WO2007132622A1

WO2007132622A1 - 電池パックおよび車両

Info

Publication number: WO2007132622A1
Application number: PCT/JP2007/058386
Authority: WO
Inventors: Yoshiyuki Nakamura
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20090173559A1; EP2019441A1; EP2019441A4; CN101449406A; CN101449406B; JP2007311124A

Abstract

　筐体（１０１）は自動車の動力源等に用いられるバイポーラ２次電池を内部に収容する。筐体（１０１）はバイポーラ２次電池（複数の電池構成体）のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する２つの内壁部（１０３，１０４）を含む。筐体（１０１）は、さらに、２つの内壁部（１０３，１０４）にそれぞれ対応する２つの外壁部（１０５，１０６）を含む。２つの外壁部（１０５，１０６）の各々において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。バイポーラ２次電池を筐体（１０１）に収容することによって、バイポーラ２次電池を拘束し、かつ、冷却するための構成を簡単にすることができるとともに、バイポーラ２次電池の温度分布の偏りを緩和することができる。

Description

明細書電池パックおよび車両技術分野

本発明は、電池パックおよびその電池パックを備える車両に関し、特にバイポーラ 2次電池およぴ筐体を備える電池パックと、その電池パックを搭載する車両とに関する。

背景技術

' 従来の 2次電池の収納および冷却に関し、たとえば特開 2 0 0 1— 2 9 7 7 4 0号公報は、複数の電池モジュールを安定に拘束できるとともに電池モジュールの交換が容易になることを目的とした電池モジュールのマゥントフレームおよびこれを用いた電池モジュールのマウント方法を開示する。このマウントフレームには複数の電池モジュールの着脱が自在になるように複数の孔が形成される。また、このマウントフレームは電池モジュールの冷却手段として放熱フィンあるいは冷媒通路を備える。

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車等の大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度を達成できる.リチウム 2次イオン電池が開発され使用されている。リチウム 2次イオン電池をハイプリッド自動車や電気自動車等に用いる場合には、大出力を確保するために複数の単位電池（電池セル）が直列に接続される。し力し、接続部材を介して電池を接続すると接続部材の電気抵抗によって電池の出力が低下する。さらに電池の全体の体積に対して接続部材が占有する体積の割合が大きくなるほど電池の電池の出力密度やエネルギー密度が低下する。

バイポーラ 2次電池はこのような問題を解決可能な電池の 1つであり、電池セル間の抵抗を低減することを可能にするともに小型化を可能にする。バイポーラ 2次電池は一般的に電解質を介して複数のバイポーラ電極を積層した構造を有する。ここで、バイポーラ電極とは、たとえばシート状に形成された集電部材の一方の面に正極活物質層が形成され、集電箔の他方の面に負極活物質層が形成された電極のことを意味するものとする。バイポーラ 2次電池の形状は様々であるが、一例を示すとたとえば薄板状である。

バイポーラ 2次電池を充放電させた場合にはバイポーラ電極の積層方向に電流が流れる。これによりジュール熱が生じてバイポーラ 2次電池の温度が上昇する。たとえばバイポーラ 2次電池の形状が上述のような薄板状の場合には、バイポーラ電極の積層方向には熱伝導がスムーズに行なわれるため均一な温度分布が得られやす！/、。しかしながらバイポーラ電極の積層方向に直交する平面に沿つた方向 (板の面に沿った方向）においては温度分布の偏りが生じやすい。

特開 2 0 0 1— 2 9 7 7 4 0号公報が開示するマウントフレームに収納される電池モジュールの形状は上述の直方体である。しかしながら特開 2 0 0 1— 2 9 7 7 4 0号公報では 2次電池の種類は特に示されていない。よってバイポーラ 2 次電池を上記のマウントフレームに搭載して電池を充放電させる場合には、バイポーラ電極の積層方向に直交する面に平行な方向におけるバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できない（温度分布を均一にできない）ことが起こり得る。発明の開示

本発明の目的は、バイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和することが可能な電池パックおよびその電池パックを搭載する車両を提供することである。

本発明は要約すれば、電池パックであって、積層された複数の電池構成体を含む電池集合体を備える。複数の電池構成体の各々は、複数の電池構成体の積層方向に沿つて積層された正極および負極と、正極と負極との間に配置された電解質とを有する。電池パックは、電池集合体を収容する筐体をさらに備える。筐体は、複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する第 1および第 2 の内壁部と、第 1および第 2の内壁部にそれぞれ対応する第 1および第 2の外壁部とを含む。第 1およぴ第 2の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。

好ましくは、少なくとも一方の外壁部は、平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有する。複数の放熱フィンのうち中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い。

