JP2021034187A - 積層型電池及び積層型電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外装体の内部にダメージが生じることが抑制された積層型電池を提供する。
【解決手段】積層型電池は、第１方向に延びる一対の第１辺及び第２方向に延びる一対の第２辺を含むとともに積層方向に積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、第１部材が、第１部材外縁接合部を含む第１部材外縁部と、積層方向において第１部材外縁部から隆起するとともに第１方向に広がる一対の第１部材第１側面部と、積層方向において第１部材外縁部から隆起するとともに第２方向に広がる一対の第１部材第２側面部と、一対の第１部材第１側面部及び一対の第１部材第２側面部に連設され、積層方向において膜電極接合体に重なる第１部材中央部と、を有する、外装体と、タブと、膜電極接合体の複数の電極板の一対の第１辺と外装体の第１部材の一対の第１部材第１側面部との間に位置する一対の第１側方絶縁板を少なくとも有する第１保護部材と、を備える。
【選択図】図６
【解決手段】積層型電池は、第１方向に延びる一対の第１辺及び第２方向に延びる一対の第２辺を含むとともに積層方向に積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、第１部材が、第１部材外縁接合部を含む第１部材外縁部と、積層方向において第１部材外縁部から隆起するとともに第１方向に広がる一対の第１部材第１側面部と、積層方向において第１部材外縁部から隆起するとともに第２方向に広がる一対の第１部材第２側面部と、一対の第１部材第１側面部及び一対の第１部材第２側面部に連設され、積層方向において膜電極接合体に重なる第１部材中央部と、を有する、外装体と、タブと、膜電極接合体の複数の電極板の一対の第１辺と外装体の第１部材の一対の第１部材第１側面部との間に位置する一対の第１側方絶縁板を少なくとも有する第１保護部材と、を備える。
【選択図】図６
Description
本発明は、積層型電池及び積層型電池の製造方法に関する。
例えば特許文献１で提案されているように、複数の電極板を有する積層型電池が広く普及している。積層型電池の一例として、リチウムイオン二次電池が例示され得る。リチウムイオン二次電池は、他の形式の積層型電池と比較して大容量であることを特徴の一つとしている。このような特徴を有するリチウムイオン二次電池は、今般、車載用途や定置住宅用途等の種々の用途での更なる普及を期待されている。
リチウムイオン二次電池に代表される積層型電池においては、正極板及び負極板などの電極板を有する膜電極接合体が、熱可塑性樹脂を含むフィルムによって構成された外装体の内部に収容されている。外装体は、外部から積層型電池に加わる力を吸収したり分散したりすることができ、これにより、膜電極接合体に損傷が生じることを抑制することができる。
想定を超える力が外部から積層型電池に加わると、外装体が力を十分に吸収したり分散したりすることができず、この結果、膜電極接合体に損傷が生じることがある。
本発明は、このような課題を効果的に解決し得る積層型電池を提供することを目的とする。
本発明による積層型電池は、第１方向に延びる一対の第１辺及び前記第１方向に交差する第２方向に延びる一対の第２辺を含むとともに積層方向に積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を収容する収容領域を画成するよう外縁に沿って互いに接合されている第１部材及び第２部材を有する外装体であって、前記第１部材が、前記第２部材に接合されている第１部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第１部材外縁部と、前記積層方向において前記第１部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第１部材第１側面部と、前記積層方向において前記第１部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第１部材第２側面部と、前記一対の第１側面部及び前記一対の第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第１部材中央部と、を有する、外装体と、前記第２辺において少なくとも一つの前記電極板に電気的に接続し、前記第１部材と前記第２部材の間を通って前記外装体の外部まで延びるタブと、前記膜電極接合体の複数の前記電極板の前記一対の第１辺と前記外装体の前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部との間に位置する一対の第１側方絶縁板を少なくとも有する第１保護部材と、を備える。
本発明による積層型電池において、前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部の厚みは、前記第１部材中央部の厚みよりも小さくてもよい。
本発明による積層型電池において、前記第１保護部材は、前記外装体の前記第１部材の前記第１部材中央部と前記膜電極接合体との間に位置し、前記一対の第１部材側方絶縁板と一体的に構成されている第１積層方向絶縁板をさらに有してもよい。
本発明による積層型電池において、前記一対の第１積層方向絶縁板の厚みは、前記一対の第１部材側方絶縁板の厚みよりも小さくてもよい。
本発明による積層型電池において、前記一対の第１積層方向絶縁板の厚みは、前記一対の第１側方絶縁板の厚みの０．２倍以上０．８倍以下であってもよい。
本発明による積層型電池において、前記第１保護部材は、０．５ｍｍ以上の厚みを有する樹脂を含んでもよい。
本発明による積層型電池において、前記第１保護部材の前記樹脂の厚みは２．０ｍｍ以下であってもよい。
本発明による積層型電池において、前記第１保護部材を前記積層方向にみた場合における角部には、丸みがつけられていてもよい。
本発明による積層型電池において、前記第１保護部材を前記積層方向にみた場合における角部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有してもよい。
本発明による積層型電池において、前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面に設けられている活物質層とを有し、前記活物質層は、前記第１方向において、前記第１保護部材の延在範囲の内側に位置していてもよい。
本発明による積層型電池において、集電体は、前記第１方向において、前記第１保護部材の延在範囲の外側に部分的に位置していてもよい。
本発明による積層型電池において、前記外装体の前記第１部材の厚みは１．０ｍｍ以下であってもよい。
本発明による積層型電池において、少なくとも前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する第２保護部材を更に備えてもよい。
本発明による積層型電池において、前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する前記第２保護部材の厚みは、前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板の厚みよりも小さくてもよい。
本発明による積層型電池において、前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する前記第２保護部材の厚みは、前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板の厚みの０．２倍以上０．８倍以下であってもよい。
本発明による積層型電池において、第２保護部材は、０．５ｍｍ以上の厚みを有する樹脂を含んでもよい。
本発明による積層型電池において、第２保護部材の前記樹脂の厚みは２．０ｍｍ以下であってもよい。
本発明による積層型電池において、前記第２保護部材を前記積層方向にみた場合における角部には、丸みがつけられていてもよい。
本発明による積層型電池において、前記第２保護部材を前記積層方向にみた場合における角部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有していてもよい。
本発明による積層型電池において、前記第２部材は、前記第１部材に接合されている第２部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第２部材外縁部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第２部材第１側面部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第２部材第２側面部と、前記一対の第２部材第１側面部及び前記一対の第２部材第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第２部材中央部と、を有し、前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板は、前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部と前記膜電極接合体との間に位置しているとともに、前記第２部材の前記一対の第２部材第１側面部と前記膜電極接合体との間に位置していてもよい。
本発明による積層型電池において、前記第２部材は、前記第１部材に接合されている第２部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第２部材外縁部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第２部材第１側面部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第２部材第２側面部と、前記一対の第２部材第１側面部及び前記一対の第２部材第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第２部材中央部と、を有し、前記第２保護部材は、前記膜電極接合体の複数の前記電極板の前記一対の第１辺と前記外装体の前記第２部材の前記一対の第１側面部との間に位置する一対の第２側方絶縁板と、前記外装体の前記第２部材の前記第２部材中央部と前記膜電極接合体との間に位置し、前記一対の第２側方絶縁板と一体的に構成されている第２積層方向絶縁板と、を有してもよい。
