WO2015029793A1 - 二次電池 - Google Patents

Abstract

　本発明は二次電池に関する。この二次電池は、筒状の電池本体（４８）と、電池本体（４８）を収容するカバー部材（５０）とを有する。カバー部材（５０）は、電池本体（４８）の少なくとも側面を被覆する筒状体（５６）と、電池本体（４８）の底面（４８ｂ）の少なくとも一部が接触する底部（５８）と、を有する。底部（５８）は、電池本体（４８）の底面（４８ｂ）から離間する方向に張り出し、端面が絶縁板（６８）と接触する張り出し部（６２）を有する。張り出し部（６２）の端面の面積は電池本体（４８）の底面（４８ｂ）の面積よりも小さい。

Description

二次電池

　本発明は、例えば多数の二次電池を配列して構成した集合電池の絶縁抵抗を確保する上で好適な二次電池に関する。

　二次電池として、例えばナトリウム－硫黄電池（以下、ＮａＳ電池と記す）が挙げられる。このＮａＳ電池は、活物質である金属ナトリウム及び硫黄が固体電解質管により隔離収納された構造の高温二次電池であり、約３００℃の高温に加熱されると、溶融された両活物質の電気化学反応により、所定のエネルギーが発生する。そして、通常、ＮａＳ電池は、複数の単電池を立設集合し、相互に接続した集合電池（モジュール）の形で用いられている。すなわち、集合電池は、複数の単電池を直列に接続した回路（ストリング）を、並列に接続してブロックを構成し、さらに該ブロックを少なくとも２以上直列に接続して集合電池とした上で集合電池用容器に収容した構造を有する。

　ＮａＳ電池の使用にあたっては、複数の断熱容器を鉛直方向にそれぞれ金属製の固定ラック（架台）を介して積載して１つのモジュール列を構成し、複数のモジュール列を横方向に配列させて１つの電力貯蔵装置（二次電池システム）を構成するようにしている。

　ところで、ＮａＳ電池等の使用に際しては、アースからの絶縁性は所定の性能を有していなければならず、例えば、発変電規程の絶縁耐力試験では「電池の最大使用電圧×１．５の直流電圧を１０分間印加して絶縁性能に劣化のないこと」とされている。また、絶縁抵抗値の測定については「５００Ｖまたは１０００Ｖの絶縁抵抗計を用い、その１分値が０．４ＭΩ以上であること」とされている。

　そこで、従来では、上述の絶縁抵抗値を確保するために、単電池の周囲及びケースの側壁内面にセラミック又はマイカの平板を取り付けたり（実開平４－１０９５６号公報参照）、集合電池を固定ラックに対して電気的に絶縁させるようにしている（特開２００２－１６４０８１号公報参照）。また、他の構成では、断熱容器と単電池との間隙部に充填された粒状防火材と、単電池の側面全体を覆うように該単電池に巻き付けられた側面マイカカバーと、単電池の底面全体を覆うように該単電池に取り付けられた底面マイカカバーとを備えた例も提案されている（中国実用新案第２０１１２０５２７６６２．６号明細書参照）。

　二次電池システムを構築する場合、上述したように、複数のモジュールを組み合わせることになる。この場合、各架台がアース（グランド：ＧＮＤ）に接続されることから、等価回路として見た場合に、各モジュールとアースとの間に、モジュール毎の絶縁抵抗が並列に接続された形態となる。これにより、１個のモジュールの場合よりも絶縁抵抗が低下する。そのため、二次電池システムに接続されるモジュールの数を増やしたい場合、各モジュールの絶縁抵抗をより高める必要がある。

　そこで、集合電池と容器間に設置されるセラミックやマイカ等の平板の枚数を増やしたり、平板の厚みを大きくすることが考えられる。しかし、容器のサイズ、特に、高さ方向のサイズが大きくなることと、運転中にマイカに亀裂が生じやすくなるという問題がある（中国実用新案第２０１１２０５２７６６２．６号明細書参照）。

　本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、単電池１個当たりの絶縁抵抗を向上させることができ、マイカ等の絶縁部材の枚数や厚みを増加させることなく、モジュール毎の絶縁抵抗を高めることができ、二次電池システムに接続されるモジュールの数を増やすことができる二次電池を提供することを目的とする。

［１］　本発明に係る二次電池は、金属製の容器と、前記容器の底面に積層された複数の絶縁シートと、前記絶縁シート上に載置された単電池とを有し、前記単電池の前記容器の底面に対する投影面積をＡａ、前記単電池と前記絶縁シートとの接触面積をＡｂ、前記投影面積での前記絶縁シート間の接触面積をＡｃとしたとき、
　　　Ａａ＞Ａｂ
　　　Ａａ＞Ａｃ
のうち、少なくともいずれか１つを満足することを特徴とする。

