JP4096664B2

JP4096664B2 - ラミネート電池

Info

Publication number: JP4096664B2
Application number: JP2002255945A
Authority: JP
Inventors: 正明鈴木; 孝昭安部; 幸徳高橋; 孝憲伊藤; 修嶋村; 英明堀江; 謙二濱田; 崇実齋藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004095402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラミネート電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）等のモータ駆動用電池として、ラミネート電池がある。
【０００３】
このラミネート電池は、正極、セパレータ、負極を積層させた電池要素部を有し、この電池要素部の両端には電極端子（タブ端子ともいう）が接続されている。電池要素部とタブ端子は、このタブ端子の先端部を露出させつつラミネートフィルムにより封止されている。ラミネートフィルムとタブ端子とは、その境界部分において溶着している。
【０００４】
このようなラミネート電池は外装にラミネートフィルムを使用しているために、高温時や長期使用等により劣化した場合、電池が膨れてしまう。特開平９−２５９８６０号公報には、ラミネート電池本体に厚さ方向に貫通する孔を設け、当該孔に筒状体を挿通し、当該筒状体の両端を電池表面に、はとめ・圧接するものが記載されている。このような構成を有するラミネート電池によれば、上記の電池の膨れを防止することができると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ラミネート電池には以下の問題がある。
【０００６】
特開平９−２５９８６０号公報に記載のラミネート電池によれば、電池の膨れを防止することはできる。しかし、このラミネート電池においては、ラミネートフィルムで封止された電池本体に孔を開けるためシール性が悪くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シール性を悪化させることなく電池の膨れを防止することができるラミネート電池を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するための本発明の第1の構成は、正極層、セパレータ層、負極層が積層された積層構造を有するとともに、これらの層に、これらの層を積層方向に貫通する貫通孔が形成された電池要素部と、前記貫通孔に挿通され、前記電池要素部を両面から挟んでこれらの層を圧迫する圧迫部材と、前記電池要素部と前記圧迫部材とを被覆するラミネートフィルムと、を有するラミネート電池である。
【００１１】
また、本発明の第２の構成は、正極層、セパレータ層、負極層が積層された積層構造を有するとともに、これらの層に、これらの層を積層方向に貫通する第１の貫通孔が形成された電池要素部と、前記第１の貫通孔に対応する第２の貫通孔が形成され、前記電池要素部の正極層側または負極層側の少なくとも一方の側に重ねて取り付けられる押さえ板と、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とに挿通され前記電池要素部と前記押さえ板とを両面から挟んでこれらを圧迫する圧迫部材と、前記電池要素部、前記押さえ板、前記圧迫部材を共に被覆するラミネートフィルムと、を有するラミネート電池である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の第１の構成によれば、電池要素部を圧迫部材で挟んで圧迫し、当該圧迫部材を含めて電池要素部をラミネートフィルムで被覆しているので、シール性を悪化させることなく電池の膨れを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるラミネート電池、組電池モジュール、組電池およびこの電池を搭載した車両についての好適な実施形態を第１の実施形態から第６の実施形態に分けて詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態に係るラミネート電池は、シート状の電池要素部に貫通孔を形成し、この貫通孔に止め具を挿通し、この止め具によって電池要素部を挟んで圧迫し、電池要素部とともに止め具もラミネートフィルムで被覆することとしたものである。以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るラミネート電池の外観構成図である。このラミネート電池は、略長方形の電池要素部１０を有している。