(57)【要約】【課題】従来の電池構造では達成し得なかった特にタブ部に入力する応力に関し、耐性の高い構造に関するものであり、電池構造体に対する防振効果と、性能劣化防止とを共に成立してなる電池構造体を提供する。【解決手段】タブを少なくとも１以上の樹脂によって封止する電池のタブ構造において、少なくとも１以上の樹脂が１軸延伸の場合の延伸方向、若しくは複数軸延伸の場合の最も強い延伸がかかっている方向が、タブの取り出し方向と異なっていることを特徴とする電池構造体。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タブを少なくとも１以上の樹脂によって封止する電池のタブ構造において、少なくとも１以上の樹脂が１軸延伸の場合の延伸方向、若しくは複数軸延伸の場合の最も強い延伸がかかっている方向が、タブの取り出し方向と異なっていることを特徴とする電池構造体。
【請求項２】
電池構造体の外装が高分子金属フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の電池構造体。
【請求項３】
当該１軸延伸樹脂の延伸方向、若しくは複数軸延伸樹脂の最も強い延伸がかかっている方向が、タブの取り出し方向に対し、４５〜９０°の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載の電池構造体。
【請求項４】
タブを封止する少なくとも２以上の樹脂群の中で、タブに接する１の樹脂以外の樹脂の当該延伸方向がタブの取り出し方向に対して成す角度が、タブに接する１の樹脂のそれよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項５】
前記樹脂または樹脂群が、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、ポリエチレンおよび変性ポリエチレンから選ばれる少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項６】
タブの材質が、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｌおよびＦｅから選ばれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項７】
電池構造体の最大厚さが、１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項８】
電池構造体の正極材が、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項９】
電池構造体の負極材が、結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池構造体。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の電池構造体を少なくとも２つ以上、並列に接続したグループが少なくとも１以上存在し、その並列の接続形式が、電池構造体を重ね、積層枚数の正極、負極のタブをそれぞれ溶着する形式であることを特徴とする組電池。
【請求項１１】
請求項１〜９に記載の電池構造体を少なくとも２つ以上、並列に接続したグループが少なくとも１以上存在し、その並列の接続形式が、電池構造体を左右に並べ、複数の正極、負極のタブをそれぞれ１枚のバスバーに溶着する形式であることを特徴とする組電池。
【請求項１２】
請求項１０および／または１１に記載の組電池を少なくとも２以上直列、並列、または直列と並列に複合接続したことを特徴とする複合組電池。
【請求項１３】
請求項１０〜１２に記載の組電池および複合組電池の少なくとも１つを搭載してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の耐引張り構造に関するものであり、主として外部からの入力される振動や、電池を設置するときにかかる引っ張り応力等に対し、強い構造を付与することにより、電池及びそれを用いた組電池の寿命を確保するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
タブを樹脂で封止する構造の電池をホルダー等に固定等する場合、一般的な高分子金属複合フィルム（特開２０００−２２３０８４）を外装とする電池では、構造的に弱いと考えられるタブ部と樹脂の封止部の界面が入力する応力等により、剥れる可能性があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、これら従来の電池構造では達成し得なかった特にタブ部に入力する応力に関し、特に耐性の高い構造に関するものであり、電池構造体に対する防振効果と、性能劣化防止とを共に成立することが目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、タブを少なくとも１以上の樹脂によって封止する電池のタブ構造において、少なくとも１以上の樹脂が１軸延伸の場合の延伸方向、若しくは複数軸延伸の場合の最も強い延伸がかかっている方向が、タブの取り出し方向と異なっていることを特徴とする電池構造体により達成できた（図１参照のこと）。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。なお図１（ｂ）〜図１４（ｂ）のＡ−Ａ断面模式図中の「＋」、「−」の記号の意味は以下の通りである。
【０００６】
