(57)【要約】【課題】電極巻回体の振動を抑制する。【解決手段】二次電池は、長尺の正極および長尺の負極を含む電極を巻回して形成された電極巻回体１０と、電極巻回体１０を電解液と共に収容する絶縁フィルム容器２２と、電極巻回体１０を電解液と共に収容した絶縁フィルム容器２２を収容する電池ケース２４とを有する。そして、絶縁フィルム容器２２の周面と電池ケース２４の内壁との間に設けられ、絶縁フィルムと電池ケースの隙間を閉塞することで、隙間に存在する流体の移動を制限する抵抗部材２６を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の正極および長尺の負極を含む電極を巻回して形成された電極巻回体と、
電極巻回体を電解液と共に収容する絶縁フィルム容器と、
電極巻回体を電解液と共に収容した絶縁フィルム容器を収容する電池ケースと、
絶縁フィルム容器の周面と電池ケースの内壁との間に設けられ、絶縁フィルムと電池ケースの隙間を閉塞することで、隙間に存在する流体の移動を制限する抵抗部材と、
を有する、
二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池の電池セルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池が知られており、リチウムイオン電池などが広く利用されている。これらの二次電池の電池セルでは、正極、負極間に電力を発生するが、正極および負極の面積を大きくするために、対向する長尺の正極および負極を巻回する電極巻回体を利用する構成がある。
【０００３】
ここで、電極巻回体は、電解液に浸漬することが必要であり、電極巻回体は電池ケース内に電解液と共に収容されるが、電極巻回体の外部の電解液は有効な電池反応に関与せず、電池の劣化などに関与する。そこで、特許文献１には、電極巻回体を絶縁フィルム内に収容し、その不要な電解液の電極巻回体に対する関与を防止することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６-０９１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、絶縁フィルム容器の下側面と、電池ケースの底面の間に間隙を設けており、電極巻回体は、上部に設けられた電極端子によって電池ケース内に吊り下げられている。
【０００６】
そこで、電池ケースに上下方向の振動が加わった場合、電極端子や集電体などの電極巻回体を吊り下げている部材に対し大きな力が加わってしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、電極巻回体の振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る二次電池は、長尺の正極および長尺の負極を含む電極を巻回して形成された電極巻回体と、電極巻回体を電解液と共に収容する絶縁フィルム容器と、電極巻回体を電解液と共に収容した絶縁フィルム容器を収容する電池ケースと、絶縁フィルム容器の周面と電池ケースの内壁との間に設けられ、絶縁フィルムと電池ケースの隙間を閉塞することで、隙間に存在する流体の移動を制限する抵抗部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
抵抗部材によって、電極巻回体を収容した絶縁フィルム容器の周辺の流体の移動を制限することで、絶縁フィルム容器の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る二次電池の構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る二次電池の内部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、実施形態に係る二次電池の構成を示す説明図である。この例では、二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、正極負極間のリチウムイオンの移動によって充放電が行われる。
【００１３】
電極巻回体１０は、長尺の正極と、長尺の負極とを長尺のセパレータを介し重ねた状態で、これらの長手方向に巻回したものである。なお、正極は正極活物質層、負極は負極活物質層で覆われている。また、電極巻回体１０は、正面視が横長の長方形で、側面視が縦長の楕円形の扁平形状を有する。
【００１４】
電極巻回体１０の正面視の両側部分には、正極、負極のそれぞれが露出した部分が形成されており、この部分に導体からなる正極集電板１２、負極集電板１４が取り付けられている。正極集電板１２、負極集電板１４は、縦長の板状であり、電極巻回体１０の両側から上方に向かって伸びている。正極集電板１２、負極集電板１４の上端は、蓋体１６の下面まで伸びている。蓋体１６の上面には、導体からなる正極端子１８、負極端子２０が設けられ、正極集電板１２は正極端子１８に、負極集電板１４は負極端子２０に蓋体１６を内部を介して接続されている。正極端子１８、負極端子２０は、正面視でクランク状の形状を有する板状であり、一旦上方に立ち上がった後、両者とも内側に向けて伸びている。この上方部分にケーブル、バスバーなどの導電体が接続され、電池が充放電される。なお、蓋体１６は、合成樹脂等の絶縁体からなることが好適であるが、正極集電板１２および正極端子１８と、負極集電板１４および負極端子２０と、が電気的に絶縁できれば、金属製でもよい。
【００１５】
電極巻回体１０は、全体として中空直方体状であって、上方が開口した箱状である、絶縁フィルム容器２２内に収容される。絶縁フィルム容器２２は、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂で形成されるとよく、柔軟性を有する。
【００１６】
