JP2012195123A - 組電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】作業性に優れ、短絡を抑制可能な組電池を提供する。
【解決手段】端子保持部材21〜2nは、それぞれ、ラミネート形電池1〜nの一部のシール部上に配置される。ラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極タブ42は、対応する端子保持部材21〜2nに沿って折り曲げられており、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられた一部分を有する。ラミネート形電池1〜nおよび端子保持部材21〜2nは、絶縁板11〜1n−1を介して積層方向DR1に積層される。導体31は、ラミネート形電池1の負極タブ42とラミネート形電池2の正極タブ41に接続される。導体32は、ラミネート形電池2の負極タブ42とラミネート形電池3の正極タブ41に接続される。以下、同様にして、導体6n−1は、ラミネート形電池n−1の負極タブ42とラミネート形電池nの正極タブ41に接続される。
【選択図】図1

Description

この発明は、組電池に関するものである。
平板状の単電池において、特に、ラミネート形電池は、薄板状の正極端子および負極端子が一方向に延伸した形状が一般的であり、ラミネート形電池を積層することによって、積層体を用いた電池パックの高容量化または高電圧化またはその両方を実現できる。
これらの平板状の単電池を積層した後に、溶接等の手段によって端子同士を直列に接続する際には、端子の積層方向に複数枚の端子が連なっていると、接続しようとする2つの端子以外の端子が接続しようとする2つの端子の接続の邪魔になり、接続の作業が困難になる。
この問題に対して、接続しようとする端子以外の端子が邪魔にならないように、接続しようとする端子以外の端子を折り曲げることも想定されるが、他の端子に接触し、短絡する可能性が高くなる。
一方、上記の問題を解決する方法として、平板状の単電池を積層しながら端子を接続していく方法が挙げられる。しかし、この方法においても、短絡しないように端子を接続しようとすると、積層した平板状の単電池の末端の単電池の端子が接続の邪魔になる。
作業性を考慮すると、一気に接続の作業を進めることが好ましいので、平板状の単電池を積層した後に端子同士を接続する方が優れている。従って、より作業性に優れ、短絡の可能性の低い組電池が求められている。
例えば、単電池間の電極タブを容易に接続する方法が知られている(特許文献1)。この方法では、積層された2つのラミネート形電池の一方のラミネート形電池の正極タブの先端に厚さ変換用の補助タブを重ね合わせるとともに、他方のラミネート形電池の負極タブの先端に厚さ変換用の補助タブを重ね合わせる。そして、接続線の両端に取り付けられたファストン端子レセプタクルをそれぞれ正極タブの補助タブおよび負極タブの補助タブに圧入することによって、2つのラミネート形電池を直列に接続する。
特開2009−187895号公報
しかし、特許文献1に開示された方法を用いても、単電池を積層しながらの端子の接続または単電池を積層した後の端子の接続においても、作業性が悪く、短絡が発生する可能性がある。
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、作業性に優れ、短絡を抑制可能な組電池を提供することである。
この発明の実施の形態によれば、組電池は、複数のラミネート形電池と、複数の端子保持部材と、複数の絶縁板と、複数の導体とを備える。複数のラミネート形電池の各々は、正極タブと負極タブとを有し、複数のラミネート形電池は、積層される。複数の端子保持部材は、複数のラミネート形電池に対応して設けられ、各々が対応するラミネート形電池の一部のシール部に接してラミネート形電池の突出部側に配置されるとともに板形状の絶縁体からなる。複数の絶縁板の各々は、複数のラミネート形電池のうちの隣接する第1および第2のラミネート形電池間と第1および第2のラミネート形電池にそれぞれ対応する第1および第2の端子保持部材間とに配置され、または第1および第2のラミネート形電池間と前第1および第2の端子保持部材間もしくは第1および第2のラミネート形電池間に配置される。複数の導体は、複数のラミネート形電池を直列に接続する。そして、複数のラミネート形電池の各々において、正極タブおよび負極タブの各々は、対応する端子保持部材に沿って折り曲げられている。また、複数の導体の各々は、第1および第2のラミネート形電池間において、正極タブおよび負極タブの端子保持部材の厚み方向に折り曲げられた一部分に接続されている。
この発明の実施の形態による組電池においては、各ラミネート形電池の正極タブおよび負極タブは、対応する端子保持部材の厚み方向に折り曲げられ、かつ、外部に露出している一部分を有する。また、各導体は、第1および第2のラミネート形電池間において、正極タブおよび負極タブの端子保持部材の厚み方向に折り曲げられた一部分に接続されている。更に、第1のラミネート形電池の正極タブおよび負極タブは、第2のラミネート形電池の正極タブおよび負極タブと電気的に絶縁されている。
その結果、積層された複数のラミネート形電池を複数の導体を用いて直列に接続する場合、各導体の両端をそれぞれ第1のラミネート形電池の正極タブの露出した一部分と、第2のラミネート形電池の負極タブの露出した一部分とに接触させ、各導体の両端をそれぞれ第1のラミネート形電池の正極タブの露出した一部分と、第2のラミネート形電池の負極タブの露出した一部分とに半田付けまたは溶接する。この場合、半田付けまたは溶接の対象となる正極タブおよび負極タブ以外の正極タブまたは負極タブが邪魔にならない。
従って、組電池を製造するときの作業性を向上でき、短絡を抑制できる。
図1は、この発明の実施の形態による組電池の概略図である。 図2は、図1に示すラミネート形電池の平面図である。 図3は、図2に示す線III−III間におけるラミネート形電池の断面図である。 図4は、図1に示すラミネート形電池の一部、および端子保持部材の平面図である。 図5は、図4に示す線V−V間におけるラミネート形電池および端子保持部材の断面図である。 図6は、図4に示す線VI−VI間におけるラミネート形電池および端子保持部材の断面図である。 図7は、図1に示すA方向から見たラミネート形電池、絶縁板、および端子保持部材の側面図である。 図8は、図1に示すA方向から見た組電池の側面図である。 図9は、図1に示すラミネート形電池の一部、絶縁板の一部、端子保持部材および導体の斜視図である。 図10は、図1から図3に示す組電池の製造方法を示す工程図である。 図11は、この発明の実施の形態による他の組電池の概略図である。 図12は、図11に示すA方向から見た組電池の側面図である。 図13は、図11に示すラミネート形電池の一部、絶縁板の一部、端子保持部材および導体の斜視図である。 図14は、図11に示す組電池の製造方法を示す工程図である。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態による組電池の概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態による組電池100は、ラミネート形電池1〜n(nは2以上の整数)と、絶縁板11〜1n−1と、端子保持部材21〜2nと、導体31〜3n−1とを備える。
