JP2015162318A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、リードと電池缶の缶底部との接合部周辺の温度上昇を抑制し、大電流の通電が可能な組電池を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の組電池は、電極を有する発電要素と、発電要素を収納する有底の円筒形の電池缶と、電池缶の内側の缶底部に缶底接続部で接合され、発電要素と電気的に接続されるリードと、を有する円筒形二次電池を複数有し、円筒形二次電池の間をバスバーで接続し、バスバーは、電池缶の外側の缶底部と対向して配置され、外側の缶底部とバスバーとの間には、樹脂部材が配置され、樹脂部材は、外側の缶底部、及び前記バスバーのそれぞれに接することを特徴とする。【選択図】 図６

Description

本発明は、円筒形二次電池を用いた組電池に関する。

近年、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は正極電極、負極電極およびそれぞれを絶縁するためのセパレータを重ね合わせて捲回することで形成された発電要素を、角形や円筒形の電池缶に収納することで構成されている。

円筒形二次電池では、発電要素の一方の電極（たとえば正極）は、集電体を介して、電池蓋に設けられた外部端子に電気的に接続される。さらに、発電要素は、円筒形の電池缶に収容され、他方の電極（負極）はリードを介して缶底に電気的に接続される。電池缶の開口部は、発電要素を収容した有底電池容器の開口部から電解液が注液された後、かしめにより、ガスケットを介して封止される。また、電池缶の缶底と捲回電極群との電気的接続を取るために、リードと電池缶の溶接部は、抵抗溶接等で１箇所を点状溶接される。

一方、ハイブリッド型電気自動車で二次電池を用いる場合、電池は大出力を発生するために、一定電圧電源である電池の電流を大きくすることにより大出力を発生させる必要がある。しかし、リードと電池缶との溶接部が一箇所だけであると、大電流を通電させた場合、電流が一箇所に集中してしまい、ジュール発熱により、接続部周辺が高温になる。接続部周辺が高温になると、電解液などの内部部材に悪影響を与える恐れがある。

特許文献１には、負極集電部材と外部接続電極である電池缶との接続に際し、負極集電部材に複数の凸部を設け、電気的な接続箇所を増やして１つの接続箇所に電流が集中するのを防止する発明が開示されている。

特開平１１−３０７０７６号公報

特許文献１に記載のリチウムイオン二次電池（または組電池）では、リードと電池缶とが複数の点で接続されるため、通電部の総接続面積を大きくとることができる。そのため、接続抵抗が低くなり、ジュール発熱も小さく、接続部近傍の温度上昇を少なくすることが可能である。

しかし、二次電池により大出力が求められる場合、単純にリードと電池缶との溶接箇所を増加させただけでは、接続部近傍の温度上昇抑制が十分でない場合がある。

上記課題を解決するために、本発明の組電池では、例えば、電極を有する発電要素と、発電要素を収納する有底の円筒形の電池缶と、電池缶の内側の缶底部に缶底接続部で接合され、発電要素と電気的に接続されるリードと、を有する円筒形二次電池を複数有し、円筒形二次電池の間をバスバーで接続し、バスバーは、電池缶の外側の缶底部と対向して配置され、外側の缶底部とバスバーとの間には、樹脂部材が配置され、樹脂部材は、外側の缶底部、及び前記バスバーのそれぞれに接することを特徴とする。

本発明によれば、リードと電池缶の底部との接合部周辺の温度上昇を抑制し、大電流の通電が可能な組電池を提供することが可能となる。

円筒形二次電池の断面図 円筒形二次電池の分解斜視図 発電要素の分解断面斜視図 組電池 本発明における組電池の負極缶底付近の部分鳥瞰図 第一の実施形態における図５の負極缶底付近の断面図（ａ）および負極缶底付近の拡大図（ｂ） 第一の実施形態の組電池の作成手順を示した図であり、図７（ａ）は組み付け前、図７（ｂ）は組み付け後を示す図 複合材料の概念図 缶底接合部と本発明の樹脂部材の重なり割合の計算方法 缶底接合部周辺の最高温度上昇量を示すグラフ 重なり割合と樹脂部材の熱伝導率の関連性を示すグラフ 図１０の各熱伝導率のデータを直線フィッティングした直線の傾きと、樹脂部材７７の熱伝導率の関連性を示すグラフ 重なり割合が０で樹脂部材の熱伝導率を変化させた場合の最大上昇温度を示すグラフ 第二の実施形態および第三の実施形態における負極缶底付近の断面図（ａ）および負極缶底付近の拡大図（ｂ） 第二の実施形態の組電池の作成手順を示した図であり、図１５（ａ）は組み付け前、図１５（ｂ）は組み付け後を示す図 第三の実施形態の組電池の作成手順を示した図であり、図１６（ａ）は組み付け前、図１６（ｂ）は組み付け後を示す図 第四の実施形態における負極缶底付近の断面図（ａ）および負極缶底付近の拡大図（ｂ） 第四の実施形態の組電池の作成手順を示した図であり、図１８（ａ）は組み付け前、図１８（ｂ）は組み付け後を示す図

《第一の実施形態》
以下、本発明による組電池の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、組電池の構成要素として用いられる円筒形二次電池の形態を示す拡大断面図である。

円筒形二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂ側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。

電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極１１および負極電極１２とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部は、軸方向（図面の上下方向）で軸方向に垂直な面の断面形状が異なる。中空部の上方での断面形状は平行部と曲線部で形成されるトラック形状をしている。中空部の下方での断面形状は上方の平行部の幅よりも小さい径の円形である。この上方の中空部１５ａに円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング２７は、円盤状の基部２７ａと、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃとを有する。正極集電リング２７はこの下部筒部２７ｂにより軸芯１５の上端部に固定、支持されている。

