JP4599314B2 - 非水電解質電池、電池パック及び自動車 - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質電池と、この非水電解質電池を備えた電池パック及び自動車に関する。
これまで、携帯型パーソナルコンピュータやコードレス機器が急速に普及するにつれ、それらの電源として、高性能な二次電池が要求されてきた。かかる二次電池として、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質を正極及び負極材料に用いた非水電解液二次電池が開発され、既に小型電子機器用の電源として実用化されている。また、最近では非水電解質電池の用途は携帯型電子機器に止まらず、コードレス家電やパワーアシスト自転車、またハイブリッド電気自動車など、広範囲に広がろうとしている。
これら広範囲に広がった用途においては、電池の使用環境もまた従来の小型電子機器とは異なる。車載用などのように継続して振動が加えられる場合や、パワーツールのように、ランダムに大きな衝撃が加えられる場合も考えられる。二次電池には、このような振動や衝撃に十分耐え、故障したり不安全な状態になったりしないことが要求される。
一方で、電池特性としては、大容量かつ高出力のものが求められている。大容量の二次電池は、容量にほぼ比例して電池1個当たりの重量が重くなる。構成要素の機械的強度と剛性が変わらずに電池重量が増加した場合、振動や衝撃に対する耐性が低下することは自明である。高出力という観点では、電池から電流を取り出す電極端子が低抵抗であることが必要とされる。この要求を満たすためには、電極端子の断面積を大きくすることが望ましい。断面積の大きな電極端子は機械的に強度が高く、かつ曲がりにくいと言う点では好ましい。この電極端子が接続される電極集電体は、電極の基材そのままの金属箔であったり、電極端部に接続された薄い金属片であったりするため、機械的強度が比較的小さいといえる場合が殆どである。このように、比較的強度の大きな電極端子と、比較的強度の小さな電極集電体とが接続される部分においては、振動や衝撃など外力によって変位が生じた場合、集電体が切断される危険性が高い。
一般に扁平状電極群を備えた電池では、電極群中の電極の主平面に平行な方向については、電極群の変位に対する拘束力が十分でなく、電池が強い振動や衝撃を受けた場合に電極群が外装部材内部で移動しやすい。特に、外装部材としてラミネートフィルム製の外装部材を使用した際には、電極群の移動を抑えることがほとんど困難である。このラミネートフィルム製外装部材内に、電極集電体と電極端子とを接続するための空間を設けると、電極群がさらに移動しやすくなる。
電極群が移動する場合の重大な問題として、内部短絡が挙げられる。電極群が、電極端子に接近する方向に移動した場合、電極端子は一般に、電極群を構成する要素(例えばセパレータ)よりも機械的に強度が高いため、外装部材内にある電極端子の一端が発電要素に突き刺さり、内部短絡が発生する場合がある。
ところで、特許文献1に記載の扁平電池は、衝撃や振動を受けた際にリード端子が切断されるのを防止する技術に関するものである。この扁平電池の正極及び負極は、それぞれの端子部に一端が溶接され、他端が外装ケース外に引き出されたリード端子をそれぞれ備えている。各リード端子は、溶接された一端に連なって、端子部の付け根方向に折り返され、かつ付け根近傍でリードの引き出し方向に再度折り返された略S字状の折り曲げ部を有している。つまり、端子部との接続部から外装ケース手前までの部分が、略S字状に折り曲げられていることによって、この部分の屈伸変形により落下衝撃時に電池に加わる移動応力を吸収緩和し、リード端子の切断を防止している。
しかしながら、リード端子に略S字状折り曲げ部を設け、応力緩和を図るということは、言い換えればリード端子の変位の自由度が上がるということである。特に、電極群中の電極の主平面に垂直な方向の振動に関して、リード端子の共振周波数と外部振動の周波数が合ってしまった場合などに、リード端子の変位の振幅が大きくなるため、電極端子と集電体の接続部、あるいは前記接続部付近の電極端子や集電体に金属疲労が生じて切断に至るという問題がある。
さらに、前述した特許文献1のように、リード端子に略S字状の折り曲げ部を設けると、電極群の移動が助長され、内部短絡の抑制については何ら効果を発揮しないという問題がある。
特開2000−215877号公報
本発明は、落下などにより衝撃が加わった際の内部短絡が抑制された非水電解質電池、電池パック及び自動車を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係る非水電解質電池は、複数枚の正極集電体を含む正極と、複数枚の負極集電体を含む負極とを備えた扁平状の電極群と、
前記電極群が収納され、周縁の少なくとも一部に封口部を有する外装部材と、
一端が前記複数枚の正極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている正極端子と、
一端が前記複数枚の負極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている負極端子とを具備し、
前記負極端子が引き出されている方向が、前記正極端子が引き出されている方向と反対方向であり、前記正極端子が下記(1)式を満足し、前記負極端子が下記(2)式を満足することを特徴とする。
2×W2≧0.25Sp (1)
3×W3≧0.25Sn (2)
但し、Spは、前記正極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t2は電極反応面に垂直な方向に前記正極端子が占める高さで、W2は前記正極端子の幅で、Snは、前記負極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t3は電極反応面に垂直な方向に前記負極端子が占める高さ、W3は前記負極端子の幅である。
また、本発明の別の実施形態に係る非水電解質電池は、複数枚の正極集電体を含む正極と、複数枚の負極集電体を含む負極とを備えた扁平状の電極群と、
前記電極群が収納され、周縁の少なくとも一部に封口部を有する外装部材と、
一端が前記複数枚の正極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている正極端子と、
一端が前記複数枚の負極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている負極端子とを具備し、
前記負極端子が引き出されている方向が、前記正極端子が引き出されている方向と同一方向であり、前記正極端子が下記(1)式及び(7)式を満足し、前記負極端子が下記(2)式及び(8)式を満足することを特徴とする。
2×W2≧0.25Sp (1)
3×W3≧0.25Sn (2)
0.25W1≦W2<0.5W1 (7)
0.25W1≦W3<0.5W1 (8)
但し、Spは、前記正極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t2は電極反応面に垂直な方向に前記正極端子が占める高さで、W2は前記正極端子の幅で、Snは、前記負極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t3は電極反応面に垂直な方向に前記負極端子が占める高さ、W3は前記負極端子の幅で、W1は前記正極端子または前記負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される前記電極群の幅である。
本発明の実施形態に係る電池パックは、前記非水電解質電池を具備することを特徴とする。
本発明の実施形態に係る自動車は、前記電池パックを具備することを特徴とする。
本発明によれば、落下などにより衝撃が加わった際の内部短絡が抑制された非水電解質電池、電池パック及び自動車を提供することができる。
(第1の実施の形態)
第1の実施形態に係る非水電解質電池を図1〜図6を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る扁平形非水電解質電池を示す平面透視図であり、図2は図1の非水電解質電池の縦断面図である。図3は図1の非水電解質電池の外装部材を模式的に示した斜視図で、図4は図1の非水電解質電池の封口部の拡大断面図で、図5は図1の非水電解質電池を正極端子の引き出し方向から見た透視図で、図6は図1の非水電解質電池を負極端子の引き出し方向から見た透視図で、図7は、図1の非水電解質電池に落下等の衝撃が加わった際の状態を示した縦断面図である。
図1に示すように、扁平形状の電極群(発電要素)1は、外装部材2内に収納されている。非水電解質(図示しない)は、電極群1に保持されている。電極群1は、短冊状の複数の正極3と短冊状の複数の負極4とをその間にセパレータ5を介在させながら交互に積層した構造を有する。正極3の周縁部の四辺は、負極4の四辺から突出している。また、正極3の四辺からはセパレータ5の周縁部が突出している。図2に示すように、正極3は、正極集電体3aと、正極集電体3aの両面に積層された正極活物質層3bとを有する。一方、負極4は、負極集電体4aと、負極集電体4aの両面に積層された負極活物質層4bとを有する。
外装部材2は、図3に示すように、ラミネートフィルムに例えば深絞り加工あるいはプレス加工を施すことにより形成された矩形状の凹部からなる容器10と、ラミネートフィルムのうちの加工が施されていない平板部からなる矩形状の蓋体11とを有する。ラミネートフィルムを点線に沿って容器側に折り返すと、容器10に蓋体11を被せることができる。図1及び図2は、蓋体11が容器10の開口部を塞いでいる状態を示している。蓋体11は、容器10の開口部の周縁に形成された長辺封止部9a及び短辺封止部9b,9cに接合される。図3では、予め容器10に蓋体11が一体化されており、容器10の開口部の周縁のうちの3辺に封止部が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、容器10と蓋体11が別々になっており、開口部の周縁全てに封止部を有する容器を使用することも可能である。
電極群1は、その電極反応面が蓋体11と平行になるように、容器10内に収納されている。なお、電極反応面は、正極活物質層3bの負極活物質層4bと反応する面か、もしくは負極活物質層4bの正極活物質層3bと反応する面を意味し、いずれかの面と平行である場合に電極反応面と平行であるとし、また、いずれかの面と垂直である場合に電極反応面と垂直であるとする。
ラミネートフィルムは、例えば図4に示すように、樹脂層12と、熱可塑性樹脂層13と、樹脂層12及び熱可塑性樹脂層13の間に配置された金属層14とを具備する。容器10及び蓋体11の内面に熱可塑性樹脂層13が位置する。
長辺封止部9aと蓋体11とは、これらの内面に位置する熱可塑性樹脂層13を用いて熱融着されている。短辺封止部9bと蓋体11とは、その間に帯状の正極端子15を挟んだ状態で熱融着されている。正極端子15の先端は、短辺封止部9bと蓋体11との間(以下、第1の封口部と称す)を通して外部に引き出されている。一方、短辺封止部9cと蓋体11とは、その間に帯状の負極端子16を挟んだ状態で熱融着されている。負極端子16の先端は、短辺封止部9cと蓋体11との間(以下、第2の封口部と称す)を通して外部に引き出されている。負極端子16の引き出し方向(電流導出方向ともいう)は、正極端子15の引き出し方向(電流導出方向ともいう)と同一軸上で、かつ正極端子15の引き出し方向とは反対向きである。
第1の絶縁フィルム17は、正極端子15の両面の、短辺封止部9b及び蓋体11と対向する位置を被覆すると共に、負極端子16の両面の、短辺封止部9c及び蓋体11と対向する位置を被覆している。第1の絶縁フィルム17は、正極端子15及び負極端子16と外装部材2中の金属層14との短絡を防止すると共に、外装部材2の封止性を向上するためのものである。
正極端子15の反対側の端部15aは、複数枚の正極集電体リード部3cと接続される。これにより、正極端子15と正極集電体3aが電気的に接続される。正極集電体リード部3cは、それぞれ、正極3の正極集電体3aの端部の一部が長辺方向に突出したものである。正極集電体リード部3cは、一つに束ねられた状態で正極端子15の反対側の端部15aと接続されている。正極端子15の先端は、正極集電体リード部3cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出される。その結果、正極集電体リード部3cが正極端子15で挟み込まれる。さらに正極端子15の先端は、電極群1と外装部材10の間の空間X内部で電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9bと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。
正極端子15は、図5に示すように、幅W2及び高さt2で与えられる面積で電極群1の端面に対向している。
絶縁部材としての第2の絶縁フィルム181〜182は、後述する通り、正極端子15及び正極集電体リード部3cを外装部材2中の金属層14から絶縁する目的で使用されている。第2の絶縁フィルム181は、蓋体11の内面11aに貼着され、正極端子15並びに正極集電体リード部3cと対向している。第2の絶縁フィルム182は、正極端子15の端部15aと正極集電体リード部3cとの接続部とを被覆している。
負極端子16の反対側の端部16aは、複数枚の負極集電体リード部4cに接続されている。これにより、負極端子16と負極集電体4aが電気的に接続される。負極集電体リード部4cは、それぞれ、負極4の負極集電体4aの端部の一部が長辺方向に突出したものである。なお、負極集電体リード部4cの突出方向は、正極集電体リード部3cの突出方向と反対向きである。負極集電体リード部4cは、一つに束ねられた状態で負極端子16の反対側の端部16aと接続されている。負極端子16の先端は、負極集電体リード部4cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出される。その結果、負極集電体リード部4cが負極端子16で挟まれる。さらに負極端子16の先端は、電極群1と外装部材10の間の空間Y内部で電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9cと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。
負極端子16は、図6に示すように、幅W3及び高さt3で与えられる面積で電極群1の端面に対向している。
絶縁部材としての第3の絶縁フィルム191〜192は、後述するように、負極端子16及び負極集電体リード部4cを外装部材2中の金属層14から絶縁する目的で使用されている。第3の絶縁フィルム191は、蓋体11の内面11aに貼着され、負極端子16並びに負極集電体リード部4cと対向している。第3の絶縁フィルム192は、負極端子16の端部16aと負極集電体リード部4cとの接続部とを被覆している。
