ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池
【課題】膨張を抑制しつつ、低い内圧で外装体が開裂する、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池の構成を提供する。
【解決手段】ラミネート型電池は、ラミネート外装体と、拘束部材とを備える。ラミネート外装体は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有する。拘束部材は、一組の板状部を有する。板状部は、ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、ラミネート外装体を挟持する。溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす。
【解決手段】ラミネート型電池は、ラミネート外装体と、拘束部材とを備える。ラミネート外装体は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有する。拘束部材は、一組の板状部を有する。板状部は、ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、ラミネート外装体を挟持する。溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の普及により、大容量・高密度な電池が強く望まれている。電動アシスト自転車やハイブリッド型自動車も普及し始め、全て電気で駆動する電気自動車も徐々に見受けられるようになってきた。このような電池には、大容量・高密度であることに加えて、高出力であることが要求される。このような特性を併せ持つ電池として、可撓性のあるフィルム状の外装体を持つラミネート型電池がクローズアップされている。
【０００３】
ラミネート型電池では、意図しない過剰な充電がされたり、高温環境下に曝された場合に、電解液が分解して内部ガスが発生する場合がある。内部ガスが発生すると、ラミネート型電池は、外装体の可撓性・柔軟性のために、膨張するおそれがある。膨張が生じると、電池内では、セパレータを挟んで隣合う正極と負極との距離が大きくなり、充放電特性が悪化する。また、膨張の程度によっては、当該電池が格納された装置やケースを変形・破壊してしまうおそれもある。
【０００４】
特開２００３−２０３６１５号公報（特許文献１）には、モジュールの上下カバーを撓ませて発生させた外力を外力伝達柱を介してセル押さえ板に伝達し、この伝達された外力を受けたセル押さえ板で偏平型二次電池を押さえる、偏平二次電池モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０３６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラミネート型電池は密封されているため、内部ガスが発生すると、内圧が高まる。過度に内圧が高まると危険であるため、一定の圧力で外装体の一部に開裂が生じ、内圧が解放されることが好ましい。より安全な電池とするためには、できるだけ低い圧力で、外装体の一部に開裂が生じることが好ましい。
【０００７】
図１Ａおよび図１Ｂは、ラミネート型電池の開裂に関し、本発明者らが行った実験を示す模式図である。
【０００８】
図１Ａに示すように、ラミネート型電池９は、平面視矩形のラミネート外装体９１と、ラミネート外装体９１の一辺から引き出された正極タブ９２および負極タブ９３とを備えている。ラミネート外装体９１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【０００９】
ラミネート外装体９１は、その周辺のうちの３辺に溶着部９１ａを有している。ラミネート外装体９１は、１枚のフィルム状の外装材を折り曲げて重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体９１は、溶着部９１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００１０】
図１Ｂは、ラミネート型電池９を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。図１Ｂに示すように、ラミネート型電池９は、その厚さ方向の両側から、一組の板９８により挟持されている。板９８は、ラミネート型電池９の主面よりも大きな面積を持つ。一組の板９８はクランプ９９により、その間隔が広がらないように固定されている。板９８は十分に硬く、この実験において撓み等の変形は無視できるものとする。
【００１１】
この条件のもと、ラミネート型電池９の内部に圧力を印加した。その結果、ラミネート型電池９は、内圧が１２ａｔｍ〜１７ａｔｍになった時点で開裂した。
【００１２】
一方、同じ条件で作製した別のラミネート型電池９を、一組の板９８で挟持せずに、ラミネート型電池９の内部に圧力を印加した。この場合、ラミネート型電池９は、３ａｔｍ〜５ａｔｍになった時点で開裂した。
【００１３】
図１Ｂに示すように、ラミネート型電池９では、電極積層体等が収容された中央部が、溶着部９１ａよりも厚い。そのため、溶着部９１ａは、板９８に直接挟まれていない。それにもかかわらず、ラミネート型電池９を板９８で挟持した場合の方が、開裂させるのに高い圧力を必要とした。
【００１４】
これは、次のように説明できる。図２に示すように、溶着部９０ａで溶着された２枚のラミネート片９０を引き剥がす際、この２枚のラミネート片９０のなす角φが小さい場合（図２（ａ））に比べ、なす角φが大きい場合（図２（ｂ））の方が、弱い力で引き剥がすことができる。
【００１５】
すなわち、ラミネート型電池９を板９８で挟持した場合、２枚のラミネート片のなす角φが開くのが抑制される。その結果、開裂させるのに大きな圧力が必要となる。
【００１６】
したがって、特許文献１に記載の偏平二次電池モジュールのように、セル押さえ板で偏平型二次電池を押さえると、外装体を開裂させるのに必要となる圧力が増加するという問題があった。一方、電池を押さえない場合は、低い圧力で開裂するが、電池の膨張を抑制できない。
【００１７】
本発明の目的は、膨張を抑制しつつ、低い内圧で外装体が開裂する、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池の構成を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
ここに開示するラミネート型電池は、ラミネート外装体と、拘束部材とを備える。ラミネート外装体は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有する。拘束部材は、板状部を有する。板状部は、ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、ラミネート外装体を挟持する。溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす。
【数１】
【００１９】
また、ここに開示する組電池は、複数のラミネート型電池と、拘束部材とを備える。ラミネート型電池は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体を備え、ラミネート外装体の厚さ方向に積層されている。拘束部材は、板状部を有する。板状部は、複数のラミネート型電池の積層方向の両側から、複数のラミネート型電池を挟持する。複数のラミネート型電池の、溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、ラミネート型電池の厚さをｔとして下記の式を満たす。
【数２】
