JP2007220391A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の単位電池が直列に接続されてなる組電池であって、端子間露出面を通じた、総出力端子間（正極総出力端子と負極総出力端子との間）の沿面放電が防止された組電池を提供する。
【解決手段】本発明の組電池２００は、電池ユニット２０１と出力端子構造体２０２とを備えている。出力端子構造体２０２は、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に位置する端子間露出面２１１ｃを通じて、正極総出力端子２２０から負極総出力端子２３０に至る経路において、絶縁露出面２１１を通る部分を沿面経路としたとき、沿面経路の距離が最小となる最小沿面経路Ｒ１の沿面距離をＬ（ｍｍ）、極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の単位電池が直列に接続されてなる組電池に関する。

従来より、複数の単位電池を直列に接続した組電池が、多数知られている。この組電池を構成する単位電池では、正極と負極との沿面距離が十分でないために、何らかの原因により、正極と負極との間の絶縁破壊が生じ、沿面放電が生じてしまうことがあった。これにより、組電池の出力低下が生じることがあった。

これに対し、近年、組電池を構成する単位電池の正極と負極との間の短絡を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
実開平７−２２４５６号公報

特許文献１の組電池は、密閉型のニッケルカドミウム蓄電池を複数（実施例では３ヶ）、直列に接続してなる組電池である。特許文献１では、組電池を構成する各蓄電池（単位電池）の陽極端子の周囲に、円筒形状をなす樹脂製の保護キャップを配置している。これにより、単位電池の陽極と陰極との間の沿面距離を増大させ、両極間の短絡を抑制できることが記載されている。

ところが、特許文献１の組電池では、総出力端子である陽極出力端子と陰極出力端子との間の沿面放電については、何ら対策が施されていない。特許文献１の組電池は、複数の蓄電池（単位電池）が直列に接続された組電池であるため、陽極出力端子と陰極出力端子との間の電位差は、単位電池の電極間の電位差に比べて極めて大きくなる。このため、陽極出力端子と陰極出力端子との間では、単位電池の電極間に比べて、沿面放電が生じ易くなる。例えば、電池収容容器の露出面のうち、陽極出力端子と陰極出力端子との間に位置する端子間露出面に、電解液や埃が付着したり、結露等により水分が付着した場合には、両出力端子間の絶縁破壊が生じ、沿面放電が生じる危険性が高かった。

特に、近年では、組電池において高出力化の要求が高まっている。組電池の高出力化に伴い、より一層、両出力端子間での沿面放電が生じ易くなるため、両出力端子間の沿面放電を防止できる技術が求められていた。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、複数の単位電池が直列に接続されてなる組電池であって、端子間露出面を通じた、総出力端子間（正極総出力端子と負極総出力端子との間）の沿面放電が防止された組電池を提供することを目的とする。

その解決手段は、複数の単位電池が直列に接続されてなる電池ユニットと、上記電池ユニットに電気的に接続されてなる正極総出力端子及び負極総出力端子、並びに上記正極総出力端子及び上記負極総出力端子を保持する保持部材であって、少なくとも上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との間で外部に露出する端子間絶縁露出面、を有する絶縁体を含む保持部材、を備える出力端子構造体と、を有する組電池であって、上記出力端子構造体は、上記保持部材の外部に露出する露出面のうち、上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との間に位置する端子間露出面を通じて、上記正極総出力端子から上記負極総出力端子に至る経路において、上記端子間絶縁露出面を通る部分を沿面経路としたとき、上記沿面経路の距離が最小となる最小沿面経路の沿面距離をＬ（ｍｍ）、上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たす組電池である。

本発明の組電池では、出力端子構造体が、沿面経路の距離が最小となる最小沿面経路の沿面距離をＬ（ｍｍ）、正極総出力端子と負極総出力端子との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。このように、最小沿面経路の沿面距離ＬをＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）以上とすることで、端子間露出面において、正極総出力端子と負極総出力端子との間の沿面放電を防止することができる。具体的には、端子間露出面に電解液が付着したり、結露等により水分が付着したりして、正極総出力端子と負極総出力端子との間で沿面放電が生じやすい状態になった場合でも、両総出力端子間の電気的絶縁を保持することができる。

