JP5533828B2 - 電池 - Google Patents

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Description

この発明は、電池に関し、特に、ラミネートフィルムからなる外装体を備える電池に関する。
従来、ラミネートフィルムからなる外装体を備えた電池が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、ラミネートフィルムの内側表面の一部と外側表面の一部とが重ね合わされて溶着された溶着部を有する外装体を備えた電池が開示されている。この外装体は、溶着部が形成されたチューブ状（筒状）のラミネートフィルムの長手方向の両端部でラミネートフィルムの内面同士を接触させて溶着した封口部を有している。また、電池には、一対のリード端子が外装体の片側の封口部から外部に露出するように設けられている。一対のリード端子は、互いに間隔を隔てるように電池の幅方向（短手方向）の両側に配置されており、外装体の溶着部が一対のリード端子の間の位置に設けられている。したがって、外装体の溶着部は、電池の幅方向の中央部に設けられている。
特開平１１−２１３９６４号公報
しかしながら、可撓性を有するラミネートフィルムを外装体に用いた電池では、電池の充放電に伴って外装体が膨張および収縮するため、膨張および収縮に伴う外装体の変位量が電池の幅方向の中央部で大きくなる。ここで、上記特許文献１の構成では、膨張および収縮に伴う変位量が大きくなる電池の中央部に溶着部が配置されるため、膨張および収縮に伴って溶着部に比較的大きな力が加わり、その結果、溶着部が開いてしまうなど、溶着部の信頼性が低下するという問題点がある。このような溶着部の信頼性の低下は、電池の寿命の短縮および信頼性の低下につながる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、ラミネートフィルムの溶着部の信頼性が低下するのを抑制することが可能な電池を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
この発明に従う電池は、ラミネートフィルムの内側表面の一部と外側表面の一部とが対向して溶着された溶着部を有する外装体と、外装体に収容されるとともに、極板が巻回されて、内周面および外周面を有する発電要素と、発電要素と接続され、外装体の外部へ露出するリード端子とを備え、外装体の溶着部が、外装体の幅方向の中央以外の領域で、かつ、溶着部が配置された面の投影面において、発電要素の内周面の端部と外周面の端部との中間点（Ａ）と、リード端子の側端部（Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置されている。
この電池では、上記のように、外装体の溶着部を、外装体の幅方向の中央以外の領域で、かつ、溶着部が配置された面の投影面において、発電要素の内周面の端部と外周面の端部との中間点（Ａ）と、リード端子の側端部（Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置することによって、膨張および収縮に伴う外装体の変位量が大きくなる電池の幅方向の中央に溶着部が配置されることがないので、膨張および収縮に伴って溶着部に比較的大きな力が加わるのを抑制することができる。その結果、溶着部の信頼性が低下するのを抑制することができる。また、外装体の側端部近傍では、封口部に向かって外装体の形状が窪むように大きく変化する。このため、この領域に溶着部が配置されると、溶着部も屈曲して溶着部に力が加わりやすい。本発明では、この外装体の側端部近傍の領域にも溶着部の全体が配置されることがないので、溶着部の信頼性を向上させることができる。
上記本発明に従う電池において、好ましくは、ラミネートフィルムの内側表面の一部と外側表面の一部とが対向して溶着されることでラミネートフィルムが筒状に形成されて、筒状の一端部から正極のリード端子が露出するように配置されており、筒状の他端部から負極のリード端子が露出するように配置されており、筒状の両端部が封口されている。このように構成すれば、筒状のラミネートフィルムの一端側と他端側とに正極のリード端子と負極のリード端子とをそれぞれ１つずつ配置することができるので、電池の一端側または他端側の片方に正極および負極の両方のリード端子が幅方向に沿って並ぶように配置される場合と比較して、溶着部の配置領域（中間点（Ａ）と側端部（Ｂ）との間（Ａ−Ｂ間）の領域）を確保しやすい。また、正極および負極のリード端子の両方が電池の片側に並ばないので、容易に、各リード端子の幅を大きくしてリード端子の電気抵抗を小さくすることができる。ここで、リード端子を流れる電流によって発生する熱量はリード端子の電気抵抗に比例するため、充放電時のリード端子の発熱を抑制することができる。充放電時に大電流が流れやすい中型から大型の電池ではリード端子の発熱が大きくなりやすいため、本態様はこのような中型から大型の電池に特に有効である。
