JP2017016733A - 大容量二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池缶が膨らんだとしても、見栄えが悪くなることがない大容量二次電池の提供。【解決手段】角形の電池缶２の第１の外側面８乃至第４の外側面１２を覆うように組み合わされる電気絶縁性を有する第１硬質外装板２８及び第２硬質外装板３０の内面を、伸縮性を有する第１両面テープ３６乃至第７両面テープ４８により、第１の外側面８乃至第４の外側面１２に固定し、もしも電池缶２が膨らんでも、両面テープ３６〜４８が延びることにより、各硬質外装板２８，３０を変形させるような応力が各硬質外装板２８，３０に加わることを抑制し、その結果、電池缶が膨らんでいることを隠すことができる、大容量二次電池。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば３０Ａｈ以上の容量を有するリチウムイオン二次電池等の大容量二次電池に関するものである。

特開２０１１−１９２５５０号公報（特許文献１）等には、角型の金属製の電池缶の内部に積層型極板群を収納してなる大容量のリチウムイオン二次電池が開示されている。この種の二次電池では、充放電を行うと極板群が膨らみ、その結果、電池缶も膨らむ現象が現れる。電池容量が大きくなるほど、この膨らみの現象は顕著になる。

特開２０１１−１９２５５０号公報

電池缶が膨らむと、性能には影響がないものの、見栄えが悪いために、電池缶の強度を高めて電池缶ができるだけ膨らまないようにする工夫をすることが考えられる。しかしながら電池缶の強度を高めようとすると、材料費が高くなるために、二次電池の価格が高くなる問題が生じる。

本発明の目的は、電池缶が膨らんだとしても、見栄えが悪くなることがない大容量二次電池を提供することにある。

本発明は、上面、下面及び上面と下面との間に位置する外周面を備えた金属製の角型の電池缶内に、極板群が収納されている３０Ａｈ以上の容量を有する大容量二次電池を改良の対象とする。本発明の大容量二次電池は、電池缶の少なくとも外周面を覆うように組み合わされる電気絶縁性を有する樹脂材料からなる２以上の硬質外装部材と、２以上の硬質外装部材を電池缶の外周面に固定する固定部材とを備えている。そして固定部材は、硬質外装部材の内面と外周面との間に貼り付けられた伸縮性を有する両面テープである。２以上の硬質外装部材を、伸縮性を有する両面テープにより電池缶の外周面に固定すると、電池缶が膨らんだ場合、両面テープが延びることにより、硬質外装部材を変形させるような応力が電池缶から硬質外装部材に加わることを抑制できる。その結果、外部からは、電池缶の膨らみの影響を実質的に受けていない硬質外装部材が見えるだけで、二次電池を見る者が電池缶の膨らみに気がつくことがない。また本発明では、硬質外装部材が電気的絶縁性を有しているため、二次電池の外部との間の電気的絶縁性能を高めることができる。

２以上の硬質外装部材が組み合わされたときに隣り合う二つの硬質外装部材の端部が突き合わされて形成された突き合わせ部が、上面と下面との間を延びるように、２以上の硬質外装部材の形状が定められているのが好ましい。突き合わせ部が、上面と下面との間を延びるように、２以上の硬質外装部材の形状を定めると、電池缶が膨らんだときに突き合わせ部に発生する隙間の存在が目立ち難い利点が得られる。

