JP2003303579A - 扁平型二次電池を内包したモジュール - Google Patents
扁平型二次電池を内包したモジュールInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 当該扁平型二次電池の充放電による膨れを抑
制し、且つ軽量に構成した扁平型二次電池を内包したモ
ジュールを提供する。 【解決手段】 モジュール１０の上カバー１２ａ，下カ
バー１２ｂを撓ませることにより発生させた内部加圧力
Ｐで流体内包袋１３ａ，１３ｂを押さえつけ、流体内包
袋内に発生する均等面圧で扁平型二次電池１１を押さえ
ると共に固定する。このようにすれば、扁平型二次電池
１１を押さえることにより、繰り返し充放電によって生
じる内部発生ガスで膨れてしまい電池特性を劣化させる
問題を抑制することが可能となる。
制し、且つ軽量に構成した扁平型二次電池を内包したモ
ジュールを提供する。 【解決手段】 モジュール１０の上カバー１２ａ，下カ
バー１２ｂを撓ませることにより発生させた内部加圧力
Ｐで流体内包袋１３ａ，１３ｂを押さえつけ、流体内包
袋内に発生する均等面圧で扁平型二次電池１１を押さえ
ると共に固定する。このようにすれば、扁平型二次電池
１１を押さえることにより、繰り返し充放電によって生
じる内部発生ガスで膨れてしまい電池特性を劣化させる
問題を抑制することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、扁平型二次電池を
内包したモジュールに関し、特に、扁平型二次電池の充
放電による膨れを抑制し、且つ軽量に構成した扁平型二
次電池を内包したモジュールに関する。
内包したモジュールに関し、特に、扁平型二次電池の充
放電による膨れを抑制し、且つ軽量に構成した扁平型二
次電池を内包したモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、二次電池は充放電を繰り返す
ことにより内部ガスが発生し、この発生した内部ガスが
電極間に入り込み、性能劣化を引き起こす場合が多い。
特に、ラミネートフィルムを外装体とする二次電池の場
合、発生する内部ガスにより外装体が膨れてしまうた
め、発電要素体を構成する電極間に隙間が生じやすくな
り、電池特性が劣化してしまう問題を有している。かか
る問題への対処手段として、ガスの発生を抑制する電解
液の使用や、電極間の隙間を抑制するセル構造の適用な
どがある。
ことにより内部ガスが発生し、この発生した内部ガスが
電極間に入り込み、性能劣化を引き起こす場合が多い。
特に、ラミネートフィルムを外装体とする二次電池の場
合、発生する内部ガスにより外装体が膨れてしまうた
め、発電要素体を構成する電極間に隙間が生じやすくな
り、電池特性が劣化してしまう問題を有している。かか
る問題への対処手段として、ガスの発生を抑制する電解
液の使用や、電極間の隙間を抑制するセル構造の適用な
どがある。
【０００３】しかし、ガス発生を抑制可能な電解液を使
用しても、長期的にはガスの蓄積による膨れは避けられ
ない。また、単セル当たりに電極間の隙間を物理的に押
さえ込むセル構造を適用した場合は、単セル当たりの重
量が増えてしまうため、大型モジュールを作製すると容
量密度の低いモジュールになってしまうという問題があ
る。
用しても、長期的にはガスの蓄積による膨れは避けられ
ない。また、単セル当たりに電極間の隙間を物理的に押
さえ込むセル構造を適用した場合は、単セル当たりの重
量が増えてしまうため、大型モジュールを作製すると容
量密度の低いモジュールになってしまうという問題があ
る。
【０００４】ここで、従来の扁平型二次電池の例を説明
する。図６は第１の従来モジュールの構造説明図、図７
は第２の従来モジュールの構造説明図である。第１の従
来モジュール１００は、図６に示すように、箱形ケース
１０１に扁平型二次電池１０２を納め、箱形ケース１０
１と扁平型二次電池１０２との隙間に充填材を注入し、
ケース内に扁平型二次電池１０２を固定する構造であ
る。なお、箱形ケース１０１と扁平型二次電池１０２と
の隙間に、ゴムシート１０４を介在させたタイプのもの
もある。
する。図６は第１の従来モジュールの構造説明図、図７
は第２の従来モジュールの構造説明図である。第１の従
来モジュール１００は、図６に示すように、箱形ケース
１０１に扁平型二次電池１０２を納め、箱形ケース１０
１と扁平型二次電池１０２との隙間に充填材を注入し、
ケース内に扁平型二次電池１０２を固定する構造であ
る。なお、箱形ケース１０１と扁平型二次電池１０２と
の隙間に、ゴムシート１０４を介在させたタイプのもの
もある。
【０００５】第２の従来モジュール１１０は、図７に示
すように、扁平型二次電池１０２を上カバー１１１ａ，
下カバー１１１ｂで挟み込み、挟み込む力で扁平型二次
電池１０２を固定する構造である。なお、上カバー１１
１ａ，下カバー１１１ｂと扁平型二次電池１０２の固定
面にゴムシート１０３を介在させる場合や、上カバー１
１１ａ，下カバー１１１ｂと扁平型二次電池１０２の側
面部に生じる隙間に、充填材を注入する場合もある。た
だし、この場合でも、基本的には上下のカバー１１１
ａ，１１１ｂによる挟み込む力で、扁平型二次電池１０
２を固定する構造である。
すように、扁平型二次電池１０２を上カバー１１１ａ，
下カバー１１１ｂで挟み込み、挟み込む力で扁平型二次
電池１０２を固定する構造である。なお、上カバー１１
１ａ，下カバー１１１ｂと扁平型二次電池１０２の固定
面にゴムシート１０３を介在させる場合や、上カバー１
