JP7237513B2

JP7237513B2 - 電気化学素子

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Publication number: JP7237513B2
Application number: JP2018193244A
Authority: JP
Inventors: 和貴山本
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Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2023-03-13
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Description

本発明は、電極体を覆うラミネートフィルム外装体の外方に回路基板が配置された電気化学素子に関する。

電極体がラミネートフィルム外装体によって覆われた電気化学素子が知られている。このような電気化学素子では、電極体に電気的に接続された端子部が、該電極体からラミネートフィルム外装体の外方に向かって延びている。前記端子部は、ラミネートフィルム外装体の外方で、保護回路などが形成された回路基板に対して電気的に接続されている。この回路基板は、前記ラミネートフィルム外装体のうち前記電極体を覆う膨出部に沿って配置される。

例えば特許文献１には、上述のような構成を有する電気化学素子として、正極、セパレータ及び負極を含む電極組立体と、前記電極組立体を収容する凹部、及び当該凹部の周縁に沿って融着されてフランジ形態に形成された縁、を有するパウチと、保護回路基板とを備えたパウチ型リチウム二次電池が開示されている。前記特許文献１に開示されている構成では、前記保護回路基板は、前記パウチに対し、該パウチの対向する二辺と交差する一辺に配置されている。

特開２００５－１９７２１８号公報

ところで、上述のようにパウチ（ラミネートフィルム外装体）に対して保護回路基板（回路基板）が配置された電気化学素子では、落下時等に衝撃が加わると、前記回路基板がラミネートフィルム外装体に接触して、該ラミネートフィルム外装体が損傷を受ける可能性がある。特に、前記回路基板が前記ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って延びる方向において、前記回路基板の長さが前記膨出部の最小長さよりも短い場合には、前記電気化学素子が落下した際の衝撃によって、前記回路基板の端部が前記ラミネートフィルム外装体の膨出部に接触しやすい。

そのため、前記回路基板と前記ラミネートフィルム外装体の膨出部との間に緩衝材を設けたり、前記回路基板が前記ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って延びる方向において、前記回路基板の長さを前記膨出部の最小長さよりも長くしたりすることが検討されている。

しかしながら、前記回路基板と前記ラミネートフィルム外装体の膨出部との間に緩衝材を設けた場合、前記緩衝材を設ける分、電気化学素子が大型化するとともに、製造コストも増大する。

また、前記回路基板が前記ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って延びる方向において、前記回路基板の長さを前記膨出部の最小長さよりも長くする場合には、前記回路基板の製造コストが増大する。

本発明の目的は、電極体がラミネートフィルム外装体によって覆われた電気化学素子において、大型化及びコスト増大を抑制しつつ、落下時等の衝撃によって前記ラミネートフィルム外装体が回路基板によって損傷を受けることを防止可能な構成を得る。

本発明の一実施形態に係る電気化学素子は、正極及び負極を有する電極体と、前記電極体を覆う膨出部と前記電極体を覆った状態で溶着される外周側の溶着部とを有するラミネートフィルム外装体と、前記電極体に電気的に接続され且つ前記電極体から前記ラミネートフィルム外装体の外方に向かって延びる複数の端子部と、前記端子部に電気的に接続されるとともに、前記ラミネートフィルム外装体の前記膨出部に沿って延びるように配置される回路基板と、を備える。前記回路基板は、前記膨出部に沿って延びる方向において、前記膨出部の最小長さよりも短く、前記膨出部に沿って配置された状態で前記膨出部側に位置する端部に、前記回路基板を厚み方向に見て、他の端部よりも曲率半径が大きいＲ部を有する（第１の構成）。

上述の構成では、回路基板は、ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って配置された状態で前記膨出部側に位置する端部に、前記回路基板を厚み方向に見て、他の端部よりも曲率半径が大きいＲ部を有する。よって、電気化学素子が落下時等に衝撃を受けて、前記端部が前記ラミネートフィルム外装体に接触した場合でも、該ラミネートフィルム外装体が損傷を受けることを防止できる。

