JP2023080870A - 二次電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池の充放電の際に電流が分布することを抑制し、電池の劣化を抑制して電池の長寿命化を図る。【解決手段】負極集電体、負極活物質層、セパレータ又は固体電解質、正極活物質層及び正極集電体を有する蓄電要素を複数積層されてなる積層型電池を備えた二次電池モジュールであって、積層型電池の両端に位置する最外層集電体と、最外層集電体に接続され、電流を外部に取り出すためのタブと、タブに接続される整流部と、を備え、整流部は、最外層集電体上に、且つ、前記最外層集電体の端部に設けられ、更に、最外層集電体においてタブが入射する側の辺を第一辺と定義したときに、最外層集電体の第一辺に沿う方向に延設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池モジュールに関するものである。

電気自動車及びハイブリッド電気自動車等の電源等に使用できる電池として高エネルギー密度のリチウムイオン電池が知られている。また、このリチウムイオン電池を複数積層した構造の積層型電池（例えば、特許文献１）を電池パッケージ内に収容した構成も知られている。

この積層型電池では、積層方向両端に、積層型電池の主面（略平面状の電池が積層された積層型電池における積層方向の端面）の形状と略同形状を呈する集電体（最外層集電体）が配置され、両端の集電体が電極タブ（端子）と接続される。この電極タブが電池パッケージ外に引き出されている。

特開２０２１－３４１４１号公報

この積層型電池に電流が流れる経路として、正極電流取り出し部に接続された電極タブから、正極電流取り出し部の主面（積層型電池における積層方向の端面）上のある領域（以下、特定領域とも称する）に至り、この特定領域に接した積層型電池の主面上のある部分を介し、同部分に接した負極電流取り出し部の主面上のある領域（以下、特定領域とも称する）に至り、負極電流取り出し部に接続された電極タブに至る。従来の積層型電池では、この電流経路における特定領域ごとに、その電気抵抗が均一ではないことが通常である。電気抵抗が均一ではないと、電気抵抗が相対的に低い領域に相対的に大きな電流が流れ、充放電の際に電流が分布する。このような特定領域に対応する経路では、相対的に他の経路に比べて深度が高い充放電が繰り返されるので、電池の劣化が促進され、積層型電池の寿命を縮めるおそれがある。

そこで本発明は、電池の充放電の際に電流が分布することを抑制し、電池の劣化を抑制して電池の長寿命化を図ることができる二次電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明者は、上記のような知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の態様に想到した。

負極集電体、負極活物質層、セパレータ又は固体電解質、正極活物質層及び正極集電体を有する蓄電要素を複数積層されてなる積層型電池を備えた二次電池モジュールであって、
前記積層型電池の両端に位置する最外層集電体と、
前記最外層集電体に接続され、電流を外部に取り出すためのタブと、
前記タブに接続される整流部と、を備え、
前記整流部は、
前記最外層集電体上に、且つ、前記最外層集電体の端部に設けられ、
更に、前記最外層集電体において前記タブが入射する側の辺を第一辺と定義したときに、前記最外層集電体の前記第一辺に沿う方向に延設されている、
ことを特徴とする二次電池モジュール。

本発明によれば、電池の充放電の際に電流が分布することを抑制し、電池の劣化を抑制して電池の長寿命化を図ることができる。

図１は、本発明を適用した二次電池モジュールを示す斜視図である。 図２は、本発明を適用した二次電池モジュールの側断面図である。 図３は、本発明を適用した二次電池モジュールの電池セルの部分を点線で表示した図である。 図４は、リチウムイオン二次電池としての電池セルの拡大断面図を示す図である。 図５は、電池セルを複数に亘り積層させて接続した組電池を形成する例を示す図である。 図６は、二次電池モジュールを単電池で構成した場合における電流の流れる経路を示す図である。 図７は、本発明を適用した他の実施の形態に係る二次電池モジュールを示す図である。 図８は、複数の電池セル間で負極集電体及び正極集電体を共用する例を示す図である。 図９は、変形例１～４の二次電池モジュールにおいて、負極側最外層集電体及び極側最外層集電体を模式的に示す斜視図である。 図１０は、変形例５の二次電池モジュールにおいて、負極整流部の構造及びその周辺の一部を拡大して模式的に示す平面図である。

以下、本発明を適用した二次電池モジュールについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。

図１は、本発明を適用した二次電池モジュール１を示す斜視図であり、図２はその側断面図を示している。二次電池モジュール１は、負極集電体１１及び負極活物質層１２からなる負極２と、正極活物質層１４及び正極集電体１５からなる正極３とが、セパレータ１３を介して積層させた平板上の単電池からなる電池セル２０として構成される。即ち、二次電池モジュール１を構成する電池セル２０は、負極集電体１１、負極活物質層１２、セパレータ１３、正極活物質層１４、正極集電体１５が、図２における上方向に向けて積層され、全体として略矩形平板状に形成されている。

二次電池モジュール１は、更に電池セル２０の周縁に配設される環状の枠部材９を備えている。枠部材９は、セパレータ１３の端部が埋め込まれてなることで当該セパレータ１３を支持すると共に、枠部材９は、その上面及び下面に正極集電体１５及び負極集電体１１を面接触させた上でそれぞれ固定している。負極集電体１１、正極集電体１５及びセパレータ１３の周縁部がこの枠部材９を介して固定されることにより、負極活物質層１２及び正極活物質層１４を外部に漏洩させることなく強固に封止することが可能となる。また、枠部材９は、負極集電体１１、セパレータ１３、正極集電体１５のそれぞれの位置関係を定めることができる。負極集電体１１とセパレータ１３との間隔、セパレータ１３と正極集電体１５との間隔は、電池の容量に応じて予め調整されるが、枠部材９を通じてこの調整された間隔を保持できるように負極集電体１１、セパレータ１３、正極集電体１５を固定することができる。

負極集電体１１の下側には、導電体層としての負極側最外層集電体１０が平面状に積層され、正極集電体１５の上側には、同じく導電体層としての正極側最外層集電体１６が平面状に積層されている。

負極側最外層集電体１０には、電流が供給される負極整流部５が設けられている。正極側最外層集電体１６には、電流が供給される正極整流部６が設けられている。負極整流部５（又は正極整流部６）の設置箇所に関して、負極側最外層集電体１０（又は正極側最外層集電体１６）において、負極側最外層集電体１０（又は正極側最外層集電体１６）に接続された導電部７（又は導電部８）が入射する側の辺を第一辺と定義し、導電部７（又は導電部８）が入射しない側の辺を第二辺と定義する。本実施の形態及び後述する諸変形例では、図１、図３、図５、図６、図８、図９、図１０の幅手方向ｙ及び図７の長手方向ｘが第一辺であり、図１、図３、図５、図６、図８、図９、図１０の長手方向ｘ及び図７の幅手方向ｙが第二辺となる。

