WO2017014118A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2017014118A1
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battery
flat
wound group
secondary battery
flat wound
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修 久保田
正明 岩佐
独志 西森
明秀 田中
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery in which a flat wound group is housed in a battery can.
  • a secondary battery having a configuration in which a flat wound group connected to a positive electrode side current collector and a negative electrode side current collector provided on a can lid on which external terminals are arranged is housed in a battery can.
  • the flat wound group is fixed by the inner wall of the battery can in order to fix the flat wound group or to suppress expansion and contraction of the flat wound group due to charge / discharge.
  • the battery is held from the outside by a lashing member or the like.
  • the electrolyte is discharged from the wound group due to expansion and contraction of the wound group due to charge / discharge (liquid dripping). Since the ionic conductivity decreases due to the liquid dripping, the liquid dripping is generally a factor in increasing the resistance. In particular, in a lithium ion secondary battery having a high energy density, since the electrode is thickly coated and the current density is large, the influence of the decrease in ionic conductivity in the electrode due to liquid dripping increases the DCR. is expected. Therefore, in such a secondary battery, a structure that suppresses the flat wound group as much as possible can be considered.
  • the flat wound group which is a heavy object is stored in a state close to hanging inside the battery can, so if the flat wound group is not held in any way, When a vibration or impact is applied to the battery, the flat wound group may move, and the connection between the flat wound group and the positive current collector / negative current collector may be disconnected.
  • Patent Document 1 discloses a technique related to a power storage element having a spacer that can be arranged on a curved surface of an electrode body so as not to damage the electrode body, although the purpose is different.
  • Patent Document 1 using only a spacer along the curved surface is not always sufficient for vibration and impact. Moreover, since the secondary battery described in Patent Document 1 holds the winding group with the holding unit along the shape of the curved portion of the winding group, a holding unit made with strict tolerance dimensions is manufactured, and It is necessary to precisely align and use it so as to follow the shape of the curved portion of the wound group.
  • the object of the present invention is to provide a structure that suppresses the vibration of the wound group with a simple structure in a structure that does not bind the wound group so that liquid dripping can be prevented.
  • a flat wound group having a flat portion, a battery can, and a can lid for sealing the battery can wherein the flat wound group is housed in the battery can, and the lid is
  • the secondary battery that supports the rotation group at one end side of the flat wound group, the secondary battery has a gap between the flat portion and the battery can, and the other end of the flat wound group
  • a secondary battery having a holding part between the flat part on the side and the battery can.
  • the opposing surface which opposes the said flat part is a secondary battery which has a location located in the outer side of the thickness direction of the said winding body rather than the contact location of the said holding
  • the present invention it is possible to provide a structure that suppresses the vibration of the wound group with a simple structure in a structure that does not bind the wound group that can prevent liquid dripping.
  • Configuration conceptual diagram of secondary battery 1 Exploded perspective view of prismatic secondary battery An exploded perspective view showing a state in which a part of the wound electrode body is developed.
  • FIG. Other modules using the secondary battery 1 of Example 1 The exploded perspective view of the secondary battery 1 of Example 2.
  • An exploded perspective view of the insulating sheet 19b having a holding portion Procedure for surrounding the periphery of the flat wound group 18 with the insulating sheet 19b having the holding portion 19 7 is a conceptual view in which the cut surface of B and the cut surface of the battery can 3 and the can lid 4 are added thereto.
  • Section of secondary battery 1 of Example 3 Sectional conceptual diagram of a module structure example using the secondary battery 1 of Example 3 It is the perspective view (a) of the battery can 3 which has the holding
  • the configuration of the secondary battery 1 according to this embodiment is shown in FIG.
  • the secondary battery 1 is configured by storing a power generation element (not shown) wound around an insulating sheet 2 in a rectangular plate-shaped battery can 3 made of metal such as aluminum or aluminum alloy.
  • the can lid 4 of the secondary battery is provided with a gas discharge valve 5, a liquid injection port 6, and a terminal connection portion 7.
  • the gas discharge valve 5 is designed to be opened at a pressure lower than the burst pressure of the battery can. When the battery internal pressure suddenly increases due to a short circuit or overcharge, etc., the gas discharge valve 5 is released. Rupture of the battery can is suppressed.
  • the liquid injection port 6 is used for injection of the electrolytic solution, and is sealed by laser welding the metal cap 8 after the injection of the electrolytic solution.
  • the terminal connection portion 7 (the positive electrode current collector plate 7A and the negative electrode external terminal 7B) is a portion that can be said to be the most upstream for taking out a load from the secondary battery.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the rectangular secondary battery (a structure excluding the battery can 3 in FIG. 1).
  • a flat wound group 18 is accommodated via an insulating sheet 2 (not shown).
  • the positive electrode foil exposed portion 11b of the flat wound group 18 is electrically connected to a positive external terminal 7A provided on the can lid 4 via a positive current collector (current collector terminal) 9A.
  • the negative electrode uncoated portion 10b of the flat wound group 18 is electrically connected to a negative electrode external terminal 7B provided on the can lid 4 via a negative electrode current collector plate (current collector terminal) 9B.
  • a gasket 105 and an insulating plate are provided below the can lid 4. (Not shown).
  • a liquid stopper is joined to the can lid 4 by laser welding to seal the liquid inlet 7, and the secondary battery 1 is sealed.
  • examples of the material for forming the positive electrode external terminal 7A and the positive electrode current collector plate 9A include an aluminum alloy
  • examples of the material for forming the negative electrode external terminal 7B and the negative electrode current collector plate 9B include a copper alloy.
  • examples of the material for forming the insulating plate and the gasket 105 include resin materials having insulation properties such as polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, and perfluoroalkoxy fluororesin.
  • the can lid 4 is provided with a liquid injection hole 9 for injecting an electrolyte into the battery container.
  • the liquid injection hole 9 is an injection stopper after the electrolyte is injected into the battery container. Is sealed.
  • a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in a carbonic acid ester-based organic solvent such as ethylene carbonate is used. Can be applied.
  • the positive external terminal 7A and the negative external terminal 7B have weld joints that are welded to a bus bar or the like.
  • the weld joint has a rectangular parallelepiped block shape projecting upward from the can lid 4, and has a configuration in which the lower surface faces the surface of the can lid 4 and the upper surface is parallel to the can lid 4 at a predetermined height position. Have.
