JP6644650B2 - 蓄電セル、外装フィルム及び蓄電モジュール - Google Patents

蓄電セル、外装フィルム及び蓄電モジュール Download PDF

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Description

本発明は、蓄電素子が外装フィルムによって封止された蓄電セル、外装フィルム及び当該蓄電セルを積層した蓄電モジュールに関する。
近年、蓄電素子が外装フィルムによって封止されたフィルム外装電池が広く用いられている。フィルム外装電池は、使用時において、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、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。そして、内圧が上昇したフィルム外装電池は、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のかがわからないため、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。
このような問題を解消するため、例えば特許文献１には、外装フィルムのシール部に半島状の突出融着部を設け、当該突出融着部に外装フィルムの膨張による剥離が進行したときの圧力開放部として貫通穴を形成した構成が開示されている。これにより、膨張によって生じる引き剥がし応力を突出融着部に集中させて剥離の進行を容易にすることができ、膨張時に圧力が容易に開放されるものとしている。
特開２００５−２０３２６２号公報
しかしながら、特許文献１の構成においては、貫通穴と突出融着部のシール幅が狭いため、長期信頼性において融着樹脂層から内部へ水分が透過するおそれがある。加えて、特許文献１に記載の構成以外にも、膨張した外装フィルムを突起物が突き破ることにより内部圧力を開放する構成もあるが、突起となる部品をデバイス毎に付ける等コスト増となる。また常に突起物がついているので、デバイスの取扱いにも注意が必要となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電セル、外装フィルム及び蓄電モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電セルは、蓄電素子と、外装フィルムパッケージとを具備する。
上記外装フィルムパッケージは、上記蓄電素子を収容し、上記蓄電素子側の第１の主面と、上記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、上記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも上記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、上記スリットと上記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、上記応力が集中する応力集中部とが設けられている。
この構成によれば、蓄電セルの異常によって内部圧力が上昇すると、スリットが形成されている箇所において金属層と外部樹脂層が断裂し、その裂け目から内部樹脂層が膨張する。内部樹脂層は内部圧力がさらに上昇すると破裂し、内部圧力が開放される。即ち、スリットの形成箇所において内部圧力が開放されるため、スリット以外の部分からの圧力開放を防止することができる。また、通常時（蓄電セルに異常が生じていない時）には金属層によって水分の収容空間への透過が防止されており、蓄電セルの信頼性を確保することが可能である。
さらに、本発明に係る蓄電セルは、スリットと蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、当該応力が集中する応力集中部とが設けられている。
これにより、蓄電セルの異常に伴う上昇した内部圧力を応力集中部に近接するスリットから確実に開放させることが可能となる。従って、スリットが形成されている箇所以外の箇所から内部圧力が開放されることを防止することができる。
上記目的を達成するため、本発明の他の一形態に係る蓄電セルは、蓄電素子と、外装フィルムパッケージとを具備する。
