JP7040121B2 - Battery - Google Patents

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Description

本開示は、単電池に関し、特に車両に搭載される単電池に関する。 The present disclosure relates to a cell, and particularly to a cell mounted in a vehicle.

従来、短絡素子を備えた単電池が開示された文献として、たとえば特開2014-022284号公報(特許文献1)が挙げられる。 Conventionally, as a document in which a cell cell provided with a short-circuit element is disclosed, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-022284 (Patent Document 1) can be mentioned.

特許文献1に開示の単電池にあっては、正極、セパレータおよび負極が積層された状態で巻芯に巻回された電極体の中央部(巻芯の内部)に短絡素子が挿入されている。 In the cell cell disclosed in Patent Document 1, a short-circuit element is inserted in the central portion (inside the winding core) of the electrode body wound around the winding core in a state where the positive electrode, the separator and the negative electrode are laminated. ..

当該短絡素子においては、電極体の正極に接続された第1導電体と電極体の負極に接続された第2導電体との間に絶縁体と低融点合金層とが挟み込まれている。第1導電体および第2導電体のうち少なくとも一方の外側には所定温度近傍で膨張する膨張部材が配置されている。 In the short-circuit element, an insulator and a low melting point alloy layer are sandwiched between a first conductor connected to the positive electrode of the electrode body and a second conductor connected to the negative electrode of the electrode body. An expansion member that expands near a predetermined temperature is arranged on the outside of at least one of the first conductor and the second conductor.

異常時に電極体が発熱し、所定温度近傍になった場合に、低融点合金層が溶融した状態で膨張部材が第1導電体と第2導電体とを近づけるように膨張することで、電極体の正極および負極が短絡する。 When the electrode body generates heat at the time of abnormality and the temperature becomes close to a predetermined temperature, the expansion member expands so that the first conductor and the second conductor come close to each other in a state where the low melting point alloy layer is melted, so that the electrode body expands. The positive and negative electrodes of the are short-circuited.

特開2014-022284号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-022284

しかしながら、特許文献1に開示の短絡素子にあっては、短絡素子が全体的に膨張することを抑制する膨張抑制部材が、第1導電体、第2導電体、絶縁体、および低融点合金を囲い込むように設けられている。このため、短絡素子の構成が複雑となるとともに、短絡素子が大きくなってしまう。 However, in the short-circuit element disclosed in Patent Document 1, the expansion suppressing member that suppresses the expansion of the short-circuit element as a whole includes a first conductor, a second conductor, an insulator, and a low melting point alloy. It is provided to enclose. Therefore, the configuration of the short-circuit element becomes complicated and the short-circuit element becomes large.

電池の高容量化に伴って、電極体を収容する収容ケース内を有効に利用しようとする場合には、上記のような構成を有する短絡素子を複数配置することは困難となる。省スペース化の観点において、上記短絡素子は不向きであった。 As the capacity of the battery increases, it becomes difficult to arrange a plurality of short-circuit elements having the above-mentioned configuration in order to effectively utilize the inside of the storage case for accommodating the electrode body. From the viewpoint of space saving, the short-circuit element is not suitable.

また、短絡素子は、電極体の中央部に配置されている。このため、複数の単電池が並べられて構成された組電池においては、短絡素子は、隣りに配置された単電池から相当程度離れて配置されることとなる。 Further, the short-circuit element is arranged in the central portion of the electrode body. Therefore, in an assembled battery in which a plurality of cells are arranged side by side, the short-circuit element is arranged at a considerable distance from the cells arranged next to each other.

この場合において、他の単電池が異常により発熱した場合には、隣りに配置された単電池から短絡素子に熱が伝わるまでに時間が掛かってしまう。これにより短絡素子の作動が遅れることが懸念される。 In this case, if the other cells generate heat due to an abnormality, it takes time for the heat to be transferred from the adjacent cells to the short-circuit element. This may delay the operation of the short-circuit element.

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、簡素な構成を有する短絡素子を用いつつ、外部から熱が伝達される場合に短絡素子を素早く作動させることができる単電池を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to quickly operate a short-circuit element when heat is transferred from the outside while using a short-circuit element having a simple structure. It is to provide a cell that can be used.