１１ａ，下カバー１１１ｂと扁平型二次電池１０２の側
面部に生じる隙間に、充填材を注入する場合もある。た
だし、この場合でも、基本的には上下のカバー１１１
ａ，１１１ｂによる挟み込む力で、扁平型二次電池１０
２を固定する構造である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の従来モジュール１００の場合は、扁平型二次電池１
０２の内部発生ガスにより、該本体１０２が充填材を押
しのけて膨れてしまい、特性が劣化してしまう。この特
性劣化の原因は、充填材またはゴムシート１０３が、扁
平型二次電池１０２の膨れを押さえきれないためであ
る。
１の従来モジュール１００の場合は、扁平型二次電池１
０２の内部発生ガスにより、該本体１０２が充填材を押
しのけて膨れてしまい、特性が劣化してしまう。この特
性劣化の原因は、充填材またはゴムシート１０３が、扁
平型二次電池１０２の膨れを押さえきれないためであ
る。
【０００７】また、前記第２の従来モジュール１１０の
場合は、上カバー１１１ａ，下カバー１１１ｂが撓むこ
とによって内部加圧力を生じさせるため、扁平型二次電
池内部の発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してし
まう。なお、ゴムシート１０４を介在させた場合は内部
加圧力の集中を分散できるが、扁平型二次電池内部の発
電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してしまう点は防
止できない。
場合は、上カバー１１１ａ，下カバー１１１ｂが撓むこ
とによって内部加圧力を生じさせるため、扁平型二次電
池内部の発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してし
まう。なお、ゴムシート１０４を介在させた場合は内部
加圧力の集中を分散できるが、扁平型二次電池内部の発
電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してしまう点は防
止できない。
【０００８】さらに、扁平型二次電池１０２が膨れると
内部ガスによって反発力が発生し、この反発力を押さえ
つける方向に上カバー１１１ａ，下カバー１１１ｂが太
鼓状に変形する。そのため、扁平型二次電池内部の発電
要素体の外周縁に集中する内部加圧力が増えるととも
に、該本体内部の発電要素体を押さえる内部加圧力は膨
れによって無くなり、発電要素体の電極間に隙間が生じ
やすくなって性能劣化を引き起こす。
内部ガスによって反発力が発生し、この反発力を押さえ
つける方向に上カバー１１１ａ，下カバー１１１ｂが太
鼓状に変形する。そのため、扁平型二次電池内部の発電
要素体の外周縁に集中する内部加圧力が増えるととも
に、該本体内部の発電要素体を押さえる内部加圧力は膨
れによって無くなり、発電要素体の電極間に隙間が生じ
やすくなって性能劣化を引き起こす。
【０００９】さらにラミネートフィルムを外装体とする
扁平型二次電池の場合には、正極と負極とセパレータか
らなる発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してしま
うため、正極のエッジがセパレータを突き破って負極と
接触してしまう短絡現象を引き起こしてしまう。この原
因は上下カバーの挟み込み構造に起因している。
扁平型二次電池の場合には、正極と負極とセパレータか
らなる発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中してしま
うため、正極のエッジがセパレータを突き破って負極と
接触してしまう短絡現象を引き起こしてしまう。この原
因は上下カバーの挟み込み構造に起因している。
【００１０】挟み込み構造で膨れや短絡の回避は、上カ
バー１１１ａ，下カバー１１１ｂに撓み難い高剛性の材
料を採用することによって達成できる。しかし、撓み難
い材料は重い金属系か、あるいは厚い樹脂系でケースを
作製する必要がある。撓み難い材料および厚い樹脂系材
料のいずれの場合においても、扁平型二次電池の重量が
増え、かつ、高コストになってしまう。
バー１１１ａ，下カバー１１１ｂに撓み難い高剛性の材
料を採用することによって達成できる。しかし、撓み難
い材料は重い金属系か、あるいは厚い樹脂系でケースを
作製する必要がある。撓み難い材料および厚い樹脂系材
料のいずれの場合においても、扁平型二次電池の重量が
増え、かつ、高コストになってしまう。
【００１１】以上のような従来の問題を回避するために
は、扁平型二次電池をある程度の面圧で押さえつけ、充
放電によるセルの膨れを押さえつける必要がある。ま
た、この押さえつける力を外装体で発生させるために
は、外装体の撓み力を用いる必要があるが、この際に生
じるカバーの撓みによる扁平型二次電池の外周縁への内
部加圧力集中を回避する必要がある。さらに軽量な扁平
型二次電池の構造にすることで、高容量密度および低コ
ストを達成する必要がある。
は、扁平型二次電池をある程度の面圧で押さえつけ、充
放電によるセルの膨れを押さえつける必要がある。ま
た、この押さえつける力を外装体で発生させるために
は、外装体の撓み力を用いる必要があるが、この際に生
じるカバーの撓みによる扁平型二次電池の外周縁への内
部加圧力集中を回避する必要がある。さらに軽量な扁平
型二次電池の構造にすることで、高容量密度および低コ
ストを達成する必要がある。
【００１２】本発明は、上記の事情にかんがみなされた
