CN106252751B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制电池破损时的发热、并且增大电池容量的电池组。本发明提供的电池组是多个发电元件排列而成的电池组，所述发电元件包含能够充放电的单电池。单电池具备壳体、和壳体中收纳的卷绕电极体。卷绕电极体中，负极的最外周部分比正极的最外周部分靠近卷绕电极体的外侧。发电元件还具备以沿着单电池的外表面的方式配置的保护板。保护板具有金属层和绝缘层。金属层具有位于单电池侧的第1表面、和位于与第1表面相反侧的第2表面。绝缘层配置在金属层的第2表面侧。金属层与正极电连接，由此向金属层赋予正极电位。

Description

电池组
本申请基于2015年6月15日提出的日本专利申请2015-120578号要求优先权，将该申请的全部内容作为参照并入本说明书中。
技术领域
本发明涉及电池组。
背景技术
重量轻且可得到高能量密度的锂离子二次电池、镍氢二次电池等二次电池，被广泛用作车辆搭载用电源、或个人电脑、移动终端等的电源。其中，以上述二次电池作为单电池而将多个该单电池连接而成的电池组，被优选用作电动汽车、混合动力汽车等的车辆搭载用高输出电源。上述那样的二次电池一般具有电极体被收纳在壳体内的结构，所述电极体具有在正极与负极之间夹持隔板的形态。作为公开这种现有技术的在先技术文献，可举出日本专利申请公开2011-54891号公报。日本专利申请公开平10-199574号公报和日本专利申请公开2012-104545号公报是关于抑制电池破损时的内部短路的文献。
发明内容
锂离子二次电池等二次电池，如果在压坏等的破损时被锋利的金属刺入，有时经由刺入电池内部的电极体的金属等原因，会在电极体内发生正极和负极的短路，并由于该短路而发热。作为这样的发热的对策，已提出在电极集电体表面形成低电阻层从而通过该低电阻层抑制短路电流的方法(日本专利申请公开平10-199574号公报)、在壳体与电极体之间配置耐热部件的方法(日本专利申请公开2012-104545号公报)等。另外，对壳体赋予电位的方法作为发热对策也是有效的。例如，对壳体赋予了正极电位的二次电池中，在金属刺入电极体时，壳体与电极体最外周的负极导通。利用该导通了的壳体可防止电极体内的短路电流的集中和/或过度的发热。但是，该结构中壳体需要具有能够承受短路电流的厚度。例如在大容量的二次电池中，短路时的电流也会增大，因此壳体也需要配合电池容量的大小而增厚。所以，将上述二次电池作为单电池排列多个而成的电池组中，由于壳体的增厚，容量上的不利(体积能量密度降低的影响)变得明显。
本发明涉及对壳体赋予了电位的二次电池的改良，其目的是提供一种在具备多个对壳体赋予了电位的单电池的电池组的基础上，能够抑制电池破损时的发热、并且增大电池容量的电池组。
为达成上述目的，本发明提供一种多个发电元件排列而成的电池组，所述发电元件包含能够充放电的单电池。所述单电池具备壳体、和该壳体中收纳的电极体。所述电极体是片状的正极、片状的负极、和位于该正极与该负极之间的片状的隔板卷绕而成的卷绕电极体。在所述卷绕电极体中，所述负极的最外周部分比所述正极的最外周部分靠近该卷绕电极体的外侧。另外，所述发电元件还具备以沿着所述单电池的壳体外表面的方式配置的保护板。所述保护板具有金属层和绝缘层。所述金属层具有位于所述单电池侧的第1表面、和位于与该第1表面相反侧的第2表面。所述绝缘层配置于所述金属层的第2表面侧。并且，所述金属层与所述正极电连接，由此向该金属层赋予正极电位。
根据上述的技术构成，在配置于单电池外的保护板上设置金属层，向该金属层赋予正极电位，由此在发生金属刺入电池这样的破损的情况下，通过上述金属层与电极体最外周的负极的导通，防止电极体内的短路电流的集中。根据该技术构成，不用增厚壳体，就能够抑制以电池破损时的短路为原因的过度的发热。换言之，能够抑制电池破损时的发热，并且与以往的结构相比使壳体变薄，能够实现电池组中的电池容量(体积能量密度)的增大。另外，通过在配置于单电池旁边的保护板上安装与树脂材料相比热传导性优异的金属层，电池组内的放热性(冷却性)提高，由此电池性能也得到提高。并且，由于通过金属层的配置使保护板的强度提高，因此保护单电池不受外力等影响的性能(保护性)也得到改善。这会实现进一步的变薄。再者，保护板可作为冷却板发挥作用，因此能够以替代以往的冷却板的形态配置于电池组。
