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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-11
(45)【発行日】2022-07-20
(54)【発明の名称】リチウム電池モジュール及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H01M 50/244 20210101AFI20220712BHJP
H01M 50/202 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/233 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/247 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/105 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/117 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/121 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/136 20210101ALI20220712BHJP
H01M 10/0587 20100101ALI20220712BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20220712BHJP
H01M 50/588 20210101ALI20220712BHJP
H01M 50/59 20210101ALI20220712BHJP
【ＦＩ】
H01M50/244 A
H01M50/202 501S
H01M50/202 501P
H01M50/233
H01M50/247
H01M50/103
H01M50/105
H01M50/117
H01M50/121
H01M50/136
H01M10/0587
H01M10/052
H01M50/588
H01M50/59
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020122475
(22)【出願日】2020-07-17
(65)【公開番号】P2021097029
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2021-07-06
(31)【優先権主張番号】P 2019227793
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001443
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】大江 亮
【審査官】宮田 透
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０２２０５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８５２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３００５９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１６７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２６２８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２５２８８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１５１６１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０５－１０／０５８７
Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８
Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８
Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、前記捲回体が封入された外装体と、
前記外装体が収納された保護ケースと、
前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材であり、
前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、
ことを特徴とするリチウム電池モジュール。
【請求項2】
前記第２部材は、前記外装体の一部の領域に嵌め込まれるように設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項3】
前記第２部材は、前記外装体の外部から当該外装体の一部の領域に接着されて設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項4】
前記押圧部材は、前記外装体が膨張する際に発生する前記押圧力を、非伸縮性部材を介して前記捲回体に伝達する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項5】
前記外装体は、一対の扁平面を有した扁平形状に形成されており、
前記第２部材は、前記一対の扁平面のそれぞれに設けられているとともに、一方の扁平面に設けられた前記第２部材が他方の扁平面に設けられた前記第２部材と重なるように設けられており、
