JP2019145199A - Cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極体を外装缶に収納した構造の電池に関する。 The present invention relates to a battery having a structure in which an electrode body is housed in an outer can.
正極および負極を有する電極体を外装缶に収容した構造の電池が知られている。 A battery having a structure in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode is housed in an outer can is known.
特許文献1には、正極シートと負極シートとの間にセパレータシートを挟んで複数積層した電極体を外装缶に収容し、蓋部材で外装缶の開口部を密封した構成の電池が開示されている。この電池では、正極シートを、蓋部材の中央の端子部と電気的に接続し、負極シートを外装缶と電気的に接続している。また、外装缶と、最外層の電極シートとの間の短絡を防ぐために、最外層の電極シートを、外装缶と同じ極性である負極シートとしている。
しかしながら、特許文献1に記載の電池に対して釘などの導電物が刺さった場合、導電物を介して電極体内部の正極シートと負極シートが短絡するため、電極体内部で大きいジュール熱が発生し、電池の安全性が問題になる。
However, when a conductive material such as a nail is stabbed into the battery described in
本発明は、上記課題を解決するものであり、釘などの導電物が刺さって内部短絡が生じた場合でも、高い安全性を確保することができる電池を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery that can ensure high safety even when a conductive material such as a nail is stuck and an internal short circuit occurs.
本発明の電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されているセパレータを有する電極体と、前記電極体を収納し、前記正極および前記負極のうちの一方の極性を有する外装缶と、を備え、前記電極体の最も外側には、前記外装缶と異なる極性の電極が少なくとも一つ配置されており、前記外装缶と異なる極性を有し前記電極体の最も外側に位置する電極は、金属箔と、前記金属箔の一方の面に配置された活物質とを有し、前記外装缶に近い側の面である前記金属箔の他方の面に活物質は配置されておらず、前記外装缶と異なる極性を有し前記電極体の最も外側に位置する電極の前記金属箔の他方の面と、前記外装缶との間に配置されている絶縁体をさらに備える、ことを特徴とする。 The battery of the present invention contains a positive electrode, a negative electrode, and an electrode body having a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the electrode body, and has one polarity of the positive electrode and the negative electrode An outer can, and at least one electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed on the outermost side of the electrode body, and the outermost side of the electrode body having a polarity different from that of the outer can. The electrode located has a metal foil and an active material disposed on one surface of the metal foil, and the active material is disposed on the other surface of the metal foil, which is a surface closer to the outer can. And further comprising an insulator disposed between the other surface of the metal foil of the electrode located on the outermost side of the electrode body having a polarity different from that of the outer can, and the outer can. It is characterized by that.
前記電極体は、前記正極および前記負極が前記セパレータを介して交互に複数積層された積層電極体であり、前記積層電極体の積層方向における最も外側に、前記外装缶と異なる極性の電極が配置されている構成としてもよい。 The electrode body is a stacked electrode body in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via the separator, and an electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed on the outermost side in the stacking direction of the stacked electrode body. It is good also as the structure currently made.
また、前記正極および前記負極はそれぞれ、金属箔と、前記金属箔に配置された活物質とを有し、前記積層電極体の積層方向における最も外側に配置されている電極の金属箔は、当該金属箔よりも積層方向内側に配置されている電極の金属箔よりも厚い構成としてもよい。 Each of the positive electrode and the negative electrode includes a metal foil and an active material disposed on the metal foil, and the metal foil of the electrode disposed on the outermost side in the stacking direction of the stacked electrode body includes: It is good also as a structure thicker than the metal foil of the electrode arrange | positioned inside the lamination direction rather than metal foil.
また、前記電極体は、前記セパレータを間に挟んだ前記正極および前記負極が巻回された巻回電極体である構成としてもよい。 Moreover, the said electrode body is good also as a structure which is the winding electrode body by which the said positive electrode and the said negative electrode which pinched | interposed the said separator were wound.
