(57)【要約】【課題】  ソフトパッケージ電池のフィルム同士の接着強度を長期に亘って所望の強度に維持することが可能な電池を提供する。本発明は、さらにそれを利用した組電池を提供する。【解決手段】  本発明の電池は、柔軟なフィルム２２、２４で形成されているソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、そのソフトパッケージ電池の外表面の実質的な全範囲に当接してソフトパッケージが膨張することを拘束する拘束部材４２、４４を備えている。その拘束部材４４は、ソフトパッケージの一部を残部よりも弱く拘束している弱拘束部５４を有している。【選択図】  図２
2007141778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、
そのソフトパッケージ電池のソフトパッケージの外表面の実質的な全範囲に当接して前記ソフトパッケージが膨張することを拘束する拘束部材を備えており、
その拘束部材は、前記ソフトパッケージの一部を残部よりも弱く拘束している弱拘束部を有していることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記ソフトパッケージは、フィルムが重なり合っているフランジ部を有しており、
前記弱拘束部は、前記フランジ部の一部に対向していること特徴とする請求項１の電池。
【請求項３】
フィルムが重なり合っているフランジ部を周辺に有するソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、
前記フランジ部の実質的な全周において当接して前記フランジ部で重なり合っているフィルム同士が離反することを拘束する拘束部材を備えており、
その拘束部材は、前記フランジ部の一部を残部よりも弱く拘束している弱拘束部を有していることを特徴とする電池。
【請求項４】
前記フランジ部は、重なり合っているフィルム同士が接着されている封止領域と、重なり合っているフィルムが接着されていない非接着領域を有しており、
非接着領域は、前記フランジ部の内縁に連続する局所的範囲に形成されており、
前記弱拘束部は、前記非接着領域に対向していることを特徴とする請求項２又は３の電池。
【請求項５】
前記弱拘束部は、バネで前記ソフトパッケージを拘束することを特徴とする請求項１から４のいずれかの電池。
【請求項６】
前記弱拘束部は、ソフトパッケージに向けて突出している突起部材を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの電池。
【請求項７】
請求項３の電池を複数個有する組電池であって、隣り合う電池の間に介在部材が配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項８】
前記介在部材は、隣り合う電池の間に通風路を形成することを特徴とする請求項７の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟なパッケージに収容されているソフトパッケージ電池を利用する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネートフィルムのようなフィルムを用いてパッケージを形成している電池がある。このような電池は、向かい合うフィルムの間に発電要素を挟み込み、発電要素の周囲で重なり合うフィルム同士を接着するによって、ソフトパッケージを完成する。
本明細書では、柔軟なフィルムで形成されているパッケージをソフトパッケージといい、発電要素がソフトパッケージに収容されている電池をソフトパッケージ電池といい、発電要素の周囲においてフィルム同士が重なり合っている部分をフランジ部という。
ソフトパッケージ電池は、充放電に伴って、あるいは温度変化に起因して、ソフトパッケージが膨張収縮しようとする。ソフトパッケージの内部の圧力が過剰に上昇したときに備えて、ソフトパッケージの一部に安全弁を備えていることが多い。この安全弁は、ソフトパッケージの内部の圧力が過剰に上昇してソフトパッケージが破壊されるのに先だって内圧を解放する。安全弁を備えていると、ソフトパッケージが破壊されるのを防止し、ソフトパッケージから放出されるガスを特定のルートに導くことができる。
