JP2015060651A - 非水電解質電池、組電池及び蓄電池装置 - Google Patents

非水電解質電池、組電池及び蓄電池装置 Download PDF

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Abstract

【課題】長い耐用年数を発揮することができる非水電解質電池、該電池を具備する組電池及び該組電池を備える蓄電池装置を提供すること。
【解決手段】実施の形態の非水電解質電池は、電極群と、電極群に電気的に接続された電極リードと、ケースとを具備する。ケースは、主部と、端部に形成された封止部と、主部と封止部との間に位置した電極リードを挟持する第1の領域と第2の領域よりなるリード挟持部とを含む。ケースの主部は、電極群を収容している。リード挟持部の第1の領域又は第2の領域は開口部を備える。電極リードの少なくとも一部は開口部を通して露出する。
【選択図】 図1

Description

本発明の実施の形態は、非水電解質電池、組電池及び蓄電池装置に関する。
リチウムイオンを吸蔵及び放出できる物質を正極及び負極材料に用いた非水電解質電池が、近年、携帯電話やノートパソコン、スマートフォンといったモバイル機器をはじめ、電気自動車や電動アシスト自転車、UPS(無停電電源装置)などの電源として、幅広い用途に使用されている。また、最近では、地球温暖化など環境問題への関心の高まりや、大規模災害などへの対応のため、非水電解質電池を太陽光発電、風力発電などと組み合わせた蓄電システムとして用いる用途が急速に拡大している。
これら広範囲に広がった用途においては、電池への要求仕様もまた従来のモバイル機器とは異なる。蓄電用途の場合、高い安全性、高エネルギー密度(小型化及び軽量化)、低コストの他、メンテナンスのし易さ、耐用年数の長さといった点が要求される。このため、非水電解質が外部へ漏液したり、電池外部から水分が浸入して非水電解質が変質したりしないような工夫が必要となる。
ところで、正極及び負極が収容されるケースには、より一層の薄形化及び軽量化を目的として、従来の金属缶の代わりに複数枚のフィルムから形成されたものを用いることが進んでいる。複数枚のフィルムから形成されたものとしては、例えば、ナイロンフィルムに代表される外部衝撃保護フィルムを最外層とし、アルミニウム箔に代表される防湿及び遮光を目的とした金属層を中間に配し、最内層に電極群及び電解質を封止するための熱融着性樹脂フィルム配した複合フィルムが挙げられる。
このようなフィルム材から形成されたケースとしては、深絞り加工により製作された矩形状成形部(矩形状カップ部)、このカップ部の四辺に水平方向に延出された縁部及びこれら縁部の一つに繋がった平板部を有するケースが知られている。リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極及び負極、並びにこれら正負極間に配置されたセパレータ又はリチウムイオン伝導性固体電解質層を備えた電極群は、前記ケースのカップ部に収納される。この電極群の正極に接続された正極端子及び負極に接続された負極端子は、前記ケースの平板部と繋がる縁部を除く1つ又は2つの縁部を通して外部に延出される。また、前記ケースの縁部には熱融着性樹脂フィルムが配され、該ケースの平板部を180°折り曲げた際に、熱融着性樹脂フィルム同士が対向するようになっている。端子が延出する部分における熱融着性樹脂フィルムの両側には、金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルムが配される。もしくは、端子の熱融着部分にあらかじめ金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルムが配される。このようなケースの平板部を180°折り曲げ、折り曲げて成る縁部を除く3つの縁部を熱融着することにより、前記外装部材内に前記電極群が気密に収納される。
しかしながら、フィルム材から形成されたケースを備えた非水電解質電池は、高温及び高湿状態に長期間置かれると、ケースの熱融着部分から水分が浸入し得るという欠点を有する。水分が侵入すると、電解質の分解によってフッ化水素酸等の強酸が発生し、ケースと正極端子及び負極端子との間にそれぞれ配されている熱可塑性フィルムの接着性が低下するなどの不具合を生じ、ケースの気密性が低下する。その結果、漏液に至る場合がある。
特許第4199948号公報 特許第4616005号公報
本発明が解決しようとする課題は、長い耐用年数を発揮することができる非水電解質電池、この電池を具備する組電池、及びこの組電池を備える蓄電池装置を提供することにある。
第1の実施の形態によれば、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、電極群と、電極群に電気的に接続された電極リードと、ケースとを具備する。ケースは、主部と、端部に形成された封止部と、主部と封止部との間に位置した電極リードを挟持する第1の領域と第2の領域よりなるリード挟持部とを含む。ケースの主部は、電極群を収容している。リード挟持部の第1の領域又は第2の領域は開口部を備える。電極リードの少なくとも一部は開口部を通して露出する。
第2の実施の形態によれば、組電池が提供される。この組電池は、複数個の第1の実施の形態に係る非水電解質電池と、バスバーとを具備する。バスバーは、隣り合う非水電解質電池の電極リードのうちリード挟持部の開口部を通して露出した部分を電気的に接続している。
第3の実施の形態によれば、蓄電池装置が提供される。この蓄電池装置は、第2の実施の形態に係る組電池と、この組電池を収容する外装材とを備える。
図1は、第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池の概略平面透視図である。 図2は、図1に示した非水電解質電池の線II−IIに沿った概略断面図である。 図3は、図1に示した非水電解質電池が具備した電極群の概略斜視図である。 図4は、図3のA部の拡大断面図である。 図5は、第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池が具備したケースの概略展開斜視図である。 図6は、第1の実施の形態に係る第2の例の非水電解質電池の概略平面透視図である。 図7は、第1の実施の形態に係る第3の例の非水電解質電池の概略斜視図である。 図8は、図7に示した非水電解質電池の線VIII−VIIIに沿った概略断面図である。 図9は、図7及び図8に示した非水電解質電池のリード挟持部に屈曲部を形成する前の概略斜視図である。 図10は、第2の実施の形態に係る第1の例の組電池の概略斜視図である。 図11は、図10に示した組電池の概略平面図である。 図12は、図10の部分XIIの拡大透視図である。 図13は、第2の実施の形態に係る第2の例の組電池の概略斜視図である。 図14は、図13に示す組電池の線XIV−XIVに沿った概略断面図である。 図15は、第2の実施の形態に係る第3の例の組電池の概略斜視図である。 図16は、図15に示す組電池の線XVI−XVIに沿った概略断面図である。 図17は、第3の実施の形態に係る一例の蓄電池装置の概略分解斜視図である。 図18は、図17に示す蓄電池装置の線XVIII−XVIIIに沿った概略断面図である。 図19は、実施例の非水電解質電池の概略平面図である。 図20は、比較例3の非水電解質電池の概略平面図である。 図21は、図20に示した非水電解質電池の線XXI−XXIに沿った概略断面図である。 図22は、図20及び図21に示した非水電解質電池の、図21に示す観察方向v.p.から観察した概略側面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する記載は省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態によれば、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、電極群と、電極群に電気的に接続された電極リードと、ケースとを具備する。ケースは、主部と、端部に形成された封止部と、主部と封止部との間に位置した電極リードを挟持する第1の領域と第2の領域よりなるリード挟持部とを含む。ケースの主部は、電極群を収容している。リード挟持部の第1の領域又は第2の領域は開口部を備える。電極リードの少なくとも一部は開口部を通して露出する。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、以下に説明するように、電極群と該非水電解質電池の外部雰囲気(例えば、空気)に含まれている水分等との接触を防ぐことができる。
電極リードの少なくとも一部を露出する開口部がケースの主部に設けられていると、外部空気に含まれている水分がこの開口部を介して主部の中に浸入するおそれがあり、かくして侵入した水分は主部に収容された電極群に到達するおそれがある。
一方、第1の実施の形態に係る非水電解質電池では、電極リードの少なくとも一部を露出する開口部は、主部と封止部との間に位置するリード挟持部に設けられている。そして、リード挟持部は、第1の領域と第2の領域との間に電極リードを挟持している。そのため、第1の領域と電極リードとの間、及び第2の領域と電極リードとの間には、水分の透過を許容する空間がない。そのおかげにより、仮に外部空気に含まれている水分がこの開口部を介してリード挟持部に侵入したとしても、電極リードとこれを挟持するリード挟持部の第1の領域及び第2の領域とは、これらの間を通しての水分透過を防ぐことができる。
このように、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、リード挟持部を通しての水分の透過を防ぐことができるので、外部空気に含まれている水分が電極群に到達することを防ぐことができる。そのおかげで、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電極群と外部空気に含まれている水分との接触を防ぐことができる。
このように、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電極群の水分接触を防ぐことができるので、電極群の劣化、例えば電極群の膨張を長い期間に亘って防ぐことができる。これらの結果、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
更に、リード挟持部は、電極群に電気的に接続された電極リードの一部を、第1の領域又は第2の領域に設けられた開口部を通して外部に露出している。そのため、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされていることが好ましい。
開口部の周縁に設けられた熱シールは、開口部を通して非水電解質電池のリード挟持部に水分が侵入することを防ぐことができる。
また、第1の実施の形態に係る非水電解質電池のうち、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされている非水電解質電池は、該熱シールに応力を生じることを防ぎながら製造することができる。応力が生じるのを防ぎながらリード挟持部の開口部の周縁と電極リードとの間に設けられた熱シールは、十分なシール性を示すことができる。
一方、熱シールを穿孔したり、熱シールを貫通するねじ止めをしたりすると、熱シールの内部に応力が必然的に生じる。熱シールは、その内部に応力が生じると、そのシール性が低下し得る。そのため、製造工程において熱シールの穿孔又は熱シールを貫通させるねじ止めを必要とする非水電解質電池では、熱シールは乏しいシール性を有し得る。
このように、第1の実施の形態に係る非水電解質電池のうち、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされている非水電解質電池は、内部に応力が生じた熱シールに比べて優れたシール性を有することができる熱シールを含む。このような第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、開口部を通して非水電解質電池のリード挟持部に水分が侵入することを防ぐことができ、ひいてはケースの主部に収納された電極群の水分接触を更に防ぐことができる。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、リード挟持部の第1の領域が、電極リードに接触する第1の絶縁部材を含むことができ、リード挟持部の第2の領域が、電極リードに接触する第2の絶縁部材を含むことができる。
また、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、封止部がシーム溶接により封止されていることが好ましい。このような非水電解質電池は、封止部を通しての水分透過を防ぐことができる。このような非水電解質電池は、電極群の水分接触を更に防ぐことができるので、電極群の劣化、例えば電極群の膨張をより長い期間に亘って防ぐことができる。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、様々な変形が可能であり、特定の態様に限定されない。
例えば、ケースのリード挟持部の第1の領域又は第2の領域に設けられた開口部の形状は、特に限定されない。開口部は、例えば円形又は矩形の平面形状を有することができる。
ケースのリード挟持部の第1の領域が含み得る第1の絶縁部材は、例えば、ケース内面上に形成された熱可塑性樹脂層及び/又は更なる絶縁部材を含むことができる。同様に、ケースのリード挟持部の第2の領域が含み得る第2の絶縁部材は、例えば、ケース内面上に形成された熱可塑性樹脂層及び/又は更なる絶縁部材を含むことができる。上記更なる絶縁部材としては、リード挟持部の第1の領域又は第2の領域に設けられた開口部の周縁に接して配された絶縁リング又は絶縁部材が挙げられる。
ケースは、ステンレス鋼、ニッケルめっき付きステンレス鋼、ニッケルめっき鋼板などからなる金属ケースを使用することができる。中でも、ステンレス鋼は、アルミニウムラミネートフィルム製のケースなどに比べて、高い強度、特に引張強さを示すことができる。そのため、第1の実施の形態に係る非水電解質電池のうちステンレス製であるケースを具備するものは、アルミニウムラミネートフィルム製のケースを具備する電池に比べて大きな寸法を有することができる。また、ステンレス鋼は耐蝕性に優れる。そのため、第1の実施の形態に係る非水電解質電池のうちステンレス製であるケースを具備するものは、高い耐久性を示すこともできる。
次に、第1の実施の形態に係る非水電解質電池をより詳細に説明する。
電極群は、非水電解質を保持することができる。非水電解質も、電極群と共に、ケースの主部に収納され得る。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、リード挟持部に設けられた開口部を介しての非水電解質の漏出、すなわち、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を防ぐこともできる。特に、第1の実施の形態に係る非水電解質電池のうち、電極リードがリード挟持部に設けられた開口部の周縁に熱シールされているものは、熱シールが高いシール性を示すので、電池内部から電池外部への非水電解質の漏出を更に防ぐことができる。