なお、沿面経路とは、保持部材の端子間露出面を通じて正極総出力端子から負極総出力端子に至る経路（以下、端子間経路ともいう）のうち、端子間絶縁露出面を通る部分をいう。従って、端子間経路が端子間絶縁露出面のみを通る場合は、端子間経路が沿面経路となる。一方、端子間経路の途中に、金属体等の導電体が含まれている場合には、導電体を通る部分を除き、端子間絶縁露出面のみを通る部分が沿面経路となる。

また、最小沿面経路の沿面距離Ｌとは、沿面経路が最小となる端子間経路における沿面経路の長さをいう。従って、沿面経路が最小となる端子間経路が、端子間絶縁露出面のみを通る場合は、沿面経路が最小となる端子間経路の全長が、沿面距離Ｌとなる。一方、沿面経路が最小となる端子間経路の途中に、金属体等の導電体が含まれている場合には、導電体を通る部分を除き、端子間絶縁露出面のみを通る部分の長さが、沿面距離Ｌとなる。

また、本発明の組電池は、露出面のうち端子間露出面のみを通じた、正極総出力端子と負極総出力端子との間の沿面放電を防止する組電池であり、端子間露出面とは異なる露出面を通じて生じる沿面放電については考慮していない。
また、組電池を構成する単位電池とは、１ヶの発電要素を有する単電池に限らず、複数の単電池が一体に成形されてなるモジュール電池をも含む。

さらに、上記の組電池であって、前記端子間絶縁露出面は、凹凸形状をなす端子間絶縁凹凸面を含み、前記最小沿面経路は、上記端子間絶縁凹凸面を経由する経路である組電池とすると良い。

本発明の組電池では、絶縁体の端子間絶縁露出面が、凹凸形状をなす端子間絶縁凹凸面を含んでいる。しかも、最小沿面経路が、端子間絶縁凹凸面を経由する経路となっている。このため、最小沿面経路の沿面距離Ｌを同一とするならば、最小沿面経路が平面のみを経由する経路である場合に比べて、当該平面に沿う方向の寸法を小さくすることができる。従って、本発明の組電池では、最小沿面経路が平面のみを経由する経路である場合に比べて、出力端子構造体（保持部材）を小さくすることができるので、組電池全体の小型化を図ることができる。

さらに、上記いずれかの組電池であって、前記端子間電圧Ｔは２００Ｖ以上である組電池とすると良い。

組電池が高出力になるにしたがって、正極総出力端子と負極総出力端子との間で沿面放電が生じ易くなる。電気自動車やハイブリッド自動車などに用いる組電池では、正極総出力端子と負極総出力端子との端子間電圧Ｔが２００Ｖ以上となることがある。このような高出力の組電池では、正極総出力端子と負極総出力端子との間で沿面放電が生じる危険性が極めて高くなる。

これに対し、本発明の組電池では、前述のように、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしているので、端子間電圧Ｔが２００Ｖ以上であっても、正極総出力端子と負極総出力端子との間の沿面放電を防止することができる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（実施例１）
まず、本実施例１にかかる組電池２００を構成するリチウムイオン二次電池１００（単位電池）について説明する。リチウムイオン二次電池１００は、図１に示すように、直方体形状のケース１１０と、安全弁１４０と、正極端子１２０と、負極端子１３０と、電極体１５０とを備える角形密閉式電池である。

ケース１１０は、金属からなり、直方体形状の収容空間をなす角形収容部１１１と、金属製の蓋部１１２とを有している。ケース１１０（角形収容部１１１）の内部には、電極体１５０、正極集電部材１２２、負極集電部材１３２、図示しない電解液などが収容されている。正極集電部材１２２及び負極集電部材１３２は、細長板形状の金属部材であり、それぞれ、正極端子１２０及び負極端子１３０に接続されている。電解液は、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＥＣ（ジエチルカーボネート）との混合有機溶媒１リットルに対し、溶質として過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）を１グラムの割合で添加した電解液である。

蓋部１１２には、貫通孔１１２ｂが形成されている。この貫通孔１１２ｂは、円盤状をなす金属製の安全弁１４０により、ケース１１０の外側から封止されている。具体的には、安全弁１４０が、貫通孔１１２ｂを封止するように、蓋部１１２の外側面１１２ｆ上に溶接されている。これにより、ケース１１０の内圧が開弁圧Ｐ（例えば、０．６ＭＰａ）を超えると、安全弁１４０が開裂することでケース１１０の封止が開放され、ケース１１０内のガスを外部に排出することができる。

