(57)【要約】【課題】電池の内部圧の上昇を防止できる電池ケース及び組電池を提供する。【解決手段】内部圧の変動により体積変化する電池１を収納する電池ケース２であり、上面部２２ａおよび下面部２１ａの少なくとも一方による薄型電池への押圧力が、少なくとも電池外装の内部の圧力上昇時に、圧力開放部１７に向かうにしたがって小さくなっている。【選択図】  図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚のシート状外装部材の外周縁部を接合した接合部を形成して内部に発電要素を封止した袋状の電池外装と、該電池外装の内部の発電要素に電気的に接続されるとともに前記電池外装の外部に導出された電池端子とを備え、前記電池外装に該電池外装の内部の圧力上昇時に前記接合部の一部の接合を解除して前記電池外装の内部と外部を連通する圧力開放部が設けられた薄型電池を収納する電池ケースであって、
前記薄型電池の厚み方向両側から該薄型電池を押圧する上面部および下面部を備え、
前記上面部および下面部の少なくとも一方による前記薄型電池への押圧力は、少なくとも前記電池外装の内部の圧力上昇時に、前記圧力開放部に向かうにしたがって小さくなっていることを特徴とする電池ケース。
【請求項２】
請求項１に記載の電池ケースにおいて、
前記上面部および下面部の少なくとも一方に、前記電池ケースの内部方向に突出して前記薄型電池を押圧する突出部が設けられ、
前記突出部は、前記圧力開放部に向かうにしたがって前記電池ケースの内部方向への突出量が小さくなっていることを特徴とする電池ケース。
【請求項３】
請求項１に記載の電池ケースにおいて、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に弾性部材が介装され、
前記弾性部材の前記薄型電池の厚み方向に対応する方向の寸法は、前記圧力開放部に向かうにしたがって小さくなっていることを特徴とする電池ケース。
【請求項４】
請求項１に記載の電池ケースにおいて、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に弾性部材が介装され、
前記弾性部材は複数の弾性部材で形成され、該複数の弾性部材の弾性力は前記圧力開放部に近い弾性部材ほど小さいことを特徴とする電池ケース。
【請求項５】
請求項１に記載の電池ケースにおいて、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に、軟化点又は融点の少なくとも一方が異なる材料からなる複数の介装部材が設けられ、
前記介装部材は、前記圧力開放部に近いほど軟化温度又は融点温度の少なくとも一方が低い材料で形成されていることを特徴とする電池ケース。
【請求項６】
二枚のシート状外装部材の外周縁部を接合した接合部を形成して内部に発電要素を封止した袋状の電池外装と、該電池外装の内部の発電要素に電気的に接続されるとともに前記電池外装の外部に導出された電池端子とを備え、前記電池外装に該電池外装の内部の圧力上昇時に前記接合部の一部の接合を解除して前記電池外装の内部と外部を連通する圧力開放部が設けられた一又はそれ以上の薄型電池と、
前記薄型電池の厚み方向両側から該薄型電池を押圧する上面部および下面部を備え、前記上面部および下面部の少なくとも一方による前記薄型電池への押圧力が、少なくとも前記電池外装の内部の圧力上昇時に、前記圧力開放部に向かうにしたがって小さくなっている電池ケースと、を備えることを特徴とする組電池。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池において、
前記電池ケースの内部には、複数の薄型電池が該薄型電池の厚み方向に積層された状態で収納され、
前記積層された複数の薄型電池は、各薄型電池の前記圧力開放部が前記薄型電池の積層方向に並んで配列するように積層されていることを特徴とする組電池。
【請求項８】
請求項６に記載の組電池において、
前記上面部および下面部の少なくとも一方に、前記電池ケースの内部方向に突出して前記薄型電池を押圧する突出部が設けられ、
前記突出部は、前記圧力開放部に向かうにしたがって前記電池ケースの内部方向への突出量が小さくなっていることを特徴とする組電池。
【請求項９】
請求項６に記載の組電池において、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に弾性部材が介装され、
前記弾性部材の前記薄型電池の厚み方向に対応する方向の寸法は、前記圧力開放部に向かうにしたがって小さくなっていることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
