特開 2024-157625 電池セル

(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】P2024157625

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】電池セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/103 20210101AFI20241031BHJP

   H01M 50/54 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/46 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/466 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/595 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H01M50/103

H01M50/54

H01M50/46

H01M50/466

H01M50/586

H01M50/595

H01M50/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072071

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(74)【代理人】

【識別番号】100127236

【弁理士】

【氏名又は名称】天城 聡

(72)【発明者】

【氏名】大道寺 孝夫

(72)【発明者】

【氏名】大岡 愛佳

【テーマコード（参考）】

5H011

5H021

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA17

5H011CC06

5H011CC12

5H011KK01

5H021AA06

5H021CC18

5H043AA02

5H043BA11

5H043CA04

5H043CA13

5H043DA02

5H043EA07

5H043EA35

5H043GA27

(57)【要約】

【課題】蓋材の角部の封止性の向上と、蓋材の位置ずれの抑制と、の双方を実現する。
【解決手段】電池セル１０は、電池要素１００と、電池要素１００の端面を覆う前方蓋材２１０と、電池要素１００及び前方蓋材２１０に巻き付けられた外装フィルム３００と、を備えている。前方蓋材２１０は、外装フィルム３００によって覆われた少なくとも１つの角部と、少なくとも一部分が当該角部から突出した前方突出部２１４と、を有している。前方突出部２１４及び電池要素１００の端面は、電池要素１００の端面に垂直な方向に並んでいる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池要素と、
前記電池要素の端面を覆う蓋材と、
前記電池要素及び前記蓋材に巻き付けられた外装フィルムと、
を備え、
前記蓋材が、前記外装フィルムによって覆われた少なくとも１つの角部と、少なくとも一部分が前記角部から突出した突出部と、を有し、
前記突出部と、前記電池要素の前記端面と、が前記電池要素の前記端面に垂直な方向に並んでいる、電池セル。

【請求項2】

前記突出部と、前記電池要素の前記端面と、が互いに押圧している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記突出部が前記少なくとも１つの角部に位置している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項4】

前記突出部が前記蓋材の互いに対向する一対の辺に沿って延在している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項5】

前記突出部が前記蓋材の全辺に沿って延在している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項6】

前記電池要素から引き出された複数の集電体をさらに備え、
前記複数の集電体が前記一対の辺に対して略平行な方向に互いに重なっている、請求項４に記載の電池セル。

【請求項7】

前記蓋材における前記突出部が位置する部分の面積が、前記蓋材の全面積の０．５０％以上７５％以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項8】

前記蓋材における前記突出部が位置する部分の厚さが、前記蓋材における前記突出部が位置しない部分の厚さの１．２倍以上４．０倍以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項9】

前記電池要素から引き出された複数の集電体をさらに備え、
前記複数の集電体が、前記電池要素の前記端面と、前記蓋材における前記突出部が位置しない部分と、の間に存在する隙間に収容されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項10】

前記電池要素から引き出された複数の集電体と、
前記複数の集電体に電気的に接続されたタブと、
をさらに備え、
前記複数の集電体の長さが、前記タブに近づくほど短くなっている、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項11】

前記電池要素が正極、負極及びセパレータを有し、
前記セパレータの一部分が、前記正極及び前記突出部の間と、前記負極及び前記突出部の間と、の少なくとも一方に位置している、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項12】

前記セパレータの前記一部分が、前記正極又は前記負極の端部を覆う折り返し部を有する、請求項１１に記載の電池セル。

【請求項13】

少なくとも一部分が前記突出部及び前記電池要素の前記端面の間に位置する絶縁材をさらに備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項14】

前記突出部が、前記電池要素の前記端面が位置する側に位置する所定面を有し、
前記所定面の少なくとも一部分が湾曲している、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項15】

前記突出部が、前記電池要素の前記端面が位置する側に位置する所定面と、前記所定面から延在する側面と、を有し、
前記所定面及び前記側面の交差部が、丸みを帯びており、又は前記所定面に対して斜めになっている、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池セルに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、様々な電池セルが開発されている。電池セルは、正極、負極及びセパレータを含む電池要素を有している。電池要素は、外装材によって封止されている。

【0003】

特許文献１には、電池セルの一例について記載されている。この電池セルは、電池要素の両端部を覆うカバーと、電池要素及びカバーに巻き付けられた外装材と、を備えている。カバーは、電池要素の端面に対向する平板と、平板から突出した側板と、を有している。

【0004】

特許文献２には、電池セルの一例について記載されている。この電池セルは、電池要素が収容される筐体と、電池要素の端部を覆うカバーと、を備えている。カバーは、電池要素に向けて突出した凸部を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－１０８６２３号公報

【特許文献2】中国実用新案第２０６７４２３７２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば特許文献２に記載されているように、筐体に電池要素を収容するのでなく、例えば特許文献１に記載されているように、電池要素及び蓋材に外装フィルムが巻き付けられることがある。しかしながら、電池要素及び蓋材に外装フィルムが単に巻き付けられている場合、外装フィルムが蓋材の角部に沿って折れ曲がる。よって、蓋材の角部の封止性を向上させることが難しいことがある。加えて、電池要素及び蓋材に外装フィルムが単に巻き付けられている場合、蓋材の位置ずれを抑制することが難しいことがある。例えば、電池セルが搭載された自動車の振動等の要因によって蓋材が衝撃を受けることで、蓋材の位置がずれることがある。或いは、電池セルの製造の際の真空引きによって蓋材が電池要素に向けて引き付けられることで、蓋材の位置がずれることがある。

