JP4483162B2

JP4483162B2 - 積層型電池、組電池、電池モジュール並びに電気自動車

Info

Publication number: JP4483162B2
Application number: JP2002242104A
Authority: JP
Inventors: 泰成久光; 孝昭安部; 孝憲伊藤; 修嶋村; 崇実齋藤; 英明堀江; 浩菅原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP2004079481A; US7282297B2; US20040038124A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電要素と電解質とを密封する電池外装に金属複合フィルムを用い、この電池外装の端縁から正極タブ及び負極タブを外部に引き出した構造の積層型電池、及びこの積層型電池を用いた組電池、電池モジュール、並びに電気自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となっている中で、電気を動力源とする電気自動車やエンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギー密度、高出力密度となる高出力型電池の開発が産業上重要な位置を占めている。
【０００３】
このような高出力型電池としては、例えばリチウムイオン電池があり、なかでも平板状の正極板と負極板とをセパレータを介在させつつ積層した積層型電池がある。
【０００４】
この積層型電池としては、例えば特開２０００−２００５８５号公報に開示されるように、金属フィルムと高分子フィルムとを積層してなるラミネートフィルム（本明細書においては、金属複合フィルムと称する。）を電池外装として用いたものが提案されている。この積層型電池は、略長方形の平面形状を有する正極板、負極板及びセパレータ等で構成した発電要素を電解質と共に金属複合フィルムよりなる電池外装にて密封し、発電要素の正極板に接続された正極タブと負極板に接続された負極タブとを電池外装の端縁から外部に引き出した構造とされている。
【０００５】
以上のような構造の積層型電池は、電池外装として金属缶を用いたものに比べて、軽量化や薄型化が容易であるといった利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような構造の積層型電池では、発電要素の正極板に接続された正極タブ及び負極板に接続された負極タブは、密封性の確保等の観点から、金属複合フィルムよりなる電池外装の短辺側の端縁から外部に引き出すようにしたものが一般的である。
【０００７】
しかしながら、近年では、電池容量の大容量化を実現すべく正極板や負極板の面積が大面積化される傾向にあり、このように正極板や負極板の面積が大きくなった場合、これら正極板や負極板の中心から正極タブや負極タブの端部までの電気伝導パスの長さが、積層型電池の内部抵抗に大きく影響してくることになる。このため、従来の積層型電池のように、正極タブ及び負極タブを電池外装の短辺側の端縁から外部に引き出す構造とすると、電気伝導パスの長さが長くなることに起因して内部抵抗が大きくなり、このことが高出力化を阻害する要因となるといった問題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みてなされたものであり、内部抵抗を低減させて高出力化を図ることができる積層型電池、及びこの積層型電池を用いた組電池、電池モジュール、並びに電気自動車を提供することを目的としている。
【０００９】
かかる目的を達成すべく創案された本発明は、正極板と負極板とがセパレータを介して順次積層された略長方形の平面形状を有する発電要素と、電解質とを、発電要素に対応した形状の金属複合フィルムよりなる電池外装にて密封し、発電要素の正極板に接続された正極タブと発電要素の負極板に接続された負極タブとを、電池外装の端縁より外部に引き出してなる積層型電池において、略長方形の平面形状を有する正極タブ及び負極タブを、発電要素の長辺より短く、短辺よりも長い辺で発電要素の長辺側と接続し、電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出すようにした。
【００１０】
また、以上のような構成の積層型電池を単電池とし、この単電池、又はこの単電池が複数個電気的に並列に接続されてなる電池群を、複数個電気的に直列に接続して組電池を構成するようにした。
【００１１】
また、以上のような組電池を複数個電気的に接続し、これら電気的に接続された複数個の組電池をモジュールケースに収納して電池モジュールを構成するようにした。
【００１２】
