特許 6974783 組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6974783

(24)【登録日】2021年11月9日

(45)【発行日】2021年12月1日

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/547 20210101AFI20211118BHJP

   H01M 12/06 20060101ALI20211118BHJP

   H01M 50/207 20210101ALI20211118BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20211118BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20211118BHJP

   H01M 4/86 20060101ALN20211118BHJP

   H01M 8/16 20060101ALN20211118BHJP

   H01M 8/2404 20160101ALN20211118BHJP

   H01M 8/2432 20160101ALN20211118BHJP

【ＦＩ】

   H01M50/547

   H01M12/06 A

   H01M12/06 J

   H01M50/207

   H01M50/588

   H01M50/593

   !H01M4/86 M

   !H01M8/16

   !H01M8/2404

   !H01M8/2432

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2020-500553(P2020-500553)

(86)(22)【出願日】2019年2月14日

(86)【国際出願番号】JP2019005340

(87)【国際公開番号】WO2019160035

(87)【国際公開日】20190822

【審査請求日】2020年8月5日

(31)【優先権主張番号】特願2018-24678(P2018-24678)

(32)【優先日】2018年2月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100129230

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 理恵

(72)【発明者】

【氏名】野原 正也

(72)【発明者】

【氏名】岩田 三佳誉

(72)【発明者】

【氏名】林 政彦

(72)【発明者】

【氏名】小松 武志

【審査官】 小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０７４２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６８２７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ５０／５４７

Ｈ０１Ｍ １２／０６

Ｈ０１Ｍ ５０／２０７

Ｈ０１Ｍ ５０／５８８

Ｈ０１Ｍ ５０／５９３

Ｈ０１Ｍ ４／８６

Ｈ０１Ｍ ８／１６

Ｈ０１Ｍ ８／２４０４

Ｈ０１Ｍ ８／２４３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ個（Ｎは3以上の整数）の扁平電池を積層した組電池であって、
前記扁平電池の正電極端子と負電極端子は、360°/Ｎの角度を有し、
前記Ｎ個の扁平電池は、電気的に直列に接続され、
Ｎ個の前記扁平電池のそれぞれの間に配置され、該扁平電池の間を隔離する隔離フィルムを備え、
前記隔離フィルムの一つは、
前記組電池の積層した一方の前記扁平電池の正電極端子と対応する一辺の幅が該正電極端子の幅よりも大きな幅で外側に延伸された絶縁部を備えること
を特徴とする組電池。

【請求項2】

Ｎ個（Ｎは3以上の整数）の扁平電池を積層した組電池であって、
前記扁平電池の正電極端子と負電極端子は、360°/Ｎの角度を有し、
前記Ｎ個の扁平電池は、電気的に直列に接続され、
Ｎ個の前記扁平電池のそれぞれの間に配置され、該扁平電池の間を隔離する隔離フィルムと、
外装フィルムを備え、
前記外装フィルムおよび前記隔離フィルムは、孔を有すること
を特徴とする組電池。

【請求項3】

前記扁平電池は、Ｎ角形であり、
前記正電極端子および負電極端子は、前記扁平電池の異なる辺から延出していること
を特徴とする請求項１または２に記載の組電池。

【請求項4】

前記扁平電池の正極及び負極の平面形状は、正Ｎ角形である
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の組電池。

【請求項5】

前記外装フィルムの孔を塞ぐ封止シールを備え、
前記封止シールを剥すことで前記孔から空気が流入し、前記組電池の放電が開始されること
を特徴とする請求項２に記載の組電池。

【請求項6】

前記孔から電解液または溶媒を注液することで、前記組電池の放電が開始されること
を特徴とする請求項２に記載の組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、扁平形状の電池（以降、扁平電池）を直列に接続した組電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、使い捨ての一次電池としてアルカリ電池、マンガン電池、及びリチウム一次電池が広く使用されている。これらの電池は、リチウム、ニッケル、マンガン、及びコバルト等のレアメタルや有害物質を使用しているため、安全性及び廃棄処理の簡便化の目的から環境負荷の低い材料を使用する電池の検討が進められている。

【0003】

ところが、これらの低環境負荷電池は、レアメタル等を使用している従来の電池と比較して電池電圧が低いという問題がある。そこで、高電圧化のために複数の電池を直列に接続して組電池を構成（組電池化）して用いることになる。

