JP7246889B2 - 組電池およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、組電池およびその製造方法に関する。
近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池は、電動自転車、電動バイク、自動車などにも搭載されており、高エネルギー密度化、長寿命、高安全性といった二次電池の高性能化の要求が高まっている。この要求に対し、外装容器として形状の自由度が高く、軽量な可撓性を有するフィルム外装材を用いたフィルム外装電池が知られている。さらに、大きな電力が必要とされる場合、複数のフィルム外装電池を接続した組電池が知られている。
例えば、特許文献１には、フィルム外装電池の外装容器構造に関する技術が開示されている。図１９は特許文献１に開示されたフィルム外装電池を示す図であり、図２０は図１９のＸＸ－ＸＸ断面図である。図１９および図２０で示すフィルム外装電池は、発電要素７がラミネートフィルム５Ａを有するラミネート外装体５で覆われており、集電端子６がラミネート外装体５の外部に引き出されている。発電要素７は、正極１、負極２、およびそれらに挟まれた電解質層３でなり、正極１および負極２はそれぞれ集電端子６に接続されている。また、このフィルム外装電池は、封口部４Ａ、４Ｂでなる封口部４が発電要素７上で接着されている。
特開平１０－２１４６０６号公報
二次電池は使用において外装容器の中に収容される発電要素を保護することが必要である。すなわち、発電要素を構成する正極、負極、セパレータといった部材が落下や振動などの衝撃により当初の形状からのずれや変形が生じることで二次電池本来の性能が毀損される可能性が高まるため、外装容器によって保護することが重要となる。
また、フィルム外装電池の長寿命化、高安全性を達成する上で、フィルム外装電池を所定の圧力で均一に押圧し固定することが必要となる。フィルム外装電池を含む二次電池は長期間充放電を行ない使用していくうちに、多少であれ二次電池を構成する部材同士が反応を起こしてガスが発生する。この二次電池内部で発生したガスが二次電池を膨張させ、寿命、電池特性、安全性に影響を与えるためである。
ところが、特許文献１に記載の技術では、発電要素に重なるように封止部を設ける構造のフィルム外装電池を複数重ね合わせた組電池を機器に搭載する場合、フィルム外装電池の外装ケースの封止部と封止部以外の部分で段差による隙間が生じてしまう。この生じた隙間によって発電要素の最大面積を有する面を均一に押圧することができなくなり、長寿命化、高安全性といった特性の低下が懸念される。
一方で、特許文献１に記載の技術を適用してフィルム外装電池を複数重ね合わせて組電池を製造する場合に、上記隙間を埋めようとすると熱がこもり放熱性が悪くなるという問題も生じ得る。
本開示の目的は、上述した課題を解決するフィルム外装電池を備えた組電池およびその製造方法を提供することにある。上記課題は、フィルム外装電池同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、放熱性を良好にしながら体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することができない、というものである。
上記課題を解決するために、本開示の第１の態様に係る組電池は、フィルム外装電池が複数積層された組電池であって、前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、前記組電池は、前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板が配置されており、前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である。
本開示の第２の態様に係る組電池の製造方法は、フィルム外装電池を複数積層して組電池を製造する、組電池の製造方法であって、前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されており、前記製造方法は、前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板を配置し、前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である。
本開示により、フィルム外装電池同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、放熱性を良好にしながら体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することが可能な組電池およびその製造方法が提供される。
実施形態１に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。 図１で示すフィルム外装電池の一例を示すＩＩ－ＩＩ断面図である。 図１で示すフィルム外装電池の他の例を示すＩＩ－ＩＩ断面図である。 実施形態１に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態２に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態３に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。 図６で示すフィルム外装電池の一例を示すＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。 実施形態３に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態４に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態５に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態６に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態７に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態８に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態９に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。 図１４で示すフィルム外装電池の一例を示すＸＶ－ＸＶ断面図である。 実施形態９に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態１０に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 実施形態１１に係る組電池の一構成例を示す断面図である。 特許文献１に記載のフィルム外装電池の構造を示す平面図である。 図１９で示すフィルム外装電池のＸＸ－ＸＸ断面図である。
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
（実施形態１）
実施形態１に係る組電池に関し、まずその組電池に備えられるフィルム外装電池について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は実施形態１に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図２は図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。
図１および図２に示すように、本実施形態に係る組電池に備えられるフィルム外装電池１０１ａは、発電要素１０４をフィルム外装材１０８で覆い、第１の端子１０２および第２の端子１０３を外部に導出し、封止した構造となっている。このように、フィルム外装電池１０１ａは、フィルム外装材１０８を有する外装ケース（外装容器）に発電要素１０４が収容されている。なお、図１等では、フィルム外装材１０８からなる外装ケースを用いているが、外装ケースはフィルム外装材を有していればよい。
上記の封止は、第１の封止部１０５および第２の封止部１０６を少なくとも含む封止部でなされている。つまり、外装ケースは、少なくとも第１の封止部１０５および第２の封止部１０６を有する。ここで、第１の封止部１０５は、端子（この例では第１の端子１０２および第２の端子１０３）を導出する封止部である。また、第２の封止部１０６は、端子を導出しない封止部である。第１の端子１０２は発電要素１０４に含まれる正極、負極のいずれか一方に接続されており、第２の端子１０３は他方に接続されている。
また、図１および図２に示すように、発電要素１０４は直方体である。第２の封止部１０６は、発電要素１０４の外形の面のうち発電要素１０４の最大面積を有する１つの面側で、フィルム外装材１０８の表面に裏面を接着することで形成されている。なお、本実施形態を含め、後述の実施形態においても、基本的に発電要素１０４が直方体であることを前提として説明するが、例えば略直方体であってもよく、上記最大面積を有する１つの面が規定できればよい。
以下の説明のために、第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４に重なる部分を、第３の封止部１０７と称して説明する。補足すると、第３の封止部１０７は、第２の封止部１０６の一部であって、発電要素１０４と重なる部分（位置的に重なる部分）を指す。
次に、フィルム外装電池１０１ａの他の例について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１に示すフィルム外装電池１０１ａの他の例を示す断面図であって、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図３に示すフィルム外装電池１０１ａは、第２の封止部１０６が発電要素１０４の最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されており、この点が図２の構成例との差異となる。図３の構成例におけるその他の点は、その効果も含めて図２の構成例と同様である。