よって、前記回路基板がラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って延びる方向において、前記回路基板の長さが前記膨出部の最小長さよりも短い場合でも、前記電気化学素子の落下時等の衝撃により、前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることを防止できる。

また、上述の構成により、前記回路基板と前記ラミネートフィルム外装体の膨出部との間に緩衝材を設けたり、前記回路基板が前記ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って延びる方向において、前記回路基板の長さを前記膨出部の最小長さよりも長くしたりする必要がない。

したがって、上述の構成により、電気化学素子の大型化及びコスト増大を抑制しつつ、落下時等の衝撃によって前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることを防止できる。

前記第１の構成において、前記回路基板は、その厚み方向が前記膨出部の膨出方向に対して平行になるように、前記膨出部に沿って配置されている（第２の構成）。

このように、回路基板の厚み方向がラミネートフィルム外装体の膨出部の膨出方向に対して平行になるように、前記膨出部に対して前記回路基板を配置する場合、電気化学素子が落下時等に衝撃を受けた際に、前記回路基板の端部が前記ラミネートフィルム外装体の前記膨出部に接触しやすい。よって、このような構成において、上述の第１の構成を適用することにより、前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることをより効果的に防止できる。

前記第１または第２の構成において、前記回路基板は、その厚み方向に見て、前記ラミネートフィルム外装体の外方に突出している（第３の構成）。

このように、回路基板を厚み方向に見て、前記回路基板が前記ラミネートフィルム外装体の外方に突出している場合、電気化学素子が落下時等に衝撃を受けた際に、前記回路基板の端部が前記膨出部に接触しやすい。よって、このような構成において、上述の第１の構成を適用することにより、前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることをより効果的に防止できる。

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、電気化学素子は、前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板から、前記膨出部及び前記回路基板の並び方向とは異なる方向に延びる配線をさらに備える（第４の構成）。

回路基板に電気的に接続される配線が、前記回路基板から、ラミネートフィルム外装体の膨出部及び前記回路基板の並び方向に延びる場合、電気化学素子の落下時等に該電気化学素子に衝撃が加わった際に、前記配線によって前記衝撃の一部を吸収することができる。

しかしながら、上述の構成のように、配線が、回路基板から、前記膨出部及び前記回路基板の並び方向とは異なる方向に延びる場合、電気化学素子に衝撃が加わると、該衝撃は、前記配線によって吸収されることなく、前記回路基板にそのまま入力される。そうすると、前記回路基板によって前記ラミネートフィルム外装体は損傷を受けやすい。このような構成において、上述の第１の構成を適用することにより、前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることをより効果的に防止できる。

前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記回路基板は、矩形状の板部材である。前記Ｒ部は、前記回路基板が前記膨出部に沿って配置された状態で、前記回路基板を厚み方向に見て、前記回路基板の前記膨出部側に位置する角部に設けられている（第５の構成）。

これにより、回路基板が矩形状の板部材である場合に、上述の第１の構成を実現することができる。

前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記回路基板は、前記ラミネートフィルム外装体に対し、前記回路基板を厚み方向に見て、前記溶着部のうち前記端子部を前記ラミネートフィルム外装体で挟み込んだ状態で溶着された部分と重なる位置に配置されている（第６の構成）。

これにより、回路基板をラミネートフィルム外装体に対してコンパクトに配置できる。よって、電気化学素子のコンパクト化を図れる。このように電気化学素子のコンパクト化を図った構成においても、上述の第１の構成を適用することにより、電気化学素子の落下時等に該電気化学素子に衝撃が加わった場合に前記ラミネートフィルム外装体が前記回路基板によって損傷を受けることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る電気化学素子によれば、回路基板は、ラミネートフィルム外装体の膨出部に沿って配置された状態で前記膨出部側に位置する端部に、前記回路基板を厚み方向に見て、他の端部よりも曲率半径が大きいＲ部を有する。これにより、電気化学素子が落下等の衝撃を受けて、前記端部が前記ラミネートフィルム外装体に接触した場合でも、該ラミネートフィルム外装体が損傷を受けることを防止できる。

