RU2660491C1 - Герметичная аккумуляторная батарея - Google Patents
Герметичная аккумуляторная батарея Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660491C1 RU2660491C1 RU2017131203A RU2017131203A RU2660491C1 RU 2660491 C1 RU2660491 C1 RU 2660491C1 RU 2017131203 A RU2017131203 A RU 2017131203A RU 2017131203 A RU2017131203 A RU 2017131203A RU 2660491 C1 RU2660491 C1 RU 2660491C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- negative electrode
- electrode
- positive electrode
- positive
- collector
- Prior art date
Links
- 239000000565 sealant Substances 0.000 title 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 19
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 12
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 39
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 32
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 21
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 description 13
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 13
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 5
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000009782 nail-penetration test Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound O=S1OCCO1 WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010586 LiFeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015010 LiNiCoMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N [3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-ylmethyl)-1-oxa-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-en-8-yl]-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]methanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CC1=NOC2(C1)CCN(CC2)C(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N acetic acid 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002194 amorphous carbon material Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical class [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
- H01M10/281—Large cells or batteries with stacks of plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
- H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
- H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
- H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
- H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к герметичной аккумуляторной батарее, включающей в себя слоистый электродный блок с конструкцией, в которой поочередно наслоено множество листов положительного и отрицательного электродов. В аккумуляторной батарее отводящая ток положительных электродов деталь и отводящая ток отрицательных электродов деталь соединены соответственно с частью открытой части токоотвода положительного электрода и частью открытой части токоотвода отрицательного электрода слоистого электродного блока. Участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых, когда полная длина в направлении короткой стороны каждой из открытых частей токоотвода положительного электрода и отрицательного электрода принята за L, расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны меньше L/2. Повышение конструктивной стабильности и улучшение характеристики высокоскоростного заряда и разряда аккумуляторной батареи являются техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к герметичной аккумуляторной батарее и, в частности, к прямоугольной герметичной аккумуляторной батарее, включающей в себя слоистый электродный блок с конструкцией, в которой поочередно наслоены множество листов положительного и отрицательного электродов.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Герметичные аккумуляторные батареи, к примеру, литий-ионные аккумуляторные батареи и никель-металлогидридные аккумуляторные батареи, используются не только в качестве так называемых портативных источников питания для компьютеров, мобильных терминалов и т.п., но и в последние годы предпочтительно используются в качестве источников питания для приведения в движение транспортных средств. В частности, легкие литий-ионные аккумуляторные батареи с высокой плотностью энергии являются предпочтительными в качестве источника питания с высокой выходной мощностью для приведения в движение транспортного средства, такого как электротранспортное средство (EV), гибридное транспортное средство со штепсельным соединением для заряда от внешнего источника (PHV) и гибридное транспортное средство (HV), и поэтому ожидается увеличение спроса на них в будущем. Герметичная аккумуляторная батарея представляет собой батарею с такой конструкцией, в которой электродный блок, имеющий в своем составе положительные и отрицательные электроды и электролит, заключен в прямоугольном (коробчатом) жестком кожухе, изготовленном обычно из металла, а проем кожуха герметизирован. В качестве примера общей формы электродного блока, заключенного в герметичной аккумуляторной батарее, можно привести так называемый слоистый электродный блок с конструкцией, в которой прямоугольные листовые положительные и отрицательные электроды (в дальнейшем называемые "листами положительного электрода" и "листами отрицательного электрода") поочередно наслоены с размещенными между ними сепараторами. Поскольку емкость батареи в расчете на единицу объема является относительно большой, слоистый электродный блок с такой конструкцией представляет собой подходящий для приведения в движение транспортного средства источник питания, от которого требуются большая емкость и высокая выходная мощность, и размер батареи или емкость батареи можно легко регулировать посредством увеличения или уменьшения числа наслоенных листов положительного и отрицательного электродов. Например, в публикации заявки на патент Японии № 2015-210922 (JP 2015-210922 А) описывается пример слоистого электродного блока, входящего в состав литий-ионной аккумуляторной батареи с герметичной конструкцией. Раскрытый в JP 2015-210922 А слоистый электродный блок обладает особенностью токоотводящей конструкции, в которой наслаиваемые листы положительного электрода и листы отрицательного электрода выполняют таким образом, что из частей краев листов выступают лепестковые выводы, и после того, как слоистый электродный блок сформирован, лепестковые выводы положительных и отрицательных электродов накладываются и соединяются с контактными выводами положительных и отрицательных электродов для внешнего соединения.
[0003] Между тем, поскольку слоистый электродный блок имеет конструкцию, в которой листы положительного электрода и листы отрицательного электрода поочередно наслоены с размещенными между ними сепараторами, конструктивная стабильность является относительно низкой. Следовательно, чтобы поддерживать высокоскоростные заряд и разряд, подходящие для источника питания для приведения в движение транспортного средства в течение длительного времени, важно, чтобы конструкция слоистого электродного блока стабильно поддерживалась в кожухе герметичной батареи. Например, чтобы предотвращать встряхивание слоистого электродного блока в кожухе, между размещенным в кожухе слоистым электродным блоком и внутренней стенкой кожуха размещается прокладка (регулирующий толщину элемент), чтобы заполнять зазор, что описывается в JP 2015-210922 А. Помимо этого, чтобы минимизировать позиционное отклонение между наслоенными листами положительного и отрицательного электродов, от одной широкой поверхности (одной боковой поверхности на одном из концов слоистого электродного блока согласно форме листов положительного и отрицательного электродов в направлении наслаивания, идентично далее) к другой широкой поверхности прикрепляется удерживающая лента, накрывающая поверхность пакета (боковую поверхность слоистого электродного блока в направлении наслаивания листов положительного и отрицательного электрода, идентично далее) слоистого электродного блока.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Тем не менее, конструкция для поддержания слоистого электродного блока в описанном в JP 2015-210922 А аспекте не является удовлетворительной, когда он установлен в транспортном средстве, которое вибрирует при движении, и по-прежнему имеется пространство для улучшения. Кроме того, токоотводящая конструкция (конструкция с лепестковыми выводами) слоистого электродного блока в описанном в JP 2015-210922 А аспекте не является удовлетворительной в качестве источника питания для приведения в движение транспортного средства, которому требуются быстрые, высокоскоростные заряд и разряд относительно сильным током при движении с вибрацией, и также имеется пространство для улучшения токоотводящей конструкции. Настоящее изобретение относится к герметичной аккумуляторной батарее, включающей в себя слоистый электродный блок, которая является особенно подходящей в качестве источника питания для приведения в движение транспортного средства (бортовой аккумуляторной батареи) и позволяет получать высокую емкость. Настоящее изобретение предоставляет герметичную аккумуляторную батарею с токоотводящей конструкцией, которая имеет выгодную конструктивную стабильность (устойчивость) при монтаже в транспортном средстве и превосходные характеристики высокоскоростного заряда и разряда.
[0005] Настоящее изобретение предлагает аккумуляторную батарею с герметичной конструкцией (герметичную аккумуляторную батарею), которая включает в себя слоистый электродный блок с конструкцией, в которой положительный электрод, включающий в себя прямоугольный листовой токоотвод положительного электрода и сформированный на этом токоотводе слой активного материала положительного электрода, и отрицательный электрод, включающий в себя прямоугольный листовой токоотвод отрицательного электрода и сформированный на этом токоотводе слой активного материала отрицательного электрода, поочередно наслоены с сепаратором между ними, электролит и прямоугольный кожух. В герметичной аккумуляторной батарее по данному аспекту настоящего изобретения прямоугольный кожух включает в себя тело кожуха, в котором заключены слоистый электродный блок и электролит, и крышку для закрытия проема кожуха. Помимо этого, на одном конце каждого из положительного электрода и отрицательного электрода в направлении длинной стороны образована открытая часть токоотвода, не имеющая слоя активного материала, в направлении короткой стороны. Следовательно, слоистый электродный блок имеет конфигурацию, в которой открытые части токоотводов положительных электродов наслоены на одном конце в направлении длинной стороны, а открытые части токоотводов отрицательных электродов наслоены на другом конце в направлении длинной стороны. При этом отводящая ток положительных электродов деталь и отводящая ток отрицательных электродов деталь прикреплены к стороне внутренней поверхности крышки кожуха. Часть отводящей ток положительных электродов детали и часть наслоенных открытых частей токоотводов положительных электродов соединены между собой, и часть отводящей ток отрицательных электродов детали и часть наслоенных открытых частей токоотводов отрицательных электродов соединены между собой.
