JP2012123983A - Secondary battery expansion restricting structure and secondary battery provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム二次電池をはじめとする非水電解質二次電池に係り、詳しくは充放電時等における電池容器の膨らみを抑制するとともに、放熱性を向上させた二次電池の膨脹抑制構造およびこれを備えた二次電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery, and more particularly to a structure for suppressing expansion of a secondary battery that suppresses expansion of a battery container during charge / discharge and improves heat dissipation. And a secondary battery including the same.
近年、世界的に環境保全の動向が高まっており、交通手段においては、環境汚染の度合が少ないハイブリッド車両や電気自動車が目覚ましく普及しつつある。このような電動車両は、大容量の車載バッテリを搭載しており、この車載バッテリに蓄電された電力により電動モータを駆動して走行する。車載バッテリとしては、リチウムイオン二次電池が広く普及しつつある。リチウムイオン二次電池は、これまでの鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池等に比べて、単位重量当たりのエネルギー密度が高く、急速充電が可能であるため、車載バッテリとして適している。 In recent years, the trend of environmental conservation has been increasing worldwide, and hybrid vehicles and electric vehicles with a low degree of environmental pollution are becoming widespread in transportation. Such an electric vehicle is equipped with a large-capacity in-vehicle battery, and travels by driving an electric motor with electric power stored in the in-vehicle battery. As an in-vehicle battery, a lithium ion secondary battery is becoming widespread. Lithium-ion secondary batteries have higher energy density per unit weight than conventional lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, etc. Suitable as a battery.
このようなリチウムイオン二次電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を有底円筒状の電池容器に封入した円筒型のものと、方形状かつシート状の電極を複数積層した積層電極体を箱型の電池容器に封入した積層型(角型)のものとがある。後者の積層型における積層電極体の具体的な構成は、シート状の正極板と負極板とを、絶縁体からなるシート状のセパレータを介して必要な数だけ積層した構造となっている。そして、この積層電極体と共に非水電解液が電池容器の内部に封入され、積層電極体と非水電解液との間で電気化学反応を起こさせて充放電が行われる。 As a battery form of such a lithium ion secondary battery, roughly divided, a cylindrical one in which a spiral electrode body is enclosed in a bottomed cylindrical battery container and a plurality of rectangular and sheet-like electrodes are laminated. There is a laminated type (square type) in which a laminated electrode body is enclosed in a box-type battery container. The specific configuration of the laminated electrode body in the latter laminated type has a structure in which a required number of sheet-like positive and negative electrode plates are laminated via a sheet-like separator made of an insulator. And a nonaqueous electrolyte is enclosed with the inside of a battery container with this laminated electrode body, an electrochemical reaction is caused between a laminated electrode body and a nonaqueous electrolyte, and charging / discharging is performed.
非水電解液は、充放電を繰り返すことにより温度が上昇し、分解してガスを発生させるため、積層型(角型)のリチウムイオン二次電池においては、ガスの圧力により電池容器の内圧が上昇して電池容器が外方に膨らむ傾向がある。すると、積層されている電極板の間における拘束力が小さくなり、電極板の間にガスが噛み込んで、その部位におけるリチウムの挿入・脱離が行われなくなり、充放電ができなくなって電池容量が低下する。 The non-aqueous electrolyte rises in temperature by repeated charge and discharge, and decomposes to generate gas. Therefore, in a laminated (rectangular) lithium ion secondary battery, the internal pressure of the battery container is increased by the gas pressure. The battery container tends to rise and swell outward. As a result, the binding force between the stacked electrode plates is reduced, the gas is caught between the electrode plates, lithium is not inserted / extracted at that portion, charging / discharging cannot be performed, and the battery capacity is reduced.
