JP4039164B2 - A battery pack comprising a plurality of laminate batteries and a vehicle equipped with the battery pack - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のラミネート電池からなる組電池に関し、より詳しくは、ラミネート電池のシール部分の折り曲げ方法に特徴を有する組電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)の実用化に向けてモータ駆動用電池の開発が鋭意行われている。モータ駆動用電池としては、繰り返し充電が可能な二次電池の使用が提案されている。
【0003】
これまでに提案されている二次電池の形態としては、電池要素が金属製の缶の内部に配置された構造を有する缶電池、電池要素がラミネートシートを用いて封止された構造を有するラミネート電池などがある。自動車などの移動体用電源としては、軽量化および小型化に役立つラミネート電池が好ましい。
【0004】
ラミネート電池の電池要素は、ラミネートシートを熱融着することによって、ラミネートシートの内部に封止される。したがって、ラミネート電池の周辺には、2枚のラミネートシートが熱融着されたシール部分が生じる。しかしながら、このシール部分は、ラミネート電池を複数組み合わせて組電池を製造する際に、デッドスペースの原因となる。よって、組電池の体積エネルギー密度を向上させるためには、このシール部分の幅を小さくすることが好ましい。
【0005】
一方、シール部分の幅が小さすぎるとラミネート電池内部に外気中の水分が浸透し、電池特性を低下させる原因となる。また、シール部分の幅が小さすぎると、接着力の不足により、シール部分の剥離が生じる恐れもある。
【0006】
つまり、電池特性の観点からはシール部分は小さいほど好ましいが、逆に、電池の信頼性の観点からはシール部分が大きいほど好ましい。
【0007】
この問題を解決する技術として、特開2000−200585号公報に記載されているラミネート電池が挙げられる。該公報には、ラミネート電池のシール部分を折り曲げてシール部分の占有面積を縮小する技術が開示されている。つまり、充分な幅を有するシール部分を折り曲げることによって、電池の信頼性および体積エネルギー密度の向上が図られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が目的とするところは、ラミネート電池のシール部分の新たな折り曲げ方法を提供し、複数のラミネート電池からなる組電池の有用性を高めることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ラミネートシート内部に電池要素が封止されてなるラミネート電池が複数組み合わされてなる組電池であって、一のラミネート電池のシール部分と、前記一のラミネート電池に隣接するラミネート電池のシール部分とが、重ね巻きされてなることを特徴とする組電池である。
【0010】
【発明の効果】
本発明の組電池においては、複数のラミネート電池のシール部分が、重ねて巻き取られている。このため、組電池におけるデッドスペースが小さく、組電池の体積エネルギー密度が高い。また、コンパクトな本発明の組電池は、各種電源としての搭載性に優れる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第一は、ラミネートシート内部に電池要素が封止されてなるラミネート電池が複数組み合わされてなる組電池であって、一のラミネート電池のシール部分と、前記一のラミネート電池に隣接するラミネート電池のシール部分とが、重ね巻きされてなることを特徴とする組電池である。本発明について、以下、図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明の組電池101の一実施形態の側面図である。図1においては、説明の便宜上、組電池101は2つのラミネート電池103から構成されているが、組電池を構成するラミネート電池の数には特に限定されない。むしろ、デッドスペースが減少する本発明の効果は、組電池を構成するラミネート電池の数が多いほど大きい。組み合わせられるラミネート電池103の数は、電池の出力などに応じて決定すればよい。
【0013】
ラミネート電池103は、正極、負極、セパレータなどからなる実際に充放電反応が進行する電池要素(図示せず)が、ラミネートシート105内部に封止された構造を有する。正極、負極、セパレータ、電解質などの電池要素構成物は、通常は積層されている。電池要素構成物の積層数は、ラミネート電池に求める電池特性に応じて決定される。また、ラミネート電池の大きさも、ラミネート電池に求める電池特性や設置環境に応じて決定される。電池要素は、熱融着を用いてラミネートシート105内部に封止されることが一般的である。このときにラミネート電池103の密封性を確保するために一定幅のシール部分が必要となる。本発明のラミネート電池においては、隣接するラミネート電池のシール部分107が重ね巻きされる。かような処理により、ラミネート電池のシール部分によって生じるデッドスペースを減少させることができ、組電池の小型化、体積エネルギー密度の向上が図れる。特に本発明の組電池においては、ラミネート電池のシール部分107が重ね巻きされるため、組電池の小型化、体積エネルギー密度の向上に、大きく寄与しうる。なお、シール部分とは、電池要素を封止するためにラミネートシートが接着されている部分をいい、通常は熱融着された部分をいう。
