JP4617672B2 - ラミネート電池モジュールとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，ラミネートフィルムを外装体に用いた電池を複数個接続したラミネート電池モジュールおよびその製造方法に関する。さらに詳細には，平板状の両極端子を有する電池によるラミネート電池モジュールおよびその平板状の端子の接続方法を含む製造方法に関するものである。

従来より，例えばリチウムイオン電池等，ラミネートフィルムを外装体に用いた軽量薄型の二次電池が多く用いられている。このような二次電池では，特に充放電時に熱が発生する。特に，この二次電池を複数個接続したラミネート電池モジュールでは，冷却風によって冷却することが一般的である。例えば，複数のラミネート電池を横並べして接続し，その面に沿って冷却風を流すことにより冷却させるラミネート電池モジュールの構成が提案されている（例えば，特許文献１参照。）。また，複数のラミネート電池を積層してラミネート電池モジュールを構成する場合には，図１０に示すように，隣り合う電池の正極と負極とをバスバー等によって接続する。
特開２００３−１８７７６７号公報（第３頁，第２図）

しかしながら，図１０に示すようなラミネート電池モジュール１００を，図中矢示したように，積層方向に冷却風が流れるように配置した場合，最も風上の１個のラミネート電池を除いては，冷却風に触れる冷却面積が非常に小さいものとなる。他の構成上の理由によって積層方向と冷却風の方向が限定されてしまう場合もあり，図１０に示したような場合には，冷却効率が低く，冷却効果が十分ではないという問題点があった。そのため，積層方向と冷却風が同方向である組合せにおいても，効率のよい冷却方法が要望されていた。

本発明は，前記した従来のラミネート電池モジュールが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，各ラミネート電池が積層されて接続されたラミネート電池モジュールを，積層方向に冷却風が流れるように配置した場合の冷却効率を向上させたラミネート電池モジュールとその製造方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明のラミネート電池モジュールは，発電要素と平板状の両極端子とを有するラミネート電池を１つおきに裏向きにして複数個積み重ねて直列接続してなるラミネート電池モジュールであって，各ラミネート電池は，同一の辺に両極端子を有し，両極端子が，発電要素から一方向に延びた延出部分と，延出部分から横向きにはみ出したはみ出し部分とを有し，両極端子のはみ出し部分が正極端子と負極端子とで逆向きに折り曲げられており，正極端子の折り曲げ部分が隣のラミネート電池の負極端子の折り曲げ部分と接続されており，負極端子の折り曲げ部分が逆の隣のラミネート電池の正極端子の折り曲げ部分と接続されているものである。

本発明のラミネート電池モジュールは，複数個のラミネート電池が互いに直列接続されたラミネート電池モジュールである。さらに，両極端子が延出部分からはみ出したはみ出し部分を有して，そのはみ出し部分が正極端子と負極端子とで逆向きに折り曲げられているので，互いに逆側の隣のラミネート電池の方を向いていることになる。従って，隣り合うラミネート電池の極性の異なる端子同士を，その折り曲げ部分が向かい合うように配置させることができ，それらの端子を折り曲げ部分によって接続させることができる。このとき，折り曲げ部分は，はみ出し部分が折り曲げられることによって積層方向に平行に配置される。これにより，このラミネート電池モジュールを，積層方向に冷却風が流れるように配置した場合，折り曲げ部分はその冷却風に平行に配置されるので，その全体が冷却風に触れる。従って，冷却効率が向上されている。

さらに本発明では，各ラミネート電池は，両極端子のはみ出し部分が互いに内側に位置していることが望ましい。
このようにすれば，両極端子のはみ出し部分を折り曲げたとき，その折り曲げ部分は積層方向に対して平行な面となるとともに，延出部分の内側に配置される。従って，この折り曲げ部分全体が冷却風に接触するためには，延出部分の内側に冷却風を流せばよい。従って，冷却風の流される流通断面積が小さくても，冷却効率のよいラミネート電池モジュールとなっている。

