JP3452171B2 - 極板の製造方法 - Google Patents
極板の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極板または極群の
デザインを変化させた時に電池特性、特に電流分布や内
部抵抗を求める方法に関する。
デザインを変化させた時に電池特性、特に電流分布や内
部抵抗を求める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電池、例えば自動車用鉛蓄電池
は、優れた高率放電特性が要求されている。その要求を
満たす手段として、図１に示すように集電体のデザイ
ン、特に格子骨１０の形状を変える工夫がなされてい
る。集電体の骨１０のデザインが変わると、極板内の電
流の流れ方（電位分布）や極板各部の反応速度（電流分
布）などが変わり活物質の利用率や電池電圧が変化し、
高率放電特性などに影響を与える。従って、集電体のデ
ザインをどのようにするかは、電池を設計する上で重要
な要素であった。
は、優れた高率放電特性が要求されている。その要求を
満たす手段として、図１に示すように集電体のデザイ
ン、特に格子骨１０の形状を変える工夫がなされてい
る。集電体の骨１０のデザインが変わると、極板内の電
流の流れ方（電位分布）や極板各部の反応速度（電流分
布）などが変わり活物質の利用率や電池電圧が変化し、
高率放電特性などに影響を与える。従って、集電体のデ
ザインをどのようにするかは、電池を設計する上で重要
な要素であった。
【０００３】しかし、従来の集電体のデザインを決定す
る方法は、基本的には設計者の経験から試行錯誤を繰り
返して発展してきたものであった。
る方法は、基本的には設計者の経験から試行錯誤を繰り
返して発展してきたものであった。
【０００４】近年、電気自動車用電池の開発要求から電
池特性のさらなる向上と開発のスピードアップがますま
す重要になってきている。この様な背景から集電体のデ
ザインを数値計算により求める方法が提案されてきた。
例えば、ＴｉｅｄｅｍａｎｎやＮｅｗｍａｎらは、図１
（ａ）のように格子骨１０が直角に交差する鉛蓄電池用
正極集電体について、 （ａ）極板全体で電流が一様に分布する。
池特性のさらなる向上と開発のスピードアップがますま
す重要になってきている。この様な背景から集電体のデ
ザインを数値計算により求める方法が提案されてきた。
例えば、ＴｉｅｄｅｍａｎｎやＮｅｗｍａｎらは、図１
（ａ）のように格子骨１０が直角に交差する鉛蓄電池用
正極集電体について、 （ａ）極板全体で電流が一様に分布する。
【０００５】（ｂ）活物質は集電体の鉛合金に比べ比伝
導率が小さいので考慮しない。
導率が小さいので考慮しない。
【０００６】（ｃ）極板の各部の電位を集電体の骨の交
点（以下、ノードという）で代表する。
点（以下、ノードという）で代表する。
【０００７】という前提のもとに、集電体のノードにキ
ルヒホッフの法則を適用して極板の電位分布を求めた。
ルヒホッフの法則を適用して極板の電位分布を求めた。
【０００８】すなわち、図２において、格子骨１０の交
点０を中心に上下左右に位置する各交点を１、３、４、
２とし、各交点部の電位をφK （Ｋ＝０〜４）、交点０
と各交点間の集電体の伝導度σK （Ｋ＝０〜４）、交点
０が代表する極板の面積Ｓ0、電流密度ｉとすると、 σ1 ・( φ1-φ0)＋σ2 ・( φ2-φ0)＋σ3 ・( φ3-φ
0)＋σ4 ・( φ4-φ0)＋i ・S0=0 が成立する。全ての交点について上式が成立するので、
連立方程式を解くことにより各ノードの電位φK が求ま
り、極板の電位分布を求めることができる。
点０を中心に上下左右に位置する各交点を１、３、４、
２とし、各交点部の電位をφK （Ｋ＝０〜４）、交点０
と各交点間の集電体の伝導度σK （Ｋ＝０〜４）、交点
０が代表する極板の面積Ｓ0、電流密度ｉとすると、 σ1 ・( φ1-φ0)＋σ2 ・( φ2-φ0)＋σ3 ・( φ3-φ
0)＋σ4 ・( φ4-φ0)＋i ・S0=0 が成立する。全ての交点について上式が成立するので、
