JP6316440B2 - 角形二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、角形二次電池に関し、より詳細には、電池容器の外面に絶縁フィルムを有する角形二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の角形二次電池では、アルミニウム等の金属により形成された電池缶内に発電要素である電極群が収納され、電解液が注入されている。電池缶は、周側面と底面を有し、上部の一面が開口されている。周側面は、通常、一対の幅広面と、この幅広面に連結された一対の幅狭面とを有する断面矩形状に形成されている。電池缶内には電極群が収容され、電解液が注入された電池缶の上部開口部は、正極および負極の外部端子が設けられた電池蓋により封口される。電池蓋は、正・負極外部端子とは絶縁されている。電池缶および電池蓋は、正極または負極とは電位が相違し、極性を持たない中性である。

電池缶および電池蓋は金属製であり、金属面が露出した状態であると電池缶が他の二次電池の外部端子や上位製品の回路等に接触し、短絡する可能性が高くなる。これに対して、電池缶の外表面に絶縁性の外装シート（もしくはフィルム）を貼り付けることで短絡を防止する手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。

但し、外部端子が突出している場合、貼り付け性を良くするために電池缶の外部端子の周囲の外表面は僅かに露出させるような外装シート（もしくはフィルム）形状とする必要がある。

特開平10-97850号公報

上記特許文献１では、電池缶の外部端子の周囲を除く外表面に絶縁性の外装シートを貼り付けることで電池缶に絶縁性を持たせているが、外装シートを重ねないために外装シート端部同士の突合せ部で電池缶が僅かに露出する。電池単体の絶縁を考えた場合には十分であるとも考えられるが、複数の二次電池が直列または並列に組み合わされた組電池の絶縁においては、電池缶と隣接する電池の電池缶または電池缶と組電池の筐体が結露水等で短絡することも防ぐ必要があるためかならずしも十分とは言えない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池の外表面が絶縁性と水密性を持ち、隣接する電池の電池缶同士の間、または電池缶と組電池の筐体との間が結露水等で短絡することのない電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、一枚の絶縁フィルムによって電池容器の六面が覆われた角形二次電池であって、前記絶縁フィルムは、該絶縁フィルムの端部どうしが互いに重なり合わされており、前記電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆うことを特徴としている。

本発明によれば、電池の外表面の絶縁性と水密性を保つことができる。したがって、電池缶と隣接する電池の電池缶、または、電池缶と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。また、上記効果を一枚の絶縁フィルムで得ることができるため安価である。

実施例１における角形二次電池の外観斜視図。 図１に示す角形二次電池の分解斜視図。 捲回電極群の分解斜視図。 実施例１における絶縁フィルムの展開図。 実施例１における絶縁フィルムの貼付け状態図。 実施例２における絶縁フィルムの展開図。 実施例２における絶縁フィルムの貼付け状態図。 実施例３における絶縁フィルムの展開図。 実施例３における絶縁フィルムの貼付け状態図。 実施例４における絶縁フィルムの展開図と角形二次電池の外観斜視図。 実施例５における角形二次電池の外観斜視図。 実施例６における角形二次電池の外観斜視図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１は、実施例１における角形二次電池の外観斜視図、図２は、角形二次電池の分解斜視図である。

角形二次電池９０は、金属製の電池缶１および電池蓋６を有する電池容器を備えており、電池容器の外側が絶縁フィルム５０によって覆われている。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃとを有する側面と底面１ｄを有し、その上方に開口部１ａを有する。すなわち、電池缶１は、長方形の底面１ｄと、底面１ｄの一対の長辺から立ち上がる一対の幅広側面１ｂと、底面１ｄの一対の短辺から立ち上がる一対の幅狭側面１ｃを有している。電池蓋６は、開口部１ａを閉塞する大きさを有しており、正極外部端子１４と負極外部端子１２が設けられている。

電池缶１内には、捲回群３が収納され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の上方開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２を介して捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられ、電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。

電池蓋６で封止された電池缶１とで構成される電池容器の外表面には一枚の絶縁フィルム５０が貼付けられる。絶縁フィルム５０は電池の外部端子を露出させるための開口部を有し、電池容器の外部端子の周囲を除く外表面を六面とも水密となるように覆っている。

角形二次電池９０の電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。捲回群３は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。

捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂは、正極集電板（集電端子）４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極金属箔露出部３２ｂは、負極集電板（集電端子）２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。

