JP2022167596A - ラミネートセルの接続構造、組電池およびラミネートセルの接続方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】新規なラミネートセルの接合構造の提案【解決手段】ラミネートセル同士の接続構造では、ラミネートセル１０は、ラミネートフィルム５０からなる袋体１１と、袋体１１に収容された電極体と、袋体１１の内部で電極体に接続され、袋体１１の一辺に沿って袋体１１に外に延び、かつ、先端が曲げられた板状端子３１，３２とをそれぞれ有している。そして、袋体１１同士が重ねられ、板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられ、かつ、当該先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３が間欠的に接合されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、ラミネートセルの接続構造、組電池およびラミネートセルの接続方法に関する。
特開２０１９－２００８８４号公報には、ラミネート型の蓄電素子に記載された関し、Ｚ軸方向に積層して配置される蓄電素子の電極端子が接続された構造が開示されている。同公報に開示された構造では、蓄電素子の電池本体から突出するように設けられる電極端子と、蓄電素子の電池本体から突出するように設けられる電極端子とがＺ軸方向において対向して配置されている。Ｚ軸方向において蓄電素子の電極端子及び蓄電素子の電極端子のそれぞれの対向していない面同士が折り曲げられて接合されている。
例えば、同公報において、図４に示されているように、蓄電素子（２０）及び蓄電素子（２１）がＸ軸方向に水平に並べて配置される。その際、蓄電素子（２１）の電極端子（２１１）の先端部におけるＺ１方向の面（２１１ａ）に、蓄電素子（２０）の電極端子（２０１）の先端部におけるＺ２方向の面（２０１ａ）が重ねられる。さらに、蓄電素子（２０）の電極端子（２０１）の先端部におけるＺ１方向の面（２０１ｂ）に接合部材（３０）が載せられる。このようにして蓄電素子（２０）の電極端子（２０１）の先端部、蓄電素子（２１）の電極端子（２１１）の先端部、及び接合部材（３０）が重ねられて配置された後、それらが接合治具（５０）により挟み込まれて超音波接合等により接合される。その後、蓄電素子（２０）の電極端子（２０１）及び蓄電素子（２１）の電極端子（２１１）のそれぞれの先端部を折り曲げることにより、蓄電素子（２１）に対して蓄電素子（２０）をＺ１軸方向に配置する。これにより、図１に示される蓄電装置（１０）の製造が完了する。この場合、電極端子（２０１，２１１）のそれぞれの基端部（２０１ｃ，２１１ｃ）に加わる応力を減少させることができる、とされている。また、図６には、接合部材（３０）が設けられていない形態について、言及されている。ここで、括弧内の符号は、同公報の参照符号であり、ここで言及される図面は、同公報に掲載された図面である。
特開２０１９－２００８８４号公報
ところで、特開２０１９－２００８８４号公報のように、電極端子を超音波接合する場合には、電極端子の基端部に応力が掛かる。ラミネートセルでは、電極端子の基端部にラミネートフィルムが溶着されており、セルが封止されている。このため、電極端子の基端部に応力が掛かることは、好ましくない。ここでは、新規なラミネートセルの接続構造が開示される。
ここで開示されるラミネートセル同士の接続構造では、ラミネートセルは、ラミネートフィルムからなる袋体と、袋体に収容された電極体と、板状端子とをそれぞれ有している。板状端子は、袋体の内部で電極体に接続され、袋体の一辺に沿って袋体に外に延び、かつ、先端が曲げられている。そして、袋体同士が重ねられ、板状端子の曲げられた先端同士が重ねられ、かつ、当該先端の重ねられた部位が間欠的に接合されている。
ここで開示されるラミネートセルの接続構造によれば、接続されるラミネートセルの一対の板状端子がバスバーを介さずに直接溶接される。このため、バスバーが不要になり、軽量化が図られ得る。
ここで開示される組電池は、複数のラミネートセルを備えている。複数のラミネートセルは、ラミネートフィルムからなる袋体と、袋体に収容された電極体と、袋体の内部で電極体に接続され、袋体の一辺に沿って袋体の外に延び、かつ、先端が曲げられた板状端子とをそれぞれ有している。複数のラミネートセルは、袋体が重ねられるように順に並べられている。複数のラミネートセルのうち隣接するラミネートセルは、板状端子を対向させ、かつ、曲げられた先端が重ねられており、当該先端が長手方向に沿って間欠的に接合されている。かかる組電池によれば、隣接するラミネートセルの板状端子が直接接続されている。このため、バスバーが不要になり、全体として軽量化が図られ得る。
