(57)【要約】【課題】積層体における最外層の電極の損傷を防止することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１は、負極４、正極５、負極集電板６及び正極集電板７が積層されてなる積層体２と、積層体２を覆うラミネートフィルム３と、負極集電板６及び正極集電板７と電気的に接続され、ラミネートフィルム３の外部に取り出される負極タブ９及び正極タブ１０とを備え、ラミネートフィルム３は、積層体２の積層方向に互いに対向するように配置された上側外装部１１及び下側外装部１２を有し、上側外装部１１及び下側外装部１２は、断面略Ｕ字状を呈し、上側外装部１１及び下側外装部１２における積層方向に垂直な内壁面１３ａ，１６ａと積層体２の積層方向の上端面２ａ及び下端面２ｂとの間には、ダミー層２３が配置されており、積層方向から見たダミー層２３の外形寸法は、積層方向から見た負極４及び正極５の外形寸法よりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極及び集電板が積層されてなる積層体と、
前記積層体を覆う外装部材と、
前記集電板と電気的に接続され、前記外装部材の外部に取り出されるタブとを備え、
前記外装部材は、前記積層体の積層方向に互いに対向するように配置された第１外装部及び第２外装部を有し、
前記第１外装部及び前記第２外装部の少なくとも一方は、断面略Ｕ字状を呈し、
前記第１外装部及び前記第２外装部の少なくとも一方における前記積層方向に垂直な内壁面と前記積層体の前記積層方向の端面との間には、ダミー層が配置されており、
前記積層方向から見た前記ダミー層の外形寸法は、前記積層方向から見た前記電極の外形寸法よりも大きい蓄電装置。
【請求項２】
前記第１外装部及び前記第２外装部は、何れも断面略Ｕ字状を呈し、
前記ダミー層は、前記第１外装部及び前記第２外装部における前記積層方向に垂直な内壁面と前記積層体の前記積層方向の両端面との間にそれぞれ配置されている請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記ダミー層の前記外装部材側の主面の縁部には、面取りが設けられている請求項１または２記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記ダミー層の厚みは、前記外装部材の厚みよりも大きい請求項１〜３の何れか一項記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄電装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の蓄電装置は、正極層及び負極層の組み合わせの構成を複数有する発電要素と、発電要素を被覆する高分子金属複合フィルムと、高分子金属複合フィルムの内部から外部へ取り出されるタブとを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、高分子金属複合フィルムが断面略Ｕ字状を呈しているため、発電要素（積層体）における最外層の電極の縁部が外部からの応力を受けやすく、当該電極が損傷してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、積層体における最外層の電極の損傷を防止することができる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る蓄電装置は、電極及び集電板が積層されてなる積層体と、積層体を覆う外装部材と、集電板と電気的に接続され、外装部材の外部に取り出されるタブとを備え、外装部材は、積層体の積層方向に互いに対向するように配置された第１外装部及び第２外装部を有し、第１外装部及び第２外装部の少なくとも一方は、断面略Ｕ字状を呈し、第１外装部及び第２外装部の少なくとも一方における積層方向に垂直な内壁面と積層体の積層方向の端面との間には、ダミー層が配置されており、積層方向から見たダミー層の外形寸法は、積層方向から見た電極の外形寸法よりも大きい。
【０００７】
このような蓄電装置においては、外装部材を構成する第１外装部及び第２外装部のうち断面略Ｕ字状を呈する外装部における積層方向に垂直な内壁面と積層体の積層方向の端面との間には、ダミー層が配置されており、積層方向から見たダミー層の外形寸法は、積層方向から見た電極の外形寸法よりも大きい。従って、蓄電装置に外部からの応力が加わったときには、外部からの応力をダミー層が受けることになるため、積層体における最外層の電極の縁部が外部からの応力を受けにくい。これにより、積層体における最外層の電極の損傷が防止される。
【０００８】