したがって、電気化学素子の大型化及びコスト増大を抑制しつつ、前記電気化学素子の落下時等に該電気化学素子に加わる衝撃によって前記ラミネートフィルム外装体が回路基板によって損傷を受けることを防止できる。

図１は、実施形態に係るラミネート形電池の構成を示す斜視図である。図２は、ラミネート形電池において保護回路等を装着する前の状態の単電池のみを示す斜視図である。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図４は、ラミネート形電池を厚み方向に見た図である。図５は、その他の実施形態に係るラミネート形電池の図４相当図である。図６は、その他の実施形態に係るラミネート形電池の図３相当図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るラミネート形電池１（電気化学素子）の概略構成を示す斜視図である。図２は、ラミネート形電池において保護回路等を装着する前の状態の単電池（セル）のみを示す斜視図である。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。なお、図３では、電極体１０の一部の図示を省略している。

ラミネート形電池１は、発電体として機能する電極体１０がラミネートフィルム外装体２０によって覆われた平面視で長方形状の二次電池である。ラミネート形電池１は、例えば、ウェアラブル端末または小型の携帯機器等の電源として用いられる。

ラミネート形電池１は、電極体１０と、電極体１０を覆うラミネートフィルム外装体２０と、保護回路基板３０（回路基板）とを備える。また、ラミネート形電池１は、電極体１０の正極１１及び負極１２にそれぞれ電気的に接続される正極接続端子４１及び負極接続端子４２（端子部）を備える。なお、ラミネート形電池１の内部には、非水電解液も封入されている。

ラミネートフィルム外装体２０は、アルミニウム製の金属箔の一面側がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で覆われ、且つ、他面側がポリプロピレン（ＰＰ）で覆われた材料からなる。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０は、アルミニウムをＰＥＴ及びＰＰでラミネートした材料からなる。これにより、ラミネートフィルム外装体２０は、ラミネートフィルム外装体２０同士を重ね合わせた状態で加熱しながら圧力を加えることによって、溶着される。なお、金属箔は、アルミニウムに限らず、ステンレス等の他の金属材料によって形成されていてもよい。

また、ラミネートフィルム外装体２０は、略長方形状に形成されている。一対のラミネートフィルム外装体２０によって電極体１０を挟んだ状態で、該ラミネートフィルム外装体２０の外周側同士は溶着される。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０は、電極体１０を覆う膨出部１ａと、膨出部１ａの周囲でラミネートフィルム外装体２０同士が溶着されるシール部１ｂ（溶着部）とを有する。シール部１ｂは、ラミネートフィルム外装体２０において膨出部１ａの周りに位置する。

シール部１ｂのうち、ラミネートフィルム外装体２０の長手方向の端部に位置し且つラミネートフィルム外装体２０から後述の正極接続端子４１及び負極接続端子４２が延びている部分は、端子側シール部１ｄである。すなわち、シール部１ｂは、端子側シール部１ｄを有する。端子側シール部１ｄ上には、後述の保護回路基板３０が配置される。

なお、ラミネートフィルム外装体２０は、金属箔がナイロンとＰＰとでラミネートされた材料によって構成されていてもよいし、金属箔がナイロン、ＰＥＴ及びＰＰの少なくとも一つでラミネートされた材料によって構成されていてもよい。また、ラミネートフィルム外装体２０は、金属箔が他の樹脂材料でラミネートされた材料によって構成されていてもよい。

後述するように、本実施形態では、電極体１０は、円筒状の巻回電極体を扁平状につぶすことによって形成される。すなわち、電極体１０は、側面視で長方形状である。そのため、図１に示すように、ラミネートフィルム外装体２０の膨出部１ａは、ラミネートフィルム外装体２０を厚み方向で見て、長方形状である。膨出部１ａの膨出方向は、ラミネートフィルム外装体２０の厚み方向と一致する。シール部１ｂは、平面視で、ラミネート形電池１が長方形状になるように、膨出部１ａの周りに形成されている。