【0004】

従来の組電池は、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−６１９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の組電池の構成では、積層する電池の数が多くなると、電池外部に取り出された複数の電極端子に、接合対象以外のものが接触しないように絶縁処理を施す必要がある。また、低環境負荷の電池には、電極端子にカーボンクロスが使用されるため、電極端子の接合の際には熱シーラー等により熱融着を行う必要がある。

【0007】

このような場合に、従来の組電池のように同じ位置から各電池の電極端子が取り出される構造では、接続対象以外の電極端子を変形させる必要があり、この時に組電池に大きな応力がかかり信頼性に悪影響を及ぼす課題がある。また、組電池を構成する電池をモニタリングするためには、各電池の電極端子を短絡させずに外部に取り出す必要があるが、電極端子の位置が重なると外部に取り出すことが困難になるという課題がある。

【0008】

つまり、組電池を構成する電池の電極端子が同じ位置であることにより、多数の電池の積層化が困難になるという課題がある。

【0009】

本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、多数の電池の積層化が容易である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】

【0010】

本実施形態の一態様に係る組電池は、Ｎ角形（Ｎは3以上の整数）の複数の扁平電池を積層した組電池であって、正電極端子と負電極端子が360°/Ｎの角度を変えて延出される前記Ｎ角形の複数の前記扁平電池を、電気的に直列に接続したことを要旨とする。

【0011】

また、本実施形態の他の態様に係る組電池は、Ｍ個（Ｍは3以上の整数）の平面形状が同じ扁平電池を積層した組電池であって、正電極端子と負電極端子が前記扁平電池の中心に対して360°/Ｍの角度を変えて延出される該扁平電池を、電気的に直列に接続したことを要旨とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、正電極端子と負電極端子が角度を変えて延出されるので、多数の扁平電池の積層化が容易である組電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る組電池の平面を示す図である。

【図2】図１に示す組電池を構成する複数層のそれぞれの層の平面を模式的に示す図である。

【図3】図１に示す組電池の組み立て方法を模式的に示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る組電池の平面を示す図である。

【図5】図４に示す組電池を構成する1つ目の扁平電池の各層の平面を示す図である。

【図6】本発明の第３実施形態に係る組電池の平面を示す図である。

【図7】図６に示す組電池を構成する1つ目の扁平電池の各層の平面を示す図である。

【図8】変形例１の隔離フィルムの孔の一例を示す図である。

【図9】変形例１の３角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図10】変形例１の５角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図11】変形例１の１６角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図12】変形例２の隔離フィルムの孔の一例を示す図である。

【図13】変形例２の３角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図14】変形例２の５角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図15】変形例２の１６角形の組電池の切断位置を説明する説明図である。

【図16】変形例３の隔離フィルムの孔の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

【0015】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る組電池の平面を示す図である。図１に示す組電池１は、正三角形の扁平電池を3つ厚み方向に積層し、電気的に直列に接続したものである。

【0016】

本実施形態に係る組電池１は、全ての扁平電池を積層した場合に接合の対象となる正電極端子及び負電極端子が組電池１の各辺から突出しており、それぞれの辺から突出している正電極端子及び負電極端子を接合することによって全ての扁平電池が電気的に直列に接続される構造を有している。

【0017】

具体的には、図１に示すように、扁平電池はその平面形状は例えば正三角形となっており、正電極端子及び負電極端子は、120°（360°/Ｎ）回転した位置に配置されており、正三角形の扁平電池の一辺から矩形の電極端子が突出した形状となっている。

【0018】

組電池１を平面視した図１においては、積層される3つの扁平電池の2つ目の正電極端子２２ａ、3つ目の正電極端子２３ａ、3つ目の負極集電体６３と一体に形成される負電極端子６３ａ、セパレータ４３、及び一方の外装フィルム１１を確認することができる。1つ目の正電極端子２１ａは、3つ目の負電極端子６３ａの下に配置されるため、直接目視することはできない。なお、図１は、最上面に配置される外装フィルム１１を不透明のフィルムで構成した場合の図である。よって、積層される負電極端子６３ａ及びセパレータ４３は、直接目視することはできない。

【0019】

負極集電体６３は、電気を集める電気導電体としての機能と支持体としての機能を果たすもので、この例では正三角形の一辺が該一辺の長さより短い幅で外部に延伸されて負電極端子６３ａを形成している。