図中の「＋」は樹脂の延伸方向が、タブの取り出し方向に引張り応力が発生したときに樹脂が伸びるように設置されている場合を表わしている。また何も記号が示されていないものは無延伸の樹脂である。「−」は延伸がかかっている樹脂で、かつその樹脂が伸びない方向すなわちタブの取り出し方向と樹脂の延伸方向が一致して設置されていることを表わしている。従って、「＋　＋」と２つある場合は、共に延伸がかかっている２種類の樹脂で、且つタブの取り出し方向に引張り応力が発生したときに樹脂が伸びるように設置されていることを表わす場合である。また、「−　−」と２つある場合は、共に延伸がかかっている２種類の樹脂で、且つその樹脂が伸びない方向すなわちタブの取り出し方向と樹脂の延伸方向が一致して設置されていることを表わしている。
【０００７】
また、図１（ａ）〜図４（ａ）、図７（ａ）〜図１４（ａ）の上面図では、樹脂１および樹脂２（さらに樹脂３）の延伸方向をわかりやすく示すために、該樹脂２（または樹脂３ないし樹脂１）にラミネートされている金属層および樹脂層を省略して表わしたものであり、図１（ｂ）〜図４（ｂ）、図７（ｂ）〜図１４（ｂ）では、これらの金属層および樹脂層を二点鎖線で表わしている。
【０００８】
本発明は、タブを少なくとも１以上の樹脂によって封止する電池であり、その封止する樹脂の延伸方向がタブの取りだし方向に対して異なっている必要がある。図１２（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である図１２（ｂ）に従って説明をすると、タブを１以上の樹脂で封止するとは、タブ３周辺には樹脂１を設定することでタブ部の封止を行うことであり、タブ３と樹脂１の界面が、例えば、電池構造体４のタブが外部の応力等の影響により、引っ張られたり、押されたりすることにより、剥れたりする場合があった。この場合にはその剥れ部位から電解液が漏れだし、電池の機能が徐々に低下し、最終的には、電圧が得られなくなる場合があった。
【０００９】
このときタブを封止する樹脂を応力に関して柔軟な性質にすることによって、タブに入力する外部応力は樹脂の内部で吸収され、タブとの界面の剥離力として伝わることを減少させることが可能となった。
【００１０】
これは、少なくとも１以上の樹脂が１軸延伸の場合の延伸方向を、タブの取り出し方向と異なる方向にすることで達成することができた。図１２（ａ）の電池構造体の上面模式図の樹脂１の延伸方向は一線矢印の方向であり、タブの取り出し方向（図中の白抜き矢印の方向）に対して略垂直の関係にあり、両者の方向は異なっている。一般的にフィルム状の樹脂は、強度を上昇させるために延伸処理を行う。樹脂の延伸によりフィルム内の高分子が揃い、延伸の方向に対して強度が上がる。フィルムは２次元の延伸処理を行う場合もあり、例えば、Ｘ、Ｙ方向の２軸に延伸されたものも存在する。
【００１１】
このとき延伸により延伸方向には伸び難くなり、未延伸の方向には、残留伸びが存在して伸び易くなる。この残留伸びが存在する方向は、外部からの入力に対して相対的に耐性が高くなり、その外力に対する耐性の高い方向にタブの取り出し方向を設定することで、より外力に対して強い構造の電池を形成できることを見出した。従って、未延伸の方向、若しくは延伸が相対的に弱い方向は、樹脂が伸び縮みし易い方向であり、タブ部の引張りや圧縮に対して柔軟に変形し易くなるのである。このため外部応力が樹脂とタブの界面剥離に与える影響を減少させることができる。
【００１２】
樹脂が２軸以上の多延伸の場合には、その中で最も延伸の弱い方向にタブの取り出し方向を合わせることで発明の目的を達成することができる。延伸状態を全く同程度にすることは製造上困難であるため、延伸の強い方向がタブの取り出し方向と異なることが必要である。
【００１３】
また、一般的に残留伸びの存在する方向は、延伸方向と直行しているため、延伸方向をタブの取り出し方向と異なる方向にすることで、効果的に残留伸びの存在する方向をタブの取り出し方向に設定することが可能となる。タブ３の取り出し方向（図１４（ａ）中の白抜き矢印の方向）と樹脂１、２の延伸方向（（図中の一線矢印の方向）が一致すること（図１４参照のこと）がもっとも界面剥離に与える影響が高くなるため、最低限一致させることは避ける必要がある。
【００１４】
また、未延伸の方向は応力に対する柔軟性は高いため、完全に未延伸のフィルムを用いてタブの周辺を封止することも効果的である。しかし、未延伸フィルムは応力に対する柔軟性は高いが、フィルムの強度は低いので１枚のフィルムのみで電池の外装を形成することは剛性が低下するため相応しいとは言えない。この場合は、図５のように、タブ３の封止部に樹脂１と樹脂２を用い、応力に対して柔軟な樹脂１でタブ３の引っ張り応力を緩和し、フィルムの剛性は延伸した樹脂２で行うこともできる。図５では樹脂２の延伸方向（図５（ａ）中の一線矢印の方向）をタブ３の取り出し方向（図５（ａ）中の白抜き矢印の方向）に対して直行させ、残留伸びの方向をタブ３の取り出し方向に設定することにより、タブ３に入力する応力を緩和することができる。
【００１５】
更に電池構造体の外装が高分子−金属フィルムであることは望ましいといえる。フィルムの積層の一部にアルミ等の金属箔やその他の樹脂を積層することにより、タブに入力する応力に対する耐性を維持しつつ、フィルム強度を上げることが可能となるからである。
【００１６】
また、この樹脂の延伸方向の違いは断面の観察により確認することが可能である。延伸方向が同一の場合、断面観察しても２種の樹脂の存在を確認することができないが、延伸方向が異なる場合、断面観察で２種の樹脂の存在を確認することができる。図１９に図５の電池構造体４の断面観察写真を載せるが、樹脂１と樹脂２の存在が確認でき、延伸方向が異なる様子を詳細に確認できる。
【００１７】
