JP2025035118A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

Figure 2025035118000001
【課題】電池ケースに穴が開きにくい二次電池を提供する。
【解決手段】本発明により、電池ケース１０と、電池ケース１０に収容される電極体２０と、電池ケース１０と電極体２０との間に配置される絶縁フィルム５０と、を備える二次電池１００が提供される。絶縁フィルム５０は、第１金属からなる第１金属層と、上記第１金属層よりも電池ケース１０側に配置され、かつ上記第１金属よりも線膨張係数が大きい第２金属からなる第２金属層と、を含み、少なくとも電池ケース１０と対向する面および電極体２０と対向する面が絶縁材料で覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池に関する。
二次電池は、典型的には、電池ケースと、電池ケースに収容される電極体と、を備えている。二次電池に関する従来技術文献として、特許文献１、２が挙げられる。例えば特許文献１には、電池ケースと電極体との間に配置される合成樹脂製の絶縁フィルムをさらに備える二次電池が開示されている。
国際公開２０１３／０２７２９６号公報 特開２０２２－１４８７３１号公報
本発明者の検討によれば、絶縁フィルムが、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製であると、過充電等によって電池内の温度が上昇したときに、絶縁フィルムが部分的に溶融してしまうことがある。これにより、絶縁フィルムが溶融した部分では、電池内部の熱が電池ケースに伝わりやすくなり、局所的に熱集中が起きることがある。その結果、電池ケースに穴が開く虞がある。ひいては、穴の開いた部分から二次電池の内容物（例えば活物質層の破片等）が外部に排出され、周囲に飛散することがありうる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池ケースへの局所的な熱集中が抑えられ、電池ケースに穴が開きにくい二次電池を提供することを目的とする。
本発明により、電池ケースと、上記電池ケースに収容される電極体と、上記電池ケースと上記電極体との間に配置される絶縁フィルムと、を備える二次電池が提供される。上記絶縁フィルムは、第１金属からなる第１金属層と、上記第１金属層よりも上記電池ケース側に配置され、かつ上記第１金属よりも線膨張係数が大きい第２金属からなる第２金属層と、を含み、少なくとも上記電池ケースと対向する面および上記電極体と対向する面が絶縁材料で覆われている。
本発明では、第２金属層の線膨張係数が相対的に大きいため、電極体側の第１金属層から電池ケース側の第２金属層に熱が伝わると、第２金属層が大きく膨張する。この膨張に伴って熱も移動することで、広範囲に熱を拡散させることができる。その結果、電池ケースへの局所的な熱集中が抑えられ、電池ケースに穴が開くことを抑制できる。
図１は、一実施形態に係る二次電池を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１の二次電池の上下を反転させた斜視図である。 図３は、図１の二次電池の内部構造を模式的に示す縦断面図である。 図４は、封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。 図５は、一実施形態に係る絶縁フィルムの構成を模式的に示す断面図である。 図６は、一実施形態に係る絶縁フィルムの展開図である。 図７は、一実施形態に係る冷却プレートを模式的に示す斜視図である。 図８は、冷却プレートの配置例を模式的に示す斜視図である。
以下、ここに開示される技術のいくつかの実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、ここに開示される技術を特徴付けない二次電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位に同じ符号を付して説明している。
なお、本明細書において、「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極との間を電荷担体が移動することによって充放電を繰り返し実施できる蓄電デバイス全般をいう。本明細書において、範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、「Ａより大きい」および「Ｂより小さい」の意を包含するものとする。
図１は、一実施形態に係る二次電池１００の斜視図である。図２は、図１の二次電池１００の上下を反転させた斜視図である。図３は、図１の二次電池１００の内部構造を示している。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、二次電池１００の短辺方向、短辺方向と直交する長辺方向、短辺方向および長辺方向と直交する上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらの方向は説明の便宜上定めたものであり、二次電池１００の設置態様を何ら限定するものではない。
図３に示すように、二次電池１００は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、絶縁フィルム５０と、を備えている。図示は省略するが、二次電池１００は、ここではさらに電解液を備えている。二次電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。二次電池１００は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。二次電池１００は、ここに開示される絶縁フィルム５０を備えることによって特徴付けられ、それ以外の構成は従来同様であってよい。
