(57)【要約】フィルム外装電池同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成する。フィルム外装電池（１０１ａ）は、フィルム外装材（１０８）を有する外装ケースに発電要素（１０４）が収容されてなる。外装ケースは、端子を導出する第１の封止部（１０５）と、端子を導出しない第２の封止部（１０６）と、を有する。第２の封止部（１０６）は、発電要素（１０４）の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成される。第２の封止部（１０６）の一部であり、発電要素（１０４）に重なる第３の封止部（１０７）は、その封止面積が上記少なくとも１つの面の面積の４０％以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、
前記第２の封止部の一部であり、前記発電要素に重なる第３の封止部は、その封止面積が前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である、
フィルム外装電池。
【請求項２】
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積が２００００ｍｍ２以上である、
請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項３】
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の縦横比が１：ｋ（ｋ≧４）である、
請求項１又は２に記載のフィルム外装電池。
【請求項４】
前記第３の封止部の封止面積が前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上５０％以下である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項５】
前記第３の封止部の封止面積が前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の８０％以上である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項６】
前記第３の封止部の封止面積が、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積以下である、
請求項５に記載のフィルム外装電池。
【請求項７】
前記第３の封止部の封止面積が、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積より大きい、
請求項１から５のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項８】
請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルム外装電池を備えた組電池であって、
前記第３の封止部同士が重ならず、且つ前記第３の封止部を有する面同士が対向するように、前記フィルム外装電池が複数積層されている、
組電池。
【請求項９】
前記最大面積を有する少なくとも１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている、
請求項８に記載の組電池。
【請求項１０】
請求項５から７のいずれか１項に記載のフィルム外装電池を備えた組電池であって、
前記フィルム外装電池が複数積層され、前記最大面積を有する少なくとも１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている、
組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フィルム外装電池およびそれを備えた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池に代表される二次電池は、電動自転車、電動バイク、自動車などにも搭載されており、高エネルギー密度化、長寿命、高安全性といった二次電池の高性能化の要求が高まっている。この要求に対し、外装容器として形状の自由度が高く、軽量な可撓性を有するフィルム外装材を用いたフィルム外装電池が知られている。さらに、大きな電力が必要とされる場合、複数のフィルム外装電池を接続した組電池が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、フィルム外装電池の外装容器構造に関する技術が開示されている。図１５は特許文献１に開示されたフィルム外装電池を示す図であり、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。図１５および図１６で示すフィルム外装電池は、発電要素７がラミネートフィルム５Ａを有するラミネート外装体５で覆われており、集電端子６がラミネート外装体５の外部に引き出されている。発電要素７は、正極１、負極２、およびそれらに挟まれた電解質層３でなり、正極１および負極２はそれぞれ集電端子６に接続されている。また、このフィルム外装電池は、封口部４Ａ、４Ｂでなる封口部４が発電要素７上で接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２１４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池は使用において外装容器の中に収容される発電要素を保護することが必要である。すなわち、発電要素を構成する正極、負極、セパレータといった部材が落下や振動などの衝撃により当初の形状からのずれや変形が生じることで二次電池本来の性能が毀損される可能性が高まるため、外装容器によって保護することが重要となる。【０００６】
また、フィルム外装電池の長寿命化、高安全性を達成する上で、フィルム外装電池を所定の圧力で均一に押圧し固定することが必要となる。フィルム外装電池を含む二次電池は長期間充放電を行ない使用していくうちに、多少であれ二次電池を構成する部材同士が反応を起こしてガスが発生する。この二次電池内部で発生したガスが二次電池を膨張させ、寿命、電池特性、安全性に影響を与えるためである。【０００７】
