JPH0757788A - 電池とその積層電池 - Google Patents

電池とその積層電池

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JPH0757788A
JPH0757788A JP22223693A JP22223693A JPH0757788A JP H0757788 A JPH0757788 A JP H0757788A JP 22223693 A JP22223693 A JP 22223693A JP 22223693 A JP22223693 A JP 22223693A JP H0757788 A JPH0757788 A JP H0757788A
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JP
Japan
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current collector
negative electrode
battery
active material
electrode current
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JP22223693A
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Hiroshi Kagawa
博 香川
Shiro Kato
史朗 加藤
Kazuo Murata
和雄 村田
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の電池を積層して使用する場合に電池か
らの放熱効果を高める電池構造とするとともに、このよ
うな電池を連続した状態で作製できるようにして材料歩
留りを高め、且つ量産に適したものとする電池を提供す
ることを目的にする。 【構成】 相対する平板状の正極集電体と負極集電体の
間を絶縁体で区画し、該区画内に正極活物質、セパレ−
タ−、負極活物質を配置した素電池が複数個互いに集電
体及び絶縁体で連結された電池であって、各素電池間に
貫通穴を設けた電池とすることにより、上記目的を達成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス機
器、電気自動車、非常用電源、電気負荷調整用電源など
の電源として利用される電池とその積層電池に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の電池は図5の斜視図に示されるよ
うに、突起状の正極端子1’を備える正極集電体2’と
位置をずらして同一側に同じように突起状の負極端子
3’を備える負極集電体4’の間の電池要素(正極活物
質、セパレ−タ、負極活物質)を配置し、さらに周縁域
に枠状に接着材5’を配置して該正極集電体2’と負極
集電体4’を接着し電池内部を密閉したものであり、該
電池を複数個積層して並列接続した場合、積層電池の正
極端子部は個々の電池の正極端子1’をスポット溶接な
どで一体化され、負極端子部3’も同様に一体化され
る。
【0003】このような従来の電池及び積層電池では、
集電端子を電池外部に突起状に設けられているため、電
池作成時の集電体金属の材料収率が悪くなる。また積層
し電池容量を大きくして電気自動車、電力負荷調整など
の電源として利用した場合、高率放電時に発生する熱を
積層電池の上下面でしか放熱できず、電池温度が上昇し
電池性能を悪くする場合があった。また積層電池の容積
も端子部分の突起により大きくなり、容積効率を悪くし
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
多数の電池を積層して使用する場合に電池からの放熱効
果を高める電池構造とするとともに、このような電池を
連続した状態で作製できるようにして材料歩留りを高
め、且つ量産に適したものとする電池を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、相対する平板状の正極集電体と負極集電体
の間を絶縁体(例えば接着材)で区画し、該区画内に正
極活物質、セパレ−タ−、負極活物質などを配置した素
電池が複数個互いに集電体及び絶縁体で連結された電池
であって、各素電池間に貫通穴を設けたこと、前記貫通
穴が素電池間の連結部分以外の集電体と絶縁体部分にス
リット状に設けられていること、前記スリット部分の幅
が5mm以下であること、相対する平板状の正極集電体
と負極集電体の間を絶縁体(例えば接着材)で区画し、
該区画内に正極活物質、セパレ−タ−、負極活物質など
を配置した素電池が複数個互いに集電体及び絶縁体で連
結され、各素電池間の連結部分以外の少なくとも一部に
貫通穴を設けた電池を1個又はそれ以上を積層し、該貫
通穴の少なくとも一部を合致させ、該貫通穴部分をガス
流通路としたこと、前記ガス流通路の幅が5mm以下で
あること、前記ガス流通路にファンなどによりガスを送
入して積層された電池を冷却することなどを特徴とし、
これにより上述の問題点を解決するものである。
【0006】
【作用】本発明の請求項1及び4により複数個の電池が
一連となつているところから、最終工程で電池を必要と
する機器の要望する形状に応じて任意に作製でき、且つ
電池製造工程でのすばやい電池形状の種種の変更を可能
にする。また各素電池の集電体がそれぞれつなぎ部分で
