JP5469199B2 - Storage case and film-covered electrical device - Google Patents
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Description
本発明は、電池やキャパシタに代表される、電気デバイス要素を外装フィルムに収容したフィルム外装電気デバイスを収納する収納ケースおよびフィルム外装電気デバイスに関する。 The present invention relates to a storage case for storing a film-clad electrical device in which an electrical device element is accommodated in a packaging film, represented by a battery or a capacitor, and a film-clad electrical device.
一般に複数の電池を接続して用いる場合、電池の保護や利便性といった理由からケースに収納された状態で用いられる(例えば、特許文献1参照)。 In general, when a plurality of batteries are connected and used, they are used in a state of being housed in a case for reasons such as battery protection and convenience (see, for example, Patent Document 1).
ところで、近年、モータ駆動用のバッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車(以下、単に「電気自動車等」ともいう)の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電池にも、電気自動車の操縦特性、走行距離を向上させるため、当然ながら、軽量、薄型化が求められている。電池を軽量かつ薄型とするため、その外装体にアルミニウムなどの金属層と熱溶着性の樹脂層とを接着剤層を介して重ね合わせて薄いフィルムとなしたラミネート材を用いたフィルム外装電池が開発されている。ラミネート材は、一般に、アルミニウム等の薄い金属層の両表面を薄い樹脂層で被覆した構造をなしており、酸やアルカリに強く、かつ軽量で柔軟な性質を有するものである。 By the way, in recent years, the development of electric vehicles and hybrid electric vehicles (hereinafter also simply referred to as “electric vehicles and the like”) equipped with a battery for driving a motor has been rapidly advanced. Naturally, batteries mounted on electric vehicles and the like are also required to be lightweight and thin in order to improve the handling characteristics and travel distance of the electric vehicle. In order to make the battery lighter and thinner, a film-clad battery using a laminate material in which a metal layer such as aluminum and a heat-weldable resin layer are laminated on the outer package via an adhesive layer to form a thin film. Has been developed. In general, a laminate material has a structure in which both surfaces of a thin metal layer such as aluminum are covered with a thin resin layer, and is resistant to acids and alkalis, and is lightweight and flexible.
発電要素をラミネート材で被覆したフィルム外装電池は、軽量である一方、剛性が低く、振動、衝撃の影響を受け易い。このため、個々の電池を個別にケースに収納し、外部からの衝撃等から電池を保護する必要がある。フィルム外装電池の形状は一般に平板形状である。このような平板形状のフィルム外装電池を収納するケースは、電池の収納あるいはケースから取り出す際の利便性を考慮して電池の主面の法線方向に開閉する蓋を有する構成、換言すれば、電池要素の主面側から挟み込む二分割されたケースが多く採用されている。 A film-clad battery in which a power generation element is covered with a laminate material is lightweight, but has low rigidity and is easily affected by vibration and impact. For this reason, it is necessary to individually store each battery in a case and protect the battery from external impacts and the like. The shape of the film-clad battery is generally a flat plate shape. The case for storing such a flat-shaped film-clad battery has a lid that opens and closes in the normal direction of the main surface of the battery in consideration of convenience when storing or taking out the battery, in other words, Many cases are used that are divided into two from the main surface side of the battery element.
フィルム外装電池は、ケースに収納されることで外部からの振動、衝撃からは保護されるものの、ケースに収納されたフィルム外装電池がケース内で動いてしまうと、ケースがフィルム外装電池の外装を痛めたり、あるいは電極に無理な力がかかることで電池が破損してしまう。そこで、ケース内での電池の固定のため、ケースと電池との間に発泡剤等の充填剤が充填されることもある。 Although the film-clad battery is protected from external vibrations and shocks when it is housed in the case, if the film-clad battery contained in the case moves within the case, the case wraps the exterior of the film-clad battery. The battery may be damaged due to pain or excessive force applied to the electrodes. Thus, in order to fix the battery in the case, a filler such as a foaming agent may be filled between the case and the battery.
