JP2006318671A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大型化を抑制しつつ、各端子の支持剛性が高く、設計自由度が高い電池を提供する。
【解決手段】電池１０は、電池ケース２０と、蓋部材４０と、一対の端子５０と、を備える。電池ケース２０は、開口２１を有して内側に電池要素３０を収容する。電池ケース２０をラミネートフィルム２２によって形成する。蓋部材４０は、開口２１内に収容されるとともに、電池ケース２０の開口縁２３と密着する。蓋部材４０は、開口２１を密閉する。蓋部材４０に一対の端子５０を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ラミネート型の電池に関する。

電池は、電池要素を収容可能な電池ケースと、この電池ケースの開口を塞ぐ封口板と、を備えている。この種の電池では、電池ケースを樹脂で形成し、電池ケースの内側に金属をラミネートすることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、電池ケースを樹脂で形成する場合、電池ケースに強度を持たせるために、電池ケースの壁が厚くなってしまうことが考えられる。壁の厚みが大きくなる分、電池は、大きくなる傾向にある。

このため、電池ケースがラミネートフィルムによって形成される電池が提案されている。この種の電池では、電池ケースは、開口を有する袋状に形成される。電池要素に接続された正極、負極のそれぞれ端子は、電池ケースの開口から出される。そして、電池ケースの開口縁は、正，負の端子を内側に挟んだ状態で、密着される。このようにすることによって、電池ケースの開口は、密閉される。
特開２００３−７２５６号公報

しかし、各端子がラミネートフィルム製の電池ケースの開口縁によって支持されるので、各端子の支持剛性は、低くなる。ラミネートフィルム製の電池ケースを有する電池を単電池として複数の単電池からなる蓄電池を構成する場合、つまり端子を別の単電池の端子
に電気的に接続する場合など、端子の支持剛性が低いことは、好ましくない。

さらに、ラミネート製の電池ケースは、端子を支持したうえで密閉されなければならないため、必然的に端子の形状は薄い泊状のものに限定されてしまい、端子を別の単電池の端子と電気的に接続する場合や電気容量の調整などにおいて、設計的な自由度が失われてしまい好ましくない。

したがって、本発明の目的は、大型化を抑制しつつ、各端子の支持剛性が高く、設計的な自由度が失われない電池を提供することにある。

本発明の電池は、電池ケースと、蓋部材と、一対の端子と、を備える。電池ケースは、開口を有して内側に電池要素を収容する。電池ケースをフィルム材によって形成する。蓋部材は、電池ケースの開口内に収容されるとともに、電池ケースの開口縁と密着する。蓋部材は、電池ケースの開口を密閉する。蓋部材に一対の端子を設ける。

本発明の好ましい形態では、蓋部材に設けられる一対の端子を柱状とする。一対の端子は、蓋部材を貫通する。

本発明の好ましい形態では、蓋部材の上面は、一対の端子が設けられる箇所の近傍において、幅が広い形状になっている。

本発明の好ましい形態では、蓋部材において、一対の端子が設けられる箇所の近傍と、一対の端子が設けられる箇所の近傍以外の部位とは、滑らかに連続した形状である。

本発明の好ましい形態では、蓋部材は、一対の端子が設けられる基部と、基部に設けられて第１の方向に延びる延出部と、を有する。前記第１の方向を横切る第２の方向に沿う前記延出部の幅は、前記第２の方向に沿う前記基部の幅よりも狭い。

本発明の好ましい形態では、電池ケースの開口縁が密着する基部の周面と電池ケースの開口縁が密着する延出部の周面とは、滑らかに連続する。

本発明の好ましい形態では、蓋部材と、電池ケースの開口縁とを、減圧によって密着状態にする。

本発明の好ましい形態では、蓋部材と、電池ケースの開口縁とを、熱溶着にて密着状態にする。

本発明の好ましい形態では、蓋部材と、電池ケースの開口縁とを、少なくとも一方に接着剤を塗布した状態で圧着する。

本発明の電池では、電池ケースがフィルム材で形成されるので、電池が大きくなることが抑制される。そして、各端子が蓋部材によって支持されるので、各端子の支持剛性が高くなる。さらに、柱状の端子が蓋部材を貫通しているので、各端子の支持剛性を高くすることができ、且つ、比較的容易に端子の断面積を変更でき、剛性上、レイアウト上、電気容量上の設計自由度が高くなる。それゆえ、電池は、大型化が抑制されつつ、各端子の支持剛性が高く、設計自由度が高くなる。