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、膨張を抑制しつつ、低い内圧で外装体が開裂する、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池の構成が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、ラミネート型電池の開裂に関し、本発明者らが行った実験を模式的に示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａのラミネート型電池を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。
【図２】図２は、溶着された２枚のラミネート片を引き剥がす際の応力について説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一組の板に挟持されたラミネート型電池の模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａをモデル化した図である。
【図４】図４は、挟持する板の幅を変えた場合の、ラミネート型電池の定性的な振る舞いを説明するための図である。
【図５】図５は、溶着部を板の端辺から突出させる距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図６Ａ】図６Ａは、距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、距離ｄと、図５中の湾曲部の半径ｒおよび円弧ＤＥの長さｒθとの関係を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、距離ｄと、図６Ａ中の角度θおよび図６Ｂ中の角度２Ｍとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態にかかるラミネート型電池の（ａ）正面図、および（ｂ）左側面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態にかかるラミネート型電池の（ａ）正面図、および（ｂ）左側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるラミネート型電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる組電池の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の実施形態にかかる組電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
本発明者らは、本発明の課題を解決するために、以下の考察を行った。
【００２４】
図３Ａは、ラミネート型電池９を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。ラミネート型電池９は、一組の板９８により挟持されている。図３Ａでは、図１Ｂで示したようなクランプは図示していないが、一組の板９８は任意の手段で固定されており、その間隔は変化しないものとする。
【００２５】
ここで、ラミネート型電池９を、図３Ｂのようにモデル化したラミネート型電池９’に置き換えて、ラミネート型電池９’の振る舞いを考える。ラミネート型電池９’は、ラミネート外装体９１’を備える。ラミネート型電池９と同様に、ラミネート型電池９’のラミネート外装体９１’も平面視矩形であって、その周辺のうちの３辺に、溶着部９１ａ’を有している。
【００２６】
考察にあたり、次の（１）〜（６）の仮定および近似を用いる。（１）図３Ｂに示すように、ラミネート型電池９’内部の収容物（電極積層体、電解液等）は、その厚さ方向（図３Ｂの上下方向）において、溶着部９１ａ’を中心に対称に膨らんで収容されている。（２）溶着部９１ａ’付近のラミネート外装体９１’が湾曲している箇所では、その湾曲を半円形とする。（３）この半円上の点から引いた２本の接線のなす角度を、溶着された２枚のラミネート同士を引き剥がす際の角度とする。（４）ラミネートはその面内方向で伸び縮みしないものとする。（５）ラミネートの厚さは無視する。（６）板９８は剛性が高く、全く変形しないものとする。
【００２７】
まず、図４を用いて、板９８の面積をラミネート型電池９’の幅方向（図４の左右方向）に狭めていった場合の、定性的な振る舞いを考察する。
【００２８】
図４（ａ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ａで挟持されている。板９８Ａは、ラミネート型電池９’を完全に覆っている。ラミネート型電池９’の内圧が上昇しても、板９８Ａで両側から挟持されているため、ラミネート外装体９１’は膨張しない。
【００２９】
図４（ｂ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｂで挟持されている。板９８Ｂの幅は、ラミネート外装体９１’の、溶着部９１ａ’を除いた幅よりも小さく形成されている。そのため、ラミネート外装体９１’は、板９８Ｂで覆われていない部分において膨張することができる。ラミネート型電池９’の内圧が上昇すると、図４（ｂ）に破線で示すラミネート外装体９１’は、ラミネート外装体９１１’のように変形する。ラミネート外装体９１１’は膨張した分だけ内側に引っ張られるので、ラミネート型電池９’の幅は小さくなる。
【００３０】
図４（ｃ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｃで挟持されている。板９８Ｃの幅は、板９８Ｂの幅よりもさらに小さい。ラミネート型電池９’の内圧が上昇すると、図４（ｃ）に破線で示すラミネート外装体９１’は、ラミネート外装体９１２’のように変形する。ラミネート外装体９１２’の膨張（図４（ｃ）の上下方向の変形量）は、図４（ｂ）の場合よりも大きい。また、ラミネート型電池９’の幅は、図４（ｂ）の場合よりもさらに小さくなる。
【００３１】
次に、図５を用いて、これらの変化量を式で表すことを考える。図５では、簡単のために、ラミネート型電池９’の片側半分のみを図示している。もう片方については、対称に振る舞うものとして取り扱う。
【００３２】
図５（ａ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｄに挟持されている。板９８Ｄの端辺は、溶着部９１ａ’の始点から、距離ｄだけ内側にある。換言すれば、溶着部９１ａ’は、板９８Ｄの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００３３】
板９８Ｄの間隔ｔは、ラミネート型電池９’の厚さと等しくなるように調整され、固定されている。このとき、溶着部９１ａ’付近の湾曲部は、直径ｔの半円に近似することができる。
【００３４】
ここで、図５（ａ）中の線分ＡＢＣの長さＲ１は、
Ｒ１＝πｔ／４＋Ｌ−ｔ／２ （３）
となる。ここで、Ｌは、ラミネート型電池９’の中心から、溶着部９１ａ’までの長さである。なお、点Ａはラミネート型電池９’の幅方向の中心線上の点である。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ラミネート型電池９’の内圧が上昇し、ラミネート外装体９１’が、ラミネート外装体９１３’のように変形した場合を考える。
【００３６】
図５（ｂ）中の線分ＡＤＥＦの長さＲ２を求める。図５（ｂ）に示すように、ラミネート外装体９１３’の、溶着部９１ａ’付近の湾曲部を、直径２ｒの円の一部で近似する。さらに、図６Ａに示すように、∠ＤＯＥ＝θ［ｒａｄ］とおくと、円弧ＤＥの長さはｒθとなる。よって、
Ｒ２＝πｒ／２＋ｒθ＋Ｌ−ｄ （４）
となる。なお、図６Ａより、θ＝ｃｏｓ−１（ｔ／２ｒ）である。
【００３７】
ラミネートはその面内方向で伸び縮みしないと仮定したので、Ｒ１＝Ｒ２である。よって、式（３）および式（４）より、
ｄ＝（π／２＋θ）ｒ＋（１／２−π／４）ｔ （５）
となり、ｄはｒの関数であることがわかる。
【００３８】
