JP2009146692A - Cylindrical battery and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒型電池および該電池を備える組電池に関する。 The present invention relates to a cylindrical battery and an assembled battery including the battery.
種々の電池の中には、渦巻き状構造を有する電極体(捲回電極体)を備えた電池がある。電極体を渦巻き状構造とすることにより正負極の反応面積を大きくすることができ、これによってエネルギー密度を増大して高出力が可能となる。かかる捲回電極体を備えた電池は、高出力が得られる電源として車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携シート端末の電源として重要性が高まっている。 Among various types of batteries, there is a battery provided with an electrode body (wound electrode body) having a spiral structure. By making the electrode body have a spiral structure, the reaction area of the positive and negative electrodes can be increased, thereby increasing the energy density and enabling high output. A battery equipped with such a wound electrode body is becoming increasingly important as a power source for mounting on a vehicle as a power source for obtaining a high output, or a power source for a personal computer and a portable seat terminal.
この種の捲回電極体は、一般にシート状の正極とシート状の負極とをセパレータシートを介して捲回することによって形成されており、このように形成された捲回電極体は、円筒型の電池容器に収容され、該電池容器の開口部に蓋体を取り付けることによって封口されている。そして、蓋体に設けられた注液口から電解液を注入することによって円筒型電池が構築される。この種の円筒型電池としては例えば特許文献1〜3が挙げられる。
この種の円筒型電池においては、電池容器の内部空間において捲回電極体の占める割合が大きくなるほど、それだけ余分に電極活物質が電池容器の中に詰め込まれ得るため、高容量化ならびに高効率放電の実現が可能となる。すなわち、電池容量を効率的に大きくするためには電池容器内の不要な空間(捲回電極体によって占有されていない空間)を小さくすることが好ましい。しかしながら、電池容器内の不要な空間を小さくすると、電池容器と捲回電極体との隙間が非常に小さくなるため(典型的には電池容器と捲回電極体とが密着した状態となるため)、電解液の注液性が損なわれ得る。例えば、蓋体の注液口から注入された電解液が捲回電極体全体に浸透するまでに長時間を費やすこととなり、電池の生産性が悪くなる虞がある。 In this type of cylindrical battery, the larger the proportion of the wound electrode body in the internal space of the battery container, the more electrode active material can be packed into the battery container, so that the capacity and efficiency of discharge are increased. Can be realized. That is, in order to efficiently increase the battery capacity, it is preferable to reduce an unnecessary space (a space not occupied by the wound electrode body) in the battery container. However, if the unnecessary space in the battery container is reduced, the gap between the battery container and the wound electrode body becomes very small (typically because the battery container and the wound electrode body are in close contact). The liquid injection property of the electrolytic solution may be impaired. For example, it takes a long time for the electrolyte injected from the liquid inlet of the lid to penetrate the entire wound electrode body, which may deteriorate the productivity of the battery.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、良好な注液性を有する円筒型電池を提供することである。 This invention is made | formed in view of this point, The main objective is to provide the cylindrical battery which has favorable liquid injectability.
本発明によって提供される円筒型電池は、正極および負極を備える電極体と、上記電極体を電解液とともに収容する円筒型の電池ケースとを備える。上記電池ケースを構成する円筒部の内面であって、該ケース内に収容された上記電極体の側面に対向する面の少なくとも一部には、上記電極体側面と接触しない非接触凹部であって該対向面に沿って形成された螺旋状の凹部が設けられている。 The cylindrical battery provided by the present invention includes an electrode body that includes a positive electrode and a negative electrode, and a cylindrical battery case that houses the electrode body together with an electrolytic solution. At least a part of the inner surface of the cylindrical portion constituting the battery case and facing the side surface of the electrode body housed in the case is a non-contact recess that does not contact the side surface of the electrode body. A spiral recess formed along the facing surface is provided.