ところが、特許文献１に記載の技術では、発電要素に重なるように封止部を設ける構造のフィルム外装電池を複数重ね合わせた組電池を機器に搭載する場合、フィルム外装電池の外装ケースの封止部と封止部以外の部分で段差による隙間が生じてしまう。この生じた隙間によって発電要素の最大面積を有する面を均一に押圧することができなくなり、長寿命化、高安全性といった特性の低下が懸念される。【０００８】
本開示の目的は、上述した課題を解決するフィルム外装電池、およびそのフィルム外装電池を備えた組電池を提供することにある。上記課題は、フィルム外装電池同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することができない、というものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示のフィルム外装電池は、
フィルム外装材を有する外装ケースに発電要素が収容されてなり、
前記外装ケースは、端子を導出する第１の封止部と、端子を導出しない第２の封止部と、を有し、
前記第２の封止部は、前記発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成され、
前記第２の封止部の一部であり、前記発電要素に重なる第３の封止部は、その封止面積が前記最大面積を有する少なくとも１つの面の面積の４０％以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示により、フィルム外装電池同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池を最適な状態で固定しつつ、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することが可能なフィルム外装電池が提供される。また、本開示により、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成した、長寿命で高い安全性の組電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１および２に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。
【図２】図１で示す実施形態１に係るフィルム外装電池のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１で示す実施形態２に係るフィルム外装電池のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図４】実施形態３および４に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。
【図５】図４で示す実施形態３に係るフィルム外装電池のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図４で示す実施形態４に係るフィルム外装電池のＶ−Ｖ断面図である。
【図７】実施形態５および６に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図である。
【図８】図７で示す実施形態５に係るフィルム外装電池のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】図７で示す実施形態６に係るフィルム外装電池のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図１０】実施形態７に係る組電池の一構成例を示す断面図である。
【図１１】実施形態８に係る組電池の一構成例を示す断面図である。
【図１２】実施形態９に係る組電池の一構成例を示す断面図である。
【図１３】実施形態１０に係る組電池の一構成例を示す断面図である。
【図１４】実施形態１１に係る組電池の一構成例を示す断面図である。
【図１５】特許文献１に記載のフィルム外装電池の構造を示す平面図である。
【図１６】図１５で示すフィルム外装電池のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１３】
（実施形態１）
図１は実施形態１に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ａは、発電要素１０４をフィルム外装材１０８で覆い、第１の端子１０２および第２の端子１０３を外部に導出し、封止した構造となっている。このように、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ａは、フィルム外装材１０８を有する外装ケース（外装容器）に発電要素１０４が収容されている。なお、図１等では、フィルム外装材１０８からなる外装ケースを用いているが、外装ケースはフィルム外装材を有していればよい。
【００１４】
上記の封止は、第１の封止部１０５および第２の封止部１０６を少なくとも含む封止部でなされている。つまり、外装ケースは、少なくとも第１の封止部１０５および第２の封止部１０６を有する。ここで、第１の封止部１０５は、端子（この例では第１の端子１０２および第２の端子１０３）を導出する封止部である。また、第２の封止部１０６は、端子を導出しない封止部である。第１の端子１０２は発電要素１０４に含まれる正極、負極のいずれか一方に接続されており、第２の端子１０３は他方に接続されている。
【００１５】
また、図１および図２に示すように、発電要素１０４は直方体である。第２の封止部１０６は、発電要素１０４の外形の面のうち発電要素１０４の最大面積を有する１つの面側で、フィルム外装材１０８の表面に裏面を接着することで形成されている。なお、本実施形態を含め、後述の実施形態においても、基本的に発電要素１０４が直方体であることを前提として説明するが、例えば略直方体であってもよく、上記最大面積を有する１つの面が規定できればよい。