前記押圧部材は、前記一方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第１押圧部材と、前記他方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第２押圧部材と、で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項6】
前記押圧部材は、当該押圧部材が前記保護ケースと前記第２部材との間で挟まれた際に、前記保護ケースと前記外装体との間で且つ前記押圧部材の両側に空間が生じるように配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項7】
前記押圧部材は、前記第２部材と接する領域の面積の方が前記第２部材が設けられた領域の面積よりも小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項8】
前記押圧部材が前記保護ケースと非伸縮性部材との間で挟まれた際に、前記第２部材は、前記押圧部材が前記外装体における前記第１部材の領域に接触しない程度の厚みを有している、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項9】
前記第２部材及び前記押圧部材は、円柱状である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項10】
前記第２部材は、前記外装体における扁平面の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項５に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項11】
前記第２部材は、樹脂、ガラス又はセラミックの板材である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
【請求項12】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載のリチウム電池モジュールを備える、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項13】
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第１部材と当該第１部材よりも伸縮性の低い第２部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、
前記筐体からの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リチウム電池モジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯型電子機器の小型・軽量化に伴い、エネルギ密度の高い二次電池であるリチウム電池が使用されている。このリチウム電池は、正極素材とセパレータと負極素材との積層物を捲回した捲回物が電解質と共に、ラミネートやアルミで形成された外装体の中に収容されたものである。リチウム電池は、充放電の繰り返しにより、ガスが発生し、外装体が膨張する性質がある。この外装体の膨張に対応するための技術が特許文献１に開示されている。
【0003】
特許文献１に記載の移動端末機は、ケース蓋を電池パックに接触あるいは付勢する手段を備え、電池パック内部の膨張による電池パックの変形に対応した空間をケ－ス蓋あるいは電池収納部の少なくとも一方に設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－５００８号公報（要約書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の技術でも、電池パックの外装体とケース蓋や電子機器の電池収納部とは固定されていない。このため、電池パックが膨張すると、内部の捲回体の構成部材が摺動し、正極と負極とが短絡する可能性がある。
【0006】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、捲回体における正極と負極との短絡を防止することができるリチウム電池モジュール及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明に係るリチウム電池モジュールは、正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、前記捲回体が封入された外装体と、前記外装体が収納された保護ケースと、前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、を備え、前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材であり、前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、ことを特徴とする。
また、本発明に係る第１の態様の電子機器は、上記のリチウム電池モジュールを備える、ことを特徴とする。
また、本発明に係る第２の態様の電子機器は、正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第１部材と当該第１部材よりも伸縮性の低い第２部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、前記筐体からの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、ことを特徴とする。
また、本発明に係る第１の態様の電子機器は、上記のリチウム電池モジュールを備える、ことを特徴とする。
