(57)【要約】【課題】  電池要素の変形に起因した故障が起こりにくく、かつ、異常時に要素収容空間内で発生したガスを逃がす場合であってもそのガスの噴出箇所および吐出方向を安定的に定めることができるフィルム外装電気デバイスを提供する。【解決手段】  フィルム外装電池１は、電気的エネルギーを発生させる電池要素１０と、該電池要素１０を封入するための要素収容空間を形成する外装フィルム２１ａ、２１ｂを有している。要素収容空間内には、電池要素１０を補強するためのケース３５ａ、３５ｂがさらに配置されており、ケース３５ｂの側面には管状部材３１が設けられている。管状部材３１内には上記要素収容空間の内圧が設定圧より大きくなったときに優先的に破れる膜体が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的エネルギーを発生させる電気デバイス要素が、外装フィルムによって形成された要素収容空間の内部に封入されているフィルム外装電気デバイスであって、
前記要素収容空間の内外を連通する通路を形成すると共に、外周が前記外装フィルム同士の封止部に挟まれている管状部材と、
前記管状部材内に形成され前記通路を閉塞する膜体と、
前記電気デバイス要素を補強するために前記要素収容空間内に配置され、前記管状部材の一端側を支持する補強部材とを有し、
前記膜体は、前記外装フィルムの封止部の剥離強度より低い破壊強度を有しているフィルム外装電池デバイス。
【請求項２】
前記補強部材が樹脂成形品であって、前記管状部材は前記補強部材と一体に形成されている、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
【請求項３】
前記管状部材の内側に金属管が挿入されている、請求項２に記載のフィルム外装電気デバイス。
【請求項４】
前記外装フィルムは、少なくとも熱融着樹脂層と、前記要素収容空間を気密するための非通気層とを含むラミネートフィルムであり、前記熱融着樹脂層と前記管状部材の外周面とが互いに接合されている、請求項２または３に記載のフィルム外装電気デバイス。
【請求項５】
前記外装フィルムは矩形の輪郭形状を有するものであって、前記補強部材は、前記外装フィルムの一辺の中央に位置している、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気デバイス。
【請求項６】
前記補強部材は、前記電気デバイス要素の周囲を囲む枠体である、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気デバイス。
【請求項７】
請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルム外装デバイスが２つ以上集合したフィルム外装デバイス集合体。
【請求項８】
電気的エネルギーを発生させる電気デバイス要素が、外装フィルムによって形成された要素収容空間の内部に封入されているフィルム外装電気デバイスであって、
前記要素収容空間の内外を連通する通路を形成すると共に、外周が前記外装フィルム同士の封止部に挟まれている管状部材と、
前記管状部材内に形成され前記通路を閉塞する膜体と、
前記電気デバイス要素を補強するために前記要素収容空間内に配置され、前記管状部材の一端側を支持する補強部材と、
前記フィルム外装電気デバイスを製造する際に、前記通路を通じて電解液を前記要素収容空間内に注入できるように前記管状部材の一部に形成された注入口と、
前記注入口を封止する封止手段とを有し、
前記膜体は、前記要素収容空間内の内圧が上昇した際に、前記フィルム外装電気デバイスの他の部位の破裂に先だって優先的に破れるように構成されているフィルム外装電池デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池やキャパシタに代表される、化学電池要素やキャパシタ要素などの電気的エネルギーを発生させる電気デバイス要素をフィルムからなる外装材で封止したフィルム外装電気デバイスおよびそれが集合したフィルム外装電気デバイス集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム外装電気デバイスの一種として、例えば特許文献１には図９に示すようなフィルム外装電池が開示されている。図９（ａ）はフィルム外装電池の外観を示す斜視図であり、図９（ｂ）は該フィルム外装電池の内部構造を示す斜視図である。
【０００３】
