JP2019102224A - 電気化学デバイスおよび電気化学デバイスアセンブリー - Google Patents

Abstract

【課題】外装容器の内部における電極積層体の位置ずれと損傷を抑え、電極積層体の電極の相互の位置ずれも抑え、製造工程が煩雑でない、高性能の電気化学デバイスおよび電気化学デバイスアセンブリーを提供する。【解決手段】電気化学デバイス１０が、２種類の電極がセパレータを介して交互に重なり合う電極積層体１と、電極積層体１の積層状態を維持するために電極積層体１に貼り付けられる貼り付け部材２と、電極積層体１を収容する外装容器３とを含む。外装容器３は可撓性フィルムからなり、電極積層体１の表面および該電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置されている。外装容器３の、電極積層体１の同一面上に貼り付けられた貼り付け部材２と、隣接する貼り付け部材２との間に位置する電極積層体１の表面に対向する部分は、外部の位置合わせ部材４が嵌合可能な嵌合凹部５である。【選択図】図５

Description

本発明は電気化学デバイスおよび電気化学デバイスアセンブリーに関する。

携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどの携帯型電子機器の電源や車両用電源や家庭用電源として広く普及している二次電池等の電気化学デバイスの１種として、積層型の電気化学デバイスがある。積層型の電気化学デバイスは、複数対の電極シート、すなわち複数の正極シートと複数の負極シートがセパレータを介して交互に繰り返し積層された電極積層体を有している。電極積層体は、電解液とともに外装容器内に収容されている。

このような電気化学デバイスの位置ずれを防ぐための様々な提案がなされている。特許文献１には、二次電池の外装容器を構成するアルミラミネートシートに凸部と凹部が形成された構成が開示されている。この構成では、複数の二次電池が重ね合わされて組電池を構成する際に、上方に位置する二次電池の底部の凸部が、下方に位置する二次電池の上部の凹部に嵌合する。特許文献２には、少なくとも１個の電池からなる組電池をケース内に収納した電池パックにおいて、組電池の上下面の全面と側面の一部とを弾性体で覆い、組電池の４隅の側面の角部に発泡性樹脂材を配置した構成が開示されている。特許文献３には、複数の電池セルが、粘着テープが両面に貼り付けられた断熱干渉シートを介して積み重ねられ、積み重ねられた複数の電池セルに、結束部材であるテープが貼り付けられた構成が開示されている。特許文献４には、正極と負極がセパレータを介して交互に積層されてなる電池素子に、固定部材である接着テープが貼り付けられた構成が開示されている。特許文献５には、正極シートと負極シートとセパレータからなる電極積層体を波板状に屈曲させた状態で、１対のアルミラミネートフィルムで挟み込んだ構成が開示されている。

特開２００５−１２９２６７号公報 特開２００８−２３５１７０号公報 特開２００９−１６３９３２号公報 特開２０１２−１０９１２４号公報 特開２００９−１２９７２２号公報

特許文献１〜３に記載された発明では、アルミラミネートシートの凸部および凹部（特許文献１）や、下ケース内の発泡性充填材（特許文献２）や、断熱干渉シートおよびテープ（特許文献３）を用いて、積層された複数の電気化学デバイス（電池）の相互の位置ずれが抑制されている。しかし、個々の電気化学デバイスの外装容器の内部における電極積層体の位置ずれについては考慮されておらず、電極積層体の損傷、特に電極タブやその周辺の損傷を生じ易いという問題がある。
特許文献４に記載された発明では、接着シートを用いて、電極積層体を構成する複数の電極およびセパレータの相互の位置ずれが抑制されている。しかし、外装体の内部に収容された電極積層体（特に電極タブやその周辺）の損傷を生じ易いという問題は解消されていない。
特許文献５に記載された発明では、屈曲部および屈曲形状保持部を形成するため製造工程が煩雑で製造コストが高くなる。特に、電極積層体を、外装容器の内部で位置ずれを防ぎつつ安定的に保持するためには、積層体を構成する全ての電極および全てのセパレータを一定の形状に精度良く屈曲させなければならず、非常に精緻な作業が必要である。また、屈曲部および屈曲形状保持部が、二次電池自体の性能に影響を及ぼしたり、電気的短絡を引き起こしたりする可能性については考慮されていない。

