(57)【要約】【課題】電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても発電要素における短絡を防止することが可能な積層型電池、およびそのような積層型電池を含む電池モジュールを提供する。【解決手段】積層型電池１００は、複数の電極１０、２０と複数のセパレータ３０とが交互に積層された発電要素４０と、発電要素を電解液とともに収容する外装部材５０と、発電要素の最外層４０ａと外装部材の内側５０ａとを接着する第２接着部６２（接着部）と、を有している。そして、電極とセパレータとを積層する積層方向から発電要素を平面視して、第２接着部は、発電要素のうち発電に寄与する有効領域４２よりも外側の領域に位置し、かつ、第２接着部の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状を有している。【選択図】図４
2019053893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と複数のセパレータとが交互に積層された発電要素と、
前記発電要素を電解液とともに収容する外装部材と、
前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着する接着部と、を有し、
前記電極と前記セパレータとを積層する積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は、前記発電要素のうち発電に寄与する有効領域よりも外側の領域に位置し、かつ、前記接着部の外周縁が全周にわたって連続している形状を有する、積層型電池。
【請求項２】
前記外装部材は、周縁部同士が重ね合わされて接合される接合部を有し、
前記積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は、前記発電要素の最外層におけるエッジ部をカバーする大きさを有する、請求項１に記載の積層型電池。
【請求項３】
前記積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は、前記接着部の前記外周縁が前記接合部に挟まれることなく前記接合部よりも内側に位置する大きさを有する、請求項２に記載の積層型電池。
【請求項４】
前記発電要素は、前記電極における正極と負極との間に配置された絶縁部材を有し、
前記積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は、前記絶縁部材が存在する領域と重畳しない範囲において、前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着する、請求項１〜３の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項５】
前記積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は枠形状を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項６】
前記接着部は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている、請求項１〜５の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項７】
前記電極と前記セパレータとを接着する他の接着部をさらに有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項８】
前記他の接着部は、前記セパレータの基材の少なくとも一方の表面に形成され、接着性材料を含む接着層から構成される、請求項７に記載の積層型電池。
【請求項９】
前記他の接着部は、前記セパレータの基材の少なくとも一方の表面に形成され、接着性材料および耐熱材料を含む接着層から構成される、請求項７に記載の積層型電池。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の少なくとも一つの前記積層型電池を含む電池モジュールであって、
前記積層方向の両側から前記積層型電池を挟み込んで保持する保持部材と、
前記積層方向に沿う加圧力を前記積層型電池に付勢する加圧部と、
前記積層型電池を前記保持部材に対して接着するモジュール用接着部と、を有し、
前記積層方向から前記積層型電池を平面視して、前記接着部は、前記加圧部および前記モジュール用接着部が存在する領域と重畳しない範囲において、前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着する、電池モジュール。
【請求項１１】
前記モジュール用接着部は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている、請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記積層方向に沿う前記接着部の厚みは、前記積層方向に沿う前記モジュール用接着部の厚みよりも小さい、請求項１０または請求項１１に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
複数の前記積層型電池が前記保持部材によって挟み込まれ、
前記積層型電池同士を接着する他のモジュール用接着部をさらに有し、
前記積層方向から前記積層型電池を平面視して、前記接着部は、前記他のモジュール用接着部が存在する領域と重畳しない範囲において、前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着する、請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
前記他のモジュール用接着部は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