【0020】

セパレータ４３は、3つ目の扁平電池の正極と負極の間を隔離し、電解液を保持して電極間のイオン伝導性を確保する部材である。1つ目と2つ目の扁平電池の間に配置されるセパレータ形状は、セパレータ４３及び正電極端子２１ａと同形状である。よって、図１においては最上面にあるセパレータ４３のみが確認できる。

【0021】

なお、各扁平電池の間を隔離する隔離フィルムは、外装フィルム１１及び正電極端子２１ａの一部と同じ形状であり、図１において確認することはできない。詳しくは後述する。

【0022】

本実施形態では、積層する扁平電池は正三角形であり、扁平電池を構成する正極集電体、正極、セパレータ、負極、負極集電体、外装フィルム、及び隔離フィルムも正三角形となる。

【0023】

以上述べたように本実施形態に係る組電池は、Ｎ角形（Ｎは3以上の整数）の複数の扁平電池を積層した組電池１であって、正電極端子と負電極端子が360°/Ｎの角度を変えて延出されるＮ角形の複数の扁平電池を、電気的に直列に接続する。

【0024】

これにより例えば正三角形という幾何学的な対称性により、各扁平電池で使用する電極端子と一体となった集電体の形状は、表面及び裏面で異なる処理が施された部材であっても、全て同一形状でよく、部材を加工する打ち抜き工程が容易となる。

【0025】

また、扁平電池を積層する際は、各扁平電池の正電極端子及び負電極端子が120°（360°/Ｎ）ずつ回転した位置に配置されるため、1つ目の扁平電池の正電極端子を基点とし、2つ目以降の扁平電池の正電極端子を120°ずつ回転させて積層することで、全ての扁平電池を直列接続が可能な配置とすることができる。

【0026】

また、基点とした1つ目の扁平電池の正電極端子と、積層した3つ目の扁平電池の負電極端子が、組電池１の同一の辺から突出した構造となるため、外部回路と接続するための正電極端子２１ａと負電極端子６３ａの位置が近く、配線をコンパクトに収めることができる。

【0027】

正電極端子２１ａと負電極端子６３ａ以外の電極端子は、熱シーラー、溶接等で接合されることで全ての扁平電池は直列に接続される。このように、本実施形態に係る組電池１は、積層した全ての扁平電池の電気的接合を、正三角形の各辺から突出する電極端子をつなげて組電池化する。よって、作業性が簡単な上に、各扁平電池を同一形状で形成するため、部材の作製及び調達が容易である。

【0028】

更に、各扁平電池の電極端子は、組電池１の異なる辺から突出しているため、各々の扁平電池の電圧を監視することが容易であり、メンテナンス性にも優れる。

【0029】

（製造方法）
図２は、組電池１を構成する複数層のそれぞれの層の平面形状を模式的に示す図である。図２を参照して組電池１の製造方法について説明する。

【0030】

組電池１は、図２の下から1つ目の扁平電池Ａ、2つ目の扁平電池Ｂ、及び3つ目の扁平電池Ｃが直列に接続されて構成される。扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃが積層された組電池１は、厚み方向の上下から外装フィルム１０，１１で封止される。この例の外装フィルム１０，１１の形状は、正極３１及び負極５１等の平面形状よりも大きい正三角形である。

【0031】

扁平電池Ａは、正極集電体２１、正極３１、セパレータ４１、負極５１、及び負極集電体６１が積層されて構成される。正三角形の正極集電体２１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の正電極端子２１ａが正極集電体２１と一体となって形成されている。また、正三角形の負極集電体６１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の負電極端子６１ａが負極集電体６１と一体となって形成されている。負電極端子６１ａは、正電極端子２１ａを基準に120°回転している。

【0032】

扁平電池ＢとＣは、扁平電池Ａと同様に正極集電体２２，２３、正極３２，３３、セパレータ４２，４３、負極５２，５３、及び負極集電体６２，６３が積層されて構成される。扁平電池ＢとＣの正電極端子２２ａ，２３ａ、及び負電極端子６２ａ，６３ａについても扁平電池Ａと同様に形成される。扁平電池Ｃの負電極端子６３ａは、正電極端子２１ａの平面位置と同じ位置に配置される。負電極端子６３ａと正電極端子２１ａは、厚み方向で離間している。

【0033】

扁平電池Ａと扁平電池Ｂの間には、隔離フィルム７１が配置される。また、扁平電池Ｂと扁平電池Ｃの間には、隔離フィルム７２が配置される。隔離フィルム７１，７２の平面形状は、セパレータ４１，４２，４３の平面形状以上の大きさが必要である。何故ならば、隔離フィルム７１，７１の大きさがセパレータ４１，４２，４３より小さいと、扁平電池Ａ〜Ｃの間で、電解液が漏れることによる液絡が生じるためである。