【0007】

本発明の目的の一例は、蓋材の角部の封止性の向上と、蓋材の位置ずれの抑制と、の双方を実現することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、以下のとおりである。
［１］
電池要素と、
前記電池要素の端面を覆う蓋材と、
前記電池要素及び前記蓋材に巻き付けられた外装フィルムと、
を備え、
前記蓋材が、前記外装フィルムによって覆われた少なくとも１つの角部と、少なくとも一部分が前記角部から突出した突出部と、を有し、
前記突出部と、前記電池要素の前記端面と、が前記電池要素の前記端面に垂直な方向に並んでいる、電池セル。
［２］
前記突出部と、前記電池要素の前記端面と、が互いに押圧している、［１］に記載の電池セル。
［３］
前記突出部が前記少なくとも１つの角部に位置している、［１］に記載の電池セル。
［４］
前記突出部が前記蓋材の互いに対向する一対の辺に沿って延在している、［１］に記載の電池セル。
［５］
前記突出部が前記蓋材の全辺に沿って延在している、［１］に記載の電池セル。
［６］
前記電池要素から引き出された複数の集電体をさらに備え、
前記複数の集電体が前記一対の辺に対して略平行な方向に互いに重なっている、［４］に記載の電池セル。
［７］
前記蓋材における前記突出部が位置する部分の面積が、前記蓋材の全面積の０．５０％以上７５％以下である、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［８］
前記蓋材における前記突出部が位置する部分の厚さが、前記蓋材における前記突出部が位置しない部分の厚さの１．２倍以上４．０倍以下である、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［９］
前記電池要素から引き出された複数の集電体をさらに備え、
前記複数の集電体が、前記電池要素の前記端面と、前記蓋材における前記突出部が位置しない部分と、の間に存在する隙間に収容されている、［１］～［５］のいずれか一に記載の電池セル。
［１０］
前記電池要素から引き出された複数の集電体と、
前記複数の集電体に電気的に接続されたタブと、
をさらに備え、
前記複数の集電体の長さが、前記タブに近づくほど短くなっている、［１］～［５］のいずれか一に記載の電池セル。
［１１］
前記電池要素が正極、負極及びセパレータを有し、
前記セパレータの一部分が、前記正極及び前記突出部の間と、前記負極及び前記突出部の間と、の少なくとも一方に位置している、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［１２］
前記セパレータの前記一部分が、前記正極又は前記負極の端部を覆う折り返し部を有する、［１１］に記載の電池セル。
［１３］
少なくとも一部分が前記突出部及び前記電池要素の前記端面の間に位置する絶縁材をさらに備える、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［１４］
前記突出部が、前記電池要素の前記端面が位置する側に位置する所定面を有し、
前記所定面の少なくとも一部分が湾曲している、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［１５］
前記突出部が、前記電池要素の前記端面が位置する側に位置する所定面と、前記所定面から延在する側面と、を有し、
前記所定面及び前記側面の交差部が、丸みを帯びており、又は前記所定面に対して斜めになっている、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。

【発明の効果】

【0009】

本発明の上記態様によれば、蓋材の角部の封止性の向上と、蓋材の位置ずれの抑制と、の双方を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る電池セルの前方斜視図である。

【図2】実施形態に係る電池セルの一部分の前方拡大斜視図である。

【図3】実施形態に係る前方蓋材の後方斜視図である。

【図4】外装フィルムが取り除かれた状態における実施形態に係る電池セルの上面模式図である。

【図5】前方蓋材の前方突出部の後端面及び電池要素の前端面の間の領域の一例の拡大上面図である。

【図6】図５の第１の変形例を示す図である。

【図7】図５の第２の変形例を示す図である。

【図8】変形例１に係る前方蓋材の後方斜視図である。

【図9】変形例２に係る前方蓋材の後方斜視図である。

【図10】変形例３に係る前方蓋材の後方斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態及び変形例について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0012】

図１は、実施形態に係る電池セル１０の前方斜視図である。図２は、実施形態に係る電池セル１０の一部分の前方拡大斜視図である。図３は、実施形態に係る前方蓋材２１０の後方斜視図である。図４は、外装フィルム３００が取り除かれた状態における実施形態に係る電池セル１０の上面模式図である。図５は、前方蓋材２１０の前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面の間の領域の一例の拡大上面図である。

【0013】

各図には、説明のため、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が付されている。Ｘ方向は、電池セル１０の前後方向を示している。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交している。Ｙ方向は、電池セル１０の左右方向を示している。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に直交している。Ｚ方向は、電池セル１０の上下方向を示している。Ｘ方向を示す矢印によって指し示される方向、Ｙ方向を示す矢印によって指し示される方向及びＺ方向を示す矢印によって指し示される方向は、それぞれ、後方向、左方向及び上方向である。ただし、電池セル１０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、前後方向、左右方向及び上下方向の関係は、この例に限定されない。Ｘ方向、Ｙ方向又はＺ方向を示す黒点付き白丸は、紙面の奥から手前に向かう方向が当該方向を示す矢印によって指し示される方向であることを示している。

