WO2009113634A1

WO2009113634A1 - フィルム外装電気デバイス及び組電池

Info

Publication number: WO2009113634A1
Application number: PCT/JP2009/054802
Authority: WO
Inventors: 水田　政智; 野田　俊治
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2009-09-17
Also published as: JP5495192B2; US8574746B2; JPWO2009113634A1; US20110076529A1

Abstract

本発明のフィルム外装電気デバイスは、外装フィルム（６）の一部が折り曲げられて、外装フィルム（５）の金属層（５ｂ）が露出した端面（５ｄ）を被覆している被覆部（Ｓ_１）と、折り曲げられた外装フィルム（６）によって外装フィルム（５）の端面（５ｄ）が被覆されていない非被覆部（Ｓ_２）と、外装フィルム（６）の熱融着性樹脂層（６ｃ）と外装フィルム（５）の熱融着性樹脂層（５ｃ）とが熱融着された封止部（８）（第１の封止部）と、外装フィルム（５）の保護層（５ａ）と外装フィルム（６）の熱融着性樹脂層（６ｃ）とが熱融着されたＢ部（第２の封止部）を含み、封止部（８）（第１の封止部であってかつ非被覆部（Ｓ_２））に、内圧が上昇した際に内部のガスを放出させる安全弁を有する。

Description

フィルム外装電気デバイス及び組電池

　本発明は、電池やキャパシタに代表される、電気デバイス要素を外装フィルムに収容したフィルム外装電気デバイス及び組電池に関する。

　近年、携帯機器等の電源としての電池は、軽量化、薄型化が強く要求されている。
そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムを用いたものが使用されるようになった。ラミネートフィルムは、金属缶に比べてさらなる軽量化、薄型化、自由な形状を採ることが可能である。

　電池の外装材に用いられるラミネートフィルムの一例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したタイプがある。ラミネートフィルムは、正極、負極、および電解質等で構成される電池要素を、熱融着性樹脂フィルムが内側になるようにして電池要素を包囲し、電池要素の周囲を熱融着することによって電池要素を気密封止（以下、単に封止という）する。熱融着性樹脂フィルムには例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。電池要素の正極および負極にはそれぞれリード端子が接続され、これらリード端子が外装材の外部へ延出される。

　ところで、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場合がある。さらに、電池が規格範囲外の高温で使用されると、電解液の分解などによりガスのもとになる物質が生成されたりする。

　電池内部でのガスの発生は、電池の内圧上昇をもたらす。外装材として金属缶を用いた電池の多くは、内圧上昇を開放するため、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。フィルムを外装材とするフィルム外装電池においても、圧力安全弁を設ける検討がなされている。例えば特開２０００－１００３９９号公報には、フィルムの封止領域に熱融着温度の高い部分と低い部分とを設け、熱融着温度の低い部分を安全弁として機能させたフィルム外装電池が開示されている。また、特開平１１－９７０７０号公報には、熱融着部の一部に非熱融着性樹脂シートを介在させたフィルム外装電池が開示されている。いずれの場合も、フィルムの熱融着強度を弱くした部分を外装材に作り、この部分に安全弁としての機能を持たせている。

　また、特開２００２－５６８３５号公報には、熱融着部の外形の一部を外側から切除した構成が開示されている。特開平１０－５５７９２号公報には、封止辺の一部に未接着部を設け、かつこの未接着部を、電池の内側で大きく、外側で小さくした構成が開示されている。これらは、熱融着部の一部に、電池の内側から外側へ向かう方向の熱融着部の幅が狭くなる形状の部分を設定し、この部分を安全弁として機能させようとするものである。

　一方、フィルム外装電池に絶縁対策を施すことも極めて重要である。

　図１にラミネートフィルムを用いた本発明に関連する技術のフィルム外装電池の一例の模式的な平面図を示す。また、図２Ａ及び図２Ｂに、図１のｅ－ｅ線における一部断面図を示す。なお、図２Ａは外周保護テープが貼り付けられる前の状態を示しており、図２Ｂは外周保護テープが貼り付けられた後の状態を示している。