図９のフィルム外装電池は、電池要素１０４（電気デバイス要素）と、その電池要素４の周囲を囲むように配置された枠体１１０と、これら電池要素１０４および枠体１１０を気密封止（単に「封止」ともいう）するためのフィルム１１１とを有している。具体的には、図９（ｂ）に示すように枠体１１０が取付けられた状態の電池要素１０４が、２枚のフィルム１１１によって電池要素１０４の上下から挟み込まれており、フィルム１１１の外周部にはフィルム１１１同士が互いに熱融着された封止部が形成されている。電池要素１０４からは、電極として正極用および負極用のタブ１０５が引き出されている。
【０００４】
このように構成された図９のフィルム外装電池によれば、電池要素１０４の周囲に枠体１１０が配置されているため、枠体１１０が補強部材として機能し電池要素１０４が補強される。すなわち、フィルム外装電池の使用中に電池要素１０４に荷重がかかったとしても電池要素１０４が変形しにくいため、変形に起因した電池要素１０４の損傷が発生しにくくなるという利点を有している。また、図９の構成では、枠体１１０によって電池要素１０４を保護した状態でフィルム１１１による被覆工程を行うことができ、したがって、被覆工程中に電池要素１０４が損傷する可能性も小さくなる。
【０００５】
ところで、この種の電池においては、例えば電池の使用時に規格範囲外の電圧が電池に印加されると、電池要素１０４と共に封止された電界液溶媒が電気分解され、その結果、電池要素１０４が封入された要素収容空間内にガスが発生することがある。また、電池が規格範囲外の高温条件で使用される場合にも、電解質塩の分解等に起因してガスが発生することもある。基本的には、電池を規格範囲内で使用してガスを発生させないようにするのが理想であるが、例えば、電池の制御回路が何らかの原因で故障して過電圧が印加されたり、あるいは、何らかの原因で周囲雰囲気が異常に高温となったりすることがあり、場合によっては大量のガスが発生することもある。
【０００６】
フィルム外装電池において、このように要素収容空間内にガスが発生すると、その内部の圧力が上昇し、フィルム１１１が膨張し最終的にはフィルム１１１が破れてしまう。そして、フィルム１１１の破損箇所からはガスが噴出することになるが、このガスの噴出箇所によっては電池の周囲に配された周辺機器などに悪影響が及ぶことも考えられる。
【０００７】
こうしたガスの噴出の問題を解決するために、特許文献２には、図１０に示すようにフィルム１１１ａ、１１１ｂ同士を熱融着した封止部として、相対的に剥離強度の高い封止部１１５ｂと、相対的に剥離強度の低い封止部１１５ａとを形成したフィルム外装電池が開示されている。この電池では、要素収容空間の内圧が設定圧を越えると、封止部１１５ａが安全弁として機能して優先的に破れるようになっている。すなわち、内圧上昇時には、封止部１１５ａでは各フィルム１１１ａ、１１１ｂの接着部１０６ａ、１０６ｂが互いに剥離してガス放出口１０７を形成する。内部のガスはこのガス放出口１０７を通って外部に放出される。このような構成によれば、要素収容空間の内圧が上昇した場合であっても、フィルムの破裂は、予め設定した封止部１１５ａのところで優先的に起こり不測の箇所での破裂が起こらないため、上記のような、ガス噴出による周辺機器等に対する悪影響の問題を解決するのに有効である。
【特許文献１】特開２０００−１９５４７５号公報
【特許文献２】特開平１１−８６８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図９を参照して説明したように、フィルム外装電池においては、枠体などの補強部材を設けて電池要素を補強することが望ましく、他方、図１０を参照して説明したように、ガスの発生に伴って要素収容空間の内圧が上昇した際にフィルムの破裂が優先的に起こる、安全弁として機能する箇所を設けることが望ましい。
【０００９】
ところで、図１０の構成では、安全弁として封止部１１５ａが形成されているものの、破裂によって形成されるガス放出口１０７の形状が、フィルムからなる接着部１０６ａ、１０６ｂによって規定されるものであるため、ガス放出口１０７の形状が安定せず、その結果、内部のガスが不測の方向に噴出してしまうとも考えられる。実際のフィルム外装電池の使用形態としては、幾つかの電池を集合させて組電池を構成し、その組電池の周囲にガスの影響を受け易い部材や機器等が配置される場合もある。この場合、仮にそのうちの１つの電池が破れたたとても、周囲の機器や、隣接する電池などに悪影響が及ばないように構成されていることが、組電池全体としての信頼性を高める点において好ましい。
【００１０】
以上、フィルム外装電池を例に挙げて説明したが、上記のような問題はフィルム外装電池に限らず、外部からの荷重を受けて変形することで損傷してしまうような電気デバイス要素を有し、また、ガスを発生する可能性がある電気デバイス要素がフィルムで封止された他の種類のフィルム外装電気デバイスにおいても共通に起こりうる問題である。