極板群は、複数枚の極板がセパレータを介して積層されて構成された積層型極板群であっても、巻回型極板群を偏平形状に変形させた巻回型極板群であってもよい。極板群として積層型極板群を用いる場合に、電池缶の外周面を、積層型極板群に含まれる複数枚の極板の積層方向に位置する第１及び第２の外側面と、積層方向と直交する方向に位置する第３及び第４の外側面と定義する。このように定義した場合、２以上の硬質外装部材は、第１の外側面及び第３の外側面と対向する内面を有する横断面形状がＬ字形をなす第１の硬質外装部材と、第２の外側面及び前記第４の外側面と対向する内面を有する横断面形状がＬ字形をなす第２の硬質外装部材とから構成することができる。この場合には、１つの突き合わせ部が、第１の外側面と第４の外側面との境界に沿うように形成され、別の一つの突き合わせ部が第２の外側面と第３の外側面との境界に沿うように第１及び第２の硬質外装部材を形成するのが好ましい。突き合わせ部が隣り合う外側面の境界に沿うように第１及び第２の硬質外装部材を形成すると、電池缶が膨らんだときに突き合わせ部に現れる隙間の存在が最も目立ち難いという利点が得られる。

なお電池缶の下面を覆う電気絶縁性を有する一枚の硬質外装部材と、この一枚の硬質外装部材を電池缶の下面に固定する固定部材とを更に備えていてもよい。この場合にも、固定部材は電池缶の下面と一枚の硬質外装部材の内面との間に貼り付けられた両面テープを用いるのが好ましい。

また電池缶の上面に２つの端子と１以上のガス放出弁とが設けられている場合、上面上には、２つの端子と１以上のガス放出弁とを露出させるように、上面を覆う電気絶縁性を有する他の一枚の硬質外装部材が取り外し可能に設けられているのが好ましい。このような取り外し可能な硬質外装部材を用いると、二次電池を使用する機器に二次電池を実装するまでは硬質外装部材で上面の電気的絶縁性を維持しておき、実装の際に硬質外装部材を取り外して、硬質外装部材が電気的な接続作業の障害にならないようにすることができる。

なお第１及び第２の外側面と硬質外装部材との間に貼り付けられる両面テープは、第１及び第２の外側面の前記直交方向の両端縁に沿って延びる第１及び第２の両面テープと、少なくとも前記第１及び第２の外側面の中央部を通って、直交方向に延びる第３の両面テープとを含んでいるのが好ましい。このような第１乃至第３の両面テープを用いると、電池缶が積層方向に膨らんだときにおける硬質外装部材の変形の程度を極力小さいものとすることができる。なお第３の両面テープの両側に、第３の両面テープに沿って延びる第４及び第５のテープを更に配置してもよいのは勿論である。

また積層型極板群を用いる場合、第３及び第４の外側面と硬質外装部材との間に貼り付けられる両面テープは、第３及び第４の外側面の積層方向の両端縁に沿って延びる第６及び第７の両面テープ含んでいるのが好ましい。これは第１及び第２の外側面の膨らみよりも、第３及び第４の外側面の膨らみのほうが膨らみ量が少ないからである。

本発明を適用できる大容量二次電池の種類は任意であるが、極板群が３０Ａｈ以上の容量を有する積層型リチウムイオン電池用極板群であってもよい。

本発明によれば、電池缶が膨らんだとしても、見栄えが悪くなることがない大容量二次電池を提供することができる。

本発明の大容量二次電池の一つの実施の形態を示す斜視図である。 図１の実施の形態の組立において第１硬質外装部材を電池缶の外周面に固定する工程を表す平面図である。 図２の工程に続いて第２硬質外装部材を電池缶の外周面に固定する工程を表す平面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の大容量二次電池の実施の形態について説明する。

図１は本発明の３０Ａｈ以上の容量を有する大容量二次電池の一つの実施の形態を表す斜視図である。同図において、本実施の形態の大容量二次電池は、複数の極板がセパレータを介して積層されて構成された積層型極板群（図示していない）が収納された角形の電池缶２の外面を硬質外装板で覆って構成される。すなわち電池缶２の上面４、下面６及び上面４と下面６との間に位置する４つの外周面はそれぞれ硬質外装板で覆われている。極板が積層されている方向を積層方向とすると、積層方向に位置する対向する２つの外側面（面積が大きい方の組の対向する外側面）が第１外側面８及び第２外側面１０であり、積層方向と直交する直交方向に位置する対向する２つの外側面（面積が小さい方の組の対向する外側面）が第３外側面１２及び第４外側面１４である。

