(57)【要約】【課題】密閉型電池につき、電極体が受ける重力方向の衝撃負荷を緩和すること。【解決手段】密閉型電池１は、ケース４に電極体６と電解液７が収容されて封止される。ケース４には、その内底面４ａ及び内側面４ｂと電極体６との間を絶縁する内装フィルム１１が設けられる。内装フィルム１１のうち、ケース４の内底面４ａと電極体６の下面６ａとの間を絶縁する部分には、電極体６へ向けて凸をなし弾性を有する凸部１２が設けられると共に凸部１２に貫通孔１３が形成される。ケース４には、凸部１２の上端より上の所定位置まで電解液７が満たされている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに電極体と電解液が収容されて封止された密閉型電池において、
前記ケースには、その内底面及び内側面と前記電極体との間を絶縁する内装フィルムが設けられ、
前記内装フィルムのうち、前記ケースの前記内底面と前記電極体の下面との間を絶縁する部分には、前記電極体へ向けて凸をなし弾性を有する凸部が設けられると共に前記凸部に貫通孔が形成され、
前記ケースには、前記凸部の上端より上の所定位置まで前記電解液が満たされている
ことを特徴とする密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ケースに電極体と電解液が収容されて封止された密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される電極組立体が知られている。この電極組立体は、複数の積層型単位セルを長いシート状の分離フィルムで巻き取った構造を備えている。ここで、分離フィルムのうち、電極組立体の側面を取り囲む分離フィルムの該当部位には、電解液の出入りを容易にする複数の貫通孔が形成されている。この構成により、電極組立体につき、外部からの衝撃負荷に対して構造的に安定であり、電極押され現象を防止し、電解液に対する電極組立体の濡れ性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された技術では、複数の積層型単位セルが分離フィルムで覆われることから、電極組立体が外部から受ける衝撃負荷を分離フィルムで緩和できるものの、電極組立体がケースに収容された状態の衝撃負荷について想定されていない。そのため、電極組立体がケースに収容された状態において、電極組立体が受ける特定方向の衝撃負荷に対処することができない。例えば、電極組立体と電解液がケースに収容された状態では、重力方向の衝撃負荷、すなわちケースの上から下へ向かう衝撃負荷が最も強くなると考えられる。上記した電極組立体についても、ケースに収容された状態での重力方向の衝撃負荷に関する対策が望まれる。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極体が受ける重力方向の衝撃負荷を緩和することを可能とした密閉型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ケースに電極体と電解液が収容されて封止された密閉型電池において、ケースには、その内底面及び内側面と電極体との間を絶縁する内装フィルムが設けられ、内装フィルムのうち、ケースの内底面と電極体の下面との間を絶縁する部分には、電極体へ向けて凸をなし弾性を有する凸部が設けられると共に凸部に貫通孔が形成され、ケースには、凸部の上端より上の所定位置まで電解液が満たされていることを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、ケースの内底面と電極体の下面との間を絶縁する部分には、電極体へ向けて凸をなし弾性を有する凸部が設けられるので、重力方向の衝撃負荷が電極体に作用するときには、凸部がその衝撃負荷を受けて弾性変形する。また、凸部に貫通孔が形成され、ケースには、凸部の上端より上の所定位置まで電解液が満たされているので、凸部が弾性変形するときに、貫通孔を電解液が流通する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、密閉型電池につき、電極体が受ける重力方向の衝撃負荷を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係り、密閉型電池を示す断面図。
【図２】一実施形態に係り、密閉型電池の構成要素の一部を分解して示す斜視図。
【図３】一実施形態に係り、密閉型電池を使用した衝撃試験の様子を示す断面図。
【図４】一実施形態に係り、加速度の計測結果を示すグラフ。