上記外装フィルムパッケージは、上記蓄電素子を収容し、上記蓄電素子側の第１の主面と、上記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、上記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも上記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、上記スリットと上記蓄電素子との間において、凹凸構造を有する応力緩和部と、平坦構造を有する応力集中部とが設けられている。
上記凹凸構造は、典型的にはエンボス加工により形成される。つまり、当該凹凸構造の凸部は、外装フィルムパッケージの表面に浮き出たものである。この構成とすることにより、スリットと蓄電素子との間における外装フィルムパッケージを引っ張る応力が、応力緩和部の上記凸部を引き延ばす力と、何も加工されていない平坦構造を有する応力集中部を引き延ばす力に分散される。
従って、上記応力は、応力緩和部では上記凸部を引き延ばす力として消費されるのに対し、応力集中部ではダイレクトに伝わる。よって、応力緩和部よりも応力集中部が優先的に引き延ばされ、応力集中部と近接しているスリットから内部圧力が解放される。
即ち、本発明に係る蓄電セルは、応力緩和部と応力集中部を有する構成であることにより、蓄電セルの異常に伴い上昇した内部圧力が開放される開放圧力を所望とする圧力に設定可能となる。これにより、内部圧力の上昇時に外装フィルムパッケージが均一に拡張してしまい上記開放圧力を所望の圧力とするのが困難であった厚みが薄いセルの開放圧力を、所望とする圧力にコントロールすることが可能となる。
上記応力緩和部は、第１の応力緩和領域と、上記第１の応力緩和領域と離間する第２の応力緩和領域とを有し、
上記応力集中部は、上記第１の応力緩和領域と上記第２の応力緩和領域との間に設けられていてもよい。


この構成とすることにより、スリットと蓄電素子との間において、応力集中部がスリットと必然的に対向する構成となる。これにより、当該応力集中部と近接するスリットから蓄電セルの異常に伴う上昇した内部圧力を確実に開放させることが可能となる。
上記スリットは、上記外部樹脂層において上記スリットの先端から上記第２の主面までの距離が０μｍ以上５μｍ以下となる深さに形成されていてもよい。
これにより、スリットの加工深さを厳密に規定する必要がなくなることから、蓄電セルの生産性を向上させることが可能となる。
上記スリットは、上記外部樹脂層から上記金属層にかけて、上記金属層において上記スリットの先端から上記第２の主面までの距離が０μｍ以上５μｍ以下となる深さに形成されていてもよい。
この構成によれば、スリットが金属層において、第１の主面と第２の主面の間までの深さを有していてもよい。つまり、外部樹脂層だけではなく金属層にも切れ込みが形成されていてもよい構成となる。これにより、金属層がより断裂しやすいものとなり、蓄電セルの異常時における内部圧力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
上記外装フィルムパッケージは、上記蓄電素子の周縁において上記内部樹脂層が互いに熱融着することによって形成されたシール領域を有し、
上記スリットは、上記シール領域の周縁に対して平行に形成されていてもよい。
これにより、スリットにおける内部樹脂層の膨張及び破裂を容易となり、スリットの開放圧力を小さくすることが可能となる。
上記内部樹脂層は、無軸延伸ポリプロピレンからなり、
上記外部樹脂層は、ポリエチレンテレフタレートからなってもよい。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る外装フィルムは、蓄電素子を収容する収容空間を形成する外装フィルムであって、上記蓄電素子を収容し、上記蓄電素子側の第１の主面と、上記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、上記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも上記外部樹脂層にスリットが形成され、上記スリットと上記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と上記応力が集中する応力集中部とが設けられている。
上記構成を有する外装フィルムによって蓄電素子を被覆することにより、異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電セルを作製することが可能である。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電モジュールは、複数の蓄電セルが積層された蓄電モジュールである。
上記蓄電セルは、蓄電素子と外装フィルムパッケージとを具備する。
