JP2022074288A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery.
充放電可能な二次電池が従来から知られている。二次電池では、充放電時に化学反応によって電極体が発熱する。そのため、一部の二次電池は、この熱を外部に逃がす構成を備えている。特許文献1には、円周方向に凹部と凸部が形成された外装チューブに収容された円筒型のリチウムイオン二次電池が開示されている。特許文献1によれば、複数の電池をトレイに収納したときなどに、外装チューブの凹部により熱の流路が形成できる、とされている。 A secondary battery that can be charged and discharged has been conventionally known. In a secondary battery, the electrode body generates heat due to a chemical reaction during charging and discharging. Therefore, some secondary batteries have a configuration in which this heat is released to the outside. Patent Document 1 discloses a cylindrical lithium ion secondary battery housed in an outer tube having concave portions and convex portions formed in the circumferential direction. According to Patent Document 1, when a plurality of batteries are stored in a tray, a heat flow path can be formed by the recesses of the outer tube.
また、特許文献2には、電極捲回体とケース部材との隙間に金属製の間隙充填材が配置された二次電池が開示されている。特許文献2によれば、熱伝導率の高い金属からなる間隙充填材を介して、電極捲回体の熱をケース部材の外部に効率よく放出できる、とされている。 Further, Patent Document 2 discloses a secondary battery in which a metal gap filling material is arranged in a gap between an electrode winding body and a case member. According to Patent Document 2, the heat of the electrode winding body can be efficiently released to the outside of the case member through the gap filler made of a metal having high thermal conductivity.
電極体の発熱を電池の外部に逃がす構成を二次電池に設けると、低温域での充電時においても電極体の熱が放熱される。二次電池は、低温度域では、陽イオンの電気伝導性が低下し、充電レートが低下する。そのため、低温度域における充電では、二次電池の電極体の熱を放熱することよりも、むしろ電極体を保温することが望ましい。 If the secondary battery is provided with a configuration in which the heat generated by the electrode body is released to the outside of the battery, the heat of the electrode body is dissipated even during charging in a low temperature range. In the secondary battery, the electrical conductivity of cations decreases and the charging rate decreases in the low temperature range. Therefore, in charging in a low temperature range, it is desirable to keep the electrode body warm rather than dissipating the heat of the electrode body of the secondary battery.
そこで、ここでは、通常温度域以上の温度域での充電では電極体の放熱を促進し、低温度域での充電では電極体の放熱を抑制できる二次電池を提案する。 Therefore, here, we propose a secondary battery that can promote heat dissipation of the electrode body when charging in a temperature range higher than the normal temperature range, and suppress heat dissipation of the electrode body when charging in a low temperature range.
ここで提案される二次電池は、電極体と、電極体が収容された電池ケースと、弾性体からなる放熱体と、を備えている。放熱体は、電極体の側面と、電極体の側面に対向する電池ケースの内側面との間に配置されている。放熱体は、電極体の側面に接触した第1接触部と、第1接触部に接続され電池ケースの内側面に接触した第2接触部と、を備えている。第1接触部および第2接触部のうちの少なくとも一方は、少なくとも先端が電極体の側面または電池ケースの内側面に接触し、かつ、先端に向かって断面積が漸減する突起を有している。 The secondary battery proposed here includes an electrode body, a battery case in which the electrode body is housed, and a radiator body made of an elastic body. The radiator is arranged between the side surface of the electrode body and the inner surface of the battery case facing the side surface of the electrode body. The radiator includes a first contact portion that is in contact with the side surface of the electrode body, and a second contact portion that is connected to the first contact portion and is in contact with the inner surface surface of the battery case. At least one of the first contact portion and the second contact portion has a protrusion whose tip is in contact with the side surface of the electrode body or the inner side surface of the battery case and whose cross-sectional area gradually decreases toward the tip. ..
