JP2022047131A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】端子間の絶縁の確保と、端子の設計の自由度を大きくすることと、の両立が可能な電池モジュールを提供すること。【解決手段】二次電池１は、電極１２Ａと、正極集電体１６Ａと、負極集電体１６Ｂと、正極端子２２Ａと、負極端子２２Ｂと、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂ間を絶縁する絶縁板２６と、を備える。正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、それぞれ、主側面Ｓ１及び主側面Ｓ１よりも小さな面積を有する副側面を有する。正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、正極端子２２Ａの主側面Ｓ１と負極端子２２Ｂの主側面Ｓ１とが互いに対向するように配置されている。絶縁板２６は、正極端子２２Ａの主側面Ｓ１及び負極端子２２Ｂの主側面Ｓ１間に配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、二次電池に関する。
例えば、特開２０１６－２５０１４号公報には、扁平なラミネートフィルム外装体を有するフィルム外装電池が開示されている。このフィルム外装電池は、ラミネートフィルム外装体から突出する一対のタブを有している。一対のタブの一方は正極タブであり、他方は負極タブである。各タブは、ラミネートフィルム外装体の扁平面と平行に延びている。一対のタブは、ラミネートフィルム外装体の一方側の端部に設けられている。一対のタブは、各タブの厚み方向と直交する方向に並ぶように配置されている。
特開２０１６－２５０１４号公報
特開２０１６－２５０１４号公報に記載される二次電池では、正極タブと負極タブとが各タブの厚み方向と直交する方向に並ぶように配置されているため、各タブ間の絶縁を確保しながら、通電時における各タブでの発熱を抑えるべく各タブの断面積を大きくするためには、各タブの厚みを大きくせざるを得ない。すなわち、特開２０１６－２５０１４号公報に記載される二次電池では、各タブ間の絶縁を確保しながら各タブの断面積を大きくするときの各タブの設計の自由度が小さい。
本開示の目的は、端子間の絶縁の確保と、端子の設計の自由度を大きくすることと、の両立が可能な電池モジュールを提供することである。
本開示の一局面に従った二次電池は、電極と、一方向における前記電極の一方側の端部に設けられた正極集電体と、前記一方向における前記電極の前記一方側の端部に設けられた負極集電体と、前記正極集電体に接続されており、平板状に形成された正極端子と、前記負極集電体に接続されており、平板状に形成された負極端子と、前記正極端子及び前記負極端子間を絶縁する絶縁板と、を備え、前記正極端子及び前記負極端子は、それぞれ、主側面及び前記主側面よりも小さな面積を有する副側面を有し、前記正極端子及び前記負極端子は、前記正極端子の前記主側面と前記負極端子の前記主側面とが互いに対向するように配置されており、前記絶縁板は、前記正極端子の前記主側面及び前記負極端子の前記主側面間に配置されている。
本開示によれば、端子間の絶縁の確保と、端子の設計の自由度を大きくすることと、の両立が可能な電池モジュールを提供することができる。
本開示の一実施形態の二次電池の構成を概略的に示す正面図である。 図１に示される二次電池からラミネート外装体が取り外された状態を示す正面図である。 二次電池の左側面図である。 図１及び図３におけるＩＶ－ＩＶ線での断面図である。 二次電池の分解図である。
本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
図１は、本開示の一実施形態の二次電池の構成を概略的に示す正面図である。この二次電池１は、例えば、車両に搭載される。二次電池１として、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。
図１に示されるように、二次電池１は、電極体ユニット１０と、端子ユニット２０と、ラミネート外装体３０と、を備えている。
電極体ユニット１０は、一対の電極１２Ａ，１２Ｂと、セパレータ１４と、正極集電体１６Ａと、負極集電体１６Ｂと、固定部１８と、を有している。
各電極１２Ａ，１２Ｂは、薄膜状ないし薄い平板状に形成されている。各電極１２Ａ，１２Ｂは、一方向に長い矩形状に形成されている。一対の電極の一方は正極１２Ａであり、他方は負極１２Ｂである。各電極１２Ａ，１２Ｂは、当該電極の厚み方向に対向するように配置されている。
図４に示されるように、セパレータ１４は、一対の電極１２Ａ，１２Ｂ間に設けられている。
正極集電体１６Ａは、正極１２Ａに電気的に接続されている。具体的に、正極集電体１６Ａは、一方向（図１及び図２を参照）における正極１２Ａの一方側の端部に設けられている。前記一方向及び電極１２Ａ，１２Ｂの厚み方向の双方に直交する直交方向（図１及び図２を参照）における正極集電体１６Ａの長さは、直交方向における各電極１２Ａ，１２Ｂの長さの半分未満に設定されている。正極集電体１６Ａは、金属箔からなる。