本発明の円筒型電池の構成によれば、電池ケース内に注入された電解液を螺旋状凹部の間隙(凹部内)を介して電極体の隅々に迅速に浸透させることができ、電解液の注液性を良好にすることができる。また、螺旋状凹部の間隙を電解液流路として利用することにより、注液性を損なうことなく、電池ケース内の捲回電極体が占める割合を大きくすることができる(例えば電池ケースと電極体とが密着するように配置することができる)。これにより、電池ケースの中に多くの電極活物質を詰め込むことができるため、高容量化・高効率放電が可能となる。 According to the configuration of the cylindrical battery of the present invention, the electrolyte injected into the battery case can be rapidly permeated into every corner of the electrode body through the gap (in the recess) of the spiral recess. The liquid injection property can be improved. Further, by utilizing the gap between the spiral recesses as the electrolyte channel, the ratio of the wound electrode body in the battery case can be increased without impairing the liquid injection property (for example, the battery case and the electrode body). And can be arranged so that they are in close contact with each other). Thereby, since many electrode active materials can be packed in a battery case, high capacity | capacitance and highly efficient discharge are attained.
ここで開示される円筒型電池のある好適な一態様において、上記円筒部の外面には、上記螺旋状凹部に対応する螺旋状の凸部が設けられている。これにより、電池ケース外面の表面積を大きくすることができ、円筒型電池の冷却性能(放熱性)を向上させることができる。 In a preferred aspect of the cylindrical battery disclosed herein, a spiral convex portion corresponding to the spiral concave portion is provided on the outer surface of the cylindrical portion. Thereby, the surface area of a battery case outer surface can be enlarged, and the cooling performance (heat dissipation) of a cylindrical battery can be improved.
ここで開示される円筒型電池のある好適な一態様において、上記円筒部の内面の上記電極体側面と接触し得る位置に平坦部を有している。かかる構成によれば、電池ケース内の電極体を平坦部(凹凸がないフラットな曲面)で保持することができるので、例えば螺旋状凹部と電極体との干渉を回避することができる。 In a preferable aspect of the cylindrical battery disclosed herein, the cylindrical portion has a flat portion at a position where it can come into contact with the side surface of the electrode body on the inner surface of the cylindrical portion. According to such a configuration, the electrode body in the battery case can be held by a flat portion (a flat curved surface having no irregularities), so that interference between the spiral concave portion and the electrode body can be avoided, for example.
ここで開示される円筒型電池のある好適な一態様において、上記電池ケースにはガス放出機構(例えば安全弁)が設けられている。そして、上記螺旋状凹部は、上記電池ケース内にて発生したガスを上記ガス放出機構まで誘導し得るように構成されている。かかる構成によれば、螺旋状凹部の間隙を介して電池異常時に発生したガスをガス放出機構までスムーズに導くことができる。従って本発明によると、良好なガス抜き性を有する円筒型電池を提供することができる。 In a preferred aspect of the cylindrical battery disclosed herein, the battery case is provided with a gas release mechanism (for example, a safety valve). And the said helical recessed part is comprised so that the gas generated in the said battery case can be guide | induced to the said gas discharge | release mechanism. According to this configuration, the gas generated when the battery malfunctions can be smoothly guided to the gas release mechanism through the gap between the spiral recesses. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a cylindrical battery having good degassing properties.
