层叠电池制造技术

本发明专利技术涉及层叠电池。公开了层叠电池，其具有在电池的正常使用时不发生短路、钉刺时稳定地短路、并且可抑制钉刺后的急剧的温度上升的短路电流分散体。层叠电池，是至少1个短路电流分散体与多个发电要素层叠而成的层叠电池，在上述短路电流分散体中，第1集电体层和第2集电体层和设置于上述第1集电体层与上述第2集电体层之间的绝缘层层叠，在上述发电要素中，正极集电体层和正极材料层和电解质层和负极材料层和负极集电体层层叠，上述第1集电体层与上述正极集电体层电连接，上述第2集电体层与上述负极集电体层电连接，多个上述发电要素彼此并联地电连接，上述短路电流分散体的上述绝缘层由热固化性树脂片材构成。

【技术实现步骤摘要】
层叠电池
本申请公开了将多个发电要素层叠而成的层叠电池。
技术介绍
专利文献1中公开了层叠型聚合物电解质电池，其在层叠电极组的外侧具有经由绝缘体配置2张金属板而成的短路形成兼放热促进单元。根据专利文献1中公开的电池，认为在电池的钉刺试验时等电极之间发生短路的情况下，短路电流流到短路形成兼放热促进单元，由此能够降低发电要素的电压，并且能够将该单元等中产生的热顺利地向外部放热。专利文献2、3中也公开了用于抑制钉刺等电池的内部短路导致的热的产生的各种技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-068156号公报专利文献2：日本专利第6027262号公报专利文献3：日本特开2015-018710号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在将多个发电要素层叠并且并联地电连接的层叠电池中，产生如下课题：如果通过钉刺试验使发电要素短路，则电子从一部分的发电要素流入其他的发电要素(以下有时将其称为“迂回电流(回り込み電流)”。)，一部分的发电要素的温度局部地上升。对于这样的课题，认为区别于发电要素另外设置短路电流分散体，在钉刺试验中使短路电流分散体与一部分的发电要素一起短路，使来自短路电阻大的发电要素的迂回电流不仅分散于短路电阻小的发电要素，也分散于短路电阻小的短路电流分散体，从而能够防止仅一部分的发电要素的温度局部地上升(图7)。短路电流分散体能够由第1集电体层和第2集电体层和设置在它们之间的绝缘层构成。例如，如专利文献1、2中所公开那样，可使用各种树脂来构成绝缘层。或者，如专利文献2中所公开那样，也可使用陶瓷材料、电池用隔板来构成绝缘层。或者，如专利文献3中所公开那样，也可用薄绝缘被膜覆盖集电体层的表面。认为由此在正常使用时能够利用绝缘层将第1集电体层和第2集电体层绝缘，在钉刺时能够使第1集电体层与第2集电体层接触而使短路电流分散体短路。但是，本专利技术人在转用专利文献1、2中公开的技术来构成短路电流分散体时，遇到了有时在钉刺时短路电流分散体的短路电阻不稳定这样的课题。如果短路电流分散体的短路电阻不稳定，则有可能不能有效地使上述迂回电流分散于短路电流分散体，不能抑制发电要素的焦耳热。另外，本专利技术人在转用专利文献1、2中公开的技术来构成短路电流分散体时，遇到了有时在钉刺时短路电流分散体的温度急剧地上升这样的课题。理想的是，在钉刺时通过使迂回电流分散于短路电流分散体，需要不仅抑制发电要素的局部的温度上升，而且也抑制短路电流分散体自身的急剧的温度上升。进而，本专利技术人在转用专利文献2、3中公开的技术来构成短路电流分散体时，遇到了有时在进行钉刺等之前短路电流分散体已经短路这样的课题。这样的话，正常使用时电流从发电要素流入短路电流分散体，不能使其作为电池适当地发挥功能。用于解决课题的手段本专利技术人对于上述的课题产生的原因进行锐意研究，获得了以下的多个发现。(1)在转用专利文献1、2中公开的技术来构成短路电流分散体时，认为钉刺时短路电流分散体的短路电阻不稳定的原因在于：绝缘层追随钉子，阻碍第1集电体层与第2集电体层的接触。(2)在转用专利文献1、2中公开的技术来构成短路电流分散体时，认为钉刺时短路电流分散体的温度急剧地上升的原因在于：由于迂回电流产生的焦耳热，绝缘层发生热分解。(3)在转用专利文献2、3中公开的技术来构成短路电流分散体时，认为在进行钉刺等之前短路电流分散体已经短路的原因在于：绝缘层的强度低，由于电池的层叠压力、约束压力等容易断裂。本专利技术人为了解决上述的课题，作为应用于短路电流分散体的绝缘层的材料，对广泛且各种各样的材料进行了研究。其结果发现：通过采用热固化性树脂片材构成短路电流分散体的绝缘层，在电池的正常使用时不发生短路，在钉刺时稳定地短路，并且能够抑制钉刺后的急剧的温度上升。