JPWO2013084290A1

JPWO2013084290A1 - 組電池

Info

Publication number: JPWO2013084290A1
Application number: JP2013547982A
Authority: JP
Inventors: 柏野　博志; 博志柏野; 有島　康夫; 康夫有島; 正明岩佐; 西原　昭二; 昭二西原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: WO2013084290A1; JP5889333B2

Abstract

本発明の課題は、電池缶の膨張を抑制しつつ、角形電池の冷却構造を兼ね備えた優れた組電池を得ることである。本発明は、平行に延在する一対の平面部３１Ｐと該一対の平面部３１Ｐの各一方端部の間及び各他方端部の間に連続して形成された一対の湾曲部３１Ｔとを有する扁平形捲回電極群３１が扁平箱形の電池缶１１に収容された角形電池１を、複数平行に並べて各角形電池１の間に冷却媒体が流される組電池８１であって、互いに隣り合う角形電池１の間に介在されて、扁平形捲回電極群３１の平面部３１Ｐと湾曲部３１Ｔとの間の境界部分３１Ｌに対向する位置に配置された境界部スペーサ１０１を有することを特徴としている。

Description

本発明は、複数の角形電池の間にそれぞれスペーサを介在させて角形電池を積層した組電池に関する。

従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかしながら、電気機器の小型化、軽量化が進むにつれ、高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が着目され、その研究、開発及び商品化が急速に進められた。

一方、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになってきた。このような要求に合致する電源として、高電圧を有する非水溶液系のリチウム二次電池が注目されている。特に角形リチウム二次電池はパック化した際の体積効率が優れているため、HEV用あるいはEV用として角形リチウム二次電池の開発への期待が高まっている。

しかし、HEV用あるいはEV用など大電流用途では電池の発熱は避けられず、電池の冷却が必要となる。一般的には、複数の電池を直列およびまたは並列に電気的に接続して構成される組電池の各電池間に隙間を設け、その隙間に空気などの冷却媒体を流すことで冷却を行っている。一方、電池内部では電池缶内に収容されている電極材料が充放電に伴って膨張が起こる。その影響による電池缶の膨張が避けられない。

この電池缶の膨張を抑制しつつ、電池の冷却を行う手段として、冷却用媒体を通す複数のスリット部を有するスペーサを各電池間に配置する技術が提案されている（特許文献１）。

特開2006-48996号公報

特許文献１で開示されている構造では、スペーサは膨張の起こりやすい電池の側面中央部に接している。しかし、電池缶の膨張を抑制しつつ、効率よく電池の冷却を行うためには、スペーサの面積をなるべく小さくする必要がある。

本発明は、上記事案に鑑み、電池缶の膨張を抑制しつつ、角形電池の冷却構造を兼ね備えた優れた組電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、平行に延在する一対の平面部と該一対の平面部の各一方端部の間及び各他方端部の間に連続して形成された一対の湾曲部とを有する扁平形捲回電極群が扁平箱形の電池缶に収容された角形電池を、複数平行に並べて各角形電池の間に冷却媒体が流される組電池であって、互いに隣り合う角形電池の間に介在されて、前記扁平形捲回電極群の平面部と湾曲部との間の境界部分に対向する位置に配置された境界部スペーサを有することを特徴としている。

本発明によれば、電池缶の膨張を抑制しつつ、角形電池の冷却構造を兼ね備えた優れた組電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

電極の概略図。扁平形捲回電極群の一部を展開した状態の外観斜視図。角形電池の分解斜視図。角形電池の斜視図。第１の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図。第２の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図。第３の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図。第４の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図。第４の実施形態に係わる組電池の一実施例を示す斜視図。角形電池と中間ホルダの組立状態を示す斜視図。図１０の分解状態を示す斜視図。図１０のＡ−Ａ線断面を示す模式図。扁平形捲回電極群の膨張による電池容器の変形状態を説明するためのイメージ図。