これを防ぐため、特許文献1に開示されているように、積層電極体の積層方向における2つの最外周面と、この最外周面と対応する電池容器の内面との間にゴムの弾力を利用した加圧手段を設けて、積層電極体を構成する電極板同士を加圧したり、特許文献2に開示されているように、角型の電池容器を構成する六面のうちの最も広い面に凹状の溝を設けてこの面の剛性を高め、内部のガス圧により電池容器が外方に膨らむことを抑制したりして、電極板の間にガスが噛み込まないようにしていた。
In order to prevent this, as disclosed in
しかしながら、特許文献1の構成では、積層電極体と電池容器との間に加圧手段が設けられるため、積層電極体で発生する熱が加圧手段に遮られて電池容器側に熱伝導しにくく、このため二次電池が過熱する可能性が高かった。
However, in the configuration of
一方、特許文献2の構成では、電池容器に凹状の溝を設けて電池容器を補強していたため、電池容器の製造が困難になるとともに、電池容器内に無駄なスペースが形成されてしまい、しかも既存の二次電池には適用することができないという問題があった。
On the other hand, in the configuration of
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、簡素で製造が容易な構造により、二次電池の電池容器が内部ガスの圧力により外方に膨らむことを抑制するとともに、二次電池の放熱性、絶縁性、防振性を向上させることができ、しかも既存の二次電池にも適用することのできる二次電池の膨脹抑制構造およびこれを備えた二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has a simple and easy-to-manufacture structure to suppress the battery container of the secondary battery from expanding outward due to the pressure of the internal gas. Provided is a secondary battery expansion suppressing structure that can improve heat dissipation, insulation, and vibration isolation of the secondary battery, and can be applied to an existing secondary battery, and a secondary battery including the same. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る二次電池の膨脹抑制構造は、内部に電極板および電解液が収容され、外部に電極端子が突出した電池容器の周囲を取り巻き、前記電池容器が外方に膨出変形することを抑制する膨脹抑制部材を備え、前記膨脹抑制部材は、前記電池容器の前記電極端子が突出する面と直交する側面を取り巻く環状の拘束部材を有することを特徴とする。本構成によれば、二次電池の電池容器が内部ガスの圧力により外方に膨らむことを、膨脹抑制部材によって物理的に抑制することができる。しかも、既存の二次電池にも膨脹抑制部材を適用することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
That is, the structure for suppressing expansion of a secondary battery according to the present invention includes an electrode plate and an electrolytic solution inside, and surrounds the periphery of the battery container from which the electrode terminal protrudes, and the battery container bulges outward. An expansion restraining member that suppresses the expansion, and the expansion restraining member includes an annular restraining member that surrounds a side surface orthogonal to a surface of the battery container from which the electrode terminal protrudes. According to this configuration, the expansion suppressing member can physically suppress the battery container of the secondary battery from expanding outward due to the pressure of the internal gas. In addition, the expansion suppressing member can be applied to an existing secondary battery.
また、本発明に係る二次電池の膨脹抑制構造は、前記膨張抑制部材が、前記環状の拘束部材と前記電池容器との間に、前記環状の拘束部材と直交する方向に延び、前記側面の互いに対向する位置に少なくとも1つ以上の棒状の拘束部材を有することを特徴とする。本構成によれば、膨脹抑制部材を頑強な構造にして、電池容器が膨らむことを一層効果的に抑制するとともに、二次電池の放熱性を向上させることができる。 In the expansion suppression structure for a secondary battery according to the present invention, the expansion suppression member extends between the annular restraining member and the battery container in a direction perpendicular to the annular restraining member, It has at least 1 or more rod-shaped restraint member in the position which mutually opposes, It is characterized by the above-mentioned. According to this configuration, the expansion suppressing member can be made to have a robust structure, and the battery container can be more effectively prevented from expanding, and the heat dissipation of the secondary battery can be improved.