負極側最外層集電体１０において、負極整流部５が幅手方向ｙ（図２中紙面奥行方向）に延設されている。二次電池モジュール１の電池セル２０の部分を点線で表示した図３に示すように、この負極整流部５は、棒状で構成されており、その棒状の延長方向がほぼ幅手方向ｙとなるように延設されている。この棒状の負極整流部５が設けられることで、負極集電体１１の下方において負極側最外層集電体１０の下面から下側に向けて負極整流部５が凸状に形成されている形態となる。負極整流部５は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、負極整流部５は、幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端側及び／又は他端側に到達しない形態とされていてもよいことは勿論である。なお、負極整流部５には、放電時において、電気回路上から電流が供給される、換言すれば、放電時において電子を送るための導電体層からなる導電部７が入射する（接続される）。

正極側最外層集電体１６において、正極整流部６が幅手方向ｙ（図２中紙面奥行方向）に延設されている。図３に示すように、この正極整流部６は、棒状で構成されており、その棒状の延長方向がほぼ幅手方向ｙとなるように延設されている。この棒状の正極整流部６が設けられることで、正極集電体１５の上方において正極側最外層集電体１６の上面から上側に向けて正極整流部６が凸状に形成されている形態となる。正極整流部６は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、正極整流部６は、幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端側及び／又は他端側に到達しない形態とされていてもよいことは勿論である。なお、正極整流部６には、放電時において電気回路上へ電流を供給するための導電体層からなる導電部８が入射する（接続される）。

なお、本実施の形態においては、正極整流部６は、長手方向ｘの一端側に設けられ、負極整流部５は、その反対側である長手方向ｘの他端側に設けられている場合を例示したものである。即ち、図２に示すような断面視で、正極整流部６と負極整流部５とが対角状に配置されている場合を例示したものであるが、これに限定されるものではない。また負極整流部５、正極整流部６は、必ずしも双方が実装されている場合に限定されるものではなく、負極整流部５、正極整流部６の何れか一方が配設されるものであればよい。

電池セル２０は、いわゆるリチウムイオン二次電池で構成される。図４（ａ）は、リチウムイオン二次電池としての電池セル２０の拡大断面図を示しており、負極２を構成する負極活物質層１２は、負極活物質４１と電解液４３とを含み、正極３を構成する正極活物質層１４は、正極活物質４２と電解液４３とを含んでいる。

負極集電体１１及び正極集電体１５を構成する材料としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等が挙げられる。これらの材料のうち、軽量化、耐食性、高導電性の観点から、正極集電体１５としてはアルミニウムであることが好ましく、負極集電体１１としては銅であることが好ましい。

負極集電体１１及び正極集電体１５は、その中でも特に導電性高分子材料からなる樹脂集電体であることが好ましい。樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては、例えば、導電性高分子や、マトリックス樹脂に対して必要に応じて導電剤を添加したものを用いることができる。導電性高分子材料を構成する導電剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。

樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。また、複数の樹脂集電体を積層して用いてもよく、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いてもよい。

負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６を構成する材料は、負極集電体１１及び正極集電体１５と同様に銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等が挙げられる。このとき、負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６は、導電性高分子材料からなる樹脂集電体で構成されるものであってもよく、樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては、例えば、導電性高分子や、マトリックス樹脂に対して必要に応じて導電性フィラーからなる導電剤を添加したものを用いるようにしてもよい。

このとき、負極整流部５は、負極側最外層集電体１０よりも低抵抗となるように構成され、また正極整流部６は、正極側最外層集電体１６よりも低抵抗となるように構成されている。負極整流部５における負極側最外層集電体１０に対する相対的な抵抗の調整、及び正極整流部６における正極側最外層集電体１６に対する相対的な抵抗の調整は、最適な材料の選択を通じて実現するようにしてもよい。

例えば、負極側最外層集電体１０に使用される材料が金属材料である場合には、負極整流部５を構成する材料は、その負極側最外層集電体１０に使用される金属材料の抵抗値よりも低い物性からなる材料を選択するようにしてもよい。同様に正極側最外層集電体１６に使用される材料が金属材料である場合には、正極整流部６を構成する材料は、その正極側最外層集電体１６に使用される金属材料の抵抗値よりも低い物性からなる材料を選択するようにしてもよい。

また負極整流部５及び負極側最外層集電体１０に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、負極整流部５を構成する材料は、その負極側最外層集電体１０よりも低抵抗となるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。同様に正極整流部６及び正極側最外層集電体１６に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、正極整流部６を構成する材料は、その正極側最外層集電体１６よりも低抵抗となるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。

なお、負極整流部５及び正極整流部６の抵抗の調整は、上述した材料の選択による方法以外に、断面積や長さなど、抵抗値に影響を及ぼす形状を予め調整することにより実現するようにしてもよい。例えば、図２に示す正極整流部６は、正極側最外層集電体１６よりもその断面積がより大きくなるように形成しておくことにより、抵抗値が正極側最外層集電体１６よりも相対的に低くなるように調整している。

また、負極整流部５は、負極側最外層集電体１０よりも低抵抗の材料からなり、負極整流部５における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低い構成を有しいてもよい。同様に、正極整流部６は、正極側最外層集電体１６よりも低抵抗の材料からなり、正極整流部６における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低い構成を有していてもよい。

この場合、負極整流部５における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、異なる材料が組み合わせて構成され、負極整流部５における導電部７が入射した箇所に用いられる材料よりも、負極整流部５における導電部７が入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成するようにしてもよい。同様に、正極整流部６における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、異なる材料が組み合わせて構成され、正極整流部６における導電部８が入射した箇所に用いられる材料よりも、正極整流部６における導電部８が入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成するようにしてもよい。

また、負極整流部５及び負極側最外層集電体１０に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、負極整流部５における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。同様に、正極整流部６及び正極側最外層集電体１６に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、正極整流部６における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。

また、負極整流部５及び正極整流部６の抵抗の調整は、断面積や長さなど、抵抗値に影響を及ぼす形状を予め調整することにより実現するようにしてもよい。

上述した構成からなる単電池からなる電池セル２０の製造方法としては、例えば、負極集電体１１、負極活物質層１２、セパレータ１３、正極活物質層１４、正極集電体１５の順に重ね合わせた後、電解液４３を注入し、負極活物質層１２、セパレータ１３及び正極活物質層１４の外周を枠部材９で封止し、更に負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６を積層させることで得ることができる。負極活物質層１２及び正極活物質層１４の外周を枠部材９で封止する方法としては、負極活物質層１２及び正極活物質層１４を一方の枠部材９の上面及び下面に接合して封止し、他方の枠部材９においてセパレータ１３を挿入した状態で、一方の枠部材９と他方の枠部材９同士を接着して封止する方法で単電池からなるリチウムイオン二次電池の電池セル２０を得ることができる。