フィルム外装電池をケース内にしっかり固定させること、また、ケースを落下させた場合、外部からの衝撃を有効に吸収するためにケースの四隅に所定の充填量の充填剤が充填されることは極めて重要となる。しかしながら、電池要素の主面側から挟み込む二分割されたケースの場合、充填剤がケースの合わせ目から漏洩してしまう場合があった。 It is extremely difficult to firmly fix the film-clad battery in the case, and when the case is dropped, the four corners of the case are filled with a predetermined amount of filler in order to effectively absorb external shocks. It becomes important. However, in the case of a two-divided case sandwiched from the main surface side of the battery element, the filler may leak from the joint of the case.
また、ケースが、フィルム外装電池を収納する収納部と、この収納部に対する蓋とで構成される場合、収納部と蓋との2種類の部材が必要となり部品点数が増えてしまう問題もあった。 In addition, when the case is configured by a storage unit that stores the film-clad battery and a lid for the storage unit, there is a problem that two types of members, the storage unit and the cover, are required and the number of parts increases. .
そこで、本発明は充填剤の漏洩しにくい、特にケースの隅部からの充填剤が漏洩しない収納ケースおよびフィルム外装電気デバイスを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a storage case and a film-covered electrical device in which the filler is difficult to leak, and in particular, the filler from the corner of the case does not leak.
上記目的を達成するため、本発明の収納ケースは、フィルム外装電気デバイスを収納する収納ケースであって、収納ケースは互いに接合する2つの収納部材を有し、収納部材同士が当接する当接面はフィルム外装電気デバイスの主面上に位置し、2つの収納部材のうちの一方の収納部材には、係合部が形成され、2つの収納部材のうちの他方の収納部材には、係合部が係合する係合穴が形成されている。 In order to achieve the above object, a storage case of the present invention is a storage case for storing a film-clad electrical device, the storage case having two storage members joined to each other, and a contact surface on which the storage members come into contact with each other Is located on the main surface of the film-clad electrical device, one of the two storage members has an engaging portion, and the other storage member of the two storage members is engaged. An engagement hole for engaging the part is formed.
本発明によれば、充填剤が隅部に充填された場合であっても、充填剤が外部に漏洩することはない。よって、所定の量の充填剤が隅部に充填され、フィルム外装電気デバイスの固定が確実なものとなる。 According to the present invention, even when the filler is filled in the corners, the filler does not leak to the outside. Therefore, a predetermined amount of filler is filled in the corners, and the film-clad electrical device is securely fixed.
図1に本実施形態のフィルム外装電池と分割した状態の収納ケースの外観斜視図を、図2にその平面図をそれぞれ示す。また、図3に本実施形態のフィルム外装電池を収納した状態の収納ケースの外観斜視図を、図4にその平面図をそれぞれ示す。また、図5に図1中に示す矢印A方向から見た矢視図を、図6に図3中に示す矢印B方向から見た矢視図をそれぞれ示す。さらに、図7に係合部の一部拡大図を、図8に隅部に一部拡大図をそれぞれ示す。なお、図7(a)は収納部材が接合される前の状態を示し、図7(b)は収納部材が互いに接合された状態を示す。また、図8(a)は隅部の透過三面図であり、図8(b)は隅部の透過斜視図である。また、図9は、収納ケースの隅部に充填剤が注入された状態を示す透過斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view of the storage case in a state of being separated from the film-clad battery of the present embodiment, and FIG. 3 is an external perspective view of the storage case in which the film-clad battery of this embodiment is stored, and FIG. 4 is a plan view thereof. 5 shows an arrow view seen from the direction of arrow A shown in FIG. 1, and FIG. 6 shows an arrow view seen from the direction of arrow B shown in FIG. Further, FIG. 7 shows a partially enlarged view of the engaging portion, and FIG. 8 shows a partially enlarged view of the corner portion. 7A shows a state before the storage members are joined, and FIG. 7B shows a state where the storage members are joined together. FIG. 8A is a transmission three-view diagram of the corner, and FIG. 8B is a transmission perspective view of the corner. FIG. 9 is a transparent perspective view showing a state where the filler is injected into the corner of the storage case.
