WO2007043510A1 - フィルム外装電気デバイス収納システム - Google Patents

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WO2007043510A1
WO2007043510A1 PCT/JP2006/320173 JP2006320173W WO2007043510A1 WO 2007043510 A1 WO2007043510 A1 WO 2007043510A1 JP 2006320173 W JP2006320173 W JP 2006320173W WO 2007043510 A1 WO2007043510 A1 WO 2007043510A1
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battery
gas
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Inventor
Tadashi Shimamori
Original Assignee
Nec Corporation
Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a film-clad electrical device storage system that stores a film-clad electrical device.
  • electric vehicles and hybrid electric vehicles (hereinafter also simply referred to as “electric vehicles etc.”) equipped with motor-driven knotters has been rapidly advanced.
  • batteries mounted on electric vehicles and the like are also required to be lightweight and thin in order to improve steering characteristics and cruising distance.
  • a laminate material made of a thin film made of a metal layer such as aluminum and a heat-bondable resin layer overlapped with an adhesive layer is used for the exterior body.
  • a film-clad battery was developed.
  • the laminate material generally has a structure in which both surfaces of a thin metal layer such as aluminum are covered with a thin resin layer, and is resistant to acids and alkalis and has a lightweight and flexible property.
  • the characteristics of a battery are affected by the expansion and contraction of the active material of the positive electrode and the negative electrode during charging and discharging. Therefore, conventionally, deformation of the battery is suppressed using a metal container.
  • the swell of the battery can hardly be suppressed by the laminated film on the exterior. For this reason, the structure which suppresses the swelling of a battery by applying an appropriate load to a battery is needed.
  • an organic electrolyte secondary battery including an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween
  • An organic electrolyte secondary battery having a U-shape and housed in a pressing member having a plurality of protrusions inside two opposing surfaces has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-012278). No. publication etc.).
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-012278 Japanese Patent Laid-Open No. 10-012278. No. publication etc.
  • the plate member that presses the battery element has a flat plate shape.
  • a power generation element is inserted between facing laminate materials, and a laminator is used.
  • a part of the heat-sealed part of this film-covered battery has a gas discharge part that allows the fusion to peel off at a lower pressure than other parts. It is installed.
  • gas may be generated due to electrolysis of the electrolyte solvent, and the internal pressure of the battery may increase. Furthermore, even if the battery is used at a high temperature outside the specified range, gas is generated due to decomposition of the electrolyte salt. Basically, it is ideal to use the battery within the standard range so as not to generate gas.
  • the battery control circuit may fail due to some reason and an abnormal voltage may be applied. If the surroundings become abnormally hot due to the cause, a large amount of gas may be generated in some cases.
  • the gas discharge part as described above is provided in the heat-sealing part.
  • the generated gas force is not adversely affected to each part, so that the gas is blown at a predetermined location, and the gas blown out through this gas discharge passage passes through a single gas discharge passage. It is desirable that the structure be guided to Since the gas discharged from the battery is normally directed upward, when the gas is collected in one place, a duct or groove is formed in the holding plate that holds the assembled battery upward.
  • an object of the present invention is to provide a film-covered electrical device housing system that can apply a uniform pressure to a battery while suppressing the height of the entire system.
  • a film-clad electrical device storage system of the present invention includes an electrical device element, an exterior film that surrounds the electrical device element, and a gas discharge unit provided in the exterior film.
  • the film-carrying electrical device storage system has a thicker portion than the thickness of the electrical device element, and the outer peripheral part of each film-clad electrical device is in that part.
  • a pressing plate having a gas guide groove communicating therewith.
  • the press plate of the film-clad electrical device storage system of the present invention as described above presses the frame member having a portion thicker than the thickness of the electrical device element, and therefore, between the press plate and the electrical device element. A space is formed. For this reason, only atmospheric pressure is applied to the electrical device element, in other words, only uniform pressure is applied. Therefore, even if a pressing plate having different rigidity depending on the part is formed by forming the gas guiding groove, it is possible to prevent uneven pressure from being applied to the electric device element.
  • the passage for guiding gas from the through hole to the side wall surface has a groove shape, the height of the entire system can be made lower than the duct shape protruding to the outside. Furthermore, since the passage for guiding the gas to the outside is a groove, it is not necessary to form the passage with a separate part like a duct, and the number of parts can be reduced.
  • the film-clad electrical device storage system of the present invention may have a plurality of independent gas induction grooves, or may have a single gas induction groove having a plurality of through holes. Even so.
  • the film-clad electrical device storage system of the present invention has a frame member that stores the film-clad electrical device, and a case that stores a pressing plate that presses the frame member. You may do.
  • the pressing plate includes a first fixing portion and a second fixing portion having a thickness smaller than that of the first fixing portion.
  • the pressing plate may be fixed in the case by the portion being in contact with the wall surface in the case.
  • the case is formed at a position facing the opening, an opening for introducing cooling air, a check valve provided in the opening, and the opening. And a discharge port for discharging the cooled cooling air.
  • the cooling air flows smoothly from the inlet side to the outlet side.
