JP4182858B2 - Secondary battery and assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、セパレータを介して電極板を積層して外装部材に収容して封止すると共に、電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery in which electrode plates are stacked via a separator, accommodated in an exterior member and sealed, and electrode terminals are led out from an outer peripheral edge of the exterior member.
従来から、セパレータを介して積層した電極板を、2つの樹脂層の間に金属層をサンドイッチした3層構造の外装部材に収容して封止すると共に当該電極板に接続された電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an electrode plate laminated via a separator is housed and sealed in a three-layer exterior member in which a metal layer is sandwiched between two resin layers, and an electrode terminal connected to the electrode plate is exteriorly provided. A secondary battery derived from the outer peripheral edge of a member is known (see, for example, Patent Document 1).
このような二次電池では、金属製の平板状のヒートシンクを外装部材に積層することにより当該二次電池の放熱が行われているが、外装部材の端部が単に切断され、金属層の端面が外部に露出しているため、この外装部材の金属層の端面と金属製のヒートシンクとが接触し、電位を持つ二次電池とヒートシンクとが導通する可能性があり、二次電池の電気絶縁性を維持することが出来ないおそれがある。
本発明は、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して積層された電極板を有する電極積層体と、前記電極積層体を収容して封止する外装部材と、前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子と、前記外装部材に積層された導電性を持つ放熱手段と、を備えた二次電池であって、前記電極端子が前記外装部材から導出する方向に対して直交する方向において、前記放熱手段は前記外装部材より短い二次電池が提供される。
An object of this invention is to provide the secondary battery excellent in the electrical insulation with the exterior.
In order to achieve the above object, according to the present invention, an electrode laminate having an electrode plate laminated via a separator, an exterior member that accommodates and seals the electrode laminate, and the electrode laminate A secondary battery comprising: an electrode terminal that is connected and partly led out from an outer peripheral edge of the exterior member; and a heat radiating means having conductivity laminated on the exterior member, wherein the electrode terminal is the A secondary battery in which the heat dissipation means is shorter than the exterior member in a direction perpendicular to the direction derived from the exterior member is provided.
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して積層された電極板を持つ電極積層体、前記電極積層体を収容して封止する外装部材、及び、前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子を有する2以上の二次電池と、前記各二次電池の外装部材に積層された少なくとも1つの導電性を持つ放熱手段と、を備えた組電池であって、前記電極端子が前記外装部材から導出する方向に対して直交する方向において、前記放熱手段は、前記各二次電池の外装部材より短い組電池が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an electrode laminate having electrode plates laminated via separators, an exterior member that accommodates and seals the electrode laminate, and the electrode laminate Two or more secondary batteries connected to the body and having electrode terminals partially derived from the outer peripheral edge of the exterior member, and at least one conductive heat dissipation layered on the exterior member of each secondary battery Provided that the heat dissipation means is shorter than the exterior member of each secondary battery in a direction orthogonal to the direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member. Is done.