上記外装フィルムパッケージは、上記蓄電素子を収容し、上記蓄電素子側の第１の主面と、上記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、上記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも上記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、上記スリットと上記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、上記応力が集中する応力集中部とが設けられている。
上記外装フィルムパッケージは、上記蓄電素子の周縁において上記内部樹脂層が互いに接触している接触領域を有し、
上記スリットは、蓄電セルの接触領域のうち隣接する蓄電セルの接触領域と向かい合う箇所に形成されていてもよい。
この構成によれば、蓄電セルの異常に伴って上昇した内部圧力が開放されることによりスリットから電解液が漏れた場合に、上記箇所に対策部品（スポンジ等の吸収部材）を設けることによって、互いに隣接している蓄電セルに共通した対策部品により、電解液を吸収させることができる。
仮に、互いに隣接している蓄電セルが背中合わせとなっている箇所にスリットが形成される場合はそれぞれのセル毎に対策を行い、スリットが同一方向に形成される場合は構造が異なる方式でセル毎に対策部品を設ける必要がある。
従って、スリットを上記箇所に設けることにより、装置構成を複雑化させず且つ低コストで、スリットから電解液が漏れた場合に対処可能な蓄電モジュールを提供することが可能となる。
以上のように、本発明によれば異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電セル、外装フィルム及び蓄電モジュールを提供することができる。
本発明の実施形態に係る蓄電セルの斜視図である。 同蓄電セルの断面図である。 同蓄電セルの平面図である。 同蓄電セルが備える外装フィルムの断面図である。 同蓄電セルが備える外装フィルムの断面図である。 同蓄電セルが備える外装フィルムの断面図である。 同蓄電セルの平面図である。 同蓄電セルの平面図である。 同蓄電セルの平面図である。 本発明の実施形態に係る蓄電モジュールの模式図である。 本発明の変形例に係る蓄電セルの断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
［蓄電セルの構造］
図１は、本実施形態に係る蓄電セル１０の斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における蓄電セル１０の断面図である。以下の図においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する３方向である。
図１及び図２に示すように、蓄電セル１０は、外装フィルム２０、蓄電素子３０、正極端子４０及び負極端子５０を有する。
蓄電セル１０においては、２枚の外装フィルム２０によって構成される外装フィルムパッケージが収容空間Ｒを形成し、収容空間Ｒには蓄電素子３０が収容されている。２枚の外装フィルム２０は、蓄電素子３０の周縁においてシールされており、外装フィルムパッケージは２枚の外装フィルム２０が接触する接触領域２０ａと、蓄電素子３０を収容する素子収容部２０ｂを備える。接触領域２０ａ及び素子収容部２０ｂについては後述する。
本実施形態の蓄電セル１０の厚みは、特に限定されないが、例えば１２ｍｍ以下とすることができる。これにより、後述するスリットＳと、応力緩和部２１と、応力集中部２２とが蓄電セル１０に形成されることによる作用効果がより顕著なものとなる。
蓄電素子３０は、図２に示すように、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を備える。正極３１と負極３２はセパレータ３３を介して対向し、収容空間Ｒに収容されている。
正極３１は、蓄電素子３０の正極として機能する。正極３１は正極活物質やバインダ等を含む正極材料からなるものとすることができる。正極活物質は例えば活性炭である。正極活物質は、蓄電セル１０の種類に応じて適宜変更することができる。
負極３２は、蓄電素子３０の負極として機能する。負極３２は負極活物質やバインダ等を含む負極材料からなるものとすることができる。負極活物質は例えば炭素系材料である。負極活物質は、蓄電セル１０の種類に応じて適宜変更することが可能である。