この電池要素部１０には、厚み方向に貫通する止め具挿通用の貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１には圧迫部材である止め具２０が挿通されており、この止め具２０によって電池要素部１０の両面は挟まれて圧迫されている。一方、電池要素部１０の両端には、タブ端子３１、３２が取り付けられている。止め具２０が取り付けられた電池要素部１０とタブ端子３１、３２は、タブ端子３１、３２の先端部を突出させる形態で、ラミネートフィルム４０によって被覆、封止されている。すなわち、止め具２０もラミネートフィルム４０で被覆されている。なお、タブ端子３１、３２とラミネートフィルム４０とは境界部分において溶着されている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係るラミネート電池の電池要素部１０の積層構造と貫通孔１１を示す断面構成図である。電池要素部１０は、シート状正極層１２とシート状負極層１３がシート状セパレータ層１４を介して交互に積層している積層構造を有する。シート状正極層１２、シート状負極層１３およびシート状セパレータ層１４には、止め具挿通用の孔１２ａ、１３ａ、１４ａが形成されており、これらの層はそれぞれの孔１２ａ、１３ａ、１４ａが合致するように積層されている。そして、それぞれの孔１２ａ、１３ａ、１４ａが集合して止め具挿通用の貫通孔１１を形成している。
【００１９】
ここで、正極と負極の短絡を防止する観点より、シート状正極層１２の孔１２ａとシート状負極層１３の孔１３ａの径または形状は異なっていることが好ましい。また、リチウムイオン二次電池においては、リチウムの漏れ出しを防止するために、シート状正極層１２の孔１２ａの大きさをシート状負極層１３の孔１３ａよりも大きくしておくことが好ましい。本実施形態では、シート状負極層１３の孔１３ａとシート状セパレータ層１４の孔１４ａを同一径の円柱孔とし、シート状正極層１２の孔１２ａをシート状負極層１３の孔１３ａよりも大径の円柱孔とする。ただし、これらの孔１２ａ、１３ａ、１４ａの形状は円柱形に限られない。
【００２０】
図３は、貫通孔１１に挿通され電池要素部１０を両面から挟んで圧迫する圧迫部材としての止め具２０の断面構成図である。止め具２０は、雄部材２１と雌部材２２とからなる。雄部材２１は、シート状正極層１２の孔１２ａより大径の円形板状の頭部２１ａと、当該頭部２１ａの中心に設けられ貫通孔１１よりやや小径の円柱軸２１ｂとを有する。雄部材２１の円柱軸２１ｂの端部には嵌合体２１ｃが形成されている。雌部材２２は、雄部材２１の頭部２１ａと同径の円形板であり、当該円形板の中心には雄部材２１の嵌合体２１ｃと嵌合する嵌合溝２２ｃが設けられている。
【００２１】
ここで、止め具２０の材質は、シート状正極層１２とシート状負極層１３との短絡を防止するために、樹脂やセラミックス等のような絶縁材料であることが好ましい。樹脂材料としては、通常使用温度範囲において変形せず、強度、耐薬品性、耐油性に優れたものが好ましく、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、不飽和ポリエステル（ＵＰ）等が挙げられる。セラミックスとしては、酸化アルミニウム、酸化珪素もしくは窒化珪素またはこれらの複合酸化物が挙げられる。好ましくは酸化アルミニウム、酸化珪素である。
【００２２】
図４は、図２の電池要素部１０の貫通孔１１の一方面（図２では上面）から雄部材２１を挿通し、他方面（図２では下面）において雌部材２２を雄部材２１と嵌合させた状態、すなわち、電池要素部１０に止め具２０を取り付けた状態における本実施形態に係るラミネート電池の断面構成図である。嵌合後における雄部材２１の頭部２１ａの電池要素部側端面（図４では下面）と雌部材２２の電池要素部側端面（図４では上面）との距離は、止め具２０装着前の電池要素部１０の厚さ（積層方向の長さ）よりもやや短くなるようになっている。このため、電池要素部１０の一方面（図４では上面）は雄部材２１の頭部２１ａの電池要素部側端面から圧力を受け、電池要素部１０の他方面（図４では下面）は雌部材２２の電池要素部側端面から圧力を受ける。すなわち、電池要素部１０は止め具２０によって挟まれて、圧迫される。これにより、電池要素部１０の膨れが抑制される。止め具２０は電池要素部１０とともにラミネートフィルム４０によって被覆、封止される。これにより、止め具２０部分におけるラミネート電池のシール性を確保することができ、止め具２０の設置によるシール性の悪化を防ぐことができる。
【００２３】