そこで、本発明の目的は、外装容器の内部における電極積層体の位置ずれおよび損傷を抑えることができ、さらに電極積層体を構成する電極の相互の位置ずれも抑えることができ、しかも製造工程が煩雑でない電気化学デバイスおよび電気化学デバイスアセンブリーを提供することにある。

本発明の電気化学デバイスは、２種類の電極がセパレータを介して交互に重なり合う電極積層体と、電極積層体の積層状態を維持するために電極積層体に貼り付けられる貼り付け部材と、電極積層体を収容する外装容器とを含む。外装容器は可撓性フィルムからなり、電極積層体の表面および該電極積層体に貼り付けられた貼り付け部材の輪郭に沿って配置されている。外装容器の、電極積層体の同一面上に貼り付けられた貼り付け部材と、隣接する貼り付け部材との間に位置する電極積層体の表面に対向する部分は、外部の位置合わせ部材が嵌合可能な嵌合凹部である。

本発明によると、外装容器の内部における電極積層体の位置ずれおよび損傷を抑えることができ、さらに電極積層体を構成する電極の相互の位置ずれも抑えることができ、しかも製造工程が煩雑でない電気化学デバイスおよび電気化学デバイスアセンブリーが得られる。

本発明の第１の実施形態の電気化学デバイスを模式的に示す平面図である。 図１に示す電気化学デバイスに位置合わせ部材を取り付けた状態を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 電気化学デバイスの一例である二次電池の平面図である。 図４ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２の実施形態の電気化学デバイスの模式的な断面図である。 関連技術の電気化学デバイスの模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例の電気化学デバイスの模式的な断面図である。 本発明の電気化学デバイスアセンブリーの模式的な断面図である。 図８に示す電気化学デバイスアセンブリーの要部の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本発明の電気化学デバイスの基本構成を備えた第１の実施形態について、図１〜３を参照して説明する。図１はこの電気化学デバイスの平面図である。図２は、この電気化学デバイスに位置合わせ部材を取り付けた状態を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。

本実施形態の電気化学デバイス１０は、電極積層体１と、電極積層体１に貼り付けられた例えばテープ状の貼り付け部材２と、電極積層体１を収容する外装容器３とを含んでいる。図１〜３では省略しているが、電極積層体１は、２種類の電極がセパレータを介して交互に重なり合う構成である。この電極積層体１の積層状態を維持するために、貼り付け部材２が電極積層体１に貼り付けられている。外装容器３は可撓性フィルムからなり、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置されている。そして、外装容器３の、電極積層体１の同一面（例えば図３の上面）上に貼り付けられた貼り付け部材２と、隣接する貼り付け部材２との間に位置する電極積層体１の表面に対向する部分は、外部の位置合わせ部材４が嵌合可能な嵌合凹部５である。位置合わせ部材４は、図２に実線で、図３に２点鎖線でそれぞれ示されている。

この構成によると、貼り付け部材２が電極積層体１に貼り付けられて電極積層体１を固定するため、電極積層体１の積層状態が維持される。そして、電極積層体１と貼り付け部材２とを１つのユニットとして見ると、貼り付け部材２が凸状であり、貼り付け部材２とそれに隣接する貼り付け部材２との間の部分が凹状である。外装容器３を構成する可撓性フィルムは、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置される。その結果、外装容器３の、貼り付け部材２とそれに隣接する貼り付け部材２との間の凹状部分に対向する部分が、凹部になっている。この凹部は、電気化学デバイス１０の外部の位置合わせ部材４が嵌合する嵌合凹部である。位置合わせ部材４は貼り付け部材２の水平方向の移動を規制する。すなわち、図２において、位置合わせ部材４ａは貼り付け部材２の図２左右方向への移動を規制する。そして、位置合わせ部材４ｂは貼り付け部材２の図２上下方向への移動を規制する。位置合わせ部材４は電極積層体１に貼り付けられているので、貼り付け部材２の水平方向の移動が規制されると、電極積層体１の水平方向の移動が規制される。

