CN102810651B

CN102810651B - 二次电池以及电池组

Info

Publication number: CN102810651B
Application number: CN201210180165.2A
Authority: CN
Inventors: 大谷拓也; 冈本宏志; 渡边佑树; 坂下和也; 根本纪
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: US20120308874A1; JP2012252888A; CN102810651A

Abstract

本发明提供二次电池以及电池组。在将多个具备层压型电极组的二次电池堆叠而组成电池组时，为了获得能够抑制各个二次电池的变形且即使被施加振动等外力电极组也不错位且不发生端子的破损等的二次电池以及电池组，在具备电极组（1）、外壳（11）和盖部件（12）的二次电池（RB）中，设二次电池（RB1～RB3）在盖部件（12）的内侧以及外侧相对于该盖部件（12）的面对称地配置有错位防止部件（第一错位防止部件（6A、6B）、第二错位防止部件（7A、7B））。电池组（M1）设置有将多个该二次电池堆叠而一并收纳的电池组框体（CA）和均匀按压堆叠方向的相同部位而将所有二次电池一并按压并固定的固定单元。

Description

二次电池以及电池组

技术领域

本发明涉及具备将正极板和负极板交替层压而成的层压型电极组的二次电池以及将多个该二次电池连接而成的电池组。

背景技术

由于锂二次电池具有高能量密度且能够实现小型轻量化，因而近年来将其用作移动电话或笔记本型个人电脑等便携式电子设备的电源用电池。另外，由于能够实现大容量化，因此作为电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）等的马达驱动电源或电力贮存用蓄电池也备受瞩目。

上述锂二次电池在构成电池罐的外壳内部收容有夹着隔离板相向配置了正极板和负极板的电极组，并充填有电解液，包括与多个正极板的正极集电接头（tab）连结的正极集电端子、与该正极集电端子电连接的正极外部端子、与多个负极板的负极集电接头连结的负极集电端子、以及与该负极集电端子电连接的负极外部端子。

另外，摸索着连接多个这种锂二次电池而用作大型的动力用电极源，例如已经提出了上下堆叠由具有层压型电极组的二次电池构成的单电池而构成的电池组（例如，参照专利文献1）。

在具有层压型的电极组的锂二次电池中，通过将电极组收容于外壳并以非水电解液充填而构成，其中，该电极组通过将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而构成。在上述锂二次电池中分别设置有与各个正极板的正极集电接头连结的正极集电端子、与该正极集电端子电连接的外部端子、与负极板的负极集电接头连结的负极集电端子、以及与该负极集电端子电连接的外部端子。

为了实现这种结构的锂二次电池的大容量化，需要加大正极板及负极板的面积，增加层压数，增加所充填的电解液量。因此，具有层压型的电极组的单电池被制作成表面积大、厚度厚的状态。

在层压型的锂二次电池中，如果因在电池罐内部产生的气体等引起电池罐膨胀而导致所层压的正极板与负极板之间的间隔变大，则内部电阻变大，存在电池容量下降的忧虑。并且，除了各个二次电池（单电池）的电池罐的变形之外，如果所堆叠的电池组的结构错位或变形，则相互连接各个电池罐的连接端子部会发生变形或破损，而存在无法实现所希望的电池容量的忧虑。

即，在堆叠多个具有层压型电极组的二次电池而组装电池组的情况下，为了抑制各个二次电池的膨胀，进而防止多个二次电池错位或变形，进行牢固固定非常重要。为此，已经提出了使用在层压多个方形电池时利用固定部件牢固固定的电池块的电池系统（例如，参照专利文献2）。

专利文献1：日本特开2003－288883号公报

专利文献2：日本特开2010－157450号公报

发明内容

发明要解决的课题

能够将多个二次电池电连接而制作大容量的电池组。另外，在将这些二次电池堆叠的状态下一并收容于框体内，能够组成搬运、设置方便的电池组。

一体组装到该电池组框体内的多个二次电池，各自的外部端子彼此电连接而连结，因此优选即使被施加振动等外力，各自的外部端子也不错位，所连结的二次电池彼此的相对位置也不变化，维持稳定的位置以及状态。

另外，优选切实地固定以抑制各个二次电池的发生气体时的膨胀、使各个二次电池不会变形错开。并且优选能够牢固地固定以防止外部端子部分的变形或破损、并且使被单元化的电池组单元形状不发生变化。