絶縁部材である第2の絶縁フィルム181〜182及び第3の絶縁フィルム191〜192について説明する。正極端子15及び負極端子16を密閉された外装部材内から外側へ導出する際、前述したように、容器10と蓋板11との間に正極端子15及び負極端子16を挟んで熱融着シールを行う。その結果、熱融着シール時の熱が端子に伝わり、端子全体が高温になる。よって、端子のシール部以外の部分が外装部材の内面に触れていると、外装部材内面の樹脂層が溶融し、金属層が露出し、金属層に端子が接触して短絡を生じる恐れがある。このような短絡を防ぐため、正極端子15及び負極端子16が外装部材の内面に触れないよう、絶縁部材で被覆する。被覆箇所は、前述した図2に示すように、端子と外装部材内面が接近する、あるいは接触する箇所にすることが好ましい。絶縁テープの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などを用いることができるが、外装部材内面よりも融点の高い材料を用いることが好ましい。
正極端子15は、下記(1)式を満足し、かつ負極端子16が下記(2)式を満足する。
2×W2≧0.25Sp (1)
3×W3≧0.25Sn (2)
図5を参照して説明する。Spは、正極端子15の引き出し方向と垂直な面で切断した際に得られる電極群1の断面積で、例えば、式;t1×W1で算出される。t1は電極群1の厚さで、W1は正極端子15の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される電極群1の幅である。t2は電極反応面に垂直な方向に占める正極端子15の高さである。W2は正極端子15の短辺方向の幅である。なお、電極群の厚さt1と幅W1は、直径10mmの円盤状測定子に1(N)の荷重をかけて測定した値とする。
一方、図6に示すように、Snは、負極端子16の引き出し方向と垂直な面で切断した際に得られる電極群1の断面積である。図6の場合、Snの値はSpと等しい値となる。t3は電極反応面に垂直な方向に占める負極端子16の高さである。W3は負極端子16の短辺方向の幅である。
落下等の衝撃により、図7に示すように、電極群1が正極端子15に近づく方向に移動した場合、電極群1の端面は、正極端子15に突き当たり、正極端子15の(t2×W2)の面積を与える面で荷重を支えることになる。正極と負極とセパレータの積層面が露出した電極群の端面は強度が弱く、突起物が突き刺さると容易に短絡に至る可能性がある。正極端子15の先端は、正極集電体リード部3cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出され、ひきつづき、電極群1と外装部材10の間の空間X内部で電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9bと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。このため、正極端子15は、前述した特許文献1と異なり、電極群1側に突き出た部分を持たない。同時に、正極端子15は面積(t2×W2)を与える面、すなわち0.25Sp以上という広い面積で荷重を支えることが可能である。これらの結果、正極端子は電極群端面に容易に突き刺さることはなく、短絡の発生を抑制することができる。なお、図7の場合、電極群1は正極端子15には近づく方向に移動しているが、負極端子16からは遠ざかる方向へ移動している。負極端子16については、負極端子の長さに十分な余裕があるため、屈伸や折り曲げ応力が働いても接続部が破断することがない。
図7の場合とは逆に、電極群1が負極端子16に近づく方向に移動した場合、電極群1の端面は、負極端子16に突き当たり、負極端子16の(t3×W3)の面積を与える面で荷重を支えることになる。負極端子16の先端は、負極集電体リード部4cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出され、ひきつづき、電極群1と外装部材10の間の空間Y内部で電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9cと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。このため、負極端子16は、前述した特許文献1と異なり、電極群1側に突き出た部分を持たない。同時に、負極端子16の面積(t3×W3)を与える面で、すなわち0.25Sn以上という広い面積で荷重を支えることができる。これらの結果、負極端子は電極群端面に容易に突き刺さることはなく、短絡の発生を抑制することができる。
また、正極端子15については、長さに十分な余裕があるため、電極群1が正極端子15から遠ざかる方向に移動した際にも接続部が破断することがない。従って、第1の実施形態によれば、電極群が近づく方向に移動した場合でも、遠ざかる方向に移動した場合でも、正極集電体3a、負極集電体4a、正極端子15、負極端子16とそれぞれの接続部に過大な応力が集中することなく、破断に至ることがない。
正極端子15の立ち上がり部分の面積(t2×W2)の上限値は、1.0Spにすることができる。また、負極端子16の立ち上がり部分の面積(t3×W3)の上限値は、1.0Snにすることができる。上限をこの値にすることによって、必要とされる封口性を損なうことなく、振動あるいは衝撃が加わった際の破断及び内部短絡を低減することができ、振動及び衝撃に対する信頼性と安全性を向上することができる。正極端子15及び負極端子16は、下記(1)′式、(2)′式を満足することがより好ましい。
0.3Sp≦t2×W2≦0.8Sp (1)′
0.3Sn≦t3×W3≦0.8Sn (2)′
正極端子15及び負極端子16の立ち上がり部分の面積(t2×W2),(t3×W3)を十分な大きさにするためには、t2、t3を大きくすることが好ましい。具体的には、t2、t3が下記(3)、(4)式を満足することが望ましい。
0.9t1≦t2≦t1 (3)
0.9t1≦t3≦t1 (4)
電池に加わる振動のうち、電極群の主平面に垂直方向の成分が大きい場合、正極端子15及び負極端子16は垂直方向の曲げ荷重に対しては特に変位しやすい。共振した場合などは振幅が大きくなるため、正極端子15及び負極端子16が金属疲労により破断する可能性が高くなる。t2、t3が上記(3)、(4)式を満足することによって、電極群1の面に対して垂直方向に加わる振動の影響を受け難くなるため、正極端子15及び負極端子16の破断を防止することができる。
正極端子15の幅W2が下記(5)式を満足し、かつ負極端子16の幅W3が下記(6)式を満足することが望ましい。
0.25W1≦W2≦W1 (5)
0.25W1≦W3≦W1 (6)
なお、W1は正極端子15または負極端子16の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される前記電極群の幅である。
上記(5)、(6)式を満足することによって、電池の封口性を損なうことなく、衝撃及び振動に対する信頼性と安全性に優れた非水電解質電池を提供することができる。より好ましい範囲は、0.35W1≦W2≦0.9W1、0.35W1≦W3≦0.9W1である。
正極集電体リード部3cと正極端子15との接続部と、負極集電体リード部4cと負極端子16との接続部は、カシメ、圧着、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接など種々の方法で接続することができる。いずれの方法による場合でも、接続条件の最適化などにより、電気的に低抵抗で、機械的に強固に接続されればよいが、正極端子15あるいは負極端子16にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合、超音波溶接による接続が、簡便かつ生産性もよく低抵抗で接続できるため好ましい。
また、接続部は、正極集電体リード部3c、負極集電体リード部4cと正極端子15、負極端子16とをそれぞれ単純に重ねて、重なった部分を上記の方法により接合してもよいが、前述した図2に図示した如く、正極端子15、負極端子16の間に正極集電体リード部3c、負極集電体リード部4cを挟み込んで、その両面から接合すると、接続部の強度がさらに向上し、信頼性が増すので好ましい。これは一般に、(1)正極端子15あるいは負極端子16の方が、正極集電体3aあるいは負極集電体4aよりも板厚が厚く、強度が高いためにより強力な条件で接合がしやすい、(2)正極端子15あるいは負極端子16を折り返した間に挟みこんだ方が、正極集電体3aあるいは負極集電体4aを支持する面積が増えるためである。特に、正極集電体3aあるいは負極集電体4aとして、金属箔を使用する場合、金属箔の厚さは数μm〜数十μmと薄いため、効果が大きい。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る非水電解質電池は、絶縁部材として絶縁フィルムの代わりに、絶縁スペーサを使用すること以外は、前述した第1の実施形態と同様な構成を有する。
絶縁スペーサの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などを用いることができるが、外装部材内面よりも融点の高い材料を用いることが好ましい。
第2の実施形態に係る非水電解質電池を、図8〜図11を参照して説明する。なお、図1〜図7で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。図8は第2の実施形態に係る非水電解質電池で使用される絶縁スペーサの一例を示す斜視図である。図9は、図8の絶縁スペーサを組み込んだ扁平形非水電解質電池を示す平面透視図であり、図10は図9の非水電解質電池の縦断面図である。図11は、図10の非水電解質電池の要部の拡大断面図である。
第1の絶縁スペーサ20は、図8に示すように、側面に開口部を有する箱型をしている。開口部に対する底板21の下部には、端子が挿入される端子挿入穴22が開口されている。また、開口部の端部のうち上下面23,24の端部が突出している。上下面23,24の端部が突出しているのは、正極集電体リード部3c及び負極集電体リード部4cを被覆するためである。このような第1の絶縁スペーサ20を非水電解質電池は2つ備えている。この二つの第1の絶縁スペーサ20は、図10に示すように、外装部材2における容器10の底部内面10aと蓋体11の内面11aとの間に配置されている。底部内面10aは、電極群1の電極反応面と平行な表面、図10の場合、電極群1の上面と対向している。底部内面10aを第1の内面とする。また、内面11aは、電極群1の電極反応面と平行な表面、図10の場合、電極群1の下面と対向している。内面11aを第2の内面とする。第1の絶縁スペーサ20の一方は、非水電解質電池の空間Xに正極端子15を囲むように配置され、他方が空間Yに負極端子16を囲むように配置されている。
空間Xに配置される第1の絶縁スペーサ20の上面23は、図10,11に示すように、容器10の底部内面10aと接し、正極端子15の端部15aと正極集電体リード部3cとの接続部を被覆している。また、第1の絶縁スペーサ20の下面24は、図10,11に示すように、蓋体11の内面11aと接し、正極端子15と、蓋体11の内面11aに近接している正極集電体リード部3cとを被覆している。第1の絶縁スペーサ20の底板21は、容器10の側面と正極端子15との間に配置されている。正極端子15の先端は、底板21の端子挿入穴22を通して第1の封口部に引き出されている。
空間Yに配置される第1の絶縁スペーサ20の上面23は、図10に示すように、容器10の底部内面10aと接し、負極端子16の端部16aと負極集電体リード部4cとの接続部を被覆している。また、第1の絶縁スペーサ20の下面24は、図10に示すように、蓋体11の内面11aと接し、負極端子16と、蓋体11の内面11aに近接している負極集電体リード部4cとを被覆している。第1の絶縁スペーサ20の底板21は、容器10の側面と負極端子16との間に配置されている。負極端子16の先端は、底板21の端子挿入穴22を通して第2の封口部に引き出されている。
このような構成の第1の絶縁スペーサ20により正極端子15及び負極端子16を被覆すると、電池の組み立て時や振動などが加わっても第1の絶縁スペーサ20に位置ずれがほとんど生じない。また、第1の絶縁スペーサ20は、内部が中空であるため、軽量であるだけでなく、電池内圧の上昇時には臨時のガス貯蔵部として機能し、ガス圧により外装部材2が変形するのを回避することができる。さらに、第1の絶縁スペーサ20の中空部は、電解液のリザーバとして機能させることも可能である。
第2の実施形態に係る非水電解質電池の別な例を、図12〜図14を参照して説明する。なお、図1〜図11で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。図12は第2の実施形態に係る非水電解質電池の別な例を示す平面透視図であり、図13は図12の非水電解質電池の縦断面図である。また、図14は図12の非水電解質電池に組み込まれる絶縁スペーサを示す斜視図である。
第2の絶縁スペーサ25は、図14に示すように、側面に開口部を有する直方体形状の箱である。開口部に対する底板26には、端子が挿入される端子挿入穴27が開口されている。第2の絶縁スペーサ25の開口部の端部のうち、上下面28,29の端部には、集電体リード部を被覆するための突出部28a,29aが設けられている。このような第2の絶縁スペーサ25を非水電解質電池は2つ備えている。この二つの第2の絶縁スペーサ25は、図13に示すように、外装部材2における第1の内面10aと第2の内面11aとの間、具体的には、容器10の底部内面10aと蓋体11の内面11aとの間に配置されている。第2の絶縁スペーサ25の一方は、正極端子15を囲むように配置され、他方が負極端子16を囲むように配置されている。
一方の第2の絶縁スペーサ25は、空間X、すなわち、電極群1の正極端子15が導出されている側面と容器10との間の空間に配置されている。第2の絶縁スペーサ25の上面28は、正極端子15の端部15aと容器10との間に介在されている。また、上面28の突出部28aは、図13に示すように、端部15aと正極集電体リード部3cとの接続部を被覆している。第2の絶縁スペーサ25の下面29は、蓋体11と正極端子15との間に配置されている。また、下面29の突出部29aは、図13に示すように、電極群1の下面に近接する正極集電体リード部3cを被覆している。第2の絶縁スペーサ25の底板26は、容器10の側面と正極端子15との間に配置されている。正極端子15の先端は、底板26の端子挿入穴27を通して第1の封口部に引き出されている。
他方の第2の絶縁スペーサ25は、空間Y、すなわち、電極群1の負極端子16が導出されている側面と容器10との間の空間に配置されている。第2の絶縁スペーサ25の上面28は、負極端子16の端部16aと容器10との間に介在されている。また、上面28の突出部28aは、図13に示すように、端部16aと負極集電体リード部4cとの接続部を被覆している。第2の絶縁スペーサ25の下面29は、蓋体11と負極端子16との間に配置されている。また、下面29の突出部29aは、図13に示すように、電極群1の下面に近接する負極集電体リード部4cを被覆している。第2の絶縁スペーサ25の底板26は、容器10の側面と負極端子16との間に配置されている。負極端子16の先端は、底板26の端子挿入穴27を通して第2の封口部に引き出されている。
このような構成の第2の絶縁スペーサ25により正極端子15及び負極端子16を被覆すると、スペーサの位置ずれと内圧上昇時の外装部材の変形とを防止することができ、かつ電解液のリザーバとして機能させることができる。さらに、衝撃や振動が加わった際に外装部材2が変形するのを抑制することが可能であるため、落下や振動などの外力に対する信頼性をさらに向上することができる。また、組み立て工程を簡略化することができる。
