JP4182451B1 - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】円筒型単電池を保持部材に組み付ける際の不測の回転を防止し、組み付け作業効率を向上させ得る構造の組電池を提供すること。
【解決手段】複数の充放電可能な円筒型の単電池１０と、複数の円筒型単電池１０を保持する保持部材２０とを備えた組電池であって、円筒型単電池１０の外周面３２には、周方向に並列した凹凸であって電池長軸方向に畝状に延びる凹凸３４が形成されており、保持部材２０は、凹凸３４にかみ合う溝部２８が内周面２９に形成された複数の電池装着孔２６を備えており、ここで、複数の円筒型単電池１０は各々、保持部材２０の電池装着孔２６に挿入された状態で保持されており、その状態において、単電池外周面３２の凹凸３４と電池装着孔２６の溝部２７とが相互に嵌合するように構成されている。
【選択図】図２
【解決手段】複数の充放電可能な円筒型の単電池１０と、複数の円筒型単電池１０を保持する保持部材２０とを備えた組電池であって、円筒型単電池１０の外周面３２には、周方向に並列した凹凸であって電池長軸方向に畝状に延びる凹凸３４が形成されており、保持部材２０は、凹凸３４にかみ合う溝部２８が内周面２９に形成された複数の電池装着孔２６を備えており、ここで、複数の円筒型単電池１０は各々、保持部材２０の電池装着孔２６に挿入された状態で保持されており、その状態において、単電池外周面３２の凹凸３４と電池装着孔２６の溝部２７とが相互に嵌合するように構成されている。
【選択図】図２
Description
本発明は、組電池に関する。詳細には複数の円筒型単電池を備えた組電池に関する。
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子（物理電池）を単電池とし、該単電池を複数直列接続して成る組電池は高出力が得られる電源として、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
ところで、この種の組電池の中には単電池として円筒型単電池を使用したものがある。円筒型単電池を組電池として使用する場合、その代表的な基本構造の一つとして円筒型単電池（円筒型単電池ケース）の両端または片端に外部端子（典型的にはネジ構造）を締結した電池構造が知られている。この外部端子（典型的にはネジ構造）には、各単電池間を接続する接続用部材（例えばバスバ−）や各単電池を固定するための固定部材（所謂ホルダー）がそれぞれ締結されている。例えば特許文献１には、車両搭載用途の円筒型単電池の一例が開示されている。また、特許文献２には複数の円筒型単電池を備えた組電池の一例が開示されている。
このような円筒型単電池を組電池へ組み付ける際には、外部端子（典型的にはネジ構造の端子）を締結するときに生じる締結トルクによって電池本体（円筒型単電池の本体部分）が一緒に回転しないように回り止め機構を設ける必要がある。従来、この種の回り止め機構としては、電池の回転を防止するための冶具を使用して固定する機構が採用されている。或いは、電池そのものに回り止め機能を付与する方法もある。具体的には外部端子およびその付属部品に回り止め機能を付与する機構が採用されている。
特開２００５−７８８０５号公報
特開２０００−１７３６７６号公報
しかしながら、前者の回り止め機構（電池の回転を防止するための冶具を使用して固定する機構）では、別途専用冶具の設計および作製が必要となることに加えて、組電池の組み付け時における作業工程が増加し、コストアップの要因ともなり得る。さらに、冶具を取り付けるスペースを組電池内に確保する必要があり、組電池の小型化に対する弊害ともなり得る。また、後者の回り止め機構（外部端子およびその付属部品に回り止め機能を付与する機構）では、外部端子およびその付属部品に回り止め機能を付与する分だけ部品点数や部品加工数が増加するため、やはりコストアップの要因ともなり得る。このように、従来の回り止め機構では、組電池の組み付け時における作業工程数や製造コストの点で、なお改善の余地のあるものであった。
本発明は懸かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、円筒型単電池を保持部材に組み付ける際の不測の回転を防止し、組み付け作業効率を向上させ得る構造の組電池を提供することである。
本発明によって提供される組電池は、複数の充放電可能な単電池が電気的に接続されて構成された組電池である。
本発明の組電池は、複数の円筒型の単電池と、複数の円筒型単電池を保持する保持部材とを備えている。円筒型単電池の外周面には、その周方向に並列した凹凸であって電池長軸（長手）方向に畝状に延びる凹凸が形成されている。また、保持部材は、上記単電池外周面の凹凸にかみ合う溝部（即ち凹凸）が内周面に形成された複数の電池装着孔（すなわち単電池の上記外周面凹凸を含む径と略同じサイズの開口形状の装着孔）を備えている。ここで、上記複数の円筒型単電池は各々、上記保持部材の電池装着孔に挿入された状態で保持されており、その状態において、単電池外周面の凹凸と電池装着孔の溝部とが相互に嵌合するように（両者の形状を合わせて噛合わせるように）構成されていることを特徴とする。