　これにより、単電池当たりの絶縁抵抗を向上させることができ、絶縁シートの枚数や厚みを増加させることなく、多数の二次電池を組み合わせた集合電池の絶縁抵抗も大きくなる。そのため、複数の集合電池を例えば直列に接続して１つの二次電池システムとした場合、二次電池システムとアースとの間の絶縁抵抗も大きくなる。その結果、電力が同一レベルの二次電池システムを構築する場合に、接続する集合電池の数を増やすことが可能となる。

［２］　ここで、単電池は、筒状の電池本体と、前記電池本体を収容するカバー部材とを有し、前記カバー部材は、前記電池本体の少なくとも側面を被覆する筒状体と、前記電池本体の底面の少なくとも一部が接触する底部とを有し、前記底部は、前記複数の絶縁シートのうち、前記単電池毎に分離された最上層の絶縁シートに接触していてもよい。

［３］　この場合、前記底部は、前記電池本体の前記底面から離間する方向に張り出し、端面が前記最上層の絶縁シートと接触する張り出し部を有し、前記張り出し部の前記端面の面積が前記電池本体の前記底面の面積よりも小さいことが好ましい。これにより、上述のＡａ＞Ａｂを満足する。

　例えば二次電池とアースとの間の絶縁抵抗を考えた場合、電池本体の底面に絶縁板を接触させた場合と、カバー部材の底部における張り出し部の端面に絶縁シートを接触させた場合とでは、張り出し部の端面の面積が電池本体の底面の面積よりも小さいことから、張り出し部の端面に絶縁シートを接触させた方が絶縁抵抗が大きくなり、多数の二次電池を組み合わせた集合電池の絶縁抵抗も大きくなる。そのため、複数の集合電池を例えば直列に接続して１つの二次電池システムとした場合、二次電池システムとアースとの間の絶縁抵抗も大きくなる。その結果、電力が同一レベルの二次電池システムを構築する場合に、接続する集合電池の数を増やすことが可能となる。

　すなわち、マイカシート等の絶縁部材の枚数や厚みを増加させることなく、集合電池毎の絶縁抵抗を高めることができ、二次電池システムに接続される集合電池の数を増やすことができる。

［４］　本発明において、前記張り出し部は、前記電池本体の前記底面と対向する面に少なくとも１つの段差を有してもよい。これにより、張り出し部の端面のうち、絶縁板と接触する面積を減らすことができ、二次電池とアース間の絶縁抵抗をさらに大きくすることができる。

［５］　この場合、前記段差は、前記張り出し部の張り出し方向に沿って延びていてもよい。

［６］　あるいは、前記段差は、前記張り出し部の張り出し方向とは反対方向に沿って延びていてもよい。

［７］　本発明において、前記張り出し部は、前記電池本体の前記底面と対向する面に少なくとも１つの凸部を有してもよい。この場合、張り出し部の端面全体が絶縁板に接触するのではなく、凸部の端面が絶縁板に接触することになるため、絶縁板と接触する面積を減らすことができ、二次電池とアース間の絶縁抵抗をさらに大きくすることができる。

　また、絶縁板が張り出し部に設けられた凸部の端面に直接接触し、張り出し部が緩衝部材（サスペンション部材）として機能することから、集合電池を指示する架台や筐体等に振動が生じても、その振動が張り出し部にてほとんど打ち消されるため、振動が直接電池本体に伝達することがない。これは二次電池の信頼性の向上につながる。

　また、張り出し部と絶縁板との接触面積が小さくなることで、絶縁板に対する応力が大きくなるが、絶縁板にて応力が分散され、下方に位置する別の絶縁部材である例えばマイカシート等に対して集中荷重としてではなく、分布荷重として作用することになり、マイカシート等に破壊（亀裂等）が発生しにくい。

［８］　この場合、前記凸部は、前記張り出し部の張り出し方向に沿って突出していてもよい。

［９］　あるいは、前記凸部は、前記張り出し部の張り出し方向とは反対方向に沿って突出していてもよい。

［１０］　本発明において、前記カバー部材は、前記筒状体と前記底部とが結合され、前記電池本体の軸方向に沿って、且つ、前記電池本体の前記底面から離間する方向に延びる結合部を有し、前記結合部の端面は、前記電池本体の前記底面に対応した位置と前記張り出し部の端面に対応した位置との間に位置されていてもよい。これにより、結合部の長さをある程度確保することができることから、溶接等によって結合部を強固に結合することができる。しかも、絶縁板と結合部との接触が回避されるため、結合部と絶縁板との接触による絶縁抵抗の増大を防止することができる。

