(57)【要約】【課題】電池セルとケース間の絶縁性を向上させた電池セル及び電池パック構造を提供する。【解決手段】電極となる積層構造体13を上部フィルム２及び下部フィルム３で挟んで重ね合わせ、周縁部の合わせ部４を熱溶着し、最終的に電解液６を含む電極を封止する。合わせ部４の端面となる端面カット部５全体を覆うように絶縁テープ21を貼り付けることにより漏電防止部20を構成する。この漏電防止部20により、端面カット部５に電位が発生しても、絶縁テープ21の絶縁保護により端面カット部５のアルミ層２ｂ，３ｂからパックケース７，８等へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を外装部材で封止してなる電池セルにおいて、前記外装部材の端面と外部導電部材との間の絶縁を確保するための漏電防止部を設けたことを特徴とする電池セル。
【請求項２】
前記漏電防止部は、前記外装部材の端面を絶縁材で覆うことにより構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の電池セル。
【請求項３】
前記漏電防止部は、前記外装部材の縁部を折り返すことにより構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の電池セル。
【請求項４】
前記電池セルは、一の外装部材と他の外装部材とを固着することにより前記電解液を封止してなるものであって、前記漏電防止部は、それぞれ内側に折り曲げられた前記一及び他の外装部材の縁部同士を固着することにより構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の電池セル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電池セルをケース内に収容して構成されることを特徴とする電池パック構造。
【請求項６】
電解液を外装部材で封止してなる電池セルをケース内に収容してなる電池パック構造であって、前記外装部材の端面と前記ケースとの間の絶縁を確保するための絶縁材を前記ケースの内壁に設けたことを特徴とする電池パック構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えばリチウムイオン電池などの外装部材内に電解液を封止してなる電池セル、及びこの電池セルをケース内に収容してなる電池パック構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から二次電池として鉛蓄電池が一般的に使用されているが、近年、蓄電媒体として非常に高い電力密度をもち小型化が可能な、リチウムイオン電池が広く使用されてきている。図４にリチウムイオン電池の一形態であるラミネート型リチウムイオン電池の内部構造を示す。ラミネート型リチウムイオン電池としての電池セル１は、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）などの正極材料10と例えばグラファイト（炭素）などの負極材料11との間に、絶縁のため例えばポリエチレンやポリプロピレン製の微多孔膜などのセパレータ12を挿入し、これらを何層かに積層した積層構造体13とした後、この積層構造体13を電解液と共に上下からアルミラミネート14，14で封止した構造になっている。正極材料10及び負極材料11には、それぞれ正極電極10ａと負極電極11ａが形成されており、アルミラミネート14，14の貼り合わせ部分から外部へ突出している。
【０００３】
このようなラミネート外装のリチウムイオン電池を使用する装置では、装置の仕様（充電仕様、放電仕様）によって複数の電池セル１間において直列接続又は並列接続を行なう。この接続を行った電池セル１のかたまりを以後電池パック（例えば特許文献１）と呼ぶ。この電池パックは、パック自体又は装置の輸送や安全性のことを考慮して、ケースに収めることが必要となってくる。このケースは、装置の構造上や電池セル１の使用数から強固である必要性がある場合は、導電性の金属材料が使用されることがある。
【特許文献１】特開２００６−１９６２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、金属製のケースを使用した場合には、ケース内部に収容された各電池セル１間が導電性のケースを通して導電する可能性がある。これは、電池セル１とケース間での絶縁が取れていない場合であるが、ラミネートセルは他電池の外装と異なり、アルミラミネート14，14の材質自体に絶縁性はあるものの、外的要因（キズ、折り曲げ）による絶縁性が低い外装といえる。
