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公開番号2020161492
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201001
出願番号2020103694
出願日20200616
発明の名称電池
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20200904BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】全固体リチウム二次電池として利用される、高い信頼性の電池を提供する。
【解決手段】電池は、集電体と発電要素と、絶縁部とを備え、第1の発電要素U1の正極活物質層PA1と第2の発電要素U2の正極活物質層PA2とは、第1の正極集電体PC1に接しており、第1の発電要素U1の負極活物質層NA1と第2の発電要素U2の負極活物質層NA2とは、第1の負極集電体NC1に接しており、第1の発電要素U1と第2の発電要素U2との間には、絶縁部101が設けられ、第1の正極集電体PC1と第1の負極集電体NC1との内の少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第1の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第2の導通制御層とを備え、第1の導通制御層は、第1の発電要素U1が位置する側に設けられ、第2の導通制御層は、第2の発電要素U2が位置する側に設けられ、第1と第2の導通制御層とは、接触していない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1の正極集電体と、第1の負極集電体と、
第1の発電要素と、第2の発電要素と、
第1の絶縁部と、
を備え、
前記第1の発電要素と前記第2の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、
前記第1の発電要素と前記第2の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、
前記第1の発電要素の前記正極活物質層と前記第2の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第1の正極集電体に、接しており、
前記第1の発電要素の前記負極活物質層と前記第2の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第1の負極集電体に、接しており、
前記第1の発電要素と前記第2の発電要素との間には、前記第1の絶縁部が設けられ、
前記第1の正極集電体と前記第1の負極集電体とのうちの少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第1の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第2の導通制御層と、を備え、
前記第1の導通制御層は、前記第1の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第2の導通制御層は、前記第2の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第1の導通制御層と、前記第2の導通制御層とは、互いに接触していない、
電池。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記第1の絶縁部の幅は、1〜10000μmである、
請求項1に記載の電池。
【請求項3】
前記第1の絶縁部のヤング率は、20GPa以下である、
請求項1または2に記載の電池。
【請求項4】
前記第1の導通制御層と前記第2の導通制御層とは、前記第1の絶縁部を介して、互いに接触せずに配置される、
請求項1から3のいずれかに記載の電池。
【請求項5】
第2の正極集電体と、第2の負極集電体と、
第3の発電要素と、第4の発電要素と、
第2の絶縁部と、
を備え、
前記第3の発電要素と前記第4の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、
前記第3の発電要素と前記第4の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、
前記第3の発電要素の前記正極活物質層と前記第4の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第2の正極集電体に、接しており、
前記第3の発電要素の前記負極活物質層と前記第4の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第2の負極集電体に、接しており、
前記第1の負極集電体と前記第2の正極集電体とは、互いに、接しており、
前記第3の発電要素と前記第4の発電要素との間には、前記第2の絶縁部が設けられ、
前記第2の正極集電体と前記第2の負極集電体とのうちの少なくとも一方は、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第3の導通制御層と、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する第4の導通制御層と、を備え、
前記第3の導通制御層は、前記第3の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第4の導通制御層は、前記第4の発電要素が位置する側に、設けられ、
前記第3の導通制御層と、前記第4の導通制御層とは、互いに接触していない、
請求項1から4のいずれかに記載の電池。
【請求項6】
前記第3の導通制御層と前記第4の導通制御層とは、前記第2の絶縁部を介して、互いに接触せずに配置される、
請求項5に記載の電池。
【請求項7】
電圧検出端子を備え、
前記電圧検出端子は、前記第1の負極集電体もしくは前記第2の正極集電体に接して、設けられる、
請求項5または6に記載の電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電池に関する。