図１６にタブ部に入力する引張りに対しての伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ：ｍｍ）とタブ部の接着力（剥離強度；Ｎ／ｍｍ）の相関を示す。樹脂の延伸方向とタブの取り出し方向が等しい一般の場合（図中の比較構造）には、タブを引っ張った場合に殆どタブの接着部が伸びないことがわかる。このため外力による引張り幅が大きい場合、タブ部がその変位を吸収できず、剥離してしまう可能性が高い。それに対し、樹脂の延伸方向とタブの取り出し方向が異なる本発明の構造（図中の発明構造）は外部入力に対するタブ部の変位に対し、柔軟に対応できており、樹脂部が伸びることにより、その変位を吸収し、ある程度の変位でもタブと樹脂が剥離しないことがわかる。
【００１８】
また延伸樹脂は、樹脂の接着性を若干低下させることもあるので、フィルムの強度を維持しつつ、接着性や外力に対する耐性の観点から最適な条件が存在するがここでは特に限定を行わない。
【００１９】
樹脂の延伸方向が、タブの取り出し方向に対し、４５〜９０°の範囲にあることは望ましい。これの模式図を図１５に示す。タブ３に樹脂１を接着するとき樹脂１の延伸方向は、タブ３の取り出し方向（図中の白抜き矢印の方向）をＸ軸、樹脂１の長さ方向をＹ軸とした場合、４５〜９０°の角度範囲が望ましい。これは０〜４５°の範囲では樹脂１の残留伸びの割合が小さく入力する外力に対して十分に伸びない場合があるからである。このときの引張りと変位の関係を図１７に示す。図１７中の樹脂１は、樹脂の延伸方向がタブの取り出し方向と成す角度が４５°、図１７中の樹脂２が６０°、図１７中の樹脂３が９０°である。樹脂の延伸方向とタブの取り出し方向の成す角度を下げて行くと伸びが小さくなって行くことがわかる。これは、この成す角度が小さいほど、残留伸びのタブの取り出し方向のベクトル成分が小さいことを示していると考えられる。
【００２０】
また、この角度の範囲の示し方は対称であるため、図１５の場合の９０〜１３５°は０〜４５°と同一であり、０〜４５°は１３５〜１８０°と同様である。
【００２１】
図２６に樹脂の延伸方向がタブの取り出し方向と成す角度が６０°の場合の電池製造模式図を示す。延伸した樹脂１シートを図２６（ａ）のように延伸方向（一線矢印の方向）に対して６０°の角度を有する面で切断（図中の切断位置参照のこと）し、樹脂１を作成し、それを図２６（ｂ）のようにタブ３に貼り付ける。このとき樹脂１シートの延伸方向をあらかじめ角度を有するように製造してもよいが特に限定は行わない。この樹脂１を貼り付けたタブ３を外装樹脂（図示せず）と接着して電池構造体を製造する。さらに好適な角度範囲は６０〜９０°である。
【００２２】
タブを封止する少なくとも２以上の樹脂群の中で、タブに接する１の樹脂以外の樹脂の当該延伸方向がタブの取り出し方向Ｘに対して成す角度が、タブに接する１の樹脂のそれ（＝当該延伸方向がタブの取り出し方向Ｘに対して成す角度）よりも大きいことが望ましい。
【００２３】
これは図１５の様にタブ３に設置した樹脂１に関し、その延伸方向とタブの取り出し方向との間に成す角度が最大の樹脂１が、図１１の様に樹脂１、２を積層させた系の比較する樹脂の中でタブ取り出し方向（図１１（ａ）中の白抜き矢印の方向）への引張りに対する残留伸びが大きくなるため、タブに引張り応力が加わった場合は、その樹脂１が最も伸びることになる。このときタブ３と樹脂１の界面は、応力がかかった場合に剥離が発生する部位であるため、他の樹脂１と樹脂２の界面等に対して、できるだけ伸びない方が望ましい。このため樹脂１、２を積層した場合にはタブ３との界面を有する樹脂１の伸びが他の樹脂２に比べて最も大きくならないことが望ましいからである。
【００２４】
図１１では、樹脂１をタブ周辺に設定し、タブ３との界面を有する樹脂とし、樹脂２をその他の樹脂にした場合の模式図であるが、樹脂２の有する前記角度が樹脂１の有する前記角度に対して大きいため、タブ３に引張り応力が入力した場合には、樹脂２の樹脂が相対的に伸び、タブ周辺の樹脂１は伸びが小さい特徴がある。このときの振幅−応力線図は図１８のようになり、樹脂２が伸び、その後樹脂１が伸びることが確認できる。
【００２５】
また、角度で比較するときには、無延伸樹脂は最も残留伸びがあるため、最も大きな角度となるように考える。
【００２６】
当該タブを封止する少なくとも２以上の樹脂群が、いずれもポリプロピレン、変性ポリプロピレン、ポリエチレンおよび変性ポリエチレンから選ばれることが望ましい。これらの高分子はタブの金属と接着するときに金属との接着性が比較的良好であり、更に樹脂の延伸が容易であるため封止材料として相応しいからである。同様に、タブを封止する少なくとも１以上の樹脂は、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、ポリエチレンおよび変性ポリエチレンから選ばれることが望ましい。
【００２７】
タブの材質が、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅから選ばれることが望ましい。これらのタブ金属は金属の抵抗値、線膨張係数、比抵抗が電池構造体として適当であり、使用温度を変えた場合に、封止樹脂に対し応力の発生を比較的小さく抑えることができ相応しいからである。
【００２８】
電池構造体の最大厚さが１〜１０ｍｍであることが望ましい。これは、電池構造体の最大厚さが１０ｍｍを超える場合には素電池（電池構造体）の内部に熱がこもり易くなり、タブと樹脂の線膨張係数の関係から、タブと樹脂の界面に応力を伝える可能性が高くなるからである。更に電池の熱劣化にも影響を与える可能性が高くなるからである。
【００２９】
また、最大厚さが１ｍｍ未満の電池構造体では、正極、負極の層を薄くしても容量が稼げないため、経済的に効率が高いとは言えなくなるからである。
【００３０】
