特開 2024-157091 二次電池及び二次電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157091

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】二次電池及び二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/103 20210101AFI20241030BHJP

   H01M 50/133 20210101ALI20241030BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01M50/103

H01M50/133

H01M50/291

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071203

(22)【出願日】2023-04-25

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】トヨタバッテリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 達也

【テーマコード（参考）】

5H011

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA02

5H011CC06

5H011DD03

5H040AA06

5H040AA28

5H040AS04

5H040AT02

5H040CC15

(57)【要約】

【課題】二次電池の筐体を介して電極体に加わる荷重の不均衡を低減することが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】電極体２０が収容された筐体１０を備えた二次電池１は、二次電池１の厚さ方向に位置する筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂに、複数の突起部２ａ，２ｂを備えた加圧部材２が隣接して配置される。筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂは、加圧部材２の複数の突起部２ａ，２ｂのそれぞれに接触する複数の凸部１０ａ，１０ｂを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体が収容された筐体を備えた二次電池であって、
前記二次電池の厚さ方向に位置する前記筐体の外側面に、複数の突起部を備えた加圧部材が隣接して配置され、
前記筐体の外側面は、前記加圧部材の前記複数の突起部のそれぞれに接触する複数の凸部を備えた、
二次電池。

【請求項2】

前記筐体の外側面の前記複数の凸部の断面形状は台形である、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記筐体の外側面の前記複数の凸部の断面形状は椀型である、請求項１に記載の二次電池。

【請求項4】

前記電極体が、前記二次電池の厚さ方向に位置する前記筐体の内側面に接触する、請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項5】

電極体が収容される筐体を備えた二次電池の製造方法であって、
前記筐体を形成する筐体形成工程を含み、
前記筐体形成工程は、前記二次電池の厚さ方向に位置する筐体の外側面に隣接して配置される加圧部材の複数の突起部のそれぞれに接触する複数の凸部を、前記筐体の外側面に形成する工程を含む、
二次電池の製造方法。

【請求項6】

前記筐体形成工程によって形成される前記筐体の外側面の前記複数の凸部の断面形状は、台形である、請求項５に記載の二次電池の製造方法。

【請求項7】

前記筐体形成工程によって形成される前記筐体の外側面の前記複数の凸部の断面形状は、椀型である、請求項５に記載の二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二次電池及び二次電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等では、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が採用されている。複数の二次電池を配列した二次電池パックを製造する場合、二次電池パック内の隣り合う２つの二次電池の間に、これらの二次電池を冷却するためのスペーサが配置されることがある。このような二次電池の一例として、特許文献１は、複数のリブを有するスペーサが単電池に隣接して配置される組電池を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－９１６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１が開示する組電池では、複数の単電池を拘束した場合、スペーサのリブに接触する単電池の筐体の部分に加重が加わる一方、リブに接触しない筐体の部分には加重が加わらない。そのため、特許文献１が開示する組電池では、スペーサから単電池の筐体を介して当該単電池内の電極体に加わる荷重が不均衡になるという課題があった。

【0005】

本開示は、このような問題を解決するためのものであり、二次電池の筐体を介して電極体に加わる荷重の不均衡を低減することが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る電極体が収容された筐体を備えた二次電池は、
二次電池の厚さ方向に位置する筐体の外側面に、複数の突起部を備えた加圧部材が隣接して配置され、
筐体の外側面は、加圧部材の複数の突起部のそれぞれに接触する複数の凸部を備える。

【0007】

また、筐体の外側面の複数の凸部の断面形状は台形とし得る。

【0008】

さらに、筐体の外側面の複数の凸部の断面形状は椀型とし得る。

【0009】

さらに、電極体は、二次電池の厚さ方向に位置する筐体の内側面に接触し得る。

【0010】

一実施形態に係る電極体が収容される筐体を備えた二次電池の製造方法において、
筐体を形成する筐体形成工程を含み、
筐体形成工程は、二次電池の厚さ方向に位置する筐体の外側面に隣接して配置される加圧部材の複数の突起部のそれぞれに接触する複数の凸部を、筐体の外側面に形成する工程を含む。