電極群は正極及び負極を含み得る。更に、電極群は、正極と負極と間に介在したセパレータを含むこともできる。電極群は様々な構造を採ることができる。例えば、電極群はスタック構造を採ることができる。スタック構造は、正極及び負極が間にセパレータを介在させて積層されている構造である。或いは、電極群は捲回型構造を採ることができる。捲回型構造は、帯状の正極及び帯状の負極を間にセパレータを介在させて積層させることにより形成したアセンブリが捲回されている構造である。或いは、袋状のセパレータの中に正極及び負極をそれぞれ収納し、それぞれが互い違いになるように積層させて電極群とすることもできる。或いは、帯状のセパレータを九十九折にしながら正極と負極とを互い違いに挟み込むことによって電極群とすることもできる。
正極は、正極集電体と正極集電体上に形成された正極材料層とを備えることができる。正極材料層は、正極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、正極集電体は、いずれの面上にも正極材料層が形成されていない正極材料層無担持部を含んでいてもよい。
正極材料層は、正極活物質を含むことができる。正極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された正極活物質の間隙を埋め、また、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合することができる。
正極は、例えば正極集電体の正極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち正極リードに接続することができる。正極と正極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
負極は、負極集電体と負極集電体上に形成された負極材料層とを備えることができる。負極材料層は、負極集電体の両面上に形成されていてもよいし、又は片面のみに形成されていてもよい。また、負極集電体は、いずれの面上にも負極材料層が形成されていない負極材料層無担持部を含んでいてもよい。
負極材料層は、負極活物質を含むことができる。負極材料層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と負極集電体との間の接触抵抗を抑えるために配合することができる。結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と負極集電体とを結着させるために配合することができる。
負極は、例えば負極集電体の負極材料層無担持部を介して、電極リード、すなわち負極リードに接続することができる。負極と負極リードとの接続は、例えば溶接によって行うことができる。
以下、第1の実施の形態に係る非水電解質において用いることができる部材及び材料について説明する。
[1]負極
負極は、例えば、負極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる負極剤ペーストを、負極集電体の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、プレスをすることもできる。
負極活物質としては、例えばリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金、軽金属などを挙げることができる。
リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げることができる。中でも、2500℃以上で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維又はメソフェーズ球状カーボンを用いることが、電極容量を高くすることができるため好ましい。
金属酸化物としては、例えば、チタン含有金属複合酸化物、例えばSnB0.40.63.1やSnSiO3などのスズ系酸化物、例えばSiOなどのケイ素系酸化物、例えばWO3などのタングステン系酸化物などが挙げられる。これら金属酸化物の中で、金属リチウムに対する電位が0.5Vよりも高い負極活物質、例えばチタン酸リチウムのようなチタン含有金属複合酸化物を用いることが、電池を急速に充電した場合でも負極上でのリチウムデンドライトの発生を抑えることができ、ひいては劣化を抑えることができるため、好ましい。
チタン含有金属複合酸化物としては、例えば、酸化物合成時はリチウムを含まないチタン系酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を例えばNb、Mo,W,P、V、Sn、Cu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物などを挙げることができる。リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi4+xTi512(xは、充放電により0≦x≦3の範囲内で変化し得るものである))、ブロンズ構造(B)又はアナターゼ構造のチタン酸化物(例えばLixTiO2(0≦x≦1)、充電前の組成はTiO2)、ラムステライド型のチタン酸リチウム(例えばLi2+yTi37(yは、充放電により0≦y≦3の範囲内で変化し得るものである)、で表されるニオブチタン酸化物(例えばLixNbaTiO7(0≦x、より好ましい範囲は0≦x≦1、1≦a≦4))などを挙げることができる。
チタン系酸化物としては、TiO2、TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素とを含有する金属複合酸化物などが挙げられる。TiO2はアナターゼ型で熱処理温度が300〜500℃の低結晶性のものが好ましい。TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素とを含有する金属複合酸化物としては、例えば、TiO2−P25、TiO2−V25、TiO2−P25−SnO2、TiO2−P25−MeO(MeはCu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素)などを挙げることができる。この金属複合酸化物は、結晶相とアモルファス相とが共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。中でも、リチウムチタン酸化物、TiとP、V、Sn、Cu、Ni、Co及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有する金属複合酸化物が好ましい。
金属硫化物として硫化リチウム(TiS2)、硫化モリブデン(MoS2)、硫化鉄(FeS、FeS2、LixFeS2(ここで、0<x≦1である)などが挙げられる。金属窒化物としては、リチウムコバルト窒化物(LixCoyN(ここで、0<x<4、0<y<0.5である))などが挙げられる。
負極活物質としては、スピネル構造を有するチタン酸リチウムを使用することが望ましい。
導電剤としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いることができる。
負極集電体としては、負極電位に応じて種々の金属箔等を用いることができるが、例えばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等、銅箔、ニッケル箔などが挙げられる。このときの箔の厚さは、8μm以上25μm以下であることが好ましい。また、負極電位が金属リチウムに対して0.3Vよりも貴となり得る場合、例えば負極活物質としてリチウムチタン酸化物を使用する場合、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔を用いることが、電池重量を抑えることができるため好ましい。
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、50μm以下であることが好ましい。これにより、負極集電体の強度を飛躍的に増大させることができるため、負極を高いプレス圧で高密度化することが可能となり、電池容量を増大させることができる。また、高温環境下(40℃以上)における過放電サイクルでの負極集電体の溶解及び腐食劣化を防ぐことができるため、負極インピーダンスの上昇を抑制することができる。更に、出力特性、急速充電、充放電サイクル特性も向上させることができる。平均結晶粒径のより好ましい範囲は30μm以下であり、更に好ましい範囲は5μm以下である。
平均結晶粒径は次のようにして求められる。集電体表面の組織を光学顕微鏡で組織観察し、1mm×1mm内に存在する結晶粒の数nを求める。このnを用いてS=1x106/n(μm2)から平均結晶粒子面積Sを求める。得られたSの値から下記(A)式により平均結晶粒子径d(μm)を算出することができる。
d=2(S/π)1/2 (A)
平均結晶粒子径の範囲が50μm以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組成、不純物、加工条件、熱処理履歴ならび焼なましの加熱条件など多くの因子に複雑に影響され、前記結晶粒子径(直径)は、製造工程の中で、前記諸因子を組み合わせて調整される。
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下であることが好ましく、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの少なくとも1種の元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。なお、車載用の場合、アルミニウム合金箔を用いることが特に好ましい。
前記負極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤1.5〜7重量%の範囲にすることが好ましい。
[2]正極
正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に分散させて得られる正極剤ペーストを、正極集電体の片側又は両面に塗布し、これを乾燥させることにより作製することができる。乾燥後、プレスを行うこともできる。
正極活物質としては、種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn24又はLixMnO2(ここで、0≦x≦1.2である))、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2(ここで、0≦x≦1.2である))、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2(ここで、0≦x≦1.2である))、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCoy2(ここで、0<y≦1である))、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnyCo1-y2(ここで、0<y≦1である))、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(LixMn2-yNiy4(ここで、0≦x≦1.2であり、0<y≦1である))、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixMnPO4、LixMn1-yFeyPO4、LixCoPO4など(ここで、0≦x≦1.2であり、0<y≦1である))、硫酸鉄(Fe2(SO43)、バナジウム酸化物(例えばV25)などが挙げられる。
また、正極活物質としては、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ(S)、フッ化カーボンなどの有機材料及び無機材料も挙げることができる。
より好ましい正極活物質は、熱安定性の高いスピネル型マンガンリチウム(LixMn24(ここで、0≦x≦1.1である))、オリビン型リン酸鉄リチウム(LixFePO4(ここで、0≦x≦1である))、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LixMnPO4(ここで、0≦x≦1である))、オリビン型リン酸マンガン鉄リチウム(LixMn1-yFeyPO4(ここで、0≦x≦1であり、0<y≦0.5である))などが挙げられる。
或いは、これらを二種以上混合したものも用いることができる。
導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、人工黒鉛、天然黒鉛、導電性ポリマー等を用いることができる。
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、PVdFの水素もしくはフッ素のうち、少なくとも1つを他の置換基で置換した変性PVdF、フッ化ビニリデン−6フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−6フッ化プロピレンの3元共重合体等を用いることができる。
結着剤を分散させるための有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)等が使用される。
正極集電体としては、例えば厚さ8〜25μmのアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げることができる。
正極集電体は、アルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましく、負極集電体と同様にその平均結晶粒径は50μm以下であることが好ましい。より好ましくは、30μm以下である。更に好ましくは5μm以下である。前記平均結晶粒径が50μm以下であることにより、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の強度を飛躍的に増大させることができ、正極を高いプレス圧で高密度化することが可能になり、電池容量を増大させることができる。
平均結晶粒径の範囲が50μm以下の範囲にあるアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔は、材料組織、不純物、加工条件、熱処理履歴、ならびに焼鈍条件など複数の因子に複雑に影響され、前記結晶粒径は製造工程の中で、前記諸因子を組合せて調整される。
アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下であることが好ましく、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下にすることが好ましい。
前記正極の活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤1.5〜7重量%の範囲にすることが好ましい。
[3]セパレータ
セパレータとしては、例えば、多孔質セパレータを用いることができる。