【0014】
図1においては、2つの隣接するラミネート電池の間に位置するシール部分107のみが捲回されてなる実施形態を示したが、かような形態にのみ限定されるわけではない。3つ以上のラミネート電池が横並びに配置される場合には、各ラミネート電池の間のシール部分を、全て重ね巻きすることが、組電池の小型化、体積エネルギー密度の向上のためには好適である。また、端に位置し、隣接するラミネート電池が存在しない部位に位置するシール部分107'も、組電池の小型化、体積エネルギー密度の向上のためには、折り畳まれる、または、捲回されることが好適である。
【0015】
図1の組電池101は、平面方向に隣接して配置されたラミネート電池103のシール部分107と重ね巻きされているが、垂直方向に積層されているラミネート電池のシール部分と重ね巻きされてもよい(図示せず)。かような実施形態も本願における「一のラミネート電池に隣接するラミネート電池のシール部分とが、重ね巻きされてなる」という概念に包含される。また、場合によっては、3つ以上の垂直方向に積層されてなるラミネート電池のシール部分を重ね巻きしてもよい。
【0016】
小型で体積エネルギー密度に優れる電池は、電池搭載スペースが限られる場合にとりわけ有意義である。例えば、車両のような電池搭載スペースの小型化に対する要請が特に強い用途においては、本発明の組電池による効果が大きい。
【0017】
ラミネート電池のシール部分の重ね巻き形状は、特に限定されない。図1に示すようにラミネート電池側面から観察した時の形状が、円形、楕円形、四角形、三角形であることが好ましい。好ましくは、ラミネート電池側面から観察した時の形状が、円形、楕円形である。円形や楕円形のように角張った部分が存在しないように巻き取ると、シール部分に加わる力が分散され、シール部分の破損が防止される。
【0018】
また、好ましくは、一のラミネート電池のラミネートシート105のシール部分と、前記一のラミネート電池に隣接するラミネート電池のラミネートシート105'のシール部分とは、図1に示すように中空部分を有する円柱状に重ね巻きされてなることが好ましい。本願において「中空部分を有する円柱状」とは、ラミネート電池のシール部分が、中心部分に空間が生じるように捲回されてなる状態を意味する。また、本願において「円柱状」とは、完全な円柱は勿論のこと、円柱がひしゃげた形状も含む概念である。
【0019】
重ね巻きされるシール部分107が円柱状であると、上記説明したように、シール部分に加わる力が分散され、シール部分の破損が防止される。それに加えて、中空部分に配線コードを挿通する場合には、シール部分107が配置される空間の有効活用が図れる。かような実施形態について図2および図3を用いて説明する。
【0020】
図2は、2つのラミネート電池203,203'の間に存在するシール部分207を重ね巻きし、これを二層に積層させた組電池201の平面図である。図3は、図2の組電池のIII方向からの側面図である。ラミネート電池203からは電気的接続に用いるためのタブ209がそれぞれ引き出されており、タブ209を介して接続される。組電池を搭載した場合には、各電池の充放電状態を管理するために電圧を測定することがあるが、シール部分が中空部分を有する円柱状に重ね巻きされていると、この中空部分にラミネート電池の電圧状態を測定するための電池電圧計測配線211を挿通させうる。中空部分を有するように重ね巻きされたシール部分207を挿通させることによって、シール部分207が占める空間の有効活用が図れる。また、電池電圧計測配線211の配線経路として使用できるため、配線設置に関する設計自由度が大きくなる。さらに、配線をシンプルにすることができ、組電池に配線するための作業が容易になる。かような特徴は、多数のラミネート電池からなる組電池のような、複雑に配線が配置される場合に有効である。
【0021】
シール部分207に存在する中空部分を挿通する配線が電池電圧計測配線である場合について説明したが、中空部分を挿通する配線は電池電圧計測配線に限定されるものではない。電池電圧計測配線以外の配線を挿通してもよく、かような場合においても、中空部分を配線が挿通することによって、配線長さの短縮、配線によって占有される空間の低減といった効果が得られる。他の配線は特に限定されるものではなく、本発明の組電池の用途に応じて決定される。例えば本発明の組電池が自動車に搭載される場合には、組電池が配置される空間の周辺にある、制御系配線やセンサーに接続された配線などから、中空部分を挿通する配線が選択される。
【0022】
中空部分の大きさは、中空部分を挿通する配線に応じて決定すればよい。一般的に用いられる配線の直径が1〜3mmであることを考慮すると、中空部分の短軸径が2mm以上であることが好ましく、3mm以上であることがより好ましく、4mm以上であることが特に好ましい。一方、中空部分が大きすぎると、ラミネート電池のシール部分の占める体積が大きくなり、組電池の体積エネルギー密度が低下してしまう。このため、中空部分の短軸系は、20mm以下であることが好ましく、15mm以下であることがより好ましく、10mm以下であることが特に好ましい。
【0023】
