JP2007311124A

JP2007311124A - 電池パックおよび車両

Info

Publication number: JP2007311124A
Application number: JP2006137917A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakamura; 好志中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29
Also published as: US20090173559A1; EP2019441A1; EP2019441A4; WO2007132622A1; CN101449406A; CN101449406B

Abstract

【課題】バイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和することが可能な電池パックおよびその電池パックを搭載する車両を提供する。
【解決手段】筐体１０１は自動車の動力源等に用いられるバイポーラ２次電池を内部に収容する。筐体１０１はバイポーラ２次電池（複数の電池構成体）のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する内壁部１０３，１０４を含む。筐体１０１は、さらに、内壁部１０３，１０４にそれぞれ対応する外壁部１０５，１０６を含む。外壁部１０５，１０６の各々において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。バイポーラ２次電池を筐体１０１に収容することによって、バイポーラ２次電池を拘束し、かつ、冷却するための構成を簡単にすることができるとともに、バイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電池パックおよびその電池パックを備える車両に関し、特にバイポーラ２次電池および筐体を備える電池パックと、その電池パックを搭載する車両とに関する。

従来の２次電池の収納および冷却に関し、たとえば特開２００１−２９７７４０号公報（特許文献１）は、複数の電池モジュールを安定に拘束できるとともに電池モジュールの交換が容易になることを目的とした電池モジュールのマウントフレームおよびこれを用いた電池モジュールのマウント方法を開示する。このマウントフレームには複数の電池モジュールの着脱が自在になるように複数の孔が形成される。また、このマウントフレームは電池モジュールの冷却手段として放熱フィンあるいは冷媒通路を備える。
特開２００１−２９７７４０号公報特開２００４−４７１６１号公報特開２００４−５５１６９号公報特開２００５−１１６４５９号公報特開２００４−４７２６２号公報

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度を達成できるリチウム２次イオン電池が開発され使用されている。リチウム２次イオン電池をハイブリッド自動車や電気自動車等に用いる場合には、大出力を確保するために複数の単位電池（電池セル）が直列に接続される。

しかし、接続部材を介して電池を接続すると接続部材の電気抵抗によって電池の出力が低下する。さらに電池の全体の体積に対して接続部材が占有する体積の割合が大きくなるほど電池の電池の出力密度やエネルギー密度が低下する。

バイポーラ２次電池はこのような問題を解決可能な電池の１つであり、電池セル間の抵抗を低減することを可能にするともに小型化を可能にする。バイポーラ２次電池は一般的に電解質を介して複数のバイポーラ電極を積層した構造を有する。ここで、バイポーラ電極とは、たとえばシート状に形成された集電部材の一方の面に正極活物質層が形成され、集電箔の他方の面に負極活物質層が形成された電極のことを意味するものとする。バイポーラ２次電池の形状は様々であるが、一例を示すとたとえば薄板状である。

バイポーラ２次電池を充放電させた場合にはバイポーラ電極の積層方向に電流が流れる。これによりジュール熱が生じてバイポーラ２次電池の温度が上昇する。たとえばバイポーラ２次電池の形状が上述のような薄板状の場合には、バイポーラ電極の積層方向には熱伝導がスムーズに行なわれるため均一な温度分布が得られやすい。しかしながらバイポーラ電極の積層方向に直交する平面に沿った方向（板の面に沿った方向）においては温度分布の偏りが生じやすい。

特開２００１−２９７７４０号公報（特許文献１）が開示するマウントフレームに収納される電池モジュールの形状は上述の直方体である。しかしながら特開２００１−２９７７４０号公報（特許文献１）では２次電池の種類は特に示されていない。よってバイポーラ２次電池を上記のマウントフレームに搭載して電池を充放電させる場合には、バイポーラ電極の積層方向に直交する面に平行な方向におけるバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できない（温度分布を均一にできない）ことが起こり得る。

本発明の目的は、バイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和することが可能な電池パックおよびその電池パックを搭載する車両を提供することである。

本発明は要約すれば、電池パックであって、積層された複数の電池構成体を含む電池集合体を備える。複数の電池構成体の各々は、積層された正極および負極と、正極と負極との間に配置された電解質とを有する。複数の電池構成体の積層方向と、正極および負極の積層方向とは一致する。電池パックは、電池集合体を収容する筐体をさらに備える。筐体は、複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する第１および第２の内壁部と、第１および第２の内壁部にそれぞれ対応する第１および第２の外壁部とを含む。第１および第２の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。

