JP5786805B2

JP5786805B2 - 組電池

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Publication number: JP5786805B2
Application number: JP2012137112A
Authority: JP
Inventors: 剛文井上
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: JP2014002906A

Description

本発明は、複数の電池を連結した組電池に関する。

人工衛星や惑星探査機（以下、「衛星等」とする。）においては、衛星等が太陽光により照らされる期間中に、太陽電池により発電された電力を利用する。このとき太陽電池により発電された電力のうちの余剰電力は蓄電池に蓄積され、例えば衛星等が地球や他の惑星等の影に入ったときのような太陽光により照らされていない期間中に、蓄電池に蓄積された電力が利用される。

ここで、衛星等には、複数の蓄電池が組み合わされてなる組電池が利用される。従来、衛星等に利用される組電池としては、複数の蓄電池と、複数の蓄電池の間に配置される板状部材と、複数の蓄電池および板状部材を締結する締結部材とにより構成される組電池が知られている。複数の蓄電池に挟まれている板状部材は、金属からなり、ヒータが取り付けられている。板状部材は、宇宙環境において蓄電池の温度を最適に保つために、蓄電池からの熱を奪って宇宙空間への放熱を促したり、ヒータからの熱を蓄電池に伝えたりする。このような構成とすることで、組電池は、蓄電池の温度が大きい場合には板状部材に放熱し、また、蓄電池の温度が小さい場合にはヒータが板状部材を加熱することにより蓄電池を加熱することで、組電池全体を適温に調整している（特許文献１参照）。

実開平２−１２８３６８号公報

ところで、組電池の構成材料を樹脂とした場合、樹脂はほとんどの材料が脱ガス性を有するため、宇宙環境においては基板などに悪影響を与える。このため、組電池には、金属材料が使われることが多い。一方で、蓄電池の容器は、容器を構成する金属固有の電位を有している。このため、特許文献１の組電池のように、複数の蓄電池が直接接触する状態、または、金属の板状部材を複数の蓄電池の間に介した状態で並べたものを締結部材により締結する場合、隣接する蓄電池の容器が有する電位に影響されて、容器が溶け出したり、その反対に容器の内側に電解液に含まれる物質が析出したり、容器の一部が溶解しやすい物質に化学変化したりする恐れがある。この問題を防ぐため、各蓄電池の周囲を絶縁フィルムなどで覆うことにより、複数の蓄電池の容器間を絶縁することが行われている。

しかしながら、上記絶縁フィルムは組電池を組み立てる際の外力や異物などの影響で破損しやすいため、上記絶縁フィルムを使用することにより複数の蓄電池の容器間の絶縁を図る従来の組電池は、当該絶縁を確実にするという意味では信頼性が低いという欠点があった。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、蓄電池間の絶縁をより確実にできる組電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る組電池は、金属製の第一容器を有する第一電池と、金属製の第二容器を有する第二電池と、前記第一容器および前記第二容器の間に配置され、前記第一容器と接する第一面と、前記第一面の反対側の面であって、前記第二容器と接する第二面とが絶縁されている仕切部材とを備え、前記仕切部材は、複数層からなり、その内の一層が金属層であり、かつ、その内の一層が絶縁層である構造を有する。

これによれば、仕切部材は、複数層の内の一層が絶縁層であることにより、第一電池と接する第一面と、第二電池と接する第二面とを絶縁している。このため、第一電池と第二電池との間の電位が異なる場合であっても、第一電池の第一容器と第二電池の第二容器との間を仕切部材により確実に絶縁することができる。それ故、第一電池または第二電池が腐食することを防ぐことができ、組電池の信頼性が高くなる。

また、仕切部材は、複数層の内の一層が金属層であることにより、第一電池または第二電池からの放熱を向上させることができる。つまり、仕切部材は、第一電池および第二電池の間の絶縁性能を向上でき、かつ、第一電池または第二電池からの放熱性を向上できる。

また、前記仕切部材は、前記金属層と前記絶縁層との配置位置が対称となるように前記金属層および前記絶縁層が積層されてなってもよい。

これによれば、仕切部材の第一面に接する第一電池と、第二面の接する第二電池との間の熱的環境を等しくすることができる。これにより、複数の電池の性能が偏ることを防ぐことができる。