正極集電板４４と負極集電板２４、及び、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。また、注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止し、角形二次電池９０を密閉する。

ここで、正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、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が挙げられる。

また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が穿設されており、この注液口９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、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を適用することができる。

正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる構成を有している。

正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、正極外部端子１４、負極外部端子１２の下面からそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１よりも電池缶１の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子１４、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。

正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広面に沿って底面１ｄ側に向かって延出し、捲回群３の正極金属箔露出部３４ｂ、負極金属箔露出部３２ｂに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２、負極側接続端部２２を有している。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。

捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができ、捲回群３と電池缶１との間を絶縁している。

図３は、捲回電極群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して扁平状に捲回することによって構成されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。

負極電極３２の負極合剤層３２ａが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ａが塗布された部分よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層３４ａが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ａが塗布された部分に挟まれるように構成されている。正極金属箔露出部３４ｂ、負極金属箔露出部３２ｂは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ａが塗布された部分よりも広いが、正極金属箔露出部３４ｂ、負極金属箔露出部３２ｂで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。

正極電極３４は、正極集電体である正極金属箔の両面に正極合剤層を有し、正極金属箔の幅方向一方側の端部には、正極合剤を塗布しない正極金属箔露出部３４ｂが設けられている。

負極電極３２は、負極集電体である負極金属箔の両面に負極合剤層を有し、負極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極合剤を塗布しない負極金属箔露出部３２ｂが設けられている。正極金属箔露出部３４ｂと負極金属箔露出部３２ｂは、金属箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。

負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、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。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極金属箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。

尚、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、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）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。

また、本実施形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムや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るようにしてもよい。

また、本実施形態では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、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ることができる。

また、軸芯としては例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。

図４は、実施例１における絶縁フィルムの展開図である。
絶縁フィルム５０は、一枚のフィルムで構成されており、外形は長方形である。点線で示すラインは絶縁フィルム５０を電池容器に貼り付けた際の折り線を示す。絶縁フィルム５０は、電池容器の上面である電池蓋６に対応する電池蓋対向部５０ｂと、幅広側面１ｂに対応する幅広側面対向部５０ｃと、電池容器の底面１ｄに対応する底面対向部５０ｄと、幅狭側面１ｃに対応する幅狭側面対向部５０ｅ等に区分できる。絶縁フィルム５０には、角形二次電池９０の正極外部端子１４と負極外部端子１２をそれぞれ露出させるための開口部５０ａが設けられている。

絶縁フィルム５０は、電池蓋対向部５０ｂを間に介して一対の幅広側面対向部５０ｃ、５０ｃが設けられ、一対の幅広側面対向部５０ｃ、５０ｃの互いに離間する側の端部に底面対向部５０ｄ、５０ｄが設けられている。底面対向部５０ｄ、５０ｄは、底面１ｄにおいて少なくとも一部が互いに重ね合わされて底面１ｄを完全に覆う大きさを有している。そして、幅狭側面対向部５０ｅ、５０ｅも同様に、幅狭側面１ｃにおいて少なくとも一部が重ね合わされて幅狭側面１ｃを完全に覆う大きさを有している。

絶縁フィルム５０の材質は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等が用いられる。絶縁フィルム５０は、電池容器に貼り付けるために、電池容器に対向する面に粘着層を有している。

図５は、実施例１における絶縁フィルムの貼付け状態図である。
絶縁フィルム５０は、角形二次電池９０の上面側から貼り付けられる（状態Ａ）。まず、絶縁フィルム５０の電池蓋対向部５０ｂが電池蓋６に貼り付けられる。このとき、開口部５０ａからは外部端子１２、１４が露出した状態となる。次に、幅広側面対向部５０ｃが電池容器の幅広側面１ｂに貼り付けられる（状態Ｂ）。ここでは、一対の幅広側面１ｂ、１ｂにそれぞれ幅広側面対向部５０ｃ、５０ｃが貼り付けられる。