【0011】

また、筐体形成工程によって形成される筐体の外側面の複数の凸部の断面形状は、台形とし得る。

【0012】

さらに、筐体形成工程によって形成される筐体の外側面の複数の凸部の断面形状は、椀型とし得る。

【発明の効果】

【0013】

本開示により、二次電池の筐体を介して電極体に加わる荷重の不均衡を低減することが可能な二次電池及び二次電池の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。

【図2】一実施形態に係るスペーサの一例を示す斜視図である。

【図3】図１に示す断面線Ａ―Ａに沿った二次電池の断面図である。

【図4】一実施形態に係るスペーサから筐体の内側面に加わる荷重を示す図である。

【図5】他の実施形態に係るスペーサから筐体の内側面に加わる荷重を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。図１は、一実施形態に係る二次電池１を示す斜視図である。二次電池１は、電極体が収容された筐体１０を備える。図１に示すように、二次電池１の厚さ方向（以下、単に「厚さ方向」とする。）に位置する筐体１０の外側面は、複数の凸部１０ａ，１０ｂを備える。

【0016】

二次電池パックを製造する場合、複数の二次電池１が厚さ方向に配列される。隣り合う２つの二次電池１の間には、図２に示すようなスペーサが当該二次電池１に隣接して配置される。スペーサは、隣り合う２つの二次電池１の間に通気風の流路を提供する。また、二次電池パック内の複数の二次電池１が厚さ方向に拘束されることにより、スペーサは、二次電池１の筐体１０の外側面に厚さ方向の荷重を加える。

【0017】

図２は、スペーサ２の一例を示す斜視図である。図２に示すように、スペーサ２は、厚さ方向の側面に複数の突起部２ａ，２ｂを有する。これらの突起部２ａ，２ｂが、スペーサ２に隣接して配置された二次電池１を加圧する。スペーサは、加圧部材に相当する。

【0018】

図３は、図１に示す断面線Ａ―Ａに沿った二次電池１の断面図である。なお、図３は、二次電池１に隣接して配置されたスペーサ２の断面も示す。筐体１０には、電極体２０が収容される。電極体２０は、正極シートと、負極シートと、正極シート及び負極シートを絶縁するセパレータを積層及び捲回されて形成される。なお、電極体２０は、非捲回型の電極体でもよい。電極体２０は、少なくとも二次電池１の使用時に、厚さ方向に位置する筐体１０の内側面に接触する。

【0019】

筐体１０の外側面１１ａの複数の凸部１０ａは、それぞれ対応するスペーサ２の複数の突起部２ａと接触する。同様に、筐体１０の外側面１１ｂの複数の凸部１０ｂは、それぞれ対応するスペーサ２の複数の突起部２ｂと接触する。本実施形態では、複数の凸部１０ａ，１０ｂの断面形状は台形である。

【0020】

次に、二次電池１の製造方法について説明する。二次電池１の製造方法は、筐体１０を形成する筐体形成工程を含む。筐体形成工程は、スペーサ２の複数の突起部２ａ，２ｂのそれぞれに接触する複数の凸部１０ａ，１０ｂを、筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂに形成する工程を含む。筐体１０は、例えば、金型を用いて成型することができる。また、筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂの凸部１０ａ，１０ｂは、外側面１１ａ，１１ｂを削って成形してもよい。筐体１０は、アルミ等の素材によって製造することができる。

【0021】

上述した通り、二次電池１では、厚さ方向に位置する筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂに、複数の突起部２ａ，２ｂを備えたスペーサ２が隣接して配置される。筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂは、スペーサ２の複数の突起部２ａ，２ｂのそれぞれに接触する複数の凸部１０ａ，１０ｂを備える。この構成を採用することにより、スペーサ２の複数の突起部２ａ，２ｂそれぞれから筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂの複数の凸部１０ａ，１０ｂに加わった荷重が、外側面１１ａ，１１ｂのうちスペーサ２の突起部２ａ，２ｂに対向しない部分に伝わり易くなる。換言すると、凸部１０ａ，１０ｂと隣接する凸部１０ａ，１０ｂとの境界部分に荷重が伝わり易くなる。

