(57)【要約】【課題】外力による薄型電池のセパレータの変形・損傷を防止することで当該薄型電池の電気的特性の維持を図ることが可能な薄型電池の支持構造を提供する。【解決手段】薄型電池の支持構造を備えた組電池２０ａは、複数のセパレータを有する発電要素が電池外装内に収容された２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、組電池用端子２２、２３と、薄型電池１０に接触して支持する組電池下ケース２４ａ及び組電池用上ケース２５ａと、を備えており、２つの薄型電池１０は、バスバー２１及び組電池用端子２２、２３により直列接続されて、組電池ケース２４ａ、２５ａに収容されている。組電池下ケース２４ａは、組電池ケース２４ａ、２５ａに収容される前の薄型電池１０の厚さより小さな深さＤ１を有しており、上記のように接続された薄型電池１０が組電池ケース２４ａ、２５ａに収容されると、薄型電池１０はその厚さがＴａ’に圧縮され、組電池ケース２４ａ、２５ａが各薄型電池の複数のセパレータに所定の圧力を印加する。【選択図】　図１
2004139924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセパレータを有する発電要素が電池外装内に収容された少なくとも１つの薄型電池と、
前記少なくとも１つの薄型電池の表面及び裏面に接触して支持する第１の支持部材と、を備え、
前記第１の支持部材が、前記各薄型電池の前記発電要素が有する前記複数のセパレータに所定の圧力を印加する薄型電池の支持構造。
【請求項２】
複数のセパレータを有する発電要素が電池外装内に収容された少なくとも１つの薄型電池と、
前記薄型電池に所定の圧力を印加する第１の弾性体と、
前記薄型電池の表面側及び裏面側に位置して前記少なくとも１つの薄型電池を支持する支持手段と、を備え、
前記第１の弾性体が、前記各薄型電池の前記発電要素が有する前記複数のセパレータに所定の圧力を印加する薄型電池の支持構造。
【請求項３】
前記第１の弾性体は、機械的バネ又は樹脂を有する請求項２記載の薄型電池の支持構造。
【請求項４】
圧力非印加時の前記薄型電池の厚さと圧力印加時の前記薄型電池の厚さとの差が、圧力非印加時の前記薄型電池の前記発電要素が有する前記複数のセパレータの厚さの総和より小さい請求項１〜３の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項５】
前記支持手段が、
前記薄型電池の表面及び裏面に直接接触している第１の支持部材と、
前記第１の弾性体を介して、前記少なくとも１つの薄型電池を支持する第２の支持部材と、を有し、
圧力印加方向における前記第１の弾性体の一端が、前記第１の支持部材に接触し、圧力印加方向における前記第１の弾性体の他端が、前記第２の支持部材に接触している請求項２〜４の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項６】
前記薄型電池の前記電池外装は、電気的に絶縁された絶縁層を少なくとも有し、
前記第１の支持部材の前記薄型電池と接触する面の粗さにおける最上点と最下点との差が、前記電池外装の前記絶縁層の膜厚より小さい請求項１〜５の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項７】
前記支持手段が、前記第１の弾性体を介して、前記少なくとも１つの薄型電池を支持する第２の支持部材を有し、
圧力印加方向における前記第１の弾性体の一端が、前記薄型電池の表面及び裏面に接触し、圧力印加方向における前記第１の弾性体の他端が、前記第２の支持部材に接触している請求項２〜４の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項８】
前記支持手段と、前記薄型電池と、前記第１の弾性体と、によって形成される空間に第２の弾性体が設けられた請求項２〜７の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項９】
前記第１の弾性体の一部に、繊維強化層又は硬質層が形成された請求項２〜８の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１０】
前記支持手段の前記第２の支持部材が、前記第１の弾性体の一部に形成された繊維強化層又は硬質層である請求項９記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１１】
２以上の前記薄型電池を有しており、
前記繊維強化層又は硬質層が、前記各薄型電池の間に介在して、前記各薄型電池を仕切っている請求項９又は１０記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１２】
前記薄型電池の前記発電要素は、負極として機能する負極活性物質を有し、
前記負極活性物質は、非晶質炭素である請求項１〜１１の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１３】
前記薄型電池の前記発電要素は、正極として機能する正極活性物質を有し、
前記正極活性物質が、スピネル構造のマンガン酸リチウム、又は層状構造のニッケル酸リチウムである請求項１〜１２の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１４】