もので、扁平型二次電池の充放電による膨れを抑制し、
かつ軽量に構成した扁平型二次電池を内包したモジュー
ルの提供をする。
もので、扁平型二次電池の充放電による膨れを抑制し、
かつ軽量に構成した扁平型二次電池を内包したモジュー
ルの提供をする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成ため請求
項１記載の発明は、扁平型二次電池を加圧しつつ固定す
るモジュール外装体と前記扁平型二次電池との間に、流
体を密閉内包した流体内包袋を配置した構成としてあ
る。
項１記載の発明は、扁平型二次電池を加圧しつつ固定す
るモジュール外装体と前記扁平型二次電池との間に、流
体を密閉内包した流体内包袋を配置した構成としてあ
る。
【００１４】このようにすれば、例えば図１に示すよう
に、モジュール外装体（上カバー１２ａ，下カバー１２
ｂ）は扁平型二次電池１１を上下から押さえ込むために
撓むことによって内部加圧力Ｐを発生させることができ
る。そして、流体内包袋１３ａ，１３ｂは内部加圧力Ｐ
を受け、扁平型二次電池１１の外周縁への内部加圧力の
集中を回避しながら扁平型二次電池１１を均等な面圧で
押さえ込むことができる。
に、モジュール外装体（上カバー１２ａ，下カバー１２
ｂ）は扁平型二次電池１１を上下から押さえ込むために
撓むことによって内部加圧力Ｐを発生させることができ
る。そして、流体内包袋１３ａ，１３ｂは内部加圧力Ｐ
を受け、扁平型二次電池１１の外周縁への内部加圧力の
集中を回避しながら扁平型二次電池１１を均等な面圧で
押さえ込むことができる。
【００１５】また、モジュール外装体の撓みによる扁平
型二次電池１１の外周縁への内部加圧力集中が無いの
で、モジュール外装体の撓みを考慮した材料選定が不要
となるため、金属系および樹脂系の材料であっても軽く
薄いモジュール構造を構築することが可能となる。
型二次電池１１の外周縁への内部加圧力集中が無いの
で、モジュール外装体の撓みを考慮した材料選定が不要
となるため、金属系および樹脂系の材料であっても軽く
薄いモジュール構造を構築することが可能となる。
【００１６】次に請求項２記載の発明は、請求項１記載
の扁平型二次電池を内包したモジュールにおいて、前記
流体内包袋は、前記扁平型二次電池を構成する発電要素
体がなす領域以上の領域を覆う構成としてある。
の扁平型二次電池を内包したモジュールにおいて、前記
流体内包袋は、前記扁平型二次電池を構成する発電要素
体がなす領域以上の領域を覆う構成としてある。
【００１７】このようにすれば、例えば図１に示すよう
に、扁平型二次電池１１を構成する発電要素体１４（図
２参照）がなす領域以上の領域を覆うように構成したの
で、発電要素体１４の全域に対し膨らみを抑制し、外周
縁への内部加圧力の集中を防止できる。
に、扁平型二次電池１１を構成する発電要素体１４（図
２参照）がなす領域以上の領域を覆うように構成したの
で、発電要素体１４の全域に対し膨らみを抑制し、外周
縁への内部加圧力の集中を防止できる。
【００１８】次に請求項３記載の発明は、請求項１また
は請求項２記載の扁平型二次電池を内包したモジュール
において、前記内包した流体は、消火作用を有する気体
または液体または粉体またはゲルの何れか1つとした構
成としてある。
は請求項２記載の扁平型二次電池を内包したモジュール
において、前記内包した流体は、消火作用を有する気体
または液体または粉体またはゲルの何れか1つとした構
成としてある。
【００１９】このようにすれば、扁平型二次電池が外部
からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合であって
も、流体内包袋が破裂することによって消火剤が散布さ
れるので、従来よりも、より積極的に鎮火作用を持たせ
ることが可能となる。
からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合であって
も、流体内包袋が破裂することによって消火剤が散布さ
れるので、従来よりも、より積極的に鎮火作用を持たせ
ることが可能となる。
【００２０】次に請求項４記載の発明は、請求項１また
は請求項２記載の扁平型二次電池において、前記内包し
た流体は、消火作用を有する気体または液体または粉体
またはゲルの少なくとも２種類以上の混合体として構成
としてある。
は請求項２記載の扁平型二次電池において、前記内包し
た流体は、消火作用を有する気体または液体または粉体
またはゲルの少なくとも２種類以上の混合体として構成
としてある。
【００２１】このようにすれば、消火剤を混合体とする
ことにより、より鎮火効率をよくすることができる。
ことにより、より鎮火効率をよくすることができる。
【００２２】次に請求項５記載の発明は、請求項１乃至
請求項４の何れか１つに記載の扁平型二次電池を内包し
たモジュールにおいて、前記扁平型二次電池は二次電池
外装体により覆われてなり、該二次電池外装体は、ラミ
ネートフィルムからなる構成としてある。
請求項４の何れか１つに記載の扁平型二次電池を内包し
たモジュールにおいて、前記扁平型二次電池は二次電池
外装体により覆われてなり、該二次電池外装体は、ラミ
ネートフィルムからなる構成としてある。
【００２３】このようにすれば、二次電池外装体として
のラミネートフィルムは軽量かつ自由に変形可能なの
で、種々の形状の扁平型二次電池を、重量増加を抑制し
つつ高いシール性能を維持して覆うことができる。
のラミネートフィルムは軽量かつ自由に変形可能なの
で、種々の形状の扁平型二次電池を、重量増加を抑制し
