JP2018156902A - 二次電池、電池パック、及び車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の電極群同士の短絡を防ぐことができる電池、組電池、電池パックおよび車両を提供することを目的とする。【解決手段】 実施形態にかかる二次電池は、複数の電極群と、複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、二次電池、電池パック、及び車両に関する。
高エネルギー密度電池として、リチウムイオン二次電池のような電解質電池が提供されている。二次電池は、ハイブリッド自動車や、電気自動車、携帯電話基地局の無停電電源用などの電源として期待されている。しかしながら、リチウムイオン電池を大型化しても、単電池から得られる電圧は２．３〜３．７Ｖ程度である。したがって、高電圧を得るためには単電池を複数直列に接続し、制御する必要があるため、装置全体が大型化する。
このような問題を解決する手段として、複数の電極群を電池内部で直列接続する方法がある。この場合、複数の電極群間に存在する電解液が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が起きないように、電極群を独立させた構造が必要となる。
例えば、液体の電解液を含まない固体電解質を用いることで、電極群間のイオン伝導による短絡の可能性を低くすることができるが、一般的に固体電解質のイオン伝導度は液状の電解液と比べて１／１０〜１／１００と低く、電池の出力密度が低くなる。
また、液状の電解質を半固形化したゲル電解質を用いることで、イオン伝導度が高く、電池の出力密度も十分に得られることが期待される。しかしながら、ゲル電解液は固体電解質と比べて軟化しやすく、電極群間でゲル電解液同士が接触し、イオン伝導による短絡が生じるという課題がある。
特許第３８６６７４０号公報 特開平９−１９９１７９号公報
本実施形態は、複数の電極群同士の短絡を防ぐことができる二次電池、電池パックおよび車両を提供することを目的とする。
実施形態にかかる二次電池は、複数の電極群と、複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、を備える。
他の実施形態にかかる電池パックは、実施形態の二次電池を備える。
他の実施形態にかかる車両は、実施形態の電池パックを備える。
第１実施形態にかかる二次電池の構成を一部切欠して示す斜視図。 同二次電池の構成を示す断面図。 同二次電池の構成を示す平面図。 第２実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 第３実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 同二次電池の構成を示す断面図。 第４実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 第５実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 第６実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 第７実施形態にかかる二次電池の構成を示す断面図。 第８実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図。 第９実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図。 同電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。 第１０実施形態に係る車両の一例を概略的に示す断面図。 第１０実施形態に係る車両の他の例を概略的に示した図。 他の実施形態に係る電極群の構成を示す側面図。 図１６の一部を拡大して示す断面図。
［第１実施形態］
以下に、第１実施形態に係る二次電池について図１乃至図３を参照して説明する。なお、図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。Ｚは第１方向、Ｘは第２方向、Ｙは第３方向に沿っている。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１は本実施形態にかかる二次電池１０の斜視図であり、一部の構成を切欠して内部構造を示す。図２は二次電池１０の断面図、図３は平面図である。
図１乃至図３に示す二次電池１０は、電極群積層体１１と、電極群積層体１１を収容する外装材１２と、を備える。本実施形態において二次電池１０は矩形状に構成され、外装材１２のＸ方向一端側から負極の電極タブ２４及び正極の電極タブ２５が導出されている。
電極群積層体１１は、複数の電極群２１，２１と、電極群２１，２１に含浸されて保持された電解質（図示せず）と、複数の電極群２１，２１を電気的に接続する電極群接続部であるリード２３と、各電極群２１、２１の端部にそれぞれ接続された複数の電極タブ２４，２５と、積層配置される電極群２１，２１間に配される絶縁性シート２６と、を備える。本実施形態においては、Ｘ方向他端側に配されたリード２３によって直列接続された２つの電極群２１，２１が、間に絶縁性シート２６を挟んで、Ｚ方向に重ねて積層されている。
図２に示すように、各電極群２１，２１は、複数の負極３１と、複数の正極３２と、負極３１と正極３２の間に配されたセパレータ３３と、を備える。本実施形態は一例として４つの負極３１と３つの正極３２とがＺ方向において交互に積層されている。一対の電極群２１，２１は同様に構成されるが、その電極の配列が逆向きとなるように配されている。具体的には、一方の上部の電極群２１は、正極の接続片３２ｃがＸ方向一方側に向けて延出されて電極タブ２５に接続され、負極の接続片３１ｃが他方側に向けて延出されリード２３に接続される。他方の下部の電極群２１は、負極の接続片３１ｃがＸ方向一方側に向けて延出されて電極タブ２４に接続され、正極の接続片３２ｃが他方側に向けて延出されリード２３に接続される。
負極３１は、集電体３１ａと、この集電体３１ａの片面または両面に形成された負極層３１ｂと、を備える。負極層３１ｂは活物質、導電剤及び結着剤を含む。
集電体３１ａは、例えば矩形状に成形された金属箔で構成され、積層方向であるＺ方向に直交するＸＹ平面に沿って配されている。集電体３１ａは、例えば、銅箔、アルミニウム箔またはＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉのような元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
電極群積層体１１において複数の負極３１の集電体３１ａはその端部に接続片３１ｃをそれぞれ一体に有している。一方の電極群２１において、複数の集電体３１ａにそれぞれ設けられる複数の接続片３１ｃは、Ｘ方向他方側に配され、リード２３の負極片２３ａに接続されている。他方の電極群２１において、複数の集電体３１ａにそれぞれ設けられる複数の接続片３１ｃは、Ｘ方向一方側に配され、負極の電極タブ２４に接続されている。
リチウムイオンを吸蔵放出する負極活物質粒子は、炭素材料、黒鉛材料、リチウム合金材料、金属酸化物、金属硫化物が挙げられる。中でもリチウムイオンの吸蔵放出電位がＬｉ電位基準で１〜３Ｖの範囲にあるリチウムチタン酸化物、チタン酸化物、ニオブチタン酸化物、リチウムナトリウムニオブチタン酸化物から選ばれる一種以上のチタン含有酸化物の負極活物質粒子を選択することが好ましい。
チタン含有酸化物の例に、一般式Ｌｉ４＋ｘＴｉ５Ｏ１２（ｘは−１≦ｘ≦３）で表せるスピネル構造リチウムチタン酸化物、一般式Ｌi２＋ａＭ（Ｉ）２−ｂＴｉ６−ｃＭ（ＩＩ）ｄＯ１４＋σ（０≦ａ≦６，０＜ｂ＜２，０＜ｃ＜６，０＜ｄ＜６，−０．５≦δ≦０．５）（Ｍ（Ｉ）はＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｃｓ，及びＫよりなる群から選択される１種または２種以上の元素、Ｍ（ＩＩ）はＺｒ，Ｓｎ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌ，及びＹからなる群から選択される１種または２種以上の元素）で表せるナトリウム含有斜方晶型チタン酸化物、ラムスデライド構造リチウムチタン酸化物としてＬｉ２＋ｘＴｉ３Ｏ７、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２Ｏ４、Ｌｉ１．１＋ｘＴｉ１．８Ｏ４、Ｌｉ１．０７＋ｘＴｉ１．８６Ｏ４、ＬｉｘＴｉＯ２（ｘは０≦ｘ）などのリチウムチタン酸化物、一般式ＬｉｘＴｉＯ２（０≦ｘ）で表される単斜晶構造のチタン酸化物（充電前構造としてＴｉＯ２（Ｂ））、ルチル構造のチタン酸化物（充電前構造としてＴｉＯ２）、アナターゼ構造のチタン酸化物（充電前構造としてＴｉＯ２）、ニオブチタン酸化物として、ＬｉａＴｉＭｂＮｂ２±βＯ７±σ（０＜ａ＜５、０＜ｂ＜０．３、０＜β＜０．３、０＜σ＜０．３、ＭはＦｅ，Ｖ，Ｍｏ、Ｔａから選択される少なくとも１種以上の元素）で表されるものがあげられる。これらを単独あるいは混合して用いても良い。
導電剤は、活物質の集電性能を高め、集電体３１ａとの接触抵抗を抑える。導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛を含む。
結着剤は、活物質と導電剤を結着できる。結着剤の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴムを含む。
負極層３１ｂ中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ７０質量％以上９６質量％以下、２質量％以上２８質量％以下及び２質量％以上２８質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層３１ｂの集電性能を向上させ、二次電池１００の大電流特性を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層３１ｂと集電体３１ａの結着性を高め、サイクル特性を向上させることができる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