　ラミネートフィルム１００は、金属層１０３であるアルミニウム薄膜の片面に、熱融着性樹脂層１０４である熱融着性樹脂フィルムを積層し、他方の面に保護フィルム１０２を積層した３層ラミネートフィルムである。
図１に示すフィルム外装電池１１０は上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂの２枚のラミネートフィルム１００を用いている。２枚のラミネートフィルム１００は、熱融着性樹脂層１０４どうしを向かい合わせ、電池要素１２０の周囲の封止位置１０８で上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂを熱融着することによって電池要素１２０を封止している。

　ところが、このままでは、図２Ａに示すように上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂとの各断面から金属層１０３が露出してしまう（図中、金属層露出部１０３ａ）。この状態で組電池を作製した場合、金属層露出部１０３ａが隣接するフィルム外装電池と接触したり、周辺の導電性の部材と接触する危険性が高くなる。そこで、この金属層露出部１０３ａを図２Ｂに示すように、外周保護テープ１０１で被覆することにより絶縁対策を施していた。

　しかし、外周保護テープ１０１によって金属層露出部１０３ａを被覆することで金属層の露出を防止する方法は、外周保護テープ１０１のコスト、及び外周保護テープ１０１を貼り付けるための作業コストが高いという問題があった。
特に上述したような、外装フィルム同士が熱融着している部分を剥離させて電池内部のガスを開放させるタイプの安全弁を有する電池に外周保護テープ１０１を貼り付ける場合、熱融着部の剥離動作に支障が出ないように、安全弁形成部を避けてテープを貼る必要がある。そのため、貼り付けるテープ片の枚数や、貼り付け回数が増えてしまい、作業が煩雑なものとなっていた。

　そこで、本発明は、安全弁の動作に影響を与えることなく絶縁性を確保できる手段を有し、かつ製造コストが抑えられたフィルム外装電気デバイス及び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、本発明のフィルム外装電気デバイスは、複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる電気デバイス要素と、金属層と、金属層の片面に設けられた熱融着性を有する樹脂層と、金属層の他方の面に設けられた保護層とを有する外装フィルムと、を有し、外装フィルムの周縁部が熱融着されることにより電気デバイス要素を収納しているフィルム外装電気デバイスにおいて、周縁部のうち一辺が、折り曲げ部を有する折り曲げ領域と、折り曲げ部を有しない非折り曲げ領域とを共に有し、非折り曲げ領域にフィルム外装電気デバイス内の内圧が上昇した際に内部のガスを放出させる安全弁を有することを特徴とする。

　本発明によれば、安全弁の動作に影響を与えることなく絶縁性を確保できる手段を有し、かつ製造コストが抑えられたフィルム外装電気デバイス及び組電池を提供することができる。

本発明に関連する技術のラミネートフィルムを用いた本発明に関連する技術のフィルム外装電池の一例の模式的な平面図である。図１のｅ－ｅ線における一部断面図であり、外周保護テープが貼り付けられる前の状態を示す図である。図１のｅ－ｅ線における一部断面図であり、外周保護テープが貼り付けられた後の状態を示す図である。本発明の第１の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。本発明の第１の実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。図３に示すａ－ａ線での一部断面図である。本発明の第２の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図６に示すｂ－ｂ線での一部断面図である。本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池に用いる、切り欠き部が形成されたラミネートフィルムの平面図である。本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池に用いる、折り曲げ部を有するラミネートフィルムの平面図である。図８に示すｃ－ｃ線での一部断面図である。図８に示すｄ－ｄ線での一部断面図である。本発明の第４の実施形態の組電池に用いられる二種類のフィルム外装電池の外観斜視図である。同じ種類のフィルム外装電池を直列接続して厚み方向に重ねて組電池化した場合のフィルムの断面の配置を示す模式図である。本発明の第４の実施形態の二種類のフィルム外装電池を直列接続して厚み方向に重ねて組電池化した場合のフィルムの断面の配置を示す模式図である。

　次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
　図３は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図４は、本実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。図５は、図３に示すａ－ａ線での一部断面図である。