  • the positive electrode current collector plate 9A and the negative electrode current collector plate 9B are a rectangular plate-shaped positive electrode current collector plate base, a negative electrode current collector plate base, a positive electrode current collector plate base, and a negative electrode current collector that are arranged to face the lower surface of the can lid 4. It is bent at the side edge of the base of the electric plate, extends toward the bottom surface along the wide surface of the battery can 3, and faces the positive electrode foil exposed portion 11b and the negative electrode uncoated portion 10b of the flat wound group 18. Connected in a superimposed state.
  • the flat portion 17 of the flat wound group 18 has a holding portion 19 below the flat portion 17.
  • the holding part 19 is provided between the flat wound group 18 and the inner wall of the battery can 3. Since the holding portion 19 is convex with respect to the flat portion 17 of the flat wound group 18, there is a gap between the flat portion 17 of the flat wound group 18 and the battery can 3 due to the holding portion 19. Even if provided, since the flat wound group 18 is fixed by the holding portion 19, adverse effects on the flat wound group 18 due to vibration can be reduced.
  • an insulating tape was used as the holding portion 19.
  • a sheet-like member or the like can be fixed with an adhesive or the like. The insulating sheet and the sheet-like member may be fixed to the flat wound group 18 as shown, or may be fixed to the inner wall of the battery can 3.
  • the insulating tape is provided on the application part of the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture (positive electrode application part 11a, negative electrode application part 11b). Even if it is provided on the negative electrode uncoated portion 10b and the positive electrode uncoated portion 11b, the effect of fixing the flat wound group 18 is low.
  • the flat winding group 18 is insulated around the flat winding group 18 with the direction along the flat plane of the flat winding group 18 and the direction perpendicular to the winding axis direction of the flat winding group 18 as the central axis direction.
  • the sheet 2 is wound.
  • the insulating sheet 2 is made of, for example, a single sheet made of synthetic resin such as PP (polypropylene) or a plurality of film members, and is in a direction parallel to the flat surface of the flat wound group 18 and perpendicular to the winding axis direction. Has a length that can be wound around the winding center.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the wound electrode body is developed.
  • the flat wound group 18 is an electrode body in which the positive electrode sheet 11 and the negative electrode sheet 10 are wound in a flat shape with a separator 12 interposed therebetween.
  • the positive electrode sheet 10 has a positive electrode application portion 10a coated with a positive electrode active material and a positive electrode uncoated portion 10b not coated with a positive electrode active material
  • the negative electrode sheet 11 has a negative electrode application portion 11a coated with a negative electrode active material and a negative electrode active material.
  • the opposing width of the positive electrode application portion and the negative electrode application portion is defined as We.
  • the positive electrode sheet 11 and the negative electrode sheet are arranged so that the positive electrode uncoated portion 11b and the negative electrode uncoated portion 10b to which the positive electrode mixture and the negative electrode mixture are not applied are located on both end surfaces in the winding axis direction of the flat wound group 18. 10 is wound.
  • the positive electrode application part 10a has a positive electrode active material layer formed by coating a positive electrode active material mixture in which a positive electrode active material is mixed with a binder (binder) on both surfaces of the positive electrode foil.
  • the negative electrode sheet 10 has the negative electrode active material layer formed by coating the negative electrode active material mixture which mix
  • the positive foil is an aluminum alloy foil having a thickness of about 20 to 30 ⁇ m
  • the negative foil is a copper alloy foil having a thickness of about 15 to 20 ⁇ m.
  • the material for forming the separator 12 include porous polyethylene resins
  • examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal double oxides such as lithium manganate
  • examples of the negative electrode active material include Examples thereof include carbon materials such as graphite capable of reversibly occluding and releasing lithium ions.
  • the flat wound group 18 Since the flat wound group 18 is wound in a flat shape, the flat wound group 18 has a pair of opposed curved portions having a semicircular cross section and a flat portion 17 formed between the pair of curved portions. ing.
  • the flat wound group 18 is inserted into the battery can 3 from one curved portion side so that the winding axis direction is along the lateral width direction of the battery can 3, and the other curved portion side is disposed on the upper opening side.
  • FIG. 4 is a schematic view of the section (AA section) shown in FIG.
  • the flat wound group 18 is connected to the can lid 4 via a positive current collector plate 9A and a negative current collector plate 9B (the negative current collector plate 9B is not shown), and the can lid 4 is a flat wound group.
  • the structure is such that 18 is supported on one end side.
  • a gap 106 is provided between the flat portion 17 of the flat wound group 18 and the inner wall of the battery can 3.
  • the facing surface 13a facing the flat portion 17 is located outside the contact portion between the holding portion 19 and the flat portion 17 in the thickness direction of the flat wound group. For this reason, a gap 106 is inevitably formed between the flat portion 17 and the inner wall of the battery can 3.
  • a holding portion 19 is provided between the flat portion 17 on the other end side of the flat wound group 18 (battery can bottom side, the lower side in FIG. 4) and the inner wall of the battery can 3.
  • the flat wound group 18 which is a heavy article will be accommodated in the state close
  • the position of the holding part 19 is preferably the flat part 17 (battery can bottom side, the lower side in FIG. 4) on the other end side of the flat wound group 18, for example, the lower side (can bottom side) of the flat part 17 ) It is preferable to be provided in any one of the halves.
  • the size of the gap is preferably 100 to 500 ⁇ m
  • the size of the holding portion 19 (19a) is preferably 100 to 500 ⁇ m in the thickness direction.
  • the holding part 19 is provided on both surfaces of the flat wound group as shown in FIG. By providing on both surfaces, the flat wound group can be fixed securely. Even on one side, the effect of suppressing vibration is obtained when compared with the case where the fixing is not sufficient but the holding portion is not provided.
  • the flat wound group 18 preferably has a curved portion 17b, and a gap is also provided between the curved portion 17b and the battery can 3. Since the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer are also applied to the curved portion 17b, there is a gap in this portion in order to prevent expansion and contraction of the wound group and liquid dripping due to suppression of the wound group. It is preferable to be provided.
  • FIG. 5 is a schematic diagram relating to a module using the secondary battery 1 of the first embodiment.
  • the secondary battery 1 can be a plurality of arranged modules. When a module is used, it is preferable to provide a restraint component 29 between the secondary batteries 1 in order to fix the secondary battery 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship among the flat wound group 18, the holding portion 19, and the restraint component 29 when the secondary battery 1 is used while being sandwiched by the restraint component from the outside of the battery can.
  • the battery can be effectively held by applying a force to the portion of the battery can 3 facing the holding portion 16 from the outside of the battery can 3 with the restraining component 29.
  • the restraint component 29 may have a shape that contacts a portion that does not face the holding portion 19.