本発明は、上記記載の積層型電池の製造方法であって、前記第１部材外縁部と、前記第１部材外縁部から隆起する前記一対の第１部材第１側面部と、前記第１部材外縁部から隆起するとともに、前記第１部材第１側面部の広がる方向に交差する方向に広がる前記一対の第１部材第２側面部と、を有する、前記第１部材に対して、前記一対の第１側方絶縁板が前記一対の第１部材第２側面部が広がる方向において前記一対の第１部材第１側面部と重なるように、前記第１保護部材を配置する、第１保護部材配置工程と、前記第１保護部材配置工程において前記第１保護部材が配置された前記第１部材に対して配置された前記第１保護部材の間に、前記膜電極接合体を配置する、膜電極接合体配置工程と、前記第１部材に対して、前記膜電極接合体及び前記第１保護部材が前記第１部材と前記第２部材との間に位置するように、前記第２部材を配置する、第２部材配置工程と、前記第１部材と前記第２部材とが前記収容領域を画成するように、前記第１部材及び前記第２部材を外縁に沿って互いに接合する、接合工程と、を備える。
本発明の積層型電池によれば、膜電極接合体に損傷が生じることを抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
まず、本発明による積層型電池の一実施の形態について説明する。図１〜図１０は、本発明による積層型電池の一実施の形態を説明するための図である。図１は、積層型電池の一具体例を示す斜視図である。図１に示すように、積層型電池１は、膜電極接合体２と、膜電極接合体２を収容する外装体３と、膜電極接合体２に取り付けられたタブ１６，２６と、タブ１６，２６に取り付けられたシーラント１８，２８と、膜電極接合体２と外装体３との間に位置する第１保護部材７０と、を備える。図２は、図１において外装体３に収容されている膜電極接合体２を示す斜視図であり、外装体３が二点鎖線で示されている。なお、図２においては、後述する板状部材などの膜電極接合体２を構成する要素の図示は省略して、膜電極接合体２の外形を示している。タブ１６，２６及びシーラント１８，２８は、外装体３の内部から部分的に外部へと延び出している。以下、積層型電池１の各構成要素について説明する。
（膜電極接合体）
図３は、積層型電池１を示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った膜電極接合体２の断面図である。図３及び図４に示すように、膜電極接合体２は、電極板を含む積層された複数の板状部材６０を有する。図３に示す例においては、膜電極接合体２に含まれる板状部材６０の輪郭を、破線又は一点鎖線にて示している。図３及び図４に示す例において、膜電極接合体２の板状部材６０は、電極板として、交互に積層された第１電極板１０及び第２電極板２０を含む。図３に示すように、複数の電極板１０，２０は、第１方向ｄ１に延びる一対の第１辺１０ａ，２０ａと、第１方向ｄ１に交差する第２方向ｄ２に延びる一対の第２辺１０ｂ，２０ｂとを含む。図３に示す例においては、第１電極板１０の第１辺に符号１０ａ、第２辺に符号１０ｂが付されている。また、第２電極板２０の第１辺に符号２０ａ、第２辺に符号２０ｂが付されている。本実施の形態においては、膜電極接合体２がリチウムイオン二次電池を構成する例について説明する。この例において、第１電極板１０は正極板１０Ｘを構成し、第２電極板２０は負極板２０Ｙを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第１電極板１０及び第２電極板２０を交互に積層してなる膜電極接合体２に広く適用され得る。
図３は、積層型電池１を示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った膜電極接合体２の断面図である。図３及び図４に示すように、膜電極接合体２は、電極板を含む積層された複数の板状部材６０を有する。図３に示す例においては、膜電極接合体２に含まれる板状部材６０の輪郭を、破線又は一点鎖線にて示している。図３及び図４に示す例において、膜電極接合体２の板状部材６０は、電極板として、交互に積層された第１電極板１０及び第２電極板２０を含む。図３に示すように、複数の電極板１０，２０は、第１方向ｄ１に延びる一対の第１辺１０ａ，２０ａと、第１方向ｄ１に交差する第２方向ｄ２に延びる一対の第２辺１０ｂ，２０ｂとを含む。図３に示す例においては、第１電極板１０の第１辺に符号１０ａ、第２辺に符号１０ｂが付されている。また、第２電極板２０の第１辺に符号２０ａ、第２辺に符号２０ｂが付されている。本実施の形態においては、膜電極接合体２がリチウムイオン二次電池を構成する例について説明する。この例において、第１電極板１０は正極板１０Ｘを構成し、第２電極板２０は負極板２０Ｙを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第１電極板１０及び第２電極板２０を交互に積層してなる膜電極接合体２に広く適用され得る。
図４に示す例において、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に広がる面に垂直な積層方向ｄＬに沿って交互に配列されている。膜電極接合体２及び積層型電池１は、全体的に偏平形状を有し、積層方向ｄＬへの厚さが薄く、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に広がっている。
図３に示す例においては、膜電極接合体２に含まれる、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙの輪郭を、破線にて示している。図３に示す非限定的な例において、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、長方形形状の外輪郭を有している。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１に長手方向を有し、第２方向ｄ２に短手方向を有する。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極板１０Ｘは、第１方向ｄ１における一側（図３の右側）に寄って配置され、複数の負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における他側（図３の左側）に寄って配置されている。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における中央において、積層方向ｄＬに重なり合っている。図３に示す例においては、正極板１０Ｘの第２方向ｄ２における幅が、負極板２０Ｙの第２方向における幅よりも小さくなっている。図４に示すように、電極板１０，２０は、集電体１１，２１と、集電体１１，２１の表面に設けられている活物質層１２，２２とを有する。
正極板１０Ｘ（第１電極板１０）は、図示するように、シート状の外形状を有している。正極板１０Ｘ（第１電極板１０）は、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）と、正極集電体１１Ｘ上に設けられた正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、正極板１０Ｘは、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵する。
正極集電体１１Ｘは、互いに対向する第１面１１ａ及び第２面１１ｂを主面として有している。正極活物質層１２Ｘは、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ及び第２面１１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。図示はしないが、例えば正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ又は第２面１１ｂが、膜電極接合体２のうちの積層方向ｄＬにおける最外面を形成する場合には、正極集電体１１Ｘの当該面には正極活物質層１２Ｘが設けられない。この正極集電体１１Ｘの配置に関連した構成を除き、積層型電池１に含まれる複数の正極板１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に正極活物質層１２Ｘを有し、互いに同一に構成され得る。
正極集電体１１Ｘ及び正極活物質層１２Ｘは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、正極集電体１１Ｘは、アルミニウム箔によって形成され得る。正極活物質層１２Ｘは、例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーとなる結着剤を含んでいる。正極活物質層１２Ｘは、正極活物質、導電助剤及び結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを、正極集電体１１Ｘをなす材料上に塗工して固化させることで、作製され得る。正極活物質として、例えば、一般式ＬｉＭｘＯｙ（ただし、Ｍは金属であり、ｘ及びｙは金属Ｍと酸素Ｏの組成比である）で表される金属酸リチウム化合物が用いられる。金属酸リチウム化合物の具体例として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が例示され得る。導電助剤としては、アセチレンブラック等が用いられ得る。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等が用いられ得る。
