JPWO2010113273A1 - 二次電池および電池システム - Google Patents
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Abstract
この二次電池は、正極端子および負極端子を備えた角型電池缶（１）と、角型電池缶（１）内に配置され、正極端子に電気的に接続されたシート状正極（２）及び負極端子に電気的に接続されたシート状負極（２）がセパレータ（７）を介して積層された電極群と、正極端子および負極端子が形成された角型電池缶の面の長辺方向に電極群の幅より大きな幅と角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シート（８）とを有し、第１及び第２の絶縁性補助シート（８）は長辺方向の側から電極群を挟んで対向する位置に配置されている。
Description
本発明は、正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層した二次電池、同電池を用いた電気自動車、および給電・蓄電システムに関するものである。
充電可能な電池としての二次電池のうち、特にリチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を有し高容量であるため、家電製品の電源として用いられるほか、近年、電気自動車用電源、住宅用電源、発電所等の余剰電力保存用蓄電池としても着目されている。
リチウムイオン二次電池の形態としては、一対の帯状の正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層し渦巻状とした巻回型リチウムイオン二次電池と、複数のシート状正極とシート状負極とを複数のセパレータを介して積層した積層型リチウムイオン二次電池がある。
積層型リチウムイオン二次電池では、上記複数のシート状正極とシート状負極とからなる電極群は、断面が略長方形の角型の電池缶に封入される。巻回型リチウムイオン二次電池では、断面が略円形の円筒型の電池缶に封入される場合もあれば、角型電池缶に封入される場合もある。
リチウムイオン二次電池の形態としては、一対の帯状の正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層し渦巻状とした巻回型リチウムイオン二次電池と、複数のシート状正極とシート状負極とを複数のセパレータを介して積層した積層型リチウムイオン二次電池がある。
積層型リチウムイオン二次電池では、上記複数のシート状正極とシート状負極とからなる電極群は、断面が略長方形の角型の電池缶に封入される。巻回型リチウムイオン二次電池では、断面が略円形の円筒型の電池缶に封入される場合もあれば、角型電池缶に封入される場合もある。
積層型、巻回型いずれのリチウムイオン二次電池においても、シート状正極とシート状負極がセパレータを介して積層される構造であるため、電池缶内でシート状正極とシート状負極との位置がズレる場合、すなわち積層ズレの生じる場合がある。この積層ズレが生じると、正極と負極が接触し電池内でショートする可能性がある。また、電池缶は導電体であるため、正極、負極との絶縁をする必要もある。
そこで、角型電池缶に積層型リチウムイオン二次電池の電極群を封入する場合に、絶縁性であるポリプロピレン製の補助シートを電極群の最端部にあるシート状電極面上に設け、電極群とともにテープ固定する提案がなされている（下記特許文献１参照）。
特開２００８−９１０９９号公報
上記提案によれば積層面方向の絶縁を図るとともに、補助シートと積層された電極がテープ固定されることで積層ズレが防止できるとするが、これでは積層ズレ防止が不十分であって、このため設計通りの性能を十分に発揮できないとの知見を得た。これにつき図６、図７、図８を用いて説明する。
図６に角型電池缶１の面のうち、図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面を示す。シート状の正極２と負極３が図示しないセパレータを介して積層された電極群は角型電池缶１内に挿入されている。電極群と導電体である角型電池缶１との絶縁をするために、電極群の４隅にはポリプロピレン製の補助シート４、５が、上記正極端子および負極端子が形成された面の長辺方向と短辺方向にそれぞれ図のとおり配置される。電極面幅を上記長辺方向の内法（うちのり）と同一寸法にすると、角型電池缶角部Ｘが丸みを帯びているために角部付近のシート状電極が圧迫され変形し、これによりセパレータ破れ等が発生し、結果としてショートする可能性がある。このようなシート状電極の変形を回避するため電極面幅は上記長辺方向の内法よりもやや小さく、電池缶角部Ｘの丸みの影響を受けない寸法に設計されている。