多孔質セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、又はポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を挙げることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、又は両者からなる多孔質フィルムは、電池温度が上昇した場合に細孔を閉塞して充放電電流を大幅に減衰させるシャットダウン機能を付加しやすく、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。低コスト化の観点からは、セルロース系のセパレータを用いることが好ましい。
[4]非水電解質
非水電解質としては、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、Li(CF3SO23C、LiB[(OCO)22などから選ばれる一種以上のリチウム塩を0.5〜2mol/Lの範囲内にある濃度で有機溶媒に溶解した有機電解液が挙げられる。
有機溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)などの環状カーボネートや、ジエチレルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)などの鎖状カーボネートや、ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)などの鎖状エーテルや、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン(DOX)などの環状エーテルや、γ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などの単独もしくは混合溶媒を用いることが好ましい。
また、非水電解質としては、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を用いることもできる。リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体であり、100℃以下、好ましくは室温以下でも液状であるものを選択すると、広い動作温度の二次電池を得ることができる。
[5]ケース
ケースとして使用され得るステンレス部材の厚さは、0.2mm以下にすることが望ましい。例えば、最内層に位置する熱融着性樹脂フィルム(熱可塑性樹脂フィルム)、ステンレスからなる金属箔及び剛性を有する有機樹脂フィルムをこの順序で積層した複合フィルム材から構成することが可能である。
熱融着性樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体フィルム、アイオノマーフィルム、エチレンビニルアセテート(EVA)フィルム等を用いることができる。また、前記剛性を有する有機樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ナイロンフィルム等を用いることができる。
ケースは、電極群を収納する主部となり得る凹部及びこの凹部の外側に広がる周縁部を有するケース本体と、蓋体とから構成されていてもよい。この場合、ケース本体と蓋体とは、シームレスで連続している一体部材であってもよい。
[6]電極リード
正極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち正極リードとしては、例えばアルミニウム、チタン及びそれらをもとにした合金、ステンレスなどを用いることができる。
負極に電気的に接続され得る電極リード、すなわち負極リードとしては、例えばニッケル、銅及びそれらをもとにした合金などを用いることができる。負極電位が金属リチウムに対し1Vよりも貴な場合、例えば負極活物質としてチタン酸リチウムを使用した場合などは、負極リードの材料としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いることができる。この場合、正極リード及び負極リード共に、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが、軽量かつ電気抵抗を小さく抑えることができるため好ましい。
正極リード及び負極リードは、機械的特性の観点では、それに接続される正極集電体又は負極集電体の強度を大きく超えて高強度でない方が、接続部分の応力集中が緩和されるため好ましい。集電体との接続手段として、好ましい方法の一つである超音波溶接を適用した場合、正極リードあるいは負極リードのヤング率が小さい方が、強固な溶接を容易に行うことが可能となる。
例えば焼鈍処理した純アルミ(JIS1000番台)は、正極リード又は負極リードの材料として好ましい。
正極リードの厚さは、0.1〜1mmにすることが望ましい。より好ましい範囲は、0.2〜0.5mmである。
負極リードの厚さは、0.1〜1mmにすることが望ましい。より好ましい範囲は、0.2〜0.5mmである。
[7]絶縁部材
リード挟持部の第1の領域又は第2の領域が含むことができる更なる絶縁部材は、例えば、熱可塑性樹脂からなる絶縁リング又は絶縁部材であり得る。
以下、第1の実施の形態に係る非水電解質電池の幾つかの例を、図面を参照しながら説明する。
まず、第1の例の非水電解質電池を図1〜図5を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池の概略平面透視図である。図2は、図1に示した非水電解質電池の線II−IIに沿った概略断面図である。図3は、図1に示した非水電解質電池が具備した電極群の概略斜視図である。図4は、図3のA部の拡大断面図である。図5は、第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池が具備したケースの概略展開斜視図である。
図1〜図5に示す非水電解質電池1は、図3及び図4にその詳細を示す電極群3を具備している。
電極群3は、図3に示す扁平形状の捲回型構造を有する。図4は、電極群3の最外周を含む概略断面図である。図4に示すように、電極群3の最外周には負極32が位置している。この負極32の内周側にセパレータ33、正極31、セパレータ33、負極32、セパレータ33、正極31、セパレータ33が位置している。
図4に示すように、正極31は、正極集電体31aと、正極集電体31aの両面に形成された正極材料層31bとを備える。また、正極集電体31aは、図3に示す、表面上に正極材料層31bが形成されていない正極材料層無担持部31cを含む。同様に、負極32は、負極集電体32aと、負極集電体32aの両面に形成された負極材料層32bとを備える。負極32の最外周に位置する部分では、負極集電体32aの片面のみに負極材料層32bが形成されている。負極集電体32は、図3に示す、表面上に負極材料層32bが形成されていない負極材料層無担持部32cを含む。図3に示すように、正極材料層無担持部31c及び負極材料層無担持部32cは、互いに反対の向きに、電極群3から突出している。
このような電極群3は、帯状の正極31と帯状の負極32とをその間にセパレータ33を介在させて積層して電極群アセンブリを形成し、続いて、この電極群アセンブリを渦巻状に捲回し、その後扁平形状にプレスすることによって得ることができる。
図3に示すように、電極群3の正極材料無担持部31cは、束ねられた状態で、正極集電タブ31dに電気的に接続されている。正極材料無担持部31cは、例えば、これの一部を挟持した正極集電タブ31dと共に超音波溶接などの溶接に供することによって、正極集電タブ31dに電気的に接続することができる。同様に、電極群3の負極材料無担持部32cは、束ねられた状態で、負極集電タブ32dに電気的に接続されている。負極材料無担持部32cは、例えば、これの一部を挟持した例えば負極集電タブ32dと共に超音波溶接などの溶接に供することによって、負極集電タブ32dに電気的に接続することができる。ここで、正極集電タブ31dまたは負極集電タブ32dは、それぞれ正極集電体31または負極集電体32と一体で製造されてもよい。
図3に示すように、電極群3は、正極材料無担持部31c、正極集電タブ31d、負極材料無担持部32c及び負極集電タブ32dを除いた部分に、絶縁テープ34が巻かれている。
図1〜図5に示す非水電解質電池1は、2つの電極リード、すなわち正極リード4a及び負極リード4bを更に具備している。
図1及び図2に示すように、正極リード4aは、短冊状であり、その一端が正極集電タブ31dに電気的に接続されている。同様に、負極リード4bは、短冊状であり、その一端が負極集電タブ32dに電気的に接続されている。ここで、正極リード4aまたは負極リート゛4bは、それぞれ正極集電タブ31dまたは負極集電タブ32dと一体で製造されてもよい。
かくして、正極リード4a及び負極リード4bは、電極群3に電気的に接続されており、電極群3から互いに反対の向きに延出している。
図1〜図5に示す非水電解質電池1は、図5にその概略展開斜視図を示す、ケース2を更に具備している。
ケース2は、ステンレス製である。ケース2は、図1に示すように平面形状が長方形であるケース本体21と、図2及び図5に示すようにケース本体21にその主面が対向している板形状の蓋体22とから構成されている。
図1及び図2に示すように、ケース本体21は、その3つの縁辺部2Cにおいて、蓋体22にシーム溶接されている。それにより、ケース2は、その3つの端部において、シーム溶接によりケース本体21と蓋体22とが溶接された3つの封止部2Cを含んでいる。また、図1及び図5に示すように、ケース本体21は、残りの1つの縁辺部2Dにおいて、蓋体22に継目なしで連続している。すなわち、本実施形態のケース2は、ケース本体21と蓋体22とが一体に形成されており、それらを折り返し部2Dにより折り返すことにより構成されている。
図1及び図2に示すように、ケース本体21には、3つの封止部2C及び1つの折り返し部2Dに囲まれた部分の一部に、長方形の平面形状を有する凹部21Aが形成されている。凹部21Aは、蓋体22から遠ざかる向きに広がっている。図2に示すように、ケース本体21の凹部21Aは、蓋体22のうちこの凹部21Aに対向する部分22Aと共に、ケース2の主部2Aを構成している。
ケース本体21は、図1、図2及び図5に示すように、凹部21Aの互いに対向する一対の縁辺21A−1の一部及び21A−2の一部から凹部21Aの外側にそれぞれ延びた2つの凹部21B−1及び21B−2を更に含む。2つの凹部21B−1及び21B−2は、図2に示すように、凹部21Aと同様に蓋体22から遠ざかる向きに広がっており、同一平面上にある長方形の平面形状を有している。
なお、図2及び図5では、凹部21B−1及び凹部21B−2の存在を強調するために、凹部21B−1の深さ及び凹部21B−2の深さを誇張して示している。しかしながら、以下に詳細に説明するように、凹部21B−1及び凹部21B−2は、蓋体22の一部と共に、正極リード4a及び負極リード4bをそれぞれ挟み込むものであるため、その深さは正極リード4a及び負極リード4bの厚さに対応するものであれば十分である。つまり、ケース本体21に設けられた凹部21B−1及び凹部21B−2は、実際には、図2及び図5で示した深さよりも小さな深さを有し得る。このことは、本願の他の図面においても同様に適用される。
図5に示すような凹部21A、凹部21B−1及び凹部21B−2を有するケース本体21並びに蓋体22から構成されるケース2は、例えば、一枚のステンレス鋼板に対して、鍛造加工、例えば深絞り加工又はプレス加工を施して、図5に示すような凹部21A、21B−1及び21B−2を形成し、その後、鍛造に供されていない部分を折り曲げることによって得ることができる。
また、図1、図2及び図5に示すように、ケース本体21の2つの凹部21B−1及び21B−2の底部には、これを貫いた開口部21Ca及び21Cbがそれぞれ設けられている。開口部21Ca及び21Cbは、図1及び図5に示すように、円形の表面形状を有する。
図1及び図2に示すように、凹部21B−1の底面のうち開口部21Caの周縁部には、絶縁リング5a’が配置されている。同様に、凹部21B−2の底部のうち開口部21Cbの周縁部には、絶縁リング5b’が配置されている。
絶縁リング5a’及び5b’は、熱可塑性であり且つ絶縁性であるリングである。絶縁リング5a’及び5b’の内径は、開口部21Ca及び21Cbの内径よりもそれぞれ小さい。そのため、図1及び図2に示すように、絶縁リング5a’及び5b’の一部は開口部21Ca及び21Cbを通して露出している。
図2に示すように、ケース本体21の蓋体22に対向する面のうち、絶縁リング5a’及び5b’が配置された部分を除く全面が、熱可塑性樹脂層5で被覆されている。また、熱可塑性樹脂層5は、絶縁リング5a’及び5b’の蓋体22に対向する面も被覆している。かくして、ケース本体21の凹部21B−1の蓋体22に対向する面は、熱可塑性樹脂層5a及び絶縁リング5a’で被覆されている。同様に、ケース本体21の凹部21B−2の蓋体22に対向する面は、熱可塑性樹脂層5b及び絶縁リング5b’で被覆されている。
一方、図2に示すように、蓋体22のケース本体21に対向する面は、全面が熱可塑性樹脂層6で被覆されている。図2に示すように、熱可塑性樹脂層6の一部は、熱可塑性樹脂層5に接触している。また、ケース本体21は、熱可塑性樹脂層5とこの熱可塑性樹脂層5に接触する熱可塑性樹脂層6とを介して、蓋体22に熱シールされている。
さて、図2に示すように、熱可塑性樹脂層5は、凹部21B−1を被覆した部分5aを含む。この熱可塑性樹脂層5の一部分5aと、絶縁リング5a’とは、第1の絶縁部材51を構成している。そして、ケース本体21の凹部21B−1と、第1の絶縁部材51と、開口部21Caとは、ケース本体21の第1の領域21B1を構成している。
同様に、熱可塑性樹脂層5は、凹部21B−2を被覆した部分5bを含む。この熱可塑性樹脂層5の一部分5bと、絶縁リング5b’とは、第1の絶縁部材52を構成している。そして、ケース本体21の凹部21B−2と、第1の絶縁部材52と、開口部21Cbとは、ケース本体21の第1の領域21B2を構成している。
一方、熱可塑性樹脂層6は、ケース本体21の第1の領域21B1に対向する部分61を第2の絶縁部材として含む。熱可塑性樹脂層6の一部分61と、蓋体22のケース本体21の第1の領域21B1に対向する部分22B−1とは、蓋体22の第2の領域22B1を構成している。また、熱可塑性樹脂層6は、ケース本体21の第1の領域21B2に対向する部分62を第2の絶縁部材として含む。熱可塑性樹脂層6の一部分62と、蓋体22のケース本体21の第1の領域21B2に対向する部分22B−2とは、蓋体22の第2の領域22B2を構成している。
以上に説明したケース本体21の第1の領域21B1と、蓋体22の第2の領域22B1とは、共に、図1及び図2に示すケース2のリード挟持部2B1を構成している。同様に、ケース本体21の第1の領域21B2と、蓋体22の第2の領域22B2とは、共に、図1及び図2に示すケース2のリード挟持部2B2を構成している。そして、図1及び図2に示すように、ケース2において、2つのリード挟持部2B1及び2B2は、主部2Aと2つの封止部2Cのそれぞれとの間に位置している。