本発明の一実施形態による電池の全体構成を示した斜視図である。 図１の５００−５００線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による電池の溶着部の位置を説明するための図である。 電池の長手方向から見た封口部の部分拡大図である。 電池の外装体の層構造を示した拡大断面図である。 本発明の一実施形態による電池の溶着部を示した拡大断面図である。 本発明の一実施形態による電池の第１変形例による溶着部の位置を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池の第２変形例による溶着部の位置を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池の第３変形例による溶着部の位置を説明するための図である。 本発明の一実施形態による電池の第４変形例を示した斜視図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態による電池１００の構成（構造）について説明する。
本発明の一実施形態による電池１００は、図１に示すように、ラミネートフィルム（図５参照）からなる外装体１と、電池１００の長手方向（Ｙ方向）の両端部からそれぞれ外側に露出する平板状の正極端子２および負極端子３とを備えている。また、外装体１の内部には、図２に示すように、巻回式の発電要素４と、図示しない電解液とが収容されている。なお、正極端子２および負極端子３は、本発明の「リード端子」の一例である。
本実施形態では、電池１００は、１０Ａｈ以上の放電容量を有する比較的大容量の中型または大型のリチウムイオン電池である。具体的には、電池１００は、電池１００の幅方向（Ｘ方向）の外周長が約１０ｃｍ以上約１００ｃｍ以下であり、電池１００の厚みｔ１（Ｚ方向寸法）が約０．５ｃｍ以上約５ｃｍ以下である。
図１に示すように、正極端子２および負極端子３は、それぞれ、アルミニウムおよび銅からなり、外装体１の長手方向（Ｙ方向）の両端部の封口部６を介して外側に露出するように設けられている。これらの正極端子２および負極端子３は、電池１００の幅方向（Ｘ方向）の同じ位置に設けられている。正極端子２および負極端子３の外部に露出した部分の幅（Ｘ方向寸法）Ｗ１は、それぞれ、封口部６の幅Ｗ２の約１０％以上である。また、正極端子２および負極端子３は、約０．１ｍｍ以上の厚みを有する。
図２に示すように、発電要素４は、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとが互いに重ね合わされた状態で巻回されることによって形成されている。このため、発電要素４は、内周面および外周面を有する略筒状形状に形成されている。また、発電要素４は、平坦部４ａと円弧状の湾曲部４ｂとを含む略長円形状の横断面形状を有する。
図２および図６に示すように、外装体１には、ラミネートフィルムの幅方向（Ｘ方向）の一端Ｐ側（矢印Ｘ１方向側）の内側表面１ａの一部と、他端Ｑ側（矢印Ｘ２方向側）の外側表面１ｂの一部とが重ね合わされて（対向して）溶着された溶着部５が形成されている。図１に示すように、溶着部５は、外装体１の長手方向の全体にわたって直線状に延びる帯状形状を有する。また、溶着部５は、外装体１の短手方向（Ｘ方向）の幅Ｗ３を有する。
本実施形態では、図３に示すように、溶着部５は、溶着部５が配置された面の投影面において（平面視において）、発電要素４の内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａと、正極端子２（および負極端子３）の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置されている。ここで、中間点Ａとは、内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの間の二等分線Ｓ上の点である。具体的には、溶着部５のＸ方向の位置が、二等分線Ｓ上の中間点Ａと、Ｘ１方向側の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の間隔Ｄ１の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置されている。本実施形態では、発電要素４の内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの間の間隔は、Ｄ２である。点Ｂ（側端部２ａ（３ａ））と、内周面端部４ｃとの間のＸ方向の間隔は、Ｄ３である。このため、２点Ａ−Ｂ間の間隔Ｄ１は、間隔Ｄ３と、間隔Ｄ２の２分の１の間隔（Ｄ２／２）との和（Ｄ３＋Ｄ２／２）に等しい。なお、図３では、理解の容易化のため、平面図の溶着部５にハッチングを付して図示している。