ラミネート形電池1〜nの各々は、正極タブ41および負極タブ42を有する。ラミネート形電池1〜nは、絶縁板11〜1n−1を介して積層される。また、ラミネート形電池1〜nは、ラミネート形電池1〜nの積層方向DR1において、複数の正極タブ41が1列に配置され、かつ、複数の負極タブ42が1列に配置されるように積層されている。そして、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極42は、それぞれ、端子保持部材21〜2nに沿って折り曲げられている。
絶縁板11〜1n−1の各々は、例えば、ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートからなる。そして、絶縁板11は、ラミネート形電池1,2間および端子保持部材21,22間に配置される。また、絶縁板12は、ラミネート形電池2,3間および端子保持部材22,23間に配置される。以下、同様にして、絶縁板1n−1は、ラミネート形電池n−1,n間および端子保持部材2n−1,2n間に配置される。
端子保持部材21〜2nは、それぞれ、ラミネート形電池1〜nに対応して設けられ、ラミネート形電池1〜nの一部のシール部に接して配置される。そして、端子保持部材21〜2nの各々は、板形状を有し、例えば、絶縁体であるポリピロピレンおよびポリカーボネート等からなる。
導体31〜3n−1の各々は、例えば、ケーブルまたはリード板からなる。ケーブルは、例えば、芯材としての銅線を絶縁体であるポリオレフィン系樹脂で被覆したものからなり、リード板は、例えば、ニッケル(Ni)からなる。
導体31は、一方端がラミネート形電池2の正極タブ41に接続され、他方端がラミネート形電池1の負極タブ42に接続される。導体32は、一方端がラミネート形電池3の正極タブ41に接続され、他方端がラミネート形電池2の負極タブ42に接続される。以下、同様にして、導体3n−2は、一方端がラミネート形電池n−1の正極タブ41に接続され、他方端がラミネート形電池n−2の負極タブ42に接続される。また、導体3n−1は、一方端がラミネート形電池nの正極タブ41に接続され、他方端がラミネート形電池n−1の負極タブ42に接続される。
なお、導体31〜3n−1の各々がケーブルからなる場合、導体31〜3n−1の一方端および他方端は、それぞれ、正極タブ41および負極タブ42に半田付けされ、導体31〜3n−1の各々がNiのリード板からなる場合、導体31〜3n−1の一方端および他方端は、それぞれ、正極タブ41および負極タブ42に半田付け、または溶接される。
また、ラミネート形電池1の正極タブ41およびラミネート形電池nの負極タブ42は、組電池100を収納する電池パックの保護回路にそれぞれ接続される。
このように、組電池100は、n個のラミネート形電池1〜nを直列に接続した構造からなる。
図2は、図1に示すラミネート形電池1の平面図である。また、図3は、図2に示す線III−III間におけるラミネート形電池1の断面図である。図2および図3を参照して、ラミネート形電池1は、長方形の平面形状からなり、正極タブ41と、負極タブ42と、発電要素43と、ラミネートフィルム44とを含む。
発電要素43は、正極と、負極と、セパレータとを含む。そして、発電要素43は、正極および負極がセパレータを介して積層された構造からなる。また、発電要素43は、ラミネートフィルム44によってラミネートされる。
正極タブ41は、その一方端が発電要素43の正極に接続され、他方端側がラミネートフィルム44を介して外部へ引き出される。
負極タブ42は、その一方端が発電要素43の負極に接続され、他方端側がラミネートフィルム44を介して外部へ引き出される。
ラミネートフィルム44は、長方形の平面形状を有し、例えば、70〜330μmの厚みを有する。そして、ラミネートフィルム44は、正極タブ41の一部、負極タブ42の一部、および発電要素43をラミネートする。また、ラミネートフィルム44は、シール部441と、突出部442とを含む。突出部442は、ラミネートフィルム44の面内方向DR2においてシール部441の内側に配置される。そして、突出部442は、発電要素43に対応してシール部441よりも突出している。
シール部441は、シール部4411〜4414からなる。シール部4411,4412は、ラミネートフィルム44の長方形の長辺側に形成され、シール部4413,4414は、ラミネートフィルム44の長方形の短辺側に形成される。
そして、正極タブ41および負極42は、シール部4413を介して外部へ引き出される。
なお、図2においては、正極タブ41および負極タブ42は、ラミネートフィルム44の同一辺から引き出されているが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、正極タブ41および負極タブ42は、ラミネートフィルム44の異なる辺から引き出されていてもよい。
発電要素43の正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダ等を含有する正極合剤からなる層(正極合剤層)を集電体の片面または両面に形成した構造からなる。
正極活物質は、例えば、ラミネート形電池1がリチウムイオン二次電池である場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質からなる。このような正極活物質は、例えば、Li1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co,Ni,Mn,Al,Mg等)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMn、元素の一部を他の元素で置き換えたスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、およびLiMPO(M:Co,Ni,Mn,Fe等)で表されるオリビン型化合物等のいずれかからなる。
そして、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物は、例えば、LiCoO、LiNi1−xCox−yAl(0.1≦x≦0.3,0.01≦y≦0.2)、および少なくともCo,NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3,LiMn5/12Ni5/12Co1/6,LiNi3/5Mn1/5Co1/5)のいずれかからなる。
正極の集電体は、例えば、アルミニウム箔、およびアルミニウム合金箔のいずれかからなる。そして、集電体の厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば、0.01〜0.02mmである。