セパレータ３３は、正極３１と負極３２の間に配置され、電解液を通過させると共に正極３１と負極３２の接触を防止（絶縁）する。セパレータ３３は、織布、不織布又は合成樹脂微多孔膜等であるものとすることができる。
図２においては、正極３１と負極３２がそれぞれ一つずつ設けられているが、それぞれが複数設けられるものとすることも可能である。この場合、複数の正極３１と負極３２がセパレータ３３を介して交互に積層されるものとすることができる。また、蓄電素子３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３の積層体がロール状に巻回されたものとすることも可能である。
蓄電素子３０の種類は特に限定されず、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等とすることができる。収容空間Ｒには、蓄電素子３０と共に電解液が収容される。この電解液は、例えばＳＢＰ・ＢＦ４（spirobipyyrolydinium tetrafuloroborate）等であり、蓄電素子３０の種類に応じて選択することができる。
正極端子４０は、正極３１の外部端子である。図２に示すように、正極端子４０は、正極配線４１を介して正極３１と電気的に接続され、接触領域２０ａにおいて２つの外装フィルム２０の間を介して収容空間Ｒの内部から外部へ引き出されている。正極端子４０は導電性材料からなる箔や線材であるもとすることができる。
上記のように、蓄電セル１０は、接触領域２０ａと素子収容部２０ｂを備える。接触領域２０ａは、２枚の外装フィルム２０が接触する領域であり、素子収容部２０ｂは接触領域２０ａに囲まれ、蓄電素子３０を収容する部分である。
図３は、蓄電セル１０をＺ方向から見た模式図である。同図に示すように、接触領域２０ａは、シール領域Ｅ１と非シール領域Ｅ２とを有する。接触領域２０ａの幅は、例えば、数ｍｍから数十ｍｍ程度とすることができる。
シール領域Ｅ１は、外装フィルム２０が互いに熱融着することにより形成されている領域であり、外装フィルム２０の周縁に設けられている。
非シール領域Ｅ２は、シール領域Ｅ１が熱融着されていることにより、外装フィルム２０が接触している領域であり、シール領域Ｅ１と素子収容部２０ｂの間に設けられている。シール領域Ｅ１及び非シール領域Ｅ２の幅は、例えば、数ｍｍから数十ｍｍ程度とすることができる。
［外装フィルムの構成］
図４は、外装フィルム２０の断面図である。同図に示すように、外装フィルム２０は、金属層２５、内部樹脂層２６及び外部樹脂層２７から構成されている。
金属層２５は、箔状の金属からなる層であり、大気中の水分の透過を防ぐ機能を有する。金属層２５は、図４に示すように、第１の主面２５ａとその反対側の第２の主面２５ｂとを有する。
金属層２５は、例えば、アルミニウムからなる金属箔とすることができる。また、金属層２５はこの他にも銅、ニッケル又はステンレス等の箔であってもよい。本実施形態に係る金属層２５の厚みは、数十μｍ程度とするのが好適である。
内部樹脂層２６は、第１の主面２５ａに積層され、収容空間Ｒの内周面を構成し、金属層２５を被覆して絶縁する。
内部樹脂層２６は、合成樹脂からなり、例えば、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなるものとすることができる。この他にも、内部樹脂層２６はポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド又はエチレン−酢酸ビニル共重合体等からなるものとすることができる。また、内部樹脂層２６は複数層の合成樹脂層が積層されて構成されてもよい。
外部樹脂層２７は、第２の主面２５ｂに積層され、蓄電セル１０の表面を構成し、金属層２５を被覆して保護する。
外部樹脂層２７は、合成樹脂からなり、例えば、ポリエチレンテレフタレートからなるものとすることができる。この他にも、外部樹脂層２７はナイロン、ポリエチレンナフタレート、２軸延伸ポリプロピレン、ポリイミド又はポリカーボネート等からなるものとすることができる。
本実施形態では、上記構成を有する外装フィルム２０の２枚が蓄電素子３０を介して対向し、接触領域２０ａでシールされた外装フィルムパッケージによって収容空間Ｒが形成されている。シール領域Ｅ１においては、２枚の外装フィルム２０の内部樹脂層２６が互いに熱融着されている。外装フィルム２０は、内部樹脂層２６が収容空間Ｒ側（内側）となり、外部樹脂層２７が表面２７ａ側（外側）となるように配置される。