例えば特許文献１のソフトパッケージ電池は、フランジの一部にフィルム同士が接着されていない非接着領域を形成しておく。非接着領域は、ソフトパッケージの内部の圧力が上昇したときに、他の部分よりも優先して膨出する膨れ代として機能する。特許文献１のソフトパッケージ電池は、膨れ代に向けて突出している穿孔手段を備えており、ソフトパッケージ内の圧力が上昇して膨れ代が膨出したときに、穿孔手段がフィルムを貫通して内圧を開放するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池は、温度・充放電等の条件に伴って、ソフトパッケージ内の圧力が変動する。ソフトパッケージ電池は、重なり合ったフィルム同士を接着している部分に、圧力変化が繰返し作用する。フィルムの接着部分に圧力変化が繰返し作用すると、接着部分が徐々に変形する。フィルムの接着部分の変形が進行すると、フィルム同士の接着強度を所望の強度に維持することが出来ない。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ソフトパッケージ電池のフィルム同士の接着強度を長期に亘って所望の強度に維持することが可能な電池を提供する。本発明は、さらにそれを利用した組電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池は、柔軟なフィルムで形成されているソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、そのソフトパッケージ電池の外表面の実質的な全範囲に当接してソフトパッケージが膨張することを拘束する拘束部材を備えている。その拘束部材は、ソフトパッケージの一部を残部よりも弱く拘束している弱拘束部を有している。
【０００７】
上記構成の電池は、ソフトパッケージ電池の外表面の実質的な全範囲が拘束部材によって拘束されている。このような拘束部材を備えているので、通常使用時の充放電による内圧変化に抗して、ソフトパッケージが変形することを防止する。フィルム同士の接着部分に圧力変化が繰返し作用して接着部分が徐々に変形することを防止する。フィルム同士の接着強度を長期に亘って所望の強度に維持することが可能となる。
ソフトパッケージの内圧が異常に上昇したときは、弱拘束部で拘束状態が解除され、ソフトパッケージが弱拘束部で部分的に膨張する。ソフトパッケージが膨張することによって、ソフトパッケージの内圧が過剰に上昇することを防止することができる。
【０００８】
本明細書中において「拘束部材」とは、ソフトパッケージの外表面に何らかの拘束力を加えるものであれば良く、その構成は特に限定されない。例えば、電池の外表面を全面的に覆うボックス等が挙げられる。また、拘束部材の材料は特に限定されない。例えば、比較的剛性を有する合成樹脂製の部材や金属製の部材が挙げられる。一つの電池を覆う拘束部材は一つである必要はなく、複数の部材を組合わせて拘束することがある。例えば、ソフトパッケージ電池が直方体形状であれば、直方体を構成する面ごとに異なる拘束部材を配置してもよい。電池を複数個接続して組電池化する場合には、組電池化した状態で拘束するものであってもよい。実質的な全範囲という場合、局部的な非拘束部分が存在していても、フィルムの剛性によって非拘束部分での膨出が無視できる程度に抑制される場合を包含する。
【０００９】
本明細書中でいう弱拘束部は、前記した拘束部材で最も拘束力が弱い部分をいう。弱拘束部は、ソフトパッケージの内圧が所定レベル以上に上昇したときに、拘束を解いて変位する。弱拘束部は、他の領域よりも弱く拘束していればよい。弱拘束部以外の拘束力が一様である必要はない。例えば、複数の拘束部材を用いてソフトパッケージ電池を拘束する場合に、複数の拘束部材が同一の拘束力を持つ必要はない。
【００１０】
本発明の好ましい形態では、フィルム同士が重なり合っているフランジ部がソフトパッケージに形成されている。弱拘束部は、フランジの一部に対向している。
フィルム同士が重なり合っているフランジ部には、ソフトパッケージ内の圧力が上昇したときに、フィルム同士の接着を引き剥がそうとする力が加わりやすい。拘束部材の弱拘束部がフランジ部の一部に対向していると、ソフトパッケージ内の圧力が所定の圧力以上になったときにフィルム同士の接着が引き剥がされる。この部位に弱拘束部を配置することによってソフトパッケージ内の圧力の過剰な上昇を緩衝することができる。
【００１１】
本発明の他の態様の電池は、フィルムが重なり合っているフランジ部を周辺に有するソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、そのフランジ部の実質的な全周において当接してフランジ部で重なり合っているフィルム同士が離反することを拘束する拘束部材を備えている。その拘束部材は、フランジ部の一部を残部よりも弱く拘束している弱拘束部を有している。
【００１２】
ソフトパッケージを有する単位電池は、前記したように、通常使用時に生じるソフトパッケージ内の圧力変動の影響がフランジ部にあらわれやすい。フランジ部を拘束すれば、ソフトパッケージ内の圧力が繰返し変動しても、ソフトパッケージ電池のフィルム同士の接着強度を長期に亘って所望の強度に維持することができる。
ソフトパッケージのフランジのみを拘束する形態によると、電池の大型化や重量の増加を最小限に抑えることができる。
ソフトパッケージの内圧が異常に上昇したときは、弱拘束部に対向するフランジ部の一部で拘束状態が解除され、フランジ部の一部が部分的に膨張する。ソフトパッケージの内圧が過剰に上昇することを防止することができる。
【００１３】