前記積層方向に沿う前記接着部の厚みは、前記積層方向に沿う前記他のモジュール用接着部の厚みの１／２よりも小さい、請求項１３または請求項１４に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電池および電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型電池は、複数の電極と複数のセパレータとが交互に積層された発電要素と、発電要素を収容する外装部材と、発電要素に電気的に接続され外装部材の外部に導出された正負のタブとを有している。外装部材は、その周縁部同士が重ね合わされて接合されることによって、発電要素を封止する。
【０００３】
袋状の絶縁シートによって発電要素を電解液とともに包み込んだ積層型電池が知られている（特許文献１を参照）。この積層型電池は、発電要素や電解液が袋状の絶縁シートによって包まれて外装部材内に収納される。この構成によって、製造途中で溶接スパッタや粉塵などの金属粉が発電要素や電解液などに混入することを防止し、発電要素における電極同士の短絡を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２４２８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、短絡検査の段階では異物の混入を検出できない場合であっても、短絡検査後の電解液の流動に伴って、袋状の絶縁シート内に混入していた異物が、絶縁シートと発電要素の最外層との間に移動する虞がある。その結果、発電要素における短絡が生じる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても発電要素における短絡を防止することが可能な積層型電池、およびそのような積層型電池を含む電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の積層型電池は、複数の電極と複数のセパレータとが交互に積層された発電要素と、前記発電要素を電解液とともに収容する外装部材と、前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着する接着部と、を有している。そして、前記電極と前記セパレータとを積層する積層方向から前記発電要素を平面視して、前記接着部は、前記発電要素のうち発電に寄与する有効領域よりも外側の領域に位置し、かつ、前記接着部の外周縁が全周にわたって連続している形状を有している。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の電池モジュールは、少なくとも一つの前記積層型電池を含む電池モジュールであって、前記積層方向の両側から前記積層型電池を挟み込んで保持する保持部材と、前記積層方向に沿う加圧力を前記積層型電池に付勢する加圧部と、前記積層型電池を前記保持部材に対して接着するモジュール用接着部と、を有している。そして、前記積層方向から前記積層型電池を平面視して、前記接着部は、前記加圧部および前記モジュール用接着部が存在する領域と重畳しない範囲において、前記発電要素の最外層と前記外装部材の内側とを接着している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の積層型電池によれば、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても発電要素における短絡を防止することが可能な積層型電池を提供することができる。
【００１０】
本発明の電池モジュールによれば、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても発電要素における短絡を防止することが可能な積層型電池を含む電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】電池モジュールを示す概略断面図である。
【図３】積層型電池を示す斜視図である。
【図４】図３の４−４線に沿う断面図である。
【図５】発電要素の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】外層部材の一部を破断した状態において積層型電池を示す平面図である。
【図７】積層型電池の変形例を示す要部断面図である。
【図８】発電要素の要部を拡大して示す断面図であり、図５に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、実施形態とその改変例について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１３】
図１は、電池モジュール２００を示す斜視図、図２は、電池モジュール２００を示す概略断面図である。図３は、積層型電池１００を示す斜視図、図４は、図３の４−４線に沿う断面図、図５は、図４の要部を拡大して示す断面図である。図６は、外層部材の一部を破断した状態において積層型電池１００を示す平面図である。なお、以下の説明において、「積層方向」という文言は積層型電池１００における電極とセパレータとを積層する方向を指す。本実施形態の積層型電池１００は扁平形状を有している。複数の積層型電池１００を積層する方向は、電極とセパレータとを積層する積層方向に一致している。
【００１４】
図１および図２を参照して、図示する電池モジュール２００は、複数の積層型電池１００と、積層方向の両側から複数の積層型電池１００を挟み込んで保持する保持部材１１０とを有している。
【００１５】
（積層型電池１００）
まず、積層型電池１００について説明する。図３〜図６を参照して、積層型電池１００は、概説すると、複数の電極１０、２０と複数のセパレータ３０とが交互に積層された発電要素４０と、発電要素４０を電解液とともに収容する外装部材５０と、を有している（図３および図４を参照）。積層型電池１００は、電極１０、２０とセパレータ３０とを接着する第１接着部６１（「他の接着部」に相当する）を有している（図５を参照）。積層型電池１００は、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する第２接着部６２（「接着部」に相当する）を有している（図４および図６を参照）。外装部材５０は、周縁部５１同士が重ね合わされて接合される接合部５２を有している（図４および図６を参照）。そして、積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電要素４０のうち発電に寄与する有効領域４２よりも外側の領域に位置し、かつ、第２接着部６２の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状を有している（図４および図６を参照）。なお、以下の説明において、積層型電池１００を単に「単電池１００」ともいう。以下、詳述する。
