(57)【要約】【課題】コストアップすることなく、最適な電極強度を取得すること及び出力低下並びにセルの歪みを防止すること及びエネルギ密度を上げることが可能であり、さらに短絡及び性能変化しにくい電池を提供する。【解決手段】正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に配設されるセパレータとを有する電極板３を巻回して構成される電池１において、電極板３を両側端部からそれぞれ巻回して２つの軸芯３ａ，３ｂを形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に配設されるセパレータとを有する電極板を巻回して構成される電池において、
前記電極板を両側端部からそれぞれ巻回して２つの軸芯を形成したことを特徴とする電池。
【請求項２】
請求項１記載の電池において、
前記両側端部の巻回方向は前記電極板における同一の面側であることを特徴とする電池。
【請求項３】
請求項１または２記載の電池において、
大電流が流れたときに断裂する脆弱部を有することを特徴とする電池。
【請求項４】
請求項３記載の電池において、
前記電極板を収納するセルを有し、前記セル内の圧力が上昇したときにこれを逃がす安全弁を有することを特徴とする電池。
【請求項５】
請求項４記載の電池において、
前記脆弱部と前記安全弁とが互いに対面していることを特徴とする電池。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つに記載の電池において、
前記電極板を両側端部からそれぞれ巻回した巻き部が全て円形であることを特徴とする電池。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１つに記載の電池であって、充放電が可能な二次電池であることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池に関し、詳しくは充放電が可能な二次電池の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充電が可能な二次電池として、図７に示すような巻回型構造の電池と図８に示すような積層型構造の電池とが主に知られている。巻回型構造の電池は、正極板と負極板とをセパレータによって挟んで渦巻き状に巻いた構造を呈しており、図９に示すように巻き形状が円形の小型向けのものと、図１０に示すように巻き形状が楕円形の大型化が可能なものとがある。
【０００３】
積層型構造の電池では、性能上の問題点はないものの巻回型に比してコストが高い、また正極及びセパレータ及び負極の位置合わせが困難であるという課題がある。一方、非常に多くの実績があり一般的に用いられている巻回型構造の電池では、円形構造の場合に極板形状が均等であるため熱膨張しても歪みが発生せずに一定の性能を確保できるという作用効果がある。また楕円構造の場合には、安価な製造コストで大型化を図ることができるという作用効果がある。また、高容量の電池を得るべく、セル内に複数の円形構造電池を収納する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６０７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した円形構造の電池では、巻きの中心に熱がこもるために大型化が困難であり、これによりエネルギ密度を上げることが難しい。また、セルの中が詰まっているために安全装置を取り付けることが容易ではない。一方、楕円構造の電池では湾曲部と平坦部とを有しているため、最適な電極強度が異なる他、電極に活物質を接着する接着力が湾曲部では強い力を必要とするのに対し平坦部では強い力は不要でありこれ等を均一に配分することが難しいという課題がある。また「特許文献１」に開示された技術では、充電時において電極板が膨張及び収縮を繰り返した際に、電極間距離が変化して性能が変化してしまうという問題点がある。これは、充電を行わない放電のみの電池においても程度は小さいものの同様の現象が生じる。
【０００６】
本発明は上述の問題点を解決し、コストアップすることなく、最適な電極強度を取得すること及び出力低下並びにセルの歪みを防止すること及びエネルギ密度を上げることが可能であり、さらに短絡及び性能変化しにくい電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に配設されるセパレータとを有する電極板を巻回して構成される電池において、前記電極板を両側端部からそれぞれ巻回して２つの軸芯を形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池において、さらに前記両側端部の巻回方向は前記電極板における同一の面側であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電池において、さらに大電流が流れたときに断裂する脆弱部を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電池において、さらに前記電極板を収納するセルを有し、前記セル内の圧力が上昇したときにこれを逃がす安全弁を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電池において、さらに前記脆弱部と前記安全弁とが互いに対面していることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の電池において、さらに前記電極板を両側端部からそれぞれ巻回した巻き部が全て円形であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１つに記載の電池であって、充放電が可能な二次電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来の円形構造の巻回型電池に比して２巻き分を１つのセル内に納めることができるのでエネルギ密度が有利となり、プラス端子とマイナス端子とを同一方向から取り出すことができるのでモジュール設計の自由度が向上し、製造時において電