正極は、次の方法によって作製される。正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、および繊維状炭素等の導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のバインダとを含む正極合剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する(バインダは、溶剤に溶解していてもよい)。そして、この組成物を正極の集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みを調整する。これによって、正極が作製される。
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いて正極を作製してもよい。
正極における正極合剤層の厚みは、片面当たり、30〜100μmであることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質:90〜98質量%、導電助剤:1〜5質量%、バインダ:1〜5質量%とすることが好ましい。
正極タブ41は、アルミニウムまたはアルミニウム合金または合金を含むアルミニウムとニッケルとの部分クラッド等の金属の箔またはリボンからなる。
そして、正極タブ41の厚みは、50〜300μmである。即ち、正極タブ41の厚みを50μm以上に設定することによって、正極タブ41の溶接時において、正極タブ41が切断されるのを防止できるとともに、正極タブ41が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、正極タブ41の厚みを300μm以下に設定することによって、ラミネートフィルム44のシール部4413に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
なお、正極タブ41とラミネートフィルム44との接着強度を高めるために、正極タブ41においてシール部4413に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層(例えば、ラミネートフィルム44を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層)を設けてもよい。
正極における集電体と、正極タブ41との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、および導電性接着剤による方法等、各種の方法を採用することができる。
負極は、例えば、ラミネート形電池1がリチウムイオン二次電池である場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものからなる。このような負極活物質は、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、および炭素繊維等のリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物からなる。
また、負極活物質は、Si,Sn,Ge,Bi,Sb,In等の元素、Si,Sn,Ge,Bi,Sb,Inの合金、リチウム含有窒化物、およびリチウム酸化物等のリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物(LiTi12等)、リチウム金属、およびリチウム/アルミニウム合金のいずれかからなる。
これらの負極活物質に導電助剤(正極の導電助剤と同じ材料からなる)と、バインダ(PVDF、スチレンブタジエンゴム(SBR)のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース(CMC)との混合バインダ等)とを、適宜、添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体(負極合剤層)に仕上げたもの、または、上述した各種の合金、またはリチウム金属の箔を集電体の表面に積層したもの等が負極として用いられる。
そして、負極は、次の方法によって作製される。上述した負極活物質と、バインダと、必要に応じて、黒鉛、アセチレンブラック、およびカーボンブラック等の導電助剤等を含む負極合剤を、NMP等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する(バインダは、溶剤に溶解していてもよい)。そして、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みまたは密度を調整する。これによって、負極が作製される。
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いて負極を作製してもよい。
負極の集電体としては、銅箔が好適である。そして、集電体の厚みは、電池の大きさまたは容量によるが、例えば、0.05〜0.02mmであることが好ましい。
負極における負極合剤層の厚みは、片面当たり、30〜100μmとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質:90〜98質量%、バインダ:1〜5質量%であることが好ましい。また、導電助剤を負極に用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、1〜5質量%であることが好ましい。
負極タブ42は、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、およびニッケル−銅クラッド等の金属の箔またはリボンからなる。また、負極タブ42の厚みは、正極アブ41と同様に50〜300μmであることが好ましい。
即ち、負極タブ42の厚みを50μm以上に設定することによって、負極タブ42の溶接時において、負極タブ42が切断されるのを防止できるとともに、負極タブ42が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、負極タブ42の厚みを300μm以下に設定することによって、ラミネートフィルム44のシール部4413に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
なお、負極タブ42とラミネートフィルム44との接着強度を高めるために、負極タブ42においてシール部4413に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層(例えば、ラミネートフィルム44を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層)を設けてもよい。
負極における集電体と、負極タブ42との接続は、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメおよび導電性接着剤による方法等、各種の方法を採用することができる。