素電池（電池構造体）の正極材が、Ｌｉ−Ｍｎ系複合酸化物であることが望ましく、素電池の負極材が、結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれることが望ましい。これらの材質は電池内部の発熱を比較的放散し易いため、タブ部に伝熱することでタブが伸び、タブと樹脂の界面に引張り応力を与える可能性が低くなるからである。さらに好適な厚さの範囲は３〜６ｍｍである。
【００３１】
電池構造体を少なくとも２つ以上、並列に接続したグループが少なくとも１以上存在し、その並列の接続形式が、電池構造体を重ね、積層枚数の正極、負極のタブをそれぞれ溶着する形式の組電池を構成することは望ましい。
【００３２】
電池構造体を重ね、積層枚数の正極、負極のタブをそれぞれ溶着する形式の組電池では、図２０（１）に示す通り、並列接続（並列連結）は、正極同士、負極同士を接続する（図２０（１）中のＡ、Ｂの接続部参照）ため、外部からの引張り応力侵入に対し、同位相で応力がかかるため、ねじり力により素電池（電池構造体）が劣化する可能性が小さい。これはタブ金属が一般的に正極、負極と異なるため、異なる金属と樹脂の接合において、応力に対する反応が若干正極、負極で異なる。このとき引張りに対する伸びも若干異なるため、できるだけ同様の応答が得られる並列接合が望ましいといえる。一方、図２０（２）に示す通り、直列接続（直列接続）は、正極−負極の連結が必ず起きる（図２０（２）中のＢ側の接続部参照のこと）ため、夫々の極で応力−伸びの応答が異なり、ねじり力が樹脂とタブの界面に侵入し易くなる。
【００３３】
素電池（電池構造体）を少なくとも２つ以上、並列に接続したグループが少なくとも１以上存在し、その並列の接続形式が、電池構造体を左右に並べ、複数の正極、負極のタブをそれぞれ１枚のバスバーに溶着する形式の組電池を構成することも望ましい。
【００３４】
電池構造体を左右に並べ、複数の正極、負極のタブをそれぞれ１枚のバスバーに溶着する形式の組電池では、図２１（１）に示す通り、並列接続（並列連結）は、正極同士、負極同士をバスバー５に溶着して接続する（図２１（１）中のＡ、Ｂの接続部参照）ため、外部からの振動侵入に対し、同位相で応力がかかるため、ねじり力によりタブと樹脂の界面が剥離する可能性が小さい。一方、図２１（２）に示す通り、直列接続（直列連結）は、バスバー５に溶着して正極−負極の連結が必ず起きる（図２１（２）中のＢ側の接続部参照のこと）ため、ねじり力がタブと樹脂の界面に侵入し易くなるからである。
【００３５】
これらの連結構造は、組電池中の素電池（電池構造体）の連結が全て並列になることが最も望ましいが、少なくとも１以上あれば本発明の効果を有する。
【００３６】
本発明に係る組電池では、例えば、図２３に示すように、４個の素電池（電池構造体）４の正極同士および負極同士を電池構造体を重ね、積層枚数の正極、負極のタブをそれぞれ溶着する形式で並列接続する。こうして並列接続された素電池（電池構造体）をさらに電池構造体を左右に並べ、複数の正極、負極のタブをそれぞれ１枚のバスバーに溶着する形式で６組直列に接続して、金属製の外部ケース６に収納し、組電池７とすることができる。なお、外部ケース６に設けられた組電池７の正極端子８および負極端子９と、各素電池（電池構造体）４のタブ３とは、組電池７の正極および負極端子用リード線（図示せず）を用いて電気的に接続されている。ただし、本発明の組電池は、ここで説明したものに制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜採用することができる。また、該組電池には、使用用途に応じて、各種計測機器や制御機器類を設けてもよく、例えば、外部ケース６には電池電圧を監視するために電圧計測用コネクタなどを設けてもよいなど、特に制限されるものではない。
【００３７】
本発明の組電池（図２３を参照のこと）を少なくとも２以上直列、並列、または直列と並列の複合接続し、複合組電池を形成することは非常に有効である。使用目的に適当である容量、電圧を組電池の組み合わせにより形成することが可能となるからである。電池のままで適当な容量等を形成することも可能であるが、接続数が極端に増えることにより、１つのセルの劣化により組電池全体が劣化してしまう可能性が高くなるからである。従って、ある適当な個数の電池により、組電池を形成した後、その組電池を複数結合することにより、最終的な複合組電池とすることが望ましいことになる。図２４は、図２３の組電池を６並列にした複合組電池である。
【００３８】
図２４に示すように、上記の組電池７を６組並列に接続して複合組電池１０とするには、各外部ケース６に設けられた組電池の正極端子８および負極端子９を、外部正極端子部１１、外部負極端子部１２を有する組電池正極端子連結板１３、組電池負極端子連結板１４を用いてそれぞれ電気的に接続する。また、各外部ケース６の両側面に設けられた各ネジ孔部（図示せず）に、該固定ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板１５を固定ネジ１６で固定し、各組電池７同士を連結する。また、各組電池７の正極端子８および負極端子９は、それぞれ正極絶縁カバー１７および負極絶縁カバー１８により保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。
【００３９】
本発明の組電池、複合組電池を自動車用に適用することは、非常に有効である（図２５参照のこと）。自動車に使用する場合に自動車に発生する振動に起因するタブと樹脂の界面の剥離を防止する効果を有するからである。車両の場合は特に多数の電池を使用するが、その中に一つでもタブと樹脂の界面剥離が発生すると車両用の複合組電池全体が使用不可になる可能性が高い。この様に高い電池の封止信頼性を確保すべき場所で使用する電池として、本発明の電池は特に有効である。
