JP2008226560A

JP2008226560A - 組電池

Info

Publication number: JP2008226560A
Application number: JP2007060939A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shimozono; 下薗　　武司; Shun Ito; 瞬伊藤; Tomomasa Mochizuki; 智匡望月
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】複数個の非水電解質二次電池１を電解液吸収接着剤６で接着することにより、非水電解液が漏れ出すのを防止すると共に、漏れ出した非水電解液が他の電池の電池ケース２のシール性を低下させたり、リード端子４、５や周辺の電気回路等を短絡させるのを防止することができる組電池を提供する。
【解決手段】電池ケース２にアルミラミネートフィルムを用いた扁平状の非水電解質二次電池１を複数個、扁平面同士を対向させて積み重ね電池パックケースに収納した電池パックにおいて、隣接して対向する非水電解質二次電池１の扁平面同士を、非水電解液吸収性を備えた電解液吸収接着剤６で接着した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミラミネートフィルム等のフレキシブルフィルム製の電池ケースを用いた電池を複数個組み合わせた組電池に関するものである。

電池ケースにアルミラミネートフィルムを用いることにより薄型軽量化を図った非水電解質二次電池が従来から広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。このような非水電解質二次電池の構成例を図３に示す。この非水電解質二次電池１は、電池ケース２が２枚の方形のアルミラミネートフィルム２１、２２によって構成され、この電池ケース２の内部に発電要素３が収納されると共に非水電解液が充填される。

アルミラミネートフィルム２１、２２は、アルミニウム箔の一方の面に、ナイロンやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のようなバリア性と強度の高いベース樹脂層を積層すると共に、他方の面にポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等のような熱可塑性樹脂層を積層した３層構造のフレキシブルフィルムである。また、これらのアルミラミネートフィルム２１、２２は、方形シート状の周縁部を除く中央の大部分に、熱可塑性樹脂層側が窪んだ凹部が予めプレス加工によって形成されている。

発電要素３は、帯状の正負の電極をセパレータを介して巻回し、側面から押し潰すことにより扁平状に成形したものである。また、この発電要素３の前方と後方の端面からは、正極リード端子４と負極リード端子５が突出している。

上記アルミラミネートフィルム２１、２２は、熱可塑性樹脂層側の凹部を向かい合わせにして上下から重ね合わせ、これらの凹部の間に扁平状の発電要素３を嵌め込んで非水電解液を充填し周縁部を熱溶着することにより、内部を密閉した電池ケース２となる。従って、この非水電解質二次電池１も扁平状となり、電池ケース２の上下の面が広い扁平面となる。なお、発電要素３の両端面から突出する正極リード端子４と負極リード端子５は、これら２枚のアルミラミネートフィルム２１、２２が重なり合った間を通して封止されて外部に突出するようになっている。

上記扁平状の非水電解質二次電池１は、例えば図４に示すように、複数個を扁平面同士が対向するように上下に積み重ねて直列に接続し、図示しない電池パックケースに収納して電池パックとして使用することがある。このような扁平状の非水電解質二次電池１を複数個、扁平面同士が対向するように積み重ねると、電池間の無駄なスペースが少なくなるので、電池パックの容積容量密度を高めることができるようになる。また、この電池パックでは、この容積容量密度をさらに高めるために、各非水電解質二次電池１の電池ケース２の左右両端部の溶着部を上方に折り曲げている。

ところが、従来の電池パックは、複数個の非水電解質二次電池１を積み重ねて周囲を粘着テープで巻いて固定しただけで電池パックケースに収納していたので、大きな振動や衝撃を受けると、非水電解質二次電池１の電池ケース２同士が擦れてフレキシブルなアルミラミネートフィルム２１、２２が破損するおそれがあるという問題があった。

また、電池パックケース内のいずれかの非水電解質二次電池１のアルミラミネートフィルム２１、２２が破損して非水電解液が漏れ出すと、この非水電解液が別の非水電解質二次電池１に付着する。しかも、このように外部に漏れ出した非水電解液は、外気中の湿気と反応してフッ酸（フッ化水素）を発生させるので、非水電解質二次電池１に付着すると、このフッ酸がアルミラミネートフィルム２１、２２の外表面の樹脂を浸透して内部のアルミニウム箔を腐食させ、電池ケース２のシール性を著しく低下させるという問題もあった。