本開示に基づく単電池は、正極および負極がセパレータを介在させつつ積層方向に積層された電極体と、上記正極および上記負極を短絡可能に構成された複数の短絡素子と、上記電極体および上記複数の短絡素子を内部に収容する収容ケースと、を備える。上記短絡素子は、上記正極に電気的に接続される正極導電体と、上記負極に電気的に接続される負極導電体と、上記正極導電体および上記負極導電体に接触した状態で挟み込まれ、温度上昇によって抵抗値が低下する負温度特性部材と、を含む。上記複数の短絡素子は、上記積層方向における上記電極体の少なくとも両端側において上記電極体に対向するように配置されている。 A cell based on the present disclosure includes an electrode body in which a positive electrode and a negative electrode are laminated in a stacking direction with a separator interposed therebetween, a plurality of short-circuit elements configured so that the positive electrode and the negative electrode can be short-circuited, and the electrode body and the above. A storage case for accommodating a plurality of short-circuit elements is provided. The short-circuit element is sandwiched between the positive electrode conductor electrically connected to the positive electrode, the negative electrode conductor electrically connected to the negative electrode, and the positive electrode conductor and the negative electrode conductor in contact with each other. Includes a negative temperature characteristic member whose resistance value decreases as the temperature rises. The plurality of short-circuit elements are arranged so as to face the electrode body at least on both ends of the electrode body in the stacking direction.

上記のように、短絡素子が、正極導電体および負極導電体によって負温度特性部材を挟み込むように構成されることにより、短絡素子の構成を簡素にすることができる。これにより、短絡素子を薄型化することができ、収容ケース内に複数の短絡素子を配置することができる。 As described above, the configuration of the short-circuit element can be simplified by configuring the short-circuit element so that the negative temperature characteristic member is sandwiched between the positive electrode conductor and the negative electrode conductor. As a result, the short-circuit element can be made thinner, and a plurality of short-circuit elements can be arranged in the housing case.

上記のように、複数の短絡素子を、正極、セパレータ、および負極の積層方向における電極体の少なくとも両端側において電極体に対向するように配置する場合には、複数の単電池を一方向に並べて組電池を構成する際に、隣りに配置される単電池に近づけて短絡素子を配置することができる。これにより、他の単電池が異常等により発熱し、隣りに配置された単電池から熱が伝達される場合に、当該熱を短絡素子に素早く伝えることができる。この結果、短絡素子を素早く作動させることができる。 As described above, when a plurality of short-circuit elements are arranged so as to face the electrode body at least on both ends of the electrode body in the stacking direction of the positive electrode, the separator, and the negative electrode, the plurality of cells are arranged in one direction. When constructing an assembled battery, the short-circuit element can be arranged close to the adjacent cell. As a result, when another cell generates heat due to an abnormality or the like and heat is transferred from the adjacent cell, the heat can be quickly transferred to the short-circuit element. As a result, the short-circuit element can be operated quickly.

本開示によれば、簡素な構成を有する短絡素子を用いつつ、外部から熱が伝達される場合に短絡素子を素早く作動させることができる単電池を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a cell cell capable of quickly operating the short-circuit element when heat is transferred from the outside while using the short-circuit element having a simple configuration.

実施の形態に係る組電池を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the assembled battery which concerns on embodiment. 実施の形態に係る単電池を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the cell battery which concerns on embodiment. 図2に示すIII-III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 実施の形態に係る電極体および複数の短絡素子を分解して配置した分解斜視図である。It is an exploded perspective view which disassembled and arranged the electrode body and a plurality of short-circuit elements which concerns on embodiment. 実施の形態に係る短絡素子を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the short-circuit element which concerns on embodiment. 実施の形態の効果を確認するために実施した検証実験の様子を示す図である。It is a figure which shows the state of the verification experiment which carried out in order to confirm the effect of embodiment. 実施の形態の効果を確認するために実施した検証実験の条件および結果を示す図である。It is a figure which shows the condition and the result of the verification experiment which carried out to confirm the effect of embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments shown below, the same or common parts are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

(組電池)
図1は、実施の形態に係る組電池を示す概略図である。図1を参照して、実施の形態に係る組電池1について説明する。
(Assembled battery)
FIG. 1 is a schematic view showing an assembled battery according to an embodiment. The assembled battery 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