つつ高いシール性能を維持して覆うことができる。
【００２４】次に請求項６記載の発明は、請求項1乃至
請求項５の何れか1つに記載の扁平型二次電池を内包し
たモジュールにおいて、前記扁平型二次電池は、正極と
セパレータと負極とを交互に積層してなる発電要素体を
構成としてある。
請求項５の何れか1つに記載の扁平型二次電池を内包し
たモジュールにおいて、前記扁平型二次電池は、正極と
セパレータと負極とを交互に積層してなる発電要素体を
構成としてある。
【００２５】このようにすれば、発電要素体を例えば図
２に示す積層構造としたので、同一容積の巻回型二次電
池に比べて高出力かつ低抵抗の二次電池を得ることがで
き、例えばハイブリッド型自動車等にも本発明の扁平型
二次電池を適用することが可能である。
２に示す積層構造としたので、同一容積の巻回型二次電
池に比べて高出力かつ低抵抗の二次電池を得ることがで
き、例えばハイブリッド型自動車等にも本発明の扁平型
二次電池を適用することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。 （１）第１の実施形態 図１は本実施形態の構造説明図である。先ず、本実施形
態の概要を説明する。図１に示すように、本実施形態の
モジュール１０は、扁平型二次電池１１を押さえるため
の内部加圧力Ｐを発生させる「モジュール外装体」であ
る上カバー１２ａ，下カバー１２ｂと、内部加圧力Ｐを
受け均一な面圧に分散する上方に配置した流体内包袋１
３ａと下方に配置した流体内包袋１３ｂとを備えてい
る。
基づいて説明する。 （１）第１の実施形態 図１は本実施形態の構造説明図である。先ず、本実施形
態の概要を説明する。図１に示すように、本実施形態の
モジュール１０は、扁平型二次電池１１を押さえるため
の内部加圧力Ｐを発生させる「モジュール外装体」であ
る上カバー１２ａ，下カバー１２ｂと、内部加圧力Ｐを
受け均一な面圧に分散する上方に配置した流体内包袋１
３ａと下方に配置した流体内包袋１３ｂとを備えてい
る。
【００２７】上カバー１２ａ，下カバー１２ｂの材質は
樹脂系，金属系いずれにおいても作製可能であり、目的
にあったモジュールの内部加圧力，重量，容積を勘案し
選定することが望ましい。例えば、強度の高いモジュー
ルを作製したい場合には、金属系材料を選定すればよい
が、若干重量は重くなる。逆に、軽量なモジュールを作
製したい場合は、樹脂系材料を選定すればよいが、金属
系よりは強度が落ちる。例えば、強度の高いモジュール
としてはハイブリッド型自動車用のモジュールがあり、
軽量なモジュールとしては電動自転車用のモジュールが
ある。
樹脂系，金属系いずれにおいても作製可能であり、目的
にあったモジュールの内部加圧力，重量，容積を勘案し
選定することが望ましい。例えば、強度の高いモジュー
ルを作製したい場合には、金属系材料を選定すればよい
が、若干重量は重くなる。逆に、軽量なモジュールを作
製したい場合は、樹脂系材料を選定すればよいが、金属
系よりは強度が落ちる。例えば、強度の高いモジュール
としてはハイブリッド型自動車用のモジュールがあり、
軽量なモジュールとしては電動自転車用のモジュールが
ある。
【００２８】また、流体内包袋の材質及び内包流体の種
類も多数存在する。内包流体を長期間維持し、かつ、高
温環境下においても十分な耐久性をもたせるためには、
融着層に未延伸ポリプロピレンを有する延伸ナイロンや
融着層にポリエチレンを用いたアルミ箔に延伸ナイロン
またはポリエステルを合わせた三層品などを用いるとよ
い。
類も多数存在する。内包流体を長期間維持し、かつ、高
温環境下においても十分な耐久性をもたせるためには、
融着層に未延伸ポリプロピレンを有する延伸ナイロンや
融着層にポリエチレンを用いたアルミ箔に延伸ナイロン
またはポリエステルを合わせた三層品などを用いるとよ
い。
【００２９】内包流体としては、空気，酸素及び不活性
ガス（窒素，アルゴン，二酸化炭素等）などの気体、あ
るいは水，または水溶液（炭酸カリウム，リン酸塩，硫
酸塩）などの液体を用いるとよい。さらに、粉体（炭素
粉末、重炭酸ナトリウム、リン酸アンモニウム等）ある
いはゲル（シリコン、デンプン、ゼラチン等）を用いる
こともできる。
ガス（窒素，アルゴン，二酸化炭素等）などの気体、あ
るいは水，または水溶液（炭酸カリウム，リン酸塩，硫
酸塩）などの液体を用いるとよい。さらに、粉体（炭素
粉末、重炭酸ナトリウム、リン酸アンモニウム等）ある
いはゲル（シリコン、デンプン、ゼラチン等）を用いる
こともできる。
【００３０】扁平型二次電池１１を押さえる内部加圧力
Ｐの大きさは、上下カバーの選定材料の厚さと撓み量か
ら自由に設定できる。撓み量の作成手段としては、例え
ば上下カバーを扁平型二次電池方向に向かって、弾性力
をもたせて滑らかな凸状に湾曲させればよい。そして、
上下の湾曲凸状部で扁平型二次電池を常に押圧狭持すれ
ば、扁平型二次電池に対して内部加圧力Ｐを確保するこ
とができる。
Ｐの大きさは、上下カバーの選定材料の厚さと撓み量か
ら自由に設定できる。撓み量の作成手段としては、例え
ば上下カバーを扁平型二次電池方向に向かって、弾性力
をもたせて滑らかな凸状に湾曲させればよい。そして、
上下の湾曲凸状部で扁平型二次電池を常に押圧狭持すれ
ば、扁平型二次電池に対して内部加圧力Ｐを確保するこ
とができる。
【００３１】また、熱伝導性シリコーンゴムまたはゲル
タイプの放熱シートやガラス繊維入りシリコーンフィル
ムなどを、扁平型二次電池１１と流体内包袋１３ａ，１
