TWI508350B - 積層電池、包含積層電池之電池組、及積層電池之組合方法 - Google Patents

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Description

積層電池、包含積層電池之電池組、及積層電池之組合方法
本發明係關於積層電池，詳言之，係關於謀求冷卻性能提升的積層電池、及使用積層電池的電池組、以及積層電池之組合方法。
二次電池的主要電極構造係有捲繞式與積層式等2種形式。具有捲繞式電極構造的電池(捲繞式電池，例如專利文獻1)，係依由正極與負極夾置著隔板並捲取成漩渦狀的狀態，收納於電池外殼內。具有積層式電極構造的電池(積層電池)係由正極與負極隔著隔板並呈交錯積層的電極組收納於電池外殼內。專利文獻2有揭示由圓板狀電極積層的圓筒型電池。專利文獻3有揭示由矩形板狀電極積層的方形電池。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2002-198044號公報
專利文獻2：日本專利特開2000-48854號公報
專利文獻3：國際公開2008/099609號公報
捲繞式電池係熱導率較小的隔板在電池的表面與中心部 之間呈多層重疊。結果，即便電池外殼的表面溫度接近周圍溫度之情況，捲繞式電池的中心部分仍呈高溫。
專利文獻2所記載的圓筒型積層電池係構成所積層的電極分別藉由抵接於端子而集電之構造。所以，在其組合的過程中，會有正極與負極出現短路而導致初期不良情形。又，因重複充放電而導致電極重複收縮與膨張。結果會導致電極出現變形、位移，導致正極與負極出現短路而發生經不良情形。
本發明係為解決上述問題而完成，所欲解決的問題在於：抑制電池內部的溫度上升、以及防止電極彼此間的短路。
為達成上述目的，本發明的積層電池係具備有：筒狀外裝體、正極、負極、配置於上述正極與上述負極之間的隔板、以及集電體；該集電體係沿上述外裝體的軸方向貫通上述正極、上述負極及上述隔板，並具有導電性；上述正極、上述負極及上述隔板係沿上述外裝體的軸方向積層；屬於上述正極及上述負極中之任一電極的第1電極係抵接於上述外裝體的內面，並與上述外裝體的內面呈電氣式耦接，但未接觸到上述集電體；屬於上述正極及上述負極中之任一另一電極的第2電極係不接觸到上述外裝體的內面，但抵接於上述集電體並與上述集電體呈電氣式耦接；上述第2電極的外緣係由上述隔板覆蓋；上述第1電極中由上述集電體所貫通孔的周 緣係由上述隔板覆蓋。
根據此種構造，外裝體係由金屬形成，具有當作第1電極之集電端子的機能。第1電極的外形尺寸稍大於筒狀外裝體的內部尺寸，且第1電極的外周全體或外周其中一部分係接觸到外裝體的內面。當第1電極被壓入外裝體內部時，第1電極便會與外裝體呈強烈接觸。藉此，第1電極係熱較小的電阻並連接於外裝體，因而能有效作用於第1電極的冷卻。
此處，所謂「電極的外形尺寸」係指片狀電極從圖形中心起至外周間之尺寸。若電極呈圓盤狀，則外形尺寸便稱為「外徑」。同樣的，所謂「外裝體的內部尺寸」係指筒狀外裝體的軸方向垂直截面中，圖形中心與外裝體內面間之尺寸。若外裝體為圓筒，內部尺寸便稱為「內徑」。
第2電極的外形尺寸係較小於筒狀外裝體的內部尺寸，且第2電極並未與外裝體相接觸。所以，第2電極係與外裝體呈絕緣。
由第1電極所產生的熱係直接傳導給外裝體。由第2電極所產生的熱係經由隔板傳導給第1電極。
捲繞式電池的總熱傳係數(U1)係如後述，依數1所示。另一方面，本發明的積層電池之總熱傳係數(U2)係依數2所示。若將二者相比較，就捲繞數n之項目，得知會產生較大差異。捲繞式電池係捲繞數n越大，則總熱傳係數越小。代入具體數值的說明，容在實施形態中詳述。
依如上述，本發明的積層電池係在為壓低電池內部的溫度時，並不需要在電池內部設置為流通冷媒用的管或散熱片。所以，本發明的積層電池成為小巧構造。又，本發明的積層電池係藉由冷卻外裝體的表面(外殼)，便可輕易地抑制電池內部的溫度上升。
正極、負極及隔板分別於各自的中央部分處設有集電體所貫通的孔。在該等孔中貫通棒狀集電體。第1電極的孔徑係較大於棒狀集電體的外形尺寸。所以，第1電極不會接觸到集電體。第2電極的孔徑係係較小於棒狀集電體的外形尺寸。所以，第2電極會接觸到集電體，並與集電體呈電氣式耦接。集電體係由金屬形成，具有當作第2電極之集電端子的機能。又，集電體較佳係圓棒，但亦可為角棒。
又，本發明的積層電池係在電極與隔板呈積層狀態下，第2電極的外緣被隔板所覆蓋，且第1電極中由集電體貫通的孔之周緣係被隔板所覆蓋。所以，第1電極與第2電極係在其外緣及孔周緣處，利用隔板確實地隔離。所以，不會有因電極的變形，導致二電極在其外緣部與孔周緣部發生接觸情形。當電極係圓盤狀情況，隔板的外徑較大於第2電極的外徑。又，當集電體係圓棒的情況，隔板的孔徑較小於第1電極的孔徑。
本發明的積層電池，上述第1電極係依上述第1電極的外緣露出於形成袋狀的第1隔板外部之態樣，內含於上述第1 隔板中，且上述第2電極係依上述第2電極中上述集電體所貫通孔的周緣露出於形成袋狀的第2隔板外部之態樣，內含於上述第2隔板中。藉由此項構造，因為隔板形成袋狀，因而可防止因電極的屑與異物而導致電極間發生短路情形。
本發明的積層電池，上述集電體係在側面具有溝槽，上述集電體最細部分的直徑係較大於在上述第2電極中所設置由上述集電體所貫通孔的直徑；上述集電體最粗部分的直徑係較小於在上述第1電極中所設置由上述集電體所貫通孔的直徑。
在電極組合時，若集電體與電極間之結合鬆緩，便會阻礙到集電體與電極間之密接接觸。為解決此項問題，本發明的積層電池係在集電體中形成螺紋溝槽。此項構造，第2電極可利用集電體上所形成的螺紋溝槽，而對集電體維持著強力嵌合狀態。藉此，當積層電池在進行組合加工時，便可防止電極與集電體間的結合發生鬆緩。
本發明的積層電池，上述負極係含有氫吸藏合金。又，本發明的積層電池，上述正極與上述負極係屬於執行充放電的電極，且屬於使用從外部所供應的電流將積層電池內所保持的電解液予以電分解之電極。根據此項構造，正負二電極在二次電池中係負責當作執行充放電之電極的功用、以及使產生氫氣之電極的功用。
本發明的積層電池較佳的是上述負極的充電容量係較小於上述正極的充電容量。該積層電池係成為所謂的負極調 整。此處，各充電容量簡稱為「正極容量」或「負極容量」。
本發明的積層電池係更進一步具備有配置於上述外裝體的內部，並儲藏著由上述負極所產生氫氣的氫儲藏室。此處，氫儲藏室亦可為獨立的空間。又，氫儲藏室亦可為非獨立的空間，而是形成於電極與隔板的間隙中。
負極調整的積層電池在進行充電的狀態下，於正極呈滿充電之前，負極便呈滿充電。當從滿充電狀態更進一步進行充電的過充電時，便會從負極產生氫氣(參照反應式(1))：H+ +e- → 1/2H2 (1)