　フィルム外装電池１は、電池要素２と、電池要素２を電解液とともに収納する、２枚のラミネートフィルム５、６からなる外装材と、ラミネートフィルム５、６から延出した正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂと、安全弁７とを有する。

　電池要素２は、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。セパレータとしては、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いて形成した多孔性フィルムなどが用いられる。延出部は、積層領域から延出しており、電極材料が塗布されていない。正極板の延出部同士が一括して超音波溶接されて中継部である正極集電部３ａが形成される。同様に、負極板の延出部同士が一括して超音波溶接されて、中継部である負極集電部３ｂが形成される。これと同時に正極集電部３ａへの正極タブ４ａの接続、および負極集電部３ｂへの負極タブ４ｂの接続も超音波溶接によってなされる。なお、本明細書においては、正極集電部３ａ及び負極集電部３ｂはまとめて集電部３と呼称し、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂはまとめてタブ４と呼称する場合がある。
外装材は、電池要素２を、電池要素２の厚み方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム５、６からなる。各ラミネートフィルム５、６は、熱融着性を有する熱融着性樹脂層、金属層、および保護層を積層してなるものである。ラミネートフィルム５、６は、ＰＰ（ポリプロピレン）からなる熱融着性樹脂層が内側となるようにしてラミネートフィルム５、６の熱融着部である封止部８を熱融着することで、電池要素２が収納される。保護層５ａ、６ａに使用可能な材料としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン（登録商標）、ポリプロピレンなどが使用できる。熱融着性樹脂層５ｃ、６ｃに使用可能な材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。

　ラミネートフィルム５には電池要素２を収納する凹部が形成されている。なお、この凹部は必要に応じて形成すればよい。

　ラミネートフィルム６は、図中Ｗ方向の幅がラミネートフィルム５よりも幅広となっている。これは、図３及び図４に示すフィルム外装電池１では、ラミネートフィルム６は、ラミネートフィルム６の両端部に折り曲げられた折り曲げ部６ｅを有するためである。ラミネートフィルム６の、タブ４が延出していない辺のトリミング位置は、これら折り曲げ部６ｅを形成するために、フィルム５のトリミング位置より外側になっている。言い換えれば、この辺と直交する方向の辺（タブ４を延出させる辺）における寸法は、ラミネートフィルム６のほうがラミネートフィルム５より大きい。

　また、図３に示すように、安全弁７が形成されない側の辺は、その辺の全てに折り曲げ部６ｅを有するのに対し、安全弁７が形成されている側の辺は、その辺の一部にのみ折り曲げ部６ｅを有する。すなわち、安全弁７が形成されない側の辺は、その辺の全てが、ラミネートフィルム５の金属層５ｂが露出した端面５ｄが折り曲げ部６ｅによって被覆された被覆部Ｓ_１となっている。これに対して、安全弁７が形成される側の辺では安全弁７となる非被覆部Ｓ_２の両側にのみ折り曲げ部６ｅからなる被覆部Ｓ_１が形成されている。非被覆部Ｓ_２では、金属層５ｂが露出した端面５ｄが折り曲げ部６ｅによって被覆されていない。

　次に、ラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との貼り合わせについて説明する。

　まず、ラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との間に発電要素２及びタブ４を配置しておく。

　次に、ラミネートフィルム６に折り曲げ部６ｅを形成するため、折り曲げ部６ｅとなる部分がラミネートフィルム５からはみ出すように、ラミネートフィルム５に対してラミネートフィルム６を配置する。なお、このはみ出し量は安全弁７が形成されない側の辺及び形成されている側のいずれも同じ幅だけはみ出すようにしておく。

　次いで、このはみ出した部分を折り曲げて折り曲げ部６ｅを形成する。そして、ラミネートフィルム５の端面５ｄをラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅによって覆うことで被覆部Ｓ_１を形成する。なお、本実施形態では、折り曲げ部６ｅは次のように折り曲げる。すなわち、折り曲げ部６ｅの折り曲げの根元付近では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃ同士が対面するようにする（図４中網掛けしたＡ部、図５中Ａ部）。また、折り曲げ部６ｅの先端部分では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃとラミネートフィルム５の保護層５ａとが対面するようにする（図４中ハッチングしたＢ部、図５中Ｂ部）。