【0014】

図１～図５を参照して、電池セル１０について説明する。

【0015】

電池セル１０は、複数の電池要素１００、複数の正極集電体１０３、複数の負極集電体１０５、正極タブ１１０、負極タブ１２０、前方蓋材２１０、後方蓋材２２０及び外装フィルム３００を備えている。外装フィルム３００は、巻付部分３０２及び引出部分３０４を有している。

【0016】

実施形態では、図４に示すように、複数の電池要素１００がＹ方向に積層されている。各電池要素１００は、略直方体形状となっている。電池要素１００の長手方向は、Ｘ方向に対して略平行となっている。電池要素１００の短手方向は、Ｚ方向に対して略平行となっている。電池要素１００の厚み方向は、Ｙ方向に対して略平行となっている。ただし、電池要素１００の形状は、この例に限定されない。電池セル１０に含まれる電池要素１００の数は１つのみであってもよい。以下、特に断りがない限り、実施形態では、電池セル１０が複数の電池要素１００を備えるものとして説明する。

【0017】

図５に示すように、電池要素１００は、少なくとも１つの正極１０２、少なくとも１つの負極１０４及び少なくともセパレータ１０６を有している。図５に示す例では、複数の正極１０２及び複数の負極１０４がＹ方向に交互に積層されている。セパレータ１０６の少なくとも一部分は、Ｙ方向に隣り合う正極１０２及び負極１０４の間に位置している。具体的には、図５に示す例では、複数枚のシート状のセパレータ１０６の各々がＹ方向に隣り合う正極１０２及び負極１０４の間に位置している。ただし、Ｚ方向から見て、１枚のシート状のセパレータ１０６が正極１０２の上端部及び負極１０４の下端部で交互に折り返され、又は正極１０２の下端部及び負極１０４の上端部で交互に折り返されていてもよい。或いは、正極１０２、負極１０４及びセパレータ１０６は、セパレータ１０６が正極１０２及び負極１０４の間に配置されるように巻回されていてもよい。一例において、正極１０２及び負極１０４の一方の両面がセパレータ１０６によって覆われた状態で正極１０２、負極１０４及びセパレータ１０６は巻回されている。他の例において、正極１０２、セパレータ１０６及び負極１０４をこの順に含む単位積層体を複数含む積層体が巻回されていてもよい。ただし、正極１０２、負極１０４及びセパレータ１０６の巻回構造は、これらの例に限定されない。

【0018】

実施形態において、電池セル１０は、電解液を含む電池セルである。しかしながら、電池セル１０は、全固体電池であってもよい。全固体電池においては、セパレータ１０６に相当する部分に固体電解質層が設けられている。全固体電池は、電解液を含んでいない。以下、特に断りがない限り、電池セル１０は電解液を含む電池セルであるとして説明する。

【0019】

図４に示すように、正極タブ１１０は、複数の電池要素１００の前方に配置されている。正極タブ１１０は、前方蓋材２１０をＸ方向に貫通している。正極タブ１１０の前端部は、前方蓋材２１０の前面から前方に向けて突出している。正極タブ１１０の後端部は、複数の正極集電体１０３を介して複数の正極１０２に電気的に接続されている。図４に示す例において、正極タブ１１０は、前方蓋材２１０の右端側に位置している。ただし、正極タブ１１０は、前方蓋材２１０のＹ方向の略中央部に位置していてもよい。

【0020】

複数の正極集電体１０３は、複数の正極１０２から前方蓋材２１０に向けて引き出されている。複数の正極集電体１０３は、Ｙ方向に互いに重なっている。複数の正極集電体１０３の各々の前端部は、正極タブ１１０の後端部において互いに束ねられている。複数の正極集電体１０３の各々の前端部及び正極タブ１１０の後端部は、互いに電気的に接続されている。

【0021】

図４に示す例において、複数の正極集電体１０３の長さは、正極タブ１１０に近づくほど短くなっている。よって、複数の正極集電体１０３の長さが同一である場合と比較して、正極タブ１１０の近傍に位置する正極集電体１０３の余長を短くしやすくすることができる。したがって、複数の正極集電体１０３の長さが同一である場合と比較して、正極タブ１１０の近傍に位置する正極集電体１０３が電池要素１００に向けて押し込まれにくくすることができる。よって、複数の正極集電体１０３の長さが同一である場合と比較して、正極タブ１１０の近傍に位置する正極集電体１０３が他の正極集電体１０３に短絡しにくくすることもできる。

【0022】

図４に示すように、負極タブ１２０は、複数の電池要素１００の後方に配置されている。負極タブ１２０は、後方蓋材２２０をＸ方向に貫通している。負極タブ１２０の後端部は、後方蓋材２２０の後面から後方に向けて突出している。負極タブ１２０の前端部は、複数の負極集電体１０５を介して複数の負極１０４に電気的に接続されている。図４に示す例において、負極タブ１２０は、後方蓋材２２０の右端側に位置している。ただし、負極タブ１２０は、後方蓋材２２０のＹ方向の略中央部に位置していてもよい。