図1及び図2に示すように、上で説明したケース本体21の主部2A内には、先に説明した電極群3が収納されている。また、ケース本体21の主部2A内には、非水電解質(図示しない)が収納されている。非水電解質は、電極群3に保持されている。
また、ケース2のリード挟持部2B1では、図2に示すように、第1の領域21B1と第2の領域22B1とが正極リード4aを挟持している。同様に、ケース2のリード挟持部2B2では、図2に示すように、第1の領域21B2と第2の領域22B2とが負極リード4bを挟持している。
詳細に述べると、図2に示すように、正極リード4aは、熱可塑性樹脂層5のうち、リード挟持部2B1の第1の領域21B1を構成する部分5aに接触している。また、正極リード4aは、熱可塑性樹脂層6のうち、リード挟持部2B1の第2の領域22B1を構成する部分61にも接触している。同様に、負極リード4bは、熱可塑性樹脂層5のうち、リード挟持部2B2の第1の領域21B2を構成する部分5bに接触している。また、負極リード4bは、熱可塑性樹脂層6のうち、リード挟持部2B2の第2の領域22B2を構成する部分62にも接触している。
ここで、図1及び図2に示すように、正極リード4aの一部は、リード挟持部2B1の第1の領域21B1に設けられた開口部21Caを通して露出している。同様に、負極リード4bの一部は、リード挟持部2B2の第1の領域21B2に設けられた開口部21Cbを通して露出している。
そして、ケース本体21の第1の領域21B1は、この領域21B1を構成する熱可塑性樹脂層5の一部分5a及び絶縁リング5a’によって、正極リード4aに熱シールされている。それにより、正極リード4aは、熱可塑性樹脂層5の一部分5a及び絶縁リング5a’によって、第1の領域21B1の開口部21Caの周縁に熱シールされている。更に、蓋体22の第2の領域22B1は、この第2の領域22B1を構成する熱可塑性樹脂層6の一部分61によって、正極リード4aに熱シールされている。
同様に、ケース本体21の第1の領域21B2は、この領域21B2を構成する熱可塑性樹脂層5の一部分5b及び絶縁リング5b’によって、負極リード4bに熱シールされている。それにより、負極リード4bは、熱可塑性樹脂層5b及び絶縁リング5b’によって、第1の領域21B2の開口部21Cbの周縁に熱シールされている。更に、蓋体22の第2の領域22B2は、この第2の領域22B2を構成する熱可塑性樹脂層6の一部分62によって、負極リード4bに熱シールされている。
加えて、図1〜図5に示す第1の例の非水電解質電池1では、このような構成を採用することにより、正極リード4aが、熱可塑性樹脂層5a、絶縁リング5a’及び熱可塑性樹脂層6の一部分61により、ケース2から電気的に絶縁されている。同様に、負極リード4bが、熱可塑性樹脂層5b、絶縁リング5b’及び熱可塑性樹脂層6の一部分62により、ケース2から電気的に絶縁されている。
図1〜図5に示す第1の例の非水電解質電池1では、以上に説明したように、リード挟持部2B1の第1の領域21B1と第2の領域22B1とが、正極リード4aを挟持している。また、リード挟持部2B2の第1の領域21B2と第2の領域22B2とが、負極リード4bを挟持している。そのため、第1の領域21B1と正極リード4aとの間、第2の領域22B1と正極リード4aとの間、第1の領域21B2と負極リード4bとの間、及び第2の領域22B2と負極リード4bとの間には、水分の透過を許容する空間がない。そのおかげにより、仮に外部空気に含まれている水分が開口部21Ca及び21Cbを介してリード挟持部2B1及び2B2に侵入したとしても、正極リード4a及びこれを挟持するリード挟持部2B1、並びに負極リード4b及びこれを挟持するリード挟持部2B2は、これらの間を通しての水分透過を防ぐことができる。
また、第1の例の非水電解質電池1では、上で説明したように、リード挟持部2B1及び2B2のそれぞれの第1の領域21B1及び21B2にそれぞれ開口部2Ca及び2Cbが設けられているが、これらの開口部2Ca及び2Cbの周縁は、熱可塑性樹脂層5a及び絶縁リング5a’又は熱可塑性樹脂層5b及び絶縁リング5b’により、正極リード4a及び負極リード4bのそれぞれに熱シールされている。この熱シールは、シール性に優れているので、リード挟持部2B1及び2B2に水分が浸入することを防ぐことができ、ひいてはケース2の主部2Aに収納された電極群3の水分接触を更に防ぐことができる。また、優れたシール性を有する熱シールは、ケース2の主部2Aに収納された非水電解質の電池1外部への漏出を更に防ぐこともできる。
更に、ケース2のシーム溶接されたその3つの封止部2Cと、折り返し部2Dとは、ケース2内部への水分の浸入を更に防ぐことができる。
このように、図1〜図5に示す第1の例の非水電解質電池1は、電極群3の水分接触を防ぐことができるので、電極群3の劣化、例えば電極群3の膨張を長い期間に亘って防ぐことができる。その結果、図1〜図5に示す第1の例の非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
更に、図1〜図5に示す第1の例の非水電解質電池1は、電極群3に電気的に接続されている正極リード4a及び負極リード4bの一部のそれぞれが、リード挟持部2Bの第1の領域21B1又は21B2に設けられた開口部21Ca又は21Cbを通して露出している。そのため、この例の非水電解質電池1は、この露出している部分を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
次に、第2の例の非水電解質電池を、図6を参照しながら説明する。
図6は、第1の実施の形態に係る第2の例の非水電解質電池の概略平面透視図である。
図6に示す第2の例の非水電解質電池1は、以下に示す点(1)〜(3)を除き、第1の例の非水電解質電池と同様である。
(1)ケース2は、その4つの端部に形成された、4つの封止部2Cを含む。そのため、ケース2は、折り返し部を含んでいない。
(2)ケース本体21の2つの凹部21B−1及び21B−2が、ケース本体21の凹部21Aの1つの縁辺21A−1の一部から凹部21Aの外側に同じ向きに延びている。ケース2は、このような2つの凹部21B−1及び21B−2が設けられたケース本体21を含むため、主部2Aの縁部から同じ方向に広がる2つのリード挟持部2B1及び2B2を含む;
(3)正極リード4a及び負極リード4bは、短冊状ではない。
正極リード4aは、長方形の平面形状を有する主部4a−1と、主部4a−1の1つの頂点を含み且つ1つの長辺から延出した帯状の接続部4a−2とを含む。それにより、正極リード4aは、図6に示すように、旗型の平面形状を有している。正極リード4aの主部4a−1は、ケース本体21の凹部21B−1に収納されている。
ケース2のリード挟持部2B1は、正極リード4aの主部4a−1を挟持している。リード挟持部2B1において、正極リード4aの主部4a−1の一部は、開口部21Caを通して露出している。また、正極リード4aの主部4a−1は、第1の例の非水電解質電池における正極リードと同様に、図示していない熱可塑性樹脂層及び絶縁リング5a’により、開口部21Caの周縁に熱シールされている。
接続部4a−2のうちその端部を含む部分は、正極集電タブ31dに重なっており、これに電気的に接続されている。
同様に、負極リード4cは、長方形の平面形状を有する主部4b−1と、主部4b−1の1つの頂点を含み且つ1つの長辺から延出した帯状の接続部4b−2とを含む。それにより、負極リード4bは、図6に示すように、旗型の平面形状を有している。負極リード4bの主部4b−1は、ケース本体21の凹部21B−2に収納されている。
ケース2のリード挟持部2B2は、負極リード4bの主部4b−1を挟持している。リード挟持部2B2において、負極リード4bの主部4b−1の一部は開口部21Cbを通して露出している。また、負極リード4bの主部4b−1は、第1の例の非水電解質電池における負極リードと同様に、図示していない熱可塑性樹脂層及び絶縁リング5b’により、開口部21Cbの周縁に熱シールされている。
接続部4b−2のうちその端部を含む部分は、負極集電タブ32dに重なっており、これに電気的に接続されている。
図6に示す第2の例の非水電解質電池1では、以上に説明したように、リード挟持部2B1が、正極リード4aの主部4a−1を挟持している。また、リード挟持部2B2が、負極リード4bの主部4b−1を挟持している。そのため、リード挟持部2B1と正極リード4aの主部4a−1との間、及びリード挟持部2B2と負極リード4bの主部4b−1との間には、水分の透過を許容する空間がない。そのおかげで、仮に外部空気に含まれている水分が開口部21Ca及び21Cbを介してリード挟持部2B1及び2B2に侵入したとしても、正極リードの主部4a−1及びこれを挟持するリード挟持部2B1、並びに負極リードの主部4b−1及びこれを挟持するリード挟持部2B2は、これらの間を通しての水分透過を防ぐことができる。
また、第2の例の非水電解質電池1では、上で説明したように、リード挟持部2B1に開口部21Caが設けられており、リード挟持部2B2に開口部21Cbが設けられているが、開口部21Caの周縁は、熱可塑性樹脂層(図示していない)及び絶縁リング5a’により、正極リード4aの主部4a−1に熱シールされており、開口部21Cbの周縁は、熱可塑性樹脂層(図示していない)及び絶縁リング5b’により、負極リード4bの主部4b−1に熱シールされている。これらの熱シールは、シール性に優れているので、リード挟持部2B1及び2B2に水分が浸入することを防ぐことができ、ひいてはケース2の主部2Aに収納された電極群3の水分接触を更に防ぐことができる。また、優れたシール性を有する熱シールは、ケース2の主部2Aに収納された非水電解質の電池1外部への漏出を更に防ぐこともできる。
更に、ケース2のシーム溶接されたその4つの封止部2Cは、ケース2内部への水分の浸入を更に防ぐことができる。
このように、図6に示す第2の例の非水電解質電池1は、電極群3の水分接触を防ぐことができるので、電極群3の劣化、例えば電極群3の膨張を長い期間に亘って防ぐことができる。その結果、図6に示す第2の例の非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
更に、図6に示す第2の例の非水電解質電池1は、電極群3に電気的に接続されている正極リード4aの主部4a−1の一部が、リード挟持部2B1に設けられた開口部21Caを通して露出している。同様に、電極群3に電気的に接続されている負極リード4bの主部4b−1の一部が、リード挟持部2B2に設けられた開口部21Cbを通して露出している。そのため、この例の非水電解質電池1は、この露出している部分を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
次に、第3の例の非水電解質電池を図7〜図9を参照しながら説明する。
図7は、第1の実施の形態に係る第3の例の非水電解質電池の概略斜視図である。図8は、図7に示した非水電解質電池の線VIII−VIIIに沿った概略断面図である。図9は、図9は、図7及び図8に示した非水電解質電池のリード挟持部に屈曲部を形成する前の概略斜視図である。
図7〜図9に示す非水電解質電池1は、電極群3、正極リード4a及び負極リード4bを具備している。これら電極群3、正極リード4a及び負極リード4bは、図6を参照しながら説明した第2の例の非水電解質電池1が具備する電極群3、正極リード4a及び負極リード4bと同じである。また、図9に示すように、正極リード4aの接続部4a−2のうちその端部を含む部分は電極群3の正極集電タブ31dに電気的に接続されており、負極リード4bの接続部4b−2のうちその端部を含む部分は電極群3の負極集電タブ32dに電気的に接続されている。すなわち、図8〜図9に示す非水電解質電池1における電極群3、正極リード4a及び負極リード4bの接続は、図6を参照しながら説明した第2の例の非水電解質電池1におけるそれと同じである。
図7〜図9に示す非水電解質電池1は、ケース2を更に具備している。
図7〜図9に示す非水電解質電池1が具備するケース2は、以下の点を除き、図6を参照しながら説明した第2の例の非水電解質電池1が具備するケース2と同様である。
(A)ケース本体21Aには、開口部が設けられていない。その代わりに、図7〜図9に示す非水電解質電池1は、蓋体22のうち蓋体のうち表面がケース本体21の2つの第1の領域21B2(一方は図示していない)にそれぞれ対向する部分22B−1及び22B−2に、長方形の平面形状を有する開口部22Ca及び22Cbが設けられている。
図7〜図9に示す非水電解質電池1のリード挟持部2B1は、ケース本体21の第1の領域(図示していない)と蓋体22の第2の領域22B1により、正極リード4aの主部4a−1を挟持しており、開口部22Caを通して正極リード4aの主部4a−1の一部を露出している。同様に、図7〜図9に示す非水電解質電池1のリード挟持部2B2は、ケース本体21の第1の領域21B2と蓋体22の第2の領域22B2により、負極リード4bの主部4b−1を挟持しており、開口部22Cbを通して負極リード4bの主部4b−1の一部を露出している。
(B)図6を参照しながら説明した第2の例の非水電解質電池1が含んでいる絶縁リングを含んでいない。その代わりに、図7〜図9に示す第3の例の非水電解質電池1は、蓋体22の2つの部分22B−1及び22B−2に設けられた2つの開口部22Ca及び22Cbの周縁部のうち、ケース本体21に対向している部分に、絶縁部材6a’及び6b’がそれぞれ設けられている。
絶縁部材6a’及び6b’は、開口を有する熱可塑性であり且つ絶縁性である部材である。絶縁部材6a’及び6b’の開口は、開口部22Ca及び22Cbのそれぞれの面積よりも小さい。そのため、図7及び図9に示すように、絶縁部材6a’及び6b’の一部が開口部22Ca及び22Cbを通してそれぞれ露出している。
2つの絶縁部材6a’及び6b’のケース本体21に対向している面は、熱可塑性樹脂層6によって被覆されている。
このような構成により、正極リード4aの主部4a−1は、熱可塑性樹脂層6及び絶縁部材6a’により、蓋体22の一部分22B−1に設けられた開口部22Caの周縁部に熱シールされている。同様に、負極リード4bの主部4b−1は、熱可塑性樹脂層6及び絶縁部材6b’により、蓋体22の一部分22B−2に設けられた開口部22Cbの周縁部に熱シールされている。
(C)ケース2のリード挟持部2B1及び2B2は、それぞれ、屈曲部2B1’及び2B2’を含んでいる。
詳細には、ケース2は、図9において一点鎖線で示す部分Eが山折りになっており、それにより、図7に示すように、ケース本体21の2つの第1の領域21B2(一方は図示していない)のそれぞれの一部が、ケース本体の凹部21Aの側面21A’に対向している。このようにケース2が折り曲げられていることにより、リード挟持部2B1が屈曲部2B1’を含んでおり、リード挟持部2B2が屈曲部2B2’を含んでいる。
