JP2014120439A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
下記特許文献１に記載されるように、正極と負極とを有する電極組立体の両外側に、活物質層の形成されていないダミー正極及びダミー負極（未塗工電極）が積層された蓄電装置が知られている。ダミー正極及びダミー負極の間には、絶縁部材としてのセパレータが設けられる。これらのダミー正極、セパレータ、ダミー負極によって、短絡シート体が形成されている。短絡シート体に釘が刺さると、釘がセパレータを突き破り、ダミー正極及びダミー負極の間に釘を介して短絡電流が流れる。このように、活物質層が形成されない未塗工電極において短絡電流が流れるようにすることにより、蓄電装置の発熱が抑制される。 As described in Patent Document 1 below, a power storage device in which a dummy positive electrode and a dummy negative electrode (uncoated electrode) in which an active material layer is not formed are stacked on both outer sides of an electrode assembly having a positive electrode and a negative electrode It has been known. A separator as an insulating member is provided between the dummy positive electrode and the dummy negative electrode. A short-circuit sheet body is formed by the dummy positive electrode, the separator, and the dummy negative electrode. When the nail penetrates the short-circuit sheet body, the nail breaks through the separator, and a short-circuit current flows between the dummy positive electrode and the dummy negative electrode via the nail. In this way, heat generation of the power storage device is suppressed by allowing a short-circuit current to flow in the uncoated electrode where the active material layer is not formed.
しかしながら、上述した従来の蓄電装置では、釘等の異物が刺さった場合に、短絡電流により釘の周囲の未塗工電極が溶けてしまい、未塗工電極と釘とが電気的に非接触となり、未塗工電極と釘との間で十分に電流が流れない可能性がある。この場合、活物質層が形成された正極と負極との間において大きな短絡電流が流れるおそれがある。 However, in the conventional power storage device described above, when a foreign object such as a nail is pierced, the uncoated electrode around the nail is melted by a short-circuit current, and the uncoated electrode and the nail become electrically non-contact. There is a possibility that a sufficient current does not flow between the uncoated electrode and the nail. In this case, a large short circuit current may flow between the positive electrode and the negative electrode on which the active material layer is formed.
本発明は、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる蓄電装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the electrical storage apparatus which can perform the short circuit in an uncoated electrode reliably.
本発明の蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容され、正極と負極が絶縁された状態の層状の構造を有する電極組立体とを備えた蓄電装置であって、ケースと電極組立体との間に配置された複数の短絡ユニットを備え、複数の短絡ユニットのそれぞれは、負極に電気的に接続された第１導電板と、正極に電気的に接続された第２導電板と、第１導電板と第２導電板とを絶縁する第１絶縁部材とを有し、第１導電板、第１絶縁部材、及び第２導電板が積層された層状の構造を有し、複数の短絡ユニットが、第２絶縁部材を介して積層されていることを特徴とする。 A power storage device of the present invention is a power storage device including a case and an electrode assembly having a layered structure that is housed in the case and in which the positive electrode and the negative electrode are insulated, and includes a case and an electrode assembly. Each of the plurality of short-circuit units, a first conductive plate electrically connected to the negative electrode, a second conductive plate electrically connected to the positive electrode, and a first A first insulating member that insulates the conductive plate and the second conductive plate, and has a layered structure in which the first conductive plate, the first insulating member, and the second conductive plate are stacked, and a plurality of short-circuit units Are stacked via a second insulating member.
この蓄電装置では、第１導電板、第１絶縁部材、及び第２導電板が積層された層状の構造を有する短絡ユニットが、第２絶縁部材を介して積層されている。第１導電板及び第２導電板は、未塗工電極である。この蓄電装置に例えば釘等が刺さると、釘等はケースを貫通して短絡ユニットに刺さる。その場合、釘などは、まず、ケースに最も近接した第一層目の短絡ユニットの第１絶縁部材を貫通する。ここで、その短絡ユニットの第１導電板または第２導電板が短絡電流によって発熱し、溶けてしまうと、溶けた導電板と釘等が非接触となり、第１導電板と第２導電板との間の短絡が解消されてしまう。この蓄電装置によれば、複数の短絡ユニットが積層されているため、次の層の短絡ユニットの第１導電板及び／または第２導電板によって再度短絡を行わせることができる。したがって、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる。 In this power storage device, a short-circuit unit having a layered structure in which a first conductive plate, a first insulating member, and a second conductive plate are stacked is stacked via a second insulating member. The first conductive plate and the second conductive plate are uncoated electrodes. For example, when a nail or the like is pierced into the power storage device, the nail or the like penetrates the case and pierces the short-circuit unit. In that case, the nail or the like first penetrates the first insulating member of the first-layer short-circuit unit closest to the case. Here, when the first conductive plate or the second conductive plate of the short-circuit unit generates heat due to the short-circuit current and melts, the melted conductive plate and the nail are not in contact with each other, and the first conductive plate and the second conductive plate The short circuit between will be eliminated. According to this power storage device, since the plurality of short-circuit units are stacked, the short-circuit can be performed again by the first conductive plate and / or the second conductive plate of the next-layer short-circuit unit. Therefore, the short circuit in an uncoated electrode can be performed reliably.