また、前記仕切部材は、前記絶縁層の両面を金属層で挟み込んだ三層構造を有してもよい。

これによれば、仕切部材は、二層の金属層の間に一層の絶縁層が挟み込まれた三層構造を有する。このため、仕切り部材の第一面と第二面との間を確実に絶縁できる。

また、前記第一容器および前記第二容器は、その外周面が絶縁シートにより覆われていてもよい。

これによれば、第一容器および第二容器は、その外周面が絶縁シートにより覆われているため、絶縁シートは、仕切部材による絶縁とともに、第一電池および第二電池の間を絶縁している。このため、第一電池および第二電池の間を確実に絶縁できる。

また、前記第一電池、前記第二電池および前記仕切板を締結し、かつ、前記複数の電池の間を導電しない締結部材を備えてもよい。

これによれば、複数の電池は、導電しない材料からなる締結部材により締結されることにより組電池を形成している。このため、組電池は、複数の蓄電池間において電位差が生じた場合であっても、複数の蓄電池間において電流が流れないように複数の蓄電池を締結することができる。

また、前記仕切部材は、前記第一電池および前記第二電池の膨張および収縮を吸収する膨張収縮領域を有してもよい。

これによれば、複数の電池の間に配置される仕切部材は、電池の膨張および収縮に追従する膨張収縮領域を有するため、電池の厚みが電池の充放電反応や寿命進行に伴う内部極板の膨潤などにより変化した場合であっても、その電池の変形を仕切部材が吸収することができる。このため、上述の絶縁効果に加え、極板の物理的な劣化やセパレータの目つぶれなどが起こることを防ぐことができ、電池性能の低下を防ぐことができる。

本発明に係る組電池によれば、第一電池の第一容器または第二電池の第二容器が腐食することを防ぐことができる。

本実施の形態１−３に係る組電池の外観を模式的に示す斜視図である。図１の組電池のＩＩ−ＩＩ断面図である。実施の形態１に係る仕切部材の分解斜視図である。本発明の実施の形態２に係る組電池の図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。実施の形態２に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材との関係を示す分解斜視図である。（ａ）が、蓄電池が膨張していない場合の図４のＢ１部分の拡大図であり、（ｂ）が、蓄電池が膨張している場合の図４のＢ１部分の拡大図である。本発明の実施の形態３に係る組電池の図１におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。実施の形態３に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材との関係を示す分解斜視図である。実施の形態３の他の形態に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材との関係を示す分解斜視図である。他の実施の形態に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材との関係を示す分解斜視図である。他の実施の形態に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材との関係を示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１−３に係る組電池１０の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の組電池１０のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、実施の形態１に係る仕切部材１００の分解斜視図である。

図１および図２に示すように、組電池１０は、金属製の第一容器を有する第一電池としての蓄電池３００（例えば、図２の３個の蓄電池３００の内の左側の蓄電池３００）と、金属製の第二容器を有する第二電池としての蓄電池３００（例えば、図２の３個の蓄電池３００の内の中央の蓄電池３００）と、第一容器および第二容器の間に配置され、第一容器と接する側の第一面Ｓ１と、第一面Ｓ１の反対側の面であって、第二容器と接する第二面Ｓ２とが絶縁されている仕切部材１００とを備える。なお、本実施の形態１では、第一電池および第二電池は同じ構成の蓄電池３００である。また、組電池１０は、さらに、複数の蓄電池および仕切部材１００を締結し、かつ、複数の蓄電池３００の間を導電しない締結部材２００を備える。複数の蓄電池３００は、その外周面が絶縁シート３５０により覆われている。組電池１０は、さらに、複数の蓄電池３００および仕切部材１００の並び方向（以下、「Ｘ軸方向」とする。）外側に配置される２枚の外板部材１５０を備える。なお、仕切部材１００は、Ｘ軸方向に対して垂直な方向（以下、「Ｙ軸方向」とする。）、並びに、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して垂直な方向（以下、「Ｚ軸方向」とする。）に延びる板状の部材である。