ここで開示されるラミネートセルの接続方法は、ラミネートセルを用意する工程と、ラミネートセルを接続する工程とを有している。ラミネートセルを用意する工程で用意されるラミネートセルは、ラミネートフィルムからなる略矩形の袋体と、袋体に収容された電極体と、板状端子とを有している。板状端子は、袋体の内部で電極体に接続され、袋体の一辺に沿って袋体に外に延び、かつ、先端が曲げられている。ラミネートセルを接合する工程では、隣り合う２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とを対向させ、かつ、一方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端と、他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた状態で治具によって固定されている。そして、一方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端と他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位が、治具によって固定され状態でレーザ溶接される。
かかるラミネートセルの接続方法によれば、一対の板状端子の曲げられた先端が重ねられた状態で、治具で固定された状態で溶接される。このため、一対の板状端子の先端が重ねられた部位の接合の精度が向上し、歩留まりおよび品質が向上する。また、レーザは、重ねられた部位を貫通した場合でも長尺部に当たる。このため、ラミネートセルの袋体がレーザによって損傷することが抑制される。また、板状端子の基端に応力が掛かりにくい。
一方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端と、他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位は、長手方向に沿って間欠的に形成された取付孔を有している。治具は、第１部材と、締付部材とを備えていてもよい。第１部材は、２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とが対向した部位と、一方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端と、他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位とで囲まれた間隙に挿入される長尺部を有していてもよい。締付部材は、頭部と軸部とを有している。頭部は、板状端子の重ねられた部位の外側面に当てられる。軸部は、取付孔を通じて、重ねられた部位に挿通され、第１部材の長尺部に係合し、かつ、頭部と長尺部との間隔を狭める締め付け機構を備えていてもよい。
治具は、他の形態として、第１部材と第２部材を備えていてもよい。第１部材は、磁性体からなる長尺部を有していてもよい。ここで、長尺部は、２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とが対向した部位と、一方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端と、他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位とで囲まれた間隙に挿入される。第２部材は、重ねられた部位の外側面に当てられ、長尺部を引きつける磁石を備えていてもよい。
長尺部は、重ねられた部位がレーザ溶接される部位に対向する部位が凹んでいてもよい。
図１は、ラミネートセル１０の接続構造を模式的に示す斜視図である。 図２は、ラミネートセル１０を模式的に示す平面図である。 図３は、ラミネートセル１０を接続する工程の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図４は、ラミネートセル１０を接続する工程の一実施形態を模式的に示す平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ断面を示す断面図である。 図６は、複数のラミネートセル１０（ａ）～（ｈ）の板状端子３１，３２によって形成された間隙３４に長尺部６１ａを挿入する工程を示す模式図である。 図７は、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３を固定する治具６０Ａを示す断面図である。 図８は、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３を固定する治具６０Ｂを示す断面図である。 図９は、接合される一対の板状端子３１，３２の他の形態を示す断面図である。
以下、ここで開示される発明の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、ラミネートセル１０の接続構造を模式的に示す斜視図である。図２は、ラミネートセル１０を模式的に示す平面図である。図２では、ラミネートセル１０の外装材を構成するラミネートフィルム５０の一部が破断され、ラミネートセル１０の内部構造が露見している。
〈ラミネートセル１０〉
ラミネートセル１０は、図２に示されているように、袋体１１と、電極体２０と、板状端子３１，３２とを有している。
本明細書において「ラミネートセル」は、外装材としてラミネートフィルムが用いられた蓄電デバイスの最小単位をいう。「蓄電デバイス」は、充電と放電を行なうことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一般にリチウムイオン電池やリチウム二次電池などと称される電池の他、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどが包含される。二次電池には、正負極間の電荷担体の移動に伴って繰り返しの充放電が可能な電池一般をいう。蓄電デバイスには、電解液が用いられていてもよいし、固体電解質が用いられていてもよい。例えば、二次電池は、いわゆる液系の電解液が用いられた二次電池でもよいし、固体電解質が用いられた、いわゆる全固体電池でもよい。なお、図１に示されたラミネートセル１０は、ここで開示される接続構造が適用されるラミネートセルの一実施形態である。ここで開示される接続構造が適用されるラミネートセルの構造は、かかる形態に限定されない。