請求項６に記載の組電池において、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に弾性部材が介装され、
前記弾性部材は複数の弾性部材で形成され、該複数の弾性部材の弾性力は前記圧力開放部に近い弾性部材ほど小さいことを特徴とする組電池。
【請求項１１】
請求項６に記載の組電池において、
前記上面部および下面部の少なくとも一方と前記薄型電池との間に、軟化点又は融点の少なくとも一方が異なる材料からなる複数の介装部材が設けられ、
前記介装部材は、前記圧力開放部に近いほど軟化温度又は融点温度の少なくとも一方が低い材料で形成されていることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ケース及び組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウム系電池や鉛酸電池等においては、電池要素からガスが発生して電池の内部圧が上昇することがある。これを防止するため、外装材に安全弁を設けることが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
一方、薄型電池を積み重ねて組電池を構成し、これを電池ケースに収容して蓋を巻き締めしたものも提案されている（特許文献２）。
【０００４】
しかしながら、安全弁を有する薄型電池を電池ケースに収納した状態で電池内部にガスが発生した場合、電池ケースへの薄型電池の収納状態によっては、発生したガスが安全弁からスムーズに排出されず、内部圧の上昇を防止できないおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５１０２０号公報
【特許文献２】特開２００６−９２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電池の内部圧の上昇を防止できる電池ケース及び組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電池ケースの上面部および下面部の少なくとも一方による薄型電池への押圧力を、少なくとも電池外装の内部の圧力上昇時には圧力開放部に向かうにしたがって小さくすることにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池内部に発生したガス等を円滑に圧力開放部方向へ導くことができるので、電池の内部圧の上昇を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
まず、本実施形態に係る電池１について説明する。以下に説明する電池１は、第２〜第４実施形態においても適用できるものであり、ここにまとめて説明することとする。ただし、本実施形態に係る電池ケース２及び電池１を収納した組電池は下記の電池１の形態に限定される趣旨ではない。
【００１１】
図１Ａは、本実施形態に係る電池を示す平面図、図１Ｂは、図１Ａの1B-1B線に沿う断面図、図２Ａは、図１Ａ，図１Ｂに示す安全弁とそれ以外の溶着部を拡大して示す断面図、図２Ｂは、図１Ａ，図１Ｂに示す安全弁が動作したときの様子を拡大して示す断面図である。
【００１２】
図１Ａ及び図１Ｂには一つの電池１（単位電池、セルともいう）を示し、この電池１を複数個積み重ねて所望の電気回路構成で接続することにより、所望の電圧、容量の組電池を構成することができる。
【００１３】
本実施形態に係る電池１は、リチウム系、平板状、積層タイプの薄型二次電池であり、同図に示すように、発電要素１２と、正極の電極端子としての正電極タブ１３と、負極の電極端子としての負電極タブ１４と、第１外装部材１１１と、第２外装部材１１２と、安全弁１７とから構成されている。なお、第１外装部材１１１と第２外装部材１１２とを併せて外装部材１１ともいう。
【００１４】
発電要素１２の詳細な構造は図示を省略するが、発電要素１２は、正極板、セパレータ、負極板及び電解質からなり、セパレータを介して正極板と負極板とが複数枚（たとえば３枚ずつ）交互に積層されている。そして、３枚の正極板は、正極側集電体１５を介して、金属箔製の正電極タブ１３にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板は、負極側集電体１６を介して、同様に金属箔製の負電極タブ１４にそれぞれ接続されている。
【００１５】
発電要素１２を概説すると以下のとおりである。
【００１６】
発電要素１２を構成する正極板は、正電極タブ１３まで伸びている正極側集電体１５と、正極側集電体１５の両主面の一部にそれぞれ形成された正極層とを有する。なお、正極板の正極層は、正極側集電体１５の両主面の全体に亘って形成されているのではなく、正極板、セパレータ及び負極板を積層して発電要素１２を構成する際に、正極板においてセパレータに実質的に重なる部分のみに形成されている。