電極巻回体１０を収容した絶縁フィルム容器２２は、電池ケース２４内に収容される。絶縁フィルム容器２２の厚みは電池ケース２４の厚みとほぼ等しく、絶縁フィルム容器２２の正面側面と、裏面側面の少なくとも上下方向の中央部分は、電池ケース２４の内壁と接触しており、ほぼ全体が接触しているとよい。蓋体１６が電池ケース２４の上端に固定され、この状態で、絶縁フィルム容器２２と、電池ケース２４の底面の間には、所定の隙間が形成される。なお、電池ケース２４は、熱伝導性のよい金属で形成されるとよい。
【００１７】
また、絶縁フィルム容器２２は、横方向の長さは、電池ケース２４の横方向長さより小さくなっており、絶縁フィルム容器２２の左右両側面と、電池ケース２４の左右両側内壁との間には、隙間が形成されている。
【００１８】
そして、絶縁フィルム容器２２の左右両側面には、電池ケース２４の左右両側内壁に向けて伸び、隙間を塞ぐ抵抗部材２６が設けられている。この例においては、抵抗部材２６は、板状で先端が電池ケース２４の左右両側内壁に当接し、両側も電池ケースの前後内壁に当接している。抵抗部材２６は、電解液などの流体移動の抵抗となるものであり、必ずしも当接しておらず、十分な抵抗力が生じれば若干の間隙が存在してもよい。また、抵抗部材２６に小さな穴などを設けてもよい。絶縁フィルム容器２２と同一の材料で形成するとよいが、ある程度の剛性を持つことが必要であり、絶縁フィルム容器２２より厚くするとよい。別部材で形成して溶接などで接続してもよいし、一体的に形成してもよい。
【００１９】
また、絶縁フィルム容器２２の内部には電解液が充填される。すなわち、電極巻回体１０は電解液に浸漬され、電池の電荷担体であるリチウムイオンは電解液内を移動する。電解液としては、周知の非水電解液などが利用される。なお、絶縁フィルム容器２２内に電解液が充填された状態で、絶縁フィルム容器２２、抵抗部材２６と電池ケース２４の内壁が接触すればよい。この例では、絶縁フィルム容器２２と電池ケース２４の内壁の間にも電解液が充填される。絶縁フィルム容器２２、電池ケース２４内に電解液を充填した後、電池ケース２４内に絶縁フィルム容器２２を収容してもよいし、後から電解液を充填してもよい。また、絶縁フィルム容器２２の上端は蓋体１６に固定してもよいし、電池ケース２４に固定してもよい。なお、絶縁フィルム容器２２内の電池反応に寄与する電解液と、その外方の隙間の電池反応に寄与しない電解液は分離されている。
【００２０】
絶縁フィルム容器２２の電解液は、電極巻回体１０が十分浸漬されるように充填される。一方、電池ケース２４内の電解液は、液面が抵抗部材２６の近辺またはその上方にあるように充填されるのが好ましい。
【００２１】
図２には、本実施形態に係る二次電池の内部を模式的に示してある。このように、絶縁フィルム容器２２の下方および左右側方には隙間が形成されており、ここに電解液が充填されている。
【００２２】
そして、抵抗部材２６が左右側方の隙間を閉塞している。このような状態で、二次電池が上下方向に振動すると、電極巻回体１０を収容した絶縁フィルム容器２２が電池ケース２４内で上下に振動する。この絶縁フィルム容器２２の振動によって、その外方の隙間の体積が変動し、そこに存在する電解液が移動する。図２には、絶縁フィルム容器２２が下方に移動し底部の隙間の体積が小さくなった状態を示してある。この場合、電池ケース２４内の電解液は、絶縁フィルム容器２２の側方の隙間を上方に向けて移動しようとするが、抵抗部材２６によってその移動が抑制される。これによって絶縁フィルム容器２２の下方への移動が抑制される。なお、絶縁フィルム容器２２が上方に移動する場合には、電解液の移動は反対方向になる。
【００２３】
抵抗部材２６が存在しない場合、電池ケース２４内の電解液は絶縁フィルム容器２２の側方の隙間を移動するため、絶縁フィルム容器２２が振動しやすい。この振動は、主に正極集電板１２、負極集電板１４によって吸収されるため、正極集電板１２、負極集電板１４自体や、これらの上下取付部に大きな負荷が掛かり、これら部材がダメージを受けやすい。抵抗部材２６が存在することによって、絶縁フィルム容器２２の上下移動を抑制して、正極集電板１２、負極集電板１４などに掛かる負荷を低減することが可能になる。
【００２４】
抵抗部材２６は、絶縁フィルム容器２２の左右側方ではなくてもよく、絶縁フィルム容器２２と電池ケース２４内の電解液流路に配置されて電解液の移動を抑制できればよい。また、抵抗部材２６は絶縁フィルム容器２２に固定したが電池ケース２４の内壁に固定してもよい。ただし、製作および強度を考慮すると、絶縁フィルム容器２２に固定することが好ましい。また、抵抗部材２６の先端を電池ケース２４の内壁に当接する構成としているので、大きな圧力に対しては抵抗部材２６が変形し電解液を流通することができ、抵抗部材２６は弁体として機能する。従って、絶縁フィルム容器２２に所定以上の大きな力が掛かるのを防止することができる。また、本実施形態では、絶縁フィルム容器２２の外方に電解液を充填した。これによって、充填の際の他の液体を用意する必要がなく、また混合された場合に問題がない。しかし、絶縁フィルム容器２２の外に充填するのは、必ずしも電解液でなくてもよい。また、移動に対し抵抗を付与する観点から液体が好ましいが、空気でもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０  電極巻回体、１２  正極集電板、１４  負極集電板、１６  蓋体、１８  正極端子、２０  負極端子、２２  絶縁フィルム容器、２４  電池ケース、２６  抵抗部材。
【図１】
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【図２】
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