また、本発明に係る二次電池の膨脹抑制構造は、前記棒状の拘束部材が、前記電池容器の表面に熱的に接する導熱面と、この導熱面に連続し、前記電池容器の熱を空気中に放熱する放熱面とを有していることを特徴とする。本構成によれば、二次電池の熱が導熱面から棒状の拘束部材に伝達された後、放熱面から大気中に放熱されるため、放熱面を広く形成することによって二次電池の放熱性を一層向上させることができる。 In the secondary battery expansion suppressing structure according to the present invention, the rod-shaped restraining member is continuous with the heat conducting surface in thermal contact with the surface of the battery container, and the heat of the battery container is air. And a heat radiating surface for radiating heat. According to this configuration, since the heat of the secondary battery is transferred from the heat conducting surface to the rod-shaped restraining member, the heat is radiated from the heat radiating surface to the atmosphere. Can be further improved.
また、本発明に係る二次電池の膨脹抑制構造は、前記膨脹抑制部材の周囲を覆う絶縁部材をさらに有し、前記絶縁部材は、前記膨張抑制部材の接する面上に複数の開口部を有することを特徴とする。本構成によれば、複数の二次電池を組電池として組む場合に、各二次電池間における絶縁性を向上させることができるとともに、絶縁部材に開口部を設けたことで、電池容器および膨張抑制部材が直接外気に触れるため、二次電池の放熱性を一層向上させることができる。また、絶縁部材にクッション性を有する素材を用いれば、二次電池に加わる衝撃や振動を緩衝し、防振性を向上させることができる。 The expansion suppression structure for a secondary battery according to the present invention further includes an insulating member that covers the periphery of the expansion suppressing member, and the insulating member has a plurality of openings on a surface that contacts the expansion suppressing member. It is characterized by that. According to this configuration, when a plurality of secondary batteries are assembled as an assembled battery, the insulation between the secondary batteries can be improved, and the opening is provided in the insulating member, so that the battery container and the expansion can be provided. Since the suppression member directly touches the outside air, the heat dissipation of the secondary battery can be further improved. Moreover, if the material which has cushioning properties is used for an insulating member, the impact and vibration which are added to a secondary battery can be buffered, and vibration proofing can be improved.
そして、本発明に係る二次電池は、前記各態様における膨脹抑制構造を備えたことを特徴とする。この二次電池によれば、簡素で製造が容易な構造により、電池容器が外方に膨らむことを抑制するとともに、放熱性、絶縁性、防振性を向上させることができる。 And the secondary battery which concerns on this invention was equipped with the expansion suppression structure in each said aspect, It is characterized by the above-mentioned. According to this secondary battery, it is possible to suppress the battery container from bulging outward with a simple and easy-to-manufacture structure, and to improve heat dissipation, insulation, and vibration isolation.
以上のように、本発明に係る二次電池の膨脹抑制構造によれば、簡素で製造が容易な構造により、二次電池の電池容器が内部ガスの圧力により外方に膨らむことを抑制するとともに、二次電池の放熱性、絶縁性、防振性を向上させることができ、しかも既存の二次電池にも膨脹抑制構造を適用することができる。 As described above, according to the secondary battery expansion suppressing structure according to the present invention, the battery container of the secondary battery is prevented from expanding outward due to the pressure of the internal gas by a simple and easy-to-manufacture structure. In addition, the heat dissipation, insulation, and vibration isolation of the secondary battery can be improved, and the expansion suppressing structure can be applied to the existing secondary battery.
また、本発明に係る二次電池によれば、簡素で製造が容易な構造により、電池容器が内部ガスの圧力により外方に膨らむことを抑制するとともに、二次電池の放熱性、絶縁性、防振性を向上させることができる。 In addition, according to the secondary battery according to the present invention, the simple and easy-to-manufacture structure suppresses the battery container from bulging outward due to the pressure of the internal gas, and the heat dissipation and insulation of the secondary battery. Vibration isolation can be improved.
以下、本発明に係る膨脹抑制構造の一実施形態について説明する。ここでは、例えばリチウムイオン二次電池に適用するための膨脹抑制構造について説明するが、本発明の適用はリチウムイオン二次電池のみに限られず、他の種類の二次電池にも適用することができる。 Hereinafter, an embodiment of the expansion suppressing structure according to the present invention will be described. Here, an expansion suppression structure for application to, for example, a lithium ion secondary battery will be described. However, the application of the present invention is not limited to a lithium ion secondary battery, and may be applied to other types of secondary batteries. it can.
