JP2017004900A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明により、充放電可能な単電池を含む発電要素が複数配列された組電池が提供される。単電池は、ケースと、ケースに収容された捲回電極体と、を備える。捲回電極体において、負極の最外周部分は、正極の最外周部分よりも捲回電極体の外側に位置する。発電要素は、単電池の外面に沿うように配置された保護板をさらに備える。保護板は、金属層と絶縁層とを有する。金属層は、単電池側に位置する第1表面と、第1表面とは反対側に位置する第2表面と、を有する。絶縁層は、金属層の第2表面側に配置されている。金属層は、正極と電気的に接続しており、これによって金属層に正極電位が付与されている。
【選択図】図1
Description
上記の構成によると、単電池外に配置される保護板に金属層を設け、この金属層に正極電位を付与することで、金属が電池に突き刺さるような破損があった場合に、上記金属層と電極体最外周の負極との導通によって、電極体内での短絡電流の集中を防止する。この構成によると、ケースを増厚することなく、電池破損時における短絡を原因とする過度の発熱を抑制することができる。換言すると、電池破損時における発熱を抑制しつつ、従来の構造と比べてケースの薄厚化が可能となり、組電池における電池容量(体積エネルギー密度)の増大を実現することができる。また、単電池の隣に配置される保護板に、樹脂材料と比べて熱伝導性に優れる金属層を取り入れることで、組電池内における放熱性(冷却性)が向上し、これによって電池性能も向上する。さらに、金属層の配置によって保護板の強度は向上するので、外力等から単電池を保護する性能(保護性)も改善される。このことは、さらなる薄厚化に通じる。なお、保護板は冷却板として機能し得るので、従来の冷却板に置き換わるかたちで組電池に配置され得る。
上記の構成によると、電池破損時における発熱を抑制しつつ、従来の構造と比べてケースの薄厚化が可能となり、組電池における電池容量(体積エネルギー密度)の増大を実現することができる。また、上記保護板を採用することによって、単電池の放熱性および保護性が向上し、電池性能も向上する。
用意した各発電要素に対して、所定のコンディショニング処理を行った後、正負極間の電圧を4.2Vに調整した。25℃の温度条件下にて、上記コンディショニング処理後の単電池を備える発電要素に対して釘を貫通させ、単電池を強制的に短絡させた。具体的には、直径3mmの釘を保護板側からケース側壁の中央付近を通るように速度10mm/分で刺し、貫通させた。このときの単電池の状態(温度変化)を観察し、単電池の温度上昇が設定温度(評価基準温度)以下に抑制された場合を「○」と、継続的に温度が上昇し設定温度を超えた場合を「×」と評価した。結果を表1に示す。
上記発電要素1(従来構造)および発電要素4について、温度25℃でSOCが100%の状態まで充電を行った。SOC100%に調整した各発電要素に対し、200Aで放電を行い、放電から10秒間の電圧降下を測定した。測定された電圧降下の値(V)を、対応する電流値で除してIV抵抗を算出し、その平均値を放電抵抗とした。測定の結果、発電要素4では、発電要素1と比べて放電抵抗が20%低減した。
10 組電池
20 発電要素
30 単電池
40 保護板
40A 保護板の第1表面(単電池側表面)
40B 保護板の第2表面(単電池側とは反対側の表面)
310 ケース
312 ケース上面
314 ケース側壁
320 捲回電極体
330 正極
332 正極集電体
334 正極活物質層
336 正極端子
340 正極の最外周部分
350 負極
352 負極集電体
354 負極活物質層
356 負極端子
360 負極の最外周部分
370 セパレータ
410 金属層
410A 金属層の第1表面(単電池側表面)
410B 金属層の第2表面(単電池側とは反対側の表面)
414 接続部
420 絶縁層
Claims (6)
- 充放電可能な単電池を含む発電要素が複数配列された組電池であって、
前記単電池は、ケースと、該ケースに収容された電極体と、を備え、
前記電極体は、シート状の正極と、シート状の負極と、該正極および該負極の間に位置するシート状のセパレータとが捲回された捲回電極体であり、
前記捲回電極体において、前記負極の最外周部分は、前記正極の最外周部分よりも該捲回電極体の外側に位置しており、
前記発電要素は、前記単電池のケース外面に沿うように配置された保護板をさらに備え、
前記保護板は、金属層と絶縁層とを有しており、
前記金属層は、前記単電池側に位置する第1表面と、該第1表面とは反対側に位置する第2表面と、を有しており、
前記絶縁層は、前記金属層の第2表面側に配置されており、
前記金属層は、前記正極と電気的に接続しており、これによって該金属層に正極電位が付与されている、組電池。 - 前記単電池の外表面には、前記正極と電気的に接続した正極端子と、前記負極と電気的に接続した負極端子と、が設けられており、
前記金属層は、前記正極端子と接続しており、これによって該金属層に正極電位が付与されている、請求項1に記載の組電池。 - 前記ケースは金属製であり、かつ前記正極と電気的に接続しており、これによって該ケースに正極電位が付与されており、
前記ケースと前記負極の最外周部分とは離隔している、請求項1または2に記載の組電池。 - 充放電可能な単電池を含む発電要素が複数配列された組電池であって、
前記単電池は、ケースと、該ケースに収容された電極体と、を備え、
前記電極体は、シート状の正極と、シート状の負極と、該正極および該負極の間に位置するシート状のセパレータとが捲回された捲回電極体であり、
前記捲回電極体において、前記正極の最外周部分は、前記負極の最外周部分よりも該捲回電極体の外側に位置しており、
前記発電要素は、前記単電池のケース外面に沿うように配置された保護板をさらに備え、
前記保護板は、金属層と絶縁層とを有しており、
前記金属層は、前記単電池側に位置する第1表面と、該第1表面とは反対側に位置する第2表面と、を有しており、
前記絶縁層は、前記金属層の第2表面側に配置されており、
前記金属層は、前記負極と電気的に接続しており、これによって該金属層に負極電位が付与されている、組電池。 - 前記単電池の外表面には、前記正極と電気的に接続した正極端子と、前記負極と電気的に接続した負極端子と、が設けられており、
前記金属層は、前記負極端子と接続しており、これによって該金属層に負極電位が付与されている、請求項4に記載の組電池。 - 前記ケースは金属製であり、かつ前記負極と電気的に接続しており、これによって該ケースに負極電位が付与されており、
前記ケースと前記正極の最外周部分とは離隔している、請求項4または5に記載の組電池。
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