ここで開示される円筒型電池のある好適な一態様において、上記螺旋状凹部および螺旋状凸部を包含する電池ケース円筒部の少なくとも一部は、螺旋状に連続し且つ円筒部の長手方向に波板状凹凸が形成される屈曲部を構成している。このように円筒部に波板状凹凸(屈曲部)を設けることによって該円筒部に伸縮性を持たせることができる。したがって、外部からの圧力に対して電池ケースを長手方向に伸縮・変形させることができる。これにより、例えば屈曲部を適当に伸縮させることによって電池ケースの長手方向の寸法バラツキ(典型的には電池ケースを製造する際の成形バラツキ)を是正(吸収)することができる。 In a preferable aspect of the cylindrical battery disclosed herein, at least a part of the battery case cylindrical portion including the spiral concave portion and the spiral convex portion is spirally continuous and in a longitudinal direction of the cylindrical portion. It constitutes a bent portion where corrugated irregularities are formed. Thus, by providing corrugated plate-like irregularities (bent portions) in the cylindrical portion, the cylindrical portion can be stretched. Therefore, the battery case can be expanded and contracted in the longitudinal direction with respect to the pressure from the outside. Thereby, for example, by appropriately expanding and contracting the bent portion, the dimensional variation in the longitudinal direction of the battery case (typically, the molding variation in manufacturing the battery case) can be corrected (absorbed).
また、本発明によれば、ここで開示される円筒型電池を複数配列して成る組電池を提供することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide an assembled battery formed by arranging a plurality of cylindrical batteries disclosed herein.
好ましい一態様の組電池として、上記螺旋状の屈曲部を有する円筒型電池を複数配列してなる組電池を提供する。かかる組電池においては、上記複数の円筒型電池はそれぞれ、上記屈曲部を伸縮させることによって長手方向の寸法が揃った状態で配列されている。各円筒型電池の長さ寸法を揃えた状態で配列することにより、各電池の寸法バラツキに起因する不具合(例えば電池と保持部材との間に隙間が生じて電池をしっかりと固定できない等)を解消することができ、振動や衝撃などに対して安定な組電池を構築することができる。 As a battery pack according to a preferred embodiment, a battery pack is provided in which a plurality of cylindrical batteries having the spiral bent portion are arranged. In such a battery pack, the plurality of cylindrical batteries are arranged in a state in which the dimensions in the longitudinal direction are uniform by expanding and contracting the bent portion. By arranging the lengths of the cylindrical batteries in a uniform state, troubles caused by dimensional variations of the batteries (for example, a gap is created between the battery and the holding member, and the battery cannot be fixed firmly). Therefore, it is possible to construct a battery pack that is stable against vibrations and shocks.
ここで開示される組電池のある好適な一態様において、上記複数の円筒型電池を互いに平行な姿勢で保持する保持部材を備えている。そして、上記保持部材は、上記電池を保持する際に、上記ケース外面の上記螺旋状凸部に螺合する螺旋状の溝部が形成された保持部(典型的には挿入孔)を有している。かかる構成によれば、螺旋状凸部と螺旋状溝部との螺合によって円筒型電池を保持部材にしっかりと保持させる(好ましくは固定する)ことができる。加えて、円筒型電池を保持部に回転させながら配置する(典型的には回転させながら挿入孔に挿入する)だけでよく、円筒型電池を保持部材に容易に保持(固定)することができ、組み付け性が向上する。さらに、別途固定部材を介在させる必要がないため、部品点数および電池コストを低減することができる。 In a preferred aspect of the assembled battery disclosed herein, a holding member that holds the plurality of cylindrical batteries in a parallel posture is provided. The holding member has a holding portion (typically an insertion hole) in which a helical groove is formed to be screwed with the helical convex portion of the outer surface of the case when holding the battery. Yes. According to such a configuration, the cylindrical battery can be firmly held (preferably fixed) by the holding member by screwing the spiral convex portion and the spiral groove portion. In addition, it is only necessary to arrange the cylindrical battery while rotating it on the holding part (typically inserting it into the insertion hole while rotating it), and the cylindrical battery can be easily held (fixed) on the holding member. Assembling performance is improved. Furthermore, since it is not necessary to interpose a fixing member separately, the number of parts and the battery cost can be reduced.