次に、図６Ｂを用いて、ラミネート外装体９１３’の湾曲部上の点から引いた２本の接線のなす角を求める。まず、この湾曲部上で、点Ｆから原点よりに距離ｅだけ進んだ点Ｈ，Ｉにおける接線を求める。点Ｈ，Ｉの座標は、円の式ｘ２＋ｙ２＝ｒ２より、Ｈｘ＝ｅ−ｒ，Ｈｙ＝｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２，Ｉｘ＝ｅ−ｒ，Ｉｙ＝−｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２となる。ここでＨｘは点Ｈのｘ座標、Ｈｙは点Ｈのｙ座標、Ｉｘは点Ｉのｘ座標、Ｉｙは点Ｉのｙ座標である。
【００３９】
点（ａ，ｂ）における接線の式はａｘ＋ｂｙ＝ｒ２であるから、点Ｈ，Ｉにおける接線は、
（ｅ−ｒ）ｘ±｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２ｙ＝ｒ２ （６）
となる。
【００４０】
この両接線がｘ軸となす角Ｍは、
Ｍ＝ｔａｎ−１（ＯＪ／ＯＧ）＝ｔａｎ−１（ＯＫ／ＯＧ） （７）
となる。ＯＪ，ＯＫは両接線のｙ切片から、ＯＧは両接線のｘ切片から求まる。式（６）より、ＯＪ＝ＯＫ＝ｒ２／｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２，ＯＧ＝ｒ２／（ｒ−ｅ）である。したがって、
【数３】
となる。
【００４１】
溶着部９１ａ’を除いたラミネート外装体９１’の半幅Ｌを１００ｍｍ、板９８Ｄの間隔ｔを１０ｍｍ、接線を求める際の点Ｆからのシフト量ｅを１ｍｍとして、膨張の大きさ等を計算した。図７Ａは、距離ｄと、湾曲部の半径ｒおよび円弧ＤＥの長さｒθとの関係を示すグラフである。図７Ｂは、距離ｄと、図６Ａ中の角度θおよび図６Ｂ中の角度２Ｍとの関係を示すグラフである。
【００４２】
ｄはＬよりも大きくなることはないので、ｄは０ｍｍ〜１００ｍｍの値をとる。また、ｒは変形する前のラミネート外装体９１’の厚さの半値以下にはならない。したがってｒの最小値はｔ／２、すなわち５ｍｍである。
【００４３】
図７Ａに示すように、距離ｄが大きくなるほど、ｒが大きくなる。すなわち、ラミネート外装体９１３’の膨張が大きくなる。
【００４４】
図７Ｂに示すように、突出距離ｄが大きくなるほど、角度２Ｍが大きくなる。角度２Ｍは、溶着された２枚のラミネート片同士がなす角の近似値である。既述のように、この角度が大きいほど、溶着部９１ａ’を弱い力で引き剥がすことができる。したがって、距離ｄが大きいほど、低い内圧でラミネート型電池９’を開裂させることができる。
【００４５】
以上の考察から、本発明者らは、好ましいｄの範囲を次のように求めた。
【００４６】
上述のように、距離ｄが大きいほど、ラミネート型電池９’の膨張量が大きくなり、ラミネート型電池９’を弱い圧力で開裂させることができる。反対に、ｄがｔ／２よりも小さい場合、ラミネート型電池９’は全く変形することができない。したがって、距離ｄの好ましい下限値はｔ／２である。
ｔ／２≦ｄ （９）
【００４７】
一方、膨張が大きくなりすぎると、正負の電極間の距離が大きくなって充放電特性が悪化したり、当該電池が格納されたケースを破損する等の問題が生じる。そこで、膨張したラミネート外装体９１３’の厚さ２ｒが、ラミネート型電池９’と板９８Ｄとを合わせた全体の厚さｔ＋２Ｔを超えないことが好ましい。すなわち、
２ｒ≦ｔ＋２Ｔ （１０）
式（１０）および式（５）から、距離ｄについて整理すると、距離ｄの好ましい上限値に関する式、
【数４】
が得られる。
【００４８】
式（９）および式（１１）から、式（１）が得られる。
【００４９】
［第１の実施形態］
図８は、本発明の第１の実施形態にかかるラミネート型電池１の（ａ）平面図、および（ｂ）左側面図である。ラミネート型電池１は、電池本体１０と、拘束部材１８とを備えている。
【００５０】
電池本体１０は、平面視略矩形のラミネート外装体１１と、ラミネート外装体１１の一辺から引き出された正極タブ１２および負極タブ１３とを備えている。ラミネート外装体１１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【００５１】
ラミネート外装体１１は、その周辺のうちの３辺に溶着部１１ａを有している。ラミネート外装体１１は、１枚のフィルム状の外装材を折り曲げて重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体１１は、溶着部１１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００５２】
拘束部材１８は、一組の板状部１８ａ，１８ｂを、連結部１８ｃにより連結し、断面コの字型に形成したものである。拘束部材１８は、板状部１８ａ，１８ｂおよび連結部１８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。
【００５３】
拘束部材１８は、剛性の高い材料で形成されていることが好ましい。また、拘束部材１８は、電池本体１０の放熱を良くする観点から、熱伝導率の高い材料で形成されていることが好ましい。拘束部材１８の材料は、例えば金属である。
【００５４】
板状部１８ａと１８ｂとの間隔ｔは、電池本体１０の厚さと等しい。板状部１８ａ、１８ｂの厚さはそれぞれＴである。したがって、ラミネート型電池１全体の厚さはｔ＋２Ｔである。
【００５５】
板状部１８ａおよび１８ｂは、ラミネート外装体１１の表裏の主面の一部を覆っている。図８（ａ）に示すように、板状部１８ａと、３辺の溶着部１１ａとはそれぞれ距離ｄだけ隔てられている。同様に、裏面においても、板状部１８ｂと、３辺の溶着部１１ａとはそれぞれ距離ｄだけ隔てられている。換言すれば、ラミネート外装体１１の溶着部１１ａは、板状部１８ａ，１８ｂの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００５６】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体１０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体１１を開裂させることができる。
【００５７】
本実施形態では、３つの辺からそれぞれ距離ｄだけ離れるように板状部１８ａ，１８ｂを形成した。しかしながら、溶着部１１ａの少なくとも一辺が、板状部１８ａ，１８ｂの端辺から距離ｄだけ突出していれば良い。電池本体１０の内圧が上昇した場合、その突出した溶着部１１ａにおいて開裂が生じるからである。
【００５８】
また、複数の溶着部１１ａを突出させる場合、これらを等距離にする必要はない。距離ｄは式（１）を満たす限り任意の値で良い。
【００５９】
［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態にかかるラミネート型電池２の（ａ）平面図、および（ｂ）左側面図である。ラミネート型電池２は、電池本体２０と、拘束部材２８とを備えている。
【００６０】
電池本体２０は、平面視略矩形のラミネート外装体２１と、ラミネート外装体２１の一辺から引き出された正極タブ２２および負極タブ２３とを備えている。ラミネート外装体２１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【００６１】
ラミネート外装体２１は、その周辺の４辺に溶着部２１ａを有している。ラミネート外装体２１は、２枚のフィルム状の外装材を、重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体２１は、溶着部２１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００６２】
拘束部材２８は、一組の板状部２８ａ，２８ｂを、左右の側面に設けられた連結部２８ｃにより連結し、環状に形成したものである。拘束部材２８は、板状部２８ａ，２８ｂおよび連結部２８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。拘束部材２８の材料は、例えば金属である。
【００６３】
板状部２８ａと２８ｂとの間隔ｔは、電池本体２０の厚さと等しい。板状部２８ａ、２８ｂの厚さはそれぞれＴである。したがって、ラミネート型電池２全体の厚さはｔ＋２Ｔである。
