JP2019096412A

JP2019096412A - 組電池及びその外装容器

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Publication number: JP2019096412A
Application number: JP2017222920A
Authority: JP
Inventors: 寛典上所; Hironori Uedokoro
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: JP6950486B2

Abstract

【課題】小型軽量化を図ることのできる組電池を提供する。【解決手段】正電極５及び負電極６を有する複数の単電池３を電気接続して並設した電池アレイ２と、電池アレイ２を密閉して外装する外装容器１０とを備えた組電池１において、外装容器１０が、少なくとも内面に熱接着性樹脂層５８を配した樹脂シート５０により筒状に形成される筒状部１１と、多角形の底面部２２の各辺から複数の側面部２３を立設されるとともに筒状部１１の軸方向の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部２１とを有し、底面部２２が樹脂シートにより形成され、側面部２３が底面部２２から前記軸方向の外側に延びて筒状部１１の内面に熱接着されるようにした。【選択図】図９

Description

本発明は、複数の単電池を並設した電池アレイを外装容器により密封した組電池及びその外装容器に関する。

従来の組電池は特許文献１に開示される。この組電池は複数の単電池を並設した電池アレイを外装容器により密閉して外装する。単電池は正電極及び負電極を有し、隣接する一方の単電池の正電極と他方の単電池の負電極とを順に電気接続して電池アレイが形成される。

特許文献１の組電池における外装容器は、絶縁性が求められるために樹脂製容器が適当であるとされている。外装容器は樹脂製の容器本体と蓋体を備え、容器本体内には単電池を区画する区画壁が一体に形成される。また、容器本体の外面に放熱フィンを設けてもよいとされており、射出成形により成形されると開示されている。

特開２００６−２６０９７５号公報（第５頁〜第１２頁、第３図）

しかしながら、上記従来の組電池によると、外装容器が射出成形により形成された樹脂成形品から成るため、組電池の重量及び体積が大きくなる問題があった。

本発明は、小型軽量化を図ることのできる組電池及びその外装容器を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は、正電極及び負電極を有する複数の単電池を電気接続して並設した電池アレイと、前記電池アレイを密閉して外装する外装容器とを備えた組電池において、前記外装容器が、少なくとも内面に熱接着性樹脂層を配した樹脂シートにより筒状に形成される筒状部と、多角形の底面部の各辺から複数の側面部を立設されるとともに前記筒状部の軸方向の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部とを有し、前記底面部が樹脂シートにより形成され、前記側面部が前記底面部から前記軸方向の外側に延びて前記筒状部の内面に熱接着されることを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記底面部上に放射状の折り線を設けたことを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記側面部の前記軸方向の外側を前記筒状部の内面に熱接着し、内側を前記筒状部に対して非接着にしたことを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記底面部及び前記側面部が樹脂シートを折曲して形成され、前記側面部の外面上に熱接着性樹脂層を有することを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、隣接する前記側面部が前記側面部から折曲される連結片により連結され、前記連結片が前記底面部のコーナーから延びる折り線により二つ折りされることを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記底面部及び前記側面部が樹脂シートの一体成形品から成ることを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記端面封止部が樹脂シートの冷間成形品から成ることを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記端面封止部が環状の環状部及び前記環状部から立設される複数の柱状部の一体成形品から成る骨格部を有し、前記底面部及び前記側面部が樹脂シートを折曲して形成されるとともに、前記底面部及び前記側面部の内面が前記骨格部に接着され、前記側面部の外面上に熱接着性樹脂層を有することを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記側面部が樹脂成形品の環状の枠部により形成され、前記底面部が前記側面部に接着して前記枠部の一方の開口面を塞ぐことを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記外装容器の内部が減圧されることを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記正電極及び前記負電極が挿入される複数の溝部を有して前記電池アレイ上に配される電極カバーを備えたことを特徴としている。

また本発明は上記構成の組電池において、前記電極カバーが前記溝部の内面に配される導電体と、所定の前記溝部の前記導電体を電気接続する配線パターンとを有することを特徴としている。

また本発明は、正電極及び負電極を有する複数の単電池を電気接続して並設した電池アレイを密閉して外装する組電池用の外装容器において、樹脂シートにより筒状に形成されるとともに少なくとも内面に熱接着性樹脂層を有する筒状部と、多角形の底面部の各辺から複数の側面部を立設されるとともに前記筒状部の軸方向の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部とを有し、前記底面部が樹脂シートにより形成され、前記側面部が前記底面部から前記軸方向の外側に延びて前記筒状部の内面に熱接着されることを特徴としている。

本発明によると、外装容器が樹脂シートの筒状部と、筒状部の軸方向の両端面を封止する端面封止部とを備えるので、組電池の小型軽量化を図ることができる。また、側面部が樹脂シートの底面部から筒状部の軸方向の外側に延びて筒状部の内面に熱接着されるので、筒状部と側面部とを容易に熱接着することができる。加えて、単電池が膨張する前の組電池の収納室の壁面と組電池との隙間を小さくできるため組電池のがたつきを防止し、振動による組電池の故障を低減することができる。

