非水電解質電池及び非水電解質電池モジュール
【課題】耐振動性及び耐衝撃性が高いとともに小型化が可能な非水電解質電池及び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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含み、前記外装材の外周は、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封止部を形成し、前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含み、前記外装材の外周は、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封止部を形成し、前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定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非水電解質電池及び非水電解質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二次電池の高容量化がさらに進む傾向にあり、エネルギー密度をさらに向上させるため、可撓性を有するラミネート外装材を用いた扁平型非電解質電池が多く使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、従来のラミネート外装材を用いた扁平型非電解質電池が記載されている。図１４は、特許文献１に記載の非水電解質電池の斜視図である。図１４において、非水電解質電池１００は、深絞り成形が施されて空間部１０６が形成されたラミネートフィルムからなる外装材１０３に電池素子が収容され、上記電池素子の各電極と導通される電極端子リード１０４、１０５が上記外装材１０３の内部から外部に引き出されている。また、外装材１０３は、深絞り成形が施された周囲のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって熱溶着されるとともに、電極端子リード１０４、１０５が引き出されている部分以外の熱溶着されたサイド部１０７が折り畳まれている。
【０００４】
また、特許文献２には、それぞれシート状又はフィルム状の正極板、電解質を保持するセパレータ及び負極板からなる扁平な電池要素を、ポリアミド樹脂層を有する樹脂フィルム主体のラミネートシートで形成された外装ケース内に収納した非水電解液二次電池が記載されている。
【０００５】
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始めた。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。非水電解質電池をこのような電源として用いる場合には、高容量であるだけでなく、高い耐振動性及び耐衝撃性が要求される。
【０００６】
また、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、さら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。
【０００７】
例えば、特許文献３には、一対の外装フィルムの周縁部を接合して上記外装フィルム内に発電要素を密閉した電池本体と上記発電要素に接続されるとともに上記周縁部を接合した接合部から外部に引き出された電極タブよりなる電池を複数多段に積層して、積層方向に隣合う電池の電極タブ同士を接続することで、各電池を直列接続又は並列接続又は直並列接続してなるモジュール電池が記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、正極、負極及びリチウム塩を含む非水系電解質を備え厚さ１２ｍｍ未満の扁平形状の電池容器にて密閉されエネルギー容量が３０Ｗｈ以上且つ体積エネルギー密度が１８０Ｗｈ／Ｌ以上である単電池の複数枚を、並列配置し、電気的に接続した電池モジュールを収容するための電池モジュールケースが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８２９５０２号公報
【特許文献２】特許第４１３５３５３号公報
【特許文献３】特許第３６４９２１３号公報
【特許文献４】特許第４１０２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１〜４では、電池自体の耐振動性及び耐衝撃性については何ら考慮されておらず、また、特許文献３及び４でも、電池モジュールの耐振動性及び耐衝撃性は何ら考慮されていない。
【００１１】
本発明は上記問題を解決したもので、耐振動性及び耐衝撃性が高い非水電解質電池及び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】
【００１２】
本発明の非水電解質電池は、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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含む非水電解質二次電池であって、前記外装材の外周は、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封止部を形成し、前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、耐振動性及び耐衝撃性が高いとともに小型化が可能な非水電解質電池及び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】
【００１４】
【図１】図１Ａは本発明の実施形態１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た状態の斜視図である。
【図２】図２Ａは本発明の実施形態１の非水電解質電池の斜視図であり、図２Ｂは実施形態１の非水電解質電池の底面図である。
【図３】図３Ａは本発明の実施形態１の非水電解質電池の変形例の斜視図であり、図３Ｂは本変形例の底面図である。
【図４】本発明の実施形態２の非水電解質電池の外装材を支持部材に巻きつけて固定する前の斜視図である。
【図５】図５Ａは本発明の実施形態２の非水電解質電池の斜視図であり、図５Ｂは実施形態２の非水電解質電池の底面図である。
【図６】本発明の実施形態３の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態４の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。
【図８】図８Ａは本発明の実施形態５の非水電解質電池の底面図であり、図８Ｂは実施形態５の非水電解質電池の変形例の底面図であり、図８Ｃは実施形態５の非水電解質電池の他の変形例の底面図である。
【図９】本発明の実施形態６で用いる連結部材を支持部材に接合する前を示す斜視図である。
【図１０】連結部材により非水電解質電池を複数連結する前の斜視図である。
【図１１】図１１Ａは積層された非水電解質電池の正極リード端子部と負極リード端子部とを電気的に接続する構造を示す斜視図であり、図１１Ｂは本発明の実施形態６の非水電解質電池モジュールの分解斜視図である。
【図１２】落下試験の１サイクルの内容を示す模式図である。
【図１３】電極収納部の幅ｘ、長さｙ、厚さｚを示す図である。
【図１４】特許文献１に記載の非水電解質電池の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の非水電解質電池は、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、上記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを少なくとも備えている。また、上記外装材の外周は、矩形状に形成され、上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封止部を形成し、上記谷折りされた一辺と対向する封止部から上記電極リード端子部が引き出され、上記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されている。