次に、底面対向部５０ｄ、５０ｄが電池容器の底面１ｄにおいて互いに重なり合って貼り付けられる（状態Ｃ）。次に、電池蓋対向部５０ｂの電池容器から突出した部分が電池容器の幅狭側面１ｃに折り込んで貼り付けられ、底面対向部５０ｄの電池容器から突出した部分が電池容器の幅狭側面１ｃに折り込んで貼り付けられる（状態Ｄ）。そして、幅広側面対向部５０ｃの電池容器から突出した部分（幅狭側面対向部５０ｅ）が幅狭側面１ｃ、１ｃにおいて互いに重なり合って貼り付けられる（状態Ｅ、Ｆ）。したがって、電池容器の外表面は、絶縁フィルム５０で完全に覆われる（状態Ｇ）。

これにより、絶縁フィルム５０は、電池容器の底面１ｄにおいて底面対向部５０ｄが互いに重なり合わされ、電池容器の一対の幅狭側面１ｃ、１ｃにおいて一対の幅狭側面対向部５０ｅがそれぞれ互いに重なり合わされており、電池容器の三面において互いに重なり合わされている。

本実施形態によれば、一枚の絶縁フィルム５０で電池容器の六面が覆われており、その絶縁フィルム５０は、絶縁フィルム５０の端部どうしが互いに重なり合わされており、電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆っている。

電池容器の稜線は、稜線に隣接した面を連続して覆う絶縁フィルム５０により、絶縁フィルム５０の開口部５０ａに対応する部分を除いて覆われている。そして、電池容器の３本の稜線が交差する８個の角部と、３本の稜線をそれぞれ間に挟んで隣接した面とが、絶縁フィルム５０の連続した部分で覆われている。

したがって、電池容器の外部端子１２、１４の周囲を除く外表面は、絶縁性と水密性を有する。よって、複数の角形二次電池９０が直列または並列に組み合わされる組電池において、外部端子１２、１４の周囲を除いた電池容器と隣接する他の電池の電池容器または電池容器と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。

また、上記効果を一枚の長方形の絶縁フィルム５０により得ることができるため安価である。また、絶縁フィルム５０の開口部５０ａが絶縁フィルム５０の最初に貼り付ける部分に設けられていることで、開口部５０ａと角形二次電池９０の外部端子１２、１４との位置決めが容易となり貼り付けしやすい。

絶縁フィルム５０の各部分の電池容器への貼り付けは、水密性が保たれるのであれば順番を変更することが出来る。また、水密性を向上させるために絶縁フィルム５０を貼り付けた後に絶縁フィルム５０の重なった部分を熱溶着等により接着してもよい。

［実施例２］
図６は、実施例２における絶縁フィルムの展開図、図７は、実施例２における絶縁フィルムの貼付け状態図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁フィルムを電池容器の底面１ｄ側から貼り付ける構造にしたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

角形二次電池１９０は、電池容器の外表面が絶縁フィルム１５０によって覆われている。絶縁フィルム１５０は、一枚のフィルムで構成されており、外形は概長方形である。点線で示すラインは、絶縁フィルム１５０を電池容器に貼り付けた際の折り線を示す。絶縁フィルム１５０は、電池容器の上面である電池蓋６に対向する電池蓋対向部１５０ｂと、電池容器の幅広側面１ｂに対向する幅広側面対向部１５０ｃと、電池容器の底面１ｄに対応する底面対向部１５０ｄ、電池容器の幅狭側面１ｃに対応する幅狭側面対向部１５０ｅ等に区分できる。絶縁フィルム１５０の電池蓋対向部１５０ｂには、外部端子１２、１４を露出させるための開口部１５０ａが形成されている。

絶縁フィルム１５０は、底面対向部１５０ｄを間に介して一対の幅広側面対向部１５０ｃ、１５０ｃが設けられ、一対の幅広側面対向部１５０ｃ、１５０ｃの互いに離間する側の端部に電池蓋対向部１５０ｂ、１５０ｂが設けられている。電池蓋対向部１５０ｂ、１５０ｂは、電池蓋６において少なくとも一部が互いに重ね合わされて電池蓋６を完全に覆う大きさを有している。そして、幅狭側面対向部１５０ｅ、１５０ｅも同様に、幅狭側面１ｃにおいて少なくとも一部が重ね合わされて幅狭側面１ｃを完全に覆う大きさを有している。

絶縁フィルム１５０の材質は例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等が用いられる。絶縁フィルム１５０は、電池容器に貼り付けるために、電池容器に対向する面に粘着層を有している。

