特開 2024-94343 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】P2024094343

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】電池セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/103 20210101AFI20240702BHJP

   H01M 50/645 20210101ALI20240702BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240702BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20240702BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

H01M50/103

H01M50/645

H01M50/55 101

H01M50/121

H01G11/78

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024060826

(22)【出願日】2024-04-04

(62)【分割の表示】P 2021194227の分割

【原出願日】2021-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 宏樹

(57)【要約】

【課題】外装缶を覆う絶縁シートが周辺部材と干渉することが抑制された電池セルを提供する。
【解決手段】電池セルは、電極体と、電極体を収納し、外面を有する角形の外装缶と、外装缶の外面に設けられた電極端子と、外装缶の外面上に設けられるフィルム状の絶縁シートとを備え、外装缶の外面は、第１の方向に直交する第１の面と、第１の面に直交し、第１の方向が長手方向となり、第１の方向に直交する第２の方向が短手方向となる形状を有する第２の面とを含み、電極端子は、第２の面上に設けられ、絶縁シートは、外装缶の第１の面から第２の面に達する折り曲げ部を有し、折り曲げ部は、第１の方向に沿って第１の面側から電極端子側に突出する山部と、山部に対して第２の方向の両側に位置し、電極端子から離れる側に凹む谷部とを含み、絶縁シートは、熱により収縮させられたシュリンクフィルムである。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極体と、
前記電極体を収納し、外面を有する角形の外装缶と、
前記外装缶の前記外面に設けられた電極端子と、
前記外装缶の前記外面上に設けられるフィルム状の絶縁シートとを備え、
前記外装缶の前記外面は、第１の方向に直交する第１の面と、前記第１の面に直交し、前記第１の方向が長手方向となり、前記第１の方向に直交する第２の方向が短手方向となる形状を有する第２の面とを含み、
前記電極端子は、前記第２の面上に設けられ、
前記絶縁シートは、前記外装缶の前記第１の面から前記第２の面に達する折り曲げ部を有し、
前記折り曲げ部は、前記第１の方向に沿って前記第１の面側から前記電極端子側に突出する山部と、前記山部に対して前記第２の方向の両側に位置し、前記電極端子から離れる側に凹む谷部とを含み、
前記絶縁シートは、熱により収縮させられたシュリンクフィルムである、電池セル。

【請求項2】

前記谷部において、前記第２の面は前記絶縁シートに覆われず、前記第２の面は露出している、請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記折り曲げ部は、前記第１の面における前記第１の方向の両側の肩部に形成されている、請求項１または請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記外装缶の前記第１の面に、電解液注液部が設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項5】

前記外面は、前記第１の面および前記第２の面に直交し、前記第１の面よりも大きい面積を有する第３の面を含み、
前記絶縁シートは、少なくとも前記外装缶の前記第１の面および前記第３の面を覆う、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項6】

前記山部における頂部の輪郭は、前記第２の方向に沿う略平坦部分を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項7】

前記頂部は、前記第１の方向に沿って前記電極端子から離間した位置にある、請求項６に記載の電池セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、電池セルに関する。

【背景技術】

【0002】

角形外装缶の外面を覆う絶縁フィルムを備えた電池セルが従来から知られている。このような絶縁フィルムおよびそれを備えた電池セルは、たとえば特開２０１４－６３６８６号公報（特許文献１）、および特開２０１６－１５４１４７号公報（特許文献２）に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－６３６８６号公報

【特許文献2】特開２０１６－１５４１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

絶縁フィルムを外装缶に密着させる工程において、絶縁フィルムが意図しない形状に変形する場合があり得る。たとえば、外装缶の上面等において、変形した絶縁フィルムが突出した場合、電池モジュールを構成する他部品と干渉することが懸念される。

