(57)【要約】【課題】温度の上昇による劣化を抑制することができる二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は、金属製のケースと、ケースに収納可能なコアと、コアが収納されたケースに充填された電解液と、を備える二次電池であって、コアは、セパレータを含んで正極と負極とが交互に積層されたコア本体と、コア本体を囲繞するとともに、コア本体とケースとを電気的に絶縁する樹脂層と、を含み、樹脂層又はセパレータの少なくとも一方は、ダイヤモンドの粒子を内在することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のケースと、前記ケースに収納可能なコアと、前記コアが収納された前記ケースに充填された電解液と、を備える二次電池であって、
前記コアは、
セパレータを間に挟んで正極と負極とが交互に積層されたコア本体と、
前記コア本体を囲繞するとともに、前記コア本体と前記ケースとを電気的に絶縁する樹脂層と、
を含み、
前記樹脂層又は前記セパレータの少なくとも一方は、ダイヤモンドの粒子を内在することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記ダイヤモンドの粒子は、前記樹脂層に内在するとともに、前記樹脂層の表面と裏面とに露出し、前記コア本体に一方が当接するとともに、前記ケースに他方が当接することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記樹脂層は、絶縁テープで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記樹脂層は、絶縁シートで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記ダイヤモンドの粒子は、前記セパレータに内在するとともに、前記セパレータの表面と裏面とに露出し、前記正極に一方が当接するとともに、前記負極に他方が当接することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ケースの外側に熱を放出可能な放熱部をさらに備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、外周縁に第１の辺とこの対辺の第２の辺とを有するセパレータを間に挟んで正極及び負極を交互に積層した構造のコアを備える二次電池が開示されている。
二次電池の正極は、セパレータの有する第１の辺を越えて延出する正極リードを具備した正極集電体と、セパレータの外周縁よりも内側の範囲の正極集電体の両面を覆う正極活物質と、正極活物質の縁から離れた位置の正極リードの両面に形成される絶縁部と、を有する。
二次電池の負極は、セパレータの有する第２の辺を越えて延出する負極リードを具備した負極集電体と、セパレータの外周縁よりも内側で正極活物質が形成された範囲よりも広い範囲の負極集電体の両面を覆う負極活物質と、を有する。
また、二次電池の正極が有する絶縁部は、電解液を透過させない中実に正極リードを覆う第１の絶縁層と、電解液が透過する空隙を有し第１の絶縁層を覆う第２の絶縁層と、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６０７８７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、二次電池は、電気が流れることによって発熱し、温度が上昇するが、二次電池は、室温よりも高い温度で劣化が進み、温度の上昇に伴って劣化の程度が大きくなる。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、温度の上昇による劣化を抑制することができる二次電池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】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る二次電池は、金属製のケースと、前記ケースに収納可能なコアと、前記コアが収納された前記ケースに充填された電解液と、を備える二次電池であって、前記コアは、セパレータを間に挟んで正極と負極とが交互に積層されたコア本体と、前記コア本体を囲繞するとともに、前記コア本体と前記ケースとを電気的に絶縁する樹脂層と、を含み、前記樹脂層又は前記セパレータの少なくとも一方は、ダイヤモンドの粒子を内在する。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、電気が流れることによって発生した熱は、ダイヤモンドの粒子を介して熱伝導され、ケースの外部に放出される（放熱）。ダイヤモンドの粒子は、熱伝導性及び絶縁性に優れ、耐電解液性も有するので、二次電池の温度上昇が効率的に抑制され、二次電池の温度上昇による二次電池の劣化を抑制することができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記ダイヤモンドの粒子は、前記樹脂層に内在するとともに、前記樹脂層の表面と裏面とに露出し、前記コア本体に一方が当接するとともに、前記ケースに他方が当接する。
