JP-2026077877-A - 電池

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Abstract

【課題】放熱性能を高めた電池を得る。【解決手段】電池１０は、電極体１４と、ケース１２と、ケース１２の内部に設けられて正極集電体と接合された第１集電端子２０と、負極集電体と接合された第２集電端子２２と、ケース１２と第１集電端子２０とを絶縁する第１絶縁部材２４と、ケース１２と第２集電端子２２とを絶縁する第２絶縁部材２６と、第１方向に沿って複数配置された第１外部端子２８と、第２方向に沿って複数配置された第２外部端子３０と、を有し、正極集電体は、第１外部端子２８に対して、第１方向の一方側及び他方側において第１集電端子２０と接合されており、負極集電体は、第２外部端子３０に対して、第２方向の一方側及び他方側において第２集電端子２２と接合されている。【選択図】図１

Inventors

各務僚

Assignees

トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20260226

Claims (1)

正極集電体及び負極集電体を備えた電極体と、周壁部と当該周壁部の一方側の開口に配置された正極側蓋部と当該周壁部の他方側の開口に配置された負極側蓋部と、を備えて前記電極体を収容するケースと、前記ケースの内部に設けられて前記正極集電体と接合された第１集電端子と、前記ケースの内部に設けられて前記負極集電体と接合された第２集電端子と、前記ケースと前記第１集電端子との間に設けられて両者を絶縁する第１絶縁部材と、前記ケースと前記第２集電端子との間に設けられて両者を絶縁する第２絶縁部材と、第１方向に沿って複数配置され、それぞれ、前記正極側蓋部に形成された挿通孔内に配置されて前記第１集電端子と電気的に接続された第１外部端子と、第２方向に沿って複数配置され、それぞれ、前記負極側蓋部に形成された挿通孔内に配置されて前記第２集電端子と電気的に接続された第２外部端子と、を有し、前記正極集電体は、前記第１外部端子に対して、前記第１方向の一方側及び他方側において前記第１集電端子と接合されており、前記負極集電体は、前記第２外部端子に対して、前記第２方向の一方側及び他方側において前記第２集電端子と接合されている、電池。