上記構成を有する外装フィルム２０の２枚が蓄電素子３０を介して対向し、シール領域Ｅ１でシールされた外装フィルムパッケージによって収容空間Ｒが形成されている。シール領域Ｅ１においては、２枚の外装フィルム２０の内部樹脂層２６が互いに熱融着されている。外装フィルム２０は、内部樹脂層２６が収容空間Ｒ側（内側）となり、外部樹脂層２７が表面側（外側）となるように配置される。
外装フィルム２０は、柔軟性を有する状態で用いられ、蓄電素子３０の形状に応じて図２に示すような周縁が湾曲した形状をなしてもよい。また、外装フィルム２０は、予めエンボス加工によって同形状が形成された状態で用いられてもよい。２枚の外装フィルム２０のどちらか一方にはスリットが形成されている。
［スリットについて］
図５及び図６はスリットＳを含む外装フィルム２０の断面図であり、図７は蓄電セル１０をＺ方向から見た模式図である。スリットＳは、図５に示すように、外部樹脂層２７の表面２７ａから途中まで形成されている。これにより、外部樹脂層２７はスリットＳによって部分的に分離されている。
スリットＳの深さＤ１は、通常時において金属層２５が水分の透過を防止し、異常時において金属層２５が速やかに断裂する深さが好適である。具体的には、外部樹脂層２７において、スリットＳからの先端Ｐから第２の主面２５ｂまでの距離Ｄ２が０μｍ以上５μｍ以下となる深さとすることができる。
また、本実施形態に係るスリットＳは、図６に示すように、金属層２５において第１の主面２５ａと第２の主面２５ｂの間までの深さを有するものであってもよい。
具体的には、スリットＳは、外部樹脂層２７から金属層２５にかけて、金属層２５においてスリットＳの先端Ｐから第２の主面２５ｂまでの距離Ｄ２が０μｍ以上５μｍ以下となる深さとすることができる。これにより、蓄電セル１０の異常時における内部圧力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
［応力緩和部と応力集中部について］
本実施形態に係る外装フィルム２０は、図７に示すように、応力緩和部２１と応力集中部２２とを有する。応力緩和部２１は、同図に示すように、スリットＳと蓄電素子３０との間の非シール領域Ｅ２に設けられ、第１応力緩和領域Ｅ３と第２応力緩和領域Ｅ４とを有する。
応力緩和部２１のＸ方向の長さ（Ｘ方向における第１及び第２応力緩和領域Ｅ３，Ｅ４を合わせた長さ）は、特に限定されないが、例えば蓄電素子３０のＸ方向の長さと同等又はそれ以上であってもよい。応力緩和部２１のＸ方向の長さは、例えば、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度とすることができる。
本実施形態に係る第１及び第２応力緩和領域Ｅ３，Ｅ４は、典型的にはエンボス加工由来の凹凸構造を有するが、これに限定されるものではなく、例えば波状形状を有する構造等であってもよい。なお、第１及び第２応力緩和領域Ｅ３，Ｅ４の凸部の高さは、例えば０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができる。
応力集中部２２は、図７に示すように、第１応力緩和領域Ｅ３と、第１応力緩和領域Ｅ３とＸ方向に離間する第２応力緩和領域Ｅ４との間に設けられる。応力集中部２２のＸ方向の幅Ｄ３は、例えば、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度とすることができる。また、応力集中部２２は、応力緩和部２１が形成されていない非シール領域Ｅ２と同様に平坦構造を有する。
図８及び図９は、スリットＳと、応力緩和部２１及び応力集中部２２の形成位置を示す模式図である。
本実施形態では、スリットＳの延伸方向は特に限定されず、図８に示すように、正極端子４０及び負極端子５０が設けられているシール領域Ｅ１の長手方向に対して垂直でもよく、図９に示すように同長手方向に対して平行でもよい。
また、応力緩和部２１及び応力集中部２２の形成位置も図７に示す位置に限定されず、図８に示すように、正極端子４０及び負極端子５０が設けられているシール領域Ｅ１の長手方向に対して垂直なスリットＳと、蓄電素子３０との間に設けられてもよい。
あるいは、図９に示すように、正極端子４０及び負極端子５０が設けられているシール領域Ｅ１と蓄電素子３０との間の非シール領域Ｅ２以外の場所に形成されたスリットＳと、蓄電素子３０との間に設けられてもよい。
［スリットの効果］
蓄電セル１０の使用時において、通常時（蓄電素子３０に異常が生じてない状態）、即ち収容空間Ｒの内部圧力が許容範囲内の場合には、外装フィルム２０は図４〜図６に示した状態を維持する。この状態ではスリットＳは金属層２５を分離していないため、金属層２５によって水分が外装フィルム２０を透過することが防止されている。