【００１６】
図４および図５を参照して、発電要素４０は、正極集電体１１の少なくとも一方の面上に正極活物質層１２を配置してなる正極１０と、負極集電体２１の少なくとも一方の面上に負極活物質層２２を配置してなる負極２０と、電解質を保持するセパレータ３０とを有している。正極活物質層１２と負極活物質層２２とをセパレータ３０を挟んで対向させることによって、単電池層４１が形成されている。発電要素４０は、単電池層４１が複数積層された状態において外装部材５０に収容されている。
【００１７】
正極活物質層１２、セパレータ３０および負極活物質層２２が重なり合う領域が、発電要素４０のうち発電に寄与する有効領域４２となる。発電要素４０のうち発電に寄与する有効領域４２を、単に、「発電領域４２」という。
【００１８】
正極集電体１１は、例えばアルミニウムなどから形成された薄膜形状を有する。正極集電体１１は、充放電用の正極タブ１３が接続されている。正極活物質層１２は、スピネル型マンガン酸リチウム、層状結晶構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物などの正極活物質を含む。
【００１９】
負極集電体２１は、例えば銅などから形成された薄膜形状を有する。負極集電体２１は、充放電用の負極タブ２３が接続されている。負極活物質層２２は、負極活物質を含む。負極活物質の少なくとも１種は、黒鉛、非晶質炭素被覆黒鉛、シリコン単体（Ｓｉ）、シリコン合金、シリコン酸化物からなる群から選択される。負極活物質層２２の面積は、正極活物質層１２の面積よりも大きい。これにより、正極活物質層１２および負極活物質層２２の位置が相対的にずれた場合であっても正極活物質層１２と負極活物質層２２との対向面積を一定に維持できる。そのため、正極活物質層１２と負極活物質層２２との対向面積が変化することに起因して発電容量が変動することを抑制できる。
【００２０】
セパレータ３０は、電解液に含まれる電解質を保持する。セパレータ３０の種類は、電解液に含まれる電解質を保持し得る限りにおいて特に限定されず、従来公知のものを適宜利用できる。
【００２１】
外装部材５０は、発電要素４０を電解液とともに収容する。外装部材５０は、３層構造のラミネートシートから構成される。最内層の１層目は、熱融着性樹脂、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いて形成されている。２層目は、箔状の金属、例えばＡｌ箔またはＮｉ箔を用いて形成されている。３層目は、樹脂性のフィルム、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いて形成されている。
【００２２】
外装部材５０は、周縁部５１同士が重ね合わされて接合される接合部５２を有している。接合部５２は、外装部材５０の周縁部５１同士を重ね合わせて加熱することによって、１層目の熱融着性樹脂が溶着して形成される。
【００２３】
図５を参照して、第１接着部６１は、電極１０、２０（正極１０、負極２０）とセパレータ３０とを接着する。これによって、正極１０の外周縁１０ａにおいて正極１０とセパレータ３０との間の隙間は、第１接着部６１によって塞がれる。負極２０の外周縁２０ａにおいて負極２０とセパレータ３０との間の隙間は、第１接着部６１によって塞がれる。この結果、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、電極１０、２０とセパレータ３０との間において発電領域４２まで移動することはない。
【００２４】
第１接着部６１の構成材料は、電極１０、２０とセパレータ３０とを接着し得る限りにおいて限定されない。第１接着部６１は、例えば、セパレータ基材３１（「セパレータの基材」に相当する）の両方の表面に形成され、接着性材料を含む接着層３２から構成されている。接着層３２は、セパレータ基材３１の面上に、全面にわたって、あるいは部分的に設けられている。セパレータ基材３１は、例えば、電解液に含まれる電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シート、不織布等を用いることができる。接着層３２を構成する接着性材料は、正極活物質層１２とセパレータ基材３１とを接着し、負極活物質層２２とセパレータ基材３１とを接着し得る限りにおいて限定されない。接着性材料として、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の（メタ）アクリル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂等を用いることができる。正極１０とセパレータ基材３１とを接着する接着層３２の接着性材料と、負極２０とセパレータ基材３１とを接着する接着層３２の接着性材料とは、同じであっても、異なっていてもよい。
【００２５】
セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａ（図示例にあっては大きい方の負極２０の外周縁２０ａ）よりも側方に突出しない大きさを有している。第１接着部６１も、図示例にあっては負極２０の外周縁２０ａよりも側方に突出しない大きさを有している。
【００２６】
第１接着部６１は、正極１０とセパレータ３０との間、負極２０とセパレータ３０との間のすべてに配置されている。
【００２７】
