JP2016085916A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、二次電池の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a secondary battery.
一般的な二次電池は、筐体の内部に電池セル(巻回電極体)を備え、電池セルの両端部には、正極芯体露出部および負極芯体露出部が設けられている。正極芯体露出部には正極極集電端子が電気的に接続され、正極集電端子は正極外部端子に電気的に接続されている。同様に、負極芯体露出部には負極集電端子が電気的に接続され、負極集電端子は負極外部端子に電気的に接続されている。このような構成の二次電池が、特開2003−346878号公報(特許文献1)、特開2012−160425号公報(特許文献2)に開示されている。 A typical secondary battery includes a battery cell (winding electrode body) inside a casing, and a positive electrode core exposed portion and a negative electrode core exposed portion are provided at both ends of the battery cell. A positive electrode current collector terminal is electrically connected to the exposed portion of the positive electrode core, and the positive electrode current collector terminal is electrically connected to the positive electrode external terminal. Similarly, the negative electrode current collector terminal is electrically connected to the negative electrode core exposed portion, and the negative electrode current collector terminal is electrically connected to the negative electrode external terminal. Secondary batteries having such a configuration are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-346878 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-160425 (Patent Document 2).
近年、二次電池の容量の増加から、筐体の内部に複数の電池セルを収容するようになり、隣接する正極芯体露出部同士が正極集電端子に接続され、同様に、隣接する負芯体露出部同士が負極集電端子に接続される構成が採用される。 In recent years, due to the increase in capacity of secondary batteries, a plurality of battery cells have been accommodated inside the casing, and adjacent positive electrode core exposed portions are connected to the positive electrode current collector terminals, and similarly, A configuration in which the core exposed portions are connected to the negative electrode current collecting terminal is employed.
しかし、振動、衝撃などの外的負荷が二次電池に入力されると、正極集電端子と正極芯体露出部との接続部に負荷が加わり、接続部において接続不良を引き起こすことが懸念される。同様に、負極集電端子と負極芯体露出部との接続部に負荷が加わり、接続部において接続不良を引き起こすことが懸念される。 However, when an external load such as vibration or shock is input to the secondary battery, there is a concern that a load is applied to the connection portion between the positive electrode current collector terminal and the positive electrode core exposed portion, causing a connection failure in the connection portion. The Similarly, there is a concern that a load is applied to the connection portion between the negative electrode current collecting terminal and the negative electrode core exposed portion, causing a connection failure in the connection portion.
接続部の一部において接続不良が生じると、電流が流れなくなった電池セルは電気を放電せずに高いエネルギ状態となる。また、接触不良が生じると、二次電池の容量が著しく低下するために、一部の電池セルが過充電状態になり得ることが懸念される。 When a connection failure occurs in a part of the connection portion, the battery cell in which no current flows flows into a high energy state without discharging electricity. Moreover, since the capacity | capacitance of a secondary battery will fall remarkably when a contact failure arises, there is a concern that a part of battery cell may be in an overcharge state.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、接続部の一部において接続不良が生じた場合であっても、各電池セルへの通電状態を確保することが可能な構成を備える、二次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 problems, and includes a configuration capable of ensuring the energized state of each battery cell even when a connection failure occurs in a part of the connection portion. An object is to provide a secondary battery.
この二次電池においては、端部に電極露出部が設けられた電池セルを複数備える二次電池であって、複数の上記電池セルの上記電極露出部のそれぞれに電気的に接続されるとともに、外部端子に電気的に接続された集電端子と、上記電極露出部に対して、上記集電端子とは異なる位置において、複数の上記電極露出部を電気的に接続する接続部とを備える。 In this secondary battery, a secondary battery including a plurality of battery cells each provided with an electrode exposed portion at an end thereof, and electrically connected to each of the electrode exposed portions of the plurality of battery cells, A current collecting terminal electrically connected to an external terminal, and a connection portion for electrically connecting the plurality of electrode exposed portions to the electrode exposed portion at a position different from the current collecting terminal.