  • the pressing plate of the present invention sandwiches the frame member having a portion thicker than the thickness of the electric device element. For this reason, a space is formed between the electric device element and the pressing plate, and thus a uniform atmospheric pressure is applied to the electric device element. That is, according to the present invention, it is possible to prevent uneven pressure from being applied even if a gas guide groove is formed on the pressing plate. Also, since the through-hole force has a groove shape for guiding the gas to the side wall surface, the overall system height can be reduced compared to the duct shape protruding to the outside. Furthermore, by using a channel for guiding gas to the outside as a groove, it is not necessary to form a channel with a separate component like a duct, and the number of components can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic external perspective view of a laminate type battery of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the assembled battery of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of a first pressing plate of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing another example of the first pressing plate of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional side view of the assembled battery of the present invention housed in a case.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the film-clad battery of this embodiment.
  • the film-clad battery 1 of the present embodiment includes a power generation element 2 having a positive electrode side active electrode, a negative electrode side active electrode, and an electrolyte, a metal film such as aluminum, and a heat-fusible resin film. And a laminate film 7 formed together.
  • Film outer battery 1 is 2
  • the power generation element 2 is sealed by a single laminate film 7. That is, in the film-clad battery 1 of this embodiment, among the heat-sealed portions 7a that are the four sides of the laminate film 7, first, three sides are heat-sealed to form a bag shape. Then, the internal aerodynamic force S is evacuated from the remaining one side, which is evacuated. After that, the power generating element 2 is hermetically sealed by the two laminate films 7 by heat-sealing the remaining one-side heat-sealing portion 7a. Bend one laminate film and heat-bond the remaining three sides to form a bag.
  • the power generating element 2 of the film-clad battery 1 may be a laminated type composed of a positive electrode side active electrode and a negative electrode side active electrode laminated via a separator.
  • the belt-like positive electrode side active electrode and the negative electrode side active electrode are stacked via a separator, wound, and then compressed into a flat shape, whereby the positive electrode side active electrode and the negative electrode side active electrode are A wound type having a structure in which layers are alternately stacked may be used.
  • any power generation element used in a normal battery can be applied as long as it includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.
  • a power generation element in a general lithium ion secondary battery is composed of a positive electrode plate coated with a positive electrode active material such as lithium manganese oxide and lithium cobaltate on both sides of an aluminum foil and the like, and doped with lithium. It is formed by facing a negative electrode plate, such as a copper foil, coated on both sides, such as a copper foil, through a separator, and impregnating it with an electrolyte containing a lithium salt.
  • the power generating element 2 includes other types of power generating elements such as nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, lithium metal primary batteries or secondary batteries, and lithium polymer batteries. Furthermore, the present invention relates to an electrical device in which electrical energy is stored inside and gas can be generated by chemical reaction or physical reaction, such as a capacitor element exemplified by a capacitor such as an electric double layer capacitor and an electrolytic capacitor. It is also applicable to electrical devices in which the elements are sealed with an exterior film.
  • Electrode terminals 4 extend opposite to each other. Aluminum is often used for the positive electrode terminal 3, and copper or nickel is used for the negative electrode terminal 4. More commonly used.
  • the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 may be simply referred to as electrodes.
  • a part of the heat-sealed portion 7a in the longitudinal direction of the film-clad battery 1 has a lower heat-sealing strength than other portions, and the fusion is peeled off at a lower pressure than the other portions.
  • the gas discharge section 8 is provided.
  • gas When a voltage outside the standard range is applied to the battery during use of the battery, gas may be generated due to the electrolysis of the electrolyte solvent and the internal pressure of the battery may increase. Furthermore, even if the battery is used at a high temperature outside the specified range, gas is generated due to decomposition of the electrolyte salt. Basically, it is ideal to use a battery within the specified range so as not to generate gas. However, if the battery control circuit fails for some reason and an abnormal voltage is applied, or if the surroundings become abnormally hot for some reason, a large amount of gas may be generated in some cases.
  • the gas discharge part 8 as described above is provided in the heat-sealing part 7a, from which the gas flows. Being released! /
  • an assembled battery will be described using the film-clad battery 1 having the above-described configuration.
  • two batteries are arranged in parallel, a frame member that combines these two batteries into one is used, these frame members are further stacked, and finally pressed from above and below.
  • the structure which presses down with a board is adopted.
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of the assembled battery of the present embodiment.
  • the frame member 10 is used to fix and hold the assembled battery to a storage container or the like while preventing a strong pressure from being applied locally to the main surface 2a of the power generation element 2, that is, the electrode surface. belongs to. Further, the frame member 10 has a shape in which two frames 1 Oj corresponding to each battery are connected by an exhaust gas passage 1 Oi in order to group two batteries arranged in parallel.
  • the frame member 10 can be divided in the thickness direction of the power generating element 2, and has two frame portions 10a that are joined face to face.
  • the frame portion 10a includes a short side portion 10b corresponding to the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4;
  • the power generation element 2 has a frame shape composed of a long side portion 10c corresponding to the longitudinal direction of the power generation element 2, and the power generation element 2 is arranged in the space portion 10d surrounded by the four sides of the short side portion 10b and the long side portion 10c. This is possible.
  • the frame portion 10a has a lightening structure because of its light weight.
  • the thickness of the frame portion a composed of the short side portion 10b and the long side portion 10c is larger than the thickness of the power generating element 2.