從負極所產生的氫氣會被吸藏於負極的氫吸藏合金中，而成為放電的能量源。當正極為氧(氫氧)化鎳的情況，放電的反應式係如(2)所示：負極 1/2H2 → H+ +e-
正極 NiOOH+ e- +H+ → Ni(OH)2 (2)
全體 NiOOH+ 1/2H2 → Ni(OH)2
因為氫吸藏合金係屬於高單價，因而對負極對電池價格所造成的影響較大。相對於通常正極調整的二次電池，負極材料的量係正極材料的1.5倍至2倍。但是，根據本發明的積層電池，可減少高單價負極材料的量。因而，可獲得廉價的積層電池。
本發明的積層電池，上述負極中所含的氫吸藏合金係藉由吸藏著在上述氫儲藏室中所儲藏的氫氣，而構成上述負極被 充電狀態。根據此項構造，藉由因過充電而生成的氫氣，負極便被充電。所以，氫氣便可有效利用。負極中所含的氫吸藏合金係具有所謂的「觸媒」作用。
本發明的積層電池，上述正極較佳係含有二氧化錳。習知二氧化錳正極已知在二氧化錳鋅電池中係被使用於一次電池，但並未被使用於二次電池。理由係二氧化錳正極若放電至氫氧化錳，便會生成無法再度充電的四氧化三錳Mn3 O4 。但是，發明者等發現若使正極接觸到氧，便不會生成不可逆的四氧化三錳。藉由在正極的周圍配置著氧，發明者等成功地將二氧化錳使用於二次電池的正極。
本發明的積層電池係上述外裝體的側部具有圓筒形狀，且上述外裝體係在軸方向二端具有呈圓頂狀膨出的膨出部，在該膨出部中設有上述氫儲藏室。
在負極呈滿充電後，若持續充電，便會從負極產生氫氣。所產生的氫氣被儲藏於氫儲藏室中，當放電時，會被負極所吸藏而有效利用。藉此，可減少高單價負極的量，便可製造廉價的積層電池。因為採取圓筒罐的二端部膨出呈圓頂狀的構造，因而成為適於儲藏高壓力氫氣的構造。
本發明的複數積層電池係利用柱狀金屬製連接夾具而相連接的電池組；上述積層電池中，上述外裝體係具備有：圓筒狀金屬性罐身部、以及覆蓋著該罐身部軸方向二端開口部的蓋部；上述集電體係貫通上述蓋部；在上述連接夾具的上 面與底面設有連接孔；在上述連接夾具的上面所設置連接孔中，可嵌合著一積層電池的集電體端部；在上述連接夾具的底面上所設置連接孔中，可經由絕緣體嵌合著上述一積層電池所鄰接另一積層電池的集電體端部，且上述連接夾具的底面係電氣式耦接於上述另一積層電池的外裝體。
連接夾具的底面與上面係可面接觸於相互鄰接的積層電池蓋部。在連接夾具底面所設置的孔與集電體之間，介設著絕緣體。因而，相鄰接的2個積層電池之集電體便相互絕緣。其中一積層電池的集電體係經由連接夾具而連接於相鄰接積層電池的外裝體。結果，經由連接夾具串聯連接於相鄰接的積層電池。
本發明含有複數積層電池的電池組，該積層電池係上述外裝體具備有：具矩形截面的有底容器、以及覆蓋著上述容器開口部的蓋構件；一積層電池的上述容器、與一積層電池所鄰接之另一積層電池的上述蓋構件，係呈面接觸狀態相連接。
根據此項構造，藉由其中一積層電池的蓋構件、與所鄰接積層電池的容器底部相抵接，2個積層電池便積層且串聯呈電氣式連接。藉由將多數積層電池依此方式連接，便可提高電池組的輸出電壓。
本發明的積層電池之組合方法，係具備有：第1步驟，其係預先準備側面設有螺紋溝槽的集電體、以及具有外徑係與 上述集電體的螺紋溝槽之牙谷徑相同的圓棒；第2步驟，其係在上述圓棒中，依在正極與負極之間介設上述隔板的方式依序插入，將電極重疊而組合電極組；第3步驟，其係接著第2步驟，在上述電極組的二端配置按押板並保持著上述電極組，對上述按押板施加壓力而壓縮上述電極組； 第4步驟，其係保持壓縮狀態下，拉出上述圓棒；第5步驟，其係取代上述圓棒，改為使上述集電體一邊旋轉一邊擠入於上述電極組中，然後使上述集電體螺合於在上述按押板中央處所設置的螺絲孔中，而在保持上述電極組的壓縮狀態下，進行電極集合體的組合；第6步驟，其係將上述電極集合體壓入於外裝體內部；第7步驟，其係執行上述外裝體的脫氣；第8步驟，其係在上述外裝體中注入電解液；以及第9步驟，其係接著第8步驟，在上述外裝體上安裝蓋而密閉化。
本發明並不需要為冷卻用的多餘空間，便可抑制電池內部的溫度上升。又，本發明的積層電池係可防止電極彼此間的短路。
以下，針對本發明的實施形態根據圖式進行說明，惟本發明並不僅侷限於該實施形態。
在針對本發明各實施形態進行說明之前，先針對本發明所 使用的二次電池例進行說明。二次電池的形式並不僅侷限於該等，亦可為鎳鐵電池、鋅錳電池、鎳鎘電池等二次電池。
<相關鎳氫電池>
負極係含有以氫吸藏合金(例如：鑭、鎳)為主要物質。正極的活性物質係使用氧(氫氧)化鎳。隔板中所保持的電解液，係使用鎳氫電池中一般所使用的鹼系水溶液、KOH水溶液。
負極係使用將在氫吸藏合金、導電性填料及黏結劑中添加溶劑而形成糊膏狀物，塗佈於基板上而成形為板狀，再使硬化者。同樣的，正極係使用將在正極活性物質、導電性填料及黏結劑中添加溶劑而形成糊膏狀物，塗佈於基板上而成形為板狀，再使硬化者。
導電性填料係使用碳粒子。黏結劑係使用熱可塑性樹脂，且溶解於能溶於水中之溶劑中的樹脂。基板係使用發泡鎳片。隔板係使用聚丙烯纖維。
<二氧化錳電池>
負極係含有氫吸藏合金。正極係含有活性物質之二氧化錳。正極與負極均係使用在活性物質、導電性填料及黏結劑中添加溶劑而形成糊膏狀物，塗佈於鎳基板上而形成板狀且經使硬化者。導電性填料、黏結劑、隔板及電解液係使用與鎳氫電池為相同物。
二氧化錳電池的正極係在放電過程中，進行二氧化錳 MnO2 →氧(氫氧)化錳MnOOH→氫氧化錳Mn(OH)2 的變化，若放電至氫氧化錳，便會生成無法再度充電的四氧化三錳Mn3 O4 。但是，二氧化錳即便因放電而含氧化，若使接觸到氧便會返回於二氧化錳。藉此，二氧化錳便不會反應進行至氫氧化錳，便不會生成不可逆的四氧化三錳。所以，正極中便不會有四氧化三錳的存在，即便有存在亦未滿5%。另外，氧係將過充電時由正極所生成的氧氣儲藏於電池內並供利用。
<鋰離子電池>
負極係將鈦酸鋰、羧甲基纖維素(CMC)、及石墨化碳黑(KB)相混合，並調整為漿狀合劑。將該合劑塗佈於不銹鋼箔上，經初步乾燥後，施行加熱處理便獲得負極。
正極係將磷酸鐵鋰、CMC、活性碳、及KB相混合，並調整為漿狀合劑。將該合劑塗佈於不銹鋼箔上，經初步乾燥後，施行加熱處理便獲得正極。
隔板係使用聚丙烯的微多孔膜。電解液係使用1mol/L的LiPF6/EC：DEC。導電劑係使用KB。
黏結劑係使用CMC。集電體係使用不銹鋼。
<鎳鋅電池>
鎳鋅電池係設定為具備有負極、正極及電解液的電池。該負極係含有鋅或鋅化合物。該正極係含有氧化鎳、氫氧化鎳或氧(氫氧)化鎳。該電解液係含有0.025M~0.25M範圍的磷 酸鹽、與4M~9M範圍的游離鹼。
