(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶、前記電池缶に収容される発電要素、前記電池缶に収容される電解液、ならびに、前記発電要素および前記電解液と共に前記電池缶に収容される緩衝材を備える電池であって、
前記緩衝材が添加剤を含有し、
前記緩衝材が、
多孔質材料により構成される衝撃緩和部材と、
前記衝撃緩和部材内に収容され、前記添加剤を溶質とする添加剤溶液とを備え、
前記電解液は前記添加剤溶液が溶質とする前記添加剤と同じ添加剤を含んでおり、
前記添加剤溶液における前記添加剤の濃度は前記電解液における前記添加剤の濃度より濃いことを特徴とする電池。
【請求項２】
請求項１に記載の電池を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、非水系二次電池用セパレータを開示する。この非水系二次電池用セパレータは、電気絶縁性の通気性基材と、この基材の片面または両面に積層された多孔質層とを備える。通気性基材ないし多孔質層に良溶媒が含有される。良溶媒は多孔質層を形成する高分子を溶解する。良溶媒はセパレータの重量に対して０．００１〜０．６重量％含まれている。特許文献１に開示された非水系二次電池用セパレータによれば、良溶媒濃度を適切に調節することで、電池特性を良好とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された発明によれば、長期にわたり良好な性能を維持できる二次電池が得難いという問題点がある。二次電池が長期にわたり良好な性能を維持するためには、特許文献１に言う良溶媒すなわち添加剤の濃度を二次電池の発電要素内部において長期にわたり適切な範囲に維持する必要がある。添加剤の濃度を二次電池の発電要素内部において長期にわたり適切な範囲に維持するためには、発電要素内部における添加剤濃度の変動を抑えることが必要である。特許文献１に開示された発明では、そのように添加剤濃度の変動を抑えることが困難である。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、発電要素内部における添加剤濃度の変動を抑え得る電池および車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図面を参照して本発明の電池を説明する。なお、この欄で図中の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるためであって、内容を図示した範囲に限定する意図ではない。
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、電池缶３０、電池缶３０に収容される発電要素２０、電池缶３０に収容される電解液２６、ならびに、緩衝材２８を備える電池１０にかかる発明である。緩衝材２８は、発電要素２０および電解液２６と共に電池缶３０に収容される。この発明において緩衝材２８は添加剤を含有する。
【０００８】
上述した緩衝材２８が、多孔質材料により構成される衝撃緩和部材５０と、添加剤溶液５２とを備えている。添加剤溶液５２は、衝撃緩和部材５０内に収容される。添加剤溶液５２は添加剤を溶質とする。
【０００９】
電解液２６が次に述べる添加剤を含んでいる。その添加剤とは、添加剤溶液５２が溶質とする添加剤と同じ添加剤である。添加剤溶液５２における添加剤の濃度は電解液２６における添加剤の濃度より濃いものである。
【００１０】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電池１０を搭載した車両８０にかかる発明である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１にかかる発明によれば、緩衝材２８が添加剤を含有する。これは、たとえば発電要素２０が衝撃を受けたことに伴って発電要素２０内部とは異なる箇所で添加剤の放出が行われることを意味する。発電要素２０内部とは異なる箇所で添加剤の放出が行われると、発電要素２０内部で添加剤の放出が行われる場合に比べ、発電要素２０内部における添加剤の濃度上昇は緩やかなものとなる。濃度上昇が緩やかなものとなるため、一時的に添加剤の濃度が高くなり過ぎるという事態を回避できる。その結果、発電要素２０内部における添加剤濃度の変動を抑えることができる。
【００１２】
請求項１にかかる発明によれば、添加剤溶液５２が衝撃緩和部材５０に収容されている。添加剤溶液５２が衝撃緩和部材５０に収容されているので、添加剤溶液５２は、衝撃緩和部材５０が衝撃を受けたことによって衝撃緩和部材５０から押出された場合に、電解液２６と混じることとなる。これにより、衝撃緩和部材５０が衝撃を受ける間、衝撃緩和部材５０が衝撃を受けていない期間に比べ、電解液２６に多くの添加剤が補給されることとなる。衝撃緩和部材５０が衝撃を受けると添加剤が多く補給され、衝撃緩和部材５０が衝撃を受けないと添加剤の補給が減るので、請求項２にかかる発明は、使用中に衝撃を受けやすい環境で実施すると、使用中でない期間における添加剤の補給を抑えることができる。使用中でない期間における添加剤の補給を抑えることができるので、使用中か否かを問わずに一定量の添加剤を補給する場合に比べ、長期にわたり添加剤の補給が可能となる。長期にわたり添加剤の補給が可能となるので、長期にわたり発電要素２０内部における添加剤濃度の変動を抑えることができる。