連立方程式を解くことにより各ノードの電位φK が求ま
り、極板の電位分布を求めることができる。
【０００９】また、活物質の伝導度と格子骨の伝導度が
並列関係にあると仮定して、活物質の伝導度を考慮した
極板の数値計算モデルも提案されている。
並列関係にあると仮定して、活物質の伝導度を考慮した
極板の数値計算モデルも提案されている。
【００１０】しかし、実際の極板は、集電体と活物質が
直列と並列の混合関係になっており、集電体の網目の中
心で反応した電流は活物質から格子骨に向けて流れる。
そして、活物質の比伝導率が小さい正極板では、その傾
向がより強くなる。そのため、ＴｉｅｄｅｍａｎｎやＮ
ｅｗｍａｎらの上記（ｂ）の仮定は、誤差の原因とな
り、前記並列モデルでは誤差が大きくなった。特に、格
子体の網目が大きい時に誤差が拡大した。
直列と並列の混合関係になっており、集電体の網目の中
心で反応した電流は活物質から格子骨に向けて流れる。
そして、活物質の比伝導率が小さい正極板では、その傾
向がより強くなる。そのため、ＴｉｅｄｅｍａｎｎやＮ
ｅｗｍａｎらの上記（ｂ）の仮定は、誤差の原因とな
り、前記並列モデルでは誤差が大きくなった。特に、格
子体の網目が大きい時に誤差が拡大した。
【００１１】また、図３のように直交する格子骨１１の
中に放射状の骨１２がわずかに存在する集電体のデザイ
ンを数値計算して前記分布を求める提案もなされている
が、基本的には図２のような格子骨１０からなる集電体
のデザインと同様な計算方法であった。従って、図１
（ｂ）のような複雑な形状の骨を有する集電体の前記分
布が求められないという問題点を有していた。
中に放射状の骨１２がわずかに存在する集電体のデザイ
ンを数値計算して前記分布を求める提案もなされている
が、基本的には図２のような格子骨１０からなる集電体
のデザインと同様な計算方法であった。従って、図１
（ｂ）のような複雑な形状の骨を有する集電体の前記分
布が求められないという問題点を有していた。
【００１２】さらに、従来の方法は、正極集電体または
負極集電体を個別に計算して前記分布を求めるものであ
り、正極集電体と負極集電体を組み合わせた時の前記分
布への影響を考慮して求めたものでなかった。
負極集電体を個別に計算して前記分布を求めるものであ
り、正極集電体と負極集電体を組み合わせた時の前記分
布への影響を考慮して求めたものでなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、集電体の骨の形状が複雑であっても、従来より正確
に極板の電位分布、電流分布または内部抵抗を求める方
法を提供することにある。
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、集電体の骨の形状が複雑であっても、従来より正確
に極板の電位分布、電流分布または内部抵抗を求める方
法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、極板を構成する集電体のデザインを小さ
なメッシュに分割し、各メッシュに存在する集電体の容
積と極板の厚さとから各メッシュの伝導度を求め、該伝
導度を用いて極板の電位分布、電流分布または内部抵抗
を求めることを特徴とする。
に、本発明は、極板を構成する集電体のデザインを小さ
なメッシュに分割し、各メッシュに存在する集電体の容
積と極板の厚さとから各メッシュの伝導度を求め、該伝
導度を用いて極板の電位分布、電流分布または内部抵抗
を求めることを特徴とする。
【００１５】例えば、図１（ｂ）の集電体を用いた場合
について説明する。
について説明する。
【００１６】該集電体を図４のように集電体１４を、縦
Ａ（ｃｍ）、横Ｂ（ｃｍ）の小さなメッシュ１３が縦方
向に２５個、横方向に２５個存在するように分割し、各
メッシュ１３の番地を（ｉ，ｊ）、各メッシュ１３内の
集電体容積をＶi,j とする。また、極板の厚さをｔ
P （ｃｍ）、集電体の比伝導率をσG （Ｓ／ｃｍ）、活
物質の比伝導率をσM （Ｓ／ｃｍ）としたとき、各メッ
シュ１３における集電体１４の平均厚さｔG （ｃｍ）、