絶縁フィルム１５０は、電池容器の底面１ｄ側から幅広側面１ｂ、１ｂ、電池蓋６の順番で貼り付けられる。まず、絶縁フィルム１５０の底面対向部１５０ｄが電池容器の底面１ｄに貼り付けられる。次に、幅広側面対向部１５０ｃ、１５０ｃが、幅広側面１ｂ、１ｂに貼り付けられる。次に、電池蓋対向部１５０ｂ、１５０ｂが、電池蓋６において互いに重なり合わされて貼り付けられる。このとき、開口部１５０ａからは外部端子１２、１４が露出した状態となる。

次に、電池蓋対向部１５０ｂ、底面対向部１５０ｄ、幅広側面対向部１５０ｃにおいてそれぞれ電池容器から突出した部分が一方の幅狭側面１ｃ側と他方の幅狭側面１ｃ側に折り込んで貼り付けられる。まず、電池蓋対向部１５０ｂと底面対向部１５０ｄのそれぞれ電池容器から突出した部分が一方の幅狭側面１ｃに折り込んで貼り付けられる。次に、幅広側面対向部１５０ｃの電池容器から突出した部分（幅狭側面対向部１５０ｅ）が一方の幅狭側面側に折り込んで互いに重なり合うように貼り付けられる。そして、同様に他方の幅狭側面側も折り込んで他方の幅狭側面１ｃに貼り付けられる。したがって、電池容器は、外表面全体が絶縁フィルム１５０で覆われる。

これにより、絶縁フィルム１５０は、電池容器の電池蓋６において電池蓋対向部１５０ｂ、１５０ｂが互いに重なり合わされ、電池容器の一対の幅狭側面１ｃ、１ｃにおいて一対の幅狭側面対向部１５０ｅ、１５０ｅがそれぞれ互いに重なり合わされており、電池容器の三面において互いに重なり合わされる。

本実施形態によれば、一枚の絶縁フィルム１５０で電池容器の六面が覆われており、絶縁フィルム１５０は、絶縁フィルム１５０の端部どうしが互いに重なり合わされており、電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆っている。

電池容器の稜線は、稜線に隣接した面を連続して覆う絶縁フィルム１５０により、絶縁フィルム１５０の開口部１５０ａに対応する部分を除いて覆われている。そして、電池容器の３本の稜線が交差する８個の角部と、３本の稜線に隣接した面とが、絶縁フィルム１５０の連続した部分で覆われている。

したがって、電池容器の外部端子の周囲を除く外表面は、絶縁性と水密性を有する。よって、複数の二次電池が直列または並列に組み合わされる組電池において、外部端子の周囲を除いた電池容器と隣接する他の電池の電池容器または電池容器と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。

また、上記効果を一枚の概長方形の絶縁フィルム１５０により得ることができるため安価である。更に、電池容器の底面１ｄを覆う絶縁フィルム１５０は、フィルム一枚分の厚みとなるため、角形二次電池１９０の冷却を底面冷却で行おうとしたときに放熱効率が向上する。

絶縁フィルム１５０の各部分の電池容器への貼り付けは、水密性が保たれるのであれば順番を変更することが出来る。また、水密性を向上させるために絶縁フィルム１５０を貼り付けた後に絶縁フィルム１５０の重なった部分を熱溶着等により接着してもよい。

［実施例３］
図８は、実施例３における絶縁フィルムの展開図、図９は、実施例３における絶縁フィルムの貼付け状態図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁フィルムを電池容器の幅狭側面側から貼り付ける構造にしたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

角形二次電池２９０は、電池容器の外表面が絶縁フィルム２５０によって覆われている絶縁フィルム２５０は、一枚のフィルムで構成されており、外形は概長方形である。点線で示すラインは、絶縁フィルム２５０を電池容器に貼り付けた際の折り線を示す。絶縁フィルム２５０は、電池蓋６に対向する電池蓋対向部２５０ｂと、幅広側面１ｂに対向する幅広側面対向部２５０ｃと、底面１ｄに対向する底面対向部２５０ｄと、幅狭側面に対向する幅狭側面対向部２５０ｅ等に区分できる。絶縁フィルム２５０の電池蓋対向部２５０ｂには、外部端子１２、１４を露出させるための開口部２５０ａが設けられている。

