JP6794502B2 - 電池及び電池パック - Google Patents
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Description
第1の実施形態の電池を図1〜図12を参照して説明する。
また、リング状部材18を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材24と一体化することも出来る。
また、リング状部材33を樹脂やセラミックス等絶縁材料で形成した場合は、端子絶縁補強部材37と一体化することも出来る。
正極端子部、負極端子部又は両方のリング状部材の外郭と内径の差(肉厚)は、第1の外装部の板厚と同じ又はそれ以上であることが望ましい。これにより、第1の外装部の板厚に拘らず、外部端子を第1の外装部に高い強度で接続することができる。具体的には、最短肉厚は0.1mm以上にすることができる。
また、リング状部材の外郭形状は必ずしもバーリング断面形状と同様形状である必要は無く、長方形や六角形などの多面体でも良く、単数又は複数の曲線と単数又は複数の直線の複合形状でも良い。
正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
負極は、例えば、負極集電体と、負極集電体に保持された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
セパレータは、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、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態の電池パックは、第1の実施形態の電池を少なくとも一つ備える。第1の実施形態の電池の組電池の例を図13及び図14に示す。
図13及び図14に示す組電池では、隣り合う第1の単位セル60と第2の単位セル61が、互いの外装部材1の主面同士が面した状態で積層されている。例えば図13に示す組電池のユニット63では、第1の単位セル60の第1の外装部5の主面と、第2の単位セル61の第1の外装部5の主面とが面している。また、隣り合う組電池のユニット63において、一方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面と、他方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面とが面している。このように外装部材の主面同士を対面させて電池を積層することにより、組電池の体積エネルギー密度を高くすることができる。
また、図13及び図14に図示されているように単位セル60と単位セル61、又は単位セル60、60や単位セル61、61のセル間には絶縁空間があるほうが望ましく、0.03mm以上の隙間を設けるか、絶縁部材(例えば、樹脂であるポリプロピレンやポリフェニレンサルファイドやエポキシ、ファインセラミックスであるアルミナやジルコニアなど)等を間に挟むことが出来る。
電池パックは、例えば、電子機器、車両(鉄道車両、自動車、原動機付自転車、軽車両、トロリーバス等)の電源として使用される。
上述の通り、組電池は、複数の電池を直列、並列、あるいは直列及び並列を組み合わせて電気的に接続したものを含み得る。また、電池パックは、組電池に加え、電池制御ユニット(Battery Control Unit, BMU)等の回路を備えることができるが、組電池が搭載されるもの(例えば車両など)が有する回路を電池制御ユニットとして使用することができる。電池制御ユニットは、単電池及び組電池の電圧または電流あるいは両方を監視して過充電及び過放電を防止する機能等を有する。
以下に、本願の原出願の当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
[1] 正極、前記正極と電気的に接続された正極集電タブ、負極、及び、前記負極と電気的に接続された負極集電タブを含み、扁平形状に捲回された正極集電タブが第一端面に位置し、かつ扁平形状に捲回された負極集電タブが第二端面に位置する、扁平形状の電極群と、
開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部と、ステンレス鋼製の第2の外装部とを含み、前記第1の外装部の前記フランジ部と前記第2の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収納された外装部材と、
前記第1の外装部に開口された貫通孔と、前記貫通孔の縁部から前記外装部材内に向けて延びた環状の立ち上がり部と、前記立ち上がり部の外周面に配置されたリング状部材と、前記立ち上がり部内に挿入される筒部を有する絶縁ガスケットと、頭部及び前記頭部から延び出た軸部を含み、前記頭部が前記第1の外装部の外側に突出し、かつ前記軸部が前記絶縁ガスケットの前記筒部に挿入された状態で前記第1の外装部にかしめ固定され、前記正極または前記負極と電気的に接続された外部端子とを含む端子部とを含む、電池。
[2] 前記第1の外装部が、傾斜面を有する凹部を含み、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、[1]に記載の電池。
[3] 前記端子部が、貫通孔を有する第1のリードをさらに含み、前記外部端子の前記軸部が前記第1のリードの前記貫通孔に挿入されて前記第1の外装部及び前記第1のリードにかしめ固定されており、前記第1のリードが前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続される、[2]に記載の電池。
[4] 前記第1のリードと前記第1の外装部の内面との間に配置され、前記第1の外装部を補強する第1の絶縁補強部材と、前記第2の外装部の内面の少なくとも一部を被覆して補強する第2の絶縁補強部材をさらに含む、[3]に記載の電池。
