特許 7510803 電池

(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】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/176 20210101AFI20240627BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20240627BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/557 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/119 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/562 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/193 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20240627BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01M50/176

H01M10/0562

H01M50/15

H01M50/103

H01M50/184 A

H01M50/557

H01M50/119

H01M50/562

H01M50/193

H01M50/186

H01M50/55 101

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020116315

(22)【出願日】2020-07-06

(65)【公開番号】P2022014132

(43)【公開日】2022-01-19

【審査請求日】2023-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】弁理士法人真明センチュリー

(72)【発明者】

【氏名】長屋 善明

(72)【発明者】

【氏名】獅子原 大介

(72)【発明者】

【氏名】村上 健二

(72)【発明者】

【氏名】松川 秀利

(72)【発明者】

【氏名】吉▲崎▼ 博俊

(72)【発明者】

【氏名】加藤 晃大

【審査官】佐溝 茂良

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１９７１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７９８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３４２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０７０７７３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／００－ ５０／１９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－ ５０／５９８

Ｈ０１Ｍ １０／０５６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体電解質層、正極および負極と、前記正極および前記負極の少なくとも一方に接続してなる金属製の端子と、を備える発電要素と、
前記発電要素を収納する金属製の容器と、を備える電池であって、
前記端子は板状であり、
前記容器には、前記端子が通過する端子挿通孔が形成され、
前記端子挿通孔の内周面と前記端子との間に介在する高分子材料からなる充填材を備え、
前記端子挿通孔は、挿通方向から見たとき、開口端が向かい合うように配置された２つの円弧と、前記２つの円弧の開口端をつなぐ２本の接続線と、からなり、
前記２本の接続線の間の最大幅が、前記２つの円弧のそれぞれの最大幅よりも小さい電池。

【請求項2】

前記充填材は、前記端子挿通孔の内周面の全体と前記端子との間に介在し、前記内周面および前記端子に接着されている請求項１記載の電池。

【請求項3】

前記容器は、前記端子挿通孔の前記内周面につながる裏面を含み、
前記充填材は前記裏面につながり、前記内周面および前記裏面に接着されている請求項１又は２に記載の電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は容器に発電要素が収納された電池に関するものである。

【背景技術】

【0002】

正極および負極を備える発電要素が金属製の容器に収納される電池において、特許文献１の技術では、正極や負極に接続してなる金属製の棒状の端子が、円形の端子挿通孔を通って容器の外に引き出される。端子挿通孔の内周面と端子との間にはリング状の絶縁部材が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－４９７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし容器の変形を低減するために、端子挿通孔の形状について改善の余地がある。

【0005】

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、容器の変形を低減できる電池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】

【0006】

この目的を達成するために本発明の電池は、固体電解質層、正極および負極と、正極および負極の少なくとも一方に接続してなる金属製の端子と、を備える発電要素と、発電要素を収納する金属製の容器と、を備える。端子は板状であり、容器には、端子が通過する端子挿通孔が形成され、端子挿通孔の内周面と端子との間に介在する高分子材料からなる充填材を備える。端子挿通孔は、端子の挿通方向から見たとき、開口端が向かい合うように配置された２つの円弧と、２つの円弧の開口端をつなぐ２本の接続線と、からなる。２本の接続線の間の最大幅が、２つの円弧のそれぞれの最大幅よりも小さい。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載の電池によれば、端子が通過する端子挿通孔は、端子の挿通方向から見たとき、開口端が向かい合うように配置された２つの円弧と、２つの円弧の開口端をつなぐ２本の接続線と、からなる。端子挿通孔の内周面と板状の端子との間に高分子材料からなる充填材が介在する。端子挿通孔の２本の接続線の間の最大幅が、端子挿通孔の２つの円弧のそれぞれの最大幅よりも小さいので、円弧の最大幅以上に接続線の間の最大幅が大きい場合に比べ、容器のうち端子挿通孔の接続線を形成する部分の体積を大きくできる。よって容器の強度を高くできる。端子挿通孔の両端に位置する円弧の最大幅は、端子挿通孔の２本の接続線の間の最大幅より大きいので、端子挿通孔の両端における容器の応力を分散できる。従って容器の変形を低減できる。

【0008】

請求項２記載の電池によれば、充填材は、端子挿通孔の内周面の全体と端子との間に介在し、内周面および端子に接着されている。これにより充填材が部分的に存在する場合に比べ、充填材が端子を拘束し易くなる。請求項１の効果に加え、端子挿通孔の内周面に端子が接触する短絡の発生を低減できる。

【0009】

さらに端子挿通孔の２本の接続線の間の最大幅が、端子挿通孔の２つの円弧のそれぞれの最大幅よりも小さいので、容器の熱膨張率と充填材の熱膨張率との差による、温度変化が生じた際の円弧の部分の充填材の応力を低減できる。よって充填材の剥がれや亀裂の発生、充填材の破壊を抑制できる。また接続線の間の最大幅が、２つの円弧の最大幅以上の場合に比べ、接続線の間に配置された充填材の体積を小さくできる。そのため、熱膨張による充填材の体積の変化量が小さくなる。よって充填材の剥がれや充填材の亀裂の発生を低減できる。