また、角型電池缶１には電解液を蓄える必要があるため、電極群と角型電池缶１との間には一定の空間、すなわち中空部分６を設けなければならない。このため補助シート５は絶縁に最低限耐えられる程度の厚み、言い換えれば極めて薄くはりのない絶縁体が用いられる。
また、角型電池缶１には電解液を蓄える必要があるため、電極群と角型電池缶１との間には一定の空間、すなわち中空部分６を設けなければならない。このため補助シート５は絶縁に最低限耐えられる程度の厚み、言い換えれば極めて薄くはりのない絶縁体が用いられる。
ところが、この構成では、例えば電気自動車用電源として用いられた場合、角型電池缶１に継続的な振動が加えられると、補助シート５が電極群の重みにより角型電池缶１の形状に沿って変形するとともに、シート状正極２、シート状負極３が図７に示すように上記長辺方向にズレを生じる。このズレが生じると、角型電池缶１の角部を拡大した図８に示すように、電極群の端部付近にあるシート状正極２、シート状負極３が角型電池缶１に沿って変形し、この変形した状態でさらに振動が加えられるとセパレータ破れなどが発生し、結果としてショートなどの故障が生じることが判明した。なお、電極群の中央部のシート状電極は、仮にズレたとしても上記角型電池缶１の内壁と垂直な角度で当たるため、電極が曲がるなどの変形は生じ難く、故障の原因となる可能性は小さい。
本発明は、上記問題に鑑み、継続的な振動が加えられた場合であっても、角型電池缶角部での電極変形を極力防止し、設計通りの性能を最大限発揮することのできる二次電池および同電池を用いた給電または蓄電システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の二次電池は以下の構成を採用する。
すなわち、正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを有し、前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする。
すなわち、正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを有し、前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明による給電システムとしての電気自動車は、正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを備え、前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されている二次電池と、車輪を駆動するモーターとを有し、前記モーターは前記二次電池から給電を受けて駆動することを特徴とする。
電気自動車としては、電気で駆動可能な自動車であればよく、ハイブリッド自動車でもよい。
電気自動車としては、電気で駆動可能な自動車であればよく、ハイブリッド自動車でもよい。
また、本発明による蓄電システムは、正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを備え、前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されている二次電池と、発電設備とを有し、前記二次電池は前記発電設備から給電を受けて蓄電することを特徴とする。
発電設備としては、太陽電池、燃料電池、風車、火力発電設備、水力発電設備、原子力発電設備など、発電を行う設備であればいずれのものでもよく、自動車、自転車、エレベータなどに備えられる単なる発電機でもよい。発電所でなくとも、一般家庭に設置される発電設備でもよい。
発電設備としては、太陽電池、燃料電池、風車、火力発電設備、水力発電設備、原子力発電設備など、発電を行う設備であればいずれのものでもよく、自動車、自転車、エレベータなどに備えられる単なる発電機でもよい。発電所でなくとも、一般家庭に設置される発電設備でもよい。
本発明の二次電池および電池システムによれば、正極端子および負極端子が形成された角型電池缶の面の長辺方向に電極群の幅より大きな幅と角型電池缶の角部の丸みを塞ぐ厚みとを備えた絶縁性補助シートにより、角型電池缶角部付近の電極が角型電池缶の角の丸み部分に沿って変形することを防止することができる。この効果は、積層型と巻回型のいずれの二次電池でも、例えば積層型リチウムイオン二次電池や巻回型リチウムイオン二次電池のいずれにおいても得られるものである。
絶縁性補助シートは成型容易の観点からプラスチック樹脂、例えばポリプロピレンが望ましい。ユニレートなどでもよい。絶縁性補助シートは、電解液で劣化しないものである必要がある。電極群へ十分に電解液を浸透させるために、絶縁性補助シートそれ自身に電解液を浸透させる機能があるのが望ましい。絶縁性補助シートに貫通穴を設けて当該浸透機能をもたせてもよい。
絶縁性補助シートははりのないものを用いることも可能である。はりがなくても、上記角の丸み部分を塞ぐ厚みがあれば、角型電池缶角部付近の電極が角型電池缶の角の丸み部分に沿って変形することを防止することができる。
