JP2023042986A - 電池パック及び電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の向上を図ることができる、全固体電池の電池パックを実現する。【解決手段】電池パック１は、全固体電池のセル１０を複数個電気的に接続したセル群１１を含む。セル群１１は、並直列セル群１１ｐｓ及び直並列セル群１１ｓｐのいずれかである。並直列セル群１１ｐｓは、並列セル群１１ｐを２群以上直列に接続したものである。並列セル群１１ｐは、セル１０を３個以上並列に接続したものである。直並列セル群１１ｓｐは、直列セル群１１ｓを３群以上並列に接続したものである。直列セル群１１ｓは、セル１０を２個以上直列に接続したものである。セル群１１では、並列数が直列数よりも多い。並列数は、並列セル群１１ｐを構成するセル１０の個数、又は直並列セル群１１ｓｐを構成する直列セル群１１ｓの群数である。直列数は、直列セル群１１ｓを構成するセル１０の個数、又は並直列セル群１１ｐｓを構成する並列セル群１１ｐの群数である。【選択図】 図２

Description

本開示は、電池パック及び電動工具に関し、より詳細には、全固体電池を含む電池パック、及び当該電池パックを備える電動工具に関する。

特許文献１には、複数の全固体電池を含む電池パックが記載されている。この電池パックにおいて、複数の全固体電池は、それぞれシート状に形成され、積層されている。また、複数の全固体電池は、必要な電圧又は容量に応じて、直列又は並列に接続される。

特開２０２１－０５３７５２号公報

複数の全固体電池を含む電池パックでは、一般に、より薄型の全固体電池を、より多く積層することで、サイズの増大を抑えつつ、大容量化及び高電圧化の少なくとも一方が図られる。

しかし、薄型の全固体電池は、落下や衝突等の衝撃で破損しやすい。また、全固体電池は、一般に、電解液を用いた同じ容量・同じ電圧の電池（従来のリチウムイオン電池等）と比べると、供給可能な電流が小さいため、電流が増大した場合に破損しやすい。例えば、並列接続された複数の全固体電池を含む電池パックにおいて、一部の全固体電池が衝撃で破損すると、残った個々の全固体電池を流れる電流が増大し、全ての全固体電池が連鎖的に破損する可能性がある。

従って、全固体電池を含む電池パックでは、衝撃等による破損に関し、信頼性を向上させることが課題となる。特許文献１の電池パックでも、信頼性の向上を図る余地があった。

本開示の目的は、信頼性の向上を図ることができる、全固体電池の電池パック、及び当該電池パックを備える電動工具、を提供することである。

本開示の一態様に係る電池パックは、全固体電池のセルを複数個電気的に接続したセル群、を含む。前記セル群は、並直列セル群及び直並列セル群、のいずれかである。前記並直列セル群は、並列セル群を２群以上、直列に接続したものである。前記並列セル群は、前記セルを３個以上並列に接続したものである。前記直並列セル群は、直列セル群を３群以上、並列に接続したものである。前記直列セル群は、前記セルを２個以上、直列に接続したものである。前記セル群において、並列数が直列数よりも多い。前記並列数は、前記並列セル群を構成する前記セルの個数、又は前記直並列セル群を構成する前記直列セル群の群数、である。前記直列数は、前記直列セル群を構成する前記セルの個数、又は前記並直列セル群を構成する前記並列セル群の群数、である。

本開示の一態様に係る電動工具は、前記電池パックと、前記電池パックからの電力で動作する電動工具本体と、を備える。

本開示の電池パック及び電動工具は、信頼性の向上を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の一実施形態に係る電池パックを備える電動工具の側面図である。 図２Ａは、同上の電池パックに含まれるセル群の一例（並直列セル群の一種）を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａのセル群の変形例を示す斜視図である。 図３は、同上の電池パックに含まれるセル群の他の例（並直列セル群の他の一種）を示す斜視図である。 図４は、同上の電池パックに含まれるセル群のその他の一例（並直列セル群のその他の一種）を示す概念図である。 図５は、同上の電池パックに含まれるセル群のさらにその他の一例（直並列セル群の一種）を示す概念図である。 図６Ａは、同上の電池パックに含まれるセル群のさらに他の一例（直並列セル群の他の一種）を示す上面図であり、図６Ｂは、同例の側面図である。 図７Ａは、同上の電池パックに含まれるセル群の他の一例（直並列セル群のその他の一種）を示す上面図であり、図７Ｂは、同例の側面図である。

下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）電動工具の概要
本開示の実施形態に係る電動工具１００は、例えば、図１に示すように、電池パック１と、電動工具本体２と、先端工具３と、を備える。ただし、先端工具３は、電動工具１００の構成要素に含めなくてもよい。

電動工具１００は、例えば、電動ドライバ、電動ドリル等である。ただし、電動工具１００は、電池パック１を備え、電池パック１からの電力で動作する工具であれば何でもよい。

（１－１）電池パック
電池パック１は、電動工具本体２に電力を供給する。本実施形態における電池パック１は、全固体電池の電池パックである。

全固体電池とは、固体の電解質を用いた電池である。全固体電池は、前述したように、液体の電解質（電解液）を用いた電池と比べて、供給可能な電流が小さい（例えば、１０分の１程度しかない）半面、供給可能な時間は長い（例えば、１０倍程度長持ちする）。

