特開 2024-157643 電池セル及び電池モジュール

(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】P2024157643

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】電池セル及び電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/367 20210101AFI20241031BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241031BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241031BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALN20241031BHJP

   H01M 10/647 20140101ALN20241031BHJP

【ＦＩ】

H01M50/367

H01M10/613

H01M50/211

H01M50/204 401H

H01M10/6551

H01M10/647

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072105

(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】中井 昌之

【テーマコード（参考）】

5H012

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012BB01

5H031CC07

5H031MM06

5H040AA37

5H040AT04

5H040AY08

(57)【要約】

【課題】隣り合う電池セル同士の短絡を抑制する。
【解決手段】電池セル１０は、互いに反対側に位置する２つの端面と、当該２つの端面の間に位置する所定部分と、を有し、当該２つの端面の少なくとも一方に前方端子３１０又は後方端子３２０が配置された電池要素１００と、電池要素１００を収容する内部空間を画定する収容部分４１０と、収容部分４１０の内部空間から発生したガスを入り込ませるための内部空間を画定するポケット部分４２０と、を有する外装材４００と、を備えている。ポケット部分４２０は、収容部分４１０における電池要素１００の所定部分を覆う部分から引き出されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに反対側に位置する２つの端面と、前記２つの端面の間に位置する所定部分と、を有し、前記２つの端面の少なくとも一方に端子が配置された電池要素と、
前記電池要素を収容する第１内部空間を画定する第１部分と、前記第１内部空間から発生したガスを入り込ませるための第２内部空間を画定する第２部分と、を有する外装材と、
を備え、
前記第２部分が、前記第１部分における前記電池要素の前記所定部分を覆う部分から引き出されている、電池セル。

【請求項2】

前記第１内部空間及び前記第２内部空間が互いに連通している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記外装材が、前記第１部分及び前記第２部分の間に位置する仮封止部をさらに有し、
前記仮封止部は、前記第１内部空間の圧力が所定圧力以下である状態で前記第１内部空間及び前記第２内部空間を互いに遮断し、前記第１内部空間の前記圧力が前記所定圧力より高い状態で前記第１内部空間及び前記第２内部空間を互いに連通させる、請求項１に記載の電池セル。

【請求項4】

前記電池要素が、前記２つの端面と、前記所定部分を構成する４つの側面と、を有する略直方体形状であり、
前記第２部分が、前記第１部分における前記４つの側面のうちの隣り合う第１側面及び第２側面の間の第１角部を覆う部分から引き出されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項5】

前記第２部分が、前記第１側面と前記４つの側面のうちの前記第２側面の反対側に位置する第３側面との間の第２角部に向けて引き出されており、
前記第１角部から前記第２角部にかけての前記第２部分の長さが、前記第１角部から前記第２角部にかけての前記第１部分の長さの２／３以上である、請求項４に記載の電池セル。

【請求項6】

前記第２内部空間の少なくとも一部分が前記第１内部空間から離れるにつれて増加している、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項7】

前記第１部分に熱伝導要素が熱的に結合しており、
前記第２部分が、前記第１部分及び前記熱伝導要素が互いに熱的に結合された位置と異なる位置から引き出されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項8】

前記第２部分が弾性材によって前記第１部分に向けて押圧されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項9】

所定方向に積層された、請求項１～３のいずれか一項に記載の複数のセルを複数備える電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池セル及び電池モジュールに関する。

【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有する電池要素を備えている。電池要素は、外装材によって封止されている。外装材からは、電池要素に電気的に接続された端子が引き出されている。

【0003】

特許文献１には、複数の電池セルを有する組電池の一例について記載されている。各電池セルは、電池要素を格納する格納部と、格納部に連通する膨張部と、を備えている。膨張部は、電池要素の発熱によって生じたガスによって膨張する。膨張部の膨張によって、隣り合う電池セルの間の距離が広がる。よって、隣り合う電池セルの間に放熱経路が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１７０５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の電池セルでは、電池要素の上面から端子が引き出され、電池要素の下面において格納部及び膨張部が互いに連通している。よって、膨張部が膨張すると、電池要素の上面から引き出された端子が他の電池セルに向けて傾く可能性がある。したがって、隣り合う電池セルの各々の端子が互いに接触する可能性がある。或いは、隣り合う電池セルの一方の電池セルの端子が隣り合う電池セルの他方の電池セルに接触することがある。よって、特許文献１に記載の電池セルでは、膨張部が膨張した際に、隣り合う電池セル同士の短絡を抑制することが難しいことがある。