【０００５】
とくに、電池セル１のアルミラミネート14，14の貼り合せ部分においてカットされる端面は、パックの生産時における当該貼り合わせ部分の折り曲げによって、セル内部の電位がアルミラミネート14，14の端面に発生することが考えられる。図５及び図６を参照しながら、当該端面に電位が発生するメカニズムについて説明する。
【０００６】
図５は、折り曲げ前のアルミラミネート14，14の貼り合わせ部分を拡大した断面図である。同図では、説明の都合上、上側となるアルミラミネート14を上部フィルム２とし、下側となるアルミラミネート14を下部フィルム３としているが、材料自体は同種のものである。上部フィルム２は、ナイロン−アルミ−ＰＰ（ポリプロピレン）の３層構造となっており、外側から順にナイロン層２ａ，アルミ層２ｂ，ＰＰ層２ｃであり、このうち一番内側のＰＰ層２ｃが熱溶着の層となる。同様に、下部フィルム３は、ナイロン−アルミ−ＰＰ（ポリプロピレン）の３層構造となっており、外側から順にナイロン層３ａ，アルミ層３ｂ，ＰＰ層３ｃであり、このうち一番内側のＰＰ層３ｃが熱溶着の層となる。
【０００７】
電極となる積層構造体13を上下２枚の上部フィルム２と下部フィルム３とで挟んで重ね合わせ、電極範囲外すなわち周縁部の合わせ部４を熱溶着し、最終的に電解液６を含む電極を封止する。ここで、合わせ部４の端面となる端面カット部５は、上部フィルム２及び下部フィルム３を構成する各層の切断面が露出した面になっている。
【０００８】
このラミネート外装の電池セル１を数セル接続して、電池パック内に収める場合、電池セル１の大きさを少しでも小さくするために、溶着した合わせ部４を折り曲げて、パックケースに入れ込むことが考えられる。このような折り曲げ後の合わせ部４を示したものが図６である。同図において、電池セル１の周縁部となる合わせ部４は上方へ略直角に折り曲げられている。この折り曲げの応力に対して、熱溶着の目的のために設けられたＰＰ層２ｃ（又はＰＰ層３ｃ）は弱いため、同図中の拡大図のようにＰＰ層２ｃに亀裂が発生する可能性が高い。ＰＰ層２ｃに亀裂が発生すると、電池セル１内部の電解液６が当該亀裂に浸入することとなるが、電池セル１内部の電解液６がアルミ層２ｂに触れると、アルミ層２ｂは導電性のため、端面カット部５におけるアルミ層２ｂの切断面まで電位が発生することになる。
【０００９】
電池セル１の端面カット部５に電位が発生しただけでは、とくに問題はない。ところが、前述のように、電池セル１は、複数接続されてケース内に収められた電池パックとして使用されることから、この電池セル１を導電性を有するケースに入れることにより、当該ケースを通して、図７に示すようなリーク電流が流れるという問題が生じる。同図において、各電池セル１は、例えば金属などの導電部材からなるパックケース７，８にそれぞれ複数個段積みした状態で収容されている。このパックケース７，８間は電気的に接続されると共に、パックケース７が直接接地されている。
【００１０】
このとき、（１）電池セル１の端面カット部５に電位が発生し、（２）パックケース７，８と電池セル１との間の絶縁破壊が生じ、（３）同電池パック内又は他電池パックで前記（１）の電位が発生し当該電池パック間で絶縁されていない、という３点全ての条件が満たされた場合に、パックケース７，８を通して、例えば、パックケース７，８間や、各電池セル１間や、接地部などへ図７に示すようなリーク電流が流れる。図６においては、電池セル１間同士のアルミ層２ｂでリーク電流が流れ続けると、ナイロン層２ａで電食が発生し、当該腐食部から内部の電解液６が漏液する虞がある。すなわち、このリーク電流が流れると、ラミネート外装の電食→腐食→電解液の漏液につながり、電池の機能が低減するだけでなく、最悪の場合には安全上の問題にも発展しかねない。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、外部導電部材に対する絶縁性を向上させた電池セルを提供することを目的とする。
【００１２】
また、電池セルとケース間の絶縁性を向上させた電池パック構造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】
【００１３】
本発明における請求項１の電池セルでは、電解液を外装部材で封止してなる電池セルにおいて、前記外装部材の端面と外部導電部材との間の絶縁を確保するための漏電防止部を設けている。
【００１４】
このようにすると、電池セルの外装部材の端面から外部導電部材へリーク電流が流れないため、外装部材の電食や電解液の漏液を防ぐことができる。