図４を参照して、第２接着部６２は、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する。第２接着部６２の構成材料は、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着し得る限りにおいて限定されない。第２接着部６２は、例えば、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。接着剤を構成する接着性材料、粘着剤を構成する接着性材料、または両面テープにおける接着層を構成する接着性材料は、第１接着部６１における接着層３２を構成する上述した接着性材料を用いることができる。
【００２８】
図４に示される発電要素４０の最外層４０ａは、負極集電体２１である。発電要素４０の最外層４０ａはこの場合に限定されるものではない。発電要素４０の最外層４０ａには、図示した負極集電体２１のほか、負極活物質層２２、正極集電体１１、正極活物質層１２、またはセパレータ３０が位置する。したがって、第２接着部６２は、図示した負極集電体２１と外装部材５０の内側５０ａとを接着するほか、負極活物質層２２、正極集電体１１、正極活物質層１２、またはセパレータ３０と外装部材５０の内側５０ａとを接着する。
【００２９】
次に、図４および図６を参照して、第２接着部６２の形状および大きさについて説明する。積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電領域４２よりも外側の領域に位置し、かつ、第２接着部６２の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状を有している。このような第２接着部６２の形状および大きさによって、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとの間において発電領域４２まで移動することはない。
【００３０】
ここに「第２接着部６２の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状」は、第２接着部６２の外周縁６２ａが単一の部材によって連続する場合に限定されるものではない。例えば、第２接着部６２が複数個の小片に分割されて構成されており、複数個の小片を組み合わせることによって、外周縁６２ａが全周にわたって連続する場合も含まれると解釈されなければならない。
【００３１】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電要素４０の最外層４０ａにおけるエッジ部４０ｂをカバーする大きさを有している。第２接着部６２がエッジ部４０ｂをカバーすることによって、発電要素４０のエッジ部４０ｂが外装部材５０の内側５０ａに食い込むことを防止できる。この結果、発電要素４０のエッジ部４０ｂから外装部材５０を保護することができる。
【００３２】
さらに、積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、第２接着部６２の外周縁６２ａが接合部５２に挟まれることなく接合部５２よりも内側に位置する大きさを有している。第２接着部６２を外装部材５０に接合する点を考慮する必要はなく、エッジ部４０ｂから外装部材５０を保護する機能を確保することのみを考慮すればよい。したがって、第２接着部６２および外装部材５０の大きさを可及的に小さくすることができる。この結果、外装部材５０の容積に占める発電要素４０の容積の比率が大きくなる。
【００３３】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は枠形状を有している。第２接着部６２は面形状を有していてもよいが、枠形状とすることによって、面形状に比べて材料費が低減される。
【００３４】
なお、図６に２点鎖線によって示される矩形形状は、電池モジュール２００を構成するときに用いられる後述する第３接着部１３３および第４接着部１３４を配置する位置を示している。
【００３５】
（電池モジュール２００）
次に、図１および図２を再び参照して、電池モジュール２００の構成について説明する。電池モジュール２００は、概説すると、複数の単電池１００と、積層方向の両側から複数の単電池１００を挟み込んで保持する保持部材１１０と、保持部材１１０に備えられ積層方向に沿う加圧力を単電池１００に付勢する加圧部１２０とを有する。電池モジュール２００はさらに、単電池１００を保持部材１１０に対して接着する第３接着部１３３（「モジュール用接着部」に相当する）と、単電池１００同士を接着する第４接着部１３４（「他のモジュール用接着部」に相当する）とを有する。そして、積層方向から単電池１００を平面視して、第２接着部６２は、加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している（図４および図６をも参照）。さらに、積層方向から単電池１００を平面視して、第２接着部６２は、第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している（図６をも参照）。以下、詳述する。
【００３６】
単電池１００は扁平形状を有している。複数の単電池１００を積層する方向は、電極１０、２０とセパレータ３０とを積層する積層方向に一致している。図２において、符号５３によって示される部分は、第２接着部６２を設けることによって外装部材５０の表面側に現れる膨らみを誇張して示している。外装部材５０の膨らみ５３の寸法は、片面３０μｍ程度である。
【００３７】
保持部材１１０は、アッパー保持部材１１１と、ロア保持部材１１２とを有している。アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２は、プレート形状を有し、アルミなどの金属材料から形成されている。アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２は、通しボルト（図示せず）を挿通する貫通孔１１３を有している。貫通孔１１３は４箇所形成されている。積層した単電池１００は、積層方向の両側から、アッパー保持部材１１１とロア保持部材１１２とによって挟み込まれる。アッパー保持部材１１１とロア保持部材１１２とは、通しボルトによって締結される。通しボルトの軸力を受けるため、通しボルトが挿通される中空体のスリーブ１１４がアッパー保持部材１１１とロア保持部材１１２との間に配置されている（図１を参照）。