【0006】

本発明の目的の一例は、隣り合う電池セル同士の短絡を抑制することにある。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】

【0007】

本発明の一態様は、以下のとおりである。
［１］
互いに反対側に位置する２つの端面と、前記２つの端面の間に位置する所定部分と、を有し、前記２つの端面の少なくとも一方に端子が配置された電池要素と、
前記電池要素を収容する第１内部空間を画定する第１部分と、前記第１内部空間から発生したガスを入り込ませるための第２内部空間を画定する第２部分と、を有する外装材と、
を備え、
前記第２部分が、前記第１部分における前記電池要素の前記所定部分を覆う部分から引き出されている、電池セル。
［２］
前記第１内部空間及び前記第２内部空間が互いに連通している、［１］に記載の電池セル。
［３］
前記外装材が、前記第１部分及び前記第２部分の間に位置する仮封止部をさらに有し、
前記仮封止部は、前記第１内部空間の圧力が所定圧力以下である状態で前記第１内部空間及び前記第２内部空間を互いに遮断し、前記第１内部空間の前記圧力が前記所定圧力より高い状態で前記第１内部空間及び前記第２内部空間を互いに連通させる、［１］に記載の電池セル。
［４］
前記電池要素が、前記２つの端面と、前記所定部分を構成する４つの側面と、を有する略直方体形状であり、
前記第２部分が、前記第１部分における前記４つの側面のうちの隣り合う第１側面及び第２側面の間の第１角部を覆う部分から引き出されている、［１］～［３］のいずれか一に記載の電池セル。
［５］
前記第２部分が、前記第１側面と前記４つの側面のうちの前記第２側面の反対側に位置する第３側面との間の第２角部に向けて引き出されており、
前記第１角部から前記第２角部にかけての前記第２部分の長さが、前記第１角部から前記第２角部にかけての前記第１部分の長さの２／３以上である、［４］に記載の電池セル。
［６］
前記第２内部空間の少なくとも一部分が前記第１内部空間から離れるにつれて増加している、［１］～［５］のいずれか一に記載の電池セル。
［７］
前記第１部分に熱伝導要素が熱的に結合しており、
前記第２部分が、前記第１部分及び前記熱伝導要素が互いに熱的に結合された位置と異なる位置から引き出されている、［１］～［６］のいずれか一に記載の電池セル。
［８］
前記第２部分が弾性材によって前記第１部分に向けて押圧されている、［１］～［７］のいずれか一項に記載の電池セル。
［９］
所定方向に積層された、［１］～［８］のいずれか一に記載の複数のセルを複数備える電池モジュール。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、隣り合う電池セル同士の短絡を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る電池モジュールの斜視図である。

【図2】実施形態に係る電池セルの斜視図である。

【図3】外装材を取り除いた状態の実施形態に係る電池要素の右側面図である。

【図4】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図5】変形例１に係る電池セルの斜視図である。

【図6】図５の変形例を示す図である。

【図7】変形例２に係る電池セルの斜視図である。

【図8】実施形態の一例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】

【0010】

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。

【0011】

図１は、実施形態に係る電池モジュール１の斜視図である。図２は、実施形態に係る電池セル１０の斜視図である。図３は、外装材４００を取り除いた状態の実施形態に係る電池要素１００の右側面図である。図４は、図２のＡ－Ａ断面図である。

【0012】

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、前方向、右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。図３及び図４において、Ｘ方向又はＹ方向を示すＸ付き白丸は、紙面の手前から奥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。

【0013】

以下、必要に応じて、Ｘ方向を示す矢印によって示される側及びＸ方向を示す矢印によって示される側の反対側をそれぞれ＋Ｘ側及び－Ｘ側といい、Ｙ方向を示す矢印によって示される側及びＹ方向を示す矢印によって示される側の反対側をそれぞれ＋Ｙ側及び－Ｙ側といい、Ｚ方向を示す矢印によって示される側及びＺ方向を示す矢印によって示される側の反対側をそれぞれ＋Ｚ側及び－Ｚ側という。

【0014】

以下、必要に応じて、Ｘ方向に垂直な方向をＹＺ平面方向といい、Ｙ方向に垂直な方向をＺＸ平面方向といい、Ｚ方向に垂直な方向をＸＹ平面方向という。

【0015】

図１を参照して、電池モジュール１について説明する。

【0016】

実施形態に係る電池モジュール１は、複数の電池セル１０、複数の弾性材２０及び熱伝導要素３０を備えている。

【0017】

複数の電池セル１０は、Ｙ方向に対して略平行に積層されている。Ｙ方向に隣り合う電池セル１０は、後述する前方端子３１０又は後方端子３２０を介して、直列又は並列に接続されている。図１には、３つの電池セル１０が模式的に図示されている。ただし、電池モジュール１に含まれる電池セル１０の数は３つに限定されず、２つであってもよいし、又は４つ以上であってもよい。