因此，在连接多个具备层压型电极组的二次电池而组成电池组时，优选构成为能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠固定，即使被施加振动等外力，所收容的电极组也不错位且不发生端子的破损等。

因此，本发明鉴于上述问题点，其目的在于提供一种二次电池以及电池组，在将多个具备层压型电极组的二次电池堆叠而组成电池组时，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位且不发生端子的破损等。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的二次电池具备：电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外壳，该二次电池的特征在于，在上述盖部件的内侧以及外侧配置有错位防止部件，该错位防止部件被配置成至少其一部分相对于上述盖部件的面对称。

根据这种构成，在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置有错位防止部件，因此在堆叠该二次电池时，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。因此，能够获得如下的二次电池，即，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位且也不发生端子的破损等。

另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位的方式固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。另外，由于与电极组的中央部分抵接，因此能够有效地抑制电极组的膨胀。

另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的四角。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面的四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。

另外，在上述构成的二次电池中，本发明的特征在于，上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分以及四角。根据这种构成，由于错位防止部件与电极组的上面的中央部分和四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池的各自的电极组不错位且不膨胀的方式固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。

另外，在上述构成的二次电池，本发明的特征在于，上述盖部件具备凹凸部，该凹凸部用于规定上述错位防止部件的安装位置。根据这种构成，仅通过在设置于盖部件的规定部位的凹凸部上安装错位防止部件，就能够容易地固定上下堆叠的二次电池的堆叠方向上的相同部位。

另外，本发明的电池组将多个二次电池堆叠并电连接各自的外部端子而构成，其中，该二次电池具备：电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外壳，该电池组的特征在于，设置有：电池组框体，一并收纳所堆叠的上述二次电池；以及固定单元，均匀按压上述堆叠方向的相同部位，而将所有的二次电池一并按压并固定。

根据这种构成，按压所堆叠的二次电池的堆叠方向上的相同部位而固定，因此按压力均等地施加到所有的二次电池的同时，不会因该按压力使各个二次电池过度变形。因此，能够获得以下的电池组，即，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。

另外，在上述构成的电池组中，本发明的特征在于，上述固定单元具有：错位防止部件，相对于上述盖部件的面对称地配置在上述盖部件的内侧以及外侧；以及上下一对按压部件，按压并夹持堆叠时的最下层的上述错位防止部件和最上层的上述错位防止部件。根据该构成，通过错位防止部件和一并按压该错位防止部件的按压部件，能够同时进行二次电池的固定和电极组的固定。

另外，在上述构成的电池组中，本发明的特征在于，上述电池组框体具备：底板；侧板，固定于该底板；以及顶板，螺丝固定于该侧板，上述按压部件具备：下部按压部件，设置于上述底板；上部按压部件，设置于上述顶板；以及螺丝固定单元，将上述顶板朝向上述底板按压的同时进行螺丝固定。根据这种构成，将多个二次电池堆叠收纳于电池组框体内，并螺丝固定顶板，由此能够形成一并按压并固定所有二次电池的固定单元。因此，通过将多个二次电池一并组装到电池组框体内的操作，能够组成如下的电池组，即，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。

发明效果

根据本发明，在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置错位防止部件，因此在堆叠该二次电池时，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。因此，能够获得如下的二次电池以及电池组：即使被施加振动等外力，电极组也不错位且也不发生端子的破损等。

附图说明

图1是表示本发明的二次电池的第一实施方式的截面示意图。

图2A是第一实施方式的要部放大俯视图。

图2B是第一实施方式的变形例的要部放大俯视图。

图3是表示本发明的电池组的构成的概略截面图。

图4是表示本发明的二次电池的第二实施方式的截面示意图。

图5是表示本发明的二次电池的第三实施方式的截面示意图。

图6A是表示本发明的二次电池的第四实施方式的概略俯视图。

图6B是第四实施方式的概略侧视图。

图7是表示比较例的二次电池的截面示意图。

图8是表示具备比较例的二次电池的电池组的振动试验后的状态的说明图。

图9是二次电池的分解立体图。

图10是二次电池具备的电极组的分解立体图。

图11是表示二次电池的完成品的立体图。

图12是电极组的概略截面图。

附图标记说明

1：电极组；

2：正极板；

3：负极板；

4：隔离板；

5：集电端子；

6A、6B：第一错位防止部件（固定单元）；

7A、7B：第二错位防止部件（固定单元）；

8A、9A：下部按压部件（固定单元）；

8B、9B：上部按压部件（固定单元）；

10：电池罐；

11：外壳；

11f：外部端子；

12：盖部件；

CA：电池组框体；

M1：电池组；

RB、RB1～RB4：二次电池。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，对相同的构成部件使用相同的附图标记而适当省略详细说明。