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、以下、円筒型のリチウムイオン二次電池100を例にして本発明の円筒型電池の構造について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships. Hereinafter, the structure of the cylindrical battery of the present invention will be described in detail by taking the cylindrical lithium ion
図1を参照しながら、本実施形態のリチウムイオン二次電池100(以下、単に「電池」とも称する)の構成について説明する。図1は電池100の外観を模式的に示す外観斜視図である。一例として図1に示すように、ここで開示される電池100は、正極および負極を備える電極体70(図2)と、該電極体70および適当な電解液を収容する電池ケース20とを備える。
A configuration of a lithium ion secondary battery 100 (hereinafter also simply referred to as “battery”) of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an external perspective view schematically showing the external appearance of the
電極体70を収容する電池ケース20は、ケース本体である円筒部22と蓋体24とから構成されている。円筒部22は、電極体を収容し得る形状を有しており、この実施形態では有底の円筒形状である。円筒部22は上部に開口部が形成されており、かかる開口部を介して電極体70を収容し得るように形成されている。蓋体24は、円筒部22の上端開口部を塞ぐ円盤状の部材である。電池ケース20(円筒部22および蓋体24)の材質は、軽量で熱伝導性が良い金属材料が好ましく、このような金属材料として、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などが挙げられる(この実施形態ではアルミニウム製)。
The
電池ケース20の蓋体24には注液口40が設けられている。注液口40は、円筒部22に電解液を注入し得るように形成され、通常時には注液栓42によって封口されている。また、蓋体24には、ケース20内で発生したガスを外部へ放出するためのガス放出機構46が従来の電池ケースと同様に設けられ得る。この実施形態では、ガス放出機構46は安全弁である。すなわち、安全弁46は、電池ケース20内の圧力が異常に上昇すると安全のために弁体(図示せず)が変形し、該弁体と蓋体24との間に生じた隙間から内部のガス等が放出されるように構成されている。
A
なお、蓋体24には電極端子(この実施形態では負極端子60)が設けられている。この実施形態では、負極端子60はガスケット62を介して蓋体24の上面に突設され、該円筒部22内に収容された捲回電極体70の負極に電気的に接続されている。負極端子60を構成する材料は従来の電池で使用されるものと同じであればよく、例えば銅である。また、捲回電極体70の正極は円筒部22の底面22aに接続され、該円筒部22が正極端子を構成している。
The
次に、図2も加えて電池ケース20内部の構成について説明する。図2は電池100の断面構成を模式的に示す断面図である。図2に示すように、電池ケース20には電極体70が収容されている。この実施形態では、電極体70は、典型的な円筒型電池が備える電極体と同様に、所定の電池構成材料(正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等)から構成されている。ここでは電極体70として後述する渦巻き構造を有する捲回電極体70が用いられている。図示されるように、この電極体70の側面は、電池ケース20を構成する円筒部22の内面26と対向し、接触可能に収容されている。
Next, the internal configuration of the
円筒部22の内面26には、該ケース20内に収容された電極体70の側面(即ち捲回体の外面)72と対向する(本実施形態では接触し得る)対向面27が構成されている。すなわち、この実施形態では、対向面27と電極体の側面72との間は殆ど隙間がない状態となっている。
On the