絶縁性補助シートの材料、厚みを調整し、はりがあるもの、またはたわみや変形困難なプレートとすれば、より強固に上記電極の変形を防止できる。
絶縁性補助シートははりのないものを用いることも可能である。はりがなくても、上記角の丸み部分を塞ぐ厚みがあれば、角型電池缶角部付近の電極が角型電池缶の角の丸み部分に沿って変形することを防止することができる。
絶縁性補助シートの材料、厚みを調整し、はりがあるもの、またはたわみや変形困難なプレートとすれば、より強固に上記電極の変形を防止できる。
上記絶縁性補助シートで電極群を挟み込み且つ圧迫しつつ絶縁性テープで上記挟み込んだ絶縁性補助シート同士を連結して固定することで、振動が与えられた場合においても電極群が上記絶縁性補助シートの面内でずれることを防止することができる。
上記正極端子および負極端子が形成された角型電池缶の面の垂直方向に電極群の幅より大きな幅をさらに有する上記絶縁性補助シートと電極群とを絶縁テープで圧迫して固定することで、積層型の二次電池における上記正極端子に電気的に接続される複数のシート状正極の電極タブおよび上記負極端子に電気的に接続される複数のシート状負極の電極タブの折れ曲がりを緩和し、故障発生を防止することができる。すなわち、電極群の電極タブ側にせり出した幅広形状の絶縁性補助シートによってそのシート面内に電極群が固定されることで、仮に二次電池が誤って天地逆転に置かれた場合にも、絶縁性補助シートが角型電池缶に当たるため電極群を電池缶内で中空状態に浮かせるため、この絶縁性補助シートがない場合に比べ電極タブの折れ曲がりを緩和できるものである。
また、この場合に絶縁性補助シートをはりのあるもの又は変形困難なプレートとすれば、電極群を角型電池缶内に挿入する際に、絶縁性テープで電極群と一体とされた絶縁性補助シートが挿入ガイドの役割を果たすので、電極群の角型電池缶への挿入が容易となる。
上記正極端子および負極端子が形成された角型電池缶の面の垂直方向に電極群の幅より大きな幅をさらに有する上記絶縁性補助シートと電極群とを絶縁テープで圧迫して固定することで、積層型の二次電池における上記正極端子に電気的に接続される複数のシート状正極の電極タブおよび上記負極端子に電気的に接続される複数のシート状負極の電極タブの折れ曲がりを緩和し、故障発生を防止することができる。すなわち、電極群の電極タブ側にせり出した幅広形状の絶縁性補助シートによってそのシート面内に電極群が固定されることで、仮に二次電池が誤って天地逆転に置かれた場合にも、絶縁性補助シートが角型電池缶に当たるため電極群を電池缶内で中空状態に浮かせるため、この絶縁性補助シートがない場合に比べ電極タブの折れ曲がりを緩和できるものである。
また、この場合に絶縁性補助シートをはりのあるもの又は変形困難なプレートとすれば、電極群を角型電池缶内に挿入する際に、絶縁性テープで電極群と一体とされた絶縁性補助シートが挿入ガイドの役割を果たすので、電極群の角型電池缶への挿入が容易となる。
上記二次電池を直列または並列に複数接続することにより、組電池を構成してもよい。
本発明によれば、角型電池缶に継続的な振動が加えられた場合においても、電極群の端部のシート電極が角型電池缶の角部の丸みに沿って変形することが防止できるため、結果として故障が少なく、設計通りの性能を発揮する二次電池および同電池を用いた給電・蓄電システムを得ることができる。
１ 角型電池缶
２ シート状正極
３ シート状負極
４ 絶縁性補助シート
５ 絶縁性補助シート
６ 中空部分
７ 袋状セパレータ
８ 絶縁性補助プレート
９ 側面絶縁性補助シート
１０ 絶縁性テープ
１１ 底面絶縁性補助シート
１２ 絶縁性テープ
１３ 絶縁性テープ
１４ 家屋
１５ 予備の二次電池
１６ 制御ボックス
１７ 給電電力系統
１８ 発電設備
１９ 配電盤
２０ 電気自動車
２１ 二次電地
２ シート状正極
３ シート状負極
４ 絶縁性補助シート
５ 絶縁性補助シート
６ 中空部分
７ 袋状セパレータ
８ 絶縁性補助プレート
９ 側面絶縁性補助シート
１０ 絶縁性テープ
１１ 底面絶縁性補助シート
１２ 絶縁性テープ
１３ 絶縁性テープ
１４ 家屋
１５ 予備の二次電池
１６ 制御ボックス
１７ 給電電力系統
１８ 発電設備
１９ 配電盤
２０ 電気自動車
２１ 二次電地
以下に、本発明の一実施形態に係る二次電池について、図面を参照して説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、角型電池缶１に封入されるシート状正極２、シート状負極３、絶縁性補助シート（またはプレート）８、絶縁性テープ１０の位置関係を示す図である。図１（ｂ）は、角型電池缶１の面のうち、図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面を示す。積層型リチウムイオン二次電池の例を示すが、他の二次電池でもよい。