　この状態で、互いに対面しあうラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との周縁部を熱融着により貼り合わせる。すなわち、電池要素２の周辺部分の封止部８（第１の封止部）、Ａ部（第３の封止部）及びＢ部（第２の封止部）を不図示のヒータで加熱する。封止部８（第１の封止部）ではラミネートフィルム５の熱融着性樹脂層５ｃとラミネートフィルム６の熱融着性樹脂層６ｃとが熱融着により接合される。Ａ部（第３の封止部）では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃ同士が熱融着により接合される。

　なお、上述の説明では、予め折り曲げ部６ｅを形成しておき、その後一括して熱融着する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、まず、封止部８を最初に熱融着しておき、その後、折り曲げ部６ｅを形成し、Ａ部及びＢ部について熱融着を行うようにしてもよい。また、Ａ部とＢ部との熱融着も同時に行ってもよいし、あるいは別々に行ってもよい。

　いずれの方法にせよ、本発明は、上記のようにラミネートフィルム５の端面５ｄを折り曲げ部６ｅにより被覆する被覆部Ｓ_１を形成することで、端面５ｄの金属層５ｂが外部に露出するのを防止でき、絶縁性を高めることができる。一方、折り曲げ部６ｅの金属層６ｂが露出した断面６ｄは、電池要素２の方に向いている。すなわち、金属層６ｂが露出した断面６ｄはフィルム外装電池１の内側を向くように折り曲げ部６ｅは折り曲げられている。このため、複数のフィルム外装電池１どうしが隣接しあうように配列された場合や、フィルム外装電池１が金属製の筐体内に収納された場合であっても、断面６ｄが隣接するフィルム外装電池１や金属製の筐体に電気的に接触してしまう可能性は極めて低い。

　ところで、ラミネートフィルム６には折り曲げ部６ｅが両辺に形成されているが、一方の辺には折り曲げ部６ｅが一部にのみ形成されており、残る部分には形成されていない。つまり、図３で示すところの非被覆部Ｓ_２には折り曲げ部６ｅが形成されていない。このため、この非被覆部Ｓ_２に対応する部分ではラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との接合は封止部８の熱融着のみによるものとなる。よって、Ｂ部が強固に熱融着している場合は、封止部８の熱融着のみによる非被覆部Ｓ_２における接合力は、折り曲げ部６ｅが形成された領域に比べ、Ａ部及びＢ部が無い分だけ弱い。つまり、この非被覆部Ｓ_２は、接合力が弱いことから他の接合領域に比べて低い内圧で剥離される。なお、Ｂ部が強固に熱融着していない場合でも、非被覆部に従来公知の安全弁、例えば材質の異なるフィルムを挟み込むなどして剥離強度の弱い部分を設けることで安全弁を設けることができる。

　さらにこの非被覆部Ｓ_２は、ラミネートフィルム６で被覆されてない。すなわち、非被覆部Ｓ_２の断面はラミネートフィルム６で封じられていない。ラミネートフィルム６でその断面を封じていれば、非被覆部Ｓ_２の熱融着により接合した部分が内圧により剥がれたとしてもラミネートフィルム６が封じていることでガスは噴出しない。しかし、非被覆部Ｓ_２は、ラミネートフィルム６でその断面を封じていないため、熱融着により接合した部分が剥がれると、即座にガスを噴出することとなる。

　このように、封止部８（第１の封止部）であってかつラミネートフィルム６で被覆されていない非被覆部Ｓ_２は、他の領域に比べてより低い内圧で剥離してガスを噴出させるため、安全弁７として機能させることができる。なお、この非被覆部Ｓ_２では、端面５ｄの金属層５ｂが露出してしまうこととなる。しかしながら、折り曲げ部６ｅが電池要素２から離れる方向に位置していることから端面５ｄは奥まった位置に配置されることとなるので、安全性を確保することは可能である。つまり、本実施形態のフィルム外装電池１は、折り曲げ部６ｅが延びていることで、端面５ｄが周辺の部材に直接触れてしまうことを防止している。