フランジ部には、重なり合っているフィルム同士が接着されている封止領域と、重なり合っているフィルムが接着されていない非接着領域が形成されていることが好ましい。この場合、非接着領域は、フランジ部の内縁に連続する局所的範囲に形成する。
フランジ部の内縁に連続する局所的範囲に形成されている非接着領域は、従来技術の膨れ代に相当する。この膨れ代は、従来の技術と相違し、常時拘束されている。通常使用時の充放電サイクルの繰り返しによってソフトパッケージの内圧が繰返して変化しても、常時拘束されている膨れ代は膨出しない。膨れ代が繰返し変形して経時的に強度が劣化する現象は生じない。
ソフトパッケージの内圧が異常に上昇すれば、弱い拘束が解除されて膨れ代が膨出する。膨れ代が膨れ代として作動することができる。
【００１４】
フランジ部の一部に、フランジ部の内縁に達する非接着領域が形成されていると、ソフトパッケージ内で発生したガスはフランジ部の非接着領域に入り込みやすい。通常使用時に繰返しあらわれる程度の内圧変化では、非接着領域は弱拘束部で拘束されているため、非接着領域のフィルム同士は重ねあわされた状態が維持される。非接着領域のフィルムが繰返し変形して経時的に強度が劣化する現象は生じない。
弱拘束部の拘束力を超える圧力が非接着領域に加わると、向かい合うフィルム同士の間にガスが侵入し、フィルム同士重ねあわされた状態が解除される。ソフトパッケージ内の圧力が設定値にまで上昇したときには、非接着領域を膨出させることで内圧の上昇を緩衝することができる。さらに、必要に応じて非接着領域の一部を開放するようにもできる。この場合、ソフトパッケージ内にたまったガスを放出することができる。
【００１５】
弱拘束部は、バネでソフトパッケージを拘束することが好ましい。バネを用いて拘束すると、非接着領域の急激な変形が抑制される。またバネを選択することによって、拘束力を調整しやすい。
本明細書中において「バネ」の種類や材料は特に限定されない。バネの種類としては、例えば、コイルバネ、板バネ、皿バネ、たけのこバネが挙げられる。内圧を開放する時の基準圧力や、電池の大きさ、使用環境などによって適宜選択することができる。
【００１６】
弱拘束部は、ソフトパッケージに向けて突出している突起部材を備えていることが好ましい。
弱拘束部にパッケージに向けて突出している突起が形成されていると、突起の先端までソフトパッケージが変形した時に、パッケージ内にたまったガスを確実に外部に放出することができる。
【００１７】
本発明は個々の電池の内圧変化に対する安全性が高められている組電池も提供する。
本発明の組電池に用いる電池は、フィルムが重なり合っているフランジ部を周辺に有するソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池と、フランジ部の実質的な全周において当接してフランジ部で重なり合っているフィルム同士が離反することを拘束する拘束部材を備えている。その拘束部材は、フランジ部の一部を残部よりも弱く拘束している。この組電池は、上記の電池を複数個有しており、隣り合う電池の間に介在部材が配置されている。
その組電池では、拘束部材がフランジ部にのみ備えられる形状の単位電池であっても、介在部材を利用することでフランジ部以外の部分での膨出をも抑制することができる。予め外表面が全面的に拘束されている電池を用意する必要がない。個々の電池の変形を介在部材によって抑制することができ、組電池化で全体の重量増加や大型化を抑制することができる。
【００１８】
組電池を構成する介在部材は、隣り合う電池の間に通風路を形成する形状であることが好ましい。
電池は充放電に伴って発熱する。電池温度が上昇すると、ソフトパッケージの内圧も上昇しやすい。複数の電池を集合させた組電池は、個々の電池からの発熱を放出しにくい。隣り合う電池の間に通風可能な介在部材を配置すると、個々の電池に冷却風を流すことができる。組電池の温度上昇は抑制され、通常使用時に生じるソフトパッケージの内圧変化の変化幅を狭めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
下記に詳細に説明する実施例の主要な形態を最初に列記する。
（形態１）ソフトパッケージ電池は、リチウム二次電池である。
（形態２）ソフトパッケージ電池のソフトパッケージは、低融点樹脂からなる接着層と、金属層からなるバリア層と、高融点樹脂からなる外面層の三層構造を有するラミネートフィルムで構成されている。
（形態３）ソフトパッケージ電池の形状は、一対の扁平面と、その扁平面の周囲に位置するフランジ部を有する扁平形状である。
（形態４）弱拘束部は、一つのソフトパッケージ電池に対して一箇所に設けられている。
（形態５）拘束部材は、フレーム状の二つの半枠体からなる枠体形状である。フランジ部の上側に一方の半枠体を配置し、フランジ部の下側に他方の半枠体を配置し、一対の半枠体の間でフランジ部を拘束している。
（形態６）弱拘束部は、一方の半枠体に形成されている。