【００１６】
本発明の非水電解質電池は、電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されているので、高い耐振動性及び耐衝撃性を有するともに、電池の幅方向の大きさを縮小することができる。
【００１７】
また、上記支持部材は、棒状体であることが好ましい。棒状体であれば、最小のスペースで電池に耐振動性と耐衝撃性とを付与できるからである。
【００１８】
さらに、上記支持部材は、中空棒状体であることが好ましい。中空棒状体であれば、最小のスペースで電池に耐振動性と耐衝撃性とを付与できるとともに、電池の軽量化も図ることができるからである。
【００１９】
上記支持部材と上記封止部とは、接着して固定されていることが好ましい。接着による固定が最も簡便な固定法だからである。
【００２０】
上記外装材の厚さ方向における上記支持部材の径又は高さは、上記外装材の厚さとほぼ等しいことが好ましい。これにより、電池表面の凹凸部をなくして、電池全体を扁平型に形成することができ、電池の設置スペースを縮小できる。
【００２１】
上記支持部材と上記封止部とは、固定部材により固定されていることがさらに好ましい。これにより、支持部材と封止部とをより強固に固定できるからである。
【００２２】
また、上記固定部材は、上記封止部に形成された嵌合穴と、上記支持部材に形成され、上記嵌合穴に嵌合する突起部とからなることが好ましい。嵌合穴と突起部とによる固定は簡便な固定法であるとともに、より確実な固定法だからである。
【００２３】
本発明の非水電解質電池は、上記支持部材に巻きつけられた上記封止部を覆う保護部材をさらに備えることが好ましい。これにより、上記支持部材と上記封止部とからなる固定部の強度をさらに強化できるからである。
【００２４】
本発明の非水電解質電池は、上記外装材を２個重ね合わせて備え、上記各外装材の上記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部を、それぞれ支持部材に巻きつけて固定することができる。これにより、２個の単電池を組み合わせた非水電解質電池の耐振動性と耐衝撃性とを向上できるとともに、支持部材を２個の単電池で共有できるため、構成部材の数を削減できる。
【００２５】
また、本発明の非水電解質電池モジュールは、上記本発明の非水電解質電池を複数積層している。高い耐振動性と耐衝撃性とを有する本発明の非水電解質電池を複数積層しているので、電池モジュール全体としての耐振動性及び耐衝撃性を向上できる。
【００２６】
また、上記非水電解質電池は、連結部材により連結されていることが好ましい。これにより、任意の数の電池を簡便に積層することができるとともに、電池モジュール全体の耐振動性及び耐衝撃性を向上できるからである。
【００２７】
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１１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。
【００２８】
（実施形態１）
先ず、本発明の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た状態の斜視図である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１Ｃにおいて、電極体１０は、電解液とともに谷折りされた第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとが形成する空間部（電極収納部１５）に収納される。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。
【００３２】
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。
【００３３】
上記正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2等のリチウムコバルト酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4等のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のリチウムニッケル酸化物等が使用できるが、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、アルミニウム箔等が用いられる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、銅箔等が用いられる。
【００３８】
セパレータ１３としては、大きなイオン透過度及び所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性フィルムが用いられる。また、一定温度以上（１００〜１４０℃）で微孔を閉塞し、抵抗を上げる機能を有するものが、電池の安全性向上の点から好ましい。具体的には、上記セパレータとしては、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又はガラス繊維からなるシート、不織布、織布、又はオレフィン系の粒子を接着剤で固着した多孔質体層等が用いられる。
【００３９】
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。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。
【００４０】
上記電解液としては、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種類以上混合した溶媒に、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溶解させた電解液を用いればよい。この電解液中のＬｉイオンの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすればよい。
【００４１】
図２Ａは本実施形態の非水電解質電池の斜視図であり、図２Ｂは本実施形態の非水電解質電池の底面図である。図２Ａ、Ｂにおいて、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が引き出されている封止部１７ｃ以外の封止部１７ａ、１７ｂは、断面形状が円形で中空の棒状（円筒状）に形成された支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されている。封止部１７ａ、１７ｂと支持部材１８ａ、１８ｂとは、例えば、両面テープ、接着剤等を用いて接着固定される。また、外装材１４の厚さ方向における支持部材１８ａ、１８ｂの径は、外装材１４の厚さとほぼ等しく設定されている。
【００４２】
図３Ａは本実施形態の非水電解質電池の変形例の斜視図であり、図３Ｂは本変形例の底面図である。本変形例では、支持部材１８ａ、１８ｂは、断面形状が四角形で中空の棒状（角筒状）に形成されている以外は、本実施形態の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成である。本変形例では、外装材１４の厚さ方向における支持部材１８ａ、１８ｂの高さは、外装材１４の厚さとほぼ等しく設定される。
【００４３】
支持部材１８ａ、１８ｂの断面形状は、円形又は四角形に限定されず、楕円形等であってもよく、支持部材１８ａ、１８ｂは中空でなくてもよい。また、支持部材１８ａ、１８ｂの材質も限定されないが、強度が大きい金属材料が好ましく、特に、重量が小さく、強度が大きいアルミニウム材が好ましい。
【００４４】
本実施形態の非水電解質電池は、正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂが引き出されている封止部１７ｃ以外の封止部１７ａ、１７ｂが、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されているので、高い耐振動性及び耐衝撃性を有するともに、電池の幅方向の大きさを縮小することができる。