  • FIG. 6 is a schematic diagram relating to another module using the secondary battery 1 of the first embodiment.
  • the restraint component 29 may be provided only at a position facing the holding portion 19 in the secondary battery 1 as shown in FIG. By providing the restraint component 29 at a position facing the holding portion 19 in the secondary battery 1, cooling air can be applied to the side surface of the battery can that is not in contact with the restraint component 29.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the secondary battery 1 of Example 2 (the battery can 3 is not shown).
  • Example 1 an insulating tape such as 19a was used as the holding part 19.
  • Example 2 the insulating sheet 2 of Example 1 was changed in shape, and the insulating part having a holding part provided with a function as a holding part was used.
  • Sheet 19b was used.
  • the insulating sheet 19b having the holding portion can be made of the same material as the insulating sheet 2 of Example 1.
  • the insulating sheet 19 b having the holding portion 19 has at least a double structure, and has an outer wide portion 13 and an opposing surface 13 a that faces the inner wall of the battery can 3.
  • the holding member 19 has a structure in which a plurality of insulating layers constituting an insulating sheet are stacked.
  • the insulating layer may be double or more.
  • the inner wide portion 14 shown in FIG. 8 has a hole 15, an area with a gap is formed between the flat portion 17 and the outer wide portion 13 of the flat wound group 18.
  • a portion of the outer wide portion 13 that does not come into contact with the holding portion 19 in the surface facing the flat portion 17 of the flat wound group is defined as an opposing surface 13a.
  • the facing surface 13a is not limited to the insulating sheet, and when the surface where the holding portion 19 and the flat portion 17 of the flat wound group come into contact is considered, the facing surface 13a is separated from the flat portion 17 of the flat wound group across this surface. What is necessary is just the opposing surface located in a direction.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the insulating sheet 19b having a holding portion.
  • the insulating sheet 19b having a holding part has an outer wide part 13 and an inner wide part 14.
  • the inner wide portion 14 has a hole 16 and a portion 16 that functions as a holding portion 19.
  • the hole 15 is a rectangle having a width dimension Wh and a height dimension Hh. Wh> We is established between the width dimension Wh and the width We facing the positive electrode application part and the negative electrode application part.
  • the portion 16 that functions as the holding portion 19 is a rectangle having a width dimension Wk and a height dimension Hk. Wk ⁇ We is established between the width dimension Wk and the width We facing the positive electrode application part and the negative electrode application part.
  • the material of the insulating sheet is not limited. For example, a polyethylene resin or an acrylic resin can be used as long as it is an insulating resin.
  • the thickness of the insulating sheet is not limited, but is preferably a few percent of the thickness of the flat wound group.
  • FIG. 9 shows a procedure of surrounding the periphery of the flat wound group 18 with the insulating sheet 19b having the holding portion 19.
  • the outer facing portion 13 is bent in the direction of the arrow in FIG. 9 so that the inner wide portion 14 is on the inner side.
  • FIG. 10 shows a conceptual diagram in which the cut surface of B of FIG. 7 and the cut surfaces of the battery can 3 and the can lid 4 are added thereto.
  • a gap 106 is formed between the flat portion 17 and the inner wall of the battery can 3 by the hole 15 of the insulating sheet 19 b having the holding portion 19.
  • the facing surface 13 a located on the flat wound group 18 side of the insulating sheet 19 b faces the flat portion 17 through the gap 106.
  • the facing surface 13a is recessed with respect to the inner wide portion 14 in the insulating sheet 19b.
  • the facing surface 13a facing the flat portion 17 is located outside the contact portion between the holding portion 19 and the flat portion 17 in the thickness direction of the flat wound group. For this reason, a gap 106 is inevitably formed between the flat portion 17 and the inner wall of the battery can 3. Accordingly, a gap is formed between the facing surface 13 a and the inner wall of the battery can 3.
  • the portion located between the can bottom side of the flat portion 17 of the flat wound group 18 and the inner wall of the battery can functions as a holding member 19 (location 16 functioning as the holding portion 19). . Since the portion 16 that functions as the holding portion 19 is convex with respect to the facing surface 13a, even if a gap is provided between the facing surface 13a and the battery can, the flat wound group 18 has a holding portion. 19 is fixed.
  • the holding part 19 is provided between the lower side (can bottom side) of the flat part 17 and the inner wall of the battery can 3.
  • the outer wide portion 13 is further positioned between the holding portion 19 and the battery can 3.
  • the holding portion 19 is provided over the length of Hk, but only the position of Ht may be used.
  • the insulating sheet 19b having the holding portion 19 in order to provide the holding portion 19 as in the second embodiment, there is no need to separately provide a member that functions as the holding portion 19 as in the first embodiment, thereby reducing the manufacturing cost. Can be achieved.
  • the module structure using the secondary battery 1 of Example 2 can use the same structure as that of FIG. 5 and FIG.
  • Example 3 the insulating sheet 13 having the capture holding unit 20 was used (FIG. 11).
  • This insulating sheet is obtained by adding a capture holding unit 20 to the insulating sheet 19b of FIG.
  • FIG. 11 is a perspective view of the insulating sheet 19c of Example 3.
  • the insulating sheet 19c of Example 3 has the capture holding part 20 in the hole 15.
  • the flat wound group 18 is fixed to the first and second embodiments or more by the capture holding unit 20. For this reason, it can be set as a more stable structure with respect to a vibration.
  • the flat wound group 18 is fixed to the first and second embodiments or more by the catching and holding unit 20, the possibility of liquid dripping is higher than that of the first and second embodiments, but the hole 15 is provided. Therefore, the possibility of liquid dripping is low when compared with a secondary battery that fixes all the flat portions 17.
  • the capture holding unit 20 is not limited to the one provided in a ladder shape as shown in FIG.
  • FIG. 12 is a cross section of the secondary battery 1 of Example 3.
  • the cross-sectional location is the same location as in Example 1.
  • the capture holding unit 20 is provided between the flat part 17 and the battery can 3. Even if the capture holding unit 20 is provided, the gap 106 is maintained between the flat portion 17 and the battery can 3. For this reason, the gap 106 can prevent liquid dripping in the flat wound group.
  • FIG. 13 is a conceptual cross-sectional view of a module structure example using the secondary battery 1 of the third embodiment.
  • the secondary battery 1 can be efficiently fixed by providing the restraint component 29 at a position facing the holding portion 19 and the capture holding portion 20 on the surface of the battery can 3. .
  • the constraining component 29 may be one that suppresses the entire outer surface of the secondary battery 1 as shown in FIG. Even if the battery can 3 is entirely suppressed from the outside, the gap 106 can be maintained by having the holding portion 19.