図４に示すように、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）は、第１接続領域ａ１及び第１接続領域ａ１に隣接する第１有効領域ｂ１を有している。正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）は、正極集電体１１Ｘの第１有効領域ｂ１のみに配置されている。第１接続領域ａ１及び第１有効領域ｂ１は、正極板１０Ｘの長手方向に配列されている。第１接続領域ａ１は、第１有効領域ｂ１よりも正極板１０Ｘの長手方向における外側（図４における右側）に位置している。複数の正極集電体１１Ｘは、第１接続領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。一方、第１有効領域ｂ１は、負極板２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域内に位置している。このような第１有効領域ｂ１の配置により、正極活物質層１２Ｘからのリチウムの析出を防止することができる。
次に、負極板２０Ｙ（第２電極板２０）について説明する。負極板２０Ｙも、正極板１０Ｘと同様に、シート状の外形状を有している。負極板２０Ｙ（第２電極板２０）は、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）と、負極集電体２１Ｙ上に設けられた負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、負極板２０Ｙは、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する。
負極集電体２１Ｙは、互いに対向する第１面２１ａ及び第２面２１ｂを主面として有している。負極活物質層２２Ｙは、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａ及び第２面２１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。積層型電池１に含まれる複数の負極板２０Ｙは、負極集電体２１Ｙの両側に設けられた一対の負極活物質層２２Ｙを有するものとして、互いに同一に構成され得る。
負極集電体２１Ｙ及び負極活物質層２２Ｙは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、負極集電体２１Ｙは、例えば銅箔によって形成される。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素材料からなる負極活物質、及び、バインダーとして機能する結着剤を含んでいる。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる負極活物質とポリフッ化ビニリデンのような結着剤とを溶媒に分散させてなる負極用スラリーを、負極集電体２１Ｙをなす材料上に塗工して固化することで、作製され得る。
図４に示すように、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）は、第２接続領域ａ２及び第２接続領域ａ２に隣接する第２有効領域ｂ２を有している。負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）は、負極集電体２１Ｙの第２有効領域ｂ２に配置されている。第２接続領域ａ２及び第２有効領域ｂ２は、負極板２０Ｙの長手方向に配列されている。第２接続領域ａ２は、第２有効領域ｂ２よりも負極板２０Ｙの長手方向における外側（図４における左側）に位置している。複数の負極集電体２１Ｙは、第２接続領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。一方、第２有効領域ｂ２は、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域に広がっている。
図４に示すように、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の少なくとも一方が、絶縁層３０を有していてもよい。絶縁層３０は、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の短絡を防止する。図示された例においては、負極板２０Ｙが絶縁層３０を有している。絶縁層３０は、各負極板２０Ｙに含まれる一対の負極活物質層２２Ｙを覆うようにして、設けられている。そして、負極板２０Ｙは、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘと積層方向ｄＬに対面する面を、絶縁層３０によって形成されている。ただし、図示された絶縁層３０に代えて或いは図示された絶縁層３０に加えて、各正極板１０Ｘに含まれる一対の正極活物質層１２Ｘを覆う絶縁層３０を設置することも可能である。
図示された例において、絶縁層３０は、電解質層３０Ａとしても機能する。電解質層３０Ａ（絶縁層３０）は、活物質層１２，２２上に塗工した電解液を活物質層１２，２２上で固化又はゲル化させてなる層である。電解液として、例えば、高分子マトリックス及び非水電解質液（すなわち、非水溶媒及び電解質塩）からなり、ゲル化されて表面に粘着性を生じるもの、或いは、高分子マトリックス及び非水溶媒からなり、固体電解質となるものを用いることができる。電解質層３０Ａ（絶縁層３０）を作製するための具体的な材料は、特に制限はなく、これらを構成するために用いられている種々の材料（例えば、特開２０１２−１９０５６７号公報に開示された材料）を用いることができる。
図４に示す例において、膜電極接合体２は、板状部材６０として、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の他に、さらに絶縁体４０を含む。絶縁体４０は、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の短絡を防止する。図４に示す例においては、絶縁体４０は、交互に積層された正極板１０Ｘと負極板２０Ｙとの間に位置する。絶縁体４０は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系化合物、アラミド繊維を含む板状の部材である。図３に示す例においては、膜電極接合体２に含まれる、絶縁体４０の輪郭を、一点鎖線にて示している。図３に示す非限定的な例において、絶縁体４０は、長方形形状の外輪郭を有している。図３に示す例において、絶縁体４０の第２方向ｄ２における幅は、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙの第２方向ｄ２における幅よりも大きい。
（タブ）
タブ１６，２６は、複数の電極板のうち少なくとも一つの電極板に電気的に接続されている。図３に示すように、タブ１６，２６は、電極板１０，２０の第２辺１０ｂ，２０ｂにおいて、少なくとも一つの電極板１０，２０に電気的に接続している。図３に示す例において、タブ１６，２６は、正極板１０Ｘと電気的に接続した第１タブ１６と、負極板２０Ｙと電気的に接続した第２タブ２６と、を有する。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を示す断面図である。図５に示す二点鎖線は、外装体３の位置の一例を示している。図５に示すように、第１タブ１６は、正極板１０Ｘのうち、正極集電体１１Ｘに電気的に接続されている。また、図示はしないが、第２タブ２６は、負極板２０Ｙのうち、負極集電体２１Ｙに電気的に接続されている。図５に示す例において、第１タブ１６は、第１接続領域ａ１において最も下側に位置する正極集電体１１Ｘの第２面１１ｂ（下面）に接続されている。図示はしないが、第２タブ２６も、第２接続領域ａ２において最も下側に位置する負極集電体２１Ｙの第２面２１ｂ（下面）に接続されている。なお、正極集電体１１Ｘと第１タブ１６とが電気的に接続され得る限りにおいて、第１タブ１６の取り付け方は任意である。同様に、負極集電体２１Ｙと第２タブ２６とが電気的に接続され得る限りにおいて、第２タブ２６の取り付け方は任意である。
タブ１６，２６は、複数の電極板のうち少なくとも一つの電極板に電気的に接続されている。図３に示すように、タブ１６，２６は、電極板１０，２０の第２辺１０ｂ，２０ｂにおいて、少なくとも一つの電極板１０，２０に電気的に接続している。図３に示す例において、タブ１６，２６は、正極板１０Ｘと電気的に接続した第１タブ１６と、負極板２０Ｙと電気的に接続した第２タブ２６と、を有する。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を示す断面図である。図５に示す二点鎖線は、外装体３の位置の一例を示している。図５に示すように、第１タブ１６は、正極板１０Ｘのうち、正極集電体１１Ｘに電気的に接続されている。また、図示はしないが、第２タブ２６は、負極板２０Ｙのうち、負極集電体２１Ｙに電気的に接続されている。図５に示す例において、第１タブ１６は、第１接続領域ａ１において最も下側に位置する正極集電体１１Ｘの第２面１１ｂ（下面）に接続されている。図示はしないが、第２タブ２６も、第２接続領域ａ２において最も下側に位置する負極集電体２１Ｙの第２面２１ｂ（下面）に接続されている。なお、正極集電体１１Ｘと第１タブ１６とが電気的に接続され得る限りにおいて、第１タブ１６の取り付け方は任意である。同様に、負極集電体２１Ｙと第２タブ２６とが電気的に接続され得る限りにおいて、第２タブ２６の取り付け方は任意である。
図２及び図５に示すように、第１タブ１６は、外装体３の後述する第１部材４及び第２部材５の間を通って外装体３の内部から外部へと第１方向ｄ１に延び出している。また、図示はしないが、第２タブ２６は、外装体３の第１部材４及び第２部材５の間を通って外装体３の内部から外部へと第１方向ｄ１に延び出している。第１タブ１６は、積層型電池１における正極端子として機能し、第２タブ２６は、積層型電池１における負極端子として機能する。
第１タブ１６及び第２タブ２６は、例えばアルミニウム、ニッケル、銅合金又はニッケルメッキ銅等を用いて形成され得る。例えば、正極集電体１１Ｘがアルミニウム箔によって形成され、負極集電体２１Ｙが銅箔によって形成される場合には、アルミニウムを用いて第１タブ１６を形成し、銅合金を用いて第２タブ２６を形成することができる。第１タブ１６及び第２タブ２６の厚みは、例えば０．２ｍｍ以上であり、２．０ｍｍ以下であってもよい。
