JP7111134B2 - 二次電池 - Google Patents
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- H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
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- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
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Description
本技術において、前記複数の穴部は、前記第1穴部を含み、前記少なくとも1つの凹部と前記第1穴部との重なり率が13%以下である、二次電池でもよい。
本技術において、前記複数の穴部の開口率が5%以上40%以下である、二次電池でもよい。
本技術において、電池容量が2.5Ah以上である、二次電池でもよい。
本技術において、前記インシュレーターが絶縁板とフィルタ部材とを備える、二次電池でもよい。
本技術において、前記フィルタ部材が不織布である、二次電池でもよい。
本技術において、前記インシュレーターが絶縁板を備える、二次電池でもよい。
本技術において、円筒型である、二次電池でもよい。
本技術に係る二次電池と、該二次電池の使用状態を制御する制御部と、該制御部の指示に応じて該二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と、を備える、電池パックを提供し、
本技術に係る二次電池と、該二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、該駆動力に応じて駆動する駆動部と、車両制御装置と、を備える、車両を提供し、
本技術に係る二次電池を有する蓄電装置と、該二次電池から電力が供給される電力消費装置と、該二次電池からの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、該二次電池を充電する発電装置と、を備える、蓄電システムを提供し、
本技術に係る二次電池と、該二次電池から電力が供給される可動部と、を備える、電動工具を提供し、
本技術に係る二次電池を備え、該二次電池から電力の供給を受ける電子機器を提供する。
1.本技術の概要
2.第1の実施形態(二次電池の例1)
3.第2の実施形態(二次電池の例2)
4.二次電池の用途
4-1.二次電池の用途の概要
4-2.第3の実施形態(電池パックの例)
4-3.第4の実施形態(車両の例)
4-4.第5の実施形態(蓄電システムの例)
4-5.第6の実施形態(電動工具の例)
4-6.第7の実施形態(電子機器の例)
まず、本技術の概要について説明をする。
図1~図7を用いて、本技術に係る第1の実施形態(二次電池の例1)の二次電池について説明する。
式1:開口率=穴部21の合計面積/仮想円22の面積;
なお、絶縁板13C及び13Dは、少なくとも1つの穴部21を有するが、金属コンタミを捕集する不織布(図7中では不図示)は穴部を有さない。また、中心穴20の面積は、穴部21の合計面積からは除かれる。図7(A)に示されるように、仮想円22は絶縁板13Cの外周形状と一致している場合もあるし、図7(B)に示されるように、絶縁板13Dの外周の一部に切り欠きがある形状となった場合には仮想円は絶縁板13Dに対し外接する円が仮想円22となる。
図8~図9を用いて、本技術に係る第2の実施形態(二次電池の例2)の二次電池について説明する。なお、本技術に係る第2の実施形態の二次電池について下記に述べること以外は、上記で述べた本技術に係る第1の実施形態の二次電池の内容が、本技術に係る第2の実施形態の二次電池にもそのまま適用され得る。
二次電池の用途について下記に詳細に説明する。
本技術に係る第3の実施形態の電池パックは、本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池と、二次電池の使用状態を制御する制御部と、制御部の指示に応じて、二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と、を備える、電池パックである。本技術に係る第3の実施形態の電池パックは、優れた電池特性や優れた信頼性を有する本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池を備えているので、電池パックの性能や信頼性の向上につながる。
本技術に係る第4の実施形態の車両は、本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は第2の実施形態の二次電池と、二次電池から供給された電力を駆動力に変換する駆動力変換装置と、駆動力に応じて駆動する駆動部と、車両制御装置と、を備える、車両である。本技術に係る第4の実施形態の車両は、優れた電池特性や優れた信頼性を有する本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は第2の実施形態の二次電池を備えているので、車両の性能や信頼性の向上につながる。