【００１７】
正極板の正極側集電体１５は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。
【００１８】
また、正極板の正極層は、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンやポリフッ化ビニリデンの水性ディスパージョン等の接着剤と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤とを混合したものを、正極側集電体１５の一部の両主面に、たとえば厚さが２０μｍとなるように塗布し、乾燥及び圧延することにより形成される。
【００１９】
発電要素１２を構成する負極板は、負電極タブ１４まで伸びている負極側集電体１６と、当該負極側集電体１６の一部の両主面にそれぞれ形成された負極層とを有する。なお、負極板の負極層は、負極側集電体１６の両主面の全体に亘って形成されているのではなく、正極板、セパレータ及び負極板を積層して発電要素１２を構成する際に、負極板においてセパレータに実質的に重なる部分のみに形成されている。
【００２０】
負極板の負極側集電体１６は、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。
【００２１】
また、負極板の負極層は、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及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混合し、乾燥させた後に粉砕することで、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やポリフッ化ビニリデン等の結着剤と、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤とをさらに混合し、この混合物を負極側集電体１６の両主面の一部に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成される。
【００２２】
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伴って出力電圧も低下するので、電気自動車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。
【００２３】
発電要素１２のセパレータは、上述した正極板と負極板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ることもできる。このセパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
【００２４】
なお、本実施形態に係るセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜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等を積層したものも用いることができる。このようにセパレータを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持（剛性向上）機能等の諸機能を付与することができる。
【００２５】
また、本実施形態に係る発電要素１２の正極板、セパレータ及び負極板は、上記の枚数に何ら限定されず、例えば１枚の正極板、３枚のセパレータ及び１枚の負極板でも発電要素１を構成することができ、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することができる。
【００２６】
一方、正電極タブ１３も負電極タブ１４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、正電極タブ１３としては、上述の正極側集電体１５と同様に、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又はニッケル等で形成された、厚さ０．５ｍｍ程度の薄板を用いることができる。また、負電極タブ１４としては、上述の負極側集電体１６と同様に、例えば、ニッケル、銅、ステンレス又は鉄等で形成された、厚さ０．５ｍｍ程度の薄板を用いることができる。
【００２７】