【0010】

請求項３記載の電池によれば、容器は、端子挿通孔の内周面につながる裏面を含む。充填材は裏面につながり、端子挿通孔の内周面および容器の裏面に接着されている。充填材の接着面積を端子挿通孔の内周面だけでなく容器の裏面に拡大できるので、請求項１又は２の効果に加え、充填材の接着力を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施の形態における電池の斜視図である。

【図2】電池の分解立体図である。

【図3】発電要素を含む包装物の分解立体図である。

【図4】図１のＩＶ方向から見た電池の側面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線における電池の断面図である。

【図6】端子挿通孔の正面図である。

【図7】（ａ）は第２実施の形態における電池の端子挿通孔の正面図であり、（ｂ）は第３実施の形態における電池の端子挿通孔の正面図であり、（ｃ）は第４実施の形態における電池の端子挿通孔の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は一実施の形態における電池１０の斜視図である。図２は電池１０の分解立体図である。図３は発電要素１２を含む包装物１１の分解立体図である。図面では発電要素１２、包装材２２、容器３０等の厚さが誇張して示されている。

【0013】

図１に示すように電池１０は、発電要素１２（図２参照）を含む包装物１１が容器３０に収納されている。容器３０は箱型の容器本体３１と蓋３８とを備え、容器３０の外に端子１５，２０が設けられている。電池１０は、発電要素１２が固体で構成された固体リチウムイオン電池である。発電要素１２が固体で構成されているとは、発電要素１２の骨格が固体で構成されていることを意味し、例えば該骨格中に液体が含浸した形態等を排除するものではない。

【0014】

図２に示すように容器本体３１は、矩形の板である第１板３２と、第１板３２とほぼ同じ形の板であって第１板３２とほぼ平行に配置される第２板３３と、第１板３２の１辺と第２板３３の１辺とをつなぐ矩形の板である第３板３４と、第３板３４とほぼ同じ形の板であって第３板３４とほぼ平行に配置され、第１板３２の別の１辺と第２板３３の別の１辺とをつなぐ第４板３５と、第１板３２、第２板３３、第３板３４及び第４板３５をつなぐ第５板３６と、を備えている。

【0015】

蓋３８は、第５板３６とほぼ同じ形の板である。蓋３８は、容器本体３１において第５板３６の反対側に開いた口３７を覆い、容器本体３１に接合され口３７を塞ぐ。蓋３８には、蓋３８の厚さ方向に貫通する端子挿通孔３９が形成されている。端子１５，２０は端子挿通孔３９を通過して容器３０の外に引き出される。容器本体３１及び蓋３８は、鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタニウム、チタニウム合金などの１種以上からなる金属製である。

【0016】

容器３０の第３板３４と第４板３５との間の距離、及び、第５板３６と蓋３８との間の距離は、第１板３２と第２板３３との間の距離より長い。従って容器３０の６面を構成する各板および蓋３８の各面の中央に、各面に垂直な向きの力が加えられたときに、第１板３２及び第２板３３は、第３板３４、第４板３５、第５板３６及び蓋３８よりも弾性変形し易い。第３板３４、第４板３５、第５板３６及び蓋３８は、容器３０の側壁を構成する。

【0017】

容器３０に収納される包装物１１は、発電要素１２と、発電要素１２を収納する包装材２２と、を備えている。容器３０の第１板３２、第２板３３、第３板３４、第４板３５、第５板３６及び蓋３８は包装材２２よりも硬い。

【0018】

包装材２２は、発電要素１２の厚さ方向の両側に重ねて収納部２４が配置されている。本実施形態ではシール部２３は包装材２２の全周（４辺）に設けられている。シール部２３と収納部２４との境界２５は、発電要素１２の周囲に位置する。境界２５の形状は矩形状である。シール部２３は第１シート部材２６及び第２シート部材２７の接着層が溶着されてなる。第１シート部材２６及び第２シート部材２７に代えて、１枚のシート部材を接着層が合わさるように２つ折りにし、シート部材の間に発電要素１２を挟み、シート部材の折り目以外の３辺にシール部を設けても良い。

【0019】

シール部２３は、端子１５，２０と交わる第１部２３ａと、第１部２３ａの反対側に設けられた第２部２３ｂと、第１部２３ａと第２部２３ｂとをつなぐ第３部２３ｃ及び第４部２３ｄと、を備えている。端子１５，２０は第１部２３ａから包装材２２の外に引き出されている。集電層１４，１９と端子１５，２０との間にもそれぞれ接着層（図示せず）が設けられており、この接着層と第１シート部材２６及び第２シート部材２７の接着層とが第１部２３ａ（シール部２３）において溶着されている。包装材２２は水分の浸入等を抑制し、発電要素１２の性能低下を抑制する。

【0020】

発電要素１２は、包装材２２の広い面を第１板３２及び第２板３３に向けて容器３０に収容される。包装材２２は、包装材２２のシール部２３のうち第１部２３ａ以外の第２部２３ｂ、第３部２３ｃ及び第４部２３ｄを折り曲げて発電要素１２の板厚方向に重ねた状態で、発電要素１２と共に容器３０に収納されている。容器３０の容積をできるだけ小さくするためである。