電極体１５０は、断面長円状をなし、帯状の正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７を捲回してなる扁平型の捲回体である。この電極体１５０は、その軸線方向（図１において左右方向）の一方端部（図１において右端部）に位置し、正極板１５５の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部１５５ｂと、他方端部（図１において左端部）に位置し、負極板１５６の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部１５６ｂとを有している。正極板１５５には、正極捲回部１５５ｂを除く部位に、正極活物質を含む正極合材が塗工されている。同様に、負極板１５６には、負極捲回部１５６ｂを除く部位に、負極活物質を含む負極合材が塗工されている。
なお、本実施例１のリチウムイオン二次電池１００では、電池電圧（正極端子１２０と負極端子１３０との端子間電圧）が約５Ｖとなっている。

次に、本実施例１にかかる組電池２００について説明する。組電池２００は、図２に示すように、電池ユニット２０１と、出力端子構造体２０２とを備えている。なお、図２では、電池ユニット２０１の構成部品のうち、リチウムイオン二次電池１００の一部のみを破線で示し、他の構成部品については図示を省略しており、電池ユニット２０１の占有領域を実線で囲んで示している。

電池ユニット２０１は、図２に破線で示すように、複数（例えば、４０ヶ）のリチウムイオン二次電池１００が、図示しない導電部材を介して、直列に接続されてなる。詳細には、図２において手前側から奥側に向かって１列に並ぶ２０ヶのリチウムイオン二次電池１００が、直列に接続されて１組の電池列をなしている。さらに、この電池列が、図２において左右方向に２組並んで配置されており、各電池列のうち図２において最も奥側に位置する２ヶのリチウムイオン二次電池１００が、直列に接続されている。このようにして、電池ユニット２０１を構成する全てのリチウムイオン二次電池１００が、直列に接続されている。
なお、本実施例１では、リチウムイオン二次電池１００が単位電池に相当する。

出力端子構造体２０２は、電池ユニット２０１に電気的に接続されてなる正極総出力端子２２０及び負極総出力端子２３０と、正極総出力端子２２０及び負極総出力端子２３０を保持する保持部材２１０とを備えている。

正極総出力端子２２０は、電池ユニット２０１を構成するリチウムイオン二次電池１００のうち、図２において右側の電池列の最も手前側に位置するリチウムイオン二次電池１００の正極端子１２０と、図示しない導電部材により接続されている。負極総出力端子２３０は、電池ユニット２０１を構成するリチウムイオン二次電池１００のうち、図２において左側の電池列の最も手前側に位置するリチウムイオン二次電池１００の負極端子１３０と、図示しない導電部材により接続されている。これにより、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧Ｔ（Ｖ）を、電池ユニット２０１の総電圧に一致させている。例えば、４０ヶのリチウムイオン二次電池１００を直列に接続して電池ユニット２０１を構成している場合は、端子間電圧Ｔは約２００Ｖとなる。

保持部材２１０は、直方体形状の本体部２１５と、この本体部２１５から突出する２つの突起部２１６とを有している。この保持部材２１０は、電気絶縁性及び耐電解液性を有する樹脂製である。このため、本実施例１では、図３に示すように、保持部材２１０の外部に露出する露出面２１１のうち、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に位置する端子間露出面２１１ｃの全体が、電気絶縁性を有する端子間絶縁露出面２１１ｆとなる。なお、本実施例１では、端子間露出面２１１ｃ（端子間絶縁露出面２１１ｆ）は、９ヶの露出面２１１により構成されている。

これにより、本実施例１では、出力端子構造体２０２において、保持部材２１０の端子間露出面２１１ｃを通じて、正極総出力端子２２０から負極総出力端子２３０に至る経路（端子間経路）は、いずれも端子間絶縁露出面２１１ｆに沿った沿面経路となる。ここで、図３は、出力端子構造体２０２を、正極総出力端子２２０の中心軸Ｃ１及び負極総出力端子２３０の中心軸Ｃ２を通る位置で、中心軸Ｃ１，Ｃ２に沿って切断した断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する）である。なお、図３では、出力端子構造体２０２の内部の図示を省略している。

特に、本実施例１の保持部材２１０では、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に、２つの突起部２１６を配置している。これにより、図３に示すように、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に位置する端子間露出面２１１ｃ（端子間絶縁露出面２１１ｆ）に、端子間絶縁凹凸面２１１ｂを設けることができる。
なお、保持部材２１０は、例えば、樹脂の射出成形により製造することができる。