本発明の第１実施形態の組電池を示す斜視図本発明の第１実施形態の組電池を示す分解斜視図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の樹脂シートの層構成を示す断面図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の筒状部を示す断面図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の筒状部の変形例を示す断面図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の他の樹脂シートの層構成を示す断面図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の端面封止部のブランク板を示す平面図本発明の第１実施形態の組電池の外装容器の端面封止部を示す斜視図本発明の第１実施形態の組電池の要部を示す正面断面図本発明の第２実施形態の組電池の外装容器の端面封止部のブランク板を示す平面図本発明の第２実施形態の組電池の外装容器の端面封止部を示す斜視図本発明の第３実施形態の組電池の外装容器の端面封止部を示す斜視図本発明の第３実施形態の組電池の外装容器の端面封止部のブランク板を示す平面図本発明の第４実施形態の組電池の外装容器の端面封止部を示す斜視図本発明の第４実施形態の組電池の外装容器の端面封止部を示す正面断面図本発明の第４実施形態の組電池の外装容器の端面封止部の変形例を示す正面断面図本発明の第５実施形態の組電池の内部を示す上面断面図本発明の第５実施形態の組電池の一方の電極カバーを示す背面図本発明の第５実施形態の組電池の他方の電極カバーを示す正面図本発明の第６実施形態の組電池の内部を示す上面断面図本発明の第６実施形態の組電池の電極カバーを示す背面図

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１、図２は第１実施形態の組電池の斜視図及び分解斜視図を示している。組電池１は二次電池から成る複数の単電池３を並設した電池アレイ２を外装容器１０により密閉して外装する。

単電池３は樹脂シート等の積層体により形成される収納体４の内部に正極、負極及び電解質（いずれも不図示）を含む電池素子が配される。単電池３の両端には正極及び負極にそれぞれ接続される正電極５及び負電極６が収納体４から突出する。正電極５及び負電極６は金属等により形成される。本実施形態では正電極５をアルミニウムにより形成し、負電極６をニッケルにより形成している。

電池アレイ２はＹ方向の両端に正電極５及び負電極６をそれぞれ配した複数の単電池３をＸ方向に並設される。図２に示す左から１つ目の単電池３の正電極５は前方に突出し、負電極６は後方に突出する。左から２つ目の単電池３の正電極５は後方に突出し、負電極６は前方に突出する。単電池３は順に正電極５と負電極６とがＹ方向の反対方向に突出するように繰り返して配置される。

隣接する一方の単電池３の正電極５と他方の単電池３の負電極６とを順にリード線（不図示）、半田付け、溶接等により電気接続して複数の単電池３が直列接続される。即ち、図２の左から１つ目の単電池３の負電極６と隣接する２つ目の単電池３の正電極５とは電気接続される。左から２つ目の単電池３の負電極６と隣接する３つ目の単電池３（図示せず）の正電極５（図示せず）とは電気接続される。以下、同様に正電極５と負電極６との電気接続が繰り返される。

電池アレイ２の一端の正電極５（図２の左から１つ目の単電池３の正電極５）にはＸ方向に延びる端子７が接続されている。電池アレイ２の他端の負電極６（図２の右から１つ目の単電池３の負電極６）にはＸ方向に延びる端子８が接続される。尚、電池アレイ２を形成する単電池３の数量（本実施形態では４個）は適宜決めることができる。

外装容器１０は、筒状の筒状部１１と、筒状部１１の軸方向（Ｘ方向）の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部２１とを有している。筒状部１１及び端面封止部２１は樹脂シート５０（図３参照）により形成される。電池アレイ２は筒状部１１の内部に収納される。

図３は樹脂シート５０の積層構造を示す断面図である。樹脂シート５０は熱接着性樹脂層５２、基材層５４、バリア層５６、熱接着性樹脂層５８を順に積層した積層体から成っている。樹脂シート５０の厚みは強度を考慮して５０μｍ以上が望ましく、組電池１の小型軽量化を考慮して４００μｍ以下が望ましい。

基材層５４は絶縁性を有し、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムにより形成される。熱可塑性繊維の不織布により基材層５４を形成してもよい。基材層５４の厚みは例えば、１０μｍ以上７５μｍ以下に形成される。耐熱性の向上のために一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フィルムにより基材層５４を形成するとより望ましい。