另外，在典型的卷绕电极体中，所述正极具备正极集电体、和在该正极集电体的至少一侧的表面上配置的正极活性物质层。另一方面，所述负极具备负极集电体、和在该负极集电体的至少一侧的表面上配置的负极活性物质层。在一优选方式中，所述负极的最外周部分，在所述负极集电体的至少外周侧表面没有形成所述负极活性物质层。
在本说明书中“发电元件”被定义为由一个单电池和在该一个单电池旁边配置的一个保护板构成的单位。另外，“单电池”一词是指构成电池组的各个蓄电元件，只要不特别限定就包括各种组成的电池。在此公开的单电池，典型地为能够充放电的电池即二次电池，包括锂离子二次电池、镍氢二次电池等蓄电池。再者，在本说明书中“锂离子二次电池”是指利用锂离子(Li离子)作为电解质离子，通过电荷随着正负极间的Li离子的移动而实现充放电的二次电池。具备多个这样的锂离子二次电池作为单电池的锂离子电池模块，是在此公开的电池组的一个典型例。
在此公开的电池组的一优选方式中，在所述单电池的外表面设有与所述正极电连接的正极端子、和与所述负极电连接的负极端子。另外，所述金属层与所述正极端子连接，由此向该金属层赋予正极电位。通过这样构成，可很好地抑制短路时的发热。
在此公开的电池组的一优选方式中，所述壳体为金属制，且与所述正极电连接，由此向该壳体赋予正极电位。另外，所述壳体与所述负极的最外周部分隔离。通过向壳体赋予正极电位，能够更有效地抑制短路时的发热。在进一步优选的方式中，所述隔板延伸到比所述负极的最外周部分靠近所述卷绕电极体的外侧，位于所述壳体与所述负极的最外周部分之间。
另外，根据本说明书，提供一种多个发电元件排列而成的电池组，所述发电元件包含能够充放电的单电池。所述单电池具备壳体、和该壳体中收纳的电极体。所述电极体是片状的正极、片状的负极、和位于该正极与该负极之间的片状的隔板卷绕而成的卷绕电极体。所述卷绕电极体中，所述正极的最外周部分比所述负极的最外周部分靠近该卷绕电极体的外侧。另外，所述发电元件还具备以沿着所述单电池的壳体外表面的方式配置的保护板。所述保护板具有金属层和绝缘层。所述金属层具有位于所述单电池侧的第1表面、和位于与该第1表面相反侧的第2表面。所述绝缘层配置于所述金属层的第2表面侧。并且，所述金属层与所述负极电连接，由此向该金属层赋予负极电位。
根据上述的技术构成，能够抑制电池破损时的发热，并且与以往的结构相比使壳体变薄，能够实现电池组中的电池容量(体积能量密度)的增大。另外，通过采用上述保护板，单电池的放热性和保护性提高，电池性能也得到提高。
另外，在典型的卷绕电极体中，所述正极具备正极集电体、和在该正极集电体的至少一侧的表面上配置的正极活性物质层。另一方面，所述负极具备负极集电体、和在该负极集电体的至少一侧的表面上配置的负极活性物质层。在一优选方式中，所述正极的最外周部分，在所述正极集电体的至少外周侧表面没有形成所述正极活性物质层。
在此公开的电池组的一优选方式中，在所述单电池的外表面设有与所述正极电连接的正极端子、和与所述负极电连接的负极端子。另外，所述金属层与所述负极端子连接，由此向该金属层赋予负极电位。通过这样构成，可很好地抑制短路时的发热。
在此公开的电池组的一优选方式中，所述壳体为金属制，且与所述负极电连接，由此向该壳体赋予负极电位。另外，所述壳体与所述正极的最外周部分隔离。通过向壳体赋予负极电位，能够更有效地抑制短路时的发热。在进一步优选的方式中，所述隔板延伸到比所述正极的最外周部分靠近所述卷绕电极体的外侧，位于所述壳体与所述正极的最外周部分之间。
附图说明
图1是示意性地表示一实施方式涉及的电池组中的单电池内的结构和保护板的截面图。
图2是图1中用标号A表示的区域的部分放大图。
图3是图1所示的电池组的示意性的侧视图。