と活物質の平均厚さｔM （ｃｍ）を ｔG(i,j)＝Ｖi,j ／（Ａ・Ｂ） ｔM(i,j)＝ｔP −ｔG(i,j) から求め、各メッシュ１３のＸ，Ｙ軸方向の伝導度σ
X(i,j)、σY(i,j)（Ｓ）を σX(i,j)＝σG ・ｔG(i,j)・（Ａ／Ｂ）＋σM ・ｔ
M(i,j)・（Ａ／Ｂ） σY(i,j)＝σG ・ｔG(i,j)・（Ｂ／Ａ）＋σM ・ｔ
M(i,j)・（Ｂ／Ａ） から求める。
Ａ（ｃｍ）、横Ｂ（ｃｍ）の小さなメッシュ１３が縦方
向に２５個、横方向に２５個存在するように分割し、各
メッシュ１３の番地を（ｉ，ｊ）、各メッシュ１３内の
集電体容積をＶi,j とする。また、極板の厚さをｔ
P （ｃｍ）、集電体の比伝導率をσG （Ｓ／ｃｍ）、活
物質の比伝導率をσM （Ｓ／ｃｍ）としたとき、各メッ
シュ１３における集電体１４の平均厚さｔG （ｃｍ）、
と活物質の平均厚さｔM （ｃｍ）を ｔG(i,j)＝Ｖi,j ／（Ａ・Ｂ） ｔM(i,j)＝ｔP −ｔG(i,j) から求め、各メッシュ１３のＸ，Ｙ軸方向の伝導度σ
X(i,j)、σY(i,j)（Ｓ）を σX(i,j)＝σG ・ｔG(i,j)・（Ａ／Ｂ）＋σM ・ｔ
M(i,j)・（Ａ／Ｂ） σY(i,j)＝σG ・ｔG(i,j)・（Ｂ／Ａ）＋σM ・ｔ
M(i,j)・（Ｂ／Ａ） から求める。
【００１７】このσX(i,j)，σY(i,j)を用いてメッシュ
の交点（ノード）間の伝導度を求めると、図４のノード
（ｉ，ｊ）とノード（ｉ，ｊ＋１）間のＸ軸方向の伝導
度σ'X(i,j)、Ｙ軸方向の伝導度σ'Y(i,j)は、 σ'X(i,j)＝（σX(i-1,j)＋σX(i,j)）／２ σ'Y(i,j)＝（σY(i,j-1)＋σY(i,j)）／２ となる。そして、σ'X(i,j)、σ'Y(i,j)をＴｉｅｄｅｍ
ａｎｎとＮｅｗｍａｎの仮定のように、キルヒホッフの
法則を適用すると、 σ'X(i,j-1)・（φ(i,j-1)−φ(i,j)）＋σ'X(i,j)・
（φ(i,j+1)−φ(i,j)）＋σ'Y(i-1,j)・（φ(i-1,j)−
φ(i,j)）＋σ'Y(i,j)・（φ(i+1,j)−φ(i,j)）＋ｉ・
Ｓ0＝０ となり、各ノードについて立てた連立方程式を解けば、
複雑なデザインの集電体であっても、活物質の伝導度を
考慮した極板の電位分布を得ることができる。
の交点（ノード）間の伝導度を求めると、図４のノード
（ｉ，ｊ）とノード（ｉ，ｊ＋１）間のＸ軸方向の伝導
度σ'X(i,j)、Ｙ軸方向の伝導度σ'Y(i,j)は、 σ'X(i,j)＝（σX(i-1,j)＋σX(i,j)）／２ σ'Y(i,j)＝（σY(i,j-1)＋σY(i,j)）／２ となる。そして、σ'X(i,j)、σ'Y(i,j)をＴｉｅｄｅｍ
ａｎｎとＮｅｗｍａｎの仮定のように、キルヒホッフの
法則を適用すると、 σ'X(i,j-1)・（φ(i,j-1)−φ(i,j)）＋σ'X(i,j)・
（φ(i,j+1)−φ(i,j)）＋σ'Y(i-1,j)・（φ(i-1,j)−
φ(i,j)）＋σ'Y(i,j)・（φ(i+1,j)−φ(i,j)）＋ｉ・
Ｓ0＝０ となり、各ノードについて立てた連立方程式を解けば、
複雑なデザインの集電体であっても、活物質の伝導度を
考慮した極板の電位分布を得ることができる。
【００１８】次に、正極板と負極板が対応するように、
正極と負極の集電体を同一のメッシュで分割すると、正
極板と負極板のそれぞれにおいて、各メッシュのノード
で次の関係が成り立つ。
正極と負極の集電体を同一のメッシュで分割すると、正
極板と負極板のそれぞれにおいて、各メッシュのノード
で次の関係が成り立つ。
【００１９】
【数２】
【００２０】
【数３】
【００２１】ただし、Ｐ，Ｎはそれぞれ正極と負極を示
し、φ(i,j) はノード（ｉ，ｊ）における電位であり、
σS(i,j)（Ｓ／ｃｍ2 ）は正極と負極の間の単位面積当
たりの伝導度である。
し、φ(i,j) はノード（ｉ，ｊ）における電位であり、
σS(i,j)（Ｓ／ｃｍ2 ）は正極と負極の間の単位面積当
たりの伝導度である。
【００２２】数２式と数３式を全てのノードについて連
