JP6285746B2

JP6285746B2 - 二次電池

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Publication number: JP6285746B2
Application number: JP2014032814A
Authority: JP
Inventors: 池田　幸太郎; 幸太郎池田; 昭海野
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-02-24
Also published as: JP2015159018A

Description

本発明は、電池容器の外表面に撥水部を備えた二次電池に関する。

例えば、電子機器や電気自動車等の駆動電源として二次電池が用いられている。一般に、二次電池は、金属製の電池容器の内部に収容した電極と、電池容器の外部に配置した外部端子とが電気的に接続され、この電極および外部端子が電池容器に対して電気的に絶縁された構成を有している。また、電池容器の内部には電解液が注入されている。

例えば、アルミニウム含有材料からなる有底筒状の外装缶を有し、外装缶の開口部が封口板によって封口されている素電池が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載の素電池は、外装缶の外表面における底面を含み、かつ前記外表面の側壁における前記底面側の端部から前記開口部側の端部に至る領域が陽極酸化処理されている。

特開２００７‐２８７５１４公報

前記特許文献１に記載の素電池は、電気的な絶縁を目的として外装缶の外表面に陽極酸化処理を行っている。しかし、例えば、封口板の外表面に結露した場合、封口板に設けられた正極端子と負極端子との間が電解質を含む水等の導電性を有する液体によって電気的に導通して短絡する虞がある。

また、複数の素電池を直列または並列に接続して組電池を構成する場合に、隣接する二次電池同士が極めて接近した状態になることがある。このような場合、隣接する二次電池同士の極性の異なる外部端子の間が、導電性を有する液体によって電気的に導通して短絡する虞がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単一または複数の二次電池の極性の異なる外部端子間が導電性を有する液体によって短絡するのを防止することができる二次電池を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の二次電池は、複数の二次電池を厚さ方向に積層可能な扁平箱形の電池容器と、該電池容器の前記厚さ方向に沿う上端面に配置された正極および負極外部端子と、を備えた二次電池であって、前記上端面の少なくとも一部に撥水部を備えることを特徴とする。

本発明の二次電池によれば、電池容器の上端面に導電性を有する液体が存在する場合でも、撥水部において液体が液滴状になり、その結果、撥水部から液体が排除される。これにより、極性の異なる外部端子間が導電性を有する液体によって導通することが防止される。したがって、単一または複数の二次電池の極性の異なる外部端子間が導電性を有する液体によって短絡するのを防止することができる。

本発明の実施形態１に係る二次電池を示す斜視図。図１に示す二次電池の分解斜視図。図１に示す二次電池が備える電極群の分解斜視図。図１に示す二次電池を直列に接続した組電池の斜視図。図４に示す組電池の一部を拡大して示す側面図。（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る二次電池を示す平面図。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態３に係る二次電池を示す側面図、正面図および平面図。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る二次電池１００Ａの外観斜視図である。図２は、図１に示す二次電池１００Ａの分解斜視図である。

本実施形態の二次電池１００Ａは、電池容器１０の上端面１０ａに撥水部１６を備えることを最大の特徴としている。以下、本実施形態の二次電池１００Ａの構成について、詳細に説明する。

二次電池１００Ａは、複数の二次電池１００Ａを厚さ方向に積層して配置可能な扁平箱形の電池容器１０を備えた角形リチウムイオン二次電池である。電池容器１０は、扁平角形の電池缶１１と、二次電池１００Ａの幅方向に延びる矩形板状の電池蓋１２とによって構成されている。電池缶１１は、厚さ方向に対向する相対的に面積の広い一対の広側面１１ａと、幅方向に対向する相対的に面積の狭い一対の狭側面１１ｂと、幅方向に延びる矩形の底面１１ｃとを有している。電池缶１１および電池蓋１２は、例えば、アルミニウム等の金属材料によって製作されている。