【0021】

図３に示すように発電要素１２は、順に、正極１３、固体電解質層１７及び負極１８を含む。本実施形態では発電要素１２の板厚方向（図３上下方向）から見て、正極１３、固体電解質層１７及び負極１８は形状が略矩形である。但し正極１３、固体電解質層１７及び負極１８の形状に制限はない。

【0022】

正極１３は集電層１４と複合層１６とが積層されている。端子１５は集電層１４に接続されている。負極１８は集電層１９と複合層２１とが積層されている。端子２０は集電層１９に接続されている。集電層１４，１９は導電性を有する部材であり、例えばＮｉ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｕ及びＡｌから選ばれる金属、これらの元素の２種以上を含む合金やステンレス鋼、炭素材料などによって形成されている。端子１５はステンレス鋼、アルミニウム等の金属製で板状に形成されている。端子２０はステンレス鋼、銅等の金属製で板状に形成されている。

【0023】

複合層１６は活物質およびイオン伝導体を含む。正極１３の活物質およびイオン伝導体は特に制限がない。活物質としては、例えばＣｏ，Ｍｎ，Ｎｉ等の遷移金属元素およびＬｉを含む金属酸化物、ＴｉＳ_２等の硫化物などが挙げられる。イオン伝導体としては、例えばＬｉ_６．９５Ｍｇ_０．１５Ｌａ_２．７５Ｓｒ_０．２５Ｚｒ_２Ｏ_１２等の酸化物系、Ｌｉ_９．５４Ｓｉ_１．７４Ｐ_１．４４Ｓ_１１．７Ｃｌ_０．３等の硫化物系、ＬｉＣＢ_１１Ｈ_１２等の水素化物系が挙げられる。

【0024】

固体電解質層１７はイオン伝導体を含む。固体電解質層１７のイオン伝導体も特に制限がない。固体電解質層１７のイオン伝導体は、正極１３のイオン伝導体と同様に、酸化物系、硫化物系および水素化物系が挙げられる。

【0025】

負極１８の複合層２１は活物質およびイオン伝導体を含む。負極１８の活物質およびイオン伝導体は特に制限がない。負極１８の活物質としては、例えばＬｉ、Ｌｉ－Ａｌ合金、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、黒鉛、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｉ－Ｌｉ合金、ＳｉＯ等が挙げられる。負極１８のイオン伝導体は、正極１３のイオン伝導体と同様に、酸化物系、硫化物系および水素化物系が挙げられる。

【0026】

包装材２２（図２参照）は第１シート部材２６及び第２シート部材２７からなる。本実施形態では発電要素１２の板厚方向から見て、第１シート部材２６及び第２シート部材２７は形状が略矩形である。但し第１シート部材２６及び第２シート部材２７の形状に制限はない。第１シート部材２６及び第２シート部材２７は、集電層１４，１９、複合層１６，２１及び固体電解質層１７よりも大きい。

【0027】

第１シート部材２６及び第２シート部材２７は、例えば順に、表層、バリア層および接着層（いずれも図示せず）を含む。第１シート部材２６及び第２シート部材２７は、接着層を向き合わせて配置される。表層は、例えばポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミドで作られる。バリア層は、例えばアルミニウム等の金属箔や蒸着層で作られる。接着層は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレンを主成分とする共重合体等のオレフィン系樹脂で作られる。第１シート部材２６及び第２シート部材２７は、必要に応じて、これら以外の層を設けても良いし、バリア層を複数設けても良いし、表層を省略しても良い。

【0028】

第１シート部材２６及び第２シート部材２７の接着層の溶着によりシール部２３（図２参照）が形成され、シール部２３の内側に収納部２４が形成される。発電要素１２は、シール部２３及び収納部２４によって作られた包装材２２の密閉空間に収納されている。

【0029】

図４は図１のＩＶ方向から見た電池１０の側面図である。蓋３８に形成された端子挿通孔３９は、容器３０の内部空間と容器３０の外部空間とを連通する。端子挿通孔３９を端子１５，２０が通過している。端子１５，２０が通過してできる端子挿通孔３９の隙間の全体が、充填材４１によって塞がれている。充填材４１は、端子挿通孔３９と端子１５，２０との間に詰められた電気絶縁性を有する高分子材料である。充填材４１の材料としては、例えばエポキシ樹脂などの樹脂やシリコーンゴム等のゴムが挙げられる。充填材４１は弾性を有している。

【0030】

図５は図４のＶ－Ｖ線における電池１０の断面図である。電池１０は、容器３０と第２シート部材２７（包装材２２）との間に充填材４１が配置されている。充填材４１は、包装物１１が配置された容器３０の内部空間に充填されている。さらに充填材４１は、端子挿通孔３９の内周面４０と端子１５，２０との間に介在する。容器３０内の充填材４１に気泡や空隙は存在しても良い。