また、駆動輪を駆動する駆動モータの電源として、以上のような電池モジュールを用いて電気自動車を構成するようにした。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係る積層型電池によれば、正極タブ及び負極タブを電池外装の短辺側の端縁から外部に引き出した場合に比べて、正極板や負極板の中心から正極タブや負極タブの端部までの電気伝導パスの長さを短くすることができると共に、その電気伝導パスの幅を広くすることができるので、内部抵抗を低減させて高出力化を図ることができる。
【００１４】
また、このような積層型電池を用いた組電池や電池モジュールは高い出力が得られるので、様々な用途に用いることができ、この電池モジュールを搭載した電気自動車は高い走行性能を発揮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明を適用した積層型電池の一例を図１乃至図３に示す。図１は本例の積層型電池１の外観を示す斜視図であり、図２はこの積層型電池１の平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
本例の積層型電池１は、これら図１乃至図３に示すように、発電要素として積層電極２を備え、この積層電極２が、電池外装３を構成する１対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの中央部間に配置されて、これら１対の金属複合フィルム３ａ，３ｂによって厚み方向に挟み込むようにして、電解質と共に密封された構造となっている。
【００１８】
発電要素としての積層電極２は、図３に示すように、複数枚の正極板２Ａ及び負極板２Ｂがセパレータ２Ｃを介在しつつ順次積層されてなるものであり、図２に示すように、その平面形状は略長方形とされている。この積層電極２を構成する各正極板２Ａは、正極リード４を介して一方の電極端子としての正極タブ５に接続されている。また、積層電極２を構成する各負極板２Ｂは、負極リード６を介して他方の電極端子としての負極タブ７に接続されている。
【００１９】
前記正極リード４及び負極リード６はそれぞれ金属箔で形成されている。具体的には、例えば、正極リード４はアルミニウム箔より形成され、負極リード６は銅箔より形成される。そして、積層電極２の各正極板２Ａより引き出された正極リードが重ね合わされて、溶接等の手法により正極タブ５に接合され、また、各負極板２Ｂより引き出された負極リード６が重ね合わされて、溶接等の手法により負極タブ７に接合されている。
【００２０】
また、前記正極タブ５及び負極タブ７はそれぞれ金属板で形成されている。具体的には、例えば、正極タブ５はアルミニウム板より形成され、負極タブ７はニッケル板より形成される。そして、これら正極タブ５及び負極タブ７は、電池外装３の端縁より外部に引き出されて、それぞれ正極端子及び負極端子とされている。
【００２１】
電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂは、例えば、アルミニウム等よりなる金属層を基材とし、この金属層の内側にＰＥ（ポリエチレン）又はＰＰ（ポリプロピレン）等よりなる高分子樹脂層がコーティングされ、かつ前記金属層の外側にナイロン保護層が接着されてなる。これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂは、積層電極２の形状に対応させて、この積層電極２よりも若干大きめの長方形のシート状に成形されており、これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂのうちの一方の金属複合フィルム３ａは、その中央部に積層電極２を収納する凹部８が設けられたカップ状とされ、他方の金属複合フィルム３ｂは、前記凹部８の開口部を覆うように平坦状とされている。
【００２２】
そして、積層型電池１を作製する際には、一方の金属複合フィルム３ａに設けられた凹部８内に積層電極２を電解質と共に収納した状態で、この凹部８を覆うように平坦状の他方の金属複合フィルム３ｂを配置して、これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの外周部を熱融着する。これにより、積層電極２が電解質と共に電池外装３によって密封された構造とされる。
【００２３】
以上のような構造を基本構造とした上で、本例の積層型電池１においては、図１及び図２に示すように、積層電極２の各正極板２Ａに正極リード４を介して接続された正極タブ５と、積層電極２の各負極板２Ｂに負極リード６を介して接続された負極タブ７とが、それぞれ電池外装３の長辺側の端縁から電池外装３の外部に引き出されている点を特徴としている。すなわち、本例の積層型電池１では、従来この種の積層型電池において電池外装の短辺側の端縁から外部に引き出されていた正極タブ及び負極タブを、電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出すようにしている。
【００２４】