立させて解くと、各ノードにおける電位φP(i,j)、φ
N(i,j)が求まり、正極と負極の電位分布を求めることが
できる。
立させて解くと、各ノードにおける電位φP(i,j)、φ
N(i,j)が求まり、正極と負極の電位分布を求めることが
できる。
【００２３】また、極板各部の反応の割合を示す電流密
度の分布は、 Ｃｄ(i,j) ＝σS(i,j)（φP(i,j)−φN(i,j)） の関係が成り立つことから求められる。
度の分布は、 Ｃｄ(i,j) ＝σS(i,j)（φP(i,j)−φN(i,j)） の関係が成り立つことから求められる。
【００２４】なお、各メッシュ内に存在する集電体の容
積Ｖi,j を求める計算が煩雑になるため、Ａ×Ｂの各メ
ッシュをさらに小さなａ×ｂのサブメッシュが縦方向に
ｍ個、横方向にｎ個存在するように分割し、このサブメ
ッシュ内に集電体がないときは０とし、集電体があると
きは該サブメッシュ内の集電体の最も厚い骨の厚さをｔ
g(i,j)とし、サブメッシュの容積ｖi,j をａ×ｂ×ｔ
g(i,j)としてメッシュの容積Ｖi,j を次式により求め
る。
積Ｖi,j を求める計算が煩雑になるため、Ａ×Ｂの各メ
ッシュをさらに小さなａ×ｂのサブメッシュが縦方向に
ｍ個、横方向にｎ個存在するように分割し、このサブメ
ッシュ内に集電体がないときは０とし、集電体があると
きは該サブメッシュ内の集電体の最も厚い骨の厚さをｔ
g(i,j)とし、サブメッシュの容積ｖi,j をａ×ｂ×ｔ
g(i,j)としてメッシュの容積Ｖi,j を次式により求め
る。
【００２５】
【数４】
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２７】図１の（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状をし
た正極集電体と、図１（ｂ）の形状をした負極集電体と
を組合せ、正極と負極を対とする３種類の極板をデザイ
ンする。すなわち、負極集電体の形状は、全て同一と
し、正極集電体の形状は、１つは直交する格子骨からな
り、他は負極集電体と同様な放射状の骨からなり、さら
にもう１つは菱形の網目を有するエキスパンド格子体か
らなる極板をデザインする。そして、これら集電体すべ
ての縦方向と横方向の寸法を１４４ｍｍと１１５ｍｍと
した。
た正極集電体と、図１（ｂ）の形状をした負極集電体と
を組合せ、正極と負極を対とする３種類の極板をデザイ
ンする。すなわち、負極集電体の形状は、全て同一と
し、正極集電体の形状は、１つは直交する格子骨からな
り、他は負極集電体と同様な放射状の骨からなり、さら
にもう１つは菱形の網目を有するエキスパンド格子体か
らなる極板をデザインする。そして、これら集電体すべ
ての縦方向と横方向の寸法を１４４ｍｍと１１５ｍｍと
した。
【００２８】このような集電体を縦１ｍｍ、横１ｍｍの
小さなメッシュに分割し、各メッシュ内に存在する集電
体の容積Ｖi,j （ｉ＝１，２，３，・・・，１４４、ｊ
＝１，２，３，・・・，１１５）を求めた。なお、Ｖ
i,j は縦方向の下からｉ番目、横方向の左からｊ番目の
メッシュ内に存在する集電体の容積を示す。
小さなメッシュに分割し、各メッシュ内に存在する集電
体の容積Ｖi,j （ｉ＝１，２，３，・・・，１４４、ｊ
＝１，２，３，・・・，１１５）を求めた。なお、Ｖ
i,j は縦方向の下からｉ番目、横方向の左からｊ番目の
メッシュ内に存在する集電体の容積を示す。
【００２９】次に、集電体の厚さ（ｔG ）を次式により
求める。
求める。
【００３０】
ｔG(i,j)＝Ｖi,j ／（０．１×０．１）＝１００Ｖi,j
また、正極板の厚さを２ｍｍ，負極板の厚さを１．５ｍ
ｍとして正極板と負極板の活物質の平均厚さ（ｔMP ，
ｔMN ）を次式により求める。
ｍとして正極板と負極板の活物質の平均厚さ（ｔMP ，
ｔMN ）を次式により求める。
【００３１】ｔMP(i,j) ＝０．２−ｔG(i,j)＝０．２−
１００ＶP(i,j) ｔMN(i,j) ＝０．１５−ｔG(i,j)＝０．１５−１００Ｖ
N(i,j) 次に、集電体の比伝導率を４１０００Ｓ／ｃｍ、正極活