好ましくは、少なくとも一方の外壁部は、平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有する。複数の放熱フィンのうち中央部に配置される２つの放熱フィンの間隔は、端部に配置される２つの放熱フィンの間隔よりも短い。

好ましくは、少なくとも一方の外壁部は、平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有する。複数の放熱フィンのうち中央部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さは、複数の放熱フィンのうち端部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さよりも高い。

より好ましくは、複数の放熱フィンのうち中央部に配置される２つの放熱フィンの間隔は、端部に配置される２つの放熱フィンの間隔よりも短い。

さらに好ましくは、各複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である。
さらに好ましくは、各複数の放熱フィンの外形は、四角形である。

さらに好ましくは、筐体は、電池集合体に対して上部に位置するアッパーケースと、電池集合体に対して下部に位置するロワーケースとを含む。アッパーケースおよびロワーケースはボルトによって一体化される。

さらに好ましくは、複数の電池構成体のうちの隣り合う２つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられる。導電性部材の第１の主表面側には、２つの電池構成体の一方が有する正極が配置される。導電性部材の第２の主表面側には、２つの電池構成体の他方が有する負極が配置される。正極は、第１の主表面に形成される正極活物質層である。負極は、第２の主表面に形成される負極活物質層である。

さらに好ましくは、電池集合体は積層方向に加圧された状態で筐体に収納される。第１の内壁部と電池集合体との間および第２の内壁部と電池集合体との間には絶縁体が設けられる。

本発明の他の局面に従うと車両であって、車室内部に配置された分割シートと、上述のいずれかの電池パックとを備える。電池パックは、分割シートの下に配置される。

本発明によれば、バイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和することが可能になる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、本発明による電池パックを搭載した自動車の実施の形態を示す断面模式図である。

図２は、図１に示した自動車の平面透視模式図である。
図１および図２を参照して、本発明による自動車１はたとえば充放電可能な電源を動力源とする電気自動車、あるいは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な電源とを動力源とするハイブリッド車両等である。電池パック１００Ａはこれらの自動車に電源として搭載されている。

自動車１はその搭乗空間（車室）５０内において、フロントシート２ａ，２ｂ（図２参照）とリアシート６とが配置されている。搭乗空間５０内において、フロントシート２ａ下に電池パック１００Ａが配置されている。電池パック１００Ａは、フロントシート２ａ，２ｂ下に配置されたカバー５および床面２００により囲まれた状態となっている。フロントシート２ａ，２ｂは本発明の車両が備える「分割シート」に対応する。

電池パック１００Ａはフロントシート２ｂ下に配置されていてもよい。またフロントシート２ａの下方（あるいはフロントシート２ｂの下方）には電池パック１００Ａに冷却風を供給するための送風ファンが配置されていてもよい。

フロントシート２ａ，２ｂの下は自動車１の他の部分に比較して電池パック１００Ａを収納する空間を確保しやすい。また多くの場合、車体は、衝突時につぶれる部分と、つぶれずに乗員を保護する部分から構成されている。つまりフロントシート２ａ（あるいはフロントシート２ｂ）の下に電池パック１００Ａを配置することにより車体が強い衝撃を受けた場合にも電池パック１００Ａを衝撃から保護できる。

なお図１における矢印ＵＰＲで示す方向は自動車１の天井方向（上方）を示し、矢印ＦＲで示した方向は自動車１の前方方向（進行方向）を示す。また、図２における矢印ＬＨで示す方向は、自動車１の車両左側の方向（左側側面方向）を示す。

図３は、図１および図２に示す電池パック１００Ａを詳細に示す図である。
図３を参照して、電池パック１００Ａは、バイポーラ２次電池１２０と筐体１０１とを備える。バイポーラ２次電池１２０は積層された複数の電池構成体（電池セル）を含む電池集合体である。図３において矢印Ｄの方向は複数の電池構成体の積層方向を示す。なおバイポーラ２次電池１２０の構成の詳細は後述する。

