JP6872142B2 - 組電池 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態の組電池1を模式的に示す斜視図である。組電池1は、複数の単電池10と、複数のスペーサ40と、一対のエンドプレート50A、50Bと、複数の拘束バンド52と、を備えている。複数の単電池10は、所定の配列方向X(図1の前後方向)に配列されている。一対のエンドプレート50A、50Bは、配列方向Xにおいて、組電池1の両端に配置されている。複数のスペーサ40は、配列方向Xにおいて、単電池10とエンドプレート50A、50Bとの間、ならびに、複数の単電池10の間にそれぞれ配置されている。複数の拘束バンド52は、一対のエンドプレート50A、50Bを架橋するように取り付けられている。
ただし、組電池1を構成する単電池10の形状、サイズ、個数、配置、接続方法等は特に限定されず、適宜変更することができる。
図7は、第2実施形態の組電池に係るスペーサ60を模式的に示す平面図である。なお、組電池のスペーサ60以外については上述した第1実施形態と同様のため、詳細な説明は割愛する。
スペーサ60は、単電池10の長側面30wに当接する側の表面に、3つの第1凸状部62a、62b、62cと、第2凸状部64と、ベース部66と、を有している。第1凸状部62a、62b、62cについては、第1実施形態のスペーサ40における凸状部42a、42b、42cと同様である。第2凸状部64は、ベース部66から一体的に形成されている。第2凸状部64は、典型的には、幅方向Yの中央線Mを基準とする線対称性を有している。第2凸状部64は、典型的には、長側面30wに当接する側の面の中心を基準とする点対称性を有している。第2凸状部64は、第1凸状部62a、62b、62cと同様に、配列方向Xに沿って突出している。このことにより、第1凸状部62a、62b、62cと第2凸状部64とは、単電池10の長側面30wに当接し、当接した部分を押圧するように構成されている。第2凸状部64は、第2押圧部の一例である。
ここでは、電極体の反応部について、押圧する部分の位置や大きさを変化させたときの過充電耐性を評価した。
まず、電極体を有する単電池と、表1に示すように反応部の一部を押圧可能に構成された押圧部を有するスペーサ(図5参照)と、を用意した。また、参考例1,2として、反応部の全体を押圧するスペーサと、反応部の全体を押圧しないスペーサとを用意した。次に、単電池の長側面にスペーサを対向させた状態で、両者を拘束した。そして、過充電試験を実施した。具体的には、−10℃の温度環境下において、9Cの充電レートで単電池が過充電となるまで定電流充電し、このときの耐電圧を評価した。
ここでは、電極体の反応部について、押圧しない部分の位置や大きさを変化させたときのハイレート耐性を評価した。
まず、表2に示すように反応部の一部を押圧しないように構成された押圧部を有するスペーサを用意した。また、参考例1,2として、試験例1−1と同様に、反応部の全体を押圧するスペーサと、反応部の全体を押圧しないスペーサとを用意した。次に、試験例1−1と同様に、単電池の長側面にスペーサを対向させた状態で、両者を拘束した。そして、ハイレート充放電試験を実施した。具体的には、25℃の温度環境下において、凡そ30Cの充電レートで定電流充電した後、凡そ2.5Cの放電レートで定電流放電する動作を1サイクルとして、これを規定のサイクル繰り返した。そして、ハイレートサイクル前後の抵抗値から、抵抗上昇率(%)を算出した。
(1)鉛直方向Zの下端から上端に向かって1/3の部分;
(2)幅方向Yにおける中央線Mを基準(0%)として、左右の端部までの長さをそれぞれ100%としたとき、左右それぞれ幅方向Yの50%(半分)以上の部分;
を押圧しないことで、参考例1よりも優れたハイレート耐性が実現された。
ここでは、電極体の反応部について押圧する部分の位置や大きさを変化させたときのハイレート耐性と高温サイクル特性とを評価した。
まず、表1に示す幅方向Yの3箇所を押圧可能に構成された第1押圧部と、表3に示す部分を押圧可能に構成された第2押圧部と、を有するスペーサ(図6参照)を用意した。次に、試験例1−2と同様に、単電池の長側面にスペーサを対向させた状態で、両者を拘束した。そして、ハイレート充放電試験と高温サイクル試験とを実施した。なお、ハイレート充放電試験については試験例1−2と同様である。また、高温サイクル試験では、60℃の温度環境下において、凡そ2Cの充電レートでハイレート充電した後、1C以下の放電レートでローレート放電する動作を1サイクルとして、これを規定のサイクル繰り返した。そして、ハイレートサイクル前後の抵抗値から、抵抗上昇率(%)を算出した。
(1)左右それぞれの領域の中心点を含む部分;
(2)幅方向Yにおいて第1押圧部で押圧した部分よりも長い部分;
を線対称に押圧することで、参考例1よりも優れたサイクル特性が実現された。