第１導電板は銅からなり、第１導電板の厚みは第２導電板の厚みよりも小さくてもよい。第１導電板を構成する銅の電気抵抗率は、第２導電板を構成する材料の電気抵抗率に比べて小さいことが多い。よって、厚みを小さくすることで第１導電板の断面積が小さくなっても、第１導電板において電気抵抗が大きく増大することが防止される。これにより、短絡を確実に行わせつつ、第１導電板に用いられる銅の量を低減することができる。 The first conductive plate is made of copper, and the thickness of the first conductive plate may be smaller than the thickness of the second conductive plate. The electrical resistivity of copper constituting the first conductive plate is often smaller than the electrical resistivity of the material constituting the second conductive plate. Therefore, even if the cross-sectional area of the first conductive plate is reduced by reducing the thickness, the electrical resistance of the first conductive plate is prevented from greatly increasing. Thereby, the amount of copper used for the first conductive plate can be reduced while reliably performing a short circuit.
第１導電板は、複数の銅箔が積層されてなり、第２導電板は、複数のアルミニウム箔が積層されてなり、第１導電板における銅箔の枚数は、第２導電板におけるアルミニウム箔の枚数よりも少なくてもよい。第１導電板を構成する銅の電気抵抗率は、第２導電板を構成するアルミニウムの電気抵抗率に比べて小さい。よって、銅箔の枚数を少なくすることで第１導電板の断面積が小さくなっても、第１導電板において電気抵抗が大きく増大することが防止される。これにより、短絡を確実に行わせつつ、第１導電板に用いられる銅箔の枚数を低減することができる。 The first conductive plate is formed by stacking a plurality of copper foils, the second conductive plate is formed by stacking a plurality of aluminum foils, and the number of copper foils in the first conductive plate is the aluminum foil in the second conductive plate. It may be less than the number of sheets. The electrical resistivity of copper constituting the first conductive plate is smaller than the electrical resistivity of aluminum constituting the second conductive plate. Therefore, even if the cross-sectional area of the first conductive plate is reduced by reducing the number of copper foils, the electrical resistance of the first conductive plate is prevented from greatly increasing. Thereby, the number of copper foils used for the first conductive plate can be reduced while reliably performing a short circuit.
負極には、所定の方向に突出する負極タブが形成され、正極には、所定の方向に突出する正極タブが形成され、第１導電板には、所定の方向に突出して負極タブに重なるように配置される第１タブが形成され、第２導電板には、所定の方向に突出して正極タブに重なるように配置される第２タブが形成されてもよい。この場合、負極タブと第１導電板の第１タブとの電気的な接続が容易になり、正極タブと第２導電板の第２タブとの電気的な接続が容易になる。接合されたすべてのタブが所定の方向に突出するため、正極端子および負極端子を同じ方向に設けることができ、外部の配線が容易になる。 A negative electrode tab protruding in a predetermined direction is formed on the negative electrode, a positive electrode tab protruding in a predetermined direction is formed on the positive electrode, and the first conductive plate protrudes in a predetermined direction and overlaps the negative electrode tab. The first tab may be formed, and the second conductive plate may be formed with a second tab disposed so as to protrude in a predetermined direction and overlap the positive electrode tab. In this case, electrical connection between the negative electrode tab and the first tab of the first conductive plate is facilitated, and electrical connection between the positive electrode tab and the second tab of the second conductive plate is facilitated. Since all the joined tabs protrude in a predetermined direction, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal can be provided in the same direction, and external wiring becomes easy.
複数の短絡ユニットのうち最も電極組立体に近接する短絡ユニットは、電極組立体の最外層に面接触してもよい。この場合、短絡ユニットの面と電極組立体の面とが面接触するため、簡易な構成で確実に短絡を発生させることができる。 The short-circuit unit closest to the electrode assembly among the plurality of short-circuit units may be in surface contact with the outermost layer of the electrode assembly. In this case, since the surface of the short-circuit unit and the surface of the electrode assembly are in surface contact, it is possible to reliably generate a short circuit with a simple configuration.