より好ましくは、各複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である。より好ましくは、各複数の放熱フィンの外形は、四角形である。好ましくは、少なくとも一方の外壁部は、平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有する。複数の放熱フィンのうち中央部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さは、複数の放熱フィンのうち端部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さよりも高い。

より好ましくは、複数の放熱フィンのうち中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い。

より好ましくは、各複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である。より好ましくは、各複数の放熱フィンの外形は、四角形である。

好ましくは、筐体は、電池集合体に対して上部に位置するアッパーケースと、電池集合体に対して下部に位置するロワ一ケースとを含む。アッパーケ^"スおよび口ヮーケースはボルトによって一体化される。

好ましくは、複数の電池構成体のうちの隣り合う 2つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられる。導電性部材の第 1の主表面側には、 2つの電池構成体の一方が有する正極が配置される。導電性部材の第 2の主表面側には、 2つの電池構成体の他方が有する負極が配置される。正極は、第 1の主表面に形成される正極活物質層である。負極は、第 2の主表面に形成される負極活物質層である。好ましくは、電池集合体は積層方向に加圧された状態で筐体に収納される。第

1の内壁部と電池集合体との間および第 2の内壁部と電池集合体との間には絶縁体が設けられる。

本明の他の局面に従うと車両であって、車室内部に配置されたシートと、シートの下に配置される電池パックとを備える。電池パックは、積層された複数の電池構成体を有する電池集合体を含む。複数の電池構成体の各々は、複数の電池構成体の積層方向に沿つて積層された正極および負極と、正極と負極との間に配置された電解質とを有する。電池パックは、電池集合体を収容する筐体をさらに含む。筐体は、複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する第 1および第 2の内壁部と、第 1および第 2の内壁部にそれぞれ対応する第 1および第 2の外壁部とを有する。第 1および第 2の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きレ、。

好ましくは、少なくとも一方の外壁部は、平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有する。複数の放熱フィンのうち中央部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さは、複数の放熱フィンのうち端部に配置される放熱フィンの平面から頂上までの高さよりも高い。

好ましくは、筐体は、電池集合体に対して上部に位置するアッパーケースと、電池集合体に対して下部に位置するロワ一ケースとを有する。ァッパーケースおよびロワ一ケースはボルトによって一体化される。

好ましくは、複数の電池構成体のうちの隣り合う 2つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられる。導電性部材の第 1の主表面側には、 2つの電池構成体の一方が有する正極が配置される。導電性部材の第 2の主表面側には、 2つの電池構成体の他方が有する負極が配置される。正極は、第 1の主表面に形成される正極活物質層である。負極は、第 2の主表面に形成される負極活物質層である。好ましくは、電池集合体は積層方向に加圧された状態で筐体に収納される。第 1の内壁部と電池集合体との間および第 2の内壁部と電池集合体との間には絶縁体が設けられる。'

したがって、本発明によれば、バイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和することが可能になる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明による電池パックを搭載した自動車の実施の形態を示す断面模式図である。

図 2は、図 1に示した自動車の平面透視模式図である。図 3は、図 1および図 2に示す電池パック 1 0 O Aを詳細に示す図である図 4は、図 3の筐体 1 0 1のみを示す図である。

図 5は、図 3の V— V線に沿った電池パック 1 0 O Aの断面図である。

図 6は、実施の形態 2の電池パックの構成を示す斜視図である。

図 7は、実施の形態 3の電池パックの構成を示す斜視図である。

図 8は、実施の形態 4の電池パック 1 0 O Dの構成を示す斜視図である。図 9は、図 8の電池パック 1 0 O Dの右側面図である。

図 1 0は、実施の形態 5の電池パックの構成を示す斜視図である。

図 1 1は、実施の形態 6の電池パックの構成を示す斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

[実施の形態 1 ]

図 2は、図 1に示した自動車の平面透視模式図である。

図 1および図 2を参照して、本発明による自動車 1はたとえば充放電可能な電源を動力源とする電気自動車、あるいは、ガソリンェ'ンジンやディーゼルェンジン等の内燃機関と、充放電可能な電源とを動力源とするハイプリッド車両等である。電池パック 1 0 O Aはこれらの自動車に電源として搭載されている。

自動車 1はその搭乗空間（車室） 5 0内において、フロントシート 2 a , 2 b (図 2参照）とリアシート 6とが配置されている。搭乗空間 5 0内において、フロントシート 2 a下に電池パック 1 0 O Aが配置されている。電池パック 1 0 0 Aは、フロントシート 2 a , 2 b下に配置されたカバー 5および床面 2 0 0により囲まれた状態となっている。フロントシート 2 a， 2 bは本発明の車両が備える「シート」に対応する。