本発明の組電池を2つ以上組み合わせる場合には、ラミネート電池のシール部分を重ね巻きした部分(以下、「重ね巻き部分」とも記載)が、重なるように組電池を積層させることが好ましい。すなわち、一の組電池の重ね巻き部分と他の組電池の重ね巻き部分とが重なるように、前記一の組電池と前記他の組電池とを積層させることが好ましい。図3は、2つのラミネート電池からなる組電池を、二層に積層させた実施形態の側面図である。このように配置することによって、デッドスペースをより効率よく低減しうる。また、ラミネート電池を電気的に接続するために必要な配線の長さも短くしやすい。
【0024】
前述のように、3以上のラミネート電池のシール部分を重ね巻きしてもよい。図3のように4つのラミネート電池を組み合わせる場合において、4つのシール部分を重ね巻きする場合には、図3において2つ存在する重ね巻き部分を一つにすることができる(図示せず)。ただし、重ね巻きするシール部分の数が多くなるほど、重ね巻き部分の占有体積も大きくなることに留意する必要がある。
【0025】
本発明のラミネート電池としては、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池などが挙げられる。これらの中では、車両用電源としての用途を考慮すると、出力およびエネルギー密度に優れるリチウムイオン二次電池が好ましい。リチウムイオン二次電池であるラミネート電池を直列に接続した組電池を車両用電源とした場合、全体の出力電圧が400V程度の組電池を得ることも可能である。
【0026】
本発明のラミネート電池における、電池要素、タブ、ラミネートシートなどの材料は、公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。参考までに、以下、本発明のラミネート電池がリチウムイオン二次電池である場合について簡単に記述する。ただし、本発明のラミネート電池は、リチウムイオン二次電池に限定されるわけではない。
【0027】
[正極]
正極は、アルミニウム等からなる正極集電体の両面に正極材料が結着した構造を有する。正極材料としては、種々の酸化物(LiMn2O4などのリチウムマンガン酸化物;二酸化マンガン;LiNiO2などのリチウムニッケル酸化物;LiCoO2などのリチウムコバルト酸化物;リチウム含有ニッケルコバルト酸化物;リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど)や、カルコゲン化合物(二硫化チタン、二硫化モリブテンなど)等を挙げることができる。これらの中では、得られるリチウムイオン二次電池の出力特性を考慮すると、リチウムマンガン酸化物またはリチウムニッケル酸化物が好ましい。
【0028】
正極集電体には、導電性を向上させるために、導電性材料を併せて結着させてもよい。導電性材料としては、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック(例えばアセチレンブラックなど)、ニッケル粉末等が挙げられる。
【0029】
正極集電体としては、例えばアルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタル等を用いることができる。なお、正極は正極集電体の片面に正極材料を結着させた構造であってもよい。
【0030】
[負極]
負極は、銅などからなる負極集電体の両面に負極材料が結着した構造を有する。負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を用いることができる。このような炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、有機前駆体(例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等)を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素などが挙げられる。好ましくは、負極は非晶質カーボン系材料からなる。本願において「非晶質カーボン系材料」とは結晶構造を有さない炭素材料を意味し、換言すれば非晶質炭素材料を意味する。このような非晶質カーボン系材料は熱硬化性樹脂を炭素化することによって得られる。因みに、放電による電圧依存が大きい非晶質カーボン系材料を用いると、2以上のリチウムイオン二次電池を並列に接続した場合におけるリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
【0031】
負極集電体としては、例えば銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、銅製パンチドメタル等を用いることができる。なお、負極は負極集電体の片面に負極材料を結着させた構造であってもよい。
【0032】
[セパレータ]
セパレータは、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることができ、セパレータ中には、非水電解液が含浸させられる。非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。電解質としては、例えば過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO3)2]等のリチウム塩を挙げることができる。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、通常は0.2mol/L〜2mol/L程度である。