図３における第３の封止部１０７は、上述のようにフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されているため、図２における第３の封止部１０７と異なり、非接着部分と接着部分との間に隙間を有するように描いている。但し、実際には折り目を除いて隙間なく折られていてもよいし、折り目も含めてほぼ隙間なく折られていてもよい。なお、後述する図４等の各図についても同様である。
次に、本実施形態に係る組電池について、図４を併せて参照しながら説明する。図４は、実施形態１に係る組電池の一構成例（組電池の構造の一例）を示す断面図で、図３のフィルム外装電池１０１ａを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る組電池１００ａは、図１および図３で示すフィルム外装電池１０１ａが複数積層された電池、つまり、上述のようなフィルム外装電池１０１ａを複数、層状に配置した電池である。
以下、積層するフィルム外装電池１０１ａの発電要素１０４、フィルム外装材１０８、第３の封止部１０７について、１つのフィルム外装電池に含まれるものを、それぞれ発電要素１０４ａ、フィルム外装材１０８ａ、第３の封止部１０７ａとして説明する。同様に、上記１つのフィルム外装電池と隣り合うフィルム外装電池に含まれるものを、それぞれ発電要素１０４ｂ、フィルム外装材１０８ｂ、第３の封止部１０７ｂとして説明する。
特に、組電池１００ａでは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ同士が積層方向の位置で重ならず、且つ第３の封止部１０７ａ，１０７ｂを有する面同士が対向する状態（対向状態と称す）で、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。つまり、組電池１００ａでは、隣り合うフィルム外装電池１０１ａを、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが対向し且つ両者の積層方向への投射位置が重ならないように、配置している。また、組電池１００ａは、隣り合うフィルム外装電池１０１ａを、第３の封止部１０７を有さない面同士が対向する状態（非対向状態と称す）で積層している。このように、組電池１００ａは、対向状態および非対向状態のいずれか一方の状態で、隣り合うフィルム外装電池１０１ａを積層している。
図４の断面図には第１の端子１０２および第２の端子１０３は図示されないが、組電池１００ａは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが向かい合うように上下反転させたフィルム外装電池１０１ａを交互に積層して、それらを直列に接続している。なお、ここでの上下反転は、第１の端子１０２と第２の端子１０３とを結ぶ直線回りでの回転を想定して説明している。そのため、積層するフィルム外装電池１０１ａにおいて交互に第１の端子１０２および第２の端子１０３の極性を入れ替えておくとよい。すなわち、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ａと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ａと、を製作する。そして、それらを第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが向かい合うように交互に積層すればよい。但し、並列に接続することもでき、その場合には上述のような極性の入れ替えを行わず、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが向かい合うようにフィルム外装電池１０１ａを交互に積層すればよい。
そして、本実施形態に係る組電池１００ａは、図４に示すように、隣り合うフィルム外装電池１０１ａ同士の間に放熱板１０９ａ，１０９ｂを配設している。なお、本実施形態および他の実施形態に係る組電池では、隣り合うフィルム外装電池の間に放熱板を挟み込むように配置するため、構造によっては隣り合うフィルム外装電池同士が接触する場合と接触しない場合とがある。図４では、非接着部分と接着部分との間において両者が接触する例を挙げている。
放熱板１０９ａ，１０９ｂの配置について、より具体的に説明する。なお、放熱板１０９ａ，１０９ｂに共通の特徴について説明する際には、それらを総称して放熱板１０９とする。
放熱板１０９ａは、発電要素１０４ａの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ａが形成されている面側に配置されている（重ねられるように配置されている）。同様に、放熱板１０９ｂは、発電要素１０４ｂの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ｂが形成されている面側に配置されている。
図４において２枚の放熱板１０９ａ，１０９ｂで例示したように、隣り合うフィルム外装電池１０１ａの間に設ける放熱板１０９は２枚以上設けておくことができる。なお、放熱板１０９ａ，１０９ｂは共に、発電要素１０４ａの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ａが形成されている面側に配置されている、と言うこともできる。同様に、放熱板１０９ａ，１０９ｂは共に、発電要素１０４ｂの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ｂが形成されている面側に配置されている、と言うこともできる。
また、放熱板の一部と言える放熱板１０９ａは、隣り合うフィルム外装電池の間において、一方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ａと重ならないように配置されている。同様に、放熱板の他部と言える放熱板１０９ｂは、隣り合うフィルム外装電池の間において、他方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ｂと重ならないように配置されている。
また、図４で図示したように、放熱板１０９ａの厚みと第３の封止部１０７ａの厚みが実質的に同じであり、放熱板１０９ｂの厚みと第３の封止部１０７ｂの厚みが実質的に同じであることが好ましい。１つのフィルム外装電池１０１ａ単位で見た場合に、放熱板１０９ａとセットで均一の厚みを保てるようになり、隣のフィルム外装電池１０１ａと重ねて押圧した際に圧力がほぼ均等に伝わるようになるためである。なお、放熱板１０９ａと第３の封止部１０７ａとの弾性等の違いも考慮して、それらの厚みが押圧時に同じになるように決めておくこともできる。
但し、図４の例のように隣り合うフィルム外装電池１０１ａにおける第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが向かい合っている配置であれば、これらの厚みが実質的に同一でなくてもよい。具体的には、これらの厚みが実質的に同一でない場合でも、第３の封止部１０７ａと放熱板１０９ｂとの合計の厚みが第３の封止部１０７ｂと放熱板１０９ａとの合計の厚みと実質的に同一であれば同様の効果が得られる。
また、図４に示す組電池１００ａでは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが存在しない側についても、放熱板１０９ｃを配設している。放熱板１０９ｃは、発電要素１０４（ここでは発電要素１０４ｂ）の外形の面のうち最大面積を有する１つの面側において、その最大面積以上の面積を有することが好ましい。これにより、組電池１００ａとして構成された場合（押圧された場合）においても発電要素１０４を均一に押圧することができる。但し、放熱板１０９ｃは設けなくてもよい。
そして、本実施形態に係る組電池１００ａは、第３の封止部１０７および放熱板（放熱板１０９ａ、又は、双方の放熱板１０９ａ，１０９ｂ）による、上記最大面積を有する１つの面への投射面積が、上記最大面積を有する１つの面の面積の４０％以上である。図４の例においてもこの条件を満たすことになる。
ここで、投射面積とは、対象部分を上記１つの面へ投射（投影）したときの面積を指す。よって、組電池１００ａにおいて第３の封止部１０７と放熱板１０９とが重なっている場合、上記投射面積は、その重なっている部分の面積と重なっていない部分の面積との合計となる。図４の例の場合、１番目の定義として、発電要素１０４ａについての上記投射面積は、放熱板１０９ａの面積と第３の封止部１０７ａの面積を合計した値と定義することができる。若しくは、図４の例の場合、２番目の定義として、発電要素１０４ａについての上記投射面積は、放熱板１０９ｂの面積と第３の封止部１０７ａの面積を合計した値と定義することができる。若しくは、図４の例の場合、３番目の定義として、発電要素１０４ａについての上記投射面積は、放熱板１０９ｂと第３の封止部１０７ａとで形成される投射面積と放熱板１０９ａの面積を合計した値と定義することができる。
以下、上述した４０％以上の条件や同等の下限値を示す条件、並びに上限値を示す条件について、１，２番目の投射面積のうち小さい方の面積を採用して説明し、場合によって３番目の投射面積を採用して説明する。
図４では、その一例として、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ａ，１０９ｂによる上記投射面積が上記１つの面の面積の８０％以上である例を挙げているが、上記１つの面からはみ出す部材が放熱板であれば、１００％を超えてもよい。
このような構成により、本実施形態に係る組電池１００ａは、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で固定される。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ａの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび２つの放熱板１０９ａ，１０９ｂで形成される押圧領域の面積は、発電要素１０４ａの最大面積を有する面の８０％以上となる。また、この押圧領域の面積は、発電要素１０４ｂの最大面積を有する面の８０％以上ともなる。押圧領域とは、積層時に押圧できる領域を指す。