【００４５】
（実施形態２）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態の非水電解質電池の外装材を支持部材に巻きつけて固定する前の斜視図である。また、図５Ａは本実施形態の非水電解質電池の斜視図であり、図５Ｂは本実施形態の非水電解質電池の底面図である。
【００４６】
図４において、封止部１７ａ、１７ｂには、それぞれ嵌合穴１９ａ、１９ｂが設けられている。また、支持部材１８ａ、１８ｂには、それぞれ突起部２１ａ、２１ｂが設けられている。嵌合穴１９ａ、１９ｂ及び突起部２１ａ、２１ｂは、封止部１７ａ、１７ｂと支持部材１８ａ、１８ｂとの固定部材を構成している。
【００４７】
図５Ａ、Ｂにおいて、突起部２１ａ、２１ｂが、嵌合穴１９ａ、１９ｂに挿入されて嵌合することにより、封止部１７ａ、１７ｂは支持部材１８ａ、１８ｂに固定される。
【００４８】
本実施形態の非水電解質電池の上記以外の構成は、実施形態１の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成である。
【００４９】
上記固定部材として、嵌合穴１９ａ、１９ｂ及び突起部２１ａ、２１ｂの組み合わせを例示したが、これに限定されず、例えば、支持部材１８ａ、１８ｂに設けたネジ穴とネジとの組み合わせ、支持部材１８ａ、１８ｂに設けた丸穴とアンカーピンとの組み合わせ等を採用することもできる。
【００５０】
本実施形態では、上記固定部材により支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとをより強固に固定できるため、実施形態１のようにさらに両面テープ、接着剤等を用いて接着固定する必要はないが、そのようにさらに接着固定してもよい。
【００５１】
（実施形態３）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図６は、本実施形態の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。図６において、本実施形態の非水電解質電池２０は、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられた封止部１７ａ、１７ｂに、それらを覆う保護部材２２ａ、２２ｂをさらに取り付けるものである。本実施形態の非水電解質電池２０は、保護部材２２ａ、２２ｂを取り付ける以外は、実施形態１の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成とすることができる。
【００５２】
本実施形態では、保護部材２２ａ、２２ｂを備えることにより、支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとの固定部の強度をさらに強化できる。保護部材２２ａ、２２ｂの材質については特に限定されず、金属でも樹脂でもいずれも用いることができる。
【００５３】
（実施形態４）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図７は、本実施形態の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。図７において、本実施形態の非水電解質電池２０は、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられた封止部１７ａ、１７ｂに、それらを覆う保護部材２２ａ、２２ｂをさらに取り付けるものである。保護部材２２ａ、２２ｂには、突起部２１ａ、２１ｂと嵌合するための嵌合穴２３ａ、２３ｂが形成されている。本実施形態の非水電解質電池２０は、保護部材２２ａ、２２ｂを取り付ける以外は、実施形態２の非水電解質電池（図５Ａ、Ｂ）と同様の構成とすることができる。
【００５４】
本実施形態では、保護部材２２ａ、２２ｂを備えることにより、支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとの固定部の強度をさらに強化できる。実施形態３と同様に保護部材２２ａ、２２ｂの材質は特に限定されない。
【００５５】
（実施形態５）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図８Ａは本実施形態の非水電解質電池の底面図であり、図８Ｂは本実施形態の非水電解質電池の変形例の底面図であり、図８Ｃは本実施形態の非水電解質電池の他の変形例の底面図である。
【００５６】
図８Ａ、Ｂ、Ｃの非水電解質電池では、２個の外装材２４、２５を重ね合わせて備え、外装体２４、２５の封止部１７ａ、１７ｂは、それぞれ１個の支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されている。外装材２４、２５としては、実施形態１で説明した外装体１４と同様のものを使用できる。また、本実施形態の構成は、実施形態１〜４で説明した非水電解質電池の構成と組み合わせることもできる。
【００５７】
本実施形態では、２個の単電池を組み合わせた非水電解質電池の耐振動性と耐衝撃性とを向上できるとともに、支持部材を２個の単電池で共有できるため、構成部材の数を削減できる。
【００５８】
（実施形態６）
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、実施形態１〜５で説明した非水電解質電池を複数積層したものであり、上記非水電解質電池が、連結部材により複数連結されている。
【００５９】
以下に示す図９、図１０及び図１１Ａ、１１Ｂでは、非水電解質電池の全部又は一部の図示を省略する場合がある。
【００６０】
図９は、本実施形態で用いる連結部材を支持部材に接合する前を示す斜視図である。図９において、支持部材１８ａ、１８ｂの端部が、連結部材２６の上下に配置された連結穴２６ａ、２６ｂのうち、上部に配置された連結穴２６ａに接合されることにより、支持部材１８ａ、１８ｂの端部に連結部材２６が取り付けられる。支持部材１８ａ、１８ｂと連結部材２６との接合方法は、嵌合でも溶接でもよく特に限定されない。また、連結部材２６の材質も特に限定されないが、通常は支持部材１８ａ、１８ｂと同様の材質が用いられる。
【００６１】
図１０は、連結部材により非水電解質電池を複数連結する前の斜視図である。複数の非水電解質電池２０は、上に配置された連結部材２６の連結穴２６ｂと、下に配置された連結部材２６の連結穴２６ａとが重なるように積層される。
【００６２】
図１１Ａは積層された非水電解質電池の正極リード端子部と負極リード端子部とを電気的に接続する構造を示す斜視図であり、図１１Ｂは本実施形態の非水電解質電池モジュールの分解斜視図である。
【００６３】
図１１Ａにおいて、正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂにそれぞれ接続された正極端子２７ａと負極端子２７ｂとは、接続部材３１を用いてそれぞれ直列に接続される。正極端子２７ａと負極端子２７ｂとの電気的接続は、直列接続に限らず、並列接続とすることもできる。
【００６４】
図１１Ｂにおいて、本実施形態の非水電解質電池モジュール３０は、上面板２８ａ、下面板２８ｂ、側面板２９ａ、２９ｂを電池積層体の外面に取り付けることにより、全体が一体として形成される。上面板２８ａ、下面板２８ｂ、側面板２９ａ、２９ｂの材質も特に限定されず、金属でも樹脂でもいずれも用いることができる。
【００６５】
本発明の非水電解質電池モジュールは、高い耐振動性と耐衝撃性とを有する非水電解質電池を連結部材により任意の数だけ簡便に積層できるとともに、電池モジュール全体としての耐振動性及び耐衝撃性を向上できる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ2：８０重量部と、導電助剤であるアセチレンブラック：１０重量部と、バインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）：５重量部とに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を溶剤として加えて、均一になるように混合して正極合剤含有ペーストを調製した。この正極合剤含有ペーストを、正極集電体となる厚さ１５μｍ、長さ１９７ｍｍ、幅１０９ｍｍ（未塗布の電極リード接合部長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍは含まず。）のアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した。その後、カレンダー処理を行って、全厚が約１５０μｍになるように調整して、アルミニウム箔製の正極リード端子を備えた正極を作製した。
