フィルム外装電池及びそれが集合した組電池
【課題】 フィルム外装電池を大容量化する場合であっても、内部の電池要素の放熱を良好に行うことができ、かつ電池全体としての剛性も十分に確保できるフィルム外装電池等を提供する。
【解決手段】 電池セル５０は、２つの電池要素と、それを密閉する２枚の外装フィルム２４と、通路形成部材３０とを有している。通路形成部材３０は、扁平筒状をなし外装フィルム２４によって形成された密閉空間内に、上記２つの電池要素に挟まれた状態で配置される筒状部と、その両端に設けられた２つの側縁部３８とで構成されている。筒状部の内部には、側縁部３８の通路３２’を通じて冷却風が供給されるようになっている。外装フィルム２４は、その２辺が各側縁部３８に貼り付けられることによって、２次元的に折り曲げられた状態となっている。
【解決手段】 電池セル５０は、２つの電池要素と、それを密閉する２枚の外装フィルム２４と、通路形成部材３０とを有している。通路形成部材３０は、扁平筒状をなし外装フィルム２４によって形成された密閉空間内に、上記２つの電池要素に挟まれた状態で配置される筒状部と、その両端に設けられた２つの側縁部３８とで構成されている。筒状部の内部には、側縁部３８の通路３２’を通じて冷却風が供給されるようになっている。外装フィルム２４は、その２辺が各側縁部３８に貼り付けられることによって、２次元的に折り曲げられた状態となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルム等によって形成された密閉空間内に電池要素が電解液と共に収容されたフィルム外装電池、及びそれが集合した組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば電気自動車のモータ駆動用の電源として軽量かつ小型の電池の開発が進められている。この種の電池としては、例えば図１１に示すような電池セル４２０Ａ（フィルム外装電池ともいう）を複数集合させた組電池が知られている。電池セル４２０Ａは、外装フィルム４２４によって形成された密閉空間内に配置された電池要素４２２を有しており、電池要素４２２自体は、正極用及び負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層された構成となっている。電池要素４２２は、電解液と共に外装フィルム４２４内に収容されており、これにより各電極タブ４２５を通じて所定の起電力が出力される。この種の電池セル４２０Ａは、例えば樹脂成形品からなるセルケース内に収容されて使用されることもある。
【０００３】
ところで、このような構成の電池セルにおいて、電池を大容量化するためには、例えば図１２に示すように、２つの電池要素４２２ａ、４２２ｂを２段重ねとすることも考えられる。すなわち、図１２の電池セル４２０Ｂは、電池要素４２２ａ、４２２ｂを２つ有することにより、図１１の電池セル４２０Ａの倍の出力を得ようとしたものである。
【０００４】
しかしながら、電池要素４２２は使用時に発熱するという性質を有しており、電池の短寿命化を防止する観点、及び電池性能を劣化させない観点から、発生した熱を放熱する必要がある。したがって、特に図１２のような構成では、電池要素４２２ａ、４２２ｂの内部に熱がこもってしまうことから、実用化する上で問題があると考えられる。
【０００５】
図１３は特許文献１に開示された従来の組電池の構成を模式的に示している。図１３に示すように、組電池５５０は、積層状態に集合した複数の電池セルＢＣを有しており、各電池セルＢＣは、並列接続の状態で電気的に接続されている。電池セルＢＣの温度上昇を防止するために、図示中央の電池セルＢＣ内には、図１４に示すような放熱手段（陽極板５３０）が収容されている。
【０００６】
具体的には、陽極板５３０は、２枚の板５２１、５２２の間に形成される循環流路５２３を有しており、該循環流路内には作動流体として例えば純水が充填され、これによりヒートパイプとして機能するようになっている。このようなヒートパイプ式の陽極板５３０は、電池セルＢＣ内の電池要素からの熱を受けることで、作動流体の温度が上昇するようになっており、その結果、作動流体は緩やかに循環することとなる。この循環により電池セルの放熱が行われる。
【特許文献１】特開平９−５０８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、電池セルあるいは組電池を使用するに際しては、電池セルを効率的に放熱することが望ましい。これに対して、図１４に示したような放熱手段によれば確かに効率的な放熱が得られるとも考えられるが、図１４のような複雑な構造の冷却手段を電池セルあるいは組電池に組み込むことは、例えば製造コストの都合上好ましくはない。また、循環流路内の作動流体が電池セルＢＣ内に漏れ出すおそれもあり、作動流体が漏れ出すことによって電池セルＢＣが故障する可能性もある。
【０００８】
また、電池セルを大容量化するには、図１２のような構成とする他にも、例えば図１５に示すように、電池セル４２０Ｃの面積を大型化して電池セル４２０Ａの倍の出力を得るようにすることも可能である。しかしながら、実際には、組電池に求められる外形サイズの都合上、このように電池セルを大面積化できないことも多い。また、電池セル自体は、一般に薄型に構成されることが多く、したがって、図１５のように大面積化すると電池セル４２０Ｃの面剛性が低下するという問題もある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルム外装電池を大容量化する場合であっても、内部の電池要素の放熱を良好に行うことができ、かつ電池全体としての剛性も十分に確保できるフィルム外装電池、及びそれが集合した組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のフィルム外装電池は、扁平筒状をなす筒状部材と該筒状部材の軸線方向の両端に設けられた側縁部材とを備える通路形成部材と、前記筒状部材の両面にそれぞれ配置された２つの電池要素と、前記２つの電池要素を包囲して密閉する２枚の外装フィルムとを有し、前記筒状部材の内部には、前記側縁部材に形成された通路を通じて冷却風が供給されるようになっており、前記外装フィルムの外周部のうち、前記軸線方向両端の２辺が前記各側縁部材の一部に貼り付けられると共に、他の２辺では前記外装フィルム同士が互いに熱シールされることにより、前記外装フィルムが２次元的に折り曲げられた状態となっている。
【００１１】
このように構成されたフィルム外装電池よれば、２つの電池要素を備えているため電池の大容量化が図られている。また、電池要素同士の間に挟み込まれた筒状部材の内部に冷却風を供給できるようになっているため、各電池要素の熱を放熱することが可能であり、したがって電池要素同士の間に熱がこもることもない。また、筒状部材は補強部材としても機能することから電池全体としての剛性も十分に確保される。更に、外装フィルムは、側縁部材の一部に沿って２次元的な折り曲げとなっているため、フィルムに３次元的な形状の構造部（例えばカップ部）等を設ける必要もない。なお、これについては〔発明を実施するための最良の形態〕の中で詳説する。
【００１２】
上記本発明において、前記側縁部材は、外装フィルムが貼り付けられる前記一部を外周面とするフィルム貼付け部を有し、該フィルム貼付け部の高さ寸法が、前記電池要素２つ分の厚みに前記通路形成部材の厚みを加えた寸法以上に設定されていることが好ましい。また、このフィルム貼付け部の輪郭形状が六角形とされており、該六角形における鋭角角部のところで前記外装フィルム同士が互いに熱シールされていてもよい。
【００１３】
側縁部材はより具体的には、前記フィルム貼付け部の外側が、前記電池要素の１辺に沿って延在する側面壁となっているものであり、該側面壁の両端はそれぞれ前記外周フィルムの両端より外側まで延びているものである。電池要素からの熱が良好に上記筒状部材に伝わるように、前記各電池要素は、その一方の面が前記筒状部材の一方の面と密着した状態で配置されていることが好ましい。筒状部材の内部は、リブによって仕切られた複数の冷却風通路となっていてもよい。