【００４０】
本発明では、図２５に示すように、ＥＶ、ＨＥＶあるいはＦＣＶなどの車両１９の車体中央部の座席下に複合組電池１０を搭載するのが、社内空間およびトランクルームを広く取れるため便利である。ただし、本発明では、これらに何ら制限されるべきものではなく、後部トランクルームの下部に搭載してもよいし、あるいはＥＶやＦＣＶのようにエンジンを搭載しないのであれば、車体前方のエンジンを搭載していた部分などに搭載することもできる。なお、本発明では、複合組電池だけではなく、使用用途によっては、組電池７を搭載するようにしてもよいし、これら組電池および／または複合組電池を適当に組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明の組電池および／または複合組電池を搭載することのできる車両としては、上記ＥＶ、ＨＥＶ、ＦＣＶが好ましいが、これらに制限されるものではない。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００４２】
実施例１
外形を図２２、タブ部の樹脂構造を図１の構成とし、正極タブをＡｌ（アルミニウム）、負極タブをＮｉ（ニッケル）、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸ＰＰとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂２を無延伸のＰＰとし、樹脂１、樹脂２、Ａｌを積層した高分子−金属複合フィルムを適用し、正極材にＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、負極材に非結晶性炭素素材を用いて電池厚さ４ｍｍの電池構造体１を作成した。
【００４３】
また、この電池構造体１の引張り試験をしたところ、基準に対し、７５％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００４４】
実施例２
タブ部の樹脂の構成を図２とし、正極タブをＡｌ、負極タブをＣｕ、タブ封止部の樹脂１を２軸延伸ＰＰとし、強い延伸のかかっている方向がタブ取り出し方向との成す角度を９０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体２を作成した。
【００４５】
また、この電池構造体２の引張り試験をしたところ、基準に対し、５０％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００４６】
実施例３
タブ部の樹脂の構成を図３とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸ＰＰとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＰとし、タブ取り出し方向との成す角度を０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体３を作成した。
【００４７】
また、この電池構造体３の引張り試験をしたところ、基準に対し、３８％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００４８】
実施例４
タブ部の樹脂の構成を図４とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸ＰＰとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂２を２軸延伸ＰＰとし、強い延伸がかかっている方向がタブ取り出し方向との成す角度を０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体４を作成した。
【００４９】
また、この電池構造体４の引張り試験をしたところ、基準に対し、２５％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００５０】
実施例５
タブ部の樹脂の構成を図５とし、タブ封止部の樹脂１を無延伸ＰＥとし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、延伸がかかっている方向がタブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂１，２を積層した高分子フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ８ｍｍの電池構造体５を作成した。
【００５１】
また、この電池構造体５の引張り試験をしたところ、基準に対し、８０％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００５２】
実施例６
タブ部の樹脂の構成を図６とし、タブ封止部の樹脂１を無延伸ＰＥとし、樹脂２を２軸延伸ＰＥとし、強い延伸がかかっている方向がタブ取り出し方向との成す角度を９０°とした以外は、実施例５と同様にして、電池厚さ８ｍｍの電池構造体６を作成した。
【００５３】
また、この電池構造体６の引張り試験をしたところ、基準に対し、６０％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００５４】
実施例７
タブ部の樹脂の構成を図７とし、正極タブをＡｌ、負極タブをＦｅ、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸の酸で変性したＰＰとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ５ｍｍの電池構造体７を作成した。
