非水電解質電池モジュール
【課題】充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを備え、前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを備え、前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する外装材を備えた扁平状の非水電解質電池を複数備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューター等の携帯機器の電源として広く用いられている。携帯機器の高性能化に伴ってリチウムイオン二次電池の高容量化が更に進む傾向にあり、エネルギー密度を更に向上させるため、可撓性を有するラミネート外装材を用いた扁平型非水電解質電池が多く使用されている。
【０００３】
一方、最近では非水電解質電池の高性能化に伴い、非水電解質電池が携帯機器の電源以外の電源としても用いられようとしている。例えば、自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等に非水電解質電池が用いられ始めた。
【０００４】
このように、非水電解質電池を自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等に用いる場合には、更なる高容量化のため非水電解質電池を複数組み合わせてモジュール化して用いられる。非水電解質電池をこのようにモジュール化して用いる場合には、モジュールを構成する各非水電解質電池の安全性と、モジュール全体の安全性とが要求される。特に、非水電解質電池をこのようにモジュール化して用いると、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生したり、非水電解質電池の異常時にガスが発生したりする場合の対策が必要になる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、セパレータを介して積層された正極及び負極を有する電池素子と、上記電池素子と電解質とを密閉空間に収容するフィルム状外装体と、上記フィルム状外装体の表面に沿って略一定の厚さで形成された樹脂保護層とを備え、上記樹脂保護層が、上記フィルム状外装体の封止部の一部を露出させる開口部を有する非水電解質電池が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、温度感知機能を有し、且つ、包装部材が膨張した場合に破断する一個の異常検出手段を、ラミネートフィルムを梱包材に使用した組電池の平面に接するように固定することで、少ない工数と部材で、簡易構成の組電池の温度感知機能と膨張検出機能とを兼ね備えたリチウムイオン電池パックが記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、ラミネートフィルムで密閉された電池と、該電池を収納するケースとを有し、上記ケースは電池の前面又は一部を支持する構造を有し、且つ上記ケースは突起物を有し、該突起物は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有する電池モジュールが記載されています。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１７６５１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２１９２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１では、フィルム状外装体の封止部の一部を外部に露出させ、電池内圧上昇時に内圧の開放を行うものであり、その露出部は加圧されていないため、電池の充放電反応に伴う電池の膨張を吸収することはできるが、内圧開放時に露出した封止部の端部から水分等が浸入し、電池を劣化させるおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２では、包装部材の膨張により異常検出部材が破断することにより、電池の異常を検知するものであるが、異常検出部材の取り付け条件の相違による破断強度のバラツキや、電池の異常状態の相違による膨張速度の予測の困難性により、必ずしも電池の異常を正確に検出し得ない場合がある。
【００１１】
また、特許文献３では、ラミネート電池内部がガス発生により膨張した際、ケースに設けた突起物によりラミネートを破断して、発生したガスを外部空間に逃すものであるが、ラミネート電池ごとにケースを設ける必要があり、発電に関与しない部材が増加し、体積効率及び重量効率が低下する。
【００１２】
本発明は上記問題を解決したもので、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを含む非水電解質電池モジュールであって、前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは本発明で用いる電極体を説明するための斜視図であり、図１Ｂは電極体を外装材に収納している状態を示す斜視図であり、図１Ｃは電極体を外装材に収納して扁平型リチウムイオン二次電池を完成した状態の斜視図である。
【図２】本発明の非水電解質電池モジュールの一例を示す断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線の断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図５】本発明の非水電解質電池モジュールの外観斜視図である。
【図６】本発明の非水電解質電池モジュールの他の形態を示す部分模式断面図である。
【図７】本発明の非水電解質電池モジュールの更に他の形態を示す部分模式断面図である。
【図８】本発明の非水電解質電池モジュールの他の例を示す断面図である。
【図９】図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、上記非水電解質電池、上記規制部材及び上記緩衝部材を収納した外装体とを備えている。また、上記非水電解質電池は、電池要素と、上記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを備え、上記非水電解質電池は、上記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、上記外装材は、薄肉状の封止部を有し、上記緩衝部材は、上記封止部と上記規制部材との間に配置されている。
【００１７】
本発明の非水電解質電池モジュールは、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、非水電解質電池の全体の膨張を上記規制部材が抑制し、更に上記膨張を上記緩衝部材により吸収できるので、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。但し、図１〜図９では、同一部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する場合がある。
【００１９】
先ず、本発明に用いる非水電解質電池の実施形態について扁平型リチウムイオン二次電池を例に説明する。図１Ａは本実施形態で用いる電極体を説明するための斜視図であり、図１Ｂは電極体を外装材に収納している状態を示す斜視図であり、図１Ｃは電極体を外装材に収納して扁平型リチウムイオン二次電池を完成した状態の斜視図である。
