特開 2022-184292 外装体および電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184292

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】外装体および電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20221206BHJP

   H01M 50/474 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/477 20210101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/474

H01M50/477

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021092056

(22)【出願日】2021-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(72)【発明者】

【氏名】日高 裕

(72)【発明者】

【氏名】永田 佑佳

【テーマコード（参考）】

5H011

5H021

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD06

5H021AA02

5H021CC08

5H021CC09

5H021HH10

(57)【要約】

【課題】本開示は、凸構造の角で生じる破損を抑制した外装体を提供することを主目的とする。
【解決手段】本開示においては、電池に用いられるラミネート型の外装体であって、上記外装体は、発電要素を封入するための空間を有する凸構造を備え、上記凸構造は、頂面を有し、平面視上、上記頂面は、第１辺と、上記第１辺と交差する方向に延在する第２辺と、上記第１辺および上記第２辺を連結する連結部とを有し、平面視上、上記外装体は、上記連結部および上記第１辺の第１交差部から延在する第１延在部と、上記連結部および上記第２辺の第２交差部から延在する第２延在部と、上記第１延在部および上記第２延在部を連結する延在交差部とを有し、上記延在交差部は、厚さ方向において、上記頂面よりも低い位置にあり、上記外装体は、上記連結部、上記第１延在部および上記第２延在部を外縁部として有するテーパー面を備える、外装体を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池に用いられるラミネート型の外装体であって、
前記外装体は、発電要素を封入するための空間を有する凸構造を備え、
前記凸構造は、頂面を有し、
平面視上、前記頂面は、第１辺と、前記第１辺と交差する方向に延在する第２辺と、前記第１辺および前記第２辺を連結する連結部とを有し、
平面視上、前記外装体は、前記連結部および前記第１辺の第１交差部から延在する第１延在部と、前記連結部および前記第２辺の第２交差部から延在する第２延在部と、前記第１延在部および前記第２延在部を連結する延在交差部とを有し、
前記延在交差部は、厚さ方向において、前記頂面よりも低い位置にあり、
前記外装体は、前記連結部、前記第１延在部および前記第２延在部を外縁部として有するテーパー面を備える、外装体。

【請求項2】

平面視上、前記連結部は、直線部を有する、請求項１に記載の外装体。

【請求項3】

平面視上、前記第１辺および前記第１延在部は平行であり、かつ、前記第２辺および前記第２延在部は平行である、請求項１または請求項２に記載の外装体。

【請求項4】

前記テーパー面は、山折り部を有する、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の外装体。

【請求項5】

発電要素と、前記発電要素を封入した外装体とを、有し、
前記外装体は、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の外装体である、電池。

【請求項6】

前記電池は、前記発電要素および前記外装体の隙間を埋めるように配置されたスペーサを有し、
前記スペーサは、前記外装体における前記テーパー面と面接触可能な対応テーパー面を備え、
前記テーパー面および前記対応テーパー面が、対向するように配置されている、請求項５に記載の電池。

【請求項7】

前記スペーサは、前記発電要素のタブを固定するためのホルダ部を有する、請求項５または請求項６に記載の電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、外装体および電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、高電圧かつ高エネルギー密度な電池としてリチウムイオン電池が実用化されている。また、このような電池の態様の一つとして、発電要素をラミネートフィルム（外装体）で封入した電池が知られている。例えば、特許文献１には、正極板と負極板とをセパレータを介在しつつ積層した多角形状の発電要素の両面を覆うラミネートフィルムを備える電池外装ケースの密封構造が開示されている。また、特許文献１には、ラミネートフィルムの角部と、発電要素の角部との間の空間部を埋めるようにスペーサを配置することで、ラミネートフィルムの角部における皺発生を防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－３９２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ラミネート型の外装体に、発電要素を封入するための空間を有する凸構造を形成する場合がある。凸構造の角は外装体の破損が生じやすい。「凸構造の角」とは、後述する図３および図４に例示するように、頂面ＴＳと、第１辺Ｓ_１を含む第１側面ＳＳ_１と、第２辺Ｓ_２を含む第２側面ＳＳ_２との境界領域をいう。