【００１６】
第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４に重なる第３の封止部１０７は、その封止面積が、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の面積の４０％以上であり、望ましくは４５％以上であり、より望ましくは４７％以上である。補足すると、第３の封止部１０７は、第２の封止部１０６の一部であって、発電要素１０４と重なる部分（位置的に重なる部分）を指す。
【００１７】
また、第３の封止部１０７の封止面積は、実施形態７以降で説明する組電池を体積効率良く形成するために、上記１つの面の面積の５０％以下であることが望ましい。つまり、この封止面積は、上記１つの面の面積の４０％以上５０％以下であることが望ましく、４５％以上５０％以下であることがより望ましく、４７％以上５０％以下であることがさらに望ましい。
【００１８】
すなわち、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ａでは、端子を導出しない封止部（第２の封止部１０６）は、発電要素１０４の最大面積を有する一面に形成され、発電要素１０４の最大面積の４０％以上で重なっている。このフィルム外装電池１０１ａによれば、上記構成により、フィルム外装電池１０１ａ同士を重ね合わせて組電池を構成するに際し、フィルム外装電池１０１ａを最適な状態で固定しつつ体積効率を向上させ、高エネルギー密度化を達成することができる。
【００１９】
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係るフィルム外装電池１０１ａの断面図であって、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ａは、図３に示すように、第２の封止部１０６が発電要素１０４の最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されており、この点が実施形態１との差異となる。その他の点は、本実施形態においても、効果も含めて実施形態１と同様である。
【００２０】
このようにフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されているため、図３における第３の封止部１０７は、図２における第３の封止部１０７と異なり、非接着部分と接着部分との間に隙間を有するように描いている。但し、実際には折り目を除いて隙間なく折られていてもよいし、折り目も含めてほぼ隙間なく折られていてもよい。なお、後述する図５，図６，図８，図９（およびそれらの図を援用した図１０〜図１４）についても同様である。
【００２１】
このように、本実施形態においても、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、実施形態１と同様である。すなわち、第３の封止部１０７は、発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４０％以上の面積を有し、望ましくは４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有することが望ましい。
【００２２】
（実施形態３）
図４は実施形態３に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。図４および図５に示すように、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｂは、第２の封止部１０６におけるフィルム外装材１０８の同一面での封止起点が発電要素１０４の端部から始まること点が実施形態２との差異となる。その他の点は、本実施形態においても、効果も含めて実施形態２と同様である。なお、別図として記載していないが、フィルム外装材１０８の表面と裏面とを接着した場合であっても構わない。
【００２３】
このように、本実施形態においても、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、実施形態１，２と同様である。すなわち、第３の封止部１０７は、発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４０％以上の面積を有し、望ましくは４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有することが望ましい。
【００２４】
（実施形態４）
図６は、実施形態４に係るフィルム外装電池１０１ｂの断面図であって、図４のＶ−Ｖ断面図である。本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｂは、図６に示すように、次の点が実施形態３との差異となる。すなわち、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｂは、第２の封止部１０６が発電要素１０４の側面（最大面積を有しない面の１つ）から始まり、発電要素１０４に沿って配されている。さらに、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｂは、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されている。その他の点は、本実施形態においても、効果も含めて実施形態３と同様であるが、フィルム外装電池１０１ｂを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならないという効果も奏する。
【００２５】
このように、本実施形態においても、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、実施形態１〜３と同様である。すなわち、第３の封止部１０７は、発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４０％以上の面積を有し、望ましくは４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有することが望ましい。
