JPH10241664A - Electrode structure of battery using thin electrode - Google Patents
Electrode structure of battery using thin electrodeInfo
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型電極を用いる
電池の電極構造の改良に関する。The present invention relates to an improvement in the electrode structure of a battery using a thin electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、リチウム二次電池等の正電極
及び負電極に薄型電極を用いる電池が知られている。こ
れらの電池は、充放電時に発熱を伴うので、電解液ある
いは電極が高温のために劣化するという問題があった。2. Description of the Related Art Heretofore, batteries using thin electrodes as a positive electrode and a negative electrode such as a lithium secondary battery have been known. These batteries generate heat during charging and discharging, and thus have a problem that the electrolyte or the electrodes are deteriorated due to high temperatures.
【0003】したがって、これら従来の薄型電極を用い
る電池においては、例えば電力中央研究所報告T920
84等に記載されているように、電池の外表面にフィン
を取り付ける等の対策が取られていた。これにより、外
気との接触面積が増加し、電池の放熱性が向上される。[0003] Therefore, in the batteries using these conventional thin electrodes, for example, T920 reported by the Central Research Institute of Electric Power Industry.
84, etc., measures such as attaching fins to the outer surface of the battery have been taken. Thereby, the contact area with the outside air increases, and the heat radiation of the battery is improved.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のフ
ィン等を用いる冷却方法では、電池ケースの外側から、
電池ケースを介した冷却となるため、電池ケースの壁付
近に比べて電池の中心部にいくほど温度が高くなってし
まう。このため、電池内部に温度差が生じ、内部抵抗の
ばらつきが生じるという問題があった。これは、電極活
物質におけるリチウムイオンのインターカレーションの
起こり易さや、電解液の電気抵抗が温度に依存するため
である。電池の内部抵抗がばらつくと、電池の動作が不
均一になり、容量が低下したり、局部的な過充電、過放
電が起こりやすくなる。特に、電気自動車等で使用され
る、大電流を流す必要がある電池の場合には、その発熱
量も増加するので、上記問題はさらに大きくなる。However, in the above-mentioned conventional cooling method using fins or the like, from the outside of the battery case,
Since the cooling is performed via the battery case, the temperature becomes higher toward the center of the battery as compared to the vicinity of the wall of the battery case. For this reason, there has been a problem that a temperature difference occurs inside the battery, and the internal resistance varies. This is because lithium ions are easily intercalated in the electrode active material and the electric resistance of the electrolyte depends on the temperature. When the internal resistance of the battery varies, the operation of the battery becomes uneven, the capacity is reduced, and local overcharging and overdischarging are likely to occur. In particular, in the case of a battery used in an electric vehicle or the like which requires a large current to flow, the above-described problem is further increased because the amount of generated heat increases.
【0005】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、電池内部の温度差を小さくする
ことができる、薄型電極を用いる電池の電極構造を提供
することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an electrode structure of a battery using a thin electrode capable of reducing a temperature difference inside the battery.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、正負の薄型電極が取り付けられ、電池ケ
ースに絶縁部材を介して固定された、薄型電極を用いる
電池の電極構造であって、両端が電池ケースの外部に開
口した中空路を有することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention relates to an electrode structure for a battery using a thin electrode in which positive and negative thin electrodes are attached and fixed to a battery case via an insulating member. In addition, it is characterized in that both ends have a hollow path opened to the outside of the battery case.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0008】図1には、本発明に係る薄型電極を用いる
電池の電極構造の構成図が示される。図1において、電
極10は中空路12を有しており、円筒形状をしてい
る。この電極10は、電池ケース14に絶縁部材16を
介して固定されている。図1に示されるように、中空路
12はその両端が電池ケースの外部に開口されている。
従って、電極10をその長手方向に貫通する中空路12
は、外気との接触が可能となっている。FIG. 1 shows a configuration diagram of an electrode structure of a battery using a thin electrode according to the present invention. In FIG. 1, the electrode 10 has a hollow path 12 and has a cylindrical shape. This electrode 10 is fixed to a battery case 14 via an insulating member 16. As shown in FIG. 1, both ends of the hollow path 12 are open to the outside of the battery case.
Therefore, the hollow passage 12 penetrating the electrode 10 in the longitudinal direction thereof
Can be in contact with the outside air.
【0009】図2には、図1に示された電極構造に薄型
電極を取り付ける場合の説明図が示される。図2におい
て、正極側の電極10には、アルミ箔上にLiCoO2
が塗布され、薄型電極を構成する正極電極シート18が
溶接部20によって固定されている。また、負極側の電
極10には、銅箔上に天然黒鉛が塗布され、薄型電極を
構成する負極電極シート22が溶接部20によって固定
されている。この負極電極シート22は、袋状のセパレ
ータ24によって覆われており、正極側の電極10及び
正極電極シート18と短絡しないように構成されてい
る。FIG. 2 is an explanatory view showing a case where a thin electrode is attached to the electrode structure shown in FIG. In FIG. 2, the electrode 10 on the positive electrode side has LiCoO 2 on an aluminum foil.