【0018】

複数の弾性材２０及び複数の電池セル１０は、Ｙ方向に交互に配置されている。図１に示す例において、各弾性材２０は、ＺＸ平面に略平行に延在する略シート形状となっている。実施形態において、各弾性材２０は、例えば、コンプレッションパッドである。複数の電池セル１０及び複数の弾性材２０は、当該複数の電池セル１０及び当該複数の弾性材２０のＹ方向の両側に位置する不図示のプレートによってＹ方向に圧縮されている。よって、各電池セル１０は、隣接する弾性材２０の付勢によってＹ方向に押圧されている。したがって、弾性材２０が設けられていない場合と比較して、各電池セル１０のＹ方向の位置を固定しやすくすることができる。

【0019】

熱伝導要素３０の上面及び各電池セル１０の下面は、互いに熱的に結合されている。熱伝導要素３０は、例えば、サーマルグルー又は放熱シートである。一例において、複数の電池セル１０は、複数の電池セル１０を収容する不図示の収容体の下方プレート上に、熱伝導要素３０を介して搭載されている。よって、各電池セル１０及び下方プレートの間で熱伝導要素３０を介して熱を伝導させることができる。

【0020】

図２～図４を参照して、必要に応じて図１を参照して、電池セル１０について説明する。

【0021】

実施形態に係る電池セル１０は、電池要素１００、前方蓋材２１０、後方蓋材２２０、前方端子３１０、後方端子３２０及び外装材４００を備えている。外装材４００は、収容部分４１０、ポケット部分４２０及び連通部分４３０を有している。

【0022】

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。電池要素１００は、前端面、後端面、上側面、下側面、右側面及び左側面の６つの面を有している。

【0023】

電池要素１００は、不図示の少なくとも１つの正極、不図示の少なくとも１つの負極及び不図示の少なくともセパレータを有している。一例において、複数の正極及び複数の負極は、Ｙ方向に交互に積層されている。セパレータの少なくとも一部分は、Ｙ方向に隣り合う正極及び負極の間に位置している。具体的には、一例において、複数枚のシート状のセパレータの各々がＹ方向に隣り合う正極及び負極の間に位置している。ただし、１枚のシート状のセパレータが正極の上端部及び負極の下端部で交互に折り返され、又は正極の下端部及び負極の上端部で交互に折り返されていてもよい。或いは、正極、負極及びセパレータは、セパレータが正極及び負極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、正極及び負極の一方の両面がセパレータによって覆われた状態で正極、負極及びセパレータは巻回されている。他の例において、正極、セパレータ及び負極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、負極及びセパレータの巻回構造は、これらの例に限定されない。

【0024】

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。

【0025】

前方蓋材２１０は、電池要素１００の前端面を覆っている。前方蓋材２１０は、例えば、樹脂及び金属の少なくとも一方からなっている。Ｘ方向から見て、前方蓋材２１０は、Ｙ方向に対して略平行な一対の短辺及びＺ方向に対して略平行な一対の長辺を有する略長方形形状を有している。

【0026】

後方蓋材２２０は、電池要素１００の後端面を覆っている。後方蓋材２２０は、例えば、樹脂及び金属の少なくとも一方からなっている。Ｘ方向から見て、後方蓋材２２０は、Ｙ方向に対して略平行な一対の短辺及びＺ方向に対して略平行な一対の長辺を有する略長方形形状を有している。

【0027】

前方端子３１０は、電池要素１００の前端面側に配置されている。前方端子３１０は、前方蓋材２１０から前方に向けて突出している。前方端子３１０は、電池要素１００の前端面から引き出された前方集電体１１０を介して、電池要素１００に含まれる正極及び負極の一方に電気的に接続されている。前方端子３１０及び正極が互いに電気的に接続されている場合、前方端子３１０は正極端子として機能する。前方端子３１０及び負極が互いに電気的に接続されている場合、前方端子３１０は負極端子として機能する。

【0028】

後方端子３２０は、電池要素１００の後端面側に配置されている。後方端子３２０は、後方蓋材２２０から後方に向けて突出している。後方端子３２０は、電池要素１００の後端面から引き出された後方集電体１２０を介して、電池要素１００に含まれる正極及び負極の他方に電気的に接続されている。よって、前方端子３１０の極性及び後方端子３２０の極性は、互いに異なっている。後方端子３２０及び正極が互いに電気的に接続されている場合、後方端子３２０は正極端子として機能する。後方端子３２０及び負極が互いに電気的に接続されている場合、後方端子３２０は負極端子として機能する。