以上のとおり、本実施形態に係るラミネート電池によれば、電池要素部１０を止め具２０で挟んで圧迫し、止め具２０を含めて電池要素部１０をラミネートフィルム４０で被覆、封止するので、シール性を悪化させることなく電池の膨れ、ガス発生を防止でき、電池の劣化の促進および出力低下を防止することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では止め具を１個だけ設けることとしているが、電池要素部１０の表面積に応じて２個以上設けてもよいことは言うまでもない。止め具を多く設けるほど電池の膨れを防止する効果は大きくなるが、電極面積が少なくなり電池容量が減少する。したがって、止め具の個数は電池の膨れ防止効果と電池容量を勘案して決定すればよい。今までの経験によれば、電池の膨れを防止するためには、電極面積８４００ｍｍ²につき止め具を少なくとも１個設けることが好ましい。
【００２５】
また、止め具の形状は上記実施形態のものに限られない。例えば、雄部材２１の頭部２１ａおよび雌部材２２の形状は円形に限られず、図５に示すように、縦長楕円形、横長楕円形や、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形等、他の形状とすることもできる。
【００２６】
また、圧迫部材の種類も上記実施形態の止め具２０に限られず、本実施形態と異なるタイプのリベットやボルトとナット等のように、貫通孔１１に挿通され電池要素部１０を両面から挟んで圧迫することができるものであれば他の任意の圧迫部材を採用することができる。
【００２７】
本発明のラミネート電池としては、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池などが挙げられる。これらの中では、車両用電源としての用途を考慮すると、出力およびエネルギー密度に優れるリチウムイオン二次電池が好ましい。リチウムイオン二次電池であるラミネート電池を直列に接続した組電池を車両用電源とした場合、全体の出力電圧が４００Ｖ程度の組電池を得ることも可能である。
【００２８】
本発明のラミネート電池における、電池要素、タブ端子、ラミネートフィルムなどの材料は、公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。参考までに、以下、本発明のラミネート電池がリチウムイオン二次電池である場合について簡単に記述する。ただし、本発明のラミネート電池は、リチウムイオン二次電池に限定されるわけではない。
【００２９】
［シート状正極層］
シート状正極層は、アルミニウム等からなる正極集電体の両面に正極材料が結着した構造を有する。正極材料としては、種々の酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４などのリチウムマンガン酸化物；二酸化マンガン；ＬｉＮｉＯ₂などのリチウムニッケル酸化物；ＬｉＣｏＯ₂などのリチウムコバルト酸化物；リチウム含有ニッケルコバルト酸化物；リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど）や、カルコゲン化合物（二硫化チタン、二硫化モリブテンなど）等を挙げることができる。これらの中では、得られるリチウムイオン二次電池の出力特性を考慮すると、リチウムマンガン酸化物またはリチウムニッケル酸化物が好ましい。
【００３０】
正極集電体には、導電性を向上させるために、導電性材料を併せて結着させてもよい。導電性材料としては、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック（例えばアセチレンブラックなど）、ニッケル粉末等が挙げられる。
【００３１】
正極集電体としては、例えばアルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタル等を用いることができる。なお、正極は正極集電体の片面に正極材料を結着させた構造であってもよい。
【００３２】
［シート状負極層］
シート状負極層は、銅などからなる負極集電体の両面に負極材料が結着した構造を有する。負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を用いることができる。このような炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、有機前駆体（例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素などが挙げられる。好ましくは、負極は非晶質カーボン系材料からなる。本願において「非晶質カーボン系材料」とは結晶構造を有さない炭素材料を意味し、換言すれば非晶質炭素材料を意味する。このような非晶質カーボン系材料は熱硬化性樹脂を炭素化することによって得られる。因みに、放電による電圧依存が大きい非晶質カーボン系材料を用いると、２以上のリチウムイオン二次電池を並列に接続した場合におけるリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
【００３３】