さらに本発明では，各ラミネート電池の両極端子の折り曲げ部分が，当該端子の延出部分の先端より先方に突出した突出部分を含んでおり，各ラミネート電池の両極端子の突出部分が，接続相手の端子の突出部分とともに内側にさらに折り曲げられていることが望ましい。
このようにすれば，延出部分の内側に冷却風を流したとき，折り曲げ部分と突出部分との両方が冷却風に触れる。従って，冷却風の流通断面積に対してさらに大きい冷却面積を確保できるので，さらに冷却効率のよいものとすることができる。

さらに，本発明は，発電要素と平板状の両極端子とを有するラミネート電池を１つおきに裏向きにして複数個積み重ねて直列接続してなるラミネート電池モジュールの製造方法であって，ラミネート電池として，同一の辺に両極端子を有し，両極端子が，発電要素から一方向に延びた延出部分と，延出部分から横向きにはみ出したはみ出し部分とを有するものを用い，一部のラミネート電池について，正極端子のはみ出し部分を一面側に折り曲げて折り曲げ部分とするとともに，負極端子のはみ出し部分を他面側に折り曲げて折り曲げ部分とし（１），残りのラミネート電池について，負極端子のはみ出し部分を一面側に折り曲げて折り曲げ部分とするとともに，正極端子のはみ出し部分を他面側に折り曲げて折り曲げ部分とし（２），（１）のラミネート電池と，裏返した（２）のラミネート電池とを交互に積み重ね，隣り合う一方のラミネート電池の正極端子の折り曲げ部分と他方のラミネート電池の負極端子の折り曲げ部分とを接続するラミネート電池モジュールの製造方法にも及ぶ。

本発明のラミネート電池モジュールとその製造方法によれば，各ラミネート電池が積層されて接続されたラミネート電池モジュールを，積層方向に冷却風が流れるように配置した場合の冷却効率を向上させることができる。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ラミネートフィルムを外装体に用いたリチウムイオン電池を複数個積層したラミネート電池モジュールである。

本形態のラミネート電池モジュール１に用いられる単体のリチウムイオン電池１０は，図１に示すように，ラミネートフィルム１１で外装された電池本体１２に対して，正極端子１３と負極端子１４とが突出して設けられている。各端子１３，１４はともに略Ｌ字型の平板端子であり，その基部は電池本体１２とともにラミネートフィルム１１で覆われている。さらに，各端子１３，１４のうち，基部側である延出部分はほぼ同一平面内で平行となるように配置され，そこから横向きにはみ出したはみ出し部分は互いに向き合うように配置されている。

このリチウムイオン電池１０によって作成されたラミネート電池モジュール１は，図２に示すように，リチウムイオン電池１０を１つおきに裏向きにして複数個積層したものである。このとき，各リチウムイオン電池１０の正極端子１３と負極端子１４とは，そのはみ出し部分が逆方向に折り曲げられ，隣り合うリチウムイオン電池１０の折り曲げられた部分同士が重ね合わされて互いに接続されている。

次に，複数個のリチウムイオン電池１０を組み合わせてラミネート電池モジュール１を作成するための，製造手順について説明する。まず，図３に斜線を付して示したはみ出し部分を，１点鎖線で示した曲げ線で逆方向に折り曲げ，各端子面に対して垂直になるようにする。このとき，図４に上から見た図を示したように，曲げ方向の異なる２種類のリチウムイオン電池１０ａ，１０ｂを作成しておく。すなわち，図４（ａ）に示すように，リチウムイオン電池１０ａでは，正極端子１３の曲げ部１３ａは図中下方へ，負極端子１４の曲げ部１４ａは図中上方へ曲げられている。また，図４（ｂ）に示すように，リチウムイオン電池１０ｂでは，正極端子１３の曲げ部１３ｂは図中上方へ，負極端子１４の曲げ部１４ｂは図中下方へ曲げられている。