【0031】

充填材４１は、容器３０の第１板３２（図２参照）及び第２板３３と包装材２２の収納部２４とにそれぞれ接している。よって発電要素１２及び収納部２４は、発電要素１２の厚さ方向において充填材４１に挟まれている。充填材４１は、容器３０の第１板３２及び第２板３３とシール部２３の第２部２３ｂにおける境界２５とにそれぞれ接している。よって第２部２３ｂにおける境界２５は、発電要素１２の厚さ方向において充填材４１に挟まれている。

【0032】

充填材４１は、容器３０の第１板３２（図２参照）及び第２板３３とシール部２３の第３部２３ｃにおける境界２５とにそれぞれ接している。よって第３部２３ｃにおけるシール部２３と収納部２４との境界２５は、発電要素１２の厚さ方向において充填材４１に挟まれている。充填材４１は、容器３０の第１板３２及び第２板３３とシール部２３の第４部２３ｄにおける境界２５とにそれぞれ接している。よって第４部２３ｄにおけるシール部２３と収納部２４との境界２５は、発電要素１２の厚さ方向において充填材４１に挟まれている。

【0033】

充填材４１は、例えば、硬化する前の液状の充填材４１の材料を口３７から容器本体３１の中へ注入した後、包装物１１を容器本体３１の中へ入れ、充填材４１の材料に包装材２２を浸す方法によって容器本体３１に充填される。充填材４１の材料が容器本体３１の中で硬化すると、充填材４１が容器本体３１に配置されることになる。

【0034】

次に、端子挿通孔３９に端子１５，２０を通過させて蓋３８で容器本体３１の口３７を覆った後、溶接または接着により蓋３８の全周を容器本体３１に接合する。容器本体３１に注入された充填材４１の材料の量が、容器本体３１と包装物１１との隙間の体積とほぼ等しいと、容器本体３１内の充填材４１に蓋３８の裏面３８ａが接する。容器本体３１に注入された充填材４１の材料の量が、容器本体３１と包装物１１との隙間の体積に比べて少ないと、容器本体３１内の充填材４１と蓋３８との間に空隙ができる。

【0035】

次いで、端子挿通孔３９の内周面４０と端子１５，２０との間に充填材４１の材料を注入する。容器本体３１内の充填材４１と蓋３８との間に空隙がある場合に、端子挿通孔３９から新たに注入する充填材４１の材料で、その空隙を埋めても良いし空隙を埋めなくても良い。

【0036】

容器本体３１内の充填材４１が蓋３８の裏面３８ａに接している場合に、端子挿通孔３９に注入した充填材４１の材料が、容器本体３１内の充填材４１に接すると、端子挿通孔３９の内周面４０から蓋３８の裏面３８ａまで充填材４１がつながる。容器本体３１内の充填材４１が蓋３８の裏面３８ａに接していない場合に、端子挿通孔３９に注入した充填材４１の材料が、端子挿通孔３９の内周面４０に沿って蓋３８の裏面３８ａに達すると、端子挿通孔３９の内周面４０から蓋３８の裏面３８ａまで充填材４１がつながる。

【0037】

図５には、第２シート部材２７（包装材２２）の周囲の充填材４１と、端子挿通孔３９の内周面４０と端子１５，２０との間の充填材４１とが、つながっている電池１０が図示されている。端子挿通孔３９の内周面４０と端子１５，２０との間に注入された充填材４１の材料が硬化すると、端子１５，２０と容器３０との間の絶縁を確保できる。

【0038】

図６は端子挿通孔３９の正面図である。図６では正極１３の端子１５が挿通された端子挿通孔３９が図示されている。図６は、端子１５の挿通方向（図６紙面に垂直な方向）から見た端子挿通孔３９が図示されている。図示は省略されているが、負極１８の端子２０が挿通された端子挿通孔３９も、端子１５（図６参照）が挿通された端子挿通孔３９と構成は同じである。

【0039】

図６に示すように端子挿通孔３９は、２つの円弧４２，４５と、２本の接続線４８，４９と、からなる。円弧４２は２つの開口端４３，４４をもつ。開口端４３，４４は円弧４２の端点である。円弧４５は２つの開口端４６，４７をもつ。開口端４６，４７は円弧４５の端点である。円弧４２，４５は、それぞれ単一の曲率をもつ優弧である。円弧４２の曲率は円弧４５の曲率と同じでも異なっていても良い。円弧４２，４５は、円弧４２の開口端４３，４４と円弧４５の開口端４６，４７とが向かい合うように配置されている。

【0040】

接続線４８は円弧４２の開口端４３と円弧４５の開口端４６とをつなぐ線である。本実施形態では、接続線４８は開口端４３，４６同士を結ぶ線分である。接続線４９は円弧４２の開口端４４と円弧４５の開口端４７とをつなぐ線である。本実施形態では、接続線４９は開口端４４，４７同士を結ぶ線分である。接続線４８，４９はほぼ平行に配置されている。接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３は、円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２よりも小さい。本実施形態では円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２は、それぞれ円弧４２，４５の直径に等しい。接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３は、開口端４３，４４を結ぶ線分の長さ、及び、開口端４６，４７を結ぶ線分の長さに等しい。