　このように、ラミネートフィルム６の一部にのみ折り曲げ部６ｅを設けることで、残る部分に安全弁７となる部分を形成することができる。

　以上のように、本実施形態によれば、外周保護テープを用いずとも、ラミネートフィルムの金属層が露出するのを防止して絶縁特性を向上させることができる。また、本実施形態によれば、絶縁性向上とともに、安全弁となる部分を容易に形成することができる。
また、ラミネートフィルム６で被覆されていない非被覆部Ｓ_２は剥離強度が小さいため、安全弁７とすることができる。その一方、非被覆部Ｓ_２では端面５ｄの金属層５ｂが露出してしまう。しかし、端面５ｄは折り曲げ部６ｅよりも奥まったところに位置するため、他の電池等に対する絶縁性は確保されている。すなわち、本実施形態は、安全弁７のガス噴出を阻害せずに端面金属露出部の絶縁性を確保することができる。
（第２の実施形態）
　図６は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図７は、図６に示すｂ－ｂ線での一部断面図である。

　本実施形態は、ラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅに熱融着性樹脂層６ｃどうしを熱融着させたＡ部（第３の封止部）が設けられていない以外は第１の実施形態と同じ構成である。よって、以下の説明では、第１の実施形態と同じ部材については第１の実施形態と同じ符号を用いて説明するとともに、詳細の説明は、第１の実施形態と異なる点についてのみするものとする。

　本実施形態のフィルム外装電池１１は、その両側に熱融着性樹脂層６ｃどうしを熱融着させたＡ部が設けられていない。このため、第１の実施形態のフィルム外装電池１に比べて、Ａ部がない分だけ電池を小型化することができる。

　なお、Ｂ部では、ラミネートフィルム５の保護層５ａに対して折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃが熱融着されることとなるが、接合力を高めるため、接着剤を塗布してもよい。あるいは、熱融着以外に超音波融着や、接着剤のみによる接合としてもよい。

　なお、図６および図７に示すフィルム外装電池は、折り曲げ部６ｅを形成するため、ラミネートフィルム６の、タブ４が延出していない辺のトリミング位置は、これら折り曲げ部６ｅを形成するために、フィルム５の該辺のトリミング位置より外側になっている。言い換えれば、この辺と直交する方向の辺（タブ４を延出させる辺）における寸法は、ラミネートフィルム６のほうがラミネートフィルム５より大きい。

　しかしながら、本実施形態のフィルム外装電池は、タブ４が延出していない辺のトリミング位置が同じラミネートフィルム５、６を用いてもよい。このようなラミネートフィルム５、６を用いた場合のフィルム外装電池１１の製造方法は以下のとおりである。

　まず、タブ４が延出していない辺のトリミング位置が同じラミネートフィルム５、６を重ね合わせ、これらの間に電池要素２を挟み込んだ後、ラミネートフィルム５、６の周縁部を封止する。その後、図６で示す非被覆部Ｓ_２に相当する部分（非折り曲げ領域）が凹形状となるようにラミネートフィルム５、６の外形を切断する。最後に図６で示す被覆部Ｓ_１に相当する部分（折り曲げ領域）を折り曲げて折り曲げ部６ｅを形成する。このようにすることで、ラミネートフィルム５、６のタブ４が延出していない辺のトリミング位置が同じであってもラミネートフィルムの金属層が露出するのを防止して絶縁特性を向上させることができる。そしてこれと同時に、安全弁を容易に形成することができる。また、本実施形態も、安全弁７のガス噴出を阻害せずに端面金属露出部の絶縁性を確保することができる。
（第３の実施形態）
　図８は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図９は、本実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。図１０Ａは、切り欠き部が形成された本実施形態のラミネートフィルムの平面図である。図１０Ｂは、折り曲げ部を有する本実施形態のラミネートフィルムの平面図である。図１１Ａは図８に示すｃ－ｃ線一部断面図であり、図１１Ｂは図８に示すｄ－ｄ線での一部断面図である。