本発明では、電極端子が外装部材から導出する方向に対して直交する方向において、放熱手段を外装部材より短くする。これにより、外装部材の金属層の端面が放熱手段に届かず、当該金属層の端面と導電性を持つ放熱手段との接触が防止されるので、外装部材の金属層の端面が外部に露出していても、放熱手段に対する二次電池の絶縁を維持することが出来、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することが可能となる。
In the present invention , the heat radiating means is made shorter than the exterior member in the direction orthogonal to the direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member. As a result, the end surface of the metal layer of the exterior member does not reach the heat dissipation means, and contact between the end surface of the metal layer and the heat dissipation means having conductivity is prevented, so that the end surface of the metal layer of the exterior member is exposed to the outside. Even in this case, it is possible to maintain the insulation of the secondary battery with respect to the heat radiating means, and it is possible to provide a secondary battery excellent in electrical insulation from the outside.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係る二次電池の全体の平面図、図2は図1のII-II線に沿った二次電池の断面図である。図1及び図2は一つの二次電池10(単位電池)を示し、この二次電池10を複数積層して接続することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。
FIG. 1 is a plan view of an entire secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery taken along line II-II in FIG. 1 and 2 show one secondary battery 10 (unit battery), and a plurality of the
先ず、本発明の実施形態に係る二次電池10について説明すると、この二次電池10は、リチウム系の薄型の二次電池であり、図1及び図2に示すように、3枚の正極板102、7枚のセパレータ103、及び、3枚の負極板104を有する電極積層体101と、当該電極積層体101にそれぞれ接続された正極端子105及び負極端子106と、これら電極発電体101及び電極端子105、106を収容して封止している上部外装部材107及び下部外装部材108と、特に図示しない電解質とから構成されている。
First, a
電極積層体101を構成する正極板102は、正極端子105まで伸びている正極側集電体102aと、この正極側集電体102aの一部の主面にそれぞれ形成された正極層(不図示)とを有している。なお、正極板102の正極層は、正極側集電体102aの全体に亘って形成されているのではなく、図2のように電極積層体101を構成した際に、正極板102においてセパレータ103が実質的に重なる部分のみに形成されている。
The
この正極板102の正極側集電体102aは、例えば、厚さ20μm程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
The positive electrode
また、この正極板102の正極層は、金属酸化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤とを混合したものを、正極側集電体102aの一部の主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO2)等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン(S、Se、Te)化物等を挙げることが出来る。これらの材質は、二次電池内部の発熱を比較的放散し易く、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。
The positive electrode layer of the
電極積層体101を構成する負極板104は、負極端子106まで伸びている負極側集電体104aと、当該負極側集電体104aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層(不図示)とを有している。なお、負極板104の負極層は、負極側集電体104aの全体に亘って形成されているのではなく、上述の正極層と同様に、図2のように電極積層体101を構成した際に、負極板104においてセパレータ103が実質的に重なる部分のみに形成されている。
The
この負極板104の負極側集電体104aは、例えば、厚さ10μm程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
The negative electrode
また、この負極板104の負極層は、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体104aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
Further, the negative electrode layer of the
特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく、放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。 In particular, if amorphous carbon or non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material, the flatness of the potential during charge / discharge is poor, and the output voltage decreases with the amount of discharge. Is not suitable, but it is advantageous when used as a power source for an electric vehicle because there is no sudden drop in output.
電極積層体101のセパレータ103は、上述した正極板102と負極板104との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ103は、例えば、厚さ25μm程度のポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって、層の空穴が閉塞され、電流を遮断する機能をも有する。
The
なお、本発明のセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜のみに限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることが出来る。セパレータを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与することが出来る。 The separator of the present invention is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film, or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric can also be used. By forming the separator in multiple layers, various functions such as an overcurrent prevention function, an electrolyte holding function, and a separator shape maintenance (rigidity improvement) function can be provided.
