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JP5022031B2 - フィルム外装電気デバイス、枠部材およびフィルム外装電気デバイス収納システム - Google Patents

フィルム外装電気デバイス、枠部材およびフィルム外装電気デバイス収納システム Download PDF

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Description

本発明は、フィルム外装電気デバイス、枠部材およびフィルム外装電気デバイス収納システムに関するものである。
近年、モータ駆動用のバッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、単に「電気自動車等」という）の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電池にも、操縦特性、一充電走行距離を向上させるため、当然ながら、軽量化が求められている。電池を軽量化するため、その外装体にアルミニウムなどの金属層と熱溶着性の樹脂層とを接着剤層を介して重ね合わせて薄いフィルムにしたラミネート材を用いたフィルム外装電池が開発されている。ラミネート材は、一般に、アルミニウム等の薄い金属層の両表面を薄い樹脂層で被覆した構造からなり、酸やアルカリに強く、かつ軽量で柔軟な性質を有するものである。
一般に、電池の特性は、充放電時における正極と負極の活物質の膨張収縮の影響を受ける。よって、従来、電池は変形を抑制するため金属製の容器に収納されていた。
一方、フィルム外装電池の場合、外装のラミネートフィルムによって電池の膨らみを抑制することは殆どできない。このため、フィルム外装電池は、電池に適正な荷重をかけて固定することで電池の膨らみを抑制する構成がとられていた。電池の膨張を抑制する方法として、特開平１０−０１２２７８号公報は、積層された電極群からなる発電要素を、断面形状がコの字状であって向かい合う２つの面の内側にそれぞれ複数の突起を有する押さえ部材に収納する手法を開示している。
また、フィルム外装電池は、電気自動車等に搭載される場合、衝撃からの保護や組電池として利用する場合における問題等に対処する必要がある。外部からの衝撃から電池要素を保護する方法として、特開２０００−３５７４９３号公報は、電池要素を箱形状の枠体内に収納している枠付き電池を開示している。
しかしながら、複数の突起を有する押さえ部材等にて発電要素に圧力を印加する手法は、押さえ部材で圧力が印加されている箇所とそうでない箇所とで発電要素内における寿命が異なってしまうという問題があった。すなわち、印加される圧力のばらつきにより発電要素を構成する電極に局部的な劣化が生じてしまうと、まだ劣化が進んでいない部分があったとしても、電池自身の寿命が最も劣化の進んだ部分の寿命で決められてしまい短命化してしまう。
印加される圧力のばらつきを抑制するため、弾性部材を用いて発電要素の全面に対して均一な圧力をかけようとしても、やはり多少のばらつきがあり、均一な圧力を印加するのは困難である。
また、電池を積層して組電池とする場合、従来、発電要素部分を積み重ねるようにして積層される場合が多かった。この場合、下層に配置された電池と上層に配置された電池とでは、印加される圧力に差を生じてしまっていた。
一方、電池要素を外部の衝撃から保護する問題を解決するために、箱の中に電池要素を収納する方法は、衝撃からの保護という点では好ましい。しかし、この方法は、電池要素の全面を覆う構成の箱を各電池ごとに用意し、これを組電池化して電気自動車等に搭載することとなり、重量増加や、占有容積の増加、冷却特性の低下といった新たな問題を生じてしまう場合がある。
ところで、発明者らの研究によると、長寿命化を図るには、電池に高い圧力を印加して電池の膨張を抑制するよりも、表面には低い圧力が印加されるほうが有利であることが明らかとなった。
そこで、本発明は、容器内に組電池として収納された状態であっても、発電要素に均一な圧力を印加可能で、かつ軽量なフィルム外装電気デバイス、枠部材、フィルム外装電気デバイス収納システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のフィルム外装電気デバイスは、電気デバイス要素と、電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有し、電気デバイス要素の周囲を電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ電気デバイス要素から延出している電極を固定して、電気デバイス要素を保持する枠部材が設けられ、枠部材は電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分を有し、フィルム外装電気デバイス同士が積層されたときに、第１の部分同士が対向することで互いに隣り合うフィルム外装電気デバイス同士の間に空間が形成されることを特徴とする。