このように、複数の電池セルの電極露出部のそれぞれに電気的に接続された集電電極とは異なる位置に置いて、複数の電極露出部を電気的に接続する接続部を設けることで、外的負荷が二次電池に加わった場合において、集電電極と電極露出部の一部に接触不良部が発生した場合であっても、複数の電池セルは接続部により電気的に接続されていることから、電池セルに電流が流れないことを回避できる。その結果、二次電池が電気を放電せずに高いエネルギ状態となること、または、接触不良が生じた二次電池としての容量が著しく低下し、一部の電池セルが過充電状態になることを回避することが可能となる。 In this way, by providing a connection portion that electrically connects the plurality of electrode exposed portions, at a position different from the collector electrode electrically connected to each of the electrode exposed portions of the plurality of battery cells, When an external load is applied to the secondary battery, a plurality of battery cells are electrically connected by the connecting portion even if a contact failure occurs in a part of the collector electrode and the electrode exposed portion. Therefore, it can be avoided that no current flows through the battery cell. As a result, the secondary battery may be in a high energy state without discharging electricity, or the capacity as a secondary battery in which contact failure has occurred is significantly reduced, and some battery cells are overcharged. Can be avoided.
この二次電池によれば、接続部の一部において接続不良が生じた場合であっても、各電池セルへの通電状態を確保することが可能な構成を備える、二次電池の提供を可能とする。 According to this secondary battery, it is possible to provide a secondary battery having a configuration capable of ensuring the energization state of each battery cell even when a connection failure occurs in a part of the connection portion. And
以下、各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。同一の部品および相当部品には、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図においては、実際の寸法比率では記載しておらず、構造の理解を容易にするために、一部比率を異ならせて記載している。 Each embodiment will be described below with reference to the drawings. When referring to the number, amount, etc., the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, etc., unless otherwise specified. The same parts and corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may not be repeated. It is planned from the beginning to use the structures in the embodiments in appropriate combinations. In the drawings, the actual dimensional ratios are not described, and some ratios are described in order to facilitate understanding of the structure.
(実施の形態1:二次電池100)