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成するために相互に直列接続され得る個々の蓄電素子を指す用語であり、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。
リチウムイオン電池を構成する蓄電素子は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン電池モジュール（電池パックともいう。）は、ここで開示される「組電池」の典型例である。
かかる構成の組電池によれば、円筒型単電池の周方向の回転を規制することができる。
すなわち、円筒型単電池の外周面に所定形状の長軸方向に畝状に延びる凹凸を設け、保持部材側には、上記凹凸と対応する内周面形状の電池装着孔を設け、両者の形状を合わせて単電池を保持部材に組み付けているため、保持部材に対する円筒型単電池の相対的な回転を阻止することができる。
すなわち、円筒型単電池の外周面に所定形状の長軸方向に畝状に延びる凹凸を設け、保持部材側には、上記凹凸と対応する内周面形状の電池装着孔を設け、両者の形状を合わせて単電池を保持部材に組み付けているため、保持部材に対する円筒型単電池の相対的な回転を阻止することができる。
これにより、円筒型単電池の回転によって生じ得る不具合（例えば、円筒型単電池を保持部材にネジ止めする際に円筒型単電池が回転して所望の締付けトルクが得られない等）を回避することができる。その結果、高品質で信頼性の高い組電池を提供することができる。
また、上記構成では、組電池の保持部材に単電池の回り止めとしての機能を付与することができるので、他の部品（例えば単電池を保持部材に締結するためのネジやその付属部品（例えばワッシャー）など）に別途回り止め機構を設けなくてもよく、部品点数の削減や製造工程の簡略化を図ることができる。さらに、単電池の組み付けに関する作業効率も向上する。その結果、製造コストを安価にすることが可能となり、低コストで組電池を提供することができる。
ここで開示される組電池のある好適な一態様において、上記単電池外周面の凹凸は、円筒型単電池の径方向の中心軸に対して非対称な形状（即ち単電池の横断面からみて外周部（外周面）の少なくとも一部が他の外周部（外周面）とは不規則に異なっている形状）に形成されている。このように単電池外周面の凹凸形状に非対称性を持たせることにより、組み付け時の保持部材に対する単電池の向きを所定の方向に揃えることができる。これにより、例えば作業者が特別な注意を払わずとも各単電池を周方向の予め設定された正しい位置や向き（例えば構成単電池のいずれもが同じ向き）に組み付けることができ、その位置決め作業が容易となる。その結果、組電池を組み付ける際の作業効率が向上する。
ここで開示される組電池のある好適な一態様において、円筒型単電池は、正極および負極を構成する電極体を収容する金属製の外装ケースを備えている。このとき、上記単電池外周面の凹凸は、外装ケースの外周面に塑性加工を施すことによって当該外装ケースと一体に形成されることが好ましい。このような塑性加工は、外装ケースの製造時（例えば絞り・しごき加工時）に付帯的に施すことが可能であり、それゆえ単電池外周面の凹凸を作製する際の特別なコストアップは不要となる。
なお、単電池外周面の凹凸は、外周面全域に形成されてもよいし、或いは保持部材と接触する部分（典型的には、電池装着孔に挿入されて当該孔の内周面と対向する表面部分）の外周面に選択的に形成されてもよい。ただし、単電池外周面の全域に凹凸を形成した場合には、当該凹凸から成る表面部を冷却フィラーとして活用することができ、円筒型単電池（延いては組電池）の冷却効率が向上する。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る好適な一実施形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
図１を参照しながら本実施形態の組電池１００の構成について説明する。図１（ａ）は組電池１００の構成を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大図である。
組電池１００は、図１（ａ）に示すように、複数の充放電可能な円筒型の単電池１０が電気的に直列接続されて構成されている。複数の円筒型単電池１０は、互いに平行な姿勢で並列に（図示した例では千鳥状に）配列されている。
円筒型単電池１０は、典型的な円筒型の単電池で使用されるものと同じであればよく、単電池１０の構成は特に制限されない。本実施形態に係る円筒型単電池１０の構成はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる二次電池であるため、高性能な組電池、特に車両搭載用組電池（電池モジュール）を構築することができる。