上記のとおり、本発明のフィルム外装電気デバイスは、電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分を有する枠部材を有しているため、組電池とするために積層する場合、枠部材の第１の部分同士を当接させて積層することができる。このため、組電池化しても電気デバイス要素には均一な大気圧しか印加されない状態で電気デバイス要素を保持することができる。よって、電気デバイス要素に不均一な圧力が印加されることによる電池の短命化を防止することができる。
また、枠部材は、発電要素を箱のように覆うのではなく、枠が発電要素の外周を囲うようにして発電要素を保持している。箱部材の場合、発電要素を全て覆うため重量増加を来してしまう。しかし、本発明の枠部材は発電要素の外周部分だけを囲っているのみであるので重量増加を抑制することができる。
本発明のフィルム外装電気デバイスの枠部材は、外装フィルム内に配置されているものであってもよく、この場合、フィルム外装電気デバイスと枠部材とを一体的に取り扱うことができる。また、本発明のフィルム外装電気デバイスの枠部材は、外装フィルム外に配置されているものであってもよい。この場合は、枠部材をフィルム外装電気デバイスから必要に応じて容易に着脱することができる。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスの枠部材は、第１の部分よりも厚みが薄い第２の部分を有するものであってもよい。この場合、積層して組電池化する場合、この第２の部分を通風口として利用することが可能となり、電池の積層による放熱特性の低下を防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスの枠部材は、分割された枠部材が電極を挟み込んでいるものであってもよいし、あるいは、枠部材が外装フィルム外に配置されている場合には、分割された枠部材が、電気デバイス要素の周囲で外装フィルムの対向面同士が熱融着されることによって電気デバイス要素を封止する熱融着領域を挟み込んでいる構成としてもよい。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスの枠部材は、外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するためのガイド部を有するものであってもよい。この場合、なんらかの異常により外装フィルムで密封された領域内の内圧が上昇して安全弁からガスが放出された場合、そのガスを所定の方向に導くことができる。
また、本発明の枠部材は、電気デバイス要素と電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有するフィルム外装電気デバイスを保持する枠部材であって、電気デバイス要素の周囲を電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ電気デバイス要素から延出している電極を固定して、電気デバイス要素を保持する。
また、本発明の枠部材は、第１の部分よりも厚みが薄い第２の部分を有するものであってもよい。また、本発明の枠部材は、電気デバイス要素の周囲で外装フィルムの対向面同士が熱融着されることによって電気デバイス要素を封止する封止領域を挟み込むために分割されているものであってもよい。さらに、本発明の枠部材は、フィルム外装電気デバイスの外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するためのガイド部を有するものであってもよい。
本発明のフィルム外装電気デバイス収納システムは、電気デバイス要素と、電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有するフィルム外装電気デバイスが、複数個積層され、容器内に収納されているフィルム外装電気デバイス収納システムであって、複数のフィルム外装電気デバイスにはそれぞれ、電気デバイス要素の周囲を電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ電気デバイス要素から延出している電極を固定して、電気デバイス要素を保持する枠部材が設けられ、枠部材は電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分を有し、第１の部分同士が対向することで互いに隣り合うフィルム外装電気デバイス同士の間に空間が形成されていることを特徴とする。
