JP2017069129A

JP2017069129A - 組電池

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Publication number: JP2017069129A
Application number: JP2015195865A
Authority: JP
Inventors: 裕太下西; Yuta Shimonishi; 重樹小峰; Shigeki Komine; 吉宣佐藤; Yoshinobu Sato; 賢和草野; Yoshikazu Kusano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-10-01
Also published as: JP6477399B2

Abstract

【課題】電池の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく電池の発生した熱を放熱することができる組電池を提供する。
【解決手段】組電池１は、複数のリチウムイオン電池１０と、放熱部材１１と、熱伝導部材１２とを備えている。リチウムイオン電池１０は、板厚方向に積層された状態で設けられる矩形板状の２次電池である。放熱部材１１は、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱する部材である。熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０及び放熱部材１１に接触した状態で設けられ、リチウムイオン電池１０の寸法が変化してもリチウムイオン電池１０及び放熱部材１１に接触した状態で変位し、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱部材１１に伝導する部材である。そのため、リチウムイオン電池１０の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電池と、電池の発生した熱を放熱する放熱部材と、電池の発生した熱を放熱部材に伝導する熱伝導部材とを備えた組電池に関する。

従来、複数の電池と、電池の発生した熱を放熱する放熱部材と、電池の発生した熱を放熱部材に伝導する熱伝導部材とを備えた組電池として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている電池パックがある。

この電池パックは、複数の電池セルと、冷却板と、中間部材と備えている。ここで、電池セル、冷却板及び中間部材が、電池、放熱部材及び熱伝導部材に相当する。

電池セルは、充放電可能な板状の２次電池である。冷却板は、電池セルの発生した熱を放熱する板状の部材である。冷却板には、中間部材を固定するための貫通孔が形成されている。中間部材は、電池セルの発生した熱を冷却板に伝導するＵ字状に屈曲成形された板状の部材である。中間部材の端部には、冷却板の貫通孔に嵌合する嵌合片が形成されている。電池セルは、板厚方向と直交する一面を中間部材に接触させた状態で、中間部材に保持されている。電池セルの保持された中間部材は、端部を冷却板に接触させるとともに、嵌合片を冷却板の貫通孔に嵌合させた状態で、電池セルの板厚方向に積層されるように設けられている。

特開２０１４−２２９５５９号公報

ところで、電池セルは、充放電に伴って板厚方向の寸法が変化する。中間部材の嵌合片は冷却板の貫通孔に嵌合している。そのため、電池セルの板厚方向の寸法が変化しても中間部材は変位できない。従って、電池セルの板厚方向の寸法が変化すると、中間部材と冷却板の嵌合部分に応力が加わることになる。しかし、従来の電池セルでは、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が小さく、中間部材と冷却板の嵌合部分に加わる応力によって中間部材や冷却板が破損してしまう可能性はほとんどなかった。しかし、新たに開発された電池セルが、従来に比べ、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が大きい特性を有していた場合、前述した電池パックのような構成では、中間部材と冷却板の嵌合部分に加わる応力によって、中間部材や冷却板が破損してしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく電池の発生した熱を放熱することができる組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なされた発明は、板厚方向に積層された状態で設けられる板状の複数の電池と、電池の発生した熱を放熱する放熱部材と、電池及び放熱部材に接触した状態で設けられ、電池の寸法が変化しても電池及び放熱部材に接触した状態で変位し、電池の発生した熱を放熱部材に伝導する熱伝導部材と、を有する。

この構成によれば、熱伝導部材は、電池の寸法が変化しても、電池及び放熱部材に接触した状態で変位し、電池の発生した熱を放熱部材に伝導する。そのため、電池の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく、電池の発生した熱を放熱することができる。

第１実施形態における組電池の側面図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１及び図２におけるリチウムイオン電池の斜視図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。図１における放熱部材と熱伝導部材の接触部分の拡大図である。第１実施形態の変形形態における放熱部材と熱伝導部材の接触部分の拡大図である。第２実施形態における組電池の側面図である。図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。図７における放熱部材と熱伝導部材の接触部分の拡大図である。第２実施形態の変形形態における放熱部材と熱伝導部材の接触部分の拡大図である。第３実施形態における組電池の側面図である。図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る組電池を、車両に搭載される組電池に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図５を参照して第１実施形態の組電池の構成について説明する。なお、図中における前後方向、左右方向及び上下方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものである。