上記二次電池によれば、先端に向かって断面積が漸減する弾性体の突起と電極体の側面または電池ケースの内側面との接触面積は、充電により電極体が膨張すると、突起の弾性的な潰れが大きくなることにより増加する。突起と電極体の側面または電池ケースの内側面との接触面積が増加すると、電極体と電池ケースとの間の熱伝導が良くなり、電極体の放熱が促進される。一方、低温域での充電時には、通常温度域以上の場合と比べて充電が進まないため、突起と電極体の側面または電池ケースの内側面との接触面積は、あまり増加しない。そのため、電極体の放熱が抑制される。 According to the above secondary battery, the contact area between the protrusion of the elastic body whose cross-sectional area gradually decreases toward the tip and the side surface of the electrode body or the inner surface of the battery case is elastic when the electrode body expands due to charging. It increases as the crushing increases. When the contact area between the protrusion and the side surface of the electrode body or the inner surface of the battery case is increased, heat conduction between the electrode body and the battery case is improved, and heat dissipation of the electrode body is promoted. On the other hand, when charging in the low temperature range, charging does not proceed as compared with the case where the temperature is above the normal temperature range, so that the contact area between the protrusion and the side surface of the electrode body or the inner surface of the battery case does not increase so much. Therefore, the heat dissipation of the electrode body is suppressed.
上記二次電池は、第1接触部が電極体の側面に面接触し、第2接触部が突起を有するように構成されていてもよい。あるいは、上記二次電池は、第2接触部が電池ケースの内側面に面接触し、第1接触部が突起を有するように構成されていてもよい。第1接触部および第2接触部のうちの一方が突起を有さなくても放熱体は機能を発揮でき、放熱の効率の観点からは、突起を有していない方の接触部と電極体の側面または電池ケースの内側面との間の接触面積は大きい方が望ましい。上記二次電池によれば、第1接触部または第2接触部は、電極体の側面または電池ケースの内側面に面接触する。そのため、第1接触部と電極体の側面との接触面積、または、第2接触部と電池ケースの内側面との接触面積が大きくなる。その結果、通常温度域での充電時の放熱効率を向上させることができる。 The secondary battery may be configured such that the first contact portion is in surface contact with the side surface of the electrode body and the second contact portion has protrusions. Alternatively, the secondary battery may be configured such that the second contact portion is in surface contact with the inner surface of the battery case and the first contact portion has a protrusion. The radiator can function even if one of the first contact portion and the second contact portion does not have a protrusion, and from the viewpoint of heat dissipation efficiency, the contact portion having no protrusion and the electrode body It is desirable that the contact area between the side surface of the battery case and the inner surface surface of the battery case is large. According to the secondary battery, the first contact portion or the second contact portion makes surface contact with the side surface of the electrode body or the inner surface surface of the battery case. Therefore, the contact area between the first contact portion and the side surface of the electrode body or the contact area between the second contact portion and the inner surface surface of the battery case becomes large. As a result, it is possible to improve the heat dissipation efficiency during charging in the normal temperature range.
上記二次電池の電極体は、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられて略直方体形状に形成されていてもよく、電極体の側面は、正極と負極との積層方向を向いた電極体の外側面であってもよい。電極体の膨張収縮は、正極と負極との積層方向において大きい。よって、かかる構成によれば、放熱体の機能がより効果的に発揮される。 The electrode body of the secondary battery may be formed in a substantially rectangular shape by stacking a sheet-shaped positive electrode and a sheet-shaped negative electrode via a separator, and the side surface of the electrode body is a stack of a positive electrode and a negative electrode. It may be the outer surface of the electrode body facing in the direction. The expansion and contraction of the electrode body is large in the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode. Therefore, according to such a configuration, the function of the radiator is more effectively exhibited.
上記二次電池では、放熱体は、セラミック粉末が混合された樹脂によって形成されていてもよい。放熱体は、弾性を有することが必要であり、かつ、熱伝導率が高いことが好ましい。放熱体の材料として見ると、樹脂は弾性を有するが熱伝導率が低い。一方で、セラミックは熱伝導率が樹脂よりも高いが弾性を有さない。そこで、セラミック粉末が混合された樹脂によって放熱体を形成すれば、弾性を有しかつ樹脂よりも熱伝導率が高い放熱体を得ることができる。 In the above secondary battery, the radiator may be formed of a resin mixed with ceramic powder. The radiator needs to have elasticity and preferably has high thermal conductivity. When viewed as a material for a radiator, resin has elasticity but low thermal conductivity. On the other hand, ceramic has a higher thermal conductivity than resin but does not have elasticity. Therefore, if the radiator is formed of a resin mixed with ceramic powder, it is possible to obtain a radiator having elasticity and higher thermal conductivity than the resin.