組電池1は、ハイブリッド自動車および電気自動車等の車両に主として搭載される。組電池1は、複数の単電池10を電気的に直列に接続することで構成されており、これにより組電池1は、大電圧を出力することができる。組電池1は、車両駆動用の電動機に電力を供給する。その一方で、組電池1は、回生制動等によって電動機で発電された電力を充電する。 The assembled battery 1 is mainly mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle and an electric vehicle. The assembled battery 1 is configured by electrically connecting a plurality of cell cells 10 in series, whereby the assembled battery 1 can output a large voltage. The assembled battery 1 supplies electric power to the electric motor for driving the vehicle. On the other hand, the assembled battery 1 charges the electric power generated by the electric motor by regenerative braking or the like.

組電池1は、一方向に並んで配置された複数の単電池10を含む。複数の単電池10の間には、スペーサ70(図6参照)が配置されている。単電池10は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池10は、たとえば角型形状を有する。 The assembled battery 1 includes a plurality of cells 10 arranged side by side in one direction. A spacer 70 (see FIG. 6) is arranged between the plurality of cells 10. The cell 10 is a secondary battery such as a nickel-metal hydride battery or a lithium-ion battery. The cell 10 has, for example, a square shape.

単電池10は、正極端子12および負極端子13を備える。互いに隣り合う単電池10のうち一方の単電池10の正極端子12と他方の単電池10の負極端子13とが対向するように、複数の単電池10が配列されている。複数の単電池10は、バスバー(不図示)によって電気的に直列に接続されている。 The cell 10 includes a positive electrode terminal 12 and a negative electrode terminal 13. A plurality of cells 10 are arranged so that the positive electrode terminal 12 of one of the cells 10 adjacent to each other and the negative electrode terminal 13 of the other cell 10 face each other. The plurality of cell cells 10 are electrically connected in series by a bus bar (not shown).

(単電池)
図2は、実施の形態に係る単電池を示す概略図である。図3は、図2に示すIII-III線に沿った断面図である。図4は、実施の形態に係る電極体および複数の短絡素子を分解して配置した分解斜視図である。図2から図4を参照して、実施の形態に係る単電池10について説明する。
(Batteries)
FIG. 2 is a schematic view showing a cell cell according to the embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view in which the electrode body and a plurality of short-circuit elements according to the embodiment are disassembled and arranged. The cell 10 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

図2に示すように、単電池10は、電極体30、複数の短絡素子20、および収容ケース11を備える。 As shown in FIG. 2, the cell 10 includes an electrode body 30, a plurality of short-circuit elements 20, and a housing case 11.

収容ケース11は、たとえば角型形状(扁平直方体形状)を有する。収容ケース11には、正極端子12および負極端子13が設けられている。収容ケース11は、内部に電極体30および複数の短絡素子20を収容する。なお、収容ケース11は、内部に電解液等も収容していてもよい。 The storage case 11 has, for example, a square shape (flat rectangular parallelepiped shape). The housing case 11 is provided with a positive electrode terminal 12 and a negative electrode terminal 13. The housing case 11 houses the electrode body 30 and a plurality of short-circuit elements 20 inside. The storage case 11 may also contain an electrolytic solution or the like inside.

図2から図4に示すように、電極体30は、正極としての正極板40、負極としての負極板50、およびセパレータ60を含む。電極体30は、正極板40および負極板50がセパレータ60を介在させつつ積層方向に積層されることで構成される。 As shown in FIGS. 2 to 4, the electrode body 30 includes a positive electrode plate 40 as a positive electrode, a negative electrode plate 50 as a negative electrode, and a separator 60. The electrode body 30 is configured by laminating the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 in the laminating direction with the separator 60 interposed therebetween.

正極板40は、正の極性を有する極板である。正極板40の平面形状は、たとえば、矩形形状である。正極板40は、典型的には正極集電体41と、正極活物質層42とを含む。正極集電体41のうち、正極活物質層42から露出された部分は、正極端子12に電気的に接続される。 The positive electrode plate 40 is an electrode plate having a positive polarity. The planar shape of the positive electrode plate 40 is, for example, a rectangular shape. The positive electrode plate 40 typically includes a positive electrode current collector 41 and a positive electrode active material layer 42. The portion of the positive electrode current collector 41 exposed from the positive electrode active material layer 42 is electrically connected to the positive electrode terminal 12.

