特開 2023-88018 多セル型電池

(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】P2023088018

(43)【公開日】2023-06-26

(54)【発明の名称】多セル型電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/124 20210101AFI20230619BHJP

   H01M 50/112 20210101ALI20230619BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20230619BHJP

   H01M 50/119 20210101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

H01M50/124

H01M50/112

H01M50/121

H01M50/119

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021202631

(22)【出願日】2021-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】羽田 恭章

(72)【発明者】

【氏名】森木 絢斗

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 靖典

【テーマコード（参考）】

5H011

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA09

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD09

5H011DD23

(57)【要約】

【課題】水素の透過を抑制するバリア層の破れが生じにくい多セル型電池を提供すること。
【解決手段】本開示技術に係る多セル型電池１では、内部が隔壁６により複数のセル７に区画されている樹脂製の容器の各セル７に発電要素８が収納されているとともに、容器の外面における隔壁６の外側の位置に、隔壁６に沿った凸状のリブ１２が形成されており、リブ１２における隔壁６と交差する方向の断面形状は、外面３上での幅が外面から突出した頂部での幅より大きい形状であり、外面３上に、リブ１２を覆ってアルミ箔１０またはアルミラミネートフィルムが貼られている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部が隔壁により複数のセルに区画されている樹脂製の容器の各セルに発電要素が収納されている多セル型電池であって、
前記容器の外面における前記隔壁の外側の位置に、前記隔壁に沿った凸状のリブが形成されており、
前記リブにおける前記隔壁と交差する方向の断面形状は、前記外面上での幅が前記外面から突出した頂部での幅より大きい形状であり、
前記外面上に、前記リブを覆ってアルミ箔またはアルミラミネートフィルムが貼られている多セル型電池。

【請求項2】

請求項１に記載の多セル型電池であって、前記リブは、
頂部の頂面と、
前記頂面の両サイドの斜面部と、
前記頂面と前記斜面部との境目の肩部とを有する形状のものである多セル型電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示技術は、多セル型電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、特許文献１に示されるような多セル型電池が使用されている。同文献の電池では、発電要素が角形ケースにおけるそれぞれ独立した収容部に収容されている。角形ケース内の各収容部は隔壁で仕切られている。同文献の電池では、角形ケースの長側面をバリア層で覆っている。バリア層は、水素の透過を抑制するためのアルミ層である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2012-227099号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記した従来の技術には、アルミ層に破れが生じやすいという問題点があった。破れが生じやすい箇所は、内部に隔壁がある位置の外側に当たる箇所である。この箇所には、角形ケースの樹脂成形上の都合により、隔壁に沿った凸状のリブが形成されている。アルミ層はリブを覆って配置されている。リブ上に張られたアルミ層には、リブの形状に伴うストレスが掛かる。このためアルミ層がその箇所で破れやすいのである。

【0005】

本開示技術は、前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、水素の透過を抑制するバリア層の破れが生じにくい多セル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】

本開示技術の一態様における多セル型電池は、内部が隔壁により複数のセルに区画されている樹脂製の容器の各セルに発電要素が収納されている構造の電池であって、容器の外面における隔壁の外側の位置に、隔壁に沿った凸状のリブが形成されており、リブにおける隔壁と交差する方向の断面形状は、外面上での幅が外面から突出した頂部での幅より大きい形状であり、外面上に、リブを覆ってアルミ箔またはアルミラミネートフィルムが貼られているものである。

【0007】

上記態様における多セル型電池では、リブの断面形状が台形状である。このため、頂部での幅が外面上での幅より小さい形状である。この形状のため、容器の外面上に貼られたバリア層であるアルミ箔またはアルミラミネートフィルムにおいて、特定の箇所に集中してストレスが掛かることがない。このため、リブを覆う位置においてもバリア層の破れが生じにくい。

【0008】

上記態様に係る多セル型電池ではさらに、リブが、頂部の頂面と、頂面の両サイドの斜面部と、頂面と斜面部との境目の肩部とを有する形状であることが望ましい。このようになっていれば、複数の多セル型電池をスタック状態にしてスタック荷重Ｆを掛けた場合であっても、肩部同士の突き合わせ箇所での肩部の変形が少ない。このため、多セル型電池間の位置ずれが生じにくく、拘束力も十分に発揮される。

【発明の効果】

【0009】

本開示技術によれば、水素の透過を抑制するバリア層の破れが生じにくい多セル型電池が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る多セル型電池の正面図である。