負極集電体としては、例えば銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、銅製パンチドメタル等を用いることができる。なお、負極は負極集電体の片面に負極材料を結着させた構造であってもよい。
【００３４】
［シート状セパレータ層］
シート状セパレータ層は、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることができ、セパレータ中には、非水電解液が含浸させられる。非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用しても良い。電解質としては、例えば過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ素リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₃）₂］等のリチウム塩を挙げることができる。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、通常は０．２ｍｏｌ／Ｌ〜２ｍｏｌ／Ｌ程度である。
【００３５】
非水電解液を保持するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体等が挙げられる。
【００３６】
［ラミネートフィルム］
ラミネートフィルムは電池の外装材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
【００３７】
熱融着性樹脂としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等を用いることができる。金属箔としては、例えばＡｌ箔、Ｎｉ箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＰＥ／Ａｌ箔／ナイロンの積層フィルム；アイオノマー／Ｎｉ箔／ＰＥＴの積層フィルム；ＥＶＡ／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム；アイオノマー／Ａｌ箔／ＰＥＴの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装材に付与する。ラミネートフィルムは、超音波融着等を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。
【００３８】
［タブ端子］
タブ端子には、銅、鉄から選ばれる金属を用いることができるが、アルミニウム、ステンレス鋼といった金属またはこれらを含む合金材料も同様に使用可能である。また、表面被覆層にはニッケルが最も好適に使用できるが、銀、金といった金属材料も同様に使用可能である。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るラミネート電池は、上記第１の実施形態に係るラミネート電池とほとんど同じであるが、図６に示すとおり、電池要素部１０の一方面と雄部材２１の頭部２１ａとの間および電池要素部１０の他方面と雌部材２２との間にそれぞれ押さえ板５０、６０を介在させることを特徴としている。
【００４０】
図６は、本実施形態に係るラミネート電池の止め具設置部分における断面構成図である。電池要素部１０の両面には、押さえ板５０、６０がさらに積層されている。この押さえ板５０、６０には、電池要素部１０に形成された貫通孔である第１の貫通孔１１に対応する第２の貫通孔５１、６１が形成されている。押さえ板５０、６０は、第１の貫通孔１１と第２の貫通孔５１、６１とが合致するように電池要素部１０上に積層される。止め具２０は、第１の貫通孔１１と第２の貫通孔５１、６１とに挿通され、押さえ板５０、６０を介して電池要素部１０を挟んで圧迫する。
【００４１】
本実施形態に係るラミネート電池によれば、押さえ板５０、６０を介して止め具２０により電池要素部１０を圧迫するので、より広い範囲の電池要素部１０に止め具２０による圧力を作用させることができ、止め具２０による電池の膨れ防止の効果を増大させることができる。
【００４２】
ここで、さらに広い範囲の電池要素部１０に止め具２０による圧力を作用させ、止め具２０による電池の膨れ防止の効果をさらに増大させるためには、押さえ板５０、６０は、電池要素部１０よりも剛性が大きいことが好ましく、止め具２０で挟まれた場合に弾性変形しないことがより好ましい。
【００４３】