【0005】

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、凸構造の角で生じる破損を抑制した外装体を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示においては、電池に用いられるラミネート型の外装体であって、上記外装体は、発電要素を封入するための空間を有する凸構造を備え、上記凸構造は、頂面を有し、
平面視上、上記頂面は、第１辺と、上記第１辺と交差する方向に延在する第２辺と、上記第１辺および上記第２辺を連結する連結部とを有し、
平面視上、上記外装体は、上記連結部および上記第１辺の第１交差部から延在する第１延在部と、上記連結部および上記第２辺の第２交差部から延在する第２延在部と、上記第１延在部および上記第２延在部を連結する延在交差部とを有し、
上記延在交差部は、厚さ方向において、上記頂面よりも低い位置にあり、
上記外装体は、上記連結部、上記第１延在部および上記第２延在部を外縁部として有するテーパー面を備える、外装体を提供する。

【0007】

本開示によれば、テーパー面を設けることで、凸構造の角で生じる破損を抑制した外装体となる。

【0008】

上記開示において、平面視上、上記連結部は、直線部を有していてもよい。

【0009】

上記開示において、平面視上、上記第１辺および上記第１延在部は平行であり、かつ、上記第２辺および上記第２延在部は平行であってもよい。

【0010】

上記開示において、上記テーパー面は、山折り部を有していてもよい。

【0011】

また、本開示においては、発電要素と、上記発電要素を封入した外装体とを、有し、上記外装体は、上述した外装体である、電池を提供する。

【0012】

本開示によれば、上述した外装体を用いることにより、構造的な信頼性が高い電池となる。

【0013】

上記開示において、上記電池は、上記発電要素および上記外装体の隙間を埋めるように配置されたスペーサを有し、上記スペーサは、上記外装体における上記テーパー面と面接触可能な対応テーパー面を備え、上記テーパー面および上記対応テーパー面が、対向するように配置されていてもよい。

【0014】

上記開示において、上記スペーサは、上記発電要素のタブを固定するホルダ部を有していてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本開示における外装体は、凸構造の角で生じる破損を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示における外装体を例示する概略平面図および概略断面図である。

【図2】本開示における外装体を例示する概略平面図および概略斜視図である。

【図3】従来の凸構造を例示する概略斜視図および概略断面図である。

【図4】本開示における凸構造を例示する概略斜視図および概略断面図である。

【図5】本開示における連結部を例示する概略平面図である。

【図6】本開示における延在部を例示する概略断面図である。

【図7】本開示におけるテーパー面を例示する概略斜視図である。

【図8】本開示における外装体を例示する概略断面図である。

【図9】本開示における外装体を例示する概略断面図である。

【図10】本開示における外装体を例示する概略断面図である。

【図11】本開示における電池を例示する概略平面図および概略断面図である。

【図12】本開示における発電要素を例示する概略斜視図および概略断面図である。

【図13】本開示におけるスペーサを例示する概略斜視図である。

【図14】本開示における発電要素、スペーサおよび外装体を例示する概略平面図である。

【図15】本開示におけるスペーサを例示する概略斜視図および概略側面図である。

【図16】本開示におけるスペーサを例示する概略斜視図である。

【図17】本開示における発電要素およびスペーサを例示する概略平面図である。

【図18】実施例および比較例で作製した外装体の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示における外装体および電池について、詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、各図において、部材の断面を示すハッチングを適宜省略している。

【0018】

Ａ．外装体
図１（ａ）は、本開示における外装体（電池外装体）を例示する概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。また、図２（ａ）は、図１（ａ）における領域Ｘを拡大した拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における矢印方向から観察した斜視図である。