以下、二次電池の一実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は、模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。ここでは、図中において、前、後、上、下は、それぞれF、Rr、U、Dで表す。ただし、前、後、上、下は説明の便宜上の方向に過ぎず、二次電池の設置態様等を限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the secondary battery will be described. It should be noted that the embodiments described here are, of course, not intended to specifically limit the present invention. In addition, each figure is a schematic view and does not necessarily faithfully reflect the actual product. In the following, members and parts having the same function are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted or simplified as appropriate. Here, in the figure, front, back, top, and bottom are represented by F, Rr, U, and D, respectively. However, the front, back, top, and bottom are merely directions for convenience of explanation, and do not limit the installation mode of the secondary battery.
[二次電池の構成]
図1は、二次電池100の断面図である。図1に示すように、二次電池100は、電池ケース10と、電極体20と、電極端子30と、放熱体40と、を備えている。電池ケース10は、電極体20と、電解液と、放熱体40とを収容している。図1に示すように、電池ケース10は、ケース本体11と蓋体12とを備えている。ケース本体11は、略直方体の扁平な角型の容器である。図1は、扁平角型の二次電池100の幅狭面の側からの縦断面図である。ここでは、ケース本体11の一対の幅広面11aの法線方向が、二次電池100の前後方向である。蓋体12は、ケース本体11の上面に開口した開口部11bの周縁に溶接されている。ケース本体11および蓋体12は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。
[Secondary battery configuration]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
電極体20は、シート状の正極シート21とシート状の負極シート22とがセパレータシート23、24を介して重ねられ、略直方体形状に形成されたものである。電極体20は、ケース本体11に収容されている。第1セパレータシート23、正極シート21、第2セパレータシート24、負極シート22はこの順に重ねられて捲回され、ケース本体11内に収容されている。正極シート21と負極シート22との積層方向は、ここでは、電池ケース10の幅広面11aの法線方向と略一致する。
The
正極シート21は、予め定められた幅および厚さの金属箔(例えば、アルミニウム箔)の両面に、正極活物質を含む正極活物質層が形成された部材である。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。
The
負極シート22は、予め定められた幅および厚さの金属箔(例えば、銅箔)の両面に、負極活物質を含む負極活物質層が形成された部材である。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。正極シート21および負極シート22は、それぞれ電池ケース10の外部に設けられた電極端子30に接続されている。
The
放熱体40は、電極体20の側面と、電極体20の側面に対向する電池ケース10の内側面との間に配置されている。放熱体40が接触する電極体20の側面は特に限定されるわけではないが、ここでは、正極シート21と負極シート22との積層方向を向いた電極体20の外側面20a、20bである。従って、電極体20の側面20a、20bに対向する電池ケース10の内側面は、幅広面11aを構成する一対の壁部の内側面11c、11dである。放熱体40は、ここでは、前後一対設けられている。一対の放熱体40は、ここでは、前後対称に構成されている。そのため、以下では、前方側の放熱体40について詳しく説明し、後方側の放熱体40については説明を省略することとする。
The
放熱体40は、弾性体からなっている。放熱体40は、ここでは、セラミック粉末が混合された樹脂によって形成されている。樹脂は、例えば、ポリエチレンである。セラミック粉末は、例えば、アルミナや炭化ケイ素系のセラミックの粉末である。放熱体40を構成する材料は、絶縁物であることが好ましく、電解液の溶媒および電解質に耐え得る耐溶剤性を有していることが好ましい。また、放熱体40は、充放電時の二次電池100の最高温度または最高の環境温度に耐え得る耐熱性を有していることが好ましい。さらに放熱体40は、好適には、熱伝導率が高い方が好ましい。ポリエチレンは、樹脂の中では比較的熱伝導率が高く(0.3~0.5W/m・K程度)、耐溶剤性も高いが、例えばアルミナと比べると熱伝導率は低い(アルミナの熱伝導率は、30~40W/m・K)。セラミックは、熱伝導率が高いが、放熱体40に必要な弾性を有さない。そこで、本実施形態では、樹脂にセラミック粉末を混合することにより、弾性を有し、樹脂のみよりも熱伝導率の高い放熱体40を形成している。ただし、放熱体40の材料は、弾性体であることを除いて特に限定されない。
The