さらに、導電性の非水電解液が外部に漏れ出すと、電池パックケース内で非水電解質二次電池１のリード端子４、５等の配線を短絡させたり、電池パックケース外にまで漏れ出すと、周辺の回路基板等に短絡を起こすおそれが生じるという問題もあった。

なお、複数個の電池と電気回路とをケースに収納する際に、これら複数個の電池と電気回路との間を２枚の遮断壁で分離し、これらの遮断壁の間に電解液吸収性を備えた樹脂を充填することにより、電池から漏れ出した電解液が電気回路に侵入するのを防止する発明が従来からなされている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この発明では、電池から電解液が漏れ出すのを防止することはできず、しかも、漏れ出した電解液からケース内の電気回路は保護できても、ケース内の他の電池や外部の電気回路まで保護することはできないという問題がある。
特開２００５−２０９５８７号公報（第２頁、第４図）特開２００２−１２４２２１号公報

本発明は、複数個の電池を電解液吸収接着剤で接着することにより、これらの電池から電解液が漏れ出すのを防止すると共に、漏れ出した電解液が他の電池に付着して電池ケースのシール性を低下させたり、配線や電気回路を短絡させるのを防止することができる組電池を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、電池ケースにフレキシブルフィルムを用いた電池を複数個組み合わせた組電池において、隣接する電池間を、電解液吸収性を備えた電解液吸収接着剤で接着したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数個の電池が電解液吸収接着剤によって接着されて一体化するので、組電池が大きな振動や衝撃を受けても、電池ケースが破損するようなことがなくなる。特に、電解液吸収接着剤がクッション性を有するものである場合には、振動や衝撃を吸収することにより、さらに強度を高めることができる。しかも、電池から電解液が漏れ出した場合であっても、この電解液を電池間の電解液吸収接着剤が吸収するので、組電池内の他の電池に付着して電池ケースのシール性を低下させたり、組電池内外の配線や電気回路を短絡させるのを防止することができる。

上記発明の一例としては、電池ケースにフレキシブルフィルムを用いた非水電解質二次電池を複数個組み合わせて電池パックケースに収納した電池パックにおいて、隣接する非水電解質二次電池間を、非水電解液吸収性を備えた電解液吸収接着剤で接着した電池パックが挙げられる。

この電池パックによれば、複数個の非水電解質二次電池が電解液吸収接着剤によって接着されて一体化するので、電池パックが大きな振動や衝撃を受けても、電池ケースが破損するようなことがなくなる。特に、電解液吸収接着剤がクッション性を有するものである場合には、振動や衝撃を吸収することにより、さらに強度を高めることができる。しかも、非水電解質二次電池から非水電解液が漏れ出した場合であっても、この非水電解液を電池間の電解液吸収接着剤が吸収するので、電池パックケース内の他の電池に付着して電池ケースのシール性を低下させたり、電池パックケース内外の配線や電気回路を短絡させるのを防止することができる。

また、上記発明の他の例としては、電池ケースにフレキシブルフィルムを用いた扁平状の非水電解質二次電池を複数個、扁平面同士を対向させて積み重ね電池パックケースに収納した電池パックにおいて、隣接して対向する非水電解質二次電池の扁平面同士を、非水電解液吸収性を備えた電解液吸収接着剤で接着した電池パックが挙げられる。

この電池パックによれば、複数個の扁平状の非水電解質二次電池の広い扁平面同士が電解液吸収接着剤によって確実に接着されて強固に一体化されるので、電池パックが大きな振動や衝撃を受けても、電池ケースが破損するようなことがなくなる。特に、電解液吸収接着剤がクッション性を有するものである場合には、振動や衝撃を吸収することにより、さらに強度を高めることができる。しかも、非水電解質二次電池から非水電解液が漏れ出した場合であっても、電池の広い扁平面同士を接着した電解液吸収接着剤がこの非水電解液を確実に吸収するので、電池パックケース内の他の電池に付着して電池ケースのシール性を低下させたり、電池パックケース内外の配線や電気回路を短絡させるのを防止することができる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図２を参照して説明する。なお、これらの図においても、図３〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、図３に示した従来例と同じ構成の扁平状の非水電解質二次電池１を複数個、図４に示したように、扁平面同士が対向するように上下に積み重ねて直列に接続し、図示しない電池パックケースに収納した電池パックについて説明する。