【００１４】
フィルム外装電池におけるガス発生の問題に対応するため、前記筒状部材は、その両面のうち少なくとも一方の面に安全弁を有していることが好ましい。該安全弁は、前記外装フィルム内に生じたガスの圧力が所定の設定値を越えたときに破れる薄肉部である。また、上記本発明のフィルム外装電池は、前記各電池要素に電気的に接続されると共に、前記外装フィルム同士が熱シールされた部位から引き出されたシート状の電極タブを更に有するものであってもよく、この場合、該電極タブの一端側は前記通路形成部材によって支持されていることが好ましい。
【００１５】
通路形成部材は、前記筒状部材と前記側縁部材とが一体に形成された樹脂成形品であってもよいし、あるいは、筒状部材が金属材料で構成されると共に、前記筒状部材の外周面に貼り付けられたフィルムにより絶縁されているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように本発明によれば、２つの電池要素を備えるようにして電池を大容量化する場合であっても、電池要素同士の間に、筒状部材によって形成された冷却風通路が形成されていることから電池要素の放熱を良好に行うことができる。また、筒状部材が補強部材としても機能することから、電池全体としての剛性も十分に確保される。更には、外装フィルムが２次元的な折り曲げ形態となっているため、フィルムに３次元的な形状の構造部を設ける必要がなく、これは例えば製造工程の簡素化を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のフィルム外装電池の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電池セルの構成を示す外観斜視図であり、図２は、図１の電池セルの上面図である。図３は、図１のＡ−Ａ切断線における断面図であり、図４は、本実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材を単体の状態で示す斜視図である。
【００１８】
図１〜図３に示すように、本実施形態の電池セル５０は、それぞれ所定の起電力（例えば３．６Ｖ）を出力するように構成された２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂと、電池要素を冷却するための冷却風通路を形成する通路形成部材３０と、上記２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂを包囲して密閉する２枚の外装フィルム２４Ａ、２４Ｂ（単に外装フィルム２４ともいう）とを有している。
【００１９】
電池要素２２Ａ、２２Ｂはいずれも、正極用及び負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層されたものであり、直方体状の外形形状を有している。電池要素２２A、２２Bの厚さは例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度である。図３に模式的に示すように、各電池要素の正極用の各金属箔は電極タブ２５ａに接続されるようになっており、各電池要素の負極用の各金属箔は電極タブ２５ｂに接続されるようになっている。
【００２０】
このように構成された本実施形態の電池セル５０では、２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂが設けられていることにより、１つの電池セルで電池要素２つ分（３．６Ｖ×２＝７．２Ｖ）の出力が得られるようになっている。
【００２１】
通路形成部材３０は樹脂成形品であり、図４に示すように、扁平筒状をなす筒状部３５と、筒状部の軸線方向（図示Ｙ方向）の両端に設けられた２つの側縁部３８とに大別される。なお、通路形成部材３０は、全体が一体に成形された一部材であってもよいし、あるいは、別体に構成された筒状部３５と通路形成部材３０とが一体に組立てられたものであってもよい。
【００２２】
筒状部３５の内部には、リブによって仕切られた複数の冷却風通路３２が形成されている（図４（ｂ）参照）。この冷却風通路３２の高さ寸法は、特に限定されるものではないが例えば１〜２ｍｍ程度であってもよい。なお、リブを設けることなく、１つの冷却風通路とすることも可能であるが、本実施形態のようにリブを設けることにより筒状部３５の剛性が確保される。
【００２３】
筒状部３５の上面３５ａ及び下面３５ｂは、いずれも平面であり、かつ互いに平行に形成されている。このように上面３５ａ及び下面３５ｂを平面とすることで、各面３５ａ、３５ｂと電池要素２２Ａ、２２Ｂの一方の面とが面接触することとなり、これにより、電池要素からの熱が筒状部に良好に伝わるようになっている。
【００２４】
側縁部３８には、上記筒状部の各冷却風通路３２から続く通路３２’が複数形成されており、この通路３２’を通じて冷却風通路３２内に冷却風を送り込むことができるようになっている。側縁部３８は、より細かく分けると、筒状部３５側に位置するフィルム貼付け部３８Ａと、その外側に位置する側面壁３８Ｂとで構成されている。
【００２５】
フィルム貼付け部３８Ａは、図示Ｙ方向から見て六角形の輪郭形状を有しており、その外周面（ハッチングにて示す）に外装フィルムが貼り付けられるようになっている。フィルム貼付け部３８Ａの高さ寸法Ｈ38は、電池要素２つ分の厚みに筒状部３５の厚みを加えた寸法Ｈ22（図３参照）以上となるように設定されている。なお、図４では、フィルム貼り付け部３８Ａの高さ寸法と側面壁の高さ寸法とが同じに描かれているが、これに限定されるものではない。例えば、側面壁３８Ｂの高さ寸法を僅かに大きくすれば（すなわち、フィルム貼付け部３８Ａの上面を一段低くすれば）、貼り付けられたフィルムの上面を、側面壁３８Ｂの上面と同じくしたり、あるいはそれより低くしたりすることも可能である。
【００２６】
側面壁３８Ｂは、図示Ｘ方向に延在しており、その両端には貫通孔４１が１つずつ設けられている。この貫通孔４１に通しボルトを挿通させることにより複数の電池セル５０の固定を行うことができるようになっている。側面壁３８Ｂが図４に示すような構成となっていることにより、この側面壁３８Ｂをセルケースとして利用できるため、本実施形態の電池セルによれば特別なセルケースを用意する必要もない。すなわち、側面壁３８Ｂがセルケースとしても機能することに鑑みれば、図２に示すように、側壁面３８Ｂの両端（図示Ｘ方向）が外周フィルム２４の両端よりも外側まで延びていることが好ましい。
【００２７】
電池セル５０の完成状態では、図２に示すように、外装フィルム２４の外周部の４辺が封止部となる。この封止部２３は、封止部２３ａ、２３ｂで構成され、封止部２３ａでは、外装フィルム２４の内側面がフィルム貼付け部３８Ａに接着されている。封止部２３ｂでは、対向する外装フィルムの内側面同士が互いに熱シールされており、そこから電極タブ２５ａ、２５ｂが引き出されている。本実施形態では、フィルム貼付け部３８Ａの外周面における鋭角角部のところで２枚のフィルム同士が熱シールされる構成となっており、フィルムが急な角度で折り曲げられていないため、フィルム同士の熱シール部が良好に形成されている。
【００２８】
なお、外装フィルム２４Ａ、２４Ｂの接着は、真空引きを行いながらされるものであってもよく、これにより外装フィルム内の密閉空間が減圧され、外装フィルムが電池要素の外周面（表面）に密着することとなる。また、外装フィルム２４とフィルム貼付け部３８Ａとの間の接着は、例えば、外装フィルムの内側面をフィルム貼付け部３８Ａの外周面に対して熱シールすることでなされるものであってもよいし、あるいは、接着剤を用いて両部材が接着されるものであってもよい。
【００２９】
ところで、従来のこの種のフィルム外装電池では、図５に示すように、外装フィルムにカップ部６０が形成されることも多く、その角部６５では、外装フィルムが３次元的に加工された状態となっている。この角部６５は電池要素（不図示）の角部に対応した位置に形成されており、電池要素の角部とフィルムの角部６５とが干渉することによって、場合によっては角部内側面が損傷する可能性もあった。また、このような３次元形状の角部６５を得るためには、例えばプレス金型を用いてカップ部を形成する必要もあった。