(第3の実施形態)
正極端子と負極端子とを、同じ方向に導出した場合を以下に説明する。図15は、本発明の第3の実施形態に係わる扁平状の非水電解質電池において、正極端子及び負極端子の電流導出方向が同一の場合の一例を示す平面透視図である。図16は、図15の非水電解質電池の縦断面図である。なお、図1〜図7で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。
扁平形状の電極群(発電要素)1は、外装部材2内に収納されている。外装部材2は、図15に示すように、両方の長辺側開口縁部に形成された長辺封止部9d,9e及び一方の短辺側開口縁部に形成された短辺封止部9fを有する容器10と、他方の短辺側開口縁部に形成された矩形状の蓋体11とを有する。図15及び図16は、蓋体11が容器10側に折り返され、蓋体11が容器10の開口部を塞いでいる状態を示している。容器10及び蓋体11は、例えば、ラミネートフィルムから形成される。
長辺封止部9d,9eと蓋体11とは、これらの内面に位置する熱可塑性樹脂層を用いて熱融着されている。短辺封止部9fと蓋体11とは、その間に帯状の正極端子15及び帯状の負極端子16を挟んだ状態で熱融着されている。正極端子15及び負極端子16の先端は、短辺封止部9fと蓋体11との間(以下、第3の封口部と称す)を通して外部に引き出されている。負極端子16の引き出し方向(電流導出方向ともいう)は、正極端子15の引き出し方向(電流導出方向ともいう)と同一方向である。
第1の絶縁フィルム17は、正極端子15及び負極端子16それぞれの両面における短辺封止部9f及び蓋体11と対向する位置を被覆している。
正極端子15の反対側の端部15aは、複数枚の正極集電体リード部3cと接続される。これにより、正極端子15と正極集電体3aが電気的に接続される。正極端子15の先端は、正極集電体リード部3cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出された後、電極群1の短辺方向の端面と外装部材10との間の空間Zで電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9fと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。正極端子15は、幅W2及び高さt2で与えられる面積で電極群1の端面に対向している。
第2の絶縁フィルム181は、蓋体11の内面11aに貼着され、正極端子15並びに正極集電体リード部3cと対向している。第2の絶縁フィルム182は、正極端子15の端部15aと正極集電体リード部3cとの接続部とを被覆している。
負極端子16の反対側の端部は、複数枚の負極集電体リード部4cに接続されている。これにより、負極端子16と負極集電体4aが電気的に接続される。なお、負極集電体リード部4cの突出方向は、正極集電体リード部3cの突出方向と同じである。負極端子16の先端は、負極集電体リード部4cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出された後、空間Yで電極群1の方向を外側にして湾曲することにより方向転換し、短辺封止部9fと蓋体11の間を通して外部に引き出されている。負極端子16は、幅W3及び高さt3で与えられる面積で電極群1の端面に対向している。
第3の絶縁フィルム191(図示しない)は、蓋体11の内面11aに貼着され、負極端子16並びに負極集電体リード部4cと対向している。第3の絶縁フィルム192は、負極端子16の端部16aと負極集電体リード部4cとの接続部とを被覆している。
正極端子15は、下記(1)式を満足し、かつ負極端子16が下記(2)式を満足する。
2×W2≧0.25Sp (1)
3×W3≧0.25Sn (2)
第3の実施形態では、正極端子15の引き出し方向と負極端子16の引き出し方向が同じであるため、SpとSnは同じ値になる。
正極端子15及び負極端子16の引き出し方向が同一の場合、電極群1が平行移動するとき正極端子15と負極端子16が同時に電極群に近づき、あるいは遠ざかる点が、反対方向に導出した場合と異なるが、振動あるいは衝撃が加わった際の破断及び内部短絡を低減することができ、衝撃及び振動に対する信頼性と安全性を向上することができる。
正極端子15の立ち上がり部分の面積(t2×W2)の上限値は、0.45Spにすることができる。また、負極端子16の立ち上がり部分の面積(t3×W3)の上限値は、0.45Snにすることができる。上限をこの値にすることによって、必要とされる封口性を損なうことなく、振動及び衝撃に対する信頼性と安全性を向上することができる。正極端子15及び負極端子16は、下記(1)′式、(2)′式を満足することがより好ましい。
0.35Sp≦t2×W2≦0.4Sp (1)′
0.35Sn≦t3×W3≦0.4Sn (2)′
正極端子15及び負極端子16のt2、t3は、前述した(3)、(4)式を満足することが望ましい。これにより、電極群1の面に対して垂直方向に加わる振動による影響を少なくすることができるため、正極端子15及び負極端子16の破断を十分に防止することができる。
正極端子15の幅W2が下記(7)式を満足し、かつ負極端子16の幅W3が下記(8)式を満足することが望ましい。
0.25W1≦W2<0.5W1 (7)
0.25W1≦W3<0.5W1 (8)
上記(7)、(8)式を満足することによって、電池の封口性を損なうことなく、衝撃及び振動に対する信頼性と安全性に優れた非水電解質電池を提供することができる。より好ましい範囲は、0.35W1≦W2≦0.45W1、0.35W1≦W3≦0.45W1である。
但し、反対方向、同一方向で比較すると、反対方向の端子配置の方が、電極群の回転方向の変位に対して拘束力が強く、平行移動の場合でも正極端子、負極端子いずれかは電極群に近づく方向にあって電極群を支えることができ、また電極群の幅に対して半分以上の幅を持つ正極端子、負極端子を使用することも可能であるため、強度を上げやすい。
第1〜第3の実施形態いずれにおいても、正極端子と負極端子を、電極群の短辺側から引き出しても、長辺側から引き出しても良い。電極群の短辺側から正極端子あるいは負極端子を取り出すと、電池体積に対する集電体と正負極端子との接続部分の体積比を小さくすることができ、エネルギー密度を高くしやすい。一方、電極群の長辺側から正極端子あるいは負極端子を取り出すと、端子の幅を大きくしやすく、低インピーダンスにし易いため、高出力な電池にし易い。
電極群の形状は、第1〜第3の実施形態で説明した構造に限らず、他にも様々な形状の電極群を使用することができる。例えば、積層型電極群においては、袋状のセパレータに正極あるいは負極を収納し、それぞれ互い違いに積層して電極群としてもよいし、帯状のセパレータを九十九折にしながら正極と負極を互い違いに挟み込んでいってもよい。また、短冊状に切った正極、負極、セパレータを順に積層してもよい。集電体の引き出し方法も、第1〜第3の実施形態で説明した形態に限らず、様々な形態にすることができる。金属箔からなる集電体の一部に、活物質が無担持の箇所を設け、その箇所を電極群から突出させ、集電体リード部として使用することができる。あるいは、正極、負極のそれぞれ1枚1枚に帯状の集電体リード部を接合し、それを電極群から突出させてもよい。また、捲回型の電極群を用いることもできる。その場合、捲回軸方向に正負極側それぞれ1本または複数の集電体リード部をとりだすことができる。あるいは、帯状の正極、負極の長辺それぞれ一方に活物質無担持の部分を設け、捲回軸の一方向に正極活物質無担持の部分を、反対方向に負極活物質無担持の部分を突出させる。突出した正極活物質無担持部分を溶接などにより一つに束ね、これを正極集電体に接続することができる。また、突出した負極活物質無担持部分を溶接などにより一つに束ね、これを負極集電体に接続することができる。
以下、第1〜第3の実施形態に係る非水電解質電池の正極、負極、セパレータ、非水電解質、外装部材及び正極端子、負極端子について説明する。
1)負極
前記負極は、例えば負極活物質、導電剤および結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる負極材ペーストを集電体の片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。
前記負極活物質は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金、軽金属などが挙げられる。
前記リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げることができる。中でも、2500℃以上で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カーボンを用いると電極容量が高くなるため好ましい。
金属酸化物としては、例えば、チタン含有金属複合酸化物、例えばSnB0.40.63.1やSnSiO3などのスズ系酸化物、例えばSiOなどのケイ素系酸化物、例えばWO3などのタングステン系酸化物などが挙げられる。これら金属酸化物のなかで、金属リチウムに対する電位が0.5Vよりも高いような負極活物質、例えばチタン酸リチウムのようなチタン含有金属複合酸化物を用いた場合、電池を急速に充電した場合でも負極上でのリチウムデンドライトの発生が起こらず、劣化が少なくなるため好ましい。
チタン含有金属複合酸化物としては、例えば、酸化物合成時はリチウムを含まないチタン系酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物などを挙げることができる。リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi4+xTi512(xは0≦x≦3))、ラムステライド型のチタン酸リチウム(例えばLi2+yTi37(yは0≦y≦3)などを挙げることができる。
チタン系酸化物としては、TiO2、TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有する金属複合酸化物などが挙げられる。TiO2はアナターゼ型で熱処理温度が300〜500℃の低結晶性のものが好ましい。TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有する金属複合酸化物としては、例えば、TiO2−P25、TiO2−V25、TiO2−P25−SnO2、TiO2−P25−MeO(MeはCu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素)などを挙げることができる。この金属複合酸化物は、結晶相とアモルファス相が共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。中でも、リチウムチタン酸化物、TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有する金属複合酸化物が好ましい。
金属硫化物として硫化リチウム(TiS2)、硫化モリブデン(MoS2),硫化鉄(FeS、FeS2、LixFeS2)などが挙げられる。金属窒化物としてリチウムコバルト窒化物(LixCoyN、0<x<4,0<y<0.5)などが挙げられる。
負極活物質には、スピネル構造を有するチタン酸リチウムを使用することが望ましい。
前記導電剤として、炭素材料を用いることができる。例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いることができる。
前記集電体としては、負極の電位に応じて種々の金属箔等を用いることができるが、例えばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等、銅箔、ニッケル箔などが挙げられる。このときの箔の厚さとしては、8μm以上25μm以下であることが好ましい。また、負極電位が金属リチウムに対して0.3Vよりも貴である場合、例えば負極活物質としてリチウムチタン酸化物を使用する際には、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔が電池重量を抑えることができるため好ましい。
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、50μm以下であることが好ましい。これにより、集電体の強度を飛躍的に増大させることができるため、負極を高いプレス圧で高密度化することが可能となり、電池容量を増大させることができる。また、高温環境下(40℃以上)における過放電サイクルでの負極集電体の溶解・腐食劣化を防ぐことができるため、負極インピーダンスの上昇を抑制することができる。さらに、出力特性、急速充電、充放電サイクル特性も向上させることができる。平均結晶粒径のより好ましい範囲は30μm以下であり、更に好ましい範囲は5μm以下である。
平均結晶粒径は次のようにして求められる。集電体表面の組織を光学顕微鏡で組織観察し、1mm×1mm内に存在する結晶粒の数nを求める。このnを用いてS=1x106/n(μm2)から平均結晶粒子面積Sを求める。得られたSの値から下記(A)式により平均結晶粒子径d(μm)を算出する。
d=2(S/π)1/2 (A)
前記平均結晶粒子径の範囲が50μm以下の範囲にあるアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔は、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならび焼なましの加熱条件など多くの因子に複雑に影響され、前記結晶粒子径(直径)は、製造工程の中で、前記諸因子を組み合わせて調整される。
アルミニウム箔およびアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。なお、車載用の場合、アルミニウム合金箔が特に好ましい。
前記負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤1.5〜7重量%の範囲にすることが好ましい。
2)正極
前記正極は、例えば正極活物質、導電剤および結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる正極材ペーストを集電体の片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。
前記正極の活物質は、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoyO2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnyCo1-yO2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiyO4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4など)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5) などが挙げられる。 また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ(S)、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。