本発明の一実施形態に係る電池を、図１から図５を参照して説明する。図１は、電池１０の斜視図である。図２は、電池１０の断面図である。本実施形態では、電池１０は、例えばリチウムイオン電池が採用されている。なお、電池１０は、リチウムイオン電池に限定されるものではない。

図２に示すように、電池１０は、電池ケース２０と、電池要素３０と、蓋部材４０と、一対の端子５０と、を備えている。

図３は、電池１０の分解斜視図である。なお、図３中では、電池要素３０は、省略されている。図３に示すように、電池ケース２０は、一端に開口２１を有する袋状である。開口２１は、例えば一方向に長い形状である。

図２に示すように、電池ケース２０は、例えばポリエチレン２０ａにアルミニウム２２ｂをラミネートしたラミネートフィルム２２によって形成されている。それゆえ、電池ケース２０は、薄い。ラミネートフィルム２２は、本発明で言う、フィルム材の一例である。なお、図中では、ラミネートフィルム２２の厚みは、誇張して厚くかかれているが、実際は薄いものである。

電池要素３０は、電極体３１と、正極導体３２と、負極導体３３と、を備えている。電極体３１は、負極用電極板３４と、正極用電極板３５と、セパレータ３６と、を備えている。

負極用電極板３４は、集電シート３４ａに負極活物質３４ｂを付着させて形成されている。正極用電極板３５は、集電シート３５ａに正極活物質３５ｂを付着させて形成されている。電極体３１は、負極用電極板３４と正極用電極板３５との間にセパレータ３６を介在させたものを空芯状に巻回することによって形成されている。

本実施形態では、集電シート３４ａは、負極活物質３４ｂよりも上方に出ている。集電シート３５ａは、正極活物質３５ｂよりも下方に出ている。なお、図２中では、集電シート３４ａ，３５ａは、図面の見易さを考慮して、正極活物質３５ｂと負極活物質３４ｂとから突出する部分のみが示されている。

負極導体３３は、電極体３１の上部に取付けられている。集電シート３４ａは負極導体３３に電気的に接続されている。正極導体３２は、電極体３１の下部に取付けられている。集電シート３５ａは、正極導体３２に電気的に接続されている。負極導体３３の形状と、正極導体３２の形状とは、後で詳細に説明される。

図１から図３に示すように、蓋部材４０は、電池ケース２０の開口２１内に収容される。蓋部材４０は、周面４１に電池ケース２０の開口２１の開口縁２３が密着することによって、開口２１を密封する。蓋部材４０は、例えば樹脂製であって、剛性が高い。

図３に示すように、蓋部材４０は、基部４３と、延出部４４と、を有している。基部４３は、本発明で言う、端子が設けられる箇所の近傍の一例である。延出部４４は、本発明で言う、一対の端子が設けられる箇所の近傍以外の部分の一例である。

延出部４４は、基部４３の両端部に設けられている。各延出部４４は、基部４３から第１の方向Ａに沿って延びている。つまり、延出部４４は、基部４３から一方向に延びている。延出部４４については、後ほど詳細に説明する。

基部４３には、後述される一対の端子５０が螺合する取付孔４９が形成されている。取付孔４９は、一対形成されている。各取付孔４９は、第１の方向Ａに沿って並んでいる。各取付孔４９は、基部４３を貫通している。各取付孔４９の内面には、雌ねじが形成されている。基部４３の断面形状は、例えば高さ方向に略一定である。

基部４３において、一方の取付孔４９から他方の取付孔４９までの範囲は、第１の方向Ａに沿って略直線状に延びている。それゆえ、基部４３の縁４５は、一方の取付孔４９から他方の取付孔４９までの範囲において、第１の方向Ａに沿う両側が互いに略平行である。

基部４３において、第１の方向Ａに沿う両端部４３ａ、つまり、各取付孔４９の近傍は、上方から見た平面形状が略半円状になっている。それゆえ、縁４５は、両端部４３ａにおいて、各取付孔４９の径よりもなだらかになる。

一方の取付孔４９から他方の取付孔４９までの範囲において、第１の方向Ａと直交する第２の方向Ｂに沿う基部４３の幅Ｌ１は、基部４３における各端子５０の支持剛性を考慮して決定されている。それゆえ、各端子５０の支持剛性は、十分に確保される。

延出部４４は、基部４３の両端部４３ａに形成されている。具体的には、延出部４４は、基部４３の両端部４３ａの先端４８に設けられている。先端４８は、第１の方向Ａに最も外側にある部位である。延出部４４は、第１の方向Ａに略直線状に延びている。延出部４４の先端部４４ａは、半円状に形成されている。

