JP2008226563A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】発電要素カバー６の周縁部からではなく、リード端子４、５を挟む端辺部等のみからフランジ部６１ｂ〜６２ｃを突出させてアルミラミネートフィルム３１、３２の周縁部と共に熱溶着することにより、アルミラミネートフィルム３１、３２の他の端辺部を折り曲げ可能にした電池を提供する。
【解決手段】発電要素カバー６を重ね合わせた間に発電要素２を挟んで、アルミラミネートフィルム３１、３２を重ねた電池ケース３の間に収容し周縁部を熱溶着することにより密閉収納した電池において、発電要素カバー６における発電要素２から引き出されたリード端子４、５を挟む端辺部のみからフランジ部６１ｂ〜６２ｃを突出させてアルミラミネートフィルム３１、３２の縁部の間に挿入し、これらのフランジ部６１ｂ〜６２ｃをアルミラミネートフィルム３１、３２の周縁部と共に熱溶着した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルなアルミラミネートフィルム等を用いた電池ケースに発電要素を密閉収納した電池に関するものである。

フレキシブルなアルミラミネートフィルム製の電池ケースに扁平形の発電要素を密閉収納することにより薄型軽量化を図った電池が従来から広く使用されている（例えば、特許文献１の背景技術や第４図参照。）。このようなフレキシブルフィルム製の電池ケースを用いた非水電解質二次電池の構成例を図２に示す。この非水電解質二次電池１は、発電要素２を収納する電池ケース３が２枚の方形のアルミラミネートフィルム３１、３２によって構成されている。

発電要素２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２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。

アルミラミネートフィルム３１、３２は、アルミニウム箔の両面を樹脂層で挟んで積層したフレキシブルな方形のラミネートフィルムであり、周縁部を除く中央の大部分に凹部が形成されている。これら２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２は、凹部側を向かい合わせにして上下から重ね合わせ、これらの間に発電要素２を挟んで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３となる。また、発電要素２の両端面から突出するリード端子４、５は、これら２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２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。

上記非水電解質二次電池１は、電池ケース３がフレキシブルなアルミラミネートフィルム３１、３２からなるため、外部からの力が加わることによって内部の発電要素２が損傷を受けたり、非水電解質二次電池１に振動や衝撃等が加わったときに、発電要素２の端面の角等によってアルミラミネートフィルム３１、３２が損傷を受けやすくなるという欠点がある。このため、発電要素２の周囲全体を、ある程度剛性を有する方形カップ状の樹脂成形品からなる発電要素カバーで覆って電池ケース３に収納することが考えられる。ただし、単に樹脂成形品の発電要素カバーを電池ケース３に収納しただけでは、発電要素２と電池ケース３との間の隙間で移動可能となるので、非水電解質二次電池１に振動や衝撃等が加わったときに、この樹脂成形品からなる発電要素カバーが挟んだリード端子４、５を断線させたり、フレキシブルなアルミラミネートフィルム３１、３２に損傷を与えるおそれが生じる。

そこで、従来は、図３に示すように、上記発電要素カバー６の２枚の樹脂成形カバー６１、６２の周縁部に、周囲に突出する薄いフランジ状のフランジ部６１ａ、６２ａを形成し、これらのフランジ部６１ａ、６２ａを２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２の周縁部の間に挿入した状態で熱溶着することにより、この発電要素カバー６を電池ケース３の内部で固定するようにしていた。

ところが、上記非水電解質二次電池１は、図４に示すように、電池ケース３におけるリード端子４、５が引き出されていない熱溶着部分である左右の側縁部３ａ、３ｂを上方や下方に折り曲げることにより、収納スペースが大きくなりすぎないようにすることが多い。特に、この図４に示すように、複数個の非水電解質二次電池１を積み重ねる等して、図示しないパック容器に収納し電池パックとして用いる場合には、パック容器が必要以上に大きくなって電池の容積密度が低下するのを防止するために、各非水電解質二次電池１の電池ケース３の側縁部３ａ、３ｂを折り曲げることが多い。

しかしながら、電池ケース３の側縁部３ａ、３ｂがアルミラミネートフィルム３１、３２だけでなく、これらの間に発電要素カバー６における樹脂成形カバー６１、６２のフランジ部６１ａ、６２ａが挿入されて熱溶着されている場合には、この電池ケース３の側縁部３ａ、３ｂが硬くなり折り曲げることが困難になるので、非水電解質二次電池１の収納スペースが大きくなりすぎたり、電池パックの容積密度が低下するという問題が生じていた。また、この場合に、電池ケース３の側縁部３ａ、３ｂを無理に折り曲げると、フランジ部６１ａ、６２ａやアルミラミネートフィルム３１、３２との界面にクラックが生じて、電池ケース３内に充填した電解液が漏れ出すという問題も生じる。
特開２００５−２０９５８７号公報