なお、上述した形態からなる電池セル２０では、液体状の電解液４３の代わりに図４（ｂ）に示すような固体電解質４６を用いた、いわゆる全固体リチウムイオン電池で構成した電池セル２０´に代替させるようにしてもよい。電池セル２０´では、セパレータ１３の構成を省略し、負極２から正極３に至るまで固体電解質４６で満たされた状態となる。負極活物質層１２では、この固体電解質４６内に負極活物質４１が介在された状態となる。正極活物質層１４では、この固体電解質４６内に正極活物質４２が介在された状態となる。この電池セル２０´を構成する各構成要素の詳細や材料については、電池セル２０を構成する各構成要素と同様であることから、これと同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。

なお、本発明を適用した二次電池モジュール１は、リチウムイオン二次電池の電池セル２０を単電池で構成される場合に限定されるものではない。例えば図５に示すように、電池セル２０を複数に亘り積層させて接続した組電池５０を形成するものであってもよい。

このような組電池５０を形成する場合には、複数の電池セル２０を直列接続することにより、最上段の電池セル２０の正極整流部６に接続された導電部８と最下段の電池セル２０の負極整流部５に接続された導電部７を介して電流を供給自在に構成するようにしてもよい。かかる場合には、互いに接続する電池セル２０の負極側最外層集電体１０の下面と正極側最外層集電体１６の上面が隣接するように積層されている。更にこのような組電池５０を形成する場合には、複数の電池セル２０を並列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。このような組電池５０を構成することにより、高容量、高出力と得ることができる。これ以外には、個々の電池セル２０の負極整流部５及び正極整流部６にそれぞれ接続された導電部７、８から独立に電流を供給自在に構成するようにしてもよい。

次に、本発明を適用した二次電池モジュール１の動作について説明をする。図６は、二次電池モジュール１を単電池で構成した場合における電流Ｐ～Ｓの流れる経路を示すものであり、換言すれば電子が移動する経路を示すものである。

放電時において二次電池モジュール１に図示しない外部の負荷を正極３と負極２との間に接続した場合には、負極活物質層１２から負極集電体１１へと到達した電子は、この負極集電体１１に接触する負極側最外層集電体１０上を負極整流部５に向けて伝搬する。そして、電子は、外部の負荷を通過して正極３における正極整流部６へと到達し、そこから正極側最外層集電体１６上を伝搬することとなる。このとき、負極側最外層集電体１０上を負極整流部５に向けて伝搬しようとする電子は、極力最短距離で移動しようとすることは自明であることから、負極側最外層集電体１０上における電子の伝搬経路は、長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状の移動経路を取るのが自然である。同様に、正極整流部６から正極側最外層集電体１６上を伝搬しようとする電子は、極力最短距離で移動しようとすることは自明であることから、正極側最外層集電体１６上における電子の伝搬経路は、長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状の移動経路を取るのが自然である。換言すれば、この電子の伝搬経路は、電流の流れる経路と考えることができる。そして、この電流の流れる経路は、正極側最外層集電体１６上において、長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状となり、負極側最外層集電体１０上においても同様に長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状となるのが自然となる。

これに加えて、放電時には、負極活物質４１内に吸蔵されたリチウムイオンが正極活物質４２へ向けて移動することになる。このリチウムイオンは、正極活物質４２に向けて極力最短距離で移動しようとすることは自明であることから、その移動経路は長手方向ｘに対して垂直方向となる、厚み方向ｚと平行方向で、かつ直線状となる。

このような電流の流れとリチウムイオンの移動経路の前提の下で、正極側最外層集電体１６には、正極整流部６が幅手方向ｙに延設されている。これにより、図６に示すように負極整流部５における様々な電流Ｐ～Ｓが流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６により取り込まれることになる。正極整流部６が幅手方向ｙに向けて延長されていない場合には、全ての電流Ｐ～Ｓの正極側最外層集電体１６上の流れる経路が直線状にならず、斜め方向になる結果、電流の伝搬経路が長くなってしまう。これに対して、本発明によれば幅手方向ｙに向けて延長された正極整流部６が長手方向の一端側に配設されていることから、幅手方向ｙにおける各箇所から流れてくる電流Ｐ～Ｓは、そのまま長手方向ｘに向けて自然に直進することで正極整流部６に到達することとなる。その結果、電流Ｐ～Ｓは、正極側最外層集電体１６上を流れる経路が斜め方向になることはなく、長手方向ｘに向けて直進することで、最短経路で正極整流部６に取り出されることとなる。特に正極整流部６を、正極側最外層集電体１６よりも低抵抗に構成しておくことにより、正極側最外層集電体１６上を流れる電流は正極整流部６に向けてスムーズに流れることとなる。

その結果、図６に示すように、全ての電流Ｐ～Ｓの流れる経路とリチウムイオンの動きは、負極整流部５から負極側最外層集電体１０内を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に電流Ｐ～Ｓが流れ、そこからリチウムイオンが負極２から正極３に向けて厚み方向ｚと平行方向で、かつ直線状に移動し、更に正極側最外層集電体１６内を正極整流部６へ向けて長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に電流Ｐ～Ｓが流れることとなる。そして、負極側最外層集電体１０内における電流Ｐ～Ｓの流れる経路とリチウムイオンの移動方向、及びリチウムイオンの移動方向と正極側最外層集電体１６内における電流Ｐ～Ｓの流れる経路は互いに略垂直となる。

即ち、本発明によれば、正極整流部６が幅手方向ｙに向けて延設されていることにより、全ての電流Ｐ～Ｓの流れる負極整流部５から正極整流部６までの経路が最短距離となる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流Ｐ～Ｓの流れる経路が短くなることで抵抗を下げることができる。これに加えて、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６を流れる電流Ｐ～Ｓの経路が何れも長手方向ｘに対して平行であり、伝搬距離が等しくなることから、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６内における抵抗の均一化を図ることができる。その結果、本発明によれば、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができる。このため、電流が局所的に多く流れる部位が生じることが無くなり、当該部位において局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。このように、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上において局所的に大きな電流が流れることなく、電流分布の均一化を図ることができることから、電池セル２０自体の劣化を抑えることができ、ひいては電池セル２０の高寿命化を実現できる。

負極整流部５は、本発明において必須の構成要素ではないが、幅手方向ｙに向けて延設されていることにより、電流を幅手方向ｙに分散させた上で負極側最外層集電体１０上を伝搬させることができる。このため、幅手方向ｙに向けて延設させた正極整流部６を有する本発明において、この負極整流部５も幅手方向ｙに向けて延設させることで、各電流の経路を長手方向ｘに対して平行に流すことができ、電流分布の均一化を図る上でより好適となる。

このとき、正極整流部６、負極整流部５ともに幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまでそれぞれ延設されていてもよい。これにより、負極整流部５側において電流を幅手方向ｙの全長に亘り分散させることができ、この分散させた電流を長手方向ｘに対して平行に直進させて、これらを全て正極整流部６において取り出すことが可能となる。その結果、電流をより分散させることで抵抗値を下げることで、局所的な電流の集中をより抑えることができる。なお、正極整流部６、負極整流部５ともに幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまでそれぞれ延設させることは必須ではなく、正極整流部６、負極整流部５の何れか一方が幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまで延設されるものであってもよい。また正極整流部６、負極整流部５の双方が幅手方向ｙの一端側及び他端側に至らないものであってもよいことは勿論である。