[フィルム外装電池]
本実施形態のフィルム外装電池1は、正極側活電極、負極側活電極、および電解液を有する発電要素2と、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートフィルム7とを有する。フィルム外装電池1は、2枚のラミネートフィルム7によって発電要素2を密封した構造を有している。すなわち、本実施形態のフィルム外装電池1は、ラミネートフィルム7の4辺である熱融着部7aのうち、まず3辺を熱融着して袋状としておき、開放している残りの1辺から内部の空気を排気して真空引きし、その後、残りの1辺を熱融着部7aを熱融着することで、2枚のラミネートフィルム7によって発電要素2を密封封止してなるものである。
[Film battery]
The film-
フィルム外装電池1の発電要素2は、セパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよいし、あるいは、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の捲回型であってもよい。
The power generating
また、発電要素2としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における発電要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素2としては、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げられる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバイスにも適用可能である。
In addition, as the
フィルム外装電池1の短手方向の熱融着部7aからは、正極用電極端子3および負極側活電極に接続された負極用電極端子4がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子3としてはアルミニウムが多く用いられ、また、負極用電極端子4としては銅またはニッケルがその電気的特性により多く用いられている。以下、正極用電極端子3と負極用電極端子4とをまとめて単に電極と称する場合もある。
A
フィルム外装電池1の長手方向の熱融着部7aにはその一部を、他の部分よりも熱融着強度を弱くし、他の部分よりも低い圧力で融着が剥がれるようにしたガス排出部8が設けられている。
A part of the heat-sealed portion 7a in the longitudinal direction of the film-
電池の使用時において、電池に規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液溶媒の電気分解によりガス種が発生し、電池の内圧が上昇することがある。さらに、電池が規格範囲外の高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガス種が生成されたりする。基本的には、規格範囲内で電池を使用してガスを発生させないようにすることが理想的であるが、電池の制御回路が何らかの原因で故障して異常な電圧が印加されたり、何らかの原因で周囲が異常に高温となったりすると、場合によっては大量にガスが発生することもある。 If a voltage outside the standard range is applied to the battery during use of the battery, gas species may be generated due to electrolysis of the electrolyte solvent, and the internal pressure of the battery may increase. Furthermore, even if the battery is used at a high temperature outside the standard range, gas species are generated due to decomposition of the electrolyte salt or the like. Basically, it is ideal to use the battery within the standard range so that gas is not generated, but the battery control circuit fails for some reason and abnormal voltage is applied, or for some reason If the surroundings become abnormally hot, a large amount of gas may be generated in some cases.
このような、電池内部でのガスの発生は、電池の内圧上昇をもたらす。内圧が極度に上昇し電池が暴発することを防ぐために、外装材として金属缶を用いた電池の多くは、電池の内圧が上昇した際にガスを電池の外部に逃がす圧力安全弁を有している。しかし、フィルムを外装材とするフィルム外装電池においては、圧力安全弁を設けることが構造上難しい。フィルム外装電池では内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、最終的には外装材が破裂しその箇所からガスが噴出するが、破裂がどの箇所で発生するか特定できないため、破裂した箇所によっては周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。 Such generation of gas inside the battery causes an increase in the internal pressure of the battery. In order to prevent the internal pressure from excessively rising and the battery from exploding, many batteries using metal cans as exterior materials have a pressure safety valve that allows gas to escape outside the battery when the internal pressure of the battery increases. . However, it is structurally difficult to provide a pressure safety valve in a film-clad battery using a film as a packaging material. If the internal pressure is too high in a film-clad battery, the film expands and eventually the exterior material ruptures and gas is ejected from that location, but it is not possible to specify where the rupture occurs, so depending on the location where the rupture occurred It may adversely affect surrounding equipment.