图4是示意性地表示具备一实施方式涉及的电池组的车辆(汽车)的侧视图。
标号说明
1 车辆
10 电池组
20 发电元件
30 单电池
40 保护板
40A 保护板的第1表面(单电池侧表面)
40B 保护板的第2表面(与单电池侧相反侧的表面)
310 壳体
312 壳体上表面
314 壳体侧壁
320 卷绕电极体
330 正极
332 正极集电体
334 正极活性物质层
336 正极端子
340 正极的最外周部分
350 负极
352 负极集电体
354 负极活性物质层
356 负极端子
360 负极的最外周部分
370 隔板
410 金属层
410A 金属层的第1表面(单电池侧表面)
410B 金属层的第2表面(与单电池侧相反侧的表面)
414 连接部
420 绝缘层
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。再者，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。另外，在本说明书中特别提及的事项以外的、本发明的实施所需的事项(例如电极体的结构和制法、电池的构建所涉及的一般技术等)，可由本领域技术人员基于该领域的现有技术而理解。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。
如图1所示，电池组10具备多个包含单电池30和保护板40的发电元件20。在电池组10内，多个单电池30彼此以电连接的状态串联配置。本实施方式中，作为单电池30，使用具有相同形状的4个锂离子二次电池。另外，在各单电池30之间配置保护板40，由此使各单电池30保持一定间隔。保护板40也配置于排成一列的多个单电池30的两个外侧(该多个单电池30之中位于两端的单电池30的两个外侧)。
各单电池30具备壳体310、和壳体310中收纳的卷绕电极体320。壳体310为扁平的方型(长方体状)，具有细长的长方形的上表面(壳体上表面)312、和表面较宽的侧壁(壳体侧壁)314。壳体310还具有形状与上表面312基本相同的下表面、和表面较窄的侧壁。本实施方式中，壳体310由上面开口的箱型的壳体主体、和覆盖该开口面(上面)的长方形的盖体形成，在卷绕电极体320被收纳于壳体310内之后，壳体主体的开口部由盖体密封。另外，卷绕电极体320以其卷绕轴横置的方式收纳于壳体310内。再者，本说明书中为了便于说明，将配置盖体的面表示为单电池30的上表面或壳体310的上表面，但根据单电池30的设置方式，有时该上表面会成为侧面、下表面。另外，壳体310的形状不限定于本实施方式的形状。壳体310只要具有能够收纳卷绕电极体320的形状即可，例如可以为圆筒状等。另外，在壳体310内，可以在壳体310与卷绕电极体320之间配置绝缘片等部件。
在壳体上表面(即盖体外表面)312设有外部连接用的正极端子(外部正极端子)336和负极端子356，这些端子的一部分向壳体上表面312的外表面侧突出。虽然没有特别图示，但正极端子336的一部分在壳体310内部通过内部正极端子，与构成卷绕电极体320的正极330电连接。负极端子356以和正极端子336的情况基本相同的结构与负极350电连接。
本实施方式中，向壳体310赋予正极电位。具体而言，壳体310通过在其上表面312与正极端子336直接接触、或者使铝制等的导电性部件介于该壳体310与正极端子336之间，从而与正极330导通。通过该导通，壳体310具有正极电位。由此，壳体310在破损时与电极体最外周的负极集电体，防止电池内部的过度的发热。再者，在设置于壳体上表面312的负极端子356与壳体310之间存在未图示的绝缘部件，因此两者没有导通。
壳体310由导电性材料形成，在本实施方式中为铝制。壳体310的材质可以是不锈钢、镍等金属材料。另外，在此公开的技术中，向保护板40的金属层410(详细情况会在后面描述)赋予电位，因此可以不向壳体310赋予电位。该情况下，壳体310可以由合成树脂(例如聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂)等非导电性材料形成。再者，各单电池30彼此的绝缘通过后述的绝缘层420而达成，因此不需要用于覆盖壳体310的外表面的绝缘膜等。
