JPWO2007043392A1 - 電池パック - Google Patents

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Abstract

電池セル101内部は、正極材料110と負極材料111とセパレータ112を何層かに積層した後、電解液と共にアルミラミネート114，114などで封止した構造になっている。電池パック１は、複数個の電池セル101を上下に重ねて形成された組セル102となっているが、段積みされた各電池セル101間には変形防止板２が挟み込まれている。変形防止板２を各電池セル101間に挿入した組セル102は、上下方向から組セル押さえ板３，３により押さえられている。組セル102は、組セル押さえ板３，３で押さえられ、ある程度の圧力がかけられているため、過充電時等でもあまり膨張せず正常時と略同等の形状が保持される。

Description

本発明は、各種電子装置の電源として利用される、例えばリチウムイオン二次電池などの電池パックに関する。
一般に、バックアップ電源を必要とする無停電電源装置などでは、商用交流電源からの入力電圧が正常に発生している場合に、電子装置としての電源本体の主電源部から負荷に所要の直流または交流電圧を供給し、且つこの主電源部を介して二次電池を充電する一方で、前記入力電圧が著しく低下若しくは停電すると、バックアップ電源としての二次電池が主電源部から負荷に引き続き電力を供給するようになっている。ここで使用する二次電池は、従来より鉛蓄電池が使用されているが、その理由は主に安価であって、且つ充放電管理が簡単であるからである。
しかし、鉛蓄電池を搭載した無停電電源装置は電池収容スペースを多く確保しなければならない上に、重量が極めて重く、さらには環境面でも鉛使用による種々の問題がある。かかる欠点を解消するため、例えば特許文献１には、鉛蓄電池に代わってリチウムイオン二次電池をバックアップ電源とした無停電電源装置が提案されている。ここでのリチウムイオン二次電池は、複数個の電池セルを直列接続した電池モジュール（電池パック）からなり、過充電および過放電を防止する電池保護回路も内蔵されている。
また別な特許文献２には、過放電保護回路や過充電保護回路を備え、リチウムイオン二次電池を内蔵したパッケージ状の二次電池パックが開示されている。
従来から二次電池として鉛蓄電池が一般的に使用されているが、近年、蓄電媒体として非常に高い電力密度を持ち小型化が可能な、リチウムイオン電池が広く使用されてきている。このようなリチウムイオン電池パックの構成を示すのが図９である。リチウムイオン電池パックには、主に円筒型と角型があるが、ここには角型のものを図示している。同図において、電池パック100は、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された電池スタックとしての組セル102であり、その最上部に電池保護回路103が搭載されて、箱状のパックケース104内に収納されている。
図１０にリチウムイオン電池の一形態であるラミネート型リチウムイオン電池の内部構造を示す。ラミネート型リチウムイオン電池としての電池セル101は、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）などの正極材料110と例えばグラファイト（炭素）などの負極材料111との間に、絶縁のため例えばポリエチレンやポリプロピレン製の微多孔膜などのセパレータ112を挿入し、これらを何層かに積層した積層構造体113とした後、この積層構造体113を電解液と共に上下からアルミラミネート114，114で封止した構造になっている。正極材料110及び負極材料111には、それぞれ正極電極110ａと負極電極111ａが形成されており、アルミラミネート114，114の貼り合わせ部分から外部へ突出している。
特開２００２−５８１７０号公報 特許第２８６１８７９号公報 特開平１１−２８３５９９号公報 特許第２８６１８７９号公報
電池セル101のようなラミネート外装のリチウムイオン電池の場合、過充電等により定格以上の電圧が印加されると、電解液の分解によりアルミラミネート114，114内部にガスが発生し、アルミラミネート114，114自体が膨らみ電池セル101内部の正極材料110又は負極材料111とセパレータ112の積層間にガスが入り積層構造が崩れ変形することになる。この状況が継続されると、アルミラミネート114，114の熱溶着部が開放し、電解液及び気化したガスが外部へ漏れ、電池セル101内部の温度も徐々に上昇し、内部の積層構成は更に変形する。そして、電池セル101内部がセパレータ112の溶解温（破断温度）に達すると、電池セル101内部が変形していることにより、セパレータ112の面上で温度の不均一が発生し、局所的に急激な温度上昇が生じる。これにより、本来、正極材料110と負極材料111間の絶縁の目的で入っているセパレータ112が面上で部分的に溶解して機能しなくなり、正極材料110と負極材料111間の短絡が発生して、結果的に熱暴走を起こし電池セル101が発煙する虞があった。
電池セル101内部に発生する可燃性の内部ガスとしては、例えば過電圧により電解液から発生する蒸発ガス（ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート）や、熱暴走により電解液から発生するＣＨ４，Ｃ２Ｈ４，Ｃ２Ｈ６などであり、電池セル101の過充電時等には、電池内部にこれらの内部ガスが発生してアルミラミネート114，114の膨張を引き起こす。この際、特許文献３に開示されるような、内部ガスの噴出方向を特定する噴出部としての防爆弁が設けられたものでは、電池内の圧力が所定値以上に上昇した場合に、この防爆弁から電池内の内部ガスを電池外へ放出して、ガス抜きすることにより爆発を防いでいる。
このように、電池セル101は、過充電等により内部ガスが発生し、最悪ケースとして発煙、発火に至る虞があった。そこで、この安全上の問題を解決する方策として、通常、電池の発煙，発火を防ぐための電池保護回路103のような保護回路（例えば特許文献４）が、その電池パック内などに装置されている。特許文献４では、過放電保護回路や過充電保護回路を備え、過充放電時等に二次電池への充放電を禁止することにより、電池の発煙，発火を防いでいる。一般的に、当該保護回路は、電池セル101を電池パック内に実際に装置する際には、上記のように、複数個の電池セル101を上下に重ねて形成された電池スタックの最上部に搭載される。
しかし、前記保護回路を設けても、何らかの原因で機能しない場合がある。その場合、過充電等により内部ガスが発生することとなるが、上記従来の防爆弁は破裂防止のために設けられているにすぎず、熱暴走温度に至ってから可燃性の内部ガスが噴出するため、内部短絡により発煙，発火し易い。従って、熱暴走温度に至る前の早い段階で確実に安全を確保できるような、機構的な安全対策が望まれていた。
従来は、まだ高容量での製品化が進んでいないため、過充電での安全性は電池保護回路103のような電気的な保護回路のみで考えられており、これが機能しなかった場合の安全性の検討はされていないのが現状であった。機構的には組セル102を外的要因による機械的な振動や衝撃対策のためにパックケース104に入れているレベルで機構的な設計が行われている。このように外的要因のみで設計されたパックケース104（機構）では、パックケース104自体は強固なものであるが、内部の組セル102（又は電池セル101単体）とパックケース104間に隙間があったり、組セル102自体が振動・衝撃等で動かないようにパックケース104に組セルが固定されていたりするレベルであるので、電池セル101（組セル102）が過充電にて容易に変形することになる。このような外的要因だけを考慮したパックケース104の場合、前述のように、過充電により膨らみ・変形が生じ、内部短絡で熱暴走となり、パックケース104内部では内圧上昇や組セル変形（膨らみ）による内部からの力が発生することとなる。このとき、パックケース104の気密性が高ければパックケース104の破裂や変形にまで至る可能性がある。
また、リチウムイオン電池の場合、一般的に安全性が問題視されているため、電池と保護回路は一対で考えられており、通常、電池と保護回路は近接して配置される。すなわち、組セル102と電池保護回路103は、電池ユニットとしてパックケース104内に収められるが、組セル102は外的要因を考慮し動かない程度でパックケース104内で固定されている。この場合、過充電により電池セル101が変形し熱暴走に至ると、かなりの量の発煙がパックケース104内部で発生するため電池保護回路103が近接していると、回路や変形したことによるセル端子部の異極間、すなわち正極電極110ａと負極電極111ａとの間で短絡現象が起こる可能性も考えられる。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、過充電等によるセルの変形を防止し、機構的な安全対策を行った電池パックを提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な電池パックを提供することを第二の目的とする。
本発明の電池パックでは、正極材料と負極材料との間に絶縁のためのセパレータを挿入し、これらを積層した積層構造体を電解液と共にラミネート外装で封止してなる電池体を複数重ねて構成された組電池体を備えた電池パックにおいて、前記組電池体の前記電池体間に硬質の変形防止部材を挿入すると共に、前記組電池体全体を押さえてそれら各電池体の変形を防ぐ変形防止手段を設けている。
このようにすると、電気的保護が機能しなくても変形防止材及び変形防止手段により電池セルの膨張が機構的に抑制されるため、過充電時等に、電解液の分解により電池体内にガスが発生しても各電池体内の積層構造が崩れることがない。積層構造に変形が発生しなければ、セパレータのインピーダンス特性により、セパレータの温度が溶解温に達する前に電池体の電流は低下して、電池体の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。
また本発明の電池パックでは、前記変形防止手段は、前記組電池体全体を内部に圧入するケースである。
このようにすると、組電池体を収納するケースを利用して容易に電池体の膨張を防ぐことができる。
