WO2017154999A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2017154999A1
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pressure
cell case
battery pack
lid member
layer
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PCT/JP2017/009325
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French (fr)
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佐藤　一
大澤　康彦
雄樹 草地
赤間　弘
堀江　英明
水野　雄介
悠祐 江守
高寛 今石
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack.
  • the present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and even when the electrode area is large, an appropriate pressing pressure can be easily applied to the stacked body in which the single cells are stacked. It is an object of the present invention to provide a battery pack that can be used.
  • the present invention provides a stacked body in which single cells are stacked, a cell case having a first opening and in which the stacked body is disposed, and a first casing that seals the first opening. And a lid member.
  • the first opening is positioned so as to face one surface of the stacked body in the stacking direction of the single cells, and the first lid member can be deformed while the first opening is sealed.
  • the cell case when the internal pressure of the cell case is the same as the external pressure of the cell case, the cell case is positioned so as to be separated from the one surface of the laminate, and the internal pressure of the cell case is A surface that deforms when it is lower than the external pressure of the case, abuts against the one surface of the laminate, and a surface that abuts on the pressure based on the differential pressure between the internal pressure of the cell case and the external pressure of the cell case Is configured to be granted.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a battery pack according to Embodiment 1.
  • FIG. It is the schematic for demonstrating the use of a battery pack. It is sectional drawing for demonstrating the main-body part shown by FIG. It is sectional drawing for demonstrating the shape before pressure reduction of the 1st cover member shown by FIG. It is sectional drawing for demonstrating the laminated body shown by FIG. It is sectional drawing for demonstrating the positive electrode layer and negative electrode layer which are shown by FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a first modification according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a second modification according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a third modification according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a fourth modification according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a fifth modification according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a modification 6 according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a modified example 7 according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a modification 8 according to the first embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view for illustrating a battery pack according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a top view for demonstrating the shape before pressure reduction of the 1st cover member shown by FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a first modification according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a second modification according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a third modification according to the second embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view for explaining a battery pack according to Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows typically the relationship between the range which a 1st cover member contact
  • It is sectional drawing which shows the state by which the peripheral part of the single cell contained in a laminated body was sealed.
  • It is a schematic block diagram which shows the experimental apparatus performed in order to select the material and thickness of a 1st cover member.
  • 6 is a cross-sectional view for explaining a battery pack according to Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a battery pack according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the use of the battery pack
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a main body shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the shape of the first lid member shown in FIG. 3 before decompression.
  • the battery pack 100 is applied as a power source for the vehicle 198 shown in FIG. 2, for example, and has a main body 110, a decompression device 190, and a control unit 194 as shown in FIGS. .
  • the vehicle 198 is, for example, an electric vehicle or a hybrid electric vehicle. As will be described later, since the battery pack 100 can be easily increased in energy density, for example, the travel distance per charge can be extended.
  • the main body 110 includes a cell case 120 formed of a material having rigidity, a first lid member 170 formed of a material having flexibility, and a first cover plate 176.
  • the “cell case 120 formed of a material having rigidity” means that the cell case 120 is not easily deformed when a force is applied to the cell case 120 from the outside, and is a laminated body disposed inside. It means that the cell case 120 is a rigid body to the extent that 140 can be sufficiently protected.
  • the “first lid member 170 formed of a flexible material” depressurizes the inside of the cell case 120 (the internal pressure of the cell case 120 is lower than the external pressure (at least atmospheric pressure)).
  • the first lid member 170 is flexible enough to deform the first lid member due to the differential pressure between the external pressure and the internal pressure of the cell case 120.
  • the “second lid member 173 formed of a flexible material” refers to reducing the pressure inside the cell case 120 (the internal pressure of the cell case 120 is external pressure ( The second lid member 173 has flexibility so that the second lid member can be deformed by the differential pressure between the external pressure and the internal pressure of the cell case 120. Means.
  • the cell case 120 is made of a highly rigid material, and has a substantially rectangular bottom surface 122 and a side wall portion 124 that surrounds the bottom surface, and the top surface forms a first opening 126, in which a laminated layer is formed.
  • a body 140 is arranged.
  • the stacked body 140 includes stacked single cells 10, high-voltage tabs 150 and 152, and spacers 160 and 162, and the first opening 126 has an upper surface (one of the stacked bodies 140 in the stacking direction S of the single cells 10). Surface) 142.
  • the high-power tabs 150 and 152 are, for example, substantially plate-like copper, and are used to extract current from the stacked body 140 (the stacked single cells 10).
  • the single cell 10 is in contact.
  • the spacers 160 and 162 are insulating sheets having a function of absorbing vibration applied to the laminate 140, and are disposed outside the high-voltage tabs 150 and 152. That is, the spacers 160 and 162 are located on the upper surface (one surface) 142 and the lower surface (the other surface) 144 of the stacked body 140. The spacers 160 and 162 can be appropriately omitted as necessary.
  • the first lid member 170 seals the first opening 126, and in the first embodiment, is formed from an elastic film.
  • the elastic film is made of urethane rubber, for example.
  • the first cover plate 176 has an opening 178 and is arranged so as to cover the first lid member 170 to guard the first lid member 170.
  • the first cover plate 176 is a backup plate made of a lightweight material having good rigidity such as aluminum.
  • the first cover plate 176 and the first lid member 170 are fixed to the cell case 120 using a fastening member such as a screw.
  • the fastening member can also be used as a fastening member used for mounting the battery pack 100 on the vehicle 198.
  • the decompression device 190 is a pressure applying device configured by a vacuum pump, and is used to decompress the inside of the cell case 120 to make the internal pressure of the cell case 120 lower than the atmospheric pressure (external pressure).
  • the control unit 194 is used to control the decompression device 190.
  • the first lid member 170 covering the first opening 126 is as shown in FIG. 4 before the inside of the cell case 120 is depressurized (when the internal pressure of the cell case 120 is the same as the atmospheric pressure). , Apart from the laminate 140. Then, when the inside of the cell case 120 is decompressed by the decompression device 190, the first lid member 170 is deformed in a state of maintaining a hermetic seal based on the differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120, A pressure based on the differential pressure is applied in contact with the spacer 160.
  • the first lid member 170 can be deformed while the first opening 126 is sealed, and is deformed when the inside of the cell case 120 is depressurized (the internal pressure of the cell case 120 is lower than the atmospheric pressure).
  • the pressure based on the differential pressure by contacting the upper surface 142 of the laminated body 140 is applied to the contacted surface, and the pressing pressure of the laminated body 140 includes the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120. It is comprised from the pressure based on the differential pressure
  • the battery pack 100 is attached to the vehicle 198. By fixing, the whole battery pack 100 is stabilized.
  • the cell case 120 further includes an insulating film layer 128, high-power connectors 130 and 132, an exhaust connector 134, a pressure release valve 136, a pressure sensor 138, and a low-power connector (not shown).
  • the insulating film layer 128 is formed on the inner wall of the bottom surface 122 and the side wall portion 124.
  • a spacer 162 is positioned on the insulating film layer 128 on the bottom surface 122.
  • the high-power connectors 130 and 132 are airtightly attached to the side wall portion 124 and are electrically connected to the high-power tabs 150 and 152.
  • the exhaust connector 134 is airtightly attached to the side wall portion 124, and is connected with piping from the decompression device 190. Therefore, the decompression device 190 can exhaust the air inside the cell case 120 to reduce the pressure inside the cell case 120.
  • the pressure release valve 136 is airtightly attached to the side wall part 124. For example, when the internal pressure of the cell case 120 rises excessively due to an unexpected cause, the pressure release valve 136 discharges the gas inside the cell case 120, Used to reduce the internal pressure of the cell case 120.
  • the mechanism for discharging the gas in the pressure release valve 136 is not particularly limited, and for example, a metal thin film that is cleaved at a predetermined pressure can be used.
  • the pressure sensor 138 is disposed inside the cell case 120 and is used for measuring the internal pressure of the cell case 120.
  • the light electrical connector (not shown) is airtightly attached to the side wall portion 124 and is used for monitoring (detecting) the voltage of a single cell included in the stacked body 140.
  • the decompression device 190 is controlled by the control unit 194 based on the internal pressure measured by the pressure sensor 138. When the internal pressure measured by the pressure sensor 138 becomes equal to or higher than the upper limit value, the decompression device 190 is operated.
  • the inside of the case 120 is configured to depressurize.
  • the upper limit value of the internal pressure is set in consideration of the differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120. Therefore, an unexpected increase in the internal pressure of the cell case 120 is prevented, while a good pressing pressure (pressure based on the differential pressure) is ensured.
  • the upper limit value of the internal pressure is set to, for example, 0.25 atmosphere, and in this case, a sufficient pressing pressure can be obtained.
  • the decompression device 190 is configured to stop decompression inside the cell case 120 when the internal pressure measured by the pressure sensor 138 reaches a lower limit value.
  • the lower limit value of the internal pressure is set to, for example, 0.15 atm.
  • another device vehicle 198 in which the battery pack 100 is mounted is used.
  • a decompression device (vacuum source) used for an application can be used as the decompression device 190.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the laminate shown in FIG. 3
  • FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the positive electrode layer and the negative electrode layer shown in FIG.
  • the single cells 10 stacked in the stacked body 140 are connected in series. As shown in FIG. 6, the positive electrode current collector layer 20, the positive electrode layer 30, the separator 40, the negative electrode layer 50, and the negative electrode The current collector layer 60 is laminated in order, and the peripheral portion is sealed.
  • the positive electrode current collector layer 20 and the negative electrode current collector layer 60 are composed of a resin current collector mainly including a conductive filler and a resin. Thereby, it becomes possible to use a higher capacity active material by reducing the weight of the positive electrode current collector layer 20 and the negative electrode current collector layer 60 and improving the internal short-circuit resistance.
  • the constituent material of the conductive filler is, for example, aluminum, stainless steel, carbon such as graphite or carbon black, silver, gold, copper, or titanium.
  • the resin include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, polyimide, polyamide, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber, polyacrylonitrile, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, and polyvinylidene fluoride. It is a mixture.
  • the positive electrode current collector layer 20 and the negative electrode current collector layer 60 are not limited to a form constituted by a resin current collector, and can be constituted by, for example, a metal or a conductive polymer material.
  • the metal is, for example, aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, or copper.
  • the conductive polymer material is, for example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, polyoxadiazole, or a mixture thereof.
  • only one of the positive electrode current collector layer 20 and the negative electrode current collector layer 60 can be formed of a resin current collector.
  • the positive electrode layer 30 is a sheet-like electrode positioned between the positive electrode current collector layer 20 and the separator 40, and includes positive electrode active material particles 32 and a fibrous material 38, as shown in FIG.
  • the positive electrode active material particle 32 has a coating layer 33 on at least a part of its surface.
  • the coating layer 33 is composed of a conductive additive 35 and a coating resin 34, and can reduce the volume change of the positive electrode layer 30 and suppress the expansion of the electrode.
  • the constituent material of the positive electrode active material particles 32 is a composite oxide of lithium and a transition metal, a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a conductive polymer, or the like.
  • the composite oxide of lithium and a transition metal is, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 .
  • Transition metal oxides are, for example, MnO 2 and V 2 O 5 .
  • Transition metal sulfides are, for example, MoS 2 and TiS 2 .
  • the conductive polymer include polyaniline, polyvinylidene fluoride, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, poly-p-phenylene, and polycarbazole.
  • the coating resin 34 is preferably a vinyl resin, a urethane resin, a polyester resin, or a polyamide resin, but if necessary, an epoxy resin, a polyimide resin, a silicon resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an aniline resin, or an ionomer. It is also possible to apply resin, polycarbonate or the like.
  • the conductive auxiliary agent 35 is, for example, metal, carbon such as graphite or carbon black, or a mixture thereof.
  • the metal include aluminum, stainless steel, silver, gold, copper, titanium, and alloys thereof.
  • carbon black include acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, and thermal lamp black. Two or more kinds of conductive assistants can be used in combination as necessary.
