JPWO2019186850A1 - 電池、電池パック、蓄電装置、車両及び飛翔体 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態の電池を図1〜図14を参照して説明する。図面の一部は斜視図や展開図であり、一部の部材及び部分は図示されていないが、正極及び負極は対称に構成されているため、一方の電極の図示されない部分は、他方の電極の構造から明らかにされる。なお、実施形態は、正極及び負極を非対称に構成することを認める。
正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持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、負極集電体に保持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。
多孔質で薄い絶縁性の薄膜である。セパレータとしては、不織布、フィルム、紙や無機粒子層などが含まれる。セパレータの構成材料の例に、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、セルロース、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレン及びビニロンが含まれる。薄さと機械的強度の観点から好ましいセパレータの例に、セルロース繊維を含む不織布を挙げることができる。無機粒子層は、酸化物粒子、増粘剤、結着剤を含む。酸化物粒子には、酸化アルミ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウムなどの金属酸化物が使用できる。増粘剤にはカルボキシメチルセルロースが使用できる。結着剤には、アクリル酸メチルやそれを含むアクリル系共重合体、スチレンブタジエンゴム(SBR)などが使用できる。
電解質は、電解質塩と非水溶媒を含む溶液、電解質塩と非水溶媒を含む溶液に高分子材料を複合化した非水系ゲル状電解質、電解質塩と水を含む溶液又は電解質塩と水を含む溶液に高分子材料を複合化した水系ゲル状電解質を用いることが好ましい。
第2の実施形態の電池パックは、第1の実施形態の電池を1つ以上含む。第1の実施形態の電池の組電池の例を図15及び図16に示す。
図15及び図16に示す組電池では、隣り合う第1の単位セル60と第2の単位セル61が、互いの外装部材1の主面同士が面した状態で積層されている。例えば図15に示す組電池のユニット63では、第1の単位セル60の第1の外装部5の主面と、第2の単位セル61の第1の外装部5の主面とが面している。また、隣り合う組電池のユニット63において、一方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面と、他方の組電池のユニット63の第2の単位セル61の第2の外装部6の主面とが面している。このように外装部材の主面同士を対面させて電池を積層することにより、組電池の体積エネルギー密度を高くすることができる。
また、図15及び図16に図示されているように単位セル60と単位セル61、又は単位セル60、60や単位セル61、61のセル間には絶縁空間があるほうが望ましく、0.03mm以上の隙間を設けるか、絶縁部材(例えば、樹脂であるポリプロピレンやポリフェニレンサルファイドやエポキシ、ファインセラミックスであるアルミナやジルコニアなど)等を間に挟むことが出来る。
電池パックは、例えば、電子機器、車両(鉄道車両、自動車、原動機付自転車、軽車両、トロリーバス等)の電源として使用される。
上述の通り、組電池は、複数の電池を直列、並列、あるいは直列及び並列を組み合わせて電気的に接続したものを含み得る。また、電池パックは、組電池に加え、電池制御ユニット(Battery Control Unit, BMU)等の回路を備えることができるが、組電池が搭載されるもの(例えば車両など)が有する回路を電池制御ユニットとして使用することができる。電池制御ユニットは、単電池及び組電池の電圧または電流あるいは両方を監視して過充電及び過放電を防止する機能等を有する。
第3の実施形態は蓄電装置に関する。第2の実施形態の電池パック200、201を蓄電装置300に搭載することができる。図17の概念図に示す蓄電装置300は、電池パック200、201と、インバーター302と、コンバーター301とを備える。外部交流電源303をコンバーター301で直流変換し、電池パック200、201を充電し、電池パック200、201からの直流電源のインバーター302で交流変換し、蓄電装置300に接続した負荷304に電気を供給する構成となっている。実施形態の電池パック200、201を有する本構成の蓄電装置300とすることで、電池特性に優れた蓄電装置が提供される。なお、電池パック200、201の代わりに、電池100〜102を使用することもできる。
第4の実施形態は車両に関する。第4の実施形態の車両は、第2の実施形態の電池パック200、201を用いている。本実施形態にかかる車両の構成を、図18の車両400の模式図を用いて簡単に説明する。車両400は、電池パック200、201、車体401、モーター402、車輪403と、制御ユニット404を有する。電池パック200、201、モーター402、車輪403と、制御ユニット404は、車体401に配置されている。制御ユニット404は、電池パック200、201から出力した電力を変換したり、出力調整したりする。モーター402は電池パック200、201から出力された電力を用いて、車輪403を回転させる。なお、車両400は、電車などの電動車両やエンジンなどの他の駆動源を有するハイブリッド車も含まれる。モーター402からの回生エネルギーによって、電池パック200、201を充電してもよい。電池パック200、201からの電気エネルギーによって駆動されるものはモーターに限られず、車両400に含まれる電気機器を動作させるための動力源に用いても良い。また車両400の減速時に回生エネルギーを得て、得られた回生エネルギーを用いて電池パック200、201を充電することが好ましい。実施形態の電池パック200、201を有する本構成の車両400とすることで、電池特性に優れた車両が提供される。なお、電池パック200、201の代わりに、電池100〜102を使用することもできる。