電池パック 1 0 O Aはフロントシ一ト 2 b下に配置されていてもよい。またフロントシート 2 aの下方（あるいはフロントシート 2 bの下方）には電池パック 1 0 O Aに冷却風を供給するための送風ファンが配置されていてもよい。フロントシート 2 a， 2 bの下は自動車 1の他の部分に比較して電池パック 1 0 OAを収納する空間を確保しやすい。また多くの場合、車体は、衝突時につぶれる部分と、つぶれずに乗員を保護する部分から構成されている。つまりフロントシート 2 a (あるいはフロントシート 2 b) の下に電池パック 10 OAを配置することにより車体が強い衝撃を受けた場合にも電池パック 10 OAを衝撃から保護できる。

なお図 1における矢印 UP Rで示す方向は自動車 1の天井方向（上方）を示し、矢印 FRで示した方向は自動車 1の前方方向（進行方向）を示す。また、図 2における矢印 LHで示す方向は、自動車 1の車両左側の方向（左側側面方向）を示す。

図 3は、図 1および図 2に示す電池パック 10 OAを詳細に示す図である。図 3を参照して、電池パック 10 OAは、バイポーラ 2次電池 120と筐体 1 01とを備える。バイポーラ 2次電池 1 20は積層された複数の電池構成体（電池セル）を含む電池集合体である。図 3において矢印 Dの方向は複数の電池構成体の積層方向を示す。なおバイポーラ 2次電池 120の構成の詳細は後述する。図 4は、図 3の筐体 101のみを示す図である。

図 4および図 3を参照して、筐体 101はバイポーラ 2次電池 120を内部に収容する。筐体 101は内壁部 103， 104を含む。内壁部 103, 104は本発明における「第 1および第 2の内壁部」にそれぞれ対応する。内壁部 103, 104は複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する。内壁部 103， 104は複数の電池構成体の積層方向（矢印 Dの方向） .に対して略垂直である。

筐体 10 1は、さらに、外壁部 1 05, 106を含む。外壁部 105, 106 は内壁部 103, 104にそれぞれ対応する。つまり、外壁部 105， 106は複数の電池構成体の積層方向（矢印 Dの方向）に対して略垂直である。なお外壁部 1◦ 5， 106は本発明における「第 1および第 2の外壁部」にそれぞれ対応する。

外壁部 1ひ 5において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。また外壁部 106において中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい。よって、本実施の形態によればバイポーラ 2次電池 120を拘束し、かつ、冷却するための構成を簡単にすることができるとともに、バイポーラ 2次電池 120の温度分布の偏りを緩和することができる。

筐体 101についてより詳細に説明する。内壁部 103と内壁部 104との間隔はバイポーラ 2次電池 1 20の厚みより小さくなるように設定される。これによりバイポーラ 2次電池 1 20は複数の電池構成体の積層方向に沿って加圧された状態で筐体 101の內部に収納される。また、筐体 101の内部においてバイポーラ 2次電池 120は内壁部 103, 104に挟まれる。これによりバイポーラ 2次電池 120を拘束することが可能になる。

バイポーラ 2次電池 120の充放電時には、パイポーラ 2次電池 120の内部で電子■イオンの移動が行なわれる。充電時にはバイポーラ 2次電池 120は矢印 Dの方向に膨張する（膨張したバイポーラ 2次電池 120は放電時に元の状態に戻る）。充放電を繰り返し行なうと、電極間に隙間が生じ、内部抵抗が変化することによって、電池性能が劣化するおそれがある。

本実施の形態では、筐体 101がバイポーラ 2次電池 120の拘束部材となる。これにより、電極に生じる寸法変化のばらつきを小さく抑え、電池性能の劣化を抑制できる。また、本実施の形態によれば、たとえば拘束プレートや拘束バンド等の部材を用いずに電池を拘束できる。

外壁部 105, 106の各々は、平面上に並べられる複数の放熱フィン 102 を有する。筐体 101の側面から見た放熱フイン 102の外形は、たとえば長方形あるいは台形等の四角形である。

外壁部 105， 106の各々において、平面の中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔はその平面の端部に配置される 2つの放熱フィン 102の間隔よりも短い。

以下、外壁部 105， 106の各々において外壁部の中央付近に配置される 2 つの放熱フィンをそれぞれ放熱フイン 102A, 102Bと示し、外壁部の端部付近に配置される 2つの放熱フィンをそれぞれ放熱フィン 102C, 102Dと示す。外壁部 105， 106の各々において、放熱フィン 102 Aと放熱フィン 102 Bとの間隔は、放熱フィン 1 02 Cと放熱フィン 102Dとの間隔よりも短レ、。