  • the conductive auxiliary agent 35 is preferably silver, gold, aluminum, stainless steel, or carbon from the viewpoint of electrical stability, and more preferably carbon.
  • At least a part of the fibrous substance 38 forms a conductive path of the positive electrode layer 30 and is in contact with the positive electrode active material particles 32 around the conductive path. Therefore, electrons generated from the positive electrode active material (positive electrode active material particles 32) quickly reach the conductive path and are smoothly guided to the positive electrode current collector layer 20.
  • the fibrous substance 38 is composed of, for example, carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, metal fibers obtained by fiberizing a metal such as stainless steel, and conductive fibers.
  • Conductive fibers are conductive fibers in which metal or graphite is uniformly dispersed in synthetic fibers, conductive fibers with the surface of organic fibers coated with metal, and the surfaces of organic fibers with a resin containing a conductive substance. Conductive fibers and the like. From the viewpoint of electrical conductivity, carbon fibers are preferable among the conductive fibers.
  • the electrical conductivity of the fibrous material 38 is preferably 50 mS / cm or more. In this case, since the resistance of the conductive path is small, electrons move more smoothly from the positive electrode active material (positive electrode active material particles 32) present at a position far from the positive electrode current collector layer 20.
  • the electric conductivity is obtained by measuring the volume resistivity according to JIS R 7609 (2007) “Calculation of volume resistivity” and taking the reciprocal of the volume resistivity.
  • the average fiber diameter of the fibrous substance 38 is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the average fiber diameter is obtained, for example, by measuring the diameter in the vicinity of the center for each of 10 arbitrary fibers existing in a 30 ⁇ m square visual field, and performing this measurement for three visual fields to obtain an average value of the diameters of a total of 30 fibers. .
  • the total fiber length of the fibrous material 38 contained per unit volume of the electrode is preferably 10,000 to 50000000 cm / cm 3 , more preferably 20000000 to 50000000 cm / cm 3 , and still more preferably 1000000 to 10000000 cm / cm 3. It is.
  • the negative electrode layer 50 is a sheet-like electrode positioned between the negative electrode current collector layer 60 and the separator 40, and includes negative electrode active material particles 52 and fibrous substances 58, as shown in FIG.
  • the negative electrode active material particles 52 have a coating layer 53 on at least a part of their surfaces.
  • the coating layer 53 is composed of a conductive additive 55 and a coating resin 54, and can reduce the volume change of the negative electrode layer 50 and suppress the expansion of the electrode.
  • the constituent material of the negative electrode active material particles 52 is graphite, amorphous carbon, polymer compound fired body, coke, carbon fiber, conductive polymer, tin, silicon, metal alloy, composite oxide of lithium and transition metal, and the like. is there.
  • the polymer compound fired body is obtained by firing and carbonizing a phenol resin and a furan resin, for example.
  • the cokes are, for example, pitch coke, needle coke, and petroleum coke.
  • the conductive polymer is, for example, polyacetylene or polypyrrole.
  • the metal alloy include a lithium-tin alloy, a lithium-silicon alloy, a lithium-aluminum alloy, and a lithium-aluminum-manganese alloy.
  • the composite oxide of lithium and transition metal is, for example, Li 4 Ti 5 O 12 .
  • the coating layer 53, the coating resin 54, the conductive assistant 55, and the fibrous substance 58 have substantially the same configuration as the coating layer 33, the coating resin 34, the conductive assistant 35, and the fibrous substance 38 of the positive electrode layer 30. The description is omitted. Note that at least a part of the fibrous material 58 forms a conductive path of the negative electrode layer 50 and is in contact with the negative electrode active material particles 52 around the conductive path.
  • the positive electrode layer 30 and the negative electrode layer 50 can have a thickness of 150 to 1500 ⁇ m by the above structure. As a result, a large amount of active material can be contained, so that the capacity can be increased and the energy density can be improved.
  • the thickness of the positive electrode layer 30 and the thickness of the negative electrode layer 50 are preferably 200 to 950 ⁇ m, more preferably 250 to 900 ⁇ m.
  • the separator 40 is a porous insulator located between the positive electrode layer 30 and the negative electrode layer 50.
  • the separator 40 exhibits ion permeability and electrical conductivity when the electrolyte penetrates.
  • the electrolyte is, for example, a gel polymer system, and has an electrolytic solution and a host polymer.
  • the electrolytic solution contains an organic solvent composed of propylene carbonate and ethylene carbonate, and a lithium salt (LiPF 6 ) as a supporting salt.
  • a lithium salt LiPF 6
  • the organic solvent other cyclic carbonates, chain carbonates such as dimethyl carbonate, and ethers such as tetrahydrofuran can be applied.
  • the lithium salt other inorganic acid anion salts and organic acid anion salts such as LiCF 3 SO 3 can be applied.
  • the host polymer is PVDF-HFP (copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene) containing 10% of HFP (hexafluoropropylene) copolymer.
  • PVDF-HFP copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene
  • HFP hexafluoropropylene copolymer
  • other polymer having no lithium ion conductivity or polymer having ion conductivity solid polymer electrolyte
  • Other polymers having no lithium ion conductivity are, for example, polyacrylonitrile and polymethyl methacrylate.
  • Examples of the polymer having ion conductivity include polyethylene oxide and polypropylene oxide.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a first modification according to the first embodiment.
  • the first lid member 170 is sandwiched and fixed between the first cover plate 176 and the upper end surface 125 of the side wall portion 124 of the cell case 120, thereby sealing the first opening 126 of the cell case 120. . Therefore, as shown in FIG. 7, the upper end surface 125 of the side wall portion 124 of the cell case 120 to which the first lid member 170 is in close contact is preferably configured in a stepped shape. In this case, it is possible to achieve good airtightness.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a second modification according to the first embodiment.
  • the laminate 140 may be subjected to vibration or vibration in the lateral direction L perpendicular to the stacking direction S of the single cells 10 in actual use. Therefore, as shown in FIG. 8, it is preferable that a stopper 129 protruding in the lateral direction L is disposed on the side wall portion 124 of the cell case 120 to stop the movement of the stacked body 140 in the lateral direction L.
  • the stopper 129 is disposed so as to be positioned in the vicinity of the portion of the first lid member 170 that is in contact with the upper surface 142 of the stacked body 140.
  • FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views for explaining the third modification and the fourth modification according to the first embodiment.
  • the first lid member 170 is not limited to a configuration composed of a single elastic film, and a multilayer having a gas barrier metal layer that suppresses permeation of gas such as water vapor on the surface or inside of the elastic film. A structure is also possible.
  • one surface of the elastic film 171 is covered with a metal layer 172, or as shown in FIG. 10, the elastic film 171 is arranged on both sides of the metal layer 172. It is possible.
  • the metal layer 172 is made of, for example, aluminum configured to be able to follow some expansion and contraction. It is also possible to cover the metal layer 172 on both surfaces of the elastic film 171.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a fifth modification according to the first embodiment.
  • the high voltage tabs 150 and 152 preferably have a two-layer structure including an elastic layer 153 and a support layer 154 disposed on one surface of the elastic layer 153.
  • the elastic layer 153 has elasticity that deforms following the surface shape of the unit cell 10 and is positioned so as to face the stacked unit cell 10. Therefore, the elastic layer 153 can reduce the contact resistance with the single cell 10 positioned (contacted) in the uppermost layer.
  • the support layer 154 is made of, for example, substantially plate-like copper, and secures the strength and rigidity required for the high voltage tabs 150 and 152.
  • the strength and rigidity of the support layer 154 is the strength of the elastic layer 153. And greater than stiffness.
  • the elastic layer 153 includes, for example, a conductive cloth 153A, a conductive urethane foam 153B, and a conductive nonwoven fabric 153C.
  • the conductive cloth 153 ⁇ / b> A is opposed to the support layer 154 and is selected in consideration of adhesion with the support layer 154.
  • the conductive nonwoven fabric 153 ⁇ / b> C is opposed to the single cell 10 and is selected in consideration of the adhesion with the single cell 10.
  • the conductive urethane foam 153B is located between the conductive cloth 153A and the conductive nonwoven fabric 153C, and is selected in consideration of deformation following the surface shape (unevenness) of the single cell 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a sixth modification according to the first embodiment.
  • the laminated body 140 it is preferable to divide the laminated body 140 into a plurality of blocks 141A and 141B with respect to the lamination direction S, and dispose a conductive elastic member 146 between adjacent blocks.
  • the elastic member 146 has a substantially plate shape, and has elasticity that deforms following the surface shape of the unit cell 10 located in the uppermost layer of the blocks 141A and 141B, and is in contact with the inside of the laminate 140. It is possible to reduce the resistance.
  • the number of divisions of the stacked body 140 is not particularly limited, and is appropriately set in consideration of, for example, the number of stacked single cells 10 or the area of the single cell 10 (electrode).
  • FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the modified example 7 according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a modification 8 according to the first embodiment.
  • Only the upper surface (one surface) 142 of the multilayer body 140 is not limited to a mode in which a pressure based on the differential pressure between the atmospheric pressure (external pressure) and the internal pressure of the cell case 120 is applied.
  • a pressure based on the differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120 can also be applied to the (other surface) 144.
  • the main body 110 further includes a second lid member 173 and a second cover plate 177 formed from a flexible material, and the cell case 120 has a bottom surface 122.
  • a second opening 127 is provided.
  • the second opening 127 is positioned so as to face the lower surface (the other surface) 144 of the stacked body 140 and is sealed by the second lid member 173.
  • the second lid member 173 can be deformed while the second opening 127 is sealed, and the inside of the cell case 120 is decompressed by the decompression device 190 (the internal pressure of the cell case 120 is lower than the atmospheric pressure). It deforms and abuts on the spacer 162 to apply a differential pressure. That is, the second lid member 173 is configured to contact the lower surface 144 of the stacked body 140 and apply a pressure based on the differential pressure to the contacted surface.
  • the second cover plate 177 has an opening 179 and is disposed so as to cover the second lid member 173 to guard the second lid member 173.
  • the inside of the cell case is depressurized (the internal pressure of the cell case is made lower than the external pressure (atmospheric pressure)), whereby the difference between the external pressure and the internal pressure of the cell case.
  • the pressure based on the pressure is applied to one surface of the stacked body in which the single cells are stacked by the first lid member deformed in a state in which the sealing is maintained.
  • the pressing pressure of the stacked body in which the single cells are stacked is configured based on the pressure based on the differential pressure, and for example, without enlarging the decompression device (pressure applying device) that decompresses the inside of the cell case.
  • the total pressing pressure also increases. Therefore, even when the area of the electrode is large, it is possible to provide a battery pack that can easily apply an appropriate pressing pressure to a stacked body in which single cells are stacked.
  • the first lid member can be realized with a simple configuration by being formed from an elastic film.
  • the gas barrier property can be improved.
  • the internal pressure measured by the pressure sensor exceeds the upper limit set in consideration of the differential pressure
  • the internal pressure of the cell case is unexpectedly increased by reducing the pressure inside the cell case with the decompression device.
  • good pressing pressure pressure based on differential pressure
  • the internal pressure When the internal pressure reaches the lower limit set to 0.15 atm, when the internal pressure of the cell case is stopped, the internal pressure is at the same level as the degree of vacuum used for multiple purposes. For this reason, a decompression device (vacuum source) used in another application in the device on which the battery pack is mounted can be used as the decompression device for the battery pack.
  • a decompression device vacuum source
  • the high-power tab is composed of an elastic layer having elasticity that deforms following the surface shape of the single cell, and a support layer having a strength and rigidity greater than the strength and rigidity of the elastic layer, the high-power tab and the single cell It is possible to reduce the contact resistance.
  • the laminated body When the laminated body is divided into a plurality of blocks with respect to the lamination direction, and an approximately plate-shaped elastic member having elasticity that deforms following the surface shape of the block is arranged between adjacent blocks, contact inside the laminated body It is possible to reduce the resistance.