より好ましい二次電池用の正極は、電池電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物(LixMn2O4)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1-yCoyO2)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiyO4)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(LixMnyCo1-yO2)、リチウムリン酸鉄(LixFePO4)などが挙げられる。なお、x、yは0〜1の範囲であることが好ましい。
また、正極活物質には、組成がLiaNibCocMndO2(但し、モル比a,b,c及びdは0≦a≦1.1、0.1≦b≦0.5、0≦c≦0.9、0.1≦d≦0.5)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を使用することができる。
前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛、導電性ポリマー等を用いることができる。
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、PVdFの水素もしくはフッ素のうち、少なくとも1つを他の置換基で置換した変性PVdF、フッ化ビニリデン−6フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−6フッ化プロピレンの3元共重合体等を用いることができる。
前記結着剤を分散させるための有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)等が使用される。
前記集電体としては、例えば厚さ8〜25μmのアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げることができる。
前記正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましく、負極集電体と同様にその平均結晶粒径は50μm以下であることが好ましい。より好ましくは、30μm以下である。更に好ましくは5μm以下である。前記平均結晶粒径が50μm以下であることにより、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができ、正極を高いプレス圧で高密度化することが可能になり、電池容量を増大させることができる。
前記平均結晶粒径の範囲が50μm以下の範囲にあるアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔は、材料組織、不純物、加工条件、熱処理履歴、ならびに焼鈍条件など複数の因子に複雑に影響され、前記結晶粒径は製造工程の中で、前記諸因子を組合せて調整される。
アルミニウム箔およびアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。
前記正極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤1.5〜7重量%の範囲にすることが好ましい。
3)セパレータ
セパレータには多孔質セパレータを用いる。
多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、電池温度が上昇した場合に細孔を閉塞して充放電電流を大幅に減衰させるシャットダウン機能を付加しやすく、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
4)非水電解質
非水電解質として、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、Li(CF3SO2)3C、LiB[(OCO)2]2などから選ばれる一種以上のリチウム塩を0.5〜2mol/Lの濃度で有機溶媒に溶解した有機電解液が挙げられる。
前記有機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)などの環状カーボネートや、ジエチレルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)などの鎖状カーボネートや、ジメトキシエタン(DME)、ジエトエタン(DEE)などの鎖状エーテルや、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン(DOX)などの環状エーテルや、γ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などの単独もしくは混合溶媒を用いることが好ましい。
また、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を用いることができる。リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体であり、100℃以下、好ましくは室温以下でも液状であるものを選択すると、広い動作温度の二次電池を得ることができる。
5)外装部材
外装部材に使用されるラミネートフィルムの厚さは、0.2mm以下にすることが望ましい。
ラミネートフィルムは、例えば、最内層に位置する熱融着性樹脂フィルム(熱可塑性樹脂フィルム)、アルミニウム箔のような金属箔および剛性を有する有機樹脂フィルムをこの順序で積層した複合フィルム材から構成することが可能である。
前記熱融着性樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体フィルム、アイオノマーフィルム、エチレンビニルアセテート(EVA)フィルム等を用いることができる。また、前記剛性を有する有機樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ナイロンフィルム等を用いることができる。
ラミネートフィルムからなる外装部材の内部から外部へ正極端子あるいは負極端子を導出する部分は、外装部材の金属部分と正極端子あるいは負極端子が電気的に接触しないようにし、かつ漏液を防ぎ、水分や外気の外装部材内への浸入を防ぐ必要がある。そのため、前述した図2に例示されるように、正極端子及び負極端子の両面を包むように絶縁フィルムを配置することが好ましい。このような絶縁フィルムとしては、正極端子あるいは負極端子に対向する面と、ラミネートフィルムに対向する面で異なる特性を持った多層構造の絶縁樹脂フィルムであることが好ましい。例えば2層構造の絶縁樹脂フィルムにおいては、(a)酸変性ポリエチレン層とポリエチレン層とからなり、正極端子あるいは負極端子と接する側に酸変性ポリエチレン層を配置するか、(b)酸変性ポリプロピレン層とポリプロピレン層とからなり、正極端子あるいは負極端子と接する側に酸変性ポリプロピレン層を配置することが好ましい。例えば3層構造の絶縁樹脂フィルムにおいては、(a)中間にポリエチレン層を配置し、このポリエチレン層の両面に酸変性ポリエチレン層をそれぞれ配置するか、または(b)中間にポリプロピレン層を配置し、このポリプロピレン層の両面に酸変性ポリプロピレン層をそれぞれ配置することが好ましい。
前記酸変性ポリエチレンとしては、例えば酸変性低密度直鎖状ポリエチレンまたは酸変性直鎖状ポリエチレンであることが好ましい。
前記ポリエチレンとしては、例えば中密度または高密度ポリエチレンであることが好ましい。
前記ポリプロピレンとして、例えばホモポリマーベースのポリプロピレンであることが好ましい。
前記酸変性ポリプロピレンとしては、例えばランダムコポリマーベースのポリプロピレンであることが好ましい。
6)正極端子及び負極端子
正極端子には、アルミニウム、チタン及びそれらをもとにした合金、ステンレスなどを用いることができる。負極端子には、ニッケル、銅及びそれらをもとにした合金などを用いることができる。負極電位が金属リチウムに対し1Vよりも貴な場合、例えば負極活物質としてチタン酸リチウムを使用した場合などは、負極端子としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いることができる。この場合、正極端子、負極端子ともアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いると、軽量かつ電気抵抗を小さく抑えることができるため好ましい。
正極端子及び負極端子の機械的特性においては、接続される正極集電体あるいは負極集電体の強度を大きく超えて高強度でない方が、接続部分の応力集中が緩和されるため好ましい。集電体との接続手段として、好ましい方法の一つである超音波溶接を適用した場合、正極端子あるいは負極端子のヤング率が小さい方が、強固な溶接が容易に可能となる。
例えば焼鈍処理した純アルミ(JIS1000番台)は、正極端子あるいは負極端子の材料として好ましい。
正極端子の厚さは、0.05〜0.5mmにすることが望ましい。より好ましい範囲は0.1〜0.3mmである。
負極端子の厚さは、0.05〜0.5mmにすることが望ましい。より好ましい範囲は0.1〜0.3mmである。
(第4の実施形態)
第4の実施形態に係る電池パックは、第1〜第3の実施形態に係る非水電解質電池のうち少なくともいずれかを備える。非水電解質電池の数は、単数または複数にすることができる。複数の場合、高出力を得る観点から、非水電解質電池の単位セルを直列あるいは並列に接続し、組電池を形成することが望ましい。
第4の実施形態に係る電池パックの用途としては、高温環境下での使用が想定されるものが好ましい。具体的には、二輪〜四輪のハイブリッド電気自動車、二輪〜四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用、電子機器の非常用、電気掃除機、電動工具などが挙げられる。
第1〜第3の実施形態に係る非水電解質電池は、振動及び衝撃に対する信頼性と安全性に優れている。このため、第4の実施形態に係る電池パックは、車載用、電気掃除機、電動工具などの、電池に振動あるいは衝撃が常時加わる用途に特に適している。
本実施形態に係る電池パックの一例について、図17および図18を参照して説明する。
図17は、本実施形態に係る電池パックの分解斜視図である。
図17に示すように、複数個(例えば8個)の平板状の電池単体31が厚さ方向に積層されており、直方体状を為す積層体32、つまり組電池が形成されている。電池単体31には、第3の実施形態に係る非水電解質電池が使用されている。各電池単体31は、上述したように、正極および負極夫々に接続された正極端子15および負極端子16が外装部材の外部に引き出されている。正極端子15および負極端子16が突出する側面に対しては、プリント配線基板33が配置される。
正極端子15は正極側配線34を介して正極側コネクタ35に電気的に接続される。負極端子16は負極側配線36を介して、負極側コネクタ37に電気的に接続される。正極側および負極側コネクタ35、37は、夫々、プリント配線基板33に搭載された相手方コネクタに接続される。
電池単体31の積層体32は、粘着テープ38によって固定される。積層体32について、正極端子15および負極端子16が突出する側面以外の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート39が配置される。正極端子15および負極端子16が突出する側面とプリント配線基板33との間には、ゴムもしくは樹脂からなるブロック状の保護ブロック40が配置される。
この積層体32は、各保護シート39、保護ブロック40およびプリント配線基板33と共に収納容器41に収納される。収納容器41の上面には、蓋42が取り付けられる。
以下、各構成について詳細に説明する。
プリント配線基板33には、図18に示すように、サーミスタ43、保護回路44および外部機器への通電用の端子27が搭載されている。
サーミスタ43は、電池単体31の温度を検知するためのもので、検知信号は保護回路44に送信される。
保護回路44は、図18に示すように、所定の条件で保護回路44と外部機器への通電用端子45との間の配線46a,46bを遮断できる。所定の条件とは、例えば、サーミスタ43の検出温度が所定温度以上になったとき、電池単体31の過充電、過放電、過電流等を検知したとき等である。この検知方法は、個々の電池単体31もしくは電池単体全体について行われる。個々の電池単体31を検知する場合、電池電圧を検知してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検知してもよい。後者の場合、個々の電池単体31中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図18の場合、保護回路44は、電池電圧監視回路部(図示しない)を備えている。電池単体31それぞれが配線47を通して電池電圧監視回路部と接続されている。このような構成によると、電池単体31それぞれの電池電圧を保護回路44により検出することが可能である。
本実施形態の場合、電池電圧の検知による正極もしくは負極電位の制御に優れるため、保護回路が電池電圧のみを検知する場合に特に適合する。
粘着テープ38に代えて、熱収縮テープを用いても良い。この場合、積層体32の両側面に保護シート39を配置させ、熱収縮チューブを周回させた後、該熱収縮チューブを熱収縮させて積層体32を結束させる。
なお、図17に示した電池単体31は直列に接続されているが、電池パックの容量を増大させるためには並列に接続しても良い。無論、組み上がった電池パックを直列、並列に接続することもできる。
また、電池パックの態様は用途により適宜変更される。
(第5の実施形態)
第5の実施形態に係る自動車は、第4の実施形態に係る電池パックを備える。ここでいう自動車としては、二輪〜四輪のハイブリッド電気自動車、二輪〜四輪の電気自動車、アシスト自転車などが挙げられる。
図19〜21は、内燃機関と電池駆動の電動機とを組み合わせて走行動力源としたハイブリッドタイプの自動車を示している。自動車の駆動力には、その走行条件に応じ、広範囲な回転数及びトルクの動力源が必要となる。一般的に内燃機関は理想的なエネルギー効率を示すトルク・回転数が限られているため、それ以外の運転条件ではエネルギー効率が低下する。ハイブリッドタイプの自動車は、内燃機関を最適条件で稼動させて発電すると共に、車輪を高効率な電動機にて駆動することによって、あるいは内燃機関と電動機の動力を合わせて駆動したりすることによって、自動車全体のエネルギー効率を向上できるという特徴を有する。また、減速時に車両のもつ運動エネルギーを電力として回生することによって、通常の内燃機関単独走行の自動車に比較して、単位燃料当りの走行距離を飛躍的に増大させることができる。
ハイブリッド自動車は、内燃機関と電動機の組み合わせ方によって、大きく3つに分類することができる。