  • a structure for holding the flat wound group 18 at a place other than the holding part 19 as in the catching and holding part 20 is used not only in Example 3, but also in structures such as Examples 1 and 2 and 4 and 5 described later. be able to. In the case of Example 1, this structure can be obtained by providing a plurality of insulating tapes in the flat wound group.
  • Example 4 the holding part 19 was provided on the battery can 3 side.
  • FIG. 14 is a perspective view (a) of the battery can 3 having the holding part 19 (holding part 19d) and a cut view when the battery can 3 is cut along the cut surface C (b).
  • the battery can 3 has a holding portion 19d on the inner wall.
  • the holding portion 19d is provided at a position near the bottom of the inner wall of the battery can 3. Since the can bottom side of the flat portion 17 of the flat wound group 18 is fixed when the flat wound group 18 is inserted into the battery can 3 by being provided at a position close to the can bottom side, it is efficient. Vibration can be suppressed.
  • FIG. 15 is a cross section of the secondary battery 1 of Example 4.
  • the cross-sectional location is the same location as in Example 1.
  • a holding portion 19 d that is a holding portion provided in the battery can 3 is provided between the flat portion 17 and the battery can 3.
  • the facing surface 13a facing the flat portion 17 is located outside the contact portion between the holding portion 19 and the flat portion 17 in the thickness direction of the flat wound group. For this reason, a gap 106 is formed between the flat portion 17 and the inner wall of the battery can 3.
  • Example 14 By providing the holding part in the battery can 19 as in Example 14, it is not necessary to provide a holding part in the flat wound group or the insulating sheet, and the structure inside the battery can be simplified.
  • Example 4 As the module structure when the secondary battery of Example 4 is used, the same structure as that of Example 1 can be used.
  • Example 5 In Example 4, as shown in FIG. 16, the holding portion 19 e can be formed by pushing a part of the battery can 3 inward so as to contact the lower portion of the flat portion 17 of the flat wound group.
  • FIG. 16 is a perspective view (a) of the battery can 3 having the holding portion 19 (holding portion 19e) and a cut view when the cut surface D is cut (b).
  • FIG. 17 is a cross section of the secondary battery 1 of Example 5.
  • the cross-sectional location is the same location as in Example 1.
  • a holding portion 19 e that is a holding portion provided in the battery can 3 is provided between the flat portion 17 and the battery can 3.
  • FIG. 18 shows the position of the restraining member 29 when the secondary battery 1 of Example 5 is used as a module.
  • the restraining member 29 can also be provided at a position facing the holding portion 19. In the case of FIG. 18, there is a space between the holding portion 19 and the restraining member 29, but this space may or may not be filled.
  • the secondary battery according to the present invention is mounted on an in-vehicle battery system applied to a hybrid vehicle using a motor as a drive source, a zero emission electric vehicle, or the like. It can be used as a secondary battery. Moreover, the battery system carrying the secondary battery of this invention can be used without being limited to the said use.
  • the battery system equipped with the secondary battery of the present invention is used as a power storage system that charges and stores a battery with electric power generated by solar power generation or wind power generation, regardless of whether it is for home use, business use, or industrial use.