［１１］　この場合、前記張り出し部の端面に接触する前記最上層の絶縁シート（絶縁板）の外周形状と、前記結合部の端面の外周形状とがほぼ一致していてもよい。この場合、絶縁板を張り出し部の端面全体に対向して配置することができ、絶縁板を凸部の端面全体に確実に接触させることが可能となる。

［１２］　本発明において、前記張り出し部の端面に接触する前記最上層の絶縁シートに加えて、カバー部材の筒状体と絶縁シートの外周部分を被覆する筒状の絶縁部材を有してもよい。これにより、複数の電池本体を並置した場合において、電池本体間の電気的絶縁を図ることができる。

［１３］　本発明において、前記筒状の絶縁部材の下端部は、前記最上層の絶縁シートの下方において内方に曲げられ、その内径は、前記絶縁シートの外径よりも小に設定されていてもよい。これにより、絶縁部材の下端部は、絶縁シートと別の絶縁物（例えばマイカシート）にて挟持された形となるため、筒状の絶縁部材が電池本体から外れたり、巻回状態が展開してしまうことを防止することができる。もちろん、筒状の絶縁部材の下端部は、絶縁抵抗の増加にも寄与する。

［１４］　本発明において、前記最上層の絶縁シートは、１以上の貫通孔が形成されていてもよい。

［１５］　あるいは、前記最上層の絶縁シートは、幅が前記単電池の外径よりも小である複数の帯状のシートが配列されて構成されていてもよい。

　これら［１４］及び［１５］に示す構成においても、上述のＡａ＞Ａｂを満足させることができる。

［１６］　本発明において、前記複数の絶縁シートのうち、前記最上層の絶縁シート下に存する少なくとも１つの絶縁シートは、複数の貫通孔が設けられていてもよい。

［１７］　あるいは、前記複数の絶縁シートのうち、前記最上層の絶縁シート下に存する少なくとも１つの絶縁シートは、幅が前記単電池の外径よりも小である複数の帯状のシートが配列されて構成されていてもよい。

　これら［１６］及び［１７］に示す構成においては、上述のＡａ＞Ａｃを満足させることができる。

　本発明に係る二次電池によれば、二次電池１個当たりの絶縁抵抗を向上させることができ、マイカ等の絶縁部材の枚数や厚みを増加させることなく、モジュール毎の絶縁抵抗を高めることができ、二次電池システムに接続されるモジュールの数を増やすことができる。

本実施の形態に係る二次電池が適用される二次電池システムの一例を示す正面図である。 図２Ａはモジュールの構成を示す断面図であり、図２Ｂはモジュールの構成を一部破断して示す上面図である。 モジュールに含まれる集合電池を示す等価回路図である。 本実施の形態に係る単電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図である。 図５Ａは本実施の形態に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図５Ｂはカバー部材の底部を上面から見て示す平面図である。 例えば電力がＡ（ｋＷ）のモジュールをｎ台直列に接続して構成したｎ×Ａ（ｋＷ）の二次電池システムを示す等価回路図である。 参考例に係る単電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図である。 図８Ａは参考例に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図８Ｂはカバー部材の底部を上面から見て示す平面図である。 図９Ａは第１変形例に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図９Ｂはカバー部材の底部を上面から見て示す平面図である。 図１０Ａは第２変形例に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図１０Ｂはカバー部材の底部を上面から見て示す平面図である。 図１１Ａは第３変形例に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図１１Ｂはカバー部材の底部を上面から見て示す平面図である。 図１２Ａは第４変形例に係るカバー部材の底部を示す断面図であり、図１２Ｂは第５変形例に係るカバー部材の底部を示す断面図である。 図１３Ａは第１変形例に係る二次電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図であり、図１３Ｂは絶縁板（リング状）を上面から見て示す平面図である。 図１４Ａは第２変形例に係る二次電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図であり、図１４Ｂは絶縁板（格子状）を上面から見て示す平面図である。 図１５Ａは第３変形例に係る二次電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図であり、図１５Ｂは絶縁板（帯状）を上面から見て示す平面図である。 図１６Ａは第４変形例に係る二次電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図であり、図１６Ｂはマイカシート（格子状）を上面から見て示す平面図である。 図１７Ａは第５変形例に係る二次電池の構成を、カバー部材、絶縁板及び絶縁部材を破断して示す説明図であり、図１７Ｂはマイカシート（帯状）を上面から見て示す平面図である。