【００３０】
これに対し、本実施形態の電池セル５０では、図１に示すように、外装フィルム２４は、フィルム貼付け部３８Ａの外周面に沿って単に２次元的に折り曲げられているだけであり、図５のような角部６５は生じていない。したがって、角部６５においてフィルムが損傷するといった問題なども生じることはない。また、このように２次元曲げの構成となっている場合、例えば次のような工程により外装フィルムの接着を行うことも可能である。すなわち、カップ部が形成されていない平らな外装フィルムを通路形成部材３０の所定位置に配置し、次いで、熱シール用の治具により封止部２３となる部位を押圧する。これにより、封止部２３が形成されると共に、同時に外装フィルムの折り曲げがなされることとなる。外装フィルムに予め折り目を付けた後に熱シールを行うことも勿論可能であるが、上記のような方法によれば工程が簡素化するという利点もある。
【００３１】
以上説明したように本実施形態の電池５０によれば、１つのフィルム包装体内に２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂを備えたものであるため、図１５を参照して説明したような電池セルの大面積化を伴うことなく、電池の大容量化を行うことが可能である。そして、このように電池要素を積層する構成であっても、電池要素２２Ａ、２２Ｂ同士の間には筒状部３５が配置されていることから、次のような利点が得られる。
【００３２】
すなわち、電池セル５０の使用時（充放電時）に電池要素２２Ａ、２２Ｂで発生した熱は、筒状部の上面３５ａ又は下面３５ｂに伝播する。これにより筒状部３５の温度が上昇する。筒状部３５に伝わった熱は、冷却風通路３２内の空気に伝わることで外部に逃がされる。このように、本実施形態の電池セル５０では、各電池要素で発生した熱を冷却風通路３２を通じて逃がすことができるため、各電池要素の放熱が良好に行われる。また、本実施形態の電池セル５０は、図１４を参照して説明したような複雑な構造の放熱手段を用いるのではなく、比較的簡単な構造の通路形成部材３０を利用して放熱を行うものであるため、例えば製造コストの観点、及び信頼性の観点でも有利である。
【００３３】
また、筒状部３５は、電池セル５０における補強部材としての機能も備えている。通常、電池要素２２Ａ、２２Ｂ自体は、前述の通り例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の扁平構造とされており、外力が加わった際に変形することもある。電池要素２２Ａ、２２Ｂ自体の変形は、例えば正極用金属箔と負極用金属箔との短絡の原因となることもある。これに対して、本実施形態のように筒状部３５が電池要素同士の間に配置されている構成であれば、電池セル５０の面剛性が向上し、電池要素２２Ａ、２２Ｂの変形の発生が防止される。
【００３４】
なお、図６には、本実施形態の電池セル５０を複数集合させ、それらを直列に電気的に接続した組電池８０が示されている。図示されているように、各電池セル５０の通路形成部材３０の一部がセルケースとしても機能することから、電池セル５０同士を積層するだけで組電池８０を構成することが可能である。各電池セル同士の固定は、各貫通孔４１に通された通しボルト（不図示）により行われている。各電池セル５０において、電極タブ２５ａ、２５ｂが引き出された部位には通路形成部材３０の部材は存在していない。したがって、この部位に例えばウレタンフォーム等からなるタブ支持部材８１を配置することにより、電極タブ２５ａ、２５ｂの支持が安定化する。
【００３５】
また、上記説明では特に述べなかったが、冷却風通路３２に流す冷媒としては、空気に限らず、液体をはじめとする種々の冷媒を利用可能である。また、外装フィルム２４Ａ、２４Ｂは例えばラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムとしては電池要素を良好に気密封止できるものが用いられる。具体的な一例を挙げれば、熱溶融性を有し内側面となる樹脂層と、金属薄膜などからなる非通気層と、ナイロンなどからなり外側面となる保護層とが、この順番に積層されたものであってもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
通路形成部材は、上記実施形態で示したものの他にも例えば図７に示すようなものであってもよい。図７は、第２の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材１３０の斜視図であり中央部である筒状部１３５のみが示されている。図８は、図７のＢ−Ｂ切断線における部分断面図である。なお、本実施形態の電池セルは、その全体構成は図示しないが、第１の実施形態の電池セル５０において通路形成部材３０に代えて通路形成部材１３０を備えたものである。通路形成部材以外の構成要素は、第１の実施形態と同様であるためその説明は省略する。
【００３７】
ところで、フィルム外装電池においては、例えば電池の使用時に規格範囲外の電圧が電池に印加されると、電池要素と共に封入された電界液溶媒が電気分解され、その結果、外装フィルム内にガスが発生することがある。また、電池が規格範囲外の高温条件で使用される場合にも、電解質塩の分解等に起因してガスが発生することもある。ガスが大量に発生し、外装フィルム内の内圧がある圧力まで達すると、外装フィルムの封止部が剥離してしまうこともある。この場合、その剥離がどこで生じるか予測することは困難であり、不測の箇所からガスが噴出すれば、隣接する他の電池セルを損傷させる可能性もある。
【００３８】
そこで本実施形態では、こうしたガスの噴出の問題を解決するため、図７に示すように筒状部１３５の上面１３５ａほぼ中央に安全弁１４０が設けられている。安全弁１４０は、図８に示すように上面１３５ａの肉厚を部分的に薄くした構造部である。この薄肉部は、外装フィルム内の内圧が所定の設定圧（例えば大気圧力からの上昇分として０．０５〜１ＭＰａ）を越えたときに破れるようになっている。これにより、外装フィルム内の密閉空間と冷却風通路１３２（ガス放出路）とが互いに連通し、ガスは冷却風通路１３２を通じて外部に放出されることとなる。
【００３９】
以上のように構成された本実施形態の電池セルによれば、第１の実施形態と同様の利点に加え、安全弁１４０が設けられていることからガスに起因した不具合が生じにくいものとなる。また、本実施形態のように、通路形成部材１３０に安全弁１４０の機能を持たせることは、安全弁を構成するための特別な部材を必要としない点で好ましい。
【００４０】
図７の冷却風通路１３２は、安全弁が破れた場合にガス放出路として機能するものであるが、安全弁が破れるまでは通常の冷却風通路として機能させることも可能である。ガスが放出されたことを検知するために、この冷却風通路内に例えば圧力センサ等が配置されていてもよい。また、複数の電池セルを集合させて組電池を構成した場合、圧力センサは、各電池セルごとに設けられていてもよいし、あるいは各電池セルの通路１３２に連通する共通のガス排出路（不図示）内に１つのみが設けられていてもよい。また、図７、図８では安全弁１４０は上面１３５ａに１つのみ形成されているが、これに限らず例えば、通路形成部材１３０の上下面のそれぞれに安全弁が設けられていてもよい。
【００４１】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材２３０の斜視図であり、中央部である筒状部２３５のみが示されている。第１の実施形態で説明したように、通路形成部材３０は電池要素２２Ａ、２２Ｂと共に外装フィルム内に収容されるものであるため、原則として、樹脂等の絶縁性材料で構成されている必要がある。他方、通路形成部材は、電池要素からの熱を冷却風通路内に逃がす機能を備えたものであるため、熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。