そして、締結部材２００は、複数（実施の形態１では４本）のボルト２１０と、複数のボルト２１０のそれぞれに対応する複数（実施の形態１では４つ）のナット２２０とからなる。複数のボルト２１０および複数のナット２２０は、共に金属製である。仕切部材１００および外板部材１５０は、蓄電池３００の周縁部外側の領域に、複数のボルト２１０のそれぞれを貫通させる複数の貫通孔１４０を有する。仕切部材１００、２枚の外板部材１５０および複数の蓄電池３００は、仕切部材１００および２枚の外板部材１５０に形成される複数の貫通孔１４０が複数のボルト２１０に貫通された状態で、組みとなるボルト２１０およびナット２２０によって両側の外板部材１５０同士が外側から締め付けられることにより締結される。締結部材２００は、具体的には、ボルト２１０およびナット２２０の仕切部材１００および外板部材１５０と接触する部分が絶縁チューブ、絶縁ワッシャー等の絶縁部材（図示せず）により絶縁されており、その結果、複数の蓄電池３００の間を導電しない構造となっている。なお、締結部材２００は、金属製の複数のボルト２１０および複数のナット２２０の仕切部材１００および外板部材１５０と接触する位置において、絶縁チューブ等を挟みこむことで蓄電池３００間において導電しないようにしているが、これに限らずに絶縁性を有する材料からなる複数のボルト２１０および複数のナット２２０を採用することにより蓄電池３００間において導電しないようにしてもよい。例えば、絶縁性を有するボルト２１０およびナット２２０の材料としては、ＰＰＳ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅＲｅｓｉｎ）などの脱ガス性の無いスーパーエンジニアリングプラスチックやセラミックなどが考えられる。つまり、組電池１０は、複数の外板部材１５０および仕切部材１００と、複数の蓄電池３００とが、交互にＸ軸方向に並んでおり、Ｘ軸方向に並んだ複数の外板部材１５０および仕切部材１００と、複数の蓄電池３００とが締結部材２００によりＸ軸方向の外側に広がらないようにＸ軸方向の内側に向けて拘束されることにより締結されてなる。このように、締結部材２００は、Ｘ軸方向に並んだ複数の外板部材１５０および仕切部材１００と、複数の蓄電池３００とのＸ軸方向の幅が所定の幅となるように規制する規制部材である。

なお、仕切部材１００には、蓄電池３００を加熱するための図示しないヒータが備えられており、蓄電池３００が所定温度よりも低くなった場合に仕切部材１００を介して蓄電池３００を加熱する。また、複数の蓄電池３００は、正極端子３１０および負極端子３２０が直列に接続されるように図示しないリード線により接続される。なお、リード線による複数の蓄電池３００の接続は、直列に限定されるものではなく並列であってもよいし、直列と並列とを組み合わせたものであってもよい。

蓄電池３００は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質電池である。図１および図２に示すように、蓄電池３００は、容器３４０と、正極端子３１０と、負極端子３２０とを備える。容器３４０は、図３に示すように、上壁である蓋板３４１を備えている。また、容器３４０の内方には、発電要素３３０と、図示しない正極集電体および負極集電体が配置されている。なお、蓄電池３００の容器３４０の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。また、蓄電池３００は、非水電解質電池には限定されず、非水電解質電池以外の二次電池であってもよい。

容器３４０は、図３に示すように、金属（例えば、アルミニウム）からなる長円筒形状で底を備える容器本体３４２と、当該容器本体３４２の開口を閉塞する金属（例えば、アルミニウム）製の蓋板３４１とで構成されている。また、容器３４０は、発電要素３３０等を内部に収容後、蓋板３４１と容器本体３４２とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、長円筒形状の容器本体３４２の円筒軸の方向を「Ｚ軸方向」とする。

発電要素３３０は、詳細な図示は省略するが、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウム箔からなる長尺帯状の正極基材シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。負極は、銅箔からなる長尺帯状の負極基材シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素３３０は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように、セパレータを介して負極および正極を捲回して形成され、全体が長円形状とされている。

さらに詳しくは、上記正極および上記負極は、上記セパレータを介し、長尺帯状の幅方向に互いにずらして、当該幅方向に沿う回転軸を中心に長円形状に捲回されている。そして、上記正極および上記負極は、それぞれのずらす方向の端縁部を活物質層の非形成部とすることにより、捲回軸の一端側には、正極活物質層が形成されていない正極基材であるアルミニウム箔が露出し、捲回軸の他端側には、負極活物質層が形成されていない負極基材である銅箔が露出している。また、発電要素３３０の捲回軸方向の両端部には正極集電体および負極集電体が上記捲回軸方向と垂直方向に延びて配置されている。なお、発電要素３３０は、正極基材が露出している側の端部が容器本体３４２の底面側になるように、負極基材が露出している側の端部が蓋板３４１側になるように容器本体３４２に挿入される。

ここで、正極活物質としては、ＬｉＭＰＯ_４、ＬｉＭＳｉＯ_４、ＬｉＭＢＯ_３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ_２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