【００１５】
本発明における請求項２の電池セルでは、前記漏電防止部は、前記外装部材の端面を絶縁材で覆うことにより構成されるものであることを特徴とする。
【００１６】
このようにすると、外装部材の端面が絶縁材で保護されるため、電池セルと外部導電部材との間の絶縁を確実に確保することができる。
【００１７】
本発明における請求項３の電池セルでは、前記漏電防止部は、前記外装部材の縁部を折り返すことにより構成されるものであることを特徴とする。
【００１８】
このようにすると、外装部材の縁部の処理態様を変更するだけで、電池セルとケース間の絶縁を容易に確保することができる。
【００１９】
本発明における請求項４の電池セルでは、前記電池セルは、一の外装部材と他の外装部材とを固着することにより前記電解液を封止してなるものであって、前記漏電防止部は、それぞれ内側に折り曲げられた前記一及び他の外装部材の縁部同士を固着することにより構成されるものであることを特徴とする。
【００２０】
このようにすると、外装部材の端面が外装部材の合わせ部分に入り込んだ状態で固定されるため、電位が発生する外装部材の端面が電池セルの外部に現れず、従来と同様の部材をそのまま用いて、電池セルの端面とケース間の絶縁を確実に確保することができる。
【００２１】
本発明における請求項５の電池パック構造では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電池セルをケース内に収容して構成される。
【００２２】
このようにすると、電池セルの外装部材からケースへリーク電流が流れないため、外装部材の電食や電解液の漏液を防ぐことができる。
【００２３】
本発明における請求項６の電池パック構造では、電解液を外装部材で封止してなる電池セルをケース内に収容してなる電池パック構造であって、前記外装部材の端面と前記ケースとの間の絶縁を確保するための絶縁材を前記ケースの内壁に設けている。
【００２４】
このようにすると、電池セルの外装部材の端面からケースへリーク電流が流れないため、外装部材の電食や電解液の漏液を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１によると、外部導電部材に対する絶縁性を向上させた電池セルを提供することができる。
【００２６】
本発明の請求項２によると、外装部材の端面を直接保護して確実に絶縁性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の請求項３によると、他の部材を用いることなく簡易に絶縁性を向上させることができる。
【００２８】
本発明の請求項４によると、他の部材を用いることなく確実に絶縁性を向上させることができる。
【００２９】
本発明の請求項５によると、電池セル側の対策により、電池セルとケース間の絶縁性を向上させた電池パック構造を提供することができる。
【００３０】
本発明の請求項６によると、ケース側の対策により、電池セルとケース間の絶縁性を向上させた電池パック構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明における電池セル及び電池パック構造の好ましい各実施例を説明する。なお、同一箇所には同一符号を付し、従来例と共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本第１実施例におけるアルミラミネート14，14の貼り合わせ部分を拡大した断面図である。電池セル１は、外装部材としてのアルミラミネート14，14の縁部処理以外については従来例で示したリチウムイオン電池と同様の構成となっている。すなわち、電池セル１内部は、正極材料10と負極材料11とセパレータ12を何層かに積層して積層構造体13とした後、電解液と共に外装部材としてのアルミラミネート14，14で封止した構造になっている。同図では、従来例で示した図５及び図６と同様に、上側となるアルミラミネート14を上部フィルム２とし、下側となるアルミラミネート14を下部フィルム３としている。上部フィルム２は、外側から順にナイロン層２ａ，アルミ層２ｂ，ＰＰ層２ｃを積層してなる３層構造フィルムである。同様に、下部フィルム３は、外側から順にナイロン層３ａ，アルミ層３ｂ，ＰＰ層３ｃを積層してなる３層構造フィルムである。
【００３３】