【0034】

隔離フィルム７１，７２の平面形状は、セパレータ４１，４２，４３を覆う形状であればどのような形状であっても構わない。この例では、隔離フィルム７１，７２の形状は外装フィルム１０，１１と同じ正三角形で構成している。

【0035】

なお、隔離フィルム７１は、正電極端子２１ａに対応する一辺の幅が該正電極端子２１ａの幅よりも大きな幅で外側に延伸されて矩形の絶縁部７１ａが隔離フィルム７１と一体となって形成されている。

【0036】

この絶縁部７１ａは、正電極端子２１ａの平面位置と同じ位置に配置される負電極端子６３ａとの電気的な短絡を防止するように作用する。これにより、正電極端子２１ａと負電極端子６３ａを、クリップ、ボルトナット、及びワッシャ等で挟み込むように配線を圧着接続することが可能であり、外部回路との接続をより容易にする効果が得られる。

【0037】

次に、各層の材料について説明する。図２に示すように本実施形態の組電池１は、正極集電体２１，２２，２３、正極３１，３２，３３、セパレータ４１，４２，４３、負極５１，５２，５３、負極集電体６１，６２，６３、隔離フィルム７１，７２、及び外装フィルム１０，１１を備える。

【0038】

例えば、正極集電体２１，２２，２３にカーボンクロス、正極３１，３２，３３にカーボン多孔体、セパレータ４１，４２，４３に植物由来微多孔膜、負極５１，５２，５３にマグネシウム、負極集電体６１，６２，６３にカーボンクロス、隔離フィルム７１，７２に生分解フィルム、外装フィルム１０，１１に生分解フィルムを用いた。

【0039】

この例の組電池１は、レアメタル及び有害物質を使用しない低環境負荷のマグネシウム空気電池を構成する。なお、マグネシウム空気電池に限らず低環境負荷電池であれば、空気電池、燃料電池、バイオ燃料電池、及びイオン電池等であってもよい。

【0040】

更に、低環境負荷電池以外の各種電池にも、本実施形態の構成を適用することが可能である。また、本実施形態では、セパレータ４１，４２，４３が保持する電解液として塩化ナトリウム水溶液を使用しているが、電池駆動が可能な電解液なら他の電解液の使用が可能である。

【0041】

また、固体電解質を用いても良い。固体電解質を用いた場合は、液絡の問題が生じないため、隔離フィルム７１，７２は不要である。また、正極集電体２２又は負極集電体６１のどちらか一方、また、正極集電体２３又は負極集電体６２のどちらか一方が有れば良い。この場合、正極集電体２１と負極集電体６３は必要である。

【0042】

更に、電解液を使用する場合は、電解液は外部に保有してもよく、組電池１の先端部をハサミやカッター等で切断し、電解液に含浸させることで発電を開始させても良い。そのようにすることで、電解液の揮発による液枯れ、正極３１，３２，３３及び負極５１，５２，５３の腐食、自己放電といった問題の発生を抑制することができる。

【0043】

更に、電解液を含浸させる手法ではなく、セパレータ４１，４２，４３又は、扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃ内に電解質を事前に含ませることで、水を含浸させるだけで電池として作用させることが可能である。

【0044】

（組み立て）
図３は、組電池１の組み立て方法を模式的に示す図である。図３を参照して組電池１の組み立て方法について説明する。

【0045】

図３に示すように、最下段に正極集電体２１を、正電極端子２１ａを６時の方向になるように配置した場合、その上に、正極３１、セパレータ４１、負極５１の順に配置し、負極集電体６１の負電極端子６１ａを反時計回りに120°回転させた方向（２時の方向）になるように配置する。

【0046】

次に、扁平電池Ａの上に、2つ目の扁平電池Ｂを積層させるが、扁平電池Ａと扁平電池Ｂの間には電気的な短絡及び電解液の液絡を防止するための隔離フィルム７１が必要となる。

【0047】

扁平電池Ａに隔離フィルム７１を積層した後は、正極集電体２２の正電極端子２２ａが扁平電池Ａの負電極端子６１ａと同じ方向（２時の方向）となるように配置し、その上に、扁平電池Ａと同様に、正極３２、セパレータ４２、負極５２の順に配置し、負極集電体６２の負電極端子６２ａを扁平電池Ｂの正電極端子２２ａよりも反時計回りに120°回転させた方向（１０時の方向）になるように配置する。

