JP2022002175A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】通電時にタブ同士の接合部に生じる応力が大きくなることを抑制する組電池の提供。【解決手段】セル本体から突出する板状の正極タブ１０および負極タブ２０を有する電池セル２を複数備え、正極タブ１０と負極タブ２０とが互いに熱膨張係数の異なる金属材料からなり、複数の電池セル２が積層された状態で、電池セル２の一方の極側のタブが、隣り合う電池セルの他方の極側のタブに接合され、電気的に接続されている組電池１であって、正極タブ１０と負極タブ２０とのうち少なくとも熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブには、正極タブ１０と負極タブ２０とが接合された接合部を板幅方向に分断するようにスリットが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池に関する。

特許文献１には、複数のラミネート型の電池セルが積層され、電気的に接続された組電池が開示されている。電池セルにおける一方の極のタブは、積層方向に隣り合う電池セルの他方の極のタブと接合されている。このタブ同士は、例えば溶接によって接合されている。

国際公開第２０１９／２０２９６０号

ところで、ラミネート型の電池セルでは、正極タブと負極タブとが互いに異なる金属材料により構成されることが多い。特許文献１に記載された構成では、アルミニウムの薄板からなる正極タブと、ニッケルの薄板からなる負極タブとが接合されている。このように、異種材料からなるタブ同士が接合された構造では、熱膨張係数の差によって基準温度に対する変形量に差が生じる。そのため、通電による熱でタブが変形する際、正極側と負極側とでタブの変形量に差が生じ、タブ同士の接合部に生じる応力が大きくなる虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、通電時にタブ同士の接合部に生じる応力が大きくなることを抑制することができる組電池を提供することを目的とする。

本発明は、セル本体から突出する板状の正極タブおよび負極タブを有する電池セルを複数備え、前記正極タブと前記負極タブとが互いに熱膨張係数の異なる金属材料からなり、複数の前記電池セルが積層された状態で、前記電池セルの一方の極側のタブが、隣り合う電池セルの他方の極側のタブに接合され、電気的に接続されている組電池であって、前記正極タブと前記負極タブとのうち少なくとも熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブには、前記正極タブと前記負極タブとが接合された接合部を板幅方向に分断するようにスリットが形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、異種の金属材料からなる正極タブと負極タブとが接合された組電池について、少なくとも熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブには、正極タブと負極タブとの接合部を板幅方向に分断するスリットが形成されている。そのため、スリットにより他方のタブに対する拘束力が低下する。これにより、通電により生じた熱で正極タブと負極タブとが互いに変形しようとする際に、スリットが熱膨張係数の差による影響を低減してタブの変形量の差が小さくなるので、タブ同士の接合部に生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

また、前記スリットは、熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブのみに設けられてもよい。

この構成によれば、温度上昇により、熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブが伸長する際、スリット間は比較的自由に動けるため、その伸長による変形をスリットにより板幅方向に伝えなくなり、接合部の応力を緩和することができる。

また、前記熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブは、熱膨張係数が相対的に小さい金属材料からなるタブに向けて屈曲した屈曲部と、前記屈曲部よりも先端側で前記熱膨張係数の小さい極のタブに接触し、前記スリットが設けられている接触部と、を有し、前記スリットは、前記熱膨張係数の大きい極のタブの先端から前記屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延びてもよい。

この構成によれば、スリットが屈曲部よりもセル本体に近い位置まで延在しているため、スリット間を自由に動ける部分が増え、通電時に接合部に生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

また、前記スリットは、前記正極タブと前記負極タブの両方に設けられてもよい。

この構成によれば、正極タブと負極タブとの両方にスリットが設けられていることによって、互いに他方のタブに対する拘束力が低下するため、通電時に接合部で生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

また、前記スリットは、前記正極タブに設けられた第１スリットと、前記負極タブに設けられた第２スリットと、を含み、前記第１スリットの板幅方向位置と前記第２スリットの板幅方向位置とが重なるようにして前記正極タブと前記負極タブとが接合されてもよい。

この構成によれば、正極タブに設けられた第１スリットと負極タブに設けられた第２スリットとによって、互いに他方のタブに対する拘束力が低下するため、通電時に接合部で生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

また、前記正極タブは、前記負極タブに向けて屈曲した第１屈曲部と、前記第１屈曲部よりも先端側で前記負極タブに接触し、前記第１スリットが設けられている第１接触部と、を有し、前記負極タブは、前記正極タブに向けて屈曲した第２屈曲部と、前記第２屈曲部よりも先端側で前記正極タブに接触し、前記第２スリットが設けられている第２接触部と、を有し、前記第１スリットは、前記正極タブの先端から前記第１屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延び、前記第２スリットは、前記負極タブの先端から前記第２屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延びてもよい。

