JP2008066172A - シート状二次電池ユニット及びこれを用いた二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型化・軽量化が可能であるといったシート状二次電池の特性を損なうことなく、接続作業性・生産性を向上させることができるシート状二次電池ユニット及びこれを用いた二次電池モジュールを提供する。
【解決手段】内部電極対１と、内部電極対１と電解液ＤＬとを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体２と、袋状外包体２を挟んで一対の内部リード５ａ，５ｂと接続される一対の電極端子６ａ，６ｂと、電極端子６ａ，６ｂをその外部に引き出した状態で、袋状外包体２をその内部に収容する絶縁性のユニットケース３０とを備え、一対の電極端子６ａ，６ｂと一対の内部リード５ａ，５ｂとは、袋状外包体２を気密に貫通する接続部材７ａ，７ｂによりそれぞれ接続されていると共に、ユニットケース３０には、一対の電極端子６ａ，６ｂのそれぞれを弾性的に支持する弾性支持手段３５ａ，３５ｂが配設されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート状二次電池ユニット及びこれを集約形成した二次電池モジュールに係り、特に、接続作業性・生産性の向上を図ったシート状二次電池及び二次電池モジュールの改良に関するものである。

特開２００３−１５１５２９号公報

近年、各種電子機器に対する小型・軽量化への要望は非常に強く、そのためには動力源である二次電池の性能向上が要求され、種々の電池の開発や改良が進められてきている。電池に期待されている特性の向上には、高電圧化、高エネルギー密度化、耐高負荷化、形状の任意化、安全性の確保等がある。このような要請の下、リチウムイオン二次電池は、現有する電池の中で最も高電圧、高エネルギー密度、耐高負荷化が実現できる二次電池であり、現在でもその改良が盛んに進められている。

このリチウムイオン二次電池は、一般的には、シート状の正極集電体とその表面に塗布された正極活物質とで構成されたシート状の正電極と、シート状の負極集電体とその表面に塗布された負極活物質とで構成されたシート状の負電極とをセパレータを介して積層することにより形成されたシート状の内部電極対と、この内部電極対を密封状態に被覆すると共に内部に電解液を収容する電池ケースと、この電池ケース内の内部電極対の各正電極及び各負電極から電池ケースに設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極リード及び負極リードとで構成されており、充電時にはリチウムが正電極の正極活物質から電解液中にリチウムイオンとして抜け出し、負電極の負極活物質中に入り込み、放電時にはこの負極活物質中に入り込んだリチウムイオンが電解液中に放出され、再び正電極の正極活物質中に戻ることにより充放電を行っている。

このようなリチウムイオン二次電池として、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に適用可能なように、大容量化が可能であると共に、小型化・軽量化が可能なシート状二次電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、特許文献１には、可撓性を有する袋状外包体の中にシート状の内部電極対と電解液とを封入し、この内部電極対と、袋状外包体の外部に配置された電極端子とを該袋状外包体を気密に貫通するリベット等の接続手段により接続し、軽量化・薄型化・大容量化が可能な可撓性を有するシート状リチウムイオン二次電池が開示されている。

しかしながら、上述の特許文献に開示されたシート状二次電池においては、電極端子の厚肉化を可能として、通電容量の増大による電池単体での大容量化を可能とするものの、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に適用する際には、かかるシート状二次電池を複数集約して、制御基板等の支持基板上に多数の電極端子を接続する必要が生じる。

そして、このように多数のシート状二次電池を配設する際には、個々のシート状二次電池の製作誤差等に基づく電極端子の微妙な位置ずれにより、支持基板等への接続作業性が著しく損なわれて生産性が大幅に低下するといった問題が生じていた。また、接続等の際に電極端子に加わる外力により袋状外包体に収容された内部電極対にダメージが発生し易いといった問題が生じていた。

本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、小型化・軽量化が可能であるといったシート状二次電池の特性を損なうことなく、接続作業性・生産性を向上させることができるシート状二次電池ユニット及びこれを用いた二次電池モジュールを簡易な構成で安価に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のシート状二次電池ユニットは、シート状の正電極とシート状の負電極とをセパレータを介して交互に積層して形成されたシート状の内部電極対と、該内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、該袋状外包体の内部において、前記内部電極対の各正電極及び各負電極と接続される一対の内部リードと、前記袋状外包体を挟んで前記一対の内部リードと対向するように配設され、相対応する各内部リードと接続される一対の電極端子と、該電極端子をその外部に引き出した状態で、前記袋状外包体をその内部に収容する絶縁性のユニットケースとを備え、前記一対の電極端子と、相対応する一対の内部リードとは、前記袋状外包体を気密に貫通する接続部材によりそれぞれ接続されていると共に、前記ユニットケースには、前記一対の電極端子のそれぞれを弾性的に支持する弾性支持手段が配設されていることを特徴とするものである。