また、本発明に係る第２の態様の電子機器は、正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第１部材と当該第１部材よりも伸縮性の低い第２部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、前記筐体からの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、捲回体における正極と負極との短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１実施形態の電子機器の平面図である。
【図2A】本発明の第１実施形態の電子機器の裏面を示す斜視図である。
【図2B】本発明の第１実施形態の電子機器の電池蓋を示す斜視図である。
【図3】本発明の第１実施形態のリチウム電池を収納した状態のリチウム電池モジュールの外観図である。
【図4A】本発明の第１実施形態のリチウム電池モジュールの左側面図である。
【図4B】本発明の第１実施形態のリチウム電池モジュールの断面図である。
【図4C】本発明の第１実施形態のリチウム電池モジュールの平面図である。
【図5】本発明の第１実施形態のリチウム電池のセルの斜視図である。
【図6】本発明の第１実施形態のリチウム電池の捲回体の構造図である。
【図7A】本発明の第１実施形態のリチウム電池モジュールの外装体の膨張状態の左側面図である。
【図7B】本発明の第１実施形態のリチウム電池モジュールの外装体の膨張状態の断面図である。
【図8A】本発明の第２実施形態の電子機器の裏面を示す斜視図である。
【図8B】本発明の第２実施形態の電子機器の電池蓋を示す斜視図である。
【図9A】本発明の第３実施形態のリチウム電池モジュールの左側面図である。
【図9B】本発明の第３実施形態のリチウム電池モジュールの断面図である。
【図10A】本発明の第３実施形態のリチウム電池モジュールの外装体の膨張状態の左側面図である。
【図10B】本発明の第３実施形態のリチウム電池モジュールの外装体の膨張状態の断面図である。
【図11】本発明の第１変形例のリチウム電池モジュールの左側面図である。
【図12】本発明の第２変形例のリチウム電池モジュールの平面図である。
【図13】本発明の第３変形例のリチウム電池モジュールの左側面図である。
【図14A】本発明の第４変形例のリチウム電池モジュールの左側面図である。
【図14B】本発明の第４変形例のリチウム電池モジュールの平面図である。
【図15】本発明の第５変形例のリチウム電池モジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。また、リチウム電池が収納された状態のリチウム電池モジュールを単に「リチウム電池」と略して記している。また、リチウム電池には、リチウムイオン電池とリチウムポリマー電池とが含まれる。
【0011】
（第１実施形態）
（電子機器）
図１は、本発明の第１実施形態であるリチウム電池を収容する電子機器の表面を示す平面図である。また、図２Ａは、電子機器の裏面を示す斜視図であり、図２Ｂは、電池蓋を示す斜視図である。
（電子機器）
図１は、本発明の第１実施形態であるリチウム電池を収容する電子機器の表面を示す平面図である。また、図２Ａは、電子機器の裏面を示す斜視図であり、図２Ｂは、電池蓋を示す斜視図である。
【0012】
電子機器３００は、筐体２００（図２Ａ）と、電池蓋２１０（図２Ｂ）とを備えたハンディターミナルである。筐体２００は、表示部２０２やキーボード部２０３等が取り付けられており、電池収納部２０５が形成されている。図２Ａに示すように、この電池収納部２０５にリチウム電池１００が収納される。また、リチウム電池１００を収納した状態で、電池蓋２１０（図２Ｂ）が取り付けられる。なお、電子機器は、ハンディターミナルに限らず、スマートフォンやタブレット等の携帯端末でも構わない。
【0013】
図３は、本発明の第１実施形態のリチウム電池の外観図である。
リチウム電池１００は、直方体形状の保護ケース７０と、保護ケース７０の内部に収容されているセル５０とを備えて構成される。保護ケース７０のＹ－Ｚ面が大面積面であり、Ｘ－Ｙ面が側面である。セル５０は、充放電可能な二次電池であり、扁平形状である。また、セル５０には、正極５及び負極６が設けられている。
リチウム電池１００は、直方体形状の保護ケース７０と、保護ケース７０の内部に収容されているセル５０とを備えて構成される。保護ケース７０のＹ－Ｚ面が大面積面であり、Ｘ－Ｙ面が側面である。セル５０は、充放電可能な二次電池であり、扁平形状である。また、セル５０には、正極５及び負極６が設けられている。
【0014】
図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃは、本発明の第１実施形態であるリチウム電池の構成図である。なお、図４Ａは、左側面（Ｘ－Ｚ面）を示し、図４Ｂは、そのＩＶＢ断面を示し、図４Ｃは、Ｙ－Ｚ面を示す平面図である。
リチウム電池１００は、セル５０及び保護ケース７０の他に、固定手段又は押圧部材としての２つの突起部７５ａ，７５ｂを備えて構成される。セル５０は、外装体２０と、外装体２０に収容される捲回体１０（図６）とを備えて構成される。外装体２０は、ベースとなる本体部２１と、本体部２１の一部の領域に設けられた非伸縮性部材３０とから構成されている。ここで、特許請求の範囲では、本体部２１を第１部材と称し、非伸縮性部材３０を第２部材と称している。つまり、第１部材は、外装体２０のベース部分であり、第２部材は、外装体２０の一部の領域に設けられたものである。
リチウム電池１００は、セル５０及び保護ケース７０の他に、固定手段又は押圧部材としての２つの突起部７５ａ，７５ｂを備えて構成される。セル５０は、外装体２０と、外装体２０に収容される捲回体１０（図６）とを備えて構成される。外装体２０は、ベースとなる本体部２１と、本体部２１の一部の領域に設けられた非伸縮性部材３０とから構成されている。ここで、特許請求の範囲では、本体部２１を第１部材と称し、非伸縮性部材３０を第２部材と称している。つまり、第１部材は、外装体２０のベース部分であり、第２部材は、外装体２０の一部の領域に設けられたものである。