図19には、一般にシリーズハイブリッド自動車と呼ばれるハイブリッド自動車50が示されている。内燃機関51の動力を一旦すべて発電機52で電力に変換し、この電力をインバータ53を通じて電池パック54に蓄える。電池パック54には本発明の第4の実施形態に係る電池パックが使用される。電池パック54の電力はインバータ53を通じて電動機55に供給され、電動機55により車輪56が駆動する。電気自動車に発電機が複合されたようなシステムである。内燃機関は高効率な条件で運転でき、電力回生も可能である。その反面、車輪の駆動は電動機のみによって行われるため、高出力な電動機が必要となる。また、電池パックも比較的大容量のものが必要となる。電池パックの定格容量は、5〜50Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は10〜20Ahである。ここで、定格容量とは、0.2Cレートで放電した時の容量を意味する。
図20には、パラレルハイブリッド自動車と呼ばれるハイブリッド自動車57が示されている。付番58は、発電機を兼ねた電動機を示す。内燃機関51は主に車輪56を駆動し、場合によりその動力の一部を発電機58で電力に変換し、その電力で電池パック54が充電される。負荷が重くなる発進や加速時には電動機58により駆動力を補助する。通常の自動車がベースになっており、内燃機関51の負荷変動を少なくして高効率化を図り、電力回生なども合わせて行うシステムである。車輪56の駆動は主に内燃機関51によって行うため、電動機58の出力は必要な補助の割合によって任意に決定することができる。比較的小さな電動機58及び電池パック54を用いてもシステムを構成することができる。電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることができる。より好ましい範囲は5〜10Ahである。
図21には、シリーズ・パラレルハイブリッド車と呼ばれるハイブリッド自動車59が示されている。シリーズとパラレルの両方を組み合わせた方式である。動力分割機構60は、内燃機関51の出力を、発電用と車輪駆動用とに分割する。パラレル方式よりもきめ細かくエンジンの負荷制御を行い、エネルギー効率を高めることができる。
電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は5〜10Ahである。
本発明の実施形態に係る電池パックは、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド自動車での使用に特に適している。
電池パック54は、一般に外気温度変化の影響を受けにくく、衝突時などに衝撃を受けにくい場所に配置されるのが好ましい。例えば図22に示すようなセダンタイプの自動車では、後部座席61後方のトランクルーム62内などに配置することができる。また、座席61の下や後ろに配置することができる。電池重量が大きい場合には、車両全体を低重心化するため、座席の下や床下などに配置するのが好ましい。
電気自動車(EV)は、自動車外部から電力を供給して充電された電池パックに蓄えられたエネルギーで走行する。よって、電気自動車は、他の発電設備などを用いて高効率に発電された電気エネルギーを利用することが可能である。また、減速時には自動車の運動エネルギーを電力として回生できるため、走行時のエネルギー効率を高くすることができる。電気自動車は二酸化炭素その他の排気ガスを全く排出しないため、クリーンな自動車である。その反面、走行時の動力はすべて電動機であるため、高出力の電動機が必要である。一般には一回の走行に必要なすべてのエネルギーを一度の充電で電池パックに蓄えて走行する必要があるため、非常に大きな容量の電池が必要である。電池パックの定格容量は、100〜500Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は200〜400Ahである。
また、車両の重量に占める電池重量の割合が大きいため、電池パックは床下に敷き詰めるなど、低い位置に、かつ車両の重心から大きく離れない位置に配置することが好ましい。1回の走行に相当する大きな電力量を短時間のうちに充電するためには、大容量の充電器と充電ケーブルが必要である。このため、電気自動車は、それらを接続する充電コネクタを備えることが望ましい。充電コネクタには、電気接点による通常のコネクタを用いることができるが、電磁結合による非接触式の充電コネクタを用いても良い。
図23には、ハイブリッドバイク63の一例を示す。二輪車の場合においても、ハイブリッド自動車と同様に、内燃機関64、電動機65、電池パック54を備えたエネルギー効率の高いハイブリッドバイクを構成することができる。内燃機関64は主に車輪66を駆動し、場合によりその動力の一部で電池パック54が充電される。負荷が重くなる発進や加速時には電動機65により駆動力を補助する。車輪66の駆動は主に内燃機関64によって行うため、電動機65の出力は必要な補助の割合によって任意に決定することができる。比較的小さな電動機65及び電池パック54を用いてもシステムを構成することができる。電池パックの定格容量は、1〜20Ahの範囲にすることができる。より好ましい範囲は3〜10Ahである。
図24には、電動バイク67の一例を示す。電動バイク67は、外部から電力を供給して充電された電池パック54に蓄えられたエネルギーで走行する。走行時の動力はすべて電動機65であるため、高出力の電動機65が必要である。一般には一回の走行に必要なすべてのエネルギーを一度の充電で電池パックに蓄えて走行する必要があるため、比較的大きな容量の電池が必要である。電池パックの定格容量は、10〜50Ahの範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は15〜30Ahである。
[実施例]
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
正極活物質にリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)を用いた。これに導電材として正極全体に対して8重量%の黒鉛粉末、結着剤として正極全体に対して5重量%のPVdFをそれぞれ配合してn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調整した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔(純度99.99%)に塗布、乾燥、プレス工程を経て電極密度3.5g/cm3の正極を作製した。
スラリー塗布部の寸法が68mm×89mmで、その短辺側の一端部に幅22mm、長さ7mmのスラリー未塗布部が突出するように、短冊状の正極片を打ち抜き成型した。スラリー未塗布部は、正極集電体のスラリーが塗布されていない部分であり、正極集電体リード部として機能する。
負極活物質として組成がLi4Ti5O12で表され、スピネル構造のチタン酸リチウムを用意した。負極活物質と、導電材としてグラファイト粉末と、結着剤としてPVdFを重量比で90:7:3となるように配合し、これらをn−メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調整した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔(純度99.99%)に塗布、乾燥、プレス工程を経て電極密度2.2g/cm3の負極を作製した。
スラリー塗布部の寸法が67mm×88mmで、その短辺側の一端部に幅22mm、長さ7mmのスラリー未塗布部が突出するように、短冊状の負極片を打ち抜き成型した。スラリー未塗布部は、負極集電体のスラリーが塗布されていない部分であり、負極集電体リード部として機能する。
次に、厚さ20μmで幅93mmのポリエチレン製多孔質フィルムのセパレータを横向きに配し、その左端に上部から正極集電体リード部が突出するように正極片を乗せ、セパレータを正極片の右端に沿って左に折り返した(手順A)。その上に、負極スラリー塗布部分が正極に重なり、負極集電体リード部が下部から突出するように負極片を乗せ、セパレータを負極片の左端に沿って右に折り返した(手順B)。手順A,Bを繰り返して、正極を31枚と、負極を30枚とを、セパレータを間に挟みながら積層し、端部の一部にポリエステル製のテープを貼付して電極を固定して電極群を作製した。作製した電極群は、一端に正極集電体リード部が、他端に負極集電体リード部が突出した扁平状のものとなったが、さらに平板にはさんでプレスし、形状を整え、厚さt1が5mmの電極群を得た。
次に、厚さ0.2mmのアルミニウム製の帯状正極端子及び厚さ0.2mmのアルミニウム製の帯状負極端子を図2に示す形状に折り曲げた。以降、この図2に示す形状を略U字形状の正極負極端子と称する。略U字形状に折り曲げられた正極端子と正極集電体リード部を超音波溶接により接続した。同様に略U字状に折り曲げられた負極端子と負極集電体リード部を超音波溶接により接続した。正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3は22mmであった。電極反応面に垂直な方向に占める正極端子の高さt2と、電極反応面に垂直な方向に占める負極端子の高さt3は4.75mmであった。よって、式;t2×W2から算出される面積S2と、式;t3×W3から算出される面積S3は、共に、105mm2であった。
正極端子及び負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される電極群の幅W1は、70mmであった。よって、式;t1×W1から算出される面積Sp、Snは、350mm2である。このため、実施例1の二次電池には、S2=0.3Sp、S3=0.3Snの関係が成立している。
また、t1、t2及びt3の関係は、t2=t3=0.95t1で、前述した(3)、(4)式を満足していた。W1、W2及びW3の関係については、表1に示す通り、前述した(5)、(6)式を満足するものであった。
なお、電極群の厚さt1と幅W1は、直径10mmの円盤状測定子に1(N)の荷重をかけて測定した。
正極端子と正極集電体リード部との接続部、及び、負極端子と負極集電体リード部との接続部それぞれの両面を覆うように、ポリイミド製の絶縁テープを貼付した。
ナイロンフィルム、アルミニウム箔、ポリエチレンフィルムを積層して作製された厚さ0.1mmのラミネートフィルムに70mm×110mm、深さ5.5mmのバスタブ状の絞り成型を施し、外装部材を作製した。
エチレンカーボネート(EC)とγ-ブチロラクトン(GBL)が、体積比1:2で混合された混合溶媒に、リチウム塩としてLiBFをその濃度が2.0mol/Lとなるように溶解させ、液状の非水電解質を調製した。
作製した外装部材の容器に電極群を収納すると共に、非水電解質を注液した。容器の短辺封止部と蓋体の間には、正極端子と負極端子が挟まれる部分に、ポリエチレンと変性ポリエチレンからなる絶縁フィルムを配置した。
以上説明した部材を使用し、前述した図1,2示す構造を有し、厚さ5.5mm、幅75mm、高さ120mmの扁平状の非水電解質電池を作製した。
(実施例2)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を37mmにし、面積S2、S3を176mm2にすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(実施例3)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を59mmにし、面積S2、S3を280mm2にすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(実施例4)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を42mmにし、正極端子の立ち上がり寸法t2と負極端子の立ち上がり寸法t3を2.5mmにすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(実施例5)
実施例1と同様に正極、負極を作製した。
その後、正極のスラリー塗布部の寸法が68mm×89mm、その短辺側の左端から3mmの位置に幅22mm、長さ7mmのスラリー未塗布部が突出するように、短冊状の正極片を打ち抜き成型した。このスラリー未塗布部は、正極集電体リード部である。次いで、負極のスラリー塗布部の寸法が67mm×88mm、その短辺側の右端から幅22mm、長さ7mmのスラリー未塗布部が突出するように、短冊状の負極片を打ち抜き成型した。このスラリー未塗布部は、負極集電体リード部である。
次に、厚さ20μmで幅93mmのポリエチレン製多孔質フィルムのセパレータを横向きに配し、その左端に上部左側から正極集電体リード部が突出するように正極片を乗せ、セパレータを正極片の右端に沿って左に折り返した(手順C)。その上に、負極スラリー塗布部分が正極に重なり、負極集電体リード部が上部右側から突出するように負極片を乗せ、セパレータを負極片の左端に沿って右に折り返した(手順D)。手順C,Dを繰り返して、正極を31枚、負極を30枚、セパレータを間に挟みながら積層し、端部の一部にポリエステル製のテープを貼付して電極を固定して電極群を作製した。
作製した電極群は、扁平状で、短辺の左側に正極集電体リード部が、同短辺の右側に負極集電体リード部が突出していた。この電極群を平板にはさんでプレスし、形状を整え、厚さt1が5mmの電極群を得た。
次に、図16の如く、略U字状に折り曲げた厚さ0.2mmのアルミニウム製の正極端子を正極集電体リード部に超音波溶接により接続した。同様に略U字状に折り曲げた厚さ0.2mmのアルミニウム製の負極端子を負極集電体リード部に超音波溶接により接続した。正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3は22mmであった。正極端子の立ち上がり寸法t2と、負極端子の立ち上がり寸法t3は4.75mmであった。また、正極端子及び負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される電極群の幅W1は、70mmであった。
表1に示す通り、実施例5の二次電池は、前述した(1)〜(4)式及び(7)、(8)を満足するものであった。
正極端子と正極集電体リード部との接続部、及び、負極端子と負極集電体リード部との接続部それぞれの両面を覆うように、ポリイミド製の絶縁テープを貼付した。
ナイロンフィルム、アルミニウム箔、ポリエチレンフィルムを積層して作製された厚さ0.1mmのラミネートフィルムに70mm×100mm、深さ5.5mmのバスタブ状の絞り成型を施し、外装部材を作製した。
作製した外装部材の容器に電極群を収納すると共に、実施例1で説明したのと同様な組成の非水電解質を注液した。容器の短辺封止部と蓋体の間には、正極端子と負極端子が挟まれる部分に、ポリエチレンと変性ポリエチレンからなる絶縁フィルムを配置した。
以上説明した部材を使用し、前述した図15,16に示す構造を有し、厚さ5.5mm、幅80mm、高さ105mmの扁平状の非水電解質電池を作製した。
(実施例6)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を30mmにし、正極端子の立ち上がり寸法t2と負極端子の立ち上がり寸法t3を3.5mmにすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(実施例7)
負極活物質として3000℃焼成のメソフェーズピッチ系黒鉛繊維の粉末を用意した。この負極活物質と、平均粒径5μmの人造グラファイトと、カルボキシメチルセルロースと、スチレン・ブタジエンゴムを重量比で87:10:1:2となるように配合して水に分散してスラリーを調整した。得られたスラリーを厚さ12μmの銅箔(純度99.99%)に塗布、乾燥、プレス工程を経て電極密度1.5g/cm3の負極を作製した。