なお、複数の放熱フィンのうち、放熱フィン 1 0 2 A〜l 0 2 Dを除く他の放熱フィンの配置については外壁部の中央に近い放熱フィンほど放熱フィン同士の間隔が短くなるように設定される。

図 3に示すバイポーラ 2次電池 1 2 0では、充放電時には電池構成体の積層方向に電流が流れる。バイポーラ 2次電池 1 2 0の形状は直方体である。この直方体において、複数の電池構成体の積層方向に沿った辺の長さは、内壁部 1 0 3に対向する平面（長方形）の長辺の長さおよび短辺の長さのいずれよりも短い。このような形状を有するバイポーラ 2次電池 1 2 0において、電極シートの積層方向に直交する平面の単位面積あたりの発熱量はほぼ同じになる。

電池構成体の積層方向（矢印 Dの方向）には熱伝導距離が短いため、熱伝導がスムーズに行なわれる。よってバイポーラ電極の積層方向においては温度分布の偏りは小さい。しかし電極シートの積層方向に直交する平面では温度分布の偏りが生じる。その理由は、平面の端部では熱が逃げやすいのに対し、平面の中央では熱が逃げにくい（熱がこもりやすい）ためである。

以下、外壁部 1 0 5 ( 1 0 6 ) の中心部を「筐体の中心部」とも称し、外壁部 1 0 5 ( 1 0 6 ) の端部を「筐体の端部」とも称する。本実施の形態では、筐体 1 0 1の端部よりも中心のほうが放熱フィン 1 0 2の間隔が密になる。これにより筐体 1 0 1の中心部の冷却性能を筐体 1 0 1の端部の冷却性能よりも高くすることができる。これにより本実施の形態ではバイポーラ 2次電池 1 2 0において電極シートの積層方向に直交する平面における温度分布の偏りを緩和できる。さらに本実施の形態によれば、筐体 1 0 1の中心部に配置される放熱フィンの間隔を密にすることで、筐体 1 0 1の肉厚を薄くしながら面剛性を高めることができる。

上述のようにバイポーラ 2次電池 1 2 0ではバイポーラ電極の積層方向に直交する平面の中心部の温度が高くなりやすいため、この部分が特に膨張しやすい。本実施の形態によれば筐体 1 0 1の面剛性を高めることで電池の膨張を防ぐことが可能になる。

さらに、本実施の形態によれば筐体 1 0 1の内壁部 1 0 3 , 1 0 4をバイポーラ 2次電池 1 2 0の表面に密着させることができるのでバイポーラ 2次電池 1 2

0に生じる熱をより多く外部に逃がすことが可能になる。

なお、図 3にはバイポーラ 2次電池 1 2 0を充放電するための外部端子は示していないが、たとえば正極端子と負極端子のいずれか一方は図 3の手前側に設けられ、他方は図 3の奥側に設けられる。

図 5は、図 3の V— 泉に沿つた電池パック 1 0 0 Αの断面図である。

図 5を参照して、バイポーラ 2次電池 1 2 0は、矢印 Dの方向に積層された複数の電極シート 2 5を含む。図 5に示す矢印 Dの方向は図 3 , 図 4に示す矢印 D の方向と同じである。なお電極シート 2 5は本発明における「電池構成体」に対応する。

電極シート 2 5は、正極をなす正極活物質層 2 8と、負極をなす負極活物質層 2 6と、正極活物質層 2 8と負極活物質層 2 6との間に介在する電解質層 2 7とから構成されている。電解質層 2 7は、イオン伝導性を示す材料から形成される層である。電解質層 2 7は、固体電解質であっても良いし、ゲル状電解質であつても良い。電解質層 2 7を介在させることによって、正極活物質層 2 8および負極活物質層 2 6間のィオン伝導がスムーズになり、バイポーラ 2次電池 1 2 0の出力を向上させることができる。

複数の電極シート 2 5は、積層方向に隣り合う位置で正極活物質層 2 8と負極活物質層 2 6とが対向するように積層されている。複数の電極シート 2 5間には、それぞれシート状の集電箔 2 9が設けられている。集電箔 2 9の一方の面 2 9 b に正極活物質層 2 8が形成され、集電箔 2 9の他方の面 2 9 aに負極活物質層 2 6が形成されている。正極活物質層 2 8および負極活物質層 2. 6は、たとえばスパッタリングにより集電箔 2 9の表面上に形成されている。

電極シート 2 5の積層方向に隣り合う電解質層 2 7間に配置された、正極活物質層 2 8、集電箔 2 9および負極活物質層 2 6の組が、バイポーラ電極 3 0を構成している。バイポーラ 2次電池 1 2 0では、 1つのバイポーラ電極 3 0に、正極をなす正極活物質層 2 8と負極をなす負極活物質層 2 6との双方が形成されている。集電箔 2 9は本発明における「導電性部材 j に対応する。