ところで、本実施例１の組電池２００では、沿面経路の距離が最小となる最小沿面経路Ｒ１は、図３の切断面において、端子間絶縁露出面２１１ｆに沿って、正極総出力端子２２０と端子間絶縁露出面２１１ｆとの接点Ｄと、負極総出力端子２３０と端子間絶縁露出面２１１ｆとの接点Ｅとを結ぶ経路となる。ここで、最小沿面経路Ｒ１の沿面距離をＬ（ｍｍ）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、本実施例１の組電池２００では、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。例えば、端子間電圧Ｔが２００Ｖであるときは、沿面距離Ｌを２０ｍｍ以上（例えば、Ｌ＝５０ｍｍ）としている。

このように、最小沿面経路Ｒ１の沿面距離ＬをＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）以上とすることで、端子間露出面２１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面２１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止することができる。具体的には、端子間露出面２１１ｃ（端子間絶縁露出面２１１ｆ）に電解液や埃が付着したり、結露等により水分が付着したりして、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じやすい状態になった場合でも、両総出力端子２２０，２３０間の電気的絶縁を保持することができる。このことは、後述する沿面放電試験の結果より明らかである。

なお、本実施例１の組電池２００は、端子間露出面２１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面２１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止する組電池である。従って、端子間露出面２１１ｃとは異なる露出面２１１（例えば、図２において手前側を向く、第１側方露出面２１１ｄ）を通じて生じる沿面放電については考慮していない。

ところで、本実施例１の組電池２００では、図３に示すように、最小沿面経路Ｒ１が、端子間絶縁凹凸面２１１ｂを経由する経路となっている。このため、最小沿面経路Ｒ１の沿面距離Ｌを同一とするならば、最小沿面経路Ｒ１を平面（本体部２１５の端子間絶縁露出面２１１ｆ）のみを経由する経路とする場合に比べて、当該平面に沿う方向（図３において左右方向）の寸法を小さくすることができる。従って、本実施例１の組電池２００では、最小沿面経路Ｒ１を平面（本体部２１５の端子間絶縁露出面２１１ｆ）のみを経由する経路とする場合に比べて、出力端子構造体２０２（保持部材２１０）を小さくすることができるので、組電池全体の小型化を図ることができる。

ここで、本実施例１の組電池２００において、端子間電圧Ｔを２００Ｖとした場合に、沿面距離Ｌを３０ｍｍとした組電池をサンプル１、沿面距離Ｌを５０ｍｍとした組電池をサンプル２とする。さらに、端子間電圧Ｔを３００Ｖとした場合に、沿面距離Ｌを２００ｍｍとした組電池をサンプル３、沿面距離Ｌを３００ｍｍとした組電池をサンプル４とする。なお、沿面距離Ｌは、突起部２１６の突出高さを変えることで、その距離を調整している。

（実施例２）
次に、実施例２にかかる組電池３００について説明する。本実施例２の組電池３００は、実施例１の組電池２００と比べて、出力端子構造体（詳細には、保持部材）の形状のみが異なり、その他については同様である。

本実施例２の組電池３００は、実施例１と同様の電池ユニット２０１（図２参照）と、実施例１とは異なる出力端子構造体３０２（図４参照）とを備えている。本実施例２の出力端子構造体３０２は、図４（図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する）に示すように、実施例１の出力端子構造体２０２と比べて、保持部材の突起部の形状のみが異なっている。具体的には、実施例１では、突起部として、直方体形状の突起部２１６を設けたが、本実施例２では、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０とを結ぶ方向に直交する方向（図４において紙面に直交する方向）に、端子間露出面３１１ｃの全体にわたって延びる断面円錐状の突起部３１６を設けている。

本実施例２の組電池３００では、最小沿面経路Ｒ２は、図４の切断面において、端子間絶縁露出面３１１ｆに沿って、正極総出力端子２２０と端子間絶縁露出面３１１ｆとの接点Ｄと、負極総出力端子２３０と端子間絶縁露出面３１１ｆとの接点Ｅとを結ぶ経路となる。ここで、最小沿面経路Ｒ２の沿面距離をＬ（ｍｍ）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、本実施例２の組電池３００でも、実施例１の組電池２００と同様に、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。