なお、本実施形態における電池パック１は、電動工具本体２に対し、着脱可能であり、電動工具本体２から離脱した状態で充電される。ただし、電池パック１は、電動工具本体２に装着された状態で充電されてもよい。

（１－１－１）セル群
電池パック１は、セル群１１を含む。本実施形態において、セル群１１とは、複数個のセル１０を電気的に接続したものである。セル群１１を構成する２個以上のセル１０の各々は、全固体電池の単セルである。セル群１１を構成する２個以上のセル１０の間の接続は、並列接続でも、直列接続でも、並列及び直列の２種類の接続を組み合わせたものでもよい。

本実施形態におけるセル群１１は、例えば、図２～図７に示すように、６個以上のセル１０を接続したものである。セル群１１を構成する６個以上のセル１０の間の接続は、並列接続及び直列接続を組み合わせたものである。

（１－１－２）セル
本実施形態におけるセル１０は、例えば、図２，図３，図６，図７に示すように、板形状を有する。板状のセル１０の厚みは、例えば、１～数ミリメートル程度であるが、１ミリメートルより薄くても、１０ミリメートル又はそれより厚くてもよい。

板状のセル１０の主面１０ｍの形状は、例えば、図２，図３，図６，図７に示すように、通常、矩形であるが、矩形以外の形状（例えば、六角形等の多角形、円形等）でもよい。

なお、セル１０は、図２，図３，図６，図７に示すような板形状を有するものに限らず、より厚みの大きい形状を有するものでもよい。より厚みの大きい形状とは、例えば、直方体形状、立方体形状、円柱形状等である。

セル１０は、例えば、図４，図５に示すような円柱形状を有するものでもよい。なお、図４，図５に示した円柱状のセル１０では、軸方向の長さが底面の直径より大（例えば、乾電池型）であるが、底面の直径が軸方向の長さより大（例えば、ボタン電池型）でもよい。

（１－１－３）電極
セル１０には、電極が形成される。本実施形態のセル１０は、前述したように、板形状を有し、主面１０ｍが矩形である。

このセル１０において、電極は、例えば、図２，図３に示すように、４つの側面１０ｓのうち、互いに対向する２つの側面１０ｓ、に形成される。

詳しくは、電極は、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎを含む。正極１０１ｐとは、正の電極であり、負極１０１ｎとは、負の電極である。互いに対向する２つの側面１０ｓのうち、一方（以下、一方側面１０ｓ）に正極１０１ｐが、他方（以下、他方側面１０ｓ）に負極１０１ｎが、それぞれ形成される。

電極（正極１０１ｐ，負極１０１ｎ）の厚み及び奥行きは、例えば、図２，図３，図６，図７に示すように、セル１０の厚み及び奥行きと同じ又は略同じである。また、電極（正極１０１ｐ，負極１０１ｎ）の幅は、図２等の例では、セル１０の幅に対して略１０分の１であるが、これより狭くても広くてもよい。

なお、本実施形態において、厚みとは、Ｚ軸方向のサイズであり、奥行きとは、Ｙ方向のサイズであり、幅とは、Ｘ方向のサイズである。Ｚ軸は、所定の点（原点）から鉛直上方に向かう軸であり、Ｘ軸及びＹ軸は、原点を通り、それぞれＺ軸に対して垂直、かつ互いに垂直な方向（紙面に対して左方向及び奥行き方向）、に延びる軸である。

（１－１－４）電極の変形例１
ただし、セル１０において、電極（正極１０１ｐ，負極１０１ｎ）は、一の側面１０ｓ内に形成されてもよい。例えば、図６Ａ，図７Ａに示すように、主面１０ｍが矩形のセル１０において、４つの側面１０ｓのうち、Ｘ軸と平行な側面１０ｓ内に、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎの両方が形成されてもよい。

詳しくは、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎは、例えば、図６Ａに示すように、一の側面１０ｓ内の、異なる高さ（異なる水平面内）に、絶縁体１０３を挟んで形成されてもよい。

または、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎは、例えば、図７Ａに示すように、一の側面１０ｓ内の、同じ高さ（同一の水平面内）に、所定の間隔を空けて形成されてもよい。

なお、本実施形態において、高さとは、Ｚ軸方向の位置（例えば、Ｚ座標）であり、水平面とは、Ｚ軸に垂直な面である。

（１－１－５）電極の変形例２
円筒状のセル１０の場合は、例えば、図４，図５に示すように、２つの底面のうち、一方の底面に正極１０１ｐが、他方の底面に負極１０１ｎが、それぞれ形成される。

（１－１－６）電極群
セル群１１には、電極群が付随している。電極群とは、セル群１１を構成する複数のセル１０の各々に設けられた同じ極性の電極（正極１０１ｐ，負極１０１ｎ）同士、を接続したものである。

電極群は、正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎを含む。正極群１０１Ｐとは、セル群１１を構成する２つ以上のセル１０の間で、正極１０１ｐ同士を接続したものであり、負極群１０１Ｎとは、当該２つの側面１０ｓの間で負極１０１ｎ同士を接続したものである。

本実施形態では、例えば、図２，図３に示すように、セル群１１を構成する複数の板状のセル１０の各々の一方側面１０ｓに設けられた正極１０１ｐ同士、を直に接続することにより、正極群１０１Ｐが形成される。また、セル群１１を構成する複数の板状のセル１０の各々の他方側面１０ｓに設けられた負極１０１ｎ同士、を直に接続することにより、負極群１０１Ｎが形成される。

