JP4785360B2 - Secondary battery - Google Patents
Secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP4785360B2 JP4785360B2 JP2004252894A JP2004252894A JP4785360B2 JP 4785360 B2 JP4785360 B2 JP 4785360B2 JP 2004252894 A JP2004252894 A JP 2004252894A JP 2004252894 A JP2004252894 A JP 2004252894A JP 4785360 B2 JP4785360 B2 JP 4785360B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive member
- electrode sheet
- pin
- laminated element
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 17
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 14
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007966 Li-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012741 LiNi0.5Co0.5O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008295 Li—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
本発明は、二次電池に関し、特に、過充電が生じたときの安全対策に係るものである。 The present invention relates to a secondary battery, and particularly relates to a safety measure when overcharge occurs.
近年、ノート型パソコンや携帯電話等のモバイル機器の開発が急速に進められている。これらのモバイル機器には、電源としてリチウムイオン電池等の二次電池が適用されることが多い。二次電池は、機器の駆動時間や携帯性の向上を図るために、軽量、小型、大容量等の特性が求められている。 In recent years, development of mobile devices such as notebook computers and mobile phones has been rapidly advanced. A secondary battery such as a lithium ion battery is often used as a power source for these mobile devices. The secondary battery is required to have characteristics such as light weight, small size, and large capacity in order to improve the driving time and portability of the device.
二次電池であるリチウムイオン電池は、外装材の内部に封止された積層素子を有している。積層素子は、交互に積層される複数の正極シート及び負極シートを備え、各正極シートと負極シートとの間には、セパレータ及び電解質がそれぞれ介在されている。セパレータ及び電解質には、両者の機能を一つに兼ね備えている固体又はゲル状電解質と、セパレータに液体電解質を含浸させたものとがある。 A lithium ion battery, which is a secondary battery, has a laminated element sealed inside an exterior material. The multilayer element includes a plurality of positive electrode sheets and negative electrode sheets that are alternately stacked, and a separator and an electrolyte are interposed between each positive electrode sheet and each negative electrode sheet. The separator and the electrolyte include a solid or gel electrolyte that has both functions as one, and a separator that is impregnated with a liquid electrolyte.
正極シートは、例えばLiCoO2等の正極活物質が塗布され、負極シートは、例えばグラファイト(C)等の負極活物質が塗布されている。こうして、積層素子では、正極シートと負極シートとの間でリチウムイオン(Li+)が移動することにより、充電又は放電を行うようになっている。 The positive electrode sheet is coated with a positive electrode active material such as LiCoO 2 , and the negative electrode sheet is coated with a negative electrode active material such as graphite (C). Thus, in the laminated element, charging or discharging is performed by moving lithium ions (Li + ) between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
また、外装材には、アルミラミネート等の外装フィルムや金属缶を適用することが知られているが、特に、外装フィルムは、軽量である点、薄型化が容易である点、及び形状の自由度が高い点などで有利である。 In addition, it is known that an exterior film such as an aluminum laminate or a metal can is applied to the exterior material. In particular, the exterior film is light in weight, easy to be thinned, and free in shape. It is advantageous in that the degree is high.
ところで、リチウムイオン電池が誤って過剰に充電されると、正極シートと負極シートとの間に大電流が流れることにより、電解質が分解したり気化してガスが発生する。その結果、外装フィルムが膨張して破裂したり、発火に至るという問題が生じる。 By the way, when the lithium ion battery is erroneously excessively charged, a large current flows between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, whereby the electrolyte is decomposed or vaporized to generate gas. As a result, there arises a problem that the exterior film expands and bursts or ignites.
これに対し、発火を防止する目的で、外装フィルムの内部に難燃性ゲルを充填することが知られている。しかし、難燃性ゲルは、過充電時における発火を抑制できるものの、外装フィルム内におけるガスの発生を抑制するものではないため、外装フィルムの破裂を防止することはできない。 On the other hand, for the purpose of preventing ignition, it is known to fill a flame retardant gel in the exterior film. However, although the flame-retardant gel can suppress ignition during overcharge, it does not suppress the generation of gas in the exterior film, and thus cannot prevent the exterior film from bursting.
そこで、従来より、外装フィルムに安全弁(ラプチャー)を形成し、外装フィルムの内部でガス圧力が大きくなったときに安全弁を作動させて、外装フィルム内のガスを外部へ放出することが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
Therefore, conventionally, it has been known that a safety valve (rupture) is formed on the exterior film, and when the gas pressure increases inside the exterior film, the safety valve is activated to release the gas in the exterior film to the outside. (For example, see
特許文献1には、フィルム外装材の熱融着による封止部の少なくとも一箇所に安全弁として機能する低温融着部を設けることが記載されている。また、特許文献2には、袋状の外装フィルムにより封止された二次電池に対し、集電リードが取り付けられている熱溶着封口部の幅を、集電リードの取り付けられていない熱溶着封口部(安全弁として用いられる)の幅よりも大きくすることが開示されている。
しかし、これらの安全弁では、外装フィルムの内部圧力がかなり高くならなければ安全弁が作動せず、また電解質が漏出して発火する虞れがあり、安全性が十分ではなかった。また、充電電流が流れ続けるため、ガスの発生を止めることはできない。 However, in these safety valves, the safety valve does not operate unless the internal pressure of the exterior film is considerably increased, and the electrolyte may leak and ignite, so that the safety is not sufficient. In addition, since the charging current continues to flow, the generation of gas cannot be stopped.