物質の比伝導率を１００Ｓ／ｃｍ、負極活物質の比伝導
率を２０００Ｓ／ｃｍとして正極と負極の各メッシュの
伝導度σP(i,j)、σN(i,j) を次式により求める。
１００ＶP(i,j) ｔMN(i,j) ＝０．１５−ｔG(i,j)＝０．１５−１００Ｖ
N(i,j) 次に、集電体の比伝導率を４１０００Ｓ／ｃｍ、正極活
物質の比伝導率を１００Ｓ／ｃｍ、負極活物質の比伝導
率を２０００Ｓ／ｃｍとして正極と負極の各メッシュの
伝導度σP(i,j)、σN(i,j) を次式により求める。
【００３２】σP(i,j)＝41000 ×100 ＶP(i,j)×(0.1/
0.1) ＋100 ×(0.2-100ＶP(i,j)×（0.1/0.1) σN(i,j)＝41000 ×100 ＶN(i,j)×(0.1/0.1) ＋2000×
(0.15-100 ＶN(i,j)）×(0.1/0.1) 次に、正極板についてはσP(i,j) を、負極板について
はσN(i,j) を用いて、それぞれの電位分布を求める。
その結果を等高線１５として表したものを図５〜７に示
す。なお、正極と負極の間の伝導率σS は０．５Ｓ／ｃ
ｍ2 とした。また、図５〜７の（ａ）は正極板を、
（ｂ）は負極板を示す。
0.1) ＋100 ×(0.2-100ＶP(i,j)×（0.1/0.1) σN(i,j)＝41000 ×100 ＶN(i,j)×(0.1/0.1) ＋2000×
(0.15-100 ＶN(i,j)）×(0.1/0.1) 次に、正極板についてはσP(i,j) を、負極板について
はσN(i,j) を用いて、それぞれの電位分布を求める。
その結果を等高線１５として表したものを図５〜７に示
す。なお、正極と負極の間の伝導率σS は０．５Ｓ／ｃ
ｍ2 とした。また、図５〜７の（ａ）は正極板を、
（ｂ）は負極板を示す。
【００３３】図５〜７の電位分布から電流が格子骨に沿
って流れ、正極においては、活物質から電流が発生して
いることが分かる。図５〜７の組合せを比較すると、図
５と６では、正極の放射骨の働きで正極下部に電流が流
れ易くなっている。また、図７のエキスパンド格子体
は、図５と６の正極に比べ電位分布が密であり、特に、
上部が密になり、電極反応が集中していることが分か
る。
って流れ、正極においては、活物質から電流が発生して
いることが分かる。図５〜７の組合せを比較すると、図
５と６では、正極の放射骨の働きで正極下部に電流が流
れ易くなっている。また、図７のエキスパンド格子体
は、図５と６の正極に比べ電位分布が密であり、特に、
上部が密になり、電極反応が集中していることが分か
る。
【００３４】また、正極と負極の耳間の電位差を放電電
流で割ると、正極と負極の耳間の内部抵抗を求めること
ができる。その値を次表１に示す。
流で割ると、正極と負極の耳間の内部抵抗を求めること
ができる。その値を次表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１より図２の組合せの極板で電池を作製
すると、図１、図３の組合せよりも内部抵抗の少ない電
池にすることができる。
すると、図１、図３の組合せよりも内部抵抗の少ない電
池にすることができる。
【００３７】このように、集電体のデザインに対し、極
板の電位分布、電流分布または内部抵抗を求め、例え
ば、要求される電池電圧に近似するように集電体のデザ
インを変更しながらシュミレーションを繰り返して、最
も内部抵抗の小さい極板のデザインを決定する。
板の電位分布、電流分布または内部抵抗を求め、例え
ば、要求される電池電圧に近似するように集電体のデザ
インを変更しながらシュミレーションを繰り返して、最
も内部抵抗の小さい極板のデザインを決定する。
【００３８】なお、本実施形態では極板が完全充電され
た状態での比伝導率を用いたが、放電時間毎に各メッシ
ュの放電量に対する比伝導率を用いれば、電池の容量や
放電曲線、各メッシュの活物質利用率を計算できる。ま
た、極板の厚さ方向の電位分布は求めていないが、縦方
向と横方向と厚さ方向の３次元メッシュにすれば、厚さ
方向の電位分布も計算により求めることができる。