【００６４】
図９に示すように、拘束部材２８は、ラミネート外装体２１の表裏の主面と、平面視左右の側面とを通って環状に形成されている。板状部２８ａおよび２８ｂは、平面視上下の２辺の溶着部２１ａから、それぞれ距離ｄだけ離れて形成されている。換言すれば、平面視上下の２辺の溶着部２１ａは、板状部２８ａ，２８ｂの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００６５】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体２１を開裂させることができる。
【００６６】
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるラミネート型電池３の概略構成を示す分解斜視図である。ラミネート型電池３は、電池本体２０と、拘束部材３８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものであり、厚さはｔである。
【００６７】
拘束部材３８は、一組の板状部３８ａ，３８ｂと、外装部３８ｃとを備えている。図１０では、説明のために板状部３８ｂに模様を付して示している。板状部３８ｂと外装部３８ｃとは、別個の部品として組み上げて良いし、一体的に形成されたものでも良い。板状部３８ａと外装部３８ｃとについても同様である。板状部３８ａおよび３８ｂの厚さはそれぞれＴである。拘束部材３８の材料は、例えば金属である。
【００６８】
外装部３８ｃは、電池本体２０を内部に収容できるように箱型に形成されている。板状部３８ａ，３８ｂは、外装部３８ｃに電池本体２０を収容したとき、電池本体２０を厚さ方向両側から挟持するように形成されている。
【００６９】
このとき、板状部３８ａおよび３８ｂは、電池本体２０のラミネート外装体２１の２辺の溶着部２１ａから、距離ｄだけ離れるように形成されている。
【００７０】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体２１を開裂させることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、拘束部材３８が、電池本体２０を収容する外装ケースを兼ねる。これにより、部品点数を削減できる。
【００７２】
［第４の実施形態］
図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる組電池４の概略構成を示す斜視図である。組電池４は、５つの電池本体２０と、拘束部材４８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものである。５つの電池本体２０が、その厚さ方向に積層している。電池本体２０の一枚あたりの厚さはｔである。
【００７３】
拘束部材４８は、一組の板状部４８ａ，４８ｂを、左右の側面に設けられた連結部４８ｃにより連結し、環状に形成したものである。拘束部材４８は、板状部４８ａ，４８ｂおよび連結部４８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。拘束部材４８の材料は、例えば金属である。
【００７４】
板状部４８ａと４８ｂとの間隔は、５つ電池本体２０が積み重なった厚さ５×ｔに等しい。拘束部材４８は、５つの電池本体２０を束ねる、結束部材としての役割を兼ねている。板状部４８ａ，４８ｂの厚さはそれぞれＴである。
【００７５】
図１１に示すように、電池本体２０の２辺の溶着部は、拘束部材４８の端辺から距離ｄだけ突出している。
【００７６】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体を開裂させることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、拘束部材４８が、５つの電池本体２０を束ねる、結束部材としての役割を兼ねている。これにより、部品点数を削減できる。
【００７８】
本実施形態では５つの電池本体２０を積層させたが、積層させる数は任意である。
【００７９】
［第５の実施形態］
図１２は、本発明の第５の実施形態にかかる組電池５の概略構成を示す分解斜視図である。組電池５は、５つの電池本体２０と、拘束部材５８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものである。５つの電池本体２０が、その厚さ方向に積層している。電池本体２０の一枚あたりの厚さはｔである。
【００８０】
拘束部材５８は、一組の板状部５８ａ，５８ｂと、外装部５８ｃとを備えている。図１２では、説明のために板状部５８ｂに模様を付して示している。板状部５８ｂと外装部５８ｃとは、別個の部品として組み上げて良いし、一体的に形成されたものでも良い。板状部５８ａと外装部５８ｃとについても同様である。板状部５８ａおよび５８ｂの厚さはそれぞれＴである。拘束部材５８の材料は、例えば金属である。
【００８１】
外装部５８ｃは、５つの電池本体２０を内部に収容できるように箱型に形成されている。板状部５８ａ，５８ｂは、外装部５８ｃに５つの電池本体２０を収容したとき、５つの電池本体２０を、その積層方向両側から挟持するように形成されている。
【００８２】
このとき、板状部５８ａおよび５８ｂは、電池本体２０のラミネート外装体の２辺の溶着部から、距離ｄだけ離れるように形成されている。
【００８３】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体を開裂させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、拘束部材５８が、５つの電池本体２０を収容する外装ケースを兼ねる。これにより、部品点数を削減できる。
【００８５】
［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態にのみ限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、上述した各実施形態は、適宜組み合わせて実施が可能である。
【００８６】
例えば、第１〜第３の実施形態では、ラミネート型電池１〜３を単体のラミネート型電池として説明した。しかし、これらの電池を積層させて、組電池として使用しても良い。
【００８７】
また、第２〜第５の実施形態では、ラミネート型電池として、４つの周辺に溶着部を有する電池本体２０について説明した。しかし、３つの周辺に溶着部を有する電池本体１０についても、同様の応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池として産業上の利用が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１〜３ ラミネート型電池、４，５ 組電池 １０，２０ 電池本体 １１，２１ ラミネート外装体 １１ａ，２１ａ 溶着部 １２，２２ 正極タブ １３，２３ 負極タブ、１８，２８，３８，４８，５８ 拘束部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の普及により、大容量・高密度な電池が強く望まれている。電動アシスト自転車やハイブリッド型自動車も普及し始め、全て電気で駆動する電気自動車も徐々に見受けられるようになってきた。このような電池には、大容量・高密度であることに加えて、高出力であることが要求される。このような特性を併せ持つ電池として、可撓性のあるフィルム状の外装体を持つラミネート型電池がクローズアップされている。
【０００３】
ラミネート型電池では、意図しない過剰な充電がされたり、高温環境下に曝された場合に、電解液が分解して内部ガスが発生する場合がある。内部ガスが発生すると、ラミネート型電池は、外装体の可撓性・柔軟性のために、膨張するおそれがある。膨張が生じると、電池内では、セパレータを挟んで隣合う正極と負極との距離が大きくなり、充放電特性が悪化する。また、膨張の程度によっては、当該電池が格納された装置やケースを変形・破壊してしまうおそれもある。