【0023】

複数の負極集電体１０５は、複数の負極１０４から後方蓋材２２０に向けて引き出されている。複数の負極集電体１０５は、Ｙ方向に互いに重なっている。複数の負極集電体１０５の各々の前端部は、負極タブ１２０の前端部において互いに束ねられている。複数の負極集電体１０５の各々の前端部及び負極タブ１２０の前端部は、互いに電気的に接続されている。

【0024】

図４に示す例において、複数の負極集電体１０５の長さは、負極タブ１２０に近づくほど短くなっている。したがって、上述した説明と同様の理由にしたがって、複数の負極集電体１０５の長さが同一である場合と比較して、負極タブ１２０の近傍に位置する負極集電体１０５が電池要素１００に向けて押し込まれにくくすることができる。

【0025】

前方蓋材２１０は、電池要素１００の前端面を覆っている。前方から見て、前方蓋材２１０は、Ｚ方向に対して略平行な一対の長辺及びＹ方向に対して略平行な一対の短辺を有する略長方形形状を有している。ただし、前方蓋材２１０の形状は、この例に限定されない。

【0026】

後方蓋材２２０は、電池要素１００の後端面を覆っている。後方から見て、後方蓋材２２０は、Ｚ方向に対して略平行な一対の長辺及びＹ方向に対して略平行な一対の短辺を有する略長方形形状を有している。ただし、後方蓋材２２０の形状は、この例に限定されない。

【0027】

図１及び図２に示すように、巻付部分３０２は、前方及び後方の双方に向けて開口した略筒形状となっている。巻付部分３０２の前方の開口の内部には、前方蓋材２１０が配置されている。巻付部分３０２の後方の開口の内部には、後方蓋材２２０が配置されている。巻付部分３０２は、電池要素１００、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０のＸ方向の周りに１周巻き付けられている。よって、前方蓋材２１０、後方蓋材２２０及び巻付部分３０２は、電池要素１００、複数の正極集電体１０３及び複数の負極集電体１０５を収容する収容空間を形成している。収容空間には、電池要素１００、複数の正極集電体１０３及び複数の負極集電体１０５とともに、不図示の電解液が収容されている。なお、巻付部分３０２の電池要素１００の巻き付きの態様は、上述した例に限定されない。

【0028】

後述する４つの前方突出部２１４の外周面を含めて前方蓋材２１０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の前方の開口のＸ方向の周りの内周面と、は例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、４つの前方突出部２１４の外周面を含めて前方蓋材２１０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の前方の開口のＸ方向の周りの内周面と、の間に前方封止部５１０が形成されている。

【0029】

後述する４つの後方突出部２２４の外周面を含めて後方蓋材２２０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の後方の開口のＸ方向の周りの内周面と、は例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、４つの後方突出部２２４の外周面を含めて後方蓋材２２０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の後方の開口のＸ方向の周りの内周面と、の間に後方封止部５２０が形成されている。

【0030】

図１及び図２に示すように、前方から見て、引出部分３０４は、巻付部分３０２の電池要素１００の左上側の角から引き出されている。具体的には、図２に示すように、引出部分３０４は、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂを含んでいる。第１引出部分３０４ａは、巻付部分３０２のＸ方向の周りの周方向の両端の一方から引き出されている。第２引出部分３０４ｂは、巻付部分３０２のＸ方向の周りの周方向の両端の他方から引き出されている。第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂは、例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、前方から見て、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂの間に側方封止部５３０が形成されている。引出部分３０４は、電池要素１００の上面に沿って折り曲げられている。ただし、引出部分３０４は、折り曲げられていなくてもよい。引出部分３０４の折り曲げの形状は、実施形態に係る形状に限定されない。

【0031】

図３及び図４を参照して、前方蓋材２１０について説明する。

【0032】

図３に示すように、前方蓋材２１０は、前方基材部２１２及び４つの前方突出部２１４を有している。前方基材部２１２は、金属部２１２ａ及び樹脂部２１２ｂを含んでいる。

【0033】

前方基材部２１２は、Ｘ方向に略垂直な略板形状となっている。前方基材部２１２は、Ｚ方向に対して略平行な一対の長辺及びＹ方向に対して略平行な一対の短辺を有する略長方形形状を有している。よって、Ｘ方向から見て、前方基材部２１２は、巻付部分３０２によって覆われた４つの角部を有している。実施形態において、前方基材部２１２の各角部は、略直角形状となっている。ただし、前方基材部２１２の各角部は、丸みを帯びていてもよい。前方基材部２１２の各角部では、Ｚ方向に対して略平行な長辺と、Ｙ方向に対して略平行な短辺と、が互いに交わっている。

【0034】

金属部２１２ａは、Ｚ方向に対して略平行な一対の長辺及びＹ方向に対して略平行な一対の短辺を有する略長方形形状を有している。金属部２１２ａは、導電性を有している。よって、金属部２１２ａは、電池要素１００の端子としても動作可能になっている。金属部２１２ａは、樹脂部２１２ｂよりも、水分を透過させにくい。よって、前方基材部２１２の全体が樹脂部２１２ｂによって構成されている場合と比較して、前方蓋材２１０の水分の遮断性を向上させることができる。ただし、前方基材部２１２の全体が樹脂部２１２ｂによって構成されていてもよい。

