JP5228267B2 - 組電池 - Google Patents
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Description
ところで、ラミネートフィルムからなる電池ケースを備える単電池では、内圧上昇に伴い、電池ケースのうち発電要素を収容する空間をなす収容部(以下、単に収容部ともいう)が膨張すると、これとは反対に、溶着封止辺部は、内側に向かって引き込まれるように変形することがある。このような溶着封止辺部の変形に伴い、溶着封止辺部の一部が剥離して(溶着されていたラミネートフィルム同士が剥離して)封止が破れ、内部のガスや電解液が漏出する虞があった。
これに対し、上述の組電池では、単電池の電池ケースが、複数の溶着封止辺部にそれぞれ対応する直交投影領域(電池ケースのうち、直線内周縁をこれに直交する方向で、且つ上記電池ケースの外周縁側に投影した領域)のいずれについても、その領域内に位置決め貫通孔を備えている。換言すれば、電池ケースのうち、複数の溶着封止辺部にそれぞれ対応する直交投影領域のいずれについても、その領域内に位置決め部材が挿通されている。このため、単電池の内圧が上昇した場合でも、いずれの溶着封止辺部についても、内側に向かって引き込まれるような変形を抑制することができる。従って、いずれの溶着封止辺部についても、溶着封止辺部の一部が剥離して、封止が破れてしまうことを抑制することができる。このため、上述の組電池は、単電池の内圧が上昇した場合でも、溶着封止辺部の一部が剥離して封止が破れてしまう虞のない、信頼性の高い組電池となる。
なお、直線内周縁は、熱溶着により形成されるものであることから、常に一定の形状にできるとは限らないため、完全な直線状の内周縁のみならず、概ね直線状をなす内周縁も含む。また、電池ケースの外周縁のうち、ラミネートフィルムの端縁で構成されている部位とは、ラミネートフィルムが折り返されて、電池ケースの外周縁をなしている部位を除いた部分をいう。また、電池ケースの外周縁まで溶着封止辺部が位置する場合には、電池ケースのうち直交投影領域内に位置する部位が、溶着封止辺部と一致することとなる。
また、ラミネートフィルムは、金属フィルムの外側に、さらに樹脂フィルムや金属フィルムを備えていても良い。また、ラミネートフィルムの形態としては、発電要素を収容するための収容部を凹設した形態を例示することができる。
また、発電要素の構造は、シート状の正極、負極、及びセパレータを捲回してなる捲回型や、板状の正極、負極、及びセパレータを積層した積層型など、いずれの構造であっても良い。
また、本発明の他の態様は、正極、負極、及びセパレータからなる発電要素と、電池ケースであって、少なくとも、最も内側に位置する内側樹脂フィルム、この内側樹脂フィルムの外側に隣り合って位置する金属フィルムを有するラミネートフィルムからなり、折り返した1枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、または、2枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、上記内側樹脂フィルム同士を熱溶着し、上記発電要素を内部に封止する溶着封止部を有する電池ケースと、を備える単電池を複数、積層方向に一列に積層してなる組電池であって、上記単電池の上記電池ケースは、上記溶着封止部の内周縁と上記電池ケースの外周縁との間に、位置決め貫通孔を有し、上記組電池の上記積層方向の一端から他端にわたって上記積層方向に延びる形状をなし、積層方向に一列に積層された各々の上記単電池の上記位置決め貫通孔を挿通して、上記積層方向に一列に積層された上記単電池同士を連結して、各々の上記単電池を上記積層方向に直交する方向について位置決めする位置決め部材を少なくとも1つ備え、上記単電池の上記電池ケースのうち、上記溶着封止部は、自身の内周縁が、直線状の直線内周縁であり、上記電池ケースのうち、上記直線内周縁をこれに直交する方向で、且つ上記電池ケースの外周縁側に投影した領域を直交投影領域としたとき、上記電池ケースの外周縁のうち、上記直交投影領域内に位置する部分が、前記ラミネートフィルムの端縁で構成されてなる溶着封止辺部を複数含み、上記電池ケースは、上記複数の溶着封止辺部から選択した1つの弁用溶着封止辺部に対応する、上記直交投影領域内には、上記位置決め貫通孔を備えることなく、上記複数の溶着封止辺部のうち上記弁用溶着封止辺部を除いた溶着封止辺部にそれぞれ対応する、上記直交投影領域のいずれについても、その領域内に上記位置決め貫通孔を備える組電池である。