【0022】

図４は、一実施形態に係るスペーサ２から筐体１０の内側面１２に加わる荷重を示す図である。図４には、本実施形態に係る二次電池１と、筐体１０の外側面１１に凸部を備えていない従来の二次電池についてのシミュレーション結果が示されている。図４に示すように、本実施形態に係る二次電池１は、従来の二次電池と比べ、筐体１０の内側面１２における荷重差が小さくなることが判明した。これは、筐体１０の外側面１１ａの凸部１０ａ，１０ｂと隣接する凸部１０ａ，１０ｂとの境界部分に荷重が伝わり易くなることにより、筐体１０の内側面１２のうち凸部１０ａ，１０ｂに対応しない部分に加わる荷重が増大したことによるものと考えられる。

【0023】

これにより、本実施形態に係る二次電池１は、筐体１０の内側面１２に加わる荷重の不均衡を低減できるため、当該内側面１２に接触した電極体２０に加わる荷重の不均衡を低減することができる。その結果、初回充電時や耐久試験中に発生するガスが、電極体２０の内部に溜まることを抑制することができる。また、負極上に形成される被膜の斑を抑制することができ、二次電池１の性能を向上させることができる。

【0024】

さらに、本実施形態に係る二次電池１は、図４に示す従来の二次電池と比べ、筐体１０の外側面１１ａとスペーサ２で画定される冷却路を拡張させることができる。これにより、二次電池１を効果的に冷却することができる。

【0025】

他の実施形態では、断面形状が椀型の複数の凸部１０ａ，１０ｂを備えた筐体１０を採用してもよい。図５は、他の実施形態に係る二次電池１と、筐体１０の外側面に凸部を備えていない従来の二次電池についてのシミュレーション結果が示されている。図５に示すように、椀型の複数の凸部１０ａ，１０ｂを有する筐体１０を備えた二次電池１も同様に、従来の二次電池と比べ、筐体１０の内側面１２における荷重差が小さくなることが判明した。これにより、図５に示す二次電池１もまた、筐体１０の内側面１２に加わる荷重の不均衡を低減できるため、当該内側面１２に接触した電極体２０に加わる荷重の不均衡を低減することができる。

【0026】

また、椀型の複数の凸部１０ａ，１０ｂを有する筐体１０を備えた二次電池１は、図３に示す二次電池１よりも内側面１２における荷重差が小さくなることが判明した。これは、筐体１０の外側面１１ａの凸部１０ａ，１０ｂと隣接する凸部１０ａ，１０ｂとの境界部分に荷重が、より伝わり易くなることによるものと考えられる。したがって、椀型の複数の凸部１０ａ，１０ｂを有する筐体１０を備えた二次電池１は、図３に示す二次電池１よりも、内側面１２に接触した電極体２０に加わる荷重の不均衡を低減することができる。

【0027】

上述した実施形態では、筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂの複数の凸部１０ａ，１０ｂが、二次電池１の幅方向に延在するが、複数の凸部１０ａ，１０ｂのパターンは、これに限定されない。他の実施形態では、スペーサ２の突起部２ａ、２ｂのパターンに応じて、複数の凸部１０ａ，１０ｂが、二次電池１の高さ方向に延在してもよい。また、他の実施形態では、筐体１０の外側面１１ａ，１１ｂの複数の凸部１０ａ，１０ｂは、直線的に形成される必要はなく、スペーサ２の突起部２ａ、２ｂのパターンに応じて曲線的に形成してもよい。換言すると、筐体１０の複数の凸部１０ａ，１０ｂのパターンは、スペーサ２の突起部２ａ、２ｂのパターンに応じて形成することができる。

【0028】

さらに、他の実施形態では、筐体１０の外側面の複数の凸部は、スペーサ２が隣接して配置される外側面にのみに配置することができる。

【0029】

本開示は、上述した実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ 二次電池
２ スペーサ
２ａ 突起部
２ｂ 突起部
１０ 筐体
１０ａ 凸部
１０ｂ 凸部
１１ 外側面
１１ａ 外側面
１１ｂ 外側面
１２ 内側面
２０ 電極体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】