また正極整流部６は、長手方向ｘの一端側に設けられ、負極整流部５は、長手方向ｘの他端側に設けられていることで、平板状の電池セル２０の全ての領域における正極３、負極２を有効に活用し、放電を行うことが可能となる。

図７は、本発明を適用した他の実施の形態に係る二次電池モジュール１´を示している。二次電池モジュール１´において、上述した二次電池モジュール１と同一の構成要素、部材については、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。

二次電池モジュール１´は、上述した電池セル２０を有する点は、二次電池モジュール１と同様である。但し、この二次電池モジュール１´では、正極整流部６、負極整流部５が長手方向ｘに延設されている。正極整流部６には、電気回路上へ電流を供給するための導電部８が接続され、負極整流部５には、導電部７が接続される。

このような二次電池モジュール１´では、放電時において二次電池モジュール図示しない外部の負荷を正極３と負極２との間に接続した場合には、電流の流れる経路は、正極側最外層集電体１６上において、幅手方向ｙと平行方向で、かつ直線状となり、負極側最外層集電体１０上においても同様に幅手方向ｙと平行方向で、かつ直線状となるのが自然となる。また負極活物質４１内に吸蔵されたリチウムイオンが正極活物質４２へ向けて移動することになる。このリチウムイオンは、正極活物質４２に向けて極力最短距離で移動しようとすることは自明であることから、厚み方向ｚと平行方向で、かつ直線状となる。

このような電流の流れとリチウムイオンの移動経路の前提の下で、正極側最外層集電体１６には、正極整流部６が長手方向ｘに延設されている。これにより、図７に示すように負極整流部５における様々な電流Ｔ～Ｖが流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を幅手方向ｙと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６により取り込まれることになる。即ち、長手方向ｘにおける各箇所から流れてくる電流Ｔ～Ｖは、そのまま幅手方向ｙに向けて自然に直進することで正極整流部６に到達することとなる。その結果、電流Ｔ～Ｖは、正極側最外層集電体１６上を流れる経路が斜め方向になることはなく、幅手方向ｙに向けて直進することで、最短経路で正極整流部６に取り出されることとなる。

即ち、本発明によれば、正極整流部６が長手方向ｘに向けて延設されていることにより、全ての電流Ｔ～Ｖの流れる負極整流部５から正極整流部６までの経路が最短距離となる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流Ｔ～Ｖの流れる経路が短くなり、しかも伝搬距離が等しくなることで、抵抗を下げつつその均一化を図ることができる。これにより、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができ、局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。

更にこの二次電池モジュール１´によれば、正極整流部６、負極整流部５が長手方向ｘに延設されていることで、電流の流れる方向は、幅手方向ｙとなる。この幅手方向ｙは、長手方向ｘと比較して短いことから、電流の流れる距離を短くすることができる。電流の流れる距離が短くなるにつれて抵抗が低くなることから、抵抗を下げつつその均一化を図る効果をより大きくすることが可能となる。このため、この二次電池モジュール１´によれば、電池セル２０自体の劣化をより抑えることができ、ひいては電池セル２０の高寿命化をより好適に実現することができる。

二次電池モジュール１´においても同様に正極整流部６、負極整流部５のいずれか一方又は双方が幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまでそれぞれ延設されていてもよい。これにより、負極整流部５側において電流を長手方向ｘの全長に亘り分散させることができ、この分散させた電流を幅手方向ｙに対して平行に直進させて、これらを全て正極整流部６において取り出すことが可能となる。その結果、電流をより分散させることで抵抗値を下げることで、局所的な電流の集中をより抑えることができる。また正極整流部６は、幅手方向ｙの一端側に設けられ、負極整流部５は、幅手方向ｙの他端側に設けられていることで、平板状の電池セル２０のすべての領域における正極３、負極２を有効に活用し、放電を行うことが可能となる。

なお、上述した実施の形態においては、放電時において負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６における抵抗を均一化することで局所的な電流の集中を抑制できる点について説明をしたが、充電時においても同様である。充電時には、電流の向きが全て逆になるだけであり、負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６における抵抗を均一化するメカニズムは放電時と同様である。このため本発明は、放電時のみならず充電時においても、局所的な電流の集中を抑制でき、電池の寿命を更に伸ばすことが可能となる。

図８は、複数の電池セル２０間で負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６を共用する例を示している。この例では、一枚の負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６の間に複数の電池セル２０が配置されている。各電池セル２０において負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６は共通の一枚のものを利用する。負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６は、長手方向ｘ又は幅手方向ｙに向けて延長されている。この図８の例においても同様のメカニズムに基づき、各電池セル２０において正極整流部６又は負極整流部５における局所的な電流の集中を抑えることができる。

なお、図５に示すような組電池５０を構成する場合も同様に正極整流部６又は負極整流部５により、負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６における抵抗を均一化することで局所的な電流の集中を抑制できる。

更に本発明によれば、負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６の何れか一方又は両方を、導電性高分子材料やカーボンファイバー等からなる不織布等のような弾性変形可能な弾性材で構成してもよい。負極側最外層集電体１０や正極側最外層集電体１６が弾性変形自在になることで、負極集電体１１や正極集電体１５、更には枠部材９との密着性を高めた状態で固定することが可能となる。負極側最外層集電体１０や正極側最外層集電体１６を弾性的に押圧させて負極活物質層１２、正極活物質層１４、枠部材９へと固定することにより、これらの間に空気層が形成されることを防ぐことができ、より抵抗を低く抑えつつ、均一化することができる。負極側最外層集電体１０及び正極側最外層集電体１６の何れか一方又は両方を、カーボンファイバー等からなる不織布で構成した場合には、電流分布を抑制すると、通常であっても体積変化が小さいハードカーボン系の不織布において、さらに体積変化量の分布が小さくなり、更なる長寿命化を図ることが可能となる。

以下、本実施の形態の諸変形例について説明する。
図９は、変形例１～４の二次電池モジュールにおいて、負極側最外層集電体及び極側最外層集電体を模式的に示す斜視図である。図１０は、変形例５の二次電池モジュールにおいて、負極整流部の構造及びその周辺の一部を拡大して模式的に示す平面図である。

［変形例１］
図９（Ａ）に、変形例１の二次電池モジュールの負極側最外層集電体１０及び極側最外層集電体１６を模式的に示す。

負極側最外層集電体１０には、電流が供給される負極整流部６１が設けられている。負極整流部６１は、棒状で構成されており、負極側最外層集電体１０上で幅手方向ｙに沿って、導電部７が入射する側の一端部で延在する部分と、負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分とが一体形成されている。この棒状の負極整流部６１が設けられることで、負極集電体１１の下方において負極側最外層集電体１０の下面から下側に向けて負極整流部６１が凸状に形成されている形態となる。

