JP6677671B2 - 二次電池、電池パック、及び車両 - Google Patents
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Description
以下に、第1実施形態に係る二次電池について図1乃至図3を参照して説明する。なお、図中矢印X,Y,Zはそれぞれ互いに直交する3方向を示す。Zは第1方向、Xは第2方向、Yは第3方向に沿っている。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図1は本実施形態にかかる二次電池10の斜視図であり、一部の構成を切欠して内部構造を示す。図2は二次電池10の断面図、図3は平面図である。
導電剤は、活物質の集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑える。導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素質物を含む。
第2実施形態に係る二次電池110について図4を参照して説明する。第2実施形態にかかる二次電池110は、リード23の一部が外装材12外方に導出される構成である。この他は第1実施形態にかかる二次電池10と同様である。本実施形態において上記第1実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第3実施形態に係る二次電池210について図5及び図6を参照して説明する。図5は二次電池210のXZ平面に沿う断面図であり、図6はYZ平面に沿う断面図である。第3実施形態にかかる二次電池210は、一対の電極群21,21は、電極の向きが同方向に揃えられて配列され、X方向の他端側から折り返されて一端側へ延びる帯状のリード213を備える。また、二次電池210は複数の絶縁性シート26を備える。この他は第1実施形態にかかる二次電池210と同様である。本実施形態において上記第1実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第4実施形態に係る二次電池310について図7を参照して説明する。第4実施形態にかかる二次電池310は、3つの電極群21を備え、Z方向に隣接する一対の電極群の間にそれぞれ絶縁性シート26が介在する構成である。この他は第1実施形態にかかる二次電池210と同様である。本実施形態において上記第1実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第5実施形態に係る二次電池410について図8を参照して説明する。第5実施形態にかかる二次電池410は、リード23の一部が外装材12外方に導出される構成である。この他は第4実施形態にかかる二次電池310と同様である。本実施形態において上記第3実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第6実施形態に係る二次電池510について図9を参照して説明する。第6実施形態にかかる二次電池510は、3つの電極群21を備え、3つの電極群21の間が一対のリード223によってそれぞれ接続される構成である。この他は第3実施形態にかかる二次電池210と同様である。本実施形態において上記第3実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第7実施形態に係る二次電池610について図10を参照して説明する。第7実施形態にかかる二次電池510は、4つのリード23によって直列に接続される5つ電極群21を積層して備える。また二次電池510は、4枚の絶縁性シート26を有し、Z方向に隣接する一対の電極群21の間にそれぞれ絶縁性シート26が介在する構成である。この他は第5実施形態にかかる二次電池410と同様である。本実施形態において上記第5実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
第8実施形態に係る組電池200について図11を参照して説明する。図11は、第8の実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図である。組電池は、単電池100を複数個有している。各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。図11に示す組電池200は、5つの単電池100と、4つのバスバー221と、正極側リード208と、負極側リード209とを具備している。
第9実施形態に係る電池パック300について図12及び図13を参照して説明する。図12は、本実施形態にかかる電池パック300の一例を概略的に示す分解斜視図である。図13は、図12に示す電池パック300の電気回路の一例を示すブロック図である。
第10実施形態に係る車両400について、図14を参照して説明する。図14は、第10の実施形態に係る車両400の一例を概略的に示す断面図である。
第11実施形態に係る車両400Aについて、図15を参照して説明する。図15は、第11実施形態にかかる車両400Aの例を概略的に示した図である。
実施例1は、第1実施形態にかかる二次電池10の構成とした。絶縁性シート26としてポリプロピレンシートを用い、ポリプロピレンシートを介して略直方体の電極群21が2つ積層されている。電極群21はアルミラミネートの外装材12に内包され、ポリプロピレンシートの外周は、アルミラミネートの外装材12と溶着される。外装材12内には、電極群21、21とともに電解質が内包される。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。
実施例2は、第1実施形態にかかる二次電池10の構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例1と同様である。
実施例3は、第2実施形態にかかる二次電池110の構成とし、アルミラミネートの外装材12の端部からリード23が導出された状態で溶着した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースセルロースを用いた。その他の方法は実施例1と同様である。
実施例4は、第2実施形態にかかる二次電池110の構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例3と同様である。
実施例5は、第3実施形態にかかる二次電池210の構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースセルロースを用いた。その他の方法は実施例1と同様である。
実施例6は、第4実施形態にかかる二次電池310の構成とし、絶縁性シート26を介して3つの電極群21,21,21が積層され、絶縁性シート26の外周が外装材12と溶着されている。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例1と同様である。
実施例7は、第4実施形態にかかる二次電池310の構成とした。実施例7において、絶縁性シート26を介して3つの電極群21,21,21が積層され、絶縁性シート26の外周が外装材12と溶着されている。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例6と同様である。
実施例8は、第5実施形態にかかる二次電池410の構成とし、アルミラミネートの外装材12の端部からリード23を外部に延出された状態で溶着した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例6と同様である。
実施例9は、第5実施形態にかかる二次電池410の構成とし、アルミラミネートの外装材12の端部からリード23を外部に延出された状態で溶着した。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例8と同様である。
実施例10は、第6実施形態にかかる二次電池510の構成とした。図9に示す様に、絶縁性シート26を電極群端部で折り返した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例6と同様である。
実施例11は、第7実施形態にかかる二次電池610の構成とした。図10に示すように、絶縁性シート26を介して5つの電極群21が積層され、絶縁性シート26の外周が外装材12と溶着されている。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例8と同様である。