  • the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are extended to the outside, and the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are sandwiched between the power generation element 2 A holding portion 10e for holding is formed.
  • the edge portions of the edge portion 10h of the frame portion 10a come into contact with each other.
  • the sandwiching portion 10e forms a gap slightly narrower than the thickness of the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4. Therefore, the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 inserted into the gap are sandwiched and fixed by the sandwiching portion 10e.
  • FIG. 2 shows a frame portion 10a in which a clamping portion 10e is formed on the inner edge 10h and the outer edge 10h of the short side portion 10b.
  • the sandwiching portion 10e may be formed only in one of them.
  • the inner and outer edge portions 10h may be connected so that the sandwiching portion 10e of the inner and outer edge portions 10h can hold the electrode on the surface. This is because the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are provided with a step so that the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 do not move in the insertion direction.
  • the holding portion 10e may be provided with a non-slip member such as a rubber member.
  • the gas discharge portions 8 face each other so as to correspond to the exhaust gas passage 10i of the frame member 10.
  • the power generation element 2 is aligned so as to be disposed in the space 10d of the two frame portions 10a facing each other.
  • positive electrode terminal 3 and negative electrode extending from power generation element 2 The electrode terminal 4 is sandwiched and fixed by the sandwiching part 10e of the two frame parts 10a facing each other.
  • the frame portions 10a may be fixed by engaging the engaging claws of one frame portion 10a and the engaging holes of the other frame portion 10a, or fixing with an adhesive. May be.
  • the positions of the positioning projections of one frame portion 10a and the positioning holes of the other frame portion 10a are It is good also as a structure in which only matching is made.
  • each laminate film 7 is formed with a cup portion 7b for storing the power generating element 2 and the frame member 10 in advance.
  • the cup portion 7b may not be formed, and a sheet-like laminate film 7 may be used! /.
  • the power generation element 2 of the laminated battery 1 configured as described above is held by holding the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 between the holding portions 10e of the two frame portions 10a.
  • the main surface 2a of the power generation element 2 is not applied with any force for holding the power generation element 2. That is, the main surface 2a of the power generation element 2 is in a state where a uniform pressure is applied by the atmospheric pressure.
  • FIG. 2 shows only one battery in the stacking direction. That is, FIG. 2 shows only one stage among a plurality of stacked batteries.
  • the assembled battery of the present invention is arranged not only in the stacking direction but also in the lateral direction (direction aligned in parallel).
  • FIG. 2 shows one other film-clad battery 1 connected to the film-clad battery 1.
  • a gas guide groove 21 is formed in the first pressing plate 20.
  • One of the gas guide grooves 21 has a through-hole 22 formed at a position corresponding to the exhaust gas passage 10 i of the frame member 10, and the other is connected to a discharge port 23 formed on the side wall surface 24.
  • FIG. 3 shows a plan view of the first pressing plate 20.
  • the first pressing plate 20 of the present embodiment has three gas guiding grooves 21 formed therein. That is, the first pressing plate 20 in FIG. 3 shows a configuration example in which one set of the first pressing plates 20 is combined with the three frame members 10 arranged in the lateral direction.
  • the first pressing plate 20 shown in Fig. 3 shows an example in which the gas guide groove 21 is formed independently for each of the three through portions 22 and the three outlets 23, The invention is not limited to this.
  • one gas guiding groove 121 may be formed for the three through portions 122 and the three outlets 123.
  • the gas generated inside the battery When the gas generated inside the battery is discharged from the gas discharge portion 8, this gas passes through the exhaust gas passage 10 i of the frame member 10, and passes through the through portion 22 of the first pressing plate 20, so that the gas induction groove 21. Flow into.
  • the gas flowing into the gas guide groove 21 is discharged from the discharge port 23 formed in the side wall surface 24.
  • the discharge port 23 may be connected to a duct (not shown) and discharged to the outside.
  • the gas guide groove 21 is formed in the first pressing plate 20. That is, since the first pressing plate 20 is formed with the gas guiding groove 21, the rigidity is different between the part where the groove is formed and the part where it is not.
  • a pressure distribution is generated in the pressure applied to the main surface 2 of the power generating element 2. Such pressure distribution is one of the factors that shorten the battery life.
  • the first pressing plate 20 of the present embodiment presses the frame portion 10a of the frame member 10 that is thicker than the thickness of the power generating element 2 that does not directly press the power generating element 2 while pressing.
  • the atmospheric pressure which is a uniform pressure
  • the formation of the gas guide groove 21 does not shorten the battery life. Since the second pressing plate 30 does not directly press the power generation element 2, there is no problem even if the gas guide groove 21 is formed on the second pressing plate 30 side.
  • the configuration of the present embodiment is further advantageous in the following points because the gas guide groove 21 can be formed in the first pressing plate 20 itself.
  • the gas guiding groove 21 for guiding gas from the penetrating portion 22 to the outlet 23 on the side wall surface 24 has a groove shape, for example, compared to a duct shape protruding outward, the entire system Can be reduced in height. For this reason, the whole system can be reduced in size.
  • FIG. 5 shows a schematic side sectional view of the assembled battery of the present embodiment housed in a case.
  • FIG. 5 shows a state where the frame member 10 containing the film-clad battery 1 is stacked in four stages.
