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WO2020004458A1 - 電気化学セル - Google Patents

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WO2020004458A1
WO2020004458A1 PCT/JP2019/025368 JP2019025368W WO2020004458A1 WO 2020004458 A1 WO2020004458 A1 WO 2020004458A1 JP 2019025368 W JP2019025368 W JP 2019025368W WO 2020004458 A1 WO2020004458 A1 WO 2020004458A1
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WO
WIPO (PCT)
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power generation
generation element
inner container
unit cell
cell
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/025368
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝明 福島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to US17/252,730 priority Critical patent/US11764443B2/en
Priority to CN201980030018.7A priority patent/CN112074967A/zh
Priority to EP19825860.0A priority patent/EP3817084A4/en
Priority to JP2020527573A priority patent/JP7119088B2/ja
Priority to CN202411156632.7A priority patent/CN119050606A/zh
Publication of WO2020004458A1 publication Critical patent/WO2020004458A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to JP2022124369A priority patent/JP7480230B2/ja
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    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells

Definitions

  • the present disclosure relates to an electrochemical cell.
  • Patent Document 1 As an electrochemical cell, for example, an electrochemical cell described in JP-A-2013-48042 (hereinafter referred to as Patent Document 1) has been proposed.
  • the electrochemical cell described in Patent Literature 1 includes a thin battery including a sheet-like electrode group, a nonaqueous electrolyte, a first exterior body for hermetically containing the electrode group and the nonaqueous electrolyte, and a second battery for hermetically housing the thin battery. And two exterior bodies.
  • An electrochemical cell includes a first single cell having a first power generation element and a first inner container that stores the first power generation element, a second inner container that stores a second power generation element and a second power generation element. And a first container and an outer container for accommodating the first unit cell and the second unit cell.
  • the first unit cell and the second unit cell are stacked, and the first inner container and It has a welding part to which the second inner container is welded.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an electrochemical cell X1.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the electrochemical cell X1 of FIG. 1 taken along the line II-II.
  • the perspective view of the electrochemical cell X2 is shown.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the electrochemical cell X2 of FIG. 3 taken along the line IV-IV.
  • a top view of a stack of the first unit cell and the second unit cell taken out from the outer container of the electrochemical cell X2 and viewed from the stacking direction of the first unit cell and the second unit cell is shown.
  • the perspective view of the electrochemical cell X3 is shown.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the electrochemical cell X3 of FIG. 6 taken along the line VII-VII.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the electrochemical cell X4 of FIG. 9 taken along line XX.
  • a top view of a stack of the first unit cell and the second unit cell taken out of the outer container of the electrochemical cell X4 and viewed from the stacking direction of the first unit cell and the second unit cell is shown.
  • the perspective view of the electrochemical cell X5 is shown.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the electrochemical cell X5 of FIG. 12 taken along the line XIII-XIII.
  • the electrochemical cell X1 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the electrochemical cell X ⁇ b> 1 includes a first single cell 100, a second single cell 200, an outer container 1 for storing the first single cell 100 and the second single cell 200, It has. Further, the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are fixed by the welded part 4.
  • the first single cell 100 is the smallest unit member that functions as a battery in the electrochemical cell X1.
  • the first unit cell 100 is, for example, a lithium ion battery.
  • the first single cell 100 includes a first power generation element 3, a first inner container 2, and a first terminal 8.
  • the first single cell 100 has, for example, a plate shape.
  • the first single cell 100 can flow electricity to the external device by being electrically connected to the external device.
  • the first power generating element 3 is a member for storing and discharging electricity using an electrochemical reaction.
  • the first power generating element 3 includes, for example, a positive electrode 5, a negative electrode 6, and a separator 7 between the positive electrode 5 and the negative electrode 6.
  • the first power generating element 3 can exchange cations and anions between the positive electrode 5 and the negative electrode 6 through the separator 7.
  • the first power generation element 3 can flow electricity to the external device by electrically connecting the positive electrode 5 and the negative electrode 6 to the external device.
  • the first power generating element 3 is, for example, a laminate of the positive electrode 5, the separator 7, and the negative electrode 6.
  • the first power generation element 3 is, for example, plate-shaped.
  • a positive electrode 5, a separator 7, and a negative electrode 6 are stacked in a plate-shaped thickness direction.
  • the positive electrode 5 and the negative electrode 6 are, for example, electrochemically active substances.
  • the positive electrode 5 and the negative electrode 6 may have, for example, an active material and an electrolyte.
  • As the electrolyte for example, a solution obtained by adding a salt to a solvent or a solvent mixture can be used.
  • the separator 7 is a member provided for exchanging cations and anions between the positive electrode 5 and the negative electrode 6.
  • the separator 7 may have, for example, fine holes through which cations and anions pass.
  • a porous insulating material can be used for the separator 7, for example, Specifically, for example, polyolefin or polyvinyl chloride can be used as the separator 7.
  • the first power generation element 3 can electrically insulate the positive electrode 5 and the negative electrode 6.
  • the first power generating element 3 When the first power generating element 3 is plate-shaped, it can be set to, for example, 50 to 500 mm in length, 50 to 300 mm in width, and 0.1 to 2 mm in thickness.
  • the first inner container 2 is a member having a space for wrapping the first power generation element 3 inside the first inner container 2.
  • the first inner container 2 is provided to protect the first power generation element 3 from an external environment. More specifically, the first inner container 2 is provided to protect the first power generation element 3 from oxygen and water in the air.
  • the first inner container 2 is provided so as to cover the entire first power generation element 3.
  • the first inner container 2 has, for example, a bag shape.
  • the first inner container 2 is formed, for example, by forming one member into a bag shape.
  • the first inner container 2 may be formed by welding two members, for example.
  • the first inner container 2 may have a rectangular shape when viewed from the lamination direction of the positive electrode 5, the separator 7, and the negative electrode 6.
  • the first inner container 2 has, for example, an insulating material. This makes it difficult for the external environment and the first power generation element 3 to be short-circuited via the first inner container 2. Therefore, the first inner container 2 can protect the first power generation element 3 from the external environment.
  • the first inner container 2 has, for example, a resin material. More specifically, for example, polyethylene terephthalate or polyethylene can be used as the resin material.
  • the first inner container 2 may have, for example, a multilayer structure.
  • the first inner container 2 may have, for example, a two-layer structure.
  • the first inner container 2 has, for example, a heat-adhesive resin material and a heat-resistant resin material.
  • the heat-adhesive resin material is a resin whose melting temperature is lower than 100 ° C.
  • the heat-resistant resin material is, specifically, a resin having a melting temperature of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less.
  • the heat-resistant resin material for example, polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate can be used.
  • the heat-adhesive resin material for example, polyethylene or polypropylene can be used.
  • the length is 55 to 550 mm
  • the width is 55 to 350 mm
  • the thickness is 0.1. It can be set to ⁇ 2.2mm.
  • the first terminal 8 is provided for electrically connecting the first power generating element 103 to an external device.
  • the first terminal 8 has, for example, a plate shape. Specifically, when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the first terminal 8 has, for example, a rectangular shape.
  • the first terminal 8 may be, for example, rectangular.
  • the rectangular shape may have, for example, a long side and a short side.
  • the first terminal 8 is in contact with the first power generation element 103 when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. When viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the first terminal 8 is located on any side of the outer periphery of the first power generation element 103.
  • the first terminal 8 extends outside the first inner container 102 in order to be electrically connected to an external device.
  • the first terminal 8 is electrically connected to an external connection terminal outside the first inner container 102.
  • the first terminal 8 is, for example, a conductive member.
  • the first terminal 8 may include, for example, a metal material. More specifically, for example, aluminum or copper can be used as the metal material.
  • the first terminal 8 When the first terminal 8 has a plate shape, it can be set to, for example, 30 to 100 mm in length, 10 to 100 mm in width, and 0.1 to 0.5 mm in thickness.
  • the second unit cell 200 is provided for supplying electricity to an external device, like the first unit cell 100.