【0029】

外装材４００は、例えば、金属層及び金属層の両面に設けられた樹脂層を含むラミネートフィルムからなっている。

【0030】

収容部分４１０は、Ｘ方向の周りに電池要素１００、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０に１周巻き付けられている。収容部分４１０は、電池要素１００及び不図示の電解液を収容する内部空間を画定している。収容部分４１０の前端部の内周面及び前方蓋材２１０の外周面は、例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、収容部分４１０の前端部及び前方蓋材２１０は、封止部を形成している。収容部分４１０の後端部の内周面及び後方蓋材２２０の外周面は、例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、収容部分４１０の後端部及び後方蓋材２２０は、封止部を形成している。ポケット部分４２０の側方端部におけるラミネートフィルム、すなわち、ポケット部分４２０における収容部分４１０から最も遠い部分におけるラミネートフィルムは、例えば熱融着によって互いに接合されている。よって、ポケット部分４２０の側方端部は、封止部を形成している。

【0031】

ポケット部分４２０は、収容部分４１０に対する外装材４００の余長部分として、収容部分４１０における電池要素１００の右上側の角部を覆う部分から引き出されている。ただし、ポケット部分４２０は、収容部分４１０における電池要素１００の他の角部を覆う部分から引き出されてもよい。或いは、ポケット部分４２０は、収容部分４１０における電池要素１００の側面を覆う部分から引き出されてもよい。ポケット部分４２０の前端部及び後端部の各々では、外装材４００を構成するラミネートフィルムが例えば熱融着によって接合されている。よって、ポケット部分４２０の前端部及び後端部は、封止部を形成している。ポケット部分４２０は、収容部分４１０の内部空間から発生したガスを入り込ませるための内部空間を画定している。

【0032】

連通部分４３０は、収容部分４１０及びポケット部分４２０の間で上述したガスの流路を画定している。実施形態では、図４に示すように、連通部分４３０の流路は、収容部分４１０の内部空間及びポケット部分４２０の内部空間に連通した空間を画定している。よって、収容部分４１０及びポケット部分４２０は、連通部分４３０を介して互いに連通している。したがって、収容部分４１０の内部空間から発生したガスは、連通部分４３０の流路によって画定された空間を経由して、ポケット部分４２０の内部空間に入り込むことができる。なお、ポケット部分４２０に入り込んだ電解液は、電池要素１００の電解液として機能することができない。よって、ポケット部分４２０には、電解液が入り込んでいないことが望ましい。ただし、収容部分４１０の内部空間に収容された電解液の一部分が連通部分４３０を介してポケット部分４２０の内部空間に入り込んでいてもよい。

【0033】

収容部分４１０の内部空間からは、例えば、電解液の酸化や金属リチウムの析出等の異常によって電池要素１００に発生する熱に起因して、上述したガスが発生する。ポケット部分４２０は、可撓性を有している。よって、ポケット部分４２０は、ポケット部分４２０の内部空間に入り込んだガスによって膨張する。右端側の電池セル１０を除いて、各電池セル１０のポケット部分４２０は、当該電池セル１０と、当該電池セル１０の右側に位置する電池セル１０と、の間に位置している。したがって、収容部分４１０の内部空間でガスが発生しても、ポケット部分４２０の膨張によって、Ｙ方向に隣り合う電池セル１０の間の距離を確保することができる。よって、ガスが発生した電池セル１０の熱が他の電池セル１０へ伝わることを抑制することができる。