電池缶１１は、外表面すなわち広側面１１ａ、狭側面１１ｂおよび底面１１ｃに、後述する電池蓋１２の上面の撥水膜１６ａよりも耐久性に優れた絶縁保護膜１７を備えている。絶縁保護膜１７は、例えば、電池蓋１２の上面の撥水膜１６ａよりも高い柔軟性を有している。そのため、絶縁保護膜１７は、撥水膜１６ａと比較して、電池容器１０の膨張および収縮に対する追従性が良好で、高い耐久性を有している。絶縁保護膜１７は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂材料によって形成することができる。

電池蓋１２の上面、すなわち二次電池１００Ａの厚さ方向に沿う電池容器１０の上端面１０ａには、正極および負極外部端子２０Ａ，２０Ｂが設けられている。外部端子２０Ａ，２０Ｂは、概ね直方体形状のブロック状に形成され、電池蓋１２の上面の幅方向両端に、絶縁部材であるガスケット２を介して配置されている。正極側の外部端子２０Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作され、負極側の外部端子２０Ｂは、例えば銅または銅合金によって製作されている。

電池蓋１２の幅方向中央部には、ガス排出弁１３が設けられている。ガス排出弁１３は、例えば電池容器１０の内部空間の圧力が所定値を超えて上昇すると開裂するように薄肉化され、開裂時に応力を集中させて破断させる溝１３ａ等が形成されている。ガス排出弁１３が開裂することで、電池容器１０の内部空間からガスが排出されて内部空間の圧力が低減され、二次電池１００Ａの安全性が確保される。ガス排出弁１３と一方の外部端子２０Ａとの間には注液口１４が設けられている。

注液口１４は、電池容器１０内へ電解液を注入するために設けられた電池蓋１２を貫通する貫通孔である。注液口１４は、電解液の注入後に、例えば、レーザ溶接によって注液栓１５が接合されて封止されている。電池容器１０内に注入する電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液が用いられる。

ガス排出弁１３および注液栓１５を含む電池容器１０の上端面１０ａには、撥水部１６が設けられている。撥水部１６は、電池蓋１２の上面全体を被覆する撥水膜１６ａによって電池容器１０の上端面１０ａの全体に形成されている。なお、撥水部１６は、撥水膜１６ａによって形成する方法に限定されず、例えば、電池容器１０の上端面１０ａに微小な凹凸を設けるなど、撥水性を付与する他の様々な表面処理によって形成することができる。このような表面処理は、撥水膜１６ａの形成と別に行ってもよく、撥水膜１６ａの形成と組み合わせてもよい。また、ガス排出弁１３および注液栓１５の表面には、撥水部１６を設けないようにしてもよい。

撥水膜１６ａは、水に濡れないことが好ましい。すなわち、撥水膜１６ａの表面の水の接触角は、９０°以上であることが好ましく、可能な限り１８０°に近いことが好ましい。撥水膜１６ａの材料は、撥水部１６の撥水性を向上させる観点から、例えば、フッ素樹脂を用いることができ、特に完全フッ素化樹脂またはフッ素化樹脂共重合体を用いることが好ましい。具体的には、撥水膜の材料として、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体）などが用いられる。

外部端子２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、バスバー２０１（図４参照）等に溶接接合される溶接接合部２１を有している。溶接接合部２１は、概ね直方体形状を有するブロック状に形成され、下端面が電池蓋１２の上面に対向し、上端面が電池蓋１２の上面と平行になっている。溶接接合部２１の下端面には、電池蓋１２の上面に垂直な軸方向に延びる柱状の接続部２２が設けられている。

電池蓋１２と溶接接合部２１との間には、絶縁部材であるガスケット２が配置され、溶接接合部２１と電池蓋１２とが電気的に絶縁されている。電池蓋１２の内表面すなわち下面と、電池容器１０内部に収容される集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの基部３１との間には絶縁板３が配置され、電池蓋１２と集電板３０Ａ，３０Ｂとが電気的に絶縁されている。ガスケット２および絶縁板３は、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材料によって構成されている。