【００６８】
＜負極の作製＞
負極活物質である黒鉛：９０重量部と、バインダであるＰＶＤＦ：５重量部とに、ＮＭＰを溶剤として加えて、均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、負極集電体となる厚さ１０μｍ、長さ２０５ｍｍ、幅１０５ｍｍ（未塗布の電極リード接合部長さ１４ｍｍ×幅２０ｍｍは含まず。）の銅箔の両面に塗布して乾燥した。その後、カレンダー処理を行って、全厚が約１５０μｍになるように調整して、銅箔製の負極リード端子を備えた負極を作製した。
【００６９】
＜電極体の作製＞
図１Ａに示すように、上記のように作製した正極と負極との間に、厚さ２０μｍ、長さ２０８ｍｍ、幅１１７ｍｍのポリエチレン製の微多孔性フィルムよりなるセパレータを配置して交互に積層し、１５枚の正極及び１６枚の負極を有する電極体を作製した。次に、正極リード端子及び負極リード端子をそれぞれ重ね合わせて溶接し、それぞれ正極リード端子部及び負極リード端子部とした。
【００７０】
＜電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣの混合体積比は１：２）中にＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／Ｌ溶解させた電解液を調製した。
【００７１】
＜電池の作製＞
図１Ｂに示すように、厚さ１５０μｍのアルミラミネート外装材の片面に深絞り成形により電極収納部を形成し、図１Ｃに示すように、その電極収納部に上記電極体を収納した。その後、上記電極体に上記電解液を注液し、電極体に電解液を十分に浸透させた後、上記外装材の谷折りされた一辺以外の三辺を幅１０ｍｍの範囲で熱溶着して封止部を形成した。このときのセル外形は、長さ２３５ｍｍ（リード端子部含まず。）、幅１４２ｍｍ、厚さ約６ｍｍであった。次に、図２Ａに示すように、外径６ｍｍ、長さ２３５ｍｍの中空アルミニウム管を支持部材として用い、上記アルミニウム管に上記外装材の封止部を幅１０ｍｍの両面粘着テープを介して巻きつけて固定して、本実施例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７２】
（比較例１）
図１Ｃに示したように、封止部を支持部材に巻きつけていない以外は、実施例１と同様にして本比較例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７３】
（比較例２）
図１４に示すように、上記外装材の封止部を幅５ｍｍで２回折り返して、幅５ｍｍの両面粘着テープを介して固定した以外は、実施例１と同様にして本比較例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。本比較例の電池は、特許文献１に記載したものである。
【００７４】
＜耐振動性及び耐衝撃性の評価＞
実施例１及び比較例１、２の各電池の耐振動性及び耐衝撃性を評価するために、下記のとおり電池の落下試験を行った。
【００７５】
落下試験は、図１２に示すように、落下高さＨ：１．５ｍ、落下面：コンクリート床面、落下方向を下記（１）〜（４）とし、（１）〜（４）を１サイクルとして、５サイクル行った。
【００７６】
（１）電池の底部の角部側からの落下
（２）電池の電池収納部側からの落下
（３）電池の底部側からの落下
（４）電池の電極リード端子部側からの落下
【００７７】
落下試験開始前（初期）及び落下試験が１サイクル終了毎に、図１３に示すように、各電池に共通する電池収納部１５の幅ｘ、長さｙ、厚さｚを測定するとともに、電解液の漏液の有無を観察した。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１の結果から、初期に対する５サイクル終了後のｘ、ｙ、ｚの変化率を計算すると表２の結果となった。各寸法の変化率（％）は、下記式により計算した。
変化率＝〔｜（５サイクル後の寸法）−（初期の寸法）｜／（初期の寸法）〕×１００
【００８０】
【表２】
【００８１】
表２から、実施例１の電池は、比較例１及び２の電池に比べて、落下試験による電極収納部の変形が少なく、耐振動性及び耐衝撃性が高いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、耐振動性及び耐衝撃性が高いとともに小型化が可能な非水電解質電池及び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及び非水電解質電池モジュールは、高い耐振動性及び耐衝撃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】
【００８３】
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、２４、２５ 外装体
１４ａ 第１外装面
１４ｂ 第２外装面
１５ 電極収納部
１６ａ 正極リード端子部
１６ｂ 負極リード端子部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 封止部
１８ａ、１８ｂ 支持部材
１９ａ、１９ｂ 嵌合穴
２０ 非水電解質電池
２１ａ、２１ｂ 突起部
２２ａ、２２ｂ 保護部材
２３ａ、２３ｂ 嵌合穴
２６ 連結部材
２６ａ、２６ｂ 連結穴
２７ａ 正極端子
２７ｂ 負極端子
２８ａ 上面板
２８ｂ 下面板
２９ａ、２９ｂ 側面板
３０ 非水電解質電池モジュール
３１ 接続部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する外装材を備えた非水電解質電池及び非水電解質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二次電池の高容量化がさらに進む傾向にあり、エネルギー密度をさらに向上させるため、可撓性を有するラミネート外装材を用いた扁平型非電解質電池が多く使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、従来のラミネート外装材を用いた扁平型非電解質電池が記載されている。図１４は、特許文献１に記載の非水電解質電池の斜視図である。図１４において、非水電解質電池１００は、深絞り成形が施されて空間部１０６が形成されたラミネートフィルムからなる外装材１０３に電池素子が収容され、上記電池素子の各電極と導通される電極端子リード１０４、１０５が上記外装材１０３の内部から外部に引き出されている。また、外装材１０３は、深絞り成形が施された周囲のうち、谷折りされた一辺以外の三辺が所定の幅をもって熱溶着されるとともに、電極端子リード１０４、１０５が引き出されている部分以外の熱溶着されたサイド部１０７が折り畳まれている。
【０００４】
また、特許文献２には、それぞれシート状又はフィルム状の正極板、電解質を保持するセパレータ及び負極板からなる扁平な電池要素を、ポリアミド樹脂層を有する樹脂フィルム主体のラミネートシートで形成された外装ケース内に収納した非水電解液二次電池が記載されている。
【０００５】
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始めた。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。非水電解質電池をこのような電源として用いる場合には、高容量であるだけでなく、高い耐振動性及び耐衝撃性が要求される。
【０００６】
また、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、さら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。