  • the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are connected in parallel. Thereby, the capacity of the electrochemical cell X1 can be increased. Further, the first unit cell 100 and the second unit cell 200 may be connected in series. Thereby, the voltage of the electrochemical cell X1 can be increased.
  • the second unit cell 200 is stacked on the first unit cell 100 in the outer container 1.
  • the second single cell 200 includes the second power generation element 13 and the second inner container 12.
  • the second unit cell 200 has the same shape as the first unit cell 100 in the electrochemical cell X1. However, the second unit cell 200 may have a different shape from the first unit cell 100, for example.
  • the second unit cell 200 is stacked with the first unit cell 100 so as to have the same outer periphery. However, the second unit cell 200 may be stacked without aligning the outer periphery with the first unit cell 100.
  • the material used for the first power generation element 3 can be used. More specifically, the second power generation element 13 may be formed of, for example, the same material as the first power generation element 3. Further, as the second power generation element 13, for example, a material different from that of the first power generation element 3 may be used.
  • the second inner container 12 has the same shape as the first inner container 2 in the electrochemical cell X1. However, the second inner container 12 may have a shape different from that of the first inner container 2, for example. As the second inner container 12, for example, the material used for the first inner container 2 can be used. More specifically, the second inner container 12 may use the same material as the first inner container 2. Further, as the second inner container 12, for example, a material different from that of the first inner container 2 may be used.
  • the second unit cell 200 can be set to the same size as the first unit cell 100, for example.
  • the second unit cell 200 may have a different size from the first unit cell 100, for example.
  • the outer container 1 is a member having a space for wrapping the first unit cell 100 and the second unit cell 200 inside the outer container 1.
  • the outer container 1 is a member for protecting the first unit cell 100 and the second unit cell 200 from an external environment. More specifically, the outer container 1 is a member for protecting the first unit cell 100 and the second unit cell 200 from oxygen and moisture in the air.
  • the outer container 1 has, for example, a bag shape.
  • the outer container 1 is formed, for example, by forming one member into a bag shape.
  • the outer container 1 may be formed by welding two members, for example.
  • the outer container 1 may have a rectangular shape when viewed from the direction in which the first unit cells 100 and the second unit cells 200 are stacked.
  • the outer container 1 has, for example, an insulating material. This makes it difficult for the external environment and the first unit cell 100 and the second unit cell 200 to be short-circuited via the outer container 1. Therefore, the outer container 1 can protect the first single cell 100 and the second single cell 200 from the external environment.
  • a resin material can be used. More specifically, as the resin material, for example, polyethylene terephthalate or polyethylene can be used.
  • the outer container 1 has, for example, a multilayer structure.
  • the outer container 1 may have, for example, a three-layer structure.
  • the outer container 1 may have, for example, a first insulating layer, a moisture-proof layer, and a second insulating layer.
  • the moisture-proof layer is located, for example, between the first insulating layer and the second insulating layer.
  • the moisture-proof layer may be covered with, for example, a first insulating layer and a second insulating layer.
  • the first insulating layer has, for example, a resin material.
  • a resin material for example, polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate can be used as the resin material.
  • the moisture-proof layer is provided to make it difficult for oxygen and water that have permeated the first resin layer to reach the second resin layer.
  • the moisture-proof layer has, for example, a metal material. Specifically, as the metal material, for example, aluminum or copper can be used.
  • the second resin layer has, for example, a resin material.
  • a resin material for example, polyethylene or polypropylene can be used.
  • the outer container 1 has the moisture-proof layer, the first unit cell 100 and the second unit cell 200 can be protected from oxygen and water that have permeated the first resin layer. As a result, the possibility that the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are damaged can be reduced.
  • the outer container 1 When the outer container 1 is rectangular when viewed from the lamination direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the outer container 1 can be set to, for example, 60 to 600 mm in length, 60 to 400 mm in width, and 1 to 20 mm in thickness. .
  • Welding part 4 is a portion where first inner container 2 and second inner container 12 are welded.
  • the welding part 4 is provided for fixing the first unit cell 100 and the second unit cell 200.
  • the material of the first inner container 2 and the material of the second inner container 12 may be mutually diffused.
  • the material of the first inner container 2 and the material of the second inner container 12 may be entangled in the welded portion 4.
  • the welded portion 4 may have, for example, a crystalline portion in which molecules of the material of the first inner container 2 and molecules of the material of the second inner container 12 are arranged in a certain rule.
  • the first inner container 2 and the second inner container 12 are welded, so that the first single cell 100 and the second single cell 200 are fixed in the outer container 1. Therefore, the possibility that the positions of the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are shifted can be reduced without increasing the size of the electrochemical cell X1. As a result, it is possible to reduce the possibility that the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell X1 is impaired, while reducing the possibility that the thickness is partially increased at the fixed portion.
  • the welded portion 4 is located, for example, between the first power generation element 3 and the second power generation element 13.
  • the welding portion 4 has, for example, a plate shape.
  • the welded portion 4 has, for example, a band shape when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200.
  • the welding portion 4 may be, for example, a square shape.
  • the corner of the square shape may be rounded. This makes it difficult for external force to concentrate on the corners of the quadrangular welded portion 4, thereby reducing the possibility of the welded portion 4 being damaged.
  • the welding portion 4 has, for example, an insulating material.
  • a resin material can be used.
  • polyethylene terephthalate or polyethylene may be used as the welding portion 4.
  • the welding portion 4 for example, a material whose light transmittance changes when welded can be used. Thereby, the welded portion 4 can be easily visually confirmed. Further, as the welded portion 4, for example, a material whose hardness increases when welded may be used. Thereby, the possibility that the electrochemical cell X1 is deformed by receiving an external force can be reduced. As a result, the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell X1 can be improved.
  • the welded portion 4 When the welded portion 4 is plate-shaped, it can be set to, for example, 1 to 100 mm in length, 1 to 20 mm in width, and 0.02 to 1 mm in thickness.
  • Welding part 4 is formed by, for example, ultrasonic welding of first inner container 2 and second inner container 12.
  • the horn referred to here is a member that vibrates at a frequency of, for example, 20 to 40 kHz.
  • the horn has a head portion that contacts a position to be welded, and a connection portion that transmits vibration to the head portion.
  • the head portion has a rectangular shape when viewed from the laminating direction of the first inner container 2 and the second inner container 12, for example. Further, the head portion may have, for example, a square shape.
  • the horn is vibrated to apply vibration energy to the first inner container 2 and the second inner container 12.
  • the interface where the first inner container 2 and the second inner container 12 come into contact with each other is melted by the vibration energy transmitted from the horn.
  • the welded portion 4 is formed by cooling the portion where the first inner container 2 and the second inner container 12 are melted while applying pressure.
  • the welded portion 4 may be formed by, for example, heat sealing the first inner container 2 and the second inner container 12.
  • heat sealing method will be described more specifically.
  • the heated metal plate is brought into contact with a position where the first inner container 2 and the second inner container 12 are welded.
  • heat is applied to the first inner container 2 and the second inner container 12 to melt them.
  • the welded part 4 is formed by cooling the portion where the first inner container 2 and the second inner container 12 are melted.
  • the metal plate is heated to, for example, 100 to 200 ° C.
  • the metal plate has, for example, a plate shape. Specifically, the metal plate has a rectangular shape when viewed from the laminating direction of the first inner container 2 and the second inner container 12.
  • the metal plate may be, for example, square.
  • the weld 4 is not limited to the method of ultrasonic welding and heat sealing, and may be formed by any method.
  • the electrochemical cell X2 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 3 and 4, the electrochemical cell X2 includes a first unit cell 100, a second unit cell 200, an outer container 1 containing the first unit cell 100 and the second unit cell 200, It has. Further, the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are fixed by the welded part 14.
  • the electrochemical cell X2 is different from the electrochemical cell X1 in the shape of the first power generation element 103, the shape of the first inner container 102, the shape of the second power generation element 113, and the shape of the second inner container 112. Furthermore, the position and the shape of the welding portion 14 of the electrochemical cell X2 are different from those of the electrochemical cell X1. The other parts are the same as those of the electrochemical cell X1, and a description thereof will be omitted.