[0006] В герметичной аккумуляторной батарее, имеющей вышеуказанную конфигурацию, открытая часть токоотвода положительного электрода и открытая часть токоотвода отрицательного электрода слоистого электродного блока с вышеуказанной конфигурацией соединены (обычно соединены сваркой) с соответственно отводящей ток положительных электродов деталью и отводящей ток отрицательных электродов деталью, прикрепленным к стороне внутренней поверхности крышки. Таким образом, внутри прямоугольного кожуха заключен слоистый электродный блок, который объединен с крышкой через отводящую ток положительных электродов деталь и отводящую ток отрицательных электродов деталь. Поэтому в герметичной аккумуляторной батарее с данной конфигурацией можно зафиксировать положение и ориентацию слоистого электродного блока в кожухе батареи, в котором крышка и тело кожуха соединены между собой и герметизированы. В результате можно предотвратить встряхивание слоистого электродного блока внутри кожуха. Таким образом, в герметичной аккумуляторной батарее с данной конфигурацией можно реализовывать предпочтительную конструктивную стабильность слоистого электродного блока.
[0007] Помимо этого, в одном аспекте раскрытой здесь герметичной аккумуляторной батареи участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых, когда полная длина в направлении короткой стороны каждой из открытых частей токоотводов положительного электрода и отрицательного электрода с использованием конца рядом с крышкой в качестве начальной точки задана как L, расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны меньше L/2. В герметичной аккумуляторной батарее с вышеуказанной конфигурацией участки соединения слоистого электродного блока со стороны положительного электрода и со стороны отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых расстояние от конца рядом с крышкой (в общем, с верхней поверхностью прямоугольного кожуха, когда батарея используется обычным образом) в направлении короткой стороны меньше L/2. Другими словами, участок сварки в смотанном электродном блоке, объединенном с крышкой, сформирован на стороне рядом с крышкой. Авторы изобретения подробно проанализировали взаимозависимость между участком соединения между слоистым электродным блоком и отводящей ток положительных электродов деталью и участком соединения между слоистым электродным блоком и отводящей ток отрицательных электродов деталью и внутренним сопротивлением батареи. В результате было обнаружено, что внутреннее сопротивление (сопротивление элементов внутри батареи) сильно изменяется в зависимости от положения (т.е. расстояния в направлении короткой стороны), в котором сформированы участки соединения. Таким образом, в герметичной аккумуляторной батарее с данной конфигурацией, когда участок соединения между слоистым электродным блоком и отводящей ток положительных электродов деталью и участок соединения между слоистым электродным блоком и отводящей ток отрицательных электродов деталью предусмотрены в положениях, при которых расстояние в направлении короткой стороны меньше L/2, можно минимизировать внутреннее сопротивление батареи. Поэтому в герметичной аккумуляторной батарее с данной конфигурацией можно реализовывать выгодную токоотводящую конструкцию слоистого электродного блока.
[0008] Кроме того, если участки соединения предусмотрены в описанных выше положениях, когда в кожухе выделяется газ (обычно образующийся при разложении электролита) вследствие неожиданного анормального состояния, такого как анормальный нагрев в случае избыточного заряда или внутреннего короткого замыкания, участки соединения (и их окрестности), предусмотренные на стороне рядом с крышкой (т.е. смежной с крышкой), могут служить в качестве помех (барьеров) на пути потока, по которому выделившийся в слоистом электродном блоке газ вытекает наружу из электродного блока. Следовательно, бóльшая часть выделившегося в слоистом электродном блоке газа обязательно вытекает из части электродного блока наружу через крышку, и можно предотвратить накопление выделившихся внутри слоистого электродного блока газов со стороны крышки. Соответственно, в дополнение к конструктивной стабильности, может быть реализован более высокий уровень безопасности.
[0009] В другой форме герметичной аккумуляторной батареи раскрытого здесь аспекта участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода могут быть сформированы в положениях, при которых расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны меньше L/4. В такой конфигурации можно дополнительно минимизировать внутреннее сопротивление батареи, и может быть реализована более выгодная токоотводящая конструкция.
[0010] В еще одной форме герметичной аккумуляторной батареи раскрытого здесь аспекта участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода могут быть сформированы в положениях, при которых, когда общая толщина слоистого электродного блока в направлении наслаивания задана как D, расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны составляет D/2 или менее. В такой конфигурации можно дополнительно минимизировать внутреннее сопротивление батареи, и может быть реализована более выгодная токоотводящая конструкция.
[0011] Сепаратор раскрытого здесь слоистого электродного блока может включать в себя адгезив для улучшения адгезии к обращенному к нему положительному или отрицательному электроду. Когда в качестве сепаратора слоистого электродного блока используется сепаратор, включающий в себя адгезив (в дальнейшем называемый "сепаратором с адгезивом"), можно дополнительно минимизировать позиционное отклонение между наслоенными листами положительного электрода и отрицательного электрода. Следовательно, можно дополнительно повысить конструктивную стабильность слоистого электродного блока в прямоугольном кожухе. При этом сепаратор может представлять собой независимый и отдельный элемент, отличающийся от положительного электрода и отрицательного электрода, или может быть выполнен заодно в виде слоя на поверхностях положительного электрода и/или отрицательного электрода заранее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Ниже будут описаны признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы и на которых:
Фиг. 1 – вид в перспективе, схематично показывающий внешний вид герметичной аккумуляторной батареи (литий-ионной аккумуляторной батареи) согласно варианту осуществления;
Фиг. 2 – пояснительный рисунок, схематично показывающий конструктивные элементы слоистого электродного блока согласно варианту осуществления;
Фиг. 3 – вид в перспективе, схематично показывающий конфигурацию слоистого электродного блока согласно варианту осуществления;
Фиг. 4 – рисунок, описывающий сборку объединенного с крышкой токоотводного узла и слоистого электродного блока согласно варианту осуществления;
Фиг. 5 – вид спереди, схематично показывающий участки соединения между отводящими ток положительных и отрицательных электродов деталями и открытыми частями токоотводов положительного и отрицательного электродов согласно варианту осуществления;
Фиг. 6 – вид сбоку со стороны положительного электрода, схематично показывающий участки соединения между отводящими ток положительных и отрицательных электродов деталями и открытыми частями токоотводов положительного и отрицательного электрода согласно варианту осуществления;
Фиг. 7 – вид спереди, схематично показывающий состояние, в котором объединенный с крышкой токоотводный узел и слоистый электродный блок устанавливаются в теле кожуха согласно одному варианту осуществления;
Фиг. 8 – вид спереди, схематично показывающий состояние, в котором объединенный с крышкой токоотводный узел и слоистый электродный блок устанавливаются в теле кожуха согласно другому варианту осуществления;
Фиг. 9 – рисунок, описывающий форму листа сепаратора и состояние размещения листов положительного и отрицательного электродов согласно другому варианту осуществления; и
Фиг. 10 показывает график, горизонтальная ось которого представляет участок соединения (мм) между отводящими ток положительных и отрицательных электродов деталями и открытыми частями токоотводов положительного и отрицательного электродов, а вертикальная ось которого представляет значение сопротивления элементов (мкОм).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0013] В качестве примера описанной здесь герметичной аккумуляторной батареи ниже со ссылкой на чертежи подробно описывается предпочтительный вариант осуществления литий-ионной аккумуляторной батареи. Компоненты, отличные от конкретно упомянутых в этом подробном описании, которые требуются для реализации, могут быть поняты специалистами в данной области техники в качестве конструктивных аспектов на основе предшествующего уровня техники. Настоящее изобретение может быть реализовано на основе содержания, раскрытого в этом подробном описании, и общеизвестных технических знаний в данной области техники. Хотя нижеприведенный вариант осуществления относится к литий-ионной аккумуляторной батареи, варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены литий-ионной аккумуляторной батареей, и настоящее изобретение может надлежащим образом применяться к другим герметичным вторичным батареям, например, к конденсатору с двойным электрическим слоем, литий-ионному конденсатору и натрий-ионной аккумуляторной батарее. В этом подробном описании "активный материал" означает вещество, участвующее в поглощении и высвобождении носителей заряда (например, ионов лития в литий-ионной аккумуляторной батарее) на стороне положительного электрода или на стороне отрицательного электрода. При этом диапазон числовых значений A-B (A и B являются произвольными числами) в этом подробном описании указывает A или более и B или менее.