なお、図４では、積層したフィルム外装電池１０１ａのうち、両端（図４における上端から４つおよび下端から２つを図示し、他のフィルム外装電池１０１ａの記載は省略している。また、６以下のフィルム外装電池１０１ａを積層することもできる。これらの点は、後述する他の実施形態における各図でも同様である。また、図４および後述する他の実施形態における組電池の各図では、断面形状を見易くするために、部材間において空間を描いている。しかし、実際の組電池は、その製造時に、フィルム外装電池および後述の放熱板が層状に配置された状態で、両側から押圧されて固定されることになる。よって、実際の組電池では、各図に対し、積層方向（図面上での縦方向）の隙間が埋められた状態となる。また、本実施形態および他の実施形態に係る組電池では、図示する方向に設置して用いられることに限らず、図４の上側と下側を同じ水平面状に置くなどして横向きに設置することもできる。
また、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９による投射面積が発電要素１０４ａの外形の面のうちの最大面積を有する面の８０％以上の面積である例を挙げたが、上述したように４０％以上の面積であればよい。例えば第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ｂによる投射面積が４０％～５０％程度であっても、隣り合うフィルム外装電池１０１ａ同士を第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが対向し且つ両者の積層方向への投射位置が重ならないように配置しておけばよい。隣の第３の封止部１０７ｂの面積で押圧領域を補うように構成することが可能であるためである。この点については後述する実施形態４，５の例として挙げる。また、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ｂによる投射面積は、望ましくは発電要素１０４ａの外形の面のうちの最大面積の４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。また、第３の封止部１０７ｂおよび放熱板１０９ｂによる投射面積は、望ましくは発電要素１０４ｂの外形の面のうちの最大面積の４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。
また、第３の封止部１０７および放熱板１０９による投射面積についての面積比を規定したが、放熱板１０９は第３の封止部１０７に重ねることもできるため、第３の封止部１０７のみについての面積比を規定することもできる。
具体的には、第３の封止部１０７の封止面積は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積を有する１つの面の４０％以上の面積を有し、より望ましくは４５％以上の面積を有し、さらに望ましくは４７％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ａの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上である。また、この面積は、望ましくは９０％以上であり、より望ましくは９４％以上である。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有する。つまり、２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、上記最大面積の１００％以下となる。
この例のような条件により、組電池１００ａは、隣り合うフィルム外装電池１０１ａを第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが対向し且つ両者の積層方向への投射位置が重ならないように配置することができる。これにより、例えば、押圧時に発電要素１０４に加えられる押圧力の均一化も図ることができ、また放熱板１０９を第３の封止部１０７より薄くすることで積層方向の発電要素１０４の密度が高まり、組電池１００ａの体積効率を上げることができる。
このように、第３の封止部１０７で面積比を規定した場合であっても、放熱板１０９の一部又は全部を第３の封止部１０７に重ねるように配置することで、放熱板１０９および第３の封止部１０７の投射面積で規定した上述の条件を満たす構成とすることができる。一例のみ挙げるが、例えば、第３の封止部１０７と放熱板１０９とによる上記投射面積を、上記最大面積を有する１つの面の面積の４０％以上とした上で、第３の封止部１０７の封止面積を上記１つの面の面積の１０％以上５０％以下とすることもできる。
但し、放熱板１０９の面積や厚みについては、組電池１００ａを搭載する対象、求められる基準などによって、決めればよい。また、１つのフィルム外装電池１０１ａと放熱板１０９とのセットで見た場合の、第３の封止部１０７と放熱板１０９との面積の比率は問わない。
次に、放熱板１０９の材料について説明する。なお、放熱板１０９ｃも同様である。
放熱板１０９は、放熱性を有する板状の部材である。放熱板１０９は、少しでも熱伝導性を有する素材で生成されていれば、放熱性をもつと言える。放熱板１０９は、金属製である方が熱伝導性（放熱性）の点で好ましいと言える。金属としては、例えばアルミニウム、鉄、銅などが挙げられるが、これに限ったものではない。
一方で、安全性を最大限に考慮すると、万が一の事態として、隣り合うフィルム外装電池１０１ａ間でプラス端子とマイナス端子とがショートする事態も想定しておくことが望ましい。なお、上述のようなショートは、外装ケースとして用いるフィルム外装材１０８がその内層側にアルミニウムなどの金属を用いている場合で、且つ、内層の金属が剥き出しになる場合に、生じ得る。内層の金属は、組電池全体への衝撃などの何らかの理由で、フィルム外装材１０８の外層（絶縁性をもつ層）の中央部又は端部が破損するなどにより剥き出しになる可能性がある。
このような観点では、放熱板１０９は、電気伝導性がない（絶縁性をもつ）ようにすることが好ましいと言える。放熱板１０９は、例えばプラスチック製とするなどにより絶縁性をもたせることができる。但し、放熱板１０９に絶縁性をもたせるようにするための材料としては、プラスチックに限ったものではない。このように放熱板１０９に絶縁性をもたせることにより、組電池１００ａは、その構成要素であるフィルム外装電池１０１ａ単体毎に絶縁性を保つことができ、１つのフィルム外装電池１０１ａで不具合が生じたとしてもそれ単体で不具合を完結させることができる。
また、放熱性を優先するか、安全性を優先するか、つまり放熱板１０９を金属製（電気伝導性有り）にするか、絶縁性をもつものとするかは、組電池１００ａを搭載する対象、求められる基準などによって決めればよい。
また、放熱性を向上させるために、放熱板１０９は、上記最大面積を有する１つの面に平行に設けられた複数の貫通孔を有することが好ましい。特に、組電池を構成した状態においても貫通孔の両端は他の部材で塞がれていないように構成しておくことが、放熱性の観点から好ましいと言える。なお、段ボールに設けられている貫通孔のように、各貫通孔は一直線状であることが好ましいが、これに限ったものではない。また、貫通孔に限らず、放熱板にエンボス加工を施すなどして溝を設けても、放熱性を向上させることができる。
このように、本実施形態に係る組電池では、隣り合うフィルム外装電池同士の間に放熱板を設け、フィルム外装電池をその第３の封止部と放熱板とにより最適な状態で固定する構造をもつ。特に、組電池として、フィルム外装電池を何層も重ねた場合、組電池の内部に熱がこもることになってしまうが、隣り合うフィルム外装電池の間に放熱板を挟み込むことによって、組電池の放熱性を高めることができる。
よって、本実施形態に係る組電池によれば、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、放熱性を良好にしながら体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することができる。そのため、本実施形態によれば、長寿命で安全性の高い組電池を提供することができる。このような組電池は、例えば、自動車等の移動体に搭載した場合でも移動体の振動に耐えることができる。なお、図４では、図１および図３で示すフィルム外装電池１０１ａを積層した例を図示したが、図１および図２で示すフィルム外装電池１０１ａを積層した場合にも同様である。
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｂは、実施形態１に係る組電池１００ａにおいて、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび放熱板１０９ａ，１０９ｂの幅をいずれも短くしたものである。組電池１００ｂは、この点において、図４で示した組電池１００ａと異なる。本実施形態に係る組電池１００ｂにおけるその他の点は、放熱板の位置関係を除き実施形態１に係る組電池と同様でありその説明を一部省略するが、実施形態１で説明した様々な例が適宜利用できる。例えば、本実施形態では、図２で示した構成例のように、フィルム外装材１０８の表面に裏面を接着することで第２の封止部１０７が形成された構成のフィルム外装電池１０１ａを採用することができる。
組電池１００ｂも、組電池１００ａと同様に、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ同士が積層方向の位置について重ならず、且つ第３の封止部１０７ａ，１０７ｂを有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。但し、組電池１００ｂでは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが同一面になるように積層されている。