<第一實施形態>
圖1所示係本發明第一實施形態的圓筒型積層電池(以下簡稱「積層電池」)的軸方向概略剖視圖。圖1所示積層電池11的主要構成要件係具備有：外裝體15、集電體17、及收納於外裝體內部中的電極體13。外裝體15係由：有底的圓筒罐12、以及在圓筒罐的開口部12c所安裝的圓盤狀蓋構件16構成。圓筒罐12與蓋構件16係由鐵形成，亦可為其他金屬。蓋構件16的外徑係稍大於圓筒罐的開口部12c內徑。蓋構件16係在收納電極體13後，便緊密嵌合於圓筒罐的開口部12c。
電極體13係由正極13a、負極13b、及隔板13c構成。該正極13a係含有正極活性物質。該負極13b係含有氫吸藏合金。該隔板13c係介設於正極13a與負極13b之間，可使離子穿透但不會使電子穿透。電極體13係積層於圓筒罐12的軸方向(圖1的X方向)上，並收納於外裝體15的內部。另外，電解液(未圖示)係由隔板13c所保持。正極13a、負極13b、隔板13c均在中央處鑿設孔且呈圓盤狀。負極13b的外徑係較小於圓筒罐12的內徑，負極的外緣部13bb與圓筒罐的內面12a並未相接觸。另一方面，正極13a的外徑較大於圓筒罐12的內徑，正極的外緣部13ab會與圓筒罐的內面12a相接觸，正極13a與圓筒罐12呈電氣式耦接。較佳， 正極13a的外徑較圓筒罐12的內徑大100μm。
集電體17係由對鐵施行鍍鎳的材料形成，具備有：棒狀軸部17a、與在軸部17a一端所配置的防脫部17b。藉由施行鍍鎳，便可防止集電體17因隔板13c中所含的電解液而遭腐蝕。集電體的軸部17a係朝外裝體15的軸方向(圖1的X方向)，貫通由正極13a、負極13b及隔板13c構成的電極體13中央。在負極13b中央所設置孔的直徑係較小於軸部17a的外徑。所以，負極的孔周緣部13ba會接觸到軸部17a，使負極13b與集電體17呈電氣式耦接。另一方面，在正極13a的中央處所設置孔的直徑係較大於軸部17a的外徑，使正極的孔周緣部13aa不會與軸部17a相接觸，俾使正極13a與集電體17呈電性絕緣。
電極體13係在集電體的防脫部17b上呈依序重疊狀態配置。防脫部17b係在組合時防止電極體13從集電體17的端部脫落。防脫部17b的形狀係圓盤狀。防脫部17b係經由絕緣板14配置於圓筒罐底部12b。絕緣板14係防止集電體17與圓筒罐12直接接觸而造成電氣性短路情形。防脫部17b對向側的軸部17a端部，係由在蓋構件16中央所設置的軸承18支撐著。為防止蓋構件16與軸部17a發生電氣性短路，軸承18係由絕緣性材料構成。貫通蓋構件16的軸部係構成正極端子17c。圓筒罐12係具有負極端子的機能。
其次，針對正負極13a、13b與隔板13c的尺寸、外裝體 15與集電體17的尺寸間之關係進行說明。隔板13c的外緣係被正極13a(第1電極)覆蓋，負極13b(第2電極)的外緣係被隔板13c覆蓋。所以，正極13a中由集電體17所貫通的孔之周緣係被隔板13c所覆蓋，隔板13c中由集電體17所貫通的孔之周緣係被負極13b所覆蓋。
即，隔板13c的外徑較大於負極13b(第2電極)的外徑。所以，正極13a與負極13b係在外裝體15的內周面附近處，利用隔板13c呈完全隔離。因而，即便電極出現變形，電極仍不會相互接觸。又，在隔板13c的中央處所設置孔之直徑，係較小於在正極13a中央處所設置孔的直徑。所以，正極13a與負極13b係在集電體17的外周面附近處，利用隔板13c呈完全隔離。因而，即便電極出現變形，電極仍不會相互接觸。又，隔板13c的外徑係較小於正極13a(第1電極)的外徑。所以，在正極13a與圓筒罐12之間並沒有介設隔板13c。又，在隔板13c中央所設置孔的直徑，係較大於在負極13b中央所設置孔的直徑。所以，在負極13b與集電體17之間並沒有介設隔板13c。
藉由使正極13a的外緣抵接於具有集電端子機能的外裝體15內面，便可將由正極13a所生成的電氣與熱效率佳地傳導於外裝體15。同樣的，藉由使負極13b由集電體所貫通之孔的周緣，抵接於具有集電端子機能的集電體17，便可將由負極13b所生成的電氣效率佳地傳導於集電體17。
發明者等係將電池的外形設定為圓筒型，並將電極構造設定為積層構造。藉此，可將由電極所生成的電氣與熱效率佳地傳導給外裝體與集電體。所以，可實現冷卻性能與集電性能均優異的積層電池。
接著，針對第一實施形態的冷卻構造之作用及效果進行說明。
正極的外緣部13ab係被強力壓抵於圓筒罐的內面12a並緊密接觸。由正極13a所生成的熱便直接地傳導給圓筒罐12。又，由負極13b所產生的熱係經由隔板13c而傳導給正極13a。因為隔板13c係較薄且1片，因而不會過度妨礙熱的傳導。依如上述，由電極13a、13b所生成的熱會依較小熱阻傳導給圓筒罐12，而抑制積層電池內部的溫度上升。
此處，就本發明實施形態的積層電池、與習知型捲繞式電池的溫度上升差異，依計算例表示。捲繞式電池的總熱傳係數(U1)係如數1所示。另一方面，積層電池的總熱傳係數(U2)係如數2所示。
其中，n：捲繞數；k、k+ 、k- 、ks ：熱導率；t、t+ 、t- 、ts ：厚度；h0 、h1 ：界面膜(boundary film)
[數2]
其中，k、k* ：熱導率；t、t* ：厚度；h0 、h1 ：界面膜
此處舉18650型電池為例進行計算看看。捲繞式電池的各項：t=0.5mm,t+ =t- =ts =10μm,k=k+ =k- =40Wm-2 deg-1 ,h0 =100Wm-2 deg-1 ,h1 =1Wm-2 deg-1 ,ks =1Wm-2 deg-1 ,n=9/0.03=300將該等值代入數1中，可獲得U1=0.0011Wm-2 deg-1 。
另一方面，本實施形態的積層電池各項係：h0 =100Wm-2 deg-1 ,t=0.5mm,k=40Wm-2 deg-1 h1 =10000Wm-2 deg-1 ,t* =0.009m,k* =40Wm-2 deg-1 。將該等值代入數2，可獲得U2=100Wm-2 deg-1 。
若將二者比較，本發明實施形態的積層電池相較於習知捲繞式電池之下，可謂具有近乎10萬倍的優異熱傳導。
其次，針對第一實施形態的變形例進行說明。即，本變形例係採用袋狀隔板者。
圖2A所示係形成袋狀的隔板中所內含電極的剖視圖。
圖2A中為求簡單，正極13a與負極13b分別各圖示1個。正極13a係係包圍著袋狀隔板13ca除外緣部分之外的周圍。又，負極13b係包圍著袋狀隔板13cb中除集電體所貫通孔之周緣部分外的周圍。
圖2B所示係袋狀隔板所內含的正極13a(第1電極)平面圖。圖2C所示係袋狀隔板所內含的負極13b(第2電極)平面圖。