【００１１】
そこで本発明は、電池要素の変形に起因した故障が起こりにくく、かつ、異常時に要素収容空間内で発生したガスを外部に放出させる場合であってもそのガスの噴出箇所および吐出方向を安定的に定めることができるフィルム外装電気デバイスを提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、仮に、幾つかのフィルム外装電気デバイスのうちの１つでガスの噴出が起こったとしても、噴出したガスによる悪影響が他のフィルム外装電池に及びにくい、高信頼なフィルム外装電気デバイス集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明によるフィルム外装電気デバイスは、電気的エネルギーを発生させる電気デバイス要素が、外装フィルムによって形成された要素収容空間の内部に封入されているフィルム外装電気デバイスであって、前記要素収容空間の内外を連通する通路を形成すると共に、外周が前記外装フィルム同士の封止部に挟まれている管状部材と、前記管状部材内に形成され前記通路を閉塞する膜体と、前記電気デバイス要素を補強するために前記収容空間内に配置され、前記管状部材の一端側を支持する補強部材とを有し、前記膜体は、前記外装フィルムの封止部の剥離強度より低い破壊強度を有しているものである。
【００１３】
このように構成された本発明のフィルム外装電気デバイスによれば、電気デバイス要素を補強する補強部材が設けられていることにより、電池要素が変形しにくくなっている。また、補強部材が電池収容空間内に配置されているということは、補強部材で電池要素を補強または保護しつつ、外装フィルムの封止工程を行うことができることを意味する。また、本発明のフィルム外装電気デバイスでは、ガスの発生により要素収容空間の内圧が上昇して設定圧に達すると、膜体が優先的に破れ、これにより連通した通路を通ってガスが放出される。
【００１４】
上記本発明のフィルム外装電気デバイスにおいて、前記補強部材が樹脂成形品であって、前記管状部材は前記補強部材と一体に形成されているものであってもよい。この場合、管状部材内に金属管を挿入してもよく、これによりガスが高温であったとしても樹脂材料である管状部材が変形しないため、通路の形状が一定に保たれ、ガスの放出がより確実に行われる。また、管状部材の少なくとも外周面が樹脂材料であって、外装フィルムが少なくとも熱融着樹脂層と、前記要素収容空間を気密するための非通気層とを含むラミネートフィルムである場合、ラミネートフィルムの熱融着層を管状部材の外周面に接合することができる。また、フィルム外装電気デバイスは、前記外装フィルムが矩形の輪郭形状を有するものであって、前記補強部材は、前記外装フィルムの一辺の中央に位置しているものであってもよい。また、前記補強部材は、前記電気デバイス要素の周囲を囲む枠体として構成してもよい。そして、上記のような本発明のフィルム外装電気デバイスを集合させることで、本発明のフィルム外装電気デバイス集合（例えば組電池）が構成される。
【００１５】
また、本発明の他のフィルム外装電気デバイスは、上記管状部材に電解液注入するための注入口が形成されたものであってもよい。すなわち、電気的エネルギーを発生させる電気デバイス要素が、外装フィルムによって形成された要素収容空間の内部に封入されているフィルム外装電気デバイスであって、前記要素収容空間の内外を連通する通路を形成すると共に、外周が前記外装フィルム同士の封止部に挟まれている管状部材と、前記管状部材内に形成され前記通路を閉塞する膜体と、前記電気デバイス要素を補強するために前記要素収容空間内に配置され、前記管状部材の一端側を支持する補強部材と、前記フィルム外装電気デバイスを製造する際に、前記通路を通じて電解液を前記要素収容空間内に注入できるように前記管状部材の一部に形成された注入口と、前記注入口を封止する封止手段とを有し、前記膜体は、前記要素収容空間内の内圧が上昇した際に、前記フィルム外装電気デバイスの他の部位の破裂に先だって優先的に破れるように構成されているフィルム外装電気デバイスであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように本発明のフィルム外装電気デバイスによれば、補強部材が設けられていることから電池要素の変形に起因した故障が起こりにくく、しかも、異常時に要素収容空間内で発生したガスを外部に放出させる場合であっても、ガスは管状部材の通路を通って放出されるため、ガスの噴出箇所および吐出方向を安定的に定めることができる。