電池蓋１２の長手方向両端には、外部端子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの接続部２２を挿通させる一対の貫通孔１２ａが設けられている。また、ガスケット２、絶縁板３および集電板基部３１は、それぞれ電池蓋１２の貫通孔１２ａに対応する位置に外部端子２０Ａまたは２０Ｂの接続部２２を挿通させる貫通孔２ａ，３ａ，３１ａを有している。外部端子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの接続部２２は、ガスケット２、電池蓋１２、絶縁板３および集電板基部３１のそれぞれの貫通孔２ａ，１２ａ，３ａ，３１ａに通され、先端がかしめられて拡径するように塑性変形することで、かしめ部２３が形成されている。

これにより、電池蓋１２に対して、外部端子２０Ａ，２０Ｂ、ガスケット２、絶縁板３、および集電板３０Ａ，３０Ｂが一体的にかしめ固定されている。そして、正極側および負極側それぞれの外部端子２０Ａ，２０Ｂと集電板３０Ａ，３０Ｂとが電気的に接続されている。電池容器１０は、ガスケット２，２および絶縁板３，３によって外部端子２０Ａ，２０Ｂおよび集電板３０Ａ，３０Ｂと電気的に絶縁され、外部端子２０Ａ，２０Ｂおよび集電板３０Ａ，３０Ｂとは電位が異なり、極性を持たず、電気的な中性を維持している。

集電板３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ、電池蓋１２の下面に対向して配置される矩形板状の集電板基部３１と、集電板基部３１の側端で折曲されて電池缶１１の広側面１１ａに沿って底面１１ｃに向かって延びる接続端部３２とを有している。集電板３０Ａ，３０Ｂは、それぞれの接続端部３２が、例えば、超音波溶接等によって後述する電極群４０の箔露出部４１ｃ，４２ｃに接合されている。これにより、集電板３０Ａ，３０Ｂは、電極群４０と電気的に接続され、電極群４０を電池容器１０内部の所定位置に支持している。正極側の集電板３０Ａは、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作され、負極側の集電板３０Ｂは、例えば銅または銅合金によって製作されている。

電池缶１１は、上部が開放されて矩形の開口部１１ｄが形成されている。電極群４０は、箔露出部４１ｃ，４２ｃがそれぞれ集電板３０Ａ，３０Ｂに接合され、例えばポリプロピレン等の合成樹脂製の絶縁保護フィルム４によって包まれて電池缶１１と電気的に絶縁された状態で、電池缶１１の開口部１１ｄから電池缶１１内部に挿入されている。そして、電池缶１１の開口部１１ｄが電池蓋１２によって封止されることで、電極群４０が電池容器１０の内部に収容されている。電池蓋１２は、周側面の全周に亘って、例えばレーザ溶接によって電池缶１１に接合されている。

図３は、図２に示す電極群４０の一部を展開した分解斜視図である。

電極群４０は、セパレータ４３，４４を介在させて積層させた正負の電極４１，４２を捲回軸に平行な軸心の周りに捲回して扁平形状に成形した捲回電極群である。電極群４０は、電池缶１１の広側面１１ａに対向して配置される平坦な一対の平面部４０ａと、電池蓋１２および電池缶１１の底面１１ｃに対向して配置される半円筒状の一対の湾曲部４０ｂを有している。セパレータ４３，４４は、正極電極４１と負極電極４２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負極電極４２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。

正極電極４１は、正極集電体である正極箔４１ａと、正極箔４１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層４１ｂとを有している。正極電極４１の幅方向の一側は、正極合剤層４１ｂが形成されず、正極箔４１ａが露出した箔露出部４１ｃとされている。正極電極４１は、箔露出部４１ｃが負極電極４２の箔露出部４２ｃと捲回軸方向の反対側に配置されて、捲回軸の周りに捲回されている。

正極電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤および分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔４１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔４１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔４１ａの厚みを含まない正極合剤層４１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。

正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換またはドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、およびこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。

負極電極４２は、負極集電体である負極箔４２ａと、負極箔４２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層４２ｂとを有している。負極電極４２の幅方向の一側は、負極合剤層４２ｂが形成されず、負極箔４２ａが露出した箔露出部４２ｃとされている。負極電極４２は、その箔露出部４２ｃが正極電極４１の箔露出部４１ｃと捲回軸方向の反対側に配置されて、捲回軸周りに捲回されている。