【0034】

次に、図１～図４を参照して、電池モジュール１について説明する。

【0035】

ポケット部分４２０は、収容部分４１０における電池要素１００の前端面及び後端面の間の所定部分を覆う部分から引き出されている。具体的には、実施形態において、ポケット部分４２０は、収容部分４１０における電池要素１００の右上側の角部を覆う部分から引き出されている。よって、ポケット部分４２０が収容部分４１０における電池要素１００の前端面及び所定部分の間の角部又は後端面及び所定部分の間の角部から引き出されている場合と比較して、Ｙ方向に隣り合う電池セル１０の短絡を抑制することができる。具体的には、例えば、ポケット部分４２０が収容部分４１０における電池要素１００の後端面及び右側面の間の角部から引き出されている場合を検討する。この場合、ポケット部分４２０の膨張にともなって、電池要素１００の前方端子３１０又は後方端子３２０が、ＸＹ平面に対して略平行に回転して、隣接する他の電池セル１０に向けて移動することがある。よって、電池要素１００の前方端子３１０又は後方端子３２０が、隣接する他の電池セル１０に接触したり、隣接する他の電池セル１０の前方端子３１０又は後方端子３２０に接触したりすることがある。これに対して、実施形態では、上述した場合と比較して、ポケット部分４２０が膨張しても、電池要素１００の前方端子３１０が、ＸＹ平面に対して略平行に回転しにくくなっており、よって、隣接する電池セル１０に向けて移動しにくくなっている。したがって、上述した場合と比較して、Ｙ方向に隣り合う電池セル１０の短絡を抑制することができる。

【0036】

実施形態において、ポケット部分４２０は、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけて引き出されている。電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけてのポケット部分４２０のＺ方向の長さは、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけての収容部分４１０のＺ方向の長さと略等しくなっている。よって、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけてのポケット部分４２０のＺ方向の長さが比較的短い場合と比較して、ポケット部分４２０をより均一にＹ方向に膨張させやすくすることができる。ただし、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけてのポケット部分４２０のＺ方向の長さは、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけての収容部分４１０のＺ方向の長さより短くてもよい。例えば、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけてのポケット部分４２０のＺ方向の長さは、電池要素１００の右上側の角部から右下側の角部にかけての収容部分４１０のＺ方向の長さの２／３倍以上にしてもよい。この例においても、ポケット部分４２０を均一にＹ方向に膨張させやすくすることができる。

【0037】

実施形態では、収容部分４１０の下面及び熱伝導要素３０の上面が互いに熱的に結合している。これに対して、ポケット部分４２０は、収容部分４１０及び熱伝導要素３０が互いに熱的に結合された位置と異なる位置から引き出されている。具体的には、ポケット部分４２０、収容部分４１０の熱伝導要素３０の反対側から引き出されている。連通部分４３０には、収容部分４１０の内部空間から発生したガスが比較的溜まりやすい。よって、連通部分４３０が外装材４００の下面又はその近傍に位置している場合、連通部分４３０に溜まったガスによって、収容部分４１０及び熱伝導要素３０の間の熱伝導が阻害される可能性がある。これに対して、実施形態では、連通部分４３０に溜まったガスが、収容部分４１０及び熱伝導要素３０の間の熱伝導を阻害させなくすることができる。

【0038】

実施形態において、ポケット部分４２０は、収容部分４１０の上部から引き出されている。よって、ポケット部分４２０が収容部分４１０の下部から引き出されている場合と比較して、収容部分４１０からポケット部分４２０へ電解液が入り込みにくくすることができる。言い換えると、実施形態に係る連通部分４３０は、収容部分４１０からポケット部分４２０への電解液の入り込みを仕切る仕切構造を構成している。

【0039】

実施形態では、各電池セル１０が正常に動作している状態において、各電池セル１０のポケット部分４２０は、当該電池セル１０の右側に位置する弾性材２０によって収容部分４１０に向けて押圧されている。よって、各電池セル１０が正常に動作している状態において、各電池セル１０のＹ方向の位置を弾性材２０によって固定することができる。電池セル１０に異常が生じてポケット部分４２０が膨張した場合、弾性材２０は、ポケット部分４２０の膨張に応じて収縮する。すなわち、弾性材２０のＹ方向の弾性率やＹ方向の厚さ等の物性値を調整することで、弾性材２０は、電池セル１０が正常に動作している状態で電池セル１０のＹ方向の位置を固定する固定部材として機能することができ、電池セル１０に異常が生じた状態でポケット部分４２０の膨張に応じて収縮可能な緩衝部材として機能することができる。

【0040】

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、電池セル１０は、以下のようにして製造されている。

【0041】

まず、電池要素１００を形成する。電池要素１００の前端面及び後端面からは、前方集電体１１０及び後方集電体１２０がそれぞれ引き出されている。

【0042】

次いで、前方集電体１１０及び前方端子３１０を互いに電気的に接続する。前方端子３１０は、前方蓋材２１０に予め設けられている。同様に、後方集電体１２０及び後方端子３２０を互いに電気的に接続する。後方端子３２０は、後方蓋材２２０に予め設けられている。