絶縁フィルム２５０は、一方の幅狭側面対向部２５０ｅを間に介して一対の幅広側面対向部２５０ｃ、２５０ｃが設けられ、一対の幅広側面対向部２５０ｃ、２５０ｃの互いに離間する側の端部に他方の幅狭側面対向部２５０ｅ、２５０ｅが設けられている。他方の幅狭側面対向部２５０ｅ、２５０ｅは、他方の幅狭側面１ｃにおいて少なくとも一部が互いに重ね合わされて他方の幅狭側面１ｃを完全に覆う大きさを有している。そして、電池蓋対向部２５０ｂ、２５０ｂは、電池蓋６において少なくとも一部が互いに重ね合わされて電池蓋６を完全に覆う大きさを有している。また、底面対向部２５０ｄ、２５０ｄは、底面１ｄにおいて少なくとも一部が互いに重ね合わされて底面１ｄを完全に覆う大きさを有している。

絶縁フィルム２５０の材質は例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等が用いられる。絶縁フィルム２５０は、電池容器に貼り付けるために、絶縁フィルム２５０の電池容器に対向する面に粘着層を有している。

絶縁フィルム２５０は、電池容器の一方の幅狭側面１ｃ側から幅広側面１ｂ、電池蓋６の順番で貼り付けられる。まず、絶縁フィルム２５０の一方の幅狭側面対向部２５０ｅが電池容器の一方の幅狭側面１ｃに貼り付けられる。次に、幅広側面対向部２５０ｃ、２５０ｃが、幅広側面１ｂ、１ｂに貼り付けられる。次に、他方の幅狭側面対向部２５０ｅ、２５０ｅが最初に貼り付けた側と反対側の幅狭側面１ｃにおいて互いに重なり合わせて貼り付けられる。次に、電池蓋対向部２５０ｂと底面対向部２５０ｄにおいてそれぞれ電池容器から突出した部分が電池蓋６側と底面１ｄ側に折り込んで貼り付けられる。

これにより、電池容器は、その外表面全体が絶縁フィルム２５０で覆われる。絶縁フィルム２５０は、他方の幅狭側面対向部２５０ｅ、２５０ｅが互いに重ね合わされ、電池容器の電池蓋６において電池蓋対向部２５０ｂ、２５０ｂが互いに重ね合わされ、底面１ｄにおいて底面対向部２５０ｄ、２５０ｄが互いに重ね合わされており、電池容器の三面において互いに重なり合わされる。そして、開口部２５０ａからは、電池の外部端子１２、１４が露出した状態となる。

本実施形態によれば、一枚の絶縁フィルム２５０で電池容器の六面が覆われており、絶縁フィルム２５０は、絶縁フィルム２５０の端部どうしが互いに重なり合わされており、電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆っている。電池容器の稜線は、稜線に隣接した面を連続して覆う絶縁フィルム２５０により、絶縁フィルム２５０の開口部２５０ａに対応する部分を除いて覆われている。そして、電池容器の３本の稜線が交差する８個の角部と、３本の稜線に隣接した面とが、絶縁フィルム２５０の連続した部分で覆われている。

したがって、電池容器の外部端子の周囲を除く外表面は絶縁性と水密性を有する。よって、複数の二次電池が直列または並列に組み合わされる組電池において、外部端子の周囲を除いた電池容器と隣接する他の電池の電池容器または電池容器と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。

また、上記効果を一枚の概長方形の絶縁フィルム２５０により得ることができるため安価である。更に、角形二次電池２９０を上位システム（組電池等）に組み込む場合に、幅狭側面を位置決め基準とすることにより、絶縁フィルム２５０の幅狭側面内での厚みがほぼ一様となるため、精度良く組み込むことが出来る。ただし、複数の角形二次電池２９０を正極と負極が交互に並ぶように一列に並べて組み込む場合には、列幅方向一方側に幅狭側面対向部２５０ｅの重なりが配置されるように、絶縁フィルム２５０を貼り付ける必要がある。

絶縁フィルム２５０の各部分の電池容器への貼り付けは、水密性が保たれるのであれば順番を変更することが出来る。また、水密性を向上させるために絶縁フィルム２５０を貼り付けた後に絶縁フィルム２５０の重なった部分を熱溶着等により接着してもよい。

［実施例４］
図１０は、実施例４における絶縁フィルムの展開図と角形二次電池の外観斜視図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁フィルムの端部が一方の幅広側面と一対の幅狭側面で重ね合わされる構造にしたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