  • the battery system equipped with the secondary battery of the present invention is applied for industrial use such as medical equipment, construction machines, power storage systems, elevators, unmanned mobile vehicles, and for mobile objects such as golf carts and turret cars. be able to.

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Abstract

耐振動性・耐衝撃性を確保することが可能な二次電池を提供する。外部端子を配置した蓋に絶縁体を介して支持される扁平捲回群と、該扁平捲回群を収納する電池缶を有する二次電池において、前記扁平捲回群の平坦部は前記電池缶の幅広面との間に隙間を有し、且つ、保持部を介して前記幅広面の缶底側で挟持されたことを特徴とする二次電池。

Description

二次電池
 本発明は、扁平捲回群を電池缶に収容した二次電池に関する。
 近年、電気自動車等の動力として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池等の二次電池の開発が進められている。このような二次電池においては、外部端子を配置した缶蓋に設けた正極側集電材と負極側集電材とに接続された扁平捲回群を電池缶の中に収納する構成の二次電池がある。
 このような二次電池は、扁平捲回群を固定するためあるいは、充放電による扁平捲回群の膨張収縮を抑えるために扁平捲回群を電池缶の内壁により固定する。場合によっては、固縛部材等により電池を外から抑える構造とする。
 しかし、捲回群が固縛された二次電池では、充放電による捲回群の膨張収縮により捲回群から電解液が排出される(液涸れ)。液涸れにより、イオン伝導度が低下するため、一般的に、この液涸れは、抵抗上昇の一要因となっている。特に、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池二次電池では、電極が厚塗りで、且つ、電流密度が大きいため、液涸れによる電極内のイオン電導性の低下がDCR上昇に与える影響は大きくなると予想される。したがって、このような二次電池では、扁平捲回群を極力抑えつけない構造が考えられる。
 しかし、この構成の二次電池では、重量物である扁平捲回群が電池缶の内側に宙づりに近い状態で収納されることになるため、何らかの方法で扁平捲回群を保持しなければ、電池に振動や衝撃が加えられた場合に、扁平捲回群が動いて扁平捲回群と正極側集電材・負極側集電材との接続部が切れる等の恐れがある。
 特許文献1には、目的が異なるものの、電極体に傷がつかないように電極体の曲面に配置することができるスペーサを有する蓄電素子に関する技術が開示されている。
特開2013-168283
 しかし、特許文献1のように、曲面部に沿ったスペーサを用いるのみでは、振動や衝撃に対して必ずしも十分ではない。また、特許文献1に記載の二次電池は、捲回群を捲回群の湾曲部の形状に沿って保持部で保持するので、厳しい公差寸法で作製された保持部を作製し、それを捲回群の湾曲部の形状に沿うように精密に位置合わせして使用する必要がある。
 本発明では、液涸れを防止することができるような捲回群を固縛しない構造において、簡易な構造にて捲回群の振動を抑える構造を提供することを目的とした。
 例えば以下である。
 平坦部を有する扁平捲回群と、電池缶と、前記電池缶を封止する缶蓋と、を有し、前記扁平捲回群は、前記電池缶に収納され、前記蓋は、前記扁平捲回群を前記扁平捲回群の一端側で支持する、二次電池において、前記二次電池は、前記平坦部と前記電池缶との間に隙間を有し、前記扁平捲回群の他端側の平坦部と、前記電池缶との間に保持部を有する二次電池。
 平坦部を有する扁平捲回群と、電池缶と、前記電池缶を封止する蓋と、を有し、前記扁平捲回群は、前記電池缶に収納され、前記蓋は、前記扁平捲回群を前記扁平捲回群の一端側で支持する、二次電池において、前記二次電池は、前記扁平捲回群の他端側の平坦部と、前記電池缶との間に保持部を有し、前記平坦部に対向する対向面は、前記保持部と前記平坦部との接触箇所よりも前記捲回体の厚さ方向の外側に位置する箇所を有する二次電池。
 本発明によれば、液涸れを防止することができるような捲回群を固縛しない構造において、簡易な構造にて捲回群の振動を抑える構造を提供することができる。
本実施形態に係る二次電池1の構成概念図 角形二次電池の分解斜視図 捲回電極体の一部を展開した状態を示す分解斜視図 図1に示した断面(A-A断面)模式図 実施例1の二次電池1を用いたモジュールに関する概略図 実施例1の二次電池1を用いた他のモジュール 実施例2の二次電池1の分解斜視図 保持部を有する絶縁シート19bの分解斜視図 保持部19を有する絶縁シート19bで扁平捲回群18の周囲を取り囲む手順 図7のBの切断面およびこれに電池缶3、缶蓋4の切断面を加えた概念図 捕捉保持部20を有する絶縁シート13 実施例3の二次電池1の断面 実施例3の二次電池1を用いたモジュール構造例の断面概念図 保持部19(保持部19d)を有する電池缶3の斜視図(a)およびこれを切断面Cで切断した場合の切断図である(b) 実施例4の二次電池1の断面 保持部19(保持部19e)を有する電池缶3の斜視図(a)およびこれを切断面Dで切断した場合の切断図である(b) 実施例5の二次電池1の断面 実施例5の二次電池1を用いてモジュールとする場合の拘束部材29の位置
 以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても本発明の範囲内に含まれる。また、実施例における図は、略図であり、図中の位置関係系や寸法等に正確さを保証するものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
-実施例1-
 本実施形態に係る二次電池1の構成を図1に示す。二次電池1は、絶縁シート2に巻かれた発電要素(図示せず)を、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属製の角形平板状の電池缶3に収納して構成されている。二次電池の缶蓋4には、ガス排出弁5、注液口6、端子接続部7が備えられている。ガス排出弁5は電池缶の破裂圧力以下の圧力で開放される仕様になっており、短絡あるいは過充電等で熱暴走して電池内圧が急激上昇した場合には、ガス放出弁5の解放によって電池缶の破裂が抑制される。注液口6は、電解液の注入に使用され、電解液注入後に金属キャップ8をレーザー溶接することで封止されている。端子接続部7(正極集電板7A、負極外部端子7B)は、二次電池から負荷を取り出す最上流とも言える部分である。
 図2は、角形二次電池の分解斜視図である(図1中の電池缶3を除いた構造)。
 電池缶3内には、絶縁シート2(図示せず)を介して扁平捲回群18が収容されている。
 扁平捲回群18の正極電極箔露出部11bは、正極集電板(集電端子)9Aを介して缶蓋4に設けられた正極外部端子7Aと電気的に接続されている。また、扁平捲回群18の負極未塗布部10bは、負極集電板(集電端子)9Bを介して缶蓋4に設けられた負極外部端子7Bと電気的に接続されている。これにより、正極集電板9Aおよび負極集電板9Bを介して扁平捲回群18から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板9Aおよび負極集電板9Bを介して扁平捲回群18へ外部発電電力が供給され充電される。
 正極集電板9Aと負極集電板9B、及び、正極外部端子7Aと負極外部端子7Bを、それぞれ缶蓋4から電気的に絶縁するために、ガスケット105および絶縁板が缶蓋4下に設けられている(図示せず)。また、注液口7から電池缶3内に電解液を注入した後、缶蓋4に注液栓をレーザ溶接により接合して注液口7を封止し、二次電池1を密閉する。
 ここで、正極外部端子7Aおよび正極集電板9Aの形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子7Bおよび負極集電板9Bの形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、絶縁板およびガスケット105の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。
 また、缶蓋4には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔9が穿設されており、この注液孔9は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