これに対し、外装フィルムの膨張により通電を遮断する遮断機構を設けることが知られている(例えば、特許文献3参照)。 On the other hand, it is known to provide a shut-off mechanism that shuts off energization by expansion of the exterior film (see, for example, Patent Document 3).
すなわち、遮断状態の断面図である図10に示すように、積層素子101は、外装フィルム121の内部に密封され、負極シート102と正極シート103とがセパレータ104を挟んで交互に積層して構成されている。
That is, as shown in FIG. 10 which is a cross-sectional view in a cut-off state, the laminated
積層素子101の積層最外面に設けられた導電部材125には、粘着テープ114を介して負極端子112が接続されている。負極端子112の一端には、外装フィルム121の内面に固定された接続部111が形成されている。一方、負極端子112の他端は、外装フィルム121の外部へ延出されている。
A
そして、外装フィルム121が膨張していない通常時には、接続部111は、外装フィルム121により押し付けられて導電部材125に接触し、通電している。一方、過充電によりガスが発生したときには、外装フィルムがガスによって膨張することにより、接続部111が導電部材125から離れる。その結果、積層素子101への通電状態が遮断されるため、ガスの発生を停止させることが可能となる。
しかし、上記特許文献3の二次電池は、安全弁を用いる特許文献1,2のものに比べて、外装フィルム内のガス圧力が比較的低い段階で通電状態を遮断することができるものの、ガスの発生自体を防止することはできない。言い換えれば、ガスが発生する前に未然に通電状態を遮断することはできないという問題がある。
However, although the secondary battery of Patent Document 3 can shut off the energized state at a stage where the gas pressure in the exterior film is relatively low compared to those of
さらに、外装フィルム121内の温度が低下すると、電解質のガスが液化して外装フィルム121が収縮するため、上記負極端子112の接続部111が導電部材125に再接触してしまう。その結果、再び通電状態となって過充電が行われ、ガスが再発生する虞れもあった。
Further, when the temperature in the
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外装フィルムの内部にガスが発生する前に、積層素子への通電状態を未然に遮断することにある。 The present invention has been made in view of such various points, and an object of the present invention is to cut off the energized state of the laminated element before gas is generated inside the exterior film.
上記の目的を達成するために、この発明では、積層素子の積層方向の厚みが所定の厚みよりも大きくなったときに、通電状態を遮断する遮断機構を備えるようにした。 In order to achieve the above object, the present invention is provided with a shut-off mechanism that shuts off the energized state when the thickness in the stacking direction of the stacking elements becomes larger than a predetermined thickness.
具体的に、本発明に係る二次電池は、負極シートと正極シートとがセパレータを挟んで交互に積層された積層素子と、上記積層素子を密封している外装フィルムと、上記積層素子の負極シート又は正極シートに導通され、上記外装フィルムの外部へ延出された一対の電極端子とを備えた二次電池であって、上記積層素子の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子の少なくとも一方と上記積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備えている。 Specifically, the secondary battery according to the present invention includes a laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween, an exterior film that seals the laminated element, and a negative electrode of the laminated element A secondary battery including a pair of electrode terminals that are electrically connected to a sheet or a positive electrode sheet and extended to the outside of the exterior film, and the thickness in the stacking direction of the stacked element is charged to the maximum capacity When the thickness is larger than the thickness, a shut-off mechanism for shutting off the energized state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element is provided.
さらに、上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に接触している第1導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に接触している第2導電部材とを備え、上記第1導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、上記第2導電部材は、上記第1導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されている。 Further, the multilayer element is formed with a through hole extending in the lamination direction, and the blocking mechanism is fixed to the conductive pin disposed inside the through hole and one of the multilayer outermost surfaces of the multilayer element. A first conductive member that is in contact with one end of the pin, and a second conductive member that is fixed to the other outermost surface of the multilayer element and is in contact with the other end of the pin; The first conductive member is connected to the negative electrode sheet or a collector electrode that is conducted to the positive electrode sheet, and the second conductive member is the collector electrode to which the first conductive member is connected that is connected to the electrode terminals of the same polarity as.
一方、上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に溶接されている第1導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に溶接されている第2導電部材とを備え、上記第1導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、上記第2導電部材は、上記第1導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されていてもよい。 On the other hand , a through hole extending in the stacking direction is formed in the stacked element, and the blocking mechanism is fixed to the conductive pin disposed inside the through hole and one stacked outermost surface of the stacked element. A first conductive member that is welded to one end of the pin, and a second conductive member that is fixedly attached to the other laminated outermost surface of the laminated element and is welded to the other end of the pin; The first conductive member is connected to the negative electrode sheet or a collector electrode that is conducted to the positive electrode sheet, and the second conductive member is the collector electrode to which the first conductive member is connected And may be connected to the electrode terminal having the same polarity.
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。
-Action-
Next, the operation of the present invention will be described.
過充電が生じていない正常時には、遮断機構が作動せず、一対の電極端子と積層素子との通電状態が維持されている。その結果、外部電源から上記電極端子を介して積層素子の負極シートに電荷が供給されるため、二次電池は正常に充電される。 At the normal time when no overcharge occurs, the shut-off mechanism does not operate, and the energized state between the pair of electrode terminals and the laminated element is maintained. As a result, charge is supplied from the external power source to the negative electrode sheet of the multilayer element via the electrode terminal, so that the secondary battery is normally charged.