【0035】

樹脂部２１２ｂは、金属部２１２ａをＸ方向の周りに囲んでいる。具体的には、樹脂部２１２ｂは、金属部２１２ａの全辺に沿って延在している。樹脂部２１２ｂは、金属部２１２ａよりも、巻付部分３０２に熱融着によって接合しやすい。よって、前方基材部２１２の全体が金属部２１２ａによって構成されている場合と比較して、前方封止部５１０を形成しやすくすることができる。ただし、前方基材部２１２の全体が金属部２１２ａによって構成されていてもよい。

【0036】

４つの前方突出部２１４は、前方基材部２１２の４つの角部から後方に向けて突出している。各前方突出部２１４は、樹脂によって形成されている。各前方突出部２１４及び樹脂部２１２ｂは一体となっている。図３に示す例において、各前方突出部２１４は、略四角柱形状を有している。ただし、各前方突出部２１４の形状は、この例に限定されない。実施形態では、前方蓋材２１０が４つの前方突出部２１４を有しない場合と比較して、前方蓋材２１０の４つの角部における前方蓋材２１０の外周面及び巻付部分３０２の内周面の接触面積を大きくすることができる。よって、実施形態では、巻付部分３０２が前方蓋材２１０の角部に沿って折れ曲がっていても、前方蓋材２１０が４つの前方突出部２１４を有しない場合と比較して、前方蓋材２１０の角部の封止性を向上させることができる。

【0037】

図４に示すように、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、Ｘ方向に対して略平行に並んでいる。すなわち、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、電池要素１００の前端面に垂直な方向に並んでいる。具体的には、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、Ｘ方向に対して略平行に互いに押圧している。よって、Ｘ方向から見て、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面がＸ方向に垂直な方向に互いにずれている場合と比較して、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれを抑制することができる。例えば、電池セル１０が搭載された自動車の振動等の要因によって前方蓋材２１０が衝撃を受けても、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれを抑制することができる。この場合、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれによる正極集電体１０３の電池要素１００への押し込みを抑制することができる。よって、正極集電体１０３の電池要素１００への押し込みによる電池要素１００の短絡を抑制することができる。加えて、電池セル１０の製造の際の真空引きによって前方蓋材２１０が電池要素１００に向けて引き付けられても、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれを抑制することができる。

【0038】

図４に示すように、各電池要素１００の前端面と、前方基材部２１２の後面と、の間には、複数の正極集電体１０３が収容される隙間が存在している。この隙間のＸ方向の寸法は、前方基材部２１２の後面に対する前方突出部２１４の後端面の後方へのずれの大きさによって調整可能である。したがって、前方蓋材２１０が各前方突出部２１４を有しない場合と比較して、複数の正極集電体１０３が収容される隙間のＸ方向の寸法を容易に調整することができる。

【0039】

実施形態では、図３に示すように、４つの前方突出部２１４は、前方蓋材２１０の４つの角部に部分的に位置している。言い換えると、４つの角部を除いて、前方突出部２１４は、前方突出部２１４の各辺に位置していない。よって、前方蓋材２１０における４つの前方突出部２１４が位置しない部分のＸ方向の厚さＴは、前方蓋材２１０における４つの前方突出部２１４が位置する部分のＸ方向の厚さＴ１より薄くなっている。したがって、前方突出部２１４が前方蓋材２１０の全辺に沿って延在している場合と比較して、前方蓋材２１０の軽量化することができる。加えて、Ｙ方向又はＺ方向に隣り合う２つの前方突出部２１４の間の隙間は、電解液を収容するための空間としても機能することができる。

【0040】

実施形態において、前方突出部２１４は、前方蓋材２１０の角部を除いて、前方蓋材２１０の一対の長辺に位置していない。したがって、前方突出部２１４が前方蓋材２１０の一対の長辺に沿って延在している場合と比較して、前方突出部２１４がＹ方向の両端側に位置する正極集電体１０３を電池要素１００に向けて押し込むことを抑制することができる。

【0041】

前方蓋材２１０における４つの前方突出部２１４が位置する部分のＸ方向に垂直な面積の合計Ｓ１は、前方蓋材２１０のＸ方向に垂直な全面積Ｓの例えば０．５０％以上７５％以下である。比Ｓ１／Ｓが上述の範囲にある場合、比Ｓ１／Ｓが上述の範囲の下限未満である場合と比較して、前方蓋材２１０の各角部における前方蓋材２１０の外周面及び巻付部分３０２の内周面の接触面積を確保しやすくすることができる。比Ｓ１／Ｓが上述の範囲にある場合、比Ｓ１／Ｓが上述の範囲の上限より大きい場合と比較して、各電池要素１００の前端面と前方基材部２１２の後面との間に存在する隙間のＸ方向に垂直な面積を確保しやすくすることができる。

【0042】

前方蓋材２１０における各前方突出部２１４が位置する部分のＸ方向の厚さＴ１は、前方蓋材２１０における前方突出部２１４が位置しない部分のＸ方向の厚さＴの例えば１．２倍以上４．０倍以下である。比Ｔ１／Ｔが上述の範囲にある場合、比Ｔ１／Ｔが上述の範囲の下限未満である場合と比較して、各電池要素１００の前端面と前方基材部２１２の後面との間に存在する隙間のＸ方向の寸法を確保しやすくすることができ、電池セル１０の内部の空間利用率を向上させることができる。比Ｔ１／Ｔが上述の範囲内にある場合、比Ｔ１／Ｔが上述の範囲の上限より大きい場合と比較して、電池セル１０のＸ方向の寸法を低減することができる。