連結されており金属部分の切断域も小さく簡単となる。
例えばレ−ザ−、超音波カッタ−などで集電体部分をト
リミング切断することで接着材などの樹脂部分の変色
(炭化すると正極と負極が電気的に短絡する恐れがあ
る。)させることがなく分離できる。分離後に絶縁体部
分と反対面の集電体をプレスなどの打ち抜きなどにより
切断し、電池を一連のものから裁断できる。
【0007】本発明の主点は電池に貫通穴を設け、さら
にそれらの電池を複数個積層した場合に冷却媒体(例え
ば空気などの気体、液体など)を該貫通穴に通すことに
より電池を冷却し高い電流で放電した場合に発生する熱
を放熱し電池性能を保持することにある。
【0008】請求項2においては端子部分を除いて、貫
通穴をスリット状にすることで一連の素電池間の長さ方
向の引っ張り強度を高め、連続した電池の生産がロ−ル
単位で取り扱いでき生産性が高まる。請求項3及び5に
おいては引っ張り強度、材料歩留り及び冷却効果の点で
の許容値であり、大きくなると材料歩留りが極端に低下
すると共に、一連の電池を長さ方向に引っ張る場合に貫
通穴部分で切断される危険性が高くなる。また冷却効果
については貫通穴が大きければ大きい程(また冷却面積
が大きければ大きい程)、その効果は高いが5mmまで
は冷却効果を保有している。請求項6については貫通穴
を有した電池を複数個積層して積層(集合)電池を形成
し、大容量・大出力電池とし、且つ該貫通穴の少なくと
も一部を連通させ、該連通した貫通穴に強制的に空気な
どの冷却媒体を送り込むことで、熱交換を容易にし電池
使用時の発熱量を放熱することで電池を冷却する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の素電池についての実施例を図
面に基づいて説明する。 (実施例1)約20μ厚さの一連の負極集電体にプレス
などの打ち抜きでスプロケット及び端子穴1及びスリッ
ト穴2(幅;約1.5mm)を設けてつなぎ部分3を形
成し、複数個の小さな負極集電体部分に区画(一辺が約
20mm)した。さらに該負極集電体4のロ−ル送りを
容易にする(捩じれ、皺などが生じないようにする。)
為、外表面に樹脂フィルム5(PE,PET,PPなど
再利用できるもで厚さは数十μ〜数百μとした。)を仮
接着した。図1は外表面に接着された樹脂フィルム5が
端子部穴1の箇所で露出している個々の素電池6形成領
域を示す負極集電体4の平面図を示す。
【0010】該負極集電体4の素電池6領域面に負極活
物質7としてのリチウム又はリチウム合金又はカ−ボン
合剤などを配置又は印刷し、次にセパレ−タ8として高
分子固体電解質を印刷し、さらに正極活物質9として二
酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケルなどの合剤
を印刷した。これらは熱、UV,EBなどの方法で硬化
させ、機械的強度を持たせた。
【0011】一方、負極集電体4と同様(対称的にな
る。)なパタ−ン形状で端子穴10及びスリット穴11
を設けた正極集電体12(内面にはアンダ−コ−ト処理
が施され、正極活物質との接触を良くするようにしてい
る。)面に上記各電池要素(負極活物質7、セパレ−タ
8及び正極活物質9)が収納される枠状の穴(特にセパ
レ−タ8の外寸より約0.1mm以上程度大きい寸法)
と前記各端子穴部分に相当する箇所に穴を設けた絶縁体
としての封口兼接着用の樹脂フィルム13(厚さ約10
0μ以上、例えば変性PPなど)を熱ロ−ルなどで熱接
着した。熱接着後の変形を防止するため、正極集電体1
2には長さ方向及び幅方向に張力を印加した。なおスプ
ロケット穴を設けた部分を固定していても同様な硬化を
有する。即ちスプロケット穴を支持しながら熱接着及び
冷却するようにすれば良い。
【0012】このような負極集電体4と正極集電体12
を互いに重ね合わせ(この時、互いのスプロケット穴を
利用すれば位置精度は高まる。またCCDなどの画像処
理による位置合わせを兼用しても良い。)た後、熱ロ−
ルで負極集電体4の各電池要素間の面と封口兼接着用の
樹脂フィルム13(接着材)を仮熱接着した。この時、
各素電池内部の空隙は低減され、内部のガスはほとんど
排出される。次に該接着された一連の電池を熱板などで
本接着した。図2に該一連の電池における素電池部分に
相当する部分(例えば図1のA−A’部を利用した場
合)の断面図を示す。なお樹脂フィルム5は接着時点で
剥離している。この一連の電池の素電池間のスリット穴
の上からプレスにより打ち抜き、貫通穴14を形成して
から任意の形状に素電池間を裁断することにより、所定
の収納箇所に配置される形の電池が得られる。なお上記
した樹脂フィルム5は耐熱性樹脂フィルムを使用してい
る場合、接着する前に剥離しなくて積層電池にする場合
の電気絶縁層として利用できる。さらに負極及び正極の
集電体にあらかじめ設けたスリット穴については接着時
に該スリット穴部分に接着材13を埋め機械的強度(接
着力)、折り曲げ性、気密性及び種種の電池形状を得る
場合の素電池間の集電体部分の切断距離を小さくし作業
性を高めるもので、用途に応じては最終での貫通穴打ち
抜き時を利用してもよい。
【0013】(実施例2)以下、本発明の積層電池15
についての実施例を図面に基づいて説明する。図3は前
記した図2から得られるような電池を並列接続状態で積
層した斜視図で、各電池の貫通穴(スリット穴)はそれ
ぞれの電池の貫通穴と合致させている。複数個の積層電
池15を枠状の集合電池枠体16に直列及び又は並列に