　以下、本発明に係る二次電池を例えばＮａＳ電池に適用した実施の形態例を図１～図１７Ｂを参照しながら説明する。

　先ず、本実施の形態に係る二次電池が適用される二次電池システム１０は、図１に示すように、多数の単電池１２（図２Ａ参照）が筐体１４に収容された２以上のモジュール１６を有する。具体的には、本実施の形態では、所定個数（図１の例では５つ）のモジュール１６が直列接続されて構成されたモジュール列１８を２以上有する。各モジュール１６は、それぞれ対応する架台２０に設置されている。本実施の形態に係る二次電池は、単電池１２のみを指す場合があるほか、モジュール１６、あるいはモジュール列１８、あるいは二次電池システム１０を指す場合もある。

　ここで、モジュール１６の構造、特に、筐体１４の構造について図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。

　筐体１４は、断熱容器であって、例えば鋼材で構成された基台２１と、基台２１上に載置固定された上面開口の箱体２２と、箱体２２の開口を閉塞する蓋体２４とによって構成されている。

　箱体２２は、例えばステンレスからなる板材によって構成し、それ自体が中空部を有する箱状に形成されている。中空部は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部には、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード２６を装填して、箱体２２を真空断熱構造としている。

　蓋体２４は、箱体２２と同様に例えばステンレスからなる板材によって構成される。その内面側（下面側）には、必要最小限の断熱性を得るための断熱材層が配置され、中空部２８に少なくとも２以上の脱着可能な断熱板３０が積層充填される。これにより、蓋体２４（上面）のみを大気断熱構造にして、且つ、筐体１４の上面からの放熱量を制御可能にしている。

　なお、箱体２２の底面２２ａには、図示しないが、例えば緩衝材、ヒータ、均熱板、電気絶縁用のマイカシート（絶縁シート）等が積層されて敷設されている。ヒータは箱体２２の側面にも設置される。

　筐体１４には、箱体２２と蓋体２４とによって形成される内部空間４０に、多数の単電池１２によって形作られた１つの集合電池４２が立てた状態で収納されている。単電池１２の破損、異常加熱、あるいは活物質の漏洩等に対応できるように、図示しないが、消化砂として珪砂が箱体２２と集合電池４２との間隙に充填される。

　集合電池４２は、図３に示すように、複数のブロック４４が直列接続されて構成され、各ブロック４４は、複数の単電池１２が直列接続した複数の回路（ストリング４６）が並列に接続されて構成されている。

　そして、単電池１２は、図４に示すように、マイカシート４７上に載置され、電池本体４８と、電池本体４８を収容する金属製のカバー部材５０とを有する。

　電池本体４８は、筒状（例えば円筒状）に形成され、上面４８ａの周辺部に正極端子５２が取り付けられ、中央部に負極端子５４が取り付けられている。

　カバー部材５０は、電池本体４８の少なくとも側面を被覆する筒状体５６と、電池本体４８の底面４８ｂの少なくとも一部が接触する底部５８と、筒状体５６と底部５８とが例えば溶接等によって結合された結合部６０とを有する。結合部６０は、電池本体４８の軸方向に沿って、且つ、電池本体４８の底面４８ｂから離間する方向に延びて形成されている。

　筒状体５６の上端部５６ａは、内方に曲げられ、この上端部５６ａと底部５８とで電池本体４８を上下方向から挟持した状態となっている。すなわち、このカバー部材５０は、電池本体４８の軸方向への伸びを抑える機能を有する。

　そして、カバー部材５０の底部５８は、図４、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、電池本体４８の底面４８ｂから離間する方向に張り出した張り出し部６２を有する。すなわち、底部５８の外周部分５８ａは、電池本体４８の底面４８ｂに向かって断面逆Ｕ字状に屈曲変形されている。この外周部分５８ａのうち、外周側の端部が筒状体５６の下端部に結合されて結合部６０を構成し、内周側の部分が張り出し部６２の第１の段差６４ａを構成している。この場合、電池本体４８の底面４８ｂの面積は、張り出し部６２の端面の面積より大きい。

　張り出し部６２は、電池本体４８の底面４８ｂと対向する面に少なくとも１つの凸部６６を有する。図４では、張り出し部６２の中央部分に１つの凸部６６を形成した例を示している。この凸部６６の側壁部分が、張り出し部６２の第２の段差６４ｂを構成している。凸部６６の平面形状は、図５Ｂに示すように、円形でもよいし、三角形、四角形でもよい。もちろん、五角形、六角形、八角形等の多角形や、星形でもよい。