図 5に示す電極シート 2 5 m， 2 5を参照すれば分かるように、複数の電池構成体のうちの隣り合う 2つの電池構成体の間には、導電性部材（集電箔 2 9 ) が設けられる。この集電箔 2 9の第 1の主表面側には、 2つの電池構成体の一方 (電極シート 2 5 m) が有する正極（正極活物質層 2 8 ) が配置される。この集電箔 2 9の第 2の主表面側には、 2つの電池構成体の他方（電極シート 2 5 ) 力 S 有する負極（負極活物質層 2 6 ) が配置される。

複数の電極シート 2 5は、負極集電板 2 1に最も近い側に配置される電極シート 2 5 mと、正極集電板 2 3に最も近い側に配置される電極シート 2 5 nとを含む。電極シート 2 5 mは、負極集電板 2 1側の端に負極活物質層 2 6が配置されるように設けられている。電極シート 2 5 nは、正極集電板 2 3側の端に正極活物質層 2 8が配置されるように設けられている。これにより電極シート 2 5 mの負極活物質層 2 6に負極集電板 2 1が接触され、電極シート 2 5 nの正極活物質層 2 8に正極集電板 2 3が接触される。

負極集電板 2 1に接触するように絶縁フイルム 2 4が積層されるとともに正極集電板 2 3に接触するように絶縁フィルム 2 4が積層される。つまり図 4に示す内壁部 1 0 3とバイポーラ 2次電池 1 2 0との間、および図 4に示す内壁部 1 0 4とバイポーラ 2次電池 1 2 0との間には絶縁フィルム 2 4が設けられる。正極集電板 2 3側に設けられる絶縁フイルム 2 4は、バイポーラ 2次電池 1 2 0を筐体 1 0 1に収納した際に、正極集電板 2 3と筐体 1 0 1とが短絡することを防止する。負極集電板 2 1側に設けられる絶縁フィルム 2 4は、バイポーラ 2次電池 1 2 0を筐体 1 0 1に収納した際に、負極集電板 2 1と筐体 1 0 1とが短絡することを防止する。

なお、電池の充放電の容量をより高くするため、複数の電池集合体（電池集合体とは図 5に示すバイポーラ 2次電池 1 2 0から絶縁フィルム 2 4を除いたものに相当する）を矢印 Dの向きに積層してもよい。この場合、複数の電池集合体は、隣り合う 2つの電池集合体において互いの負極集電板 2 1同士あるいは互いの正極集電板 2 3同士が接触するように構成される。複数の電池集合体を上述のように構成することにより、電池集合体が電気的に並列接続されることになる。よつて電池の充放電の容量を高くすることができる。

続いて、図 4中のバイポーラ 2次電池 1 2 0を構成する各部材について詳細な説明を行なう。集電箔 29は、たとえばアルミニウムから形成されている。この場合、集電箔 29の表面に設けられる活物質層が固体高分子電解質を含んでも、集電箔 29の機械的強度を十分に確保することができる。集電箔 29は、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼 (SUS) もしくはこれらの合金等、アルミニゥム以外の金属の表面にアルミニウムを被膜することによって形成されても良い。正極活物質層 28は、正極活物質および固体高分子電解質を含む。正極活物質層 28は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NMP (N—メチル一 2 一ピロリドン）、重合開始剤としての A I BN (ァゾビスイソブチロニトリル）等を含んでも良い。

正極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる、リチウムと遷移金属との複合酸化物を使用することができる。正極活物質として、たとえば、 L i C o〇₂等の L i · C o系複合酸化物、 L i N i 0₂等の L i · N i 系複合酸化物、スピネル L iMn ₂0₄等の L i · Μη系複合酸化物、 L i F e 0₂等の L i ■ F e系複合酸化物などが挙げられる。その他、 L i F e P0₄等の遷移金属とリチウムとのリン酸化合物や硫酸化合物； V₂0₅、 Mn〇₂、 T i S ₂、 Mo S ₂、 Mo 0₃等の遷移金属酸化物や硫化物； P b 0₂、 AgO, N i 〇PH等が挙げられる。

固体高分子電解質は、イオン伝導性を示す高分子であれば、特に限定されず、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド (P P O) 、これらの共重合体などが挙げられる。このようなポリアルキレンォキシド系高分子は、 L i BF₄、 L i PF L i N (S0₂CF₃) ₂、 L i N (S〇₂ C₂F₅) ₂等のリチウム塩を容易に溶解する。固体高分子電解質は、正極活物質層 28および負極活物質層 26の少なくとも一方に含まれる。より好ましくは、固体高分子電解質は、正極活物質層 28および負極活物質層 26の双方に含まれる。