前記薄型電池の前記発電要素が有する前記各セパレータの厚さが、２０〜５０μｍである請求項１〜１３の何れかに記載の薄型電池の支持構造。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れかに記載の薄型電池の支持構造を少なくとも１つ備えた組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、薄型電池の支持構造に関し、特に、薄型電池の電気的特性の維持を図ることが可能な薄型電池の支持構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
上ケースと下ケースとから構成されるパックケースに複数の薄型電池を収容する場合に、パックケースと各薄型電池との間に弾性材からなる制振部材を介在させた薄型電池の支持構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような支持構造により、パックケースの上ケースと下ケースとを超音波接合する際に、薄型電池に伝達する超音波振動を減衰させ、薄型電池の電池外装に損傷が発生するのを防止している。
【０００３】
しかしながら、上記の薄型電池の支持構造は、制振部材により薄型電池の電池外装に伝達される超音波振動を制振し、電池外装の損傷を防止したにすぎず、外部からの一般的な振動等の外力に対する薄型電池の電気的特性の維持に関する考慮はなされていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５６９３９号公報
【発明の開示】
本発明は、外力による薄型電池のセパレータの変形・損傷を防止することで当該薄型電池の電気的特性の維持を図ることが可能な薄型電池の支持構造を提供することを目的とする。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によれば、薄型電池の支持構造は、複数のセパレータを有する発電要素が電池外装内に収容された少なくとも１つの薄型電池と、前記少なくとも１つの薄型電池の表面及び裏面に接触して支持する第１の支持部材と、を備えており、前記第１の支持部材により、前記各薄型電池の前記発電要素が有する前記複数のセパレータに所定の圧力を印加している。
【０００６】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、薄型電池の支持構造が、複数のセパレータを有する発電要素が電池外装内に収容された少なくとも１つの薄型電池と、前記薄型電池に所定の圧力を印加する第１の弾性体と、前記薄型電池の表面側及び裏面側に位置して前記少なくとも１つの薄型電池を支持する支持手段と、を備えており、前記第１の弾性体により、前記各薄型電池の前記発電要素が有する前記複数のセパレータに所定の圧力を印加している。
【０００７】
薄型電池のセパレータに所定の圧力を印加して、当該セパレータが薄型電池の内部で暴れないように固定することにより、薄型電池に外力が加わった場合でも、薄型電池の正極と負極とを分離しているセパレータが変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図１（Ａ）は組電池の上部断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿う横断面図であり、図２（Ａ）は本発明の第１実施形態における薄型電池の全体を示す平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図、図３は本発明の第１実施形態における組電池ケースの薄型電池との接触面の粗さと薄型電池の電池外装の膜厚との関係を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、組電池２０ａは、２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、端子２２、２３と、組電池ケース２４ａ、２５ａ（第１の支持部材）とを有し、組電池ケース２４ａ、２５ａの内部にバスバー２１及び組電池用端子２２、２３で電気的に接続された２つの薄型電池１０が収容されている。薄型電池１０は、組電池２０ａを構成する単位電池であって、所定の電圧で所定の容量のリチウム系の薄型二次電池である。この薄型電池１０を複数接続することにより所望の電圧、容量の組電池２０ａが構成される。
【００１１】
まず、以下に薄型電池１０の構造について説明する。
図２に示すように、本実施形態における薄型電池１０は、２枚の正極板１０１と、５枚のセパレータ１０２と、２枚の負極板１０３と、正極端子１０４と、負極端子１０５と、上部電池外装１０６と、下部電池外装１０７と、特に図示しない電解質とから構成されており、全体として厚さＴａを有している。このうちの正極板１０１、セパレータ１０２、負極板１０３および電解質を特に発電要素１０９と称する。なお、正極板１０１、セパレータ１０２、負極板１０３の枚数には何ら限定されず、１枚の正極板１０１、３枚のセパレータ１０２、１枚の負極板１０４でも発電要素１０９を構成することができ、必要に応じて正極板、負極板およびセパレータの枚数を選択して構成することができる。
【００１２】