この構成によれば、正極タブと負極タブとの両方において、屈曲部よりもセル本体に近い位置までスリットが延びているため、スリット間を自由に動ける部分が増え、通電時に接合部で生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

また、前記スリットの幅は、前記スリットが設けられたタブの板幅方向寸法の５００分の１以上かつ５０分の１以下であってもよい。

この構成によれば、スリットが接合部で塞がれることを抑制しつつ、接合部に生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

本発明では、異種の金属材料からなる正極タブと負極タブとが接合された組電池について、少なくとも熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブには、正極タブと負極タブとの接合部を板幅方向に分断するスリットが形成されている。そのため、スリットにより他方のタブに対する拘束力が低下する。これにより、通電により生じた熱で正極タブと負極タブとが互いに変形しようとする際に、スリットが熱膨張係数の差による影響を低減してタブの変形量の差が小さくなるので、タブ同士の接合部に生じる応力が大きくなることを抑制することができる。

図１は、第１実施形態における組電池を説明するための模式図である。 図２は、組電池を板幅方向の他方側から見た場合を示す模式図である。 図３は、電池セルの内部構造を説明するための模式図である。 図４は、第１実施形態の電池セルを示す斜視図である。 図５は、正極タブと負極タブとが接合された状態を板幅方向の一方側から見た場合を示す側面図である。 図６は、正極タブと負極タブとが接合された状態を正極タブ側から見た場合を示す斜視図である。 図７は、正極タブと負極タブとが接合された状態を負極タブ側から見た場合を示す斜視図である。 図８は、正極タブと負極タブとが接合される接合部を説明するための模式図である。 図９は、正極タブのスリットと負極タブのスリットとが板幅方向に揃った状態を模式的に示す説明図である。 図１０は、通電時に第１実施形態のタブ同士の接合部で生じる応力とスリットがない比較例のタブ同士の接合部で生じる応力とを示すグラフ図である。 図１１は、通電時に第１実施形態のタブで生じる最高温度とスリットがない比較例のタブで生じる最高温度とを示すグラフ図である。 図１２は、第１実施形態の変形例におけるタブ構造を模式的に示す図である。 図１３は、通電時に第１実施形態の変形例におけるタブ同士の接合部で生じる応力を説明するためのグラフ図である。 図１４は、通電時に第１実施形態の変形例におけるタブで生じる最高温度を説明するためのグラフ図である。 図１５は、第２実施形態における電池セルを模式的に示す図である。 図１６は、第２実施形態における正極タブの構造と負極タブの構造とを説明するための分解図である。 図１７は、組電池において電池セルの板幅方向位置がずれた状態を模式的に示す説明図である。 図１８は、第２実施形態において正極タブの板幅方向位置と負極タブの板幅方向位置がずれた状態を模式的に示す説明図である。 図１９は、正極タブのスリットと負極タブのスリットとが板幅方向にずれた状態を模式的に示す説明図である。 図２０は、通電時に第２実施形態のタブ同士の接合部で生じる応力とスリットがない比較例のタブ同士の接合部で生じる応力とを示すグラフ図である。 図２１は、通電時に第２実施形態のタブで生じる最高温度とスリットがない比較例のタブで生じる最高温度とを示すグラフ図である。 図２２は、スリットがない比較例のタブ構造を模式的に示す斜視図である。 図２３は、比較例のタブ構造を負極タブ側から見た場合を示す斜視図である。 図２４は、比較例のタブ同士の接合部を説明するための図である。 図２５は、通電時に比較例のタブで生じる変形を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における組電池について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態の組電池１は、図１に示すように、複数の電池セル２が積層された構造を有する。電池セル２は、正極タブ１０と負極タブ２０とを有するラミネート型セルである。組電池１では、積層方向に隣り合う電池セル２同士において正極タブ１０と負極タブ２０とが対向するように配置されている。そして、図２に示すように、この積層方向に対向する正極タブ１０と負極タブ２０とが接合されている。組電池１は、隣り合う正極タブ１０と負極タブ２０とが接合された接合部３０を有する。つまり、組電池１では、複数のラミネート型の電池セル２が構造的にも電気的にも直列に接続されている。なお、図１には、分解図のように複数の電池セル２が互いに積層方向に離された状態が図示されている。