【００４２】
この点に鑑み、本実施形態における通路形成部材２３０は、例えば金属材料など熱伝導率の高い材料（「熱良導体」ともいう）で構成された筒状部２３５と、その両面に貼り付けられる２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂとを有している。筒状部２３５は、２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂによって両面側から挟み込まれることによって絶縁された状態となっている。２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂは、先細り部２３３Ｂの先端のところで互いに熱シールされていてもよい。本実施形態の電池セルによれば、通路形成部材２３０の筒状部２３５が金属材料等の熱良導体で構成されていることから、電池セルの放熱性がより良好なものとなる。
【００４３】
（第４の実施形態）
通路形成部材は更に図１０に示すようなものであってもよい。図１０の通路形成部材３３０は、筒状部３３５の図示Ｘ方向両端部から更に外側に向かって延びるように形成された接続部３３７を有している。接続部３３７には突起３３７ａが形成されている。このような構成によれば、電極タブ３２５の穴３２５ａを接続部３３７の突起３３７ａに係合させることで、電極タブ３２５と通路形成部材３３７とが相互に接続される。なお、電極タブと通路形成部材とを接続するには、当然ながら図９に示す形態の他にも種々の接続形態を利用可能である。
【００４４】
電極タブ３２５が通路形成部材３３７に接続されている場合、換言すれば、電極タブ３２５の一端側が通路形成部材３３７によって支持されている場合、次のような理由から、最終的な電池セルの信頼性が向上する。すなわち、図１０の構成では、電極タブ３２５に引っ張り荷重等がかかった際に、電極タブ３２５はより変位しにくいものとなっている。このように電極タブが変位しにくい構成となっていることにより、電極タブ３２５と電池要素との電気的接続部が破損したり、あるいは、電極タブ３２５とフィルム封止部との間に空隙が生じたりすることが防止され、結果的に電池セルの信頼性が高まることとなる。
【００４５】
なお、以上説明した各実施形態の構成を種々組み合わせて利用することも可能である。また、図１５を参照して説明したような、電池要素を大面積化させて電池を大容量化することを本発明に係る電池要素に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態の電池セルの構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１の電池セルの上面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ切断線における断面図である。
【図４】第１の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材を単体の状態で示す斜視図である。
【図５】従来のフィルム外装電池の外装フィルムの形態を一例として示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態の電池セルから構成された組電池を示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ切断線における部分断面図である。
【図９】第３の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図１０】第４の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図１１】従来のフィルム外装電池の構成を示す断面図である。
【図１２】電池要素を積層させて大容量化を図る電池セルの一例を示す断面図である。
【図１３】従来の組電池の構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】電池セル内に収容された従来の放熱手段の一例を示す斜視図である。
【図１５】電池の大容量化のために大面積化された電池セルを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
２２Ａ、２２Ｂ 電池要素
２３、２３ａ、２３ｂ 封止部
２４Ａ、２４Ｂ、２４ 外装フィルム
２５ａ、２５ｂ、３２５ 電極タブ
３２５ａ 穴
３０ 通路形成部材
３２、１３２、２３２ 冷却風通路
３２’ 通路
２３３Ｂ 先細り部
３５、１３５、２３５、３３５ 筒状部
３５ａ、１３５ａ 上面
３５ｂ、１３５ｂ 下面
３３７ 接続部
３３７ａ 突起
３８ 側縁部
３８Ａ フィルム貼付け部
３８Ｂ 側面壁
１４０ 安全弁
４１ 貫通孔
２４５ａ、２４５ｂ 絶縁フィルム
５０ 電池セル
６０ カップ部
６５ 角部
８０ 組電池
８１ タブ支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルム等によって形成された密閉空間内に電池要素が電解液と共に収容されたフィルム外装電池、及びそれが集合した組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば電気自動車のモータ駆動用の電源として軽量かつ小型の電池の開発が進められている。この種の電池としては、例えば図１１に示すような電池セル４２０Ａ（フィルム外装電池ともいう）を複数集合させた組電池が知られている。電池セル４２０Ａは、外装フィルム４２４によって形成された密閉空間内に配置された電池要素４２２を有しており、電池要素４２２自体は、正極用及び負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層された構成となっている。電池要素４２２は、電解液と共に外装フィルム４２４内に収容されており、これにより各電極タブ４２５を通じて所定の起電力が出力される。この種の電池セル４２０Ａは、例えば樹脂成形品からなるセルケース内に収容されて使用されることもある。
【０００３】
ところで、このような構成の電池セルにおいて、電池を大容量化するためには、例えば図１２に示すように、２つの電池要素４２２ａ、４２２ｂを２段重ねとすることも考えられる。すなわち、図１２の電池セル４２０Ｂは、電池要素４２２ａ、４２２ｂを２つ有することにより、図１１の電池セル４２０Ａの倍の出力を得ようとしたものである。
【０００４】
しかしながら、電池要素４２２は使用時に発熱するという性質を有しており、電池の短寿命化を防止する観点、及び電池性能を劣化させない観点から、発生した熱を放熱する必要がある。したがって、特に図１２のような構成では、電池要素４２２ａ、４２２ｂの内部に熱がこもってしまうことから、実用化する上で問題があると考えられる。
【０００５】
図１３は特許文献１に開示された従来の組電池の構成を模式的に示している。図１３に示すように、組電池５５０は、積層状態に集合した複数の電池セルＢＣを有しており、各電池セルＢＣは、並列接続の状態で電気的に接続されている。電池セルＢＣの温度上昇を防止するために、図示中央の電池セルＢＣ内には、図１４に示すような放熱手段（陽極板５３０）が収容されている。
【０００６】
具体的には、陽極板５３０は、２枚の板５２１、５２２の間に形成される循環流路５２３を有しており、該循環流路内には作動流体として例えば純水が充填され、これによりヒートパイプとして機能するようになっている。このようなヒートパイプ式の陽極板５３０は、電池セルＢＣ内の電池要素からの熱を受けることで、作動流体の温度が上昇するようになっており、その結果、作動流体は緩やかに循環することとなる。この循環により電池セルの放熱が行われる。