続きを表示(約 3,500 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、複数の内部電極体が集電体接続部を介して電気的に接続されてなるシート状電池が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2002−216846号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術においては、高い信頼性の電池が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一様態における電池は、第1の正極集電体と、第1の負極集電体と、第1の発電要素と、第2の発電要素と、第1の絶縁部と、を備え、前記第1の発電要素と前記第2の発電要素とは、それぞれ、正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、無機固体電解質を含む無機固体電解質層と、を含み、前記第1の発電要素と前記第2の発電要素とのそれぞれにおいて、前記無機固体電解質層は、それぞれ、前記正極活物質層と前記負極活物質層とに、接しており、前記第1の発電要素の前記正極活物質層と前記第2の発電要素の前記正極活物質層とは、前記第1の正極集電体に、接しており、前記第1の発電要素の前記負極活物質層と前記第2の発電要素の前記負極活物質層とは、前記第1の負極集電体に、接しており、前記第1の発電要素と前記第2の発電要素との間には、前記第1の絶縁部が設けられる。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、高い信頼性の電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、実施の形態1における電池1000の概略構成を示す図である。
図2は、実施の形態1における電池1000の上面および側面の概略構成を示す図である。
図3は、実施の形態1における変形例の電池1100の概略構成を示す図である。
図4は、実施の形態1における変形例の電池1200の概略構成を示す図である。
図5は、実施の形態1における変形例の電池1300の概略構成を示す図である。
図6は、実施の形態1における変形例の電池1400の上面および側面の概略構成を示す図である。
図7は、実施の形態1における電池の製造方法を説明するための図である。
図8は、実施の形態2における電池2000の概略構成を示す図である。
図9は、実施の形態2における電池2000において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
図10は、比較例である電池2100の概略構成を示す図である。
図11は、比較例である電池2100において、発電要素に損傷が生じた場合を示す図である。
図12は、実施の形態2における電池の製造方法を説明するための図である。
図13は、実施の形態3における電池3000の概略構成を示す図である。
図14は、実施の形態3における変形例の電池3100の概略構成を示す図である。
図15は、実施の形態4における電池4000の概略構成を示す図である。
図16は、実施の形態4における変形例の電池4100の概略構成を示す図である。
図17は、実施の形態5における電池5000の概略構成を示す図である。
図18は、バイポーラ積層数が4個の場合の電池の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、実施の形態が、図面を参照しながら、説明される。
【0009】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における電池1000の概略構成を示す図(断面図)である。
【0010】
実施の形態1における電池1000は、第1の正極集電体PC1と、第1の負極集電体NC1と、第1の発電要素U1と、第2の発電要素U2と、第1の絶縁部101と、を備える。
【0011】
第1の発電要素U1は、正極活物質層PA1と、負極活物質層NA1と、無機固体電解質層SE1と、を含む。
【0012】
第1の発電要素U1において、無機固体電解質層SE1は、正極活物質層PA1と負極活物質層NA1とに、接している。
【0013】
第2の発電要素U2は、正極活物質層PA2と、負極活物質層NA2と、無機固体電解質層SE2と、を含む。
【0014】
第2の発電要素U2において、無機固体電解質層SE2は、正極活物質層PA2と負極活物質層NA2とに、接している。
【0015】
第1の発電要素U1の正極活物質層PA1と第2の発電要素U2の正極活物質層PA2とは、第1の正極集電体PC1に、接している。
【0016】
第1の発電要素U1の負極活物質層NA1と第2の発電要素U2の負極活物質層NA2とは、第1の負極集電体NC1に、接している。
【0017】
第1の発電要素U1と第2の発電要素U2との間には、第1の絶縁部101が設けられる。
【0018】
以上の構成によれば、ある1つの発電要素に生じた損傷の影響が他の発電要素に伝搬することを、抑制できる。
【0019】
例えば、電池に衝撃や振動が加わった際に、一部の発電要素に損傷(例えば、ひび、または、割れ、など)が生じた場合を考える。この場合、第1の絶縁部が隔壁として機能する。すなわち、第1の絶縁部が、隣接する発電要素への損傷の伝播を抑制する。この結果、損傷部位の拡大を抑制できる。これにより、例えば、損傷が生じた発電要素が発電機能を喪失した場合であっても、未損傷の発電要素が正常に機能する。このため、電池としての発電機能を維持することができる。
【0020】
また、無機固体電解質を含む部材は、脆性が高い。このため、無機固体電解質を含む部材には、ひび、または、割れ、が生じ易い。そこで、実施の形態1の構成では、隣接する発電要素の間は、第1の絶縁部により、物理的に遮断される。このため、損傷が生じた発電要素からの剥落部位(例えば、活物質粉など)が、隣接する未損傷の発電要素に接触することを防ぐことができる。すなわち、隣接する発電要素において、当該剥落部位の付着に起因する短絡を、防ぐことができる。
【0021】
ここで、損傷が生じる要因としては、例えば、電池の製造・輸送・使用の際における落下、または、取り扱いに伴う振動・衝撃、充放電時の活物質の膨張・収縮に伴う応力または歪み、などが想定される。損傷部では、例えば、内部抵抗が極めて大きくなり、イオンまたは電子の流れが遮断される。この結果、電池の特性が低下する。より損傷の程度が激しい場合には、電池の発電機能が喪失する可能性が生じる。
【0022】
これに対して、実施の形態1の構成であれば、一部の発電要素に損傷が生じても、電池の特性低下、および、発電機能の喪失を、防ぐことができる。これにより、より長寿命かつ高信頼性の電池を実現することができる。
【0023】
図2は、実施の形態1における電池1000の上面および側面の概略構成を示す図である。
【0024】
図2に示される例では、第1の絶縁部101は、y方向に沿って、設けられている。
【0025】
なお、第1の絶縁部101は、xy平面上で、x方向にも延在するように、斜め方向に設けられてもよい。
【0026】
また、図1および図2に示されるように、第1の絶縁部101は、第1の発電要素U1と第2の発電要素U2との間を、密に埋める形で、設けられてもよい。
【0027】
図3は、実施の形態1における変形例の電池1100の概略構成を示す図である。
【0028】
図3に示される電池1100のように、第1の絶縁部101と第1の発電要素U1との間に、第1の空隙21が、設けられても良い。
【0029】
また、図3に示される電池1100のように、第1の絶縁部101と第2の発電要素U2との間に、第2の空隙22が、設けられても良い。
【0030】
もしくは、実施の形態1においては、第1の空隙21と第2の空隙22とのうちのいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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