【００２６】
（実施形態５）
図７は実施形態５に係るフィルム外装電池の一構成例を示す平面図で、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。図７および図８に示すように、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｃは、フィルム外装材１０８における発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の大部分に第２の封止部１０６が形成されている点が、実施形態２との差異となる。その他の点は、本実施形態においても、効果も含めて実施形態２と同様である。なお、別図として記載していないが、フィルム外装材１０８の表面と裏面とを接着した場合であっても構わない。なお、図７では、第１の封止部１０５は第２の封止部１０６により見えておらず、図１等において点線で示していた発電要素１０４は第３の封止部１０７により見えていない。
【００２７】
上記大部分について説明する。特に、本実施形態では、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の面積の８０％以上である。この封止面積は、望ましくは上記１つの面の面積の９０％以上であり、より望ましくは９４％以上である。
【００２８】
また、第３の封止部１０７は、発電要素１０４と重なる部分であるため、この封止面積は上記１つの面の面積の１００％以下の面積となる。つまり、この封止面積は、上記１つの面の面積の８０％以上１００％以下であることが望ましく、９０％以上１００％以下であることがより望ましく、９４％以上１００％以下であることがさらに望ましい。
【００２９】
第３の封止部１０７の封止面積が上記１つの面の面積の１００％以下の面積となる場合、この封止面積は、フィルム外装電池１０１ｃの外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積以下となる。つまり、第３の封止部１０７は、フィルム外装電池１０１ｃの外形の面のうち最大面積を有する１つの面以下の寸法である。
【００３０】
（実施形態６）
図９は、実施形態６に係るフィルム外装電池１０１ｃの断面図であって、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｃは、図９に示すように、次の点が実施形態５との差異となる。すなわち、本実施形態に係るフィルム外装電池１０１ｃは、第２の封止部１０６が発電要素１０４の側面から始まり、発電要素１０４に沿って配され、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面でフィルム外装材１０８の同一面同士が接着されている。その他の点は、本実施形態においても、効果も含めて実施形態５と同様であるが、フィルム外装電池１０１ｃを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならないという効果も奏する。
【００３１】
このように、本実施形態においても、第３の封止部１０７（第２の封止部１０６の一部であり、発電要素１０４と重なる部分）による封止面積は、実施形態５と同様である。すなわち、第３の封止部１０７は、発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の８０％以上の面積を有し、望ましくは９０％以上の面積を有し、より望ましくは９４％以上の面積を有する。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の１００％以下の面積を有する。
【００３２】
（実施形態７）
図１０は、実施形態７に係る組電池の一構成例（組電池の構造の一例）を示す断面図で、実施形態２に係るフィルム外装電池１０１ａを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
【００３３】
本実施形態に係る組電池は、図１および図３で示すフィルム外装電池１０１ａが複数積層されている。特に、この組電池では、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）同士が重ならず、且つ第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）を有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。
【００３４】
特に、図１０に示すように、この組電池では、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）が同一面になるように上下反転させたフィルム外装電池１０１ａを交互に積層して直列に接続している。但し、並列に接続することもできる。並列に接続する場合は、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ａと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ａと、を製作する。そして、それらを、第３の封止部１０７が同一面になるように積層すればよい。なお、図１０では、積層したフィルム外装電池１０１ａのうち、両端（図１０における上端および下端）から２つを図示し、他のフィルム外装電池１０１ａの記載は省略している。この点は、後述する図１１〜図１４も同様である。
【００３５】
本実施形態に係る組電池は、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。このような押圧は、実施形態１，２のような上記１つの面の４０％以上の面積を有する第３の封止部１０７を、上述のように積層して固定することで、実現できる。
【００３６】