負極集電体１６Ｂは、負極１２Ｂに電気的に接続されている。具体的に、負極集電体１６Ｂは、一方向における負極１２Ｂの一方側の端部に設けられている。前記直交方向における負極集電体１６Ｂの長さは、直交方向における各電極１２Ａ，１２Ｂの長さの半分未満に設定されている。負極集電体１６Ｂは、金属箔からなる。
図１に示されるように、正極集電体１６Ａ及び負極集電体１６Ｂは、前記直交方向に互いに離間した位置に配置されている。図４に示されるように、正極集電体１６Ａ及び負極集電体１６Ｂは、各電極１２Ａ，１２Ｂの厚み方向（前記一方向及び前記直交方向の双方に直交する方向）に互いに離間した位置に配置されている。
固定部１８は、各電極１２Ａ，１２Ｂを固定している。固定部１８は、前記直交方向における各電極１２Ａ，１２Ｂの一方側の縁部と他方側の縁部とを固定している。固定部１８は、一方向に沿って延びる形状を有している。固定部１８は、樹脂からなる。
固定部１８は、端子ユニット２０を位置決めする位置決め部１８ａを有している。位置決め部１８ａは、固定部１８のうち一方向における前記一方側（各集電体１６Ａ，１６Ｂが設けられている側）の端部に形成されている。本実施形態では、位置決め部１８ａは、凹部で構成されている。
端子ユニット２０は、電極体ユニット１０に装着されるユニットである。端子ユニット２０は、正極端子２２Ａと、負極端子２２Ｂと、保持体２４と、絶縁板２６と、を有している。
正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、それぞれ平板状に形成されている。正極端子２２Ａ、正極集電体１６Ａに電気的に接続されている。負極端子２２Ｂは、負極集電体１６Ｂに電気的に接続されている。
正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、それぞれ、主側面Ｓ１と、副側面Ｓ２と、を有している。副側面Ｓ２は、主側面Ｓ１よりも小さな面積を有している。正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、正極端子２２Ａの主側面Ｓ１と負極端子２２Ｂの主側面Ｓ１とが互いに対向するように配置されている。
図２に示されるように、直交方向における各端子２２Ａ，２２Ｂの寸法は、直交方向における各集電体１６Ａ，１６Ｂの寸法よりも大きい。本実施形態では、直交方向における各端子２２Ａ，２２Ｂの寸法は、直交方向における正極集電体１６Ａの外端部及び負極集電体１６Ｂの外端部間の距離とほぼ同じに設定されている。
保持体２４は、各端子２２Ａ，２２Ｂを保持している。具体的に、保持体２４は、正極端子２２Ａの主側面Ｓ１と負極端子２２Ｂの主側面Ｓ１とが互いに対向するように正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂを保持している。保持体２４は、当該保持体２４に各端子２２Ａ，２２Ｂを一方向に挿通させた状態で各端子２２Ａ，２２Ｂを保持している。保持体２４は、樹脂からなる。本実施形態では、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、保持体２４にインサート成形されている。
保持体２４は、電極１２Ａ，１２Ｂと対向する内表面２４Ｓ１と、内表面２４Ｓ１と反対側の外表面２４Ｓ２と、を有している。内表面２４Ｓ１は、平坦に形成されている。外表面２４Ｓ２は、平坦に形成されている。例えば、外表面２４Ｓ２は、二次電池１の位置決めに利用可能である。
保持体２４は、固定部１８に取り付けられる取付部２４ａを有している。取付部２４ａは、内表面２４Ｓ１に設けられている。本実施形態では、取付部２４ａは、位置決め部１８ａに嵌合する凸部で構成されている。なお、位置決め部１８ａが凸部で構成され、取付部２４ａが凹部で構成されてもよい。
絶縁板２６は、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂ間を絶縁している。絶縁板２６は、正極端子２２Ａの主側面Ｓ１及び負極端子２２Ｂの主側面Ｓ１間に配置されている。絶縁板２６は、保持体２４に接続されている。絶縁板２６は、樹脂からなる。絶縁板２６は、保持体２４と一体成形されることが好ましい。
図１及び図２に示されるように、絶縁板２６は、張出部２６ａを有している。張出部２６ａは、正極端子２２Ａと負極端子２２Ｂとが互いに対向する対向方向に絶縁板２６を見たときに、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂから張り出す形状を有している。つまり、絶縁板２６の外形は、各端子２２Ａ，２２Ｂの外形よりも大きい。
ラミネート外装体３０は、固定部１８及び保持体２４の周囲に設けられている。図５に示されるように、ラミネート外装体３０は、電極体ユニット１０に端子ユニット２０が接続された後、固定部１８及び保持体２４の周囲に樹脂製のフィルムが巻き付けられることにより形成される。