【0043】

実施形態において、各前方突出部２１４の後端面は、Ｘ方向に略垂直な平坦面となっている。ただし、各前方突出部２１４の後端面の少なくとも一部分は湾曲していてもよい。例えば、各前方突出部２１４の後端面は、リップル形状となっていてもよい。各前方突出部２１４の後端面の湾曲形状に応じて、各前方突出部２１４の後端面が電池要素１００の前端面に与える圧力を調整することができる。

【0044】

図４に示すように、後方蓋材２２０は、前方蓋材２１０と同様にして、後方基材部２２２及び４つの後方突出部２２４を有している。後方蓋材２２０の構造は、前方蓋材２１０の構造について説明した構造と同様にすることができる。

【0045】

次に、図５を参照して、前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面の間の領域の一例について説明する。

【0046】

図５に示す例において、各セパレータ１０６の前端部は、左方に向けて折れ曲がっている。よって、各セパレータ１０６の前端部は、各正極１０２の前端部又は各負極１０４の前端部を前方から少なくとも部分的に覆っている。したがって、各セパレータ１０６の前端部が、正極１０２の前端部及び前方突出部２１４の後端面の間と、負極１０４の前端部及び前方突出部２１４の後端面の間と、の双方に位置している。よって、各正極１０２の前端部及び各負極１０４の前端部がセパレータ１０６によって覆われずに前方に向けて露出している場合と比較して、前方突出部２１４の後端面の押圧による正極１０２及び負極１０４の短絡を抑制しやすくすることができる。図５に示す例では、各セパレータ１０６の前端部の余長部の長さ、すなわち、各セパレータ１０６における正極１０２の前端部より前方に位置する部分の長さ及び各セパレータ１０６における負極１０４の前方に位置する部分の長さは、各正極１０２の前端部及び各負極１０４の前端部を前方から少なくとも部分的に確実に覆うことが可能な長さとなっている。

【0047】

図６は、図５の第１の変形例を示す図である。

【0048】

図６に示す例では、電池要素１００の前端面と、前方突出部２１４の後端面と、の間に絶縁材２５０が位置している。絶縁材２５０は、例えば、絶縁テープである。したがって、絶縁材２５０が設けられていない場合と比較して、前方突出部２１４の後端面の押圧による正極１０２及び負極１０４の短絡を抑制しやすくすることができる。

【0049】

図７は、図５の第２の変形例を示す図である。

【0050】

図７に示す例では、Ｚ方向から見て、セパレータ１０６が、各正極１０２の後端部及び各負極１０４の前端部で交互に折り返されている。図５を用いて説明したように、複数の正極集電体１０３は、電池要素１００から前方に向けて引き出されており、複数の負極集電体１０５は、電池要素１００から後方に向けて引き出されている。したがって、セパレータ１０６の前方側の折返し部及び後方側の折返し部がそれぞれ各負極１０４の前端部及び各正極１０２の後端部を覆っていても、複数の正極集電体１０３及び複数の負極集電体１０５をそれぞれ電池要素１００から前方及び後方に向けて引き出すことができる。

【0051】

図７に示すように、セパレータ１０６の前方側の折り返し部は、各負極１０４の前端部を覆っている。したがって、電池要素１００の前端面及び前方突出部２１４の後端面の間において、セパレータ１０６の前方側の折り返し部は、負極１０４の前端部及び前方突出部２１４の後端面の間の間に位置している。よって、各負極１０４の前端部がセパレータ１０６によって覆われずに前方に向けて露出している場合と比較して、前方突出部２１４の後端面の押圧による正極１０２及び負極１０４の短絡を抑制しやすくすることができる。図７に示す例と同様にして、セパレータ１０６の後方側の折り返し部は、各正極１０２の後端部を覆っている。よって、各正極１０２の後端部がセパレータ１０６によって覆われずに後方に向けて露出している場合と比較して、後方突出部２２４の前端面の押圧による正極１０２及び負極１０４の短絡を抑制しやすくすることができる。

【0052】

次に、実施形態に係る電池セル１０の製造方法の一例について説明する。この例において、実施形態に係る電池セル１０は、以下のようにして製造されている。

【0053】

まず、電池要素１００を製造する。電池要素１００は、少なくとも１つの正極１０２、少なくとも１つの負極１０４及び少なくとも１つのセパレータ１０６を有している。電池要素１００からは複数の正極集電体１０３及び複数の負極集電体１０５が引き出されている。

【0054】

次いで、正極タブ１１０及び前方蓋材２１０を互いに接合させる。同様にして、負極タブ１２０及び後方蓋材２２０を互いに接合させる。次いで、正極タブ１１０及び複数の正極集電体１０３を互いに接合させる。同様にして、負極タブ１２０及び複数の負極集電体１０５を互いに接合させる。ただし、正極タブ１１０及び複数の正極集電体１０３を互いに接合させた後、正極タブ１１０及び前方蓋材２１０を互いに接合させてもよい。同様にして、負極タブ１２０及び複数の負極集電体１０５を互いに接合させた後、負極タブ１２０及び後方蓋材２２０を互いに接合させてもよい。