【００５５】
また、この電池構造体７の引張り試験をしたところ、基準に対し、３３％の許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００５６】
実施例８
タブ部の樹脂の構成を図８とし、タブ封止部の樹脂１を２軸延伸の酸で変性したＰＥとし、強い延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、タブ取り出し方向との成す角度を９０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ５ｍｍの電池構造体８を作成した。
【００５７】
また、この電池構造体８の引張り試験をしたところ、基準に対し、１７％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００５８】
実施例９
タブ部の樹脂の構成を図９とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸の酸で変性したＰＰとし、強い延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を４５°とし、樹脂２を無延伸ＰＥとした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体９を作成した。
【００５９】
また、この電池構造体９の引張り試験をしたところ、基準に対し、５０％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００６０】
実施例１０
タブ部の樹脂の構成を図１０とし、タブ封止部の樹脂１を無延伸の酸で変性したＰＰとし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を４５°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体１０を作成した。
【００６１】
また、この電池構造体１０の引張り試験をしたところ、基準に対し、３８％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００６２】
実施例１１
タブ部の樹脂の構成を図１１とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸の酸で変性したＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を４５°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を８０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体１１を作成した。
【００６３】
また、この電池構造体１１の引張り試験をしたところ、基準に対し、２５％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００６４】
実施例１２
タブ部の樹脂の構成を図１２とし、タブ封止部の樹脂を１軸延伸のＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を９０°とし、樹脂とＡｌを積層した高分子金属複合フィルムを適用した以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ２ｍｍの電池構造体１２を作成した。
【００６５】
また、この電池構造体１２の引張り試験をしたところ、基準に対し、１３％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００６６】
実施例１３
タブ部の樹脂の構成を図１３とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸の酸で変性したＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を４５°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を６０°とし、樹脂３を１軸延伸ＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を８０°とし、樹脂１、２をタブ部に積層し、樹脂３とＡｌを積層した高分子金属複合フィルムを適用した以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体１３を作成した。
【００６７】
また、この電池構造体１３の引張り試験をしたところ、基準に対し、５０％伸びの許容があることを確認した。また、振動試験後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離は確認されなかった。
【００６８】
比較例１
タブ部の樹脂の構成を図１４とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸のＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を０°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＰとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体を作成した。
【００６９】