図４は、図３の筐体１０１のみを示す図である。
図４および図３を参照して、筐体１０１はバイポーラ２次電池１２０を内部に収容する。筐体１０１は内壁部１０３，１０４を含む。内壁部１０３，１０４は本発明における「第１および第２の内壁部」にそれぞれ対応する。内壁部１０３，１０４は複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する。内壁部１０３，１０４は複数の電池構成体の積層方向（矢印Ｄの方向）に対して略垂直である。

筐体１０１は、さらに、外壁部１０５，１０６を含む。外壁部１０５，１０６は内壁部１０３，１０４にそれぞれ対応する。つまり、外壁部１０５，１０６は複数の電池構成体の積層方向（矢印Ｄの方向）に対して略垂直である。なお外壁部１０５，１０６は本発明における「第１および第２の外壁部」にそれぞれ対応する。

外壁部１０５において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。また外壁部１０６において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。よって、本実施の形態によればバイポーラ２次電池１２０を拘束し、かつ、冷却するための構成を簡単にすることができるとともに、バイポーラ２次電池１２０の温度分布の偏りを緩和することができる。

筐体１０１についてより詳細に説明する。内壁部１０３と内壁部１０４との間隔はバイポーラ２次電池１２０の厚みに対して小さくなるように設定される。これによりバイポーラ２次電池１２０は複数の電池構成体の積層方向に沿って加圧された状態で筐体１０１の内部に収納される。また、筐体１０１の内部においてバイポーラ２次電池１２０は内壁部１０３，１０４に挟まれる。これによりバイポーラ２次電池１２０を拘束することが可能になる。

バイポーラ２次電池１２０の充放電時には、バイポーラ２次電池１２０の内部で電子・イオンの移動が行なわれる。充電時にはバイポーラ２次電池１２０は矢印Ｄの方向に膨張する（膨張したバイポーラ２次電池１２０は放電時に元の状態に戻る）。充放電を繰り返し行なうと、電極間に隙間が生じ、内部抵抗が変化することによって、電池性能が劣化するおそれがある。

本実施の形態では、筐体１０１がバイポーラ２次電池１２０の拘束部材となる。これにより、電極に生じる寸法変化のばらつきを小さく抑え、電池性能の劣化を抑制できる。また、本実施の形態によれば、たとえば拘束プレートや拘束バンド等の部材を用いずに電池を拘束できる。

外壁部１０５，１０６の各々は、平面上に並べられる複数の放熱フィン１０２を有する。筐体１０１の側面から見た放熱フィン１０２の外形は、たとえば長方形あるいは台形等の四角形である。

外壁部１０５，１０６の各々において、平面の中央部に配置される２つの放熱フィンの間隔はその平面の端部に配置される２つの放熱フィン１０２の間隔よりも短い。

以下、外壁部１０５，１０６の各々において外壁部の中央付近に配置される２つの放熱フィンをそれぞれ放熱フィン１０２Ａ，１０２Ｂと示し、外壁部の端部付近に配置される２つの放熱フィンをそれぞれ放熱フィン１０２Ｃ，１０２Ｄと示す。外壁部１０５，１０６の各々において、放熱フィン１０２Ａと放熱フィン１０２Ｂとの間隔は、放熱フィン１０２Ｃと放熱フィン１０２Ｄとの間隔よりも短い。

なお、複数の放熱フィンのうち、放熱フィン１０２Ａ〜１０２Ｄを除く他の放熱フィンの配置については外壁部の中央に近い放熱フィンほど放熱フィン同士の間隔が短くなるように設定される。

図３に示すバイポーラ２次電池１２０では、充放電時には電池構成体の積層方向に電流が流れる。バイポーラ２次電池１２０の形状は直方体である。この直方体において、複数の電池構成体の積層方向に沿った辺の長さは、内壁部１０３に対向する平面（長方形）の長辺の長さおよび短辺の長さのいずれよりも短い。このような形状を有するなお、電極シートの積層方向に直交する平面の単位あたりの発熱量はほぼ同じになる。

電池構成体の積層方向（矢印Ｄの方向）には熱伝導距離が短いため、熱伝導がスムーズに行なわれる。よってバイポーラ電極の積層方向においては温度分布の偏りは小さい。しかし上述の平面では温度分布の偏りが生じる。その理由は、平面の端部では熱が逃げやすいのに対し、平面の中央では熱が逃げにくい（熱がこもりやすい）ためである。