このように、最小沿面経路Ｒ２の沿面距離ＬをＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）以上とすることで、端子間露出面３１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面３１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止することができる。具体的には、端子間露出面３１１ｃ（端子間絶縁露出面３１１ｆ）に電解液や埃が付着したり、結露等により水分が付着したりして、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じやすい状態になった場合でも、両総出力端子２２０，２３０間の電気的絶縁を保持することができる。このことは、後述する沿面放電試験の結果より明らかである。

なお、本実施例２の組電池３００は、端子間露出面３１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面３１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止する組電池である。従って、端子間露出面３１１ｃとは異なる露出面３１１（例えば、図２において手前側を向く、第１側方露出面３１１ｄ）を通じて生じる沿面放電については考慮していない。

（実施例３）
次に、実施例３にかかる組電池４００について説明する。本実施例３の組電池４００は、実施例１の組電池２００と比べて、出力端子構造体（詳細には、保持部材）の形状のみが異なり、その他については同様である。

本実施例３の組電池４００は、実施例１と同様の電池ユニット２０１（図２参照）と、実施例１とは異なる出力端子構造体４０２（図５参照）とを備えている。本実施例３の出力端子構造体４０２は、図５（図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する）に示すように、実施例１の出力端子構造体２０２と比べて、保持部材の形状のみが異なっている。具体的には、実施例１では、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に突起部２１６を設けたが、本実施例３では、両総出力端子２２０，２３０間に、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０とを結ぶ方向に直交する方向（図５において紙面に直交する方向）に、端子間露出面４１１ｃの全体にわたって延びる溝部４１６を設けている。

本実施例３の組電池４００では、最小沿面経路Ｒ３は、図５の切断面において、端子間絶縁露出面４１１ｆに沿って、正極総出力端子２２０と端子間絶縁露出面４１１ｆとの接点Ｄと、負極総出力端子２３０と端子間絶縁露出面４１１ｆとの接点Ｅとを結ぶ経路となる。ここで、最小沿面経路Ｒ３の沿面距離をＬ（ｍｍ）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、本実施例３の組電池４００でも、実施例１の組電池２００と同様に、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。

このように、最小沿面経路Ｒ３の沿面距離ＬをＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）以上とすることで、端子間露出面４１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面４１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止することができる。具体的には、端子間露出面４１１ｃ（端子間絶縁露出面４１１ｆ）に電解液や埃が付着したり、結露等により水分が付着したりして、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じやすい状態になった場合でも、両総出力端子２２０，２３０間の電気的絶縁を保持することができる。このことは、後述する沿面放電試験の結果より明らかである。

なお、本実施例３の組電池４００は、端子間露出面４１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面４１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止する組電池である。従って、端子間露出面４１１ｃとは異なる露出面４１１（例えば、図２において手前側を向く、第１側方露出面４１１ｄ）を通じて生じる沿面放電については考慮していない。

（実施例４）
次に、実施例４にかかる組電池５００について説明する。本実施例４の組電池５００は、実施例１の組電池２００と比べて、出力端子構造体（詳細には、保持部材）の形状のみが異なり、その他については同様である。

本実施例４の組電池５００は、実施例１と同様の電池ユニット２０１（図２参照）と、実施例１とは異なる出力端子構造体５０２（図６参照）とを備えている。本実施例４の出力端子構造体５０２は、図６（図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する）に示すように、実施例１の出力端子構造体２０２と比べて、保持部材の形状のみが異なっている。具体的には、実施例１では、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間に突起部２１６を設けたが、本実施例３では、両総出力端子２２０，２３０間に、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０とを結ぶ方向に直交する方向（図６において紙面に直交する方向）に、端子間露出面５１１ｃの全体にわたって延びる断面Ｕ字状の溝部５１６を設けている。

本実施例４の組電池５００では、最小沿面経路Ｒ４は、図６の切断面において、端子間絶縁露出面５１１ｆに沿って、正極総出力端子２２０と端子間絶縁露出面５１１ｆとの接点Ｄと、負極総出力端子２３０と端子間絶縁露出面５１１ｆとの接点Ｅとを結ぶ経路となる。ここで、最小沿面経路Ｒ４の沿面距離をＬ（ｍｍ）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、本実施例３の組電池４００でも、実施例１の組電池２００と同様に、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たしている。