電極となる積層構造体13を上下２枚の上部フィルム２及び下部フィルム３で挟んで重ね合わせ、電極範囲外すなわち周縁部の合わせ部４を熱溶着し、最終的に電解液６を含む電極を封止する。一方で封止部としての合わせ部４の内側は熱溶着されていない袋状になっており、この袋状部分に積層構造体13（図示せず）及び電解液６が収納，封止されている。なお、合わせ部４の端面となる端面カット部５は、上部フィルム２と下部フィルム３を構成する各層の切断面が露出した面になっている。
【００３４】
20は、前記外装部材の端面と例えばパックケース７，８などの外部導電部材との絶縁を確保するための漏電防止部であり、本第１実施例では、端面カット部５全体を覆うように例えばカプトンテープなどの絶縁材としての絶縁テープ21を貼り付けることにより構成される。これにより、端面カット部５に電位が発生しても、絶縁テープ21の絶縁保護により端面カット部５のアルミ層２ｂ，３ｂからパックケース７，８等へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。
【００３５】
絶縁テープ21の他にも、絶縁塗料を塗布して漏電防止部20を構成する変形例も考えられる。すなわち、本第１実施例における漏電防止部20は、端面カット部５を絶縁材で覆って保護することができればどのようなものを用いて構成してもよい。
【００３６】
他方、電池セル１を収容するパックケース７，８側に漏電防止部20を設けてもよい。具体的には、電池セル１側の対策と同様に例えば絶縁塗料の塗布や絶縁テープの貼り付けなどにより、パックケース７，８内の壁面に絶縁性を与えればよい。
【００３７】
以上のように本第１実施例では、電解液６を外装部材としてのアルミラミネート14で封止してなる電池セル１において、アルミラミネート14の端面としての端面カット部５と外部導電部材との間の絶縁を確保するための漏電防止部20を設けている。
【００３８】
このようにすると、電池セル１のアルミラミネート14の端面カット部５から外部導電部材へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。従って、外部導電部材に対する絶縁性を向上させた電池セル１を提供することができる。
【００３９】
また本第１実施例の電池セル１では、漏電防止部20は、アルミラミネート14の端面カット部５を絶縁材としての絶縁テープ21で覆うことにより構成されるものであることを特徴とする。
【００４０】
このようにすると、アルミラミネート14の端面カット部５が絶縁テープ21で保護されるため、電池セル１と外部導電部材との間の絶縁を確実に確保することができる。従って、アルミラミネート14の端面カット部５を直接保護して確実に絶縁性を向上させることができる。
【００４１】
さらに本第１実施例では、電解液６をアルミラミネート14で封止してなる電池セル１をパックケース７，８内に収容してなる電池パック構造であって、アルミラミネート14の端面カット部５とパックケース７，８との間の絶縁を確保するための絶縁材をパックケース７，８の内壁に設けている。
【００４２】
このようにすると、電池セル１のアルミラミネート14の端面カット部５からパックケース７，８へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。従って、パックケース７，８側の対策により、電池セル１とパックケース７，８間の絶縁性を向上させた電池パック構造を提供することができる。
【実施例２】
【００４３】
図２は、本第２実施例における合わせ部４を拡大した断面図である。電池セル１は、アルミラミネート14，14の端縁部処理（漏電防止部20）以外については上記第１実施例で示した電池セル１と同様の構成となっている。
【００４４】
本第２実施例の漏電防止部20は、合わせ部４の折り曲げ方法を変え、電位が発生する可能性のある端面カット部５を中に折り曲げることにより構成される。これにより、電池セルをパックケース内に収容した際に、端面カット部５がパックケースに接触せず絶縁に必要な沿面距離を確保することができるので、端面カット部５に電位が発生しても、端面カット部５のアルミ層２ｂ，３ｂから外部導電部材としてのパックケース等へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。
【００４５】
合わせ部４の折り曲げの態様としては、例えば、端面カット部５を中心に巻き込む、電池セル１本体側へ複数回折り曲げるなど、種々の変形例が考えられ、いずれにしても端面カット部５が外部導電部材から遠ざかるように合わせ部４を折り返せばよい。なお、ここでいう「折り返し」には、折り目を付けずに曲げることも含まれる。
【００４６】