負極のスラリー塗布部の寸法が67mm×88mm、その短辺側から幅22mm、長さ7mmのスラリー未塗布部(負極集電体リード部)が突出するように、短冊状の負極片を打ち抜き成型した。
負極端子の材質をニッケルに変更した。
上記負極と負極端子を使用すること以外は、実施例1と同様な構成の非水電解質電池を組み立てた。
(実施例8)
実施例7で説明したのと同様にして負極を作製し、また、負極端子の材質をニッケルに変更すること以外は、実施例5と同様な構成の非水電解質電池を組み立てた。
(実施例9)
実施例1と同様に、正極及び負極を作製した。
次に、幅89mmの帯状の正極スラリー塗布部の長辺側の一端部に幅10mmの正極スラリー未塗布部(正極集電体リード部)が設けられるように、正極を裁断し、短辺の長さが99mmで、長辺の長さが2.2mの正極片を得た。また、幅88mmの帯状の負極スラリー塗布部の長辺側の一端部に幅10mmの負極スラリー未塗布部(負極集電体リード部)が設けられるように、負極を裁断し、短辺の長さが98mmで、長辺の長さが2.1mの負極片を得た。
正極片と負極片の間に、幅93mmのポリエチレン製多孔質フィルムのセパレータを挟み、これらを渦巻き状に捲回した。この際、正極片のスラリー塗布部と負極片のスラリー塗布部をセパレータを介して対向させた。次いで、捲回物を平板に挟んでプレス整形し、扁平状電極群を得た。得られた電極群では、捲回軸に平行な一方向から正極集電体リード部が突出し、反対方向から負極集電体リード部が突出していた。また、電極群の厚さt1は5mmで、正極端子及び負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される電極群の幅W1は幅70mmで、高さが107mmであった。
このような電極群を使用すること以外は、実施例1と同様な同様の非水電解質電池を作製した。
(実施例10〜13)
(S2/Sp)、(S3/Sn)、(t2/t1)、(t3/t1)、(W2/W1)及び(W3/W1)を下記表1に示すように設定すること以外は、実施例1と同様な同様の非水電解質電池を作製した。
(実施例14)
正極端子の材質を組成がAl−1.2Mn−0.2Mg(wt%)のアルミニウム合金に変更すると共に、負極端子の材質を組成がAl−1.2Mn−0.2Mg(wt%)のアルミニウム合金に変更すること以外は、実施例1と同様な同様の非水電解質電池を作製した。
(比較例1)
正極端子及び負極端子の形状を以下に説明する通りに変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様にし、図25に示す構造の非水電解質電池を作製した。
すなわち、図25に示すように、折り曲げ加工を施さないままの帯状の正極端子15及び帯状の負極端子16を使用した。帯状の正極端子15の一端に複数の正極集電体リード部3cを重ね、これらを超音波溶接により接続した。接続部分の高さは1.0mmであった。正極端子15の他端は、第1の封口部を通して外部に引き出した。また、帯状の負極端子16の一端に複数の負極集電体リード部4cを重ね、これらを超音波溶接により接続した。接続部分の高さは1.0mmであった。負極端子16の他端は、第2の封口部を通して外部に引き出した。正極端子及び負極端子は、いずれも立ち上がった部分を持たなかった。
端子と集電体リード部との接続部分の高さをt2、t3とみなして面積S2、S3を算出したところ、22mm2であった。よって、S2=0.06Sp、S3=0.06Snとなった。また、t1、t2及びt3の関係は、t2=t3=0.2t1となった。
(比較例2)
正極端子15及び負極端子16の形状を以下に説明する通りに変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様にし、図26に示す構造の非水電解質電池を作製した。
すなわち、図26に示すように、正極端子15の端部15aに正極集電体リード部3cを超音波溶接により接続した。正極端子15の先端は、正極集電体リード部3cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出された後、反対方向に折り返され、短辺封止部9bと蓋体11の間を通して外部に引き出された。得られた正極端子15の形状は、略S字形状であった。
また、負極端子16の端部16aに負極集電体リード部4cを超音波溶接により接続した。負極端子16の先端は、負極集電体リード部4cとの接続部から一旦電極群1に接近する方向に導出された後、反対方向に折り返され、短辺封止部9cと蓋体11の間を通して外部に引き出された。得られた負極端子15の形状は、略S字形状であった。正極端子15及び負極端子16の略S字状の部分の高さは2.0mmであった。
略S字状の部分の高さをt2、t3とみなして面積S2、S3を算出したところ、44mm2であった。よって、S2=0.13Sp、S3=0.13Snとなった。また、t1、t2及びt3の関係は、t2=t3=0.4t1となった。
(比較例3)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を15mmにし、正極端子の立ち上がり寸法t2と負極端子の立ち上がり寸法t3を4.75mmにし、面積S2、S3を71mm2にすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(比較例4)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を15mmにし、正極端子の立ち上がり寸法t2と負極端子の立ち上がり寸法t3を2.5mmにし、面積S2、S3を38mm2にすること以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(比較例5)
正極端子と負極端子の形状を比較例1で説明したのと同様にし、その他は実施例5と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(比較例6)
正極端子と負極端子の形状を比較例2で説明したのと同様にし、その他は実施例5と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(比較例7)
正極端子の幅W2及び負極端子の幅W3を15mmにし、正極端子の立ち上がり寸法t2と負極端子の立ち上がり寸法t3を2.5mmにし、面積S2、S3を38mm2にすること以外は、実施例5と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
(比較例8)
実施例9と同様に正極、負極を作製し、電極群を組み立てた。また、正極端子及び負極端子の形状を比較例1と同様にした。その他の工程は実施例9と同様にして非水電解質電池を組み立てた。
得られた実施例1〜6、実施例9〜14、比較例1〜8の非水電解質電池には、以下に説明する条件で初充電及び初放電を施した。初充電として、45℃、2.8V、0.2Cの定電圧・定電流充電を10時間行った。初放電として、25℃、電池電圧が1.5Vに達するまで0.2Cの定電流放電を行った。さらに25℃において2.8V、1Cの定電圧・定電流充電を3時間と、電池電圧が1.5Vに達するまで1C定電流放電を行う充放電サイクルを10サイクル繰り返し、電池に異常がないことを確認した。
実施例7、8の非水電解質電池には、以下に説明する条件で初充電及び初放電を施した。初充電として、45℃、4.2V、0.2Cの定電圧・定電流充電を10時間行った。初放電として、25℃、電池電圧が3.0Vに達するまで0.2C定電流放電を行った。さらに25℃において4.2V、1Cの定電圧・定電流充電を3時間と、電池電圧が3.0Vに達するまで1C定電流放電を行う充放電サイクルを10サイクル繰り返し、電池に異常がないことを確認した。
得られた非水電解質電池の信頼性評価方法の一つとして、落下試験を行った。
実施例1〜6、実施例9〜14、比較例1〜8においては放電終止電圧を1.5V、実施例7、8においては放電終止電圧を3.0Vとし、それぞれ25℃、1C 定電流放電にて放電終止電圧になるまで放電した。
次に、電池の最も面積の広い面の外装部材全面に両面テープ(住友スリーエム製No.665)を貼り、電池を厚さ10mm、200mm四方のポリプロピレン製の板の中央に固定し、さらにその上からポリエステル粘着テープ(日東電工製No315)を貼って、電池をポリプロピレン製板にしっかりと固定した。
次に試験前の電池の開回路電圧と1kHzのACインピーダンスを測定した。
正極端子と負極端子が反対方向に導出されている実施例1〜4、7、9〜14、比較例1〜4、8においては、最初に所定の高さから正極端子を下に向けてコンクリートの床に落下させ、次に同じ高さから負極端子を下に向けて落下させる手順を1セットとした。正極端子と負極端子が同一方向に導出されている実施例5、6、8、比較例5〜7においては、最初に所定の高さから正極端子・負極端子を下に向けてコンクリートの床に落下させ、次に同じ高さから正極端子・負極端子を上に向けて落下させる手順を1セットとした。
電池を高さ9fmから落下させた後、電池の開回路電圧とACインピーダンスを測定した。この測定を、1回測定を行う度に高さを9fmずつ増加させながら、繰り返し行った。
開回路電圧が10mV以上低下した時点で、インピーダンス増加が見られなければ内部短絡が発生したとみなした。また、インピーダンスが10%以上増加した時点で電流路の切断が発生したとみなした。各実施例、比較例について5セルずつ用意し、内部短絡と電流路切断が発生したときの落下高さの測定を行い、平均値を求めた。
信頼性評価方法の二つ目として、振動試験を行った。落下試験と同様に樹脂板に固定したセルを準備し、さらに振動試験装置に固定した。周波数1〜500Hz、加速度1〜12Gを1分間で掃引する振動をx、y、z方向それぞれ与え続け、1時間ごとに開回路電圧とACインピーダンスを測定するという手順を繰り返し、各実施例、比較例につき5セルづつ内部短絡と電流路切断が発生したときの加振時間を測定し、平均値を求めた。
Figure 0004599314
Figure 0004599314
表1、表2に示すように、実施例1〜14の二次電池は、内部短絡が発生した時の落下高さが、比較例1〜8の二次電池に比して高い。
集電体との接続部から封口部までほぼ水平に引き出した比較例1,5,8では、実施例に比してより低い落下高さで内部短絡が発生するだけでなく、電流路の切断が生じる落下高さも低く、振動試験においても内部短絡及び電流路切断が生じやすかった。前述した特許文献1のように端子を略S字状に折り曲げた比較例2,6では、実施例に比してより低い落下高さで内部短絡が発生し、また、振動試験において内部短絡及び電流路切断が生じやすかった。
2の面積値が0.25Spより小さく、S3の面積値が0.25Snより小さい比較例3,4,7では、実施例に比してより低い落下高さで内部短絡が発生した。
1、t2及びt3の関係については、実施例4〜6の比較により、前述した(3)、(4)式の関係を満足する実施例5において、より長い加振時間まで内部短絡及び電流路切断が発生しにくいことがわかる。よって、振動に対する信頼性及び安全性を向上させるためには、前述した(3)、(4)式の関係を満足することが望ましい。
また、実施例1,5,7,8,14の比較により、正極端子及び負極端子の材質がAlもしくはAl合金である実施例1,5,14において、落下試験時に内部短絡及び電流路切断が生じ難いことがわかる。実施例7,8で使用しているNi製の負極端子は、落下により衝撃が加わると、電極群に突き刺さりやすいからである。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の第1の実施形態に係る扁平形非水電解質電池を示す平面透視図。 図1の非水電解質電池の縦断面図。 図1の非水電解質電池の外装部材を模式的に示した斜視図。 図1の非水電解質電池の封口部の拡大断面図。 図1の非水電解質電池を正極端子の引き出し方向から見た透視図。 図1の非水電解質電池を負極端子の引き出し方向から見た透視図。 図1の非水電解質電池に落下等の衝撃が加わった際の状態を示した縦断面図。 第2の実施形態に係る非水電解質電池で使用される絶縁スペーサの一例を示す斜視図。 図8の絶縁スペーサを組み込んだ扁平形非水電解質電池を示す平面透視図。 図9の非水電解質電池の縦断面図。 図10の非水電解質電池の要部の拡大断面図。 第2の実施形態に係る非水電解質電池の別な例を示す平面透視図。 図12の非水電解質電池の縦断面図。 図12の非水電解質電池に組み込まれる絶縁スペーサを示す斜視図。 本発明の第3の実施形態に係わる扁平状の非水電解質電池において、正極端子及び負極端子の電流導出方向が同一の場合の一例を示す平面透視図。 図15の非水電解質電池の縦断面図。 本発明の第4の実施形態に係る電池パックの分解斜視図。 図17の電池パックの電気回路を示すブロック図。 本発明の第5の実施形態に係るシリーズハイブリッド自動車を示す模式図。 本発明の第5の実施形態に係るパラレルハイブリッド自動車を示す模式図。 本発明の第5の実施形態に係るシリーズ・パラレルハイブリッド自動車を示す模式図。 本発明の第5の実施形態に係る自動車を示す模式図。 本発明の第5の実施形態に係るハイブリッドバイクを示す模式図。 本発明の第5の実施形態に係る電動バイクを示す模式図。 比較例1の扁平形非水電解質電池を示す平面透視図。 比較例2の扁平形非水電解質電池を示す平面透視図。
符号の説明
1…電極群、2…外装部材、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極活物質層、3c…正極集電体リード部、4…負極、4a…負極集電体、4b…負極活物質層、4c…負極集電体リード部、5…セパレータ、9a〜9f…封止部、10…容器、10a…第1の内面、11…蓋体、11a…第2の内面、12…樹脂層、13…熱可塑性樹脂層、14…金属層、15…正極端子、16…負極端子、17…絶縁フィルム、18,19…絶縁フィルム、20,25…絶縁スペーサ、31…電池単体、32…組電池、33…プリント配線基板、34…正極側配線、35…正極側コネクタ、36…負極側配線、37…負極側コネクタ、38…粘着テープ、39…保護ブロック、41…収納容器、42…蓋、48…電池パック。

Claims (15)

  1. 複数枚の正極集電体を含む正極と、複数枚の負極集電体を含む負極とを備えた扁平状の電極群と、
    前記電極群が収納され、周縁の少なくとも一部に封口部を有する外装部材と、
    一端が前記複数枚の正極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている正極端子と、
    一端が前記複数枚の負極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている負極端子とを具備し、
    前記負極端子が引き出されている方向が、前記正極端子が引き出されている方向と反対方向であり、前記正極端子が下記(1)式を満足し、前記負極端子が下記(2)式を満足することを特徴とする非水電解質電池。
    2×W2≧0.25Sp (1)
    3×W3≧0.25Sn (2)