正極電極１１の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃに溶接されている。正極集電リング２７は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２７ｃの外周には、正極電極１１の正極タブ１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で超音波溶接により接合される。

軸芯１５の下端部の外周には、外径が径小とされた段部１５ｂが形成され、この段部１５ｂに負極集電リング２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空軸に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。

負極電極１２の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。
負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極１２の負極タブ１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７を、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード５０が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。

多数の正極タブ１６は、正極集電リング２７に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２７、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が上げられる。

図２は円筒形二次電池１の分解斜視図である。

円筒形状の軸芯１５の中空部の上方には、円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング２７は、例えば、アルミニウム系金属により形成されている。正極集電リング２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄが形成されている。正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅは、リード５０を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部でリード５０を電池缶２の缶底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより発電ユニット２０は電池缶２の缶底部２ｃに固定される。また、負極集電リング２１に接続されている電池缶２の底面は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。正極集電リング２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端部を溶接されて接合されている。

正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。
電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７およびダイアフラム３７に、かしめと溶接により固定された電池蓋３により構成される。

絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。

絶縁板３４は、開口部３４ａおよび下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続部材３３の他端部が溶接されて接合されている。

接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。

ダイアフラム３７は周縁部において電池蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、かしめ加工により、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲して固定する。

電池蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。

ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆う絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、ゴムで形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。

ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。

そして、プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定されると共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２７に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。

図３は、発電要素１０の構造の詳細を示すための分解断面斜視図である。

発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。

軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。

最内周（軸芯側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４の終端が接着テープ１９で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。

正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。

正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。

正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。

正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。

負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。

負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。

負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。

負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。

第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。

図４は以上のプロセスで製造された円筒形二次電池１を用いて組電池を構成した際の、２つの円筒形二次電池１Ａ、及び１Ｂの接続を示す平面図である。図４に示すようにバスバー６０で接続して組電池を製造する。組電池は、複数の円筒形二次電池１を用意し、おのおのが直列に接続されるように、例えば円筒形二次電池１Ａの正極側と円筒形二次電池１Ｂの負極側とがバスバー６０で接続される。

本発明においては、円筒形二次電池１Ａの電池蓋３の筒部３ｂとバスバー６０の一方の端部をバスバー接合部６１Ａで接続し、円筒形二次電池１Ｂの電池缶２の缶底部２ｃの面とバスバー６０の他方の端部をバスバー接合部６１Ｂで接合する。この接合には、アーク溶接、レーザ溶接などの方法を用いることができる。なお、図４ではバスバー接合部６１Ａ及び６１Ｂはそれぞれ２点設けた構成となっているが、１点または３点以上の多点であっても良い。

図５に円筒形二次電池１Ｂの缶底付近の部分拡大鳥瞰図を示す。図５に示すように、本発明の特徴となる樹脂部材７７は、缶底部２ｃとバスバー６０の対向する面の間に設置される。樹脂部材７７は電池缶２の外側の缶底部２ｃとバスバー６０の双方に接しており、缶底接合部６２で発生した熱を吸収する吸熱効果、および缶底接合部６２で発生した熱をバスバー６０に伝える伝熱効果を持っている。

以下、樹脂部材７７を缶底部２ｃとバスバー６０の対向する面の間に設置する方法を詳細に説明する。

図６（ａ）は、図５の負極缶底付近のＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は電池缶２の円筒軸方向から缶底部２ｃを見た拡大図である。図６（ａ）に示すように図５のＡ−Ａ断面方向から樹脂部材７７を見ると、樹脂部材７７は電池缶２の外側の缶底部２ｃとバスバー６０の対向する面に挟まれ、両者に接触して配置されている。また、リード５０と電池缶２の内側の缶底部２ｃとは互いに溶接され、缶底接合部６２を形成している。

図６（ｂ）より、バスバー接合部６１Ｂ、缶底接合部６２（缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域）、及び樹脂部材７７の位置関係がわかる。本実施形態では、樹脂部材７７（図６（ｂ）中の一点鎖で示した部位）が缶底接合部６２を覆うように配置されている。

缶底接合部６２で発生する熱は、通電時に缶底接合部６２への電流集中で発生するジュール熱によるものである。またバスバー６０は、２箇所以上で電池缶２の缶底部２ｃとの溶接部を有することが多く、例えば図６（ｂ）で示す構造では、電流は左側のバスバー接合部６１Ｂと右側のバスバー接合部６１Ｂに分流する。そのため、電流集中の程度は、缶底接合部６２の一箇所がもっとも激しくなる。従って、最高温度を示す位置も缶底接合部６２の近傍となる。また、仮にバスバー接合部６１Ｂが一箇所であったとしても、電池缶２に使用される材料の関係上、缶底接合部６２が高抵抗部として形成され、缶底接合部６２への電流集中によるジュール発熱は、バスバー接合部６１Ｂよりも大きく、この最も発熱する部位は缶底接合部６２となる。

以上の理由より、本発明では、最高温度を示す缶底接合部６２の近傍、かつ、電池缶２の外側の缶底部２ｃに接するように熱伝導率が大きい樹脂部材７７を配置した。このようにバスバー６０に熱伝導率の高い複合材料である樹脂部材７７が接触するように配置することにより、銅製など熱伝導率のさらに高いバスバー６０を介して、缶底接合部６２で発生したジュール熱を電池外へ逃がすことが可能となる。

また、本実施形態では放熱効果を最大限に引き出すために、樹脂部材７７が缶底接合部６２を覆って配置され、かつ２つのバスバー接合部６１Ｂで挟まれる領域に位置するように設置されている。このように樹脂部材７７を配置することによって、樹脂部材７７が無い場合と比較して樹脂部材７７を介した伝熱経路が増設されているため、熱が発生する缶底接合部６２からバスバー６０への伝熱経路が増え、放熱性が向上する。