また本発明の電池パックでは、前記変形防止部材及び／又は前記変形防止手段は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなる。
このようにすると、各電池体間に介在された変形防止部材及び／又は変形防止手段により、組電池体を構成する各電池体の熱が速やかに放熱されることとなる。
また本発明の電池パックでは、前記変形防止部材は、断熱性を有する断熱部材を使用してなる。
このようにすると、断熱部材を利用して、電池体を単独又はユニット単位で断熱することができ、電池体の温度上昇が他に波及するのを防ぐことができる。
また本発明の電池パックでは、充電時に所定の過電圧値で発生する前記電解液の分解ガスによる内圧で前記ラミネート外装の封止を開放して前記電解液を外部へ放出する電解液放出手段を前記電池体に設けている。
このようにすると、所定の過電圧で電解液が分解されることにより発生する分解ガスによる内圧を利用して、早い段階でラミネート外装の封止を開放させ、電解液を二次電池外部へ放出させることにより、二次電池内部での電解液が減少するため、二次電池はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。
本発明によると、過充電等による電池体の変形を防止し、機構的な安全対策を行った電池パックを提供することができる。
また本発明によると、既存の構成を利用して機構的な安全対策を行うことができる。
また本発明によると、充放電時に各電池体が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池体が高温になることを防ぐことができる。
また本発明によると、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な二次電池を提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明における電池パックの好ましい各実施例を説明する。なお、同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
図１は、本第１実施例における電池パックの構成を示す要部断面図であり、電池パック１を構成する電池体としての電池セル101は、従来例で示したリチウムイオン電池と同様のものを使用している。すなわち、電池セル101内部は、正極材料110と負極材料111とセパレータ112を何層かに積層した積層構造体113とした後、電解液と共にアルミラミネート114，114などで封止した構造になっている。本実施例においても、電池パック１では、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された組電池体としての組セル102となっているが、段積み（積層）された各電池セル101間には変形防止部材としての変形防止板２が挟み込まれている。
変形防止板２は、電池セル101の変形を防ぐものであり、少なくとも電池セル101のセパレータ112全面に対向する程度の大きさが必要である。また、変形防止板２の材質，厚みは、例えばアルミ，鉄，銅等の金属や樹脂など過充電時等に発生する電池セル101の膨張力により変形しない程度の硬さを有する材質，厚みであればどのようなものでもよい。
このような変形防止板２を各電池セル101間に挿入した組セル102は、上下方向から組セル押さえ板３，３により押さえられた状態で、箱状のパックケース104内に収納される。具体的には、組セル102を組セル押さえ板３，３で挟み、例えば粘着テープや結束バンド等の図示しない結束具を用いて堅く束ねられて、パックケース104内に収納される。この組セル押さえ板３は、変形防止板２と同様の硬質部材から形成されており、変形防止板２と同様に少なくとも電池セル101のセパレータ112全面に対向する程度の大きさが必要である。本実施例では、組セル102全体を確実に押さえられるように電池セル101や変形防止板２よりも一回り大きな形状になっている。組セル102を押さえる圧力は、電池セル101の特性（電池としての特性）や寿命，信頼性を損なわない程度にする必要がある。また、押さえ方も組セル102自体が面で均等に押さえられる構造とするのが好ましい。当該圧力が面として均等に加わらないと、電池セル101内部に積層された正極電極110ａ，負極電極111ａ，セパレータ112の部分的劣化が発生し、寿命劣化を加速させる可能性がある。逆に、電池セル101自体が面で均等に押さえられると、充放電による面上での部分的不均一による部分劣化が発生しにくいため、寿命特性も改善される。
本実施例の電池セル101は、ラミネート外装であるため、変形防止板２及び組セル押さえ板３などの電池セル101に当接する部材は、アルミラミネート114，114を傷つけないよう、バリ等に注意する必要がある。その対策としては、電池セル101間に絶縁シートを挿入するか、変形防止板２及び組セル押さえ板３などの部材自体に絶縁塗装やテープ貼付を行うなどが考えられる。
次に、過充電時等における変形防止板２及び組セル押さえ板３，３の作用について説明する。組セル102は、組セル押さえ板３，３で押さえられ、ある程度の圧力がかけられているため、組セル102を構成する各電池セル101も組セル押さえ板３，３又は変形防止板２の間で拘束され、過充電時等でも殆ど膨張せず正常時と略同等の形状が保持される。このとき、電池セル101内部では、正極材料110又は負極材料111とセパレータ112の積層間にガスが入り込む余地がなく、積層構造が崩れることはない。従って、セパレータ112の面上で温度の不均一がない、すなわちセパレータ112は全面にわたって均等に加熱されてゆっくりと温度上昇することとなる。セパレータ112に一般的に使用されている材料は、温度上昇に比例してインピーダンスが増加する特性を有しているため、このセパレータ112の特性により、積層構造に変形が発生しなければ、セパレータ112の温度が溶解温に達する前の温度で、セパレータ112の収縮にて電極間のインピーダンスは増大し、溶解・内部短絡が起きる前に電池セル101の電流は低下して、電池セル101の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。また、セル変形による正極電極110ａと負極電極111ａでの異極部どうしの接触が押さえられる。このように、過充電等による電池セル101の変形を防止し、セパレータ112の温度によるインピーダンスの変化を利用することにより、熱暴走に至る前の早い段階で機構的に安全を確保することができる。
電池セル101の温度上昇を抑制するために、変形防止板２及び組セル押さえ板３，３に熱伝導性が良い材質・厚さ・形状の放熱部材を使用するのが好ましい。これらに放熱部材を使用した場合では、各電池セル101間に介在された変形防止板２により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。とりわけ、組セル102は複数の電池セル101を段積みした構成であるため、組セル102の中心部に熱が篭り易いが、放熱性に優れた変形防止板２を各電池セル101間に設けることにより電池セル101の熱が速やかに放熱されるため、組セル102の中心部に熱が篭らず、電池セル101の温度上昇が緩和され、よりセパレータ112のシャットダウンを確実に行うことができる。
以上のように本第１実施例では、正極材料110と負極材料111との間に絶縁のためのセパレータ112を挿入し、これらを積層した積層構造体113を電解液と共にラミネート外装としてのアルミラミネート114，114で封止してなる電池体としての電池セル101を複数重ねて構成された組電池体としての組セル102を備えた電池パック１において、組セル102の電池セル101間に硬質の変形防止部材としての変形防止板２を挿入すると共に、組セル102全体を押さえてそれら電池セル101の変形を防ぐ変形防止手段としての組セル押さえ板３，３を設けている。
このようにすると、電気的保護が機能しなくても変形防止板２及び組セル押さえ板３，３により電池セル101の膨張が機構的に抑制されるため、過充電時等に、電解液の分解により電池セル101内にガスが発生しても各電池セル101内の積層構造が崩れることがない。積層構造に変形が発生しなければ、セパレータ112のインピーダンス特性により、セパレータ112の温度が溶解温に達する前に電池セル101の電流は低下して、電池セル101の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。以上より、過充電等による電池セル101の変形を防止し、機構的な安全対策を行った電池パックを提供することができる。
また本第１実施例では、変形防止板２及び／又は組セル押さえ板３，３は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなる。
このようにすると、各電池セル101間に介在された変形防止板２及び／又は組セル押さえ板３，３により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。
図２は、本第２実施例における電池パックの構成を示す要部断面図であり、電池パック10の基本的な構成は、第１実施例で示した電池パック１と略同様である。すなわち、組セル102は、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された電池スタックとなっており、段積み（積層）された各電池セル101間には変形防止板２が挟み込まれている。
本第２実施例では、変形防止手段として組セル押さえ板３，３の代わりに箱状のパックケース11を使用している。パックケース11は、変形防止板２を挟さみこんだ組セル102より若干低く形成されており、その内部に組セル102を収納する際には、組セル102がパックケース11内に圧入される形となる。これにより、組セル102がパックケース11の内面に押さえられ、ある程度の圧力がかけられるため、各電池セル101の膨張が抑制される。