発電要素１０９を構成する正極板１０１は、金属酸化物などの正極活物質に、カーボンブラックなどの導電材と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンなどの接着剤とを、重量比でたとえば１００：３：１０の割合で混合したものを、正極側集電体としてのアルミニウム箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。なお、上記のポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンの混合比率は、その固形分である。
【００１３】
正極活物質としては、例えば、スピネル構造のマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、層状構造のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）やコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）などのリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物を挙げることができる。これらの材質は、薄型電池１０内部の発熱を比較的拡散し易く、端子１０４、１０５への伝達による端子の膨張による延びを少なくでき、端子１０４、１０５から後述する電池外装部材１０６、１０７へ伝達する引張り応力を極力抑制することが可能となる。
【００１４】
発電要素１０９を構成する負極板１０３は、例えば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または黒鉛などのように、正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンをたとえば固形分比１００：５で混合し、乾燥させたのち粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これに、アクリル樹脂エマルジョンなどの結着剤をたとえば重量比１００：５で混合し、この混合物を、負極側集電体としてのニッケル箔或いは銅箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。
【００１５】
特に負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量にともなって出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車等の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
【００１６】
また、発電要素１０９のセパレータ１０２は、上述した正極板１０１と負極板１０３との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１０２は、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン等から構成される、厚さｔａが２０μｍ〜５０μｍの微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって膜の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
【００１７】
なお、本発明に係るセパレータ１０２は、ポリオレフィンなどの単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン層をポリエチレン層でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布などを積層したものも用いることができる。セパレータ１０２を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能およびセパレータの形状維持（剛性向上）機能などの諸機能を付与することができる。また、セパレータ１０２の代わりにゲル電解質又は真性ポリマー電解質等を用いることもできる。
【００１８】
以上の発電要素１０９は、上から正極板１０１と負極板１０３とが交互に、且つ当該正極板１０１と負極板１０２との間にセパレータ１０２が位置するような順序で積層され、さらに、その最上部及び最下部にセパレータ１０２が一枚ずつ積層されている。そして、２枚の正極板１０１のそれぞれは、正極側集電部１０４ａを介して、金属箔製の正極端子１０４に接続される一方で、２枚の負極板１０３は、負極側集電部１０５ａを介して、同じく金属箔製の負極端子１０５に接続されている。なお、正極端子１０４も負極端子１０５も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１０４としてはアルミニウムやアルミニウム合金などを挙げることができ、負極端子１０５としてはニッケル、銅またはステンレスなどを挙げることができる。また、本例の正極側集電部１０４ａも負極側集電部１０５ａの何れも、正極板１０４および負極板１０５の集電体を構成するアルミニウム箔やニッケル箔、銅箔を延長して構成されているが、別途の材料や部品により当該集電部１０４ａ、１０５ａを構成することもできる。
【００１９】