〈ラミネートフィルム５０〉
ラミネートフィルム５０は、蓄電デバイスの外装材として用いられるフィルム材である。ラミネートフィルム５０は、例えば、金属シート５１と、金属シート５１の外側面を覆う絶縁樹脂層５２と、金属シート５１の内側面を覆う熱可塑性樹脂層５３とを有している。
ここで、金属シート５１は、ラミネートフィルム５０において酸素や水分、電解液の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担っている。金属シート５１は、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいは、これらのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等の金属の薄膜でありうる。また、金属シート５１は、ニッケル、錫、銅、クロム等の導電性金属でめっきした金属箔であってもよい。また、金属シート５１は、下地処理として化成皮膜が形成されていてもよい。化成皮膜は、金属シート５１の表面に化成処理を施すことによって形成される皮膜である。化成処理には、例えば、クロメート処理、ジルコニウム化合物を用いたノンクロム型化成処理などが挙げられる。
絶縁樹脂層５２は、ラミネートフィルム５０の外側の層である。絶縁樹脂層５２は、絶縁性を有しており、かつ、熱可塑性樹脂層５３を溶融させ、接着させる際に、溶融しない程度の融点を有している。絶縁樹脂層５２に用いられる樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル等、熱可塑性樹脂層５３に用いられる樹脂よりも融点が十分に高い樹脂が挙げられる。絶縁樹脂層５２には、これらの延伸フィルムが用いられうる。中でも、成形性および強度の観点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが用いられうる。さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムが用いられてもよい。ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６ナイロンフィルム、６，６ナイロンフィルム、ＭＸＤナイロンフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。
絶縁樹脂層５２には、滑剤および／または固体微粒子が配合されていてもよい。滑剤および／または固体微粒子が配合されていることによって、絶縁樹脂層５２の表面の滑り性が向上する。絶縁樹脂層５２の厚さは、例えば、９μｍ～５０μｍでありうる。絶縁樹脂層５２は、単層であってもよいし、強度等を上げるため多層に積層されていてもよい。
熱可塑性樹脂層５３は、金属シート５１の内側に形成される層である。熱可塑性樹脂層５３は、リチウムイオン二次電池等の蓄電デバイスで求められる腐食性に対しても優れた耐薬品性を具備しているとよい。また、熱可塑性樹脂層５３は、ラミネートフィルム５０の内側面が重ねられて接着される際に熱溶着されるものであり、ヒートシール性を備えている。
熱可塑性樹脂層５３には、耐薬品性およびヒートシール性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば、１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。熱可塑性樹脂層５３は、例えば、熱可塑性樹脂未延伸フィルムでもよい。熱可塑性樹脂未延伸フィルムは、特に限定されるものではないが、耐薬品性およびヒートシール性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば、１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。熱可塑性樹脂層５３は、表面の滑り性を高めるために滑剤および／または固体微粒子が配合されていてもよい。
熱可塑性樹脂層５３の厚さは、ピンホールの発生を十分に防止できる程度に設定されているとよい。かかる観点で、熱可塑性樹脂層５３の厚さは、２０μｍ以上であるとよい。また、樹脂使用量が低く抑えられるとよく、かかる観点で、熱可塑性樹脂層５３の厚さは、１００μｍ以下、例えば、８０μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下であるとよい。熱可塑性樹脂層５３は、単層であってもよいし、複層であってもよい。複層フィルムとして、ブロックポリプロピレンフィルムの両面にランダムポリプロピレンフィルムを積層した三層フィルムが例示されうる。
〈袋体１１〉
袋体１１は、ラミネートフィルム５０からなる。この実施形態では、袋体１１は、２枚の矩形のラミネートフィルム５０が重ね合わされ、周縁部１１ａにおいて熱可塑性樹脂層５３が溶着されている。これによって、ラミネートフィルム５０からなる袋状の外装体が形成されている。袋体１１のうち、熱可塑性樹脂層５３が溶着された周縁部１１ａで囲まれた空間には、電極体２０が収容されている。なお、袋体１１の形態としては、かかる構造に限定されない。例えば、１枚の矩形のラミネートフィルムを半分に折り、重なる周縁部を溶着してもよい。溶着されるラミネートフィルムの周縁部１１ａは、熱可塑性樹脂層５３が重ね合わされて熱溶着されているとよい。