上記（２）の構成によれば、ダイヤモンドの粒子は、樹脂層に内在するとともに、樹脂層の表面と裏面とに露出し、コア本体に一方が当接するとともにケースに他方が当接する。したがって、電気が流れることによってコア本体に発生した熱は、コア本体に一方が当接するとともにケースに他方が当接するダイヤモンドの粒子を介して、コア本体からケースに伝達され、ケースの外部に放出される（放熱）。これにより、コア本体の温度上昇が効率的に抑制され、二次電池の温度上昇による劣化を抑制することができる。
【０００９】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記樹脂層は、絶縁テープで構成される。
上記（３）の構成によれば、樹脂層は、絶縁テープで構成されるので、コア本体を絶縁テープで囲繞した後にケースに収納することができる。
【００１０】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記樹脂層は、絶縁シートで構成される。
上記（４）の構成によれば、樹脂層は、絶縁シートで構成されるので、コア本体をケースに収納した後にコア本体を絶縁シートで囲繞することができる。
【００１１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか一つの構成において、前記ダイヤモンドの粒子は、前記セパレータに内在するとともに、前記セパレータの表面と裏面とに露出し、前記正極に一方が当接するとともに、前記負極に他方が当接する。
上記（５）の構成によれば、ダイヤモンドの粒子は、セパレータに内在するとともに、セパレータの表面と裏面とに露出し、正極に一方が当接するとともに、負極に他方が当接する。したがって、電気が流れることによって正極又は負極に発生した熱は、正極に一方が当接するとともに、負極に他方が当接するダイヤモンドを介して、熱伝導され、ケースの外部に放出される（放熱）。これにより、正極又は負極の温度上昇が効率的に抑制され、二次電池の温度上昇による劣化を抑制することができる。また、ダイヤモンドの粒子は、絶縁性に優れ、耐電解液性も有するので、正極と負極とを隔離し、絶縁するので、セパレータが溶けた場合でも短絡を免れることができる。
【００１２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）の何れか一つの構成において、前記ケースの外側に熱を放出可能な放熱部をさらに備える。
上記（６）の構成によれば、ケースの外側に熱を放出可能な放熱部を備えるので、ケースの内部で発生した熱は放熱部で放出される（放熱）。これにより、二次電池の温度上昇が効率的に抑制され、二次電池の温度上昇による二次電池の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、二次電池は、温度の上昇による劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示したリチウムイオン二次電池の構成を概略的に示す平断面図である。
【図３】図２に示した樹脂層の構成を概略的に示す平断面図である。
【図４】図２に示したコア本体の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４に示したコア本体の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】図５に示した正極の絶縁部周辺を拡大した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
ここでは、二次電池の例としてリチウムイオン二次電池１を例に説明するが、本発明は、リチウムイオン二次電池１に限られるものではない。
【００１６】
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１は、ケース２と、ケース２に収納可能なコア５と、コア５が収納されたケース２に充填された電解液（図示せず）と、を備える。
ケース２は、金属製の角型の容器であって、上面に設けられた開口部２１には蓋３が取り付けられている。ケース２は、図１に示すような角型の容器である以外に、円筒型であってもよい。正極端子１０１及び負極端子１０２は、それぞれ蓋３を貫通して取り付けられている。
【００１７】
図１に示すように、ケース２は、ケース２の外側に熱を放出可能な放熱部２２を備える。放熱部２２は、例えば、熱伝導性に優れた材料で構成される。導電性に優れた材料には、例えば、ダイヤモンドの粒子を内在する合成樹脂も含まれる。
放熱部２２は、例えば、複数のリチウムイオン二次電池１を収納する電池パック（図示せず）や電池モジュール（図示せず）において、電池パックや電池モジュールに設置される熱伝導部材（放熱部材）に接するように配置される。