作为本发明涉及的二次电池说明锂二次电池。例如，图1所示的本实施方式涉及的二次电池RB1为层压型的锂二次电池，具备将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成的层压型电极组1。另外，通过加大极板的面积、增加层压数而构成较大容量的二次电池，从而能够适用于电动汽车用蓄电池、电力贮存用蓄电池等。

接着，利用图9至图12对层压型的锂二次电池RB和电极组1的具体结构进行说明。

如图9所示，层压型的锂二次电池RB在俯视时呈矩形，并具有将分别为矩形的正极板、负极板、隔离板层压而成的电极组1。另外，将该电极组1收容于由具有底部11a和侧部11b～11e并呈箱型的外壳11和盖部件12构成的电池罐10中，由在外壳11的侧面（例如，侧部11b、11c这样的相向的两侧面）设置的外部端子11f进行充放电。

电极组1为将正极板和负极板隔着隔离板层压多层的结构，如图10所示，隔着隔离板4层压正极板2和负极板3，其中，该正极板2在正极集电体2b（例如，铝箔）的两面形成有由正极活性物质构成的正极活性物质层2a，负极板3在负极集电体3b（例如，铜箔）的两面形成有由负极活性物质构成的负极活性物质层3a。

虽然通过隔离板4来谋求正极板2和负极板3间的绝缘，但能够经由外壳11中填充的电解液而在正极板2与负极板3之间进行锂离子的移动。

在这里，作为正极板2的正极活性物质，可举例含有锂的氧化物（LiCoO₂，LiNiO₂，LiFeO₂，LiMnO₂，LiMn₂O₄等）或将其氧化物的过渡金属的一部分用其他金属元素置换而成的化合物等。其中，在通常使用时，如果将能够将正极板2所拥有的锂的80％以上利用于电池反应的物质用作正极活性物质，则能够提高对过充电等事故的安全性。

另外，作为负极板3的负极活性物质，利用含有锂的物质或可插入/脱离锂的物质。特别是，为了拥有高能量密度，优选使用锂的插入/脱离电位接近金属锂的析出/溶解电位的物质。其典型例为粒子状（鳞片状、块状、纤维状、须状、球状及粉碎粒子状等）的天然石墨或人造石墨。

此外，除了正极板2的正极活性物质、负极板3的负极活性物质之外，还可含有导电材料、增粘材料及粘接材料等。作为导电材料，只要是不对正极板2、负极板3的电池性能产生不良影响的电子传导性材料，就不受特殊限制。例如，可利用炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨（天然石墨、人造石墨）、碳纤维等碳质材料或导电性金属氧化物等。

作为，作为增粘材料，例如可利用聚乙二醇类、纤维素类、聚丙烯酰胺类、聚N-乙烯基酰胺类、聚N-乙烯基吡咯烷酮类等。粘接材料起到将活性物质粒子及导电材料粒子接起来的作用，可利用聚偏氟乙烯、聚乙烯基吡啶、聚四氟乙烯等氟类聚合物、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类聚合物、苯乙烯丁二烯橡胶等。

并且，作为隔离板4，优选利用微多孔性的高分子薄膜。具体地说，可使用由尼龙、醋酸纤维、硝化纤维、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯等聚烯烃高分子构成的薄膜。

并且，作为电解液，优选利用有机电解液。具体地说，作为有机电解液的有机溶剂，可使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯等酯类、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧杂环己烷、二氧戊环、二乙醚、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、甲氧基乙氧基乙烷等醚类、二甲亚砜、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、甲酸甲酯、乙酸甲酯等。这些有机溶剂可单独使用或混合两种以上使用。

进而，有机溶剂中可含有电解质盐。作为这种电解质盐，可举例高氯酸锂（LiClO₄）、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲磺酸锂（LiCF₃SO₃）、氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂及四氯铝酸锂等锂盐。这些电解质盐可单独使用或混合两种以上使用。