図１に示す例では、組電池１が三つの電池セル２により構成されている。この組電池１では、積層方向の一方側から他方側へ向けて、第１電池セル２Ａ，第２電池セル２Ｂ，第３電池セル２Ｃの順に配置されている。隣り合う第１電池セル２Ａと第２電池セル２Ｂとでは、第１電池セル２Ａの負極タブ２０（第１負極タブ）が第２電池セル２Ｂの正極タブ１０（第２正極タブ）と接合されている。隣り合う第２電池セル２Ｂと第３電池セル２Ｃとでは、第２電池セル２Ｂの負極タブ２０（第２負極タブ）が第３電池セル２Ｃの正極タブ１０（第３正極タブ）と接合されている。そして、第３電池セル２Ｃの負極タブ２０（第３負極タブ）は、図示しない負極端子に接続されている。また、第１電池セル２Ａの正極タブ１０（第１正極タブ）は、図示しない正極端子に接続されている。

このように、正極タブ１０は、この正極タブ１０自身が設けられている電池セル２に対して積層方向の一方側に隣り合う電池セル２の負極タブ２０と接合されている。すなわち、負極タブ２０は、この負極タブ２０自身が設けられている電池セル２に対して積層方向の他方側に隣り合う電池セル２の正極タブ１０と接合されている。そのため、組電池１では、電気的に直列に接続される。

そして、正極タブ１０には、複数のスリット１１が設けられている。負極タブ２０にも、複数のスリット２１が設けられている。各スリット１１，２１は、板幅方向の隙間を形成するように、タブ先端から根元側に向けて延在している。この正極側のスリット１１および負極側のスリット２１は、接合部３０を板幅方向に分断するように設けられている。

なお、組電池１では、積層方向に隣り合う電池セル２同士の間に、中間板３が設けられている。中間板３は、組電池１の周囲に配置された冷媒に熱（電池セル２で生じた熱）を伝達するように、熱伝導性のよいアルミ製のプレートにより構成されている。この中間板３は電池セル２同士の間に限らず、図２に示すように、電池セル２に挟まれていない組電池１の積層方向両端側にも配置されている。さらに、組電池１では、複数の電池セル２および中間板３が積層された状態で、図示しない拘束部材によって拘束されている。

ここで、電池セル２の構成をより詳細に説明する。

電池セル２は、図３に示すように、セル本体４と、正極５と、負極６と、正極タブ１０と、負極タブ２０とを備えている。セル本体４は、ラミネートフィルムにより形成された外装体を有する。セル本体４の内部で、発電素子である正極５と負極６とがセパレータを挟むように積層されて電極積層体を形成している。セル本体４は、正極５と負極６とセパレータ（図示せず）とが内部に収容された状態で密封されている。

正極５は、薄板状の正極集電体と正極活物質層とを含んで構成されている。例えば、正極５はアルミニウム箔により構成される。負極６は、薄板状の負極集電体と負極活物質層とを含んで構成されている。例えば、負極６は銅箔により構成される。なお、正極５と負極６とは、いずれも導電性材料により構成されていればよく、上記のアルミニウム箔と銅箔に限定されない。

正極タブ１０は、アルミニウムからなる板状の部材である。この正極タブ１０は、セル本体４の内部で正極５と電気的に接続され、セル本体４から上下方向の上方に突出している。セル本体４の内部には、板幅方向の片側位置に、正極５と正極タブ１０とが接合された接合部７が設けられている。接合部７は、例えば溶接により形成されている。なお、正極５と正極タブ１０との接合方法は、溶接に限らず、接着等のその他の既知の接合方法であってもよい。

負極タブ２０は、銅からなる板状の部材である。この負極タブ２０は、セル本体４の内部で負極６と電気的に接続され、セル本体４から上下方向の上方に突出している。セル本体４の内部には、板幅方向の片側位置に、負極６と負極タブ２０とが接合された接合部８が設けられている。接合部８は、例えば溶接により形成されている。なお、負極６と負極タブ２０との接合方法は、溶接に限らず、接着等のその他の既知の接合方法であってもよい。

このように、正極タブ１０と負極タブ２０とは、互いの熱膨張係数の異なる金属材料により構成されている。アルミニウムは銅よりも熱膨張係数の大きい金属である。つまり、正極タブ１０は、負極タブ２０よりも熱膨張係数の大きい極側のタブである。負極タブ２０は、正極タブ１０よりも熱膨張係数の小さい極側のタブである。

また、正極タブ１０と負極タブ２０とは、図４に示すように、セル本体４から突出した部分において、いずれも上下方向に対して屈曲した形状を有する。正極タブ１０と負極タブ２０とは互いに積層方向で反対側に向けて屈曲している。すなわち、単体の電池セル２としては、図４に示すように、正極タブ１０の接触面１０ａと負極タブ２０の接触面２０ａとが互いに積層方向で反対側を向くように構成されている。そして、組電池１を構成する複数の電池セル２としては、図５に示すように、積層方向に対向する正極タブ１０と負極タブ２０とにおいて、正極タブ１０の接触面１０ａと負極タブ２０の接触面２０ａとが面接触した状態で接合されている。