負極３１は、例えば活物質、導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体３１ａに塗布し、乾燥し、その後、プレスを施すことにより作製される。
正極３２は、集電体３２ａと、この集電体３２ａの片面または両面に形成され、活物質、導電剤及び結着剤を含む正極層３２ｂとを備える。
集電体３２ａは、例えば矩形状に成形された金属箔であり、積層方向であるＺ方向に直交するＸＹ平面に沿って配されている。集電体３２ａは、例えばアルミニウム箔、またはＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉからなる群から選択される１種または２種以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
電極群積層体１１において複数の正極３２の集電体３２ａは、Ｘ方向の一端側に延出する接続片３２ｃをそれぞれ一体に備えている。一方の上部の電極群２１において、複数の集電体３２ａにそれぞれ設けられる複数の接続片３２ｃは、Ｘ方向の他端側に配され、リード２３の正極片２３ｂに接続されている。他方の下部の電極群２１において、複数の集電体３２ａにそれぞれ設けられる複数の接続片３２ｃは、Ｘ方向一方側に配され、正極タブ２５に接続されている。
正極活物質としては、酸化物、ポリマー等が挙げられる。
例えば、酸化物としては、Ｌｉを吸蔵した二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、及び、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４またはＬｉｘＭｎＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４等）、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５）等が挙げられる。
例えば、ポリマーとしては、ポリアニリンやポリピロール等の導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料等が挙げられる。その他に、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボン等も使用できる。
好ましい正極活物質としては、正極電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉｘＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（ＬｉｘＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２）、リチウムリン酸鉄（ＬｉｘＦｅＰＯ４）等が挙げられる。（なお、ｘ、ｙは０〜１の範囲であることが好ましい。）
導電剤は、活物質の集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑える。導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素質物を含む。
結着剤は、活物質と導電剤を結着させる。結着剤の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムを含む。
正極層３２ｂ中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下及び２質量％以上１７質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより高温保存下での導電剤表面での電解質の分解を低減することができる。結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な正極強度が得られる。結着剤は、１７質量％以下の量にすることにより、正極中の絶縁材料である結着剤の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
正極３２は、例えば活物質、導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体３２ａに塗布し、乾燥し、その後、プレスを施すことにより作製される。正極３２はまた活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成して正極層３２ｂとし、これを集電体３２ａ上に形成することにより作製されてもよい。
セパレータ３３は、矩形のシート状に構成されている。セパレータ３３として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、もしくはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、または合成樹脂製不織布が用いられる。好ましい多孔質フィルムは、ポリエチレンまたはポリプロピレンから作られ、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるために安全性を向上できる。また、セパレータ３３として絶縁性粒子を正極及び／または負極の片面または両面に形成しても良い。絶縁性粒子としては金属酸化物が挙げられる。また、絶縁性粒子として固体電解質を用いれば、二次電池の抵抗を低くすることができる。
電解質は、例えば電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、または液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質を用いることができる。
液状非水電解質は、電解質塩を０．５Ｍ以上２．５Ｍ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものが好ましい。
電解質塩の例は、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］のリチウム塩、またはこれらの混合物を含む。電解質塩は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ６が最も好ましい。
有機溶媒の例は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；またはγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）を含む。これらの有機溶媒は、単独または混合溶媒の形態で用いることができる。
高分子材料の例は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を含む。
好ましい有機溶媒は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる群のうち、少なくとも２つ以上を混合した混合溶媒、またはγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を含む混合溶媒である。これらの混合溶媒を用いることにより、高温特性の優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
複数の電極群２１，２１は、リード２３によって接続されている。具体的には、一方の電極群２１の負極と他方の電極群２１の正極とが、リード２３によって直列接続される。
リード２３は、例えばアルミ箔で形成されている。リード２３は、矩形のシート状であって、一方に形成された負極片２３ａ及び正極片２３ｂと、負極片２３ａ及び正極片２３ｂの他端側を一体に連結する共通片２３ｃと、を備える。リード２３は、一方の端縁から中途部に至るスリット２３ｄが形成され、一方側の部位が負極片２３ａと正極片２３ｂに分岐している。リード２３は、電極群２１，２１のＸ方向他端側の端縁に接続される。リード２３は、負極片２３ａが上方の電極群２１の複数の負極３１の接続片３１ｃに接続され、正極片２３ｂが、下方の電極群２１の複数の正極３２の接続片３２ｃに接続されることで、一対の電極群２１，２１を直列に接続している。
リード２３を構成するアルミニウム箔は純アルミニウム（純度１００％）から純度９８％以上のアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。アルミニウム合金としては、アルミニウムの他に、鉄、マグネシウム、亜鉛、マンガン及びケイ素よりなる群から選択される１種類以上の元素を含む合金が好ましい。例えば、Ａｌ−Ｆｅ合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金およびＡｌ−Ｍｇ系合金は、アルミニウムよりさらに高い強度を得ることが可能である。一方、アルミニウムおよびアルミニウム合金中のニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１００ｐｐｍ以下（０ｐｐｍを含む）にすることが好ましい。例えば、Ａｌ−Ｃｕ系合金では、強度は高まるが、耐食性は悪化するので、リードとしては不適である。より好ましいアルミニウム純度は９９．９５〜９８．０％の範囲である。このリードの厚さは、２０μｍ以上を有することが好ましい。あまり厚さが厚くなると取扱い性の低下、あるいた体積当たりの容量も低下するため、その厚さは１ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下が好ましい。
絶縁性シート２６は、電気的及びイオン伝導的に絶縁性を有するシートであり、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を用いることができる。絶縁性シート２６と外装材１２を融着する場合、絶縁性シート２６と外装材１２の樹脂部との熱融着温度が近い材質のものを用いることが好ましい。例えばラミネートフィルム１２ａ，１２ｂの内面と絶縁性シート２６を同材料としてもよい。