（シーラント）
シーラント１８，２８は、外装体３と溶着可能な材料から構成された部材である。シーラント１８，２８の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。シーラント１８，２８の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上であり、０．４ｍｍ以下であってもよい。
シーラント１８，２８は、外装体３と溶着可能な材料から構成された部材である。シーラント１８，２８の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。シーラント１８，２８の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上であり、０．４ｍｍ以下であってもよい。
シーラント１８，２８は、第１タブ１６と外装体３との間に位置する第１シーラント１８と、第２タブ２６と外装体３との間に位置する第２シーラント２８と、を有する。図５に示すように、後述する外装体３の第１部材４と第２部材５とが接合されている領域である封止領域７において、外装体３と第１タブ１６との間には第１シーラント１８が介在している。また、図示はしないが、外装体３と第２タブ２６との間には第２シーラント２８が介在している。これにより、タブ１６，２６の周囲において外装体３をより強固に封止することができる。また、外装体３に含まれているアルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔とタブ１６，２６とが短絡してしまうことを抑制することができる。
（外装体）
外装体３は、膜電極接合体２を外部から封止するための包装材である。外装体３は、図１に示すように、膜電極接合体２の上側に位置するシート状の第１部材４と、膜電極接合体２の下側に位置するシート状の第２部材５と、を有する。第１部材４及び第２部材５は、平面視において膜電極接合体２を囲むように外縁に沿って互いに接合されている。
外装体３は、膜電極接合体２を外部から封止するための包装材である。外装体３は、図１に示すように、膜電極接合体２の上側に位置するシート状の第１部材４と、膜電極接合体２の下側に位置するシート状の第２部材５と、を有する。第１部材４及び第２部材５は、平面視において膜電極接合体２を囲むように外縁に沿って互いに接合されている。
以下の説明において、外装体３のうち、第１部材４と第２部材５との間に膜電極接合体２を収容する収容空間６ａを画成している領域のことを、収容領域６とも称する。また、外装体３のうち、収容領域６の外周に位置し、第１部材４と第２部材５とが接合されている領域のことを、封止領域７とも称する。第１部材４及び第２部材５は、収容領域６を画成するように、外縁に沿って互いに接合されている。図３においては、封止領域７がハッチングで表されている。
外装体３の第１部材４及び第２部材５について説明する。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った積層型電池１の断面図である。図６に示す二点鎖線は、外装体３の第１部材４及び第２部材５の位置の一例を示している。図１、図５及び図６に示すように、第１部材４は、第１部材外縁部４１と、一対の第１部材第１側面部４２と、一対の第１部材第２側面部４３と、第１部材中央部４４と、を有する。第１部材外縁部４１は、積層方向ｄＬにおいて膜電極接合体２に重ならない部分である。第１部材外縁部４１は、第２部材５に接合されている第１部材外縁接合部４１ａを含む。第１部材第１側面部４２は、積層方向ｄＬにおいて第１部材外縁部４１から隆起するとともに第１方向ｄ１に広がる部分である。第１部材第２側面部４３は、積層方向ｄＬにおいて第１部材外縁部４１から隆起するとともに第２方向ｄ２に広がる部分である。第１部材中央部４４は、一対の第１部材第１側面部４２及び一対の第１部材第２側面部４３に連設され、積層方向ｄＬにおいて膜電極接合体２に重なる部分である。なお、図１に示す破線は、第１部材外縁部４１、第１部材第１側面部４２、第１部材第２側面部４３、又は第１部材中央部４４の辺のうち、外装体３を斜視した際に外装体３の他の部分に隠れる部分を、破線にて示している。本実施の形態において、第１部材中央部４４は、積層方向ｄＬにみて、膜電極接合体２のうち、第１電極板１０（正極板１０Ｘ）と第２電極板２０（負極板２０Ｙ）とが重なる部分を覆う。また、本実施の形態において、第１部材中央部４４は、積層方向ｄＬにみて、膜電極接合体２のうち、活物質層１２，２２が位置する部分を覆う。なお、図５に示す例においては、第１部材中央部４４が膜電極接合体２に重なるとともに、一対の第１部材第２側面部４３の一部も、膜電極接合体２に重なる。また、図６に示す例において、第２部材５は、積層方向ｄＬにおいて膜電極接合体２と重ならない第２部材外縁部５１を有する。第２部材５の第２部材外縁部５１は、第１部材４の第１部材外縁部４１に重なっている。第２部材５の第２部材外縁部５１は、第１部材４の第１部材外縁部４１の第１部材外縁接合部４１ａに接合されている第２部材外縁接合部５１ａを含む。本実施の形態においては、第１部材４の第１部材第１側面部４２、第１部材第２側面部４３及び第１部材中央部４４、並びに第２部材５の第２部材中央部５４によって、膜電極接合体２を収容する収容空間６ａが画成されている。
図６に示す例において、第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２の厚みＷ１は、第１部材中央部４４の厚みＷ２よりも小さい。また、図５に示すように、第１部材４の一対の第１部材第２側面部４３の厚みＷ３は、第１部材中央部４４の厚みＷ２よりも小さくてもよい。図５及び図６に示す形状の第１部材４は、例えば、シート状の第１部材４の材料において、第１部材外縁部４１に相当する領域を固定して第１部材中央部４４に相当する領域を押圧し、第１部材第１側面部４２及び第１部材第２側面部４３に相当する領域を引き延ばすことによって、形成される。
第１部材４及び第２部材５は、一例として、基材と、基材よりも収容空間６ａ側に位置する熱可塑性樹脂層と、を含む。基材は、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの、剛性を有するプラスチックフィルムを備える。基材は、プラスチックフィルムよりも収容空間６ａ側に位置する金属箔を更に備えていてもよい。金属箔の例としては、アルミニウム箔、ステンレス箔等を挙げることができる。熱可塑性樹脂層は、熱可塑性樹脂を含む層である。熱可塑性樹脂層は、封止領域７において加熱されることにより溶融して、第１部材４と第２部材５とを接合する接合部を形成している。熱可塑性樹脂の例としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。外装体３の第１部材４の厚みは、例えば１．０ｍｍ以下である。また、外装体３の第２部材５の厚みは、例えば第１部材４の厚みと同様に、１．０ｍｍ以下である。
（第１保護部材）
第１保護部材７０は、外部から外装体３に加えられた力に起因して膜電極接合体２にダメージが生じることを抑制するための部材である。図６に示すように、第１保護部材７０は、膜電極接合体２の複数の電極板１０，２０の一対の第１辺１０ａ，２０ａと、外装体３の第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置する、一対の第１側方絶縁板７１を少なくとも有する。本実施の形態に係る第１側方絶縁板７１は、図２に示すように、第１方向ｄ１及び積層方向ｄＬに広がる板状の部材である。
第１保護部材７０は、外部から外装体３に加えられた力に起因して膜電極接合体２にダメージが生じることを抑制するための部材である。図６に示すように、第１保護部材７０は、膜電極接合体２の複数の電極板１０，２０の一対の第１辺１０ａ，２０ａと、外装体３の第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置する、一対の第１側方絶縁板７１を少なくとも有する。本実施の形態に係る第１側方絶縁板７１は、図２に示すように、第１方向ｄ１及び積層方向ｄＬに広がる板状の部材である。
図３及び図４に示す符号Ｌ１，Ｌ２が付されている二点鎖線は、第１方向ｄ１における第１保護部材７０の端部の位置を示す線である。以下において、図３及び図４において符号７０１が付されている、第１方向ｄ１における第１保護部材７０の一方の端部と他方の端部との間の範囲を、第１保護部材７０の延在範囲とも称する。図３及び図４に示す例において、膜電極接合体２は、第１保護部材７０の延在範囲７０１の内側に位置している部分と、第１保護部材７０の延在範囲７０１の外側に位置している部分とを有する。図４に示す例において、電極板１０，２０の活物質層１２，２２は、第１方向ｄ１において、第１保護部材７０の延在範囲７０１の内側に位置している。また、図４に示す例において、電極板１０，２０の集電体１１，２１は、第１方向ｄ１において、第１保護部材７０の延在範囲７０１の内側に位置しているとともに、第１保護部材７０の延在範囲７０１の外側に部分的に位置している。また、図４に示す例において、絶縁体４０は、第１保護部材７０の延在範囲７０１の内側に位置しているとともに、第１保護部材７０の延在範囲７０１の外側に部分的に位置している。
積層方向ｄＬにおける第１側方絶縁板７１の寸法は、例えば積層方向ｄＬにおける膜電極接合体２の寸法以上である。図６に示す例において、積層方向ｄＬにおける第１側方絶縁板７１の寸法は、積層方向ｄＬにおける膜電極接合体２の寸法と等しい。