また、本発明のフィルム外装電気デバイス集合体によれば、仮に、幾つかのフィルム外装電気デバイスのうちの１つでガスの噴出が起こったとしても、ガスの噴出箇所および噴出方向が安定化していることから、噴出したガスによる悪影響が他のフィルム外装電池に及びにくく、したがって信頼性が向上したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。図２は、図１のフィルム外装電池を上面側から見た平面図である。図３は、図１に示された管状部材を、同図の矢印B方向から見て示す部分拡大図である。図４は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１９】
図１に示すように、フィルム外装電池１は、所定の起電力を出力するように構成された電池要素１０と、電池要素１０を上下から挟み込むようにして保持するケース３５ａ、３５ｂと、これら電池要素１０およびケース３５ａ、３５ｂを気密封止するための外装フィルム２１ａ、２１ｂとを有している。
【００２０】
電池要素１０は、例えば、この種のフィルム外装電池として一般に用いられるリチウムイオン二次電池等であり、外装フィルム２１ａ、２１ｂによって、電界液と共に封止されることによって所定の起電力を出力するものである。電池要素１０は、詳細には図示しないが、正極用および負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層されたものであり、その厚さは例えば数ｍｍから十数ｍｍ程度である。また、本実施形態では電池要素１０は、長方形の輪郭形状を有しており、その各短辺からは、引出し電極として、正極用の電極タブ１５ａと負極用の電極タブ１５ｂとが引き出されている。
【００２１】
ケース３５ａ、３５ｂはいずれも、電池要素１０の周囲を囲むような枠体形状に形成されており、樹脂成形品として構成されている。ケース３５ａ、３５ｂで電池要素１０を挟み込むと、電極タブ１５ａ、１５ｂがケース３５ａ、３５ｂの間に挟まれる。したがって、ケース３５ａ、３５ｂの対向面には、電極タブ１５ａ、１５ｂに対応して切り欠かれた凹部が形成されていてもよい。図４に示すように、ケース３５ａとケース３５ｂは、上下に重ねられることによって１つのケース３５を構成するものであり、両部材は、例えば接着剤によって互いに固定されていてもよいし、超音波融着等によって互いに固定されていてもよい。
【００２２】
このように構成されたケース３５は、電池要素１０を包囲することによって電池要素１０を保護、補強する機能を有している。上述した通り、電池要素１０は金属箔を積層したものであるため、比較的変形しやすいという性質を有している。本実施形態のように外装フィルム２１ａ、２１ｂで気密封止を行う構成では、外装フィルム２１ａ、２１ｂ自体が可撓性を有していることから、缶などの外装体を用いて気密封止を行う構成と比較して、外部からの荷重が電池要素１０に加わりやすい。こうした外部からの荷重は電池要素１０を変形させ、その変形は、例えば電極タブ１５ａ、１５ｂの損傷の原因となることもある。したがって、フィルムによって気密封止を行うこの種の電池においては、電池要素１０が変形しないように電池要素１０を補強することが好ましい。
【００２３】
なお、このような電池要素保護の点から言えば、ケース３５は必ずしも枠形状となっている必要はなく、例えば電池要素１０の周囲の３辺に沿うようなコ字型のものであってもよい。また、ケース３５（図４参照）の高さ寸法、つまりケース３５ａ、３５ｂを重ね合せたときの高さ寸法は、特に限定されるものではないが、次の理由から、電池要素１０の厚さ寸法より大きく形成されていることが好ましい。すなわち、フィルム外装電池１を用いて組電池を構成する場合、幾つかのフィルム外装電池１をその厚さ方向に重ねて集合させることが多く、この場合、それぞれのフィルム外装電池１は何らかの固定手段（不図示）によって保持固定されることとなる。ケース３５の高さ寸法が電池要素１０の厚さ寸法より大きければ、固定手段は、電池要素１０ではなく、ケース３５の上下面を挟み込むようにしてフィルム外装電池１を固定することができる。ケース３５の高さ寸法は、電池要素１０の厚さ寸法と比べて精度がよく、上記のように、ケース３５の上下面を挟み込む構成とすることは、組電池全体の外形形状の寸法精度を高めるのに有利である。また、このようにフィルム外装電池１をその厚さ方向に重ねることを考えれば、ケース３５の上面および下面は平坦な面として形成されていることが好ましい。
【００２４】