ところで、充電時には、正極シートから正イオンが放出される。その結果、正極シートの結晶格子に伸びが生じるため、正極シートは膨張する。また、負極シートには正極シートから放出された正イオンが取り込まれるため、負極シートも膨張する。すなわち、積層素子は、充電に伴って膨張するようになっている。 By the way, at the time of charge, positive ions are released from the positive electrode sheet. As a result, since the crystal lattice of the positive electrode sheet is elongated, the positive electrode sheet expands. In addition, since the positive ions released from the positive electrode sheet are taken into the negative electrode sheet, the negative electrode sheet also expands. In other words, the laminated element expands with charging.
過充電が生じた異常時には、積層素子の積層方向の厚みが、二次電池の最大容量(例えば4.25Vの電圧)まで充電されたときの厚みよりも大きくなる。このとき、遮断機構が作動して、上記一対の電極端子の少なくとも一方と、上記積層素子との通電状態を遮断させる。その結果、積層素子の負極シートへの電荷の供給が阻止されて、外装フィルム内におけるガスの発生が未然に防止される。 When an overcharge occurs, the thickness of the stacked elements in the stacking direction becomes larger than the thickness when the secondary battery is charged to the maximum capacity (for example, a voltage of 4.25 V). At this time, the shut-off mechanism operates to shut off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element. As a result, supply of electric charges to the negative electrode sheet of the laminated element is blocked, and gas generation in the exterior film is prevented beforehand.
すなわち、上記遮断機構は、積層素子に形成された貫通孔の内部に設けられたピンと、ピンの両端に接触又は溶接された第1導電部材及び第2導電部材とにより構成されている。例えば、各負極シートには集電電極が導通しており、集電電極は、積層素子の一方の積層最外面に固着された第1導電部材に接続される。第2導電部材は、ピンを介して第1導電部材に導通しており、負極の電極端子が接続されている。すなわち、正常時には、負極の電極端子から供給される電荷は、第2導電部材、ピン、第1導電部材、及び集電電極を介して、積層素子の各負極シートへ供給され、このことにより充電が行われる。 That is , the blocking mechanism includes a pin provided in a through hole formed in the laminated element, and a first conductive member and a second conductive member that are in contact with or welded to both ends of the pin. For example, a current collecting electrode is electrically connected to each negative electrode sheet, and the current collecting electrode is connected to a first conductive member fixed to one outermost surface of the laminated element. The second conductive member is electrically connected to the first conductive member via a pin, and a negative electrode terminal is connected thereto. That is, during normal operation, the charge supplied from the electrode terminal of the negative electrode is supplied to each negative electrode sheet of the laminated element through the second conductive member, the pin, the first conductive member, and the current collecting electrode, and thus charged. Is done.
一方、異常時には、積層素子の積層方向の厚みが増大して、第1導電部材及び第2導電部材の少なくとも一方が、ピンの端部から外れて離脱する。その結果、第1導電部材及び第2導電部材の少なくとも一方とピンの端部との間で充電される電荷の経路が分断されるため、電極端子から負極シートへの電荷の供給が阻止され、ガスの発生が未然に防止される。 On the other hand, at the time of abnormality, the thickness of the stacked elements increases in the stacking direction, and at least one of the first conductive member and the second conductive member is detached from the end portion of the pin. As a result, since the path of the charge charged between at least one of the first conductive member and the second conductive member and the end of the pin is interrupted, the supply of charge from the electrode terminal to the negative electrode sheet is prevented, Generation of gas is prevented in advance.
本発明によれば、過充電により積層素子の積層方向の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなった異常時には、一対の電極端子の少なくとも一方と、積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備え、積層素子の貫通孔に設けたピンと、ピンの両端に接触又は溶接された第1導電部材及び第2導電部材とによって遮断機構を構成することにより、異常時において、第1導電部材及び第2導電部材の少なくとも一方をピンの端部から離脱させることができる。その結果、充電経路を分断することができるため、ガスの発生を未然に防止することが可能となる。 According to the present invention, in an abnormal state in which the thickness in the stacking direction of the multilayer element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity due to overcharging, the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the multilayer element is changed. comprising a blocking mechanism for blocking the pin provided in the through hole of the product layer element, by constituting a blocking mechanism by the first and second conductive members that are in contact or welded to both ends of the pin, at the abnormal time, At least one of the first conductive member and the second conductive member can be detached from the end of the pin. As a result, since the charging path can be divided, the generation of gas can be prevented in advance.
また、ガスが発生しないので、従来の安全弁を用いる二次電池のように、温度低下に伴うガスの液化によって通電遮断部分が再接触するという問題は生じないため、十分に安全性を確保することができる。 In addition, since no gas is generated, there is no problem of re-contacting the current-canceling part due to liquefaction of the gas due to the temperature drop, unlike a secondary battery using a conventional safety valve. Can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.