【００２０】
図１Ａにおいて、電池要素に含まれる電極体１０は、矩形状の正極１１と矩形状の負極１２とを、矩形状のセパレータ１３を介して積層して作製される。正極１１の一端には、正極リード端子１１ａが設けられ、負極１２の一端には、負極リード端子１２ａが設けられている。
【００２１】
図１Ｂにおいて、可撓性を有する矩形状の外装材１４は、谷折りされて第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとから構成されている。第１外装面１４ａには、深絞り成形により電極収納部１５が形成されている。また、各正極リード端子１１ａ（図１Ａ）及び各負極リード端子１２ａ（図１Ａ）は、それぞれ重ね合わされて溶接されて、それぞれ正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂを形成している。
【００２２】
図１Ｃにおいて、電極体１０は、非水電解質と共に谷折りされた第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとが形成する電極収納部１５に収納されている。また、外装材１４の外周辺のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって接合されて薄肉状の封止部１７ａ、１７ｂ、１７ｃを形成している。正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂは、外装材１４の谷折りされた一辺と対向する封止部１７ｃから外部に引き出されている。このようにして、非水電解質電池（扁平型リチウムイオン二次電池）２０が完成する。
【００２３】
正極１１は、正極活物質、正極用導電助剤、正極用バインダ等を含む混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得た正極合剤ペーストを、正極集電体の両面に塗布して乾燥した後に、その正極合剤層を所定の厚さ及び所定の電極密度に制御することにより形成できる。
【００２４】
上記正極活物質としては、マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物の単体、又はマンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物と他の正極活物質との混合体を用いることができる。上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物の含有量は、正極活物質全体の質量割合で、７０〜１００質量％であることが好ましい。上記含有量が、７０質量％を下回ると正極活物質の熱的安定性が不十分となる傾向にあるからである。
【００２５】
上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物としては、例えば、一般式ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０．９８＜ｘ≦１．１）の組成を有するリチウム含有複合酸化物、又は上記Ｍｎの一部がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｌ及びＣｏより選ばれる少なくとも１種の元素で置換されたリチウム含有複合酸化物（例えば、ＬｉＣｏＭｎＯ4、ＬｉＮｉ0.5Ｍｎ1.5Ｏ4等）等が挙げられる。上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
上記他の正極活物質としては、例えば、一般式ＬｉＣｏＯ2に代表されるリチウムコバルト複合酸化物（構成元素の一部が、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）、一般式ＬｉＮｉＯ2、Ｌｉ1+xＮｉ0.7Ｃｏ0.25Ａｌ0.05Ｏ2等に代表されるリチウムニッケル複合酸化物（構成元素の一部が、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）等の層状構造の複合酸化物；一般式Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12に代表されるリチウムチタン複合酸化物（構成元素の一部が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）等のスピネル構造の複合酸化物；一般式ＬｉＭＰＯ4に代表されるオリビン構造のリチウム複合酸化物（但し、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＦｅより選ばれる少なくとも１種）等が例示される。
【００２７】
上記正極用導電助剤は、正極合剤層の導電性向上等の目的で必要に応じて添加すればよく、通常は導電性粉末が用いられる。上記導電性粉末としては、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、繊維状炭素、黒鉛等の炭素粉末や、ニッケル粉末等の金属粉末を利用することができる。
【００２８】
上記正極用バインダには、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
上記正極集電体としては、構成された電池において実質的に化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。正極集電体としては、例えば、厚さが１０〜３０μｍのアルミニウム箔等が用いられる。
【００３０】
上記溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用できる。
【００３１】
正極１１の厚さは特に限定されないが、通常は１１０〜２３０μｍである。
【００３２】
負極１２は、負極活物質、負極用導電助剤、負極用バインダ等を含む混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得た負極合剤ペーストを、負極集電体の両面に塗布して乾燥した後に、その負極合剤層を所定の厚さ及び所定の電極密度に制御することにより形成できる。
【００３３】
上記負極活物質としては、例えば、天然黒鉛又は塊状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の人造黒鉛等の炭素材料が用いられるが、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であればこれらに限定はされない。
【００３４】
上記負極集電体としては、構成された電池において実質的に化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。負極集電体としては、例えば、厚さが５〜２０μｍの銅箔等が用いられる。
【００３５】
上記負極用導電助剤、負極用バインダ、溶剤については、正極に用いたものと同様のものを使用できる。
【００３６】
負極１２の厚さは特に限定されないが、通常は６５〜２２０μｍである。
【００３７】