【００１３】
請求項１にかかる発明によれば、添加剤溶液５２における添加剤の濃度は電解液２６における添加剤の濃度より濃い。これは、添加剤溶液５２における添加剤の濃度が電解液２６における添加剤の濃度以下である場合に比べ、衝撃緩和部材５０が受ける衝撃のわりに効率よく電解液２６へ添加剤を補給できることを意味する。効率よく添加剤を補給できると、電解液２６に予め多くの添加剤を入れておく必要がなくなる。
【００１４】
請求項２にかかる発明によれば、車両８０は電池１０を搭載している。その電池１０は、発電要素２０内部における添加剤濃度の変動を抑えることができる。添加剤濃度の変動を抑えることができれば、添加剤の濃度を発電要素２０内部において長期にわたり適切な範囲に維持できる。添加剤の濃度を長期にわたり適切な範囲に維持できると、電池１０が長期にわたり良好な性能を維持できる。電池１０が長期にわたり良好な性能を維持できると、車両８０もまた長期にわたり良好な性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる二次電池の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる緩衝材の一部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる車両の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１７】
［構造の説明］
本実施形態にかかる二次電池１０はリチウムイオン二次電池である。図１に示すように、本実施形態にかかる二次電池１０は、発電要素２０と、正極集電体２２と、負極集電体２４と、電解液２６と、緩衝材２８とを、電池缶３０内部に収容したものである。
【００１８】
発電要素２０は、アルミニウム製の正極箔（図示省略）と銅製の負極箔（図示省略）とそれらの間に設けられる二枚のセパレータ（図示省略）とを渦巻状に巻回したものである。正極箔の端部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の正極集電体２２に導通接合されている。負極箔の端部は、銅または銅合金製の負極集電体２４に導通接合されている。
【００１９】
電解液２６は、電解質と添加剤とを含有する有機溶媒である。添加剤の具体例、電解質の具体例、および、有機溶媒の具体例は周知なので、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
電池缶３０は、無蓋箱状の本体ケース部６０と天板６２とをレーザー溶接などによって一体化したものである。電池缶３０には、アルミニウム製の正極端子３２と銅製の負極端子３４とが設けられている。正極端子３２と負極端子３４とは天板６２に取付けられている。正極端子３２は正極集電体２２に導通接続される。負極端子３４は負極集電体２４に導通接続される。ちなみに、電池缶３０の素材は導体である。電池缶３０の素材として、導体のうち、アルミニウム合金およびステンレス合金が好ましい。
【００２１】
緩衝材２８は、二次電池１０が振動を受けたことにより発電要素２０が受ける衝撃を和らげる。本実施形態の場合、緩衝材２８は本体ケース部６０の底面に押込められている。図１に示すように、本実施形態の場合、緩衝材２８は棒状の部材である。本実施形態の場合、緩衝材２８は凹部４０を有する。緩衝材２８の凹部４０に発電要素２０の端部が嵌まる。
【００２２】
図２を参照しつつ、緩衝材２８について説明する。本実施形態の場合、緩衝材２８は衝撃緩和部材５０と添加剤溶液５２とを備える。衝撃緩和部材５０は多孔質材料により構成される。具体的には、本実施形態にかかる衝撃緩和部材５０は、発泡ポリプロピレンにより構成されている。衝撃緩和部材５０の孔の中に添加剤溶液５２が収容されている。本実施形態の場合、添加剤溶液５２の成分は電解液２６と同じである。したがって、添加剤溶液５２は電解液２６に含まれている添加剤と同じ添加剤を含んでいる。ただし、本実施形態の場合、添加剤溶液５２における添加剤の濃度は、電解液２６における添加剤の濃度より高い。添加剤溶液５２における添加剤以外の成分の濃度は、電解液２６における添加剤以外の成分の濃度より低い。
【００２３】
電池缶３０には、保護シート３６も収容されている。再び図１を参照しつつ、保護シート３６について説明する。保護シート３６は、発電要素２０、正極集電体２２、負極集電体２４、電解液２６、および、緩衝材２８と共に電池缶３０に収容される。保護シート３６は、発電要素２０、正極集電体２２、および、負極集電体２４を包んでいる。このため、図１に示すように、発電要素２０と緩衝材２８との間は、保護シート３６によって仕切られていることとなる。
【００２４】
本実施形態の場合、保護シート３６の形状は蓋のない袋状である。保護シート３６は例えば薄膜状の合成樹脂で形成されている。保護シート３６の底部すなわち発電要素２０と共に緩衝材２８の凹部４０に嵌まっている部分には孔７０が設けられている。したがって、電解液２６中のイオンは孔７０を通って保護シート３６の中と外とを行き来する。孔７０の数が特に限定されないことは言うまでもない。