発電要素１２は、第１外装部材１１１及び第２外装部材１１２に収容されて封止されている。本実施形態における第１外装部材１１１及び第２外装部材１１２は何れも複数層から構成されている。たとえば、電池１の内側から外側に向かって、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成された内側層と、アルミニウム等の金属箔から構成された中間層と、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成された外側層という三層構造となっている。
【００２８】
したがって、第１外装部材１１１及び第２外装部材１１２は何れも、アルミニウム箔等金属箔の一方の面（電池１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（電池１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート剤等の可撓性を有する材料で形成されている。
【００２９】
このように、外装部材１１が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材１１自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材１１の内側層を、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の樹脂で構成することにより、外装部材同士１１１，１１２や外装部材１１と後述するシール部材との良好な融着性を確保することが可能となる。
【００３０】
なお、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、封止された外装部材１１の一方の端部から正電極タブ１３及び負電極タブ１４が導出するので、電極タブ１３，１４の厚さ分だけ第１外装部材１１１と第２外装部材１１２との熱融着部に隙間が生じる。このため、電極タブ１３，１４と外装部材１１とが接触する部分に、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシール部材を介在させ、薄型電池１内部の封止性を維持することもできる。このシール部材は、正電極タブ１３及び負電極タブ１４の何れにおいても、外装部材１１を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。
【００３１】
これら外装部材１１によって、上述した発電要素１２、正電極タブ１３の一部及び負電極タブ１４の一部を包み込み、２枚の外装部材１１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や六フッ化リン酸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ながら、外装部材１１により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１１の外周端部を熱プレスにより熱融着（熱溶着）して封止する。
【００３２】
なお、上記電解質の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）やメチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を用いることができるが、本実施形態の有機液体溶媒はこれに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を用いることもできる。
【００３３】
本実施形態に係る電池１においては、発電要素１２の電解質が分解するなどしてガスが発生し、内部圧が上昇して外装部材１１が膨らむといった異常状態になることがある。本例の電池１は、この内部圧の上昇を防止するために、外装部材１１の外周端部の熱融着部を部分的に幅狭に形成した安全弁１７を有する。すなわち、図１及び図２Ａに示すように、外装部材１１の一辺に熱融着部が部分的に狭くされた部分を形成し、その他の一般面に比べて外周端部の接着強度を弱くしている。この部分を安全弁１７（圧力開放部）と称する。
【００３４】
この安全弁１７を有する電池１によれば、内部にガスが発生すると、図２Ｂに示すように非熱融着部が伸びて上下に立ち上がり、幅狭の熱融着部のみによって外装部材１１の接着を維持しようとするが、他の外周端部に比べて接着強度が弱く、しかも同図に示すように熱融着部の面に対して略直角方向に剥がれようとする力が作用する（同図の矢印参照）。これにより、安全弁１７の部分で外装部材１１の接着が破断されて電池１の内部と外部が連通し、ここからガスが放出されて電池１の内部の圧力を開放し、内部圧の上昇を防止することができる。
【００３５】
なお、図１に示す電池１は、正電極タブ１３と負電極タブ１４とが同じ外装部材の辺から導出されているので、安全弁１７はこれに対向する辺に設けているが、正電極タブ１３と負電極タブ１４との間の部分に安全弁１７を設けることもできる。また、図示する辺以外にも、側部の辺の何れかに設けることもできる。