また、耐ピンホール性、絶縁性等の向上のために、異なる素材の樹脂フィルムを複数積層して基材層５４を形成してもよい。本実施形態ではポリエチレンテレフタレート（厚み１２μｍ）とナイロン（厚み１５μｍ）とを積層して基材層５４を形成し、熱接着性樹脂層５２側にポリエチレンテレフタレートを配している。これにより、本実施形態の樹脂シート５０は熱接着性樹脂層５２、ポリエチレンテレフタレート（基材層５４）、ナイロン（基材層５４）、バリア層５６、熱接着性樹脂層５８の順に積層される。

バリア層５６は金属箔により形成され、水蒸気、酸素、光等の侵入を防止する。バリア層５６を形成する金属として、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン等を用いることができる。バリア層５６の厚みは例えば、１０μｍ以上３００μｍ以下に形成される。本実施形態ではアルミニウム箔（厚み８０μｍ）によりバリア層５６を形成している。密閉される外装容器１０がバリア層５６を備えるため、単電池３の収納体４（図２参照）を構成する樹脂シートの積層構造においてはバリア層を省いてもよい。

熱接着性樹脂層５２、５８は熱接着性を有し、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等の樹脂フィルムにより形成される。異なる素材の樹脂フィルムを複数積層して熱接着性樹脂層５２、５８を形成してもよい。熱接着性樹脂層５２、５８の厚みは例えば、１０μｍ以上８０μｍ以下に形成される。

本実施形態では、酸変性ポリプロピレン（厚み４０μｍ）により熱接着性樹脂層５２を形成している。また、酸変性ポリプロピレン（厚み４０μｍ）とポリプロピレン（厚み４０μｍ）とを積層して熱接着性樹脂層５８を形成し、バリア層５６側に酸変性ポリプロピレンを配している。

基材層５４とバリア層５６とはポリウレタン系やアクリル系等の接着剤（不図示）により接着される。熱接着性樹脂層５２は押出し成形により基材層５４上に形成され、熱接着性樹脂層５８は押出し成形によりバリア層５６上に形成される。熱接着性樹脂層５２と基材層５４とを接着剤により接着してもよく、バリア層５６と熱接着性樹脂層５８とを接着剤により接着してもよい。

図４は筒状部１１のＸ方向（図２参照）に垂直な断面図を示している。筒状部１１はいわゆる封筒貼りにより形成される。即ち、熱接着性樹脂層５２を内面側に配した樹脂シート５０を筒状に形成し、対向する熱接着性樹脂層５２と熱接着性樹脂層５８とを熱接着した熱接着部１１ａが周面上に形成される。

筒状部１１を樹脂シート５０の合掌貼りにより形成してもよい。図５はこの変形例の筒状部１１のＸ方向（図２参照）に垂直な断面図を示している。筒状部１１は熱接着性樹脂層５２を内面側に配した樹脂シート５０を断面矩形の筒状に形成し、対向する熱接着性樹脂層５２を熱接着した熱接着部１１ａが周面から突出して形成される。

筒状部１１の内面に熱接着性樹脂層５２が配され、後述するように端面封止部２１の外面に熱接着性樹脂層５２が配される。これにより、熱接着性樹脂層５２を形成する酸変性ポリプロピレンが金属の端子７、８に対して接着性を有するため、外装容器１０を確実に密閉することができる。

熱接着性樹脂層５２が酸変性ポリプロピレンと異なる材料（例えば、ポリプロピレン）により形成される場合は、端子７、８を酸変性ポリプロピレンから成るタブシールにより覆うことにより外装容器１０を密閉することができる。尚、筒状部１１の内面に熱接着性樹脂層５８が配され、後述する端面封止部２１の外面に熱接着性樹脂層５８が配されるような場合も、同様にタブシールを使用することになる。

尚、図６に示すように、熱接着性樹脂層５２を省き、基材層５４、バリア層５６、熱接着性樹脂層５８を積層した樹脂シート５１により図５の筒状部１１及び後述する図８の端面封止部２１を形成してもよい。この時、熱接着性樹脂層５８の露出面上に酸変性ポリプロピレンが配されるとより望ましい。

図７は樹脂シート５０から成る端面封止部２１のブランク板６０の平面図を示している。端面封止部２１はブランク板６０を各折り線６１上で折曲して形成される。矩形の底面板６２上には放射状の折り線６２ａが設けられる。底面板６２の一方の対向する二辺には側面板６３ａ、補強板６３ｂ、折返し片６４ａが折り線６１を介して連設される。底面板６２の他方の対向する二辺には側面板６３ｃ、補強板６３ｄ、折返し片６４ｃが折り線６１を介して連設される。

側面板６３ａの両端にはフラップ６５が折り線６１を介して連設される。フラップ６５の長さＬ１は側面板６３ｃの長手方向の長さＬ２の１／２よりも若干短くなっている。

図８は図７のブランク板６０により形成される端面封止部２１の斜視図を示している。側面板６３ａ、６３ｃは底面板６２から折曲して立設され、補強板６３ｂ、６３ｄを折り返して側面板６３ａ、６３ｃ上に重ねられる。折返し片６４ａ、６４ｃは補強板６３ｂ、６３ｄから折り返して底面板６２上に配される。この時、折返し片６４ｃ上に折返し片６４ａが配される。また、側面板６３ａから折曲されるフラップ６５は側面板６３ｃと補強板６３ｄとの間に配される。