発電要素１０９は、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７により封止されている。これら上部電池外装１０６および下部電池外装１０７は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂フィルムや、アルミニウムなどの金属箔の両面をポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材など、柔軟性を有する材料で形成されている。
【００２０】
特に、図３に示すように、電池外装１０６、１０７の内面を構成する最内層１０６ａ、１０７ａを、電解質に対する耐薬品性に優れ、外周縁のヒートシール性にも優れた、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等により構成するとともに、中間層１０６ｂ、１０７ｂにたとえばアルミニウム箔やステンレス箔などの可撓性及び強度に優れた金属箔を介在させ、電池外装１０６、１０７の外面を構成する最外層１０６ｃ、１０７ｃを、電気絶縁性に優れたたとえばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等で構成することができる。
【００２１】
そして、これらの上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７によって、上述した発電要素１０９、正極側集電部１０４ａ、正極端子１０４の一部、負極側集電部１０５ａおよび負極端子１０５の一部を包み込み、当該電池外装１０６、１０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入したのち、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７の外周縁を熱融着などの方法により封止する。
【００２２】
有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などのエステル系溶媒を挙げることができるが、本発明の有機液体溶媒はこれにのみ限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒も用いることができる。
【００２３】
図２に示されるように、封止された電池外装１０６、１０７の一方の端部から、正極端子１０４が導出するが、正極端子１０４の厚さ分だけ上部電池外装１０６と下部電池外装１０７との接合部に隙間が生じるので、薄型電池１０内の封止性を維持するために、当該正極端子１０４と電池外装１０６、１０７とが接触する部分に、ポリエチレンやポリプロピレンから構成されたシールフィルムを熱融着などの方法により介在させることもできる。
【００２４】
同様に、封止された電池外装１０６、１０７の他方の端部からは、負極端子１０５が導出するが、ここにも正極端子１０４側と同様に、当該負極端子１０５と電池外装１０６、１０７とが接触する部分にシールフィルムを介在させることもできる。なお、正極端子１０４および負極端子１０５の何れにおいても、シールフィルムは電池外装１０６、１０７の内面を構成する樹脂と同系統の樹脂から構成することが熱融着性の点から望ましい。
【００２５】
このような構造の２つの薄型電池１０は、次のように接続されている。図１に示すように、まず、一方の薄型電池１０の正極端子１０４と他方の薄型電池１０の負極端子１０５とが同一方向に導出するような向きで、一方の薄型電池１０と他方の薄型電池１０とが実質的に同一平面上に配置されている。そして、一方の薄型電池１０の正極端子１０４と他方の薄型電池１０の負極端子１０５とが、板状導電部材であるバスバー２１により電気的に接続されており、これらの薄型電池１０は、直列接続されている。さらに、一方の薄型電池１０の負極端子１０５には、組電池用負極端子２３が電気的に接続されており、他方の薄型電池１０の正極端子１０４には、組電池用正極端子２２が電気的に接続されている。なお、バスバー２１及び端子２２、２３と、薄型電池１０の端子１０４、１０５とは、例えば、抵抗溶接や超音波溶接などの手段により接合されている。
【００２６】
このように接続された薄型電池１０は、組電池ケースの内部に収容されている。図１に示すように、組電池ケースは、平面状の底面を有する深さＤ１の箱型形状の組電池下ケース２４ａと、平板状の組電池上ケース２５ａとから構成されており、組電池上ケース２５ａが、蓋として、組電池下ケース２４ａを閉じることにより、薄型電池１０を収容する組電池ケースの内部空間が形成されている。そして、一方の薄型電池１０の負極端子１０５に接続された組電池用負極端子２３と、他方の薄型電池１０の正極端子１０４に接続された組電池用正極端子２２とが、組電池ケース２４ａ、２５ａの外部に導出するように、バスバー２１で接続された２つの薄型電池１０が組電池ケース２４ａ、２５ａの内部空間に収容されている。組電池用端子２２、２３により、外部と当該組電池２０ａとが電気的に接続される。
【００２７】