本発明によれば、電極体の最も外側に、外装缶と異なる極性の電極が少なくとも一つ配置されているので、その電極が配置されている位置に外部から釘などの導電物が刺さった場合、その電極と外装缶との間で最初に短絡が生じる。この短絡抵抗は、電池の内部抵抗より非常に小さいので、短絡部分で発生するジュール熱を小さくすることができる。また、電極体の最も外側に配置されている電極と外装缶との間で最初に短絡が生じて短絡電流が流れるため、その後に電極体の内部の正極と負極との間で導電物を介して短絡が生じても、電極体の内部で大きい短絡電流は流れず、電極体の内部で発生するジュール熱を小さくすることができる。これにより、高い安全性を確保することができる。さらに電極体の最も外側に配置されている電極は、外装缶と対向する他方の面に活物質が配置されていないため、最も外側に配置されている電極の金属箔と外装缶との間に最初に短絡が生じる。外装缶との短絡が金属箔との間で生じるため、短絡抵抗が非常に小さく、短絡電流が流れやすい。 According to the present invention, since at least one electrode having a polarity different from that of the outer can is arranged on the outermost side of the electrode body, when a conductive material such as a nail is stuck from the outside at the position where the electrode is arranged First, a short circuit occurs between the electrode and the outer can. Since this short circuit resistance is much smaller than the internal resistance of the battery, Joule heat generated at the short circuit portion can be reduced. In addition, since a short circuit occurs first between the electrode disposed on the outermost side of the electrode body and the outer can and a short circuit current flows, a conductive material is then interposed between the positive electrode and the negative electrode inside the electrode body. Even if a short circuit occurs, a large short circuit current does not flow inside the electrode body, and Joule heat generated inside the electrode body can be reduced. Thereby, high safety can be ensured. Furthermore, the electrode disposed on the outermost side of the electrode body has no active material disposed on the other surface facing the outer can, so that the metal foil of the outermost electrode is disposed between the outer can and the outer can. First, a short circuit occurs. Since a short circuit with the outer can occurs between the metal foil, the short circuit resistance is very small and a short circuit current easily flows.
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。以下では、本発明の電池として、リチウムイオン電池を例に挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below, and the features of the present invention will be described more specifically. Hereinafter, a lithium ion battery will be described as an example of the battery of the present invention.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態におけるリチウムイオン電池100の構造を示す断面図である。リチウムイオン電池100は、電極体10と、電極体10を収納する外装缶20と、絶縁シート30とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a
外装缶20は、例えばステンレス、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属からなり、正極および負極のうちの一方の極性を有する。外装缶20には、自身と極性が異なる端子40が設けられている。この実施形態では、外装缶20は負極の極性を有する負極端子として機能し、端子40は正極端子であるものとして説明する。負極端子である外装缶20と、正極端子である端子40との間は、電気的に絶縁されている。
The
絶縁シート30は、例えば樹脂などの絶縁性の板や多孔質膜、ポリイミド、ポリプロピレン、アクリル等の樹脂テープ、アルミ箔、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等の金属箔の表面を絶縁層によりコーティングしたもの、アルミナなどの絶縁性セラミックと結着剤により構成された膜などが挙げられる。絶縁シート30は、外装缶20や電極体10の表面に接合していてもよい。また、絶縁シート30として、後述するセパレータ17と同じものが用いられてもよい。
The
外装缶20の内部には、電極体10および絶縁シート30以外に、非水電解液(不図示)も封入されている。非水電解液は、溶質と溶媒を含む。溶質には、例えば、LiPF6やLiBF4などのLi塩が好ましく用いられる。溶媒には、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの有機溶媒が好ましく用いられる。電解質は液体でもよいし、ポリマー状のものを用いてもよい。
In addition to the
電極体10は、図1に示すように、正極11と負極14とがセパレータ17を介して交互に複数積層されることによって構成された積層電極体である。本明細書では、正極11および負極14が積層されている方向を積層方向と呼ぶ。
As shown in FIG. 1, the
正極11は、アルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体12の両面に、正極活物質13が配置されている。正極活物質13としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものが用いられている。正極活物質13は、上記材料のうちの一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。このような正極活物質13を結着剤および溶剤等と混合して正極集電体11に塗工し、乾燥した後、加圧することにより、正極集電体11の表面に正極活物質13を配置させている。
