JP2005251617A - 二次電池及び組電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い信頼性の絶縁構造を付与し、容量低下の防止を図ることが可能な組電池を提供する。
【解決手段】二次電池10aは、下部外装部材107を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1071が形成されていると共に、上部外装部材106を延長させて負極端子105の導出部分を覆うような延長部分1061が形成されている。この二次電池10aを4個直列接続して構成される組電池20aは、外装部材106、107の延長部分1061、1071の間に、二次電池10a1〜10a4同士を電気的に接続する各電極端子104、105を挟み込んだ状態で、当該延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105が覆われている。
【選択図】図4
【解決手段】二次電池10aは、下部外装部材107を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1071が形成されていると共に、上部外装部材106を延長させて負極端子105の導出部分を覆うような延長部分1061が形成されている。この二次電池10aを4個直列接続して構成される組電池20aは、外装部材106、107の延長部分1061、1071の間に、二次電池10a1〜10a4同士を電気的に接続する各電極端子104、105を挟み込んだ状態で、当該延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105が覆われている。
【選択図】図4
Description
本発明は、セパレータを介して電極板を積層して外装部材に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材から導出した二次電池に及び当該二次電池を複数個接続して構成される組電池に関する。
セパレータを介して電極板を積層して外装部材に収容して封止し、前記電極板に接続された電極端子を外装部材から導出させた二次電池において、所望する容量や電圧を確保するために、各二次電池から導出する電極端子同士を溶接等により直接的に接続することにより、複数の二次電池を組み合わせて組電池を構成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このように構成される組電池では、各二次電池を電気的に接続している各電極端子が外部に露出しているため、当該各電極端子に絶縁テープを貼り付けることにより組電池の容量低下の防止が図られているが、経時劣化等に伴ってその絶縁テープに剥離するおそれがあり、その絶縁構造の信頼性が乏しいという問題があった。
特開平9−259859号公報
本発明は、高い信頼性の絶縁構造を組電池に付与し、容量低下の防止を図ることが可能な二次電池及び組電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して電極板を積層して上部外装部材及び下部外装部材の間に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記上部外装部材及び下部外装部材から導出した二次電池であって、前記上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方に、前記電極端子の導出部分を覆う延長部分が形成されている二次電池が提供される。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して電極板を積層して上部外装部材及び下部外装部材の間に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記上部外装部材及び下部外装部材から導出した二次電池であって、前記上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方に、前記電極端子の導出部分を覆う延長部分が形成されている二次電池が提供される。
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、上述の二次電池を複数有する組電池であって、前記二次電池の上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方に形成された前記延長部分の間に、前記二次電池同士を電気的に接続した各電極端子を挟み込みながら、前記延長部分同士を接合した少なくとも2以上の前記二次電池を含む組電池が提供される。
本発明では、二次電池の上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方を延長させて、電極端子の導出部分を覆うような延長部分を形成する。そして、このような二次電池を複数用いて組電池を構成する際に、二次電池同士を電気的に接続する各電極端子をこの延長部分の間に挟み込んだ状態で当該延長部分同士を接合し、この延長部分により各電極端子を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性で組電池の絶縁構造を維持することが可能となり、組電池の容量低下の防止を図ることが出来る。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る二次電池の全体の平面図、図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は図1に示す二次電池の外装部材の断面図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る二次電池の全体の平面図、図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は図1に示す二次電池の外装部材の断面図である。
図1及び図2は一つの二次電池10a(単位電池)を示し、この二次電池10aを複数積層することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。
本発明の第1実施形態に係る二次電池10aは、リチウム系の平板状の積層タイプの薄型二次電池であり、図1及び図2に示すように、3枚の正極板101と、5枚のセパレータ102と、3枚の負極板103と、正極端子104と、負極端子105と、上部外装部材106と、下部外装部材107と、特に図示しない電解質とから構成されている。このうちの正極板101、セパレータ102、負極板103及び電解質を特に発電要素108と称する。