３ｂとの間に介在させることによって充放電によるセル
の発熱を、より効率よく放熱させることもできる。
タイプの放熱シートやガラス繊維入りシリコーンフィル
ムなどを、扁平型二次電池１１と流体内包袋１３ａ，１
３ｂとの間に介在させることによって充放電によるセル
の発熱を、より効率よく放熱させることもできる。
【００３２】一方、流体内包袋１３ａ，１３ｂを採用す
ることにより安全性の面で以下の作用を持たせることが
できる。たとえば、流体内包袋１３ａ，１３ｂに内包す
る流体に消火剤を用いると、本発明の扁平型二次電池が
外部からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合であっ
ても、流体内包袋１３ａ，１３ｂが破裂することによっ
て消火剤が散布されるので、従来よりも、より積極的に
鎮火作用を持たせることが可能となる。流体内包袋に内
包する消火剤としては気体タイプの二酸化炭素や液体タ
イプの硫酸カリウム溶液、粉末タイプとしては窒素ガス
にカーボン粉末を混合したものなどが挙げられる。
ることにより安全性の面で以下の作用を持たせることが
できる。たとえば、流体内包袋１３ａ，１３ｂに内包す
る流体に消火剤を用いると、本発明の扁平型二次電池が
外部からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合であっ
ても、流体内包袋１３ａ，１３ｂが破裂することによっ
て消火剤が散布されるので、従来よりも、より積極的に
鎮火作用を持たせることが可能となる。流体内包袋に内
包する消火剤としては気体タイプの二酸化炭素や液体タ
イプの硫酸カリウム溶液、粉末タイプとしては窒素ガス
にカーボン粉末を混合したものなどが挙げられる。
【００３３】次に図１を参照しつつ、本実施形態の詳細
を説明する。まず、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂの
材質として、ＭＣナイロン（登録商標）を採用した。上
カバー１２ａ，下カバー１２ｂの大きさは、Ｗ１０５ｍ
ｍ×Ｄ１７０ｍｍ×Ｔ１０ｍｍである。流体内包袋１３
ａ，１３ｂの材質はアルミ箔とし、融着層には未延伸ポ
リプロピレンを用いた。内包袋の大きさはＷ７０ｍｍ×
Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ３ｍｍであり、内包流体は純水とし
た。
を説明する。まず、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂの
材質として、ＭＣナイロン（登録商標）を採用した。上
カバー１２ａ，下カバー１２ｂの大きさは、Ｗ１０５ｍ
ｍ×Ｄ１７０ｍｍ×Ｔ１０ｍｍである。流体内包袋１３
ａ，１３ｂの材質はアルミ箔とし、融着層には未延伸ポ
リプロピレンを用いた。内包袋の大きさはＷ７０ｍｍ×
Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ３ｍｍであり、内包流体は純水とし
た。
【００３４】ラミネートフィルムを「二次電池外装体」
とする扁平型二次電池１１には、図２に示すように、正
極１４ａと負極１４ｂがセパレータ１４ｃを介して積層
されてなる発電要素体１４を内包し、非水系電解液を含
浸させた積層タイプを採用した。扁平型二次電池１１の
大きさはＷ９０ｍｍ×Ｄ１４０ｍｍ×Ｔ４ｍｍであり、
内包する発電要素体１４の大きさはＷ７０ｍｍ×１２４
ｍｍ×Ｔ３．８ｍｍである。また、外装体（図示省略）
であるラミネートフィルムの厚さは１００μｍである。
とする扁平型二次電池１１には、図２に示すように、正
極１４ａと負極１４ｂがセパレータ１４ｃを介して積層
されてなる発電要素体１４を内包し、非水系電解液を含
浸させた積層タイプを採用した。扁平型二次電池１１の
大きさはＷ９０ｍｍ×Ｄ１４０ｍｍ×Ｔ４ｍｍであり、
内包する発電要素体１４の大きさはＷ７０ｍｍ×１２４
ｍｍ×Ｔ３．８ｍｍである。また、外装体（図示省略）
であるラミネートフィルムの厚さは１００μｍである。
【００３５】上記構成で扁平型二次電池１１を挟みこ
み、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂを撓ませることに
より内部加圧力Ｐを加えていった。この際、流体内包袋
１３ａ，１３ｂの配置は、扁平型二次電池１１の発電要
素体１４を覆い、かつ四方は開放するように調整してお
く。面圧の均一性と内部加圧力Ｐの大きさは、流体内包
袋と扁平型二次電池との間に、面圧測定用の感圧紙（図
示省略）を挟み込んで調整した。
み、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂを撓ませることに
より内部加圧力Ｐを加えていった。この際、流体内包袋
１３ａ，１３ｂの配置は、扁平型二次電池１１の発電要
素体１４を覆い、かつ四方は開放するように調整してお
く。面圧の均一性と内部加圧力Ｐの大きさは、流体内包
袋と扁平型二次電池との間に、面圧測定用の感圧紙（図
示省略）を挟み込んで調整した。
【００３６】本実施形態では、内部加圧力Ｐが４０ｋｇ
ｆ及び８０ｋｇｆで扁平型二次電池１１の発電要素体の
外周縁（図２に示すセパレータ１４ｃ等の長方形の外周
縁）に集中する現象は無く、扁平型二次電池１１の上下
面を均一に押さえ込むことができる。この効果は、少な
くとも扁平型二次電池を２〜４個積み重ねた条件でも再
現することを実験で確認した。なお、この内部加圧力Ｐ
を本実施形態における扁平型二次電池の面圧に換算した