壳体310的厚度(各壁的厚度)基于单电池30的尺寸等来确定即可，并不限定于特定的范围。通常，壳体310的厚度可选自大致0.1～10mm(例如0.2～8mm，典型地为0.3～5mm)的范围内。在此公开的技术中，由设置于保护板40的金属层410接受短路电流，因此即使将壳体310变薄，也不会发生因短路时的大电流导致壳体310熔化等的不良情况。所以，能够将壳体310的厚度(至少壳体侧壁314的厚度)设为大致3mm以下(例如1mm以下，典型地为0.5mm以下)。这在容量增大和轻量化方面是有意义的。另外，通过采用薄的壳体310，在向单电池30赋予约束压力的情况下能够使该约束压力很好地到达卷绕电极体320。
如图2所示，卷绕电极体320具备长片状的正极330和长片状的负极350。正极330具备长条状的正极集电体332、和在该正极集电体332至少一侧的表面(典型地为两面)上配置的正极活性物质层334。负极片350具备长条状的负极集电体352、和在该负极集电体352至少一侧的表面(典型地为两面)上配置的负极活性物质层354。作为正极集电体332，优选使用铝或以铝为主成分(包含该成分在内的整体之中包含最多的成分，典型地为超过50重量％的成分；以下相同)的合金。作为正极活性物质层334，优选以包含锂和一种或两种以上过渡金属元素的锂过渡金属化合物为主成分。作为负极集电体352，优选使用铜或以铜为主成分的合金。作为负极活性物质层354，优选以石墨等碳材料为主成分。
另外，卷绕电极体320具备长片状的隔板370。本实施方式中，两枚隔板370以在将正极330和负极350卷绕时分别位于正极330与负极350之间的方式配置。作为隔板370，优选使用多孔质聚烯烃系树脂等合成树脂制的多孔质隔板。可以在隔板370上设置例如以无机填料为主成分的耐热层。
并且，参照图2，对卷绕电极体320的最外周及其周边部分进行说明。如图2所示，在卷绕电极体320中，正极330、负极350和隔板370之中，正极330的最外周部分340位于最靠内周侧。正极330的最外周部分340与正极330的其它部分(卷绕电极体320中的比正极330的最外周靠内周侧的部分)同样地具备正极集电体332、和在该正极集电体332两面配置的正极活性物质层334。
负极350的最外周部分360比正极330的最外周部分340靠近卷绕电极体320的外侧。具体而言，在负极350的最外周部分360，负极集电体352比正极330的最外周部分340靠近卷绕电极体320的外侧。由此，能够将短路电流有效地释放到金属层410。本实施方式中，负极350的最外周部分360，在负极集电体352上没有形成负极活性物质层354，这一点与负极350的其它部分(卷绕电极体320中的比负极350的最外周靠内周侧的部分)不同。比负极350的最外周靠内周侧的部分具备负极集电体352、和在该负极集电体352两面形成的负极活性物质层354。再者，在负极的最外周部分也可以具有负极活性物质层，例如可以在该最外周部分的内周侧表面(内周面)设置负极活性物质层。
卷绕电极体320的外周面(整个侧面)由隔板370构成。具体而言，在卷绕电极体320内，配置于正极330与负极350之间的隔板370延伸到卷绕电极体320的外侧(从正极330、负极350的外周侧末端进一步延伸)，成为作为卷绕电极体320整体的最外周。其结果，隔板370位于壳体310与负极350的最外周部分360之间。
卷绕电极体320例如以下述方式制作。即，准备由上述的正极330、负极350和隔板370制成的层叠体，将该层叠体在其长度方向上卷绕从而成为卷绕体，进而将该卷绕体从侧面方向压扁，由此得到具有扁平形状的外形的卷绕电极体320。再者，卷绕电极体不限定于扁平形状，并且对于成形为扁平形状的方法也不特别限定。例如，也可以采用以成为扁平形状的方式卷绕上述层叠体而制作卷绕电极体的方法。