In the
負極14は、銅などの金属箔からなる負極集電体15の両面に、負極活物質16が配置されている。負極活物質16としては、例えば黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボンなどの炭素材料、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどの酸化物、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、Laなどの金属とリチウムとの2元、3元またはそれ以上の合金が用いられている。負極活物質16は、上記材料のうちの一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。このような負極活物質16を結着剤および溶剤等と混合して負極集電体15に塗工し、乾燥した後、加圧することにより、負極集電体15の表面に負極活物質16を配置させている。
In the negative electrode 14, negative electrode
積層方向における電極体10の最も外側に配置されている電極は、外装缶20と異なる極性の電極である。この実施形態では、外装缶20が負極端子として機能するため、電極体10の最も外側に配置されている電極は正極である。
The electrode disposed on the outermost side of the
電極体10の最も外側に配置されている正極11xは、正極集電体12の片面(一方の面)にのみ正極活物質13が配置されている。具体的には、正極11xの正極集電体12の両面のうち、隣接する負極14側の面(一方の面)に正極活物質13が配置されており、外装缶20に対向する面、すなわち外装缶20に近い側の面(他方の面)には正極活物質13は配置されていない。なお、正極11xの正極集電体12の厚さは、それ以外の正極11の正極集電体12の厚さと同じである。
In the
全ての正極集電体12は、リード線18を介して、正極端子である端子40と接続されている。また、全ての負極集電体15は、リード線19を介して、負極端子である外装缶20と接続されている。負極集電体15は、外装缶20に直接接続されていてもよいし、別の負極端子を介して電気的に接続されていてもよい。
All the positive electrode
セパレータ17としては、シート状のものが用いられており、例えば、絶縁性に優れたポリプロピレン製の微多孔性薄膜によって構成されている。セパレータ17が微多孔性薄膜によって構成されていることにより、リチウムイオンはセパレータ17を透過する。
As the
なお、セパレータ17は、シート状のものに限定されることはなく、正極11または負極14を個別に収容可能な袋状の形態であってもよいし、九十九折りの形態であってもよいし、巻回の形態であってもよい。セパレータ17の表面は、無機粒子コート層や接着層等により覆われていてもよい。また、セパレータ17の表面は、接着性を有していてもよい。セパレータ17は1種類の材料からなる単層膜であってもよく、1種類または2種類以上の材料からなる複合膜または多層膜であってもよい。
In addition, the
絶縁体である絶縁シート30は、電極体10と外装缶20との間であって、電極体10の最も外側に配置されている正極11xと外装缶20との間に配置されている。より具体的には、絶縁シート30は、積層方向における正極11xと外装缶20との間に配置されている。絶縁シート30によって、電極体10の最も外側に配置されている正極11xと、負極端子である外装缶20との間は、電気的に絶縁されている。
The insulating
ここで、電池の外部から釘などの導電物が刺さって短絡が生じる場合について考察する。 Here, consider the case where a short circuit occurs when a conductive material such as a nail is stuck from the outside of the battery.
図2は、電池に釘などの導電物が刺さって短絡が生じた場合の等価回路を示す図である。図2において、短絡前の電池の電圧をE、短絡時に流れる電流をI、電池の内部抵抗をRi、短絡抵抗をRsとしている。ただし、Riは25℃の条件下で測定される抵抗値を短絡時の温度における抵抗値に換算したものである。また、電池の発熱量をWi、短絡部での発熱量をWsとしている。 FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit in the case where a short circuit occurs due to a conductive material such as a nail stuck in the battery. In FIG. 2, the voltage of the battery before the short circuit is E, the current flowing at the time of the short circuit is I, the internal resistance of the battery is Ri, and the short circuit resistance is Rs. However, Ri is a resistance value measured under the condition of 25 ° C. converted into a resistance value at the temperature at the time of short circuit. Further, the heat generation amount of the battery is Wi, and the heat generation amount at the short-circuit portion is Ws.
図3は、内部抵抗Ri1の電池と、Ri1よりも大きい内部抵抗Ri2の電池について、短絡時の短絡抵抗Rsと短絡部の発熱量Wsとの関係を示す図である。短絡部の発熱量Wsは、電池の内部抵抗Riが短絡抵抗Rsと等しい場合に最大となる。図3では、電池の内部抵抗Riが短絡抵抗Rsと等しくなる位置を破線で示している。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the short-circuit resistance Rs at the time of short-circuit and the heat generation amount Ws of the short-circuit portion for the battery having the internal resistance Ri1 and the battery having the internal resistance Ri2 larger than Ri1. The amount of heat generation Ws of the short circuit portion becomes maximum when the internal resistance Ri of the battery is equal to the short circuit resistance Rs. In FIG. 3, the position where the internal resistance Ri of the battery becomes equal to the short-circuit resistance Rs is indicated by a broken line.
