JP2005135743A

JP2005135743A - 二次電池及び組電池

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Publication number: JP2005135743A
Application number: JP2003370425A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ogata; 慎也緒方
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: JP4182858B2

Abstract

【課題】外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池１０ａ〜１０ｉは、セパレータを介して積層された電極板を有する電極積層体と、電極積層体を収容して封止する外装部材と、電極積層体に接続されると共に外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子１０５、１０６と、外装部材に積層された導電性を持つヒートシンク２４とを備えており、ヒートシンク２４は、二次電池１０ａ〜１０ｉの外装部材の幅Ｗ_２より狭い幅Ｗ_３を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、セパレータを介して電極板を積層して外装部材に収容して封止すると共に、電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池に関する。

従来から、セパレータを介して積層した電極板を、２つの樹脂層の間に金属層をサンドイッチした３層構造の外装部材に収容して封止すると共に当該電極板に接続された電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような二次電池では、金属製の平板状のヒートシンクを外装部材に積層することにより当該二次電池の放熱が行われているが、外装部材の端部が単に切断され、金属層の端面が外部に露出しているため、この外装部材の金属層の端面と金属製のヒートシンクとが接触し、電位を持つ二次電池とヒートシンクとが導通する可能性があり、二次電池の電気絶縁性を維持することが出来ないおそれがある。
特開２００３−１８７８５７号公報

本発明は、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して積層された電極板を有する電極積層体と、前記電極積層体を収容して封止する外装部材と、前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子と、前記外装部材に積層された導電性を持つ放熱手段と、を備えた二次電池であって、前記放熱手段は、前記外装部材の幅より狭い幅を有する二次電池が提供される。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して積層された電極板を持つ電極積層体、前記電極積層体を収容して封止する外装部材、及び、前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子を有する２以上の二次電池と、前記各二次電池の外装部材に積層された少なくとも１つの導電性を持つ放熱手段と、を備えた組電池であって、前記放熱手段は、前記各二次電池の外装部材の幅より狭い幅を有する組電池が提供される。

本発明では、二次電池において、放熱手段の幅を、外装部材の幅より狭い幅にする。これにより、外装部材の金属層の端面が放熱手段に届かず、当該金属層の端面と導電性を持つ放熱手段との接触が防止されるので、外装部材の金属層の端面が外部に露出していても、放熱手段に対する二次電池の絶縁を維持することが出来、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係る二次電池の全体の平面図、図２は図１のII-II線に沿った二次電池の断面図である。図１及び図２は一つの二次電池１０（単位電池）を示し、この二次電池１０を複数積層して接続することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。

先ず、本発明の実施形態に係る二次電池１０について説明すると、この二次電池１０は、リチウム系の薄型の二次電池であり、図１及び図２に示すように、３枚の正極板１０２、７枚のセパレータ１０３、及び、３枚の負極板１０４を有する電極積層体１０１と、当該電極積層体１０１にそれぞれ接続された正極端子１０５及び負極端子１０６と、これら電極発電体１０１及び電極端子１０５、１０６を収容して封止している上部外装部材１０７及び下部外装部材１０８と、特に図示しない電解質とから構成されている。

電極積層体１０１を構成する正極板１０２は、正極端子１０５まで伸びている正極側集電体１０２ａと、この正極側集電体１０２ａの一部の主面にそれぞれ形成された正極層（不図示）とを有している。なお、正極板１０２の正極層は、正極側集電体１０２ａの全体に亘って形成されているのではなく、図２のように電極積層体１０１を構成した際に、正極板１０２においてセパレータ１０３が実質的に重なる部分のみに形成されている。

この正極板１０２の正極側集電体１０２ａは、例えば、厚さ２０μｍ程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔である。

また、この正極板１０２の正極層は、金属酸化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤とを混合したものを、正極側集電体１０２ａの一部の主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等を挙げることが出来る。これらの材質は、二次電池内部の発熱を比較的放散し易く、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。

電極積層体１０１を構成する負極板１０４は、負極端子１０６まで伸びている負極側集電体１０４ａと、当該負極側集電体１０４ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層（不図示）とを有している。なお、負極板１０４の負極層は、負極側集電体１０４ａの全体に亘って形成されているのではなく、上述の正極層と同様に、図２のように電極積層体１０１を構成した際に、負極板１０４においてセパレータ１０３が実質的に重なる部分のみに形成されている。