負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙの一端側から他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端側及び／又は他端側に到達しない形態とされていてもよい。また、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、負極整流部６１には、放電時において、電気回路上から電流が供給される、換言すれば、放電時において電子を送るための導電体層からなる導電部７が入射する。

正極側最外層集電体１６には、電流が供給される正極整流部６２が設けられている。正極整流部６２は、棒状で構成されており、正極側最外層集電体１６上で幅手方向ｙに沿って、導電部８が入射する側の一端部で延在する部分と、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分とが一体形成されている。当該一対の部分のうち、一方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の一端部と接続され、他方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の他端部と接続されている。この棒状の正極整流部６２が設けられることで、正極集電体１５の上方において正極側最外層集電体１６の上面から上側に向けて正極整流部６２が凸状に形成されている形態となる。

正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、幅手方向ｙの一端部及び他端部を含む箇所に延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端部及び他端部から若干離れた箇所に延設されてもよい。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、それぞれ、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、正極整流部６２には、放電時において電気回路上へ電流を供給するための導電体層からなる導電部８が入射する。

なお、変形例１においては、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側に設けられ、負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、その反対側である長手方向ｘの他端側に設けられている場合を例示したものである。即ち、正極整流部６２の当該部分と負極整流部６１の当該部分とが対角状に配置されている場合を例示したものであるが、これに限定されるものではない。また負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、必ずしも双方が実装されている場合に限定されるものではなく、負極整流部５の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６の幅手方向ｙに沿って延在する部分の何れか一方が配設されるものであればよい。

変形例１の二次電池モジュールにおいては、正極側最外層集電体１６に延設された正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により、負極側最外層集電体１０に延設された負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分における様々な電流が流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により取り込まれることになる。即ち、全ての電流の流れる負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分から正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分までの経路が最短距離となる。

その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流の流れる経路が短くなることで抵抗を下げることができる。これに加えて、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６を流れる電流の経路が何れも長手方向ｘに対して平行であり、伝搬距離が等しくなることから、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６内における抵抗の均一化を図ることができる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができる。このため、電流が局所的に多く流れる部位が生じることが無くなり、当該部位において局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。

更に変形例１の二次電池モジュールにおいては、負極整流部６１には負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分が、正極整流部６２には正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分が設けられている。これらの部分を設けることにより、電極内部の各微小要素から導電部７及び導電部８に至るまでの抵抗分布が均一化され、局所的な大電流発生を阻止することが可能となる。換言すれば、電極内部の各点から導電部７及び導電部８に至るまでの抵抗が均一化され、局所的な大電流の発生を阻害できる。

以上のように変形例１によれば、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上において局所的に大きな電流が流れることなく、電流分布のより確実な均一化を図ることができることから、電池セル２０自体の劣化を抑えることができ、ひいては電池セル２０の更なる高寿命化を実現できる。

［変形例２］
図９（Ｂ）に、変形例２の二次電池モジュールの負極側最外層集電体１０及び極側最外層集電体１６を模式的に示す。

負極側最外層集電体１０には、電流が供給される負極整流部６１が設けられている。負極整流部６１は、棒状で構成されており、負極側最外層集電体１０上で幅手方向ｙに沿って、導電部７が入射する側の一端部で延在する部分と、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分とが一体形成されている。当該一対の部分のうち、一方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の一端部と接続され、他方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の他端部と接続されている。この棒状の負極整流部６１が設けられることで、負極集電体１１の下方において負極側最外層集電体１０の下面から下側に向けて負極整流部６１が凸状に形成されている形態となる。

負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、幅手方向ｙの一端部及び他端部を含む箇所に延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端部及び他端部から若干離れた箇所に延設されてもよい。また、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、それぞれ、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、負極整流部６１には、放電時において、電気回路上から電流が供給される、換言すれば、放電時において電子を送るための導電体層からなる導電部７が入射する。

正極側最外層集電体１６には、電流が供給される正極整流部６２が設けられている。正極整流部６２は、棒状で構成されており、正極側最外層集電体１６上で幅手方向ｙに沿って、導電部８が入射する側の一端部で延在する部分と、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分とが一体形成されている。当該一対の部分のうち、一方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の一端部と接続され、他方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の他端部と接続されている。この棒状の正極整流部６２が設けられることで、正極集電体１５の上方において正極側最外層集電体１６の上面から上側に向けて正極整流部６２が凸状に形成されている形態となる。

正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、幅手方向ｙの一端部及び他端部を含む箇所に延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端部及び他端部から若干離れた箇所に延設されてもよい。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、それぞれ、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、正極整流部６２には、放電時において電気回路上へ電流を供給するための導電体層からなる導電部８が入射する。

なお、変形例２においては、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側に設けられ、負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、その反対側である長手方向ｘの他端側に設けられている場合を例示したものである。即ち、正極整流部６２の当該部分と負極整流部６１の当該部分とが対角状に配置されている場合を例示したものであるが、これに限定されるものではない。また負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、必ずしも双方が実装されている場合に限定されるものではなく、負極整流部５の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６の幅手方向ｙに沿って延在する部分の何れか一方が配設されるものであればよい。

変形例２の二次電池モジュールにおいては、正極側最外層集電体１６に延設された正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により、負極側最外層集電体１０に延設された負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分における様々な電流が流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により取り込まれることになる。即ち、全ての電流の流れる負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分から正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分までの経路が最短距離となる。

その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流の流れる経路が短くなることで抵抗を下げることができる。これに加えて、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６を流れる電流の経路が何れも長手方向ｘに対して平行であり、伝搬距離が等しくなることから、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６内における抵抗の均一化を図ることができる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができる。このため、電流が局所的に多く流れる部位が生じることが無くなり、当該部位において局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。

更に変形例２の二次電池モジュールにおいては、負極整流部６１には負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分が、正極整流部６２には正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分が設けられている。これらの部分を設けることにより、電極内部の各微小要素から導電部７及び導電部８に至るまでの抵抗分布が均一化され、局所的な大電流発生を阻止することが可能となる。また、変形例１(図９Ａ)と異なり、最外層集電体の構造が正負極で同じになるため、変形例１より部材コストを削減できる。

以上のように変形例２によれば、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上において局所的に大きな電流が流れることなく、電流分布のより確実な均一化を図ることができることから、電池セル２０自体の劣化を抑えることができ、ひいては電池セル２０の更なる高寿命化を実現できる。

［変形例３］
図９（Ｃ）に、変形例３の二次電池モジュールの負極側最外層集電体１０及び極側最外層集電体１６を模式的に示す。

負極側最外層集電体１０には、電流が供給される負極整流部６１が設けられている。負極整流部６１は、棒状で構成されており、負極側最外層集電体１０上で幅手方向ｙに沿って、導電部７が入射する側の一端部で延在する部分と、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分と、負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分とが一体形成されている。当該一対の部分のうち、一方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の一端部と接続され、他方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の他端と接続されると共に、負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分がその一端部で幅手方向ｙに沿って延在する部分の中央部と接続されている。この棒状の負極整流部６１が設けられることで、負極集電体１１の下方において負極側最外層集電体１０の下面から下側に向けて負極整流部６１が凸状に形成されている形態となる。