【0048】

更に、扁平電池Ｂの上に、最上段に位置させる扁平電池Ｃを積層させるが、扁平電池Ａと扁平電池Ｂの間と同様に、扁平電池Ｂと扁平電池Ｃの間に隔離フィルム７２が必要となる。

【0049】

扁平電池Ｂに隔離フィルム７２を積層した後は、正極集電体２３の正電極端子２３ａが、扁平電池Ｂの負電極端子６２と同じ方向（１０時の方向）となるように配置し、その上に、扁平電池Ａ，Ｂと同様に、正極３３、セパレータ４３、負極５３の順に配置し、負極集電体６３の負電極端子６３ａを扁平電池Ｃの正電極端子２３ａよりも反時計回りに120°回転させた方向（６時の方向）になるように配置する。

【0050】

上記の例は、最下段に位置させる扁平電池Ａの正電極端子２１ａが６時の方向になる配置で説明したが、本実施形態は、図３に示す電極端子の配置方向及び回転方向に制限されるものではない。

【0051】

更に、扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれをパッキングするために、各扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃを外装フィルム１０と１１で挟み、熱シーラー等で外装フィルム１０，１１及び隔離フィルム７１，７２を熱シールする。

【0052】

最後に、積層した扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃを電気的に直列に接続するために、２時の方向の負電極端子６１ａと正電極端子２２ａ、及び１０時の方向の負電極端子６２ａと正電極端子２３ａを熱シーラー等で熱シールすることで組電池１を作製することができる。以降、負電極端子６１ａと正電極端子２２ａの接合部を接合部ＡＢと称する。また、負電極端子６２ａと正電極端子２３ａの接合部を接合部ＢＣと称する。

【0053】

扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃごとの電池電圧を測定する場合は、各扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃに対応する電極端子に電圧計等の計測器を接続すれば良い。扁平電池Ａの電池電圧を測定する場合は、正電極端子２１ａと接合部ＡＢの電圧を測定すれば良く、扁平電池Ｂの電池電圧を測定する場合は、接合部ＡＢと接合部ＢＣの電圧を測定すれば良く、扁平電池Ｃの電池電圧を測定する場合は、接合部ＢＣと負電極端子６３ａの電圧を測定すれば良い。

【0054】

以上述べたように、本実施形態に係る組電池の製造方法によれば、3個の扁平電池を3個直列に接続した組電池１を製造することができる。扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃの電気的接合は、正三角形の各辺から突出する電極端子を接続することで行えるので、必要最低限の材料のみで組電池化することができ、作業性が良好である。また、各扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃは、同一形状の部材を使用するため部材の作製と調達が容易である。

【0055】

更に、電極端子の接合の際に積層した扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃに応力をかけることがないため、接合部ＡＢ，ＢＣが外れ難く、耐久性及び信頼性に優れる。また、各電極端子から個々の扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃの電圧を監視することが可能であるためメンテナンス性にも優れている。

【0056】

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係る組電池の平面を示す図である。図４に示す組電池１は、正五角形の扁平電池を5つ厚み方向に積層し、電気的に直列に接続したものである。

【0057】

5つの扁平電池は、その平面形状が例えば正五角形となっており、正電極端子及び負電極端子は、72°（360°/Ｎ）回転した位置に配置されており、正五角形の扁平電池の一辺から矩形の電極端子が突出した形状となっている。

【0058】

組電池２を平面視した図４においては、積層される5つの扁平電池の2つ目の正電極端子２２２ａ、3つ目の正電極端子２２３ａ、4つ目の正電極端子２２４ａ、5つ目の正電極端子２２５ａ、5つ目の負極集電体２６５と一体に形成される負電極端子２６５ａ、セパレータ２４５、及び一方の外装フィルム２１１を確認することができる。1つ目の正電極端子２２１ａは、5つ目の負電極端子２６５ａの下に配置されるため、直接目視することはできない。

【0059】

図５は、組電池２を構成する複数層のそれぞれの層の平面形状を模式的に示す図である。図５は、組電池２を構成する5つの扁平電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの下から1つ目の扁平電池Ａを構成する各層の平面を示す。2つ目以降の扁平電池Ｂ〜Ｅについては、組電池１と同様に同じ形状の各層で構成されるので、その表記を省略する。