以下、図面を参照して、本発明を角形リチウムイオン二次電池の組電池に適用した第１〜第４の実施形態について説明する。

まず、各実施形態において共通して用いられる角形電池の構成について説明する。

図１は、電極の概略図、図２は、扁平形捲回電極群の斜視図、図３は、角形電池の分解斜視図、図４は、角形電池の斜視図である。

角形電池１は、リチウムイオン二次電池（単電池）であり、扁平箱形の電池容器２内に発電要素３を収容した構成を有している。電池容器２は、開口部１１ａを有する電池缶１１と、電池缶１１の開口部１１ａを封口する電池蓋２１とを有する。発電要素３は、正極３４と負極３２との間にセパレータ３３、３５を介在させて重ね合わせた状態で扁平状に捲回した扁平形捲回電極群３１を有している。

電池缶１１及び電池蓋２１は、共にアルミニウム合金で製作されており、電池蓋２１は、レーザ溶接によって電池缶１１に溶接される。電池缶１１と電池蓋２１は、直方体形状の扁平角形容器を構成する。電池缶１１は、一対の幅広側面ＰＷと、一対の幅狭側面ＰＮと、底面ＰＢとを有する扁平箱形に形成されている。電池蓋２１には、絶縁部材を介して正極端子５１と負極端子６１（一対の電極端子）が配設されており、蓋組立体を構成している。また、電池蓋２１には、正極端子５１及び負極端子６１の他に、電池容器２内の圧力が所定値よりも上昇すると開放されて電池容器２内のガスを排出するガス排出弁７１と、電池容器２内に電解液を注入するための注液口７２が配置されている。

正極端子５１及び負極端子６１は、電池蓋２１の長手方向一方側と他方側の互いに離れた位置に配置されている。正極端子５１及び負極端子６１は、電池蓋２１の外側に配置される外部端子５２、６２と、電池蓋２１を貫通して一端が外部端子５２、６２に導通接続される接続端子５３、６３を有している。正極側の外部端子５２と接続端子５３は、アルミニウム合金で製作され、負極側の外部端子６２と接続端子６３は、銅合金で製作されている。外部端子５２，６２には、バスバーを締結するためのボルト５２ａ、６２ａが突設されている。

接続端子５３、６３と外部端子５２、６２は、それぞれ電池蓋２１との間に図示していない絶縁部材が介在されており、電池蓋２１から電気的に絶縁されている。接続端子５３、６３は、電池蓋２１の内側から電池缶１１の底面ＰＢに向かって延出して扁平形捲回電極群３１に導通接続される集電端子５４、６４を有している。扁平形捲回電極群３１は、正極端子５１の集電端子５４と負極端子６１の集電端子６４との間に配置されて支持されており、蓋組立体及び扁平形捲回電極群３１によって、発電要素組立体が構成されている。

扁平形捲回電極群３１は、図１及び図２に示すように、負極３２と正極３４とセパレータ３３、３５を順番に重ねて積層した帯状の積層体を、扁平形状に捲回することによって構成されている。扁平形捲回電極群３１は、平行に延在する一対の平面部３１Ｐと、これら一対の平面部３１Ｐの各一方端部の間及び各他方端部の間に連続して形成された一対の湾曲部３１Ｔとを有しており、その断面形状は、二つの半円を直線で結んだ長円形状をなす（例えば図１３を参照）。

扁平形捲回電極群３１は、図３に示すように、一方の湾曲部３１Ｔ側から電池缶１１に挿入される。そして、電池缶１１の内部で、一対の平面部３１Ｐが一対の幅広側面ＰＷに対向し、一方の湾曲部３１Ｔが底面ＰＢに対向し、他方の湾曲部３１Ｔが電池蓋２１に対向する姿勢状態に保持される。

負極３２は、負極金属箔の表面と裏面に負極合剤層が形成された負極塗工部３２ｂと、幅方向一方側で長辺方向に沿って一定幅で負極金属箔が露出した負極未塗工部３２ａを有している。そして、正極３４は、正極金属箔の表面と裏面に正極合剤層が形成された正極塗工部３４ｂと、幅方向他方側で長辺方向に沿って一定幅で正極金属箔が露出した正極未塗工部３４ａを有している。