また、対向面27の少なくとも一部(この実施形態では対向面27のほぼ全域)には、電極体側面72と接触しない非接触凹部28が設けられている。かかる非接触凹部28は、対向面27に長手方向に螺旋状に形成された凹部28であり、例えば雌ネジ構造を有している。この実施形態では、螺旋状の凹部28は雌ネジのネジ溝28に相当し、隣り合うネジ溝28の軸方向(円筒部22の長手方向)のピッチが一定となるように連続して設けられている。凹部(ネジ溝)28と電極体側面72との間には間隙25が形成され、該凹部28の間隙25は、電極体側面72に沿って長手方向に螺旋状に旋回しつつ該電極体70の上端74から下端76までを連通するように構成されている。
Further, a
かかる構成の円筒型電池100において、蓋体24の注液口40から電解液を注入すると、該注入された電解液は、螺旋状凹部(ここではネジ溝)28の間隙25を通って電極体側面72に沿って螺旋状に旋回しつつケース20の内部の隅々まで、具体的には電極体70の上端74から下端76までスムーズに流動する。そのため、電解液をケース20内部の全体、即ち電極体70全体に短時間で偏りなく供給することができる。すなわち、本実施形態の構成によれば、電池ケース20内に注入された電解液を螺旋状凹部28の間隙25を介して電極体70に迅速に浸透させることができ、電解液の注液性を良好にすることができる。また、螺旋状凹部28の間隙25を電解液流路として利用することにより、注液性を損なうことなく、電池ケース20内の捲回電極体70が占める割合を大きくすることができる(例えば電池ケース20と電極体70とが密着するように配置することができる)。これにより、電池ケース20の中により多くの電極活物質を詰め込むことができるため、高容量化ならびに高効率放電の実現が可能となる。
In the
なお、螺旋状凹部28をガス抜け用流路として利用してもよい。この場合、螺旋状の凹部28は、電池ケース20内にて発生したガスをガス放出機構(ここでは安全弁)46まで誘導し得るように構成されている。この実施形態では、電極体の上端74と蓋体24との隙間23を介して螺旋状凹部28の間隙25が安全弁46まで連結されるように構成されている。かかる構成によれば、電池異常時に発生したガスを、螺旋状凹部28の間隙25を介して安全弁46までスムーズに導くことができ、良好なガス抜き性を有する円筒型電池100を提供することができる。
The
なお、螺旋状凹部(ここではネジ溝)28の各寸法は、電解液やガスの流通性を確保し得る寸法であればよく特に制限されないが、一例を挙げると、凹部(ネジ溝)28のピッチ(隣り合う凹部28の軸方向の間隔)は2mm〜10mm程度、凹部28の深さは0.5mm〜5mm程度にすることができる。これらは円筒型電池の構成条件に合わせて適宜好適なものに変更可能である。また、螺旋状凹部28は対向面27全体に設けてもよい。螺旋状凹部28を対向面27全体に形成することにより、電池ケース20内に注入された電解液を電極体70全体に(典型的には捲回電極体の軸方向(長手方向)における一端から他端まで)短い時間で浸透させることができる。
Each dimension of the spiral recess (here, thread groove) 28 is not particularly limited as long as it is a dimension that can ensure the flowability of the electrolyte and gas. The pitch (interval between
さらに、図2を参照しながら本実施形態に係る円筒型電池100の他の特徴部分について説明する。図2に示すように、円筒部22の外面36には、螺旋状凹部(ネジ溝)28に対応して形成された螺旋状の凸部38が設けられている。螺旋状凸部38は、例えば円筒部22の外面36に設けられた雄ネジ構造を有し、この実施形態では、雄ネジのネジ山38に相当する。このように、円筒部外面36に螺旋状凸部38を設けることにより、電池ケース20の表面積を大きくすることができ、これによって円筒型電池100の冷却性能(放熱性)を向上させることができる。
Furthermore, another characteristic part of the
また、本実施形態では図2に示すように、かかる螺旋状の凹部28および凸部38(即ち雌ネジと雄ネジとが表裏一体となったネジ構造部)を包含する電池ケース20の円筒部22の少なくとも一部は、螺旋状に連続し且つ円筒部22の長手方向に波板状凹凸が形成されるように円筒部22が加工されてなる屈曲部30を構成している。このように円筒部22に折り目を設けることにより該円筒部22に伸縮性を持たせることができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the cylindrical portion of the
したがって、外部からの圧力に対して電池ケース20を長手方向に伸縮自在に変形させることができる。これにより、例えば屈曲部30を適当に伸縮させることによって電池ケース20の長手方向の寸法バラツキ(典型的には電池ケース20を製造する際の成形バラツキ)を是正(吸収)することができる。なお、伸縮自在な屈曲部30は、例えば円筒部22に適当な塑性加工(例えばプレス加工)を施すことにより容易に作製することができる。