大容量二次電池の電池缶２の上面４には２つの端子１６，１８が突設されており、上面４を覆う上面硬質外装板２０は、端子１６，１８を露出させるように、２つの孔２２，２４を備えている。この上面硬質外装板２０は取り外し可能に設けられている。これによって二次電池を使用する機器に二次電池を実装するまでは上面硬質外装板２０で上面４の電気的絶縁性を維持しておき、実装の際に上面硬質外装板２０を取り外して、上面硬質外装板２０が電気的な接続作業の障害にならないようにしている。

電池缶２の下面６は一枚の下面硬質外装板２６により覆われている。下面硬質外装板２６は下面６に固定されている。下面硬質外装板２６と下面６との固定は、下面硬質外装板２６の内面と下面６との間に貼り付けられた両面テープ（図示していない）により行われている。この下面硬質外装板２６を下面６に固定することにより、下面６が膨らんだとしても両面テープが伸びることにより下面硬質外装板２６が変形するような応力が加わることを抑制できる。また下面硬質外装板２６は電気的絶縁性を有するので、大容量二次電池の外部との間の電気的絶縁性能を高めることができる。

電池缶２の４つの外側面は二枚の硬質外装板（２８，３０）により覆われている。第１硬質外装板２８は第１外側面８及び第３外側面１２と対向する内面を有する横断面形状（図２及び図３の平面視形状と同一）がＬ字形をなし、第２硬質外装板３０は第２外側面１０及び第４外側面１４と対向する内面を有する横断面形状がＬ字形をなす。組み合わされたときに隣り合う第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０の端部が突き合わされて形成される２箇所の突き合わせ部３２，３４は、それぞれ上面４と下面６との間を延びるように、第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０の端部の形状がそれぞれ定められている。第１突き合わせ部３２は第１外側面８と第４外側面１４との境界に沿うように、且つ第２突き合わせ部３４は第２外側面１０と第３外側面１２との境界に沿うように、それぞれ形成される。

電池缶２の外側面と硬質外装板とは、外側面と硬質外装板の内面との間に貼り付けられた伸縮性を有する両面テープにより固定される。両面テープの本数及び配置は第１外側面８及び第２外側面１０と、第３外側面１２及び第４外側面１４とでは異なっている。

すなわち第１外側面８及び第２外側面１０には、直交方向の両端縁に沿って延びるように第１両面テープ３６及び第２両面テープ３８が位置し、また中央部を通って直交方向に延びる第３両面テープ４０が位置し、さらに第３両面テープ４０の両側に、第３両面テープに沿って延びる第４両面テープ４２及び第５両面テープ４４が位置するように貼り付けられている。

第３外側面１２及び第４外側面１４には、第３外側面１２及び第４外側面１４の積層方向の両端縁に沿って延びるように第６両面テープ４６及び第７両面テープ４８が配置されている。

各硬質外装板は電気絶縁性を有する樹脂材料からなり、これは典型的にはプラスチック製であって、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、硬質塩化ビニール等の板である。各硬質外装板は、電池缶２の膨らみを隠すために透光性を有さないことが好ましく、またある程度電池缶２の変形を抑制するとともに電池缶２の少々の変形により破損することがないように、適度な剛性及び可撓性を有するように厚さや材料が選択されている。横断面形状がＬ字形の第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０は、平坦な板材を適当な寸法にカットした後、例えばヒーター等により加熱して曲げることにより形成される。

両面テープは、伸縮性を有することが要求され、かつ電池缶２を構成する金属と各硬質外装板とを接着できるものから選択される。適当な両面テープは、例えば基材はアクリルフォームで、粘着剤はアクリル系粘着剤であり、このような両面テープとしては、例えばスリーエムがＶＨＢの商標で販売している両面テープが挙げられる。