第１導電板及び第２導電板の少なくとも一方は、表面にシリコン樹脂を有してもよい。この構成によれば、仮に第１導電板または第２導電板が釘等から離れた場合であっても、第１導電板と第２導電板とは、シリコン樹脂を介して溶着し易い。第１導電板と第２導電板とが互いに溶着することにより、第１導電板と第２導電板とを直接短絡させることができる。 At least one of the first conductive plate and the second conductive plate may have a silicon resin on the surface. According to this configuration, even if the first conductive plate or the second conductive plate is separated from the nail or the like, the first conductive plate and the second conductive plate are easily welded via the silicon resin. By welding the first conductive plate and the second conductive plate to each other, the first conductive plate and the second conductive plate can be directly short-circuited.
第１導電板及び第２導電板の少なくとも一方は、表面にシリコン合金を有してもよい。この構成によれば、仮に第１導電板または第２導電板が釘等から離れた場合であっても、第１導電板と第２導電板とは、シリコン合金を介して溶着し易い。第１導電板と第２導電板とが互いに溶着することにより、第１導電板と第２導電板とを直接短絡させることができる。 At least one of the first conductive plate and the second conductive plate may have a silicon alloy on the surface. According to this configuration, even if the first conductive plate or the second conductive plate is separated from the nail or the like, the first conductive plate and the second conductive plate are easily welded via the silicon alloy. By welding the first conductive plate and the second conductive plate to each other, the first conductive plate and the second conductive plate can be directly short-circuited.
蓄電装置が二次電池であってもよい。この場合、二次電池において、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる。 The power storage device may be a secondary battery. In this case, in the secondary battery, a short circuit in the uncoated electrode can be reliably performed.
本発明によれば、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to reliably perform a short circuit in an uncoated electrode.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示される蓄電装置としての二次電池１００は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a power storage device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and 2 is a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
二次電池１００は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０とを備える。ケース１０は例えばアルミニウム等の金属からなってもよい。電極組立体２０は、正極３０と、負極４０と、正極３０と負極４０との間に配置されたセパレータ５０とを備える。正極３０、負極４０は、例えばシート状である。セパレータ５０は、例えば袋状であるが、シート状であってもよい。袋状のセパレータ５０内には、例えば正極３０が収容される。複数の正極３０及び複数の負極４０が、セパレータ５０を介して交互に積層されている。ケース１０内には電解液６０が充填され得る。電解液６０としては、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液等が挙げられる。ケース１０の内壁面上には、絶縁フィルム１１が配置される。
The
正極３０は、金属箔３０ｂと、金属箔３０ｂの両面に設けられた正極活物質層３０ｃとを備え得る。金属箔３０ｂは例えばアルミニウム箔である。正極活物質層３０ｃは、正極活物質とバインダとを含んでもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。
The