  • the first unit cell 100 has a first power generation element 103 and a first inner container 102.
  • the first power generation element 103 has, for example, a rectangular shape when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. More specifically, the first power generating element 103 may have, for example, a rectangular shape having a long side and a short side.
  • the first inner container 102 has, for example, a rectangular shape when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. More specifically, the first inner container 102 may be, for example, a rectangular shape having a long side and a short side. Further, the first inner container 102 has a first peripheral portion A1.
  • the first peripheral portion A1 is a portion located around the first inner container 102. Specifically, the first peripheral portion A1 extends from the outer periphery of the first inner container 102 to the outer periphery of the first power generation element 103 when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. Means area. That is, the first peripheral portion A1 is a region where the first power generation element 103 and the first inner container 102 do not overlap.
  • the second unit cell 200 has the second power generation element 113 and the second inner container 112.
  • the second power generation element 113 has the same shape as the first power generation element 103 in the electrochemical cell X2.
  • the first power generation element 103 and the second power generation element 113 may have different shapes.
  • the material used for the first power generation element 103 can be used for the second power generation element 113. More specifically, the second power generation element 113 may be formed of, for example, the same material as the first power generation element 103.
  • the second inner container 112 has the same shape as the first inner container 102 in the electrochemical cell X2. However, the second inner container 112 and the first inner container 102 may have different shapes, for example.
  • the material used for the first inner container 102 can be used for the second inner container 112.
  • the second inner container 112 may be formed of, for example, the same material as the first inner container 102.
  • the second inner container 112 has a second peripheral portion A2.
  • the second peripheral portion A2 is a portion around the second inner container 112. Specifically, the second peripheral portion A2 extends from the outer periphery of the second inner container 112 to the outer periphery of the second power generation element 113 when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. Means area. That is, this is an area where the second power generation element 113 and the second inner container 112 do not overlap.
  • the first power generation element 103 and the second power generation element 113 are stacked such that their long sides and their short sides are aligned when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. I have.
  • the first inner container 102 and the second inner container 112 are stacked such that their long sides and their short sides are aligned when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. Have been.
  • the positive electrode 5, the separator 7, and the negative electrode 6 of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 are omitted.
  • the welding portion 14 has a first peripheral portion A1 and a second peripheral portion A2 welded.
  • the welded portion 14 and the first An interval can be provided between the power generating element 103 and the second power generating element 113. Therefore, the effect of thermal stress due to the heat generated from the first power generation element 103 and the second power generation element 113 in the welded portion 14 can be reduced. As a result, the possibility that the welded portion 14 is damaged can be reduced.
  • a stack of the first unit cell 100 and the second unit cell 200 is taken out of the outer container 1 of the electrochemical cell X2, and is taken out from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. It shows a top view when viewed. Peripheries of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 when viewed from the lamination direction of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 through the first inner container 102 and the second inner container 112 Is indicated by a dotted line. Further, the extension lines of the long sides of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 are indicated by dashed lines as virtual lines.
  • a plurality of welding portions 14 may be provided.
  • the plurality of welds 14 can distribute external force to the plurality of welds 14. Therefore, it is possible to make it difficult for the external force to concentrate on one welded portion 14. As a result, the possibility that the welded portion 14 is damaged can be reduced.
  • the welding portion 14 may be located along each long side of the first power generation element 103 and the second power generation element 113. Further, the welded portion 14 may be located along an extension of a long side of each of the first power generation element 103 and the second power generation element 113. Thereby, the possibility that the first unit cell 100 or the second unit cell 200 is displaced in the short side direction can be reduced by arranging the welded portion along the long side that is easily subjected to external force. As a result, the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell can be improved.
  • the welded portion 14 when viewed from the laminating direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the welded portion 14 has, for example, a rectangular shape. Specifically, the welding portion 14 may be, for example, a rectangle having long sides. At this time, the long side of the welded portion 14 may be along each long side of the first power generation element 103. Thereby, the welded portion can be located along the long side that is likely to receive an external force. Therefore, the possibility that the first unit cell 100 or the second unit cell 200 is displaced in the short side direction can be reduced. As a result, the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell can be improved.
  • the electrochemical cell X3 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 6 and 7, the electrochemical cell X3 includes a first single cell 100, a second single cell 200, an outer container 1 for storing the first single cell 100 and the second single cell 200, It has. Further, the first unit cell 100 and the second unit cell 200 are fixed by the welding part 24. The electrochemical cell X3 is different from the electrochemical cell X2 in that the position of the welding portion 24 is different and that the welding portion 24 has the convex portion 9. The other parts are the same as those of the electrochemical cell X2, and the description is omitted.
  • FIG. 8 similarly to FIG. 5, the first cell 100 and the second cell 200 from the outer container 1 of the electrochemical cell X3 are stacked with their long sides and their short sides aligned.
  • FIG. 3 shows a top view of the first unit cell 100 and the second unit cell 200 when viewed from the stacking direction. Further, the extension lines of the long sides and the short sides of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 are indicated by dashed lines as virtual lines.
  • the welded portions 24 are located at the four corners of the first peripheral portion A1 and the second peripheral portion A2.
  • the four corners of the first peripheral part A1 and the second peripheral part A2 are formed by extending the long side of each of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 and the first power generation element 103 and the second power generation element. It means a region surrounded by an extension of each short side of the element 113 and the outer periphery of the first inner container 102 and the second inner container 112.
  • the first unit cell 100 and the second unit cell 200 can be made hard to deform.
  • the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell can be improved.
  • the welded portion 24 has the convex portion 9.
  • the protrusion 9 is provided to disperse an external force applied to the welding portion 24 to the protrusion 9 itself. Thereby, the possibility that the welded portion 24 is damaged can be reduced.
  • the protrusion 9 is provided, for example, at a position adjacent to the welding portion 24. Specifically, the protrusion 9 may be located, for example, along the outer periphery of the welded portion 24.
  • the projections 9 are linear. More specifically, when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the protrusion 9 has a frame shape. Further, as shown in FIG. 7, the cross section of the convex portion 9 has a semicircular shape.
  • the protrusion 9 has, for example, an insulating material.
  • a resin material may be used. More specifically, as the resin material, for example, polyethylene terephthalate or polyethylene may be used.
  • the projection 9 can be formed of the same material as that of the welding part 24. Therefore, the thermal expansion coefficients of the convex portion 9 and the welded portion 24 can be made equal. As a result, it is possible to reduce the possibility that the projection 9 and the welded portion 24 are separated due to the difference in the coefficient of thermal expansion.
  • the projection 9 may be formed at the same time, for example, when the welded portion 24 is formed.
  • the protrusion 9 may be formed of, for example, a material different from the material of the weld 24. More specifically, the protrusion 9 may have a higher elastic modulus than the weld 24. Thereby, when an external force is applied to the convex portion 9, the convex portion 9 is deformed, so that the external force is not easily transmitted to the welded portion 24. Therefore, the possibility that the welded portion 24 is damaged can be reduced.
  • a plurality of convex portions 9 may be provided for one welded portion 24, for example. This makes it possible to disperse the external force to the plurality of convex portions 9, so that it is difficult for the external force to concentrate on one convex portion 9. Therefore, the possibility that the protrusion 9 is damaged can be reduced.
  • the length is 1 to 50 mm
  • the width is 1 to 10 mm
  • the thickness is 0.1 to 5 mm. Can be set.
  • the electrochemical cell X4 will be described in detail with reference to FIGS.
  • the electrochemical cell X4 is different from the electrochemical cell X3 in that the first unit cell 100 has the first terminal 8 and the second unit cell 200 has the second terminal 18. Further, the electrochemical cell X4 is different from the electrochemical cell X3 in that the position of the welding portion 34 is different.
  • the other parts are the same as those of the electrochemical cell X3, and the description is omitted.
  • FIG. 11 shows a top view of the first unit cell 100 and the second unit cell 200 when viewed from the stacking direction.
  • the first power generating element 103 has the first terminal 8 extending from any side to the outside.
  • the first terminal 8 is provided for electrically connecting the first power generation element 103 to an external device.
  • the first terminal 8 has, for example, a plate shape.