場合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋｇｆ／ｃｍ ２
に相当する。
ｆ及び８０ｋｇｆで扁平型二次電池１１の発電要素体の
外周縁（図２に示すセパレータ１４ｃ等の長方形の外周
縁）に集中する現象は無く、扁平型二次電池１１の上下
面を均一に押さえ込むことができる。この効果は、少な
くとも扁平型二次電池を２〜４個積み重ねた条件でも再
現することを実験で確認した。なお、この内部加圧力Ｐ
を本実施形態における扁平型二次電池の面圧に換算した
場合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋｇｆ／ｃｍ ２
に相当する。
【００３７】次に、モジュール１０に、サイクル試験を
実施した結果を示す。試験条件は４５℃環境下における
４．２Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶ（ConstantCurrent Con
stant Voltage、定電圧定電流）の５００サイクル試験
とした。評価サンプルは、本実施形態のモジュール構造
で面圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃｍ２のもの
と、第１の従来モジュール１１０と、第２の従来モジュ
ール１１０の４水準で行った。
実施した結果を示す。試験条件は４５℃環境下における
４．２Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶ（ConstantCurrent Con
stant Voltage、定電圧定電流）の５００サイクル試験
とした。評価サンプルは、本実施形態のモジュール構造
で面圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃｍ２のもの
と、第１の従来モジュール１１０と、第２の従来モジュ
ール１１０の４水準で行った。
【００３８】前記図６に示した第１の従来モジュール１
００は、１ｍｍ厚のアルミ筒缶の箱形ケース１０１に扁
平型二次電池１０２を内包し、箱形ケース１０１と扁平
型二次電池１０２との隙間に、ウレタン系樹脂の充填材
１０３を注入し固めたものである。
００は、１ｍｍ厚のアルミ筒缶の箱形ケース１０１に扁
平型二次電池１０２を内包し、箱形ケース１０１と扁平
型二次電池１０２との隙間に、ウレタン系樹脂の充填材
１０３を注入し固めたものである。
【００３９】前記図７に示した第２の従来モジュール１
１０は、３ｍｍのＳＵＳ材製の上カバー１１１ａ，下カ
バー１１１ｂで１ｍｍ厚のシリコン系スポンジからなる
ゴムシート１０３を上下に介在させて扁平型二次電池１
０２を挟み込んだものである。加えた内部加圧力として
は８０ｋｇｆ程度であるが、ＳＵＳ製の上カバー１１１
ａ，下カバー１１１ｂが撓んでしまうため、挟み込んだ
扁平型二次電池１０２の発電要素体の外周縁に内部加圧
力が集中してしまう。
１０は、３ｍｍのＳＵＳ材製の上カバー１１１ａ，下カ
バー１１１ｂで１ｍｍ厚のシリコン系スポンジからなる
ゴムシート１０３を上下に介在させて扁平型二次電池１
０２を挟み込んだものである。加えた内部加圧力として
は８０ｋｇｆ程度であるが、ＳＵＳ製の上カバー１１１
ａ，下カバー１１１ｂが撓んでしまうため、挟み込んだ
扁平型二次電池１０２の発電要素体の外周縁に内部加圧
力が集中してしまう。
【００４０】これら４水準のモジュールについてサイク
ル試験を行った結果を図３に示す。図３から判るよう
に、本実施形態のモジュール構造のものは、明らかに従
来例よりもサイクル特性が向上している。特に、第１の
従来モジュール１００と面圧１ｋｇｆ／ｃｍ２の本実施
形態のモジュール構造では、５００サイクル後の容量維
持率で１０％程度の差が生じている。ここに、容量維持
率とは、充放電を繰返した場合に、初期を１００％とし
たときに維持している容量の割合をいう。
ル試験を行った結果を図３に示す。図３から判るよう
に、本実施形態のモジュール構造のものは、明らかに従
来例よりもサイクル特性が向上している。特に、第１の
従来モジュール１００と面圧１ｋｇｆ／ｃｍ２の本実施
形態のモジュール構造では、５００サイクル後の容量維
持率で１０％程度の差が生じている。ここに、容量維持
率とは、充放電を繰返した場合に、初期を１００％とし
たときに維持している容量の割合をいう。
【００４１】（２）第２の実施形態
本実施形態では、カバーの材質としてガラスエポキシ樹
脂を採用した。ガラスエポキシ樹脂はガラス繊維を含有
させ、通常のエポキシ樹脂よりも強度を向上させたもの
である。上カバー１２ａ，下カバー１２ｂの大きさはＷ
１０５ｍｍ×Ｄ１７０ｍｍ×Ｔ１０ｍｍである。
脂を採用した。ガラスエポキシ樹脂はガラス繊維を含有
させ、通常のエポキシ樹脂よりも強度を向上させたもの
である。上カバー１２ａ，下カバー１２ｂの大きさはＷ
１０５ｍｍ×Ｄ１７０ｍｍ×Ｔ１０ｍｍである。
【００４２】流体内包袋の材質はアルミ箔とし、融着層
には未延伸ポリプロピレンを用いた。内包袋の大きさは
Ｗ７０ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ５ｍｍであり、内包流体
は空気とした。ラミネートフィルムを外装体とする扁平
型二次電池１１は前記第１の実施形態で使用したものと
同じである。
には未延伸ポリプロピレンを用いた。内包袋の大きさは
Ｗ７０ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ５ｍｍであり、内包流体