电解质盐的浓度不受特殊限制，但优选为约0.5～约2.5mol/L，更优选为约1.0～2.2mol/L。其中，如果电解质盐的浓度小于约0.5mol/L，则电解液中的载体浓度变低，从而存在电解液的电阻变高的忧虑。另一方面，如果电解质盐的浓度大于约2.5mol/L，则盐本身的解离度变低，从而存在电解液中的载体浓度上不去的忧虑。

电池罐10具有外壳11和盖部件12，由铁、镀镍的鉄、不锈钢以及铝等构成。并且，在本实施方式中，如图11所示，当外壳11和盖部件12组合在一起时，电池罐10的外形形状实质上形成为扁平方型形状。

外壳11为箱型状，包括具有大致长方形状的底面的底部11a和从该底部11a竖立设置的四个面的侧部11b～11e，在该箱型状内部收容电极组1。电极组1具有与正极板的集电接头连结的正极集电端子、和与负极板的集电接头连结的负极集电端子，与这些集电接头电连接的外部端子11f分别设置于外壳11的侧部。外部端子11f例如设置于相向的二侧部11b、11c的两个位置。并且，10a为注液口，从这里注入电解液。

在外壳11中收容电极组1，在将各个集电端子连接到外部端子之后，或者将各个外部端子连接到电极组1的集电端子而收容于外壳11，并将外部端子固定于外壳的规定部位之后，将盖部件12固定于外壳11的开口边缘。这样一来，电极组1被夹在外壳11的底部11a和盖部件12之间，在电池罐10的内部保持电极组1。此外，盖部件12相对于外壳11的固定例如通过激光焊接等进行。并且，集电端子和外部端子间的连接除了利用超声波焊接、激光焊接、电阻焊接等焊接之外，还可利用导电性粘合剂等进行。

如上所述，本实施方式涉及的层压型的二次电池具有：将正极板2和负极板3隔着隔离板4层压多层而成的电极组1、收容该电极组1并被填充电解液的外壳11、设置于外壳11的外部端子11f、将正负的极板和外部端子11f电连接的正负的集电端子、以及安装于外壳11的盖部件12。

收容于外壳11中的电极组1例如如图12所示，对在正极集电体2b的两面形成有正极活性物质层2a的正极板2、和在负极集电体3b的两面形成有负极活性物质层3a的负极板3隔着隔离板4进行层压，进而在两端面配置有隔离板4。并且，也可以替代两端面的隔离板4而构成为卷绕与该隔离板4相同材质的树脂薄膜，并用具有绝缘性的树脂薄膜覆盖电极组1。不管怎样，都是将具有电解液浸透性及绝缘性的部件层压在层压电极组1的上面的结构。因此，能够使盖部件12直接抵接于上述该面，能够经由盖部件12以规定的压力进行按压。

该盖部件12可以为平板状，也可以不是平板状而为嵌入到罐的内部的碟型状。若使用碟型状的盖部件，则能够防止焊接盖部件时的移动，从而使焊接作业变得容易。另外，通过改变碟型状的陷入量，能够容易对应所收容的电极组的厚度变化。

另外，若为了大容量化而使电池罐10变为大型、电极组1的厚度也变厚，则在被施加振动等外力时，在电池罐内电极组1错位、集电端子或外部端子等变形或破损的危险性增加。尤其是，在堆叠多个二次电池并电连接各个外部端子而组成电池组时，优选构成为连接的端子部分不变形且不破损。

因此，在本实施方式中，在堆叠多个具备层压型电极组的二次电而组成电池组时，设为以下的二次电池构成，即，能够抑制各个二次电池的变形，即使被施加振动等外力，电极组也不错位而不发生端子的破损等。

接着，使用图1～图3说明具体的二次电池的第一实施方式。

图1所示的第一实施方式的二次电池RB1为层压型的二次电池，其具备：将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成的电极组1；收容该电极组1并被填充电解液的外壳11；设置于该外壳11上的外部端子11f；电连接正负极板与外部端子的正负集电端子5；和安装于外壳11的盖部件12。另外，在盖部件12的内侧以及外侧配置有错位防止部件，该错位防止部件配置成至少其一部分相对于盖部件12的面对称。

错位防止部件例如具备第一错位防止部件6A，该第一错位防止部件6A以与电极组1的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。另外，在与该第一错位防止部件6A相向的盖部件12的外侧同样具备第一错位防止部件6B。