セパレータ１３としては、厚さが１０〜５０μｍの耐熱性多孔質基体と、厚さが１０〜３０μｍの熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムとを備えた２層構造のセパレータを用いることができる。耐熱性多孔質基体としては、例えば、耐熱温度が１５０℃以上の繊維状物で形成してもよく、上記繊維状物は、セルロース及びその変成体、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミド及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも１種の材料で形成することができ、より具体的には上記材料からなる織布、不織布（紙を含む。）等のシート状物を耐熱性多孔質基体として用いることができる。
【００３８】
また、上記熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムとしては、一定温度以上（１００〜１４０℃）で微孔を閉塞し、抵抗を上げるシャットダウン機能をセパレータに付与するために、例えば、融点が８０〜１４０℃である熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムを用いることができる。より具体的には、耐有機溶剤性及び疎水性を有するポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマーからなる微多孔シートを用いることができる。
【００３９】
セパレータ１３の厚さは特に限定されないが、通常は２５〜９０μｍである。
【００４０】
外装材１４としては、アルミニウム等の金属層と熱可塑性樹脂層とが積層されたラミネートフィルム等を用いることができる。例えば、厚さが２０〜１００μｍのアルミニウム層の外側に厚さが２０〜５０μｍの熱可塑性樹脂層を設け、そのアルミニウム層の内側に２０〜１００μｍの接着層を設けたラミネートフィルムを用いることができる。これにより、封止部１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱溶着により確実に接合できる。
【００４１】
外装材１４の厚さは特に限定されないが、通常は６０〜２５０μｍである。
【００４２】
上記非水電解質としては、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた非水電解液を使用することができる。
【００４３】
上記有機溶媒としては、例えば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、γ−ブチロラクトン等の有機溶媒を１種類又は２種類以上混合して用いることができる。また、上記リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等から選ばれる少なくとも１種類のリチウム塩を用いることができる。非水電解液中のＬｉイオンの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすればよい。
【００４４】
次に、本発明の非水電解質電池モジュールの実施形態について説明する。本実施形態の非水電解質電池モジュールは、上記非水電解質電池を複数積層して外装体に挿入したものである。
【００４５】
（実施形態１）
図２は、本発明の非水電解質電池モジュールの一例を示す断面図である。図２において、非水電解質電池モジュール４０の外装体３０の内部には、６個の非水電解質電池２０が規制部材２１を介して交互に積層されて収納されている。但し、図２では、図面の理解を容易にするため、非水電解質電池２０については、断面を示すハッチングを省略している。後述の図３及び図６〜図９も同様である。非水電解質電池２０と規制部材２１とは交互に積層されると共に、更に両端部に規制部材２１を配置して電池積層体２５を形成している。通常、電池積層体２５は、外装体３０に挿入する前に形成され、形成後に外装体３０内に挿入される。また、非水電解質電池２０と規制部材２１とは接着剤で接合して積層してもよい。
【００４６】
規制部材２１は金属板で形成されている。その金属板の材質としては、靭性を有する金属であれば特に限定されないが、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼等を使用できる。また、規制部材２１の厚さも上記靭性を生じる厚さであれば特に限定されないが、強度を考慮すると、例えば、０．５〜３ｍｍ程度、更に電池の軽量化を考慮すると、０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。また、規制部材２１を金属板で形成し、外装体３０も金属で形成し、規制部材２１と外装体３０とを接触させることにより、規制部材２１は、非水電解質電池２０から発生する熱を外装体３０を介して外部へ放出する放熱部材としても機能する。
【００４７】
また、非水電解質電池２０の薄肉状の封止部１７ｃと規制部材２１との間には、緩衝部材２２が配置されている。緩衝部材２２の材質としては、弾性を有する材質であれば特に限定されないが、例えば、ウレタンフォーム等の発泡樹脂、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）、変性シリコーン樹脂、シリコーンゴム(ＶＭＱ、ＦＶＭＱ)、スチレンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が使用できる。
【００４８】
電極リード端子部１６は、それぞれ同じ側で接続されて外部端子１９を形成している。また、外装体３０は、外部端子１９が配置された側に開口部３０ａを備え、開口部３０ａは、封止樹脂により封止されて樹脂封止部３１を形成している。外部端子１９は、樹脂封止部３１から外部に導出されている。
【００４９】
外装体３０は金属から形成されており、その金属としては特に限定されないが、熱伝導性が高いアルミニウム材が好ましい。樹脂封止部３１を形成する封止樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂等を使用できる。
【００５０】
本実施形態では、非水電解質電池２０と外装体３０との間には、空間部３２が形成されているが、その空間部３２に上記封止樹脂を充填してもよい。これにより、電池積層体２５の外装体３０内での位置安定性が向上し、非水電解質電池モジュール４０の耐震性が向上する。
【００５１】
本実施形態の非水電解質電池モジュール４０は、外装体３０の内部に規制部材２１を備えた電池積層体２５が収納されているので、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生しても、電池積層体２５の全体の膨張を規制部材２１により抑制できる。また、非水電解質電池２０の膨張により最も開口しやすい、電極リード端子部１６が引き出されている封止部１７ｃの上に、緩衝部材２２が配置されているので、非水電解質電池２０の膨張を吸収でき、封止部１７ｃの開口を抑制できる。これらにより、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【００５２】
図３は、図２のＩ−Ｉ線の断面図である。図４は、図２のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図４において、各非水電解質電池２０の正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂは、例えば並列にそれぞれ接続されて正極外部端子１９ａ及び負極外部端子１９ｂとして外部に引き出されている。また、図５は、本実施形態の非水電解質電池モジュールの外観斜視図である。
【００５３】