  • the first terminal 8 has, for example, a rectangular shape when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200.
  • the first terminal 8 may be, for example, rectangular.
  • the rectangular shape may have, for example, a long side and a short side.
  • the first terminal 8 is in contact with the first power generation element 103 when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200.
  • the first terminal 8 is located on any side of the outer periphery of the first power generation element 103.
  • the first terminal 8 extends outside the first inner container 102 so as to be electrically connected to an external device.
  • the first terminal 8 is, for example, a conductive member.
  • the first terminal 8 may include, for example, a metal material. More specifically, for example, aluminum or copper can be used as the metal material.
  • the first terminal 8 When the first terminal 8 has a plate shape, it can be set to, for example, 30 to 100 mm in length, 10 to 100 mm in width, and 0.1 to 0.5 mm in thickness.
  • the second power generation element 113 has the second terminal 18 extending from any side to the outside.
  • the second terminal 18 has the same shape as the first terminal 8.
  • the second terminal 18 may have a different shape from the first terminal 8, for example.
  • the material used for the first terminal 8 can be used for the second terminal 18.
  • the second terminal 18 may be formed of, for example, the same material as the first terminal 8.
  • the second terminal 18 when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the second terminal 18 is located on any side of the outer periphery of the first power generation element 103. . Further, the second terminal 18 extends outside the second inner container 112 to be electrically connected to an external device. Further, in the electrochemical cell X4, the second terminal 18 overlaps the first terminal 8 with its outer periphery aligned when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200. In FIG. 11, when viewed from the stacking direction of the first unit cell 100 and the second unit cell 200, the first terminal 8 and the second terminal 18, the first inner container 102, and the second inner container 112 The overlapping portion is indicated by a dotted line.
  • the first power generation element 103 and the second power generation element 113 each have terminals extending from any side to the outside.
  • the welding part 34 may be located along the side where each terminal is not located. This makes it possible to reduce the influence of an external force applied to the electrochemical cell X4 at a position distant from each terminal fixed to the external device when the vibration is transmitted from the outside to the electrochemical cell X4.
  • the welded portion 34 is located at the first terminal 8 and the second terminal 18. It is located along the outer peripheral sides of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 that are not provided. More specifically, the side of the outer periphery of the first power generation element 103 and the second power generation element 113 where the first terminal 8 and the second terminal 18 are not located is defined as the first power generation element 103 and the second power generation element 113. This means a side where the outer side does not overlap the first terminal 8 and the second terminal 18.
  • the first unit cell 100 is located at a position away from the first terminal 8 and the second terminal 18.
  • the second unit cell 200 can be fixed. Therefore, the influence of the external force applied to the first unit cell 100 and the second unit cell 200 can be reduced. As a result, the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell X4 can be improved.
  • the first inner container 102 and the second inner container 112 are welded to the welding portion 34 via the separator 7.
  • the separator 7, which is a part of the first power generation element 103, and the first inner container 102 are fixed by the welding portion 34.
  • the separator 7, which is a part of the second power generation element 113, and the second inner container 112 are fixed by the welding portion 34. Therefore, the possibility that the positions of the first power generation element 103 and the first inner container 102 are shifted can be reduced. Further, it is possible to reduce the possibility that the positions of the second power generation element 113 and the second inner container 112 are shifted. As a result, the reliability of the electrical connection between the first unit cell 100 and the second unit cell 200 can be improved.
  • the number of single cells included in the electrochemical cell is not limited to two.
  • the electrochemical cell may have three or more single cells. In this case, the welded portion only needs to fix at least two of the three or more unit cells.
  • the electrochemical cell X5 has three single cells. The electrochemical cell X5 will be described in detail with reference to FIGS. In the electrochemical cell X5, the welding unit 44 fixes three single cells together.
  • the electrochemical cell X5 includes a first unit cell 100, a second unit cell 200, a third unit cell 300, a first unit cell 100, a second unit cell 200, and a second unit cell 200. And an outer container 1 for storing the three single cells 300. Further, the first unit cell 100, the second unit cell 200, and the third unit cell 300 are fixed by the welding unit 44.
  • the electrochemical cell X5 is different from the electrochemical cell X4 in that it has the third single cell 300.
  • the electrochemical cell X5 is otherwise the same as the electrochemical cell X4, and is therefore omitted.
  • the third single cell 300 has the third power generation element 23 and the third inner container 22.
  • the third power generation element 23 has the same shape as the first power generation element 103 and the second power generation element 113 in the electrochemical cell X5.
  • the third power generation element 23 may have a different shape from the first power generation element 103 and the second power generation element 113.
  • a material used for the first power generation element 103 and the second power generation element 113 can be used for the third power generation element 23 may be formed of the same material as the first power generation element 103 and the second power generation element 113, for example.
  • the first power generation element 103, the second power generation element 113, and the third power generation element 23 When viewed from the stacking direction of the first power generation element 103, the second power generation element 113, and the third power generation element 23, the first power generation element 103, the second power generation element 113, and the third power generation element 23 have long sides. It has a rectangular shape with short sides. The first power generation element 103, the second power generation element 113, and the third power generation element 23 are stacked with their long sides and their short sides aligned.
  • the third inner container 22 has the same shape as the first inner container 102 and the second inner container 112 in the electrochemical cell X5. However, the third inner container 22 may have a different shape from the first inner container 102 and the second inner container 112, for example.
  • the third inner container 22 can be made of a material used for the first inner container 102 and the second inner container 112. Specifically, the third inner container 22 may be formed of the same material as the first inner container 102 and the second inner container 112, for example.
  • the electrochemical cell X5 has a welded portion 44 in which the first unit cell 100, the second unit cell 200, and the third unit cell 300 are welded.
  • the welding portion 44 is provided for fixing the first unit cell 100, the second unit cell 200, and the third unit cell 300. More specifically, as shown in FIG. 13, the welding unit 44 fixes the first unit cell 100, the second unit cell 200, and the third unit cell 300 together. Thereby, the first unit cell 100, the second unit cell 200, and the third unit cell 300 can be fixed more firmly than when at least two unit cells are fixed. Therefore, the reliability of the electrical connection of the electrochemical cell X5 can be improved.
  • each single cell, each power generation element, each inner container, and each terminal are shown in the same shape and the outer periphery is aligned, but in a strict sense. It is not necessary for the outer periphery to be uniform in the same shape. For example, if the first power generation element 103 and the second power generation element 113 have an error of 5 mm or less, they can be regarded as having the same shape and overlapping with their outer circumferences aligned. This is the same for each single cell, each inner container, and each terminal.