このようにすれば、ケース２の内部で発生した熱は放熱部２２で放出される（放熱）。これにより、リチウムイオン二次電池１の温度上昇が効率的に抑制され、リチウムイオン二次電池１の温度上昇によるリチウムイオン二次電池１の劣化を抑制することができる。
【００１８】
図２に示すように、コア５は、コア本体１０と樹脂層１５とを含む。
コア本体１０は、図５に示すように、セパレータ１３を間に挟んで正極１１及び負極１２が交互に積層配置されている。
コア本体１０は、図４に示すように、帯状に長いセパレータ１３を間に挟んで、同じくそれぞれ帯状に長い正極１１と負極１２とを巻いた捲回型である。
【００１９】
セパレータ１３は、図６に示すように帯状の長手方向に、第１の辺１３１とこの対辺に位置する第２の辺１３２とを有する。セパレータ１３は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系微多孔膜で作られており、その空孔中に電解液を流動させるとともに保持する。
【００２０】
セパレータ１３は、図５及び図６に示すように、ダイヤモンドの粒子１６を内在している。ダイヤモンドの粒子１６は、セパレータ１３の表面と裏面とに露出し、正極１１に一方が当接するとともに、負極１２に他方が当接する。
【００２１】
このようにすれば、電気が流れることによって正極１１又は負極１２に発生した熱は、正極１１に一方が当接するとともに、負極１２に他方が当接するダイヤモンドの粒子１６を介して、熱伝導され、ケース２の外部に放出される（放熱）。これにより、正極１１又は負極１２の温度上昇が効率的に抑制され、リチウムイオン二次電池１の温度上昇による劣化を抑制することができる。また、ダイヤモンドの粒子１６は、絶縁性に優れ、耐電解液性も有するので、正極１１と負極１２とを隔離し、絶縁するので、セパレータ１３が溶けた場合でも短絡を免れることができる。
【００２２】
正極１１は、図５に示すように正極集電体１１１と正極活物質１１２と絶縁部１４とを有する。正極集電体１１１は、セパレータ１３の有する第１の辺１３１から延出する正極リード１１３を具備している。この実施形態において正極集電体１１１は、アルミニウム箔である。正極活物質１１２は、セパレータ１３の外周縁１３Ａよりも内側の範囲の正極集電体１１１の両面を覆うように形成される。正極活物質１１２は、電極材料の粉末を溶媒で溶いてスラリーにし、正極集電体１１１の両側の面に均質に塗工され、乾燥されることによって、形成される。正極活物質１１２の一例としてマンガン酸リチウムが採用される。
【００２３】
絶縁部１４は、図５及び図６に示すように、正極活物質１１２の縁１１２Ａから離れた位置の正極リード１１３の両面に形成される。本実施形態では、絶縁部１４は、図４に示すように、正極活物質１１２の縁１１２Ａに平行に形成される。絶縁部１４は、正極活物質１１２と同様に、スラリーにして塗工される。絶縁部１４は、正極活物質１１２から離れて形成されるので、正極活物質１１２と同時に塗工されてもよいし、正極活物質１１２の前にまたは後に塗工されてもよい。
【００２４】
負極１２は、負極集電体１２１と負極活物質１２２とを有する。負極集電体１２１は、セパレータ１３の有する第２の辺１３２から延出する負極リード１２３を具備している。この実施形態において負極集電体１２１は、銅箔である。負極活物質１２２は、セパレータ１３の外周縁１３Ａよりも内側の範囲で、かつ、正極活物質１１２が形成された範囲よりも広い範囲の負極集電体１２１の両面を覆うように形成される。負極活物質１２２は、正極活物質１１２と同様に、スラリーにして塗工される。負極活物質１２２の一例として黒鉛が採用される。
【００２５】
さらに、絶縁部１４は、図５及び図６に示すように、第１の絶縁層１４１と第２の絶縁層１４２を含む二層構造を有している。第１の絶縁層１４１は、電解液を透過させない中実な部材であり、正極リード１１３を覆う。第１の絶縁層１４１は、電解液と反応しない合成樹脂製の材料、例えばポリオレフィンやアラミド、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）など、好ましくはセパレータ１３と同じ素材やセパレータよりも耐熱性の高い素材で形成される。この第１の絶縁層１４１の厚みＴ４１は、正極活物質１１２の厚みＴ１よりも薄い。
【００２６】
第２の絶縁層１４２は、電解液が透過する空隙を有した部材であり、第１の絶縁層１４１を覆って形成される。第２の絶縁層１４２の材料として塗膜を形成するものであれば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系の有機材料や、セラミック系の無機材料を採用することができる。
【００２７】
セラミック系の無機材料の一例をあげると、正極１１の正極集電体１１１の材料であるアルミ箔との化学反応が起こらないイオン化傾向の大きな金属の酸化物で、かつ電解液との化学反応も起こらない素材、具体的には、アルミナや、シリカなどであることが好ましい。第２の絶縁層１４２としてセラミック系の無機材料を採用することによって、リチウムイオン二次電池１が熱暴走して正極集電体に密着された第１の絶縁層１４１として採用したポリオレフィンの樹脂材料が融解した場合でも、第２の絶縁層１４２が正極１１と負極１２との間の絶縁機能を維持することができる。