そこで、フィルム外装電池1においては、こういった電池内部でのガスの発生による不具合を解消するため、上述したようなガス排出部8を熱融着部7aに設けている。
Therefore, in the film-clad
フィルム外装電池1の周囲を囲む収納ケース10は、2つの収納部材10aからなる。2つの収納部材10aは同一形状であり、一方の収納部材10aに対して他方の収納部材10aを図1中Z軸周りに反転させ、これらを接合することで収納ケース10が構成される。
A
[収納部材]
収納部材10aは、第1の側部11と第2の側部12と、これら第1および第2の側部11、12の間に平行に設けられた中間部13と、第1および第2の側部11、12および中間部13とを繋ぐ接続部14、15を有し、これらにより、概ね枠形状の収納部材10aが構成されている。また、収納部材10aには、第1および第2の側部11、12と接続部14、15とによって形成される、フィルム外装電池1を冷却するための冷却用開口部18が形成されている。
[Storage material]
The
[第1の側部および第2の側部]
第1の側部11は枠形状の収納部材10aの短辺部分を構成するとともに、収納部材10の短辺部分を構成する。
[First side and second side]
The
第1の側部11の側面11aには電極を外部に延出させるための切り欠き11bが形成されている。この切り欠き11bは第1の側部11の対向面11d(接合して用いられる収納部材10aと突合せとなる面)側に開いており、電極の幅の半分以上切り欠かれている。
On the
対向面11dには後述する係合穴12eに係合する係合部11c1、11c2が突出して形成されている。係合部11c1と係合部11c2とは切り欠き11bを挟んで向かい合わせに形成されており、これらの先端部には係合爪11eが設けられている。各係合爪11eは係合部11c1、11c2の向かい合わせた面側には形成されておらず、該向かい合わせた面は電極の差込みを阻害しないように平滑な面になっている。
Engagement portions 11c 1 and 11c 2 that engage with
第2の側部12は枠形状の収納部材10aの短辺部分を構成するとともに、収納部材10の短辺部分を構成する。
The
第2の側部12の側面12aにも電極を外部に延出させるための切り欠き12bが形成されている。この切り欠き12bも切り欠き11bと同様に第2の側部12の対向面12d側に開いており、電極の幅の半分以上切り欠かれている。
A
第2の側部12の主面12fには係合爪11eがひっかかる係合穴12eが形成されている。
An
収納部材10aの隅部20内にはフィルム外装電池1の熱融着部7aの角部7bが収納され、充填剤31を充填するための空間部分である充填部30が継ぎ目なく一体的に形成されている。本実施形態の2つの収納部材10aはフィルム外装電池1の長手方向両側から挟み込むようにして電池を収納する。すなわち、収納ケース10の分割ライン40はフィルム外装電池1の主面2a上を通るように形成されることとなり、収納部材10aの隅部20には形成されない。フィルム外装電池1の主面2aの法線方向に分割される収納ケースの場合、分割ライン(収納部材の合わせ面)が隅部に形成されることとなる。隅部に合わせ面が形成される構成では、フィルム外装電池1を収納ケース10内に固定するための充填剤をケースの四隅に充填した場合、合わせ面から充填剤が漏洩してしまい、充填剤による電池の確実な固定が困難となる。
The
しかしながら、本実施形態の収納ケース10は、上述したように分割ライン40、すなわち、収納部材10aの合わせ面が隅部20には形成されない。このため、隅部20の充填部30に充填された充填剤31が漏洩することがなく、フィルム外装電池1を確実に固定することができる。
However, as described above, in the
また、本実施形態の収納部材10aは、図8に示すように隅部20が一体的に形成されているため、隅部に合わせ面を有する構成に比べて高い剛性を得ることができる。
Moreover, since the corner |
また、本実施形態の収納ケース10を構成する2つの収納部材10aはいずれも同一形状である。このため、一つの型で収納部材を成形することができ、コストを低減させることができる。
Further, the two
[中間部]
中間部13は、第1の側部11と第2の側部12との中間の位置に設けられている。この中間部13にはフィルム外装電池1のガス排出部8から排出されたガスをケース外に放出するための排ガス用開口部17が形成されている。