絶縁性シート２６は、電極群２１，２１が対向する面の面積よりも面積が大きい矩形状のシートであり、その外周縁が外装材１２に接合されている。すなわち、絶縁性シート２６の外周縁２６ａは、ＸＹ平面において、電極群２１，２１の外周縁よりも外方に突出している。絶縁性シート２６は、積層された複数の電極群２１，２１の間において、外装材１２の内部空間をＺ方向の一方側と他方側とに仕切る隔壁を構成している。絶縁性シート２６の一端は、リード２３のスリット２３ｄに挿入され、負極片２３ａと正極片２３ｂとの間に配されている。絶縁性シート２６の他端は、負極の電極タブ２４と正極の電極タブ２５との間に配されている。
絶縁性シート２６の外周縁２６ａは外装材１２に接合され、挟持されている。本実施形態においては、一例として、図３に示す様に、絶縁性シート２６の外周縁２６ａの全周が外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟まれ、例えば溶着により接合されている。図３はラミネートフィルム１２ａを省略した平面図であり、ラミネートフィルム１２ａ、１２ｂの溶着部分１２ｃを点描にて示している。図３に点描で示される溶着部分１２ｃに、絶縁性シート２６の外周縁２６ａがともに溶着されている。したがって、絶縁性シート２６によって外装材１２の内部空間は液密に区画される。
外装材１２は、電極群積層体１１を挟む一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂを有し、電極群積層体１１の表面を覆う。本実施形態において、一対の矩形のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂが積層体の一方と他方に配され、一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂの外縁同士が接合されている。
ラミネートフィルム１２ａ，１２ｂは絶縁性シート２６の外周縁を挟持している。
ラミネートフィルム１２ａ，１２ｂとして、例えば樹脂層間に金属層を介在した多層フィルムが用いられる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子材料を用いることができる。
ラミネートフィルム１２ａ，１２ｂは例えば熱融着によりシールすることで、外装材１２として成形することができる。
また、外装材１２は、ラミネートフィルム１２ａ，１２ｂの他に、例えば金属製容器等の他の材料で構成された容器を用いることも可能である。例えば金属製容器は、厚さ１．０ｍｍ以下の箱状に構成されている。また金属製容器は、厚さ０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。例えば、金属製容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等から選択される１種または２種以上の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属が含まれる場合、その量は１００質量ｐｐｍ以下にすることが好ましい。金属製容器を用いた場合、例えば絶縁性シート２６は、熱溶着、レーザー溶着、かしめ等により金属製容器に接合される。
外装材１２は、例えば、角型に加え、扁平型（薄型）、円筒型、コイン型、及びボタン型に構成することができる。
外装材１２は、電池寸法に応じて、例えば携帯用電子機器等に積載される小型電池用外装材、二輪乃至四輪の自動車、鉄道車両等に積載される大型電池用外装材などが含まれる。
以上のように構成された二次電池１０は、所定の積層方向に重ねて配される複数の電極群２１，２１と、積層方向において複数の電極群２１，２１の間に配される絶縁性シート２６と、複数の電極群２１，２１及び絶縁性シート２６を有する積層体の外側を覆う外装材１２と、を備える。すなわち、複数の電極群２１の間が絶縁性シート２６によって隔てられているため、電極群２１，２１の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。また、絶縁性シート２６は全周にわたって外装材１２に接合されていることから、外装材１２内の空間を液密に隔てることが可能となるため、電解質が液状であっても、絶縁性シート２６を超えて他方の領域への進入を防止できるため、電解質の形態に限らず、短絡を確実に防止できる。また、１つの外装材１２内に複数の電極群２１，２１を直列接続して備えることで、複数の外装材を用いる場合と比べ、部品点数や製造コストを低く抑えることが可能となる。
二次電池１０によれば絶縁性シート２６の外周全周にわたって外装材１２に接合されていることで、外装材１２内の空間を液密に区画することが可能であり、電解質が液体であっても、短絡を効果的に防止できる。
第１実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁性シートを備え、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接続されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態に係る二次電池１１０について図４を参照して説明する。第２実施形態にかかる二次電池１１０は、リード２３の一部が外装材１２外方に導出される構成である。この他は第１実施形態にかかる二次電池１０と同様である。本実施形態において上記第１実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
二次電池１１０において、電極群２１，２１間を直列接続するリード２３は、第１実施形態と同様に、矩形のシート状であって、一方に形成された負極片２３ａ及び正極片２３ｂと、負極片２３ａ及び正極片２３ｂの他端側を一体に連結する共通片２３ｃと、を備える。リード２３は、一方の端縁から中途部に至るスリット２３ｄが形成され、一方側の部位が負極片２３ａと正極片２３ｂに分岐している。リード２３は、電極群２１，２１のＸ方向他端側の端縁に接続され、負極片２３ａが上方の電極群２１の複数の負極３１の接続片３１ｃに接続される。正極片２３ｂが、下方の電極群２１の複数の正極３２の接続片３２ｃに接続されることで、一対の電極群２１，２１を直列に接続している。
リード２３の共通片２３ｃは、外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂによって挟持されるとともに、外装材１２よりも外方に至る所定長さを有している。すなわち、リード２３は電極群２１，２１の端部からラミネートフィルム１２ａ、１２ｂ間を通って外装材１２の外に導出されている。
また、絶縁性シート２６の外周部分は、全周において外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂによって挟持され、外装材１２に溶着されている。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が区画され、電極群２１，２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。また、絶縁性シート２６は全周にわたって外装材１２に接合されていることから、外装材１２内の空間を液密に隔てることが可能となるため、電解質が液状であっても、絶縁性シート２６を超えて他方の領域への進入を防止できるため、電解質の形態に限らず、短絡を確実に防止できる。
さらに、二次電池１１０によれば、リード２３が外部に露出しているため、リード２３へ外部端子を電気的に接続することが可能である。したがって、電池１１０内の各電極群２１，２１の電圧を個別に監視することが可能となるため、メンテナンス性が良い。
第２実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁性シートを備え、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。また、第２実施形態によればリードの少なくとも一部が外装材の外方に導出されることで、電圧を個別に監視することが可能である。
［第３実施形態］
第３実施形態に係る二次電池２１０について図５及び図６を参照して説明する。図５は二次電池２１０のＸＺ平面に沿う断面図であり、図６はＹＺ平面に沿う断面図である。第３実施形態にかかる二次電池２１０は、一対の電極群２１，２１は、電極の向きが同方向に揃えられて配列され、Ｘ方向の他端側から折り返されて一端側へ延びる帯状のリード２１３を備える。また、二次電池２１０は複数の絶縁性シート２６を備える。この他は第１実施形態にかかる二次電池２１０と同様である。本実施形態において上記第１実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
図５及び図６に示す二次電池２１０において、一対の電極群２１，２１は同方向を向くように重ねて配列されている。電極群２１，２１は、正極の接続片３２ｃが一方に導出され、負極の接続片３１ｃが他方に導出される。
電極群２１，２１間を直列接続するリード２２３は、Ｙ方向の寸法が電極群２１と同程度の帯状に構成されている。リード２２３は、一端２２３ａがＸ方向他端側において上側の電極群２１の負極側の接続片３１ｃに接続され、下方に折り返され、中途部２２３ｂが一対の電極群２１，２１の間を通ってＸ方向一方側に延び、他端２２３ｃが折り返されて下部の電極群２１の正極側の接続片３２ｃに接続されている。すなわちリード２２３は一対の電極群２１，２１の対向面の間に介在している。
一対の絶縁性シート２２６は、帯状に構成されている。絶縁性シート２２６は、Ｙ方向の幅寸法が外装材１２の幅寸法よりも小さく、電極群２１の幅寸法よりも広く形成されている。絶縁性シート２２６は、外装材１２と電極群２１の端部との間に配される折り返し部２２６ａにおいて折り返され、電極群２１のＺ方向の両側を覆う。折り返し部２２６ａは、電極群２１のＸ方向端部のリード２２３の折り返し部の外側に配されている。絶縁性シート２２６は折り曲げ部２２６ａの一端側と他端側のシート状部２２６ｃ，２２６ｄによって電極群２１のＺ方向両側の面を覆う。