支持塩としては、 L i (C₂F₅S0₂) ₂N、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂C₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。導電助剤としては、アセチレンブラック、力一ボンブラック、グラフアイト等を使用することができる。

負極活物質層 26は、負極活物質および固体高分子電解質を含む。負極活物質層は、イオン伝導性を高めるための支持塩（リチウム塩）、電子伝導性を高めるための導電助剤、スラリー粘度の調整溶媒としての NMP (N—メチルー 2—ピ口リドン）、重合開始剤としての A I BN (ァゾビスィソプチロニトリル）等を含んでも良い。

負極活物質としては、リチウムイオン 2次電池で一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、固体電解質を使用する場合、負極活物質として、力一ボンもしくはリチウムと金属酸化物もしくは金属との複合酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、負極活物質は、カーボンもしくはリチウムと遷移金属との複合酸化物である。さらに好ましくは、遷移金属はチタンである。つまり、負極活物質は、チタン酸化物もしくはチタンとリチウムとの複合酸化物であることがさらに好ましい。

電解質層 27を形成する固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンォキシド（PEO) 、ポリプロピレンォキシド (PPO) 、これらの共重合体等、固体高分子電解質を使用することができる。固体電解質は、イオン伝導性を確保するための支持塩（リチウム塩）を含む。支持塩としては、 L i BF₄、 L i PF₆、 L i N (S0₂CF₃) ₂、 L i N (S0₂C₂F₅) ₂、もしくはこれらの混合物等を使用することができる。

さらに、正極活物質層 28、負極活物質層 26および電解質層 27を形成する材料の具体例を表 1力ら表 3に示す。表 1は、電解質層 27が有機系固体電解質である場合の具体例を示し、表 2は、電解質層 27が無機系固体電解質である場合の具体例を示し、表 3は、電解質層 27がゲル状電解質である場合の具体例を示す。【表 1】

【表 2】

【表 3】

以上のように実施の形態 1によれば、バイポーラ 2次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

[実施の形態 2]

図 6および図 3を参照して、電池パック 100 Bは筐体 101に代えて筐体 1 21を備える点で電池パック 10 OAと異なる。電池パック 100 Bの他の部分は電池パック 10 OAの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。外壁部 105， 106の各々は、平面上に並べられる複数の放熱フィン 102 を有する。外壁部の中央部に放熱フィン 102 Aが配置され、外壁部の端部に放熱フィン 102Dが配置される。放熱フィン 102 Aの平面から頂上までの高さは、放熱フィン 102Dの平面から頂上までの高さよりも高い。なお、放熱フィン 102A, 102Dを除く他の放熱フィンも放熱フィン 102 A, 1 02Dと同様に外壁部の中央部に近い放熱フィンほど高さが高くなる。

なお、筐体 121の他の部分は筐体 101の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体 101と同様に筐体 1 21では外壁部 105および外壁部 106の各々の中部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態 1と同様に実施の形態 2においてもバイポーラ 2次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

[実施の形態 3] - 図 7は、実施の形態 3の電池パックの構成を示す斜視図である。

図 7および図 6を参照して、電池パック 100〇は筐体121に代えて筐体 1 31を備える点で電池パック 100 Bと異なる。電池パック 100 Cの他の部分は電池パック 100 Bの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さなレ、。筐体 131と筐体 121とでは複数の放熱フィン 102の間隔が異なる。筐体 1 3 1では放熱フイン 102 Aと放熱フイン 102 Bとの間隔は、放熱フイン 1 02 Cと放熱フィン 102Dとの間隔よりも短い。これに対し筐体 121では複数の放熱フイン 102の間隔は互いに等しい。

なお外壁部 105 (106) の中央部に配置される放熱フィン 102 Aの平面から頂上までの高さは、外壁部の端部に配置される放熱フィン 102Dの平面から頂上までの高さよりも高い。なお筐体 1 3 1の他の部分は筐体 1 21の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体 101， 121と同様に筐体 131では外壁部 105および外壁部 106 の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態 1，

2と同様に実施の形態 3においてもバイポーラ 2次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

[実施の形態 4]

図 8は、実施の形態 4の電池パック 100 Dの構成を示す斜視図である。

図 8および図 6を参照して、電池パック 100 Dは筐体 121に代えて筐体 1 41を備える点で電池パック 100 Bと異なる。電池パック 100Dの他の部分は電池パック 100 Bの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さなレ、。筐体 141と筐体 121とでは複数の放熱フィン 102の形状が異なる。