本技術に係る第5の実施形態の蓄電システムは、本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池を有する蓄電装置と、二次電池から電力が供給される電力消費装置と、二次電池からの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、二次電池を充電する発電装置と、を備える、蓄電システムである。本技術に係る第5の実施形態の蓄電システムは、優れた電池特性や優れた信頼性を有する本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池を備えているので、蓄電システムの性能や信頼性の向上につながる。
sal AsynchronousReceiver-Transmitter:非同期シ
リアル通信用送受信回路)等の通信インターフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、Wi-Fi等の無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Insti
tute ofElectrical and Electronics Engineers) 802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal AreaNetwork) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
本技術に係る第6の実施形態の電動工具は、本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池と、二次電池から電力が供給される可動部とを備える、電動工具である。本技術に係る第6の実施形態の電動工具は、優れた電池特性や優れた信頼性を有する本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は第2の実施形態の二次電池を備えているので、電動工具の性能や信頼性の向上につながる。
本技術に係る第7の実施形態の電子機器は、本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池を備え、二次電池から電力の供給を受ける、電子機器である。上述したように、本技術に係る第7の実施形態の電子機器は、二次電池を駆動用の電源(電力供給源)として各種機能を発揮する機器である。本技術に係る第7の実施形態の電子機器は、優れた電池特性や優れた信頼性を有する本技術に係る第1の実施形態の二次電池又は本技術に係る第2の実施形態の二次電池を備えているので、電子機器の性能や信頼性の向上につながる。
図10(A-1)に示されるように、実施例1の二次電池はインシュレーター1aを備える。インシュレーター1aは、絶縁板13aと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13aは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13aの穴部21の開口率は、15.5%であった。なお、実施例1の二次電池に備えられたインシュレーター1aは不織布等のフィルタ部材を備えない形態でもよい。
図10(B-1)に示されるように、実施例2の二次電池はインシュレーター1bを備える。インシュレーター1bは、絶縁板13bと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13bは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13bの穴部21の開口率は、7.7%であった。なお、実施例2の二次電池に備えられたインシュレーター1bは不織布等のフィルタ部材を備えない形態であってもよい。
図10(C-1)に示されるように、実施例3の二次電池はインシュレーター1cを備える。インシュレーター1cは、絶縁板13cと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13cは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13cの穴部21の開口率は、34.8%であった。なお、実施例3の二次電池に備えられたインシュレーター1cは不織布等のフィルタ部材を備えない形態であってもよい。
図10(D-1)に示されるように、実施例4の二次電池はインシュレーター1dを備える。インシュレーター1dは、絶縁板13dと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13dは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13dの穴部21の開口率は、15.5%であった。なお、実施例4の二次電池に備えられたインシュレーター1dは不織布等のフィルタ部材を備えない形態でもよい。