壳体310内还收纳有非水电解液380。因此，单电池30也称为非水电解液电池。非水电解液380具体而言浸渗在卷绕电极体320内。通常非水电解液电池具有高能量密度，并且具有可燃性。对于具备这样的非水电解液电池作为单电池30的电池组10，赋予由在此公开的技术实现的发热抑制作用是特别有意义的。非水电解液380例如可以是在碳酸酯(碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等)等的非水溶剂中含有0.5～3mol/L左右的支持盐(例如LiPF6)的非水电解液。
单电池30的电池容量(也称为理论容量)通常为5Ah以上(例如10Ah以上，典型地为20Ah以上)是适当的，在本实施方式中设定为35Ah。由于存在电池容量越大发热量越大的倾向，因此由在此公开的技术实现的发热抑制，对于具备电池容量为25Ah以上(例如30Ah以上，典型地为35Ah～100Ah)的单电池30的电池组10，能够更有效地发挥作用。
保护板40具有板形状，以沿着单电池30的壳体310外表面(具体为壳体侧壁314)的方式配置。保护板40具有作为单电池30侧表面的第1表面40A、和位于与第1表面40A相反侧的第2表面40B。本实施方式中，保护板40的第1表面40A与单电池30的壳体侧壁314相向地接触。另外，保护板40具有金属层410和绝缘层420的层叠结构，该金属层410以沿着一个单电池30的外表面的方式配置。通过该配置，发挥优异的保护功能和放热性能。另外，配置在相邻的两个单电池30之间的保护板40，通过该绝缘层420而使该单电池30彼此良好地绝缘。
本实施方式中，保护板40的第1表面40A由金属层410构成。另外，保护板40的第2表面40B由绝缘层420构成。金属层410的第1表面410A与单电池30的外表面(具体为壳体侧壁314)相向地接触。另外，金属层410的第2表面(在金属层410中位于与第1表面410A相反侧的表面)410B为平面状，在该第2表面410B侧配置有绝缘层420。
另外，保护板40的第1表面40A具有凸部和凹部交替形成的凹凸形状。具体而言，以从侧面观察保护板40时(图1和2所示的结构中)成为梳状的方式，在保护板40的第1表面40A形成多个凹部。这些凹部在保护板40的第1表面40A中从一端连通到另一端。通过向上述凹部(具体为形成于保护板40的凹部与单电池30的壳体侧壁314之间的空隙)导入冷却用介质(典型为空气)，能够使单电池30中产生的热有效地发散。即，上述凹部作为冷却介质流路发挥作用，保护板40作为具有冷却介质流路的冷却板(放热部件)发挥作用。特别是本实施方式中，在保护板40的第1表面40A侧配置有热传导性优异的金属层410，在金属层410的表面形成上述凹凸，因此保护板40具有优异的放热性能。凹部的深度、宽度、间隔等凹凸形状可根据单电池30的容量、保护板40的强度等而适当设定。再者，保护板40的第2表面40B为平面状。
金属层410连接到在与保护板40的第1表面40A相向的单电池30上设置的正极端子336，由此与正极330电连接，具有正极电位。具体而言，金属层410在沿着单电池30的壳体侧壁314的区域的上方具有板状的连接部414。该连接部414从沿着单电池30的壳体侧壁314的区域的上端的一部分连续且曲折地沿着单电池30的壳体上表面312进一步延伸到达正极端子336。在连接部414设有未图示的贯通孔，将正极端子336的突起部插入该贯通孔，并利用螺钉等固定手段进行固定，由此使金属层410与正极端子336导通。再者，金属层410没有连接到其它发电元件20的正极端子336。
金属层410由导电性材料形成，在本实施方式中为铝制。作为金属层410的材质，除了铝以外，可以使用不锈钢、镍等金属或以它们为主成分的合金。在向金属层410赋予正极电位的情况下，金属层410优选由铝或以铝为主成分的合金形成。在向金属层赋予负极电位的情况下，作为金属层的材质，可使用不锈钢、镍或以它们为主成分的合金。