一対のラミネートフィルム外装体２０は、電極体１０の厚み方向の一方側に平面部１ｃを有するとともに、電極体１０の厚み方向の他方側に上述の膨出部１ａを有するように、電極体１０を挟んだ状態でラミネートフィルム外装体２０の外周側同士が溶着されている。すなわち、一対のラミネートフィルム外装体２０のうち、一方のラミネートフィルム外装体２０が電極体１０の外形に沿うように配置される。

本実施形態では、膨出部１ａは、幅方向の断面で見て台形状である。すなわち、膨出部１ａの幅方向の長さは、厚み方向の位置によって異なる。平面部１ｃ側における膨出部１ａの幅方向の長さは、膨出端側における膨出部１ａの幅方向の長さよりも大きい。よって、膨出部１ａにおける幅方向の最小長さＷは、膨出部１ａの膨出方向先端側における幅方向の長さである。本実施形態では、最小長さＷが、保護回路基板３０が膨出部１ａに沿って延びる方向（幅方向）における最小長さである。

図１に示すように、シール部１ｂのうち、ラミネート形電池１の長手方向の端部側に位置する部分では、正極接続端子４１及び負極接続端子４２が、一対のラミネートフィルム外装体２０に挟み込まれた状態で、ラミネートフィルム外装体２０同士が溶着されることにより固定されている。正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、ラミネートフィルム外装体２０の内方から外方に向かって一方向に延びている。

なお、本実施形態では、一対のラミネートフィルム外装体２０の外周側同士を溶着しているが、この限りではなく、１枚のラミネートフィルム外装体を、電極体１０を挟み込むように折り返して溶着してもよい。ラミネートフィルム外装体を折り返す方向については、電極体１０に対する正極接続端子４１及び負極接続端子４２の延伸方向であってもよいし、幅方向であってもよい。

電極体１０は、特に図示しないが、巻回軸方向から見て楕円に形成された扁平状の巻回電極体である。電極体１０は、それぞれ帯状に形成された正極１１及び負極１２を、両者の間及び該正極１１の下側に帯状のセパレータ１３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶされることによって、扁平状に形成される。扁平状の電極体１０は、ラミネートフィルム外装体２０によって形成された空間内に収容される。

特に図示しないが、正極１１は、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体と、正極活物質を含有し、正極集電体の両面にそれぞれ設けられた正極活物質層とを有する。詳しくは、正極１１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ₂などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ₂Ｏ₄などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ₂などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。

負極１２は、銅等の金属箔製の負極集電体と、負極活物質を含有し、負極集電体の両面にそれぞれ設けられた負極活物質層とを有する。詳しくは、負極１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。

正極１１において正極集電体の一部が露出していて、該露出部分には、正極接続端子４１が接続されている。同様に、負極１２において負極集電体の一部が露出していて、該露出部分には、負極接続端子４２が接続されている。正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、電極体１０の外部に引き出されているとともに、ラミネートフィルム外装体２０の外部に引き出されている。

正極接続端子４１は、平面視で長方形状に形成されたアルミニウムの金属箔によって構成されている。正極接続端子４１は、長手方向の一方側が正極集電体に溶接によって接続されていて、長手方向の他方側がラミネートフィルム外装体２０の外方に位置している（図２参照）。すなわち、正極接続端子４１は、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれていて、ラミネートフィルム外装体２０の内方から外方に向かって延びている。

負極接続端子４２は、平面視で長方形状に形成された銅やニッケル等の金属箔によって構成されている。負極接続端子４２は、長手方向の一方側が負極集電体に溶接によって接続されていて、長手方向の他方側がラミネートフィルム外装体２０の外方に位置している。すなわち、負極接続端子４２は、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれていて、ラミネートフィルム外装体２０の内方から外方に向かって延びている。

正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、電極体１０に、幅方向に並んで電極体１０から長手方向に延びるように設けられている。よって、正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、ラミネートフィルム外装体２０によって厚み方向に挟み込まれるとともに、ラミネートフィルム外装体２０から長手方向の外方に向かって延びている。

正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各先端部分は、保護回路基板３０に電気的に接続されている。保護回路基板３０は、平面視で長方形（矩形）の板状の基板である。保護回路基板３０には、図示しない保護回路が形成されている。正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各先端部分は、保護回路基板３０に対して、長手方向の異なる位置に電気的に接続されている。保護回路基板３０の構成については、後述する。