図7〜図9に示す第3の例の非水電解質電池1では、以上に説明したように、リード挟持部2B1の第1の領域(図示していない)と第2の領域22B1とが、正極リード4aの主部4a−1を挟持している。また、リード挟持部2B2の第1の領域21B2と第2の領域22B2とが、負極リード4bの主部4b−1を挟持している。そのため、第1の領域21B1と正極リード4aとの間、第2の領域22B1と正極リード4aとの間、第1の領域21B2と負極リード4bとの間、及び第2の領域22B2と負極リード4bとの間には、水分の透過を許容する空間がない。そのおかげにより、仮に外部空気に含まれている水分が開口部22Caを介してリード挟持部2B1に侵入しても、又は外部空気に含まれる水分が開口部22Cbを介してリード挟持部2B2に侵入したとしても、正極リード4aの主部4a−1及びこれを挟持するリード挟持部2B1、並びに負極リード4bの主部4b−1及びこれを挟持するリード挟持部2B2は、これらの間を通しての水分透過を防ぐことができる。
また、第3の例の非水電解質電池1では、上で説明したように、リード挟持部2B1の第2の領域22B1に開口部22Caが設けられており、リード挟持部2B2の第2の領域22B2に開口部22Cbが設けられているが、開口部22Caの周縁は、熱可塑性樹脂層6及び絶縁部材6a’により、正極リード4aの主部4a−1に熱シールされており、開口部22Cbの周縁は、熱可塑性樹脂層6及び絶縁部材6b’により、負極リード4bの主部4b−1に熱シールされている。これらの熱シールは、シール性に優れているので、リード挟持部2B1及び2B2に水分が浸入することを防ぐことができ、ひいてはケース2の主部2Aに収納された電極群3の水分接触を更に防ぐことができる。また、優れたシール性を有する熱シールは、ケース2の主部2Aに収納された非水電解質の電池1外部への漏出を更に防ぐこともできる。
更に、ケース2のシーム溶接されたその4つの封止部2Cは、ケース2内部への水分の浸入を更に防ぐことができる。
このように、図7〜図9に示す第3の例の非水電解質電池1は、電極群3の水分接触を防ぐことができるので、電極群3の劣化、例えば電極群3の膨張を長い期間に亘って防ぐことができる。その結果、図6に示す第2の例の非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
更に、ケース2の端部に形成された4つの封止部2Cは、ケース2内部への水分の浸入を更に防ぐことができる。これらの結果、図7〜図9に示す第3の例の非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
更に、第3の例の非水電解質電池1は、電極群3に電気的に接続されている正極リードの主部4a−1の一部が、リード挟持部2B1の第2の領域22B1に設けられた開口部22Caを通して露出している。同様に、電極群3に電気的に接続されている負極リードの主部4b−1の一部が、リード挟持部2B2の第2の領域22B2に設けられた開口部22Cbを通して露出している。そのため、この例の非水電解質電池1は、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
以上に説明した第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、ケースが、主部と、端部に形成された封止部と、主部と封止部との間に位置したリード挟持部とを含む。電極リードは、リード挟持部の第1の領域及び第2の領域に挟持されており、その一部がリード挟持部に設けられた開口部を通して露出している。
そのため、この非水電解質電池は、ケースが収納する電極群の水分接触を防ぐことができ、ひいては該非水電解質電池の劣化を防ぐことができる。よって、この非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。また、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電極リードのうち、リード挟持部の開口部を通して露出した部分を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態によれば、組電池が提供される。この組電池は、第1の実施の形態に係る複数個の非水電解質電池を具備する。また、この組電池は、バスバーを更に具備する。このバスバーは、隣り合う非水電解質電池の電極リードのうちリード挟持部の開口部を通して露出した部分を電気的に接続している。
第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、先に説明したように、電極リードのうちリード挟持部の開口部を通して露出した部分を介して電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。よって、第2の実施の形態に係る組電池は、信頼性の高い電気的接続を有することもできる。
また、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。よって、第2の実施の形態に係る組電池は、長い耐用年数を発揮することができる。
次に、第2の実施の形態に係る組電池の幾つかの例を、図面を参照しながら説明する。
まず、第1の例の組電池を図10〜図12を参照しながら説明する。
図10は、第2の実施の形態に係る第1の例の組電池の概略斜視図である。図11は、図10に示した組電池の概略平面図である。図12は、図11の部分XIIの拡大透視図である。
図10〜図12に示す第1の例の組電池10は、3つの非水電解質電池1A〜1Cを具備している。これらの第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cは、図1〜図5を参照しながら説明した、第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池である。
第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cは、図10及び図11に示すように、第2の非水電解質電池1Bのケース本体の凹部21Aが第1の非水電解質電池1Aの蓋体の一部分22Aに対向し、第3の非水電解質電池の電池1Cのケース本体の凹部21Aが第2の非水電解質電池1Bの蓋体の一部分22Aに対向するように配置されている。また、第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cは、図10及び図11に示すように、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1が、第2の非水電解質電池1Bのリード挟持部2B2と、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1とに対向し、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2が、第2の非水電解質電池1Bのリード挟持部2B1と、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2とに対向するように配置されている。
図10〜図12に示す組電池10は、4つのバスバー11〜14を更に具備している。
第1〜第4のバスバー11〜14は、それぞれ、金属製の部材であり、導電性を有する。
図10及び図11に示すように、第1のバスバー11は、第1の挟持部11a、第2の挟持部11b、及び第1の挟持部11aと第2の挟持部11bとを連結した連結部11cを含んでいる。
第1の挟持部11aは、互いに対向している2枚の金属板を含み、一方の金属板には突起11dが設けられている。第1の挟持部11aは、突起11dを利用して、電子機器及び/又は他の電池の外部端子(図示しない)に容易に接続することができる。更に、突起11dは、第1の挟持部11aと電子機器及び/又は他の電池の外部端子との接続外れを防止することができる。
同様に、第2の挟持部11bは、2枚の金属板を含み、一方の金属板には突起(図示しない)が設けられている。
第2のバスバー12、第3のバスバー13及び第4のバスバー14も、第1のバスバー11と同様に、第1の挟持部12a、13a及び14a、第2の挟持部12b、13b及び14b、並びにそれぞれの第1の挟持部と第2の挟持部とを連結した連結部12c、13c及び14cをそれぞれ含んでいる。また、第2〜第4のバスバー12〜14の第1及び第2の挟持部12a、12b、13a、13b、14a及び14bは、第1のバスバー11の第1及び第2の挟持部11a及び11bと同様に、それぞれ、互いに対向している2枚の金属板を含み、一方の金属板には突起が設けられている。なお、これらの突起については、第2のバスバー12の第1の挟持部12aに設けられた突起12d、及び第4のバスバー14の第2の挟持部14bに設けられた突起14d以外は、図示していない。
図10及び図11に示すように、第1のバスバー11の第2の挟持部11bの2枚の金属板は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1を挟持している。ここで、第2の挟持部11bの2枚の金属板のそれぞれとリード挟持部2B1との間には、図示していない絶縁部材が配されている。そのおかげで、第1のバスバー11は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1から絶縁されている。
また、図10〜図12に示すように、第2のバスバー12の第1の挟持部12aの2枚の金属板は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2を、それぞれの金属板とこのリード挟持部2B2の第1の領域21B2及び第2の領域22B2とのそれぞれの間に絶縁部材15が配された状態で挟持している。同様に、第2のバスバー12の第2の挟持部12bの2枚の金属板は、第2の非水電解質電池1Bのリード挟持部2B1を、このリード挟持部2B1との間に図示しない絶縁部材が配された状態で挟持している。
また、図10及び図11に示すように、第3のバスバー13の第1の挟持部13aは、第2の非水電解質電池1Bのリード挟持部2B2を、このリード挟持部2B2との間に図示しない絶縁部材が配された状態で挟持している。同様に、第3のバスバー13の第2の挟持部13bは、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1を、このリード挟持部2B1との間に図示しない絶縁部材が配された状態で挟持している。
そして、図10及び図11に示すように、第4のバスバー14の第1の挟持部14aは、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2を、このリード挟持部2B2との間に図示しない絶縁部材が配された状態で挟持している。
ここで、第1〜第4のバスバー11〜14のそれぞれの挟持部の一方の金属板に設けられた突起は、第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cのリード挟持部2B1又は2B2に設けられた開口部にそれぞれ嵌め込まれている。
例えば、第2のバスバー12の第1の挟持部12aに関する部分について示した拡大図である図12に示すように、第2のバスバー12の第1の挟持部12aの一方の金属板に設けられた突起12dは、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2の開口部21Cbに嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リード4bに溶接されている。それにより、第2のバスバー12は第1の非水電解質電池1Aの負極リード4bに電気的に接続されている。
第1〜第4のバスバー11〜14に設けられた他の突起も、図示していないが、第2のバスバー12の第1の挟持部12aに設けられた突起と同様である。すなわち、第1のバスバー11の第2の挟持部11bに設けられた突起は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リード(図示していない)に溶接されている。それにより、第1のバスバー11は第1の非水電解質電池1Aの正極リードに電気的に接続されている。第2のバスバー12の第2の挟持部12bに設けられた突起は、第2の非水電解質電池2Aのリード挟持部2B1に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リード(図示していない)に溶接されている。それにより、第2のバスバー12は、第2の非水電解質電池1Bの正極リードに電気的に接続されている。第3のバスバー13の第1の挟持部13aに設けられた突起は、第2の非水電解質電池1Bのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リード(図示していない)に溶接されている。それにより、第3のバスバー13は、第2の非水電解質電池1Bの負極リードに電気的に接続されている。第3のバスバー13の第2の挟持部13bに設けられた突起は、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リード(図示していない)に溶接されている。それにより、第3のバスバー13は、第3の非水電解質電池1Cの正極リードに電気的に接続されている。第4のバスバー14の第1の挟持部14aに設けられた突起は、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リード(図示していない)に溶接されている。それにより、第4のバスバーは、第3の非水電解質電池1Cの負極リードに電気的に接続されている。
そして、第1のバスバー11と同様に、第4のバスバー14の第2の挟持部14bには、図11に示すように、突起14dが設けられている。第4のバスバー14の第2の挟持部14bは、この突起14dを利用して、電子機器及び/又は他の電池の外部端子に容易に接続することができる。更に、突起14dは、第4のバスバー14と電子機器及び/又は他の電池の外部端子との接続外れを防止することができる。
このようにして、図10〜図12に示す第1の例の組電池10は、第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cが、第2及び第3のバスバー12及び13により電気的に直列に接続されている。また、図10〜図12に示す第1の例の組電池10は、第1のバスバー11の第1の挟持部11a及び第4のバスバー14の第2の挟持部14bを介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を得ることができる。
そして、第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cは、図1〜図5を参照しながら先に説明したように、長い耐用年数を発揮することができる電池である。
よって、図10〜図12に示した第1の例の組電池10は、長い耐用年数を発揮することができる。
次に、第2の例の組電池を図13及び図14を参照しながら説明する。
図13は、第2の実施の形態に係る第2の例の組電池の概略斜視図である。図14は、図13に示す組電池の線XIV−XIVに沿った概略断面図である。
図13及び図14に示す第2の例の組電池は、3つの非水電解質電池1A、1B’及び1Cを具備している。
第1の非水電解質電池1A及び第3の非水電解質電池1Cは、それぞれ、図6を参照しながら説明した、第1の実施の形態に係る第2の例の非水電解質電池である。第2の非水電解質電池1B’は、正極リード及び負極リードの位置が入れ替わっている以外、第1の実施の形態に係る第2の例の非水電解質電池と同じ構造を有している。