【０００４】
特開２００３−２０３６１５号公報（特許文献１）には、モジュールの上下カバーを撓ませて発生させた外力を外力伝達柱を介してセル押さえ板に伝達し、この伝達された外力を受けたセル押さえ板で偏平型二次電池を押さえる、偏平二次電池モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０３６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラミネート型電池は密封されているため、内部ガスが発生すると、内圧が高まる。過度に内圧が高まると危険であるため、一定の圧力で外装体の一部に開裂が生じ、内圧が解放されることが好ましい。より安全な電池とするためには、できるだけ低い圧力で、外装体の一部に開裂が生じることが好ましい。
【０００７】
図１Ａおよび図１Ｂは、ラミネート型電池の開裂に関し、本発明者らが行った実験を示す模式図である。
【０００８】
図１Ａに示すように、ラミネート型電池９は、平面視矩形のラミネート外装体９１と、ラミネート外装体９１の一辺から引き出された正極タブ９２および負極タブ９３とを備えている。ラミネート外装体９１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【０００９】
ラミネート外装体９１は、その周辺のうちの３辺に溶着部９１ａを有している。ラミネート外装体９１は、１枚のフィルム状の外装材を折り曲げて重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体９１は、溶着部９１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００１０】
図１Ｂは、ラミネート型電池９を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。図１Ｂに示すように、ラミネート型電池９は、その厚さ方向の両側から、一組の板９８により挟持されている。板９８は、ラミネート型電池９の主面よりも大きな面積を持つ。一組の板９８はクランプ９９により、その間隔が広がらないように固定されている。板９８は十分に硬く、この実験において撓み等の変形は無視できるものとする。
【００１１】
この条件のもと、ラミネート型電池９の内部に圧力を印加した。その結果、ラミネート型電池９は、内圧が１２ａｔｍ〜１７ａｔｍになった時点で開裂した。
【００１２】
一方、同じ条件で作製した別のラミネート型電池９を、一組の板９８で挟持せずに、ラミネート型電池９の内部に圧力を印加した。この場合、ラミネート型電池９は、３ａｔｍ〜５ａｔｍになった時点で開裂した。
【００１３】
図１Ｂに示すように、ラミネート型電池９では、電極積層体等が収容された中央部が、溶着部９１ａよりも厚い。そのため、溶着部９１ａは、板９８に直接挟まれていない。それにもかかわらず、ラミネート型電池９を板９８で挟持した場合の方が、開裂させるのに高い圧力を必要とした。
【００１４】
これは、次のように説明できる。図２に示すように、溶着部９０ａで溶着された２枚のラミネート片９０を引き剥がす際、この２枚のラミネート片９０のなす角φが小さい場合（図２（ａ））に比べ、なす角φが大きい場合（図２（ｂ））の方が、弱い力で引き剥がすことができる。
【００１５】
すなわち、ラミネート型電池９を板９８で挟持した場合、２枚のラミネート片のなす角φが開くのが抑制される。その結果、開裂させるのに大きな圧力が必要となる。
【００１６】
したがって、特許文献１に記載の偏平二次電池モジュールのように、セル押さえ板で偏平型二次電池を押さえると、外装体を開裂させるのに必要となる圧力が増加するという問題があった。一方、電池を押さえない場合は、低い圧力で開裂するが、電池の膨張を抑制できない。
【００１７】
本発明の目的は、膨張を抑制しつつ、低い内圧で外装体が開裂する、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池の構成を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
ここに開示するラミネート型電池は、ラミネート外装体と、拘束部材とを備える。ラミネート外装体は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有する。拘束部材は、板状部を有する。板状部は、ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、ラミネート外装体を挟持する。溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす。
【数１】
【００１９】
また、ここに開示する組電池は、複数のラミネート型電池と、拘束部材とを備える。ラミネート型電池は、平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体を備え、ラミネート外装体の厚さ方向に積層されている。拘束部材は、板状部を有する。板状部は、複数のラミネート型電池の積層方向の両側から、複数のラミネート型電池を挟持する。複数のラミネート型電池の、溶着部の一つは、板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、距離ｄは、板状部のそれぞれの厚さをＴ、ラミネート型電池の厚さをｔとして下記の式を満たす。
【数２】
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、膨張を抑制しつつ、低い内圧で外装体が開裂する、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池の構成が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、ラミネート型電池の開裂に関し、本発明者らが行った実験を模式的に示す分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａのラミネート型電池を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。
【図２】図２は、溶着された２枚のラミネート片を引き剥がす際の応力について説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一組の板に挟持されたラミネート型電池の模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａをモデル化した図である。
【図４】図４は、挟持する板の幅を変えた場合の、ラミネート型電池の定性的な振る舞いを説明するための図である。
【図５】図５は、溶着部を板の端辺から突出させる距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図６Ａ】図６Ａは、距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、距離ｄと、膨張の大きさ等との関係を計算するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、距離ｄと、図５中の湾曲部の半径ｒおよび円弧ＤＥの長さｒθとの関係を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、距離ｄと、図６Ａ中の角度θおよび図６Ｂ中の角度２Ｍとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態にかかるラミネート型電池の（ａ）正面図、および（ｂ）左側面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態にかかるラミネート型電池の（ａ）正面図、および（ｂ）左側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるラミネート型電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる組電池の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の実施形態にかかる組電池の概略構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