　本実施形態は、ラミネートフィルム５に、所定の間隔を空けて切欠部５ｅが形成されている以外は第２の実施形態と同じ構成である。よって、以下の説明では、第２の実施形態と同じ部材については第２の実施形態と同じ符号を用いて説明するとともに、詳細の説明は、第２の実施形態と異なる点についてのみするものとする。

　本実施形態のフィルム外装電池１２は、第２の実施形態と同様にその両側、すなわち、封止部８から延出した部分にはＡ部が設けられていない。このため、第１の実施形態のフィルム外装電池１に比べて延出してＡ部が設けられていない分だけ、電池を小型化することができる。

　また、ラミネートフィルム５の両長辺には、図８及び図１０Ａに示すように複数の切欠部５ｅが所定の間隔を空けて形成されている。このため、切欠部５ｅにおいてラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅに熱融着性樹脂層６ｃどうしを熱融着させたＡ’部（第３の封止部）が複数形成されることとなる。よって、第２の実施形態のフィルム外装電池１１に比べてＡ’部の分だけ接合力を高めることができる。

　第２の実施形態の場合、ラミネートフィルム５に対する折り曲げ部６ｅの固定が不十分な場合、スプリングバックを生じる場合が考えられる。つまり、Ｂ部は、ラミネートフィルム５の保護層５ａに対して折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃを接合するものである。このため、接着剤等を塗布せずに熱融着のみとすると熱融着性樹脂層どうしの熱融着に比べると接合力は弱くなってしまう。よって、このＢ部においてはラミネートフィルム５から折り曲げ部６ｅが剥がれて、折り曲げ部６ｅの先端部分が跳ね上がる、いわゆるスプリングバックを生じてしまう場合がある。このような状態になると、折り曲げ部６ｅの金属層６ｂが露出した断面６ｄが上方を向いてしまい、隣接する電池や、周辺の導電性部材との接触する場合がある。

　しかしながら、本実施形態の場合、切欠部５ｅにおけるＡ’部では熱融着性樹脂層６ｃどうしによる熱融着がなされるため、強固な接合が可能となり、接着剤をＢ部に塗布せずともスプリングバックが発生するのを防止することができる。

　ところで、フィルム外装電池の場合、熱融着性樹脂層５ｃと熱融着性樹脂層６ｃとの間からは、外気の水分が電池内部に浸入しようとする。この水分の浸入速度は、熱融着部の外気側から電池内部空間側までの経路長の長さに反比例するので、電池の性能を維持するため水分浸入量を少なくしようとするならば、この経路長が長いほど好ましい。

　図１１Ａに示すｃ－ｃ断面においては、端部５ｅから外気の水分が浸入するので、端部５ｅから電池内部空間までの経路長でこの部分の水分浸入速度が決まることになる。このことから図１１のｄ－ｄ断面よりも水分浸入速度は速いことになるが、ｃ－ｃ断面の部分は、切り欠きにより部分的にしか形成されていない。よって、本実施形態は、辺の全領域に端部５ｅ及びＡ部を有するような構成に比べると、電池全体としては水分浸入速度の増加が抑えられている。また、スプリングバック防止の効果は、部分的に切欠部５ｅによる融着部を設ければ十分に達成できるので、水分浸入速度を殆ど増加させずに目的の効果を得ることができる。

　なお、各図に示された切欠部５ｅの形状は半円形であるが、形状は特に限定されない。また、切欠部５ｅの個数、間隔も、水分浸入速度を考慮しつつ、スプリングバックが生じないようにできれば、特に限定されるものではない。

　上述した第１ないし第３の各実施形態では、外装フィルムがそれぞれ別体の２枚のラミネートフィルム５、６である構成を例に説明したが、ラミネートフィルム５、６は１枚のラミネートフィルムで構成されていてもよい。すなわち、外装フィルムを折り返してラミネートフィルム５と、これに向かい合う部分をラミネートフィルム６としてもよい。この場合、安全弁７は、２つ折りにするために折った側とは反対側の辺に形成される。なお、１枚のラミネートフィルムを２つ折りに折り返した場合には、安全弁７が設けられた辺に対して反対側となる辺には折り曲げ部は形成されることはない。もっとも、２つ折りに折り返した側には金属層が露出することもない。
（第４の実施形態）
　図１２に本実施形態の組電池に用いられる二種類のフィルム外装電気デバイスの外観斜視図を示す。図１３に、一種類のフィルム外装電池で組電池を構成した場合の問題点を説明するための模式図を示す。また、図１４に本実施形態の二種類のフィルム外装電気デバイスによる組電池の構成を示す模式図を示す。