外装フィルム２１ａ、２１ｂは、図１に示すように、電池要素１０を保持したケース３５をその厚さ方向の両側から挟み込んで包囲するものである。したがって、外装フィルム２１ａ、２１ｂの輪郭形状は、ケース３５の輪郭形状よりも大きく形成されている。外装フィルム２１ａ、２１ｂは、そのほぼ中央に、電池要素１０等を収容する空間である要素収容空間を形成するためのカップ部２２ａ、２２ｂを有している。このカップ部２２ａ、２２ｂは、例えば深絞り成形によって形成することができる。もっとも、このようなカップ２２ａ、２２ｂは必ずしも必要ではなく、カップ部を形成せずに外装フィルム２１ａ、２１ｂの柔軟性を利用して電池要素１０などを包囲することも可能である。
【００２５】
外装フィルム２１ａ、２１ｂは例えばラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムとしては、要素収容空間内から電解液が漏れないように熱融着によって電池要素２を良好に気密封止できるものが用いられる。具体的には、熱溶融性を有する樹脂層と、金属薄膜などからなる非通気層と、ナイロンなどからなる保護層とがこの順番に積層されたものであってもよい。外装フィルム２１ａ、２１ｂは、互いに対向する面が樹脂層となるように配置されている。これにより、外装フィルム２１ａ、２１ｂの樹脂層同士を密着させた状態で、加熱することにより、この密着部が互いに熱溶融する。最終的には、この熱溶融によって接合された部分が図２に示すような封止部２３となる。封止部２３は、電池要素１０の周囲を囲むようにして外装フィルムの外周の全周にわたって形成されている。
【００２６】
図１に示すように、ケース３５ｂの長辺側の側面には、円筒状に形成された管状部材３１が形成されている。また、図３に示すように、電池の完成状態では、管状部材３１の外周面は、外装フィルム２１ａの内側面と外装フィルム２１ｂの内側面とによって包囲されている。このような構成では、各外装フィルム２１ａ、２１ｂの内側面と管状部材３１の外周面との間の気密封止をより確実に行うことが望ましい。ここで、各フィルムの内側面は上述の通りラミネートフィルムの熱融着性を有する樹脂層である。したがって、気密封止の確実性を上げるためには、管状部材３１の材質を、ラミネートフィルムの樹脂層と良好に熱溶融し合うものとすることが好ましい。これにより、ラミネートフィルムの樹脂層と管状部材３１の外周面とを気密性よく接合することができる。なお、図３のように、外装フィルム２１ａ、２１ｂを管状部材３１の外周面に直接接合する形態の他にも、例えば接着剤を介在させて封止を行うようにしてもよい。
【００２７】
図４に示すように、管状部材３１はその内側に、外装フィルム２１ａ、２１ｂによって形成された要素収容空間内と外部とを連通するための通路３７を有している。この通路３７は、管状部材３１と同一材料で一体的に形成された膜体３２によって閉塞されている。
【００２８】
膜体３２は、要素収容空間内にガスが発生して内圧が上昇した際に、フィルム外装電池１の他の部位（例えば封止部２３、図２参照）の破裂に先だって優先的に破れるような破壊強度に設定されている。すなわち、膜体３２の破壊強度は、フィルム２１ａ、２１ｂ同士を接合した封止部２３の剥離強度よりも小さく設定されており、また、外装フィルム２１ａ、２１ｂと管状部材３１の外周面との間の接合部の剥離強度よりも小さく設定されている。
【００２９】
要素収容空間の内圧が上昇すると、その内圧は、図４の矢印に示すように膜体３２を外側に押すようにして膜体３２に作用する。この内圧の大きさが膜体３２の破壊強度に達すると、膜体３２は破損して、通路３７が連通される。これにより、通路３７によって要素収容空間の内外が連通され、ガスが通路３７を通って外部に放出され、収容空間内部の圧力が開放される。
【００３０】
膜体３２の破壊強度（圧力）の大きさは例えば大気圧力からの上昇分として０．０５〜１ＭＰａとすることが好ましい。膜体の３２が破壊強度が低すぎると軽微なトラブル、すなわち例えば一時的に大電流が流れたり、一時的に高温となったりする際に開放してしまい、フィルム外装電池１が作動しなくなるという不具合を招く。逆に、膜体３２の破壊強度が高すぎると、フィルム外装電池１は、膜体３２以外の他の部位で破損してしまう可能性があり好ましくない。膜体３２の破壊強度の大きさを調整するには、例えば膜体３２の厚さを変更することで容易に行うことができる。また、管状部材３１が樹脂成形品であれば、この膜体３２の厚さのばらつきは比較的小さいため、図１０のような構成と比較して、膜３２の破壊強度、換言すれば、フィルム外装電池１の開放圧力の大きさをほぼ一定とすることができる。すなわち、図１０のように、フィルム同士を接合することで優先的に破れる箇所（封止部１１５ａ）を構成した場合、例えばフィルム同士を接合する工程における加熱のばらつきなどに起因して、フィルム同士の接合部の剥離強度のばらつきが比較的大きくなることも考えられる。これは、フィルム外装電池１の開放圧力の大きさにばらつきがでることを意味する。これに対し、本実施形態のように、膜体３２を樹脂成形品として構成すれば膜体３２の形状が一様となり、膜体３２の破壊強度のばらつきも小さくなるため、結果的にフィルム外装電池１の開放圧力のばらつきも抑えられる。