なお、図６（ｂ）では缶底接合部６２の全てを樹脂部材７７で覆うように位置しているが、缶底接合部６２と樹脂部材７７との重なり割合については後に詳細に説明する。また、図１１及び図１２でも説明するが、樹脂部材７７が電池缶２の缶底部２ｃとバスバー６０の両方に接していれば、重なり割合が０であったとしても、缶底接合部６２近傍の温度上昇を抑制する効果はある。これは樹脂部材７７がない場合には、缶底接合部６２で発生した熱がバスバー接合部６１Ｂからしかバスバー６０へ伝熱されないが、樹脂部材７７がある場合には、電池缶２の缶底部２ｃからバスバー６０への伝熱経路が樹脂部材７７を介した伝熱経路分増加することに起因する。

また、図６（ｂ）に示す通り、本実施形態ではバスバー接合部６１Ｂを２箇所有し、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域が２つのバスバー接合部６１Ｂの間に配置され、さらに缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域が２つのバスバー接合部６１Ｂよりも電池缶２の缶底部２ｃの径方向中心部に近い領域にある。このような構造をとることによって、缶底接合部６２とそれぞれのバスバー接合部６１Ｂとの距離が極端に変わることがなくなり、それぞれのバスバー溶接部６１Ｂへバランス良く伝熱させることができる。従って、樹脂部材７７を使用した伝熱だけでなく、バスバー溶接部６１Ｂを利用した放熱もバランスよく行うことが出来る。なお、本実施形態ではバスバー溶接部６１Ｂを２点としたが、当然３点以上であっても、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域が各バスバー接合部６１Ｂよりも電池缶２の缶底部２ｃの径方向中心部に近い領域になるように配置することによって、同様の効果を得ることが出来る。

続いて図６（ａ）及び（ｂ）に示す構造の組電池の作成手順について説明する。図７は図６（ａ）及び（ｂ）に示す位置に樹脂部材７７を配置するための作成手順を示す図である。

図７（ａ）は樹脂部材７７を電池缶２の缶底部２ｃとバスバー６０との間に配置する前の図であり、図７（ｂ）は樹脂部材７７を電池缶２の缶底部２ｃとバスバー６０との間に配置した後の図である。

はじめに、図７（ａ）の上矢印で示すように、樹脂部材７７がバスバー６０の所定の位置、例えば、図６（ｂ）で示した位置に接着、あるいは、塗布でセットされる。本実施形態では、樹脂部材７７はフィルムを用い、バスバー６０側の面に接着層を設け、接着により、樹脂部材７７をバスバー６０の所定の位置にセットした。このときの一例として樹脂部材７７は、直径６ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの形状になるようにした。なお、このとき樹脂部材７７とバスバー６０との間には放熱性グリースを配置してもよい。放熱性グリースを配置することによって、樹脂部材７７とバスバー６０との密着性を向上させ、接触を確実に取ることができ、放熱性が向上する。放熱性グリースの材料としては、シリコングリースなどが挙げられる。

そして、バスバー６０と樹脂部材７７とを接着させた後、図７（ａ）の下矢印で示すように缶底部２ｃの外側とバスバー６０とを当接させる。なお、バスバー６０には、バスバー接合時に樹脂部材７７が缶底部２ｃに接するように、高さ０．２ｍｍよりわずかに低い突起６３が設けられている。

そして、最後に突起部６３と缶底部２ｃの外側とを溶接してバスバー接合部６１Ｂを形成し、図７（ｂ）に示すような組電池を作成する。

なお、本実施形態で樹脂部材７７を配置するその他の例としては、上述したように樹脂部材７７を塗布で設置する場合がある。この場合には、素材を有機溶媒等で溶解し、塗料を作製し、この塗料をバスバー６０に塗布後、バスバー６０と缶底部２ｃとの接合を行えばよい。

樹脂部材７７の材質については、詳細は後述するが、熱可塑性、または、熱硬化性の樹脂をマトリックス、セラミックスをフィラーとし、熱伝導率が樹脂より大きい複合材料を用いるのが好ましい。一方で、樹脂部材７７は、電流経路に接して設置されるため、絶縁性を有している必要がある。そのため、前述したように、マトリックスが熱可塑性、または、熱硬化性の樹脂は好適である。なお、フィラーもセラミックスであるため、複合材料としたときも、絶縁性に懸念はない。

続いて、樹脂部材７７に使用する複合材料の詳細を説明する。図８は、樹脂部材７７を構成する複合材料を示す概念図である。樹脂部材７７は、絶縁性を有する樹脂からなるマトリックス１１５中に、絶縁性を有するフィラー１１６が分散された複合材料からなる。
マトリックス１１５は、熱可塑性、または、熱硬化性の樹脂から選ばれる。具体的なマトリックス１１５の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、熱可塑性ポリウレタン、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＣ）、ポリビニルアルコール、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ−４−メチルペンテン−１からなる群から選ばれるいずれか１種類以上の樹脂を用いることができる。なお、上記した複数種類の樹脂のうちで２種類以上の樹脂の共重合体、または２種類以上の混合物をマトリックス１１５として選ぶこともできる。

缶底接合部６２で発生した熱は、電池缶２の缶底部２ｃと樹脂部材７７との当接面を介して樹脂部材７７に伝わる。樹脂部材７７に伝わった熱は、主に二つの物理現象によって吸収または伝熱されることになる。一つは、樹脂部材７７の相変化に必要となる潜熱として利用される現象であり、もう一つは樹脂部材７７からバスバー７７への伝熱を利用して放熱する現象である。本発明では、急激に熱が発生した場合には潜熱として熱を消費し、定常的な状態になってからは樹脂部材７７を介してバスバー６０に熱を伝達させ放熱するという現象を利用して、缶底接合部６２周辺の温度上昇を抑制している。