【００３８】
加圧部１２０は、アッパー保持部材１１１の中央部分に形成された膨出部１２１から構成されている。膨出部１２１は、積層された単電池１００に向かう方向に膨出している。膨出部１２１は、中凹形状のキャンバー形状を有している。膨出部１２１は、第３接着部１３３が取り付けられる押圧面１２２と、押圧面１２２から傾斜して伸びている傾斜面１２３とを有している。積層された単電池１００のうち最上層の単電池１００の端面に膨出部１２１の押圧面１２２が第３接着部１３３を介して接着されている。最下層の単電池１００は第３接着部１３３を介してロア保持部材１１２に接着されている。そして、アッパー保持部材１１１とロア保持部材１１２とが締結されることによって、積層方向に沿う加圧力がそれぞれの単電池１００に付勢される。
【００３９】
図２を参照して、第３接着部１３３は、最上層の単電池１００および最下層の単電池１００を保持部材１１０に対して接着する。これによって、最上層の単電池１００および最下層の単電池１００に関して、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、保持部材１１０に対する単電池１００の位置が許容寸法を超えて側方にずれることを防止することができる。第３接着部１３３は、最上層の単電池１００および最下層の単電池１００の中央部分に配置されている（図６の２点鎖線をも参照）。
【００４０】
第３接着部１３３の構成材料は、単電池１００と保持部材１１０とを接着し得る限りにおいて限定されない。第３接着部１３３は、例えば、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。接着剤を構成する接着性材料、粘着剤を構成する接着性材料、または両面テープにおける接着層を構成する接着性材料は、第１接着部６１における接着層３２を構成する上述した接着性材料を用いることができる。
【００４１】
積層方向から単電池１００を平面視して、第２接着部６２は、加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している（図６をも参照）。第２接着部６２が加圧部１２０および第３接着部１３３の存在領域と重畳した範囲に存在する場合には、加圧部１２０における押圧面１２２と最上層の単電池１００の端面との間の距離が局所的に小さくなる。単電池１００に付勢する加圧力が第２接着部６２の存在によって局所的に高くなる。加圧力が局所的に高くなると、電極１０、２０間距離が異なることに起因して反応の局在化を招き、電池の性能低下およびサイクル寿命低下が生じてしまう。そこで、単電池１００に付勢する加圧力を均一にするために、第２接着部６２は、加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲に存在させている。
【００４２】
キャンバー形状の膨出部１２１から加圧部１２０を構成する場合には、図２に示すように、第２接着部６２は、傾斜面１２３が存在する領域と重畳する範囲に存在していても支障はない。傾斜面１２３が単電池１００に接触することがなく、単電池１００に付勢する加圧力が局所的に高められる虞がないからである。
【００４３】
積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第３接着部１３３の厚みよりも小さいことが好ましい。保持部材１１０（アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２）が外装部材５０の膨らみ５３に接触することがなく、単電池１００に付勢する加圧力が局所的に高められる虞がないからである。
【００４４】
第４接着部１３４は、単電池１００同士を接着する。これによって、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、最上層および最下層以外の単電池１００に関して、保持部材１１０に対する単電池１００の位置が許容寸法を超えて側方にずれることを防止することができる。第４接着部１３４は、第３接着部１３３と略同じ大きさであり、第３接着部１３３と同様に単電池１００の中央部分に配置されている（図６の２点鎖線をも参照）。
【００４５】
第４接着部１３４の構成材料は、単電池１００同士を接着し得る限りにおいて限定されない。第４接着部１３４は、例えば、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。接着剤を構成する接着性材料、粘着剤を構成する接着性材料、または両面テープにおける接着層を構成する接着性材料は、第１接着部６１における接着層３２を構成する上述した接着性材料を用いることができる。
【００４６】
積層方向から単電池１００を平面視して、第２接着部６２は、第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している（図６をも参照）。第２接着部６２が第４接着部１３４の存在領域と重畳した範囲に存在する場合には、単電池１００同士の間の距離が局所的に小さくなる。単電池１００に付勢する加圧力が第２接着部６２の存在によって局所的に高くなる。加圧力が局所的に高くなると、電極１０、２０間距離が異なることに起因して反応の局在化を招き、電池の性能低下およびサイクル寿命低下が生じてしまう。そこで、単電池１００に付勢する加圧力を均一にするために、第２接着部６２は、第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲に存在させている。
【００４７】
積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第４接着部１３４の厚みの１／２よりも小さいことが好ましい。隣り合う単電池１００同士が外装部材５０の膨らみ５３の部分において接触することがなく、加圧部１２０によって単電池１００に付勢する加圧力が不均一になる虞がないからである。隣り合う単電池１００同士が外装部材５０の膨らみ５３の部分において接触すると、隣り合う単電池１００同士を離反させる力が作用し、単電池１００に付勢される加圧力が不均一になる虞がある。