また、溶着部５は、正極端子２および負極端子３（図１参照）とは重ならない位置に配置されている。さらに、溶着部５は、外装体１の発電要素４の収納部分における側端部１ｃとも重ならない位置に配置されている。また、本実施形態では、溶着部５は、Ｘ方向において、全体が正極端子２（負極端子３）と発電要素４の内周面端部４ｃとの間の間隔Ｄ３（Ｄ３＜Ｄ１）の領域内に収まっている。詳細には、溶着部５の矢印Ｘ１方向側の辺５ａは、発電要素４の矢印Ｘ１方向側の内周面端部４ｃからの距離Ｄ４の位置に配置されている。また、溶着部５の矢印Ｘ２方向側の辺５ｂは、点Ｂからの距離Ｄ５の位置に配置されている。
なお、内周面端部４ｃよりも外側（Ｘ１方向側）の間隔Ｄ６の領域（内周面端部４ｃと外装体１の側端部１ｃとの間の領域）では、外装体１は、巻回式の発電要素４の外形に沿って円弧状に湾曲している。
また、外装体１は、図１に示すように、電池１００の長手方向（Ｙ方向）の両端部において、内側表面１ａ同士が対向した状態で溶着されることにより形成された封口部６を有している。図４に示すように、電池１００の両端部の封口部６は、それぞれ、平板状の正極端子２および負極端子３（図１参照）を挟み込んだ状態で溶着されている。また、封口部６は、平板状に形成されている。なお、図４では、封口部６以外の図示を省略している。
封口部６では外装体１（ラミネートフィルム）の内側表面１ａ同士が溶着されるため、溶着部５の部分ではラミネートフィルムが合計３枚重なった状態で溶着され、溶着部５以外の部分では、ラミネートフィルムが合計２枚重なった状態で溶着されている。また、封口部６の正極端子２（負極端子３）が配置される部分（端子部分６ａ）では、外装体１（ラミネートフィルム）の内側表面１ａ同士によって正極端子２（負極端子３）が挟み込まれており、この正極端子２（負極端子３）も含めて合計３層（ラミネートフィルム２層＋端子１層）が重なった状態でラミネートフィルムにより封口されている。
また、封口部６の幅方向（Ｘ方向）の端部６ｂでは、外装体１（ラミネートフィルム）が折り畳まれ密着した状態で溶着されている。また、図１に示すように、封口部６は、外装体１の内側表面１ａ同士を溶着しているため、封口部６の幅Ｗ２は、発電要素４を収容した電池１００の長手方向（Ｙ方向）の中央部（厚みの大きい部分）における幅Ｗ４よりも大きい。
図５に示すように、外装体１は、発電要素４が配置される内側から外側方向に向かって、ＰＥ溶着層１１、ＰＥＴ層１２、アルミニウム層１３、ＰＥＴ層１４およびＰＥ溶着層１５がこの順に積層されたラミネートフィルムからなる。
外装体１（ラミネートフィルム）は、全体の厚み（総厚み）ｔ２が約１５０μｍ以上約５００μｍ以下となるように形成されている。なお、リチウムイオン電池１００の高容量化（大型化）に伴い、外装体１の内部に収容される発電要素４も大型化して質量が大きくなるため、外装体１の総厚みｔ２が小さすぎると強度が不十分となるおそれがある一方、総厚みｔ２が大きすぎると封口部６などの均一な溶着が困難となりシールの信頼性が不十分となるおそれがある。このため、外装体１の総厚みｔ２は、電池１００の大きさ（厚み）に応じて、約１５０μｍ以上約５００μｍ以下の範囲内で、電池１００の厚みｔ１（図２参照（約０．５ｃｍ以上約５ｃｍ以下））の約０．３％以上約５％以下とすることが好ましい。
ＰＥ溶着層１１および１５は、溶着部５および封口部６を形成するための溶着樹脂層であり、ポリオレフィン系樹脂であるポリエチレンからなる。ＰＥ溶着層１１および１５を構成するポリエチレンは、約１３０℃の融点を有している。また、外装体１の内側表面１ａに形成されたＰＥ溶着層１１および外側表面１ｂに形成されたＰＥ溶着層１５は、それぞれ厚みｔ３およびｔ７を有する。本実施形態では、ＰＥ溶着層１１および１５の厚みｔ３およびｔ７は、約５０μｍ以上約２００μｍ以下であり、好ましくは、約１００μｍ以上約１５０μｍ以下である。