利用外徑較小於正極13a的外徑、孔徑較小於正極13a之孔徑的2片隔板夾置正極13a，並將隔板重疊的地方(孔緣)利用熱熔接相接合。藉此，便形成袋狀隔板13ca所內含的正極13a。利用外徑較大於負極13b的外徑、孔徑較大於負極13b的孔徑之2片隔板夾置負極13b，並將隔板重疊的地方(外側部分)利用熱熔接相接合。形成袋狀隔板13cb所內含的負極13b。
在電池的運搬過程及組合過程中所產生的電極屑與異物，會被捕捉於袋狀隔板的內部。若使用袋狀隔板，便可防止電極屑與異物夾雜於電極間、及電極與集電端子之間，因而不會發生內部短路。又，可防止因隔板的安裝位置偏移，而夾雜於正極13a與圓筒罐12之間、及負極13b與集電體17之間、以及隔板上。
<第二實施形態>
圖3所示係本發明第二實施形態的管型積層電池(以下簡稱「積層電池」)的軸方向概略剖視圖。圖3所示積層電池21係在與圖1所示積層電池11之間，除外裝體其中一部分、及集電體其中一部分之外，其餘均具有大致相同的構造。即，外裝體25係由：圓管22、以及在圓管22二端的 開口部22b所安裝之圓盤狀蓋構件26構成。集電體27係貫通蓋構件26，並由蓋構件26支撐著。
以下，就與積層電池11間之差異處為中心進行說明。
由正極23a、負極23b及隔板23c所構成的電極體23係在集電體的軸部27a上呈串燒狀態依序重疊。集電體27係在其二端部27b，利用在蓋構件26的中央處所設置軸承28支撐。為防止蓋構件26與集電體27發生電氣性短路，軸承28係由絕緣性材料形成。貫通蓋構件26的集電體端部27b係構成負極端子。圓管22係具有正極端子機能。
其次，針對使用積層電池21的電池組進行說明。在積層電池21中安裝連接夾具29的狀態，如圖4A所示。連接夾具29係在積層電池21、與鄰接的積層電池21'之間，配置呈面接觸於積層電池21的蓋構件26狀態。連接夾具29係圓柱狀金屬，但亦可為角柱狀。連接夾具29的軸方向係與集電體27的軸方向(圖4A的X方向)一致。在連接夾具29的上面29a(圖中的左側面)中心部，設有上面29a的垂直方向孔29aa，孔29aa係可嵌合著鄰接積層電池21'的集電體27'。在連接夾具29的底面29b(圖中的右側面)中心部，設有底面29b的垂直方向孔29ba，孔29ba係可嵌合著絕緣構件24。然後，在絕緣構件24的中央處設有底面29b的垂直方向孔24a，孔29a係可嵌合著積層電池21的集電體軸部27b。藉由連接夾具的底面29b面接觸於積層電池的蓋構件 26，積層電池21與相鄰接積層電池21'便經由連接夾具29呈電氣式耦接。此時，絕緣構件24可防止集電體27與外裝體25相接觸而引發電氣性短路情形。
如圖4B所示，藉由使用連接夾具29，將相鄰接的積層電池21予以連結，而將積層電池呈串聯連接，便可形成電池組20。
<第三實施形態>
圖5所示係本發明第三實施形態的膠囊型積層電池(以下簡稱「積層電池」)的軸方向概略剖視圖。積層電池31的主要構成要件係具備有：外裝體35、集電體37、以及在外裝體內部所收納的電極體33。外裝體35係由有底圓筒的外包體32、以及在外包體32的開口部32c所安裝之蓋構件36構成。外包體32與蓋構件36係由對鐵施行鍍鎳者構成，但亦可為鋁或鈦等金屬。
外包體32與蓋構件36分別具有：筒狀側部32a、36a、以及底部呈圓頂狀膨出的膨出部32b、36b。蓋構件的側部36a外徑係較小於外包體32的開口部32c內徑。蓋構件36係膨出部36b朝向外包體的開口部32c外形膨出，並覆蓋著開口部32c。蓋構件36係隔著絕緣密封構件38接合於外包體32。絕緣密封構件38係負責將外包體32與蓋構件36予以電性絕緣的功用、以及利用密封該等接合部而在外裝體35的內向形成密閉空間之功用。絕緣密封構件38係由兼具 絕緣性與密封性的物質(例如柏油瀝青)構成。
電極體33係由正極33a、負極33b及隔板33c構成。該正極33a係含有正極活性物質。該負極33b係含有氫吸藏合金。該隔板33c係介設於正極33a與負極33b之間，可使離子穿透但不會使電子穿透。然後，電極體33係積層於外包體32的軸方向(圖5的X方向)上，並收納於外裝體35的內部。另外，電解液係由隔板33c保持著。正極33a、負極33b、隔板33c均在中央處鑿設孔且呈圓盤狀。又，正極33a的外徑較小於外包體32的內徑，正極的外緣部33aa、與外包體的內面32aa不會相接觸。另一方面，負極33b的外徑較大於外包體32的內徑，負極的外緣部33ba會與外包體32的內面32aa相接觸，負極33b電氣式耦接於外包體32。較佳，負極33b的外徑較外包體32的內徑大100μm。
集電體37係由經對鐵施行鍍鎳的導電性材料形成，具有：棒狀軸部37a、以及在軸部37a一端所安裝的防脫部37b。集電體37的軸部37a係朝外裝體35的軸方向(圖5的X方向)，貫通由正極33a、負極33b及隔板33c構成的電極體33中央處。正極33a中央處所設置孔的直徑係較小於軸部37a的外徑，正極的孔之周緣部33ab會與軸部37a相接觸，正極33a與集電體37呈電氣式耦接。另一方面，負極33b中央處所設置孔的直徑係較大於軸部37a的外徑，負極的孔之周緣部33bb不會與軸部37a相接觸。
電極體33係在集電體的防脫部37b上呈依序重疊配置，此時防脫部37b係防止電極體33從集電體37的端部脫落。在重疊的電極體33二端配置有由絕緣材構成的按押板34a，當積層電極體33並押壓時，防止電極體33遭受破損。按押板34a係只要具有適當的絕緣材與構造材便可，可由聚丙烯形成。防脫部37b的形狀係呈圓盤狀。防脫部37b係在外包體底部處不會抵接於膨出部32b，將防脫部37b與外包體32a予以電性絕緣。在防脫部37b對向側的軸部端部37c，係貫通在蓋構件36的中央處所設置孔36c，並突出於蓋構件36的外形(圖的右方向)。貫通蓋構件36的端部37c係構成正極端子。外包體32係具有負極端子機能。
在膨出部32b、36b的內向空間設有氫儲藏室39。即，在由膨出部內面32ba、36ba、與電極體33所包圍的外裝體內部空間中配置著氫儲藏室39。
負極33b的物質係含有氫吸藏合金。負極33b的充電容量係較小於正極33a的充電容量。因過充電而由負極所生成的氫氣會被儲藏於氫儲藏室39中。在氫儲藏室39中所儲藏的氫氣會被吸藏於氫吸藏合金中，並將負極33b充電。
<相關活性物質之量>
本發明實施形態的積層電池，正極容量係1000mAh。負極容量係正極容量的80%。
負極調整的電池係若呈過充電狀態，便會從負極產生氫 氣。即若充電達800mAh以上，便會從負極產生氫氣(參照反應式(1))。所產生的氫氣會被負極所吸藏。未被負極所吸藏的氫氣會被囤積於電池內部所存在的間隙中。若電池內部設有氫氣儲藏室，氫氣便可較多量儲藏、囤積於電池內。若所產生的氫氣增加，電池內部的壓力便會上升。第一至第三實施形態所示積層電池係採用密閉構造，因而所儲藏的氫氣不會洩漏於外部。