[Middle part]
The
[接続部]
接続部14、15は、第1の側部11と中間部13とを繋ぎ、また中間部13と第2の側部12とを繋いでいる。
[Connection]
The
接続部14の断面形状はコ字形状であり、枠形状の収納部材10aの長辺部分を構成するとともに、収納部材10の長辺部分を構成する。接続部14内にはフィルム外装電池1の熱融着部7aが収納される。
The cross-sectional shape of the connecting
接続部15は平行な2枚の平板によって構成されており、フィルム外装電池1を収納部材10a内に収納するための開口16を形成している。
The connecting
[収納ケース]
収納ケース10は、一方の収納部材10aに対して他方の収納部材10aを図1中Z軸周りに反転させ、これらを接合することで収納ケース10が構成される。
[Storage case]
The
まず、一方の収納部材10aに対して図1中Z軸周りに反転させた他方の収納部材10aを互いに対向面11dが向き合うようにして向かい合わせる。次いで、一方の収納部材10aの係合部11c1、11c2を他方の収納部材10aの開口16に差し込み、係合爪11eが係合穴12eに引っかかるまで挿入する。この際、他方の収納部材10aの係合部11c1、11c2も一方の収納部材10aの開口16に差し込まれ、他方の係合爪11eが一方の係合穴12eに引っ掛けられる。
First, the
以上のようにして、収納部材10a同士を付き合わせて、互いの係合爪11eと係合穴12eとを係合させることで収納ケース10が構成されることとなる。なお、係合穴12eに対する係合爪11eの係合を解除することで収納部材10a同士の接合は解除される。このように本実施形態の収納ケース10は収納部材10a同士を接着剤等により固定しているわけではないので、係合爪11eと係合穴12eの係合を解除することで収納ケース10内に収納されたフィルム外装電池1を取り出すことができる。
As described above, the
なお、上述した実施形態では、2つの収納部材10aがフィルム外装電池1の長手方向両側から挟み込むようにして電池を収納する例を示したが本願発明はこれに限定されるものではない。すなわち、隅部20に収納部材の合わせ面が形成されることによって充填剤が漏洩しなければ、収納ケースがどのように分割されるものであってもよい。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the battery is stored so that the two
また、本実施形態のフィルム外装電池1はガス排出部8が設けられているため、収納部材10aの中間部13には排ガス用開口部17が形成されている。よって、2つの収納部材10aを同一形状とする場合は、フィルム外装電池1のガス排出部8が設けられていない側を収納する収納部材10aにも排ガス用開口部17が設けられている構成とする。これとは逆にフィルム外装電池1にガス排出部8が設けられていない場合はいずれの収納部材10aにも排ガス用開口部17を設ける必要はない。
Moreover, since the film-clad
本実施形態では、本発明の収納ケースは隅部が継ぎ目なく一体的に形成されている。このため、フィルム外装電気デバイスの角部を固定するための充填剤が隅部に充填された場合であっても、充填剤が外部に漏洩することはない。よって、所定の量の充填剤が隅部に充填され、フィルム外装電気デバイスの固定が確実なものとなる。 In this embodiment, the corner of the storage case of the present invention is integrally formed without a joint. For this reason, even if it is a case where the filler for fixing the corner | angular part of a film-clad electrical device is filled into a corner, a filler does not leak outside. Therefore, a predetermined amount of filler is filled in the corners, and the film-clad electrical device is securely fixed.
