(57)【要約】【課題】電解液等の飛散を抑制して蓄電デバイスの安全性を向上させる。【解決手段】蓄電デバイス１０の外装容器１２には、熱融着処理によって電極収容部２３を囲うように封止帯２０，２１が形成される。また、封止帯２１の中央には他の部位よりも融着幅の狭い安全弁部２１ａが形成される。さらに、外装容器１２には、安全弁部２１ａに所定間隔を空けて対向する封止帯２２が形成される。過充電等によって電極収容部２３内の圧力が規定値を超える場合には、安全弁部２１ａの融着面が剥離して開口し、開口する安全弁部２１ａから電極収容部２３内のガスＧが排出される。また、ガスＧだけでなく電極材料や電解液Ｘについても安全弁部２１ａから排出されるが、封止帯２２によって電極材料や電解液Ｘは捕捉されるようになっている。これにより、電極材料や電解液Ｘの飛散を抑制することができ、蓄電デバイス１０の安全性を高めることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム材を貼り合わせて形成されるフィルム型容器と、前記フィルム型容器の電極収容部に収容される電極ユニットとを備える蓄電デバイスであって、
前記電極収容部を区画する第１封止帯を前記フィルム型容器に形成し、前記第１封止帯の一部を他の部位よりも封止強度の低い安全弁部として形成し、
前記安全弁部に所定間隔を空けて対向するとともに、前記第１封止帯との間に排出流路を区画する第２封止帯を前記フィルム型容器に形成したことを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電デバイスにおいて、
前記フィルム型容器内に収容される電解液は有機溶媒を含むことを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載の蓄電デバイスにおいて、
前記排出流路の端部は開口されることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項４】
請求項１または２記載の蓄電デバイスにおいて、
前記排出流路の端部が封止されるとともに、前記排出流路上の前記フィルム材に貫通孔が形成されることを特徴とする蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム型容器を備える蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に搭載される蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタ等がある。このような蓄電デバイスにおいて、過充電、過放電、内部短絡、外部短絡等の異常状態が発生した場合には、電解液からガスが発生して外装容器を膨張させてしまうおそれがある。そこで、蓄電デバイスの外装容器を構成する金属缶等には安全弁が組み付けられており、外装容器内の圧力が上昇した場合には安全弁を開いてガスを排出するようにしている。
【０００３】
ところで、蓄電デバイスの小型化や軽量化を図る観点から、蓄電デバイスの外装容器としてラミネートフィルムを用いたフィルム型容器が提案されている。しかしながら、フィルム型容器に対して安全弁を組み付けることは困難であるため、フィルム型容器に対して溝や切欠き等の脆弱部を形成した蓄電デバイスが提案されている(例えば、特許文献１〜３参照)。これにより、ガス発生に伴って容器内の圧力が上昇した場合には、脆弱部を開口させてガスを排出することができ、外装容器の破裂等を未然に防止することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１２５０５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７３２２号公報
【特許文献３】特開２０００−１００３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された蓄電デバイスにあっては、外装容器に対して単に脆弱部が形成される構造であるため、外装容器内の圧力が上昇して脆弱部が開口する際には、ガスだけでなく電極材料や電解液等を外部に飛散させてしまうことになる。このように、蓄電デバイスの電解液等を飛散させてしまうことは、蓄電デバイスの安全性を低下させる要因となるため、電解液等の飛散を防止するための構造が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、電極材料や電解液等の飛散を抑制することにより、蓄電デバイスの安全性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の蓄電デバイスは、フィルム材を貼り合わせて形成されるフィルム型容器と、前記フィルム型容器の電極収容部に収容される電極ユニットとを備える蓄電デバイスであって、前記電極収容部を区画する第１封止帯を前記フィルム型容器に形成し、前記第１封止帯の一部を他の部位よりも封止強度の低い安全弁部として形成し、前記安全弁部に所定間隔を空けて対向するとともに、前記第１封止帯との間に排出流路を区画する第２封止帯を前記フィルム型容器に形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の蓄電デバイスは、前記フィルム型容器内に収容される電解液は有機溶媒を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の蓄電デバイスは、前記排出流路の端部は開口されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の蓄電デバイスは、前記排出流路の端部が封止されるとともに、前記排出流路上の前記フィルム材に貫通孔が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安全弁部に対向するように第２封止帯を設けるようにしたので、安全弁部から排出される電極材料や電解液等を第２封止帯に当てることが可能となる。これにより、電極材料や電解液等を第２封止帯によって捕捉することができるため、電極材料や電解液の飛散を抑制することができ、蓄電デバイスの安全性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態である蓄電デバイスを示す斜視図である。