〈電極体２０〉
電極体２０は、袋体１１に収容された部材である。電極体２０の構成は従来公知の蓄電デバイスに用いられるものと同様でよく、特に限定されない。電極体２０は、正極シートおよび負極シートを備えている。図１に示された形態では、電極体２０は、矩形の正極シートと、矩形の負極シートとが絶縁された状態で積層された積層電極体である。この実施形態では、電極体２０は、電極が積層された積層部分２１を有している。積層部分２１の長手方向の片側には、正極シートの集電体２２がはみ出ており、反対側には負極シートの集電体２３がはみ出ている。電極体２０は、かかる形態に限定されず、例えば、帯状の正極シートと帯状の負極シートとが絶縁された状態で長手方向に向きを合わせて重ねられて、短手方向に設定された捲回軸周りに捲回されてなる扁平な捲回電極体であってもよい。
〈板状端子３１，３２〉
板状端子３１，３２は、それぞれ袋体１１の内部で電極体２０に接続されている。この実施形態では、板状端子３１は、正極シートの集電体２２に接続されている。板状端子３２は、負極シートの集電体２３に接続されている。板状端子３１，３２は、それぞれ袋体１１の一辺に沿って袋体１１の外に延びている。板状端子３１，３２の先端は、図１に示されているように、曲げられている。
この実施形態では、板状端子３１，３２は、図２に示されているように、それぞれ矩形のプレート材である。正極端子となる板状端子３１のうち一方の長辺は、袋体１１の内部において電極体２０の正極シートの集電体２２に接続されている。負極端子となる板状端子３２のうち一方の長辺は、袋体１１の内部において電極体２０の負極シートの集電体２３に接続されている。正極シートの集電体２２と板状端子３１とは、例えば、溶接によって接合されているとよい。負極シートの集電体２３と板状端子３２とは、例えば、溶接によって接合されているとよい。
板状端子３１，３２の他方の長辺は、それぞれ袋体１１の外にはみ出ている。板状端子３１，３２の短辺方向の中間部の表裏には、袋体１１を構成するラミネートフィルム５０の周縁部１１ａが長手方向に沿ってそれぞれ溶着している。袋体１１の外に延びた板状端子３１，３２の先端は、図１に示されているように、曲げられている。この実施形態では、袋体１１の外に延びた板状端子３１，３２の先端は、袋体１１の周縁部１１ａに沿って延びた矩形のプレート材であり、袋体１１の外に延びた中間部位において、周縁部１１ａに沿って大凡直角に曲げられている。
ラミネートセル１０同士の接続構造では、図１に示されているように、２つのラミネートセル１０の袋体１１同士が重ねられ、板状端子３１，３２の曲げられた先端同士が重ねられた状態で、当該板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３が間欠的に接合されている。この実施形態では、板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた部位３３は、細長い長方形である。当該重ねられた部位３３では、短辺の幅方向の中間が長さ方向に沿って間欠的に接合されている。接合箇所Ｗ１は、レーザ溶接されている。図１では、図示された２つのラミネートセル１０のうち一方のラミネートセル１０がラミネートセル１０（ａ）とされ、他方のラミネートセル１０がラミネートセル１０（ｂ）とされている。この点は、後述する図３も同様である。
ラミネートセル１０の接続方法は、ラミネートセル１０を用意する工程と、ラミネートセル１０を接続する工程とを有している。ここで、ラミネートセル１０を用意する工程では、図２に示されているような袋体１１と、電極体２０と、板状端子３１，３２とを備えたラミネートセル１０が用意される。
〈ラミネートセル１０を接続する工程〉
図３は、ラミネートセル１０を接続する工程の一実施形態を模式的に示す斜視図である。図４は、ラミネートセル１０を接続する工程の一実施形態を模式的に示す平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ断面を示す断面図である。
ラミネートセル１０を接続する工程では、隣り合う２つのラミネートセル１０のうち一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１と、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２とを対向させ、かつ、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端と、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端とが重ねられた状態で治具によって固定される。そして、治具によって固定され状態で、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとが重ねられた部位がレーザ溶接される。
図３に示された形態では、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとが重ねられた部位３３は、長手方向に沿って間欠的に形成された取付孔３３ａ（図１参照）を有している。治具６０は、第１部材６１と、締付部材６２とを備えている。