そして、放熱板１０９ａは、発電要素１０４ａの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ａが形成されている面側に配置されている。同様に、放熱板１０９ｂは、発電要素１０４ｂの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ｂが形成されている面側に配置されている。また、組電池１００ｂでは、放熱板１０９ａ，１０９ｂも第３の封止部１０７ａ，１０７ｂと同一面になるように積層されている。ここで、放熱板１０９ａは第３の封止部１０７ａの先端側において第３の封止部１０７ａと同一面になるように配設され、放熱板１０９ｂは第３の封止部１０７ｂの先端側において第３の封止部１０７ｂと同一面になるように配設される。
なお、図５において、放熱板１０９ａ，１０９ｂは共に、発電要素１０４ａの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ａが形成されている面側に配置されている、と言うこともできる。同様に、放熱板１０９ａ，１０９ｂは共に、発電要素１０４ｂの外形の面のうち最大面積を有する１つの面側であって、第３の封止部１０７ｂが形成されている面側に配置されている、と言うこともできる。
また、本実施形態においても、放熱板の一部と言える放熱板１０９ａは、隣り合うフィルム外装電池の間において、一方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ａと重ならないように配置されている。同様に、放熱板の他部と言える放熱板１０９ｂは、隣り合うフィルム外装電池の間において、他方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ｂと重ならないように配置されている。
また、本実施形態では、図５で図示したように、放熱板１０９ａの厚みと第３の封止部１０７ａの厚みが実質的に同じであり、放熱板１０９ｂの厚みと第３の封止部１０７ｂの厚みが実質的に同じとなっている。１つのフィルム外装電池１０１ａ単位で見た場合に、放熱板１０９ａとセットで均一の厚みを保てるようになり、隣のフィルム外装電池１０１ａと重ねて押圧した際に圧力がほぼ均等に伝わるようになるためである。なお、放熱板１０９ａと第３の封止部１０７ａとの弾性等の違いも考慮して、それらの厚みが押圧時に同じになるように決めておくこともできる。
また、図５に示す組電池１００ｂでも、組電池１００ａと同様に、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが存在しない側に放熱板１０９ｃを配設しているが、放熱板１０９ｃは設けなくてもよい。
そして、本実施形態に係る組電池１００ｂは、組電池１００ａと異なり、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ、放熱板１０９ａ，１０９ｂとが積層方向の位置で重なっている領域はない。しかし、本実施形態に係る組電池１００ｂは、組電池１００ａと同様に、第３の封止部１０７および放熱板（放熱板１０９ａ、又は、双方の放熱板１０９ａ，１０９ｂ）による上記投射面積が、上記最大面積を有する１つの面の面積の４０％以上である。
図５では、その一例として、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ａ，１０９ｂによる上記投射面積が上記１つの面の面積の４０％以上７５％以下である例を挙げている。
なお、この例は、一方のフィルム外装電池と放熱板１０９ａを１セットと見た場合、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ａによる上記投射面積が上記１つの面の面積の４０％以上５０％以下である例に相当する。この例では、他方のセットも同様に、第３の封止部１０７ｂおよび放熱板１０９ｂによる上記投射面積が上記１つの面の面積の４０％以上５０％以下である。第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ａによる投射面積は、望ましくは発電要素１０４ａの外形の面のうちの最大面積の４５％以上５０％以下の面積を有し、より望ましくは４７％以上５０％以下の面積を有する。また、第３の封止部１０７ｂおよび放熱板１０９ｂによる投射面積は、望ましくは発電要素１０４ｂの外形の面のうちの最大面積の４５％以上５０％以下の面積を有し、より望ましくは４７％以上５０％以下の面積を有する。
このような構成により、本実施形態に係る組電池１００ｂは、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上（上記一例として１００％以上）が押圧された状態で固定される。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ａの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび２つの放熱板１０９ａ，１０９ｂで形成される押圧領域の面積は、発電要素１０４ａの最大面積を有する面の８０％以上となる。また、この押圧領域の面積は、発電要素１０４ｂの最大面積を有する面の８０％以上ともなる。
また、本実施形態においても、第３の封止部１０７の封止面積は、発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積を有する１つの面の４０％以上の面積を有するように構成することができる。同様に、本実施形態においても、第３の封止部１０７の封止面積は上記１つの面のより４５％以上の面積を有し、さらに４７％以上の面積を有するように構成することができる。本実施形態では、放熱板１０９を第３の封止部１０７に重ねないため、第３の封止部１０７の封止面積が大きくなるほど、放熱板１０９の面積を小さくする。但し、放熱板１０９の面積は大きいほど、放熱性は良いため、その点を考慮して設計するとよい。
上述のように、組電池１００ｂは、組電池１００ａと異なり、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ、放熱板１０９ａ，１０９ｂとが積層方向の位置で重なっている領域はない。また、組電池１００ｂでも、押圧時に発電要素１０４に加えられる押圧力の均一化も図ることができる。よって、本実施形態に係る組電池によれば、実施形態１に係る組電池と比べ積層方向で見た発電要素の密度が高く、実施形態１による効果に加え、より体積効率を向上させることができる。
（実施形態３）
実施形態３に係る組電池に関し、まずその組電池に備えられるフィルム外装電池について、図６および図７を参照しながら説明する。図６は実施形態３に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。
図６および図７に示すように、本実施形態に係る組電池に備えられるフィルム外装電池１０１ｂは、第２の封止部１０６におけるフィルム外装材１０８の同一面での封止起点が発電要素１０４の端部から始まる。フィルム外装電池１０１ｂは、この点において、図１および図３で示したフィルム外装電池１０１ａと異なる。本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｂにおけるその他の点は、その効果も含めて実施形態１におけるフィルム外装電池１０１ａと同様である。例えば、本実施形態では、図２で示した構成例のように、フィルム外装材１０８の表面と裏面とを接着した構成を採用することもできる。
次に、本実施形態に係る組電池について、図８を併せて参照しながら説明する。図８は、実施形態３に係る組電池の一構成例を示す断面図で、図６および図７のフィルム外装電池１０１ｂを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
図８に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｃは、実施形態１においてフィルム外装電池１０１ａの代わりにフィルム外装電池１０１ｂを積層し、それに合わせて放熱板１０９を配置したものである。本実施形態に係る組電池１００ｃにおけるその他の点は、実施形態１に係る組電池と同様でありその説明を一部省略するが、実施形態１で説明した様々な例が適宜利用できる。
本実施形態に係る組電池１００ｃは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ同士が積層方向の位置について重ならず、且つ第３の封止部１０７ａ，１０７ｂを有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ｂを積層している。この点においては、組電池１００ｃは、実施形態１に係る組電池１００ａと同様である。
本実施形態に係る組電池１００ｃは、実施形態１においてフィルム外装電池１０１ａを積層した方法と同様に、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが向かい合うように上下反転させたフィルム外装電池１０１ｂを交互に積層して、それらを直列に接続している。本実施形態においても、実施形態１と同様に、並列に接続することもできる。
そして、本実施形態に係る組電池１００ｃにおいても、図８に示すように、隣り合うフィルム外装電池１０１ｂ同士の間に放熱板１０９ａ，１０９ｂを配設している。組電池１００ｃにおいては、放熱板１０９ａは第３の封止部１０７ａの先端側において第３の封止部１０７ａと同一面になるように配設され、放熱板１０９ｂは第３の封止部１０７ｂの先端側において第３の封止部１０７ｂと同一面になるように配設される。また、組電池１００ｃでも、組電池１００ａと同様に、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが存在しない側についても、放熱板１０９ｃを配設しているが、放熱板１０９ｃは設けなくてもよい。
また、本実施形態に係る組電池１００ｃは、実施形態１と同様に、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。その他、第３の封止部１０７ａおよび放熱板１０９ａ，１０９ｂによる投射面積と発電要素１０４ａの外形の面のうちの最大面積を有する面の面積との面積比等についても、実施形態１と同様である。また、本実施形態においても、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４０％以上の面積を有するように構成することができるなど、第３の封止部１０７に関する面積比についても実施形態１と同様である。