正極集電体41は、たとえば、10~30μm程度の厚さを有する。正極集電体41は、たとえば、Al箔等であってもよい。Al箔は、純Al箔であってもよいし、Al合金箔であってもよい。 The positive electrode current collector 41 has a thickness of, for example, about 10 to 30 μm. The positive electrode current collector 41 may be, for example, an Al foil or the like. The Al foil may be a pure Al foil or an Al alloy foil.

正極活物質層42は、正極集電体41の表面に形成されている。正極活物質層42は、正極集電体41の片面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。正極活物質層42は、たとえば、10~200μm程度の厚さを有する。 The positive electrode active material layer 42 is formed on the surface of the positive electrode current collector 41. The positive electrode active material layer 42 may be formed on only one side of the positive electrode current collector 41, or may be formed on both sides. The positive electrode active material layer 42 has a thickness of, for example, about 10 to 200 μm.

正極活物質層42は、正極活物質粒子と、導電性粒子と、バインダとを含む。正極活物質粒子は、たとえばLiCoO、LiNiO、一般式LiNiCo(ただし式中、a+b=1、0<a<1、0<b<1である。)で表される化合物、LiMnO、LiMn、一般式LiNiCoMn(ただし式中、a+b+c=1、0<a<1、0<b<1、0<c<1である。)で表される化合物、LiFePO4等でよい。ここで、一般式LiNiCoMnで表される化合物としては、たとえばLiNi1/3Co1/3Mn1/3等が挙げられる。1種の正極活物質粒子が単独で使用されてもよいし、2種以上の正極活物質粒子が組み合わされて使用されてもよい。 The positive electrode active material layer 42 includes positive electrode active material particles, conductive particles, and a binder. The positive electrode active material particles are, for example, a compound represented by LiCoO 2 , LiNiO 2 , or the general formula LiNi a Co b O 2 (where a + b = 1, 0 <a <1, 0 <b <1 in the formula). , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , general formula LiNi a Cob Mn c O 2 (however, in the formula, a + b + c = 1, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1). The represented compound, LiFePO4 or the like may be used. Here, examples of the compound represented by the general formula LiNi a Co b Mn c O 2 include LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and the like. One kind of positive electrode active material particles may be used alone, or two or more kinds of positive electrode active material particles may be used in combination.

導電性粒子は、たとえば、アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、気相成長炭素繊維(VGCF)、黒鉛、グラフェンフレーク等であってもよい。1種の導電性粒子が単独で使用されてもよいし、2種以上の導電性粒子が組み合わされて使用されてもよい。 The conductive particles may be, for example, acetylene black, thermal black, furnace black, vapor phase grown carbon fiber (VGCF), graphite, graphene flakes and the like. One kind of conductive particles may be used alone, or two or more kinds of conductive particles may be used in combination.

バインダは、たとえば、PVdF、PTFE等であってもよい。1種のバインダが単独で使用されてもよいし、2種以上のバインダが組み合わされて使用されてもよい。 The binder may be, for example, PVdF, PTFE or the like. One type of binder may be used alone, or two or more types of binders may be used in combination.

負極板50は、負の極性を有する極板である。負極板50の平面形状は、たとえば、矩形状である。負極板50は、典型的には負極集電体51と、負極活物質層52とを含む。負極集電体51のうち、負極活物質層52から露出された部分は、負極端子13に電気的に接続される。 The negative electrode plate 50 is an electrode plate having a negative polarity. The planar shape of the negative electrode plate 50 is, for example, a rectangular shape. The negative electrode plate 50 typically includes a negative electrode current collector 51 and a negative electrode active material layer 52. The portion of the negative electrode current collector 51 exposed from the negative electrode active material layer 52 is electrically connected to the negative electrode terminal 13.

負極集電体51は、たとえば、10~30μm程度の厚さを有する。負極集電体51は、たとえば、銅(Cu)箔等であってもよい。Cu箔は、純Cu箔であってもよいし、Cu合金箔であってもよい。 The negative electrode current collector 51 has a thickness of, for example, about 10 to 30 μm. The negative electrode current collector 51 may be, for example, a copper (Cu) foil or the like. The Cu foil may be a pure Cu foil or a Cu alloy foil.