なお、図４には、図１に示す第１電池セル２Ａが例示されている。第２電池セル２Ｂでは、図４に示す構造から正極タブ１０と負極タブ２０との板幅方向位置が入れ替わるように構成されている。第３電池セル２Ｃは、第１電池セル２Ａと同じ構造である。仮に第４電池セルを設ける場合には、第４電池セルは第２電池セル２Ｂと同じ構造である。このように、組電池１は、第１電池セル２Ａと同じ構造のセルと、第２電池セル２Ｂと同じ構造のセルとの組み合わせにより構成することが可能である。

ここで、図４〜図８を参照して、正極タブ１０と負極タブ２０の構造をより詳細に説明する。

正極タブ１０は、複数のスリット１１と、負極タブ２０側に向けて屈曲した屈曲部１２と、屈曲部１２よりも先端側で負極タブ２０に面接触している接触部１３と、を有する。

スリット１１は、板幅方向の隙間を形成するように、正極タブ１０の先端部１０ｂから根元側に向けて延在する。このスリット１１は接触部１３に設けられている。接触部１３には、板幅方向に所定の間隔を空けて複数のスリット１１が設けられている。

屈曲部１２は、セル本体４から突出した板材が上下方向に対して屈曲した部分である。例えば、正極タブ１０は、セル本体４から上下方向の上方に延在し、屈曲部１２で上下方向に対して屈曲し、積層方向の一方側に向けて延びる。

接触部１３は、負極タブ２０と接触し、上下方向に延在する部分である。接触部１３のうち積層方向で一方側の面は、正極タブ１０の接触面１０ａを形成している。接触面１０ａは、積層方向の一方側を向いている面であり、負極タブ２０に接触する面である。

そして、接触部１３には、負極タブ２０との接合部３０が設けられている。接合部３０は、図８に示すように、スリット１１を避けるようにして板幅方向に沿って形成されている。

例えば、接合部３０は、レーザ溶接によって正極タブ１０と負極タブ２０とが溶接された溶接部である。この場合、レーザ溶接の走査方向とスリット１１の延在方向とが交差する。つまり、予めスリット１１が設けられた接触部１３を溶接する際、レーザ溶接の走査方向が板幅方向に沿うように溶接が施される。その際、スリット１１を避けるようにして溶接が施される。そのため、溶接後の正極タブ１０では、スリット１１が接合部３０を板幅方向に分断するように延在している。

また、正極タブ１０は全体が同じ板幅かつ同じ板厚に形成されている。例えば、正極タブ１０は、板幅方向寸法が５０ｍｍ、板厚が０．６ｍｍに形成されている。この正極タブ１０には複数のスリット１１が設けられており、スリット１１同士のピッチ（板幅方向の間隔）は５ｍｍに設定されている。そして、スリット１１の幅は０．１ｍｍに形成されている。

例えば、スリット１１は、切断用の歯を用いて接触部１３を切断することにより形成される。その際、接触面１０ａの面積すなわち電気的な経路面積を確保する観点では、スリット１１の幅は狭い方が好ましいものの、切断用の歯のことを考慮すると、スリット１１の幅を０．１ｍｍ未満とすることは好適ではない。また、タブ変形量の吸収効果（応力低減効果）を向上させる観点では、スリット１１の幅は広い方が好ましいものの、スリット幅が広いと接触面１０ａの面積（通電面積）が減ってしまい、タブの温度上昇に繋がる。例えば、スリット幅が１ｍｍを超えると、タブの温度上昇が顕著に表れる。そのため、タブの温度を考慮すると、スリット１１の幅を１ｍｍよりも大きくすることは好適ではない。つまり、スリット１１の幅は０．１ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下であることが望ましい。

また、スリット１１の幅は、正極タブ１０の板幅方向寸法に応じて設定することができる。一例として、スリット１１の幅は、正極タブ１０の板幅方向寸法に対して５００分の１程度の大きさに設定される。また、スリット１１同士のピッチは、正極タブ１０の板幅方向寸法に応じて設定することができる。一例として、スリット１１同士のピッチは、正極タブ１０の板幅方向寸法に対して１０分の１程度の大きさに設定される。つまり、スリット１１の幅は、スリット１１同士のピッチに応じて設定することができる。一例として、スリット１１の幅は、スリット１１同士のピッチに対して５０分の１程度の大きさに設定される。