図６Ａ、Ｂは、本発明の非水電解質電池モジュールの他の形態を示す上記実施形態の図３の一部に対応する部分模式断面図である。図６Ａ、Ｂでは、緩衝部材２２として、弾性率が高い緩衝部材２２ａと、緩衝部材２２ａより弾性率が低い緩衝部材２２ｂとを、それぞれ上下左右に交互に配置し、また緩衝部材２２ａと緩衝部材２２ｂの上下間にはシート状の変形検出部材２３が配置されている以外は、図３に示した実施形態と略同様である。本形態では、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生すると、緩衝部材２２ａ、２２ｂに押圧が加わるが、弾性率が高い緩衝部材２２ａの変形量は、弾性率の低い緩衝部材２２ｂより小さいため、図６Ｂに示すように、緩衝部材２２の上下左右の変形量が異なり、その結果、変形検出部材２３が変形し、非水電解質電池２０の異常を検知することができる。これにより、変形検出部材２３からの信号を制御部（図示せず。）に導き、その制御部から電池保護回路（図示せず。）に電流遮断信号を送信して、非水電解質電池モジュールの充放電電流を遮断して、非水電解質電池モジュールの安全性を確保することができる。
【００５４】
変形検出部材２３としては、シート状であれば特に限定されないが、例えば、特開２００９−２５８００８号公報に記載の可撓性変形センサを用いることができる。
【００５５】
図７Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の非水電解質電池モジュールの更に他の形態を示す上記実施形態の図３の一部に対応する部分模式断面図である。図７Ａ、Ｂ、Ｃでは、緩衝部材２２として、弾性率が高い緩衝部材２２ａと、緩衝部材２２ａより弾性率が低い緩衝部材２２ｂとを、それぞれ上下左右に交互に配置し、また緩衝部材２２ａと緩衝部材２２ｂの上下間にはシート状の変形検出部材２３が配置され、更に変形検出部材２３の下部には、封止部１７ｃを破断可能な突起部材２４が配置され、また前述の樹脂封止部３１（図２等）を連通する排気管２６を備えている以外は、図３に示した実施形態と略同様である。本形態では、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生すると、緩衝部材２２ａ、２２ｂに押圧が加わるが、弾性率が高い緩衝部材２２ａの変形量は、弾性率の低い緩衝部材２２ｂより小さいため、図７Ｂに示すように、緩衝部材２２の上下左右の変形量が異なり、その結果、変形検出部材２３が変形し、非水電解質電池２０の異常を検知することができる。これにより、変形検出部材２３からの信号を制御部（図示せず。）に導き、その制御部から電池保護回路（図示せず。）に電流遮断信号を送信して、非水電解質電池モジュール４０の充放電電流を遮断して、非水電解質電池モジュールの安全性を確保することができる。
【００５６】
更に、本形態では、上記のように電流を遮断してもなお非水電解質電池２０の膨張が継続した場合には、図７Ｃに示すように、突起部材２４によって封止部１７ｃが破断され、非水電解質電池２０の内部からガス等を排出することにより、非水電解質電池２０の更なる膨張を抑制できる。突起部材２４としては、例えば、針状物又は刃物等を使用できる。排出されたガス等は、排気管２６を通して外部に排出することができる。これにより、本発明の非水電解質電池モジュールの安全性を更に高めることができる。
【００５７】
（実施形態２）
図８は、本発明の非水電解質電池モジュールの他の例を示す断面図である。本実施形態では、非水電解質電池２０が２個一組で規制部材２１を介して交互に積層されていること以外は、実施形態１の図２に示す非水電解質電池モジュールと略同様である。また、図９は、図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。図８において、正極リード端子部１６ａと負極リード端子部１６ｂとは直列接続され、正極外部端子１９ａに接続されている。本実施形態では、実施形態１の非水電解質電池モジュールと同様の効果を有する。また、本実施形態では、制御部材２１の数を削減することができると共に、各非水電解質電池２０の直列接続が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。従って、本発明の非水電解質電池モジュールは、高い安全性が要求される自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 電極体
１１ 正極
１１ａ 正極リード端子
１２ 負極
１２ａ 負極リード端子
１３ セパレータ
１４ 外装材
１４ａ 第１外装面
１４ｂ 第２外装面
１５ 電極収納部
１６ 電極リード端子部
１６ａ 正極リード端子部
１６ｂ 負極リード端子部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 封止部
１９ 外部端子
１９ａ 正極外部端子
１９ｂ 負極外部端子
２０ 非水電解質電池
２１ 規制部材
２２、２２ａ、２２ｂ 緩衝部材
２３ 変形検出部材
２４ 突起部材
２５ 電池積層体
２６ 排気管
３０ 外装体
３０ａ 開口部
３１ 樹脂封止部
３２ 空間部
４０ 非水電解質電池モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する外装材を備えた扁平状の非水電解質電池を複数備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、携帯電話やノート型パーソナルコンピューター等の携帯機器の電源として広く用いられている。携帯機器の高性能化に伴ってリチウムイオン二次電池の高容量化が更に進む傾向にあり、エネルギー密度を更に向上させるため、可撓性を有するラミネート外装材を用いた扁平型非水電解質電池が多く使用されている。
【０００３】
一方、最近では非水電解質電池の高性能化に伴い、非水電解質電池が携帯機器の電源以外の電源としても用いられようとしている。例えば、自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等に非水電解質電池が用いられ始めた。
【０００４】
このように、非水電解質電池を自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等に用いる場合には、更なる高容量化のため非水電解質電池を複数組み合わせてモジュール化して用いられる。非水電解質電池をこのようにモジュール化して用いる場合には、モジュールを構成する各非水電解質電池の安全性と、モジュール全体の安全性とが要求される。特に、非水電解質電池をこのようにモジュール化して用いると、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生したり、非水電解質電池の異常時にガスが発生したりする場合の対策が必要になる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、セパレータを介して積層された正極及び負極を有する電池素子と、上記電池素子と電解質とを密閉空間に収容するフィルム状外装体と、上記フィルム状外装体の表面に沿って略一定の厚さで形成された樹脂保護層とを備え、上記樹脂保護層が、上記フィルム状外装体の封止部の一部を露出させる開口部を有する非水電解質電池が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、温度感知機能を有し、且つ、包装部材が膨張した場合に破断する一個の異常検出手段を、ラミネートフィルムを梱包材に使用した組電池の平面に接するように固定することで、少ない工数と部材で、簡易構成の組電池の温度感知機能と膨張検出機能とを兼ね備えたリチウムイオン電池パックが記載されている。