電池ケース１０は、電極体２０と絶縁フィルム５０と電解液とを収容する筐体である。図１、図２に示すように、電池ケース１０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。電池ケース１０は、角形であることが好ましい。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。
図３に示すように、電池ケース１０は、ここでは一対の開口１２ｈを有するケース本体１２と、一対の開口１２ｈを塞ぐ２枚の封口板１４と、を備えている。電池ケース１０は、ケース本体１２の一対の開口１２ｈの周縁に、それぞれ封口板１４が接合（例えば溶接接合）されることによって一体化されている。電池ケース１０は、気密に封止（密閉）されている。
ケース本体１２は、角筒状であり、図１に示すように、略矩形状の底面１２ａと、底面１２ａの長辺から延び相互に対向する一対の長側面１２ｂと、一対の長側面１２ｂの上端部同士を連結する天面１２ｃと、を備えている。天面１２ｃは、略矩形状である。天面１２ｃは、底面１２ａと対向している。ケース本体１２は、例えば１枚の金属板を折り曲げて筒状に成形し、合わせ目を接合（例えば溶接接合）することによって形成されている。ここでは天面１２ｃに溶接接合部１２ｄが位置している。底面１２ａには、ガス排出弁１３が設けられている。
ガス排出弁１３は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成されている。なお、本実施形態では、ガス排出弁１３の数が１つであるが、２つ以上であってもよい。また、本実施形態では、ガス排出弁１３が底面１２ａに設けられているが、他の実施形態において、ガス排出弁１３は、底面１２ａ以外の面、例えば、長側面１２ｂ、天面１２ｃ、封口板１４等に設けられていてもよい。また、ガス排出弁１３の面積は任意である。
本実施形態では、ガス排出弁１３が十字状の切り欠きである。ただし、ガス排出弁１３の形状は特に限定されない。他の実施形態において、ガス排出弁１３は、例えば線状（縦線ないし横線のみ）の切り欠きであってもよいし、従来公知の楕円形状弁（その内部に切り欠き有）や円形状弁（その内部に切り欠き有）等であってもよい。また、切り欠きの寸法（長さ、深さ）は任意であり、例えば電池ケース１０の耐圧等を考慮して、適宜決定しうる。
封口板１４は、開口１２ｈを封口する板状部材である。封口板１４は、平面視において略矩形状である。封口板１４の面積は、長側面１２ｂよりも小さい。封口板１４には、注液孔１５が設けられている。注液孔１５は、ケース本体１２に封口板１４を組み付けた後、電池ケース１０の内部に電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、電解液の注液後に、封止部材１６で封止されている。なお、本実施形態では、注液孔１５が封口板１４に設けられているが、他の実施形態において、注液孔１５はケース本体１２に設けられていてもよい。また、本実施形態では、注液孔１５がガス排出弁１３と異なる面に設けられているが、他の実施形態において、注液孔１５はガス排出弁１３と同じ面に設けられていてもよい。
正極端子３０および負極端子４０は、それぞれ電池ケース１０に固定されている。正極端子３０および負極端子４０は、ここでは、それぞれ電池ケース１０の対向する面（具体的には封口板１４）にそれぞれ固定されている。詳しくは、正極端子３０は、長辺方向Ｙの一方側（図１、図２の右側）に配置された封口板１４に取り付けられている。負極端子４０は、長辺方向Ｙの他方側（図１、図２の左側）に配置された封口板１４に取り付けられている。なお、本実施形態では、正極端子３０および負極端子４０が封口板１４に設けられているが、他の実施形態において、正極端子３０および負極端子４０は、ケース本体１２に設けられていてもよい。また、本実施形態では、正極端子３０および負極端子４０がガス排出弁１３と異なる面に設けられているが、他の実施形態において、正極端子３０および負極端子４０は、ガス排出弁１３と同じ面に設けられていてもよい。
正極端子３０および負極端子４０は、それぞれ封口板１４の外側の表面に露出している。正極端子３０と負極端子４０とは、ここでは、長辺方向Ｙに延び封口板１４の中心を通る軸線上に配置されている。ただし、他の実施形態において、軸線は、封口板１４の中心から例えば短辺方向Ｘにずれていてもよい。また、正極端子３０と負極端子４０とは、軸線上に配置されていなくてもよい。例えば、正極端子３０および負極端子４０のうち一方が短辺方向Ｘの一方側にずれ、他方が短辺方向Ｘの他方側にずれていてもよい。
正極端子３０は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。負極端子４０は、金属製であることが好ましく、例えば銅または銅合金からなることがより好ましい。
図３に示すように、正極端子３０は、電池ケース１０の内部で、正極集電部３２を介して電極体２０の正極２３と電気的に接続されている。負極端子４０は、電池ケース１０の内部で、負極集電部４２を介して電極体２０の負極２４と電気的に接続されている。正極端子３０および負極端子４０は、絶縁フィルム５０によってケース本体１２と絶縁されている。正極端子３０および負極端子４０は、絶縁部材６０（図４参照）によって封口板１４と絶縁されている。
電極体２０は、電池ケース１０の内部に収容されている。図４は、封口板１４に取り付けられた電極体２０の斜視図である。図４に示すように、電極体２０は、後述する絶縁フィルム５０に覆われた状態で、電池ケース１０の内部に配置されている。本実施形態では、１つの電池ケース１０の内部に複数（図４では２つ）の電極体２０が収容されている。ただし、１つの電池ケース１０の内部に収容される電極体２０の数は特に限定されず、他の実施形態において、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。