  • Electrochemical cell 1 Outer container 2, 102 First inner container 3, 103 First power generating element 4, 14, 24, 34, 44 Welding part 5 Positive electrode 6 Negative electrode 7 Separator 8 First terminal 9 Convex part 12, 112 2nd inner container 13, 113 2nd power generation element 18 2nd terminal 22 3rd inner container 23 3rd power generation element 28 3rd terminal 100 1st single cell 200 2nd single cell 300 3rd single cell A1 1st peripheral part A2 2nd rim

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Abstract

電気化学セルは、第１発電要素と第１発電要素を収納する第１内容器とを有する第１単セルと、第２発電要素と第２発電要素を収納する第２内容器とを有する第２単セルと、第１単セルと第２単セルとを収納する外容器と、を有し、第１単セルと第２単セルとが積層されており、第１内容器と第２内容器とが溶着されている溶着部を有している。

Description

電気化学セル
　本開示は、電気化学セルに関する。
　電気化学セルとして、例えば、特開２０１３－４８０４２号（以下、特許文献１という）に記載の電気化学セルが提案されている。特許文献１に記載の電気化学セルは、シート状の電極群と非水電解質と電極群と非水電解質とを密閉収納する第１外装体とを含む薄型電池と、薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を備えている。
　本開示の電気化学セルは、第１発電要素と第１発電要素を収納する第１内容器とを有する第１単セルと、第２発電要素と第２発電要素を収納する第２内容器とを有する第２単セルと、第１単セルと第２単セルとを収納する外容器と、を有し、第１単セルと第２単セルとが積層されており、第１内容器と第２内容器とが溶着されている溶着部を有することを特徴とする。
電気化学セルＸ１の斜視図を示す。 図１の電気化学セルＸ１をII－II線で切断した断面図を示す。 電気化学セルＸ２の斜視図を示す。 図３の電気化学セルＸ２をIV－IV線で切断した断面図を示す。 電気化学セルＸ２の外容器から第１単セルと第２単セルとが積層されたものを取り出し、第１単セルと第２単セルとの積層方向から見たときの上面図を示す。 電気化学セルＸ３の斜視図を示す。 図６の電気化学セルＸ３をVII－VII線で切断した断面図を示す。 電気化学セルＸ３の外容器から第１単セルと第２単セルとが積層されたものを取り出し、第１単セルと第２単セルとの積層方向から見たときの上面図を示す。 電気化学セルＸ４の斜視図を示す。 図９の電気化学セルＸ４をX－X線で切断した断面図を示す。 電気化学セルＸ４の外容器から第１単セルと第２単セルとが積層されたものを取り出し、第１単セルと第２単セルとの積層方向から見たときの上面図を示す。 電気化学セルＸ５の斜視図を示す。 図１２の電気化学セルＸ５をXIII－XIII線で切断した断面図を示す。
　電気化学セルＸ１について図１及び図２を用いて詳細に説明する。電気化学セルＸ１は、図１及び図２に示すように、第１単セル１００と、第２単セル２００と、第１単セル１００と第２単セル２００とを収納する外容器１と、を備えている。また、第１単セル１００と第２単セル２００とが溶着部４により固定されている。
　第１単セル１００は、電気化学セルＸ１内で電池として機能する最小の単位の部材である。第１単セル１００は、例えば、リチウムイオン電池である。第１単セル１００は、第１発電要素３と、第１内容器２と、第１端子８と、を備えている。第１単セル１００は、例えば、板状である。第１単セル１００は、外部装置に電気的に接続することによって、外部装置へ電気を流すことができる。
　第１発電要素３は、電気化学反応を利用して電気を蓄え、放出するための部材である。第１発電要素３は、例えば、正極５と、負極６と、正極５及び負極６の間にあるセパレータ７と、を備えている。第１発電要素３は、セパレータ７を通して、正極５と負極６との間で陽イオン及び陰イオンを交換することができる。第１発電要素３は、正極５及び負極６と外部装置とを電気的に接続することによって、外部装置へ電気を流すことができる。
　第１発電要素３は、例えば、正極５とセパレータ７と負極６とを積層したものである。第１発電要素３は、例えば、板状である。第１発電要素３は、例えば、板状の厚み方向に正極５とセパレータ７と負極６とが積層されている。
　正極５と負極６とは、例えば、電気化学的に活性な物質である。正極５と負極６とは、例えば、活物質及び電解質を有していてもよい。電解質としては、例えば、溶剤または溶剤混合液に塩を加えたものを用いることができる。
　具体的には、正極５と負極６としては、例えば、「Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　Ｈａｖｉｎｇ　Ｈｉｇｈ　Ｒａｔｅ　Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３８２及び「Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｈａｖｉｎｇ　ａ　Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ　Ｃａｔｈｏｄｅ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ａｎｏｄｅ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３７２において記載されている活性物質及び電解物を用いることができる。正極５と負極６とは、例えば、添加剤を有していてもよい。
　セパレータ７は、正極５と負極６との間で陽イオンと陰イオンを交換するために設けられている部材である。セパレータ７は、例えば、陽イオン及び陰イオンが通過するための微細な穴が開いていてもよい。セパレータ７は、例えば、多孔質の絶縁材料を用いることができる。具体的には、セパレータ７として、例えば、ポリオレフィンまたは塩化ポリビニルを用いることができる。第１発電要素３は、セパレータ７を有していることによって、正極５と負極６とを電気的に絶縁することができる。
　第１発電要素３は、板状の場合は、例えば、縦５０～５００ｍｍ、横５０～３００ｍｍおよび厚み０．１～２ｍｍに設定できる。
　第１内容器２は、第１発電要素３を第１内容器２の内側に包むための空間を有する部材である。第１内容器２は、外的環境から第１発電要素３を保護するために設けられている。より具体的には、第１内容器２は、空気中の酸素及び水から第１発電要素３を保護するために設けられている。第１内容器２は、第１発電要素３全体を覆うように設けられている。第１内容器２は、例えば、袋形状である。第１内容器２は、例えば、１つの部材を袋形状にすることで形成されている。また、第１内容器２は、例えば、２つの部材を溶着して形成されていてもよい。第１内容器２は、例えば、正極５とセパレータ７と負極６との積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。
　第１内容器２は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、第１内容器２を介して、外部環境と第１発電要素３とが短絡しにくくすることができる。そのため、第１内容器２が外部環境から第１発電要素３を保護することができる。第１内容器２は、例えば、樹脂材料を有している。より具体的には、樹脂材料として、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。
　また、第１内容器２は、例えば、多層構造を有していてもよい。第１内容器２は、例えば、二層構造を有していてもよい。具体的には、第１内容器２は、例えば、熱接着性樹脂材料と耐熱性樹脂材料とを有している。熱接着性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１００℃より小さい樹脂である。また、耐熱性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１００℃以上３００℃以下の樹脂である。耐熱性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。熱接着性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
　第１内容器２は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに長方形状である場合は、例えば、縦５５～５５０ｍｍ、横５５～３５０ｍｍおよび厚み０．１～２．２ｍｍに設定できる。
　第１端子８は、第１発電要素１０３と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。第１端子８は、例えば、板状である。具体的には、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８は、例えば、四角形状である。第１端子８は、例えば、長方形状であってもよい。長方形状は、例えば、長辺と短辺とを有していてもよい。
　第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８は、第１発電要素１０３に接触している。第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８は、第１発電要素１０３の外周のいずれかの辺に位置している。また、第１端子８は、外部装置に電気的に接続されるために、第１内容器１０２よりも外に延びている。また、第１端子８は、第１内容器１０２よりも外で外部接続端子に電気的に接続されている。
　第１端子８は、例えば、導電性部材である。第１端子８は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。
　第１端子８は、板形状である場合は、例えば、縦３０～１００ｍｍ、横１０～１００ｍｍおよび厚み０．１～０．５ｍｍに設定できる。
　第２単セル２００は、第１単セル１００と同様に、外部装置に電気を流すために設けられている。電気化学セルＸ１では、第１単セル１００と第２単セル２００とが並列に接続されている。これにより、電気化学セルＸ１の容量を多くすることができる。また、第１単セル１００と第２単セル２００とが直列に接続されていてもよい。これにより、電気化学セルＸ１の電圧を高めることができる。