【0015】
非伸縮性部材３０は、円形又は長方形の板材、例えば、プラスチック、ガラス、セラミック（陶器）等の非導電性素材である。非伸縮性部材３０の伸縮性は、外装体２０の本体部２１の素材（例えば、ラミネートやアルミニウム）よりも低い。
【0016】
扁平面２０ａ，２０ｂであって、非伸縮性部材３０が設けられている領域を非伸縮性領域という。つまり、非伸縮性領域は、一対の扁平面２０ａ，２０ｂのそれぞれに存在しており、一方の扁平面２０ａに設けられた非伸縮性領域（第１非伸縮性領域）は、他方の扁平面２０ｂに設けられた非伸縮性領域（第２非伸縮性領域）と対応する位置（重なるような位置）に設けられている。このとき、突起部７５ａが第１固定手段であり、突起部７５ｂが第２固定手段である。言い換えれば、外装体２０の一部の領域に設けられた非伸縮性部材３０，３０は、突起部７５ａ，７５ｂと捲回体１０との間に介挿されている。また、押圧部材としての突起部７５ａ，７５ｂは、非伸縮性部材３０と保護ケース７０との間で挟まれている。
【0017】
保護ケース７０は、樹脂製又は金属製の直方体状のケースであり、内部にセル５０を収容する。保護ケース７０は、一方の側面（例えば、左側面）が開放されており、セル５０が挿入可能になっている。なお、図８Ａのように筐体２０１の外部からセル５０を嵌め込み、図８Ｂのように、蓋の内側に押圧部材としての突起部２１１ａを備え、電池蓋２１１を保護ケース７０の一部としてセル５０を固定するような構成にしてもよい。２つの突起部７５ａ，７５ｂは、対向するように保護ケース７０に延在している。押圧部材としての突起部７５ａ，７５ｂは、図４Ｃで示すように、直方体形状であり、その大きさ（面積）は、非伸縮性部材３０よりも小さい。なお、図１２に示すように、２つの突起部は、円柱形状の突起部７６で構わない。
【0018】
突起部７５ａ，７５ｂは、所定の厚み（高さ）で形成されている。その厚みは、両面に非伸縮性部材３０，３０が形成されたセル５０（図２）が挿通可能な厚みである。また、非伸縮性部材３０は、押圧部材としての突起部７５ａ，７５ｂが外装体２０の本体部２１に接触しない程度の厚みである。セル５０が挿入された保護ケース７０は、突起部７５ａ，７５ｂの両側に内部空間８０が形成される。
【0019】
なお、非伸縮性部材は、図１１の非伸縮性部材３１のように、押圧部材としての突起部７５ａ，７５ｂよりも小さい面積で構成することも可能である。その場合、非伸縮性部材３１は、押圧部材としての突起部７５ａ，７５ｂが外装体２０の本体部２１に接触しない程度の厚みを有している。
【0020】
なお、突起部７５ａ，７５ｂが保護ケース７０と一体になっておらず、非伸縮性部材３０，３０と突起部７５ａ，７５ｂの角部７５ｃ，７５ｄ，７５ｅ，７５ｆとが、例えば、接着剤で接着されているような構成としてもよい。その場合、セル５０と突起部７５ａ，７５ｂとが一体となるので、リチウム電池を保護ケース７０に挿入した際に、突起部７５ａ，７５ｂと保護ケース７０とが補助的に支持されることとなる。
【0021】
図５は、セル５０の斜視図であり、図６は、捲回体１０の斜視図である。
セル５０は、扁平形状の外装体２０の内部に捲回体１０（図６）を有機溶媒やポリマ等の電解液と共に封入したものである。外装体２０は、捲回体１０を収容した状態で封止される。外装体２０は、その一対の扁平面２０ａ，２０ｂの中央部に非伸縮性部材３０，３０が形成されている。言い換えれば、非伸縮性部材３０は、外装体２０の両面（扁平面２０ａ，２０ｂ）の中央領域に形成されている。外装体２０の非伸縮性部材３０を除いた本体部２１は、ラミネート又はアルミで形成されている。ラミネートやアルミは、非伸縮性部材３０を構成するプラスチック、ガラス、セラミックよりも伸縮性が高い。
セル５０は、扁平形状の外装体２０の内部に捲回体１０（図６）を有機溶媒やポリマ等の電解液と共に封入したものである。外装体２０は、捲回体１０を収容した状態で封止される。外装体２０は、その一対の扁平面２０ａ，２０ｂの中央部に非伸縮性部材３０，３０が形成されている。言い換えれば、非伸縮性部材３０は、外装体２０の両面（扁平面２０ａ，２０ｂ）の中央領域に形成されている。外装体２０の非伸縮性部材３０を除いた本体部２１は、ラミネート又はアルミで形成されている。ラミネートやアルミは、非伸縮性部材３０を構成するプラスチック、ガラス、セラミックよりも伸縮性が高い。
【0022】
捲回体１０（図６）は、正極素材１が塗布された正極タブ７と、セパレータ２と、負極素材３が塗布された負極タブ８との積層物から構成される。捲回体１０は、この積層物が扁平形状に捲回されたものである。正極タブ７には、板状の正極５が溶接され、負極タブ８には、板状の負極６が溶接されている。なお、正極素材１は、例えば、コバルト酸リチウムであり、負極素材３は、例えば、カーボンやポリアセチレンである。
【0023】
図７Ａ，図７Ｂは、本発明の第１実施形態であるリチウム電池の外装体２０が膨張した状態の構成図である。なお、図４Ａは、左側面を示し、図４Ｂは、ＶＩＩＢ断面を示している。
リチウム電池１００は、充放電の繰り返しにより、ガスが発生し、外装体２０が膨張する。外装体２０（本体部２１）の膨張により、内部空間８０（図４Ａ）の容積が減少する。容積が減少した空間を内部空間８１と称する。また、外装体２０は、その膨張により、非伸縮性部材３０，３０を介して対向した突起部７５ａ，７５ｂの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体２０の非伸縮性領域（非伸縮性部材３０，３０）を介して、捲回体１０に伝達し、外装体２０からの押圧力が捲回体１０を固定する。このため、非伸縮性部材３０，３０と突起部７５ａ，７５ｂとを、角部７５ｃ，７５ｄ，７５ｅ，７５ｆ（図４Ｂ，図７Ｂ）で補助的な支持を行っただけでも、突起部７５ａ，７５ｂの全面で固定される。また、非伸縮性部材３０は、突起部７５ａ，７５ｂよりも接触面積が広いので、突起部７５ａ，７５ｂよりも広い領域で外装体２０の膨張を防ぐ。これにより、捲回体１０の構成部材の摺動が低減し、正極と負極との短絡を防ぐことができる。