これにより、底面板６２から成る矩形の底面部２２の各辺から側面部２３を立設した端面封止部２１が形成される。側面部２３は側面板６３ａ、６３ｃ上に補強板６３ｂ、６３ｄを重ねて形成される。この時、側面部２３の外面上に熱接着性樹脂層５２（図３参照）が配される。側面板６３ａと補強板６３ｂの間及び側面板６３ｃと補強板６３ｄの間を熱接着性樹脂層５８（図３参照）により熱接着してもよい。

図９は組電池１の要部の正面断面図を示している。電池アレイ２は筒状部１１の内部に挿入される。筒状部１１のＸ方向の長さは電池アレイ２のＸ方向の長さよりも大きく、筒状部１１は電池アレイ２の端面から外側に突出する突出部１１ｃを有している。一対の端面封止部２１は筒状部１１の両端の開口に挿入される。この時、側面部２３が底面部２２から筒状部１１の軸方向（Ｘ方向）の外側に延びて配される。

そして、筒状部１１の突出部１１ｃと端面封止部２１の側面部２３とを一対の加熱具７０により挟み、矢印Ａに示すように加圧して加熱する。これにより、筒状部１１の内面の熱接着性樹脂層５２と側面部２３の外面の熱接着性樹脂層５２とが熱接着され、外装容器１０が密閉される。この時、外装容器１０の内部は真空引きして減圧される。

外装容器１０の筒状部１１及び端面封止部２１が厚みの小さい樹脂シート５０により形成されるため、組電池１の小型軽量化を図ることができる。また、側面部２３が底面部２２からＸ方向の外側に延びるため、加熱具７０により突出部１１ｃと側面部２３とを挟んで容易に熱接着することができる。

単電池３は使用時に発熱して膨張する場合がある。電池アレイ２は複数の単電池３をＸ方向に並設するため、Ｘ方向の膨張量が大きい。この時、電池アレイ２自体は膨張するが、外装容器１０の内部は減圧されるため外装容器１０内のガスの昇温による外装容器１０の膨張が抑制される。

端面封止部２１の底面部２２は電池アレイ２にＸ方向に対向し、フレキシブルな樹脂シート５０により形成される。このため、底面部２２を電池アレイ２に接近して配置しても、単電池３が膨張すると底面部２２は図９の一点鎖線Ｄに示すように湾曲する。このため、単電池３が膨張する前の電池アレイ２と端面封止部２１の底面部２２との隙間を小さくすることができ、組電池１をより小型化できる。

加えて、側面部２３が底面部２２からＸ方向の外側に延びるため、側面部２３の先端よりも内側の底面部２２が単電池３の膨張時に湾曲しても組電池１の外形寸法は変化しない。このため、単電池３が膨張する前の組電池１の収納室の壁面と組電池１との隙間を小さくすることができる。従って、組電池１のがたつきを防止することができ、振動による組電池１の故障を低減することができる。

また、底面部２２には放射状の折り線６２ａ（図７参照）が形成されるため、単電池３の膨張時に底面部２２を容易に湾曲させることができる。これにより、外装容器１０の破裂を防止することができる。側面部２３の軸方向（Ｘ方向）の外側を突出部１１ｃの内面に熱接着し、内側を突出部１１ｃに対して非接着にするとより望ましい。これにより、単電池３の膨張時に底面部２２をより容易に湾曲させることができる。

本実施形態によると、外装容器１０が樹脂シート５０の筒状部１１と、筒状部１１の軸方向の両端面を封止する端面封止部２１とを備えるので、組電池１の小型軽量化を図ることができる。

また、側面部２３が樹脂シート５０の底面部２２から筒状部１１の軸方向（Ｘ方向）の外側に延びて筒状部１１の内面に熱接着されるので、筒状部１１の突出部１１ｃと側面部２３とを容易に熱接着することができる。加えて、単電池３が膨張する前の組電池１の収納室の壁面と組電池１との隙間を小さくできるため組電池１のがたつきを防止し、振動による組電池１の故障を低減することができる。

また、底面部２２上に放射状の折り線６２ａを設けたので、単電池３の膨張時に底面部２２を容易に湾曲させることができる。このため、単電池３が膨張しても底面部２２の湾曲により外装容器１０の破裂を防止することができる。

また、底面部２２及び側面部２３が樹脂シート５０を折曲して形成され、側面部２３の外面上に熱接着性樹脂層５２を有する。これにより、筒状部１１を封止する端面封止部２１を容易に実現することができる。