第１部材６１は、長尺部６１ａを有している。長尺部６１ａは、２つのラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）のうち一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１と他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２とが対向した部位３１ａ，３２ａと、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとが重ねられた部位３３とで囲まれた間隙３４に挿入される。長尺部６１ａは、２つのラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）の板状端子３１，３２の、かかる囲まれた間隙３４に一方から挿入される。
図３～図５では、２つのラミネートセル１０を接合する接合構造が示されているが、ここで例示される接合構造は、複数のラミネートセル１０を順に接合する構造に用いられうる。図６は、複数のラミネートセル１０（ａ）～（ｈ）の板状端子３１，３２によって形成された間隙３４に長尺部６１ａを挿入する工程を示す模式図である。第１部材６１は、図６に示されているように、複数の長尺部６１ａが櫛歯状に並んだ構造を有していてもよい。この場合、治具６０のうち、第１部材６１の長尺部６１ａは、ラミネートセル１０を接合する工程で、複数のラミネートセル１０（ａ）～（ｈ）のうち、隣り合うラミネートセル１０の一対の板状端子３１，３２の間隙３４に順に挿入されるように、予め定められた間隔で櫛歯状に並んでいるとよい。この場合、第１部材６１の基端部６１ｂが操作され、複数のラミネートセル１０の板状端子３１，３２によって形成された間隙３４に、長尺部６１ａがそれぞれ挿入されるとよい。この場合、複数のラミネートセル１０を接合する際に纏めて長尺部６１ａを挿入できる。さらに、複数のラミネートセル１０が纏めてレーザ溶接されるように構成されてもよい。
締付部材６２は、この実施形態では、頭部６２ａと、軸部６２ｂとを有する。頭部６２ａは、隣り合うラミネートセル１０の一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３の外側面に当たる部位である。軸部６２ｂは、取付孔３３ａ（図１参照）を通じて、重ねられた部位３３に挿通され、第１部材６１の長尺部６１ａに係合する部位である。軸部６２ｂは、頭部６２ａと長尺部６１ａとの間隔を狭める締め付け機構を備えている。この実施形態では、軸部６２ｂに雄ねじが切られており、長尺部６１ａに軸部６２ｂが装着されるねじ穴６１ａ１が形成されている。長尺部６１ａのねじ穴６１ａ１に締付部材６２が取り付けられることによって、図５に示されているように、頭部６２ａと長尺部６１ａとの間隔が狭められる。また、隣り合うラミネートセル１０の一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３の内側面は、長尺部６１ａによって支持される。
治具６０は、隣り合う２つのラミネートセル１０のうち一方のラミネートセル１０の板状端子３１と、他方のラミネートセル１０の板状端子３２とを対向させ、かつ、一方のラミネートセル１０の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとを重ねられた状態で固定するものであるとよい。ラミネートセル１０を接合する工程では、治具６０によって、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとが重ねられた状態で固定される。図３に示されているように、重ねられた部位３３の外側面にレーザＬが照射される。これによって、重ねられた部位３３が治具６０によって固定され状態でレーザ溶接される。このとき、重ねられた部位３３の内側面に治具６０の長尺部６１ａが配置されている。レーザＬは、重ねられた部位３３を貫通した場合でも長尺部６１ａに当たる。このため、ラミネートセル１０の袋体１１がレーザＬによって損傷しない。かかる観点で、長尺部６１ａは、レーザＬに対して所要の耐久性を有しているとよい。重ねられた部位３３がレーザ溶接された後、締付部材６２が取り外され、長尺部６１ａが一対の板状端子３１，３２の間隙３４から抜き取られるとよい。これにより、図１に示されるように、接合されたラミネートセルの接合構造が実現できる。
この実施形態では、図１および図３に示されているように、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３は、治具６０の締付部材６２によって、長手方向に沿って間欠的に締付けられている。そして、板状端子３１，３２の重ねられた部位３３は、治具６０で固定された状態において、治具６０の締付部材６２の間が間欠的にレーザ溶接されている。この実施形態では、治具６０の締付部材６２の間は、長手方向に沿って間欠的に溶接されている。溶接箇所は、それぞれ長手方向に沿って直線状に溶接されている。このため、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３は、長手方向に沿って強固に接合される。