電極体２０は、図３に示すように、正極２３と負極２４とを含んでいる。電極体２０は、ここでは捲回電極体である。具体的には、電極体２０は、帯状の正極２３と帯状の負極２４とを、帯状のセパレータを介して積層してなる積層体を、捲回軸を中心として長手方向に捲回することによって形成されている。ただし、他の実施形態において、電極体２０は、方形状の正極と方形状の負極とが絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。
電極体２０は、ここでは外形が扁平形状である。電極体２０は、一対の湾曲部と、一対の湾曲部を連結する一対の扁平面と、を有する。電極体２０は、ここでは捲回軸が長辺方向Ｙに沿う向きで電池ケース１０の内部に収容されている。電極体２０は、所謂、横捲回型である。電極体２０の一対の湾曲部は、ケース本体１２の底面１２ａおよび天面１２ｃとそれぞれ対向している。電極体２０の一対の扁平面は、ケース本体１２の一対の長側面１２ｂとそれぞれ対向している。ただし、電極体２０は、例えば捲回軸が上下方向Ｚに沿う向きで電池ケース１０の内部に収容されていてもよい。電極体２０は、所謂、縦捲回型であってもよい。電極体２０を構成する各部材（正極、負極およびセパレータ等）は、一般的な二次電池と同様でよく、特に制限はない。
正極２３は、典型的には、正極集電体と、正極集電体の少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層と、を有する。正極集電体は、ここでは帯状である。正極集電体は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極集電体は、ここでは金属箔、具体的にはアルミニウム箔である。
正極活物質層は、帯状の正極集電体の長手方向に沿って、帯状に設けられている。正極活物質層は、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質を有している。正極活物質としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物が好ましく、例えば、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。正極活物質は、例えば、ＮｉおよびＬｉを含む複合酸化物であって、当該複合酸化物中のＮｉ含有量が、当該複合酸化物中のＬｉおよび酸素を除く構成元素の総モル数に対して７０～１００モル％の範囲であるリチウムニッケル複合酸化物を含むことが好ましい。また、正極活物質には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃ等で置換したものや、粒子表面がＡｌ、Ｔｉ，Ｚｒ、Ｗ、Ｐ，Ｂ，Ｓｉ，Ｎｂ，Ｃ等が含まれた化合物で覆われたものも含まれる。置換量および添加量としては、合わせて、０.１～７％程度である。
負極２４は、典型的には、負極集電体と、負極集電体の少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層と、を有する。負極集電体は、ここでは帯状である。負極集電体は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極集電体は、ここでは金属箔、具体的には銅箔である。
負極活物質層は、帯状の負極集電体の長手方向に沿って、帯状に設けられている。負極活物質層は、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質を有している。負極活物質としては、例えば、黒鉛やカーボン等の炭素材料や、Ｓｉ，ＳｉＯ，ＳｉＣ，Ｓｎ等のリチウムを吸蔵できる金属やその化合物が挙げられる。
セパレータは、正極活物質層と負極活物質層とを絶縁する部材である。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる多孔性の樹脂シートが好適である。セパレータの表面には、無機フィラーを含む耐熱層（Heat Resistance Layer：ＨＲＬ）が設けられていてもよい。無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、チタニア等を使用し得る。
電解液は、電極体２０と共に電池ケース１０の内部に収容されている。電解液は、一般的な二次電池と同様でよく、特に制限はない。電解液は、典型的には、非水溶媒と支持塩とを含む非水系の液状電解質（非水電解液）である。非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）等のカーボネート類を含んでいる。非水溶媒は、ＥＣ、ＥＭＣ、ＤＭＣを、合計比率が１００％になるように、それぞれ１～９９％の範囲内で混合したものが好ましい。支持塩は、例えばフッ素含有リチウム塩である。フッ素含有リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）や、ＬｉＦＳＩと呼ばれるリチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（Ｆ２ＬｉＮＯ４Ｓ２）、またはそれらを混合したものを含むことが好ましい。支持塩の濃度は、非水溶媒１Ｌあたり０．６～１．８ｍｏｌとすることが好ましい。
絶縁フィルム５０は、電極体２０と共に電池ケース１０の内部に収容されている。絶縁フィルム５０は、電池ケース１０と電極体２０との間に配置されている。絶縁フィルム５０は、図４に示すように、電極体２０の周囲を覆っている。詳しくは、絶縁フィルム５０は、少なくとも、電極体２０の底面１２ａと対向する湾曲部および一対の扁平面を覆っていることが好ましい。絶縁フィルム５０は、例えば箱状ないし袋状に組み立てられた１枚のシート状の部材からなっている。