図１及び図２に示す組電池１は、車両に搭載されたモータ等の負荷に電力を供給する充放電可能な２次電池である。組電池１は、複数のリチウムイオン電池１０と、放熱部材１１と、熱伝導部材１２と、エンドプレート１３、１４と、固定部材１５とを備えている。

本発明の電池に相当するリチウムイオン電池１０は、板厚方向に積層された状態で設けられる充放電可能な矩形板状の２次電池である。図３及び図４に示すように、リチウムイオン電池１０は、正極１０ａと、負極１０ｂと、非水電解質１０ｃと、セパレータ１０ｄと、ケース１０ｅとを備えている。

正極１０ａは、正極集電体１０ｆと、正極活物質層１０ｇとを備えている。

正極集電体１０ｆは、アルミニウム等の金属からなる薄い板状の部材である。

正極活物質層１０ｇは、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な酸化物からなり、正極集電体１０ｆの表面に層状に形成されている。正極活物質層１０ｇは、前述した酸化物を、導電材及び結着材等とともに溶媒中で混合し、正極集電体１０ｆの表面に塗布、乾燥して形成されている。導電材は、例えば、炭素材料や導電性高分子材料である。炭素材料は、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素等である。また、導電性高分子材料は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセンである。結着材は、例えば、高分子材料である。高分子材料は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリル系バインダである。溶媒は、例えば、水、Ｎメチル−２−ピロリドンである。

負極１０ｂは、負極集電体１０ｈと、負極活物質層１０ｉとを備えている。

負極集電体１０ｈは、Ｃｕ等の金属からなる薄い板状の部材である。

負極活物質層１０ｉは、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な化合物からなり、負極集電体１０ｈの表面に層状に形成されている。負極活物質層１０ｉを形成する化合物は、例えば、リチウム箔等の金属材料、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｕ等を含有する合金系材料、グラファイト、コークス等の炭素系材料、チタン酸化物である。負極活物質層１０ｉは、負極活物質層１０ｉを形成する前述した化合物を、正極１０ａと同様の導電材及び結着材等とともに、正極１０ａと同様の溶媒中で混合し、負極集電体１０ｈの表面に塗布、乾燥して形成されている。

非水電解質１０ｃは、正極１０ａと負極１０ｂの間におけるイオン等の荷電担体の移動を可能にするものである。

セパレータ１０ｄは、正極１０ａと負極１０ｂの間における荷電担体の移動を可能にしながら、正極１０ａと負極１０ｂを絶縁する薄い板状の部材である。セパレータ１０ｄは、例えば、多孔質合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子やセルロース、ガラス繊維からなる多孔質膜、不織布である。セパレータ１０ｄは、無機化合物を含んでいてもよい。

ケース１０ｅは、正極１０ａ、負極１０ｂ、セパレータ１０ｄ及び非水電解質１０ｃを収容する部材である。ケース１０ｅは、例えば、ラミネートフィルムによって形成されている。ケース１０ｅは、正極端子１０ｊと、負極端子１０ｋとを備えている。正極端子１０ｊ及び負極端子１０ｋは、一端部をケース１０ｅの内部空間に突出させるとともに、他端部をケース１０ｅの外部に突出させた状態でケース１０ｅに固定されている。

正極１０ａと負極１０ｂは、交互に積層されている。セパレータ１０ｄは、正極１０ａと負極１０ｂの間に設けられている。正極１０ａ、負極１０ｂ及びセパレータ１０ｄは、ケース１０ｅの内部空間に収容されている。正極１０ａの端部は正極端子１０ｊに、負極１０ｂの端部は負極端子１０ｋにそれぞれ接続されている。非水電解質１０ｃは、正極１０ａ、負極１０ｂ及びセパレータ１０ｄとともに、ケース１０ｅの内部空間に収容されている。

図１及び図２に示す放熱部材１１は、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱する金属からなる矩形板状の部材である。

熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０を保持するとともに、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱部材１１に伝導する金属からなる板状の部材である。熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅ、及び、放熱部材１１に接触した状態で設けられる。具体的には、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅの表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍに接触した状態で設けられるとともに、放熱部材１１に接触した状態で設けられる。また、リチウムイオン電池１０の寸法が変化しても、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅ、及び、放熱部材１１に接触した状態で変位できるように設けられる。具体的には、リチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅ、及び、放熱部材１１に接触した状態でリチウムイオン電池１０の板厚方向に変位できるように設けられる。熱伝導部材１２は、電池接触部１２０と、放熱部材接触部１２１と、低摩擦部１２２と、庇部１２３と、孔部１２４とを備えている。

電池接触部１２０は、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅの表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍに接触する部位である。

放熱部材接触部１２１は、放熱部材１１に接触する部位である。放熱部材接触部１２１は、熱伝導部材１２がリチウムイオン電池１０を保持したときに、電池接触部１２０の一端部からリチウムイオン電池１０の板厚方向に延在するように設けられている。具体的には、電池接触部１２０の下端部から後方に延在するように設けられている。

図５に示す低摩擦部１２２は、低摩擦部１２２がない場合に比べ、放熱部材接触部１２１と放熱部材１１の摩擦を低くするクロム又は潤滑材からなる層状の部位である。低摩擦部１２２は、放熱部材１１に接触する放熱部材接触部１２１の接触面１２１ａに設けられている。

図１及び図２に示す庇部１２３は、リチウムイオン電池１０を覆う部位である。庇部１２３は、熱伝導部材１２がリチウムイオン電池１０を保持したときに、リチウムイオン電池１０の上部を覆うよう、電池接触部１２０の他端部からリチウムイオン電池１０の板厚方向に延在するように設けられている。具体的には、電池接触部１２０の上端部から後方に延在するように設けられている。

図１及び図２に示す孔部１２４は、固定部材１５に挿通されることで、熱伝導部材１２をリチウムイオン電池１０の板厚方向に変位できるようにする部位である。

リチウムイオン電池１０は、図２に示すように、正極端子１０ｊ及び負極端子１０ｋを左右方向に向け、図１に示すように、ケース１０ｅの表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍを電池接触部１２０に接触させた状態で熱伝導部材１２に保持されている。熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０は、リチウムイオン電池１０の板厚方向である前後方向に積層されている。放熱部材１１は、前後方向に延在するように設けられている。熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体は、放熱部材接触部１２１を、放熱部材１１の上面に接触させた状態で設けられている。

エンドプレート１３、１４は、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体を前後方向に挟持する金属や樹脂からなる矩形板状の部材である。

固定部材１５は、エンドプレート１３、１４を所定の間隔で固定する金属からなる円柱状の部材である。具体的には、充放電に伴ってリチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体を挟持できる所定の間隔でエンドプレート１３、１４を固定する部材である。また、図１及び図２に示すように、熱伝導部材１２の孔部１２４に挿通し、熱伝導部材１２をリチウムイオン電池１０のケース１０ｅ及び放熱部材１１の上面に接触した状態前後方向に変位可能に支持する部材でもある。

エンドプレート１３、１４は、下面を放熱部材１１の上面に接触させた状態で熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体の前後に設けられている。固定部材１５は、熱伝導部材１２の孔部１２４に挿通した状態で、エンドプレート１３、１４を所定の間隔で固定するように設けられている。充放電に伴ってリチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が最大になっても、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体を挟持できる所定の間隔で固定するように設けられている。そのため、リチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が最小になると、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０とエンドプレート１３、１４の間、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０同士の間に、わずかに隙間ができる。

次に、図１を参照して、リチウムイオン電池の寸法が変化した場合の動作について説明する。

図１において、充放電に伴ってリチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が大きくなると、熱伝導部材１２に、前後方向の応力が加わる。しかし、熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０を保持しており、電池接触部１２０がリチウムイオン電池１０のケース１０ｅに接触している。また、固定部材１５によって、放熱部材１１の上面に接触した状態で前後方向に変位可能に支持されている。つまり、熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅ及び放熱部材１１の上面に接触した状態で前後方向に変位可能に設けられている。しかも、エンドプレート１３、１４は、固定部材１５によって、充放電に伴ってリチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、熱伝導部材１２に保持されたリチウムイオン電池１０が積層された積層体を挟持できる所定の間隔に固定されている。そのため、充放電に伴ってリチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、放熱部材１１や熱伝導部材１２等の構成部材を破損することなく、リチウムイオン電池１０の発生した熱を、熱伝導部材１２を介して放熱部材１１に伝導し放熱することができる。