正極３０の縁には、所定方向（電極組立体２０における積層方向に直交する方向）に突出した形状のタブ（正極タブ）３０ａが形成されてもよい。タブ３０ａには、正極活物質が担持されていない。正極３０は、タブ３０ａを介して導電部材３２に接続され得る。導電部材３２は、正極端子３４に接続され得る。正極端子３４は、絶縁リング３６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
A tab (positive electrode tab) 30 a having a shape protruding in a predetermined direction (a direction orthogonal to the stacking direction in the electrode assembly 20) may be formed on the edge of the
負極４０は、金属箔４０ｂと、金属箔４０ｂの両面に設けられた負極活物質層４０ｃとを備え得る。金属箔４０ｂは例えば銅箔である。負極活物質層４０ｃは、負極活物質とバインダとを含んでもよい。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。
The
負極４０の縁には、所定方向（電極組立体２０における積層方向に直交する方向）に突出した形状のタブ（負極タブ）４０ａが形成されてもよい。タブ４０ａには、負極活物質が担持されていない。負極４０は、タブ４０ａを介して導電部材４２に接続され得る。導電部材４２は、負極端子４４に接続され得る。負極端子４４は、絶縁リング４６を介してケース１０に取り付けられてもよい。
A tab (negative electrode tab) 40 a having a shape protruding in a predetermined direction (a direction orthogonal to the stacking direction in the electrode assembly 20) may be formed on the edge of the
セパレータ５０としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。
Examples of the
上記したように、電極組立体２０は、正極３０と負極４０がセパレータ５０により絶縁された状態の層状の構造を有している。
As described above, the
なお、電極組立体２０では、ケース１０の内方に向けて、負極４０、セパレータ５０、及び正極３０がこの順に配置されるが、正極３０、セパレータ５０、及び負極４０がこの順に配置されてもよい。
In the
ケース１０と電極組立体２０との間には、複数の短絡ユニット７１，７２が配置されている。二次電池１００では、一例として２個の短絡ユニット７１，７２が配置されている。短絡ユニット７１は、ケース１０と電極組立体２０との間に配置されている。短絡ユニット７２は、ケース１０と短絡ユニット７１との間に配置されている。短絡ユニット７１と短絡ユニット７２との間には、絶縁部材１８又はセパレータ５０と同じ材料からなる絶縁部材（第２絶縁部材）７３が配置されている。言い換えれば、短絡ユニット７１と短絡ユニット７２とが絶縁部材７３を介して積層されている。
A plurality of short-
ケース１０内には、ケース１０の内方に向かうにしたがって、短絡ユニット７２、絶縁部材７３、短絡ユニット７１、及び電極組立体２０が、この順に積層されている。内側の短絡ユニット７１は、複数の短絡ユニット７１，７２のうち最も電極組立体２０に近接している。短絡ユニット７１は、電極組立体２０のうち最外層に配置された負極４０に面接触している。
In the
短絡ユニット７２、絶縁部材７３、及び短絡ユニット７１は、電極組立体２０の積層方向における他方の端部（不図示）においても、同様に設けられる。一方に配置された短絡ユニット７２、絶縁部材７３、及び短絡ユニット７１と、他方に配置された短絡ユニット７２、絶縁部材７３、及び短絡ユニット７１とは、電極組立体２０の積層方向に垂直な面に関して面対称をなしている。なお、短絡ユニット７２、絶縁部材７３、及び短絡ユニット７１は、電極組立体２０の積層方向における一方のみに設けられてもよい。
The short-
短絡ユニット７１は、ケース１０と電極組立体２０との間に配置された第１導電板１４と、ケース１０と第１導電板１４との間に配置された第２導電板１６と、第１導電板１４と第２導電板１６との間に配置された絶縁部材（第１絶縁部材）１８とを備える。言い換えれば、短絡ユニット７１は、第１導電板１４、絶縁部材１８、及び第２導電板１６が積層された層状の構造を有している。電極組立体２０からケース１０に向けて、第１導電板１４、絶縁部材１８、第２導電板１６がこの順に配置される。
The short-
第１導電板１４は、負極４０に電気的に接続される。例えば、第１導電板１４は複数の銅箔が積層されてなる。第１導電板１４を形成する銅箔として、金属箔４０ｂと同じ銅箔が用いられてもよい。第１導電板１４は、単一の板状部材からなってもよい。第１導電板１４には、活物質層が設けられていない。第１導電板１４は、安全対策用の未塗工電極である。第１導電板１４は、負極４０の負極活物質層４０ｃに面接触している。
The first
第２導電板１６は、正極３０に電気的に接続される。例えば、第２導電板１６は複数のアルミニウム箔が積層されてなる。第２導電板１６を形成するアルミニウム箔として、金属箔３０ｂと同じアルミニウム箔が用いられてもよい。第２導電板１６は、単一の板状部材からなってもよい。第２導電板１６には、活物質層が設けられていない。第２導電板１６は、安全対策用の未塗工電極である。第２導電板１６は、絶縁部材７３に面接触している。
The second
第１導電板１４および第２導電板１６の表面（電極組立体２０側の面と短絡ユニット７２側の面）には、シリコン樹脂が塗布されてもよい。言い換えれば、第１導電板１４および第２導電板１６の表面は、シリコン樹脂を有してもよい。シリコン樹脂は、第１導電板１４および第２導電板１６のいずれか一方に塗布されてもよい。