本発明者らは、本発明の課題を解決するために、以下の考察を行った。
【００２４】
図３Ａは、ラミネート型電池９を、図１Ａ中の矢印Ｄ１の方向から見た図である。ラミネート型電池９は、一組の板９８により挟持されている。図３Ａでは、図１Ｂで示したようなクランプは図示していないが、一組の板９８は任意の手段で固定されており、その間隔は変化しないものとする。
【００２５】
ここで、ラミネート型電池９を、図３Ｂのようにモデル化したラミネート型電池９’に置き換えて、ラミネート型電池９’の振る舞いを考える。ラミネート型電池９’は、ラミネート外装体９１’を備える。ラミネート型電池９と同様に、ラミネート型電池９’のラミネート外装体９１’も平面視矩形であって、その周辺のうちの３辺に、溶着部９１ａ’を有している。
【００２６】
考察にあたり、次の（１）〜（６）の仮定および近似を用いる。（１）図３Ｂに示すように、ラミネート型電池９’内部の収容物（電極積層体、電解液等）は、その厚さ方向（図３Ｂの上下方向）において、溶着部９１ａ’を中心に対称に膨らんで収容されている。（２）溶着部９１ａ’付近のラミネート外装体９１’が湾曲している箇所では、その湾曲を半円形とする。（３）この半円上の点から引いた２本の接線のなす角度を、溶着された２枚のラミネート同士を引き剥がす際の角度とする。（４）ラミネートはその面内方向で伸び縮みしないものとする。（５）ラミネートの厚さは無視する。（６）板９８は剛性が高く、全く変形しないものとする。
【００２７】
まず、図４を用いて、板９８の面積をラミネート型電池９’の幅方向（図４の左右方向）に狭めていった場合の、定性的な振る舞いを考察する。
【００２８】
図４（ａ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ａで挟持されている。板９８Ａは、ラミネート型電池９’を完全に覆っている。ラミネート型電池９’の内圧が上昇しても、板９８Ａで両側から挟持されているため、ラミネート外装体９１’は膨張しない。
【００２９】
図４（ｂ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｂで挟持されている。板９８Ｂの幅は、ラミネート外装体９１’の、溶着部９１ａ’を除いた幅よりも小さく形成されている。そのため、ラミネート外装体９１’は、板９８Ｂで覆われていない部分において膨張することができる。ラミネート型電池９’の内圧が上昇すると、図４（ｂ）に破線で示すラミネート外装体９１’は、ラミネート外装体９１１’のように変形する。ラミネート外装体９１１’は膨張した分だけ内側に引っ張られるので、ラミネート型電池９’の幅は小さくなる。
【００３０】
図４（ｃ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｃで挟持されている。板９８Ｃの幅は、板９８Ｂの幅よりもさらに小さい。ラミネート型電池９’の内圧が上昇すると、図４（ｃ）に破線で示すラミネート外装体９１’は、ラミネート外装体９１２’のように変形する。ラミネート外装体９１２’の膨張（図４（ｃ）の上下方向の変形量）は、図４（ｂ）の場合よりも大きい。また、ラミネート型電池９’の幅は、図４（ｂ）の場合よりもさらに小さくなる。
【００３１】
次に、図５を用いて、これらの変化量を式で表すことを考える。図５では、簡単のために、ラミネート型電池９’の片側半分のみを図示している。もう片方については、対称に振る舞うものとして取り扱う。
【００３２】
図５（ａ）では、ラミネート型電池９’は、一組の板９８Ｄに挟持されている。板９８Ｄの端辺は、溶着部９１ａ’の始点から、距離ｄだけ内側にある。換言すれば、溶着部９１ａ’は、板９８Ｄの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００３３】
板９８Ｄの間隔ｔは、ラミネート型電池９’の厚さと等しくなるように調整され、固定されている。このとき、溶着部９１ａ’付近の湾曲部は、直径ｔの半円に近似することができる。
【００３４】
ここで、図５（ａ）中の線分ＡＢＣの長さＲ１は、
Ｒ１＝πｔ／４＋Ｌ−ｔ／２ （３）
となる。ここで、Ｌは、ラミネート型電池９’の中心から、溶着部９１ａ’までの長さである。なお、点Ａはラミネート型電池９’の幅方向の中心線上の点である。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ラミネート型電池９’の内圧が上昇し、ラミネート外装体９１’が、ラミネート外装体９１３’のように変形した場合を考える。
【００３６】
図５（ｂ）中の線分ＡＤＥＦの長さＲ２を求める。図５（ｂ）に示すように、ラミネート外装体９１３’の、溶着部９１ａ’付近の湾曲部を、直径２ｒの円の一部で近似する。さらに、図６Ａに示すように、∠ＤＯＥ＝θ［ｒａｄ］とおくと、円弧ＤＥの長さはｒθとなる。よって、
Ｒ２＝πｒ／２＋ｒθ＋Ｌ−ｄ （４）
となる。なお、図６Ａより、θ＝ｃｏｓ−１（ｔ／２ｒ）である。
【００３７】
ラミネートはその面内方向で伸び縮みしないと仮定したので、Ｒ１＝Ｒ２である。よって、式（３）および式（４）より、
ｄ＝（π／２＋θ）ｒ＋（１／２−π／４）ｔ （５）
となり、ｄはｒの関数であることがわかる。
【００３８】
次に、図６Ｂを用いて、ラミネート外装体９１３’の湾曲部上の点から引いた２本の接線のなす角を求める。まず、この湾曲部上で、点Ｆから原点よりに距離ｅだけ進んだ点Ｈ，Ｉにおける接線を求める。点Ｈ，Ｉの座標は、円の式ｘ２＋ｙ２＝ｒ２より、Ｈｘ＝ｅ−ｒ，Ｈｙ＝｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２，Ｉｘ＝ｅ−ｒ，Ｉｙ＝−｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２となる。ここでＨｘは点Ｈのｘ座標、Ｈｙは点Ｈのｙ座標、Ｉｘは点Ｉのｘ座標、Ｉｙは点Ｉのｙ座標である。
【００３９】
点（ａ，ｂ）における接線の式はａｘ＋ｂｙ＝ｒ２であるから、点Ｈ，Ｉにおける接線は、
（ｅ−ｒ）ｘ±｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２ｙ＝ｒ２ （６）
となる。
【００４０】
この両接線がｘ軸となす角Ｍは、
Ｍ＝ｔａｎ−１（ＯＪ／ＯＧ）＝ｔａｎ−１（ＯＫ／ＯＧ） （７）
となる。ＯＪ，ＯＫは両接線のｙ切片から、ＯＧは両接線のｘ切片から求まる。式（６）より、ＯＪ＝ＯＫ＝ｒ２／｛ｒ２−（ｅ−ｒ）２｝１／２，ＯＧ＝ｒ２／（ｒ−ｅ）である。したがって、
【数３】
となる。
【００４１】
溶着部９１ａ’を除いたラミネート外装体９１’の半幅Ｌを１００ｍｍ、板９８Ｄの間隔ｔを１０ｍｍ、接線を求める際の点Ｆからのシフト量ｅを１ｍｍとして、膨張の大きさ等を計算した。図７Ａは、距離ｄと、湾曲部の半径ｒおよび円弧ＤＥの長さｒθとの関係を示すグラフである。図７Ｂは、距離ｄと、図６Ａ中の角度θおよび図６Ｂ中の角度２Ｍとの関係を示すグラフである。
【００４２】
ｄはＬよりも大きくなることはないので、ｄは０ｍｍ〜１００ｍｍの値をとる。また、ｒは変形する前のラミネート外装体９１’の厚さの半値以下にはならない。したがってｒの最小値はｔ／２、すなわち５ｍｍである。
【００４３】
図７Ａに示すように、距離ｄが大きくなるほど、ｒが大きくなる。すなわち、ラミネート外装体９１３’の膨張が大きくなる。
【００４４】
図７Ｂに示すように、突出距離ｄが大きくなるほど、角度２Ｍが大きくなる。角度２Ｍは、溶着された２枚のラミネート片同士がなす角の近似値である。既述のように、この角度が大きいほど、溶着部９１ａ’を弱い力で引き剥がすことができる。したがって、距離ｄが大きいほど、低い内圧でラミネート型電池９’を開裂させることができる。
【００４５】