次に本実施の形態の組立工程について、図２及び図３を参照しつつ説明する。前述のように大容量二次電池の電池缶２内には既に極板群が収納され、電解液が注入されている。まず最初に、電池缶２の下面６に下面硬質外装板２６が両面テープにより固定され、次に図２に示すように第１硬質外装板２８が電池缶２の第１外側面８及び第３外側面１２に固定される。第１硬質外装板２８の第１外側面８及び第３外側面１２に対向する内面には、予め所定の位置に第１両面テープ３６乃至第７両面テープ４８が貼り付けられており、剥離紙を剥がして、第１硬質外装板２８を第１外側面８及び第３外側面１２に接着して固定する。

次に、第１硬質外装板２８が固定された電池缶２に、図３に示すように、第２硬質外装板３０を固定する。第１硬質外装板２８と同様に、第２硬質外装板３０に予め貼付されていた第１両面テープ３６乃至第７両面テープ４８の剥離紙を剥がして、第２外側面１０及び第４外側面１４に固定する。このとき第１突き合わせ部３２と第２突き合わせ部３４において、第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０との端部同士が整合するように突き合わせられることが好ましい。

続いて上面４には上面硬質外装板２０が被せられて図１の状態の大容量二次電池が形成される。さらに、各突き合わせ部３２，３４を覆うように適当な保護フィルムを接着して被覆するようにしてもよい。また上面硬質外装板２０を仮に装着するために、上面硬質外装板２０と第１硬質外装板２８及び第２硬質外装板３０との間にも保護フィルムを被着してもよい。

次に本実施の形態の作用効果について説明する。

本実施の形態においては、第１硬質外装板２８及び第２硬質外装板３０を、伸縮性を有する第１両面テープ３６乃至第７両面テープ４８により電池缶２の外周面に固定したので、電池缶２が膨らんだとしても、第１両面テープ３６乃至第７両面テープ４８が延びることにより、第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０を変形させるような応力が電池缶２から第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０に加わることを抑制できる。その結果、外部からは、電池缶２の膨らみの影響を実質的に受けていない硬質外装板２８と第２硬質外装板３０が見えるだけで、大容量二次電池を見る者が電池缶２が膨らんでいることに気付くことがない。

また第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０とは電気的絶縁性を有しているため、大容量二次電池と外部との間の電気的絶縁性能を高めることができる。

また第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０の端部が突き合わされて形成される第１突き合わせ部３２及び第２突き合わせ部３４が、上面４と下面６との間を延びており、かつ第１外側面８と第４外側面１４との境界及び第２外側面１０と第３外側面１２との境界にそれぞれ沿っているので、電池缶２が膨らんだときに第１突き合わせ部３２及び第２突き合わせ部３４に発生する隙間の存在が最も目立ちにくい。

第１及び第２の外側面に、上述のような第１両面テープ３６乃至第３両面テープ４０を用いると、電池缶２が積層方向に膨らんだときにおける第１硬質外装板２８と第２硬質外装板３０の変形の程度を極力小さいものとすることができる。第４両面テープ４２及び第５両面テープ４４をさらに配置すると、変形を抑制する効果がさらに増進する。

第３及び第４の外側面１２，１４には第６及び第７の両面テープを含むが、これは第１の外側面８及び第２の外側面１０よりも、第３の外側面１２及び第４の外側面１４の方が膨らみ量が少ないため、両面テープも少なくしてコストと手間を削減している。

本発明によると、電池缶が膨らんだとしても、見栄えが悪くなることがない大容量二次電池を提供することができる。

２ 電池缶
４ 上面
６ 下面
８ 第１外側面
１０ 第２外側面
１２ 第３外側面
１４ 第４外側面
１６，１８ 端子
２０ 上面硬質外装板
２２，２４ 孔
２６ 下面硬質外装板
２８ 第１硬質外装板
３０ 第２硬質外装板
３２ 第１突き合わせ部
３４ 第２突き合わせ部
３６ 第１両面テープ
３８ 第２両面テープ
４０ 第３両面テープ
４２ 第４両面テープ
４４ 第５両面テープ
４６ 第６両面テープ
４８ 第７両面テープ