  • the four-tier frame member 10 is housed in the case 50 while being sandwiched between the first pressing plate 20 and the second pressing plate 30.
  • the first presser plate 20 and the second presser plate 30 are respectively provided with a first fixing portion 224, 324 and a second fixing portion having a thickness smaller than that of the first fixing portion 224, 324. Parts 225 and 325.
  • the first pressing plate 20 is in close contact with the upper wall 54 of the case 50
  • the second pressing plate 30 is in close contact with the lower wall 55 of the case 50.
  • the second fixing portion 225 forms a space with the upper wall 54
  • the second fixing portion 325 forms a space with the lower wall 55. These spaces serve as cooling air or exhaust gas flow paths.
  • the cooling air supplied also with the inlet 52 side force opens the check valve 51 and flows into the case 50.
  • the cooling air that has flowed into the case 50 flows through the gap between the case 50 and the frame member 10 toward the discharge port 53. At this time, the cooling air flows while taking away the heat generated by the power generation element 2 of the film-coated battery 1.
  • the cooling air flows toward the discharge port 53 while flowing between the upper wall 54 of the case 50 and the second fixing portions 225 and 325 in the portion beyond the first fixing portions 224 and 324.
  • the cooling air that has cooled the battery is finally discharged from the outlet 53 to the outside.
  • the case 50 of the present embodiment is provided with the discharge port 53 at a position facing the check valve 51, the flow of cooling air in the case 50 from the check valve 51 to the discharge port 53 is smooth. Become.
  • the check valve 51 is provided and the first fixing portions 224 and 324 are in close contact with the wall surface of the case, the cooling air flows back to the check valve 51 side. Since it has a difficult structure, the cooling air can flow smoothly toward the outlet 53.

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Abstract

　本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、フィルム外装電池（１）の外周部分にてフィルム外装電池（１）を保持する、発電要素（２）の厚さよりも厚い部分を有し、ガス排出部（８）に対応する部位に排ガス通路（１０ｉ）が形成された枠部材（１０）と、枠部材（１０）を挟み込み、排ガス通路（１０ｉ）に対応する部位に貫通部（２２）が形成され、貫通部（２２）から側壁面（２４）まで連通するガス誘導溝（２１）が形成されている第１の押さえ板（２０）とを有する。

Description

明 細 書
フィルム外装電気デバイス収納システム 技術分野
[0001] 本発明は、フィルム外装電気デバイスを収納するフィルム外装電気デバイス収納シ ステムに関する。
背景技術
[0002] 近年、モータ駆動用のノ ッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車（ 以下、単に「電気自動車等」ともいう）の開発が急速に進められている。電気自動車 等に搭載される電池にも、操舵特性、航続距離を向上させるため、当然ながら、軽量 、薄型化が求められている。電池を軽量かつ薄型とするため、その外装体にアルミ二 ゥムなどの金属層と熱溶着性の榭脂層とを接着剤層を介して重ね合わせて薄いフィ ルムとなしたラミネート材を用いたフィルム外装電池が開発されて 、る。ラミネート材は 、一般に、アルミニウム等の薄い金属層の両表面を薄い榭脂層で被覆した構造をな しており、酸やアルカリに強ぐかつ軽量で柔軟な性質を有するものである。
[0003] 一般に、電池の特性は、充放電時における正極と負極の活物質の膨張収縮の影 響を受ける。よって、従来、金属製の容器を用いて電池の変形を抑制している。しか しながら、フィルム外装電池の場合、外装のラミネートフィルムによって電池の膨らみ を抑制することは殆どできない。このため、電池に適正な荷重をかけて固定すること で電池の膨らみを抑制する構成が必要となる。