上記非水電解質二次電池１は、図２に示すように、複数個を扁平面同士が対向するように上下に積み重ねられる。また、この際、上方に他の非水電解質二次電池１が積み重ねられる各非水電解質二次電池１の電池ケース２の扁平面には、予め電解液吸収接着剤６を塗布しておき、他の非水電解質二次電池１が積み重ねられた後に硬化させて接着する。

電解液吸収接着剤６は、非水電解液を吸収してゲル化する樹脂であり、硬化することによって接着を行うものである。このような電解液吸収接着剤６としては、例えばシリル基を末端に持つ樹脂を用いることができ、硬化後にもクッション性を備えているものを用いることが好ましい。また、湿気硬化型の樹脂を用いれば、塗布して非水電解質二次電池１を積み重ねた後に、外気中の湿気と反応することにより容易に硬化させることができる。本実施形態では、このような電解液吸収接着剤６として、株式会社スリーボンド製のＴＢ１５３０Ｄ（湿気硬化型弾性シール剤）を用いた。

複数個の非水電解質二次電池１を積み重ねて電解液吸収接着剤６を硬化させると、図１に示すように、上下に隣接する非水電解質二次電池１、１の電池ケース２、２における対向する扁平面の間には、それぞれ電解液吸収接着剤６の硬化した樹脂層が介在することになる。従って、これら複数個の非水電解質二次電池１は、扁平面同士が広い面積で電解液吸収接着剤６により接着されるので、この接着が確実なものとなり強固に一体化させることができる。

このようにして上下に積み重ねて接着した複数個の非水電解質二次電池１は、適宜リード端子４、５を抵抗溶接で接続して直列接続にし、図示しない電池パックケースに収納して電池パックとなる。

上記構成の電池パックによれば、複数個の非水電解質二次電池１が、電池ケース２の広い扁平面同士を電解液吸収接着剤６によって確実に接着されるので、強固に一体化される。しかも、この電解液吸収接着剤６は、硬化後にもクッション性を有するので、非水電解質二次電池１の間で衝撃を吸収することができる。従って、電池パックが大きな振動や衝撃を受けても、各非水電解質二次電池１の電池ケース２が破損するようなことがなくなり、非水電解液が漏れ出すのを確実に防止することができる。

ただし、フレキシブルなアルミラミネートフィルム２１、２２製の電池ケース２は、尖った金属片等が触れると破断するおそれがあり、電池パックケースが壊れるほどの極めて大きな外力が加わった場合にも破損するおそれはあるので、これらの原因により非水電解液が漏れ出すことまでは防ぎ得ない。また、アルミラミネートフィルム２１、２２の熱溶着が不十分であった場合にも、非水電解液が漏れ出すおそれはある。

しかしながら、このような原因で非水電解質二次電池１から非水電解液が漏れ出した場合であっても、扁平面同士を広い面積で接着した電解液吸収接着剤６がこの非水電解液を確実に吸収することができる。このため、漏れ出した非水電解液が電池パックケース内の他の非水電解質二次電池１に付着して、電池ケース２のシール性を低下させるのを防止することができる。また、この漏れ出した非水電解液が電池パックケース内で、リード端子４、５間を短絡させるようなことも防止できる。さらに、この非水電解液が電池パックケース外にまで漏れ出し、周辺の配線や電気回路を短絡させるのを防止することもできる。

なお、電解液吸収接着剤６は、非水電解質二次電池１を接着するだけであれば、非水電解質二次電池１の扁平面の間に薄く介在させればよいが、この電解液吸収接着剤６は、容積が大きいほど多くの非水電解液を吸収することができるので、非水電解質二次電池１の扁平面の間に十分な厚さの樹脂層として介在させることが好ましい。また、この電解液吸収接着剤６は、樹脂層の厚さが厚ければ、十分なクッション性を発揮することもできるようになる。