この負極板１０４の負極側集電体１０４ａは、例えば、厚さ１０μｍ程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔である。

また、この負極板１０４の負極層は、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体１０４ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。

特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく、放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。

電極積層体１０１のセパレータ１０３は、上述した正極板１０２と負極板１０４との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ１０３は、例えば、厚さ２５μｍ程度のポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって、層の空穴が閉塞され、電流を遮断する機能をも有する。

なお、本発明のセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜のみに限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることが出来る。セパレータを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持（剛性向上）機能等の諸機能を付与することが出来る。

以上の電極積層体１０１は、図２に示すように、セパレータ１０３を介して、正極板１０２と負極板１０４とが交互に積層され、さらに、その最上層及び最下層にセパレータ１０３がそれぞれ積層されており、全体として幅Ｗ_１を有している。そして、３枚の正極板１０２は、正極側集電体１０２ａを介して、金属箔製の正極端子１０５にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１０４は、負極側集電体１０４ａを介して、同じく金属箔製の負極端子１０６にそれぞれ接続されている。

なお、電極積層体１０１の正極板１０２、セパレータ１０３、及び、負極板１０４は、本発明では上記の枚数に何ら限定されず、例えば、１枚の正極板１０２、３枚のセパレータ１０３、及び、１枚の負極板１０４でも当該電極積層体１０１を構成することが出来、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することが出来る。また、電極積層体１０１の幅Ｗ_１は、二次電池に要求される容量やこの正極板、セパレータ及び負極板の枚数等に応じて設定される。

正極端子１０５も負極端子１０６も電気化学的に安定した金属箔であれば特に限定されないが、正極端子１０５としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等を挙げることが出来る。また、負極端子１０６としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることが出来る。これらの金属は、金属の抵抗値、線膨張係数、抵抗率において、二次電池の構成要素として適当であり、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を適切に抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。

なお、本実施形態では、電極体１０２、１０４の集電体１０２ａ、１０４ａを構成する金属箔自体を電極端子１０５、１０６まで延長することにより、電極板１０２、１０４を電極端子１０５、１０６に直接接続しているが、集電体１０２ａ、１０４ａを構成する金属箔とは別の材料や部品により、電極板１０２、１０４の集電体１０２ａ、１０４ａと、電極端子１０５、１０６とを接続しても良い。

以上のように構成されている電極積層体１０１は、上部外装部材１０７、下部外装部材１０８に収容されて封止されている。本実施形態における上部外装部材１０７及び下部外装部材１０８は何れも、図２に示すように、その外形が電極積層体１０１を収容する凸部を設けたカップ形状となっており、特に図示しないが、二次電池１０の外側に向かって、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、例えば、アルミニウム箔等の金属箔から構成されている中間層と、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の３層構造となっている。従って、上部外装部材１０７及び下部外装部材１０８の何れも、金属箔の一方の面（二次電池１０の内側面）を耐電解液性及び熱融着性に優れた材料でラミネートし、他方の面（二次電池１０の外側面）を電気絶縁性に優れた材料でラミネートした、例えば、厚さ１２５μｍ程度の樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。

このように、外装部材が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材の内側層を、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の合成樹脂材料で構成することにより、金属製の電極端子との良好な融着性を確保することが可能となる。

なお、図１及び図２に示すように、封止された外装部材１０７、１０８の一方の端部から正極端子１０５が導出し、当該他方の端部から負極端子１０６が導出するが、電極端子１０５、１０６の厚さ分だけ上部外装部材１０７と下部外装部材１０８との間に隙間が生じるので、二次電池１０の内部の封止性を維持するために、電極端子１０５、１０６と外装部材１０７、１０８とが接触する部分に、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させても良い。このシールフィルムは、正極端子１０５及び負極端子１０６の何れの側においても、外装部材１０７、１０８の内側層と同系統の合成樹脂材料で構成することが熱融着性の観点から好ましい。

これらの外装部材１０７、１０８によって、上述の電極積層体１０１と、電極端子１０５、１０６の一部とを包む込み、当該外装部材１０７、１０８により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、前記空間内を吸引して真空状態とした後に、図１に示すように、外装部材１０７、１０８を熱融着して封止し、図１に示すような全体として幅Ｗ_２を有する二次電池１０が構成される。なお、この二次電池１０の幅Ｗ_２は、上述の電極積層体１０１の幅Ｗ_１や外装部材１０７、１０８の熱融着幅等に応じて設定される。