另外，错位防止部件例如具备第二错位防止部件7A，该第二错位防止部件7A以与电极组1的上面抵接的方式配置于该上面的四角。另外，在与该第二错位防止部件7A相向的盖部件12的外侧同样具备第二错位防止部件7B。

这些第一错位防止部件6A和6B、以及第二错位防止部件7A和7B可以为相同大小，也可以为不同大小，只要配置成至少其一部分相对于该盖部件12的面对称即可。这样一来，通过至少其一部分相对于该盖部件12的面对称地配置，在堆叠该二次电池时，其一部分在上下方向上重叠。因此，能够使所堆叠的各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。

如图2A所示，例如，第一错位防止部件6A为配置于电极组1的上面的中央部分的、俯视时呈矩形的板状。另外，第二错位防止部件7A为配置于电极组1的上面的四角的、俯视时呈矩形的板状。另外，作为该错位防止部件使用具有绝缘性的泡沫体（例如，聚乙烯泡沫体）。尤其是，若是由聚乙烯构成的泡沫体，则不仅机械强度和耐化学性优异，而且耐热性也优异，因此优选用作本实施方式所使用的错位防止部件。

这些第一、第二错位防止部件可以分别单独使用，也可以同时使用。若为具备这种错位防止部件的构成，则错位防止部件与电极组1的上面抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池RB1的各自的电极组1不错位的方式进行固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组1也不错位，不发生端子的破损等。另外，若为按压电极组1的中央部分的构成，则能够有效地抑制电极组1的膨胀。

另外，在外壳11上安装盖部件12而构成电池罐10。如图所示，该盖部件12可以为平板状，另外，也可以为与电极组1的上面抵接的部分凸状地突出而嵌入到外壳1的碟型状，根据电池罐10的大小和电极组1的厚度，适当选择其形状。不管怎样，通过盖部件12以及设置于该盖部件12的内侧以及外侧的第一、第二错位防止部件，能够适当按压电极组1而不错位地进行固定。

另外，如图2B的变形例所示，也可以替代配置于电极组1的上面四角的第二错位防止部件7A，而沿着电极组1的周边配置“口”字状的第二错位防止部件7C。在此情况下，设置于盖部件12的外侧四角的第二错位防止部件7B也可以保持原样。

通过这样的构成，能够在盖部件12的内侧以及外侧配置错位防止部件以使至少其一部分相对于该盖部件12的面对称。因此，在堆叠该二次电池RB1而组成电池组时，各单电池的内侧部件以及外侧部件的至少一部分在上下方向上重叠，能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。

接着，使用图3说明堆叠多个该二次电池RB1而组成的电池组M1。

将在相同部位安装有错位防止部件的二次电池RB1在上下方向上堆叠，并收纳到具备底板CAa、顶板CAb和侧板CAc的电池组框体CA内。

例如，顶板CAb螺丝固定于侧板CAc。因此，将二次电池RB1逐步堆叠到卸下了顶板Cab的状态的电池组框体CA内。或者，将预先堆叠而单元化的电池单元安装到电池组框体CA内。然后，安装顶板CAb并使用紧固螺丝BL1进行螺丝固定。

此时，在底板CAa的、与安装有最下层的二次电池RB1a的错位防止部件的部位相当的位置安装下部按压部件8A、9A，在顶板CAb的、与安装有最上层的二次电池RB1d的错位防止部件的部位相当的位置安装上部按压部件8B、9B。另外，使下部按压部件8A和上部按压部件8B位于上述第一错位防止部件6A、6B部，使下部按压部件9A和上部按压部件9B位于上述第二错位防止部件7A、7B部。

即，通过将顶板CAb螺丝固定的操作，用下部按压部件8A和上部按压部件8B按压所堆叠的二次电池RB1a～RB1d的第一错位防止部件6A、6B的同时将其夹持而保持。此外，用下部按压部件9A和上部按压部件9B按压所堆叠的二次电池RB1a～RB1d的第二错位防止部件7A、7B的同时将其夹持而保持。

如上所述，电池组框体CA具备底板CAa、固定于该底板CAa的侧板CAc和螺丝固定于该侧板CAc的顶板CAb，按压部件具备设置于底板CAa的下部按压部件8A、9A、设置于顶板CAb的上部按压部件8B、9B、和朝向底板CAa按压顶板CAb的同时进行螺丝固定的螺丝固定单元。