また、本実施形態の収納ケースは、収納部材同士が当接する面である当接面が電気デバイス要素の主面上に位置するようにして各収納部材が接合されている。収納部材同士の当接面が主面上に位置する、すなわち、収納部材の合わせ面が収納部材の隅部以外に位置するため、隅部に充填剤を充填しても合わせ面から充填剤が漏洩してしまうことはない。 Further, in the storage case of the present embodiment, the storage members are joined so that the contact surface, which is the surface where the storage members contact each other, is positioned on the main surface of the electric device element. Since the abutting surfaces of the storage members are located on the main surface, that is, the mating surface of the storage member is located at a position other than the corner of the storage member, the filler remains from the mating surface even if the corner is filled with the filler. There is no leakage.
また、本実施形態の収納ケースの収納部材は、収納部材同士が当接する面である接合面に、先端部に係合爪が設けられた係合部を有し、他の収納部材の係合爪に対応する位置に係合爪が係合する係合穴が形成されているものである。本発明の収納ケースは同一形状の2つの収納部材を接合して構成されるものであるが、係合爪を備えた係合部と係合穴とを係合させることで両者を互いに接合させるので、ケースの開閉が可能であり、かつ容易である。 In addition, the storage member of the storage case of the present embodiment has an engagement portion with an engagement claw provided at the tip on the joint surface, which is a surface where the storage members come into contact with each other. An engagement hole for engaging the engagement claw is formed at a position corresponding to the claw. The storage case of the present invention is configured by joining two storage members having the same shape, and by joining the engagement portion provided with the engagement claw and the engagement hole, the two are joined to each other. Therefore, the case can be opened and closed easily.
また、本実施形態の収納ケースは、収納部材の一端側に係合部を有し、他端側に係合穴が形成されているものであってもよい。この場合、一の収納部材に対して、他の収納部材を係合部と係合穴との間の仮想軸を中心に反転させて、両者を接合させることとなる。つまり、接合方向を間違えることなく容易に両者を接合させることができる。 Further, the storage case of the present embodiment may have an engaging portion on one end side of the storage member and an engagement hole formed on the other end side. In this case, with respect to one storage member, the other storage member is reversed about the virtual axis between the engagement portion and the engagement hole, and both are joined. That is, both can be easily joined without making a mistake in the joining direction.
一の収納部材の接合面と他の収納部材の当接面とを当接させて、一の収納部材の係合爪を、他の収納部材の係合穴に係合させることで収納部材同士の接合がなされるものであってもよい。 By bringing the joint surface of one storage member and the contact surface of another storage member into contact with each other, the engaging claws of one storage member are engaged with the engagement holes of the other storage member, so that the storage members May be made.
また、本実施形態の収納ケースの各収納部材は同一形状であってもよい。この場合、部品の種類を減らすことができる。 Further, the storage members of the storage case of the present embodiment may have the same shape. In this case, the types of parts can be reduced.
1 フィルム外装電池
2 発電要素
2a 主面
3 正極用電極端子
4 負極用電極端子
7 ラミネートフィルム
7a 熱融着部
8 ガス排出部
10 収納ケース
10a 収納部材
11 第1の側部
11a 側面
11b、12b 切り欠き部
11c1、11c2 係合部
11d 対向面
11e 係合爪
12 第2の側部
12a 側面
12d 対向面
12e 係合穴
12f 主面
13 中間部
14、15 接続部
16 開口
17 排ガス用開口部
18 冷却用開口部
20 隅部
30 充填部
31 充填剤
40 分割ライン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記収納ケースは互いに接合する2つの収納部材を有し、
前記収納部材同士が当接する当接面は前記フィルム外装電気デバイスの主面上に位置し、
前記2つの収納部材のうちの一方の収納部材には、係合部が形成され、
前記2つの収納部材のうちの他方の収納部材には、前記係合部が係合する係合穴が形成されている、収納ケース。 A storage case for storing a film exterior electrical device,
The storage case has two storage members joined to each other,
The contact surface where the storage members contact each other is located on the main surface of the film-covered electrical device,
One storage member of the two storage members is formed with an engaging portion,
The storage case, wherein the other storage member of the two storage members is formed with an engagement hole with which the engagement portion is engaged.
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