以上のように、正極タブ５及び負極タブ７を電池外装３の長辺側の端縁から電池外装３の外部に引き出すようにした場合、電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの熱融着される外周部において、これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂ間に正極タブ５或いは負極タブ７が介在する領域が大きくなる。このため、これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂのシール性、すなわち電池外装３の密封性の低下が懸念されるが、本例の積層型電池１においては、図２及び図３に示すように、熱融着部分に配置される正極タブ５及び負極タブ７の一部に樹脂シート９を巻き付けて、正極タブ５或いは負極タブ７が介在する部分では、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが樹脂シート９と一体に熱融着されるようにしている。これにより、正極タブ５及び負極タブ７周囲における熱融着時の溶着性、ひいては電池外装３の密封性が確保されるようになっている。
【００２５】
ここで、正極タブ５及び負極タブ７を電池外装３の長辺側の端縁から外部に引き出すようにした本例の積層型電池１の優位性について、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。なお、図４（ａ）は、正極タブ５及び負極タブ７が電池外装３の長辺側の端縁から引き出された本例の積層型電池１を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、基本構造を本例の積層型電池１と同様としながら、正極タブ５及び負極タブ７が電池外装３の短辺側の端縁から引き出された比較例を模式的に示す平面図である。
【００２６】
以上のような構造の積層型電池１では、その内部抵抗が、積層電極２を構成する正極板２Ａや負極板２Ｂの中心Ｐから正極タブ５や負極タブ７の端部に至るまでのパス（電気伝導パス）の長さや幅に大きく依存し、この電気伝導パスの長さが短くなるほど内部抵抗が小さくなると共に、電気伝導パスの幅が大きくなるほど内部抵抗が小さくなる。ここで、図４（ａ）に示す本例の積層型電池１は、正極タブ５及び負極タブ７を電池外装３の長辺側の端縁から外部に引き出すようにしているので、電気伝導パスの長さＬ１が、図４（ｂ）に示す比較例における電気伝導パスの長さＬ２に比べて短くなっている。また、本例の積層型電池１における電気伝導パスの幅Ｗ１は、比較例における電気伝導パスの幅Ｗ２に比べて大きくなっている。したがって、本例の積層型電池１では、正極タブ５及び負極タブ７を電池外装３の短辺側の端縁から外部に引き出した比較例に比べて、内部抵抗の低減が図られ、高出力化が実現されることになる。
【００２７】
また、本例の積層型電池１においては、その内部抵抗が低減されることで、正極タブ５や負極タブ７の温度上昇も抑制されることになる。このように、正極タブ５や負極タブ７の温度上昇が抑制されることは、特に電池外装３に金属複合フィルム３ａ，３ｂを用いた本例の積層型電池１においては、耐久性や信頼性を確保する上で有利である。
【００２８】
すなわち、本例の積層型電池１において電池外装３を構成する金属複合フィルム３ａ，３ｂは、上述したように金属層の内側に高分子樹脂層がコーティングされた構造となっているので、正極タブ５や負極タブ７の温度が過剰に上昇すると、金属複合フィルム３ａ，３ｂの高分子樹脂層が溶融して金属層が露出し、この金属複合フィルム３ａ，３ｂの金属層と、正極タブ５や負極タブ７或いは正極リード４や負極リード６との間で電気的短絡が生じてしまう場合がある。しかしながら、本例の積層型電池１では、以上のように、正極タブ５及び負極タブ７を電池外装３の長辺側の端縁から外部に引き出すことによって内部抵抗の低減が図られ、正極タブ５や負極タブ７の温度上昇が有効に抑制されるので、以上のような問題を未然に回避することができる。
【００２９】
以上のような本例の積層型電池１は、例えばリチウムイオン二次電池としての適用が可能である。この場合、積層電極２の正極板２Ａを形成している正極の正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物、具体的には一般式LiNi1-xMxO2（但し、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Co,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。）で表せる化合物を含有する。
【００３０】
また、正極はリチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質を含有することも可能である。リチウムニッケル複合酸化物以外の正極活物質としては、例えば一般式LiyMn2-zM'zO4（但し、0.9≦y≦1.2、0.01≦z≦0.5であり、M'はFe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。）で表される化合物であるリチウムマンガン複合酸化物等が挙げられる。