セパレータ３３、３５は、例えばポリエチレン製の微多孔性を有する絶縁材料からなり、正極３４と負極３２を絶縁する役割を有している。負極３２の負極塗工部３２ｂは、正極板３４の正極塗工部３４ｂよりも幅方向に大きく、これにより正極塗工部３４ｂは、必ず負極塗工部３２ｂに挟まれるように構成されている。

正極未塗工部３４ａ、負極未塗工部３２ａは、平面部３１Ｐで束ねられて溶接等により外部端子５２、６２につながる各極の集電端子５４、６４に接続される。尚、セパレータ３３、３５は、幅方向で負極塗工部３２ｂよりも広いが、正極未塗工部３４ａ、負極未塗工部３２ａで金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。正極３４と負極３２は、図２に示すように、正極未塗工部３４ａと負極未塗工部３２ａが捲回軸方向一方側と他方側の位置に配置されるように重ねられて捲回される。

正極３４は、正極活物質としてリチウム含有複酸化物粉末と、導電材として鱗片状黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、を重量比８５：１０：５で混合し、これに分散溶媒のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極金属箔）の両面に塗布して乾燥し、その後プレス、裁断をすることにより作製された。なお、アルミニウム箔の長手方向一側に形成された正極未塗工部３４ａを正極リードとした。

負極３２は、負極活物質として非晶質炭素粉末に、結着剤としてＰＶＤＦを添加し、これに分散溶媒のＮＭＰを添加、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に塗布して乾燥し、その後プレス、裁断をすることにより作製された。なお、圧延銅箔の長手方向一側に連続して形成された負極未塗工部３２ａを負極リードとした。

なお、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

上記した角形電池１を組み立てる場合は、まず、図１に示すように、正極３４と負極３２とを、これら両極が直接接触しないように間にセパレータ３３、３５を介在させて順番に重ね合わせる。そして、長辺方向一方側を捲回中心として、図２に示すように、扁平状に捲回して扁平形捲回電極群４を作製する。捲回時は、正極３４、負極３２、セパレータ３３、３５とも、電極長さおよびセパレータ長辺方向に１０Nの荷重をかけて伸展しつつ、電極端面およびセパレータ端面が一定位置になるように蛇行制御しながら作製した。このとき、正極未塗工部３４ａと負極未塗工部３２ａとが、それぞれ扁平形捲回電極群４の互いに反対側の両端面に位置するように重ね合わせて捲回した。

次に、予め電池蓋２１に正極端子５１等が取り付けられて組み立てられている蓋組立体に対して、扁平形捲回電極群４を組み付けて、正極リードである正極未塗工部３４ａと正極集電端子５４とを超音波溶接により接合して電気的に導通させ、同様に、負極リードである負極未塗工部３２ａと負極集電端子６４とを超音波溶接により接合して電気的に導通させて、発電要素組立体を形成する。そして、電池缶１１と発電要素組立体とを接近させて、電池缶１１の開口部１１ａから電池缶１１の内部に扁平形捲回電極群３１を挿入して、扁平形捲回電極群３１を収容する。なお、電池缶１１と扁平形捲回電極群３１との間には、図示していない絶縁樹脂シートが介在されている。そして、電池缶１１の開口部１１ａを電池蓋２１で閉塞して、電池缶１１と電池蓋２１との間をレーザ溶接して封止する。

次に、扁平形捲回電極群３１全体を浸潤可能な所定量の非水電解液を、電池蓋２１の注液口７２から電池容器２内に注入して、その後に注液口７２に栓を取り付けてレーザ溶接し、密閉する。これにより、角形電池１は、図４に示すように、完成した状態とされる。

非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いた。

また、本実施形態では、バインダとしてＰＶＤＦを例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン／ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体及びこれらの混合体などを使用するようにしてもよい。