発電要素108を構成する正極板101は、正極端子104まで伸びている正極側集電体101aと、正極側集電体101aの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層101b、101cとを有している。なお、正極板101の正極層101b、101cは、正極側集電体101aの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図2に示すように、正極板101、セパレータ102及び負極板103を積層して発電要素108を構成する際に、正極板101においてセパレータ102に実質的に重なる部分のみに正極層101b、101cが形成されている。
この正極板101の正極側集電体101aは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金泊、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
また、この正極板101の正極層101b、101cは、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO2)等のリチウム複合酸化物と、カルコゲン(S、Se、Te)化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤とを混合したものを、正極側集電体101aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
発電要素108を構成する負極板103は、負極端子105まで伸びている負極側集電体103aと、当該負極側集電体103aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層103b、103cとを有している。なお、負極板103の負極層103b、103cは、負極側集電体103aの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図2に示すように、正極板101、セパレータ102及び負極板103を積層して発電要素108を構成する際に、負極板103においてセパレータ102に実質的に重なる部分のみに負極層103b、103cが形成されている。
この負極板103の負極側集電体103aは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
また、この負極板103の負極層103b、103cは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体103aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。
特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
発電要素108のセパレータ102は、上述した正極板101と負極板103との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ102は、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
なお、本発明のセパレータ102は、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドウィッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものを用いることも出来る。このようにセパレータ102を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与することが出来る。
以上の発電要素108は、セパレータ102を介して正極板101と負極板103とが交互に積層されている。そして、3枚の正極板101は、正極側集電体101aを介して、金属箔製の正極端子104にそれぞれ接続される一方で、3枚の負極板103は、負極側集電体103aを介して、同様に金属箔製の負極端子105にそれぞれ接続されている。
なお、発電要素108の正極板101、セパレータ102、及び、負極板103は、本発明では上記の枚数に何ら限定されず、例えば、1枚の正極板101、3枚のセパレータ102、及び、1枚の負極板103でも発電要素108を構成することが出来、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することが出来る。
正極端子104も負極端子105も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子104としては、上述の正極側集電体101aと同様に、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等を挙げることが出来る。また、負極端子105としては、上述の負極側集電体103aと同様に、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることが出来る。また、本実施形態では、電極板101、103の集電体101a、103aを構成する金属箔自体を電極端子104、105まで延長することにより、電極板101、103を電極端子104、105にそれぞれ直接接続しているが、電極板101、103の集電体101a、103aと、電極端子104、105とを、集電体101a、103aを構成する金属箔とは別の材料や部品により接続しても良い。
発電要素108は、図2に示すようなカップ状に成形された上部外装部材106と、平板状の下部外装部材107との間に収容されて封止されている。
本実施形態に係る上部外装部材106は、図3に示すように、二次電池10aの内側から外側に向かって、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層106aと、例えば、アルミニウム等の金属箔から構成されている中間層106bと、例えば、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層106cと、の三層構造となっている。
同様に、本実施形態に係る下部外装部材107は、図3に示すように、二次電池10aの内側から外側に向かって、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層107aと、例えば、アルミニウム等の金属箔から構成されている中間層107bと、例えば、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層107cと、の三層構造となっている。