【0043】

次いで、外装材４００を構成するラミネートフィルムをＸ方向の周りに電池要素１００、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０に巻き付けて、収容部分４１０及びポケット部分４２０を形成する。具体的には、前方蓋材２１０のＸ方向の周りの外周面及び収容部分４１０の前端部のＸ方向の周りの内周面と、を熱融着によって互いに接合させる。また、ポケット部分４２０の前端部において、外装材４００を構成するラミネートフィルムを熱融着によって互いに接合させる。よって、収容部分４１０及びポケット部分４２０の各々の前端部が封止される。同様に、後方蓋材２２０のＸ方向の周りの外周面及び収容部分４１０の後端部のＸ方向の周りの内周面と、を熱融着によって互いに接合させる。また、ポケット部分４２０の後端部において、外装材４００を構成するラミネートフィルムを熱融着によって互いに接合させる。よって、収容部分４１０及びポケット部分４２０の各々の後端部が封止される。また、ポケット部分４２０の側方端部におけるラミネートフィルム、すなわち、ポケット部分４２０における収容部分４１０から最も遠い部分におけるラミネートフィルムを熱融着によって互いに接合させる。よって、ポケット部分４２０の側方端部が封止される。

【0044】

次いで、ポケット部分４２０を収容部分４１０の上部から下方に向けて引き出す。よって、連通部分４３０が電池要素１００の上方に位置する。次いで、連通部分４３０が電池要素１００の上方に位置する状態で、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入孔を介して収容部分４１０の内部空間に電解液を注入する。よって、連通部分４３０が電池要素１００の下方に位置する状態で収容部分４１０の内部空間に電解液を注入する場合と比較して、収容部分４１０からポケット部分４２０へ電解液が入り込みにくくすることができる。次いで、当該注入孔を介して、収容部分４１０の内部空間及びポケット部分４２０の内部空間を真空封止する。

【0045】

このようにして、電池セル１０が製造される。

【0046】

図５は、変形例１に係る電池セル１０Ａの斜視図である。変形例１に係る電池セル１０Ａは、以下の点を除いて、実施形態に係る電池セル１０と同様である。

【0047】

変形例１に係る外装材４００Ａは、収容部分４１０Ａ、ポケット部分４２０Ａ及び連通部分４３０Ａを有している。ポケット部分４２０Ａは、複数の封止部４２２Ａを有している。各封止部４２２Ａにおいては、ポケット部分４２０Ａの内部空間が封止されている。図５に示す例では、Ｘ方向に対して略平行に並ぶ複数の封止部４２２Ａを含む列が、複数、Ｘ方向に対して略平行に延在している。各列に含まれる封止部４２２Ａは、封止部４２２Ａの下端部に向かうにつれて、高密度に配置されている。よって、ポケット部分４２０Ａの内部空間は、ポケット部分４２０Ａの上端部及び下端部の間において、収容部分４１０Ａの内部空間から離れるにつれて増加している。

【0048】

変形例１においては、ポケット部分４２０Ａの内部空間が収容部分４１０Ａの内部空間からの距離によらず一定である場合と比較して、ポケット部分４２０Ａを均一に膨張させやすくすることができる。ポケット部分４２０Ａの上端部は、ポケット部分４２０Ａの下端部よりも、収容部分４１０Ａの近くに位置している。よって、ポケット部分４２０Ａの内部空間が収容部分４１０Ａの内部空間からの距離によらず一定である場合、ポケット部分４２０Ａの上端部は、ポケット部分４２０Ａの下端部よりも膨張しやすい。これに対して、変形例１においては、封止部４２２Ａが、ポケット部分４２０Ａの上端部において、ポケット部分４２０Ａの下端部よりも、高密度に配置されている。よって、ポケット部分４２０Ａの上端部の膨張と、ポケット部分４２０Ａの下端部の膨張と、を均一にしやすくなっている。

【0049】

変形例１において、ポケット部分４２０Ａは、収容部分４１０Ａにおける電池要素１００の前端面及び後端面の間の所定部分を覆う部分から引き出されている。よって、実施形態と同様にして、ポケット部分４２０Ａが収容部分４１０Ａにおける電池要素１００の前端面及び所定部分の間の角部又は後端面及び所定部分の間の角部から引き出されている場合と比較して、Ｙ方向に隣り合う電池セル１０Ａの短絡を抑制することができる。

【0050】

図６は、図５の変形例を示す図である。

【0051】

図６に示す例では、ポケット部分４２０Ａの上端部において、複数の封止部４２２ＡがＸ方向に対して略平行に配置されている。これに対して、ポケット部分４２０Ａの上端部より下方に位置する部分には、封止部４２２Ａは位置していない。よって、ポケット部分４２０Ａの内部空間は、ポケット部分４２０Ａの上端部及びＺ方向の略中央部の間において、収容部分４１０Ａの内部空間から離れるにつれて増加している。したがって、図５に示した例と同様にして、ポケット部分４２０Ａの内部空間が収容部分４１０Ａの内部空間からの距離によらず一定である場合と比較して、ポケット部分４２０Ａを均一に膨張させやすくすることができる。