本発明のフィルム外装電気デバイスは、フィルム外装電気デバイスを組電池として容器内に収納する場合、枠部材の実質的に第１の部分の厚みとなる枠部材の当接部分同士を当接させて積層する。このため、本発明は、フィルム外装電気デバイスを積層して組電池化しても電気デバイス要素には均一な大気圧しか印加されない状態で電気デバイス要素を保持することができる。すなわち、本発明は、電気デバイス要素に不均一な圧力が印加されることによる電池の短命化を防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスは、外装フィルム外に配置されている枠部材は、フィルム外装電気デバイスの外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するガイド部を有し、容器は、ガイド部によって案内されてきたガスを少なくとも１箇所にまとめて容器外へと排出するダクトを有するものであってもよい。この場合、放出されたガスをダクトによって容器外の所定の方向に排気することが可能であるため、ガスによる悪影響が周辺機器に及ばないようにすることができる。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスの容器は、それぞれが同一箇所にガイド部を有するフィルム外装電気デバイスからなる組電池の各ガイド部に対応する位置にダクトを有するものであってもよく、特に、ダクトを容器の側壁に有するものであってもよい。
また、本発明のフィルム外装電気デバイスの容器は、容器内に収納された組電池の枠部材を、組電池が載置された容器の底面に向けて押圧する押圧部を備えた蓋を有するものであってもよい。また、本発明のフィルム外装電気デバイスの容器は、容器の側壁に形成された、樹脂からなる複数の突起を、蓋に形成された複数の孔であって、各突起に対応した位置に形成された各孔に挿通させ、各孔から突出した各突起を熱かしめによってかしめることにより、容器に対して蓋を固定しているものであってもよい。さらには、所定の押圧力にて押圧部が枠部材を押圧した状態で熱かしめがなされているものであってもよい。この場合、フィルム外装電気デバイスを保持した枠部材を蓋の押圧部で押さえ付けてから熱かしめで固定しているので、フィルム外装電気デバイスを容器に対して確実に、かつ容易に固定することができる。
このように、本発明によれば、不均一な圧力が印加されることによる電気デバイス要素の短命化を防止することができる。
本発明の第１の実施形態のラミネート型電池の模式的な外観斜視図である。 図１に示したラミネート型電池の模式的な分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線での断面図である。 ラミネート型電池の平面透視図である。 本発明の第１の実施形態のラミネート型電池を積層して組電池化した構成の模式的な側面図である。 枠部材の断面形状の他の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態のラミネート型電池の模式的な分解斜視図である。 組電池化された第２の実施形態のラミネート型電池を収納可能な収納ケースの分解斜視図である。 図７に示した、組電池を収納した収納ケースの側断面図である。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１に本実施形態のラミネート型電池の模式的な外観斜視図を、図２に、本実施形態のラミネート型電池の模式的な分解斜視図をそれぞれ示す。
また、図３ａに、図１のＡ−Ａ線での断面図を、図３ｂに本実施形態のラミネート型電池の平面透視図をそれぞれ示す。
本実施形態のラミネート型電池１は、正極側活電極、負極側活電極、および電解液を有する発電要素２と、発電要素２の外周囲に囲むようにして配置され、発電要素２の厚さよりも厚い第１の部分１０ｆを有する枠部材１０とを、アルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートフィルム７を熱融着部７ａの４辺で熱融着して密封した構造を有している。
ラミネート型電池１の発電要素２は、不図示のセパレータを介して積層された正極側活電極と負極側活電極とからなる積層型であってもよいし、あるいは、帯状の正極側活電極と負極側活電極とをセパレータを介して重ねこれを捲回した後、扁平状に圧縮することによって正極側活電極と負極側活電極とが交合に積層された構造の捲回型であってもよい。