Silicon resin may be applied to the surfaces of the first
第１導電板１４および第２導電板１６の表面（電極組立体２０側の面と短絡ユニット７２側の面）には、シリコン合金が設けられてもよい。言い換えれば、第１導電板１４および第２導電板１６の表面は、シリコン合金を有してもよい。シリコン合金は、第１導電板１４および第２導電板１６のいずれか一方に設けられてもよい。
A silicon alloy may be provided on the surfaces of the first
シリコン樹脂またはシリコン合金は、釘１１０（図５参照）等が二次電池１００に刺さった場合に、第１導電板１４と第２導電板１６、第２導電板１６と第１導電板２４が互いに溶着し易いようにする機能を有する。
When the nail 110 (see FIG. 5) or the like is inserted into the
絶縁部材１８は、第１導電板１４と第２導電板１６とを絶縁する。絶縁部材１８は、絶縁シート又は絶縁層であってもよい。絶縁部材１８としては、例えば樹脂シート、樹脂層、又はセパレータ５０が用いられてもよい。
The insulating
第１導電板１４の縁には、所定方向（短絡ユニット７１における積層方向に直交する方向）に突出するタブ（第１タブ）１４ｄが形成されてもよい。タブ１４ｄは、負極４０のタブ４０ａに接続され得る。タブ１４ｄの厚みは、第１導電板１４における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。第２導電板１６の縁には、所定方向（短絡ユニット７１における積層方向に直交する方向）に突出するタブ（第２タブ）１６ｄが形成されてもよい。タブ１６ｄは、正極３０のタブ３０ａに接続され得る。タブ１６ｄの厚みは、第２導電板１６における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。
A tab (first tab) 14 d protruding in a predetermined direction (a direction orthogonal to the stacking direction in the short-circuit unit 71) may be formed on the edge of the first
第１導電板１４の厚みは、第２導電板１６の厚みより小さくてもよい。第１導電板１４における銅箔の枚数が、第２導電板１６におけるアルミニウム箔の枚数より少なくてもよい。例えば、第１導電板１４を構成する銅箔を３枚とし、第２導電板１６を構成するアルミニウム箔を５枚としてもよい。第１導電板１４を構成する銅箔を５枚とし、第２導電板１６を構成するアルミニウム箔を５枚としてもよい。第１導電板１４および／または第２導電板１６が単一の板状部材から構成される場合、第１導電板１４の厚みおよび／または第２導電板１６の厚みを複数枚の金属箔に相当する厚みとしてもよい。
The thickness of the first
短絡ユニット７２は、ケース１０と短絡ユニット７１との間に配置された第１導電板２４と、ケース１０と第１導電板２４との間に配置された第２導電板２６と、第１導電板２４と第２導電板２６との間に配置された絶縁部材（第１絶縁部材）２８とを備える。言い換えれば、短絡ユニット７２は、第１導電板２４、絶縁部材２８、及び第２導電板２６が積層された層状の構造を有している。短絡ユニット７１からケース１０に向けて、第１導電板２４、絶縁部材２８、第２導電板２６がこの順に配置される。
The short-
第１導電板２４は、負極４０に電気的に接続される。例えば、第１導電板２４は複数の銅箔が積層されてなる。第１導電板２４を形成する銅箔として、金属箔４０ｂと同じ銅箔が用いられてもよい。第１導電板２４は、単一の板状部材からなってもよい。第１導電板２４には、活物質層が設けられていない。第１導電板２４は、安全対策用の未塗工電極である。第１導電板２４は、絶縁部材７３に面接触している。
The first
第２導電板２６は、正極３０に電気的に接続される。例えば、第２導電板２６は複数のアルミニウム箔が積層されてなる。第２導電板２６を形成するアルミニウム箔として、金属箔３０ｂと同じアルミニウム箔が用いられてもよい。第２導電板２６は、単一の板状部材からなってもよい。第２導電板２６には、活物質層が設けられていない。第２導電板２６は、安全対策用の未塗工電極である。第２導電板２６には、絶縁フィルムが面接触している。
The second
第１導電板２４および第２導電板２６の表面（短絡ユニット７１側の面とケース１０側の面）には、シリコン樹脂が塗布されてもよい。言い換えれば、第１導電板２４および第２導電板２６の表面は、シリコン樹脂を有してもよい。シリコン樹脂は、第１導電板２４および第２導電板２６のいずれか一方に塗布されてもよい。
Silicon resin may be applied to the surfaces of the first
第１導電板２４および第２導電板２６の表面（短絡ユニット７１側の面とケース１０側の面）には、シリコン合金が設けられてもよい。言い換えれば、第１導電板２４および第２導電板２６の表面は、シリコン合金を有してもよい。シリコン合金は、第１導電板２４および第２導電板２６のいずれか一方に設けられてもよい。
A silicon alloy may be provided on the surfaces of the first
シリコン樹脂またはシリコン合金は、釘１１０（図５参照）等が二次電池１００に刺さった場合に、第１導電板２４と第２導電板２６、第１導電板２４と第２導電板１６が互いに溶着し易いようにする機能を有する。