まず、本発明に係る膨脹抑制構造の説明に先立ち、リチウムイオン二次電池の全体構成について説明する。
図1に示すように、ここで説明するリチウムイオン二次電池1は例えば積層型(角型)であり、アルミニウム系の材料で形成された電池容器2を備えている。電池容器2は箱型の中空容器であり、上方に開口する有底の容器本体3と、この容器本体3の上部開口部を閉塞する蓋部材4とを有して構成されている。蓋部材4は、溶接等の接合方法により容器本体3に液密的に固着されている。この電池容器2は、一対の対向する広い正面板2a,2bと、同じく一対の対向する側面板2c,2dと、天板2eおよび底板2fを備えている。
First, prior to the description of the expansion suppressing structure according to the present invention, the overall configuration of the lithium ion secondary battery will be described.
As shown in FIG. 1, a lithium ion
蓋部材4(天板2e)には、絶縁体6を介して正極端子7と負極端子8とが取り付けられ、その間に安全弁9が設けられている。安全弁9は、電池容器2の内部圧力が異常に高まった時に開弁して内圧を逃がす安全弁として機能する。そして、電池容器2の内部には、リチウムイオンを含む所定量の非水電解液(非図示)が貯留される。
A
電池容器2の内部には、矩形のシート状に形成された複数の電極板11,12が交互に積層されるとともに、電極板12の周囲がセパレータ13で覆われ収容されている。電極板11,12は、電池容器2の正面板2a,2bに平行する向きで積層され、電極板11が正極側、電極板12が負極側となっている。セパレータ13は絶縁シート等によって電極板12を囲む筒状(または袋状)に形成されている。このように電極板12がセパレータ13で囲まれることにより、正極側の電極板11と負極側の電極板12が互いに接触することなく絶縁状態が保たれる。
Inside the
電極板11,12は、アルミニウムや銅で形成されたシート状の集電板に、正極側ではマンガン酸リチウム(LiMn2O4)等が塗布され、負極側ではカーボンあるいはグラファイト等が塗布されたものである。また、セパレータ13は、例えばポリプロピレン樹脂板にセラミック層が形成されたものである。セラミック層は多孔質であり、非水電解液のリチウムイオン等の電解成分を透過させるようになっている。
The
電極板11,12は、矩形の電極板本体18,19と、この電極板本体18,19の上辺一端寄りの部分から上方に突出するように設けられた舌片状の電極タブ20,21(端子接続部)とを備えている。電極板本体18,19は、主としてリチウムイオン二次電池1の電気的な容量に寄与する部分であり、電池容器2の内部に貯留された非水電解液に浸漬される部分である。なお、正極板である電極板11は、負極板である電極板12よりも一回り小形に形成されている。
The
電池容器2の内部で交互に積層される電極板11,12は、その各々の電極タブ20,21が、それぞれ電極板幅方向の一側と他側とに振り分けられるように配置され、電極タブ20同士と電極タブ21同士が厚み方向に重ねられる。そして、電極板11の複数の電極タブ20が、銅板等で形成された導電性のあるリード板22により束ねられて正極端子7に電気的に接続され、同様に電極板12の複数の電極タブ21がリード板23により束ねられて負極端子8に電気的に接続される。
The
そして、正負の電極板11,12と、電池容器2の内部に貯留された非水電解液との間で、電気化学反応がなされてリチウムイオン二次電池1の充放電が行われる。このような充放電を繰り返すことにより、非水電解液の温度が上昇し、分解してガスを発生させるため、この角型のリチウムイオン二次電池1においては、ガスの圧力により電池容器2の特に一番広い正面板2a,2bが外方に膨らみやすい。このようになると、電池容器2の内部で積層されている電極板11,12の間における拘束力が小さくなり、電極板11,12の間にガスが噛み込んで、その部位におけるリチウムの挿入・脱離が行われなくなり、充放電ができなくなって電池容量が低下してしまう。そこで、以下に説明する膨脹抑制構造A,B,Cによって電池容器2が外方に膨らむことを抑制する。
Then, an electrochemical reaction is performed between the positive and
〔第1実施形態〕