一方、蓄電セル１０の使用時において蓄電素子３０に異常が生じ、内部圧力が上昇すると、外装フィルム２０が膨張する。これにより、金属層２５及び外部樹脂層２７は、スリットＳが形成されている部分において断裂する。次いで、断裂した金属層２５及び外部樹脂層２７の裂け目から内部樹脂層２６が部分的に外装フィルム２０の外部に突出し、膨張する。そして、内部圧力が一定以上となると、外部へ突出した内部樹脂層２６が破裂し、収容空間Ｒの内部圧力が開放される。
このように、スリットＳが形成されていることにより、内部樹脂層２６が破裂する位置を予め特定しておくことが可能である。仮にスリットＳが設けられていない場合、外装フィルムパッケージにおいて最も強度が弱いシール領域Ｅ１が開裂し、内部圧力が開放される。その場合、蓄電素子３０の周縁全体に形成されているシール領域Ｅ１のどの部分が開裂するかがわからなくなる。
また、上記のように異常時における内部圧力の開放は、内部樹脂層２６の破裂によって生じる。即ち、内部樹脂層２６の強度によって、蓄電セル１０の内部圧力が開放される開放圧力を調整することが可能である。
内部樹脂層２６の強度は、内部樹脂層２６の厚みによって調整することができる。この場合、内部樹脂層２６の全体の厚みによって内部樹脂層２６の強度を調整することができる。いずれの場合であっても、スリットＳにおける内部樹脂層２６の破裂が生じる内部圧力が、シール領域Ｅ１が開裂する内部圧力よりも小さければよい。
［応力緩和部と応力集中部の作用］
本実施形態では上記開放圧力を、スリットＳと蓄電素子３０との間において、応力緩和部２１と応力集中部２２を設けることにより調整することができる。
より詳細には、本実施形態に係る応力緩和部２１の凹凸構造は、典型的にはエンボス加工により形成される。つまり、当該凹凸構造の凸部は、外装フィルム２０が押圧されることにより外装フィルム２０の表面に浮き出た凸部である。
この構成であることにより、蓄電セル１０の異常に伴い外装フィルム２０が拡張する際に、スリットＳと蓄電素子３０との間における外装フィルム２０を引っ張る応力が、応力緩和部２１の上記凸部を引き延ばす力と、何も加工されていない平坦構造を有する応力集中部２２を引き延ばす力に分散される。
ここで、上記応力は、応力緩和部２１では凹凸構造を引き延ばす力として消費されるのに対し、応力集中部２２ではダイレクトに伝わる。よって、応力緩和部２１よりも応力集中部２２が優先的に引き延ばされ、応力集中部２２と近接しているスリットＳから内部圧力が解放される。
即ち、本実施形態に係る蓄電セル１０は、応力緩和部２１と応力集中部２２を有する構成であることにより、従来、内部圧力の上昇時に外装フィルムが均一に拡張してしまい上記開放圧力を所望の圧力とするのが困難であった厚みが薄いセルの開放圧力を、所望の圧力にコントロールすることが可能となる。
加えて、本実施形態では上記開放圧力を、シール領域Ｅ１と非シール領域Ｅ２との間の境界Ｂ１とスリットＳとの距離を調節することにより調整することもできる。
具体的には、蓄電セル１０の内部圧力が上昇すると、シール領域Ｅ１と非シール領域Ｅ２との間の境界に最も応力（外装フィルム２０を互いに離間させる力）が集中する。ここで、本実施形態では、上記のとおり応力緩和部２１と応力集中部２２が設けられている。これにより、境界Ｂ１にかかる上記応力が、応力集中部２２とＹ方向に対向する境界Ｂ２に集中する。
従って、応力集中部２２とＹ方向に対向する非シール領域Ｅ２がＹ方向に重点的に引っ張られる。ゆえに、境界Ｂ２とスリットＳとの距離によって上記開放圧力を調整することができる。
スリットＳを境界Ｂ２（境界Ｂ１）から離間させると、蓄電セル１０の異常に伴う内部圧力の上昇時に、スリットＳに対する上記応力が緩和される。つまり、スリットＳが境界Ｂ２（境界Ｂ１）から離間すればするほど、スリットＳに上記応力が伝播しにくくなるため、上記開放圧力が高いものとなる。
従って、本実施形態に係る蓄電セル１０においては、上述のようなスリットＳの形成箇所における作用を利用して、上記開放圧力を所望の圧力に調整することが可能となる。なお、本実施形態では、上記開放圧力を０．３５ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下とするのが好適であるが、これに限定されるものではない。
また、本実施形態に係る蓄電セル１０は、異常時における開放圧力が調整可能であることにより、蓄電セル１０が、比較的厚みが薄いセルであってとしても、上記開放圧力が所望とする圧力よりも高い圧力となることが抑制される。これにより、スリットＳが形成されている箇所以外の箇所から内部圧力が開放されることを防止することができる。