第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cは、図13に示すように、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1が、第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B2と、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1とに対向し、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2が、第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B1と、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2とに対向するように配置されている。
図13及び図14に示す組電池10は、4つのバスバー11’〜14’を更に具備している。
第1のバスバー11’は、挟持部11b’とこの挟持部11e’に電気的に接続された外部接続端子11e’とを含んでいる。
挟持部11b’は2枚の金属板を含んでいる。そして、挟持部11b’の2枚の金属板の一方には、図14に示すように、突起11d’が設けられている。
挟持部11b’は、図13及び図14に示したように、第1の非水電解質電池1Aの第1の領域2B’を挟持している。詳細には、図14に示したように、挟持部11b’の2枚の金属板が、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1を挟持している。ここで、一方の金属板とリード挟持部2B1の第1の領域21B1との間、及び他方の金属板と第2の領域22B1と間には、それぞれ、絶縁部材15が配されている。また、図14に示したように、挟持部11b’の一方の金属板に設けられた突起11d’は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1の開口部21Caに嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リードの主部4a−1に溶接されている。それにより、第1のバスバー11’は、第1の非水電解質電池1Aの正極リードの主部4a−1に電気的に接続されている。なお、第1の実施の形態の第2の例の非水電解質電池である第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1は、第1の実施の形態に係る第2の例の非水電解質電池の説明から明らかなように、第1の実施の形態の第1の例の非水電解質電池が含むリード挟持部2B1と同様の構造を有するリード挟持部2B1を有し、図2に示した断面と同様の断面構造を有する。そのため、図14では、図2に示す部材と同じ部材には、図2と同一の符号を付しており、繰り返しの説明は省略する。
第1のバスバー11’の外部接続端子11e’には、開口部11f’が設けられている。外部接続端子11e’は、例えば、開口部11f’を利用してねじ止めすることにより、電子機器及び/又は他の電池の外部端子に容易に且つ強固に接続することができる。
第2のバスバー12’は、第1の挟持部12a’、第2の挟持部12b’及び第1の挟持部12a’と第2の挟持部12b’とを連結した連結部12c’を含んでいる。第3のバスバー13’は、第1の挟持部13a’、第2の挟持部13b’及び第1の挟持部13a’と第2の挟持部13b’とを連結した連結部13c’を含んでいる。第2のバスバー12’の第1の挟持部12a’及び第2の挟持部12b’、並びに第3のバスバー13’の第1の挟持部13a’及び第2の挟持部13b’は、それぞれ、互いに対向する2枚の金属板を含んでおり、一方の金属板には突起(図示していない)が設けられている。すなわち、これらの挟持部は、第1のバスバー11’の挟持部11b’と同様の構造を有している。
図13に示すように、第2のバスバー12’は、第1の挟持部12a’が第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2を挟持しており、第2の挟持部12b’が第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B1を挟持している。また、図13に示すように、第3のバスバー13’は、第1の挟持部13a’が第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B2を挟持しており、第2の挟持部13b’が第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1を挟持している。
ここで、第2及び第3のバスバー12’及び13’のそれぞれの挟持部の一方の金属板に設けられた突起は、図14を参照しながら説明した第1のバスバー11’の挟持部11b’の突起と同様に、第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’又は1Cのリード挟持部2B1又は2B2に設けられた開口部(図示していない)にそれぞれ嵌め込まれており、リード挟持部2B1に挟持された正極リードの主部(図示していない)又はリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)にそれぞれ溶接されている。このような構造により、第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cは、第2及び第3のバスバー12’及び13’を介して、電気的に直列に接続されている。
図13に示すように、第4のバスバー14’は、第2のバスバー12’及び第3のバスバー13’と同様に、第1の挟持部14a’、第2の挟持部14b’及び第1の挟持部14a’と第2の挟持部14b’とを連結した連結部14c’を含んでいる。第4のバスバー14’の第1及び第2の挟持部14a’及び14b’は、互いに対向する2枚の金属板を含んでおり、一方の金属板には図示しない突起が設けられている。
第4のバスバー14’の第1の挟持部14a’は、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2を挟持しており、一方の金属板に設けられた突起が、図14を参照しながら説明した第1のバスバー11’の挟持部11b’の突起と同様に、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第4のバスバー14’は第3の非水電解質電池1Cの負極リードに電気的に接続されている。
第4のバスバー14’の第2の挟持部14b’は、例えば図示しない突起を利用して、電子機器及び/又は他の電池の外部端子に容易に接続することができる。また、この突起は、第4のバスバー14’と電子機器及び/又は他の電池の外部端子との接続外れを防止することができる。
第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cは、図6を参照しながら先に説明したように、長い耐用年数を発揮することができる電池である。
よって、図13及び図14に示した第2の例の組電池10は、長い耐用年数を発揮することができる。
また、第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cは、第1のバスバー11の外部接続端子11e’及び第4のバスバー14’の第2の挟持部14b’を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
次に、第3の例の組電池を図15及び図16を参照しながら説明する。
図15は、第2の実施の形態に係る第3の例の組電池の概略斜視図である。図16は、図15に示す組電池の線XVI−XVIに沿った概略断面図である。
図15及び図16に示す第3の例の組電池は、3つの非水電解質電池1A、1B’及び1Cを具備している。
第1の非水電解質電池1A及び第3の非水電解質電池1Cは、それぞれ、図7〜図9を参照しながら説明した、第1の実施の形態に係る第3の例の非水電解質電池である。第2の第2の非水電解質電池1B’は、正極リード及び負極リードの位置が入れ替わっている以外、第1の実施の形態に係る第3の例の非水電解質電池と同じ構造を有している。
第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cは、図15に示すように、第2の非水電解質電池1B’のケース本体の凹部21Aが第1の非水電解質電池1Aの図示しない蓋体に対向し、第3の非水電解質電池1Cのケース本体の凹部21Aが第2の非水電解質電池1B’の図示しない蓋体に対向するように配置されている。
図15及び図16に示す組電池10は、4つのバスバー11’’〜14’’を更に具備している。
第1のバスバー11’’は、リード接続部11b’’及びこのリード接続部11b’’に電気的に接続された外部接続端子11e’’を含んでいる。
リード接続部11b’’には、図16に示すように、突起11d’’が設けられている。突起11d’’は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1の第2の領域22B1に設けられた開口部22Caに嵌め込まれており、リード挟持部2B1が挟持している正極リードの主部4a−1に溶接されている。それにより、第1のバスバー11’’は、第1の非水電解質電池1Aの正極リードの主部4a−1に電気的に接続されている。ここで、リード接続部11b’’とリード挟持部22B1との間には、図16に示すように、絶縁部材15が配されている。そのため、第1のバスバー11’’は、リード挟持部2B1の第1の領域21B1とから及び第2の領域21B2とから電気的に絶縁されている。なお、第1の実施の形態に係る第3の例の非水電解質電池である非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1は、先の第3の例の非水電解質電池の説明から明らかなように、リード挟持部2B2と同様の構造を有し、図8に示したリード挟持部2B2の断面と同様の断面構造を有している。それゆえに、図16では、図8に示した部材に対応する部材には対応する符号を付しており、繰り返しの説明は省略する。
外部接続端子11e’’には、開口部11f’’が設けられている。外部接続端子11e’’は、例えば、開口部11f’’を利用してねじ止めすることにより、電子機器及び/又は他の電池の外部端子に容易に且つ強固に接続することができる。
第2のバスバー12’’は、第1のリード接続部12a’’及びこの第1のリード接続部12a’’に電気的に接続された第2のリード接続部12b’’を含む。第2のバスバー12’’の第1及び第2のリード接続部12a’’及び12b’’には、それぞれ、図示しない突起が設けられている。
第2のバスバー12’’の第1のリード接続部12a’’に設けられた突起は、第1のバスバー11’’のリード接続部11b’’ に設けられた突起11d’’と同様に、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第2のバスバー12’’は、第1の非水電解質電池1Aの負極リードの主部に電気的に接続されている。また、第2のバスバー12’’の第2のリード接続部12b’’に設けられた突起は、第1のバスバー11’’のリード接続部11b’’ に設けられた突起11d’’と同様に、第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B1に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第2のバスバー12’’は第2の非水電解質電池1B’の正極リードの主部に電気的に接続されている。
第3のバスバー13’’は、第2のバスバー12’’と同様の構造を有する。すなわち、第3のバスバー13’’は、第1のリード接続部13a’’及びこの第1のリード接続部13a’’に電気的に接続された第2のリード接続部13b’’を含む。第3のバスバー13’’の第1及び第2のリード接続部13a’’及び13b’’には、それぞれ、図示しない突起が設けられている。
第3のバスバー13’’の第1のリード接続部13a’’に設けられた突起は、第1のバスバー11’’のリード接続部11b’’ に設けられた突起11d’’と同様に、第2の非水電解質電池1B’のリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第3のバスバー13’’は第2の非水電解質電池1B’の負極リードの主部に電気的に接続されている。また、第3のバスバー13’’の第2のリード接続部13b’’に設けられた突起は、第1のバスバー11’’のリード接続部11b’’ に設けられた突起11d’’と同様に、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B1に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第3のバスバー13’’は第3の非水電解質電池1Cの正極リードの主部に電気的に接続されている。
第4のバスバー14’’は、第1のバスバー11’’と同様の構造を有する。すなわち、第4のバスバー14’’は、リード接続部14a’’及びこのリード接続部14a’’に電気的に接続された外部接続端子14e’’を含んでいる。
第4のバスバー14’’のリード接続部14a’’には、図示しない突起が設けられている。この突起は、第1のバスバー11’’のリード接続部11b’’ に設けられた突起11d’’と同様に、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、第4のバスバー14‘’は第3の非水電解質電池1Cの負極リードの主部に電気的に接続されている。
第4のバスバー14’’の外部接続端子14e’’には、開口部14f’’が設けられている。外部接続端子14e’’は、例えば、開口部11f’’を利用してねじ止めすることにより、電子機器及び/又は他の電池の外部端子に容易に且つ強固に接続することができる。
このようにして、図15及び図16に示す第3の例の組電池10は、第1〜第3の非水電解質電池1A、1B’及び1Cが、第2及び第3のバスバー12’’及び13’’により電気的に直列に接続されている。また、図15及び図16に示す第3の例の組電池10は、第1のバスバー11’’の外部接続端子11e’’及び第4のバスバー14’’の外部接続端子14e’’を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を得ることができる。
第1〜第3の非水電解質電池1A〜1Cは、図6及び図7を参照しながら先に説明したように、長い耐用年数を発揮することができる電池である。
よって、図15及び16に示した第3の例の組電池10は、長い耐用年数を発揮することができる。