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリオレフィン(ポリプロピレンおよびプロピレンの共重合体など)、ポリエチレンとポリプロピレンとの融合体、ポリエチレンテレフタレート、およびポリブチレンテレフタレート等で構成された多孔質フィルムまたは不織布からなる。
セパレータの厚みは、10〜50μmであることが好ましく、空孔率は、30〜70%であることが好ましい。
また、多孔質フィルムと不織布とを重ねる等、複数枚のセパレータを用いることによって、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。
ラミネート形電池1に用いられる電解液は、ラミネート形電池1がリチウムイオン二次電池である場合、例えば、高誘電率溶媒または有機溶媒にLiPF,LiBF等の溶質を溶解した溶液(非水電解液)からなる。高誘電率溶媒は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、およびγ−ブチロラクトン(BL)のいずれかからなる。有機溶媒は、直鎖状のジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、およびメチルエチルカーボネート(EMC)等の低粘度溶媒からなる。
なお、電解液溶媒には、上述した高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することが好ましい。また、上述した溶液に、PVDF、ゴム系の材料、脂環エポキシ、およびオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料等を混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。
なお、図1に示すラミネート形電池2〜nの各々も、上述したラミネート形電池1と同じ構成からなる。
図4は、図1に示すラミネート形電池1の一部、および端子保持部材21の平面図である。また、図5は、図4に示す線V−V間におけるラミネート形電池1および端子保持部材21の断面図である。更に、図6は、図4に示す線VI−VI間におけるラミネート形電池1および端子保持部材21の断面図である。
図4から図6を参照して、端子保持部材21は、長さL1および幅W1を有する。長さL1は、ラミネート形電池1の幅W2に略等しい。また、幅W1は、例えば、20mmである。
端子保持部材21は、ラミネート形電池1のシール部4413上に配置される。そして、端子保持部材21は、ラミネート形電池1の突出部442の高さH1に略等しい厚みD1を有する。
正極タブ41は、端子保持部材21の側面21Aおよび上面21Bに沿って折り曲げられている。その結果、正極タブ41は、端子保持部材21の側面21Aに沿って折り曲げられた一部分411(=端子保持部材21の厚み方向に折り曲げられた一部分)と、端子保持部材21の上面21Bに沿って折り曲げられた一部分412とを有する(図5参照)。
負極タブ42も、端子保持部材21の側面21Aおよび上面21Bに沿って折り曲げられている。その結果、負極タブ42は、端子保持部材21の側面21Aに沿って折り曲げられた一部分421(=端子保持部材21の厚み方向に折り曲げられた一部分)と、端子保持部材21の上面21Bに沿って折り曲げられた一部分422とを有する(図6参照)。
なお、端子保持部材22〜2nの各々も、図4から図6に示す端子保持部材21の長さL1、幅W1および厚みD1と同じ長さ、幅および厚みを有する。そして、端子保持部材22〜2nは、端子保持部材21がラミネート形電池1のシール部4413上に配置されるのと同じように、それぞれ、ラミネート形電池2〜nのシール部4413上に配置される。また、ラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極42は、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極42が端子保持部材21の側面21Aおよび上面21Bに沿って折り曲げられるのと同じように、それぞれ、端子保持部材22〜2nの側面および上面に沿って折り曲げられている。その結果、ラミネート形電池2〜nの正極タブ41も、上述した一部分411,412を有し、ラミネート形電池2〜nの負極タブ42も、上述した一部分421,422を有する。
図7は、図1に示すA方向から見たラミネート形電池1、絶縁板11、および端子保持部材21の側面図である。
図7を参照して、絶縁板11は、長さL2を有する。長さL2は、正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421からラミネート形電池1の一方端1Aまでの長さL3と略等しい。また、絶縁板11は、ラミネート形電池1の幅W2と略等しい幅を有する。
そして、絶縁板11は、ラミネート形電池1、端子保持部材21および電極(=正極タブ41および負極タブ42)上に配置される。
その結果、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、絶縁板11と端子保持部材21とによって挟み込まれる。
なお、図7においては、絶縁板11とラミネート形電池1の突出部442との間に隙間が存在するように図示されているが、正極タブ41および負極タブ42は、上述したように、50μm〜300μmの厚みを有するので、絶縁板11は、実際には、ラミネート形電池1の突出部442に接する。また、絶縁板12〜1n−1の各々も、絶縁板11と同じ寸法を有する。
図8は、図1に示すA方向から見た組電池100の側面図である。なお、図8においては、導体31〜3n−1は、省略されている。
図8を参照して、絶縁板11〜1n−1は、それぞれ、ラミネート形電池1および端子保持部材21、ラミネート形電池2および端子保持部材22、・・・、ラミネート形電池n−1および端子保持部材2n−1上に配置され、ラミネート形電池2〜nは、それぞれ、絶縁板11〜1n−1に接して絶縁板11〜1n−1上に配置される。なお、図8においては、絶縁板11,12,・・・,1n−1は、それぞれ、ラミネート形電池1〜n−1および端子保持部材21,22,・・・,2n−1に接していないように図示されているが、実際は、それぞれ、ラミネート形電池1〜n−1および端子保持部材21,22,・・・,2n−1に接している。従って、絶縁板11は、ラミネート形電池1および端子保持部材21とラミネート形電池2とに接して配置されており、絶縁板12は、ラミネート形電池2および端子保持部材22とラミネート形電池3(図示せず)とに接して配置されており、以下、同様にして、絶縁板1n−1は、ラミネート形電池n−1および端子保持部材2n−1とラミネート形電池nとに接して配置されている。
その結果、ラミネート形電池1〜n−1において、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、それぞれ、絶縁板11〜1n−1と端子保持部材21〜2n−1とによって挟み込まれる。
従って、ラミネート形電池1〜n−1の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、隣接するラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁される。
