JPWO2014141525A1 - 組電池 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、フィルム外装電池同士の固定を確保しつつ電池全体の厚みを抑制することが可能な組電池を提供することである。本発明の組電池は、発電要素１１と、発電要素１１を電解質とともに収容可能な内部空間１３が形成されているフィルム外装材１２と、を有するフィルム外装電池１０が複数積層されているフィルム外装電池集合体２と、フィルム外装電池集合体２の側面に面している少なくとも一つの固定部材３と、を有する。フィルム外装材１２は、内部空間１３を形成している収容部１４と、収容部１４から固定部材３に延び、内部空間１３を封止している封止部１５と、を有する。封止部１５は固定部材３に形成されたスリット４に挿入された状態で固定部材３に固定されている。
Description
本発明は、発電要素が電解質とともにフィルム外装材に収容されているフィルム外装電池が複数積層されている組電池に関する。
近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池は、携帯電話やデジタルカメラなどの携帯機器のみならず、電動自転車、電動バイク、自動車にも搭載されている。二次電池の用途が多様化する中、電池の軽量化やデザインの自由度が求められている。この要求に応えることが可能な二次電池として、軽量かつ形状の自由度が高いフィルム状の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、大電力が必要とされる用途には、複数のフィルム外装電池を積層した組電池が知られている。
組電池では、フィルム外装電池の積層ずれが生じると、落下等の衝撃に対して特定のフィルム外装電池が他のフィルム外装電池よりも損傷する可能性が高くなる。そのため、組電池では、積層ずれを起こさないようにフィルム外装電池同士を固定することが望ましい。フィルム外装電池の固定に関する技術が特許文献１に開示されている。
図１は、特許文献１に開示された組電池の斜視図である。図１に示す組電池１００では、フィルム外装電池は、セルケース１０１の中に１個ずつ収容される。セルケース１０１には、連通孔１０２が形成されている。連通孔１０２には、ロッド１０３が挿入されている。ロッド１０３の端部１０４にはナットが係合される。このようにして、複数のセルケース１０１をロッド１０３で固定することによって、セルケース１０１内に収容されたフィルム外装電池同士は固定される。
上述した組電池１００では、フィルム外装電池がセルケース１０１内に収容されているので、セルケース１０１の厚さが組電池１０の厚さに加わる。そのため、セルケース１０１の数が増えるにつれて組電池１０の厚さが大幅に増加し、電池の大型化を招いてしまう。
そこで、本発明は、フィルム外装電池同士の固定を確保しつつ電池全体の厚みを抑制することが可能な組電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の組電池は、セパレータを介して正極と負極とが交互に積層された発電要素と、前記発電要素を電解質とともに収容可能な内部空間が形成されているフィルム外装材と、を有するフィルム外装電池が複数積層されているフィルム外装電池集合体と、前記フィルム外装電池集合体の側面に面している少なくとも一つの固定部材と、を有する。前記フィルム外装材は、前記内部空間を形成している収容部と、前記収容部から前記固定部材に延び、前記内部空間を封止している封止部と、を有する。前記封止部は、前記固定部材に形成されたスリットに挿入された状態で前記固定部材に固定されている。
本発明によれば、フィルム外装電池同士の固定を確保しつつ電池全体の厚みを抑制することが可能となる。
（実施形態１）
図２は、実施形態１の組電池の構造を示す断面図である。図２に示すように、組電池１は、フィルム外装電池集合体２と、固定部材３と、を有している。フィルム外装電池集合体２は、複数のフィルム外装電池１０で構成されている。複数のフィルム外装電池１０は、互いに積層され、接着部材１６ａで接着されている。固定部材３は、積層方向に垂直な幅方向でフィルム外装電池集合体２に面している。
図２は、実施形態１の組電池の構造を示す断面図である。図２に示すように、組電池１は、フィルム外装電池集合体２と、固定部材３と、を有している。フィルム外装電池集合体２は、複数のフィルム外装電池１０で構成されている。複数のフィルム外装電池１０は、互いに積層され、接着部材１６ａで接着されている。固定部材３は、積層方向に垂直な幅方向でフィルム外装電池集合体２に面している。
図３は、図２に示すフィルム外装電池１０の構造を示す平面図である。図４は、図３に示すフィルム外装電池の分解図である。図４は、図３に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図に対応している。
図２〜４に示すように各フィルム外装電池１０は、充放電可能な発電要素１１と、発電要素１１が収容されているフィルム外装材１２と、を有している。発電要素１１は、セパレータ８を介して正極７と負極９とが交互に複数積層されて構成されている（図４参照）。正極７には、正極リード端子１７（図３参照）が接続されている。負極９には、負極リード端子１８（図３参照）が接続されている。正極リード端子１７と負極リード端子１８は、図３に示すように発電要素１１から互いに同じ方向に突出していてもよいし、発電要素１１から互いに反対方向に突出していてもよい。
フィルム外装材１２は、収容部１４と、封止部１５と、を有している（図２参照）。収容部１４は、発電要素１１とともに電解質を収容可能な内部空間１３を形成している。封止部１５は、内部空間１３を封止している。図４に示すように、本実施形態では、フィルム外装材１２は、２枚のフィルム材１２ａ、１２ｂで構成されている。本実施形態では、フィルム部材１２ａ、１２ｂの各々に収容部１４として機能する凹部が形成されている。本発明では、フィルム外装材１２は、１枚のフィルム材を２つ折りにした形態であってもよい。