リチウム電池１００は、充放電の繰り返しにより、ガスが発生し、外装体２０が膨張する。外装体２０（本体部２１）の膨張により、内部空間８０（図４Ａ）の容積が減少する。容積が減少した空間を内部空間８１と称する。また、外装体２０は、その膨張により、非伸縮性部材３０，３０を介して対向した突起部７５ａ，７５ｂの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体２０の非伸縮性領域（非伸縮性部材３０，３０）を介して、捲回体１０に伝達し、外装体２０からの押圧力が捲回体１０を固定する。このため、非伸縮性部材３０，３０と突起部７５ａ，７５ｂとを、角部７５ｃ，７５ｄ，７５ｅ，７５ｆ（図４Ｂ，図７Ｂ）で補助的な支持を行っただけでも、突起部７５ａ，７５ｂの全面で固定される。また、非伸縮性部材３０は、突起部７５ａ，７５ｂよりも接触面積が広いので、突起部７５ａ，７５ｂよりも広い領域で外装体２０の膨張を防ぐ。これにより、捲回体１０の構成部材の摺動が低減し、正極と負極との短絡を防ぐことができる。
【0024】
（第２実施形態）
図８Ａは、本発明の第２実施形態の電子機器の裏面を示す斜視図であり、図８Ｂは、電池蓋を示す斜視図である。
電子機器３０１は、筐体２０１（図８Ａ）と、電池蓋２１１（図８Ｂ）とを備えたハンディターミナルであり、リチウム電池としてのセル５０（図５）が収納される。なお、電子機器３０１は、ハンディターミナルに限らず、スマートフォンやタブレット等の携帯端末でも構わない。また、前記第１実施形態のように、セル５０の扁平面２０ａ，２０ｂの中央部には、非伸縮性部材３０，３０が形成されている。
図８Ａは、本発明の第２実施形態の電子機器の裏面を示す斜視図であり、図８Ｂは、電池蓋を示す斜視図である。
電子機器３０１は、筐体２０１（図８Ａ）と、電池蓋２１１（図８Ｂ）とを備えたハンディターミナルであり、リチウム電池としてのセル５０（図５）が収納される。なお、電子機器３０１は、ハンディターミナルに限らず、スマートフォンやタブレット等の携帯端末でも構わない。また、前記第１実施形態のように、セル５０の扁平面２０ａ，２０ｂの中央部には、非伸縮性部材３０，３０が形成されている。
【0025】
筐体２０１の電池収納部２０５には、固定手段としての突起部２０１ａ（押圧部材）が設けられている。電池蓋２１１には、固定手段としての突起部２１１ａが設けられている。つまり、本実施形態では、電池収納部２０５と電池蓋２１１とが保護ケース７０の役割を果たす。電池収納部２０５に電池蓋２１１で蓋をしたときには、突起部２０１ａと突起部２１１ａとが対向する。また、電池収納部２０５の内部にセル５０を収納し、電池蓋２１１で蓋をしたときには、突起部２１１ａは、セル５０を押圧する。つまり、突起部２０１ａ及び突起部２１１ａは、外装体２０の一部である非伸縮性部材３０，３０を介して捲回体１０に押圧力を加え、捲回体１０を固定する。なお、前記第１実施形態と同様に、非伸縮性部材３０，３０の方が突起部２０１ａ及び突起部２１１ａよりも広い。
【0026】
（第３実施形態）
前記第１，２実施形態のリチウム電池１００及びセル５０は、非伸縮性部材３０が外装体２０の一部の領域に嵌め込まれるように固定されていたが、非伸縮性部材を外装体２０の外部から外装体２０の一部の領域に接着させることで、外装体２０と非伸縮性部材とを固定させることもできる。
前記第１，２実施形態のリチウム電池１００及びセル５０は、非伸縮性部材３０が外装体２０の一部の領域に嵌め込まれるように固定されていたが、非伸縮性部材を外装体２０の外部から外装体２０の一部の領域に接着させることで、外装体２０と非伸縮性部材とを固定させることもできる。
【0027】
図９Ａは、本発明の第３実施形態のリチウム電池モジュールの左側面図であり、図９Ｂは、そのＩＸＢ断面を示す図である。
リチウム電池１０３は、前記第１実施形態のリチウム電池１００と同様に、保護ケース７０と、２つの突起部７５ａ，７５ｂとを備えて構成されるが、セル５０の代わりに、セル５６を備える点で相違する。
リチウム電池１０３は、前記第１実施形態のリチウム電池１００と同様に、保護ケース７０と、２つの突起部７５ａ，７５ｂとを備えて構成されるが、セル５０の代わりに、セル５６を備える点で相違する。
【0028】
セル５６は、外装体２２と、外装体２２に収容される捲回体１０（図６）と、２枚の非伸縮性部材３４，３４とを備えて構成される。非伸縮性部材３４，３４は、外装体２２の一対の扁平面２２ａ，２２ｂの一部の領域に接着されている。前記第１実施形態の外装体２０（図４Ａ）は、本体部２１と非伸縮性部材３０，３０とから構成され、これらの組合せで捲回体１０を封入していたが、本実施形態の外装体２２は、単独で捲回体１０を封入する。なお、特許請求の範囲では、外装体２２と２枚の非伸縮性部材３４，３４との組合せを外装体と称し、外装体２２をベースとなる第１部材と称し、非伸縮性部材３４，３４を第２部材と称している。つまり、第２部材は、組合せによる外装体の一部の領域に設けられている。突起部７５ａ，７５ｂの厚みは、外装体２２及び非伸縮性部材３０，３０から構成されるセル５６が挿通可能な厚みである。
【0029】
図１０Ａ，図１０Ｂは、本発明の第３実施形態であるリチウム電池の外装体２０が膨張した状態の構成図であり、前記第１実施形態の図７Ａ，図７Ｂに相当する。
外装体２２は、その膨張により、非伸縮性部材３０，３０を介して対向した突起部７５ａ，７５ｂの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体２２の非伸縮性部材３０，３０を介して、捲回体１０に伝達し、外装体２２からの押圧力が捲回体１０を固定する。