また、本実施形態においても、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ａの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積の８０％以上であり、望ましくは９０％であり、より望ましくは９４％以上である。上記形成される封止領域の面積は、積層時に押圧できる領域の面積となる。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有する。つまり、２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、上記最大面積の１００％以下となる。
【００３７】
以上、本実施形態に係る組電池によれば、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することが可能で、長寿命、高い安全性を備えることができる。また、図１０では、図１および図３で示すフィルム外装電池１０１ａを積層した例を図示したが、図１および図２で示す実施形態１に係るフィルム外装電池１０１ａを積層した場合にも同様である。
【００３８】
（実施形態８）
図１１は、実施形態８に係る組電池の一構成例を示す断面図で、実施形態３に係るフィルム外装電池１０１ｂを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
【００３９】
本実施形態に係る組電池は、図４および図５で示すフィルム外装電池１０１ｂが複数積層されている。特に、この組電池では、実施形態７と同様に、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）同士が重ならず、且つ第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）を有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。
【００４０】
本実施形態に係る組電池は、実施形態７においてフィルム外装電池１０１ａを積層した方法と同様に、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）が同一面になるように上下反転させたフィルム外装電池１０１ｂを交互に積層して直列に接続している。本実施形態においても、実施形態７と同様に、並列に接続することもできる。並列に接続する場合は、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、を製作する。そして、それらを、第３の封止部１０７が同一面になるように積層すればよい。
【００４１】
本実施形態に係る組電池は、実施形態７と同様に、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。このような押圧は、実施形態１，２のような上記１つの面の４０％以上の面積を有する第３の封止部１０７を、上述のように積層して固定することで、実現できる。
【００４２】
また、本実施形態においても、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ｂの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積の８０％以上であり、望ましくは９０％であり、より望ましくは９４％以上である。上記形成される封止領域の面積は、積層時に押圧できる領域の面積となる。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有する。つまり、２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、上記最大面積の１００％以下となる。
【００４３】
以上、本実施形態に係る組電池によれば、実施形態７と同様に、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することが可能で、長寿命、高い安全性を備えることができる。
【００４４】
（実施形態９）
図１２は、実施形態９に係る組電池の一構成例を示す断面図で、実施形態４に係るフィルム外装電池１０１ｂを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
【００４５】
実施形態８では図４および図５で示すフィルム外装電池１０１ｂを積層した例を挙げたが、本実施形態に係る組電池は、図４および図６で示す実施形態４に係るフィルム外装電池１０１ｂが複数積層されている。特に、この組電池では、実施形態８と同様に、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）同士が重ならず、且つ第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）を有する面同士が対向するように、複数のフィルム外装電池１０１ａを積層している。
【００４６】
本実施形態に係る組電池は、実施形態８においてフィルム外装電池１０１ｂを積層した方法と同様に、第３の封止部１０７（１０７ａ，１０７ｂ）が同一面になるように上下反転させたフィルム外装電池１０１ｂを交互に積層して直列に接続している。本実施形態においても、実施形態８と同様に、並列に接続することもできる。並列に接続する場合は、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ｂと、を製作する。そして、それらを、第３の封止部１０７が同一面になるように積層すればよい。
【００４７】
本実施形態に係る組電池は、実施形態８と同様に、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。このような押圧は、実施形態１，２のような上記１つの面の４０％以上の面積を有する第３の封止部１０７を、上述のように積層して固定することで、実現できる。
【００４８】