Therefore, the
このように寸法バラツキを是正(吸収)可能な円筒型電池100を複数配列して、本実施形態に係る組電池200を構築することができる。図3は本実施形態に係る組電池200の外観を模式的に示す外観斜視図である。図3に示すように、組電池200は、複数の円筒型電池100が電気的に直列接続されて構成されている。複数の円筒型電池100は、互いに平行な姿勢で並列に配列されている。各円筒型電池100は、それぞれの正極端子(円筒部22の底面22a)および負極端子60が交互に配置されるように一つずつ反転させて配置されており、隣接する円筒型電池100間において一方の正極端子(円筒部22の底面22a)と他方の負極端子60とが図示しない導電性接続具(例えばバスバー)によって電気的に接続される。このように各円筒型電池100を、導電性接続具を介して電気的に直列接続することにより、所望する電圧の組電池200が構築される。
Thus, the assembled
このように配列させた円筒型電池100の周囲には、複数の円筒型電池100をまとめて保持する保持部材50が配備される。この実施形態では、保持部材50は、円筒型電池100の長手方向の両端に配置された一対の保持板52a、52bと、当該一対の保持板52a、52bを架橋するようにこれら保持板52a、52bに取り付けられた架橋部材54とから構成されている。
Around the
図4は円筒型電池100の保持部材50への組み付け構造を示す要部断面図である。なお図4では一部の部材(バスバーなど)を省略して示してある。一対の保持板52a、52bは、複数の保持部、ここでは挿入孔56a、56bを有している。挿入孔56a、52bには円筒型電池100の先端部分が配置(挿入)され、その状態で保持(固定)される。この実施形態では、一方の保持板52aには挿入孔56aが形成され、他方の保持板52bには挿入孔56bが形成されている。また、挿入孔56aおよび挿入孔56bのうちの何れか一方には、電池ケース20の外面36に形成された螺旋状凸部(ここではネジ山)38に螺合する螺旋状の溝部58が形成されている。この実施形態では、螺旋状の溝部58は、保持板52a側の挿入孔56aに形成された雌ネジ構造を有している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part showing the assembly structure of the
円筒型電池100を保持部材50に組み付ける際には、まず、円筒型電池100の一端(図では負極端子60側の先端)を保持板52aの挿入孔56aに回転させながら挿入する。円筒型電池100を回転させながら挿入することにより、螺旋状凸部(雄ネジ)38と螺旋状溝部(雌ネジ)58とが螺合して締め付けられる。かかる締結力によって円筒型電池100を保持板52aにしっかりと固定することができる。
When the
次いで、電池ケース20(屈曲部30)を長手方向に伸縮させることによって各円筒型電池100の寸法調整を行い、各円筒型電池100の長手方向の寸法(長さ寸法)を揃える。そして、各円筒型電池100の他端(図では正極端子側の先端)を保持板52bの挿入孔56bに挿入することによって、各円筒型電池100と保持板52a、52bとを一体にする。このようにして円筒型電池100を保持部材50に組み付けることができる。
Next, the dimensions of each
本実施形態に係る組電池200の構成によれば、屈曲部30を適当に伸縮させることによって円筒型電池100の長さ寸法のバラツキ(典型的には電池ケース20を製造する際の成形バラツキ)を是正(吸収)した上で保持部材50に組み付けているので、各円筒型電池100の長さ寸法を揃えた状態で配列することができ、各電池の寸法バラツキに起因する不具合(例えば電池と保持部材との間に隙間が生じて電池をしっかりと固定できない等)を解消することができる。したがって、振動や衝撃などに対して安定な組電池を構築することができる。また、螺旋状凸部38と螺旋状溝部58との螺合によって円筒型電池100を保持部材50にしっかりと固定することができる。加えて、円筒型電池100を挿入孔56aに回転させながら挿入するだけでよく、円筒型電池100を保持部材50に容易に固定することができ、組み付け性が向上する。さらに、別途固定部材を介在させる必要がないため、部品点数および電池コストを低減することができる。
According to the configuration of the assembled
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.