このように、最小沿面経路Ｒ３の沿面距離ＬをＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）以上とすることで、端子間露出面５１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面５１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止することができる。具体的には、端子間露出面５１１ｃ（端子間絶縁露出面５１１ｆ）に電解液や埃が付着したり、結露等により水分が付着したりして、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じやすい状態になった場合でも、両総出力端子２２０，２３０間の電気的絶縁を保持することができる。このことは、後述する沿面放電試験の結果より明らかである。

なお、本実施例４の組電池５００は、端子間露出面５１１ｃにおいて（端子間絶縁露出面５１１ｆを通じて）、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間の沿面放電を防止する組電池である。従って、端子間露出面５１１ｃとは異なる露出面５１１（例えば、図２において手前側を向く、第１側方露出面５１１ｄ）を通じて生じる沿面放電については考慮していない。

（比較例１）
次に、比較例１の組電池６００について説明する。本比較例１の組電池６００は、実施例１の組電池２００と比較して、出力端子構造体（詳細には、保持部材）の形状のみが異なり、その他については同様である。
本比較例１の組電池６００は、図７に示すように、実施例１と同様の電池ユニット２０１と、実施例１とは異なる出力端子構造体６０２とを備えている。本比較例１の出力端子構造体６０２は、図８（図７のＢ−Ｂ矢視断面図に相当する）に示すように、実施例１の出力端子構造体２０２と比べて、保持部材の形状のみが異なっている。

具体的には、本比較例１の保持部材６１０は、直方体形状の本体部６１５と、円筒形状のリング部材６１６とを有している。本体部６１５及びリング部材６１６は、いずれも電気絶縁性を有する樹脂製である。リング部材６１６は、正極総出力端子２２０の周囲と、負極総出力端子２３０の周囲とを包囲するように、２ヶ、本体部６１５の露出面６１１上に固着されている。

本比較例１の組電池６００では、最小沿面経路Ｒ５は、図８の切断面において、端子間露出面６１１ｃ（端子間絶縁露出面６１１ｆ）に沿って、正極総出力端子２２０と端子間露出面６１１ｃとの接点Ｄと、負極総出力端子２３０と端子間露出面６１１ｃとの接点Ｅとを結ぶ経路となる。なお、本比較例１の組電池６００では、最小沿面経路Ｒ５の沿面距離Ｌが１０ｍｍ、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との端子間電圧Ｔが２００Ｖである。従って、本比較例１の組電池６００では、実施例１とは異なり、Ｌ＜ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）となる。ここで、本比較例１の組電池６００をサンプル５とする。

（比較例２）
比較例２の組電池は、実施例１の組電池２００と比較して、突起部２１６の突出高さを低くして、Ｌ＜ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）とした点が異なり、その他については同様である。具体的には、例えば、端子間電圧Ｔを３００Ｖとした場合に、沿面距離Ｌを８０ｍｍとしている。この組電池をサンプル６とする。

（沿面放電試験）
次に、実施例１の組電池２００（サンプル１〜４）及び比較例１，２の組電池（サンプル５，６）について、沿面放電試験を行った。
具体的には、ます、各サンプルについて、ＳＯＣ１００％まで充電を施した。次いで、各サンプルの出力端子構造体（出力端子構造体２０２等）の端子間露出面（端子間露出面２１１ｃ等）に、電解液を散布して付着させた。このように、各サンプルについて、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じやすい状態とし、その後の様子を観察した。

すると、比較例１，２の組電池（サンプル５，６）では、端子間露出面を通じて、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じた（アークが発生した）。これに対し、実施例１の組電池２００（サンプル１〜４）では、何ら変化がなく、沿面放電は生じなかった。

また、各サンプル（ＳＯＣ１００％）の端子間露出面に、電解液の代わりにｐＨ１の酸性水溶液を散布して、その後の様子を観察した。すると、電解液を付着させたときと同様に、比較例１，２の組電池（サンプル５，６）では、正極総出力端子２２０と負極総出力端子２３０との間で沿面放電が生じた（アークが発生した）。これに対し、実施例１の組電池２００（サンプル１〜４）では、何ら変化がなく、沿面放電は生じなかった。