本技術に係る実施例1及び4の二次電池、更に、本技術に係る実施例5及び6の二次電池を加えて、穴部と凹部との重なり率及び漏液開始期間の評価を実施した。
図11に示されるように、実施例5の二次電池はインシュレーター1eを備える。インシュレーター1eは、絶縁板13eと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13eは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13eの穴部21の開口率は15.5%であった。なお、実施例5の二次電池に備えられたインシュレーター1eは不織布等のフィルタ部材を備えない形態でもよい。
図11に示されるように、実施例6の二次電池はインシュレーター1fを備える。インシュレーター1fは、絶縁板13fと不織布(不図示)とを備え、絶縁板13fは、穴部21と中心穴20とを有する。絶縁板13fの穴部21の開口率は15.5%であった。なお、実施例6の二次電池に備えられたインシュレーター1fは不織布等のフィルタ部材を備えない形態でもよい。
・実施例4のインシュレーター1dでは、12個の穴部21のうち、5個の穴部21が凹部14(刻印)と重なっている部分の刻印角度が9度、6個の穴部21が凹部14(刻印)と重なっている部分の刻印角度が21度であったため、
(9度×5ケ+21度×6ケ)/349度×100=49.0と計算されて、穴部と凹部との重なり率は49.0%であった。
・実施例5のインシュレーター1eでは、12個の穴部21のうち、5個の穴部21が凹部14(刻印)と重なっている部分の刻印角度が9度、6個の穴部21が凹部14(刻印)と重なっている部分の刻印角度が11度であったため、
(9度×5ケ+11度×6ケ)/349度×100=31.8と計算されて、穴部と凹部との重なり率は31.8%であった。
・実施例6のインシュレーター1fでは、12個の穴部21のうち、5個の穴部21が凹部14(刻印)と重なっている部分の刻印角度が9度であったため、
(9度×5ケ)/349度×100=12.9と計算されて、穴部と凹部との重なり率は12.9%であった。
電池が過放電状態になった後の漏液開始までの期間を調べる方法は以下のとおりである。まずサイクル特性と調べた場合と同様の手順により1サイクルの充放電をさせた。その後に、1kΩのセメント抵抗器を正極と負極に接続して強制的に放電させた状態で環境温度45度の恒温槽の中で800時間保存した。その後、前記抵抗器を電池から取り外して開回路電圧を測定し0.2V以下になったことを確認した。次に、所定の温度条件の恒温槽の中に電池の缶底が下向きになる状態にホルダーで支えて保存した。保存開始してから定期的に電池の缶底の状態を観察し、赤茶色の錆が目視確認できた時点迄の時間を計測した。これは過放電状態で缶底の溶解が進行して穴が開き、内部の電解液が漏れて赤錆となる為である。ここでの温度条件は、35℃、45℃、60℃の3水準であった。各水準の電池本数は5本とした。これらの保存試験の結果を用いて、アレニウスの式から常温(23℃)での漏液開始期間を推測することができた。
・実施例4の二次電池の過放電からの漏液開始期間(室温25℃)は0.4年であった。
・実施例5の二次電池の過放電からの漏液開始期間(室温25℃)は1年であった。
・実施例6の二次電池の過放電からの漏液開始期間(室温25℃)は2年であった。
一般的には、一旦過放電状態になると正常な充放電ができず、製品として電池が使用できなくなる。さらにその状態が続くと缶底刻印の溶解が進んで電池の電解液などが漏れ出てしまう場合がある。しかし、使用できなくなった日(過放電状態)から、2年以内は過放電状態になってしまった後においても電池の電解液などが電池の外に漏れ出ないことが電子機器の安全上は望ましい。図11の実施例1及び6に示されるように、穴部21と凹部14(刻印)との重なり率が13%以下であれば、漏液開始期間は2年以上となることが分かった。穴部21の少なくとも一部と凹部14(刻印)の少なくとも一部とが重ならなければさらに漏液開始期間は長くなり3年となることが分かった。重なり率は随意的な重なり率でよいが、13%以下であることが好適であることが確認された。
図13に、比較例1の二次電池に備えられたインシュレーター111aの上面図、及び電池内での前記インシュレーター穴部21と凹部14(缶底刻印)との位置関係を示す。説明の便宜上、凹部14(缶底刻印)を実線で示しているが、実際には、凹部14(缶底刻印)が穴部21以外では隠れて見えない状態である。
(22度×11ケ+5度×2箇所)/349度×100=72.2と計算されて、穴部と凹部との重なり率は72.2%であった。
上記の実施例1~6及び比較例1の二次電池に備えられたインシュレーター1a~1f及びインシュレーター111aの製造方法について説明をする。