以上のように本第２実施例の電池セル１では、漏電防止部20は、アルミラミネート14の縁部に相当する合わせ部４を折り返すことにより構成されるものであることを特徴とする。
【００４７】
このようにすると、アルミラミネート14の合わせ部４の処理態様を変更するだけで、電池セル１とパックケース７，８間の絶縁を容易に確保することができる。従って、他の部材を用いることなく簡易に絶縁性を向上させることができる。
【実施例３】
【００４８】
図３は、本第３実施例における合わせ部４を拡大した断面図である。電池セル１は、アルミラミネート14，14の端縁部処理（漏電防止部20）以外については上記第１及び第２実施例で示した電池セル１と同様の構成となっている。
【００４９】
本第３実施例の漏電防止部20は、熱溶着前の上部フィルム２及び下部フィルム３の縁部を内側に折り曲げた上で熱溶着を行うことにより構成される。これにより、端面カット部５が熱溶着部分の内側に入り込んだ状態で固定され、電池セル１の外部に現れないため、端面カット部５に電位が発生しても、アルミラミネート14自体の絶縁性により端面カット部５のアルミ層２ｂ，３ｂから外部導電部材としてのパックケース等へリーク電流が流れないため、アルミラミネート14の電食や電解液６の漏液を防ぐことができる。
【００５０】
その他、熱溶着前の上部フィルム２及び下部フィルム３の縁部を、先程とは逆となる外側に折り返した上で熱溶着を行ってもよく、この場合、端面カット部５が電池セル１の外側に現れるものの、上記第２実施例と同様に、、電池セルをパックケース内に収容した際に、端面カット部５がパックケースに接触せず絶縁に必要な沿面距離を確保することができる。また、熱溶着に限らず、上部フィルム２及び下部フィルム３の縁部を例えば接着剤などにより貼り合わせてもよい。
【００５１】
以上のように本実施例では、電池セル１は、一の外装部材としての上部フィルム２（アルミラミネート14）と他の外装部材としての下部フィルム３（アルミラミネート14）とを固着することにより電解液６を封止してなるものであって、漏電防止部20は、それぞれ内側に折り曲げられた上部フィルム２及び下部フィルム３の縁部同士を固着することにより構成されるものであることを特徴とする。
【００５２】
このようにすると、アルミラミネート14の端面カット部５がアルミラミネート14の合わせ部４に入り込んだ状態で固定されるため、電位が発生するアルミラミネート14の端面カット部５が電池セル１の外部に現れず、従来と同様の部材をそのまま用いて、電池セル１の端面カット部５とパックケース７，８間の絶縁を確実に確保することができる。従って、他の部材を用いることなく確実に絶縁性を向上させることができる。
【００５３】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明が適用可能な電池セルは、リチウムイオン電池に限らず、外装部材の内部に電解液が封止され、この外装部材の端面に電位が発生する可能性があるものであれば、どのようなものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施例における電池セルのアルミラミネート外装合わせ部を拡大した切り欠き断面図である。
【図２】本発明の第２実施例における電池セルのアルミラミネート外装合わせ部を拡大した切り欠き断面図である。
【図３】本発明の第３実施例における電池セルのアルミラミネート外装合わせ部を拡大した切り欠き断面図である。
【図４】ラミネート型リチウムイオン電池の内部構成を示す分解斜視図である。
【図５】従来例における電池セルの折り曲げ前のアルミラミネート外装合わせ部を拡大した切り欠き断面図である。
【図６】従来例における電池セルの折り曲げ後のアルミラミネート外装合わせ部を拡大した切り欠き断面図である。
【図７】従来例における電池パックで発生し得るリーク電流の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  電池セル
２  上部フィルム（外装部材）
３  下部フィルム（外装部材）
４  合わせ部４（縁部）
５  端面カット部（端面）
６  電解液
７，８  パックケース
14  アルミラミネート（外装部材）
20  漏電防止部
21  絶縁テープ（絶縁材）
【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】
2008041494.tif 000008
【図７】
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