なお、本実施形態では電池要素部１０の両面に押さえ板５０、６０を設けることとしているが、片面のみに押さえ板を設けることとしてもよく、この場合においても止め具２０による電池の膨れ防止の効果を増大させることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図７は、本実施形態に係るラミネート電池の全体構成図である。このラミネート電池は、第１の電池要素部１１０と第２の電池要素部１２０とを有している。このラミネート電池の電池要素部１１０、１２０の積層構造は第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。電池要素部１１０、１２０のシート状正極層１２は正極集電体１１１、１２２を備えており、シート状負極層１３は負極集電体１１２、１２１を備えている。これらの集電体１１１、１１２、１２１、１２２は電極端子１３０、１４０、１５０に接続されている。正極集電体１１１、１２２はそれぞれ電極端子１３０、１５０に接続されており、電極端子１３０、１５０は正極端子となっている。負極集電体１１２、１２１はともに電極端子１４０に接続されており、電極端子１４０は負極端子となっている。本実施形態に係るラミネート電池は、電極端子１３０、１４０、１５０の構成ならびに電極端子のシール構造に特徴を有する。
【００４５】
図８は、本実施形態に係るラミネート電池の断面構成図である。以下、図８を用いて、本実施形態に係るラミネート電池の電極端子および当該電極端子に接続されている集電体と電池要素部の構成ならびにこれらのシール構造について説明する。
【００４６】
第１の電池要素部１１０のシート状負極層１３の端部（図８では右端）から負極集電体１１２が延出しており、第２の電池要素部１２０のシート状負極層１３の端部（図８では左端）からは負極集電体１２１が延出している。これらの負極集電体１１２、１２１はともに導電性の電極端子１４０に電気的に接続され保持されている。この電極端子１４０は、円柱形状の集電体保持部１４１を有し、この集電体保持部１４１の両平面（図８では上面と下面）の中心にはそれぞれ円柱状の突起部１４２、１４３が設けられている。電極端子１４０は、その中心軸が電池要素部１１０、１２０の積層構造の積層方向と一致するように設けられている。電極端子１４０には、電池要素部１１０、１２０の積層方向と略同方向に貫通して導電貫通孔１４４が形成されている。ここでは、中心軸の周りに突起部１４２、１４３より小径の円柱状の貫通孔が導電貫通孔１４４として形成されている。なお、電極端子１４０の材料としては、ＳＵＳ、鉄、銅、アルミニウムもしくはニッケルまたはこれらの合金が挙げられるが、特に限定されない。
【００４７】
第１の電池要素部１１０、第２の電池要素部１２０、負極集電体１１２、１２１および電極端子１４０はラミネートフィルム１６０によって被覆される。ただし、電極端子１４０の導電貫通孔１４４、突起部１４２、１４３およびその近傍部１４５はラミネートフィルム１６０によっては被覆されない。電極端子１４０の両側（図８では上側と下側）には、シール部材としてのラミネート圧迫部材１４６、１４７が嵌合している。このラミネート圧迫部材１４６、１４７は、電極端子１４０の集電体保持部１４１と同径の略円柱形状であり、ラミネートフィルム１６０によって周辺部が被覆された電極端子１４０と嵌合する形状を有している。
【００４８】
ラミネート圧迫部材１４６、１４７には、導電貫通孔１４４と一致する円柱状の貫通孔１４６ａ、１４７ａが形成されている。これにより、この貫通孔１４６ａ、１４７ａを介して電極端子１４０の導電貫通孔１４４にリード端子１４８を摺動させながら挿入することができ、ラミネート電池を外部回路と電気的に接続することができる。
【００４９】
また、ラミネート圧迫部材１４６、１４７は、ラミネートフィルム１６０と接着しており、電極端子１４０とともにラミネートフィルム１６０を挟んで圧迫している。すなわち、ラミネート圧迫部材１４６、１４７は、ラミネートフィルム１６０と電極端子１４０との境界を封止している。ここで、シール性向上の観点より、ラミネート圧迫部材１４６、１４７はラミネートフィルム１６０と接着性の良い材料で形成されることが望ましい。
【００５０】
また、電極端子１４０からの漏電を防止する観点より、ラミネート圧迫部材１４６、１４７は、樹脂やセラミックス等の絶縁材料で形成されることが好ましいが、導電材料と絶縁材料との複合で形成されてもよい。
【００５１】
以上のとおり、本実施形態によれば、ラミネートフィルム１６０と電極端子１４０との境界をラミネート圧迫部材１４６、１４７により封止しているので、シール性の良い電極端子を備えたラミネート電池を提供することができる。従来のラミネート電池においては、電極端子とラミネートフィルムの溶着部から電解液が漏れるという問題があったが、本実施形態に係るラミネート電池によれば、ラミネートフィルム１６０と電極端子１４０との境界をラミネート圧迫部材１４６、１４７により封止しているので、上記問題を回避することができる。
【００５２】
また、電極端子１４０に導電貫通孔１４４を設けているので、容易にリード端子１４８を挿入することができ、リード端子の接続性が向上する。さらに、導電貫通孔１４４は電池要素部１１０、１２０の積層構造の積層方向と同一方向に形成されているので、導電貫通孔１４４を一致させて複数のラミネート電池を積み重ねることにより、容易に組電池モジュールや組電池を構成することができる。