正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、保護回路基板３０が、ラミネートフィルム外装体２０の端子側シール部１ｄに位置するように、厚み方向に折り返されている。具体的には、正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、保護回路基板３０が端子側シール部１ｄでラミネートフィルム外装体２０に対して平行に重なるように、長手方向に少なくとも２回、折り返されている。これにより、ラミネート形電池１において、保護回路基板３０を空いたスペースに効率良く配置することができる。したがって、保護回路基板３０を有するラミネート形電池１のコンパクト化を図れる。

ラミネート形電池１に上述のような構成を有する正極接続端子４１及び負極接続端子４２を用いることにより、他の接続部品を介して外部に接続端子を引き出す構成に比べて、インピーダンスを小さくすることができる。

なお、図２及び図３に示すように、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の表面上には、それぞれ、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれる部分に、正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６が形成されている。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０と正極接続端子４１との間に正極側樹脂部４５が位置するとともに、ラミネートフィルム外装体２０と負極接続端子４２との間に負極側樹脂部４６が位置する。

これにより、ラミネートフィルム外装体２０と、該ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれた正極接続端子４１及び負極接続端子４２とのそれぞれの接着強度を向上できるとともに、正極接続端子４１及び負極接続端子４２とラミネートフィルム外装体２０とをより確実に電気的に絶縁できる。

正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６は、それぞれ、例えばポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂材料からなる平面視で長方形状のシートによって構成されている。このシートを、正極接続端子４１及び負極接続端子４２に対してそれぞれ直交する方向に延び且つ正極接続端子４１及び負極接続端子４２をそれぞれ挟み込むように配置した状態で、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各表面上に被着させることにより、正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６がそれぞれ形成される。

（保護回路基板）
次に、図１、図３及び図４を用いて、保護回路基板３０の構成について説明する。

保護回路基板３０は、平面視で長方形の板状部材である。保護回路基板３０は、例えば樹脂製である。保護回路基板３０には、図示しない保護回路が形成されている。具体的には、保護回路基板３０には、前記保護回路を構成する図示しない電子部品が実装されている。

既述のように、保護回路基板３０には、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各先端部分が電気的に接続されている。具体的には、保護回路基板３０の一方の面には、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各先端部分が溶接等によって固定されている。

保護回路基板３０は、ラミネートフィルム外装体２０に対し、保護回路基板３０を厚み方向に見て、シール部１ｂのうち、正極接続端子４１及び負極接続端子４２をラミネートフィルム外装体２０で挟み込んだ状態で溶着された端子側シール部１ｄと重なる位置に配置されている。保護回路基板３０は、ラミネートフィルム外装体２０と厚み方向に平行で且つ膨出部１ａと長手方向に平行に配置されている。

すなわち、保護回路基板３０は、ラミネートフィルム外装体２０の膨出部１ａに沿って幅方向に延びるように配置されている。また、保護回路基板３０は、その厚み方向が膨出部１ａの膨出方向に対して平行になるように、膨出部１ａに沿って配置されている。なお、保護回路基板３０に電気的に接続される正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、それぞれ長手方向に折り返されている。図３に示す符号３５は、保護回路基板３０とラミネートフィルム外装体２０の端子側シール部１ｄとの間に配置されるスペーサである。

本実施形態では、保護回路基板３０の長手方向の長さは、ラミネート形電池１の膨出部１ａにおける幅方向の最小長さＷよりも短い。また、保護回路基板３０を厚み方向に見て、保護回路基板３０の一部は、端子側シール部１ｄに対して、ラミネート形電池１の長手方向の外方に突出している。すなわち、保護回路基板３０は、その厚み方向に見て、ラミネートフィルム外装体２０の外方に突出している。

上述のようにラミネートフィルム外装体２０に対して保護回路基板３０が配置されている状態で、ラミネート形電池１が落下した際に保護回路基板３０に衝撃が加わると、保護回路基板３０の長手方向の端部が膨出部１ａに接触する可能性がある。