また、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421は、正極タブ41および負極タブ42が引き出される方向において、外部へ露出している。
図9は、図1に示すラミネート形電池1,2の一部、絶縁板11の一部、端子保持部材21,22および導体31の斜視図である。
図9を参照して、ラミネート形電池1,2が積層された場合、ラミネート形電池1,2の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、端子保持部材21,22に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池1,2の正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421は、外部へ露出している。
また、絶縁板11は、ラミネート形電池1,2間および端子保持部材21,22間に配置されている(図9の(a)参照)。
従って、ラミネート形電池1,2を直列に接続する場合、導体31の一方端および他方端を矢印の方向からそれぞれラミネート形電池2の正極タブ41およびラミネート形電池1の負極タブ42に接触させ、導体31の一方端をラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411に接続し、導体31の他方端をラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421に接続する。
より具体的には、導体31がケーブルからなる場合、導体31の一方端をラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411に半田付けし、導体31の他方端をラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421に半田付けする。また、導体31がNiのリード板からなる場合、導体31の一方端をラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411に溶接または半田付けし、導体31の他方端をラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421に溶接または半田付けする(図9の(b)参照)。
この場合、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材21に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池2の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材22に沿って折り曲げられている。また、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421およびラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、外部に露出している。従って、作業性良く、導体31を負極タブ42の一部分421と正極タブ41の一部分411とに接続できる。
即ち、ラミネート形電池1,2の正極タブ41および負極タブ42がそれぞれ端子保持部材21,22に沿って折り曲げられていない場合、導体31の一方端および他方端をそれぞれラミネート形電池2の正極タブ41およびラミネート形電池1の負極タブ42に接続しようとすると、ラミネート形電池1の正極タブ41およびラミネート形電池2の負極タブ42が邪魔になる。
しかし、この発明の実施の形態においては、上述したように、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材21に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池2の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材22に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421およびラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、外部に露出しているので、ラミネート形電池1の正極タブ41をラミネート形電池2の正極タブ41に接触させないような手段を講じることなく、導体31の一方端をラミネート形電池2の正極タブ41に簡単に接続できるとともに、ラミネート形電池2の負極タブ42をラミネート形電池1の負極タブ42に接触させないような手段を講じることなく、導体31の他方端をラミネート形電池1の負極タブ42に簡単に接続できる。
そして、ラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、端子保持部材22の側面22Aに接しており、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421は、端子保持部材21の側面21Aに接しているので、導体31を正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421に半田付けまたは溶接するときに端子保持部材21,22を作業台として使用できる。従って、作業性を向上できる。
また、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極タブ42は、絶縁板11によって、それぞれ、ラミネート形電池2の正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁されているので、短絡を抑制できる。
なお、ラミネート形電池3〜nをそれぞれラミネート形電池2〜n−1に直列に接続する場合も、導体32〜3n−1を用いて上述した方法によってラミネート形電池3〜nをそれぞれラミネート形電池2〜n−1に直列に接続する。
図10は、図1から図3に示す組電池100の製造方法を示す工程図である。図10を参照して、組電池100の製造が開始されると、n個のラミネート形電池1〜nを作製する(ステップS1)。そして、n−1個の絶縁板11〜1n−1を作製し(ステップS2)、n個の端子保持部材21〜2nを作製する(ステップS3)。
そうすると、端子保持部材21〜2nをそれぞれラミネート形電池1〜nの一部のシール部4413上に配置し、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極タブ42をそれぞれ対応する端子保持部材21〜2nに沿って折り曲げる(ステップS4)。
そして、正極タブ41および負極タブ42が端子保持部材21〜2nに沿って折り曲げられたラミネート形電池1〜nを絶縁板11〜1n−1を介して積層する(ステップS5)。この場合、ラミネート形電池1〜nのn個の正極タブ41が積層方向DR1において1列に配置され、n個の負極タブ42が積層方向DR1において1列に配置されるように、ラミネート形電池1〜nを積層する。