　カバー部材５０の底部５８、張り出し部６２及び凸部６６の寸法関係の一例を示す。図５Ａに示すように、底部５８の外径Ｌａｅは例えば８０～１００ｍｍである。張り出し部６２の外径Ｌｂｅと底部５８の外径Ｌａｅとの比（Ｌｂｅ／Ｌａｅ）は例えば７．５／９～８．５／９である。凸部６６の外径Ｌｃｅと張り出し部６２の外径Ｌｂｅとの比（Ｌｃｅ／Ｌｂｅ）は例えば１．５／８～２．５／８である。また、底部５８の上端から凸部６６の端面までの高さＨが６～８ｍｍである。第１の段差６４ａの大きさＨａと高さＨとの比（Ｈａ／Ｈ）は例えば２．５／７～３．５／７であり、第２の段差６４ｂの大きさＨｂと高さＨとの比（Ｈｂ／Ｈ）は例えば３．５／７～４．５／７である。これらの各種寸法の比は、例えば単電池１２の電力、モジュール１６の電力、二次電池システム１０の電力に応じて適宜変更することができる。

　上述した結合部６０は、図４に示すように、その端面が、電池本体４８の底面４８ｂに対応した位置と張り出し部６２の端面に対応した位置との間に位置されている。図４の例では、張り出し部６２の第２の段差６４ｂの部分に対応した位置に結合部６０の端面が位置している。この場合、結合部６０の長さをある程度確保することができることから、溶接等によって結合部６０を強固に結合することができる。しかも、後述する絶縁板６８と結合部６０との接触が回避されるため、結合部６０と絶縁板６８との接触による絶縁抵抗の低下を防止することができる。

　さらに、本実施の形態では、張り出し部６２の端面（図４の例では、凸部６６の端面）に接触する例えばマイカ製の絶縁板６８（絶縁シート）と、カバー部材５０の筒状体５６と絶縁板６８の外周部分を被覆する例えばマイカ製の筒状の絶縁部材７０とを有する。これにより、並置された複数の電池本体４８間の電気的絶縁を図ることができる。この場合、絶縁板６８の外周形状は、結合部６０の端面の外周形状とほぼ一致している。ほぼ一致とは、完全に一致する形状のほか、完全に一致する形状に対して±１ｍｍの範囲で変動する形状（相似形等）を含む。これにより、絶縁板６８を張り出し部６２の端面全体に対向して配置することができ、絶縁板６８を凸部６６の端面全体に確実に接触させることが可能となる。

　筒状の絶縁部材７０の下端部７０ａは、絶縁板６８の下方において内方に曲げられ、その内径は、絶縁板６８の外径よりも小に設定されている。そのため、絶縁部材７０の下端部７０ａは、絶縁板６８とマイカシート４７にて挟持された形となり、筒状の絶縁部材７０が単電池１２から外れたり、巻回状態が展開してしまうことを防止することができる。もちろん、絶縁部材７０の下端部７０ａは、絶縁抵抗の増加にも寄与する。

　ここで、張り出し部６２に凸部６６を設けた効果について図６～図８Ｂも参照しながら説明する。

　例えば電力がＡ（ｋＷ）のモジュール１６をｎ台直列に接続してｎ×Ａ（ｋＷ）の二次電池システム１０を構築した場合を想定する。この場合、各架台２０（図１参照）がアース（グランド：ＧＮＤ）に接続されることから、等価回路としては、図６に示すように、各モジュール１６とアースＧＮＤの間にそれぞれ絶縁抵抗Ｒがｎ個だけ並列に接続された形態となる。二次電池システム１０全体の絶縁抵抗Ｒｇは、並列接続されたｎ個の絶縁抵抗Ｒの合成抵抗であるから、Ｒｇ＝Ｒ／ｎとなる。二次電池システム１０全体の絶縁抵抗Ｒｇは、上述したように、０．４ＭΩ以上必要であることから、モジュール１６単位の絶縁抵抗Ｒは、Ｒ≧（ｎ×Ｒｇ）となる。例えばｎ＝４０（個）とした場合、モジュール１６単位の絶縁抵抗Ｒとして、０．４ＭΩ×４０個＝１６ＭΩ以上必要となる。

　そして、上述より大きな電力規模の二次電池システム１０を構築する場合、モジュール１６の台数ｎを増やす必要がある。例えばｎ＝８０（台）とした場合、モジュール１６単位の絶縁抵抗Ｒとして、０．４ＭΩ×８０台＝３２ＭΩ以上必要となる。

　そこで、集合電池４２と箱体２２間に設置されるマイカシート４７等の枚数を増やしたり、マイカシート４７の厚みを大きくすることが考えられる。しかし、筐体１４のサイズ、特に、高さ方向のサイズが大きくなることと、運転中にマイカシート４７に亀裂が生じやすくなるという問題がある。

　これに対して、本実施の形態では、張り出し部６２のうち、電池本体４８の底面４８ｂと対向する面に少なくとも１つの凸部６６を有する。このことから、張り出し部６２のうち、絶縁板６８と接触する部分は、張り出し部６２の端面（絶縁板６８と対向する面）全体ではなく、凸部６６の端面（絶縁板６８と対向する面）という小さな領域となる。張り出し部６２に凸部６６を設けない場合（参考例）は、図７、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、絶縁板６８と接触する部分は、張り出し部６２の端面全体となる。