【0033】
非水電解液を保持するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体等が挙げられる。
【0034】
[ラミネートシート]
ラミネートシートは電池の外装材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
【0035】
熱融着性樹脂としては、例えばポリエチレン(PE)、アイオノマー、エチレンビニルアセテート(EVA)等を用いることができる。金属箔としては、例えばAl箔、Ni箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したPE/Al箔/PETの積層フィルム;PE/Al箔/ナイロンの積層フィルム;アイオノマー/Ni箔/PETの積層フィルム;EVA/Al箔/PETの積層フィルム;アイオノマー/Al箔/PETの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装材に付与する。ラミネートシートは、超音波融着等を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。
【0036】
[タブ]
タブには、銅、鉄から選ばれる金属を用いることができるが、アルミニウム、ステンレス鋼といった金属またはこれらを含む合金材料も同様に使用可能である。また、表面被覆層にはニッケルが最も好適に使用できるが、銀、金といった金属材料も同様に使用可能である。
【0037】
続いて、本発明の組電池の製造方法について簡単に説明する。
【0038】
まず、ラミネート電池を準備する。ラミネート電池の形状、種類については、特に限定はなく、例えばリチウムイオン二次電池であるラミネート電池を用いる場合には、上述の材料から構成すればよい。
【0039】
次に、隣接して配置するラミネート電池のシール部分を重ね巻きする。重ね巻きの一方法について図4を参照して説明する。まず、重ね巻きするラミネート電池を重ね合わせる。重ね合わせる際には、シール部分307aが張り出している面同士を重ね合わせると、シール部分307aの重ね巻きが容易であり、作業上の利便性が高い。
【0040】
重ね巻きの手法については、特に限定はない。中空部分を有する円柱状に重ね巻きする場合には、所望する直径の細い鉄棒を用いてシール部分を捲回し、捲回した後に鉄棒を抜き取ることによって所定の大きさの中空部分を有するように重ね巻きされたシール部分307bを形成することができる。所定の曲率を有するカーリング型にシール部分を通すことによって加工してもよい。さらに必要に応じて、重ね巻きされたシール部分の反対側に位置するシール部分も同様に重ね巻きする。
【0041】
シール部分が重ね巻きされた組電池は、電気的に接続されて、組電池となる。中空部分に配線を挿通させた時の効果は上述の通りである。場合によっては、中空部分に挿通させる配線を利用して、重ね巻きしてもよいかもしれない。
【0042】
本発明の第二は、前記組電池を搭載してなる車両である。参考までに、図5に、本発明の組電池を搭載する車両(自動車)413の斜視図を示す。車両に搭載される組電池401は、体積エネルギー密度が高い。このため、車両における電池部分の占有体積を小さくすることができ、設計の自由度が高い。また、車両に乗る人員や荷物用の空間を確保する上でも有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の組電池の一実施形態の側面図である。
【図2】 直列に接続された2つのラミネート電池からなる組電池の平面図である。
【図3】 図2の組電池のIII方向からの側面図である。
【図4】 シール部分の重ね巻き方法の一実施形態を示す図である。
【図5】 本発明の組電池を搭載する車両の斜視図である。
【符号の説明】
101,201,401…組電池、103,203,203'…ラミネート電池、105,105'…ラミネートシート、107,107',207,307a,307b…シール部分、209…タブ、211…電池電圧計測配線、413…車両としての自動車[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembled battery including a plurality of laminated batteries, and more particularly to an assembled battery characterized by a method of bending a seal portion of a laminated battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, motor drive batteries have been developed with the aim of putting electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) into practical use. As a battery for driving a motor, the use of a secondary battery that can be repeatedly charged has been proposed.