 正極外部端子7A、負極外部端子7Bは、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、缶蓋4から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が缶蓋4の表面に対向し、上面が所定高さ位置で缶蓋4と平行になる構成を有している。
 正極集電板9A、負極集電板9Bは、缶蓋4の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部、負極集電板基部と、正極集電板基部、負極集電板基部の側端で折曲されて、電池缶3の幅広面に沿って底面側に向かって延出し、扁平捲回群18の正極電極箔露出部11b、負極未塗布部10bに対向して重ね合わされた状態で接続される。
 扁平捲回群18の平坦部17には、平坦部17の下部に保持部19を有する。保持部19は扁平捲回群18と電池缶3の内壁との間に設けられている。保持部19は、扁平捲回群18の平坦部17に対して凸となっているため、保持部19があることにより、扁平捲回群18の平坦部17と電池缶3との間に隙間を設けたとしても、扁平捲回群18が保持部19により固定される為、振動による扁平捲回群18への悪影響を低減させることができる。実施例1では保持部19として、絶縁テープを用いた。絶縁テープとしては、例えばポリプロピレン性のものを用いることができる。絶縁シート以外にその他、シート状の部材などを接着剤等で固定させることもできる。絶縁シート、シート状の部材は、図のように扁平捲回群18に固定してもよく、電池缶3の内壁に固定しても構わない。
 保持部19として絶縁テープは、正極合剤層と負極合剤の塗布部上(正極塗布部11a、負極塗布部11b)に設けられる。負極未塗布部10b、正極未塗布部11bの上に設けたとしても扁平捲回群18を固定する効果が低い。
 図2では図示しないが、扁平捲回群18の扁平面に沿う方向でかつ扁平捲回群18の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記扁平捲回群18の周囲には絶縁シート2が巻き付けられている。絶縁シート2は、例えばPP(ポリプロピレン)などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、扁平捲回群18の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。
 図3は、捲回電極体の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
 扁平捲回群18は、セパレータ12を介して正極シート11と負極シート10を扁平形状に捲回した電極体である。正極シート10は正極活物質を塗布した正極塗布部10aと正極活物質が塗布されていない正極未塗布部10bとを有し、負極シート11は負極活物質を塗布した負極塗布部11aと負極活物質が塗布されていない負極未塗布部11bとを有す。ここで、正極塗布部と負極塗布部の対向する幅をWeとする。
 扁平捲回群18の捲回軸方向の両端面側に、正極合剤および負極合剤が塗布されていない正極未塗布部11b、負極未塗布部10bが位置するように正極シート11と負極シート10は捲回される。
 正極塗布部10aは、正極箔の両面に、正極活物質に結着材(バインダ)を配合した正極活物質合剤が塗工されて形成された正極活物質層を有する。また、負極シート10は、負極箔の両面に、負極活物質に結着材(バインダ)を配合した負極活物質合剤が塗工されて形成された負極活物質層を有する。そして、正極活物質層の正極活物質と負極活物質層の負極活物質との間で充放電が行われる。
 ここで、正極箔は、例えば厚さが20~30μm程度のアルミニウム合金箔であり、負極箔は、厚さが15~20μm程度の銅合金箔である。また、セパレータ12の形成素材としては、例えば多孔質のポリエチレン樹脂が挙げられ、正極活物質としては、例えばマンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物が挙げられ、負極活物質としては、例えばリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材が挙げられる。
 扁平捲回群18は、扁平形状に捲回されているため、断面が半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に形成される平坦部17とを有している。扁平捲回群18は、捲回軸方向が電池缶3の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶3内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。
 図4は、図1に示した断面(A-A断面)模式図である。
 扁平捲回群18は、正極集電板9Aと負極集電板9Bを介して缶蓋4に接続されており(負極集電板9Bは図示せず)、缶蓋4は、扁平捲回群18を一端側で支持する構造となっている。また、扁平捲回群18の平坦部17と、電池缶3の内壁との間には隙間106が設けられている。平坦部17に対向する対向面13aは、保持部19と平坦部17との接触箇所よりも扁平捲回群の厚さ方向の外側に位置している。このため、必然的に平坦部17と電池缶3の内壁の間には隙間106ができる。隙間106が設けられることで、二次電池の充放電による捲回群の膨張収縮により捲回群から電解液が排出される「液涸れ」を抑制することができる。液涸れが抑制されることにより、二次電池の使用による抵抗上昇を抑制することができる。
 扁平捲回群18の他端側の平坦部17(電池缶底側、図4中の下側)と、電池缶3の内壁との間には、保持部19が設けられる。保持部19が無い場合、重量物である扁平捲回群18が電池缶の内側に宙づりに近い状態で収納されることになる。保持部19を設けることで、扁平捲回群18を安定させることができる。保持部19の位置は、扁平捲回群18の他端側の平坦部17(電池缶底側、図4中の下側)であることが好ましく、例えば平坦部17の下側(缶底側)半分のいずれかに設けることが好ましい。扁平捲回群18は正極集電板9Aと負極集電板9Bにより缶蓋側で固定されているため、扁平捲回群18の振動を効果的に抑える為には、缶蓋側の他端側である缶底側で抑える必要がある。ここで、隙間の寸法は100~500μmであり、保持部19(19a)の寸法は厚さ方向に100~500μmであることが好ましい。
 保持部19は、図4のように扁平捲回群の両面に設けられることが好ましい。両面に設けることで扁平捲回群を確実に固定することができる。片側であっても、固定は充分でないものの保持部を有さない場合と比較した場合、振動を抑制する効果は得られる。
 扁平捲回群18は、湾曲部17bを有する、湾曲部17bと電池缶3との間にも隙間が設けられることが好ましい。湾曲部17bにも正極合剤層、負極合剤層が塗布されているため、捲回群の膨張収縮と、捲回群の抑えつけによる液涸れを防止するために、この部分にも隙間が設けられることが好ましい。
 図5は、実施例1の二次電池1を用いたモジュールに関する概略図である。
 二次電池1は、複数並べモジュールとすることができる。モジュールとする際には、二次電池1を固定させるために二次電池1間に拘束部品29を設けることが好ましい。図5には二次電池1を電池缶の外から拘束部品で狭持して使用する時の、扁平捲回群18と保持部19と拘束部品29との位置関係を示す図である。拘束部品29で電池缶3の外側から、電池缶3の、保持部16と対向する部分に力を加えることで電池を効果的に狭持することができる。拘束部品29は、保持部19と対向しない部分に接触する形状になっていてよい。
 図6は、実施例1の二次電池1を用いた他のモジュールに関する概略図である。
拘束部品29は、図6のように二次電池1内の保持部19と対向する位置のみに設けることもできる。拘束部品29を、二次電池1内の保持部19と対向する位置に設けることにより拘束部品29と接触していない電池缶の側面に冷却風を当てることができる。
-実施例2-
 図7は、実施例2の二次電池1の分解斜視図である(電池缶3は図示せず)。
 実施例1では保持部19として19aのような絶縁テープを用いたが、実施例2では、実施例1の絶縁シート2の形状を変えて保持部としての機能を持たせた保持部を有する絶縁シート19bを用いた。
 保持部を有する絶縁シート19bは、実施例1の絶縁シート2と同様の材質のものを用いることができる。保持部19を有する絶縁シート19bは、少なくとも二重の構造であり、外側幅広部13と電池缶3の内壁と対向する対向面13aとを有する。保持部材19は絶縁シートを構成する絶縁層が複数重ねた構造である。絶縁層は、二重であっても、それ以上であっても構わない。