有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）等のエステル系溶媒を挙げることが出来るが、本発明の有機液体溶媒は特にこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることも出来る。

以下に、上述の実施形態に係る二次電池を複数組み合わせることにより構成される組電池について説明する。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施形態に係る複数の二次電池により構成される組電池を示す図であり、図３（Ａ）はその正面図、図３（Ｂ）はその側面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のIIIC-IIIC線に沿った断面図、図４は図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す組電池の分解斜視図、図５（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられるヒートシンクを示す図であり、図５（Ａ）はその斜視図、図５（Ｂ）はその平面図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）のVC-VC線に沿った断面図、図５（Ｄ）は図５（Ｂ）のVD-VD線に沿った断面図、図６（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる第１のスペーサを示す図であり、図６（Ａ）はその斜視図、図６（Ｂ）はその平面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のVIC-VIC線に沿った断面図、図６（Ｄ）は図６（Ｂ）のVID-VID線に沿った断面図、図７（Ａ）〜（Ｄ）は図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる第２のスペーサを示す図であり、図７（Ａ）はその斜視図、図７（Ｂ）はその平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）のVIIC-VIIC線に沿った断面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）のVIID-VIID線に沿った断面図、図８（Ａ）〜（Ｃ）は図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる絶縁スリーブを示す図であり、図８（Ａ）はその斜視図、図８（Ｂ）はその側面図、図８（Ｃ）はその正面図、図９は図３（Ａ）のIX部の拡大断面図、図１０は図３（Ａ）のX部の拡大断面図である。

本実施形態に係る組電池２０は、図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４に示すように、３個の二次電池１０ａ〜１０ｃ、１０ｄ〜１０ｆ及び１０ｇ〜１０ｉを一列に並べてそれぞれ形成された第１〜第３の層２１〜２３と、各層２１〜２３を構成する二次電池１０ａ〜１０ｉに対して放熱及び面圧の印可を行う４枚のヒートシンク２４と、各二次電池１０ａ〜１０ｉの電極端子１０５、１０６とヒートシンク２４との間に設けられた１６個のスペーサ２５、２６と、二次電池１０ａ〜１０ｉ、ヒートシンク２４、及び、スペーサ２５、２６を固定する４組のボルト２７及びナット２８と、このボルト２７による二次電池１０ａ〜１０ｉの短絡を防止する４本の絶縁スリーブ２９と、これらの構成要素を収容する筐体３０と、この筐体３０から導出して、当該筐体３０の内部に収容された二次電池１０ａ〜１０ｉを外部に接続するための組電池用端子３１、３２とを備えている。なお、組電池２０の内部の構造を明瞭にするために、筐体３０及び組電池用電極端子３１、３２は、図３（Ａ）及び（Ｂ）では破線により図示しており、図４では図示していない。

先ず、この組電池２０の各構成要素について説明すると、合計９個の第１〜第９の二次電池１０ａ〜１０ｉの各正極端子１０５には、図１及び図２に示すように、第１の貫通孔１０５ａがそれぞれ形成されている。同様に、二次電池１０ａ〜１０ｉの各負極端子１０６にも、第１の貫通孔１０６ａがそれぞれ形成されている。この第１の貫通孔１０５ａ、１０６ａの内径は、絶縁スリーブ２９を挿入可能な大きさである。また、各二次電池１０ａ〜１０ｉにおいて、正極端子１０５に形成された第１の貫通孔１０５ａと、負極端子１０６の第１の貫通孔１０６ａとの間の間隔は、ピッチＰ_１となっている。

組電池２０のヒートシンク２４（放熱手段）は、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、金属材料等の導電性を有する材料で構成された平板状部材であり、各二次電池１０ａ〜１０ｉの電極積層体１０１の幅Ｗ_１より広く、且つ、各二次電池１０ａ〜１０ｉの全体幅Ｗ_２より狭い幅Ｗ_３を有している（Ｗ_１＜Ｗ_３＜Ｗ_２）。また、このヒートシンク２４には、同図に示すように、４つの第２の貫通孔２４１がピッチＰ_２の間隔で形成されている。このピッチＰ_２は、各二次電池１０ａ〜１０ｉの電極端子１０５、１０６に形成された第１の貫通孔１０５ａ、１０６ａのピッチＰ_１と実質的に同一となっている（Ｐ_１＝Ｐ_２）。