アルミニウム層１３とＰＥＴ層１２および１４との間には、これらを互いに接合する接着層（接着剤、接着フィルムなど）を設けることが好ましい。接着層としては、エチレン−メタクリル酸共重合を用いることができる。また、エチレン−メタクリル酸共重合の他、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シアノアクリレート系、ゴム（シリコーン系、ＥＰＤＭ、クロロプレン系、ブチル系、ＳＢＲ系、ニトリル系）などからなる接着層であってもよい。
ＰＥＴ層１２および１４は、耐熱性および絶縁性を有する耐熱樹脂層である。ＰＥＴ層１２および１４は、ポリエステル系樹脂であり、ポリエチレンテレフタレートからなる。ＰＥＴ層１２および１４を構成するポリエチレンテレフタレートは、ＰＥ溶着層１１および１５の融点（約１３０℃）よりも高い約２６０℃の融点を有する。また、ＰＥＴ層１２および１４は、それぞれ、ＰＥ溶着層１１および１５の厚みｔ３およびｔ７（約５０μｍ以上約２００μｍ以下）よりも小さい厚みｔ４およびｔ５を有している。本実施形態では、ＰＥＴ層１２および１４の厚みｔ４およびｔ５は、それぞれ、約５μｍ以上約５０μｍ以下である。ＰＥＴ層１２（１４）の厚みが約５μｍよりも小さいと端子部分６ａでＰＥ溶着層１１が溶け拡がった場合の短絡防止効果が得にくくなる一方、ＰＥＴ層１２（１４）の厚みが約５０μｍよりも大きいと外装体１が硬くなり、封口部６が幅方向（Ｘ方向）の端部６ｂ付近において溶着しにくくなる。
また、図５に示すように、ＰＥＴ層１２は、外装体１の内側表面１ａのＰＥ溶着層１１とアルミニウム層１３との間（アルミニウム層１３の内側）に配置されている。ＰＥＴ層１４は、外装体１の外側表面１ｂのＰＥ溶着層１５とアルミニウム層１３との間（アルミニウム層１３の外側）に配置されている。これらの耐熱性のＰＥＴ層１２および１４は、ラミネートフィルム（外装体１）の溶着時に、加熱されたＰＥ溶着層１１（１５）が溶け拡がった場合でも、アルミニウム層１３がＰＥ溶着層１１（１５）から露出するのを防止する機能を有する。また、外側のＰＥＴ層１４は、外部の衝撃などによりアルミニウム層１３が傷つけられるのを防ぐ防護層としての機能を有する。
アルミニウム層１３の内側のＰＥＴ層１２は、封口部６の溶着時に、端子部分６ａ（図４参照）でアルミニウム層１３と正極端子２（負極端子３）とが接触して短絡するのを防止する機能を有する。また、電解液にＬｉＰＦ６などが用いられる場合には、電池１００の内部で水と反応してフッ酸（ＨＦ）が生成されアルミニウムを腐食させる場合がある。このため、ＰＥＴ層１２は、内側表面１ａのＰＥ溶着層１１が溶融して外装体１の内部にアルミニウム層１３が露出するのを防止することによって、電池１００内で発生するフッ酸によりアルミニウム層１３が腐食するのを防止する機能を有する。
図５に示すように、アルミニウム層１３は、外装体１の内部および外部からのガスおよび液体を遮断する機能を有している。また、アルミニウム層１３と樹脂層（ＰＥＴ層１２および１４）との間には、これらを互いに接合する接着層（接着剤、接着フィルムなど）を設けることができる。なお、接着層としては、エチレン−メタクリル酸共重合を用いることが好ましい。また、エチレン−メタクリル酸共重合の他、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シアノアクリレート系、ゴム（シリコーン系、ＥＰＤＭ、クロロプレン系、ブチル系、ＳＢＲ系、ニトリル系）などからなる接着層であってもよい。さらに、接着層は樹脂層間、例えばＰＥＴ層とＰＥ層との間にあってもよい。
アルミニウム層１３は、約４μｍ以上約１００μｍ以下の厚みｔ６を有するアルミニウム箔からなる。なお、アルミニウム層１３の厚みｔ６は、約４μｍ以上約１００μｍ以下の範囲内で、外装体１（ラミネートフィルム）の全体の厚みｔ２（約１５０μｍ以上約５００μｍ以下）の約２％以上約３０％以下が好ましく、より好ましくは、約４％以上約２０％以下である。上記の通り、電池１００は比較的大容量の中型または大型リチウムイオン電池であるため、大電流で放電した場合には、正極端子２（負極端子３）や発電要素４での発熱が大きくなる。このため、アルミニウム層１３の厚みｔ６を上記の範囲とすることにより、熱伝導性に優れるアルミニウム層１３によって電池１００の熱を外装体１の全体に効果的に拡散させ、外装体１の全体から効果的に放熱することが可能となる。一方、アルミニウム層１３の厚みｔ６が大きくなりすぎると、外装体１の変形に伴いアルミニウム層１３に割れが発生しやすくなる。
次に、上記した構造を有する本実施形態による電池１００の製造プロセスについて説明する。