Description

本発明は、電池に関する。特許文献１には、ケースに電極体が収容された電池が開示されている。また、特許文献１に開示された電池では、ケース内に正極集電端子及び負極集電端子が設けられており、正極集電端子は複数の正極集電タブを介して電極体の正極と接続されており、負極集電端子は複数の負極集電タブを介して電極体の負極と接続されている。特開２０２３－６１１８７号公報実施形態に係る電池セルの概略断面図である。図１の２－２線で切断した状態を示す断面図である。図１の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。図３の４－４線で切断した状態を示す断面図である。正極集電体を第１集電端子に接合する工程を説明する断面図である。正極集電体を第１集電端子に接合した状態を示す断面図である。第１変形例に係る電池セルの概略断面図である。参考例に係る電池セルの概略断面図である。参考例に係る電池セルの概略断面図である。図１は、実施形態に係る電池としての電池セル１０の概略断面図である。例えば、本実施形態の電池セル１０は、電気自動車の床下に搭載される電池パックを構成しており、図示しない駆動モータへ供給するための電力を蓄電可能に構成されている。なお、本実施形態の電池セル１０は、ＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）の他に、ハイブリッド車（HV：Hybrid Vehicle）及びプラグインハイブリッド車（PHEV：Plug‐in Hybrid Electric Vehicle）など、二次電池から供給される電力を駆動源の少なくとも一部として利用する車両に広く適用できる。実施形態に係る電池セル１０は、ケース１２と、電極体１４とを含んで構成されている。ケース１２は、電池セル１０の外殻を構成しており、略直方体状に形成されている。本実施形態のケース１２は一例として、略筒状の周壁部１２Ａと、周壁部１２Ａの一方側の開口を閉塞する正極側蓋部１２Ｂと、周壁部１２Ａの他方側の開口を閉塞する負極側蓋部１２Ｃとを含んで構成されている。周壁部１２Ａは、両端が開口された略角筒状の金属に形成されており、内部に電極体１４を収容可能な大きさとされている。正極側蓋部１２Ｂは、周壁部１２Ａの一方側の開口に嵌合、溶接又は他の手段によって固定されており、周壁部１２Ａの一方側の開口を閉塞する金属製の部材である。負極側蓋部１２Ｃは、周壁部１２Ａの他方側の開口に嵌合、溶接又は他の手段によって固定されており、周壁部１２Ａの他方側の開口を閉塞する金属製の部材である。図２は、図１の２－２線で切断した状態を示す断面図である。図２に示されるように、電極体１４は、正極集電体４０及び負極集電体４８を含んで構成されている。具体的には、電極体１４は、正極集電体４０、正極合材４２、固体電解質４４、負極合材４６及び負極集電体４８を順に積層して構成されている。なお、図２では、説明の便宜上、正極集電体４０が２層積層され、負極集電体４８が１層積層された状態を図示しているが、実際にはさらに多くの枚数の正極集電体４０及び負極集電体４８が積層されている。負極集電体４８は、積層方向の中央に配置されており、金属箔によって形成されている。例えば、負極集電体４８としては、銅箔が好ましい。負極集電体４８の両面には負極合材４６が塗布されている。負極合材４６は、負極活物質、導電助材及びバインダなどが混合されており、負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン（難黒鉛化性炭素）又はソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）、Ｓｉ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、Ｓｉ基合金、Ｓｎ、ＳｎＯｘ（０＜ｘ＜２）、Ｌｉ、Ｌｉ基合金及びＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２からなる群より選択される少なくとも１種を挙げることができる。人造黒鉛としては、例えば、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。負極活物質としては、人造黒鉛が好ましい。負極合材４６における負極集電体４８とは反対側には固体電解質４４が積層されている。また、固体電解質４４における負極合材４６とは反対側には正極合材４２が積層されている。正極合材４２は、正極活物質、導電助材及びバインダなどが混合されており、正極集電体４０に塗布されている。正極活物質としては、特に限定されず、従来公知の材料を適宜使用することができる。例えば、正極活物質として、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ２及びＬｉＦｅＰＯ４を挙げることができる。なお、正極活物質粒子は、Ｈｉ－Ｎｉｃｋｅｌ（Ｎｉの比率が高い正極活物質）でも、Ｌｉ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ系複合酸化物又は３元系正極活物質でもよい。正極集電体４０は、金属箔によって形成されており、正極集電体４０としては、アルミニウム箔が好ましい。このように、本実施形態の電極体１４は一例として、積層方向の中央に負極集電体４８が配置され、この負極集電体４８の両側に正極集電体４０が配置された構造となっているため、負極集電体４８よりも正極集電体４０の数が多くなっている。図１に示されるように、電極体１４は、積層方向から見て長手方向と短手方向を有しており、電極体１４の長手方向の一端部から正極タブ１６が延在しており、長手方向の他端部から負極タブ１８が延在している。なお、以下の説明において、電極体１４の短手方向を幅方向と称する場合がある。正極タブ１６は、電極体１４を構成する複数の正極集電体４０から延在した正極箔を集箔して形成されており、本実施形態では一例として、第１正極タブ１６Ａ、第２正極タブ１６Ｂ及び第３正極タブ１６Ｃの３つに分かれている。