特に、保護回路基板３０の長手方向の長さが膨出部１ａにおける幅方向の最小長さＷよりも短いため、保護回路基板３０の長手方向の端部が膨出部１ａに接触しやすい。また、保護回路基板３０を厚み方向に見て、保護回路基板３０の一部が端子側シール部１ｄに対してラミネート形電池１の長手方向の外方に突出しているため、ラミネート形電池１が落下した際に保護回路基板３０に衝撃が加わりやすい。

これに対し、本実施形態の保護回路基板３０は、その厚み方向に見て、保護回路基板３０が端子側シール部１ｄ上に膨出部１ａに沿って配置された状態で膨出部１ａ側に位置する一対の角部に、Ｒ部３０ａを有する。Ｒ部３０ａの曲率半径は、保護回路基板３０における他の端部にＲ部が形成されている場合に、該Ｒ部の曲率半径よりも大きい。なお、Ｒ部３０ａは、前記一対の角部のうち一方の角部のみに設けられていてもよい。

このように、保護回路基板３０において膨出部１ａ側に位置する角部にＲ部３０ａを設けることにより、ラミネート形電池１が落下した際に保護回路基板３０が膨出部１ａに接触した場合でも、ラミネートフィルム外装体２０が保護回路基板３０の角部によって損傷を受けることを防止できる。

また、本実施形態の保護回路基板３０には、外部に電力を出力するための配線３１が接続されている。配線３１は、保護回路基板３０の長手方向の端部から長手方向外方に向かって延びている。配線３１は、保護回路基板３０からラミネート形電池１の幅方向に突出している。すなわち、配線３１は、保護回路基板３０に電気的に接続され、保護回路基板３０から膨出部１ａ及び保護回路基板３０の並び方向とは異なる方向に向かって延びている。

配線３１が保護回路基板からラミネート形電池１の長手方向に突出する構成の場合、ラミネート形電池１が落下した際にラミネート形電池１の長手方向の端部に入力される衝撃の一部は、配線によって吸収される。しかしながら、本実施形態のように、配線３１が、保護回路基板３０からラミネート形電池１の幅方向に突出している場合、ラミネート形電池１の長手方向の端部に入力された衝撃は保護回路基板３０にそのまま入力されるため、保護回路基板３０によってラミネートフィルム外装体２０が損傷を受けやすい。このような構成においても、上述のように保護回路基板３０において膨出部１ａ側に位置する角部にＲ部３０ａを設けることにより、ラミネート形電池１が落下した際に、ラミネートフィルム外装体２０が保護回路基板３０の端部によって損傷を受けることを防止できる。

本実施形態の構成を有するラミネート形電池１を用いて、保護回路基板３０のＲ部３０ａによる効果を確認する試験を行った。以下で、効果確認試験の概要及び結果について説明する。

まず、本実施形態の構成を有するラミネート形電池を、実施例として９個製作した。なお、これらのラミネート形電池において、膨出部の幅方向の寸法は５２ｍｍであり、膨出部の長手方向の寸法は７４ｍｍである。また、ラミネート形電池の重量は、５７ｇである。ラミネートフィルム外装体には、アルミラミネートフィルムを用いた。電極体は、それぞれ帯状の正極、負極及びセパレータを重ねた状態で巻回して扁平状に押し潰すことにより作成した。保護回路基板３０は、短手方向の寸法が７．０ｍｍであり、長手方向の寸法が４７ｍｍであり、厚さは０．８ｍｍである。ラミネート形電池１を厚み方向に見て、保護回路基板におけるラミネートフィルム外装体の膨出部側に位置する端部に、曲率半径１．５ｍｍのＲ部を形成した。