まず、本発明の第1実施形態である膨脹抑制構造Aについて、図2〜図6を参照しながら説明する。この第1実施形態となる膨脹抑制構造Aは、電池容器2の周囲を取り巻き、電池容器2が外方に膨出変形することを抑制する剛性の高い膨脹抑制部材28と、その周囲を覆う(囲む)絶縁部材30とを備えて構成されている。図2、図3、図4は、それぞれ膨脹抑制部材28および絶縁部材30の正面図、側面図、平面図である。また、図5は膨脹抑制部材28および絶縁部材30の内側にリチウムイオン二次電池1が挿入された状態を示す平面図である。
[First Embodiment]
First, the expansion suppression structure A which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIGS. The expansion suppression structure A according to the first embodiment surrounds the periphery of the
膨脹抑制部材28は、角型に形成された電池容器2の6面のうち、少なくとも最も広い面である正面板2a,2bの中央部が外方に膨出変形することを阻止できる剛性を備えて構成されている。本実施形態における膨脹抑制部材28では、正面板2a,2bのみならず、側面板2c,2dも外方に膨出変形することが阻止される。
The
より具体的には、膨脹抑制部材28は、例えば電池容器2の外周を取り巻く複数の環状の拘束部材31と棒状の拘束部材32とが格子状に組み立てられて籠状に形成されている。環状の拘束部材31は、電池容器2の、電極端子7,8が突出する天板2eの外周と直交する側面、即ち正面板2a,2b,側面板2c,2dを取り巻くように形成されている。また、棒状の拘束部材32は、環状の拘束部材31と電池容器2との間で、環状の拘束部材31と直交する方向に延びている。これらの拘束部材31と拘束部材32の間は、例えば溶接によって固着されている。そして、このように膨脹抑制部材28が格子状に形成されているため、膨脹抑制部材28が電池容器2の外表面に接していない部分では、電池容器2の外表面が外部に露出するようになっている。
More specifically, the
拘束部材31,32は、例えば図6(a)に示すように、丸断面形状を有する鋼線材により形成されており、拘束部材31は平面視(図4参照)で長方形形状に屈曲形成され、この拘束部材31が図2に示すように上下方向に例えば10段配置され、その内周に接するように、例えば16本の直棒状の拘束部材32が固着されることにより、膨脹抑制部材28が格子状(籠状)に形成されている。なお、膨脹抑制部材28の上下面は、図示しない冷却空気送風手段によりリチウムイオン二次電池1の周囲を上下方向に流れる冷却空気の流れを阻害しないように開放されているが、場合によっては、例えば底部側に、外周部と同様な格子状の拘束部材を設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 6A, the restraining
図5に示すように、リチウムイオン二次電池1は、膨脹抑制部材28(拘束部材31,拘束部材32)の内周部に密に挿入される。この時、膨脹抑制部材28の最も内周側に位置する拘束部材32が電池容器2の表面に直接接触する。これにより、膨脹抑制部材28は電池容器2の表面に対して熱伝達可能に接続されることになる。ここでは、拘束部材32が電池容器2の表面に直接接触することにより、電池容器2の熱が膨脹抑制部材28に伝達されていくが、例えば拘束部材32と電池容器2との間にシリコンマット等の熱伝達物質を介在させて膨脹抑制部材28を電池容器2の表面に対して熱伝達可能に接続してもよい。
As shown in FIG. 5, the lithium ion
一方、膨脹抑制部材28の周囲を囲む絶縁部材30は、絶縁性の高い合成樹脂等の材料によって形成されている。この絶縁部材30をウレタン樹脂やゴム等のクッション性を有する素材で形成してもよい。絶縁部材30には、正面および側面に複数の開口部35が設けられ、ここから膨脹抑制部材28(拘束部材31,拘束部材32)および電池容器2の表面が外部に露呈するようになっている。
On the other hand, the insulating
ところで、拘束部材32の断面形状は、図6(a)に示す丸断面に限らず、図6(b)〜(e)に示すように、他の形状にしてもよい。例えば、(b)は角型断面、(c)は台形断面、(d)はチャンネル型断面、(e)は角パイプ型断面である。これら(b)〜(e)のような断面形状にした場合、拘束部材32には、電池容器2の表面に熱伝達可能に接する導熱面32aと、この導熱面32aに連続し、電池容器2の熱を空気中に放熱する放熱面32bとを有することになる。(d)の断面形状では放熱面32bの面積が特に大きくなる。なお、変形例として、(f)に示すように、拘束部材32、または膨脹抑制部材28の少なくとも一部を電池容器2に一体的に設けることも考えられる。この場合は導熱面32aが無く、放熱面32bのみを有する。