如果是这种构成，则通过将多个二次电池RB1堆叠收容到电池组框体CA内并螺丝固定顶板CAb，能够形成如下的固定单元：如图中的上下相连的虚线所示，用下部按压部件8A和上部按压部件8B夹持与中央部的第一错位防止部件6B对应的部位，用下部按压部件9A和上部按压部件9B夹持与第二错位防止部件7B对应的部位，而一并按压所有的二次电池RB1a～RB1d而将其固定。

因此，通过将多个二次电池一并组装到电池组框体内的操作，能够组成如下的电池组M1：能够使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位地堆叠并固定。即，电池组M1构成为设置有：一并收纳所堆叠的二次电池RB1的电池组框体CA；和均匀按压堆叠方向的相同部位而对所有的二次电池RB1（RB1a～RB1d）一并按压并固定的固定单元。

为此，本实施方式涉及的固定单元具备：错位防止部件（第一错位防止部件6A、6B、第二错位防止部件7A、7B），在盖部件12的内侧以及外侧配置成至少其一部分相对于该盖部件的面对称；以及上下一对按压部件（下部按压部件8A、9A、上部按压部件8B、9B），按压堆叠时最下层的错位防止部件和最上层的错位防止部件并将其夹持。通过这种构成，如图中的上下连接的虚线所示，通过错位防止部件和一并按压该错位防止部件的按压部件，能够同时进行二次电池RB1的固定和电极组1的固定。

即，向堆叠的高度方向有效地施加按压力而能够有效地抑制堆叠的各个二次电池（单电池）的平面方向的错位，还能够有效地抑制高度方向的位移（盖部件的膨胀）。

另外，在本实施方式中，由于在盖部件12的上部设置有具有绝缘性的错位防止部件，因此能够可靠地保证各电池之间的绝缘，由于产生间隙，因此还能发挥散热效果。

错位防止部件可根据二次电池RB1的大小而设置于适当的位置，例如，如上所述，可以仅设置按压电极组1的中央部的第一错位防止部件6A、6B，也可以仅设置按压电极组1的四角的第二错位防止部件7A、7B，还可以一起使用这些部件。

例如，可以如图4所示第二实施方式的第二电池RB2那样，设为仅设置有按压电极组1的四角的第二错位纺织部件7A、7B的结构，将多个该二次电池RB2堆叠并收纳于框体中而组成电池组。

在该构成中，错位防止部件（第二错位防止部件7A、7B）与电极组1的上面的四角抵接，因此能够以使上下堆叠的二次电池RB2的各自的电极组1不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组1也不错位而不发生端子的破损等。

另外，盖部件12还可以具备凹凸部，该凹凸部用于规定错位防止部件的安装位置。例如，如图5所示的第三实施方式的二次电池RB3那样，设为与电极组1的上面抵接的部分凸状突出而嵌入到外壳11的碟型状的盖部件12A，在第一凹部13a安装第二错位防止部件7Ba，在设于中央部的第二凹部13b设置第一错位防止部件6Ba。

根据这种构成，在与设置于盖部件12A内侧的第一错位防止部件6A、第二错位防止部件7A对应的规定部位分别设置第一、第二凹部，从而仅通过在盖部件的规定部位所设置的凹凸部设置错位防止部件（第一错位防止部件6Ba、第二错位防止部件7Ba），就能够容易地固定上下堆叠的二次电池RB3的堆叠方向的相同部位。

另外，除了向堆叠的高度方向按压并固定的第一错位防止部件6A之外，还可以设置用于抑制电极组1的横向错位的第三错位防止部件来有效地抑制电极组1的错位。

例如，如图6A所示的第四实施方式那样，除了第一错位防止部件6A之外，在电极组1的四角的电极组1和外壳11之间插装俯视时为L型的第三错位防止部件7D。如图6B所示，该第三错位防止部件7D为具有对电极组1的高度加上第一错位防止部件6A的厚度的程度的高度的块状。该材质也可以使用上述的由聚乙烯构成的泡沫体。