一方、保護回路基板のＲ部を設けない点以外、前記実施例のラミネート形電池と同様の構成を有する比較例としてのラミネート形電池を８個製作した。

これらのラミネート形電池を用いて、自由落下試験を行った。自由落下試験では、樹脂製の床面から１ｍｍの高さ位置から、ラミネート形電池を落下させた。自由落下試験で用いたラミネート形電池は直方体状である。自由落下試験では、ラミネート形電池を６面でそれぞれ落下させるとともに、ラミネート形電池を厚み方向に延びる４辺（四隅）でそれぞれ落下させた。すなわち、ラミネート形電池を合計１０回、床面上に自由落下させる。この１０回の自由落下を１サイクルとして、自由落下試験を３サイクル、行った。

試験の結果、比較例のラミネート形電池では、８個中の３個で漏液が確認されたが、本実施形態の構成を有する実施例のラミネート形電池では、全てのラミネート形電池で漏液は確認されなかった。

よって、本実施形態のラミネート形電池１では、保護回路基板３０において膨出部１ａ側に位置する端部にＲ部３０ａを設けることにより、ラミネート形電池１が落下した際に、ラミネートフィルム外装体２０が保護回路基板３０の端部によって損傷を受けることを防止できることが分かった。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、保護回路基板３０は、長方形の板状部材である。しかしながら、保護回路基板は、板状であれば、長方形以外の形状であってもよい。この場合でも、保護回路基板は、ラミネート形電池の膨出部側の端部にＲ部を有する。すなわち、図５に示すように、保護回路基板１３０は、その厚み方向に見て、膨出部１ａ側の端部１３０ａが曲線状であってもよい。すなわち、前記Ｒ部は、保護回路基板を厚み方向に見て、前記保護回路基板の形状が曲線状の部分も含む。図５において、符号１００は、ラミネート形電池である。

前記実施形態では、保護回路基板３０は、その厚み方向に見て、保護回路基板３０が端子側シール部１ｄに配置された状態で膨出部１ａ側に位置する角部にＲ部３０ａを有する。しかしながら、保護回路基板は、その厚み方向に見て、前記保護回路基板の全ての端部にＲ部を有してもよい。また、図６に示すように、保護回路基板２３０は、その厚み方向に見て、保護回路基板２３０が端子側シール部１ｄに配置された状態で膨出部１ａ側に位置する側面部に、ラミネート形電池１の長手方向の断面で見て、膨出部１ａに向かって突出するＲ部２３０ａを有してもよい。すなわち、保護回路基板の厚み方向に見て、前記保護回路基板が端子側シール部に配置された状態で膨出部側に位置する端部は、前記角部を含んでもよいし、前記保護回路基板において前記膨出部側に位置する側面部を含んでもよい。図６において、符号２００は、ラミネート形電池である。

前記実施形態では、保護回路基板３０は、その厚み方向が膨出部１ａの膨出方向に対して平行になるように、膨出部１ａに沿って配置されている。しかしながら、保護回路基板は、膨出部に沿って配置されていれば、前記膨出部に対してどのように配置されていてもよい。

前記実施形態では、正極端子部５１及び負極端子部５２は、電極体１０から一方向に延びている。しかしながら、正極端子部と負極端子部とは、電極体から異なる方向に延びていてもよい。この場合でも、ラミネート形電池の小型化の観点から、保護回路基板は、その厚み方向に見て、ラミネート形電池のシール部と重なる位置に配置されるのが好ましい。よって、前記保護回路基板は、ラミネート形電池の膨出部側に位置する端部にＲ部を有するのが好ましい。なお、ラミネート形電池は、正極端子部及び負極端子部を複数、有していてもよい。すなわち、ラミネート形電池は、電極体から外方に延びる複数の端子部を有していてもよい。

前記実施形態では、ラミネート形電池１は、平面視で矩形状に形成されている。しかしながら、ラミネート形電池は、多角形状など、他の形状であってもよい。

前記実施形態では、ラミネート形電池１の電極体１０は、巻回軸方向から見て楕円に形成された扁平状の巻回電極体である。しかしながら、電極体は、シート状の正極、負極及びセパレータを厚み方向に積層することによって構成されていてもよい。

前記実施形態では、ラミネート形電池１はリチウムイオン電池である。しかしながら、ラミネート形電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。また、ラミネート形電池１だけではなく、キャパシタなども含む電気化学素子に前記実施形態の構成を適用してもよい。すなわち、蓄電または発電可能であり、且つ、曲げ変形可能な薄型の電気化学素子に、前記実施形態の構成を適用することができる。