従って、上部外装部材106も下部外装部材107も、例えば、アルミニウム箔等の金属箔106b、107bの一方の面(二次電池10aの内側面)をポリエチレン等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルム106a、107aでラミネートし、他方の面(二次電池10aの外側面)をポリアミド系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルム106c、107cでラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。
このように、外装部材106、107が、樹脂層106a、106c、107a、107cに加えて金属層106b、107bを具備することにより、外装部材106、107自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材106、107の内側層106a、107aを、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の樹脂で構成することにより、金属製の電極端子104、105との良好な融着性を確保することが可能となる。
なお、図1及び図2に示すように、封止された外装部材106、107の一方の端部から正極端子104が導出し、当該他方の端部から負極端子105が導出するが、電極端子104、105の厚さ分だけ上部外装部材106と下部外装部材107との融着部分に隙間が生じるので、二次電池10a内部の封止性を維持するために、電極端子104、105と外装部材106、107とが接触する部分に、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させても良い。このシールフィルムは、正極端子104及び負極端子105の何れにおいても、外装部材106、107を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。
さらに、本発明の第1実施形態に係る二次電池10aの上部外装部材106には、図1及び図2に示すように、外装部材106、107の熱融着部109(後述)から導出する負極端子105の導出部分の上面全体を覆うような延長部分1061が形成されている。
この延長部分1061は、上述の上部外装部材106と同様に、ポリエチレン等の樹脂フィルムから成る内側層106a、アルミニウム箔等から成る中間層106b、及び、ポリアミド系樹脂等の樹脂フィルムから成る外側層106c、の三層構造で構成されており、例えば、上部外装部材106を作製する際に、延長部分1061の長さ分予め長めに上部外装部材106を切断する等して、この延長部分1061が形成されている。
また、この二次電池10aの下部外装部材107には、図1及び図2に示すように、外装部材106、107の熱融着部109から導出する導出部分の下面全体を覆うような延長部分1071が形成されている。
この延長部分1071は、上述の下部外装部材107と同様に、ポリエチレン製の樹脂フィルム等から成る内側層106a、アルミニウム箔等から成る中間層106b、及び、ポリアミド系樹脂製の樹脂フィルム等から成る外側層107c、の三層構造で構成されており、例えば、下部外装部材107を作製する際に、延長部分1071の長さ分予め長めに下部外装部材107を切断する等して、この延長部分1071が形成されている。
これらの外装部材106、107によって、上述した発電要素108、正極端子104の一部及び負極端子105の一部を包み込み、当該外装部材106、107により形成された空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材106、107により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、図1及び図2に示すような熱融着部109で熱プレスにより熱融着して外装部材106、107を封止する。なお、上述の延長部分1061、1071は何れも、熱融着部109よりも外周側に位置しており、単位電池としての二次電池10aの状態では、電極端子104、105に熱融着されずに非拘束な状態となっている。
この二次電池10aに注入される有機液体溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)やメチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を挙げることが出来るが、本発明の有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン(γ−BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることも出来る。
以下に、上述の実施形態に係る二次電池を複数接続することにより構成される組電池について説明する。
図4(A)及び(B)は本発明の第1実施形態に係る複数の二次電池を接続して構成される組電池の側面図であり、図4(A)は接続前の状態を示し、図4(B)は接続後の状態を示す図、図5は図4(B)の組電池を示す平面図である。
本発明の第1実施形態に係る組電池20aは、図4(A)、図4(B)及び図5に示すように、上述の構造の二次電池10aを4個接続して構成されている。
この組電池20aは、先ず、各二次電池10anが略同一平面上に並べて配置されており、一の二次電池10anの電極端子104、105と、他の二次電池10a(n+1)の異極端子105、104とが電気的に接続されている。但し、nは自然数であり、図4(A)では、n=1が最左端に位置する第1の二次電池10a1、n=2が第2の二次電池10a2、n=3が第3の二次電池10a3、そして、n=4が最右端に位置する第4の二次電池10a4に相当する。
より具体的には、図4(A)に示すように、第1の二次電池10a1の正極端子104が、第2の二次電池10a2の負極端子105に接続されており、第2の二次電池10a2の正極端子104が、第3の二次電池10a3の負極端子105に接続されており、第3の二次電池10a3の正極端子104が、第3の二次電池10a4の負極端子105に接続されており、結果的に、4個の第1〜第4の二次電池10a1〜10a4が直列接続されている。これら電極端子104、105同士を接続する方法としては、例えば、超音波溶接や冷間圧接等を例示することが出来る。特に図示しないが、第1の二次電池10a1の負極端子105と第4の二次電子10a4の正極端子104とは、外部に電気的に接続される。