    但し、Spは、前記正極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t2は電極反応面に垂直な方向に前記正極端子が占める高さで、W2は前記正極端子の幅で、Snは、前記負極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t3は電極反応面に垂直な方向に前記負極端子が占める高さ、W3は前記負極端子の幅である。
  2. 前記正極端子が下記(5)式を満足し、前記負極端子が下記(6)式を満足することを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
    0.25W1≦W2≦W1 (5)
    0.25W1≦W3≦W1 (6)
    但し、W1は前記正極端子または前記負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される前記電極群の幅で、W2は前記正極端子の幅で、W3は前記負極端子の幅である。
  3. 端子挿入穴を有する中空の第1,第2の絶縁スペーサを備え、
    前記外装部材は、前記電極群の前記電極反応面と平行な表面と対向する第1の内面及び第2の内面を有し、
    前記第1の内面と前記第2の内面の間に前記第1の絶縁スペーサが前記正極端子を覆うように配置されると共に、前記正極端子の他端は前記第1の絶縁スペーサの前記端子挿入穴から引き出され、
    前記第1の内面と前記第2の内面の間に前記第2の絶縁スペーサが前記負極端子を覆うように配置されると共に、前記負極端子の他端は前記第2の絶縁スペーサの前記端子挿入穴から引き出されていることを特徴とする請求項1〜2いずれか1項記載の非水電解質電池。
  4. 複数枚の正極集電体を含む正極と、複数枚の負極集電体を含む負極とを備えた扁平状の電極群と、
    前記電極群が収納され、周縁の少なくとも一部に封口部を有する外装部材と、
    一端が前記複数枚の正極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている正極端子と、
    一端が前記複数枚の負極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されている負極端子とを具備し、
    前記負極端子が引き出されている方向が、前記正極端子が引き出されている方向と同一方向であり、前記正極端子が下記(1)式及び(7)式を満足し、前記負極端子が下記(2)式及び(8)式を満足することを特徴とする非水電解質電池。
    2×W2≧0.25Sp (1)
    3×W3≧0.25Sn (2)
    0.25W1≦W2<0.5W1 (7)
    0.25W1≦W3<0.5W1 (8)
    但し、Spは、前記正極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t2は電極反応面に垂直な方向に前記正極端子が占める高さで、W2は前記正極端子の幅で、Snは、前記負極端子の引き出し方向に対して垂直な面で切断した際に得られる前記電極群の断面積で、t3は電極反応面に垂直な方向に前記負極端子が占める高さ、W3は前記負極端子の幅で、W1は前記正極端子または前記負極端子の引き出し方向と垂直な方向の長さで規定される前記電極群の幅である。
  5. 前記正極端子と前記外装部材との間、並びに前記負極端子と前記外装部材との間に、絶縁部材を介在させたことを特徴とする請求項1,2,4いずれか1項記載の非水電解質電池。
  6. 前記絶縁部材は、絶縁スペーサまたは絶縁テープであることを特徴とする請求項記載の非水電解質電池。
  7. 前記正極端子が下記(3)式を満足し、前記負極端子が下記(4)式を満足することを特徴とする請求項1〜いずれか1項記載の非水電解質電池。
    0.9t1≦t2≦t1 (3)
    0.9t1≦t3≦t1 (4)
    但し、t1は前記電極群の厚さで、t2は電極反応面に垂直な方向に前記正極端子が占める高さで、t3は電極反応面に垂直な方向に前記負極端子が占める高さである。
  8. 前記正極端子は、一端が前記複数枚の正極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、再び前記複数枚の正極集電体と電気的に接続された後、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されており、
    前記負極端子は、一端が前記複数枚の負極集電体と電気的に接続され、その接続部から一旦前記電極群に接近する方向に導出された他端が、再び前記複数枚の負極集電体と電気的に接続された後、電極群側を外側にして湾曲することにより方向転換し、前記封口部を通して外部に引き出されていることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の非水電解質電池。
  9. 前記外装部材は、開口部及び前記開口部の周縁の少なくとも一部に形成された封止部を有し、かつ前記電極群が収納される容器と、前記容器の前記封止部に接合される蓋体とを備え、前記正極端子及び前記負極端子は、前記容器の前記封止部と前記蓋体との間から外部に引き出されていることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の非水電解質電池。
  10. 前記正極端子及び負極端子は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されていることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項記載の非水電解質電池。
  11. 前記負極は、リチウムチタン酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜10いずれか1項記載の非水電解質電池。
  12. 前記リチウムチタン酸化物はスピネル構造を有することを特徴とする請求項11記載の非水電解質電池。
  13. 前記正極集電体及び前記負極集電体は、50μm以下の平均結晶粒径を有するアルミニウムまたは50μm以下の平均結晶粒径を有するアルミニウム合金から形成されていることを特徴とする請求項1〜12いずれか1項記載の非水電解質電池。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項記載の非水電解質電池を具備することを特徴とする電池パック。
  15. 請求項14記載の電池パックを具備することを特徴とする自動車。
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CN200710084162A CN100585938C (zh) 2006-02-22 2007-02-17 非水电解质电池、电池组和汽车
KR1020070017342A KR100816591B1 (ko) 2006-02-22 2007-02-21 비수 전해질 전지, 전지 팩 및 자동차

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Families Citing this family (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5229440B2 (ja) * 2006-03-30 2013-07-03 日本ケミコン株式会社 電気化学デバイス
KR100895202B1 (ko) * 2006-04-17 2009-05-06 주식회사 엘지화학 파우치형 전지
TW200742150A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Exa Energy Technology Co Ltd Method for producing secondary battery
KR20080072443A (ko) * 2007-02-02 2008-08-06 삼성에스디아이 주식회사 용접식 고정 캡 및 이를 구비한 전지 모듈
US8734986B2 (en) * 2007-07-11 2014-05-27 Nissan Motor Co., Ltd. Laminate type battery
KR100891531B1 (ko) * 2007-09-10 2009-04-03 주식회사 하이닉스반도체 패턴 정렬 불량 검출 장치
JP4445537B2 (ja) 2007-09-26 2010-04-07 株式会社東芝 二次電池、電池パック及び車
EP2212951A1 (en) * 2007-11-01 2010-08-04 Lockheed Martin Corporation Safe reserve activated lithium ion battery
JP5319947B2 (ja) * 2008-03-25 2013-10-16 株式会社東芝 非水電解質電池
JP5375953B2 (ja) * 2009-03-30 2013-12-25 新日鐵住金株式会社 混合炭素材料および非水系二次電池用負極
KR101421847B1 (ko) * 2009-09-10 2014-07-22 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 적층형 전지 및 그 제조 방법
US8808884B2 (en) * 2009-09-16 2014-08-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and secondary battery including the same
US8974952B2 (en) 2009-10-13 2015-03-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP5463846B2 (ja) * 2009-10-16 2014-04-09 住友電気工業株式会社 非水電解質蓄電デバイス用リード部材および非水電解質蓄電デバイス
KR20110053835A (ko) * 2009-11-16 2011-05-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 이차 전지
KR20110058380A (ko) * 2009-11-26 2011-06-01 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP5520017B2 (ja) * 2009-11-30 2014-06-11 旭化成株式会社 ラミネートフィルム外装体を有する蓄電素子
US20110177383A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Lightening Energy Battery cell module for modular battery with interleaving separator
KR101079400B1 (ko) * 2010-02-02 2011-11-02 삼성전기주식회사 전기 이중층 커패시터 셀, 이를 포함하는 전기 이중층 커패시터 패키지 및 이들의 제조방법
JP2011181441A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Sony Corp 円筒型非水電解質電池
US20110250485A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-13 Yoshihiro Tsukuda Secondary battery
JP5674357B2 (ja) * 2010-07-01 2015-02-25 エナックス株式会社 リチウムイオン二次電池
JP5644857B2 (ja) * 2010-08-09 2014-12-24 株式会社村田製作所 積層型固体電池
JP5664114B2 (ja) * 2010-10-20 2015-02-04 住友電気工業株式会社 溶融塩電池
JP2012109198A (ja) * 2010-10-29 2012-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 溶融塩電池
JP5830953B2 (ja) 2010-11-17 2015-12-09 ソニー株式会社 二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュール
KR101219248B1 (ko) 2011-01-12 2013-01-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5844052B2 (ja) * 2011-02-04 2016-01-13 三洋電機株式会社 積層式電池およびその製造方法
JP2014102875A (ja) * 2011-02-28 2014-06-05 Sanyo Electric Co Ltd 積層式電池
KR20120126303A (ko) * 2011-05-11 2012-11-21 삼성에스디아이 주식회사 극판 및 이를 포함하는 이차전지 및 극판의 제조방법
JP2013033688A (ja) * 2011-08-03 2013-02-14 Sharp Corp 二次電池
JP6048080B2 (ja) * 2011-11-29 2016-12-21 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
US8962177B2 (en) * 2011-12-09 2015-02-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
JP6146953B2 (ja) * 2012-01-31 2017-06-14 昭和電工パッケージング株式会社 電池用外装材およびリチウム二次電池
JP6065379B2 (ja) * 2012-02-28 2017-01-25 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
JP6070236B2 (ja) * 2012-02-29 2017-02-01 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
EP2811569B1 (en) 2012-04-17 2017-08-16 LG Chem, Ltd. Lithium secondary battery exhibiting excellent performance
KR20130118716A (ko) 2012-04-20 2013-10-30 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
JP6045835B2 (ja) * 2012-07-25 2016-12-14 シャープ株式会社 電池
KR101693289B1 (ko) * 2012-07-31 2017-01-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2014035951A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
CN104584271B (zh) * 2012-09-12 2018-04-17 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件以及蓄电元件的制造方法