一方の上側の絶縁性シート２２６は、長手方向の一端部２２６ｂがＸ方向の一方で正極の電極タブ２５とともに外装材１２に溶着され、一端側のシート状部２２６ｃが上側の電極群２１と外装材１２との間を通ってＸ方向の他方側に延び、折り返し部２２６ａにて下方に折り返され、他端側のシート状部２２６ｄが下側の電極群２１とリード２２３の中途部２２３ｂとの間を通ってＸ方向一方に戻り、リード２２３の他端２２３ｃの折り返し部に至る。
他方の下側の絶縁性シート２２６は、長手方向の一端部２２６ｂがＸ方向の他方で負極の電極タブ２４とともに外装材１２に溶着され、一端側のシート状部２２６ｃが下側の電極群２１と外装材１２との間を通ってＸ方向の一方側に延び、折り返し部２２６ａにて上方に折り返され、他端側のシート状部２２６ｄが上側の電極群２１とリード２２３の中途部２２３ｂとの間を通ってＸ方向他方側に戻り、リード２２３の一端２２３ａの折り返し部に至る。
二次電池２１０において、複数の絶縁性シート２２６により、上部の電極群２１とリード２３との間が絶縁されるとともに、下部の電極群２１と、リード２３との間が絶縁される。
一対の絶縁性シート２２６は、一端部２２６ｂと、Ｙ方向の両端縁２２６ｅとが、外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟持されて溶着されることで、外装材１２に接合されている。
本実施形態にかかる二次電池２１０においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２２６によって外装材１２内の空間が区画され、電極群２１，２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。
第３実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁性シートを備え、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第４実施形態］
第４実施形態に係る二次電池３１０について図７を参照して説明する。第４実施形態にかかる二次電池３１０は、３つの電極群２１を備え、Ｚ方向に隣接する一対の電極群の間にそれぞれ絶縁性シート２６が介在する構成である。この他は第１実施形態にかかる二次電池２１０と同様である。本実施形態において上記第１実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
二次電池３１０において、３つの電極群２１，２１、２１は、Ｚ方向の中央に配される電極群２１が、両側の２つの電極群２１、２１と正負の接続片３１ｃ、３２ａがＸ方向において反対側に位置する向きに配列され、直列に接続されている。具体的には、上下の電極群２１，２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが一方に導出され、負極の接続片３１ｃが他方に導出される。
中央の電極群２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが他方に導出され、負極の接続片３１ｃが一方に導出される。上部に配される電極群２１の正極の接続片３２ｃには正極タブ２５が接続されている。下部に配される電極群２１の負極の接続片３１ｃには負極の電極タブ２４が接続されている。中央の電極群２１の正極の接続片３２ｃと上部の電極群２１の負極の接続片３１ｃとがリード２３によって接続され、下部の電極群２１の正極の接続片３２ｃと中央の電極群２１の負極の接続片３１ｃとがリード２３によって接続されている。電極タブ２４、２５は外装材１２の外部まで延出している。
一対の絶縁性シート２６は、それぞれ、電極タブ２４，２５とリード２３との間から、対となる電極群２１，２１の間を通って、Ｘ方向に反対側に延び、反対側の端部のリード２３の負極片２３ａ及び正極片２３ｂとの間に挿入されている。
一対の絶縁性シート２６は、外周縁２６ａが全周において一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟持されて溶着されている。
したがって、二次電池３１０において、一対の絶縁性シート２６によって、３層の電極群２１，２１、２１の間に加え、各リード２３と、電極タブ２４との間、及びリード２３と電極タブ２５との間が絶縁される。そして、上下一対の絶縁性シート２６によって、外装材１２の内部が、Ｚ方向に３つに液密に区画される。
本実施形態にかかる二次電池３１０においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が３つに区画され、電極群２１，２１、２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。また、絶縁性シート２６は全周にわたって外装材１２に接合されていることから、外装材１２内の空間を液密に隔てることが可能となるため、電解質が液状であっても、絶縁性シート２６を超えて他方の領域への進入を防止できるため、電解質の形態に限らず、短絡を確実に防止できる。
第４実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁性シートを備え、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第５実施形態］
第５実施形態に係る二次電池４１０について図８を参照して説明する。第５実施形態にかかる二次電池４１０は、リード２３の一部が外装材１２外方に導出される構成である。この他は第４実施形態にかかる二次電池３１０と同様である。本実施形態において上記第３実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
二次電池４１０において、３つの電極群２１，２１、２１は、Ｚ方向の中央に配される電極群２１が、両側の２つの電極群２１、２１と正負の接続片３１ｃ、３２ｃがＸ方向において反対側に位置する向きに配列され、直列に接続されている。具体的には、上下の電極群２１，２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが一方に導出され、負極の接続片３１ｃが他方に導出される。
中央の電極群２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが他方に導出され、負極の接続片３１ｃが一方に導出される。上部に配される電極群２１の正極の接続片３２ｃには正極タブ２５が接続されている。下部に配される電極群２１の負極の接続片３１ｃには負極の電極タブ２４が接続されている。中央の電極群２１の正極の接続片３２ｃと上部の電極群２１の負極の接続片３１ｃとがリード２３によって接続され、下部の電極群２１の正極の接続片３２ｃと中央の電極群２１の負極の接続片３１ｃとがリード２３によって接続されている。電極タブ２４、２５は外装材１２の外部まで延出している。
リード２３、２３の共通片２３ｃ、２３ｃは、外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂによって挟持されるとともに、外装材１２よりも外方に至る所定長さを有している。すなわち、リード２３は電極群２１，２１の端部からラミネートフィルム１２ａ、１２ｂ間を通って外装材１２の外に導出されている。
一対の絶縁性シート２６は、外周が全周において外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟持されて外装材１２に溶着されている。
本実施形態においても上記第４実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が３つに区画され、電極群２１，２１、２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。また、絶縁性シート２６は全周にわたって外装材１２に接合されていることから、外装材１２内の空間を液密に隔てることが可能となるため、電解質が液状であっても、絶縁性シート２６を超えて他方の領域への進入を防止できるため、電解質の形態に限らず、短絡を確実に防止できる。
さらに、二次電池１１０によれば、リード２３、２３が外部に露出しているため、リード２３、２３へ外部端子を電気的に接続することが可能である。したがって、電池４１０内の各電極群２１，２１の電圧を個別に監視することが可能となるため、メンテナンス性が良い。
第５実施形態によれば、３以上の電極群の間にそれぞれ絶縁性シートが配され、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第６実施形態］
第６実施形態に係る二次電池５１０について図９を参照して説明する。第６実施形態にかかる二次電池５１０は、３つの電極群２１を備え、３つの電極群２１の間が一対のリード２２３によってそれぞれ接続される構成である。この他は第３実施形態にかかる二次電池２１０と同様である。本実施形態において上記第３実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
二次電池５１０において、３つの電極群２１，２１、２１は、Ｚ方向の中央に配される電極群２１が、両側の２つの電極群２１、２１と正負の接続片３１ｃ、３２ｃがＸ方向において反対側に位置する向きに配列され、直列に接続されている。具体的には、上下の電極群２１，２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが一方に導出され、負極の接続片３１ｃが他方に導出される。
中央の電極群２１はＸ方向において正極の接続片３２ｃが他方に導出され、負極の接続片３１ｃが一方に導出される。上部に配される電極群２１の正極の接続片３２ｃには正極タブ２５が接続されている。下部に配される電極群２１の負極の接続片３１ｃには負極の電極タブ２４が接続されている。中央の電極群２１の正極の接続片３２ｃと上部の電極群２１の負極の接続片３１ｃとが一方のリード２２３によって接続され、下部の電極群２１の正極の接続片３２ｃと中央の電極群２１の負極の接続片３１ｃとが他方のリード２２３によって接続されている。電極タブ２４、２５は外装材１２の外部まで延出している。