第１外装部及び第２外装部は、何れも断面略Ｕ字状を呈し、ダミー層は、第１外装部及び第２外装部における積層方向に垂直な内壁面と積層体の積層方向の両端面との間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合には、積層体における積層方向両側の最外層の電極の縁部が外部からの応力を受けにくくなるため、積層体における積層方向両側の最外層の電極の損傷が防止される。
【０００９】
ダミー層の外装部材側の主面の縁部には、面取りが設けられていてもよい。この場合には、蓄電装置に外部からの応力が加わったときに、ダミー層の縁部が積層方向の内側に曲がりにくくなると共に、外装部材の曲げ部に亀裂が生じにくくなる。
【００１０】
ダミー層の厚みは、外装部材の厚みよりも大きくてもよい。この場合には、ダミー層は外部からの応力を十分に受けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、積層体における最外層の電極の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電装置を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１に示された蓄電装置の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置を示す平面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図１及び図２において、本実施形態の蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車または電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。
【００１５】
蓄電装置１は、例えばリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池等の二次電池であってもよく、電気二重層キャパシタであってもよい。また、蓄電装置１は、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合について例示する。
【００１６】
蓄電装置１は、積層体２と、この積層体２を覆う外装部材であるラミネートフィルム３とを備えている。なお、本実施形態では、積層体２の積層方向（Ｚ軸方向）を上下方向とする。
【００１７】
積層体２は、電極である負極４及び正極５と負極集電板６及び正極集電板７とセパレータ８とが積層されてなる構造を有している。積層体２の最上層（一方の最外層）及び最下層（他方の最外層）には、負極集電板６が配置されている。積層体２は、積層方向に負極４、負極集電板６、負極４、セパレータ８、正極５、正極集電板７、正極５、セパレータ８及び負極４の順に配置されている。負極４、正極５、負極集電板６、正極集電板７及びセパレータ８は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を呈している。
【００１８】
負極４は、負極集電板６の両面に形成されている。各負極集電板６は、積層体２のＸ軸方向の一方側に向けて延びている。なお、Ｘ軸方向は、積層方向（Ｚ軸方向）に垂直な方向である。各負極集電板６は、積層方向の内側に屈曲している。そして、各負極集電板６は、互いに電気的に接続されている。
【００１９】
正極５は、正極集電板７の両面に形成されている。各正極集電板７は、積層体２のＸ軸方向の他方側に向けて延びている。最も中央に位置する正極集電板７以外の各正極集電板７は、積層方向の内側に屈曲している。そして、各正極集電板７は、互いに電気的に接続されている。
【００２０】
負極集電板６及び正極集電板７は、例えば純金属箔または合金箔である。純金属箔としては、例えば銅箔、アルミニウム箔、チタン箔またはニッケル箔が挙げられる。合金箔としては、例えばステンレス鋼箔または上記純金属の合金箔が挙げられる。
【００２１】
負極４は、負極活物質と電解質とを含んでいる。負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボンまたはソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素であるシリコン、スズまたはその化合物、或いはホウ素添加炭素等である。電解質は、例えば固体電解質、固体高分子電解質またはゲル状電解質である。固体電解質は、ジルコニアまたはβアルミナを含む。固体高分子電解質は、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）等のアルキレンオキシド系高分子化合物、若しくはこれらの共重合体を含む。ゲル状電解質は、流動性を完全に若しくはほぼ完全に示さない電解質である。