【０００７】
例えば、特許文献３には、一対の外装フィルムの周縁部を接合して上記外装フィルム内に発電要素を密閉した電池本体と上記発電要素に接続されるとともに上記周縁部を接合した接合部から外部に引き出された電極タブよりなる電池を複数多段に積層して、積層方向に隣合う電池の電極タブ同士を接続することで、各電池を直列接続又は並列接続又は直並列接続してなるモジュール電池が記載されている。
【０００８】
また、特許文献４には、正極、負極及びリチウム塩を含む非水系電解質を備え厚さ１２ｍｍ未満の扁平形状の電池容器にて密閉されエネルギー容量が３０Ｗｈ以上且つ体積エネルギー密度が１８０Ｗｈ／Ｌ以上である単電池の複数枚を、並列配置し、電気的に接続した電池モジュールを収容するための電池モジュールケースが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８２９５０２号公報
【特許文献２】特許第４１３５３５３号公報
【特許文献３】特許第３６４９２１３号公報
【特許文献４】特許第４１０２９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１〜４では、電池自体の耐振動性及び耐衝撃性については何ら考慮されておらず、また、特許文献３及び４でも、電池モジュールの耐振動性及び耐衝撃性は何ら考慮されていない。
【００１１】
本発明は上記問題を解決したもので、耐振動性及び耐衝撃性が高い非水電解質電池及び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】
【００１２】
本発明の非水電解質電池は、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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含む非水電解質二次電池であって、前記外装材の外周は、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封止部を形成し、前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、耐振動性及び耐衝撃性が高いとともに小型化が可能な非水電解質電池及び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】
【００１４】
【図１】図１Ａは本発明の実施形態１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た状態の斜視図である。
【図２】図２Ａは本発明の実施形態１の非水電解質電池の斜視図であり、図２Ｂは実施形態１の非水電解質電池の底面図である。
【図３】図３Ａは本発明の実施形態１の非水電解質電池の変形例の斜視図であり、図３Ｂは本変形例の底面図である。
【図４】本発明の実施形態２の非水電解質電池の外装材を支持部材に巻きつけて固定する前の斜視図である。
【図５】図５Ａは本発明の実施形態２の非水電解質電池の斜視図であり、図５Ｂは実施形態２の非水電解質電池の底面図である。
【図６】本発明の実施形態３の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態４の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。
【図８】図８Ａは本発明の実施形態５の非水電解質電池の底面図であり、図８Ｂは実施形態５の非水電解質電池の変形例の底面図であり、図８Ｃは実施形態５の非水電解質電池の他の変形例の底面図である。
【図９】本発明の実施形態６で用いる連結部材を支持部材に接合する前を示す斜視図である。
【図１０】連結部材により非水電解質電池を複数連結する前の斜視図である。
【図１１】図１１Ａは積層された非水電解質電池の正極リード端子部と負極リード端子部とを電気的に接続する構造を示す斜視図であり、図１１Ｂは本発明の実施形態６の非水電解質電池モジュールの分解斜視図である。
【図１２】落下試験の１サイクルの内容を示す模式図である。
【図１３】電極収納部の幅ｘ、長さｙ、厚さｚを示す図である。
【図１４】特許文献１に記載の非水電解質電池の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の非水電解質電池は、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、上記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを少なくとも備えている。また、上記外装材の外周は、矩形状に形成され、上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封止部を形成し、上記谷折りされた一辺と対向する封止部から上記電極リード端子部が引き出され、上記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されている。
【００１６】
本発明の非水電解質電池は、電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されているので、高い耐振動性及び耐衝撃性を有するともに、電池の幅方向の大きさを縮小することができる。
【００１７】
また、上記支持部材は、棒状体であることが好ましい。棒状体であれば、最小のスペースで電池に耐振動性と耐衝撃性とを付与できるからである。
【００１８】
さらに、上記支持部材は、中空棒状体であることが好ましい。中空棒状体であれば、最小のスペースで電池に耐振動性と耐衝撃性とを付与できるとともに、電池の軽量化も図ることができるからである。
【００１９】
上記支持部材と上記封止部とは、接着して固定されていることが好ましい。接着による固定が最も簡便な固定法だからである。
【００２０】
上記外装材の厚さ方向における上記支持部材の径又は高さは、上記外装材の厚さとほぼ等しいことが好ましい。これにより、電池表面の凹凸部をなくして、電池全体を扁平型に形成することができ、電池の設置スペースを縮小できる。
【００２１】
上記支持部材と上記封止部とは、固定部材により固定されていることがさらに好ましい。これにより、支持部材と封止部とをより強固に固定できるからである。
【００２２】
また、上記固定部材は、上記封止部に形成された嵌合穴と、上記支持部材に形成され、上記嵌合穴に嵌合する突起部とからなることが好ましい。嵌合穴と突起部とによる固定は簡便な固定法であるとともに、より確実な固定法だからである。
【００２３】
本発明の非水電解質電池は、上記支持部材に巻きつけられた上記封止部を覆う保護部材をさらに備えることが好ましい。これにより、上記支持部材と上記封止部とからなる固定部の強度をさらに強化できるからである。
【００２４】
本発明の非水電解質電池は、上記外装材を２個重ね合わせて備え、上記各外装材の上記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部を、それぞれ支持部材に巻きつけて固定することができる。これにより、２個の単電池を組み合わせた非水電解質電池の耐振動性と耐衝撃性とを向上できるとともに、支持部材を２個の単電池で共有できるため、構成部材の数を削減できる。
【００２５】
また、本発明の非水電解質電池モジュールは、上記本発明の非水電解質電池を複数積層している。高い耐振動性と耐衝撃性とを有する本発明の非水電解質電池を複数積層しているので、電池モジュール全体としての耐振動性及び耐衝撃性を向上できる。
【００２６】
また、上記非水電解質電池は、連結部材により連結されていることが好ましい。これにより、任意の数の電池を簡便に積層することができるとともに、電池モジュール全体の耐振動性及び耐衝撃性を向上できるからである。
【００２７】
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１１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。
【００２８】