負極電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤および分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔４２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔４２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔４２ａの厚みを含まない負極合剤層４２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。

負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状または塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。

なお、前記した正極および負極の合剤層４１ｂ，４２ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されない。前記した結着材として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いてもよい。

また、セパレータ４３，４４を介在させて正極電極４１および負極電極４２を重ねて捲回する際の軸芯は、例えば、正極箔４１ａ、負極箔４２ａ、セパレータ４３，４４のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回したものを用いることができる。

電極群４０の捲回軸方向において、負極電極４２の負極合剤層４２ｂの幅は、正極電極４１の正極合剤層４１ｂの幅よりも広くなっている。また、電極群４０の最内周と最外周には負極電極４２が捲回されている。これにより、正極合剤層４１ｂは、電極群４０の最内周から最外周まで負極合剤層４２ｂの間に挟まれている。

正極電極４１および負極電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃはそれぞれ電極群４０の平面部４０ａで束ねられ、例えば超音波溶接等によって正極側、負極側の集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの接続端部３２にそれぞれ接合される。これにより、正極側および負極側において、外部端子２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ集電板３０Ａ，３０Ｂを介して、電極群４０を構成する電極４１，４２とそれぞれ電気的に接続される。

なお、電極群４０の捲回軸方向において、セパレータ４３，４４の幅は負極合剤層４２ｂの幅よりも広いが、正極電極４１および負極電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれセパレータ４３，４４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ４３，４４は、箔露出部４１ｃ，４２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。

図４は、図１に示す二次電池１００Ａを用いた組電池２００の概略的な構成を示す斜視図である。

組電池２００は、前述の二次電池１００Ａを交互に１８０°反転させて厚さ方向に積層して配置し、隣り合う一方の二次電池１００Ａの正極外部端子２０Ａと、もう一方の二次電池１００Ａの負極外部端子２０Ｂとを、バスバー２０１によって直列に接続した構成を有している。バスバー２０１は、電気抵抗が小さい金属製の板状の部材であり、外部端子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの溶接接合部２１に、例えばレーザ溶接によって接合されている。

各二次電池１００Ａは、電池容器１０を構成する電池缶１１の底面１１ｃが、例えば、水冷方式によって冷却されている。これにより、隣接する二次電池１００Ａは、電池缶１１の広側面１１ａ同士が密着し、または、広側面１１ａ同士の間に僅かな隙間をあけて配置されている。

組電池２００において、複数の二次電池１００Ａは、交互に１８０°反転させて厚さ方向に積層して配置されている。そのため、隣接する二次電池１００Ａ，１００Ａのバスバー２０１によって接続されていない極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂ間の電位差は、単一の二次電池１００Ａの正極、負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂ間の電位差の２倍になっている。

以下、本実施形態の二次電池１００Ａの作用について説明する。

図５は、図４に示す組電池２００において、厚さ方向に隣接する２つの二次電池１００Ａ，１００Ａのバスバー２０１によって接続されていない極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの近傍を拡大した概略的な側面図である。

例えば、二次電池１００Ａを使用する環境の温度や湿度の変化によって、二次電池１００Ａの表面に結露する場合がある。このような場合を含む何らかの原因によって、外部端子２０Ａ，２０Ｂの周辺が、例えば電解質を含む水などの導電性を有する液体Ｌによって濡れた状態になる虞がある。

このような場合、従来の二次電池では、単一または複数の二次電池の極性の異なる外部端子間に導電性を有する液体Ｌによって電気的な導通経路が形成され、これらの外部端子が短絡する虞があった。特に、複数の二次電池を交互に１８０°反転させて厚さ方向に隙間なく積層して組電池を構成する場合、隣接する二次電池のバスバーによって接続されていない外部端子間の電位差が２倍になっている。そのため、これらの外部端子間で導電性を有する液体Ｌによる短絡が発生しやすくなる虞があった。