上記の実施例1~6及び比較例1の二次電池の製造方法について説明をする。
上述した二次電池は、図19に示すように、プリント回路基板1202(Print circuit board、以下「PCB」と称する。)上に充電回路等と共に実装することができる。例えば、PCB1202上に二次電池1203及び充電回路等の電子回路をリフロー工程でもって実装することができる。PCB1202上に二次電池1203及び充電回路等の電子回路が実装されたものを電池モジュール1201と称する。電池モジュール1201は、必要に応じてカード型の構成とされ、携帯可能なカード型モバイルバッテリとして構成することができる。
A.ウェアラブル機器(スポーツウオッチ、時計、補聴器等)、
B.IoT端末(センサネットワーク端末等)、
C.アミューズメント機器(ポータブルゲーム端末、ゲームコントローラ)、
D.IC基板埋め込み電池(リアルタイムクロックIC)、
E.環境発電機器(太陽光発電、熱電発電、振動発電等の発電素子用の蓄電素子)。
現在、複数枚のクレジットカードを持ち歩いている人が多い。しかしながら、クレジットカードの枚数が多くなるほど、紛失、盗難等の危険性が増す問題がある。そこで、複数枚のクレジットカードやポイントカードなどの機能を1枚のカードに集約した、ユニバーサルクレジットカードと呼ばれるカードが実用化されている。このカードの中には、例えば、様々なクレジットカードやポイントカードの番号や有効期限等の情報を取り込むことができるので、そのカード1枚を財布等の中の入れておけば、好きな時に好きなカードを選択して利用することができる。
ウェアラブル端末の一例として、リストバンド型電子機器がある。その中でも、リストバンド型活動量計は、スマートバンドとも呼ばれ、腕に巻き付けておくのみで、歩数、移動距離、消費カロリー、睡眠量、心拍数などの人の活動に関するデータを取得することができるものである。さらに、取得されたデータをスマートフォンで管理することもできる。さらに、メールの送受信機能を備えることもでき、例えば、メールの着信をLED(Light Emitting Diode)ランプ及び/又はバイブレーションでユーザに知らせる通知機能を有するものが使用されている。
スマートウオッチは、既存の腕時計のデザインと同様ないし類似の外観を有し、腕時計と同様にユーザの腕に装着して使用するものであり、ディスプレイに表示される情報で、電話や電子メールの着信などの各種メッセージをユーザに通知する機能を有する。さらに、電子マネー機能、活動量計等の機能を有するスマートウオッチも提案されている。スマートウオッチは、電子機器の本体部分の表面にディスプレイが組み込まれ、ディスプレイに様々な情報が表示される。また、スマートウオッチは、例えば、通信端末(スマートフォン等)とBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信を行うことによって、通信端末
等の機能やコンテンツ等と連携することも可能である。
図25は、バンド型電子機器2000の内部構成の一部を示す。例えば3個のセグメント2170,2180,2190、2200、2210の内部を示す。バンド型電子機器2000では、連続した5個のセグメント2170~2210の内部にフレキシブル回路基板2400が配置される。セグメント2170内には、種々の電子部品が配置され、セグメント2190,2210には本技術に係るバッテリー2411,2421が配置され、これらの部品がフレキシブル回路基板2400で電気的に接続される。セグメント2170とセグメント2190との間のセグメント2180は、比較的小さなサイズであり、蛇行状態のフレキシブル回路基板2400が配置される。セグメント2180の内部では、防水部材に挟まれた状態でフレキシブル回路基板2400が配置される。なお、セグメント2170~2210の内部は、防水構造とされている。
図26は、バンド型電子機器2000の回路構成を示すブロック図である。バンド型電子機器2000の内部の回路は、時計本体3000とは独立した構成である。時計本体3000は、文字盤3100に配置された針を回転させるムーブメント部3200を備える。ムーブメント部3200には、バッテリー3300が接続されている。これらのムーブメント部3200やバッテリー3300は、時計本体3000の筐体内に内蔵されている。
以下に説明するメガネ型端末は、目の前の風景にテキスト、シンボル、画像等の情報を重畳して表示することができるものである。すなわち、透過式メガネ型端末専用の軽量且つ薄型の画像表示装置ディスプレイモジュールを搭載している。代表的なものとして、頭部装着型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ(HMD))がある。
[1]
電極と、電解液と、該電極と該電解液とを収容する缶と、該電極と該缶との間に配されるインシュレーターとを備え、
該缶の缶底が少なくとも1つの凹部を有し、
該インシュレーターが少なくとも1つの穴部を有し、
該少なくとも1つの凹部の少なくとも一部と、該少なくとも1つの穴部の少なくとも一部とが重ならない、