[0003]
Examples of the secondary battery proposed so far include a can battery having a structure in which battery elements are arranged inside a metal can, and a laminate having a structure in which battery elements are sealed using a laminate sheet. There are batteries. As a power source for a mobile body such as an automobile, a laminated battery that is useful for reducing weight and size is preferable.
[0004]
The battery element of the laminate battery is sealed inside the laminate sheet by heat-sealing the laminate sheet. Therefore, a seal portion in which two laminate sheets are heat-sealed is generated around the laminate battery. However, this seal portion causes dead space when a battery pack is manufactured by combining a plurality of laminate batteries. Therefore, in order to improve the volume energy density of the assembled battery, it is preferable to reduce the width of the seal portion.
[0005]
On the other hand, when the width of the seal portion is too small, moisture in the outside air permeates into the laminated battery, causing deterioration of battery characteristics. Further, if the width of the seal portion is too small, the seal portion may be peeled off due to insufficient adhesive force.
[0006]
That is, the smaller the seal portion is, the better from the viewpoint of battery characteristics, but conversely, the larger the seal portion is, from the viewpoint of battery reliability.
[0007]
As a technique for solving this problem, there is a laminated battery described in JP-A-2000-200585. This publication discloses a technique for reducing the area occupied by the seal portion by bending the seal portion of the laminated battery. That is, the reliability and volume energy density of the battery are improved by bending a seal portion having a sufficient width.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a new method for folding a sealing portion of a laminated battery and to enhance the usefulness of an assembled battery including a plurality of laminated batteries.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an assembled battery in which a plurality of laminated batteries in which battery elements are sealed inside a laminated sheet are combined, and includes a sealing portion of one laminated battery and a laminated battery adjacent to the one laminated battery. The battery pack is characterized in that the seal portion is wound in an overlapping manner.
[0010]
【The invention's effect】
In the assembled battery of the present invention, the seal portions of a plurality of laminated batteries are wound up in an overlapping manner. For this reason, the dead space in an assembled battery is small and the volume energy density of an assembled battery is high. The compact assembled battery of the present invention is excellent in mountability as various power sources.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first aspect of the present invention is an assembled battery formed by combining a plurality of laminated batteries in which battery elements are sealed inside a laminated sheet, and is adjacent to the sealed portion of one laminated battery and the one laminated battery. The battery pack is characterized in that the laminated battery is wound in an overlapping manner. The present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a side view of an embodiment of an assembled
[0013]
The
[0014]
Although FIG. 1 shows an embodiment in which only the
[0015]
The assembled
[0016]
A battery that is small and excellent in volume energy density is particularly meaningful when the battery mounting space is limited. For example, the use of the assembled battery of the present invention is significant in applications where the demand for downsizing of the battery mounting space such as a vehicle is particularly strong.
[0017]
The overlapping winding shape of the seal part of the laminate battery is not particularly limited. As shown in FIG. 1, the shape when observed from the side of the laminated battery is preferably a circle, an ellipse, a rectangle, or a triangle. Preferably, the shape when observed from the side of the laminated battery is a circle or an ellipse. If winding is performed so that there is no square portion such as a circle or an ellipse, the force applied to the seal portion is dispersed and the seal portion is prevented from being damaged.