  • the thickness of the positive electrode layer and the thickness of the negative electrode layer are 150 ⁇ m or more, it is possible to increase the capacity of the single cell and improve the energy density.
  • the fibrous material is carbon fiber, it is possible to obtain good electrical conductivity.
  • the positive electrode current collector layer and / or the negative electrode current collector layer is a resin current collector mainly containing a conductive filler and a resin, the weight of the current collector layer is improved and the internal short circuit resistance is improved.
  • a high-capacity active material can be used.
  • the battery pack can easily apply an appropriate pressing pressure to the stacked body in which the single cells are stacked, and increases the area of the single cell electrode. Since it is easy to increase the energy density, for example, when used as a power source for a vehicle, it is possible to extend the travel distance per charge.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the battery pack according to Embodiment 2
  • FIG. 16 is a plan view for explaining the shape of the first lid member shown in FIG. 15 before decompression.
  • the sealing is maintained based on the differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120.
  • the first lid member configured to deform in such a state as to abut against one surface of the laminate 140 and apply a pressure based on the differential pressure to the abutted surface is formed of an elastic film. It is not limited to the form embodied by one lid member 170.
  • the first lid member 180 shown in FIG. 15 and FIG. 16 can be applied, and this case is also realized with a simple configuration. Since the second embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the first lid member 180, description of other configurations will be omitted as appropriate.
  • the first lid member 180 has a flat plate-shaped portion 181 and a telescopic portion 182.
  • the flat plate-shaped portion 181 has a shape that substantially matches the upper surface (one surface) 142 of the stacked body 140.
  • the telescopic portion 182 surrounds the outer periphery of the flat plate-shaped portion 181, and when the inside of the cell case 120 is decompressed, the flat plate-shaped portion 181 comes into contact with the upper surface 142 of the laminated body 140 and expands. Is applied to the abutted surface.
  • the stretchable part 182 has a bellows structure.
  • the stretchable part 182 can be implemented with a simple structure.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the first modification according to the second embodiment.
  • the telescopic portion 182 of the first lid member 180 is sandwiched and fixed by the first cover plate 176 and the upper end surface 125 of the side wall portion 124 of the cell case 120, whereby the first opening 126 of the cell case 120. Is sealed. Therefore, as in the case of the first modification (FIG. 7) according to the first embodiment, as shown in FIG. 17, the upper end face 125 of the side wall 124 of the cell case 120 to which the end of the telescopic part 182 is in close contact. Is preferably configured in a staircase pattern.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a second modification according to the second embodiment.
  • the stopper 129 protruding in the lateral direction L is disposed on the side wall portion 124 of the cell case 120 in the same manner as in Modification 2 (FIG. 8) according to the first embodiment. It is preferable to restrain the movement of the stacked body 140 in the direction L.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining a third modification according to the second embodiment.
  • the atmospheric pressure and the inside of the cell case 120 are applied to the lower surface (the other surface) 144 of the stacked body 140 as in the case of the modification 8 (FIG. 14) according to the first embodiment. It is possible to apply a pressure based on a pressure difference from the pressure.
  • the main body 110 further includes a second lid member 183 and a second cover plate 177 as shown in FIG.
  • the second lid member 183 has a flat plate portion 184 and a telescopic portion 185.
  • the expandable portion 185 expands, so that the flat plate portion 184 is a laminate.
  • a pressure based on the differential pressure is applied.
  • the pressure based on the differential pressure between the external pressure (atmospheric pressure) and the internal pressure of the cell case is achieved by the first lid member having a simple structure having the flat plate portion and the stretchable portion.
  • the pressure reducing device pressure applying device
  • the total pressing pressure also increases. Therefore, also in Embodiment 2, even when the electrode area is large, a battery pack that can easily apply an appropriate pressing pressure to a stacked body in which single cells are stacked is provided. Is possible.
  • the stretchable part has a bellows structure
  • the stretchable part can be embodied with a simple structure.
  • FIG. 20A is a cross-sectional view for explaining the battery pack according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 20A shows a state where the first lid member is deformed by the differential pressure.
  • FIG. 20B is a diagram schematically illustrating a relationship between a range in which the first lid member is in contact with the stacked body and a portion of the single cell that contributes to power generation in a state in which the single cell is viewed in a plan view from the stacking direction.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a state in which a peripheral portion of a single cell included in the stacked body is sealed.
  • the sealing is maintained based on the differential pressure between the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120.
  • the first lid member configured to deform in such a state as to contact the one surface 142 of the laminated body 140 and apply a pressure based on the differential pressure to the contacted surface is formed from an elastic film.
  • the embodiment (Embodiment 1) embodied by the first lid member 170 is not limited to the embodiment (Embodiment 2) embodied by the first lid member 180 having the flat plate-like portion 181 and the stretchable portion 182.
  • the stacked body 140 includes the single cells 10 and the high voltage tabs 150 and 152 that are stacked, but the spacers 160 and 162 are not disposed. By eliminating the spacers 160 and 162, the height of the battery pack 100 can be reduced. Since the third embodiment is substantially the same as the first and second embodiments except for the first lid member 200 and the spacers 160 and 162, description of other configurations is omitted.
  • the first lid member 200 is formed of a single layer metal plate.
  • the first lid member 200 is elastically deformed when the internal pressure of the cell case 120 is lower than the external pressure of the cell case 120 and abuts against one surface 142 of the laminate 140 to apply a pressure based on the differential pressure. Give to the contacted surface.
  • the first lid member 200 can be implemented with a simple structure.
  • the single cell 10 according to Embodiment 3 has a seal portion 80 that seals the outer peripheral portion.
  • the single cells 10 are connected in series, and a positive electrode current collector layer 20, a positive electrode layer 30, a separator 40, a negative electrode layer 50, and a negative electrode current collector layer 60 are sequentially stacked.
  • the peripheral portions of the positive electrode layer 30 and the negative electrode layer 50 are sealed by a seal portion 80.
  • the single cell 10 according to the third embodiment is substantially the same as the single cell 10 according to the first embodiment except for the seal portion 80, and therefore the description of other configurations is omitted as appropriate.
  • the seal portion 80 is disposed so as to surround the periphery of the positive electrode layer 30 and the negative electrode layer 50, respectively.
  • the material for forming the seal portion 80 may be any material that has insulating properties, sealing properties, heat resistance under battery operating temperature, and the like.
  • the seal part 80 is made of, for example, a thermoplastic resin. Specifically, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, or the like can be used.
  • the portion of the stacked unit cell 10 that contributes to power generation is a range on the inner side of the peripheral portion where the seal portion 80 is disposed, as indicated by reference numeral 81 in FIG.
  • the “portion that contributes to power generation in the stacked single cells 10” is also simply referred to as a power generation region 81 hereinafter.
  • the symbol c indicates the clearance between the inner surface of the cell case 120 and the side surface of the laminate 140.
  • the symbol s1 indicates the length of the seal portion 80 from the side surface of the stacked body 140, in other words, the length of the portion of the stacked single cells 10 that does not contribute to power generation.
  • Reference numeral St indicates that the first lid member 200 is in a state in which the internal pressure of the cell case 120 is the same as the external pressure of the cell case 120 until the first lid member 200 comes into contact with the one surface 142 of the stacked body 140 due to the reduced pressure.
  • the deformation amount of the first lid member 200 along the stacking direction of the single cells 10 is shown.
  • the “deformation amount of the first lid member 200 along the stacking direction of the single cells 10” is also referred to as a stroke dimension.
  • Pr indicates a portion where the first lid member 200 starts to come into contact with one surface 142 of the multilayer body 140.
  • the symbol r indicates the horizontal length from the inner surface of the cell case 120 to Pr.
  • FIG. 20B the relationship between the range where the first lid member 200 contacts the stacked body 140 and the power generation region 81 will be described.
  • abut to the laminated body 140 is shown with the dashed-two dotted line, and the electric power generation area
  • the first lid member 200 is in contact with one surface 142 of the stacked body 140 in a range larger than the power generation region 81 in a state where the single cell 10 is viewed in plan from the stacking direction.
  • the single cell 10 according to the third embodiment has a seal portion 80 that seals the outer peripheral portion, and the inside of the seal portion 80 is a power generation region 81. Therefore, the first lid member 200 is in contact with one surface 142 of the laminate 140 in at least a part of the seal portion 80 and the power generation region 81.
  • the output voltage value is different due to the difference in resistance value between the two.
  • the first lid member 200 abuts against one surface 142 of the laminate 140 within the range of the symbol R (the length from the inner surface of the cell case 120 to the position where the power generation region 81 starts). Therefore (R ⁇ r), the first lid member 200 can press the portion corresponding to the power generation region 81 evenly over the entire surface (uniform pressurization characteristics). Therefore, local deterioration of the single cell 10 can be suppressed.
  • the first lid member 200 has a large stroke dimension St after satisfying the uniform pressurization characteristics that can pressurize the portion corresponding to the power generation region 81 flatly.
  • the fact that the stroke dimension can be set large means that the tolerance for the tolerance of the height dimension of the laminate 140 is large, and that means that the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is large.
  • the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is increased, dimensional management when the single cell 10 is manufactured becomes relatively gentle. This makes manufacturing relatively easy and contributes to an improvement in product yield.
  • the third embodiment can be modified in the same manner as the first and second embodiments.
  • the first lid formed from a single-layer metal plate
  • the upper end surface 125 of the side wall portion 124 of the cell case 120 to which the end portion of the member 200 is in close contact is preferably configured in a stepped shape.
  • the stopper 129 protruding in the lateral direction L is connected to the cell. It is preferable to dispose the laminated body 140 in the lateral direction L by disposing it on the side wall portion 124 of the case 120.
  • the main body 110 further includes a second lid member and a second cover plate 177 (see FIGS. 14 and 19). Similar to the first lid member 200, the second lid member is formed of a single-layer metal plate. This second lid member is elastically deformed when the internal pressure of the cell case 120 is lower than the external pressure of the cell case 120 and abuts against the lower surface (the other surface) 144 of the laminate 140 to apply a pressure based on the differential pressure. Will be granted.
  • the pressure based on the differential pressure between the external pressure (atmospheric pressure) and the internal pressure of the cell case is achieved by the first lid member having a simple structure formed from a single-layer metal plate.
  • the pressure reducing device pressure applying device
  • the total pressing pressure also increases. Therefore, also in Embodiment 3, it is possible to provide a battery pack that can easily apply an appropriate pressing pressure to a stacked body in which single cells are stacked even when the electrode area is large. Is possible.
  • the first lid member contacts one surface of the stacked body in a range larger than a portion contributing to power generation in the stacked single cells in a state in which the single cells are viewed in plan from the stacking direction.
  • the single cell has a seal portion that seals the outer peripheral portion, and the inside of the seal portion contributes to power generation.
  • the first lid member is in contact with one surface of the laminate in at least a part of the seal portion and a portion that contributes to power generation.
  • the first lid members 170 and 180 abut against one surface 142 from the end of the laminated body 140. Therefore, the first lid members 170 and 180 of the first and second embodiments also have a stacked body in a range larger than the portion contributing to power generation in the stacked single cells in a state in which the single cells are viewed from the stacking direction. 140 is in contact with one surface 142 of 140. For this reason, also in Embodiment 1, 2, the part which contributes to electric power generation can be pressurized uniformly over the whole surface, and it can suppress that local degradation arises in a single cell.
  • the first lid member When selecting the material and thickness of the first lid member, it is first necessary to consider that the amount of pressure leak is small and the vacuum holding property for maintaining the differential pressure is excellent. Furthermore, as described above, it is necessary to consider that the first lid member can set a large stroke dimension while satisfying the uniform pressure characteristic that can pressurize the portion corresponding to the power generation region flatly.
  • FIG. 22 is a schematic configuration diagram showing an experimental apparatus that was used to select the material and thickness of the first lid member.
  • the experimental apparatus 210 includes a box-shaped lower case 212 having a storage space 211, a frame-shaped upper case 213 fixed to the upper portion of the lower case 212, and a plate body 214 stored in the storage space 211 of the lower case 212.