アルミ等で成型された角型電池缶１の内部には、略長方形のシート状正極２と略長方形のシート状負極３がセパレータを介して複数積層されて電極群を構成している。ここでは、セパレータは袋状セパレータ７であり、シート状負極３より小さめに形成されたシート状正極２が袋状セパレータ７内に配置される。袋状セパレータ７でシート状正極２を包む構成により、積層ズレが生じた場合においても、シート状正極２およびシート状負極３とがショートすることが少なく、結果として故障を防止することができる。
図１（ａ）は、角型電池缶１に封入されるシート状正極２、シート状負極３、絶縁性補助シート（またはプレート）８、絶縁性テープ１０の位置関係を示す図である。図１（ｂ）は、角型電池缶１の面のうち、図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面を示す。積層型リチウムイオン二次電池の例を示すが、他の二次電池でもよい。
アルミ等で成型された角型電池缶１の内部には、略長方形のシート状正極２と略長方形のシート状負極３がセパレータを介して複数積層されて電極群を構成している。ここでは、セパレータは袋状セパレータ７であり、シート状負極３より小さめに形成されたシート状正極２が袋状セパレータ７内に配置される。袋状セパレータ７でシート状正極２を包む構成により、積層ズレが生じた場合においても、シート状正極２およびシート状負極３とがショートすることが少なく、結果として故障を防止することができる。
絶縁性補助シート８は、角型電池缶１の角の丸み部分を実質的に塞ぐことができれば、はりのないものでもはりのあるものでもよい。材料、厚みを調整してたわみや変形困難な絶縁性補助プレートとしてもよい。
絶縁性補助シートまたは絶縁性補助プレート８が、角型電池缶１の角の丸み部分を実質的に塞ぐため、電極群の端部の電極が角型電池缶１の角の丸み部分に沿って変形することを防止できる。
絶縁性補助シートまたは絶縁性補助プレート８が、角型電池缶１の角の丸み部分を実質的に塞ぐため、電極群の端部の電極が角型電池缶１の角の丸み部分に沿って変形することを防止できる。
図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面における長辺方向の電極面幅aは電気容量を極力大きくするために、角型電池缶１の角の丸み部分を除いた平らな面の幅寸法とほぼ同一となるよう設計するのが望ましい。
本図では、シート状正極２より大きなシート状負極３の面幅が角型電池缶１の断面長辺方向の角の丸み部分を除いた平らな面の幅寸法とほぼ同一となるよう設計される。
絶縁性補助シート８は、上記長辺方向の角型電池缶１の内法（うちのり）ｂと実質的に同一寸法幅に設計される。
また、図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面における短辺方向の角型電池缶１の内法をｃ、上記短辺方向の角の丸み部分を除いた平らな面の幅寸法をｄとすると、絶縁性補助シート８の厚み e は e ≒ (c−d) ÷ 2 と設計される。
このように設計されることで、角型電池缶１の角の丸み部分を絶縁性補助シートでほぼ完全に塞ぐことができ、このためシート状電極２、３が角型電池缶１の角の丸み部分で折れ曲がり、故障を引き起こすことを防止できる。
本図では、シート状正極２より大きなシート状負極３の面幅が角型電池缶１の断面長辺方向の角の丸み部分を除いた平らな面の幅寸法とほぼ同一となるよう設計される。
絶縁性補助シート８は、上記長辺方向の角型電池缶１の内法（うちのり）ｂと実質的に同一寸法幅に設計される。
また、図示しない正極端子および負極端子が形成された面方向での断面における短辺方向の角型電池缶１の内法をｃ、上記短辺方向の角の丸み部分を除いた平らな面の幅寸法をｄとすると、絶縁性補助シート８の厚み e は e ≒ (c−d) ÷ 2 と設計される。
このように設計されることで、角型電池缶１の角の丸み部分を絶縁性補助シートでほぼ完全に塞ぐことができ、このためシート状電極２、３が角型電池缶１の角の丸み部分で折れ曲がり、故障を引き起こすことを防止できる。
上記絶縁性補助シート８を配置することで、振動等でシート状電極同士にズレが生じた場合でも、ズレたシート状電極は上記短辺方向の角型電池缶１に約９０度の角度で当たるため、電極曲がりが生じ難くなる。しかし、角型電池缶１はアルミなどの金属で形成される導電体であるため、シート状電極との絶縁を図る必要がある。そのため、幅ｄの側面絶縁性補助シート９を角型電池缶の内壁の上記短辺方向に上記電極群を挟んで配置する。
側面絶縁性補助シート９は、絶縁性補助シート８と同じ材質でもよく、異なる材質でもよい。絶縁性補助シート８と異なり絶縁をするためだけに必要であるので、電解液を電極群と角型電池缶１内に多く蓄えるために、できるだけ薄く設計するのが望ましい。