【００４８】
次に、実施形態の作用を説明する。
【００４９】
単電池１００を製造する工程には、発電要素４０を収容した外装部材５０内に電解液を注液する工程がある。注液工程後に、第１接着部６１および第２接着部６２の接着性を発現させるために、積層方向に発電要素４０を加圧したり、加熱したりする。枠形状の第２接着部６２が発電要素４０と外装部材５０との間に配置されているが、接着性を発現するまでは、第２接着部６２と発電要素４０との間や、第２接着部６２と外装部材５０との間に微小な隙間が存在する。また、第１接着部６が電極１０、２０とセパレータ３０との間に配置されているが、接着性を発現するまでは、第１接着部６１と正極１０との間や、第１接着部６１と負極２０との間には微小な隙間が存在する。これら微小な隙間を通して、電解液は発電要素４０内部に浸透する。したがって、第１接着部６１や第２接着部６２を配置しても、電解液の注液や発電要素４０への浸透が阻害されることはない。第１接着部６１および第２接着部６２の接着性を発現させた後は、上記の微小な隙間は閉塞される。
【００５０】
電解液の注液を開始してから積層方向に発電要素４０を加圧・加熱するまでの間に、異物が発電要素４０と外装部材５０との間や、電極１０、２０とセパレータ３０との間に移動することがある。このように異物が移動した単電池については、電解液の注液工程後に実施される短絡検査において見つけ出され、不良品として処理される。
【００５１】
本実施形態の単電池１００は、第２接着部６２によって、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとが接着されている。積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電領域４２よりも外側の領域に位置し、かつ、第２接着部６２の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状を有している。これによって、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとの間において発電領域４２まで移動することはない。単電池１００は、第１接着部６１によって、電極１０、２０（正極１０、負極２０）とセパレータ３０とが接着されている。これによって、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、電極１０、２０とセパレータ３０との間において発電領域４２まで移動することはない。したがって、短絡検査後において、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても、発電要素４０における短絡を防止することができる。
【００５２】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電要素４０の最外層４０ａにおけるエッジ部４０ｂをカバーする大きさを有している。発電要素４０のエッジ部４０ｂが外装部材５０の内側５０ａに食い込むことがなく、発電要素４０のエッジ部４０ｂから外装部材５０を保護することができる。
【００５３】
さらに、積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、第２接着部６２の外周縁６２ａが接合部５２に挟まれることなく接合部５２よりも内側に位置する大きさを有している。外装部材５０の内部に、第２接着部６２の外周縁６２ａと外装部材５０とを接合する空間を存在させる必要がない。したがって、外装部材５０の容積に占める発電要素４０の容積の比率が大きくなり、単電池１００の単位体積あたりの出力エネルギーを表す体積エネルギー密度が向上する。
【００５４】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は枠形状を有している。第２接着部６２を枠形状とすることによって、面形状とする場合に比べて材料費が低減する。
【００５５】
本実施形態の電池モジュール２００は、第３接着部１３３によって、最上層の単電池１００および最下層の単電池１００が保持部材１１０に対して接着されている。これによって、最上層の単電池１００および最下層の単電池１００に関して、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、保持部材１１０に対する単電池１００の位置が許容寸法を超えて側方にずれることを防止することができる。電池モジュール２００は、第４接着部１３４によって、単電池１００同士が接着されている。これによって、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、最上層および最下層以外の単電池１００に関して、保持部材１１０に対する単電池１００の位置が許容寸法を超えて側方にずれることを防止することができる。さらに、積層方向から積層型電池１００を平面視して、第２接着部６２は、加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している。また、積層方向から単電池１００を平面視して、第２接着部６２は、第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着している。このような配置関係とすることによって、加圧部１２０によって単電池１００に付勢する加圧力が均一になる。その結果、反応の局在化が防止され、電池の性能低下およびサイクル寿命低下を防止できる。
【００５６】