當積層電池進行放電時，負極中所吸藏的氫會成為氫離子與電子，並被從氫吸藏合金釋放出。但是，在積層電池內所儲藏、囤積的氫氣會被吸藏於氫吸藏合金，而維持負極的充電狀態(參照放電時際的反應式(2))。依此，氫氣在放電時會成為能量源，因而不會有浪費情形。因為氫吸藏合金具有所謂的觸媒作用，因而在充放電時負極的體積變化較小，可防止負極劣化，俾達高壽命。
此時，電極係達進行充放電的習知二次電池之電極功用，且具有將電解液中所含的水施行電分解而使產生氫氣的電極功用。
負極可謂佔電極價格的80%，屬於高單價。正極調整的電池需要正極1.7倍的負極。但是，根據本發明，藉由將負極量設定為正極的80%，便可將電極價格降低為1/2。即便減少負極量，但利用因過充電而儲存的氫氣，便不會有電池容量降低情形。
<第四實施形態>
針對本發明第四實施形態的方形積層電池(以下簡稱「積層電池」)，使用圖6A的軸向剖面圖進行說明。積層電池71主要構成要件係具備有：外裝體75、集電體77、以及在外裝體內部所收納的電極體74。外裝體75係由罐身構件72與蓋構件73構成。罐身構件72係有底的方形容器。藉由罐身構件72的開口部72c利用蓋構件73覆蓋著，便可在罐身構件72的內向形成密閉空間。罐身構件72與蓋構件73係由鐵形成。如圖6B的平面圖所示，積層電池71全體具有方形形狀。
電極體74係由正極74a、負極74b、及隔板74c構成。該正極74a係含有正極活性物質。該負極74b係含有氫吸藏合金。該隔板74c係介設於正極74a與負極74b之間，能使離子穿透但不會使電子穿透。隔板74c係具有防止正極74a與負極74b間之短路的功用、以及保持著電解液的功用。正極74a與負極74b係隔著隔板74c積層於罐身構件72的軸方向(圖6A的Y方向)上，並收納於外裝體75的內部。正極74a、負極74b、隔板74c均呈片狀。負極74b的外形尺寸係較小於罐身構件72的內部尺寸，負極的外緣部74bb、與罐身構件的內面72a並不會相接觸。另一方面，正極74a的外形尺寸係較大於罐身構件72的內部尺寸，正極的外緣部74ab係具壓力地接觸於罐身構件72的內面72a，正極74a 電氣式耦接於罐身構件72。所以，由電極體74所產生的熱會依較小的溫度斜率傳導給罐身構件72，因而能抑制電極體74的溫度上升。較佳，正極74a的外形尺寸係較罐身構件72的內部尺寸大100μm。
集電體77係由對鐵施行鍍鎳的導電性材料構成。又，集電體77係具有呈倒圓錐狀的皿部77b、與其所沿續的軸部77a，全體構成沉頭螺釘。
在電極74b、74a中分別設有集電體77的軸部77a所貫通之孔74ba、74aa。在負極74b中所設置孔74ba的直徑係較小於軸部77a的外徑，負極74b會與軸部77a相接觸，負極74b與集電體77呈電氣式耦接。另一方面，在正極74a中所設置孔74aa的直徑係較大於軸部77a的外徑，正極74a並不會接觸到軸部77a。
4支集電體77(參照圖6B)係利用位於電極體74下方的連結板77d呈相互連結。即，藉由在連結板77d中所設置的螺絲孔77da中，螺合著於集電體下端部77ca所設置的螺紋部77c，便將集電體77與連結板77d予以相連結。電極體74係在連結板77d上呈依序重疊配置，連結板77d係防止電極體74從集電體77的端部脫落。在罐身構件底部72b與連結板77d之間配設有絕緣板76b，俾防止連結板77d與罐身構件底部72b相接觸，而導致集電體77與罐身構件72發生電氣性短路。具體而言，連結板77d在周圍包圍著由聚丙烯構 成的絕緣板76b。
蓋構件73係具有平板部73a、以及從平板部呈直角彎曲的彎折部73b。在彎折部73b的內向且罐身構件的開口部72c中配置有絕緣板76a。絕緣板76a係防止位於最上方的電極體74與蓋構件73發生電氣性短路。在絕緣板76a以蓋構件73為界的對向側之面上，設有嵌合著罐身構件72之開口部外緣的溝槽76aa。在溝槽76aa與罐身構件72的開口部外緣之間，配設有由柏油瀝青構成的密封材80，俾將外裝體75內部保持呈氣密。在同樣目的下，在絕緣板76a中由集電體軸部77a所貫通之孔中，亦配設有由柏油瀝青構成的密封材80。
蓋構件73係利用具有沉頭螺釘作用的集電體77，連接於連結板77d。罐身構件72係具有正極端子機能，蓋構件73係具有負極端子機能。
<電池組>
圖7所示係使用積層電池71構成電池組70時的概略構造圖。藉由使積層電池71的蓋構件之平板部73a、與相鄰接積層電池的罐身構件之底部72b呈相對向並面接觸，便將複數積層電池71予以串聯連接。串聯連接的積層電池71係被正極端子板78a與負極端子板78b夾持，而構成電池組70。即，在框體70a的內部配置有：接觸於罐身構件72的正極端子板78a、以及面接觸於蓋構件73的負極端子板78b，在 正極端子板78a與負極端子板78b之間收納著複數積層電池71，而構成電池組70。利用抽風扇79a與強制送風扇79b，便從外部朝框體內70a供應冷卻空氣，俾達電池組70的冷卻。電池組70的輸出係從正極端子板78a與負極端子板78b利用未圖示排線取出於外部。
<第五實施形態>
圖8所示係第五實施形態的圓筒型積層電池(以下簡稱「積層電池」)的軸方向概略剖視圖。積層電池90的主要構成要件係具備有：圓筒罐92、集電體17、以及收納於圓筒罐內部的電極體93。電極體93係由正極93a、負極93b、在正極93a與負極93b之間介設的隔板93c構成。
電極體93係在位於集電體97下方的按押板98b上呈依序重疊配置，按押板98b係防止電極體93從集電體97的端部脫落。按押板98b係對圓盤狀鋼板施行鍍鎳者。在重疊的電極體93最上部配置按押板98a，利用按押板98a、b電極體93便呈可壓縮狀態。
電極體93係朝圓筒罐92的軸方向(圖8的X方向)插入。正極93a的外徑係較小於圓筒罐92的內徑，俾使正極的外緣93ab與圓筒罐的內面92a不會相接觸。另一方面，負極93b的外徑較大於圓筒罐92的內徑，俾使負極的外周93bb會接觸到圓筒罐92的內面92a，使負極93b與圓筒罐92呈電氣式耦接。圓筒罐92的上部開口部係被蓋構件96所覆 蓋。在蓋構件96與圓筒罐92之間配置著絕緣材99，俾防止蓋構件96與圓筒罐92相接觸而導致電氣性短路情形。
在圓筒罐底部92b配置有絕緣片94，俾防止集電體其中一端部97b直接接觸於圓筒罐底部92b，導致集電體97與圓筒罐92發生電氣性短路情形。在集電體另一端部97a安裝有朝下方凸出之由板狀彈性體構成的連接板91。連接板的端部91a抵接於蓋構件的底面96b，利用蓋構件96賦予朝下方的蓄勢。藉此，集電體97與蓋構件96便利用連接板91形成電氣式耦接狀態。