【図2】図１の多セル型電池の内部構造を示す切開斜視図である。

【図3】図１中のＡ－Ａ箇所の断面図である。

【図4】実施の形態に係る多セル型電池の容器のうちリブの部分の水平断面図である。

【図5】参考例における図４に相当する図である。

【図6】スタック状態にしたときの位置ずれが小さいことを説明する断面図である。

【図7】参考例の場合に位置ずれが生じやすいことを説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示技術を具体化した実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は、図１に示す多セル型電池１として本開示技術を具体化したものである。図１の多セル型電池１は、６個の発電要素を容器２に内蔵しておりそれらの直列接続体である１つの電池として機能するように構成したものである。図１には、多セル型電池１の外面のうち、長方形状の広い面積を持つ長側面３が見えている。多セル型電池１には、正負の対外端子４、５が設けられている。

【0012】

多セル型電池１の容器２の内部は、図２に示すように隔壁６により複数のセル７に区画されている。各セル７には発電要素８が収納されている。各発電要素８は、隔壁６の上部の位置に設けられた接続箇所９にて、直列に接続されている。容器２は樹脂の成形品である。図２に示される容器２は、説明のために手前側の長側面３の部分を切除した状態で示しているものである。

【0013】

図１に戻って、多セル型電池１の長側面３には、アルミ箔１０が貼られている。アルミ箔１０は、多セル型電池１の使用時に発生することがある水素等のガスを透過させないためのバリア層である。図１中の長側面３には、上記で説明したものの他に、蓋１１が見えている。蓋１１は、上記の接続箇所９とは別にそれより低い位置に設けられているセル間接続構造を封止する部材である。当該セル間接続構造は公知であり、本開示技術としての特徴部分ではないため説明を省略する。アルミ箔１０は、長側面３のうち周辺部分および蓋１１の上を除いた大部分の領域を覆っている。アルミ箔１０は、後述するリブ１２も覆っている。

【0014】

多セル型電池１における隔壁６が設けられている位置における水平断面構造を図３に示す。図３に示されるように、容器２の長側面３における、内部に隔壁６が存在している位置の外側に該当する位置には、凸状のリブ１２が形成されている。リブ１２は、図１に破線で示されるように、縦方向に形成されている。これは、隔壁６に沿ったものである。リブ１２は、隔壁６を有する多セル構造の容器２の成形上の都合によりものである。図１におけるリブ１２は、アルミ箔１０に覆われているが、その凸状の形状により外部からでも認識可能である。

【0015】

図３中には、左右の発電要素８の正極集電部材１３および負極集電部材１４も見えている。正極集電部材１３と負極集電部材１４とは、前述の接続箇所９の位置、および蓋１１の内側の位置で互いに接続されている。これにより多セル型電池１の全体として直列接続体をなしている。図１では発電要素８を破線で示しているが、これは参考上示しているものであり、外部から発電要素８が見える訳ではない。

【0016】

リブ１２についてさらに説明する。図４に示すように、リブ１２の幅は同図中の上下で異なっている。より詳しく言えば、長側面３上での幅Ｗ１が、頂部での幅Ｗ２より大きい。このようにリブ１２の断面形状は台形状である。リブ１２の表面は、頂部の頂面１５と、頂面１５の両サイドの斜面部１６とにより構成されている。斜面部１６は、同図中で斜め上向きの斜面である。頂面１５と斜面部１６との境目には肩部１７がある。肩部１７では、頂面１５と斜面部１６とが鈍角をなしている。肩部１７は、微視的にはある程度の曲面部分を有していてもよい。図４では、発電要素８およびアルミ箔１０を省略して示している。本形態ではリブ１２の上記断面形状により、図３中に示したアルミ箔１０において、特定の箇所に強いストレスが掛かるということがない。

【0017】

これに対して図５に示すように、リブ２２の側壁部２６が斜面状でなくほぼ垂直になっていると、アルミ箔１０のうち特定の箇所に強いストレスが掛かる。強いストレスが掛かる場所は、頂面２５と側壁部２６との境目の肩部２７の上の箇所である。アルミ箔１０のこの箇所はほぼ直角に折り曲げられた形になるからである。図５のリブ２２を有する多セル型電池ではこのため、アルミ箔１０の破れがその箇所で生じやすい。一方、図４のリブ１２を有する本形態の多セル型電池１では、肩部１７の上の位置であってもアルミ箔１０の破れが生じにくい。

【0018】

本形態でリブ１２の断面形状を台形状とすることによるメリットは、上記のアルミ箔１０の破れの抑制以外にもある。第１に、スタック状態での多セル型電池１同士の位置ずれを抑制できることが挙げられる。図５のような矩形リブ２２を有する場合には位置ずれが生じやすいのに対して、台形状のリブ１２とすることにより位置ずれが抑制されるのである。複数の多セル型電池１をスタック状態にすると、図６に示すように、多セル型電池１の長側面３同士が向き合うことになる。さらに、リブ１２同士が突き合わせられる。このときのリブ１２同士での位置のずれＰが位置ずれである。矩形リブ２２の場合にはずれＰが大きいのに対して、リブ１２が台形状である場合にはずれＰが小さいのである。