また、負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、およびウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵または放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。なお、同図では、発電要素３３０の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。

正極端子３１０は、発電要素３３０の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３２０は、発電要素３３０の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子３１０および負極端子３２０は、発電要素３３０に蓄えられている電気を蓄電池３００の外部空間に導出し、また、発電要素３３０に電気を蓄えるために蓄電池３００の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子３１０および負極端子３２０は、発電要素３３０の上方に配置された蓋板３４１に取り付けられている。

正極集電体は、発電要素３３０の正極と容器３４０の底面との間に配置され、容器３４０の側面と発電要素３３０の側面との間を沿わせて蓋板３４１の下面まで延びており、正極端子３１０と発電要素３３０の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体は、発電要素３３０の正極と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。

負極集電体は、発電要素３３０の負極と容器３４０の蓋板３４１との間に配置され、負極端子３２０と発電要素３３０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体は、発電要素３３０の負極と同様、銅または銅合金で形成されている。

仕切部材１００および外板部材１５０は、本実施の形態１では全く同じ構成であるので、ここでは仕切部材１００の構成についてのみ説明する。

仕切部材１００は、複数層（本実施の形態では三層）からなり、その内の一層が金属（例えばアルミニウム）層であり、かつ、その内の一層が絶縁（例えばＰＰＳ）層である構造を有する。そして、仕切部材１００は、金属層と絶縁層との配置位置が対称となるように金属層および絶縁層が積層されてなる。具体的には、図３に示すように、仕切部材１００は、金属層である第一板部１１０と、金属層である第二板部１２０と、第一板部１１０および第二板部１２０の間に配置される絶縁層である第三板部１３０とを有する。なお、第一板部１１０、第二板部１２０、および第三板部１３０は、同じ形状である。ただし、第一板部１１０、第二板部１２０、および第三板部１３０は、同じ形状であることに限らずに、金属層と絶縁層との配置位置が対称であればよいため、絶縁層である第三板部１３０のＸ軸方向の厚みのみが第一板部１１０および第二板部１２０とは異なる構成のものであってもよい。また、第一板部１１０、第二板部１２０は、アルミニウムに限らずに、金属製であればよく、銅などであってもよい。

また、第一板部１１０は複数（本実施の形態１では４つ）の第一貫通孔１４１を有し、第二板部１２０は複数（本実施の形態１では４つ）の第二貫通孔１４２を有し、第三板部１３０は複数（本実施の形態１では４つ）の第三貫通孔１４３を有する。第一貫通孔１４１、第二貫通孔１４２および第三貫通孔１４３は、第一板部１１０、第二板部１２０および第三板部１３０が重ねられて仕切部材１００を形成したときに、互いに重なって複数の貫通孔１４０を形成する位置に、それぞれが第一板部１１０、第二板部１２０および第三板部１３０に設けられる。仕切部材１００は、第一板部１１０、第二板部１２０および第三板部１３０が接合されずに締結部材２００による締結によって固定される。なお、締結部材により固定されることに限らずに、第一板部１１０、第二板部１２０および第三板部１３０が重ねられた状態で、接着剤により接合されてもよい。

このような構成とすることにより、仕切部材１００は、複数の蓄電池３００の並び方向（Ｘ軸方向）の一方の側に配置される蓄電池３００（例えば第一電池）と接する第一面Ｓ１と、第一面Ｓ１のＸ軸方向の他方の側（反対側）に配置される蓄電池３００（例えば第二電池）と接する第二面Ｓ２とが絶縁されている。

本実施の形態に係る組電池１０によれば、仕切部材１００は、三層の内の一層が絶縁層としての第三板部１３０であることにより、Ｘ軸方向の一方の側の蓄電池３００に接する第一面Ｓ１と、Ｘ軸方向の他方の側の蓄電池３００に接する第二面Ｓ２とを絶縁している。このため、第一電池の第一容器と第二電池の第二容器との間の電位が異なる場合であっても、第一容器と第二容器との間を仕切部材１００により絶縁しているため、第一容器または第二容器が腐食することを防ぐことができる。つまり、仕切部材１００は、組電池１０を構成する３個の蓄電池３００の容器３４０が腐食することを防ぐことができる。