　本実施形態のフィルム外装電池１３ａ、１３ｂは１枚のラミネートフィルム１６を２つ折りにしている。そして、この１枚のラミネートフィルム１６に折り曲げ部６ｅを部分的に設けているが、基本的な構成は上述した各実施形態と同様であるため、詳細の説明は省略する。また、図１２には一例として折り曲げ部の構成が第１の実施形態で説明したものを示しているが、第２の実施形態、あるいは第３の実施形態に示した構成のものであってもよい。

　ここで、一辺が折り曲げ領域と非折り曲げ領域を共に有し、安全弁を設けた辺である１種類のフィルム外装電池で組電池を構成する場合を考える。この場合、安全弁のある辺を同じ側に向けた状態で表裏逆にして積み重ねると、図１３に示すように、断面１６が電気的に接触する可能性がある問題が生じる。かといって、安全弁のある辺を互い違いに向けて積み重ねると、安全弁の向きが揃わなくなってしまう。そこで、下記に述べるように、２種類のフィルム外装電池を用いることでこの問題を回避できる。

　本実施形態では、２種類のフィルム外装電池１３ａ、１３ｂについて説明する。

　フィルム外装電池１３ａとフィルム外装電池１３ｂとの違いは、図１２に示すように、安全弁７の位置はいずれも同じであるが、正極タブ４ａと負極タブ４ｂとが互いに異なる方向に位置している点である。図１２において、フィルム外装電池１３ａ及びフィルム外装電池１３ｂはいずれも安全弁７が図中右側に配置されている。しかしながら、フィルム外装電池１３ａでは図中α側からは正極タブ４ａが延出し、図中β側からは負極タブ４ｂが延出しているのに対して、フィルム外装電池１３ｂではこれとは逆に図中α側からは負極タブ４ｂが延出し、図中β側からは正極タブ４ａが延出している。なお、フィルム外装電池１３ａとフィルム外装電池１３ｂとはタブの極性が逆になっている点以外は同じ構造である。

　フィルム外装電池を組電池化する場合、安全弁の方向を揃えると都合が良い場合がある。つまり、安全弁の方向を揃えた場合、複数の安全弁から排出されたガスを１箇所にまとめ、そして、ガスをまとめた状態で、組電池を使用している装置、あるいは車両の外部へと導き出す構成とすることが容易となる。しかしながら、同じ種類のフィルム外装電池１３ａを直列接続して厚み方向に積み重ねると、図１３に示すように、ラミネートフィルム１６の断面１６ｄが向かい合って近接することとなり、互いの断面が電気的に接触してしまうおそれが高くなる。

　そこで、本実施形態では、二種類のフィルム外装電池１３ａ及びフィルム外装電池１３ｂを交互に接続して組電池としている。このようにすることで図１４に示すように、ラミネートフィルム１６の断面１６ｄが互いに向かい合うことなく配列されることとなる。つまり、本実施形態の組電池は、隣接して積層されたフィルム外装電池１３ａとフィルム外装電池１３ｂとの間には、断面１６ｄがひとつだけ存在するように構成されている。このため、本実施形態の組電池はラミネートフィルム１６の断面１６ｄが電気的に接触してしまうのを防止することができる。

　図１２に示す形態では、１番上の電池と２番目の電池は、その製造プロセスにおいて、正負極タブの引き出す向きに対して安全弁のある辺の折り曲げ方向を逆にしている。このような２種類の電池を用意しておくことにより、直列接続する際には、安全弁のある辺の向きとその折り曲げ方向を揃えて交互に積み重ねることで、引き出された正負極タブが交互に配列することになる。よって、隣接する片方の電池の正極タブと他方の電池の負極タブとを近距離で容易に接続することができる。