角形二次電池３９０は、電池容器の外表面が絶縁フィルム３５０によって覆われている絶縁フィルム３５０は、一枚のフィルムで構成されており、外形は長方形である。点線で示すラインは、絶縁フィルム３５０を電池容器に貼り付けた際の折り線を示す。絶縁フィルム３５０は、電池容器の上面である電池蓋６に対向する電池蓋対向部３５０ｂと、電池容器の幅広側面１ｂに対向する幅広側面対向部３５０ｃ、３５０ｆと、電池容器の底面１ｄに対向する底面対向部３５０ｄと、電池容器の幅狭側面に対向する幅狭側面対向部３５０ｅ等に区分できる。絶縁フィルム３５０の電池蓋対向部３５０ｂには、外部端子１２、１４を露出させるための開口部３５０ａが形成されている。

絶縁フィルム３５０は、電池蓋対向部３５０ｂを間に介して一対の幅広側面対向部３５０ｃ、３５０ｃが設けられ、一方の幅広側面対向部３５０ｃの電池蓋対向部３５０ｂから離間する側の端部に底面対向部３５０ｄが設けられている。そして、底面対向部３５０ｄを間に介して一方の幅広側面対向部３５０ｃから離間する側の端部には、他方の幅広側面対向部３５０ｆが設けられている。他方の幅広側面対向部３５０ｃと３５０ｆは、他方の幅広側面１ｂにおいて少なくとも一部が互いに重ね合わされて幅広側面１ｂを完全に覆う大きさを有している。そして、幅狭側面対向部３５０ｅ、３５０ｅも同様に、幅狭側面１ｃにおいて少なくとも一部が重ね合わされて幅狭側面１ｃを完全に覆う大きさを有している。

絶縁フィルム３５０の材質は例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等が用いられる。絶縁フィルム３５０は、電池容器に貼り付けるために、電池容器に対向する面に粘着層を有している。

絶縁フィルム３５０は、電池容器の電池蓋６側から幅広側面１ｂ、１ｂ、底面１ｄの順番で貼り付けられる。まず、電池蓋対向部３５０ｂが電池蓋６に貼り付けられる。このとき、開口部３５０ａから外部端子１２、１４が露出した状態となる。次に、幅広側面対向部３５０ｃ、３５０ｃが幅広側面１ｂ、１ｂに貼り付けられ、次いで、底面対向部３５０ｄが底面１ｄに貼り付けられる。そして、幅広側面対向部３５０ｆの端部が一方の幅広側面１ｂで幅広側面対向部３５０ｃの端部に重なるように貼り付けられる。

次に、電池蓋対向部３５０ｂ、底面対向部３５０ｄ、幅広側面対向部３５０ｃにおいてそれぞれ電池容器から突出した部分が一方の幅狭側面１ｃ側と他方の幅狭側面１ｃ側に折り込んで貼り付けられる。

まず、電池蓋対向部３５０ｂと底面対向部３５０ｄのそれぞれ電池容器から突出した部分が一方の幅狭側面１ｃに折り込んで貼り付けられる。次に、幅広側面対向部３５０ｃの電池容器から突出した部分（幅狭側面対向部３５０ｅ、３５０ｅ）が一方の幅狭側面１ｃ側に折り込んで一方の幅狭側面１ｃにおいて互いに重なり合うように貼り付けられる。そして、同様に他方の幅狭側面側も折り込んで他方の幅狭側面１ｃにおいて互いに重なり合うように貼り付けられる。したがって、電池容器は、外表面全体が絶縁フィルム３５０で覆われる。

これにより、絶縁フィルム３５０は、電池容器の一方の幅広側面１ｂにおいて幅広側面対向部３５０ｃと３５０ｆとが互いに重なり合わされ、電池容器の一対の幅狭側面１ｃ、１ｃにおいて一対の幅狭側面対向部３５０ｅ、３５０ｅがそれぞれ互いに重なり合わされており、電池容器の三面において互いに重なり合わされる。

本実施形態によれば、一枚の絶縁フィルム３５０で電池容器の六面が覆われており、絶縁フィルム３５０は、絶縁フィルム３５０の端部どうしが互いに重なり合わされており、電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆っている。

電池容器の稜線は、稜線に隣接した面を連続して覆う絶縁フィルム３５０により、絶縁フィルム３５０の開口部３５０ａに対応する部分を除いて覆われている。そして、電池容器の３本の稜線が交差する８個の角部と、３本の稜線に隣接した面とが、絶縁フィルム３５０の連続した部分で覆われている。