第１正極タブ１６Ａは、電極体１４の幅方向一端側（紙面右上側）の角部から正極側蓋部１２Ｂ側へ向けて延在しており、後述する第１集電端子２０に接合されている。また、第２正極タブ１６Ｂは、電極体１４の幅方向中央部から正極側蓋部１２Ｂ側へ向けて延在しており、後述する第１集電端子２０に接合されている。さらに、第３正極タブ１６Ｃは、電極体１４の幅方向他端側（紙面右下側）の角部から正極側蓋部１２Ｂ側へ向けて延在しており、後述する第１集電端子２０に接合されている。一方、負極タブ１８は、電極体１４を構成する複数の負極集電体４８から延在した負極箔を集箔して形成されており、本実施形態では一例として、第１負極タブ１８Ａ、第２負極タブ１８Ｂ及び第３負極タブ１８Ｃの３つに分かれている。第１負極タブ１８Ａは、電極体１４の幅方向一端側（紙面左上側）の角部から負極側蓋部１２Ｃ側へ向けて延在しており、後述する第２集電端子２２に接合されている。また、第２負極タブ１８Ｂは、電極体１４の幅方向中央部から負極側蓋部１２Ｃ側へ向けて延在しており、後述する第２集電端子２２に接合されている。さらに、第３負極タブ１８Ｃは、電極体１４の幅方向他端側（紙面左下側）の角部から負極側蓋部１２Ｃ側へ向けて延在しており、後述する第２集電端子２２に接合されている。第１集電端子２０は、ケース１２の内部に設けられており、電極体１４の幅方向に沿って延在している長尺状の金属部材である。具体的には、第１集電端子２０は、ケース１２の正極側蓋部１２Ｂに第１絶縁部材２４を挟んで取り付けられており、正極側蓋部１２Ｂの一端部から他端部まで延在している。第１絶縁部材２４は、絶縁性を有する材料で形成されており、この第１絶縁部材２４によってケース１２と第１集電端子２０とが絶縁されている。第２集電端子２２は、ケース１２の内部に設けられており、電極体１４の幅方向に沿って延在している長尺状の金属部材である。具体的には、第２集電端子２２は、ケース１２の負極側蓋部１２Ｃに第２絶縁部材２６を挟んで取り付けられており、負極側蓋部１２Ｃの一端部から他端部まで延在している。第２絶縁部材２６は、絶縁性を有する材料で形成されており、この第２絶縁部材２６によってケース１２と第２集電端子２２とが絶縁されている。ここで、ケース１２の正極側蓋部１２Ｂには、複数の第１外部端子２８が設けられており、負極側蓋部１２Ｃには、複数の第２外部端子３０が設けられている。本実施形態では一例として、２つの第１外部端子２８と２つの第２外部端子３０とが設けられている。第１外部端子２８は、正極側蓋部１２Ｂを略三等分する位置に設けられており、第２外部端子３０は、負極側蓋部１２Ｃを略三等分する位置に設けられている。このため、本実施形態では一例として、第１外部端子２８と第２外部端子３０とが互いに対向する位置に設けられている。以下、第１外部端子２８の詳細について説明するが、第２外部端子３０も同様の構成とされている。図３は、図１の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。この図３に示されるように、第１外部端子２８は、軸部２８Ａ、外部フランジ部２８Ｂ及び内部フランジ部２８Ｃを含んで構成されている。軸部２８Ａは、電極体１４の長手方向に沿って延在しており、ケース１２の正極側蓋部１２Ｂに挿通されている。外部フランジ部２８Ｂは、軸部２８Ａよりも大径に形成されており、正極側蓋部１２Ｂの外側に位置している。また、内部フランジ部２８Ｃは、軸部２８Ａよりも大径に形成されており、ケース１２の内部に位置している。このため、第１外部端子２８は、一端側がケース１２の外部に露出した構成となっている。第１外部端子２８と正極側蓋部１２Ｂとの間には、樹脂部品３２が介在されている。樹脂部品３２は、正極側蓋部１２Ｂに形成された挿通孔の孔壁及び孔縁に設けられており、さらに第１外部端子２８の外部フランジ部２８Ｂの周面を覆っている。このため、樹脂部品３２によって第１外部端子２８と正極側蓋部１２Ｂとが絶縁されている。第１外部端子２８の内部フランジ部２８Ｃは、第１集電端子２０に食い込んでおり、第１外部端子２８によって、第１集電端子２０、第１絶縁部材２４及び正極側蓋部１２Ｂが挟み込まれている。すなわち、第１外部端子２８は、ケース１２と第１集電端子２０との間に第１絶縁部材２４を挟み込んだ状態で固定されている。なお、本実施形態の第１外部端子２８は、カシメ部材によって構成されており、正極側蓋部１２Ｂに挿通させた状態で外部フランジ部２８Ｂ及び内部フランジ部２８Ｃを潰して加締めることで形成される。また、第１外部端子２８は、第１集電端子２０と導通しているため、この第１集電端子２０を介して、電極体１４の第１正極タブ１６Ａ、第２正極タブ１６Ｂ及び第３正極タブ１６Ｃと第１外部端子２８とが電気的に接続されている。図１に示されるように、第２外部端子３０は、第１外部端子２８と同様に、カシメ部材によって構成されており、負極側蓋部１２Ｃに挿通させた状態で加締めることで形成される。すなわち、第２外部端子３０は、ケース１２と第２集電端子２２との間に第２絶縁部材２６を挟み込んだ状態で固定されている。そして、第２外部端子３０は、負極側蓋部１２Ｃと絶縁されており、第２集電端子２２と導通している。このため、第２集電端子２２を介して、電極体１４の第１負極タブ１８Ａ、第２負極タブ１８Ｂ及び第３負極タブ１８Ｃと第２外部端子３０とが電気的に接続されている。さらに、本実施形態の電極体１４は、積層方向から見て第１外部端子２８を挟んで両側で第１集電端子２０と接合されており、第２外部端子３０を挟んで両側で第２集電端子２２と接合されている。具体的には、一方の第１外部端子２８を挟んで第１正極タブ１６Ａ及び第２正極タブ１６Ｂが配置されており、他方の第１外部端子２８を挟んで第２正極タブ１６Ｂ及び第３正極タブ１６Ｃが配置されている。また、一方の第２外部端子３０を挟んで第１負極タブ１８Ａ及び第２負極タブ１８Ｂが配置されており、他方の第２外部端子３０を挟んで第２負極タブ１８Ｂ及び第３負極タブ１８Ｃが配置されている。ここで、本実施形態では、第１正極タブ１６Ａ、第２正極タブ１６Ｂ及び第３正極タブ１６Ｃと第１集電端子２