［二次電池の基本構造］
ここで、本発明を適用することができる電気化学デバイスの一例である二次電池の基本構造について説明する。図４Ａは、二次電池１００の主面（平坦な面）に対して垂直上方から見た模式的な平面図である。図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ線断面図である。二次電池１００は、２種類の電極、すなわち正極（正極シート）６と負極（負極シート）７とがセパレータ８を介して交互に重なり合う電極積層体（蓄電要素）１を備えている。この電極積層体１は電解液９とともに、可撓性フィルム（ラミネートフィルム）からなる外装容器３内に収納されている。電極積層体１の正極６には正極端子１１の一端部が接続されている。負極７には負極端子１２の一端部が接続されている。正極端子１１の他端部と負極端子１２の他端部は、それぞれ可撓性フィルムからなる外装容器３から外部に延びている。図４Ｂでは、電極積層体１を構成する各層の一部（厚さ方向の中間部に位置する層）を図示省略して、電解液９を示している。図４Ｂでは、見やすくするために、正極６と負極７とセパレータ８と可撓性フィルムがそれぞれ互いに接触していないように図示している。しかし、実際にはこれらは密着して積層されている。

正極６は、正極集電体６ａと、正極集電体６ａの両面に塗布された正極活物質層６ｂを含む。正極集電体６ａの表面と裏面には、正極活物質層６ｂが形成された塗布部と正極活物質層６ｂが形成されていない未塗布部を有する。同様に、負極７は、負極集電体７ａと、負極集電体７ａに塗布された負極活物質層７ｂを含む。負極集電体７ａの表面と裏面には塗布部と未塗布部を有する。正極６と負極７のそれぞれの未塗布部（集電体６ａ，７ａ）は、電極端子（正極端子１１、負極端子１２）と接続するための電極タブ（正極タブ、負極タブ）として用いられる。正極６の正極タブ（未塗布部の正極集電体６ａ）同士は正極端子１１の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。同様に、負極７の負極タブ（未塗布部の負極集電体７ａ）同士は負極端子１２の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。正極端子１１の他端部および負極端子１２の他端部は、可撓性フィルムからなる外装容器３の外部にそれぞれ延びている。負極７の塗布部（負極活物質層７ｂ）の外形寸法は、正極６の塗布部（正極活物質層６ｂ）の外形寸法よりも大きく、セパレータ８の外形寸法よりも小さいか等しいことが好ましい。

［第２の実施形態］
図４Ａ，４Ｂに示す二次電池１００に本発明を適用する場合には、電極積層体１に貼り付け部材２を貼り付けた上で、外装容器３を構成する可撓性フィルムを、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置する。このように図４Ａ，４Ｂに示すような二次電池に本発明を適用した構成を図５に示す。便宜上、図５に示す電気化学デバイス（二次電池）１０を、本発明の第２の実施形態とする。図５に示す電極積層体１の詳細な構成は、図４Ａに示す電極積層体１と同様である。そして、外装容器３は、本発明を適用した結果、図４Ａに示す形状から図５に示す形状になっている。

［本発明の技術的意義］
本発明の技術的意義について、本発明の第２の実施形態の電気化学デバイス（二次電池）を示す図５と、関連技術の電気化学デバイスを示す図６を参照して説明する。前述したように、図５に示す本発明の第２の実施形態の電気化学デバイス１０では、外装容器３を構成する可撓性フィルムが、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置されている。その結果、外装容器３に嵌合凹部５が形成されている。