図３に示すように、薄型電池１０の上部電池外装１０６に密着する組電池上ケース２５ａの下面は、当該面の粗さにおける最上点と最下点との差Ｒが、薄型電池１０の上部電池外装１０６の最外層１０６ｃの膜厚ｔｂより小さくなっている（Ｒ＜ｔｂ）。同様に、薄型電池１０の下部電池外装１０７に密着する組電池下ケース２４ａの底面は、当該面の粗さにおける最上点と最下点との差Ｒが、薄型電池１０の下部電池外装１０７の最外層１０７ｃの膜厚ｔｂより小さくなっている（Ｒ＜ｔｂ）。これにより、薄型電池の封止性を保持するために用いられている中間層１０６ｂ、１０７ｂに、組電池ケース２４ａ、２５ａの接触面の粗さにおける最上点が到達するのを防ぐことができ、薄型電池１０の良好な封止性と絶縁性を確保することができる。
【００２８】
組電池ケース２４ａ、２５ａに収容前の薄型電池１０は、上述のように、全体として厚さＴａを有している。これに対し、組電池下ケース２４ａは、薄型電池１０の厚さＴａより小さな深さＤ１である（Ｔａ＞Ｄ１）。従って、組電池ケース２４ａ、２５ａに薄型電池１０が収容されると、薄型電池１０の表面及び裏面が組電池ケース２４ａ、２５ａの平面により実質的に均一に押圧され、薄型電池１０の厚さがＴａからＴａ’に圧縮される。なお、収容後の薄型電池１０の厚さＴａ’は、組電池下ケース２４ａの深さＤ１に実質的に等しい。組電池下ケース２４ａの深さＤ１は、組電池ケース２４ａ、２５ａの押圧による薄型電池１０の圧縮量Ｔａ−Ｔａ’が、収容前の薄型電池１０の５枚のセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａ（＝５×ｔａ）より小さくなるように（Ｔａ−Ｔａ’＜Σｔａ）、設定されている。
【００２９】
このように、非押圧時の薄型電池１０の厚さＴａと押圧時の薄型電池１０の厚さＴａ’との差が、非押圧時の薄型電池１０の発電要素１０９が有するセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａより小さくすることにより、薄型電池１０の発電要素１０９が有する各セパレータ１０２に適切な圧力を印加して、当該セパレータ１０２が薄型電池１０の内部で暴れないように固定することができる。これにより、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【００３０】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図４（Ａ）は組電池の上部断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う横断面図である。
【００３１】
図４に示すように、組電池２０ｂは、２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、組電池用端子２２、２３と、組電池ケース２４ｂ、２５ｂ（第２の支持部材）と、第１の樹脂材３０ａ（第１の弾性体）と、を有している。各薄型電池１０は、上述の第１実施形態と同様の構造である。当該２つの薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、バスバー２１及び組電池用端子２２、２３を用いて直列接続されている。なお、組電池ケース２４ｂ、２５ｂは、組電池下ケース２４ｂの深さが異なる以外は、第１実施形態と同様のものである。
【００３２】
バスバー２１及び端子２２、２３で直列接続された薄型電池１０は、組電池用端子２２、２３が組電池ケース２４ｂ、２５ｂの外部に導出するように、組電池ケース２４ｂ、２５ｂの内部空間に収容されている。そして、第１の樹脂材３０ａが、組電池ケース２４ｂ、２５ｂと薄型電池１０との間に形成される空間に満たされ、さらに、薄型電池１０の各セパレータ１０２に所定の圧力が印加される程度に充填されている。第１の樹脂材３０ａとして、例えば、ゴム系樹脂やエラストマー系樹脂などの柔軟性を有する樹脂を用いることが出来る。
【００３３】
第１の樹脂材３０ａの所定の圧力の印加により、薄型電池１０の表面及び裏面が実質的に均一に押圧され、薄型電池１０の厚さはＴａからＴａ’に圧縮される。第１の樹脂材３０ａの充填量は、第１の樹脂材３０ａの押圧による薄型電池１０の圧縮量Ｔａ−Ｔａ’が、収容前の薄型電池１０の５枚のセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａ（＝５×ｔａ）より小さくなるように（Ｔａ−Ｔａ’＜Σｔａ）、設定されている。
【００３４】
このように、非押圧時の薄型電池１０の厚さＴａと押圧時の薄型電池１０の厚さＴａ’との差が、非押圧時の薄型電池１０の発電要素１０９が有するセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａより小さくすることにより、薄型電池１０の発電要素１０９が有する各セパレータ１０２に適切な圧力を印加して、当該セパレータ１０２が薄型電池１０の内部で暴れないように固定することができる。これにより、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【００３５】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図５（Ａ）は組電池の分解横断面図、図５（Ｂ）は当該組電池の横断面図である。
【００３６】