【特許文献１】特開平９−５０８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、電池セルあるいは組電池を使用するに際しては、電池セルを効率的に放熱することが望ましい。これに対して、図１４に示したような放熱手段によれば確かに効率的な放熱が得られるとも考えられるが、図１４のような複雑な構造の冷却手段を電池セルあるいは組電池に組み込むことは、例えば製造コストの都合上好ましくはない。また、循環流路内の作動流体が電池セルＢＣ内に漏れ出すおそれもあり、作動流体が漏れ出すことによって電池セルＢＣが故障する可能性もある。
【０００８】
また、電池セルを大容量化するには、図１２のような構成とする他にも、例えば図１５に示すように、電池セル４２０Ｃの面積を大型化して電池セル４２０Ａの倍の出力を得るようにすることも可能である。しかしながら、実際には、組電池に求められる外形サイズの都合上、このように電池セルを大面積化できないことも多い。また、電池セル自体は、一般に薄型に構成されることが多く、したがって、図１５のように大面積化すると電池セル４２０Ｃの面剛性が低下するという問題もある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルム外装電池を大容量化する場合であっても、内部の電池要素の放熱を良好に行うことができ、かつ電池全体としての剛性も十分に確保できるフィルム外装電池、及びそれが集合した組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のフィルム外装電池は、扁平筒状をなす筒状部材と該筒状部材の軸線方向の両端に設けられた側縁部材とを備える通路形成部材と、前記筒状部材の両面にそれぞれ配置された２つの電池要素と、前記２つの電池要素を包囲して密閉する２枚の外装フィルムとを有し、前記筒状部材の内部には、前記側縁部材に形成された通路を通じて冷却風が供給されるようになっており、前記外装フィルムの外周部のうち、前記軸線方向両端の２辺が前記各側縁部材の一部に貼り付けられると共に、他の２辺では前記外装フィルム同士が互いに熱シールされることにより、前記外装フィルムが２次元的に折り曲げられた状態となっている。
【００１１】
このように構成されたフィルム外装電池よれば、２つの電池要素を備えているため電池の大容量化が図られている。また、電池要素同士の間に挟み込まれた筒状部材の内部に冷却風を供給できるようになっているため、各電池要素の熱を放熱することが可能であり、したがって電池要素同士の間に熱がこもることもない。また、筒状部材は補強部材としても機能することから電池全体としての剛性も十分に確保される。更に、外装フィルムは、側縁部材の一部に沿って２次元的な折り曲げとなっているため、フィルムに３次元的な形状の構造部（例えばカップ部）等を設ける必要もない。なお、これについては〔発明を実施するための最良の形態〕の中で詳説する。
【００１２】
上記本発明において、前記側縁部材は、外装フィルムが貼り付けられる前記一部を外周面とするフィルム貼付け部を有し、該フィルム貼付け部の高さ寸法が、前記電池要素２つ分の厚みに前記通路形成部材の厚みを加えた寸法以上に設定されていることが好ましい。また、このフィルム貼付け部の輪郭形状が六角形とされており、該六角形における鋭角角部のところで前記外装フィルム同士が互いに熱シールされていてもよい。
【００１３】
側縁部材はより具体的には、前記フィルム貼付け部の外側が、前記電池要素の１辺に沿って延在する側面壁となっているものであり、該側面壁の両端はそれぞれ前記外周フィルムの両端より外側まで延びているものである。電池要素からの熱が良好に上記筒状部材に伝わるように、前記各電池要素は、その一方の面が前記筒状部材の一方の面と密着した状態で配置されていることが好ましい。筒状部材の内部は、リブによって仕切られた複数の冷却風通路となっていてもよい。
【００１４】
フィルム外装電池におけるガス発生の問題に対応するため、前記筒状部材は、その両面のうち少なくとも一方の面に安全弁を有していることが好ましい。該安全弁は、前記外装フィルム内に生じたガスの圧力が所定の設定値を越えたときに破れる薄肉部である。また、上記本発明のフィルム外装電池は、前記各電池要素に電気的に接続されると共に、前記外装フィルム同士が熱シールされた部位から引き出されたシート状の電極タブを更に有するものであってもよく、この場合、該電極タブの一端側は前記通路形成部材によって支持されていることが好ましい。
【００１５】
通路形成部材は、前記筒状部材と前記側縁部材とが一体に形成された樹脂成形品であってもよいし、あるいは、筒状部材が金属材料で構成されると共に、前記筒状部材の外周面に貼り付けられたフィルムにより絶縁されているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように本発明によれば、２つの電池要素を備えるようにして電池を大容量化する場合であっても、電池要素同士の間に、筒状部材によって形成された冷却風通路が形成されていることから電池要素の放熱を良好に行うことができる。また、筒状部材が補強部材としても機能することから、電池全体としての剛性も十分に確保される。更には、外装フィルムが２次元的な折り曲げ形態となっているため、フィルムに３次元的な形状の構造部を設ける必要がなく、これは例えば製造工程の簡素化を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のフィルム外装電池の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電池セルの構成を示す外観斜視図であり、図２は、図１の電池セルの上面図である。図３は、図１のＡ−Ａ切断線における断面図であり、図４は、本実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材を単体の状態で示す斜視図である。
【００１８】
図１〜図３に示すように、本実施形態の電池セル５０は、それぞれ所定の起電力（例えば３．６Ｖ）を出力するように構成された２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂと、電池要素を冷却するための冷却風通路を形成する通路形成部材３０と、上記２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂを包囲して密閉する２枚の外装フィルム２４Ａ、２４Ｂ（単に外装フィルム２４ともいう）とを有している。
【００１９】
電池要素２２Ａ、２２Ｂはいずれも、正極用及び負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層されたものであり、直方体状の外形形状を有している。電池要素２２A、２２Bの厚さは例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度である。図３に模式的に示すように、各電池要素の正極用の各金属箔は電極タブ２５ａに接続されるようになっており、各電池要素の負極用の各金属箔は電極タブ２５ｂに接続されるようになっている。
【００２０】
このように構成された本実施形態の電池セル５０では、２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂが設けられていることにより、１つの電池セルで電池要素２つ分（３．６Ｖ×２＝７．２Ｖ）の出力が得られるようになっている。
【００２１】
通路形成部材３０は樹脂成形品であり、図４に示すように、扁平筒状をなす筒状部３５と、筒状部の軸線方向（図示Ｙ方向）の両端に設けられた２つの側縁部３８とに大別される。なお、通路形成部材３０は、全体が一体に成形された一部材であってもよいし、あるいは、別体に構成された筒状部３５と通路形成部材３０とが一体に組立てられたものであってもよい。
【００２２】
筒状部３５の内部には、リブによって仕切られた複数の冷却風通路３２が形成されている（図４（ｂ）参照）。この冷却風通路３２の高さ寸法は、特に限定されるものではないが例えば１〜２ｍｍ程度であってもよい。なお、リブを設けることなく、１つの冷却風通路とすることも可能であるが、本実施形態のようにリブを設けることにより筒状部３５の剛性が確保される。
【００２３】