このように、隣り合うラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）は、袋体１１同士が重ねられている。そして、隣り合うラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）の一対の板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられ、かつ、当該先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３が間欠的に接合されている。この場合、ラミネートセル１０の一対の板状端子３１，３２がバスバーを介さずに直接溶接される。このため、バスバーが不要になり軽量化が図られ得る。このため、複数のラミネートセル１０を組み合わせた組電池の軽量化が図られる。また、一対の板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３が間欠的に接合されている。このため、一対の板状端子３１，３２の接合に所要の強度が確保されている。ここで開示されるラミネートセルの接続構造は、複数のラミネートセルで構成される組電池のうち全てまたは少なくとも一部のラミネートセルの接続構造として用いられうる。
ここで開示されるラミネートセル１０の接合方法によれば、一対の板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた状態で、治具６０で固定された状態で溶接される。このため、板状端子３１，３２の先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた部位３３の接合の精度が向上し、歩留まりおよび品質が向上する。一対の板状端子３１，３２は、適宜にクラッド材が採用され、レーザ接合される部位に同一の材料が用いられていてもよい。例えば、リチウムイオン二次電池では、正極端子にアルミニウム材、負極端子に銅材が用いられている。この場合、何れか一方において、クラッド材が用いられ、レーザ接合される部位が同じ材料とされてもよい。例えば、負極端子にクラッド材が用いられてもよい。この場合、電極体２０の負極シートの集電体２３に接続される部位が銅であり、レーザ接合される部位がアルミニウムであってもよい。
上述した実施形態では、治具６０の第１部材６１の長尺部６１ａと締付部材６２とは、ねじ構造で締結され、締付部材６２の頭部６２ａと長尺部６１ａとの間隔を狭められている。治具６０の締め付け機構は、かかるねじ構造に限定されない。図７は、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３を固定する治具６０Ａを示す断面図である。
図７に示された形態では、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３と、第１部材６１の長尺部６１ａとに取付孔としての長孔３６が形成されている。締付部材６２の軸部６２ｂには、当該長孔３６に通りうる係合片６２ｂ１が設けられている。係合片６２ｂ１を長孔３６に通して、締付部材６２の軸部６２ｂを、重ねられた部位３３と長尺部６１ａとに装着する。そして、図７に示されているように、長尺部６１ａを貫通したところで係合片６２ｂ１を回転させる。これによって、係合片６２ｂ１が長尺部６１ａに係合する。このとき、係合片６２ｂ１は、板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３と長尺部６１ａとを締付けるように、軸部６２ｂに対して所要の位置に設けられているとよい。また、係合片６２ｂ１と長尺部６１ａとが当たる部位６３には、係合片６２ｂ１が長尺部６１ａに食い込むように、係合片６２ｂ１と長尺部６１ａとのうち少なくとも一方の部材にテーパが設けられていてもよい。この場合、締付部材６２を取り付ける際に、大凡９０度程度の回転で済む。このため、ねじ構造に比べて取付けが容易になる。
このように、一方のラミネートセル１０の板状端子３１と、他方のラミネートセル１０の板状端子３２とが重ねられた部位３３は、長手方向に沿って間欠的に締付けられるとよい。そして、板状端子３１，３２が重ねられた部位３３が長手方向に沿って間欠的に締付けられた状態で、締付部材６２の頭部６２ａの間が間欠的にレーザ溶接されるとよい。
このように、治具６０は、長尺部６１ａを有する第１部材６１と、締付部材６２とを有しているとよい。長尺部６１ａは、接合される２つのラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）のうち一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１と、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２とが対向した部位３１ａ，３２ａと、曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた部位３３とで囲まれた間隙３４に挿入される。締付部材６２の頭部６２ａは、重ねられた部位３３の外側面に当たる。締付部材６２の軸部６２ｂは、取付孔３３ａを通じて、重ねられた部位３３に挿通される。軸部６２ｂは、第１部材６１の長尺部６１ａに係合し、かつ、頭部６２ａと長尺部６１ａとの間隔を狭める締め付け機構を備えている。締め付け機構には、上述のようなねじ構造や係合構造などが例示されうる。