負極活物質層52は、負極集電体51の表面に形成されている。負極活物質層52は、負極集電体51の片面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。負極活物質層52は、たとえば、10~200μm程度の厚さを有する。 The negative electrode active material layer 52 is formed on the surface of the negative electrode current collector 51. The negative electrode active material layer 52 may be formed on only one side of the negative electrode current collector 51, or may be formed on both sides. The negative electrode active material layer 52 has a thickness of, for example, about 10 to 200 μm.

負極活物質層52は、たとえば、負極活物質粒子と、バインダとを含む。負極活物質粒子は、たとえば、黒鉛粒子、易黒鉛化炭素粒子、難黒鉛化炭素粒子、珪素粒子、酸化珪素粒子、錫粒子、酸化錫粒子等であってもよい。1種の負極活物質粒子が単独で使用されてもよいし、2種以上の負極活物質粒子が組み合わされて使用されてもよい。 The negative electrode active material layer 52 includes, for example, negative electrode active material particles and a binder. The negative electrode active material particles may be, for example, graphite particles, easily graphitized carbon particles, non-graphitizable carbon particles, silicon particles, silicon oxide particles, tin particles, tin oxide particles and the like. One type of negative electrode active material particles may be used alone, or two or more types of negative electrode active material particles may be used in combination.

バインダは、たとえば、CMC、SBR等であってもよい。1種のバインダが単独で使用されてもよいし、2種以上のバインダが組み合わされて使用されてもよい。 The binder may be, for example, CMC, SBR, or the like. One type of binder may be used alone, or two or more types of binders may be used in combination.

セパレータ60は、絶縁性を有する材料により構成される。セパレータ60は、正極板40と負極板50との間に配置される。また、セパレータ60は、電極体30と短絡素子20との間にも配置される。 The separator 60 is made of an insulating material. The separator 60 is arranged between the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50. The separator 60 is also arranged between the electrode body 30 and the short-circuit element 20.

セパレータ60は多孔体構造であり、イオンおよび電子をセパレータ60内の空孔に通過させることができる。そのため、正極活物質層42から負極活物質層52へ、または負極活物質層52から正極活物質層42へイオンおよび電子が移動することができる。 The separator 60 has a porous structure, and ions and electrons can pass through the pores in the separator 60. Therefore, ions and electrons can move from the positive electrode active material layer 42 to the negative electrode active material layer 52, or from the negative electrode active material layer 52 to the positive electrode active material layer 42.

複数の短絡素子20は、正極板40および負極板50を短絡可能に構成されている。複数の短絡素子20は、正極板40、セパレータ60、および負極板50の積層方向に並ぶように配置されている。複数の短絡素子20は、上記積層方向における電極体30の少なくとも両端側において電極体30に対向するように配置されている。 The plurality of short-circuit elements 20 are configured so that the positive electrode plate 40 and the negative electrode plate 50 can be short-circuited. The plurality of short-circuit elements 20 are arranged so as to be arranged in the stacking direction of the positive electrode plate 40, the separator 60, and the negative electrode plate 50. The plurality of short-circuit elements 20 are arranged so as to face the electrode body 30 at least on both ends of the electrode body 30 in the stacking direction.

実施の形態においては、3つの短絡素子20が設けられている。2つの短絡素子20が、積層方向における電極体30の両端側に配置されている。これら2つの短絡素子20は、それぞれ電極体30と収容ケース11との間に配置されている。残りの1つの短絡素子20は、電極体30の中央部に配置されている。 In the embodiment, three short-circuit elements 20 are provided. Two short-circuit elements 20 are arranged on both ends of the electrode body 30 in the stacking direction. These two short-circuit elements 20 are arranged between the electrode body 30 and the housing case 11, respectively. The remaining one short-circuit element 20 is arranged in the central portion of the electrode body 30.

なお、短絡素子20の数は、3つに限定されることない。上記のように、短絡素子20が積層方向における電極体30の少なくとも両端側において電極体30に対向するように配置される限り、短絡素子20の数は、2つ以上であればよい。 The number of short-circuit elements 20 is not limited to three. As described above, the number of the short-circuit elements 20 may be two or more as long as the short-circuit elements 20 are arranged so as to face the electrode body 30 at least on both ends of the electrode body 30 in the stacking direction.