以上の電極積層体101は、図2に示すように、セパレータ103を介して、正極板102と負極板104とが交互に積層され、さらに、その最上層及び最下層にセパレータ103がそれぞれ積層されており、全体として幅W1を有している。そして、3枚の正極板102は、正極側集電体102aを介して、金属箔製の正極端子105にそれぞれ接続される一方で、3枚の負極板104は、負極側集電体104aを介して、同じく金属箔製の負極端子106にそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、電極積層体101の正極板102、セパレータ103、及び、負極板104は、本発明では上記の枚数に何ら限定されず、例えば、1枚の正極板102、3枚のセパレータ103、及び、1枚の負極板104でも当該電極積層体101を構成することが出来、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することが出来る。また、電極積層体101の幅W1は、二次電池に要求される容量やこの正極板、セパレータ及び負極板の枚数等に応じて設定される。
The
正極端子105も負極端子106も電気化学的に安定した金属箔であれば特に限定されないが、正極端子105としては、例えば、厚さ0.2mm程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等を挙げることが出来る。また、負極端子106としては、例えば、厚さ0.2mm程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることが出来る。これらの金属は、金属の抵抗値、線膨張係数、抵抗率において、二次電池の構成要素として適当であり、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を適切に抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。
The
なお、本実施形態では、電極体102、104の集電体102a、104aを構成する金属箔自体を電極端子105、106まで延長することにより、電極板102、104を電極端子105、106に直接接続しているが、集電体102a、104aを構成する金属箔とは別の材料や部品により、電極板102、104の集電体102a、104aと、電極端子105、106とを接続しても良い。
In this embodiment, the
以上のように構成されている電極積層体101は、上部外装部材107、下部外装部材108に収容されて封止されている。本実施形態における上部外装部材107及び下部外装部材108は何れも、図2に示すように、その外形が電極積層体101を収容する凸部を設けたカップ形状となっており、特に図示しないが、二次電池10の外側に向かって、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、例えば、アルミニウム箔等の金属箔から構成されている中間層と、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の3層構造となっている。従って、上部外装部材107及び下部外装部材108の何れも、金属箔の一方の面(二次電池10の内側面)を耐電解液性及び熱融着性に優れた材料でラミネートし、他方の面(二次電池10の外側面)を電気絶縁性に優れた材料でラミネートした、例えば、厚さ125μm程度の樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。
The
このように、外装部材が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材の内側層を、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の合成樹脂材料で構成することにより、金属製の電極端子との良好な融着性を確保することが可能となる。 As described above, when the exterior member includes the metal layer in addition to the resin layer, it is possible to improve the strength of the exterior member itself. Further, the inner layer of the exterior member is made of, for example, a synthetic resin material such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer, thereby ensuring good fusion property with a metal electrode terminal. It becomes possible.
なお、図1及び図2に示すように、封止された外装部材107、108の一方の端部から正極端子105が導出し、当該他方の端部から負極端子106が導出するが、電極端子105、106の厚さ分だけ上部外装部材107と下部外装部材108との間に隙間が生じるので、二次電池10の内部の封止性を維持するために、電極端子105、106と外装部材107、108とが接触する部分に、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させても良い。このシールフィルムは、正極端子105及び負極端子106の何れの側においても、外装部材107、108の内側層と同系統の合成樹脂材料で構成することが熱融着性の観点から好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
これらの外装部材107、108によって、上述の電極積層体101と、電極端子105、106の一部とを包む込み、当該外装部材107、108により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、前記空間内を吸引して真空状態とした後に、図1に示すように、外装部材107、108を熱融着して封止し、図1に示すような全体として幅W2を有する二次電池10が構成される。なお、この二次電池10の幅W2は、上述の電極積層体101の幅W1や外装部材107、108の熱融着幅等に応じて設定される。
These
有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)等のエステル系溶媒を挙げることが出来るが、本発明の有機液体溶媒は特にこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン(γ−BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることも出来る。 Examples of the organic liquid solvent include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC), but the organic liquid solvent of the present invention is not particularly limited thereto, An organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent such as γ-butylactone (γ-BL) and dietoshikitane (DEE) in the ester solvent can also be used.
以下に、上述の実施形態に係る二次電池を複数組み合わせることにより構成される組電池について説明する。 Hereinafter, an assembled battery configured by combining a plurality of secondary batteries according to the above-described embodiments will be described.
