(57)【要約】【課題】ラミネート電池を単位電池とし、隣接するラミネート電池の正極タブと負極タブとをバスバーで接続する構造の組電池において、良好な耐振性能を確保できるようにして、車両等のような外部からの振動を受け易い環境でも適切に使用できるようにする。【解決手段】単位電池である複数のラミネート電池１０を直列接続するためバスバー２０と、このバスバー２０で接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４と、これら正極タブ１３や負極タブ１４近傍の電池外装１１のフランジ部とを、支持部材３０によって一体に支持する。これにより、外部からの振動が伝わったときにバスバー２０とラミネート電池１０とが一体に振動することになり、振動の際の応力で正極タブ１３や負極タブ１４に亀裂が生じるといった不都合を有効に回避できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムよりなる電池外装の内部に発電要素及び電解質が収容されると共に、前記電池外装の端部から正極タブ及び負極タブがそれぞれ引き出されてなるラミネート電池を単位電池とし、複数の前記単位電池を並べて、隣接する単位電池の正極タブと負極タブとをバスバーで接続した組電池において、
前記バスバーと、当該バスバーで接続される前記単位電池の正極タブ又は負極タブと、当該正極タブ又は負極タブ近傍の前記電池外装の一部とが、支持部材によって一体に支持されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記支持部材は一対の挟持片を有し、これら挟持片間に、前記バスバーと、当該バスバーで接続される前記単位電池の正極タブ又は負極タブと、当該正極タブ又は負極タブ近傍の前記電池外装の一部とを挟み込むことで、これらを一体に支持することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記支持部材が絶縁材料よりなることを特徴とする請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記支持部材の一対の挟持片間に充填材が充填されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の組電池。
【請求項５】
前記充填材が絶縁材料よりなることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池外装にラミネートフィルムを用いたラミネート電池を単位電池とし、複数の単位電池をバスバーを用いて直列に接続した構造の組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属フィルムと高分子フィルムとを積層してなるラミネートフィルムを電池外装として用い、このラミネートフィルムで発電要素を電解質と共に密封した構造のラミネート電池は、フレキシブルな薄型形状であり、また極めて軽量でありながら高エネルギ密度、高出力密度が得られることから、様々な用途に適用可能な高出力型電池として、高い注目を集めている。
【０００３】
このようなラミネート電池は、電池単体での出力には限りがあることから、高い出力が要求される用途で用いる場合には、多数のラミネート電池を集合させることで高出力化が図られる。このとき、各ラミネート電池（単位電池）は、通常、所定の数ずつ組み合わされて直列接続され、これを１単位として取り扱われる。このような複数の単位電池の組み合わせは組電池と呼ばれている。
【０００４】
組電池を構成する複数の単位電池を直列に接続する方法としては、隣接配置される単位電池の正極端子と負極端子とをそれぞれバスバーによって接続する方法が知られている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３７３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したラミネート電池においては、電池外装の端部から引き出された金属薄板である正極タブや負極タブがそれぞれ正極端子、負極端子とされているので、このようなラミネート電池を単位電池とする組電池に、特許文献１に記載されているようなバスバーを用いた接続構造をそのまま採用すると、以下のような問題が生じる。
【０００６】
すなわち、隣接するラミネート電池の正極タブと負極タブとを接続するバスバーにはそれ自体に重量があるため、外部からの振動が組電池に伝わった場合に、ラミネート電池とバスバーとがそれぞれ異なる振動周波数で振動し、その応力が正極タブや負極タブの根元部分に集中することになる。その結果、正極タブや負極タブの根元部分に亀裂が生じて故障に至る可能性がある。このため、このような構造の組電池は、外部からの振動を受け易い、例えば車両等への適用が困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ラミネート電池を単位電池とし、隣接するラミネート電池の正極タブと負極タブとをバスバーで接続する構造を採用しながら、耐振性能を確保して、車両等のような外部からの振動を受け易い環境でも適切に使用することが可能な組電池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】
【０００８】
本発明に係る組電池は、ラミネートフィルムよりなる電池外装の内部に発電要素及び電解質が収容されると共に、前記電池外装の端部から正極タブ及び負極タブがそれぞれ引き出されてなるラミネート電池を単位電池とし、複数の前記単位電池を並べて、隣接する単位電池の正極タブと負極タブとをバスバーで接続した構造のものである。このような構造の組電池において、本発明では、前記目的を達成するために、バスバーと、このバスバーで接続される単位電池の正極タブ又は負極タブと、この正極タブ又は負極タブ近傍の電池外装の一部とを、支持部材によって一体に支持するようにした。
【０００９】
このように、バスバーや単位電池の正極タブ又は負極タブ、電池外装の一部が支持部材により一体に支持される構造とすれば、外部からの振動が組電池に伝わったときに、バスバーと単位電池とが一体に振動することになり、振動に起因する応力が正極タブや負極タブの根元部分に集中して亀裂を生じさせるといった問題を有効に回避できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る組電池では、バスバーや単位電池の正極タブ又は負極タブ、電池外装の一部が支持部材により一体に支持されることによって、振動に起因する応力が正極タブや負極タブの根元部分に集中して亀裂を生じさせるといった問題を有効に回避できるので、耐振性能を確保して、車両等のような外部からの振動を受け易い環境でも適切に使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る組電池の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