絶縁性補助シート８も側面絶縁性補助シート９も、電解液が浸透しやすい機能を有していることが望ましい。
側面絶縁性補助シート９は、絶縁性補助シート８と同じ材質でもよく、異なる材質でもよい。絶縁性補助シート８と異なり絶縁をするためだけに必要であるので、電解液を電極群と角型電池缶１内に多く蓄えるために、できるだけ薄く設計するのが望ましい。
絶縁性補助シート８も側面絶縁性補助シート９も、電解液が浸透しやすい機能を有していることが望ましい。
図１（ａ）にテープ位置を示す。２つの絶縁性補助シート８で電極群を挟み、加圧して両絶縁性補助シートを絶縁性テープで連結する。これにより、２つの絶縁性補助シート８の面内に中空状に電極群を固定することができる。角型電池缶に電極群を封入後、シート状電極のズレを十分に防止すべく、絶縁性テープ１０による絶縁性補助シート８および電極群の固定は強固であるのが望ましい。そこで、図１（ａ）では、シート状電極のタブのある位置を上方とすると、側面に２箇所ずつ、また、底面の１箇所に絶縁性テープを貼り付けている。
このように強固に電極群を絶縁性補助シート８間に固定することで、先述の側面絶縁性補助シート９を省くことが可能になり、電解液をさらに多く蓄える構成とすることができる。もちろん、側面絶縁性補助シート９を必ずしも省く必要はなく、シート状電極と角型電池缶１との間の短絡防止のために設置してもよい。
このように強固に電極群を絶縁性補助シート８間に固定することで、先述の側面絶縁性補助シート９を省くことが可能になり、電解液をさらに多く蓄える構成とすることができる。もちろん、側面絶縁性補助シート９を必ずしも省く必要はなく、シート状電極と角型電池缶１との間の短絡防止のために設置してもよい。
図１（ａ）では、絶縁性補助シート８は、シート状電極のタブの延びる方向を上方とすると、電極群の幅より上下方向にはみだした大きな幅を有している。この配置でテープ固定されることで、角型電池缶１と電極群との絶縁のために電池缶の底面に絶縁性補助シートを新たに配置する必要がなくなる。また、仮にこの二次電池が誤って天地逆転に置かれた場合にも、電極群の電極タブ側にせり出した絶縁性補助シート８が角型電池缶に当たって、２つの絶縁性補助シート８で圧迫されて固定された電極群を電池缶内で中空状態に浮かせるため、この絶縁性補助シート８がない場合に比べ電極タブの折れ曲がりを緩和できる。よって、電極タブが折れ曲がって切断することによる故障も防止できる。
本実施形態では、積層型の電極群の場合を示したが、巻回型の電極群を角型電池缶に封入する場合にも同様の効果が得られることはいうまでもない。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池を対象とする。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る二次電池について、図２を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
第２の実施形態に係る二次電池について、図２を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
図２では、上記第１の実施形態と異なり、角型電池缶１の底面に電極群と角型電池缶１との絶縁のため底面絶縁性補助シート１１を配置している。そして、２つの絶縁性補助シート８で電極群を圧迫し且つ底面絶縁性補助シート１１をともに絶縁性テープで連結することで、電極群を絶縁性補助シート８の範囲内に固定するものである。
また、本実施形態では、図１の側面の絶縁性テープ１０に加え、より強固に電極群を固定するため絶縁性テープ１０より幅広の絶縁性テープ１２が２枚の絶縁性補助シート８を周回するように貼付されている。また、底面絶縁性補助シート１１と絶縁性補助シート８との連結を強固にして電極群と角型電池缶との短絡を十分に防止するために、絶縁性テープ１０より幅広の絶縁性テープ１３が２枚の絶縁性補助シート８および底面絶縁性補助シート１１を周回するように貼付されている。
その点以外は、上記第１の実施形態で述べたと同様である。
この構成により、電極群の端部におけるシート状電極の曲がりを防止するとともに、角型電池缶１と電極群との短絡をより確実に防止できる。
また、本実施形態では、図１の側面の絶縁性テープ１０に加え、より強固に電極群を固定するため絶縁性テープ１０より幅広の絶縁性テープ１２が２枚の絶縁性補助シート８を周回するように貼付されている。また、底面絶縁性補助シート１１と絶縁性補助シート８との連結を強固にして電極群と角型電池缶との短絡を十分に防止するために、絶縁性テープ１０より幅広の絶縁性テープ１３が２枚の絶縁性補助シート８および底面絶縁性補助シート１１を周回するように貼付されている。