また、発電要素２としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の発電要素２が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における発電要素２は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。発電要素２としては、この他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の発電要素２が挙げられる。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタや電解コンデンサなどに例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギを内部に蓄積し化学反応または物理反応でガスが発生しうる電気デバイス要素を外装フィルムで封止した電気デバイスにも適用可能である。
ラミネート型電池１の短手方向の熱融着部７ａからは、正極側活電極に接続された正極用電極端子３および負極側活電極に接続された負極用電極端子４がそれぞれ対向して延出している。正極用電極端子３としてはアルミニウムが多く用いられ、また、負極用電極端子４としては銅またはニッケルがその電気的特性により多く用いられている。
枠部材１０は、発電要素２の主面２ａ、すなわち電極面に局部的に強い圧力が印加されないようにしつつ、組電池化された電池を収納容器等に対して固定保持するためのものである。
この枠部材１０は、発電要素２の厚み方向に分割可能であり、向かい合わせに接合される２つの枠部１０ａを有する。
枠部１０ａは、正極用電極端子３および負極用電極端子４に対応する短辺部１０ｂと、発電要素２の長手方向に対応する長辺部１０ｃとからなる枠形状をしている。すなわち、枠部１０ａは、短辺部１０ｂおよび長辺部１０ｃの４辺で囲まれた空間部１０ｄ内に発電要素２を配置可能な構成となっている。また、この枠部１０ａは、軽量化のため肉抜き構造となっている。
短辺部１０ｂには、正極用電極端子３および負極用電極端子４を外部に延出させ、かつ、正極用電極端子３および負極用電極端子４を挟みこむことで発電要素２を保持するための挟持部１０ｅが形成されている。
枠部１０ａは、向かい合わせに接合した際、枠部１０ａの縁部１０ｈの稜線部分が互いに当接することとなるが、この状態で挟持部１０ｅは、正極用電極端子３および負極用電極端子４の厚さよりわずかに狭くなる隙間を形成する。このため、この隙間に挿通された正極用電極端子３および負極用電極端子４は挟持部１０ｅで挟み込まれて固定されることとなる。なお、図２には短辺部１０ｂの内側および外側の縁部１０ｈに挟持部１０ｅが形成された枠部１０ａを示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、いずれか一方のみに挟持部１０ｅが形成されているものであってもよい。あるいは、挟持部１０ｅは、内側および外側の縁部１０ｈを面で繋いた構成であって、この面によって電極を保持することができるようにしたものであってもよい。さらには、正極用電極端子３および負極用電極端子４がその挿通方向に移動しないように、正極用電極端子３および負極用電極端子４に段差が設けられているものであってもよいし、あるいは挟持部１０ｅにゴム部材等の滑り止め用の部材を備えているものであってもよい。
また、図２および図３ａに示すように、枠部１０ａは、２つの枠部１０ａを向かい合わせて接合して枠部材１０とすることで発電要素２の厚さｈ１よりも厚くなる第１の部分１０ｆと、第１の部分１０ｆよりも厚さが薄くなる第２の部分１０ｇとを有する。この第２の部分１０ｇは、２つの枠部１０ａを向かい合わせて接合して枠部材１０とした状態で、その厚さが発電要素２の厚さｈ１よりも厚いものであっても薄いものであってもいずれでもよい。
第１の部分１０ｆは短辺部１０ｂと長辺部１０ｃの両端側に配置されており、第２の部分１０ｇは長辺部１０ｃの概ね中央部分に配置されている。なお、この第１の部分１０ｆおよび第２の部分１０ｇの配置はこれに限定されるものではなく、発電要素２の主面２ａに均一な圧力として大気圧を印加することが可能であればどのような配置であってもよい。
すなわち、第１の部分１０ｆは、後述するように、ラミネート型電池１を積層した際、発電要素２を保持した枠部材１０の第１の部分１０ｆが、隣接するラミネート型電池１の第１の部分１０ｆに当接することで互いに保持しあうことができ、かつ、隣接する発電要素２の主面２ａ同士が接触することなく、均一な大気圧をかけることができる位置に設けられているのであれば、どのように配置されていてもよい。