以上説明した第2の実施の形態によると、組電池が提供される。この組電池は、第1の実施の形態に係る複数個の非水電解質電池を具備する。そのため、第2の実施の形態に係る組電池は、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができ、且つ長い耐用年数を発揮することができる。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態によれば、蓄電池装置が提供される。この蓄電池装置は、第2の実施の形態に係る組電池と、この組電池を収容する外装材とを備える。
第3の実施の形態に係る蓄電池装置が備える外装材の材料及び形状などは、特に限定されず、用途に応じて自由に選択することができる。
第3の実施の形態に係る蓄電池装置は、第2の実施の形態に係る組電池を備えるため、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができ、且つ長い耐用年数を発揮することができる。
次に、第3の実施の形態に係る蓄電池装置の一例を、図17及び図18を参照しながらより詳細に説明する。
図17は、第3の実施の形態に係る一例の蓄電池装置の概略分解斜視図である。図18は、図17に示す蓄電池装置の線XVIII−XVIIIに沿った概略断面図である。
図17及び図18に示す蓄電池装置100は、組電池10を備える。この組電池10は、図15及び図16を参照しながら説明した、第2の実施の形態に係る第3の例の組電池10を一部改変したものである。すなわち、図17に示す蓄電池装置100が備える組電池10は、3つの非水電解質電池1A、1B’及び1Cを具備している。また、この組電池10は、第2のバスバー12’’及び第3のバスバー13’’を更に具備している。第2のバスバー12’’及び第3のバスバー13’’は、図15及び図16に示した第2の実施の形態に係る第3の例の組電池10の第2のバスバー12’’及び第3のバスバー13’’と同様に、3つの非水電解質電池1A、1B’及び1Cを電気的に直列に接続している。
図17及び図18に示す蓄電池装置100が備える組電池10は、第1のバスバー及び第4のバスバーを具備していない点で、図15及び図16を参照しながら説明した、第2の実施の形態に係る第3の例の組電池10とは異なる。その代わりに、図17に示す蓄電池装置100が備える組電池10は、正極端子接続部103及び負極端子接続部104を具備している。
図18に示すように、正極端子接続部103は、矩形の平面形状を有する2つの主面を含んでいる。正極端子接続部103は、図18にその断面を示すように、一方の主面に突起103Aが設けられており、他方の主面に突起103Bが設けられている。正極端子接続部103は、導電性の材料からなり、例えば金属製であり得る。
正極端子接続部103の一方の突起103Bは、図18に示すように、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1の第2の領域22B1に設けられた開口部22Caに嵌め込まれており、このリード挟持部2B1に挟持された正極リードの主部4a−1に溶接されている。それにより、正極端子接続部103は、第1の領域21B1と第2の領域22B1との間に挟持された正極リードの主部4a−1に電気的に接続されている。
ここで、正極端子接続部103は、図18に示すように、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1の第2の領域22B1と直接接触しておらず、これとの間に絶縁部材15が配されている。そのおかげで、正極端子接続部103は、第1の非水電解質電池1Aのリード挟持部2B1から電気的に絶縁されている。
負極端子接続部104は、正極端子接続103と同様の構造を有する。すなわち、負極端子接続部104は、矩形の平面形状を有する2つの主面を含んでいる。そして、負極端子接続部104は、一方の主面に突起104Aが設けられており、他方の主面に図示していない突起が設けられている。負極端子接続部104は、導電性の材料からなり、例えば金属製であり得る。
負極端子接続部104の図示していない一方の突起は、図18を参照しながら説明した正極端子接続部103の一方の突起103Bと同様に、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2に設けられた開口部(図示していない)に嵌め込まれており、このリード挟持部2B2に挟持された負極リードの主部(図示していない)に溶接されている。それにより、負極端子接続部104は、第3の非水電解質電池1Cの負極リードの主部に電気的に接続されている。また、負極端子接続部104は、正極端子接続部103と同様に、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2と直接接触しておらず、これとの間に絶縁部材(図示していない)が配されている。そのおかげで、負極端子接続部104は、第3の非水電解質電池1Cのリード挟持部2B2から電気的に絶縁されている。
図17及び図18に示す蓄電池装置100は、外装材101を更に備える。外装材101は、略立方体形状を有し、一端に開口を有する中空の容器である。外装材101は、絶縁性を有する合成樹脂、例えば、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)により形成されている。
先に説明した組電池10は、外装材101の中に収納されている。組電池10の正極端子接続部103の突起103A及び負極端子接続部104の突起104Aは、外装材101の開口に向けて延出している。
図17に示す蓄電池装置100は、蓋102を更に備える。蓋102は、互いに平行な2つの主面を含み、これらの平面形状は、外装材101の開口に対応する矩形である。蓋102は、例えば外装材101と同じ絶縁性を有する合成樹脂、例えばPPE製であり得る。
蓋102は、一方の主面に正極端子105及び負極端子106を具備している。また、蓋102は、他方の主面に、図示していない正極端子用配線及び負極端子用配線を具備している。正極端子用配線は、正極端子105に電気的に接続されている。同様に、負極端子用配線は、負極端子106に電気的に接続されている。正極端子105、負極端子106、正極端子用配線及び負極端子用配線は、蓋102から電気的に絶縁されている。
蓋102は、外装材101を封止するように且つ正極端子用配線及び負極端子用配線が組電池10に対向するように、外装材101に固定されている。
正極端子用配線は、組電池10の正極端子接続部103の突起103Aに電気的に接続されている。かくして、正極端子105と組電池10の正極端子接続部103とが電気的に接続されている。同様に、負極端子用配線は、組電池10の負極端子接続部104の突起104Aに接続されている。かくして、負極端子106と組電池10の負極端子接続部104とが電気的に接続されている。
図17に示す蓄電池装置100は、正極端子105及び負極端子106を介して、外部発電装置及び/又は電子機器などに電気的に接続することができる。
以上に説明した第3の実施の形態に係る蓄電池装置は、第2の実施の形態に係る組電池を備えるため、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができ、且つ長い耐用年数を発揮することができる。
[実施例]
以下に実施例を説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に記載される実施例に限定されるものではない。
(実施例)
本実施例では、以下に示す点を除き、図1〜図5に示す非水電解質電池1と同様の非水電解質電池1を以下の手順で作製した。すなわち、本実施例の非水電解質電池1は、図19にその概略平面図を示すように、ケース2が、折り返し部を含んでおらず、その4つの端部に形成された4つの封止部2Cを含んでいる。なお、本実施例の非水電解質電池1の図19に示す線II−IIに沿った断面図は、図2に示した第1の実施の形態に係る第1の例の非水電解質電池の断面図と同様である。
[電極群3の作製]
・正極31の作製
正極活物質であるスピネル型構造を有するリチウムマンガン酸化物(LiMn1.9Al0.14)粉末90重量%と、導電剤であるアセチレンブラック5重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%とをN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体31aの両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより電極密度が2.9g/cm3の正極を作製した。
かくして、正極集電体31aとその両面に担持された正極材料層31bと正極材料無担持部31cとを含む帯状の正極31を作製した。
負極32の作製
負極活物質であるスピネル型構造を有するリチウムチタン酸化物(Li4Ti512)粉末90重量%、導電剤であるアセチレンブラック5重量%およびポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%をN−メチルピロリドン(NMP)加えて混合してスラリーを調製した。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔からなる集電体32aの両面に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより電極密度が2.3g/cm3の負極を作製した。
かくして、負極集電体32aとその両面に担持された負極材料層32bと負極材料無担持部32cとを含む帯状の負極32を作製した。
・電極群3の作製
次に、セパレータ33として、厚さ20μmのポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを用意した。
次に、帯状の正極31と帯状の負極32とをその間にセパレータ33を介在させて積層して電極群アセンブリ3を形成した。この際、正極材料無担持部31c及び負極材料無担持部32cが、電極群アセンブリ3から、互いに反対の向きに延出するようにした。
続いて、この電極群アセンブリ3を渦巻状に捲回した。次に、電極群アセンブリ3から捲芯を取り出し、扁平形状にプレスした。
次に、正極材料無担持部31cの一部を正極集電タブ31dで挟み込んだ。この状態で、正極材料無担持部31cと正極集電タブ31dとを超音波溶接した。同様に、負極材料無担持部32cの一部を負極集電タブ32dで挟み込んだ。この状態で、負極材料無担持部32cと負極集電タブ32dとを超音波溶接した。
次に、電極群アセンブリ3の正極材料無担持部31c、正極集電タブ31d、負極材料無担持部32c及び負極集電タブ32dを除いた部分を、絶縁テープ34で被覆した。
かくして、図3及び図4に示す扁平形状の捲回型電極群3を得た。
[電極群3と正極リード4a及び負極リード4bとの接続]
次に、正極リード4a及び負極リード4bである短冊状の2枚のアルミニウム箔を用意した。用意した正極リード4aを、正極集電タブ31dに超音波溶接した。同様に、用意した負極リード4bを、負極集電タブ32dに超音波溶接した。
[非水電解質電池1の作製]
次に、図19及び図2に示すケース2を用意した。
ケース2は、ステンレス鋼製であり、ケース本体21と蓋体22とから構成されていた。ケース本体21には、深絞り加工により、図2に示す凹部21A、凹部21B−1及び凹部21B−2が形成されていた。なお、本実施例で用意したケース本体21は、凹部21Aの四隅が図5に示すように丸められていた。凹部21B−1及び凹部21B−2には、図19及び図2に示すように、その底部を貫いた開口部21Ca及び21Cbがそれぞれ設けられていた。開口部21Ca及び21Cbの直径は、共に7mmであった。また、凹部21Aには図示しない注入口が設けられていた。蓋体22は、ケース本体21とは別体であり、ケース本体21と同じ平面形状を有した板状部材であった。
図2に示すように、凹部21B−1の底面のうち開口部21Caの周縁部には、絶縁リング5a’が配置されていた。同様に、凹部21B−2の底部のうち開口部21Cbの周縁部には、絶縁リング5b’が配置されていた。また、ケース本体21の凹部21A、凹部21B−1及び凹部21B−2の底面を含む面のうち、絶縁リング5a’及び5b’が配置された部分と凹部21Aに設けられた注入口とを除く全面が、熱可塑性樹脂層5で被覆されていた。また、熱可塑性樹脂層5は、絶縁リング5a’及び5b’の蓋体22に対向する面も被覆していた。
蓋体22のケース本体21に対向する面は、図2に示すように、全面が熱可塑性樹脂層6で被覆されていた。
このケース2のケース本体21の凹部21A内に、先に作製した電極群3を配置した。
次に、ケース2のケース本体21と蓋体22とを、熱可塑性樹脂層5の一部と熱可塑性樹脂層6の一部とが接触するように対向させた。
これにより、電極群3が、ケース本体21の凹部21Aと蓋体22のうちこの凹部21Aに対向する部分22Aとで構成されたケース2の主部2A内に収納された。
また、この際、ケース本体21の第1の領域21B1と蓋体22の第2の領域22B1とで正極リード4aを挟み込んで、リード挟持部2B1を形成した。同様にして、ケース本体21の第1の領域21B2と蓋体22の第2の領域22B2とで負極リード4bを挟み込んで、リード挟持部2B2を形成した。
かくして、正極リード4aは、熱可塑性樹脂層5の一部であって、ケース本体21の凹部21B−1の底面を被覆した部分5aと、熱可塑性樹脂層6の一部であって、蓋体22のうちケース本体21の凹部21B−1に対向した部分22B−1の表面を被覆した部分61とに接触した。同様に、負極リード4bは、熱可塑性樹脂層5の一部であって、ケース本体21の凹部21B−2の底面を被覆した部分5bと、熱可塑性樹脂層6の一部であって、蓋体22のうちケース本体21の凹部21B−2に対向した部分22B−2の表面を被覆した部分62とに接触した。また、正極リード4aは、その一部が、リード挟持部2B1に設けられた開口部21Caを通して露出した。同様に、負極リード4bは、その一部が、リード挟持部2B2に設けられた開口部21Cbを通して露出した。
次に、リード挟持部2B1及び2B2を含む、ケース2の主部2Aの周囲を加熱した。かくして、ケース本体21を、熱可塑性樹脂層5とこの熱可塑性樹脂層5に接触する熱可塑性樹脂層6とを介して、蓋体22に熱シールした。また、正極リード4aを、熱可塑性樹脂層5の一部分5a及び絶縁リング5a’によって、第1の領域21B1の開口部21Caの周縁に熱シールした。更に、蓋体22の第2の領域22B1を、この第2の領域22B1を構成する熱可塑性樹脂層6の一部分61によって、正極リード4aに熱シールした。同様に、負極リード4bを、熱可塑性樹脂層5b及び絶縁リング5b’によって、第1の領域21B2の開口部21Cbの周縁に熱シールした。更に、蓋体22の第2の領域22B2を、この第2の領域22B2を構成する熱可塑性樹脂層6の一部分62によって、負極リード4bに熱シールした。
次に、ケース2の4つの開放端をシーム溶接して、図19及び図2に示す4つの封止部2Cを形成して電極群3をケース2内に収納し、80℃で24時間真空乾燥した。
[非水電解質の調製]
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比率1:2になるように混合して混合溶媒を調製した。この混合溶媒に電解質としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.2mol/Lの濃度で溶解することにより液状非水電解質を調製した。