は空気とした。ラミネートフィルムを外装体とする扁平
型二次電池１１は前記第１の実施形態で使用したものと
同じである。
【００４３】上記構成で扁平型二次電池１１を挟みこ
み、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂを撓ませ内部加圧
力Ｐを加えていった。この際、流体内包袋１３ａ，１３
ｂの配置は、扁平型二次電池１１を構成する発電要素体
１４を覆い、かつ四方は開放するよう調整しておく。面
圧の均一性と内部加圧力の大きさは、流体内包袋１３
ａ，１３ｂと扁平型二次電池１１との間に感圧紙（図示
省略）を挟み込んで調整した。
み、上カバー１２ａ，下カバー１２ｂを撓ませ内部加圧
力Ｐを加えていった。この際、流体内包袋１３ａ，１３
ｂの配置は、扁平型二次電池１１を構成する発電要素体
１４を覆い、かつ四方は開放するよう調整しておく。面
圧の均一性と内部加圧力の大きさは、流体内包袋１３
ａ，１３ｂと扁平型二次電池１１との間に感圧紙（図示
省略）を挟み込んで調整した。
【００４４】本実施形態でも内部加圧力を４０ｋｇｆ及
び８０ｋｇｆに調整した。この場合、扁平型二次電池１
１の発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中する現象は
無く、扁平型二次電池１１の上下面をほぼ均一に押さえ
込むことを確認した。この効果は少なくとも扁平型二次
電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現する。なお、こ
の内部加圧力を本実施形態における扁平型二次電池の面
圧に換算した場合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋ
ｇｆ／ｃｍ２程度に相当する。
び８０ｋｇｆに調整した。この場合、扁平型二次電池１
１の発電要素体の外周縁に内部加圧力が集中する現象は
無く、扁平型二次電池１１の上下面をほぼ均一に押さえ
込むことを確認した。この効果は少なくとも扁平型二次
電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現する。なお、こ
の内部加圧力を本実施形態における扁平型二次電池の面
圧に換算した場合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋ
ｇｆ／ｃｍ２程度に相当する。
【００４５】次に、サイクル試験を実施した結果を説明
する。試験条件は４５℃環境下における４．２Ｖ−２．
５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。評価サン
プルは本実施形態のモジュール構造で面圧０．５ｋｇｆ
／ｃｍ２と１ｋｇｆ／ｃｍ２の２水準で行った。これら
２水準のモジュールについてサイクル試験を行った結果
を図４に示す。図３と図４から判るように、本実施形態
のモジュール構造のものも５００サイクル後の容量維持
率で最大１０％程度の差が生じている。
する。試験条件は４５℃環境下における４．２Ｖ−２．
５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。評価サン
プルは本実施形態のモジュール構造で面圧０．５ｋｇｆ
／ｃｍ２と１ｋｇｆ／ｃｍ２の２水準で行った。これら
２水準のモジュールについてサイクル試験を行った結果
を図４に示す。図３と図４から判るように、本実施形態
のモジュール構造のものも５００サイクル後の容量維持
率で最大１０％程度の差が生じている。
【００４６】（３）第３の実施形態
図５は第１，第２の実施形態を拡張した場合であり、２
０個の扁平型二次電池１１を用いて大型のモジュール２
０を構築した一例である。カバー１２Ａａ，１２Ａｂは
奥行きを長くした上下カバーである。
０個の扁平型二次電池１１を用いて大型のモジュール２
０を構築した一例である。カバー１２Ａａ，１２Ａｂは
奥行きを長くした上下カバーである。
【００４７】以上のように第１，第２の実施形態のモジ
ュール構造を採用することにより、従来のモジュール構
造では達成できなかった、ラミネートフィルムを外装体
とする扁平型二次電池の特性を低下させることなく、モ
ジュールを構築することが可能となる。また、上下カバ
ーの材質を高強度の樹脂系にすることで、軽量な扁平型
二次電池も構築可能となる。さらに第１，第２のモジュ
ール構造を複数配列することによって、大型のモジュー
ル（第３の実施形態）も構築することができる。
ュール構造を採用することにより、従来のモジュール構
造では達成できなかった、ラミネートフィルムを外装体
とする扁平型二次電池の特性を低下させることなく、モ
ジュールを構築することが可能となる。また、上下カバ
ーの材質を高強度の樹脂系にすることで、軽量な扁平型
二次電池も構築可能となる。さらに第１，第２のモジュ
ール構造を複数配列することによって、大型のモジュー
ル（第３の実施形態）も構築することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を発揮することができる。本発明のモジュール
構造は、所定の面圧で均一に扁平型二次電池を押さえ込
むことができるので、ラミネートフィルムを外装体とす
る扁平型二次電池の充放電による膨れ現象を抑制し、電
池特性を劣化させる事無く長期的なサイクル特性を引き
出すことができる。同時に扁平型二次電池の発電要素体
全体を均一な面圧で押さえ込むので、従来のモジュール