外装体２２は、その膨張により、非伸縮性部材３０，３０を介して対向した突起部７５ａ，７５ｂの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体２２の非伸縮性部材３０，３０を介して、捲回体１０に伝達し、外装体２２からの押圧力が捲回体１０を固定する。
【0030】
（変形例）
前記第１実施形態のリチウム電池１００は、外装体２０の扁平面２０ａ，２０ｂに非伸縮性部材３０，３０が形成されており、固定手段としての突起部７５ａ，７５ｂが保護ケース７０の内面に設けられていた。本発明は、例えば以下のような変形が可能である。なお、各変形例は、第１実施形態の変形例であるが、第３実施形態にも適用可能である。
（１）図１１（左側面図）のリチウム電池１０１は、セル５１と、保護ケース７１と、突起部７５ａ，７５ｂとを備えて構成される。セル５１は、捲回体１０と外装体２５とを備える。外装体２５の中央部には、非伸縮性部材３１，３１が形成されている。非伸縮性部材３１，３１は、そのＺ方向の長さＬ３が突起部７５ａ，７５ｂの長さＬ２よりも短く、且つＸ方向の厚さが厚く構成されている。
前記第１実施形態のリチウム電池１００は、外装体２０の扁平面２０ａ，２０ｂに非伸縮性部材３０，３０が形成されており、固定手段としての突起部７５ａ，７５ｂが保護ケース７０の内面に設けられていた。本発明は、例えば以下のような変形が可能である。なお、各変形例は、第１実施形態の変形例であるが、第３実施形態にも適用可能である。
（１）図１１（左側面図）のリチウム電池１０１は、セル５１と、保護ケース７１と、突起部７５ａ，７５ｂとを備えて構成される。セル５１は、捲回体１０と外装体２５とを備える。外装体２５の中央部には、非伸縮性部材３１，３１が形成されている。非伸縮性部材３１，３１は、そのＺ方向の長さＬ３が突起部７５ａ，７５ｂの長さＬ２よりも短く、且つＸ方向の厚さが厚く構成されている。
【0031】
（２）図１２（平面図）のリチウム電池１０２は、保護ケース７０と、２枚の非伸縮性部材３２，３２が外装体２２に形成されたセル５２とを備えて構成される。保護ケース７０は、円柱状の突起部７６，７６が対向するように形成されている。非伸縮性部材３２，３２は、円形状の板材であり、突起部７６，７６よりも面積が広い。
【0032】
（３）図１３のリチウム電池１０４は、保護ケース７２と、捲回体１０及び外装体２３を備えたセル５３とを備えて構成される。保護ケース７２は、一方の内面７２ａに突起部７５ｇが延在している。外装体２３は、一部の領域に１枚の非伸縮性部材３０が形成されている。保護ケース７２の内面７２ｂと外装体２３の本体部２１とは、接触しており、内面７２ｂと接触する部分の外装体２３には、非伸縮性部材３０が介挿されない。突起部７５ｇは、外装体２３（非伸縮性部材３０）からの押圧力で捲回体１０を固定する固定手段として機能する。
【0033】
（４）図１４Ａ，図１４Ｂのリチウム電池１０５は、セル５４と、保護ケース７３とを備えて構成される。ここで、図１４Ａは、左側面図であり、図１４Ｂは、平面図である。セル５４は、捲回体１０と、外装体２３とから構成される。外装体２３は、２枚の非伸縮性部材３２，３２が本体部２１に形成されている。つまり、外装体２３は、非伸縮性部材３０の多くが内面まで食い込んでいる。保護ケース７３は、前記第１実施形態の保護ケース７０（図４Ａ）と比較して、突起部７５ａ，７５ｂの代わりに、突起部７５ｋ，７５ｌが対向するように延在したものである。突起部７５ｋ，７５ｌは、突起部７５ａ，７５ｂ（図４Ａ）よりもＺ方向に長く、長さがセル５４の幅Ｗに近い。突起部７５ｋ，７５ｌは、外装体２３の扁平面の中央部に対向して設けられている。非伸縮性部材３２，３２は、セル５４の外装体２３に設けられており、突起部７５ｋ，７５ｌよりも表面積が広い。非伸縮性部材３２，３２は、外装体２３の扁平面の中央部に固定されている。
【0034】
リチウム電池１０５によれば、突起部７５ｋ，７５ｌ及び非伸縮性部材３１，３１が非伸縮性部材３０よりも幅Ｗの方向に長いので、前記第１実施形態のリチウム電池１００（図４Ａ，図４Ｂ）よりも位置ズレが少ない。これにより、捲回体１０の部材の摺動が少なくなり、正極と負極との短絡を防ぐことができる。
【0035】
（５）図１５（平面図）は、本発明のリチウム電池モジュールの第５変形例であり、当該リチウム電池モジュール上から見た場合の平面図である。なお、左側面図は、図４Ａと同様である。図１５のリチウム電池１０６は、セル５５と、突起部７５ｍ，７５ｎが形成された保護ケース７４とを備えて構成される。セル５５は、捲回体１０と、外装体２４とから構成される。外装体２４は、２枚の非伸縮性部材３３，３３が本体部２１と一体となって形成されたものである。非伸縮性部材３３，３３は、そのｙ方向の長さが突起部７５ｍ，７５ｎの長さＬ４よりも長く構成されている。
【0036】
また、図１５のリチウム電池モジュールにおける非伸縮性部材３３，３３及び突起部７５ｍ，７５ｎは、ｚ方向の長さよりもｙ方向の長さの方が長く形成されている。これにより、リチウム電池モジュール全体もｚ方向の長さよりもｙ方向の長さの方が長く形成されていることから、外装体２４が膨張した際に、非伸縮性部材３３，３３を通して外装体２４からの押圧力を効率的に捲回体に伝えることができ、捲回体のズレをより防ぎ易くなる。
【0037】
以上説明したように、前記各実施形態に係るリチウム電池１００は、セル５０と、セル５０を収容する保護ケース７０と、突起部７５ａ，７５ｂとを有している。セル５０は、捲回体１０と、捲回体１０を収納する外装体２０とを有している。捲回体１０は、正極タブ７と負極タブ８とがセパレータ２を介して捲回されたものである。外装体２０は、部分的に非伸縮性部材３０で形成されることにより非伸縮性領域が設けられている。ここで、非伸縮性部材３０は、外装体２０の一部として構成されている。突起部７５ａ，７５ｂは、外装体２０が膨張するときに発生する圧力の反作用としての保護ケース７０からの押圧力を、非伸縮性領域を介して捲回体１０に伝達することにより、外装体２０からの押圧力で捲回体１０を固定するものである。