電極群２１，２１間を直列接続する一対のリード２２３、２２３は、それぞれ電極群２１と同程度のＹ方向寸法を有する帯状に構成されている。
一方の上部のリード２２３は、一端が上側の電極群２１の負極側の接続片３１ｃに接続され、下方に折り返され、他端が中央の電極群２１の正極側の接続片３２ｃに接続されている。他方の下部のリード２２３は、一端が中央の電極群２１の負極側の接続片３１ｃに接続され、下方に折り返され、他端が下方の電極群２１の正極側の接続片３２ｃに接続されている。
二次電池５１０において、一対の絶縁性シート２２６は、帯状に構成されている。絶縁性シート２２６は、Ｙ方向の幅寸法が外装材１２の幅寸法よりも小さく、電極群２１の幅寸法よりも広く形成されている。絶縁性シート２２６は、外装材１２と電極群２１の端部との間に配される折り返し部２２６ａにおいて折り返されている。折り返し部２２６ａは、電極群２１の端部のリード２２３の折り返し部の外側に配されている。
一方の上側の絶縁性シート２２６は、長手方向の一端部２２６ｂがＸ方向の一方で正極の電極タブ２５とともに外装材１２に溶着され、一端側のシート状部２２６ｃが上側の電極群２１と外装材１２との間を通ってＸ方向の他方側に延び、折り返し部２２６ａにて下方に折り返され、他端側のシート状部２２６ｄが下側の電極群２１と中央の電極群２１との間を通ってＸ方向一方に戻り、下部のリード２２３の折り返し部に至る。
他方の下側の絶縁性シート２２６は、長手方向の一端部２２６ｂがＸ方向の他方で負極の電極タブ２４とともに外装材１２に溶着され、一端側のシート状部２２６ｃが下側の電極群２１と外装材１２との間を通ってＸ方向の一方側に延び、折り返し部２２６ａにて上方に折り返され、他端側のシート状部２２６ｄが上側の電極群２１と中央の電極群２１との間を通ってＸ方向他方側に戻り、上部のリード２２３の折り返し部に至る。
一対の絶縁性シート２２６は、一端部２２６ｂと、Ｙ方向の両端縁２２６ｅとが、外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟持されて溶着されることで、外装材１２に接合されている。
したがって、二次電池５１０において、一対の絶縁性シート２２６によって、３層の電極群２１，２１、２１の間が絶縁される。そして、上下一対の絶縁性シート２２６によって、外装材１２の内部が、Ｚ方向に３つに区画される。
本実施形態にかかる二次電池５１０においても上記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が３つに区画され、電極群２１，２１、２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。
第６実施形態によれば、３以上の電極群の間にそれぞれ絶縁性シートが配され、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第７実施形態］
第７実施形態に係る二次電池６１０について図１０を参照して説明する。第７実施形態にかかる二次電池５１０は、４つのリード２３によって直列に接続される５つ電極群２１を積層して備える。また二次電池５１０は、４枚の絶縁性シート２６を有し、Ｚ方向に隣接する一対の電極群２１の間にそれぞれ絶縁性シート２６が介在する構成である。この他は第５実施形態にかかる二次電池４１０と同様である。本実施形態において上記第５実施形態と同一の構成については重複する説明を省略する。
二次電池５１０において、５つの電極群２１，２１、２１、２１，２１は、４つのリード２３によって直列に接続されている。そして、最も上部に配される電極群２１の負極の接続片３１ｃには電極タブ２４が接続されている。最も下部に配される電極群２１の正極の接続片３２ｃには電極タブ２５が接続されている。電極タブ２４、２５及び４つのリード２３の共通片２３ｃは、外装材１２の外部まで延出している。
絶縁性シート２６は、Ｚ方向において隣接する電極群２１の間を通ってＸ方向に延び、リード２３の負極片２３ａ及び正極片２３ｂとの間に挿入される。
絶縁性シート２６は、外周が外装材１２の一対のラミネートフィルム１２ａ，１２ｂに挟持されて溶着されている。４枚の絶縁性シート２６は、全周にわたって外装材１２の溶着部分１２ｃに挟まれて接合されている。
したがって、二次電池６１０において、４枚の絶縁性シート２６によって、５層の電極群２１，２１、２１の間が絶縁される。そして、４枚の絶縁性シート２６によって、外装材１２の内部が、Ｚ方向に５つの空間に液密に区画される。
本実施形態にかかる二次電池６１０においても上記第５実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が複数に区画され、複数の電極群２１の電解質同士の接触を防止することで、短絡を防ぐことができる。また、絶縁性シート２６は全周にわたって外装材１２に接合されていることから、外装材１２内の空間を液密に隔てることが可能となるため、電解質が液状であっても、絶縁性シート２６を超えて他方の領域への進入を防止できるため、電解質の形態に限らず、短絡を確実に防止できる。
さらに、二次電池６１０によれば、リード２３が外部に露出しているため、リード２３へ外部端子を電気的に接続することが可能である。したがって、電池６１０内の各電極群２１の電圧を個別に監視することが可能となるため、メンテナンス性が良い。
第７実施形態によれば、３以上の電極群の間にそれぞれ絶縁性シートが配され、絶縁性シートの少なくとも一部が外装材に接合されることにより、電極群の電解質が互いに触れることによりイオン伝導による短絡が生じるのを抑制することができる。
［第８実施形態］
第８実施形態に係る組電池２００について図１１を参照して説明する。図１１は、第８の実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す斜視図である。組電池は、単電池１００を複数個有している。各単電池は、電気的に直列若しくは並列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて配置してもよい。図１１に示す組電池２００は、５つの単電池１００と、４つのバスバー２２１と、正極側リード２０８と、負極側リード２０９とを具備している。
複数の単電池１００の少なくとも１つは、例えば第１乃至第７実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０のいずれかである。
バスバー２２１は、１つの単電池１００の負極端子２０６と、隣に位置する単電池１００の正極端子２０７とを接続している。このようにして、５つの単電池１００は、４つのバスバー２２１により直列に接続されている。すなわち、図１１の組電池２００は、５直列の組電池である。
図１１に示すように、５つの単電池１００のうち、一方の列の左端に位置する単電池１００の正極端子２０７は、外部接続用の正極側リード２０８に接続されている。また、５つの単電池１００のうち、他方の列の右端に位置する単電池１００の負極端子２０６は、外部接続用の負極側リード２０９に接続されている。
第８実施形態に係る組電池２００は、単電池１００として、二次電池１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０を用いることで、各単電池１００において絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が複数に区画され、複数の電極群２１の電解質同士の接触を防止し、短絡を防ぐことができる。第８実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁シートを備える二次電池を備えることで、電解質同士の接触を防止し、短絡を防ぐ効果が得られる。
［第９実施形態］
第９実施形態に係る電池パック３００について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態にかかる電池パック３００の一例を概略的に示す分解斜視図である。図１３は、図１２に示す電池パック３００の電気回路の一例を示すブロック図である。
図１２及び図１３に示す電池パック３００は、収容容器３３１と、蓋３３２と、保護シート３３３と、組電池２００と、プリント配線基板３３４と、配線３３５と、図示しない絶縁板とを備えている。組電池２００は第８実施形態にかかる組電池２００であり、１以上の二次電池１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０を備える。
収容容器３３１は、保護シート３３３と、組電池２００と、プリント配線基板３３４と、配線３３５とを収容可能に構成されている。蓋３３２は、収容容器３３１を覆うことにより、上記組電池２００等を収容する。収容容器３３１及び蓋３３２には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。
保護シート３３３は、収容容器３３１の長辺方向の両方の内側面と、組電池２００を介してプリント配線基板３３４と向き合う短辺方向の内側面とに配置されている。保護シート３３３は、例えば、樹脂又はゴムからなる。
組電池２００は、複数の単電池１００と、正極側リード２０８と、負極側リード２０９と、粘着テープ２２４とを備えている。組電池２００は、１つの単電池１００を備えていてもよい。
複数の単電池１００の少なくとも１つは、例えば第１乃至第７実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０のいずれかである。
複数の単電池１００は、外部に延出した負極端子２０６及び正極端子２０７が同じ向きになるように揃えて積層されている。複数の単電池１００の各々は、図１３に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池１００は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池１００を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。