図1〜図6を参照して、本実施の形態における二次電池100について説明する。図1は、二次電池100を示す平面図、図2は、二次電池100を示す縦断面図、図3は、図2中のIII−III線に沿った矢視断面図、図4および図5は、複数の電池セル13A,13Bのみを示す第1および第2斜視図、図6は、二次電池100の電気的な回路構成を示す図である。
(Embodiment 1: Secondary battery 100)
With reference to FIGS. 1-6, the
図1および図2を参照して、二次電池100は、外装体10、電池セル13A,13B、正極外部端子20、および、正極集電端子50、ならびに負極外部端子24、および、負極集電端子51を備える。外装体10は、有底筒状の収容部15および封口板25を含む。外装体10は、内部に電池セル13A,13Bを収容する。正極外部端子20および負極外部端子24は、封口板25に取り付けられる。
Referring to FIG. 1 and FIG. 2, the
電池セル13A,13Bは、正極芯体、負極芯体およびセパレータ(いずれも図示せず)を有し、正極芯体および負極芯体は、セパレータを介して巻回される。電池セル13A,13Bの両端には、正極芯体露出部11および負極芯体露出部12がそれぞれ設けられている。
正極芯体露出部11は、正極集電端子50を介して正極外部端子20に電気的に接続される。負極芯体露出部12は、負極集電端子51を介して負極外部端子24に電気的に接続される。
The positive electrode core exposed
図3に示すように、正極集電端子50は、電池セル13A,13Bを両側面から挟み込む凹形状を有し、電池セル13Aの正極芯体露出部11、および、電池セル13Bの正極芯体露出部11のそれぞれの外側から接するように成形されている。負極集電端子51の構成も正極集電端子50と同じであり、電池セル13A,13Bを両側面から挟み込む凹形状を有し、電池セル13Aの負極芯体露出部12、および、電池セル13Bの負極芯体露出部12のそれぞれの外側から接するように成形されている。
As shown in FIG. 3, the positive electrode
さらに、図4に示すように、電池セル13Aの正極芯体露出部11および電池セル13Bの正極芯体露出部11を電気的に接続する接続部30が設けられている。この接続部30は、正極集電端子50が電池セル13Aの正極芯体露出部11、および、電池セル13Bの正極芯体露出部11と接触する領域とは異なる領域に設けられている。本実施の形態においては、接続部30は、正極芯体露出部11同士が電気的に接続された領域からなり、たとえば、超音波溶接、抵抗溶接、または、レーザ溶接などを用いて、露出部同士が直接電気的に接続するように構成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 4, a
図5に示すように、電池セル13Aの負極芯体露出部12および電池セル13Bの負極芯体露出部12においても、同様に接続部30が設けられている。
As shown in FIG. 5, the
このように、本実施の形態における二次電池100においては、複数の電池セル13A,13Bの電極露出部のそれぞれに電気的に接続された正極集電端子50および負極集電端子51とは異なる位置に置いて、電極露出部を電気的に接続する接続部30を設けている。
Thus, in
これにより、外的負荷が二次電池100に加わった場合において、たとえば、正極集電端子50と正極芯体露出部11の一部とに接触不良部が発生した場合であっても、図6に示すように、電池セル13A,13Bは接続部30により、電池セル13A,13Bが電気的な回路から孤立することなく電気的に接続された状態が保たれる。その結果、電池セル13A,13Bに電流が流れないということを回避できる。
Accordingly, even when an external load is applied to the
また、二次電池100としての容量も変化しないため、電池セル13A,13Bの一方に電流が流れない場合において、満充電の場合には二次電池100が電気を放電せずに高いエネルギ状態となること、接触不良が生じた二次電池100としての容量が著しく低下し(容量バランスが崩れる)、電流が流れる方の電池セル13A,13Bが過充電状態になることを回避することが可能となる。
Further, since the capacity of the
また、集電端子と電極露出部との接触が確保され、さらに、接続部30における接触も確保された正常の状態では、電池セル13A,13Bに対する電流の出入りする箇所が増加することで、抵抗値が低減され、通常使用時における電池性能の向上を期待することも可能となる。
Further, in a normal state where the contact between the current collecting terminal and the electrode exposed portion is ensured, and further, the contact at the
(実施の形態2:二次電池100A)