図8は、スペーサ70を模式的に示す平面図である。スペーサ70は、凸状部72とベース部76とを有している。このように、凸状部は一体的に構成されていてもよい。本発明者らの検討によれば、このような態様のスペーサ70も、スペーサ40、60と同様に組電池1で好ましく用いることができる。
図9は、スペーサ80を模式的に示す平面図である。スペーサ80は、単電池10の長側面30wと対向する面に、くし歯状の第1凸状部82a、82b、82cと、ベース部86と、を有している。第1凸状部82a、82b、82cは、それぞれ、高さ方向Zに等間隔で配置された複数の凸状リブを備えている。各凸状リブは、幅方向Yに沿って延びている。各凸状リブは、配列方向Xの側に同じ高さで突出している。第1凸状部82a、82b、82cは、配列方向Xからみて凹凸形状を有している。このことにより、第1凸状部82a、82b、82cでは、冷却用流体の流路として利用可能な複数の溝が、幅方向Yに沿って形成されている。複数の溝は、幅方向Yの左右が開放されている。凸状リブのピッチdは、例えば1〜10mmである。本実施形態では、d=7.5mmである。また、凸状リブの配列方向Xへの突出高さは、例えば5〜8.5mmである。このようなピッチdおよび突出高さであると、平板状の凸状部42a、42b、42cを有するスペーサ40を使用する場合と同様に、反応部22の中央と一対の端部とを平面的に押圧することができる。本発明者らの検討によれば、このような態様のスペーサ80も、スペーサ40、60と同様に組電池1で好ましく用いることができる。
図10は、スペーサ90を模式的に示す平面図である。スペーサ90は、単電池10の長側面30wと対向する面に、くし歯状の第1凸状部92a、92b、92cと、ベース部96と、を有している。第1凸状部92a、92b、92cは、それぞれ、幅方向Yに等間隔で配置された複数の凸状リブを備えている。各凸状リブは、高さ方向Zに沿って延びている。このことにより、第1凸状部92a、92b、92cでは、複数の溝が高さ方向Zの上下が開放されている。本発明者らの検討によれば、このような態様のスペーサ90も、スペーサ40、60と同様に組電池1で好ましく用いることができる。
10 単電池
20 電極体
22 反応部
30 電池ケース
40、60、70、80、90 スペーサ
42a、42b、42c、62a、62b、62c、72、82a、82b、82c、92a、92b、92c 凸状部(第1押圧部)
64 凸状部(第2押圧部)
Claims (4)
- 複数の単電池とスペーサとが所定の配列方向に交互に配列され、かつ、前記配列方向に荷重が加えられ構成されている組電池であって、
前記単電池は、
正極と負極とを有する電極体と、
前記電極体を収容し、前記スペーサと対向する一対の長側面を有する電池ケースと、
を備え、
前記電極体は、前記長側面に沿って、前記正極と前記負極とが絶縁された状態で前記配列方向に積層されてなる反応部を有し、
前記スペーサは、前記長側面と対向する面に、前記反応部の一部を前記配列方向に押圧する第1押圧部を備え、
前記第1押圧部は、前記長側面の鉛直方向に直交する方向を幅方向としたときに、前記反応部の前記幅方向における中央部と一対の端部とを、それぞれ前記鉛直方向の全長にわたって押圧する3つの凸状部を備えるとともに、前記反応部の前記鉛直方向における下端から上端に向かって1/3の下方領域においては前記反応部の前記幅方向全体の75%以上の長さを押圧しないように構成されており、ここで前記3つの凸状部のうち前記中央部に対向して配置される凸状部の前記幅方向における長さT2は、前記一対の端部それぞれに対向して配置される2つの凸状部の前記幅方向における長さT1,T3よりも短くなるように構成されており、
且つ、
前記スペーサは、前記長側面と対向する面のうちの前記下方領域と対向する部分であって前記第1押圧部が押圧する部分以外の部分は、前記下方領域を押圧しない非押圧部を構成している、組電池。 - 前記スペーサは、前記長側面と対向する面に、前記反応部の一部を前記配列方向に押圧する第2押圧部をさらに備え、
前記第2押圧部は、前記反応部の前記幅方向における中央線で区分けされる2つの分割領域について、それぞれ前記分割領域の中心点を含む中心部分を前記幅方向に前記端部よりも長い長さで押圧するように構成されている、請求項1に記載の組電池。 - 前記電極体は、前記正極と前記負極とが絶縁された状態で積層され捲回された扁平形状の捲回電極体であり、
一対の捲回平坦部と、前記一対の捲回平坦部の間に介在される一対の捲回R部と、を有し、
前記一対の捲回R部のうちの一方は前記鉛直方向の下側に配置され、前記一対の捲回平坦部は前記一対の長側面に沿うように配置されている、請求項1または2に記載の組電池。 - 前記第1押圧部は、前記幅方向において、前記反応部の前記一対の端部を、それぞれ前記反応部の前記中央部よりも長い長さで押圧するように構成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の組電池。
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