【0005】

本技術の目的は、外装缶を覆う絶縁シートが周辺部材と干渉することが抑制された電池セルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術に係る電池セルは、電極体と、電極体を収納し、外面を有する角形の外装缶と、外装缶の外面に設けられた電極端子と、外装缶の外面上に設けられるフィルム状の絶縁シートとを備え、外装缶の外面は、第１の方向に直交する第１の面と、第１の面に直交し、第１の方向が長手方向となり、第１の方向に直交する第２の方向が短手方向となる形状を有する第２の面とを含み、電極端子は、第２の面上に設けられ、絶縁シートは、外装缶の第１の面から第２の面に達する折り曲げ部を有し、折り曲げ部は、第１の方向に沿って第１の面側から電極端子側に突出する山部と、山部に対して第２の方向の両側に位置し、電極端子から離れる側に凹む谷部とを含み、絶縁シートは、熱により収縮させられたシュリンクフィルムである。

【発明の効果】

【0007】

本技術によれば、外装缶を覆う絶縁シートが周辺部材と干渉することが抑制された電池セルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電池セルの構成を示す斜視図である。

【図2】外装缶の外面上に設けられる絶縁シートを示す平面図である。

【図3】絶縁シートを構成するための袋状シート材のロールを示す図である。

【図4】外装缶の肩部を示す上面図である。

【図5】外装缶の肩部を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0010】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0011】

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

【0012】

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

【0013】

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池など他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。また、「電極板」は正極板および負極板を総称し得る。

【0014】

本明細書において、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」なる用語が用いられる場合、「蓄電セル」ないし「蓄電モジュール」は電池セルないし電池モジュールに限定されず、キャパシタセルないしキャパシタモジュールを含み得る。

【0015】

図１は、電池セル１００の構成を示す斜視図である。電池セル１００は、たとえば、リチウムイオン電池である。

【0016】

図１に示すように、電池セル１００は、電極端子１１０と、筐体１２０（外装缶）と、ガス排出弁１３０と、電解液注液部１４０を有する。

【0017】

電極端子１１０は、筐体１２０上に形成されている。電極端子１１０は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って並ぶ２つの電極端子１１０として、正極端子１１１および負極端子１１２を有する。正極端子１１１および負極端子１１２は、Ｘ方向において、互いに離れて設けられている。

【0018】

筐体１２０は、直方体形状（角形形状）を有し、電池セル１００の外観をなしている。筐体１２０には、図示しない電極体および電解液が収容されている。筐体１２０は、上面１２１と、下面１２２と、長側面１２３，１２４と、短側面１２５，１２６とを有する外装缶である。長側面１２３，１２４は、第１の方向（Ｘ方向）に直交する第２の方向（Ｙ方向）に沿って互いに対向する。

【0019】

上面１２１には、電極端子１１０が配置されている。下面１２２は、第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｙ方向）に直交する第３の方向（Ｚ方向）に沿って上面１２１に対向している。上面１２１および下面１２２は、Ｚ方向に直交する平面である。

【0020】

長側面１２３，１２４は、Ｙ方向に直交する平面からなる。長側面１２３，１２４は、筐体１２０が有する複数の側面のうちで最も大きい面積を有する。長側面１２３，１２４は、Ｙ方向から見て、矩形形状を有する。長側面１２３，１２４は、Ｙ方向から見て、Ｘ方向が長手方向となり、Ｚ方向が短手方向となる矩形形状を有する。

【0021】

複数の電池セル１００は、Ｙ方向に隣り合う電池セル１００の間において、長側面１２３同士、長側面１２４同士が向かい合わせとなるように積層されている。これにより、複数の電池セル１００が積層されるＹ方向において、正極端子１１１と負極端子１１２とが、交互に並ぶ。

【0022】

ガス排出弁１３０は、上面１２１に設けられている。ガス排出弁１３０は、筐体１２０の内部で発生したガスにより筐体１２０の内圧が所定値以上となった場合に、そのガスを筐体１２０の外部に排出する。

【0023】

電解液注液部１４０は、上面１２１に設けられている。電解液注液部１４０は、上面１２１を貫通して筐体１２０の内部に連通する注液孔と、注液孔を塞ぐリベットとを含む。注液孔を介して筐体１２０の内部に電解液が注液された後、注液孔がリベットで塞がれる。

【0024】

肩部１５０は、筐体１２０の上面１２１において、電極端子１１０よりもＸ方向の外側に位置する領域である。肩部１５０は、正極端子１１１側の肩部１５１と、負極端子１１２側の肩部１５２とを含む。