このように、ヒートシンク２４の幅Ｗ_３を二次電池１０ａ〜１０ｉの外装部材１０７、１０８の幅Ｗ_２より狭くすることにより（Ｗ_３＜Ｗ_２）、例えばヒートシンク２４に対して二次電池１０ａ〜１０ｉの外装部材１０７、１０８の厚さが相対的に薄く、当該外装部材１０７、１０８がヒートシンク２４に対して湾曲するような場合であっても、外装部材１０７、１０８の金属層の端面がヒートシンクに届かず、当該金属層の端面と導電性のヒートシンク２４との接触が防止されるので、外装部材１０７、１０８の金属層の端面が外部に露出していても、ヒートシンク２４に対する二次電池１０ａ〜１０ｉの電気絶縁性を維持することが出来る。

また、ヒートシンク２４の幅Ｗ_３を二次電池１０ａ〜１０ｉの電極積層体１０１の幅Ｗ_１より広くすることにより（Ｗ_３＞Ｗ_１）、このヒートシンク２４により二次電池１０ａ〜１０ｉの外装部材１０７、１０８に対して実質的に均一な面圧を印可することが可能となる。

組電池２０の第１のスペーサ２５及び第２のスペーサ２６は、何れも各二次電池１０ａ〜１０ｉの電極端子１０５、１０６をヒートシンク２４に対して固定するスペーサであり、図６（Ａ）〜（Ｄ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、その略中央に凸部２５１、２６１が突出した凸状の外形形状を有しており、さらに、その内部に第３の貫通孔２５２、２６２を有している。この凸部２５１、２６１の外径は、ヒートシンク２４の第２の貫通孔２４１に挿入可能であり、且つ、各二次電池１０ａ〜１０ｉの第１の貫通孔１０５ａ、１０６ａの内径より大きくなっている。また、第３の貫通孔２５２、２６２の内径は、絶縁スリーブ２９を挿入可能な大きさである。

また、第１のスペーサ２５及び第２のスペーサ２６は、例えばセラミック等の電気絶縁性に優れた材料から構成されているが、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第２のスペーサ２６の内周には、例えば金属材料等の導電性に優れた材料で構成された導電スリーブ２６３が埋め込まれている。

絶縁スリーブ２９は、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料等の電気絶縁性に優れた材料から構成された管状部材である。この絶縁スリーブ２９の外径は、二次電池１０ａ〜１０ｉの各第１の貫通孔１０５ａ、１０６ａ、及び、スペーサ２５、２６の第３の貫通孔２５２、２６２に挿入可能な大きさであり、その内部に形成された第４の貫通孔２９１の内径は、ボルト２７を挿入可能な大きさである。

以上の第１〜第９の二次電池１０ａ〜１０ｉ、ヒートシンク２４、スペーサ２５、２６、及び、絶縁スリーブ２９は、以下のように組み立てられている。

先ず、第１〜第３の二次電池１０ａ〜１０ｉは、図４に示すように、当該二次電池１０ａ〜１０ｃの異極端子１０５、１０６同士を重ね合わせるように、一列に並べられて、第１の層２１が形成されている。同様に、第４〜第６の二次電池１０ｄ〜１０ｆが、当該二次電池の１０ｄ〜１０ｆの異極端子１０５、１０６同士を重ね合わせるように、一列に並べられて、第２の層２が形成されており、また、第７〜第９の二次電池１０ｇ〜１０ｉが、当該二次電池１０ｇ〜１０ｉの異極端子１０５、１０６同士を重ね合わせるように一列に並べられて、第３の層２３が形成されている。

より具体的には、第１の二次電池１０ａの負極端子１０６と、第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とを重ね合わせると共に、第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６と、第３の二次電池１０ｃの正極端子１０５とを重ね合わせるように、第１〜第３の二次電池１０ａが一列に並べられて第１の層２１が形成されている。また、第４の二次電池１０ｄの負極端子１０６と第５の二次電池１０ｅの正極端子１０５とを重ね合わせると共に、第５の二次電池１０ｅの負極端子１０６と第６の二次電池１０ｆの正極端子１０５とを重ね合わせるように、第４〜第６の二次電池１０ｄ〜１０ｆが一列に並べて第２の層２２が形成されている。さらに、第７の二次電池１０ｇの負極端子１０６と第８の二次電池１０ｈの正極端子１０５とを重ね合わせると共に、第８の二次電池１０ｈの負極端子１０６と第９の二次電池１０ｉの正極端子１０５とを重ね合わせるように、第７〜第９の二次電池１０ｇ〜１０ｉが一列に並べられて第３の層２３が形成されている。なお、相互に重ね合わせられた何れの電極端子１０５、１０６においても、当該電極端子１０５、１０６に形成された第１の貫通孔１０５ａ、１０６ａの中心線が互いに実質的に一致するように重ね合わせられている。