本発明は、発電要素カバーの周縁部からではなく、リード端子を挟む端辺部等のみからフランジ部を突出させてフレキシブルフィルムの周縁部と共に熱溶着することにより、フレキシブルフィルムの他の端辺部を折り曲げ可能にした電池を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、発電要素カバーを重ね合わせた間に発電要素を挟んで、フレキシブルフィルムを重ねた電池ケースの間に収容し周縁部を熱溶着することにより密閉収納した電池において、発電要素カバーにおける発電要素から引き出されたリード端子を挟む端辺部のみからフランジ部を突出させてフレキシブルフィルムの縁部の間に挿入し、このフランジ部をフレキシブルフィルムの周縁部と共に熱溶着したことを特徴とする。

請求項２の発明は、発電要素カバーを重ね合わせた間に、前方の端面のみからリード端子を引き出した発電要素を挟んで、フレキシブルフィルムを重ねた電池ケースの間に収容し周縁部を熱溶着することにより密閉収納した電池において、発電要素カバーにおける前方と後方の端辺部のみからフランジ部を突出させてフレキシブルフィルムの縁部の間に挿入し、このフランジ部をフレキシブルフィルムの周縁部と共に熱溶着したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、フレキシブルフィルムは、リード端子が引き出された縁部の間にだけ発電要素カバーのフランジ部が挿入されて熱溶着され、他の縁部はフレキシブルフィルムだけが熱溶着されるので、このフレキシブルフィルムの周縁部のうちの他の縁部は容易に折り曲げ可能となり、クラックによる液漏れのおそれも生じない。このため、電池の収納スペースが無駄に大きくなったり、この電池を複数個組み合わせた電池パックの容積密度が低下するようなことがなくなる。

請求項２の発明によれば、フレキシブルフィルムは、前方と後方の縁部の間にだけ発電要素カバーのフランジ部が挿入されて熱溶着され、左右の縁部はフレキシブルフィルムだけが熱溶着されるので、このフレキシブルフィルムの周縁部のうちの左右の縁部は容易に折り曲げ可能となり、クラックによる液漏れのおそれも生じない。このため、電池の収納スペースが無駄に大きくなったり、この電池を複数個組み合わせた電池パックの容積密度が低下するようなことがなくなる。

なお、請求項２における前後の方向は、三次元におけるいずれかの方向（例えば前方）と、これとは逆向きの方向（例えば後方）を示すためのものにすぎず、具体的に特定の方向に限定されるものではない。また、上記左右の方向も、三次元においてこの前後の方向に対して直交する方向を示すためのものにすぎず、具体的に特定の方向に限定されるものではない。

以下、本発明の最良の実施形態について図１を参照して説明する。なお、これらの図においても、図２〜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２〜図４に示した従来例と同様の非水電解質二次電池１について説明する。本実施形態の非水電解質二次電池１は、図１に示すように、発電要素２の周囲全体が発電要素カバー６に覆われて、電池ケース３に密閉収納されている。

発電要素２は、図２〜図３に示した従来例と同様のものであり、帯状の正負の電極をセパレータを介して巻回し、側面を上下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２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。前方に突出する正極リード端子４は、後方の基部が発電要素２内で正極に接続固定され、後方に突出する負極リード端子５は、前方の基部が発電要素２内で負極に接続固定されている。

電池ケース３は、２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２からなる。アルミラミネートフィルム３１、３２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の樹脂層を積層した３層構造の方形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３１、３２には、扁平形の発電要素２を嵌め込むことができるように、周縁部を除く中央の大部分に、熱可塑性の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。

発電要素カバー６は、２枚の樹脂成形カバー６１、６２からなる。樹脂成形カバー６１、６２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のような絶縁性を備えた樹脂からなり、ある程度剛性を有する一方が窪んだ方形カップ状の樹脂成形品である。また、これらの樹脂成形カバー６１、６２は、前方の端辺部からさらに前方に向けてフランジ部６１ｂ、６２ｂを突出させると共に、後方の端辺部からさらに後方に向けてフランジ部６１ｃ、６２ｃを突出させている。これらのフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃは、樹脂成形カバー６１、６２の方形カップ状の本体と同時に樹脂成形された、この本体よりは肉厚の薄い方形の平板状の突出部である。また、図３に示した従来例のフランジ部６１ａ、６２ａとの相違は、これらのフランジ部６１ａ、６２ａが樹脂成形カバー６１、６２の周縁部、即ち周囲の四方の端辺部の全てから周囲に突出しているのに対して、本実施形態のフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃは、樹脂成形カバー６１、６２の前方と後方の端辺部のみから突出していることにある。