以上、本実施形態に係る組電池によれば、実施形態１と同様の効果を奏する。さらに、本実施形態に係る組電池によれば、フィルム外装電池１０１ｂにおいてフィルム外装材１０８の同一面同士が接着された位置が端の方に存在するため、発電要素１０４の主な部分において押圧時に均等に力を加えることができる。
（実施形態４）
図９は、実施形態４に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図９に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｄは、実施形態３に係る組電池１００ｃにおいて、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂの幅をいずれも短くし且つ放熱板１０９ａ，１０９ｂの代わりに１枚の放熱板１０９ａｂを配設したものである。組電池１００ｄは、この点において、図８で示した組電池１００ｃと異なる。本実施形態に係る組電池１００ｄにおけるその他の点は、実施形態３に係る組電池と同様でありその説明を一部省略するが、実施形態３で説明した様々な例が適宜利用できる。
組電池１００ｄも、組電池１００ｃと同様に、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂ同士が積層方向の位置について重ならず、且つ第３の封止部１０７ａ，１０７ｂを有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。但し、組電池１００ｂでは、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび放熱板１０９ａｂが同一面になるように積層されている。
ここで、放熱板１０９ａｂは、第３の封止部１０７ａの先端と第３の封止部１０７ｂの先端との間に配設されている。放熱板１０９ａｂの面積は、例えば、発電要素１０４の外形の面のうち最大面積を有する面の面積の５０％以上８０％以下とすることができる。その場合、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂはいずれも、例えば発電要素１０４の外形の面のうち最大面積を有する面の面積の１０％以上２５％以下とすることができる。
また、このような第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび放熱板１０９ａｂの配置により、本実施形態に係る組電池１００ｄは、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上（図９では１００％にやや及ばない程度）が押圧された状態で固定される。また、このような配置であり、押圧力の均一化を図るために、本実施形態でも、放熱板１０９ａｂの厚みと第３の封止部１０７ａ，１０７ｂの厚みが実質的に同じとなっている。なお、組電池１００ｄでも、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂが存在しない側について放熱板１０９ｃを配設しているが、放熱板１０９ｃは設けなくてもよい。
上述のように、組電池１００ｄは、組電池１００ｃと異なり、第３の封止部１０７ａ，１０７ｂおよび放熱板１０９ａｂが積層方向の位置で重なっている領域はない。また、上述のように、組電池１００ｄでも、押圧時に発電要素１０４に加えられる押圧力の均一化も図ることができる。よって、本実施形態に係る組電池によれば、実施形態３に係る組電池と比べ積層方向で見た発電要素の密度が高く、実施形態３による効果に加え、放熱板の枚数を減らすことができるだけでなく、より体積効率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、実施形態２による効果に加えて、より単純な構造の放熱板を採用することができる。例えば、フィルム外装電池１０１ｂ同士の間につき１枚の放熱板１０９ａｂを設けるだけで、実施形態２による放熱効果と同様の放熱効果が得られ、その製造時の部品数および工数を減らすことができる。
（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｅは、実施形態４に係る組電池１００ｄにおいて、図６および図７で示したフィルム外装電池１０１ｂを次のように異ならせたものである。
すなわち、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｂは、その平面図は図６で示されるようなものとなるが、その断面図が図１０に示したようなものとなる。より具体的には、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｂでは、第２の封止部１０６が発電要素１０４の側面（最大面積を有しない面の１つ）から始まり、発電要素１０４に沿って配されている。さらに、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｂは、発電要素１０４の上記側面および最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されている。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｅにおいても、効果も含めて実施形態４と同様であり、その説明を省略するが、フィルム外装電池１０１ｂを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならず、より高密度化が図れるという効果も奏する。
（実施形態６）
図１１は、実施形態６に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図１１に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｆは、実施形態３に係る図８の組電池１００ｃにおいて、放熱板１０９ａ，１０９ｂの代わりにそれらを一体に構成した放熱板１０９ａｂを積層した点が異なる。
また、本実施形態に係る組電池１００ｆでは、隣り合うフィルム外装電池の間において、放熱板１０９ａｂの一部が一方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ａの全体と重なるように配置されている。さらに、組電池１００ｆは、放熱板１０９ａｂの他部が第３の封止部１０７ａと重ならないように配置されている。同様に、この組電池１００ｆでは、放熱板１０９ａｂの一部が他方のフィルム外装電池における第３の封止部１０７ｂの全体と重なり、且つ、放熱板１０９ａｂの他部が第３の封止部１０７ｂと重ならないように、配置されている。
ここで、放熱板１０９ａｂは、放熱板１０９ａｂと第３の封止部１０７ａとによる合計の厚みが、放熱板１０９ａｂと第３の封止部１０７ｂとによる合計の厚みと実質的に同じに構成されている。これにより、押圧時の発電要素１０４への力を均一化することができる。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｆにおいても、効果も含めて実施形態３と同様であり、その説明を省略するが、実施形態３に比べて放熱板の品数および設置工数が少ないという効果も奏する。
なお、図１１では、図６および図７で示すようなフィルム外装電池１０１ｂを積層して組電池１００ｆを構成したが、その代わりに図１０内で例示したようなフィルム外装電池を積層することもできる。
（実施形態７）
図１２は、実施形態７に係る組電池の一構成例を示す断面図である。実施形態１～６では、隣り合うフィルム外装電池を対向状態および非対向状態のいずれか一方の状態で積層した例（配置した例）を挙げたが、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池をすべて非対向状態で積層している。つまり、図１２に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｇは、非対向状態で隣り合うフィルム外装電池１０１ｂを積層したものとすることができる。
具体的には、組電池１００ｇは、図６および図７で示すフィルム外装電池１０１ｂを、第３の封止部１０７を積層方向に同方向に向けて配置し、それらを直列に接続している。また、本実施形態においても、並列に接続することもできる。なお、直接に接続する場合は、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、を製作する。そして、それらを１つおきに図１２の水平方向（発電要素１０４の幅方向）に回転させ、第３の封止部１０７が同じ方向を向くように交互に積層すればよい。
また、組電池１００ｇは、隣り合うフィルム外装電池１０１ｂの間に放熱板１０９ｇが挟み込まれている。放熱板１０９ｇは、第３の封止部１０７に重なる部分と重ならない部分とを有し、双方の部分において第３の封止部１０７と合わせた厚みを実質的に同じにしている。
このように、本実施形態に係る組電池１００ｇでは、重なった部分における放熱板１０９ｇと第３の封止部１０７とによる合計の厚みは、重ならない部分の放熱板１０９ｇの厚みと実質的に同一であるようにしている。
また、組電池１００ｇでは、第３の封止部１０７および放熱板１０９ｇによる投射面積が発電要素１０４の外形の面のうち最大面積を有する１つの面の面積の約１００％である例を挙げている。これにより、組電池１００ｇでは、上記１つの面の８０％以上である約１００％が、第３の封止部１０７および放熱板１０９ｇで押圧された状態で、固定されている。なお、本実施形態においても、例えば、第３の封止部１０７の封止面積を上記１つの面の面積の４０％以上５０％以下などとして構成することができる。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｇにおいても、効果も含めて例えば実施形態６と同様であり、その説明を省略するが、例えば実施形態６に比べて積層方向で見た発電要素の密度が低く体積効率が悪くなるものの、積層工程が容易になる。なお、図１２では、図６および図７で示すようなフィルム外装電池１０１ｂを積層して組電池１００ｆを構成したが、その代わりに図１０内で例示したようなフィルム外装電池を積層することもできる。
