JPWO2016199939A1 - 電池及び組電池 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態によると、電池が提供される。この電池は、電極体と、リードと、外装部材と、端子とを具備する。外装部材は、主部と、主部に隣り合う端子接続部とを含む。電極体は、外装部材の主部に収容されている。リードは、電極体に電気的に接続されている。また、リードは、外装部材の端子接続部に収容されている。端子は、リードに電気的に接続されている。また、端子は、外装部材の端子接続部に設置されている。外装部材の主部の厚さが、外装部材の端子接続部の厚さよりも大きい。
外装部材の主部は、外装部材の主面を含むことができる。外装部材の主面は、主部の面うち、電極体と向き合っていない方の面であり得る。また、外装部材の端子接続部は、第1の面と、その裏面としての第2の面とを含むことができる。端子接続部の第2の面は、リードと対向することができる。
第1の実施形態に係る電池は、一次電池であってもよいし、又は二次電池であってもよい。第1の実施形態に係る電池の一例としては、非水電解質電池が挙げられる。
外装部材は、単一の部材でもよいし、又は2つ以上の部材から構成されていてもよい。
電極体は、正極及び負極を含むことができる。正極は、例えば、正極集電体と、その上に形成された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極集電タブは、例えば、正極集電体のうち、表面に正極材料層を担持していない部分であり得る。或いは、正極集電タブは、正極集電体と別体であっても良い。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。負極は、例えば、負極集電体と、その上に形成された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極集電タブは、例えば、負極集電体のうち、表面に負極材料層を担持していない部分であり得る。或いは、負極集電タブは、負極集電体と別体であってもよい。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。正極材料層と負極材料層とは、互いに対向して配置され得る。
リードは、電極体に電気的に接続されている。特に、第1の実施形態に係る電池は、2つのリードを具備することができ、例えば、一方のリードは電極体の正極、特に正極集電体に電気的に接続することができ、他方のリードは電極体の負極、特に負極集電体に電気的に接続することができる。
端子はリードに電気的に接続されている。特に、第1の実施形態に係る電池は、2つの端子を具備することができる。例えば、一方の端子は、電極体の正極に電気的に接続され得るリードに接続することができる正極端子である。他方の端子は、電極体の負極に電気的に接続され得るリードに接続することができる負極端子である。
例えば、リードに貫通孔を更に設け、この貫通孔に端子を嵌め込むことによって、端子とリードとを接続することができる。
或いは、端子に貫通孔を更に設けると共にリードに突起部を更に設け、このリードの突起部を端子の貫通孔に嵌め込むことによっても、端子とリードとを接続することができる。
また、端子とリードとは、かしめ固定されていてもよいし、又はレーザー溶接されていてもよい。
ガスケットを形成することができる材料としては、例えば、フッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)、ポリプロピレン樹脂(PP樹脂)、及びポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)などの樹脂が挙げられる。
絶縁部材の材料としては、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリブチレンテレフタラート(PBT)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
第1の実施形態に係る電池は、正極集電タブを束ねる挟持部材、及び負極集電タブを束ねる挟持部材を更に具備することもできる。
正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。酸化物及び硫化物の例には、リチウムを吸蔵する二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2O4またはLixMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoyO2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-yO2)、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiyO4)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV2O5)及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。上記の式において、0<x≦1であり、0<y≦1である。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いてもよい。
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵放出することができる金属酸化物、金属窒化物、合金、炭素等を用いることができる。0.4V以上(対Li/Li+)貴な電位でリチウムイオンの吸蔵放出が可能な物質を負極活物質として用いることが好ましい。
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
外装部材3の主部33は、外側に向いた最も大きな面積を有する主面33Aを有する。外装部材3の主部33の主面33Aは、一対の長辺と一対の短辺とを有する略長方形の形状を有する。外装部材3の主部33は、図2及び図3に示すように、主面33Aの2つの短辺のそれぞれから延び且つ外側を向いた2つの側面33Bを更に有する。
外装部材3の端子接続部34の各々は、外装部材3の主部33の2つの側面33Bのそれぞれから延びている。外装部材3の端子接続部34は、外側に向いた第1の面34Aと、その裏面として内側を向いた第2の面34Bとを含む。外装部材3において、主部33の主面33Aと端子接続部の第1の面34Aとは、略平行である。