By the way, the cross-sectional shape of the restraining
以上のように構成された膨脹抑制構造Aによれば、リチウムイオン二次電池1の電池容器2が剛性の高い膨脹抑制部材28によって周囲を密に取り巻かれるため、リチウムイオン二次電池1の電池容器2が内部ガスの圧力により外方に膨らむことが物理的に抑制される。このため、電池容器2の膨らみにより電池容器2内で積層されている電極板11,12の間における拘束力が低下して電極板11,12間にガスが噛み込み、電池容量が低下するといった懸念を排除することができる。この膨脹抑制部材28は、電池容器2とは別体に形成されるため、これまでの既存の二次電池にも膨脹抑制部材28を装着して電池容器の膨脹を抑制することができる。
According to the expansion suppression structure A configured as described above, the
膨脹抑制部材28は、角型の電池容器2の、少なくとも最も広い面である正面板2a,2bの中央部が外方に膨出変形することを阻止可能な形状であれば良いため、比較的簡素に構成することができ、多大なコストを掛けずに電池容器2の膨脹を効果的に抑制することができる。
The
膨脹抑制部材28は、電池容器2の外周を取り巻く複数の環状の拘束部材31と、棒状の拘束部材32とが組み合わされて格子状に形成され、これらの拘束部材31,32が電池容器2の外表面に接していない部分では、電池容器2の外表面が外部に露出しており、さらに膨脹抑制部材28(拘束部材31,32)の外側を覆う絶縁部材30には複数の開口部35が設けられ、ここから膨脹抑制部材28(拘束部材31,32)および電池容器2の表面が外部に露出するようになっているため、ここに冷却空気を良好に接触させて、発熱性の高いリチウムイオン二次電池1の放熱性を向上させることができる。
The
膨脹抑制部材28を構成する拘束部材31,32は、電池容器2の外周を取り巻くように複数設けられ、これにより膨脹抑制部材28が格子状に形成されているため、膨脹抑制部材28を頑強な構造にして、電池容器2が膨らむことを効果的に抑制することができる。電池容器2が膨らまなければ、電池容器2の内圧が上昇するが、これにより、ガス化した非水電解液が再び液化するため、リチウムイオン二次電池1の機能を健全な状態で維持することができる。
A plurality of restraining
しかも、この膨脹抑制構造Aでは、膨脹抑制部材28を構成する拘束部材31,32が電池容器2の表面に対して熱伝達可能に接しているため、膨脹抑制部材28自体が放熱器の役割を果たし、リチウムイオン二次電池1の熱を大気中に放散させる。このため、リチウムイオン二次電池1の放熱性、即ち冷却性を高めることができる。
Moreover, in this expansion suppression structure A, the restraining
拘束部材32の断面形状を、図6の(b)〜(e)等に示すように形成した場合には、先述したように、拘束部材32には電池容器2の表面に熱的に接する導熱面32aと、この導熱面32aに連続し、電池容器2の熱を空気中に放熱する放熱面32bとが形成され、拘束部材32が電池容器2に対して面で接触するため、リチウムイオン二次電池1の熱が導熱面32aから効率良く拘束部材32に伝熱されて放熱面32bから大気中に放熱される。ここで、導熱面32aの面積よりも放熱面32bの面積を大きくすることにより、上記の放熱効率を高めることができる。特に、図6(d)のように放熱面32bの広さを倍増させれば放熱効果が高い。あるいは、図6(e)のように拘束部材32をパイプ状に形成して内部を冷却空気が通過するようにすれば、一段と冷却効率を高めることができる。
When the cross-sectional shape of the restraining
また、膨脹抑制部材28の周囲が絶縁部材30に覆われている(囲まれている)ため、複数のリチウムイオン二次電池1を組電池として組むような場合に、各電池間における絶縁性を向上させることができる。また、絶縁部材30をウレタン樹脂やゴム等のクッション性を有する素材で形成すれば、リチウムイオン二次電池1に加わる衝撃や振動を絶縁部材30によって緩衝し、防振性を向上させることができる。絶縁部材30には開口部35が設けられているので、リチウムイオン二次電池1の冷却性が阻害されることはない。