本実施例の変形例として、図３及び図４に示す電池パック20，30がある。電池パック20は、変形防止板２を各電池セル101の層間に入れずに、１枚の電池セル101又は２枚の電池セル101毎に変形防止板２を挿入した組セル102が箱状のパックケース21内に圧入されている。図３の電池パック20では、変形防止板２，２間に２枚の電池セル101が挟まれ、パックケース21内面と変形防止板２との間に１枚の電池セル101が挟まれている。一方、図４の電池パック30では、２枚の電池セル101毎に変形防止板２を挿入した組セル102が箱状のパックケース31内に圧入されている。従って、パックケース21，31は、その内部に組セル102が圧入可能な大きさに設計する必要がある。
組セル102又は組セル102の上部・下部となる電池セル101も、温度上昇を緩和することにより、よりセパレータのシャットダウンを確実に行うことができるため、組セル102自体の変形防止のためのパックケース11，21，31も熱伝導性の良い材質・厚さ・形状が望ましい。組セル102に挿入する変形防止板２は、図３及び図４に示す変形例のように、各電池セル101間に挿入しなくても、組セル102の重ねたセル数や電池セル101の厚み・大きさ（容量）、パックの大きさを考慮し、２枚セル毎や３セル毎等、任意の位置に挿入してよいが、電池セル101の温度上昇の緩和効果を優先させる場合には、図２のように各電池セル101間に挿入するのが望ましい。
以上のように本第２実施例の電池パック10，20，30では、前記変形防止手段は、組セル102全体を内部に圧入するパックケース11，21，31である。
このようにすると、組セル102を収納するパックケース11，21，31を利用して容易に電池セル101の膨張を防ぐことができる。従って、既存の構成を利用して機構的な安全対策を行うことができる。
また本第２実施例では、変形防止板２及び／又はパックケース11，21，31は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなる。
このようにすると、各電池セル101間に介在された変形防止板２及び／又はパックケース11，21，31により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。
ところで、上記各実施例における電池セル101単体に関する有利な変形例について、以下に説明する。当該変形例を電池パック１，10，20，30に内蔵される電池セル101に適用することにより、さらに安全性を向上させることができる。
図５は、第１変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル41は、外装部分以外については従来例及び各実施例で示した電池セル101と同様のものを使用している。すなわち、電池セル41内部は、正極材料110と負極材料111とセパレータ112を何層かに積層して積層構造体113とした後、電解液と共に外装部材としてのアルミラミネート42，42で封止した構造になっている。なお、同図に示された部分は、電池セル41において正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部である。
アルミラミネート42，42の端縁は、内部の電解液が漏出しないように、全周に亘って熱溶着により隙間無く貼り合わされた熱溶着部43になっており、一方で熱溶着部43の内側は熱溶着されていない袋状部44になっており、この袋状部44に積層構造体113及び電解液が収納，封止されている。熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ａが形成されている。幅狭溶着部43ａは、袋状部44と連通する三角袋状部44ａが熱溶着部43と袋状部44との境界線から三角状にはみ出すように、アルミラミネート42，42を熱溶着して形成される。すなわち、幅狭溶着部43ａは、熱溶着部43の幅を局所的に狭くして袋状部44をアルミラミネート42の端縁側へ突出させることにより構成される。
次に、電池パック41の過電圧・過充電時における作用について説明する。
図示しない充電器から電池セル41へ過電圧が印加されると電池セル41内部の電解液分解が加速され、熱が発生して電池セル41の温度上昇が始まる。それと同時に、電池セル41内部に電解液の分解により分解ガスが発生してアルミラミネート42，42の膨張を引き起こす。このとき、電池セル41内の圧力が所定値以上に上昇すると、幅狭溶着部43ａの封止が破れて開放し、そこからリチウムセル41内の前記電解液の分解ガスや電解液自体が外部へ漏出する。電池セル41内部の温度上昇は電池セル41に蓄えられたエネルギーにより発生するため、過電圧による電解液の分解で発生する分解ガスにより、早い段階で幅狭溶着部43ａ、すなわちセル外装のラミネート42，42の封止を開放させ、電解液を電池セル41外部へ液状及び気化ガスの状態で放出させれば、電池セル41内部での電解液が減少するため、電池セル41はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。
このように、電池セル41では、過電圧の早い段階でラミネート42，42を意図的に開放させる機能を設けることにより機構的な安全対策を行っている。この開放の目的は、熱暴走温度に至る早い段階（定格電圧より少し高い電圧レベル）で電解液の分解による分解ガスが発生するため、その分解ガスで内部の電解液を外部へ放出し、熱暴走温度に上昇するまでに電池としての機能をなくし、安全を確保するという目的である為、従来の一般的な防爆弁の目的とは大きく異なる。すなわち、従来の防爆弁が、電池セル101内部の温度上昇により、電解液が蒸発して発生する蒸発ガスやセパレータ112の溶解により発生する可燃性ガスなどの圧力により開放しているのに対し、幅狭溶着部43ａは、電解液が蒸発する温度（約１２０℃）になる前の温度で電解液の分解により発生する分解ガスの圧力で開放して電解液を外部へ排出する安全弁として作用している。
以上のように本実施例では、正極材料110と負極材料111との間に絶縁のためのセパレータ112を挿入し、これらを積層した積層構造体113を電解液と共にラミネート外装としてのアルミラミネート42，42で封止してなる二次電池としての電池セル41において、充電時に所定の過電圧値で発生する前記分解液の分解ガスによる内圧でアルミラミネート42，42の封止を開放して前記電解液を外部へ放出する電解液放出手段としての幅狭溶着部43ａを設けている。
このようにすると、所定の過電圧で電解液が分解されることにより発生する分解ガスによる内圧を利用して、早い段階でアルミラミネート42，42の封止を開放させ、電解液を電池セル41外部へ放出させることにより、電池セル41内部での電解液が減少するため、電池セル41はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。従って、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な電池セル41を提供することができる。
図６は、第２変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル51は、幅狭溶着部43ｂ以外については図５で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｂが形成されている。幅狭溶着部43ｂは、熱溶着部43をアルミラミネート42，42の端縁から全て一定の幅で形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＵ字状に切り取ってＵ字切欠部55を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｂの作用効果については、幅狭溶着部43ｂの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
図７は、第３変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル61は、幅狭溶着部43ｃ以外については図５で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｃが形成されている。幅狭溶着部43ｃは、袋状部44と連通する三角袋状部44ａが熱溶着部43と袋状部44との境界線から三角状にはみ出すように、アルミラミネート42，42を熱溶着して形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＵ字状に切り取ってＵ字切欠部55を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｃの作用効果については、幅狭溶着部43ｃの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
図８は、第４変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル71は、幅狭溶着部43ｄ以外については図１で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｄが形成されている。幅狭溶着部43ｄは、熱溶着部43をアルミラミネート42，42の端縁から全て一定の幅で形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＶ字状に切り取ってＶ字切欠部75を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｂの作用効果については、幅狭溶着部43ｂの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記各実施例における構成を組み合わせたり、置換したりしてもよいことは言うまでもない。本発明の電池パックとしてはリチウムイオン電池に限らず、同様の性質，課題を有する種々の電池パックに適用可能である。また、変形防止板２の大きさ，形状，挿入位置等は特に限定されるものではなく、放熱性の変形防止板２（放熱板）と断熱性の変形防止板２（断熱板）を組み合わせてもよい。特に、変形防止板２として断熱性を有する断熱部材を使用すれば、電池体を単独又はユニット単位で断熱することができ、電池体の温度上昇が他に波及するのを防ぐことができる。また、例えば、複数の電池セル101を２枚の放熱板で挟んだものを１つのユニット（構成単位）とし、このユニットを複数段積みした際に当該放熱板同士の間に断熱板を挿入するよう構成するなどとしてもよい。