まず、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置されたセパレータとを互いに重ね合わせた状態で巻回し、渦巻き状の発電要素４（図２参照）を形成する。そして、平板状の正極端子２（図１参照）を正極板と接合し、平板状の負極端子３（図１参照）を負極板と接合する。
図２および図６に示すように、ラミネートフィルム（外装体１）の一端Ｐ側の内側表面１ａの一部と、他端Ｑ側の外側表面１ｂの一部とを重ね合わせて溶着することにより、長手方向（Ｙ方向）に延びる帯状の溶着部５（図１参照）を形成する。これにより、外装体１は、筒状（チューブ状）に形成される。溶着部５は、熱源による加熱溶着、電磁波を用いた高周波溶着、または、超音波振動を用いた超音波溶着などにより溶着する。
次に、チューブ状（筒状）に形成した外装体１の内部に発電要素４を収納し、電解液を注入して筒状の両端部を封口（封止）する。具体的には、筒状の外装体１（ラミネートフィルム）の長手方向（Ｙ方向）の一端部（Ｙ２方向側端部）の開口部から正極端子２が露出するとともに、筒状の外装体１の他端部（Ｙ１方向側端部）の開口部から負極端子３が露出するように配置して、発電要素４を外装体１の内部に収納する。この際、外装体１の溶着部５を、全体が２点Ａ−Ｂ間の領域（間隔Ｄ１）の領域に収まるように配置する。なお、本実施形態では、図３に示すように、外装体１の溶着部５が、正極端子２（負極端子３）と発電要素４の内周面端部４ｃとの間の間隔Ｄ３の領域に収まるように配置される。この状態で、筒状の外装体１のいずれか一方の開口端部を溶着することにより、電池１００の片側に封口部６を形成する。封口部６を形成することにより、溶着部５と、正極端子２および負極端子３（点Ｂ）と、発電要素４（点Ａ）との位置関係が定まる。
なお、図４に示すように、封口部６を形成する際には、正極端子２（負極端子３）は、端子部分６ａで電池１００の厚み方向（Ｚ方向）の両側から溶融したＰＥ溶着層１１（内側表面１ａ）に挟み込まれることにより、周囲が隙間なくシールされる。封口部６は、溶着部５と同様、加熱溶着、高周波溶着、または、超音波溶着などにより溶着する。
ここで、封口部６の端子部分６ａでは、正極端子２（負極端子３）が挟み込まれる分、肉厚が大きくなる。このため、端子部分６ａに溶着部５が配置されると、溶着部位の肉厚がさらに大きくなる。この場合には、封口部６において正極端子２（負極端子３）および溶着部５が重なる部分（端子部分６ａ）とそれ以外の部分との肉厚の変化が大きくなるため、封口部６を加熱した場合に温度がばらついて封口部６全体の溶着状態を均一にすることが困難となる。この結果、封口部６の溶着強度に局所的なばらつきが発生して封口部６の端子部分６ａにおけるシールの信頼性を確保するのが難しくなる。本実施形態では、図３に示すように、溶着部５が正極端子２および負極端子３と重ならない位置に配置されているため、封口部６において端子部分６ａに溶着部５が配置されることがない。
また、図４に示すように、封口部６の幅方向（Ｘ方向）の端部６ｂでは、外装体１（ラミネートフィルム）が折り畳まれ密着した状態で溶着される。このため、封口部６の端部６ｂの上面および下面に跨がって溶着部５が配置されると、溶着部５の厚みが大きいために溶着部５を折り畳んで封口部６の端部６ｂの上面および下面に密着させるのが困難となる。さらに、端部６ｂの上面および下面を覆うように溶着部５を折り畳んだ場合には、合計４枚のラミネートフィルムが重なり合うことになるため、溶着時に合計４枚のラミネートフィルムが重なる端部６ｂと他の部分（たとえば端部６ｂと端子部分６ａとの間の合計２枚のラミネートフィルムが重なる部分）とを均一に加熱するのが難しくなる。この結果、溶着時に端部６ｂにおけるＰＥ溶着層１１（内側表面１ａ）の溶融が不十分となるか、または、端部６ｂ以外の部分におけるＰＥ溶着層１１（内側表面１ａ）が過剰に溶融される可能性があるため、封口部６におけるシールの信頼性を確保するのが難しくなるという不都合がある。本実施形態では、図３に示すように、溶着部５が２点Ａ−Ｂ間の領域内に配置されているので、溶着部５が外装体１の側端部１ｃと重なることがない。このため、封口部６の端部６ｂに溶着部５が配置されることがなく、上記のような不都合が生じない。