【0019】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００は、発電要素（図示せず）を封入するための空間１０を有する凸構造２０を備える。さらに、凸構造２０は、頂面ＴＳを有する。また、図２（ａ）に示すように、頂面ＴＳは、第１辺Ｓ_１と、第１辺Ｓ_１と交差する方向に延在する第２辺Ｓ_２と、第１辺Ｓ_１および第２辺Ｓ_２を連結する連結部Ｓ_Ｌとを有する。また、図２（ａ）に示すように、外装体１００は、連結部Ｓ_Ｌおよび第１辺Ｓ_１の第１交差部Ｃ_１から延在する第１延在部Ｅ_１と、連結部Ｓ_Ｌおよび第２辺Ｓ_２の第２交差部Ｃ_２から延在する第２延在部Ｅ_２と、第１延在部Ｅ_１および第２延在部Ｅ_２を連結する延在交差部Ｃ_Ｅとを有する。また、図２（ｂ）に示すように、延在交差部Ｃ_Ｅは、厚さ方向Ｄ_Ｔにおいて、頂面ＴＳよりも低い位置にある。また、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体は、連結部Ｓ_Ｌ、第１延在部Ｅ_１および第２延在部Ｅ_２を外縁部として有するテーパー面ＴＰを備える。テーパー面ＴＰは、連結部Ｓ_Ｌから延在交差部Ｃ_Ｅに向けてテーパー形状を有している。

【0020】

本開示によれば、テーパー面を設けることで、凸構造の角で生じる破損を抑制した外装体となる。上述したように、凸構造の角は外装体の破損が生じやすい。ここで、図３（ａ）は、従来の凸構造を例示する概略斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図３（ａ）に示すように、従来の凸構造には、頂面ＴＳと、第１辺Ｓ_１を含む第１側面ＳＳ_１と、第２辺Ｓ_２を含む第２側面ＳＳ_２とが互いに接する頂点Ｐが存在する。

【0021】

外装体の凸構造は、通常、ラミネートフィルムに対して、エンボス加工（フランジ加工）を行うことで形成される。この際、図３（ｂ）に示すように、頂点Ｐは、プレス時の応力によって最も薄くなり、外装体の破損（例えば、ひび割れ、穴あき）が生じやすくなる。さらに、電池使用時における熱衝撃（熱応力）、および、充放電に伴う発電要素の膨張収縮による応力により、外装体の内部空間に封入された部材（例えば、発電要素、スペーサ）と、外装体とが干渉すると、頂点Ｐで特に応力集中が生じる。このような応力集中によっても、外装体の破損が生じやすくなる。

【0022】

これに対して、本開示においては、凸構造の角にテーパー面が配置されている。ここで、図４（ａ）は、本開示における凸構造を例示する概略斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図４（ａ）に示すように、テーパー面ＴＰは、連結部Ｓ_Ｌを境界にして、頂面ＴＳから折り曲げられるように形成されている。図３（ａ）では、点である頂点Ｐにプレス時の応力が集中するが、図４（ａ）では、線分である連結部Ｓ_Ｌにプレス時の応力が分散する。さらに、図３（ｂ）に示すように、頂点Ｐでの折り曲げ角度θ_１は相対的に大きいが、図４（ｂ）に示すように、連結部Ｓ_Ｌでの折り曲げ角度θ_２は、テーパー面ＴＰが存在することで、相対的に小さくなる。これらの結果、プレス時の応力によって、連結部Ｓ_Ｌが薄くなることを防止でき、外装体の破損が生じにくくなる。

【0023】

さらに、電池使用時における熱衝撃（熱応力）、および、充放電に伴う発電要素の膨張収縮による応力により、外装体の内部空間に封入された部材（例えば、発電要素、スペーサ）と、外装体とが干渉した場合であっても、点である頂点Ｐではなく、面であるテーパー面ＴＰに応力が分散することで、応力集中による外装体の破損が生じにくくなる。また、後述するように、テーパー面と面接触可能な対応テーパー面を備えるスペーサを用いることで、応力集中による外装体の破損を顕著に抑制することができる。

【0024】

また、上述したように、特許文献１には、ラミネートフィルムの角部と、発電要素の角部との間の空間部を埋めるように、スペーサを配置することで、ラミネートフィルムの角部における皺発生を防止することが開示されている。スペーサを配置することで、皺発生を防止することはできるものの、凸構造の角は、図３（ａ）に示す構造と同様であり、外装体の破損を抑制することは難しい。

【0025】

本開示における外装体について、さらに詳細に説明する。図１（ｂ）に示すように、外装体１００は、発電要素（図示せず）を封入するための空間１０を有する凸構造２０を備える。凸構造２０は、頂面ＴＳおよび側面ＳＳを有し、空間１０は、頂面ＴＳおよび側面ＳＳにより形成された空間である。頂面ＴＳは、平面状であってもよく、曲面状であってもよい。