【0060】

組電池２の1つ目の扁平電池Ａは、正極集電体２２１、正極２３１、セパレータ２４１、負極２５１、及び負極集電体２６１が積層されて構成される。正五角形の正極集電体２２１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の正電極端子２２１ａが正極集電体２２１と一体となって形成されている。また、正五角形の負極集電体２６１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の負電極端子２６１ａが負極集電体２６１と一体となって形成されている。負電極端子６１ａは、正電極端子２１ａを基準に72°回転している。

【0061】

2つ目以降の扁平電池Ｂ〜Ｅは、正極２３１及び負極２５１等の形状が正五角形になり、各電極端子の延出角度が72°になる点のみが異なるだけで、正三角形の組電池１と同じである。

【0062】

本実施形態の組電池２は、5個の扁平電池を5個直列に接続した組電池である。組電池２は、1つの扁平電池の端子電圧を組電池１と同じにした場合、より高い電圧を生成できる点で組電池１と異なる。得られる作用効果は組電池１と同じである。よって、これ以上の説明は省略する。

【0063】

〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態に係る組電池の平面を示す図である。図６に示す組電池１は、正十六角形の扁平電池を16個厚み方向に積層し、電気的に直列に接続したものである。

【0064】

16個の扁平電池は、その平面形状が例えば正十六角形となっており、正電極端子及び負電極端子は、20°（360°/Ｎ）回転した位置に配置されており、正十六角形の扁平電池の一辺から矩形の電極端子が突出した形状となっている。

【0065】

組電池３を平面視した図６においては、積層される16個の扁平電池の2つ目の正電極端子３２２aから、16個目の正電極端子３３６ａ、16個目の負極集電体３７６と一体に形成される負電極端子３７６ａ、セパレータ３５６、及び一方の外装フィルム３１１を確認することができる。1つ目の正電極端子３２１ａは、16個目の負電極端子３７６ａの下に配置されるため、直接目視することはできない。

【0066】

図７は、組電池３を構成する16個の扁平電池Ａ〜Ｐの下から1つ目の扁平電池Ａを構成する各層の平面を示す。2つ目以降の扁平電池Ｂ〜Ｐについては、組電池１，２と同様に同じ形状の各層で構成されるので、その表記を省略する。

【0067】

組電池３の1つ目の扁平電池Ａは、正極集電体３２１、正極３３１、セパレータ３４１、負極３５１、及び負極集電体３６１が積層されて構成される。正十六角形の正極集電体３２１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の正電極端子３２１ａが正極集電体３２１と一体となって形成されている。また、正十六角形の負極集電体３６１の一辺が、該一辺の長さより短い幅で外側に延伸され、矩形の負電極端子３６１ａが負極集電体３６１と一体となって形成されている。負電極端子３６１ａは、正電極端子３２１ａを基準に20°回転している。

【0068】

2つ目以降の扁平電池Ｂ〜Ｐは、正極３３１及び負極３５１等の形状が正十六角形になり、各電極端子の延出角度が20°になる点のみが異なるだけで、正三角形及び正五角形の組電池１，２と同じである。得られる作用効果も組電池１，２と同じである。

【0069】

本実施形態の組電池３は、16個の扁平電池を16個直列に接続した組電池である。組電池３は、1つの扁平電池の端子電圧を組電池１と同じにした場合、より高い電圧を生成できる点で組電池１と異なる。

【0070】

以上説明したように、本実施形態による組電池は、Ｎ角形（Ｎは3以上の整数）の複数の扁平電池を積層した組電池であって、正電極端子と負電極端子が360°/Ｎの角度を変えて延出される前記Ｎ角形の複数の前記扁平電池を、電気的に直列に接続する。これにより、多数の扁平電池の積層化が容易である組電池を提供することができる。

【0071】

なお、第３実施形態では、扁平電池を16個直列に接続した例で説明を行ったが、本発明はこの例に限定されない。扁平電池の数は、16個より少なくても良いし、多くても良い。扁平電池の数は、3個以上の数であればいくつで有っても構わない。

【0072】

なお、上記の実施形態は、正三角形、正五角形、及び正十六角形の例を示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。Ｎが3以上の整数の多角形であれば本発明の技術思想を適用することができる。

【0073】

また、本発明の技術思想は、扁平電池の形状が多角形でない場合でも適用することができる。扁平電池が円形若しくは該扁平電池の中心を固定して回転した場合の形状に対称性が有れば本発明の実施が可能である。