また、図１に示すように、封口部６の幅Ｗ２は、電池１００の長手方向（Ｙ方向）の中央部の幅Ｗ４よりも大きくなる。このため、発電要素４の湾曲部４ｂのＹ方向端部から封口部６の端部６ｂに至る外装体部分１ｄでは、外装体１の側面に窪みが生じる。この結果、図３に示すように、中間点ＡよりもＸ方向の外側の領域では、外装体部分１ｄの窪みにより外装体１の変形が大きくなっている。これに対して、発電要素４のＸ方向中央の平坦部４ａから封口部６に至る外装体部分１ｅでは、外装体１が窪むことなく平坦なまま滑らかに傾斜する。このため、外装体１に窪みが生じて変形が大きい外装体部分１ｄに溶着部５が配置される場合には、溶着部５自体に窪みが生じて溶着部５に応力が集中しやすくなるため、溶着部５の信頼性の点から好ましくない。本実施形態では、溶着部５が発電要素４の内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａよりも外側の領域に配置されることがないので、外装体部分１ｄに溶着部５が配置されることがない。
上述した電池１００の片側に封口部６を形成する工程の後、外装体１の他方の開口端部から外装体１の内部に電解液を注液する。最後に、外装体１の他方の開口端部を溶着して封口部６を形成することにより、外装体１を封口（封止）する。以上により、本実施形態による電池１００が形成される。
本実施形態では、上記のように、溶着部５が、溶着部５が配置された面の投影面において、内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａと、正極端子２（負極端子３）の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置されることによって、外装体１の側端部１ｃや窪みが生じて変形が大きい外装体部分１ｄに溶着部５が配置されることなく、かつ、外装体１の膨張および収縮に伴う外装体１の変位量が大きくなる電池１００の幅方向（Ｘ方向）中央部にも溶着部５が配置されることがないので、溶着部５の信頼性が低下するのを抑制することができる。また、溶着部５が外装体１の側端部１ｃとは重ならないため、封口部６を形成する際に溶着部５を折り畳んで溶着せずに済む。この結果、外装体１の開口部をより確実に封止することができる。
また、本実施形態では、上記のように、溶着部５が、溶着部５が配置された面の投影面において、正極端子２（負極端子３）とは重ならないように配置されているため、封口部６を形成する（溶着する）際に、２枚のラミネートフィルムが重なった溶着部５と正極端子２（負極端子３）とが重なることがない。これにより、上記のように溶着部５が端子部分６ａに配置されることに起因して封口部６の信頼性が低下するのを防止することができる。
また、本実施形態では、上記のように、溶着部５の全体が、上記の領域（Ａ−Ｂ間の領域）の中でも、正極端子２（負極端子３）と発電要素４の内周面端部４ｃとの間の間隔Ｄ３の領域内に配置されることによって、外装体１の変位量が大きくなる電池１００の幅方向中央部を避けるとともに、外装体１が湾曲する内周面端部４ｃの外側の領域（湾曲部４ｂ）をも避けて平坦な外装体部分１ｅの領域に溶着部５を配置することができる。これにより、溶着部５に力が加わりにくい領域に溶着部５の全体を配置することができるので、溶着部５の信頼性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、ラミネートフィルムの内側表面１ａの一部と外側表面１ｂの一部とが対向して溶着することでラミネートフィルム（外装体１）を筒状に形成し、筒状の一端部（Ｙ２方向側端部）から正極端子２が露出するように配置し、筒状の他端部（Ｙ１方向側端部）から負極端子３が露出するように配置し、筒状の両端部を封口する（封口部６を形成する）ことによって、電池１００の両側に正極端子２と負極端子３とをそれぞれ１つずつ配置することができるので、電池１００のＹ１方向側またはＹ２方向側の片方に正極端子２および負極端子３の両方が幅方向（Ｘ方向）に沿って並ぶように配置される場合と比較して、溶着部５の配置領域（中間点Ａと側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の間隔Ｄ１の領域）を確保しやすい。また、本実施形態による電池１００では、正極端子２および負極端子３の両方が電池１００の片側に並ばないので、容易に、正極端子２および負極端子３の幅Ｗ１を大きくして正極端子２（負極端子３）の電気抵抗を小さくすることができる。ここで、正極端子２（負極端子３）を流れる電流によって発生する熱量は正極端子２（負極端子３）の電気抵抗に比例するため、充放電時の正極端子２（負極端子３）の発熱を抑制することができる。充放電時に大電流が流れやすい中型から大型の電池では正極端子２および負極端子３の発熱が大きくなりやすいため、本実施形態は中型から大型の電池１００に適用した場合に特に有効である。
（一実施形態の第１〜第３変形例）