[5] 前記正極集電タブまたは前記負極集電タブと電気的に接続された第2のリードをさらに含み、前記第2のリードが前記第1のリードと電気的に接続される、[3]に記載の電池。
[6] 前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有する、[2]に記載の電池。
[7] 前記第1の外装部及び前記第2の外装部の板厚は、0.02mm以上0.3mm以下の範囲である、[2]に記載の電池。
[8] 前記溶接が抵抗シーム溶接である、[2]に記載の電池。
[9] 前記第1の外装部における側壁と底部とが交わるコーナ部に傾斜面が設けられ、前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、[1]に記載の電池。
[10] 前記端子部が、前記正極と電気的に接続された正極外部端子と、前記負極と電気的に接続された負極外部端子とを含む、[1]または[2]に記載の電池。
[11] 前記電極群を複数備える、[1]または[2]に記載の電池。
[12] [1]〜[11]のいずれか1に記載の電池を含む、電池パック。
[13] 前記電池を複数備え、前記複数の電池が電気的に接続された組電池を含む、[12]に記載の電池パック。
[14] 前記複数の電池において、前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有し、
前記複数の電池が積層され、隣り合う一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面とが電気的に接続されている、[13]に記載の電池パック。
[15] 前記一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面との間に配置された連結部材をさらに備える、[14]に記載の電池パック。
Claims (14)
- 正極と、負極と、前記正極と電気的に接続された正極集電タブと、前記負極と電気的に接続された負極集電タブと、を備える電極群と、
開口部にフランジ部を有するステンレス鋼製の第1の外装部と、ステンレス鋼製の第2の外装部と、を備えるとともに、前記第1の外装部の前記フランジ部及び前記第2の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収容され、前記第1の外装部には、貫通孔が形成され、前記第1の外装部は、前記貫通孔の縁部から前記空間に向けて延びた環状の立ち上がり部を備える外装部材と、
前記電極群と前記第1の外装部の内面との間に配置される第1の絶縁補強部材と、
前記第1の外装部の外側に突出する頭部及び前記頭部から前記外装部材の前記空間に向かって延び出る軸部を備えるとともに、前記軸部が前記第1の外装部の前記貫通孔に挿入され、前記正極又は前記負極と電気的に接続される外部端子と、
前記立ち上がり部の内周側に挿入される筒部を備え、前記外部端子の前記軸部の外周と前記立ち上がり部の内周との間に配置される絶縁ガスケットと、
前記第1の絶縁補強部材と前記立ち上がり部の外周との間に配置されるリング状部材と、を備える
電池。 - 前記第1の外装部が、傾斜面を有する凹部を含み、前記第1の外装部における前記貫通孔が前記傾斜面に開口されている、請求項1に記載の電池。
- 貫通孔を有し、前記正極集電タブ又は前記負極集電タブと電気的に接続される第1のリードを備え、
前記外部端子の前記軸部は、前記第1のリードの前記貫通孔に挿入される、
請求項2に記載の電池。 - 前記第2の外装部の内面と前記電極群との間に配置される第2の絶縁補強部材を備える、請求項3に記載の電池。
- 前記正極集電タブ又は前記負極集電タブと電気的に接続された第2のリードを備え、
前記第2のリードは、前記第1のリードと電気的に接続される、
請求項3に記載の電池。 - 前記外部端子の前記頭部は、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面と、を備える、請求項2に記載の電池。
- 前記第1の外装部及び前記第2の外装部の板厚は、0.02mm以上0.3mm以下の範囲である、請求項2に記載の電池。
- 前記第1の外装部は、側壁と底部とが交わるコーナ部に設けられる傾斜面を備え、
前記第1の外装部には、前記傾斜面に前記貫通孔が開口される、
請求項1に記載の電池。 - 前記外部端子は、前記正極と電気的に接続された正極外部端子と、前記負極と電気的に接続された負極外部端子と、を備える、
請求項1または2に記載の電池。 - 前記電極群を複数備える、請求項1または2に記載の電池。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の電池を含む、電池パック。
- 複数の前記電池を備え、複数の前記電池が電気的に接続された組電池を含む、請求項11に記載の電池パック。
- 複数の前記電池において、前記外部端子の前記頭部が、四辺形の頂面と、前記頂面の互いに対向する二辺に連結された第1、第2の傾斜面とを有し、
複数の前記電池が積層され、隣り合う一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面とが電気的に接続されている、請求項12に記載の電池パック。 - 前記一方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面と、他方の前記電池の前記外部端子の前記第1の傾斜面又は前記第2の傾斜面との間に配置された連結部材をさらに備える、請求項13に記載の電池パック。
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