41が正極となるように、最も外側に位置する負極22側に正極21を追加して積層し、層状の積層体40を形成する。なお、図示していないが、正極21は袋状のセパレータ31にあらかじめ収容されている。
電極組立体20は、二次電池10の充放電に伴い電極組立体20が発熱するため電極組立体20が高温となる。電極組立体20の熱は、電極組立体20の外側から電極組立体20よりも比較的温度が低い電極組立体20の外部に放熱される。従って、電極組立体20の熱は電極組立体20の内側から外側に向かって伝わる。積層体40の各電極の面は表面積すなわち伝熱面積が大きいので放熱性が高い。積層体40の複数の電極の熱は積層体40の積層方向の内側から外側に向けて各電極の面を順に伝わる。そして、一対の最外層電極41の外側面55に伝わった熱は、さらに外側に重ねられた金属シート43の積層シート部44に伝わる。熱の一部は積層シート部44の外側面52から電極組立体20の外部に放熱され、残りの熱の一部は積層シート部44の長手方向端部46から延在する延在シート部45に伝わる。延在シート部45は、積層シート部44と同様に、表面積すなわち伝熱面積が大きいため放熱性が高い。積層シート部44から延在シート部45に伝えられた熱は、延在シート部45の外側面54から電極組立体20の外部に放熱される。積層体40の複数の電極の長手方向端部47は、表面積すなわち伝熱面積が小さく、一対の最外層電極41の外側面55と比較して放熱し難い。加えて、積層体40の電極の長手方向端部47は、放熱性が高くない樹脂製のセパレータ31が電極からはみ出して束となって存在するために放熱し難い。したがって、電極組立体20の積層体40の電極の長手方向端部47からは放熱され難く、積層体40においては積層方向に熱が移動し易い。電極組立体20が電池ケース11に収容された状態では、金属シート43の熱は電池ケース11へ移動し、電池ケース11から外部へ放熱される。
(1)電極組立体20の熱は、一対の金属シート43の積層シート部44と延在シート部45とから、電極組立体20の外部に放熱させることができる。したがって、延在シート部45の外側面54から電極組立体20の熱を電極組立体20の外部に放熱させることができ、電極組立体20の長手方向端部の放熱性を高めることができる。また、電極組立体20の熱を電極組立体20から外部に放熱させるための伝熱面積を大きくすることができ、電極組立体20の放熱性を高めることができる。電極組立体20の放熱性が高いと、二次電池10の充放電に伴い発熱した電極組立体20の熱を電極組立体20の外部に効率良く放熱することができるので、電極組立体20が高温とならず、二次電池10の充放電に伴い発熱する電極組立体20の熱により二次電池10の性能が低下することを防止することができる。
(3)二次電池10の電極組立体20において、金属シート43を、正極である最外層電極41とは異なる極性である負極として機能させている。よって、金属シート43は放熱部材及び電極として兼用することができる。
次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態では、二次電池の電極組立体における金属シートの構成が第1の実施形態と異なる。本実施形態では、第1の実施形態の説明を援用し共通の符号を用いて説明する。
(4)金属シート61は単一の金属シートにより形成されている。よって、金属シートが1つで済み、二次電池の部品点数が削減できる。
放熱性の高いシートで積層体を覆う構成であれば良く、非金属シートにより積層体を覆う構成としても良い。放熱性の高い非金属シートの例としては、黒鉛シートや高熱伝導樹脂シートがある。この場合、上記の実施形態と同様に、電極組立体の放熱性を向上させることができる。
○ 上記の実施形態では、一対の金属シート又は単一の金属シートを用いたが、3枚以上の複数の金属シートを用いても良い。例えば、積層体において電池ケースの開口側に近い部位と、電池ケースの底側に近い部位と、電池ケースの開口側と底側の間にそれぞれ金属シートを設けても良い。
20、60 電極組立体
21 正極(電極)
22 負極(電極)
25 正極金属箔(金属箔)
29 負極金属箔(金属箔)
31 セパレータ
41 最外層電極
42 内層電極
43、61 金属シート(シート)
44、63 積層シート部
45、64 延在シート部
47 長手方向端部(端部)
Claims (5)
- 電極組立体を備える蓄電装置において、
前記電極組立体は、
複数のシート状の電極がセパレータを介して互いに絶縁状態で積層される積層体と、
前記積層体の外側に配されるシートを備え、
前記シートは、
前記積層体の積層方向において最も外側に位置する前記積層体の最外層電極に重ねられる積層シート部と、
前記積層シート部から延在し、前記積層体の前記複数の電極の端部を覆う延在シート部とを備えることを特徴とする蓄電装置。 - 前記シートは、前記積層体の前記最外層電極と異なる極性の電極であることを特徴とする請求項1記載の蓄電装置。
- 前記シートは、前記積層体の前記最外層電極を形成する金属箔と同一材質であることを特徴とする請求項1記載の蓄電装置。
- 前記シートは、単一のシートからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記シートは、複数のシートからなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
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