したがって、電池容器の外部端子の周囲を除く外表面は、絶縁性と水密性を有する。よって、複数の二次電池が直列または並列に組み合わされる組電池において、外部端子の周囲を除いた電池容器と隣接する他の電池の電池容器または電池容器と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。

また、上記効果を一枚の長方形の絶縁フィルム３５０により得ることができるため安価である。また、開口部３５０ａが絶縁フィルム３５０の最初に貼り付ける部分に設けられていることで、開口部３５０ａと外部端子１２、１４の位置決めが容易となり貼り付けしやすい。

実施例１では、絶縁フィルムは電池容器の底面１ｄで重ねられているが、本実施例では、絶縁フィルム３５０を電池容器の底面１ｄで重ねないようにしたため、電池容器の底面１ｄを覆う絶縁フィルム３５０はフィルム一枚分の厚みとなる。したがって、角形二次電池３９０の冷却を底面冷却で行おうとしたときに放熱効率が向上する。更に、電池容器の上面と底面がフィルム一枚分で覆われているために、角形二次電池３９０を上位システム（組電池等）に組み込む場合に、上面と底面を位置決め基準とすることができ、精度良く組み込むことが出来る。

絶縁フィルム３５０は、実施例１の絶縁フィルム５０の一部を変更したものであるが、実施例２の絶縁フィルム１５０を変更しても同様のものが得られる。また、実施例３の絶縁フィルム２５０に同様の変更を施すことも出来、その場合は角形二次電池の幅狭側面１ｃ、１ｃを両側共フィルム一枚分の厚みで覆うことになるため、角形二次電池を上位システム（組電池等）に組み込む場合に、幅狭側面を両面とも位置決め基準とすることができ、精度良く組み込むことが出来る。

絶縁フィルム３５０の各部分の電池容器への貼り付けは、水密性が保たれるのであれば順番を変更することが出来る。また、水密性を向上させるために絶縁フィルム３５０を貼り付けた後に絶縁フィルム３５０の重なった部分を熱溶着等により接着してもよい。

［実施例５］
図１１は、実施例５における角形二次電池の外観斜視図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁フィルムの開口部を閉塞する保護層を設けたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

電池容器は、その一部が絶縁フィルム５０の開口部５０ａにおいて露出している。本実施例における角形二次電池４９０は、その電池容器の外表面の露出部分を覆う保護層（保護膜）４９２を有している。保護層４９２は、絶縁性を有しており、例えば塗装によって形成され、材質は例えばエポキシ、アクリル、ウレタン、ゴムが用いられる。保護層４９２は、絶縁フィルム５０と部分的に重なって設けられてもよい。また、保護層４９２の電池容器への形成工程は、絶縁フィルムを貼り付ける前でも後でもよい。

電池容器の外表面は、絶縁フィルム５０と絶縁性の保護層４９２により絶縁性と水密性を有する。本実施例では、角形二次電池の外部端子の周囲も含めた外表面が絶縁性と水密性を有する。したがって、複数の二次電池が直列または並列に組み合わされる組電池において、電池容器と隣接する他の電池の電池容器または電池容器と組電池の筐体が結露水等で短絡することがない。

なお、本実施例では、絶縁フィルムの例として、実施例１の絶縁フィルム５０を用いているが、他の実施例２〜４に記載の絶縁フィルム１５０、２５０、３５０のいずれのものを用いてもよい。

［実施例６］
図１２は、実施例６における角形二次電池の外観斜視図である。本実施例において特徴的なことは、絶縁フィルムのガス排出弁に対向する位置に開口部を設けたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

上述の実施例１〜４の角形二次電池９０、１９０、２９０、３９０は、電池容器の外部端子の周囲を除く外表面の全てを絶縁性フィルムで覆った構成を有するが、本実施例の角形二次電池５９０は、外部端子の周囲に加えてガス排出弁の少なくとも一部も露出させた構成を有する。

絶縁フィルム５０は、外部端子１２、１４を外部に露出させるための開口部５０ａとガス排出弁１０の少なくとも一部を露出させるための開口部５９３を有しており、電池容器の外部端子１２、１４の周囲と、ガス排出弁１０の少なくとも一部を除く外表面を六面とも水密となるように覆っている。