【０００７】
また、特許文献３には、ラミネートフィルムで密閉された電池と、該電池を収納するケースとを有し、上記ケースは電池の前面又は一部を支持する構造を有し、且つ上記ケースは突起物を有し、該突起物は先端からケース外部へ通じる貫通孔を有する電池モジュールが記載されています。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１７６５１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２１９２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１では、フィルム状外装体の封止部の一部を外部に露出させ、電池内圧上昇時に内圧の開放を行うものであり、その露出部は加圧されていないため、電池の充放電反応に伴う電池の膨張を吸収することはできるが、内圧開放時に露出した封止部の端部から水分等が浸入し、電池を劣化させるおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２では、包装部材の膨張により異常検出部材が破断することにより、電池の異常を検知するものであるが、異常検出部材の取り付け条件の相違による破断強度のバラツキや、電池の異常状態の相違による膨張速度の予測の困難性により、必ずしも電池の異常を正確に検出し得ない場合がある。
【００１１】
また、特許文献３では、ラミネート電池内部がガス発生により膨張した際、ケースに設けた突起物によりラミネートを破断して、発生したガスを外部空間に逃すものであるが、ラミネート電池ごとにケースを設ける必要があり、発電に関与しない部材が増加し、体積効率及び重量効率が低下する。
【００１２】
本発明は上記問題を解決したもので、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを含む非水電解質電池モジュールであって、前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは本発明で用いる電極体を説明するための斜視図であり、図１Ｂは電極体を外装材に収納している状態を示す斜視図であり、図１Ｃは電極体を外装材に収納して扁平型リチウムイオン二次電池を完成した状態の斜視図である。
【図２】本発明の非水電解質電池モジュールの一例を示す断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線の断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図５】本発明の非水電解質電池モジュールの外観斜視図である。
【図６】本発明の非水電解質電池モジュールの他の形態を示す部分模式断面図である。
【図７】本発明の非水電解質電池モジュールの更に他の形態を示す部分模式断面図である。
【図８】本発明の非水電解質電池モジュールの他の例を示す断面図である。
【図９】図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の非水電解質電池モジュールは、複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、上記非水電解質電池、上記規制部材及び上記緩衝部材を収納した外装体とを備えている。また、上記非水電解質電池は、電池要素と、上記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを備え、上記非水電解質電池は、上記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、上記外装材は、薄肉状の封止部を有し、上記緩衝部材は、上記封止部と上記規制部材との間に配置されている。
【００１７】
本発明の非水電解質電池モジュールは、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、非水電解質電池の全体の膨張を上記規制部材が抑制し、更に上記膨張を上記緩衝部材により吸収できるので、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。但し、図１〜図９では、同一部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する場合がある。
【００１９】
先ず、本発明に用いる非水電解質電池の実施形態について扁平型リチウムイオン二次電池を例に説明する。図１Ａは本実施形態で用いる電極体を説明するための斜視図であり、図１Ｂは電極体を外装材に収納している状態を示す斜視図であり、図１Ｃは電極体を外装材に収納して扁平型リチウムイオン二次電池を完成した状態の斜視図である。
【００２０】
図１Ａにおいて、電池要素に含まれる電極体１０は、矩形状の正極１１と矩形状の負極１２とを、矩形状のセパレータ１３を介して積層して作製される。正極１１の一端には、正極リード端子１１ａが設けられ、負極１２の一端には、負極リード端子１２ａが設けられている。
【００２１】
図１Ｂにおいて、可撓性を有する矩形状の外装材１４は、谷折りされて第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとから構成されている。第１外装面１４ａには、深絞り成形により電極収納部１５が形成されている。また、各正極リード端子１１ａ（図１Ａ）及び各負極リード端子１２ａ（図１Ａ）は、それぞれ重ね合わされて溶接されて、それぞれ正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂを形成している。
【００２２】
図１Ｃにおいて、電極体１０は、非水電解質と共に谷折りされた第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとが形成する電極収納部１５に収納されている。また、外装材１４の外周辺のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって接合されて薄肉状の封止部１７ａ、１７ｂ、１７ｃを形成している。正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂは、外装材１４の谷折りされた一辺と対向する封止部１７ｃから外部に引き出されている。このようにして、非水電解質電池（扁平型リチウムイオン二次電池）２０が完成する。
【００２３】
正極１１は、正極活物質、正極用導電助剤、正極用バインダ等を含む混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得た正極合剤ペーストを、正極集電体の両面に塗布して乾燥した後に、その正極合剤層を所定の厚さ及び所定の電極密度に制御することにより形成できる。
【００２４】
上記正極活物質としては、マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物の単体、又はマンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物と他の正極活物質との混合体を用いることができる。上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物の含有量は、正極活物質全体の質量割合で、７０〜１００質量％であることが好ましい。上記含有量が、７０質量％を下回ると正極活物質の熱的安定性が不十分となる傾向にあるからである。