本発明に係る組電池は、直列接続される複数の単位電池として、ラミネート電池を用いている。ラミネート電池１０は、図１に示すように、上下一対のラミネートフィルムがその外周部分のフランジ部にて熱融着されたものを電池外装１１として用い、この電池外装１１の内部に、発電要素としての積層電極１２を電解質と共に密封した構造となっている。
【００１３】
電池外装１１を構成するラミネートフィルムは、例えば、アルミニウム等よりなる金属フィルムと、ＰＥ（ポリエチレン）或いはＰＰ（ポリプロピレン）等よりなる高分子樹脂フィルムとが積層されてなるものであり、このようなラミネートフィルムが積層電極１２よりも若干大きめの長方形のシート状に成形されて、上下一対の外装材とされている。これら上下一対の外装材のうち、一方の外装材は、その中央部に積層電極１２を収納する凹部が設けられたカップ状とされ、他方の外装材は、前記凹部の開口部を覆うように平坦状とされている。そして、一方の外装材に設けられた凹部内に積層電極１２を電解質と共に収納した状態で、この凹部を覆うように他方の外装材を配置して、これら上下一対の外装材をその外周部分に設けたフランジ部にて熱融着することで、上下一対の外装材が一体化されて電池外装１１とされ、この電池外装１１によって積層電極１２が電解質と共に密封された構造となる。
【００１４】
電池外装１１の内部に密封される発電要素としての積層電極１２は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを介在しつつ順次積層されてなるものである。積層電極１２を構成する各正極板は、それぞれ一方の電極端子としての正極タブ１３に接続されている。また、積層電極１２を構成する各負極板は、それぞれ他方の電極端子としての負極タブ１４に接続されている。そして、一方の電極端子としての正極タブ１３及び他方の電極端子としての負極タブ１４が、電池外装１１の長手方向の端部からそれぞれ外部に引き出されている。
【００１５】
本発明に係る組電池では、以上のように構成されるラミネート電池１０を単位電池とし、図２に示すように、このラミネート電池１０を水平方向に複数個（本例では４つ）並べて配置している。このとき、各ラミネート電池１０は、正極タブ１３と負極タブ１４の向きが、隣接するラミネート電池１０間で互い違いとなるように配置される。そして、隣接するラミネート電池１０の正極タブ１３と負極タブ１４とを電気的接続部材であるバスバー２０によって接続することで、複数のラミネート電池１０を直列に接続して高出力を確保した構造となっている。
【００１６】
このように、隣接するラミネート電池１０の正極タブ１３と負極タブ１４とをバスバー２０で接続する構造とした場合、このままの状態では、外部からの振動が組電池に伝わった場合にラミネート電池１０とバスバー２０とがそれぞれ異なる振動周波数で振動して、図３に示すように、バスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４の根元部分に亀裂が生じる虞がある。そこで、本発明に係る組電池では、バスバー２０と、このバスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４と、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部とを支持部材によって一体に支持することで耐振性能を確保し、外部からの振動が伝わった場合でも正極タブ１３や負極タブ１４の亀裂といった問題が生じないようにしている。
【００１７】
本発明に係る組電池で用いられる支持部材の一例を図４に示す。この図４に示す支持部材３０は、例えば樹脂等の電気的絶縁性の高い材料が一対の挟持片３１，３２を有するクリップ状に成形されてなる。そして、この支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間には、例えばポッティング材等の弾力性を有する樹脂材よりなる充填材３３が充填されている。なお、ポッティング材は２液混合硬化の樹脂材で、硬化した状態でも弾力性を有するものであり、一般的には異なる部材同士を弾力的に接合する場合等に用いられるものである。
【００１８】
本発明に係る組電池では、以上のように構成される支持部材３０が、水平方向に並べて配置された複数個のラミネート電池１０の全長（図２に示した例では４つのラミネート電池１０の短辺方向の長さの総和）と略等しい長さに形成される。そして、図５及び図６に示すように、水平方向に並ぶ複数個のラミネート電池１０の一方の端部側に配置されるバスバー２０と、このバスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４と、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部とが、１つの支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間に挿入され、これら一対の挟持片３１，３２により厚み方向に挟み込まれて一体に支持される。また、水平方向に並ぶ複数個のラミネート電池１０の他方の端部側に配置されるバスバー２０と、このバスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４と、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部とが、他の支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間に挿入され、これら一対の挟持片３１，３２により厚み方向に挟み込まれて一体に支持される。
【００１９】