【００２８】
また、絶縁部１４は、負極活物質１２２が形成された範囲の内側から少なくとも負極活物質１２２の縁１２２Ａを越える位置までの範囲に形成される。本実施形態では、図５及び図６に示すように、負極活物質１２２が形成された範囲の内側から少なくともセパレータ１３の外周縁１３Ａを越える位置までの範囲に、絶縁部１４が形成されている。つまり、コア本体１０の内部に面した絶縁部１４の端部１４Ａは、負極活物質１２２が形成された範囲の内側に位置しており、コア本体１０の外部に面した絶縁部１４の端部１４Ｂは、セパレータ１３の外周縁１３Ａよりも外側に位置する。正極１１と負極１２の積層方向に絶縁部１４の厚みＴ４は、内側の端部１４Ａから外側の端部１４Ｂまで均一であり、正極活物質１１２の厚みＴ１と同じである。そして、第１の絶縁層１４１の厚みＴ４１は、第２の絶縁層１４２の厚みＴ４２よりも薄い。
【００２９】
このように絶縁部１４を形成することによって、セパレータ１３の外周縁１３Ａは、絶縁部１４と負極１２の端部１２Ａの間に保持される。特に、図６に示すようにセパレータの外周縁１３Ａを越える位置まで絶縁部１４が形成される本実施形態のリチウムイオン二次電池１の場合、積層方向に対して正極集電体１１１に沿う方向へ十分な長さを有しているので、第２の絶縁層１４２の空隙にデンドライトが成長しても、デンドライトが絶縁部１４を越えて正極活物質１１２に到達することはない。
【００３０】
樹脂層１５は、図２に示すように、コア本体１０を囲繞するとともに、コア本体１０とケース２とを電気的に絶縁している。樹脂層１５は、図３に示すように、ダイヤモンドの粒子１７を内在する。ダイヤモンドの粒子１７は、樹脂層１５の表面と裏面とに露出し、コア本体１０に一方が当接するとともに、ケース２に他方が当接する。
【００３１】
このようにすれば、電気が流れることによってコア本体１０に発生した熱は、コア本体１０に一方が当接するとともにケース２に他方が当接するダイヤモンドの粒子１７を介して、コア本体１０からケース２に伝達され、ケース２の外部に放出される（放熱）。これにより、コア本体１０の温度上昇が効率的に抑制され、リチウムイオン二次電池１の温度上昇による劣化を抑制することができる。
【００３２】
樹脂層１５は、例えば、絶縁テープ１５１で構成される。
このようにすれば、コア本体１０を絶縁テープ１５１で囲繞した後にケース２に収納することができる。
【００３３】
樹脂層１５は、例えば、絶縁シート１５２で構成される。
このようにすれば、コア本体１０をケース２に収納した後にコア本体１０を絶縁シート１５２で囲繞することができる。
【００３４】
以上のように構成されたリチウムイオン二次電池１によれば、電気が流れることによって発生した熱は、ダイヤモンドの粒子１６，１７を介して熱伝導され、ケース２の外部に放出される（放熱）。ダイヤモンドの粒子１６，１７は、熱伝導性及び絶縁性に優れ、耐電解液性も有するので、リチウムイオン二次電池１の温度上昇が効率的に抑制され、リチウムイオン二次電池１の温度上昇によるリチウムイオン二次電池１の劣化を抑制することができる。
【００３５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、セパレータを挿んで正極と負極とが積層され、正極リードがセパレータの第１の辺から延出し、負極リードがセパレータの第２の辺から延出している積層型のコアを有するリチウムイオン二次電池に採用することもできる。このように、積層型のコアを有するリチウムイオン二次電池に採用した場合にも、捲回型のコアを有するリチウムイオン二次電池と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    リチウムイオン二次電池
２    ケース
２１    開口部
２２    放熱部
３    蓋
５    コア
１０    コア本体
１０１    正極端子
１０２    負極端子
１１    正極
１１１    正極集電体
１１２    正極活物質
１１２Ａ，１２２Ａ    縁
１１３    正極リード
１２    負極
１２Ａ  端部
１２１    負極集電体
１２２    負極活物質
１２３    負極リード
１３    セパレータ
１３Ａ    外周縁
１３１    第１の辺
１３２    第２の辺
１４    絶縁部
１４Ａ，１４Ｂ    端部
１４１    第１の絶縁層
１４２    第２の絶縁層
１５    樹脂層
１６，１７    ダイヤモンドの粒子
【図１】
2018137068.tif 000003
【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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