図５は、一実施形態に係る絶縁フィルム５０の構成を示す断面図である。絶縁フィルム５０は、絶縁性の基材部５８と、基材部５８に埋設された第１金属層５１および第２金属層５２と、を有している。第１金属層５１と第２金属層５２とは、電極体２０から電池ケース１０に向かう積層方向Ｔに重ねられている。絶縁フィルム５０は、積層方向Ｔに直交する第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂを有する。第１表面５０ａは、電極体２０と対向する面であり、第２表面５０ｂは電池ケース１０と対向する面である。
絶縁フィルム５０は、少なくとも電池ケース１０と対向する面および電極体２０と対向する面が絶縁材料で覆われている。詳しくは、絶縁フィルム５０は、少なくとも第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂが、それぞれ基材部５８で構成されている。第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂには、第１金属層５１および第２金属層５２が露出していない。また、本実施形態では、絶縁フィルム５０の積層方向Ｔに直交する幅方向Ｗの両端部も、基材部５８で覆われている。ただし、他の実施形態において、例えば絶縁フィルム５０が電池ケース１０や電極体２０に接触しない部分では、幅方向Ｗの端部に、第１金属層５１および／または第２金属層５２が露出していてもよい。
図５の実施形態では、第１金属層５１と第２金属層５２とは、積層方向Ｔに当接（直接接触）している。ただし、他の実施形態において、第１金属層５１と第２金属層５２との間には、基材部５８が介在していてもよい。また、第１金属層５１と第２金属層５２との間には、例えば基材部５８にかえて、あるいは基材部５８に加えて、基材部５８とは異なる接着剤層等が介在していてもよい。
第１金属層５１は、第２金属層５２よりも電極体２０側に配置されている。特に限定されるものではないが、第１金属層５１の厚み（積層方向Ｔの長さ）Ｔ１は、０．０５～１．５ｍｍが好ましく、０．１～１ｍｍがより好ましく、０．２～０．５ｍｍがさらに好ましい。厚みを所定値以上とすることで、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。厚みを所定値以下とすることで、体積エネルギー密度を向上できる。
第１金属層５１は、第１金属からなっている。第１金属は、金属または合金（２種以上の金属）である。第１金属の種類は、後述する第２金属よりも線膨張係数が小さい限りにおいて、特に限定されない。特に限定されるものではないが、第１金属の線膨張係数は、第２金属との兼ね合いから、２３×１０－６／Ｋ以下が好ましく、例えば０．１～２２×１０－６／Ｋであってもよい。第１金属の線膨張係数は、電池ケース１０を構成する金属（例えばアルミニウム）の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。
第１金属は、融点が、電池ケース１０を構成する金属（例えばアルミニウムないしアルミニウム合金）の融点よりも高いことが好ましい。特に限定されるものではないが、第１金属の融点は、１０００℃以上が好ましく、１２５０℃以上がより好ましく、１４００℃以上がさらに好ましい。これにより、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。第１金属の融点は、コスト等の観点から、５０００℃以下、４０００℃以下、一例では２０００℃以下であってもよい。第１金属の具体例としては、例えば、銅、ベリリウム、ニッケル、鉄、チタン、タングステン、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル鋼、ジュラルミン等が挙げられ、なかでもチタンが好ましい。
第２金属層５２は、第１金属層５１よりも電池ケース１０側に配置されている。特に限定されるものではないが、第２金属層５２の厚み（積層方向Ｔの長さ）Ｔ２は、０．０５～１．５ｍｍが好ましく、０．１～１ｍｍがより好ましく、０．２～０．５ｍｍがさらに好ましい。厚みを所定値以上とすることで、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。厚みを所定値以下とすることで、体積エネルギー密度を向上できる。第２金属層５２の厚みＴ２は、ここでは第１金属層５１の厚みＴ１と同じであるが、他の実施形態において、第１金属層５１と第２金属層５２とは厚みが異なっていてもよい。
第２金属層５２は、第１金属よりも線膨張係数が大きい第２金属からなっている。第２金属は、典型的には第１金属とは異なる種類の金属または合金（２種以上の金属）である。第２金属の種類は、第１金属よりも線膨張係数が大きい限りにおいて、特に限定されない。特に限定されるものではないが、第２金属の線膨張係数は、第１金属との兼ね合いから、５×１０－６／Ｋ以上が好ましく、１０×１０－６／Ｋ以上が好ましく、例えば１４～２５×１０－６／Ｋであってもよい。また、特に限定されるものではないが、第１金属と第２金属との線膨張係数の差（（第２金属の線膨張係数）－（第１金属の線膨張係数））は、１×１０－６／Ｋ以上が好ましく、５×１０－６／Ｋ以上がより好ましく、６×１０－６／Ｋ以上がさらに好ましく、７×１０－６／Ｋ以上が特に好ましい。これにより、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。
第２金属は、融点が、典型的には第１金属よりも低い金属である。特に限定されるものではないが、第２金属の融点は、５００℃以上が好ましく、８００℃以上がより好ましい。これにより、ここに開示される技術の効果を高いレベルで発揮できる。第２金属の融点は、２０００℃以下、１５００℃以下であってもよい。第２金属の具体例としては、例えば、アルミニウム、銅、黄銅、ステンレス鋼、炭素鋼等が挙げられ、なかでも銅が好ましい。