【００３６】
さらに、図３は、本発明に係る電池の他の実施形態を示す平面図である。同図に示す実施形態に係る電池１は、正電極タブ１３と負電極タブ１４とが互いに対向する外装部材１１の辺から導出されている。このような形態の電池１では、たとえば同図に示すように、側部の辺の何れか一方に安全弁１７を設けることができる。
【００３７】
これら実施形態に係る安全弁１７が本発明の圧力開放部に相当し、安全弁１７が設けられた辺側を、「安全弁が設けられた方」と称することとする。
【００３８】
さて次に、上述した電池１を一または複数積み重ねて組電池を構成し、これを収納する電池ケース２について説明する。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｃは、第１実施形態に係る電池ケースを示す断面図であり、図４Ａは蓋２２を外した状態、図４Ｂは蓋２２を閉じた状態、図４Ｃは電池１の安全弁１７が作動した状態をそれぞれ示す。
【００４０】
本例の電池ケース２は、上部に開口を有するとともに底面２１ａを有する略直方体形状のアルミニウム製ケース本体２１と、上面２２ａを有してケース本体の開口を塞ぐためのアルミニウム製蓋２２とを有し、ケース本体２１と蓋２２は、内部に電池１を収納したのち、結合部２３により固定される。
【００４１】
結合部２３は、ケース本体２１の開口端部と蓋２２の外周端部とを溶接などの締結手段により固定した構造とされている。なお、本実施形態の電池ケース２のケース本体２１と蓋２２との結合部２３は、溶接接合以外にも、いわゆる巻き締め構造にて固定することもできる。
【００４２】
また、図示する電池ケース２では、ケース本体２１に電池１を収納し、これに蓋２２を閉めるかたちとされているが、同程度の大きさのケースの開口同士を合わせ、ここを溶接などによって結合部とすることもできる。こうした場合でも、一方がケース本体２１、他方が蓋２２を意味するものとする。
【００４３】
本実施形態の電池ケース２では、図４Ａに示すように、ケース本体２１の底面２１ａ及び蓋２２の上面２２ａそれぞれに、電池ケース２の内部に向かう凹部２１１，２２１が形成されている。
【００４４】
ケース本体２１の底面２１ａに形成された凹部２１１（突出部）は、同図に示すように電池１の安全弁１７が設けられた方の深さ（すなわちケース内部方向への突出量）Ｄ１が、安全弁１７が設けられていない方、すなわち電極タブ１３，１４が設けられた方の深さＤ２よりも浅く形成されている（Ｄ１＜Ｄ２）。なお、図１Ａに示す電池１の幅方向（同図に示す上下方向）に対して凹部２１１は水平とされている。
【００４５】
同様に、蓋２２の上面２２ａに形成された凹部２２１（突出部）は、同図に示すように電池１の安全弁１７が設けられた方の深さＤ３（すなわちケース内部方向への突出量）が、安全弁１７が設けられていない方、すなわち電極タブ１３，１４が設けられた方の深さＤ４よりも浅く形成されている（Ｄ３＜Ｄ４）。なお、図１Ａに示す電池１の幅方向（同図に示す上下方向）に対して凹部２２１は水平とされている。
【００４６】
ちなみに、ケース本体２１の底面２１ａに設けられた凹部２１１と蓋２２の上面２２ａに設けられた凹部２２１の深さ（ケース内部への突出量）と傾斜角は同じ寸法にすることもできる。また、ケース本体２１の底面２１ａと蓋２２の上面２２ａのそれぞれに凹部２１１，２２１を形成することに代えて、何れか一方にのみ凹部を形成することもできる。さらに、凹部２１１，２２１に代えて、図４Ａに示すものと同じ傾斜方向の面を有する、電池ケース２の外部に向かう凸部とすることもできる。
【００４７】
図４Ａ〜図４Ｃに示すケース本体２１の底面２１ａに形成する凹部２１１及び蓋２２の上面２２ａに形成する凹部２２１は、ともに電池１の主面を押圧できる大きさに形成されている。ただし、図５に示す他の実施形態のように、安全弁１７周辺の電池１の主面の一部を外すように凹部２１１，２２１を形成することもできる。
【００４８】
図４Ｂは、蓋２２をケース本体２１に装着して結合部２３を溶接した状態を示す断面図である。この状態においては、ケース本体２１に形成された凹部２１１と蓋２２に形成された凹部２２１とによって複数（同図に示すものは３つ）の電池１が積み重ね方向に押圧される。このため、凹部２１１，２２１が内部の電池１から応力を受けることによってケースが弾性変形し、凹部２１１，２２１の傾斜が同図に示すように略水平になることもある。
【００４９】