また、側面部２３の軸方向（Ｘ方向）の外側を筒状部１１の内面に熱接着し、内側を筒状部１１に対して非接着にすると、単電池３の膨張時に底面部２２を容易に湾曲させることができる。更に、側面部２３の内端まで加熱具７０を配置して熱接着する必要がないので、筒状部１１と端面封止部２１との熱接着作業が容易となる。

また、外装容器１０の内部が減圧されるので、外装容器１０内のガスの昇温による外装容器１０の膨張が抑制される。

＜第２実施形態＞
次に、図１０は第２実施形態の組電池１の端面封止部２１のブランク板６０を示す平面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は補強板６３ｂ、６３ｄ、折返し片６４ａ、６４ｃ及びフラップ６５（図７参照）が省かれ、連結片６８が設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

矩形の底面板６２の一方の対向する二辺には側面板６３ａが折り線６１を介して連設される。底面板６２の他方の対向する二辺には側面板６３ｃが折り線６１を介して連設される。隣接する側面板６３ａと側面板６３ｃとは矩形の連結片６８により連結される。連結片６８上には底面板６２のコーナーから連結片６８の対角線上に傾斜して延びる折り線６１ａが設けられる。

図１１は図１０のブランク板６０により形成される端面封止部２１の斜視図を示している。側面板６３ａ、６３ｃは底面板６２から折曲して立設される。連結片６８は側面板６３ａ及び側面板６３ｃから内側に折曲して折り線６１ａ上で二つ折りされる。これにより、底面板６２から成る矩形の底面部２２の各辺から側面板６３ａ、６３ｃにより形成される側面部２３が立設した端面封止部２１が形成される。

この時、樹脂シート５０（図３参照）の熱接着性樹脂層５２が側面部２３の外面上に配される。二つ折りした連結片６８の内面を熱接着性樹脂層５２により熱接着してもよい。二つ折りした連結片６８の外面の熱接着性樹脂層５８（図３参照）と側面部２３の内面の熱接着性樹脂層５８とを熱接着してもよい。また、樹脂シート５１（図６参照）により端面封止部２１を形成して側面部２３の外面に熱接着性樹脂層５８を配してもよい。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、側面板６３ａ、６３ｃを連結する矩形の連結片６８が底面部２２のコーナーから延びる折り線６１ａで二つ折りされる。このため、底面部２２のコーナーと側面部２３との隙間の形成を防止することができる。従って、外装容器１０を確実に封止することができる。

第１、第２実施形態において、樹脂シート５０、５１を折曲し、更に必要に応じて熱接着を行うことにより底面部２２及び側面部２３を形成しているが、これに限定されるものではない。端面封止部２１が底面部２２及び側面部２３を備えており、端面封止部２１の外面が熱接着性を備えていればよい。

具体的には、樹脂シート５０、５１と同様の積層構造を備える一枚の樹脂シートを冷間成形することによって底面部２２及び側面部２３を一体成形してもよい。この場合には、端面封止部２１は一枚の樹脂シートの冷間成形品から構成されることになる。

例えば、第１実施形態及び第２実施形態で使用した樹脂シート５０、５１と同様の積層構造を備える一枚の樹脂シートを準備する。次に、底面部２２の縦横サイズより１〜２ｍｍ大きいサイズの口径の成形金型（メス型）とこれに対応した成形金型（オス型）にて、０．４ＭＰａで側面部２３の深さに冷間成形する。これにより、成形品の中心部分に凹部が形成される。この凹部の周囲に存在するフランジ領域を切断や打ち抜きにより除去することで、凹部のみの冷間成形品を得る。この凹部のみの冷間成形品が底面部２２と側面部２３から構成される端面封止部２１となる。

樹脂シート５０は上記したように、熱接着性樹脂層５２、基材層５４、バリア層５６、熱接着性樹脂層５８を順に積層した積層体から成っている。上記の製造工程において、メス型の成形面に熱接着性樹脂層５２を対向配置し、オス型の成形面に熱接着性樹脂層５８を対向配置することにより、１ショットの冷間成形により外面に熱接着性樹脂層５２が配された冷間成形品としての端面封止部２１を形成することができる。
尚、メス型の成形金型に放射線状の溝を設け、オス型の成形金型に対応する箇所に放射線状の突起を設けることで、放射状の折り線６２ａも同時に成形することが可能である。

上記した冷間成形品としての端面封止部２１は、樹脂シート５０、５１の折曲及び必要に応じて重なりあった樹脂シート同士を熱接着することが不要となる。このため、製造工程が簡略化されるので、製造効率が良く、製造コストも抑えることができる点で、優れている。

また、上記と同様に、側面部２３の軸方向（Ｘ方向）の外側を筒状部１１の内面に熱接着し、内側を筒状部１１に対して非接着にすることも可能である。この時、側面部２３の非接着部分は筒状部１１の内面と接着する必要がないので、底面部２２に対して垂直でなくともよく様々なバリエーションが可能である。