また、第２の部分１０ｇは、後述するように、ラミネート型電池１を積層することで各電池における放熱が阻害されないようにするための通風を目的とするものである。よって、第２の部分１０ｇは、上述した第１の部分１０ｆの目的達成を阻害することなく、かつ冷却風を発電要素２にあてることができるのであれば、どのような位置に配置されてもよい。
次に、ラミネート型電池１の製造工程の概略を説明する。
まず、発電要素２を、向かい合わせた２つの枠部１０ａの空間部１０ｄに配置されるように位置合わせする。次いで発電要素２から延出した正極用電極端子３および負極用電極端子４を、向かい合わせた２つの枠部１０ａの挟持部１０ｅで挟み込んで固定する。枠部１０ａ同士の固定は、図示しないが一方の枠部１０ａに係合爪と他方の枠部１０ａの係合穴とを係合させて固定する構成としてもよいし、あるいは接着剤で固定してもよい。また、枠部１０ａ同士の固定は位置ずれを生じないようにするのみでよい場合には、図示しないが、一方の枠部１０ａの位置決め用突起と他方の枠部１０ａの位置決め用穴とで位置合わせのみがなされる構成としてもよい。
次に、発電要素２と、この発電要素２を保持している枠部材１０とを、２枚のラミネートフィルム７にて、そのカップ部７ｂ内に収納するようにして挟み込む。なお、本実施形態では各ラミネートフィルム７には発電要素２および枠部材１０を収納するためのカップ部７ｂが予め形成されたものを例に示しているが、カップ部７ｂが形成されておらずシート状のラミネートフィルム７を用いるものであってもよい。
次に、正極用電極端子３および負極用電極端子４が熱融着部７ａ側から延出した状態にしておく。その後、ラミネートフィルム７の熱融着部７ａのうちの３辺を熱融着する。３辺を熱融着後、真空引きする。真空引きした後、残る１辺を熱融着することで、発電要素２を封止する。真空引きによりラミネートフィルム７のカップ部７ｂは、概ね、枠部材１０の第１の部分１０ｆおよび第２の部分１０ｇ、発電要素２の主面２ａに倣った形状に変形する。
以上のようにして構成されたラミネート型電池１の発電要素２は、正極用電極端子３および負極用電極端子４を２つの枠部１０ａの挟持部１０ｅで挟み込んで保持されているので、発電要素２の主面２ａには発電要素２を保持するための力はなんら印加されていない。すなわち、発電要素２の主面２ａは大気圧によって均一な圧力がかけられた状態となっている。このため、本実施形態のラミネート型電池１は、従来問題であった、発電要素の主面に不均一な圧力が印加されることで部分的に寿命が低下し、これによって電池寿命が短くなってしまうということがない。
また、枠部材１０はラミネートフィルム７内に設けられているので、電池として一体的に取り扱うことができ、取り扱いが容易となる。
さらに、枠部材１０は、発電要素２の外周部分だけを囲っているのみであるので、発電要素全体を覆う箱形状の保護部材に比べて軽量化を図ることができる。
次に、図４に、本実施形態のラミネート型電池１を積層して組電池化した構成の模式的な側面図を示す。
図３ａに示したように、枠部１０の第１の部分１０ｆの厚さｈ２は発電要素２の厚さｈ１よりも厚くなっている。このため、積層されたラミネート型電池１は、第１の部分１０ｆ同士をつき合わせるようにして積層されて不図示の収納ケースに収納される。積層して組電池化されたラミネート型電池１は、第１の部分１０ｆ同士をつき合わせるようにして積層されているので、発電要素２の主面２ａには均一な大気圧がかかった状態となる。また、第２の部分１０ｇは第１の部分１０ｆの厚さｈ２よりも薄く形成されているため、電池を積層した際、通風口２０が形成される。これにより、通風口２０を介して冷却風を発電要素２にあてることができるので発電要素２は効率よく冷却される。
なお、枠部材１０を構成する枠部１０ａの断面形状は矩形形状に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように肩部２１が緩やかな曲面で形成された形状であってもよい。この場合、ラミネートフィルム７で封止する際にラミネートフィルム７に局部的に大きい引張力がかかるのを避けることができる。
（第２の実施形態）
図６に本実施形態のラミネート型電池の模式的な分解斜視図を示す。
第１の実施形態では、発電要素２を保持する枠部材１０がラミネートフィルム７内に発電要素２とともに封止された構成であったが、これに対し本実施形態の枠部材３０はラミネートフィルム４７外に配置されている。
本実施形態の枠部材３０も、その目的は、第１の実施形態の枠部材１０と同様に、重量増加を来すことなく、電池を保持する際に発電要素４２の主面４２ａに局部的に強い圧力がかかってしまうのを防止することにある。