JP6250921B2 (ja) 2012-09-14 2017-12-20 株式会社東芝 電池
JP6062197B2 (ja) * 2012-09-28 2017-01-18 三洋電機株式会社 電池
CN202905820U (zh) * 2012-10-19 2013-04-24 宁德时代新能源科技有限公司 一种采用安全保护支架的锂离子电池
ITTO20120964A1 (it) * 2012-11-02 2014-05-03 Tacita S R L Motoveicolo a propulsione elettrica
KR101387424B1 (ko) * 2012-11-22 2014-04-25 주식회사 엘지화학 전폭의 길이가 동일하고 전장의 길이가 상이한 전극 유닛들로 이루어진 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
CN104813512B (zh) * 2012-11-22 2018-04-24 日产自动车株式会社 电气设备用负极、和使用了其的电气设备
CN103063396B (zh) * 2012-12-27 2015-06-10 天津力神电池股份有限公司 聚合物电池可靠性的测试方法
US20140272490A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP6160350B2 (ja) * 2013-08-06 2017-07-12 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
US9478788B2 (en) * 2013-10-22 2016-10-25 Ford Global Technologies, Llc Bus bar locating feature and method
JP2015095433A (ja) * 2013-11-14 2015-05-18 株式会社デンソー ラミネート外装電池
EP3098891A4 (en) 2014-01-24 2016-11-30 Nissan Motor ELECTRICAL DEVICE
US9296310B2 (en) * 2014-03-18 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management system
WO2015150946A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and electronic device
EP3514856B1 (en) 2014-08-14 2022-03-02 Samsung SDI Co., Ltd. Battery
JP6348807B2 (ja) * 2014-09-10 2018-06-27 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池
KR102257679B1 (ko) * 2014-09-17 2021-05-28 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
CN104282948B (zh) * 2014-09-18 2016-07-06 广州中国科学院工业技术研究院 锂电池的芯体结构及装配方法
KR102324343B1 (ko) * 2015-01-07 2021-11-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102446407B1 (ko) * 2015-05-06 2022-09-22 삼성전자주식회사 이차전지용 셀 구조체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101755861B1 (ko) * 2015-10-16 2017-07-07 현대자동차주식회사 배터리 셀
KR101766047B1 (ko) * 2015-10-22 2017-08-07 현대자동차주식회사 배터리 셀
JP6875820B2 (ja) * 2016-10-17 2021-05-26 株式会社カネカ リチウムイオン二次電池
KR102395482B1 (ko) * 2016-11-07 2022-05-06 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP6667109B2 (ja) * 2016-11-11 2020-03-18 トヨタ自動車株式会社 電池部品の組立装置
EP3518316A4 (en) * 2016-11-24 2020-06-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. ELECTRONIC CELL AND DEVICE
KR102119535B1 (ko) 2017-01-18 2020-06-05 주식회사 엘지화학 전극조립체의 외면에 대면하여 위치하는 전극리드를 포함하는 전지셀
JP6645999B2 (ja) * 2017-03-21 2020-02-14 株式会社東芝 二次電池、電池パック、及び車両
CN110998914A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 艾利电力能源有限公司 密闭型电池、电池组及密闭型电池的制造方法
US10673028B2 (en) * 2017-09-28 2020-06-02 Maxwell Holdings, Ltd. Electrochemical element
WO2019093226A1 (ja) * 2017-11-09 2019-05-16 Necエナジーデバイス株式会社 リチウムイオン二次電池
KR20190084765A (ko) * 2018-01-09 2019-07-17 주식회사 엘지화학 전극 탭-리드 결합부에 적용된 플라스틱 부재를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JPWO2019151494A1 (ja) * 2018-02-02 2021-01-28 Tdk株式会社 非水電解液二次電池
CN110556500A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
JP2020053119A (ja) * 2018-09-21 2020-04-02 積水化学工業株式会社 蓄電素子、蓄電素子の製造方法
EP3869581A4 (en) * 2018-10-15 2022-07-20 Dai Nippon Printing Co., Ltd. ENERGY STORAGE DEVICE, ENERGY STORAGE DEVICE OUTER PART, ENERGY STORAGE DEVICE ASSEMBLY, ELECTRIC AUTOMOBILE, AND ENERGY STORAGE DEVICE PRODUCTION METHOD
DE102018218487A1 (de) * 2018-10-29 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Stapelaufbaus
CN109524606B (zh) * 2018-11-05 2022-07-26 宁德新能源科技有限公司 极片、电芯及电池
CN210136972U (zh) * 2019-08-27 2020-03-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
KR102298664B1 (ko) * 2019-12-12 2021-09-03 주식회사 현대케피코 전자 제어 장치의 제조 방법
JP7322731B2 (ja) * 2020-01-31 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
US11735799B2 (en) * 2020-03-23 2023-08-22 Honda Motor Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP7354971B2 (ja) * 2020-09-11 2023-10-03 トヨタ自動車株式会社 電池モジュール
JP7357650B2 (ja) * 2021-01-15 2023-10-06 本田技研工業株式会社 集電体構造及びそれを用いた二次電池
WO2023210587A1 (ja) * 2022-04-28 2023-11-02 株式会社エンビジョンAescジャパン 電池セル及び電池モジュール

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229117A (ja) * 2002-02-01 2003-08-15 Nec Corp 扁平型電池およびそれを用いた組電池
JP2004014516A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Varta Microbattery Gmbh ケースを備えた電池
JP2004022534A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Kokam Engineering Co Ltd リチウム2次電池用クルードセルの電極タブ処理方法及びそれによるクルードセル及びこれを採用したリチウム2次電池
JP2005122923A (ja) * 2003-10-14 2005-05-12 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2005149891A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、及びそれを用いた組電池
WO2005086258A1 (ja) * 2004-03-09 2005-09-15 Nec Lamilion Energy, Ltd. フィルム外装電気デバイスおよび該フィルム外装電気デバイス用の集電部被覆部材
JP2005317512A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Toshiba Corp 非水電解質電池
JP2006318797A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Toshiba Corp 非水電解質電池およびリチウムチタン複合酸化物

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000215877A (ja) 1999-01-20 2000-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平電池
DE60005844T2 (de) * 1999-03-26 2004-08-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Laminat-hülsen-typ-batterie
US6849358B2 (en) * 2001-04-06 2005-02-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Lithium ion battery
US6908711B2 (en) * 2002-04-10 2005-06-21 Pacific Lithium New Zealand Limited Rechargeable high power electrochemical device
JP4135473B2 (ja) 2002-11-07 2008-08-20 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP3789438B2 (ja) * 2003-03-03 2006-06-21 Necラミリオンエナジー株式会社 フィルム外装電池
KR100599752B1 (ko) * 2004-06-23 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
JP4613550B2 (ja) * 2004-08-26 2011-01-19 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池集電体及び鉛蓄電池
JP4780598B2 (ja) * 2004-09-29 2011-09-28 日立マクセルエナジー株式会社 密閉角形電池
US7582387B2 (en) * 2004-10-29 2009-09-01 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
KR100726065B1 (ko) * 2004-12-22 2007-06-08 에스케이 주식회사 고출력 리튬 단전지 및 고출력 리튬 단전지를 구비한고출력 리튬 전지 팩
US7629707B2 (en) * 2005-06-15 2009-12-08 Sprint Communications Company L.P. Power system with hydrogen on demand

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003229117A (ja) * 2002-02-01 2003-08-15 Nec Corp 扁平型電池およびそれを用いた組電池
JP2004014516A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Varta Microbattery Gmbh ケースを備えた電池
JP2004022534A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Kokam Engineering Co Ltd リチウム2次電池用クルードセルの電極タブ処理方法及びそれによるクルードセル及びこれを採用したリチウム2次電池
JP2005122923A (ja) * 2003-10-14 2005-05-12 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2005149891A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、及びそれを用いた組電池
WO2005086258A1 (ja) * 2004-03-09 2005-09-15 Nec Lamilion Energy, Ltd. フィルム外装電気デバイスおよび該フィルム外装電気デバイス用の集電部被覆部材
JP2005317512A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Toshiba Corp 非水電解質電池
JP2006318797A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Toshiba Corp 非水電解質電池およびリチウムチタン複合酸化物

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