第１保護部材７０は、例えば樹脂を含む。第１保護部材７０の材料に用いられる樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン又はピーク材である。第１保護部材７０が樹脂を含む場合、第１保護部材７０に含まれる樹脂の厚みＷ４は、例えば０．５ｍｍ以上である。第１保護部材７０に含まれる樹脂の厚みＷ４を０．５ｍｍ以上とすることによって、第１保護部材７０の強度を十分に確保して、外装体３に加わった衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。また、第１保護部材７０の樹脂の厚みＷ４は、例えば２．０ｍｍ以下である。
本実施の形態に係る第１保護部材７０の作用について説明する。外装体３に衝撃が加わった際に、第１保護部材７０によって、外装体３に加わった衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。このため、外装体３の内部にダメージが生じることを抑制することができる。特に、第１保護部材７０が第１側方絶縁板７１を有することによって、外装体３のうち第１部材４の第１部材第１側面部４２に衝撃が加わった際に、第１側方絶縁板７１によって、衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。特に、外装体３の内部に収容されている膜電極接合体２にダメージが生じることを抑制することができる。
第１側方絶縁板７１の作用について、さらに詳細に説明する。膜電極接合体２の電極板１０，２０は積層方向ｄＬに積層されている。そして、膜電極接合体２の第１部材第１側面部４２側においては、複数の電極板１０，２０の第１辺１０ａ，２０ａが重なっている。ここで、例えば、積層方向ｄＬに隆起している第１部材第１側面部４２側から膜電極接合体２に衝撃が伝わった場合には、電極板１０，２０の第１辺１０ａ，２０ａ側の端部において活物質層１２，２２がダメージを受け、活物質層１２，２２が集電体１１，２１から剥がれることが考えられる。この場合、集電体１１，２１から剥がれた活物質層１２，２２が複数の電極板１０，２０の間に入り込み、複数の電極板１０，２０の間において短絡や電池特性の劣化を生じさせることが考えられる。第１側方絶縁板７１によって、電極板１０，２０の第１辺１０ａ，２０ａ側の端部において、活物質層１２，２２が集電体１１，２１から剥がれることを抑制することができる。これによって、複数の電極板１０，２０の間において短絡や電池特性の劣化を抑制することができる。
また、図６に示すように、第１部材４の第１部材第１側面部４２の厚みＷ１が、第１部材中央部４４の厚みＷ２よりも小さい場合には、第１部材中央部４４に衝撃が加わったときと比較して、第１部材第１側面部４２に衝撃が加わったときに、外装体３の内部により衝撃が伝わりやすくなると考えられる。この場合においても、第１側方絶縁板７１によって、第１部材４の第１部材第１側面部４２側から、膜電極接合体２に衝撃が伝わることを抑制することができる。
特に、電極板１０，２０の活物質層１２，２２が、第１方向ｄ１において、第１保護部材７０の延在範囲７０１の内側に位置していることによって、第１部材第１側面部４２側からの衝撃によって電極板１０，２０の活物質層１２，２２がダメージを受けることを、より効果的に抑制することができる。例えば、衝撃によって活物質層１２，２２が集電体１１，２１から剥がれることを抑制することができる。
次に、リチウムイオン二次電池として構成された本実施の形態に係る積層型電池１の製造方法について説明する。以下に説明する積層型電池１の製造方法は、第１部材４、膜電極接合体２などを準備する準備工程と、第１部材４に対して第１保護部材７０を配置する第１保護部材配置工程と、第１保護部材７０が配置された第１部材４に対して膜電極接合体２を配置する膜電極接合体配置工程と、第１部材４に対して第２部材５を配置する第２部材配置工程と、をこの順に備える。以下、各工程について説明する。
（準備工程）
準備工程においては、第１部材を準備する。なお、図１においては第１部材４の第１部材外縁部４１を下方、第１部材中央部４４を上方に向けた状態の積層型電池１を図示しているのに対し、図７においては、第１部材外縁部４１を下方、第１部材中央部４４を上方に向けた状態の第１部材４を図示している。図７に示す第１部材４は、例えば、シート状の第１部材４の材料の、第１部材外縁部４１に相当する領域を固定して第１部材中央部４４に相当する領域を押圧し、第１部材第１側面部４２及び第１部材第２側面部４３に相当する領域を引き延ばすことによって、形成することができる。
準備工程においては、第１部材を準備する。なお、図１においては第１部材４の第１部材外縁部４１を下方、第１部材中央部４４を上方に向けた状態の積層型電池１を図示しているのに対し、図７においては、第１部材外縁部４１を下方、第１部材中央部４４を上方に向けた状態の第１部材４を図示している。図７に示す第１部材４は、例えば、シート状の第１部材４の材料の、第１部材外縁部４１に相当する領域を固定して第１部材中央部４４に相当する領域を押圧し、第１部材第１側面部４２及び第１部材第２側面部４３に相当する領域を引き延ばすことによって、形成することができる。
また、準備工程においては、膜電極接合体２と、膜電極接合体２の少なくとも一つの電極板１０，２０に電気的に接続しているタブ１６，２６と、を準備する。膜電極接合体２とタブ１６，２６とは、例えば、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）および負極板２０Ｙ（第２電極板２０）をそれぞれ作製する工程と、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）および負極板２０Ｙ（第２電極板２０）を交互に積層する工程と、タブ１６，タブ２６を膜電極接合体２の少なくとも一つの電極板１０，２０に電気的に接続する工程と、によって、準備することができる。
（第１保護部材配置工程）
第１保護部材配置工程においては、準備した第１部材４に対して第１保護部材７０を配置する。図８は、第１保護部材配置工程において第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１が配置された、第１部材４の様子を示す図である。第１保護部材配置工程においては、図８に示すように、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１が、一対の第１部材第２側面部４３が広がる第４方向ｄ４において一対の第１部材第１側面部４２と重なるように、第１保護部材７０を配置する。
第１保護部材配置工程においては、準備した第１部材４に対して第１保護部材７０を配置する。図８は、第１保護部材配置工程において第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１が配置された、第１部材４の様子を示す図である。第１保護部材配置工程においては、図８に示すように、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１が、一対の第１部材第２側面部４３が広がる第４方向ｄ４において一対の第１部材第１側面部４２と重なるように、第１保護部材７０を配置する。
（膜電極接合体配置工程）
膜電極接合体配置工程においては、第１保護部材配置工程において第１保護部材７０が配置された第１部材４に対して、膜電極接合体２を配置する。図９は、膜電極接合体配置工程において膜電極接合体２が配置された、第１部材４の様子を示す図である。本実施の形態においては、図９に示すように、一対の第１側方絶縁板７１の間の空間に膜電極接合体２を配置する。この際、膜電極接合体２の電極板１０，２０の第１辺１０ａ，２０ａが延びる第１方向ｄ１が第１部材４の第３方向ｄ３を向き、膜電極接合体２の電極板１０，２０の第２辺１０ｂ，２０ｂが延びる第２方向ｄ２が第１部材４の第４方向ｄ４を向くように、第１部材４に対して膜電極接合体２を配置する。これによって、一対の第１側方絶縁板７１が、複数の電極板１０，２０の一対の第１辺１０ａ，２０ａと第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置するようになる。
膜電極接合体配置工程においては、第１保護部材配置工程において第１保護部材７０が配置された第１部材４に対して、膜電極接合体２を配置する。図９は、膜電極接合体配置工程において膜電極接合体２が配置された、第１部材４の様子を示す図である。本実施の形態においては、図９に示すように、一対の第１側方絶縁板７１の間の空間に膜電極接合体２を配置する。この際、膜電極接合体２の電極板１０，２０の第１辺１０ａ，２０ａが延びる第１方向ｄ１が第１部材４の第３方向ｄ３を向き、膜電極接合体２の電極板１０，２０の第２辺１０ｂ，２０ｂが延びる第２方向ｄ２が第１部材４の第４方向ｄ４を向くように、第１部材４に対して膜電極接合体２を配置する。これによって、一対の第１側方絶縁板７１が、複数の電極板１０，２０の一対の第１辺１０ａ，２０ａと第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置するようになる。
（第２部材配置工程）
第２部材配置工程においては、第１保護部材７０及び膜電極接合体２が配置された第１部材４に対して、第２部材５を配置する。図１０は、第２部材配置工程において第２部材５が配置された、第１部材４の様子を示す図である。第２部材配置工程においては、膜電極接合体２及び第１保護部材７０が第１部材４と第２部材５との間に位置するように、第１部材４に対して第２部材５を配置する。
第２部材配置工程においては、第１保護部材７０及び膜電極接合体２が配置された第１部材４に対して、第２部材５を配置する。図１０は、第２部材配置工程において第２部材５が配置された、第１部材４の様子を示す図である。第２部材配置工程においては、膜電極接合体２及び第１保護部材７０が第１部材４と第２部材５との間に位置するように、第１部材４に対して第２部材５を配置する。
（接合工程）
接合工程においては、第１部材４と第２部材５とが収容領域６を画成するように、第１部材４及び第２部材５を、外縁に沿って互いに接合する。以上の方法によって、図１に示す積層型電池１を製造することができる。
接合工程においては、第１部材４と第２部材５とが収容領域６を画成するように、第１部材４及び第２部材５を、外縁に沿って互いに接合する。以上の方法によって、図１に示す積層型電池１を製造することができる。