また、本実施の形態に係る組電池１０によれば、仕切部材１００は、複数層の内の二層が金属層の第一板部１１０および第二板部１２０である。つまり、仕切部材１００は、複数層の内の少なくとも一層が金属層であることにより、第一電池または第二電池からの放熱を向上させることができる。つまり、仕切部材１００は、第一電池および第二電池の間の絶縁性能を向上でき、かつ、第一電池または第二電池からの放熱性を向上できる。

また、本実施の形態に係る組電池１０によれば、仕切部材１００は、蓄電池３００と接する側の第一面Ｓ１を形成する第一板部１１０と、反対側の蓄電池３００と接する側の第二面Ｓ２を形成する第二板部１２０とが同形状の金属である。そして、第一板部１１０と第二板部１２０との間には、絶縁層である第三板部１３０が配置される。このように、仕切部材１００は、金属層と絶縁層との配置位置が対称となるように金属層および絶縁層が積層されてなるため、仕切部材の第一面に接する第一電池と、第二面の接する第二電池との間の熱的環境を等しくすることができる。これにより、複数の蓄電池３００の性能が偏ることを防ぐことができる。

また、仕切部材１００は、絶縁層の両面を金属層で挟み込んだ三層構造であるため、仕切部材１００の第一面Ｓ１と第二面Ｓ２との間を確実に絶縁できる。例えば、仕切部材１００に絶縁層がない場合であっても、蓄電池３００の外周を覆っている絶縁シート３５０のみにより複数の蓄電池３００間の絶縁が図られることになる。しかし、この場合には、複数の蓄電池３００と仕切部材１００および外板部材１５０とを並べて締結部材２００により締結するときに、絶縁シート３５０が破れてしまえば絶縁を確実に行うことができない。そこで、本実施の形態１のように、絶縁層である第三板部１３０が予め第一板部１１０および第二板部１２０により挟み込まれるように仕切部材１００を構成することにより、組電池１０を組み立てるときに絶縁シート３５０が破れてしまっても確実に仕切部材１００により複数の蓄電池３００間の絶縁を確保することができる。

また、本実施の形態１に係る組電池１０によれば、仕切部材１００によって複数の蓄電池３００の間の絶縁を図る他に、さらに、蓄電池３００の容器３４０の外周を絶縁シート３５０により覆っている。つまり、絶縁シート３５０は、仕切部材１００による絶縁とともに、隣接する複数の蓄電池３００の間を絶縁している。これにより、仕切部材１００と絶縁シート３５０による二重絶縁を行うことになり、隣接する複数の蓄電池３００の間をより確実に絶縁できる。

また、本実施の形態１に係る組電池１０によれば、複数の蓄電池３００は、導電しない材料からなる締結部材２００により締結されることにより組電池１０を形成している。このため、組電池１０は、複数の蓄電池３００間において電位差が生じた場合であっても、複数の蓄電池３００間において電流が流れないように複数の蓄電池３００を締結することができる。

なお、上記実施の形態１に係る組電池１０では、仕切部材１００は、金属層である第一板部１１０および第二板部１２０と絶縁層である第三板部１３０との配置位置が対称となるように金属層および絶縁層が積層されてなるが、絶縁性を確保するという観点からは対称な構造に限らずに、非対称であっても第一面と第二面とが絶縁されていればよい。例えば、金属層と絶縁層との二層構造であってもよいし、上記二層の金属層の厚みが異なっていてもよい。

また、上記実施の形態１に係る組電池１０では、仕切部材１００は、金属層である第一板部１１０および第二板部１２０と絶縁層である第三板部１３０とからなる三層構造であるが、温度制御を容易にするという観点からは上記三層構造のみに限らずに、当該三層構造を有していれば、例えば四層、五層、六層、七層構造などであってもよい。つまり、三層構造を少なくとも有していれば、両側に配置された蓄電池３００との間の熱の授受を最も近い金属層により行わせることができるため蓄電池３００の温度制御を行いやすくできる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る組電池２０の図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、実施の形態２に係る組電池２０の内の１つの蓄電池３００と、当該蓄電池３００に隣接する１枚の仕切部材５００との関係を示す分解斜視図である。

上記実施の形態１に係る組電池では、仕切部材１００は、第一板部１１０、第二板部１２０、および第三板部１３０とからなるが、実施の形態２の係る組電池２０は、仕切部材５００が第一板部１１０と、第二板部１２０と、第一板部１１０と第二板部１２０とが離間された状態を維持する規制部５０１とからなる点が実施の形態１に係る組電池１０と異なる。つまり、仕切部材５００は、第三板部１３０の代わりに、規制部５０１となった点が異なる。したがって、仕切部材５００の構成のみ説明し、実施の形態１に係る組電池１０と同じ構成要素には、同じ符号を付し、その説明を省略する。