【0026】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、頂面ＴＳは、第１辺Ｓ_１と、第１辺Ｓ_１と交差する方向に延在する第２辺Ｓ_２とを有する。第１辺Ｓ_１および第２辺Ｓ_２は、それぞれ、直線部を有していてもよく、曲線部を有していてもよく、直線部および曲線部を有していてもよい。第１辺Ｓ_１における直線部が延びる方向と、第２辺Ｓ_２における直線部が延びる方向とのなす角度（鋭角側）は、例えば６０°以上９０°以下である。

【0027】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、頂面ＴＳは、第１辺Ｓ_１および第２辺Ｓ_２を連結する連結部Ｓ_Ｌを有する。連結部Ｓ_Ｌは、直線部を少なくとも有することが好ましい。また、連結部Ｓ_Ｌは、直線部の少なくとも一方の端部に曲線部を有することが好ましい。プレス時の応力によって、外装体が薄くなることを防止できるからである。例えば図５に示すように、連結部Ｓ_Ｌは、第１辺Ｓ_１側から順に、曲線部β_１、直線部αおよび曲線部β_２を有する。連結部Ｓ_Ｌの長さは、例えば３ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以上であってもよい。一方、連結部Ｓ_Ｌの長さは、例えば２０ｍｍ以下である。

【0028】

図５に示すように、曲線部β_１は、第１交差部Ｃ_１において、第１辺Ｓ_１に連結されていてもよい。曲線部β_１は、仮想円の円弧として近似することができる。仮想円の半径（曲線部β_１の曲率半径）は、例えば０．５ｍｍ以上であり、２ｍｍ以上であってもよい。曲線部β_１に対応する円弧（仮想円の円弧）の中心角は、例えば２０°以上７０°以下であり、３０°以上６０°以下であってもよい。

【0029】

図５に示すように、直線部αは、一端が曲線部β_１に連結され、他端が曲線部β_２に連結されていてもよい。特に図示しないが、直線部αの一端は、第１交差部Ｃ_１において、第１辺Ｓ_１に連結されていてもよい。同様に、直線部αの他端は、第２交差部Ｃ_２において、第２辺Ｓ_２に連結されていてもよい。直線部αの長さは、例えば１ｍｍ以上であり、２ｍｍ以上であってもよく、３ｍｍ以上であってもよい。また、直線部αは、連結部Ｓ_Ｌの中点（連結部Ｓ_Ｌの全長の半分に位置する点）を含むことが好ましい。

【0030】

図５に示すように、曲線部β_２は、第２交差部Ｃ_２において、第２辺Ｓ_２に連結されていてもよい。曲線部β_２は、仮想円の円弧として近似することができる。仮想円の半径（曲線部β_２の曲率半径）は、例えば０．５ｍｍ以上であり、２ｍｍ以上であってもよい。曲線部β_２に対応する円弧（仮想円の円弧）の中心角は、例えば２０°以上７０°以下であり、３０°以上６０°以下であってもよい。曲線部β_２における仮想円の半径と、曲線部β_１における仮想円の半径とは、互いに、同じであってもよく、異なっていてもよい。同様に、曲線部β_２に対応する円弧の中心角と、曲線部β_１に対応する円弧の中心角とは、互いに、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0031】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００は、平面視上、連結部Ｓ_Ｌおよび第１辺Ｓ_１の第１交差部Ｃ_１から延在する第１延在部Ｅ_１を有する。第１延在部Ｅ_１は、直線部を有することが好ましい。また、第１辺Ｓ_１および第１延在部Ｅ_１は平行であることが好ましい。具体的には、第１辺Ｓ_１における直線部が延びる方向と、第１延在部Ｅ_１における直線部が延びる方向とが、平行であることが好ましい。本開示における平行とは、上記２つの方向のなす角度（鋭角側）が、３０°以下であることをいい、１５°以下であってもよい。また、図６（ａ）は、本開示における外装体の概略側面図である。図６（ａ）に示すように、厚さ方向Ｄ_Ｔに直交する方向における第１延在部Ｅ_１の長さをＬ_１とする。Ｌ_１は、例えば２ｍｍ以上であり、７ｍｍ以上であってもよい。一方、Ｌ_１は、例えば１５ｍｍ以下である。