【００３１】
また、一般式LiCo1-xMxO2（但し、0.01≦x≦0.5であり、MはFe,Ni,Mn,Cu,Zn,Al,Sn,B,Ga,Cr,V,Ti,Mg,Ca,Srの少なくとも一つである。）で表せる化合物を含有する。
【００３２】
リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物リチウムコバルト複合酸化物等は、例えばりチウム、ニッケル、マンガン、コバルト等の炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気中において600〔℃〕〜1000〔℃〕の温度範囲で焼成することにより得られる。なお、出発原料は炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸化物、硝酸塩、有機酸塩等からも同様に合成可能である。
【００３３】
なお、リチウムニッケル複合酸化物やリチウムマンガン複合酸化物等の正極活物質の平均粒径は、30μm以下であることが好ましい。
【００３４】
また、積層電極２の負極板２Ｂを形成している負極活物質としては、比表面積が0.05〔m²/g〕以上、２〔m²/g〕以下の範囲であるものを使用する。負極活物質の比表面積が0.05〔m²/g〕以上、２〔m²/g〕以下の範囲であることにより、負極表面上におけるＳＥＩ層の形成を十分に抑制することができる。
【００３５】
負極活物質の比表面積が0.05〔m²/g〕未満である場合、リチウムの出入り可能な場所が小さすぎるため、充電時において負極活物質中にドープされたリチウムが放電時において負極活物質中から十分に脱ドープされず、充放電効率が低下する。一方、負極活物質の比表面積が２〔m²/g〕を越える場合、負極表面上におけるＳＥＩ層の形成を制御することが困難である。
【００３６】
具体的な負極活物質としては、対リチウム電位が2.0V以下の範囲でリチウムをドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば何れも使用可能であり、具体的には難黒鉛化性炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解黒鉛類、ピッチコークスやニードルコークスや石油コークス等のコークス類、グラファイト、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック等の炭素質材料を使用することが可能である。
【００３７】
また、リチウムと合金を形成可能な金属、およびその合金も使用可能であり、具体的には、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化スズ等の比較的低電位でリチウムをドープ・脱ドープする酸化物やその窒化物、３Ｂ族典型元素の他、SiやSn等の元素、または例えばMxSi、MxSn（但し、式中MはSiまたはSnを除く1つ以上の金属元素を表す。）で表されるSiやSnの合金等を使用することができる。これらの中でも、特にSiまたはSi合金を使用することが好ましい。
【００３８】
さらに、電解質としては、電解質塩を非水溶媒に溶解して調製される液状のいわゆる電解液であってもよいし、電解質塩を非水溶媒に溶解した溶液を高分子マトリクス中に保持させたポリマーゲル電解質であってもよいし、電解質塩を高分子中に溶解させたポリマー電解質であってもよい。
【００３９】
非水電解質としてポリマーゲル電解質を用いる場合、使用する高分子材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。また、ポリマー電解質を用いる場合は、ポリエチレンオキシド（PEO）系ポリマー等が挙げられる。
【００４０】
非水溶媒としては、この種の非水電解質二次電池においてこれまで使用されている非水溶媒であれば何でも使用可能であり、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2-ジメトキシエタン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられる。なお、これらの非水溶媒は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４１】
特に、非水溶媒は不飽和カーボネートを含有することが好ましく、具体的には、ビニレンカーボネート、エチレンエチリデンカーボネート、エチレンイソプロプロピリデンカーボネート、プロピリデンカーボネート等を含有することが好ましい。また、これらの中でも、ビニレンカーボネートを含有することが最も好ましい。非水溶媒として不飽和カーボネートを含有することにより、負極活物質に生成するＳＥＩ層の性状に起因する効果が得られ、耐過放電特性がより向上すると考えられる。
【００４２】