以上において、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、そ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。
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
（第１の変形例）
上述の実施の形態においては、積層型電池１が、膜電極接合体２と第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置する一対の第１側方絶縁板７１を有する第１保護部材７０を備え、膜電極接合体２と第１部材４の第１部材中央部４４との間、及び膜電極接合体２と第２部材５との間には、外装体３の内部を保護する部材を備えない例について説明した。しかしながら、外装体３の内部を保護する部材の形態は、これに限られない。
上述の実施の形態においては、積層型電池１が、膜電極接合体２と第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２との間に位置する一対の第１側方絶縁板７１を有する第１保護部材７０を備え、膜電極接合体２と第１部材４の第１部材中央部４４との間、及び膜電極接合体２と第２部材５との間には、外装体３の内部を保護する部材を備えない例について説明した。しかしながら、外装体３の内部を保護する部材の形態は、これに限られない。
図１１は、第１の変形例に係る、外装体３の内部を保護する部材の形態を示す斜視図である。第１の変形例に係る積層型電池１の第１保護部材７０は、上述の一対の第１側方絶縁板７１とともに、一対の第１側方絶縁板７１と一体的に構成されている第１積層方向絶縁板７２を有する。また、第１の変形例に係る積層型電池１は、図１１に示すような第２保護部材８０をさらに備える。図１１に示す例において、第２保護部材８０は板状の部材である。
図１２は、第１の変形例に係る積層型電池１を示す平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った膜電極接合体２の断面図である。図１２及び図１３に示すように、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２は、外装体３の第１部材４の第１部材中央部４４と膜電極接合体２との間に位置している。図１１及び図１２に示す例において、第１積層方向絶縁板７２の第１方向ｄ１における寸法は、第１側方絶縁板７１の第１方向ｄ１における寸法と等しい。図１３に示す例において、第１側方絶縁板７１の厚みＷ４は、第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５と等しい。第１積層方向絶縁板７２が外装体３の第１部材４の第１部材中央部４４と膜電極接合体２との間に位置していることによって、外装体３のうち第１部材４の第１部材中央部４４に衝撃が加わった際に、第１積層方向絶縁板７２によって、衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。
図１１、図１２及び図１３に示す第１保護部材７０は、材料としてポリエチレン又はポリプロピレンを用いる場合には、例えばシート状のポリエチレン又はポリプロピレンを折ることによって作成することができる。また、材料としてピーク材を用いる場合には、例えば十分な大きさを有するピーク材から所望の形状を削り出すことによって作成することができる。
また、図１３に示すように、第２保護部材８０は、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置している。図１１及び図１３に示す例において、第２保護部材８０の第２方向ｄ２における寸法は、第１保護部材７０の第２方向ｄ２における寸法と等しい。図１１に示す例において、第２保護部材８０の第１方向ｄ１における寸法は、第１保護部材７０の第１方向ｄ１における寸法と等しい。図１３に示す例において、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６は、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４及び第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５と等しい。第２保護部材８０の材料は、例えば第１保護部材７０の材料と同様である。第２保護部材８０は、例えば樹脂を含む。第２保護部材８０の材料に用いられる樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン又はピーク材である。第２保護部材８０が樹脂を含む場合、第２保護部材８０に含まれる樹脂の厚みＷ６は、例えば０．５ｍｍ以上である。第２保護部材８０に含まれる樹脂の厚みＷ６を０．５ｍｍ以上とすることによって、第２保護部材８０の強度を十分に確保して、外装体３に加わった衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。また、第２保護部材８０の樹脂の厚みＷ６は、例えば２．０ｍｍ以下である。第２保護部材８０が外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置していることによって、外装体３のうち第２部材５に衝撃が加わった際に、第２保護部材８０によって、衝撃が外装体３の内部に伝わることを抑制することができる。
図１１及び図１２に示す例において、第１保護部材７０を積層方向ｄＬにみた場合における角部７０ａには、丸みがつけられている。図１１に示す例において、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２は、積層方向ｄＬにみた場合において、角部に丸みのつけられた略矩形の形状を有する。この場合、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１は、第１方向ｄ１における端部において、第１方向ｄ１における中央の厚みよりも小さな厚みを有していてもよい。また、図１１及び図１２に示す例において、第２保護部材８０を積層方向ｄＬにみた場合における角部８０ａには、丸みがつけられている。図１１に示す例において、第２保護部材８０は、積層方向ｄＬにみた場合に角部に丸みのつけられた略矩形の形状を有する、板状の部材である。角部７０ａ及び角部８０ａは、例えば、積層方向ｄＬにみた場合に、２ｍｍ以上の曲率半径を有する。これによって、角部７０ａ又は角部８０ａが外装体３に接触する際に、角部７０ａ又は角部８０ａが外装体３にダメージを与えることを抑制することができる。
第１の変形例に係る積層型電池１は、例えば、以下の点以外は本実施の形態に係る積層型電池の製造方法と同様の方法によって、製造することができる。第１保護部材配置工程において、第１部材４に対して、一対の第１側方絶縁板７１とともに一対の第１積層方向絶縁板７２を有する第１保護部材７０を配置する。また、第２保護部材８０が外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置するように、第２保護部材８０を配置する、第２保護部材配置工程をさらに行う。
（第２の変形例）
上述の第１の変形例においては、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４と、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５と、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６とが等しい積層型電池について示した。しかしながら、外装体３の内部を保護する部材の形態は、これに限られない。図１４は、第２の変形例に係る積層型電池１の、第２方向ｄ２及び積層方法ｄＬに広がる面における断面図である。図１４に示すように、第２の変形例において、第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５は、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４よりも小さい。第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５は、例えば、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４の０．２倍以上０．８倍以下の厚みを有する。また、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６は、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４よりも大きい。外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６は、例えば、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４の０．２倍以上０．８倍以下の厚みを有する。
上述の第１の変形例においては、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４と、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５と、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６とが等しい積層型電池について示した。しかしながら、外装体３の内部を保護する部材の形態は、これに限られない。図１４は、第２の変形例に係る積層型電池１の、第２方向ｄ２及び積層方法ｄＬに広がる面における断面図である。図１４に示すように、第２の変形例において、第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５は、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４よりも小さい。第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５は、例えば、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４の０．２倍以上０．８倍以下の厚みを有する。また、外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６は、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４よりも大きい。外装体３の第２部材５と膜電極接合体２との間に位置する第２保護部材８０の厚みＷ６は、例えば、一対の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４の０．２倍以上０．８倍以下の厚みを有する。