更に、本実施形態では、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶液中にＬｉＰＦ_６を溶解した非水電解液を例示したが、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した非水電解液を用いるようにしてもよく、本発明は用いられるリチウム塩や有機溶媒には特に制限されない。例えば、電解質としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ等やこれらの混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、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、１，２−ジエトキシエタン、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、プロピオニトニル等またはこれら２種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよく、混合配合比についても限定されるものではない。

図１３は、扁平形捲回電極群の膨張による電池容器の変形状態を説明するためのイメージ図である。なお、図１３では、電池缶の変形状態を容易に理解するために変形状態を極端に示しており、実際には、肉眼で視認することが困難な程度の変形量となる。

角形電池１の扁平形捲回電極群３１は、図１３に示すように、電池缶１１の幅広側面が拘束されていない状態では、充放電に伴い膨張する。そして、扁平形捲回電極群３１の平面部３１Ｐと湾曲部３１Ｔとの間の境界に形成される４箇所の境界部分３１Ｌが、厚さ方向外側に向かって移動し、電池缶１１の幅広側面ＰＷを内側から押圧する。すなわち、電池缶１１の幅広側面ＰＷのうち、境界部分３１Ｌに対向する境界対向部１２が最も強い押圧力Ｆで押圧される。したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷは、凸状に湾曲して変形し、仮想線で示す膨張前の平面状態から実線で示される膨張後の湾曲状態となる。

本発明の組電池８１は、互いに隣り合う角形電池１の間に介在されて、扁平形捲回電極群３１の平面部３１Ｐと湾曲部３１Ｔとの間の境界部分３１Ｌに対向する位置に配置された境界部スペーサ１０１（例えば図５を参照）を有する。境界部スペーサ１０１は、電池缶１１の幅広側面ＰＷを間に介して扁平形捲回電極群３１の境界部分３１Ｌと対向する位置、すなわち、幅広側面ＰＷの境界対向部１２と対向する位置に配置されている。したがって、電池缶１１の変形を効果的に抑制し、かつ、幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をより大きく確保することができる。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について図５を用いて説明する。

図５は、第１実施の形態に係わる組電池の構成を説明する模式図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は、（ａ）における（ｂ）方向矢視図である。組電池８１は、６個の角形電池１を一定の隙間を設けて平行に並べて、バスバー８２によって電気的に直列に接続している。そして、互いに隣り合う角形電池１の間には、境界部スペーサ１０１が配置されている。組電池８１は、図示していないステンレスや銅などの金属プレートを組電池８１の両側に配置し、ボルトなどで拘束することにより各角形電池１の膨張を抑制している。

境界部スペーサ１０１は、隣り合う角形電池１の互いに対向する幅広側面ＰＷの間に介在されており、電池缶１１の幅広側面ＰＷを間に介して扁平形捲回電極群３１の境界部分３１Ｌと対向する位置、すなわち、幅広側面ＰＷの境界対向部１２（図１２を参照）に対向する位置に配置されている。幅広側面ＰＷには、底面ＰＢ側と電池蓋２１側の上下２箇所に、境界対向部１２が構成されているので、かかる２箇所に対応してそれぞれ対向する位置に境界部スペーサ１０１が配置されている。境界部スペーサ１０１は、一対の幅狭側面ＰＮの間に亘って延在している。

角形電池１の充放電に伴う電池缶１１の膨張変形は、図１３に示すように、扁平形捲回電極群３１の平面部３１Ｐと湾曲部３１Ｔとの境界部分３１Ｌを起点として起こっている。したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷのうち、幅広側面ＰＷを間に介して境界部分３１Ｌと対向する位置、すなわち、幅広側面ＰＷの境界対向部１２と対向する位置に、境界部スペーサ１０１を配置することで、より少ない面積で角形電池１の膨れを効果的に抑制することができる。

したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をより大きく確保することができ、角形電池１の冷却も十分に行うことが可能となる。境界部スペーサ１０１は、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの樹脂材料や、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属材料によって構成することができる。尚、図示していないが、境界部スペーサ１０１は、組電池８１を収容する容器と一体化しても良い。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について図６を用いて説明する。

図６は、第２の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は、（ａ）における（ｂ）方向矢視図である。なお、第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施形態において特徴的なことは、第１の実施形態の構成に加えて、端部スペーサ１０２を設けたことである。

端部スペーサ１０２は、隣り合う角形電池１の互いに対向する幅広側面ＰＷの間に介在されており、幅広側面ＰＷの上端部及び下端部に対向する位置にそれぞれ配置されている。端部スペーサ１０２は、積層方向に互いに連結されており、上下に一体に形成されている。そして、本実施の形態では、一対の幅狭側面ＰＮの間に亘って延在する長さを有している。

端部スペーサ１０２が対向配置される幅広側面ＰＷの上端部及び下端部は、図１３に示すように、扁平形捲回電極群３１の膨張による変形量が小さい。したがって、各角形電池１の積層方向における相対的な位置を決定でき、バスバー８２の連結などの寸法が精度良く決定される。したがって、組電池８１の組み立て作業が容易となる。

端部スペーサ１０２は、境界部スペーサ１０１と同様に、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン、PBT樹脂などの樹脂やアルミニウム、銅、ステンレスなどの金属で構成することができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について図７を用いて説明する。

図７は、第３の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図であり、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は、（ａ）における（ｂ）方向矢視図である。なお、第１及び第２の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施形態において特徴的なことは、第２の実施形態の構成に加えて、中間部スペーサ１０３を設けたことである。

中間部スペーサ１０３は、隣り合う角形電池１の互いに対向する幅広側面ＰＷの間に介在されており、平面部３１Ｐに対向する位置、すなわち、底面ＰＢ側の境界対向部１２と電池蓋２１側の境界対向部１２との間の中間領域１３（図１２を参照）に配置されている。中間部スペーサ１０３は、本実施の形態では、一対の幅狭側面ＰＮの間に亘って延在する長さを有している。

中間領域１３は、図１３に示すように、扁平形捲回電極群３１の膨張によって平面部３１Ｐから浮き上がるように変形する。したがって、中間領域１３に対向する位置に中間部スペーサ１０３を配置して、扁平形捲回電極群３１の膨張時に中間領域に当接させることにより、幅広側面ＰＷが冷却媒体の通路を狭める方向に凸状に変形するのを抑制し、その変形量を減少させることができる。したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をより大きく確保することができ、角形電池１の冷却も十分に行うことが可能となる。

角形電池１の充放電に伴う電池缶１１の膨張は、扁平形捲回電極群３１の境界部分３１Ｌを起点として起こっている。したがって、幅広側面ＰＷの境界対向部１２に対向して配置されている境界部スペーサ１０１は、扁平形捲回電極群３１の膨張により受ける押圧力が大きいので、境界対向部１２のある程度の変形を許容する厚さとする必要があり、その厚さをあまり厚くすることはできない。

これに対して、幅広側面ＰＷの中間領域１３に対向して配置されている中間部スペーサ１０３は、扁平形捲回電極群３１の膨張により受ける押圧力が小さいので、厚さを大きく確保して、より大きな通路面積を確保することができる。したがって、本実施の形態では、中間部スペーサ１０３は、境界部スペーサ１０１と厚さが相違しており、境界部スペーサ１０１よりも中間部スペーサ１０３の方が積層方向の厚さが大きくなるように構成されている。すなわち、本実施の形態では、中間領域１３において、境界部スペーサ１０１の厚さと同じ厚さを有するスペーサは存在しない。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態について図８を用いて説明する。

図８は、第４の実施形態に係わる組電池の構成を説明する模式図であり、図８（ａ）は斜視図、図８（ｂ）は、（ａ）における（ｂ）方向矢視図である。なお、第１〜第３の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施形態において特徴的なことは、第３の実施形態における中間部スペーサ１０３を中間領域１３に複数設けたことである。これにより、第３の実施形態よりも、扁平形捲回電極群３１の膨張時に幅広側面ＰＷが冷却媒体の通路を狭める方向に凸状に変形するのをさらに抑制し、その変形量をさらに減少させることができる。したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をさらに大きく確保することができ、角形電池１の冷却も十分に行うことが可能となる。