基材部５８は、絶縁材料で構成されている。基材部５８は、典型的には第１金属および第２金属よりも融点が低い材料で構成されている。基材部５８は、樹脂製であることが好ましく、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ／ＯＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ／ＴＰＸ（商標））等のオレフィン系樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂樹脂等からなっていることが好ましい。なかでも、オレフィン系樹脂や、１００℃以上の耐熱性を有するエンジニアリングプラスチック（エンプラ）が好ましい。
絶縁フィルム５０は、ガス排出弁１３と対向する位置に貫通孔Ｈ（図６参照）を有することが好ましい。ただし、他の実施形態において、絶縁フィルム５０は、貫通孔Ｈを有していなくてもよい。または、絶縁フィルム５０は、ガス排出弁１３と対向する部分のみがＰＰ等のプラスチックフィルムのみからなっていてもよい。さらに、貫通孔Ｈの大きさは任意である。ガス排出弁１３が楕円形状弁や円形状弁の場合、貫通孔Ｈの大きさは、ガス排出弁１３の外縁±１０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、ガス排出弁１３が本実施形態のような切り欠きの場合、ガス排出弁１３に対向する部分では、絶縁フィルム５０がその切り欠きの一部を覆っていることが好ましい。
二次電池１００は、絶縁フィルム５０を有することで、例えば過充電等によって電池ケース１０内で不安全事象が発生した場合でも、電池ケース１０への局所的な熱の集中が生じにくくなっている。詳しくは、第２金属層５２を構成する第２金属の線膨張係数が、第１金属層５１を構成する第１金属よりも大きくなっているので、電池ケース１０内で電極体２０から発生した活物質層の破片等が第１金属層５１に接触し、第２金属層５２に熱が伝達されると、第２金属層５２が第１金属層５１よりも大きく膨張する。このとき、膨張に伴って熱も移動することで、周囲に熱を拡散させることができる。その結果、電池ケース１０への局所的な熱集中が抑えられ、電池ケース１０に穴が開くことを抑制できる。
このような絶縁フィルム５０は、例えば、原料となるフィルムを用意する用意工程Ｓ１と、用意したフィルムを加工する加工工程Ｓ２と、を含む製造方法によって作製できる。
用意工程Ｓ１では、例えばまず第１金属（合金含む）からなる金属板（シート状、厚み０．５～３ｍｍ程度）と、第２金属からなる金属板（シート状、厚み０．５～３ｍｍ）とを用意し、金属ロールプレス加工により、それぞれ所定の厚みの箔状に圧延加工する。次に、得られた２枚の金属箔（合金箔を含む）をそれぞれ所定の大きさに裁断する。なお、裁断方法は特に限定されず、例えば金属刃で裁断してもいいし、レーザーを用いてもよい。裁断された端部は、バリ取りを行うことが好ましい。これにより、絶縁フィルム５０において、金属の端部が基材部５８を貫通しにくくなる。
次に、所定の大きさに裁断した２枚の金属箔に対して、それぞれ個別に接着剤を塗布し、上記したような材質のプラスチックフィルムを両面から圧着する。その後、プラスチックフィルムに覆われた金属箔のそれぞれを、接着剤を介して重ね、再圧着することにより、第１金属層５１と第２金属層５２とを有するフィルムを作製することができる。
または、第２の方法として、所定の大きさの２枚の金属箔を先に重ね合わせ、各箔の対向していない面に、上記と同じような方法でプラスチックフィルムを圧着してフィルムを作製することもできる。このとき、プラスチックフィルムは、金属箔よりもサイズを大きくし、２枚の金属箔を覆うようにするとよい。その後、不要なプラスチックフィルム箇所は、切断によって取り除く。その際、裁断した端面に金属箔の端面が露出しないようにする。なお、裁断方法は特に限定されず、例えば金属刃で裁断してもいいし、レーザーを用いてもよい。
さらに、第３の方法として、接着剤を使用せず、所定の大きさの金属箔上に、オレフィン系樹脂や各種エンプラ（ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ、ＰＰＥ、フッ素樹脂フィルム等）等のプラスチックフィルムを配置し、最高４００℃程度の高温で加熱して、プラスチックを溶融させ、圧着することにより、金属箔とプラスチックとの一体物を作製する。そして、作製された一体物の表面にプラスチックフィルムに覆われた金属箔を重ね、再度、加熱溶融することにより、フィルムを作製することもできる。
または、第４の方法として、先に、２枚の異なる所定の大きさに裁断された金属箔を重ね合わせ、各箔の対向していない両面上にそれぞれプラスチックフィルムを配置し、最高４００℃程度の高温で加熱して、プラスチックを溶融させ、圧着することにより、フィルムを作製することも可能である。なお、この場合も、プラスチックフィルムは、金属箔のすべてを覆うような大きさとする。その後、上記第２の方法と同様に、不要なプラスチックフィルム箇所は、切断によって取り除く。
次に、加工工程Ｓ２では、例えばまず、上記で得られたフィルムを電極体２０の外形に沿った形状および大きさに裁断する。図６は、一実施形態に係る絶縁フィルム５０の展開図である。図６において、底面部分ＢＰは、電極体２０の下端部および電池ケース１０の底面１２ａに対向する部分であり、側面部分ＳＰは、電極体２０の一対の扁平面および電池ケース１０の一対の長側面１２ｂに対向する部分である。また、切り欠き部分Ｎ１，Ｎ２は、それぞれ、電極体２０と正極集電部３２との接続部分（図３参照）、電極体２０と負極集電部４２との接続部分（図３参照）、に対応している。絶縁フィルム５０は、ここでは、底面部分ＢＰに貫通孔Ｈを有している。貫通孔Ｈは、少なくとも一部が、ガス排出弁１３と対向するように設けられている。貫通孔Ｈは、ガス排出弁１３に対向する部分の絶縁フィルム５０ないしプラスチックフィルムを切断によって取り除くことで形成できる。また、破線の位置には、折り畳み成形用の罫線加工（例えば、溝加工やミシン目加工等）を入れてもよい。このような形状のフィルムを点線に沿って折り畳むことにより、絶縁フィルム５０を作製できる。