図3(A)〜(C)は本発明の実施形態に係る複数の二次電池により構成される組電池を示す図であり、図3(A)はその正面図、図3(B)はその側面図、図3(C)は図3(A)のIIIC-IIIC線に沿った断面図、図4は図3(A)〜(C)に示す組電池の分解斜視図、図5(A)〜(D)は図3(A)〜(C)の組電池に用いられるヒートシンクを示す図であり、図5(A)はその斜視図、図5(B)はその平面図、図5(C)は図5(B)のVC-VC線に沿った断面図、図5(D)は図5(B)のVD-VD線に沿った断面図、図6(A)〜(D)は図3(A)〜(C)の組電池に用いられる第1のスペーサを示す図であり、図6(A)はその斜視図、図6(B)はその平面図、図6(C)は図6(B)のVIC-VIC線に沿った断面図、図6(D)は図6(B)のVID-VID線に沿った断面図、図7(A)〜(D)は図3(A)〜(C)の組電池に用いられる第2のスペーサを示す図であり、図7(A)はその斜視図、図7(B)はその平面図、図7(C)は図7(B)のVIIC-VIIC線に沿った断面図、図7(D)は図7(B)のVIID-VIID線に沿った断面図、図8(A)〜(C)は図3(A)〜(C)の組電池に用いられる絶縁スリーブを示す図であり、図8(A)はその斜視図、図8(B)はその側面図、図8(C)はその正面図、図9は図3(A)のIX部の拡大断面図、図10は図3(A)のX部の拡大断面図である。 3 (A) to 3 (C) are views showing an assembled battery including a plurality of secondary batteries according to the embodiment of the present invention, FIG. 3 (A) is a front view thereof, and FIG. 3C is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. 3A, FIG. 4 is an exploded perspective view of the assembled battery shown in FIGS. 3A to 3C, and FIG. (A)-(D) is a figure which shows the heat sink used for the assembled battery of FIG. 3 (A)-(C), FIG.5 (A) is the perspective view, FIG.5 (B) is the top view, figure 5C is a cross-sectional view taken along the line VC-VC in FIG. 5B, FIG. 5D is a cross-sectional view taken along the line VD-VD in FIG. 5B, and FIGS. FIG. 6D is a view showing a first spacer used in the assembled battery of FIGS. 3A to 3C, FIG. 6A is a perspective view thereof, FIG. 6B is a plan view thereof, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line VIC-VIC in FIG. 6B, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line VID-VID, and FIGS. 7A to 7D are views showing a second spacer used in the assembled battery of FIGS. 3A to 3C. 7A is a perspective view, FIG. 7B is a plan view thereof, FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line VIIC-VIIC in FIG. 7B, and FIG. 7D is FIG. 7B. 8A to 8C are cross-sectional views taken along the line VIID-VIID of FIGS. 8A to 8C, showing the insulating sleeve used in the assembled battery of FIGS. 3A to 3C. FIG. FIG. 8B is a side view thereof, FIG. 8C is a front view thereof, FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a portion IX in FIG. 3A, and FIG. 10 is an X portion in FIG. It is an expanded sectional view of a part.