在蓋構件96中央處所設置的突起96a係具有正極端子機能。又，圓筒罐92係具有負極端子機能。
本實施形態係就集電體構造其中一部分不同於截至目前所敘述的實施形態。以下，針對不同處進行說明。
圖9所示係集電體97與電極體93間之關係示意部分剖視圖。如圖9所示，在集電體97的側面設有經施行牙谷徑為d、牙頂徑為D之螺紋溝槽的螺紋部97c(d<D)。
圖9中，正極93a中所設置孔93aa的直徑係較小於螺紋部97c的牙谷直徑(d)，正極93a係螺合於集電體軸部97a中並強力接觸到集電體97，俾使正極93a與集電體97呈電氣式耦接。另一方面，在負極93b中所設置孔93ba的直徑係較大於螺紋部97c的牙頂徑(D)，負極93b不會接觸到集電體軸部97a，俾使負極93b與集電體97呈電性絕緣。
藉由在正極93a中所設置孔的直徑設定為較小於集電體97的螺紋之牙谷外徑，便可充分確保正極93a與集電體97的接觸。藉由對集電體97施行螺紋溝槽加工，便可防止當電極進行組合時發生集電體與電極間之結合鬆緩情形，俾確保集電體與電極間之密接接觸。即，正極93a維持著沿在集電體97中所形成螺絲的螺牙呈強力嵌合狀態。藉此，即便因充放電而導致電極變形，仍可確保電極與集電體間之接觸狀態。另外，具有螺紋溝槽的集電體並不僅侷限於本實施形態，亦均可適用於第一~第四實施形態。
圖10所示係集電體另一實施形態的平面圖(圖10的左圖)與側視圖(圖10的右圖)。集電體97'係在側面全周沿軸方向設有V狀溝槽，截面呈鋸齒狀。因為集電體的截面呈鋸齒狀，因而與電極間之接觸面會增加。當將電極朝集電體的軸方向壓密時，電極會沿在集電體中所設置溝槽進行滑動。使電極與集電體之間不易發生接觸不良情形。在充放電過程中，即便電極發生變形，因為電極會沿集電體的溝槽進行滑動，因而電極不會遭破損。
其次，針對本發明積層電池之組合方法，使用圖11進行說明。在具有外徑(d')稍小於集電體97側面上所形成螺紋溝槽的牙谷之圓棒95中，依在正極93a與負極93b之間介設有隔板93c的方式依序插入，而使電極體93重疊。接著，重疊既定組的電極體93，並在其二端配置按押板98a、b， 而保持著電極組，便組合成電極集電體A(圖11的左圖)。
然後，隔著按押板98a、b壓縮電極組，在保持壓縮狀態下拉出圓棒95。取代圓棒95，使集電體97一邊對由按押板98a、b所保持的電極組施加壓力，一邊旋轉而擠入。接著，使按押板98a、b螺合於集電體97，在壓縮電極組的狀態下進行電極集合體B的組合(圖11的右圖)。
然後，將電極集合體B壓入圓筒罐92內部，施行脫氣，並注入電解液。在電解液注入後，於圓筒罐92的開口部安裝著蓋構件96，鎖緊圓筒罐92的開口部，俾達積層電池的密閉化。
<試驗結果>
將本發明第五實施形態的積層電池依0.5C~8C施行充電，經滿充電後，調查積層電池的內部溫度與表面溫度。相關溫度測量，針對內部溫度係在集電體中央部處安裝熱電偶進行測量，針對表面溫度係在積層電池的外裝體表面上安裝熱電偶實施。另外，在室溫為15℃、對積層電池利用風扇施行1m/s送風之情況下進行測量。
表1所示係依各充電速率(0.5C、1C、2C、5C、8C)施行充電使SOC成為100%後，電池的溫度測量結果。即，表1的左邊欄位係電池表面溫度與室溫之差(=側溫-室溫)成為最大的值，右邊欄位係電池內部溫度與室溫之差(=芯溫-室溫)成為最大的值。任一充電速率均從SOC超過80%的附近 開始，出現電池溫度與室溫間之溫度差呈急遽上升。在2C以下的充電速率時，電池的溫度差(側溫-室溫、芯溫-室溫)均未滿5℃。又，在8C充電時，該等溫度差係未滿30℃。
圖12所示係以各充電速率為參數，經充電後的電池內部溫度與室溫間之差的圖形。即，圖12中，縱軸係依攝氏表示溫度差，橫軸係依分鐘表示經過時間。得知當2C以下的充電速率時，電池內部溫度與室溫間之差(溫度上升)在4℃以下，屬於非常小。此現象可認為因充電而生成的發熱與散熱呈均衡，在電池內部並未進行蓄熱的緣故。
在5C充電與8C充電中，發現到電池內部溫度與室溫間之差。但是，若未達20分鐘，則電池內部溫度與室溫間之差降低至未滿5℃。得知屬於散熱性極優異的電池。
由此項試驗結果得知，本發明的積層電池係電池內的熱導率大，例如即便因充電而導致溫度上升，仍可在短時間內使電池內部的溫度降低。
(產業上之可利用性)
本發明的積層電池不僅適用於工業用，亦適用為民生用的 蓄電裝置。
11‧‧‧圓筒型積層電池
12‧‧‧圓筒罐(a：側部內面)
13‧‧‧電極體(a：正極、b：負極、c：隔板)
14‧‧‧絕緣板
15‧‧‧外裝體
16‧‧‧蓋構件
17‧‧‧集電體(a：軸部、b：防脫部、C：正極端子)
19‧‧‧氫儲藏室
20‧‧‧電池組
21‧‧‧管型積層電池
22‧‧‧圓管
23‧‧‧電極體
24‧‧‧絕緣構件
25‧‧‧外裝體
26‧‧‧蓋構件
27‧‧‧集電體
29‧‧‧連接夾具
31‧‧‧膠囊型電池
32‧‧‧外包體(a：側部、b：膨出部)
33‧‧‧電極體(a：正極、b：負極、c：隔板)
35‧‧‧外裝體
36‧‧‧蓋構件
37‧‧‧集電體(a：軸部、b：防脫部、c：端部)
38‧‧‧絕緣密封構件
39‧‧‧氫儲藏室
70‧‧‧電池組
71‧‧‧方形積層電池
72‧‧‧罐身構件
72a‧‧‧內面
72c‧‧‧開口部
73‧‧‧蓋構件
73a‧‧‧平板部
73b‧‧‧彎折部
74‧‧‧電極體
74a‧‧‧正極
74ab‧‧‧外緣部
74b‧‧‧負極
74bb‧‧‧外緣部
74c‧‧‧隔板
75‧‧‧外裝體
75‧‧‧外裝體
76‧‧‧絕緣板
76a‧‧‧絕緣板
76aa‧‧‧溝槽
77‧‧‧集電體
77a‧‧‧軸部
77b‧‧‧皿部
77c‧‧‧螺紋部
77d‧‧‧連結板
78a‧‧‧正極端子板
78b‧‧‧負極端子板
79‧‧‧風扇
79a‧‧‧抽風扇
80‧‧‧密封材
91‧‧‧連接板
91a‧‧‧端部
92‧‧‧圓筒罐
92a‧‧‧內面
92b‧‧‧圓筒罐底部
93‧‧‧電極體
93a‧‧‧正極
93aa‧‧‧孔
93ab‧‧‧外緣
93b‧‧‧負極
93ba‧‧‧孔
93bb‧‧‧外周
93c‧‧‧隔板
94‧‧‧絕緣片
95‧‧‧圓棒
96‧‧‧蓋構件
96a‧‧‧突起
96b‧‧‧底面
97‧‧‧集電體
97'‧‧‧集電體
97c‧‧‧螺紋部
98‧‧‧按押板
98a‧‧‧按押板
98b‧‧‧按押板
99‧‧‧絕緣材
圖1係第一實施形態的圓筒型積層電池之概略構造圖，屬於軸向剖面圖。
圖2A係袋狀隔板所內含的第1電極與第2電極之剖視圖。