次に、第１実施形態の充電装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、組電池１は、複数のリチウムイオン電池１０と、放熱部材１１と、熱伝導部材１２とを備えている。リチウムイオン電池１０は、板厚方向に積層された状態で設けられる矩形板状の２次電池である。放熱部材１１は、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱する部材である。熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０及び放熱部材１１に接触した状態で設けられ、リチウムイオン電池１０の寸法が変化してもリチウムイオン電池１０及び放熱部材１１に接触した状態で変位し、リチウムイオン電池１０の発生した熱を放熱部材１１に伝導する部材である。そのため、リチウムイオン電池１０の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく、リチウムイオン電池１０の発生した熱を、熱伝導部材１２を介して放熱部材１１に伝導し放熱することができる。

第１実施形態によれば、熱伝導部材１２は、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅの表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍに接触した状態で設けられるとともに、放熱部材１１に接触した状態で設けられている。また、リチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅ、及び、放熱部材１１に接触した状態で前後方向に変位できるように設けられる。そのため、リチウムイオン電池１０の板厚方向の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく、リチウムイオン電池１０の発生した熱を、熱伝導部材１２を介して放熱部材１１に伝導し放熱することができる。

第１実施形態によれば、放熱部材１１は、前後方向に延在するように設けられている。熱伝導部材１２は、電池接触部１２０と、放熱部材接触部１２１とを備えている。電池接触部１２０は、リチウムイオン電池１０のケース１０ｅの表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍに接触する部位である。放熱部材接触部１２１と放熱部材１１に接触する部位である。そのため、熱伝導部材１２をリチウムイオン電池１０の表面であって、板厚方向と直交する面１０ｍに接触させるとともに、放熱部材１１に接触させることができる。しかも、放熱部材１１は、前後方向に延在するように設けられている。そして、放熱部材接触部１２１は、電池接触部１２０の下端部から後方に延在するように設けられている。そのため、放熱部材１１と放熱部材接触部１２１の接触面積を大きくすることができる。従って、熱伝導部材１２から放熱部材１１により多くの熱を伝導することができる。

第１実施形態によれば、熱伝導部材１２は、放熱部材１１に接触する放熱部材接触部１２１の接触面１２１ａに、低摩擦部１２２を有している。そのため、熱伝導部材１２と放熱部材１１の摩擦を低くすることができる。従って、熱伝導部材１２を、放熱部材１１に接触した状態で前後方向にスムーズに変位させることができる。

第１実施形態によれば、低摩擦部１２２は、クロム又は潤滑材からなっている。そのため、熱伝導部材１２と放熱部材１１の摩擦を確実に低くすることができる。

なお、第１実施形態では、熱伝導部材１２が、放熱部材１１に接触する放熱部材接触部１２１の接触面１２１ａに、低摩擦部１２２を有している例を挙げているが、これに限られるものではない。図６に示すように、放熱部材接触部１２１に接触する放熱部材１１の接触面１１０に低摩擦部１１０ａを有していてもよい。この場合も、同様の効果を得ることができる。放熱部材１１に接触する放熱部材接触部１２１の接触面１２１ａ、及び、放熱部材接触部１２１に接触する放熱部材１１の接触面１１０の少なくともいずれかに、低摩擦部を有していればよい。

第１実施形態では、低摩擦部１２２がクロム又は潤滑材からなる例を挙げているが、これに限られるものではない。低摩擦部１２２は、放熱部材１１に接触する放熱部材接触部１２１の接触面１２１ａ、及び、放熱部材接触部１２１に接触する放熱部材１１の接触面１１０の少なくともいずれかの表面粗さを小さくすることによって形成するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の組電池について説明する。第２実施形態の組電池は、第１実施形態の組電池に対して、熱伝導部材の形状を変更したものである。

まず、図７〜図９を参照して第２実施形態の組電池の構成について説明する。

図７及び図８に示すように、組電池２は、複数のリチウムイオン電池２０と、放熱部材２１と、熱伝導部材２２と、エンドプレート２３、２４と、固定部材２５とを備えている。

リチウムイオン電池２０、放熱部材２１、エンドプレート２３、２４及び固定部材２５は、第１実施形態のリチウムイオン電池１０、放熱部材１１、エンドプレート１３、１４及び固定部材１５と同一のものであり、同様に構成されている。