【００２５】
上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物としては、例えば、一般式ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０．９８＜ｘ≦１．１）の組成を有するリチウム含有複合酸化物、又は上記Ｍｎの一部がＧｅ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｌ及びＣｏより選ばれる少なくとも１種の元素で置換されたリチウム含有複合酸化物（例えば、ＬｉＣｏＭｎＯ4、ＬｉＮｉ0.5Ｍｎ1.5Ｏ4等）等が挙げられる。上記マンガンを含むスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
上記他の正極活物質としては、例えば、一般式ＬｉＣｏＯ2に代表されるリチウムコバルト複合酸化物（構成元素の一部が、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）、一般式ＬｉＮｉＯ2、Ｌｉ1+xＮｉ0.7Ｃｏ0.25Ａｌ0.05Ｏ2等に代表されるリチウムニッケル複合酸化物（構成元素の一部が、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）等の層状構造の複合酸化物；一般式Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12に代表されるリチウムチタン複合酸化物（構成元素の一部が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｂ等の元素で置換された複合酸化物も含む。）等のスピネル構造の複合酸化物；一般式ＬｉＭＰＯ4に代表されるオリビン構造のリチウム複合酸化物（但し、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＦｅより選ばれる少なくとも１種）等が例示される。
【００２７】
上記正極用導電助剤は、正極合剤層の導電性向上等の目的で必要に応じて添加すればよく、通常は導電性粉末が用いられる。上記導電性粉末としては、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、繊維状炭素、黒鉛等の炭素粉末や、ニッケル粉末等の金属粉末を利用することができる。
【００２８】
上記正極用バインダには、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
上記正極集電体としては、構成された電池において実質的に化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。正極集電体としては、例えば、厚さが１０〜３０μｍのアルミニウム箔等が用いられる。
【００３０】
上記溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使用できる。
【００３１】
正極１１の厚さは特に限定されないが、通常は１１０〜２３０μｍである。
【００３２】
負極１２は、負極活物質、負極用導電助剤、負極用バインダ等を含む混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得た負極合剤ペーストを、負極集電体の両面に塗布して乾燥した後に、その負極合剤層を所定の厚さ及び所定の電極密度に制御することにより形成できる。
【００３３】
上記負極活物質としては、例えば、天然黒鉛又は塊状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の人造黒鉛等の炭素材料が用いられるが、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であればこれらに限定はされない。
【００３４】
上記負極集電体としては、構成された電池において実質的に化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。負極集電体としては、例えば、厚さが５〜２０μｍの銅箔等が用いられる。
【００３５】
上記負極用導電助剤、負極用バインダ、溶剤については、正極に用いたものと同様のものを使用できる。
【００３６】
負極１２の厚さは特に限定されないが、通常は６５〜２２０μｍである。
【００３７】
セパレータ１３としては、厚さが１０〜５０μｍの耐熱性多孔質基体と、厚さが１０〜３０μｍの熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムとを備えた２層構造のセパレータを用いることができる。耐熱性多孔質基体としては、例えば、耐熱温度が１５０℃以上の繊維状物で形成してもよく、上記繊維状物は、セルロース及びその変成体、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミド及びポリイミドよりなる群から選択される少なくとも１種の材料で形成することができ、より具体的には上記材料からなる織布、不織布（紙を含む。）等のシート状物を耐熱性多孔質基体として用いることができる。
【００３８】
また、上記熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムとしては、一定温度以上（１００〜１４０℃）で微孔を閉塞し、抵抗を上げるシャットダウン機能をセパレータに付与するために、例えば、融点が８０〜１４０℃である熱可塑性樹脂からなる微多孔フィルムを用いることができる。より具体的には、耐有機溶剤性及び疎水性を有するポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマーからなる微多孔シートを用いることができる。
【００３９】
セパレータ１３の厚さは特に限定されないが、通常は２５〜９０μｍである。
【００４０】
外装材１４としては、アルミニウム等の金属層と熱可塑性樹脂層とが積層されたラミネートフィルム等を用いることができる。例えば、厚さが２０〜１００μｍのアルミニウム層の外側に厚さが２０〜５０μｍの熱可塑性樹脂層を設け、そのアルミニウム層の内側に２０〜１００μｍの接着層を設けたラミネートフィルムを用いることができる。これにより、封止部１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱溶着により確実に接合できる。
【００４１】
外装材１４の厚さは特に限定されないが、通常は６０〜２５０μｍである。
【００４２】
上記非水電解質としては、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた非水電解液を使用することができる。
【００４３】
上記有機溶媒としては、例えば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、γ−ブチロラクトン等の有機溶媒を１種類又は２種類以上混合して用いることができる。また、上記リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等から選ばれる少なくとも１種類のリチウム塩を用いることができる。非水電解液中のＬｉイオンの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすればよい。
【００４４】