上記各変形例が適用可能な二次電池は、リチウムイオン電池に限らず、ラミネート外装の内部に電解液が封止され、過電圧保護の電圧値より少し高い電圧値でガスが発生するものであれば、どのようなものでもよい。また、幅狭溶着部43ｂは、熱溶着部43の非溶着部分や切欠部を種々の形状に形成して組み合わせることにより、多種多様のバリエーションとすることができる。電解液放出手段は、幅狭溶着部43ｂ以外にも、アルミラミネート42，42の袋状部44に浅い傷をつけて設けたり、電池セルの近傍に針を設けて膨張時の力を利用してアルミラミネート42，42に孔をあけるように構成してもよい。
本発明の第１実施例における電池パックの要部縦断面図である。 本発明の第２実施例における電池パックの要部縦断面図である。 同上、電池パックの変形例を示す要部縦断面図である。 同上、電池パックの別の変形例を示す要部縦断面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第１変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第２変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第３変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第４変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 従来例における電池パックの内部構成を示す斜視図である。 同上、ラミネート型リチウムイオン電池の内部構成を示す分解斜視図である。
符号の説明
１ 電池パック
２ 変形防止板（変形防止部材）
３ 組セル押さえ板（変形防止手段）
10，20，30 電池パック
11，21，31 ケース（変形防止手段）
41，51，61，71 電池セル（二次電池）
43ａ，43ｂ，43ｃ，43ｄ 幅狭熱溶着部（電解液放出手段）
101 電池セル（電池体）
102 組セル（組電池体）
110 正極材料
111 負極材料
112 セパレータ
113 積層構造体
114 アルミラミネート（ラミネート外装）
本発明は、各種電子装置の電源として利用される、例えばリチウムイオン二次電池などの電池パックに関する。
一般に、バックアップ電源を必要とする無停電電源装置などでは、商用交流電源からの入力電圧が正常に発生している場合に、電子装置としての電源本体の主電源部から負荷に所要の直流または交流電圧を供給し、且つこの主電源部を介して二次電池を充電する一方で、前記入力電圧が著しく低下若しくは停電すると、バックアップ電源としての二次電池が主電源部から負荷に引き続き電力を供給するようになっている。ここで使用する二次電池は、従来より鉛蓄電池が使用されているが、その理由は主に安価であって、且つ充放電管理が簡単であるからである。
しかし、鉛蓄電池を搭載した無停電電源装置は電池収容スペースを多く確保しなければならない上に、重量が極めて重く、さらには環境面でも鉛使用による種々の問題がある。かかる欠点を解消するため、例えば特許文献１には、鉛蓄電池に代わってリチウムイオン二次電池をバックアップ電源とした無停電電源装置が提案されている。ここでのリチウムイオン二次電池は、複数個の電池セルを直列接続した電池モジュール（電池パック）からなり、過充電および過放電を防止する電池保護回路も内蔵されている。
また別な特許文献２には、過放電保護回路や過充電保護回路を備え、リチウムイオン二次電池を内蔵したパッケージ状の二次電池パックが開示されている。
従来から二次電池として鉛蓄電池が一般的に使用されているが、近年、蓄電媒体として非常に高い電力密度を持ち小型化が可能な、リチウムイオン電池が広く使用されてきている。このようなリチウムイオン電池パックの構成を示すのが図９である。リチウムイオン電池パックには、主に円筒型と角型があるが、ここには角型のものを図示している。同図において、電池パック100は、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された電池スタックとしての組セル102であり、その最上部に電池保護回路103が搭載されて、箱状のパックケース104内に収納されている。
図１０にリチウムイオン電池の一形態であるラミネート型リチウムイオン電池の内部構造を示す。ラミネート型リチウムイオン電池としての電池セル101は、例えばコバルト酸リチウム（LiCoO２）やマンガン酸リチウム（LiMnO２）などの正極材料110と例えばグラファイト（炭素）などの負極材料111との間に、絶縁のため例えばポリエチレンやポリプロピレン製の微多孔膜などのセパレータ112を挿入し、これらを何層かに積層した積層構造体113とした後、この積層構造体113を電解液と共に上下からアルミラミネート114，114で封止した構造になっている。正極材料110及び負極材料111には、それぞれ正極電極110ａと負極電極111ａが形成されており、アルミラミネート114，114の貼り合わせ部分から外部へ突出している。
特開２００２−５８１７０号公報 特許第２８６１８７９号公報 特開平１１−２８３５９９号公報 特許第２８６１８７９号公報
電池セル101のようなラミネート外装のリチウムイオン電池の場合、過充電等により定格以上の電圧が印加されると、電解液の分解によりアルミラミネート114，114内部にガスが発生し、アルミラミネート114，114自体が膨らみ電池セル101内部の正極材料110又は負極材料111とセパレータ112の積層間にガスが入り積層構造が崩れ変形することになる。この状況が継続されると、アルミラミネート114，114の熱溶着部が開放し、電解液及び気化したガスが外部へ漏れ、電池セル101内部の温度も徐々に上昇し、内部の積層構成は更に変形する。そして、電池セル101内部がセパレータ112の溶解温（破断温度）に達すると、電池セル101内部が変形していることにより、セパレータ112の面上で温度の不均一が発生し、局所的に急激な温度上昇が生じる。これにより、本来、正極材料110と負極材料111間の絶縁の目的で入っているセパレータ112が面上で部分的に溶解して機能しなくなり、正極材料110と負極材料111間の短絡が発生して、結果的に熱暴走を起こし電池セル101が発煙する虞があった。
電池セル101内部に発生する可燃性の内部ガスとしては、例えば過電圧により電解液から発生する蒸発ガス（ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート）や、熱暴走により電解液から発生するCH４，C２H４，C２H６などであり、電池セル101の過充電時等には、電池内部にこれらの内部ガスが発生してアルミラミネート114，114の膨張を引き起こす。この際、特許文献３に開示されるような、内部ガスの噴出方向を特定する噴出部としての防爆弁が設けられたものでは、電池内の圧力が所定値以上に上昇した場合に、この防爆弁から電池内の内部ガスを電池外へ放出して、ガス抜きすることにより爆発を防いでいる。
このように、電池セル101は、過充電等により内部ガスが発生し、最悪ケースとして発煙、発火に至る虞があった。そこで、この安全上の問題を解決する方策として、通常、電池の発煙，発火を防ぐための電池保護回路103のような保護回路（例えば特許文献４）が、その電池パック内などに装置されている。特許文献４では、過放電保護回路や過充電保護回路を備え、過充放電時等に二次電池への充放電を禁止することにより、電池の発煙，発火を防いでいる。一般的に、当該保護回路は、電池セル101を電池パック内に実際に装置する際には、上記のように、複数個の電池セル101を上下に重ねて形成された電池スタックの最上部に搭載される。
しかし、前記保護回路を設けても、何らかの原因で機能しない場合がある。その場合、過充電等により内部ガスが発生することとなるが、上記従来の防爆弁は破裂防止のために設けられているにすぎず、熱暴走温度に至ってから可燃性の内部ガスが噴出するため、内部短絡により発煙，発火し易い。従って、熱暴走温度に至る前の早い段階で確実に安全を確保できるような、機構的な安全対策が望まれていた。
従来は、まだ高容量での製品化が進んでいないため、過充電での安全性は電池保護回路103のような電気的な保護回路のみで考えられており、これが機能しなかった場合の安全性の検討はされていないのが現状であった。機構的には組セル102を外的要因による機械的な振動や衝撃対策のためにパックケース104に入れているレベルで機構的な設計が行われている。このように外的要因のみで設計されたパックケース104（機構）では、パックケース104自体は強固なものであるが、内部の組セル102（又は電池セル101単体）とパックケース104間に隙間があったり、組セル102自体が振動・衝撃等で動かないようにパックケース104に組セルが固定されていたりするレベルであるので、電池セル101（組セル102）が過充電にて容易に変形することになる。このような外的要因だけを考慮したパックケース104の場合、前述のように、過充電により膨らみ・変形が生じ、内部短絡で熱暴走となり、パックケース104内部では内圧上昇や組セル変形（膨らみ）による内部からの力が発生することとなる。このとき、パックケース104の気密性が高ければパックケース104の破裂や変形にまで至る可能性がある。
また、リチウムイオン電池の場合、一般的に安全性が問題視されているため、電池と保護回路は一対で考えられており、通常、電池と保護回路は近接して配置される。すなわち、組セル102と電池保護回路103は、電池ユニットとしてパックケース104内に収められるが、組セル102は外的要因を考慮し動かない程度でパックケース104内で固定されている。この場合、過充電により電池セル101が変形し熱暴走に至ると、かなりの量の発煙がパックケース104内部で発生するため電池保護回路103が近接していると、回路や変形したことによるセル端子部の異極間、すなわち正極電極110ａと負極電極111ａとの間で短絡現象が起こる可能性も考えられる。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、過充電等による電池体の変形を防止し、機構的な安全対策を行った電池パックを提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な電池パックを提供することを第二の目的とする。