熱伝導部材２２は、リチウムイオン電池２０を保持するとともに、リチウムイオン電池２０の発生した熱を放熱部材２１に伝導する金属からなる板状の部材である。熱伝導部材２２は、電池接触部２２０と、放熱部材接触部２２１と、低摩擦部２２２と、孔部２２４とを備えている。第１実施形態の庇部１２３に相当する部位は備えていない。

電池接触部２２０及び孔部２２４は、第１実施形態の電池接触部１２０及び孔部１２４と同一の部位であり、同様に構成されている。

放熱部材接触部２２１は、放熱部材２１に接触する部位であるが、第１実施形態の放熱部材接触部１２１とは形状が異なっている。放熱部材接触部２２１は、熱伝導部材２２がリチウムイオン電池２０を保持したときに、電池接触部２２０の下端部から前後方向にそれぞれ延在するように設けられている。

図９に示す低摩擦部２２２は、低摩擦部２２２がない場合に比べ、放熱部材接触部２２１と放熱部材２１の摩擦を低くするクロム又は潤滑材からなる層状の部位である。低摩擦部２２２は、放熱部材２１に接触する放熱部材接触部２２１の接触面２２１ａに設けられている。

リチウムイオン電池の寸法が変化した場合の動作は、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。次に、第２実施形態の充電装置の効果について説明する。

第２実施形態によれば、熱伝導部材２２の形状が第１実施形態と異なるものの、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第２実施形態では、熱伝導部材２２が、放熱部材２１に接触する放熱部材接触部２２１の接触面２２１ａに、低摩擦部２２２を有している例を挙げているが、これに限られるものではない。図１０に示すように、放熱部材接触部２２１に接触する放熱部材２１の接触面２１０に低摩擦部２１０ａを有していてもよい。この場合も、同様の効果を得ることができる。放熱部材２１に接触する放熱部材接触部２２１の接触面２２１ａ、及び、放熱部材接触部２２１に接触する放熱部材２１の接触面２１０の少なくともいずれかに、低摩擦部を有していればよい。

第２実施形態では、低摩擦部２２２がクロム又は潤滑材からなる例を挙げているが、これに限られるものではない。低摩擦部２２２は、放熱部材２１に接触する放熱部材接触部２２１の接触面２２１ａ、及び、放熱部材接触部２２１に接触する放熱部材２１の接触面２１０の少なくともいずれかの表面粗さを小さくすることによって形成するようにしてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の組電池について説明する。第３実施形態の組電池は、第１実施形態の組電池に対して、リチウムイオン電池の板厚方向の寸法変化が大きいもの変更するとともに、複数のリチウムイオン電池を板厚方向に押圧するようにしたものである。

まず、図１１及び図１２を参照して第３実施形態の組電池の構成について説明する。

図１１及び図１２に示すように、組電池３は、複数のリチウムイオン電池３０と、放熱部材３１と、熱伝導部材３２と、エンドプレート３３、３４と、固定部材３５とを備えている。さらに、ベースプレート３６と、弾性部材３７とを備えている。

リチウムイオン電池３０は、板厚方向に積層された状態で設けられる充放電可能な矩形板状の２次電池である。図４に示すように、第１実施形態のリチウムイオン電池１０は、正極１０ａに正極活物質層１０ｇを備えている。図１１に示すリチウムイオン電池３０は、その正極活物質層を形成する酸化物が、層状岩塩型の結晶構造を有する物質を含んでいる。Ｓｎ及びＧｅの少なくともいずれかを含んでいる。その結果、このような物質を含んでいない場合に比べ、容量を大きくすることができる。また、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が大きくなる特性を有するようになる。充放電に伴う板厚方向の寸法変化が、板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上になる特性を有するようになる。

放熱部材３１及び熱伝導部材３２は、第１実施形態の放熱部材１１及び熱伝導部材１２と同一のものであり、同様に構成されている。

エンドプレート３３、３４は、熱伝導部材３２に保持されたリチウムイオン電池３０が積層された積層体をリチウムイオン電池３０の板厚方向である前後方向に挟持する金属や樹脂からなる矩形板状の部材である。