構造で問題となっていた発電要素体外周縁への内部加圧
力集中による短絡現象を抑制することができる。
下の効果を発揮することができる。本発明のモジュール
構造は、所定の面圧で均一に扁平型二次電池を押さえ込
むことができるので、ラミネートフィルムを外装体とす
る扁平型二次電池の充放電による膨れ現象を抑制し、電
池特性を劣化させる事無く長期的なサイクル特性を引き
出すことができる。同時に扁平型二次電池の発電要素体
全体を均一な面圧で押さえ込むので、従来のモジュール
構造で問題となっていた発電要素体外周縁への内部加圧
力集中による短絡現象を抑制することができる。
【００４９】また、本発明のモジュール構造は、内部加
圧力をカバーの撓みで得る構造であるが、カバー材質の
撓みによる発電要素体外周縁への内部加圧力集中が無い
ため、所定の内部加圧力を得るためのカバー材質の選定
幅が広がる。よって扁平型二次電池を所定の面圧で押さ
えて、且つ、軽量なモジュールを構築することができ
る。さらに本発明の構造は１個から数個のモジュールを
重ねた場合でも有効であり、この構造を拡張することで
数十個のモジュールも作製することができる。
圧力をカバーの撓みで得る構造であるが、カバー材質の
撓みによる発電要素体外周縁への内部加圧力集中が無い
ため、所定の内部加圧力を得るためのカバー材質の選定
幅が広がる。よって扁平型二次電池を所定の面圧で押さ
えて、且つ、軽量なモジュールを構築することができ
る。さらに本発明の構造は１個から数個のモジュールを
重ねた場合でも有効であり、この構造を拡張することで
数十個のモジュールも作製することができる。
【００５０】さらに、流体内包袋を採用することにより
安全性の面で効果が期待できる。流体内包袋に内包する
流体に消火剤を採用することにより、本発明のモジュー
ルが外部からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合で
あっても流体内包袋が破裂することによって消火剤が散
布されるので、従来よりも、より積極的に鎮火作用を持
たせることが可能となる。
安全性の面で効果が期待できる。流体内包袋に内包する
流体に消火剤を採用することにより、本発明のモジュー
ルが外部からの破壊的損傷を受け、発火に至った場合で
あっても流体内包袋が破裂することによって消火剤が散
布されるので、従来よりも、より積極的に鎮火作用を持
たせることが可能となる。
【図１】本発明の第1の実施形態の構造説明図である。
【図２】同第１の実施形態における、発電要素体の構造
説明図である。
説明図である。
【図３】同第１の実施形態と従来例を、或る条件下でサ
イクル試験した結果を比較して示す図である。
イクル試験した結果を比較して示す図である。
【図４】同第１の実施形態と従来例を、別の条件下でサ
イクル試験した結果を比較して示す図である。
イクル試験した結果を比較して示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の構造説明図である。
【図６】第1の従来例の構造説明図である。
【図７】第２の従来例の構造説明図である。
Ｐ 内部加圧力
１０ 第1の実施形態のモジュール
１１ 扁平型二次電池
１２ａ，１２Ａａ 上カバー
１２ｂ，１２Ａｂ 下カバー
１３ａ，１３ｂ 流体内包袋
１４ 発電要素体
１４ａ 正極
１４ｂ 負極
１４ｃ セパレータ
２０ 第３の実施形態のモジュール
１００ 第１の従来モジュール
１０１ 箱形ケース
１０２ 扁平型二次電池
１０３ ゴムシート
１１０ 第２の従来モジュール
１１１ａ 上カバー
１１１ｂ 下カバー
Claims (6)
- 【請求項１】 扁平型二次電池を加圧しつつ固定するモ
ジュール外装体と前記扁平型二次電池との間に、流体を
密閉内包した流体内包袋を配置してなることを特徴とす
る扁平型二次電池を内包したモジュール。 - 【請求項２】 請求項１記載の扁平型二次電池を内包し
たモジュールにおいて、 前記流体内包袋は、前記扁平型二次電池を構成する発電
要素体がなす領域以上の領域を覆うことを特徴とする扁
平型二次電池を内包したモジュール。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の扁平型二
次電池を内包したモジュールにおいて、 前記内包した流体は、消火作用を有する気体または液体
または粉体またはゲルのいずれか一つであることを特徴
とする扁平型二次電池を内包したモジュール。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２記載の扁平型二
次電池において、 前記内包した流体は、消火作用を有する気体または液体
または粉体またはゲルの二種類以上の混合体であること
を特徴とする扁平型二次電池を内包したモジュール。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれか一つに記
載の扁平型二次電池を内包したモジュールにおいて、 前記扁平型二次電池は二次電池外装体により覆われてな
り、該二次電池外装体は、ラミネートフィルムからなる
ことを特徴とする扁平型二次電池を内包したモジュー
ル。 - 【請求項６】 請求項1〜請求項５のいずれか一つに記
載の扁平型二次電池を内包したモジュールにおいて、 前記扁平型二次電池は、正極とセパレータと負極とを交
互に積層してなる発電要素体を備えたことを特徴とする
扁平型二次電池を内包したモジュール。
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