【0041】

端子１５は、接続線４８，４９が延びる方向に沿って配置されている。端子１５は、円弧４２の中、接続線４８と接続線４９との間、及び、円弧４５の中に配置されている。端子１５の２つの端１５ａは、それぞれ円弧４２，４５の中に位置する。

【0042】

充填材４１は、端子挿通孔３９の内周面４０（図５参照）と端子１５との間に介在する。充填材４１により端子挿通孔３９の内周面４０に端子１５が接触しないようにできるので、端子１５の絶縁が確保される。本実施形態では、端子挿通孔３９の内周面４０の全体と端子１５との間に充填材４１が介在する。

【0043】

端子挿通孔３９は、接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３が、円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２よりも小さい。接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３が円弧４２，４５の最大幅Ｗ１，Ｗ２以上に大きい場合に比べ、蓋３８のうち端子挿通孔３９の接続線４８，４９を形成する部分の体積（断面積）を大きくできる。よって蓋３８の強度を高くできる。端子挿通孔３９の両端に位置する円弧４２，４５の最大幅Ｗ１，Ｗ２は、接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３より大きいので、円弧４２，４５の最大幅Ｗ１，Ｗ２が、接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３以下の場合に比べ、端子挿通孔３９の両端における蓋３８の応力を分散できる。よって蓋３８の変形を低減できる。

【0044】

端子挿通孔３９と端子１５との間に注入された充填材４１の材料は、硬化するときに収縮する。充填材４１は端子挿通孔３９の内周面４０及び端子１５に接着されているので、充填材４１には引張の残留応力が生じる。さらに充填材４１の線膨張係数と蓋３８の線膨張係数とは異なるので、温度変化により充填材４１に引張力が加わると充填材４１の引張応力はさらに大きくなる。充填材４１は、特に円弧４２のうち開口端４３，４４から最も離れた部分、及び、円弧４５のうち開口端４６，４７から最も離れた部分に応力が集中し易い。

【0045】

充填材４１の引張応力が、充填材４１の接着強さより大きいときは、充填材４１は端子挿通孔３９の内周面４０から剥離するおそれがある。充填材４１の破壊強さが、充填材４１の接着強さ及び蓋３８の破壊強さより小さいときは、充填材４１が破壊するおそれがある。蓋３８の破壊強さが、充填材４１の破壊強さ及び接着強さより小さいときは、蓋３８が破壊するおそれがある。

【0046】

一方、端子挿通孔３９は、円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２が、接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３より大きい。円弧４２，４５の最大幅Ｗ１，Ｗ２が、接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３以下の場合に比べ、充填材４１の硬化収縮による、円弧４２，４５の部分の充填材４１の引張の残留応力を小さくできる。円弧４２，４５の部分の充填材４１の引張応力を低減できるので、充填材４１の剥がれや破壊の発生、容器３０（蓋３８）の変形や破壊の発生を低減できる。

【0047】

端子挿通孔３９は接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３が、円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２よりも小さいので、Ｗ３がＷ１及びＷ２に等しい場合に比べ、接続線４８，４９の間に配置される充填材４１の体積を小さくできる。これにより充填材４１が硬化するときの収縮量や、熱膨張による充填材４１の体積の変化量を少なくできる。よって充填材４１の剥がれや破壊の発生、容器３０（蓋３８）の変形や破壊の発生を低減できる。

【0048】

また、端子挿通孔３９は接続線４８，４９の間の最大幅Ｗ３が、円弧４２の最大幅Ｗ１及び円弧４５の最大幅Ｗ２よりも小さいので、Ｗ１－Ｗ３及びＷ２－Ｗ３の分だけ、端子挿通孔３９を除く蓋３８の面積を大きくできる。Ｗ１－Ｗ３及びＷ２－Ｗ３の分だけ、蓋３８の裏面３８ａに充填材４１が回り込み易くなる。充填材４１は、端子挿通孔３９の内周面４０及び蓋３８の裏面３８ａに接着されているので、充填材４１の接着面積を蓋３８の裏面３８ａに拡大できる。充填材４１の接着力は充填材４１の接着面積に比例するので、充填材４１の接着力を大きくできる。

【0049】

端子挿通孔３９の内周面４０の全体と端子１５との間に充填材４１が介在する。端子挿通孔３９に充填材４１が部分的に存在する場合に比べ、充填材４１が端子１５を拘束し易くなる。よって端子挿通孔３９の内周面４０に端子１５が接触する短絡の発生を低減できる。また、端子挿通孔３９の内周面４０と充填材４１との接着面積を最大にできるので、充填材４１の接着力を大きくできる。

【0050】

端子１５の２つの端１５ａは、それぞれ円弧４２，４５の中に位置するので、端子１５の分だけ円弧４２，４５の中の充填材４１の体積を小さくできる。充填材４１の体積が小さい分だけ、円弧４２，４５の部分の充填材４１の引張力を小さくできる。これにより円弧４２，４５の部分の充填材４１の引張力をさらに低減できる。よって充填材４１の剥がれや破壊の発生、容器３０の変形をさらに低減できる。

