JP2018073815A - 電気絶縁体およびそれに関連する電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの面S1,S2および外側面S3を有する分離領域12と、前記2つの面S1,S2の少なくとも一方の周囲を覆って配置される支持領域14と、を備えたことを特徴とする電気絶縁体1である。分離領域12は多孔性、イオン導電性であり、セラミックセパレータ、重合体セパレータ、またはセラミックでコーティングされた重合体セパレータから作ることが可能である。支持領域14は可撓性があり、イオン導電性であるか、または、電気絶縁体1では、イオン導電のための主要な領域は分離領域12であるので、イオン導電性ではないいくつかの特定の材料から作ることができる。
【選択図】図1
Description
セパレータのサイズは正極および負極の表面積より大きくなるように常に設計されるが、セパレータがカールしたときに、正極および負極は依然として接触し、電池の内部短絡を引き起こす。内部短絡により発生した熱で、セパレータはより大きくカールする。したがって、広範囲にわたる内部短絡がトリガされ、熱暴走が発生する。
図2を参照する。支持領域14が配置され、分離領域12の面S1の周囲を覆い、外側面S3のいくつかの部分を覆うように延在する。
図3を参照する。支持領域14が配置され、分離領域12の面S1の周囲を覆い、外側面S3の全てを覆うように延在する。
図5を参照する。支持領域14が配置され、分離領域12の2つの面S1およびS2を覆い、面S1の一方によって外側面S3のいくつかの部分を覆うように延在する。
図6を参照する。支持領域14が配置され、分離領域12の2つの面S1およびS2の周囲を覆い、外側面S3の全てを覆うように延在する。
支持領域14は、重合体材料、シリコーン材料、エポキシ樹脂材料、アクリル樹脂材料、およびそれらの組合せからなるグループから選択される。さらに、イオン導電性ではないいくつかの支持材料(たとえば、セラミック粒子、重合体粒子)を加えることにより、支持領域14の構造強度を改善できる(図に示していない)。
パッケージ構造物26は独立した容器であり、電極22、24、および電気絶縁体1を収容する。ここで、図7では、例示のためにアルミニウム積層フィルムパッケージが使用されている。この実施形態では、電池2を袋状の電池または可撓性のある電池とすることが可能である。
上記の実施形態と異なり、密封フレーム28は、集電体層224、244に、支持領域14の一部分の間で密着させられる。活物質層222および242、ならびに電気絶縁体1は、密封フレーム28、集電体層224および244、ならびに支持領域14のいくつかの部分により完全に密封される。これらの実施形態では、電池2を袋状の電池または可撓性のある電池とすることが可能である。
分離領域は、できるだけ多く活物質層を覆うべきであり、特に、活物質層の端部を確実に覆うべきである。しかしながら、支持領域は、活物質層の外側面および分離領域を覆うために、活物質層の周囲上、および分離領域の周囲上に配置される。支持領域は分離領域よりも可撓性があり、その結果、簡単に亀裂がはいる分離領域の周囲を保護できる。さらに、支持領域は、電池設計に従ってイオン導電性である、またはイオン導電性ではないとすることが可能である。たとえば、正の活物質および負の活物質の割合(正の活物質の表面積および負の活物質の表面積)は、電池設計に影響を及ぼす要因の1つである。
集電体層の端部は、密封フレーム、密着する能力を有する支持領域、および保護層により覆われる。密封フレーム、密着する能力を有する支持領域、および保護層は絶縁されるので、正の集電体層および負の集電体層が偶然接触することによる外部短絡の可能性を低減できる。端部をコーティングされた集電体層の実施形態は、電池の設計、または工程要件で変えることが可能である。
Claims (25)
- 電気絶縁体であって、
2つの面および外側面を有する分離領域と、
前記2つの面の少なくとも一方の周囲を覆って配置される支持領域と、
を備えたことを特徴とする電気絶縁体。 - 前記分離領域は、多孔性且つイオン導電性を有することを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記分離領域は、セラミックセパレータ、重合体セパレータ、およびセラミックでコーティングされた重合体セパレータのうちのいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、イオン導電性を有する、または、イオン導電性を有さないことを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、可撓性を有することを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、導電性を有さない支持材料を有することを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、前記2つの面の一方の周囲を覆うとともに前記外側面の一部分または全てを覆って配置されることを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆って配置されることを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆うとともに前記外側面の部分または全体を覆って配置されることを特徴とする、請求項1に記載の電気絶縁体。