また、上記実施形態では、電池ケース２の扁平面に電解液吸収接着剤６を塗布して硬化させる場合を示したが、この電解液吸収接着剤６による接着方法は任意である。例えば、電池ケース２の扁平面に電解液吸収接着剤６を噴霧したり、半硬化状態の電解液吸収接着剤６のシート材を電池ケース２の扁平面に載置して硬化させるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、湿気硬化型の電解液吸収接着剤６を用いたが、硬化方法も任意であり、例えば２液性の硬化剤を用いたり、紫外線硬化を行わせるものであってもよい。

また、上記実施形態では、２枚のアルミラミネートフィルム２１、２２の周縁部を熱溶着する場合を示したが、熱溶着に代えて、接着等の他の方法により接合することもできる。さらに、上記実施形態では、２枚のアルミラミネートフィルム２１、２２を重ね合わせて電池ケース２とする場合を示したが、例えば１枚のアルミラミネートフィルムを２つ折りにしたり、封筒のように両端部と中央部で重ね合わせるようにした電池ケースを用いてもよく、予めアルミラミネートフィルムを袋状にした電池ケースを用いることもできる。

また、上記実施形態では、電池ケース２にアルミラミネートフィルム２１、２２を用いる場合を示したが、アルミニウム箔に代えて他の金属箔を用いた金属箔ラミネートフィルムを用いることもできる。さらに、この電池ケース２は、十分な強度とバリア性を確保し確実な封止が可能なフレキシブルフィルムであれば、金属箔ラミネートフィルムである必要もなく、樹脂のみからなるラミネートフィルムや単一の素材の樹脂フィルムからなるものであってもよい。

また、上記実施形態では、発電要素３の両端面からリード端子４、５が突出する場合を示したが、片方の端面から正負のリード端子４、５が共に突出するようになっていてもよく、端面以外の部分、例えば電極の巻回終端部等からリード端子４、５が引き出されるようになっていてもよい。

また、上記実施形態では、扁平状に押し潰した巻回型の発電要素３を示したが、この発電要素３の構成は任意であり、最初から長円筒形や楕円形に巻回して扁平状としたものであってもよく、積層型のものを用いることもできる。さらに、上記実施形態では、このような扁平状の発電要素３を用いることにより非水電解質二次電池１を扁平状とし、扁平面での電解液吸収接着剤６による接着面積が広くなるようにしたが、この接着面積がある程度狭くなってもよいのであれば、例えば円筒状に巻回した発電要素３を用いた円筒形の非水電解質二次電池１であっても同様に実施可能であり、発電要素３や非水電解質二次電池１の形状は限定されない。

また、上記実施形態では、複数個の非水電解質二次電池１を上下に積み重ねた電池パックについて説明したが、非水電解質二次電池１の配置方法は任意であり、例えば複数個の非水電解質二次電池１を上下に積み重ねたものを左右複数列に並べてもよく、円筒形の非水電解質二次電池１の場合であれば、この円筒形の軸方向を上下に向けて、前後左右にできるだけ隙間が少なくなるように並べた電池パックであってもよい。

また、上記実施形態では、複数個の非水電解質二次電池１を組み合わせて電池パックケースに収納した電池パックについて説明したが、必ずしも電池パックケースに収納されているものには限定されないので、複数個の非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池一般についても同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、非水電解液を用いた非水電解質二次電池１について説明したが、本発明は、水溶液電解液を用いた電池を含む電池一般にも実施可能である。水溶液電解液を用いた電池の場合の電解液吸収接着剤６は、この水溶液電解液を吸収してゲル化する樹脂であり、硬化することによって接着を行うものである。

本発明の一実施形態を示すものであって、複数個の非水電解質二次電池を上下に重ね合わせた電池パックを示す正面図である。本発明の一実施形態を示すものであって、複数個の非水電解質二次電池を上下に重ね合わせた電池パックを示す組み立て斜視図である。従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構成を示す組み立て斜視図である。従来例を示すものであって、複数個の非水電解質二次電池を上下に重ね合わせた電池パックを示す斜視図である。

符号の説明

１非水電解質二次電池
２電池ケース
２１アルミラミネートフィルム
２２アルミラミネートフィルム
３発電要素
４正極リード端子
５負極リード端子
６電解液吸収接着剤

Claims

電池ケースにフレキシブルフィルムを用いた電池を複数個組み合わせた組電池において、
隣接する電池間を、電解液吸収性を備えた電解液吸収接着剤で接着したことを特徴とする組電池。