負極タブ２０は、複数のスリット２１と、正極タブ１０側に向けて屈曲した屈曲部２２と、屈曲部２２よりも先端側で正極タブ１０に面接触している接触部２３と、を有する。

スリット２１は、板幅方向の隙間を形成するように、負極タブ２０の先端部２０ｂから根元側に向けて延在する。このスリット２１は接触部２３に設けられている。接触部２３には、板幅方向に所定の間隔を空けて複数のスリット２１が設けられている。

屈曲部２２は、セル本体４から突出した板材が上下方向に対して屈曲した部分である。例えば、負極タブ２０は、セル本体４から上下方向の上方に延在し、屈曲部２２で上下方向に対して屈曲し、積層方向の他方側に向けて延びる。

接触部２３は、正極タブ１０と接触し、上下方向に延在する部分である。接触部２３のうち積層方向で他方側の面は、負極タブ２０の接触面２０ａを形成している。接触面２０ａは、積層方向の他方側を向いている面であり、正極タブ１０に接触する面である。

そして、接触部２３には、正極タブ１０との接合部３０が設けられている。接合部３０は、図８に示すように、スリット２１を避けるようにして板幅方向に沿って形成されている。

例えば、接合部３０がレーザ溶接による溶接部である場合、レーザ溶接の走査方向とスリット２１の延在方向とが交差する。つまり、予めスリット２１が設けられた接触部２３を溶接する際、レーザ溶接の走査方向が板幅方向に沿うように溶接が施される。その際、スリット２１を避けるようにして溶接が施される。そのため、溶接後の負極タブ２０では、スリット２１が接合部３０を板幅方向に分断するように延在している。

また、負極タブ２０は全体が同じ板幅かつ同じ板厚に形成されている。例えば、負極タブ２０の板幅方向寸法は、正極タブ１０の板幅方向寸法よりもわずかに小さい。一例として、負極タブ２０は、板幅方向寸法が４５ｍｍ、板厚が０．３ｍｍに形成されている。この負極タブ２０には複数のスリット２１が設けられており、スリット２１同士のピッチは５ｍｍに設定されている。スリット２１の幅は０．１ｍｍに形成されている。つまり、負極タブ２０のスリット２１は、正極タブ１０のスリット１１に対応する幅および位置に形成されている。このスリット２１は、スリット１１と同様に、切断用の歯を用いて接触部２３を切断することにより形成される。

そして、接合状態の正極タブ１０と負極タブ２０において、図９に示すように、スリット１１とスリット２１とは板幅方向の位置が重なるように構成されている。このように組電池１では、各スリット１１，２１によって板材が厚さ方向（積層方向）に貫通されている。例えば、溶接により接合部３０が形成される際、スリット１１の隙間とスリット２１の隙間とが埋まってしまうとスリット１１，２１の効果が低下するため、スリット１１，２１の近傍は溶接しないことが望ましい。なお、図９には、正極タブ１０と負極タブ２０とを上下方向の上方側から見た場合について、各スリット１１，２１の幅を誇張した図が示されている。

このように、正極タブ１０と負極タブ２０との接合部３０を板幅方向に分断するようにしてスリット１１，２１が設けられていることにより、他方のタブに対する拘束力が低下する。例えば、組電池１の通電時に、正極タブ１０と負極タブ２０とが互いに変形しようとする際、正極タブ１０の熱膨張係数と負極タブ２０の熱膨張係数との差によって、正極タブ１０の変形量と負極タブ２０の変形量とに差が生じる。いわゆるバイメタル変形が生じる。その際、正極タブ１０と負極タブ２０との両方にスリット１１，２１が設けられていることにより、タブの変形量をスリットで吸収することができる。これにより、接合部３０に生じる応力を低減させることができる。

ここで、図１０〜図１１，図２２〜図２５を参照して、組電池１におけるタブ構造（実施例１）と、スリットが設けられていないタブ構造（比較例）とを比較する。なお、比較例のタブ構造は、図２２〜図２５に例示されている。

比較例のタブ構造１００は、図２２〜図２４に示すように、正極タブ１１０および負極タブ１２０にスリットが形成されていない。負極タブ１２０が板幅方向寸法の全域に亘って正極タブ１１０に面接触した状態で接合されている。そのため、正極タブ１１０と負極タブ１２０との接合部１３０は、正極タブ１１０の板幅方向寸法に近い長さ、かつ負極タブ１２０の板幅方向寸法に近い長さで、板幅方向に沿って一連に形成されている。