[0004] このため、電池の膨張を抑制するために、例えば、正極および負極がセパレータを 介して積層された電極群を有する有機電解質二次電池にぉ 、て、積層された電極 群を、断面形状がコの字状であって、向かい合う 2つの面の内側にそれぞれ複数の 突起を有する押さえ部材に収納したことを特徴とする有機電解質二次電池が開示さ れている（特開平 10— 012278号公報等参照)。し力しながら、電池の膨張を抑制す るとともに均一な圧力を印加するには電池要素を押し付ける板部材が平板形状であ ることが望ましい。
[0005] また、フィルム外装電池は、対向するラミネート材の間に発電要素を入れ、ラミネー ト材の周縁部を熱溶着で溶着したものである力 このフィルム外装電池の熱融着部に はその一部に、他の部分よりも低い圧力で融着が剥がれるようにしたガス排出部が設 けられている。
[0006] 電池の使用時において、電池に規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液 溶媒の電気分解によりガスが発生し、電池の内圧が上昇することがある。さらに、電 池が規格範囲外の高温で使用されても、電解質塩の分解などによりガスが生成する 。基本的には、規格範囲内で電池を使用してガスを発生させないようにすることが理 想的である力 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、場合によっては大量にガス が発生することもある。
[0007] このような、電池内部でのガスの発生は、電池の内圧上昇をもたらす。内圧が極度 に上昇し電池が暴発することを防ぐために、外装材として金属缶を用いた電池の多く は、電池の内圧が上昇した際にガスを電池の外部に逃がす圧力安全弁を有している 。しかし、フィルムを外装材とするフィルム外装電池においては、圧力安全弁を設ける ことが構造上難しい。フィルム外装電池では内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、 最終的には外装材が破裂しその箇所力 ガスが噴出する力 破裂がどの箇所で発 生するか特定できないため、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。
[0008] そこで、フィルム外装電池においては、こういった電池内部でのガスの発生による不 具合を解消するため、上述したようなガス排出部を熱融着部に設けている。
発明の開示
[0009] フィルム外装電池は、発生したガス力 各部に悪影響を及ぼさな 、ようにするため、 ガス噴出が所定の箇所力 なされ、ここ力 噴出されたガスが一本のガス排出通路を 通り、外部に誘導されるような構成とすることが望ましい。電池力も排出されたガスは、 通常上方に向力うため、ガスを 1箇所にまとめるとなると組電池を上方力 押さえ込む 押さえ板にダクトや溝を形成することとなる。
[0010] し力しながら、押さえ板にダクトを形成するとダクトの分だけシステム全体の高さが高 くなつてしまう。また、別部品のダクトを取り付ける構成とした場合、部品点数が増えて しまう。
[0011] 一方、押さえ板に溝を形成すると、溝が形成された部分の板の剛性が低下してしま い、均一な圧力を電池に印加することができなくなってしまう場合があった。
[0012] そこで、本発明は、システム全体の高さを抑制しつつ、電池に均一な圧力を印加す ることができるフィルム外装電気デバイス収納システムを提供することを目的とする。
[0013] 上記目的を達成するため本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、電 気デバイス要素と、電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムと、外装フィル ムに設けられたガス排出部とを有するフィルム外装電気デバイスを固定するためのフ イルム外装電気デバイス収納システムにお 、て、電気デバイス要素の厚さよりも厚 ヽ 部分を有し、当該部分で各フィルム外装電気デバイスの外周部分を保持する、ガス 排出部に対応する部位に排ガス通路が形成された枠部材と、枠部材をその厚さ方向 に押さえ込み、排ガス通路に対応する部位に貫通穴が形成され、貫通穴から側壁面 まで連通するガス誘導溝が形成されている押さえ板とを有することを特徴とする。
[0014] 上記の通りの本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムの押さえ板は、電気 デバイス要素の厚さよりも厚い部分を有する枠部材を押さえ込むため、押さえ板と電 気デバイス要素との間には空間が形成される。このため、電気デバイス要素には大 気圧しか印加されない、換言すれば均一な圧力しか印加されない。よって、ガス誘導 溝が形成されていることで部位によって剛性が異なる押さえ板を用いたとしても不均 一な圧力が電気デバイス要素に力かってしまうのを防止することができる。
[0015] また、貫通穴から側壁面までガスを誘導するための通路は溝形状であるため、外部 に突出したダクト形状に比べるとシステム全体の高さを低くすることができる。さらに、 ガスを外部に誘導するための通路は溝であるため、ダクトのように別部品で通路を形 成する必要がなく部品点数を少なくすることができる。
[0016] また、本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、複数の独立したガス誘 導溝を有するものであってもよいし、あるいは複数の貫通穴を有する 1本のガス誘導 溝を有するものであってもよ 、。
[0017] また、本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、フィルム外装電気デバ イスを収納した枠部材、および枠部材を押さえ込んだ押さえ板を収納するケースを有 するものであってもよい。
[0018] また、本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、押さえ板が第 1の固定 部と、第 1の固定部よりも厚みの薄い第 2の固定部とを有し、第 1の固定部がケース内 の壁面に当接することで押さえ板がケース内で固定されているものであってもよい。