さらに、本実施形態に係る組電池20aは、上記のように接続された二次電池10an、10a(n+1)の各電極端子104、105同士を、一の二次電池10anの下部外装部材107の延長部分1071と、他の二次電池10a(n+1)の上部外装部材106の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、当該延長部分1061、1071同士が熱融着して接合され、各電極端子104、105が延長部分1061、1071により覆われている。
より具体的には、図4(A)に示すように、第1の二次電池10a1の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第2の二次電池10a2の負極端子105とを、第1の二次電池10a1の下部外装部材107の延長部分1071と、第2の二次電池10a2の上部外装部材106の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、この延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、図4(B)及び図5に示すように、第1の二次電池10a1の正極端子104と、第2の二次電池10a2の負極端子105とが、第1の二次電池10a1の下部外装部材107の延長部分1071と、第2の二次電池10a2の上部外装部材106の延長部分1061とにより覆われている。
同様に、図4(A)、図4(B)及び図5に示すように、第2の二次電池10a2の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第3の二次電池10a3の負極端子105とが、第2の二次電池10a2の下部外装部材107の延長部分1071と、第3の二次電池10a3の上部外装部材106の延長部分1061とに覆われている。さらに同様に、同図に示すように、第3の二次電池10a3の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第4の二次電池10a4の負極端子105とが、第3の二次電池10a3の下部外装部材107の延長部分1071と、第4の二次電池10a4の上部外装部材106の延長部分1061とにより覆われている。
以上のように、本発明の第1実施形態では、二次電池10aの下部外装部材107を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1071を形成すると共に、上部外装部材106を延長させて負極端子105の導出部分を覆うような延長部分1061を形成して二次電池10aを構成する。そして、このような構造の二次電池10aを複数用いて組電池20aを構成する際に、二次電池10a1〜10a4同士を電気的に接続する各電極端子104、105を間に挟み込んだ状態で延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性で組電池の絶縁構造を維持することが可能となるので、組電池の容量低下の防止を図ることが出来る。
図6(A)及び(B)は本発明の第1実施形態に係る組電池における二次電池の他の接続方法を示す図であり、図6(A)が組電池全体の側面図、図6(B)が図6(A)のVIB部の拡大図である。
上述の構造の組電池20aでは、図4(A)に示すように、一の二次電池10a1〜10a4の正極端子104が、他の二次電池10a1〜10a4の負極端子105の上に位置するように接続しているが、図6(A)及び(B)に示すように、一の二次電池10a1〜10a4の正極端子104が、他の二次電池10a1〜10a4の下に位置するように接続しても良い。
図6(B)の拡大図に示すように、一の二次電池10an(同図の場合は第2の二次電池10a2)の下部外装部材107の延長部分1071の基端部分から他の二次電池10a(n+1)(同図の場合は第3の二次電池10a3)の負極端子105の先端までの距離Lとして、比較的短い距離しか確保し得ない場合には、延長部分1071の基端部分に剥離が生じるおそれがあるので、図6(A)及び(B)に示すような一の二次電池10anの正極端子104の上に他の二次電池10a(n+1)の負極端子105が位置するように接続することが好ましい。
これに対し、この距離Lとして、延長部分1071の基端部分から十分に長い距離を確保し得るような場合には、図4(A)に示すような一の二次電池10anの正極端子104の下に他の二次電池10a(n+1)の負極端子105が位置するように接続することが好ましい。
[第2実施形態]
図7は本発明の第2実施形態に係る組電池を示す側面図である。
図7は本発明の第2実施形態に係る組電池を示す側面図である。
本発明の第2実施形態に係る組電池20a’は、4個の二次電池10a1〜10a4が積層されている点で、上述の第1実施形態に係る組電池20aと相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る組電池20aの構成と同一である。以下に、第2実施形態に係る組電池20a’について、第1実施形態に係る組電池20aとの相違点のみ説明する。
本実施形態に係る組電池20a’は、図7に示すように、正極端子104の導出部分を覆うように下部外装部材107を延長して形成された延長部分1071と、負極端子105の導出部分を覆うように上部外装部材106を延長して形成された延長部分1061とを有する、第1実施形態と同様の二次電池10aを用いて構成されており、当該二次電池10aを4個直列接続して構成されている点も第1実施形態に係る二次電池20aと同様である。
第1実施形態に係る組電池20aが4個の二次電池10a1〜10a4を略同一平面上に並べて配置していたのに対し、本実施形態に係る組電池20a’は、一の二次電池10anの上に他の二次電池10a(n+1)が積層されている点で第1実施形態と異なる。但し、nは自然数であり、図7では、n=1が最下段に位置する第1の二次電池10a1、n=2が第2の二次電池10a2、n=3が第3の二次電池10a3、そして、n=4が最上段に位置する第4の二次電池10a4に相当する。
より具体的には、本実施形態に係る組電池20a’は、先ず、図7に示すように、第1の二次電池10a1の上に第2の二次電池10a2が積層されており、この第1の二次電池10a1の正極端子104は、第2の二次電池10a2の負極端子105に接続されている。