《発明の実施形態1》
図1〜図7は、本発明に係る二次電池の実施形態1を示している。本実施形態の二次電池は、いわゆるシート状電池であって、例えば、リチウムイオン(Li+)が電極間で移動することにより充電及び放電を行うリチウムイオン電池である。
1 to 7
断面図である図1に示すように、二次電池1は、積層素子10と、積層素子10を内部に密封している外装フィルム30と、積層素子10に導通された一対の電極端子15,16とを備えている。
As shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view, the
上記積層素子10は、図1及び斜視図である図3に示すように、複数の負極シート11と複数の正極シート12とがセパレータ13を挟んで交互に積層された構造を有している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3 which is a perspective view, the
負極シート11及び正極シート12は、図4に示すように、シート状の電極本体11a,12aと、電極タブ11b,12bとにより構成されている。
As shown in FIG. 4, the
負極シート11の電極本体11aの略中央には、円状の第1開口部31が形成されている。一方、正極シート12の電極本体12aの略中央には、円状の第2開口部32が形成されている。第1開口部31の中心は、負極シート11及び正極シート12が積層された状態で、第2開口部32の中心に一致するようになっている。さらに、セパレータ13にも円状の第3開口部33が形成されている。第3開口部33の中心は、上記第1開口部31及び第2開口部32の中心に一致している。
A circular
図1に示すように、上記各開口部31,32,33のうち、セパレータ13の第3開口部33の内径が最も小さい。負極シート11の第1開口部31の内径は、上記第3開口部33よりも大きい。そして、正極シート12の第2開口部32の内径は、上記第1開口部31よりも大きく、最も大きくなっている。これらの第1〜第3開口部31,32,33により、積層素子10の積層方向に延びる貫通孔19が形成されている。
As shown in FIG. 1, the inner diameter of the
負極シート11は、厚さが5〜100μm、特に8〜50μmである銅、ニッケル、銀、及びSUS等の導電体の箔により形成されている。負極シート11の電極本体11aは、表面に負極活物質が塗工される一方、電極タブ11bは負極活物質が塗工されずに露出している。
The
負極活物質は、炭素質材料であって、グラファイトである各種の天然黒鉛や人造黒鉛、例えば、繊維状黒鉛、鱗状黒鉛、球状黒鉛などの黒鉛類が好ましい。このような黒鉛類にポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマー等の結着剤を混合し、上記導電体箔の両面に塗工する。負極活物質の厚みは、20〜500μmが好ましく、50〜250μmがさらに好ましい。また、製品電池となったときの負極活物質層の密度は、1.2〜1.8g/cm3程度の高密度にすると、電池特性が優れるので好ましい。 The negative electrode active material is a carbonaceous material, and various natural graphites and artificial graphites such as graphite, for example, graphites such as fibrous graphite, scaly graphite, and spherical graphite are preferable. Such graphite is mixed with a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, ethylene-propylene-diene polymer, and coated on both surfaces of the conductor foil. The thickness of the negative electrode active material is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 250 μm. Moreover, when the density of the negative electrode active material layer when it becomes a product battery is set to a high density of about 1.2 to 1.8 g / cm 3 , battery characteristics are excellent, which is preferable.
正極シート12は、厚さが10〜100μm、特に15〜50μmであるアルミニウム、アルミニウム合金、及びチタン等の導電体の箔や、厚さが25〜300μm、特に30〜150μmであるエキスパンドメタルやメッシュメタル等により形成されている。上記負極シート11と同様に、正極シート12の電極本体12aは、表面に正極活物質が塗工される一方、電極タブ12bは正極活物質が塗工されずに露出している。
The
正極活物質には、LiCoO2が適用されている。その他に、正極活物質としては、負極との電位差が少なくとも1Vであるもの、例えば、V2O5、MnO2、LiMn2O4、LiNi0.5Co0.5O2、LiNiO2、Li−Co−P系複合酸化物(LiCo0.5P0.5O2、LiCo0.4P0.6O2、LiCo0.6P0.4O2、LiCo0.3Ni0.3P0.4O2、LiCo0.2Ni0.2P0.6O2等)、TiS2、MoS2、MoO3等を適用することもできる。 LiCoO 2 is applied to the positive electrode active material. In addition, the positive electrode active material has a potential difference of at least 1 V with respect to the negative electrode, for example, V 2 O 5 , MnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 , LiNiO 2 , Li -Co-P-based composite oxides (LiCo 0.5 P 0.5 O 2 , LiCo 0.4 P 0.6 O 2 , LiCo 0.6 P 0.4 O 2 , LiCo 0.3 Ni 0.3 P 0.4 O 2 , LiCo 0.2 Ni 0.2 P 0.6 O 2, etc.), TiS 2 , MoS 2 , MoO 3, etc. can also be applied.
特に、電池の起電力や充放電電圧を高めることができるため、Li−Co系複合酸化物が好ましい。正極活物質は、粒子径が1〜50μmであると、電池特性が向上するので好ましい。このような正極活物質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマーなどの結着剤を混合して塗工する。正極活物質の厚みは、20〜500μmが好ましく、50〜250μmがさらに好ましい。また、製品電池となったときの正極活物質層の密度は、2.5〜3.5g/cm3程度の高密度にすると、電池特性が優れるので好ましい。 In particular, a Li—Co-based composite oxide is preferable because the electromotive force and charge / discharge voltage of the battery can be increased. The positive electrode active material preferably has a particle size of 1 to 50 μm because battery characteristics are improved. Such a positive electrode active material is coated by mixing a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, or ethylene-propylene-diene polymer. The thickness of the positive electrode active material is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 250 μm. Further, when the density of the positive electrode active material layer when it is a product battery is set to a high density of about 2.5 to 3.5 g / cm 3 , the battery characteristics are excellent, which is preferable.