金属层410的厚度根据电池组10、单电池30的尺寸、电池容量等而确定，因此并不限定于特定的范围。从短路时的耐久性、放热性、强度等观点出发，一优选方式涉及的金属层410的厚度为1mm以上(例如3mm以上，典型地为4mm以上)。具有上述厚度的金属层410能够优选应用于在单电池30的排列方向上施加约束压力的形态的电池组10。另外，金属层410的厚度可以为大致20mm以下(例如10mm以下，典型地为5mm以下)左右。另外，从短路时的耐久性、放热性、强度等观点出发，金属层410的厚度在保护板40的厚度中所占的比例超过50％是适当的，优选为70％以上(例如80％以上，典型地为85％以上)。另外，从确保由绝缘层420实现的绝缘性的观点出发，上述比例大致为99％以下(例如97％以下，典型地为95％以下)是适当的。再者，在金属层410的一侧的表面形成凹凸的情况下，金属层410的厚度可以称为从该表面的凸部的顶部到相反侧表面的厚度。
短路电流基本上会与电池容量的大小相对应地增大，因此接受短路电流的金属层410的尺寸(在此为厚度)也可与电池容量相对应而设定。从这样的观点出发，金属层410的厚度相对于一个发电元件20中的单电池30的单位电池容量(1Ah)优选为0.10mm/Ah以上(更具体为0.11mm/Ah以上，进一步具体为0.114mm/Ah以上)。因此，例如具备电池容量为8.75Ah以上的单电池30的发电元件20中，保护板40中的金属层410的厚度优选为0.875mm以上(更具体为0.962mm以上，进一步具体为0.997mm以上)，具备电池容量为35Ah以上的单电池30的发电元件20中，金属层410的厚度优选为3.5mm以上(更具体为3.85mm以上，进一步具体为3.99mm以上)。
如本实施方式这样，对金属层410和壳体310这两者赋予正极电位的情况下，除了金属层410的厚度以外，壳体310的厚度也能够被利用在短路时的发热抑制上。特别是金属层410与壳体310直接接触(至少一部分为面接触)的情况下，可得到更优异的效果。从这样的观点出发，壳体310(典型地为壳体侧壁314)和与该壳体310接触的金属层410的合计厚度优选为1mm以上(例如3mm以上，典型地为4mm以上)。另外，壳体310(典型地为壳体侧壁314)和金属层410的合计厚度为大致30mm以下(例如15mm以下，典型地为5mm以下)左右是适当的。
绝缘层420配置在金属层410的第2表面410B侧，配置于金属层410与其它发电元件20之间从而发挥将两者绝缘的作用。本实施方式中，绝缘层420形成于金属层410的第2表面410B的大致整个面。绝缘层420的材质典型地为树脂(优选为合成树脂)等绝缘性材料。对于树脂的种类不特别限定，可以使用聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚四氟乙烯等氟树脂、聚酰胺、酚醛树脂等各种树脂材料。优选耐热性优异的树脂材料(特别是酚醛树脂)。
关于绝缘层420的厚度，只要是能够确保绝缘性的厚度即可，设为大致0.01～10mm(例如0.05～5mm)的范围内是适当的。由于保护板40中的机械强度、放热性可委托给金属层410，因此一优选方式涉及的绝缘层420的厚度也可以设为大致1mm以下(例如0.5mm以下，典型地为0.3mm以下)，例如0.2mm以下(进一步为0.1mm以下)左右的厚度。
保护板40的厚度根据电池组10、单电池30的尺寸、电池容量等而设定，因此不限定于特定的范围，设为大致1～30mm(例如2～20mm，典型地为3～10mm)是适当的。另外，保护板40如上所述通过具有金属层410从而可发挥优异的放热性和强度，因此与以往的树脂制冷却板相比能够变薄。所以，也可以将保护板40的厚度设为7mm以下(例如5mm以下)。再者，保护板40出于提高金属层410与绝缘层420的密合性等目的，可以具有接合层等附加的层。