よって、その構成は基本的には枠部材１０と同様である。すなわち、枠部材３０は、発電要素４２の外周囲を囲むようにして配置され、発電要素４２の厚さよりも厚い第１の部分３０ｆを有する。この枠部材３０は、発電要素４２の厚み方向に分割可能であり、向かい合わせに接合される２つの枠部３０ａを有する。
枠部３０ａは、向かい合わせに接合されることで発電要素４２の厚さよりも厚くなる第１の部分３０ｆを有する。また、枠部３０ａは、正極用電極端子４３および負極用電極端子４４を挟み込んで固定するための挟持部３０ｅが形成された短辺部３０ｂと、発電要素４２の長手方向に対応する長辺部３０ｃとからなる枠形状をしている。この枠部３０ａは、短辺部３０ｂおよび長辺部３０ｃの４辺で囲まれた空間部３０ｄ内に発電要素４２を配置可能な構成となっている。
なお、本実施形態の場合、枠部材３０はラミネートフィルム４７外に配置されているため、必要に応じて枠部材３０の着脱も可能である。
ラミネート型電池４１は、熱融着部４７ａに安全弁４２を有するが、これ以外の構造は第１の実施形態で説明したラミネート型電池１と同様の構造であるため、詳細の説明は省略する。
ところで、フィルム外装電池に規格範囲外の電圧が印加されたりすると、電解液溶媒の電気分解によりガスが発生し、電池の内圧が上昇することがある。フィルム外装電池は内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、最終的には外装材が破裂しその箇所からガスが噴出する。しかし、破裂がどの箇所で発生するか特定できないため、破裂した箇所によっては周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。ラミネート型電池４１はこのような事態を避けるため、安全弁４２が設けられており、内圧が上昇した場合には、安全弁４２からガスを放出させるようにしている。
しかし、この安全弁４２はガスの放出方向は規定することができるものの、放出されたガスを周囲の機器等に対して悪影響を及ぼさずに外部へと誘導することはできない。
そこで、本実施形態の枠部３０ａは、電池から放出されたガスを外部に誘導するための排気ガイド３１が長辺部３０ｃに形成されている。排気ガイド３１は、長辺部３０ｃの内壁３０ｃ１の一部を切り欠き、また、長辺部３０ｃの外壁３０ｃ２の一部が突出するようにして設けられており、空間部３０ｄ側と枠部材３０ａの外部とを連通させている。排気ガイド３１はラミネート型電池４１に設けられた安全弁４２に対応する位置に形成されている。すなわち、図６に示すように、熱融着部４７ａに安全弁４２が設けられている構成の場合、安全弁４２の部分が内壁３０ｃ１あるいは外壁３０ｃ２で挟み込まれていると、内圧開放時に安全弁４２が開かず、ガスを開放することができないおそれがある。よって、安全弁４２の機能を阻害することなく、放出されたガスを外部に誘導することができるようにするため、安全弁４２と排気ガイド３１との位置を対応させておくのが好ましい。
また、排気ガイド３１は、いずれの枠部材３０も同じ位置に排気ガイド３１が形成されているのが好ましい。これにより、ラミネート型電池４１を積層した際、排気ガイド３１の位置が揃うこととなる。そうすると、後述するダクト７１内に排気ガイド３１を容易に収納できるようになる。
次に、図７に、組電池化された本実施形態のラミネート型電池を収納可能な収納ケースの分解斜視図を示す。また、図８に、組電池を収納した収納ケースの側断面図を示す。
図７には枠部材３０に保持されたラミネート型電池４２が３段積層された例を示している。積層する方向は、枠部材３０の排気ガイド３１が揃う方向にして積層する。
収納ケース７０の側壁７５は、枠部材３０の外周に沿う形状であり、枠部材３０の排気ガイド３１に対応する位置にはダクト７１が形成されている。また、側壁７５は、隣接するラミネート型電池４２同士での電極端子の接続、あるいは外部との電気的な接続を可能とするため、正極用電極端子４３および負極用電極端子４４と側壁７５とが干渉しないように電極取出口７４が形成されている。また、側壁７５には、後述する蓋５０を熱かしめによって固定するための複数の突起７３が上端７６に形成されている。この突起７３は後述するように熱かしめされるため、樹脂で形成されていると好適である。
ダクト７１は、収納ケース７０の底面７８から上端７６に至るまで連通するようにして形成されており、組電池８０を収納ケース７０に収納した際、このダクト７１内に、揃えられた排気ガイド３１が収納される。排気ガイド３１が収納された状態でダクト７１と排気ガイド３１との間には、図８に示すガス通路７７が形成されるように、ダクト７１の突出方向長さのほうが排気ガイド３１の突出方向長さよりも長くなっている。