同様の要領で、第2の二次電池10a2の上に第3の二次電池10a3が積層されて、第2の二次電池10a2の正極端子104が第3の二次電池10a3の負極端子105に接続されており、さらに、第3の二次電池10a3の上に第4の二次電池10a4が積層されて、第3の二次電池10a3の正極端子104が第4の二次電子10a4の負極端子105に接続されている。なお、これら電極端子104、105同士を接続する方法としては、第1実施形態と同様に、例えば、超音波溶接や冷間圧接等を例示することが出来る。
さらに、本実施形態に係る組電池20a’は、第1実施形態と同様に、上記のように接続された二次電池10an、10a(n+1)の各電極端子104、105同士を、一の二次電池10anの下部外装部材107の延長部分1071と、他の二次電池10a(n+1)の上部外装部材106の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、当該延長部分1061、1071同士が熱融着して接合され、各電極端子104、105が延長部分1061、1071により覆われている。
より具体的には、図7に示すように、第1の二次電池10a1の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第2の二次電池10a2の負極端子105とを、第1の二次電池10a1の下部外装部材107の延長部分1071と、第2の二次電池10a2の上部外装部材106の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、この延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、第1の二次電池10a1の正極端子104と、第2の二次電池10a2の負極端子105とが、第1の二次電池10a1の下部外装部材107の延長部分1071と、第2の二次電池10a2の上部外装部材106の延長部分1061とに覆われている。
同様に、図7に示すように、第2の二次電池10a2の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第3の二次電池10a3の負極端子105とが、第2の二次電池10a2の下部外装部材107の延長部分1071と、第3の二次電池10a3の上部外装部材106の延長部分1061とに覆われている。さらに同様に、同図に示すように、第3の二次電池10a3の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第4の二次電池10a4の負極端子105とが、第3の二次電池10a3の下部外装部材107の延長部分1071と、第4の二次電池10a4の上部外装部材106の延長部分1061とにより覆われている。
なお、本実施形態に係る組電池20a’では、例えば、第1の二次電池10a1の正極端子104及び該正極端子104に接続された第2の二次電池10a2の負極端子105が、第3の二次電池10a3の正極端子104及び該正極端子104に接続された第4の二次電池10a4の負極端子105に対して鉛直方向に重なって相互に近接することとなるが、第1の二次電池10a1の正極端子104及び第2の二次電池10a2の負極端子105が、当該第1及び第2の二次電池10a1、10a2の各延長部分1061、1071で覆われていると共に、第3の二次電池10a3の正極端子104及び第4の二次電池10a4の負極端子105も、当該第3及び第4の二次電池10a3、10a4の延長部分1061、1071で覆われているので、これらの電極端子104、105が相互に接触して短絡を生じることはない。
以上のように、本発明の第2実施形態では、二次電池10aの下部外装部材107を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1071を形成すると共に、上部外装部材106を延長させて負極端子105の導出部分を覆うような延長部分1061を形成して二次電池10aを構成する。そして、このような構造の二次電池10a1〜10a4を複数用いて組電池20a’を構成する際に、二次電池10a1〜10a4同士を電気的に接続する各電極端子104、105を間に挟み込んだ状態で延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性で組電池の絶縁構造を維持することが可能となるので、組電池の容量低下の防止を図ることが出来る。
[第3実施形態]
先ず、本発明の第3実施形態に係る二次電池10bについて説明する。
先ず、本発明の第3実施形態に係る二次電池10bについて説明する。
図8(A)は本発明の第3実施形態に係る二次電池の全体の平面図であり、図8(B)は図8(A)のVIIIB-VIIIB線に沿った断面図である。
本発明の第3実施形態に係る二次電池10bは、延長部分1061、1071が上述の第1実施形態に係る二次電池10aと相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10aの構成と同一である。以下に、第3実施形態に係る二次電池10bについて、第1実施形態に係る二次電池10aとの相違点のみを説明する。
第1実施形態に係る二次電池10aでは、上部外装部材106及び下部外装部材107の正極端子104側及び負極端子105側にそれぞれ延長部分1071、1061が形成されていたのに対し、本実施形態に係る二次電池10bは、図8(A)及び図8(B)に示すように、上部外装部材106のみに延長部分1061が形成されており、下部外装部材107には延長部分が形成されておらず、また、正極端子104側のみに延長部分1061が形成されており、負極端子105側には延長部分が形成されていない。
次に、この二次電池を複数接続することにより構成される組電池について説明する。
図9は本発明の第3実施形態に係る複数の二次電池を接続して構成される組電池の側面図である。
本発明の第3実施形態に係る組電池20bは、図9に示すように、上述の構造の二次電池10bを8個接続して構成されている。
この組電池20bは、先ず、異極端子104、105同士が対向するような姿勢で、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4が略同一平面上に並べて配置されている。同様に、異極端子104、105同士が対向するような姿勢で、第5〜第8の二次電池10b5〜10b8が略同一平面上に並べて配置されている。そして、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4の下部外装部材107を、第5〜第8の二次電池10b5〜10b8の下部外装部材107に合わせるように、即ち、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4に対して第5〜第8の二次電池10b5〜10b8を裏返した状態で、第5〜第8の二次電池10b5〜10b8の上に第1〜第4の二次電池10b1〜10b4が積層され、各電極端子104、105が接続されている。