【0051】

図７を参照して他の実施形態について説明する。なお第１実施形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図７（ａ）は第２実施の形態における電池の、端子５０が挿通された端子挿通孔３９の正面図である。端子５０は、正極１３及び負極１８の少なくとも一方に接続されている。端子５０は、第１実施形態における電池１０の端子１５，２０の少なくとも一方に代えて配置される。

【0052】

端子５０は、接続線４８，４９が延びる方向に沿って配置されている。端子５０は、接続線４８と接続線４９との間に配置されている。端子５０の２つの端５０ａは、それぞれ円弧４２の開口端４３，４４を結ぶ線分の上、及び、円弧４５の開口端４６，４７を結ぶ線分の上に位置する。充填材４１は、端子挿通孔３９の内周面４０の全体と端子５０との間に介在する。第１実施形態と同様に、円弧４２，４５の部分の充填材４１の引張応力を低減できるので、充填材４１の剥がれや破壊の発生、容器３０の変形を低減できる。

【0053】

図７（ｂ）は第３実施の形態における電池の、端子１５が挿通された端子挿通孔５１の正面図である。端子挿通孔５１は、第１実施形態における電池１０の端子挿通孔３９に代えて蓋３８に設けられている。

【0054】

端子挿通孔５１は、２つの円弧５２，５５と、２本の接続線５８，５９と、からなる。円弧５２は、曲率が異なる複数の劣弧がつながった曲線である。円弧５５は、曲率が異なる複数の劣弧がつながった曲線である。円弧５２は２つの開口端５３，５４をもち、円弧５５は２つの開口端５６，５７をもつ。円弧５２，５５は、円弧５２の開口端５３，５４と円弧５５の開口端５６，５７とが向かい合うように配置されている。開口端５３，５６に接続線５８がつながり、開口端５４，５７に接続線５９がつながっている。

【0055】

開口端５３は、円弧５２に接続線５８がつながった曲線において、円弧５２から見て曲線の曲率が符号を変える点（変曲点）である。開口端５４は、円弧５２に接続線５９がつながった曲線において、円弧５２から見て曲線の曲率が符号を変える点（変曲点）である。開口端５３，５４は円弧５２の端点である。

【0056】

開口端５６は、円弧５５に接続線５８がつながった曲線において、円弧５５から見て曲線の曲率が符号を変える点（変曲点）である。開口端５７は、円弧５５に接続線５９がつながった曲線において、円弧５５から見て曲線の曲率が符号を変える点（変曲点）である。開口端５６，５７は円弧５５の端点である。

【0057】

開口端５３，５４は接続線５８，５９に含まれないので、接続線５８，５９の間の最大幅Ｗ３は、円弧５２の開口端５３，５４を結ぶ線分の長さより小さい。円弧５２の最大幅Ｗ１は、円弧５２の開口端５３，５４を結ぶ線分に平行な直線が、円弧５２によって切り取られてできる線分のうち最も長い線分の長さである。よって接続線５８，５９の間の最大幅Ｗ３は、円弧５２の最大幅Ｗ１より小さい。

【0058】

開口端５６，５７は接続線５８，５９に含まれないので、接続線５８，５９の間の最大幅Ｗ４は、円弧５５の開口端５６，５７を結ぶ線分の長さより小さい。円弧５５の最大幅Ｗ２は、円弧５５の開口端５６，５７を結ぶ線分に平行な直線が、円弧５５によって切り取られてできる線分のうち最も長い線分の長さである。よって接続線５８，５９の間の最大幅Ｗ４は、円弧５５の最大幅Ｗ２より小さい。円弧５５の最大幅Ｗ２は、円弧５２の最大幅Ｗ１と同じでも異なっていても良い。

【0059】

端子１５は、接続線５８，５９が延びる方向に沿って配置されている。端子１５は、円弧５２の中、接続線５８と接続線５９との間、及び、円弧５５の中に配置されている。端子１５の２つの端１５ａは、それぞれ円弧５２，５５の中に位置する。

【0060】

充填材６０は、端子挿通孔５１の内周面と端子１５との間に介在する高分子材料である。端子１５は、充填材６０を介して端子挿通孔５１の内周面に接着されている。充填材６０は、端子挿通孔５１のうち接続線５８，５９の間に存在するが、円弧５２，５５には存在しない。従って端子１５の２つの端１５ａは空隙６１，６２の中にあり、充填材６０に接していない。この場合も充填材６０によって端子挿通孔５１の内周面に端子１５が接触しないようにできるので、端子１５の絶縁が確保される。特に端子１５の片方の端１５ａからもう片方の端１５ａまでの端子１５の幅のうち７０％以上が充填材６０に接しているので、振動などの外力が電池に加わったときも端子１５の絶縁を確保できる。

【0061】

端子挿通孔５１は、接続線５８，５９の間の最大幅Ｗ３，Ｗ４が、円弧５２の最大幅Ｗ１及び円弧５５の最大幅Ｗ２よりも小さい。よってＷ１＝Ｗ３及びＷ２＝Ｗ４の場合に比べ、Ｗ１－Ｗ３及びＷ２－Ｗ４の分だけ、端子挿通孔５１を除く蓋３８の面積を大きくできる。これにより蓋３８と発電要素１２との間に配置された充填材６０と蓋３８との接着面積を大きくできる。充填材６０の接着力は充填材６０の接着面積に比例するので、充填材６０の接着力を大きくできる。