在电池组10中，多个单电池30以各自的正极端子336和负极端子356交替配置的方式逐个反转地配置。并且，在相邻的两个单电池30之间，一个单电池的正极端子336与另一个单电池的负极端子356通过导电性的连接件50而电连接。像这样将各单电池30串联从而构建电池组10。另外，相邻的两个单电池30以在一个单电池的壳体侧壁314与另一个单电池的壳体侧壁314之间夹持保护板40的状态相向的方式配置。这样的配置在电池组10内与单电池30的个数相对应地反复进行。再者，与另一个单电池30相向的壳体侧壁314，具体为壳体310的宽面，也是与在壳体310内收纳的卷绕电极体320的扁平面相对应的面。
另外，如上述那样排列的单电池30和保护板40，以在该排列方向上受到载荷的状态被约束。如图3所示，在沿排列方向并列的单电池30和保护板40的周围，配备有将多个单电池30和保护板40一并约束的约束部件。具体而言，在位于上述排列方向的最外侧的单电池30的更外侧，夹持保护板40而配置有一对约束板62A、62B。另外，以将该一对约束板62A、62B桥接的方式安装用于紧固的梁材料64。该梁材料64通过螺丝68将梁材料64的端部与约束板62A、62B拧紧并固定，由此将单电池30和保护板40以在其排列方向上受到预定的载荷的方式约束。再者，电池组中除此以外可具备作为长度调节手段的片状部件等附加部件。
电池组10可以具备多个(2个以上，例如3个以上，进一步为4个以上)发电元件20。在本实施方式中，电池组10中的发电元件20的数量如图所示为4个单位。应用在此公开的技术的容量上的优点，在具备更多发电元件20的电池组10中可有效发挥。因此，电池组10中的发电元件20的数量优选为5个以上(例如6～12个，典型地为8～10个)，更优选为10个以上(例如20个以上，典型地为50～60个)。这样的电池组10可以是将4～10个左右的发电元件20的组合进一步组合多个而成的电池组。
电池组10可抑制短路时的发热，并且使电池容量(体积能量密度)提高。这些优点在电池容量大、且将较多的单电池30排列的车辆用途上可特别好地发挥。因此，在此公开的电池组10可特别优选用作汽车等车辆所搭载的发动机(电动机)用电源。根据本说明书，如图4示意性所示，提供一种具备电池组10作为电源的车辆1(典型地为汽车，特别是混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车之类的具备电动机的汽车)。
再者，上述实施方式中，对保护板40的金属层410赋予了正极电位，但在此公开的技术不限定于此，也可以向金属层赋予负极电位。该情况下，卷绕电极体优选制作成正极的最外周部分比负极的最外周部分靠近卷绕电极体的外侧。通过这样构成，也能够实现与上述实施方式基本同样的效果。另外，在一优选方式中，可以代替正极电位而向壳体赋予负极电位。
实施例
下面，对本发明涉及的验证试验进行说明。作为试验用电池，构建了具有方型锂离子二次电池和保护板(冷却板)的发电元件1～5(电池容量：35Ah)。发电元件2～5具有与上述实施方式涉及的发电元件基本相同的结构(图1和2所示的结构)，壳体和金属层具有表1所示的厚度。发电元件1具有不设置金属层的以往结构，作为与保护板相对应的冷却板，使用厚度为6.0mm的树脂板。关于其它方面，具有与发电元件2～5同样的结构。
[穿刺试验]
对准备好的各发电元件进行预定的调节处理后，将正负极之间的电压调整为4.2V。在25℃的温度条件下，使钉子贯穿具备上述调节处理后的单电池的发电元件，从而强制使单电池短路。具体而言，使直径为3mm的钉子以从保护板侧穿过壳体侧壁的中央附近的方式以10mm/分钟的速度刺入并贯穿。观察此时的单电池的状态(温度变化)，将单电池的温度上升被抑制为设定温度(评价基准温度)以下的情况评价为“○”，将温度持续上升而超过设定温度的情况评价为“×”。将结果示于表1。
表1
发电元件 1 2 3 4 5
壳体厚度(mm) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
金属层厚度(mm) - 1.0 2.5 4.0 6.5
穿刺试验结果 × × × ○ ○
[放电电阻]