【図２】蓄電デバイスの構造を示す分解斜視図である。
【図３】外装容器の封止状態を示す説明図である。
【図４】(Ａ)は安全弁部が作動したときのガス排出径路を示す説明図である。また、(Ｂ)は安全弁部が作動したときの蓄電デバイスを示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える外装容器の封止状態を示す説明図である。
【図６】(Ａ)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える外装容器の封止状態を示す説明図である。また、(Ｂ)は安全弁部が作動したときの蓄電デバイスを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態である蓄電デバイス１０を示す斜視図である。図２は蓄電デバイス１０の構造を示す分解斜視図である。図１および図２に示すように、蓄電デバイス１０は、電極ユニット１１を収容する外装容器(フィルム型容器)１２を有している。この外装容器１２は、一対のラミネートフィルム(フィルム材)１３を貼り合わせることで構成されている。ラミネートフィルム１３は、アルミニウム箔の両面にプラスチックフィルムをラミネートした積層構造を有している。ラミネートフィルム１３の外層を構成するプラスチックフィルムの材料としては、機械的強度や耐熱性に優れたナイロンフィルム等が用いられる。また、ラミネートフィルム１３の内層を構成するプラスチックフィルムの材料としては、防湿性やシール性に優れたポリエチレンやポリプロピレン等が用いられる。これらポリエチレンやポリプロピレンは、加熱することによって容易に接着することが可能である。このため、内層が対向するように重ねたラミネートフィルム１３に対して熱融着処理を施すことにより、ラミネートフィルム１３を互いに接合して外装容器１２を構成することが可能となっている。
【００１４】
このような外装容器１２に収容される電極ユニット１１は、セパレータを介して交互に積層される正極および負極によって構成されている。また、外装容器１２にはエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の有機溶媒を含む電解液が注入されている。さらに、正極にはラミネートフィルム１３の合わせ面から突出する正極端子１４が接合されており、負極にはラミネートフィルム１３の合わせ面から突出する負極端子１５が接合されている。なお、電極ユニット１１として積層型の電極ユニットを示しているが、これに限られることはなく、長尺状の正極および負極を重ねて巻き取るようにした捲回型の電極ユニットであっても良い。
【００１５】
図３は外装容器１２の封止状態を示す説明図である。図３においてハッチングを付した部位が熱融着処理によって封止される部位である。蓄電デバイス１０の製造過程においては、電極ユニット１１を挟み込むように一対のラミネートフィルム１３が合わせられる。そして、ラミネートフィルム１３の下辺部および側辺部に対して熱融着処理が施され、下辺部から両側辺部にかけて略Ｕ字状に封止帯２０が形成される。次いで、封止帯２０によって袋状となるラミネートフィルム１３に対して電解液が注入された後に、ラミネートフィルム１３の上辺部に対して熱融着処理が施される。この熱融着処置により、ラミネートフィルム１３の上辺部には２本の封止帯２１，２２が形成される。
【００１６】
このように、ラミネートフィルム１３に対して熱融着処理を施すことにより、電極ユニット１１を収容する電極収容部２３が第１封止帯２０，２１によって区画される。また、封止帯２１のほぼ中央には安全弁部２１ａが形成されており、この安全弁部２１ａは他の部位よりも狭い融着幅を有している。すなわち、安全弁部２１ａの封止強度は他の封止帯２０，２１の封止強度よりも低くなるように設計されている。また、ラミネートフィルム１３には、安全弁部２１ａに所定間隔を空けて対向する第２封止帯２２が形成されている。さらに、封止帯２１とこれにほぼ平行となる封止帯２２とにより、封止帯２１，２２の間には排出流路２４が区画されている。なお、排出流路２４の端部２５は開口された状態となっている。
【００１７】
ここで、図４(Ａ)は安全弁部２１ａが作動したときのガス排出径路を示す説明図である。また、図４(Ｂ)は安全弁部２１ａが作動したときの蓄電デバイス１０を示す斜視図である。蓄電デバイス１０に対して過充電や内部短絡等の異常状態が発生した場合には、電解液が分解されてガスが発生するため、電極収容部２３内の圧力が上昇する。そして、図４(Ａ)および(Ｂ)に示すように、電極収容部２３内の圧力が規定値を超えて上昇した場合には、安全弁部２１ａの融着面が剥離することになる。すなわち、電極収容部２３内の圧力が著しく上昇する前に、安全弁部２１ａを開口させてガスを排出することができ、外装容器１２の破裂等を未然に防止することが可能となる。なお、上述の説明において、安全弁部２１ａについて「作動」という表現を用いたが、これは電極収容部２３内の圧力の上昇により安全弁部２１ａの融着面が剥離して「開口」することを指す。
【００１８】
ところで、電極収容部２３内の圧力が上昇して安全弁部２１ａが開口する状況にあっては、安全弁部２１ａからガスが排出されるだけでなく、電極材料や電解液等も一緒に排出されることになる。このように、電極材料や電解液等を外部に飛散させることは、蓄電デバイス１０の安全性を低下させる要因となっていた。特に、リチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタ等に採用される電解液の多くは、可燃性を有する有機溶媒にリチウム塩を溶解させた有機溶媒電解液であるため、このような電解液を外部に飛散させることのない構造が望まれていた。
【００１９】