（形態７）拘束部材は、二つの半ケースからなる。二つの半ケースが重ねあわされると、ボックス形状となる。そのボックス形状のケース内にソフトパッケージ電池が収容され、ソフトパッケージ電池の全体の表面が拘束されている。
（形態８）弱拘束部は、一方の半ケースに備えられている。
（形態９）弱拘束部は、ソフトパッケージ電池の扁平面に設けられている。
（形態１０）ソフトパッケージのフランジ部には、張り出し幅が他の部分よりも広く、ソフトパッケージの輪郭から延出した延出部を有している。フランジ部の非接着領域は延出部に形成されている。
（形態１１）フランジ部の非接着領域には、内圧が上昇したときに膨出する膨出部と、膨出部と発電要素の収容部を連通するガス通路が形成されている。
（形態１２）弱拘束部は、フィルム同士が接着していない非接着領域の膨出部に対向している。
（形態１３）弱拘束部は、バネと押し板の組み合わせによって、対向するパッケージの部分が膨張するのを拘束している。
（形態１４）弱拘束部は、皿バネによって、対向するパッケージの部分が膨張するのを拘束している。
（形態１５）弱拘束部は、コイルバネによって、対向するパッケージの部分が膨張するのを拘束している。
（形態１６）拘束部材には弱拘束部の内側から外側に連通する通気孔が形成されている。
（形態１７）弱拘束部に形成されている突起は中空であり、拘束部材の内側から外側に貫通している通気孔と、突起は中空が連通している。
【実施例】
【００２０】
＜第１実施例＞
本実施例の電池７０は、柔軟なフィルム２２、２４で形成されているソフトパッケージに収容されているリチウム二次電池１０と、そのリチウム二次電池１０の表面を外側から拘束している拘束部材４０を備えている。ソフトパッケージ２０は、外周にフランジ部２６を有する扁平形状をしている。以下では、柔軟なフィルム２２、２４で形成されているソフトパッケージのことをフィルムパッケージという。また、リチウム二次電池１０は、発電要素がソフトパッケージに収容されているソフトパッケージ電池の一実施例である。
図１は、本実施例に係る電池７０の概略を示す模式図である。図１中、リチウム二次電池１０は、拘束部材４０で全周を覆われているため、破線で示している。
図１に示すように、電池７０は、リチウム二次電池１０の外側から拘束部材４０で全周を覆うことで構成されている。リチウム二次電池１０は、ラミネートフィルム２２、２４からなるフィルムパッケージ２０と、フィルムパッケージ２０の内部に収容される図示しない電極体と、電解質と、フィルムパッケージ２０の外に突出している正極リード端子１２と負極リード端子１４を備えている。リチウム二次電池１０は、拘束部材４０によってフィルムパッケージ２０の外側からが拘束されている。拘束部材４０は、フィルムパッケージ２０の表面の略全範囲において外側から当接している。これにより、リチウム二次電池１０は、フィルムパッケージ２０が膨張することが拘束されている。
フィルムパッケージ２０は二枚のラミネートフィルム２２、２４を重ね合わせて構成されており、それらの外側にフランジ部２６を形成して構成されている。フランジ部２６には、張り出し幅がフランジ部２６の他の部分よりも広く、フィルムパッケージ２０の輪郭から略長方形に延出した延出部２８を有している。
【００２１】
フィルムパッケージ２０は二枚のラミネートフィルム２２、２４から構成されている。ラミネートフィルム２２、２４は、柔軟性を有している。ラミネートフィルム２２、２４は、変性ポリプロピレンからなる接着層と、アルミニウムからなるバリア層と、ポリエチレンナフタレートからなる外面層の三層構造を有する。本実施例では、接着層が５０μｍ、バリア層が１００μｍ、外面層が１２μｍで構成されたラミネートフィルムを採用している。
【００２２】
延出部２８は、フィルムパッケージ２０から引き出された正極リード端子１２と負極リード端子１４の間に位置している。延出部２８では、向かい合うラミネートフィルム２２、２４が重なり合ってはいるものの接着されていない非接着領域３４が形成されている。非接着領域３４は、延出部２８側に形成された略長方形の膨出部３０と、膨出部３０と発電要素の収容部２５をつなぐガス通路３２から構成されている。ガス通路３２は、ガスが通過可能であればよいので、細く形成されている。非接着領域３４の周囲であって、延出部２８の外縁には、ラミネートフィルム２２、２４の接着層同士が接着した封止領域３６が形成されている。後で図２を参照して詳しく説明するが、拘束部材４０の弱拘束部５４は膨出部３０と対向している。
【００２３】