【0032】

図２（ａ）に示すように、外装体１００は、平面視上、連結部Ｓ_Ｌおよび第２辺Ｓ_２の第２交差部Ｃ_２から延在する第２延在部Ｅ_２を有する。第２延在部Ｅ_２は、直線部を有することが好ましい。また、第２辺Ｓ_２および第２延在部Ｅ_２は平行であることが好ましい。具体的には、第２辺Ｓ_１における直線部が延びる方向と、第２延在部Ｅ_２における直線部が延びる方向とが、平行であることが好ましい。また、図６（ｂ）は、本開示における外装体の概略側面図である。図６（ｂ）に示すように、厚さ方向Ｄ_Ｔに直交する方向における第２延在部Ｅ_２の長さをＬ_２とする。Ｌ_２は、例えば２ｍｍ以上であり、７ｍｍ以上であってもよい。一方、Ｌ_２は、例えば１５ｍｍ以下である。Ｌ_１およびＬ_２は、互いに、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0033】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００は、第１延在部Ｅ_１および第２延在部Ｅ_２を連結する延在交差部Ｃ_Ｅを有する。延在交差部Ｃ_Ｅの平面視形状は、Ｒ形状であることが好ましい。また、図２（ｂ）に示すように、延在交差部Ｃ_Ｅは、厚さ方向Ｄ_Ｔにおいて、頂面ＴＳよりも低い位置にある。また、図２（ｂ）における延在交差部Ｃ_Ｅは、厚さ方向Ｄ_Ｔにおいて、フランジ面Ｆよりも高い位置にあるが、フランジ面Ｆと同じ位置にあってもよい。

【0034】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００は、連結部Ｓ_Ｌ、第１延在部Ｅ_１および第２延在部Ｅ_２を外縁部として有するテーパー面ＴＰを備える。テーパー面ＴＰは、平面状であってもよく、曲面状であってもよい。また、テーパー面ＴＰは、山折り部を有していてもよい。例えば、図７（ａ）に示すように、テーパー面ＴＰは、一端が連結部Ｓ_Ｌに連結され、他端が延在交差部Ｃ_Ｅに連結された山折り部Ｍを有していてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、テーパー面ＴＰは、一端が第１延在部Ｅ_１に連結され、他端が第２延在部Ｅ_２に連結された山折り部Ｍを有していてもよい。山折り部Ｍは、直線部を有していてもよく、曲線部を有していてもよく、直線部および曲線部を有していてもよい。

【0035】

また、本開示における外装体は、テーパー面を１つのみ備えていてもよく、複数備えていてもよい。例えば図１（ａ）に示す頂面ＴＳは、辺Ｒ_１と、辺Ｒ_１と交差する方向に延在する辺Ｒ_２と、辺Ｒ_１に対向する辺Ｒ_３と、辺Ｒ_１と交差し、かつ、辺Ｒ_２に対向する辺Ｒ_４とを有する。これまでの説明では、辺Ｒ_１を第１辺とし、辺Ｒ_２を第２辺とした。この例に限らず、本開示においては、辺Ｒ_１を第１辺とし、辺Ｒ_２を第２辺としたうえで、さらに、辺Ｒ_２を第１辺とし、辺Ｒ_３を第２辺としてもよい。この場合、外装体は、テーパー面を２つ備える。このように、本開示における外装体は、テーパー面を複数備えていてもよい。また、図１（ａ）に示す頂面ＴＳが、辺Ｒ_１、辺Ｒ_２、辺Ｒ_３、辺Ｒ_４を有する場合、凸構造は４つの角を有する。４つの角において、その１つに、テーパー面が形成されていてもよく、２つにテーパー面が形成されていてもよく、３つにテーパー面が形成されていてもよく、４つにテーパー面が形成されていてもよい。

【0036】

また、図１（ｂ）に示すように、凸構造２０の高さをＴとする。凸構造２０の高さＴは、特に限定されないが、３ｍｍ以上であることが好ましい。Ｔが大きくなるほど、プレス時の応力は集中しやすくなる。これに対して、本開示においては、テーパー面を設けることで、高さＴが大きい場合であっても、凸構造の連結部Ｓ_Ｌにおける厚さが薄くなることを効果的に抑制できる。一方、凸構造２０の高さＴは、例えば１５ｍｍ以下である。