　本実施の形態並びに参考例共に、電池本体４８の箱体２２の底面２２ａに対する投影面積（電池本体４８の底面の面積と同じ）をＡａ、単電池１２のカバー部材５０と絶縁板６８との接触面積をＡｂとしたとき、
　　　Ａａ＞Ａｂ
を満足する。

　本実施の形態における張り出し部６２と絶縁板６８との接触抵抗（電気抵抗）を、参考例と比較したとき、接触面積の減少による接触抵抗の増加と、単位面積当たりの荷重増加に伴う接触抵抗の低下とが挙げられる。しかし、接触面積の減少に伴う接触抵抗の増加が、荷重増加に伴う接触抵抗の低下よりも大きいことから、全体として見た場合、本実施の形態の上述の接触抵抗は参考例よりも大きくなる。

　なお、集合電池４２と箱体２２の底面２２ａとの間に設置される電気絶縁用の部材としては、単電池１２の張り出し部６２に接触する絶縁板６８と、マイカシート４７とが挙げられる。これら絶縁板６８とマイカシート４７の絶縁抵抗は、張り出し部６２と絶縁板６８との接触面積に拘わりなく、それぞれ固定値としてみることができる。

　このように、単電池１２当たりの接触抵抗が参考例よりも大きくなるため、モジュール１６全体として見た場合、本実施の形態における単電池１２を収容したモジュール１６の絶縁抵抗も、参考例を収容したモジュール１６の絶縁抵抗よりも大きくなる。

　すなわち、本実施の形態においては、単電池１２当たりの絶縁抵抗を向上させることができ、マイカシート４７等の絶縁シートの枚数や厚みを増加させることなく、モジュール１６毎の絶縁抵抗を高めることができ、二次電池システム１０に接続されるモジュール１６の数を増やすことができる。

　また、絶縁板６８が張り出し部６２に設けられた凸部６６の端面に直接接触し、張り出し部６２が緩衝部材（サスペンション部材）として機能する。このことから、架台２０や箱体２２に振動が生じても、その振動が張り出し部６２にてほとんど打ち消されるため、振動が直接単電池１２に伝達することがない。これは単電池１２等の二次電池の信頼性の向上につながる。

　張り出し部６２と絶縁板６８との接触面積が小さくなることで、絶縁板６８に対する応力が大きくなる。しかし、絶縁板６８にて応力が分散され、下方に位置するマイカシート４７等に対して集中荷重としてではなく、分布荷重として作用することになり、マイカシート４７に破壊（亀裂等）が発生しにくい。

　次に、本実施の形態に係る二次電池のいくつかの変形例、特に、カバー部材５０の底部５８の変形例について図９Ａ～図１２Ｂを参照しながら説明する。

　第１変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ａは、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、本実施の形態に係るカバー部材５０の底部５８とほぼ同じ構成を有するが、環状の凸部６６が形成されている点で異なる。凸部６６の外径Ｌｃｅと張り出し部６２の外径Ｌｂｅとの比（Ｌｃｅ／Ｌｂｅ）は例えば３．５／８～４．５／８である。凸部６６の内径Ｌｃｉと張り出し部６２の外径Ｌｂｅとの比（Ｌｃｉ／Ｌｂｅ）は例えば２．５／８～３．５／８である。この場合、環状の凸部６６を設けたので、凸部６６から絶縁板６８に対して、集中荷重としてではなく、分布荷重として作用することから、絶縁板６８での応力分散がより広く行われ、マイカシート４７に亀裂等がさらに生じにくくなる。

　第２変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ｂは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、凸部６６が存在しない点で異なる。張り出し部６２の外径Ｌｂｅと底部５８Ｂの外径Ｌａｅとの比（Ｌｂｅ／Ｌａｅ）は例えば１．５／９～２．５／９である。

　第３変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ｃは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、第２変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ｂとほぼ同様の構成を有するが、張り出し部６２の形状が環状である点で異なる。張り出し部６２の外径Ｌｂｅと底部５８Ｃの外径Ｌａｅとの比（Ｌｂｅ／Ｌａｅ）は例えば３．５／９～４．５／９であり、張り出し部６２の内径Ｌｂｉと底部５８Ｃの外径Ｌａｅとの比（Ｌｂｉ／Ｌａｅ）は例えば２．５／９～３．５／９である。

　第４変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ｄは、図１２Ａに示すように、本実施の形態に係るカバー部材５０の底部５８とほぼ同様の構成を有するが、凸部６６（第２の段差６４ｂ）が張り出し部６２の張り出し方向とは反対方向に沿って突出している点で異なる。