以下、外壁部１０５（１０６）の中心部を「筐体の中心部」とも称し、外壁部１０５（１０６）の端部を「筐体の端部」とも称する。本実施の形態では、筐体１０１の端部よりも中心のほうが放熱フィン１０２の間隔が密になる。これにより筐体１０１の中心部の冷却性能を筐体１０１の端部の冷却性能よりも高くすることができる。これにより本実施の形態ではバイポーラ２次電池１２０において電極シートの積層方向に直交する平面における温度分布の偏りを緩和できる。

さらに本実施の形態によれば、筐体１０１の中心部に配置される放熱フィンの間隔を密にすることで、筐体１０１の肉厚を薄くしながら面剛性を高めることができる。

上述のようにバイポーラ２次電池１２０ではバイポーラ電極の積層方向に直交する平面の中心部の温度が高くなりやすいため、この部分が特に膨張しやすい。本実施の形態によれば筐体１０１の面剛性を高めることで電池の膨張を防ぐことが可能になる。

さらに、本実施の形態によれば筐体１０１の内壁部１０３，１０４をバイポーラ２次電池１２０の表面に密着させることができるのでバイポーラ２次電池１２０に生じる熱をより多く外部に逃がすことが可能になる。

なお、図３にはバイポーラ２次電池１２０を充放電するための外部端子は示していないが、たとえば正極端子と負極端子のいずれか一方は図３の手前側に設けられ、他方は図３の奥側に設けられる。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った電池パック１００Ａの断面図である。
図５を参照して、バイポーラ２次電池１２０は、矢印Ｄの方向に積層された複数の電極シート２５を含む。図５に示す矢印Ｄの方向は図３，図４に示す矢印Ｄの方向と同じである。なお電極シート２５は本発明における「電池構成体」に対応する。

電極シート２５は、正極をなす正極活物質層２８と、負極をなす負極活物質層２６と、正極活物質層２８と負極活物質層２６との間に介在する電解質層２７とから構成されている。電解質層２７は、イオン伝導性を示す材料から形成される層である。電解質層２７は、固体電解質であっても良いし、ゲル状電解質であっても良い。電解質層２７を介在させることによって、正極活物質層２８および負極活物質層２６間のイオン伝導がスムーズになり、バイポーラ２次電池１２０の出力を向上させることができる。

複数の電極シート２５は、積層方向に隣り合う位置で正極活物質層２８と負極活物質層２６とが対向するように積層されている。複数の電極シート２５間には、それぞれシート状の集電箔２９が設けられている。集電箔２９の一方の面２９ｂに正極活物質層２８が形成され、集電箔２９の他方の面２９ａに負極活物質層２６が形成されている。正極活物質層２８および負極活物質層２６は、たとえばスパッタリングにより集電箔２９の表面上に形成されている。

電極シート２５の積層方向に隣り合う電解質層２７間に配置された、正極活物質層２８、集電箔２９および負極活物質層２６の組が、バイポーラ電極３０を構成している。バイポーラ２次電池１２０では、１つのバイポーラ電極３０に、正極をなす正極活物質層２８と負極をなす負極活物質層２６との双方が形成されている。集電箔２９は本発明における「導電性部材」に対応する。

図５に示す電極シート２５ｍ，２５を参照すれば分かるように、複数の電池構成体のうちの隣り合う２つの電池構成体の間には、導電性部材（集電箔２９）が設けられる。この集電箔２９の第１の主表面側には、２つの電池構成体の一方（電極シート２５ｍ）が有する正極（正極活物質層２８）が配置される。この集電箔２９の第２の主表面側には、２つの電池構成体の他方（電極シート２５）が有する負極（負極活物質層２６）が配置される。

複数の電極シート２５は、負極集電板２１に最も近い側に配置される電極シート２５ｍと、正極集電板２３に最も近い側に配置される電極シート２５ｎとを含む。電極シート２５ｍは、負極集電板２１側の端に負極活物質層２６が配置されるように設けられている。電極シート２５ｎは、正極集電板２３側の端に正極活物質層２８が配置されるように設けられている。これにより電極シート２５ｍの負極活物質層２６に負極集電板２１が接触され、電極シート２５ｎの正極活物質層２８に接触するように正極集電板２３が積層される。