以上の考察から、本発明者らは、好ましいｄの範囲を次のように求めた。
【００４６】
上述のように、距離ｄが大きいほど、ラミネート型電池９’の膨張量が大きくなり、ラミネート型電池９’を弱い圧力で開裂させることができる。反対に、ｄがｔ／２よりも小さい場合、ラミネート型電池９’は全く変形することができない。したがって、距離ｄの好ましい下限値はｔ／２である。
ｔ／２≦ｄ （９）
【００４７】
一方、膨張が大きくなりすぎると、正負の電極間の距離が大きくなって充放電特性が悪化したり、当該電池が格納されたケースを破損する等の問題が生じる。そこで、膨張したラミネート外装体９１３’の厚さ２ｒが、ラミネート型電池９’と板９８Ｄとを合わせた全体の厚さｔ＋２Ｔを超えないことが好ましい。すなわち、
２ｒ≦ｔ＋２Ｔ （１０）
式（１０）および式（５）から、距離ｄについて整理すると、距離ｄの好ましい上限値に関する式、
【数４】
が得られる。
【００４８】
式（９）および式（１１）から、式（１）が得られる。
【００４９】
［第１の実施形態］
図８は、本発明の第１の実施形態にかかるラミネート型電池１の（ａ）平面図、および（ｂ）左側面図である。ラミネート型電池１は、電池本体１０と、拘束部材１８とを備えている。
【００５０】
電池本体１０は、平面視略矩形のラミネート外装体１１と、ラミネート外装体１１の一辺から引き出された正極タブ１２および負極タブ１３とを備えている。ラミネート外装体１１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【００５１】
ラミネート外装体１１は、その周辺のうちの３辺に溶着部１１ａを有している。ラミネート外装体１１は、１枚のフィルム状の外装材を折り曲げて重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体１１は、溶着部１１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００５２】
拘束部材１８は、一組の板状部１８ａ，１８ｂを、連結部１８ｃにより連結し、断面コの字型に形成したものである。拘束部材１８は、板状部１８ａ，１８ｂおよび連結部１８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。
【００５３】
拘束部材１８は、剛性の高い材料で形成されていることが好ましい。また、拘束部材１８は、電池本体１０の放熱を良くする観点から、熱伝導率の高い材料で形成されていることが好ましい。拘束部材１８の材料は、例えば金属である。
【００５４】
板状部１８ａと１８ｂとの間隔ｔは、電池本体１０の厚さと等しい。板状部１８ａ、１８ｂの厚さはそれぞれＴである。したがって、ラミネート型電池１全体の厚さはｔ＋２Ｔである。
【００５５】
板状部１８ａおよび１８ｂは、ラミネート外装体１１の表裏の主面の一部を覆っている。図８（ａ）に示すように、板状部１８ａと、３辺の溶着部１１ａとはそれぞれ距離ｄだけ隔てられている。同様に、裏面においても、板状部１８ｂと、３辺の溶着部１１ａとはそれぞれ距離ｄだけ隔てられている。換言すれば、ラミネート外装体１１の溶着部１１ａは、板状部１８ａ，１８ｂの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００５６】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体１０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体１１を開裂させることができる。
【００５７】
本実施形態では、３つの辺からそれぞれ距離ｄだけ離れるように板状部１８ａ，１８ｂを形成した。しかしながら、溶着部１１ａの少なくとも一辺が、板状部１８ａ，１８ｂの端辺から距離ｄだけ突出していれば良い。電池本体１０の内圧が上昇した場合、その突出した溶着部１１ａにおいて開裂が生じるからである。
【００５８】
また、複数の溶着部１１ａを突出させる場合、これらを等距離にする必要はない。距離ｄは式（１）を満たす限り任意の値で良い。
【００５９】
［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態にかかるラミネート型電池２の（ａ）平面図、および（ｂ）左側面図である。ラミネート型電池２は、電池本体２０と、拘束部材２８とを備えている。
【００６０】
電池本体２０は、平面視略矩形のラミネート外装体２１と、ラミネート外装体２１の一辺から引き出された正極タブ２２および負極タブ２３とを備えている。ラミネート外装体２１は、内部に発電要素である電極積層体と、電解液とを収容している。
【００６１】
ラミネート外装体２１は、その周辺の４辺に溶着部２１ａを有している。ラミネート外装体２１は、２枚のフィルム状の外装材を、重ね合わせて形成されている。ラミネート外装体２１は、溶着部２１ａにおいて内部に形成された樹脂層を溶着させることで、密封されている。
【００６２】
拘束部材２８は、一組の板状部２８ａ，２８ｂを、左右の側面に設けられた連結部２８ｃにより連結し、環状に形成したものである。拘束部材２８は、板状部２８ａ，２８ｂおよび連結部２８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。拘束部材２８の材料は、例えば金属である。
【００６３】
板状部２８ａと２８ｂとの間隔ｔは、電池本体２０の厚さと等しい。板状部２８ａ、２８ｂの厚さはそれぞれＴである。したがって、ラミネート型電池２全体の厚さはｔ＋２Ｔである。
【００６４】
図９に示すように、拘束部材２８は、ラミネート外装体２１の表裏の主面と、平面視左右の側面とを通って環状に形成されている。板状部２８ａおよび２８ｂは、平面視上下の２辺の溶着部２１ａから、それぞれ距離ｄだけ離れて形成されている。換言すれば、平面視上下の２辺の溶着部２１ａは、板状部２８ａ，２８ｂの端辺から距離ｄだけ突出している。
【００６５】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体２１を開裂させることができる。
【００６６】
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態にかかるラミネート型電池３の概略構成を示す分解斜視図である。ラミネート型電池３は、電池本体２０と、拘束部材３８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものであり、厚さはｔである。
【００６７】
拘束部材３８は、一組の板状部３８ａ，３８ｂと、外装部３８ｃとを備えている。図１０では、説明のために板状部３８ｂに模様を付して示している。板状部３８ｂと外装部３８ｃとは、別個の部品として組み上げて良いし、一体的に形成されたものでも良い。板状部３８ａと外装部３８ｃとについても同様である。板状部３８ａおよび３８ｂの厚さはそれぞれＴである。拘束部材３８の材料は、例えば金属である。
【００６８】
外装部３８ｃは、電池本体２０を内部に収容できるように箱型に形成されている。板状部３８ａ，３８ｂは、外装部３８ｃに電池本体２０を収容したとき、電池本体２０を厚さ方向両側から挟持するように形成されている。
【００６９】
このとき、板状部３８ａおよび３８ｂは、電池本体２０のラミネート外装体２１の２辺の溶着部２１ａから、距離ｄだけ離れるように形成されている。
【００７０】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体２１を開裂させることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、拘束部材３８が、電池本体２０を収容する外装ケースを兼ねる。これにより、部品点数を削減できる。
【００７２】
［第４の実施形態］
図１１は、本発明の第４の実施形態にかかる組電池４の概略構成を示す斜視図である。組電池４は、５つの電池本体２０と、拘束部材４８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものである。５つの電池本体２０が、その厚さ方向に積層している。電池本体２０の一枚あたりの厚さはｔである。