[0019] さらに、また、本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、ケースが、冷却 風を導入する開口部と、開口部に設けられた逆止弁と、開口部に対向する位置に形 成された冷却風を排出する排出口とを有するものであってもよい。この場合、冷却風 は導入口側から排出口側へとスムーズに流れる。
[0020] 上記の通り、本発明の押さえ板は、電気デバイス要素の厚さよりも厚い部分を有す る枠部材を挟み込む。このため、電気デバイス要素と押さえ板との間に空間が形成さ れ、よって、電気デバイス要素には均一な大気圧が印加される。つまり、本発明によ れば、押さえ板にガス誘導溝が形成されているものであっても不均一な圧力がかか つてしまうのを防止することができる。また、貫通穴力も側壁面までガスを誘導するた めの通路が溝形状であるため、外部に突出したダクト形状に比べるとシステム全体の 高さを低くすることができる。さらに、ガスを外部に誘導するための通路を溝とすること でダクトのように別部品で通路を形成する必要がなく部品点数を少なくすることができ る。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明のラミネート型電池の模式的な外観斜視図である。
[図 2]本発明の組電池の分解斜視図である。
[図 3]本発明の第 1の押さえ板の一例を示す平面図である。
[図 4]本発明の第 1の押さえ板の他の例を示す平面図である。
[図 5]ケース内に収納された本発明の組電池についての模式的な側断面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0022] 図 1に本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図を示す。
[0023] 本実施形態のフィルム外装電池 1は、正極側活電極、負極側活電極、および電解 液を有する発電要素 2と、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の榭脂フィルム とを重ね合わせて形成したラミネートフィルム 7とを有する。フィルム外装電池 1は、 2 枚のラミネートフィルム 7によって発電要素 2を密封した構造を有して 、る。すなわち、 本実施形態のフィルム外装電池 1は、ラミネートフィルム 7の 4辺である熱融着部 7aの うち、まず 3辺を熱融着して袋状としておく。そして、開放している残りの 1辺から内部 の空気力 S排気されることで真空引きされる。その後、残りの 1辺の熱融着部 7aが熱融 着されることで、 2枚のラミネートフィルム 7によって発電要素 2が密封封止される。な お、 1枚のラミネートフィルムを折り曲げて残る 3辺を熱融着することで袋状に形成して ちょい。
[0024] フィルム外装電池 1の発電要素 2は、セパレータを介して積層された正極側活電極 と負極側活電極とからなる積層型であってもよい。あるいは、発電要素 2は、帯状の 正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平 状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造 の捲回型であってもよい。
[0025] また、発電要素 2としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の 電池に用いられる任意の発電要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次 電池における発電要素は、リチウム 'マンガン複合酸ィ匕物、コバルト酸リチウム等の正 極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ '脱ドー プ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対 向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素 2は、こ の他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるい は二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素が挙げられ る。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタゃ電解コンデンサなど に例示されるキャパシタ要素のような、電気工ネルギを内部に蓄積しィ匕学反応または 物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバ イスにも適用可能である。
[0026] フィルム外装電池 1の短手方向の熱融着部 7aからは、正極側活電極に電気的に接 続された正極用電極端子 3および負極側活電極に電気的に接続された負極用電極 端子 4がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子 3としてはアルミニウムが 多く用いられ、また、負極用電極端子 4としては銅またはニッケルがその電気的特性 により多く用いられている。以下、正極用電極端子 3と負極用電極端子 4を単に電極 と称する場合もある。
[0027] フィルム外装電池 1の長手方向の熱融着部 7aにはその一部を、他の部分よりも熱 融着強度を弱くし、他の部分よりも低い圧力で融着が剥がれるようにしたガス排出部 8が設けられている。
[0028] 電池の使用時において、電池に規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液 溶媒の電気分解によりガスが発生し、電池の内圧が上昇することがある。さらに、電 池が規格範囲外の高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガスが生 成したりする。基本的には、規格範囲内で電池を使用してガスを発生させないよう〖こ することが理想的である。しかし、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、場合によ つては大量にガスが発生することもある。
[0029] そこで、フィルム外装電池 1においては、こういった電池内部でのガスの発生による 不具合を解消するため、上述したようなガス排出部 8を熱融着部 7aに設け、ここから ガスが放出されるようになって!/、る。