次に、図7から図13を参照して、本実施の形態における二次電池100Aについて説明する。図7は、二次電池100Aの図2中のIII−III線に沿った矢視断面に対応する図、図8は、正極集電端子50Aの構成を示す斜視図、図9および図10は、複数の電池セル13A,13Bのみを示す第1および第2部分斜視図、図11は、補助端子30Aの正面図、図12は、図11中のXII−XII線矢視断面図、図13は、他の補助端子30Bの正面図、図14は、図13中のXIV−XIV線矢視断面図である。
(Embodiment 2:
Next, with reference to FIGS. 7 to 13,
本実施の形態における二次電池100Aの上記二次電池100との相違点は、電池セル23A,23Bの正極芯体露出部11および負極芯体露出部12の形状の相違にあり、外装体10の構成は同じである。よって、以下では、正極芯体露出部11の形状の相違を中心にして説明する。また、負極芯体露出部12においても同様であるため、正極芯体露出部11側について主に説明する。
The difference between the
図7から図9を参照して、本実施の形態における電池セル23A,23Bは、上述の電池セル13A,13Bと基本構成は同じで、正極芯体および負極芯体がセパレータを介して巻回された巻回体を構成しているが、正極芯体露出部11においては、その中央領域が内側に向かって押し潰された形態を有している。同様に、負極芯体露出部12においても、その中央領域が内側に向かって押し潰された形態を有している。
7 to 9,
図7および図8に示すように、正極集電端子50Aは、電池セル23A,23Bを両側面から挟み込む凹形状を有しているが、先端部分は、電池セル23Aの正極芯体露出部11、および、電池セル23Bの正極芯体露出部11のそれぞれの中央領域を外側から接することが可能なように内側に曲げられた形態を有している。負極集電端子51Aの構成も正極集電端子50Aと同じである。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the positive electrode current collecting terminal 50A has a concave shape that sandwiches the
さらに、図7および図9から図12に示すように、電池セル23Aの正極芯体露出部11および電池セル23Bの正極芯体露出部11を電気的に接続する接続部としての補助端子30Aが設けられている。この補助端子30Aは、正極集電端子50Aが電池セル23Aの正極芯体露出部11、および、電池セル23Bの正極芯体露出部11と接触する領域とは異なる領域に設けられている。
Further, as shown in FIGS. 7 and 9 to 12, an
本実施の形態においては、補助端子30Aは、正極芯体露出部11同士の間に形成される空間A1に装着されるとともに、空間A1の断面形状に沿う断面形状を有し、断面形状において略V字形状に成形されている。なお、補助端子30Aの形状は、この形状に限定されるず、図13および図14に示すように、断面形状が略U字形状の補助端子30Bを用いてもよい。
In the present embodiment, the
また、補助端子30Aの材料は、導電性を有するものであればどのような材料を用いることも可能であるが、電池セルにおいては、通常正極芯体には、アルミ材が用いられ、負極芯体には銅材が用いられていることから、これらの材料を用いるとよい。板厚さも特に限定されることなく、箔材のような薄い材料や、数mm程度の板材を用いてもよい。
The
このように、補助端子30Aに空間A1の断面形状に沿う形状を採用することで、正極芯体露出部11同士の間に形成される空間A1の一部を埋めることができ、電池セル23A,23Bに無理な力を加えることなく、電池セル23A,23B同士を電気的に接続することが可能となる。なお、補助端子30Aと正極芯体露出部11および負極芯体露出部12との接続には、たとえば、超音波溶接、抵抗溶接、または、レーザ溶接などが用いられる。
Thus, by adopting the shape along the cross-sectional shape of the space A1 for the
以上、本実施の形態における二次電池100Aにおいても、上記実施の形態1における二次電池100と同様の作用効果を得ることができる。
As described above, also in
(実施の形態3:二次電池100B)
次に、図15を参照して、本実施の形態における二次電池100Bについて説明する。図15は、二次電池100Bの図2中のIII−III線に沿った矢視断面に対応する図である。
(Embodiment 3: Secondary battery 100B)
Next, with reference to FIG. 15, the secondary battery 100B in the present embodiment will be described. FIG. 15 is a diagram corresponding to a cross section taken along line III-III in FIG. 2 of secondary battery 100B.