【0019】

矩形リブ２２の場合に位置ずれが生じる原因は、頂面２５の引けにある。頂面２５の引けとは、頂面２５がわずかに凹面状となっていることによる凹みである（図５参照）。凹みの深さを引け量Ｄという。頂面２５の引けは、樹脂成形の都合上不可避的にある程度生じるものである。矩形リブ２２を有する多セル型電池をスタック状態にすると、図７に示すように、肩部２７同士が突き合わせられる形となり、矩形リブ２２の中央部分には隙間２８ができる。隙間２８は、引け量Ｄの約２倍である。このような状態であることから、多セル型電池にスタック荷重Ｆが掛かると、ずれＰが生じやすい。肩部２７同士が突き合い、かつ隙間２８がある程度大きいことから、もともとのずれＰの量が公差の範囲内であったとしても、スタック荷重Ｆに基づき横向きの力が働くためである。このためずれＰが拡大され、目視でも把握できる程度に大きくなってしまうことがある。

【0020】

これに対して台形状のリブ１２を有する本形態の場合には、まず引け量Ｄ自体が図５の場合よりも小さい。引け量Ｄは概ね、頂面の幅に比例する。図４における長側面３上での幅Ｗ１が矩形リブ２２の幅と同じくらいだとすれば、頂部での幅Ｗ２と当然それより小さい。このため引け量Ｄが矩形リブ２２の場合より小さいのである。図４の場合でも、肩部１７同士の突き合わせ状態にはなっている。しかし、肩部１７は鈍角であるためさほど急峻ではなく、また上記のように引け量Ｄも小さいため、スタック荷重Ｆが掛かっても、それに基づく左右方向の力はごくわずかである。このため、もともと公差の範囲内のずれＰがあったとしても、拡大されることはない。このためずれＰが小さいのである。

【0021】

上記のずれＰの大小が生じる要因により、スタック荷重Ｆによる拘束力にも差が出る。矩形リブ２２の場合には、突き合わされている肩部２７が急峻であり引け量Ｄも大きいため、事実上、矩形リブ２２同士の突き合わせが、両端の肩部２７の箇所でのみ起こっているといえる。このため肩部２７が撓んでしまい、拘束力が十分には発揮されないのである。

【0022】

これに対して、本形態の台形状のリブ１２の場合には、肩部１７自体の形状が緩やかであり、引け量Ｄも小さい。このため肩部１７の撓みがほとんどなく、頂面１５の全体同士が突き合わせられていると言ってよい状況にある。そして、肩部１７と、スタック荷重Ｆの作用位置である頂面１５の中央との間の距離が短い。このため十分な拘束力が発揮される。

【0023】

第２に、内圧に対する耐性が犠牲になっていないことが挙げられる。多セル型電池１の使用状況によりセル７の内圧が上昇する場合がある。そのような場合にはセル７が膨張しようとして、容器２を変形させようとする力が働くことになる。その力は長側面３の面と隔壁６との接続部位にクラックを生じさせるように作用する。容器２にリブ１２もしくはリブ２２が形成する目的として、上記のクラックの発生に対する抵抗力を付与することが挙げられる。クラックの発生に対する抵抗力は、リブ１２、２２の底部での幅に依存する。リブ１２の長側面３上での幅Ｗ１は矩形リブ２２の幅と同等程度あるので、矩形リブ２２の場合と比較して、クラックの発生に対する抵抗力が劣っているということはない。

【0024】

第３に、台形状のリブ１２の場合には、矩形リブ２２の場合よりも断面積が小さい。このことは樹脂の必要量がその分少なくて済むことを示している。このため台形状のリブ１２の場合には、矩形リブ２２の場合と比較して、製品重量の軽量化、必要とする原料樹脂量の削減という点で優れている。

【0025】

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば、多セル型電池１における、隔壁６を有する容器２の外面上の、隔壁６の外側に相当する位置にリブ１２を設けるとともに、リブ１２の断面形状を台形状としている。これにより、容器２の外面側に設けたバリア層であるアルミ箔１０の破れが生じにくい多セル型電池１が実現されている。

【0026】

本実施の形態および実施例は単なる例示にすぎず、本開示技術を何ら限定するものではない。したがって本開示技術は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、容器２の具体的な形状は任意である。容器２におけるセル７の数も任意である。容器２における発電要素８の接続形態は直列には限られない。

【0027】

容器２を構成する合成樹脂の種類には特段の限定はない。発電要素８の電池種は、充放電時に水素等のガスの発生があるものであれば何でもよい。主として挙げられるのはニッケル水素電池であるが、それに限定されるものではない。バリア層としてはアルミ箔１０を挙げたが、アルミ層と樹脂フィルムを積層したものであるアルミラミネートフィルムであってもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 多セル型電池 １０ アルミ箔
２ 容器 １２ リブ
３ 長側面 １５ 頂面
６ 隔壁 １６ 斜面部
７ セル １７ 肩部
８ 発電要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】