(57)【要約】【課題】耐衝撃性を維持しつつ体積エネルギー密度の向上を図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、発電要素を収容する外装部材５０と、電極とセパレータとを接着する第１接着部６１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と、を有する。外装部材は、周縁部５１同士が重ね合わされて接合される接合部５２を有する。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、セパレータは、その外周縁３０ａが電極の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、かつ、外周縁３０ａが接合部に挟まれることなく接合部よりも内側に位置する大きさを有する。【選択図】図６
2019053892.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、
前記発電要素を収容する外装部材と、
前記電極と前記セパレータとを接着する第１接着部と、
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第２接着部と、を有し、
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、前記セパレータは、その外周縁が前記電極の外周縁の形状と相似形状を有し、かつ、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、積層型電池。
【請求項２】
前記セパレータは、その外周縁が前記電極の外周縁の側方に突出しない大きさを有する、請求項１に記載の積層型電池。
【請求項３】
前記第２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または請求項２に記載の積層型電池。
【請求項４】
前記第１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１〜３の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項５】
前記第１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１〜３の何れか１項に記載の積層型電池。
【請求項６】
請求項１〜５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第３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、前記第２接着部は、前記加圧部および前記第３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７】
前記第３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６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記積層方向に沿う前記第２接着部の厚みは、前記積層方向に沿う前記第３接着部の厚みよりも小さい、請求項６または請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
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第４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、前記第２接着部は、前記第４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６に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記第４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９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記積層方向に沿う前記第２接着部の厚みは、前記積層方向に沿う前記第４接着部の厚みの１／２よりも小さい、請求項９または請求項１０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】
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、セパレータの外周縁の一部を、電極の外周縁よりも側方に突出させた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、セパレータの外周縁のうち電極の外周縁よりも側方に突出させた部分と、外装部材とを接合している。この構成によって、積層型電池が衝撃を受けたときに外装部材に対して発電要素の位置がずれることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７３９１３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、外装部材の内部には、発電要素を収容する空間のほかに、セパレータの外周縁と外装部材とを接合する空間が存在する。このため、積層型電池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低下する。
【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、耐衝撃性を維持しつつ体積エネルギー密度の向上を図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、前記発電要素を収容する外装部材と、前記電極と前記セパレータとを接着する第１接着部と、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第２接着部と、を有している。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、前記セパレータは、その外周縁が前記電極の外周縁の形状と相似形状を有し、かつ、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第３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、前記第２接着部は、前記加圧部および前記第３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、耐衝撃性を維持しつつ体積エネルギー密度の向上を図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、耐衝撃性を維持しつつ体積エネルギー密度の向上を図った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】第２接着部の配置位置の変形例１を示す平面図である。
【図８】第２接着部の配置位置の変形例２を示す平面図である。
【図９】第２接着部の配置位置の変形例３を示す平面図である。
【図１０】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、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、かつ、外周縁３０ａ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（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、単電池１００が衝撃を受けたときに、いわゆるトランプずれと称される位置ずれを防止することができる。ここに、トランプずれとは、発電要素４０の特定の部位における構成部材（電極１０、２０や、セパレータ３０）の位置が、他の部位における構成部材の位置から許容寸法を超えて側方にずれる現象のことをいう。第１接着部６１を設けない場合には、発電要素４０の積層方向略中央の部位における構成部材の位置が、他の部位における構成部材の位置から側方にずれ易くなる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。ただし、トランプずれを防止できる限りにおいて、電極１０、２０とセパレータ３０との間のすべてに第１接着部６１を配置する必要はなく、間隔をおいて第１接着部６１を配置することができる。第１接着部６１は、積層方向に等間隔に配置することができる。また、第１接着部６１は、発電要素４０の積層方向略中央の部位においては「密」に配置し、発電要素４０の最外層４０ａ寄りの部位においては「粗」に配置することができる。間隔をおいて第１接着部６１を配置する場合には、セパレータ基材３１の一方の表面にのみ第１接着部６１を形成したセパレータ３０を使用することができる。セパレータ３０の両側に配置される正極１０および負極２０をともに接着しない部位においては、第１接着部６１が両面に形成されていないセパレータ基材３１のみからなるセパレータ３０を使用することができる。
【００２５】
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。これによって、単電池１００が衝撃を受けたときに、外装部材５０に対する発電要素４０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２接着部６２を設けない場合には、発電要素４０の位置が、外装部材５０の内側５０ａに対して側方にずれ易くなる。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図４および図６を参照して、第２接着部６２は、正極タブ１３および負極タブ２３が接続される側とは反対側の位置において、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。第２接着部６２の単位面積当たりの接着力および大きさ（発電要素４０および外装部材５０に対して接触する面積）は、単電池１００が衝撃を受けたときに外装部材５０に対して発電要素４０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接着力を十分に確保する観点から定められている。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、図５および図６を参照して、セパレータ３０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、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有している。さらに、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが外装部材５０の接合部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。このようなセパレータ３０の形状および大きさによって、セパレータ３０には、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）よりも側方に部分的に突出する部分が存在しない。