在这种构成中，也能够以使上下堆叠的二次电池的各个电极组1不错位的方式牢固地固定。因此，即使被施加振动等外力，电极组1也不错位，也不产生端子的破损等，从而优选。

此时，如图6A中的虚线所示，也可以与第三错位防止部件7D一起在电极组1的上面的四角并用第二错位防止部件7A。另外，也可以为在外壳11的里侧底部设置有第一错位防止部件6B、第二错位防止部件7B的结构。

例如，如图7所示的比较例的二次电池RB4那样在盖部件12的外侧未设置错位防止部件的构成中，只是将该二次电池RB4堆叠而收纳于框体内，不通过固定单元而组成的电池组中，无法有效地抑制各个二次电池的盖部件的膨胀，也无法防止电极组1的错位。

因此，如图8所示，如果使在具备底板CA1a、顶板CA1b和侧板CA1c而不具备固定单元的电池组框体CA1中堆叠有多个该二次电池RB4的电池组M2振动，则各个二次电池RB4（RB4a～RB4d）之间产生错位、或连接端子14和外部端子之间连接断开、或连接端子14变形。另外，也无法抑制各个二次电池RB4（RB4a～RB4d）的盖部件12C的膨胀，从而成为问题。

接着，说明实际制作的锂二次电池。

（实施例）

[正极板的制作]

将作为正极活性物质的LiFePO₄（90重量份）、作为导电材料的乙炔黑（5重量份）、作为粘接材料的聚偏二氟乙烯（5重量份）混合，并适当添加作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮，使各材料分散而调制浆液，将该浆液均匀地涂布到作为正极集电体的铝箔（厚度20μm）的两面上并进行干燥后，用辊式压制机压缩，并以规定大小切断而制作板状的正极板2。

另外，所制作的正极板的大小为140mm×250mm、厚度为230μm，使用70张该正极板2。

[负极板的制作]

将作为负极活性物质的天然石墨（90重量份）、和作为粘接材料的聚偏二氟乙烯（10重量份）混合，并适当添加作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮，使各材料分散而调制浆液，将该浆液均匀地涂布到作为负极集电体的铜箔（厚度16μm）的两面上并进行干燥后，用辊式压制机压缩，并以规定大小切断而制作板状的负极板3。

另外，所制作的负极板的大小为142mm×255mm、厚度为146μm，使用71张该负极板2。

另外，作为隔离板，制作了140张大小为145mm×255mm、厚度为25μm的聚乙烯薄膜。

[非水电解液的制作]

在将碳酸亚乙酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）以30:70的容积比混合的混合液（溶剂）中，以1mol/L溶解LiPF₆而调制出非水电解液。

[电池罐的制作]

作为构成电池罐的外壳以及盖部件的材料使用镍镀的铁板而分别制作。另外，制作了其所有的电池罐均为如下大小并具有能够开闭的注入口栓的方型锂二次电池：厚度为0.8mm，长度方向×宽度方向×深度以内尺寸分别为320mm×150mm×40mm。另外，盖部件使用了平板状的部件。

[二次电池的组装]

将正极板和负极板隔着隔离板交替层压。此时，将70张正极板、71张负极板、140张隔离板以使负极板相对于正极板位于外侧的方式层压，并使用与隔离板相同厚度25μm的聚乙烯薄膜卷绕该层压体，而组成厚度约30mm的电极组（层压体）。

插装于正负极板之间的隔离板的大小为如上所述为145mm×255mm，稍大于正极板（140×250）、负极板（142×255）。由此，能够可靠地覆盖形成于正极板以及负极板的活性物质层。另外，将集电部件（集电端子）的连接片与正极的集电体露出部以及负极的集电体露出部连接。

作为错位防止部件使用了与第一错位防止部件6A、6B对应的大小为56mm×102mm×（厚度）12mm的聚乙烯泡沫体、和与第二错位防止部件7A、7B对应的大小为28mm×51mm×（厚度）12mm的聚乙烯泡沫体。另外，使用粘接剂（不被电解液腐蚀的粘接剂：例如，日本ゼオン株式会社制造的BM-140S）安装到盖部件上。

将连接有集电端子的电极组收容于外壳中，连接集电端子与外部端子，设置错位防止部件，安装盖部件而密封，从注液孔减压注入非水电解液。注液之后，将注液孔封住，制作出5个各个实施方式的二次电池。另外，制作了使用板厚10mm的镀锌钢板的电池组框体，堆叠5个二次电池并组装连接端子而进行一体化，由此组成了电池组。