さらに、上記開放圧力は、応力集中部２２の幅Ｄ３を調節することにより調整することも可能である。
応力集中部２２の幅Ｄ３が大きいと、スリットＳと蓄電素子３０との間における外装フィルム２０を引っ張る応力かかる面積が大きくなり、当該応力が分散する。よって上記開放圧力が高くなる。一方、幅Ｄ３が小さいと、上記応力がかかる面積が小さくなり、当該応力が局所的に集中する。このため所定の圧力で蓄電セル１０の内部圧力が開放され、上記開放圧力の過上昇が抑制される。
本実施形態では、上述のとおり、境界Ｂ２（境界Ｂ１）とスリットＳとの距離や、応力集中部２２の幅Ｄ３等が調整されることで、上記開放圧力が所望の圧力に調整されることから、本発明ではスリットＳの深さＤ１が上記開放圧力の設定に大きく関与するものではなくなる。これにより、スリットＳの加工精度を従来よりも緩和することができる。
具体的には、スリットＳの深さＤ１は、外部樹脂層２７の厚みＨより５μｍ程度浅い深さから、厚みＨより５μｍ程度深い深さとなる範囲まで許容される。これにより、蓄電セル１０の生産性を向上させることが可能となる。
［蓄電モジュールについて］
本実施形態の蓄電セル１０を複数積層することにより蓄電モジュールを構成することができる。図１０は、蓄電モジュール１００の模式図である。蓄電モジュール１００は、同図に示すように、複数の蓄電セル１０、熱伝導シート１０１、プレート１０２及び支持部材１０３を備える。
複数の蓄電セル１０は、熱伝導シート１０１を介して積層され、支持部材１０３によって支持されている。蓄電セル１０の数は２つ以上であってもよい。蓄電セル１０の正極端子４０及び負極端子５０は図示しない配線又は端子によって蓄電セル１０の間で接続されているものとすることができる。複数の蓄電セル１０の最上面及び最下面には、プレート１０２が積層されている。
蓄電モジュール１００は、図１０に示すように、スリットＳが非シール領域Ｅ２に形成されていることにより、プレート１０２によって内部樹脂層２６の膨張が妨げられず、所定圧力での内部圧力の開放が可能である。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール１００は、図１０に示すように、蓄電セル１０の接触領域２０ａのうち、隣接する蓄電セル１０の接触領域２０ａと向かい合う箇所にスリットＳが形成されている。
これにより、蓄電セル１０の異常に伴って上昇した内部圧力が開放されることによりスリットＳから電解液が漏れた場合に、上記箇所に対策部品（スポンジ等の吸収部材）を設けることによって、互いに隣接している蓄電セル１０に共通した対策部品により、電解液を吸収させることができる。
仮に、互いに隣接している蓄電セル１０が背中合わせとなっている箇所にスリットＳが形成される場合はそれぞれのセル毎に対策を行い、スリットＳが同一方向に形成される場合は構造が異なる方式でセル毎に対策部品を設ける必要がある。
従って、スリットＳを上記箇所に設けることにより、装置構成を複雑化させず且つ低コストで、スリットＳから電解液が漏れた場合に対処可能な蓄電モジュール１００を提供することが可能となる。
［変形例］
図１１は変形例に係る外装フィルム２０の断面図である。上記実施形態において、蓄電セル１０は、２枚の外装フィルム２０によって構成される外装フィルムパッケージが収容空間Ｒを封止するものとしたがこれに限られない。図１１に示すように、蓄電セル１０は、１枚の外装フィルム２０が蓄電素子３０を介して折り曲げられ、３辺がシールされて形成された外装フィルムパッケージが収容空間Ｒを封止する構成であってもよい。
１０…蓄電セル
２０…外装フィルム
２０ａ…接触領域
２０ｂ…素子収容部
２０ｃ…中間部
２１…応力緩和部
２２…応力集中部
２５…金属層
２５ａ…第１の主面
２５ｂ…第２の主面
２６…内部樹脂層
２７…外部樹脂層
３０…蓄電素子
１００…蓄電モジュール
Ｓ…スリット

Claims (10)

  1. 蓄電素子と、
    前記蓄電素子を収容し、前記蓄電素子側の第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、前記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも前記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、前記スリットと前記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、前記応力が集中する応力集中部とが設けられている外装フィルムパッケージと