例えば、側面部２３の非接着部分については側面部２３の軸方向（Ｘ方向）の内側に向かってテーパ面とすることで凹部を先細り状としてもよい。これにより、側面部２３の接着部分のサイズは筒状部１１の内面のサイズと一致させる一方で、底面部２２のサイズは筒状部１１の内面のサイズより１〜２ｍｍ小さくすることも可能である。かかる先細り構造の端面封止部２１とすることで、筒状部１１の端面に端面封止部２１を底面部２２から挿入するに際して挿入作業を容易にすることができる。

また、側面部２３の非接着部分については蛇腹構造を採用することで、側面部２３の非接着部分を側面部２３の軸方向（Ｘ方向）において伸縮自在とすることができる。かかる蛇腹構造を採用することにより、底面部２２を電池アレイ２に接近して配置し、単電池３が膨張すると、側面部２３の非接着部分がその蛇腹構造により縮むことで底面部２２が側面部２３の軸方向（Ｘ方向）にスムーズに後退する。このため、前述した図９の一点鎖線Ｄに示すように底面部２２が湾曲する場合と同様に、単電池３が膨張する前の電池アレイ２と端面封止部２１の底面部２２との隙間を小さくでき、組電池１をより小型化できる。

＜第３実施形態＞
次に、図１２は第３実施形態の組電池１の端面封止部２１を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の組電池１の端面封止部２１は樹脂成形品の骨格部２５と樹脂シート５０とを備えている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

骨格部２５は射出成形により形成され、一体成形される環状部２５ａと柱状部２５ｂとを有している。環状部２５ａは矩形の環状に形成され、柱状部２５ｂは環状部２５ａの各コーナーから立設される。骨格部２５を形成する材料としてポリプロピレン等を用いることができる。尚、図１２では発明を理解しやすくするために、骨格部２５を太い角柱状に描写しているが、実際には直径１〜２ｍｍ程度の針状に形成される。

図１３は骨格部２５に接着される樹脂シート５０（図３参照）のブランク板６０を示す平面図である。矩形の底面板６２の一方の対向する二辺には側面板６３ａが折り線６１を介して連設される。底面板６２の他方の対向する二辺には側面板６３ｃが折り線６１を介して連設される。

図１３のブランク板６０の底面板６２の周部及び側面板６３ａ、６３ｃの周部が熱接着性樹脂層５８（図３参照）により骨格部２５に熱接着される。これにより、底面板６２から成る矩形の底面部２２の各辺から側面板６３ａ、６３ｃにより形成される側面部２３が立設した端面封止部２１が形成される。側面部２３の外面上には熱接着性樹脂層５２（図３参照）が配される。

尚、骨格部２５と樹脂シート５０とを接着剤により接着してもよい。この時、樹脂シート５１（図６参照）を用いて側面部２３の外面上に熱接着性樹脂層５８（図６参照）を配してもよい。

本実施形態によると、骨格部２５を除く外装容器１０が樹脂シート５０により形成されるので組電池１が小型軽量化され、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、端面封止部２１が樹脂成形品の骨格部２５に樹脂シート５０を接着して形成されるので、筒状部１１を封止する端面封止部２１を容易に実現することができる。

＜第４実施形態＞
次に、図１４、図１５は第４実施形態の組電池１の端面封止部２１を示す斜視図及び正面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の組電池１の端面封止部２１は樹脂成形品の枠部２６と樹脂シート５０とを備えている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

枠部２６は射出成形により矩形の環状に形成される。枠部２６を形成する材料としてポリプロピレン等を用いることができる。樹脂シート５０は熱接着性樹脂層５２（図３参照）により周縁を枠部２６の内面に熱接着され、枠部２６の一方の開口面を塞ぐ。これにより、樹脂シート５０から成る矩形の底面部２２の各辺から樹脂成形品の枠部２６により形成される側面部２３が立設した端面封止部２１が形成される。

端面封止部２１は前述の図２に示すように筒状部１１に挿入され、枠部２６が熱接着性樹脂層５２（図３参照）により筒状部１１の内面に熱接着される。

尚、樹脂シート５０を接着剤により枠部２６に熱接着してもよい。また、樹脂シート５１（図６参照）を熱接着性樹脂層５８により枠部２６に熱接着してもよい。

また、図１６の変形例に示すように、枠部２６の一面に内側に突出する環状のフランジ部２６ａを設け、フランジ部２６ａの内面に矩形の樹脂シート５０を接着してもよい。これにより、フランジ部２６ａで囲まれる開口部２６ｂが樹脂シート５０により塞がれる。

本実施形態によると、枠部２６を除く外装容器１０が樹脂シート５０により形成されるので組電池１が小型軽量化され、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、端面封止部２１が樹脂成形品の枠部２６に樹脂シート５０を接着して形成されるので、筒状部１１を封止する端面封止部２１を容易に実現することができる。