（実施形態１）
先ず、本発明の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た状態の斜視図である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１Ｃにおいて、電極体１０は、電解液とともに谷折りされた第１外装面１４ａと第２外装面１４ｂとが形成する空間部（電極収納部１５）に収納される。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。
【００３２】
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。
【００３３】
上記正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2等のリチウムコバルト酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4等のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のリチウムニッケル酸化物等が使用できるが、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、アルミニウム箔等が用いられる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、銅箔等が用いられる。
【００３８】
セパレータ１３としては、大きなイオン透過度及び所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性フィルムが用いられる。また、一定温度以上（１００〜１４０℃）で微孔を閉塞し、抵抗を上げる機能を有するものが、電池の安全性向上の点から好ましい。具体的には、上記セパレータとしては、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又はガラス繊維からなるシート、不織布、織布、又はオレフィン系の粒子を接着剤で固着した多孔質体層等が用いられる。
【００３９】
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。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。
【００４０】
上記電解液としては、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種類以上混合した溶媒に、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溶解させた電解液を用いればよい。この電解液中のＬｉイオンの濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌとすればよい。
【００４１】
図２Ａは本実施形態の非水電解質電池の斜視図であり、図２Ｂは本実施形態の非水電解質電池の底面図である。図２Ａ、Ｂにおいて、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が引き出されている封止部１７ｃ以外の封止部１７ａ、１７ｂは、断面形状が円形で中空の棒状（円筒状）に形成された支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されている。封止部１７ａ、１７ｂと支持部材１８ａ、１８ｂとは、例えば、両面テープ、接着剤等を用いて接着固定される。また、外装材１４の厚さ方向における支持部材１８ａ、１８ｂの径は、外装材１４の厚さとほぼ等しく設定されている。
【００４２】
図３Ａは本実施形態の非水電解質電池の変形例の斜視図であり、図３Ｂは本変形例の底面図である。本変形例では、支持部材１８ａ、１８ｂは、断面形状が四角形で中空の棒状（角筒状）に形成されている以外は、本実施形態の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成である。本変形例では、外装材１４の厚さ方向における支持部材１８ａ、１８ｂの高さは、外装材１４の厚さとほぼ等しく設定される。
【００４３】
支持部材１８ａ、１８ｂの断面形状は、円形又は四角形に限定されず、楕円形等であってもよく、支持部材１８ａ、１８ｂは中空でなくてもよい。また、支持部材１８ａ、１８ｂの材質も限定されないが、強度が大きい金属材料が好ましく、特に、重量が小さく、強度が大きいアルミニウム材が好ましい。
【００４４】
本実施形態の非水電解質電池は、正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂが引き出されている封止部１７ｃ以外の封止部１７ａ、１７ｂが、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されているので、高い耐振動性及び耐衝撃性を有するともに、電池の幅方向の大きさを縮小することができる。
【００４５】
（実施形態２）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態の非水電解質電池の外装材を支持部材に巻きつけて固定する前の斜視図である。また、図５Ａは本実施形態の非水電解質電池の斜視図であり、図５Ｂは本実施形態の非水電解質電池の底面図である。
【００４６】
図４において、封止部１７ａ、１７ｂには、それぞれ嵌合穴１９ａ、１９ｂが設けられている。また、支持部材１８ａ、１８ｂには、それぞれ突起部２１ａ、２１ｂが設けられている。嵌合穴１９ａ、１９ｂ及び突起部２１ａ、２１ｂは、封止部１７ａ、１７ｂと支持部材１８ａ、１８ｂとの固定部材を構成している。
【００４７】
図５Ａ、Ｂにおいて、突起部２１ａ、２１ｂが、嵌合穴１９ａ、１９ｂに挿入されて嵌合することにより、封止部１７ａ、１７ｂは支持部材１８ａ、１８ｂに固定される。
【００４８】
本実施形態の非水電解質電池の上記以外の構成は、実施形態１の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成である。
【００４９】
上記固定部材として、嵌合穴１９ａ、１９ｂ及び突起部２１ａ、２１ｂの組み合わせを例示したが、これに限定されず、例えば、支持部材１８ａ、１８ｂに設けたネジ穴とネジとの組み合わせ、支持部材１８ａ、１８ｂに設けた丸穴とアンカーピンとの組み合わせ等を採用することもできる。
【００５０】
本実施形態では、上記固定部材により支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとをより強固に固定できるため、実施形態１のようにさらに両面テープ、接着剤等を用いて接着固定する必要はないが、そのようにさらに接着固定してもよい。
【００５１】
（実施形態３）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図６は、本実施形態の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。図６において、本実施形態の非水電解質電池２０は、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられた封止部１７ａ、１７ｂに、それらを覆う保護部材２２ａ、２２ｂをさらに取り付けるものである。本実施形態の非水電解質電池２０は、保護部材２２ａ、２２ｂを取り付ける以外は、実施形態１の非水電解質電池（図２Ａ、Ｂ）と同様の構成とすることができる。
【００５２】
本実施形態では、保護部材２２ａ、２２ｂを備えることにより、支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとの固定部の強度をさらに強化できる。保護部材２２ａ、２２ｂの材質については特に限定されず、金属でも樹脂でもいずれも用いることができる。
【００５３】