    を具備する蓄電セル。
  2. 蓄電素子と、
    前記蓄電素子を収容し、前記蓄電素子側の第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、前記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも前記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、前記スリットと前記蓄電素子との間において、凹凸構造を有する応力緩和部と、平坦構造を有する応力集中部とが設けられている外装フィルムパッケージと
    を具備する蓄電セル。
  3. 請求項１又は２に記載の蓄電セルであって、
    前記応力緩和部は、第１の応力緩和領域と、前記第１の応力緩和領域と離間する第２の応力緩和領域とを有し、
    前記応力集中部は、前記第１の応力緩和領域と前記第２の応力緩和領域との間に設けられている
    蓄電セル。
  4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電セルであって、
    前記スリットは、前記外部樹脂層において前記スリットの先端から前記第２の主面までの距離が０μｍ以上５μｍ以下となる深さに形成されている
    蓄電セル。
  5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電セルであって、
    前記スリットは、前記外部樹脂層から前記金属層にかけて、前記金属層において前記スリットの先端から前記第２の主面までの距離が０μｍ以上５μｍ以下となる深さに形成されている
    蓄電セル。
  6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電セルであって、
    前記外装フィルムパッケージは、前記蓄電素子の周縁において前記内部樹脂層が互いに熱融着することによって形成されたシール領域を有し、
    前記スリットは、前記シール領域の周縁に対して平行に形成されている
    蓄電セル。
  7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電セルであって、
    前記内部樹脂層は、無軸延伸ポリプロピレンからなり、
    前記外部樹脂層は、ポリエチレンテレフタレートからなる
    蓄電セル。
  8. 蓄電素子を収容する収容空間を形成する外装フィルムであって、
    前記蓄電素子を収容し、前記蓄電素子側の第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、前記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも前記外部樹脂層にスリットが形成され、前記スリットと前記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、前記応力が集中する応力集中部とが設けられている
    外装フィルム。
  9. 複数の蓄電セルが積層された蓄電モジュールであって、
    前記蓄電セルは、
    蓄電素子と、
    前記蓄電素子を収容し、前記蓄電素子側の第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する金属層と、前記第１の主面に積層された合成樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された合成樹脂からなる外部樹脂層とを有し、少なくとも前記外部樹脂層にスリットが形成された外装フィルムパッケージであって、前記スリットと前記蓄電素子との間において、互いに接触している内部樹脂層を互いに離間させる応力を緩和する応力緩和部と、前記応力が集中する応力集中部とが設けられている外装フィルムパッケージと
    を具備する蓄電モジュール。
  10. 請求項９に記載の蓄電モジュールであって、
    前記外装フィルムパッケージは、前記蓄電素子の周縁において前記内部樹脂層が互いに接触している接触領域を有し、
    前記スリットは、蓄電セルの接触領域のうち隣接する蓄電セルの接触領域と向かい合う箇所に形成されている
    蓄電モジュール。
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