負極活物質及び正極活物質の塗工方法は、特に限定されないが、ロールコーティング法やダイコーティング法等が好ましい。 Although the coating method of a negative electrode active material and a positive electrode active material is not specifically limited, A roll coating method, a die coating method, etc. are preferable.
上記各電極タブ11b,12bは、図3及び図5に示すように、積層素子10の一方の側面から突出している。そして、負極の各電極タブ11bは、上下に揃って配置され負極の集電電極21にまとめて接続されている。また、正極の各電極タブ12bについても、上下に揃って配置され正極の集電電極22にまとめて接続されている。つまり、各負極シート11は、負極の集電電極21に導通する一方、各正極シート12は、正極の集電電極22に導通している。
Each of the
上記セパレータ13は、複数のシート形状のものを負極シート11と正極シート12との間に個別に介装してもよく、その他に、図5に示すように、1枚の帯状のものをつづら折り状にして、各負極シート11及び正極シート12の間に介装させるようにしてもよい。
The
また、セパレータ13は、正極と負極の短絡を防いで、イオン電導性を有しているものであればどのようなものでも構わないが、取り扱い易さや、電気特性や電解液に対する安定性等の観点から、多孔性を有するなポリマフィルムであることが好ましい。ポリマフィルムを構成するポリマとしては、例えば、ポリスチレン、ポリブタジエン及びそれらの共重合体、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、上記誘導体を含むポリマ、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等を適用することができる。このようなポリマを適当な溶剤に溶解させて、成膜、乾燥させてフィルムとする。尚、フィルム成膜用の溶液に可塑剤等の添加剤を加えてもよい。このようにして、多孔性を有するセパレータ13を作製する。セパレータ13の厚みは5〜100μmが好ましく、特に20〜60μmとすると電池特性が良好となるため、さらに好ましい。
In addition, the
尚、電池として完成したときには、セパレータ13には非水系の電解液が含浸されている。上記電解液には、塩類を有機溶媒に溶解させた電解液を適用することができる。上記塩類としては、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiAlCl4、Li(CF3SO2)2Nなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物を適用できる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物を適用することができる。
When the battery is completed, the
また、セパレータ13として、負極シート11と正極シート12とを実質的に隔離する公知の固体電解質層を用いてもよい。
Further, as the
上記外装フィルム30は、平面図である図2に示すように、ブリスター包装容器に形成されている。外装フィルム30は、図示を省略するが、厚さ30〜50μmのアルミ箔層と、アルミ箔層の一面に積層された樹脂よりなる外部保護層と、アルミ箔の他面に積層された樹脂よりなる耐電解液層と、耐電解液層の上に積層された熱可塑性樹脂よりなる接着層とにより構成され、四層構造を有している。外部保護層の樹脂としては、ナイロン樹脂やポリエステル樹脂等を挙げることができ、接着層の樹脂としては、変性ポリオレフィン樹脂等の熱融着により封止することのできる樹脂を挙げることができる。
The
外装フィルム30の厚みは、全体として、80〜200μmであることが好ましい。外装フィルム30は、矩形のフィルムに、積層素子10の外形よりやや大きい矩形のブリスター(窪み)が成形されている。そして、積層素子10をブリスターの内部に収容すると共に電解液を導入した状態で、外装フィルム30を二つ折りにして熱融着等により接着し、積層素子10を密封する。
The thickness of the
上記一対の電極端子15,16は、図3に示すように、一端が正極シート12又は負極シート11に導通され、図1及び図2に示すように、外装フィルム30の外部へ延出されている。
As shown in FIG. 3, one end of the pair of
すなわち、電極端子15,16は、負極端子15と正極端子16とにより構成されている。負極端子15の一端は、図3に示すように、後述の第2導電部材25に導通されている。一方、正極端子16の一端は、正極の集電電極22に接続されている。
That is, the
そして、本発明の特徴として、二次電池1は、上記積層素子10の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子15,16の少なくとも一方と積層素子10との通電状態を遮断する遮断機構40を備えている。
As a feature of the present invention, the
遮断機構40は、ピン41と、第1導電部材24と、第2導電部材25とを有している。
The
上記ピン41は、積層素子10の貫通孔19の内部に配置され、導電性を有する例えば銅等の材料により形成されている。ピン41は、積層素子10の膨張力では変形しない程度の剛性を有している。本実施形態では、ピン41は、積層素子10の積層方向の厚みと同じ長さを有している。また、ピン41の外径は、上記セパレータ13の第3開口部33の内径よりも僅かに小さくなっている。
The
上記第1導電部材24は、図1に示すように、積層素子10の一方の積層最外面である下面に固着して設けられ、ピン41の一端である下端に接触している。一方、第2導電部材25は、積層素子10の他方の積層最外面である上面に固着して設けられ、ピン41の他端である上端に接触している。つまり、第1導電部材24と第2導電部材25とは、ピン41を介して導通している。
As shown in FIG. 1, the first
第1導電部材24及び第2導電部材25は、それぞれ例えば銅箔等により構成されている。また、図1に示すように、上記負極シート11と同様に、第1導電部材24には電極タブ26が形成される一方、第2導電部材25には電極タブ27が形成されている。各電極タブ26,27は、上記負極の集電電極21に上下に重なるように配置されている。
The first
上記第1導電部材24の電極タブ26は、負極の集電電極21に接続されている。一方、第2導電部材25の電極タブ27は、負極の集電電極21と同じ極性を有する電極端子である上記負極端子15に接続されている。
The
−充電時の反応−
次に、正極活物質にLiCoO2が適用された二次電池1の充電時の正極及び負極の反応ついて説明する。
-Reaction during charging-
Next, the reaction between the positive electrode and the negative electrode during charging of the
充電時に、正極では、次の式(1)の化学反応が行われる。 At the time of charging, the chemical reaction of the following formula (1) is performed at the positive electrode.