また、本実施形態においても上記と同様に、側面部２３に蛇腹構造を設けることが可能である。例えば、図１５における端面封止部２１では、枠部２６と樹脂シート５０とを接着し、側面部２３を形成する枠部２６のＸ方向の一端面に底面部２２が形成される。この時、枠部２６と樹脂シート５０とが接着された部分より更に樹脂シート５０をＸ方向に延ばすことで側面部２３に樹脂シート５０のみの部分を形成することができる。この側面部２３の樹脂シート５０のみの部分を蛇腹構造とすることができる。

図１６の変形例においては、フランジ部２６ａの開口部から更に樹脂シート５０をＸ方向に延ばすことで、側面部２３に樹脂シート５０のみの部分を形成することができる。この側面部２３の樹脂シート５０のみの部分を蛇腹構造とすることができる。

かかる蛇腹構造を採用することで、第１、第２実施形態で述べた場合と同様に、底面部２２を電池アレイ２に接近して配置し、単電池３が膨張すると、側面部２３の非接着部分がその蛇腹構造により縮むことで底面部２２が側面部２３の軸方向（Ｘ方向）にスムーズに後退する。このため、単電池３が膨張する前の電池アレイ２と端面封止部２１の底面部２２との隙間を小さくすることができ、組電池１をより小型化できる。

＜第５実施形態＞
次に、図１７は第５実施形態の組電池１の内部を示す上面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態の組電池１は電極カバー４１を備えている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

各単電池３の正電極５及び負電極６が互い違いに突出する電池アレイ２の前面及び背面には、電極カバー４１、４２がそれぞれ配される。電極カバー４１、４２はガラスエポキシ等により形成され、各正電極５及び各負電極６が挿入される複数の溝部４１ａ、４２ａを一面に有している。また、電池アレイ２の前面に配された電極カバー４１の両端部には更に外装容器１０の外部に引き出される端子７、８を挿入する溝部４１ｂが設けられる。

図１８、図１９は電極カバー４１の背面図及び電極カバー４２の正面図を示している。電極カバー４１の溝部４１ａ、４１ｂの内面には正電極５及び負電極６に接触する金属膜の導電体（不図示）が配される。正電極５及び負電極６は溝部４１ａに圧入されるとともに溝部４１ｂの内壁上に押圧され、導電体に接触する。同様に、電極カバー４２の溝部４２ａの内面には正電極５及び負電極６に接触する金属膜の導電体（不図示）が配される。正電極５及び負電極６は溝部４２ａに圧入され、導電体に接触する。

導電体を金属の板バネにより形成し、正電極５及び負電極６を板バネの弾性により導電体に接触させてもよい。

電極カバー４１には複数の配線パターン４１ｃが形成される。Ｘ方向に隣接する溝部４１ａ内の導電体は一つおきに配線パターン４１ｃにより電気接続される。同様に、電極カバー４２には複数の配線パターン４２ｃが形成される。Ｘ方向に隣接する溝部４２ａ内の導電体は一つおきに配線パターン４２ｃにより電気接続される。これにより、各単電池３が直列接続され、リード線を省くことができるとともに半田付けや溶接等の接合作業を省くことができる。

上記構成の組電池１において、電極カバー４１によって電池アレイ２と外装容器１０の筒状部１１（図２参照）との隙間を小さくすることができる。このため、外装容器１０内の真空引きを短時間で行うことができ、組電池１の工数を削減することができる。また、真空引きにより正電極５及び負電極６が外装容器１０に接触することによる外装容器１０の破損を防止することができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、正電極５及び負電極６を挿入する溝部４１ａを有した電極カバー４１を設けたので、組電池１の工数を削減できるとともに真空引きによる外装容器１０の破損を防止することができる。

また、溝部４１ａ、４１ｂの内面に導電体を配し、所定の溝部４１ａの導電体が配線パターン４１ｃにより電気接続される。このため、正電極５と負電極６とを接続するリード線を省くことができ、組電池１のコストを削減することができる。

＜第６実施形態＞
次に、図２０は第５実施形態の組電池１の内部を示す上面断面図である。また、図２１は組電池１の電極カバー４１の背面図を示している。説明の便宜上、前述の図１７、図１８に示す第５実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は電極カバー４１、４２の構造が第５実施形態と異なっている。その他の部分は第５実施形態と同様である。

電池アレイ２の各単電池３から突出する正電極５及び負電極６はＸ方向の異なる方向に屈曲され、Ｘ方向に隣接する正電極５及び負電極６が接触するように配される。これにより、正電極５と負電極６とを接続するリード線及び電極カバー４１上の配線パターン４１ｃ（図１８参照）を省くことができる。尚、接触をより確実なものとするため、正電極５と負電極６とを半田付けや溶接等により予め接合してもよい。