本発明の電池パックでは、正極材料と負極材料との間に絶縁のためのセパレータを挿入し、これらを積層した積層構造体を電解液と共にラミネート外装で封止してなる電池体を複数重ねて構成された組電池体を備え、前記電池体は、定格以上の電圧が印加されると、前記電解液の分解により前記ラミネート外装内部にガスが発生し、前記正極材料または前記負極材料と前記セパレータの積層構造が崩れて変形を起こし、やがて内部の温度が上昇して前記セパレータの溶解温に達すると、当該セパレータが溶解して前記正極材料と前記負極材料との間で短絡が発生するように構成された電池パックにおいて、前記組電池体の前記電池体間に硬質の変形防止部材を挿入すると共に、前記定格以上の電圧が印加されたときに、前記正極材料または前記負極材料と前記セパレータの積層間に前記ガスが入り込まないように、前記組電池体全体を押さえてそれら各電池体の変形を防ぐ変形防止手段を設け、前記セパレータは、温度上昇に比例してインピーダンスが増加する特性を有し、前記溶解温に達する前に、前記電池体の電流を低下させて、当該電池体の温度上昇をシャットダウンするように構成され、さらに前記変形防止部材は、前記組電池体内部の熱を外部へ放熱させるための熱伝導性が良い放熱部材を使用してなることを特徴とする。
このようにすると、電気的保護が機能しなくても変形防止材及び変形防止手段により電池セルの膨張が機構的に抑制されるため、過充電時等により定格以上の電圧が印加されたときに、電解液の分解により電池体内にガスが発生しても、正極材料または負極材料とセパレータの積層間にガスが入り込む余地がなく、各電池体内の積層構造が崩れることがない。積層構造に変形が発生しなければ、温度上昇に比例してインピーダンスが増加するセパレータのインピーダンス特性により、セパレータの温度が溶解温に達する前に電池体の電流は低下して、電池体の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。このように、過充電等による電池体の変形を防止し、セパレータの温度によるインピーダンスの変化を利用することにより、熱暴走に至る前の早い段階で機構的に安全を確保することができる。
また、各電池体間に介在された変形防止部材により、組電池体を構成する各電池体の熱が速やかに放熱されることとなる。
なお、上記構成の電池パックでは、前記変形防止部材が、前記各電池体間を熱的に独立させるための断熱性を有する断熱部材を使用してなるものであってもよい。
このようにすると、断熱部材を利用して、電池体を単独又はユニット単位で断熱することができ、電池体の温度上昇が他に波及するのを防ぐことができる。
また本発明の電池パックでは、前記変形防止手段は、前記組電池体全体を内部に圧入するケースである。
このようにすると、組電池体を収納するケースを利用して容易に電池体の膨張を防ぐことができる。
また本発明の電池パックでは、充電時に所定の過電圧値で発生する前記電解液の分解ガスによる内圧で前記ラミネート外装の封止を開放して前記電解液を外部へ放出する電解液放出手段を前記電池体に設けている。
このようにすると、所定の過電圧で電解液が分解されることにより発生する分解ガスによる内圧を利用して、早い段階でラミネート外装の封止を開放させ、電解液を二次電池外部へ放出させることにより、二次電池内部での電解液が減少するため、二次電池はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。
本発明によると、過充電等による電池体の変形を防止し、機構的な安全対策を行った電池パックを提供することができる。
また本発明によると、既存の構成を利用して機構的な安全対策を行うことができる。
また本発明によると、充放電時に各電池体が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池体が高温になることを防ぐことができる。
また本発明によると、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な二次電池を提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明における電池パックの好ましい各実施例を説明する。なお、同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
図１は、本第１実施例における電池パックの構成を示す要部断面図であり、電池パック１を構成する電池体としての電池セル101は、従来例で示したリチウムイオン電池と同様のものを使用している。すなわち、電池セル101内部は、正極材料110と負極材料111とセパレータ112を何層かに積層した積層構造体113とした後、電解液と共にアルミラミネート114，114などで封止した構造になっている。本実施例においても、電池パック１では、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された組電池体としての組セル102となっているが、段積み（積層）された各電池セル101間には変形防止部材としての変形防止板２が挟み込まれている。
変形防止板２は、電池セル101の変形を防ぐものであり、少なくとも電池セル101のセパレータ112全面に対向する程度の大きさが必要である。また、変形防止板２の材質，厚みは、例えばアルミ，鉄，銅等の金属や樹脂など過充電時等に発生する電池セル101の膨張力により変形しない程度の硬さを有する材質，厚みであればどのようなものでもよい。
このような変形防止板２を各電池セル101間に挿入した組セル102は、上下方向から組セル押さえ板３，３により押さえられた状態で、箱状のパックケース104内に収納される。具体的には、組セル102を組セル押さえ板３，３で挟み、例えば粘着テープや結束バンド等の図示しない結束具を用いて堅く束ねられて、パックケース104内に収納される。この組セル押さえ板３は、変形防止板２と同様の硬質部材から形成されており、変形防止板２と同様に少なくとも電池セル101のセパレータ112全面に対向する程度の大きさが必要である。本実施例では、組セル102全体を確実に押さえられるように電池セル101や変形防止板２よりも一回り大きな形状になっている。組セル102を押さえる圧力は、電池セル101の特性（電池としての特性）や寿命，信頼性を損なわない程度にする必要がある。また、押さえ方も組セル102自体が面で均等に押さえられる構造とするのが好ましい。当該圧力が面として均等に加わらないと、電池セル101内部に積層された正極電極110ａ，負極電極111ａ，セパレータ112の部分的劣化が発生し、寿命劣化を加速させる可能性がある。逆に、電池セル101自体が面で均等に押さえられると、充放電による面上での部分的不均一による部分劣化が発生しにくいため、寿命特性も改善される。
本実施例の電池セル101は、ラミネート外装であるため、変形防止板２及び組セル押さえ板３などの電池セル101に当接する部材は、アルミラミネート114，114を傷つけないよう、バリ等に注意する必要がある。その対策としては、電池セル101間に絶縁シートを挿入するか、変形防止板２及び組セル押さえ板３などの部材自体に絶縁塗装やテープ貼付を行うなどが考えられる。
次に、過充電時等における変形防止板２及び組セル押さえ板３，３の作用について説明する。組セル102は、組セル押さえ板３，３で押さえられ、ある程度の圧力がかけられているため、組セル102を構成する各電池セル101も組セル押さえ板３，３又は変形防止板２の間で拘束され、過充電時等でも殆ど膨張せず正常時と略同等の形状が保持される。このとき、電池セル101内部では、正極材料110又は負極材料111とセパレータ112の積層間にガスが入り込む余地がなく、積層構造が崩れることはない。従って、セパレータ112の面上で温度の不均一がない、すなわちセパレータ112は全面にわたって均等に加熱されてゆっくりと温度上昇することとなる。セパレータ112に一般的に使用されている材料は、温度上昇に比例してインピーダンスが増加する特性を有しているため、このセパレータ112の特性により、積層構造に変形が発生しなければ、セパレータ112の温度が溶解温に達する前の温度で、セパレータ112の収縮にて電極間のインピーダンスは増大し、溶解・内部短絡が起きる前に電池セル101の電流は低下して、電池セル101の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。また、セル変形による正極電極110ａと負極電極111ａでの異極部どうしの接触が押さえられる。このように、過充電等による電池セル101の変形を防止し、セパレータ112の温度によるインピーダンスの変化を利用することにより、熱暴走に至る前の早い段階で機構的に安全を確保することができる。
電池セル101の温度上昇を抑制するために、変形防止板２及び組セル押さえ板３，３に熱伝導性が良い材質・厚さ・形状の放熱部材を使用するのが好ましい。これらに放熱部材を使用した場合では、各電池セル101間に介在された変形防止板２により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。とりわけ、組セル102は複数の電池セル101を段積みした構成であるため、組セル102の中心部に熱が篭り易いが、放熱性に優れた変形防止板２を各電池セル101間に設けることにより電池セル101の熱が速やかに放熱されるため、組セル102の中心部に熱が篭らず、電池セル101の温度上昇が緩和され、よりセパレータ112のシャットダウンを確実に行うことができる。
以上のように本第１実施例では、正極材料110と負極材料111との間に絶縁のためのセパレータ112を挿入し、これらを積層した積層構造体113を電解液と共にラミネート外装としてのアルミラミネート114，114で封止してなる電池体としての電池セル101を複数重ねて構成された組電池体としての組セル102を備え、前記電池セル101は、定格以上の電圧が印加されると、電解液の分解によりアルミラミネート114，114内部にガスが発生し、正極材料110または負極材料111とセパレータ112の積層構造が崩れて変形を起こし、やがて内部の温度が上昇してセパレータ112の溶解温に達すると、当該セパレータ112が溶解して正極材料110と負極材料111との間で短絡が発生するように構成された電池パック１において、組セル102の電池セル101間に硬質の変形防止部材としての変形防止板２を挿入すると共に、定格以上の電圧が印加されたときに、正極材料110または負極材料111とセパレータ112の積層間に前記ガスが入り込まないように、組セル102全体を押さえてそれら電池セル101の変形を防ぐ変形防止手段としての組セル押さえ板３，３を設け、さらにセパレータ112は、温度上昇に比例してインピーダンスが増加する特性を有し、前記溶解温に達する前に、電池セル101の電流を低下させて、当該電池セルの温度上昇をシャットダウンするように構成している。