その点以外は、上記第１の実施形態で述べたと同様である。
この構成により、電極群の端部におけるシート状電極の曲がりを防止するとともに、角型電池缶１と電極群との短絡をより確実に防止できる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る二次電池について、図３を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
第３の実施形態に係る二次電池について、図３を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
図３では、上記の形態と異なり、角型電池缶１の中に２つの電極群を配置している。すなわち、角型電池缶１内に、２つの絶縁性補助シート８で１つの電極群を圧迫し、絶縁性テープ１０でこれら２つの絶縁性補助シート８を連結することでこの電極群を絶縁性補助シート８の面内に固定した構成を２組、互いに接した状態で並べて配置している。ただし、この２組の構成による上記短辺方向の総幅は、実質的にｃと同様になる必要がある。
その点以外は、上記最良の形態および実施例１の実施形態で述べたと同様である。
２組の上記構成を接して並べた配置における最端部の絶縁性補助シート８が角型電池缶の角の丸み部分を塞ぐため、電極群の端部におけるシート状電極の曲がりを防止することができる。
本実施形態では、角型電池缶１内に２組の上記構成を配置したが、３組以上配置してもよい。
その点以外は、上記最良の形態および実施例１の実施形態で述べたと同様である。
２組の上記構成を接して並べた配置における最端部の絶縁性補助シート８が角型電池缶の角の丸み部分を塞ぐため、電極群の端部におけるシート状電極の曲がりを防止することができる。
本実施形態では、角型電池缶１内に２組の上記構成を配置したが、３組以上配置してもよい。
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る二次電池について、図４を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
第４の実施形態に係る二次電池について、図４を参照して説明する。本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、上記第１〜３の実施形態と異なり、絶縁性補助シート８にそれぞれ四角形、円形（整列配置）、円形（千鳥状配置）の貫通穴８ａ、８ｂ、８ｃを設けている。電極群を圧迫して絶縁性補助シート８の面内にしっかり電極群を固定できるのであれば、いかような形状も許容される。これにより、電解液の電極群への浸透を良くし、性能向上を図ることができる。しかし、電極面固定の際の圧力を均等に分散できるので、四角形、三角形など角のある貫通穴形状よりは円形の貫通穴形状の方が望ましい。また、円形の貫通穴形状であっても、図４（ｂ）のように整列配置した場合に比べ図４（ｃ）のような千鳥状配置とした方が、隣接する貫通穴間の絶縁性補助シート８の幅を大きくすることができ、この幅が大きいことでよりしっかりと電極群を押さえて固定することができる。
その点以外は、上記第１〜３の実施形態で述べたと同様である。
その点以外は、上記第１〜３の実施形態で述べたと同様である。
（第５の実施形態）
他の実施形態に係る積層型リチウムイオン二次電池を利用した蓄電・給電システムについて、図５を参照して説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
他の実施形態に係る積層型リチウムイオン二次電池を利用した蓄電・給電システムについて、図５を参照して説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施できる。
電気自動車２０に搭載された二次電池２１および家屋１４外に配置された予備二次電池１５は、先述の最良の形態およびその他の実施形態で述べた本発明に係る二次電池、例えば積層型リチウムイオン二次電池である。
まず、蓄電システムにつき説明する。風力発電、火力発電、水力発電、原子力発電、太陽電池、燃料電池等の発電設備１８から発電された電力は、供給電力系統１７を経由してユーザーの利用する制御ボックス１６へ供給される。制御ボックス１６でユーザーが切り替え操作することで、電気自動車２０の駆動用電源である二次電池２１、予備二次電池１５、配電盤１９のいずれかに発電設備１８から送電された電力を供給する。予備二次電池１５または電気自動車２０の二次電池２１は電力供給がなされると充電・蓄電を行う。災害等により発電設備１８からの給電が停止した場合に予備電源とするため、予備二次電池１５には充分な蓄電を行っておくのが望ましい。
昼間は配電盤１９、夜間は予備二次電池１５または電気自動車２０の二次電池２１へ電力供給するように制御ボックスをプログラム制御してもよい。