【００３１】
管状部材３１の配置位置は、管状部材３１から噴出したガスが周辺機器等に悪影響を及ぼさないような位置であれば特に限定されるものではない。本実施形態においては、図２に示すように、管状部材３１は、フィルム外装電池１の長手方向の中央に位置しているため、次のような理由から、複数のフィルム外装電池１を集合させて組電池を構成する際に有利である。すなわち、組電池を構成する際にあっては、一方の電池の正極用の電極タブ１５ａと、他方の電池の負極用の電極タブ１５ｂとを接続するために、１つおきに電池の向きを反転させた状態で電池を重ねることがある。管状部材３１が電池の長手方向中央に位置している場合、電池を反転させたとしても管状部材３１は中央に位置することとなる。したがって、重ね合せた各電池の管状部材３１が重ね合せ方向に一列に並ぶこととなり、このような構成は、例えば、噴出したガスを回収するための回収流路などを設け易い点で有利である。また、図２、図４に示すように、管状部材３１を外装フィルム２１の封止部２３から突出させることで、管状部材３１を上記回収流路に接続し易くなる。
【００３２】
次に、図１のフィルム外装電池１を製造する方法の一例について説明する。まず、従来公知の方法により、電池要素１０を作製すると共に、射出成形により、ケース３５ａおよび３５ｂを作製して用意する。次いで、電池要素１０の電極タブ１５ａ、１５ｂを挟み込むようにして、ケース３５ａ、３５ｂを重ね合せ、ケース３５ａ、３５ｂ同士を接合して一体化したケース３５を作製する。これにより、電池要素１０はケース３５によって保持された状態となる。次いで、それぞれに予めカップ部２２ａ、２２ｂを形成した外装フィルム２１ａ、２１ｂを用いて、ケース３５を上下から挟み込む。次いで、外装フィルム２１ａ、２１ｂの外周であって互いに対向した面を加熱することによって熱融着を行い、外装フィルム２１に封止部２３を形成する。この工程では、同時に、図３に示すように外装フィルム２１ａ、２１ｂの内側面が管状部材３１の外周面に接合される。このように、従来の製造方法において必須の工程であった、外装フィルム同士の熱融着工程と同時に、管状部材３１の外周面の封止が行われることは、管状部材３１を外装フィルムで挟み込むための特別な工程を必要としない点で好ましい。なお、外装フィルム２１内に電解液を封入するためには、まず、外装フィルム２１の外周の３辺を熱融着して袋状にした後、その中に電解液を入れ、その後残りの一辺を熱融着すればよい。
【００３３】
以上説明したような本実施形態のフィルム外装電池１によれば、まず、電池要素１０がケース３５によって包囲されており、ケース３５が補強材として機能する効果として電池要素１０が変形しにくいものとなる。これにより、電池要素１０の変形に起因するフィルム外装電池１の故障が起こりにくくなる。特に、外装フィルム同士を熱融着する工程の際に、電池要素１０はケース３５によって保持されているため、この工程において電池要素１０が損傷する可能性も低減する。次に、本実施形態のフィルム外装電池１では、フィルム外装電池１内にガスが発生して内圧が上昇し、設定圧に達した場合に、管状部材３１の内部の膜体３２が優先的に破れるように構成されている。そして、ガスは、これによって開放された管状部材３１の通路３７を通って外部に放出される。つまり、フィルム外装電池１においてはガスの噴出は常に管状部材３１のところで起き、また、その噴出方向も安定的なものとなる。
【００３４】
以上、図１〜図４を参照して本発明の一実施形態に説明したが、本発明は図１〜図４に示した構成に限られるものではなく種々変更可能である。例えば、本実施形態においては２枚の外装フィルム２１ａ、２１ｂを重ねてその外周部を熱融着した、いわゆる四方シールタイプの袋によって電池要素１０を気密封止するものであったが、袋としては他にも、シート状の外装フィルムを、その端部同士が重なるように筒状とし、その重なり合った部分を熱融着すると共に残りの２つの開口部を熱融着した、いわゆるピロータイプの袋も利用可能である。また、本実施形態においては、一対のケース３５ａ、３５ｂを重ね合せて１つのケース３５を構成するものであったが、予め形成された１つのケース内に電池要素１０が配置されるものであってもよい。また、電極タブ１５ａ、１５ｂの引出し位置に関しても、図１のように電池要素１０の両側の端部から引き出されているものに限らず、２つの電極タブが同一の端部から引き出されていてもよい。