例えば、上述した実施形態に係る円筒型電池100では、円筒部22の略全体に屈曲部30を形成した例を示したが、これに限らず、円筒部22の一部に屈曲部30を形成してもよい。その一例を図5に示す。図5では、円筒部22は、屈曲部30と、該屈曲部30からストレートに延びた非屈曲部29とから構成されている。非屈曲部29の内面には平坦部29aが形成され、対向面27の一部を構成している。平坦部29aは凹凸のないフラットな曲面(即ち円筒部の内周面である曲面)であり、ケース内に収容された電極体側面72に接触し得る位置に配置されている。この実施形態では、平坦部29aは、屈曲部30の最内周に位置する部位30aよりも少しだけ径方向内側に配置され、これによって屈曲部30と電極体側面72とが直接接触しないように構成されている。かかる構成によれば、屈曲部30と電極体側面72との干渉を回避することができる。
For example, in the
また、上述の実施形態では屈曲部30の形成とともに螺旋状凹部28が形成されているがこの形態に限られず、外面側がフラットな形状の円筒部22の内面側に螺旋状凹部28を形成してもよい。
In the above-described embodiment, the
以下、本実施形態で使用され得る円筒型電池100及び組電池200を構成する各材料などについて詳述する。本実施形態に係る組電池200は、円筒型電池を単電池とし、そのような単電池を複数配列して成る組電池であればよく、円筒型電池の種類は特に制限されない。円筒型電池は上述したリチウムイオン電池に限られず、ニッケル水素電池等が本発明の実施に好適な円筒型電池の構成として挙げられる。
Hereinafter, each material etc. which comprise the
また、上述したように円筒型電池100は正極および負極を備える電極体70と、該電極体70および電解質を収容する電池ケース20とを備える。電池ケース20内に収容される捲回電極体70の構成について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、シート状正極(以下「正極シート」という。)とシート状負極(以下「負極シート」という。)を計2枚のシート状セパレータ(以下「セパレータシート」という。)と共に積層し、さらに当該正極シートと負極シートとをややずらしつつ捲回した捲回電極体70である。
As described above, the
かかる捲回電極体70の捲回方向に対する横方向において、上記のとおりにややずらしつつ捲回された結果として、正極シートおよび負極シートの端の一部がそれぞれ捲回コア部分(即ち正極シートの正極活物質層形成部分と負極シートの負極活物質層形成部分とセパレータシートとが密に捲回された部分)から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分(即ち正極活物質層の非形成部分)および負極側はみ出し部分(即ち負極活物質層の非形成部分)には、正極リード端子66および負極リード端子64がそれぞれ付設されており、それぞれ、上述の正極端子(円筒部22の底面22a)および負極端子60と電気的に接続される。
As a result of the winding
なお、かかる捲回電極体を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シートは長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔(本実施形態)その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。 In addition, the material and member itself which comprise this winding electrode body may be the same as that of the electrode body of the conventional lithium ion battery, and there is no restriction | limiting in particular. For example, the positive electrode sheet can be formed by applying a positive electrode active material layer for a lithium ion battery on a long positive electrode current collector. For the positive electrode current collector, an aluminum foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the positive electrode is preferably used. As the positive electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation.
一方、負極シートは長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔(本実施形態)その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。 On the other hand, the negative electrode sheet can be formed by applying a negative electrode active material layer for a lithium ion battery on a long negative electrode current collector. For the negative electrode current collector, a copper foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the negative electrode is preferably used. As the negative electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation.