【0055】

次いで、外装フィルム３００を電池要素１００、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０のＸ方向の周りに１周巻き付ける。よって、巻付部分３０２が形成される。また、外装フィルム３００の余長を引出部分３０４として引き出す。

【0056】

次いで、４つの前方突出部２１４の外周面を含めて前方蓋材２１０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の前方の開口のＸ方向の周りの内周面と、を熱融着によって互いに接合する。よって、前方蓋材２１０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の前方の開口のＸ方向の周りの内周面と、の間に前方封止部５１０が形成される。次いで、４つの後方突出部２２４の外周面を含めて後方蓋材２２０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の後方の開口のＸ方向の周りの内周面と、を熱融着によって互いに接合する。よって、後方蓋材２２０のＸ方向の周りの外周面と、巻付部分３０２の後方の開口のＸ方向の周りの内周面と、の間に後方封止部５２０が形成される。この状態において、前方蓋材２１０、後方蓋材２２０及び巻付部分３０２は、電池要素１００、複数の正極集電体１０３及び複数の負極集電体１０５を収容する収容空間を形成している。

【0057】

次いで、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂの間の隙間を介して収容空間に電解液を注入する。次いで、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂの間の隙間を介して収容空間を真空引きする。次いで、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂを熱融着によって接合して側方封止部５３０を形成する。よって、収容空間が真空封止される。実施形態においては、真空引きによって前方蓋材２１０が電池要素１００に向けて引き付けられても、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれを各前方突出部２１４によって抑制することができる。後方蓋材２２０についても同様である。

【0058】

収容空間の真空封止の方法は、上述した例に限定されない。他の例においては、まず、第１引出部分３０４ａ及び第２引出部分３０４ｂを熱融着によって接合して側方封止部５３０を形成する。次いで、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０の少なくとも一方に設けられた注液孔を介して収容空間に電解液を注入する。次いで、当該注液孔を介して収容空間を真空引きする。次いで、当該注液孔を所定の蓋材によって塞ぐ。

【0059】

次いで、側方封止部５３０を電池要素１００の上面に沿って折り曲げる。

【0060】

このようにして、電池セル１０が製造される。

【0061】

図８は、変形例１に係る前方蓋材２１０Ａの後方斜視図である。変形例１に係る前方蓋材２１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係る前方蓋材２１０と同様である。

【0062】

変形例１に係る前方蓋材２１０Ａは、前方基材部２１２及び２つの前方突出部２１４Ａを有している。２つの前方突出部２１４Ａは、前方基材部２１２のＹ方向に対して略平行な一対の短辺に沿って延在している。よって、２つの前方突出部２１４Ａは、Ｚ方向に互いに対向している。前方基材部２１２の角部を除いて、前方基材部２１２のＺ方向に対して略平行な一対の長辺には前方突出部２１４Ａが位置していない。よって、前方蓋材２１０Ａにおける２つの前方突出部２１４Ａが位置しない部分のＸ方向の厚さは、前方蓋材２１０Ａにおける２つの前方突出部２１４Ａが位置する部分のＸ方向の厚さより薄くなっている。

【0063】

変形例１においては、実施形態よりも、前方突出部２１４Ａの後端面及び電池要素１００の前端面の接触面積を大きくすることができる。したがって、変形例１においては、実施形態よりも、電池要素１００の前端面が前方突出部２１４Ａから受ける圧力を緩和することができる。

【0064】

変形例１においても、実施形態と同様にして、前方突出部２１４Ａは、前方蓋材２１０Ａの角部を除いて、前方蓋材２１０Ａの一対の長辺に位置していない。変形例１においても、実施形態と同様にして、複数の正極集電体１０３は、Ｙ方向に互いに重なっている。したがって、前方突出部２１４Ａが前方蓋材２１０Ａの一対の長辺に沿って延在している場合と比較して、前方突出部２１４ＡがＹ方向の両端側に位置する正極集電体１０３を電池要素１００に向けて押し込むことを抑制することができる。

【0065】

図９は、変形例２に係る前方蓋材２１０Ｂの後方斜視図である。変形例２に係る前方蓋材２１０Ｂは、以下の点を除いて、実施形態に係る前方蓋材２１０と同様である。

【0066】

変形例２に係る前方蓋材２１０Ｂは、前方基材部２１２及び前方突出部２１４Ｂを有している。前方突出部２１４Ｂは、前方蓋材２１０Ｂの一対の長辺及び一対の短辺を含む全辺に沿って延在している。よって、変形例２においては、実施形態及び変形例１よりも、前方突出部２１４Ｂの後端面及び電池要素１００の前端面の接触面積を大きくすることができる。したがって、変形例２においては、実施形態及び変形例１よりも、電池要素１００の前端面が前方突出部２１４Ｂから受ける圧力を緩和することができる。