このとき、支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間にはポッティング材等の充填材３３が充填されているので、支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間に支持されるバスバー２０や、このバスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部は、充填材３３の作用で弾力的に支持されて、振動発生時の応力が緩和されることになる。
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る組電池では、単位電池である複数個のラミネート電池１０を接続するためのバスバー２０と、このバスバー２０で接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４と、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部とを、支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間に挟み込んで一体に支持するようにしているので、外部からの振動が組電池に伝わったときには、バスバー２０と各ラミネート電池１０とが一体に振動することになる。その結果、バスバー２０で接続される正極タブ１３や負極タブ１４の根元部分に応力が集中してここに亀裂を生じさせるといった不都合を有効に回避することができ、振動に起因する故障を有効に防止することができる。
【００２１】
このように、本発明に係る組電池は、良好な耐振性能が確保されるので、車両等のような外部からの振動を受け易い環境でも適切に使用することが可能となる。
【００２２】
また、特に、本例の組電池では、支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間にポッティング材等の充填材３３を充填し、この充填材３３の作用でバスバー２０や、このバスバー２０によって接続されるラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４、これら正極タブ１３や負極タブ１４の近傍に位置するラミネート電池１０の電池外装１１のフランジ部を弾力的に支持するようにしているので、振動発生時の応力を大幅に緩和することができ、高い耐振性能を確保することが可能となる。
【００２３】
また、本例の組電池では、支持部材３０を樹脂等の電気的絶縁性の高い材料で形成しているので、この支持部材３０によって外部との絶縁を確保することができる。すなわち、ラミネート電池１０の正極タブ１３や負極タブ１４、バスバー２０は、組電池の作動時には高電圧となる部分であり、この部分が露出した状態であると外部との電気的短絡が問題となるので、何らかの絶縁機構を設けて外部との電気的短絡を防止する必要があるが、支持部材３０を樹脂等の電気的絶縁性の高い材料で形成することにより、この支持部材３０が絶縁機構としての機能も兼ねることになるので、他の絶縁機構を別途設ける必要がない。
【００２４】
更に、本例の組電池では、支持部材３０の一対の挟持片３１，３２間に充填する充填材３３として、ポッティング材等の電気的絶縁性の高い樹脂を用いているので、支持部材３０内部での絶縁性も確保できる。したがって、１つの支持部材３０で一体に支持する正極タブ１３や負極タブ１４のうちで電気的に接続していないもの同士の電気的短絡を確実に防止することができ、図５や図６に示したように、組電池を構成する全てのラミネート電池１０に対して支持部材３０を共通化して、その分、部品点数の削減を図ることができる。
【００２５】
なお、以上は、本発明に係る組電池の具体的な一例を示したものであり、本発明が以上の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能であることは勿論である。例えば、以上の例では４つのラミネート電池１０を水平方向に並べた構成としているが、組電池を構成するラミネート電池１０の数は、適宜設定することが可能である。また、ラミネート電池１０を並べる方向も、水平方向に限らず積層方向に並べることも可能であり、また、水平方向と積層方向の両方向に並べるようにしてもよい。この場合も、隣接するラミネート電池１０の正極タブ１３と負極タブ１４とがバスバー２０によって接続されるようにし、支持部材３０を組電池の総厚に対応した大きさに形成して、これらバスバー２０と、正極タブ１３や負極タブ１４と、ラミネート電池１０の外装筐体１１のフランジ部とを支持部材３０で一体に支持するようにすれば、上述した例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、支持部材３０の形状も、上述したクリップ形状に限らず様々な形状を採用することが可能であり、例えば図７に示すように、一対の板状部材（挟持片３１，３２）を連結部材３４で回動可能に連結し、これら一対の板状部材間に、バスバー２０と、正極タブ１３や負極タブ１４と、ラミネート電池１０の外装筐体１１のフランジ部とを挟み込むことで、これらを一体に支持する構成としてもよい。この場合にも、一対の板状部材間には、ポッティング材等の充填材３３を充填することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る組電池で単位電池として用いられるラミネート電池を示す斜視図である。
【図２】複数のラミネート電池を水平方向に並べてバスバーで直列に接続した状態を示す斜視図である。
【図３】耐振性能が確保されていない場合にラミネート電池の正極タブや負極タブに亀裂が生じる様子を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係る組電池で用いられる支持部材の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る組電池の分解斜視図である。
【図６】本発明に係る組電池の平面図である。
【図７】本発明に化係る組電池で用いられる支持部材の他例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ラミネート電池
１１  電池外装
１３  正極タブ
１４  負極タブ
２０  バスバー
３０  支持部材
３１，３２  挟持片
３３  充填材
【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】
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【図７】
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