【0062】

図７（ｃ）は第４実施の形態における電池の、端子１５が挿通された端子挿通孔６３の正面図である。端子挿通孔６３は、第１実施形態における電池１０の端子挿通孔３９に代えて蓋３８に設けられている。

【0063】

端子挿通孔６３は、２つの円弧６４，６７と、２本の接続線７０，７１と、からなる。円弧６４は、単一の曲率をもつ劣弧である。円弧６７は、円周を１／２にした半円からなる。円弧６４は２つの開口端６５，６６をもち、円弧６７は２つの開口端６８，６９をもつ。円弧６４，６７は、円弧６４の開口端６５，６６と円弧６７の開口端６８，６９とが向かい合うように配置されている。開口端６５，６８に接続線７０がつながり、開口端６６，６９に接続線７１がつながっている。

【0064】

開口端６５は、円弧６４と接続線７０とがつながる角である。開口端６６は、円弧６４と接続線７１とがつながる角である。開口端６５，６６は円弧６４の端点である。開口端６８は、円弧６７と接続線７０とがつながる角である。開口端６９は、円弧６７と接続線７１とがつながる角である。開口端６８，６９は円弧６７の端点である。

【0065】

開口端６５，６６は接続線７０，７１に含まれないので、接続線７０，７１の間の最大幅Ｗ３は、円弧６４の開口端６５，６６を結ぶ線分の長さより小さい。円弧６４の最大幅Ｗ１は、円弧６４の開口端６５，６６を結ぶ線分の長さである。よって接続線７０，７１の間の最大幅Ｗ３は、円弧６４の最大幅Ｗ１より小さい。

【0066】

開口端６８，６９は接続線７０，７１に含まれないので、接続線７０，７１の間の最大幅Ｗ４は、円弧６７の開口端６８，６９を結ぶ線分の長さより小さい。円弧６７の最大幅Ｗ２は、円弧６７の開口端６８，６９を結ぶ線分の長さである。よって接続線７０，７１の間の最大幅Ｗ４は、円弧６７の最大幅Ｗ２より小さい。円弧６７の最大幅Ｗ２は、円弧６４の最大幅Ｗ１と同じでも異なっていても良い。

【0067】

端子１５は、接続線７０，７１が延びる方向に沿って配置されている。端子１５は、円弧６４の中、接続線７０と接続線７１との間、及び、円弧６７の中に配置されている。端子１５の２つの端１５ａは、それぞれ円弧６４，６７の中に位置する。

【0068】

充填材７２，７３は、端子挿通孔６３の内周面と端子１５との間に介在する高分子材料である。端子１５は、充填材７２，７３を介して端子挿通孔６３の内周面に接着されている。充填材７２は、端子挿通孔６３のうち円弧６４の中、及び、接続線７０，７１の間に存在する。充填材７３は、端子挿通孔６３のうち円弧６７の中、及び、接続線７０，７１の間に存在する。従って端子１５の２つの端１５ａは、それぞれ充填材７２，７３に接している。充填材７２，７３の間には空隙７４がある。この場合も充填材７２，７３によって端子挿通孔６３の内周面に端子１５が接触しないようにできるので、端子１５の絶縁が確保される。特に端子１５の端１５ａが充填材７２，７３に埋まっているので、端子１５の端１５ａが端子挿通孔６３の内周面に接しないようにできる。

【0069】

端子挿通孔６３は、円弧６４の最大幅Ｗ１及び円弧６７の最大幅Ｗ２が、接続線７０，７１の間の最大幅Ｗ３，Ｗ４より大きい。よってＷ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４の場合に比べ、円弧６４，６７の部分の充填材７２，７３の引張の残留応力を小さくできる。充填材７２，７３の引張応力を低減できるので、充填材７２，７３の剥がれや破壊、容器３０の変形を低減できる。

【0070】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。発電要素１２や容器３０の形状は一例であり、適宜設定できる。例えば容器本体３１の第３板３４、第４板３５、第５板３６及び蓋３８の１以上を湾曲した形状にすることは当然可能である。

【0071】

実施形態では、包装材２２に発電要素１２を収納した包装物１１が容器３０に収納される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。包装材２２を省略して発電要素１２を容器３０に収納し、端子１５，２０，５０が通過した端子挿通孔３９，５１，６３を充填材４１，６０，７２，７３で封止して、容器３０を気密封止構造にすることは当然可能である。

【0072】

実施形態では、正極１３の集電層１４の片面に複合層１６を形成し、負極１８の集電層１９の片面に複合層２１を形成し、複合層１６と複合層２１との間に固体電解質層１７を配置した発電要素１２について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば集電層の両面に複合層１６，２１を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）と固体電解質層１７とを交互に積層し、それを単一の電槽に収容した、いわゆるバイポーラ構造の発電要素１２とすることは当然可能である。