第２の変形例に係る積層型電池１の作用について説明する。上述のとおり第１部材第１側面部４２側から膜電極接合体２に衝撃が伝わった場合には、第１部材中央部４４側から膜電極接合体２に衝撃が伝わった場合よりも、複数の電極板１０，２０がダメージを受けることにより、積層型電池１の機能が、より深刻に損なわれるおそれがある。第１部材第１側面部４２側から膜電極接合体２に衝撃が伝わった場合と、第２部材５側から膜電極接合体２に衝撃が伝わった場合とを比較しても同様に、積層型電池１の機能が、より深刻に損なわれるおそれがある。また、特に図１４に示すように、第１部材４の第１部材第１側面部４２の厚みＷ１が、第１部材中央部４４の厚みＷ２よりも小さい場合には、第１部材中央部４４に衝撃が加わったときと比較して、第１部材第１側面部４２に衝撃が加わったときに、外装体３の内部により衝撃が伝わりやすくなると考えられる。第２の変形例に係る積層型電池１においては、第１側方絶縁板７１の厚みＷ４を、第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５よりも大きくし、また、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４を、第２保護部材８０の厚みＷ６よりも大きくすることによって、第１部材４の第１部材第１側面部４２側から膜電極接合体２に衝撃が伝わることを特に抑制することができる。
また、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２、及び第２保護部材８０が第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に広がる面積は、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１が第１方向ｄ１及び積層方向ｄＬに広がる面積よりも大きい。このため、第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２の厚みＷ５を大きくした場合、及び第２保護部材８０の厚みＷ６を大きくした場合には、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みＷ４を大きくした場合と比較して、積層型電池１の全体の体積が、より大きく増加する。この場合、積層型電池１のエネルギー密度が、より大きく低下してしまう。第２の変形例に係る積層型電池１においては、第１積層方向絶縁板７２の厚みを、第１側方絶縁板７１の厚みよりも小さくし、また、第２保護部材８０の厚みを、第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の厚みよりも大きくすることによって、第１部材４の第１部材第１側面部４２側から膜電極接合体２に衝撃が伝わることを抑制しつつ、エネルギー密度の低下を抑制することができる。
（第３の変形例）
上述の実施の形態及び各変形例においては、第２部材５が平坦な形状を有する積層型電池について示した。しかしながら、第２部材５の形状は、これに限定されない。図１５は、第３の変形例に係る積層型電池１の一例を示す斜視図である。図１５においては、外装体３の辺のうち、斜視した際に外装体３の他の部分に隠れる部分を破線にて示している。例えば図１５に示すように、第２部材５は、第１部材４の第１部材外縁接合部４１ａに接合されている第２部材外縁接合部５１ａを有する第２部材外縁部５１とともに、一対の第２部材第１側面部５２と、一対の第２部材第２側面部５３と、第２部材中央部５４と、を有する。一対の第２部材第１側面部５２は、積層方向ｄＬにおいて第２部材外縁部５１から隆起するとともに第１方向ｄ１に広がる。一対の第２部材第２側面部５３は、積層方向ｄＬにおいて第２部材外縁部５１から隆起するとともに第２方向ｄ２に広がる。第２部材中央部５４は、一対の第２部材第１側面部５２及び一対の第２部材第２側面部５３に連設され、積層方向ｄＬにおいて膜電極接合体２に重なる。第３の変形例に係る第２部材５は、例えば、本実施の形態において上述した第１部材４の特徴と同様の特徴を有する。第３の変形例に係る第２部材５は、例えば第１部材４を準備する方法と同様の方法によって準備することができる。
上述の実施の形態及び各変形例においては、第２部材５が平坦な形状を有する積層型電池について示した。しかしながら、第２部材５の形状は、これに限定されない。図１５は、第３の変形例に係る積層型電池１の一例を示す斜視図である。図１５においては、外装体３の辺のうち、斜視した際に外装体３の他の部分に隠れる部分を破線にて示している。例えば図１５に示すように、第２部材５は、第１部材４の第１部材外縁接合部４１ａに接合されている第２部材外縁接合部５１ａを有する第２部材外縁部５１とともに、一対の第２部材第１側面部５２と、一対の第２部材第２側面部５３と、第２部材中央部５４と、を有する。一対の第２部材第１側面部５２は、積層方向ｄＬにおいて第２部材外縁部５１から隆起するとともに第１方向ｄ１に広がる。一対の第２部材第２側面部５３は、積層方向ｄＬにおいて第２部材外縁部５１から隆起するとともに第２方向ｄ２に広がる。第２部材中央部５４は、一対の第２部材第１側面部５２及び一対の第２部材第２側面部５３に連設され、積層方向ｄＬにおいて膜電極接合体２に重なる。第３の変形例に係る第２部材５は、例えば、本実施の形態において上述した第１部材４の特徴と同様の特徴を有する。第３の変形例に係る第２部材５は、例えば第１部材４を準備する方法と同様の方法によって準備することができる。
第２部材５の形状が図１５に示す通りである場合の、第１保護部材７０及び第２保護部材８０の形状の一例について説明する。図１６は、図１５のＡ−Ａ線に沿った積層型電池１の断面図の一例である。図１６に示す例において、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１は、第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２と膜電極接合体２との間に位置しているとともに、第２部材５の一対の第２部材第１側面部５２と膜電極接合体２との間に位置している。また、図１６に示す例において、第２保護部材８０は、第２部材５の第２部材中央部５４と膜電極接合体２との間に位置している。
図１７は、図１５のＡ−Ａ線に沿った積層型電池１の断面図のその他の一例である。図１７に示す例において、第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１は、第１部材４の一対の第１部材第１側面部４２と膜電極接合体２との間に位置している。第１保護部材７０の一対の第１側方絶縁板７１は、第２部材５の一対の第２部材第１側面部５２と膜電極接合体２との間には位置していない。また、図１７に示す例において、第２保護部材８０は、一対の第２側方絶縁板８１と、一対の第２側方絶縁板８１と一体的に構成されている第２積層方向絶縁板８２とを有する。第２保護部材８０の一対の第２側方絶縁板８１は、第２部材５の一対の第２部材第１側面部５２と膜電極接合体２との間に位置している。また、第２保護部材８０の第２積層方向絶縁板８２は、第２部材５の第２部材中央部５４と膜電極接合体２との間に位置している。第２保護部材８０が、第２側方絶縁板８１と、第２積層方向絶縁板８２とを有する場合、第２側方絶縁板８１の形状は、例えば第１保護部材７０の第１側方絶縁板７１の形状と同様である。また、第２積層方向絶縁板８２の形状は、例えば第１保護部材７０の第１積層方向絶縁板７２の形状と同様である。
以上において、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、そ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。
１ 積層型電池
２ 膜電極接合体
３ 外装体
４ 第１部材
４１ 第１部材外縁部
４１ａ 第１部材外縁接合部
４２ 第１部材第１側面部
４３ 第１部材第２側面部
４４ 第１部材中央部
５ 第２部材
５１ 第２部材外縁部
５１ａ 第２部材外縁接合部
５２ 第２部材第１側面部
５３ 第２部材第２側面部
５４ 第２部材中央部
６ 収容領域
６ａ 収容空間
７ 封止領域
１０ 第１電極板
１０Ｘ 正極板
１１ 第１電極集電体
１１Ｘ 正極集電体
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１２ 第１電極活物質層
１２Ｘ 正極活物質層
１６ 第１タブ
１８ 第１シーラント
２０ 第２電極板
２０Ｙ 負極板
２１ 第２電極集電体
２１Ｙ 負極集電体
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ 第２電極活物質層
２２Ｙ 負極活物質層
２６ 第２タブ
２８ 第２シーラント
３０ 絶縁層
３０Ａ 電解質層
４０ 絶縁体
６０ 板状部材
７０ 第１保護部材
７０１ 延在範囲
７１ 第１側方絶縁板
７２ 第１積層方向絶縁板
８０ 第２保護部材
８１ 第２側方絶縁板
８２ 第２積層方向絶縁板
２ 膜電極接合体
３ 外装体
４ 第１部材
４１ 第１部材外縁部
４１ａ 第１部材外縁接合部
４２ 第１部材第１側面部
４３ 第１部材第２側面部
４４ 第１部材中央部
５ 第２部材
５１ 第２部材外縁部