第２の方向Ｂに沿う延出部４４の幅Ｌ２は、幅Ｌ１よりも狭く形成されている。延出部４４の断面形状は、例えば高さ方向に略一定である。

なお、図中では、第２の方向Ｂに沿う延出部４４の幅は、厚く描かれているが、実際は、薄いものである。

基部４３の周面４３ｂと延出部４４の周面４４ｂとの境界部分１０２は、基部４３から延出部４４へと滑らかに連続するように形成されている。さらに、基部４３の両端部４３ａの平面形状が略円弧状であることによって、基部４３と延出部４４とは、より一層滑らかに連続する。

各端子５０は、金属製である。各端子５０は、本体５２と、鍔部５３と、を有している。本体５２は、例えば円柱状である。鍔部５３は、本体５２に設けられている。鍔部５３は、本体５２の周面から外側に広がっている。本体５２において鍔部５３よりも一方側は、取付孔４９と螺合するねじ部５２ａが形成されている。ねじ部５２ａの周面には、雄ねじが形成されている。

図２に示すように、一方の端子５０は、鍔部５３が蓋部材４０に当接されるまで、取付孔４９にねじ込まれる。同様に、他方の端子５０も、他方の取付孔４９にねじ込まれる。

各端子５０のねじ部５２ａは、先端５２ｂが蓋部材４０を貫通する長さを有している。各端子５０の姿勢は、ロックナット１００が各端子５０に螺合されることによって、固定される。

それゆえ、蓋部材４０が電池ケース２０に固定された状態では、各端子５０の先端５２ｂは、電池ケース２０内に突出する。なお、ロックナット１００と蓋部材４０との間には、Ｏ−リング１０１が設けられている。Ｏ−リング１０１は、取付孔４９を液密に塞いでいる。

ここで、負極導体３３の形状と、正極導体３２の形状と、を詳細に説明する。負極導体３３は、板状であって、一部が折り返されることによって負極のリード片３３ａが形成されている。負極のリード片３３ａは、一方の端子５０に電気的に接続される。

正極導体３２は、板状であって、電池ケース２０の内面２４に沿って上方に延びる正極のリード片３２ａを有している。正極のリード片３２ａは、他方の端子５０に電気的に接続される。

つぎに、電池１０の製造工程の一例を説明する。図３に示すように、蓋部材４０に各端子５０を固定する。具体的には、各端子５０を、対応する取付孔４９内に螺合した後、各蓋部材４０にＯ−リング１０１を設ける。ついで、ロックナット１００によって、各端子５０の姿勢を固定する。一方、電池ケース２０内に電池要素３０を収容する。このとき、負極のリード片３３ａと一方の端子５０とを電気的に接続する。同様に、正極のリード片３２ａと他方の端子５０とを電気的に接続する。

ついで、端子５０が固定された蓋部材４０を電池ケース２０に固定する。図４は、開口２１内に蓋部材４０が収容された状態を上方から見た平面図である。電池ケース２０に蓋部材４０を固定する場合、図４に示すように、まず、蓋部材４０を開口２１内に収容する。

ついで、電池ケース２０の開口縁２３を、例えば接着剤２００によって蓋部材４０の周面４１に密着させていく。具体的には、開口縁２３の第１の方向Ａに沿う先端部２３ａ、つまり開口縁２３において延出部４４の先端部４４ａと対向する部位を、第１の方向Ａに沿って引っ張る。接着剤２００は、開口縁２３の内面と蓋部材４０の周面４１とに塗布されている。

すると、開口縁２３は、矢印Ｃで示すように、蓋部材４０へ向かって移動していく。そして、開口縁２３を基部４３から延出部４４へ向かって、蓋部材４０の周面４１に圧着していくことによって、開口縁２３と蓋部材４０とを密閉状態にする。

接着剤２００は、図４に示すように、開口縁２３の内面と、蓋部材４０の周面４１に塗布されている。しかし、接着剤２００は、開口縁２３の内面と蓋部材４０の周面４１の両方に塗布されることに限定されない。

例えば、接着剤２００は、開口縁２３の内面だけに塗布されてもよい。または、接着剤２００は、蓋部材４０の周面４１だけに塗布されてもよい。

また、接着剤２００は、蓋部材４０の周面４１の一部や開口縁２３の内面において蓋部材４０の周面４１と対向する範囲の一部だけに塗布されてもよい。要するに、接着剤２００は、開口縁２３の内面と蓋部材４０の周面４１の少なくとも一方に塗布されていればよい。