これに対し、本実施形態の二次電池１００Ａは、電池容器１０の上端面１０ａ全体に撥水膜１６ａによって形成された撥水部１６を備えている。そのため、異なる極性の外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に存在する水等の液体Ｌは、撥水部１６によって液滴Ｄ状になり、電池容器１０の上端面１０ａ上で濡れ拡がることが防止される。また、撥水部１６上の液体Ｌの液滴は、二次電池１００Ａまたは組電池２００が組み込まれる装置の振動や傾斜などによって、撥水部１６から排除される。これにより、異なる極性の外部端子２０Ａ，２０Ｂの間の導電性を有する液体Ｌによる電気的な導通経路が分断され、単一または複数の二次電池１００Ａの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂ間が導電性を有する液体Ｌによって短絡するのを防止することができる。

撥水部１６は、必ずしも電池容器１０の上端面１０ａ全体に設ける必要はなく、上端面１０ａの一部に設けてもよい。例えば、単一の二次電池１００Ａの外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に挟まれる位置に、例えば、面状、帯状または線状の撥水部１６を設ければ、これらの外部端子２０Ａ，２０Ｂの間で上端面１０ａ上の導電性を有する液体Ｌを分断し、外部端子２０Ａ，２０Ｂの間の短絡を防止できる。同様に、厚さ方向に隣接する二次電池１００Ａ，１００Ａの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に挟まれる位置に、例えば、面状、帯状または線状の撥水部１６を設ければ、これらの外部端子２０Ａ，２０Ｂの間の短絡を防止できる。

しかし、電池容器１０の上端面１０ａ全体に撥水部１６を設けることで、上端面１０ａ上から導電性を有する液体Ｌを排除しやすくなる。したがって、単一または複数の二次電池１００Ａの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂ間が導電性を有する液体Ｌによって短絡するのを、より効果的に防止することができる。

また、撥水部１６を撥水膜１６ａによって形成することで、電池容器１０の上端面１０ａに撥水部１６を容易に形成することができる。例えば、組立前の電池蓋１２の上面の少なくとも一部に予め撥水膜１６ａを形成しておき、組立時に、例えばレーザ溶接によって電池蓋１２を電池缶１１に接合することで、電池容器１０の上端面１０ａに撥水部１６を形成することができる。

また、電池缶１１が、外表面に撥水膜１６ａよりも耐久性に優れた絶縁保護膜１７を備えることで、二次電池１００Ａが充放電に伴って膨張、収縮を繰り返した場合であっても、絶縁保護膜１７が損傷することを防止できる。したがって、電池容器１０の絶縁性を長期間に亘って維持することができる。

以上説明したように、本実施形態の二次電池１００Ａによれば、電池容器１０の撥水部１６によって導電性を有する液体Ｌを分断し、単一または複数の二次電池１００Ａの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂ間が液体Ｌによって短絡するのを防止することができる。

［実施形態２］
図６（ａ）、図６（ｂ）は、本発明の実施形態２に係る二次電池１００Ｂ，１００Ｃの平面図である。これらの図では、複数の二次電池１００Ｂまたは１００Ｃを、電池容器１０の厚さ方向に積層して配置した状態を簡略化して表している。

本実施形態の二次電池１００Ｂ，１００Ｃは、電池容器１０の上端面１０ａの一部を被覆する撥水膜１６ｂによって撥水部１６が形成されている点で、実施形態１の二次電池１００Ａと異なっている。二次電池１００Ｂ，１００Ｃのその他の点は、実施形態１の二次電池１００Ａと同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図６（ａ）に示す二次電池１００Ｂでは、撥水部１６は、正極外部端子２０Ａおよび負極外部端子２０Ｂの厚さ方向の反対の位置にそれぞれ形成されている。これにより、複数の二次電池１００Ｂを厚さ方向に積層して配置したときに、１つの二次電池１００Ｂの正極外部端子２０Ａまたは負極外部端子２０Ｂと、厚さ方向に隣接する他の二次電池１００Ｂの極性の異なる外部端子２０Ａまたは２０Ｂとの間に挟まれる位置に、撥水部１６が配される。なお、撥水部１６は、極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に挟まれる領域の長さ以上の長さを有することが好ましい。