また、この不飽和カーボネートは電解質中に0.05重量％以上、5重量％以下の割合で含有されることが好ましく、0.5重量％以上、3重量％以下の割合で含有されることが最も好ましい。不飽和カーボネートの含有量を上記範囲とすることで、初期放電容量が高く、エネルギー密度の高い非水二次電池となる。
【００４３】
電解質塩としては、イオン伝導性を示すリチウム塩であれば特に限定されることはなく、例えばLiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr、CH3SO3Li、CF3SO3Li等が使用可能である。これらの電解質塩は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いることも可能である。
【００４４】
なお、以上は本発明の積層型電池１をリチウムイオン二次電池に適用した場合を例に挙げて具体的に説明したが、本発明はリチウムイオン二次電池に限らず、同様の構成となる他の電池に対しても有効に適用可能である。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明を適用した積層型電池の他の例を図５を参照して説明する。図５は本例の積層型電池１０の外観を示す斜視図である。
【００４６】
本例の積層型電池１０は、図５に示すように、電池外装３の長辺側の端縁から外部に引き出された正極タブ５及び負極タブ７に、電池外装３の長辺側の端縁と重なる部分に位置して開口孔１１をそれぞれ設けることによって、電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂのシール性、すなわち電池外装３の密封性を更に向上させるようにした点を特徴としている。なお、この積層型電池１０におけるその他の構成については、上述した第１の実施形態の積層型電池１と同様であるので、これら同様の部分については図５中で同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００４７】
本例の積層型電池１０において、正極タブ５及び負極タブ７に設けられる開口孔１１の形状は、どのような形状であってもよい。また、開口孔１１の数も任意に設定可能であり、正極タブ５及び負極タブ７の厚みや長さ、電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの熱融着特性等に応じて、電池外装３の密封性が確実に達成できる数の開口孔１１を正極タブ５及び負極タブ７に設けるようにすればよい。
【００４８】
以上のような積層型電池１０を作製する際には、正極タブ５及び負極タブ７に予めパンチング等の手法によって開口孔１１を穿設しておく。そして、開口孔１１が穿設された正極タブ５及び負極タブ７を積層電極の正極板及び負極板（図５においては図示せず）にそれぞれ接続し、これら正極タブ５及び負極タブ７が接続された積層電極を電解質と共に、電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂ間に配置する。このとき、正極タブ５及び負極タブ７の開口穴１１が穿設された部分が、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの端縁、すなわち電池外装３の端縁と重なるようにする。そして、このような状態とした上で、電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの外周部を熱融着する。
【００４９】
これにより、開口孔１１が形成された部分では、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが、これらの間に正極タブ５や負極タブ７が実質的に介在していない状態で熱融着されることになり、これら金属複合フィルム３ａ，３ｂの熱融着時の溶着性、ひいては電池外装３の密封性を更に向上させることが可能となる。
【００５０】
以上のように、本例の積層型電池１０では、正極タブ５及び負極タブ７が電池外装３の長辺側の端縁から外部に引き出されることで高出力化が実現されることに加えて、正極タブ５及び負極タブ７に開口孔１１が設けられ、この開口孔１１が設けられた部分にて電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが熱融着されることで、電池外装３の密封性の更なる向上が図られる。したがって、この積層型電池１０では、電池外装３の密封性の低下に起因する電解液の漏洩等の問題を長期に亘って有効に抑制して、耐久性の向上を実現することができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明を適用した積層型電池を用いて構成される組電池について、図６及び図７を参照して説明する。図６は本発明を適用した積層型電池（上述した積層型電池１又は積層型電池１０）を単電池２０とし、複数の単電池２０を電気的に直列接続して構成した組電池２１の模式図であり、図７は複数の単電池２０を電気的に並列接続して単電池群２２とし、複数の単電池群２２を電気的に直列接続して構成した組電池２３の模式図である。