【0025】

図２は、筐体１２０の外面上に設けられるフィルム２００（絶縁シート）を示す平面図である。図２に示すように、フィルム２００は、本体部２１０と、本体部２１０からＺ方向に突出する突出部２２０とを含む。突出部２２０は、Ｘ方向の両端に位置する突出部２２１，２２２を有する。袋状の本体部２１０に電池セル１００が収納される。突出部２２０は、筐体１２０の上面１２１に向かって折り曲げられる。

【0026】

フィルム２００は、熱により収縮するシュリンクフィルムである。フィルム２００は、たとえば０．０７ｍｍ程度の厚みを有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）素材により形成することができる。

【0027】

袋状のフィルム２００に電池セル１００を収納した後、フィルム２００の余長部分をシュリンク炉に通して熱収縮させる。これにより、電池セル１００の外面にフィルム２００が密着する。

【0028】

図３は、フィルム２００を構成するための袋状シート材のロール２００Ａを示す図である。Ｚ方向に連続するロール２００Ａを所定の長さごとに切断することで、袋状のフィルム２００を形成することができる。

【0029】

図４は、肩部１５０を示す上面図であり、図５は、肩部１５０の斜視図である。図４，図５に示すように、筐体１２０の外面に設けられるフィルム２００は、筐体１２０の長側面１２３，１２４および短側面１２５，１２６を覆うように形成される。フィルム２００の突出部２２０（折り曲げ部）は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って短側面１２５，１２６側から電極端子１１０側に突出する山部２３０と、山部２３０に対してＸ方向に直交する第２の方向（Ｙ方向）の両側に位置し、電極端子１１０から離れる側に凹む谷部２４０とを含む。谷部２４０において、上面１２１はフィルム２００に覆われず、上面１２１は露出している。

【0030】

図４，図５の例では、山部２３０における頂部の輪郭は、第２の方向（Ｙ方向）に沿う略平坦部分を有する。「略平坦」は完全な平坦を意味するものではなく、若干の湾曲を有する場合も含む。ただし、山部２３０の頂部は尖っていてもよい。山部２３０における頂部は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って電極端子１１０から離間した位置にある。

【0031】

フィルム２００を熱収縮させるとき、フィルム２００が意図しない形状に変形する場合がある。たとえば、谷部２４０（露出部）を形成せず、筐体１２０の上面１２１上においてフィルム２００が重なりながら収縮する場合、変形したフィルム２００がＺ方向に突出し、隣接する電池セル１００との間に設けられるセパレータ部材など、電池モジュールを構成する他部品（周辺部品）と干渉することが懸念される。

【0032】

熱収縮後の寸法を精密に管理する観点からは、図２に示す袋状のフィルム２００に代えて、箱状のフィルムを形成することが考えられる。箱状のフィルムを形成することで、袋状のフィルム２００の本体部２１０への電池セル１００の挿入量の制御よりも精密な制御を行うことができる。しかし、箱状のフィルムを採用することで、製造工程の煩雑化、ないし製造コストの増大が懸念される。

【0033】

これに対し、本実施の形態に係るフィルム２００によれば、山部２３０の両側に谷部２４０（露出部）が形成されるように本体部２１０および突出部２２０が形成されているため、電池セル１００の筐体１２０の上面１２１においてフィルム２００が重なりながら収縮することが抑制される。この結果、フィルム２００の意図しない過度な突出が抑制され、周辺部材との干渉が抑制される。結果として、電池セル１００間のセパレータの機能が低下したり、複数の電池セル１００の高さがばらつくことおにより複数の電池セル１００を電気的に接続するバスバーと電極端子１１０との溶接不良が生じたりすることを抑制することができる。

【0034】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0035】

１００ 電池セル、１１０ 電極端子、１１１ 正極端子、１１２ 負極端子、１２０ 筐体、１２１ 上面、１２２ 下面、１２３，１２４ 長側面、１２５，１２６ 短側面、１３０ ガス排出弁、１４０ 電解液注液部、１５０，１５１，１５２ 肩部、２００ フィルム、２００Ａ ロール、２１０ 本体部、２２０，２２１，２２２ 突出部、２３０ 山部、２４０ 谷部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】