この電池構造体について振動試験を行い、その後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離が発生した。
【００７０】
比較例２
タブ部の樹脂の構成を図１４とし、タブ封止部の樹脂１を１軸延伸のＰＥとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を０°とし、樹脂２を１軸延伸ＰＥとし、延伸がかかった方向がタブ取り出し方向との成す角度を０°とした以外は、実施例１と同様にして、電池厚さ４ｍｍの電池構造体を作成した。
【００７１】
この電池構造体について振動試験を行い、その後にタブの封止部を確認したところ、タブと樹脂の間に剥離が発生した。
【００７２】
試験例
上記実施例１〜１３、および比較例１、２で得られた電池構造体について、以下の実験を実施した。
【００７３】
１．引張り試験
電池構造体のタブと外装フィルム体をＪＩＳ　Ｋ　６８３０（自動車用シーリング材試験方法）に記載される引張り強さ試験方法に準拠する試験を行った。ここで引張り試験中の応力−変位のグラフから、伸び量を算出した。基準をそれぞれの実施例の樹脂材についてタブの取り出し方向に延伸方向を一致させたサンプルとしたときの伸び比率（下記表１の項目では、「ポール長さ比」と記した）を％で算出した。
【００７４】
２．振動試験
実施例で得られた電池構造体について、ＪＩＳ　Ｋ　６３８５（防振ゴムの試験方法）に準拠される加振を２０時間行った。その後の電池構造体を目視、電解液の臭気より確認し、タブと樹脂の剥離の有無を確認した。下記表１では、タブと樹脂の間に剥離が確認されなかったものを○、タブと樹脂の間に剥離が発生したものを×で表わした。
【００７５】
これらの試験結果を下記表１に示す。
【００７６】
【表１】
2004031097.tif 000003
【００７７】
上記表１中の樹脂１および樹脂２の欄は、左から順に、材質、樹脂の延伸方向とタブ取り出し方向との成す角度の順で表記した。なお、樹脂が２軸延伸の場合には強い延伸がかかった方向とタブ取り出し方向との成す角度とし、角度の後に＃を付した。又、樹脂が無延伸の場合には、角度には「無し」と表記した。また、実施例１３の樹脂２の欄には、上段に樹脂２の材質、角度を、下段に樹脂３の材質、角度を表記した。
【００７８】
また、上記表１中の「その他」の項目は、電池構造体の外装に高分子−金属複合フィルムを用いた場合の金属フィルムの材質を表記した。
【００７９】
さらに、上記表１中の「素電池の厚さ」は、図２２（ｂ）の電池構造体（素電池）の側面図に示す通りである。
【００８０】
また、上記表中の上向きの矢印（↑）は、該矢印の上の欄のものと同じ内容であることを表わす。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構造により、従来の構造では達成し得なかったタブ部に入力する引張り応力への耐性の大きい電池構造体を得ることができ、特に振動の多い環境等で使用する電池構造体について信頼性を向上させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１の電池構造体１の模式図であって、図１（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図２】本実施例２の電池構造体２の模式図であって、図２（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図３】本実施例３の電池構造体３の模式図であって、図３（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図４】本実施例４の電池構造体４の模式図であって、図４（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図５】本実施例５の電池構造体１の模式図であって、図５（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように表わしてなる正面模式図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図６】本実施例６の電池構造体６の模式図であって、図６（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように表わしてなる正面模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図７】本実施例７の電池構造体７の模式図であって、図７（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図８】本実施例８の電池構造体８の模式図であって、図８（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図９】本実施例９の電池構造体９の模式図であって、図９（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１０】本実施例１０の電池構造体１０の模式図であって、図１０（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１１】本実施例１１の電池構造体１１の模式図であって、図１１（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１２】本実施例１２の電池構造体１２の模式図であって、図１２（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂１にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１３】本実施例１３の電池構造体１３の模式図であって、図１３（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂３にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１４】本比較例１、２の電池構造体の模式図であって、図１４（ａ）は、タブと樹脂との構成が明確になるように、樹脂２にラミネートされている金属層および樹脂層を一部省略してなる正面模式図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。