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、組電池２０ｃは、２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、組電池用端子２２、２３と、組電池ケース２４ｃ、２５ｃ（第２の支持部材）と、第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃ（第１の弾性体）と、第２の樹脂材３１（第２の弾性体）と、を有している。各薄型電池１０は、上述の第１実施形態と同様の構造である。当該２つの薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、バスバー２１及び組電池用端子２２、２３を用いて直列接続されている。なお、組電池ケース２４ｃ、２５ｃは、組電池下ケース２４ｃの深さが異なる以外は、第１実施形態と同様のものである。
【００３７】
図５（Ａ）に示すように、バスバー２１及び端子２２、２３で直列接続された薄型電池１０は、その下部電池外装１０７に第１の樹脂材３０ｂが密着しており、当該第１の樹脂材３０ｂを介して、組電池用下ケース２４ｃに支持されている。同様に、薄型電池１０は、薄型電池１０の上部電池外装１０６に第１の樹脂材３０ｃが密着しており、当該第１の樹脂材３０ｃを介して、組電池用上ケース２５ｃに支持されている。そして、組電池用端子２２、２３が組電池ケース２４ｃ、２５ｃから外部に導出するように、組電池ケース２４ｃ、２５ｃに収容されている。第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃとして、例えば、ゴム系樹脂やエラストマー系樹脂などの柔軟性を有する樹脂を用いることができる。
【００３８】
組電池ケースに収容前の薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、全体として厚さＴａを有している。また、図５（Ａ）に示すように、薄型電池１０の下部電池外装１０７に密着する収容前の第１の樹脂材３０ｂは、厚さＴｂを有しており、上部電池外装１０６に密着する収容前の第１の樹脂材３０ｃは、厚さＴｃを有している。
【００３９】
これに対し、組電池下ケース２４ｃは、薄型電池１０の厚さＴａと、第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃの厚さＴｂ、Ｔｃとの総和より小さな深さＤ２である（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＞Ｄ２）。従って、組電池ケース２４ｃ、２５ｃに薄型電池１０が収容されると、薄型電池１０の表面及び裏面が第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃにより実質的に均一に押圧され、薄型電池１０の厚さがＴａからＴａ’に圧縮される。なお、収容後の薄型電池１０の厚さＴａ’と、収容後の第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃの厚さＴｂ’、Ｔｃ’との総和は、組電池下ケース２４ｃの深さＤ２に実質的に等しい。組電池下ケース２４ｃの深さＤ２は、第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃの押圧による薄型電池１０の圧縮量Ｔａ−Ｔａ’が、収容前の薄型電池１０の５枚のセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａ（＝５×ｔａ）より小さくなるように（Ｔａ−Ｔａ’＜Σｔａ）、設定されている。
【００４０】
このように、非押圧時の薄型電池１０の厚さＴａと押圧時の薄型電池１０の厚さＴａ’との差が、非押圧時の薄型電池１０の発電要素１０９が有するセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａより小さくすることにより、薄型電池１０の発電要素１０９が有する各セパレータ１０２に適切な圧力を印加して、当該セパレータ１０２が薄型電池１０の内部で暴れないように固定することができる。これにより、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【００４１】
さらに、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態における組電池２０ｃでは、第２の樹脂材３１が、２つの薄型電池１０の各端子１０４、１０５におけるバスバー２１及び組電池用端子２２、２３による接続部と、組電池ケース２４ｃ、２５ｃと、で形成される空間に満たされている。第２の樹脂材３１としては、例えば、ゴム系樹脂やエラストマー系樹脂などの柔軟性を有する樹脂を用いることが出来る。
【００４２】
このような構造により、第１の樹脂材３０ｂ、３０ｃのみで２つの薄型電池１０を支持する場合と比較して、当該薄型電池１０を確実に支持できると共に、バスバー２１や組電池用端子２２、２３等の薄型電池１０の周辺の配線等も支持することができ、薄型電池１０の電気的特性の維持をさらに図ることが可能となる。
【００４３】
［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図６（Ａ）は組電池の分解横断面図、図６（Ｂ）は当該組電池の横断面図である。
【００４４】