仕切部材５００は、図４および図５に示すように、蓄電池３００と接する第一板部１１０と、第一板部１１０と対向して設けられる第二板部１２０と、第一板部１１０と第二板部１２０とが離間された状態を維持する規制部５０１とを有する。第一板部１１０および第二板部１２０は、長辺がＺ軸方向に延び、かつ、短辺がＹ軸方向に延びる長方形の板状部材である。規制部５０１は、長辺がＺ軸方向に延び、短辺がＹ軸方向に延びる長方形の板状部材であり、例えばＰＰＳなどのスーパーエンジニアリングプラスチックからなる。第一板部１１０および第二板部１２０と、規制部５０１とは、Ｚ軸方向の長さが等しい。また、規制部５０１の短辺は第一板部１１０および第二板部１２０の短辺の１／２よりも短い。第一板部１１０と第二板部１２０とは、同一形状の部材である。仕切部材５００は、第一板部１１０および第二板部１２０の長辺と、規制部５０１の長辺とが揃うように、第一板部１１０および第二板部１２０の間に規制部５０１が挟み込まれることにより構成される。つまり、仕切部材５００は、第一板部１１０、第二板部１２０および規制部５０１の三層構造となっており、その長辺が互いに重なる。そして、仕切部材５００は、第一板部１１０および第二板部１２０の間であって、２枚の規制部５０１の間に空間（膨張収縮領域Ａ１）を有する。つまり、膨張収縮領域Ａ１は、第一板部１１０と第二板部１２０との間に設けられる空間であり、２枚の規制部５０１の間に形成される空間である。

また、図５に示すように、蓄電池３００と仕切部材５００とは、蓄電池３００の接触面Ｃ１と第一板部１１０の接触面Ｃ２とが接触している。つまり、蓄電池３００と仕切部材５００とは面接触しており、接触面Ｃ１と接触面Ｃ２との位置および大きさは一致する。接触面Ｃ１（接触面Ｃ２）をＸ軸方向に向けて投影したときに規制部５０１が第一板部１１０に接触する面と同一の面に投影される投影面Ｃ３は、２枚の規制部５０１の間の空間である膨張収縮領域Ａ１に含まれる位置および大きさである。２枚の規制部５０１の短辺の長さは、膨張収縮領域Ａ１に投影面Ｃ３が含まれる位置および大きさとなるように設計されている。これにより、仕切部材５００に対する蓄電池３００の位置に対応する領域に、膨張収縮領域Ａ１が設けられることになる。なお、規制部５０１の位置および大きさは、投影面Ｃ３を含むように設けられる必要は必ずしもなく、蓄電池３００の位置および大きさに対応する位置および大きさであって、特に、蓄電池３００の膨張および収縮の変動が最も大きい領域を少なくとも含む領域を内包する位置および大きさであればよい。

図６（ａ）は、蓄電池３００が膨張していない場合の図４のＢ１部分の拡大図であり、図６（ｂ）は、蓄電池３００が膨張している場合の図４のＢ１部分の拡大図である。

蓄電池３００は、充放電反応を繰り返すこと、または、経年劣化に伴って発電要素３３０を構成する内部極板（正極または負極）の膨潤などにより膨張する。仕切部材５００は蓄電池３００の膨張および収縮に追従する膨張収縮領域Ａ１を有するため、膨張収縮領域Ａ１は、蓄電池３００の容器３４０の体積が変動する場合に、容器３４０の体積変動に追従する。具体的には、仕切部材５００に設けられた膨張収縮領域Ａ１は、図６に示すように、蓄電池３００が膨張していない状態（図６（ａ）参照）から蓄電池３００が膨張している状態（図６（ｂ）参照）に蓄電池３００が膨張すれば、蓄電池３００の膨張に追従してその体積が小さくなる。反対に、蓄電池３００が膨張している状態から蓄電池３００が膨張していない状態に蓄電池が収縮すれば、蓄電池の収縮に追従してその体積が大きくなる（元に戻る）。