より具体的には、図9に示すように、第1の二次電池10b1の正極端子104が、第2の二次電池10b2の負極端子105、第5の二次電池10b5の正極端子104、及び、第6の二次電池10b6の負極端子105に接続されている。同様に、第2の二次電池10b2の正極端子104が、第3の二次電池10b3の負極端子105、第6の二次電池10b6の正極端子104、及び、第7の二次電池10b7の負極端子105に接続されている。さらに、第3の二次電池10b3の正極端子104が、第4の二次電池10b4の負極端子105、第7の二次電池10b7の正極端子104、及び、第8の二次電池10b8の負極端子105に接続されている。従って、本実施形態に係る組電池20bは、結果的に、並列接続された2個の二次電池10bの組み合わせが4組直列接続されて構成されている。
さらに、本実施形態に係る組電池20bは、上記のように接続された各電極端子104、105同士を、各二次電池10b1〜10b8の上部外装部材106に形成された延長部分1061の間に挟み込んだ状態で、当該延長部分1061同士が熱融着されて接合され、各電極端子104、105が延長部分1061により覆われている。
より具体的には、図9に示すように、相互に接続された、第1及び第5の二次電池10b1、10b5の正極端子104と、第2及び第6の二次電池10b2、10b6の負極端子105とを、第1の二次電池10b1の延長部分1061と、第5の二次電池10b5の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061により覆われている。
また、同図に示すように、相互に接続された、第2及び第6の二次電池10b2、10b6の正極端子104と、第3及び第7の二次電池10b3、10b7の負極端子105とを、第2の二次電池10b2の延長部分1061と、第6の二次電池10b6の延長部分1061との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061により覆われている。
さらに、同図に示すように、相互に接続された、第3及び第7の二次電池10b3、10b7の正極端子104と、第4及び第8の二次電池10b4、10b8の負極端子105とを、第3の二次電池10b3の延長部分1061と、第7の二次電池10b7の延長部分1071との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061により覆われている。
以上のように、本発明の第3実施形態では、二次電池10bの上部外装部材106を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1061を形成して二次電池10bを構成する。そして、このような構造の二次電池10b1〜10b8を複数用いて組電池20bを構成する際に、二次電池10b1〜10b8同士を電気的に接続する各電極端子104、105を間に挟み込んだ状態で延長部分1061同士を接合して、この延長部分1061により各電極端子104、105を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性で組電池の絶縁構造を維持することが可能となるので、組電池の容量低下の防止を図ることが出来る。
[第4実施形態]
図10(A)は本発明の第4実施形態に係る組電池に用いられる二次電池の一つを示す平面図、図10(B)は図10(A)のXB-XB線に沿った断面図、図11は本発明の第4実施形態に係る組電池を示す側面図である。
図10(A)は本発明の第4実施形態に係る組電池に用いられる二次電池の一つを示す平面図、図10(B)は図10(A)のXB-XB線に沿った断面図、図11は本発明の第4実施形態に係る組電池を示す側面図である。
本発明の第4実施形態に係る組電池20cは、図11に示すように、第3実施形態にて説明した二次電池10bと、図10(A)及び図10(B)に示す二次電池10cとの2種類の二次電池10b、10cを用いて構成される。
本実施形態に係る組電池20cに用いられる二次電池10bは、上述の第3実施形態のて説明したものと同様である。
本実施形態に係る二次電池10cは、延長部分が上述の二次電池10bと相違するが、その他の構成は当該二次電池10bの構成と同一であるので、以下に、二次電池10cについて相違点のみを説明する。
第3実施形態で説明した二次電池10bでは、図8(A)及び図8(B)に示すように、上部外装部材106のみに延長部分1061が形成されており、下部外装部材107には延長部分が形成されていないのに対し、本実施形態に係る二次電池10cは、図10(A)及び図10(B)に示すように、下部外装部材107のみに延長部分1071が形成されており、上部外装部材106には延長部分が形成されていない点で相違する。なお、第3実施形態で説明した二次電池10bも、本実施形態に係る二次電池10cも、正極端子104側だけに延長部分1061又は1071が形成されている点で共通している。
次に、これら二次電池10b、10cを複数接続することにより構成される組電池について説明すると、本実施形態に係る組電池20cは、図11に示すように、第5〜第8の二次電池が、上述の下部外装部材107のみに延長部分1071が形成された二次電池10cで構成されていると共に、当該第5〜第8の二次電池10c5〜10c8が、裏返した状態ではなく、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4と同じ姿勢で積層されている点で、第3実施形態に係る組電池20bと相違するが、その他の構成は第3実施形態に係る組電池20bの構成と同一であるので、以下に、第3実施形態に係る組電池20cとの相違点のみ説明する。
先ず、本発明の第4実施形態に係る組電池20cは、図11に示すように、上部外装部材106のみに延長部分1061が形成された二次電池10bが4個、下部外装部材107のみに延長部分1071が形成された二次電池10cが4個の合計8個の二次電池10b1〜10b4、10c5〜10c8が接続されて構成されている。