【００５２】
図６に示す組電池２１は、複数の単電池２０がその厚み方向に重ね合わされ一体化されてなる。これら組電池２１を構成する各単電池２０は、隣接する単電池２０同士で正極タブ５及び負極タブ７の向きが交互に互い違いとなるように重ね合わされる。そして、厚み方向の両側にそれぞれ他の単電池２０が重ね合わされている単電池２０に注目したときに、この単電池２０の正極タブ５が、例えば超音波溶着等の手法によって、隣接する一方の単電池２０の負極タブ７に接合され、負極タブ７が、隣接する他方の単電池２０の正極タブ５に接合される。このようにして、全ての単電池２０の正極タブ５及び負極タブ７をそれぞれ隣接する単電池２０の負極タブ７、正極タブ５に接合することによって、各単電池２０が電気的に直列接続された一体の組電池２１が構成される。
【００５３】
また、図７に示す組電池２３は、複数の単電池２０が電気的に並列接続されてなる単電池群２２を組み合わせて構成されるものである。この組電池２３を構成する単電池群２２は、複数の単電池２０を、隣接する単電池２０同士で正極タブ５及び負極タブ７の向きが同じになるように重ね合わせ、これらの単電池２０の正極タブ５同士及び負極タブ７同士を超音波溶着等の手法により接続することで、これら単電池２０が電気的に並列接続されてなる。そして、このような複数の単電池２０の集合である単電池群２２は、隣接する単電池群２２同士で正極タブ５及び負極タブ７の向きが交互に互い違いとなるように重ね合わされ、厚み方向の両側にそれぞれ他の単電池群２２が重ね合わされている単電池群２２に注目したときに、この単電池群２２の正極タブ５が隣接する一方の単電池群２２の負極タブ７に接続され、負極タブ７が、隣接する他方の単電池群２２の正極タブ５に接続される。このようにして、全ての単電池群２２の正極タブ５及び負極タブ７をそれぞれ隣接する単電池群２２の負極タブ７、正極タブ５に接続することによって、各単電池群２２が電気的に直列接続された一体の組電池２３が構成される。
【００５４】
なお、以上のような組電池２１，２３を構成する単電池２０の数は任意であり、当該組電池２１，２３の用途に応じて適宜設定すればよい。
【００５５】
以上のように構成される組電池２１，２３では、複数の単電池２０がコンパクトに一体化されているので、単位体積当たりのエネルギー効率が高く、様々な用途に適用することが可能である。特に、これら組電池２１，２３を構成する各単電池２０として、正極タブ５及び負極タブ７が電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出された構造の積層型電池１又は積層型電池１０が用いられ、各単電池２０毎に高い出力が得られるので、例えば電気自動車等のように高い出力が要求される用途において好適である。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、以上のような組電池２１，２３を用いて構成される電池モジュールの一例について、図８を参照して説明する。図８は図７に示した組電池２３を複数個電気的に直列接続した構成の電池モジュール３０を示す模式図である。なお、電池モジュール３０を構成する組電池としては、図６に示した構造の組電池２１を用いるようにしてもよく、また、複数の組電池の接続形態は直列接続に限らず、並列接続や、並列−直列接続、直列−並列接続等、どのような形態であってもよい。また、この電池モジュール３０を構成する組電池の数も任意であり、当該電池モジュール３０の用途に応じて適宜設定すればよい。
【００５７】
本例の電池モジュール３０は、箱状のモジュールケース３１を備えており、このモジュールケース３１内に複数の組電池２３が電気的に直列接続された状態で収納された構造となっている。モジュールケース３１内に収納された各組電池２３は、それぞれの端子（集合された正極タブ５や集合された負極タブ７）がバスバー３２を介して隣接する組電池２３の端子に接続されている。そして、これら複数の組電池２３のうちで最も外側に配置された組電池２３の端子が、リード線３３を介して、モジュールケース３１の外部に設けられた外部端子３４に接続されている。
【００５８】
以上のように構成される電池モジュール３０では、単位体積当たりのエネルギー効率が高い複数の組電池２３がモジュールケース３１内に収納されて一体化されているので、高出力且つコンパクトで、取り扱い性に優れている。特に、モジュールケース３１内に収納された各組電池２３を構成する各単電池２０として、正極タブ５及び負極タブ７が電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出された構造の積層型電池１又は積層型電池１０が用いられ、各単電池２０毎に高い出力が得られるので、例えば電気自動車等のように高い出力が要求される用途において好適である。