このように構成した本発明に係るシート状二次電池ユニットは、内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、内部電極対の各正電極及び各負電極と接続される一対の内部リードと、袋状外包体を挟んで一対の内部リードと対向するように配設され、相対応する各内部リードと接続される一対の電極端子と、該電極端子をその外部に引き出した状態で、袋状外包体をその内部に収容する絶縁性のユニットケースとを備え、一対の電極端子と、相対応する一対の内部リードとは、袋状外包体を気密に貫通する接続部材によりそれぞれ接続されていると共に、ユニットケースには、一対の電極端子のそれぞれを弾性的に支持する弾性支持手段が配設されているので、小型化や軽量化が可能であるという特徴を損なうことなく、接続作業の際の電極端子の位置調整や位置ずれの吸収が可能となり、大容量化が容易で、かつ、接続作業性のよいシート状二次電池ユニットを実現することができる。また、弾性支持手段が緩衝材の役割を果たし、耐振動性・耐衝撃性の向上に寄与することができる。

また、前記弾性支持手段は、前記電極端子と前記ユニットケースとの間に介装されたゴムブッシュにより形成されていてもよい。

このように構成した場合は、電極端子とユニットケースとの間に介装されたゴムブッシュにより弾性支持手段を形成することができるので、電極端子の接続作業性を向上させる弾性支持手段を容易に実現することができる。

さらに、前記電極端子と対向する前記ユニットケースの内表面には、前記電極端子のそれぞれを位置決めする内部位置決め手段が形成されていてもよい。

このように構成した場合には、電極端子と対向するユニットケースの内表面に形成された内部位置決め手段により、電極端子のそれぞれが位置決めされてその位置ずれを未然に防止し、接続の際の作業性をより一層向上させることができる。

ここで、前記内部位置決め手段は、前記ユニットケースの内表面に、前記電極端子と前記内部リードとの接続部材に嵌合する嵌合部を設けることにより形成してもよい。

このように構成した場合には、ユニットケースの内表面に設けられた嵌合部が、剛性の高い接続部材と嵌合することにより内部位置決め手段が形成されているので、電極端子位置をより安定化させることができる。

また、前記ユニットケースの外表面には、他のシート状二次電池ユニットとの相互位置決めを可能とする外部位置決め手段が形成されていてもよい。

このように構成した場合には、ユニットケースの外表面に形成された外部位置決め手段により、複数のシート状二次電池ユニットの一体化・ブロック化を容易にすると共に、ブロック化された複数のシート状二次電池ユニットにおける多数の電極端子の位置ずれを未然に防止して、複数のシート状二次電池ユニットの一括接続を可能とすることができる。

さらに、前記外部位置決め手段は、放熱手段を兼用してもよい。

このように構成した場合には、外部位置決め手段が、放熱手段を兼用するので、別途放熱手段を設ける構成に比し、構成の簡素化、小型化、コストダウンに寄与することができる。

ここで、前記外部位置決め手段は、前記ユニットケースの長手方向一端部から所定の距離に設けられた端部リブと、前記ユニットケースの長手方向他端部から前記所定の距離に設けられた端部リブ対により形成してもよい。

このように構成した場合には、端部リブ及び端部リブ対によりユニット間の相互位置決めを可能とすると共に、相互に位置決めされたユニット間に形成される空間によりケース内に蓄積された熱エネルギーの放熱が可能となり、これにより、放熱手段との兼用を可能とし、かつ、標準化・共通化が容易な外部位置決め手段を簡易に実現することができる。

さらに、前記端部リブと前記端部リブ対との間に、所定の相互間隔で配設された複数の中間リブを備え、前記複数の中間リブの相互間隔は、該中間リブと前記端部リブ又は端部リブ対のいずれか一方との距離と略同等であり、かつ、他方との距離の略半分となるように設定されていてもよい。

このように構成した場合には、隣接するシート状二次電池ユニット間の中間リブが相互に対向するシート状二次電池ユニットと当接してユニットケースの剛性を補強して電極端子の位置決めの安定化に寄与すると共に、ユニット間に均等な放熱空間を形成して、放熱バランスのよい放熱手段を兼用することができる外部位置決め手段を容易に実現することができる。

また、前記ユニットケースは、互いに同構造の一対の分割ユニットにより構成してもよい。

このように構成した場合には、ユニットケースを構成する分割ユニットの標準化・共通化を可能とし、コストダウンに寄与することができる。

以上において、本発明に係るシート状二次電池ユニットは、電極端子の厚さ１．０ｍｍ以上であるような大容量化を企図したシート状二次電池ユニットに好適に適用可能である。

また、本発明に係る二次電池モジュールは、上記いずれかに記載の複数のシート状二次電池ユニットと、該複数のシート状二次電池ユニットが接続される支持基板とを備え、該支持基板には、前記複数のシート状二次電池ユニットの電極端子のそれぞれを弾性的に把持接続するクランプ端子が設けられていることを特徴とするものである。