本実施形態に係る組電池20は、図3(A)〜(C)及び図4に示すように、3個の二次電池10a〜10c、10d〜10f及び10g〜10iを一列に並べてそれぞれ形成された第1〜第3の層21〜23と、各層21〜23を構成する二次電池10a〜10iに対して放熱及び面圧の印加を行う4枚のヒートシンク24と、各二次電池10a〜10iの電極端子105、106とヒートシンク24との間に設けられた16個のスペーサ25、26と、二次電池10a〜10i、ヒートシンク24、及び、スペーサ25、26を固定する4組のボルト27及びナット28と、このボルト27による二次電池10a〜10iの短絡を防止する4本の絶縁スリーブ29と、これらの構成要素を収容する筐体30と、この筐体30から導出して、当該筐体30の内部に収容された二次電池10a〜10iを外部に接続するための組電池用端子31、32とを備えている。なお、組電池20の内部の構造を明瞭にするために、筐体30及び組電池用電極端子31、32は、図3(A)及び(B)では破線により図示しており、図4では図示していない。
The assembled
先ず、この組電池20の各構成要素について説明すると、合計9個の第1〜第9の二次電池10a〜10iの各正極端子105には、図1及び図2に示すように、第1の貫通孔105aがそれぞれ形成されている。同様に、二次電池10a〜10iの各負極端子106にも、第1の貫通孔106aがそれぞれ形成されている。この第1の貫通孔105a、106aの内径は、絶縁スリーブ29を挿入可能な大きさである。また、各二次電池10a〜10iにおいて、正極端子105に形成された第1の貫通孔105aと、負極端子106の第1の貫通孔106aとの間の間隔は、ピッチP1となっている。
First, each component of the assembled
組電池20のヒートシンク24(放熱手段)は、図5(A)〜(D)に示すように、金属材料等の導電性を有する材料で構成された平板状部材であり、各二次電池10a〜10iの電極積層体101の幅W1より広く、且つ、各二次電池10a〜10iの全体幅W2より狭い幅W3を有している(W1<W3<W2)。また、このヒートシンク24には、同図に示すように、4つの第2の貫通孔241がピッチP2の間隔で形成されている。このピッチP2は、各二次電池10a〜10iの電極端子105、106に形成された第1の貫通孔105a、106aのピッチP1と実質的に同一となっている(P1=P2)。
As shown in FIGS. 5A to 5D, the heat sink 24 (heat dissipating means) of the assembled
このように、ヒートシンク24の幅W3を二次電池10a〜10iの外装部材107、108の幅W2より狭くすることにより(W3<W2)、例えばヒートシンク24に対して二次電池10a〜10iの外装部材107、108の厚さが相対的に薄く、当該外装部材107、108がヒートシンク24に対して湾曲するような場合であっても、外装部材107、108の金属層の端面がヒートシンクに届かず、当該金属層の端面と導電性のヒートシンク24との接触が防止されるので、外装部材107、108の金属層の端面が外部に露出していても、ヒートシンク24に対する二次電池10a〜10iの電気絶縁性を維持することが出来る。
Thus, by making the width W 3 of the
また、ヒートシンク24の幅W3を二次電池10a〜10iの電極積層体101の幅W1より広くすることにより(W3>W1)、このヒートシンク24により二次電池10a〜10iの外装部材107、108に対して実質的に均一な面圧を印加することが可能となる。
Further, by making the width W 3 of the heat sink 24 wider than the width W 1 of the
組電池20の第1のスペーサ25及び第2のスペーサ26は、何れも各二次電池10a〜10iの電極端子105、106をヒートシンク24に対して固定するスペーサであり、図6(A)〜(D)及び図7(A)〜(D)に示すように、その略中央に凸部251、261が突出した凸状の外形形状を有しており、さらに、その内部に第3の貫通孔252、262を有している。この凸部251、261の外径は、ヒートシンク24の第2の貫通孔241に挿入可能であり、且つ、各二次電池10a〜10iの第1の貫通孔105a、106aの内径より大きくなっている。また、第3の貫通孔252、262の内径は、絶縁スリーブ29を挿入可能な大きさである。
Each of the
また、第1のスペーサ25及び第2のスペーサ26は、例えばセラミック等の電気絶縁性に優れた材料から構成されているが、図7(A)〜(D)に示すように、第2のスペーサ26の内周には、例えば金属材料等の導電性に優れた材料で構成された導電スリーブ263が埋め込まれている。
Further, the
絶縁スリーブ29は、図8(A)〜(C)に示すように、例えばポリプロピレン(PP)等の合成樹脂材料等の電気絶縁性に優れた材料から構成された管状部材である。この絶縁スリーブ29の外径は、二次電池10a〜10iの各第1の貫通孔105a、106a、及び、スペーサ25、26の第3の貫通孔252、262に挿入可能な大きさであり、その内部に形成された第4の貫通孔291の内径は、ボルト27を挿入可能な大きさである。
As shown in FIGS. 8A to 8C, the insulating
以上の第1〜第9の二次電池10a〜10i、ヒートシンク24、スペーサ25、26、及び、絶縁スリーブ29は、以下のように組み立てられている。
The first to ninth