圖2B係袋狀隔板所內含的第1電極平面圖。
圖2C係袋狀隔板所內含的第2電極平面圖。
圖3係第二實施形態的管型積層電池概略構造圖。
圖4A係在管型積層電池中安裝連接夾具的狀態概略構造圖。
圖4B係使用管型積層電池構成電池組時的構造圖式。
圖5係第三實施形態的膠囊型積層電池概略構造圖。
圖6A係第四實施形態的方形積層電池軸向剖面圖。
圖6B係第四實施形態的方形積層電池平面圖。
圖7係使用第四實施形態的方形積層電池，形成電池組時的構造圖。
圖8係本發明第五實施形態的圓筒型積層電池概略軸向剖面圖。
圖9係集電體的螺絲構造示意剖視圖。
圖10係集電體除螺絲構造以外的實施形態圖式。
圖11係說明積層電池之組合方法的軸向切剖面。
圖12係積層電池的溫度上升試驗結果圖。
11‧‧‧圓筒型積層電池
12‧‧‧圓筒罐(a：側部內面)
12a‧‧‧圓筒罐的內面
12b‧‧‧圓筒罐底部
12c‧‧‧圓筒罐的開口部
13‧‧‧電極體(a：正極、b：負極、c：隔板)
13a‧‧‧正極
13aa‧‧‧孔周緣部
13ab‧‧‧外緣部
13b‧‧‧負極
13ba‧‧‧孔周緣部
13bb‧‧‧外緣部
13c‧‧‧隔板
14‧‧‧絕緣板
15‧‧‧外裝體
16‧‧‧蓋構件
17‧‧‧集電體(a：軸部、b：防脫部、C：正極端子)
17a‧‧‧軸部
17b‧‧‧防脫部
17c‧‧‧正極端子
18‧‧‧軸承

Claims (15)

  1. 一種積層電池，係具備有：筒狀外裝體；正極；負極；隔板，其係配置於上述正極與上述負極之間；以及集電體，其係沿上述外裝體的軸方向貫通上述正極、上述負極及上述隔板，並具有導電性；上述正極、上述負極及上述隔板係沿上述外裝體的軸方向積層；屬於上述正極及上述負極中之任一電極的第1電極係抵接於上述外裝體的內面，並與上述外裝體的內面呈電氣式耦接，但未接觸到上述集電體；屬於上述正極及上述負極中之任一另一電極的第2電極係未接觸到上述外裝體的內面，但抵接於上述集電體並與上述集電體呈電氣式耦接；上述隔板的外緣係由上述第1電極覆蓋；上述隔板中由上述集電體所貫通之孔的周緣係由上述第2電極覆蓋；上述第2電極的外緣係由上述隔板覆蓋；上述第1電極中由上述集電體所貫通之孔的周緣係由上述隔板覆蓋。
  2. 如申請專利範圍第1項之積層電池，其中，上述第1電極係依上述第1電極的外緣露出於形成袋狀的第1隔板外部之態樣，內含於上述第1隔板中。
  3. 如申請專利範圍第1項之積層電池，其中，上述第2電極係依上述第2電極中由上述集電體所貫通之孔的周緣露出於形成袋狀的第2隔板外部之態樣，內含於上述第2隔板中。
  4. 如申請專利範圍第1項之積層電池，其中，上述第1電極係依上述第1電極的外緣露出於形成袋狀的第1隔板外部之態樣，內含於上述第1隔板中，且上述第2電極係依上述第2電極的上述集電體所貫通之孔的周緣露出於形成袋狀的第2隔板外部之態樣，內含於上述第2隔板中。
  5. 如申請專利範圍第1項之積層電池，其中，上述集電體係在側面具有溝槽，上述集電體最細部分的直徑係較大於在上述第2電極中所設置由上述集電體所貫通之孔的直徑；上述集電體最粗部分的直徑係較小於在上述第1電極中所設置由上述集電體所貫通之孔的直徑。
  6. 如申請專利範圍第1項之積層電池，其中，上述負極係含有氫吸藏合金。
  7. 如申請專利範圍第6項之積層電池，其中，上述正極與 上述負極係屬於執行充放電的電極，且屬於使用從外部所供應的電流將積層電池內所保持的電解液予以電分解之電極。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之積層電池，其中，上述負極的充電容量係較小於上述正極的充電容量。
  9. 如申請專利範圍第8項之積層電池，其中，更進一步具備有配置於上述外裝體的內部，並儲藏由上述負極所產生氫氣的氫儲藏室。
  10. 如申請專利範圍第9項之積層電池，其中，上述負極中所含的氫吸藏合金係藉由吸藏在上述氫儲藏室中所儲藏的氫氣，而構成上述負極被充電狀態。
  11. 如申請專利範圍第6或7項之積層電池，其中，上述正極係含有二氧化錳。
  12. 如申請專利範圍第9項之積層電池，其中，上述外裝體的側部具有圓筒形狀，且上述外裝體係在軸方向二端具有呈圓頂狀膨出的膨出部，在該膨出部中設有上述氫儲藏室。
  13. 一種包含積層電池之電池組，係申請專利範圍第1項之積層電池利用柱狀金屬製連接夾具相連接的電池組；其中，上述積層電池中，上述外裝體係具備有：圓筒狀金屬性罐身部、以及覆蓋該罐身部軸方向二端開口部的蓋部；上述集電體係貫通上述蓋部；在上述連接夾具的上面與底面設有連接孔； 在上述連接夾具的上面所設置連接孔中，可嵌合一積層電池的集電體端部；在上述連接夾具的底面上所設置連接孔中，可經由絕緣體嵌合上述一積層電池所鄰接另一積層電池的集電體端部，且上述連接夾具的底面係電氣式耦接於上述另一積層電池的外裝體。
  14. 一種包含積層電池之電池組，係複數含有申請專利範圍第1項之積層電池的電池組，其中，該積層電池係上述外裝體具備有：具矩形截面的有底容器、以及覆蓋上述容器開口部的蓋構件；一積層電池的上述容器、與一積層電池所鄰接之另一積層電池的上述蓋構件，係呈面接觸狀態相連接。
  15. 一種積層電池之組合方法，係包括有：第1步驟，其係預先準備側面設有螺紋溝槽的集電體、以及具有較上述集電體的螺紋溝槽之牙谷徑小之外徑的圓棒；第2步驟，其係依在正極與負極之間介設上述隔板的方式依序插入上述圓棒中，將電極重疊而組合電極組；第3步驟，其係接著第2步驟，在上述電極組的二端配置按押板而保持上述電極組，對上述按押板施加壓力而壓縮上述電極組；第4步驟，其係在保持壓縮狀態下，拉出上述圓棒；第5步驟，其係取代上述圓棒，改為使上述集電體一邊旋 轉一邊擠入於上述電極組中，然後使上述集電體螺合於在上述按押板中央處所設置的螺絲孔中，而在保持上述電極組的壓縮狀態下，進行電極集合體的組合；第6步驟，其係將上述電極集合體壓入於外裝體內部；第7步驟，其係執行上述外裝體的脫氣；第8步驟，其係在上述外裝體中注入電解液；以及第9步驟，其係接著第8步驟，在上述外裝體上安裝蓋而密閉化。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2584153C1 (ru) * 2012-03-30 2016-05-20 Дзе Юниверсити Оф Токио Реверсируемый топливный элемент и батарея реверсируемых топливных элементов