 図8で図示する内側幅広部14には孔15があるため、扁平捲回群18の平坦部17と外側幅広部13との間には隙間がある領域が生じる。ここで、外側幅広部13の、扁平捲回群の平坦部17と対向する面のうち保持部19と接触しない部分を対向面13aとする。なお、対向面13aは絶縁シートに限定的ではなく、保持部19と扁平捲回群の平坦部17との接触する面を考えるとき、この面を挟んで扁平捲回群の平坦部17から離れる方向に位置する対向面であればよい。
 図8は、保持部を有する絶縁シート19bの分解斜視図である。
 保持部を有する絶縁シート19bは、外側幅広部13と内側幅広部14を有す。内側幅広部14は、孔15と保持部19として機能する箇所16を有す。孔15は幅寸法Wh、高さ寸法Hhの矩形である。幅寸法Whと正極塗布部と負極塗布部の対向する幅Weとの間には、Wh>Weが成立する。保持部19として機能する箇所16は幅寸法Wk、高さ寸法Hkの矩形である。幅寸法Wkと正極塗布部と負極塗布部の対向する幅Weとの間には、Wk≧Weが成立する。絶縁シートの材質は限定的ではなく、絶縁性の樹脂であれば例えば、ポリエチレン系樹脂やアクリル系樹脂等を使用できる。絶縁シートの厚さは限定的ではないが、扁平捲回群の厚さの数パーセント厚さにすることが好ましい。
 図9には保持部19を有する絶縁シート19bで扁平捲回群18の周囲を取り囲む手順を示す。内側幅広部14が内側になるように,図9中の矢印の方向に外側対向部13を折り曲げる。
 図10は、図7のBの切断面およびこれに電池缶3、缶蓋4の切断面を加えた概念図を示す。平坦部17と電池缶3の内壁との間には、保持部19を有する絶縁シート19bの孔15により隙間106が形成されている。
 絶縁シート19bの扁平捲回群18側に位置する対向面13aは、隙間106を介して平坦部17と対向している。対向面13aは絶縁シート19bにおいて、内側幅広部14に対して凹んでいる。平坦部17に対向する対向面13aは、保持部19と平坦部17との接触箇所よりも扁平捲回群の厚さ方向の外側に位置している。このため、必然的に平坦部17と電池缶3の内壁の間には隙間106ができる。したがって、対向面13aと電池缶3の内壁との間に隙間が形成される。
 内側幅広部14のうち、扁平捲回群18の平坦部17の缶底側と、電池缶の内壁との間に位置する部分は保持部材19として機能する(保持部19として機能する箇所16)。保持部19として機能する箇所16は、対向面13aに対して凸になっているため、対向面13aと電池缶との間に隙間が設けられていたとしても、扁平捲回群18は保持部19により固定される。
 保持部19は、平坦部17の下側(缶底側)と電池缶3の内壁との間に設けられる。実施例2ではさらに保持部19と、電池缶3との間には、外側幅広部13が位置する構成となる。図10では保持部19はHkの長さに渡って設けられているが、Htの位置のみでも構わない。
 実施例2のように保持部19を設ける為に、保持部19を有する絶縁シート19bを用いることで、実施例1のように別途保持部19として機能する部材を設ける必要がなくなり製造コストの低減を図ることができる。
 実施例2の二次電池1を用いたモジュール構造は、実施例1の図5、図6と同様の構造を用いることができる。
-実施例3-
 実施例3では、捕捉保持部20を有する絶縁シート13を用いた(図11)。
 この絶縁シートは実施例2で用いた図8の絶縁シート19bに捕捉保持部20を追加したものである。
 図11は、実施例3の絶縁シート19cの斜視図である。
 実施例3の絶縁シート19cは孔15に捕捉保持部20を有する。捕捉保持部20により、扁平捲回群18は実施例1、2以上に固定される。この為、振動に対してより安定な構造とすることができる。一方で、捕捉保持部20により、扁平捲回群18は実施例1、2以上に固定されることになるため、液涸れが起こる可能性は実施例1,2より上がるものの、孔15が設けられている為、平坦部17をすべて固定する二次電池と比較した場合には液涸れの可能性は低い。
 ここで、捕捉保持部20は、図11のように梯子状に設けられるものに限定されない。例えば格子状に設けても構わなく、また、×状に設けても構わない。
 図12は、実施例3の二次電池1の断面である。断面箇所は、実施例1と同様の箇所である。捕捉保持部20は、平坦部17と電池缶3との間に設けられる。捕捉保持部20が設けられたとしても、平坦部17と電池缶3との間のいずれかには隙間106が維持されている。このため、隙間106により扁平捲回群の液涸れを防止することができる。
 図13は、実施例3の二次電池1を用いたモジュール構造例の断面概念図である。
 実施例1の図6と同様に、電池缶3の面の保持部19、捕捉保持部20に対向する位置に拘束部品29を設けることで、効率的に二次電池1を固定することができる。
 拘束部品29としては図13のような形状のもの以外に、実施例1の図5のように二次電池1の外面を全体的に抑えるものであっても構わない。電池缶3を外から全体的に抑えたとしても保持部19を有することで、隙間106が保つことができる。
 捕捉保持部20のように扁平捲回群18を保持部19以外の箇所で保持する構造は、実施例3だけでなく、実施例1,2、後述する4,5のような構造においても用いることができる。実施例1の場合は絶縁テープを扁平捲回群に複数設けることにより、この構造とすることができる。
-実施例4-
 実施例4では、保持部19を電池缶3側に設けた。
 図14は、保持部19(保持部19d)を有する電池缶3の斜視図(a)およびこれを切断面Cで切断した場合の切断図である(b)。
 電池缶3は内壁に保持部19dを有する。保持部19dは電池缶3の内壁のうち、缶底側に近い位置に設けられる。缶底側に近い位置に設けることで、扁平捲回群18が電池缶3に挿入されたときに、扁平捲回群18の平坦部17の缶底側が固定されることになるため、効率的に振動を抑えることができる。
 図15は、実施例4の二次電池1の断面である。断面箇所は、実施例1と同様の箇所である。電池缶3に設けられた保持部である保持部19dは、平坦部17と電池缶3との間に設けられる。平坦部17に対向する対向面13aは、保持部19と平坦部17との接触箇所よりも扁平捲回群の厚さ方向の外側に位置している。このため、平坦部17と電池缶3の内壁の間には隙間106ができる。
 実施例14のように保持部を電池缶19に設けることで、扁平捲回群や、絶縁シートに保持部を設ける必要がなく、電池内部の構造を単純化することができる。
 実施例4の二次電池を用いた場合のモジュール構造としては、実施例1と同様の物を用いることできる。
-実施例5-
 実施例4において、図16に示すように、電池缶3の一部を扁平捲回群の平坦部17の下部と当接するように内側へ押し出すことで保持部19eとすることもできる。
 図16は、保持部19(保持部19e)を有する電池缶3の斜視図(a)およびこれを切断面Dで切断した場合の切断図である(b)。
 図17は、実施例5の二次電池1の断面である。断面箇所は、実施例1と同様の箇所である。電池缶3に設けられた保持部である保持部19eは、平坦部17と電池缶3との間に設けられる。
 図18は、実施例5の二次電池1を用いてモジュールとする場合の拘束部材29の位置である。拘束部材29は保持部19に対向した位置も設けることができる。図18の場合保持部19と拘束部材29との間に空間ができるが、この空間はあっても、埋めても構わない。
 以上、本発明を実施例にそって説明したが、本発明の二次電池は、モータを駆動源としたハイブリッド自動車やゼロエミッション電気自動車等に適用される車載用の電池システムに搭載される二次電池として利用できる。また、本発明の二次電池を搭載した電池システムは上記用途に限定されず使用できる。本発明の二次電池を搭載した電池システムは、家庭用、業務用、産業用を問わずに、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電システムとして使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電システムとして、あるいは宇宙ステーション、宇宙船、宇宙基地などの地上以外で利用可能な蓄電システムとして使用することもできる。さらに、医療機器、建設機械、電力貯蔵システム、エレベータ、無人移動車両などの産業用として、またゴルフカート、ターレット車などの移動体用として、本発明の二次電池を搭載した電池システムを適用することができる。
1     二次電池
2     絶縁シート
3     電池缶
3a    対向面
4     缶蓋
5     ガス排出弁
6     注液口
7     端子接続部
7A    正極外部端子
7B    負極外部端子
8     金属キャップ
9A    正極集電板
9B    負極集電板
105   ガスケット
106   隙間
10    負極シート
10a   負極塗布部
10b   負極未塗布部
11    正極シート
11a   正極塗布部
11b   正極未塗布部
12    セパレータ
13    外側幅広部
13a   対向面