本実施の形態２に係る組電池２０によれば、複数の蓄電池３００の間に配置される仕切部材５００は、蓄電池３００の膨張および収縮に追従する膨張収縮領域Ａ１を有するため、蓄電池３００の厚み（Ｘ軸方向の幅）が蓄電池３００の充放電反応や寿命進行に伴う内部極板の膨潤などにより変化した場合であっても、その蓄電池３００の変形を仕切部材５００が吸収することができる。このため、極板の物理的な劣化やセパレータの目つぶれなどが起こることを防ぐことができ、電池性能の低下を防ぐことができる。また、規制部５０１は実施の形態１の仕切部材１００の第三板部１３０と同様に絶縁部材であるため、仕切部材５００は実施の形態１の仕切部材１００と同様の絶縁性能を有する。

また、本実施の形態２に係る組電池２０によれば、仕切部材は、第一板部１１０と第二板部１２０との間隔を保持するための規制部５０１を有し、かつ、第一板部１１０と第二板部１２０との間での領域であって、仕切部材５００の蓄電池３００と当接する部分である接触面Ｃ２に対応する投影面Ｃ３においては規制部５０１が存在しない膨張収縮領域Ａ１が形成されているため、第一板部１１０と第二板部１２０との間での領域であって、仕切部材５００の蓄電池３００と当接する部分に対応する領域である投影面Ｃ３を含む領域は、物体が存在しない空間となっている。このため、仕切部材５００は、当該空間により蓄電池３００の膨張を吸収できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る組電池３０の図１におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図８は、実施の形態３に係る組電池３０の内の１つの蓄電池３００と、当該蓄電池３００に隣接する１枚の仕切部材６００との関係を示す分解斜視図である。

上記実施の形態２に係る組電池２０では、仕切部材５００は、第一板部１１０、第二板部１２０、および規制部５０１とからなるが、実施の形態３に係る組電池３０は、仕切部材６００が、さらに、弾性体６１０を有する点が実施の形態２に係る組電池２０と異なる。したがって、仕切部材５００の構成のみ説明し、実施の形態１および実施の形態２に係る組電池１０、２０と同じ構成要素には、同じ符号を付し、その説明を省略する。

仕切部材６００は、図７および図８に示すように、蓄電池３００と接する第一板部１１０と、第一板部１１０と対向して設けられる第二板部１２０と、第一板部１１０と第二板部１２０とが離間された状態を維持する規制部５０１と、第一板部１１０と第二板部１２０との間に設けられる空間である膨張収縮領域Ａ１に配置される弾性体６１０とを有する。弾性体６１０は、仕切部材６００の膨張収縮領域Ａ１のうちのＹ軸方向の中央の領域を含む一部の領域であって、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の全体に充填されるような形状となっている。つまり、弾性体６１０は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の長さが膨張収縮領域Ａ１と同じであって、Ｙ軸方向の長さが膨張収縮領域Ａ１のＹ軸方向における長さよりも小さく、膨張収縮領域Ａ１のＹ軸方向の中央に配置されている。

本実施の形態３に係る組電池３０によれば、仕切部材６００は、膨張収縮領域Ａ１の一部のみに弾性体６１０が充填される。このため、仕切部材６００は、蓄電池３００が膨張することにより弾性体６１０がＸ軸方向に圧迫されたときに、膨張収縮領域Ａ１のうちの弾性体６１０の一部が充填されていない領域に移動することができる。これにより、仕切部材６００は、例えば膨張収縮領域Ａ１の全体にわたって弾性体が充填されている場合よりも、Ｘ軸方向の内向きに変形しやすい。したがって、仕切部材６００は、蓄電池３００の膨張および収縮に効率良く追従できる。

上記実施の形態３に係る組電池３０では、仕切部材６００は、充填されている弾性体６１０が１つのみであるが、図９に示すように、２つの弾性体７１０を有する仕切部材７００であってもよい。つまり、弾性体は、弾性体の大きさが、膨張収縮領域Ａ１の大きさよりも、複数の蓄電池３００および仕切部材６００の並び方向であるＸ軸方向の大きさ以外の部分の大きさが小さければよく、その形状や数は問わない。

（他の実施の形態）
上記実施の形態２および３に係る組電池２０、３０では、仕切部材１００の規制部５０１が２枚からなり、２枚の規制部５０１の間に膨張収縮領域Ａ１が設けられるような構成となっているが、これに限らずに、例えば、図１０に示すような１枚の規制部８０１としてもよい。図１０は、他の実施の形態に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材８００との関係を示す分解斜視図である。