【0037】

本開示における外装体は、上述した凸構造を１つ有していてもよく、２つ有していてもよい。例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００ａ、１００ｂは、それぞれ、凸構造２０を１つ有していてもよい。図８（ａ）、（ｂ）では、外装体１００ａ、１００ｂという２つの外装体を用いて、発電要素１１０を封入している。この場合、外装体１００ａおよび外装体１００ｂは、シール部１００ｓにおいて接合される。一方、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００は、凸構造２０を２つ有していてもよい。図９（ａ）、（ｂ）では、１つの外装体１００を用いて、発電要素１１０を封入している。この場合、図９（ｂ）に示すように、２つの凸構造２０の間に位置する部分が、折り畳み部１００ｆとなる。なお、図９（ａ）に示す外装体１００は、厳密には、凸構造ではなく、凹構造を有しているが、凹構造を上下に反転させれば、凸構造と同一の構造となる。

【0038】

本開示における外装体は、ラミネート型の外装体である。ラミネート型の外装体は、熱融着層および金属層がラミネートされた構造を有する。例えば図１０に示す外装体１００は、熱融着層１、金属層２および樹脂層３を、厚さ方向に沿って、この順に有する。熱融着層１の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。金属層２の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が挙げられる。樹脂層３の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンが挙げられる。熱融着層１の厚さは、例えば４０μｍ以上１００μｍ以下である。金属層２の厚さは、例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。樹脂層３の厚さは、例えば２５μｍ以上６０μｍ以下である。

【0039】

本開示における外装体は、通常、電池に用いられる。電池の詳細については後述する。また、本開示における外装体の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ラミネートフィルムにエンボス加工（フランジ加工）を行い、上記凸構造を形成するエンボス加工工程を有する製造方法が挙げられる。また、エンボス加工に用いられる型として、通常、テーパー面に対応する形状を有する型を用いる。エンボス加工では、通常、雄型および雌型の間にラミネートフィルム（ラミネートシート）を配置し、プレスすることで凸構造が形成される。雄型および雌型に、それぞれ、テーパー面に対応する形状が形成されている。プレス条件については、特に限定されず、通常の条件を採用することができる。

【0040】

Ｂ．電池
図１１（ａ）は、本開示における電池を例示する概略平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）に示す電池（ラミネート電池）２００は、発電要素１１０と、発電要素１１０を封入した外装体１００と、を有する。さらに、電池２００は、外装体１００の内部で正極タブ（図示せず）と電気的に接続され、かつ、外装体１００の外部まで延出した正極端子１２０と、外装体１００の内部で負極タブ（図示せず）と電気的に接続され、かつ、外装体１００の外部まで延出した負極端子１３０と、を有する。本開示においては、外装体１００として、上述した外装体を用いる。

【0041】

本開示によれば、上述した外装体を用いることにより、構造的な信頼性が高い電池となる。

【0042】

１．外装体
本開示における外装体は、発電要素を封入するための部材である。本開示における外装体については、上記「Ａ．外装体」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。

【0043】

２．発電要素
発電要素は、外装体の内部空間に封入される部材である。図１２（ａ）は、本開示における発電要素を例示する概略斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１２（ａ）、（ｂ）に示す発電要素１１０は、正極活物質層２１と、負極活物質層２２と、正極活物質層２１および負極活物質層２２の間に配置された固体電解質層２３と、正極活物質層２１の集電を行う正極集電体２４と、負極活物質層２２の集電を行う負極集電体２５と、を有する。正極集電体２４は、正極端子（図示せず）と電気的に接続するための正極タブ２４ｔを有し、負極集電体２５は、負極端子（図示せず）と電気的に接続するための負極タブ２５ｔを有する。

【0044】

正極活物質層は、正極活物質を少なくとも含有し、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等の酸化物活物質が挙げられる。導電材としては、例えばカーボン材料が挙げられる。電解質としては、例えば、液体電解質（電解液）、固体電解質が挙げられる。電解液としては、例えば、ＬｉＰＦ_６等のＬｉ塩を、カーボネート系溶媒に溶解させた電解液が挙げられる。一方、固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質、ゲル電解質、ポリマー電解質が挙げられる。バインダーとしては、例えば、ＰＶＤＦ等のフッ素系バインダーが挙げられる。