その後、導体31〜3n−1の両端をそれぞれラミネート形電池2〜nの正極タブ41の一部分411およびラミネート形電池1〜n−1の負極タブ42の一部分421に接続する(ステップS6)。これによって、組電池100が完成する。
なお、ステップS1において、n個のラミネート形電池1〜nの各々は、次の方法によって作製される。
まず、上述した方法によって、複数の正極および複数の負極を作製する。そして、複数のセパレータを作製する。その後、正極と負極との間にセパレータが存在するように複数の正極、複数の負極および複数のセパレータを積層し、発電要素43を作製する。
引き続いて、正極タブ41を発電要素43の正極に溶接し、負極タブ42を発電要素43の負極に溶接する。
そして、発電要素43をラミネートフィルム44内に収容し、電解液を注入する1辺以外の辺を熱シールする。
その後、熱シールしていないラミネートフィルム44の1辺を介して電解液を発電要素43に注入し、電解液の注入に用いたラミネートフィルム44の1辺を熱シールする。これによって、ラミネート形電池1〜nの各々が作製される。
なお、図10において、n個のラミネート形電池1〜nおよびn個の端子保持部材21〜2nを絶縁板11〜1n−1を介して積層した後に、n個の端子31〜3n−1の各々を隣接する2つのラミネート形電池の正極タブ41と負極タブ42とに接続すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、絶縁板11およびラミネート形電池2を、順次、ラミネート形電池1および端子保持部材21上に積層した後に、導体31をラミネート形電池2の正極タブ41とラミネート形電池1の負極タブ42とに接続し、その後、絶縁板12およびラミネート形電池3を、順次、ラミネート形電池2および端子保持部材22上に積層した後に、導体32をラミネート形電池3の正極タブ41とラミネート形電池2の負極タブ42とに接続し、以後、これを繰り返し行なうことによって、組電池100を製造するようにしてもよい。
上述したように、複数の正極タブ41および複数の負極タブ42が積層方向DR1において1列に配置されるようにラミネート形電池1〜nを積層した構造からなる組電池100においては、正極タブ41は、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられ、かつ、外部に露出した一部分411を有し、負極タブ42は、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられ、かつ、外部に露出した一部分421を有し、ラミネート形電池1〜n−1の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、ラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁されているので、組電池100を製造するときの作業性を向上できるとともに、短絡を抑制できる。
図11は、この発明の実施の形態による他の組電池の概略図である。なお、図11は、nが奇数である場合を示す。
この発明の実施の形態による組電池は、図11に示す組電池200であってもよい。図11を参照して、組電池200は、図1から図3に示す組電池100のラミネート形電池1〜nの積層方法をラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極タブ42が積層方法DR1において交互に配置されるように変えたものであり、その他は、組電池100と同じである。
導体61〜6n−1の各々は、リード板またはケーブルからなり、接続後において略U字形状を有する。そして、導体61は、一方端がラミネート形電池1の負極タブ42に溶接または半田付けされ、他方端がラミネート形電池2の正極タブ41に溶接または半田付けされる。また、導体62は、一方端がラミネート形電池2の負極タブ42に溶接または半田付けされ、他方端がラミネート形電池3の正極タブ41(図11では図示せず)に溶接または半田付けされる。以下、同様にして、導体6n−3は、一方端がラミネート形電池n−3の負極タブ42(図11では図示せず)に溶接または半田付けされ、他方端がラミネート形電池n−2の正極タブ41に溶接または半田付けされる。また、導体6n−2は、一方端がラミネート形電池n−2の負極タブ42に溶接または半田付けされ、他方端がラミネート形電池n−1の正極タブ41に溶接または半田付けされる。更に、導体6n−1は、一方端がラミネート形電池n−1の負極タブ42に溶接または半田付けされ、他方端がラミネート形電池nの正極タブ41に溶接または半田付けされる。この場合、導体61〜6n−1の各々は、リード板からなる場合、正極タブ41および負極タブ42に溶接または半田付けされ、ケーブルからなる場合、正極タブ41および負極タブ42に半田付けされる。
このように、組電池200も、組電池100と同様に、n個のラミネート形電池1〜nを直列に接続した構造からなる。そして、ラミネート形電池1の正極タブ41およびラミネート形電池nの負極タブ42は、組電池200を収納する電池パックの保護回路にそれぞれ接続される。
図12は、図11に示すA方向から見た組電池200の側面図である。なお、図12においては、導体61〜6n−1は、省略されている。
図12を参照して、ラミネート形電池2,・・・,n−1は、それぞれ、絶縁板11,・・・,1n−2に対してラミネート形電池1,・・・,n−2と対称になるように配置される。
そして、絶縁板11は、ラミネート形電池1および端子保持部材21上に配置される。また、絶縁板12は、ラミネート形電池2上に配置される。以下、同様にして、絶縁板1n−2は、ラミネート形電池n−2および端子保持部材2n−2上に配置され、絶縁板1n−1は、ラミネート形電池n−1上に配置される。
更に、ラミネート形電池2〜nは、それぞれ、絶縁板11〜1n−1に接して絶縁板11〜1n−1上に配置される。
なお、図12においては、ラミネート形電池1,2,・・・,n−2,n−1および端子保持部材21,22,・・・,2n−2,2n−1は、それぞれ、絶縁板11〜1n−2に接していないように図示されているが、実際には、それぞれ、絶縁板11〜1n−2に接している。従って、組電池200においては、絶縁板11は、ラミネート形電池1および端子保持部材21とラミネート形電池2および端子保持部材22とに接して配置されており、絶縁板13(図示せず)は、ラミネート形電池3(図示せず)および端子保持部材23(図示せず)とラミネート形電池4(図示せず)および端子保持部材24(図示せず)とに接して配置されており、以下、同様にして、絶縁板1n−2は、ラミネート形電池n−2および端子保持部材2n−2とラミネート形電池n−1および端子保持部材2n−1とに接して配置されている。また、絶縁板12は、隣接する2つのラミネート形電池2;3(図示せず)に接して配置され、絶縁板14(図示せず)は、隣接する2つのラミネート形電池4,5(図示せず)に接して配置されており、以下同様にして絶縁板1n−1は、隣接する2つのラミネート形電池n−1;nに接して配置されている。