[0030] 次に、上述した構成のフィルム外装電池 1を用いて組電池について説明する。本実 施形態の場合、組電池化に際して、 2つの電池を平行に配列し、これら 2つの電池を 1つにまとめる枠部材を用い、さらにこれら枠部材を積層し、最終的に上下方向から 押さえ板で押さえ込む構成を採用している。
[0031] 図 2に本実施形態の組電池の分解斜視図を示す。
[0032] 枠部材 10は、発電要素 2の主面 2a、すなわち電極面に局部的に強い圧力が印加 されないようにしつつ、組電池化された電池を収納容器等に対して固定保持するた めのものである。また、枠部材 10は、平行に配列した 2つの電池を一まとめにするた め、各電池に対応した 2つの枠体 1 Ojが排ガス通路 1 Oiで連結された形状となつて ヽ る。
[0033] この枠部材 10は、発電要素 2の厚み方向に分割可能であり、向かい合わせに接合 される 2つの枠部 10aを有する。
[0034] 枠部 10aは、正極用電極端子 3および負極用電極端子 4に対応する短辺部 10bと 、発電要素 2の長手方向に対応する長辺部 10cとからなる枠形状をしており、短辺部 10bおよび長辺部 10cの 4辺で囲まれた空間部 10d内に発電要素 2を配置可能な構 成となっている。また、この枠部 10aは、軽量ィ匕のため肉抜き構造となっている。短辺 部 10bおよび長辺部 10cからなる枠部 aの厚みは発電要素 2の厚みよりも厚い。よつ て、枠部材 10内にフィルム外装電池 1を固定保持して積み重ねると、枠部材 10の枠 部 10a同士が当接し、積層された発電要素 2の間には空間が形成されることとなる。 つまり、一定の圧力である大気圧が発電要素 2の主面 2aに印加された状態となる。
[0035] 短辺部 10bには、正極用電極端子 3および負極用電極端子 4を外部に延出させ、 かつ、正極用電極端子 3および負極用電極端子 4を挟みこむことで発電要素 2を保 持するための挟持部 10eが形成されている。
[0036] 枠部 10aは、向かい合わせに接合した際、枠部 10aの縁部 10hの稜線部分が互い に当接する。この状態で挟持部 10eは、正極用電極端子 3および負極用電極端子 4 の厚さよりわずかに狭くなる隙間を形成する。このため、この隙間に挿通された正極 用電極端子 3および負極用電極端子 4は挟持部 10eで挟み込まれて固定されること となる。
[0037] なお、図 2には短辺部 10bの内側および外側の縁部 10hに挟持部 10eが形成され た枠部 10aを示している。しかし本発明は、これに限定されるものではなぐ例えば、 いずれか一方のみに挟持部 10eが形成されているものであってもよい。あるいは、内 側および外側の縁部 10hを繋ぎ、内側および外側の縁部 10hの挟持部 10eが電極 を面で保持することができるようにした構成であってもよい。さら〖こは、正極用電極端 子 3および負極用電極端子 4がその挿通方向に移動しな 、ように、正極用電極端子 3および負極用電極端子 4に段差が設けられて 、るものであってもよ 、し、あるいは 挟持部 10eにゴム部材等の滑り止め用の部材を備えているものであってもよい。
[0038] 2つの電池は、各枠体 10j内に収める際、それぞれのガス排出部 8が向かい合わせ となるようにして枠部材 10の排ガス通路 10iに対応するようにする。
[0039] 次に、ラミネート型電池 1の製造工程の概略を説明する。
[0040] まず、発電要素 2が、向かい合わせた 2つの枠部 10aの空間部 10dに配置されるよ うに位置合わせする。次いで発電要素 2から延出した正極用電極端子 3および負極 用電極端子 4を、向かい合わせた 2つの枠部 10aの挟持部 10eで挟み込んで固定す る。枠部 10a同士の固定は、図示しないが一方の枠部 10aの係合爪と他方の枠部 10 aの係合穴とを係合させて固定する構成としてもよいし、あるいは接着剤で固定しても よい。また、枠部 10a同士の固定は位置ずれを生じないようにするのみでよい場合に は、図示しないが、一方の枠部 10aの位置決め用突起と他方の枠部 10aの位置決め 用穴とで位置合わせのみがなされる構成としてもよい。
[0041] 次に、発電要素 2と、この発電要素 2を保持して 、る枠部材 10とを、 2枚のラミネート フィルム 7にて、そのカップ部 7b内に収納するようにして挟み込む。本実施形態では 各ラミネートフィルム 7には発電要素 2および枠部材 10を収納するためのカップ部 7b が予め形成されたものを例に示している。し力しながら、カップ部 7bが形成されてお らずシート状のラミネートフィルム 7を用いるものであってもよ!/、。
[0042] 以上のようにして構成されたラミネート型電池 1の発電要素 2は、正極用電極端子 3 および負極用電極端子 4を 2つの枠部 10aの挟持部 10eで挟み込んで保持されてい るので、発電要素 2の主面 2aには発電要素 2を保持するための力はなんら印加され ていない。すなわち、発電要素 2の主面 2aは大気圧によって均一な圧力がかけられ た状態となっている。
[0043] このようにして、枠部材 10に収められたフィルム外装電池 1を順次積層していく。な お、図 2は簡単のため、積層方向には 1組で電池のみを示している。すなわち、図 2 は複数積層される電池のうち、一段のみを示したものである。本願発明の組電池は 積層方向のみならず横方向（平行に配列した方向）〖こも電池を配列していく。図 2に はフィルム外装電池 1に接続された他のフィルム外装電池 1が 1つ示されている。
[0044] 図 2に示すように第 1の押さえ板 20にはガス誘導溝 21が形成されている。このガス 誘導溝 21の一方は、枠部材 10の排ガス通路 10iに対応する位置に貫通部 22が形 成されており、他方は側壁面 24に形成された排出口 23まで繋がっている。
[0045] 図 3に第 1の押さえ板 20の平面図を示す。本実施形態の第 1の押さえ板 20は 3本 のガス誘導溝 21が形成されている。すなわち、図 3の第 1の押さえ板 20は、横方向 に 3組並べられた枠部材 10に対して 1枚の第 1の押さえ板 20で一まとめにする構成 例を示している。 [0046] なお、図 3に示す第 1の押さえ板 20は、 3つの貫通部 22と 3つの排出口 23に対して それぞれ独立してガス誘導溝 21が形成された例を示したが、本発明はこれに限定さ れるものではない。例えば、図 4に示す第 1の押さえ板 120のように 3つの貫通部 122 と 3つの排出口 123に対して 1本のガス誘導溝 121が形成された構成としてもよい。