このように形成された第３の層２３の上面に、一枚のヒートシンク２４が積層されている。このヒートシンク２４に形成された各第２の貫通孔２４１には、第１のスペーサ２５の凸部２５１がそれぞれ挿入されており、このヒートシンク２４は、各凸部２５１が図４において下方に突出するように積層されている。また、第７の二次電池１０ｇの正極端子１０５と、第６の二次電池１０ｆの負極端子１０６とを同一方向に向けるように、ヒートシンク２４を介して、第３の層２３と第２の層２２とが積層されている。同様に、第４の二次電池１０ｄの正極端子１０５と第３の二次電池１０ｃの負極端子１０６とを同一方向に向けるように、ヒートシンク２４を介して、第２の層２２と第１の層２１とが積層されている。さらに、第１の層２１の下面にヒートシンク２４が積層されている。なお、これらのヒートシンク２４の各第２の貫通孔２１１にも、第１のスペーサ２５又は第２のスペーサ２６の凸部２５１、２６１がそれぞれ挿入されているが、当該各凸部２５１、２６１が同図において上方に突出するように積層されている。また、第２の層２２は、当該第２の層２２の二次電池１０ｄ〜１０ｆの電極端子１０５、１０６と、第１の層２１及び第３の層２３の二次電池１０ａ〜１０ｃ、１０ｇ〜１０ｉの異極端子１０６、１０５とが同一方向に導出するような向きで、即ち、第１の層２１及び第３の層２３と反対の向きで積層されている。

以上のように組み立てられている第１〜第３の層２１〜２３、各ヒートシンク２４、及び、各スペーサ２５、２６は、図４、図９及び図１０に示すように、同一の中心線上に合わせられた各スペーサ２５、２６の各第３の貫通孔２５２、２６２に絶縁スリーブ２９がそれぞれ挿入され、さらに、当該各絶縁スリーブ２９の第４の貫通孔２９１にボルト２７が挿入され、当該ボルト２７及びナット２８が締結されることにより固定されている。

このボルト２７及びナット２８の固定により、二次電池１０ａ〜１０ｉの各電極端子１０５、１０６と、各ヒートシンク２４との間に設けられた各スペーサ２５、２６が、当該電極端子１０５、１０６をヒートシンク２４に対して固定する。

この際に、一つのスペーサ２５、２６により、相互に重ね合わせた状態の二次電池１０ａ〜１０ｉの異極端子１０５、１０６同士を固定するので、当該電極端子１０５、１０６のヒートシンク２４に対する固定と、当該電極端子１０５、１０６同士の電気的な接続とを、同一の部品により行うことが出来、組電池２０の部品点数の削減や当該組電池２０の組立工程の短縮化を図ることが可能となる。

また、二次電池１０ａ〜１０ｉの電極端子１０５、１０６とヒートシンク２４との間にスペーサ２５、２６を介在させることにより、比較的広い面で電極端子１０５、１０６を固定することが可能となるので、固定による電極端子１０５、１０６の変形を防止することが可能となる。

ここで、第１の層２１と第２の層２２との間に積層されたヒートシンク２４では、図４及び図９に示すように、第３の二次電池１０ｃの負極端子１０６と第４の二次電池１０ｄの正極端子１０５との間に位置する第２の貫通孔２４１に、第２のスペーサ２６が挿入されており、この第２のスペーサ２６に挿入された導電スペーサ２６３により、第３の二次電池１０ｃの負極端子１０６と第４の二次電池１０ｄの正極端子１０５とを介して、第１の層２１と第２の層２２とが電気的に接続されている。