14    内側幅広部
15    孔
16    保持部19として機能する箇所
17    扁平捲回群の平坦部
17b   扁平捲回群の湾曲部
18    扁平捲回群
19    保持部
19a   絶縁部材
19b   保持部を有する絶縁シート
19c   実施例3の絶縁シート
19d   保持部(電池缶側)
19e   保持部(電池缶側)
20    捕捉保持部
29    拘束部品
Hh  孔15の高さ寸法
Hk  保持部9の高さ寸法
Ht  扁平捲回群の平坦部17の下部の、保持部19と当接している部分の長さ寸法
We  正極塗布部と負極塗布部の対向する幅
Wh  孔15の幅寸法
Wk  保持部19の幅寸法

Claims (12)

  1.  平坦部を有する扁平捲回群と、電池缶と、前記電池缶を封止する缶蓋と、を有し、
     前記扁平捲回群は、前記電池缶に収納され、
     前記缶蓋は、前記扁平捲回群を前記扁平捲回群の一端側で支持する、二次電池において、
     前記二次電池は、前記平坦部と前記電池缶との間に隙間を有し、
     前記扁平捲回群の他端側の平坦部と、前記電池缶との間に保持部を有する二次電池。
  2.  平坦部を有する扁平捲回群と、電池缶と、前記電池缶を封止する蓋と、を有し、
     前記扁平捲回群は、前記電池缶に収納され、
     前記缶蓋は、前記扁平捲回群を前記扁平捲回群の一端側で支持する、二次電池において、
     前記二次電池は、前記扁平捲回群の他端側の平坦部と、前記電池缶との間に保持部を有し、
     前記平坦部に対向する対向面は、前記保持部と前記平坦部との接触箇所よりも前記捲回体の厚さ方向の外側に位置する箇所を有する二次電池。
  3.  請求項1または2において、
     前記保持部は、前記扁平捲回群の両側に設けられたことを特徴とする二次電池。
  4.  請求項1または3において、
     前記扁平捲回群は、湾曲部を有し
     前記湾曲部と前記電池缶との間には隙間を有することを特徴とする二次電池。
  5.  請求項4において、
     前記扁平捲回群は、活物質合剤の塗工部を有し、
     前記保持部は、前記電池缶と前記塗工部との間に設けられたことを特徴とする二次電池。
  6.  請求項5において、
     前記扁平捲回群は、前記扁平捲回群と前記電池缶とを絶縁する絶縁シートを有し、
     前記電池缶と前記扁平捲回群との間に位置する前記絶縁シートは前記保持部を有することを特徴とする二次電池。
  7.  請求項6において、
     前記保持部は、前記絶縁シートを形成する絶縁層を複数重ねた構造であることを特徴とする二次電池。
  8.  請求項5において、
     前記保持部は、前記電池缶の缶底側幅広面と前記扁平捲回群との間に挟持された保持部であることを特徴とする二次電池。
  9.  請求項8において、
     前記保持部は、絶縁テープまたは、シート状の部材であり、前記扁平捲回群に固定されたことを特徴とする二次電池。
  10.  請求項8において、
     前記保持部は、前記電池缶に固定されたことを特徴とする二次電池。
  11.  請求項5において、
     前記保持部は、前記電池缶から突出することにより形成されたことを特徴とする二次電池。
  12.  請求項7または請求項9ないし請求項11のいずれかにおいて、
     前記二次電池は、捕捉保持部を有し、前記扁平捲回群は、前記保持部および前記捕捉保持部により複数箇所で保持されることを特徴とする二次電池。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7006514B2 (ja) * 2018-06-07 2022-02-10 トヨタ自動車株式会社 バッテリの搭載構造

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067821A (ja) * 1998-03-30 2000-03-03 Renata Ag 角柱形バッテリ
JP2006093100A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池
JP2010287456A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Toyota Motor Corp 電池
JP2012004079A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池
JP2015069725A (ja) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3709628B2 (ja) * 1995-11-15 2005-10-26 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
CA2190229C (en) 1995-11-15 2005-02-01 Atsuo Omaru Nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP4806270B2 (ja) 2006-02-21 2011-11-02 三洋電機株式会社 角形電池
US20110023750A1 (en) * 2009-07-28 2011-02-03 Kuan-Che Wang Ink composition for forming absorbers of thin film cells and producing method thereof
US8697272B2 (en) * 2009-09-01 2014-04-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery having an insulating member
US8999543B2 (en) 2009-09-21 2015-04-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery with larger curved ends having different radius of curvature
JP5452303B2 (ja) * 2010-03-23 2014-03-26 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池とその製造方法
CN104600234B (zh) 2010-06-21 2017-12-01 株式会社东芝 电池
KR101147174B1 (ko) * 2010-11-25 2012-05-25 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
JP5673355B2 (ja) * 2011-05-27 2015-02-18 株式会社Gsユアサ 電池
EP2808925A4 (en) * 2012-01-23 2015-10-21 Hitachi Automotive Systems Ltd SECONDARY BATTERY
JP6102057B2 (ja) * 2012-02-15 2017-03-29 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
CN104380500B (zh) * 2012-06-26 2018-02-13 株式会社丰田自动织机 蓄电装置
JP6414731B2 (ja) * 2013-10-01 2018-10-31 株式会社Gsユアサ 蓄電素子及び蓄電装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067821A (ja) * 1998-03-30 2000-03-03 Renata Ag 角柱形バッテリ
JP2006093100A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池
JP2010287456A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Toyota Motor Corp 電池
JP2012004079A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池
JP2015069725A (ja) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社Gsユアサ 蓄電素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3327849A4 *

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