上記２枚の樹脂成形カバー６１、６２は、図１に示すように、窪んだ側を向かい合わせにして発電要素２の上下から重ね合わせることにより、この発電要素２を挟んで配置された発電要素カバー６となる。この際、重ね合わせた樹脂成形カバー６１、６２の間は、封止する必要はなく、通常は電解液が流通できる程度の隙間が生じている。また、発電要素２のリード端子４、５は、この樹脂成形カバー６１、６２の前後のフランジ部６１ｂ、６１ｃとフランジ部６２ｂ、６２ｃとの間に挟まれて前後に突出する。従って、これらのフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃは、重ね合わせた樹脂成形カバー６１、６２におけるリード端子４、５を挟む端辺部（前後の端辺部）のみから突出することになる。

２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２は、熱可塑性の樹脂層のある凹部側を向かい合わせにして上下から重ね合わせ、これらの間に発電要素カバー６で挟んだ発電要素２を収容し、平坦な周縁部の熱可塑性の樹脂層同士を熱溶着することにより、内部を密閉した電池ケース３となる。また、この際、樹脂成形カバー６１、６２の前後のフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃは、アルミラミネートフィルム３１、３２の平坦な前後の縁部の間に挿入され、これらのアルミラミネートフィルム３１、３２の周縁部と共に熱溶着される。従って、発電要素２の前後の端面から突出するリード端子４、５は、これら２枚のアルミラミネートフィルム３１、３２の平坦な前後の縁部の間に挿入されたフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃの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。なお、アルミラミネートフィルム３１、３２が完全に内部を密閉する前には、電解液が注液されると共に予備充電が行われる。

上記構成の非水電解質二次電池１は、樹脂成形カバー６１、６２の前後のフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃがアルミラミネートフィルム３１、３２の前後の縁部の間に熱溶着されて固定されるので、振動や衝撃等を受けても、発電要素カバー６が電池ケース３の内部で移動するようなことがなくなり、このアルミラミネートフィルム３１、３２に損傷を与えるようなおそれが生じない。

しかも、アルミラミネートフィルム３１、３２の左右の縁部は、フランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃが間に挿入されることなく熱溶着されるので、図４に示した非水電解質二次電池１の側縁部３ａ、３ｂを容易に折り曲げることができるようになり、クラックによる液漏れのおそれも生じない。このため、非水電解質二次電池１の収納スペースが無駄に大きくなったり、この非水電解質二次電池１を複数個組み合わせた電池パックの容積密度が低下するようなことがなくなる。

なお、上記実施形態では、樹脂成形カバー６１、６２の前後の端辺部のほぼ全体からフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃを突出させる場合を示したが、これら前後の端辺部の一部からフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃを突出させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、発電要素カバー６の２枚の樹脂成形カバー６１、６２を重ね合わせただけで発電要素２を挟む場合を示したが、これら２枚の樹脂成形カバー６１、６２は、重ね合わせて係止部同士を係止したり、接着剤や粘着テープ等を用いて固定してもよい。

また、上記樹脂成形カバー６１、６２は、電解液が通るスリットや孔が形成されていてもよい。しかも、これらの樹脂成形カバー６１、６２は、発電要素２を保護するために、ある程度の剛性を有する他、弾力性を有するものであってもよく、例えば多孔質の材質を用いることもできる。さらに、これらの樹脂成形カバー６１、６２は、樹脂成形品である必要もなく、例えば例えばＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）等を用いることもできる。さらに、強度を高めるために金属板を埋め込んだようなものであってもよい。

また、上記実施形態では、発電要素カバー６の２枚の樹脂成形カバー６１、６２がカップ状である場合を示したが、重ね合わせて発電要素２を保護できるような形状であれば、これらの樹脂成形カバー６１、６２はカップ状には限定されず、例えば方形平板状の四隅に切欠きを設けると共に、四方の端部を折り曲げたような形状であってもよい。さらに、例えば一方の樹脂成形カバー６１のみがカップ状で、他方の樹脂成形カバー６２は平板状である場合のように、２枚の樹脂成形カバー６１、６２が異なる形状であってもよい。さらに、上記実施形態では、発電要素カバー６が２枚の樹脂成形カバー６１、６２からなる場合を示したが、重ね合わせて発電要素２を挟むものであれば、この発電要素カバー６の構成は限定されず、例えば２箇所をカップ状に形成した樹脂成形カバーを二つ折りにすることにより、重ね合わせたカップ状の部分に発電要素２を挟むようにした発電要素カバー６を用いることもできる。