また、本実施形態においても、実施形態８と同様に、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の４５％以上の面積を有し、より望ましくは４７％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ｂの境界において２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積の８０％以上であり、望ましくは９０％であり、より望ましくは９４％以上である。上記形成される封止領域の面積は、積層時に押圧できる領域の面積となる。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の５０％以下の面積を有する。つまり、２つの第３の封止部１０７ａ，１０７ｂで形成される封止領域の面積は、上記最大面積の１００％以下となる。
【００４９】
以上のように、本実施形態は、実施形態８と、積層対象のフィルム外装電池１０１ｂが異なるが、積層の方法やその効果を含めて同様である。但し、本実施形態に係る組電池によれば、フィルム外装電池１０１ｂを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならず、より高密度化が図れるという効果も奏する。
【００５０】
（実施形態１０）
図１３は、実施形態１０に係る組電池の一構成例を示す断面図で、実施形態５に係る図７および図８で示すフィルム外装電池１０１ｃを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
【００５１】
本実施形態に係る組電池は、図１３に示すように、その端部に位置するフィルム外装電池１０１ｃを除き、第３の封止部１０７がフィルム外装電池１０１ｃの両面に接するように配置し、直列に接続している。つまり、この組電池においては、第３の封止部１０７は同じ向きを向いている。但し、本実施形態では、フィルム外装電池１０１ｃを１つおきに上下反転させ、第３の封止部１０７同士が重なる（向かい合う）ように積層した構造とすることもできる。
【００５２】
また、本実施形態では、フィルム外装電池１０１ｃを並列接続することもできる。第３の封止部１０７同士が向かい合うように積層した構造において、並列接続する場合には、実施形態７〜９と同様の考え方を採用することができる。つまり、第１の端子１０２が正極端子であり第２の端子１０３が負極端子であるフィルム外装電池１０１ｃと、第１の端子１０２が負極端子であり第２の端子１０３が正極端子であるフィルム外装電池１０１ｃと、を製作する。そして、それらを、第３の封止部１０７同士が向かい合うように積層すればよい。なお、第３の封止部１０７が同じ向きを向くように積層した構造において並列接続する場合にも、同様に正極端子と負極端子とが逆のフィルム外装電池１０１ｃを制作し、第３の封止部１０７が同じ向きを向くように積層すればよい。
【００５３】
そして、本実施形態に係る組電池は、実施形態７と同様に、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。本実施形態におけるこのような押圧は、実施形態５のような上記１つの面の８０％以上の面積を有する第３の封止部１０７を、上述のように積層して固定することで、実現できる。
【００５４】
また、本実施形態においても、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の９０％以上の面積を有し、より望ましくは９４％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ｃの境界において第３の封止部１０７で形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積の８０％以上であり、望ましくは９０％であり、より望ましくは９４％以上である。上記形成される封止領域の面積は、積層時に押圧できる領域の面積となる。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の１００％以下の面積を有する。つまり、第３の封止部１０７で形成される封止領域の面積は１００％以下となる。
【００５５】
以上、本実施形態に係る組電池によれば、体積効率を向上させて高エネルギー密度化を達成することが可能で、長寿命、高い安全性を備えることができる。
【００５６】
（実施形態１１）
図１４は、実施形態１１に係る組電池の一構成例を示す断面図で、実施形態６に係る図７および図９で示すフィルム外装電池１０１ｃを複数積層した組電池の一構成例を示す断面図である。
【００５７】
実施形態１０では図７および図８で示すフィルム外装電池１０１ｃを積層した例を挙げたが、本実施形態に係る組電池は、図７および図９で示す実施形態６に係るフィルム外装電池１０１ｃが複数積層されている。この点以外について、本実施形態は、実施形態１０と同様である。
【００５８】
本実施形態に係る組電池は、図１４に示すように、その端部に位置するフィルム外装電池１０１ｃを除き、第３の封止部１０７がフィルム外装電池１０１ｃの両面に接するように配置し、直列に接続している。つまり、この組電池においては、第３の封止部１０７は同じ向きを向いている。但し、本実施形態では、フィルム外装電池１０１ｃを１つおきに上下反転させ、第３の封止部１０７同士が重なる（向かい合う）ように積層した構造とすることもできる。また、本実施形態では、その説明を省略するが、実施形態１０と同様に、フィルム外装電池１０１ｃを並列接続することもできる。
【００５９】
そして、本実施形態に係る組電池は、実施形態１０と同様に、発電要素１０４の最大面積を有する１つの面の８０％以上が押圧された状態で、固定されている。本実施形態におけるこのような押圧は、実施形態６のような上記１つの面の８０％以上の面積を有する第３の封止部１０７を、上述のように積層して固定することで、実現できる。
【００６０】