【００７３】
拘束部材４８は、一組の板状部４８ａ，４８ｂを、左右の側面に設けられた連結部４８ｃにより連結し、環状に形成したものである。拘束部材４８は、板状部４８ａ，４８ｂおよび連結部４８ｃがそれぞれ別個の部品として組み上げられたものであっても良いし、一体的に成型されたものであっても良い。拘束部材４８の材料は、例えば金属である。
【００７４】
板状部４８ａと４８ｂとの間隔は、５つ電池本体２０が積み重なった厚さ５×ｔに等しい。拘束部材４８は、５つの電池本体２０を束ねる、結束部材としての役割を兼ねている。板状部４８ａ，４８ｂの厚さはそれぞれＴである。
【００７５】
図１１に示すように、電池本体２０の２辺の溶着部は、拘束部材４８の端辺から距離ｄだけ突出している。
【００７６】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体を開裂させることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、拘束部材４８が、５つの電池本体２０を束ねる、結束部材としての役割を兼ねている。これにより、部品点数を削減できる。
【００７８】
本実施形態では５つの電池本体２０を積層させたが、積層させる数は任意である。
【００７９】
［第５の実施形態］
図１２は、本発明の第５の実施形態にかかる組電池５の概略構成を示す分解斜視図である。組電池５は、５つの電池本体２０と、拘束部材５８とを備える。電池本体２０は、第２の実施形態で説明した電池本体２０と同じものである。５つの電池本体２０が、その厚さ方向に積層している。電池本体２０の一枚あたりの厚さはｔである。
【００８０】
拘束部材５８は、一組の板状部５８ａ，５８ｂと、外装部５８ｃとを備えている。図１２では、説明のために板状部５８ｂに模様を付して示している。板状部５８ｂと外装部５８ｃとは、別個の部品として組み上げて良いし、一体的に形成されたものでも良い。板状部５８ａと外装部５８ｃとについても同様である。板状部５８ａおよび５８ｂの厚さはそれぞれＴである。拘束部材５８の材料は、例えば金属である。
【００８１】
外装部５８ｃは、５つの電池本体２０を内部に収容できるように箱型に形成されている。板状部５８ａ，５８ｂは、外装部５８ｃに５つの電池本体２０を収容したとき、５つの電池本体２０を、その積層方向両側から挟持するように形成されている。
【００８２】
このとき、板状部５８ａおよび５８ｂは、電池本体２０のラミネート外装体の２辺の溶着部から、距離ｄだけ離れるように形成されている。
【００８３】
そして、距離ｄは式（１）を満たすように調整されている。これにより、電池本体２０の膨張を抑制しつつ、弱い圧力でラミネート外装体を開裂させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、拘束部材５８が、５つの電池本体２０を収容する外装ケースを兼ねる。これにより、部品点数を削減できる。
【００８５】
［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態にのみ限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、上述した各実施形態は、適宜組み合わせて実施が可能である。
【００８６】
例えば、第１〜第３の実施形態では、ラミネート型電池１〜３を単体のラミネート型電池として説明した。しかし、これらの電池を積層させて、組電池として使用しても良い。
【００８７】
また、第２〜第５の実施形態では、ラミネート型電池として、４つの周辺に溶着部を有する電池本体２０について説明した。しかし、３つの周辺に溶着部を有する電池本体１０についても、同様の応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ラミネート型電池およびラミネート型電池からなる組電池として産業上の利用が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１〜３ ラミネート型電池、４，５ 組電池 １０，２０ 電池本体 １１，２１ ラミネート外装体 １１ａ，２１ａ 溶着部 １２，２２ 正極タブ １３，２３ 負極タブ、１８，２８，３８，４８，５８ 拘束部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体と、
前記ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、前記ラミネート外装体を挟持する、一組の板状部を有する拘束部材とを備え、
前記溶着部の一つは、前記板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、
前記距離ｄは、前記板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす、ラミネート型電池。
【請求項２】
請求項１に記載のラミネート型電池であって、
前記拘束部材が、外装ケースを兼ねる、ラミネート型電池。
【請求項３】
請求項１に記載のラミネート型電池が、前記ラミネート外装体の厚さ方向に積層された、組電池。
【請求項４】
平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体を備え、前記ラミネート外装体の厚さ方向に積層された複数のラミネート型電池と、
前記複数のラミネート型電池の積層方向の両側から、前記複数のラミネート型電池を挟持する、一組の板状部を有する拘束部材とを備え、
前記複数のラミネート型電池の、溶着部の一つは、前記板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、
前記距離ｄは、前記板状部のそれぞれの厚さをＴ、前記ラミネート型電池の厚さをｔとして下記の式を満たす、組電池。
【請求項５】
前記拘束部材が、外装ケースを兼ねる、請求項４に記載の組電池。
【請求項１】
平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体と、
前記ラミネート外装体の厚さ方向の両側から、前記ラミネート外装体を挟持する、一組の板状部を有する拘束部材とを備え、
前記溶着部の一つは、前記板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、
前記距離ｄは、前記板状部のそれぞれの厚さをＴ、間隔をｔとして下記の式を満たす、ラミネート型電池。
【請求項２】
請求項１に記載のラミネート型電池であって、
前記拘束部材が、外装ケースを兼ねる、ラミネート型電池。
【請求項３】
請求項１に記載のラミネート型電池が、前記ラミネート外装体の厚さ方向に積層された、組電池。
【請求項４】
平面視略矩形で、その周辺の３辺または４辺に溶着部を有するラミネート外装体を備え、前記ラミネート外装体の厚さ方向に積層された複数のラミネート型電池と、
前記複数のラミネート型電池の積層方向の両側から、前記複数のラミネート型電池を挟持する、一組の板状部を有する拘束部材とを備え、
前記複数のラミネート型電池の、溶着部の一つは、前記板状部の端辺から距離ｄだけ突出しており、
前記距離ｄは、前記板状部のそれぞれの厚さをＴ、前記ラミネート型電池の厚さをｔとして下記の式を満たす、組電池。
【請求項５】
前記拘束部材が、外装ケースを兼ねる、請求項４に記載の組電池。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６５５２６（Ｐ２０１３−６５５２６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４８２６（Ｐ２０１１−２０４８２６）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
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