５１ａ 第２部材外縁接合部
５２ 第２部材第１側面部
５３ 第２部材第２側面部
５４ 第２部材中央部
６ 収容領域
６ａ 収容空間
７ 封止領域
１０ 第１電極板
１０Ｘ 正極板
１１ 第１電極集電体
１１Ｘ 正極集電体
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１２ 第１電極活物質層
１２Ｘ 正極活物質層
１６ 第１タブ
１８ 第１シーラント
２０ 第２電極板
２０Ｙ 負極板
２１ 第２電極集電体
２１Ｙ 負極集電体
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
２２ 第２電極活物質層
２２Ｙ 負極活物質層
２６ 第２タブ
２８ 第２シーラント
３０ 絶縁層
３０Ａ 電解質層
４０ 絶縁体
６０ 板状部材
７０ 第１保護部材
７０１ 延在範囲
７１ 第１側方絶縁板
７２ 第１積層方向絶縁板
８０ 第２保護部材
８１ 第２側方絶縁板
８２ 第２積層方向絶縁板
Claims (22)
- 第１方向に延びる一対の第１辺及び前記第１方向に交差する第２方向に延びる一対の第２辺を含むとともに積層方向に積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を収容する収容領域を画成するよう外縁に沿って互いに接合されている第１部材及び第２部材を有する外装体であって、前記第１部材が、前記第２部材に接合されている第１部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第１部材外縁部と、前記積層方向において前記第１部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第１部材第１側面部と、前記積層方向において前記第１部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第１部材第２側面部と、前記一対の第１側面部及び前記一対の第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第１部材中央部と、を有する、外装体と、
前記第２辺において少なくとも一つの前記電極板に電気的に接続し、前記第１部材と前記第２部材の間を通って前記外装体の外部まで延びるタブと、
前記膜電極接合体の複数の前記電極板の前記一対の第１辺と前記外装体の前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部との間に位置する一対の第１側方絶縁板を少なくとも有する第１保護部材と、を備える、積層型電池。 - 前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部の厚みは、前記第１部材中央部の厚みよりも小さい、請求項１に記載の積層型電池。
- 前記第１保護部材は、前記外装体の前記第１部材の前記第１部材中央部と前記膜電極接合体との間に位置し、前記一対の第１部材側方絶縁板と一体的に構成されている第１積層方向絶縁板をさらに有する、請求項１又は２に記載の積層型電池。
- 前記一対の第１積層方向絶縁板の厚みは、前記一対の第１部材側方絶縁板の厚みよりも小さい、請求項３に記載の積層型電池。
- 前記一対の第１積層方向絶縁板の厚みは、前記一対の第１側方絶縁板の厚みの０．２倍以上０．８倍以下である、請求項４に記載の積層型電池。
- 前記第１保護部材は、０．５ｍｍ以上の厚みを有する樹脂を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 前記第１保護部材の前記樹脂の厚みは２．０ｍｍ以下である、請求項６に記載の積層型電池。
- 前記第１保護部材を前記積層方向にみた場合における角部には、丸みがつけられている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 前記第１保護部材を前記積層方向にみた場合における角部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有する、請求項８に記載の積層型電池。
- 前記電極板は、集電体と、前記集電体の表面に設けられている活物質層とを有し、
前記活物質層は、前記第１方向において、前記第１保護部材の延在範囲の内側に位置している、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の積層型電池。 - 集電体は、前記第１方向において、前記第１保護部材の延在範囲の外側に部分的に位置している、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 前記外装体の前記第１部材の厚みは１．０ｍｍ以下である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 少なくとも前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する第２保護部材を更に備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する前記第２保護部材の厚みは、前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板の厚みよりも小さい、請求項１３に記載の積層型電池。
- 前記外装体の前記第２部材と前記膜電極接合体との間に位置する前記第２保護部材の厚みは、前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板の厚みの０．２倍以上０．８倍以下である、請求項１４に記載の積層型電池。
- 第２保護部材は、０．５ｍｍ以上の厚みを有する樹脂を含む、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 第２保護部材の前記樹脂の厚みは２．０ｍｍ以下である、請求項１６に記載の積層型電池。
- 前記第２保護部材を前記積層方向にみた場合における角部には、丸みがつけられている、請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の積層型電池。
- 前記第２保護部材を前記積層方向にみた場合における角部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有する、請求項１８に記載の積層型電池。
- 前記第２部材は、前記第１部材に接合されている第２部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第２部材外縁部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第２部材第１側面部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第２部材第２側面部と、前記一対の第２部材第１側面部及び前記一対の第２部材第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第２部材中央部と、を有し、
前記第１保護部材の前記一対の第１側方絶縁板は、前記第１部材の前記一対の第１部材第１側面部と前記膜電極接合体との間に位置しているとともに、前記第２部材の前記一対の第２部材第１側面部と前記膜電極接合体との間に位置している、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の積層型電池。 - 前記第２部材は、前記第１部材に接合されている第２部材外縁接合部を含むとともに前記積層方向において前記膜電極接合体に重ならない第２部材外縁部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第１方向に広がる一対の第２部材第１側面部と、前記積層方向において前記第２部材外縁部から隆起するとともに前記第２方向に広がる一対の第２部材第２側面部と、前記一対の第２部材第１側面部及び前記一対の第２部材第２側面部に連設され、前記積層方向において前記膜電極接合体に重なる第２部材中央部と、を有し、
前記第２保護部材は、前記膜電極接合体の複数の前記電極板の前記一対の第１辺と前記外装体の前記第２部材の前記一対の第１側面部との間に位置する一対の第２側方絶縁板と、
前記外装体の前記第２部材の前記第２部材中央部と前記膜電極接合体との間に位置し、前記一対の第２側方絶縁板と一体的に構成されている第２積層方向絶縁板と、を有する、請求項１３乃至１９のいずれか一項に記載の積層型電池。 - 請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の積層型電池の製造方法であって、
前記第１部材外縁部と、前記第１部材外縁部から隆起する前記一対の第１部材第１側面部と、前記第１部材外縁部から隆起するとともに、前記第１部材第１側面部の広がる方向に交差する方向に広がる前記一対の第１部材第２側面部と、を有する、前記第１部材に対して、前記一対の第１側方絶縁板が前記一対の第１部材第２側面部が広がる方向において前記一対の第１部材第１側面部と重なるように、前記第１保護部材を配置する、第１保護部材配置工程と、
前記第１保護部材配置工程において前記第１保護部材が配置された前記第１部材に対して配置された前記第１保護部材の間に、前記膜電極接合体を配置する、膜電極接合体配置工程と、
前記第１部材に対して、前記膜電極接合体及び前記第１保護部材が前記第１部材と前記第２部材との間に位置するように、前記第２部材を配置する、第２部材配置工程と、
前記第１部材と前記第２部材とが前記収容領域を画成するように、前記第１部材及び前記第２部材を外縁に沿って互いに接合する、接合工程と、を備える、積層型電池の製造方法。
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2019
- 2019-08-21 JP JP2019151486A patent/JP2021034187A/ja active Pending
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