【0074】

つまり、Ｍ個（Ｍは3以上の整数）の平面形状が同じ扁平電池を積層した組電池であって、正電極端子と負電極端子が扁平電池の中心に対して360°/Ｍの角度を変えて延出される該扁平電池を、電気的に直列に接続して組電池を構成しても良い。このように本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で変形が可能である。

【0075】

例えば、以下に説明する変形例では、上記の実施形態の隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１１は、空気、電解液、溶媒等が流入される孔を有してもよい。

【0076】

＜変形例１＞
図８は、変形例１の隔離フィルム７１、７２の孔の一例を示す図である。本変形例の組電池は、空気電池である。空気電池は、正極活物質として空気中の酸素を用い、負極活物質として金属を用いる電池である。本変形例の隔離フィルムは、空気を流入するための少なくとも１つの孔１３（空気孔）を備える。図示する例では、隔離フィルムの孔１３は１つであるが、複数の孔１３を有してもよい。また、孔１３の位置は、扁平電池間での電解液の液絡を防止するため、セパレータ４１、４２、４３の外側に形成されることが望ましい。

【0077】

また、本変形例の外装フィルム１１は、１つまたは複数の孔１１１（空気孔）を有し、当該孔１１１を塞ぐ封止シール１１２が貼付されている。また、２つの外装フィルム１１、１０の両方が、孔および封止シールを備えていてもよい。本変形例では、ユーザが組電池を使用する際に外装フィルム１１から封止シール１１２を剥すことで、外装フィルム１１の孔１１１および隔離フィルム７１、７２の孔１３から空気が組電池の内部に流入し、組電池の発電または放電が開始される。これにより、ユーザが組電池を使用する前に生じる、正極及び負極の腐食、自己放電といった問題の発生を抑制することができる。

【0078】

また、孔１３、１１１は、図８に示すように、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１１にあらかじめ形成されていてもよい。あるいは、ユーザが、組電池を使用する際に、組電池の先端部をハサミやカッターなどで切断することで、孔１３、１１１を形成してもよい。

【0079】

図９は、図１に示す三角形の組電池に、ユーザが孔１３、１１１を形成する場合の切断位置を説明するための説明図である。ここでは、切断線１３Ａにより組電池の先端を切断することで孔を形成する場合と、切り込み線１３Ｂにより組電池１に切り込みをいれることで孔を形成する場合について説明する。切断線１３Ａは、扁平電池間での電解液の液絡を防止するため、セパレータ４１、４２、４３の外側、すなわちセパレータを切断しない位置（図では、セパレータ４３の頂点より上の位置）であることが望ましい。これにより、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１０、１１に孔が形成される。また、切り込み線１３Ｂにより、組電池の先端に切り込みを入れることで、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１０、１１に孔を形成してもよい。切り込み線１３Ｂについても、セパレータ４１、４２、４３の外側、すなわちセパレータを切断しない位置であることが望ましい。

【0080】

図１０は、図４に示す５角形の組電池の切断線１３Ａおよび切り込み線１３Ｂの一例を示す図である。図１１は、図６に示す１６角形の組電池の切断線１３Ａおよび切り込み線１３Ｂの一例を示す図である。

【0081】

＜変形例２＞
図１２は、変形例２の隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１０，１１の孔の一例を示す図である。本変形例の組電池は、組電池内部に電解液を有していない電池である。本変形例の隔離フィルム７１、７２は、電解液を流入するための少なくとも１つの孔１４、（液孔）を備える。また、外装フィルム１０、１１も、電解液を流入するための少なくとも１つの孔１１４、（液孔）を備える。孔１１４は外装フィルム１０または１１のどちらか一方のみ備えていてもよい。図示する例では、孔１４、１１４は１つであるが、複数の孔を有してもよい。また、孔１４の位置は、組電池の内部に電解液を流入するために、セパレータ４１、４２、４３の内側であって、正極、負極、正極集電体および負極集電体の外側に形成されることが望ましい。

【0082】

本変形例では、ユーザが組電池を使用する際に孔１４、１１４から電解液を含浸させることで、孔１４、１１４から電解液が組電池の内部に流入し、組電池の発電または放電が開始される。これにより、ユーザが組電池を使用する前に生じる、電解液の揮発による液枯れ、正極及び負極の腐食、自己放電といった問題の発生を抑制することができる。また、孔１４、１１４は、図１２に示すように、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１１にあらかじめ形成されていてもよい。あるいは、ユーザが、組電池を使用する際に、組電池の先端部をハサミやカッターなどで切断することで、孔１４、１１４を形成してもよい。