【0038】
これにより、セル５０の外装体２０が突起部７５ａ，７５ｂに支持されていることで、充放電の繰り返しによって外装体２０が膨張しても、保護ケース７０からの押圧力で捲回体１０を固定することができる。
【0039】
また、上記の実施形態では、「リチウム電池モジュール」のことを単に「リチウム電池」と略して記す場合もあったが、ここでいう「リチウム電池」とは、捲回体と、外装体（本体部及び非伸縮性部材）と、を備えたものであり、「リチウム電池モジュール」とは、捲回体と、外装体（本体部及び非伸縮性部材）と、保護ケースと、固定手段としての押圧部材（突起部）と、を備えたものである。
【0040】
本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材である
ことを特徴とするリチウム電池。
＜請求項２＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
前記外装体が収納された保護ケースと、
前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材であり、
前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、
ことを特徴とするリチウム電池モジュール。
＜請求項３＞
前記第２部材は、前記外装体の一部の領域に嵌め込まれるように設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項４＞
前記第２部材は、前記外装体の外部から当該外装体の一部の領域に接着されて設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項５＞
前記押圧部材は、前記外装体が膨張する際に発生する前記押圧力を、前記非伸縮性部材を介して前記捲回体に伝達する、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項６＞
前記外装体は、一対の扁平面を有した扁平形状に形成されており、
前記第２部材は、前記一対の扁平面のそれぞれに設けられているとともに、一方の扁平面に設けられた前記第２部材が他方の扁平面に設けられた前記第２部材と重なるように設けられており、
前記押圧部材は、前記一方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第１押圧部材と、前記他方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第２押圧部材と、で構成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項７＞
前記押圧部材は、当該押圧部材が前記保護ケースと前記第２部材との間で挟まれた際に、前記保護ケースと前記外装体との間で且つ前記押圧部材の両側に空間が生じるように配置される、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項８＞
前記押圧部材は、前記第２部材と接する領域の面積が前記第２部材が設けられた領域の面積より小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項９＞
前記押圧部材が前記保護ケースと前記非伸縮性部材との間で挟まれた際に、前記第２部材は、前記押圧部材が前記外装体における前記第１部材の領域に接触しない程度の厚みを有している、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１０＞
前記第２部材及び前記押圧部材は、円柱状である、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１１＞
前記第２部材は、前記外装体における扁平面の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項６に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１２＞
前記第２部材は、樹脂、ガラス又はセラミックの板材である、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項１１の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１３＞
請求項１に記載のリチウム電池を収納する筐体を備えることを特徴とする電子機器。
＜請求項１４＞
請求項２乃至請求項１２のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュールを搭載可能な筐体を備えることを特徴とする電子機器。
＜請求項１５＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第１部材と当該第１部材よりも伸縮性の低い第２部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、
前記筐体からの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、
ことを特徴とする電子機器。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材である
ことを特徴とするリチウム電池。
＜請求項２＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
前記外装体が収納された保護ケースと、