負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、幅手方向ｙの一端部及び他端部を含む箇所に延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端部及び他端部から若干離れた箇所に延設されてもよい。また、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、それぞれ、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。また、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、負極整流部６１には、放電時において、電気回路上から電流が供給される、換言すれば、放電時において電子を送るための導電体層からなる導電部７が入射する。

正極側最外層集電体１６には、電流が供給される正極整流部６２が設けられている。正極整流部６２は、棒状で構成されており、正極側最外層集電体１６上で幅手方向ｙに沿って、導電部８が入射する側の一端部で延在する部分と、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分と、正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分とが一体形成されている。当該一対の部分のうち、一方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の一端部と接続され、他方の部分がその一端部で、幅手方向ｙに沿って延在する部分の他端部と接続されると共に、正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分がその一端部で幅手方向ｙに沿って延在する部分の中央部と接続されている。この棒状の正極整流部６２が設けられることで、正極集電体１５の上方において正極側最外層集電体１６の上面から上側に向けて正極整流部６２が凸状に形成されている形態となる。

正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、幅手方向ｙに対して垂直な長手方向ｘのいずれか一方の端部に設けられていることが前提となるが、これに限定されるものではない。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、幅手方向ｙの一端部及び他端部を含む箇所に延設されているが、これに限定されるものではなく、幅手方向ｙの一端部及び他端部から若干離れた箇所に延設されてもよい。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分は、それぞれ、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。また、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側が幅手方向ｙに沿って延在する部分に接続されて他端側に至るまで延設されているが、これに限定されるものではなく、当該他端側に到達しない形態とされていてもよい。なお、正極整流部６２には、放電時において電気回路上へ電流を供給するための導電体層からなる導電部８が入射する。

なお、変形例３においては、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、長手方向ｘの一端側に設けられ、負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、その反対側である長手方向ｘの他端側に設けられている場合を例示したものである。即ち、正極整流部６２の当該部分と負極整流部６１の当該部分とが対角状に配置されている場合を例示したものであるが、これに限定されるものではない。また負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分は、必ずしも双方が実装されている場合に限定されるものではなく、負極整流部５の幅手方向ｙに沿って延在する部分、正極整流部６の幅手方向ｙに沿って延在する部分の何れか一方が配設されるものであればよい。

変形例３の二次電池モジュールにおいては、正極側最外層集電体１６に延設された正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により、負極側最外層集電体１０に延設された負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分における様々な電流が流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により取り込まれることになる。即ち、全ての電流の流れる負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分から正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分までの経路が最短距離となる。

その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流の流れる経路が短くなることで抵抗を下げることができる。これに加えて、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６を流れる電流の経路が何れも長手方向ｘに対して平行であり、伝搬距離が等しくなることから、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６内における抵抗の均一化を図ることができる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができる。このため、電流が局所的に多く流れる部位が生じることが無くなり、当該部位において局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。

更に変形例３の二次電池モジュールにおいては、負極整流部６１には、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分及び負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分が設けられている。正極整流部６２には、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分及び正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分が設けられている。これらの部分を設けることにより、電極内部の各微小要素から導電部７及び導電部８に至るまでの抵抗分布を変形例１及び２より均一化でき、局所的な大電流発生を阻止することが可能となる。

以上のように変形例３によれば、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上において局所的に大きな電流が流れることなく、電流分布のより確実な均一化を図ることができることから、電池セル２０自体の劣化を抑えることができ、ひいては電池セル２０の更なる高寿命化を実現できる。

［変形例４］
図９（Ｄ）に、変形例４の二次電池モジュールの負極側最外層集電体１０及び極側最外層集電体１６を模式的に示す。

変形例４では、変形例３と同様に、負極側最外層集電体１０には、負極側最外層集電体１０上で幅手方向ｙに沿って、導電部７が入射する側の一端部で延在する部分と、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分と、負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分とが一体形成されてなる負極整流部６１が延設されている。同様に、正極側最外層集電体１６には、正極側最外層集電体１６上で幅手方向ｙに沿って、導電部８が入射する側の一端部で延在する部分と、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分と、正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分とが一体形成されてなる正極整流部６２が延設されている。

変形例４では更に、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分、及び負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分に、複数の枝分かれした突起状の分岐整流部６１Ａが接続されている。分岐整流部６１Ａは、負極整流部６１の負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分では、負極側最外層集電体１０の内側へ向かって突出するように、それぞれ複数個所（図示の例では４箇所）に設けられ、負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分では、長手方向の各辺から外側へ向かって突出するように複数個所ずつ（図示の例では４箇所ずつ）設けられている。

同様に、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分及び正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分に、複数の枝分かれした突起状の分岐整流部６２Ａが接続されている。分岐整流部６２Ａは、正極整流部６２の正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分では、正極側最外層集電体１６の内側へ向かって突出するように、それぞれ複数個所（図示の例では４箇所）に設けられ、正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分では、長手方向の各辺から外側へ向かって突出するように複数個所ずつ（図示の例では４箇所ずつ）設けられている。

変形例４の二次電池モジュールにおいては、正極側最外層集電体１６に延設された正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により、負極側最外層集電体１０に延設された負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分における様々な電流が流れてくるが、これらは何れも正極側最外層集電体１６を長手方向ｘと平行方向で、かつ直線状に直進することで、正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分により取り込まれることになる。即ち、全ての電流の流れる負極整流部６１の幅手方向ｙに沿って延在する部分から正極整流部６２の幅手方向ｙに沿って延在する部分までの経路が最短距離となる。

その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６における電流の流れる経路が短くなることで抵抗を下げることができる。これに加えて、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６を流れる電流の経路が何れも長手方向ｘに対して平行であり、伝搬距離が等しくなることから、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６内における抵抗の均一化を図ることができる。その結果、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上に局所的な抵抗分布を発生させることなく、電流を均一に流すことができる。このため、電流が局所的に多く流れる部位が生じることが無くなり、当該部位において局所的に温度が上昇することも無くなり、局所的な抵抗の低下が生じることなく、局所的に大きな電流が流れやすくなる悪循環に陥るのを抑えることができる。

更に変形例４の二次電池モジュールにおいては、負極整流部６１には、負極側最外層集電体１０上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分及び負極側最外層集電体１０の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分が設けられており、これらの部分にはそれぞれ複数の枝分かれした突起状の分岐整流部６１Ａが設けられている。正極整流部６２には、正極側最外層集電体１６上で長手方向ｘに沿った両端部で延在する一対の部分及び正極側最外層集電体１６の中央部において長手方向ｘに沿って延在する部分が設けられており、これらの部分にはそれぞれ複数の枝分かれした突起状の分岐整流部６２Ａが設けられている。このように、長手方向ｘに沿って延在する各部分及び分岐整流部６１Ａ，６２Ａを設けることにより、電極内部の各微小要素から導電部７及び導電部８に至るまでの抵抗分布を変形例１～３より均一化でき、局所的な大電流発生を相当程度阻止することが可能となる。