詳細は後述するが、電池１が膨張して安全弁１７が動作しようとする場合、電池ケース２も電池１の積み重ね方向に膨張しようとする力が作用する。このとき、２つの凹部２１１，２２１によって、各電池１の電極タブ１３，１４が設けられた方が、安全弁１７が設けられた方に比べて強く押圧されている（図４Ｂ及び図４ＣのＰ１＜Ｐ２）。これにより、電池１内部に発生したガスを安全弁１７の方向へ導くことができる。したがって、凹部２１１，２２１の深さＤ１〜Ｄ４や傾斜角あるいは大きさは、必要とされる安全弁１７の作動応答性等に応じて適宜選択することが望ましい。こうした意味から、本例の各凹部２１１，２２１が、本発明の押圧力に圧力差が生じる手段に相当する。
【００５０】
次に作用を説明する。
【００５１】
まず、複数の電池１（図４Ａに示す例では３つ）を、主面（電池１の厚み方向外面）同士を合わせるように電池１の厚み方向に積み重ね、各正電極タブ１３と各負電極タブ１４とを所定の電気回路構成で接続したのち（この部分の図示は省略する）、ケース本体２１に収納し、蓋２２を閉めて結合部２３を固定する。なお、各電池１の安全弁１７は全て、図４Ａに示す左側の同じ方に位置することになる。この状態を図４Ｂに示す。
【００５２】
このとき、積み重ねた複数の電池１が振動しないようにケース本体２１の凹部２１１と蓋２２の凹部２２１とで電池１を強く挟み込む。これにより、電池の厚さ及び電池ケースの高さには製造ばらつきがあったとしても、ケース本体２１の傾斜した凹部２１１と、同じく蓋２２の傾斜した凹部２２１とによって、電池１の電極タブ１３，１４の方を、安全弁１７が設けられた方より相対的に強く押圧することになる。つまり、図４Ｂ及び図４ＣにおいてＰ１＜Ｐ２となる。
【００５３】
この状態において、収納された電池１の何れかに異常が生じ、電池内部にガスが発生して外装部材１１が膨張すると、安全弁１７側が他の部分に比べて押圧力が小さいので、発生したガスは押圧力が小さい安全弁１７に向かって導かれることになる。なお、本例のような電池１にあっては、ガスが発生して外装部材１１が膨張すると、主として厚さ方向に体積膨張する。この厚さ方向、換言すれば電池１の積み重ね方向が、電池１の主たる体積変化方向に相当する。
【００５４】
そして、電池１内部に発生し安全弁１７の方へ集約されたガスが所定量を超えると、図４Ｃに示すように安全弁１７が作動して孔が開き、ここからガスが排出される。これにより、電池１の内部圧の上昇を抑制することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、電池ケース２を破壊することなく電池１の安全弁１７を作動させることができる。
【００５６】
《第２実施形態》
図６は、本発明に係る電池ケース２の第２実施形態を示す断面図であり、蓋２２を閉じた状態を示す。なお、電池ケース２の上下に、当該電池ケース２に収納する前の弾性部材２４，２４の状態を示す。
【００５７】
上述した第１実施形態では、電池１の主面に対する押圧力に圧力差が生じる手段の態様としてケース本体２１の底面２１ａと蓋２２の上面２２ａのそれぞれに形成された凹部２１１，２２１を例示したが、本実施形態ではこれに代えて、弾性部材２４，２４をケース本体２１の底面２１ａと電池１との間および蓋２２の上面２２ａと電池１との間に設けている。図６において左側が、安全弁１７が設けられた方である。
【００５８】
本例の弾性部材２４は、図６の上下図に示すように、ほぼ均一な弾性力を有するエラストマなどの成形品であって、安全弁１７が設けられた方の厚さＨ１，Ｈ３が、電極タブ１３，１４が設けられた方の厚さＨ２，Ｈ４より薄くなるように傾斜して形成されたものである。なお、弾性部材２４，２４の傾斜面は上面及び／又は下面に形成することができる。本実施形態の弾性部材２４が、本発明の押圧力に圧力差が生じる手段に相当する。
【００５９】
その他、電池１及び電池ケース２の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その詳細な説明の一部を援用する。
【００６０】
本実施形態の電池ケース２においても、図６に示すように弾性部材２４，２４を電池１と本体ケース２１の底面との間および電池１と蓋２２との間に介装して蓋２２を結合部２３で固定すると、各電池１の電極タブ１３，１４が設けられた方が、安全弁１７が設けられた方に比べて強く押圧されることになる。換言すれば、安全弁１７側が他の部分に比べて弱く押圧されることになる（図６のＰ１＜Ｐ２）。
【００６１】
したがって、何れかの電池１の内部にガスが発生して外装部材１１が膨張すると、安全弁１７側が他の部分に比べて弱く押圧されているため、発生したガスは押圧力が小さい安全弁１７側に導かれることになる。
【００６２】