Further, since the periphery of the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態である膨脹抑制構造Bについて、図7及び図8を参照しながら説明する。この膨脹抑制構造Bでは、厚手の金属板等により長方形かつ環状のバンド状に形成された膨脹抑制部材38が、リチウムイオン二次電池1の電池容器2の周囲に環装されている。リチウムイオン二次電池1の構成は第1実施形態と同様である。膨脹抑制部材38の幅は、電池容器2の高さ寸法Hの数分の一程度に設定する。これにより、電池容器2の、膨張抑制部材38が環装されていない部分が広く外部に露出するため、リチウムイオン二次電池1の冷却性が妨げられない。
[Second Embodiment]
Next, an expansion suppression structure B that is a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this expansion suppression structure B, an
膨脹抑制部材38は、角型に形成された電池容器2の6面のうちの、少なくとも最も広い面である正面板2a,2bの中央部が外方に膨出変形することを阻止できる剛性を備えて構成されるが、好ましくは正面板2a,2bのみならず、側面板2c,2dの膨出変形も阻止できるようにする。つまり、電池容器2自体の剛性よりも高い剛性を備えた膨脹抑制部材38によって、電池容器2の、電極端子7,8が突出する天板2eの外周と直交する側面、即ち正面板2a,2b,側面板2c,2dが密に取り巻かれるように構成するのが好ましい。この膨脹抑制部材38により、電池容器2の正面板2a,2b(側面板2c,2d)の中央部が内部のガス圧によって外方へ膨れることを抑制することができる。
The
さらに好ましくは、図8に示すように、平面視で膨脹抑制部材38の長辺38aの中央部を内側に湾曲させると良い。これにより、電池容器2の正面板2a,2bの中央部が長辺38aによって適度な圧力で押圧されるため、正面板2a,2bの中央部が外方へ膨れることをより効果的に抑制できる。しかも、膨脹抑制部材38を電池容器2に対して特に固定しなくても、長辺38aが持つ挟持力によって膨脹抑制部材38を電池容器2の高さ方向中央付近の高さに位置決めすることができ、その着脱も容易である。なお、長辺38aと共に短辺38bも内側に湾曲させて良い。
More preferably, as shown in FIG. 8, the center of the
上記のように構成された膨脹抑制構造Bによれば、膨脹抑制部材38を非常に簡素且つ安価なものにして、膨脹抑制部材38を設けることによるコストアップや重量増加を最小限に止めることができる。
According to the expansion suppression structure B configured as described above, the
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態となる膨脹抑制構造Cについて、図9を参照しながら説明する。ここでは、図7に示した膨脹抑制部材38と同様に、厚手の金属板等により長方形かつ環状のバンド状に形成された膨脹抑制部材41が、リチウムイオン二次電池1の電池容器2の周囲に環装されている。この膨脹抑制部材41は、その短辺41bが電池容器2の側面板2c,2dに接しているが、長辺41aは電池容器2の正面板2a,2bに接しておらず、長辺41aと正面板2a,2bとの間にゴム等で形成された弾性部材43が介装されている。
[Third Embodiment]
Next, an expansion suppression structure C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, similarly to the
このように構成された膨脹抑制構造Cによれば、弾性部材43の弾力によって電池容器2の正面板2a,2bが適度な圧力で押圧されるため、正面板2a,2bの中央部が外方へ膨れることを抑制できる。しかも、電池容器2の内圧が上昇して正面板2a,2bが外方へ膨らもうとすると、弾性部材43の弾性によってある程度までの膨脹が許容されるため、安全弁9(図7参照)が開弁するまでの時間を遅延させることができる。
According to the expansion suppression structure C configured in this way, the
なお、弾性部材43の材質として、熱膨張性を有するものを選択してもよい。こうすれば、リチウムイオン二次電池1の温度上昇に伴い、弾性部材43が熱膨張を起こし、その厚みが増大するため、電池容器2の正面板2a,2bを押圧する力が高まり、正面板2a,2bの膨出をより効果的に抑制することができる。
In addition, as a material of the