このように構成した場合には、複数のシート状二次電池ユニットが接続される支持基板に、電極端子を弾性的に把持接続するクランプ端子が設けられているので、各シート状二次電池ユニットと支持基板とのより円滑な接続が可能となり、複数のシート状二次電池ユニットが集約された二次電池モジュールを形成する際の接続作業性・生産性を一層向上させることができる。

本発明によれば、小型化・軽量化が可能であるといったシート状二次電池の特性を損なうことなく、接続の際の作業性・生産性の向上に寄与することができるシート状二次電池ユニット及び二次電池モジュールを簡易な構成で安価に実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図１〜４を参照して説明する。ここで、図１は、本発明に係るシート状二次電池ユニットを模式的に示す斜視図であり、図２は、ユニットケース内に収容されるシート状二次電池を模式的に示す斜視図である。また、図３は図２におけるIII−III断面図であり、図４は、内部電極対を説明するため
の模式図である。

図１に示すように、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０は、絶縁性樹脂で成型されたユニットケース３０の内部に後述するシート状二次電池１５を収容したものであり、ユニットケース３０から外部へ突出した電極端子６ａ，６ｂは、ユニットケース３０に設けられた弾性支持手段であるゴムブッシュ３５ａ，３５ｂを介してそれぞれ弾性的に支持されている。そして、本発明に係るユニットケース３０は、互いに同構造の一対の分割ユニット３０ｕ，３０ｕから構成されている。

また、各分割ユニット３０ｕの表面（図中、前面及び裏面）には、それぞれ外部位置決め手段及び放熱手段を構成する複数のリブＲｂが所定の間隔で分割ユニット３０ｕの短辺と略平行に、分割ユニット３０ｕの長手方向に渡って配列形成されている

ユニットケース３０内に収容されるシート状リチウムイオン二次電池（以下、シート状二次電池とも称する）１５は、図２に模式的に示すように、その４辺がヒートシールされた可撓性の袋状外包体２の内部に内部電極対１及び電解液ＤＬを密封状態に収容すると共に、袋状外包体２の外部に電極端子６ａ，６ｂを配設したものであり、この電極端子６ａ，６ｂと、相対応する内部電極対１とは、袋状外包体２を介してリベット等の接続手段７ａ，７ｂによりそれぞれ接続されている。

詳細には、その正極側断面を図３に示すように、複数のシート状の正電極１ａと複数のシート状の負電極１ｂとをセパレータ１ｃを介して交互に積層して形成されたシート状の内部電極対１と、この内部電極対１と電解液ＤＬとを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体２と、この袋状外包体２の内部において内部電極対１の各正電極１ａを連結する正極側の内部リード５ａと、内部電極対１の各負電極１ｂを連結する負極側の内部リード５ｂ（以下、負極側については正極側と同構造であるため、その図示は省略している）と、袋状外包体２を挟んで正極側の内部リード５ａに相対応する袋状外包体２の外側に配設される正極側の電極端子６ａと、袋状外包体２を挟んで負極側の内部リードに相対応する袋状外包体２の外側に配設される負極側の電極端子６ｂと、袋状外包体２を気密に貫通して一端側が袋状外包体２の内側に位置する各内部リード５ａ，５ｂにそれぞれ接続されると共に他端側が袋状外包体２の外側に位置する各電極端子６ａ，６ｂにそれぞれ接続され、これら各内部リード５ａ，５ｂと各電極端子６ａ，６ｂとの間を電気的に接続する２本組一対（合計４本）のリベット７ａ，７ｂ（図２参照）とで構成されている。

本実施の形態において、各内部リード５ａ，５ｂと袋状外包体２との間及び各電極端子６ａ，６ｂと袋状外包体２との間には、リベット７ａ，７ｂが貫通する袋状外包体２の貫通孔をシールするためのシール部材８ａ，８ｂが介装されている。なお、符号４は、袋状外包体２のヒートシール部を示す。

ここで、上記内部電極対１は、図４に示すように、各正電極１ａがアルミニウム製の正極集電体９の両面に正極活物質１０を積層して形成されており、また、各負電極１ｂが銅製の負極集電体１１の両面に負極活物質１２を積層して形成されている。また、正極側の内部リード５ａと、正極側の電極端子６ａと、これらの間を連結するリベット７ａとは、接触抵抗の低減や熱膨張係数の違いによる熱変形の防止といった観点から、いずれも上記正極集電体９と同じアルミニウム製であり、また同様に、負極側の内部リード５ｂと、負極側の電極端子６ｂと、これらの間を連結するリベット７ｂとはいずれも上記負極集電体１１と同じ銅製である。