一方、図６に示す関連技術の電気化学デバイスでは、外装容器３０を構成する可撓性フィルムは、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に必ずしも沿っていない。すなわち、図６に示すように、外装容器３０を構成する可撓性フィルムは、貼り付け部材２に起因して形成される凹凸形状に影響されず、電極積層体１の表面に平行に延びている場合がある。このような場合には、外装容器３０の表面に、外部の部材が嵌合可能な凹部は存在しない。また、図示しないが、外装容器３０を構成する可撓性フィルムが、貼り付け部材２に起因して形成される凹凸形状に緩やかに沿って配置される場合であっても、外部の部材が嵌合可能な明確な凹部は設けられない。これらの構成では、外装容器３０の内部において電極積層体１および貼り付け部材２が固定されるのは、電極端子１１，１２と電極タブ（図４Ｂに示す電極集電体６ａ，７ａ）のいずれか一方または両方のみである。具体的には、電極６，７の電極タブ６ａ，７ａには外装容器３０の外側へ延出する電極端子１１，１２が接続されており、電極タブ６ａ，７ａと電極端子１１，１２のいずれか一方または両方（図６に示す例では電極端子１１，１２）が、外装容器３０を通過して外装容器３０の外側に延出している。従って、電極タブ６ａ，７ａと電極端子１１，１２のいずれか一方または両方（図６に示す例では電極端子１１，１２）の外装容器３０を通過する部分（図６のＣ部分）が、外装容器３０を構成する可撓性フィルムに挟み込まれて固定されている。そして、電極タブ６ａ，７ａと電極端子１１，１２のいずれか一方または両方（図６に示す例では電極端子１１，１２）が構成する可撓性フィルムに挟み込まれて固定されているＣ部分以外において電極積層体１および貼り付け部材２は可撓性フィルムに固着されることなく、電極積層体１および貼り付け部材２は外装容器３０内に収容されている。すなわち、外装容器３０の内部において電極積層体１および貼り付け部材２は概ね１個所（Ｃ部分）のみで固定されている。そして、電極端子１１，１２と電極タブ６ａ，７ａは、一般的に薄く柔軟である。従って、電極積層体１および貼り付け部材２は、電極端子１１，１２と電極タブ６ａ，７ａを屈曲させたり変形させたりしながら、外装容器３０の内部で移動する可能性がある。特に、電極積層体１および貼り付け部材２の水平方向（例えば図６の矢印方向）の移動が繰り返されると、電極端子１１，１２と電極タブ６ａ，７ａは、繰り返し屈曲したり変形したりすることでくしゃくしゃになり、損傷する可能性が高い。このように外装容器３０内で電極積層体１および貼り付け部材２が主に水平方向に移動することに起因して電極積層体１の一部（例えば電極端子１１，１２や電極タブ６ａ，７ａ）が損傷することに関しては、特許文献１〜５のいずれにおいても対策は講じられていない。

これに対し、本発明では、図５に示すように外装容器３に嵌合凹部５が形成されている。そのため、電気化学デバイス１０の外部に位置する何らかの部材（便宜上、位置合わせ部材４と称する）を、外装容器３の嵌合凹部５に嵌合させることができる。この嵌合状態では、位置合わせ部材４は、嵌合凹部５から脱出できず、外装容器３（可撓性フィルム）に対して相対的に移動することはできない。その結果、貼り付け部材２は、嵌合凹部５が形成された外装容器３を介して間接的に、位置合わせ部材４に水平方向の移動を規制される。貼り付け部材２は電極積層体１に貼り付けられている。そのため、電極積層体１および貼り付け部材２が、位置合わせ部材４に水平方向の移動を規制される。図６に示す関連技術と同様に、図５に示す本実施形態の電気化学デバイス１０でも、外装容器３の内部において電極積層体１および貼り付け部材２は概ね１個所（電極タブ６ａ，７ａと電極端子１１，１２のいずれか一方または両方（図５に示す例では電極端子１１，１２）の外装容器３を通過するＣ部分）のみで固定されている。そして、Ｃ部分以外において電極積層体１および貼り付け部材２は可撓性フィルムに固着されることなく、電極積層体１および貼り付け部材２は外装容器３０内に収容されている。しかし、前述したように電極積層体１および貼り付け部材２は位置合わせ部材４に水平方向の移動を規制され、外装容器３の内部で水平方向にほとんど移動しない。従って、電極端子１１，１２と電極タブ６ａ，７ａの屈曲や変形もほとんど生じず、それらが損傷する可能性は極めて小さい。なお、一例としては、外装容器を構成する可撓性フィルムの厚さは１２０〜１６０μｍ程度で、貼り付け部材の厚さは数ｍｍ程度である。