以上のように変形例４によれば、負極側最外層集電体１０、正極側最外層集電体１６上において局所的に大きな電流が流れることなく、電流分布のより確実な均一化を図ることができることから、電池セル２０自体の劣化を抑えることができ、ひいては電池セル２０の更なる高寿命化を実現できる。

上述した本実施の形態と同様に、変形例１～４で開示した負極整流部６１は、負極側最外層集電体１０よりも低抵抗となるように構成され、また正極整流部６２は、正極側最外層集電体１６よりも低抵抗となるように構成されている。負極整流部６１における負極側最外層集電体１０に対する相対的な抵抗の調整、及び正極整流部６２における正極側最外層集電体１６に対する相対的な抵抗の調整は、最適な材料の選択を通じて実現するようにしてもよい。

例えば負極側最外層集電体１０に使用される材料が金属材料である場合には、負極整流部５を構成する材料は、その負極側最外層集電体１０に使用される金属材料の抵抗値よりも低い物性からなる材料を選択するようにしてもよい。同様に正極側最外層集電体１６に使用される材料が金属材料である場合には、正極整流部６２を構成する材料は、その正極側最外層集電体１６に使用される金属材料の抵抗値よりも低い物性からなる材料を選択するようにしてもよい。

また、負極整流部６１及び負極側最外層集電体１０に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、負極整流部６１を構成する材料は、その負極側最外層集電体１０よりも低抵抗となるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。同様に正極整流部６及び正極側最外層集電体１６に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、正極整流部６２を構成する材料は、その正極側最外層集電体１６よりも低抵抗となるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。

なお、負極整流部６１及び正極整流部６２の抵抗の調整は、上述した材料の選択による方法以外に、断面積や長さなど、抵抗値に影響を及ぼす形状を予め調整することにより実現するようにしてもよい。

また、負極整流部６１は、負極側最外層集電体１０よりも低抵抗の材料からなり、負極整流部６１における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低い構成を有してもよい。同様に、正極整流部６２は、正極側最外層集電体１６よりも低抵抗の材料からなり、正極整流部６２における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低い構成を有していてもよい。

この場合、負極整流部６１における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、異なる材料が組み合わせて構成され、負極整流部６１における導電部７が入射した箇所に用いられる材料よりも、負極整流部６１における導電部７が入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成するようにしてもよい。同様に、正極整流部６２における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、異なる材料が組み合わせて構成され、正極整流部６２における導電部８が入射した箇所に用いられる材料よりも、正極整流部６２における導電部８が入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成するようにしてもよい。

また、負極整流部６１及び負極側最外層集電体１０に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、負極整流部６１における導電部７が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。同様に、正極整流部６２及び正極側最外層集電体１６に使用される材料が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合には、正極整流部６２における導電部８が入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗値が低くなるように、樹脂集電体に添加される導電性フィラーの材料が選択され、或いは導電性フィラーの添加量が調整されてなるものであってもよい。

また、負極整流部６１及び正極整流部６２の抵抗の調整は、断面積や長さなど、抵抗値に影響を及ぼす形状を予め調整することにより実現するようにしてもよい。

［変形例５］
図１０に、変形例５の二次電池モジュールにおいて、負極整流部５の構造及びその周辺の一部を拡大して模式的に示す。

変形例５では、本実施の形態と同様に、負極側最外層集電体１０上で幅手方向ｙに沿って、導電部７が入射する側の一端部で延在する負極整流部５が設けられている。変形例５では、負極整流部５には、この負極整流部５の内部に電流を流すための複数（図示の例では２３本）の導電線７３が設けられている。各導電線７３は、負極整流部５における導電部７側に位置し導電部７と接続された第１接点７１と、負極整流部５における導電部７から離れた部分に位置し負極側最外層集電体１０と接続された第２接点７２とを接続している。複数の第１接点７１は、負極整流部５の延在方向である幅方向ｙに沿うように並設されている。複数の第２接点７２は、幅方向ｙに沿うように並設されている。第２接点７２の数（図示の例では２３個）は、第１接点７１の数（図示の例では２個）よりも大きい。

ここで、第１接点７１及び第２接点７２は、負極整流部５及び負極側最外層集電体１０が共に金属材料からなるものであれば、スポット溶接又はハンダ付け等により形成された点状の接続部であり、少なくとも一方が樹脂導電材料等の溶接できない材料からなるものであれば、異方性導電膜（ＡＣＦ）等の導電性の粘着剤や接着剤からなる点状の接続部である。

複数の導電線７３について、第２接点７２のうちｙ方向の外側に位置する外側の第２接点７２と、第１接点７１とを接続する外側の導電線７３よりも、外側の第２接点７２よりも幅方向ｙの内側に位置する内側の第２接点７２と、第１接点７１とを接続する中央側の導電線７３の方が、導電線の長さが長い。外側の導電線７３と中央側の導電線７３とで、即ち全ての導電線７３で略同一の電気抵抗値とされている。ここでいう略同一とは、電気抵抗値が完全に同一である場合に限定されるものではなく、電気抵抗値の相違が僅差である場合を含む。

図示は省略するが、図１０と同様に、正極側最外層集電体１６上で幅手方向ｙに沿って、導電部８が入射する側の一端部で延在する正極整流部６が設けられている。変形例５では、この正極整流部６の内部に電流を流すための複数の導電線７３が設けられている。各導電線７３は、正極整流部６における導電部８側に位置し導電部８と接続された第１接点７１と、正極整流部６における導電部８から離れた部分に位置し正極側最外層集電体１６と接続された第２接点７２とを接続している。複数の第１接点７１は、正極整流部６の延在方向である幅方向ｙに沿うように並設されている。複数の第２接点７２は、幅方向ｙに沿うように並設されている。第２接点７２の数は、第１接点７１の数よりも大きい。

負極整流部５と同様に、正極整流部６でも、複数の導電線７３について、第２接点７２のうちｙ方向の外側に位置する外側の第２接点７２と、第１接点７１とを接続する外側の導電線７３よりも、外側の第２接点７２よりもｙ方向の内側に位置する内側の第２接点７２と、第１接点７１とを接続する中央側の導電線７３の方が、導電線の長さが長い。外側の導電線７３と中央側の導電線７３とで、即ち全ての導電線７３で略同一の電気抵抗値とされている。

ここで、第１接点７１及び第２接点７２は、正極整流部６及び正極側最外層集電体１６が共に金属材料からなるものであれば、スポット溶接又はハンダ付け等により形成された点状の接続部であり、少なくとも一方が樹脂導電材料等の溶接できない材料からなるものであれば、異方性導電膜（ＡＣＦ）等の導電性の粘着剤や接着剤からなる点状の接続部である。