た状態での比伝導率を用いたが、放電時間毎に各メッシ
ュの放電量に対する比伝導率を用いれば、電池の容量や
放電曲線、各メッシュの活物質利用率を計算できる。ま
た、極板の厚さ方向の電位分布は求めていないが、縦方
向と横方向と厚さ方向の３次元メッシュにすれば、厚さ
方向の電位分布も計算により求めることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、従来経験に頼っていた複雑な集電体のデザインの電
池特性に与える影響を計算により求めることができ、内
部抵抗の小さい電池を提供できる。
ば、従来経験に頼っていた複雑な集電体のデザインの電
池特性に与える影響を計算により求めることができ、内
部抵抗の小さい電池を提供できる。
【図１】集電体の形状を示す平面図である。
【図２】従来の方法を示す説明図である。
【図３】直交する格子骨の中に放射状の骨を有する集電
体の平面図である。
体の平面図である。
【図４】本発明の方法を示す説明図である。
【図５】本発明により求めた極板の電位分布の一例を示
す平面図である。
す平面図である。
【図６】本発明により求めた極板の電位分布の他の例を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図７】本発明により求めた極板の電位分布のさらに他
の例を示す平面図である。
の例を示す平面図である。
１０，１１，１２ 骨
１３ メッシュ
１４ 集電体
１５ 電位分布の等高線
Claims (3)
- 【請求項１】 縦方向の長さが集電体の縦方向の長さと
等しく、横方向の長さが集電体の横方向の長さと等しく
した面を、縦方向の長さがＡ、横方向の長さがＢである
メッシュに分割し、該メッシュが縦方向（Ｙ軸方向）に
Ｍ個、横方向（Ｘ軸方向）にＮ個存在するようにし、各
メッシュ内に存在する集電体の容積Ｖi,j（ｉ＝１，
２，３，…，Ｍ、ｊ＝１，２，３，…，Ｎ）を求め、 次いで、前記容積Ｖi,jと前記集電体に活物質を充填し
て極板とした場合の極板の厚さｔpを用いて、 各メッシュの集電体の平均厚さｔG(i,j)を ｔG(i,j)＝Ｖi,j／（Ａ・Ｂ） によって求め、活物質の平均厚さｔM(i,j)を ｔM(i,j)＝ｔp−ｔG(i,j) によって求め、 次いで、前記集電体の平均厚さｔG(i,j)と、前記活物質
の平均厚さｔM(i,j)と、前記集電体の比伝導率σGと、前
記活物質の比伝導率σMとを用いて、 各メッシュのＸ軸方向の伝導度σX(i,j)を σX(i,j)＝σG・ｔG(i,j)・（Ａ／Ｂ）＋σM・ｔM(i,j)
・（Ａ／Ｂ） によって求め、 Ｙ軸方向の伝導度σY(i,j)を σY(i,j)＝σG・ｔG(i,j)・（Ｂ／Ａ）＋σM・ｔM(i,j)
・（Ｂ／Ａ） によって求め、 次いで、前記伝導度σX(i,j)，σY(i,j)を用いて、メッ
シュの交点（ノード）間の伝導度を求め、該ノード間の
伝導度からノードの電位を求め、このノードの電位から
極板の電位分布を求め、該電位分布に基づいて極板の内
部抵抗が最も小さくなるように集電体をデザインするこ
とを特徴とする極板の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のメッシュを、さらに縦方
向の長さがａ、横方向の長さがｂであるサブメッシュに
分割し、該サブメッシュが縦方向（Ｙ軸方向）にｍ個、
横方向（Ｘ軸方向）にｎ個存在するようにし、各サブメ
ッシュ内に存在する集電体の容積ｖi,j（ｉ＝１，２，
３，…，Ｍ、ｊ＝１，２，３，…，Ｎ）を求め、該容積
ｖi,jを、サブメッシュ内に集電体が存在しないときは
０とし、サブメッシュ内に集電体が存在するときはａ・
ｂ・ｔg(i,j)（ｔg(i,j)はサブメッシュ内の集電体の最
も厚い部分の厚さ）とし、数１によって集電体の容積Ｖ
i,jを求めることを特徴とする極板の製造方法。 【数１】 - 【請求項３】 縦方向の長さが集電体の縦方向の長さと
等しく、横方向の長さが集電体の横方向の長さと等し
く、厚さが集電体の厚さと等しくした立体を、縦方向の
長さがＡ、横方向の長さがＢ、厚さがＣである３次元メ