同様に、第２の層２２と第３の層２３との間に積層されたヒートシンク２４では、図４に示すように、第６の二次電池１０ｆの負極端子１０６と第７の二次電池１０ｇの正極端子１０５との間に位置する第２の貫通孔２４１に、第２のスペーサ２６が挿入されており、この第２のスペーサ２６に挿入された導電スペーサ２６３により、第６の二次電池１０ｆの負極端子１０６と第７の二次電池１０ｇの正極端子１０５とを介して、第２の層２２と第３の層２３とが電気的に接続されている。

なお、各ヒートシンク２４のそれ以外の第２の貫通孔２４１には、図４、図９及び図１０に示すように、第１のスペーサ２５が挿入されており、この第１のスペーサ２５が挿入されている部分では、各層２１〜２３の間は電気的に絶縁されている。例えば、図１０に示すように、同一のボルト２７により固定された全てのスペーサが、第１のスペーサ２５である場合には、この部分においては第１〜第３の層２１〜２３が電気的に絶縁されている。

従って、９個の二次電池１０ａ〜１０ｉは、上記の２つの第２のスペーサ２６により直列接続されており、各層２１〜２３における二次電池１０ａ〜１０ｉ同士が各電極端子１０５、１０６同士を直接重ね合わせることにより接続され、２つの第２のスペーサ２６を介して、各層２１〜２３が接続されている。なお、本実施形態では、９個の二次電池１０ａ〜１０ｉが直列接続となるように、二次電池１０ａ〜１０ｉの電極端子１０５、１０６の向きを設定すると共に、第１及び第２のスペーサ２５、２６を配置したが、本発明では特にこの配置に限定されず、組電池に要求される容量や電圧等に応じた所望する並列接続や直列接続が得られるように、二次電池の電極端子の向きを任意に設定すると共に、第１及び第２のスペーサを任意に配置することが出来る。

このように、本実施形態に係る組電池２０では、二次電池１０ａ〜１０ｉとヒートシンク２４との間に設けられるスペーサを、異なる層２１〜２３の二次電池１０ａ〜１０ｉ同士を電気的に絶縁する第１のスペーサ２５と、異なる層２１〜２３の二次電池１０ａ〜１０ｉ同士を電気的に接続する第２のスペーサ２６とから選択することにより、要求される容量、電圧等に応じて二次電池間の電気的な接続を任意に設定することが可能となる。

以上のように組み立てられた構造体２１〜２９は、図３に示すように、例えば合成樹脂材料等から構成されている筐体３０に収容されており、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５に組電池用正極端子３１が接続されていると共に、第９の二次電池１０ｉの負極端子１０６に組電池用負極端子３２が接続されており、外部との電気的な接続が可能なように各組電池用電極端子３１、３２が筐体２７から導出している。

以上のように、本実施形態では、ヒートシンクの幅を二次電池の外装部材の幅より狭い幅にすることにより、外装部材の金属層の端面がヒートシンクに届かず、当該金属層の端面と導電性を持つヒートシンクとの接触が防止されるので、外装部材の金属層の端面が外部に露出していてもヒートシンクに対する二次電池の絶縁を維持することが出来、外部との電気絶縁性に優れた二次電池を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、ヒートシンクの幅を二次電池の電極積層体の幅より広くすることにより、ヒートシンクにより二次電池の外装部材に対して実質的に均一な面圧を印可することが可能となる。

さらに、本実施形態では、一つのスペーサにより、相互に重ね合わせた状態の電極端子同士を固定するので、当該電極端子のヒートシンクに対する固定と、当該電極端子同士の電気的な接触とを、同一の部品により行うことが出来、組電池の部品点数の削減や組電池の組立工程の短縮化を図ることが可能となる。

また、二次電池の電極端子とヒートシンクとの間にスペーサを介在させることにより、比較的広い面で電極端子を固定することが可能となるので、固定による電極端子の変形を防止することが可能となる。

さらに、本実施形態では、二次電池とヒートシンクとの間に設けられるスペーサを、異なる層の二次電池同士を絶縁する第１のスペーサと、異なる層の二次電池同士を電気的に接続する第２のスペーサとから選択することにより、組電池に要求される容量、電圧等に応じて、二次電池間の電気的な接続を任意に設定することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであ
って、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に
開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