Claims (9)

1. 上面、下面及び前記上面と前記下面との間に位置する外周面を備えた金属製の角型の電池缶内に、極板群が収納されている３０Ａｈ以上の容量を有する大容量二次電池であって、
   前記電池缶の少なくとも前記外周面を覆うように組み合わされる電気絶縁性を有する樹脂材料からなる２以上の硬質外装部材と、
   前記２以上の硬質外装部材を前記電池缶の前記外周面に固定する固定部材とを備え、
   前記固定部材が前記硬質外装部材の内面と前記外周面との間に貼り付けられた伸縮性を有する両面テープであることを特徴とする大容量二次電池。
2. 前記２以上の硬質外装部材が組み合わされたときに隣り合う二つの硬質外装部材の端部が突き合わされて形成された突き合わせ部が、前記上面と前記下面との間を延びるように、前記２以上の硬質外装部材の形状が定められている請求項１に記載の大容量二次電池。
3. 前記極板群は、複数枚の極板がセパレータを介して積層されて構成された積層型極板群であり、
   前記外周面は、前記積層型極板群に含まれる複数枚の極板の積層方向に位置する第１及び第２の外側面と、前記積層方向と直交する方向に位置する第３及び第４の外側面とからなり、
   前記２以上の硬質外装部材は、前記第１の外側面及び前記第３の外側面と対向する前記内面を有する横断面形状がＬ字形をなす第１の硬質外装部材と、前記第２の外側面及び前記第４の外側面と対向する前記内面を有する横断面形状がＬ字形をなす第２の硬質外装部材とからなり、
   １つの前記突き合わせ部が、前記第１の外側面と前記第４の外側面との境界に沿うように形成され、別の一つの前記突き合わせ部が前記第２の外側面と前記第３の外側面との境界に沿うように前記第１及び第２の硬質外装部材が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の大容量二次電池。
4. 前記電池缶の前記下面を覆う電気絶縁性を有する一枚の硬質外装部材と、
   前記一枚の硬質外装部材を前記電池缶の前記下面に固定する固定部材とを更に備え、
   前記固定部材が前記電池缶の前記下面と前記一枚の硬質外装部材の内面との間に貼り付けられた両面テープである請求項１に記載の大容量二次電池。
5. 前記電池缶の上面には２つの端子と１以上のガス放出弁とが設けられており、
   前記上面上には、前記２つの端子と前記１以上のガス放出弁とを露出させるように、前記上面を覆う電気絶縁性を有する他の一枚の硬質外装部材が取り外し可能に設けられている請求項１または４に記載の大容量二次電池。
6. 前記外周面は、前記積層型極板群に含まれる複数枚の極板の積層方向に位置する第１及び第２の外側面と、前記積層方向と直交する直交方向に位置する第３及び第４の外側面とからなり、
   前記第１及び第２の外側面と前記硬質外装部材との間に貼り付けられる前記両面テープは、前記第１及び第２の外側面の前記直交方向の両端縁に沿って延びる第１及び第２の両面テープと、少なくとも前記第１及び第２の外側面の中央部を通って、前記直交方向に延びる第３の両面テープとを含んでいる請求項１に記載の大容量二次電池。
7. 前記第３の両面テープの両側に、前記第３の両面テープに沿って延びる第４及び第５のテープが更に配置されている請求項６に記載の大容量二次電池。
8. 前記第３及び第４の外側面と前記硬質外装部材との間に貼り付けられる前記両面テープは、前記第３及び第４の外側面の前記積層方向の両端縁に沿って延びる第６及び第７の両面テープ含んでいる請求項６または７に記載の大容量二次電池。
9. 前記極板群が、３０Ａｈ以上の容量を有する積層型リチウムイオン電池用極板群である請求項２乃至８のいずれか１項に記載の大容量二次電池。

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