（実施形態８）
図１３は、実施形態８に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図１３に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｈは、実施形態７に係る組電池１００ｇにおいて、放熱板１０９ｇを放熱板１０９ｈに変更したものである。放熱板１０９ｈは、第３の封止部１０７の先端側において第３の封止部１０７と同一面になるように配設される。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｈにおいても、効果も含めて実施形態７と同様であり、その説明を省略するが、実施形態７に比べ、放熱効果は小さくなるものの積層方向で見た発電要素の密度が高く、より体積効率を向上させることができる。なお、図１３では、図６および図７で示すようなフィルム外装電池１０１ｂを積層して組電池１００ｇを構成したが、その代わりに図１０内で例示したようなフィルム外装電池を積層することもできる。また、本実施形態では、フィルム外装電池１０１ｃをｎ個毎（ｎは２以上の整数）に上下反転させ、一部で第３の封止部１０７同士が向かい合う部分を有するように積層した構造とすることもできる。その場合にも、隣り合うフィルム外装電池１０１ｃ間につき１つの放熱板１０９ｇが配設される。
（実施形態９）
実施形態９に係る組電池に関し、まずその組電池に備えられるフィルム外装電池について、図１４および図１５を参照しながら説明する。図１４は、実施形態９に係る組電池に備えられるフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ断面図である。
図１４および図１５に示すように、本実施形態に係る組電池に備えられるフィルム外装電池１０１ｃは、フィルム外装材１０８における発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の大部分に第２の封止部１０６が形成されている。フィルム外装電池１０１ｃは、この点において、図６および図７で示したフィルム外装電池１０１ｂと異なる。本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｃにおけるその他の点は、その効果も含めて実施形態３におけるフィルム外装電池１０１ｂと同様である。例えば、本実施形態では、図２で示した構成例のように、フィルム外装材１０８の表面と裏面とを接着した構成を採用することもできる。なお、図１４では、第１の封止部１０５は第２の封止部１０６により見えておらず、図１等において点線で示していた発電要素１０４は第３の封止部１０７により見えていない。
上記大部分について説明する。特に、本実施形態では、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の面積の８０％以上である。この封止面積は、望ましくは上記１つの面の面積の９０％以上であり、より望ましくは９４％以上である。
また、第３の封止部１０７は、発電要素１０４と重なる部分であるため、この封止面積は上記１つの面の面積の１００％以下の面積となる。つまり、この封止面積は、上記１つの面の面積の８０％以上１００％以下であることが望ましく、９０％以上１００％以下であることがより望ましく、９４％以上１００％以下であることがさらに望ましい。
第３の封止部１０７の封止面積が上記１つの面の面積の１００％以下の面積となる場合、この封止面積は、フィルム外装電池１０１ｃの外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積以下となる。つまり、第３の封止部１０７は、フィルム外装電池１０１ｃの外形の面のうち最大面積を有する１つの面以下の寸法である。
次に、本実施形態に係る組電池について、図１６を併せて参照しながら説明する。図１６は、実施形態９に係る組電池の一構成例を示す断面図で、図１４および図１５のフィルム外装電池１０１ｃを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
図１６に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｉは、図１３で例示する実施形態８において、フィルム外装電池１０１ｂの代わりに図１４および図１５で示すフィルム外装電池１０１ｃを積層し、放熱板１０９ｈの代わりに放熱板１０９ｉを配置している。本実施形態に係る組電池１００ｉにおけるその他の点は、実施形態８に係る組電池と同様でありその説明を一部省略するが、実施形態８で説明した様々な例が適宜利用できる。
放熱板１０９ｉは、第３の封止部１０７とほぼ重なるように配設され、両者の面積は実質的に同じ又は前者の方が大きいものとする。よって、第３の封止部１０７について上述した面積比については、放熱板１０９ｉにおいても同様に適用でき、また、両者が重なり合うため両者による投射面積についても同様に適用できると言える。
本実施形態によれば、実施形態８に比べ、積層方向で見た発電要素の密度が低く体積効率が低下するものの、放熱効果を大きくすることができる。なお、図１６において、フィルム外装電池１０１ｃを２つ毎に上下反転させ、第３の封止部１０７同士が向かい合う部分を有するように積層した構造とすることもできる。その場合にも、隣り合うフィルム外装電池１０１ｃ間につき１つの放熱板１０９ｉが配設される。
（実施形態１０）
図１７は、実施形態１０に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図１７に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｊは、実施形態９に係る組電池１００ｉにおいて、図１４および図１５で示したフィルム外装電池１０１ｃを次のように異ならせたものである。
すなわち、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｃは、その平面図は図１４で示されるようなものとなるが、その断面図が図１０内に示したようなものとなる。より具体的には、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｃでは、第２の封止部１０６が発電要素１０４の側面（最大面積を有しない面の１つ）から始まり、発電要素１０４に沿って配されている。さらに、本実施形態におけるフィルム外装電池１０１ｃは、発電要素１０４の上記側面および最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されている。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｊにおいても、効果も含めて実施形態９と同様であり、その説明を省略するが、フィルム外装電池１０１ｃを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならず、より高密度化が図れるという効果も奏する。
（実施形態１１）
図１８は、実施形態１１に係る組電池の一構成例を示す断面図である。図１８に示すように、本実施形態に係る組電池１００ｋは、実施形態１０に係る組電池１００ｊにおいて、放熱板１０９ｉを挟む数を１つのフィルム外装電池１０１ｃ毎ではなく、２つ毎に配置したものである。
その他の点は、本実施形態に係る組電池１００ｋにおいても、効果も含めて実施形態１１と同様であり、その説明を省略するが、実施形態１０に比べ放熱効果は小さくなるものの積層方向で見た発電要素の密度が高く、より体積効率を向上させることができる。なお、本実施形態では、放熱板１０９ｉをフィルム外装電池２個毎に挟んだ例を挙げたが、ｎ個毎に挟むことができる。また、図示しないが、本実施形態と同様に、実施形態９に係る組電池１００ｉにおいて、放熱板１０９ｉをｎ個毎に挟むように変更することもできる。
次に、上述した様々な実施形態について、以下の実施例および比較例を用いて説明する。
正極には正極活物質ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2と導電付与剤としてカーボンブラックとバインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を９４：３：３となるように混合したものを用いた。負極には負極活物質として表面被覆黒鉛と導電付与剤としてカーボンブラックとバインダーとしてＰＶＤＦを９６：１：３となるように混合したものを用いた。セパレータにはポリプロピレンからなる多孔性のセパレータを用いた。また、セパレータを介し、正極と負極を交互に１０層積層したものを発電要素とした。
これをフィルム外装材からなる外装ケースに収容し、封止することでフィルム外装電池を得た。封止形状については各実施形態および比較例のフィルム外装電池の各形態になるようにそれぞれ作成した。第３の封止部は、実施形態１の図３、実施形態５の図１０中のフィルム外装電池、実施形態１の図４、実施形態５の図１０については発電要素の最大面積の５０%となるようにした。また、第３の封止部は、実施形態９の図１４，図１５、実施形態９の図１６については発電要素の最大面積の１００％となるようにした。また、実施形態９の図１６および比較例のフィルム外装電池の組電池はいずれも４個のフィルム外装電池を重ね合わせたものとした。
発電要素の最大面積を有する面（１つの面、以下同様）の面積が１３０ｍｍ×７０ｍｍとなるようにし、各実施形態の形状について最大面積を有する面の加圧の有無で４５℃、２００サイクル後の容量維持率を測定した。その結果を表１に示す。
Figure 0007246889000001
まず、フィルム外装電池単体での結果を考察する。
発電要素の最大面積を有する面の面積寸法が同一の「１３０ｍｍ×７０ｍｍ」である場合を例にとって説明する。加圧無の場合、容量維持率は実施形態１の図３、実施形態５の図１０中のフィルム外装電池、実施形態９の図１４，図１５に差はほとんど見られず実施形態の構造による差異は少ないことがわかる。