ここでは伝熱の原理について詳細に説明する。缶底接合部６２で発生した熱は樹脂部材７７内において、電池缶２の円筒軸方向に伝わり、マトリックス１１５の全体の温度が上昇する。それに伴い、熱は、バスバー６０と樹脂部材７７の当接面を介して、バスバー６０に伝わり、外気などの電池外へ熱が放出され、缶底接合部６２周辺の温度上昇を抑制することが可能となる。

しかしながら、上記したマトリックス１１５を構成する樹脂だけでは、熱伝導率が低い場合がある。例えば、低密度ポリエチレンの熱伝導率は、０．３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度、高密度ポチエチレンの熱伝導率は、０．４６〜０．５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。このため、樹脂のみで樹脂部材７７を構成すると、より大電流の出力が求められた場合に缶底接合部６２周辺の温度上昇を抑制する機能が十分でない可能性もある。

そこで、マトリックス１１５を構成する樹脂よりも高い熱伝導率を有し、かつ、絶縁性を有するフィラー１１６を所定量含有させる方法がある。この方法により、樹脂部材７７の熱伝導率を高めることが可能となる。樹脂部材７７の熱伝導率を高めることで、缶底接合部６２で発生した熱を樹脂部材７７に効果的に伝えることができ、さらには、その熱を十分にバスバー６０へ伝えることができる。そのため、より放熱の効果を顕著に発現することができる。

フィラー１１６には、高い熱伝導率および高い絶縁性を有するセラミックスを含有させることができる。具体的な材料として、例えば、熱伝導率が２７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の炭化ケイ素、熱伝導率が１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の窒化ホウ素、熱伝導率が３０〜８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の窒化ケイ素、および、熱伝導率が４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度のマグネシア、熱伝導率が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の窒化アルミニウムからなる群から選ばれる１種類以上のフィラー１１６を含有させることができる。

また、樹脂部材７７の熱伝導率を高めるためにマトリックス１１５中にフィラー１１６を配合すると、体積分率の増加に応じて熱伝導率が増加するが、フィラー１１６の体積分率は、パーコレーション閾値以上に設定することが好ましい。

パーコレーション閾値とは、パーコレーションと呼ばれる現象が起きるときの体積分率である。パーコレーションとは、導電性フィラーの体積分率がパーコレーション閾値以上で凝集し、系全体を連なるクラスターが形成されて導電性が発現する現象である。パーコレーション閾値は、マトリックスを構成する樹脂の種類およびフィラー１１６の種類や粒子の形状、混練方法などによって決まり、おおよそ５％〜３０％程度である。このため、フィラー１１６は、３０％程度以上の体積分率でマトリックス１１５中に分散されていることが好ましい。

なお、フィラー１１６の含有量を増加させるほど、熱伝導率を高めることができるが、フィラー１１６の体積分率が大きくなりすぎると、材料が脆性的になってしまう。そのため、機械的形状保持能力を考慮すると、フィラー１１６の体積分率は５０％未満とすることが好ましい。換言すれば、マトリックス１１５の体積分率を５０％以上とすることが好ましい。

また、本実施形態では粒子形状のフィラー１１６を用いたが、フィラー１１６には針状、円盤状、短繊維状などの形状を用いても良く、またこれらの形状のものを複数組み合わせたフィラーとしても良い。

このように、樹脂部材７７を樹脂とフィラーの複合材料にすることによって熱伝導率が高まると、樹脂部材７７が少量であったとしても素早く放熱させることができる。そのため、樹脂部材７７の使用量を抑制することが可能となる。また、樹脂部材７７の使用量を低減できることによって、製造装置およびプロセスも簡単になるため、低コストで組電池を作成することが可能となる。

続いて図９を用いて缶底接合部６２と樹脂部材７７との重なり割合について説明する。

図９は、缶底接合部６２を円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影した領域７２と、樹脂部材７７との重なりを示す図である。上述したように領域７２は、缶底接合部６２が円筒缶軸方向を表す方向ベクトルで定義される方向へ射影された領域で定義される。また、本発明では領域７２の面積をＳ₀、領域７２と樹脂部材７７との重なり部７３の重なり面積をＳと定義した。なお、図９に示すように両者の射影を例えば概念的に円形で表すと、重なり面積Ｓは、斜線の部分の面積となる。

続いて、ＳをＳ₀で除した値を、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域７２と樹脂部材７７との「重なり割合」と定義し、重なり割合を横軸に、缶底接合部６２周辺の最大温度上昇を縦軸にプロットしたものを図１０に示す。なお、ここで言う最大温度上昇とは、通電開始温度から最大温度が何度高いかを示す量で、例えば、缶底接合部６２周辺の最大温度が１００度、通電開始温度が２５度の場合、最大温度上昇は７５度となる。

計算条件は、非定常有限要素熱解析を用い、図５に示すような外形のモデルを作製し、通電電流３００Ａ、５秒後の最大温度上昇を観察することで、本発明の効果を検証した。
物質表面の熱伝達係数は、１０Ｗ／（ｍ²・Ｋ）とした。また、計算で使用した樹脂部材７７の熱伝導率はそれぞれ、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、７．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、２０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、１００．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした。なお、本発明を用いない場合の最大温度上昇は約６２．５度であり、図１０中に点線で示してある。