また、このダクト７１の上部にはガス通路７７を通ってきたガスを収納ケース７０の外部に誘導するための取出口７２が設けられている。この取出口７２に不図示のパイプあるいは配管を接続し、外部にガスを放出する。このような構成とすることで、収納ケース７０付近に設置された周辺機器が放出されたガスにより悪影響を受けてしまうのを防止することができる。
蓋５０の取付面５３側には、枠部材３０の形状に合わせた押圧部５２が突出して設けられている。この押圧部５２は、組電池８０の最上段に配置された枠部材３０を収納ケース７０の底面７８に向けて押し付けることで組電池８０を収納ケース７０内で固定するものである。よって、その形状は、発電要素４２の主面４２ａに当接するものでなく、かつ枠部材３０に略均等な押圧力を印加することができる形状であれば枠部材３０の形状に合わせたものでなくてもよい。例えば、枠部材３０の長辺方向あるいは短辺方向に配列されたはしご状の部材であってもよいし、あるいは、枠部材３０の四隅（あるいはそれ以上の箇所）を上方から押し付けて固定する突起状のものであってもよい。
また、蓋５０には、突起７３に対応した形状、かつ突起７３に対応した位置に孔５１が形成されている。組電池８０を収納ケース７０に収納した後に、収納ケース７０の突起７３を蓋５０の孔５１に挿通させ、かつ、押圧部５２にて所定の押圧力を枠部材３０に印加した状態で突起７３の先端部分を熱でかしめる。これにより、枠部材３０に保持されたラミネート型電池４２は収納ケース７０内で固定保持されることとなる。また、発電要素４２の主面４２ａには大気圧が印加された状態であるので、従来問題であった、発電要素の主面に不均一な圧力が印加されることで部分的に寿命が低下し、これによって電池寿命が短くなってしまうということがない。
なお、図６に示す枠部材３０には第１の実施形態で示した、厚みが抑えられた第２の部分１０ｇに相当する部分が図示されていないが、組電池化した際の放熱特性を考慮し、第２の部分１０ｇに相当する部分が形成されているものであってもよい。
本実施形態では、ラミネートフィルム４７外に枠部材３０を有するラミネート型電池４１を、収納ケース７０内にて積層して収納した例を示した。すなわち、枠部材３０の第１の部分３０ｆ同士を直接当接させて積層した例を示したが、本実施形態の収納ケース７０は、第１の実施形態で説明した、枠部材１０がラミネートフィルム７内に設けられているラミネート型電池１も積層して収納可能である。なお、この場合、枠部材１０の第１の部分１０ｆ同士は直接当接することはないが、ラミネートフィルム７を介して実質的には枠部材１０の第１の部分１０ｆ同士を当接させて積層されることとなる。

Claims (18)

  1. 電気デバイス要素と、前記電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有するフィルム外装電気デバイスにおいて、
    前記電気デバイス要素の周囲を該電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ前記電気デバイス要素から延出している電極を固定して、前記電気デバイス要素を保持する枠部材が設けられ、
    前記枠部材は前記電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分を有し、フィルム外装電気デバイス同士が積層されたときに、前記第１の部分同士が対向することで互いに隣り合う前記フィルム外装電気デバイス同士の間に空間が形成されることを特徴とするフィルム外装電気デバイス。
  2. 前記枠部材は、前記外装フィルム内に配置されている、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
  3. 前記枠部材は、前記外装フィルム外に配置されている、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
  4. 前記枠部材は、前記第１の部分よりも厚みが薄い第２の部分を有し、フィルム外装電気デバイス同士が積層されたときに、前記第２の部分同士が対向する部分に、前記空間と連通する開口が形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
  5. 前記枠部材は２つの枠部に分割することができ、前記２つの枠部の間に前記電極が挟み込まれている、請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
  6. 前記枠部材は２つの枠部に分割することができ、前記電気デバイス要素の周囲で前記外装フィルムの対向面同士が熱融着されて、前記電気デバイス要素を封止する熱融着領域が形成されており、前記２つの枠部の間に前記熱融着領域が挟み込まれている、請求項３に記載のフィルム外装電気デバイス。