[0014] В качестве примера раскрытой здесь герметичной аккумуляторной батареи ниже примерно иллюстрируется литий-ионная аккумуляторная батарея в форме, в которой слоистый электродный блок и электролит (в данном варианте осуществления – неводный электролит) заключены в прямоугольном кожухе (т.е. коробчатой формы в виде прямоугольного параллелепипеда). Размеры (длина, ширина, толщина и т.п.) на чертежах не отражают фактические размеры. Помимо этого, конструктивные элементы и детали, имеющие идентичные функции, обозначаются идентичными ссылочными номерами, а их избыточные описания исключаются или упрощаются.
[0015] Как показано на фиг. 1, литий-ионная батарея 10 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой герметичную аккумуляторную батарею, имеющую конфигурацию, в которой плоский слоистый электродный блок 50 (см. фиг. 3), который будет описан ниже, заключен в плоском прямоугольном кожухе 12 (т.е. внешнем контейнере батареи 10), соответствующем форме слоистого электродного блока 50, вместе с электролитом (не показан, здесь – неводным электролитом). Прямоугольный кожух 12 включает в себя тело 14 кожуха, имеющее коробчатую форму (т.е. форму прямоугольного параллелепипеда с дном), один конец которого (соответствующий верхней поверхности в состоянии обычного использования батареи 10) является открытым (т.е. имеет проем), и крышку 16, которая прикреплена к проему и включает в себя прямоугольную пластинчатую деталь, которая закрывает этот проем. Когда крышка 16 приваривается по периметру проема тела 14 кожуха, образуется прямоугольный кожух 12, имеющий шестигранную герметичную конструкцию, включающую в себя пару широких поверхностей кожуха, которые обращены к широкой поверхности плоского слоистого электродного блока, и четыре прямоугольных боковых поверхности (т.е. крышка 16 выполнена на одной верхней поверхности из них), смежных с широкой поверхностью кожуха. Хотя они не ограничены конкретным образом, в качестве предпочтительных примеров размеров прямоугольного кожуха батареи этого типа можно привести длину от 80 мм до 200 мм для длинной стороны тела 14 кожуха и крышки 16; длину от 8 мм до 40 мм для короткой стороны тела 14 кожуха и крышки 16 (т.е. толщину кожуха 12); и высоту от 70 мм до 150 мм для кожуха 12. Размер слоистого электродного блока может быть охарактеризован как размер, при котором слоистый электродный блок может быть заключен в используемом прямоугольном кожухе, и не ограничен конкретным образом.
[0016] Материалы прямоугольного кожуха 12 (тела 14 кожуха и крышки 16) могут быть идентичными материалам, используемым в герметичных аккумуляторных батареях уровня техники, и не ограничены конкретным образом. Кожух 12, который в основном включает в себя легкий металлический материал с подходящей теплопроводностью, является предпочтительным. Примеры таких металлических материалов включают алюминий, нержавеющую сталь и никелированную сталь. Как показано на фиг. 1, контактный вывод 18 отрицательного электрода и контактный вывод 20 положительного электрода для внешнего соединения выполнены заодно на стороне внешней поверхности крышки 16. К этим внешним контактным выводам 18 и 20 положительного и отрицательного электродов могут быть подключены контактные выводы внешнего соединения, имеющие соответствующие формы, согласно виду применения литий-ионной аккумуляторной батареи 10 по настоящему варианту осуществления. При этом между обоими контактными выводами 18 и 20 крышки 16 образованы тонкостенный предохранительный клапан 40, выполненный с возможностью сбрасывать внутреннее давление, когда внутреннее давление в кожухе 12 увеличивается до предварительно заданного уровня или выше, и отверстие 42 для впрыска жидкости, через которое подается неводный электролит. Фиг. 1 показывает состояние после завершения впрыскивания жидкости, и отверстие 42 для впрыска жидкости запечатано герметизирующим материалом 43. При этом механизм действия предохранительного клапана 40 и вид герметизации отверстия для впрыска жидкости идентичны таковым у батарей этого типа в уровне техники, и специальные конфигурации не являются обязательными.
[0017] Как показано на фиг. 2, слоистый электродный блок 50 по настоящему варианту осуществления имеет конфигурацию, в которой прямоугольный лист 51 положительного электрода и лист 55 отрицательного электрода, имеющий идентичную прямоугольную форму с листом 51 положительного электрода, поочередно наслоены с размещенным между ними листовым сепаратором 58, имеющим идентичную прямоугольную форму. В листе 51 положительного электрода слой 53 активного материала положительного электрода сформирован на обеих поверхностях длинного листового токоотвода 52 положительного электрода. В листе 55 отрицательного электрода слой 57 активного материала отрицательного электрода сформирован на обеих поверхностях длинного листового токоотвода 56 отрицательного электрода. Тем не менее, как показано на фиг. 2, на одном конце прямоугольного токоотвода 52 положительного электрода в направлении длинной стороны образована открытая часть 52A токоотвода положительного электрода, не имеющая слоя 53 активного материала положительного электрода, в форме полоски в направлении короткой стороны. Аналогично, на другом конце прямоугольного токоотвода 56 отрицательного электрода в направлении длинной стороны образована открытая часть 56A токоотвода отрицательного электрода, не имеющая слоя 57 активного материала отрицательного электрода, в форме полоски в направлении короткой стороны.
[0018] Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, лист 51 положительного электрода и лист 55 отрицательного электрода наслаиваются таким образом, что они немного сдвинуты по положению друг от друга в направлении длинной стороны, и открытая часть 52A токоотвода положительного электрода выступает из одного конца сепаратора 58 в направлении длинной стороны, а открытая часть 56A токоотвода отрицательного электрода выступает из другого конца. В результате, как показано на фиг. 3, на одном конце и другом конце слоистого электродного блока 50 в направлении длинной стороны образуются соответственно участок, на котором наслаиваются открытые части 52A токоотводов положительных электродов, и участок, на котором наслаиваются открытые части 56A токоотводов отрицательных электродов. При этом в слоистом электродном блоке 50 по настоящему варианту осуществления, с учетом выгодного и стабильного поглощения и высвобождения носителей заряда, предпочтительно, чтобы размер слоя 57 активного материала отрицательного электрода в направлении длинной стороны задавался большим, чем размер слоя 53 активного материала положительного электрода в направлении длинной стороны. Помимо этого, чтобы надежно осуществить изоляцию между слоем 53 активного материала положительного электрода и слоем 57 активного материала отрицательного электрода, размер сепаратора 58 в направлении длинной стороны предпочтительно задается большим, чем эти размеры в направлении его длинной стороны. Эти компоненты подробнее описываются ниже.