（１－１－７）ハウジング及び端子
電池パック１は、セル群１１を収納するハウジング１２、及びハウジング１２の内部から外面に突出して設けられる端子１３、を有する。端子１３は、ハウジング１２内のセル群１１、に付随する電極群（正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎ）と接続される。

端子１３は、プラス端子１３ｐ及びマイナス端子１３ｎを含む。プラス端子１３ｐは正極群１０１Ｐと、マイナス端子１３ｎは負極群１０１Ｎと、それぞれ接続される。

（１－２）電動工具本体
電動工具本体２は、電池パック１からの電力で動作する。詳しくは、電動工具本体２は、本体端子（図示しない）を有する。本体端子は、本体プラス端子及び本体マイナス端子（いずれも図示しない）を含む。

電池パック１が電動工具本体２に取り付けられると、電池パック１の端子１３（プラス端子１３ｐ及びマイナス端子１３ｎ）が、本体端子（本体プラス端子及び本体マイナス端子）と接続され、それによって、電動工具本体２は、電池パック１からの電力で動作可能となる。

電動工具本体２は、図１に示すように、先端工具３が取り付けられる取付部２１、電池パック１からの電力を回転力に変換する駆動部２２、駆動部２２による回転力を取付部２１に伝達する伝達部２３、等を備える。

（１－３）先端工具
先端工具３は、例えば、図１に示されるような、ねじ締め作業のためのドライバービットであるが、穴開け加工のためのドリルビットなどでもよく、そのタイプは問わない。

（２）電動工具の動作
電池パック１が電動工具本体２に取り付けられ、さらに、電動工具本体２の取付部２１に先端工具３が取り付けられた状態で、電動工具本体２に対する所定の操作（例えば、先端工具３をネジ等の対象物と係合させ、トリガを引く等の操作）が行われると、セル群１１からの電力が、電極群（正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎ）並びに本体端子（本体プラス端子及び本体マイナス端子）を介して、電動工具本体２に供給される。

電動工具本体２において、駆動部２２が、電池パック１からの電力を回転力に変換し、駆動部２２による回転力は、伝達部２３を介して取付部２１に伝達される。それによって、取付部２１に取り付けられた先端工具３が回転し、先端工具３と契合しているネジ等の対象物が締め付けられる。

（３）セル群の詳細
（３－１）並列接続及び直列接続の組み合わせ
セル群１１を構成する６個以上のセル１０の間の接続は、並列及び直列の２種類の接続を組み合わせたものである。

本実施形態におけるセル群１１は、並直列セル群１１ｐｓ及び直並列セル群１１ｓｐ、のいずれかである。

（３－１－１）並列セル群及び並直列セル群
並直列セル群１１ｐｓとは、例えば、図２～図４に示すように、並列セル群１１ｐを２群以上、直列に接続したものである。並列セル群１１ｐとは、セル１０を３個以上、並列に接続したものである。

図２～図６に示された並直列セル群１１ｐｓは、いずれも、セル１０を６個並列に接続した並列セル群１１ｐを、４群直列に接続したものである。

（３－１－２）直列セル群及び直並列セル群
直並列セル群１１ｓｐとは、図５～図７に示すように、直列セル群１１ｓを３群以上、並列に接続したものである。直列セル群１１ｓとは、セル１０を２個以上、直列に接続したものである。

図５に示された直並列セル群１１ｓｐは、セル１０を４個直列に接続した直列セル群１１ｓを、６群並列に接続したものである。

図６及び図７に示された直並列セル群１１ｓｐは、いずれも、セル１０を２個直列に接続した直列セル群１１ｓを、３群並列に接続したものである。

（３－１－３）並列数及び直列数
そして、本実施形態におけるセル群１１（並直列セル群１１ｐｓ又は直並列セル群１１ｓｐ）では、並列数が直列数よりも多い。

並列数とは、並列セル群１１ｐを構成するセル１０の個数、又は直並列セル群１１ｓｐを構成する直列セル群１１ｓの群数、である。

直列数とは、直列セル群１１ｓを構成するセル１０の個数、又は並直列セル群１１ｐｓを構成する並列セル群１１ｐの群数、である。

すなわち、並列数を“ｉ”、直列数を“ｊ”とすると、“ｉは３以上の整数”であり、“ｊは２以上の整数”であり、不等式“ｉ＞ｊ”が成り立つ。

なお、ｉ個のセル１０を並列に接続した並列セル群１１ｐを、ｊ群直列に接続した並直列セル群１１ｐｓは、“ｉ並ｊ直セル群”のように表記されてもよい。さらに、ｊ個のセル１０を直列に接続した直列セル群１１ｓを、ｉ群並列に接続した直並列セル群１１ｓｐは、“ｊ直ｉ並セル群”のように表記されてもよい。

この表記方法に従えば、図２Ａ，図２Ｂ，図３及び図４に示した並直列セル群１１ｐｓは、いずれも、６個のセル１０を並列に接続した並列セル群１１ｐを、４群直列に接続した“６並４直セル群”である。