Is applied, and the positive electrode sheet 18 constituting the thin electrode is fixed by the welding portion 20. Further, on the negative electrode 10, natural graphite is applied on a copper foil, and a negative electrode sheet 22 constituting a thin electrode is fixed by a welded portion 20. The negative electrode sheet 22 is covered with a bag-shaped separator 24 so as not to short-circuit with the positive electrode 10 and the positive electrode sheet 18.
【0010】以上述べた正極電極シート18及び負極電
極シート22は、セパレータ24を介して積層され、正
負の電極10の周囲に巻き回される。この様子が図3に
示される。なお、図3においてはセパレータ24の図示
は省略されている。図3に示されるように、正極電極シ
ート18及び負極電極シート22は、正負2つの電極に
かけられて巻き回されるので、楕円形状に巻き取られる
ことになる。これにより、角形形状をしている電池ケー
ス14への収納がしやすくなり、電池容量の体積密度の
向上にも寄与することができる。The above-described positive electrode sheet 18 and negative electrode sheet 22 are laminated with a separator 24 interposed therebetween, and are wound around the positive and negative electrodes 10. This is shown in FIG. Note that the illustration of the separator 24 is omitted in FIG. As shown in FIG. 3, the positive electrode sheet 18 and the negative electrode sheet 22 are wound around two positive and negative electrodes and are wound in an elliptical shape. This facilitates storage in the rectangular battery case 14 and contributes to an improvement in the volume density of the battery capacity.
【0011】上述した正極電極シート18及び負極電極
シート22は、中空路12を有する電極10の周囲に巻
き回されているので、電池の充放電の際に各電極シート
18、22から発生する熱は、電池ケース14の表面か
ら放熱されるとともに、電極10の中空路からも放熱さ
れる。この場合、各電極シート18、22は、電極10
に溶接部20を介して接続されているので、各電極シー
ト18、22で発生する熱は電極10から直接的に放熱
され、さらに放熱効率を向上できる。以上より、電池の
中心部分で発生する熱は、この中空路12を介して放熱
されるので、電池内部の温度差を小さくすることができ
る。また、電極10の中空路12中に冷却用の冷媒例え
ば空気等を強制的に通過させれば、さらに放熱特性を向
上させることができる。Since the above-described positive electrode sheet 18 and negative electrode sheet 22 are wound around the electrode 10 having the hollow passage 12, heat generated from each of the electrode sheets 18, 22 during charging and discharging of the battery. Is dissipated from the surface of the battery case 14 and also from the hollow path of the electrode 10. In this case, each of the electrode sheets 18 and 22 is
Are connected to each other via the welding portion 20, the heat generated in each of the electrode sheets 18 and 22 is directly radiated from the electrode 10, and the radiation efficiency can be further improved. As described above, since the heat generated in the central portion of the battery is radiated through the hollow passage 12, the temperature difference inside the battery can be reduced. Further, if a cooling medium such as air is forced to pass through the hollow passage 12 of the electrode 10, the heat radiation characteristics can be further improved.
【0012】なお、この中空路12は、必ずしも電極1
0に形成する必要はないが、電極10以外の部分に形成
した場合には、その分余分に容積が必要となり、電池容
量の体積密度を低下させることとなって不利である。ま
た、この場合は、各電極シート18、22は中空路12
と接続されておらず、熱が中空路12から直接的に放熱
されることにならないので、上記例に比べ放熱特性も低
くなる。The hollow passage 12 is not necessarily provided with the electrode 1
Although it is not necessary to form it at 0, if it is formed at a portion other than the electrode 10, an extra volume is required, which is disadvantageous in that the volume density of the battery capacity is reduced. In this case, each of the electrode sheets 18 and 22 is
And the heat is not directly radiated from the hollow path 12, so that the heat radiation characteristics are lower than in the above example.
【0013】また、電極10の形状は、中空路12を有
する円筒形状の例が示されているが、必ずしも円筒形状
に限られるものではなく、角棒状の形状とすることもで
きる。中空路12の断面形状も、必ずしも円に限られる
ものではなく、例えば正方形等とすることも可能であ
る。Further, although the shape of the electrode 10 is shown as an example of a cylindrical shape having the hollow passage 12, it is not necessarily limited to the cylindrical shape, but may be a square rod shape. The cross-sectional shape of the hollow path 12 is not necessarily limited to a circle, but may be, for example, a square.