[0019] В качестве материалов и элементов положительных и отрицательных электродов слоистого электродного блока 50 могут использоваться без ограничения материалы и элементы, используемые в обычных литий-ионных аккумуляторных батареях предшествующего уровня техники. Например, в качестве токоотвода 52 положительного электрода могут использоваться без конкретного ограничения токоотводы положительного электрода, используемые в литий-ионных аккумуляторных батареях этого типа. Обычно предпочтителен металлический токоотвод положительного электрода с подходящей проводимостью. Например, может использоваться металлический материал, такой как алюминий, никель, титан и нержавеющая сталь. В частности, предпочтительным является алюминий (например, алюминиевая фольга). Толщина токоотвода 52 положительного электрода не ограничена конкретным образом. Тем не менее, с учетом баланса между удельной емкостью батареи и прочностью токоотвода, предпочтительна толщина примерно от 5 мкм до 50 мкм, и более предпочтительна примерно от 8 мкм до 30 мкм.
[0020] В качестве примеров активного материала положительного электрода можно привести, например, сложные оксиды металлов и лития со слоистой структурой, шпинельной структурой или т.п. (например, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiNiO2, LiCoO2, LiFeO2, LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4, LiCrMnO4 и LiFePO4). Например, сложный оксид LiNiCoMn (например, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2) является предпочтительным примером, поскольку он имеет превосходную термостойкость и высокую плотность энергии. Альтернативно, в качестве предпочтительного примера можно привести сложный оксид лития-марганца со шпинельной структурой. В качестве его примеров можно привести LiMn2O4, LiCrMnO4, LiNi0,5Mn1,5O4 и т.п. Поскольку такие активные материалы положительного электрода представляют собой активные материалы положительного электрода с высоким потенциалом, с которыми может быть реализовано напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) согласно стандарту металлического лития (относительно Li/Li+) в 4,3 В или более, они представляют собой подходящие активные материалы положительного электрода. Слой 53 активного материала положительного электрода может содержать прочие компоненты, отличные от активного материала положительного электрода, например, проводящий материал и связующее. В качестве проводящего материала, могут надлежащим образом использоваться углеродная сажа, к примеру, ацетиленовая сажа (АС) и другие углеродные материалы (такие как графит). В качестве связующего может использоваться поливинилиденфторид (ПВДФ). Толщина слоя 53 активного материала положительного электрода в общем составляет 10 мкм или более (например, 50 мкм или более) и может составлять 200 мкм или менее (например, 100 мкм или менее). Помимо этого, плотность слоя 53 активного материала положительного электрода не ограничена конкретным образом, но, в общем, составляет 1,5 г/см3 или более (например, 2 г/см3 или более), и может составлять 4,5 г/см3 или менее (например, 4,2 г/см3 или менее). Слой 53 активного материала положительного электрода с такой конфигурацией может обеспечить высокие характеристики батареи (например, высокие плотность энергии и плотность мощности). Слой 53 активного материала положительного электрода может быть сформирован, когда активный материал положительного электрода и используемый при необходимости материал (к примеру, проводящий материал и связующее) растворяют в соответствующем растворителе (например, в N-метил-2-пирролидоне, NMP), приготавливая пастообразный (или шламоподобный) композит, надлежащее количество этого композита наносят на поверхность токоотвода 52 положительного электрода и выполняют сушку. Помимо этого, когда при необходимости выполняют соответствующее прижатие, можно регулировать свойства (например, среднюю толщину, плотность и пористость) слоя 53 активного материала положительного электрода.
[0021] Между тем, в качестве токоотвода 56 отрицательного электрода могут использоваться без конкретного ограничения токоотводы отрицательного электрода, используемые в литий-ионной аккумуляторной батарее этого типа. Обычно предпочтительным является металлический токоотвод отрицательного электрода с подходящей проводимостью. Например, может использоваться медь (например, медная фольга) и сплав, который в основном содержит медь. Толщина токоотвода 56 отрицательного электрода не ограничена конкретным образом. Тем не менее, с учетом баланса между удельной емкостью батареи и прочностью токоотвода, предпочтительна толщина примерно от 5 мкм до 50 мкм, а более предпочтительна – примерно от 8 мкм до 30 мкм.
[0022] В качестве активного материала отрицательного электрода могут использоваться без конкретного ограничения один либо два или более типов материала, используемого в литий-ионных аккумуляторных батареях уровня техники. Например, в качестве иллюстративных примеров можно привести дисперсный (или сферический, чешуйчатый) углеродный материал, по меньшей мере часть которого имеет структуру графита (слоистую структуру), сложный оксид лития-переходного металла (например, сложный оксид лития-титана, такой как Li4Ti5O12) и сложный нитрид лития-переходного металла. Углеродный материал, например, можно легко проиллюстрировать примерами натурального графита, искусственного графита (синтетического графита), неграфитизируемого углерода (твердого углерода), легко графитизируемого углерода (мягкого углерода) и т.п. Альтернативно, могут использоваться частицы углерода в форме, в которой частицы графита в качестве ядер закрыты (покрыты) аморфным углеродным материалом. Слой 57 активного материала отрицательного электрода может при необходимости содержать необязательные компоненты, такие как связующее и загуститель, в дополнение к активному материалу отрицательного электрода. В качестве связующего и загустителя могут надлежащим образом использоваться связующее и загуститель, используемые в отрицательных электродах литий-ионных аккумуляторных батарей этого типа уровня техники. Например, в качестве связующего может использоваться стиролбутадиеновый каучук (СБК) или т.п. В качестве загустителя и т.п. может надлежащим образом использоваться карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). Толщина слоя 57 активного материала отрицательного электрода в общем составляет 20 мкм или более (например, 50 мкм или более), а предпочтительно 200 мкм или менее (например, 100 мкм или менее). Помимо этого, плотность слоя 57 активного материала отрицательного электрода не ограничена конкретным образом и, в общем, составляет 0,5 г/см3 или более (например, 1 г/см3 или более), а предпочтительно примерно 2 г/см3 или менее (например, 1,5 г/см3 или более). Слой 57 активного материала отрицательного электрода может быть сформирован, когда активный материал отрицательного электрода и используемый при необходимости материал (к примеру, связующее) растворяют в соответствующем растворителе (например, в деионизированной воде), приготавливая пастообразный (или шламоподобный) композит, надлежащее количество этого композита наносят на поверхность токоотвода 56 отрицательного электрода и выполняют сушку. Помимо этого, когда при необходимости выполняют соответствующее прижатие, можно регулировать свойства (например, среднюю толщину, плотность и пористость) слоя 57 активного материала отрицательного электрода.
[0023] В качестве сепаратора 58 может использоваться без конкретного ограничения сепаратор, включающий известный в уровне техники пористый лист. Например, в качестве иллюстративных примеров можно привести пористый лист (такой как пленка и нетканое полотно), изготовленный из полиолефиновой смолы, такой как полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) или т.п. Пористый лист может иметь однослойную структуру или может иметь структуру с двумя или более слоями (например, трехслойную структуру, в которой слой ПП наложен на обеих поверхностях слоя ПЭ). Помимо этого, может использоваться конфигурация, в которой на одной поверхности или обеих поверхностях пористого листа предусмотрен пористый термостойкий слой. Термостойкий слой, например, может быть слоем (называемый "слоем наполнителя"), содержащим неорганический наполнитель и связующее. В качестве неорганического наполнителя, например, может предпочтительно использоваться глинозем, бемит, кремнезем и т.п. Толщина сепаратора не ограничена, но предпочтительно задается в диапазоне, например, от 10 мкм до 40 мкм.
[0024] В качестве используемого сепаратора 58 особенно предпочтителен сепаратор с адгезивом, посредством которого может быть улучшена адгезия к обращенному к нему листу 51 положительного электрода (главным образом слою 53 активного материала положительного электрода) или листу 55 отрицательного электрода (главным образом слою 57 активного материала отрицательного электрода). Когда в состав входит адгезив, можно увеличить адгезионную прочность по отношению к по меньшей мере одному (или обоим) из наслаиваемых листа 51 положительного электрода и листа 55 отрицательного электрода. В результате можно минимизировать позиционное отклонение между наслаиваемыми листами 51 и 55 положительного и отрицательного электродов и можно повысить конструктивную стабильность слоистого электродного блока 50. Вид сепаратора с адгезивом не ограничен конкретным образом, и могут использоваться различные его виды. Например, в качестве иллюстративных примеров можно привести сепаратор, в котором адгезивный слой, включающий в себя адгезивный компонент с клейким (или липким) полимерным соединением, таким как фторкаучук, акриловая смола, полиамидная смола, полиимидная смола или полиуретановая смола, сформирован на поверхности подложки, включающей в себя изготовленный из полиолефина пористый лист. Толщина адгезивного слоя не ограничена конкретным образом и подходящим образом составляет примерно от 0,2 мкм до 1,0 мкм.