図 9は、図 8の電池パック 10 ODの右側面図である。

図 9および図 8を参照して複数の放熱フィン 102の外形の少なくとも一部 (筐体 10 1の最も外側にある部分）は、円弧である。一方、たとえば図 3に示す筐体 101および図 6に示す筐体 121が備える複数の放熱フイン 102の各々の外形は四角形である。なお、図 8に示す複数の放熱フィン 102の間隔は互いに等しい。

なお筐体 141の他の部分は筐体 121の対応する部分と同様であるので以後の説明は線返さない。つまり外壁部において放熱フィン 102 Aは、放熱フィン 102 Dよりも高い。

筐体 10 1， 121, 131と同様に筐体 141では外壁部 105および外壁部 106の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きい。これにより実施の形態 1〜 3と同様に実施の形態 4においてもバイポーラ 2次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

[実施の形態 5]

図 10は、実施の形態 5の電池パックの構成を示す斜視図である。

図 10および図 8を参照して、電池パック 100 Eは筐体 141に代えて筐体 151を備える点で電池パック 100 Dと異なる。電池パック 100 Eの他の部分は電池パック 100 Cの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さなレ、。

筐体 1 5 1と筐体 141とでは複数の放熱フィン 102の間隔が異なる。筐体 1 51では放熱フイン 102 Aと放熱フイン 102 Bとの間隔は、放熱フイン 1 02 Cと放熱フィン 102Dとの間隔よりも短い。これに対し筐体 141では複数の放熱フィン 102の間隔は互いに等しい。

なお外壁部 1 05， 106の各々において、つまり外壁部において放熱フィン 102 Aは、放熱フイン 102Dよりも高い。なお筐体 15 1の他の部分は筐体 141の対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体 101， 121, 1 31, 141と同様に筐体 1 51では外壁部 105および外壁部 106の各々の中心部の表面積が端部の表面積よりも大きレ、。これにより実施の形態 1〜 4と同様に実施の形態 5においてもバイポーラ 2次電池の冷却および拘束を行なうための構造を簡単にすることができるとともにバイポーラ 2次電池の温度分布の偏りを緩和できる。

[実施の形態 6]

図 1 1および図 3を参照して、電池パック 100 Fは筐体 101に代えて筐体 16 1を備える点で電池パック 10 OAと異なる。電池パック 100 Fの他の部分は電池パック 10 OAの対応する部分と同様であるので以後の説明は繰返さない。

筐体 16 1は、バイポーラ 2次電池 1 20に対して上方に配置されるアッパーケース 16 1 Aと、バイポーラ 2次電池 120に対して下方に配置されるロワ一ケース 16 1 Bとを含む。要するに筐体 16 1は上下方向（矢印 Dの方向）に 2 分割可能に構成される。アッパーケース 16 1 Aと、ロワ一ケース 16 1 Bとはボルト 1 6 2により一体化される。

筐体 1 6 1を一体で形成する場合には、バイポーラ 2次電池 1 2 0を収納する部分（すなわち図 4で示す内壁部 1 0 3， 1 0 4の間隔）に寸法の誤差が生じることが起こり得る。この場合にはバイポーラ 2次電池 1 2 0を拘束する効果が弱くなるとともにバイポーラ 2次電池の放熱効果が弱くなることが起こり得る。実施の形態 6の電池パックの構成によれば、バイポーラ 2次電池 1 2 0に対して最適な圧力を印加することが可能になる。これにより実施の形態 6によればバイポーラ 2次電池の冷却と拘束と適切に行なうことができる。

なお、実施の形態 2から 5の各々の電池パックが備える筐体（筐体 1 2 1 , 1 3 1， 1 4 1， 1 5 1 ) も筐体 1 6 1と同様にアッパーケースと、ロワ一ケースとから構成されてもよい。

また、電池パック 1 0 0 B〜l 0 0 Fの各々は、電池パック 1 0 O Aと同様に、たとえば図 1および図 2に示す自動車 1に配置される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 積層された複数の電池構成体を含む電池集合体を備え、

前記複数の電池構成体の各々は、

前記複数の電池構成体の積層方向に沿って積層された正極および負極と、前記正極と前記負極との間に配置された電解質とを有し、

前記電池集合体を収容する筐体をさらに備え、

前記筐体は、

前記複数の電池構成体のうちの両端の電池構成体にそれぞれ対向する第 1および第 2の内壁部と、

前記第 1および第 2の内壁部にそれぞれ対応する第 1および第 2の外壁部とを含み、

前記第 1および第 2の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい、電池パック。

2 . 前記少なくとも一方の外壁部は、

平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、

前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求の範囲第 1 項に記載の電池パック。

3 . 各前記複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である、請求の範囲第 2項に記載の電池パック。

4 . 各前記複数の放熱フィンの外形は、四角形である、請求の範囲第 2項に記載の電池パック。

5 . 前記少なくとも一方の外壁部は、

平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、

前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さは、前記複数の放熱フインのうち前記端部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さよりも高い、請求の範囲第 1項に記載の電池パック。

6 . 前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求の範囲第 5項に記載の電池パック。

7 . 各前記複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である、請求の範囲第 5項に記載の電池パック。

8 . 各前記複数の放熱フィンの外形は、四角形である、請求の範囲第 5項に記載の電池パック。

9 . 前記筐体は、

前記電池集合体に対して上部に位置するァッパーケースと、

前記電池集合体に対して下部に位置する口ヮーケースとを含み、

前記ァッパーケースおよび前記ロワ一ケースはボルトによつて一体化される、請求の範囲第 1項に記載の電池パック。

1 0 . 前記複数の電池構成体のうちの隣り合う 2つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられ、

前記導電性部材の第 1の主表面側には、前記 2つの電池構成体の一方が有する前記正極が配置され、

前記導電性部材の第 2の主表面彻 jには、前記 2つの電池構成体の他方が有する前記負極が配置され、

前記正極は、前記第 1の主表面に形成される正極活物質層であり、

前記負極は、前記第 2の主表面に形成される負極活物質層である、請求の範囲第 1項に記載の電池パック。

1 1 . 前記電池集合体は前記積層方向に加圧された状態で前記筐体に収納され、前記第 1の内壁部と前記電池集合体との間およぴ前記第 2の内壁部と前記電池集合体との間には絶縁体が設けられる、請求の範囲第 1項に記載の電池パック。

1 2 . 車室内部に配置されたシートと、

前記シートの下に配置される電池パックとを備え、

前記電池パックは、

積層された複数の電池構成体を有する電池集合体を含み、

前記複数の電池構成体の各々は、前記複数の電池構成体の積層方向に沿って積層された正極および負極と、前記正極と前記負極との間に配置された電解質とを有し、

前記電池パックは、

前記電池集合体を収容する筐体をさらに含み、

前記筐体は、

前記第 1および第 2の内壁部にそれぞれ対応する第 1および第 2の外壁部とを有し、

前記第 1および第 2の外壁部の少なくとも一方の外壁部において、中央部の表面積は端部の表面積よりも大きい、車両。

1 3 . 前記少なくとも一方の外壁部は、

平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、

前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求の範囲第 1 2項に記載の車両。

1 4 . 各前記複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である、請求の範囲第 1 3項に記載の車両。

1 5 . 各前記複数の放熱フィンの外形は、四角形である、請求の範囲第 1 3項に記載の車両。

1 6 . 前記少なくとも一方の外壁部は、

平面上に並べて配置される複数の放熱フィンを有し、

前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さは、前記複数の放熱フィンのうち前記端部に配置される放熱フィンの前記平面から頂上までの高さよりも高い、請求の範囲第 1 2項に記載の車両。

1 7 . 前記複数の放熱フィンのうち前記中央部に配置される 2つの放熱フィンの間隔は、前記端部に配置される 2つの放熱フィンの間隔よりも短い、請求の範囲第 1 6項に記載の車両。

1 8 . 各前記複数の放熱フィンの外形の少なくとも一部は、円弧である、請求の範囲第 1 6項に記載の車両。

1 9 . 各前記複数の放熱フィンの外形は、四角形である、請求の範囲第 1 6項に記載の車両。

2 0 . 前記筐体は、

前記電池集合体に対して上部に位置するアッパーケースと、

前記電池集合体に対して下部に位置する口ヮーケースとを有し、

前記ァッパーケースおよび前記ロワ一ケースはボルトによつて一体化される、請求の範囲第 1 2項に記載の車両。

2 1 . 前記複数の電池構成体のうちの隣り合う 2つの電池構成体の間には、導電性部材が設けられ、

前記導電性部材の第 1の主表面俱 ljには、前記 2つの電池構成体の一方が有する前記正極が配置され、

前記導電性部材の第 2の主表面俱 ljには、前記 2つの電池構成体の他方が有する前記負極が配置され、

前記負極は、前記第 2の主表面に形成される負極活物質層である、請求の範囲第 1 2項に記載の車両。

2 2 . 前記電池集合体は前記積層方向に加圧された状態で前記筐体に収納され、前記第 1の内壁部と前記電池集合体との間および前記第 2の内壁部と前記電池集合体との間には絶縁体が設けられる、請求の範囲第 1 2項に記載の車両。