また、正負極シート間に使用される好適なセパレータシートとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。 Moreover, what was comprised with porous polyolefin resin as a suitable separator sheet used between positive and negative electrode sheets is mentioned. When a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as the electrolyte, there may be a case where a separator is unnecessary (that is, in this case, the electrolyte itself can function as a separator).
続いて、電池ケース20内に上記捲回電極体と共に収容される電解質の構成について説明する。電解質は、例えばLiPF6等のリチウム塩である。適当量(例えば濃度1M)のLiPF6等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒(例えば質量比1:1)のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。
Next, the configuration of the electrolyte housed in the
捲回電極体70を電池ケース20の円筒部22に収容した後、該円筒部22の開口部に蓋体24を取り付けて封口し、さらに上記電解液を注液口40から注入して該注液口40を封止することによって本実施形態の円筒型電池100は構築される。そして、円筒型電池100を所定の方向(本実施形態では並列)に配列し、当該円筒型電池100を保持部材50で固定することによって本実施形態の組電池200は構築される。
After the
本実施形態に係る組電池200その他、本発明によって提供される円筒型電池を用いて構築される組電池は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用電源として好適に使用し得る。従って、本発明では、図6に模式的に示すように、かかる組電池200を電源として備える車両(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)1を提供することができる。
The assembled
1 車両(自動車)
10 円筒型電池
20 電池ケース
22 円筒部
22a 底面
23 隙間
24 蓋体
25 間隙
26 内面
27 対向面
28 螺旋状凹部
29 非屈曲部
29a 平坦部
30 屈曲部
36 外面
38 螺旋状凸部
40 注液口
42 注液栓
46 ガス放出機構(安全弁)
50 保持部材
52a、52b 保持板
54 架橋部材
56a、56b 挿入孔(保持部)
58 螺旋状溝部
60 負極端子
62 ガスケット
64 負極リード端子
66 正極リード端子
70 電極体
72 電極体側面
74 上端
76 下端
100 円筒型電池
200 組電池
1 Vehicle (Automobile)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
50
58
Claims (8)
前記電極体を電解液とともに収容する円筒型の電池ケースと
を備え、
前記電池ケースを構成する円筒部の内面であって、該ケース内に収容された前記電極体の側面に対向する面の少なくとも一部には、前記電極体側面と接触しない非接触凹部であって該対向面に沿って形成された螺旋状の凹部が設けられている、円筒型電池。 An electrode body comprising a positive electrode and a negative electrode;
A cylindrical battery case that houses the electrode body together with an electrolyte solution,
At least a part of the inner surface of the cylindrical portion constituting the battery case and facing the side surface of the electrode body accommodated in the case is a non-contact recess that does not contact the side surface of the electrode body. A cylindrical battery provided with a spiral recess formed along the facing surface.
前記螺旋状凹部は、前記電池ケース内にて発生したガスを前記ガス放出機構まで誘導し得るように構成されている、請求項1〜3の何れか一つに記載の円筒型電池。 The battery case is provided with a gas release mechanism,
The cylindrical battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the spiral recess is configured to guide gas generated in the battery case to the gas release mechanism.
前記複数の円筒型電池は、前記屈曲部を伸縮させることによって長手方向の寸法が揃った状態で配列されている、組電池。 An assembled battery comprising a plurality of the cylindrical batteries according to claim 5 arranged,
The plurality of cylindrical batteries are assembled batteries arranged in a state in which the dimensions in the longitudinal direction are aligned by expanding and contracting the bent portions.
前記保持部材は、前記電池を保持する際に前記ケース外面の前記螺旋状凸部に螺合する螺旋状の溝部が形成された保持部を有している、請求項6に記載の組電池。 A holding member for holding the plurality of cylindrical batteries in a posture parallel to each other;
The assembled battery according to claim 6, wherein the holding member includes a holding portion in which a spiral groove portion is formed that is screwed into the spiral convex portion of the outer surface of the case when the battery is held.
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