いくつかの実施形態において、二次電池１００は、電池ケース１０と電極体２０との間に、電池ケース１０の一部分（例えば底面１２ａ）と接触するように配置された冷却プレート７０（図７参照）をさらに備えることが好ましい。冷却プレート７０は、熱伝導度が高い材質で構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウムを主材とした金属材（合金材を含む）や、銅を主材とした金属材からなることがより好ましい。冷却プレート７０の表面は、ポリプロピレン等の樹脂で被覆されていることが好ましい。冷却プレート７０を備えることで、電池ケース１０内で発生した熱を効率的に放熱でき、二次電池１００の安全性を向上できる。冷却プレート７０は、「間隙形成部」の一例である。
図７は、一実施形態に係る冷却プレート７０の斜視図である。本実施形態の冷却プレート７０は、ベース部７１と、複数（ここでは３つ）の突起部７２と、を有している。ベース部７１は、矩形状である。突起部７２は、電極体２０側の面に設けられている。冷却プレート７０は、電極体２０側の面が凹凸形状である。突起部７２は、ここでは長辺に沿った角柱状である。ただし、突起部７２の数や、形状（高さ、長さ等）は特に限定されず、任意である。
図８は、冷却プレート７０の配置例を示す斜視図である。本実施形態において、冷却プレート７０は、底面１２ａと接している。冷却プレート７０は、電極体２０の底面１２ａ側、すなわち、底面１２ａと電極体２０（図８には図示せず）との間に配置されている。ただし、他の実施形態において、冷却プレート７０は、電極体２０の長側面１２ｂ側、天面１２ｃ側、ないし封口板１４側に配置されていてもよい。
本実施形態では、１つの電池ケース１０の内部に複数（図８では２つ）の冷却プレート７０が配置されている。２つの冷却プレート７０は、ガス排出弁１３を挟むように、長辺方向Ｙに並んで配置されている。ただし、１つの電池ケース１０の内部に配置される冷却プレート７０の数は特に限定されず、他の実施形態において、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。例えば、底面１２ａに２つのガス排出弁１３が設けられている場合は、２つのガス排出弁１３を挟むように、３つの冷却プレート７０を長辺方向Ｙに並べてもよい。あるいは、電池ケース１０の底面１２ａ以外の部分、例えば長側面１２ｂ、天面１２ｃ、ないし封口板１４に、１つまたは２つ以上のガス排出弁１３が設けられている場合は、１つの大きめの冷却プレート７０を底面１２ａに配置してもよい。
二次電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に限定することを意図したものではない。
＜二次電池の構築＞
表１に記載の第１金属からなる金属板（シート状、厚み０．５～３ｍｍ）と、第２金属からなる金属板（シート状、厚み０．５～３ｍｍ）とを用意し、金属ロールプレス加工により、それぞれ表１に示す厚みの箔状に圧延した。次に、２枚の金属箔をそれぞれ所定の大きさに裁断した後、これらを重ね合わせ、各箔の対向していない側の面に、それぞれプラスチックフィルム（ＰＰ）を配置した。なお、プラスチックフィルムは、金属箔のすべて（端部も含む）を覆うような大きさとした。次に、この積層体を、最高４００℃程度の高温で加熱して、プラスチックを溶融させ、さらに圧着することにより、第１金属層と第２金属層とを有するフィルムを得た。なお、第１金属および第２金属の性状（融点、線膨張係数）は、表１の通りである。また、線膨張係数の差は、（第２金属の線膨張係数）－（第１金属の線膨張係数）で求めた。また、比較例１は、ＰＰフィルムのみを用いた。
次に、ガス排出弁を有する直方体形状の電池ケースを用意した。なお、ガス排出弁の位置および個数は、表１に示す通りである。次に、上記で得られたフィルムを所定の大きさに裁断し、折り曲げて絶縁フィルムを作製した。なお、このとき、表１で貫通孔「有」となっている例については、ガス排出弁に対向する位置に貫通孔を設けた。具体的には、ガス排出弁と対向する部分の金属箔の少なくとも一部を切断によって取り除き、貫通孔を設けた。また、表１で冷却プレート「有」となっている例については、冷却プレートも用意した。次に、電極体を用意した絶縁フィルムで覆った。このとき、第１金属層の側を電極体に対向させ、第２金属層の側を電池ケースに対向させた。そして、絶縁フィルムで覆われた電極体を電池ケースに収容し、さらに電池ケース内に電解液を注入して、角形の二次電池を試作した。
＜二次電池の評価＞
試作した二次電池を放電状態として、両側の長側面から、断熱材や弾性体を介して厚み３ｃｍのアルミニウム製の金属ブロックで挟み込み、０．１～１ＭＰａで定圧拘束した。なお、金属ブロックの中央（二次電池の長側面の重心（中央）の位置）には、釘を挿通可能なΦ数ｍｍの穴があいている。この穴は、釘径に対して、＋１～２ｍｍ程度の穴径である。例えば、釘径が３ｍｍの場合であれば、穴径は、３．１～３．２ｍｍ程度の大きさである。次に、金属ブロックで挟み込んだ二次電池を満充電（ＳＯＣ１００％）まで充電した。そして、以下の手順で釘刺し試験を行った。
釘刺し試験では、所定の釘を金属ブロックの中央にあいた穴から刺し、二次電池を強制的に短絡させて、二次電池の温度を上昇させた。なお、試験温度は、室温（２５℃程度）とした。また、釘の種類は、株式会社ダイドーハント製丸釘ＳＩＺＥ：Ｎ６５（φ３ｍｍ／形状は選択角度規定なし）を使用した。また、釘刺しの速度は１ｍｍ／ｓとし、二次電池が熱暴走状態になったときに停止させた。
そして、熱暴走後の二次電池の形態変化を、ランク０から５の６つのランクで評価した。各ランクにおける二次電池の形態変化は、以下の通りである。結果を、表１に示す。
・ランク０：噴出物は、ガス排出弁からのみであり、電池ケースに変化なし
・ランク１：噴出物は、ガス排出弁とその周辺の開裂からあり、それ以外の電池ケースに変化なし
・ランク２：噴出物は、ガス排出弁とその周辺、及び、他３か所以内の開裂からあり、両端子部には開裂なし