LiCoO2 → Li1−xCoO2+xLi++xe− ・・・(1)
また、負極では、次の式(2)の化学反応が行われる。
LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe − (1)
In the negative electrode, the chemical reaction of the following formula (2) is performed.
Cy+xLi++xe− → CyLix ・・・(2)
その結果、負極シート11及び正極シート12の全体としては、次の式(3)の化学反応が行われることとなる。
C y + xLi + + xe - → C y Li x ··· (2)
As a result, the chemical reaction of the following formula (3) is performed as the whole of the
LiCoO2+Cy → Li1−xCoO2+CyLix ・・・(3)
以上の反応により、充電が行われる。このとき、CCCV充電方式で最大容量まで充電されたときの積層素子10の内部電圧は、例えば4.25Vになっている。
LiCoO 2 + C y → Li 1-x CoO 2 + C y Li x (3)
Charging is performed by the above reaction. At this time, the internal voltage of the
充電時には、正極活物質からリチウムイオン(Li+)が放出されるため、正極活物質の結晶格子に伸びが生じて、正極シート12は膨張する。また、負極活物質には正極活物質から放出されたリチウムイオン(Li+)が取り込まれるため、負極シート11も膨張する。すなわち、積層素子10は、充電に伴って積層方向に膨張する。
At the time of charging, since lithium ions (Li + ) are released from the positive electrode active material, elongation occurs in the crystal lattice of the positive electrode active material, and the
−異常時における遮断機構の作動−
次に、過充電が生じた異常時における遮断機構40の作動について説明する。
-Operation of shut-off mechanism in case of abnormality
Next, the operation of the shut-off
積層素子10の厚みは、異常時においても過剰な充電に伴って大きくなる。これに対し、ピン41は、最大容量まで充電されたときの積層素子10の厚みと同じ長さに規定されているため、充電量が最大容量を超えたときには、積層素子10の厚みがピン41の長さよりも大きくなる。その結果、それまで接触して互いに導通していたピン41と、第1導電部材24及び第2導電部材25の少なくとも一方とが離れる。図6は、ピン41が第2導電部材25のみから離脱した状態を示し、図7は、ピン41が第1導電部材24及び第2導電部材25の双方から離脱した状態を示している。
The thickness of the
このことにより、外部電源から積層素子10への充電経路が分断されるため、通電状態が遮断され、充電は停止する。
As a result, the charging path from the external power source to the
−実施形態1の効果−
したがって、この実施形態1によると、遮断機構40を設けるようにしたので、過充電により積層素子10の積層方向の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなった異常時には、遮断機構40のピン41を第1導電部材24及び第2導電部材25の少なくとも一方から離脱させ、負極端子15と積層素子10との通電状態を遮断することができる。
-Effect of Embodiment 1-
Therefore, according to the first embodiment, since the shut-off
その結果、電解液がガス化する前に通電状態を遮断できるため、外装フィルム30内におけるガスの発生を未然に防止し、過充電時の安全性を飛躍的に高めることができる。
As a result, since the energized state can be interrupted before the electrolyte is gasified, the generation of gas in the
また、ガスが発生しないので、従来の安全弁を用いる二次電池のように、温度低下に伴うガスの液化によって通電遮断部分が再接触するという問題は生じないため、十分に安全性を確保することができる。 In addition, since no gas is generated, there is no problem of re-contacting the current-canceling part due to liquefaction of the gas due to the temperature drop, unlike a secondary battery using a conventional safety valve. Can do.
《実施形態2》
図8は、本発明に係る二次電池の実施形態2を示している。尚、図1〜図7と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 8 shows a second embodiment of the secondary battery according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as FIGS.