図１０に示したデータから、いずれの熱伝導率の材料を用いたとしても、重なり割合が大きくなるほど最大上昇温度が低下することが分かる。また、熱伝導率が大きくなるほど最大上昇温度も低下する。従って、本発明の効果を最大限に発揮するには、重なり割合を大きくし、かつ樹脂部材７７に熱伝導率が大きい材料を用いることが必要になる。

続いて、熱伝導率の下限値を検討するために、重なり割合を一定とした場合の熱伝導率の影響について考察した。図１１は、縦軸を缶底接合部６２周辺の最大上昇温度を、横軸に熱伝導率を取り、各重なり割合でのデータをプロットしたものである。なお、図中の点線は樹脂部材７７を配置しなかった場合の最大上昇温度（６２．５度）を示すものである。このデータより、熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であっても微小な温度抑制効果はあるが、より大きな効果が見えるのは、熱伝導率０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがわかる（図１１中の一点鎖参照。）。また樹脂部材７７を全く配置しない場合と比較して、重なり割合によらず温度抑制効果が２度以上であるのは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが分かる。従って、熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）でも微小な温度抑制効果はあり（定常的な放熱効果は小さいが、急激な熱が発生した場合に潜熱として熱を吸収出来るため、温度の抑制効果はある。）、より大きな最大上昇温度の抑制が見込めるのは樹脂部材７７の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、重なり割合が小さかったとしても十分な効果が見込めるのは樹脂部材７７の熱伝導率が５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが分かった。

他方で、熱伝導率の上限値を検討するために、図１０の各熱伝導率のデータを直線でフィッティングし、その直線の傾きを求めた。この傾きは、缶底接合部６２周辺の最大温度上昇を抑制する性能がどれほどのものかを示すパラメータとなる。その傾きを縦軸に、熱伝導率を横軸にとったグラフを図１２に示す。重なり割合の影響が考慮される本データでは、樹脂部材７７の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であったとしても、傾きの値が負であるため放熱効果があることが分かる。また、樹脂部材７７の熱伝導率は１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）までは傾きは減少していくが、熱伝導率が１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を越えるとほぼ一定の値に落ち着くことが分かる。これは、樹脂部材７７の熱伝導率が上昇しても、他の要素によって放熱が律速されるためであると考えられる。従って、本実施形態では熱伝導率が１００．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）までのデータが記載されているが、当然１００．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であったとしても同等の効果を得ることができるということがわかる。

さらに、重なり割合が０であった場合の缶底接合部６２の最大温度上昇を検討するために、図１０の各熱伝導率のデータを直線でフィッティングし、その切片の値を求めた。この切片の値は、電池缶２の外側の缶底部２ｃとバスバー６０との間に樹脂部材７７が配置された場合であって、かつ重なり割合が０である場合の最大上昇温度を示すデータとなる。切片の値を縦軸に、熱伝導率を横軸にとったグラフを図１３に示す。なお、図中の点線は樹脂部材７７を配置しなかった場合の最大上昇温度（６２．５度）を示すものである。

上述したデータと同様、熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）でも微小な温度抑制効果があることがわかった。一方で、重なり割合が０の場合で最大上昇温度の抑制効果がより目に見えるのは、熱伝導率０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることがわかる（図１３中の一点鎖参照。）。

以上のことより、熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）でも微小な温度抑制効果はあり、より大きな放熱効果が見えるのは樹脂部材７７の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが分かった。また、さらに効果を大きくするためには樹脂部材７７の熱伝導率が５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましく、放熱効果を最大限発揮するには樹脂部材７７の熱伝導率が１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましいことが分かった。一方で上限値については本実施形態で１００．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）としたが、図１２のデータよりそれよりも大きな値を取ったとしても同等の効果を得られることが分かった。

図１３で説明したように重なり割合が０であったとしても放熱効果があることは分かった。しかし、より効果が大きくなる重なり割合について考察するため、再度図１１のデータを分析する。図１１より、樹脂部材７７の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の場合（図１１の一点鎖参照。）には、重なり割合が０．１以上であれば目に見えて最大上昇温度の抑制がされていることが分かる。また、樹脂部材７７の熱伝導率を０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）（フィラー１１６を混ぜない場合を想定）以上として、缶底接合部６２周辺の最大上昇温度を２度以上抑制しようとすると、重なり割合が０．４５以上必要なことが分かる。

従って、樹脂部材７７の重なり割合は０．１以上であれば微小ではあるが効果があり、より大きな放熱効果が見えるのは樹脂部材７７の重なり割合が０．４５以上の場合であることがわかった。なお、重なり割合の上限は１であることは言うまでもない。

以上、本実施形態の作用効果についてまとめる。

本実施形態の組電池では、外側の缶底部２ｃとバスバー６０との間に樹脂部材７７が配置され、樹脂部材７７が外側の缶底部２ｃ、及びバスバー６０のそれぞれに接するように配置されている。このような構造にすることによって、缶底接合部６２で発生した熱がバスバー接合部６１Ｂからバスバー６０に伝わる伝熱経路の他に、熱が缶底部２ｃから樹脂部材７７を介してバスバー６０に伝わる伝熱経路を作ることが出来る。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇を抑制することが可能になる。

また、本実施形態の組電池では、外側の缶底部２ｃとバスバー６０との間に配置された樹脂部材７７が、缶底接合部６２を円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影した領域７２と重なるように配置されている。このような構造にすることによって、缶底接合部６２で発生した熱を即座に樹脂部材７７へ伝えることが可能となる。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇をさらに抑制することが可能になる。

また、本実施形態の組電池では、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域７２と樹脂部材７７との重なり面積が、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域７２の面積の０．４５以上１以下になっている。このような構造にすることによって、熱の発生源である缶底接合部６２で発生した熱をより効率良くバスバー６０に伝えることが可能となる。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇をさらに抑制することが可能になる。