その結果、ラミネート形電池1において、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、絶縁板11と端子保持部材21とによって挟み込まれ、ラミネート形電池2において、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、絶縁板11と端子保持部材22とによって挟み込まれる。以下、同様にして、ラミネート形電池n−2において、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、絶縁板1n−2と端子保持部材2n−2とによって挟み込まれ、ラミネート形電池n−1において、正極タブ41の一部分412および負極タブ42の一部分422は、絶縁板1n−2と端子保持部材2n−1とによって挟み込まれる。
従って、ラミネート形電池1〜n−1の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、隣接するラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁される。
また、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421は、正極タブ41および負極タブ42が引き出される方向において、外部へ露出している。
図13は、図11に示すラミネート形電池1,2の一部、絶縁板11の一部、端子保持部材21,22および導体61の斜視図である。
図13を参照して、ラミネート形電池1,2が積層された場合、ラミネート形電池1,2の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、端子保持部材21,22に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池1,2の正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421は、外部へ露出している。
また、絶縁板11は、ラミネート形電池1,2間および端子保持部材21,22間に配置されている。そして、ラミネート形電池1,2の積層方向DR1において、ラミネート形電池1の正極タブ41およびラミネート形電池2の負極タブ42は、1列に配置されており、ラミネート形電池1の負極タブ42およびラミネート形電池2の正極タブ41は、1列に配置されている(図13の(a)参照)。
従って、ラミネート形電池1,2を直列に接続する場合、導体61の一方端および他方端を矢印の方向からそれぞれラミネート形電池1の負極タブ42およびラミネート形電池2の正極タブ41に接触させ、導体61の一方端をラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421に半田付けし、導体61の他方端をラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411に半田付けする(図13の(b)参照)。
この場合、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材21に沿って折り曲げられており、ラミネート形電池2の正極タブ41および負極タブ42は、端子保持部材22に沿って折り曲げられている。また、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421およびラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、外部に露出している。従って、作業性良く、導体61を負極タブ42の一部分421と正極タブ41の一部分411とに半田付けできる。
即ち、ラミネート形電池1,2の正極タブ41および負極タブ42がそれぞれ端子保持部材21,22に沿って折り曲げられていない場合、導体61の一方端および他方端をそれぞれラミネート形電池1の負極タブ42およびラミネート形電池2の正極タブ41に接続しようとすると、ラミネート形電池3等の正極タブ41および負極タブ42が邪魔になる。
しかし、この発明の実施の形態においては、上述したように、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、端子保持部材21〜2nに沿って折り曲げられており、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421およびラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、外部に露出しているので、ラミネート形電池2の正極タブ41をラミネート形電池3等の負極タブ42(または正極タブ41)に接触させないような手段を講じることなく、導体61の一方端をラミネート形電池1の負極タブ42に簡単に半田付けできるとともに、導体61の他方端をラミネート形電池2の正極タブ41に簡単に半田付けできる。
また、ラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411は、端子保持部材22の側面22Aに接しており、ラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421は、端子保持部材21の側面21Aに接しているので、導体61を正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421に半田付けするときに端子保持部材21,22を作業台として使用できる。従って、作業性を向上できる。
更に、ラミネート形電池1の正極タブ41および負極タブ42は、絶縁板11によって、それぞれ、ラミネート形電池2の正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁されているので、短絡を抑制できる。
なお、ラミネート形電池3〜nをそれぞれラミネート形電池2〜n−1に直列に接続する場合も、導体62〜6n−1を用いて上述した方法によってラミネート形電池3〜nをそれぞれラミネート形電池2〜n−1に直列に接続する。
図14は、図11に示す組電池200の製造方法を示す工程図である。図14に示す工程図は、図10に示す工程図のステップS6をステップS6Aに代えたものであり、その他は、図10に示す工程図と同じである。
図14を参照して、組電池200の製造が開始されると、上述したステップS1〜ステップS5が順次実行される。この場合、ステップS5において、正極タブ41および負極タブ42が積層方向DR1に交互に配置されるようにラミネート形電池1〜nを絶縁板11〜1n−1を介して積層する。