本実施形態の遮断機構40は、上記実施形態1におけるピン41に代えて、ピン41と第3導電部材46とを備えている。第3導電部材46は、例えば、ピン41とほぼ同じ径を有する円柱状に形成されている。そして、第3導電部材46及びピン41の長さの和は、上記実施形態1におけるピン41の長さと同じであって、二次電池1が最大容量まで充電されたときの積層素子10の厚みと同じ長さに規定されている。
The
第3導電部材46は、正常時において、第2導電部材25の下面と、ピン41の上面との双方に接触している。そして、過充電が生じた異常時には、積層素子10の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなることにより、第3導電部材46と第2導電部材25又はピン41との間、又はピン41と第1導電部材24との間に隙間が生じる。その結果、外部電源から積層素子10への充電経路が分断され、通電状態が遮断される。
The third
したがって、この実施形態2によっても、上記実施形態1と同様に、外装フィルム30内でのガスの発生を未然に防止することができる。
Therefore, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, generation of gas in the
尚、第3導電部材46は、例えば、第2導電部材25の下面に固着して設けるようにしてもよい。このことにより、過充電が生じた異常時には、第3導電部材46の下面がピン41の上面から離脱させて通電状態を遮断することが可能となる。
The third
≪実施形態3≫
図9は、本発明係る二次電池の実施形態3を示している。この実施形態は、上記実施形態2と同様に、第3導電部材46をピン41の上端側に設けることに加え、第4導電部材47をピン41の下端側に設けたものである。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 9 shows Embodiment 3 of the secondary battery according to the present invention. In this embodiment, the third
すなわち、第4導電部材47は、第3導電部材46と同様に、例えば、ピン41とほぼ同じ径を有する円柱状に形成されている。そして、第4導電部材47、第3導電部材46及びピン41の長さの和は、上記実施形態1におけるピン41の長さと同じであって、二次電池1が最大容量まで充電されたときの積層素子10の厚みと同じ長さに規定されている。
That is, the fourth
第3導電部材46は、正常時において、第2導電部材25の下面と、ピン41の上面との双方に接触している。一方、第4導電部材47は、正常時において、ピン41の下面と、第1導電部材24の上面との双方に接触している。
The third
そして、過充電が生じた異常時には、積層素子10の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなることにより、第3導電部材46と第2導電部材25又はピン41との間、又は第4導電部材47とピン41又は第1導電部材24との間に隙間が生じる。その結果、外部電源から積層素子10への充電経路が分断され、通電状態が遮断される。したがって、この実施形態3によっても、上記各実施形態と同様に、外装フィルム30内でのガスの発生を未然に防止することができる。
And, at the time of an abnormality in which overcharge occurs, the thickness of the
尚、第4導電部材47は、例えば、第1導電部材24の上面に固着して設けるようにしてもよい。このことにより、過充電が生じた異常時には、第4導電部材47の上面がピン41の下面から離脱させて通電状態を遮断することが可能となる。
For example, the fourth
《その他の実施形態》
上記各実施形態では、正常時において、ピン41を第1導電部材24と第2導電部材25との間で狭持して固定するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えばスポット溶接等により固定するようにしてもよい。
<< Other Embodiments >>
In each of the above embodiments, the
すなわち、上記実施形態1において、ピン41の上端と第2導電部材25の下面とを溶接すると共に、ピン41の下端と第1導電部材24の上面とを溶接して、ピン41を固定することが可能である。また、上記実施形態2において、ピン41の上端と第3導電部材46の下面とを溶接してもよい。さらに、上記実施形態3において、ピン41の上端と第3導電部材46の下面とを溶接すると共に、ピン41の下端と第4導電部材47の上面とを溶接して固定してもよい。
That is, in the first embodiment, the upper end of the
このように溶接固定する場合には、ピン41の長さを、最大容量まで充電されたときの積層素子10の厚みよりも僅かに短くすることが可能である。このことにより、異常時におけるピン41と各導電部材との離脱のし易さを調節することができる。
When welding and fixing in this way, the length of the
以上説明したように、本発明は、外装フィルムに密封された積層素子を有する二次電池について有用であり、特に、外装フィルムの内部にガスが発生する前に、積層素子への通電状態を未然に遮断させる場合に適している。 As described above, the present invention is useful for a secondary battery having a laminated element sealed in an exterior film, and in particular, before the gas is generated inside the exterior film, the energization state of the laminated element is in advance. This is suitable for blocking.
1 二次電池
10 積層素子
11 負極シート
12 正極シート
13 セパレータ
15 負極端子(電極端子)
16 正極端子(電極端子)
19 貫通孔
21 集電電極
22 集電電極
24 第1導電部材
25 第2導電部材
30 外装フィルム
40 遮断機構
41 ピン
1
11 Negative electrode sheet
12 Positive electrode sheet
13
16 Positive terminal (electrode terminal)
19 through-
Claims (2)
上記積層素子を密封している外装フィルムと、
上記積層素子の負極シート又は正極シートに導通され、上記外装フィルムの外部へ延出された一対の電極端子とを備えた二次電池であって、
上記積層素子の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子の少なくとも一方と上記積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備え、
上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、
上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に接触している第1導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に接触している第2導電部材とを備え、
上記第1導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、
上記第2導電部材は、上記第1導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されている
ことを特徴とする二次電池。 A laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween;
An exterior film sealing the laminated element;
A secondary battery comprising a pair of electrode terminals that are electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet of the laminated element and extended to the outside of the exterior film,
Provided with a shut-off mechanism that shuts off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element when the thickness in the laminating direction of the laminated element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity. ,
In the laminated element, a through hole extending in the laminating direction is formed,
The blocking mechanism includes a conductive pin disposed inside the through hole, a first conductive member that is fixed to one outermost surface of the multilayer element and is in contact with one end of the pin; A second conductive member that is fixedly attached to the other outermost surface of the laminated element and is in contact with the other end of the pin,
The first conductive member is connected to a current collecting electrode that is electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet,
The secondary battery, wherein the second conductive member is connected to the electrode terminal having the same polarity as the current collecting electrode to which the first conductive member is connected.