实施例1是使用5个与第一实施方式的二次电池RB1相当的二次电池而组成了电池组的例子，是同时按压电极组1的中央部和四角的例子。实施例2是使用5个与第二实施方式的二次电池RB2相当的二次电池而组成了电池组的例子，是按压电极组1的四角的例子。

比较例是使用5个与之前示出的二次电池RB4相当的二次电池而组成了电池组的例子，是电极组1的中央部和四角均未被按压的例子。

使用实施例1、2和比较例的电池组，进行振动试验，确认所收纳的二次电池的错位、盖部件的变形、端子的破损状况。其实验结果显示于表1中。

表1

所实施的振动实验如下：对三个轴方向（x轴、y轴、z轴）各进行3小时45分（合计11小时15分），另外，分别以频率为5Hz～200Hz～5Hz且加速度为1G～8G～1G的变动幅度，一组15分钟进行了15次（3小时45分钟）。

振动试验的结果，在实施例1（相当于第一实施方式）中，未出现堆叠的二次电池的平面方向的错位，未出现盖部件的膨胀，未出现连接端子的变形、破损。另外，在实施例2（相当于第二实施方式）中，未出现堆叠的二次电池的平面方向的错位，但出现稍微的盖部件的膨胀，但未出现连接端子的变形、破损，作为电池组正常。

但是，在未插装错位防止部件的比较例1中，5个样品电池中的4个中出现异常，均存在盖的膨胀，并出现连接端子的变形、破损。

如上所述，若是本实施方式涉及的插装有错位防止部件的二次电池，则即使是将正极板、负极板和隔离板层压数十层的大型电极组，由于在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置错位防止部件，因此在堆叠该二次电池时，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。

因此，将多个该二次电池堆叠而将电极组、盖部件向堆叠方向按压并固定而构成的电池组，即使被施加振动等外力，各个二次电池（单电池）也不错位，连接端子等不破损，不发生故障等。

如上所述，根据本发明，在盖部件的相同部位的内侧和外侧分别配置错位防止部件，因此，在堆叠该二次电池时，能够以使各个二次电池不变形且相互的相对位置不错位的方式堆叠并固定。因此，能够获得以下的二次电池以及电池组：即使被施加振动等外力，电极组也不错位，也不发生端子的破损等。

因此，本发明涉及的二次电池以及电池组可适用于要求大型化以及性能稳定化的大容量的蓄电池中。

Claims

1.一种二次电池，具备：电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外壳，

所述二次电池的特征在于，

在上述盖部件的内侧以及外侧双方分别配置有错位防止部件，该错位防止部件被配置成至少其一部分相对于上述盖部件的面对称，

上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述外部端子配置于上述外壳的相向的侧面。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述电极组设置成使层压面与上述外壳的底面平行，

上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分以及四角。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的二次电池，其特征在于，

上述盖部件具备凹凸部，该凹凸部用于规定上述错位防止部件的安装位置。

6.一种电池组，将多个二次电池堆叠并电连接各自的外部端子而构成，其中，上述二次电池具备：电极组，将正极板和负极板隔着隔离板层压多层而成；外壳，收容上述电极组并被填充电解液；外部端子，设置于上述外壳；正负集电端子，电连接上述正负极板与上述外部端子；以及盖部件，安装于上述外壳，

所述电池组的特征在于，

上述二次电池在上述盖部件的内侧以及外侧双方分别配置有错位防止部件，该错位防止部件被配置成至少其一部分相对于上述盖部件的面对称，

上述错位防止部件以与上述电极组的上面抵接的方式配置于该上面的中央部分，

在该电池组设置有：电池组框体，一并收纳所堆叠的上述二次电池；以及固定单元，均匀按压上述堆叠方向上配置有上述错位防止部件的相同部位，而将所有的二次电池一并按压并固定。

7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，

上述固定单元具有：

错位防止部件，相对于上述盖部件的面对称地配置在上述盖部件的内侧以及外侧；以及

上下一对按压部件，按压并夹持堆叠时的最下层的上述错位防止部件和最上层的上述错位防止部件。

8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，

上述电池组框体具备：底板；侧板，固定于该底板；以及顶板，螺丝固定于该侧板，

上述按压部件具备：下部按压部件，设置于上述底板；上部按压部件，设置于上述顶板；以及螺丝固定单元，将上述顶板朝向上述底板按压的同时进行螺丝固定。