对于上述发电元件1(以往结构)和发电元件4，在温度为25℃进行充电直到成为SOC100％的状态为止。对调整为SOC100％的各发电元件以200A进行放电，测定了从放电开始10秒的电压下降。将测定出的电压下降的值(V)除以相对应的电流值，算出IV电阻，将其平均值作为放电电阻。测定的结果，发电元件4与发电元件1相比放电电阻降低了20％。
上述穿刺试验的结果，确认了随着构成保护板的金属层的厚度增大，单电池的温度上升受到抑制的倾向。并且，如表1所示，电池容量为35Ah时，通过使用具备厚度为4mm以上的金属层的保护板，单电池的温度上升被抑制为预定值以下，得到了充分的发热抑制效果。通过本发明人的研讨，认为由于金属层的厚度与电池容量具有正比关系，因此期望例如电池容量为8.75Ah的情况下，采用厚度为1mm以上的金属层。另外，具有金属层的发电元件4中，与不具有金属层的发电元件1相比，电池性能提高了(典型地为电阻降低)。认为这是由于通过在保护板上设置金属层，使放热性提高并有助于电池性能提高。并且，通过在保护板上设置金属层，能够不牺牲短路时的发热抑制、强度等，使发电元件小型化。具体研讨的结果，可知在包含电池容量为35Ah的方型电池的发电元件中，能够实现每单位为9.9mm(宽度)的小型化。这意味着例如具备56个上述发电元件的电池组中，可实现以排列长度基准计为555mm的小型化，意味着作为电池组整体与以往结构相比+47Ah的容量优势。
以上，对本发明的具体例进行了详细说明，但这些只是例示，并不限定权利要求的范围。在此公开的发明包含将上述具体例进行各种变形、变更而得到的内容。

Claims (6)

1.一种电池组，是多个发电元件排列而成的电池组，所述发电元件包含能够充放电的单电池，
所述单电池具备壳体、和该壳体中收纳的电极体，
所述电极体是片状的正极、片状的负极、和位于该正极与该负极之间的片状的隔板卷绕而成的卷绕电极体，
所述卷绕电极体中，所述负极的最外周部分比所述正极的最外周部分靠近该卷绕电极体的外侧，
所述发电元件还具备以沿着所述单电池的壳体外表面的方式配置的保护板，
所述保护板具有金属层和绝缘层，
所述金属层具有位于所述单电池侧的第1表面、和位于与该第1表面相反侧的第2表面，
所述绝缘层配置在所述金属层的第2表面侧，
所述金属层与所述正极电连接，由此向该金属层赋予正极电位，
在所述多个发电元件之中的一个发电元件中，所述金属层的厚度相对于单位电池容量为0.10mm/Ah以上。
2.根据权利要求1所述的电池组，在所述单电池的外表面设有与所述正极电连接的正极端子、和与所述负极电连接的负极端子，
所述金属层与所述正极端子连接，由此向该金属层赋予正极电位。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，所述壳体为金属制，并且与所述正极电连接，由此向该壳体赋予正极电位，
所述壳体与所述负极的最外周部分隔离。
4.一种电池组，是多个发电元件排列而成的电池组，所述发电元件包含能够充放电的单电池，
所述单电池具备壳体、和该壳体中收纳的电极体，
所述电极体是片状的正极、片状的负极、和位于该正极与该负极之间的片状的隔板卷绕而成的卷绕电极体，
所述卷绕电极体中，所述正极的最外周部分比所述负极的最外周部分靠近该卷绕电极体的外侧，
所述发电元件还具备以沿着所述单电池的壳体外表面的方式配置的保护板，
所述保护板具有金属层和绝缘层，
所述金属层具有位于所述单电池侧的第1表面、和位于与该第1表面相反侧的第2表面，
所述绝缘层配置在所述金属层的第2表面侧，
所述金属层与所述负极电连接，由此向该金属层赋予负极电位，
在所述多个发电元件之中的一个发电元件中，所述金属层的厚度相对于单位电池容量为0.10mm/Ah以上。
5.根据权利要求4所述的电池组，在所述单电池的外表面设有与所述正极电连接的正极端子、和与所述负极电连接的负极端子，
所述金属层与所述负极端子连接，由此向该金属层赋予负极电位。
6.根据权利要求4或5所述的电池组，所述壳体为金属制，并且与所述负极电连接，由此向该壳体赋予负极电位，
所述壳体与所述正极的最外周部分隔离。
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