また、本実施形態においても、第３の封止部１０７は、望ましくは発電要素１０４の外形の面のうちの最大面積の９０％以上の面積を有し、より望ましくは９４％以上の面積を有する。つまり、本実施形態では、隣り合うフィルム外装電池１０１ｃの境界において第３の封止部１０７で形成される封止領域の面積は、発電要素１０４の最大面積の８０％以上であり、望ましくは９０％であり、より望ましくは９４％以上である。上記形成される封止領域の面積は、積層時に押圧できる領域の面積となる。また、第３の封止部１０７は、上記最大面積の１００％以下の面積を有する。つまり、第３の封止部１０７で形成される封止領域の面積は１００％以下となる。
【００６１】
以上のように、本実施形態は、実施形態１０と積層対象のフィルム外装電池１０１ｃが異なるが、積層の方法やその効果を含めて同様である。但し、本実施形態に係る組電池によれば、フィルム外装電池１０１ｃを積層した場合に接着の起点が積層の邪魔にならず、より高密度化が図れるという効果も奏する。
【実施例】
【００６２】
次に、上述した様々な実施形態について、以下の実施例および比較例を用いて説明する。【００６３】
正極には正極活物質ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2と導電付与剤としてカーボンブラックとバインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を９４：３：３となるように混合したものを用いた。負極には負極活物質として表面被覆黒鉛と導電付与剤としてカーボンブラックとバインダーとしてＰＶＤＦを９６：１：３となるように混合したものを用いた。セパレータにはポリプロピレンからなる多孔性のセパレータを用いた。また、セパレータを介し、正極と負極を交互に１０層積層したものを発電要素とした。【００６４】
これをフィルム外装材からなる外装ケースに収容し、封止することでフィルム外装電池を得た。封止形状については各実施形態および比較例のフィルム外装電池の各形態になるようにそれぞれ作成した。第３の封止部は、実施形態２，４，７，９については発電要素の最大面積の５０%、実施形態５，１０については発電要素の最大面積の１００％となるようにした。また、実施形態１０および比較例のフィルム外装電池の組電池はいずれも４個のフィルム外装電池を重ね合わせたものとした。【００６５】
発電要素の最大面積を有する面（１つの面、以下同様）の面積が１３０ｍｍ×７０ｍｍとなるようにし、各実施形態の形状について最大面積を有する面の加圧の有無で４５℃、２００サイクル後の容量維持率を測定した。その結果を表１に示す。【００６６】
【表１】
2019116609.tif 000003
【００６７】
まず、フィルム外装電池単体での結果を考察する。
発電要素の最大面積を有する面の面積寸法が同一の「１３０ｍｍ×７０ｍｍ」である場合を例にとって説明する。加圧無の場合、容量維持率は実施形態２，４，５に差はほとんど見られず実施形態の構造による差異は少ないことがわかる。【００６８】
一方、加圧有の場合（実施形態５）では、第３の封止部が発電要素の最大面積を有する面の１００％を均一に加圧するため、発電要素が均一に保持されたことが電池性能の向上に寄与したと考えられる。【００６９】
次に組電池（実施形態７，９，１０）での結果を考察する。
発電要素の最大面積を有する面の面積寸法が同一の「１３０ｍｍ×７０ｍｍ」である場合を例にとって説明する。加圧無の場合をみると、容量維持率に差はほとんど見られず実施形態の構造による差異は少ないことがわかる。【００７０】
一方、加圧有の場合では発電要素の最大面積を有する面の１００％を均一に加圧するため、発電要素が均一に保持されたことが電池性能の向上に寄与したと考えられる。【００７１】
次に発電要素の最大面積を有する面の面積による差を考察する。
実施形態７で比較すると、加圧無の場合、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きくなるにしたがって容量維持率が低下する傾向が見られる。この傾向は、フィルム外装電池が外装ケース内部の大気圧を下げ、外圧によってフィルム外装電池の形状を維持する構造が特徴であることに起因すると考えられる。すなわち、この傾向は、上記特徴により、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きくなることで、形状保持力が低下し易いことに起因すると考えられる。【００７２】
一方、加圧有の場合、発電要素の最大面積を有する面の面積をしっかりと加圧することで形状保持力を維持することができ、発電要素の最大面積を有する面の面積によらず効果が得られる。この結果から、発電要素の最大面積を有する面の面積が大きいほど加圧する効果が高いことが判明した。発電要素の最大面積を有する１つの面の面積が２００００ｍｍ２以上であることが望ましいと言える。【００７３】
次に発電要素の最大面積を有する面の面積の直交する２辺の長さの比率（縦横比）による差を考察する。
最大面積を有する面の面積が同一で直交する２辺の長さの比率が異なる「２００ｍｍ×２００ｍｍ」と「４００ｍｍ×１００ｍｍ」を比較した。その結果、加圧無の場合、同じ面積であっても２辺の長さの比率が大きい「４００ｍｍ×１００ｍｍ」のほうが、容量維持率が悪化する傾向が見られる。これを加圧有にすると「２００ｍｍ×２００ｍｍ」、「４００ｍｍ×１００ｍｍ」のいずれでも高い容量維持率を得られている。この結果から直交する２辺の比率が異なる形状を有する場合ほど、加圧することによる改善効果が高いことが判明した。発電要素の最大面積を有する１つの面の縦横比が１：ｋ（ｋ≧４）であることが望ましいと言える。【００７４】
続いて、発電要素の最大面積を有する面の面積を「４００ｍｍ×１００ｍｍ」とし、第３の封止部が発電要素の最大面積を有する面の面積を覆う比率を変更したフィルム外装電池を用意した。そして、フィルム外装電池単体および組電池いずれの場合も発電要素の最大面積を有する面を加圧した状態で４５℃、２００サイクル後の容量維持率を測定した。その結果を、フィルム外装電池については表２に示し、組電池については表３に示す。【００７５】
【表２】
2019116609.tif 000004
【００７６】
【表３】