【００２５】
なお、発電要素２０の具体的な構造、正極集電体２２および負極集電体２４の具体的な構造、正極端子３２および負極端子３４の具体的な構造、正極箔の端部と正極集電体２２との接合部の具体的な構造、負極箔の端部と負極集電体２４との接合部の具体的な構造、正極集電体２２と正極端子３２との接合部の具体的な構造、ならびに、負極集電体２４と負極端子３４との接合部の具体的な構造は周知である。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
［使用方法の説明］
本実施形態にかかる二次電池１０はこれが振動を受けるような用途に用いられることが望ましい。二次電池１０が振動を受けるような用途の例には、車両用電源がある。図３は、二次電池１０が搭載されている車両８０を表す概念図である。そのような車両８０において、二次電池１０は、電池ユニット８２として搭載されている。電池ユニット８２は、複数の二次電池１０を１つのケースに収容したものである。このケースの中で、それらの二次電池１０は、互いに接続されている。本実施形態にかかる二次電池１０の使用方法そのものは周知のリチウムイオン二次電池と同様である。その二次電池１０が搭載されている車両８０の使用方法そのものは周知の自動車と同様である。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
［効果の説明］
本実施形態にかかる二次電池１０は、発電要素２０内部における添加剤濃度の変動を抑えることができる。以下、その理由を説明する。緩衝材２８は添加剤を含有する。緩衝材２８が添加剤を含有する場合、たとえば発電要素２０が衝撃を受けたことに伴って緩衝材２８が添加剤を放出するため、電解液２６に添加剤が補充されることとなる。添加剤が補充されるため、二次電池１０の製造時には、電解液２６中の添加剤濃度を高くしておく必要がない。電解液２６中の添加剤が消費された頃、緩衝材２８から電解液２６へ添加剤が補充される。しかも、添加剤は発電要素２０内部ではなく緩衝材２８から補給される。これにより、発電要素２０内部における電解液２６中の添加剤の濃度は、発電要素２０内部で添加剤が補給される場合に比べ、変動し難くなる。添加剤濃度が変動し難くなるので、添加剤の濃度を発電要素２０内部において長期にわたり適切な範囲に維持することが容易になる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる二次電池１０において、緩衝材２８は衝撃緩和部材５０を有する。衝撃緩和部材５０は多孔質部材により構成されている。衝撃緩和部材５０中の添加剤溶液５２が自然に電解液２６中に拡散することにより緩衝材２８から添加剤が放出されるほか、振動によって衝撃緩和部材５０の中から外へ添加剤溶液５２が押出されることにより緩衝材２８から添加剤が放出される。衝撃緩和部材５０中の添加剤溶液５２が押出されることで、二次電池１０の使用にともない添加剤が電解液２６中に供給されることとなる。つまり、車両８０（一例が自動車である）その他振動する物に二次電池１０を搭載してこれを使用すると、使用していない間における緩衝材２８から電解液２６への添加剤の補給は使用中に比べ抑えられる。添加剤の補給が抑えられるので、長期にわたる添加剤の補給が可能となる。長期にわたる添加剤の補給が可能となるので、長期にわたり発電要素２０内部における電解液２６中の添加剤濃度の変動を抑えることができる。
【００２９】
また、本実施形態にかかる二次電池１０において、緩衝材２８が振動を受けると、電解液２６より添加剤の濃度が高い添加剤溶液５２が電解液２６中に放出される。これにより、添加剤溶液５２における添加剤の濃度が電解液２６における添加剤の濃度以下である場合に比べ、振動の強さのわりに効率よく添加剤が電解液２６に補給されることとなる。効率よく添加剤を補給できると、電解液２６に予め多くの添加剤を入れておく必要がなくなる。
【００３０】
また、保護シート３６に孔７０が設けられているので、そうでない場合に比べ、衝撃緩和部材５０中の添加剤溶液５２が発電要素２０内の電解液２６に混入しやすくなる。一方、緩衝材２８から添加剤を補給すると発電要素２０内での添加剤濃度の変動を抑えることができる。これらを組み合わせることで、電解液２６中の添加剤濃度の変動幅を調整しやすくできる。
【００３１】
［変形例の説明］
今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更をしてもよいのはもちろんである。
【００３２】
たとえば、衝撃緩和部材５０の素材は発泡ポリエチレンなどの発泡ポリプロピレン以外の素材であってもよい。また、保護シート３６の孔７０は必ずしも設けられる必要はない。
【符号の説明】
【００３３】
１０…二次電池、
２０…発電要素、
２２…正極集電体、
２４…負極集電体、
２６…電解液
２８…緩衝材
３０…電池缶、
３２…正極端子、
３４…負極端子、
３６…保護シート、
４０…凹部、
５０…衝撃緩和部材、
５２…添加剤溶液、
６０…本体ケース部、
６２…天板、
７０…孔、
８０…車両、
８２…電池ユニット、
【図１】
0005811715.tif 000002
【図２】
0005811715.tif 000003
【図３】
0005811715.tif 000004