次に、本発明の非水電解質電池モジュールの実施形態について説明する。本実施形態の非水電解質電池モジュールは、上記非水電解質電池を複数積層して外装体に挿入したものである。
【００４５】
（実施形態１）
図２は、本発明の非水電解質電池モジュールの一例を示す断面図である。図２において、非水電解質電池モジュール４０の外装体３０の内部には、６個の非水電解質電池２０が規制部材２１を介して交互に積層されて収納されている。但し、図２では、図面の理解を容易にするため、非水電解質電池２０については、断面を示すハッチングを省略している。後述の図３及び図６〜図９も同様である。非水電解質電池２０と規制部材２１とは交互に積層されると共に、更に両端部に規制部材２１を配置して電池積層体２５を形成している。通常、電池積層体２５は、外装体３０に挿入する前に形成され、形成後に外装体３０内に挿入される。また、非水電解質電池２０と規制部材２１とは接着剤で接合して積層してもよい。
【００４６】
規制部材２１は金属板で形成されている。その金属板の材質としては、靭性を有する金属であれば特に限定されないが、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼等を使用できる。また、規制部材２１の厚さも上記靭性を生じる厚さであれば特に限定されないが、強度を考慮すると、例えば、０．５〜３ｍｍ程度、更に電池の軽量化を考慮すると、０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。また、規制部材２１を金属板で形成し、外装体３０も金属で形成し、規制部材２１と外装体３０とを接触させることにより、規制部材２１は、非水電解質電池２０から発生する熱を外装体３０を介して外部へ放出する放熱部材としても機能する。
【００４７】
また、非水電解質電池２０の薄肉状の封止部１７ｃと規制部材２１との間には、緩衝部材２２が配置されている。緩衝部材２２の材質としては、弾性を有する材質であれば特に限定されないが、例えば、ウレタンフォーム等の発泡樹脂、ウレタンゴム（ＡＵ、ＥＵ）、変性シリコーン樹脂、シリコーンゴム(ＶＭＱ、ＦＶＭＱ)、スチレンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が使用できる。
【００４８】
電極リード端子部１６は、それぞれ同じ側で接続されて外部端子１９を形成している。また、外装体３０は、外部端子１９が配置された側に開口部３０ａを備え、開口部３０ａは、封止樹脂により封止されて樹脂封止部３１を形成している。外部端子１９は、樹脂封止部３１から外部に導出されている。
【００４９】
外装体３０は金属から形成されており、その金属としては特に限定されないが、熱伝導性が高いアルミニウム材が好ましい。樹脂封止部３１を形成する封止樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂等を使用できる。
【００５０】
本実施形態では、非水電解質電池２０と外装体３０との間には、空間部３２が形成されているが、その空間部３２に上記封止樹脂を充填してもよい。これにより、電池積層体２５の外装体３０内での位置安定性が向上し、非水電解質電池モジュール４０の耐震性が向上する。
【００５１】
本実施形態の非水電解質電池モジュール４０は、外装体３０の内部に規制部材２１を備えた電池積層体２５が収納されているので、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生しても、電池積層体２５の全体の膨張を規制部材２１により抑制できる。また、非水電解質電池２０の膨張により最も開口しやすい、電極リード端子部１６が引き出されている封止部１７ｃの上に、緩衝部材２２が配置されているので、非水電解質電池２０の膨張を吸収でき、封止部１７ｃの開口を抑制できる。これらにより、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。
【００５２】
図３は、図２のＩ−Ｉ線の断面図である。図４は、図２のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図４において、各非水電解質電池２０の正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂは、例えば並列にそれぞれ接続されて正極外部端子１９ａ及び負極外部端子１９ｂとして外部に引き出されている。また、図５は、本実施形態の非水電解質電池モジュールの外観斜視図である。
【００５３】
図６Ａ、Ｂは、本発明の非水電解質電池モジュールの他の形態を示す上記実施形態の図３の一部に対応する部分模式断面図である。図６Ａ、Ｂでは、緩衝部材２２として、弾性率が高い緩衝部材２２ａと、緩衝部材２２ａより弾性率が低い緩衝部材２２ｂとを、それぞれ上下左右に交互に配置し、また緩衝部材２２ａと緩衝部材２２ｂの上下間にはシート状の変形検出部材２３が配置されている以外は、図３に示した実施形態と略同様である。本形態では、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生すると、緩衝部材２２ａ、２２ｂに押圧が加わるが、弾性率が高い緩衝部材２２ａの変形量は、弾性率の低い緩衝部材２２ｂより小さいため、図６Ｂに示すように、緩衝部材２２の上下左右の変形量が異なり、その結果、変形検出部材２３が変形し、非水電解質電池２０の異常を検知することができる。これにより、変形検出部材２３からの信号を制御部（図示せず。）に導き、その制御部から電池保護回路（図示せず。）に電流遮断信号を送信して、非水電解質電池モジュールの充放電電流を遮断して、非水電解質電池モジュールの安全性を確保することができる。
【００５４】
変形検出部材２３としては、シート状であれば特に限定されないが、例えば、特開２００９−２５８００８号公報に記載の可撓性変形センサを用いることができる。
【００５５】
図７Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の非水電解質電池モジュールの更に他の形態を示す上記実施形態の図３の一部に対応する部分模式断面図である。図７Ａ、Ｂ、Ｃでは、緩衝部材２２として、弾性率が高い緩衝部材２２ａと、緩衝部材２２ａより弾性率が低い緩衝部材２２ｂとを、それぞれ上下左右に交互に配置し、また緩衝部材２２ａと緩衝部材２２ｂの上下間にはシート状の変形検出部材２３が配置され、更に変形検出部材２３の下部には、封止部１７ｃを破断可能な突起部材２４が配置され、また前述の樹脂封止部３１（図２等）を連通する排気管２６を備えている以外は、図３に示した実施形態と略同様である。本形態では、充放電反応に伴い非水電解質電池２０に膨張等が発生すると、緩衝部材２２ａ、２２ｂに押圧が加わるが、弾性率が高い緩衝部材２２ａの変形量は、弾性率の低い緩衝部材２２ｂより小さいため、図７Ｂに示すように、緩衝部材２２の上下左右の変形量が異なり、その結果、変形検出部材２３が変形し、非水電解質電池２０の異常を検知することができる。これにより、変形検出部材２３からの信号を制御部（図示せず。）に導き、その制御部から電池保護回路（図示せず。）に電流遮断信号を送信して、非水電解質電池モジュール４０の充放電電流を遮断して、非水電解質電池モジュールの安全性を確保することができる。
【００５６】
更に、本形態では、上記のように電流を遮断してもなお非水電解質電池２０の膨張が継続した場合には、図７Ｃに示すように、突起部材２４によって封止部１７ｃが破断され、非水電解質電池２０の内部からガス等を排出することにより、非水電解質電池２０の更なる膨張を抑制できる。突起部材２４としては、例えば、針状物又は刃物等を使用できる。排出されたガス等は、排気管２６を通して外部に排出することができる。これにより、本発明の非水電解質電池モジュールの安全性を更に高めることができる。