本発明は、電極体がラミネートフィルム外装体によって覆われた電気化学素子に利用可能である。

１、１００、２００ラミネート形電池（電気化学素子）
１ａ膨出部
１ｂシール部（溶着部）
１ｃ平面部
１ｄ端子側シール部
１０電極体
１１正極
１２負極
２０ラミネートフィルム外装体
３０、１３０、２３０保護回路基板（回路基板）
３０ａ、２３０ａＲ部
３１配線
３５スペーサ
４１正極接続端子（端子部）
４２負極接続端子（端子部）
１３０ａ端部

Claims

正極及び負極を有する電極体と、
前記電極体を覆う膨出部と前記電極体を覆った状態で溶着される外周側の溶着部とを有するラミネートフィルム外装体と、
前記電極体に電気的に接続され且つ前記電極体から前記ラミネートフィルム外装体の外方に向かって延びる複数の端子部と、
前記端子部に電気的に接続されるとともに、前記ラミネートフィルム外装体の前記膨出部に沿って延びるように配置される回路基板と、
を備え、
前記回路基板は、
前記膨出部に沿って延びる方向において、前記膨出部の最小長さよりも短く、
前記膨出部に沿って配置された状態で前記膨出部側に位置する端部は、前記膨出部に沿って延びる方向において前記回路基板の両端に位置する一対の角部を有し、
前記一対の角部のうち、一方の角部は、前記膨出部に沿って延びる方向において、前記膨出部の一方側の端部よりも他方側に位置し、
前記一対の角部のうち、他方の角部は、前記膨出部に沿って延びる方向において、前記膨出部の他方側の端部よりも一方側に位置し、
前記一対の角部は、前記回路基板を厚み方向に見て、所定の曲率半径を有する曲面であるＲ部を有する、
電気化学素子。
請求項１に記載の電気化学素子において、
前記回路基板は、その厚み方向が前記膨出部の膨出方向に対して平行になるように、前記膨出部に沿って配置されている、電気化学素子。
請求項１または２に記載の電気化学素子において、
前記回路基板は、その厚み方向に見て、前記ラミネートフィルム外装体の外方に突出している、電気化学素子。
請求項１から３のいずれか一つに記載の電気化学素子において、
前記回路基板に電気的に接続され、前記回路基板から、前記膨出部及び前記回路基板の並び方向とは異なる方向に向かって延びる配線をさらに備えている、電気化学素子。
請求項１から４のいずれか一つに記載の電気化学素子において、
前記回路基板は、矩形状の板部材であり、
前記Ｒ部は、前記回路基板が前記膨出部に沿って配置された状態で、前記回路基板を厚み方向に見て、前記回路基板の前記膨出部側に位置する角部に設けられている、電気化学素子。
請求項１から５のいずれか一つに記載の電気化学素子において、
前記回路基板は、前記ラミネートフィルム外装体に対し、前記回路基板を厚み方向に見て、前記溶着部のうち前記端子部を前記ラミネートフィルム外装体で挟み込んだ状態で溶着された部分と重なる位置に配置されている、電気化学素子。
正極及び負極を有する電極体と、
前記電極体を覆う膨出部と前記電極体を覆った状態で溶着される外周側の溶着部とを有するラミネートフィルム外装体と、
前記電極体に電気的に接続され且つ前記電極体から前記ラミネートフィルム外装体の外方に向かって延びる複数の端子部と、
前記端子部に電気的に接続されるとともに、前記ラミネートフィルム外装体の前記膨出部に沿って延びるように配置される回路基板と、
を備え、
前記膨出部は、
前記ラミネートフィルム外装体を厚み方向に見て、矩形状であり、
前記回路基板は、
前記膨出部に沿って延びる方向において、前記膨出部の最小長さよりも短く、
前記膨出部に沿って配置された状態で前記膨出部側に位置する端部は、前記回路基板を厚み方向に見て、曲線状の側面部を有する、
電気化学素子。