(短絡素子)
図5は、実施の形態に係る短絡素子を示す概略図である。図5を参照して、実施の形態に係る短絡素子20の構成について説明する。
(Short circuit element)
FIG. 5 is a schematic view showing a short-circuit element according to the embodiment. The configuration of the short-circuit element 20 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

短絡素子20は、正極導電体としての第1導電体21、負極導電体としての第2導電体22、および負温度特性部材23を含む。 The short-circuit element 20 includes a first conductor 21 as a positive electrode conductor, a second conductor 22 as a negative electrode conductor, and a negative temperature characteristic member 23.

第1導電体21は、たとえば、金属箔によって構成されている。正極用の金属箔としては、たとえば正極集電体41と同様の部材を使用してもよい。正極用の金属箔は、たとえば、Al箔等である。当該Al箔は、純Al箔であってもよいし、Al合金箔であってもよい。 The first conductor 21 is made of, for example, a metal foil. As the metal foil for the positive electrode, for example, the same member as the positive electrode current collector 41 may be used. The metal foil for the positive electrode is, for example, an Al foil or the like. The Al foil may be a pure Al foil or an Al alloy foil.

第2導電体22は、たとえば、金属箔によって構成されている。負極用の金属箔としては、たとえば負極集電体51と同様の部材を使用してもよい。負極用の金属箔は、たとえば、銅(Cu)箔等である。Cu箔は、純Cu箔であってもよいし、Cu合金箔であってもよい。 The second conductor 22 is made of, for example, a metal foil. As the metal foil for the negative electrode, for example, the same member as the negative electrode current collector 51 may be used. The metal foil for the negative electrode is, for example, a copper (Cu) foil or the like. The Cu foil may be a pure Cu foil or a Cu alloy foil.

負温度特性部材23は、板状形状を有する。負温度特性部材23は、たとえば、5~30μm程度の厚さを有する。 The negative temperature characteristic member 23 has a plate-like shape. The negative temperature characteristic member 23 has a thickness of, for example, about 5 to 30 μm.

負温度特性部材23は、第1導電体21および第2導電体22に接触した状態で挟み込まれている。第1導電体21は、負温度特性部材23から露出する部分が、正極活物質層42から露出する部分の正極集電体41に重なるように配置される。第2導電体22は、負温度特性部材23から露出する部分が、負極活物質層52から露出する部分の負極集電体51に重なるように配置される。 The negative temperature characteristic member 23 is sandwiched in contact with the first conductor 21 and the second conductor 22. The first conductor 21 is arranged so that the portion exposed from the negative temperature characteristic member 23 overlaps the positive electrode current collector 41 of the portion exposed from the positive electrode active material layer 42. The second conductor 22 is arranged so that the portion exposed from the negative temperature characteristic member 23 overlaps the negative electrode current collector 51 in the portion exposed from the negative electrode active material layer 52.

負温度特性部材23は、温度上昇によって抵抗値が低下する部材である。負温度特性部材23としては、たとえば、シリコンカーバイト(SiC)を採用することができる。なお、負温度特性部材23は、シリコンカーバイトに限定されず、CTRサーミスタ等であってもよい。 The negative temperature characteristic member 23 is a member whose resistance value decreases as the temperature rises. As the negative temperature characteristic member 23, for example, silicon carbide (SiC) can be adopted. The negative temperature characteristic member 23 is not limited to the silicon carbide, and may be a CTR thermistor or the like.

以上のように、実施の形態に係る単電池10にあっては、短絡素子20が、第1導電体21および第2導電体22によって負温度特性部材23を挟み込むように構成されることにより、短絡素子20の構成を簡素化することができる。これにより、短絡素子20を薄型化することができ、高容量化に伴って電極体を厚くしたり、収容ケース11のサイズを小さくしたりする場合であっても、収容ケース11内に複数の短絡素子20を配置することができる。 As described above, in the cell 10 according to the embodiment, the short-circuit element 20 is configured to sandwich the negative temperature characteristic member 23 between the first conductor 21 and the second conductor 22. The configuration of the short-circuit element 20 can be simplified. As a result, the short-circuit element 20 can be made thinner, and even when the electrode body is made thicker or the size of the housing case 11 is reduced as the capacity is increased, a plurality of short-circuit elements 20 are contained in the storage case 11. The short-circuit element 20 can be arranged.