When the nail 110 (see FIG. 5) or the like is pierced into the
絶縁部材２８は、第１導電板２４と第２導電板２６とを絶縁する。絶縁部材２８は、絶縁シート又は絶縁層であってもよい。絶縁部材２８としては、例えば樹脂シート、樹脂層、又はセパレータ５０が用いられてもよい。
The insulating
第１導電板２４の縁には、所定方向（短絡ユニット７２における積層方向に直交する方向）に突出するタブ（第１タブ）２４ｄが形成されてもよい。タブ２４ｄは、負極４０のタブ４０ａに接続され得る。タブ２４ｄの厚みは、第１導電板２４における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。第２導電板２６の縁には、所定方向（短絡ユニット７２における積層方向に直交する方向）に突出するタブ（第２タブ）２６ｄが形成されてもよい。タブ２６ｄは、正極３０のタブ３０ａに接続され得る。タブ２６ｄの厚みは、第２導電板２６における他の部分の厚みに比べて薄くてもよい。
A tab (first tab) 24 d protruding in a predetermined direction (a direction orthogonal to the stacking direction in the short-circuit unit 72) may be formed on the edge of the first
第１導電板２４の厚みは、第２導電板２６の厚みより小さくてもよい。第１導電板２４における銅箔の枚数が、第２導電板２６におけるアルミニウム箔の枚数より少なくてもよい。例えば、第１導電板２４を構成する銅箔を３枚とし、第２導電板２６を構成するアルミニウム箔を５枚としてもよい。第１導電板２４を構成する銅箔を５枚とし、第２導電板２６を構成するアルミニウム箔を５枚としてもよい。第１導電板２４および／または第２導電板２６が単一の板状部材から構成される場合、第１導電板２４の厚みおよび／または第２導電板２６の厚みを複数枚の金属箔に相当する厚みとしてもよい。
The thickness of the first
タブ１４ｄおよびタブ２４ｄは、タブ４０ａと重なるように配置され得る。タブ１４ｄおよびタブ２４ｄは、タブ４０ａに対して例えば溶接によって接合される。タブ１６ｄおよびタブ２６ｄは、タブ３０ａと重なるように配置され得る。タブ１６ｄおよびタブ２６ｄは、タブ３０ａに対して例えば溶接によって接合される。
The
短絡ユニット７１では、ケース１０の内方に向けて、第２導電板１６、絶縁部材１８、及び第１導電板１４がこの順に配置されるが、第１導電板１４、絶縁部材１８、及び第２導電板１６がこの順に配置されてもよい。その場合、短絡ユニット７２においても、ケース１０の内方に向けて、第１導電板２４、絶縁部材２８、及び第２導電板２６がこの順に配置される。
In the short-
以上説明した構成を有する二次電池１００では、第１導電板１４，２４、第１絶縁部材１８，２８、及び第２導電板１６，２６が積層された層状の構造を有する短絡ユニット７１，７２が、絶縁部材７３を介して積層されている。第１導電板１４，２４及び第２導電板１６，２６は、未塗工電極である。図３に示されるように、この二次電池１００に例えば釘１１０等が刺さると、釘１１０等は、まず、ケース１０に最も近接した第一層目の短絡ユニット７２の絶縁部材２８を貫通する。このとき、第２導電板２６のアルミニウム箔の融点（約６６０℃）を超えて発熱が生じる可能性がある。短絡ユニット７２の第２導電板２６が短絡電流によって発熱し、溶けて（焼き切れて）しまうと、溶けた第２導電板２６と釘１１０等が非接触となり、第１導電板２４と第２導電板２６との間の短絡が解消されてしまう。すなわち、第２導電板２６が溶けることにより、釘１１０の周囲に空隙Ａが形成される。空隙Ａの第１部分Ａａは、第２導電板２６を貫通している。一方、図３に示される例では、空隙Ａの第２部分Ａｂは第１導電板２４を貫通しておらず、第１導電板２４の一部が釘１１０の先端１１０ａに接触している。二次電池１００によれば、複数の短絡ユニット７１，７２が積層されているため、次の層の短絡ユニット７１の第２導電板１６と第１導電板２４との間で再度短絡を行わせることができる。したがって、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる。なお、仮に第１導電板２４が溶けて、空隙Ａの第２部分Ａｂが第１導電板２４を貫通したとしても、第２導電板１６と第１導電板１４との間において短絡を行わせることができる。
In the
図４に示されるように、従来の二次電池２００では、第１導電板２０４、絶縁部材２０８、及び第２導電板２０６を備える短絡ユニット２１０が一層しか設けられなかったため、釘１１０が刺さり空隙Ｂが形成されると、空隙Ｂが第２導電板２０６を貫通し、第２導電板２０６と釘１１０とが電気的に非接触となる可能性があった。すなわち、短絡ユニット２１０において短絡解消が生じる可能性があった。この場合、電池残量（ＳＯＣ）が十分に低下せず、活物質層が形成された正極３０と負極４０との間において短絡が生じるおそれがあった。正極３０と負極４０との間において短絡が生じると、正極活物質層３０ｃと負極活物質層４０ｃの短絡時に大電流が流れてしまう。
As shown in FIG. 4, in the conventional
二次電池１００によれば、複数の短絡ユニット７１，７２を備えることにより、短絡ユニット７１，７２内において十分に電池残量（ＳＯＣ）を低下させることができる。したがって、安全性が高められている。
According to the
第１導電板１４，２４を構成する銅の電気抵抗率は、第２導電板１６，２６を構成する材料の電気抵抗率に比べて小さい。よって、第１導電板１４，２４の厚みを小さくすることで第１導電板１４，２４の断面積が小さくなっても、第１導電板１４，２４において電気抵抗が大きく増大することが防止される。これにより、短絡を確実に行わせつつ、第１導電板１４，２４に用いられる銅の量を低減することができる。