ここで、この実施形態におけるリチウムイオン電池100では、まず初めに、電極体10の最も外側に配置されている正極11xと外装缶20との間で短絡が生じるので、短絡抵抗Rsが電池の内部抵抗Riより非常に小さくなる。したがって、正極11xと外装缶20との間における短絡部分で発生するジュール熱を小さくすることができる。また、最初に電極体10の最も外側に配置されている正極11xと外装缶20との間で短絡が生じて短絡電流が流れるため、その後に電極体10の内部の正極11と負極14との間で導電物を介して短絡が生じても、電極体10の内部で大きい短絡電流は流れず、電極体10の内部で発生するジュール熱を小さくすることができる。さらに、電極体10の最も外側に配置されている正極11xは、外装缶20と対向する他方の面に正極活物質13が配置されていないため、最も外側に配置されている正極11xの正極集電体12と外装缶20との間に最初に短絡が生じる。外装缶20との短絡が正極集電体12との間で生じるため、短絡抵抗が非常に小さく、短絡電流が流れやすい。
Here, in the
この実施形態におけるリチウムイオン電池100の外側から釘を刺す釘刺し試験を行った場合の電池の電圧および温度の経時変化について調べた。また、比較のために、電極体の最も外側に、外装缶と同じ極性の電極が配置されている従来のリチウムイオン電池についても釘刺し試験を行った。
Changes in the voltage and temperature of the battery over time when a nail penetration test in which a nail is inserted from the outside of the
図4(a)は、この実施形態におけるリチウムイオン電池100に対して釘刺し試験を行った場合の電池の電圧および温度の経時変化を示す図である。また、図4(b)は、従来のリチウムイオン電池に対して釘刺し試験を行った場合の電池の電圧および温度の経時変化を示す図である。いずれの場合も、10(sec)のタイミングで釘を刺した。なお、図4(a)および図4(b)には、釘刺し試験を行ったときの環境温度も示している。
FIG. 4 (a) is a diagram showing changes over time in battery voltage and temperature when a nail penetration test is performed on the
図4(b)に示すように、従来のリチウムイオン電池に釘を刺す試験を行った場合、電極体の最も外側に配置されている電極と外装缶の極性は同じであるため、その部分では短絡は生じず、電極体の内部の正極と負極とが短絡する。このため、電池の温度は500℃近くまで上昇し、電池内部で発火が生じた。 As shown in FIG. 4 (b), when a test for inserting a nail into a conventional lithium ion battery was performed, the polarity of the outer can and the electrode arranged on the outermost side of the electrode body is the same. No short circuit occurs, and the positive electrode and the negative electrode inside the electrode body are short-circuited. For this reason, the temperature of the battery rose to nearly 500 ° C., and ignition occurred inside the battery.
一方、この実施形態におけるリチウムイオン電池100では、電極体10の最も外側に配置されている正極11xと外装缶20との間で短絡が発生するので、その短絡部位で大電流が流れて、図4(a)に示すように、電池の電圧は一気に低下する。これにより、電極体10内部の正極11と負極14との間で短絡が発生したときの発熱量を抑制することができる。したがって、釘を刺した後に電池の温度が100℃を超えることはなく、また発火や発煙が発生することもなかった。
On the other hand, in the
[第2の実施形態]
第1の実施形態におけるリチウムイオン電池100では、電極体10の最も外側に配置されている正極11xの正極集電体12の厚さは、それ以外の正極11の正極集電体12の厚さと同じであった。第2の実施形態におけるリチウムイオン電池100Aでは、電極体10の最も外側に配置されている正極11xの正極集電体12aの厚さは、それ以外の正極11の正極集電体12の厚さよりも厚くされている。
[Second Embodiment]
In the
図5は、第2の実施形態におけるリチウムイオン電池100Aの構造を示す断面図である。図5に示すリチウムイオン電池100Aの構成のうち、図1に示すリチウムイオン電池100の構成と同じ構成部分については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the
積層方向における電極体10の最も外側に配置されている正極11xは、正極集電体12aの片面(一方の面)にのみ正極活物質13が配置されている。具体的には、正極集電体12aの両面のうち、隣接する負極14側の面(一方の面)にのみ正極活物質13が配置されており、外装缶20に対向する面(他方の面)には正極活物質13は配置されていない。
In the
正極集電体12aの積層方向における厚さは、正極集電体12aよりも積層方向内側に配置されている正極11の正極集電体12の厚さに比べて厚くされている。例えば、正極集電体12aよりも積層方向内側に配置されている正極集電体12の厚さは5μm以上12μm以下であり、正極集電体12aの厚さは15μm以上50μm以下である。
The thickness of the positive electrode
金属箔からなる集電体の抵抗率をρ、長さをL、断面積をSとすると、集電体の抵抗Rは、次式(1)により表される。
R=ρ・L/S …(1)
When the resistivity of the current collector made of metal foil is ρ, the length is L, and the cross-sectional area is S, the resistance R of the current collector is expressed by the following equation (1).