［第２の実施形態の変形例］
図７は本発明の第２の実施形態の電気化学デバイスの変形例を示している。本変形例では、図５に示す電気化学デバイス１０とは異なり、外装容器１３の一方の面（図７の上面）のみに嵌合凹部５が形成されている。しかし、他方の面（図７の下面）では、図６に示す関連技術の電気化学デバイスと同様に、外装容器１３を構成する可撓性フィルムは、貼り付け部材２に起因して形成される凹凸形状に影響されず、電極積層体１の表面に平行に延びている。このような構成でも、外装容器１３の一方の面（図７の上面）の嵌合凹部５に、外部の位置合わせ部材４が嵌合すると、電極積層体１および貼り付け部材２の水平方向の移動が規制され、電極積層体１が損傷する可能性が小さい。そして、外装容器１３の他方の面は平坦であるため、他部材や筐体等の上に載置する場合に安定性がよい。

［電気化学デバイスアセンブリー］
次に、図８，９に示す本発明の電気化学デバイスアセンブリーについて説明する。図８は本発明の電気化学デバイスアセンブリーの模式的な断面図である。図９はその電気化学デバイスアセンブリーの要部の拡大断面図である。この電気化学デバイスアセンブリーは、複数の電気化学デバイス１０が積層されたものである。電気化学デバイス１０が電池（例えば図４Ａ，４Ｂに示されているような二次電池）である場合には、この電気化学デバイスアセンブリーは一般に組電池と呼ばれる。

個々の電気化学デバイス１０は、図１〜３に示す第１の実施形態および図５に示す第２の実施形態の電気化学デバイス１０と同様に、電極積層体１に例えばテープ状の貼り付け部材２が貼り付けられている。そして、外装容器３を構成する可撓性フィルムが、電極積層体１の表面および電極積層体１に貼り付けられた貼り付け部材２の輪郭に沿って配置されている。その結果、外装容器３の両面に嵌合凹部５が形成されている。この電気化学デバイス１０が重ね合わせられると、上方に位置する電気化学デバイス１０の外装容器３の下面と、下方に位置する電気化学デバイス１０の外装容器の上面とが対向する。ここでは、このように対向する面を対向面と称する。これらの対向面にそれぞれ設けられている嵌合凹部５は互いに同じ寸法であり互いに対向している。そこで、重なり合う電気化学デバイス１０の対向面の両嵌合凹部５にそれぞれ嵌合するように位置合わせ部材４を配置する。本実施形態の位置合わせ部材４は両面粘着テープであり、両面粘着テープ４の一方の面が、１つの電気化学デバイス１０の外装容器３の対向面の嵌合凹部５に嵌合した状態でその嵌合凹部５に貼り付いている。そして、両面粘着テープ４の他方の面が、前述した電気化学デバイス１０に重ね合わせられる他の電気化学デバイス１０の外装容器３の対向面の嵌合凹部５に嵌合した状態でその嵌合凹部に貼り付いている。なお、隣り合う貼り付け部材２同士の間に位置する嵌合凹部５の幅（内法寸法）が、両面粘着テープ４の幅とほぼ一致するように、貼り付け部材２の貼り付け位置が決められている。その許容誤差は例えば１ｍｍ程度である。また、嵌合凹部５の深さが両面粘着テープ４の厚さの概ね半分になるように、貼り付け部材２の厚さ（例えば数ｍｍ程度）が選択されている。このように、嵌合凹部５は電気化学デバイス１０の外部の位置合わせ部材（両面粘着テープ）４の寸法（特に幅）に合わせた寸法に形成されており、そのような寸法の嵌合凹部５を実現するように貼り付け部材２の厚さや貼り付け位置が決められている。その結果、前述したように、嵌合凹部５に位置合わせ部材４が嵌合して、電極積層体１および貼り付け部材２の水平方向の移動が規制され、電極積層体１が損傷する可能性が小さい。また、電極積層体１および貼り付け部材２の水平方向の移動の規制のために用いられる位置合わせ部材４（例えば両面粘着テープ）の厚さは、電極積層体１の内部の電極の積層状態を維持するために、重なり合う電極積層体１の対向面にそれぞれ配置されている貼り付け部材２（例えば粘着テープ）の厚さの合計と一致する。そのため、本発明を採用することで電気化学デバイスアセンブリーの厚さが増大することはない。すなわち、電気化学デバイスアセンブリーの小型化の妨げとなることはなく、単位体積当たりのエネルギー密度を低下させることもない。