また、図５に示した直並列セル群１１ｓｐは、４個のセル１０を直列に接続した直列セル群１１ｓを、６群並列に接続した“４直６並セル群”である。

さらに、図６Ｂ，図７Ｂに示した直並列セル群１１ｓｐは、いずれも、２個のセル１０を直列に接続した直列セル群１１ｓを、３群並列に接続した“２直３並セル群”である。

このように、６個以上のセル１０を並列及び直列の組み合わせにより接続したセル群１１において、直列数よりも並列数を多くしたことで、衝撃等による破損に関し、信頼性の向上を図ることができる、全固体電池の電池パック１が実現される。また、このような電池パック１を備えることで、信頼性の向上を図ることができる、電動工具１００が実現される。

そして、信頼性が向上した結果、より薄型の全固体電池を、より多く積層することで、サイズの増大を抑えつつ、大容量化及び高電圧化の少なくとも一方を図ることができる、全固体電池の電池パック１、及びそのような電池パック１を備える電動工具１００、を提供できる。

（３－１－４）信頼性向上の具体例
（３－１－４ａ）並直列セル群を含む電池パック
例えば、図４に示す６並４直セル群１１ｐｓにおいて、２４個のセル１０のうち、上から２群目の並列セル群１１ｐ内の、左から２個目のセル１０、及び、上から３群目の並列セル群１１ｐ内の、左から１個目のセル１０、の２個のセル１０が破損した場合を想定する。

この場合、上から２群目の並列セル群１１ｐ、及び上から３群目の並列セル群１１ｐの各々で、破損した１個を除く５個のセル１０が機能する。従って、６並４直セル群１１ｐｓを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が可能であり、電流は、非破損時の６分の５倍の値の確保が可能である。

また、図４に示す６並４直セル群１１ｐｓにおいて、一の並列セル群１１ｐ（例えば、上から２群目の並列セル群１１ｐ）内で、２個のセルが破損したとしても、残った４個のセル１０が機能する。このため、６並４直セル群１１ｐｓを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が可能であり、電流は、非破損時の６分の４倍の値の確保が可能である。

さらに、図４に示す６並４直セル群１１ｐｓにおいて、一の並列セル群１１ｐ内で、直列数と等しい４個のセルが破損したとしても、残った２個のセル１０が機能するため、６並４直セル群１１ｐｓを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が、電流は、非破損時の６分の２倍の値の確保が、それぞれ可能である。

なお、図２Ａ，図３の６並４直セル群１１ｐｓでも、上記と同様の電圧維持及び電流確保の効果が得られる。

一般に、ｉ並ｊ直セル群１１ｐｓにおいて、一の並列セル群１１ｐ内で、直列数ｊと同数のセル１０が破損したとしても、残った（ｉ－ｊ）個のセル１０が機能するため、ｉ並ｊ直セル群１１ｐｓを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が、電流は、非破損時の｛（ｉ－ｊ）／ｉ｝倍の値の確保が、それぞれ可能である。

そして、このことは、“ｉ＞ｊ”である限り、並列数ｉ，直列数ｊが増えても成り立つ。このため、並直セル群１１ｐｓを含む電池パック１において、衝撃等による破損に関し、信頼性の向上を図ることができる。また、信頼性が向上した結果、大容量化及び高電圧化の少なくとも一方を図ることができる。

（３－１－４ｂ）直並列セル群を含む電池パック
例えば、図５に示す４直６並列セル群１１ｓｐにおいて、２４個のセル１０のうち、左から１群目の直列セル群１１ｓ内の、上から３個目のセル１０、及び、左から２群目の直列セル群１１ｓ内の、上から２個目のセル１０、の２個のセル１０が破損した場合を想定する。

この場合、左から１群目及２群目の２つの直列セル群１１ｓは機能しなくなるが、左から３群目～６群目の４つの直列セル群１１ｓが機能する。このため、４直６並セル群１１ｓｐを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が可能であり、電流は、非破損時の６分の４倍の値の確保が可能である。

なお、図６Ｂ，図７Ｂの２直４並セル群１１ｓｐでも、上記と同様の電圧維持及び電流確保の効果が得られる。

一般に、ｊ直ｉ並セル群１１ｓｐにおいて、直列数ｊと同数の直列セル群１１ｓの各々で一のセル１０が破損したとしても、（ｉ－ｊ）個の直列セル群１１ｓが機能するため、ｊ直ｉ並セル群１１ｓｐを含む電池パック１全体で、電圧は、非破損時の値の維持が、電流は、非破損時の｛（ｉ－ｊ）／ｉ｝倍の値の確保が、それぞれ可能である。

そして、このことは、“ｉ＞ｊ”である限り、並列数ｉ，直列数ｊが増えても成り立つ。このため、直並セル群１１ｓｐを含む電池パック１において、衝撃等による破損に関し、信頼性の向上を図ることができる。また、信頼性が向上した結果、大容量化及び高電圧化の少なくとも一方を図ることができる。

（３－２）積層セル
本実施形態では、上記のようなセル群１１を、複数の板状のセル１０の積層によって構成することで、電池パック１のサイズの増大を抑えつつ、大容量化及び高電圧化の少なくとも一方を図ることができる。

詳しくは、本実施形態におけるセル１０は、前述したように、例えば、板形状を有し、側面１０ｓに電極が形成されている。このような板状のセル１０を２個以上、主面１０ｍが重なり合うように積層し、積層された２個以上のセル１０において、側面１０ｓの電極同士を接続することにより、積層セル（図２，図３，図６，図７参照）が構成される。