そして、電池１内部に発生し安全弁１７の方へ集約されたガスが所定量を超えると、安全弁１７が作動して孔が明き（図２Ｂ参照）、ここからガスが排出される。これにより、電池１の内部圧の上昇を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、電池ケース２を破壊することなく電池１の安全弁１７を作動させることができる。
【００６４】
なお、弾性部材２４は、ケース本体２１の底面と電池１との間および蓋２２と電池１との間のいずれか一方にのみ設けることもできる。
【００６５】
《第３実施形態》
図７は、本発明に係る電池ケースの第３実施形態を示す断面図である。
【００６６】
上述した第１実施形態では、電池１の主面に対する押圧力に圧力差が生じる手段の態様としてケース本体２１の底面２１ａと蓋２２の上面２２ａのそれぞれに形成された凹部２１１，２２１を例示し、また第２実施形態では主面の厚さが異なる弾性部材２４，２４を例示した。これに対し、本実施形態では、これらに代えて、あるいはこれに付加して、電池１の膨張方向の弾性力が異なる第１弾性部材２５と第２弾性部材２６を、ケース本体２１の底面２１ａと電池１との間および蓋２２の上面２２ａと電池１との間に設けている。図７において左側が、安全弁１７が設けられた方である。
【００６７】
第１弾性部材２５と第２弾性部材２６は、第１弾性部材２５の方が第２弾性部材２６に比べて相対的に小さい弾性力とされ、第１弾性部材２５を安全弁１７が設けられた方に介装し、第２弾性部材２６を電極タブ１３，１４が設けられた方に介装する。ここで言う弾性力は、電池１の膨張方向、すなわち電池１の積み重ね方向、換言すれば第１及び第２弾性部材２５，２６の厚さ方向に対する弾性力を意味する。
【００６８】
厚さ方向の弾性力が異なる第１弾性部材２５と第２弾性部材２６は、弾性の異なるゴムやエラストマで構成することができるが、たとえば液体又は気体を封入した流体袋でも構成することができ、その場合は、第１弾性部材２５への流体の封入量又は封入圧を、第２弾性部材２６への流体の封入量又は封入圧に比べて小さくする。本実施形態の第１弾性部材２５と第２弾性部材２６が、本発明の押圧力に圧力差が生じる手段に相当する。
【００６９】
その他、電池１及び電池ケース２の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その詳細な説明の一部を援用する。
【００７０】
本実施形態の電池ケース２においても、図７に示すように第１弾性部材２５と第２弾性部材２６とを電池１の主面に沿って並べ、電池１と本体ケース２１の底面２１ａとの間および電池１と蓋２２の上面２２ａとの間に介装して蓋２２を結合部２３で固定すると、各電池１の電極タブ１３，１４が設けられた方が、安全弁１７が設けられた方に比べて強く押圧されることになる（図７のＰ１＜Ｐ２）。換言すれば、安全弁１７側が他の部分に比べて弱く押圧されることになる。
【００７１】
したがって、何れかの電池１の内部にガスが発生して外装部材１１が膨張すると、安全弁１７側が他の部分に比べて弱く押圧されているため、発生したガスは押圧力が小さい安全弁１７に導かれることになる。
【００７２】
そして、電池１内部に発生し安全弁１７の方へ集約されたガスが所定量を超えると、安全弁１７が作動して孔が明き（図２Ｂ参照）、ここからガスが排出される。これにより、電池１の内部圧の上昇を抑制することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、電池ケース２を破壊することなく電池１の安全弁１７を作動させることができる。
【００７４】
なお、第１及び第２弾性部材２５，２６は、ケース本体２１の底面と電池１との間および蓋２２と電池１との間のいずれか一方にのみ設けることもできる。
【００７５】
《第４実施形態》
図８は、本発明に係る電池ケースの第４実施形態を示す断面図である。
【００７６】
上述した第１実施形態では、電池１の主面に対する押圧力に圧力差が生じる手段の態様としてケース本体２１の底面２１ａと蓋２２の上面２２ａのそれぞれに形成された凹部２１１，２２１を例示し、また第２実施形態では主面の厚さが異なる弾性部材２４，２４を例示し、第３実施形態では電池１の膨張方向の弾性力が異なる第１弾性部材２５と第２弾性部材２６を例示した。これに対し、本実施形態では、これらに代えて、あるいはこれに付加して、融点が異なる第１介装部材２７と第２介装部材２８を、ケース本体２１の底面２１ａと電池１との間および蓋２２の上面２２ａと電池１との間に設けている。図８において左側が、安全弁１７が設けられた方である。
【００７７】
第１介装部材２７と第２介装部材２８は、第１介装部材２７の方が第２介装部材２８に比べて相対的に融点が低い材料から構成され、第１介装部材２７を安全弁１７が設けられた方に介装し、第２介装部材２８を電極タブ１３，１４が設けられた方に介装する。
【００７８】