図５は、開口縁２３が蓋部材４０の周面に密着する前と後の状態を上方からみた平面図である。なお、開口縁２３が蓋部材４０に密着する前と後の状態は、一方の延出部４４の近傍と他方の延出部４４の近傍とで略同じである。それゆえ、図５は、一方の延出部４４の近傍を代表して示している。図中、２点鎖線で示される電池ケース２０は、蓋部材４０の周面４１に密着された状態を示している。

図５に示すように、開口縁２３の先端部２３ａを第１の方向Ａに沿って引っ張った後、基部４３から延出部４４へ向かって開口縁２３を周面４１に密着させていくと、先端部２３ａは、蓋部材４０の周面４１と密着せずに余ってしまう。このように余った先端部２３ａは、図中２点鎖線で示されるように、互いに密着される。

基部４３の周面４３ｂと延出部４４の周面４４ｂとは、互いに滑らかに連続している。それゆえ、開口縁２３は、蓋部材４０の周面４１に、効率よく密着される。さらに、延出部４４の先端部４４ａは、略半円状である。それゆえ、先端部２３ａどうしを互いに密着させる場合、先端部２３ａと開口縁２３との間に隙間が形成されにくくなる。

なお、開口縁２３が蓋部材４０の周面４１に密着する過程では、電池ケース２０内の気体は、吸い出される。それゆえ、図１に示すように、開口縁２３が蓋部材４０に密着した状態では、電池ケース２０は、電池要素３０に略密着する。それゆえ、電池要素３０は、電池ケース２０に支えられる。したがって、電池要素３０の姿勢の安定性は、向上する。

このように構成される電池１０では、各端子５０は、蓋部材４０に固定される。蓋部材４０は、例えば樹脂製であって剛性が高くなっている。したがって、各端子５０の支持剛性は、高くなる。

さらに、電池ケース２０は、ラミネートフィルム２２で形成されている。ラミネートフィルム２２は、薄い。それゆえ、電池１０は、大型化されることが抑制される。

さらに、柱状の各端子５０が蓋部材４０を貫通しているので、各端子５０の支持剛性を高くすることができ、且つ、比較的容易に端子５０の断面積を変更でき、剛性上、レイアウト上、電気容量上の設計自由度が高くなる。

したがって、電池１０は、大型化が抑制されるとともに、端子５０の支持剛性が高くなり、かつ設計的な自由度が高くなる。

また、電池ケース２０が電池要素３０に略密着することによって、電池要素３０の姿勢の安定性は、向上する。それゆえ、電池１０の破損は、抑制される。

また、各端子５０は、蓋部材４０を介して電池ケース２０に固定される。それゆえ、各端子５０は、直接、電池ケース２０に接触しない。蓋部材４０は、上記したように、電池ケース２０との間に隙間が形成されにくいなだらかな形状である。

したがって、各端子５０の形状によって、電池ケース２０に隙間が形成されるということがない。つまり、各端子５０の断面形状は、隙間の発生の原因とならない。それゆえ、各端子５０は、断面形状を大きくすることができる。このため、電池１０は、大電流を流すことができるようになる。

また、各端子５０を柱状にすることによって、各端子５０の断面積を大きくすることができる。それゆえ、各端子５０が大電流を流すことができるようになるので、電池１０の出力容量は、大きくなる。

また、第２の方向Ｂに沿う基部４３の平面の幅Ｌ１は、広く形成されている。それゆえ、各端子５０の支持剛性が向上する。

また、基部４３の周面４３ｂと延出部４４の周面４４ｂとは、滑らかに連続している。それゆえ、電池ケース２０の開口縁２３は、蓋部材４０の周面４１に密着しやすくなる。

また、蓋部材４０が延出部４４を有することによって、開口縁２３は、蓋部材４０に効率よく密着されるようになる。この点について具体的に説明する。

開口縁２３を蓋部材４０の周面４１に密着するために、開口縁２３を第１の方向Ａに引っ張った場合、開口２１の形状は、第１の方向Ａに延びるとともに、第２の方向Ｂに狭くなっていく。

各端子５０の支持剛性を確保するために、第２の方向Ｂに沿う基部４３の平面の幅Ｌ１は、広くなっている。それゆえ、開口縁２３の先端部２３ａを第１の方向Ａに引っ張ると、まず、開口縁２３は、基部４３に接触するとともに、延出部４４に接触する。ついで、開口縁２３を基部４３から延出部４４へと周面４１に密着させていく。