上記実施形態では、溶着部５の全体が、発電要素４の内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａと、正極端子２（および負極端子３）の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明では、溶着部５の全体が２点Ａ−Ｂ間の領域内に厳密に配置されていなくてもよい。
すなわち、外装体１の側端部１ｃや窪みが生じる外装体部分１ｄに溶着部が配置されなければ、図７に示す第１変形例のように、溶着部１０５の一方の縁部が、２点Ａ−Ｂ間の領域から矢印Ｘ１方向側に僅かにはみ出てもよい。この第１変形例による外装体１０１では、溶着部１０５が配置された面の投影面において、溶着部１０５の幅方向の一端部（矢印Ｘ２方向側端部）が２点Ａ−Ｂ間の領域（間隔Ｄ１）内に配置されている。また、溶着部１０５の他端部（矢印Ｘ１方向側端部）が内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａよりも外側の領域（中間点Ａと外周面端部４ｄとの間の間隔Ｄ２／２の領域）に配置されている。この第１変形例でも、溶着部１０５は、外装体１０１の側端部１０１ｃや窪みが生じる外装体部分１０１ｄとは重なっていない。
また、図８に示す第２変形例のように、溶着部２０５の一方の縁部が、２点Ａ−Ｂ間の領域から矢印Ｘ２方向側に僅かにはみ出てもよい。この第２変形例による外装体２０１では、溶着部２０５が配置された面の投影面において、溶着部２０５の幅方向の一端部（矢印Ｘ２方向側端部）が正極端子２（負極端子３）の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）よりも矢印Ｘ２方向側に配置されている。このため、溶着部２０５の一端部は、正極端子２（負極端子３）と重なるように配置されている。また、溶着部２０５の他端部（矢印Ｘ１方向側端部）は、２点Ａ−Ｂ間の領域（間隔Ｄ１）内であって、点Ｂと内周面端部４ｃとの間の間隔Ｄ３の領域内に配置されている。
また、図９に示す第３変形例のように、溶着部３０５が、２点Ａ−Ｂ間の領域からＸ方向の両側に僅かにはみ出てもよい。この第３変形例による外装体３０１では、溶着部３０５が配置された面の投影面において、溶着部３０５の大部分が２点Ａ−Ｂ間の領域（間隔Ｄ１）に配置されている。溶着部３０５は、間隔Ｄ１の領域からＸ方向の両側に僅かにはみ出るように配置されている。したがって、溶着部３０５の一端部（矢印Ｘ２方向側端部）は、溶着部３０５が配置された面の投影面において、正極端子２（負極端子３）と重なるように配置されている。また、溶着部３０５の他端部（矢印Ｘ１方向側端部）は、発電要素４の内周面端部４ｃと重なるように配置されている。なお、溶着部３０５は、外装体３０１の側端部３０１ｃや窪みが生じる外装体部分３０１ｄとは重なっていない。
これらの第１〜第３変形例のように、正極端子２（負極端子３）と発電要素４の内周面端部４ｃとの間の領域に溶着部（１０５、２０５および３０５）の全体を配置しない場合であっても、溶着部（１０５、２０５および３０５）が発電要素４の内周面端部４ｃと外周面端部４ｄとの中間点Ａと、正極端子２（および負極端子３）の側端部２ａ（３ａ）（点Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に配置されることによって、膨張および収縮に伴う外装体（１０１、２０１および３０１）の変位量が大きくなる電池の幅方向（Ｘ方向）中央部に溶着部（１０５、２０５および３０５）が配置されることがないので、溶着部（１０５、２０５および３０５）の信頼性が低下するのを抑制することができる。
なお、今回開示された実施形態および各変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および各変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態および第１〜第３変形例では、溶着部を電池のＸ１方向側に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、溶着部を電池のＸ２方向側に配置してもよい。
また、上記実施形態では、外装体（ラミネートフィルム）の内側および外側表面にポリエチレンからなる溶着樹脂層（ＰＥ溶着層１１および１５）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、これらの溶着樹脂層は、ポリエチレン以外のポリオレフィン系樹脂（たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ））であってもよい。また、溶着樹脂層は、ポリオレフィン系樹脂以外の比較的低温で溶着可能な熱可塑性樹脂であってもよい。