  • An exhaust connector 216 is airtightly attached to the side wall of the lower case 212.
  • the exhaust connector 216 is connected to the vacuum pump 217.
  • the vacuum pump 217 exhausts the air inside the lower case 212 to reduce the pressure inside the lower case 212.
  • the lower case 212 imitates the cell case 120, and the dimensions of the accommodation space 211 (the length dimension L1 in the left-right direction in the figure and the width dimension in the direction perpendicular to the paper surface) are the same as the dimensions of the cell case 120. is there.
  • the length and width of the plate body 214 are the same as the dimensions of the stacked body 140.
  • the plate body 214 is formed by laminating a plurality of acrylic plates.
  • the height of the plate body 214 can be changed by changing the number of laminated acrylic plates.
  • the height of the plate body 214 can be reduced by a predetermined dimension from the same height as that of the lower case 212.
  • the stroke dimension that is the deformation amount of the test piece 215 at the time of decompression can be set.
  • Stroke dimensions can be set from 0.5 mm to 10 mm at a pitch of 0.5 mm.
  • the symbol c corresponds to the clearance between the inner surface of the cell case 120 and the side surface of the laminate 140, and is set to 5 mm.
  • the symbol s1 corresponds to the length of the seal portion 80 from the side surface of the stacked body 140, in other words, the length of the portion of the stacked single cells 10 that does not contribute to power generation, and is set to 10 mm.
  • Reference numeral St indicates a stroke dimension that is a deformation amount of the test piece 215 during decompression.
  • the symbol Pr indicates a portion where the test piece 215 starts to contact the upper surface of the plate body 214.
  • the symbol r indicates the horizontal length from the inner surface of the lower case 212 to Pr.
  • test piece 215 for the first lid member As shown in Table 1 below, as a test piece 215 for the first lid member, a test piece 215 formed from a single-layer metal plate (see FIG. 20A of Embodiment 3), and an elastic body having a multilayer structure A test piece 215 formed from a film was prepared (see FIG. 10 of Modification 4 of Embodiment 1).
  • test piece 215 formed from a single-layer metal plate specifically, a test piece 215 having a thickness of 0.3 mm formed from stainless steel (SUS304) having a tensile strength of 520 N / mm 2 and a tensile strength of 110 N
  • a test piece 215 having a thickness of 0.1 mm, 0.15 mm, and 0.2 mm formed from an aluminum material (A1050-H24) of / mm 2 was prepared.
  • test piece 215 formed from an elastic film having a multilayer structure a laminate material in which elastic layers were arranged on both sides of a base material was prepared.
  • the base material is made of an aluminum material having a tensile strength of 110 N / mm 2
  • the elastic body layer is made of PET, nylon, or PP material.
  • a test piece 215 having a tensile strength of 70 N / mm 2 and a wall thickness of 0.18 mm was prepared.
  • the first lid is within the range of the symbol R (the length from the inner surface of the cell case 120 to the position where the power generation region 81 starts) in FIG. It is necessary that the member abuts on one surface 142 of the laminate 140. In order to increase the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10, it is preferable that the maximum stroke dimension is large under the conditions satisfying the uniform pressure characteristics.
  • the inside of the lower case 212 is depressurized to ⁇ 90 kPa Gauge.
  • the state is maintained for 5 minutes, and the amount of pressure leak (kPa / min) is measured.
  • the horizontal length r from the inner surface of the lower case 212 to Pr is measured using a scale.
  • the vacuum retention was set to “OK”. If it is equal to or greater than the threshold value, it is determined that a leak has occurred, and the vacuum retention is set to “NG”.
  • the uniform pressure characteristic was set to “OK”.
  • the uniform pressure characteristic was set to “NG”.
  • the lower case 212 is opened to the atmospheric pressure, and the plate body 214 with the stroke dimension set to 1 mm (increase 0.5 mm) is accommodated in the lower case 212.
  • the inside of the lower case 212 is depressurized to -90 kPa Gauge. The state was maintained for 5 minutes, and the quality of the vacuum retention was determined based on the threshold value.
  • the horizontal length r was measured using a scale, and the quality of the uniform pressure characteristics was determined based on the R value.
  • vacuum holding ability is“ OK ”when the stroke dimension is at least 6 mm”, and the maximum stroke dimension under the conditions satisfying the uniform pressure characteristics.
  • the value is required to exceed 1 mm.
  • the maximum value of the stroke dimension exceeds 1 mm, the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is large, making the single cell 10 relatively easy to manufacture, and contributing to the improvement of the product yield.
  • the maximum stroke dimension is 1 mm or less, the absorption allowance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is too small, so that it becomes impossible to facilitate the manufacture of the single cell 10 and improve the product yield.
  • the stroke size is at least 6 mm and the vacuum retention is “OK”, the airtightness can be maintained for a relatively long period.
  • the stroke size is 6 mm and the vacuum holding property is “NG”, the frequency of the decompression operation increases, which is not preferable.
  • “ ⁇ ” in the column of comprehensive judgment in Table 1 indicates that the maximum value of the stroke dimension under the conditions satisfying the vacuum holding property and the uniform pressurization characteristic satisfies the product condition.
  • “X” in the comprehensive judgment column indicates that at least one of the maximum values of the stroke dimension under the conditions satisfying the vacuum holding property and the uniform pressurization characteristic does not satisfy the product condition.
  • the first lid member is formed from a single-layer metal plate (see FIG. 20A of the third embodiment), an aluminum material having a tensile strength of 110 N / mm 2 (A1050-H24), and it was found that the thickness can be selected from 0.15 mm to 0.2 mm.
  • the amount of pressure leak is small, and the vacuum holding property for maintaining the differential pressure is excellent.
  • the elastic deformation of the first lid member due to the differential pressure between the external pressure and the internal pressure of the cell case can be stably maintained.
  • the stroke dimension can be increased under conditions that satisfy the uniform pressure characteristics.
  • the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is increased, and dimensional management when the single cell 10 is manufactured becomes relatively gentle. As a result, manufacturing becomes relatively easy, which can contribute to an improvement in product yield.
  • the elastic film has an elastic layer on both sides of the substrate. It was found that a laminated material having a tensile strength of 70 N / mm 2 and a wall thickness of 0.18 mm can be selected.
  • the elastic deformation of the first lid member due to the differential pressure between the external pressure and the internal pressure of the cell case can be stably maintained as described above. it can. Further, the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is increased, the manufacturing becomes relatively easy, and it can contribute to the improvement of the product yield.
  • the first lid member has one of the laminates in a state where the inner pressure of the cell case is the same as the outer pressure of the cell case and is deformed to exceed at least 1 mm in the stacking direction. It is preferable to contact the surface.
  • the first lid member takes a large deformation amount (stroke dimension) along the stacking direction of the single cells 10 while satisfying the condition of flatly pressing the portion corresponding to the power generation region 81 over the entire surface. be able to.
  • the tolerance for the tolerance of the thickness dimension of the single cell 10 is increased, and dimensional management when the single cell 10 is manufactured becomes relatively gentle. As a result, manufacturing becomes relatively easy, which can contribute to an improvement in product yield.
  • the first lid member preferably has a tensile strength of 70 to 110 N / mm 2 and a wall thickness of 0.15 to 0.2 mm. According to the 1st cover member comprised in this way, first, there is little pressure leak amount and it is excellent in the vacuum holding property which maintains a differential pressure
  • FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining the battery pack according to the fourth embodiment.
  • FIG. 23 shows a state where the first lid member is deformed by the differential pressure.
  • the pressure based on the differential pressure between the atmospheric pressure as the external pressure and the internal pressure of the cell case 120 is applied to the laminate 140.
  • a pressure based on a differential pressure between the external pressure higher than the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120 can be applied to the laminate 140.
  • the sealing plate 220 is disposed so as to cover the first lid member 200.
  • the sealing plate 220 is made of a lightweight material having good rigidity such as aluminum.
  • the sealing plate 220 and the first lid member 200 are fixed to the cell case 120 using a fastening member such as a screw.
  • the fastening member can also be used as a fastening member used for mounting the battery pack 100 on the vehicle 198. Since the fourth embodiment is substantially the same as the third embodiment except for the sealing plate 220, description of other configurations is omitted.
  • a space 221 between the sealing plate 220 and the first lid member 200 is sealed.
  • An air supply connector 222 is airtightly attached to the sealing plate 220.
  • the air supply connector 222 is connected to a pump 223 that discharges air having a pressure higher than atmospheric pressure.
  • the lower surface of the laminate 140 (the other It is possible to apply a pressure based on the differential pressure between the external pressure higher than the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120 to the surface 144.
  • the main body 110 further includes a second lid member and a sealing plate 220. Similar to the first lid member 200, the second lid member is formed of a single-layer metal plate. By supplying air from the pump 223 to the space between the sealing plate 220 and the second lid member, an external pressure higher than the atmospheric pressure acts on the second lid member. Therefore, the second lid member is elastically deformed by the differential pressure between the external pressure higher than the atmospheric pressure and the internal pressure of the cell case 120, and comes into contact with the lower surface (the other surface) 144 of the laminate 140 based on the differential pressure. Pressure will be applied.
  • the atmospheric pressure is increased by supplying an external pressure higher than the atmospheric pressure and depressurizing the inside of the cell case (the internal pressure of the cell case is lower than the atmospheric pressure).
  • a pressure based on the differential pressure between the higher external pressure and the internal pressure of the cell case is applied to one surface of the stacked body in which the single cells are stacked by the first lid member that is deformed in a sealed state.
  • the pressing pressure of the stacked body in which the single cells are stacked is composed of a pressure based on the differential pressure, and the total pressing pressure increases as the area of the single cell (electrode) increases. Therefore, even when the area of the electrode is large, it is possible to provide a battery pack that can easily apply an appropriate pressing pressure to a stacked body in which single cells are stacked.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
  • the first to eighth modifications according to the first embodiment are appropriately combined and applied to the first embodiment, or the first to third modifications according to the second embodiment and the third to seventh modifications according to the first embodiment. It is also possible to apply the above to the second embodiment in combination.
  • Embodiments 1 to 4 and modifications according to Embodiments 1 to 4 may be combined as appropriate.

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Abstract

【課題】電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供する。 【解決手段】単セル１０が積層されている積層体１４０と、第１開口部１２６を有しかつ積層体１４０が配置されるセルケース１２０と、第１開口部１２６を密閉する第１蓋部材１７０と、を有する。第１開口部１２６は、単セル積層方向Ｓに関する積層体１４０の一方の面１４２に相対するように位置決めされている。第１蓋部材１７０は、セルケース１２０の内部圧力が大気圧よりも低い場合に密閉を維持した状態で変形し、積層体１４０の一方の面１４２と当接し、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されている。

Description

電池パック
　本発明は、電池パックに関する。
　近年、環境保護のため、二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車やハイブリッド電気自動車の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、航続距離延長のため、単セルが積層されている積層体を有する電池パックが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許出願公開第２０１４／０３５６６５１号明細書
　しかし、単セルの内部抵抗低減のため、積層体に適切な押し付け圧力（密着力）を付与することが必要である。そのため、単セル（電極）の面積を大型化する場合、非常に大がかりな圧力付与装置が必要となり、車載が困難である問題を有する。例えば、サイズが５０ｃｍ×１００ｃｍである電極に対し、押し付け圧力として０．５気圧を適用する場合、トータルで２５００ｋｇの力が必要となる。
　本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するための本発明は、単セルが積層されている積層体と、第１開口部を有しかつ前記積層体が配置されるセルケースと、前記第１開口部を密閉する第１蓋部材と、を有する電池パックである。前記第１開口部は、前記単セルの積層方向に関する前記積層体の一方の面に相対するように位置決めされており、前記第１蓋部材は、前記第１開口部を密閉したまま変形可能であり、前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力と同じである場合において前記積層体の前記一方の面から離間しているように位置決めされており、前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力よりも低い場合に変形し、前記積層体の前記一方の面と当接し、前記セルケースの内部圧力と前記セルケースの外部圧力との差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されている。
実施の形態１に係る電池パックを説明するための概略図である。 電池パックの用途を説明するための概略図である。 図１に示される本体部を説明するための断面図である。 図３に示される第１蓋部材の減圧前の形状を説明するための断面図である。 図３に示される積層体を説明するための断面図である。 図５に示される正極層および負極層を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例３を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例４を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例５を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例６を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例７を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る変形例８を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る電池パックを説明するための断面図である。 図１５に示される第１蓋部材の減圧前の形状を説明するための平面図である。 実施の形態２に係る変形例１を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る変形例２を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る変形例３を説明するための断面図である。 実施の形態３に係る電池パックを説明するための断面図である。 第１蓋部材が積層体と当接する範囲と、単セルのうち発電に寄与する部分との関係を、単セルを積層方向から平面視した状態において模式的に示す図である。 積層体に含まれる単セルの周辺部分がシールされた状態を示す断面図である。 第１蓋部材の材質や肉厚を選択するために行った実験装置を示す概略構成図である。 実施の形態４に係る電池パックを説明するための断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図面の厚み比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　図１は、実施の形態１に係る電池パックを説明するための概略図、図２は、電池パックの用途を説明するための概略図、図３は、図１に示される本体部を説明するための断面図、図４は、図３に示される第１蓋部材の減圧前の形状を説明するための断面図である。
　実施の形態１に係る電池パック１００は、例えば、図２に示される車両１９８の電源として適用され、図１および図３に示されるように、本体部１１０、減圧装置１９０および制御部１９４を有する。車両１９８は、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車である。電池パック１００は、後述するように、高エネルギー密度化することが容易であるため、例えば、１回の充電あたりの走行距離を延長させることが可能である。
　本体部１１０は、剛性を有する材料から形成されたセルケース１２０、可撓性を有する材料から形成された第１蓋部材１７０、および第１カバープレート１７６を有する。本明細書において、「剛性を有する材料から形成されたセルケース１２０」とは、セルケース１２０に外部から力が作用した場合に、セルケース１２０が容易に変形せず、内部に配置した積層体１４０を十分に保護できる程度に、セルケース１２０が剛体であることを意味する。また、「可撓性を有する材料から形成された第１蓋部材１７０」とは、セルケース１２０の内部を減圧する（セルケース１２０の内部圧力を外部圧力（少なくとも大気圧）よりも低くする）ことにより、外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧によって第１蓋部材が変形できる程度に、第１蓋部材１７０が柔軟性を有していることを意味する。後述する第２蓋部材についても同様に、「可撓性を有する材料から形成された第２蓋部材１７３」とは、セルケース１２０の内部を減圧する（セルケース１２０の内部圧力を外部圧力（少なくとも大気圧）よりも低くする）ことにより、外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧によって第２蓋部材が変形できる程度に、第２蓋部材１７３が柔軟性を有していることを意味する。
　セルケース１２０は、高剛性の材料から形成されており、略矩形の底面１２２と、底面を取り囲む側壁部１２４とを有し、その上面が第１開口部１２６を構成し、その内部に、積層体１４０が配置されている。積層体１４０は、積層されている単セル１０、強電タブ１５０，１５２およびスペーサー１６０，１６２を有し、第１開口部１２６は、単セル１０の積層方向Ｓに関する積層体１４０の上面（一方の面）１４２に相対するように位置決めされている。
　強電タブ１５０および１５２は、例えば、略板状の銅であり、積層体１４０（積層された単セル１０）から電流を取り出すために使用され、最下層に位置する単セル１０および最上層に位置する単セル１０に当接している。
　スペーサー１６０および１６２は、積層体１４０に付加される振動を吸収する機能を有する絶縁シートであり、強電タブ１５０および１５２の外側に配置されている。つまり、スペーサー１６０および１６２は、積層体１４０の上面（一方の面）１４２および下面（他方の面）１４４に位置している。スペーサー１６０，１６２は、必要に応じ、適宜省略することも可能である。
　第１蓋部材１７０は、第１開口部１２６を密閉しており、実施の形態１においては、弾性体膜から形成されている。弾性体膜は、例えば、ウレタンゴムから形成される。
　第１カバープレート１７６は、開口部１７８を有しており、第１蓋部材１７０を覆うように配置されて、第１蓋部材１７０をガードしている。第１カバープレート１７６は、例えば、アルミニウム等の良好な剛性を有する軽量の材料から構成されるバックアッププレートである。第１カバープレート１７６および第１蓋部材１７０は、ビス等の締結部材を利用してセルケース１２０に固定されている。締結部材は、電池パック１００を車両１９８に搭載するために使用される締結部材として兼用することも可能である。
　減圧装置１９０は、真空ポンプから構成される圧力付与装置であり、セルケース１２０の内部を減圧してセルケース１２０の内部圧力を大気圧（外部圧力）よりも低くするために使用される。制御部１９４は、減圧装置１９０を制御するために使用される。
　第１開口部１２６を覆っている第１蓋部材１７０は、セルケース１２０の内部が減圧される前（セルケース１２０の内部圧力が大気圧と同じ場合）においては、図４に示されるように、積層体１４０から離間している。そして、減圧装置１９０によってセルケース１２０の内部が減圧されると、第１蓋部材１７０は、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づいて、密閉を維持した状態で変形し、スペーサー１６０と当接して、差圧に基づく圧力を付与する。
　つまり、第１蓋部材１７０は、第１開口部１２６を密閉したまま変形可能であり、セルケース１２０の内部が減圧された（セルケース１２０の内部圧力が大気圧よりも低い）場合に変形し、積層体１４０の上面１４２と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されており、積層体１４０の押し付け圧力は、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力から構成されている。したがって、例えば、セルケース１２０の内部を減圧する減圧装置（圧力付与装置）１９０の大型化を伴うことなく、単セル（電極）の面積の増加に応じてトータルの押し付け圧力も増大するため、電極の面積が大きい場合であっても、積層体１４０に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である。
　積層体１４０は、上記のように、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力によって、高剛性のセルケース１２０に強固に固定されているため、電池パック１００を車両１９８に固定することにより、電池パック１００全体が安定する。
　また、セルケース１２０は、絶縁フィルム層１２８、強電用コネクタ１３０，１３２、排気用コネクタ１３４、圧力解放弁１３６、圧力センサー１３８、および、弱電用コネクタ（不図示）を、さらに有する。
　絶縁フィルム層１２８は、底面１２２および側壁部１２４の内壁に形成されている。底面１２２の絶縁フィルム層１２８上には、スペーサー１６２が位置決めされている。強電用コネクタ１３０，１３２は、側壁部１２４に気密的に取り付けられており、かつ、強電タブ１５０，１５２と電気的に接続されている。排気用コネクタ１３４は、側壁部１２４に気密的に取り付けられており、かつ、減圧装置１９０から配管の連結されている。したがって、減圧装置１９０は、セルケース１２０の内部の空気を排気して、セルケース１２０の内部を減圧にすることが可能である。
　圧力解放弁１３６は、側壁部１２４に気密的に取り付けられており、例えば、予期せぬ原因により、セルケース１２０の内部圧力が過度に上昇した際に、セルケース１２０内部の気体を排出し、セルケース１２０の内部圧力を降下させるために使用される。圧力解放弁１３６における気体を排出する機構は、特に限定されず、例えば、所定の圧力で開裂する金属の薄膜を利用することが可能である。
　圧力センサー１３８は、セルケース１２０の内部に配置され、セルケース１２０の内部圧力を計測するために使用される。弱電用コネクタ（不図示）は、側壁部１２４に気密的に取り付けられており、積層体１４０に含まれる単セルの電圧を監視（検出）するために使用される。
　減圧装置１９０は、圧力センサー１３８によって計測された内部圧力に基づいて、制御部１９４によって制御されており、圧力センサー１３８によって計測された内部圧力が上限値以上になった場合、稼働されて、セルケース１２０の内部を減圧するように構成されている。
　内部圧力の上限値は、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧を考慮して設定されている。したがって、セルケース１２０の内部圧力の予期せぬ上昇が防止される一方、良好な押し付け圧力（差圧に基づく圧力）が確保される。内部圧力の上限値は、例えば、０．２５気圧に設定されており、この場合、十分な押し付け圧力を得ることが可能である。
　減圧装置１９０は、圧力センサー１３８によって計測された内部圧力が下限値に到達した場合、セルケース１２０の内部の減圧を停止するように構成されている。内部圧力の下限値は、例えば、０．１５気圧に設定されており、この場合、多目的で利用される真空度と同レベルのため、電池パック１００が搭載される装置（車両１９８）において別の用途で利用される減圧装置（真空源）を、減圧装置１９０として兼用することが可能である。
　次に、積層体１４０に含まれる単セル１０を詳述する。
　図５は、図３に示される積層体を説明するための断面図、図６は、図５に示される正極層および負極層を説明するための断面図である。
　積層体１４０において積層されている単セル１０は、直列接続されており、図６に示されるように、正極集電体層２０と、正極層３０と、セパレーター４０と、負極層５０と、負極集電体層６０と、が順に積層され、周辺部分がシールされることによって構成されている。
　正極集電体層２０および負極集電体層６０は、導電性フィラーと樹脂とを主に含む樹脂集電体から構成される。これにより、正極集電体層２０および負極集電体層６０の軽量化および内部短絡耐性の向上により、より高容量の活物質を使用することが可能となる。
　導電性フィラーの構成材料は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、グラファイトやカーボンブラックなどのカーボン、銀、金、銅、チタンである。樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、これらの混合物である。
　正極集電体層２０および負極集電体層６０は、樹脂集電体によって構成する形態に限定されず、例えば、金属や導電性高分子材料によって構成することが可能である。金属は、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅である。導電性高分子材料は、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾール、これらの混合物である。
　必要に応じ、正極集電体層２０および負極集電体層６０の一方のみを、樹脂集電体によって構成することも可能である。
　正極層３０は、正極集電体層２０とセパレーター４０との間に位置するシート状電極であり、図５に示されるように、正極活物質粒子３２および繊維状物質３８を含んでいる。
　正極活物質粒子３２は、その表面の少なくとも一部に被覆層３３を有する。被覆層３３は、導電助剤３５と被覆用樹脂３４とから構成されており、正極層３０の体積変化を緩和し、電極の膨脹を抑制することが可能である。
　正極活物質粒子３２の構成材料は、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、導電性高分子などである。リチウムと遷移金属との複合酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２およびＬｉＭｎ２Ｏ４である。遷移金属酸化物は、例えば、ＭｎＯ２およびＶ２Ｏ５である。遷移金属硫化物は、例えば、ＭｏＳ２およびＴｉＳ２である。導電性高分子は、例えば、ポリアニリン、ポリフッ化ビニリデン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ－ｐ－フェニレンおよびポリカルバゾールである。
　被覆用樹脂３４は、好ましくは、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂であるが、必要に応じ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネートなどを適用することも可能である。
　導電助剤３５は、例えば、金属、グラファイトやカーボンブラックなどのカーボン、これらの混合物である。金属は、アルミニウム、ステンレス鋼、銀、金、銅、チタン、これらの合金などである。カーボンブラックは、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラックなどである。導電助剤は、必要に応じて、２種以上併用することが可能である。なお、導電助剤３５は、電気的安定性の観点から、好ましくは、銀、金、アルミニウム、ステンレス鋼、カーボンであり、より好ましくは、カーボンである。
　繊維状物質３８は、その少なくとも一部が正極層３０の導電通路を形成し、かつ、導電通路の周囲の正極活物質粒子３２と接している。したがって、正極活物質（正極活物質粒子３２）から発生した電子は、導電通路に速やかに到達し、正極集電体層２０までスムーズに導かれる。
　繊維状物質３８は、例えば、ＰＡＮ系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維等のカーボン繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、導電性繊維から構成される。
導電性繊維は、合成繊維の中に金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維などである。なお、電気伝導度の観点から、導電性繊維の中では、カーボン繊維が好ましい。
　繊維状物質３８の電気伝導度は、５０ｍＳ／ｃｍ以上であることが好ましい。この場合、導電通路の抵抗が小さいため、正極集電体層２０から遠い位置に存在する正極活物質（正極活物質粒子３２）からの電子の移動がよりスムーズに行われる。電気伝導度は、ＪＩＳ　Ｒ　７６０９（２００７）の「カーボン繊維－体積抵抗率の求め方」に準じて体積抵抗率を測定し、体積抵抗率の逆数を取ることによって求められる。
　繊維状物質３８の平均繊維径は、好ましくは、０．１～２０μｍ、より好ましくは、０．５～２．０μｍである。平均繊維径は、例えば、３０μｍ角視野中に存在する任意の繊維１０本についてそれぞれ中央付近の直径を測定し、この測定を三視野について行い、合計３０本の繊維の径の平均値として得られる。
　電極の単位体積あたりに含まれる繊維状物質３８の繊維長の合計は、好ましくは、１００００～５０００００００ｃｍ／ｃｍ３、より好ましくは、２０００００００～５０００００００ｃｍ／ｃｍ３、さらに好ましくは、１００００００～１０００００００ｃｍ／ｃｍ３である。
　繊維長の合計は、（活物質層の単位体積あたりに含まれる繊維状物質の繊維長合計）＝（（繊維状物質の平均繊維長）×（活物質層の単位面積あたりに使用した繊維状物質の重量）／（繊維状物質の比重））／（（活物質層の単位面積）×（活物質層厚さ））で表わされる式によって算出される。
　負極層５０は、負極集電体層６０とセパレーター４０との間に位置するシート状電極であり、図５に示されるように、負極活物質粒子５２および繊維状物質５８を含んでいる。
　負極活物質粒子５２は、その表面の少なくとも一部に被覆層５３を有する。被覆層５３は、導電助剤５５と被覆用樹脂５４とから構成されており、負極層５０の体積変化を緩和し、電極の膨脹を抑制することが可能である。
　負極活物質粒子５２の構成材料は、黒鉛、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体、コークス類、カーボン繊維、導電性高分子、スズ、シリコン、金属合金、リチウムと遷移金属との複合酸化物などである。高分子化合物焼成体は、例えば、フェノール樹脂およびフラン樹脂を焼成し炭素化したものである。コークス類は、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスである。導電性高分子は、例えば、ポリアセチレン、ポリピロールである。金属合金は、例えば、リチウム－スズ合金、リチウム－シリコン合金、リチウム－アルミニウム合金、リチウム－アルミニウム－マンガン合金である。リチウムと遷移金属との複合酸化物は、例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２である。
　被覆層５３、被覆用樹脂５４、導電助剤５５および繊維状物質５８は、正極層３０の被覆層３３、被覆用樹脂３４、導電助剤３５および繊維状物質３８と略同一の構成を有するため、その説明は省略される。なお、繊維状物質５８は、その少なくとも一部が負極層５０の導電通路を形成し、かつ、導電通路の周囲の負極活物質粒子５２と接している。
　正極層３０および負極層５０は、上記構造により、１５０～１５００μｍの厚さを有することが可能となっている。これにより、多くの活物質を含ませることが可能となり、高容量化およびエネルギー密度向上が図られる。なお、正極層３０の厚さおよび負極層５０の厚さは、好ましくは、２００～９５０μｍ、さらに好ましくは２５０～９００μｍである。
　セパレーター４０は、正極層３０と負極層５０との間に位置する多孔性（ポーラス）の絶縁体である。セパレーター４０は、電解質が浸透することによって、イオンの透過性および電気伝導性を呈する。電解質は、例えば、ゲルポリマー系であり、電解液およびホストポリマーを有する。
　電解液は、プロピレンカーボネートおよびエチレンカーボネートからなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。有機溶媒は、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。
　ホストポリマーは、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）である。
ホストポリマーは、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートである。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドである。
　次に、実施の形態１に係る変形例１～８を順次説明する。
　図７は、実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
　第１蓋部材１７０は、第１カバープレート１７６と、セルケース１２０の側壁部１２４の上方端面１２５とによって挟まれ、固定されることで、セルケース１２０の第１開口部１２６を密閉している。そのため、図７に示されるように、第１蓋部材１７０が密着するセルケース１２０の側壁部１２４の上方端面１２５を、階段状に構成することが好ましい。この場合、良好な気密を達成することが可能である。
　図８は、実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
　積層体１４０は、実際の使用において、単セル１０の積層方向Ｓと直交する横方向Ｌの加振や振動を受ける虞がある。そのため、図８に示されるように、横方向Ｌに突出しているストッパー１２９を、セルケース１２０の側壁部１２４に配置し、横方向Ｌに関する積層体１４０の移動を制止することが好ましい。例えば、ストッパー１２９は、積層体１４０の上面１４２と当接している第１蓋部材１７０の部位の近傍に位置するように配置される。
　図９および図１０は、実施の形態１に係る変形例３および変形例４を説明するための断面図である。
　第１蓋部材１７０は、単一の弾性体膜から構成される形態に限定されず、弾性体膜の表面あるいは内部に、水蒸気等のガスの透過を抑制するガスバリヤー性の金属層を有する多層構造とすることも可能である。
　例えば、図９に示されるように、弾性体膜１７１の一方の面に金属層１７２を被覆したり、図１０に示されるように、金属層１７２の両側に弾性体膜１７１に配置したりすることが可能である。金属層１７２は、例えば、多少の伸縮に追随できるように構成されたアルミニウムから構成される。なお、弾性体膜１７１の両方の面に、金属層１７２を被覆することも可能である。
　図１１は、実施の形態１に係る変形例５を説明するための断面図である。
　強電タブ１５０，１５２は、図１１に示されるように、弾性層１５３と、弾性層１５３の一方の面に配置される支持層１５４と、から構成される２層構造を有すことが好ましい。この場合、弾性層１５３は、単セル１０の表面形状に追従して変形する弾力性を有し、かつ、積層された単セル１０に相対するように位置決めされる。したがって、弾性層１５３は、最上層に位置する（当接する）単セル１０との接触抵抗を低減することが可能である。一方、支持層１５４は、例えば、略板状の銅からなり、強電タブ１５０，１５２として必要とされる強度および剛性を確保しており、支持層１５４の強度および剛性は、弾性層１５３の強度および剛性より大きい。
　弾性層１５３は、例えば、導電布１５３Ａ、導電ウレタンフォーム１５３Ｂおよび導電不織布１５３Ｃを有する。導電布１５３Ａは、支持層１５４に相対しており、支持層１５４と密着性を考慮して選択される。導電不織布１５３Ｃは、単セル１０に相対しており、単セル１０と密着性を考慮して選択される。導電ウレタンフォーム１５３Ｂは、導電布１５３Ａと導電不織布１５３Ｃとの間に位置しており、単セル１０の表面形状（凹凸）に追従して変形することを考慮して選択される。
　図１２は、実施の形態１に係る変形例６を説明するための断面図である。
　図１２に示されるように、積層体１４０を、積層方向Ｓに関して複数のブロック１４１Ａ，１４１Ｂに分割し、かつ、隣接するブロック間に、導電性の弾性部材１４６を配置することが、好ましい。この場合、弾性部材１４６は、略板状であり、ブロック１４１Ａ，１４１Ｂの最上層に位置する単セル１０の表面形状に追従して変形する弾力性を有しており、積層体１４０内部の接触抵抗を低減することが可能である。積層体１４０の分割数は、特に限定されず、例えば、単セル１０の積層数や単セル１０（電極）の面積などを考慮し、適宜設定される。
　図１３は、実施の形態１に係る変形例７を説明するための断面図である。
　図１３に示されるように、隣接する単セル１０間に、導電層７０を配置することが、好ましい。この場合、単セル１０間の接触抵抗を低減することが可能である。
　図１４は、実施の形態１に係る変形例８を説明するための断面図である。
　積層体１４０の上面（一方の面）１４２に対してのみ、大気圧（外部圧力）とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を付与する形態に限定されず、積層体１４０の下面（他方の面）１４４に対しても、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を付与することが可能である。
　この場合、本体部１１０は、図１４に示されるように、可撓性を有する材料から形成された第２蓋部材１７３、および第２カバープレート１７７をさらに有し、セルケース１２０は、底面１２２の代わりに第２開口部１２７を有する。
　第２開口部１２７は、積層体１４０の下面（他方の面）１４４に相対するように位置決めされており、第２蓋部材１７３によって密閉される。第２蓋部材１７３は、第２開口部１２７を密閉したまま変形可能であり、減圧装置１９０によってセルケース１２０の内部が減圧された（セルケース１２０の内部圧力が大気圧よりも低い）場合に変形し、スペーサー１６２と当接して差圧を付与する。つまり、第２蓋部材１７３は、積層体１４０の下面１４４と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されている。
第２カバープレート１７７は、開口部１７９を有しており、第２蓋部材１７３を覆うように配置されて、第２蓋部材１７３をガードする。
　以上のように実施の形態１においては、セルケースの内部を減圧する（セルケースの内部圧力を外部圧力（大気圧）よりも低くする）ことにより、外部圧力とセルケースの内部圧力との差圧に基づく圧力が、密閉を維持した状態で変形した第１蓋部材によって、単セルが積層されている積層体の一方の面に付与される。つまり、単セルが積層されている積層体の押し付け圧力は、差圧に基づく圧力から構成されており、例えば、セルケースの内部を減圧する減圧装置（圧力付与装置）の大型化を伴うことなく、単セル（電極）の面積の増加に応じてトータルの押し付け圧力も増大する。したがって、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供することが可能である。
　積層体の他方の面に、第２蓋部材によって差圧に基づく圧力を付与する場合、積層体の他方の面に相対するセルケースの部位（底面）を省略することが可能である。
　第１蓋部材は、弾性体膜から形成することによって、単純な構成で具現することが可能である。
　弾性体膜は、その表面あるいは内部に、金属層を有する場合、ガスバリヤー性を向上させることが可能である。
　単セルの積層方向と直交する横方向に関し、積層体の移動を制止するストッパーを設ける場合、電池パックが横方向の加振や振動を受けた場合において、積層体に対する影響を抑制することが可能である。
　圧力センサーによって計測された内部圧力が、差圧を考慮して設定される上限値以上になった場合、減圧装置によってセルケースの内部を減圧することによって、セルケースの内部圧力の予期せぬ上昇が防止される一方、良好な押し付け圧力（差圧に基づく圧力）が確保される。
　内部圧力の上限値が、０．２５気圧である場合、十分な押し付け圧力を得ることが可能である。
　内部圧力が、０．１５気圧に設定されている下限値に到達した場合、セルケースの内部の減圧を停止するように構成する場合、内部圧力は、多目的で利用される真空度と同レベルのため、電池パックが搭載される装置において別の用途で利用される減圧装置（真空源）を、電池パックの減圧装置として兼用することが可能である。
　強電タブを、単セルの表面形状に追従して変形する弾力性を有する弾性層と、弾性層の強度および剛性より大きい強度および剛性を有する支持層と、から構成する場合、強電タブと単セルとの接触抵抗を低減することが可能である。
　セルケースの内部圧力を降下させる圧力解放弁を設ける場合、予期せぬ原因によるセルケースの内部圧力の過度の上昇を抑制することが可能である。
　積層体を、積層方向に関して複数のブロックに分割し、隣接するブロック間に、ブロックの表面形状に追従して変形する弾力性を有する略板状の弾性部材を配置する場合、積層体内部の接触抵抗を低減することが可能である。
　正極層の厚さおよび負極層の厚さを１５０μｍ以上とする場合、単セルの高容量化およびエネルギー密度向上を図ることが可能である。
　繊維状物質は、カーボン繊維である場合、良好な電気伝導度を得ることが可能である。
　隣接する単セルの間に配置される導電層を有する場合、単セルの間の接触抵抗を低減することが可能である。
　正極集電体層および／又は記負極集電体層が、導電性フィラーと樹脂とを主に含む樹脂集電体である場合、集電体層の軽量化および内部短絡耐性の向上により、より高容量の活物質を使用することが可能となる。
　電池パックは、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能であり、単セルの電極の面積を増加させて、高エネルギー密度化することが容易であるため、車両の電源として使用する場合、例えば、１回の充電あたりの走行距離を延長させることが可能である。
　次に、実施の形態２を説明する。
　図１５は、実施の形態２に係る電池パックを説明するための断面図、図１６は、図１５に示される第１蓋部材の減圧前の形状を説明するための平面図である。
　セルケース１２０の内部が減圧された（セルケース１２０の内部圧力を大気圧（外部圧力）よりも低くする）場合、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づいて、密閉を維持した状態で変形し、積層体１４０の一方の面と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成される第１蓋部材は、弾性体膜から形成される第１蓋部材１７０によって具現される形態に限定されない。例えば、図１５および図１６に示される第１蓋部材１８０を適用することが可能であり、この場合も、単純な構成で具現される。なお、実施の形態２は、第１蓋部材１８０を除いて実施の形態１の場合と略同一であるため、他の構成の説明は適宜省略する。
　第１蓋部材１８０は、平板状部１８１および伸縮自在部１８２を有する。平板状部１８１は、積層体１４０の上面（一方の面）１４２と略一致する形状を有する。伸縮自在部１８２は、平板状部１８１の外周を取り囲んでおり、セルケース１２０の内部が減圧された場合、伸張することにより、平板状部１８１が積層体１４０の上面１４２と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されている。
　伸縮自在部１８２は、蛇腹構造を有する。この場合、伸縮自在部１８２を単純な構造で具現することが可能である。
　次に、実施の形態２に係る変形例１～３を順次説明する。
　図１７は、実施の形態２に係る変形例１を説明するための断面図である。
　第１蓋部材１８０の伸縮自在部１８２は、第１カバープレート１７６と、セルケース１２０の側壁部１２４の上方端面１２５とによって挟まれ、固定されることで、セルケース１２０の第１開口部１２６を密閉している。そのため、実施の形態１に係る変形例１（図７）の場合と同様に、図１７に示されるように、伸縮自在部１８２の端部が密着するセルケース１２０の側壁部１２４の上方端面１２５を、階段状に構成することが好ましい。
　図１８は、実施の形態２に係る変形例２を説明するための断面図である。
　図１８に示されるように、実施の形態１に係る変形例２（図８）の場合と同様に、横方向Ｌに突出しているストッパー１２９を、セルケース１２０の側壁部１２４に配置し、横方向Ｌに関する積層体１４０の移動を制止することが好ましい。
　図１９は、実施の形態２に係る変形例３を説明するための断面図である。
　実施の形態２においても、実施の形態１に係る変形例８（図１４）の場合と同様に、積層体１４０の下面（他方の面）１４４に対しても、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を付与することが可能である。
　この場合、本体部１１０は、図１９に示されるように、第２蓋部材１８３および第２カバープレート１７７を、さらに有する。第２蓋部材１８３は、平板状部１８４および伸縮自在部１８５を有しており、セルケース１２０の内部が減圧された場合、伸縮自在部１８５が伸張することにより、平板状部１８４が積層体１４０の下面（他方の面）１４４と当接して差圧に基づく圧力を付与することとなる。
　以上のように、実施の形態２においては、平板状部および伸縮自在部を有する単純な構造の第１蓋部材によって、外部圧力（大気圧）とセルケースの内部圧力との差圧に基づく圧力が、単セルが積層されている積層体の一方の面に付与されるため、例えば、セルケースの内部を減圧してセルケースの内部圧力を外部圧力よりも低くする減圧装置（圧力付与装置）の大型化を伴うことなく、単セル（電極）の面積の増加に応じてトータルの押し付け圧力も増大する。したがって、実施の形態２においても、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供することが可能である。
　また、伸縮自在部は、蛇腹構造を有するため、伸縮自在部を単純な構造で具現することが可能である。
　次に、実施の形態３を説明する。
　図２０Ａは、実施の形態３に係る電池パックを説明するための断面図である。図２０Ａにおいては、差圧によって第１蓋部材が変形した状態を示している。図２０Ｂは、第１蓋部材が積層体と当接する範囲と、単セルのうち発電に寄与する部分との関係を、単セルを積層方向から平面視した状態において模式的に示す図である。図２１は、積層体に含まれる単セルの周辺部分がシールされた状態を示す断面図である。
　セルケース１２０の内部が減圧された（セルケース１２０の内部圧力を大気圧（外部圧力）よりも低くする）場合、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づいて、密閉を維持した状態で変形し、積層体１４０の一方の面１４２と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成される第１蓋部材は、弾性体膜から形成される第１蓋部材１７０によって具現される形態（実施の形態１）、平板状部１８１および伸縮自在部１８２を有する第１蓋部材１８０によって具現される形態（実施の形態２）に限定されない。例えば、図２０Ａに示される第１蓋部材２００を適用することが可能であり、この場合も、単純な構成で具現される。実施の形態３では、積層体１４０は、積層されている単セル１０、強電タブ１５０，１５２を有しているが、スペーサー１６０，１６２を配置していない。スペーサー１６０，１６２を廃止することによって、電池パック１００の高さ寸法を小さくすることができる。なお、実施の形態３は、第１蓋部材２００、スペーサー１６０，１６２を除いて実施の形態１、２の場合と略同一であるため、他の構成の説明は省略する。
　第１蓋部材２００は、単層の金属プレートから形成されている。この第１蓋部材２００は、セルケース１２０の内部圧力がセルケース１２０の外部圧力よりも低い場合に弾性変形し、積層体１４０の一方の面１４２と当接して差圧に基づく圧力を、当接した面に付与する。単層の金属プレートから形成することによって、第１蓋部材２００を単純な構造で具現することが可能である。
　図２１に示すように、実施の形態３に係る単セル１０は、外周部分をシールするシール部８０を有している。単セル１０は、直列接続されており、正極集電体層２０と、正極層３０と、セパレーター４０と、負極層５０と、負極集電体層６０と、が順に積層されている。正極層３０および負極層５０の周辺部分は、シール部８０によってシールされている。なお、実施の形態３の単セル１０は、シール部８０を除いて実施の形態１の単セル１０と略同一であるため、他の構成の説明は適宜省略する。
　シール部８０は、正極層３０および負極層５０の周囲をそれぞれ取り囲むように配置されている。シール部８０の形成材料は、絶縁性、シール性、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよい。シール部８０は、例えば、熱可塑性樹脂からなる。具体的には、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂などが用いられ得る。
　積層された単セル１０のうち発電に寄与する部分は、図２１において符号８１によって示されるように、シール部８０が配置された周辺部よりも内側の範囲である。「積層された単セル１０のうち発電に寄与する部分」を、以下単に、発電領域８１ともいう。
　図２０Ａにおいて、符号ｃは、セルケース１２０の内面と積層体１４０の側面との間のクリアランスを示している。符号ｓ１は、積層体１４０の側面からのシール部８０の長さ、換言すれば、積層された単セル１０のうち発電に寄与しない部分の長さを示している。符号Ｒは、Ｒ＝ｃ＋ｓ１であり、セルケース１２０の内面から発電領域８１が始まる位置までの長さを示している。符号Ｓｔは、第１蓋部材２００が、セルケース１２０の内部圧力がセルケース１２０の外部圧力と同じである場合の状態から、減圧によって積層体１４０の一方の面１４２と当接する状態となるまでの、単セル１０の積層方向に沿う第１蓋部材２００の変形量を示している。「単セル１０の積層方向に沿う第１蓋部材２００の変形量」を、以下、ストローク寸法ともいう。符号Ｐｒは、第１蓋部材２００が積層体１４０の一方の面１４２に当接し始める部位を示している。符号ｒは、セルケース１２０の内面からＰｒまでの水平長さを示している。
　図２０Ａおよび図２０Ｂを参照して、第１蓋部材２００が積層体１４０と当接する範囲と、発電領域８１との関係を説明する。図２０Ｂにおいては、第１蓋部材２００が積層体１４０に当接し始める部位Ｐｒを二点鎖線によって示し、発電領域８１を破線によって示している。
　図２０Ｂに示すように、第１蓋部材２００は、単セル１０を積層方向から平面視した状態において、発電領域８１よりも大きい範囲において、積層体１４０の一方の面１４２と当接する。実施の形態３の単セル１０は、外周部分をシールするシール部８０を有し、シール部８０よりも内側が発電領域８１である。したがって、第１蓋部材２００は、シール部８０の少なくとも一部および発電領域８１において、積層体１４０の一方の面１４２と当接している。
　発電領域８１に、第１蓋部材２００が当接している部分と当接していない部分とが存在すると、両者の間では抵抗値が異なるのに起因して、出力電圧値が異なる。その結果、単セル１０の局所的な劣化が生じてしまう。図２０Ａに示すように、符号Ｒ（セルケース１２０の内面から発電領域８１が始まる位置までの長さ）の範囲内において、第１蓋部材２００が積層体１４０の一方の面１４２に当接しているため（Ｒ≧ｒ）、第１蓋部材２００は、発電領域８１に相当する部分を全面にわたって平坦に加圧することができる（均等加圧特性）。したがって、単セル１０の局所的な劣化を抑えることができる。
　第１蓋部材２００は、発電領域８１に相当する部分を平坦に加圧することができる均等加圧特性を満足したうえで、ストローク寸法Ｓｔが大きいことが好ましい。ストローク寸法を大きく設定できることは、積層体１４０の高さ寸法の公差の吸収代が大きいことを意味し、ひいては、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きいことを意味する。単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きくなることによって、単セル１０を製造するときの寸法管理が比較的緩やかになる。これによって、製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。
　図示を省略するが、実施の形態１、２と同様に、実施の形態３も改変できる。たとえば、実施の形態１に係る変形例１（図７）の場合、および実施の形態２に係る変形例１（図１７）の場合と同様に、単層の金属プレートから形成された第１蓋部材２００の端部が密着するセルケース１２０の側壁部１２４の上方端面１２５を、階段状に構成することが好ましい。
　また、実施の形態１に係る変形例２（図８）の場合、および実施の形態２に係る変形例２（図１８）の場合と同様に、横方向Ｌに突出しているストッパー１２９を、セルケース１２０の側壁部１２４に配置し、横方向Ｌに関する積層体１４０の移動を制止することが好ましい。
　また、実施の形態１に係る変形例８（図１４）の場合、および実施の形態２に係る変形例３（図１９）の場合と同様に、積層体１４０の下面（他方の面）１４４に対しても、大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を付与することが可能である。
　この場合、本体部１１０は、第２蓋部材および第２カバープレート１７７を、さらに有する（図１４、図１９を参照）。第２蓋部材は、第１蓋部材２００と同様に、単層の金属プレートから形成されている。この第２蓋部材は、セルケース１２０の内部圧力がセルケース１２０の外部圧力よりも低い場合に弾性変形し、積層体１４０の下面（他方の面）１４４と当接して差圧に基づく圧力を付与することとなる。