　第２単セル２００は、外容器１内において第１単セル１００上に積層されている。第２単セル２００は、第２発電要素１３と、第２内容器１２と、を備えている。第２単セル２００は、電気化学セルＸ１においては、第１単セル１００と同じ形状である。ただし、第２単セル２００は、例えば、第１単セル１００と異なる形状であってもよい。電気化学セルＸ１においては、第２単セル２００は、第１単セル１００と外周を揃えて積層されている。ただし、第２単セル２００は、第１単セル１００と外周を揃えずに積層されていてもよい。
　第２発電要素１３としては、例えば、第１発電要素３に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２発電要素１３は、例えば、第１発電要素３と同じ材料で形成されていてもよい。また、第２発電要素１３としては、例えば、第１発電要素３と異なる材料を用いてもよい。
　第２内容器１２は、電気化学セルＸ１においては、第１内容器２と同じ形状である。ただし、第２内容器１２は、例えば、第１内容器２と異なる形状であってもよい。第２内容器１２としては、例えば、第１内容器２に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２内容器１２は、第１内容器２と同じ材料を用いてもよい。また、第２内容器１２としては、例えば、第１内容器２と異なる材料を用いてもよい。
　第２単セル２００は、例えば、第１単セル１００と同じ寸法に設定できる。また、第２単セル２００は、例えば、第１単セル１００と異なる寸法であってもよい。
　外容器１は、第１単セル１００と第２単セル２００とを外容器１の内側に包むための空間を有する部材である。外容器１は、外部環境から第１単セル１００と第２単セル２００とを保護するための部材である。より具体的には、外容器１は、空気中の酸素及び水分から第１単セル１００と第２単セル２００とを保護するための部材である。外容器１は、例えば、袋形状である。外容器１は、例えば、１つの部材を袋形状にすることで形成されている。また、外容器１は、例えば、２つの部材を溶着して形成されていてもよい。外容器１は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。
　外容器１は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、外容器１を介して、外部環境と第１単セル１００及び第２単セル２００とが短絡しにくくすることができる。そのため、外容器１が外部環境から第１単セル１００と第２単セル２００とを保護することができる。絶縁材料としては、例えば、樹脂材料を用いることができる。より具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。
　外容器１は、例えば、多層構造を有している。外容器１は、例えば、三層構造を有していてもよい。具体的には、外容器１は、例えば、第１絶縁層と防湿層と第２絶縁層とを有していてもよい。このとき、防湿層は、例えば、第１絶縁層と第２絶縁層との間に位置している。具体的には、防湿層は、例えば、第１絶縁層と第２絶縁層とに覆われていてもよい。
　第１絶縁層は、例えば、樹脂材料を有している。具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。
　防湿層は、第１樹脂層を浸透してきた酸素や水を第２樹脂層に到達しにくくするために設けられている。防湿層は、例えば、金属材料を有している。具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。
　第２樹脂層は、例えば、樹脂材料を有している。具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
　外容器１が防湿層を有することにより、第１樹脂層を浸透してきた酸素や水から第１単セル１００と第２単セル２００とを保護することができる。その結果、第１単セル１００と第２単セル２００とが破損する可能性を低減することができる。
　外容器１は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに長方形状である場合、例えば、縦６０～６００ｍｍ、横６０～４００ｍｍおよび厚み１～２０ｍｍに設定できる。
　溶着部４は、第１内容器２と第２内容器１２とが溶着された部分である。溶着部４は、第１単セル１００と第２単セル２００とを固定するために設けられている。溶着部４は、例えば、第１内容器２の材料及び第２内容器１２の材料が相互に拡散していてもよい。また、溶着部４は、例えば、第１内容器２の材料及び第２内容器１２の材料が絡み合っていてもよい。また、溶着部４は、例えば、第１内容器２の材料の分子及び第２内容器１２の材料の分子が一定の規則で配列している結晶性の部分を有していてもよい。
　図２に示すように、第１内容器２と第２内容器１２とが溶着されていることにより、第１単セル１００と第２単セル２００とが外容器１内で固定される。そのため、電気化学セルＸ１を大型化することなく第１単セル１００と第２単セル２００との位置がずれてしまう可能性を低減することができる。その結果、固定した部位において厚みが部分的に増す可能性を低減しつつ、電気化学セルＸ１の電気的な接続の信頼性が損なわれる可能性を低減することができる。
　図２に示すように、溶着部４は、例えば、第１発電要素３と第２発電要素１３との間に位置している。溶着部４は、例えば、板状である。また、溶着部４は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、例えば、帯状である。また、溶着部４は、例えば、四角形状であってもよい。溶着部４は、四角形状であった場合には、例えば、四角形状の角が丸くてもよい。これにより、四角形状の溶着部４の角に外力が集中しにくくなり、溶着部４が破損する可能性を低減することができる。
　溶着部４は、例えば、絶縁材料を有している。絶縁材料としては、例えば、樹脂材料を用いることができる。具体的には、溶着部４としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いてもよい。
　また、溶着部４としては、例えば、溶着した際に光の透過率が変わる材料を用いることができる。これにより、溶着部４を視覚的に確認しやすくすることができる。また、溶着部４としては、例えば、溶着した際に硬度が大きくなる材料を用いてもよい。これにより、電気化学セルＸ１が外力を受けて変形する可能性を低減することができる。その結果、電気化学セルＸ１の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　溶着部４は、板状である場合、例えば、縦１～１００ｍｍ、横１～２０ｍｍおよび厚み０．０２～１ｍｍに設定できる。
　溶着部４は、例えば、第１内容器２と第２内容器１２とを超音波溶接することで形成される。以下に、より具体的に超音波溶接の方法を説明する。まず、台上に第１内容器２と第２内容器１２とを固定し、第１内容器２と第２内容器１２とを溶着する位置にホーンを接触させる。ここで言うホーンは、例えば、２０～４０ｋＨｚの周波数で振動する部材である。ホーンは、溶着する位置に接触するヘッド部分と、振動をヘッド部分に伝える接続部を有している。ヘッド部分は、具体的には、例えば、第１内容器２と第２内容器１２との積層方向から見たときに、長方形状である。また、ヘッド部分は、例えば、正方形状であってもよい。
　次に、ホーンを振動させ、第１内容器２と第２内容器１２とに振動エネルギーを与える。ホーンから伝わった振動エネルギーにより、第１内容器２と第２内容器１２とが接触する界面が溶融する。その後、第１内容器２と第２内容器１２とが溶融した部分に圧力を加えながら冷却することで、溶着部４が形成される。
　また、溶着部４は、例えば、第１内容器２と第２内容器１２とをヒートシールすることで形成されてもよい。以下により具体的にヒートシールの方法を説明する。まず、加熱した金属板を第１内容器２と第２内容器１２とを溶着する位置に接触させる。次に、第１内容器２と第２内容器１２とに熱を加えて溶融させる。その後、第１内容器２と第２内容器１２とが溶融した部分を冷却することで、溶着部４が形成される。
　金属板は、例えば、１００～２００℃に加熱されている。金属板は、例えば、板状である。具体的には、金属板は、第１内容器２と第２内容器１２との積層方向から見たときに、長方形状である。また、金属板は、例えば、正方形状であってもよい。
　また、溶着部４は、超音波溶接とヒートシールとの方法に限定されず任意の方法によって形成されてもよい。
　電気化学セルＸ２について図３～５を用いて詳細に説明する。電気化学セルＸ２は、図３及び図４に示すように、第１単セル１００と、第２単セル２００と、第１単セル１００と第２単セル２００とを収納する外容器１と、を備えている。また、第１単セル１００と第２単セル２００とが溶着部１４により固定されている。
　電気化学セルＸ２は、電気化学セルＸ１と比較して、第１発電要素１０３の形状と第１内容器１０２の形状と第２発電要素１１３の形状と第２内容器１１２の形状とが異なる。さらに、電気化学セルＸ２は、電気化学セルＸ１と比較して、溶着部１４の位置および形状が異なる。それ以外については電気化学セルＸ１と同様であるので説明を省略する。
　第１単セル１００は、第１発電要素１０３と第１内容器１０２とを有している。第１発電要素１０３は、例えば、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見て、長方形状である。より具体的には、第１発電要素１０３は、例えば、長辺と短辺とを有する長方形状であってもよい。
　第１内容器１０２は、例えば、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見て、長方形状である。より具体的には、第１内容器１０２は、例えば、長辺と短辺とを有する長方形状であってもよい。また、第１内容器１０２は、第１周縁部Ａ１を有している。第１周縁部Ａ１は、第１内容器１０２の周りに位置する部分である。具体的には、第１周縁部Ａ１は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１内容器１０２の外周から第１発電要素１０３の外周までの領域を意味している。すなわち、第１周縁部Ａ１は、第１発電要素１０３と第１内容器１０２とが重ならない領域である。
　第２単セル２００は、第２発電要素１１３と第２内容器１１２とを有している。第２発電要素１１３は、電気化学セルＸ２においては、第１発電要素１０３と同じ形状である。ただし、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とは異なる形状であってもよい。また、第２発電要素１１３は、第１発電要素１０３で用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２発電要素１１３は、例えば、第１発電要素１０３と同じ材料で形成されていてもよい。