一方、加圧有の場合（実施形態９の図１４，図１５）では、第３の封止部が発電要素の最大面積を有する面の１００％を均一に加圧するため、発電要素が均一に保持されたことが電池性能の向上に寄与したと考えられる。
次に組電池（実施形態１の図４、実施形態５の図１０、実施形態９の図１６）での結果を考察する。
発電要素の最大面積を有する面の面積寸法が同一の「１３０ｍｍ×７０ｍｍ」である場合を例にとって説明する。加圧無の場合をみると、容量維持率に差はほとんど見られず実施形態の構造による差異は少ないことがわかる。
一方、加圧有の場合では発電要素の最大面積を有する面の１００％を均一に加圧するため、発電要素が均一に保持されたことが電池性能の向上に寄与したと考えられる。
次に発電要素の最大面積を有する面の面積による差を考察する。
実施形態１の図４で比較すると、加圧無の場合、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きくなるにしたがって容量維持率が低下する傾向が見られる。この傾向は、フィルム外装電池が外装ケース内部の大気圧を下げ、外圧によってフィルム外装電池の形状を維持する構造が特徴であることに起因すると考えられる。すなわち、この傾向は、上記特徴により、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きくなることで、形状保持力が低下し易いことに起因すると考えられる。
一方、加圧有の場合、発電要素の最大面積を有する面の面積をしっかりと加圧することで形状保持力を維持することができ、発電要素の最大面積を有する面の面積によらず効果が得られる。この結果から、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きいほど加圧する効果が高いことが判明した。発電要素の最大面積を有する１つの面の面積が２００００ｍｍ２以上であることが望ましいと言える。
次に発電要素の最大面積を有する面の面積の直交する２辺の長さの比率（縦横比）による差を考察する。
最大面積を有する面の面積が同一で直交する２辺の長さの比率が異なる「２００ｍｍ×２００ｍｍ」と「４００ｍｍ×１００ｍｍ」を比較した。その結果、加圧無の場合、同じ面積であっても２辺の長さの比率が大きい「４００ｍｍ×１００ｍｍ」のほうが、容量維持率が悪化する傾向が見られる。これを加圧有にすると「２００ｍｍ×２００ｍｍ」、「４００ｍｍ×１００ｍｍ」のいずれでも高い容量維持率を得られている。この結果から直交する２辺の比率が異なる形状を有する場合ほど、加圧することによる改善効果が高いことが判明した。発電要素の最大面積を有する１つの面の縦横比が１：ｋ（ｋ≧４）であることが望ましいと言える。
続いて、発電要素の最大面積を有する面の面積を「４００ｍｍ×１００ｍｍ」とし、第３の封止部が発電要素の最大面積を有する面の面積を覆う比率を変更したフィルム外装電池を用意した。そして、フィルム外装電池単体および組電池いずれの場合も発電要素の最大面積を有する面を加圧した状態で４５℃、２００サイクル後の容量維持率を測定した。その結果を、フィルム外装電池については表２に示し、組電池については表３に示す。
Figure 0007246889000002
Figure 0007246889000003
表２から、フィルム外装電池単体を加圧した場合、発電要素の最大面積を有する面を加圧する割合が３５％とすると加圧無よりも容量維持率が悪化することが判明した。
組電池とした場合のうち、実施形態１の図４、実施形態５の図１０は２つのフィルム外装電池を反転させ第３の封止部が同一面に配されるようにしている。よって、表３では、実施形態１の図４、実施形態５の図１０については、隣り合う２つのフィルム外装電池の境界において第３の封止部が覆う発電要素の最大面積を有する面の面積の割合を記載している。表３から、発電要素の最大面積を有する面の面積を覆う比率が８０％以上の状態で加圧されると、組電池として容量維持率が良くなることが確認された。
以上では、放熱板を挟まない実施例を挙げたが、実施形態９～１１のような単純に第３の封止部と同程度の面積をもつ放熱板を挟んだ場合は無論、押圧領域などの点でほぼ同等の効果が得られる。また、実施形態１～８において第３の封止部の一部の代わりに又は第３の封止部に加えて放熱板を挟んだ場合でも、押圧領域などの点において上記実施例とほぼ同等の効果が得られる。つまり、実施形態１～８において上記第３の封止部による封止面積を、第３の封止部および放熱板の双方による投射面積と置き換えた場合でも、押圧領域などの点において上記実施例とほぼ同等の効果が得られる。よって、上述した各実施形態では、実施例で示した効果に加えて、放熱板を挟むことで放熱効果を加えることができる。
＜他の実施形態＞
上述した各実施形態では、第３の封止部はすべてを封止しているが、間欠的に封止部を設ける構造としても構わない。例えば、図１、図６、および図１４では、第２の封止部１０６およびその一部である第３の封止部１０７は、端子を導出しない側のすべてで封止されるように描いている。但し、この封止は、フィルム外装電池の性能を維持するために必要な封止幅が確保されるようになされていればよく、フィルム外装材１０８が封止部の外側に延在した形状や、断片的に封止された形状であっても構わない。
また、上述した各実施形態では、発電要素が直方体である例を挙げているが、これに限らず、発電要素はそれ以外の多面体等の形状を有するものであってもよく、例えば、ある面が非平面であってもよい。但し、体積効率を向上させるためには、少なくとも最大面積を有する２面が平行な形状であることが好ましく、さらにこの２面が平行な平面であることがより好ましいと言える。
また、上述した各実施形態では、第１の封止部は、フィルム外装電池の両端に設けられ、それぞれの端部から第１の端子および第２の端子が導出されているが、一方の端部から双方の端子が導出されていてもよい。
また、第２の封止部は、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面側に形成されることを前提としたが、最大面積を有する面が２以上存在する場合には、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されていればよい。つまり、第２の封止部は、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する２つ以上の面側に形成しておくこともできる。この場合、上述した各実施形態において、「１つの面」を「少なくとも１つの面」と読み替えることで、上述した説明が援用できる。但し、フィルム外装電池を積層して組電池を構成する際に、積み上げる高さが増すため、各実施形態で説明したように、第２の封止部は１つの面側に形成されることが好ましいと言える。
また、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する面が２つ以上存在する場合には、第３の封止部の封止面積が、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積以下であっても、当該最大面積より大きくてもよい。後者の場合、第３の封止部は、２面以上に形成されている場合に、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面より大きくすることができる。
また、上述した各実施形態に係る組電池では、同一のフィルム外装電池を用いているが、第１の端子および第２の端子の極性（正極、負極）の組み合わせや複数の異なる形状のフィルム外装電池を用いて構成しても問題ない。
また、組電池において、特定のフィルム外装電池が劣化し交換するような場合、交換したフィルム外装電池の外見を変更することにより、目視で判断することが可能となる効果も得られる。
また、本開示は、フィルム外装電池を複数積層して組電池を製造する、組電池製造方法の形態も含むことができる。なお、この組電池製造方法において、フィルム外装電池の製造方法は、問わず、上述した様々な実施形態におけるフィルム外装電池が製造できればよい。
上記組電池製造方法は、発電要素の外形の面のうち上記最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、第３の封止部が形成されている面側に、放熱板を配置する。この際、第３の封止部および放熱板による、上記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、上記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上であるように配置する。なお、第３の封止部は、第２の封止部の一部であって発電要素に重なる部分とする。その他の応用例については、各実施形態において説明した通りであり、その説明を省略する。
なお、本開示は上述した様々な実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
＜付記＞
（付記１）
フィルム外装電池が複数積層された組電池であって、
前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、
前記組電池は、
前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板が配置されており、
前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である、
組電池。
（付記２）
前記第３の封止部の封止面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の４０％以上である、
付記１に記載の組電池。
（付記３）
隣り合う前記フィルム外装電池は、前記第３の封止部を有する面同士が対向する状態、および、前記第３の封止部を有さない面同士が対向する状態のいずれか一方の状態で、積層されている、
付記１又は２に記載の組電池。
（付記４）
前記第３の封止部を有する面が同じ方向を向くように、前記フィルム外装電池が複数積層されている、
付記１又は２に記載の組電池。
（付記５）
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の８０％以上が、前記第３の封止部および前記放熱板で押圧された状態で、固定されている、