変形例５では、負極整流部５及び正極整流部６が全て略同一の電気抵抗値となる複数の導電線７３を有するため、負極整流部５及び正極整流部６の全体に亘って電流を均一に流すことができる。これにより、電池の充放電の際に電流が分布することをより確実に抑制し、電池の劣化を抑制して電池の更なる長寿命化を図ることができる。

なお、変形例５では、本実施の形態で開示した負極整流部５及び正極整流部６に上記した複数の導電線７３を設ける場合を例示したが、変形例１～４の負極整流部６１及び正極整流部６２に上記した複数の導電線７３を設けるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールは、負極集電体、負極活物質層、セパレータ又は固体電解質、正極活物質層及び正極集電体を有する蓄電要素を複数積層されてなる積層型電池を備えた二次電池モジュールであって、
前記積層型電池の両端に位置する最外層集電体と、
前記最外層集電体に接続され、電流を外部に取り出すためのタブと、
前記タブに接続される整流部と、を備え、
前記整流部は、
前記最外層集電体上に、且つ、前記最外層集電体の端部に設けられ、
更に、前記最外層集電体において前記タブが入射する側の辺を第一辺と定義したときに、前記最外層集電体の前記第一辺に沿う方向に延設されている。

上記一実施形態では、前記最外層集電体において前記タブが入射しない側の辺を第二辺と定義したときに、前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有する。

上記一実施形態では、前記整流部は、正極側整流部と負極側整流部とを備え、
前記正極側整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有し、
前記負極側整流部は、前記最外層集電体の中央部において第二辺に沿う方向に延びる中央側第二方向延設部と、を有する。

上記一実施形態では、前記整流部は、正極側及び負極側それぞれに設けられ、
前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有する。

上記一実施形態では、前記整流部は、正極側及び負極側それぞれに設けられ、
前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有し、
更に、前記整流部は、前記最外層集電体の中央部において第二辺に沿う方向に延びる中央側第二方向延設部と、を有する。

上記一実施形態では、前記整流部は、前記第二方向延設部から枝分かれした分岐整流部が複数設けられている。

上記一実施形態では、前記整流部は、
上記最外層集電体よりも低抵抗の材料からなり、
前記整流部における前記タブが入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗が低い構成を有する。

上記一実施形態では、前記整流部は、異なる材料が組み合わせて構成され、
前記整流部における前記タブが入射した箇所に用いられる材料よりも、前記整流部における前記タブが入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成されている。

上記一実施形態では、前記整流部は、その内部に電流を流す導電線を有し、
前記導電線は、
前記整流部におけるタブ側に位置する第１接点と、前記整流部における前記タブ側から離れた部分に位置する第２接点と、を接続し、
前記第２接点の数は、前記第１接点の数より大きい。

上記一実施形態では、前記第２接点は、前記整流部の延在方向に沿うように並設され、
前記第２接点のうち第一辺方向外側に位置する外側第２接点と、前記第１接点と、を接続する外側導電線よりも、
前記外側第２接点よりも第一辺方向内側に位置する内側第２接点と、前記第１接点と、を接続する中央側導電線の方が、導電線の長さが長い。

上記一実施形態では、前記外側導電線の電気抵抗と、前記中央側導電線の電気抵抗とは略同一である。

１ 二次電池モジュール
２ 負極
３ 正極
５，６１ 負極整流部
６，６２ 正極整流部
７、８ 導電部
９ 枠部材
１０ 負極側最外層集電体
１１ 負極集電体
１２ 負極活物質層
１３ セパレータ
１４ 正極活物質層
１５ 正極集電体
１６ 正極側最外層集電体
２０ 各電池セル
２０ 組電池
４１ 負極活物質
４２ 正極活物質
４３ 電解液
４６ 固体電解質
５０ 組電池
６１Ａ，６２Ａ 分岐整流部
７１ 第１接点
７２ 第２接点
７３ 導電線

Claims (11)

1. 負極集電体、負極活物質層、セパレータ又は固体電解質、正極活物質層及び正極集電体を有する蓄電要素を複数積層されてなる積層型電池を備えた二次電池モジュールであって、
   前記積層型電池の両端に位置する最外層集電体と、
   前記最外層集電体に接続され、電流を外部に取り出すためのタブと、
   前記タブに接続される整流部と、を備え、
   前記整流部は、
   前記最外層集電体上に、且つ、前記最外層集電体の端部に設けられ、
   更に、前記最外層集電体において前記タブが入射する側の辺を第一辺と定義したときに、前記最外層集電体の前記第一辺に沿う方向に延設されている、
   ことを特徴とする二次電池モジュール。
2. 前記最外層集電体において前記タブが入射しない側の辺を第二辺と定義したときに、前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有する、
   請求項１に記載の二次電池モジュール。
3. 前記整流部は、正極側整流部と負極側整流部とを備え、
   前記正極側整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有し、
   前記負極側整流部は、前記最外層集電体の中央部において第二辺に沿う方向に延びる中央側第二方向延設部と、を有する、
   請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
4. 前記整流部は、正極側及び負極側それぞれに設けられ、
   前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有する、
   請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
5. 前記整流部は、正極側及び負極側それぞれに設けられ、
   前記整流部は、前記最外層集電体の第一辺に沿う方向に延びる第一方向延設部と、前記最外層集電体の第二辺に沿う方向に延びる第二方向延設部と、を有し、
   更に、前記整流部は、前記最外層集電体の中央部において第二辺に沿う方向に延びる中央側第二方向延設部と、を有する、
   請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
6. 前記整流部は、前記第二方向延設部から枝分かれした分岐整流部が複数設けられている、
   請求項２～５のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
7. 前記整流部は、
   上記最外層集電体よりも低抵抗の材料からなり、
   前記整流部における前記タブが入射した箇所から離れた部分に向かうに従い抵抗が低い構成を有する、
   請求項１に記載の二次電池モジュール。
8. 前記整流部は、異なる材料が組み合わせて構成され、
   前記整流部における前記タブが入射した箇所に用いられる材料よりも、前記整流部における前記タブが入射した箇所から離れた部分に用いられる材料の方が低抵抗材料で構成されている、
   請求項１に記載の二次電池モジュール。
9. 前記整流部は、その内部に電流を流す導電線を有し、
   前記導電線は、
   前記整流部におけるタブ側に位置する第１接点と、前記整流部における前記タブ側から離れた部分に位置する第２接点と、を接続し、
   前記第２接点の数は、前記第１接点の数より大きい
   請求項１～８のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
10. 前記第２接点は、前記整流部の延在方向に沿うように並設され、
    前記第２接点のうち第一辺方向外側に位置する外側第２接点と、前記第１接点と、を接続する外側導電線よりも、
    前記外側第２接点よりも第一辺方向内側に位置する内側第２接点と、前記第１接点と、を接続する中央側導電線の方が、導電線の長さが長い
    請求項９に記載の二次電池モジュール。
11. 前記外側導電線の電気抵抗と、前記中央側導電線の電気抵抗とは略同一である、
    請求項１０に記載の二次電池モジュール。

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