第5の実施形態は飛翔体(例えば、マルチコプター)に関する。第5の実施形態の飛翔体は、第2の実施形態の電池パック200、201を用いている。本実施形態にかかる飛翔体の構成を、図19の飛翔体(クアッドコプター)500の模式図を用いて簡単に説明する。飛翔体500は、電池パック200、201、機体骨格501、モーター502、回転翼503と制御ユニット504を有する。電池パック200、201、モーター502、回転翼503と制御ユニット504は、機体骨格501に配置している。制御ユニット504は、電池パック200、201から出力した電力を変換したり、出力調整したりする。モーター502は電池パック200、201から出力された電力を用いて、回転翼503を回転させる。実施形態の電池パック200、201を有する本構成の飛翔体500とすることで、電池特性に優れた飛翔体が提供される。なお、電池パック200、201の代わりに、電池100〜102を使用することもできる。
Claims (9)
- 正極、前記正極と電気的に接続された正極集電タブ、負極、及び、前記負極と電気的に接続された負極集電タブを含み、扁平形状に捲回された前記正極集電タブが第一端面に位置し、かつ扁平形状に捲回された前記負極集電タブが第二端面に位置する、扁平形状の電極群と、
前記電極群を捲回する絶縁フィルムと、
前記正極集電タブと電気的に接続した電極群側正極リードと、
前記負極集電タブと電気的に接続した電極群側負極リードと、
開口部にフランジ部を有する金属製の第1の外装部と、金属製の第2の外装部とを含み、前記第1の外装部の前記フランジ部と前記第2の外装部が溶接されて形成された空間内に前記電極群が収納された外装部材と、
前記第1の外装部は前記正極集電タブ側に貫通孔を有し、頭部及び前記頭部から延び出た軸部を含む正極外部端子と、貫通孔を有する正極端子リードとを含み、前記頭部が前記第1の外装部の外側に突出し、前記軸部が前記正極端子リードの貫通孔に挿入されて前記軸部が前記第1の外装部及び前記正極端子リードにカシメ固定された正極端子部と、
前記第1の外装部は前記負極集電タブ側に貫通孔を有し、頭部及び前記頭部から延び出た軸部を含む負極外部端子と、貫通孔を有する負極端子リードとを含み、前記頭部が前記第1の外装部の外側に突出し、前記軸部が前記負極端子リードの貫通孔に挿入されて前記軸部が前記第1の外装部及び前記負極端子リードにカシメ固定された負極端子部と、
第1の正極絶縁補強部材と、
第2の正極絶縁補強部材と、
第1の負極絶縁補強部材と、
第2の負極絶縁補強部材と、
を含み、
前記第1の正極絶縁補強部材は、前記第1の外装部の内面側であって、前記正極端子リードと前記第1の外装部との間に配置され、
前記第2の正極絶縁補強部材は、前記第1の外装部の内面側及び前記第2の外装部の内面側に配置され、
前記第1の負極絶縁補強部材は、前記第1の外装部の内面側であって、前記負極端子リードと前記第1の外装部との間に配置され、
前記第2の負極絶縁補強部材は、前記第1の外装部の内面側及び前記第2の外装部の内面側に配置され、
前記絶縁フィルムは、前記電極群と前記第1の外装部との間、前記電極群と前記第2の外装部材との間、前記正極集電タブと前記第1の正極絶縁補強部材の間、前記正極集電タブと前記第2の正極絶縁補強部材の間、前記負極集電タブと前記第1の負極絶縁補強部材の間及び前記負極集電タブと前記第2の負極絶縁補強部材の間に配置される電池。 - 前記正極端子部は、貫通孔正極絶縁部材と、貫通孔を有する正極補強部材とをさらに含み、
前記正極外部端子は、前記正極絶縁部材の貫通孔と前記正極補強部材の貫通孔にさらに挿入され、
前記第1の外装部の前記正極集電タブ側の貫通孔の周辺部には、前記外装部材の内側に向かってバーリング部を有し、
前記正極補強部材は、前記第1の外装部と前記正極絶縁部材との間に配置され、
前記正極補強部材は、前記第1の外装部のバーリング部と前記正極絶縁部材とに挟まれ、
前記負極端子部は、貫通孔負極絶縁部材と、貫通孔を有する負極補強部材とをさらに含み、
前記負極外部端子は、前記負極絶縁部材の貫通孔と前記負極補強部材の貫通孔にさらに挿入され、
前記第1の外装部の前記負極集電タブ側の貫通孔の周辺部には、前記外装部材の内側に向かってバーリング部を有し、
前記負極補強部材は、前記第1の外装部と前記負極絶縁部材との間に配置され、
前記負極補強部材は、前記第1の外装部のバーリング部と前記負極絶縁部材とに挟まれる請求項1に記載の電池。 - 前記第1の正極絶縁補強部材は貫通孔を有し、
前記第1の正極絶縁補強部材の貫通孔内に前記正極絶縁部材、前記正極補強部材及び前記正極外部端子が配置され、
前記第1の負極絶縁補強部材は貫通孔を有し、
前記第1の負極絶縁補強部材の貫通孔内に前記負極絶縁部材、前記負極補強部材及び前記負極外部端子が配置される請求項2に記載の電池。 - 前記第1の正極絶縁補強部材と前記第2の正極絶縁補強部材は、前記正極集電タブ側とは反対側で嵌合して連結しており、
前記第1の負極絶縁補強部材と前記第2の負極絶縁補強部材は、前記負極集電タブ側とは反対側で嵌合して連結している請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電池。 - 前記前記第1の正極絶縁補強部材と前記第2の正極絶縁補強部材の嵌合は、凹部と凸部の組み合わせによってなされ、
前記第1の負極絶縁補強部材と前記第2の負極絶縁補強部材の嵌合は、凹部と凸部の組み合わせによってなされる請求項4に記載の電池。 - 請求項1ないし5に記載の電池を1つ以上含む電池パック。
- 請求項1ないし5に記載の電池又は請求項6に記載の電池パックを含む蓄電装置。
- 請求項1ないし5に記載の電池又は請求項6に記載の電池パックを含む車両。
- 請求項1ないし5に記載の電池又は請求項6に記載の電池パックを含む飛翔体。
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