先ず、第1〜第3の二次電池10a〜10iは、図4に示すように、当該二次電池10a〜10cの異極端子105、106同士を重ね合わせるように、一列に並べられて、第1の層21が形成されている。同様に、第4〜第6の二次電池10d〜10fが、当該二次電池の10d〜10fの異極端子105、106同士を重ね合わせるように、一列に並べられて、第2の層2が形成されており、また、第7〜第9の二次電池10g〜10iが、当該二次電池10g〜10iの異極端子105、106同士を重ね合わせるように一列に並べられて、第3の層23が形成されている。
First, as shown in FIG. 4, the first to third
より具体的には、第1の二次電池10aの負極端子106と、第2の二次電池10bの正極端子105とを重ね合わせると共に、第2の二次電池10bの負極端子106と、第3の二次電池10cの正極端子105とを重ね合わせるように、第1〜第3の二次電池10aが一列に並べられて第1の層21が形成されている。また、第4の二次電池10dの負極端子106と第5の二次電池10eの正極端子105とを重ね合わせると共に、第5の二次電池10eの負極端子106と第6の二次電池10fの正極端子105とを重ね合わせるように、第4〜第6の二次電池10d〜10fが一列に並べて第2の層22が形成されている。さらに、第7の二次電池10gの負極端子106と第8の二次電池10hの正極端子105とを重ね合わせると共に、第8の二次電池10hの負極端子106と第9の二次電池10iの正極端子105とを重ね合わせるように、第7〜第9の二次電池10g〜10iが一列に並べられて第3の層23が形成されている。なお、相互に重ね合わせられた何れの電極端子105、106においても、当該電極端子105、106に形成された第1の貫通孔105a、106aの中心線が互いに実質的に一致するように重ね合わせられている。
More specifically, the
このように形成された第3の層23の上面に、一枚のヒートシンク24が積層されている。このヒートシンク24に形成された各第2の貫通孔241には、第1のスペーサ25の凸部251がそれぞれ挿入されており、このヒートシンク24は、各凸部251が図4において下方に突出するように積層されている。また、第7の二次電池10gの正極端子105と、第6の二次電池10fの負極端子106とを同一方向に向けるように、ヒートシンク24を介して、第3の層23と第2の層22とが積層されている。同様に、第4の二次電池10dの正極端子105と第3の二次電池10cの負極端子106とを同一方向に向けるように、ヒートシンク24を介して、第2の層22と第1の層21とが積層されている。さらに、第1の層21の下面にヒートシンク24が積層されている。なお、これらのヒートシンク24の各第2の貫通孔211にも、第1のスペーサ25又は第2のスペーサ26の凸部251、261がそれぞれ挿入されているが、当該各凸部251、261が同図において上方に突出するように積層されている。また、第2の層22は、当該第2の層22の二次電池10d〜10fの電極端子105、106と、第1の層21及び第3の層23の二次電池10a〜10c、10g〜10iの異極端子106、105とが同一方向に導出するような向きで、即ち、第1の層21及び第3の層23と反対の向きで積層されている。
A
以上のように組み立てられている第1〜第3の層21〜23、各ヒートシンク24、及び、各スペーサ25、26は、図4、図9及び図10に示すように、同一の中心線上に合わせられた各スペーサ25、26の各第3の貫通孔252、262に絶縁スリーブ29がそれぞれ挿入され、さらに、当該各絶縁スリーブ29の第4の貫通孔291にボルト27が挿入され、当該ボルト27及びナット28が締結されることにより固定されている。
As shown in FIGS. 4, 9, and 10, the first to
このボルト27及びナット28の固定により、二次電池10a〜10iの各電極端子105、106と、各ヒートシンク24との間に設けられた各スペーサ25、26が、当該電極端子105、106をヒートシンク24に対して固定する。
By fixing the
この際に、一つのスペーサ25、26により、相互に重ね合わせた状態の二次電池10a〜10iの異極端子105、106同士を固定するので、当該電極端子105、106のヒートシンク24に対する固定と、当該電極端子105、106同士の電気的な接続とを、同一の部品により行うことが出来、組電池20の部品点数の削減や当該組電池20の組立工程の短縮化を図ることが可能となる。
At this time, since the
また、二次電池10a〜10iの電極端子105、106とヒートシンク24との間にスペーサ25、26を介在させることにより、比較的広い面で電極端子105、106を固定することが可能となるので、固定による電極端子105、106の変形を防止することが可能となる。
Further, by interposing the
ここで、第1の層21と第2の層22との間に積層されたヒートシンク24では、図4及び図9に示すように、第3の二次電池10cの負極端子106と第4の二次電池10dの正極端子105との間に位置する第2の貫通孔241に、第2のスペーサ26が挿入されており、この第2のスペーサ26に挿入された導電スペーサ263により、第3の二次電池10cの負極端子106と第4の二次電池10dの正極端子105とを介して、第1の層21と第2の層22とが電気的に接続されている。
Here, in the