　なお、上述の説明では、直列接続した場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、並列接続した場合であっても、フィルム外装電池を、ラミネートフィルム１６の断面１６ｄが互いに向かうことなく各フィルム外装電気電池を積み重ねることで、断面１６ｄが電気的に接触してしまうのを防止することができる。具体的には、例えば、一辺が折り曲げ領域と非折り曲げ領域を共に有し、安全弁を設けた辺である１種類のフィルム外装電池を用意し、この電池を、安全弁のある辺の向きとその折り曲げ方向を揃えて積み重ねて並列接続する。

　なお、本実施形態では、一辺を２つ折りにしたタイプのフィルム外装電池で説明してきたが、安全弁を有する辺の反対側も熱融着辺になっているタイプの電池であっても同様な効果が得られることは言うまでもない。

　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、本願発明のスコープ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、２００８年３月１４日に出願された日本出願特願２００８－０６６５０５号を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によって取り込む。

Claims

　複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる電気デバイス要素と、
　金属層と、前記金属層の片面に設けられた熱融着性を有する樹脂層と、前記金属層の他方の面に設けられた保護層とを有する外装フィルムと、を有し、
　前記外装フィルムの周縁部のうちの一辺が、折り曲げ部を有する折り曲げ領域と、前記折り曲げ部を有しない非折り曲げ領域とを共に有し、前記非折り曲げ領域に、ガスを放出させる安全弁を有するフィルム外装電気デバイス。
　前記折り曲げ部は、前記外装フィルムの端面が、前記電気デバイス要素を収納している方向を向くように折り曲げられている、請求の範囲第１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記折り曲げ部は、前記非折り曲げ領域の前記外装フィルムの端面よりも、前記電気デバイス要素から離れる方向に位置している、請求の範囲第１項または第２項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記外装フィルムは、第１の外装フィルム及び第２の外装フィルムを有し、
　前記安全弁は、前記第１の外装フィルムの前記樹脂層及び前記第２の外装フィルムの前記樹脂層が熱融着された第１の封止部に形成されており、
　前記第１の外装フィルムの端面が前記折り曲げ部によって被覆された被覆部を有する、請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記第１の外装フィルムの前記保護層と前記第２の外装フィルムの前記樹脂層とが接合された第２の封止部を有する、請求の範囲第４項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記第２の外装フィルムの前記折り曲げ部における前記樹脂層どうしが熱融着された第３の封止部を有する、請求の範囲第４項または第５項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記第１の外装フィルムに切欠部が形成されており、前記切欠部において前記第３の封止部が形成されている、請求の範囲第６項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　複数の前記切欠部が形成されており、前記各切欠部は互いに所定の間隔を空けて配置されている、請求の範囲第７項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記第１の外装フィルムと前記第２の外装フィルムとは、別体のフィルムである、請求の範囲第４項ないし第８項のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　前記第１の外装フィルムと前記第２の外装フィルムとは、折り返された一枚のフィルムである、請求の範囲第４項ないし第８項のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
　請求の範囲第４項ないし第８項のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイスを複数接続して構成された組電池であって、
　隣接して積層された前記フィルム外装電気デバイスの間には、前記外装フィルムの端面がひとつだけ存在するように各前記フィルム外装電気デバイスが積み重ねられている組電池。
前記正極板に接続され、前記外装フィルムから外部に延出している正極タブと、前記負極板に接続され、前記正極タブとは反対方向に前記外装フィルムから外部に延出している負極タブと、を有する第１のフィルム外装電気デバイスと、
前記正極タブ及び前記負極タブの延出している方向が、前記第１のフィルム外装電気デバイスの前記正極タブ及び前記負極タブとは逆方向である第２のフィルム外装電気デバイスと、を有し、
　前記第１のフィルム外装電気デバイスと前記第２のフィルム外装電気デバイスとが交互に積み重ねられることで前記安全弁が前記周縁部の同一の辺側に配置され、かつ前記第１のフィルム外装電気デバイスと第２のフィルム外装電気デバイスとは直列接続されている、請求の範囲第１１項に記載の組電池。