さらに、上記積層方向における電極体30の少なくとも両端側において電極体30に対向するように複数の短絡素子20を配置することにより、複数の単電池10を一方向に並べて組電池1を構成する際に、隣りに配置される単電池に近づくように短絡素子20を配置することができる。これにより、他の単電池10が異常等により発熱し、隣りに配置された単電池から熱が伝達される場合に、当該熱を短絡素子20に素早く伝えることができる。この結果、短絡素子20を素早く作動させることができる。 Further, when a plurality of short-circuit elements 20 are arranged so as to face the electrode body 30 at least on both ends of the electrode body 30 in the stacking direction, a plurality of cell cells 10 are arranged in one direction to form the assembled battery 1. The short-circuit element 20 can be arranged so as to be close to the cell cells arranged next to each other. As a result, when the other cell 10 generates heat due to an abnormality or the like and heat is transferred from the adjacent cell, the heat can be quickly transferred to the short-circuit element 20. As a result, the short-circuit element 20 can be operated quickly.

(検証実験)
図6は、実施の形態の効果を確認するために実施した検証実験の様子を示す図である。図7は、実施の形態の効果を確認するために実施した検証実験の条件および結果を示す図である。図6および図7を参照して、実施の形態の効果を確認するために行なった検証実験について説明する。
(Verification experiment)
FIG. 6 is a diagram showing a state of a verification experiment carried out to confirm the effect of the embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the conditions and results of the verification experiment carried out to confirm the effect of the embodiment. A verification experiment performed to confirm the effect of the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6および図7に示すように、検証実験においては、比較例1、比較例2、および実施例1に係る組電池を準備し、これら組電池に釘刺し試験を実施した。具体的には、組電池の中央部に配置された単電池に、先端角30度、釘径φ3mmの釘80を速度10mm/secで貫通させた。 As shown in FIGS. 6 and 7, in the verification experiment, the assembled batteries according to Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1 were prepared, and a nail piercing test was carried out in these assembled batteries. Specifically, a nail 80 having a tip angle of 30 degrees and a nail diameter of φ3 mm was passed through a cell battery arranged in the center of the assembled battery at a speed of 10 mm / sec.

なお、単電池の収容ケースの大きさは、幅寸法148mm、奥行き寸法26.4mm、高さ寸法91mmとした。単電池の容量は、50Ahとした。また、正極板40は、Al箔とし、その厚さは12μmとした。負極板50は、Cu箔とし、その厚さは10μmとした。 The size of the storage case for the cell was 148 mm in width, 26.4 mm in depth, and 91 mm in height. The capacity of the cell was set to 50 Ah. The positive electrode plate 40 was made of Al foil, and its thickness was 12 μm. The negative electrode plate 50 was made of Cu foil, and its thickness was 10 μm.

単電池の充電率(State Of Charge,SOC)は、100%とし、25℃に設定された恒温槽内に組電池を配置した。 The charge rate (State Of Charge, SOC) of the cell was set to 100%, and the assembled battery was placed in a constant temperature bath set at 25 ° C.

図6は、実施例1に係る組電池1を図示している。実施例1に係る組電池1は、実施の形態に係る単電池10を上記積層方向と平行な方向に7個並べることにより準備した。すなわち、実施例1に係る組電池1は、電極体30の両端側および中央部に短絡素子20が配置された単電池10を7個並べることにより準備した。短絡素子20における負温度毒性部材23として、SiCを用い、その厚さは5μmとした。 FIG. 6 illustrates the assembled battery 1 according to the first embodiment. The assembled battery 1 according to the first embodiment was prepared by arranging seven cell batteries 10 according to the embodiment in a direction parallel to the stacking direction. That is, the assembled battery 1 according to the first embodiment was prepared by arranging seven cell cells 10 in which the short-circuit elements 20 are arranged on both ends and the center of the electrode body 30. SiC was used as the negative temperature toxic member 23 in the short-circuit element 20, and the thickness thereof was set to 5 μm.

比較例1に係る組電池は、短絡素子20が設けられていない単電池を実施例1同様に7個並べることにより準備した。比較例2に係る組電池は、短絡素子20が電極体30の中央部のみに配置されている単電池を実施例1同様に7個並べることにより準備した。 The assembled battery according to Comparative Example 1 was prepared by arranging seven single batteries not provided with the short-circuit element 20 in the same manner as in Example 1. The assembled battery according to Comparative Example 2 was prepared by arranging seven single batteries in which the short-circuit element 20 is arranged only in the central portion of the electrode body 30 in the same manner as in Example 1.