図６に示すように、組電池２０ｄは、２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、組電池用端子２２、２３と、組電池ケース２４ｄ、２５ｄ（第１の支持部材）と、コイル状スプリング３２ａ、３２ｂ（第２の弾性体）と、平板状の均圧板３３ａ、ｂ（第１の支持部材）と、を有している。薄型電池１０は、上述の第１実施形態と同様の構造である。当該２つの薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、バスバー２１及び組電池用端子２２、２３を用いて直列接続されている。なお、組電池ケース２４ｄ、２５ｄは、組電池下ケース２４ｄの深さが異なる以外は、第１実施形態と同様のものである。
【００４５】
図６（Ａ）に示すように、バスバー２１及び端子２２、２３で直列接続された薄型電池１０は、その下部電池外装１０７に均圧板３３ａが密着し、当該均圧板３３ａに接触しているコイル状スプリング３２ａを介して、組電池用下ケース２４ｄに支持されている。同様に、当該薄型電池１０は、その上部電池外装１０６に均圧板３３ｂが密着しており、当該均圧板３３ｂに接触しているコイル状スプリング３２ｂを介して、組電池用上ケース２５ｄに支持されている。そして、組電池用端子２２、２３が組電池ケース２４ｄ、２５ｄから外部に導出するように、組電池ケース２４ｄ、２５ｄに収容されている。なお、組電池用ケース２４ｄ、２５ｄと、均圧板３３ａ、３３ｂとの間に介在するバネは、コイル状スプリングに限定されるものではなく、例えば、板バネ、皿バネ等の機械的バネを用いることができる。
【００４６】
本実施形態における薄型電池１０と密着する均圧板３３ａ、３３ｂの接触面は、第１実施形態と同様に、当該面の粗さにおける最上点と最下点との差Ｒが、薄型電池１０の電池外装１０６、１０７の最外層１０６ｃ、１０７ｃの膜厚ｔｂより小さくなっている（Ｒ＜ｔｂ）。これにより、薄型電池の封止性を保持するために用いられている中間層１０６ｂ、１０７ｂに、組電池ケースの接触面の粗さにおける最上点が到達するのを防ぐことができ、薄型電池１０の良好な封止性と絶縁性を確保することができる。
【００４７】
組電池ケースに収容前の薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、全体として厚さＴａを有している。また、図６（Ａ）に示すように、薄型電池１０の電池外装１０６、１０７に密着する各均圧板３３ａ、３３ｂは厚さＴｄ、Ｔｅを有しており、収容前の、即ち、負荷が懸かっていない状態のコイル状スプリング３２ａ、３２ｂは長さＬ１、Ｌ２を有している。
【００４８】
これに対し、組電池下ケース２４ｄは、薄型電池１０の厚さＴａと、均圧板３３ａ、３３ｂの厚さＴｄ、Ｔｅと、コイル状スプリング３２ａ、３２ｂの長さＬ１、Ｌ２との総和より小さな深さＤ３である（Ｌ１＋Ｔｄ＋Ｔａ＋Ｔｅ＋Ｌ２＞Ｄ３）。従って、図６（Ｂ）に示すように、組電池ケース２２、２３に薄型電池１０が収容されると、薄型電池１０の表面及び裏面が均圧板３３ａ、３３ｂを介してコイル状スプリング３２ａ、３２ｂにより実質的に均一に押圧され、薄型電池１０の厚さがＴａからＴａ’に圧縮される。なお、収容後の薄型電池１０の厚さＴａ’と、収容後のコイル状スプリング３２ａ、３２ｂの長さＬ１’、Ｌ２’と、均圧板３３ａ、３３ｂの厚さＴｄ、Ｔｅとの総和は、組電池下ケース２４ｄの深さＤ３に実質的に等しい。組電池下ケース２４ｄの深さＤ３は、コイル状スプリング３２ａ、３２ｂの押圧による薄型電池１０の圧縮量Ｔａ−Ｔａ’が、収容前の薄型電池１０の５枚のセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａ（＝５×ｔａ）より小さくなるように（Ｔａ−Ｔａ’＜Σｔａ）、設定されている。
【００４９】
このように、非押圧時の薄型電池１０の厚さＴａと押圧時の薄型電池１０の厚さＴａ’との差が、非押圧時の薄型電池１０の発電要素１０９が有するセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａより小さくすることにより、薄型電池１０の発電要素１０９が有する各セパレータ１０２に適切な圧力を印加して、当該セパレータ１０２が薄型電池１０の内部で暴れないように固定することができる。これにより、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【００５０】
［第５実施形態］
図７は、本発明の第５実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図７（Ａ）は組電池の上部断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿う横断面図である。
【００５１】
図７に示すように、組電池２０ｅは、２つの薄型電池１０と、バスバー２１と、組電池用端子２２、２３と、第１の樹脂材３０ｄ（第１の弾性体）と、を有している。薄型電池１０は、上述の第１実施形態と同様の構造である。当該２つの薄型電池１０は、第１実施形態と同様に、バスバー２１及び組電池用端子２２、２３を用いて直列接続されており、これらの全体が第１の樹脂材３０ｄにより覆われており、当該第１の樹脂材３０ｄにより所定の圧力が薄型電池１０に印加されている。第１の樹脂材３０ｄとして、例えば、ゴム系樹脂やエラストマー系樹脂などの柔軟性を有する樹脂を用いることができる。
【００５２】