同様に、第2の層22と第3の層23との間に積層されたヒートシンク24では、図4に示すように、第6の二次電池10fの負極端子106と第7の二次電池10gの正極端子105との間に位置する第2の貫通孔241に、第2のスペーサ26が挿入されており、この第2のスペーサ26に挿入された導電スペーサ263により、第6の二次電池10fの負極端子106と第7の二次電池10gの正極端子105とを介して、第2の層22と第3の層23とが電気的に接続されている。
Similarly, in the
なお、各ヒートシンク24のそれ以外の第2の貫通孔241には、図4、図9及び図10に示すように、第1のスペーサ25が挿入されており、この第1のスペーサ25が挿入されている部分では、各層21〜23の間は電気的に絶縁されている。例えば、図10に示すように、同一のボルト27により固定された全てのスペーサが、第1のスペーサ25である場合には、この部分においては第1〜第3の層21〜23が電気的に絶縁されている。
In addition, as shown in FIG. 4, FIG. 9, and FIG. 10, the
従って、9個の二次電池10a〜10iは、上記の2つの第2のスペーサ26により直列接続されており、各層21〜23における二次電池10a〜10i同士が各電極端子105、106同士を直接重ね合わせることにより接続され、2つの第2のスペーサ26を介して、各層21〜23が接続されている。なお、本実施形態では、9個の二次電池10a〜10iが直列接続となるように、二次電池10a〜10iの電極端子105、106の向きを設定すると共に、第1及び第2のスペーサ25、26を配置したが、本発明では特にこの配置に限定されず、組電池に要求される容量や電圧等に応じた所望する並列接続や直列接続が得られるように、二次電池の電極端子の向きを任意に設定すると共に、第1及び第2のスペーサを任意に配置することが出来る。
Accordingly, the nine
このように、本実施形態に係る組電池20では、二次電池10a〜10iとヒートシンク24との間に設けられるスペーサを、異なる層21〜23の二次電池10a〜10i同士を電気的に絶縁する第1のスペーサ25と、異なる層21〜23の二次電池10a〜10i同士を電気的に接続する第2のスペーサ26とから選択することにより、要求される容量、電圧等に応じて二次電池間の電気的な接続を任意に設定することが可能となる。
Thus, in the assembled
以上のように組み立てられた構造体21〜29は、図3に示すように、例えば合成樹脂材料等から構成されている筐体30に収容されており、第1の二次電池10aの正極端子105に組電池用正極端子31が接続されていると共に、第9の二次電池10iの負極端子106に組電池用負極端子32が接続されており、外部との電気的な接続が可能なように各組電池用電極端子31、32が筐体27から導出している。
As shown in FIG. 3, the
以上のように、本実施形態では、ヒートシンクの幅を二次電池の外装部材の幅より狭い幅にすることにより、外装部材の金属層の端面がヒートシンクに届かず、当該金属層の端面と導電性を持つヒートシンクとの接触が防止されるので、外装部材の金属層の端面が外部に露出していてもヒートシンクに対する二次電池の絶縁を維持することが出来、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することが可能となる。 As described above, in this embodiment, by setting the width of the heat sink to be narrower than the width of the exterior member of the secondary battery, the end surface of the metal layer of the exterior member does not reach the heat sink, and the end surface of the metal layer is electrically conductive. Because it prevents contact with the heat sink, it can maintain the insulation of the secondary battery against the heat sink even if the end surface of the metal layer of the exterior member is exposed to the outside, and it has excellent electrical insulation from the outside A secondary battery can be provided.
また、本実施形態では、ヒートシンクの幅を二次電池の電極積層体の幅より広くすることにより、ヒートシンクにより二次電池の外装部材に対して実質的に均一な面圧を印加することが可能となる。
Further, in the present embodiment, by greater than the width of the electrode stack of a secondary battery the width of the heat sink, it is possible to apply a substantially uniform surface pressure against the exterior member of the rechargeable battery by the heat sink It becomes.