WO2014091635A1 (ja) * 2012-12-16 2014-06-19 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 積層電池および積層電池の組立方法
KR101614332B1 (ko) 2013-10-01 2016-04-21 주식회사 엘지화학 비정형 전지셀
JP5875089B2 (ja) * 2014-05-30 2016-03-02 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 ニッケル水素電池の充電量表示装置および充電量表示方法
KR102046056B1 (ko) 2014-08-21 2019-11-18 주식회사 엘지화학 냉각 성능이 개선된 전지셀
JP6593344B2 (ja) * 2014-12-16 2019-10-23 三洋電機株式会社 円筒形電池
JP2017174519A (ja) * 2016-03-21 2017-09-28 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 電池用電極、電池用電極の製造方法および積層電池
JP6178962B1 (ja) * 2016-03-25 2017-08-16 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 積層電池
JP6642287B2 (ja) * 2016-06-13 2020-02-05 トヨタ自動車株式会社 円筒形積層電池
JP2018045948A (ja) 2016-09-16 2018-03-22 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
JP6414577B2 (ja) 2016-09-16 2018-10-31 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
JP6693364B2 (ja) * 2016-09-16 2020-05-13 トヨタ自動車株式会社 水系電池
JP6772709B2 (ja) * 2016-09-16 2020-10-21 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
CN106684465A (zh) * 2016-12-23 2017-05-17 东莞威胜储能技术有限公司 一种液态金属电池
CN107732067A (zh) * 2017-10-12 2018-02-23 北京军秀咨询有限公司 一种锌锰电池及其制备方法
WO2021144928A1 (ja) * 2020-01-16 2021-07-22 川崎重工業株式会社 蓄電素子およびその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1145235C (zh) * 1998-06-25 2004-04-07 三菱电机株式会社 电池及其制造方法
CN1187856C (zh) * 1999-09-02 2005-02-02 松下电器产业株式会社 高分子电解质型燃料电池
CN100355125C (zh) * 2003-03-25 2007-12-12 日亚化学工业株式会社 非水电解质二次电池用的正极活性物质和非水电解质二次电池

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3116172A (en) * 1959-08-03 1963-12-31 Servel Inc Contact for use with cylindrical anodes
US3514331A (en) * 1968-07-22 1970-05-26 Eagle Picher Ind Inc Battery electrode separation
US5173376A (en) 1991-10-28 1992-12-22 Globe-Union Inc. Metal oxide hydrogen battery having sealed cell modules with electrolyte containment and hydrogen venting
JP2000048854A (ja) 1998-07-31 2000-02-18 Toshiba Battery Co Ltd 円筒型二次電池
JP3802703B2 (ja) * 1999-03-19 2006-07-26 トヨタ自動車株式会社 ニッケル水素電池
JP4850996B2 (ja) * 2000-04-28 2012-01-11 パナソニック株式会社 極板ユニットおよび電池
JP2002198044A (ja) 2000-12-27 2002-07-12 Yuasa Corp 水素吸蔵合金系活物質、水素吸蔵合金電極およびニッケル−水素蓄電池
JP4102184B2 (ja) * 2002-03-15 2008-06-18 株式会社東芝 アルミニウム負極電池
EP1847383A1 (en) 2006-04-21 2007-10-24 Rieter Technologies AG Acoustic composite and twin-shell lightweight trim part comprising such a composite
WO2008099609A1 (ja) 2007-02-14 2008-08-21 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha 電池及びその伝熱構造
WO2013042640A1 (ja) * 2011-09-21 2013-03-28 エクセルギー工学研究所株式会社 積層電池およびこれを用いた組電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1145235C (zh) * 1998-06-25 2004-04-07 三菱电机株式会社 电池及其制造方法
CN1187856C (zh) * 1999-09-02 2005-02-02 松下电器产业株式会社 高分子电解质型燃料电池
CN100355125C (zh) * 2003-03-25 2007-12-12 日亚化学工业株式会社 非水电解质二次电池用的正极活性物质和非水电解质二次电池

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