そして、比較例のタブ構造１００を含む組電池では、通電時に生じる熱によって、図２５に示すように、タブ同士に変形が生じる。この場合、正極タブ１１０と負極タブ１２０とはそれぞれ、上下方向に変形するとともに、水平方向（板幅方向と積層方向とを含む）に変形する。正極タブ１１０の熱膨張係数が負極タブ１２０の熱膨張係数よりも大きいため、基準温度に対して正極タブ１１０のほうが負極タブ１２０よりも伸びようとする。特に、図２２〜図２４に示すように正極タブ１１０および負極タブ１２０が板幅方向に所定の大きさを有する場合、板幅方向の中央位置に比べて、板幅方向の両端側の位置において熱膨張係数の差による変形の影響を受けやすい。その結果、タブ構造１００の変形状態としては、板幅方向に対して湾曲して積層方向に反り返るように変形する。そして、接合部１３０は板幅方向に沿って延在しているため、このような変形が生じる際、タブ同士の接合部１３０のうち、板幅方向の端部（両端側）に応力が集中する。

これに対して、組電池１では、正極タブ１０と負極タブ２０とのそれぞれに板幅方向の隙間を形成するように複数のスリット１１，２１が延在しており、このスリット間は板材が比較的自由に動ける。そのため、通電時に生じるタブの変形が板幅方向に伝わることを抑制でき、接合部３０に生じる応力を低減させることができる。通電時に生じる応力と熱について、第１実施形態の組電池１（実施例１）と比較例のタブ構造１００とを比較した実験結果を図１０および図１１に例示した。なお、図１０および図１１には、比較例については白抜きのグラフで、実施例１については斜線のグラフで応力と温度とが示されている。

図１０に示すように、スリット１１，２１を有する組電池１では、正極タブ１０側（Ａｌ側）で生じる応力も、負極タブ２０側（Ｃｕ側）で生じる応力も、スリットがない比較例のタブ構造１００よりも小さい。また、図１１に示すように、スリット１１，２１を有する実施例１とスリットがない比較例のタブ構造１００とでは、電極タブでの発熱による最高温度は、ほぼ同じであった。この図１１に示された実験結果から、電極タブにスリットがない場合とスリットがある場合とでは、通電時での発熱による温度上昇はあまり変わらないものの、タブ同士の接合部に生じる応力に差が生じた。なお、図１０に示すＡｌ側の応力は、図８に示す正極タブ１０側の接合部３０で生じる応力を表す。図１０に示すＣｕ側の応力は、図８に示す負極タブ２０側の接合部３０で生じる応力を表す。

以上説明した通り、第１実施形態によれば、正極タブ１０のスリット１１と負極タブ２０のスリット２１とによって、熱膨張係数の差による影響を低減して変形量の差を小さくできるため、通電時にタブ同士の接合部３０で生じる応力を低減させることができる。

また、組電池１では、板状の正極タブ１０と板状の負極タブ２０とが接合されて電気的に接続されるため、接触面積を確保できる。その結果、電気的な経路面積が小さくなることによる電気抵抗が増大を抑制することができるので、大電流の用途に適している。仮にスリット１１，２１の幅を大きくしすぎると、正極タブ１０と負極タブ２０との電気的な経路面積が減少してしまう。電気的な経路面積が減少すると、熱抵抗が大きくなるため、タブでの温度上昇が大きくなる。その結果、この温度上昇によってタブ同士の接合部での応力集中を招くことになる。そのため、スリット１１，２１の幅は、スリット間の板材が変形した際に板幅方向で隣の板材と干渉しない程度の大きさ、すなわち０．１ｍｍ程度でよい。

また、スリット１１とスリット２１とは板幅方向の位置が完全に一致しなくてもよく、板厚方向に貫通した形状を形成することができればよい。そのため、スリット１１の幅はスリット２１の幅とは異なる大きさであってもよい。すなわち、複数のスリット１１では、必ずしも全てのスリット１１が同じ幅でなくてもよい。あるいは、複数のスリット１１同士は、必ずしも板幅方向に等間隔を空けて配置されなくもよい。これは、スリット１１に限らず、負極側のスリット２１についても適用可能である。

また、接合部３０は、溶接により形成された溶接部に限定されず、接着剤により接着された接着部であってもよい。

また、第１実施形態の変形例として、スリット１１の長さおよびスリット２１の長さを延長してもよい。例えば、図１２に示すように、スリット１１は、屈曲部１２よりもセル本体４に近い位置（根元側）まで延在している。同様に、スリット２１は、屈曲部２２よりもセル本体４に近い位置まで延在している。なお、図１３と図１４とには、スリットが延長された変形例に関する応力と温度との実験結果が例示されている。