なお、中間部スペーサ１０３、１０３は、境界部スペーサ１０１よりも積層方向の厚さが大きい構成となっているのは、第３の実施形態と同様である。また、本実施の形態では、複数の中間部スペーサ１０３、１０３は、積層方向の厚さが互いに等しくなるように構成されているが、互いに相違する厚さとしてもよい。

［実施例］
次に、第４の実施形態における具体的な実施例の構成について図９〜図１２を用いて説明する。図９は、第４の実施形態に係わる組電池の一実施例を示す斜視図、図１０は、角形電池と中間ホルダの組立状態を示す斜視図、図１１は、図１０の分解状態を示す斜視図、図１２は、図１０のＡ−Ａ線断面を示す模式図である。

組電池８１は、複数の角形電池１と、各角形電池１を積層した状態に保持するセルホルダ９１を有している。セルホルダ９１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの樹脂材料や、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属材料によって構成することができる。

セルホルダ９１は、互いに隣り合う角形電池１の間に介在される中間セルホルダ９２と、中間セルホルダ９２に保持された複数の角形電池１の積層方向両端部に配置されて中間セルホルダ９２との協働により角形電池１を保持する一対の端部セルホルダ９３とからなる。端部セルホルダ９３は、中間セルホルダ９２を、その中心位置で積層方向に分割した構造を有している。したがって、以下の説明では、中間セルホルダ９２の構成についてのみ説明し、端部セルホルダ９３の構成については、中間セルホルダ９２の構成と同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

中間セルホルダ９２は、例えば図１２に示すように、電池缶１１の幅広側面ＰＷの上端部及び下端部に対向する位置に配置される２本の端部スペーサ１０２、１０２と、幅広側面ＰＷの底面ＰＢ側の境界対向部１２及び電池蓋２１側の境界対向部１２に対向する位置に配置される２本の境界部スペーサ１０１、１０１と、中間領域１３に対向する位置に配置される２本の中間部スペーサ１０３、１０３を有している。

中間セルホルダ９２は、図１０及び図１１に示すように、セル幅方向両端部で対峙して積層方向に延在する一対の側壁部１１１、１１１と、セル高さ方向下端部で積層方向に延在して一対の側壁部１１１、１１１の下端部間を連結する底壁部１１２とを有している。中間セルホルダ９２の一対の側壁部１１１、１１１は、積層方向一方側と他方側に配置される各角形電池１の幅狭側面ＰＮとそれぞれ対向し、底壁部１１２は、積層方向一方側と他方側には位置される各角形電池１の底面ＰＢに対向する。一対の側壁部１１１、１１１と底壁部１１２は、積層方向一方側あるいは他方側に配置される中間セルホルダ９２の一対の側壁部１１１、１１１と底壁部１１２に連結される。

一対の側壁部１１１、１１１には、端部スペーサ１０２、１０２と境界部スペーサ１０１、１０１との間の空間に連通する第１開口部１１１ａ、１１１ａと、境界部スペーサ１０１、１０１と中間部スペーサ１０３、１０３との間の空間に連通する第２開口部１１１ｂ、１１１ｂと、セル高さ方向に並んで配置されている２つの中間部スペーサ１０３、１０３の間の空間に連通する第３開口部１１１ｃが開口して形成されており、中間セルホルダ９２のセル幅方向一方側から他方側に冷却媒体を通過させることができるようになっている。

図１２に示すように、境界部スペーサ１０１と端部スペーサ１０２と中間部スペーサ１０３の積層方向の厚さをそれぞれＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３とすると、境界部スペーサ１０１の厚さＴ_１は、端部スペーサ１０２の厚さＴ_２以下という関係を有している（Ｔ_１≦Ｔ_２）。そして、境界部スペーサ１０１の厚さＴ_１は、中間部スペーサ１０３の厚さＴ_３よりも小さいという関係を有している（Ｔ_１＜Ｔ_３）。そして、端部スペーサ１０２の厚さＴ_２は、中間部スペーサ１０３の厚さＴ_３以上という関係を有している（Ｔ_２≧Ｔ_３）。