電極カバー４１に設けられる溝部４１ａは接触する正電極５及び負電極６を一体に挿入可能になっている。図示しないが、電極カバー４２に設けられる溝部４２ａ（図１９参照）も同様に、接触する正電極５及び負電極６を一体に挿入可能になっている。これにより、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。

第１〜第６実施形態において、外装容器１０の筒状部１１が断面矩形に形成されるが、矩形以外の断面多角形でもよい。この時、端面封止部２１の底面部２２は筒状部１１に応じた多角形に形成される。

また、第１〜第６実施形態の単電池３を構成する二次電池の種類については特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛畜電池、ニッケル・水素畜電池、ニッケル・カドミウム畜電池、ニッケル・鉄畜電池、ニッケル・亜鉛畜電池、酸化銀・亜鉛畜電池、金属空気電池、多価カチオン電池等が挙げられる。これらの二次電池の中で各実施形態の単電池３の好適な適用対象として、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオン全固体電池等が挙げられる。

また、第１〜第６実施形態の単電池３は二次電池ではあるが、収納体中に正電極と負電極を含むとの概念で定義するものであるから、例えば、キャパシタ、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電デバイスも包含するものである。

本発明によると、複数の単電池を並設した電池アレイを外装容器により密封した組電池に広く利用可能である。

１組電池
２電池アレイ
３単電池
４収納体
５正電極
６負電極
７、８端子
１０外装容器
１１筒状部
１１ａ熱接着部
１１ｃ突出部
２１端面封止部
２２底面部
２３側面部
２５骨格部
２５ａ環状部
２５ｂ柱状部
２６枠部
２６ａフランジ部
２６ｂ開口部
４１、４２電極カバー
４１ａ、４１ｂ、４２ａ溝部
４１ｃ、４２ｃ配線パターン
５０、５１樹脂シート
５２、５８熱接着性樹脂層
５４基材層
５６バリア層
６０ブランク板
６１、６１ａ、６２ａ折り線
６２底面板
６３ａ、６３ｃ側面板
６３ｂ、６３ｄ補強板
６４ａ、６４ｃ折返し片
６５フラップ
６８連結片
７０加熱具

Claims

正電極及び負電極を有する複数の単電池を電気接続して並設した電池アレイと、前記電池アレイを密閉して外装する外装容器とを備えた組電池において、前記外装容器が、少なくとも内面に熱接着性樹脂層を配した樹脂シートにより筒状に形成される筒状部と、多角形の底面部の各辺から複数の側面部を立設されるとともに前記筒状部の軸方向の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部とを有し、前記底面部が樹脂シートにより形成され、前記側面部が前記底面部から前記軸方向の外側に延びて前記筒状部の内面に熱接着されることを特徴とする組電池。
前記底面部上に放射状の折り線を設けたことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記側面部の前記軸方向の外側を前記筒状部の内面に熱接着し、内側を前記筒状部に対して非接着にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池。
前記底面部及び前記側面部が樹脂シートを折曲して形成され、前記側面部の外面上に熱接着性樹脂層を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
隣接する前記側面部が前記側面部から折曲される連結片により連結され、前記連結片が前記底面部のコーナーから延びる折り線により二つ折りされることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記底面部及び前記側面部が樹脂シートの一体成形品から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
前記端面封止部が樹脂シートの冷間成形品から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
前記端面封止部が環状の環状部及び前記環状部から立設される複数の柱状部の一体成形品から成る骨格部を有し、前記底面部及び前記側面部が樹脂シートを折曲して形成されるとともに、前記底面部及び前記側面部の内面が前記骨格部に接着され、前記側面部の外面上に熱接着性樹脂層を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
前記側面部が樹脂成形品の環状の枠部により形成され、前記底面部が前記側面部に接着して前記枠部の一方の開口面を塞ぐことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の組電池。
前記外装容器の内部が減圧されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の組電池。
前記正電極及び前記負電極が挿入される複数の溝部を有して前記電池アレイ上に配される電極カバーを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の組電池。
前記電極カバーが前記溝部の内面に配される導電体と、所定の前記溝部の前記導電体を電気接続する配線パターンとを有することを特徴とする請求項１１に記載の組電池。
正電極及び負電極を有する複数の単電池を電気接続して並設した電池アレイを密閉して外装する組電池用の外装容器において、樹脂シートにより筒状に形成されるとともに少なくとも内面に熱接着性樹脂層を有する筒状部と、多角形の底面部の各辺から複数の側面部を立設されるとともに前記筒状部の軸方向の両端面をそれぞれ封止する一対の端面封止部とを有し、前記底面部が樹脂シートにより形成され、前記側面部が前記底面部から前記軸方向の外側に延びて前記筒状部の内面に熱接着されることを特徴とする組電池用の外装容器。