・ランク３：噴出物は、ガス排出弁とその周辺、及び、他４～９か所の開裂からあり、両端子部には開裂なし
・ランク４：噴出物は、ガス排出弁とその周辺、及び、他１０か所以上の開裂からあり、開裂は、両方の端子部にもあり
・ランク５：噴出物は、ガス排出弁とその周辺、及び、他１０か所以上の開裂からあり、開裂は、両方の端子部にもあり、さらに端子部の面が電池ケースより分離
Figure 2025035118000002
表１に示すように、比較例１は、厚み０．４ｍｍ程度のポリプロピレン（ＰＰ）フィルムからなる絶縁フィルムを用いた例である。比較例２は、厚みが０．２ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）からなる２つの金属層を有する絶縁フィルムを用いた例である。比較例３は、厚み０．２ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）からなる第１金属層と、第１金属よりも線膨張係数が小さいジュラルミン（Ａ２０１７）からなる合金製の第２金属層と、を有する絶縁フィルムを用いた例である。比較例１～３は、いずれも、熱暴走後の二次電池の形態変化が最も大きく、ランク５の状態を呈していた。
一方、実施例１は、厚み０．２ｍｍのジュラルミン（Ａ２０１７）からなる合金製の第１金属層と、第１金属よりも線膨張係数が大きいアルミニウム（Ａｌ）からなる第２金属層と、を有する絶縁フィルムを用いた例である。実施例１は、比較例１～３に比べて、相対的に熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられており、ランク４の状態を呈していた。特に限定解釈されることを意図したものではないが、この理由として、第２金属の線膨張係数が第1金属（合金）よりも大きいため、電池内部で電極体から発生した噴出物が第1金属層にあたった場合、第２金属層が第1金属層よりも大きく膨張することとなり、その膨張に伴って熱も移動することで、熱をより周囲に拡散させることができ、結果として、その部分と接している電池ケースへの熱集中が抑えられ、電池ケースに穴が開きにくくなったことが考えられる。
実施例２は、厚み０．２ｍｍの銅（Ｃｕ）からなる第１金属層と、第１金属よりも線膨張係数が大きい黄銅（Ｃｕ６７％，Ｚｎ３３％）からなる合金製の第２金属層と、を有する絶縁フィルムを用いた例である。実施例１は、比較例１～３や実施例１に比べて、より熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられており、ランク３の状態を呈していた。特に限定解釈されることを意図したものではないが、この理由として、第１金属の融点が実施例１よりも高いことが考えられる。すなわち、第１金属の融点が高いと、溶融までに熱を拡散させうる時間が長くなるため、電池ケースに集中する熱量を効果的に低減できたものと考えられる。
実施例３は、厚み０．２ｍｍのベリリウム（Ｂｅ）からなる第１金属層と、第１金属よりも線膨張係数が大きい銅（Ｃｕ）からなる第２金属層と、を有する絶縁フィルムを用いた例である。実施例３は、比較例１～３や実施例１、２に比べて、さらに熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられており、ランク２の状態を呈していた。特に限定解釈されることを意図したものではないが、この理由として、第１金属の融点が実施例１よりも高いことに加えて、第1金属と第2金属との線膨張係数の差が大きいことが考えられる。すなわち、第1金属と第２金属の線膨張係数の差が大きい場合、第２金属による熱拡散効果がより大きくなるため、電池ケースへの熱集中がより抑制されたと考えられる。
実施例４～１２は、第１金属および／または第２金属の種類を異ならせた例である。実施例４～１２の結果から、第１金属の融点がより高く、また、第１金属と第２金属との線膨張係数の差がより大きくなる方が、熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられ、より良好な結果になる傾向（ランクが向上する傾向）になることがわかった。
実施例１３～１７は、第１金属層および第２金属層の厚みを異ならせた例である。各金属層の厚みは０．０５ｍｍより薄くすると、膜厚の均一性が悪く、作製が難しかった。一方、各金属層の厚みを１．５ｍｍより厚くすると、電池ケース内に入れられる電極体の総量減が大きくなり、電池容量減につながった。よって、第1金属層および第２金属層の厚みは、０．０５～１．５ｍｍの範囲が好ましく、実施例１３～１７の結果から、かかる範囲では、厚みの厚い方が、熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられ、より良好な結果になる（ランクが向上する）ことがわかった。
実施例１８は、絶縁フィルムのガス排出弁と対向する位置に貫通孔を設けたこと以外、実施例９と同様である。実施例９，１８では、いずれも熱暴走後の二次電池の形態変化が高いレベルで抑えられ、良好な結果（ランク１）になることがわかった。
実施例２０は、電池ケースの底面と電極体との間に冷却プレートを設けたこと以外、実施例１９と同様である。実施例１９，２０の比較から、底面に冷却プレートを敷き、放熱性を向上させた方が、熱暴走後の二次電池の形態変化が抑えられ、より良好な結果になる（ランクが１から０に向上する）ことがわかった。
以上、ここに開示される技術の実施形態について説明した。しかし、上述の説明は例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、上述の説明にて例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