円筒型単電池１０の両端（円筒型単電池の長手方向の一端及び他端）には、後述する捲回電極体の正極と電気的に接続する正極端子４０および負極と電気的に接続する負極端子４２が設けられている。複数の単電池１０は、それぞれの正極端子４０および負極端子４２が交互に配置されるように一つずつ反転させて配置されており、隣接する単電池１０間において一方の正極端子４０と他方の負極端子４２とが導電性接続具４８（例えばバスバー）によって電気的に接続される。このように各単電池１０を、導電性接続具４８を介して電気的に直列接続することにより、所望する電圧の組電池１００が構築される。
このように配列させた円筒型単電池１０の周囲には、複数の円筒型単電池１０をまとめて保持する保持部材２０が配備される。本実施形態に係る保持部材２０は、単電池１０の長手方向の外側に配置された一対の保持板２２Ａ，２２Ｂと、当該一対の保持板２２Ａ，２２Ｂを架橋するように取り付けられた架橋部材２４とから構成されている。
保持板２２Ａ，２２Ｂは、複数の電池装着孔２６（図３）を備えている。これらの複数の電池装着孔（貫通孔）２６には、円筒型単電池１０の先端部分が挿入され、正極端子４０および負極端子４２が保持板２２Ａ、２２Ｂの外面から外側に突出するように配置される。そして、保持板２２Ａ、２２Ｂの外面に突出した正極端子４０および負極端子４２をナット４４、４６で締め付けることによって、円筒型単電池１０を保持板２２Ａ、２２Ｂに固定することができる。具体的には、正極端子４０および負極端子４２の先端にナット４４、４６を嵌め込み、ナット回しドライバなどの工具をナット４４、４６に係合し、工具からの回転力を伝達することでナット４４、４６を締め付ける。このとき、ナット４４、４６の締結力によって円筒型単電池１０を保持板２２Ａ、２２Ｂに固定することができる。このようにして、複数の円筒型単電池１０は各々、保持板２２Ａ、２２Ｂの電池装着孔（貫通孔）２６に挿入された状態で保持されている。
なお、円筒型単電池１０を保持板２２Ａ，２２Ｂに固定する際に、同時に導電性接続具４８を保持板２２Ａ，２２Ｂに固定してもよい。すなわち、保持板２２Ａ，２２Ｂとナット４４、４６との間に導電性接続具４８を介在させてナット４４、４６を締め付けることができる。或いは、ナット４４、４６の上から導電性接続具４８を介して別のナットが締結されてもよい。なお、本実施形態のナット４４、４６は、金属製材料から構成されており、正極外部端子および負極外部端子としての機能も有している。
さらに図２〜図４を加えて、組電池１００の構成、特に円筒型単電池１０の構成と、保持板２２Ａの構成について説明する。図２（ａ）は、円筒型単電池１０の先端部分を拡大した要部拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の正面模式図である。図３は、保持板２２Ａの電池装着孔２６周辺を拡大した正面模式図である。図４は、外装ケース３０の凹凸３４と電池装着孔２６の溝部２８との位置関係を説明するための正面模式図であり、部材の一部（例えばナット４４，４６等）は省略化して示している。
円筒型単電池１０は、図２に示すように、正極および負極を備える電極体（図示せず）と、該電極体および電解質を収容する外装ケース３０と、外装ケース３０の一方の先端部分から外側に突出した正極端子４０および他方の先端部分から外側に突出した負極端子（図２には示さず）とを備える。
本実施形態の電極体は、典型的な組電池に装備される単電池と同様、所定の電池構成材料（正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等）から構成されている。ここでは電極体として後述する捲回電極体が用いられている。
外装ケース３０は、上述した捲回電極体を収容し得る円筒形状を有している。また、外装ケース３０は、その外周面３２に周方向に並列した凹凸３４であって各凹凸が電池長軸方向に畝状に延びる凹凸３４を有している。すなわち、外装ケース３０の外周面３２には、周方向に凸部３４ａと凹部３４ｂが交互に連続して形成された凹凸３４が設けられている。本実施形態に係る凸部３４ａと凹部３４ｂとから成る凹凸は、円筒型単電池１０の長軸（長手）方向に一方の端部から他方の端部まで延びる畝状（直線状）の凹凸である。
外装ケース３０の材質は、典型的な電池で使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、組電池自体の軽量化の観点から薄い金属製ケースが使用され得る。なお、外装ケース３０が金属材料（特にアルミニウムまたはアルミニウム合金）の場合には、外装ケース３０の外形を金属板の絞り・しごき加工により容易に形成することができる。その際、上述した凹凸３４は、塑性加工によって当該外装ケース３０と一体的に形成することができる。