第１の樹脂材３０ｄの所定の圧力の印加により、薄型電池１０の表面及び裏面が実質的に均一に押圧され、薄型電池１０の厚さはＴａからＴａ’に圧縮される。第１の樹脂材３０ａの押圧による薄型電池１０の圧縮量Ｔａ−Ｔａ’が、収容前の薄型電池１０の５枚のセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａ（＝５×ｔａ）より小さくなるように（Ｔａ−Ｔａ’＜Σｔａ）、第１の樹脂材３０ａの充填量が設定されている。このように、非押圧時の薄型電池１０の厚さＴａと押圧時の薄型電池１０の厚さＴａ’との差が、非押圧時の薄型電池１０の発電要素１０９が有するセパレータ１０２の厚さｔａの総和Σｔａより小さくすることにより、薄型電池１０の発電要素１０９が有する各セパレータ１０２に適切な圧力を印加して、当該セパレータ１０２が薄型電池１０の内部で暴れないように固定することができる。これにより、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのを防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持を図ることが可能となる。
【００５３】
さらに、当該第１の樹脂材３０ｄは、樹脂に繊維を混入して剛性を強化させた繊維強化層３４を有している。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、接続された２つの薄型電池の全体を覆うように、第１の樹脂材３０ｄの最外層に位置しており、第２〜４実施形態にて説明した組電池ケース（第２の支持部材）と同様の機能を果たしている。
【００５４】
さらに、図７（Ｂ）に示すように、繊維強化層３４は、組電池２０ｅを構成する各薄型電池１０の間を仕切るような隔壁３５をも構成している。このような隔壁３５を設けて各薄型電池１０を互いに独立して支持することにより、隔壁３５を設けない場合と比較して、薄型電池１０に外力が加わった場合でも、薄型電池１０のセパレータ１０２が変形したり、損傷するのをさらに防止し、薄型電池１０の短絡による電気的特性の維持をさらに図ることが可能となる。なお、繊維強化層３４の代わりに、第１の樹脂材３０ｄを構成する樹脂より硬い硬質層を形成しても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５６】
例えば、上記の実施形態においては、いずれの組電池も２つの薄型電池で構成しているが、特にこれに限定されることなく、薄型電池同士を積層するなどして、所望の電圧、容量が得られるように、３つ以上の薄型電池により組電池を構成することができる。また、上記の実施形態においては、いずれも薄型電池を直列接続したが、本発明は特にこれに限定されることなく、薄型電池を並列しても良く、或いは、直列接続及び並列接続を併用して、所望の電圧、容量が得られるように薄型電池を接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図１（Ａ）は組電池の上部断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿う横断面図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の第１実施形態における薄型電池の全体を示す平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における組電池ケースとの接触面の粗さと薄型電池の電池外装の膜厚との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図４（Ａ）は組電池の上部断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う横断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図５（Ａ）は組電池の分解横断面図、図５（Ｂ）は当該組電池の横断面図である。
【図６】図６は、本発明の第４実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図６（Ａ）は組電池の分解横断面図、図６（Ｂ）は当該組電池の横断面図である。
【図７】図７は、本発明の第５実施形態における薄型電池の支持構造を用いた組電池を示す図であり、図７（Ａ）は組電池の上部断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
１０…薄型電池
１０１…正極板
１０２…セパレータ
１０３…負極板
１０４…正極端子
１０５…負極端子
１０６…上部電池外装
１０７…下部電池外装
１０９…発電要素
２０ａ〜２０ｅ…組電池
２１…バスバー
２２…組電池用正極端子
２３…組電池用負極端子
２４ａ〜２４ｄ…組電池下ケース
２５ａ〜２５ｄ…組電池上ケース
３０ａ〜３０ｄ…第１の樹脂材
３１…第２の樹脂材
３２ａ、３２ｂ…コイル状スプリング
３３ａ、３３ｂ…均圧板
３４…繊維強化層
３５…隔壁
【図１】
2004139924.tif 000003
【図２】
2004139924.tif 000004
【図３】
2004139924.tif 000005
【図４】
2004139924.tif 000006
【図５】
2004139924.tif 000007
【図６】
2004139924.tif 000008
【図７】
2004139924.tif 000009