【0052】

ポケット部分４２０Ａを均一に膨張させるための構造は、図５又は図６を用いて説明した例に限定されない。すなわち、ポケット部分４２０Ａの内部空間の少なくとも一部分が、収容部分４１０Ａの内部空間から離れるにつれて増加していればよい。図５及び図６に示す例では、封止部４２２Ａによって、収容部分４１０Ａの内部空間の分布を調整している。しかしながら、封止部４２２Ａと異なる構造によって、収容部分４１０Ａの内部空間の分布を調整してもよい。加えて、図５及び図６に示す例では、ポケット部分４２０Ａは、収容部分４１０Ａにおける電池要素１００の上述の所定部分を覆う部分と異なる部分から引き出されてもよい。この場合においても、ポケット部分４２０Ａの内部空間の少なくとも一部分が収容部分４１０Ａの内部空間から離れるにつれて増加している場合、ポケット部分４２０Ａを均一に膨張させることができる。

【0053】

図７は、変形例２に係る電池セル１０Ｂの斜視図である。変形例２に係る電池セル１０Ｂは、以下の点を除いて、実施形態に係る電池セル１０と同様である。

【0054】

変形例２に係る外装材４００Ｂは、収容部分４１０Ｂ、ポケット部分４２０Ｂ及び仮封止部４３０Ｂを有している。仮封止部４３０Ｂは、収容部分４１０Ｂ及びポケット部分４２０Ｂの間に位置している。仮封止部４３０Ｂは、例えば、外装材４００を構成するラミネートフィルムを熱融着することで形成されている。仮封止部４３０Ｂにおけるラミネートフィルムの接合強度は、収容部分４１０の前端部の封止部における収容部分４１０の前端部及び前方蓋材２１０の接合強度と、収容部分４１０の後端部の封止部における収容部分４１０の後端部及び後方蓋材２２０の接合強度と、ポケット部分４２０の前端部、後端部及び側方端部の封止部におけるラミネートフィルムの接合強度と、の少なくとも１つより低くなっている。

【0055】

変形例２に係る仮封止部４３０Ｂは、収容部分４１０Ｂ及びポケット部分４２０Ｂの間でガスの流路を画定している。具体的には、収容部分４１０Ｂの内部圧力が所定圧力以下である状態で、仮封止部４３０Ｂは、収容部分４１０Ｂ及びポケット部分４２０Ｂを互いに遮断している。よって、収容部分４１０Ｂの内部圧力が所定圧力以下である状態では、収容部分４１０Ｂの内部空間の電解液がポケット部分４２０Ｂの内部空間に入り込むことを抑制することができる。所定圧力とは、例えば、電池要素１００が正常に動作している状態における圧力である。しかしながら、電池要素１００に異常が生じて収容部分４１０Ｂの内部空間にガスが発生して、収容部分４１０Ｂの内部圧力が上述の所定圧力より高くなることがある。変形例２では、収容部分４１０Ｂの内部圧力が上述の所定圧力より高い状態では、仮封止部４３０Ｂを構成する互いに接合されたラミネートフィルムが互いに剥がれることが可能になっている。よって、収容部分４１０Ｂの内部圧力が上述の所定圧力より高い状態で、仮封止部４３０Ｂは、収容部分４１０Ｂの内部空間及びポケット部分４２０Ｂの内部空間を互いに連通させる。したがって、変形例２においては、実施形態及び変形例１と比較して、収容部分４１０Ｂの内部空間の圧力とポケット部分４２０Ｂの内部空間の圧力との差によって、収容部分４１０Ｂの内部空間からポケット部分４２０Ｂの内部空間へより勢いよくガスを流すことができる。

【0056】

変形例２において、ポケット部分４２０Ｂは、収容部分４１０Ｂにおける電池要素１００の前端面及び後端面の間の所定部分を覆う部分から引き出されている。よって、実施形態と同様にして、ポケット部分４２０Ｂが収容部分４１０Ｂにおける電池要素１００の前端面及び所定部分の間の角部又は後端面及び所定部分の間の角部を覆う部分から引き出されている場合と比較して、Ｙ方向に隣り合う電池セル１０Ｂの短絡を抑制することができる。