[0025] Слоистый электродный блок 50 образуется, когда наслаивают требуемое число наборов из листа 51 положительного электрода, листа 55 отрицательного электрода и сепаратора 58 (предпочтительно, сепаратора с адгезивом), имеющих вышеуказанную конфигурацию, и прикладывают соответствующее давление в направлении наслаивания. В этом случае, когда при необходимости выполняют теплое прессование при требуемой температуре, можно улучшать адгезию между сепаратором (в частности, сепаратором с адгезивом) и обращенными к нему положительным и отрицательным электродами. Размер слоистого электродного блока 50 не ограничен конкретным образом. Слоистый электродный блок 50 может иметь форму, соответствующую размеру вышеописанного случая.
[0026] Неводный электролит, который заключен в прямоугольном кожухе 12 вместе со слоистым электродным блоком 50, представляет собой электролит, в котором вспомогательная соль содержится в соответствующем неводном растворителе. Без конкретного ограничения могут использоваться неводные электролиты, используемые для известных в уровне техники литий-ионных аккумуляторных батарей. Например, в качестве неводного растворителя может использоваться этиленкарбонат (ЭК), диэтилкарбонат (ДЭК), диметилкарбонат (ДМК), этилметилкарбонат (ЭМК) или т.п. Помимо этого, в качестве вспомогательной соли, например, может надлежащим образом использоваться соль лития, такая как LiPF6.
[0027] В дополнение к неводному растворителю и вспомогательной соли в неводный электролит могут добавляться различные добавки (например, пленкообразующий материал). Например, в качестве иллюстративных примеров можно привести соль лития с оксалатным комплексом в качестве аниона, такую как бис(оксалато)борат лития (LiB(C2O4)2), LiBF2(C2O4) и LiPF2(C2O4), дифторфосфат лития (LiPO2F2), виниленкарбонат (ВК), винилэтиленкарбонат (ВЭК), фторэтиленкарбонат (ФЭК), этиленсульфит (ЭС), пропансультон (ПС) и бис(трифторметансульфонил)имид лития (LiTFSI). Эти добавки могут использоваться отдельно или в сочетании двух или более типов. В качестве концентрации добавки в неводном электролите, когда предельное количество растворения каждой добавки в используемом неводном растворителе принято за 100%, предпочтительна концентрация, полученная при растворении 5-90% от нее в неводном электролите. Обычно, когда используется (LiB(C2O4)2) или LiPO2F2, концентрацию предпочтительно регулируют таким образом, что она находится в пределах диапазона 0,01 моль/л или более и 0,2 моль/л или менее. Например, добавка может добавляться так, что ее концентрация в неводном электролите составляет 0,01 моль/л или более и 0,1 моль/л или менее.
[0028] Таким образом, литий-ионная аккумуляторная батарея 10 согласно настоящему варианту осуществления образована с использованием слоистого электродного блока 50 с вышеуказанной конфигурацией и неводного электролита. Как схематично показано на фиг. 4, на стороне внутренней поверхности крышки 16 согласно настоящему варианту осуществления предусмотрены выступающими вниз из крышки 16 отводящая ток положительных электродов деталь 32 и отводящая ток отрицательных электродов деталь 36, электрически соединенные с контактным выводом 20 положительного электрода и контактным выводом 18 отрицательного электрода. В частности, как показано на фиг. 4 и фиг. 6, отводящая ток положительных электродов деталь 32 и отводящая ток отрицательных электродов деталь 36 согласно настоящему варианту осуществления образованы в виде двух длинных токоотводящих пластинок, которые проходят параллельно в направлении короткой стороны слоистого электродного блока 50, размещенного в кожухе 12. Таким образом, в настоящем варианте осуществления сформирован объединенный с крышкой токоотводный узел 30, в котором объединены крышка 16, контактные выводы 20 и 18 положительного и отрицательного электродов и отводящие ток положительных и отрицательных электродов детали 32 и 36 в виде длинных пластинок. После этого, когда слоистый электродный блок 50 прикрепляется к объединенному с крышкой токоотводному узлу 30 с использованием некоего способа соединения, такого как сварка, слоистый электродный блок 50 внутри кожуха 12 объединен с и скреплен с крышкой 16, и за счет этого можно поддерживать ориентацию и конструкцию слоистого электродного блока 50 на высоком уровне. При этом материалы отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей 32 и 36 не ограничены конкретным образом, но могут быть металлом, который является идентичным или аналогичным металлу соответствующих токоотводов положительных и отрицательных электродов.
[0029] В частности, как показано на фиг. 4, отводящая ток положительных электродов деталь 32 объединенного с крышкой токоотводного узла 30 размещается на открытой части 52A токоотвода положительного электрода слоистого электродного блока 50, а отводящая ток отрицательных электродов деталь 36 объединенного с крышкой токоотводного узла 30 размещается на открытой части 56A токоотвода отрицательного электрода слоистого электродного блока 50. Следовательно, объединенный с крышкой токоотводный узел 30 и слоистый электродный блок 50 совмещаются и собираются. Тогда определенное число открытых частей 52A и 56A токоотводов положительных и отрицательных электродов, которые наслоены согласно числу наслоенных листов 51 и 55 положительного и отрицательного электродов, распределяются по отводящим ток положительных и отрицательных электродов деталям 32 и 36. Обычно, как показано на фиг. 6, открытые части 52A токоотводов положительных электродов равномерно разделяются на два пучка, и каждый из пучков распределяется по любой из двух деталей 32, отводящих ток положительных электродов (это аналогично применимо между открытыми частями 56A токоотводов отрицательных электродов и отводящей ток отрицательных электродов деталью 36, которые не показаны). Затем, как показано на фиг. 5 и фиг. 6, части отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей 32 и 36 подвергают точечной сварке. Соответственно, слоистый электродный блок 50 в проводящем состоянии соединяют с объединенным с крышкой токоотводным узлом 30 на участках соединения (участках сварки Wp и Wn в настоящем варианте осуществления) на стороне положительного электрода и на стороне отрицательного электрода. Способ точечной сварки может быть таким же, как и в уровне техники, и не ограничен специальными способами сварки. Например, для соединения могут использоваться ультразвуковая сварка, контактная сварка, лазерная сварка или т.п.
[0030] В раскрытой здесь литий-ионной аккумуляторной батарее 10, как показано на чертежах, участок соединения Wp между отводящей ток положительных электродов деталью 32 и открытой частью 52A токоотводов положительных электродов и участок соединения Wn между отводящей ток отрицательных электродов деталью 36 и открытой частью 56A токоотводов отрицательных электродов формируют в положениях, при которых, когда полная длина в направлении короткой стороны каждой из открытых частей 52A и 56A токоотводов положительных и отрицательных электродов с использованием конца рядом с крышкой 16 в качестве начальной точки принята за L, расстояние P от конца рядом с крышкой 16 в направлении короткой стороны составляет меньше, чем L/2 (см. фиг. 5). Когда расстояние P составляет менее L/3, это является более предпочтительным, а когда расстояние P составляет менее L/4, это особенно предпочтительно. Что касается соединения слоистого электродного блока 50 и объединенного с крышкой токоотводного узла 30, то когда участки соединения (сварки) Wp и Wn задаются близкими к крышке 16 (другими словами, к верхней поверхности кожуха 12) указанным образом, можно предотвратить увеличение внутреннего сопротивления батареи. То есть, когда участки соединения (сварки) Wp и Wn задаются близкими к крышке (верхней поверхности) указанным образом, можно реализовывать выгодную токоотводящую конструкцию слоистого электродного блока 50. Помимо этого, в предпочтительном аспекте, участки соединения Wp и Wn между слоистым электродным блоком 50 и объединенным с крышкой токоотводным узлом 30 сформированы в таких положениях, при которых, когда общая толщина слоистого электродного блока 50 в направлении наслаивания принята за D, расстояние P от конца рядом с крышкой 16 в направлении короткой стороны составляет D/2 или менее. Можно еще более надлежащим образом минимизировать внутреннее сопротивление батареи и можно реализовывать более выгодную токоотводящую конструкцию (см. примеры испытаний, которые описываются ниже).