  7. 前記枠部材は、前記外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するためのガイド部を有する、請求項３に記載のフィルム外装電気デバイス。
  8. 電気デバイス要素と前記電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有するフィルム外装電気デバイスを保持する枠部材であって、
    前記電気デバイス要素の周囲を該電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ前記電気デバイス要素から延出している電極を固定して、前記電気デバイス要素を保持する、枠部材。
  9. 前記電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分と、前記第１の部分よりも厚みが薄い第２の部分と、を有し、前記フィルム外装電気デバイス同士が積層されたときに、前記第１の部分同士が対向することで互いに隣り合う前記フィルム外装電気デバイス同士の間に空間が形成され、前記第２の部分同士が対向する部分に、前記空間と連通する開口が形成される、請求項８に記載の枠部材。
  10. 分割可能な２つの枠部を有し、前記外装フィルムの前記電気デバイス要素を封止する熱融着領域が前記２つの枠部の間に挟み込まれるようにされている、請求項８または９に記載の枠部材。
  11. 前記フィルム外装電気デバイスの前記外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するためのガイド部を有する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の枠部材。
  12. 電気デバイス要素と、前記電気デバイス要素を包囲して配された外装フィルムとを有するフィルム外装電気デバイスが、複数個積層され、容器内に収納されているフィルム外装電気デバイス収納システムであって、
    複数の前記フィルム外装電気デバイスにはそれぞれ、前記電気デバイス要素の周囲を該電気デバイス要素の主面と接触することなく囲みつつ前記電気デバイス要素から延出している電極を固定して、前記電気デバイス要素を保持する枠部材が設けられ、
    前記枠部材は前記電気デバイス要素の厚さよりも厚い第１の部分を有し、前記第１の部分同士が対向することで互いに隣り合う前記フィルム外装電気デバイス同士の間に空間が形成されていることを特徴とするフィルム外装電気デバイス収納システム。
  13. 前記枠部材は前記外装フィルム外に配置され、前記フィルム外装電気デバイスの前記外装フィルムで密封された領域内の内圧が開放される際に放出されたガスを案内するガイド部を有し、
    前記容器は、前記ガイド部によって案内されてきたガスを少なくとも１箇所にまとめて前記容器外へと排出するダクトを有する、請求項１２に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
  14. 複数の前記枠部材はそれぞれが同一箇所に前記ガイド部を有し、前記容器は、前記各ガイド部に対応する位置に前記ダクトを有する、請求項１３に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
  15. 前記容器は、前記ダクトを前記容器の側壁に有する、請求項１４に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
  16. 前記容器は、前記容器内に収納された最上段の前記枠部材を前記容器の底面に向けて押圧する押圧部を備えた蓋を有する、請求項１２から１５のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
  17. 前記容器の側壁の頂部に形成された樹脂からなる複数の突起が、前記蓋の前記各突起に対応した位置に形成された各孔に挿通され、前記各突起の前記各孔から突出した部分が熱かしめによってかしめられることにより、前記蓋が前記容器に固定されている、請求項１６に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
  18. 前記最上段の枠部材が前記押圧部によって所定の押圧力で押圧された状態で前記熱かしめがなされている、請求項１７に記載のフィルム外装電気デバイス収納システム。
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