粘着テープ２２４は、複数の単電池１００を締結している。粘着テープ２２４の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池１００を固定してもよい。この場合、組電池２００の両側面に保護シート３３３を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池１００を結束させる。
正極側リード２０８の一端は、単電池１００の積層体において、最下層に位置する単電池１００の正極端子２０７に接続されている。負極側リード２０９の一端は、単電池１００の積層体において、最上層に位置する単電池１００の負極端子２０６に接続されている。
プリント配線基板３３４は、正極側コネクタ３４１と、負極側コネクタ３４２と、サーミスタ３４３と、保護回路３４４と、配線３４５及び３４６と、通電用の外部端子３４７と、プラス側配線３４８ａと、マイナス側配線３４８ｂとを備えている。プリント配線基板３３４の一方の主面は、組電池２００において負極端子２０６及び正極端子２０７が延びる面と向き合っている。プリント配線基板３３４と組電池２００との間には、図示しない絶縁板が介在している。
正極側コネクタ３４１には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、正極側リード２０８の他端が挿入されることにより、正極側コネクタ３４１と正極側リード２０８とは電気的に接続される。負極側コネクタ３４２には、貫通孔が設けられている。この貫通孔に、負極側リード２０９の他端が挿入されることにより、負極側コネクタ３４２と負極側リード２０９とは電気的に接続される。
サーミスタ３４３は、プリント配線基板３３４の一方の主面に固定されている。サーミスタ３４３は、単電池１００の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路３４４に送信する。
通電用の外部端子３４７は、プリント配線基板３３４の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子３４７は、電池パック３００の外部に存在する機器と電気的に接続されている。
保護回路３４４は、プリント配線基板３３４の他方の主面に固定されている。保護回路３４４は、プラス側配線３４８ａを介して通電用の外部端子３４７と接続されている。保護回路３４４は、マイナス側配線３４８ｂを介して通電用の外部端子３４７と接続されている。また、保護回路３４４は、配線３４５を介して正極側コネクタ３４１に電気的に接続されている。保護回路３４４は、配線３４６を介して負極側コネクタ３４２に電気的に接続されている。更に、保護回路３４４は、複数の単電池１００の各々と配線３３５を介して電気的に接続されている。
保護回路３４４は、複数の単電池１００の充放電を制御する。また、保護回路３４４は、サーミスタ３４３から送信される検出信号、又は、個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号に基づいて、保護回路３４４と外部機器への通電用の外部端子３４７との電気的な接続を遮断する。
サーミスタ３４３から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号としては、例えば、単電池１００の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池１００に挿入する。
なお、保護回路３４４としては、電池パック３００を電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を用いてもよい。
このような電池パック３００は、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パック３００は、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、車両の車載用電池又は鉄道車両用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パック３００は、車載用電池として特に好適に用いられる。
また、この電池パック３００は、上述したように通電用の外部端子３４７を備えている。したがって、この電池パック３００は、通電用の外部端子３４７を介して、組電池２００からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池２００に入力することができる。言い換えると、電池パック３００を電源として使用する際には、組電池２００からの電流が、通電用の外部端子３４７を通して外部機器に供給される。また、電池パック３００を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子３４７を通して電池パック３００に供給される。この電池パック３００を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。
なお、電池パック３００は、複数の組電池２００を備えていてもよい。この場合、複数の組電池２００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板３３４及び配線３３５は省略してもよい。この場合、正極側リード２０８及び負極側リード２０９を通電用の外部端子として用いてもよい。
第９の実施形態に係る電池パック３００は、第１乃至第７実施形態に係る二次電池１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０や第８の実施形態に係る組電池２００を備えることで、各単電池１００において絶縁性シート２６によって外装材１２内の空間が複数に区画され、複数の電極群２１の電解質同士の接触を防止し、短絡を防ぐことができる。
第９実施形態によれば、複数の電極群の間に配される絶縁シートを備える二次電池を備えることで、電解質同士の接触を防止し、短絡を防ぐ効果が得られる。
なお、電池パック３００は、第８の実施形態に係る組電池２００の代わりに、単一の二次電池１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０を具備していてもよい。
また、電池パック３００は、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。
電池パック３００は、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、外部に二次電池からの電流を出力するため、及び／又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パック３００を電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パック３００を充電する際、充電電流（自動車などの動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通して電池パック３００に供給される。
［第１０実施形態］
第１０実施形態に係る車両４００について、図１４を参照して説明する。図１４は、第１０の実施形態に係る車両４００の一例を概略的に示す断面図である。
図１４に示す車両４００は、車両本体４４０と、第９実施形態に係る電池パック３００とを含んでいる。車両４００の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車及び鉄道用車両が挙げられる。
車両４００において、電池パック３００は、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。
電池パック３００は、第８実施形態にかかる組電池２００を備える。組電池２００は直列に接続された複数の単電池１００を備えている。複数の単電池１００の少なくとも１つは、例えば第１乃至第７実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０のいずれかである。
図１４に示す車両４００は、四輪の自動車である。車両４００としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車及び鉄道用車両を用いることができる。
この車両４００は、複数の電池パック３００を搭載してもよい。この場合、電池パック３００は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。
電池パック３００は、車両本体４０の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている。電池パック３００の搭載位置は、特に限定されない。電池パック３００は、車両本体４０の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック３００は、車両４００の電源として用いることができる。また、この電池パック３００は、車両４００の動力の回生エネルギーを回収することができる。
本実施形態にかかる車両４００は、単電池１００として第１乃至第７実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０を備えることにより、単電池１００における短絡を防止することができる。
第１０実施形態にかかる車両によれば、複数の電極群の間に配される絶縁シートを備える二次電池を備えることで、電解質同士の接触を防止し、単電池における短絡を防ぐ効果が得られる。
［第１１実施形態］
第１１実施形態に係る車両４００Ａについて、図１５を参照して説明する。図１５は、第１１実施形態にかかる車両４００Ａの例を概略的に示した図である。
図１５に示す車両４００Ａは電気自動車である。車両４００Ａは、車両本体４４０と、車両用電源４４１と、車両用電源４４１の上位制御手段である車両ＥＣＵ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；電気制御装置）４４２と、外部端子（外部電源に接続するための端子）４４３と、インバータ４４４と、駆動モータ４４５とを備えている。