そこで、本発明の蓄電デバイス１０が備える外装容器１２には、安全弁部２１ａに所定間隔を空けて対向する封止帯２２が設けられている。このような封止帯２２を設けることにより、図４(Ａ)に示すように、安全弁部２１ａから排出される収容物(電極材料，電解液，ガス等)を封止帯２２に当てることができ、電解液Ｘ等を含む収容物からガスＧを分離することが可能となる。そして、分離されたガスＧは流れ方向を変えて排出流路２４に案内され、開口する排出流路２４の端部２５から外部に排出されるようになっている。このように、安全弁部２１ａに対向させて封止帯２２を設けることにより、電極材料や電解液Ｘ等を捕捉することができるため、電極材料や電解液Ｘ等の噴出を抑制することができ、蓄電デバイス１０の安全性を高めることが可能となる。しかも、ラミネートフィルム１３に対する熱融着パターンを変えるだけで、安全弁部２１ａや封止帯２２を形成して安全性を高めることができるため、安全性を高めるようにした蓄電デバイス１０のコストを抑制することが可能となる。
【００２０】
図５は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス３０が備える外装容器(フィルム型容器)３１の封止状態を示す説明図である。なお、図３に示す部材(構成部分)と同様の部材(構成部分)については、同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、ラミネートフィルム１３の上辺部に設けられる第２封止帯３２は、前述した封止帯２２よりも短く形成されている。このように封止帯３２を短く形成した場合であっても、安全弁部２１ａの幅寸法Ｗ１よりも封止帯３２の幅寸法Ｗ２が長く形成され、封止帯３２が安全弁部２１ａに対向して配置される構造であれば、前述した効果と同様の効果を得ることが可能となる。すなわち、封止帯３２が安全弁部２１ａの開口範囲を覆うような構造であれば、封止帯３２によって電極材料や電解液等を捕捉することができ、前述した効果と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図６(Ａ)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイス４０が備える外装容器(フィルム型容器)４１の封止状態を示す説明図である。また、図６(Ｂ)は安全弁部２１ａが作動したときの蓄電デバイス４０を示す斜視図である。なお、図３に示す部材(構成部分)と同様の部材(構成部分)については、同一の符号を付してその説明を省略する。図６(Ａ)に示すように、排出流路２４の端部４２が熱融着処理によって封止されるとともに、排出流路２４上のラミネートフィルム１３には貫通孔４３が形成されている。なお、貫通孔４３は安全弁部２１ａの開口範囲から外側に外れて形成されている。そして、安全弁部２１ａが開かれる異常時には、図６(Ｂ)に示すように、排出流路２４から貫通孔４３にガスＧが案内され、蓄電デバイス４０の厚み方向にガスＧが排出されることになる。これにより、封止帯２２によって電極材料や電解液等を捕捉するだけでなく、排出流路２４の端部４２によっても電解液等を捕捉することができるため、電解液等の飛散を大幅に制限することが可能となる。
【００２２】
以上、本発明を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図３に示した蓄電デバイス１０の外装容器１２は、排出流路２４の端部２５が開かれた構造となっているが、図６に示した蓄電デバイス４０の外装容器４１と同様に、排出流路２４の端部２５を閉じるように熱融着処理を施しても良い。この場合には、排出流路２４の端部２５が、安全弁部２１ａと同等の圧力で剥離するように、端部２５の封止強度を設定することが必要となる。また、図６に示した蓄電デバイス４０の外装容器４１は、排出流路２４の端部４２が閉じられた構造となっているが、図３に示した蓄電デバイス１０の外装容器１２と同様に、排出流路２４の端部４２を開くようにしても良い。また、図６に示す場合には、ラミネートフィルム１３に対して単に貫通孔４３が形成されているが、貫通孔４３の縁部を閉じるように熱融着処理を施しても良い。この場合には、貫通孔４３の縁部が、安全弁部２１ａと同等の圧力で剥離するように、縁部の封止強度を設定することが必要となる。
【００２３】
また、前述の説明では、一対のラミネートフィルム１３を重ねて外装容器１２，３１，４１を構成しているが、一枚のラミネートフィルムを折り返して外装容器を構成しても良い。また、前述の説明では、ラミネートフィルム１３に対して熱融着処理を施すことにより、外装容器１２，３１，４１に封止帯２０〜２２，３２や安全弁部２１ａを形成しているが、これに限られることはなく、ラミネートフィルム１３に対して所定パターンで接着剤を塗布することにより、外装容器１２，３１，４１に封止帯２０〜２２，３２や安全弁部２１ａを形成しても良い。さらに、前述の説明では、外装容器１２，３１，４１を構成するフィルム材として、３層構造のラミネートフィルム１３を挙げているが、これに限られることはなく、３層構造以外のラミネートフィルムであっても良く、単層構造のフィルムであっても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１０    蓄電デバイス
１１    電極ユニット
１２    外装容器(フィルム型容器)
１３    ラミネートフィルム(フィルム材)
２０    封止帯(第１封止帯)
２１    封止帯(第１封止帯)
２１ａ  安全弁部
２２    封止帯(第２封止帯)
２３    電極収容部
２４    排出流路
３０    蓄電デバイス
３１    外装容器(フィルム型容器)
３２    封止帯(第２封止帯)
４０    蓄電デバイス
４１    外装容器(フィルム型容器)
４２    端部
４３    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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