図６（ｂ）に示す二次電池１００Ｃでは、撥水膜１６ｂは、正極外部端子２０Ａの厚さ方向両側に形成されている。これにより、複数の二次電池１００Ｃを厚さ方向に積層して配置したときに、１つの二次電池１００Ｃの正極外部端子２０Ａまたは負極外部端子２０Ｂと、厚さ方向に隣接する他の二次電池１００Ｃの極性の異なる外部端子２０Ａまたは２０Ｂとの間に挟まれる位置に、撥水膜１６ｂが配される。なお、撥水部１６は、極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に挟まれる領域の長さ以上の長さを有することが好ましい。

このように、本実施形態の二次電池１００Ｂ，１００Ｃは、隣接する他の二次電池１００Ｂ，１００Ｃとの間で、極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間に挟まれてこれらを分断する位置に、撥水膜１６ｂが配される。これにより、撥水部１６によって、隣接する複数の二次電池１００Ｂ，１００Ｃの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間で導電性を有する液体Ｌを分断することができる。したがって、本実施形態の二次電池１００Ｂ，１００Ｃによれば、隣接する複数の二次電池１００Ｂ，１００Ｃの極性の異なる外部端子２０Ａ，２０Ｂの間が、導電性を有する液体Ｌによって短絡するのを防止することができる。

また、本実施形態の二次電池１００Ｂ，１００Ｃによれば、撥水膜１６ｂの面積を最小限にすることができるので、撥水膜１６ｂの形成が容易になると共に撥水膜１６ｂの材料の使用量が減少する。したがって、二次電池１００Ｂ，１００Ｃの生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。なお、図６（ｂ）に示す二次電池１００Ｃにおいて、撥水膜１６ｂを負極外部端子２０Ｂの厚さ方向両側に形成しても、前記した効果と同様の効果を得ることができる。

［実施形態３］
図７（ａ）は、本発明の実施形態３に係る二次電池１００Ｄの一部を拡大して示す側面図である。図７（ｂ）は、二次電池１００Ｄの拡大正面図である。図７（ｃ）は、二次電池１００Ｄの拡大平面図である。これらの図では、複数の二次電池１００Ｄを、電池容器１０の厚さ方向に積層して配置した状態を簡略化して表している。

本実施形態の二次電池１００Ｄは、電池容器１０の上端面１０ａに段差部１８と傾斜面（段差面１８ａ）が設けられている点で、実施形態１の二次電池１００Ａと異なっている。本実施形態の二次電池１００Ｄのその他の点は実施形態１の二次電池１００Ａと同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の二次電池１００Ｄの電池容器１０の上端面１０ａは、正極外部端子２０Ａおよび負極外部端子２０Ｂに隣接する位置から、電池容器１０の幅方向の側面すなわち電池缶１１の狭側面１１ｂまで連続的に形成された段差部１８を有している。段差部１８は、電池容器１０の下端面すなわち電池缶１１の底面１１ｃ（図１を参照）からの高さが、電池容器１０の上端面１０ａよりも低い段差面１８ａを有している。段差部１８は、電池容器１０を構成する電池缶１１の広側面１１ａと狭側面１１ｂの上方で水平方向に開放されている。なお、撥水膜１６ａは、段差部１８の段差面１８ａを含む電池容器１０の上端面１０ａの全体に形成されている。

段差部１８の段差面１８ａは、正極外部端子２０Ａおよび負極外部端子２０Ｂに隣接する位置から、電池容器１０の幅方向の狭側面１１ｂまで、電池缶１１の底面１１ｃからの高さが漸次低くなるように傾斜した傾斜面とされている。すなわち、電池容器１０の上端面１０ａは、傾斜面として段差面１８ａを有している。