一対の保持板２２Ａ、２２Ｂは、その一方（２２Ａ）について図３に示すように、上述した単電池外周面の凹凸３４（図２（ｂ））に対応してかみ合うように溝部２８が内周面２９に形成された電池装着孔（貫通孔）２６を複数備える。すなわち、保持板２２Ａの電池装着孔２６は、その開口形状が単電池外周面の凹凸形状（凸部３４ａおよび凹部３４ｂ（図２（ｂ）））と略同じになるように形成されている。本実施形態の溝部２８は、円筒型単電池１０の長手方向に沿った直線状の縦溝である。
上記構成の保持板２２Ａ、２２Ｂに円筒型単電池１０を固定する際には、単電池外周面の凹凸３４と電池装着孔２６の溝部２８との形状を合わせて挿入する必要がある。すなわち、図４に示すように、凹凸３４の凸部３４ａが電池装着孔２６の溝部２８に対向し得る位置関係となるように円筒型単電池１０の周方向の向きを適宜調整しつつ、円筒型単電池１０は電池装着孔２６に挿入される。上記構成では、円筒型単電池１０を電池装着孔２６に挿入した状態において、単電池外周面の凹凸３４と電池装着孔の内周面２９（溝部２８）とが相互に嵌合するので、保持板２２Ａに対する円筒型単電池１０の相対的な回転（円筒型単電池１０の周方向の回転）を阻止することができる。
これにより、例えば円筒型単電池１０を、ナット４４，４６を介して保持板２２Ａ、２２Ｂに固定する際に、円筒型単電池１０が回転して所望の締付けトルクが得られない事態を回避することができる。あるいは、各単電池間の導電性接続具４８を、ナット４４，４６を介して円筒型単電池１０に取り付ける際に、円筒型単電池が回転して導電性接続具４８が損傷する事態を回避することができる。その結果、高品質で信頼性の高い組電池を提供することができる。
また、上記構成では、組電池１００の保持板２２Ａ、２２Ｂに当該単電池の回り止めとしての機能を付与することができるので、他の部品（例えば保持板２２Ａ、２２Ｂに単電池１０を締結するためのナット４４，４６やその付属部品（例えばワッシャー）等）に別途回り止め機構を設けなくてもよく、部品点数の削減や製造工程の簡略化を図ることができる。そのため、作業効率の向上と製造コストの低減が実現され、結果としてより安価に組電池を提供することが可能となる。
さらに、本実施形態では、単電池外周面の凹凸３４は、金属製外装ケース３０の外周面に塑性加工を施すことによって当該外装ケース３０と一体に形成されている。このような塑性加工は、外装ケース３０の製造時（例えば絞り・しごき加工時）に付帯的に施すことが可能であり、それゆえ凹凸３４を作製する際の特別なコストアップは不要となる。
なお、直線状に形成された凹凸３４の寸法を例示すると、凸部３４ａの幅は０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度であり、凹部３４ｂの幅は０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、深さは０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ程度とすることができるが、これらの凹凸形状の寸方は組電池１００の規格や用途、使用条件などにあわせて適宜変更することができる。また、単電池外周面の凹凸３４の数は一つであってもよく、２〜１０以下の凹凸の繰り返しであってもよい。本実施形態のように、複数の繰り返された凹凸３４を単電池の外周面全体に形成することが好ましい。凹凸３４を複数設けることにより、単電池外周面の凹凸３４と電池装着孔の溝部２８との嵌合が一層強固なものとなり、円筒型単電池１０の周方向の回転を確実に防止することができる。
なお、単電池外周面の凹凸３４は、円筒型単電池１０を電池装着孔２６に挿入した状態において、電池装着孔２６の内周面と接触し得る単電池の一部（典型的には本実施形態のような長軸方向の端部）の外周面に形成されていればよく、それゆえに、単電池の外周面の全域に凹凸を設けてもよいし、或いは単電池の両端部分に選択的に形成することも可能である。ただし、単電池の外周面全域に凹凸を形成した場合には、当該凹凸を冷却フィラーとして活用することができ、円筒型単電池（延いては組電池）の冷却効率が向上する。
続いて、図５〜図７を参照しながら、本発明の別の実施形態を説明する。当該実施形態の組電池では、単電池外周面の凹凸３４が非対称な形状となるように形成されている点において上述の組電池１００とは異なる。組電池１００と同一の構成部材には同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。
この実施形態の単電池１１０の外装ケース１３０の外周面１３２に形成された凹凸１３４では、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、他の凸部１３４ａよりも不規則的に背が高い（即ち径方向外側に突出した）突出凸部１３５を一つだけ含んでいる。そのため、凹凸１３４は、円筒型単電池１１０の径方向の中心軸Ａに対して（即ち電池横断面において）非対称な形状となっている。他方、図６に示すように、保持板２２Ａの電池装着孔１２６の内周面１２９には、上述した非対称な凹凸１３４（図５（ｂ））にかみ合うように、他の溝部１２８よりも溝の深さが深くなった深溝部１２７が一つだけ形成されている。