R = ρ · L / S (1)
集電体の厚さを厚くすると、断面積Sが大きくなるので、式(1)から明らかなように、集電体の抵抗Rは小さくなる。 When the thickness of the current collector is increased, the cross-sectional area S is increased, so that the resistance R of the current collector is decreased as is apparent from the equation (1).
すなわち、最も外側に配置されている正極集電体12aの厚さを厚くすることにより、正極集電体12aの抵抗を小さくすることができる。これにより、リチウムイオン電池100Aの外側から、釘などの導電物が刺さった場合に、最初に短絡する正極11xと外装缶20との間の短絡抵抗をさらに小さくすることができる。
That is, the resistance of the positive electrode
図3に示すように、短絡抵抗が電池の内部抵抗よりも小さい場合には、短絡抵抗が小さくなるほど、短絡部で発生するジュール熱は小さくなる。したがって、第2の実施形態におけるリチウムイオン電池100Aでは、釘などの導電物が刺さった場合に、第1の実施形態におけるリチウムイオン電池100と比べて、最初に短絡する正極11xと外装缶20との間で発生するジュール熱をさらに小さくすることができる。
As shown in FIG. 3, when the short-circuit resistance is smaller than the internal resistance of the battery, the Joule heat generated at the short-circuit portion decreases as the short-circuit resistance decreases. Therefore, in the
また、第1の実施形態と同様に、最初に電極体10の最も外側に配置されている正極11xと外装缶20との間で短絡が生じて短絡電流が流れるため、その後に電極体10の内部の正極11と負極14との間で導電物を介して短絡が生じても、電極体10の内部で大きい短絡電流は流れず、電極体10の内部で発生するジュール熱を小さくすることができる。
Similarly to the first embodiment, a short circuit occurs first between the
また、最も外側に配置されている正極集電体12bの厚さを、電極体10の積層方向内側に配置されている他の正極集電体12の厚さよりも厚くすることにより、電極体10の形成時に、片面にしか正極活物質13が配置されていない正極11bに反りが発生するのを抑制することができる。これにより、電極体10の形成時における電極の積層性を向上させることができる。
Further, by making the thickness of the positive electrode current collector 12b arranged on the outermost side thicker than the thickness of the other positive electrode
[第3の実施形態]
第1および第2の実施形態では、外装缶20に収納される電極体10は積層電極体であった。第3の実施形態では、外装缶に収納される電極体は、セパレータを間に挟んだ正極および負極が巻回された巻回電極体である。
[Third Embodiment]
In 1st and 2nd embodiment, the
図6は、巻回電極体10bを外装缶20に収納した構成の第3の実施形態におけるリチウムイオン電池100Bの構造を示す断面図である。巻回電極体10bは、セパレータ17bを間に挟んだ正極11bおよび負極14bが渦巻き状に巻回されて構成されている。正極11bは、アルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体の両面に、正極活物質が塗工されることによって形成されており、負極14bは、銅などの金属箔からなる負極集電体の両面に、負極活物質が塗工されることによって形成されている。なお、図6では、正極活物質および負極活物質は省略している。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure of a
また、図6では、巻回電極体10bの巻回端面(巻回状態がわかる面)を外装缶20の端子40が形成された面と一致させずに収納した構成を示しているが、収納形態はこれに限らない。巻回電極体10bの巻回端面を外装缶20の端子40が形成された面と一致させるように収納することも可能である。この場合、端子40と電極体10とは別体の接続リードで電気的に接続される。
Further, FIG. 6 shows a configuration in which the winding end surface (the surface in which the winding state is understood) of the
本実施形態でも、外装缶20が負極端子であり、端子40は正極端子であるものとして説明する。したがって、正極11bは端子40と電気的に接続されており、負極14bは外装缶20と電気的に接続されている。
Also in this embodiment, the
第1および第2の実施形態と同様に、巻回電極体10bの最も外側に位置する電極は、外装缶20と異なる極性の電極である。したがって、巻回電極体10bの最も外側に位置する電極は、正極11bである。巻回電極体10bの最も外側に位置する電極である電極11bと外装缶20との間には、絶縁シート30が配置されている。
Similar to the first and second embodiments, the electrode located on the outermost side of the
第3の実施形態におけるリチウムイオン電池100Bでも、外側から釘などの導電物が刺さった場合に、その導電物を介して、巻回電極体10の最も外側に位置する正極11bと外装缶20との間で最初に短絡が生じるので、第1および第2の実施形態と同様に、巻回電極体10bの内部で発生するジュール熱を小さくすることができ、高い安全性を確保することができる。
Also in the