【0083】

図１３は、図１に示す三角形の組電池に、ユーザが孔１４、１１４を形成する場合の切断位置を説明するための説明図である。ここでは、切断線１４Ａにより組電池の先端を切断することで孔を形成する場合と、切り込み線１４Ｂにより組電池１に切り込みをいれることで孔を形成する場合について説明する。切断線１４Ａは、セパレータ４１、４２、４３３に孔を形成する必要があるため、セパレータ４１、４２、４３の内側、すなわちセパレータを切断する位置（図では、セパレータ４３の頂点より下の位置）で、正極および負極を切断しない位置であることが望ましい。これにより、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１０、１１に孔が形成される。また、切り込み線１４Ｂにより、先端に切り込みを入れることで、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１０、１１に孔を形成してもよい。切り込み線１３Ｂの場合も、セパレータの内側、すなわちセパレータを切断する位置で、正極および負極を切断しない位置であることが望ましい。

【0084】

図１４は、図４に示す５角形の組電池の切断線１４Ａおよび切り込み線１４Ｂの一例を示す図である。図１５は、図６に示す１６角形の組電池の切断線１４Ａおよび切り込み線１４Ｂの一例を示す図である。

【0085】

＜変形例３＞
図１６は、変形例３の隔離フィルム７１、７２の孔の一例を示す図である。本変形例の組電池は、組電池内部に電解質１５を有しており、孔（液孔）１４、１１４から溶媒を流入する点において、変形例２と異なり、その他については、変形例２と同様である。溶媒には、例えば水などを用いることができる。なお、図示する例では、電解質１５は、セパレータ４１、４２、４３と、負極５１、５２、５３との間に配置されているが、これに限定されない。ただし、電解質１５は、セパレータに接する位置が望ましい。また、図示する例では、各扁平電池が電解質１５を備えるが、組電池全体で１つの電解質１５を備えこととしてもよい。

【0086】

電解質１５は、正極と負極との間で金属イオン及び水酸化物イオンの移動が可能な物質であればよい。電解質１５は、特に限定されない。電解質１５は、例えば、塩酸、塩化ナトリウムや、塩化カリウム、塩化マグネシウム、などの塩化物、酢酸、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグネシウム無水和物、酢酸マグネシウム四水和物などの酢酸塩、クエン酸、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸マグネシウムなどのクエン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸マグネシウムなどのピロリン酸塩、メタリン酸ナトリウム、メタリン酸カリリウム、メタリン酸マグネシウムなどのメタリン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物、その他、アンモニウム塩、リン酸、リン酸塩、炭酸、ＨＥＰＥＳ（4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid）などで構成することが好ましい。

【0087】

本変形例の隔離フィルム７１、７２は、溶媒を流入するための少なくとも１つの孔１４、（液孔）を備える。また、外装フィルム１０、１１も、溶媒を流入するための少なくとも１つの孔１１４（液孔）を備える。本変形例では、ユーザが組電池を使用する際に孔１４、１１４から溶媒を含浸させることで、溶媒が組電池の内部に流入し、組電池の発電または放電が開始される。これにより、ユーザが組電池を使用する前に生じる、電解液の揮発による液枯れ、正極及び負極の腐食、自己放電といった問題の発生を抑制することができる。また、孔１４、１１４は、図１６に示すように、隔離フィルム７１、７２および外装フィルム１１にあらかじめ形成されていてもよい。あるいは、ユーザが、組電池を使用する際に、組電池の先端部をハサミやカッターなどで切断することで、孔１４、１１４を形成してもよい。本変形例の切断線１４Ａおよび切り込み線１４Ｂについては、図１３から図１５と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【符号の説明】

【0088】

１、２、３：組電池
１０、１１：外装フィルム
２１、２２、２３：正極集電体
２１ａ、２２ａ、２３ａ：正電極端子
３１、３２、３３：正極
４１、４２、４３：セパレータ
５１、５２、５３：負極
６１、６２、６３：負極集電体
６１ａ、６２ａ、６３ａ：負電極端子
７１、７２：隔離フィルム
７１ａ：絶縁部
Ａ〜Ｐ：扁平電池
ＡＢ、ＢＣ：接合部
１１２：封止シール
１３、１４、１１１、１１４：孔
１５：電解質

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】