即，本申请作为用于解决上述课题的手段之一，公开了层叠电池，其为至少1个短路电流分散体和多个发电要素层叠而成的层叠电池，在上述短路电流分散体中，第1集电体层和第2集电体层和设置于上述第1集电体层与上述第2集电体层之间的绝缘层层叠，在上述发电要素中，正极集电体层和正极材料层和电解质层和负极材料层和负极集电体层层叠，上述第1集电体层与上述正极集电体层电连接，上述第2集电体层与上述负极集电体层电连接，多个上述发电要素彼此并联地电连接，上述短路电流分散体的上述绝缘层由热固化性树脂片材构成。在本公开的层叠电池中，优选上述发电要素中的上述正极集电体层和上述正极材料层和上述电解质层和上述负极材料层和上述负极集电体层的层叠方向、多个上述发电要素的层叠方向、上述短路电流分散体中的上述第1集电体层和上述绝缘层和上述第2集电体层的层叠方向以及上述短路电流分散体与多个上述发电要素的层叠方向为相同的方向。在本公开的层叠电池中，优选相对多个上述发电要素，上述短路电流分散体至少设置在层叠方向外侧。在本公开的层叠电池中，优选上述电解质层为固体电解质层。即，本公开的层叠电池优选为全固体电池。专利技术效果在本公开的层叠电池中，短路电流分散体的绝缘层由热固化性树脂片材构成。特别优选由热固化性聚酰亚胺树脂片材构成。由热固化性树脂片材构成的绝缘层在钉刺时容易断裂，可使第1集电体层与第2集电体层迅速地导通，并且对于钉子的移动难以追随。另外，热稳定性极高，进而具有足够的强度。因此，本公开的层叠电池中设置的短路电流分散体在电池的正常使用时不发生短路，在钉刺时稳定地短路，并且能够抑制钉刺后的急剧的温度上升。附图说明图1为用于说明层叠电池100的层构成的概略图。图2为用于说明短路电流分散体10的层构成的概略图。(A)为外观立体图，(B)为IIB-IIB截面图。图3为用于说明发电要素20的层构成的概略图。(A)为外观立体图，(B)为IIIB-IIIB截面图。图4为用于说明对短路电流分散体的钉刺试验方法的概略图。(A)为试验装置的概略图，(B)为用于说明钉刺位置和热电偶位置的概略图。图5为钉刺试验中的短路电流分散体的短路电阻的稳定性的确认结果。可知只有在绝缘层中使用了热固化性聚酰亚胺树脂片材的实施例1中短路电阻稳定地维持着小的值。图6为用于说明应用实施例1涉及的层叠电池的层构成的概略图。图7为用于对将发电要素并联地连接的情况下，钉刺时产生的迂回电流等进行说明的概略图。附图标记说明10短路电流分散体11第1集电体层11a第1集电接片12第2集电体层12a第2集电接片13绝缘层20发电要素21正极集电体层21a正极集电接片22正极材料层23电解质层24负极材料层25负极集电体层25a负极集电接片100层叠电池具体实施方式1.层叠电池100在图1中概略地示出层叠电池100的层构成。图1中，为了说明的方便，将集电体层之间(集电接片之间)的连接部分、电池外壳等省略而表示。在图2中概略地示出构成层叠电池100的短路电流分散体10的层构成。图2(A)为外观立体图，图2(B)为IIB-IIB截面图。在图3中概略地示出构成层叠电池100的发电要素20的层构成。图3(A)为外观立体图，图3(B)为IIIB-IIIB截面图。如图1～3中所示那样，层叠电池100是至少1个短路电流分散体10与多个发电要素20、20、…层叠而成。在短路电流分散体10中，第1集电体层11和第2集电体层12和设置于第1集电体层11与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.层叠电池，是至少1个短路电流分散体与多个发电要素层叠而成的层叠电池，在所述短路电流分散体中，第1集电体层和第2集电体层和设置于所述第1集电体层与所述第2集电体层之间的绝缘层层叠，在所述发电要素中，正极集电体层和正极材料层和电解质层和负极材料层和负极集电体层层叠，所述第1集电体层与所述正极集电体层电连接，所述第2集电体层与所述负极集电体层电连接，多个所述发电要素彼此并联地电连接，所述短路电流分散体的所述绝缘层由热固化性树脂片材构成。

【技术特征摘要】
2017.04.05 JP 2017-0751961.层叠电池，是至少1个短路电流分散体与多个发电要素层叠而成的层叠电池，在所述短路电流分散体中，第1集电体层和第2集电体层和设置于所述第1集电体层与所述第2集电体层之间的绝缘层层叠，在所述发电要素中，正极集电体层和正极材料层和电解质层和负极材料层和负极集电体层层叠，所述第1集电体层与所述正极集电体层电连接，所述第2集电体层与所述负极集电体层电连接，多个所述发电要素彼此并联地电连接，所述短路电流分散体的所述绝缘层由热...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川元，松下祐贵，立石满，戎崎英世，西村英晃，奥畑佑介，滨重规，尾濑德洋，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP