WO2017068709A1

WO2017068709A1 - 組電池

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Publication number: WO2017068709A1
Application number: PCT/JP2015/079904
Authority: WO
Inventors: 真広中本; 元高山
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN108352469B; EP3367462A1; JP6564048B2; EP3367462A4; KR20180057724A; JPWO2017068709A1; US11515597B2; KR101941414B1; CN108352469A; US20180287109A1

Abstract

【課題】薄型化や小型化を図った組電池を提供する。【解決手段】本発明にかかる組電池１００は、発電要素１１１を含み偏平に形成した電池本体１１０Ｈと、電池本体から導出した電極タブ１１３と、を備え、厚み方向に積層した少なくとも一対の単電池１１０、および積層した一対の単電池の電極タブの間に配設する絶縁性のスペーサ１２１、を備えた電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎが複数積層されて構成している。本発明においてスペーサは、一対の単電池のアセンブリ内電極タブ１１４を保持し、保持された一対の単電池は電池アセンブリ内で電気的に接続され、隣接する電池アセンブリを互いに電気的に接続する一対のアセンブリ内電極タブの先端部１１５ａは、スペーサの面のうち、電池本体とは反対側に位置した面の側で、電池アセンブリの積層方向に折り曲げられ、折り曲げた部分同士が電気的に接続されている。

Description

組電池

　本発明は、組電池に関する。

　自動車業界では近年、環境保護や燃費などの観点から二次電池や燃料電池の開発が主に行なわれている。二次電池は電池ひとつひとつの出力がそれほど大きくないため、自動車の航続を可能にするために、所望の数積層されて組電池とされる。組電池に関する従来の技術として、特許文献１には組電池を構成する単電池同士が組電池のケース内部で移動したりしないように、平面視した際の二次電池の端部にスペーサーを配置する技術がある。

特開２０１０－２１８７５５号公報

　スペーサは、単電池から面方向に突出する電極タブの付近において単電池の形状に合わせて配置されることが多いため、扁平な形状になりやすい。また、組電池のように単電池を複数積層する分野では組電池の体積を小さくしようと、電池の薄型化や小型化が研究されている。しかしながら、例えば薄型化のために単電池を薄くしようとすると、スペーサは単電池の形状に合わせて配置されるのが通常であるため、スペーサの厚さも薄くなる。スペーサは樹脂材料で成形されることが多く、薄くなった場合、平面方向の寸法に比べて厚さ方向の寸法がより小さくなり、スペーサの成形性や強度などの点が懸念されるおそれがある。

　本発明は、薄型化や小型化を図った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本発明に係る組電池は、発電要素を含み偏平に形成した電池本体と、電池本体から導出した電極タブと、を備え、厚み方向に積層した少なくとも一対の単電池、および積層した一対の単電池の電極タブの間に配設する絶縁性のスペーサ、を備えた電池アセンブリが複数積層されて構成している。本発明においてスペーサは、一対の単電池の電極タブを保持し、保持された一対の単電池は電池アセンブリ内で電気的に接続され、隣接する電池アセンブリを互いに電気的に接続する一対の電極タブの先端部は、スペーサの面のうち、電池本体とは反対側に位置した面の側で、電池アセンブリの積層方向に折り曲げられ、折り曲げた部分同士が電気的に接続されている。

本発明の一実施形態に係る組電池を示す斜視図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は図１の組電池を示す平面図、側面図である。組電池を分解して示す分解斜視図である。図３に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。図４に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。種類の異なる電池アセンブリを積層方向に離間して配置した状態を示す斜視図である。図６の電池アセンブリにおいて電極タブ部分を拡大し、スペーサを表示しない状態にて示す斜視図である。隣接する電池アセンブリの電流の流れについて説明する図である。電池アセンブリを構成する一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を示す斜視図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は電池アセンブリを構成するアセンブリ内バスバを示す斜視図、正面図である。積層した電池アセンブリのアセンブリ間電極タブにアセンブリ間バスバを接合した状態の要部を示す断面図である。アセンブリ内電極タブとアセンブリ間電極タブの変形例であって、電流の流れについて説明する図である。アセンブリ内電極タブとアセンブリ間電極タブの変形例であって、電流の流れについて説明する図である。アセンブリ内電極タブとアセンブリ間電極タブの位置関係に関する変形例を示す図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

　図１は本発明の一実施形態に係る組電池を示す斜視図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は図１の組電池を示す平面図、側面図である。図３は組電池を分解して示す分解斜視図である。図４は図３に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。図５は図４に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。

　図６は種類の異なる電池アセンブリを積層方向に離間して配置した状態を示す斜視図である。図７は図６の電池アセンブリにおいて電極タブ部分を拡大し、スペーサを表示しない状態にて示す斜視図である。図８は隣接する電池アセンブリの電流の流れについて説明する図である。図９は電池アセンブリを構成する一対のスペーサ（第１スペーサおよび第２スペーサ）を示す斜視図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は電池アセンブリを構成するアセンブリ内バスバを示す斜視図、正面図である。図１１は積層した電池アセンブリのアセンブリ間電極タブにアセンブリ間バスバを接合した状態の要部を示す断面図である。

　なお、図１に示される状態において、左手前側を組電池１００全体および各構成部品の「前面側」といい、右手奥側を組電池１００全体および各構成部品の「背面側」といい、右手前側および左手奥側を組電池１００全体および各構成部品の左右の「側方側」という。

　図１から図３に示すように、組電池１００は、扁平形状を有する単電池１１０を厚み方向に複数枚積層した電池群１００Ｇを含む積層体１００Ｓを有する。組電池１００はさらに、積層体１００Ｓの前面側に取り付けられる保護カバー１４０と、単電池１１０の積層方向に沿ってそれぞれの単電池１１０を加圧した状態において積層体１００Ｓを収容する筐体１５０と、を有する。図４に示すように、積層体１００Ｓは、電池群１００Ｇと、電池群１００Ｇの前面側に取り付けられ複数個のバスバ１３１を一体的に保持するバスバユニット１３０と、を有する。保護カバー１４０は、バスバユニット１３０を被覆して保護する。図５に示すように、バスバユニット１３０は、複数個のバスバ１３１と、複数個のバスバ１３１をマトリクス状に一体的に取り付けるバスバホルダ１３２と、を有する。複数のバスバ１３１のうち、アノード側の終端にはアノード側ターミナル１３３を取り付け、カソード側の終端にはカソード側ターミナル１３４を取り付けている。

　本実施形態に係る組電池１００は、図１、図１１を参照して概説すれば、発電要素１１１を含み扁平に形成した電池本体１１０Ｈと、電池本体１１０Ｈから導出した電極タブ１１３と、を備え、厚み方向に積層した一対の単電池１１０、および積層した一対の単電池１１０の電極タブ１１３の間に配設する第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２、を備えた電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎが複数積層され、第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２は一対の単電池１１０の電極タブ１１３を保持し、保持された一対の単電池１１０は電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ内で電気的に接続され、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを互いに電気的に接続する一対のアセンブリ間電極タブ１１５の先端部１１５ａは、第１スペーサ１２１の面のうち、電池本体１１０Ｈと反対側に位置した面の側で、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎの積層方向Ｚに折り曲げられ、折り曲げた部分同士が電気的に接続されている。以下、詳述する。

　図７および図８に示すように、電池群１００Ｇは、電気的に直列接続した２つの単電池１１０からなる電池アセンブリ１００Ｍと、電気的に直列接続した別の２つの単電池１１０からなる電池アセンブリ１００Ｎと、をアセンブリ間バスバ１３１によって直列に接続して構成している。

　電池アセンブリ１００Ｍおよび電池アセンブリ１００Ｎは、単電池１１０の電極タブ１１３を構成するアセンブリ間電極タブ１１５の先端部１１５ａの折り曲げ方向を除いて同一の構成である。具体的には、電池アセンブリ１００Ｎは、電池アセンブリ１００Ｍに含まれる単電池１１０の天地を逆転させたものである。但し、電池アセンブリ１００Ｎのアセンブリ間電極タブ１１５の先端部の折り曲げ方向は、天地を反転させても異なるように構成している。各々の単電池１１０は、図６に示すように一対のスペーサ１２０（第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２）を取り付けている。

　単電池１１０は、例えば、扁平なリチウムイオン二次電池に相当する。単電池１１０は、図１１などに示すように、発電要素１１１を一対のラミネートフィルム１１２によって封止した電池本体１１０Ｈと、発電要素１１１に電気的に接続され電池本体１１０Ｈから外部に導出された薄板状の電極タブ１１３と、を備えている。

　発電要素１１１は、正極と負極をセパレータで挟持したものを複数枚積層して構成している。発電要素１１１は、外部から電力の供給を受けて充電した上で、外部の電気デバイスに対して放電しつつ電力を供給する。

　ラミネートフィルム１１２は、絶縁性を備えたシートによって金属箔の両側を覆って構成している。一対のラミネートフィルム１１２は、発電要素１１１を積層方向Ｚに沿った両側から被覆して、その四辺を封止している。一対のラミネートフィルム１１２は、図６および図７に示すように、短手方向Ｙに沿った一端部１１２ａの間から外部に向かって、アセンブリ間電極タブ１１５Ａまたはアセンブリ間電極タブ１１５Ｋを導出させている。

　ラミネートフィルム１１２は、図６および図９に示すように、短手方向Ｙに沿った一端部１１２ａの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔１１２ｅに、第１スペーサ１２１の一対の連結ピン１２１ｉをそれぞれ挿通させている。一方、ラミネートフィルム１１２は、短手方向Ｙに沿った他端部１１２ｂの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔１１２ｅに、一対の連結ピン１２２ｉをそれぞれ挿通させている。ラミネートフィルム１１２は、長手方向Ｘに沿った両端部１１２ｃおよび１１２ｄを、積層方向Ｚの上方に向かって折り曲げて形成している。

　電極タブ１１３は、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎに各々設けられる。本実施形態において電池アセンブリ１００Ｍは、積層方向Ｚにおいて隣接する一対の単電池１１０を導電性のある部材であるアセンブリ内バスバ１２３（導電部材に相当）を介して電気的に接続している。電池アセンブリ１００Ｎは、積層方向Ｚにおいて隣接する一対の単電池１１０をアセンブリ内バスバ１２４を介して電気的に接続している。

　電極タブ１１３は、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎにおいて隣接する一対の単電池１１０同士を電気的に接続するためのアセンブリ内電極タブ１１４と、隣接する電池アセンブリ１００Ｍと電池アセンブリ１００Ｎとを電気的に接続するアセンブリ間電極タブ１１５と、を有する。なお、以下の説明において１１４Ａはアセンブリ内のアノード電極タブを現し、１１４Ｋはアセンブリ内カソード電極を表す。また、１１５Ａはアセンブリ間のアノード電極を表し、１１５Ｋはアセンブリ間のカソード電極を表す。

　アセンブリ内電極タブ１１４は、図８などに示すようにラミネートフィルム１１２の長手方向Ｘに沿う辺における一端部１１２ａであって、後述するアセンブリ内バスバ１２３と共に短手方向Ｙにおいてアセンブリ間電極タブ１１５よりも内側である中央に配置している。言い換えれば、アセンブリ内電極タブ１１４は、第１スペーサ１２１の一辺における略中央に配置している。アセンブリ内電極タブ１１４は、電池アセンブリ１００Ｍにおいて図７の上部に位置する単電池１１０にアセンブリ内電極タブ１１４Ｋを設け、下側の単電池１１０にアセンブリ内電極タブ１１４Ａ（不図示）を設けている。アセンブリ内電極タブ１１４Ｋは、図７において右側に設け、アセンブリ内電極タブ１１４Ａは図７において左側に設けている。アセンブリ内電極タブ１１４Ａとアセンブリ内電極タブ１１４Ｋとは、電極タブを並べる短手方向Ｙにおいて位置をずらして配置している。アセンブリ内電極タブ１１４Ａおよびアセンブリ内電極タブ１１４Ｋは、長手方向Ｘに延びるように形成している。また、アセンブリ内電極タブ１１４は、後述するアセンブリ内バスバ１２３と接続される。

　アセンブリ間電極タブ１１５は、アセンブリ内電極タブ１１４よりも電極タブを並べる短手方向Ｙにおける外方における端部側に配置している。本実施形態において電池アセンブリ１００Ｍでは、上部の単電池１１０の図７における左側にアセンブリ間電極タブ１１５Ａを配置している。また、図７における下部に配置した単電池１１０では右側にアセンブリ間電極タブ１１５Ｋを配置している。

　アセンブリ間電極タブ１１５は、図８に示すように、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎにおいてアセンブリ間電極タブ１１５が位置する側においてアセンブリ間バスバ１３１に接合されている。

　アセンブリ間電極タブ１１５Ａは、電池本体１１０Ｈから長手方向Ｘに延ばすと共に、途中にて先端部１１５ａを積層方向Ｚにおける下方に折り曲げて、いわゆるＬ字状に形成している。アセンブリ間電極タブ１１５Ｋは、アセンブリ間電極タブ１１５Ａと同様に電池本体１１０Ｈから長手方向Ｘに延ばし、途中にて上方に折り曲げてＬ字状に形成している。しかし、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを電気的に接続することができれば、アセンブリ間電極タブ１１５の折り曲げ方向は上記に限定されず、形状もＬ字状に限定されない。また、先端部１１５ａは、第１スペーサ１２１または第２スペーサ１２２の面のうち、電池本体１１０Ｈとは反対側の面に位置している。

　ここで、図８を参照して上記電池アセンブリにおける電流の経路について説明する。なお、図８における二点鎖線は電流の流れを示す。図１２、図１３についても同様である。電池アセンブリ１００Ｍにおいて不図示である電池ユニットのアノード電極タブから流れる電流は図８右上の単電池１１０のカソードのアセンブリ間電極タブ１１５Ｋに流れ、単電池１１０の内部を通ってアセンブリ内電極タブ１１４Ａに流れる。アセンブリ内電極タブ１１４Ａから電流は、後述するアセンブリ内バスバ１２３を介して上部の単電池１１０のアセンブリ内電極タブ１１４Ｋに流れ、単電池１１０の内部を通ってアセンブリ間電極タブ１１５Ａに流れる。アセンブリ間電極タブ１１５Ａから電流は、積層方向Ｚにおいて隣接する電池アセンブリ１００Ｎのアセンブリ間電極タブ１１５Ｋに流れる。そして、電池アセンブリ１００Ｎにおいて、アセンブリ間電極タブ１１５Ｋ、アセンブリ内電極タブ１１４Ａ、アセンブリ内バスバ１２４、アセンブリ内電極タブ１１４Ｋ、アセンブリ間電極タブ１１５Ａの順に流れる。図８における上から３個目の電池アセンブリ１００Ｍは上から一段目の電池アセンブリ１００Ｍと同様のため、説明を省略する。図８の場合、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎの各々において隣接する単電池１１０、および電池アセンブリ１００Ｍと１００Ｎはいずれも直列に接続される。なお、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎは図６に示すように両面テープ１６０を貼り付けるように構成している。

　スペーサ１２０を構成する第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２は、図６、図１１に示すように、積層方向Ｚにおいて積層した単電池１１０の間に配設している。第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２は、複数の辺や面を備えた多面体からなる。第１スペーサ１２１は、図６に示すように、扁平な単電池１１０の延びる平面方向ＸＹにおける一端部１１２ａに沿って配設している。第２スペーサ１２２は、図６に示すように、扁平な単電池１１０の延びる平面方向ＸＹであって単電池１１０の一端部１１２ａとは反対側の他端部１１２ｂに沿って配設している。一対の単電池１１０は、第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２を取り付けた上で、積層方向Ｚに沿って複数枚積層する。第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２は、絶縁性を備えた強化プラスチックなどから構成している。以下に第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２について説明する。

　第１スペーサ１２１は、図９に示すように、アセンブリ内電極タブ１１４およびアセンブリ間電極タブ１１５を並べる短手方向Ｙに長尺な形状に構成している。第１スペーサ１２１は、積層方向Ｚにおいて隣接する第１スペーサ１２１を載置するための載置部１２１Ｍ、１２１Ｎを短手方向Ｙにおける両端に備えている。

　第１スペーサ１２１は、図１１に示すように、単電池１１０に取り付けた状態で積層したとき、一の第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの上面１２１ａと、当該一の第１スペーサ１２１の上方に配設された他の第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの下面１２１ｂと、が当接する。

　第１スペーサ１２１は、図９および図１１に示すように、複数枚積層する単電池１１０の相対的な位置決めを行うために、一の第１スペーサ１２１の上面１２１ａに備えられた位置決ピン１２１ｃと、他の第１スペーサ１２１の下面１２１ｂに開口し位置決ピン１２１ｃの位置に対応した位置決穴１２１ｄを、嵌合させる。

　第１スペーサ１２１は、図９に示すように、積層方向Ｚに沿って連結する複数の組電池１００同士を連結するボルトを挿通するためにロケート孔１２１ｅを、積層方向Ｚに沿って載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎにそれぞれ開口している。

　第１スペーサ１２１は、載置部１２１Ｍ、１２１Ｎよりも長手方向（短手方向Ｙ）における中央を切り欠き、ラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａを載置して支持している。第１スペーサ１２１は、ラミネートフィルム１１２を取り付けるための連結ピン１２１ｉを備えている。連結ピン１２１ｉにて電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを構成する一対の単電池１１０が第１スペーサ１２１に取り付けられ、保持される。

　第１スペーサ１２１は、図９に示すように、アセンブリ内バスバ１２３または１２４を取り付けるための溝部１２１ｋを設けている。また、溝部１２１ｋの短手方向Ｙにおける近傍には、アセンブリ内バスバ１２３または１２４を露出して配置する露出部１２１ｊを設けている。露出部１２１ｊよりも外側には、外部からアセンブリ内バスバ１２３または１２４を視認できるように開口部１２１ｎが設けられている。露出部１２１ｊにはアセンブリ内バスバ１２３または１２４が配置され、その上にアセンブリ内電極タブ１１４が配置される。また、電極タブは単電池の厚さに比べて薄く形成している。そのため、露出部１２１ｊは、第１スペーサ１２１の積層方向Ｚにおける両面を一部切り欠いてアセンブリ内電極タブ１１４を設置できるようにアセンブリ内バスバ１２３または１２４の一部が露出するように構成している。なお、開口部１２１ｎからアセンブリ内バスバ１２３、１２４が視認できれば、開口部１２１ｎは上記以外にも例えば露出部１２１ｊよりも第１スペーサ１２１における内側に配置していてもよい。

　アセンブリ内バスバ１２３は、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すように、一対の単電池１１０における一方の単電池１１０のアセンブリ内電極タブ１１４と少なくとも一部において接触する接触面１２３ａと、他方の単電池１１０のアセンブリ内電極タブ１１４と少なくとも一部において接触する接触面１２３ｂと、接触面１２３ａと接触面１２３ｂとを繋ぐ接続部１２３ｃと、接触面１２３ｂに設けられ、単電池の電圧を検出する検出部１２３ｄと、を有する。

　接触面１２３ａは図７などにおける一方の単電池にあたる上部の単電池１１０のアセンブリ内電極タブ１１４と接触する。接触面１２３ａはアセンブリ内電極タブ１１４と接触する位置よりも外側が第１スペーサ１２１に埋め込まれる。一方、接触面１２３ｂは、図７などにおける他方の端電池に当たる下部の単電池１１０のアセンブリ内電極タブ１１４と接触する。接触面１２３ａ、１２３ｂはアセンブリ内電極タブ１１４と接触する面よりも外側が第１スペーサ１２１に埋没している（埋没部に相当）。

　電極タブは単電池に比べて薄いため、接続部１２３ｃは一対の単電池において接触面１２３ａ、１２３ｂが各々電極タブと面接触できるように第１スペーサ１２１の厚さ方向に延びるように形成される。接続部１２３ｃは、接触面１２３ａ、１２３ｂと略９０度の角度をなすように配置している。しかし、接触面１２３ａ、１２３ｂがそれぞれアセンブリ内電極タブ１１４と面接触できれば、形状は上記に限定されない。検出部１２３ｄは、組電池の製造時や使用時において単電池あたりの電圧を検出する。本実施形態において検出部１２３ｄは、アセンブリ内バスバ１２３に一体的に設けているため、部品点数を削減することができる。また、図８に示すようにアセンブリ内電極タブ１１４において単電池同士を直列に接続する場合、アセンブリ内バスバ１２３はアノードのアセンブリ内バスバ１２３Ａとカソードのアセンブリ内バスバ１２３Ｋの２枚で構成し、両者は超音波などで接合される。

　第２スペーサ１２２は、アセンブリ内電極タブ１１４およびアセンブリ間電極タブ１１５を設けていない。そのため、第２スペーサ１２２は、第１スペーサ１２１と同様に載置部１２２Ｍ、１２２Ｎ、位置決ピン１２２ｃ、位置決穴１２２ｄ、ロケート孔１２２ｅ、連結ピン１２２ｉを備えている。しかし、溝部１２１ｋ、露出部１２１ｊ、および開口部１２１ｎは設けていない。

　バスバユニット１３０は、図４および図５に示すように、バスバ１３１を一体的に複数備えている。バスバ１３１は、導電性を備えた金属からなり、異なる単電池１１０のアセンブリ間電極タブ１１５の先端部同士を電気的に接続する。バスバ１３１は、平板状に形成し、積層方向Ｚに沿って起立した状態で配置している。

　バスバ１３１は、図５に示すように一の単電池１１０のアノードのアセンブリ間電極タブ１１５Ａと接合するアノード側バスバ１３１Ａと、積層方向Ｚに沿って隣接する他の単電池１１０のカソードのアセンブリ間電極タブ１１５Ｋと接合するカソード側バスバ１３１Ｋを、接合して一体的に構成している。

　　アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、図５に示すように、同一の形状からなり、それぞれＬ字状に形成している。アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、天地を反転させて重ね合わせている。具体的には、バスバ１３１は、アノード側バスバ１３１Ａの積層方向Ｚに沿った一端部の屈折した部分と、カソード側バスバ１３１Ｋの積層方向Ｚに沿った一端部の屈折した部分を接合して、一体化している。アノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、図５に示すように、短手方向Ｙの一端から長手方向Ｘに沿って側部を備えている。側部は、バスバホルダ１３２に接合する。

　アノード側バスバ１３１Ａは、アノード側電極タブ１１３Ａと同様に、アルミニウムからなる。カソード側バスバ１３１Ｋは、カソード側電極タブ１１３Ｋと同様に、銅からなる。異なる金属からなるアノード側バスバ１３１Ａとカソード側バスバ１３１Ｋは、超音波接合によって互いに接合している。

　バスバ１３１は、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎのアノードのアセンブリ間電極タブ１１５Ａおよびカソードのアセンブリ間電極タブ１１５Ｋにアノード側バスバ１３１Ａまたはカソード側バスバ１３１Ｋをレーザ溶接などで接合している。

　但し、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図４および図５の図中右上に位置するバスバ１３１は、直接に接続した複数の単電池１１０のアノード側の終端に相当し、アノード側バスバ１３１Ａのみから構成している。このアノード側バスバ１３１Ａは、電池群１００Ｇの最上部の電池アセンブリ１００Ｍのアノード側電極タブ１１３Ａに対してレーザ溶接などで接合する。同様に、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図４および図５の図中左下に位置するバスバ１３１は、複数の単電池１１０のカソード側の終端に相当し、カソード側バスバ１３１Ｋのみから構成している。このカソード側バスバ１３１Ｋは、電池群１００Ｇの最下部の電池アセンブリ１００Ｎのカソード側電極タブ１１３Ｋに対してレーザ溶接などで接合する。

　バスバホルダ１３２は、図４および図５に示すように、複数のバスバ１３１を、複数枚積層した各々の単電池１１０のアセンブリ間電極タブ１１５に対面するようにマトリクス状に一体的に保持している。バスバホルダ１３２は、絶縁性を備えた樹脂からなり、枠状に形成している。

　バスバホルダ１３２は、図５に示すように、単電池１１０の電極タブ１１３を支持している方の第１スペーサ１２１の長手方向の両側に位置するように、積層方向Ｚに沿って起立した一対の支柱部１３２ａをそれぞれ備えている。一対の支柱部１３２ａは、第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎの側面に嵌合する。一対の支柱部１３２ａは、積層方向Ｚから平面視した場合にＬ字状であって、積層方向Ｚに沿って延在した板状に形成している。バスバホルダ１３２は、第１スペーサ１２１の長手方向の中央付近に位置するように、積層方向Ｚに沿って起立した一対の補助支柱部１３２ｂを離間させて備えている。一対の補助支柱部１３２ｂは、積層方向Ｚに沿って延在した板状に形成している。

　バスバホルダ１３２は、図５に示すように、積層方向Ｚに沿って隣り合うバスバ１３１の間にそれぞれ突出する絶縁部１３２ｃを備えている。絶縁部１３２ｃは、短手方向Ｙに沿って延在した板状に形成している。各々の絶縁部１３２ｃは、支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂとの間に水平に備えている。絶縁部１３２ｃは、積層方向Ｚに沿って隣り合う単電池１１０のバスバ１３１の間を絶縁することによって放電を防止する。

　バスバホルダ１３２は、それぞれ独立して形成した支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂおよび絶縁部１３２ｃを互いに接合して構成してもよいし、支柱部１３２ａと補助支柱部１３２ｂおよび絶縁部１３２ｃを一体的に成形して構成してもよい。

　アノード側ターミナル１３３は、図４及び図５に示すように、電池アセンブリ１００Ｍと電池アセンブリ１００Ｎを交互に積層して構成した電池群１００Ｇのアノード側の終端に相当する。

　アノード側ターミナル１３３は、図４および図５に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図中右上に位置するアノード側バスバ１３１Ａに接合する。アノード側ターミナル１３３は、導電性を備えた金属板からなり、短手方向Ｙに沿って視認した場合、中央部１３３ｂを基準にして、一端部１３３ａと他端部１３３ｃを積層方向Ｚに沿って異なる方向に屈折させた形状からなる。一端部１３３ａは、アノード側バスバ１３１Ａにレーザ等によって接合される。他端部１３３ｃは、その中央に開口した孔１３３ｄ（ネジ溝を含む）に、外部の入出力端子を接続させる。

　カソード側ターミナル１３４は、図４および図５に示すように、電池アセンブリ１００Ｍと電池アセンブリ１００Ｎを交互に積層して構成した電池群１００Ｇのカソード側の終端に相当する。カソード側ターミナル１３４は、図４および図５に示すように、マトリクス状に配設したバスバ１３１のうち、図中左下に位置するカソード側バスバ１３１Ｋに接合する。カソード側ターミナル１３４は、アノード側ターミナル１３３と同様の構成からなる。

　保護カバー１４０は、図１、図３および図４に示すように、バスバユニット１３０を被覆することによって、バスバ１３１同士が短絡したり、バスバ１３１が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する。さらに、保護カバー１４０は、アノード側ターミナル１３３およびカソード側ターミナル１３４を外部に臨ませて、各々の単電池１１０の発電要素１１１に充放電をさせる。保護カバー１４０は、絶縁性を備えたプラスチックスからなる。

　保護カバー１４０は、図４に示すように、平板状に形成し、積層方向Ｚに沿って起立して配置している。保護カバー１４０は、その側面１４０ａの上端１４０ｂと下端１４０ｃを長手方向Ｘに沿って屈折した形状からなり、バスバユニット１３０に嵌合させる。

　保護カバー１４０の側面１４０ａは、図３および図４に示すように、バスバユニット１３０に備えられたアノード側ターミナル１３３に対応する位置に、当該アノード側ターミナル１３３よりも若干大きい矩形状の孔からなる第１開口１４０ｄを備えている。同様に、保護カバー１４０の側面１４０ａは、バスバユニット１３０に備えられたカソード側ターミナル１３４に対応する位置に、当該カソード側ターミナル１３４よりも若干大きい矩形状の孔からなる第２開口１４０ｅを備えている。

　筐体１５０は、図１および図２（Ｂ）などに示すように、電池群１００Ｇを積層方向に沿って加圧した状態において収容している。上部加圧板１５１および下部加圧板１５２は、電池群１００Ｇに備えられた各々の単電池１１０の発電要素１１１を挟持しつつ加圧することによって、発電要素１１１に適正な面圧を与える。別の言い方をすれば、組電池１００における電池群１００Ｇの高さは、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２によって、単電池１１０を無負荷状態で電池群１００Ｇと同じ数だけ積層した際の高さよりも高さが低くなるように構成している。

　上部加圧板１５１は、図１および図３に示すように、電池群１００Ｇの積層方向Ｚに沿った上方に配設している。上部加圧板１５１は、積層方向Ｚに沿って下方に突出した加圧面１５１ａを、中央に備えている。加圧面１５１ａによって、各々の単電池１１０の発電要素１１１を下方に押圧する。上部加圧板１５１は、短手方向Ｙに沿った両側から、長手方向Ｘに沿って延在した保持部１５１ｂを備えている。保持部１５１ｂは、第１スペーサ１２１の載置部１２１Ｍおよび１２１Ｎ、または第２スペーサ１２２の載置部１２２Ｍおよび１２２Ｎを被覆する。保持部１５１ｂの中央には、第１スペーサ１２１の位置決穴１２１ｄまたは第２スペーサ１２２の位置決穴１２２ｄと積層方向Ｚに沿って連通するロケート孔１５１ｃが開口している。ロケート孔１５１ｃには、組電池１００同士を連結するボルトを挿通する。上部加圧板１５１は、十分な厚みを備えた金属板からなる。上部加圧板１５１は、また、図３に示すように側板１５３との接合部として積層方向Ｚと交差する短手方向Ｙにおける両端を折り曲げた折り曲げ部１５１ｄを有している。

　下部加圧板１５２は、図１および図３に示すように、上部加圧板１５１と同一の構成からなり、上部加圧板１５１の上下が逆転した状態で配置している。下部加圧板１５２は、電池群１００Ｇの積層方向Ｚに沿った下方に配設している。下部加圧板１５２は、積層方向Ｚに沿って上方に突出した加圧面１５２ａによって、各々の単電池１１０の発電要素１１１を上方に押圧する。下部加圧板１５２は、また、図３に示すように側板１５３との接合部として積層方向Ｚに交差する短手方向Ｙにおける両端を折り曲げた折り曲げ部１５２ｄを有している。

　一対の側板１５３は、図１および図３に示すように、電池群１００Ｇを積層方向Ｚの上下から挟持しつつ加圧している上部加圧板１５１および下部加圧板１５２が互いに離間しないように、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２の相対位置を固定する。側板１５３は、矩形状の金属板からなり、積層方向Ｚに沿って起立している。一対の側板１５３は、上部加圧板１５１および下部加圧板１５２に対して電池群１００Ｇの短手方向Ｙの両側からレーザ溶接によって接合される。各々の側板１５３は、図２（Ｂ）に示すように、上部加圧板１５１と当接している上端１５３ａの部分に対して、長手方向Ｘに沿って、シーム溶接等で線状の溶接部１５３ｃを形成している。同様に、各々の側板１５３は、下部加圧板１５２と当接している下端１５３ｂの部分に対して、長手方向Ｘに沿って、シーム溶接等で線状の溶接部１５３ｄを形成している。一対の側板１５３は、電池群１００Ｇの短手方向Ｙの両側を被覆して保護する。

　上述した実施形態に係る組電池１００によれば、以下の作用効果を奏する。本実施形態では、第１スペーサ１２１および第２スペーサ１２２が一対の単電池１１０の電極タブ１１３を保持し、保持された一対の単電池１１０は電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ内で電気的に接続され、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを電気的に接続する一対のアセンブリ間電極タブ１１５の先端部１１５ａは、第１スペーサ１２１の面のうち、電池本体１１０Ｈとは反対側に位置した面の側で、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎの積層方向Ｚに折り曲げられ、折り曲げた部分同士が電気的に接続されるように構成している。そのため、組電池の体積を小さくしようとして単電池を薄く構成した際にもスペーサを比較的厚く構成でき、スペーサの成形性や強度を向上させることができる。また、アセンブリ間電極タブ１１５の先端部１１５ａは折り曲げられているため、折り曲げられていない従来の電池と比較して組電池を平面視した際の面積を小さくでき、小型化を図ることができる。

　また、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを構成する一対の単電池１１０は導電部材であるアセンブリ内バスバ１２３を介して電気的に接続され、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを互いに電気的に接続するアセンブリ間電極タブ１１５は第１スペーサ１２１の短手方向Ｙにおける両端側に配置され、アセンブリ内バスバ１２３によって一対の単電池１１０同士を電気的に接続する位置は、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ同士を互いに電気的に接続する位置よりも内側である中央などに構成している。そのため、電池アセンブリ１００Ｍおよび電池アセンブリ１００Ｎ内においてアセンブリ内電極タブをアセンブリ間電極タブより外方に配置した場合と比べて電流の経路を比較的短くすることができる。

　また、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎにおいてアセンブリ内バスバ１２３または１２４は第１スペーサ１２１に取り付けてなる。そのため、部品点数を減らすことができ、アセンブリ内バスバ１２３または１２４を第１スペーサ１２１と別に組み付ける場合と比べて組み付け作業性を向上させることができる。

　また、アセンブリ内バスバ１２３は、電圧を検出する際に用いる電圧検出部１２３ｄを有し、一体的に設けるように構成している。そのため、電圧検出部を別部品として設ける場合と比べて部品点数の削減を図ることができる。

　また、第１スペーサ１２１は、溝部１２１ｋに取り付けたアセンブリ内バスバ１２３の接触面１２３ａにおいて第１スペーサ１２１に埋没した部分を外部から視認するための開口部１２１ｎを有するように構成している。そのため、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを組み立てて出荷する際、または電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを用いて組電池１００を組み立てる際などにアセンブリ内バスバ１２３または１２４を確実に視認することができる。よって、上記組み立て時などにおける誤組み付けを確実に検知することができる。

　なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の改変が可能である。図１２、図１３はアセンブリ内電極タブとアセンブリ間電極タブの変形例であって、電流の流れについて説明する図である。

　上記では、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎにおける一対の単電池１１０をアセンブリ内バスバ１２３、１２３を用いて直列に接続し、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎをバスバ１３１を用いて直列に接続する実施形態について説明した。

　しかし、これに限定されず、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎはバスバ１３１を用いずにアセンブリ間電極タブ１１５を直接接触させて接合して電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎを電気的に接続してもよい。電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ間において隣接するアセンブリ間電極タブ１１５の極性を変え、隣接する電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ内においてアセンブリ内電極タブ１１４の極性を異ならせれば電池アセンブリを構成する単電池はすべて直列に接続される。

　また、図１２に示すように、電池アセンブリ１００Ｍまたは１００Ｎを構成する一対の単電池１１０においてアセンブリ内電極タブ１４を同じ極性にし、電池アセンブリ１００Ｍ、１００Ｎ間のアセンブリ間電極タブ１５の極性を異ならせることもできる。このように構成することによって、電池モジュール内では単電池同士を並列接続し、電池モジュール間では直列に接続することができる。なお、上記のように電池アセンブリ内で並列接続する場合、上記実施形態とは異なり、アセンブリ内バスバは一枚で構成できる。また、図１２では隣接する電池アセンブリのアセンブリ間電極タブ１１５をアセンブリ間電極タブ１１５が位置する側においてアセンブリ間バスバ１３１を用いずに直接接合している。しかし、これに限定されず、上記と同様にアセンブリ間バスバ１３１を用いてもよい。

　また、図１３に示すように上から１個目と２個目の電池アセンブリ１００Ｒを並列に接続し、３個目と４個目の電池アセンブリ１００Ｔを並列に接続し、５個目と６個目の電池アセンブリ１００Ｒを並列に接続する。そして、２個目の電池アセンブリ１００Ｒと３個目の電池アセンブリ１００Ｔ、４個目の電池アセンブリ１００Ｔと５個目の電池アセンブリ１００Ｒは直列に接続する。さらに、１個目から６個目の電池アセンブリを構成する各々の一対の単電池１１０は直列に接続することができる。このように、隣接する電池アセンブリを直列または並列に接続し、電池アセンブリ内の単電池同士を直列または並列に接続することによって、直列接続や並列接続の組み合わせを変えて、所望の電圧や電流特性に応じた組電池を実現することができる。

　なお、上記ではアセンブリ内電極タブ１１４およびアセンブリ間電極タブ１１５をラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａに配置する実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にもラミネートフィルム１１２の一端部１１２ａおよび他端部１１２ｂにアセンブリ内電極タブおよびアセンブリ間電極タブを配置するように構成してもよい。

　図１４はアセンブリ内電極タブとアセンブリ間電極タブの位置関係に関する変形例を示す図である。上記ではアセンブリ内電極タブ１１４がアセンブリ間電極タブ１１５よりも内方に配置される実施形態について説明した。このような場合にはアセンブリ内電極タブ１１４とアセンブリ間電極タブ１１５との絶縁が行いやすいというメリットがある。

　しかし、上記に限定されず、アセンブリ内電極タブ１１４とアセンブリ間電極タブ１１５とが高さ（厚さ）方向にあたる積層方向Ｚにおいて位置を異ならせつつ、電極タブを並べる短手方向Ｙにおいて重なるように配置してもよい。このように構成することによって、各々の電極タブの短手方向Ｙにおける長さを比較的大きくでき、出力が比較的要求される仕様への対応が容易になる。

１００　組電池、
１００Ｍ、１００Ｎ　電池アセンブリ、
１１０　単電池、
１１０Ｈ　電池本体、
１１１　発電要素、
１１３　電極タブ、
１１４、１１４Ａ、１１４Ｋ　アセンブリ内電極タブ、
１１５、１１５Ａ、１１５Ｋ　アセンブリ間電極タブ、
１２０　スペーサ、
１２１　第１スペーサ、
１２１ｍ　埋没部、
１２１ｎ　開口部、
１２２　第２スペーサ、
１２３、１２４　アセンブリ内バスバ（接続部材）、
１２３ｄ　（電圧）検出部、
１３１　アセンブリ間バスバ。

Claims

　発電要素を含み偏平に形成した電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備え、厚み方向に積層した少なくとも一対の単電池、および積層した前記一対の単電池の前記電極タブの間に配設する絶縁性のスペーサ、を備えた電池アセンブリが複数積層され、
　前記スペーサは、前記一対の単電池の電極タブを保持し、
　保持された前記一対の単電池は前記電池アセンブリ内で電気的に接続され、
　隣接する電池アセンブリを互いに電気的に接続する一対の前記電極タブの先端部は、前記スペーサの面のうち、前記電池本体とは反対側に位置した面の側で、前記電池アセンブリの積層方向に折り曲げられ、折り曲げた部分同士が電気的に接続されている、組電池。
　前記一対の単電池は導電性の導電部材によって電気的に接続され、
　前記隣接する電池アセンブリを互いに電気的に接続する前記電極タブは、前記スペーサの両端側に配置され、
　前記導電部材によって前記一対の単電池同士を電気的に接続する位置は、前記隣接する電池アセンブリ同士を互いに電気的に接続する位置よりも内側である請求項１に記載の組電池。
　前記導電部材は前記スペーサに保持されたバスバを有し、
　前記スペーサは複数の辺を備え、一の辺における中央にて前記バスバを保持し、
　前記一の辺における端部において前記隣接する電池アセンブリ同士を電気的に接続する請求項２に記載の組電池。
　前記一対の単電池は、前記導電部材によって直列または並列に接続してなる請求項２に記載の組電池。
　前記導電部材は、バスバを有し、
　前記スペーサは、前記バスバを取り付けてなる請求項２または４に記載の組電池。
　前記バスバは、電圧を検出する電圧検出部を一体的に設けてなる請求項３または５に記載の組電池。
　前記導電部材は、前記スペーサに設けられた溝部に差し込まれて少なくとも一部が前記スペーサに埋没した埋没部を備え、
　前記スペーサは、前記埋没部を外部から視認する開口部をさらに備える請求項２に記載の組電池。
　単電池の積層方向において隣接する電池アセンブリは、前記隣接する電池アセンブリ同士を互いに電気的に接続する一対の前記電極タブを互いに直接接合、またはバスバを介して接合することによって電気的に接続してなる請求項１から７のいずれか１項に記載の組電池。