[0031] Как описано выше, задают участки соединения Wp и Wn, выполняют точечную сварку и затем слоистый электродный блок 50 и объединенный с крышкой токоотводный узел 30, которые соединены между собой, устанавливают в теле 14 кожуха, при этом слоистый электродный блок 50 помещается внутри кожуха. Затем сваривают периферийную часть проема тела 14 кожуха и периферийную часть крышки 16, герметизируя прямоугольный кожух 12. Затем через предусмотренное в крышке 16 отверстие 42 для впрыска жидкости вводят неводный электролит. Далее отверстие 42 для впрыска жидкости закрывают заданным герметизирующим материалом 43, и за счет этого изготавливают литий-ионную аккумуляторную батарею 10 согласно настоящему варианту осуществления. После ее изготовления выполняют обработку начальным зарядом, дозревание и т.п. при предварительно заданных условиях, и за счет этого получают литий-ионную аккумуляторную батарею 10 в применимом состоянии.
[0032] Хотя выше со ссылкой на чертежи подробно описана герметичная аккумуляторная батарея по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено этим. Например, чтобы дополнительно повысить конструктивную стабильность слоистого электродного блока 50, такого как слоистый электродный блок 150 литий-ионной аккумуляторной батареи 110, показанной на фиг. 8, от одной широкой поверхности к другой широкой поверхности могут присоединяться удерживающие ленты 61 и 63 для удерживания и связывания листов положительных и отрицательных электродов и сепараторов, составляющих электродный блок 150 в направлении наслаивания, закрывая поверхность наслаивания слоистого электродного блока 150. Число используемых удерживающих лент 61 и 63 и положения их присоединения не ограничены конкретным образом. В раскрытой здесь герметичной аккумуляторной батарее, как описано выше, участки соединения Wp и Wn между слоистым электродным блоком 50 и объединенным с крышкой токоотводным узлом 30 предусмотрены в положениях (D/2 или менее) рядом с крышкой 16. Следовательно, как показано на фиг. 8, в качестве положения присоединения удерживающей ленты 63 предпочтительно положение (например, положение присоединения удерживающей ленты 63 на фиг. 8) вдоль длинной стороны, которая обращена к дну тела 14 кожуха. В дополнение к положению вдоль обращенной к дну длинной стороны, удерживающая лента 61 также присоединена в положении (например, в положении присоединения удерживающей ленты 61 на фиг. 8) вдоль длинной стороны, которая обращена к верхней поверхности кожуха (крышке 16 в вышеописанном варианте осуществления). Следовательно, можно получать слоистый электродный блок 150, имеющий еще более повышенную конструктивную стабильность.
[0033] Помимо этого, в качестве сепаратора может использоваться сепаратор 158, имеющий форму длинного листа (форму полосы), показанную на фиг. 9, вместо множества сепараторов 58, имеющих форму прямоугольного листа, аналогичную листам 51 и 55 положительного и отрицательного электродов, как показано на фиг. 2. В этом случае, в общем, как показано на фиг. 9, предпочтительно используют сепаратор 158, который зигзагообразно складывается с заданными интервалами. Лист 51 положительного электрода и лист 55 отрицательного электрода могут размещаться в углублениях (вогнутых частях) зигзагообразно сложенного сепаратора 158 путем поочередного размещения положительного и отрицательного электродов. При этом сепаратор не ограничен элементом, отдельным от положительного и отрицательного электродов, как показано на чертеже, и может быть выполнен заодно в виде слоя на поверхностях положительного электрода и/или отрицательного электрода заранее. Может использоваться слой сепаратора, заранее сформированный заодно в виде слоя на поверхностях положительного электрода и/или отрицательного электрода.
[0034] Ниже описываются примеры испытаний, относящиеся к настоящему изобретению. Настоящее изобретение не предназначено быть ограниченным примерами испытаний (примерами). Согласно следующим материалам и процессам были сформированы подвергаемые оценочным испытаниям литий-ионные аккумуляторные батареи согласно примерам 1-5, показанным в таблице 1.
Формирование литий-ионной аккумуляторной батареи
[0035] Положительный электрод подвергаемой оценочным испытаниям литий-ионной аккумуляторной батареи приготовили согласно следующим процедурам. Порошок шпинельного активного материала положительного электрода с высоким потенциалом – LiNi0,5Mn1,5O4 (LNM), ацетиленовую сажу (АС) в качестве проводящего материала и ПВДФ в качестве связующего смешали при массовом соотношении LNM:АС:ПВДФ=90:8:2 с NMP, приготовив композит для формирования шламоподобного слоя активного материала положительного электрода. Композит нанесли на обе поверхности прямоугольной алюминиевой фольги 120 мм × 80 мм (токоотвода положительного электрода) с толщиной 15 мкм и выполнили сушку и прижатие, приготовив лист положительного электрода. При этом на одном конце в направлении длинной стороны была оставлена открытая часть токоотвода положительного электрода с шириной примерно 2,6 см в направлении короткой стороны.
[0036] Отрицательный электрод подвергаемой оценочным испытаниям литий-ионной аккумуляторной батареи приготовили согласно следующим процедурам. В качестве порошка активного материала отрицательного электрода приготовили графит (C), поверхность которого была покрыта аморфным углеродом. Затем этот графит (C), СБК в качестве связующего и КМЦ в качестве загустителя смешали при массовом отношении C:СБК:КМЦ=98:1:1 с деионизированной водой, приготовив композит для формирования шламоподобного слоя активного материала отрицательного электрода. Композит нанесли на обе поверхности прямоугольной медной фольги 120 мм × 80 мм (токоотвода отрицательного электрода) с толщиной 10 мкм и выполнили сушку и прижатие, приготовив лист отрицательного электрода. При этом на одном конце в направлении длинной стороны была оставлена открытая часть токоотвода отрицательного электрода с шириной примерно 2,4 см в направлении короткой стороны.
[0037] Множество листов положительного электрода и листов отрицательного электрода, приготовленных так, как описано выше, наслаивали поочередно с сепараторами, включающими в себя полиолефиновый лист с формой, идентичной форме подложки, и содержащий фторкаучук адгезивный слой на обеих поверхностях, нагревали до предварительно заданного диапазона температур (примерно 70-80°C) и сжимали, сформировав слоистый электродный блок с толщиной наслоения в 25 мм. Далее сформированный слоистый электродный блок помещали внутрь кожуха батареи, имеющего соответствующую прямоугольную форму. В частности, приготовили объединенный с крышкой токоотводный узел, имеющий такую же конфигурацию, как и в вышеописанном варианте осуществления. Отводящие ток положительных и отрицательных электродов детали объединенного с крышкой токоотводного узла и открытые части токоотводов положительных и отрицательных электродов слоистого электродного блока соединяли в предварительно заданных положениях (на участках соединения) посредством точечной сварки (ультразвуковой сварки).