筒状部３５の上面３５ａ及び下面３５ｂは、いずれも平面であり、かつ互いに平行に形成されている。このように上面３５ａ及び下面３５ｂを平面とすることで、各面３５ａ、３５ｂと電池要素２２Ａ、２２Ｂの一方の面とが面接触することとなり、これにより、電池要素からの熱が筒状部に良好に伝わるようになっている。
【００２４】
側縁部３８には、上記筒状部の各冷却風通路３２から続く通路３２’が複数形成されており、この通路３２’を通じて冷却風通路３２内に冷却風を送り込むことができるようになっている。側縁部３８は、より細かく分けると、筒状部３５側に位置するフィルム貼付け部３８Ａと、その外側に位置する側面壁３８Ｂとで構成されている。
【００２５】
フィルム貼付け部３８Ａは、図示Ｙ方向から見て六角形の輪郭形状を有しており、その外周面（ハッチングにて示す）に外装フィルムが貼り付けられるようになっている。フィルム貼付け部３８Ａの高さ寸法Ｈ38は、電池要素２つ分の厚みに筒状部３５の厚みを加えた寸法Ｈ22（図３参照）以上となるように設定されている。なお、図４では、フィルム貼り付け部３８Ａの高さ寸法と側面壁の高さ寸法とが同じに描かれているが、これに限定されるものではない。例えば、側面壁３８Ｂの高さ寸法を僅かに大きくすれば（すなわち、フィルム貼付け部３８Ａの上面を一段低くすれば）、貼り付けられたフィルムの上面を、側面壁３８Ｂの上面と同じくしたり、あるいはそれより低くしたりすることも可能である。
【００２６】
側面壁３８Ｂは、図示Ｘ方向に延在しており、その両端には貫通孔４１が１つずつ設けられている。この貫通孔４１に通しボルトを挿通させることにより複数の電池セル５０の固定を行うことができるようになっている。側面壁３８Ｂが図４に示すような構成となっていることにより、この側面壁３８Ｂをセルケースとして利用できるため、本実施形態の電池セルによれば特別なセルケースを用意する必要もない。すなわち、側面壁３８Ｂがセルケースとしても機能することに鑑みれば、図２に示すように、側壁面３８Ｂの両端（図示Ｘ方向）が外周フィルム２４の両端よりも外側まで延びていることが好ましい。
【００２７】
電池セル５０の完成状態では、図２に示すように、外装フィルム２４の外周部の４辺が封止部となる。この封止部２３は、封止部２３ａ、２３ｂで構成され、封止部２３ａでは、外装フィルム２４の内側面がフィルム貼付け部３８Ａに接着されている。封止部２３ｂでは、対向する外装フィルムの内側面同士が互いに熱シールされており、そこから電極タブ２５ａ、２５ｂが引き出されている。本実施形態では、フィルム貼付け部３８Ａの外周面における鋭角角部のところで２枚のフィルム同士が熱シールされる構成となっており、フィルムが急な角度で折り曲げられていないため、フィルム同士の熱シール部が良好に形成されている。
【００２８】
なお、外装フィルム２４Ａ、２４Ｂの接着は、真空引きを行いながらされるものであってもよく、これにより外装フィルム内の密閉空間が減圧され、外装フィルムが電池要素の外周面（表面）に密着することとなる。また、外装フィルム２４とフィルム貼付け部３８Ａとの間の接着は、例えば、外装フィルムの内側面をフィルム貼付け部３８Ａの外周面に対して熱シールすることでなされるものであってもよいし、あるいは、接着剤を用いて両部材が接着されるものであってもよい。
【００２９】
ところで、従来のこの種のフィルム外装電池では、図５に示すように、外装フィルムにカップ部６０が形成されることも多く、その角部６５では、外装フィルムが３次元的に加工された状態となっている。この角部６５は電池要素（不図示）の角部に対応した位置に形成されており、電池要素の角部とフィルムの角部６５とが干渉することによって、場合によっては角部内側面が損傷する可能性もあった。また、このような３次元形状の角部６５を得るためには、例えばプレス金型を用いてカップ部を形成する必要もあった。
【００３０】
これに対し、本実施形態の電池セル５０では、図１に示すように、外装フィルム２４は、フィルム貼付け部３８Ａの外周面に沿って単に２次元的に折り曲げられているだけであり、図５のような角部６５は生じていない。したがって、角部６５においてフィルムが損傷するといった問題なども生じることはない。また、このように２次元曲げの構成となっている場合、例えば次のような工程により外装フィルムの接着を行うことも可能である。すなわち、カップ部が形成されていない平らな外装フィルムを通路形成部材３０の所定位置に配置し、次いで、熱シール用の治具により封止部２３となる部位を押圧する。これにより、封止部２３が形成されると共に、同時に外装フィルムの折り曲げがなされることとなる。外装フィルムに予め折り目を付けた後に熱シールを行うことも勿論可能であるが、上記のような方法によれば工程が簡素化するという利点もある。
【００３１】
以上説明したように本実施形態の電池５０によれば、１つのフィルム包装体内に２つの電池要素２２Ａ、２２Ｂを備えたものであるため、図１５を参照して説明したような電池セルの大面積化を伴うことなく、電池の大容量化を行うことが可能である。そして、このように電池要素を積層する構成であっても、電池要素２２Ａ、２２Ｂ同士の間には筒状部３５が配置されていることから、次のような利点が得られる。
【００３２】
すなわち、電池セル５０の使用時（充放電時）に電池要素２２Ａ、２２Ｂで発生した熱は、筒状部の上面３５ａ又は下面３５ｂに伝播する。これにより筒状部３５の温度が上昇する。筒状部３５に伝わった熱は、冷却風通路３２内の空気に伝わることで外部に逃がされる。このように、本実施形態の電池セル５０では、各電池要素で発生した熱を冷却風通路３２を通じて逃がすことができるため、各電池要素の放熱が良好に行われる。また、本実施形態の電池セル５０は、図１４を参照して説明したような複雑な構造の放熱手段を用いるのではなく、比較的簡単な構造の通路形成部材３０を利用して放熱を行うものであるため、例えば製造コストの観点、及び信頼性の観点でも有利である。
【００３３】
また、筒状部３５は、電池セル５０における補強部材としての機能も備えている。通常、電池要素２２Ａ、２２Ｂ自体は、前述の通り例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の扁平構造とされており、外力が加わった際に変形することもある。電池要素２２Ａ、２２Ｂ自体の変形は、例えば正極用金属箔と負極用金属箔との短絡の原因となることもある。これに対して、本実施形態のように筒状部３５が電池要素同士の間に配置されている構成であれば、電池セル５０の面剛性が向上し、電池要素２２Ａ、２２Ｂの変形の発生が防止される。
【００３４】
なお、図６には、本実施形態の電池セル５０を複数集合させ、それらを直列に電気的に接続した組電池８０が示されている。図示されているように、各電池セル５０の通路形成部材３０の一部がセルケースとしても機能することから、電池セル５０同士を積層するだけで組電池８０を構成することが可能である。各電池セル同士の固定は、各貫通孔４１に通された通しボルト（不図示）により行われている。各電池セル５０において、電極タブ２５ａ、２５ｂが引き出された部位には通路形成部材３０の部材は存在していない。したがって、この部位に例えばウレタンフォーム等からなるタブ支持部材８１を配置することにより、電極タブ２５ａ、２５ｂの支持が安定化する。
【００３５】
また、上記説明では特に述べなかったが、冷却風通路３２に流す冷媒としては、空気に限らず、液体をはじめとする種々の冷媒を利用可能である。また、外装フィルム２４Ａ、２４Ｂは例えばラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムとしては電池要素を良好に気密封止できるものが用いられる。具体的な一例を挙げれば、熱溶融性を有し内側面となる樹脂層と、金属薄膜などからなる非通気層と、ナイロンなどからなり外側面となる保護層とが、この順番に積層されたものであってもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