上記積層素子を密封している外装フィルムと、
上記積層素子の負極シート又は正極シートに導通され、上記外装フィルムの外部へ延出された一対の電極端子とを備えた二次電池であって、
上記積層素子の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子の少なくとも一方と上記積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備え、
上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、
上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に溶接されている第1導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に溶接されている第2導電部材とを備え、
上記第1導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、
上記第2導電部材は、上記第1導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されている
ことを特徴とする二次電池。 A laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween;
An exterior film sealing the laminated element;
A secondary battery comprising a pair of electrode terminals that are electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet of the laminated element and extended to the outside of the exterior film,
Provided with a shut-off mechanism that shuts off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element when the thickness in the laminating direction of the laminated element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity. ,
In the laminated element, a through hole extending in the laminating direction is formed,
The blocking mechanism includes a conductive pin disposed inside the through-hole, a first conductive member fixedly provided on one outermost surface of the stacked element, and welded to one end of the pin; A second conductive member fixed to the other outermost surface of the laminated element and welded to the other end of the pin;
The first conductive member is connected to a current collecting electrode that is electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet,
The secondary battery, wherein the second conductive member is connected to the electrode terminal having the same polarity as the current collecting electrode to which the first conductive member is connected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004252894A JP4785360B2 (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004252894A JP4785360B2 (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006073260A JP2006073260A (en) | 2006-03-16 |
JP4785360B2 true JP4785360B2 (en) | 2011-10-05 |
Family
ID=36153668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004252894A Expired - Lifetime JP4785360B2 (en) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | Secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4785360B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1995816B1 (en) * | 2006-03-20 | 2015-08-12 | Citic Guoan Mengguli New Energy Technology Co., Ltd. | A soft packaged and high capacity lithium ion battery and the manufacture method of the same |
DE102007020905B4 (en) * | 2007-04-26 | 2021-03-04 | Varta Microbattery Gmbh | Galvanic element with securing means |
JP5332256B2 (en) * | 2008-03-26 | 2013-11-06 | 日本電気株式会社 | Thin battery |
WO2012014730A1 (en) * | 2010-07-26 | 2012-02-02 | 日産自動車株式会社 | Bipolar battery |
PL2747184T3 (en) | 2011-09-20 | 2020-07-27 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery module |
JP2013125691A (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Toyota Industries Corp | Power storage device and vehicle |
KR101619604B1 (en) * | 2013-09-26 | 2016-05-10 | 주식회사 엘지화학 | Method of manufacturing electrode assembly and secondary battery |
JP6610123B2 (en) * | 2015-09-25 | 2019-11-27 | 株式会社豊田自動織機 | Power storage device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3573825B2 (en) * | 1995-06-05 | 2004-10-06 | 三洋電機株式会社 | Battery with current interruption function |
US5800937A (en) * | 1997-05-02 | 1998-09-01 | Motorola, Inc. | Current interrupt device for secondary batteries |
JP2001057179A (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Sony Corp | Secondary battery and case thereof |
JP4337294B2 (en) * | 2001-11-08 | 2009-09-30 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery |
JP3896911B2 (en) * | 2002-06-28 | 2007-03-22 | 日産自動車株式会社 | Both tab cells and batteries |
-
2004
- 2004-08-31 JP JP2004252894A patent/JP4785360B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006073260A (en) | 2006-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7041810B2 (en) | Battery module with a structure that breaks the connector using venting gas | |
JP5219587B2 (en) | Laminated battery and battery module including the laminated battery | |
TWI788418B (en) | Battery pack and method for manufactaring battery pack | |
JP7037012B2 (en) | Battery module with improved safety, battery pack including this and automobile including this battery pack | |
JP4977375B2 (en) | Lithium ion battery and battery pack using the same | |
JP6061162B2 (en) | Pouch-type secondary battery and battery pack | |
JP4802188B2 (en) | Electrochemical element having electrode lead with built-in protective element | |
EP0962995A2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP5010250B2 (en) | Battery stack and battery pack | |
JP6642880B2 (en) | Battery cell including electrode lead with protruding extension and tab connection | |
KR102292159B1 (en) | Pouch Type Lithium Secondary Battery comprising Electrode Lead using Electric-Conductive Polymer | |
CN105470413A (en) | Prismatic battery cell, method of manufacturing the same and device comprising the same | |
JP2003242952A (en) | Rechargeable battery | |
US11264682B2 (en) | Pouch-shaped secondary battery comprising electrode lead having asymmetrical notch formed therein | |
JP2002008629A (en) | Electro chemical device | |
JP6634671B2 (en) | Secondary battery, electric vehicle, power storage system, and manufacturing method | |
JP5099880B2 (en) | Lithium ion secondary battery and assembled battery of lithium ion secondary battery | |
CN106486637A (en) | Rechargeable nonaqueous electrolytic battery | |
JP4785360B2 (en) | Secondary battery | |
JP2003208885A (en) | Sheet battery | |
JP5462304B2 (en) | Battery pack using lithium-ion battery | |
JP4234940B2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2005251548A (en) | Square shape secondary battery | |
KR102294996B1 (en) | Lithium Secondary Battery comprising Electrode Lead using Electric-Conductive Tube | |
JP2000353501A (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070330 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20071024 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110705 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4785360 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140722 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |