(57)【要約】【課題】短絡を確実に行うことができると共に、容量を確保することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体５と、ケース１０と電極組立体５との間に配置された第１導電板１と、ケースと第１導電板１との間に配置された第２導電板１６と、第１導電板１４と第２導電板１６との間に配置された絶縁部材１８とを備え、第１導電板１４が、正極及び負極の一方と電気的に接続されており、第２導電板１６が、正極及び負極の他方と電気的に接続されており、第１導電板１４及び第２導電板１６のうちの一方の導電板の電気抵抗値は、他方の導電板の電気抵抗値の２倍以下である。【選択図】図２
2014110209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に収容された電極組立体と、
前記ケースと前記電極組立体との間に配置された第１導電板と、
前記ケースと前記第１導電板との間に配置された第２導電板と、
前記第１導電板と前記第２導電板との間に配置された絶縁部材と、
を備え、
前記電極組立体は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、を備え、
前記第１導電板が、前記正極及び前記負極の一方と電気的に接続されており、
前記第２導電板が、前記正極及び前記負極の他方と電気的に接続されており、
前記第１導電板及び前記第２導電板のうちの一方の導電板の電気抵抗値は、他方の導電板の電気抵抗値の２倍以下である、蓄電装置。
【請求項２】
前記第１導電板は、前記負極に電気的に接続されると共に銅または銅合金からなり、
前記第２導電板は、前記正極に電気的に接続されると共にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記第１導電板／前記第２導電板の電気抵抗値の比が、０．５〜２．０である、請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記第１導電板／前記第２導電板の厚みの比が、０．３〜１．２である、請求項２記載の蓄電装置。
【請求項４】
二次電池である、請求項１〜３のいずれか一項記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電極組立体の最外層に、活物質の形成されていない正極板及び負極板（一対の導電板）と、一対の導電板の間に配置された絶縁体と、を備えた二次電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。この二次電池では、絶縁体の引張強さは、正極活物質と負極活物質との間に配置されたセパレータの引張強さよりも小さい。これにより、この二次電池では、外部から力が加えられたとき、絶縁体がセパレータよりも先に破断して一対の導電板が短絡する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７７２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一対の導電板が短絡したとき、２つの導電板の発熱量の差が大きい場合には、一方の導電板が焼切れる（溶融する）おそれがある。この場合、一対の導電板で短絡が確実に生じないおそれがある。そこで、導電板が焼切れることを防止するために、導電板の厚みを大きくすることが対策の一つとして考えられるが、導電板の厚みを大きくすると、ケースの大きさが決められている場合、電極組立体を小さくしなければならない。この場合、どうしても蓄電装置の容量が小さくなってしまう。
【０００５】
本発明は、短絡を確実に行うことができると共に、容量を確保することができる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースと電極組立体との間に配置された第１導電板と、ケースと第１導電板との間に配置された第２導電板と、第１導電板と第２導電板との間に配置された絶縁部材と、を備え、電極組立体は、正極と、負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、を備え、第１導電板が、正極及び負極の一方と電気的に接続されており、第２導電板が、正極及び負極の他方と電気的に接続されており、第１導電板及び第２導電板のうちの一方の導電板の電気抵抗値は、他方の導電板の電気抵抗値の２倍以下である。
【０００７】
この蓄電装置では、第１導電板及び第２導電板のうちの一方の導電板の電気抵抗値は、他方の導電板の電気抵抗値の２倍以下である。そのため、蓄電装置では、第１導電板と第２導電板との電気抵抗値の比が２以下となる。電気抵抗値の比は、第１導電板と第２導電板との発熱量比と等しい。したがって、蓄電装置では、第１導電板と第２導電板との発熱量比を２以下とすることで、発熱量の平準化を図ることができる。したがって、第１及び第２導電板の短絡を確実に行うことができる。また、蓄電装置では、第１導電板及び第２導電板のうちの一方の導電板の電気抵抗値を他方の導電板の電気抵抗値の２倍以下とする条件を満たすように第１及び第２導電板の厚みを設定することで、第１導電板と第２導電板とが短絡したときに第１導電板及び第２導電板が焼切れることを防止し得る第１導電板及び第２導電板の厚みを、最少の厚みに設定することができる。その結果、蓄電装置では、短絡を確実に行うことができると共に、容量を確保することができる。
【０００８】
一実施形態においては、第１導電板は、負極に電気的に接続されると共に銅または銅合金からなり、第２導電板は、正極に電気的に接続されると共にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、第１導電板／第２導電板の電気抵抗値の比が、０．５〜２．０であることが好ましい。蓄電装置では、このように電気抵抗値の比（第１導電板：第２導電板＝１．０：０．５〜１．０：２．０）を設定することにより、第１及び第２導電板の発熱量の平準化を良好に図ることができる。
【０００９】
一実施形態においては、第１導電板／第２導電板の厚みの比が、０．３〜１．２であることが好ましい。蓄電装置では、このように第１導電板／第２導電板の厚みの比（第１導電板：第２導電板＝１．０：０．３〜１．０：１．２）を設定することにより、第１導電板及び第２導電板が焼切れることを防止し得る第１導電板及び第２導電板の厚みを最少の厚みに良好に設定できる。
【００１０】
一実施形態においては、該蓄電装置は二次電池であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、短絡を確実に行うことができると共に、容量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す図である。
【図４】電気抵抗値比と厚み比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置としての二次電池１００は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。
【００１５】
二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０と、を備える。ケース１０は例えばアルミニウム等の金属、もしくはアルミニウムを含む金属合金からなってもよい。電極組立体２０は、正極３０と、負極４０と、正極３０と負極４０との間に配置されたセパレータ５０と、を備える。正極３０、負極４０は、例えばシート状である。セパレータ５０は、例えば袋状であるが、シート状であってもよい。袋状のセパレータ５０内には、例えば正極３０が収容される。複数の正極３０及び複数の負極４０が、セパレータ５０を介して交互に積層されてもよい。ケース１０内には電解液６０が充填され得る。電解液６０としては、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液等が挙げられる。
【００１６】
正極３０は、金属箔３０ｂと、金属箔３０ｂの両面に設けられた正極活物質層３０ｃと、を備え得る。金属箔３０ｂは例えばアルミニウム箔である。正極活物質層３０ｃは、正極活物質とバインダとを含んでもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。
【００１７】
正極３０は、縁に形成されたタブ３０ａを有してもよい。タブ３０ａには、正極活物質が担持されていない。正極３０は、タブ３０ａを介して導電部材３２に接続され得る。導電部材３２は、正極端子３４に接続され得る。正極端子３４は、絶縁リング３６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
【００１８】
負極４０は、金属箔４０ｂと、金属箔４０ｂの両面に設けられた負極活物質層４０ｃと、を備え得る。金属箔４０ｂは例えば銅箔、もしくは銅合金の箔である。負極活物質層４０ｃは、負極活物質とバインダとを含んでもよい。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。
【００１９】
負極４０は、縁に形成されたタブ４０ａを有してもよい。タブ４０ａには、負極活物質が担持されていない。負極４０は、タブ４０ａを介して導電部材４２に接続され得る。導電部材４２は、負極端子４４に接続され得る。負極端子４４は、絶縁リング４６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
【００２０】
セパレータ５０としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。
【００２１】
ケース１０と電極組立体２０との間には、第１導電板１４が配置される。第１導電板１４は、例えば複数の金属箔１４ａ〜１４ｃを積層してなるが、単一の板状部材であってもよい。第１導電板１４には、活物質層が設けられていない。第１導電板１４の厚みは、負極４０の金属箔４０ｂの厚みよりも厚くてもよい。
【００２２】
ケース１０と第１導電板１４との間には、第２導電板１６が配置される。第２導電板１６は、例えば複数の金属箔１６ａ〜１６ｃを積層してなるが、単一の板状部材であってもよい。第２導電板１６には、活物質層が設けられていない。第２導電板１６の厚みは、正極３０の金属箔３０ｂの厚みよりも厚くてもよい。
【００２３】
第１導電板１４と第２導電板１６との間には、絶縁部材１８が配置される。絶縁部材１８は、絶縁シート又は絶縁層であってもよい。絶縁部材１８としては、例えば樹脂シート、樹脂層、又はセパレータ５０が用いられてもよい。
【００２４】
第１導電板１４は、正極３０及び負極４０の一方と電気的に接続される。第２導電板１６は、正極３０及び負極４０の他方と電気的に接続される。本実施形態では、第１導電板１４が負極４０と電気的に接続され、第２導電板１６が正極３０と電気的に接続される。この場合、例えば、第１導電板１４は銅、もしくは銅合金からなり、第２導電板１６はアルミニウム、もしくはアルミニウム合金からなる。
【００２５】
第１導電板１４は、縁に形成されたタブ１４ｄを有してもよい。タブ１４ｄは、負極４０のタブ４０ａに接続され得る。タブ１４ｄの厚みは、第１導電板１４における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１４ｄはタブ４０ａと重なるように配置され得る。第２導電板１６は、縁に形成されたタブ１６ｄを有してもよい。タブ１６ｄは、正極３０のタブ３０ａに接続され得る。タブ１６ｄの厚みは、第２導電板１６における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。タブ１６ｄはタブ３０ａと重なるように配置され得る。
【００２６】
二次電池１００では、第１導電板１４及び第２導電板１６のうちの一方の導電板の通電経路上の電気抵抗値は、他方の導電板の通電経路上の電気抵抗値の２倍以下に設定される。本実施形態では、上記のとおり、第１導電板１４が負極４０と電気的に接続され、第２導電板１６が正極３０と電気的に接続されており、第１導電板１４は銅、または銅合金からなり、第２導電板１６はアルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。この条件において、第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比は、０．５〜２．０に設定される（第１導電板１４：第２導電板１６＝１．０：０．５〜１．０〜２．０）。より好ましくは、第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比は、１．０程度に設定される。なお、「通電経路上の電気抵抗値」とは、第１導電板と第２導電板の主面上において、距離の等しい任意の２点間の電気抵抗値を意味する。