さらに、実施例１〜４の組電池２００〜５００、及び比較例１，２の組電池６００等について、沿面距離Ｌ（ｍｍ）及び端子間電圧Ｔ（Ｖ）の値を様々に異ならせたサンプルを作製し、各サンプルについて、上述の沿面放電試験を行った。
さらには、電池ユニットを構成する単位電池として、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池、鉛蓄電池等の二次電池や、マンガン乾電池、アルカリ乾電池、リチウム電池等の一次電池など、様々な種類の電池を用い、実施例１〜４の組電池２００〜５００、及び比較例１，２の組電池６００等と同様にして、各種の組電池を作製した。これらの組電池についても、沿面距離Ｌ（ｍｍ）及び端子間電圧Ｔ（Ｖ）の値を様々に異ならせたサンプルを作製し、各サンプルについて、上述の沿面放電試験を行った。

以上のように実施した沿面放電試験の結果を図９に示す。ここで、図９においてハッチングで示す領域には、沿面放電が生じなかったサンプル（サンプル１〜４など）が含まれており、ハッチングのない領域には、沿面放電が生じたサンプル（サンプル５，６など）が含まれている。図９においてハッチングで示す領域は、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たす領域となる。この結果より、Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たす組電池では、正極総出力端子と負極総出力端子との間の沿面放電を防止できるといえる。

以上において、本発明を実施例１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１〜４の組電池２００〜５００では、保持部材を、電気絶縁性を有する樹脂により構成したが、樹脂に限らず、セラミック等の電気絶縁性を有する部材で構成しても良い。さらに、保持部材全体を、樹脂等の電気絶縁性を有する部材で構成する必要はなく、一部に金属等の導電体を含んでいても良い。

実施例１〜４にかかるリチウムイオン二次電池１００の断面図である。 実施例１〜４にかかる組電池２００〜５００の斜視概略図である。 実施例１にかかる出力端子構造体２０２の断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する。 実施例２にかかる出力端子構造体３０２の断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する。 実施例３にかかる出力端子構造体４０２の断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する。 実施例４にかかる出力端子構造体５０２の断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図に相当する。 比較例１にかかる組電池６００の斜視概略図である。 比較例１にかかる出力端子構造体６０２の断面図であり、図７のＢ−Ｂ矢視断面図に相当する。 沿面放電試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１００ リチウムイオン二次電池（単位電池）
２００，３００，４００，５００ 組電池
２０１ 電池ユニット
２０２，３０２，４０２，５０２ 出力端子構造体
２１０，３１０，４１０，５１０ 保持部材（絶縁体）
２１１，３１１，４１１，５１１ 露出面
２１１ｂ，３１１ｂ，４１１ｂ，５１１ｂ 端子間絶縁凹凸面
２１１ｃ，３１１ｃ，４１１ｃ，５１１ｃ 端子間露出面
２１１ｆ，３１１ｆ，４１１ｆ，５１１ｆ 端子間絶縁露出面
２２０ 正極総出力端子
２３０ 負極総出力端子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 最小沿面経路
Ｌ 沿面距離
Ｔ 端子間電圧

Claims (3)

1. 複数の単位電池が直列に接続されてなる電池ユニットと、
   上記電池ユニットに電気的に接続されてなる正極総出力端子及び負極総出力端子、並びに
   上記正極総出力端子及び上記負極総出力端子を保持する保持部材であって、
   少なくとも上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との間で外部に露出する端子間絶縁露出面、を有する絶縁体を含む保持部材、
   を備える出力端子構造体と、
   を有する組電池であって、
   上記出力端子構造体は、
   上記保持部材の外部に露出する露出面のうち、上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との間に位置する端子間露出面を通じて、上記正極総出力端子から上記負極総出力端子に至る経路において、上記端子間絶縁露出面を通る部分を沿面経路としたとき、
   上記沿面経路の距離が最小となる最小沿面経路の沿面距離をＬ（ｍｍ）、
   上記正極総出力端子と上記負極総出力端子との端子間電圧をＴ（Ｖ）とすると、
   Ｌ≧ＥＸＰ（０．０１５×Ｔ）の関係を満たす
   組電池。
2. 請求項１に記載の組電池であって、
   前記端子間絶縁露出面は、凹凸形状をなす端子間絶縁凹凸面を含み、
   前記最小沿面経路は、上記端子間絶縁凹凸面を経由する経路である
   組電池。
3. 請求項１または請求項２に記載の組電池であって、
   前記端子間電圧Ｔは２００Ｖ以上である
   組電池。

Images