【００２２】
正極５は、正極活物質と電解質とを含んでいる。正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等である。複合酸化物の組成には、例えばマンガン、チタン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとが含まれる。電解質は、例えば負極４の電解質と同様である。
【００２３】
セパレータ８は、負極４と正極５との間に配置されている。セパレータ８は、負極４及び正極５に含まれる電解質によって構成されている。また、セパレータ８は、電解質を充填可能な多孔質膜であってもよい。セパレータ８が固体電解質によって構成される場合、セパレータ８は略矩形の板状を呈していてもよい。
【００２４】
各負極集電板６には、負極タブ９が電気的に接続されている。各正極集電板７には、正極タブ１０が電気的に接続されている。負極タブ９及び正極タブ１０は、例えば負極集電板６及び正極集電板７と同じ材料で形成されている。負極タブ９は、ラミネートフィルム３のＸ軸方向の一方側においてラミネートフィルム３の外部に取り出されている。正極タブ１０は、ラミネートフィルム３のＸ軸方向の他方側においてラミネートフィルム３の外部に取り出されている。
【００２５】
ラミネートフィルム３は、積層体２の積層方向に互いに対向するように配置された上側外装部１１（第１外装部）及び下側外装部１２（第２外装部）を有している。上側外装部１１及び下側外装部１２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直に切った断面で略Ｕ字状（以下、断面略Ｕ字状）を呈している。なお、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向である。
【００２６】
上側外装部１１は、天板部分１３と、この天板部分１３に対して屈曲するように設けられた側板部分１４と、この側板部分１４の先端からＸ軸方向及びＹ軸方向の外側に張り出した張出部分１５とからなっている。下側外装部１２は、底板部分１６と、この底板部分１６に対して屈曲するように設けられた側板部分１７と、この側板部分１７の先端からＸ軸方向及びＹ軸方向の外側に張り出した張出部分１８とからなっている。
【００２７】
上側外装部１１の張出部分１５及び下側外装部１２の張出部分１８は、負極集電板６、正極集電板７、負極タブ９及び正極タブ１０と熱溶着により接合されている。また、張出部分１５，１８同士も、熱溶着により接合されている。
【００２８】
上側外装部１１及び下側外装部１２は、図３に示されるように、金属層２０と、この金属層２０よりも積層方向の外側に配置された絶縁樹脂層２１と、金属層２０よりも積層方向の内側に配置されたシール樹脂層２２とからなる３層構造を有している。金属層２０は、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルまたは銅等の純金属または合金で形成されている。絶縁樹脂層２１は、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリエチレンテレフタレート等の樹脂で形成されている。シール樹脂層２２は、ポリプロピレンまたはポリエチレン等の樹脂で形成されている。
【００２９】
上側外装部１１の天板部分１３の内壁面１３ａと積層体２の上端面２ａとの間、及び下側外装部１２の底板部分１６の内壁面１６ａと積層体２の下端面２ｂとの間には、ダミー層２３がそれぞれ配置されている。つまり、ダミー層２３は、上側外装部１１の天板部分１３及び下側外装部１２の底板部分１６と積層体２の最上層及び最下層の負極４との間にそれぞれ配置されている。内壁面１３ａは、上側外装部１１における積層方向に垂直な面である。内壁面１６ａは、下側外装部１２における積層方向に垂直な面である。ダミー層２３は、シール樹脂層２２と接触している。
【００３０】
ダミー層２３は、例えば樹脂製の平板で形成されている。ダミー層２３は、平面視矩形状を呈している。積層方向から見たダミー層２３の外形寸法は、積層方向から見た負極４及び正極５の外形寸法よりも大きい。外形寸法は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の寸法である。また、ダミー層２３の厚みは、ラミネートフィルム３の厚みよりも大きい。
【００３１】
ダミー層２３の縁部は、ラミネートフィルム３の屈曲部に位置している。つまり、上側のダミー層２３の縁部は、上側外装部１１における天板部分１３と側板部分１４との境界部に位置している。下側のダミー層２３の縁部は、下側外装部１２における底板部分１６と側板部分１７との境界部に位置している。このとき、ダミー層２３の縁部は、積層方向の内側に曲がっていない。