ッシュに分割し、該３次元メッシュが縦方向（Ｙ軸方
向）にＭ個、横方向（Ｘ軸方向）にＮ個、厚さ方向にＰ
個存在するようにし、各３次元メッシュ内に存在する集
電体の容積Ｖi,j,k（ｉ＝１，２，３，…，Ｍ、ｊ＝
１，２，３，…，Ｎ、ｋ＝１，２，３，…，Ｐ）を求
め、 次いで、前記容積Ｖi,j,kと前記集電体に活物質を充填
して極板とした場合の、 各３次元メッシュの集電体の平均厚さｔG(i,j,k)を ｔG(i,j,k)＝Ｖi,j,k／（Ａ・Ｂ） によって求め、活物質の平均厚さｔM(i,j,k)を ｔM(i,j,k)＝Ｃ−ｔG(i,j,k) によって求め、 次いで、前記集電体の平均厚さｔG(i,j,k)と、前記活物
質の平均厚さｔM(i,j,k)と、前記集電体の比伝導率σ
Gと、前記活物質の比伝導率σMとを用いて、 各メッシュのＸ軸方向の伝導度σX(i,j,k)を σX(i,j,k)＝（σG・ｔG(i,j,k)＋σM・ｔM(i,j,k)）・
（Ａ／Ｂ） によって求め、 Ｙ軸方向の伝導度σY(i,j,k)を σY(i,j,k)＝（σG・ｔG(i,j,k)＋σM・ｔM(i,j,k)）・
（Ｂ／Ａ） によって求め、 Ｚ軸方向の伝導度σZ(i,j,k)を σZ(i,j,k)＝［ｔG(i,j,k)／（σG・Ａ・Ｂ）＋ｔ
M(i,j,k)／（σM・Ａ・Ｂ）］-1 によって求め、 次いで、前記伝導度σX(i,j,k)，σY(i,j,k)，σ
Z(i,j,k)を用いて、３次元メッシュの交点（ノード）間
の伝導度を求め、該ノード間の伝導度からノードの電位
を求め、このノードの電位から極板の電位分布を求め、
該電位分布に基づいて極板の内部抵抗が最も小さくなる
ように集電体をデザインすることを特徴とする極板の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27199196A JP3452171B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 極板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27199196A JP3452171B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 極板の製造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH10116610A JPH10116610A (ja) | 1998-05-06 |
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Family
ID=17507635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27199196A Expired - Fee Related JP3452171B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 極板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452171B2 (ja) |
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| JP7193500B2 (ja) * | 2020-05-29 | 2022-12-20 | プライムアースＥｖエナジー株式会社 | リチウムイオン二次電池の検査方法及びリチウムイオン二次電池の検査プログラム |
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-
1996
- 1996-10-15 JP JP27199196A patent/JP3452171B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH10116610A (ja) | 1998-05-06 |
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