【0057】

図８は、実施形態の一例に係る前方蓋材２１０の後方斜視図である。図８を用いて説明する事項は、後方蓋材２２０にも同様に適用可能である。

【0058】

前方蓋材２１０は、前方基材部２１２及び複数の前方突出部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。

【0059】

Ｘ方向から見て、金属部２１２ａは、Ｙ方向に対して略平行な一対の短辺及びＺ方向に対して略平行な一対の長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、前方集電体１１０に電気的に接続する端子の少なくとも一部分としても機能することができる。加えて、金属部２１２ａは、樹脂部２１２ｂよりも、高い水分遮断性を有している。よって、前方基材部２１２の全体が樹脂部２１２ｂからなる場合と比較して、前方基材部２１２によって水分を遮断することができる。

【0060】

樹脂部２１２ｂは、Ｘ方向の周りに金属部２１２ａを囲んでいる。よって、樹脂部２１２ｂのＸ方向の周りの外周面及び収容部分４１０の前端部のＸ方向の周りの内周面を互いに接合させることができる。樹脂部２１２ｂは、金属部２１２ａよりも、熱融着によって、外装材４００に接合されやすくなっている。よって、前方基材部２１２の全体が金属部２１２ａからなる場合と比較して、前方蓋材２１０及び外装材４００を互いにより強固に接合させることができる。

【0061】

図８に示す例では、Ｘ方向から見て、４つの前方突出部２１４が前方基材部２１２の４つの角部に位置している。各前方突出部２１４は、樹脂部２１２ｂと一体となっている。各前方突出部２１４は、後方に向けて突出している。ただし、前方突出部２１４の配置はこの例に限定されない。例えば、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２つの前方突出部２１４が延在していてもよい。或いは、Ｘ方向から見て、前方基材部２１２の全辺に沿って前方突出部２１４が延在していてもよい。

【0062】

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。

【0063】

例えば、実施形態及び各変形例では、収容部分が、電池要素１００を収容する第１内部空間を画定しており、ポケット部分が、第１内部空間から発生したガスを入り込ませるための第２内部空間を画定している。しかしながら、外装材４００の所定の第１部分及び第２部分がそれぞれ第１内部空間及び第２内部空間を画定してもよい。外装材４００の第１部分及び第２部分は、それぞれ、収容部分及びポケット部分と異なっていてもよいし、又は同一であってもよい。

【0064】

また、例えば、実施形態及び各変形例では、正極端子及び負極端子が電池要素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、正極端子及び負極端子の双方が電池要素１００のＸ方向の前端面側及び後端面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の前端面及び後端面は、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の正極端子及び負極端子が引き出された端面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、外装材４００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。

【0065】

また、例えば、実施形態及び変形例では、電池セルは、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０を備えている。しかしながら、電池セルは、前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０を備えていなくてもよい。

【0066】

電池セルが前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０を備えていない場合、一例において、外装材は、略半分に折られたラミネートフィルムであってもよい。この例では、ラミネートフィルムが電池要素１００の下側面の下方で折り返された状態で、ラミネートフィルムの略半分の一方及び略半分の残り一方が電池要素１００のＹ方向の両側面を覆っている。Ｙ方向から見て、ラミネートフィルムにおける電池要素１００の前端面、後端面及び上側面の周囲の３辺が封止されている。ポケット部分は、収容部分における電池要素１００の上側面を覆う部分から引き出されている。

【0067】

電池セルが前方蓋材２１０及び後方蓋材２２０を備えていない場合、他の一例において、外装材は、電池要素１００を介してＹ方向に互いに重なる２枚のラミネートフィルムであってもよい。この例では、Ｙ方向から見て、２枚のラミネートフィルムにおける電池要素１００の前端面、後端面、下側面及び上側面の周囲の４辺が封止されている。ポケット部分は、収容部分における電池要素１００の上側面を覆う部分から引き出されている。

【符号の説明】

【0068】

１０，１０Ａ，１０Ｂ 電池セル、２０ 弾性材、３０ 熱伝導要素、１００ 電池要素、１１０ 前方集電体、１２０ 後方集電体、２１０ 前方蓋材、２１２ 前方基材部、２１２ａ 金属部、２１２ｂ 樹脂部、２１４ 前方突出部、２２０ 後方蓋材、３１０ 前方端子、３２０ 後方端子、４００，４００Ａ，４００Ｂ 外装材、４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ 収容部分、４２０，４２０Ａ，４２０Ｂ ポケット部分、４２２Ａ 封止部、４３０，４３０Ａ 連通部分、４３０Ｂ 仮封止部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】