前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第１部材と、一部の領域に設けられた第２部材とで構成され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも伸縮性の低い部材であり、
前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、
ことを特徴とするリチウム電池モジュール。
＜請求項３＞
前記第２部材は、前記外装体の一部の領域に嵌め込まれるように設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項４＞
前記第２部材は、前記外装体の外部から当該外装体の一部の領域に接着されて設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項５＞
前記押圧部材は、前記外装体が膨張する際に発生する前記押圧力を、前記非伸縮性部材を介して前記捲回体に伝達する、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項６＞
前記外装体は、一対の扁平面を有した扁平形状に形成されており、
前記第２部材は、前記一対の扁平面のそれぞれに設けられているとともに、一方の扁平面に設けられた前記第２部材が他方の扁平面に設けられた前記第２部材と重なるように設けられており、
前記押圧部材は、前記一方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第１押圧部材と、前記他方の扁平面に設けられた第２部材に対応した第２押圧部材と、で構成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項７＞
前記押圧部材は、当該押圧部材が前記保護ケースと前記第２部材との間で挟まれた際に、前記保護ケースと前記外装体との間で且つ前記押圧部材の両側に空間が生じるように配置される、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項８＞
前記押圧部材は、前記第２部材と接する領域の面積が前記第２部材が設けられた領域の面積より小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項９＞
前記押圧部材が前記保護ケースと前記非伸縮性部材との間で挟まれた際に、前記第２部材は、前記押圧部材が前記外装体における前記第１部材の領域に接触しない程度の厚みを有している、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１０＞
前記第２部材及び前記押圧部材は、円柱状である、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１１＞
前記第２部材は、前記外装体における扁平面の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項６に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１２＞
前記第２部材は、樹脂、ガラス又はセラミックの板材である、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項１１の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
＜請求項１３＞
請求項１に記載のリチウム電池を収納する筐体を備えることを特徴とする電子機器。
＜請求項１４＞
請求項２乃至請求項１２のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュールを搭載可能な筐体を備えることを特徴とする電子機器。
＜請求項１５＞
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第１部材と当該第１部材よりも伸縮性の低い第２部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、
前記筐体からの押圧力を、前記第２部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、
ことを特徴とする電子機器。
【符号の説明】
【0041】
２ セパレータ
７ 正極タブ（正極）
８ 負極タブ（負極）
１０ 捲回体
２０，２１，２３ 外装体
２２ 外装体（第１部材）
２０ａ，２０ｂ，５０ｇ 扁平面
３０，３１，３２ 非伸縮性部材（第２部材）
３４ 非伸縮性部材（第２部材、外装体）
５０，５１，５２，５３，５４ セル（リチウム電池）
７０，７１，７２，７３ 保護ケース
７５ａ，７５ｂ，７５ｇ，７５ｈ，７５ｉ，７５ｊ，７５ｋ，７５ｌ 突起部（押圧部材、固定手段）
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ リチウム電池
２００，２０１ 筐体
３００，３０１ 電子機器
７ 正極タブ（正極）
８ 負極タブ（負極）
１０ 捲回体
２０，２１，２３ 外装体
２２ 外装体（第１部材）
２０ａ，２０ｂ，５０ｇ 扁平面
３０，３１，３２ 非伸縮性部材（第２部材）
３４ 非伸縮性部材（第２部材、外装体）
５０，５１，５２，５３，５４ セル（リチウム電池）
７０，７１，７２，７３ 保護ケース
７５ａ，７５ｂ，７５ｇ，７５ｈ，７５ｉ，７５ｊ，７５ｋ，７５ｌ 突起部（押圧部材、固定手段）
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ リチウム電池
２００，２０１ 筐体
３００，３０１ 電子機器
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】