図８，９に示す例では、２つの電気化学デバイス１０のみからなる電気化学デバイスアセンブリーが示されているが、３つ以上の電気化学デバイス１０が積層された電気化学デバイスアセンブリーを構成してもよい。その場合にも、重なり合う電気化学デバイス１０の対向面の嵌合凹部５同士を対向させ、両嵌合凹部５にそれぞれ嵌合するように位置合わせ部材４を配置する。

位置合わせ部材４は両面粘着テープに限定されず、片面粘着テープであってもよく、また、粘着テープ以外の部材であっても嵌合凹部５に嵌合する形状であればよい。ただし、電極積層体１および貼り付け部材２の水平方向の移動を規制するという観点から、位置合わせ部材４は移動しにくいものであることが好ましい。前述したように位置合わせ部材４は上下の嵌合凹部５に同時に嵌合するものであることが好ましい。ただし、一方の嵌合凹部５に嵌合する部材と他方の嵌合凹部５に嵌合する部材とを組み合わせたものであってもよい。

この電気化学デバイスアセンブリーの構成方法の一例として、個々の電気化学デバイス１０の一方の面（例えば下面）の嵌合凹部５に位置合わせ部材４を嵌合させておき、他方の面（例えば上面）の嵌合凹部５は空いた状態（位置合わせ部材４が配置されていない状態）にして、それらの電気化学デバイス１０を重ね合わせてもよい。その場合、複数の電気化学デバイス１０同士が重なり合う部分において、上方に位置する電気化学デバイス１０の下面の嵌合凹部５に予め取り付けられた位置合わせ部材４が、下方に位置する電気化学デバイスの上面の、予め位置合わせ部材４が取り付けられていない嵌合凹部５に嵌合する。この方法によると、本発明の電気化学デバイスアセンブリーが容易に組み立てられる。もちろん、個々の電気化学デバイス１０の上面の嵌合凹部５にそれぞれ位置合わせ部材４を嵌合させておき、下面の嵌合凹部５は空いた状態（位置合わせ部材４が配置されていない状態）にした場合も、同様の効果が得られる。また、重ね合わせられる複数の電気化学デバイス１０のうち、最上位に位置する電気化学デバイス１０の上面と、最下位に位置する電気化学デバイス１０の下面には、位置合わせ部材４を取り付ける必要はない。さらに、最上位に位置する電気化学デバイス１０の上面と、最下位に位置する電気化学デバイス１０の下面には、図７に示す電気化学デバイス１０の下面と同様に嵌合凹部５を設ける必要もない。それらの面を平坦にすると、電気化学デバイスアセンブリーを他部材や筐体等に対してより安定的に配置することが可能になる。