[0038] При этом, как показано в таблице 1, для участка соединения между отводящими ток положительных электродов деталями и открытой частью токоотвода положительного электрода и участка соединения между отводящими ток отрицательных электродов деталями и открытой частью токоотвода отрицательного электрода, когда полная длина в направлении короткой стороны (в направлении высоты) каждой из открытых частей токоотводов положительных и отрицательных электродов с использованием конца (т.е. верхней боковой части электродного блока) рядом с крышкой в качестве начальной точки принята за L (80 мм), участки соединения у батарей примера 1, примера 2, примера 3, примера 4 и примера 5 находятся на уровне L/10 (8 мм), L/6,6 (12 мм), L/4 (20 мм), L/2 (40 мм) и L/1,1 (73 мм). При этом, когда общая толщина слоистого электродного блока в направлении наслаивания принята за D (25 мм), участки соединения у батарей примера 1 и примера 2 могут быть указаны как находящиеся на уровне D/3 (8 мм) и D/2 (12 мм) соответственно.
[0039] Слоистый электродный блок и объединенный с крышкой токоотводный узел, объединенные точечной сваркой, устанавливали в имеющем прямоугольную форму теле кожуха батареи и герметизировали посредством сварки периферии крышки. Затем вводили неводный электролит через предусмотренное в крышке отверстие для впрыска жидкости и герметизировали проем. При этом использовали неводный электролит, приготовленный растворением LiPF6, служащего в качестве вспомогательной соли, с концентрацией 1,1 моль/л в смеси растворителей, содержащей ЭК, ЭМК и ДМК в объемном отношении ЭК:ЭМК:ДМК=30:40:30 и дополнительно содержащей LiB(C2O4)2 в качестве добавочного материала с концентрацией примерно 0,05 моль/л. Таким образом приготовили подвергаемые оценочным испытаниям литий-ионные аккумуляторные батареи согласно примерам 1-5.
Измерение значения сопротивления элементов
[0040] В качестве индикатора при рассмотрении увеличения и уменьшения внутреннего сопротивления батареи согласно изменению положения участков сварки измеряли значение сопротивления элементов между контактными выводами положительного и отрицательного электродов, предусмотренными на стороне внешней поверхности крышки, и участками сварки отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей с использованием имеющегося в продаже тестера. При этом значение суммы значения сопротивления между контактным выводом положительного электрода и участком сварки отводящей ток положительных электродов детали и значения сопротивления между контактным выводом отрицательного электрода и участком сварки отводящей ток отрицательных электродов детали принимается за значение сопротивления элементов (мкОм). Результаты измерений показаны в виде графика на фиг. 10. Из этого графика можно четко понять, что по мере того, как уменьшается расстояние от контактных выводов положительного и отрицательного электродов до участков сварки отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей, значение сопротивления элементов склонно снижаться. Следовательно, в герметичной аккумуляторной батарее, такой как литий-ионная аккумуляторная батарея, включающая в себя слоистый электродный блок этого типа, является соответственно предпочтительным меньшее расстояние (например, меньше L/2) от контактных выводов положительного и отрицательного электродов до участков сварки отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей. Помимо этого, при минимизации увеличения внутреннего сопротивления батареи можно ожидать улучшения высокотоковых характеристик и циклических характеристик.
Испытание на проникновение гвоздя
[0041] В качестве оценочного испытания на безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей провели испытание на проникновение гвоздя, которое широко используется. Сравнительно оценивали общие времена газовыделения батарей примеров 1-5. В частности, гвоздь с диаметром примерно 5 мм перемещался с заданной скоростью от центра одной широкой поверхности батарей к другой широкой поверхности в направлении толщины и проникал насквозь. После этого наблюдали дымы из сквозных отверстий и измеряли время до прекращения дымления. Результаты показаны в таблице 1. Результаты ранжируются как 1, 2, 3, 4 и 5 в порядке от наименьшей длительности дымления.
Таблица 1
Испытываемая батарея | Положение участка соединения | Длительность дымления | Определение |
Пример 1 | 8 мм (L/10, D/3) | 1 | Превосходная |
Пример 2 | 12 мм (L/6,6, D/2) | 2 | Превосходная |
Пример 3 | 20 мм (L/4) | 3 | Удовлетворительная |
Пример 4 | 40 мм (L/2) | 4 | Пригодная |
Пример 5 | 73 мм (L/1,1) | 5 | Непригодная |
[0042] Как показано в колонке в таблице 1, было подтверждено, что время до прекращения дымления становится меньше по мере того, как становится короче расстояние от контактных выводов положительного и отрицательного электродов до участков сварки отводящих ток положительных и отрицательных электродов деталей. Это указывает то, что участки соединения и их окрестности могут служить в качестве барьеров против вытекания газов, выделившихся внутри слоистого электродного блока, нагретого вследствие возникновения анормального короткого замыкания, к примеру, из-за проникновения гвоздя, и предотвращать быстрое накопление газов на стороне крышки в верхней части кожуха и снижать уровень дымов.
[0043] Как описано выше, герметичная аккумуляторная батарея, такая как раскрытая здесь литий-ионная аккумуляторная батарея, включает в себя слоистый электродный блок, который может обеспечить высокую емкость и имеет токоотводящую конструкцию, обладающую выгодной конструктивной стабильностью и превосходными характеристиками высокоскоростного заряда и разряда. Следовательно, она может подходящим образом использоваться в качестве источника питания для приведения в движение транспортного средства (бортовой аккумуляторной батареи).
Claims (17)
1. Герметичная аккумуляторная батарея, содержащая:
слоистый электродный блок с конструкцией, в которой положительный электрод, включающий в себя прямоугольный листовой токоотвод положительного электрода и сформированный на токоотводе положительного электрода слой активного материала положительного электрода, и отрицательный электрод, включающий в себя прямоугольный листовой токоотвод отрицательного электрода и сформированный на токоотводе отрицательного электрода слой активного материала отрицательного электрода, наслоены поочередно с сепаратором между ними;
электролит; и
прямоугольный кожух,
при этом прямоугольный кожух включает в себя тело кожуха, в котором заключены слоистый электродный блок и электролит, и крышку для закрытия проема кожуха,
на одном конце каждого из положительного электрода и отрицательного электрода в направлении длинной стороны образована открытая часть токоотвода, не имеющая слоя активного материала, в направлении короткой стороны,
слоистый электродный блок имеет конфигурацию, в которой открытые части токоотводов положительных электродов наслоены на одном конце в направлении длинной стороны, а открытые части токоотводов отрицательных электродов наслоены на другом конце в направлении длинной стороны,
отводящая ток положительных электродов деталь и отводящая ток отрицательных электродов деталь прикреплены к стороне внутренней поверхности крышки кожуха,
часть отводящей ток положительных электродов детали и часть наслоенных открытых частей токоотводов положительных электродов соединены между собой, и
часть отводящей ток отрицательных электродов детали и часть наслоенных открытых частей токоотводов отрицательных электродов соединены между собой, и
при этом участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых, когда полная длина в направлении короткой стороны каждой из открытых частей токоотводов положительного электрода и отрицательного электрода с использованием конца рядом с крышкой в качестве начальной точки принята за L, расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны меньше L/2.
2. Герметичная аккумуляторная батарея по п. 1, при этом
участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны меньше L/4.
3. Герметичная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, при этом
участок соединения между отводящей ток положительных электродов деталью и открытой частью токоотвода положительного электрода и участок соединения между отводящей ток отрицательных электродов деталью и открытой частью токоотвода отрицательного электрода сформированы в положениях, при которых, когда общая толщина слоистого электродного блока в направлении наслаивания принята за D, расстояние от конца рядом с крышкой в направлении короткой стороны составляет D/2 или менее.