前述のように、ラミネートフィルムからなる電池ケースを備える単電池では、内圧の過昇圧に伴い、電池ケースの収容部が膨張すると、溶着封止辺部が内側に向かって引き込まれるように変形するために、溶着封止辺部の一部が剥離して、封止が破れることがあった。このとき、封止が破れた箇所を通じて、単電池の内部からガスなどが排出されるが、封止が破れる箇所は不定であるために、ガスが排出される箇所を特定することができなかった。このため、例えば、排出されたガスを、排気ダクトを通じて、所定の箇所から排出させようとする場合に、排気ダクトの設計、設置が容易ではなかった。
これに対し、上述の組電池では、単電池の電池ケースが、複数の溶着封止辺部から選択した1つの弁用溶着封止辺部に対応する直交投影領域内には、位置決め貫通孔を備えていない。一方、複数の溶着封止辺部のうち、弁用溶着封止辺部を除いた溶着封止辺部にそれぞれ対応する直交投影領域のいずれについても、その領域内に位置決め貫通孔を備えている。すなわち、弁用溶着封止辺部に対応する直交投影領域内には位置決め部材を挿通することなく、それ以外の溶着封止辺部にそれぞれ対応する直交投影領域のいずれについても、その領域内に位置決め部材を挿通してある。
このため、単電池の内圧が過昇圧となった場合、位置決め部材を挿通させている直交投影領域に対応する溶着封止辺部については、その変形を抑制できるので、封止が破れる虞がない。一方、位置決め部材を挿通させていない直交投影領域に対応する弁用溶着封止辺部では、その変形が抑制されないので、変形により封止が破れる場合がある。換言すれば、単電池の内圧が過昇圧となった場合には、選択的にこの弁用溶着封止辺部において封止を破り、この開封した部位を通じて、ケース内のガスを外部に排出することができる。すなわち、組電池をなす各単電池において、弁用溶着封止辺部に、安全弁の役割を持たせることができる。
さらに、上述の組電池を用いれば、過昇圧となった場合、弁用溶着封止辺部で選択的に封止が破れるため、この弁用溶着封止辺部から排出されるガスを集めるように、排気ダクトを設ければ良く、排気ダクトの設計、設置が容易となる。
従って、上述の単電池によれば、単電池の内圧が上昇した場合でも、溶着封止辺部の一部が剥離して封止が破れてしまう虞のない、信頼性の高い組電池を形成することができる。
図1は、本実施例にかかる単電池100の平面図である。本実施例1の単電池100は、図1に示すように、平面視矩形状の電池ケース110と、電池ケース110の内部から外部に延出する正極端子120と、電池ケース110の内部から外部に延出する負極端子130とを備えている。
本実施例の組電池200は、図3に示すように、複数(本実施例では4つ)の単電池100と、8組の位置決め部材210と、一対のエンドプレート220とを有している。位置決め部材210は、単電池100の位置決め貫通孔116を挿通可能なボルト211と、これに螺合するナット212とからなる。エンドプレート220は、矩形状の金属板であり、単電池100の各位置決め貫通孔116に対応する位置(組電池200の積層方向(図中、左右方向)に見て、単電池100の各位置決め貫通孔116と一致する位置)に、位置決め貫通孔216を有している。
なお、本実施例では、第1溶着封止辺部115bが、弁用溶着封止辺部に相当する。
(単電池100の製造方法)
まず、2種類の金属シートに、それぞれ異なる活物質を含む電極合材(正極合材と負極合材)を塗布して、シート状の正極155及び負極156を製造する。次いで、正極155、負極156、及びセパレータ157を積層し、これを捲回して扁平捲回型の発電要素150を形成する。なお、正極155、負極156、及びセパレータ157を積層する際には、発電要素150の一端部から、正極155のうち正極合材を塗工していない未塗工部が突出するように、正極155を配置しておく。さらには、負極156のうち負極合材を塗工していない未塗工部が、正極155の未塗工部とは反対側から突出するように、負極156を配置しておく。これにより、図2に示すように、正極接続部155b及び負極接続部156bを有する発電要素150が形成される。