また、上記実施形態では、外装体（ラミネートフィルム）にポリエチレンテレフタレートからなる耐熱樹脂層（ＰＥＴ層１２および１４）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、耐熱樹脂層を設けなくともよい。また、ポリエチレンテレフタレート以外のポリエステル系樹脂（たとえば、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネートなど）や、ナイロン、セロハン、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡなど）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリアリルエーテルニトリル、ポリベンゾイミダゾールなど、ポリエチレンテレフタレート以外の材料からなる耐熱樹脂層を設けてもよい。
また、上記実施形態では、外装体（ラミネートフィルム）を構成する層中に金属層としてアルミニウム箔からなるアルミニウム層１３を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アルミニウム層に代えて、亜鉛や、金、銀、黄銅、スズ、青銅、鉄、銅、チタン、鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、リン青銅、ステンレス鋼など、アルミニウム以外の材料からなる金属層を用いてもよい。
また、上記実施形態および第１〜第３変形例では、正極端子および負極端子を、それぞれ、外装体の長手方向（Ｙ方向）の一端部および他端部に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示した第４変形例のように、電池２００の正極端子２０２および負極端子２０３の両方を、外装体１の長手方向の片側（図１０ではＹ２方向側）にまとめて配置してもよい。この際、電池２００のようにＸ１方向側に溶着部５を設ける場合には、中間点Ａと、Ｘ１方向側の負極端子２０３の側端部２０３ａ（点Ｂ）との間の領域（Ａ−Ｂ間の領域）に溶着部５を配置すればよい。ただし、本発明を比較的大きな電流が流れる中型または大型の電池に適用する場合には、正極端子および負極端子の幅を大きくすることが可能なように、正極端子および負極端子をそれぞれ外装体の長手方向の一端部および他端部に配置するのが好ましい。
また、上記実施形態および第１〜第３変形例では、正極端子および負極端子を、電池の幅方向（Ｘ方向）の同じ位置に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。正極端子と負極端子とは、電池の幅方向に互いにずれた位置に設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、本発明の電池を、非水系電解質電池の一種であるリチウムイオン電池に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の電池を、たとえば、リチウムイオン電池以外の非水系電解質電池に適用してもよいし、ニッケル水素電池などの水系電解質電池に適用してもよい。
１、１０１、２０１、３０１ 外装体
２、２０２ 正極端子（リード端子）
３、２０３ 負極端子（リード端子）
４ 発電要素
４ａ 内周面端部
５、１０５、２０５、３０５ 溶着部
１００、２００ 電池

Claims (2)

  1. ラミネートフィルムの内側表面の一部と外側表面の一部とが対向して溶着された溶着部を有する外装体と、
    前記外装体に収容されるとともに、極板が巻回されて、内周面および外周面を有する発電要素と、
    前記発電要素と接続され、前記外装体の外部へ露出するリード端子とを備え、
    前記外装体の溶着部が、前記外装体の幅方向の中央以外の領域で、かつ、前記溶着部が配置された面の投影面において、前記発電要素の前記内周面の端部と前記外周面の端部との中間点と、前記リード端子の側端部との間の領域に配置されている、電池。
  2. 前記ラミネートフィルムの内側表面の一部と外側表面の一部とが対向して溶着されることで前記ラミネートフィルムが筒状に形成されて、前記筒状の一端部から正極のリード端子が露出するように配置されており、前記筒状の他端部から負極のリード端子が露出するように配置されており、前記筒状の両端部が封口されている、請求項１に記載の電池。
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