接続(電気的にも接続している。)し配置したものが、
図4に示すもので、集合電池枠体16の片面をフ−ド1
7で包囲し、端部にファン18を装備し強制的に風を送
ることで電池の温度を下げるようにした。送風量は電池
温度上昇度に応じて変更されるもので、電池容量及び貫
通穴の大きさにもよるが一辺が約5cm、貫通穴の幅が
5mmの大きさの素電池では約0.5リットル/分以上
あれば約4℃温度を低下させることができる。
【0014】
【発明の効果】本発明はさらに次に記載する効果を奏す
る。 (1)貫通穴により電池が冷却され、温度上昇を抑制す
る。 (2)素電池間の連結部分の幅、長さ及び集電体の材質
を調整することで異常時の大電流阻止用ヒュ−ズとして
も働く。 (3)素電池間を裁断することで任意の電池が得られ
る。 (4)集電体のロ−ル送り時の補強用樹脂フィルムが電
池の積層電池を得る場合の電気的絶縁材層として利用で
きる。 (5)自動車などの前部に取り付ければ送風機なしで
も、冷却効果をもつ。 (6)異形の電池を作製しても集電体など材料のロスが
ほとんどなく、歩留りが高くなる。 (7)電池要素の切断時に電気的な短絡がない。 (8)つなぎ部分がヒュ−ズとして作用し、複数個の電
池を並列接続して使用した場合に異常電流が流れてもそ
の部分の電池要素のつなぎ部分が溶断され、電池全体に
影響を及ぼさない。 (9)つなぎ部分で電池が容易に折り曲げられ、柔軟性
に優れる。 なお本発明においては実施例に示すものに限定されるも
のではなく、素電池の形状・数・構成材料の厚さ、セパ
レ−タ−の材質、厚さ及び構成(固体電解質、電解液を
含む多孔膜など)、絶縁体(接着材)の材質・厚み・構
成・形状、連結部分の数、寸法及び位置、分離裁断時の
電池形状、スリット長さ、積層電池数・厚さ、貫通穴の
長さ、積層電池の固定方法、冷却媒体量など特に限定す
るものではなく、用途に応じて種種変更されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる一連で複数個連結部分を形成し
た負極集電体の一部平面図を示す。
【図2】本発明の素電池から構成される電池の要部断面
図(図1のA−A’部に相当)を示す。
【図3】本発明に係わる電池を複数個積層した時の積層
電池の斜視図の一例を示す。
【図4】本発明に係わる積層電池を複数個集合させた場
合の冷却構成の一例を示す斜視図である。
【図5】従来の電池の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 端子穴 2、11 スリット穴 3 連結部分 4 負極集電体 5 樹脂フィルム 6 素電池形成領域 7 負極活物質 8 セパレ−タ−(固体電解質) 9 正極活物質 10 電池要素 12 正極集電体 13 絶縁体(接着材) 14 貫通穴 15 積層電池 16 集合電池枠体 18 ファン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対する平板状の正極集電体と負極集電
    体の間を絶縁体で区画し、該区画内に正極活物質、セパ
    レ−タ−、負極活物質を配置した素電池が複数個互いに
    集電体及び絶縁体で連結された電池であって、各素電池
    間に貫通穴を設けたことを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】 前記貫通穴が、素電池間の連結部分以外
    の集電体と絶縁体部分にスリット状に設けられているこ
    とを特徴とする請求項1記載の電池。
  3. 【請求項3】 前記スリット部分の幅が、5mm以下で
    あることを特徴とする請求項2記載の電池。
  4. 【請求項4】 相対する平板状の正極集電体と負極集電
    体の間を絶縁体で区画し、該区画内に正極活物質、セパ
    レ−タ−、負極活物質を配置した素電池が複数個互いに
    集電体及び絶縁体で連結され、各素電池間の連結部分以
    外の少なくとも一部に貫通穴を設けた電池を1個又はそ
    れ以上を積層し、該貫通穴の少なくとも一部を合致さ
    せ、該貫通穴部分をガス流通路としたことを特徴とする
    積層電池。
  5. 【請求項5】 前記ガス流通路の幅が、5mm以下であ
    ることを特徴とする請求項4記載の積層電池。
  6. 【請求項6】 前記ガス流通路にファンによりガスを送
    入して積層された電池を冷却することを特徴とする請求
    項4又は5記載の積層電池。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6902847B1 (en) 1998-05-20 2005-06-07 Osaka Gas Company Limited Non-aqueous secondary cell and method for controlling the same
JP2007018917A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池および組電池
US7264902B2 (en) 2001-07-04 2007-09-04 Nissan Motor Co., Ltd. Battery system with excellent controllability for temperature

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