拘束部材４０はポリプロピレン製の２つの半ケース４２、４４から構成されている。半ケース４２、４４は、開口を有する有底な平箱形状である。拘束部材４０は、半ケース４２と半ケース４４の開口を向かい合わせ、リチウム二次電池１０を挟み込んで拘束している。半ケース４２と半ケース４４の開口を重ね合わせると、リチウム二次電池１０の収容部２５が半ケース４２、４４の開口にちょうど収容される仕組みで構成されている。また、半ケース４２、４４の開口の周縁はフィルムパッケージ２０のフランジ部２６と略等しい幅を有している。フィルムパッケージ２０の延出部２８と当接する部分も、延出部２８の形状に沿って幅広い部分を形成している。電池７０の構造によれば、リチウム二次電池１０は、全体がフィルムパッケージ２０の外側からほぼ完全に拘束部材４０によって拘束されている。通常使用時の温度環境・充放電処理でフィルムパッケージ２０の変形は生じにくい。リチウム二次電池１０に拘束部材４０が備えられると、通常使用時の温度環境・充放電処理では、フランジ部２６で重なり合っているフィルム２２、２４同士は、離反しにくい。
【００２４】
フィルムパッケージ２０の内部に収容されている発電要素について簡単に説明する。
発電要素は、正極シートと負極シートとセパレータを含む電極体と、電解質から構成されている。  
電極体は、セパレータを介して正極シート（正極）と負極シート（負極）を積層し、扁平渦状に捲回して形成されている。
正極シートはアルミニウム製の集電箔を有し、その集電箔の表裏両面には正極活物質が付着している。正極活物質は従来から用いられているリチウム二次電池用の正極活物質を用いればよい。リチウム二次電池用の正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉＯ２やＬｉＣｏＯ２やＬｉＭｎ２Ｏ４が上げられる。正極シートは、正極リード端子１２に接続されている。正極リード端子１２はアルミニウム製の板材からなる。
負極シートは銅製の集電箔を有し、その集電箔の表裏両面には負極活物質層が付着している。負極活物質は従来から用いられているリチウム二次電池用の負極活物質を用いればよい。リチウム二次電池用の負極活物質としては、グラファイト等の炭素材料が挙げられる。負極シートは、負極リード端子１４に接続されている。負極リード端子１４は、銅製の板材からなる。
セパレータは、多孔質ポリオレフィンシートである。セパレータには、電解質が染み込んでいる。
電解質は、従来から知られているリチウム二次電池用の液状の非水系電解質やゲル状のポリマー電解質を用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）の混合溶媒（例えばＤＥＣ：ＥＣが７：３の質量比である混合溶媒）にリチウム塩として六フッ化リチウム（ＬｉＰＦ６）を溶解した電解質を用いることができる。
【００２５】
次に図２を参照し、拘束部材４０の弱拘束部５４とフィルムパッケージ２０の非接着領域３４の構成を説明する。図２は、拘束部材４０の弱拘束部とフィルムパッケージ２０の膨出部３０を詳細に示す要部断面図である。図２の（ａ）は通常使用時の状態を示しており、図２の（ｂ）は電池内圧が異常に上昇したときの様子を示している。
拘束部材４０の弱拘束部５４は半ケース４４のみに設けられており、対向する半ケース４２には設けられていない。半ケース４２、４４の両方に弱拘束部５４を設けると、膨出部３０に相当するラミネートフィルム２２、２４の両方が内部圧力により変形することになる。ラミネートフィルム２２、２４の両方が変形すると、膨出部３０全体の形状が圧力に対して定型的に変形しにくくなる。
【００２６】
半ケース４４に備えられた弱拘束部５４の構成について説明する。
図１に示すように、半ケース４４の形状は、フィルムパッケージ２０の形状に沿っている。フランジ部２６の延出部２８と対向する半ケース４４の開口周縁は、フランジ部２６の延出部２８の形状に沿って幅広に形成されている。拘束部材４０の弱拘束部５４は、半ケース４４の開口周縁の幅広な部分に設けられる。図２に示すように、弱拘束部５４は、膨出部３０と対向する半ケース４４の開口周縁に凹部４５を形成して設置されている。
図２に示すように、弱拘束部５４は、膨出部３０と当接する押し板５２と、皿バネ４８と、ニードル５０から構成されている。図２（ａ）に示すように、皿バネ４８は押し板５２を加圧している。皿バネ４８は、通常使用時のリチウム二次電池１０の内圧変化では、たわみ変形しないものが選択されている。押し板５２は、皿バネ４８の加圧力が膨出部３０の全域に亘って均一に作用するように備えられている。
ニードル５０は、先端がフィルムパージ２０の膨出部３０と接触しておらず、離れた状態で配置されている。
【００２７】
図２の（ａ）を参照して、通常使用時の拘束部材４０の弱拘束部５４とフィルムパッケージ２０の膨出部３０の状態について説明する。リチウム二次電池１０に備えられた拘束部材４０は、フィルムパッケージ２０のフランジ部２６の一部に形成された膨出部３０に対向するように、弱拘束部５４が設けられている。膨出部３０は、拘束部材４０の弱拘束部５４によって拘束されている。弱拘束部５４の拘束力は、リチウム二次電池１０の他の領域を拘束している拘束力よりも弱い。しかし、前記したように、弱拘束部５４に備えられた皿バネ４８は、通常使用時のリチウム二次電池１０の内圧変化では、たわみ変形しないものが選択されている。