積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第３接着部１３３の厚みよりも小さい。保持部材１１０（アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２）が外装部材５０の膨らみ５３に接触することがなく、単電池１００に付勢する加圧力が局所的に高められる虞がない。また、積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第４接着部１３４の厚みの１／２よりも小さい。隣り合う単電池１００同士が外装部材５０の膨らみ５３の部分において接触することがなく、加圧部１２０によって単電池１００に付勢する加圧力が不均一になる虞がない。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の単電池１００は、発電要素４０と、外装部材５０と、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する第２接着部６２と、を有している。そして、積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電領域４２よりも外側の領域に位置し、かつ、第２接着部６２の外周縁６２ａが全周にわたって連続している形状を有している。
【００５８】
このように構成することによって、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとの間において発電領域４２まで移動することはない。したがって、短絡検査後において、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとの間において発電要素４０の短絡を防止することができる。
【００５９】
外装部材５０は、周縁部５１同士が重ね合わされて接合される接合部５２を有している。積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、発電要素４０の最外層４０ａにおけるエッジ部４０ｂをカバーする大きさを有している。
【００６０】
このように構成することによって、発電要素４０のエッジ部４０ｂから外装部材５０を保護することができる。
【００６１】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、第２接着部６２の外周縁６２ａが接合部５２に挟まれることなく接合部５２よりも内側に位置する大きさを有している。
【００６２】
このように構成することによって、外装部材５０の内部に、第２接着部６２の外周縁６２ａと外装部材５０とを接合する空間を存在させる必要がなく、体積エネルギー密度が向上する。この結果、電解液が流動しても発電要素４０の短絡を長期にわたって防止しつつ体積エネルギー密度の向上を図ることが可能な単電池１００を提供することができる。
【００６３】
積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は枠形状を有している。
【００６４】
このように構成することによって、面形状とする場合に比べて第２接着部６２の材料費を低減することができる。
【００６５】
第２接着部６２は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。
【００６６】
このように構成することによって、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを適切な材料を用いて接着することができる。
【００６７】
単電池１００は、電極１０、２０とセパレータ３０とを接着する第１接着部６１を有している。
【００６８】
このように構成することによって、外装部材５０内の電解液が流動しても、外装部材５０内に混入していた異物が、電極１０、２０とセパレータ３０との間において発電領域４２まで移動することはない。したがって、短絡検査後において、電解液の流動に伴って異物が移動する状況が生じても、発電要素４０の短絡を防止することができる。
【００６９】
第１接着部６１は、セパレータ基材３１の少なくとも一方の表面に形成され、接着性材料を含む接着層３２から構成されている。
【００７０】
このように構成することによって、接着性セパレータ３０を用いて電極１０、２０とセパレータ３０とを接着することができ、発電要素４０を製造するときの積層作業を簡単に行うことができる。
【００７１】
本実施形態の電池モジュール２００は、少なくとも一つの単電池１００を含む電池モジュール２００であって、保持部材１１０と、加圧部１２０と、単電池１００を保持部材１１０に対して接着する第３接着部１３３と、を有している。そして、積層方向から積層型電池１００を平面視して、第２接着部６２は、加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する。
【００７２】
このように構成すれば、第２接着部６２は加圧部１２０および第３接着部１３３が存在する領域と重畳しない範囲に存在するため、単電池１００に付勢する加圧力を均一にすることができる。
【００７３】
第３接着部１３３は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。
【００７４】
このように構成することによって、単電池１００と保持部材１１０とを適切な材料を用いて接着することができる。
【００７５】
積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第３接着部１３３の厚みよりも小さい。
【００７６】
このように構成することによって、保持部材１１０が外装部材５０の膨らみ５３に接触することがなく、単電池１００に付勢する加圧力が局所的に高められることを防止できる。
【００７７】
電池モジュール２００は、複数の単電池１００が保持部材１１０によって挟み込まれ、単電池１００同士を接着する第４接着部１３４をさらに有している。そして、積層方向から積層型電池１００を平面視して、第２接着部６２は、第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する。
【００７８】
このように構成すれば、第２接着部６２は第４接着部１３４が存在する領域と重畳しない範囲に存在するため、単電池１００に付勢する加圧力を均一にすることができる。
【００７９】
第４接着部１３４は、接着剤、粘着剤、または両面テープから構成されている。
【００８０】
このように構成することによって、単電池１００同士を適切な材料を用いて接着することができる。
【００８１】