図2は、放熱体40の断面図である。図2に示すように、放熱体40は、電極体20の側面20aに接触した第1接触部41と、電池ケース10の内側面11cに接触した第2接触部42と、を備えている。第2接触部42は、第1接触部41に接続されている。放熱体40はここでは1つの成形品であり、第1接触部41と第2接触部42とは連続している。なお、図2は、二次電池100が充放電していない状態の放熱体40を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図2に示すように、第1接触部41は、電極体20の側面20aに面接触している。第1接触部41は、平坦に構成されている。図1に示すように、第1接触部41の上下方向の長さは、電極体20の上下方向の長さよりも長い。図示は省略するが、第1接触部41は、左右方向(図1の紙面奥行き方向)にも延びている。第1接触部41の左右方向の長さは、電極体20の左右方向の長さよりも長い。第1接触部41は、電極体20の側面20aの全面に接触している。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、第2接触部42は、電池ケース10の内側面11cに接触する複数の突起42aを備えている。複数の突起42aは、上下方向に並んで設けられている。各突起42aは、第1接触部41から電池ケース10の内側面11cに向かって凸している。各突起42aは、少なくとも先端42a1が電池ケース10の内側面11cに接触するように構成されている。図2に示すように、各突起42aは、先端42a1に向かって断面積が漸減している。ここでは、各突起42aは、左右方向視において電池ケース10の内側面11cの方に向かって細くなった略三角形形状を有している。図示は省略するが、各突起42aは、略三角形の断面形状を維持したまま左右方向に延びている。
As shown in FIG. 2, the
放熱体40は、電極体20の側面20aと電池ケース10の内側面11cとの間に挟まれている。そのため、図2に示すように、突起42aの先端42a1は、電池ケース10の内側面11cにより弾性的に潰されている。図2に示す状態(二次電池100が充放電していない状態)では、放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積は、図2の長さL1に電極体20の左右方向の長さを乗じた面積である。長さL1は、突起42aと電池ケース10の内側面11cとの接触面の上下方向の長さである。
The
[通常温度域での充電時]
次に、二次電池100を通常温度域で充電、特に大電流でハイレート充電しているときの放熱体40の状態について説明する。二次電池100を充電すると、例えばリチウムイオンのような陽イオンが負極シート22に吸蔵されて、負極シート22が膨張する。図3は、二次電池100のハイレート充電中における放熱体40の断面図である。図3に示すように、充電中(特に通常温度域でのハイレート充電中)には、電極体20が膨張して、電極体20の側面20aと電池ケース10の内側面11cとの間の隙間が狭くなっている。
[When charging in the normal temperature range]
Next, the state of the
また、電極体20は、二次電池100に充電されることにより発熱する。電極体20の発熱により二次電池100が高温になると、電解液からのガス発生などにより、二次電池100の劣化が進行するおそれが高まる。そのため、電極体20が発生させる熱を二次電池100の外部に逃がす必要が生じる。
Further, the
図3に示すように、充電により電極体20が膨張すると、放熱体40の突起42aが図2の状態よりもさらに潰れる。そのため、突起42aと電池ケース10の内側面11cとの接触面の上下方向の長さL2は、充放電していないときの同長さL1(図2参照)よりも長くなる。言い換えると、放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積は、充電時には、充放電していないときよりも増加する。二次電池100では、充電レートが大きくなるにつれて電極体20の膨張が大きくなるため、放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積も、充電レートが大きくなるにつれて増加する。
As shown in FIG. 3, when the
放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積が増加すると、電極体20と電池ケース10との間の熱伝導が良くなり、電極体20の放熱が促進される。特に、充電レートが大きくなるにつれて、放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積が増加するため、放熱体40の放熱能力も増加する。電極体20の発熱は、充電レートが大きくなるにつれて大きくなる。そのため、結果として、電極体20の発熱量が増大するのに伴って、放熱体40の放熱能力も増加する。
When the contact area between the
[低温度域での充電時]
次に、二次電池100を低温度域で充電しているときの放熱体40の状態について説明する。二次電池100の電解液は、低温度域では、粘度が高くなり、陽イオンを移動させる能力(陽イオンの電気伝導性)が低下する。そのため、低温度域では、充電レートが高くなりにくい。低温度域では、充電レートを高めるために、二次電池100の温度を下げることよりも上昇させることの方がむしろ望ましい。
[When charging in a low temperature range]
Next, the state of the
低温度域では、充電があまり進行しないため、電極体20の膨張も少ない。そのため、放熱体40と電池ケース10の内側面11cとの接触面積があまり増加しない。それに伴って、放熱体40の放熱能力もあまり増加しない。その結果、電極体20の放熱が抑制される。
In the low temperature range, charging does not proceed so much, so that the
従来の二次電池の中には、放熱能力の高い放熱体を備えるものがあったが、そのような放熱体は、低温度域での充電時にも電極体の熱を逃がすため、低温度域では、二次電池の温度が上昇しにくかった。それに対して、本実施形態に係る二次電池100によれば、低温度域の充電における電極体20の放熱を抑制することができる。それにより、低温度域での充電レートを向上させることができる。