【0014】以上の説明は、リチウム二次電池を想定し
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、N
i−H電池等の薄型電極を用いる電池に広く適用でき
る。The above description assumes a lithium secondary battery, but the present invention is not limited to this.
It can be widely applied to batteries using thin electrodes such as i-H batteries.
【0015】以下、本発明に係る薄型電極を用いる電池
の電極構造の実施例を比較例とともに説明する。Hereinafter, examples of the electrode structure of the battery using the thin electrode according to the present invention will be described together with comparative examples.
【0016】実施例.リチウムイオンを可逆的に脱離・
挿入できる活物質、例えばLiCoO2 、LiNi
O2 、LiMn2 O4 等と、導電化材、例えば黒鉛もし
くはカーボンブラックとを、結着剤としてのPVDF等
のフッ素系樹脂を溶かしたNMP(N−メチル−2−ピ
ロリドン)溶液中に混入し混錬してペースト状とする。
このペーストをアルミ集電箔上に塗布した後、加熱乾燥
及びプレスすることにより正極電極シート18を得る。Embodiment 1 Reversible desorption of lithium ions
Active materials that can be inserted, such as LiCoO 2 , LiNi
O 2 , LiMn 2 O 4, etc., and a conductive material such as graphite or carbon black are mixed in an NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution in which a fluororesin such as PVDF as a binder is dissolved. And kneaded to make a paste.
This paste is applied on an aluminum current collector foil, and then heated and dried and pressed to obtain a positive electrode sheet 18.
【0017】同様にして、Liイオンを可逆的に挿入・
脱離できる活物質例えば天然黒鉛等の炭素材料を、上述
した結着剤溶液中に混入及び混錬することでペースト状
とする。このペーストを、銅集電箔上に塗布した後、加
熱乾燥プレスすることで負極電極シート22を得る。Similarly, Li ions are inserted reversibly.
A carbon material such as a desorbable active material, for example, natural graphite, is mixed and kneaded in the binder solution to form a paste. This paste is applied on a copper current collector foil, and then heated and pressed to obtain a negative electrode sheet 22.
【0018】電池ケースの上蓋(幅100×奥行き2
5)に、蓋の中心から15mmの所に、電極10として
の丸棒(直径4mm)を固定する。この丸棒の中心に
は、中空路12としての空洞(空洞部直径2mm)が形
成されている。この丸棒は、絶縁部材16としての樹脂
(PTFEなど)により、それぞれケースと絶縁されて
いる。丸棒の材質としては、電気抵抗が小さく、かつ電
気化学的な安定性が必要であるので、正極にはアルミ、
ニッケル、ステンレス、また負極には銅、ニッケル、ス
テンレスなどを用いることができる。Battery case upper lid (width 100 x depth 2)
In 5), a round bar (4 mm in diameter) as the electrode 10 is fixed at a position 15 mm from the center of the lid. At the center of this round bar, a cavity (cavity diameter 2 mm) is formed as the hollow path 12. The round bar is insulated from the case by a resin (such as PTFE) as the insulating member 16. As the material of the round bar, it is necessary to have low electric resistance and electrochemical stability.
Nickel, stainless steel, and copper, nickel, stainless steel, and the like can be used for the negative electrode.
【0019】正極、負極電極シート18、22の片方の
端は、それぞれレーザ溶着等により上記丸棒に固定させ
る。負極電極シート22を、セパレータ24としての2
枚の多孔質ポリエチレンフィルムで挟み、負極の丸棒の
回りを一回りさせる。これにより、正極電極シート18
が負極の丸棒に接触することを防止できる。その後、正
極、負極の二本の丸棒を中心とする楕円状に正極、負極
電極シート18、22を巻き取る。One end of each of the positive and negative electrode sheets 18 and 22 is fixed to the round bar by laser welding or the like. The negative electrode sheet 22 is
It is sandwiched between two pieces of porous polyethylene film, and is turned around the round bar of the negative electrode. Thereby, the positive electrode sheet 18
Can be prevented from contacting the round bar of the negative electrode. Thereafter, the positive and negative electrode sheets 18 and 22 are wound in an elliptical shape around two round bars of the positive and negative electrodes.
【0020】上記のように巻き取った物を、電池ケース
14(幅100×奥行き25×高さ90)に収納し、蓋
をレーザ溶接して密封する。この場合、2本の丸棒は電
池ケース14とは完全に絶縁された状態とする。The wound product is stored in the battery case 14 (width 100 × depth 25 × height 90), and the lid is sealed by laser welding. In this case, the two round bars are completely insulated from the battery case 14.
【0021】最後に電解液を注入して、電池を完成させ
る。こうして作製した電池の放電容量は、8Ahであっ
た。Finally, an electrolyte is injected to complete the battery. The discharge capacity of the battery thus manufactured was 8 Ah.