また、本実施形態の組電池では、樹脂部材７７の熱伝導率は０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらに好ましくは５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらに好ましくは１０．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。なお、上限値については特に制限はないが、樹脂部材７７の脆性からフィラー１１６の配合割合を考慮すると１００．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましい。このような熱伝導率の樹脂部材７７を使用することによって、缶底接合部６２で発生した熱を、樹脂部材７７を介してバスバー６０により伝えることが可能となる。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇をさらに抑制することが可能になる。

また、本実施形態の組電池では、樹脂部材７７は樹脂のマトリックス１１５にセラミックスのフィラー１１６が分散した構造であり、セラミックスのフィラー１１６の体積分率は、樹脂部材７７の体積分率に対して５％以上５０％未満であることが好ましい。セラミックスのフィラー１１６の体積分率をこのような割合にすることによって、パーコレーションを起こし、伝熱性を向上させつつも、樹脂部材７７に十分な強度を持たせることが可能となる。なお、樹脂のマトリックス１１５には熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を使用することが出来る、セラミックスのフィラー１１６は、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、及びマグネシアからなる群から選ばれる１種以上のものを使用することが出来る。

また、本実施形態の組電池では、樹脂部材７７とバスバー６０との間に熱伝導グリースを配置しても良い。このような構造にすることによって、樹脂部材７７とバスバー６０との密着性が良くなり、樹脂部材７７からバスバー６０への伝熱性が向上する。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇をさらに抑制することが可能になる。

また、本実施形態の組電池では、バスバー６０は缶底部２ｃと接続されるバスバー接合部６１Ｂを少なくとも２箇所以上有し、缶底接合部６２が円筒形の電池缶２の円筒軸方向に射影された領域はバスバー接合部６１Ｂよりも電池缶２の缶底部２ｃの径方向中心部に近い領域にある構造としても良い。このような構造にすることによって、各バスバー溶接部６１Ｂを介した伝熱をバランス良く使用することが可能になる。このような構造にすることによって、バスバー溶接部６１Ｂも効率良く使用して放熱させることができる。従って、缶底接合部６２の周辺の温度上昇をさらに抑制することが可能になる。

以上のように、本実施形態で説明した組電池を用いることによって、缶底部２ｃで発生した熱をうまくバスバー６０へ逃がすことが可能となる。そのため、缶底接合部６２周辺の温度上昇を抑制し、大電流の通電が可能な組電池を提供することが出来る。

なお、本実施形態では缶底接合部６２を１箇所設ける構造としたが、複数箇所設ける構造としても良い。この場合には、領域７２のＳ₀は各缶底接合部６２が円筒缶軸方向を表す方向ベクトルで定義される方向へ射影された領域の面積の和となる。また、重なり面積Ｓについても、各缶底接合部６２が円筒缶軸方向を表す方向ベクトルで定義される方向へ射影された領域と、樹脂部材７７とが重なっている部分の面積の和となる。

また、本実施形態では缶底接合部６２の形状及び樹脂部材７７の形状は円形としたが、当然四角形状や三角形状等をとしても良いのは言うまでもない。

《第二の実施形態》
続いて、第二の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、バスバーが孔を有し、樹脂部材が当該孔にはめ合わせられている点である。なお、第一の実施形態と同様の構造については、第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。

図１４（ａ）は、本実施形態の樹脂部材１７７が配置されている部分の断面図、図１４（ｂ）は円筒缶の軸方向から見た図である。図１４（ａ）に示すように断面方向から、本発明の樹脂部材１７７を見ると、樹脂部材１７７は缶底部２ｃとバスバー６０の対向する面に挟まれて設置されている。また、缶底接合部６２の円筒缶軸方向の外側直上付近のバスバー６０に孔６４が設けられている。また、例えば、図１４（ｂ）に示すように、バスバー接合部６１Ｂが２箇所設けられる場合、本発明の樹脂部材１７７は、２つのバスバー接合部で挟まれる領域に位置するように配置される。このように樹脂部材１７７を配置することによって、樹脂部材１７７が無い場合と比較して樹脂部材１７７を介した伝熱経路が新たに設けられるため、熱が発生する缶底接合部６２からバスバー６０への伝熱経路が短くなり、放熱性が向上する。

また、本実施形態では図１４（ｂ）に示したように、樹脂部材１７７は缶底接合部６２を覆う位置に配置されている。なお、本実施形態では樹脂部材１７７の中心位置と缶底接合部６２の中心位置がずれて配置されているが、互いの中心位置が一致するように配置されていても良い。

また、本実施形態では孔６４の中心位置と樹脂部材１７７の中心位置が一致するように配置されているが、互いの中心位置が一致していなくても良い。

続いて図１５を用いて、本実施形態にかかる組電池の作成手順を説明する。なお、図１５（ａ）はバスバー６０の組み付け前、図１５（ｂ）はバスバー６０の組み付け後を示すである。

まず、はじめに図１５（ａ）に示すように、樹脂部材１７７がバスバー６０に設けられた孔６４に挿入され、嵌め合わされる。なお、本実施形態では、樹脂部材１７７は、最大直径６ｍｍ、最大厚さ０．８ｍｍ、バスバー６０の電池側面と缶底部２ｃの外側面に挟まれる部分は０．２ｍｍの形状になるようにした。ここでいう樹脂部材１７７の最大厚さは、図１４（ａ）中に表すＴ２に対応する。また、この嵌め合わせを行う際、樹脂部材１７７とバスバー６０が接触する部分に放熱性グリースを配置しても良い。放熱性グリースを配置することによって、樹脂部材１７７とバスバーとの接触をうまくとることができ、放熱性が向上するため、缶底部２ｃの周辺の温度上昇をより抑制することが可能となる。また、バスバー６０には、バスバー接合時、適切に樹脂部材１７７が缶底部２ｃに接するように、高さ０．２ｍｍよりわずかに低い突起６３が設けられている。