このとき、開口縁２３の閉じられた形状は、蓋部材４０が延出部４４を有することによって、基部４３を挟んで両側で略対称になる。

言い換えると、蓋部材４０が延出部４４を有していない場合、開口縁２３の閉じた形状は、基部４３を挟んで両側で対称にならないことが考えられる。つまり、開口縁２３において蓋部材４０と密着せずに余った部分どうしを互いに密着した場合、蓋部材４０において開口縁２３どうしが互いに密着された部位と対向する箇所は、基部４３を挟んで対称な位置にならないことが考えられる。この場合、電池ケース２０は、ねじれた状態になる。このようになると、開口縁２３は、蓋部材４０に密着しにくくなる。

上記のことにより、蓋部材４０が延出部４４を有することによって、開口縁２３は、効率よく蓋部材４０に密着されるようになる。

また、蓋部材４０が延出部４４を有することによって、蓋部材４０は、第１の方向Ａの両端部分の幅が狭い形状となる（延出部４４の幅Ｌ２は、基部４３の幅Ｌ１よりも狭いので。）。

それゆえ、蓋部材４０を電池ケース２０内に収容する際に、電池ケース２０の開口縁２３の先端部２３ａを第２の方向Ｂにあまり広げる必要がない。それゆえ、蓋部材４０を開口２１内に収容しやすくなるので、開口縁２３を蓋部材４０の周面４１に密着する作業を行いやすくなる。

各端子５０の断面形状は、円状に限定されるものではなく、例えば四角や三角などの、複雑な形状に形成することもできる。

なお、本実施形態では、電池ケース２０の開口縁２３と蓋部材４０の周面４１とは、接着剤２００を用いて、互いに密着されているが、これに限定されない。

例えば、電池ケース２０の内部を減圧することによって、電池ケース２０の開口縁２３と蓋部材４０とを、互いに密着してもよい。

または、電池ケース２０の開口縁２３と蓋部材４０の周面４１とは、互いに熱溶着されてもよい。開口縁２３と蓋部材４０とを熱用着する場合、超音波を用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る電池の斜視図。 図１に示された電池の断面図。 図１に示された電池の電池要素が省略された分解斜視図。 図１に示された蓋部材が電池ケースの開口内に収容された状態を上方から見た平面図。 図４に示された電池ケースの開口縁が蓋部材の周面に密着される前と後の状態を示す平面図。

符号の説明

１０…電池、２０…電池ケース、２１…開口、２２…ラミネートフィルム（フィルム材）、２３…開口縁、３０…電池要素、４０…蓋部材、４３…基部（端子が設けられる箇所の近傍）、４４…延出部（端子が設けられる箇所近傍以外の部分）、５０…端子、２００…接着剤。

Claims (9)

1. 開口を有して内側に電池要素を収容し、かつフィルム材によって形成される電池ケースと、
   前記開口内に収容されるとともに、前記電池ケースの開口縁と密着して前記開口を密閉する蓋部材と、
   前記蓋部材に設けられる一対の端子と、
   を具備することを特徴とする電池。
2. 前記蓋部材に設けられる一対の端子は、柱状であるとともに、前記蓋部材を貫通していることを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 前記蓋部材の上面は、前記一対の端子が設けられる箇所の近傍において、幅が広い形状になっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池。
4. 前記蓋部材において、前記一対の端子が設けられる箇所の近傍と、前記一対の端子が設けられる箇所の近傍以外の部位とは、滑らかに連続した形状であることを特徴とする請求項３に記載の電池。
5. 前記蓋部材は、
   前記一対の端子が設けられる基部と、
   前記基部に設けられて第１の方向に延びる延出部と、
   を有し、
   前記第１の方向を横切る第２の方向に沿う前記延出部の幅は、前記第２の方向に沿う前記基部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池。
6. 前記開口縁が密着する前記基部の周面と前記開口縁が密着する前記延出部の周面とは、滑らかに連続することを特徴とする請求項５に記載の電池。
7. 前記蓋部材と、前記電池ケースの開口縁とは、減圧によって密着状態にする事を特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の電池。
8. 前記蓋部材と、前記電池ケースの開口縁とは、熱溶着にて密着状態にすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載の電池。
9. 前記蓋部材と、前記電池ケースの開口縁とは、少なくとも一方に接着剤を塗布した状態で圧着させることで密着状態にする事を特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載の電池。

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