実施例12は、第7実施形態にかかる二次電池610の構成とした。図10に示すように、絶縁性シート26を介して5つの電極群21が積層され、絶縁性シート26の外周が外装材12と溶着されている。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例11と同様である。
比較例1は、第1実施形態にかかる二次電池10の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例1と同様である。
比較例2は、第1実施形態にかかる二次電池10の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例2と同様である。
比較例3は、第1実施形態にかかる二次電池10の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質として固体電解質であるLi7La3Zr2O12を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。比較例3においては、固体電解質層をセパレータの代わりに用いた。
比較例4は、第2実施形態にかかる二次電池110の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例3と同様である。
比較例5は、第3実施形態にかかる二次電池210の絶縁性シート226を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例5と同様である。
比較例6は、第5実施形態にかかる二次電池410の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例6と同様である。
比較例7は、第6実施形態にかかる二次電池510の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例8と同様である。
比較例8は、第6実施形態にかかる二次電池510の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例10と同様である。
比較例9は、第7実施形態にかかる二次電池610の絶縁性シート26を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1)にLiPF6を1M溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例11と同様である。
(1)
複数の電極群と、
複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、
前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、を備える二次電池。
(2)
前記絶縁性シートは、外周縁の少なくとも一部が、前記電極群の外周縁よりも外方に突出して前記外装材に接合され、前記外装材の内部空間を、複数の前記電極群の積層方向である第1方向において複数に仕切るとともに、
前記電極群に接続され前記外装材の外方に導出される電極タブと、
複数の前記電極群間を電気的に接続するリードと、を備える、(1)記載の二次電池。
(3)
前記リードの少なくとも一部が前記外装材の外方に導出される(2)記載の二次電池。
(4)
前記電極群は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配されるセパレータと、を積層して備え、
前記電極群に保持される電解質を備え、
前記絶縁性シートの周縁の全周が前記外装材に接合される(1)乃至(3)のいずれか記載の二次電池。
(5)
3以上の前記電極群を備え、
3以上の前記電極群のうち互いに隣接する2つの前記電極群の間に、前記絶縁性シートが配される、(1)乃至(4)のいずれか記載の二次電池。
(6)
前記絶縁性シートは、前記外装材と前記電極群の端部との間で折り返され、前記電極群の前記第1方向の両側を覆う、(2)または(3)記載の二次電池。
(7)
(1)乃至(6)の何れかに記載の二次電池を備える電池パック。
(8)
通電用の外部端子と、
保護回路と、
を更に具備する(7)に記載の電池パック。
(9)
複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている(7)又は(8)に記載の電池パック。
(10)
(7)乃至(9)の何れかに記載の電池パックを搭載した車両。
(11)
前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである、(10)に記載の車両。
Claims (15)
- 複数の電極群と、
複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、
前記絶縁性シートの外周縁の一部を跨いで複数の前記電極群間を電気的に接続するリードと、
前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、を備え
前記外装材は、フィルムを備えて構成され、前記絶縁性シートの外周縁が対向する複数のフィルムの間に挟まれて接合される二次電池。 - 前記絶縁性シートは、外周縁の少なくとも一部が、前記電極群の外周縁よりも外方に突出して前記外装材に接合され、前記外装材の内部空間を、複数の前記電極群の積層方向である第1方向において複数に仕切るとともに、
前記電極群に接続され前記外装材の外方に導出される電極タブと、
複数の前記電極群間を電気的に接続するリードと、を備える、請求項1記載の二次電池。 - 複数の電極群と、
複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、
前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、
前記電極群に接続され前記外装材の外方に導出される電極タブと、
複数の前記電極群間を電気的に接続するリードと、を備え
前記絶縁性シートは、外周縁の少なくとも一部が、前記電極群の外周縁よりも外方に突出して前記外装材に接合され、前記外装材の内部空間を、複数の前記電極群の積層方向である第1方向において複数に仕切るとともに、
前記リードの少なくとも一部が前記外装材の外方に導出される二次電池。 - 前記電極群は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配されるセパレータと、を積層して備え、
前記電極群に保持される電解質を備え、
前記絶縁性シートの周縁の全周が前記外装材に接合される請求項1乃至3のいずれかに記載の二次電池。 - 3以上の前記電極群を備え、
3以上の前記電極群のうち互いに隣接する2つの前記電極群の間に、前記絶縁性シートが配される、請求項1乃至4のいずれかに記載の二次電池。 - 前記絶縁性シートは、前記外装材と前記電極群の端部との間で折り返され、前記電極群の前記第1方向の両側を覆う、請求項2または3記載の二次電池。
- 前記リードは、前記絶縁性シートの外周縁の一部の外側で、折り返され、あるいは分岐している、請求項1に記載の二次電池。
- 前記電極群と前記絶縁性シートの間には前記外装材が存在しない請求項1乃至7のいずれかに記載の二次電池。
- 前記外装材の内部において、前記絶縁性シートによって、複数の前記電極群の間が仕切られる、請求項1乃至7のいずれかに記載の二次電池。
- 前記絶縁性シートは、電気的及びイオン伝導的に絶縁性を有する請求項1乃至9のいずれかに記載の二次電池。
- 請求項1乃至10のいずれかに記載の二次電池を備える電池パック。
- 通電用の外部端子と、
保護回路と、
を更に具備する請求項11に記載の電池パック。 - 複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項11又は請求項12に記載の電池パック。 - 請求項11乃至13のいずれかに記載の電池パックを搭載した車両。
- 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである、請求項14に記載の車両。
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