【図１５】タブ部の構造の模式図であって、樹脂１の延伸方向とタブ取り出し方向との成す角度を説明した解説図面である。
【図１６】樹脂の延伸方向とタブの取り出し方向が等しい一般の場合（比較構造）と、樹脂の延伸方向とタブの取り出し方向が異なる本発明の構造（発明構造）につき、タブ部に入力する引張りに対しての伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ：ｍｍ）とタブ部の接着力（剥離強度；Ｎ／ｍｍ）の相関を示す、引張り強度のスペクトル図である。
【図１７】タブ封止部の樹脂の延伸方向がタブの取り出し方向と成す角度が４５°の樹脂１、６０°の樹脂２、９０°の樹脂３について、タブ部に入力する引張りに対しての伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ：ｍｍ）とタブ部の接着力（剥離強度；Ｎ／ｍｍ）の相関を示す、引張り強度のスペクトル図である。
【図１８】タブに接する樹脂１以外の樹脂２の当該延伸方向がタブの取り出し方向に対して成す角度が、タブに接する樹脂１のそれよりも大きくして、タブ部に入力する引張りに対しての伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ：ｍｍ）とタブ部の接着力（剥離強度；Ｎ／ｍｍ）の相関を示す、引張り強度のスペクトル図である。
【図１９】図５（ｂ）のタブ部周辺の断面構造の観察写真を画像表示した図面である。
【図２０】電池構造体を２個重ねて連結した際の側面模式図であって、図２０（１）は、並列接続した際の側面模式図であり、図２０（２）は、直列接続した際の側面模式図である。
【図２１】電池構造体を２個左右に並べて連結した際の正面模式図であって、図２１（１）は、並列接続した際の正面模式図であり、図２１（２）は、直列接続した際の正面模式図である。
【図２２】実施例１〜１４、比較例１〜２に用いた電池構造体（素電池）の外観図であって、タブ幅、集電体幅、電池幅、電池厚さ、一般溶接部（タブ封止部）、セル本体を説明した解説図面であって、図２２（ａ）は正面図であり、図２２（ｂ）は、側面図であり、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２３】本発明の電池構造体を複数個、並列−直列に複合接続してなる組電池の外観図である。
【図２４】本発明の組電池を複数個、並列接続してなる複合組電池の外観図である。
【図２５】本発明の複合組電池を搭載した車両の模式図である。
【図２６】電池構造体のタブを封止するのに用いる延伸方向を変えた樹脂の作成法を説明してなる解説図面であって、図２６（ａ）は、延伸方向を変えた樹脂１シートからタブに貼り付ける樹脂１を切断して作成する手順を簡便に表わした樹脂１シートの模式図であり、図２６（ｂ）は、タブに樹脂１を貼り付けた様子を表す模式図である。
【符号の説明】
３…タブ、　　　　　　　　　　　４…電池構造体、
５…バスバー、　　　　　　　　　６…外部ケース、
７…組電池、　　　　　　　　　　８…正極端子、
９…負極端子、　　　　　　　　　１０…複合組電池、
１１…外部正極端子部、　　　　　１２…外部負極端子部、
１３…組電池正極端子連結板、　　１４…組電池負極端子連結板、
１５…連結板、　　　　　　　　　１６…固定ネジ、
１７…正極絶縁カバー、　　　　　１８…負極絶縁カバー、
１９…車両。
【図１】
2004031097.tif 000004
【図２】
2004031097.tif 000005
【図３】
2004031097.tif 000006
【図４】
2004031097.tif 000007
【図５】
2004031097.tif 000008
【図６】
2004031097.tif 000009
【図７】
2004031097.tif 000010
【図８】
2004031097.tif 000011
【図９】
2004031097.tif 000012
【図１０】
2004031097.tif 000013
【図１１】
2004031097.tif 000014
【図１２】
2004031097.tif 000015
【図１３】
2004031097.tif 000016
【図１４】
2004031097.tif 000017
【図１５】
2004031097.tif 000018
【図１６】
2004031097.tif 000019
【図１７】
2004031097.tif 000020
【図１８】
2004031097.tif 000021
【図１９】
2004031097.tif 000022
【図２０】
2004031097.tif 000023
【図２１】
2004031097.tif 000024
【図２２】
2004031097.tif 000025
【図２３】
2004031097.tif 000026
【図２４】
2004031097.tif 000027
【図２５】
2004031097.tif 000028
【図２６】
2004031097.tif 000029