以上のように、この二次電池１では、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂ間に絶縁板２６が配置されているため、各端子２２Ａ，２２Ｂ間の絶縁が確保され、さらに、正極端子２２Ａ及び負極端子２２Ｂは、それぞれの主側面Ｓ１同士が互いに対向するように配置されているため、主側面Ｓ１の面積を調整することにより、各端子２２Ａ，２２Ｂの断面積を調整することが可能となる。よって、この二次電池１では、端子２２Ａ，２２Ｂ間の絶縁の確保と、端子２２Ａ，２２Ｂの設計の自由度を大きくすることと、の両立が可能となる。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上記実施形態における二次電池は、電極と、一方向における前記電極の一方側の端部に設けられた正極集電体と、前記一方向における前記電極の前記一方側の端部に設けられた負極集電体と、前記正極集電体に接続されており、平板状に形成された正極端子と、前記負極集電体に接続されており、平板状に形成された負極端子と、前記正極端子及び前記負極端子間を絶縁する絶縁板と、を備え、前記正極端子及び前記負極端子は、それぞれ、主側面及び前記主側面よりも小さな面積を有する副側面を有し、前記正極端子及び前記負極端子は、前記正極端子の前記主側面と前記負極端子の前記主側面とが互いに対向するように配置されており、前記絶縁板は、前記正極端子の前記主側面及び前記負極端子の前記主側面間に配置されている。
この二次電池では、正極端子及び負極端子間に絶縁板が配置されているため、各端子間の絶縁が確保され、さらに、正極端子及び負極端子は、それぞれの主側面同士が互いに対向するように配置されているため、主側面の面積を調整することにより、各端子の断面積を調整することが可能となる。よって、この二次電池では、端子間の絶縁の確保と、端子の設計の自由度を大きくすることと、の両立が可能となる。
また、各端子の薄型化が可能となるため、各端子の溶接性の向上が可能となり、さらに、薄型化によって各端子の曲げ剛性が低下するため、電極の膨張及び収縮等に起因するセルピッチ変位の吸収性の向上が可能となる。
また、前記絶縁板は、前記正極端子と前記負極端子とが互いに対向する対向方向に当該絶縁板を見たときに、前記正極端子及び前記負極端子から張り出す張出部を有することが好ましい。
このようにすれば、各端子の変形等に起因して正極端子及び負極端子が互いに接触することが抑制される。
また、前記電極を固定する固定部と、前記正極端子の前記主側面と前記負極端子の前記主側面とが互いに対向するように前記正極端子及び前記負極端子を保持する保持体と、をさらに備え、前記絶縁板は、前記保持体に接続されており、前記保持体は、前記固定部に固定されていることが好ましい。
また、前記二次電池において、前記固定部及び前記保持体の周囲に設けられたラミネート外装体をさらに備えることが好ましい。
この態様では、ラミネート外装体が各端子に溶着されている場合に比べ、電極の膨張及び収縮等に起因して各端子に外力が作用した際にラミネート外装体が端子から剥離することが抑制される。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
１ 二次電池、１０ 電極体ユニット、１２Ａ 電極（正極）、１２Ｂ 電極（負極）、１４ セパレータ、１６Ａ 正極集電体、１６Ｂ 負極集電体、１８ 固定部、２０ 端子ユニット、２２Ａ 正極端子、２２Ｂ 負極端子、２４ 保持体、２６ 絶縁板、２６ａ 張出部、３０ ラミネート外装体、Ｓ１ 主側面、Ｓ２ 副側面。

Claims (4)

  1. 電極と、
    一方向における前記電極の一方側の端部に設けられた正極集電体と、
    前記一方向における前記電極の前記一方側の端部に設けられた負極集電体と、
    前記正極集電体に接続されており、平板状に形成された正極端子と、
    前記負極集電体に接続されており、平板状に形成された負極端子と、
    前記正極端子及び前記負極端子間を絶縁する絶縁板と、を備え、
    前記正極端子及び前記負極端子は、それぞれ、主側面及び前記主側面よりも小さな面積を有する副側面を有し、
    前記正極端子及び前記負極端子は、前記正極端子の前記主側面と前記負極端子の前記主側面とが互いに対向するように配置されており、
    前記絶縁板は、前記正極端子の前記主側面及び前記負極端子の前記主側面間に配置されている、二次電池。
  2. 前記絶縁板は、前記正極端子と前記負極端子とが互いに対向する対向方向に当該絶縁板を見たときに、前記正極端子及び前記負極端子から張り出す張出部を有する、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記電極を固定する固定部と、
    前記正極端子の前記主側面と前記負極端子の前記主側面とが互いに対向するように前記正極端子及び前記負極端子を保持する保持体と、をさらに備え、
    前記絶縁板は、前記保持体に接続されており、
    前記保持体は、前記固定部に固定されている、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記固定部及び前記保持体の周囲に設けられたラミネート外装体をさらに備える、請求項３に記載の二次電池。
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