図１３に示すように、この変形例の接合部３０に生じる応力は、正極タブ１０側（Ａｌ側）と負極タブ２０側（Ｃｕ側）との両方において、スリットなしの比較例よりも小さい。この変形例によれば、比較例との比較において接合部３０に生じる応力を低減することができる。さらに、図１３に示す実験結果から、この変形例は実施例１と比べて接合部３０に生じる応力が小さいことが分かる。また、図１４に示すように、この変形例で生じる最高温度は、比較例で生じる最高温度、および実施例１で生じる最高温度に対して、あまり変化がみられなかった。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、正極タブ１０のみにスリット１１が設けられている。なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。

第２実施形態の組電池１は、図１５および図１６に示すように、正極タブ１０と負極タブ２０とのうち、正極タブ１０のみにスリット１１が設けられている。負極タブ２０は、接触部２３が板幅方向に一連に繋がった平板状に形成されている。負極タブ２０の接触面２０ａは、板幅方向の全体に広がった平面である。この接触面２０ａに、正極タブ１０の接触部１３が面接触する。この接触状態で正極タブ１０の接触部１３と負極タブ２０の接触部２３とが接合されている。そのため、負極タブ２０側に形成された接合部３０は、図１６に示すように、板幅方向に分断されている。

また、第２実施形態では、負極タブ２０の接触面２０ａが平面であるため、スリット１１の板幅方向位置が多少ずれても、電気経路の面積が小さくなることを抑制できる。例えば、図１７に示すように、第２電池セル２Ｂの板幅方向位置が第１電池セル２Ａの板幅方向位置に対してずれることにより、図１８に示すように、正極タブ１０と負極タブ２０とが板幅方向にずれた状態で接合されることが考えられる。その際、負極タブ２０の接触面２０ａが板幅方向に広がる平面であることにより、スリット１１の板幅方向位置が多少ずれても、接触部１３との接触面積（電気経路の面積）を確保することができる。

比較のために、第１実施形態のように正極タブ１０と負極タブとの両方にスリットが設けられた場合、図１９に示すように、スリット１１とスリット２１との板幅方向位置がずれてしまうため、正極タブ１０と負極タブ２０との接触面積が小さくなってしまう。このようにタブ同士の接触面積が小さくなると、通電時に電流が流れる面積（電気経路の面積）が小さくなってしまう。その結果、電気抵抗が大きくなり、通電によりタブ同士の接合部で生じる熱が大きくなってしまう。

ここで、図２０〜図２１を参照して、第２実施形態の組電池１におけるタブ構造（実施例２）と、スリットが設けられていないタブ構造（比較例）とを比較する。なお、比較例のタブ構造は、図２２〜図２５に例示されている。また、図２０〜図２１には、比較例については白抜きのグラフで、第２実施形態については斜線のグラフで応力と温度とが示されている。

図２０に示すように、第２実施形態のタブ構造（実施例２）では、正極タブ１０側（Ａｌ側）で生じる応力も、負極タブ２０側（Ｃｕ側）で生じる応力も、スリットがないタブ構造（比較例）よりも小さい。また、図２１に示すように、実施例２と比較例とでは、通電時の電極タブでの最高温度は、あまり変化がなかった。このように、実施例２と比較例とでは、通電時の温度は変わらないものの、タブ同士の接合部に生じる応力には差が生じた。なお、図２０に示すＡｌ側の応力は、図１６に示す正極タブ１０側の接合部３０で生じる応力を表す。図２０に示すＣｕ側の応力は、図１６に示す負極タブ２０側の接合部３０で生じる応力を表す。

以上説明した通り、第２実施形態によれば、正極タブ１０は負極タブ２０よりも熱膨張係数が大きいので、温度上昇により正極タブ１０で生じる伸びをスリット１１により抑制することができる。つまり、温度上昇により正極タブ１０が伸長する際、スリット１１間は比較的自由に動けるため、その伸長による変形をスリット１１により板幅方向に伝えなくなり、接合部３０の応力を緩和することができる。これにより、熱膨張係数が小さい負極タブ２０にスリットが設けられていなくても、接合部３０に生じる応力を低減させることができる。