積層方向に沿う第２接着部６２の厚みは、積層方向に沿う第４接着部１３４の厚みの１／２よりも小さい。
【００８２】
このように構成することによって、隣り合う単電池１００同士が外装部材５０の膨らみ５３の部分において接触することがなく、加圧部１２０によって単電池１００に付勢する加圧力が不均一になることを防止できる。
【００８３】
（単電池１００の変形例）
図７は、積層型電池１００の変形例を示す要部断面図である。図７において、第２接着部６２を配置する位置は破線によって示されている。
【００８４】
図７に示される単電池１００の発電要素４０は、電極１０、２０における正極１０と負極２０との間に配置された絶縁部材７０を有している。絶縁部材７０は、単電池１００内における正極１０と負極２０との内部短絡を防止するために設けられている。絶縁部材７０は、正極１０のうちセパレータ３０を介して負極２０に対向している部位、さらに詳しくは正極集電体１１上の正極活物質層１２から正極集電体１１の露出部にかけて設けられている。絶縁部材７０の形状は特に限定されないが、絶縁テープや、絶縁材料のコーティング層などから形成されている。絶縁部材７０の基材の材料は、ポリエチレン（ＰＥ）や、ポリプロピレン（ＰＰ）などの熱可塑性樹脂が用いられる。
【００８５】
そして、積層方向から発電要素４０を平面視して、第２接着部６２は、絶縁部材７０が存在する領域と重畳しない範囲において、発電要素４０の最外層４０ａと外装部材５０の内側５０ａとを接着する。
【００８６】
このように構成することによって、積層方向に沿う単電池１００の厚み寸法が厚くならない。この結果、複数の単電池１００を積層してモジュール化するときに、積層された電池群の容積が大きくならず、体積効率が向上する。
【００８７】
（第１接着部６１の変形例）
図８は、発電要素４０の要部を拡大して示す断面図であり、図５に相当する断面図である。
【００８８】
第１接着部６１の構成材料は、電極１０、２０とセパレータ３０とを接着し得る限りにおいて限定されない。第１接着部６１の変形例としては、例えば、セパレータ基材３１の少なくとも一方の表面に形成され、接着性材料および耐熱材料を含む接着層３３から構成することができる。接着層３３は、セパレータ基材３１の面上に、全面にわたって、あるいは部分的に設けられている。セパレータ基材３１および接着性材料は、実施形態のセパレータ３０と同じ材料を用いることができる。耐熱材料には、アルミナ粉末、アルミナ粉末を結着させるバインダなどを用いる。
【００８９】
上述したように、第１接着部６１は、セパレータ基材３１の少なくとも一方の表面に形成され、接着性材料および耐熱材料を含む接着層３３から構成されている。
【００９０】
このように構成することによって、接着性および耐熱性を有するセパレータ３０を用いて電極１０、２０とセパレータ３０とを接着することができ、耐熱性を向上させた発電要素４０を製造するときの積層作業を簡単に行うことができる。
【００９１】
（その他の変形例）
複数の単電池１００が保持部材１１０によって挟み込まれた電池モジュール２００について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。本発明は、１個の単電池１００が保持部材１１０によって挟み込まれる電池モジュール２００にも適用できる。この場合、単電池１００を保持部材１１０に対して接着する第３接着部１３３は存在するが、単電池１００同士を接着する第４接着部１３４は存在しないことは言うまでもない。
【００９２】
キャンバー形状の膨出部１２１から加圧部１２０を構成する場合には、アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２のうちの少なくとも一方にのみ膨出部１２１を設ければよい。膨出部１２１をアッパー保持部材１１１に設けた場合を図示したが、膨出部１２１をロア保持部材１１２にのみ設けることができ、アッパー保持部材１１１およびロア保持部材１１２の両方に膨出部１２１を設けることもできる。
【００９３】
加圧部１２０は、キャンバー形状の膨出部１２１を保持部材１１０に備える場合に限定されるものではない。例えば、板バネ部を備えたシート部材や、弾性材料から形成されたシート部材を、保持部材１１０と単電池１００との間に介在させたり、単電池１００同士の間に介在させたりすることによって、加圧部１２０を構成することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１０    正極（電極）、
１０ａ  外周縁、
１１    正極集電体、
１２    正極活物質層、
１３    正極タブ、
２０    負極（電極）、
２０ａ  外周縁、
２１    負極集電体、
２２    負極活物質層、
２３    負極タブ、
３０    セパレータ、
３０ａ  外周縁、
３１    セパレータ基材（セパレータの基材）、
３２    接着層、
３３    接着層、
４０    発電要素、
４０ａ  最外層、
４１    単電池層、
４２    発電領域（発電に寄与する有効領域）、
５０    外装部材、
５０ａ  外装部材の内側、
５１    周縁部、
５２    接合部、
５３    膨らみ、
６１    第１接着部（他の接着部）、
６２    第２接着部（接着部）、
６２ａ  外周縁、
７０    絶縁部材、
１００  積層型電池、単電池、
１１０  保持部材、
１１１  アッパー保持部材、
１１２  ロア保持部材、
１２０  加圧部、
１２１  膨出部、
１２２  押圧面、
１２３  傾斜面、
１３３  第３接着部（モジュール用接着部）、
１３４  第４接着部（他のモジュール用接着部）、
２００  電池モジュール。
【図１】
2019053893.tif 000003
【図２】
2019053893.tif 000004
【図３】
2019053893.tif 000005
【図４】
2019053893.tif 000006
【図５】
2019053893.tif 000007
【図６】
2019053893.tif 000008
【図７】
2019053893.tif 000009
【図８】
2019053893.tif 000010