- 電池であって、
各々が活物質層および集電体層を有する2つの電極と、
前記2つの電極の活物質層とそれぞれ接触しつつ、当該活物質層どうしを絶縁して配置される電気絶縁体であって、
2つの面および外側面を有し、前記2つの電極の活物質層に対し、正射影で当該活物質層の間に介在する関係をなし且つそれぞれと接触する分離領域と、
前記2つの面の少なくとも一方の周囲を覆い、前記2つの電極の活物質層に対し、正射影で当該活物質層の間に介在する関係をなし且つ少なくとも一部分がそれぞれと接触して配置される支持領域と、
を有する電気絶縁体と、
前記2つの電極および前記電気絶縁体を包むパッケージ構造物と、
を備えたことを特徴とする電池。 - 前記電気絶縁体と前記2つの電極の一方の電極とは、正射影で当該電気絶縁体が当該一方の電極を覆う関係をなし、当該一方の電極に対応する活物質層は、正の活物質層または負の活物質層であることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記分離領域と前記2つの電極の一方の活物質層とは、当該分離領域の正射影範囲が当該活物質層の正射影範囲以下の関係をなし、当該活物質層は、正の活物質層または負の活物質層であることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記分離領域は、セラミックセパレータ、重合体セパレータ、およびセラミックでコーティングされた重合体セパレータのうちのいずれかであることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の一方の周囲を覆うとともに、前記外側面の一部分または全てを覆って配置されることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆って配置されることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆うとともに前記外側面の一部分または全てを覆って配置されることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記パッケージ構造物は、前記2つの電極および前記電気絶縁体を収容する、独立した容器であることを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 前記2つの電極の集電体層の少なくとも一方は、その外面に保護層を有することを特徴とする、請求項10に記載の電池。
- 電池であって、
各々が活物質層および集電体層を有する2つの電極と、
前記2つの電極の活物質層とそれぞれ接触しつつ、当該活物質層どうしを絶縁して配置される電気絶縁体であって、
2つの面および外側面を有し、前記2つの電極の活物質層に対し、正射影で当該活物質層の間に介在する関係をなし且つそれぞれと接触する分離領域と、
前記2つの面の少なくとも一方の周囲を覆い、前記2つの電極の活物質層に対し、正射影で当該活物質の間に介在する関係をなし且つ少なくとも部分がそれぞれと接触して配置される支持領域と、
を有する電気絶縁体と、
前記集電体層と前記支持領域の少なくとも部分と密着して、前記活物質層および前記分離領域を密封する密封フレームと、
を備えたことを特徴とする電池。 - 前記電気絶縁体と前記2つの電極の一方の電極とは、正射影で当該電気絶縁体が当該一方の電極を覆う関係をなし、当該一方の電極に対応する活物質層は、正の活物質層または負の活物質層であることを特徴とする、請求項19に記載の電池。
- 前記分離領域と前記2つの電極の一方の活物質層とは、当該分離領域の正射影範囲が当該活物質層の正射影範囲以下の関係をなし、当該活物質層は、正の活物質層または負の活物質層であることを特徴とする、請求項19に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の一方の周囲を覆うとともに、前記外側面の一部分または全てを覆って配置されることを特徴とする、請求項19に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆って配置されることを特徴とする、請求項19に記載の電池。
- 前記支持領域は、前記2つの面の双方の周囲を覆うとともに前記外側面の一部分または全てを覆って配置されることを特徴とする、請求項19に記載の電池。
- 前記2つの電極の集電体層の少なくとも一方は、その外面に保護層を有することを特徴とする、請求項19に記載の電池。
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