そして、この組電池20cは、第3実施形態に係る組電池20bと同様に、異極端子104、105同士が対向するような姿勢で、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4が略同一平面上に並べて配置されている。同様に、異極端子104、105同士が対向するような姿勢で、第5〜第8の二次電池10c5〜10c8が略同一平面上に並べて配置されている。
さらに、本実施形態に係る組電池20cでは、第3実施形態に係る組電池20bと異なり、第1〜第4の二次電池10b1〜10b4の下部外装部材107を、第5〜第8の二次電池10c5〜10c8の上部外装部材106にそれぞれ対向させるように、第5〜第8の二次電池10c5〜10c8の上に第1〜第4の二次電池10b1〜10b4が積層され、各電極端子104、105が接続されている。
より具体的には、図11に示すように、第1の二次電池10b1の正極端子104が、第2の二次電池10b2の負極端子105、第5の二次電池10c5の正極端子104、及び、第6の二次電池10c6の負極端子105に接続されている。同様に、第2の二次電池10b2の正極端子104が、第3の二次電池10b3の負極端子105、第6の二次電池10c6の正極端子104、及び、第7の二次電池10c7の負極端子105に接続されている。さらに、第3の二次電池10b3の正極端子104が、第4の二次電池10b4の負極端子105、第7の二次電池10c7の正極端子104、及び、第8の二次電池10c8の負極端子105に接続されている。従って、本実施形態に係る組電池20cは、結果的に、並列接続された2個の二次電池10b、10cの組み合わせが4組直列接続されて構成されている。
さらに、本実施形態に係る組電池20cは、上記のように接続された各電極端子104、105同士を、各二次電池10b1〜10b4の上部外装部材106に形成された延長部分1061と、各二次電池10c5〜10c8の下部外装部材107に形成された延長部分1071との間に挟み込んだ状態で、当該延長部分1061、1071同士が熱融着されて接合され、各電極端子104、105が延長部分1061、1071により覆われている。
より具体的には、図11に示すように、相互に接続された、第1及び第5の二次電池10b1、10c5の正極端子104と、第2及び第6の二次電池10b2、10c6の負極端子105とを、第1の二次電池10b1の延長部分1061と、第5の二次電池10c5の延長部分1071との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061、1071により覆われている。
また、同図に示すように、相互に接続された、第2及び第6の二次電池10b2、10c6の正極端子104と、第3及び第7の二次電池10b3、10c7の負極端子105とを、第2の二次電池10b2の延長部分1061と、第6の二次電池10c6の延長部分1071との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061、1071により覆われている。
さらに、同図に示すように、相互に接続された、第3及び第7の二次電池10b3、10c7の正極端子104と、第4及び第8の二次電池10b4、10c8の負極端子105とを、第3の二次電池10b3の延長部分1061と、第7の二次電池10c7の延長部分1071との間に挟み込んだ状態で、これら延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、各電極端子104、105が当該延長部分1061、1071により覆われている。
以上のように、本発明の第4実施形態では、上部外装部材106を延長させて正極端子104の導出部分を覆うような延長部分1061のみを形成した二次電池10bと、下部外装部材107を延長させて負極端子105の導出部分を覆うような延長部分1071のみを形成した二次電池10cとを複数用いて組電池20cを構成する。そして、これら複数の二次電池10b1〜10b4、10c5〜10c8を用いて組電池20cを構成する際に、二次電池10b1〜10b4、10c5〜10c8同士を電気的に接続する各電極端子104、105を間に挟み込んだ状態で延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性でくみ電池の絶縁構造を維持することが可能となるので、組電池の容量低下の防止を図ることが出来る。
[第5実施形態]
図12(A)は本発明の第5実施形態に係る二次電池の全体の平面図であり、図12(B)は図12(A)のXIIB-XIIB線に沿った断面図である。
図12(A)は本発明の第5実施形態に係る二次電池の全体の平面図であり、図12(B)は図12(A)のXIIB-XIIB線に沿った断面図である。
本発明の第5実施形態に係る二次電池10dは、延長部分1061、1071が上述の第1実施形態に係る二次電池10aと相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10aの構成と同一である。以下に、第5実施形態に係る二次電池10dについて、第1実施形態に係る二次電池10aとの相違点のみを説明する。
第1実施形態に係る二次電池10aでは、正極端子104側及び負極端子105側にそれぞれ延長部分1071、1061が形成されていたのに対し、本実施形態に係る二次電池10dは、図12(A)及び図12(B)に示すように、正極端子104側の上部外装部材106が延長されて延長部分1061が形成されていると共に、当該正極端子104側の下部外装部材107が延長されて延長部分1071が形成されており、即ち、何れの延長部分1061、1071も正極端子104側に形成されているのに対し、負極端子105側には延長部分が形成されていない。
次に、この二次電池を複数接続することにより構成される組電池について説明する。
図13は本発明の第5実施形態に係る複数の二次電池を接続して構成される組電池の側面図である。
本実施形態に係る組電池20dは、図13に示すように、第1実施形態に係る組電池20aと同様に、上述の構造の二次電池10dを4個接続して構成されている。
この組電池20dは、第1実施形態に係る組電池20aと同様に、第1〜第4の二次電池10d1〜10d4が略同一平面上に並べられて配置され、第1の二次電池10d1の正極端子104が第2の二次電池10d2の負極端子105に接続されており、第2の二次電池10d2の正極端子104に第3の二次電池10d3の負極端子105が接続されており、第3の二次電池10d3の正極端子104が第4の二次電池10d4の負極端子に接続されている。これら電極端子104、105同士を接続する方法としては、第1実施形態と同様に超音波溶接や冷間圧接等を例示することが出来る。