【0045】

負極活物質層は、負極活物質を少なくとも含有し、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。負極活物質としては、例えば、Ｓｉ単体、Ｓｉ合金、Ｓｉ酸化物等のＳｉ系活物質、グラファイト等のグラファイト系活物質、チタン酸リチウム等の酸化物系活物質が挙げられる。Ｓｉ系活物質は、充放電時の体積変化が大きいため外装体の破損が生じやすいが、上述した外装体を用いることで、外装体の破損を抑制することができる。負極活物質層における導電材、電解質およびバインダーについては、上述した正極活物質層に記載した内容と同様である。

【0046】

電解質層は、電解質を少なくとも含有し、バインダーをさらに含有していてもよい。電解質およびバインダーについては、上述した正極活物質層に記載した内容と同様である。電解質層が液体電解質を含有する場合、電解質層はセパレータに液体電解質を含浸させた層であってもよい。電解質層が固体電解質を含有する場合、そのような電池は、一般的に全固体電池と称される。本開示における電池は、全固体電池であってもよい。

【0047】

発電要素は、正極活物質層、電解質層および負極活物質層を有する発電単位を少なくとも有する。発電要素は、厚さ方向に沿って配置された、複数の発電単位を有することが好ましい。複数の発電単位は、互いに直列に接続されていてもよく、互いに並列に接続されていてもよい。

【0048】

３．スペーサ
本開示における電池は、発電要素および外装体の隙間を埋めるように配置されたスペーサを有していてもよい。スペーサは、外装体におけるテーパー面と面接触可能な対応テーパー面を備えることが好ましい。凸構造の角で生じる破損をさらに抑制できるからである。ここで、図１３（ａ）は、本開示におけるスペーサを例示する概略斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のスペーサを、背後から観察した場合の概略斜視図である。図１３（ａ）に示すように、スペーサ１４０は、外装体におけるテーパー面（図示せず）と面接触可能な対応テーパー面ＴＰ´を備えることが好ましい。

【0049】

図１３（ａ）、（ｂ）に示すスペーサ１４０について、詳細に説明する。スペーサ１４０は、対応頂面ＴＳ´を有する。平面視上、対応頂面ＴＳ´は、対応第１辺Ｓ_１´と、対応第１辺Ｓ_１´と交差する方向に延在する対応第２辺Ｓ_２´と、対応第１辺Ｓ_１´および対応第２辺Ｓ_２´を連結する対応連結部Ｓ_Ｌ´とを有する。また、平面視上、スペーサ１４０は、対応連結部Ｓ_Ｌ´および対応第１辺Ｓ_１´の対応第１交差部Ｃ_１´から延在する対応第１延在部Ｅ_１´と、対応連結部Ｓ_Ｌ´および対応第２辺Ｓ_２´の対応第２交差部Ｃ_２´から延在する対応第２延在部Ｅ_２´と、対応第１延在部Ｅ_１´および対応第２延在部Ｅ_２´を連結する対応延在交差部Ｃ_Ｅ´とを有する。また、対応延在交差部Ｃ_Ｅ´は、厚さ方向において、対応頂面ＴＳ´よりも低い位置にある。また、スペーサ１４０は、対応連結部Ｓ_Ｌ´、対応第１延在部Ｅ_１´および対応第２延在部Ｅ_２´を外縁部として有する対応テーパー面ＴＰ´を備える。

【0050】

また、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、外装体１００におけるテーパー面と、スペーサ１４０における対応テーパー面とが、対向するように配置され、スペーサ１４０が、発電要素１１０および外装体１００の隙間を埋めることが好ましい。