　第５変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ｅは、図１２Ｂに示すように、第１変形例に係るカバー部材５０の底部５８Ａとほぼ同様の構成を有するが、凸部６６（第２の段差６４ｂ）が張り出し部６２の張り出し方向とは反対方向に沿って突出している点で異なる。

　次に、本実施の形態に係る二次電池の変形例について図１３Ａ～１７Ｂを参照しながら説明する。

　第１変形例に係る二次電池は、図１３Ａに示すように、上述した本実施の形態に係る二次電池とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、カバー部材５０の張り出し部６２は、凸部６６（図４参照）が存在せず、参考例に係るカバー部材５０（図７～図８Ｂ参照）と同様の構成を有する。

　カバー部材５０と接触する絶縁板６８は、図１３Ｂにも示すように、中央に１つの貫通孔７２が形成され、全体的に形状がリング状を有する。

　この場合も、電池本体４８の箱体２２の底面２２ａに対する投影面積Ａａと、単電池１２のカバー部材５０と絶縁板６８との接触面積Ａｂとの大小関係は、
　　　Ａａ＞Ａｂ
を満足する。

　第２変形例に係る二次電池は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、上述した第１変形例に係る二次電池とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、絶縁板６８は、多数の貫通孔７４がマトリクス状に形成されて、全体として格子状となっている。図１４Ｂの例では、多数の矩形状の貫通孔７４をマトリクス状に形成した場合を示す。

　第３変形例に係る二次電池は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、上述した第１変形例に係る二次電池とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、絶縁板６８は、幅Ｗａが電池本体４８の外径Ｄａよりも小である複数の帯状のシート７６が配列されて構成されている。図１５Ｂの例では、２本のシート７６をほぼ平行に配列させた場合を示す。

　これら第２変形例及び第３変形例においても、電池本体４８の箱体２２の底面２２ａに対する投影面積Ａａと、単電池１２のカバー部材５０と絶縁板６８との接触面積Ａｂとの大小関係は、
　　　Ａａ＞Ａｂ
を満足する。

　第４変形例に係る二次電池は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、上述した本実施の形態に係る二次電池とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、カバー部材５０の張り出し部６２は、凸部６６が存在せず、参考例に係るカバー部材５０（図７～図８Ｂ参照）と同様の構成を有する。

　複数の絶縁シートのうち、例えば絶縁板６８下に積層されたマイカシート４７は、図１６Ｂに示すように、複数の貫通孔７８がマトリクス状に配列されて、全体として格子状となっている。

　この場合、電池本体４８の箱体２２の底面２２ａに対する投影面積をＡａとし、投影面積での絶縁板６８とマイカシート４７との接触面積をＡｃとしたとき、
　　　Ａａ＞Ａｃ
を満足する。この場合、絶縁板６８とマイカシート４７との接触抵抗が、互いの接触面積の減少によって増加することから、単電池１２当たりの接触抵抗も大きくなる。その結果、単電池１２当たりの絶縁抵抗を向上させることができ、マイカシート４７等の絶縁部材の枚数や厚みを増加させることなく、モジュール１６毎の絶縁抵抗を高めることができ、二次電池システム１０に接続されるモジュール１６の数を増やすことができる。

　第５変形例に係る二次電池は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、上述した第４変形例に係る二次電池とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

　すなわち、マイカシート４７は、幅Ｗｂが電池本体４８の外径Ｄａよりも小である複数の帯状のシート８０が配列されて構成されている。図１７Ｂの例では、電池本体４８単位に２本のシート８０をほぼ平行に配列させた場合を示す。

　この第５変形例においても、電池本体４８の箱体２２の底面２２ａに対する投影面積Ａａと、投影面積での絶縁シート間の接触面積Ａｃとの大小関係は、
　　　Ａａ＞Ａｃ
を満足する。

　上述した第１変形例～第５変形例では、カバー部材５０の張り出し部６２に、凸部６６が存在しない構成を主体に説明したが、もちろん、張り出し部６２に凸部６６が形成されたカバー部材５０にも適用させることができる。この場合、さらなる絶縁抵抗の増大化を図ることができる。

　なお、本発明に係る二次電池は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (17)