なお、この場合には、規制部８０１は、蓄電池３００の容器３４０に対応する位置に開口部８０２を有する。開口部８０２は、規制部８０１の外周の長方形状よりも小さい長方形である。仕切部材８００は、規制部８０１に開口部８０２が設けられることにより、蓄電池の膨張および収縮に追従する膨張収縮領域Ａ１が形成される。

上記実施の形態２，３または上記他の実施の形態に係る組電池２０、３０では、仕切部材５００、６００、８００は、第一板部１１０および第二板部１２０が規制部５０１、８０１を挟み込んで構成される三層構造であるが、このような三層構造に限らずに、例えば、図１１に示すように、第一板部１１０と規制部５０１との間、および、第二板部１２０と規制部５０１との間に、それぞれ絶縁部９１１、９１２を設けた五層構造としてもよい。図１１は、他の実施の形態に係る組電池の内の１つの蓄電池と、当該蓄電池に隣接する１枚の仕切部材９００との関係を示す分解斜視図である。

図１１に示すように、仕切部材９００の第一板部１１０および第二板部１２０と、規制部５０１との間に絶縁部９１１、９１２を設けるため、複数の蓄電池３００間の絶縁を確実に図ることができる。ここで、絶縁部９１１、９１２としては、例えば、絶縁フィルムが好適に採用される。

上記実施の形態１−３に係る組電池１０、２０、３０は、３個の蓄電池３００を備えるが、３個に限らずに、４個、５個、１０個などであってもよい。

また、上記実施の形態１−３に係る組電池１０、２０、３０は、蓄電池３００を備えるが、蓄電池のような二次電池に限らずに一次電池であってもよい。なお、一次電池を備える組電池であっても、本発明の構成とすることにより経年劣化による膨張に追従できるという点で効果はある。

また、上記実施の形態１−３に係る組電池１０、２０、３０では、発電要素３３０は正極板、負極板、およびセパレータが捲回されることにより積層される捲回型であるが、捲回されずに複数層が積層される積層型であってもよい。

また、容器は長円筒形状に限らずに、角形であってもよい。

以上、本発明の組電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の一態様に係る組電池は、第一電池の第一容器または第二電池の第二容器が腐食することを防ぐことができる組電池等として有用である。

１０、２０、３０組電池
１００、５００、６００、７００、８００、９００仕切部材
１１０第一板部
１２０第二板部
１３０第三板部
１４０貫通孔
１４１第一貫通孔
１４２第二貫通孔
１４３第三貫通孔
１５０外板部材
２００締結部材
２１０ボルト
２２０ナット
３００蓄電池
３１０正極端子
３２０負極端子
３３０発電要素
３４０容器
３４１蓋板
３４２容器本体
３５０絶縁シート
６１０、７１０弾性体
５０１、８０１規制部
８０２開口部
Ａ１膨張収縮領域
Ｃ１接触面
Ｃ２接触面
Ｃ３投影面

Claims

金属製の第一容器を有する第一電池と、
金属製の第二容器を有する第二電池と、
前記第一容器および前記第二容器の間に配置され、前記第一容器と接する第一面と、前記第一面の反対側の面であって、前記第二容器と接する第二面とが絶縁されている仕切部材と、
前記第一電池、前記第二電池および前記仕切部材を締結し、かつ、前記仕切部材と絶縁されている締結部材と、を備え、
前記仕切部材は、複数層からなり、少なくとも一層が金属層であり、かつ、少なくとも一層が絶縁層である構造を有し、
前記締結部材は、前記仕切部材を貫通している組電池。
金属製の第一容器を有する第一電池と、
金属製の第二容器を有する第二電池と、
前記第一容器および前記第二容器の間に配置され、前記第一容器と接する第一面と、前記第一面の反対側の面であって、前記第二容器と接する第二面とが絶縁されている仕切部材と
を備え、
前記仕切部材は、第一板部と、前記第一板部に対向して設けられる第二板部と、前記第一板部と前記第二板部との間に配置され、前記第一板部と前記第二板部との間隔を保持する規制部と、前記第一板部と前記第二板部との間に設けられる空間とを有し、
前記第一板部および前記第二板部の少なくとも一方が金属であり、
前記規制部は絶縁部材である組電池。
前記仕切部材は、
前記第一板部と前記規制部との間に配置される第一絶縁部と、
前記第二板部と前記規制部との間に配置される電池に接する第二絶縁部と、を有する
請求項２に記載の組電池。