【0051】

本開示におけるスペーサは、発電要素のタブを固定するためのホルダ部を有していてもよい。すなわち、スペーサおよびホルダは、一体型であってもよい。スペーサがホルダ部を有することで、発電要素を外装体に封入する際に、タブに皺が生じることを抑制できる。例えば図１５（ａ）、（ｂ）に示すスペーサ１４０は、複数の対応テーパー面ＴＰ´を備え、さらに、発電要素のタブを固定するためのホルダ部１５１を有する。図１５（ａ）、（ｂ）では、発電要素のタブを固定するための貫通部１５２が形成されており、貫通部１５２を構成する壁部がタブの移動を制限することで、発電要素のタブを固定する。ホルダ部は、厚さ方向におけるタブの移動を制限してもよく、厚さ方向とは垂直な方向におけるタブの移動を制限してもよく、厚さ方向、および、厚さ方向とは垂直な方向におけるタブの移動を制限してもよい。また、ホルダ部１５１は、発電要素のタブと、電極端子との両方を固定してもよい。特に、ホルダ部１５１は、発電要素のタブと電極端子との接合部を固定することが好ましい。

【0052】

また、図１６に示すように、ホルダ部１５１を有するスペーサ１４０は、厚さ方向において、２つに分割されていてもよい。すなわち、スペーサ１４０は、一対の部材である、第１部材１４０ａおよび第２部材１４０ｂを有していてもよい。図１６に示す第１部材１４０ａおよび第２部材１４０ｂには、それぞれ、発電要素のタブを固定するための切欠部１５３が形成されている。一対の切欠部１５３を対向するように配置することで、切欠部１５３を構成する壁部がタブの移動を制限し、発電要素のタブを固定する。なお、第１部材１４０ａおよび第２部材１４０ｂは、切欠部１５３を有しなくてもよい。

【0053】

また、図１７に示すように、ホルダ部１５１を有するスペーサ１４０は、発電要素１１０のタブを固定しつつ、外装体におけるテーパー面（図示せず）と、スペーサ１４０における対応テーパー面ＴＰ´とが、対向するように配置される。

【0054】

４．電池
本開示における電池は、通常、正極タブに接続された正極端子と、負極タブに接続された負極端子とを有する。正極端子および負極端子は、それぞれ、一端が、外装体の外部に配置され、他端が外装体の内部に配置される。正極端子および負極端子については、公知の電極端子を用いることができる。また、本開示における電池は、典型的には、リチウムイオン二次電池である。本開示における電池の製造方法は、特に限定されないが、外装体の内部に、電極端子を取り付けた発電要素を収納し、減圧雰囲気で、収納された発電要素の周囲に位置する外装体をヒートシールすることで熱融着させる方法が挙げられる。

【0055】

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

【実施例0056】

［実施例１］
ラミネートフィルムと、テーパー面に対応する形状が形成された金型（雄型および雌型）を準備した。ラミネートフィルムに対して、金型を用いてエンボス加工を行い、外装体を得た。図１８（ａ）に示すように、得られた外装体には、目的とするテーパー面が形成されていた。

【0057】

次に、正極活物質としてＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２を用い、負極活物質としてＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２を用い、固体電解質としてＬｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５系の硫化物固体電解質を用いて発電要素を作製した。得られた発電要素を、外装体のテーパー面と面接触可能な対応テーパー面を備えるスペーサとともに、外装体に配置し、減圧雰囲気で、発電要素の周辺に位置する部分の外装体をシールすることで、電池を得た。

【0058】

［比較例１］
テーパー面に対応する形状が形成されていない金型（雄型および雌型）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして外装体を得た。図１８（ｂ）に示すように、得られた外装体には、テーパー面が形成されていなかった。得られた外装体を用いたこと、および、テーパー面が形成されていない従来のスペーサを用いたこと以外は、実施例１と同様にして電池を得た。

【0059】

［評価］
実施例１および比較例１得られた電池に対して、－１５℃～９５℃の条件で熱衝撃試験を行った。その結果、比較例１では、３５サイクル後に凸構造の頂点に穴あきが確認された。これに対して、実施例１では、１６００サイクル後であっても、外装体の破損は確認されなかった。このように、テーパー面を設けることで、凸構造の角で生じる破損を抑制した外装体となることが確認された。

【符号の説明】

【0060】

１ … 熱融着層
２ … 金属層
３ … 樹脂層
１０ … 空間
２０ … 凸構造
１００ … 外装体
１１０ … 発電要素
１２０ … 正極端子
１３０ … 負極端子
１４０ … スペーサ
２００ … 電池

【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】

【図17】

【図18】