【００３２】
ダミー層２３のラミネートフィルム３側の主面２３ａの縁部には、図３に示されるように、面取り２４が設けられている。面取り２４は、平坦状となっていてもよいし、Ｒ状となっていてもよい。
【００３３】
ダミー層２３を形成する樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００３４】
ところで、ラミネートフィルム３の上側外装部１１において天板部分１３に対する側板部分１４の角度が垂直に近くなるほど、側板部分１４と積層体２との距離が短くなるため、上側外装部１１の外側を流れる空気によって積層体２が冷却されやすくなる。しかし、上側外装部１１において天板部分１３に対する側板部分１４の角度が垂直に近くなるほど、蓄電装置１に外部からの応力が加わったときに、積層体２の最上層に位置する負極４の縁部が外部からの応力を受けやすく、当該負極４が損傷するおそれがある。同様に、ラミネートフィルム３の下側外装部１２において底板部分１６に対する側板部分１７の角度が垂直に近くなるほど、蓄電装置１に外部からの応力が加わったときに、積層体２の最下層に位置する負極４の縁部が外部からの応力を受けやすく、当該負極４が損傷するおそれがある。
【００３５】
そのような不具合に対し、本実施形態では、上側外装部１１における積層方向に垂直な内壁面１３ａと積層体２の上端面２ａとの間、及び下側外装部１２における積層方向に垂直な内壁面１６ａと積層体２の下端面２ｂとの間には、ダミー層２３がそれぞれ配置されており、積層方向から見たダミー層２３の外形寸法は、積層方向から見た負極４及び正極５の外形寸法よりも大きい。従って、蓄電装置１に外部からの応力が加わったときには、外部からの応力をダミー層２３が受けることになるため、積層体２における最外層の負極４の縁部が外部からの応力を受けにくい。これにより、積層体２における最外層の負極４の損傷が防止される。
【００３６】
また、本実施形態では、ダミー層２３のラミネートフィルム３側の主面２３ａの縁部には面取り２４が設けられているので、蓄電装置１に外部からの応力が加わったときに、ダミー層２３の縁部が積層方向の内側に曲がりにくくなると共に、ラミネートフィルム３の曲げ部に亀裂が生じにくくなる。ラミネートフィルム３への亀裂の発生が抑えられることで、外部とのシール性が十分に確保されるため、蓄電装置１内に空気、水分または異物等が入ることが確実に防止される。
【００３７】
また、本実施形態では、ダミー層２３の厚みはラミネートフィルム３の厚みよりも大きいので、ダミー層２３は外部からの応力を十分に受けることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、ダミー層２３の厚みがラミネートフィルム３の厚みよりも大きくなっているが、特にその形態には限られず、ダミー層２３の厚みがラミネートフィルム３の厚みと等しくてもよいし、ダミー層２３の厚みがラミネートフィルム３の厚みよりも小さくてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、ラミネートフィルム３を構成する上側外装部１１及び下側外装部１２は、何れも断面略Ｕ字状を呈しているが、特にその形態には限られず、上側外装部１１及び下側外装部１２の何れか一方のみが断面略Ｕ字状を呈しており、上側外装部１１及び下側外装部１２の他方が平板状または略平板状になっていてもよい。上側外装部１１のみが断面略Ｕ字状を呈している場合は、上側外装部１１における積層方向に垂直な内壁面１３ａと積層体２の上端面２ａとの間のみにダミー層２３が配置されていればよい。下側外装部１２のみが断面略Ｕ字状を呈している場合は、下側外装部１２における積層方向に垂直な内壁面１６ａと積層体２の下端面２ｂとの間のみにダミー層２３が配置されていればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…蓄電装置、２…積層体、２ａ…上端面、２ｂ…下端面、３…ラミネートフィルム（外装部材）、４…負極（電極）、５…正極（電極）、６…負極集電板（集電板）、７…正極集電板（集電板）、９…負極タブ（タブ）、１０…正極タブ（タブ）、１１…上側外装部（第１外装部）、１２…下側外装部（第２外装部）、１３ａ…内壁面、１６ａ…内壁面、２３…ダミー層、２３ａ…主面、２４…面取り。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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