その後、樹脂部材１７７と一体化されたバスバー６０が缶底部２ｃと当接し、前記突起６３の位置でバスバー６０と電池缶２の外側の缶底部２ｃが接合され、図１５（ｂ）に示すようにバスバー接合部６１Ｂが形成される。

本実施形態の組電池では、樹脂部材１７７をバスバー６０に設けたし孔６４に嵌合している。そのため、強固にバスバーに固定される。従って、第一の実施形態の作用効果に加え、供用中の耐振動性が向上する。

また、本実施形態のように孔６４に樹脂部材１７７が嵌め合わせられることによって、第一の実施形態と比較して樹脂部材１７７とバスバー６０との接触面積を多くとることが可能となる。そのため、第一の実施形態と比較して放熱性が向上する。

《第三の実施形態》
続いて、第三の実施形態について説明する。本実施形態が第二の実施形態と異なる点は、バスバーを缶底に溶接した後に溶融原材料をバスバーの孔に装填・固化し、部材をバスバー及び缶底に接触させる点である。なお、第二の実施形態と同様の構造については、第二の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。また、本実施形態で完成される組電池の構造は、図１４に示した構造と同様の構造となる。

以下、本実施形態にかかる組電池の作成方法について図１６を用いて説明する。なお、図１６（ａ）は樹脂部材１７７の組み付け前、図１６（ｂ）は樹脂部材１７７の組み付け後を示す図である。

まず、はじめに図１６（ａ）に示すように、孔６４を有するバスバー６０と缶底部２ｃを溶接する。なお、バスバー６０には樹脂部材１７７が缶底部２ｃ外側とバスバー６０が対向する空間に充填可能なように、高さ約０．２ｍｍの突起６３（図１６内では不図示）が設けられており、突起６３の位置でバスバーと缶底部２ｃとが接合され、バスバー接合部６１Ｂが形成される。その後、樹脂部材１７７の溶融した原材料を、バスバー６０に開いている孔から前記対向面の空間へ充填する。そして、樹脂部材１７７がバスバー６０及び缶底部２ｃと密着して固化し、図１６（ｂ）に示す構造となる。

本実施形態の組電池では、溶融原材料を装填・固化する方法を使用する。そのため、バスバー６０と缶底部２ｃ、双方への当接面への接着力が大きくでき、熱伝導特性が第二の実施形態より優れ、さらに供用中の耐振動性も向上する。

また、バスバー６０と缶底部２ｃとの溶接が完了した後に樹脂部材１７７を配置することになるため、バスバー６０と缶底部２ｃとの溶接時に発生する熱による樹脂部材１７７への損傷がなくなる。そのため、樹脂部材１７７の熱による変性を防ぐことができ、樹脂部材１７７が本来の放熱性を発現させることができる。

《第四の実施形態》
続いて、第四の実施形態について説明する。本実施形態が第二の実施形態と異なる点は、あらかじめ樹脂部材がバスバーにインサート成型されている点である。なお、第二の実施形態と同様の構造については、第二の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。

図１７（ａ）は、本実施形態の樹脂部材２７７が配置されている部分の断面図、図１７（ｂ）は円筒缶軸方向から見た図である。本実施形態で用いる部材２７７は、バスバー６０にあらかじめインサート成型され、一体化されている。図１７（ａ）に示すように断面方向から、本発明の樹脂部材２７７を見ると、一部が缶底部２ｃとバスバー６０の対向する面に挟まれて設置されており、一部は孔６４を貫通してバスバー６０の上面を一部覆うような構造となっている。また、缶底接合部６２の円筒缶軸方向の外側直上付近に、バスバー６０に孔６４が設けられた構造となっている。なお、本実施形態では樹脂部材２７７の中心位置と缶底接合部６２の中心位置がずれて配置されているが、互いの中心位置が一致するように配置されていても良い。

また、図１７（ａ）のように、バスバー接合部６１Ｂが２箇所設けられる場合、本発明の樹脂部材２７７は、２つのバスバー接合部で挟まれる領域に位置するように設置される。このように樹脂部材２７７を配置することによって、樹脂部材２７７が無い場合と比較して樹脂部材２７７を介した伝熱経路が新たに設けられるため、熱が発生する缶底接合部６２からバスバー６０への伝熱経路が短くなり、放熱性が向上する。

以下、本実施形態にかかる組電池の作成方法について図１８を用いて説明する。

まず、はじめに図１８（ａ）に示すように、あらかじめバスバー６０の孔６４に嵌合するように所定の位置に、樹脂部材２７７がインサート成形される。樹脂部材２７７は、最大直径６ｍｍ、最大厚さ１．４ｍｍ、バスバー６０の缶底側と缶底部２ｃの外側面に挟まれる部分は０．２ｍｍの形状になるようにした。ここでいう樹脂部材２７７の最大厚さは、図１７（ａ）中に表すＴ３に対応する。なお、バスバー６０には、缶底部２ｃとバスバー６０との接合時に適当に樹脂部材２７７が缶底部２ｃに接することが出来るように、高さ０．２ｍｍよりわずかに低い突起６３が設けられている。そして、樹脂部材２７７がインサート成型されたバスバー６０が缶底部２ｃに当接され、突起６３の位置でバスバー６０と缶底部２ｃとが接合され、図１８（ｂ）に示すようにバスバー接合部６１Ｂが形成される。なお、樹脂部材２７７を缶底部２ｃに当接させる際に、樹脂部材２７７と缶底部２ｃとの間に放熱性グリースを配置しても良い。放熱性グリースを樹脂部材２７７と缶底部２ｃとの間に配置した場合、缶底部２ｃと樹脂部材２７７との密着性が向上し、放熱性が向上する。