図５は、フィルム材の断面構造を示す図である。図５に示すように、フィルム材１２ａ、１２ｂは、樹脂層２１と、金属層２２と、樹脂層２３と、を含む積層体である。樹脂層２１は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱溶着性の合成樹脂で構成されている。樹脂層２１の上に金属層２２が積層されている。金属層２２は、アルミニウム、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）等の金属箔で構成されている。金属層２２の上に樹脂層２３が積層されている。樹脂層２３は、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の耐候性が大きな樹脂で構成されている。各フィルム材の外周部の樹脂層２１同士を熱融着することによって、内部空間１３が封止される。この熱融着部分が封止部１５である。封止部１５は、図２に示すように固定部材３に接着される。
図６は、固定部材３の斜視図である。固定部材３は、フィルム外装電池集合体２の側面（フィルム外装材１２の積層面に隣接する面）に面している。固定部材３の材料は、ポリウレタン樹脂、ウレタンゴム、ポリカーボネート、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂に代表されるように、加工し易く、かつ衝撃を緩和させる材料が望ましい。固定部材３には、複数のスリット４が発電要素１１の積層方向に並んで形成されている。スリット４は、積層方向に垂直な幅方向に固定部材３を貫通している。各スリット４の内部には、接着部材１６ｂが設けられている（図２参照）。接着部材１６ｂによって、フィルム外装材１２の封止部１５が各スリット４の内部に接着されている。さらに、本実施形態では、封止部１５は、スリット４から突出した部分が折り曲げられて固定部材４の外面３ａに接着部材１６ｃで接着されている（図２参照）。外面３ａは、スリット４の開口部が形成されている面である。接着部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃには、両面テープや接着剤などが適用できる。本発明では、接着部材１６ｂのみで封止部１５が固定部材３に接着されてもよい。接着部材１６ｃのみで封止部１５が固定部材３に接着されてもよい。
上述したように、本実施形態の組電池１では、各フィルム外装電池１０の封止部１５を固定部材３に接着することによってフィルム外装電池同士を固定している。固定部材３は、フィルム外装電池集合体２の横に配置されているため、固定部材３の厚さがフィルム外装電池集合体２の厚さに加わらない。よって、フィルム外装電池同士の固定を確保しつつ電池全体の厚みを抑制することが可能となる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２について説明する。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。図７は、実施形態２の組電池の構造を示す断面図である。実施形態１の組電池１と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
本発明の実施形態２について説明する。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。図７は、実施形態２の組電池の構造を示す断面図である。実施形態１の組電池１と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態の組電池１ａでは、固定部材３の幅を封止部１５の長さ以上にすることによって、封止部１５がスリット４の内部で終端している。そのため、落下を含む衝撃に対して封止部１５が損傷しにくくなる。さらに、封止部１５は、スリット４から突出しないので、封止部１５を折り曲げる必要がなくなる。
（実施形態３）
本発明の実施形態２について説明する。以下、実施形態１、２と異なる点を中心に説明する。図８は、実施形態２の組電池の構造を示す断面図である。上述した組電池１、１ａと同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
本発明の実施形態２について説明する。以下、実施形態１、２と異なる点を中心に説明する。図８は、実施形態２の組電池の構造を示す断面図である。上述した組電池１、１ａと同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態の組電池１ｂは、一対のフィルム外装電池集合体２ａ、２ｂを有している。フィルム外装電池集合体２ａ、２ｂは、固定部材３を挟んで配置されている。
フィルム外装電池集合体２ｂ（一方のフィルム外装電池集合体）のフィルム外装電池１０は、フィルム外装電池集合体２ａ（他方のフィルム外装電池集合体）のフィルム外装電池１０に対して積層方向の上側にずらして配置されている。本実施形態では、封止部１５はスリット４の内部で終端しているが、封止部１５は、図２に示すようにスリット４の内部および固定部材３の外面３ａに接着されていてもよい。
フィルム外装電池集合体２ｂの底面と、フィルム外装電池集合体２ａの上面の各々には、基板５が接着部材１６ａで接着されている。基板５の厚さｔは、フィルム外装電池集合体２ａ、２ｂ間におけるフィルム外装電池のずれ量と同じ値となっている。これにより、フィルム外装電池集合体２ａとフィルム外装電池集合体２ｂとの間で高さを合わせることが可能となる。さらに基板５は、各発電要素１１の充放電を停止するための保護回路６を備えている。
上述したように本実施形態の組電池１ｂによれば、フィルム外装電池集合体２ａ、２ｂを積層方向に互いにずらして配置しても、基板５によって、電池の高さを合わせることが可能となる。さらに、基板５は保護回路６を備えているので、スペースを有効利用することが可能となる。