本実施の形態における二次電池100Bの上記二次電池100Aとの相違点は、電池セルの数量にある。本実施の形態では、3つの電池セル23A,23B,23Cを用いた場合の構成を示している。正極芯体露出部11および負極芯体露出部12の形状は、同じであるため、正極芯体露出部11の構成について主に説明する。
The difference between secondary battery 100B and
図14を参照して、本実施の形態における二次電池100Bは、電池セル23A,23B,23Cのそれぞれの正極芯体露出部11は、正極集電端子50Bにより電気的に接続されている。また、電池セル23Aの正極芯体露出部11と電池セル23Bの正極芯体露出部11との間の空間A1には補助端子30Aが配置され、電池セル23Bの正極芯体露出部11と電池セル23Cの正極芯体露出部11との間の空間A2にも補助端子30Aが配置されている。
Referring to FIG. 14, in secondary battery 100B in the present embodiment, each positive electrode core body exposed
このように、3つの電池セル23A,23B,23Cを用いた場合においても、上記実施の形態1、2における二次電池100、100Aと同様の作用効果を得ることが可能である。
Thus, even when three
なお、上記各実施の形態においては、正極芯体露出部11および負極芯体露出部12のいずれの領域にも、接続部(補助端子)を設ける構成を採用しているが、いずれか一方の芯体露出部にのみ接続部(補助端子)を設ける構成を採用してもよい。また、電池セルの数量も、実施の形態1,2では2つ、実施の形態3では、3つ用いる場合について説明しているが、電池セルの数量は、4以上であってもよい。
In each of the above embodiments, a configuration in which a connection portion (auxiliary terminal) is provided in any region of the positive electrode core exposed
また、電池セルの一例として、正極芯体、負極芯体およびセパレータが巻回された巻回体からなる電池セルを開示しているが、両端部に正極芯体露出部および負極芯体露出部を有する電池セルであればどのような形態の電池セルを用いてもよい。 In addition, as an example of the battery cell, a battery cell including a positive electrode core body, a negative electrode core body, and a wound body around which a separator is wound is disclosed, but a positive electrode core body exposed portion and a negative electrode core body exposed portion are disposed at both ends. Any form of battery cell may be used as long as it has a battery cell.
以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although embodiment based on this invention was described, the content disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 外装体、11 正極芯体露出部、12 負極芯体露出部、13A,13B,23A,23B 電池セル、15 収容部、20 正極外部端子、23A,23B,23C 電池セル、24 負極外部端子、25 封口板、30 接続部、30A,30B 補助端子、50,50A 正極集電端子、51,51A 負極集電端子、100,100A,100B 二次電池。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
複数の前記電池セルの前記電極露出部のそれぞれに電気的に接続されるとともに、外部端子に電気的に接続された集電端子と、
前記電極露出部に対して、前記集電端子とは異なる位置において、複数の前記電極露出部を電気的に接続する接続部と、
を備える、二次電池。 A secondary battery comprising a plurality of battery cells each provided with an electrode exposed portion at an end,
A current collecting terminal electrically connected to each of the electrode exposed portions of the plurality of battery cells and electrically connected to an external terminal;
A connection part that electrically connects the plurality of electrode exposure parts at a position different from the current collector terminal with respect to the electrode exposure part,
A secondary battery comprising:
前記集電端子は、
複数の前記正極芯体露出部のそれぞれに電気的に接続されるとともに、外部正極端子に電気的に接続された正極集電端子と、
複数の前記負極芯体露出部のそれぞれに電気的に接続されるとともに、外部負極端子に電気的に接続された負極集電端子と、を含み、
前記接続部は、
前記正極芯体露出部に対して、前記正極集電端子とは異なる位置において、複数の前記正極芯体露出部を電気的に接続する正極接続部と、
前記負極芯体露出部に対して、前記負極集電端子とは異なる位置において、複数の前記負極芯体露出部を電気的に接続する負極接続部と、を含み、
請求項1に記載の二次電池。 The battery cell is a wound electrode body in which a positive electrode core body, a separator, and a negative electrode core body are wound, and a positive electrode core exposed portion is provided at one end of the wound electrode body, and the wound electrode A negative electrode core exposed portion is provided at the other end of the body,
The current collecting terminal is
A positive electrode current collector terminal electrically connected to each of the plurality of positive electrode core exposed portions, and electrically connected to an external positive electrode terminal;
A negative current collector terminal electrically connected to each of the plurality of negative electrode core exposed portions and electrically connected to an external negative electrode terminal,
The connecting portion is
A positive electrode connecting portion that electrically connects the plurality of positive electrode core exposed portions at a position different from the positive electrode current collecting terminal with respect to the positive electrode core exposed portion,
A negative electrode connecting portion for electrically connecting a plurality of the negative electrode core exposed portions at a position different from the negative electrode current collecting terminal with respect to the negative electrode core exposed portion,
The secondary battery according to claim 1.
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