さらに、本実施形態に係る組電池20dは、図13に示すように、第1の二次電池10d1の正極端子104と、当該正極端子104に接続された第2の二次電池10d2の負極端子105とを、第1の二次電池10d1の上部外装部材106及び下部延長部材107のそれぞれの延長部分1061、1071の間に挟み込んだ状態で、この延長部分1061、1071同士を熱プレスにより熱融着して接合することにより、第1の二次電池10d1の正極端子104と、第2の二次電池10d2の負極端子105とが、第1の二次電池10d1の上部外装部材106及び下部外装部材107の延長部分1061、1071により覆われている。
同様に、図13に示すように、第2の二次電池10d2の正極端子104と第3の二次電池10d3の負極端子105とが、第2の二次電池10d2の上部外装部材106及び下部外装部材107の延長部分1061、1071により覆われており、また、第3の二次電池10d3の正極端子104と第4の二次電池10d4の負極端子105とが、第3の二次電池10d3の上部外装部材106及び下部外装部材107の延長部分1061、1071により覆われている。
以上のように、本発明の第5実施形態では、二次電池10dの上部外装部材106及び下部外装部材107を正極端子104側のみに延長させて延長部分1061、1071を形成し、負極端子105側の上部外装部材106及び下部外装部材107は延長させずに二次電池10dを構成する。そして、このような構造の二次電池10d1〜10d4を複数用いて組電池20dを構成する際に、二次電池10d1〜10d4同士を電気的に接続する各電極端子104、105を間に挟み込んだ状態で延長部分1061、1071同士を接合して、この延長部分1061、1071により各電極端子104、105を覆う。これにより、組電池を構成する各二次電池の電極端子を外部に露出させることなく高い信頼性で組電池の絶縁構造を維持することが可能となるので、組電池の容量低下の防止を図ることが可能となる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述の第1〜5実施形態では、4個の二次電池を直列接続したり、並列接続された2個の二次電池の組み合わせを4組直列接続して組電池を構成したが、本発明において組電池を構成する二次電池の数及び接続方法はこれらに限定されず、所望の電圧や容量に基づいて任意に設定することが出来る。また、上述の実施形態では、二次電池の電極端子同士を直接接続することにより二次電池同士を電気的に接続していたが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば二次電池の電極端子の間にバスバー等を介在させて所望の電圧や容量に基づいて任意に設定するようにしても良い。
10a〜10d…二次電池
101…正極板
102…セパレータ
103…負極板
104…正極端子
105…負極端子
106…上部外装部材
1061…延長部分
107…下部外装部材
1071…延長部分
108…発電要素
109…熱融着部
20a〜20d…組電池
101…正極板
102…セパレータ
103…負極板
104…正極端子
105…負極端子
106…上部外装部材
1061…延長部分
107…下部外装部材
1071…延長部分
108…発電要素
109…熱融着部
20a〜20d…組電池
Claims (9)
- セパレータを介して電極板を積層して上部外装部材及び下部外装部材の間に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記上部外装部材及び下部外装部材から導出した二次電池であって、
前記上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方に、前記電極端子の導出部分を覆う延長部分が形成されている二次電池。 - 請求項1記載の二次電池を複数有する組電池であって、
前記二次電池の上部外装部材又は下部外装部材の少なくとも一方に形成された前記延長部分の間に、前記二次電池同士を電気的に接続した各電極端子を挟み込みながら、前記延長部分同士を接合した少なくとも2以上の前記二次電池を含む組電池。 - 前記上部外装部材又は下部外装部材の一方に前記延長部分が形成された一の前記二次電池の電極端子と、前記上部外装部材又は下部外装部材の他方に前記延長部分が形成された他の前記二次電池の前記電極端子と、を電気的に接続すると共に、
前記一の二次電池の前記延長部分と前記他の二次電池の前記延長部分との間に、前記接続された各電極端子を挟み込みながら、前記延長部分同士を接合した少なくとも2以上の前記二次電池を含む請求項2記載の組電池。 - 前記上部外装部材及び下部外装部材の一方に前記延長部分が形成された一の前記二次電池の電極端子と、前記上部外装部材及び下部外装部材の一方に前記延長部分が形成された他の前記二次電池の電極端子と、を電気的に接続すると共に、
前記一の二次電池の前記延長部分と前記他の二次電池の前記延長部分との間に、前記接続された各電極端子を挟み込みながら、前記延長部分同士を接合した少なくとも2以上の前記二次電池を含む請求項2記載の組電池。 - 前記一の二次電池の電極端子の下面に前記他の二次電池の電極端子を重ね合わせた状態で、前記一の二次電池の電極端子と前記他の二次電池の電極端子とを電気的に接続した少なくとも2以上の前記二次電池を含む請求項3記載の組電池。
- 前記一の二次電池の電極端子の上面に前記他の二次電池の電極端子を重ね合わせた状態で、前記一の二次電池の電極端子と前記他の二次電池の電極端子とを電気的に接続した少なくとも2以上の前記二次電池を含む請求項3記載の組電池。
- 前記上部外装部材及び下部外装部材の何れにも前記延長部分が形成された一の前記二次電池の電極端子と、前記上部外装部材及び下部外装部材の何れにも前記延長部分が形成されていない他の二次電池の前記電極端子と、を電気的に接続すると共に、
前記一の二次電池の前記延長部分同士の間に、前記接続された各電極端子を挟み込みながら、前記延長部分同士を接合した少なくとも2以上の前記二次電池を含む請求項2記載の組電池。 - 前記一の二次電池を、前記他の二次電池に並べて配置した請求項2〜7の何れかに記載の組電池。
- 前記一の二次電池を、前記他の二次電池に積層した請求項2〜4の何れかに記載の組電池。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061025 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090904 |