セパレータ１ｃは、多孔質膜、不織布、網など、電子絶縁性で正電極１ａ及び負電極１ｂとの密着に対して充分な強度を有するものであれば、どのようなものでも使用可能である。材質は特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレンの単層多孔質膜及びこれらの多層化した多孔質膜が接着性及び安全性の観点から好ましい。

また、イオン伝導体として用いる電解液ＤＬに供する溶剤及び電解質塩としては、従来の電池に使用されている非水系の溶剤及びリチウムを含有する電解質塩が使用可能である。具体的には、溶剤として、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルエチルなどのエステル系溶剤、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテルなどのエーテル系溶剤の単独液、及び前述の同一系統の溶剤同士あるいは異種系統の溶剤からなる２種の混合液が使用可能である。また電解質塩は、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂などが使用可能である。

本発明において、内部電極対１と電解液ＤＬとを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体２については、その内部に収容される電解液に対して優れた耐電解液性を有すると共に、外包体として使用可能な強度を有するものであれば特に制限されるものではなく、具体的には、内面側に例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アイオノマー等の耐電解液性及びヒートシール性に優れた熱可塑性樹脂製の内面層を、中間に例えばアルミ箔、ステンレス箔等の可撓性及び強度に優れた金属箔製の中間層を、また、外面側に例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂製の外面層を有する三層構造のラミネートフィルムを用いて形成される可撓性の袋状外包体（再表９８／０４２，０３６号参照）を例示することができる。なお、本実施の形態においては、上記袋状外包体２は、内面側にポリプロピレン製の内面層２ａを、中間にアルミ箔製の中間層２ｂを、外面側にナイロン製の外面層２ｃを有する三層構造のラミネートフィルムで形成されており、また、上記内部リード５ａ，５ｂと袋状外包体２との間に介装されたシール部材８ａは上記袋状外包体２の内面層２ａと同じポリプロピレン製であって、上記電極端子６ａ，６ｂと袋状外包体２との間に介装されたシール部材８ｂは上記袋状外包体２の外面層２ｃと同じポリプロピレン製である。

そして、本実施の形態におけるシート状二次電池１５では、各内部リード５ａ，５ｂと各電極端子６ａ，６ｂとの間をリベット７ａ，７ｂによりリベット止めすると、これら各内部リード５ａ，５ｂと各電極端子６ａ，６ｂとの間に袋状外包体２及びシール部材８ａ，８ｂが加圧下に挟み込まれ、これによってリベット７ａ，７ｂが貫通する袋状外包体２の貫通孔が気密にシールされ、また同時に、リベット７ａ，７ｂにより各内部リード５ａ，５ｂと各電極端子６ａ，６ｂとの間が電気的に接続されるようになっている。なお、本実施の形態においては、各内部リード５ａ，５ｂと各電極端子６ａ，６ｂとの接続手段として、リベット７ａ，７ｂを例示したが、本発明に係る接続手段は、上記内部リードリード５ａ，５ｂと電極端子６ａ，６ｂとの間を確実に連結して電気的に接続するものであれば差し支えなく、上記リベット止め以外にも、例えば、ボルトナットやかしめ、半田付け等による接続方式を適宜適用することができる。

また、本発明に係る電極端子６ａ，６ｂとしては、接続の際の剛性を確保できるものであれば差し支えなく、例えば、その厚さが１．０ｍｍ以上であるような平板状端子を用いることができる。なお、本実施の形態においては、大容量化を可能としつつ剛性を確保するという観点から、正電極端子６ａ及び負電極端子６ｂの厚さはともに１．５ｍｍであり、その幅はともに１５ｍｍである。

ところで、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等への搭載といった、二次電池に対する近年のさらなる大容量化の要請に応えるためには、上述したようなシート状二次電池１５を多数集約して、例えば制御基板等の支持基板上に接続する必要がある。

これに対して、上述したシート状二次電池１５を集約配置する際には、複数のシート状二次電池１５の多数の電極端子６ａ，６ｂの位置が安定しないので、多数のシート状二次電池を一括して上記基板に接続することは非常に困難であり、このため、シート状二次電池１５を一枚ずつ接続していく必要が生じ、接続作業性・生産性を著しく損なうといった問題が生じてしまう。

そこで、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０においては、前述したユニットケース３０を用いて、電極端子６ａ，６ｂの位置を安定化させると共に、接続の際の位置調整や位置ずれの吸収を可能とし、さらに、ユニット同士の位置決めを可能としてブロック状のシート状二次電池ユニットを容易に形成可能とし、大幅な作業性・生産性の向上を図っている。