図８は、一対の板状端子３１，３２の重ねられた部位３３を固定する治具６０Ｂを示す断面図である。治具６０Ｂは、第１部材７１と、第２部材７２とを備えている。第１部材７１は、磁性体からなる長尺部７１ａを有している。長尺部７１ａは、２つのラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）のうち一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１と、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２とが対向した部位３１ａ，３２ａと、一方のラミネートセル１０（ａ）の板状端子３１の曲げられた先端３１ｂと、他方のラミネートセル１０（ｂ）の板状端子３２の曲げられた先端３２ｂとが重ねられた部位３３とで囲まれた間隙３４に挿入される。第２部材７２は、重ねられた部位３３の外側面に当てられ、長尺部７１ａを引きつける磁石を備えている。この場合も板状端子３１，３２の重ねられた部位３３が、長手方向に沿って間欠的に第２部材７２で固定された状態で、第２部材７２の間が間欠的にレーザ溶接されるとよい。板状端子３１，３２の重ねられた部位３３が、レーザ溶接された後、第２部材７２が取り外され、第１部材７１の長尺部７１ａが板状端子３１，３２の間隙３４から抜かれるとよい。
図８に示された形態では、第２部材７２が磁石で構成され、第１部材７１の長尺部７１ａを引きつける。このため、治具６０の取付けが容易になる。第２部材７２は、例えば、電磁石で構成されてもよい。この場合、治具６０の取付けが電気的に制御できる。このため、治具６０の取付けや取り外しがさらに容易になる。第１部材７１の長尺部７１ａは、鉄や鋼などの強磁性体で構成されるとよい。また、図８に示された形態では、長尺部７１ａのうち、一対の板状端子３１，３２の先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた部位３３がレーザ溶接される部位に対向する部位７１ｂが凹んでいる。このため、重ねられた部位３３がレーザ溶接される部位に対して、長尺部７１ａが接触しておらず、重ねられた部位３３がレーザ溶接において長尺部７１ａに溶着しにくい。図８に示された形態のように磁石が用いられた形態に限らず、治具６０の長尺部６１ａ，７１ａは、重ねられた部位３３がレーザ溶接される溶接箇所Ｗ１に対向する部位７１ｂに凹みが設けられていてもよい（図３および図８参照）。
図９は、接合される一対の板状端子３１，３２の他の形態を示す断面図である。上述した実施形態では、接合される一対の板状端子３１，３２の先端３１ｂ，３２ｂは、平板状であるが、かかる形態に限定されない。例えば、図９に示されているように、接合される一対の板状端子３１，３２の先端３１ｂ，３２ｂは、円弧状であってもよい。この場合、治具６０Ｃの第１部材８１と第２部材８２は、それぞれ重ねられる一対の板状端子３１，３２の先端３１ｂ，３２ｂの形状に応じた円弧状の断面を有しているとよい。
ラミネートセルの接続方法によれば、隣り合う２つのラミネートセル１０（ａ），１０（ｂ）の板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられた部位３３が、治具６０によって固定され状態でレーザ溶接される。このため、ラミネートセル１０の一対の板状端子３１，３２がバスバーを介さずに直接溶接される。また、レーザＬが照射される箇所の裏側に長尺部６１ａが挿入されているので、レーザＬが重ねられた部位３３を貫通しても長尺部６１ａで受け止められる。このため、ラミネートセル１０の袋体１１は、レーザＬによって損傷しない。
〈組電池１００〉
かかるラミネートセルの接続方法および接続構造は、図６に示されているように、複数のラミネートセル１０（ａ）～１０（ｈ）が接続された組電池１００に適用できる。
かかるラミネートセルの接続方法および接続構造が適用された組電池１００では、図６に示されているように、複数のラミネートセル１０（ａ）～１０（ｈ）は、ラミネートフィルム５０からなる袋体１１と、袋体１１に収容された電極体２０（図２参照）と、板状端子３１，３２とをそれぞれ有している。板状端子３１，３２は、袋体１１の内部で電極体２０に接続され、袋体１１の一辺に沿って袋体１１の外に延び、かつ、先端３１ｂ，３２ｂが曲げられている。複数のラミネートセル１０（ａ）～１０（ｈ）は、袋体１１が重ねられるように順に並べられている。複数のラミネートセル１０（ａ）～１０（ｈ）のうち隣接するラミネートセル１０は、板状端子３１，３２を対向させ、かつ、曲げられた先端３１ｂ，３２ｂが重ねられている。そして、当該先端３１ｂ，３２ｂが長手方向に沿って間欠的に接合されている。
この組電池１００では、上述したように、隣り合うラミネートセル１０を接合するためのバスバーが不要になり得る。このため、組電池１００の軽量化が図られる。また、一対の板状端子３１，３２の曲げられた先端３１ｂ，３２ｂの重ねられた部位３３が間欠的に接合されている。このため、一対の板状端子３１，３２の接合に所要の強度が確保されている。
以上、ここで開示される発明について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される発明の実施形態は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。
１０ ラミネートセル
１１ 袋体