極板を両端から同時に巻くことができ効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態を採用した電池の外観を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いられる電池の概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に用いられる電池の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に用いられる電極板の極性を示す概略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に用いられる電池の概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に用いられる脆弱部を説明する概略図である。
【図７】従来の巻回型構造の電池の概略図である。
【図８】従来の積層型構造の電池の概略図である。
【図９】従来の円形構造の電池の概略図である。
【図１０】従来の楕円形構造の電池の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の第１の実施形態を採用した電池の概略正面図、図２は電池内部に収納された電極板の状態を示す概略図である。同図において、充放電が可能な例えばリチウムイオン電池である電池１は、その外装を構成するセル２の内部に、図７に示したものと同様に正極板と負極板とをセパレータによって挟んで構成された電極板３を収納している。
【００１７】
図３は電池１の分解斜視図である。同図において電池１は、電極板３と集電体４，５とが図示しない非水電解液と共にセル２内に収納されて構成されており、その上部は蓋部材６によって密閉されている。ステンレスを含む鉄製の金属板金部材からなるセル２内にはセル２の内面を覆う図示しない絶縁部材が設けられており、これによりセル２と電極板３及び集電体４，５との絶縁が図られている。セル２としては、アルミニウム製や樹脂製のものを用いてもよい。
【００１８】
電極板３は図４に示すようにその両端部からそれぞれ同一の面側に巻回されて形成されることにより２つの軸芯３ａ，３ｂを有しており、正極側の軸芯３ａには集電体４の一端側が接続され、集電体４の他端側に設けられた端子接続部４ａには蓋部材６に設けられた貫通孔６ａから外部に突出する正極端子部材７が接続されている。負極側の軸芯３ｂには集電体５の一端側が接続されており、集電体５の他端側に設けられた端子接続部５ａには蓋部材に設けられた貫通孔６ｂから外部に突出する負極端子部材８が接続されている。蓋部材６の両面には各貫通孔６ａ，６ｂに対応して絶縁シート９が配設されており、正極端子部材７及び負極端子部材８は絶縁シート９によってそれぞれ蓋部材６と絶縁されている。
【００１９】
上述の構成より、従来の円形構造の巻回型電池に比して２巻き分を１つのセル内に納めることができるのでエネルギ密度が有利となり、図１に示すようにプラス端子とマイナス端子とを同一方向から取り出すことができるのでモジュール設計の自由度が向上し、製造時において電極板を両端から同時に巻くことができ効率を向上することができる。さらに従来の楕円形構造の巻回型電池に比して電極板の巻き部が全て円形であることから作用する応力が一定となって最適な接着強度に設計することができ、電極の膨張が一定であるために緩みや歪みがなく、巻き中心からの距離が一定で放熱が一定に保たれ、巻き部には薄い部分がないことから短絡しにくく、外部応力を受けてセルが潰れる際には図２に二点差線で示すようにセル２の中央部が潰れて各巻き部が接触しにくいことから短絡を防止することができる。
【００２０】
図５は、本発明の第２の実施形態を示している。図５に示す電池９は、第１の実施形態で示した電池１と比較すると、大電流が流れたときに断裂する脆弱部１０が電極板３に設けられている点、及び内部の圧力が上昇したときにこれを逃がす安全弁１１がセル２に設けられている点において相違しており、他の構成は同一である。なお脆弱部１０と安全弁１１とは、互いに対面するようにそれぞれ電極板３とセル２とに設けられている。
【００２１】
図６は、脆弱部１０を図５において下側から見た図である。脆弱部１０は、電極板３に多数の穴部１０ａを穿設することによって形成されており、引張強度を適度に低下させている。各穴部１０ａは、その開口部の長手方向が矢印１２で示す引張方向に対して直交するように形成されており、引張方向に伸びにくくかつ電気伝導経路が直線的で抵抗が増えにくいように形成されている。
【００２２】
安全弁１１は、セル２内の圧力が上昇したときにこれを逃がすべく、圧力上昇時においてセル２自体が破れるまたは裂ける、あるいはセル２に設けられた弁が開くように構成されている。セル２自体が破れるまたは裂ける構成ではセル２が薄肉化されており、弁が開く構成では内部圧力を検知して弁が開くように構成されている。
【００２３】
上述の構成よりこの第２の実施形態では、第１の実施形態における作用効果に加え、脆弱部１０がヒューズの役割をするので電極板３に大きな熱量が蓄熱されることが防止され、電池９の発熱や発火を防止することができる。また安全弁１１がセル２内部の圧力上昇を防止するので、電池９の破裂を防止することができる。
【００２４】
上述した各実施形態では、電池１，９として充放電が可能な二次電池であるリチウムイオン電池を示したが、本発明が適用可能な電池はこれに限られず、他の二次電池及び放電のみが可能な電池にも本発明は適用可能である。また、電極板３をその両端部からそれぞれ同一の面側に巻回して２つの軸芯３ａ，３ｂを形成したが、両端部をそれぞれ異なる面側に巻回して２つの軸芯３ａ，３ｂを形成する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１，９  電池
３  電極板
３ａ，３ｂ  軸芯
１０  脆弱部
１１  安全弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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