負極集電板２１に接触するように絶縁フィルム２４が積層されるとともに正極集電板２３に接触するように絶縁フィルム２４が積層される。つまり図４に示す内壁部１０３とバイポーラ２次電池１２０との間、および図４に示す内壁部１０４とバイポーラ２次電池１２０との間には絶縁フィルム２４が設けられる。正極集電板２３側に設けられる絶縁フィルム２４は、バイポーラ２次電池１２０を筐体１０１に収納した際に、正極集電板２３と筐体１０１とが短絡することを防止する。負極集電板２１側に設けられる絶縁フィルム２４は、バイポーラ２次電池１２０を筐体１０１に収納した際に、負極集電板２１と筐体１０１とが短絡することを防止する。

なお、電池の充放電の容量をより高くするため、複数の電池集合体（電池集合体とは図５に示すバイポーラ２次電池１２０から絶縁フィルム２４を除いたものに相当する）を矢印Ｄの向きに積層してもよい。この場合、複数の電池集合体は、隣り合う２つの電池集合体において互いの負極集電板２１同士あるいは互いの正極集電板２３同士が接触するように構成される。複数の電池集合体を上述のように構成することにより、電池集合体が電気的に並列接続されることになる。よって電池の充放電の容量を高くすることができる。

続いて、図４中のバイポーラ２次電池１２０を構成する各部材について詳細な説明を行なう。集電箔２９は、たとえばアルミニウムから形成されている。この場合、集電箔２９の表面に設けられる活物質層が固体高分子電解質を含んでも、集電箔２９の機械的強度を十分に確保することができる。集電箔２９は、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）もしくはこれらの合金等、アルミニウム以外の金属の表面にアルミニウムを被膜することによって形成されても良い。

正極活物質層２８は、正極活物質および固体高分子電解質を含む。正極活物質層２８は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始剤としてのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）等を含んでも良い。

正極活物質としては、リチウムイオン２次電池で一般的に用いられる、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用することができる。正極活物質として、たとえば、ＬｉＣｏＯ_２等のＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ_２等のＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ_２等のＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などが挙げられる。その他、ＬｉＦｅＰＯ_４等の遷移金属とリチウムとのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３等の遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ_２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨ等が挙げられる。

固体高分子電解質は、イオン伝導性を示す高分子であれば、特に限定されず、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体などが挙げられる。このようなポリアルキレンオキシド系高分子は、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２等のリチウム塩を容易に溶解する。固体高分子電解質は、正極活物質層２８および負極活物質層２６の少なくとも一方に含まれる。より好ましくは、固体高分子電解質は、正極活物質層２８および負極活物質層２６の双方に含まれる。

支持塩としては、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等を使用することができる。

負極活物質層２６は、負極活物質および固体高分子電解質を含む。負極活物質層は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としてのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、重合開始剤としてのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）等を含んでも良い。

負極活物質としては、リチウムイオン２次電池で一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、固体電解質を使用する場合、負極活物質として、カーボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、負極活物質は、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物もしくはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。

電解質層２７を形成する固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、これらの共重合体等、固体高分子電解質を使用することができる。固体電解質は、イオン伝導性を確保するための支持塩（リチウム塩）を含む。支持塩としては、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。

さらに、正極活物質層２８、負極活物質層２６および電解質層２７を形成する材料の具体例を表１から表３に示す。表１は、電解質層２７が有機系固体電解質である場合の具体例を示し、表２は、電解質層２７が無機系固体電解質である場合の具体例を示し、表３は、電解質層２７がゲル状電解質である場合の具体例を示す。

以上のように実施の形態１によれば、バイポーラ２次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２の電池パックの構成を示す斜視図である。

図６および図３を参照して、電池パック１００Ｂは筐体１０１に代えて筐体１２１を備える点で電池パック１００Ａと異なる。電池パック１００Ｂの他の部分は電池パック１００Ａの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

外壁部１０５，１０６の各々は、平面上に並べられる複数の放熱フィン１０２を有する。外壁部の中央部に放熱フィン１０２Ａが配置され、外壁部の端部に放熱フィン１０２Ｄが配置される。放熱フィン１０２Ａの平面から頂上までの高さは、放熱フィン１０２Ｄの平面から頂上までの高さよりも高い。なお、放熱フィン１０２Ａ，１０２Ｄを除く他の放熱フィンも放熱フィン１０２Ａ，１０２Ｄと同様に外壁部の中央部に近い放熱フィンほど高さが高くなる。

なお、筐体１２１の他の部分は筐体１０１の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１０１と同様に筐体１２１では外壁部１０５および外壁部１０６の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態１と同様に実施の形態２においてもバイポーラ２次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

