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公開番号2025068541
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-28
出願番号2023178521
出願日2023-10-16
発明の名称組電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 10/04 20060101AFI20250421BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】組電池の積層方向の下側に位置する電極ほど、荷重による薄化により容量が増加し、組電池を充電した際、過充電により、電極の劣化度合いにバラツキが生じる現象が抑えられた組電池を提供すること。
【解決手段】集電体と、前記集電体の一方の面に設けられた負極合材層と、前記集電体の他方の面に設けられた正極合材層と、を有する複数の電極を有し、かつ、前記電極が、電解質層を介して、交互に積層されている組電池であって、前記組電池の積層方向の上側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量(mg/cm²)は、前記組電池の積層方向のより下側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量(mg/cm²)よりもそれぞれ大きい、組電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
集電体と、前記集電体の一方の面に設けられた負極合材層と、前記集電体の他方の面に設けられた正極合材層と、を有する複数の電極を有し、かつ、前記電極が、電解質層を介して、交互に積層されている組電池であって、
前記組電池の積層方向の上側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量（ｍｇ／ｃｍ
２
）は、前記組電池の積層方向のより下側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量（ｍｇ／ｃｍ
２
）よりもそれぞれ大きい、
組電池。
続きを表示（約 200 文字）【請求項２】
前記積層方向の上側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材における負極活物質又は正極活物質の密度（ｇ／ｃｍ
３
）は、前記積層方向のより下側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材における負極活物質又は正極活物質の密度（ｇ／ｃｍ
３
）よりもそれぞれ大きい、請求項１に記載の組電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、組電池に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
充放電レート特性の低下を抑制しつつ、電池容量を増やすことを目的として、積層方向の中心側に配置された正極における集電体の単位面積当たりの正極活物質の量が、積層方向の中心から遠い側に配置された正極における集電体の単位面積当たりの正極活物質の量よりも大きい、リチウムイオン二次電池が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－４６７５８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、組電池において、積層方向の下側に位置する電極は、積層方向のより上側に位置する電極の荷重により電極が薄化し、電極内で物質移動距離が減少するため、内部抵抗が減少して容量増加が起こる。このため、積層方向に直列につながれた組電池では、充電する際、積層方向におけるセル（単電池）の位置により、ＳＯＣ（State of Charge：充電状態）にバラツキが生じ、過充電により、電極の劣化度合いにもバラツキが生じるおそれがある。
【０００５】
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、組電池の積層方向の下側（重力方向側）に位置する電極ほど、荷重による薄化により容量が増加し、組電池を充電した際、過充電により、電極の劣化度合いにバラツキが生じる現象が抑えられた組電池を提供することである。
なお、「積層方向の上側」とは、反重力方向を意味し、「積層方向の下側」とは、重力方向を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞
集電体と、前記集電体の一方の面に設けられた負極合材層と、前記集電体の他方の面に設けられた正極合材層と、を有する複数の電極を有し、かつ、前記電極が、電解質層を介して、交互に積層されている組電池であって、
前記組電池の積層方向の上側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量（ｍｇ／ｃｍ
２
）は、前記組電池の積層方向のより下側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材の目付量（ｍｇ／ｃｍ
２
）よりもそれぞれ大きい、
組電池。
＜２＞
前記組電池の積層方向の上側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材における負極活物質又は正極活物質の密度（ｇ／ｃｍ
３
）は、前記組電池の積層方向のより下側に位置する電極の負極合材層又は正極合材層における負極合材又は正極合材における負極活物質又は正極活物質の密度（ｇ／ｃｍ
３
）よりもそれぞれ大きい、＜１＞に記載の組電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、組電池の積層方向の下側（重力方向側）に位置する電極ほど、荷重による薄化により容量が増加し、組電池を充電した際、過充電により、電極の劣化度合いにバラツキが生じる現象が抑えられた組電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の組電池の構造の一例を示す概略断面図である。
図２は、本開示の組電池の最下部に位置するセル（単電池）の正極又は負極の容量（ｍＡｈ／ｇ）に対する最上部に位置するセル（単電池）の正極又は負極の容量（ｍＡｈ／ｇ）の比と、時間（保存日数）との関係を示すプロットである。
図３は、本開示の組電池の最上部に位置するセル（単電池）の正極又は負極と最下部に位置するセル（単電池）の正極又は負極との初期容量（ｍＡｈ／ｇ）の差（％）と、使用年数（年）との関係を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について説明する。説明は実施形態を例示するものであり、本開示の範囲を制限するものではない。
【００１０】
本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本実施形態中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本実施形態中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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