次に、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０のユニットケース３０の詳細について、図５〜図７を参照してさらに説明する。ここで、図５は、本発明に係る弾性支持手段の一例を示す模式図であり、図６は、分割ユニット３０ｕの内表面及び外表面を模式的に示す図であり、図７は、ブロック状に形成した複数のシート状二次電池ユニット２０の平面図である。

本発明に係るユニットケース３０は、その内部にシート状二次電池１５を収容し、互いに対向する分割ユニット３０ｕ，３０ｕを組み合わせた状態で、シート状二次電池１５の電極端子６ａ，６ｂがユニットケース３０から突出する各部分に、ゴムブッシュ３５ａ，３５ｂが介装されるようになっている（図１参照）。このゴムブッシュ３５は、図５（ａ）に模式的に示すように、電極端子６ａ（６ｂ）が挿通される貫通孔３５０をその内部に形成した弾性部材であり、本実施の形態では、硬度がショアＡ６５のブチルゴムを用いている。

このようにシート状二次電池１５の電極端子６ａ，６ｂのそれぞれを、弾性支持手段であるゴムブッシュ３５ａ，３５ｂを介して、ユニットケース３０に弾性支持することにより、小型化、軽量化が可能であるというシート状二次電池１５の特長を損なうことなく、例えば、電極端子６ａ，６ｂをユニットケース３０に固設する構成に比し、シート状二次電池ユニット２０を接続する際の電極端子６ａ，６ｂの微妙な位置調整や位置ずれの吸収を可能として、接続作業性の向上を図ることができる。また同時に、このゴムブッシュ３５ａ，３５ｂは、接続作業時等に、電極端子６ａ，６ｂに外部から加えられる振動や衝撃等を緩和する緩衝材の役割を果たし、シート状二次電池１５内の内部電極対１に伝達される機械的ダメージを抑制し、耐振動性・耐衝撃性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、ユニットケース３０内に１枚のシート状二次電池１５を収容する場合を例示したが、複数のシート状二次電池１５を収容するように構成しても差し支えなく、例えば、分割ユニット３０ｕ内に１枚のシート状二次電池１５（ユニットケース３０内に２枚のシート状二次電池１５）を収容するように構成した場合には、図５（ｂ）に示すような、内部に２個の貫通孔３５１，３５３を設けたゴムブッシュ３５’を用いることにより、同様な弾性支持手段を簡易に実現することができる。また、弾性支持手段３５の材質に関しては、上記ゴム部材に限定されるものではなく、シート状二次電池１５を基板等に接続する際に、電極端子６ａ，６ｂの端子位置ずれの吸収や調整が可能なように弾性支持するものであれば差し支えなく、例えば、ウレタン樹脂やＡＢＳ樹脂により形成してもよい。

また、本発明に係る分割ユニット３０ｕの内表面には、以下のようなシート状二次電池１５の位置決めを行う内部位置決め手段が形成されている。

図６（ａ）に模式的に示すように、分割ユニット３０ｕの内表面には、内部リード５ａ，５ｂと電極端子６ａ，６ｂとの接続手段であるリベット７ａ，７ｂと対応する位置に、円筒状の嵌合部３１ａ，３１ｂ（本例では、各電極端子の２箇所のリベット位置に対応した計４箇所）が突出形成されている。そして、この円筒状の嵌合部３１ａ，３１ｂは、その頂部に、リベット７ａ，７ｂの凸部（頭部）形状に倣うように形成された凹部を有しており、該凹部をリベット７ａ，７ｂの凸部と当接させることにより、両者が嵌合するようになっている。同様に、各電極端子６ａ，６ｂの下端部に対応する位置には、この下端部と当接する略方形のストッパ部３３ａ，３３ｂが設けられている。

すなわち、本実施の形態に係る内部位置決め手段は、シート状二次電池１５を収容した状態で、可撓性のある袋状外包体２の外部に配設された剛性の高いリベット７ａ，７ｂの凸部（頭部）と嵌合して位置決めを行う嵌合部３１ａ，３１ｂと、剛性の高い電極端子６ａ，６ｂの下端部と当接することによりその位置決めを行うストッパ部３３ａ，３３ｂとから構成されており、これにより、ユニットケース３０内でのシート状二次電池１５の位置決めを可能としている。そして、このようにユニットケース３０内のシート状二次電池１５の位置決めを行うことによって、外部との接続インターフェース部となる電極端子６ａ，６ｂの安定した位置決めが可能となり、接続作業性の一層の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、嵌合部３１ａ，３１ｂ及びストッパ部３３ａ，３３ｂにより内部位置決め手段を構成したが、例えば、ストッパ部３３ａを省略することも可能である。すなわち、ユニットケース３０内の剛性部材（例えば、電極端子６ａ，６ｂやリベット７ａ，７ｂ等の接続部材）と嵌合・当接する部分をケース内表面に形成配置することにより、効果的にシート状二次電池１５の位置決めが可能となるため、このような部分（内部位置決め手段）の形状、大きさ、配置数等は適宜選定することができる。