2019116609.tif 000005
【００７７】
表２から、フィルム外装電池単体を加圧した場合、発電要素の最大面積を有する面を加圧する割合が３５％とすると加圧無よりも容量維持率が悪化することが判明した。【００７８】
組電池とした場合のうち、実施形態７，９は２つのフィルム外装電池を反転させ第３の封止部が同一面に配されるようにしている。よって、表３では、実施形態７，９については、隣り合う２つのフィルム外装電池の境界において第３の封止部が覆う発電要素の最大面積を有する面の面積の割合を記載している。表３から、発電要素の最大面積を有する面の面積を覆う比率が８０％以上の状態で加圧されると、組電池として容量維持率が良くなることが確認された。【００７９】
＜他の実施形態＞
上述した各実施形態では、第３の封止部はすべてを封止しているが、間欠的に封止部を設ける構造としても構わない。例えば、図１、図４、および図７では、第２の封止部１０６およびその一部である第３の封止部１０７は、端子を導出しない側のすべてで封止されるように描いている。但し、この封止は、フィルム外装電池の性能を維持するために必要な封止幅が確保されるようになされていればよく、フィルム外装材１０８が封止部の外側に延在した形状や、断片的に封止された形状であっても構わない。【００８０】
また、上述した各実施形態では、発電要素が直方体である例を挙げているが、これに限らず、発電要素はそれ以外の多面体等の形状を有するものであってもよく、例えば、ある面が非平面であってもよい。但し、体積効率を向上させるためには、少なくとも最大面積を有する２面が平行な形状であることが好ましく、さらにこの２面が平行な平面であることがより好ましいと言える。【００８１】
また、上述した各実施形態では、第１の封止部は、フィルム外装電池の両端に設けられ、それぞれの端部から第１の端子および第２の端子が導出されているが、一方の端部から双方の端子が導出されていてもよい。【００８２】
また、第２の封止部は、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面側に形成されることを前提としたが、最大面積を有する面が２以上存在する場合には、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する少なくとも１つの面側に形成されていればよい。つまり、第２の封止部は、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する２つ以上の面側に形成しておくこともできる。この場合、上述した各実施形態１〜１１において、「１つの面」を「少なくとも１つの面」と読み替えることで、上述した説明が援用できる。但し、フィルム外装電池を積層して組電池を構成する際に、積み上げる高さが増すため、実施形態１〜１１で説明したように、第２の封止部は１つの面側に形成されることが好ましいと言える。【００８３】
また、発電要素の外径の面のうち最大面積を有する面が２つ以上存在する場合には、第３の封止部の封止面積が、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面における当該最大面積以下であっても、当該最大面積より大きくてもよい。後者の場合、第３の封止部は、２面以上に形成されている場合に、発電要素の外形の面のうち最大面積を有する１つの面より大きくすることができる。【００８４】
また、上述した各実施形態に係る組電池では、同一のフィルム外装電池を用いているが、第１の端子および第２の端子の極性（正極、負極）の組み合わせや複数の異なる形状のフィルム外装電池を用いて構成しても問題ない。【００８５】
また、組電池とする場合、特定のフィルム外装電池が劣化し交換するような場合、交換したフィルム外装電池の外見を変更することにより目視で判断することが可能となる効果も得られる。【００８６】
なお、本開示は上述した様々な実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。【００８７】
以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上記によって限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【００８８】
この出願は、２０１７年１２月１５日に出願された日本出願特願２０１７−２４０４３３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８９】
１０１ａ、１０１ｂ，１０１ｃ  フィルム外装電池
１０２  第１の端子
１０３  第２の端子
１０４  発電要素
１０５  第１の封止部
１０６  第２の封止部
１０７、１０７ａ、１０７ｂ  第３の封止部
１０８  フィルム外装材
【図１】
2019116609.tif 000006
【図２】
2019116609.tif 000007
【図３】
2019116609.tif 000008
【図４】
2019116609.tif 000009
【図５】
2019116609.tif 000010
【図６】
2019116609.tif 000011
【図７】
2019116609.tif 000012
【図８】
2019116609.tif 000013
【図９】
2019116609.tif 000014
【図１０】
2019116609.tif 000015
【図１１】
2019116609.tif 000016
【図１２】
2019116609.tif 000017
【図１３】
2019116609.tif 000018
【図１４】
2019116609.tif 000019
【図１５】
2019116609.tif 000020
【図１６】
2019116609.tif 000021
【国際調査報告】
2019116609.tif 000022
2019116609.tif 000023
2019116609.tif 000024
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