The electrical resistivity of copper constituting the first
第１導電板１４，２４における銅箔の枚数は、第２導電板１６，２６におけるアルミニウム箔の枚数よりも少なくすることで、第１導電板１４，２４の断面積が小さくなっても、第１導電板１４，２４において電気抵抗が大きく増大することが防止される。これにより、短絡を確実に行わせつつ、第１導電板１４，２４に用いられる銅箔の枚数を低減することができる。
Even if the cross-sectional area of the first
また、第１導電板１４，２４に用いる銅箔を金属箔４０ｂと共通にし、第２導電板１６，２６に用いるアルミニウム箔を金属箔３０ｂと共通にすることで、原料の共通化が図られ、経済性が高められる。
Further, the copper foil used for the first
第１導電板１４，２４には、所定の方向に突出して負極タブ４０ａに重なるように配置される第１タブ１４ｄ，２４ｄが形成され、第２導電板１６，２６には、所定の方向に突出して正極タブ３０ａに重なるように配置される第２タブ１６ｄ，２６ｄが形成されると、負極タブ４０ａと第１導電板１４，２４の第１タブ１４ｄ，２４ｄとの電気的な接続が容易になり、正極タブ３０ａと第２導電板１６，２６の第２タブ１６ｄ，２６ｄとの電気的な接続が容易になる。接合されたすべてのタブが所定の方向に突出するため、正極端子３４および負極端子４４を同じ方向に設けることができ、外部の配線が容易になる。
The first
短絡ユニット７１の面と電極組立体２０の面とが面接触するため、簡易な構成で確実に短絡を発生させることができる。
Since the surface of the short-
第１導電板１４，２４及び第２導電板１６，２６が、表面にシリコン樹脂を有すると、仮に第１導電板１４，２４または第２導電板１６，２６が釘１１０等から離れた場合であっても、図５に示されるように、第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とがシリコン樹脂を介して溶着する。第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とが互いに溶着することにより、第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とを直接短絡させることができる。第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とが円環状または円弧状の接合面Ｃにおいて面接触すると、十分な短絡面積を確保することができる。よって、第１導電板１４，２４および第２導電板１６，２６の厚みを低減することもできる。
If the first
第１導電板１４，２４及び第２導電板１６，２６の少なくとも一方は、表面にシリコン合金を有してもよい。この構成によれば、仮に第１導電板１４，２４または第２導電板１６，２６が釘１１０等から離れた場合であっても、図５に示されるように、第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とがシリコン合金を介して溶着する。第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とが互いに溶着することにより、第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とを直接短絡させることができる。第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とが円環状または円弧状の接合面Ｃにおいて面接触すると、十分な短絡面積を確保することができる。よって、第１導電板１４，２４および第２導電板１６，２６の厚みを低減することもできる。
At least one of the first
なお、上記したように、第１導電板１４，２４と第２導電板１６，２６とが直接短絡するために、絶縁部材２８と絶縁部材１８は、熱収縮可能である。絶縁部材２８，１８のシャットダウン開始温度で保持した際、ＭＤ方向（縦方向すなわち積層方向）とＴＤ方向（横方向すなわち絶縁部材２８，１８の延在方向）における熱収縮率は２％以上である。
As described above, since the first
上述したように、二次電池１００において、未塗工電極における短絡を確実に行うことができる。
As described above, in the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、積層型の電極組立体２０に代えて巻回型の電極組立体が用いられてもよい。巻回型の電極組立体は、帯状の正極３０、負極４０及びセパレータ５０を軸線の周りに巻回することによって作製される。また、積層型の短絡ユニット７１，７２に代えて巻回型の短絡ユニットが用いられてもよい。巻回型の短絡ユニットは、帯状の第１導電板、絶縁部材、および第２導電板を軸線の周りに巻回することによって作製される。
また、金属箔やケースは、それぞれ純銅、純アルミニウムを必ずしも用いる必要はなく、銅合金やアルミニウム合金であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, a wound electrode assembly may be used in place of the stacked
The metal foil and the case do not necessarily need to use pure copper and pure aluminum, respectively, and may be a copper alloy or an aluminum alloy.
