JP2021170513A - Battery cell and assembly battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、類焼防止性に優れた電池セル及びこれを用いた組電池に関する。 The present invention relates to a battery cell having excellent fire-prevention properties and an assembled battery using the same.
近年、携帯電話やパソコン等の電子機器のコードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型、軽量で高エネルギー密度を有する二次電池の利用が高まっている。このような状況下において、充放電容量が大きく、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が注目されている。 In recent years, the cordless operation of electronic devices such as mobile phones and personal computers has rapidly progressed, and the use of small, lightweight, and high energy density secondary batteries is increasing as a power source for driving these devices. Under such circumstances, a lithium ion secondary battery having a large charge / discharge capacity and a high energy density has attracted attention.
また、使用用途の電圧又は電流量に応じて、複数の電池セルを直列又は並列に接続し供給電圧又は電流量を所望の値に設定して使用する場合がある。複数の電池を直列又は並列に接続する方法として、バスバーにより端子を接続する方法がある。 Further, depending on the voltage or current amount of the intended use, a plurality of battery cells may be connected in series or in parallel, and the supply voltage or current amount may be set to a desired value for use. As a method of connecting a plurality of batteries in series or in parallel, there is a method of connecting terminals by a bus bar.
リチウムイオン二次電池として、複数のリチウムイオン二次電池セルを組み合わせてなる組電池が考案されている。しかし、リチウムイオン二次電池においては、電解液の酸化等による発熱、金属リチウムの析出等による短絡などに起因して電池セルが発熱し、燃焼ガスが発生する場合があり、他の電池セルへの類焼を防止するための類焼防止構造が必要となる。 As a lithium ion secondary battery, an assembled battery formed by combining a plurality of lithium ion secondary battery cells has been devised. However, in a lithium ion secondary battery, the battery cell may generate heat due to heat generation due to oxidation of the electrolytic solution, short circuit due to precipitation of metallic lithium, etc., and combustion gas may be generated. A fire-fighting prevention structure is required to prevent fire-fighting.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、類焼防止性に優れた電池セル及びこれを用いた組電池を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a battery cell having excellent fire-prevention properties and an assembled battery using the same.
本発明による電池セルは、蓄電要素と、蓄電要素を内部に格納する格納部と、蓄電要素に接続され、格納部の外に引き出された電極端子と、格納部と連通する膨張部とを備えることを特徴とする。また、本発明において、格納部及び膨張部はラミネートフィルムにより構成されていても構わない。また、格納部及び膨張部の内部は気密に構成されていても構わない。 The battery cell according to the present invention includes a power storage element, a storage unit that stores the power storage element inside, an electrode terminal that is connected to the power storage element and is drawn out of the storage unit, and an expansion unit that communicates with the storage unit. It is characterized by that. Further, in the present invention, the storage portion and the expansion portion may be made of a laminated film. Further, the inside of the storage portion and the expansion portion may be airtightly configured.
本発明によれば、発熱時に蓄電要素から発生するガスによって、膨張部が膨張することにより電池セル間距離が大きくなる。これによって、放熱経路が形成されることにより組電池の冷却効果が向上するため、類焼防止性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, the gas generated from the power storage element during heat generation causes the expansion portion to expand, so that the distance between the battery cells increases. As a result, the heat dissipation path is formed to improve the cooling effect of the assembled battery, so that it is possible to improve the fire-prevention property.
本発明において、膨張部と格納部の間には、蓄電要素の発熱によりガスが発生した場合に、格納部の内部圧力の上昇により外れる仮留め部が設けられていても構わない。これによれば、発熱時に蓄電要素から発生するガスにより、格納部の内部圧力が所定の圧力まで高くなった場合に仮留めが外れて、ガスが勢いよく膨張部に流入する。これにより、膨張部が勢いよく膨張して電池セル間距離がより大きくなり、放熱経路をより大きく形成することができる。これにより組電池の冷却効果が向上するため、類焼防止性を向上させることが可能となる。 In the present invention, a temporary fastening portion may be provided between the expansion portion and the storage portion, which is released by an increase in the internal pressure of the storage portion when gas is generated due to heat generation of the power storage element. According to this, when the internal pressure of the storage portion rises to a predetermined pressure due to the gas generated from the power storage element during heat generation, the temporary fastening is released and the gas vigorously flows into the expansion portion. As a result, the expansion portion expands vigorously, the distance between the battery cells becomes larger, and the heat dissipation path can be formed larger. As a result, the cooling effect of the assembled battery is improved, so that it is possible to improve the fire-prevention property.
本発明において、膨張部には、膨張部の所定の領域が溶着される面溶着部が設けられていても構わない。これによれば、膨張部の膨張部分を小さくすることで、より少ないガス量により膨張部の膨張量を大きくすることができる。このため、より少ないガス量で電池セル間距離を大きくすることが可能となる。従って、放熱経路をより大きく形成することにより組電池の冷却効果が向上するため、類焼防止性を向上させることが可能となる。 In the present invention, the expansion portion may be provided with a surface welding portion into which a predetermined region of the expansion portion is welded. According to this, by reducing the expanded portion of the expanded portion, the expanded amount of the expanded portion can be increased with a smaller amount of gas. Therefore, it is possible to increase the distance between the battery cells with a smaller amount of gas. Therefore, by forming the heat dissipation path larger, the cooling effect of the assembled battery is improved, and it is possible to improve the fire-prevention property.
本発明による組電池は、上記の電池セルを並べて組み合わせたものであって、膨張部はいずれかの隣接する電池セルの間に配置されていることを特徴とする。本発明によれば、発熱時に蓄電要素から発生するガスによって、膨張部が膨張することにより電池セル間距離が大きくなり、放熱経路を形成することができる。これにより、組電池の冷却効果が向上するため、類焼防止性を向上させることが可能となる。 The assembled battery according to the present invention is a combination of the above battery cells arranged side by side, and is characterized in that an expansion portion is arranged between any adjacent battery cells. According to the present invention, the gas generated from the power storage element during heat generation causes the expansion portion to expand, so that the distance between the battery cells increases, and a heat dissipation path can be formed. As a result, the cooling effect of the assembled battery is improved, so that it is possible to improve the fire-prevention property.
このように、本発明によれば、類焼防止性に優れた電池セル及び組電池を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery cell and an assembled battery having excellent fire-prevention properties.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同様の部材には同様の符号又は名称を付し、その説明については省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same members as those already described will be given the same reference numerals or names, and the description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る電池セル3及びこれを用いた組電池1について、図1から図3を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態による電池セル3及びこれを用いた組電池1の外観の概略を示す斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態による電池セル3の配列状態の概略構成を示す側面図である。図3は、本発明の第1実施形態による電池セル3の配列状態の概略構成を示す側面図であり、発熱によるガス発生時の状況の概略を示す図である。
(First Embodiment)
The
図1に示すように、組電池1は、複数の電池セル3を組み合わせて並べて配置されたものであり、バスバー2aにより電池セル3が並列又は直列となるように接続されて構成されている。電池セル3は、例えばリチウムイオン電池セルである。図2に示すように、電池セル3は、内部空洞の格納部4及び膨張部10を備えている。格納部4の内部には、図示しない電極シート、電解質、及びセパレータ等を含む蓄電要素12が格納されている。
As shown in FIG. 1, the assembled battery 1 is a combination of a plurality of
電池セル3には、蓄電要素12に接続された電極端子6が設けられており、格納部4の外に引き出されている。電極端子6の一方は正極、他方は負極となる。バスバー2aは例えば金属銅で構成されており、基板2上に固定されている。基板2及びバスバー2aは、電極端子6を装着するための端子差し込み口2bを備えている。電池セル3を組み合わせて組電池1を構成する際には、電極端子6をバスバー2aの端子差し込み口2bに差し込むことにより複数の電池セル3を電気的に接続する。
The
格納部4及び膨張部10はラミネートフィルムで構成されている。ラミネートフィルムは、複数のフィルムを積層させたフィルムであり、例えば、金属フィルムの両面上に樹脂フィルムを積層させたものを用いることができる。ラミネートフィルムは電池セル3の外装、すなわち、格納部4及び膨張部10の外装となる。
The
実施形態に係る電池セル3では、格納部4と膨張部10とを、ラミネートフィルムにより一体的に形成している。格納部4と膨張部10は、内部空間が連通するように構成されている。膨張部10は、ラミネートフィルムの端部において封止部11が形成されており、ラミネートフィルムを溶着して内部が気密になるように閉じられている。このようにして、相互に連通する格納部4及び膨張部10の内部空間は密閉されている。複数の電池セル3を並列させて組電池1を構成する際には、ラミネートフィルムを電池セル3の下端部で上方向に折り曲げ、膨張部10がいずれかの隣接する電池セル3の間に配置されるように構成している。
In the
電池セル3内の蓄電要素12が発熱した場合には、図3に示すように、格納部4内部で発生したガスは、格納部4の内部空間から、膨張部10の内部空間に流入する。これにより、膨張部10は膨張する。膨張部10は、隣接する電池セル3の間に配置されているため、膨張部10が膨張すると、電池セル3を押し退け、隣接する電池セル3の間の距離である電池セル間距離Dが大きくなる。電池セル間距離Dが大きくなることで、隣接する電池セル3の間に放熱経路を形成することができる。これにより組電池1の冷却効果が向上し、発熱が抑制されるため、他の電池セル3への類焼が防止される。
When the
第1実施形態に係る組電池1及び電池セル3によれば以下の効果を得る。
According to the assembled battery 1 and the
第1実施形態に係る電池セル3は、電極シート、電解質、及びセパレータを含む蓄電要素12と、蓄電要素12を内部に格納する格納部4と、電極シートに接続し、格納部4の外に引き出された電極端子6と、内部が格納部4と連通する膨張部10とを備えている。また、格納部4及び膨張部10はラミネートフィルムにより構成されている。また、格納部4及び膨張部10の内部は気密に構成されている。第1実施形態に係る組電池1は、複数の電池セル3を並べて組み合わせたものであって、膨張部10はいずれかの隣接する電池セル3の間に配置されている。
The
上記実施形態によれば、発熱時に電池セル3内の蓄電要素12から発生するガスによって、膨張部10が膨張することにより電池セル間距離Dが大きくなり、電池セル3間に放熱経路を形成することができる。これにより、組電池1の冷却効果が向上するため、類焼を防止することが可能となる。
According to the above embodiment, the gas generated from the
(第2実施形態)
第2実施形態に係る電池セル14について、図4を参照して説明する。
(Second Embodiment)
The
図4に示すように、第2実施形態に係る電池セル14は、格納部15及び膨張部16を備えている。第2実施形態においては、格納部15と膨張部16との間に、仮留め部17が設けられている。仮留め部17は、電池セル14の外装を構成するラミネートフィルムを溶着することにより構成されている。仮留め部17は、格納部15の内部に格納される蓄電要素の発熱によりガスが発生した場合に、格納部15の内部圧力が所定の圧力に上昇した場合に外れる程度の強度で溶着されている。
As shown in FIG. 4, the
これによれば、発熱時に格納部15内の蓄電要素から発生するガスにより、格納部15の内部圧力が所定の圧力まで上昇した場合に仮留めが外れて、ガスが勢いよく膨張部16に流入する。これにより、膨張部16が勢いよく膨張し、電池セル間距離Dがより大きくなるため、電池セル14間の放熱経路をより大きく形成することができる。これにより、組電池1の冷却効果が向上するため、優れた類焼防止効果を得る。
According to this, when the internal pressure of the
(第3実施形態)
第3実施形態に係る電池セル18について、図5を参照して説明する。
(Third Embodiment)
The
図5に示すように、第2実施形態に係る電池セル18は、格納部19、及び膨張部20を備えている。膨張部20には、図5において左右に配置される第1膨張部20a、及び、第2膨張部20bが設けられている。格納部19と、膨張部20a、20bの内部は連通している。膨張部20の中央であって、第1膨張部20aと第2膨張部20bとの間には、面溶着部20cが設けられている。面溶着部20cは、電池セル3の外装を構成するラミネートフィルムの所定の領域が全面的に溶着されたものであり、面溶着部20cにはガスは流入することなく、溶着状態が保持される。従って、第1膨張部20a及び第2膨張部20bの内部に流入させることができるガス量は、第1実施形態に係る膨張部10に比べて、より少ないガス量により膨張させることが可能となる。
As shown in FIG. 5, the
これによれば、膨張部20に面溶着部20cを設けることで、膨張部分である第1膨張部20aと第2膨張部20bを小さく構成することができる。これにより、より少ないガス量により膨張部20の膨張量を大きくできるため、より少ないガス量で電池セル間距離Dを大きくすることが可能となる。このため、放熱経路をより大きく形成することにより類焼を防止する効果を向上させることが可能となる。
According to this, by providing the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and these are also the present invention. Needless to say, it is included in the range.
D 電池セル間距離
1 組電池
2 基板
2a バスバー
2b 端子差し込み口
3、14、18 電池セル
4、15、19 格納部
6 電極端子
10、16、20 膨張部
11 封止部
12 蓄電要素
17 仮留め部
20a 第1膨張部
20b 第2膨張部
20c 面溶着部
D Distance between battery cells 1
Claims (6)
前記蓄電要素を内部に格納する格納部と、
前記蓄電要素に接続され、前記格納部の外に引き出された電極端子と、
内部が前記格納部と連通する膨張部と、を備えることを特徴とする電池セル。 Power storage element and
A storage unit that stores the power storage element inside,
An electrode terminal connected to the power storage element and pulled out of the storage unit,
A battery cell including an expansion portion whose inside communicates with the storage portion.
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