その後、導体61の一方端をラミネート形電池1の負極タブ42の一部分421に半田付けし、導体61の他方端をラミネート形電池2の正極タブ41の一部分411に半田付けし、導体62の一方端をラミネート形電池2の負極タブ42の一部分421に半田付けし、導体62の他方端をラミネート形電池3の正極タブ41の一部分411に半田付けし、以下、同様にして、導体6n−1の一方端をラミネート形電池n−1の負極タブ42の一部分421に半田付けし、導体6n−1の他方端をラミネート形電池nの正極タブ41の一部分411に半田付けする。即ち、導体61〜6n−1の一方端および他方端をそれぞれラミネート形電池1〜n−1の負極タブ42の一部分421およびラミネート形電池2〜nの正極タブ41の一部分411に半田付けする(ステップS6A)。これによって組電池200が完成する。
なお、図11において、n個のラミネート形電池1〜nおよびn個の端子保持部材21〜2nを絶縁板11〜1n−1を介して積層した後に、n個の端子61〜6n−1の各々を隣接する2つのラミネート形電池の正極タブ41と負極タブ42とに接続すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、絶縁板11およびラミネート形電池2を、順次、ラミネート形電池1および端子保持部材21上に積層した後に、導体61をラミネート形電池2の正極タブ41とラミネート形電池1の負極タブ42とに接続し、その後、絶縁板12およびラミネート形電池3を、順次、ラミネート形電池2上に積層した後に、導体62をラミネート形電池3の正極タブ41とラミネート形電池2の負極タブ42とに接続し、以後、これを繰り返し行なうことによって、組電池200を製造するようにしてもよい。
上述したように、正極タブ41および負極タブ42が積層方向DR1において交互に配置されるようにラミネート形電池1〜nを積層した構造からなる組電池200においては、正極タブ41は、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられ、かつ、外部に露出した一部分411を有し、負極タブ42は、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられ、かつ、外部に露出した一部分421を有し、ラミネート形電池1〜n−1の正極タブ41および負極タブ42は、それぞれ、ラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁されているので、組電池200を製造するときの作業性を向上できるとともに、短絡を抑制できる。
なお、組電池200は、奇数個のラミネート形電池1〜nを備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、組電池200は、偶数個のラミネート形電池1〜nを備えていてもよい。この場合、ラミネート形電池nは、図11において、突出部442が絶縁板1n−1に接するように配置される。
上記においては、組電池100,200を構成するラミネート形電池1〜nの正極タブ41は、一部分411,412を有するように、それぞれ、端子保持部材21〜2nの側面および上面に沿って折り曲げられ、ラミネート形電池1〜nの負極タブ42は、一部分421,422を有するように、それぞれ、端子保持部材21〜2nの側面および上面に沿って折り曲げられると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41は、一部分411のみを有するように、それぞれ、端子保持部材21〜2nの側面に沿って折り曲げられ、ラミネート形電池1〜nの負極タブ42は、一部分421のみを有するように、それぞれ、端子保持部材21〜2nの側面に沿って折り曲げられていてもよい。
このように折り曲げられていても、ラミネート形電池1〜nの正極タブ41および負極42は、端子保持部材21〜2nの厚み方向に折り曲げられた一部分411,421を有するので、導体31〜3n−1(または導体61〜6n−1)の両端をそれぞれ正極タブ41の一部分411および負極タブ42の一部分421に簡単に接続でき、組電池100,200を製造するときの作業性を向上でき、ラミネート形電池1〜n−1の正極タブ41および負極タブ42をそれぞれラミネート形電池2〜nの正極タブ41および負極タブ42と電気的に絶縁できるからである。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、組電池に適用される。
1〜n ラミネート形電池、11〜1n−1 絶縁板、21〜2n 端子保持部材、31〜3n−1,61〜6n−1 導体、41 正極タブ、42 負極タブ、43 発電要素、44 ラミネートフィルム、100,200 組電池、441,4411〜4414 シール部、442 突出部。

Claims (7)

  1. 各々が正極タブと負極タブとを有し、積層された複数のラミネート形電池と、
    前記複数のラミネート形電池に対応して設けられ、各々が対応するラミネート形電池の一部のシール部に接して前記ラミネート形電池の突出部側に配置されるとともに板形状の絶縁体からなる複数の端子保持部材と、
    各々が前記複数のラミネート形電池の積層方向において隣接する第1および第2のラミネート形電池間に配置された複数の絶縁板と、
    前記複数のラミネート形電池を直列に接続する複数の導体とを備え、
    前記複数のラミネート形電池の各々において、前記正極タブおよび前記負極タブの各々は、対応する端子保持部材に沿って折り曲げられており、
    前記複数の導体の各々は、前記第1および第2のラミネート形電池間において、前記正極タブおよび前記負極タブの前記端子保持部材の厚み方向に折り曲げられた一部分に接続されている、組電池。
  2. 前記複数の絶縁板の各々は、前記第1のラミネート形電池および前記第1のラミネート形電池に対応する第1の端子保持部材と前記第2のラミネート形電池とに接して配置されている、請求項1に記載の組電池。
  3. 前記複数の絶縁板の各々は、前記第1のラミネート形電池および前記第1の端子保持部材と前記第2のラミネート形電池および前記第2のラミネート形電池に対応する第2の端子保持部材とに接して、または前記第1および第2のラミネート形電池に接して配置されている、請求項1に記載の組電池。
  4. 前記複数のラミネート形電池は、前記複数のラミネート形電池の積層方向において前記複数の正極タブが1列に配置され、かつ、前記複数の負極タブが1列に配置されるように積層されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の組電池。
  5. 前記複数のラミネート形電池は、前記複数のラミネート形電池の積層方向において前記正極タブおよび前記負極タブが交互に配置されるように積層されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の組電池。
  6. 前記複数の端子保持部材の各々は、前記突出部の厚みに略等しい厚みを有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の組電池。
  7. 前記複数の導体の各々は、ケーブルまたはリード板からなる、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の組電池。
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