上述のようにして製造した複数(本実施例では4ヶ)の単電池100の他に、一対のエンドプレート220と、8ヶのボルト211及びナット212(位置決め部材)とを用意する。次いで、図3に示すように、エンドプレート220、4ヶの単電池100、エンドプレート220の順で、8ヶのボルト211(位置決め部材210)を、それぞれの位置決め貫通孔116,216に挿通する。これにより、各単電池100とエンドプレート220とを、その積層方向(図中、左右方向)に直交する方向(図中、紙面に直交する方向)について位置決めしつつ、積層することができる。
次に、本実施例の組電池200について、過昇圧試験を行い、開封位置を調査した。具体的には、実施例の組電池200のサンプルを10ヶ用意し、各サンプルの単電池100を、過昇圧の状態としたときに、封止が破れる箇所を調査した。また、比較例として、位置決め部材(ボルト211及びナット212)ではなく、従来のように(特許文献1:特開2003−323874参照)、拘束ベルトにより各単電池100を積層した組電池についても、同様に、10ヶのサンプルを用意し、各サンプルについて開封位置を調査した。その結果を表1に示す。なお、表1では、第1〜第3溶着封止辺部115b〜115dを、(b)〜(d)と略して表記している。
実施例では、図1に示すように、単電池100において、第1〜第3溶着封止辺部115b〜115dのうち、第1溶着封止辺部115bには、位置決め貫通孔116を設けなかった。すなわち、第1溶着封止辺部115bには、位置決め部材(ボルト211)を挿通しなかった。
実施例の単電池100では、電池ケース110の外周縁118まで、溶着封止部115を設けた。これに対し、本変形例2の単電池500では、図7にハッチングで示すように、電池ケース510の外周縁518まで封止することなく、それよりも内側の部位を熱溶着して、溶着封止部515を形成している。
なお、位置決め貫通孔516は、少なくともその一部を、電池ケース510のうち、溶着封止部515よりも外周縁側に(溶着していない部位)に設けるようにしても良い。
例えば、実施例及び変形例1,2の単電池100,300,500では、発電要素として、シート状の正極155、負極156、及びセパレータ157を捲回してなる捲回型の発電要素150を用いた。しかしながら、発電要素の構造は、捲回型に限らず、板状の正極、負極、及びセパレータを積層した積層型など、いずれの構造であっても良い。
さらには、位置決め部材(例えば、先端が尖った針金などのワイヤ)を、組電池を構成する部材としてそのまま用いても良いし、各単電池を位置決めしつつ積層し、拘束バンド等により結束した後に、位置決め部材を除去するようにして、組電池を製造するようにしても良い。
200,400 組電池
101 ラミネートフィルム
110,510 電池ケース
115,515 溶着封止部
115b,515b 第1溶着封止辺部(弁用溶着封止辺部)
115c,515c 第2溶着封止辺部
115d,515d 第3溶着封止辺部
116,216 位置決め貫通孔
117,517 溶着封止部の内周縁
117b,517b 直線内周縁
117c,517c 中央直線内周縁
118,518 電池ケースの外周縁
210 位置決め部材
220 エンドプレート
K1 仮想中央線
S1 直交投影領域
S2 中央直交投影領域
Claims (6)
- 正極、負極、及びセパレータからなる発電要素と、
電池ケースであって、
少なくとも、最も内側に位置する内側樹脂フィルム、この内側樹脂フィルムの外側に隣り合って位置する金属フィルムを有するラミネートフィルムからなり、
折り返した1枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、または、2枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、上記内側樹脂フィルム同士を熱溶着し、上記発電要素を内部に封止する溶着封止部を有する
電池ケースと、
を備える単電池を複数、積層方向に一列に積層してなる
組電池であって、
上記単電池の上記電池ケースは、上記溶着封止部の内周縁と上記電池ケースの外周縁との間に、位置決め貫通孔を有し、