以上の通り、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：電池ケースと、上記電池ケースに収容される電極体と、上記電池ケースと上記電極体との間に配置される絶縁フィルムと、を備える二次電池であって、上記絶縁フィルムは、第１金属からなる第１金属層と、上記第１金属層よりも上記電池ケース側に配置され、かつ上記第１金属よりも線膨張係数が大きい第２金属からなる第２金属層と、を含み、少なくとも上記電池ケースと対向する面および上記電極体と対向する面が絶縁材料で覆われている、二次電池。
項２：上記電池ケースは、金属製であり、上記第１金属の融点が、上記電池ケースを構成する金属の融点よりも高い、項１に記載の二次電池。
項３：上記第１金属の融点が、１２５０℃以上である、項１または２に記載の二次電池。
項４：上記第１金属の融点が、１４００℃以上である、項１から３のいずれか１つに記載の二次電池。
項５：上記第１金属と上記第２金属との線膨張率の差が、５／Ｋ以上である、項１から４のいずれか１つに記載の二次電池。
項６：上記第１金属層の厚みが、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、項１から５のいずれか１つに記載の二次電池。
項７：上記第２金属層の厚みが、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、項１から６のいずれか１つに記載の二次電池。
項８：上記電池ケースは、ガス排出弁を有し、上記絶縁フィルムは、上記ガス排出弁と対向する位置に貫通孔を有する、項１から７のいずれか１つに記載の二次電池。
項９：上記電池ケースは、底面と側面と開口とを有するケース本体と、上記開口を封口する封口板とを備え、上記ガス排出弁は、上記底面に設けられている、項８に記載の二次電池。
項１０：上記底面と上記電極体との間に配置され、上記電極体と対向する側の面が凹凸形状である間隙形成部をさらに備える、項９に記載の二次電池。
１０ 電池ケース
１２ ケース本体
１２ａ 底面
１３ ガス排出弁
１４ 封口板
２０ 電極体
５０ 絶縁フィルム
５１ 第１金属層
５２ 第２金属層
５８ 基材部
７０ 冷却プレート（間隙形成部）
１００ 二次電池

Claims (10)

  1. 電池ケースと、前記電池ケースに収容される電極体と、前記電池ケースと前記電極体との間に配置される絶縁フィルムと、を備える二次電池であって、
    前記絶縁フィルムは、第１金属からなる第１金属層と、前記第１金属層よりも前記電池ケース側に配置され、かつ前記第１金属よりも線膨張係数が大きい第２金属からなる第２金属層と、を含み、少なくとも前記電池ケースと対向する面および前記電極体と対向する面が絶縁材料で覆われている、
    二次電池。
  2. 前記電池ケースは、金属製であり、
    前記第１金属の融点が、前記電池ケースを構成する金属の融点よりも高い、
    請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記第１金属の融点が、１２５０℃以上である、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記第１金属の融点が、１４００℃以上である、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  5. 前記第１金属と前記第２金属との線膨張率の差が、５／Ｋ以上である、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  6. 前記第１金属層の厚みが、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  7. 前記第２金属層の厚みが、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  8. 前記電池ケースは、ガス排出弁を有し、
    前記絶縁フィルムは、前記ガス排出弁と対向する位置に貫通孔を有する、
    請求項１または２に記載の二次電池。
  9. 前記電池ケースは、底面と側面と開口とを有するケース本体と、前記開口を封口する封口板とを備え、
    前記ガス排出弁は、前記底面に設けられている、
    請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記底面と前記電極体との間に配置され、前記電極体と対向する側の面が凹凸形状である間隙形成部をさらに備える、
    請求項９に記載の二次電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014107214A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Toyota Industries Corp 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP2015049989A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP2022148731A (ja) * 2021-03-24 2022-10-06 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107214A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Toyota Industries Corp 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP2015049989A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP2022148731A (ja) * 2021-03-24 2022-10-06 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電装置

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