このため，リチウムイオン電池１０ａにリチウムイオン電池１０ｂを裏返して重ねると，リチウムイオン電池１０ａの正極端子１３の曲げ部１３ａとリチウムイオン電池１０ｂの負極端子１４の曲げ部１４ｂとが互いに向き合うことになる。そこで，リチウムイオン電池１０ａとリチウムイオン電池１０ｂの裏返しとを順に必要な個数分重ね，互いに隣り合うリチウムイオン電池１０の曲げ部１３ａと１４ｂ，及び曲げ部１３ｂと１４ａが全て接触するように並べる。この状態を上から見ると，図５に示すようになる。これにより，全体で１つの直列接続モジュールをなしている。

最後に，各曲げ部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの接触部分を超音波溶接等によって接合することによって，ラミネート電池モジュール１が製造される。このラミネート電池モジュール１を積層方向に冷却風が流れるように配置した場合，図６に示すように，両端子の接触部分が冷却風に触れることとなる。従って，十分に大きい冷却面積が端子により確保されているので，冷却効率のよいものとなっている。さらに，正極端子１３と負極端子１４との間にのみ冷却風を流せばよいので，他の構成上の制限から冷却風の流せる範囲や方向が限られている場合には，特に有効なものとなる。

以上詳細に説明したように，本形態のラミネート電池モジュール１は，ともにＬ字型の平板端子である正極端子１３及び負極端子１４を有するリチウムイオン電池１０が積層されて構成されている。その際，各リチウムイオン電池１０の両平板端子１３，１４は，そのはみ出し部分が折り曲げられ，その曲げ部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂで交互に接続されている。このラミネート電池モジュール１を積層方向に冷却風が流れるように配置した場合には，この曲げ部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが冷却風に触れるので，冷却面積の大きいものとなっている。従って，積層方向に冷却風が流れるように配置された場合の冷却効率を向上させたラミネート電池モジュール１とその製造方法となっている。さらに，この製造方法では，各端子１３，１４を形成するためのプレス加工と，リチウムイオン電池１０を製造した後の曲げ加工および接合が必要となるのみであるので，簡易な工程で製造できる製造方法となっている。

「第２の形態」
次に，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，第１の形態のリチウムイオン電池とは端子先端部の形状が異なるものを使用して製造されたラミネート電池モジュールである。

本形態のラミネート電池モジュール２に用いられる単体のリチウムイオン電池２０は，図７に示すように，ラミネートフィルム２１で外装された電池本体２２に対して，平板端子である正極端子２３と負極端子２４とが設けられている。第１の形態との差異は，この正極端子２３と負極端子２４との先端部が階段状に形成されていることである。すなわち，図７に斜線を付して示したはみ出し部分として，基部側の延出部分よりさらに先端方向へ突出した突出部分が含まれて設けられている。

このリチウムイオン電池２０では，各端子２３，２４のはみ出し部分を，図８に示すように，まず逆方向へ折り曲げ，次に先端の突出部分を中心方向へ折り曲げる。この形態でも，初めの折り曲げ方向の異なる２種類のものを作成する。そして，これらの２種類を交互に裏向きにして積層し，端子の曲げ部を互いに接合する。これにより，図９に示すように，ラミネート電池モジュール２が製造される。

このラミネート電池モジュール２を積層方向に冷却風が流れるように配置すると，両極端子の接触部分が冷却風に触れることとなるので，冷却効率のよいものとなっている。特に，正極端子１３と負極端子１４との間にのみ冷却風が流される場合には，突出部分を含んだ曲げ部全体が冷却面積となるので，第１の形態よりさらに大きい冷却面積が確保できる。

以上詳細に説明したように，ラミネート電池モジュール２は，第１の形態のラミネート電池モジュール１よりもさらに冷却面積が大きくされている。従って，各リチウムイオン電池２０が積層されて接続されたラミネート電池モジュール２を，積層方向に冷却風が流れるように配置された場合の冷却効率をさらに向上させたラミネート電池モジュール２とその製造方法となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の各形態では，各端子の形状はＬ字型あるいは階段状等としたが，これらに限るものではない。端子の延出部分に対してある程度はみ出したはみ出し部分を有する形状であればよい。あるいは，端子の一部に切り込みを入れて曲げる方法でもよい。
また例えば，ラミネート電池モジュールが，両極端子の外側に冷却風が流されるように配置される場合には，はみ出し部分を延出部分の外側に設け，曲げ部が両極端子の外側に形成されるようにしてもよい。
また例えば，折り曲げ部分は，必ずしもはみ出し部分の全部である必要はない。
また例えば，配置に余裕がある場合には，第２の形態のリチウムイオン電池２０の第２の曲げ（突出部分の曲げ）は，省略してもよい。
また例えば，端子の曲げ部で形成した冷却風流通路内にガイド等の冷却風の流通方向を変更可能な構成を追加し，端子の曲げ部へ冷却風が直接当たるようにしてもよい。このようにすれば，電池の冷却効率をさらに向上させることができる。