　第２内容器１１２は、電気化学セルＸ２においては、第１内容器１０２と同じ形状である。ただし、第２内容器１１２と第１内容器１０２とは、例えば、異なる形状であってもよい。また、第２内容器１１２は、第１内容器１０２に用いられる材料を用いることができる。具体的には、第２内容器１１２は、例えば、第１内容器１０２と同じ材料で形成されていてもよい。また、第２内容器１１２は、第２周縁部Ａ２を有している。第２周縁部Ａ２は、第２内容器１１２の周りの部分である。具体的には、第２周縁部Ａ２は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第２内容器１１２の外周から第２発電要素１１３の外周までの領域を意味している。すなわち、第２発電要素１１３と第２内容器１１２とが重ならない領域である。
　第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とは、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、それぞれの長辺及びそれぞれの短辺を揃えて積層されている。また、第１内容器１０２と第２内容器１１２とは、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、それぞれの長辺及びそれぞれの短辺を揃えて積層されている。
　なお、図４においては、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３の正極５とセパレータ７と負極６を省略している。
　図４に示すように、溶着部１４は、第１周縁部Ａ１と第２周縁部Ａ２とが溶着されている。これにより、溶着部１４が第１内容器１０２及び第２内容器１１２と第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３とが重なる部分に位置しているときと比べて、溶着部１４と第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３と間に間隔をあけることができる。そのため、溶着部１４において、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３から発生した熱による熱応力の影響を小さくすることができる。その結果、溶着部１４が破損する可能性を低減することができる。
　図５においては、電気化学セルＸ２の外容器１から第１単セル１００と第２単セル２００とが積層されたものを取り出し、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときの上面図を示している。第１内容器１０２と第２内容器１１２とを透過して第１発電要素１０３と第２発電要素１１３との積層方向から見たときの第１発電要素１０３と第２発電要素１１３との外周を、点線で示している。また、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とのそれぞれの長辺の延長線を、仮想線として一点鎖線で示している。
　図４及び図５に示すように、溶着部１４は、複数あってもよい。これにより、複数の溶着部１４は、外力を複数の溶着部１４に分散することができる。そのため、外力が１つの溶着部１４に集中しにくくすることができる。その結果、溶着部１４が破損する可能性を低減することができる。
　また、図５に示すように、溶着部１４は、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３のそれぞれの長辺に沿って位置していてもよい。また、溶着部１４は、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３のそれぞれの長辺の延長線に沿って位置していてもよい。これにより、外力を受けやすい長辺に沿って溶着部が位置することで、第１単セル１００または第２単セル２００が短辺方向に位置ずれする可能性を低減することができる。その結果、電気化学セルの電気的な接続の信頼性を向上することができる。
　また、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、溶着部１４は、例えば、四角形状である。具体的には、溶着部１４は、例えば、長辺を有する長方形であってもよい。このとき、溶着部１４の長辺が、第１発電要素１０３のそれぞれの長辺に沿っていてもよい。これにより、外力を受けやすい長辺に沿って溶着部が位置することができる。そのため、第１単セル１００または第２単セル２００が短辺方向に位置ずれする可能性を低減することができる。その結果、電気化学セルの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　電気化学セルＸ３について図６～８を用いて詳細に説明する。電気化学セルＸ３は、図６及び図７に示すように、第１単セル１００と、第２単セル２００と、第１単セル１００と第２単セル２００とを収納する外容器１と、を備えている。さらに、第１単セル１００と第２単セル２００とが溶着部２４により固定されている。電気化学セルＸ３は、電気化学セルＸ２と比較して、溶着部２４の位置が異なる点と溶着部２４が凸部９を有する点とで相違する。それ以外については電気化学セルＸ２と同様であるので説明を省略する。
　図８においては、図５と同様に、電気化学セルＸ３の外容器１から第１単セル１００と第２単セル２００とがそれぞれの長辺とそれぞれの短辺を揃えて積層されたものを取り出し、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときの上面図を示している。また、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とのそれぞれの長辺及びそれぞれの短辺の延長線を、仮想線として一点鎖線で示している。
　図８に示すように、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、溶着部２４は、第１周縁部Ａ１及び第２周縁部Ａ２の四隅に位置していてもよい。より具体的には、第１周縁部Ａ１及び第２周縁部Ａ２の四隅は、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３のそれぞれの長辺の延長線と第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３のそれぞれの短辺の延長線と第１内容器１０２及び第２内容器１１２の外周とで囲まれる領域を意味する。これにより、外力が集中しやすい第１単セル１００及び第２単セル２００の四隅の領域において、第１単セル１００及び第２単セル２００が変形しにくくすることができる。その結果、電気化学セルの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　また、図７及び図８に示すように、溶着部２４は凸部９を有している。凸部９は、溶着部２４にかかる外力を凸部９自身に分散させるために設けられている。これにより、溶着部２４が破損する可能性を低減することができる。凸部９は、例えば、溶着部２４に隣り合う位置に設けられている。具体的には、凸部９は、例えば、溶着部２４の外周に沿って位置していてもよい。
　電気化学セルＸ３において、凸部９は、線状である。より具体的には、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、凸部９は、枠状である。また、図７に示すように、凸部９の断面は、半円形状である。
　凸部９は、例えば、絶縁材料を有している。絶縁材料としては、例えば、樹脂材料を用いてもよい。より具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いてもよい。
　また、凸部９を溶着部２４と同じ材料で形成することができる。そのため、凸部９と溶着部２４との熱膨張率を同じにすることができる。その結果、熱膨張率の違いにより、凸部９と溶着部２４とが剥離してしまう可能性を低減することができる。凸部９は、例えば、溶着部２４を形成する際に、同時に形成されていてもよい。
　また、凸部９は、例えば、溶着部２４と異なる材料で形成されてもよい。より具体的には、凸部９は、溶着部２４よりも弾性率が高くてもよい。これにより、凸部９に外力が加わった際に、凸部９が変形することで、溶着部２４に外力が伝わりにくくすることができる。そのため、溶着部２４が破損する可能性を低減することができる。
　また、１つの溶着部２４につき、凸部９は、例えば、複数あってもよい。これにより、複数の凸部９に外力を分散させることができるため、１つの凸部９に外力が集中しにくくなる。そのため、凸部９が破損する可能性を低減することができる。
　凸部９は、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに線状である場合、例えば、縦１～５０ｍｍ、横１～１０ｍｍおよび厚み０．１～５ｍｍに設定できる。
　電気化学セルＸ４について図９～１１を用いて詳細に説明する。電気化学セルＸ４は、電気化学セルＸ３と比較して、第１単セル１００が第１端子８を有する点と第２単セル２００が第２端子１８を有する点とで相違する。さらに、電気化学セルＸ４は、電気化学セルＸ３と比較して、溶着部３４の位置が異なる点で相違する。それ以外については電気化学セルＸ３と同様であるので説明を省略する。
　図１１においては、図８と同様に、電気化学セルＸ４の外容器１から第１単セル１００と第２単セル２００とがそれぞれの長辺とそれぞれの短辺を揃えて積層されたものを取り出し、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときの上面図を示している。
　第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１発電要素１０３は、いずれかの辺から外部に延びる第１端子８を有している。第１端子８は、第１発電要素１０３と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。第１端子８は、例えば、板状である。具体的には、第１端子８は、例えば、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、四角形状である。第１端子８は、例えば、長方形状であってもよい。具体的には、長方形状は、例えば、長辺と短辺とを有していてもよい。
　電気化学セルＸ４において、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８は、第１発電要素１０３に接触している。第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８は、第１発電要素１０３の外周のいずれかの辺に位置している。また、第１端子８は、外部装置と電気的に接続されるために、第１内容器１０２外に延びている。
　第１端子８は、例えば、導電性部材である。第１端子８は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。
　第１端子８は、板形状である場合は、例えば、縦３０～１００ｍｍ、横１０～１００ｍｍおよび厚み０．１～０．５ｍｍに設定できる。