図１１及び図１２に示すエンドプレート３４は、エンドプレート３３に対して前後方向に変位できるように設けられている。エンドプレート３４は、孔部３４０を備えている。

孔部３４０は、固定部材３５に挿通させることで、エンドプレート３４を前後方向に変位できるようにする部位である。

図１１に示すベースプレート３６は、弾性部材３７によってエンドプレート３４を前方に押圧する際の基準となる金属や樹脂からなる矩形板状の部材である。

固定部材３５は、エンドプレート３３とベースプレート３６を所定の間隔で固定する金属からなる円柱状の部材である。また、熱伝導部材３２の孔部３２４及びエンドプレート３４の孔部３４０に挿通し、熱伝導部材３２及びエンドプレート３４を前後方向に変位可能に支持する部材でもある。

弾性部材３７は、エンドプレート３４とベースプレート３６の間に設けられ、ベースプレート３６を基準としてエンドプレート３４を前方に押圧する部材である。具体的には、コイルばねである。

エンドプレート３３、３４は、下面を放熱部材３１の上面に接触させた状態で、熱伝導部材３２に保持されたリチウムイオン電池３０が積層された積層体の前後に設けられている。ベースプレート３６は、下面を放熱部材１１の上面に接触させた状態で、エンドプレート３４の後方に設けられている。固定部材３５は、熱伝導部材３２の孔部３２４及びエンドプレート３４の孔部３４０に挿通した状態で、エンドプレート３３とベースプレート３６を所定の間隔で固定するように設けられている。充放電に伴ってリチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が変化し、それに伴ってエンドプレート３４が変位しても、エンドプレート３４とベースプレート３６が干渉しない所定の間隔で固定するように設けられている。弾性部材３７は、エンドプレート３４とベースプレート３６の間に、固定部材３５に挿通された状態で設けられている。

次に、図１１を参照して、リチウムイオン電池の寸法が変化した場合の動作について説明する。

図１１において、充放電に伴ってリチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が大きくなると、熱伝導部材３２に、前後方向の応力が加わる。しかし、熱伝導部材３２は、リチウムイオン電池３０のケース３０ｅ及び放熱部材３１の上面に接触した状態で前後方向に変位可能に設けられている。そのため、充放電に伴ってリチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が変化しても、構成部材を破損することなく、リチウムイオン電池３０の発生した熱を、熱伝導部材３２を介して放熱部材３１に伝導し放熱することができる。その後、リチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が小さくなると、熱伝導部材３２の保持されたリチウムイオン電池３０同士の間に隙間ができる。しかし、エンドプレート３４は、弾性部材３７によって前方に押圧されている。そのため、リチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が小さくなっても、熱伝導部材３２の保持されたリチウムイオン電池３０同士の間に隙間ができることはない。

次に、第３実施形態の充電装置の効果について説明する。

第３実施形態によれば、充放電に伴うリチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法変化が、板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上であり、第１実施形態と異なるものの、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第３実施形態によれば、組電池３は、複数のリチウムイオン電池３０を板厚方向に押圧する弾性部材３７を有している。そのため、リチウムイオン電池３０の板厚方向の寸法が変化しても、熱伝導部材３２の保持されたリチウムイオン電池３０同士の間に隙間ができてしまうような事態を抑えることができる。従って、保持されている熱伝導部材３２以外の熱伝導部材３２にもリチウムイオン電池３０を接触させることができる。これにより、リチウムイオン電池３０で発生した熱をより効率的に放熱部材３１に伝導し放熱することができる。

第３実施形態によれば、リチウムイオン電池３０は、正極に層状岩塩型の結晶構造を有する物質を含んでいる。そのため、リチウムイオン電池３０を、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が、板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上になる特性を有する電池とすることができる。

第３実施形態によれば、リチウムイオン電池３０は、正極にＳｎ及びＧｂの少なくともいずれかを含む正極活物質層を有している。そのため、リチウムイオン電池３０を、正極に層状岩塩型の結晶構造を有する電池とすることができる。

なお、第３実施形態では、放熱部材接触部３２１が電池接触部３２０の下端部から後方に延在するように設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。放熱部材接触部３２１は、電池接触部３２０の下端部から前後方向にそれぞれ延在するように設けられていてもよい。