第１の形態に係り，単体のリチウムイオン電池の概略を示す説明図である。 第１の形態のラミネート電池モジュールの概略を示す説明図である。 第１の形態のラミネート電池モジュールを製造する手順を示す説明図である。 第１の形態のラミネート電池モジュールを製造する手順を示す説明図である。 第１の形態のラミネート電池モジュールを製造する手順を示す説明図である。 第１の形態のラミネート電池モジュールの概略を示す説明図である。 第２の形態に係り，単体のリチウムイオン電池の概略を示す説明図である。 第２の形態のラミネート電池モジュールを製造する手順を示す説明図である。 第２の形態のラミネート電池モジュールの概略を示す説明図である。 従来のラミネート電池モジュールの概略を示す説明図である。

符号の説明

１，２ ラミネート電池モジュール
１０，２０ リチウムイオン電池（ラミネート電池）
１２ 電池本体（発電要素）
１３，２３ 正極端子
１４，２４ 負極端子

Claims (4)

1. 発電要素と平板状の両極端子とを有するラミネート電池を１つおきに裏向きにして複数個積み重ねて直列接続してなるラミネート電池モジュールにおいて，
   各ラミネート電池は，
   同一の辺に両極端子を有し，
   両極端子が，発電要素から一方向に延びた延出部分と，前記延出部分から横向きにはみ出したはみ出し部分とを有し，
   両極端子のはみ出し部分が正極端子と負極端子とで逆向きに折り曲げられており，
   正極端子の折り曲げ部分が隣のラミネート電池の負極端子の折り曲げ部分と接続されており，
   負極端子の折り曲げ部分が逆の隣のラミネート電池の正極端子の折り曲げ部分と接続されていることを特徴とするラミネート電池モジュール。
2. 請求項１に記載するラミネート電池モジュールにおいて，
   各ラミネート電池は，両極端子のはみ出し部分が互いに内側に位置していることを特徴とするラミネート電池モジュール。
3. 請求項２に記載するラミネート電池モジュールにおいて，
   各ラミネート電池の両極端子の折り曲げ部分が，当該端子の延出部分の先端より先方に突出した突出部分を含んでおり，
   各ラミネート電池の両極端子の突出部分が，接続相手の端子の突出部分とともに内側にさらに折り曲げられていることを特徴とするラミネート電池モジュール。
4. 発電要素と平板状の両極端子とを有するラミネート電池を１つおきに裏向きにして複数個積み重ねて直列接続してなるラミネート電池モジュールの製造方法において，
   ラミネート電池として，同一の辺に両極端子を有し，両極端子が，発電要素から一方向に延びた延出部分と，前記延出部分から横向きにはみ出したはみ出し部分とを有するものを用い，
   一部のラミネート電池について，正極端子のはみ出し部分を一面側に折り曲げて折り曲げ部分とするとともに，負極端子のはみ出し部分を他面側に折り曲げて折り曲げ部分とし（１），
   残りのラミネート電池について，負極端子のはみ出し部分を一面側に折り曲げて折り曲げ部分とするとともに，正極端子のはみ出し部分を他面側に折り曲げて折り曲げ部分とし（２），
   前記（１）のラミネート電池と，裏返した前記（２）のラミネート電池とを交互に積み重ね，
   隣り合う一方のラミネート電池の正極端子の折り曲げ部分と他方のラミネート電池の負極端子の折り曲げ部分とを接続することを特徴とするラミネート電池モジュールの製造方法。

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