　第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第２発電要素１１３は、いずれかの辺から外部に延びる第２端子１８を有している。電気化学セルＸ４においては、第２端子１８は、第１端子８と同じ形状である。ただし、第２端子１８は、例えば、第１端子８と異なる形状であってもよい。また、第２端子１８は、第１端子８に用いられる材料を用いることができる。具体的には、第２端子１８は、例えば、第１端子８と同じ材料で形成されていてもよい。
　電気化学セルＸ４において、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第２端子１８は、第１発電要素１０３の外周のいずれかの辺に位置している。また、第２端子１８は、外部装置と電気的に接続されるために、第２内容器１１２外に延びている。また、電気化学セルＸ４においては、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第２端子１８は、第１端子８と外周を揃えて重なっている。なお、図１１において、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、第１端子８及び第２端子１８と第１内容器１０２及び第２内容器１１２とが重なっている部分を点線で示している。
　積層方向から見たときに、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３は、いずれかの辺から外部に延びる端子をそれぞれ有している。そして、溶着部３４は、それぞれの端子が位置していない辺に沿って位置していてもよい。これにより、外部から揺れが電気化学セルＸ４に伝わった際に、外部装置に固定されているそれぞれの端子から離れた位置で電気化学セルＸ４に加わる外力の影響を低減することができる。
　電気化学セルＸ４において、図１１に示すように、第１単セル１００と第２単セル２００との積層方向から見たときに、溶着部３４は、第１端子８及び第２端子１８が位置していない第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３の外周の辺に沿って位置している。より具体的には、第１端子８及び第２端子１８が位置していない第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３の外周の辺とは、第１発電要素１０３及び第２発電要素１１３の外周の辺と第１端子８及び第２端子１８とが重なっていない辺のことを意味している。そのため、溶着部３４が第１端子８及び第２端子１８が位置しない辺に沿って位置することで、第１端子８及び第２端子１８から距離が離れている位置において、第１単セル１００と第２単セル２００とを固定することができる。そのため、第１単セル１００及び第２単セル２００に加わる外力の影響を低減することができる。その結果、電気化学セルＸ４の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　また、図１０に示すように、電気化学セルＸ４においては、溶着部３４は、セパレータ７を介して第１内容器１０２と第２内容器１１２とが溶着されている。このとき、第１発電要素１０３の一部であるセパレータ７と第１内容器１０２とが溶着部３４により固定される。また、第２発電要素１１３の一部であるセパレータ７と第２内容器１１２とが溶着部３４により固定される。そのため、第１発電要素１０３と第１内容器１０２との位置がずれてしまう可能性を低減できる。また、第２発電要素１１３と第２内容器１１２との位置がずれてしまう可能性を低減することができる。その結果、第１単セル１００及び第２単セル２００の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
　電気化学セルが有する単セルは２つに限定されない。電気化学セルは、３つ以上の単セルを有していてもよい。その場合、溶着部は、３つ以上の単セルのうち少なくとも２つを固定していればよい。電気化学セルＸ５においては、３つの単セルを有している。電気化学セルＸ５について図１２及び図１３を用いて詳細に説明する。電気化学セルＸ５において、溶着部４４は、３つの単セルをまとめて固定している。
　電気化学セルＸ５は、図１２及び図１３に示すように、第１単セル１００と、第２単セル２００と、第３単セル３００と、第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とを収納する外容器１と、を備えている。さらに、第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とが溶着部４４により固定されている。
　電気化学セルＸ５は、電気化学セルＸ４と比較して、第３単セル３００を有する点で異なる。電気化学セルＸ５は、それ以外は電気化学セルＸ４と同様であるので省略する。
　第３単セル３００は、第３発電要素２３と、第３内容器２２と、を有している。第３発電要素２３は、電気化学セルＸ５においては、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と同じ形状である。ただし、第３発電要素２３は、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と異なる形状であってもよい。また、第３発電要素２３は、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とに用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第３発電要素２３は、例えば、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と同じ材料で形成されていてもよい。第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と第３発電要素２３との積層方向から見たときに、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と第３発電要素２３とは、長辺と短辺とを有する長方形状をしている。第１発電要素１０３と第２発電要素１１３と第３発電要素２３とは、それぞれの長辺及びそれぞれの短辺を揃えて積層されている。
　第３内容器２２は、電気化学セルＸ５においては、第１内容器１０２と第２内容器１１２と同じ形状である。ただし、第３内容器２２は、例えば、第１内容器１０２と第２内容器１１２と異なる形状であってもよい。また、第３内容器２２は、第１内容器１０２と第２内容器１１２とに用いられる材料を用いることができる。具体的には、第３内容器２２は、例えば、第１内容器１０２と第２内容器１１２と同じ材料で形成されていてもよい。
　電気化学セルＸ５は、第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とが溶着された溶着部４４を有している。溶着部４４は、第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とを固定するために設けられている。より具体的には、図１３に示すように、溶着部４４は、第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とをまとめて固定している。これにより、少なくとも２つの単セルを固定するときと比較して、より強固に第１単セル１００と第２単セル２００と第３単セル３００とを固定することができる。そのため、電気化学セルＸ５の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
　なお、説明を簡単にするため、図１から図１３において、各単セルと各発電要素と各内容器と各端子とがそれぞれ同じ形状で外周を揃えた状態で図示したが、厳密な意味で同じ形状で外周が揃っていなくてもよい。例えば、第１発電要素１０３と第２発電要素１１３とは、５ｍｍ以内の誤差なら、それぞれ同じ形状であるとともに、それぞれ外周を揃えて重なっているとみなすことができる。これは各単セルと各内容器と各端子とについても同様である。
　Ｘ１～Ｘ５　電気化学セル
　１　外容器
　２、１０２　第１内容器
　３、１０３　第１発電要素
　４、１４、２４、３４、４４　溶着部
　５　正極
　６　負極
　７　セパレータ
　８　第１端子
　９　凸部
　１２、１１２　第２内容器
　１３、１１３　第２発電要素
　１８　第２端子
　２２　第３内容器
　２３　第３発電要素
　２８　第３端子
　１００　第１単セル
　２００　第２単セル
　３００　第３単セル
　Ａ１　第１周縁部
　Ａ２　第２周縁部

Claims (7)

  1. 　第１発電要素と前記第１発電要素を収納する第１内容器とを有する第１単セルと、
    第２発電要素と前記第２発電要素を収納する第２内容器とを有する第２単セルと、
    前記第１単セルと前記第２単セルとを収納する外容器と、を有し、
    前記第１単セルと前記第２単セルとが積層されており、
    前記第１内容器と前記第２内容器とが溶着されている溶着部を有する電気化学セル。
  2. 　前記溶着部を複数有する請求項１に記載の電気化学セル。
  3. 　積層方向から見たときに、
    前記第１発電要素の全体が前記第１内容器の外周よりも内側に位置しているとともに、前記第１内容器が前記第１発電要素と重ならない第１周縁部を有しており、
    前記第２発電要素の全体が前記第２内容器の外周よりも内側に位置しているとともに、前記第２内容器が前記第１発電要素と重ならない第２周縁部を有しており、
    前記溶着部は、前記第１周縁部と前記第２周縁部とが溶着されている請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
  4. 　積層方向から見たときに、
    前記第１発電要素及び前記第２発電要素が、同じ形状の長方形であるとともに、それぞれの長辺及び短辺を揃えて重なっており、
    前記溶着部は、前記それぞれの長辺または前記それぞれの長辺の延長線に沿って位置している請求項３に記載の電気化学セル。
  5. 　積層方向から見たときに、
    前記第１発電要素及び前記第２発電要素が、同じ形状の長方形であるとともに、それぞれの長辺及び短辺を揃えて重なっており、
    前記溶着部は、前記それぞれの長辺または前記それぞれの長辺の延長線に沿った長方形状である請求項３または請求項４に記載の電気化学セル。
  6. 　積層方向から見たときに、
    前記溶着部は、前記第１発電要素の長辺の延長線及び前記第１発電要素の短辺の延長線と前記第１内容器の外周とで囲まれる領域に位置している請求項４または請求項５に記載の電気化学セル。
  7. 　積層方向から見たときに、
    前記第１発電要素及び前記第２発電要素は、いずれかの辺から外部に延びる端子をそれぞれ有しており、
    前記溶着部は、前記それぞれの端子が位置していない辺に沿って位置している請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電気化学セル。
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