[0018]
Preferably, the seal portion of the
[0019]
If the
[0020]
FIG. 2 is a plan view of an assembled
[0021]
Although the case where the wiring that penetrates the hollow portion existing in the
[0022]
What is necessary is just to determine the magnitude | size of a hollow part according to the wiring which penetrates a hollow part. Considering that the diameter of the generally used wiring is 1 to 3 mm, the minor axis diameter of the hollow portion is preferably 2 mm or more, more preferably 3 mm or more, and particularly preferably 4 mm or more. preferable. On the other hand, if the hollow portion is too large, the volume occupied by the seal portion of the laminated battery increases, and the volume energy density of the assembled battery decreases. For this reason, the short axis system of the hollow portion is preferably 20 mm or less, more preferably 15 mm or less, and particularly preferably 10 mm or less.
[0023]
When two or more battery packs of the present invention are combined, it is preferable to stack the battery packs so that a portion of the laminated battery in which the sealing portion is overlapped (hereinafter also referred to as “overlap portion”) overlaps. That is, it is preferable that the one assembled battery and the other assembled battery are stacked such that the overlapped portion of one assembled battery and the overlapped portion of another assembled battery overlap. FIG. 3 is a side view of an embodiment in which an assembled battery including two laminated batteries is laminated in two layers. By arranging in this way, the dead space can be more efficiently reduced. Moreover, it is easy to shorten the length of wiring required for electrically connecting the laminated batteries.
[0024]
As described above, the seal portions of three or more laminated batteries may be wound in layers. In the case of combining four laminated batteries as shown in FIG. 3, when four seal parts are overwrapped, the two overwrapped parts in FIG. 3 can be combined (not shown). However, it should be noted that the larger the number of seal portions to be lap-wrapped, the larger the occupied volume of the lap-wrap portion.
[0025]
Examples of the laminate battery of the present invention include a lithium ion secondary battery, a polymer lithium battery, a nickel-hydrogen battery, and a nickel-cadmium battery. Of these, lithium ion secondary batteries excellent in output and energy density are preferable in consideration of applications as power sources for vehicles. When an assembled battery in which laminated batteries, which are lithium ion secondary batteries, are connected in series is used as a vehicle power supply, an assembled battery having an overall output voltage of about 400 V can be obtained.
[0026]
In the laminate battery of the present invention, materials such as battery elements, tabs, and laminate sheets may be known materials and are not particularly limited. For reference, the case where the laminate battery of the present invention is a lithium ion secondary battery will be briefly described below. However, the laminate battery of the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery.
[0027]
[Positive electrode]
The positive electrode has a structure in which a positive electrode material is bound on both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum or the like. As the positive electrode material, various oxides (lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 4 ; manganese dioxide; lithium nickel oxide such as LiNiO 2 ; lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 ; lithium-containing nickel cobalt oxide; lithium And amorphous vanadium pentoxide containing), chalcogen compounds (titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.), and the like. Among these, lithium manganese oxide or lithium nickel oxide is preferable in consideration of output characteristics of the obtained lithium ion secondary battery.
[0028]
In order to improve conductivity, the positive electrode current collector may be bound together with a conductive material. Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (for example, acetylene black), nickel powder, and the like.
[0029]
As the positive electrode current collector, for example, an aluminum expanded metal, an aluminum mesh, an aluminum punched metal, or the like can be used. Note that the positive electrode may have a structure in which a positive electrode material is bound to one surface of a positive electrode current collector.
[0030]
[Negative electrode]
The negative electrode has a structure in which a negative electrode material is bound to both surfaces of a negative electrode current collector made of copper or the like. As the negative electrode material, a carbon material that occludes and releases lithium ions can be used. As such carbon materials, natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, organic precursors (eg, phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.) were synthesized by heat treatment in an inert atmosphere. Examples include carbon. Preferably, the negative electrode is made of an amorphous carbon-based material. In the present application, “amorphous carbon-based material” means a carbon material having no crystal structure, in other words, an amorphous carbon material. Such an amorphous carbon material can be obtained by carbonizing a thermosetting resin. Incidentally, when an amorphous carbon material having a large voltage dependency due to discharge is used, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery when two or more lithium ion secondary batteries are connected in parallel can be improved.
[0031]
As the negative electrode current collector, for example, copper expanded metal, copper mesh, copper punched metal, or the like can be used. Note that the negative electrode may have a structure in which a negative electrode material is bound to one surface of a negative electrode current collector.