1. 　金属製の容器（１４）と、
   　前記容器（１４）の底面（２２ａ）に積層された複数の絶縁シートと、
   　前記絶縁シート上に載置された単電池（１２）と、を有し、
   　前記単電池（１２）の前記容器（１４）の底面（２２ａ）に対する投影面積をＡａ、前記単電池（１２）と前記絶縁シートとの接触面積をＡｂ、前記投影面積での前記絶縁シート間の接触面積をＡｃとしたとき、
   　　　Ａａ＞Ａｂ
   　　　Ａａ＞Ａｃ
   のうち、少なくともいずれか１つを満足することを特徴とする二次電池。
2. 　請求項１記載の二次電池において、
   　前記単電池（１２）は、
   　筒状の電池本体（４８）と、
   　前記電池本体（４８）を収容するカバー部材（５０）と、を有し、
   　前記カバー部材（５０）は、
   　前記電池本体（４８）の少なくとも側面を被覆する筒状体（５６）と、
   　前記電池本体（４８）の底面（４８ｂ）の少なくとも一部が接触する底部（５８）と、を有し、
   　前記底部（５８）は、前記複数の絶縁シートのうち、前記単電池（１２）毎に分離された最上層の絶縁シート（６８）に接触していることを特徴とする二次電池。
3. 　請求項２記載の二次電池において、
   　前記底部（５８）は、前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）から離間する方向に張り出し、端面が前記最上層の絶縁シート（６８）と接触する張り出し部（６２）を有し、
   　前記張り出し部（６２）の前記端面の面積が前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）の面積よりも小さいことを特徴とする二次電池。
4. 　請求項３記載の二次電池において、
   　前記張り出し部（６２）は、前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）と対向する面に少なくとも１つの段差（６４ｂ）を有することを特徴とする二次電池。
5. 　請求項４記載の二次電池において、
   　前記段差（６４ｂ）は、前記張り出し部（６２）の張り出し方向に沿って延びていることを特徴とする二次電池。
6. 　請求項４記載の二次電池において、
   　前記段差（６４ｂ）は、前記張り出し部（６２）の張り出し方向とは反対方向に沿って延びていることを特徴とする二次電池。
7. 　請求項３記載の二次電池において、
   　前記張り出し部（６２）は、前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）と対向する面に少なくとも１つの凸部（６６）を有することを特徴とする二次電池。
8. 　請求項７記載の二次電池において、
   　前記凸部（６６）は、前記張り出し部（６２）の張り出し方向に沿って突出していることを特徴とする二次電池。
9. 　請求項７記載の二次電池において、
   　前記凸部（６６）は、前記張り出し部（６２）の張り出し方向とは反対方向に沿って突出していることを特徴とする二次電池。
10. 　請求項３～９のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記カバー部材（５０）は、前記筒状体（５６）と前記底部（５８）とが結合され、前記電池本体（４８）の軸方向に沿って、且つ、前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）から離間する方向に延びる結合部（６０）を有し、
    　前記結合部（６０）の端面は、前記電池本体（４８）の前記底面（４８ｂ）に対応した位置と前記張り出し部（６２）の端面に対応した位置との間に位置されていることを特徴とする二次電池。
11. 　請求項１０記載の二次電池において、
    　さらに、前記張り出し部（６２）の端面に接触する前記最上層の絶縁シート（６８）の外周形状と、前記結合部（６０）の端面の外周形状とがほぼ一致していることを特徴とする二次電池。
12. 　請求項３～１１のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記張り出し部（６２）の端面に接触する前記最上層の絶縁シート（６８）に加えて、
    　前記カバー部材（５０）の前記筒状体（５６）と前記絶縁シート（６８）の外周部分を被覆する筒状の絶縁部材（７０）を有することを特徴とする二次電池。
13. 　請求項１２記載の二次電池において、
    　前記筒状の絶縁部材（７０）の下端部は、前記最上層の絶縁シート（６８）の下方において内方に曲げられ、その内径は、前記絶縁シート（６８）の外径よりも小に設定されていることを特徴とする二次電池。
14. 　請求項２～１２のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記最上層の絶縁シート（６８）は、１以上の貫通孔（７４）が形成されていることを特徴とする二次電池。
15. 　請求項２～１２のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記最上層の絶縁シート（６８）は、幅（Ｗａ）が前記単電池（１２）の外径（Ｄａ）よりも小である複数の帯状のシート（７６）が配列されて構成されていることを特徴とする二次電池。
16. 　請求項２～１２のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記複数の絶縁シートのうち、前記最上層の絶縁シート（６８）下に存する少なくとも１つの絶縁シート（４７）は、複数の貫通孔（７８）が設けられていることを特徴とする二次電池。
17. 　請求項２～１２のいずれか１項に記載の二次電池において、
    　前記複数の絶縁シートのうち、前記最上層の絶縁シート（６８）下に存する少なくとも１つの絶縁シート（４７）は、幅（Ｗｂ）が前記単電池（１２）の外径（Ｄａ）よりも小である複数の帯状のシート（８０）が配列されて構成されていることを特徴とする二次電池。

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