なお、本発明の技術範囲は、上記の第1〜第3実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第1実施形態においては、金属の棒材で形成された膨脹抑制部材28と、合成樹脂等の絶縁材で形成された絶縁部材30とが別体に構成されて組み合わされているが、例えば膨脹抑制部材28の周囲を絶縁部材30で鋳包んで一体的に構成する等してもよい。あるいは、膨脹抑制部材28を絶縁性の素材で形成して絶縁部材30を省略することも考えられる。
The technical scope of the present invention is not limited to the configurations of the first to third embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first embodiment, the
また、膨脹抑制部材28は必ずしも線材を組み合わせた構成としなくてもよく、例えばやや厚手の平板で構成し、これに通気用の孔を開けた構成等としてもよい。さらに、線材を組み合わせたものとする場合は、必ずしも縦、横方向に配列する必要はなく、例えば斜め方向等であっても構わない。要するに、電池容器2が外方に膨らむことを抑制できる形状であればよい。
さらに、各実施形態において、複数のリチウムイオン二次電池を電池ホルダに収容して組電池として使う場合は、その電池ホルダ自体が膨脹抑制部材となるように構成してもよい。
Further, the
Further, in each embodiment, when a plurality of lithium ion secondary batteries are accommodated in a battery holder and used as an assembled battery, the battery holder itself may be configured as an expansion suppressing member.
1 リチウムイオン二次電池(二次電池)
2 電池容器
2a,2b 正面板(電極端子が突出する面の外周と直交する側面)
2c,2d 側面板(電極端子が突出する面の外周と直交する側面)
2e 天板(電池容器の電極端子が突出する面)
2f 底板
7,8 電極端子
11,12 電極板
13 セパレータ
28,38,41 膨脹抑制部材
30 絶縁部材
31 環状の拘束部材
32 棒状の拘束部材
32a 導熱面
32b 放熱面
35 開口部
A,B,C 膨脹抑制構造
1 Lithium ion secondary battery (secondary battery)
2
2c, 2d side plate (side surface orthogonal to the outer periphery of the surface from which the electrode terminal protrudes)
2e Top plate (surface from which the electrode terminal of the battery container protrudes)
Claims (5)
前記膨脹抑制部材は、前記電池容器の前記電極端子が突出する面と直交する側面を取り巻く環状の拘束部材を有することを特徴とする二次電池の膨脹抑制構造。 An electrode plate and an electrolytic solution are housed inside, and around the battery container from which the electrode terminal protrudes to the outside, including an expansion suppressing member that suppresses the battery container from expanding and deforming outwardly,
The expansion suppressing structure of a secondary battery, wherein the expansion suppressing member includes an annular restraining member surrounding a side surface orthogonal to a surface of the battery container from which the electrode terminal protrudes.
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