【００５３】
なお、電極端子、ラミネートフィルムおよびシール部材の形状等の構成は上記実施形態のものに限られず、電極端子に電池要素部の積層方向と略同方向に貫通して導電貫通孔が形成され、導電貫通孔およびその近傍を除いて電池要素部、集電体および電極端子がラミネートフィルムで被覆され、少なくとも導電貫通孔が露出する形態でラミネートフィルムと電極端子との境界がシール部材により封止されていれば、他の任意の構成を採用することができる。
【００５４】
また、本実施形態のように導電貫通孔を設ければリード端子の接続性が向上するという効果が得られるが、必ずしも貫通孔を設ける必要はなく、電極端子の一部を露出させる形態であれば他の構成を採用してもよい。図９に電極端子およびそのシール構造の他の構成例を示す。図９ａは凸型電極の構成例を示す図であり、図９ｂは凹型電極の構成例を示す図である。図９ｃはシール部材が１個である凹型電極の構成例を示す図である。以下、これらの構成について簡単に説明する。電極端子１７０は、負極集電体１１２、１２１に接続されている。電池要素部１１０、１２０および電極端子１７０は、電極端子１７０の一部である露出部１７１を露出させる形態で、ラミネートフィルム１６０により被覆されている。このラミネートフィルム１６０と電極端子１７０の境界は、露出部１７１の一部である端子部１７２を露出させる形態で、シール部材１７３または１７４により封止されている。上記構成によれば、端子部１７２が露出しているので、ラミネート電池を外部回路と接続することができる。また、ラミネートフィルム１６０と電極端子１７０の境界をシール部材１７３または１７４によって封止しているので、シール性の良い電極端子を備えたラミネート電池を提供することができる。
【００５５】
また、本実施形態では電池要素部を２つとしているが、電池要素部の個数は特に限定されず、１個でも３個以上でもよい。
【００５６】
（第４の実施形態）
本実施形態に係る組電池モジュールは、第３の実施形態に係るラミネート電池を導電貫通孔が一致するように複数積み重ねたものである。
【００５７】
図１０は、本実施形態に係る組電池モジュールの断面構成図である。
【００５８】
図１０ａは、複数（本実施形態では４個）のラミネート電池２１０、２２０、２３０、２４０の並列接続を可能とする組電池モジュールの断面構成図である。複数のラミネート電池２１０、２２０、２３０、２４０は、隣接する電極端子の極性が同じになるように積み重ねられている。隣接するラミネート電池同士は接着等の固定方法によって固定されている。
【００５９】
このような組電池モジュールによれば、図１０ａに示すように、積み重ねられたラミネート電池の導電貫通孔に長尺のリード端子２５０、２６０、２７０を挿入することにより、容易に複数のラミネート電池を並列接続した電池を構成することができる。
【００６０】
図１０ｂは、複数（本実施形態では４個）のラミネート電池３１０、３２０、３３０、３４０の直列接続を可能とする組電池モジュールの断面構成図である。複数のラミネート電池３１０、３２０、３３０、３４０は、隣接する電極端子の極性が異なるように積み重ねられている。隣接するラミネート電池どうしは接着等の固定方法によって固定されている。
【００６１】
このような組電池モジュールによれば、図１０ｂに示すように、隣接する電極端子を交互に電気的に接続／絶縁するような長尺のリード端子３５０、３６０、３７０を積み重ねられたラミネート電池の導電貫通孔に挿入することにより、容易に複数のラミネート電池を直列接続した電池を構成することができる。リード端子３５０、３６０、３７０は、導電部と絶縁部が交互に配置されて構成されている。図１０ｂにおいて、リード端子３５０、３６０、３７０の黒色部分は導電部であり、白色部分は絶縁部である。
【００６２】
上記本実施形態に係る組電池モジュールによれば、直列または並列接続しやすいように複数のラミネート電池が予め積み重ねられているので、組電池を容易に作成することが可能になる。
【００６３】
（第５の実施形態）
本実施形態に係る組電池は、第４の実施形態に係る組電池モジュールを複数組み合わせてなる組電池である。図１１は、本実施形態に係る組電池の斜視図である。この組電池５００において、組電池モジュール４００は直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよい。本実施形態に係る組電池によれば、組電池モジュールを直列または並列接続しているので、組電池モジュールよりも大電圧または大電流を得ることができる。このため車両に搭載するための電池として好適である。
【００６４】
（第６の実施形態）