このようにすると、電気的保護が機能しなくても変形防止板２及び組セル押さえ板３，３により電池セル101の膨張が機構的に抑制されるため、過充電時等により定格以上の電圧が印加されたときに、電解液の分解により電池セル101内にガスが発生しても、正極材料または負極材料とセパレータの積層間にガスが入り込む余地がなく、各電池セル101内の積層構造が崩れることがない。積層構造に変形が発生しなければ、温度上昇に比例してインピーダンスが増加するセパレータ112のインピーダンス特性により、セパレータ112の温度が溶解温に達する前に電池セル101の電流は低下して、電池セル101の温度上昇はシャットダウンするため、熱暴走に至ることはない。以上より、過充電等による電池セル101の変形を防止し、セパレータ112の温度によるインピーダンスの変化を利用することにより、熱暴走に至る前の早い段階で機構的な安全対策を行った電池パックを提供することができる。
また本第１実施例では、変形防止板２及び／又は組セル押さえ板３，３は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなる。
このようにすると、各電池セル101間に介在された変形防止板２及び／又は組セル押さえ板３，３により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。
図２は、本第２実施例における電池パックの構成を示す要部断面図であり、電池パック10の基本的な構成は、第１実施例で示した電池パック１と略同様である。すなわち、組セル102は、所定の電圧，容量となるよう、複数個の扁平板状の電池セル101を電気的に直列接続したものを上下に重ねて形成された電池スタックとなっており、段積み（積層）された各電池セル101間には変形防止板２が挟み込まれている。
本第２実施例では、変形防止手段として組セル押さえ板３，３の代わりに箱状のパックケース11を使用している。パックケース11は、変形防止板２を挟さみこんだ組セル102より若干低く形成されており、その内部に組セル102を収納する際には、組セル102がパックケース11内に圧入される形となる。これにより、組セル102がパックケース11の内面に押さえられ、ある程度の圧力がかけられるため、各電池セル101の膨張が抑制される。
本実施例の変形例として、図３及び図４に示す電池パック20，30がある。電池パック20は、変形防止板２を各電池セル101の層間に入れずに、１枚の電池セル101又は２枚の電池セル101毎に変形防止板２を挿入した組セル102が箱状のパックケース21内に圧入されている。図３の電池パック20では、変形防止板２，２間に２枚の電池セル101が挟まれ、パックケース21内面と変形防止板２との間に１枚の電池セル101が挟まれている。一方、図４の電池パック30では、２枚の電池セル101毎に変形防止板２を挿入した組セル102が箱状のパックケース31内に圧入されている。従って、パックケース21，31は、その内部に組セル102が圧入可能な大きさに設計する必要がある。
組セル102又は組セル102の上部・下部となる電池セル101も、温度上昇を緩和することにより、よりセパレータのシャットダウンを確実に行うことができるため、組セル102自体の変形防止のためのパックケース11，21，31も熱伝導性の良い材質・厚さ・形状が望ましい。組セル102に挿入する変形防止板２は、図３及び図４に示す変形例のように、各電池セル101間に挿入しなくても、組セル102の重ねたセル数や電池セル101の厚み・大きさ（容量）、パックの大きさを考慮し、２枚セル毎や３セル毎等、任意の位置に挿入してよいが、電池セル101の温度上昇の緩和効果を優先させる場合には、図２のように各電池セル101間に挿入するのが望ましい。
以上のように本第２実施例の電池パック10，20，30では、前記変形防止手段は、組セル102全体を内部に圧入するパックケース11，21，31である。
このようにすると、組セル102を収納するパックケース11，21，31を利用して容易に電池セル101の膨張を防ぐことができる。従って、既存の構成を利用して機構的な安全対策を行うことができる。
また本第２実施例では、変形防止板２及び／又はパックケース11，21，31は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなる。
このようにすると、各電池セル101間に介在された変形防止板２及び／又はパックケース11，21，31により、組セル102を構成する各電池セル101の熱が速やかに放熱されることとなる。従って、充放電時に各電池セル101が発熱しても、その熱が速やかに放熱され、各電池セル101が高温になることを防ぐことができる。
ところで、上記各実施例における電池セル101単体に関する有利な変形例について、以下に説明する。当該変形例を電池パック１，10，20，30に内蔵される電池セル101に適用することにより、さらに安全性を向上させることができる。
図５は、第１変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル41は、外装部分以外については従来例及び各実施例で示した電池セル101と同様のものを使用している。すなわち、電池セル41内部は、正極材料110と負極材料111とセパレータ112を何層かに積層して積層構造体113とした後、電解液と共に外装部材としてのアルミラミネート42，42で封止した構造になっている。なお、同図に示された部分は、電池セル41において正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部である。
アルミラミネート42，42の端縁は、内部の電解液が漏出しないように、全周に亘って熱溶着により隙間無く貼り合わされた熱溶着部43になっており、一方で熱溶着部43の内側は熱溶着されていない袋状部44になっており、この袋状部44に積層構造体113及び電解液が収納，封止されている。熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ａが形成されている。幅狭溶着部43ａは、袋状部44と連通する三角袋状部44ａが熱溶着部43と袋状部44との境界線から三角状にはみ出すように、アルミラミネート42，42を熱溶着して形成される。すなわち、幅狭溶着部43ａは、熱溶着部43の幅を局所的に狭くして袋状部44をアルミラミネート42の端縁側へ突出させることにより構成される。
次に、電池パック41の過電圧・過充電時における作用について説明する。
図示しない充電器から電池セル41へ過電圧が印加されると電池セル41内部の電解液分解が加速され、熱が発生して電池セル41の温度上昇が始まる。それと同時に、電池セル41内部に電解液の分解により分解ガスが発生してアルミラミネート42，42の膨張を引き起こす。このとき、電池セル41内の圧力が所定値以上に上昇すると、幅狭溶着部43ａの封止が破れて開放し、そこからリチウムセル41内の前記電解液の分解ガスや電解液自体が外部へ漏出する。電池セル41内部の温度上昇は電池セル41に蓄えられたエネルギーにより発生するため、過電圧による電解液の分解で発生する分解ガスにより、早い段階で幅狭溶着部43ａ、すなわちセル外装のラミネート42，42の封止を開放させ、電解液を電池セル41外部へ液状及び気化ガスの状態で放出させれば、電池セル41内部での電解液が減少するため、電池セル41はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。
このように、電池セル41では、過電圧の早い段階でラミネート42，42を意図的に開放させる機能を設けることにより機構的な安全対策を行っている。この開放の目的は、熱暴走温度に至る早い段階（定格電圧より少し高い電圧レベル）で電解液の分解による分解ガスが発生するため、その分解ガスで内部の電解液を外部へ放出し、熱暴走温度に上昇するまでに電池としての機能をなくし、安全を確保するという目的である為、従来の一般的な防爆弁の目的とは大きく異なる。すなわち、従来の防爆弁が、電池セル101内部の温度上昇により、電解液が蒸発して発生する蒸発ガスやセパレータ112の溶解により発生する可燃性ガスなどの圧力により開放しているのに対し、幅狭溶着部43ａは、電解液が蒸発する温度（約１２０℃）になる前の温度で電解液の分解により発生する分解ガスの圧力で開放して電解液を外部へ排出する安全弁として作用している。
以上のように本実施例では、正極材料110と負極材料111との間に絶縁のためのセパレータ112を挿入し、これらを積層した積層構造体113を電解液と共にラミネート外装としてのアルミラミネート42，42で封止してなる二次電池としての電池セル41において、充電時に所定の過電圧値で発生する前記分解液の分解ガスによる内圧でアルミラミネート42，42の封止を開放して前記電解液を外部へ放出する電解液放出手段としての幅狭溶着部43ａを設けている。
このようにすると、所定の過電圧で電解液が分解されることにより発生する分解ガスによる内圧を利用して、早い段階でアルミラミネート42，42の封止を開放させ、電解液を電池セル41外部へ放出させることにより、電池セル41内部での電解液が減少するため、電池セル41はインピーダンスを持ち抵抗体となり、内部での自己発熱による温度上昇は抑えられる。従って、過電圧の早い段階で電池としての機能をなくし、安全を確保することが可能な電池セル41を提供することができる。