【図５】対比例１に係り、加速度の計測結果を示すグラフ。
【図６】対比例２に係り、加速度の計測結果を示すグラフ。
【図７】対比例３に係り、加速度の計測結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の密閉型電池を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１に、この密閉型電池（以下単に「電池」という。）１を断面図により示す。図１は、紙面垂直方向を電池１の奥行方向と、紙面左右方向を電池１の横幅方向と、紙面上下方向を電池１の高さ方向とすると、電池１の奥行の前端で切断した状態を示す。図２に、この電池１の構成要素の一部を分解して斜視図により示す。図２では、後述する内装フィルム１１の一部が破断して示される。図１に示すように、この電池１は、扁平な箱形をなし、その上面に設けられる正極端子２と負極端子３を介して充放電を行う二次電池として構成される。この電池１として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池を例示することができる。
【００１２】
この電池１は、有底角箱形のケース４と、ケース４の開口部を塞ぐ蓋板５とを含む。ケース４と蓋板５はアルミニウムより形成される。ケース４の内部には、電極体６と電解液７が収容され、蓋板５により封止される。正極端子２と負極端子３は、蓋板５に設けられ、電極体６に電気的に接続される。
【００１３】
ケース４には、その内底面４ａ及び内側面４ｂと電極体６との間を絶縁する内装フィルム１１が設けられる。内装フィルム１１は、絶縁材により有底の略角箱形に形成され、底部１１ａと側部１１ｂとを含む。内装フィルム１１のうち、ケース４の内底面４ａと電極体６の下面６ａとの間を絶縁する底部１１ａには、電極体６へ向けて、すなわち上方へ向けて凸をなし弾性を有する２つの凸部１２が形成される。各凸部１２は山形をなし、平坦な上端１２ａと上端１２ａから傾斜する裾１２ｂとを含む。図１、図２に示すように、電池１の奥行方向における凸部１２の両端には、スリット状の貫通孔１３が形成される（図１、図２において、凸部１２にハッチングが付されていない部分が貫通孔１３を示す。）。すなわち、凸部１２の奥行方向両端と、内装フィルム１１の側部１１ｂとの間にスリット状の貫通孔１３が形成される。各凸部１２は、フイルム材を押し出し成形（熱成形）することにより形成され、弾性を持たせた構造を有する。また、ケース４には、凸部１２の上端１２ａより上の所定位置まで電解液７が満たされている。
【００１４】
図１に示すように、電極体６は、その下面６ａが凸部１２の上端１２ａに受け持たれて支持される。このように電極体６の下面６ａが凸部１２の上端１２ａに受け持たれることから、ケース４の内底面４ａと電極体６の下面６ａとの間に隙間空間２１が形成される。また、電解液７が、凸部１２の上端１２ａより上の所定位置まで満たされているので、凸部１２と電極体６の下部は、電解液７に浸された状態となっている。ここで、隙間空間２１は、内装フィルム１１の底部１１ａにより区画される。すなわち、隙間空間２１は、凸部１２の上端１２ａとケース４の内底面４ａとの間に位置する第１空間２１Ａと、内装フィルム１１の凸部１２以外の底部１１ａと電極体６の下面６ａとの間に位置する第２空間２１Ｂとに区画される。ここで、ケース４の内底面４ａから電極体６の下面６ａまでの隙間高さを「ｈ１」とし、ケース４の内底面４ａから電解液７の液面までの液面高さを「ｈ２」とすると、「ｈ１＜Ｈ２」の関係が成立するように設定される。そして、第１空間２１Ａ及び第２空間２１Ｂの中の電解液７は、凸部１２の貫通孔１３を通じて相互に流通可能となっている。
【００１５】
この実施形態では、一例として、電解液７の粘度が「０.２〜１０００（ｍＰａ）」に設定され、内装フィルム１１の厚みが「０.０１〜１.０（ｍｍ）」に設定される。
【００１６】
以上説明したこの実施形態の電池１によれば、ケース４の内底面４ａと電極体６の下面６ａとの間を絶縁する部分には、内装フィルム１１の底部１１ａであり、電極体６へ向けて凸をなし弾性を有する凸部１２が設けられる。従って、図１に太矢印で示すように、重力方向の衝撃負荷が電極体６に作用するときには、凸部１２がその衝撃負荷を受けて弾性的に変形する。すなわち、この構成では、内装フィルム１１の一部に弾性を持たせている（第１の構造）。また、凸部１２に貫通孔１３が形成され、ケース４には、凸部１２の上端１２ａより上の所定位置まで電解液７が満たされているので、凸部１２が弾性的に変形するときに、図１にジグザグな矢印で示すように、隙間空間２１において、第１空間２１Ａと第２空間２１Ｂとの間で、電解液７が貫通孔１３を流通する。従って、第２空間２１Ｂから第１空間２１Ａへ向かう電解液７の流れが、電極体６の下面６ａへ向けて作用する。すなわち、ケース４の底部では、第１空間２１Ａと第２空間２１Ｂとの間で電解液７が行き来できるようになっている（第２の構造）。このため、電池１につき、電極体６が受ける重力方向の衝撃負荷を緩和することができる。