[0047] 電池内部で発生したガスがガス排出部 8から排出されると、このガスは枠部材 10の 排ガス通路 10iを通り、第 1の押さえ板 20の貫通部 22を介してガス誘導溝 21へと流 れ込む。そして、ガス誘導溝 21内に流れ込んだガスは、側壁面 24に形成された排出 口 23から排出される。排出口 23には不図示のダクトを接続して外部へと排出するも のであってもよい。
[0048] 上述したように第 1の押さえ板 20にはガス誘導溝 21が形成されている。つまり、第 1 の押さえ板 20はガス誘導溝 21が形成されているため、溝が形成されている部位とそ うでない部位とでは剛性が異なる。このような部位によってその剛性が異なる板材で 発電要素 2を直接押さえ込むと、発電要素 2の主面 2に印加される圧力には圧力分 布が生じてしまう。このような圧力分布は電池寿命を短くしてしまう要因のひとつとなる 。し力しながら、本実施形態の第 1の押さえ板 20は発電要素 2を直接押さえ込むので はなぐ発電要素 2の厚みよりも厚い枠部材 10の枠部 10aを押さえ込む。このため、 第 1の押さえ板 20と発電要素 2との間にも空間が形成される。つまり、本願発明は、 部位によって剛性の異なる第 1の押さえ板 20を用いても発電要素 2の主面 2aには均 一な圧力である大気圧が力かっているので、第 1の押さえ板 20にガス誘導溝 21が形 成されたことで電池の寿命を短くしてしまうといったことはない。第 2の押さえ板 30も 直接発電要素 2を押さえ込むことはないので、第 2の押さえ板 30側にガス誘導溝 21 が形成されて ヽたとしても問題はな ヽ。
[0049] このように、本実施形態の構成は、第 1の押さえ板 20自体にガス誘導溝 21を形成 することができることで、さらに以下の点で有利である。
[0050] まず、本実施形態の構成は、ガスを誘導するためのダクトを別途設ける必要がな ヽ ので、部品点数を少なくすることもできる。
[0051] また、貫通部 22から側壁面 24の排出口 23までガスを誘導するためのガス誘導溝 2 1は溝形状であるため、例えば、外部に突出したダクト形状に比べるとシステム全体 の高さを低くすることができる。このため、システム全体を小型化することができる。
[0052] 次に図 5に、ケース内に収納された本実施形態の組電池についての模式的な側断 面図を示す。
[0053] 図 5にはフィルム外装電池 1を収納した枠部材 10が 4段積層されて 、る状態を示し ている。そしてこの 4段重ねの枠部材 10は第 1の押さえ板 20および第 2の押さえ板 3 0とで挟み込んだ状態でケース 50内に収納されている。本図においては、第 1の押さ え板 20および第 2の押さえ板 30は、それぞれ第 1の固定部 224、 324と、この第 1の 固定部 224、 324よりも厚みが薄い第 2の固定部 225、 325とを有する。第 1の押さえ 板 20はケース 50の上壁 54に密着し、また、第 2の押さえ板 30はケース 50の下壁 55 に密着している。一方、第 2の固定部 225は上壁 54との間に空間を形成し、第 2の固 定部 325は下壁 55との間に空間を形成している。これら空間は冷却風、あるいは排 出されたガスの流路となる。
[0054] 次に、ケース 50内の冷却風の流れについて説明する。
[0055] 導入口 52側力も供給された冷却風は逆止弁 51を空け、ケース 50内に流れ込む。
ケース 50内に流れ込んだ冷却風はケース 50と枠部材 10との隙間を流れ排出口 53 に向けて流れていく。この際に冷却風はフィルム外装電池 1の発電要素 2が発生した 熱を奪いながら流れていく。冷却風は第 1の固定部 224、 324を超えた部分ではケー ス 50の上壁 54と第 2の固定部 225、 325との間も流れながら排出口 53へと向かって いく。電池を冷却した冷却風は最終的に排出口 53から外部に排出される。
[0056] 本実施形態のケース 50は逆止弁 51と対向する位置に排出口 53が設けられている ため、逆止弁 51から排出口 53までのケース 50内における冷却風の流れがスムーズ となる。また、逆止弁 51が設けられていること、第 1の固定部 224、 324はケースの壁 面に密着していることによって冷却風が排出口 53側力も逆止弁 51側へと逆流しにく い構成としているので、冷却風をスムーズに排出口 53方向へと流すことができる。

Claims

請求の範囲
[1] 電気デバイス要素と、前記電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムと、前 記外装フィルムに設けられたガス排出部とを有するフィルム外装電気デバイスを固定 するためのフィルム外装電気デバイス収納システムにおいて、
前記電気デバイス要素の厚さよりも厚 、部分を有し、当該部分で前記各フィルム外 装電気デバイスの外周部分を保持する、前記ガス排出部に対応する部位に排ガス 通路が形成された枠部材と、
前記枠部材をその厚さ方向に押さえ込み、前記排ガス通路に対応する部位に貫通 穴が形成され、前記貫通穴カゝら側壁面まで連通するガス誘導溝が形成されて ヽる押 さえ板とを有することを特徴とするフィルム外装電気デバイス収納システム。
[2] 複数の独立した前記ガス誘導溝を有する、請求項 1に記載のフィルム外装電気デバ イス収納システム。
[3] 複数の前記貫通穴を有する 1本の前記ガス誘導溝を有する、請求項 1に記載のフィ ルム外装電気デバイス収納システム。
[4] 前記フィルム外装電気デバイスを収納した前記枠部材、および前記枠部材を押さえ 込んだ前記押さえ板を収納するケースを有する、請求項 1または 2に記載のフィルム 外装電気デバイス収納システム。
[5] 前記押さえ板は第 1の固定部と、前記第 1の固定部よりも厚みの薄い第 2の固定部と を有し、前記第 1の固定部が前記ケース内の壁面に当接することで前記押さえ板が 前記ケース内で固定されて 、る、請求項 4に記載のフィルム外装電気デバイス収納 システム。
[6] 前記ケースは、冷却風を導入する開口部と、前記開口部に設けられた逆止弁と、前 記開口部に対向する位置に形成された冷却風を排出する排出口とを有する、請求 項 4または 5に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
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