Some conventional secondary batteries are equipped with a radiator having a high heat dissipation capacity, but such a radiator dissipates heat from the electrode body even when charging in a low temperature range, so that the heat dissipation body is released in a low temperature range. Then, it was difficult for the temperature of the secondary battery to rise. On the other hand, according to the
図4は、通常温度域における充電と電極体20の温度との関係を示すグラフである。図5は、低温度域における充電と電極体20の温度との関係を示すグラフである。図4および図5の横軸は時間である。図4および図5の縦軸は、電極体20の温度および充電のON/OFFを表している。図4のグラフG1Aおよび図5のグラフG2Aは、放熱体を設けない場合の電極体20の温度を示している。図4のグラフG1Bおよび図5のグラフG2Bは、従来の放熱体を設けた場合の電極体20の温度を示している。図4のグラフG1Cおよび図5のグラフG2Cは、本実施形態に係る放熱体40を設けた場合の電極体20の温度を示している。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between charging in the normal temperature range and the temperature of the
図4のグラフG1Aに示すように、二次電池に放熱体を設けない場合、通常温度域では、電極体20の温度は、充電開始とともに上昇する。しかし、図4のグラフG1BおよびG1Cに示すように、二次電池に従来の放熱体を設けた場合および本実施形態に係る放熱体40を設けた場合、電極体20の温度上昇は、放熱体を設けなかった場合と比較して抑えられる。本実施形態に係る放熱体40は、通常温度域においては、電極体20の熱を効率的に放出する。なお、図4は、本実施形態に係る放熱体40の通常温度域における放熱能力の一例を示すに過ぎない。他の場合には、本実施形態に係る放熱体40の通常温度域における放熱能力は、図4よりも小さいこと、または大きいことがあり得る。図5についても同様である。
As shown in the graph G1A of FIG. 4, when the secondary battery is not provided with the radiator, the temperature of the
次に、低温度域の場合の図5について説明する。図5のグラフG2Bに示すように、二次電池に従来の放熱体を設けた場合、低温度域では、電極体20の温度上昇は低く抑えられている。電極体20の熱は、従来の放熱体によって放熱されている。それに対し、図5のグラフG2AおよびG2Cに示すように、二次電池に放熱体を設けなかった場合および本実施形態に係る放熱体40を設けた場合には、電極体20の温度は、従来の放熱体を設けた場合と比べて上昇する。本実施形態に係る放熱体40は、低温度域においては、電極体20の放熱を抑制する。その結果、二次電池100の温度が上昇し、充電レートも向上する。
Next, FIG. 5 in the case of a low temperature range will be described. As shown in the graph G2B of FIG. 5, when the secondary battery is provided with the conventional radiator, the temperature rise of the
[本実施形態の作用効果]
上記のように、本実施形態に係る二次電池100によれば、先端に向かって断面積が漸減する弾性体の突起42aにより、放熱体40と電池ケース10の内側面11c、11dとの間の熱伝導性が充電レートの増減とともに増減する。そのため、充電レートの高い通常温度域以上の温度域での充電では電極体20の放熱を促進し、充電レートの低い低温度域での充電では電極体20の放熱を抑制できる。
[Action and effect of this embodiment]
As described above, according to the
また、本実施形態に係る二次電池100によれば、放熱体40の第1接触部41が電極体20に面接触しているため、通常温度域以上の温度域における電極体20の放熱効率を高めることができる。
Further, according to the
本実施形態に係る二次電池100によれば、放熱体40は、正極シート21と負極シート22との積層方向を向いた電極体20の外側面20a、20bと、電池ケース10の内側面11c、11dとの間に配置されている。電極体20は正極シート21と負極シート22との積層方向の膨張収縮が大きい。そのため、電極体20の膨張収縮と放熱能力とを連動させる放熱体40の機能を効果的に発揮させることができる。また、正極シート21および負極シート22はシート状に構成されているため、その積層方向は、正極シート21および負極シート22の法線方向に略一致する。そのため、放熱体40により、電極体20から効率的に放熱させることができる。
According to the
本実施形態では、放熱体40は、セラミック粉末が混合された樹脂によって形成されている。そのため、放熱体40を、弾性を有し、かつ、熱伝導率が高いものとすることができる。
In the present embodiment, the
[他の実施形態]
以上、ここで提案される二次電池の一実施形態について説明した。しかし、上記実施形態は一例に過ぎず、他の態様で実施することもできる。例えば、放熱体の形状は、上記したものには限定されない。図6は、他の態様に係る二次電池100の断面図である。図6に示すように、放熱体45の第2接触部46は、1つの突起46aだけを備えていてもよい。ここでは、突起46aは、二次電池100の長手方向視において円弧状に形成されている。突起46aは、少なくとも先端46a1が電池ケース10の内側面11cに接触し、かつ、先端46a1に向かって断面積が漸減するように構成されている。かかる形状によっても、突起46aの潰れ具合に応じて放熱体45と電池ケース10の内側面11cとの間の接触面積が増減する。放熱体の突起の形状は、先端に向かって断面積が漸減するような形状である限りで限定されず、突起の数量も限定されない。