車両４００Ａは、車両用電源４４１を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図１５に示す車両４００Ａでは、車両用電源４１の搭載箇所については概略的に示している。
車両用電源４４１は、複数（例えば３つ）の電池パック３００と、電池管理装置（ＢＭＵ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）４１１と、通信バス４１２とを備えている。
３つの電池パック３００は、電気的に直列に接続されている。電池パック３００は、組電池２００と組電池監視装置（ＶＴＭ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）３０１とを備えている各電池パック３００は、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック３００と交換することができる。
３つの電池パック３００の少なくとも１つは、第９実施形態に係る電池パック３００であり、複数の組電池２００の少なくとも１つは第８実施形態にかかる組電池２００のいずれかである。組電池２００は、直列に接続された複数の単電池１００を備えている。複数の単電池１００の少なくとも１つは、例えば第１乃至第７実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０のいずれかである。
複数の組電池２００は、それぞれ、正極端子４１３及び負極端子４１４を通じて充放電を行う。
電池管理装置４１１は、車両用電源４１の保全に関する情報を集めるために、組電池監視装置３０１との間で通信を行い、車両用電源４４１に含まれる組電池２００に含まれる単電池１００の電圧、及び温度などに関する情報を収集する。
電池管理装置４１１と組電池監視装置３０１との間には、通信バス４１２が接続されている。通信バス４１２は、１組の通信線を複数のノード（電池管理装置と１つ以上の組電池監視装置と）で共有するように構成されている。通信バス４１２は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格に基づいて構成された通信バスである。
組電池監視装置３０１は、電池管理装置４１１からの通信による指令に基づいて、組電池２００を構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は１つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。
車両用電源４４１は、正極端子４１３と負極端子４１４との接続を入り切りするための電磁接触器（例えば図１５に示すスイッチ装置４１５）を有することもできる。スイッチ装置４１５は、組電池２００への充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチ（図示せず）、及び、電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチ（図示せず）を含んでいる。プリチャージスイッチおよびメインスイッチは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフされるリレー回路（図示せず）を備えている。
インバータ４４４は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の高電圧に変換する。インバータ４４４の３相の出力端子は、駆動モータ４４５の各３相の入力端子に接続されている。インバータ４４４は、電池管理装置４１１、あるいは車両全体動作を制御するための車両ＥＣＵ４４２からの制御信号に基づいて、出力電圧を制御する。
駆動モータ４４５は、インバータ４４４から供給される電力により回転する。この回転は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Ｗに伝達される。
また、図示はしていないが、車両４００は、回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構は、車両４００を制動した際に駆動モータ４４５を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ４４４に入力され、直流電流に変換される。直流電流は、車両用電源４４１に入力される。
車両用電源４４１の負極端子４１４には、接続ラインＬ１の一方の端子が、電池管理装置４１１内の電流検出部（図示せず）を介して接続されている。接続ラインＬ１の他方の端子は、インバータ４４４の負極入力端子に接続されている。
車両用電源４４１の正極端子４１３には、接続ラインＬ２の一方の端子が、スイッチ装置４１５を介して接続されている。接続ラインＬ２の他方の端子は、インバータ４４４の正極入力端子に接続されている。
外部端子４４３は、電池管理装置４１１に接続されている。外部端子４４３は、例えば、外部電源に接続することができる。
車両ＥＣＵ４４２は、運転者などの操作入力に応答して他の装置とともに電池管理装置４１１を協調制御して、車両全体の管理を行なう。電池管理装置４１１と車両ＥＣＵ４４２との間では、通信線により、車両用電源４４１の残容量など、車両用電源４４１の保全に関するデータ転送が行われる。
第１１実施形態に係る車両４００Ａは、第９実施形態に係る電池パック３００を搭載している。したがって、車両４００Ａは、単電池１００として第１乃至第６実施形態にかかる二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０を備えることにより、単電池１００における短絡を防止することができる。
第１１実施形態にかかる車両によれば、複数の電極群の間に配される絶縁シートを備える二次電池を備えることで、電解質同士の接触を防止し、単電池における短絡を防ぐ効果が得られる。
以下、実施例について説明する。
上記構成の第１乃至第７実施形態の二次電池１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０の効果を確認するために、次に示す構成の実施例１〜１２と、比較例１〜９とを使用して高温貯蔵時の不良数と、放電容量維持率（％）と電圧検知の可否を比較する試験を行った。
(実施例１)
実施例１は、第１実施形態にかかる二次電池１０の構成とした。絶縁性シート２６としてポリプロピレンシートを用い、ポリプロピレンシートを介して略直方体の電極群２１が２つ積層されている。電極群２１はアルミラミネートの外装材１２に内包され、ポリプロピレンシートの外周は、アルミラミネートの外装材１２と溶着される。外装材１２内には、電極群２１、２１とともに電解質が内包される。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。
（実施例２）
実施例２は、第１実施形態にかかる二次電池１０の構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例１と同様である。
（実施例３）
実施例３は、第２実施形態にかかる二次電池１１０の構成とし、アルミラミネートの外装材１２の端部からリード２３が導出された状態で溶着した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースセルロースを用いた。その他の方法は実施例１と同様である。
（実施例４）
実施例４は、第２実施形態にかかる二次電池１１０の構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例３と同様である。
（実施例５）
実施例５は、第３実施形態にかかる二次電池２１０の構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースセルロースを用いた。その他の方法は実施例１と同様である。
（実施例６）
実施例６は、第４実施形態にかかる二次電池３１０の構成とし、絶縁性シート２６を介して３つの電極群２１，２１，２１が積層され、絶縁性シート２６の外周が外装材１２と溶着されている。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例１と同様である。
（実施例７）
実施例７は、第４実施形態にかかる二次電池３１０の構成とした。実施例７において、絶縁性シート２６を介して３つの電極群２１，２１，２１が積層され、絶縁性シート２６の外周が外装材１２と溶着されている。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例６と同様である。
（実施例８）
実施例８は、第５実施形態にかかる二次電池４１０の構成とし、アルミラミネートの外装材１２の端部からリード２３を外部に延出された状態で溶着した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例６と同様である。
（実施例９）
実施例９は、第５実施形態にかかる二次電池４１０の構成とし、アルミラミネートの外装材１２の端部からリード２３を外部に延出された状態で溶着した。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例８と同様である。
（実施例１０）
実施例１０は、第６実施形態にかかる二次電池５１０の構成とした。図９に示す様に、絶縁性シート２６を電極群端部で折り返した。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例６と同様である。
（実施例１１）
実施例１１は、第７実施形態にかかる二次電池６１０の構成とした。図１０に示すように、絶縁性シート２６を介して５つの電極群２１が積層され、絶縁性シート２６の外周が外装材１２と溶着されている。電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例８と同様である。
（実施例１２）