さらに、正極外部端子２０Ａおよび負極外部端子２０Ｂの電池容器１０の厚さ方向の両側に段差部１８が形成されることで、隣接する２つの二次電池１００Ｄの対向する２つの段差部１８によって、電池容器１０の厚さ方向の両側に壁面を有する溝部１９が形成されている。

以上の構成に基づき、本実施形態の二次電池１００Ｄでは、電池容器１０の上端面１０ａ上の液体Ｌが、実施形態１の二次電池１００Ａと同様に、撥水部１６によって液滴状になる（図５を参照）。液滴状の液体Ｌは、重力によって上端面１０ａよりも低くされた段差部１８の段差面１８に移動する。さらに、段差面１８ａは傾斜面とされているので、液滴状にされた液体Ｌは、重力によって傾斜面に沿って電池缶１１の狭側面１１ｂに向けて移動し、狭側面１１ｂ上に排出される。

したがって、本実施形態の二次電池１００Ｄによれば、実施形態１の二次電池１００Ａと同様の効果を得ることができるだけでなく、電池容器１０の上端面１０ａからより効率よく液体Ｌを排除して、外部端子２０Ａ，２０Ｂ間の短絡をより確実に防止することができる。

なお、本実施形態の二次電池１００Ｄでは、２つの段差部１８によって溝部１９を形成したが、上端面１０ａに段差部１８の代わりに、水平な特定の方向の両側に壁面を有する溝部を設けてもよい。

また、本実施形態の二次電池１００Ｄでは、電池容器１０の厚さ方向において、正極外部端子２０Ａおよび負極外部端子２０Ｂの両側に隣接する位置に、それぞれ段差部１８を設けたが、正極外部端子２０Ａまたは負極外部端子２０Ｂに隣接する位置の片側に段差部１８または溝部を設けてもよい。これにより、本実施形態の二次電池１００Ｄと同様の効果を得ることができる。

また、撥水膜１６ａは、段差部１８の段差面１８ａまたは溝部の底面に形成されていなくてもよい。これにより、段差面１８ａまたは溝部の底面の親水性が向上し、段差部１８または溝部に効率よく液体Ｌを集めて電池容器１０の側面に排出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。前述の実施形態は本発明を解りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されない。

１０…電池容器、１０ａ…上端面、１１…電池缶、１１ｂ…狭側面（電池容器の幅方向の側面）、１１ｃ…底面（電池容器の下端面）、１２…電池蓋、１６…撥水部、１６ａ…撥水膜、１７…絶縁保護膜、１８…段差部、１８ａ…段差面（傾斜面）、１９…溝部、２０Ａ…正極外部端子、２０Ｂ…負極外部端子、１００Ａ−１００Ｄ…二次電池

Claims

複数の二次電池を厚さ方向に積層可能な扁平箱形の電池容器と、該電池容器の前記厚さ方向に沿う上端面に配置された正極および負極外部端子と、を備えた二次電池であって、
前記電池容器は、金属材料によって製作され、前記上端面の前記正極外部端子と前記負極外部端子との間、または、前記正極外部端子もしくは前記負極外部端子と、前記厚さ方向に隣接する他の前記二次電池の極性の異なる外部端子との間に挟まれる位置に撥水部を備え、
前記上端面は、前記正極外部端子または前記負極外部端子に隣接する位置から前記電池容器の幅方向の側面まで、前記電池容器の下端面からの高さが前記上端面よりも低くされた溝部または段差部を有し、
撥水部の表面の水の接触角は、９０°以上であることを特徴とする二次電池。
前記撥水部は、前記正極外部端子または前記負極外部端子の前記厚さ方向両側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記撥水部は、前記正極外部端子および前記負極外部端子の前記厚さ方向の反対の位置にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記撥水部は、前記上端面を被覆する撥水膜によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記電池容器は、扁平箱形の電池缶と、該電池缶の開口部を封止する電池蓋とを備え、
前記電池蓋の上面に前記撥水膜が形成され、前記電池缶の外表面に前記撥水膜よりも耐久性に優れた絶縁保護膜を備えることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
前記撥水膜は、完全フッ素化樹脂またはフッ素化樹脂共重合体によって構成されることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。