[0032]
[Separator]
As the separator, a polyolefin-based microporous separator such as polyethylene or polypropylene can be used, and the non-aqueous electrolyte is impregnated in the separator. The nonaqueous electrolytic solution is prepared by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent. Nonaqueous solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-BL ), Sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium boron tetrafluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), and lithium trifluoromethanesulfonate. Examples include lithium salts such as (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 3 ) 2 ]. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is usually about 0.2 mol / L to 2 mol / L.
[0033]
Examples of the polymer that holds the nonaqueous electrolytic solution include a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a polymer containing the derivative, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), and the like.
[0034]
[Laminate sheet]
The laminate sheet is used as a battery exterior material. In general, a polymer metal composite film in which a heat-fusible resin film, a metal foil, and a resin film having rigidity are laminated in this order is used.
[0035]
As the heat-fusible resin, for example, polyethylene (PE), ionomer, ethylene vinyl acetate (EVA), or the like can be used. As the metal foil, for example, Al foil or Ni foil can be used. As the resin having rigidity, for example, polyethylene terephthalate (PET), nylon or the like can be used. Specifically, PE / Al foil / PET laminated film laminated from the sealing surface side to the outer surface; PE / Al foil / nylon laminated film; Ionomer / Ni foil / PET laminated film; EVA / Al foil / A laminated film of PET; an ionomer / Al foil / PET laminated film or the like can be used. The heat-fusible resin film acts as a seal layer when the battery element is housed inside. A metal foil or a rigid resin film imparts moisture, breathability, and chemical resistance to the exterior material. The laminate sheet can be easily and reliably bonded using ultrasonic fusion or the like.
[0036]
[tab]
A metal selected from copper and iron can be used for the tab, but a metal such as aluminum or stainless steel or an alloy material containing these metals can also be used. Further, nickel can be most preferably used for the surface coating layer, but metal materials such as silver and gold can be used as well.
[0037]
Then, the manufacturing method of the assembled battery of this invention is demonstrated easily.
[0038]
First, a laminated battery is prepared. The shape and type of the laminate battery are not particularly limited. For example, when a laminate battery that is a lithium ion secondary battery is used, the laminate battery may be made of the above-described materials.
[0039]
Next, the sealing part of the laminated battery arrange | positioned adjacently is rolled up. One method of lap winding will be described with reference to FIG. First, the laminated batteries to be rolled are overlapped. When overlapping, if the surfaces over which the
[0040]
There is no particular limitation on the method of lap winding. When winding in a cylindrical shape having a hollow portion, the seal portion is wound using a steel rod having a desired thin diameter, and after winding, the steel rod is pulled out so as to have a hollow portion of a predetermined size. A
[0041]
The assembled battery in which the seal portion is wound in layers is electrically connected to form an assembled battery. The effect when the wiring is inserted through the hollow portion is as described above. Depending on the case, it may be possible to overlap and wrap using a wire inserted through the hollow portion.
[0042]
The second of the present invention is a vehicle on which the assembled battery is mounted. For reference, FIG. 5 shows a perspective view of a vehicle (automobile) 413 on which the assembled battery of the present invention is mounted. The assembled
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an embodiment of an assembled battery of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an assembled battery including two laminated batteries connected in series.
FIG. 3 is a side view of the assembled battery of FIG. 2 from the III direction.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a method for lap winding of a seal portion.
FIG. 5 is a perspective view of a vehicle equipped with the assembled battery of the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 201, 401 ... battery assembly, 103, 203, 203 '... laminate battery, 105, 105' ... laminate sheet, 107, 107 ', 207, 307a, 307b ... seal part, 209 ... tab, 211 ... battery voltage measurement wiring, 413 ... automobile as a vehicle
Claims (5)
一のラミネート電池のシール部分と、前記一のラミネート電池に隣接するラミネート電池のシール部分とが、重ね巻きされてなることを特徴とする組電池。A battery pack comprising a plurality of laminated batteries in which battery elements are sealed inside a laminate sheet,
An assembled battery, wherein a seal part of one laminate battery and a seal part of a laminate battery adjacent to the one laminate battery are wound in layers.
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