さらに、本発明に係る分割ユニット３０ｕの外表面には、以下のようなシート状二次電池１５の位置決めを行う外部位置決め手段が形成されている。

図６（ｂ）に模式的に示すように、分割ユニット３０ｕの外表面には、端部両短辺Ｌ１，Ｌ２から所定の等距離ｄ₀を隔てて、この短辺Ｌ１，Ｌ２と平行に、外部位置決め手段を構成する端部リブＲｂ１及び端部リブ対Ｒｂ６が、ケース外表面から突出してケース本体と一体に樹脂成型されている。本実施の形態では、端部リブＲｂ１は、左側短辺Ｌ１から距離ｄ₀の位置に形成されていると共に、端部リブ対Ｒｂ６は、その中心線Ｒｃの位置が右側短辺Ｌ２から同様な距離ｄ₀となるように形成されている。また、端部リブＲｂ１及び端部リブ対Ｒｂ６の外表面からの突出高さは、略同等となるように形成されていると共に、端部リブ対Ｒｂ６のリブ間隔は、端部リブＲｂ１の厚さｔと略同等となるように設定されている。

さらに、端部リブＲｂ１と端部リブ対Ｒｂ６との間には、その突出高さが端部リブＲｂ１、端部リブ対Ｒｂ６と略同等な複数の中間リブ（本例では、Ｒｂ２〜Ｒｂ５）が、同様にケース本体と一体に樹脂成型されている。そして、これらの中間リブＲｂ２〜Ｒｂ５は、端部リブＲｂ１を含めて互いの離隔距離（相互間隔）が等距離ｄとなると共に、右側の中間リブＲｂ５と端部リブ対Ｒｂ６との離隔距離は、ｄ／２となるように、端部リブＲｂ１及び端部リブ対Ｒｂ６との間に配置されている。なお、本実施の形態では、中間リブＲｂ２〜Ｒｂ５を、端部リブ対Ｒｂ６側に寄せて（中間リブＲｂ５と端部リブ対Ｒｂ６との離隔距離がｄ／２となるように）配置したが、端部リブＲｂ１側に寄せて（中間リブＲｂ２と端部リブＲｂ１との離隔距離がｄ／２となるように）配置してもよい。

そして、一対の上記分割ユニット３０ｕ，３０ｕの内表面が互いに対向するように組み合わせて、その内部にシート状二次電池１５を収容したシート状二次電池ユニット２０を複数形成し、かかる複数のシート状二次電池ユニット（例えば、２０−１〜２０−１０の１０個のユニット）を隣接配置した場合には、図７に示すように、それぞれの端部リブＲｂ１と端部リブ対Ｒｂ６とが互いに嵌合してユニット相互の位置決めが可能となると共に、中間リブＲｂ２〜Ｒｂ５が、相対向するユニットケース３０の外表面に当接してユニットケース３０の剛性を補強し、ユニットの撓みによる電極端子６ａ，６ｂの位置ずれを未然に防止することができる。すなわち、複数のシート状二次電池ユニット２０−１，２０−２・・・のブロック化を容易に実現すると共に、ブロック化された複数のシート状二次電池ユニット（以下、二次電池モジュールとも称する）５０における多数の各電極端子６ａ，６ｂの安定した位置決めが可能となる。これにより、多数のシート状二次電池ユニット２０−１，２０−２・・・から構成された二次電池モジュール５０を一括してワンタッチで所定の基板等に接続することが可能となり、作業性・生産性の大幅な向上を実現することができる。

また、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０を用いて二次電池モジュール５０を形成する際には、各シート状二次電池ユニット（本例では、２０−１〜２０−１０）の外表面に突出形成されたそれぞれのリブＲｂ１〜Ｒｂ６が、ユニット間で均等間隔ｄ／２に配列され、均等な放熱空間Ｓｈが形成されることとなる。そして、この均等な放熱空間Ｓｈにより、シート状二次電池ユニット２０の発熱をバランスよく放熱することが可能となる。

すなわち、本発明に係る外部位置決め手段は、上述したように、複数のシート状二次電池ユニット（本例では、２０−１〜２０−１０）がブロック化された二次電池モジュール５０の形成を容易にすると共にユニット間の放熱手段を兼用し、接続作業性・生産性の大幅な向上を実現するといった効果に加えて、バランスのよい安定した放熱性能の向上を図ることが可能となり、さらに、放熱手段を別途設ける構成に比し、小型化やコストダウンにより寄与することができる。