図2に示すように、基準面である底面3Bから外装部材3の主部33の主面33Aまでの距離、すなわち主部33の厚さT33は、底面3Bから外装部材3の端子接続部34の第1の面34Aまでの距離、すなわち端子接続部34の厚さT34よりも大きい。すなわち、図2に示すように、電池100において、外装部材3の主部33とそれに隣り合う2つの端子接続部34とは、段差を形成している。
第2の実施形態によると、組電池が提供される。この組電池は、複数個の第1の実施形態に係る電池と、バスバーとを具備する。複数の電池のうちの1つの電池の端子が、複数の電池のうちの他の1つの電池の端子にバスバーを介して電気的に接続されている。
図11は、第2の実施形態に係る第2の例の組電池の、バスバーと電池との接続箇所の拡大平面図である。
以下に例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
実施例1では、電極体1及び非水電解質を収容していない点を除いて図1〜図3に示した電池100と同様の構造を有する実施例1の電池ユニット100を作製した。
実施例2では、電極体1及び非水電解質を収容していない点を除いて、図7に示した電池100と同様の構造を有する実施例2の電池ユニット100を作製した。
比較例1では、図12に側面図を示す構造を有する比較例1の電池ユニット100’を作製した。図12に示す比較例1の電池ユニット100’は、外装部材3における主部33の厚さT33と端子接続部34の厚さT34とが同じである点以外は、実施例1の電池ユニット100と同様である。
比較例2では、図13に側面図を示す構造を有する比較例2の電池ユニット100’を作製した。図13に示す比較例2の電池ユニット100’は、外装部材3が端子接続部34を具備していない点、及び外装部材3の主部33の側面33Bに端子5及びガスケット4を設置している点以外は、実施例1の電池ユニット100と同様である。特に、外装部材3の主部33の大きさは、実施例1の電池ユニット100と比較例1の電池ユニット100’との間で同じである。
4つの実施例1の電池ユニット100を用いて、図8及び図9に示す組電池200と同様の構造の実施例1の組電池200を組み立てた。第1のバスバー210及び第5のバスバー250としては、厚さが2mmである板材であって、純アルミニウムにNiメッキを施した板材を用いた。第2のバスバー220を構成する補助バスバー221及び222並びに第4のバスバー240を構成する補助バスバー241及び242としては、厚さが2mmである板材であって、純アルミニウムにNiメッキを施した板材を用いた。第3のバスバー230としては、厚さが2mmである板材であって、純アルミニウムにNiメッキを施したU字状部材を用いた。実施例1の組電池200は、電池ユニット100A〜Dの積層にバスバー210〜250が干渉することなく、組み立てることができた。
このように、実施例1及び2の電池ユニット100は、容易に組電池200にすることができた。一方、主部33の厚さT33と端子接続部34の厚さT34とが同じである比較例1の電池ユニット100’は、バスバーの干渉のため、組電池にすることができなかった。
Claims (7)
- 主部及び前記主部に隣り合った端子接続部を含んだ外装部材と、
前記主部に収容された電極体と、
前記電極体に電気的に接続されており且つ前記端子接続部に収容されたリードと、
前記リードに電気的に接続されており且つ前記端子接続部に設置された端子と
を含み、
前記主部の厚さが、前記端子接続部の厚さよりも大きいことを特徴とする電池。 - 前記外装部材の前記主部は、前記外装部材の主面を含み、
前記外装部材の前記端子接続部は、第1の面と、その裏面としての第2の面とを含み、前記第2の面が前記リードと対向しており、
前記端子は、第1の端部と、第2の端部とを含み、前記第1の端部は、前記外装部材の外側に位置し、前記第2の端部は、前記外装部材の内側に位置し、
前記外装部材の前記端子接続部の前記第1の面からの前記端子の前記第1の端部の主面までの距離が、前記第1の面からの前記外装部材の前記主面が位置する平面までの距離よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の電池。 - 前記外装部材の前記端子接続部の前記第1の面は、前記外装部材の前記主面に対して傾斜していることを特徴とする請求項2に記載の電池。
- 前記外装部材が、金属、合金又は樹脂層と金属層及び/又は合金層との積層体から形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の電池。
- 前記外装部材がアルミニウムを含むことを特徴とする請求項4に記載の電池。
- 貫通孔を含んだガスケットを更に含み、
前記端子接続部は、前記第2の面から突出した先端を含む立ち上がり部と、前記端子接続部を前記第1の面から前記立ち上がり部の前記先端まで貫通した貫通孔とを含み、前記貫通孔が前記立ち上がり部の前記先端に近づくにつれて径が減少したテーパー部を含み、
前記端子は、前記第1の端部から前記第2の端部に向かう軸方向に延びた主部を備え、前記主部は、前記第1の端部と前記第2の端部との間に、前記第2の端部に近づくにつれて径が減少した縮径部を含み、
前記ガスケットの少なくとも一部は、前記外装部材の前記貫通孔の前記テーパー部内に位置しており、
前記端子の前記主部の前記縮径部の少なくとも一部は、前記ガスケットの前記貫通孔内に位置しており、
前記ガスケットの前記少なくとも一部は、前記外装部材の前記テーパー部と、前記端子の前記縮径部との間に挟まれており、
前記端子の前記主部の前記軸方向に対する前記外装部材の前記テーパー部の傾斜角は、前記軸方向に対する前記縮径部の傾斜角よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の電池。 - 複数個の電池と、
バスバーと
を具備し、
前記電池の各々が、請求項1〜6の何れか1項に記載の電池であり、
前記電池のうちの1つの電池の前記端子が、前記電池のうちの他の1つの電池の前記端子にバスバーを介して電気的に接続されていることを特徴とする組電池。
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