さらに、本実施形態では、一つのスペーサにより、相互に重ね合わせた状態の電極端子同士を固定するので、当該電極端子のヒートシンクに対する固定と、当該電極端子同士の電気的な接触とを、同一の部品により行うことが出来、組電池の部品点数の削減や組電池の組立工程の短縮化を図ることが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the electrode terminals in a state where they are overlapped with each other are fixed by a single spacer, so that the fixing of the electrode terminals to the heat sink and the electrical contact between the electrode terminals are the same. This can be done with parts, and the number of parts of the assembled battery can be reduced and the assembly process of the assembled battery can be shortened.
また、二次電池の電極端子とヒートシンクとの間にスペーサを介在させることにより、比較的広い面で電極端子を固定することが可能となるので、固定による電極端子の変形を防止することが可能となる。 In addition, by interposing a spacer between the electrode terminal of the secondary battery and the heat sink, it becomes possible to fix the electrode terminal on a relatively wide surface, thus preventing deformation of the electrode terminal due to fixation. It becomes.
さらに、本実施形態では、二次電池とヒートシンクとの間に設けられるスペーサを、異なる層の二次電池同士を絶縁する第1のスペーサと、異なる層の二次電池同士を電気的に接続する第2のスペーサとから選択することにより、組電池に要求される容量、電圧等に応じて、二次電池間の電気的な接続を任意に設定することが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the spacer provided between the secondary battery and the heat sink is electrically connected to the first spacer that insulates the secondary batteries of different layers from each other. By selecting from the second spacer, it is possible to arbitrarily set the electrical connection between the secondary batteries according to the capacity, voltage, etc. required for the assembled battery.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであ
って、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に
開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
10、10a〜10i…二次電池
101…電極積層体
102…正極板
102a…正極側集電体
103…セパレータ
104…負極板
104a…負極側集電体
105…正極端子
105a…第1の貫通孔
106…負極端子
106a…第1の貫通孔
107…上部外装部材
108…下部外装部材
20…組電池
21〜23…第1〜第3の層
24…ヒートシンク
241…第2の貫通孔
25…第1のスペーサ
251…凸部
252…第3の貫通孔
26…第2のスペーサ
261…凸部
262…第3の貫通孔
263…導電スリーブ
27…ボルト
28…ナット
29…絶縁スリーブ
291…第4の貫通孔
30…筐体
31、32…組電池用端子
W1…電極積層体の幅
W2…二次電池の幅
W3…ヒートシンクの幅
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電極積層体を収容して封止する外装部材と、
前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子と、
前記外装部材に積層された導電性を持つ放熱手段と、を備えた二次電池であって、
前記電極端子が前記外装部材から導出する方向に対して直交する方向において、前記放熱手段は前記外装部材より短い二次電池。
An electrode laminate having an electrode plate laminated via a separator;
An exterior member that houses and seals the electrode laminate;
An electrode terminal connected to the electrode laminate and partially derived from the outer periphery of the exterior member;
A heat radiating means having conductivity laminated on the exterior member, and a secondary battery comprising:
A secondary battery in which the heat dissipation means is shorter than the exterior member in a direction orthogonal to the direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member.
The secondary battery according to claim 1 , wherein the heat dissipating means is longer than the electrode laminate in a direction orthogonal to a direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member .
前記各二次電池の外装部材に積層された少なくとも1つの導電性を持つ放熱手段と、を備えた組電池であって、
前記電極端子が前記外装部材から導出する方向に対して直交する方向において、前記放熱手段は、前記各二次電池の外装部材より短い組電池。
An electrode laminate having an electrode plate laminated via a separator, an exterior member that accommodates and seals the electrode laminate, and a part from the outer periphery of the exterior member that is connected to the electrode laminate and Two or more secondary batteries having derived electrode terminals;
An assembled battery comprising at least one conductive heat dissipating means laminated on the exterior member of each secondary battery,
In the direction orthogonal to the direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member, the heat dissipation means is a battery assembly shorter than the exterior member of each secondary battery.
The assembled battery according to claim 7 , wherein the heat dissipating means is longer than the electrode stack of each of the secondary batteries in a direction orthogonal to a direction in which the electrode terminal is led out from the exterior member .
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