なお、積層セルを構成する２個以上のセル１０は、例えば、図２，図３に示されるように、直に積層されるが、図６，図７に示されるように、スペーサ１０２を介して積層されてもよい。

（３－２－１）電極同士の接続
積層セルを構成する２個以上のセル１０の間で、電極同士は、直に接続されても、導電体を介して接続されてもよい。

また、積層セルを構成する２個以上のセル１０における電極同士の接続は、並列接続でも、直列接続でもよい。

本実施形態では、例えば、図２，図３に示すように、２個以上のセル１０は、互いに対向する２つの側面１０ｓの同じ側に同じ極性の電極が配置されるように、積層される。これによって、２個以上のセル１０の間で、同じ極性の電極同士（正極１０１ｐ同士、負極１０１ｎ同士）が直に接続される結果、並列接続が実現される。

ただし、例えば、図６，図７に示すように、スペーサ１０２を介して積層された２個以上のセル１０の各々において、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎが一の側面１０ｓ内に形成されている場合は、２個以上のセル１０の間で、正極１０１ｐと負極１０１ｎとが導線等の導電体を介して接続されることで、直接列続が実現されてもよい。

一般に、積層セルは、２個以上のセル１０の間での電極同士の接続が、並列接続か直列接続かによって、並列積層セル１１ｐＬ及び直列積層セル１１ｓＬに分類される。

（３－２－２）並列積層セル
並列積層セル１１ｐＬとは、セル１０を２個以上、主面１０ｍが重なり合うように積層し、積層された２個以上のセル１０において、側面１０ｓの正極１０１ｐ同士及び負極１０１ｎ同士をそれぞれ接続して、正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎを形成したものである。

本実施形態における並列積層セル１１ｐＬでは、正極１０１ｐ同士及び負極１０１ｎ同士が、それぞれ直に接続される。

このように、セル群１１を、板状のセル１０の積層による積層セル（並列積層セル１１ｐＬ，直列積層セル１１ｓＬ）としたことで、信頼性の向上及び小型化を図ることができる、全固体電池の電池パック１が実現される。

また、セル群１１を、板状のセル１０の並列接続での積層による並列積層セル１１ｐＬの態様としたことで、容量の増大、信頼性の向上及び小型化を図ることができる、全固体電池の電池パック１が実現される。

さらに、上記並列積層セル１１ｐＬを直列接続で連結したことで、容量の増大、信頼性の向上、小型化、及び高電圧化を図ることができる、全固体電池の電池パック１が実現される。

（３－２－３）直列積層セル
直列積層セル１１ｓＬとは、セル１０を２個以上、主面１０ｍが重なり合うように、スペーサ１０２を介して積層し、積層された２個以上のセル１０において、互いに隣接する２つのセル１０の一方（以下、第１のセル１０）の側面１０ｓの正極１０１ｐ及び当該互いに隣接する２つのセル１０の他方（以下、第２のセル１０）の側面１０ｓの負極１０１ｎの組、並びに、第１のセル１０の側面１０ｓの負極１０１ｎ及び第２のセル１０の側面１０ｓの正極１０１ｐの組、のうちいずれかの組、を構成する正極１０１ｐ及び負極１０１ｎを、導電体を介して接続したものである。

（３－２－４）積層セルの変形例
ただし、積層セル（並列積層セル１１ｐＬ，直列積層セル１１ｓＬ）は、例えば、図６Ｂ，図７Ｂに示されるように、並列積層セル１１ｐＬ及び直列積層セル１１ｓＬを組み合わせたものでもよい。

図６Ｂ，図７Ｂに示されるものは、前述したように、直並列セル群１１ｓｐであり、具体的には、２個のセル１０を直列に接続した直列セル群１１ｓを、３群並列に接続した“２直３並セル群”である。

図６Ｂの“２直３並セル群”は、図６Ａのセル１０（電極の変形例１参照）を６個、スペーサ１０２を介して積層し、電極間を次のように接続することで実現される。すなわち、上から１番目及び２番目の２個のセル１０（以下、「第１セル」及び「第２セル」と記す）の間で、第１セルの負極１０１ｎ及び第２セルの正極１０１ｐを接続する共に、第１セルの正極１０１ｐをプラス端子１３ｐに、第２セルの負極１０１ｎをマイナス端子１３ｎに、それぞれ接続する。

また、上から３番目及び４番目の２個のセル１０（以下、「第３セル」及び「第４セル」と記す）の間で、第３セルの負極１０１ｎ及び第４セルの正極１０１ｐを接続する共に、第３セルの正極１０１ｐをプラス端子１３ｐに、第４セルの負極１０１ｎをマイナス端子１３ｎに、それぞれ接続する。

さらに、上から５番目及び６番目の２個のセル１０（以下、「第５セル」及び「第６セル」と記す）の間で、第５セルの負極１０１ｎ及び第６セルの正極１０１ｐを接続する共に、第５セルの正極１０１ｐをプラス端子１３ｐに、第６セルの負極１０１ｎをマイナス端子１３ｎに、それぞれ接続する。