仮に、相対的に熱膨張係数が小さい負極タブのみにスリットが設けた場合、負極タブの膨張分（変形分）がスリットに吸収されてしまう。この負極タブでは、熱膨張係数の差以上に、正極タブに対して変形しにくい構造となってしまう。そのため、正極タブと負極タブとの見かけの熱膨張係数差（変形量差）がより大きくなり、タブ同士の接合部に生じる応力が、スリットのない構造よりも大きくなる虞がある。このように、正極タブと負極タブとのうち一方のタブのみにスリットを設ける場合、不適切な選択を行うと、かえって接合部の応力が大きくなる場合もある。これに対して、第２実施形態によれば、相対的に熱膨張係数が大きい正極タブ１０のみにスリット１１が設けられているため、正極タブ１０の膨張分をスリット１１で吸収することができる。つまり、上記の場合で適切な選択を行ったことになる。これにより、正極タブ１０と負極タブ２０との見かけの熱膨張係数の差を小さくすることができ、変形量の差と小さくできるので、接合部３０に生じる応力を低減させることができる。例えば図２５に示すように、正極タブ１１０は、負極タブ１２０と接合されている面に対して反対側の面が、凸形状となるように変形している。これは、正極タブ１１０が負極タブ１２０よりも熱膨張係数の大きい金属材料からなるためである。そのため、この凸形状の変形状態となるほうのタブ、すなわち相対的に熱膨張係数が大きい金属材料からなるタブ（正極タブ１１０）に、上述した第２実施形態のスリット１１を適用することができる。

また、正極タブ１０と負極タブ２０とでは、熱膨張の基準となる温度に対して、高温と低温で変形の方向は逆になるが、低温では高温に比べて電気抵抗が小さく、ジュール発熱によるタブ温度の不均一が生じにくいため、接合部３０に応力が発生しにくい。また、組電池１を使用する際の温度範囲は高温側が多いと考えられるため、熱膨張係数の大きい金属材料からなるタブのほうにスリットを設けることが好適である。

また、負極タブ２０の接触面２０ａが平面であるため、正極タブ１０と負極タブ２０とにおいて板幅方向の位置ずれが生じても、接触面積を確保することができる。これにより、接合部３０での抵抗上昇を抑制することができる。

１ 組電池
２ 電池セル
４ セル本体
５ 正極
６ 負極
１０ 正極タブ
１０ａ 接触面
１０ｂ 先端部
１１ スリット
１２ 屈曲部
１３ 接触部
２０ 負極タブ
２０ａ 接触面
２０ｂ 先端部
２１ スリット
２２ 屈曲部
２３ 接触部
３０ 接合部

Claims (7)

1. セル本体から突出する板状の正極タブおよび負極タブを有する電池セルを複数備え、
   前記正極タブと前記負極タブとが互いに熱膨張係数の異なる金属材料からなり、
   複数の前記電池セルが積層された状態で、前記電池セルの一方の極側のタブが、隣り合う電池セルの他方の極側のタブに接合され、電気的に接続されている組電池であって、
   前記正極タブと前記負極タブとのうち少なくとも熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブには、前記正極タブと前記負極タブとが接合された接合部を板幅方向に分断するようにスリットが形成されている
   ことを特徴とする組電池。
2. 前記スリットは、熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブのみに設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
3. 前記熱膨張係数が相対的に大きい金属材料からなるタブは、
   熱膨張係数が相対的に小さい金属材料からなるタブに向けて屈曲した屈曲部と、
   前記屈曲部よりも先端側で前記熱膨張係数の小さい極のタブに接触し、前記スリットが設けられている接触部と、を有し、
   前記スリットは、前記熱膨張係数の大きい極のタブの先端から前記屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延びている
   ことを特徴とする請求項２に記載の組電池。
4. 前記スリットは、前記正極タブと前記負極タブの両方に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
5. 前記スリットは、
   前記正極タブに設けられた第１スリットと、
   前記負極タブに設けられた第２スリットと、を含み、
   前記第１スリットの板幅方向位置と前記第２スリットの板幅方向位置とが重なるようにして前記正極タブと前記負極タブとが接合されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の組電池。
6. 前記正極タブは、
   前記負極タブに向けて屈曲した第１屈曲部と、
   前記第１屈曲部よりも先端側で前記負極タブに接触し、前記第１スリットが設けられている第１接触部と、を有し、
   前記負極タブは、
   前記正極タブに向けて屈曲した第２屈曲部と、
   前記第２屈曲部よりも先端側で前記正極タブに接触し、前記第２スリットが設けられている第２接触部と、を有し、
   前記第１スリットは、前記正極タブの先端から前記第１屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延び、
   前記第２スリットは、前記負極タブの先端から前記第２屈曲部よりも前記セル本体に近い位置まで延びている
   ことを特徴とする請求項５に記載の組電池。
7. 前記スリットの幅は、前記スリットが設けられたタブの板幅方向寸法の５００分の１以上かつ５０分の１以下である
   ことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の組電池。

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