第３実施形態では、リチウムイオン電池３０の正極に層状岩塩型の結晶構造を有する物質を含んでいる例を挙げているが、これに限られるものではない。層状岩塩型の結晶構造に類似した結晶構造を有する物質を含んでいてもよい。スピネル型の結晶構造を有する物質、オリビン型の結晶構造を有する物質、及び、これらに類似した結晶構造を有する物質を含んでいてもよい。この場合も、リチウムイオン電池を、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が、板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上になる特性を有する電池とすることができる。

第３実施形態では、リチウムイオン電池３０の正極にＳｎ及びＧｅの少なくともいずれかを含む正極活物質層を有する例を挙げているが、これに限られるものではない。リチウムイオン電池３０の正極は、ＬｉＭ_１−ｘＡ_ｘＯ_２、ＬｉＭＰＯ_４及びＬｉ_２ＭＳｉＯ_４の少なくともいずれかを含む正極活物質層を有していてもよい。ここで、ｘ＜１．０である。Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの少なくともいずれかである。Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｇａ、Ｂの少なくともいずれかである。この場合も、リチウムイオン電池を、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が、板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上になる特性を有する電池とすることができる。

第１〜第３実施形態では、各リチウムイオン電池の間に、各々熱伝導部材が接触するように設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。リチウムイオン電池に対して熱伝導部材の数が相対的に少なくても、リチウムイオン電池の少なくとも片面に熱伝導部材が接触するように設けられていてもよい。このような構成も、本発明に含まれる。

第１〜第３実施形態では、リチウムイオン電池を直接組電池としている例を挙げているが、これに限られるものではない。複数のリチウムイオン電池を別途ケースに収め、熱伝導部材がこのケースに接触するように設けられていてもよい。このような構成も本発明に含まれる。

１・・・組電池、１０・・・リチウムイオン電池、１１・・・放熱部材、１２・・・熱伝導部材、１２０・・・電池接触部、１２１・・・放熱部材接触部、１２２・・・低摩擦部

Claims

板厚方向に積層された状態で設けられる板状の複数の電池（１０、２０、３０）と、
前記電池の発生した熱を放熱する放熱部材（１１、２１、３１）と、
前記電池及び前記放熱部材に接触した状態で設けられ、前記電池の寸法が変化しても前記電池及び前記放熱部材に接触した状態で変位し、前記電池の発生した熱を前記放熱部材に伝導する熱伝導部材（１２、２２、３２）と、
を有する組電池。
前記熱伝導部材は、前記電池の表面であって、板厚方向と直交する面に接触した状態で設けられるとともに、前記放熱部材に接触した状態で設けられ、前記電池の板厚方向の寸法が変化しても、前記電池及び前記放熱部材に接触した状態で前記電池の板厚方向に変位する請求項１に記載の組電池。
前記放熱部材は、前記電池の板厚方向に延在し、
前記熱伝導部材は、
前記電池の表面であって、板厚方向と直交する面に接触する前記電池接触部（１２０、２２０）と、
前記電池接触部の端部から前記電池の板厚方向に延在し、前記放熱部材に接触する放熱部材接触部（１２１、２２１）と、
を有する請求項２に記載の組電池。
前記放熱部材に接触する前記放熱部材接触部の接触面、及び、前記放熱部材接触部に接触する前記放熱部材の接触面の少なくともいずれかに、低摩擦部（１２２、１１０ａ、２２２、２１０ａ）を有する請求項３に記載の組電池。
前記低摩擦部は、クロム又は潤滑材からなる請求項４に記載の組電池。
複数の前記電池を板厚方向に押圧する弾性部材（３７）を有する請求項２〜５のいずれか１項に記載の組電池。
前記電池（３０）は、充放電に伴う板厚方向の寸法変化が板厚方向の寸法の最小値を基準にして１０％以上になる特性を有している請求項１〜６のいずれか１項に記載の組電池。
前記電池は、正極に層状岩塩型の結晶構造を有する物質を含む請求項７に記載の組電池。
前記電池は、前記正極にＳｎ及びＧｅの少なくともいずれかを含む正極活物質層を有する請求項８に記載の組電池。