上記実施形態では、釘１１０が二次電池１００に刺さる場合について説明したが、円柱状の押圧部材によって、二次電池１００が圧潰する場合にも、同様の作用効果が奏される。
In the above embodiment, the case where the
蓄電装置として、二次電池１００の他に、例えば電気二重層キャパシタ等が挙げられる。
As the power storage device, in addition to the
例えば二次電池１００等の蓄電装置は、車両に搭載されてもよい。車両としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車等が挙げられる。
For example, a power storage device such as the
１０…ケース、１４…第１導電板、１４ｄ…タブ（第１タブ）、１６…第２導電板、１６ｄ…タブ（第２タブ）、１８…絶縁部材（第１絶縁部材）、２０…電極組立体、２４…第１導電板、２４ｄ…タブ（第１タブ）、２６…第２導電板、２６ｄ…タブ（第２タブ）、２８…絶縁部材（第１絶縁部材）、３０…正極、３０ａ…タブ（正極タブ）、４０…負極、４０ａ…タブ（負極タブ）、５０…セパレータ、７１…短絡ユニット、７２…短絡ユニット、７３…絶縁部材（第２絶縁部材）、１００…二次電池（蓄電装置）。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ケース内に収容され、正極と負極が絶縁された状態の層状の構造を有する電極組立体とを備えた蓄電装置であって、
前記ケースと前記電極組立体との間に配置された複数の短絡ユニットを備え、
前記複数の短絡ユニットのそれぞれは、
前記負極に電気的に接続された第１導電板と、
前記正極に電気的に接続された第２導電板と、
前記第１導電板と前記第２導電板とを絶縁する第１絶縁部材とを有し、
前記第１導電板、前記第１絶縁部材、及び前記第２導電板が積層された層状の構造を有し、
前記複数の短絡ユニットが、第２絶縁部材を介して積層されていることを特徴とする蓄電装置。 Case and
A power storage device including an electrode assembly that is housed in the case and has a layered structure in a state where a positive electrode and a negative electrode are insulated,
A plurality of short-circuit units disposed between the case and the electrode assembly;
Each of the plurality of short-circuit units is
A first conductive plate electrically connected to the negative electrode;
A second conductive plate electrically connected to the positive electrode;
A first insulating member that insulates the first conductive plate and the second conductive plate;
Having a layered structure in which the first conductive plate, the first insulating member, and the second conductive plate are laminated;
The power storage device, wherein the plurality of short-circuit units are stacked via a second insulating member.
前記第１導電板の厚みは前記第２導電板の厚みよりも小さい、請求項１記載の蓄電装置。 The first conductive plate is made of copper,
The power storage device according to claim 1, wherein a thickness of the first conductive plate is smaller than a thickness of the second conductive plate.
前記第２導電板は、複数のアルミニウム箔が積層されてなり、
前記第１導電板における前記銅箔の枚数は、前記第２導電板における前記アルミニウム箔の枚数よりも少ない、請求項２記載の蓄電装置。 The first conductive plate is formed by laminating a plurality of copper foils,
The second conductive plate is formed by laminating a plurality of aluminum foils,
The power storage device according to claim 2, wherein the number of the copper foils in the first conductive plate is smaller than the number of the aluminum foils in the second conductive plate.
前記正極には、前記所定の方向に突出する正極タブが形成され、
前記第１導電板には、前記所定の方向に突出して前記負極タブに重なるように配置される第１タブが形成され、
前記第２導電板には、前記所定の方向に突出して前記正極タブに重なるように配置される第２タブが形成される、請求項１〜３のいずれか一項記載の蓄電装置。 The negative electrode is formed with a negative electrode tab protruding in a predetermined direction,
A positive electrode tab protruding in the predetermined direction is formed on the positive electrode,
The first conductive plate is formed with a first tab that is arranged to protrude in the predetermined direction and overlap the negative electrode tab,
The power storage device according to claim 1, wherein the second conductive plate is formed with a second tab that protrudes in the predetermined direction and is disposed so as to overlap the positive electrode tab.
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