以上説明したように、本発明によると、電極積層体１の積層状態の維持と、外装容器３内における電極積層体１の（主に水平方向の）移動および損傷の抑制という効果が得られる。それに加えて、本発明の電気化学デバイスアセンブリーにおいて、位置合わせ部材４が、重なり合う２つの電気化学デバイス１０のそれぞれの対向面の嵌合凹部５に同時に嵌合する構成であると、重なり合う電気化学デバイス１０同士の相互の位置ずれを抑制する効果もさらに得られる。このような様々な効果が、一般的な電気化学デバイスにおいて用いられている、電極積層体１に貼り付けられる貼り付け部材２と、可撓性フィルムからなる外装容器３とを利用し、位置合わせ部材４を追加するだけで簡単に実現する。しかも、位置合わせ部材４は、嵌合凹部５に嵌合して、容易には移動しにくいものでありさえすれば、特に限定されない。従って、本発明による製造コストの上昇や製造工程の煩雑さは非常に小さい。

前述した特許文献１〜３に記載された構成は、重なり合う電気化学デバイス同士の相互の位置ずれを抑えるものである。特許文献４に記載された構成は、電極積層体を構成する複数の電極およびセパレータの相互の位置ずれを抑えるものである。すなわち、これらの特許文献に開示されている技術では、重なり合う電気化学デバイス同士の相互の位置ずれを抑えるための構成と、電極積層体を構成する複数の電極およびセパレータの相互の位置ずれを抑える構成とはそれぞれ独立した構成である。これらの両方の効果を得るためには、少なくとも２種類の機構を併用する必要がある。しかも、これらの構成では、外装容器の内部における電極積層体の移動を規制することはできず、電極積層体の損傷の可能性がある。それに対して、本発明では、電極積層体１を構成する複数の電極６，７およびセパレータ８の相互の位置ずれを抑えるために用いられる貼り付け部材２を、電気化学デバイス１０同士の相互の位置ずれの抑制にも、外装容器３の内部における電極積層体１の移動の規制にも利用できる。そして、特に限定されない簡易な構造の位置合わせ部材４を設けるだけで、前述した３つの効果を同時に実現することができる。これらの３つの効果を実現するために必要な嵌合凹部５も、可撓性フィルムからなる一般的な外装容器３を利用して、可撓性フィルムの配置時に僅かに工夫するだけで、容易に形成できる。そして、本発明は、特許文献５に記載された発明のように特異な屈曲形状に依存する構成ではないため、製造コストの上昇や製造工程の煩雑化や装置の大型化を抑えることが可能であり、電気化学デバイス１０自体の性能に悪影響を及ぼしたり電気的短絡を引き起こしたりすることはない。

本発明の貼り付け部材２は、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート等の樹脂をベースとした粘着テープであってよい。そして、本発明の位置合わせ部材４も貼り付け部材２と同様な粘着テープであってよく、さらに両面粘着テープであるとより好ましい。ただし、これらは粘着テープ以外の部材であってもよい。各図面に示している実施形態では、多数の貼り付け部材２が電極積層体１の様々な位置に貼り付けられ、多数の嵌合凹部５が形成されている。しかし、２つの貼り付け部材２が電極積層体１に貼り付けられ、両貼り付け部材２の間に１つの嵌合凹部５が形成される構成であっても、本発明の範囲に含まれる。そのような構成であっても、電極積層体１の水平方向の移動の抑制の効果が得られるからである。

外装容器３は、可撓性フィルムからなる軽量の外装ケースである。一般的な外装容器を構成する可撓性フィルムは、基材となる金属箔の両面にそれぞれ樹脂層が設けられたラミネートフィルムである。金属箔には、電解液の漏出や外部からの水分の浸入を防止するためのバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウムやステンレス鋼などを用いることができる。金属箔の少なくとも一方の面には、変性ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂層が設けられる。可撓性フィルムの熱融着性樹脂層同士を対向させ、電極積層体１を収納する部分の周囲を熱融着することで外装容器３が形成される。金属箔の、熱融着性樹脂層が形成された面と反対側の面には、外装容器３の表面として、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルムなどの樹脂層を設けることができる。