【００３５】
また、安全弁として機能する筒状部材および膜体に関して言えば図５から図７に示すようなものであってもよい。
【００３６】
図５（ａ）に示す管状部材４１では、膜体４２の中央に切欠き４１ａが形成されている。これにより、膜体４２の厚さは、切欠き４１ａのところで部分的に薄くなっており、フィルム外装電池の内圧が上昇した場合に、膜体４２は、この切欠き４１ａのところから破れるようになっている。図５（ｂ）に示す構成も、上記構成と同様の作用を奏するものであり、切欠き４１ａに代えて薄肉部５２ａが形成された膜体５２を有しており、膜体５２は、薄肉部５２ａのところで破れるようになっている。
【００３７】
図６の構成は、図４に示した本実施形態のものと同一形状である管状部材６１に金属管６５を挿入したものである。金属管６５は、管状部材６１を構成する樹脂材料よりも高融点の部材である。フィルム外装電池内に発生したガスが噴出する場合、そのガスは高温となることもあり、こうした高温のガスは樹脂材料である管状部材内を通る際に、通路を変形させることもあり、場合によっては通路が閉塞されてしまう可能性もある。そこで、図６の構成のように、樹脂材料からなる通路内に金属管６５を配置することで、ガスが高温であっても通路が変形しにくくなり、したがって、管状部材６１としての機能がより確実に保たれるものとなる。
【００３８】
なお、図６では、膜体３２が管状部材６１の軸方向（図示左右方向）のほぼ中央に位置しているが、金属管６５の上記のような機能を考慮すれば、膜体３２をより端部側に配置すると共に、通路内により長い金属管を挿入して、管状部材６１のうち金属管６５によって保護される領域をより大きくしてもよい。図６の構成において膜体３２を挟んでさらに他の金属管を挿入することも可能であるが、図６のように一方のみに金属管６５が挿入されている構成では、金属管６５が配置された側（図示左側）が外装フィルム内の要素収容空間に近接するように構成することが好ましい。電池収容空間に近い側の方が、ガスの温度がより高温であり、樹脂の変形がより生じ易いと考えられるためである。さらに、図６において金属管６５をより長くして、金属管６５が管状部材６１の端面より突出するように構成してもよい。
【００３９】
次に、図７に示す管状部材７１は、図４に示した本実施形態の管状部材３１と同一の円形断面の通路３７を有しているが、その外周の輪郭形状が異なっている。すなわち、管状部材７１の輪郭は、通路３７の中心と同心であって所定の曲率半径を有し曲面状に形成された湾曲部７１ｂと、その湾曲部７１ｂに連続し、２つの角部７１ａのそれぞれに向かって延びる平坦部７１ｃとで構成されている。各角部７１ａでは、平坦部７１ｃ同士が例えば鋭角で交差した状態となっている。管状部材７１の外周の輪郭形状がこのように形成されていることにより、外装フィルム２１ａ、２１ｂはそれぞれ、外周の上面側および下面側に沿うようにして、管状部材７１に接合される。そして、各角部７１ａ付近では外装フィルム２１ａ、２１ｂは、平坦部７１ｃに沿うように接合されている。したがって、各角部７１ａ付近では、各外装フィルム２１ａ、２１ｂが比較的に緩やかな角度で折れ曲がっている。このため、各フィルムの内側と角部７１ａとの間には隙間が生じにくくなっており、このように隙間が生じないことから、外装フィルム２１ａ、２１ｂによる気密封止の確実性がより向上したものとなる。
【００４０】
図８は、管状部材およびその周辺の構造のさらに他の変形例を示す断面図である。
【００４１】
図８のフィルム外装電池では、管状部材８１の一部に電解液を注入するための注入口８３が形成されている。より詳細には、注入口８３は、管状部材８１のうち、膜体３２よりも図示左側、すなわち、電池要素１０に近い側に形成されている。なお、図８では、注入口８３がキャップ８４によって閉塞されている状態が示されているが、キャップ８４については再度後述する。
【００４２】