電池１内部にガスが発生する異常時には、同時に発熱もともなう。たとえば、正常稼動時の電池温度が４０〜４５℃、最高７０℃程度であったものが、ガス発生時には２００℃程度まで達することが知られている。
【００７９】
本例の融点が異なる第１介装部材２７と第２介装部材２８の材料は、この特性を利用し、正常稼動時には溶融せず異常時には溶融する温度、たとえば８０℃〜２００℃の融点を有するものを選定する。第１介装部材２７を融点がたとえば８０〜１００℃のプラスチック材、第２介装部材２８を融点がたとえば１８０〜２００℃のプラスチック材とすることができる。本実施形態の第１介装部材２７と第２介装部材２８が、本発明の押圧力に圧力差が生じる手段に相当する。
【００８０】
その他、電池１及び電池ケース２の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その詳細な説明の一部を援用する。
【００８１】
本実施形態の電池ケース２においては、図８に示すように第１介装部材２７と第２介装部材２８とを電池１の主面に沿って並べ、電池１と本体ケース２１の底面２１ａとの間および電池１と蓋２２の上面２２ａとの間に介装して蓋２２を結合部２３で固定する。なお、この状態では、電池１に作用する押圧力Ｐ１，Ｐ２に差は生じていない。
【００８２】
そして、何れかの電池１の内部にガスが発生して外装部材１１が膨張すると、これにともない電池温度も上昇する。したがって、先に第１介装部材２７が軟化し始めて溶融するので、安全弁１７側の電池１の主面への押圧力が、電極タブ１３，１４が設けられた側の押圧力より弱くなり（図８のＰ１＜Ｐ２）、発生したガスは押圧力が小さい安全弁１７側に導かれることになる。
【００８３】
そして、電池１内部に発生し安全弁１７の方へ集約されたガスが所定量を超えると、安全弁１７が作動して孔が明き（図２Ｂ参照）、ここからガスが排出される。これにより、電池１の内部圧の上昇を抑制することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、電池ケース２を破壊することなく電池１の安全弁１７を作動させることができる。
【００８５】
なお、第１及び第２介装部材２７，２８は、ケース本体２１の底面２１ａと電池１との間および蓋２２の上面２２ａと電池１との間のいずれか一方にのみ設けることもできる。
【００８６】
また、第１介装部材２７の融点を第２介装部材２８の融点より低くしたが、異常時において安全弁１７が設けられた方の押圧力が小さくなればよいので、第１介装部材２７の軟化点が第２介装部材２８の軟化点より低い材料を選定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１Ａ】本発明に係る電池の実施形態を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの1B-1B線に沿う断面図である。
【図２Ａ】図１Ａ，図１Ｂに示す安全弁とそれ以外の溶着部を拡大して示す断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａ，図１Ｂに示す安全弁が動作したときの様子を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明に係る電池の他の実施形態を示す平面図である。
【図４Ａ】本発明に係る電池ケースの第１実施形態を示す断面図（蓋を外した状態）である。
【図４Ｂ】本発明に係る電池ケースの第１実施形態を示す断面図（蓋を閉じた状態）である。
【図４Ｃ】本発明に係る電池ケースの第１実施形態を示す断面図（安全弁が作動した状態）である。
【図５】図４Ａ〜図４Ｃの第２実施形態の変形例を示す断面図（蓋を外した状態）である。
【図６】本発明に係る電池ケースの第２実施形態を示す断面図（蓋を閉じた状態）である。
【図７】本発明に係る電池ケースの第３実施形態を示す断面図（蓋を閉じた状態）である。
【図８】本発明に係る電池ケースの第４実施形態を示す断面図（蓋を閉じた状態）である。
【符号の説明】
【００８８】
１…電池
１１…外装部材
１１１…第１外装部材
１１２…第２外装部材
１２…発電要素
１３…正電極タブ
１４…負電極タブ
１５，１６…集電体
１７…安全弁
２…電池ケース
２１…ケース本体
２１ａ…底面
２１１…凹部
２２…蓋
２２ａ…上面
２２１…凹部
２３…結合部
２４…弾性部材
２５…第１弾性部材
２６…第２弾性部材
２７…第１介装部材
２８…第２介装部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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