本発明はリチウムイオン二次電池およびそれを含む組電池に特に有用である。ただし、リチウムイオン電池以外の二次電池や、キャパシタ（コンデンサ）等の電池以外の電気化学デバイスと、それを含む電気化学デバイスアセンブリーに適用しても有効である。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態の構成に限られるものではなく、本発明の構成や細部に、本発明の技術的思想の範囲内で、当業者が理解し得る様々な変更を施すことができる。

１ 電極積層体
２ 貼り付け部材（粘着テープ）
３ 外装容器（可撓性フィルム）
４ 位置合わせ部材（両面粘着テープ）
５ 嵌合凹部
６ 正極（電極）
６ａ 正極タブ（電極タブ、正極集電体）
７ 負極（電極）
７ａ 負極タブ（電極タブ、負極集電体）
８ セパレータ
１０ 電気化学デバイス
１１ 正極端子
１２ 負極端子
１３ 外装容器

Claims (9)

1. ２種類の電極がセパレータを介して交互に重なり合う電極積層体と、前記電極積層体の積層状態を維持するために前記電極積層体に貼り付けられる貼り付け部材と、前記電極積層体を収容する外装容器とを含み、
   前記外装容器は可撓性フィルムからなり、前記電極積層体の表面および該電極積層体に貼り付けられた前記貼り付け部材の輪郭に沿って配置され、
   前記外装容器の、前記電極積層体の同一面上に貼り付けられた前記貼り付け部材と、隣接する前記貼り付け部材との間に位置する前記電極積層体の表面に対向する部分は、外部の位置合わせ部材が嵌合可能な嵌合凹部である、電気化学デバイス。
2. 前記電極積層体の前記電極は電極タブを有し、前記電極タブには前記外装容器の外側へ延出する電極端子が接続されており、
   前記電極タブと前記電極端子のいずれか一方または両方が、前記外装容器を通過して該外装容器の外側に延出しており、前記電極タブと前記電極端子のいずれか一方または両方の前記外装容器を通過する部分が、前記外装容器を構成する前記可撓性フィルムに挟み込まれて固定されており、当該部分以外において前記電極積層体および前記貼り付け部材は前記可撓性フィルムに固着されることなく前記電極積層体および前記貼り付け部材は前記外装容器内に収容されている、請求項１に記載の電気化学デバイス。
3. 前記貼り付け部材は粘着テープである、請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
4. 前記電気化学デバイスは二次電池である、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気化学デバイス。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電気化学デバイスと、前記嵌合凹部に嵌合する前記位置合わせ部材とを含む、電気化学デバイスアセンブリー。
6. 互いに重ね合わされる複数の前記電気化学デバイスを有し、
   前記位置合わせ部材は、複数の前記電気化学デバイスの前記外装容器の互いに対向する対向面同士の間に位置し、１つの前記電気化学デバイスの前記外装容器の前記対向面の前記嵌合凹部と、前記１つの電気化学デバイスに重ね合わせられる他の前記電気化学デバイスの前記外装容器の前記対向面の前記嵌合凹部とに嵌合する、請求項５に記載の電気化学デバイスアセンブリー。
7. 前記位置合わせ部材は粘着テープである、請求項６に記載の電気化学デバイスアセンブリー。
8. 前記位置合わせ部材は両面粘着テープであり、一方の面が、１つの前記電気化学デバイスの前記外装容器の前記対向面の前記嵌合凹部に嵌合した状態で該嵌合凹部に貼り付き、他方の面が、前記１つの電気化学デバイスに重ね合わせられる他の前記電気化学デバイスの前記外装容器の前記対向面の前記嵌合凹部に嵌合した状態で該嵌合凹部に貼り付いている、請求項７に記載の電気化学デバイスアセンブリー。
9. 前記嵌合凹部の深さは前記位置合わせ部材の厚さの半分である、請求項８に記載の電気化学デバイスアセンブリー。

Images