4. Герметичная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, при этом
сепаратор включает в себя адгезив для улучшения адгезии к обращенному к нему положительному или отрицательному электроду.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016-177066 | 2016-09-09 | ||
JP2016177066A JP6566265B2 (ja) | 2016-09-09 | 2016-09-09 | 密閉型二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2660491C1 true RU2660491C1 (ru) | 2018-07-06 |
Family
ID=59811233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131203A RU2660491C1 (ru) | 2016-09-09 | 2017-09-05 | Герметичная аккумуляторная батарея |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10998594B2 (ru) |
EP (1) | EP3293799B1 (ru) |
JP (1) | JP6566265B2 (ru) |
KR (2) | KR20180028933A (ru) |
CN (1) | CN107808975B (ru) |
BR (1) | BR102017018802B1 (ru) |
CA (1) | CA2978735C (ru) |
MY (1) | MY185757A (ru) |
RU (1) | RU2660491C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197738U1 (ru) * | 2020-02-20 | 2020-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АДАРМ Технологии" | Устройство батареи мембранно-электродных блоков проточного аккумулятора |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7112926B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-08-04 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
JP7045644B2 (ja) * | 2018-12-10 | 2022-04-01 | トヨタ自動車株式会社 | 密閉型電池および組電池 |
KR20200114805A (ko) * | 2019-03-29 | 2020-10-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
JP7236035B2 (ja) | 2019-12-04 | 2023-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池およびその製造方法 |
JP7417840B2 (ja) * | 2020-01-15 | 2024-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU138805U1 (ru) * | 2013-10-30 | 2014-03-27 | Хожбауди Хамзатович Альвиев | Литий-ионный аккумулятор |
EP2725636A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-30 | Nissan Motor Co., Ltd | Separator having heat resistant insulation layers |
EP2731180A1 (en) * | 2011-07-04 | 2014-05-14 | Nissan Motor Co., Ltd | Positive electrode active material for electric device, positive electrode for electric device, and electric device |
EP2822080A1 (en) * | 2012-02-28 | 2015-01-07 | Nissan Motor Company, Limited | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
RU2575480C1 (ru) * | 2011-12-19 | 2016-02-20 | Эксерджи Пауэр Системз, Инк. | Слоистый элемент, собранная батарея, включающая слоистый элемент, и способ сборки слоистого элемента |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4378662B2 (ja) | 2008-01-31 | 2009-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | 密閉型電池製造方法 |
JP5217559B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2013-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法 |
JP2010086780A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 角形二次電池 |
JP5420888B2 (ja) * | 2008-12-15 | 2014-02-19 | パナソニック株式会社 | 電池 |
KR101147171B1 (ko) * | 2009-04-21 | 2012-05-25 | 에스비리모티브 주식회사 | 이차 전지 |
JP5417974B2 (ja) * | 2009-05-11 | 2014-02-19 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池および電池ケース |
KR101100990B1 (ko) * | 2009-12-15 | 2011-12-29 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
CN102282716B (zh) | 2010-02-05 | 2014-07-23 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池用电极体和非水电解质二次电池 |
JP5541514B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2014-07-09 | Necエナジーデバイス株式会社 | 積層型二次電池 |
CN103229344B (zh) * | 2010-12-08 | 2016-03-02 | 丰田自动车株式会社 | 锂离子二次电池 |
JP2012199162A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Sanyo Electric Co Ltd | ラミネート外装体二次電池 |
JP2013105691A (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-30 | Toyota Industries Corp | 電池 |
US9660247B2 (en) | 2011-11-23 | 2017-05-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Secondary battery manufacturing method and secondary battery |
JP5699945B2 (ja) * | 2012-01-17 | 2015-04-15 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置、及び車両 |
JP5953549B2 (ja) * | 2012-05-24 | 2016-07-20 | エリーパワー株式会社 | リチウムイオン電池 |
WO2014021293A1 (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | 帝人株式会社 | 非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池 |
JP5951404B2 (ja) * | 2012-08-09 | 2016-07-13 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
JP5368660B1 (ja) * | 2012-09-28 | 2013-12-18 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 角形二次電池 |
JP2014086148A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 角形リチウムイオン二次電池 |
JP5969356B2 (ja) | 2012-11-05 | 2016-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | 密閉型電池の製造方法,密閉型電池の封止部材および密閉型電池 |
JP2014220140A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | トヨタ自動車株式会社 | 非水系二次電池 |
JP2015210922A (ja) | 2014-04-25 | 2015-11-24 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
JP6137556B2 (ja) * | 2014-11-04 | 2017-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池およびその製造方法 |
JP6238081B2 (ja) * | 2014-11-07 | 2017-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP6582443B2 (ja) | 2015-02-27 | 2019-10-02 | 三洋電機株式会社 | 二次電池及びその製造方法 |
-
2016
- 2016-09-09 JP JP2016177066A patent/JP6566265B2/ja active Active
-
2017
- 2017-09-01 BR BR102017018802-7A patent/BR102017018802B1/pt active IP Right Grant
- 2017-09-04 KR KR1020170112622A patent/KR20180028933A/ko active Application Filing
- 2017-09-05 RU RU2017131203A patent/RU2660491C1/ru active
- 2017-09-06 MY MYPI2017703258A patent/MY185757A/en unknown
- 2017-09-07 US US15/698,121 patent/US10998594B2/en active Active
- 2017-09-07 EP EP17189915.6A patent/EP3293799B1/en active Active
- 2017-09-07 CN CN201710801750.2A patent/CN107808975B/zh active Active
- 2017-09-08 CA CA2978735A patent/CA2978735C/en active Active
-
2019
- 2019-05-22 KR KR1020190059997A patent/KR102241561B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2725636A1 (en) * | 2011-06-22 | 2014-04-30 | Nissan Motor Co., Ltd | Separator having heat resistant insulation layers |
EP2731180A1 (en) * | 2011-07-04 | 2014-05-14 | Nissan Motor Co., Ltd | Positive electrode active material for electric device, positive electrode for electric device, and electric device |
RU2575480C1 (ru) * | 2011-12-19 | 2016-02-20 | Эксерджи Пауэр Системз, Инк. | Слоистый элемент, собранная батарея, включающая слоистый элемент, и способ сборки слоистого элемента |
EP2822080A1 (en) * | 2012-02-28 | 2015-01-07 | Nissan Motor Company, Limited | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
RU138805U1 (ru) * | 2013-10-30 | 2014-03-27 | Хожбауди Хамзатович Альвиев | Литий-ионный аккумулятор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197738U1 (ru) * | 2020-02-20 | 2020-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АДАРМ Технологии" | Устройство батареи мембранно-электродных блоков проточного аккумулятора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10998594B2 (en) | 2021-05-04 |
KR20180028933A (ko) | 2018-03-19 |
CA2978735C (en) | 2020-04-28 |
KR102241561B1 (ko) | 2021-04-16 |
BR102017018802A2 (pt) | 2018-03-27 |
CA2978735A1 (en) | 2018-03-09 |
CN107808975B (zh) | 2020-08-04 |
KR20190058428A (ko) | 2019-05-29 |
EP3293799A1 (en) | 2018-03-14 |
EP3293799B1 (en) | 2021-05-26 |
CN107808975A (zh) | 2018-03-16 |
US20180076424A1 (en) | 2018-03-15 |
BR102017018802B1 (pt) | 2023-04-11 |
JP2018041703A (ja) | 2018-03-15 |
MY185757A (en) | 2021-06-04 |
JP6566265B2 (ja) | 2019-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2660491C1 (ru) | Герметичная аккумуляторная батарея | |
EP3134930B1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same | |
US20130177787A1 (en) | Current collector and nonaqueous secondary battery | |
US20160276652A1 (en) | Electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack | |
JP6139194B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
US10686182B2 (en) | Secondary battery | |
KR101707335B1 (ko) | 비수 전해액 2차 전지 | |
JP3891047B2 (ja) | 電池 | |
US20210167451A1 (en) | Lid assembly, battery and battery pack | |
JP2019160734A (ja) | 組電池、電池パック、車両、及び、定置用電源 | |
US20150263334A1 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2017191651A (ja) | 蓄電素子 | |
US9350049B2 (en) | Electric storage device and electric storage apparatus | |
WO2022014091A1 (ja) | 二次電池 | |
US20210057779A1 (en) | Electrolyte solution for lithium ion secondary battery | |
US9601811B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary cell | |
WO2023276263A1 (ja) | 二次電池 |