図６は、第２変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル51は、幅狭溶着部43ｂ以外については図５で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｂが形成されている。幅狭溶着部43ｂは、熱溶着部43をアルミラミネート42，42の端縁から全て一定の幅で形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＵ字状に切り取ってＵ字切欠部55を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｂの作用効果については、幅狭溶着部43ｂの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
図７は、第３変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル61は、幅狭溶着部43ｃ以外については図５で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｃが形成されている。幅狭溶着部43ｃは、袋状部44と連通する三角袋状部44ａが熱溶着部43と袋状部44との境界線から三角状にはみ出すように、アルミラミネート42，42を熱溶着して形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＵ字状に切り取ってＵ字切欠部55を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｃの作用効果については、幅狭溶着部43ｃの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
図８は、第４変形例における二次電池の一端部分を示す一部切り欠き平面図であり、二次電池としての電池セル71は、幅狭溶着部43ｄ以外については図１で示した電池セル41と同様のものを使用している。
熱溶着部43は、アルミラミネート42，42の端縁から一定の幅で形成されているが、正極電極110ａと負極電極111ａが突出していない側の端部の中央部だけは、幅が他の部分に比べて狭くなった電解液放出手段としての幅狭溶着部43ｄが形成されている。幅狭溶着部43ｄは、熱溶着部43をアルミラミネート42，42の端縁から全て一定の幅で形成した後、当該熱溶着部43の一部を前記中央部の端からＶ字状に切り取ってＶ字切欠部75を設けることにより形成される。
幅狭溶着部43ｂの作用効果については、幅狭溶着部43ｂの開放圧力や開口量（電解液や気化ガスの漏出量）が異なる以外は、第１変形例で説明した幅狭溶着部43ａと略同様である。
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記各実施例における構成を組み合わせたり、置換したりしてもよいことは言うまでもない。本発明の電池パックとしてはリチウムイオン電池に限らず、同様の性質，課題を有する種々の電池パックに適用可能である。また、変形防止板２の大きさ，形状，挿入位置等は特に限定されるものではなく、放熱性の変形防止板２（放熱板）と断熱性の変形防止板２（断熱板）を組み合わせてもよい。特に、変形防止板２として断熱性を有する断熱部材を使用すれば、電池体を単独又はユニット単位で断熱することができ、電池体の温度上昇が他に波及するのを防ぐことができる。また、例えば、複数の電池セル101を２枚の放熱板で挟んだものを１つのユニット（構成単位）とし、このユニットを複数段積みした際に当該放熱板同士の間に断熱板を挿入するよう構成するなどとしてもよい。
上記各変形例が適用可能な二次電池は、リチウムイオン電池に限らず、ラミネート外装の内部に電解液が封止され、過電圧保護の電圧値より少し高い電圧値でガスが発生するものであれば、どのようなものでもよい。また、幅狭溶着部43ｂは、熱溶着部43の非溶着部分や切欠部を種々の形状に形成して組み合わせることにより、多種多様のバリエーションとすることができる。電解液放出手段は、幅狭溶着部43ｂ以外にも、アルミラミネート42，42の袋状部44に浅い傷をつけて設けたり、電池セルの近傍に針を設けて膨張時の力を利用してアルミラミネート42，42に孔をあけるように構成してもよい。
本発明の第１実施例における電池パックの要部縦断面図である。 本発明の第２実施例における電池パックの要部縦断面図である。 同上、電池パックの変形例を示す要部縦断面図である。 同上、電池パックの別の変形例を示す要部縦断面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第１変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第２変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第３変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の各実施例における二次電池の第４変形例に関する特徴部の構造を示す一部切り欠き平面図である。 従来例における電池パックの内部構成を示す斜視図である。 同上、ラミネート型リチウムイオン電池の内部構成を示す分解斜視図である。
符号の説明
１ 電池パック
２ 変形防止板（変形防止部材）
３ 組セル押さえ板（変形防止手段）
10，20，30 電池パック
11，21，31 ケース（変形防止手段）
41，51，61，71 電池セル（二次電池）
43ａ，43ｂ，43ｃ，43ｄ 幅狭熱溶着部（電解液放出手段）
101 電池セル（電池体）
102 組セル（組電池体）
110 正極材料
111 負極材料
112 セパレータ
113 積層構造体
114 アルミラミネート（ラミネート外装）

Claims (12)

  1. 正極材料と負極材料との間に絶縁のためのセパレータを挿入し、これらを積層した積層構造体を電解液と共にラミネート外装で封止してなる電池体を複数重ねて構成された組電池体を備えた電池パックにおいて、前記組電池体の前記電池体間に硬質の変形防止部材を挿入すると共に、前記組電池体全体を押さえてそれら各電池体の変形を防ぐ変形防止手段を設けたことを特徴とする電池パック。
  2. 前記変形防止手段は、前記組電池体全体を内部に圧入するケースであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
  3. 前記変形防止部材及び／又は前記変形防止手段は、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
  4. 前記変形防止部材は、断熱性を有する断熱部材を使用してなることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
  5. 前記変形防止部材及び／又は前記ケースは、熱伝導性が良い放熱部材を使用してなることを特徴とする請求項２記載の電池パック。
  6. 充電時に所定の過電圧値で発生する前記電解液の分解ガスによる内圧で前記ラミネート外装の封止を開放して前記電解液を外部へ放出する電解液放出手段を前記電池体に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電池パック。
  7. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分の幅を局所的に狭くすることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
  8. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分の幅を局所的に狭くして前記袋状部を前記端縁側へ突出させることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
  9. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分を前記端縁からＵ字状に切り取ることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
  10. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分を前記端縁からＶ字状に切り取ることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
  11. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分の幅を局所的に狭くして前記袋状部を前記端縁側へ突出させると共に、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分を前記端縁からＵ字状に切り取ることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
  12. 前記電池体は、前記ラミネート外装の端縁を所定幅分貼り合わせて袋状部を形成し、この袋状部に前記電解液を封止してなるものであり、前記電解液放出手段は、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分の幅を局所的に狭くして前記袋状部を前記端縁側へ突出させると共に、当該ラミネート外装の貼り合わせ部分を前記端縁からＶ字状に切り取ることにより構成されるものであることを特徴とする請求項６記載の電池パック。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101855775B (zh) 2007-11-07 2014-05-14 埃纳德尔公司 带温度控制装置的电池组件
EP2225792A4 (en) * 2007-12-05 2012-01-25 Enerdel Inc Battery assembly with temperature control device
JP5366176B2 (ja) * 2008-04-16 2013-12-11 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池モジュール
JP5405102B2 (ja) * 2008-12-27 2014-02-05 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP5059890B2 (ja) 2009-03-31 2012-10-31 Ｊｍエナジー株式会社 ラミネート外装蓄電デバイス