［実施の形態３］
図７は、実施の形態３の電池パックの構成を示す斜視図である。

図７および図６を参照して、電池パック１００Ｃは筐体１２１に代えて筐体１３１を備える点で電池パック１００Ｂと異なる。電池パック１００Ｃの他の部分は電池パック１００Ｃの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１３１と筐体１２１とでは複数の放熱フィン１０２の間隔が異なる。筐体１３１では放熱フィン１０２Ａと放熱フィン１０２Ｂとの間隔は、放熱フィン１０２Ｃと放熱フィン１０２Ｄとの間隔よりも短い。これに対し筐体１２１では複数の放熱フィン１０２の間隔は互いに等しい。

なお外壁部１０５（１０６）の中央部に配置される放熱フィン１０２Ａの平面から頂上までの高さは、外壁部の端部に配置される放熱フィン１０２Ｄの平面から頂上までの高さよりも高い。なお筐体１３１の他の部分は筐体１２１の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１０１，１２１と同様に筐体１３１では外壁部１０５および外壁部１０６の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態１，２と同様に実施の形態３においてもバイポーラ２次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

［実施の形態４］
図８は、実施の形態４の電池パック１００Ｄの構成を示す斜視図である。

図８および図６を参照して、電池パック１００Ｄは筐体１２１に代えて筐体１４１を備える点で電池パック１００Ｂと異なる。電池パック１００Ｄの他の部分は電池パック１００Ｂの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。筐体１４１と筐体１２１とでは複数の放熱フィン１０２の形状が異なる。

図９は、図８の電池パック１００Ｄの右側面図である。
図９および図８を参照して複数の放熱フィン１０２の外形の少なくとも一部（筐体１０１の最も外側にある部分）は、円弧である。一方、たとえば図３に示す筐体１０１および図６に示す筐体１２１が備える複数の放熱フィン１０２の各々の外形は四角形である。なお、図８に示す複数の放熱フィン１０２の間隔は互いに等しい。

なお筐体１４１の他の部分は筐体１２１の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。つまり外壁部において放熱フィン１０２Ａは、放熱フィン１０２Ｄよりも高い。

筐体１０１，１２１，１３１と同様に筐体１４１では外壁部１０５および外壁部１０６の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態１〜３と同様に実施の形態４においてもバイポーラ２次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

［実施の形態５］
図１０は、実施の形態５の電池パックの構成を示す斜視図である。

図１０および図８を参照して、電池パック１００Ｅは筐体１４１に代えて筐体１５１を備える点で電池パック１００Ｄと異なる。電池パック１００Ｅの他の部分は電池パック１００Ｃの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１５１と筐体１４１とでは複数の放熱フィン１０２の間隔が異なる。筐体１５１では放熱フィン１０２Ａと放熱フィン１０２Ｂとの間隔は、放熱フィン１０２Ｃと放熱フィン１０２Ｄとの間隔よりも短い。これに対し筐体１４１では複数の放熱フィン１０２の間隔は互いに等しい。

なお外壁部１０５，１０６の各々において、つまり外壁部において放熱フィン１０２Ａは、放熱フィン１０２Ｄよりも高い。なお筐体１５１の他の部分は筐体１４１の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１０１，１２１，１３１，１４１と同様に筐体１５１では外壁部１０５および外壁部１０６の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態１〜４と同様に実施の形態５においてもバイポーラ２次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

［実施の形態６］
図１１は、実施の形態６の電池パックの構成を示す斜視図である。

図１１および図３を参照して、電池パック１００Ｆは筐体１０１に代えて筐体１６１を備える点で電池パック１００Ａと異なる。電池パック１００Ｆの他の部分は電池パック１００Ａの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体１６１は、バイポーラ２次電池１２０に対して上方に配置されるアッパーケース１６１Ａと、バイポーラ２次電池１２０に対して下方に配置されるロワーケース１６１Ｂとを含む。要するに筐体１６１は上下方向（矢印Ｄの方向）に２分割可能に構成される。アッパーケース１６１Ａと、ロワーケース１６１Ｂとはボルト１６２により一体化される。