【００２７】
図３は、図２の一部を拡大して示す図である。図３では、第１導電板１４及び第２導電板１６を単一の板状部材で示している。第１導電板１４／第２導電板１６の厚み比（Ｔ１／Ｔ２）は、０．３〜１．２に設定される（第１導電板１４：第２導電板１６＝１．０：０．３〜１．０〜１．２）。より好ましくは、第１導電板１４／第２導電板１６の厚み比（Ｔ１／Ｔ２）は、０．６程度（第１導電板１４：第２導電板１６≒１．０：１．５）に設定される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の二次電池１００では、第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比を、０．５〜２．０に設定している。第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比は、第１導電板１４／第２導電板１６の発熱量比に等しい。したがって、二次電池１００では、第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比を０．５〜２．０に設定することで、第１導電板１４と第２導電板１６との発熱量の平準化を図ることができる。
【００２９】
これにより、二次電池１００では、第１導電板１４と第２導電板１６とが短絡したときに、第１導電板１４又は第２導電板１６が焼切れることを防止できる。また、二次電池１００では、電気抵抗値の比が０．５〜２．０を満たすように第１及び第２導電板１４，１６の厚みを設定することで、第１導電板１４又は第２導電板１６が焼切れることを防止し得る最少の厚みに、第１導電板１４及び第２導電板１６の厚みを設定することができる。その結果、二次電池１００では、短絡を確実に行うことができると共に、容量を確保することができる。
【００３０】
二次電池１００の作用効果について、図４を参照してより詳細に説明する。図４は、電気抵抗値比と厚み比との関係を示す図である。図４では、縦軸は電気抵抗値比及び合成抵抗値を示しており、横軸は厚み比を示している。図４に示すグラフでは、第１導電板１４の抵抗率を１．６８×１０−８［Ω・ｍ］、第２導電板１６の抵抗率を２．６５×１０−８［Ω・ｍ］としている。厚み比（Ｔ１／Ｔ２）は、第２導電板１６の厚みを「１」に設定し、第１導電板１４と第２導電板１６との合計厚みを「０．５」とした場合で算出している。
【００３１】
図４に示すように、第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比を０．５〜２．０、特に１．０程度に設定することにより、第１導電板１４／第２導電板１６の発熱量比を１．０程度、すなわち第１導電板１４と第２導電板１６との発熱量を同等にすることができる。これにより、二次電池１００では、第１導電板１４又は第２導電板１６が焼切れる（溶融）することを防止できる。
【００３２】
第１導電板１４／第２導電板１６の電気抵抗値の比が１．０程度のとき、第１導電板１４と第２導電板１６との厚み比（Ｔ１／Ｔ２）は、０．６程度である。これにより、二次電池１００では、厚み比０．６程度を満たすよう第１及び第２導電板１４，１６の厚みを設定することで、第１導電板１４及び第２導電板１６の厚みを最少の厚に設定できる。したがって、二次電池１００では、ケース１０内に配置される第１及び第２導電板１４，１６の厚みを小さくできるので、電極組立体２０において容量を確保できる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００３４】
例えば、第１導電板１４が正極３０と電気的に接続され、第２導電板１６が負極４０と電気的に接続されてもよい。この場合、第１導電板１４がアルミニウムからなり、第２導電板１６が銅からなることが好ましい。
【００３５】
積層型の電極組立体２０に代えて巻回型の電極組立体が用いられてもよい。巻回型の電極組立体は、帯状の正極、帯状のセパレータ５０、及び帯状の負極４０を積層させた状態で軸線の周りに巻回することによって作製される。
【００３６】
蓄電装置として、二次電池１００の他に、例えば電気二重層キャパシタ等が挙げられる。
【００３７】
例えば二次電池１００等の蓄電装置は、車両に搭載されてもよい。車両としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車等が挙げられる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ケース、１４…第１導電板、１６…第２導電板、１８…絶縁部材、２０…電極組立体、３０…正極、４０…負極、５０…セパレータ、１００…二次電池。
【図１】
2014110209.tif 000003
【図２】
2014110209.tif 000004
【図３】
2014110209.tif 000005
【図４】
2014110209.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月24日(2013.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に収容された電極組立体と、
前記ケースと前記電極組立体との間に配置された第１導電板と、
前記ケースと前記第１導電板との間に配置された第２導電板と、
前記第１導電板と前記第２導電板との間に配置された絶縁部材と、を備え、
前記電極組立体は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、を備え、
前記第１導電板は、前記負極に電気的に接続されると共に銅または銅合金からなり、
前記第２導電板は、前記正極に電気的に接続されると共にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記第１導電板／前記第２導電板の電気抵抗値の比が、０．５〜２．０であり、
前記第１導電板／前記第２導電板の厚みの比が、０．３〜１．２である、蓄電装置。
【請求項２】
前記第１導電板及び前記第２導電板は、複数の金属箔を積層してなる、請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
二次電池である、請求項１又は２記載の蓄電装置。