１１ａ 周縁部
２０ 電極体
２１ 積層部分
２２ 正極シートの集電体
２３ 負極シートの集電体
３１，３２ 板状端子
３１ａ，３２ａ 対向した部位
３１ｂ，３２ｂ 曲げられた先端
３３ 重ねられた部位
３３ａ 取付孔
３４ 間隙
３６ 長孔
５０ ラミネートフィルム
５１ 金属シート
５２ 絶縁樹脂層
５３ 熱可塑性樹脂層
６０，６０Ａ～６０Ｃ 治具
６１ 第１部材
６１ａ 長尺部
６１ａ１ ねじ穴
６１ｂ 基端部
６２ 締付部材
６２ａ 頭部
６２ｂ 軸部
６２ｂ１ 係合片
６３ 係合片６２ｂ１と長尺部６１ａとが当たる部位
７１ 第１部材
７１ａ 長尺部
７２ 第２部材
８１ 第１部材
８２ 第２部材
１００ 組電池
Ｌ レーザ
Ｗ１ 接合箇所

Claims (6)

  1. ラミネートセル同士の接続構造であって、
    前記ラミネートセルは、
    ラミネートフィルムからなる袋体と、
    前記袋体に収容された電極体と、
    前記袋体の内部で前記電極体に接続され、前記袋体の一辺に沿って前記袋体に外に延び、かつ、先端が曲げられた板状端子と
    をそれぞれ有しており、
    前記袋体同士が重ねられ、前記板状端子の曲げられた先端同士が重ねられ、かつ、当該先端の重ねられた部位が間欠的に接合された、ラミネートセル同士の接続構造。
  2. 複数のラミネートセルを備え、
    前記複数のラミネートセルは、
    ラミネートフィルムからなる袋体と、
    前記袋体に収容された電極体と、
    前記袋体の内部で前記電極体に接続され、前記袋体の一辺に沿って前記袋体の外に延び、かつ、先端が曲げられた板状端子と
    をそれぞれ有し、
    前記複数のラミネートセルは、
    前記袋体が重ねられるように順に並べられており、
    前記複数のラミネートセルのうち隣接するラミネートセルは、
    前記板状端子を対向させ、かつ、曲げられた先端が重ねられており、当該先端が長手方向に沿って間欠的に接合された、組電池。
  3. 前記ラミネートセルを用意する工程と、
    前記ラミネートセルを接続する工程と
    を有し、
    前記ラミネートセルを用意する工程で用意されるラミネートセルは、
    ラミネートフィルムからなる略矩形の袋体と、
    前記袋体に収容された電極体と、
    前記袋体の内部で前記電極体に接続され、前記袋体の一辺に沿って前記袋体に外に延び、かつ、先端が曲げられた板状端子と
    を有し、
    前記ラミネートセルを接合する工程では、
    隣り合う２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの前記板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とを対向させ、かつ、前記一方のラミネートセルの前記板状端子の曲げられた先端と、前記他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた状態で治具によって固定され、
    前記一方のラミネートセルの前記板状端子の曲げられた先端と前記他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位が、前記治具によって固定され状態でレーザ溶接される、
    ラミネートセルの接続方法。
  4. 前記一方のラミネートセルの前記板状端子の曲げられた先端と、前記他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位は、長手方向に沿って間欠的に形成された取付孔を有し、
    前記治具は、
    ２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの前記板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とが対向した部位と、前記一方のラミネートセルの前記板状端子の曲げられた先端と、前記他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位とで囲まれた間隙に挿入される長尺部を有する第１部材と、
    前記重ねられた部位の外側面に当たる頭部と、前記取付孔を通じて、前記重ねられた部位に挿通され、前記第１部材の長尺部に係合し、かつ、前記頭部と前記長尺部との間隔を狭める締め付け機構を備えた軸部とを有する締付部材と
    を備えた、
    請求項３に記載されたラミネートセルの接続方法。
  5. 前記治具は、
    ２つのラミネートセルのうち一方のラミネートセルの前記板状端子と、他方のラミネートセルの板状端子とが対向した部位と、前記一方のラミネートセルの前記板状端子の曲げられた先端と、前記他方のラミネートセルの板状端子の曲げられた先端とが重ねられた部位とで囲まれた間隙に挿入される磁性体からなる長尺部を有する第１部材と、
    前記重ねられた部位の外側面に当てられ、前記長尺部を引きつける磁石を備えた第２部材と
    を備えた、
    請求項３に記載されたラミネートセルの接続方法。
  6. 前記長尺部は、前記重ねられた部位がレーザ溶接される部位に対向する部位が凹んでいる、請求項３から５までの何れか一項に記載されたラミネートセルの接続方法。
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