二次電池。
[2]
前記少なくとも1つの凹部と前記少なくとも1つの穴部とが重ならない、[1]に記載の二次電池。
[3]
前記少なくとも1つの凹部と前記少なくとも1つの穴部との重なり率が13%以下である、[1]又は[2]に記載の二次電池。
[4]
前記少なくとも1つの穴部の開口率が5%以上40%以下である、[1]から[3]のいずれか1つに記載の二次電池。
[5]
電池容量が2.5Ah以上である、[1]から[4]のいずれか1つに記載の二次電池。
[6]
前記インシュレーターが絶縁板とフィルタ部材とを備える、[1]から[5]のいずれか1つに記載の二次電池。
[7]
前記フィルタ部材が不織布である、[6]に記載の二次電池
[8]
前記インシュレーターが絶縁板を備える、[1]から[5]のいずれか1つに記載の二次電池。
[9]
円筒型である、[1]から[8]のいずれか1つに記載の二次電池。
[10]
[1]から[9]のいずれか1つに記載の二次電池と、
該二次電池の使用状態を制御する制御部と、
該制御部の指示に応じて該二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と、を備える、電池パック。
[11]
[1]から[9]のいずれか1つに記載の二次電池と、
該二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、
該駆動力に応じて駆動する駆動部と
車両制御装置と、を備える、車両。
[12]
[1]から[9]のいずれか1つに記載の二次電池を有する蓄電装置と、
該二次電池から電力が供給される電力消費装置と、
該二次電池からの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、
該二次電池を充電する発電装置と、を備える、蓄電システム。
[13]
[1]から[9]のいずれか1つに記載の二次電池と、
該二次電池から電力が供給される可動部と、を備える、電動工具。
[14]
[1]から[9]のいずれか1つに記載の二次電池を備え、
該二次電池から電力の供給を受ける電子機器。
2・・・第1電極
3・・・第2電極
11・・・缶
11a・・・缶底
14・・・凹部
21・・・穴部
500・・・二次電池(円筒型非水二次電池)
Claims (11)
- 電極と、電解液と、該電極と該電解液とを収容する缶と、該電極と該缶との間に配されるインシュレーターとを備え、
該缶の缶底が、該缶の内部側に少なくとも1つの凹部を有し、
該インシュレーターが、複数の穴部を有し、絶縁板とフィルタ部材とを備え、
該複数の穴部は、該少なくとも1つの凹部と部分的に対向している第1穴部及び/又は該少なくとも1つの凹部と重ならない第2穴部を含み、
該複数の穴部のピッチが該少なくとも1つの凹部の幅よりも大きい、二次電池。 - 前記少なくとも1つの凹部と前記第2穴部とが全く重ならない、請求項1に記載の二次電池。
- 前記複数の穴部は、前記第1穴部を含み、
前記少なくとも1つの凹部と前記第1穴部との重なり率が13%以下である、請求項1に記載の二次電池。 - 前記複数の穴部の開口率が5%以上40%以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の二次電池。
- 前記フィルタ部材が不織布である、請求項1から4のいずれか一項に記載の二次電池。
- 円筒型である、請求項1から5のいずれか一項に記載の二次電池。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池と、
該二次電池の使用状態を制御する制御部と、
該制御部の指示に応じて該二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部と、を備える、電池パック。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池と、
該二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する駆動力変換装置と、
該駆動力に応じて駆動する駆動部と
車両制御装置と、を備える、車両。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池を有する蓄電装置と、
該二次電池から電力が供給される電力消費装置と、
該二次電池からの該電力消費装置に対する電力供給を制御する制御装置と、
該二次電池を充電する発電装置と、を備える、蓄電システム。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池と、
該二次電池から電力が供給される可動部と、を備える、電動工具。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池を備え、
該二次電池から電力の供給を受ける電子機器。
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