昼間は配電盤１９、夜間は予備二次電池１５または電気自動車２０の二次電池２１へ電力供給するように制御ボックスをプログラム制御してもよい。
次に給電システムにつき説明する。上記蓄電システムにより充電がなされた予備二次電池１５は、制御ボックス１６を介して家屋１４内の配電盤１９に電気的に接続されている。配電盤１９は、家屋１４内のプラグに接続されたエアコン、テレビ等の電化製品と電気的に接続されている。ユーザーは給電電力系統１７からの電力を受けて家屋１４内の電化製品を駆動するかまたは上記蓄電システムにより蓄電した予備二次電池１５の電力を利用して電化製品を駆動するかを選択でき、この選択・切り替えを制御ボックス１６により行う。
制御ボックスにおける切り替えにより、予備二次電池１５が配電盤１９に電気的に接続された場合には、予備二次電池１５から配電盤１９へ給電され、上記電化製品の駆動が可能となる。
制御ボックスにおける切り替えにより、予備二次電池１５が配電盤１９に電気的に接続された場合には、予備二次電池１５から配電盤１９へ給電され、上記電化製品の駆動が可能となる。
電気自動車２０は、上記蓄電システムにより蓄電した二次電池２１から車輪を駆動するモーターに給電することで、走行可能となる。電気自動車２０は電気モーターで車輪を駆動することが可能な自動車であればよく、ハイブリッド自動車でもよい。
本発明に係る積層型リチウムイオン二次電池を利用した蓄電・給電システムでは、同二次電池において故障の一因である振動による角型電池缶内角部での積層ズレ及び電極曲がりを極力防止することができるので、振動の多い自動車における給電システムとしても、地震の多発国における給電・蓄電システムとしても、故障の少ない安定した動作が可能となる。
Claims (7)
- 正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、
前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、
前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを有し、
前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする二次電池。 - 前記シート状正極および前記シート状負極を複数有し、前記シート状正極と前記シート状負極はそれぞれセパレータを介して積層されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記第１および第２の絶縁性補助シートには、貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 絶縁性テープをさらに有し、前記第１および第２の絶縁性補助シートは前記電極群を圧迫して前記絶縁性テープで連結されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記第１および第２の絶縁性補助シートは、前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の垂直方向に前記電極群の幅より大きな幅を備えていることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
- 正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、
前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、
前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを備え、
前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されている二次電池と、
車輪を駆動するモーターとを有し、
前記モーターは前記二次電池から給電を受けて駆動することを特徴とする電気自動車。 - 正極端子および負極端子を備えた角型電池缶と、
前記角型電池缶内に配置され、前記正極端子に電気的に接続されたシート状正極及び前記負極端子に電気的に接続されたシート状負極がセパレータを介して積層された電極群と、
前記正極端子および負極端子が形成された前記角型電池缶の面の長辺方向に前記電極群の幅より大きな幅と、前記角型電池缶の角部の丸み部分を実質的に塞ぐことができる厚みとを備えて前記角型電池缶内に配置された第１および第２の絶縁性補助シートとを備え、
前記第１及び第２の絶縁性補助シートは前記長辺方向の側から前記電極群を挟んで対向する位置に配置されている二次電池と、
発電設備とを有し、
前記二次電池は前記発電設備から給電を受けて蓄電することを特徴とする蓄電システム。
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