図８のフィルム外装電池は、例えば次のような製造方法により作製することができる。すなわち、まず、前述した製造方法と同様、電池要素１０およびケース等を挟み込むようにして２枚の外装フィルム２１ａ、２１ｂ同士を熱融着する。これにより外装フィルム２１ａ、２１ｂの内部に要素収容空間が形成される。次いで、注入口８３から電解液を注入する。電解液は、注入口８３から通路３７に流れ込み、通路３７を通じて要素収容空間内に供給される。次いで、電解液の注入を終えたら、キャップ８４を注入口８３に接合する。ここで、キャップ８４の接合は例えば熱融着であってもよく、これを実現するためには、キャップ８４および管状部材８１が互いに熱融着可能な材料で構成されていることが好ましい。以上の工程により、注入口８３が閉塞され図８のフィルム外装電池が作製される。
【００４３】
このように、図８の構成によれば、管状部材８１の一部に形成された注入口８３を利用することで、要素収容空間内への電解液の注入を容易に行うことができる。注入口８３の形状および大きさは特に限定されるものではないが、図８に示す通り、注入口８３は、管状部材８１の外周面から突出する筒状構造部によって構成されていることが好ましい。このような構成によれば、電解液を供給する手段（不図示）を該筒状構造部に接続することができ、電解液注入工程における漏れの発生を最小限に抑えることができる。
【００４４】
なお、図８のような構成であっても、膜体３２は他の部位の破裂に先だって優先的に破れるようになっていることが必要である。したがって、キャップ８４の接合強度はこれを考慮して適宜設定すればよい。注入口８３を閉塞する手段としては、キャップ８４に限られるものではない。例えば、電解液注入後に筒状構造部の先端側を熱で溶かすことで注入口８３の閉塞を実現することもできる。また、当然ながら、図５〜図７を参照して説明したいずれか構成と図８の構成とを組合せて使用することも可能である。また、注入口８３からの電解液の注入を良好にするために、エア抜き用の穴を注入口８３とは別に設けてもよい。
【００４５】
なお、以上の説明では詳細に述べなかったが、リチウムイオン二次電池である電池要素１０は、具他的には、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液が含浸されるものであってもよい。電池要素１０はリチウムイオン二次電池の他にも、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の電池要素であってもよい。また、電池要素１０は本実施形態のような積層型のものに限らず、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交互に積層された構造の捲回型であってもよい。本発明は、さらに、電気二重層キャパシタなどのキャパシタあるいは電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギーを発生させる電気デバイス要素を外装フィルムの内部に封入したフィルム外装電池デバイスにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。
【図２】図１のフィルム外装電池を上面側から見た平面図である。
【図３】図１に示された管状部材を、同図の矢印B方向から見て示す部分拡大図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線における断面図であり、管状部材およびその周辺の断面構造を示している。
【図５】管状部材およびその周辺の構造の変形例を示す断面図である。
【図６】管状部材およびその周辺の構造の他の変形例を示す断面図である。
【図７】管状部材の輪郭形状の変形例を示す部分拡大図である。
【図８】管状部材およびその周辺の構造のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図９】従来のフィルム外装電気デバイスの構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】フィルムの封止部に安全弁構造が形成された従来のフィルム外装電気デバイスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  フィルム外装電池
１０  電池要素
１５ａ、１５ｂ  電極タブ
２１ａ、２１ｂ  外装フィルム
２２ａ、２２ｂ  カップ部
２３  封止部
３１、４１、５１、６１、７１、８１  管状部材
３２、４２、５２  膜体
３７  通路
３５、３５ａ、３５ｂ  ケース
４１ａ  切欠き部
５２ａ  薄肉部
６５  金属管
７１ａ  角部
７１ｂ  湾曲部
７１ｃ  平坦部
８３  注入口
８４  キャップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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