【0022】比較例.上記実施例と同様の方法で作製し
た電極を短冊状に切断し、正極、セパレータ、負極の順
に重ね合わせて、それを、電池ケースに収納し電池を構
成する。この時の電池の放電容量は、8Ahであった。Comparative example. The electrode manufactured in the same manner as in the above embodiment is cut into strips, and the positive electrode, the separator, and the negative electrode are superposed in this order, and are housed in a battery case to constitute a battery. At this time, the discharge capacity of the battery was 8 Ah.
【0023】次に、上記実施例、比較例の電池を20℃
に設定された恒温漕内で、1時間率の電流で定電流充放
電したときの電池温度を電池ケース14の外側に熱電対
を設けることで測定した。その結果、放電終了時の温度
は、比較例では30℃に上昇したのに対して、実施例で
は、26℃までしか上昇しなかった。Next, the batteries of the above Examples and Comparative Examples were heated at 20 ° C.
The battery temperature was measured by providing a thermocouple outside the battery case 14 when the battery was charged and discharged at a constant current of 1 hour rate in the constant temperature bath set as described above. As a result, the temperature at the end of discharge rose to 30 ° C. in the comparative example, but rose only to 26 ° C. in the example.
【0024】さらに、電池の底面から風速5m/sec
で常温の空気を流して冷却した場合は、比較例では28
℃まで上昇したのに対して、実施例では、23℃までし
か上昇しなかった。これは、実施例の場合、冷却用の空
気が丸棒の空洞を流れ、電池の内部からの放熱が促進さ
れるためと考えられる。Further, the wind speed is 5 m / sec from the bottom of the battery.
When cooling at room temperature by flowing air at
C., but only increased to 23.degree. C. in the example. This is considered to be because, in the case of the embodiment, the cooling air flows through the cavity of the round bar, and heat radiation from the inside of the battery is promoted.
【0025】このように電池に冷却用の空洞を設けるこ
とで、放熱性が向上し、充放電時の温度上昇が抑制され
ることがわかった。特に本発明では、電極10としての
丸棒が集電箔に接続されていることで集電箔を通した放
熱が促進され、一層放熱性が向上していると考えられ
る。It has been found that the provision of the cooling cavity in the battery improves the heat radiation and suppresses the temperature rise during charging and discharging. In particular, in the present invention, it is considered that the heat dissipation through the current collector foil is promoted by connecting the round bar as the electrode 10 to the current collector foil, and the heat dissipation is further improved.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極に形成された中空路により、電池ケース内部に発生
する熱を外部に効率よく放出することができ、電池内の
温度差を小さくすることができる。As described above, according to the present invention,
By the hollow passage formed in the electrode, the heat generated inside the battery case can be efficiently released to the outside, and the temperature difference in the battery can be reduced.
【図1】 本発明に係る薄型電極を用いる電池の電極構
造の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an electrode structure of a battery using a thin electrode according to the present invention.
【図2】 図1に示された電極構造を使用して正極、負
極電極シートを取り付ける場合の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a case where a positive electrode and a negative electrode sheet are attached using the electrode structure shown in FIG. 1;
【図3】 図2に示された正極電極シート、負極電極シ
ートを電極に巻き回す場合の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a case where the positive electrode sheet and the negative electrode sheet shown in FIG. 2 are wound around electrodes.
10 電極、12 中空路、14 電池ケース、16
絶縁部材、18 正極電極シート、20 溶接部、22
負極電極シート、24 セパレータ。10 electrode, 12 hollow path, 14 battery case, 16
Insulation member, 18 positive electrode sheet, 20 weld, 22
Negative electrode sheet, 24 separator.
Claims (1)
ースに絶縁部材を介して固定された、薄型電極を用いる
電池の電極構造であって、両端が電池ケースの外部に開
口した中空路を有することを特徴とする薄型電極を用い
る電池の電極構造。An electrode structure for a battery using a thin electrode, to which a thin positive and negative electrode is attached and fixed to a battery case via an insulating member, the hollow structure having hollow paths open at both ends to the outside of the battery case. An electrode structure for a battery using a thin electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9040928A JPH10241664A (en) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Electrode structure of battery using thin electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9040928A JPH10241664A (en) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Electrode structure of battery using thin electrode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10241664A true JPH10241664A (en) | 1998-09-11 |
Family
ID=12594175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9040928A Pending JPH10241664A (en) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | Electrode structure of battery using thin electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10241664A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021014704A1 (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | パナソニック株式会社 | Rectangular secondary battery |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP9040928A patent/JPH10241664A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021014704A1 (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | パナソニック株式会社 | Rectangular secondary battery |
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