【0073】

実施形態では、正極１３の集電層１４に接続する端子１５、及び、負極１８の集電層１９に接続する端子２０が、容器３０の外に引き出されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。端子１５，２０の少なくとも一方に別の端子を接続し、その端子を容器３０の外に引き出すようにすることは当然可能である。

【0074】

実施形態では、発電要素１２の端子１５，２０が、両方とも蓋３８に形成された端子挿通孔３９，５１，６３から引き出される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば第５板３６に端子挿通孔３９，５１，６３を設け、そこから発電要素１２の端子１５，２０を引き出すことは当然可能である。また端子１５，２０の片方を、蓋３８に形成された端子挿通孔３９，５１，６３から引き出し、もう片方を第５板３６に形成された端子挿通孔３９，５１，６３から引き出すようにすることは当然可能である。

【0075】

実施形態では、イオン伝導のキャリアがＬｉ^＋である固体リチウムイオン電池を発電要素１２とする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他のキャリアを使う固体電池を発電要素１２に採用することは当然可能である。他のキャリアとしては、例えばＡｇ^＋，Ｃｕ^＋，Ｎａ^＋，Ｆ^－，Ｈ^－等が挙げられる。

【0076】

実施形態では、箱型の容器本体３１の中へ液状の充填材４１の材料を注入した後、包装物１１を容器本体３１の中へ入れ、充填材４１の材料に包装材２２を浸し、硬化させることによって充填材４１を配置する方法について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、板状に成形された充填材４１を準備し、その充填材４１を発電要素１２に重ねて容器３０の中に配置することは当然可能である。また、箱型の容器本体３１に代えて、第１板３２、第２板３３、第３板３４、第４板３５及び第５板３６を接合して容器本体３１を組み立てる場合に、第１板３２、第２板３３及び包装物１１のいずれかに充填材４１の材料を塗布した後、包装物１１が収容された容器本体３１を組み立て、容器本体３１の中の充填材４１を硬化させることは当然可能である。

【0077】

実施形態では、発電要素１２を容器本体３１に固定する充填材４１と同じ高分子材料を使って、端子１５，２０を端子挿通孔３９，５１，６３に固定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。容器本体３１に発電要素１２を固定する充填材４１と異なる高分子材料（充填材）を使って、端子挿通孔３９，５１，６３に端子１５，２０を固定することは当然可能である。

【0078】

実施形態では、端子１５，２０，５０が、充填材４１，６０，７２，７３によって端子挿通孔３９，５１，６３の内周面に接着されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接着剤として充填材を用いるのではなく、充填材に圧縮荷重がかかるように、端子挿通孔３９，５１，６３と端子１５，２０，５０との隙間に充填材（高分子材料）を詰めて端子１５，２０，５０の絶縁を確保することは当然可能である。この場合にも温度変化が繰り返し生じると、充填材の線膨張係数と蓋３８の線膨張係数との差により、充填材に疲労破壊が生じるおそれがある。そこで端子挿通孔３９，５１，６３の円弧の最大幅Ｗ１，Ｗ２を接続線の間の最大幅Ｗ３より大きくすることにより、充填材の圧縮応力を低減し疲労破壊の発生を低減できる。

【0079】

各実施形態は、他の実施形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部または複数部分と交換し、又は、その実施形態の構成の一部を削除等することにより、その実施形態を変形しても良い。

【0080】

例えば第１実施形態および第２実施形態では、端子１５，５０が通過してできる端子挿通孔３９の隙間の全体が、充填材４１によって塞がれている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第３実施形態や第４実施形態のように、端子１５，５０が通過してできる端子挿通孔３９の隙間の一部を充填材４１で塞ぐことは当然可能である。充填材４１によって金属製の容器３０と端子１５，５０との絶縁が確保される。

【0081】

第１実施形態や第２実施形態における端子挿通孔３９の円弧４２，４５の片方を、第３実施形態における端子挿通孔５１の円弧５２，５５の片方と交換したり、第４実施形態における端子挿通孔６３の円弧６４，６７の片方と交換したりすることは当然可能である。

【0082】

第１実施形態では、円弧４２と接続線４８とがつながる角を円弧４２の開口端４３とする場合について説明した。第４実施形態では、円弧６４と接続線７０とがつながる角を円弧６４の開口端６５とする場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。第１実施形態が、円弧４２と接続線４８とが曲線でつながる場合には、第３実施形態のように曲線の変曲点を円弧４２の開口端とする。同様に第４実施形態が、円弧６４と接続線７０とが曲線でつながる場合には、第３実施形態のように曲線の変曲点を円弧６４の開口端とする。円弧４５，６７についても同様である。

【符号の説明】

【0083】

１０ 電池
１２ 発電要素
１３ 正極
１５，２０，５０ 端子
１７ 固体電解質層
１８ 負極
３０ 容器
３８ 蓋（容器）
３８ａ 裏面
３９，５１，６３ 端子挿通孔
４０ 端子挿通孔の内周面
４１，６０，７２，７３ 充填材
４２，４５，５２，５５，６４，６７ 円弧
４３，４４，４６，４７，５３，５４，５６，５７，６５，６６，６８，６９ 開口端
４８，４９，５８，５９，７０，７１ 接続線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】