釘が刺された単電池においては強制的に内部短絡が生じることにより発熱し、生成された熱が隣接する単電池に順次伝達されていく。このため、釘刺しにて発生した熱が伝達されることで発煙する単電池の個数を確認することで、比較例1、比較例2、および実施例1に係る組電池を評価した。 In a cell with a nail stuck in it, heat is generated due to a forced internal short circuit, and the generated heat is sequentially transferred to the adjacent cell. Therefore, the assembled batteries according to Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Example 1 were evaluated by confirming the number of single batteries that emit smoke by transmitting the heat generated by nailing.

図7に示すように、比較例1に係る組電池においては、釘を刺した単電池以外の単電池の全て(6個の単電池)が発煙した。比較例2に係る組電池においても、釘を刺した単電池以外の単電池の全て(6個の単電池)が発煙した。 As shown in FIG. 7, in the assembled battery according to Comparative Example 1, all the cells (6 cells) other than the battery in which the nail was pierced smoked. Also in the assembled battery according to Comparative Example 2, all the cells (6 cells) other than the battery in which the nail was pierced smoked.

一方、実施例1に係る組電池においては、釘を刺した単電池に隣接する2つの単電池が発煙しただけであり、他の単電池は発煙しなかった。 On the other hand, in the assembled battery according to the first embodiment, only two cells adjacent to the cell in which the nail was pierced emitted smoke, and the other cells did not emit smoke.

以上の結果から、上記積層方向における電極体30の少なくとも両端側において電極体30に対向するように複数の短絡素子20を配置することにより、短絡素子20を素早く作動させ、他の単電池が発煙することを抑制することが確認された。 From the above results, by arranging a plurality of short-circuit elements 20 so as to face the electrode body 30 at least on both ends of the electrode body 30 in the stacking direction, the short-circuit elements 20 are quickly operated, and other cells emit smoke. It was confirmed that it suppresses the operation.

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As described above, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 組電池、10 単電池、11 収容ケース、12 正極端子、13 負極端子、20 短絡素子、21 第1導電体、22 第2導電体、23 負温度特性部材、30 電極体、40 正極板、41 正極集電体、42 正極活物質層、50 負極板、51 負極集電体、52 負極活物質層、60 セパレータ、70 スペーサ、80 釘。 1 set battery, 10 cell, 11 housing case, 12 positive electrode terminal, 13 negative electrode terminal, 20 short-circuit element, 21 1st conductor, 22 2nd conductor, 23 negative temperature characteristic member, 30 electrode body, 40 positive electrode plate, 41 Positive electrode current collector, 42 Positive electrode active material layer, 50 Negative electrode plate, 51 Negative electrode current collector, 52 Negative electrode active material layer, 60 separator, 70 spacer, 80 nails.

Claims (1)

正極および負極がセパレータを介在させつつ積層方向に積層された電極体と、
前記正極および前記負極を短絡可能に構成された複数の短絡素子と、
前記電極体および前記複数の短絡素子を内部に収容する収容ケースと、を備え、
前記短絡素子は、前記正極に電気的に接続される正極導電体と、前記負極に電気的に接続される負極導電体と、前記正極導電体および前記負極導電体に接触した状態で挟み込まれ、温度上昇によって抵抗値が低下する負温度特性部材と、を含み、
前記複数の短絡素子は、前記積層方向における前記電極体の少なくとも両外側において前記電極体に対向するように配置されている、単電池。
An electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated in the stacking direction with a separator interposed therebetween,
A plurality of short-circuiting elements configured to short-circuit the positive electrode and the negative electrode, and
A housing case for accommodating the electrode body and the plurality of short-circuit elements is provided.
The short-circuit element is sandwiched between a positive electrode conductor electrically connected to the positive electrode, a negative electrode conductor electrically connected to the negative electrode, and the positive electrode conductor and the negative electrode conductor in contact with each other. Including a negative temperature characteristic member whose resistance value decreases as the temperature rises,
The plurality of short-circuit elements are arranged so as to face the electrode body at least on both outer sides of the electrode body in the stacking direction.
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