図７Ｂの“２直３並セル群”は、図７Ａのセル１０（電極の変形例２参照）を６個、スペーサ１０２を介して積層し、電極間を次のように接続することで実現される。すなわち、上から１番目、４番目及び５番目のセル１０（以下、「第１セル」、「第４セル」及び「第５セル」と記す）は、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎの位置関係が図７Ａに示されものと同じであるのに対し、上から２番目、３番目及び６番目のセル１０（以下、「第２セル」、「第３セル」及び「第６セル」と記す）は、正極１０１ｐ及び負極１０１ｎの位置関係が図７Ａに示されものとは反対（裏返し）である。

そして、第１セル及び第２セルの間で、第１セルの正極１０１ｐ及び第２セルの負極１０１ｎの組、並びに、第１セルの負極１０１ｎ及び第２セルの正極１０１ｐの組、の２組が、それぞれスペーサ１０２の厚みに相当する距離を隔てて対向しており、このうち後者の組が、導電体を介して互いに接続される。

また、第２セル及び第３セルの間で、第２セルの負極１０１ｎ及び第３セルの負極１０１ｎの組、並びに第２セルの正極１０１ｐ及び第３セルの正極１０１ｐの組が、それぞれスペーサ１０２の厚みに相当する距離を隔てて対向しており、このうち前者の組が、導電体を介して互いに接続される。

また、第３セル及び第４セルの間で、第３セルの負極１０１ｎ及び第４セルの正極１０１ｐの組、並びに第３セルの正極１０１ｐ及び第４セルの負極１０１ｎの組が、それぞれスペーサ１０２の厚みに相当する距離を隔てて対向しており、このうち後者の組が、導電体を介して互いに接続される。

また、第４セル及び第５セルの間で、第４セルの正極１０１ｐ及び第５セルの正極１０１ｐの組、並びに第４セルの負極１０１ｎ及び第５セルの負極１０１ｎの組が、それぞれスペーサ１０２の厚みに相当する距離を隔てて対向しており、このうち前者の組が、導電体を介して互いに接続される。

さらに、第５セル及び第６セルの間で、第５セルの正極１０１ｐ及び第６セルの負極１０１ｎの組、並びに、第５セルの負極１０１ｎ及び第６セルの正極１０１ｐの組、の２組が、それぞれスペーサ１０２の厚みに相当する距離を隔てて対向しており、このうち後者の組が、導電体を介して互いに接続される。

（３－３）連結セル
本実施形態における並直列セル群１１ｐｓは、例えば、連結セル１１ｐＬＣである。連結セル１１ｐＬＣとは、上記のような並列積層セル１１ｐＬを２個以上、正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎが接続される（すなわち、直列接続となる）ように、連結したものである。

（３－３－１）第１連結セル
本実施形態における連結セル１１ｐＬＣは、例えば、図２に示すような、第１連結セル１１ｐＬＣａである。第１連結セル１１ｐＬＣａとは、並列積層セル１１ｐＬを２個以上、主面１０ｍと平行な方向に連結したものである。

第１連結セル１１ｐＬＣａは、隣り合う並列積層セル１１ｐＬの間で、一方の並列積層セル１１ｐＬの正極群１０１Ｐと、他方の並列積層セル１１ｐＬの負極群１０１Ｎとが、セル１０の一方側面１０ｓから他方側面１０ｓへの方向（Ｘ軸方向）に並んでいる。これによって、主面１０ｍと垂直な方向の小型化（例えば、薄型化）が図られる。

本実施形態の第１連結セル１１ｐＬＣａにおいて、正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎは、例えば、図２Ａに示すように、直に接続される。

ただし、第１連結セル１１ｐＬＣａにおいて、正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎは、図２Ｂに示すように、導電体１０５を介して接続されてもよい。導電体１０５が介在することで、正極群１０１Ｐと負極群１０１Ｎとの間の導電性の向上を図ることができる。

並列積層セル１１ｐＬを直列接続で連結した連結セル１１ｐＬＣによって、容量の増大、信頼性の向上、小型化、及び高電圧化を図ることができる、全固体電池の電池パック１が実現される。

（３－３－２）第２連結セル
ただし、連結セル１１ｐＬＣは、図３に示すような、第２連結セル１１ｐＬＣｂであってもよい。第２連結セル１１ｐＬＣｂとは、並列積層セル１１ｐＬを２個以上、主面１０ｍと垂直な方向に、絶縁体１０３を介して連結したものである。

第２連結セル１１ｐＬＣｂは、隣り合う２つの並列積層セル１１ｐＬの間で、一方の並列積層セル１１ｐＬの正極群１０１Ｐと他方の並列積層セル１１ｐＬの負極群１０１Ｎとの組、及び当該一方の並列積層セル１１ｐＬの負極群１０１Ｎと当該他方の並列積層セル１１ｐＬの正極群１０１Ｐとの組、の２組が、主面１０ｍと垂直な方向（Ｚ軸方向）に並んでいる。

絶縁体１０３は、隣り合う並列積層セル１１ｐＬの間の、上記２組のうち一の組を構成する正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎの間、以外の部分に介在する。当該一の組を構成する正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎの間は、導電体１０５を介して接続される。

これによって、主面１０ｍと平行な方向の小型化（例えば、スリム化）が図られる。

なお、本実施形態における導電体１０５は、例えば、図３に示されるような、主面１０ｍと垂直な方向に延びる板状の導電体である。この導電体１０５は、上記一の組を構成する正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎ、の各々の略全部と接続される。これによって、正極群１０１Ｐと負極群１０１Ｎとの間の導電性の向上、及び強度の向上、を図ることができる。