筐体１６１を一体で形成する場合には、バイポーラ２次電池１２０を収納する部分（すなわち図４で示す内壁部１０３，１０４の間隔）に寸法の誤差が生じることが起こり得る。この場合にはバイポーラ２次電池１２０を拘束する効果が弱くなるとともにバイポーラ２次電池の放熱効果が弱くなることが起こり得る。実施の形態６の電池パックの構成によれば、バイポーラ２次電池１２０に対して最適な圧力を印加することが可能になる。これにより実施の形態６によればバイポーラ２次電池の冷却と拘束と適切に行なうことができる。

なお、実施の形態２から５の各々の電池パックが備える筐体（筐体１２１，１３１，１４１，１５１）も筐体１６１と同様にアッパーケースと、ロワーケースとから構成されてもよい。

また、電池パック１００Ｂ〜１００Ｆの各々は、電池パック１００Ａと同様に、たとえば図１および図２に示す自動車１に配置される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明による電池パックを搭載した自動車の実施の形態を示す断面模式図である。図１に示した自動車の平面透視模式図である。図１および図２に示す電池パック１００Ａを詳細に示す図である。図３の筐体１０１のみを示す図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った電池パック１００Ａの断面図である。実施の形態２の電池パックの構成を示す斜視図である。実施の形態３の電池パックの構成を示す斜視図である。実施の形態４の電池パック１００Ｄの構成を示す斜視図である。図８の電池パック１００Ｄの右側面図である。実施の形態５の電池パックの構成を示す斜視図である。実施の形態６の電池パックの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１自動車、２ａ，２ｂフロントシート、５カバー、６リアシート、２１負極集電板、２３正極集電板、２４絶縁フィルム、２５，２５ｍ，２５ｎ電極シート、２６負極活物質層、２７電解質層、２８正極活物質層、２９集電箔、２９ａ，２９ｂ面、３０バイポーラ電極、５０搭乗空間、１００Ａ〜１００Ｆ電池パック、１０１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１筐体、１０２，１０２Ａ〜１０２Ｄ放熱フィン、１０３，１０４内壁部、１０５，１０６外壁部、１２０バイポーラ２次電池、１６１Ａアッパーケース、１６１Ｂロワーケース、１６２ボルト、２００床面。

Claims

積層された複数の電池構成体を含む電池集合体を備え、
前記複数の電池構成体の各々は、
積層された正極および負極と、
前記正極と前記負極との間に配置された電解質とを有し、
前記複数の電池構成体の積層方向と、前記正極および負極の積層方向とは一致し、
前記電池集合体を収容する筐体をさらに備え、
前記筐体は、
前記複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する第１および第２の内壁部と、
前記第１および第２の内壁部にそれぞれ対応する第１および第２の外壁部とを含み、
前記第１および第２の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい、電池パック。
前記少なくとも一方の外壁部は、
平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、
前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される２つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される２つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求項１に記載の電池パック。
前記少なくとも一方の外壁部は、
平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、
前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さは、前記複数の放熱フィンのうち前記端部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さよりも高い、請求項１に記載の電池パック。
前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される２つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される２つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求項３に記載の電池パック。
各前記複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である、請求項２から４のいずれか１項に記載の電池パック。
各前記複数の放熱フィンの外形は、四角形である、請求項２から４のいずれか１項に記載の電池パック。
前記筐体は、
前記電池集合体に対して上部に位置するアッパーケースと、
前記電池集合体に対して下部に位置するロワーケースとを含み、
前記アッパーケースおよび前記ロワーケースはボルトによって一体化される、請求項１から６のいずれか１項に記載の電池パック。
前記複数の電池構成体のうちの隣り合う２つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられ、
前記導電性部材の第１の主表面側には、前記２つの電池構成体の一方が有する前記正極が配置され、
前記導電性部材の第２の主表面側には、前記２つの電池構成体の他方が有する前記負極が配置され、
前記正極は、前記第１の主表面に形成される正極活物質層であり、
前記負極は、前記第２の主表面に形成される負極活物質層である、請求項１から７のいずれか１項に記載の電池パック。
前記電池集合体は前記積層方向に加圧された状態で前記筐体に収納され、
前記第１の内壁部と前記電池集合体との間および前記第２の内壁部と前記電池集合体との間には絶縁体が設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載の電池パック。
車室内部に配置された分割シートと、
請求項１から９のいずれか１項に記載の電池パックとを備え、
前記電池パックは、前記分割シートの下に配置される、車両。