実施例１２は、第７実施形態にかかる二次電池６１０の構成とした。図１０に示すように、絶縁性シート２６を介して５つの電極群２１が積層され、絶縁性シート２６の外周が外装材１２と溶着されている。電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。その他の方法は実施例１１と同様である。
（比較例１）
比較例１は、第１実施形態にかかる二次電池１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例１と同様である。
（比較例２）
比較例２は、第１実施形態にかかる二次電池１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解した液状電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例２と同様である。
（比較例３）
比較例３は、第１実施形態にかかる二次電池１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質として固体電解質であるＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。比較例３においては、固体電解質層をセパレータの代わりに用いた。
（比較例４）
比較例４は、第２実施形態にかかる二次電池１１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例３と同様である。
（比較例５）
比較例５は、第３実施形態にかかる二次電池２１０の絶縁性シート２２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例５と同様である。
（比較例６）
比較例６は、第５実施形態にかかる二次電池４１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例６と同様である。
（比較例７）
比較例７は、第６実施形態にかかる二次電池５１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例８と同様である。
（比較例８）
比較例８は、第６実施形態にかかる二次電池５１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例１０と同様である。
（比較例９）
比較例９は、第７実施形態にかかる二次電池６１０の絶縁性シート２６を省略した構成とし、電解質としてはプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒（体積比１：１）にＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解し、ポリアクリロニトリルを混合してゲル化させたゲル電解液を用いた。正極活物質としてはコバルト酸リチウムを、負極活物質としてはスピネル型チタン酸リチウムを用いた。セパレータとしてセルロースを用いた。絶縁性シートを使用しないこと以外は実施例１１と同様である。
実施例１〜１２及び比較例１〜９に係る二次電池をそれぞれ１０個作製した。各二次電池を２．８×（電極群数）Ｖまで充電した後、放電レート１Ｃで１．５Ｖ×（電極群数）まで放電し１Ｃ放電容量を測定した。再び二次電池を２．８×（電極群数）Ｖまで充電した後、放電レート５Ｃで１．５×（電極群数）Ｖまで放電することで５Ｃ放電容量を測定し、５Ｃ放電容量維持率（％）＝５Ｃ放電容量／１Ｃ放電容量×１００によって各二次電池の５Ｃ放電容量維持率を求めた。
次に、各二次電池を２．４×（電極群数）Ｖまで充電した後、６０℃環境下で１６８時間の貯蔵試験を行った。貯蔵後の二次電池の電圧を測定し、電圧が２．３×（電極群数）Ｖ未満であった場合は不良とした。
表１に実施例１〜１２及び比較例１〜９に係る二次電池の６０℃貯蔵試験後の不良数と５Ｃ放電容量維持率、各電極群の電圧検知可否を示す。
表１に示すように、比較例１、２及び４〜９に係る二次電池においては、１〜４個の不良が発生するのに対して、実施例１〜１２に係る二次電池において不良は発生しない。これは、実施例係る二次電池においては、絶縁性シート２６，２２６を備えることで、液状電解液使用時やゲル電解液が軟化した場合においても液洛を防いだためであるといえる。
比較例３に示すように、電解質として固体電解質を適用することで、絶縁性シートを使用しなくても液洛することなく電池内で電極群を直列に接続することが可能となるが、固体電解質は液状電解液やゲル電解液と比べてリチウムイオン導電性が低い為、５Ｃ放電容量維持率に示されるように大電流放電時の放電容量が大幅に低下する。
また、比較例２に係る二次電池においては、作製した１０セル全てにおいて２．８×（電極群数）Ｖまで充電することが出来なかったため、５Ｃ放電容量維持率の算出が不可能であった。
さらに実施例３−４、８−９、１０−１２の形態をとることによって、各電極群の電圧感知が可能となる。
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
絶縁性シート２６は少なくとも外装材１２の一部に溶着されている場合であってもよい。この場合にあっても電解質を隔てることで、短絡を防止することが可能となる。
上記実施形態において、電極群２１は積層型である例を示したがこれに限られるものではない。例えば積層型に代えて図１６及び図１７に示す扁平状の捲回型の電極群２１Ａを用いてもよい。図１６は捲回型の電極群２１Ａの側面図であり、図１７は図１６のＡ部分を拡大して示す断面図である。電極群２１Ａは、負極３１と、セパレータ３３と、正極３２とを含む。捲回型電極群２１Ａは、セパレータ３３を負極３１と正極３２との間に挟み、複数回捲回している。捲回型電極群２１Ａを用いた場合であっても、上記各実施形態と同様の効果が得られる。この他、折畳型の電極群を用いてもよい。
また電解質として、上記実施形態にて例示した液状非水電解質や、ゲル状非水電解質非水電解質の他に、水系電解質を用いても良いし、固体状の電解質を用いることも可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…二次電池、１１…電極群積層体、１２…外装材、１２ａ、１２ｂ…ラミネートフィルム、２１，２１Ａ…電極群、２３…リード、２３ａ…負極片、２３ｂ…正極片、２３ｃ…共通片、２３ｄ…スリット、２４、２５…電極タブ、２６…絶縁性シート、３１…負極、３１ａ…集電体、３１ｂ…負極層、３１ｃ…接続片、３２…正極、３２ａ…集電体、３２ｂ…正極層、３２ｃ…接続片、３３…セパレータ、４０…車両本体、４１…車両用電源、１００…単電池、１１０…電池（二次電池）、２００…組電池、２０６…負極端子、２０７…正極端子、２０８…正極側リード、２０９…負極側リード、２１０…電池（二次電池）、２１３…リード、２２１…バスバー、２２３…リード、２２３ａ…一端、２２３ｂ…中途部、２２３ｃ…他端、２２４…粘着テープ、２２６…絶縁性シート、３００…電池パック、３０１…組電池監視装置、３１０…電池（二次電池）、３３１…収容容器、３３２…蓋、３３３…保護シート、３３４…プリント配線基板、３３５…配線、３４１…正極側コネクタ、３４２…負極側コネクタ、３４３…サーミスタ、３４４…保護回路、３４５…配線、３４６…配線、３４７…外部端子、３４８ａ…プラス側配線、３４８ｂ…マイナス側配線、４００…車両、４００Ａ…車両、４１０…電池（二次電池）、４１１…電池管理装置、４１２…通信バス、４１３…正極端子、４１４…負極端子、４１５…スイッチ装置、４４０…車両本体、４４１…車両用電源、４４２…電気制御装置、４４３…外部端子、４４４…インバータ、４４５…駆動モータ、５１０…電池（二次電池）、６１０…電池（二次電池）、ＥＣＵ４４２…車両、Ｌ１…接続ライン、Ｌ２…接続ライン。

Claims (11)

  1. 複数の電極群と、
    複数の前記電極群の間に配される絶縁性シートと、
    前記絶縁性シートの少なくとも一部が接合され、前記複数の電極群及び前記絶縁性シートを有する積層体の外側を覆う外装材と、を備える二次電池。
  2. 前記絶縁性シートは、外周縁の少なくとも一部が、前記電極群の外周縁よりも外方に突出して前記外装材に接合され、前記外装材の内部空間を、複数の前記電極群の積層方向である前記第１方向において複数に仕切るとともに、
    前記電極群に接続され前記外装材の外方に導出される電極タブと、
    複数の前記電極群間を電気的に接続するリードと、を備える、請求項１記載の二次電池。
  3. 前記リードの少なくとも一部が前記外装材の外方に導出される請求項２記載の二次電池。
  4. 前記電極群は、正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配されるセパレータと、を積層して備え、
    前記電極群に保持される電解質を備え、
    前記絶縁性シートの周縁の全周が前記外装材に接合される請求項１乃至３のいずれか記載の二次電池。
  5. ３以上の前記電極群を備え、
    ３以上の前記電極群のうち互いに隣接する２つの前記電極群の間に、前記絶縁性シートが配される、請求項１乃至４のいずれか記載の二次電池。
  6. 前記絶縁性シートは、前記外装材と前記電極群の端部との間で折り返され、前記電極群の前記第１方向の両側を覆う、請求項２または３記載の二次電池。
  7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の二次電池を備える電池パック。
  8. 通電用の外部端子と、
    保護回路と、
    を更に具備する請求項７に記載の電池パック。
  9. 複数の前記二次電池を具備し、
    前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項７又は請求項８に記載の電池パック。
  10. 請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の電池パックを搭載した車両。
  11. 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収するものである、請求項１０に記載の車両。
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