【００２８】
図２の（ｂ）を参照して、電池内圧が異常に上昇した時の拘束部材４０の弱拘束部５４とフィルムパッケージ２０の膨出部３０の状態について説明する。
リチウム二次電池１０の電池内圧が通常使用時の圧力変化を超えて上昇した場合、発電要素が収容されている収容部２５から非接着領域３４の一部であるガス通路３２を通じて膨出部３０にガスが入り始める。膨出部３０にガスが入り込む圧力が皿バネ４８の加圧力を超える力で作用すると、皿バネ４８がたわみ変形する。膨出部３０は、徐々に膨出する。
図２の（ｂ）に示すように、膨出部３０の膨出が進行すると、ニードル５０の先端が膨出部３０にあるラミネートフィルム２４に突き刺さる。ニードル５０が膨出部３０に突き刺さると、フィルムパッケージ２０に穿孔が形成され、フィルムパッケージ２０内で生したガスが穿孔から放出される。なお、皿バネ４８のバネ定数を調整することで、ガス放出時の基準内圧を微調整することができる。
ニードル５０によって形成された穿孔から放出されたガスは、弱拘束部５４の内側から通気孔４６を通過して拘束部材４０の外方に放出される。弱拘束部５４にニードル５０と通気孔４６が含まれることで、電池７０は、ガスの放出ルートが確立している。電池７０の内圧を開放するガスの放出ルートが確立していれば、拘束部材４０から放出されたガスを適切にガス処理装置に導くことができる。弱拘束部５４にニードル５０と通気孔４６を有することで、拘束部材４０は、電池７０のフィルムパッケージ２０の破壊を防止している。
【００２９】
＜第２実施例＞
本実施例の電池１７０は、ラミネートフィルム１２２、１２４で形成されているフィルムパッケージ１２０に収容されているリチウム二次電池１１０と、そのリチウム二次電池１１０の表面を外側から拘束している拘束部材１４０を備えている。
図３及び図４を参照して第２実施例の電池１７０について説明する。図３は、本実施例の電池１７０の概略を示す側面図である。
図３に示すように、本実施例の電池１７０は、リチウム二次電池１１０の外側から拘束部材１４０で全周を覆うことで構成されている。リチウム二次電池１１０は、拘束部材１４０によって通常使用時の内圧変化に伴う膨張が拘束されている。
フィルムパッケージ１２０は、発電要素を収容部１２５に配置し外側にフランジ部１２６を形成している。電池１７０を通常に使用する状態では、フィルムパッケージ１２０のフランジ部１２６は、ラミネートフィルム１２２、１２４が重なり合った状態が拘束部材によって維持されている。
【００３０】
拘束部材１４０は、ポリプロピレン製の２つの半ケース１４２、１４４から構成されている。半ケース１４２、１４４は開口を有する有底な平箱形状である。拘束部材１４０は、第1実施例と同様に、半ケース１４４、１４２の開口を向かい合わせ、挟み込むように単位電池１１０を拘束している。
拘束部材１４０の一方の半ケース１４４には、弱拘束部１５４が形成されている。弱拘束部１５４は、フィルムパッケージ１２０の収容部１２５を構成する扁平面１２７の中央付近を拘束する部分に形成されている。フィルムパッケージ１２０において、扁平面１２７の中央付近は、フィルムパッケージ１２０内の圧力による変位が最も生じやすい部分である。
【００３１】
次に、弱拘束部１５４について図４を参照して詳述する。
図４は、弱拘束部１５４とフィルムパッケージ１２０の収容部１２５の構成を示す要部断面図である。図４の（ａ）は、通常使用時の単位電池１１０の状態を示しており、図４の（ｂ）は、電池内圧が異常に上昇したときの単位電池１１０の状態を示している。
弱拘束部１５４は、拘束部材１４０を構成する半ケース１４４に形成されている。弱拘束部１５４は、フィルムパッケージ１２０の扁平面１２７の中央付近に対向するように形成されている。弱拘束部１５４は、半ケース１４４の一部に凹部１４５に形成されている。弱拘束部１５４は、フィルムパッケージ１２０と当接する円形の押し板１５２と、皿バネ１４８と、中空１５１を有するニードル１５０から構成されている。図４（ａ）に示すように、皿バネ１４８は押し板１５２を加圧しており、扁平面１２７の押し板１５２と当接している部分が通常使用時の内圧変化では変形しないように拘束している。ニードル１５０の中空１５１は拘束部材１４０に形成された通気孔１４６と連通している。
【００３２】
電池内圧が上昇すると、フィルムパッケージ１２０に内側から扁平面１２７に圧力が加わり始める。圧力は、外側からの拘束が弱い弱拘束部１５４と対向する部分に集中する。通常使用時の内圧変化を超える圧力が生じると、皿バネ１４８にたわみ変形が生じる。この時、フィルムパッケージ１２０の扁平面１２７は、弱拘束部１５４と対向する部分が変形し始める。扁平面１２７の変形が進行すると、ニードル１５０の先端がニードル１５０と対向するフィルムパッケージ１２７の部分に突き刺さる。ニードル１５０が突き刺さることでフィルムパッケージ１２０に穿孔が形成される。フィルムパッケージ１２０内で発生したガスは、穿孔からニードル１５０の中空１５１を経由して通気孔１４６から拘束部材１４０の外方に放出される。