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３１、３２を重ね合わせて電池ケース３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二つ折りにして、三方の周縁部を熱溶着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、扁平形に押し潰した巻回型の発電要素２を示したが、この発電要素２の構成は任意である。即ち、扁平形の発電要素２であれば、最初から長円筒形や楕円形に巻回して扁平形としたものを用いたり、積層型で扁平形となったものを用いてもよい。しかも、発電要素２は、必ずしも扁平形である必要はなく、例えば円筒形に巻回したものを用いることもできる。さらに、上記実施形態では、発電要素２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い。

ここで、発電要素２の例えば前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な場合には、これらのリード端子４、５を挟む樹脂成形カバー６１、６２の前方の端辺部のみからフランジ部６１ｂ、６２ｂを突出させるようにするのが一般的である（請求項１）。なぜなら、このような場合には、１枚のアルミラミネートフィルムを後方で二つ折りにし左右と前方の三方の周縁部を熱溶着した電池ケースを用いるのが一般的だからであり、この前方の縁部の間にしかフランジ部６１ｂ、６２ｂを挿入できないからである。

しかしながら、発電要素２の前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な場合であっても、アルミラミネートフィルムの後方の縁部でも熱溶着が行われるときには、上記実施形態で示したように、樹脂成形カバー６１、６２の前方と後方の双方の端辺部からフランジ部６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ、６２ｃを突出させるようにしてもよい（請求項２）。このようにしても、アルミラミネートフィルムの左右の縁部は容易に折り曲げ可能となるからである。

また、上記実施形態では、電池ケースにアルミラミネートフィルム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材質は任意であり、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であってもよい。

また、上記実施形態では、非水電解質二次電池について示したが、この電池の種類は任意であり、他の二次電池や一次電池の場合にも同様に実施可能である。

図１に示した上記実施形態の非水電解質二次電池１を複数個作製すると共に、図３に示した従来例の非水電解質二次電池１を同数個作製し、図４に示すように、双方の非水電解質二次電池１の電池ケース３の側縁部３ａ、３ｂを折り曲げて放置試験を行った。

この結果、従来例の非水電解質二次電池１では、折り曲げた側縁部３ａ、３ｂから電解液が漏れだす漏液が観察されるものがあったのに対して、上記実施形態の非水電解質二次電池１は、いずれもこのような漏液は観察されなかった。これは、上記実施形態の非水電解質二次電池１の側縁部３ａ、３ｂは、フレキシブルなアルミラミネートフィルム３１、３２のみが熱溶着されているのに対して、従来例の非水電解質二次電池１の側縁部３ａ、３ｂは、アルミラミネートフィルム３１、３２の間に硬いフランジ部６１ａ、６２ａが挿入されて熱溶着されていることが原因であると考えられる。

本発明の一実施形態を示すものであって、発電要素カバーを用いた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、アルミラミネートフィルム製の電池ケースに発電要素を収納した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、発電要素カバーを用いた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。 電池パックを作製するために、非水電解質二次電池の電池ケースの側縁部を折り曲げて複数個を積み重ねた状態を示す組み立て斜視図である。

符号の説明

１ 非水電解質二次電池
２ 発電要素
３ 電池ケース
３ａ 側縁部
３ｂ 側縁部
３１ アルミラミネートフィルム
３２ アルミラミネートフィルム
４ 正極リード端子
５ 負極リード端子
６ 発電要素カバー
６１ 樹脂成形カバー
６１ａ フランジ部
６１ｂ フランジ部
６１ｃ フランジ部
６２ 樹脂成形カバー
６２ａ フランジ部
６２ｂ フランジ部
６２ｃ フランジ部

Claims (2)

1. 発電要素カバーを重ね合わせた間に発電要素を挟んで、フレキシブルフィルムを重ねた電池ケースの間に収容し周縁部を熱溶着することにより密閉収納した電池において、
   発電要素カバーにおける発電要素から引き出されたリード端子を挟む端辺部のみからフランジ部を突出させてフレキシブルフィルムの縁部の間に挿入し、このフランジ部をフレキシブルフィルムの周縁部と共に熱溶着したことを特徴とする電池。
2. 発電要素カバーを重ね合わせた間に、前方の端面のみからリード端子を引き出した発電要素を挟んで、フレキシブルフィルムを重ねた電池ケースの間に収容し周縁部を熱溶着することにより密閉収納した電池において、
   発電要素カバーにおける前方と後方の端辺部のみからフランジ部を突出させてフレキシブルフィルムの縁部の間に挿入し、このフランジ部をフレキシブルフィルムの周縁部と共に熱溶着したことを特徴とする電池。

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