図１は、本発明の実施形態に係る二次電池の全体の平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った二次電池の断面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る複数の二次電池により構成される組電池を示す図であり、図３（Ａ）はその正面図、図３（Ｂ）はその側面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のIIIC-IIIC線に沿った断面図である。図４は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す組電池の分解斜視図である。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられるヒートシンクを示す図であり、図５（Ａ）はその斜視図、図５（Ｂ）はその平面図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）のVC-VC線に沿った断面図、図５（Ｄ）は図５（Ｂ）のVD-VD線に沿った断面図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる第１のスペーサを示す図であり、図６（Ａ）はその斜視図、図６（Ｂ）はその平面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のVIC-VIC線に沿った断面図、図６（Ｄ）は図６（Ｂ）のVID-VID線に沿った断面図である。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる第２のスペーサを示す図であり、図７（Ａ）はその斜視図、図７（Ｂ）はその平面図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）のVIIC-VIIC線に沿った断面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）のVIID-VIID線に沿った断面図である。図８（Ａ）〜（Ｃ）は、図３（Ａ）〜（Ｃ）の組電池に用いられる絶縁スリーブを示す図であり、図８（Ａ）はその斜視図、図８（Ｂ）はその側面図、図８（Ｃ）はその正面図である。図９は、図３（Ａ）のIX部の拡大断面図である。図１０は、図３（Ａ）のX部の拡大断面図である。

符号の説明

１０、１０ａ〜１０ｉ…二次電池
１０１…電極積層体
１０２…正極板
１０２ａ…正極側集電体
１０３…セパレータ
１０４…負極板
１０４ａ…負極側集電体
１０５…正極端子
１０５ａ…第１の貫通孔
１０６…負極端子
１０６ａ…第１の貫通孔
１０７…上部外装部材
１０８…下部外装部材
２０…組電池
２１〜２３…第１〜第３の層
２４…ヒートシンク
２４１…第２の貫通孔
２５…第１のスペーサ
２５１…凸部
２５２…第３の貫通孔
２６…第２のスペーサ
２６１…凸部
２６２…第３の貫通孔
２６３…導電スリーブ
２７…ボルト
２８…ナット
２９…絶縁スリーブ
２９１…第４の貫通孔
３０…筐体
３１、３２…組電池用端子
Ｗ_１…電極積層体の幅
Ｗ_２…二次電池の幅
Ｗ_３…ヒートシンクの幅

Claims

セパレータを介して積層された電極板を有する電極積層体と、
前記電極積層体を収容して封止する外装部材と、
前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子と、
前記外装部材に積層された導電性を持つ放熱手段と、を備えた二次電池であって、
前記放熱手段は、前記外装部材の幅より狭い幅を有する二次電池。
前記放熱手段は、前記電極積層体の幅より広い幅を有する請求項１記載の二次電池。
前記電極端子と前記放熱手段との間に設けられ、前記電極端子を前記放熱手段に対して固定する固定手段をさらに備えた請求項１又は２記載の二次電池。
前記固定手段は、一の前記二次電池の電極端子と他の前記二次電池の電極端子とを重ね合わせた状態で、前記一の二次電池の電極端子と前記他の二次電池の電極端子とを前記放熱手段に対して固定する請求項３記載の二次電池。
前記固定手段は、絶縁性材料から成る第１の固定手段を含む請求項３又は４記載の二次電池。
前記固定手段は、導電性部材を有する第２の固定手段を含む請求項３〜５の何れかに記載の二次電池。
セパレータを介して積層された電極板を持つ電極積層体、前記電極積層体を収容して封止する外装部材、及び、前記電極積層体に接続されると共に前記外装部材の外周縁から一部が導出した電極端子を有する２以上の二次電池と、
前記各二次電池の外装部材に積層された少なくとも１つの導電性を持つ放熱手段と、を備えた組電池であって、
前記放熱手段は、前記各二次電池の外装部材の幅より狭い幅を有する組電池。
前記放熱手段は、前記各二次電池の電極積層体の幅より広い幅を有する請求項７記載の組電池。
前記各二次電池の電極端子と前記放熱手段との間に設けられ、前記電極端子を前記放熱手段に対して固定する固定手段をさらに備えた請求項７又は８記載の組電池。
前記固定手段は、一の前記二次電池の電極端子と他の前記二次電池の電極端子とを重ね合わせた状態で、前記一の二次電池の電極端子と前記他の二次電池の電極端子とを前記放熱手段に対して固定する請求項９記載の組電池。
前記固定手段は、絶縁性材料から成る第１の固定手段を含む請求項９又は１０記載の組電池。
前記固定手段は、導電性部材を有する第２の固定手段を含む請求項９〜１１の何れかに記載の組電池。