[非水電解質の注入及び非水電解質電池の完成]
ケース2のケース本体21の凹部21Aに設けられた注入口(図示していない)を介して、非水電解質を注入した。
最後に、ケース2のケース本体21の凹部21Aに設けられた注入口(図示していない)を封止して、実施例の容量15Ahの非水電解質電池1を得た。
実施例の非水電解質電池1の主部2Aは、外法で150mm×110mm(角部を除く)の長方形の平面形状を有し、高さが外法で15mmであった。また、実施例の非水電解質電池1の主部2Aを構成するケース本体21の凹部21Aの1つの縁辺21A−1からこれに対向する封止部2Cまでの距離は20mmであった。同じく、ケース本体21の凹部21Aのもう1つの縁辺21A−2からこれに対向する封止部2Cまでの距離も20mmであった。
(比較例1)
比較例1では、以下の点を除いては実施例と同様の方法により、非水電解質電池1を作製した。
比較例1では、図1、図2及び図5に示す開口部21Ca及び21Cbに対応する開口部が設けられていないケースを用意した。
そして、比較例1では、互いに向き合う熱可塑性樹脂層5及び熱可塑性樹脂層6を熱シールした後、ケースのリード挟持部を穿孔して、リード挟持部及びこれに挟持された正極リードを貫く貫通孔と、リード挟持部及びこれに挟持された負極リードを貫く貫通孔とを設けた。その後、貫通孔のうちケースを貫いている部分に接触する中空のガスケットを嵌めこんだ。次に、中空のガスケットの中空部分を通り、正極リード及び負極リードに接触するように、先の貫通孔にアルミニウム製の棒状部材を嵌め込んだ。最後に、嵌め込んだ棒状部材をケースの上下からナットで固定した。かくして、比較例1の非水電解質電池を得た。
つまり、比較例1の非水電解質電池1は、ケースが、実施例の非水電解質電池1のケース2が含んでいたリード挟持部2B1及び2B2、すなわち、正極リード4aの少なくとも一部を開口部21Caを通して露出するように、第1の領域21B1と第2の領域22B1との間に正極リード4aを挟持しているリード挟持部2B1、及び負極リード4bの少なくとも一部を開口部21Cbを通して露出するように、第1の領域21B2と第2の領域22B2との間に負極リード4bを挟持しているリード挟持部2B2を含んでいなかった。
(比較例2)
比較例2では、以下の点を除いては実施例と同様の方法により、非水電解質電池1を作製した。
比較例2の非水電解質電池では、正極リード及び負極リードのそれぞれと蓋体を被覆した熱可塑性樹脂層とを接触させず、それにより、正極リード及び負極リードと蓋体を被覆した熱可塑性樹脂層との間に空間を設けた。
つまり、比較例2の非水電解質電池1は、ケースが、実施例の非水電解質電池1のケース2が含んでいたリード挟持部2B1及び2B2、すなわち、正極リード4aの少なくとも一部を開口部21Caを通して露出するように、第1の領域21B1と第2の領域22B1との間に正極リード4aを挟持しているリード挟持部2B1、及び負極リード4bの少なくとも一部を開口部21Cbを通して露出するように、第1の領域21B2と第2の領域22B2との間に負極リード4bを挟持しているリード挟持部2B2を含んでいなかった。
(比較例3)
比較例3では、以下の方法で、図20〜図22に示す非水電解質電池200を作製した。
図20は、比較例3の非水電解質電池の概略平面図である。図21は、図20に示した非水電解質電池の線XXI−XXIに沿った概略断面図である。図22は、図20及び図21に示した非水電解質電池の、図21に示す観察方向v.p.から観察した概略側面図である。
まず、実施例と同じ方法で、電極群3を作製した。その後、実施例と同じ方法で、電極群3の正極集電タブ31dに正極リード4aを接続した。また、実施例と同じ方法で、電極群3の負極集電タブ32dに負極リード4bを接続した。
次に、2枚のステンレスラミネートフィルム201及び211を用意した。
ステンレスラミネートフィルム201は、ステンレス鋼202と、ステンレス鋼202上に積層された熱可塑性樹脂層203とからなっていた。
ステンレス鋼202は、深絞り成形により形成された、先に作製した電極群3を収容できる大きさのカップ部202−1を含んでいた。熱可塑性樹脂層203は、カップ部202−1の内側を被覆するように、ステンレス鋼202を共形被覆していた。
ステンレスラミネートフィルム211は、ステンレス鋼212と、ステンレス鋼212上に積層された熱可塑性樹脂層213とからなっていた。ステンレスラミネートフィルム211は、ステンレスラミネートフィルム201と同様の平面形状を有する板状部材であった。
次に、ステンレスラミネートフィルム201のカップ部201−1の中に、電極群3を収納した。
続いて、ステンレスラミネートフィルム201の熱可塑性樹脂層203の一部とステンレスラミネートフィルム211の熱可塑性樹脂層213の一部とが接触するように、ステンレスラミネートフィルム201及び211を対向させた。この際、図20〜図22に示すように、電極群3に接続された正極リード4aを、間に樹脂層204を介在させて、熱可塑性樹脂層203及び213間に挟み込んだ。同様に、電極群3に接続された負極リード4bを、間に樹脂層204を介在させて、熱可塑性樹脂層203及び213間に挟み込んだ。樹脂層204としては、耐熱層及び接着層から構成されたものを用いた。図21に示すように、樹脂層204の一部は、ステンレスラミネートフィルム201及び211から延出させた。
次に、互いに対向したステンレスラミネートフィルム201及び211の縁部に熱を加えて、互いに接触した熱可塑性樹脂層203及び213を熱融着させた。同時に、正極リード4aとこれに接触した熱可塑性樹脂層213及び樹脂層204とを熱融着させた。同様に、負極リード4bとこれに接触した熱可塑性樹脂層213及び樹脂層204とを熱融着させた。さらに、樹脂層204とこれに接触した熱可塑性樹脂層203及び213を熱融着させた。
かくして、図20〜図22に示す非水電解質電池200を作製した。
非水電解質電池200を図21に示す観察方向v.p.から観察すると、図22に示すような形状を観察することができた。すなわち、非水電解質電池200では、正極リード4a及び樹脂層204を挟み込んだステンレスラミネートフィルム201及び211のステンレス鋼202及び212並びに熱可塑性樹脂層203及び213が、正極リード4a及び樹脂層204の分だけ変形していた。図示はしていないが、負極リード4a及び樹脂層204を挟み込んだステンレスラミネートフィルム201及び211のステンレス鋼202及び212並びに熱可塑性樹脂層203及び213も、図22に示したのと同様に変形していた。
比較例3の非水電解質電池200のカップ部202−1は、外法で150mm×110mm(角部R2を除く)の平面形状を有し、高さが外法で15mmであった。
[評価]
・容量測定
実施例、比較例1、比較例2及び比較例3の非水電解質電池のそれぞれについて、25℃、環境下、1Cレートで充放電を1回行い、初回放電容量を測定した。結果を表1に示す。
・耐久試験
実施例、比較例1、比較例2及び比較例3の非水電解質電池1を50個作製し、25℃の環境下で、50%の充電量(SOC50%)の状態における電池の厚さを測定した。その後、温度60℃、湿度93%に制御した恒温恒湿槽に3ヶ月貯蔵した。貯蔵後の電池を恒温恒湿槽から取り出し、25℃の環境下に放置し、電池温度を25℃に戻してから厚さを測定し、電池厚さの増加率{=(貯蔵後電池厚さ−貯蔵前電池厚さ)/貯蔵前電池厚さ}を表1に併記した。また、貯蔵後の電池を1Cレートで放電した後、25℃環境下、1Cレートで充放電を1回行った。得られた放電容量を回復容量とし、回復容量率(=回復容量/初回放電容量×100)を表1に併記した。なお、電池厚さの増加率、回復容量率は50個の平均値を示した。
表1の結果から、実施例の非水電解質電池1は、比較例1、比較例2及び比較例3の非水電解質電池1に比べ、電池厚さの増加率が小さく電池内のガス発生が抑えられていることがわかる。また、実施例の電池は、回復容量率が高く優れた耐久性を示したことが分かった。これは、実施例の非水電解質電池1では、ケース2のリード挟持部2B1及び2B2が、ケース2内部への水分の浸入、ひいてはケース2の主部2Aに収納された電極群3への水分の到達を防ぐことができたため、電極群3の劣化を長い期間に亘って防ぐことができたからである。
また、実施例の非水電解質電池1は、リード挟持部2B1に開口部2Caが設けられており、リード挟持部2B2に開口部2Cbが設けられていたが、開口部2Caの周縁は正極リード4aに熱可塑性樹脂層5a及び絶縁リング5a’によって熱シールされており、開口部2Cbの周縁は負極リード4bに熱可塑性樹脂層5b及び絶縁リング5b’によって熱シールされていた。これらの熱シールは、シール性に優れているので、ケース2内部への水分の浸入、ひいてはケース2の主部2Aに収納された電極群3への水分の到達を更に防ぐことができた。これが、実施例の非水電解質電池1が優れた耐久性を示すことができたもう1つの理由である。
更に、実施例の非水電解質電池1は、ケース2のシーム溶接されたその4つの封止部2Cが、ケース2内部への水分の浸入を更に防ぐことができた。これが、実施例1の非水電解質電池1が優れた耐久性を示すことができた更なる理由である。
一方、比較例1の非水電解質電池1は、実施例の非水電解質電池よりも耐久性が低かった。この結果は、比較例1の非水電解質電池1は、熱シールを貫いて貫通孔を設けたため、それによって生じた応力により熱シールのシール性が損なわれ、それによりケース内部に水分が侵入したことが原因であると考えられる。
また、比較例2の非水電解質電池1も、実施例の非水電解質電池よりも耐久性が低かった。この結果は、比較例2の非水電解質電池1は、正極リードと蓋体との間、及び負極リードと蓋体との間にそれぞれ空間があり、この空間を水分が通り抜けて電極群3に到達したからであると考えられる。
また、比較例3の非水電解質電池200も、実施例の非水電解質電池よりも耐久性が低かった。この結果は、正極リード4a及び負極リード4bが延出したステンレスラミネートフィルム201及び211の縁部が図22に示すように変形しており、熱可塑性樹脂層203及び213の互いに熱融着している部分の間に僅かながら隙間が生じてしまったため、この隙間を水分が通り抜けて電極群3に到達したからであると考えられる。
このように、実施例の非水電解質電池1は、比較例1、比較例2及び比較例3のものよりも優れた耐久性を示すことができるので、長い耐用年数を発揮することができた。
以上に説明した少なくとも1つの実施形態及び実施例によると、この非水電解質電池は、ケースが収納する電極群の水分接触を防ぐことができ、ひいては該非水電解質電池の劣化を防ぐことができる。よって、この非水電解質電池は、長い耐用年数を発揮することができる。また、第1の実施の形態に係る非水電解質電池は、電極リードのうち、リード挟持部の開口部を通して露出した部分を介して、電子機器及び/又は他の電池との電気的導通を容易に且つ確実に得ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1、1A、1B、1B’及び1C…非水電解質電池、2…ケース、2A…主部、2B、2B1及び2B2…リード挟持部、2B1’及び2B2’…屈曲部、2C…封止部、2D…折り返し部、3…電極群、4a…正極リード、4a−1…正極リードの主部、4a−2…正極リードの接続部、4b…負極リード、4b−1…負極リードの主部、4b−2…負極リードの接続部、5、5a及び5b…熱可塑性樹脂層、5a’及び5b’…絶縁リング、51及び52…第1の絶縁部材、6…熱可塑性樹脂層、6a’及び6b’…絶縁部材、10…組電池、11、11’及び11’’…第1のバスバー、12、12’及び12’’…第2のバスバー、13、13’及び13’’…第3のバスバー、14、14’及び14’’…第4のバスバー、11a、12a、12a’、13a、13a’,14a及び14a’…第1の挟持部、11a’…リード挟持部、11b、12b、12b’、13b、13b’、14b及び14b’…第2の挟持部、11c、12c、12c’、13c、13c’、14c及び14c’…連結部、11b’’及び14a’’…リード接続部、12a’’及び13a’’…第1のリード接続部、12b’’及び13b’’…第2のリード接続部、11d、11d’、11d’’、12d及び14d…突起、11e’、11e’’及び14e’’…外部接続端子、11f’、11f’’及び14f’’…開口部、15…絶縁部材、21…ケース本体、21A…凹部、21A−1及び21A−2…凹部21Aの互いに対向する一対の縁辺、21A’…凹部の側面、21B1及び21B2…ケース本体の第1の領域、21B−1及び21B−2…凹部、21Ca及び21Cb…開口部、22…蓋体、22A…蓋体のうちケース本体の凹部21Aに対向する部分、22B…蓋体の第2の領域、22B−1及び22B−2…蓋体のうち表面がケース本体の第1の領域に対向する部分、22Ca及び22Cb…開口部、31…正極、31a…正極集電体、31b…正極材料層、31c…正極材料無担持部、31d…正極集電タブ、32…負極、32a…負極集電体、32b…負極材料層、32c…負極材料無担持部、32d…負極集電タブ、33…セパレータ、34…絶縁テープ、100…蓄電池装置、101…外装材、102…蓋、103…正極端子接続部、104…負極端子接続部、103A及び104B…突起、105…正極端子、106…負極端子、200…比較例の非水電解質電池、201…ステンレスラミネートフィルム、202…ステンレス鋼、202−1…カップ部、203…熱可塑性樹脂層、204…樹脂層、211…ステンレスラミネートフィルム、212…ステンレス鋼、213…熱可塑性樹脂層。

Claims (6)

  1. 電極群と、
    前記電極群に電気的に接続された電極リードと、
    前記電極群を収容した主部と、端部に形成された封止部と、前記主部と前記封止部との間に位置した、前記電極リードを挟持する第1の領域と第2の領域よりなるリード挟持部とを含むケースと
    を具備し、
    前記リード挟持部の前記第1の領域又は前記第2の領域は開口部を備え、前記電極リードの少なくとも一部が前記開口部を通して露出する非水電解質電池。
  2. 前記電極リードが前記リード挟持部の前記開口部の周縁に熱シールされている請求項1に記載の非水電解質電池。
  3. 前記リード挟持部の第1の領域が、前記電極リードに接触する第1の絶縁部材を含み、
    前記リード挟持部の第2の領域が、前記電極リードに接触する第2の絶縁部材を含む
    請求項1または2に記載の非水電解質電池。
  4. 前記封止部がシーム溶接により封止されている請求項1ないし3の何れか1項に記載の非水電解質電池。
  5. 複数個の請求項1に記載の非水電解質電池と、
    隣り合う前記非水電解質電池の前記電極リードのうち前記リード挟持部の前記開口部を通して露出した部分を電気的に接続したバスバーと
    を具備する組電池。
  6. 請求項5に記載の組電池と、
    前記組電池を収容する外装材と
    を備えた蓄電池装置。
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