ただし、導電体１０５は、絶縁体１０３と同じ厚み（Ｚ方向のサイズ）を有し、上記一の組を構成する正極群１０１Ｐ及び負極群１０１Ｎの間に介在してもよい。これによって、主面１０ｍと平行な方向の更なる小型化を図ることができる。

（４）まとめ
第１の態様に係る電池パック（１）は、全固体電池のセル（１０）を複数個電気的に接続したセル群（１１）、を含む。セル群（１１）は、並直列セル群（１１ｐｓ）及び直並列セル群（１１ｓｐ）、のいずれかである。並直列セル群（１１ｐｓ）は、並列セル群（１１ｐ）を２群以上直列に接続したものである。並列セル群（１１ｐ）は、セル（１０）を３個以上並列に接続したものである。直並列セル群（１１ｓｐ）は、直列セル群（１１ｓ）を３群以上並列に接続したものである。直列セル群（１１ｓ）は、セル（１０）を２個以上直列に接続したものである。このセル群（１１）では、並列数（ｉ：ｉは３以上の整数）が直列数（ｊ：ｊは３以上の整数）よりも多い（並列数ｉ＞直列数ｊ）。並列数（ｉ）は、並列セル群（１１ｐ）を構成するセル（１０）の個数、又は直並列セル群（１１ｓｐ）を構成する直列セル群（１１ｓ）の群数、である。直列数（ｊ）は、直列セル群（１１ｓ）を構成するセル（１０）の個数、又は並直列セル群（１１ｐｓ）を構成する並列セル群（１１ｐ）の群数、である。

この態様によれば、直列数（ｊ）よりも並列数（ｉ）を多くしたことで、信頼性の向上を図ることができる、全固体電池の電池パック（１）が実現される。

第２の態様に係る電池パック（１）では、第１の態様において、セル（１０）は、板形状を有し、側面（１０ｓ）に電極（１０１ｐ，１０１ｎ）が形成される。セル群（１１）は、積層セル（１１ｐＬ，１１ｓＬ）である。積層セル（１１ｐＬ，１１ｓＬ）は、セル（１０）を２個以上、主面（１０ｍ）が重なり合うように積層し、積層された２個以上のセル（１０）において側面（１０ｓ）の電極（１０１ｐ，１０１ｎ）同士を接続したものである。

この態様によれば、板状のセル（１０）を積層した積層セル（１１ｐＬ，１１ｓＬ）によって、信頼性の向上及び小型化を図ることができる、全固体電池の電池パック（１）が実現される。

第３の態様に係る電池パック（１）では、第２の態様において、側面（１０ｓ）は、互いに対向する２つの側面（１０ｓ）を含む。２つの側面（１０ｓ）のうち、一方の側面（１０ｓ）には正極（１０１ｐ）が、他方の側面（１０ｓ）には負極（１０１ｎ）が、それぞれ形成される。正極（１０１ｐ）は、正の電極であり、負極（１０１ｎ）は、負の電極である。セル群（１１）は、並直列セル群（１１ｐｓ）である。並直列セル群（１１ｐｓ）を構成する並列セル群（１１ｐ）は、並列積層セル（１１ｐＬ）である。並列積層セル（１１ｐＬ）は、セル（１０）を２個以上、主面（１０ｍ）が重なり合うように積層し、積層された２個以上のセル（１０）において一方の側面（１０ｓ）の正極（１０１ｐ）同士及び他方の側面（１０ｓ）の負極（１０１ｎ）同士をそれぞれ直に接続して正極群（１０１Ｐ）及び負極群（１０１Ｎ）を形成したものである。

この態様によれば、板状のセル（１０）を並列接続して積層した並列積層セル（１１ｐＬ）によって、容量の増大、信頼性の向上及び小型化を図ることができる、全固体電池の電池パック（１）が実現される。

第４の態様に係る電池パック（１）では、第３の態様において、並直列セル群（１１ｐｓ）は、連結セル（１１ｐＬＣ）である。連結セル（１１ｐＬＣ）は、並列積層セル（１１ｐＬ）を２個以上、正極群（１０１Ｐ）及び負極群（１０１Ｎ）が接続されるように、連結したものである。

この態様によれば、並列積層セル（１１ｐＬ）の直列接続での連結によって、容量の増大、信頼性の向上、小型化及び高電圧化を図ることができる、全固体電池の電池パック（１）が実現される。

第５の態様に係る電池パック（１）では、第４の態様において、連結セル（１１ｐＬＣ）は、第１連結セル（１１ｐＬＣａ）である。第１連結セル（１１ｐＬＣａ）は、並列積層セル（１１ｐＬ）を２個以上、主面（１０ｍ）と平行な方向に連結したものである。第１連結セル（１１ｐＬＣａ）の隣り合う２つの並列積層セル（１１ｐＬ）の間で、正極群（１０１Ｐ）及び負極群（１０１Ｎ）が直に又は導電体（１０５）を介して接続される。