（実施形態４）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図７は、本実施形態の非水電解質電池に保護部材を取り付ける前の斜視図である。図７において、本実施形態の非水電解質電池２０は、支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられた封止部１７ａ、１７ｂに、それらを覆う保護部材２２ａ、２２ｂをさらに取り付けるものである。保護部材２２ａ、２２ｂには、突起部２１ａ、２１ｂと嵌合するための嵌合穴２３ａ、２３ｂが形成されている。本実施形態の非水電解質電池２０は、保護部材２２ａ、２２ｂを取り付ける以外は、実施形態２の非水電解質電池（図５Ａ、Ｂ）と同様の構成とすることができる。
【００５４】
本実施形態では、保護部材２２ａ、２２ｂを備えることにより、支持部材１８ａ、１８ｂと封止部１７ａ、１７ｂとの固定部の強度をさらに強化できる。実施形態３と同様に保護部材２２ａ、２２ｂの材質は特に限定されない。
【００５５】
（実施形態５）
本発明の非水電解質電池の他の実施形態について説明する。図８Ａは本実施形態の非水電解質電池の底面図であり、図８Ｂは本実施形態の非水電解質電池の変形例の底面図であり、図８Ｃは本実施形態の非水電解質電池の他の変形例の底面図である。
【００５６】
図８Ａ、Ｂ、Ｃの非水電解質電池では、２個の外装材２４、２５を重ね合わせて備え、外装体２４、２５の封止部１７ａ、１７ｂは、それぞれ１個の支持部材１８ａ、１８ｂに巻きつけられて固定されている。外装材２４、２５としては、実施形態１で説明した外装体１４と同様のものを使用できる。また、本実施形態の構成は、実施形態１〜４で説明した非水電解質電池の構成と組み合わせることもできる。
【００５７】
本実施形態では、２個の単電池を組み合わせた非水電解質電池の耐振動性と耐衝撃性とを向上できるとともに、支持部材を２個の単電池で共有できるため、構成部材の数を削減できる。
【００５８】
（実施形態６）
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、実施形態１〜５で説明した非水電解質電池を複数積層したものであり、上記非水電解質電池が、連結部材により複数連結されている。
【００５９】
以下に示す図９、図１０及び図１１Ａ、１１Ｂでは、非水電解質電池の全部又は一部の図示を省略する場合がある。
【００６０】
図９は、本実施形態で用いる連結部材を支持部材に接合する前を示す斜視図である。図９において、支持部材１８ａ、１８ｂの端部が、連結部材２６の上下に配置された連結穴２６ａ、２６ｂのうち、上部に配置された連結穴２６ａに接合されることにより、支持部材１８ａ、１８ｂの端部に連結部材２６が取り付けられる。支持部材１８ａ、１８ｂと連結部材２６との接合方法は、嵌合でも溶接でもよく特に限定されない。また、連結部材２６の材質も特に限定されないが、通常は支持部材１８ａ、１８ｂと同様の材質が用いられる。
【００６１】
図１０は、連結部材により非水電解質電池を複数連結する前の斜視図である。複数の非水電解質電池２０は、上に配置された連結部材２６の連結穴２６ｂと、下に配置された連結部材２６の連結穴２６ａとが重なるように積層される。
【００６２】
図１１Ａは積層された非水電解質電池の正極リード端子部と負極リード端子部とを電気的に接続する構造を示す斜視図であり、図１１Ｂは本実施形態の非水電解質電池モジュールの分解斜視図である。
【００６３】
図１１Ａにおいて、正極リード端子部１６ａ及び負極リード端子部１６ｂにそれぞれ接続された正極端子２７ａと負極端子２７ｂとは、接続部材３１を用いてそれぞれ直列に接続される。正極端子２７ａと負極端子２７ｂとの電気的接続は、直列接続に限らず、並列接続とすることもできる。
【００６４】
図１１Ｂにおいて、本実施形態の非水電解質電池モジュール３０は、上面板２８ａ、下面板２８ｂ、側面板２９ａ、２９ｂを電池積層体の外面に取り付けることにより、全体が一体として形成される。上面板２８ａ、下面板２８ｂ、側面板２９ａ、２９ｂの材質も特に限定されず、金属でも樹脂でもいずれも用いることができる。
【００６５】
本発明の非水電解質電池モジュールは、高い耐振動性と耐衝撃性とを有する非水電解質電池を連結部材により任意の数だけ簡便に積層できるとともに、電池モジュール全体としての耐振動性及び耐衝撃性を向上できる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ2：８０重量部と、導電助剤であるアセチレンブラック：１０重量部と、バインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）：５重量部とに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を溶剤として加えて、均一になるように混合して正極合剤含有ペーストを調製した。この正極合剤含有ペーストを、正極集電体となる厚さ１５μｍ、長さ１９７ｍｍ、幅１０９ｍｍ（未塗布の電極リード接合部長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍは含まず。）のアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した。その後、カレンダー処理を行って、全厚が約１５０μｍになるように調整して、アルミニウム箔製の正極リード端子を備えた正極を作製した。
【００６８】
＜負極の作製＞
負極活物質である黒鉛：９０重量部と、バインダであるＰＶＤＦ：５重量部とに、ＮＭＰを溶剤として加えて、均一になるように混合して負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを、負極集電体となる厚さ１０μｍ、長さ２０５ｍｍ、幅１０５ｍｍ（未塗布の電極リード接合部長さ１４ｍｍ×幅２０ｍｍは含まず。）の銅箔の両面に塗布して乾燥した。その後、カレンダー処理を行って、全厚が約１５０μｍになるように調整して、銅箔製の負極リード端子を備えた負極を作製した。
【００６９】
＜電極体の作製＞
図１Ａに示すように、上記のように作製した正極と負極との間に、厚さ２０μｍ、長さ２０８ｍｍ、幅１１７ｍｍのポリエチレン製の微多孔性フィルムよりなるセパレータを配置して交互に積層し、１５枚の正極及び１６枚の負極を有する電極体を作製した。次に、正極リード端子及び負極リード端子をそれぞれ重ね合わせて溶接し、それぞれ正極リード端子部及び負極リード端子部とした。
【００７０】
＜電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣの混合体積比は１：２）中にＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／Ｌ溶解させた電解液を調製した。
【００７１】
＜電池の作製＞
図１Ｂに示すように、厚さ１５０μｍのアルミラミネート外装材の片面に深絞り成形により電極収納部を形成し、図１Ｃに示すように、その電極収納部に上記電極体を収納した。その後、上記電極体に上記電解液を注液し、電極体に電解液を十分に浸透させた後、上記外装材の谷折りされた一辺以外の三辺を幅１０ｍｍの範囲で熱溶着して封止部を形成した。このときのセル外形は、長さ２３５ｍｍ（リード端子部含まず。）、幅１４２ｍｍ、厚さ約６ｍｍであった。次に、図２Ａに示すように、外径６ｍｍ、長さ２３５ｍｍの中空アルミニウム管を支持部材として用い、上記アルミニウム管に上記外装材の封止部を幅１０ｍｍの両面粘着テープを介して巻きつけて固定して、本実施例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７２】
（比較例１）
図１Ｃに示したように、封止部を支持部材に巻きつけていない以外は、実施例１と同様にして本比較例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７３】
（比較例２）
図１４に示すように、上記外装材の封止部を幅５ｍｍで２回折り返して、幅５ｍｍの両面粘着テープを介して固定した以外は、実施例１と同様にして本比較例の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。本比較例の電池は、特許文献１に記載したものである。
【００７４】
＜耐振動性及び耐衝撃性の評価＞
実施例１及び比較例１、２の各電池の耐振動性及び耐衝撃性を評価するために、下記のとおり電池の落下試験を行った。