端部スペーサ１０２は、電池缶１１の幅広側面ＰＷのうち、扁平形捲回電極群３１の膨張による変化が最も少ない上端部と下端部に対向して配置されており、積層方向の位置決めを行うものであるので、その厚さＴ_２は最も大きい値に設定される。そして、境界部スペーサ１０１は、扁平形捲回電極群３１の膨張により受ける押圧力が最も大きいので、境界対向部１２のある程度の変形を許容する必要があり、その厚さＴ_１は最も小さい値に設定される。中間部スペーサ１０３は、扁平形捲回電極群３１の膨張により受ける押圧力が小さいので、より大きな通路面積を確保すべく、その厚さＴ_３は、境界部スペーサ１０１の厚さＴ_１よりも大きい値に設定される。中間領域１３には、境界部スペーサ１０１の厚さＴ_１と同じ厚さを有するスペーサは存在しない。

上記構成を有する組電池８１は、電池缶１１の幅広側面ＰＷを間に介して扁平形捲回電極群３１の境界部分３１Ｌと対向する位置に、すなわち、幅広側面ＰＷの境界対向部１２と対向する外側位置に、境界部スペーサ１０１、１０１が配置された構成を有しているので、より少ない面積で電池缶１１の変形を効果的に抑制することができる。したがって、幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をより大きく確保することができ、各角形電池１の冷却も十分に行うことが可能となる。

そして、幅広側面ＰＷのうち、扁平形捲回電極群３１の膨張による変形量が小さい位置である、幅広側面ＰＷの上端部及び下端部に対向する位置にそれぞれ端部スペーサ１０２を設けているので、各角形電池１の積層方向における相対的な位置を決定でき、バスバー８２の連結などの寸法を精度良く決定でき、組電池８１の組み立て作業を容易なものとすることができる。

また、底面ＰＢ側の境界対向部１２と電池蓋２１側の境界対向部１２との間の中間領域１３に、境界部スペーサ１０１よりも積層方向の厚さが大きい中間部スペーサ１０３を設けているので、幅広側面ＰＷが冷却媒体の通路を狭める方向に凸状に変形するのを抑制して、その変形量を減少させることができる。したがって、電池缶１１の幅広側面ＰＷに沿って形成される冷却媒体の通路の通路面積をより大きく確保することができ、角形電池１の冷却も十分に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１角形電池
２電池容器
３発電要素
１１電池缶
１２境界対向部
１３中間領域
２１電池蓋
３１扁平形捲回電極群
３１Ｐ平面部
３１Ｔ湾曲部
３１Ｌ境界部分
８１組電池
１０１境界部スペーサ
１０２端部スペーサ
１０３中間部スペーサ

Claims

平行に延在する一対の平面部と該一対の平面部の各一方端部の間及び各他方端部の間に連続して形成された一対の湾曲部とを有する扁平形捲回電極群が扁平箱形の電池缶に収容された角形電池を、複数平行に並べて各角形電池の間に冷却媒体が流される組電池であって、
互いに隣り合う角形電池の間に介在されて、前記扁平形捲回電極群の平面部と湾曲部との間の境界部分に対向する位置に配置された境界部スペーサを有することを特徴とする組電池。
互いに隣り合う角形電池の間に介在されて、前記電池缶の一方端部及び他方端部にそれぞれ対向する位置に配置された端部スペーサを有することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
互いに隣り合う角形電池の間に介在されて、前記扁平形捲回電極群の平面部に対向する位置に配置された中間部スペーサを有することを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
前記中間部スペーサは、前記境界部スペーサと厚さが相違していることを特徴とする請求項３に記載の組電池。
前記中間部スペーサの方が前記境界部スペーサよりも厚さが大きいことを特徴とする請求項４に記載の組電池。
前記端部スペーサは、互いに隣り合う端部スペーサに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の組電池。