JP5540070B2 (ja) * 2009-04-01 2014-07-02 エルジー・ケム・リミテッド 電池モジュール及び電池パック
US20110123844A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Apple Inc. Pressure-relief mechanism to improve safety in lithium-polymer battery cells
KR101036101B1 (ko) * 2009-11-27 2011-05-19 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩 스택
JP5594519B2 (ja) * 2010-05-06 2014-09-24 株式会社デンソー 組電池
US9196938B2 (en) * 2010-07-06 2015-11-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
KR101841520B1 (ko) 2010-12-07 2018-03-23 알리손 트랜스미션, 인크. 하이브리드 전기 자동차를 위한 에너지 저장 시스템
JP5451694B2 (ja) * 2011-07-05 2014-03-26 株式会社日立製作所 非水電解質電池モジュール
WO2013008321A1 (ja) * 2011-07-13 2013-01-17 トヨタ自動車株式会社 電池モジュール
US9196939B2 (en) * 2011-11-02 2015-11-24 GM Global Technology Operations LLC Method for thermal management and mitigation of thermal propagation for batteries using a graphene coated polymer barrier substrate
KR101509853B1 (ko) * 2012-02-07 2015-04-06 현대자동차주식회사 배터리 셀 모듈용 방열 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈
WO2014002950A1 (ja) * 2012-06-25 2014-01-03 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池パック
JP6195311B2 (ja) * 2012-08-09 2017-09-13 三洋電機株式会社 電池パックとその製造方法、及びこれを備える電動車両並びに蓄電装置
KR20140064418A (ko) * 2012-11-20 2014-05-28 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지 모듈
JP2014186845A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Gs Yuasa Corp 蓄電素子
KR101649552B1 (ko) * 2014-10-28 2016-08-19 현대모비스 주식회사 과충전 방지장치가 장착된 배터리모듈 및 배터리모듈용 과충전 방지장치
JP6507803B2 (ja) * 2015-04-03 2019-05-08 株式会社豊田自動織機 電池モジュール
CA2957431C (en) 2016-02-11 2021-03-16 The Noco Company Battery assembly device
US11522242B2 (en) * 2016-03-10 2022-12-06 Nissan Motor Co., Ltd. Battery pack
WO2019087956A1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-09 京セラ株式会社 電気化学セルおよび電気化学セルスタック
KR102365631B1 (ko) * 2018-01-09 2022-02-21 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈
TWM594276U (zh) * 2019-12-16 2020-04-21 財團法人工業技術研究院 電池模組

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338304A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Sony Corp 単電池および組電池構造体
JP2001229893A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Ntk Powerdex Inc リチウムイオンポリマー電池の安全装置
JP2002050335A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Tonen Tapyrus Co Ltd 耐熱性セパレータ
JP2002319374A (ja) * 2001-04-19 2002-10-31 Yuasa Corp 密閉形電池
JP2003132868A (ja) * 2001-10-25 2003-05-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート状電池
JP2003234055A (ja) * 2002-02-12 2003-08-22 Texas Instr Japan Ltd 過電圧保護装置およびそれを用いたバッテリー保護システム
JP2003297303A (ja) * 2002-03-28 2003-10-17 Tdk Corp 電気化学デバイスモジュール
JP2004055169A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池を用いた組電池
JP2004362879A (ja) * 2003-06-03 2004-12-24 Toyota Motor Corp 集合電池
JP2005259500A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池及び該組電池を搭載した車輌

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US124416A (en) * 1872-03-12 Improvement in pawl attachments
US16455A (en) * 1857-01-20 treadwell
US21442A (en) * 1858-09-07 Kneading-machike
JP2861879B2 (ja) 1995-08-25 1999-02-24 日本電気株式会社 電池パック
JP4100762B2 (ja) 1998-03-31 2008-06-11 三洋電機株式会社 リチウムイオン電池
JP2002058170A (ja) 2000-08-11 2002-02-22 Japan Storage Battery Co Ltd 無停電電源装置
JP3850688B2 (ja) * 2001-07-19 2006-11-29 松下電器産業株式会社 角形電池及び組電池の冷却装置
JP3937839B2 (ja) * 2001-12-28 2007-06-27 日本電気株式会社 モジュール
US7241530B2 (en) * 2002-07-23 2007-07-10 Nissan Motor Co., Ltd. Module battery
JP3594023B2 (ja) * 2002-07-30 2004-11-24 日産自動車株式会社 電池モジュール
JP3972885B2 (ja) * 2003-10-10 2007-09-05 日産自動車株式会社 組電池
JP4693373B2 (ja) * 2004-07-21 2011-06-01 三洋電機株式会社 非水電解質電池
JP4747539B2 (ja) * 2004-09-13 2011-08-17 マックス株式会社 電池パック

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338304A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Sony Corp 単電池および組電池構造体
JP2001229893A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Ntk Powerdex Inc リチウムイオンポリマー電池の安全装置
JP2002050335A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Tonen Tapyrus Co Ltd 耐熱性セパレータ
JP2002319374A (ja) * 2001-04-19 2002-10-31 Yuasa Corp 密閉形電池
JP2003132868A (ja) * 2001-10-25 2003-05-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート状電池
JP2003234055A (ja) * 2002-02-12 2003-08-22 Texas Instr Japan Ltd 過電圧保護装置およびそれを用いたバッテリー保護システム
JP2003297303A (ja) * 2002-03-28 2003-10-17 Tdk Corp 電気化学デバイスモジュール
JP2004055169A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池を用いた組電池
JP2004362879A (ja) * 2003-06-03 2004-12-24 Toyota Motor Corp 集合電池
JP2005259500A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池及び該組電池を搭載した車輌

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