[發(fā)明專利]疊層電池、包含疊層電池的電池組和疊層電池的組裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280047225.1
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103843185A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 堤香津雄;名小路昌輝
• 申請（專利權(quán)）人: 能質(zhì)力量系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M4/75;H01M10/28;H01M10/613
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疊層電池，具體而言，涉及實(shí)現(xiàn)了冷卻性能的提高的疊層電池和使用了疊層電池的電池組和疊層電池的組裝方法。

背景技術(shù)

在二次電池的主要電極結(jié)構(gòu)中，有卷繞類型和層疊類型這兩種類型。在具有卷繞類型的電極結(jié)構(gòu)的電池（卷繞電池；例如，專利文獻(xiàn)1）中，正極與負(fù)極以隔著隔板卷繞成漩渦狀的狀態(tài)，收納在電池殼體內(nèi)。在具有層疊類型的電極結(jié)構(gòu)的電池（疊層電池）中，在電池殼體內(nèi)，收納有正極和負(fù)極隔著隔板交替地層疊而成的電極組。在專利文獻(xiàn)2中，公開了層疊有圓板狀的電極的圓筒形電池。在專利文獻(xiàn)3中，公開了層疊有矩形板狀的電極的方形電池。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-198044號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2000-48854號公報

專利文獻(xiàn)3：國際公開2008/099609號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

卷繞電池在電池的表面與中心部之間，重疊有多層熱傳導(dǎo)率低的隔板。其結(jié)果是，即使在電池殼體的表面溫度接近周圍溫度的情況下，卷繞電池的中心部分變得相當(dāng)高溫。

在專利文獻(xiàn)2所述的圓筒型疊層電池中，構(gòu)成為使層疊的電極分別與端子抵接，由此進(jìn)行集電。因此，在該組裝過程中，正極與負(fù)極有時會短路而發(fā)生初始故障。此外，由于反復(fù)充電/放電，電極反復(fù)地收縮/膨脹。其結(jié)果是，電極發(fā)生變形/位移，正極與負(fù)極有時會短路而產(chǎn)生歷時故障。

本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，本發(fā)明將抑制電池內(nèi)部的溫度上升和防止電極彼此的短路作為解決課題。

用于解決問題的手段

為了達(dá)成所述的目的，本發(fā)明的疊層電池具有：筒狀的外裝體；正極；負(fù)極；隔板，其配置在所述正極與所述負(fù)極之間；以及具有導(dǎo)電性的集電體，其沿著所述外裝體的軸方向貫通所述正極、所述負(fù)極和所述隔板，所述正極、所述負(fù)極和所述隔板沿著所述外裝體的軸方向?qū)盈B，作為所述正極和所述負(fù)極中的某一個電極的第1電極與所述外裝體的內(nèi)表面抵接而與所述外裝體的內(nèi)表面電連接，另一方面，該第1電極不與所述集電體接觸，作為所述正極和所述負(fù)極中的某另一個電極的第2電極不與所述外裝體的內(nèi)表面接觸，另一方面，該第2電極與所述集電體抵接而與所述集電體電連接，所述第2電極的外緣被所述隔板覆蓋，所述第1電極的供所述集電體貫通的孔的周緣被所述隔板覆蓋。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，外裝體由金屬形成，并作為第1電極的集電端子發(fā)揮作用。第1電極的外形尺寸比筒狀的外裝體的內(nèi)側(cè)尺寸稍大，第1電極的整個外周或外周的一部分與外裝體的內(nèi)表面接觸。在將第1電極壓入外裝體內(nèi)部時，第1電極與外裝體緊密接觸。由此，使第1電極以較小的熱阻與外裝體連接，從而有效地進(jìn)行第1電極的冷卻。

在此，電極的外形尺寸是指從片狀電極的圖形中心到外周的尺寸。如果電極為圓盤狀，則外形尺寸被稱作外徑。同樣，外裝體的內(nèi)部尺寸是指與筒狀的外裝體的軸方向垂直的截面中的圖形中心與外裝體的內(nèi)表面之間的尺寸。如果外裝體為圓筒，則內(nèi)部尺寸被稱作內(nèi)徑。

第2電極的外形尺寸小于筒狀的外裝體的內(nèi)部尺寸，第2電極不與外裝體接觸。因此，第2電極與外裝體絕緣。

由第1電極產(chǎn)生的熱直接傳遞到外裝體。由第2電極產(chǎn)生的熱經(jīng)由隔板傳遞到第1電極。

卷繞電池的總熱傳遞系數(shù)（U₁）如后述這樣由式1示出。另一方面，本發(fā)明的疊層電池的總熱傳遞系數(shù)（U₂）由式2示出。對兩者進(jìn)行比較可知，在卷繞次數(shù)n的項(xiàng)中，產(chǎn)生較大的差異。在卷繞電池中，卷繞次數(shù)n越大，總熱傳遞系數(shù)越小。關(guān)于代入具體數(shù)值的說明，在實(shí)施方式中將詳細(xì)描述。

如上所述，在本發(fā)明的疊層電池中，為了將電池的內(nèi)部的溫度抑制得較低，不需要在電池內(nèi)部設(shè)置用于使冷媒流動的管道或者散熱器。因此，本發(fā)明的疊層電池具有緊湊的結(jié)構(gòu)。此外，在本發(fā)明的疊層電池中，通過冷卻外裝體的表面（殼體），能夠容易地抑制電池內(nèi)部的溫度上升。

正極、負(fù)極和隔板分別在其中央部分具有供集電體貫通的孔。棒狀的集電體貫通這些孔。第1電極的孔的直徑大于棒狀的集電體的外形尺寸。因此，第1電極不與集電體接觸。第2電極的孔的直徑小于棒狀的集電體的外形尺寸。因此，第2電極與集電體接觸，與集電體電連接。集電體由金屬構(gòu)成，作為第2電極的集電端子發(fā)揮作用。此外，集電體優(yōu)選為圓棒，不過也可以是棱棒。