通路形成部材は、上記実施形態で示したものの他にも例えば図７に示すようなものであってもよい。図７は、第２の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材１３０の斜視図であり中央部である筒状部１３５のみが示されている。図８は、図７のＢ−Ｂ切断線における部分断面図である。なお、本実施形態の電池セルは、その全体構成は図示しないが、第１の実施形態の電池セル５０において通路形成部材３０に代えて通路形成部材１３０を備えたものである。通路形成部材以外の構成要素は、第１の実施形態と同様であるためその説明は省略する。
【００３７】
ところで、フィルム外装電池においては、例えば電池の使用時に規格範囲外の電圧が電池に印加されると、電池要素と共に封入された電界液溶媒が電気分解され、その結果、外装フィルム内にガスが発生することがある。また、電池が規格範囲外の高温条件で使用される場合にも、電解質塩の分解等に起因してガスが発生することもある。ガスが大量に発生し、外装フィルム内の内圧がある圧力まで達すると、外装フィルムの封止部が剥離してしまうこともある。この場合、その剥離がどこで生じるか予測することは困難であり、不測の箇所からガスが噴出すれば、隣接する他の電池セルを損傷させる可能性もある。
【００３８】
そこで本実施形態では、こうしたガスの噴出の問題を解決するため、図７に示すように筒状部１３５の上面１３５ａほぼ中央に安全弁１４０が設けられている。安全弁１４０は、図８に示すように上面１３５ａの肉厚を部分的に薄くした構造部である。この薄肉部は、外装フィルム内の内圧が所定の設定圧（例えば大気圧力からの上昇分として０．０５〜１ＭＰａ）を越えたときに破れるようになっている。これにより、外装フィルム内の密閉空間と冷却風通路１３２（ガス放出路）とが互いに連通し、ガスは冷却風通路１３２を通じて外部に放出されることとなる。
【００３９】
以上のように構成された本実施形態の電池セルによれば、第１の実施形態と同様の利点に加え、安全弁１４０が設けられていることからガスに起因した不具合が生じにくいものとなる。また、本実施形態のように、通路形成部材１３０に安全弁１４０の機能を持たせることは、安全弁を構成するための特別な部材を必要としない点で好ましい。
【００４０】
図７の冷却風通路１３２は、安全弁が破れた場合にガス放出路として機能するものであるが、安全弁が破れるまでは通常の冷却風通路として機能させることも可能である。ガスが放出されたことを検知するために、この冷却風通路内に例えば圧力センサ等が配置されていてもよい。また、複数の電池セルを集合させて組電池を構成した場合、圧力センサは、各電池セルごとに設けられていてもよいし、あるいは各電池セルの通路１３２に連通する共通のガス排出路（不図示）内に１つのみが設けられていてもよい。また、図７、図８では安全弁１４０は上面１３５ａに１つのみ形成されているが、これに限らず例えば、通路形成部材１３０の上下面のそれぞれに安全弁が設けられていてもよい。
【００４１】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材２３０の斜視図であり、中央部である筒状部２３５のみが示されている。第１の実施形態で説明したように、通路形成部材３０は電池要素２２Ａ、２２Ｂと共に外装フィルム内に収容されるものであるため、原則として、樹脂等の絶縁性材料で構成されている必要がある。他方、通路形成部材は、電池要素からの熱を冷却風通路内に逃がす機能を備えたものであるため、熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。
【００４２】
この点に鑑み、本実施形態における通路形成部材２３０は、例えば金属材料など熱伝導率の高い材料（「熱良導体」ともいう）で構成された筒状部２３５と、その両面に貼り付けられる２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂとを有している。筒状部２３５は、２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂによって両面側から挟み込まれることによって絶縁された状態となっている。２枚の絶縁フィルム２４５ａ、２４５ｂは、先細り部２３３Ｂの先端のところで互いに熱シールされていてもよい。本実施形態の電池セルによれば、通路形成部材２３０の筒状部２３５が金属材料等の熱良導体で構成されていることから、電池セルの放熱性がより良好なものとなる。
【００４３】
（第４の実施形態）
通路形成部材は更に図１０に示すようなものであってもよい。図１０の通路形成部材３３０は、筒状部３３５の図示Ｘ方向両端部から更に外側に向かって延びるように形成された接続部３３７を有している。接続部３３７には突起３３７ａが形成されている。このような構成によれば、電極タブ３２５の穴３２５ａを接続部３３７の突起３３７ａに係合させることで、電極タブ３２５と通路形成部材３３７とが相互に接続される。なお、電極タブと通路形成部材とを接続するには、当然ながら図９に示す形態の他にも種々の接続形態を利用可能である。
【００４４】
電極タブ３２５が通路形成部材３３７に接続されている場合、換言すれば、電極タブ３２５の一端側が通路形成部材３３７によって支持されている場合、次のような理由から、最終的な電池セルの信頼性が向上する。すなわち、図１０の構成では、電極タブ３２５に引っ張り荷重等がかかった際に、電極タブ３２５はより変位しにくいものとなっている。このように電極タブが変位しにくい構成となっていることにより、電極タブ３２５と電池要素との電気的接続部が破損したり、あるいは、電極タブ３２５とフィルム封止部との間に空隙が生じたりすることが防止され、結果的に電池セルの信頼性が高まることとなる。
【００４５】
なお、以上説明した各実施形態の構成を種々組み合わせて利用することも可能である。また、図１５を参照して説明したような、電池要素を大面積化させて電池を大容量化することを本発明に係る電池要素に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態の電池セルの構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１の電池セルの上面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ切断線における断面図である。
【図４】第１の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材を単体の状態で示す斜視図である。
【図５】従来のフィルム外装電池の外装フィルムの形態を一例として示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態の電池セルから構成された組電池を示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ切断線における部分断面図である。
【図９】第３の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図１０】第４の実施形態の電池セルに用いられる通路形成部材の斜視図である。
【図１１】従来のフィルム外装電池の構成を示す断面図である。
【図１２】電池要素を積層させて大容量化を図る電池セルの一例を示す断面図である。
【図１３】従来の組電池の構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】電池セル内に収容された従来の放熱手段の一例を示す斜視図である。
【図１５】電池の大容量化のために大面積化された電池セルを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
２２Ａ、２２Ｂ 電池要素
２３、２３ａ、２３ｂ 封止部
２４Ａ、２４Ｂ、２４ 外装フィルム
２５ａ、２５ｂ、３２５ 電極タブ
３２５ａ 穴
３０ 通路形成部材
３２、１３２、２３２ 冷却風通路
３２’ 通路
２３３Ｂ 先細り部
３５、１３５、２３５、３３５ 筒状部
３５ａ、１３５ａ 上面