[Other embodiments]
The embodiment of the secondary battery proposed here has been described above. However, the above embodiment is only an example, and can be implemented in other embodiments. For example, the shape of the radiator is not limited to the above. FIG. 6 is a cross-sectional view of the
また、突起は、電極体の側面に接触する第1接触部に設けられていてもよい。その場合、電池ケースの内側面に接触する第2接触部には、突起が設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。言い換えると、放熱体では、第1接触部および第2接触部のうちの少なくとも一方が突起を有していればよい。 Further, the protrusion may be provided on the first contact portion that comes into contact with the side surface of the electrode body. In that case, the second contact portion that contacts the inner surface of the battery case may or may not be provided with a protrusion. In other words, in the radiator, it is sufficient that at least one of the first contact portion and the second contact portion has a protrusion.
放熱体が配置される「電極体の側面と電池ケースの内側面との間」は、電極体の幅広面とそれに対向する電池ケースの内側面との間には限定されない。また、放熱体の数量は、1対に限定されない。放熱体は、例えば、図1における電極体20の下方、左方(紙面手前側)、右方(紙面奥側)などにも配置されていてもよい。その他、特に言及されない限り、ここで挙げられた二次電池の実施形態は、本発明を限定しない。
The “between the side surface of the electrode body and the inner surface of the battery case” in which the radiator is arranged is not limited to the wide surface of the electrode body and the inner surface of the battery case facing the wide surface of the electrode body. Further, the number of radiators is not limited to one pair. The radiator may be arranged, for example, below the
10 電池ケース
11 ケース本体
11a 幅広面
11b 開口部
11c 電池ケースの内側面
11d 電池ケースの内側面
12 蓋体
20 電極体
20a 電極体の側面(外側面)
20b 電極体の側面(外側面)
21 正極シート(正極)
22 負極シート(負極)
23 第1セパレータシート(セパレータ)
24 第2セパレータシート(セパレータ)
30 電極端子
40 放熱体
41 第1接触部
42 第2接触部
42a 突起
42a1 突起の先端
45 放熱体(他の実施形態)
46 第2接触部(他の実施形態)
46a 突起(他の実施形態)
46a1 突起の先端(他の実施形態)
100 二次電池
10
20b Side surface (outer surface) of the electrode body
21 Positive electrode sheet (positive electrode)
22 Negative electrode sheet (negative electrode)
23 First separator sheet (separator)
24 Second separator sheet (separator)
30
46 Second contact portion (other embodiment)
46a protrusions (other embodiments)
46a1 Tip of protrusion (other embodiment)
100 secondary battery
Claims (5)
前記電極体が収容された電池ケースと、
前記電極体の側面と前記電極体の前記側面に対向する前記電池ケースの内側面との間に配置された、弾性体からなる放熱体と、を備え、
前記放熱体は、
前記電極体の前記側面に接触した第1接触部と、
前記第1接触部に接続され、前記電池ケースの前記内側面に接触した第2接触部と、を備え、
前記第1接触部および前記第2接触部のうちの少なくとも一方は、少なくとも先端が前記電極体の前記側面または前記電池ケースの前記内側面に接触し、かつ、先端に向かって断面積が漸減する突起を有している、
二次電池。 With the electrode body,
The battery case in which the electrode body is housed and
A radiator body made of an elastic body, which is arranged between a side surface of the electrode body and an inner side surface of the battery case facing the side surface of the electrode body, is provided.