基板５は、フィルム外装電池集合体２ａ、２ｂの高さを合わせるための補助部材の一例であり、基板５以外の部材を配置してもよい。保護回路６は、本実施形態のように基板５と別体の構成であってもよく、基板５自体が保護回路を兼ねる構成であってもよい。
（実施形態４）
本発明の実施形態４について説明する。以下、実施形態１〜３と異なる点を中心に説明する。図９は、実施形態４の組電池の構造を示す断面図である。上述した組電池１、１ａ、および１ｂと同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
本発明の実施形態４について説明する。以下、実施形態１〜３と異なる点を中心に説明する。図９は、実施形態４の組電池の構造を示す断面図である。上述した組電池１、１ａ、および１ｂと同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態の組電池１ｃは、上述した組電池１ｂと同様に一対のフィルム外装電池集合体２ａ、２ｂを有している。実施形態３の組電池１ｂでは、フィルム外装電池集合体２ａ、２ｂの間に配置されている固定部材３において、複数の封止部１５が、個別にスリット４に接着されている。
一方、本実施形態の組電池１ｃは、フィルム外装電池集合体２ａとフィルム外装電池集合体２ｂとの間に配置されている固定部材３を有する。この固定部材３では、互いに対向している封止部同士が同じスリット４に接着されている。そのため、実施形態３の組電池１ｂのような基板５を用いなくてもフィルム外装電池集合体２ａ、２ｂの高さを合わせることが可能となる。さらに、本実施形態の組電池１ｃでは、フィルム外装電池集合体２ａとフィルム外装電池集合体２ｂとの間で発電要素１１が積層方向にずらされていない。これにより、実施形態３の組電池１ｂに比べて電池全体の厚さを抑制することが可能となる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年３月１５日に出願された日本出願特願２０１３−５３３８９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 組電池
２、２ａ、２ｂ フィルム外装電池集合体
３ 固定部材
３ａ 外面
４ スリット
５ 基板
６ 保護回路
７ 正極
８ セパレータ
９ 負極
１０ フィルム外装電池
１１ 発電要素
１２ フィルム外装材
１３ 内部空間
１４ 収容部
１５ 封止部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 接着剤
１７ 正極リード端子
１８ 負極リード端子
２１ 樹脂層
２２ 金属層
２３ 樹脂層
１００ 組電池
１０１ セルケース
１０２ 連通孔
１０３ ロッド
１０４ 端部
２、２ａ、２ｂ フィルム外装電池集合体
３ 固定部材
３ａ 外面
４ スリット
５ 基板
６ 保護回路
７ 正極
８ セパレータ
９ 負極
１０ フィルム外装電池
１１ 発電要素
１２ フィルム外装材
１３ 内部空間
１４ 収容部
１５ 封止部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 接着剤
１７ 正極リード端子
１８ 負極リード端子
２１ 樹脂層
２２ 金属層
２３ 樹脂層
１００ 組電池
１０１ セルケース
１０２ 連通孔
１０３ ロッド
１０４ 端部
Claims (9)
- セパレータを介して正極と負極とが交互に積層された発電要素と、前記発電要素を電解質とともに収容可能な内部空間が形成されているフィルム外装材と、を有するフィルム外装電池が複数積層されているフィルム外装電池集合体と、
前記フィルム外装電池集合体の側面に面している少なくとも一つの固定部材と、を有し、
前記フィルム外装材は、前記内部空間を形成している収容部と、前記収容部から前記固定部材に延び、前記内部空間を封止している封止部と、を有し、
前記封止部は、前記固定部材に形成されたスリットに挿入された状態で前記固定部材に固定されている、組電池。 - 複数の前記スリットが、前記積層方向に互いに並んで形成されている、請求項１に記載の組電池。
- 前記封止部は、前記スリットから突出した部分が、前記スリットの開口部が形成されている前記固定部材の外面のみに接着されている、請求項１または２に記載の組電池。
- 前記封止部は、前記スリットの内部で終端して該内部に接着されている、請求項１または２に記載の組電池。
- 前記封止部は、前記スリットの開口部が形成されている前記固定部材の外面および前記スリットの内部に接着されている、請求項１または２に記載の組電池。
- 前記固定部材を挟んで配置されている一対の前記フィルム外装電池集合体を有し、一方のフィルム外装電池集合体の前記フィルム外装電池が他方のフィルム外装電池集合体の前記フィルム外装電池に対して前記積層方向の上側にずらして配置され、
前記一方のフィルム外装電池集合体の底面と、前記他方のフィルム外装電池集合体の上面の各々に、前記積層方向の厚さが前記フィルム外装電池のずれ量の値と同じである補助部材が載置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の組電池。 - 前記補助部材が、前記発電要素の充放電を停止するための保護回路を備えている基板である、請求項６に記載の組電池。
- 前記固定部材を挟んで配置されている一対の前記フィルム外装電池集合体を有し、前記一対のフィルム外装電池集合体は、互いに対向している封止部同士が、同一のスリットに挿入されている、請求項４に記載の組電池。
- 前記固定部材の材料が、ポリウレタン樹脂、ウレタンゴム、ポリカーボネート、またはＡＢＳ樹脂のいずれかである、請求項１から８のいずれか１項に記載の組電池。
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