ここで、上述した第1および第2の実施形態では、積層方向における電極体10の最も外側に配置されている2つの電極がともに、外装缶20と異なる極性の電極であるものとして説明した。しかし、積層方向における電極体10の最も外側に配置されている2つの電極のうちの1つの電極のみを外装缶20と異なる極性の電極としてもよい。例えば、本発明による電池が電子機器の内部に収容されて用いられる場合に、積層方向における電極体の最も外側に配置されている2つの電極のうち、電子機器の外側に近い電極のみを、外装缶と異なる極性の電極とすることができる。この場合も、電子機器の外側から釘などの導電物が刺さった場合に、電池内部で発生するジュール熱を小さくすることができ、高い安全性を確保することができる。
Here, in the first and second embodiments described above, it has been described that the two electrodes arranged on the outermost side of the
上述した各実施形態では、外装缶20が負極端子であり、端子40は正極端子としたが、外装缶20が正極端子であり、端子40は負極端子であってもよい。その場合、電極体10の最も外側に配置されている電極は負極となる。
In each embodiment described above, the
上述した実施形態では、リチウムイオン電池を例に挙げて説明したが、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。 In the above-described embodiment, the lithium ion battery has been described as an example, but a battery other than the lithium ion battery may be used.
本発明による電池によれば、電極体の最も外側には、外装缶と異なる極性の電極が少なくとも一つ配置されているので、その電極が配置されている位置に外部から釘などの導電物が刺さった場合、その電極と外装缶との間で最初に短絡が生じる。この短絡抵抗は、電池の内部抵抗より非常に小さいので、短絡部分で発生するジュール熱を小さくすることができる。また、電極体の最も外側に配置されている電極と外装缶との間で最初に短絡が生じて短絡電流が流れるため、その後に電極体の内部の正極と負極との間で導電物を介して短絡が生じても、電極体の内部で大きい短絡電流は流れず、電極体の内部で発生するジュール熱を小さくすることができる。これにより、高い安全性を確保することができる。 According to the battery of the present invention, since at least one electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed on the outermost side of the electrode body, a conductive material such as a nail is externally provided at the position where the electrode is disposed. When stabbed, a short circuit first occurs between the electrode and the outer can. Since this short circuit resistance is much smaller than the internal resistance of the battery, Joule heat generated at the short circuit portion can be reduced. In addition, since a short circuit occurs first between the electrode disposed on the outermost side of the electrode body and the outer can and a short circuit current flows, a conductive material is then interposed between the positive electrode and the negative electrode inside the electrode body. Even if a short circuit occurs, a large short circuit current does not flow inside the electrode body, and Joule heat generated inside the electrode body can be reduced. Thereby, high safety can be ensured.
また、電極体は、正極および負極がセパレータを介して交互に複数積層された積層電極体であり、積層電極体の積層方向における最も外側に、外装缶と異なる極性の電極が配置されている構成とすることにより、積層方向の両外側のうちのどちら側から釘などの導電物が刺さっても、電極体の内部で発生するジュール熱を小さくすることができ、高い安全性を確保することができる。 The electrode body is a laminated electrode body in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated via separators, and an electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed on the outermost side in the laminating direction of the laminated electrode body. Thus, even if a conductive material such as a nail is pierced from either of the two outer sides in the stacking direction, Joule heat generated inside the electrode body can be reduced, and high safety can be ensured. it can.