この態様によれば、並列積層セル（１１ｐＬ）の、主面（１０ｍ）と平行な方向の連結によって、主面と垂直な方向の小型化（例えば、薄型化）を図ることができる。

第６の態様に係る電池パック（１）では、第４の態様において、連結セル（１１ｐＬＣ）は、第２連結セル（１１ｐＬＣｂ）である。第２連結セル（１１ｐＬＣｂ）は、並列積層セル（１１ｐＬ）を２個以上、主面（１０ｍ）と垂直な方向に絶縁体（１０３）を介して連結したものである。第２連結セル（１１ｐＬＣｂ）の隣り合う２つの並列積層セル（１１ｐＬ）の間で、一方の並列積層セル（１１ｐＬ）の正極群（１０１Ｐ）と他方の並列積層セル（１１ｐＬ）の負極群（１０１Ｎ）との組、及び前記一方の並列積層セル（１１ｐＬ）の負極群（１０１Ｎ）と前記他方の並列積層セル（１１ｐＬ）の正極群（１０１Ｐ）との組、の２組が、主面（１０ｍ）と垂直な方向に並んでいる。絶縁体（１０３）は、前記隣り合う並列積層セル（１１ｐＬ）間の、前記２組のうち一の組を構成する正極群（１０１Ｐ）及び負極群（１０１Ｎ）の間、以外の部分に介在する。前記一の組を構成する正極群（１０１Ｐ）及び負極群（１０１Ｎ）は、導電体（１０５）を介して接続される。

この態様によれば、並列積層セル（１１ｐＬ）の、主面（１０ｍ）と垂直な方向の、絶縁体を介した連結によって、主面（１０ｍ）と平行な方向の小型化（例えば、スリム化）を図ることができる。

第７の態様に係る電動工具（１００）は、第１～第６のいずれかの態様に係る電池パック（１）と、電池パック（１）からの電力で動作する電動工具本体（２）と、を備える。

この態様によれば、直列数（ｊ）よりも並列数（ｉ）を多くしたことで、信頼性の向上を図ることができる、全固体電池の電池パック（１）を用いた電動工具（１００）が実現される。

１００ 電動工具
１ 電池パック
１０ セル
１０ｍ 主面
１０ｓ 側面（一方側面，他方側面）
１０１ｐ 正極
１０１Ｐ 正極群
１０１ｎ 負極
１０１Ｎ 負極群
１１ セル群
１１ｐ 並列セル群
１１ｐｓ 並直列セル群
１１ｓ 直列セル群
１１ｓｐ 直並列セル群
１１ｐＬ 並列積層セル
１１ｐＬＣ 連結セル
１１ｐＬＣａ 第１連結セル
１１ｐＬＣｂ 第２連結セル
１１ｓＬ 直列積層セル
１２ ハウジング
１３ 端子
１３ｐ プラス端子
１３ｎ マイナス端子
２ 電動工具本体
２１ 取付部
２２ 駆動部
２３ 伝達部
３ 先端工具

Claims (7)

1. 全固体電池のセルを複数個電気的に接続したセル群、を含む電池パックであって、
   前記セル群は、
   前記セルを３個以上並列に接続した並列セル群、を２群以上直列に接続した並直列セル群、及び
   前記セルを２個以上直列に接続した直列セル群、を３群以上並列に接続した直並列セル群、のいずれかであり、
   前記セル群において、前記並列セル群を構成する前記セルの個数、又は前記直並列セル群を構成する前記直列セル群の群数、である並列数が、前記直列セル群を構成する前記セルの個数、又は前記並直列セル群を構成する前記並列セル群の群数、である直列数よりも多い、
   電池パック。
2. 前記セルは、板形状を有し、側面に電極が形成され、
   前記セル群は、前記セルを２個以上、主面が重なり合うように積層し、積層された前記２個以上のセルにおいて前記側面の電極同士を接続した、積層セルである、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記側面は、互いに対向する２つの側面を含み、
   前記２つの側面のうち、一方の側面には、正の電極である正極が、他方の側面には、負の電極である負極が、それぞれ形成され、
   前記セル群は、前記並直列セル群であり、
   前記並直列セル群を構成する前記並列セル群は、前記セルを２個以上、前記主面が重なり合うように積層し、積層された前記２個以上のセルにおいて前記一方の側面の前記正極同士及び前記他方の側面の前記負極同士をそれぞれ直に接続して正極群及び負極群を形成した、並列積層セルである、
   請求項２に記載の電池パック。
4. 前記並直列セル群は、前記並列積層セルを２個以上、前記正極群及び前記負極群が接続されるように連結した連結セルである、
   請求項３に記載の電池パック。
5. 前記連結セルは、前記並列積層セルを２個以上、前記主面と平行な方向に連結した第１連結セルであり、
   前記第１連結セルの隣り合う２つの並列積層セルの間で、前記正極群及び前記負極群が直に又は導電体を介して接続される、
   請求項４に記載の電池パック。
6. 前記連結セルは、前記並列積層セルを２個以上、前記主面と垂直な方向に絶縁体を介して連結した第２連結セルであり、
   前記第２連結セルの隣り合う２つの並列積層セルの間で、一方の並列積層セルの正極群と他方の並列積層セルの負極群との組、及び前記一方の並列積層セルの負極群と前記他方の並列積層セルの正極群との組、の２組が、前記主面と垂直な方向に並んでおり、
   前記絶縁体は、前記隣り合う２つの並列積層セルの間の、前記２組のうち一の組を構成する前記正極群及び前記負極群の間、以外の部分に介在し、
   前記一の組を構成する前記正極群及び前記負極群は、導電体を介して接続される、
   請求項４に記載の電池パック。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の電池パックと、
   前記電池パックからの電力で動作する電動工具本体と、を備える
   電動工具。

Images