例えば、ガス排出弁１０にガス排出用ダクトが取り付けられる組電池等に角形二次電池５９０を組み込む場合、ガス排出弁１０は、ガス排出用ダクトで隔離されるため絶縁性を有する必要性が低い。角形二次電池５９０は、絶縁フィルム５０にガス排出用の開口部５９３が設けられてガス排出弁１０の少なくとも一部が露出していることにより、異常時にガス排出弁１０からガスが排出された場合に、ガス排出がより容易に行われるようになる。

なお、本実施例では、実施例１の絶縁フィルム５０にガス排出用の開口部５９３を設けた場合について説明したが、他の実施例２〜４に記載の絶縁フィルム１５０、２５０、３５０のいずれのものに設けてもよい。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 電池缶
３ 捲回群
６ 電池蓋
１０ ガス排出弁
１２ 負極外部端子
１４ 正極外部端子
５０、１５０、２５０、３５０ 絶縁フィルム
９０、１９０、２９０、３９０、４９０、５９０ 角形二次電池
４９２ 保護層
５９３ ガス排出用開口部

Claims (8)

1. 一枚の絶縁フィルムによって電池容器の六面が覆われた角形二次電池であって、
   前記絶縁フィルムは、該絶縁フィルムの端部どうしが互いに重なり合わされており、前記電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆う構成を有しており、
   前記電池容器は、長方形の底面と、該底面の一対の長辺から立ち上がる一対の幅広側面と、前記底面の一対の短辺から立ち上がる一対の幅狭側面とを有する電池缶と、該電池缶の開口部を閉塞し外部端子が設けられた電池蓋とを有し、
   前記絶縁フィルムは、前記電池缶の底面に対向する底面対向部と、前記一対の幅広側面に対向する一対の幅広側面対向部と、前記電池缶の幅狭側面に対向する一対の幅狭側面対向部と、前記電池蓋に対向して前記外部端子を露出する開口部が設けられた電池蓋対向部と、を有し、前記電池容器の三面においてそれぞれ互いに重なり合わされており、
   前記絶縁フィルムは、前記電池缶の底面において前記底面対向部が互いに重なり合わされ、前記電池缶の一対の幅狭側面において前記幅狭側面対向部がそれぞれ互いに重なり合わされていることを特徴とする角形二次電池。
2. 一枚の絶縁フィルムによって電池容器の六面が覆われた角形二次電池であって、
   前記絶縁フィルムは、該絶縁フィルムの端部どうしが互いに重なり合わされており、前記電池容器の各稜線を間に挟んで互いに隣接した面を連続して覆う構成を有しており、
   前記電池容器は、長方形の底面と、該底面の一対の長辺から立ち上がる一対の幅広側面と、前記底面の一対の短辺から立ち上がる一対の幅狭側面とを有する電池缶と、該電池缶の開口部を閉塞し外部端子が設けられた電池蓋とを有し、
   前記絶縁フィルムは、前記電池缶の底面に対向する底面対向部と、前記一対の幅広側面に対向する一対の幅広側面対向部と、前記電池缶の幅狭側面に対向する一対の幅狭側面対向部と、前記電池蓋に対向して前記外部端子を露出する開口部が設けられた電池蓋対向部と、を有し、前記電池容器の三面においてそれぞれ互いに重なり合わされており、
   前記絶縁フィルムは、前記電池缶の一方の前記幅狭側面において前記一方の前記幅狭側面対向部が互いに重なり合わされ、前記電池缶の底面において前記底面対向部が互いに重なり合わされ、前記電池容器の前記電池蓋において前記電池蓋対向部が互いに重なり合わされていることを特徴とする角形二次電池。
3. 前記絶縁フィルムは、前記電池容器の３本の稜線が交差する８個の角部を覆うと共に、該３本の稜線をそれぞれ間に挟んで隣接した面を連続して覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。
4. 前記絶縁フィルムは、前記電池容器に対向する面に粘着層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。
5. 前記絶縁フィルムの材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリルのいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。
6. 前記絶縁フィルムの端部どうしが互いに熱溶着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。
7. 前記絶縁フィルムの前記開口部から露出した前記電池容器の外表面を覆う絶縁性の保護膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。
8. 前記電池蓋には、ガス排出弁が設けられており、
   前記絶縁フィルムは、前記ガス排出弁に対応する部分にガス排出用の開口部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の角形二次電池。

Images