本実施形態の組電池では、樹脂部材２７７をバスバーにインサート成形されている。そのため、第二の実施形態よりも、樹脂部材７７がさらに強固にバスバーに固定される。また、缶底部２ｃとの接触も得易く、供用中の耐振動性がさらに向上する。

さらに、樹脂部材２７７がインサート成形により、バスバー６０と一体化するため、製造時の取扱いが易しく、工程のスピードアップを図ることが容易になる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１、１Ａ、１Ｂ・・・円筒形二次電池
２・・・電池缶
２ａ・・・溝
２ｂ・・・開口部
２ｃ・・・缶底部
３・・・電池蓋
３ａ・・・周縁部
３ｂ・・・筒部
３ｃ・・・開口部
４・・・電池容器
５・・・非水電解液
１０・・・発電要素
１１・・・正極電極
１１ａ・・・正極金属箔
１１ｂ・・・正極合剤層
１１ｃ・・・正極箔露出部
１２・・・負極電極
１２ａ・・・負極金属箔
１２ｂ・・・負極合剤層
１２ｃ・・・負極箔露出部
１３・・・第１のセパレータ
１４・・・第２のセパレータ
１５・・・軸芯
１５ａ・・・上方の中空部
１５ｂ・・・段部
１６・・・正極タブ
１７・・・負極タブ
１９・・・接着テープ
２０・・・発電ユニット
２１・・・負極集電リング
２１ａ・・・基部
２１ｂ・・・開口部
２１ｃ・・・外周筒部
２１ｄ・・・開口部
２２・・・押え部材
２７・・・正極集電リング
２７ａ・・・基部
２７ｂ・・・下部筒部
２７ｃ・・・上部筒部
２７ｄ・・・開口部
２７ｅ・・・開口部
２８・・・押え部材
３０・・・電池蓋ユニット
３３・・・接続部材
３４・・・絶縁板
３４ａ・・・開口部
３４ｂ・・・側部
３５・・・接続板
３５ａ・・・突起部
３５ｂ・・・開口部
３７・・・ダイアフラム
３７ａ・・・切込み
３７ｂ・・・側壁
４３・・・ガスケット
４３ａ・・・基部
４３ｂ・・・外周壁部
５０・・・リード
６０・・・バスバー
６１Ａ、６１Ｂ・・・バスバー接合部
６２・・・缶底接合部
６３・・・突起
６４・・・孔
７２・・・缶底接合部が円筒形の電池缶の円筒軸方向に射影された領域
７３・・・重なり部
７７、１７７、２７７・・・樹脂部材
１１５・・・マトリックス
１１６・・・フィラー

Claims (14)

1. 電極を有する発電要素と、
   前記発電要素を収納する有底の円筒形の電池缶と、
   前記電池缶の内側の缶底部に缶底接続部で接合され、前記発電要素と電気的に接続されるリードと、を有する円筒形二次電池を複数有し、前記円筒形二次電池の間をバスバーで接続した組電池において、
   前記バスバーは、前記電池缶の外側の缶底部と対向して配置され、
   前記外側の缶底部と前記バスバーとの間には、樹脂部材が配置され、
   前記樹脂部材は、前記外側の缶底部、及び前記バスバーのそれぞれに接することを特徴とする組電池。
2. 請求項１に記載の組電池において、
   前記樹脂部材は、前記缶底接合部が前記円筒形の電池缶の円筒軸方向に射影された領域に重なるように配置されることを特徴とする組電池。
3. 請求項３に記載の組電池において、
   前記缶底接合部が前記円筒形の電池缶の円筒軸方向に射影された領域と、前記樹脂部材との重なり面積は、前記缶底接合部が前記円筒形の電池缶の円筒軸方向に射影された領域の面積の０．４５以上１以下であることを特徴とする組電池。
4. 請求項２または３に記載の組電池において、
   前記樹脂部材の熱伝導率は０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする組電池。
5. 請求項４に記載の組電池において、
   前記樹脂部材の熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする組電池。
6. 請求項５に記載の組電池において、
   前記樹脂部材の熱伝導率は１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする組電池。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の組電池において、
   前記樹脂部材は、樹脂マトリックスにセラミックスのフィラーが分散した構造であることを特徴とする組電池。
8. 請求項７に記載の組電池において、
   前記セラミックスのフィラーの体積分率は、前記樹脂部材の体積分率に対して５％以上５０％未満であることを特徴とする組電池。
9. 請求項７または８に記載の組電池において、
   前記樹脂マトリックスは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であり、
   前記セラミックスのフィラーは、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、及びマグネシアからなる群から選ばれる１種以上のものであることを特徴とする組電池。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記樹脂部材と前記バスバーとの間、または前記樹脂部材と缶底部との間の少なくとも一方には熱伝導グリースが配置されることを特徴とする組電池。
11. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記バスバーには孔が設けられ、
    前記樹脂部材は前記孔にはめ合わせられていることを特徴とする組電池。
12. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記バスバーには孔が設けられており、
    前記樹脂部材は、前記孔に溶融されて充填され、固化されていることを特徴とする組電池。
13. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記バスバーと前記樹脂部材は一体成型されていることを特徴とする組電池。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の組電池において、
    前記バスバーは、前記外側の缶底部と接続されるバスバー接合部を少なくとも２箇所以上有し、
    前記缶底接合部が前記円筒形の電池缶の円筒軸方向に射影された領域は、前記バスバー接合部よりも前記電池缶の缶底の径方向中心部に近い領域にあることを特徴とする組電池。