上記構成の保持板１２２Ａに円筒型単電池１１０を固定する際には、凹凸１３４中の突出凸部１３５と電池装着孔２６内周面１２９の深溝部１２７との形状を特に合わせて挿入する必要がある。すなわち、図７に示すように、突出凸部１３５が電池装着孔２６の深溝部１２７に対向し得る位置関係となるように円筒型単電池１１０の周方向の向きを適宜調整しつつ、円筒型単電池１１０は、保持板１２２Ａの電池装着孔１２６に挿入されることとなる。
このように単電池外装ケース１３０の外周面１３２の凹凸１３４に非対称性を持たせることにより、組み付け時の保持板１２２Ａに対する各単電池１１０の向きを一方向に揃えることができる。この構成は、図５に示すように正極端子１４０の形成位置が、円筒型単電池１１０の径方向の中心軸Ａに対して偏っているような場合（即ち、特に装着時の電池の向きに注意を払う必要がある場合）に特に有用である。すなわち、正極端子１４０の形成位置が中心からズレている場合には、保持板１２２Ａに対する各単電池１１０の取り付け方向を一方向に揃える必要があるが、上記構成では、例えば作業者が特別な注意を払わずとも各単電池１１０を周方向の同じ位置に組み付けることができ、その位置決め作業が容易となる。その結果、組電池を組み付ける際の作業効率が向上する。
なお、単電池外周面の凹凸が非対称な形状となるのであれば、保持板１２２Ａに対する各単電池１１０の向きを一様に揃えることができ、それゆえ上述した凹凸１３４の形状だけに限られない。例えば背が高い突出凸部を非対称となるように設ける代わりに、断面形状が他の凸部とは異なる凸部（不規則形状部）を非対称となるように形成してもよい。
なお、上述した例では、主として単電池の正極側の構成について説明してきたが、負極側の構成についても同様である。
続いて上記実施形態で使用され得る円筒型単電池１０、１１０の構成及び単電池１０、１１０を構成する各材料などについて詳述する。本実施形態に係る組電池１００は、充放電可能な二次電池を単電池１０、１１０とし、そのような単電池１０、１１０を複数個直列に接続して成る組電池１００であればよく、単電池１０、１１０の構成は特に制限されない。単電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が本発明の実施に好適な単電池の構成として挙げられる。
また、上述したように円筒型単電池１０、１１０は正極および負極を備える電極体と、該電極体および電解質を収容する外装ケース３０、１３０とを備える。外装ケース３０、１３０内に収容される捲回電極体の構成について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、シート状正極（以下「正極シート」という。）とシート状負極（以下「負極シート」という。）を計２枚のシート状セパレータ（以下「セパレータシート」という。）と共に積層し、さらに当該正極シートと負極シートとをややずらしつつ捲回した捲回電極体である。
かかる捲回電極体の捲回方向に対する横方向において、上記のとおりにややずらしつつ捲回された結果として、正極シートおよび負極シートの端の一部がそれぞれ捲回コア部分（即ち正極シートの正極活物質層形成部分と負極シートの負極活物質層形成部分とセパレータシートとが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（即ち正極活物質層の非形成部分）および負極側はみ出し部分（即ち負極活物質層の非形成部分）には、正極リード端子および負極リード端子がそれぞれ付設されており、それぞれ、上述の正極端子４０および負極端子４２と電気的に接続される。
なお、かかる捲回電極体を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シートは長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等が挙げられる。例えば、長さ２〜１０ｍ、幅８〜３０ｃｍ、厚さ５〜２０μｍ（例えば１５μｍ）程度のアルミニウム箔を集電体として使用し、その表面の所定領域に常法によってニッケル酸リチウムを主体とするリチウムイオン電池用正極活物質層（例えばニッケル酸リチウム８８質量％、アセチレンブラック１０質量％、ポリテトラフルオロエチレン１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な正極シートが得られる。
一方、負極シートは長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、長さ２〜１０ｍ、幅８〜３０ｃｍ、厚さ５〜２０μｍ（例えば１０μｍ）程度の銅箔を使用し、その表面の所定領域に常法によって黒鉛を主体とするリチウムイオン電池用負極活物質層（例えば黒鉛９８質量％、スチレンブタジエンラバー１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な負極シートが得られる。