【００５７】
（実施形態２）
図８は、本発明の非水電解質電池モジュールの他の例を示す断面図である。本実施形態では、非水電解質電池２０が２個一組で規制部材２１を介して交互に積層されていること以外は、実施形態１の図２に示す非水電解質電池モジュールと略同様である。また、図９は、図８のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。図８において、正極リード端子部１６ａと負極リード端子部１６ｂとは直列接続され、正極外部端子１９ａに接続されている。本実施形態では、実施形態１の非水電解質電池モジュールと同様の効果を有する。また、本実施形態では、制御部材２１の数を削減することができると共に、各非水電解質電池２０の直列接続が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、充放電反応に伴い非水電解質電池に膨張等が発生しても、その膨張等を抑制・吸収でき、安全性が高い非水電解質電池モジュールを提供できる。従って、本発明の非水電解質電池モジュールは、高い安全性が要求される自動車用やバイク用の電源、ロボット等の移動体用の電源等として広く利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 電極体
１１ 正極
１１ａ 正極リード端子
１２ 負極
１２ａ 負極リード端子
１３ セパレータ
１４ 外装材
１４ａ 第１外装面
１４ｂ 第２外装面
１５ 電極収納部
１６ 電極リード端子部
１６ａ 正極リード端子部
１６ｂ 負極リード端子部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 封止部
１９ 外部端子
１９ａ 正極外部端子
１９ｂ 負極外部端子
２０ 非水電解質電池
２１ 規制部材
２２、２２ａ、２２ｂ 緩衝部材
２３ 変形検出部材
２４ 突起部材
２５ 電池積層体
２６ 排気管
３０ 外装体
３０ａ 開口部
３１ 樹脂封止部
３２ 空間部
４０ 非水電解質電池モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを含む非水電解質電池モジュールであって、
前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、
前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、
前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、
前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする非水電解質電池モジュール。
【請求項２】
前記規制部材は、前記電池積層体の積層方向の両端部と前記外装体との間に更に配置されている請求項１に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項３】
前記緩衝部材の中に、シート状の変形検出部材を更に配置した請求項１又は２に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項４】
前記緩衝部材の中に、前記外装材を破断可能な突起部材を更に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項５】
前記外装材は谷折りされて矩形状に形成され、
前記外装材の外周辺のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって接合されて前記封止部を形成し、
前記谷折りされた一辺と対向する辺に形成された前記封止部から電極リード端子部が引き出され、
前記緩衝部材は、前記電極リード端子部が引き出されている前記封止部の上に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項６】
各前記電極リード端子部は、それぞれ同じ側で接続されて外部端子を形成し、
前記外装体は、前記外部端子が配置された側に開口部を備え、
前記開口部は、封止樹脂により封止されて樹脂封止部を形成し、
前記外部端子は、前記樹脂封止部から外部に導出され、
前記樹脂封止部は、前記外装体の内部から外部に連通する排気管を備えている請求項５に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項１】
複数の扁平状の非水電解質電池と、複数の板状の規制部材と、複数の緩衝部材と、前記非水電解質電池、前記規制部材及び前記緩衝部材を収納した外装体とを含む非水電解質電池モジュールであって、
前記非水電解質電池は、電池要素と、前記電池要素を収納した可撓性を有する外装材とを含み、
前記非水電解質電池は、前記規制部材を介して積層されて電池積層体を形成し、
前記外装材は、薄肉状の封止部を有し、
前記緩衝部材は、前記封止部と前記規制部材との間に配置されていることを特徴とする非水電解質電池モジュール。
【請求項２】
前記規制部材は、前記電池積層体の積層方向の両端部と前記外装体との間に更に配置されている請求項１に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項３】
前記緩衝部材の中に、シート状の変形検出部材を更に配置した請求項１又は２に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項４】
前記緩衝部材の中に、前記外装材を破断可能な突起部材を更に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項５】
前記外装材は谷折りされて矩形状に形成され、
前記外装材の外周辺のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって接合されて前記封止部を形成し、
前記谷折りされた一辺と対向する辺に形成された前記封止部から電極リード端子部が引き出され、
前記緩衝部材は、前記電極リード端子部が引き出されている前記封止部の上に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項６】
各前記電極リード端子部は、それぞれ同じ側で接続されて外部端子を形成し、
前記外装体は、前記外部端子が配置された側に開口部を備え、
前記開口部は、封止樹脂により封止されて樹脂封止部を形成し、
前記外部端子は、前記樹脂封止部から外部に導出され、
前記樹脂封止部は、前記外装体の内部から外部に連通する排気管を備えている請求項５に記載の非水電解質電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５１１２１（Ｐ２０１３−５１１２１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８３８１（Ｐ２０１１−１８８３８１）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【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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