The radiator is
The first contact portion in contact with the side surface of the electrode body and
A second contact portion connected to the first contact portion and in contact with the inner side surface of the battery case is provided.
At least one of the first contact portion and the second contact portion has at least a tip in contact with the side surface of the electrode body or the inner side surface of the battery case, and the cross-sectional area gradually decreases toward the tip. Has protrusions,
Secondary battery.
前記第2接触部は、前記突起を有している、
請求項1に記載の二次電池。 The first contact portion is in surface contact with the side surface of the electrode body.
The second contact portion has the protrusion.
The secondary battery according to claim 1.
前記第1接触部は、前記突起を有している、
請求項1に記載の二次電池。 The second contact portion is in surface contact with the inner side surface of the battery case.
The first contact portion has the protrusion.
The secondary battery according to claim 1.
前記電極体の前記側面は、前記正極と前記負極との積層方向を向いた前記電極体の外側面である、
請求項1~3のいずれか一つに記載の二次電池。 The electrode body is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape by stacking a sheet-shaped positive electrode and a sheet-shaped negative electrode via a separator.
The side surface of the electrode body is an outer surface of the electrode body facing the stacking direction of the positive electrode and the negative electrode.
The secondary battery according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか一つに記載の二次電池。
The radiator is formed of a resin mixed with ceramic powder.
The secondary battery according to any one of claims 1 to 4.
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Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006308504A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Ishizuka Electronics Corp | Infrared ray detector |
JP2006318871A (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Fuji Heavy Ind Ltd | Storage cell holding structure |
JP2008108457A (en) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Toyota Motor Corp | Battery pack, and its manufacturing method |
JP2011249016A (en) * | 2010-05-21 | 2011-12-08 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery module |
WO2013012084A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | 株式会社Gsユアサ | Cylindrically shaped battery |
JP2016192520A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 太陽誘電株式会社 | Power storage module |
WO2017110079A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Resistor |
JP2018006124A (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 旭化成株式会社 | Power storage element and power storage module |
WO2018101073A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2018137068A (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Secondary battery |
JP2020115423A (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-30 | トヨタ自動車株式会社 | Solid-state battery |
JP2020155249A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element and power storage device |
-
2020
- 2020-11-04 JP JP2020184212A patent/JP7285814B2/en active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006308504A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Ishizuka Electronics Corp | Infrared ray detector |
JP2006318871A (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Fuji Heavy Ind Ltd | Storage cell holding structure |
JP2008108457A (en) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Toyota Motor Corp | Battery pack, and its manufacturing method |
JP2011249016A (en) * | 2010-05-21 | 2011-12-08 | Hitachi Maxell Energy Ltd | Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery module |
WO2013012084A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | 株式会社Gsユアサ | Cylindrically shaped battery |
JP2016192520A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 太陽誘電株式会社 | Power storage module |
WO2017110079A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Resistor |
JP2018006124A (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 旭化成株式会社 | Power storage element and power storage module |
WO2018101073A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2018137068A (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Secondary battery |
JP2020115423A (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-30 | トヨタ自動車株式会社 | Solid-state battery |
JP2020155249A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社Gsユアサ | Power storage element and power storage device |
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