また、正負極シート間に使用される好適なセパレータシートとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、長さ２〜１０ｍ、幅８〜３０ｃｍ、厚さ５〜３０μｍ（例えば２５μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。
続いて、外装ケース３０、１３０内に上記捲回電極体と共に収容される電解質の構成について説明する。本実施形態の電解質は例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩である。本実施形態では、適当量（例えば濃度１M）のＬｉＰＦ６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）のような非水電解液に溶解して電解液として使用している。
捲回電極体を外装ケース３０、１３０に収容するとともに、上記電解液を注入して封止することによって本実施形態の円筒型単電池１０、１１０は構築される。そして、単電池１０、１１０を所定の方向（本実施形態では並列）に配列し、当該単電池１０、１１０を保持部材２０で固定した後、さらに収容ケース（図示せず）に収容することによって本実施形態の組電池１００は構築される。
本実施形態に係る組電池１００は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。従って、本発明では、図８に模式的に示すように、かかる組電池１００を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）１を提供することができる。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、自動車等の車両に搭載する場合、より多くの単電池が直列に接続され得ると共に、組電池の主要部（単電池群、等）を保護するための外装カバー、車両の所定部位に当該組電池を固定するための部品、複数の組電池（電池モジュール）を相互に連結するための部品等が装備され得るが、このような装備の有無は本発明の技術的範囲を左右するものではない。
１ 車両
１０、１１０ 円筒型単電池
２０ 保持部材
２２Ａ、２２Ｂ、１２２Ａ 保持板
２４ 架橋部材
２６、１２６ 電池装着孔
２８、１２８ 溝部
２９、１２９ 内周面
３０、１３０ 外装ケース
３２、１３２ 外周面
３４、１３４ 凹凸
３４ａ、１３４ａ 凸部
３４ｂ、１３４ｂ 凹部
４０、１４０ 正極端子
４２ 負極端子
４４、４６ ナット
４８ 接続具
１００ 組電池
１２７ 深溝部
１３５ 突出凸部
Ａ 中心軸
１０、１１０ 円筒型単電池
２０ 保持部材
２２Ａ、２２Ｂ、１２２Ａ 保持板
２４ 架橋部材
２６、１２６ 電池装着孔
２８、１２８ 溝部
２９、１２９ 内周面
３０、１３０ 外装ケース
３２、１３２ 外周面
３４、１３４ 凹凸
３４ａ、１３４ａ 凸部
３４ｂ、１３４ｂ 凹部
４０、１４０ 正極端子
４２ 負極端子
４４、４６ ナット
４８ 接続具
１００ 組電池
１２７ 深溝部
１３５ 突出凸部
Ａ 中心軸
Claims (5)
- 複数の充放電可能な円筒型の単電池と、
前記複数の円筒型単電池を保持する保持部材と、
を備えた組電池であって、
前記円筒型単電池の外周面には、その周方向に並列した凹凸であって電池長軸方向に畝状に延びる凹凸が形成されており、
前記保持部材は、前記単電池外周面の凹凸にかみ合う溝部が内周面に形成された複数の電池装着孔を備えており、
ここで、前記複数の円筒型単電池は各々、前記保持部材の電池装着孔に挿入された状態で保持されており、その状態において、前記単電池外周面の凹凸と前記電池装着孔の溝部とが相互に嵌合するように構成されていることを特徴とする、組電池。 - 前記単電池外周面の凹凸は、前記円筒型単電池の径方向の中心軸に対して非対称な形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の組電池。
- 前記円筒型単電池は、正極および負極を構成する電極体を収容する金属製の外装ケースを備えており、
前記単電池外周面の凹凸は、前記外装ケースの外周面に塑性加工を施すことによって当該外装ケースと一体に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の組電池。 - 前記単電池外周面の凹凸は、前記円筒型単電池の外周面全域に形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の組電池。
- 請求項１から４のいずれか一つに記載の組電池を備える車両。
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