【００１７】
ここで、例えば、電池１が車両で搬送されたり、電池１が電源として電気自動車に搭載されたりしているときには、車両走行中に生じる重力方向の衝撃負荷により、電池１の内部の電極体６に衝撃負荷がかかり、電極体６に内部短絡が発生するおそれがあり、電池１の性能低下が懸念される。この実施形態では、電池１が、上記した第１の構造及び第２の構造を備えるので、内装フィルム１１にダンパー効果を持たせることができ、電極体６に作用する衝撃負荷を飛躍的に軽減することができ、電池１の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
ここで、この電池１につき実施された自由落下による衝撃試験について説明する。図３に、密閉型電池を使用した衝撃試験の様子を断面図により示す。図３に示すように、この衝撃試験では、電池１の自由落下の高さＨｆを「１０（ｍｍ）」とし、隙間高さｈ１を「３（ｍｍ）」とし、液面高さｈ２を「０（ｍｍ）」と「５（ｍｍ）」との間で可変とし、貫通孔１３が有と無しに可変として実施し、電極体６に加わる加速度を計測した。その加速度の計測結果を図４〜図７にグラフにより示す。これらグラフは、横軸に時間を、縦軸に加速度を示す。
【００１９】
図４には、本実施形態に係り、液面高さｈ２を「５（ｍｍ）」に、貫通孔１３を有りにした場合の試験結果を示す。このグラフでは、加速度が「０〜４.５（秒）」の間で変化し、加速度の最大値が「７（Ｇ）」を示した。
【００２０】
図５には、対比例１に係り、液面高さｈ２を「５（ｍｍ）」に、貫通孔１３を無しにした場合の試験結果を示す。このグラフでは、加速度が「０〜０.０６（秒）」の間で変化し、加速度の最大値が「１２７（Ｇ）」を示した。
【００２１】
図６には、対比例２に係り、液面高さｈ２を「０（ｍｍ）」に、貫通孔１３を有りにした場合の試験結果を示す。このグラフでは、加速度が「０〜０.０６（秒）」の間で変化し、加速度の最大値が「１０４（Ｇ）」を示した。
【００２２】
図７には、対比例３に係り、液面高さｈ２を「０（ｍｍ）」に、貫通孔１３を無しにした場合の試験結果を示す。このグラフでは、加速度が「０〜０.１５（秒）」の間で２つのピークをもって変化し、加速度の最大値が「２１０（Ｇ）」を示した。
【００２３】
上記した衝撃試験の結果から、図７に示す対比例３の場合に衝撃負荷が「２１０（Ｇ）」と最も大きく、この衝撃負荷を「１００（％）」とすると、図５に示す対比例１の場合では、衝撃負荷が対比例３の「６０（％）」になり、図６に示す対比例２の場合では、衝撃負荷が対比例３の「５０（％）」になり、図４に示す本実施形態の場合では、衝撃負荷が対比例３の「４（％）」になった。これにより、本実施形態では、対比例３の場合に対し衝撃荷重を「９６％」も飛躍的に軽減できたことがわかる。
【００２４】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００２５】
（１）前記実施形態では、内装フィルム１１の底部１１ａに凸部１２を２つ形成したが、凸部１２の数を適宜増減することができる。
【００２６】
（２）前記実施形態では、凸部１２の奥行方向両端にスリット状の貫通孔１３を形成したが、凸部１２の裾１２ｂに貫通孔を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
この発明は、ケースに電極体と電解液が収容されて封止された密閉型電池に利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  電池
４  ケース
４ａ  内底面
４ｂ  内側面
６  電極体
６ａ  下面
７  電解液
１１  内装フィルム
１１ａ  底部
１１ｂ  側部
１２  凸部
１２ａ  上端
１３  貫通孔
２１  隙間空間
【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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