本実施例の構成によっても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
＜第３実施例＞
図５〜図８を参照して本実施例の組電池２００を説明する。図５は、組電池２００の大まかな構成を示す斜視図である。図５では、電池２７０、２７０の間を接続するバスバーや組電池２００から電力を取り出す総正極端子及び総負極端子や組電池２００を収容する容器等の図示は省略している。図５に示すように、組電池２００は、電池２７０の複数個を直列に接続した組電池２００である。電池２７０は第一実施例と同様のリチウム二次電池１０に拘束部材２４０を備えたものである。電池２７０の構成については、図６〜図８を用いて後で説明する。組電池２００では、リチウム二次電池１０の扁平面２７同士が向かい合うように整列している。複数の電池２７０は、電池２７０の正極リード端子１２とその隣の電池２７０の負極リード端子１４が接続しやすいよう、正極リード端子１２と負極リード端子１４が交互に出現するように整列している。このような配列で複数の電池２７０を整列すると、直列接続を容易にすることができる。
【００３４】
次に組電池２００を構成する電池２７０について説明する。図６は、電池２７０の概略を示す側面図である。図７は、電池２７０と、隣り合う電池２７０の間に配置される介在部材６０を示す模式図である。図８は、組電池２００の要部断面図であり、電池２７０と介在部材６０の配列状態と、拘束部材２４０に含まれる弱拘束部２５４の状態を示している。なお、電池２７０は、拘束部材２４０が第１実施例に係る拘束部材４０と異なるほかは第１実施例の電池７０と同様の構成である。
【００３５】
図６および図７に示すように、組電池２００を構成する電池２７０は、リチウム二次電池１０にフレーム状の拘束部材２４０を備えることで構成されている。拘束部材２４０は半枠体２４２、２４４から構成されている。電池２７０の拘束部材２４０は、リチウム二次電池１０のフランジ部２６に装着されており、フランジ部２６の張り出し方向に垂直な方向から挟むように拘束力が加えられている。フィルムパッケージ２０を有するリチウム二次電池１０は、通常使用時の電池内圧の作用はフランジ部２６に集中しやすい。フランジ部に拘束部材２４０が備えられると、通常使用時にフランジ部２６の重なりあっているラミネートフィルムが離反しにくくなる。
拘束部材２４０の弱拘束部２５４は、半ケース２４４のみに設けられており、対向する半ケース２４２には設けられていない。弱拘束部２５４は、フランジ部２６の延出部２８に形成された膨出部３０に対向するように設けられている。弱拘束部２５４と膨出部３０の関係は、第１実施例に係る弱拘束部５４と膨出部３０の関係と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００３６】
図６、図７に示すように、リチウム二次電池１０は拘束部材２４０で完全拘束されていない。拘束部材２４０の中央は、フィルムパッケージ２０の扁平面２７が露出している。複数の電池２７０を集合して組電池２００を形成すると、リチウム二次電池１０のフィルムパッケージ２０が露出した扁平面２７に介在部材６０が当接するように構成されている（図７、図８参照）。
図７、図８に示すように、介在部材６０は、隣り合うリチウム二次電池１０、１０の間に冷却風を通風できるように、表面に複数の溝６２が形成されている。介在部材６０の溝６２については、図５にも明示されている。介在部材６０は金属製であり、組電池２００の使用に伴って生じたリチウム二次電池１０の熱を組電池２００の外側に伝熱できるように構成されている。介在部材６０を用いると、個々のリチウム二次電池１０の扁平面２７を加圧拘束することができる。
組電池２００に含まれる複数の電池２７０は前記したように直列接続されている。このため、図８に示すように、隣り合う電池２７０、２７０は、半枠体２４４、２４４が隣り合い、半枠体２４２、２４２が隣り合うように配列している。
【００３７】
＜変形例＞
本変形例では、第1実施例に係る弱拘束部５４と第３実施例に係る弱拘束部３５４の構成を変形したものを例示する。図９は、本変形例の弱拘束部３５４とフィルムパッケージ２０の膨出部３０の構成を示す要部断面図である。図９の（ａ）は通常使用時のリチウム二次電池１０の状態を示しており、図９の（ｂ）は電池内圧が異常に上昇したときのリチウム二次電池１０と拘束部材３４０の弱拘束部３５４の状態を示している。