なお、本実施の形態に係る外部位置決め手段においては、相互に嵌合するリブＲｂ１及びリブ対Ｒｂ６を端部に配置した構成を例示したが、当然に、このリブ及びリブ対は、中間部に設けてもよい。また、コストダウン等を考慮して、複数のリブをユニットケース本体と一体に樹脂成型した構成を例示したが、各リブの配置数、材質等は適宜選定することができ、例えば、剛性や放熱性を考慮して、これらのリブを剛性や熱伝導性の高い別部材で形成してもよい。

また、以上において、本発明に係るユニットケース３０は、互いに同構造である一対の分割ユニット３０ｕ，３０ｕを組み合わせて構成可能であるので、部品の標準化・共通化によるコストダウンが可能となる。

さらに、一般に、剛体のユニットケースに収容した、従来のいわゆる缶状の二次電池においては、異常温度上昇、内圧上昇が発生した際の内部エネルギーを放出するために、安全弁等の安全装置を設けることが必要となるが、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０によれば、ラミネートフィルムで形成された袋状外包体２がこの安全弁の機能を担い、従来の缶状の二次電池における安全弁等の省略若しくは構成の簡素化が可能となる。これにより、小型化・軽量化が可能であるというシート状二次電池１５本来の特長と相俟って、構成の簡素化等に伴う一層の小型化、コストダウンに寄与することができる。

次に、上記シート状二次電池ユニット２０を用いた二次電池モジュール５０の構成例について、図面を参照してさらに説明する。

一般に、電気自動車用等に大容量化を企図して、図７に示したような、多数のシート状二次電池ユニット２０を集約した二次電池モジュール５０を構成する場合には、個々のシート状二次電池ユニット２０の過充電や過放電を監視して、その保護制御を行う保護制御基板が必要となる。なお、このような二次電池モジュール５０を、車両搭載する場合には、耐振動性等を考慮して、複数のシート状二次電池ユニット（本例では、２０−１〜２０−１０）間の相互結合力を補強するという観点から、二次電池モジュール５０の周囲に、不図示の補助用外枠をさらに設けてもよい。

そして、図８に示すように、本実施の形態に係る二次電池モジュール５０は、複数のシート状二次電池ユニット２０−１〜２０−１０が接続支持される保護制御基板５５を備えている。

ここで、保護制御基板５５は、各シート状二次電池ユニット２０−１〜２０−１０の過放電や過充電を監視して、過電流の遮断等の保護制御機能を担うものであり、従来公知の保護制御回路が実装されている。さらに、本実施の形態に係る保護制御基板５５上には、図８（ａ）に示すように、シート状二次電池ユニット２０−１〜２０−１０の各電極端子６ａ，６ｂに対応する位置に貫通孔５５Ａ−１〜５５Ａ−２０及び５５Ｂ−１〜５５Ｂ−２０が形成されており、これらの貫通孔５５Ａ−１〜５５Ａ−２０，５５Ｂ−１〜５５Ｂ−２０のそれぞれには、接続端子として、図８（ｂ）に示すようなクリップ状のクランプ端子５７Ａ−１〜５７Ａ−２０，５７Ｂ−１〜５７Ｂ−２０が圧入されている。

これにより、図９に模式的に示すように、シート状二次電池ユニット２０の弾性支持された電極端子６ａ，６ｂと接続端子５７とのより円滑な接続把持を可能として、ブロック化されたシート状二次電池ユニット２０−１〜２０−１０の一括挿入をより容易に行うことが可能となる。

また、二次電池モジュール５０を構成するシート状二次電池ユニット２０のユニット単位での保護制御基板５５からの簡易な抜き差しが可能となり、例えば、直列接続から並列接続への接続変更や、制御基板５５上で異常等が検出された故障ユニットの取り外しや、補修後のユニットの再装着といった保守作業も容易となり、保守性を大幅に向上させることができる。

以上、本発明に係るシート状二次電池ユニット２０においては、ユニットケース３０の内部位置決め手段により、その電極端子位置の安定化が図られると共に、弾性支持手段により、接続の際の電極端子６ａ，６ｂの微小な位置ずれの吸収や位置調整が可能となる。また、ユニットケース３０の外部位置決め手段により、シート状二次電池ユニット同士の簡易なブロック化が可能となると共に、ブロック単位での多数の電極端子６ａ，６ｂ・・・の位置決めの安定化が図られ、ブロック化された複数のシート状二次電池ユニット２０−１〜２０−１０の一括接続が可能となる。これらにより、小型化、軽量化、大容量化が可能であるといったシート状二次電池１５の特長を損なうことなく、接続作業性、生産性の大幅な向上を実現することができる。また、保護制御基板５５上に設けられたクリップ状のクランプ端子５７により、シート状二次電池ユニット２０と保護制御基板５５とのより円滑な接続を可能とし、二次電池モジュール５０をより簡易に効率的に形成することができる。