本実施形態に係る車両は、第５の実施形態に係る組電池を搭載してなる車両である。図１２は、本実施形態に係る車両（自動車）の斜視図である。車両６００の下部に組電池５００が設置されている。車両に搭載されるラミネート電池は体積エネルギー密度が高い。このため、車両における電池部分の占有体積を小さくすることができ、設計の自由度が高い。また、車両に乗る人員や荷物用の空間を確保する上でも有益である。
【００６５】
上述した本発明の実施形態には、特許請求の範囲の請求項１〜１１に記載した発明以外にも、以下の付記１、２に示すような発明が含まれる。
【００６６】
[付記１] 正極集電体を含む正極層と負極集電体を含む負極層とを備えた積層構造を有する電池要素部と、
前記正極集電体または前記負極集電体のいずれか一方に接続されている電極端子と、
当該電極端子の一部である露出部を露出させて前記電池要素部と前記電極端子とを被覆するラミネートフィルムと、
前記露出部の一部である端子部を露出させて前記ラミネートフィルムと前記電極端子の境界を封止するシール部材と、
を有することを特徴とするラミネート電池。
【００６７】
[付記２] 前記シール部材は、絶縁性であることを特徴とする付記１記載のラミネート電池。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るラミネート電池の外観構成図である。
【図２】本実施形態に係るラミネート電池の電池要素部の積層構造と貫通孔を示す断面構成図である。
【図３】本実施形態に係るラミネート電池の止め具の断面構成図である。
【図４】電池要素部に止め具を取り付けた状態における本実施形態に係るラミネート電池の断面構成図である。
【図５】雄部材の頭部および雌部材の形状を例示する図である。
【図６】第２の実施形態に係るラミネート電池の止め具設置部分における断面構成図である。
【図７】第３の実施形態に係るラミネート電池の全体構成図である。
【図８】本実施形態に係るラミネート電池の断面構成図である。
【図９】電極端子およびそのシール構造の他の構成例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る組電池モジュールの断面構成図である。
【図１１】第５の実施形態に係る組電池の斜視図である。
【図１２】第６の実施形態に係る車両の斜視図である。
【符号の説明】
１０…電池要素部
１１…貫通孔
１２…シート状正極層
１３…シート状負極層
１４…シート状セパレータ層
１２ａ、１３ａ、１４ａ…孔
２０…止め具（圧迫部材）
２１…雄部材
２１ａ…頭部
２１ｂ…円柱軸
２１ｃ…嵌合体
２２…雌部材
２２ｃ…嵌合溝
３１、３２…タブ端子
４０…ラミネートフィルム
５０、６０…押さえ板
５１、６１…第２の貫通孔
１１０…第１の電池要素部
１２０…第２の電池要素部
１１１、１２２…正極集電体
１１２、１２１…負極集電体
１３０、１４０、１５０…電極端子
１４１…集電体保持部
１４２、１４３…突起部
１４４…導電貫通孔
１４５…近傍部
１４６、１４７…ラミネート圧迫部材（シール部材）
１４６ａ、１４７ａ…貫通孔
１４８…リード端子
１６０…ラミネートフィルム
１７０…電極端子
１７１…露出部
１７２…端子部
１７３、１７４…シール部材
２１０、２２０、２３０、２４０…ラミネート電池
２５０、２６０、２７０…リード端子
３１０、３２０、３３０、３４０…ラミネート電池
３５０、３６０、３７０…リード端子
４００…組電池モジュール
５００…組電池
６００…車両

Claims

正極層、セパレータ層、負極層が積層された積層構造を有するとともに、これらの層に、これらの層を積層方向に貫通する貫通孔が形成された電池要素部と、
前記貫通孔に挿通され、前記電池要素部を両面から挟んでこれらの層を圧迫する圧迫部材と、
前記電池要素部と前記圧迫部材とを被覆するラミネートフィルムと、
を有することを特徴とするラミネート電池。
正極層、セパレータ層、負極層が積層された積層構造を有するとともに、これらの層に、これらの層を積層方向に貫通する第１の貫通孔が形成された電池要素部と、
前記第１の貫通孔に対応する第２の貫通孔が形成され、前記電池要素部の正極層側または負極層側の少なくとも一方の側に重ねて取り付けられる押さえ板と、
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とに挿通され前記電池要素部と前記押さえ板とを両面から挟んでこれらを圧迫する圧迫部材と、
前記電池要素部、前記押さえ板、前記圧迫部材を共に被覆するラミネートフィルムと、
を有することを特徴とするラミネート電池。
前記圧迫部材は、リベットであることを特徴とする請求項１または２に記載のラミネート電池。
前記圧迫部材は、ボルトとナットとからなることを特徴とする請求項１または２に記載のラミネート電池。
前記圧迫部材は、絶縁材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のラミネート電池。