【0067】

図１０は、変形例３に係る前方蓋材２１０Ｃの後方斜視図である。変形例３に係る前方蓋材２１０Ｃは、以下の点を除いて、実施形態に係る前方蓋材２１０と同様である。

【0068】

変形例３に係る前方蓋材２１０Ｃは、前方基材部２１２及び４つの前方突出部２１４Ｃを有している。各前方突出部２１４Ｃは、面取りされた略四角柱形状となっている。具体的には、各前方突出部２１４Ｃは、Ｘ方向に対して略垂直な後端面と、当該後端面の周縁から前方に向けて延在してＸ方向に対して略平行な４つの側面と、を有している。各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の交差部の角部と、各前方突出部２１４Ｃの互いに交差する側面の間の交差部の角部と、は面取りされている。よって、図１０に示す例において、各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の交差部と、各前方突出部２１４Ｃの互いに交差する側面の間の交差部と、は丸みを帯びている。したがって、各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の間の交差部が直角である場合と比較して、各前方突出部２１４の後端面が電池要素１００の前端面に与える圧力を緩和することができる。前方突出部２１４Ｃの上述した角部を丸ませるための方法は、面取りに限定されない。各前方突出部２１４Ｃの互いに交差する側面の間の交差部は、直角であってもよい。

【0069】

前方蓋材２１０Ｃの上述した角部の形状は、図１０に示す例に限定されない。例えば、各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の交差部は、４５°面取りによって、各前方突出部２１４Ｃの後端面に対して斜めになっていてもよい。各前方突出部２１４Ｃの後端面に対する当該交差部の角度は、４５°であってもよいし、又は４５°と異なっていてもよい。各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の交差部が各前方突出部２１４Ｃの後端面に対して斜めである場合、各前方突出部２１４Ｃの後端面及び各側面の間の交差部が直角である場合と比較して、各前方突出部２１４の後端面が電池要素１００の前端面に与える圧力を緩和することができる。各前方突出部２１４Ｃの互いに交差する側面の間の交差部も、各前方突出部２１４Ｃの互いに交差する側面の双方に対して斜めになっていてもよい。各前方突出部２１４Ｃのこれらの角部の形成方法は、４５°面取りに限定されない。

【0070】

以上、図面を参照して本発明の実施形態及び変形例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【0071】

例えば、実施形態では、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、互いに接触して、Ｘ方向に対して略平行に互いに直接押圧している。しかしながら、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面の間に絶縁体等のスペーサが配置された状態で、Ｘ方向に対して略平行に互いに押圧していてもよい。

【0072】

各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、間隙を介してＸ方向に対して略平行に互いに対向していてもよい。すなわち、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面は、互いに接触していなくてもよい。各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面が間隙を介してＸ方向に対して略平行に互いに対向していても、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれを、各前方突出部２１４の後端面及び電池要素１００の前端面の間の間隙のＸ方向の長さに制限することができる。よって、Ｘ方向から見て前方突出部２１４が電池要素１００の前端面の外側にずれて位置している場合と比較して、前方蓋材２１０のＸ方向の位置ずれによる正極集電体１０３の電池要素１００への押し込みを抑制することができる。

【0073】

例えば、実施形態では、正極タブ１１０及び負極タブ１２０が電池要素１００のＸ方向の互いに反対側に配置されている。しかしながら、正極タブ１１０及び負極タブ１２０の双方が電池要素１００のＸ方向の前側及び後側の一方のみに配置されていてもよい。この場合、電池要素１００の前端部及び後端部は、例えば、２つの蓋材によって覆われている。或いは、電池要素１００の正極タブ１１０及び負極タブ１２０が引き出された側のみが蓋材によって覆われていてもよい。この例において、電池要素１００の蓋材の反対側では、外装フィルム３００が封止されて電池要素１００に沿って折りたたまれていてもよい。

【0074】

本明細書において、「略」、「約」、「実質的に」等の近似の用語は、ある要素の状態を修飾する場合、当該状態によって意図した目的が達成されることが当業者にとって理解される範囲を意味している。例えば、「略平行」とは、文脈に応じて、完全な平行だけでなく、完全な平行から－１０°以上＋１０°以下、－５．０°以上＋５．０°以下等の所定角度ずれた状態を意味することがある。「略垂直」とは、文脈に応じて、完全な垂直だけでなく、完全な垂直から－１０°以上＋１０°以下、－５．０°以上＋５．０°以下等の所定角度ずれた状態を意味することがある。「略直角」とは、文脈に応じて、完全な直角だけでなく、完全な直角から－５．０°以上＋５．０°以下、－２．５°以上＋２．５°以下等の所定角度ずれた状態を意味することがある。

【符号の説明】

【0075】

１０ 電池セル、１００ 電池要素、１０２ 正極、１０３ 正極集電体、１０４ 負極、１０５ 負極集電体、１０６ セパレータ、１１０ 正極タブ、１２０ 負極タブ、２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ 前方蓋材、２１２ 前方基材部、２１２ａ 金属部、２１２ｂ 樹脂部、２１４，２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ 前方突出部、２２０ 後方蓋材、２２２ 後方基材部、２２４ 後方突出部、２５０ 絶縁材、３００ 外装フィルム、３０２ 巻付部分、３０４ 引出部分、３０４ａ 第１引出部分、３０４ｂ 第２引出部分、５１０ 前方封止部、５２０ 後方封止部、５３０ 側方封止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】