リチウム二次電池１０に備えられた拘束部材３４０は、フィルムパッケージ２０のフランジ部の一部に形成された膨出部３０に対向するように、凹部３４５が形成されている。拘束部材３４０は、リチウム二次電池１０の全体を完全拘束する第１実施例の電池７０と同様の構成でもよく、フランジ部２６のみを拘束する第３実施例の電池２７０と同様の構成でもよい。弱拘束部３５４は、拘束部材３４０の凹部３４５に設けられている。弱拘束部３５４は、膨出部３０と当接する押し板３５２と、コイルバネ３４８と、ニードル５０から構成されている。図９（ａ）に示すように、皿バネ３４８は押し板３５２を加圧しており、押し板３５２と当接している膨出部３０が通常使用時の圧力変化では変形しないように拘束している。押し板３５２を備えることで、膨出部３０を皿バネ４８で均一に拘束することができる。弱拘束部３５４の拘束力は、拘束部材３４０の他の領域よりも弱い。
膨出部３０は、前記したように、通常使用時の圧力変化では、拘束部３４０のコイルバネ３４８の作用で変形しない。通常使用時の圧力変化を超える圧力がフィルムパッケージ２０の内部で生じると、膨出部３０にガスが入り込む。そして、膨出部３０の膨れ上がろうとする力がコイルバネ３４８の弾性力を上回ると、膨出部３０が膨れ変形する。膨れ変形で弱拘束部３５４に備えられたニードル３５０の先端がフィルムパッケージ２０の膨出部３０に穿孔をあける。この穿孔により、リチウム二次電池１０内で発生したガスを拘束部材３４０に形成された通気孔３４６を通じて外方に放出することができる。結果、所望の設定圧力で、リチウム二次電池１０内の圧力を開放することができる。
弱拘束部３５４の構成によっても、上記実施例の弱拘束部と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００３９】
例えば、上記実施例では、リチウム二次電池を例示したが、電力を貯蔵及び放出しできるであれば、電池の種類は特に限定されない。種々の一次電池（例えばリチウム一次電池、マンガン電池）、二次電池（例えばリチウム二次電池、ニッケル水素電池）、或いはキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）を挙げることができる。また、電極体の形状やサイズについても特に制限はなく、所望の形態、サイズに構成することができる。
【００４０】
上記実施例では樹脂材料で構成された拘束部材を例示したが、拘束部材の材料はこれに限定されない。例えば、拘束部材に放熱効果を持たせる場合には、アルミニウムやスチールといった金属材料を採用すればよい。電池の重量増加を抑制するには、上記実施例と同様に合成樹脂材料を選択すればよい。
また、上記実施例では、電池内圧が上昇したときにパッケージに穿孔を空ける手段として、ニードルを採用したが、これに限られない。例えば、拘束部材自身の形状を工夫して、弱拘束部からパッケージに向けて突出するような細い突起を設けてもよい。
【００４１】
弱拘束部の押圧手段として、皿バネやコイルバネを例示したが、これに限られるものではない。例えば、バネに限られず、外からの力の作用で形状が変化するブロックゴムなどを採用してもよい。
【００４２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施例にかかる電池の側面図である。
【図２】第１実施例の電池に係る拘束部材の弱拘束部とフィルムパッケージの膨出部を詳細に示す要部断面図である。
【図３】第２実施例の電池の概略を示す側面図である。
【図４】第２実施例の電池に係る弱拘束部とフィルムパッケージの構成を示す要部断面図である。
【図５】第３実施例の組電池の構成を示す斜視図である。
【図６】第３実施例の組電池を構成する単位電池の側面図である。
【図７】第３実施例の組電池の単位電池と介在部材の関係を示す模式図である。
【図８】第３実施例の組電池の要部断面図である。
【図９】変形例に係る弱拘束部とフィルムパッケージの膨出部を詳細に示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、１１０  リチウム二次電池
１２  正極リード端子
１４  負極リード端子
２０、１２０  フィルムパッケージ
２２、２４、１２２、１２４  ラミネートフィルム
２５、１２５  収容部
２６、１２６  フランジ部
２７、１２７  扁平面
２８  延出部
３０  膨出部
３２  ガス通路
３４  非接着領域
３６  封止領域
４０、１４０、２４０、３４０  拘束部材
４２、４４、１４２、１４４  半ケース
３４２、３４４  半枠体
４５、１４５、３４５  凹部
４６、１４６、３４６  通気孔
４８、１４８  皿バネ
３４８  コイルバネ
５０、１５０、３５０  ニードル
５２、１５２  押し板
５４、１５４、２５４、３５４  弱拘束部
６０  介在部材
６２  溝
【図１】
2007141778.tif 000003
【図２】
2007141778.tif 000004
【図３】
2007141778.tif 000005
【図４】
2007141778.tif 000006
【図５】
2007141778.tif 000007
【図６】
2007141778.tif 000008
【図７】
2007141778.tif 000009
【図８】
2007141778.tif 000010
【図９】
2007141778.tif 000011