また、正極および負極はそれぞれ、金属箔と、金属箔に配置された活物質とを有し、積層電極体の積層方向における最も外側に配置されている電極の金属箔は、当該金属箔よりも積層方向内側に配置されている電極の金属箔よりも厚い構成とすることにより、最も外側に配置されている電極の金属箔の抵抗を小さくすることができる。これにより、最初に短絡が生じる、最も外側に配置されている電極と外装缶との間の短絡抵抗をさらに小さくすることができ、その短絡部分で発生するジュール熱を小さくすることができる。 Each of the positive electrode and the negative electrode has a metal foil and an active material disposed on the metal foil, and the metal foil of the electrode disposed on the outermost side in the stacking direction of the stacked electrode body is more than the metal foil. By making the structure thicker than the metal foil of the electrode arranged on the inner side in the stacking direction, the resistance of the metal foil of the electrode arranged on the outermost side can be reduced. As a result, the short-circuit resistance between the outermost electrode and the outer can that is short-circuited first can be further reduced, and the Joule heat generated at the short-circuit portion can be reduced.
また、電極体が、セパレータを間に挟んだ正極および負極が巻回された巻回電極体であっても、外部から釘などの導電物が刺さった場合に、電極体の内部で発生するジュール熱を小さくすることができ、高い安全性を確保することができる。 Further, even when the electrode body is a wound electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, a joule generated inside the electrode body when a conductive material such as a nail is stabbed from the outside. Heat can be reduced and high safety can be ensured.
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment in other points, and various applications and modifications can be made within the scope of the present invention.
10,10b 電極体
11,11b 正極
11x 最も外側に配置されている正極
12,12a 正極集電体
13 正極活物質
14 負極
15 負極集電体
16 負極活物質
17 セパレータ
20 外装缶
30 絶縁シート
40 端子
100,100A,100B リチウムイオン電池
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電極体を収納し、前記正極および前記負極のうちの一方の極性を有する外装缶と、
を備え、
前記電極体の最も外側には、前記外装缶と異なる極性の電極が少なくとも一つ配置されており、
前記外装缶と異なる極性を有し前記電極体の最も外側に位置する電極は、金属箔と、前記金属箔の一方の面に配置された活物質とを有し、前記外装缶に近い側の面である前記金属箔の他方の面に活物質は配置されておらず、
前記外装缶と異なる極性を有し前記電極体の最も外側に位置する電極の前記金属箔の他方の面と、前記外装缶との間に配置されている絶縁体をさらに備える、
ことを特徴とする電池。 An electrode body having a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
An outer can that houses the electrode body and has one polarity of the positive electrode and the negative electrode;
With
At least one electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed on the outermost side of the electrode body,
The electrode that has a polarity different from that of the outer can and is positioned on the outermost side of the electrode body includes a metal foil and an active material disposed on one surface of the metal foil, on the side close to the outer can No active material is disposed on the other surface of the metal foil that is a surface,
An insulator disposed between the outer can and the other surface of the metal foil of the electrode having the polarity different from that of the outer can and positioned on the outermost side of the electrode body;
A battery characterized by that.
前記積層電極体の積層方向における最も外側に、前記外装缶と異なる極性の電極が配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池。 The electrode body is a laminated electrode body in which a plurality of the positive electrodes and the negative electrodes are alternately laminated via the separator,
On the outermost side in the stacking direction of the stacked electrode body, an electrode having a polarity different from that of the outer can is disposed,
The battery according to claim 1.
前記積層電極体の積層方向における最も外側に配置されている電極の金属箔は、当該金属箔よりも積層方向内側に配置されている電極の金属箔よりも厚い、
ことを特徴とする請求項2に記載の電池。 Each of the positive electrode and the negative electrode has a metal foil and an active material disposed on the metal foil,
The metal foil of the electrode arranged on the outermost side in the lamination direction of the laminated electrode body is thicker than the metal foil of the electrode arranged on the inner side in the lamination direction than the metal foil,
The battery according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載の電池。 The electrode body is a wound electrode body in which the positive electrode and the negative electrode sandwiched between the separators are wound.
The battery according to claim 1.
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