付記１から４のいずれか１項に記載の組電池。
（付記６）
前記放熱板は、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように配置されている、
付記１から５のいずれか１項に記載の組電池。
（付記７）
前記放熱板の厚みは、前記第３の封止部の厚みと実質的に同一である、
付記６に記載の組電池。
（付記８）
前記放熱板は、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、前記放熱板の一部が一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部の全体と重なり、且つ、前記放熱板の他部が前記一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように、配置されている、
付記１から５のいずれか１項に記載の組電池。
（付記９）
重なった部分における前記放熱板と前記第３の封止部とによる合計の厚みは、重ならない部分の前記放熱板の厚みと実質的に同一である、
付記８に記載の組電池。
（付記１０）
前記放熱板は絶縁性をもつ、
付記１から９のいずれか１項に記載の組電池。
（付記１１）
放熱板は金属製である、
付記１から９のいずれか１項に記載の組電池。
（付記１２）
前記放熱板は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面に平行に設けられた複数の貫通孔を有する、
付記１から１１のいずれか１項に記載の組電池。
（付記１３）
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積が２００００ｍｍ２以上である、
付記１から１２のいずれか１項に記載の組電池。
（付記１４）
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の縦横比が１：ｋ（ｋ≧４）である、
付記１から１３のいずれか１項に記載の組電池。
（付記１５）
フィルム外装電池を複数積層して組電池を製造する、組電池の製造方法であって、
前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されており、
前記製造方法は、
前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板を配置し、
前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である、
組電池の製造方法。
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈ、１００ｉ、１００ｊ、１００ｋ 組電池
１０１ａ、１０１ｂ，１０１ｃ フィルム外装電池
１０２ 第１の端子
１０３ 第２の端子
１０４、１０４ａ、１０４ｂ 発電要素
１０５ 第１の封止部
１０６ 第２の封止部
１０７、１０７ａ、１０７ｂ 第３の封止部
１０８、１０８ａ、１０８ｂ フィルム外装材
１０９、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ａｂ、１０９ｇ、１０９ｈ、１０９ｉ 放熱板

Claims (10)

  1. フィルム外装電池が複数積層された組電池であって、
    前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
    前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
    前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、
    前記組電池は、
    前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
    前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板が配置されており、
    前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上であり、
    前記放熱板は、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように配置されている、
    組電池。
  2. フィルム外装電池が複数積層された組電池であって、
    前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
    前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
    前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、
    前記組電池は、
    前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
    前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板が配置されており、
    前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上であり、
    前記放熱板は、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、前記放熱板の一部が一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部の全体と重なり、且つ、前記放熱板の他部が前記一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように、配置されている、
    組電池。
  3. 重なった部分における前記放熱板と前記第３の封止部とによる合計の厚みは、重ならない部分の前記放熱板の厚みと実質的に同一である、
    請求項２に記載の組電池。
  4. 前記第３の封止部の封止面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の４０％以上である、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の組電池。
  5. 隣り合う前記フィルム外装電池は、前記第３の封止部を有する面同士が対向する状態、および、前記第３の封止部を有さない面同士が対向する状態のいずれか一方の状態で、積層されている、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の組電池。
  6. 前記第３の封止部を有する面が同じ方向を向くように、前記フィルム外装電池が複数積層されている、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の組電池。
  7. 前記最大面積を有する少なくとも１つの面の８０％以上が、前記第３の封止部および前記放熱板で押圧された状態で、固定されている、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の組電池。
  8. 前記放熱板は絶縁性をもつ、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の組電池。
  9. フィルム外装電池を複数積層して組電池を製造する、組電池の製造方法であって、
    前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
    前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
    前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されており、
    前記製造方法は、
    前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
    前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板を配置し、
    前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上であり、
    前記放熱板を、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように配置する、
    組電池の製造方法。
  10. フィルム外装電池を複数積層して組電池を製造する、組電池の製造方法であって、
    前記フィルム外装電池は、フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
    前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
    前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されており、
    前記製造方法は、
    前記第２の封止部の一部であって前記発電要素に重なる部分を、第３の封止部とすると、
    前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側であって、前記第３の封止部が形成されている面側に、放熱板を配置し、
    前記第３の封止部および前記放熱板による、前記最大面積を有する少なくとも１つの面への投射面積は、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である、
    前記放熱板を、隣り合う前記フィルム外装電池の間において、前記放熱板の一部が一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部の全体と重なり、且つ、前記放熱板の他部が前記一方の前記フィルム外装電池における前記第３の封止部と重ならないように、配置する、
    組電池の製造方法。
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