上記組電池の上記積層方向の一端から他端にわたって上記積層方向に延びる形状をなし、積層方向に一列に積層された各々の上記単電池の上記位置決め貫通孔を挿通して、上記積層方向に一列に積層された上記単電池同士を連結して、各々の上記単電池を上記積層方向に直交する方向について位置決めする位置決め部材を少なくとも1つ備え、
上記単電池の上記電池ケースのうち、
上記溶着封止部は、
自身の内周縁が、直線状の直線内周縁であり、
上記電池ケースのうち、上記直線内周縁をこれに直交する方向で、且つ上記電池ケースの外周縁側に投影した領域を直交投影領域としたとき、
上記電池ケースの外周縁のうち、上記直交投影領域内に位置する部分が、前記ラミネートフィルムの端縁で構成されてなる
溶着封止辺部を複数含み、
上記電池ケースは、
上記複数の溶着封止辺部にそれぞれ対応する、上記直交投影領域のいずれについても、その領域内に上記位置決め貫通孔を備える
組電池。 - 正極、負極、及びセパレータからなる発電要素と、
電池ケースであって、
少なくとも、最も内側に位置する内側樹脂フィルム、この内側樹脂フィルムの外側に隣り合って位置する金属フィルムを有するラミネートフィルムからなり、
折り返した1枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、または、2枚の上記ラミネートフィルムを重ね合わせて、上記内側樹脂フィルム同士を熱溶着し、上記発電要素を内部に封止する溶着封止部を有する
電池ケースと、
を備える単電池を複数、積層方向に一列に積層してなる
組電池であって、
上記単電池の上記電池ケースは、上記溶着封止部の内周縁と上記電池ケースの外周縁との間に、位置決め貫通孔を有し、
上記組電池の上記積層方向の一端から他端にわたって上記積層方向に延びる形状をなし、積層方向に一列に積層された各々の上記単電池の上記位置決め貫通孔を挿通して、上記積層方向に一列に積層された上記単電池同士を連結して、各々の上記単電池を上記積層方向に直交する方向について位置決めする位置決め部材を少なくとも1つ備え、
上記単電池の上記電池ケースのうち、
上記溶着封止部は、
自身の内周縁が、直線状の直線内周縁であり、
上記電池ケースのうち、上記直線内周縁をこれに直交する方向で、且つ上記電池ケースの外周縁側に投影した領域を直交投影領域としたとき、
上記電池ケースの外周縁のうち、上記直交投影領域内に位置する部分が、前記ラミネートフィルムの端縁で構成されてなる
溶着封止辺部を複数含み、
上記電池ケースは、
上記複数の溶着封止辺部から選択した1つの弁用溶着封止辺部に対応する、上記直交投影領域内には、上記位置決め貫通孔を備えることなく、
上記複数の溶着封止辺部のうち、上記弁用溶着封止辺部を除いた溶着封止辺部にそれぞれ対応する、上記直交投影領域のいずれについても、その領域内に上記位置決め貫通孔を備える
組電池。 - 請求項1または請求項2に記載の組電池であって、
複数の前記単電池を、前記積層方向の外側から挟む一対のエンドプレートであって、前記位置決め部材が挿通されて、上記積層方向に直交する方向について位置決めされてなるエンドプレートを備える
組電池。 - 請求項3に記載の組電池であって、
前記位置決め部材は、前記一対のエンドプレートに固定されてなる
組電池。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の組電池であって、
前記溶着封止辺部の前記直線内周縁を4等分し、その中央寄り2つ分を中央直線内周縁としたとき、
前記電池ケースは、
前記直交投影領域のうち、上記中央直線内周縁を、これに直交する方向で且つ前記電池ケースの外周縁側に投影した、中央直交投影領域内に、前記位置決め貫通孔を有してなる
組電池。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の組電池であって、
前記電池ケースは、
前記溶着封止辺部の前記直線内周縁の中央点を通り、上記直線内周縁に直交する仮想中心線上、及び、
上記仮想中心線を挟んで対称の位置、
の少なくともいずれかに、前記位置決め貫通孔を有してなる
組電池。
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