【００７５】
落下試験は、図１２に示すように、落下高さＨ：１．５ｍ、落下面：コンクリート床面、落下方向を下記（１）〜（４）とし、（１）〜（４）を１サイクルとして、５サイクル行った。
【００７６】
（１）電池の底部の角部側からの落下
（２）電池の電池収納部側からの落下
（３）電池の底部側からの落下
（４）電池の電極リード端子部側からの落下
【００７７】
落下試験開始前（初期）及び落下試験が１サイクル終了毎に、図１３に示すように、各電池に共通する電池収納部１５の幅ｘ、長さｙ、厚さｚを測定するとともに、電解液の漏液の有無を観察した。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１の結果から、初期に対する５サイクル終了後のｘ、ｙ、ｚの変化率を計算すると表２の結果となった。各寸法の変化率（％）は、下記式により計算した。
変化率＝〔｜（５サイクル後の寸法）−（初期の寸法）｜／（初期の寸法）〕×１００
【００８０】
【表２】
【００８１】
表２から、実施例１の電池は、比較例１及び２の電池に比べて、落下試験による電極収納部の変形が少なく、耐振動性及び耐衝撃性が高いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、耐振動性及び耐衝撃性が高いとともに小型化が可能な非水電解質電池及び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及び非水電解質電池モジュールは、高い耐振動性及び耐衝撃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】
【００８３】
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、２４、２５ 外装体
１４ａ 第１外装面
１４ｂ 第２外装面
１５ 電極収納部
１６ａ 正極リード端子部
１６ｂ 負極リード端子部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 封止部
１８ａ、１８ｂ 支持部材
１９ａ、１９ｂ 嵌合穴
２０ 非水電解質電池
２１ａ、２１ｂ 突起部
２２ａ、２２ｂ 保護部材
２３ａ、２３ｂ 嵌合穴
２６ 連結部材
２６ａ、２６ｂ 連結穴
２７ａ 正極端子
２７ｂ 負極端子
２８ａ 上面板
２８ｂ 下面板
２９ａ、２９ｂ 側面板
３０ 非水電解質電池モジュール
３１ 接続部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含む非水電解質二次電池であって、
前記外装材の外周は、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封止部を形成し、
前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、
前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記支持部材が、棒状体からなる請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記支持部材が、中空棒状体からなる請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記支持部材と前記封止部とが、接着して固定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項５】
前記外装材の厚さ方向における前記支持部材の径又は高さが、前記外装材の厚さとほぼ等しい請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項６】
前記支持部材と前記封止部とが、固定部材により固定されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項７】
前記固定部材が、前記封止部に形成された嵌合穴と、前記支持部材に形成され、前記嵌合穴と嵌合する突起部とからなる請求項６に記載の非水電解質電池。
【請求項８】
前記支持部材に巻きつけられた前記封止部を覆う保護部材をさらに含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項９】
前記外装材を２個重ね合わせて備え、前記各外装材の前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、それぞれ支持部材に巻きつけられて固定されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の非水電解質電池を複数積層したことを特徴とする非水電解質電池モジュール。
【請求項１１】
前記非水電解質電池が、連結部材により連結されている請求項１０に記載の非水電解質電池モジュール。
【請求項１】
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、前記外装材から外部に引き出された電極リード端子部とを含む非水電解質二次電池であって、
前記外装材の外周は、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封止部を形成し、
前記谷折りされた一辺と対向する封止部から前記電極リード端子部が引き出され、
前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、支持部材に巻きつけられて固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記支持部材が、棒状体からなる請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記支持部材が、中空棒状体からなる請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記支持部材と前記封止部とが、接着して固定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項５】
前記外装材の厚さ方向における前記支持部材の径又は高さが、前記外装材の厚さとほぼ等しい請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項６】
前記支持部材と前記封止部とが、固定部材により固定されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項７】
前記固定部材が、前記封止部に形成された嵌合穴と、前記支持部材に形成され、前記嵌合穴と嵌合する突起部とからなる請求項６に記載の非水電解質電池。
【請求項８】
前記支持部材に巻きつけられた前記封止部を覆う保護部材をさらに含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項９】
前記外装材を２個重ね合わせて備え、前記各外装材の前記電極リード端子部が引き出されている封止部以外の封止部が、それぞれ支持部材に巻きつけられて固定されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の非水電解質電池を複数積層したことを特徴とする非水電解質電池モジュール。
【請求項１１】
前記非水電解質電池が、連結部材により連結されている請求項１０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１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【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】
【公開番号】特開２０１０−２１８７５６（Ｐ２０１０−２１８７５６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６１３８６（Ｐ２００９−６１３８６）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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