【００３１】
電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状は矩形形状であり、セパレータ３０の外周縁３０ａの形状も矩形形状である。本実施形態の単電池１００は、セパレータ３０は発電要素４０を外装部材５０に対して接合するための部材として機能していない。このため、セパレータ３０の大きさを定めるときには、外装部材５０に接合する点を考慮する必要はなく、発電要素４０の機能を確保することのみを考慮すればよい。したがって、セパレータ３０と外装部材５０とを接合するための領域を外装部材５０の内部に設ける必要がなく、セパレータ３０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。
【００３２】
図５を参照して、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが負極２０の外周縁２０ａの側方に突出しない大きさを有している。このようにすれば、セパレータ３０の外周縁３０ａが外装部材５０の接合部５２に挟まれないようにする空間を外装部材５０の内部に設ける必要がなく、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の容積の比率を一層大きくすることができる。
【００３３】
セパレータ３０の大きさは図５に示される大きさに限定されるものではない。積層方向から発電要素４０を平面視して、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、かつ、外周縁３０ａ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ればよい。つまり、セパレータ３０には、電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａよりも側方に部分的に突出する部分が存在しなければよい。したがって、発電要素４０の機能を確保できる限りにおいて、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが負極２０の外周縁２０ａより小さくてもよい。また、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、セパレータ３０の外周縁３０ａが負極２０の外周縁２０ａより大きくてもよい。
【００３４】
（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と、単電池１００同士を接着する第４接着部１３４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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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）。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、実施形態の作用を説明する。
【００４８】
本実施形態の単電池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、単電池１００が衝撃を受けたときに、いわゆるトランプずれと称される位置ずれを防止することができる。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。これによって、単電池１００が衝撃を受けたときに、外装部材５０に対する発電要素４０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、積層方向から発電要素４０を平面視して、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、かつ、外周縁３０ａ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。つまり、セパレータ３０には、電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａよりも側方に部分的に突出する部分が存在しない。外装部材５０の内部に、セパレータ３０の外周縁３０ａ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。
【００４９】
セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの側方に突出しない大きさを有するため、外装部材５０の容積に占める発電要素４０の容積の比率を一層大きくすることができ、体積エネルギー密度が一層向上する。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、電極１０、２０とセパレータ３０とを接着する第１接着部６１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。外装部材５０は接合部５２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、セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの形状と相似形状を有し、かつ、外周縁３０ａ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。
【００５３】
このように構成することによって、第１接着部６１および第２接着部６２によって、単電池１００が衝撃を受けたときに、いわゆるトランプずれと称される位置ずれや、外装部材５０に対する発電要素４０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、外装部材５０の内部に、セパレータ３０の外周縁３０ａ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、耐衝撃性を維持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。
【００５４】
セパレータ３０は、その外周縁３０ａが電極１０、２０の外周縁１０ａ、２０ａの側方に突出しない大きさを有する。
【００５５】
このように構成することによって、体積エネルギー密度が一層向上する。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
このように構成すれば、第３接着部１３３によって、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、保持部材１１０に接着された単電池１００が保持部材１１０に対して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、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
このように構成すれば、第４接着部１３４によって、電池モジュール２００が衝撃を受けたときに、保持部材１１０に接着された単電池１００以外の単電池１００が保持部材１１０に対して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、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
（第２接着部６２の配置位置の変形例）
図７、図８、および図９は、第２接着部６２の配置位置の変形例１、２、および３をそれぞれ示す平面図である。
【００７３】
第２接着部６２の配置位置は、外装部材５０に対する発電要素４０の位置ずれを防止する観点と、第３接着部１３３および第４接着部１３４が存在する領域に重畳させない観点とから適宜定めることができる。
【００７４】
図７に示される変形例１において、第２接着部６２は、正極タブ１３および負極タブ２３が接続される側と同じ側の位置において、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。
【００７５】
図８に示される変形例２において、第２接着部６２は、正極タブ１３および負極タブ２３が伸びている方向と平行に伸びた位置において、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。
【００７６】
図９に示される変形例３は、実施形態の位置と変形例２の位置とを組み合わせたものであり、第２接着部６２は、正極タブ１３および負極タブ２３が接続される側とは反対側の位置、さらに正極タブ１３および負極タブ２３が伸びている方向と平行に伸びた位置において、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。
【００７７】
（第１接着部６１の変形例）
図１０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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
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】
【００８４】
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、
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、
６２    第２接着部、
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、
１３４  第４接着部、
２００  電池モジュール。
【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】
2019053892.tif 000009
【図８】
2019053892.tif 000010
【図９】
2019053892.tif 000011
【図１０】
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