３５ｂ、１３５ｂ 下面
３３７ 接続部
３３７ａ 突起
３８ 側縁部
３８Ａ フィルム貼付け部
３８Ｂ 側面壁
１４０ 安全弁
４１ 貫通孔
２４５ａ、２４５ｂ 絶縁フィルム
５０ 電池セル
６０ カップ部
６５ 角部
８０ 組電池
８１ タブ支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平筒状をなす筒状部材と該筒状部材の軸線方向の両端に設けられた側縁部材とを備える通路形成部材と、前記筒状部材の両面にそれぞれ配置された２つの電池要素と、前記２つの電池要素を包囲して密閉する２枚の外装フィルムとを有し、前記筒状部材の内部には、前記側縁部材に形成された通路を通じて冷却風が供給されるようになっており、
前記外装フィルムの外周部のうち前記軸線方向両端の２辺が、前記各側縁部材の一部に貼り付けられると共に、他の２辺では前記外装フィルム同士が互いに熱シールされることにより、前記外装フィルムが２次元的に折り曲げられた状態となっているフィルム外装電池。
【請求項２】
前記側縁部材は、外装フィルムが貼り付けられる前記一部を外周面とするフィルム貼付け部を有し、該フィルム貼付け部の高さ寸法が、前記電池要素２つ分の厚みに前記通路形成部材の厚みを加えた寸法以上に設定されている、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項３】
前記フィルム貼付け部の輪郭形状が六角形とされており、該六角形における鋭角角部のところで前記外装フィルム同士が互いに熱シールされている、請求項２に記載のフィルム外装電池。
【請求項４】
前記側縁部材における前記フィルム貼付け部の外側は、前記電池要素の１辺に沿って延在する側面壁となっており、該側面壁の両端はそれぞれ、前記外周フィルムの両端より外側まで延びている、請求項２又は３に記載のフィルム外装電池。
【請求項５】
前記各電池要素は、その一方の面が前記筒状部材の一方の面と密着した状態で配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項６】
前記筒状部材の内部は、リブによって仕切られた複数の冷却風通路となっている、請求項１から５のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項７】
前記筒状部材は、その両面のうち少なくとも一方の面に安全弁を有しており、該安全弁は、前記外装フィルム内に生じたガスの圧力が所定の設定値を越えたときに破れる薄肉部である、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項８】
前記各電池要素に電気的に接続されると共に、前記外装フィルム同士が熱シールされた部位から引き出されたシート状の電極タブを更に有し、該電極タブの一端側は前記通路形成部材によって支持されている、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項９】
前記通路形成部材は、前記筒状部材と前記側縁部材とが一体に形成された樹脂成形品である、請求項１から８のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項１０】
前記筒状部材が金属材料で構成されると共に、前記筒状部材の外周面に貼り付けられたフィルムにより絶縁されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のフィルム外装電電池。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のフィルム外装電池が複数集合し、前記フィルム外装電池同士が直列及び／又は並列に電気的接続されている組電池。
【請求項１】
扁平筒状をなす筒状部材と該筒状部材の軸線方向の両端に設けられた側縁部材とを備える通路形成部材と、前記筒状部材の両面にそれぞれ配置された２つの電池要素と、前記２つの電池要素を包囲して密閉する２枚の外装フィルムとを有し、前記筒状部材の内部には、前記側縁部材に形成された通路を通じて冷却風が供給されるようになっており、
前記外装フィルムの外周部のうち前記軸線方向両端の２辺が、前記各側縁部材の一部に貼り付けられると共に、他の２辺では前記外装フィルム同士が互いに熱シールされることにより、前記外装フィルムが２次元的に折り曲げられた状態となっているフィルム外装電池。
【請求項２】
前記側縁部材は、外装フィルムが貼り付けられる前記一部を外周面とするフィルム貼付け部を有し、該フィルム貼付け部の高さ寸法が、前記電池要素２つ分の厚みに前記通路形成部材の厚みを加えた寸法以上に設定されている、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項３】
前記フィルム貼付け部の輪郭形状が六角形とされており、該六角形における鋭角角部のところで前記外装フィルム同士が互いに熱シールされている、請求項２に記載のフィルム外装電池。
【請求項４】
前記側縁部材における前記フィルム貼付け部の外側は、前記電池要素の１辺に沿って延在する側面壁となっており、該側面壁の両端はそれぞれ、前記外周フィルムの両端より外側まで延びている、請求項２又は３に記載のフィルム外装電池。
【請求項５】
前記各電池要素は、その一方の面が前記筒状部材の一方の面と密着した状態で配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項６】
前記筒状部材の内部は、リブによって仕切られた複数の冷却風通路となっている、請求項１から５のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項７】
前記筒状部材は、その両面のうち少なくとも一方の面に安全弁を有しており、該安全弁は、前記外装フィルム内に生じたガスの圧力が所定の設定値を越えたときに破れる薄肉部である、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項８】
前記各電池要素に電気的に接続されると共に、前記外装フィルム同士が熱シールされた部位から引き出されたシート状の電極タブを更に有し、該電極タブの一端側は前記通路形成部材によって支持されている、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項９】
前記通路形成部材は、前記筒状部材と前記側縁部材とが一体に形成された樹脂成形品である、請求項１から８のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項１０】
前記筒状部材が金属材料で構成されると共に、前記筒状部材の外周面に貼り付けられたフィルムにより絶縁されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のフィルム外装電電池。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のフィルム外装電池が複数集合し、前記フィルム外装電池同士が直列及び／又は並列に電気的接続されている組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３５１３７３（Ｐ２００６−３５１３７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６４２３（Ｐ２００５−１７６４２３）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３０２０３６８６２）ＮＥＣラミリオンエナジー株式会社 (37)
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３０２０３６８６２）ＮＥＣラミリオンエナジー株式会社 (37)
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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