【００５９】
（第５の実施形態）
次に、以上のような電池モジュール３０を搭載した電気自動車の一例について、図９を参照して説明する。図９は本例の電気自動車４０の駆動系を概略的に示したブロック図である。
【００６０】
本例の電気自動車４０は、図９に示すように、駆動輪４１を駆動する駆動モータ４２の電源として、上述した電池モジュール３０が用いられている。この電池モジュール３０は、充電装置４３によって充電されるようになっており、必要に応じて所定の電力を電力変換装置４４を介して駆動モータ４１に供給する。また、この電池モジュール３０には、駆動モータ４２の回生制動によって生じる回生電力が充電される。
【００６１】
この電池モジュール３０の充放電は、車両制御装置４５によって制御される。すなわち、車両制御装置４５は、アクセルセンサ４６やブレーキセンサ４７、車速センサ４８等の各種センサからの出力をもとに駆動モータ４２に要求される電力量を算出し、これに基づいて電池モジュール３０から駆動モータ４２への電力供給を制御する。また、車両制御装置４５は、電池モジュール３０の充電状態を監視して、この電池モジュール３０の充電状態が適正な状態に保たれるように、充電装置４３からの充電を制御する。
【００６２】
以上のように構成される電気自動車４０は、駆動輪４１を駆動する駆動モータ４２の電源として、高出力且つコンパクトで取り扱い性に優れた電池モジュール３０が用いられており、特に、このモジュール内の各組電池を構成する各単電池として、正極タブ及び負極タブが電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出された構造の積層型電池が用いられ高い出力が得られるので、高い走行性能を発揮することができる。
【００６３】
なお、以上は、駆動モータ４２による駆動で走行する電気自動車４０を例示して説明したが、本発明は、エンジンと駆動モータとを組み合わせて走行する所謂ハイブリッドカーに対しても有効に適用可能であり、ハイブリッドカーに本発明を適用した場合にも、駆動モータの電源として上述したような電池モジュール３０が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した積層型電池の一例を示す斜視図である。
【図２】前記積層型電池の内部を透視して示す平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】前記積層型電池の優位性を説明する図であり、（ａ）は前記積層型電池を模式的に示す平面図、（ｂ）は比較例の積層型電池を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明を適用した積層型電池の他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明を適用した組電池の一例を示す側面図である。
【図７】本発明を適用した組電池の他の例を示す側面図である。
【図８】本発明を適用した電池モジュールを模式的に示す平面図である。
【図９】本発明を適用した電気自動車の駆動系を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１積層型電池
２積層電極（発電要素）
２Ａ正極板
２Ｂ負極板
２Ｃセパレータ
３電池外装
３ａ，３ｂ金属複合フィルム
５正極タブ
７負極タブ
１０積層型電池
１１開口孔
２０単電池
２１組電池
２２単電池群
２３組電池
３０電池モジュール
３１モジュールケース
４０電気自動車
４１駆動輪
４２駆動モータ

Claims

正極板と負極板とがセパレータを介して順次積層された略長方形の平面形状を有する発電要素と、電解質とを、前記発電要素に対応した形状の金属複合フィルムよりなる電池外装にて密封し、前記発電要素の正極板に接続された正極タブと前記発電要素の負極板に接続された負極タブとを、前記電池外装の端縁より外部に引き出してなる積層型電池において、
前記正極タブ及び負極タブは略長方形の平面形状を有し、
前記正極タブ及び負極タブを、前記発電要素の長辺より短く、短辺よりも長い辺で前記発電要素の長辺側と接続し、前記電池外装の長辺側の端縁から外部に引き出したことを特徴とする積層型電池。
前記正極タブ及び負極タブに、前記電池外装の長辺側の端縁と重なる部分に位置して開口孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の積層型電池。
請求項１又は２に記載の積層型電池を単電池とし、この単電池、又はこの単電池が複数個電気的に並列に接続されてなる単電池群が、複数個電気的に直列に接続されてなることを特徴とする組電池。
請求項３に記載の組電池が複数個電気的に接続され、これら電気的に接続された複数個の組電池がモジュールケースに収納されてなることを特徴とする電池モジュール。
請求項４に記載の電池モジュールが、駆動輪を駆動する駆動モータの電源として用いられていることを特徴とする電気自動車。