なお、本発明に係る弾性支持手段、内部位置決め手段、外部位置決め手段及びクランプ端子等は、当然に、組み合わせて実施した方が、より効果的にシート状二次電池ユニット２０及び二次電池モジュール５０の接続作業性・生産性を向上させることができるが、それぞれ単独で実施しても各ユニットの接続作業性を向上させることができる。

本発明に係るシート状二次電池ユニットを示す模式図である。 ユニットケース内に収容されるシート状二次電池を模式的に示す斜視図である。 図２のIII−III線に沿った模式的断面図である。 内部電極対を説明するための模式的拡大図である。 本発明に係る弾性支持手段の例を示す模式図である。 ユニットケースの構成を説明するための模式図であり、（ａ）はユニットケースの内表面の構成を示す模式図であり、（ｂ）はユニットケースの外表面の構成を示す模式図である。 本発明に係る複数のシート状二次電池ユニットを隣接配置した状態を模式的に示す平面図である。 本発明に係る保護制御基板の構成を示す模式図であり、（ａ）は接続端子を圧入していない状態での制御基板の模式的平面図であり、（ｂ）は接続端子を圧入した状態での模式的側面図である。 本発明に係るシート状二次電池ユニットとクランプ端子との接続状態を示す模式図である。

符号の説明

１：内部電極対、１ａ：正電極、１ｂ：負電極、１ｃ：セパレータ、２：袋状外包体、５ａ，５ｂ：内部リード、６ａ，６ｂ：電極端子、７ａ，７ｂ：リベット、８ａ，８ｂ：シール部材、９：正極集電体、１０：正極活物質、１１：負極集電体、１２：負極活物質、１５：シート状二次電池、２０：シート状二次電池ユニット、３０：ユニットケース、３０ｕ：分割ユニット、３１ａ，３１ｂ：嵌合部、３３ａ，３３ｂ：ストッパ部、３５ａ，３５ｂ：ゴムブッシュ、５０：二次電池モジュール、５５：保護制御基板、５７：クランプ端子、Ｒｂ：リブ、Ｓｈ：放熱空間

Claims (11)

1. シート状の正電極とシート状の負電極とをセパレータを介して交互に積層して形成されたシート状の内部電極対と、
   該内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、
   該袋状外包体の内部において、前記内部電極対の各正電極及び各負電極と接続される一対の内部リードと、
   前記袋状外包体を挟んで前記一対の内部リードと対向するように配設され、相対応する各内部リードと接続される一対の電極端子と、
   該電極端子をその外部に引き出した状態で、前記袋状外包体をその内部に収容する絶縁性のユニットケースと
   を備え、
   前記一対の電極端子と、相対応する一対の内部リードとは、前記袋状外包体を気密に貫通する接続部材によりそれぞれ接続されていると共に、前記ユニットケースには、前記一対の電極端子のそれぞれを弾性的に支持する弾性支持手段が配設されていることを特徴とするシート状二次電池ユニット。
2. 前記弾性支持手段は、前記電極端子と前記ユニットケースとの間に介装されたゴムブッシュにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシート状二次電池ユニット。
3. 前記電極端子と対向する前記ユニットケースの内表面には、前記電極端子のそれぞれを位置決めする内部位置決め手段が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート状二次電池ユニット。
4. 前記内部位置決め手段は、前記ユニットケースの内表面に、前記電極端子と前記内部リードとの接続部材に嵌合する嵌合部を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシート状二次電池ユニット。
5. 前記ユニットケースの外表面には、他のシート状二次電池ユニットとの相互位置決めを可能とする外部位置決め手段が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシート状二次電池ユニット。
6. 前記外部位置決め手段は、放熱手段を兼用することを特徴とする請求項５に記載のシート状二次電池ユニット。
7. 前記外部位置決め手段は、前記ユニットケースの長手方向一端部から所定の距離に設けられた端部リブと、前記ユニットケースの長手方向他端部から前記所定の距離に設けられた端部リブ対により形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のシート状二次電池ユニット。
8. 前記端部リブと前記端部リブ対との間に、所定の相互間隔で配設された複数の中間リブをさらに備え、該複数の中間リブの相互間隔は、該中間リブと前記端部リブ又は端部リブ対のいずれか一方との距離と略同等であり、かつ、他方との距離の略半分となるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載のシート状二次電池ユニット。
9. 前記ユニットケースは、互いに同構造の一対の分割ユニットにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のシート状二次電池ユニット。
10. 前記電極端子の厚さは、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のシート状二次電池ユニット。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の複数のシート状二次電池ユニットと、
    該複数のシート状二次電池ユニットが接続される支持基板と
    を備え、
    該支持基板には、前記複数のシート状二次電池ユニットの電極端子のそれぞれを弾性的に把持接続するクランプ端子が設けられていることを特徴とする二次電池モジュール。

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