　以上のように、実施の形態３においては、単層の金属プレートから形成された単純な構造の第１蓋部材によって、外部圧力（大気圧）とセルケースの内部圧力との差圧に基づく圧力が、単セルが積層されている積層体の一方の面に付与されるため、例えば、セルケースの内部を減圧してセルケースの内部圧力を外部圧力よりも低くする減圧装置（圧力付与装置）の大型化を伴うことなく、単セル（電極）の面積の増加に応じてトータルの押し付け圧力も増大する。したがって、実施の形態３においても、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供することが可能である。
　また、第１蓋部材は、単セルを積層方向から平面視した状態において、積層された単セルのうち発電に寄与する部分よりも大きい範囲において、積層体の一方の面と当接する。このように構成することによって、発電に寄与する部分を全面にわたって平坦に加圧することができ、単セルに局所的な劣化が生じることを抑制できる。
　単セルは、外周部分をシールするシール部を有し、シール部よりも内側が発電に寄与する部分である。第１蓋部材は、シール部の少なくとも一部および発電に寄与する部分において、積層体の一方の面と当接する。このように構成することによって、シール部を有する単セルの場合において、発電に寄与する部分を全面にわたって平坦に加圧することができ、単セルに局所的な劣化が生じることを抑制できる。
　なお、実施の形態１、２に関する図３および図１５に明らかに示されるように、第１蓋部材１７０、１８０は、積層体１４０の端部から、一方の面１４２と当接する。したがって、実施の形態１、２の第１蓋部材１７０、１８０も、単セルを積層方向から平面視した状態において、積層された単セルのうち発電に寄与する部分よりも大きい範囲において、積層体１４０の一方の面１４２と当接している。このため、実施の形態１、２においても、発電に寄与する部分を全面にわたって平坦に加圧することができ、単セルに局所的な劣化が生じることを抑制できる。
　次に、第１蓋部材の材質や肉厚の選択について説明する。
　第１蓋部材の材質や肉厚を選択する場合には、まず、圧力リーク量が少なく、差圧を維持する真空保持性に優れていることを考慮する必要である。さらに、上述したように、第１蓋部材は、発電領域に相当する部分を平坦に加圧することができる均等加圧特性を満足したうえで、ストローク寸法を大きく設定できることを考慮する必要がある。
　第１蓋部材の材質や肉厚を選択するために行った実験を説明する。
　図２２は、第１蓋部材の材質や肉厚を選択するために行った実験装置を示す概略構成図である。
　実験装置２１０は、収容空間２１１を有する箱形状の下ケース２１２と、下ケース２１２の上部に固定される枠形状の上ケース２１３と、下ケース２１２の収容空間２１１に収容されるプレート体２１４とを有する。第１蓋部材用のテストピース２１５は、その周囲が下ケース２１２と上ケース２１３との間に挟持され固定される。下ケース２１２の側壁に、排気用コネクタ２１６が気密的に取り付けられている。排気用コネクタ２１６は真空ポンプ２１７に接続されている。真空ポンプ２１７は、下ケース２１２の内部の空気を排気して、下ケース２１２の内部を減圧にする。下ケース２１２は、セルケース１２０を模したものであり、収容空間２１１の寸法（図中左右方向の長さ寸法Ｌ１、紙面に直交する方向の幅寸法）は、セルケース１２０の寸法と同じである。プレート体２１４の長さおよび幅は、積層体１４０の寸法と同じである。プレート体２１４は、複数のアクリルプレートを積層することによって形成されている。プレート体２１４は、アクリルプレートの積層枚数を変えることによって、高さ寸法を変えることができる。プレート体２１４の高さは、下ケース２１２の高さと同じ高さから、所定寸法低くすることができる。つまり、アクリルプレートの積層枚数を変えることによって、減圧時におけるテストピース２１５の変形量であるストローク寸法を設定することができる。ストローク寸法は、０．５ｍｍから１０ｍｍまで、０．５ｍｍピッチにて設定可能である。
　図２２において、符号ｃは、セルケース１２０の内面と積層体１４０の側面との間のクリアランスに相当し、５ｍｍに設定した。符号ｓ１は、積層体１４０の側面からのシール部８０の長さ、換言すれば、積層された単セル１０のうち発電に寄与しない部分の長さに相当し、１０ｍｍに設定した。符号Ｒは、Ｒ＝ｃ＋ｓであり、セルケース１２０の内面から発電領域８１が始まる位置までの長さに相当し、Ｒ＝１５ｍｍに設定した。符号Ｓｔは、減圧時におけるテストピース２１５の変形量であるストローク寸法を示している。符号Ｐｒは、テストピース２１５がプレート体２１４の上面に当接し始める部位を示している。符号ｒは、下ケース２１２の内側面からＰｒまでの水平長さを示している。
　以下の表１に示すように、第１蓋部材用のテストピース２１５として、単層の金属プレートから形成したテストピース２１５（実施の形態３の図２０Ａを参照）、および多層構造を有する弾性体膜から形成したテストピース２１５を準備した（実施の形態１の変形例４の図１０を参照）。
　単層の金属プレートから形成したテストピース２１５として、具体的に、引張り強さが５２０Ｎ／ｍｍ２のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）から形成した肉厚が０．３ｍｍのテストピース２１５、引張り強さが１１０Ｎ／ｍｍ２のアルミニウム材（Ａ１０５０－Ｈ２４）から形成した肉厚が０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍのテストピース２１５を準備した。
　多層構造を有する弾性体膜から形成したテストピース２１５として、基材の両側に弾性体層を配置したラミネート材を準備した。基材は、引張り強さが１１０Ｎ／ｍｍ２のアルミニウム材から形成されており、弾性体層は、ＰＥＴ、ナイロン、ＰＰ材から形成されている。ラミネート材の全体として、引張り強さが７０Ｎ／ｍｍ２、肉厚が０．１８ｍｍのテストピース２１５を準備した。
　上述したように、単セル１０の局所的な劣化を抑えるためには、図２２の符号Ｒ（セルケース１２０の内面から発電領域８１が始まる位置までの長さ）の範囲内において、第１蓋部材が積層体１４０の一方の面１４２に当接することが必要である。そして、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代を大きくするために、均等加圧特性を満足した条件のもとで、ストローク寸法の最大値が大きいことが好ましい。
　テストピース２１５の真空保持性、および均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法の最大値は、次のようにして試験した。
　まず、ストローク寸法を０．５ｍｍに設定したプレート体２１４を下ケース２１２に収容し、テストピース２１５を固定した後、下ケース２１２の内部を－９０ｋＰａ　Ｇａｕｇｅまで減圧する。その状態を５分間維持し、圧力リーク量（ｋＰａ／ｍｉｎ）を測定する。下ケース２１２の内側面からＰｒまでの水平長さｒをスケールを用いて計測する。テストピース２１５がプレート体２１４の上面に当接している範囲については、テストピース２１５がプレート体２１４の上面に当接していることを確認した。
　圧力リーク量がしきい値０．０６ｋＰａ／ｍｉｎ未満の場合には、真空保持性を「ＯＫ」とした。しきい値以上の場合には、リークが発生したと判断し、真空保持性を「ＮＧ」とした。計測した水平長さｒがＲ（＝１５ｍｍ）以下の場合には、均等加圧特性を「ＯＫ」とした。計測した水平長さｒがＲ（＝１５ｍｍ）を越える場合には、均等加圧特性を「ＮＧ」とした。
　真空保持性または均等加圧特性が「ＯＫ」であれば、下ケース２１２の内部を大気圧に開放し、ストローク寸法を１ｍｍに設定（０．５ｍｍ増加）したプレート体２１４を下ケース２１２に収容し、テストピース２１５を固定した後、下ケース２１２の内部を－９０ｋＰａ　Ｇａｕｇｅまで減圧する。その状態を５分間維持し、上記しきい値に基づいて真空保持性の良否を判定した。水平長さｒをスケールを用いて計測し、上記のＲの値に基づいて均等加圧特性の良否を判定した。
　真空保持性が「ＮＧ」となるまで、ストローク寸法を０．５ｍｍずつ増やしながら、真空保持性についての試験を繰り返した。これと同時に、均等加圧特性が「ＮＧ」となるまで、均等加圧特性についての試験を繰り返した。表１には、真空保持性が「ＮＧ」となったときのストローク寸法を記載した。また、表１には、均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法の最大値を記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　製品条件として、たとえば、真空保持性については「ストローク寸法が少なくとも６ｍｍにおいて真空保持性が「ＯＫ」であること」が要求され、均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法の最大値については「１ｍｍを超えること」が要求される。
　ストローク寸法の最大値が１ｍｍを超える場合には、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きく、単セル１０の製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。一方、ストローク寸法の最大値が１ｍｍ以下の場合には、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が小さすぎるため、単セル１０の製造の容易化や製品歩留まりの向上を図ることができなくなる。また、ストローク寸法が少なくとも６ｍｍにおいて真空保持性が「ＯＫ」である場合には、気密性を比較的長期にわたって維持することができる。ストローク寸法が６ｍｍにおいて真空保持性が「ＮＧ」である場合には、減圧操作の頻度が多くなるため好ましくない。
　表１における総合判定の欄の「○」は、真空保持性、および均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法の最大値がともに製品条件を満たすことを示している。総合判定の欄の「×」は、真空保持性、および均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法の最大値の少なくとも一方が製品条件を満たしていないことを示している。
　表１に示した結果を参照して、第１蓋部材を単層の金属プレートから形成する場合には（実施の形態３の図２０Ａを参照）、引張り強さが１１０Ｎ／ｍｍ２のアルミニウム材（Ａ１０５０－Ｈ２４）から形成されており、肉厚が０．１５ｍｍから０．２ｍｍを選定できることがわかった。
　上記の単層の金属プレートから形成した第１蓋部材によれば、まず、圧力リーク量が少なく、差圧を維持する真空保持性に優れている。これによって、外部圧力とセルケースの内部圧力との差圧による第１蓋部材の弾性変形を安定して維持することができる。さらに、均等加圧特性を満足した条件のもとでのストローク寸法を大きくとることができる。これによって、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きくなり、単セル１０を製造するときの寸法管理が比較的緩やかになる。この結果、製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。
　また、第１蓋部材を多層構造を有する弾性体膜から形成する場合には（実施の形態１の変形例４の図１０を参照）、弾性体膜は、基材の両側に弾性体層を配置したラミネート材であって、引張り強さが７０Ｎ／ｍｍ２、肉厚が０．１８ｍｍであるラミネート材を選定できることがわかった。
　上記のラミネート材から形成した第１蓋部材によれば、上述したのと同様に、外部圧力とセルケースの内部圧力との差圧による第１蓋部材の弾性変形を安定して維持することができる。さらに、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きくなり、製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。
　以上説明したように、第１蓋部材は、セルケースの内部圧力がセルケースの外部圧力と同じである場合の状態から、積層方向に少なくとも１ｍｍを超えて変形した状態において、積層体の一方の面と当接することが好ましい。このように構成することによって、第１蓋部材は、発電領域８１に相当する部分を全面にわたって平坦に加圧する条件を満たしながら、単セル１０の積層方向に沿う変形量（ストローク寸法）を大きくとることができる。これによって、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きくなり、単セル１０を製造するときの寸法管理が比較的緩やかになる。この結果、製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。
　第１蓋部材は、引張り強さが７０～１１０Ｎ／ｍｍ２、肉厚が０．１５～０．２ｍｍであることが好ましい。このように構成した第１蓋部材によれば、まず、圧力リーク量が少なく、差圧を維持する真空保持性に優れている。これによって、外部圧力とセルケースの内部圧力との差圧による第１蓋部材の弾性変形を安定して維持することができる。さらに、発電領域８１に相当する部分を全面にわたって平坦に加圧する条件を満たしながら、単セル１０の積層方向に沿う変形量（ストローク寸法）を大きくとることができる。これによって、単セル１０の厚み寸法の公差の吸収代が大きくなり、単セル１０を製造するときの寸法管理が比較的緩やかになる。この結果、製造が比較的容易になり、製品歩留まりの向上に寄与できる。
　次に、実施の形態４を説明する。
　図２３は、実施の形態４に係る電池パックを説明するための断面図である。図２３においては、差圧によって第１蓋部材が変形した状態を示している。
　外部圧力としての大気圧とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を、積層体１４０に付与する形態に限定されない。大気圧よりも高い外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を、積層体１４０に付与することが可能である。
　この場合、第１カバープレートに代えて、封止プレート２２０が第１蓋部材２００を覆うように配置されている。封止プレート２２０は、例えば、アルミニウム等の良好な剛性を有する軽量の材料から構成される。封止プレート２２０および第１蓋部材２００は、ビス等の締結部材を利用してセルケース１２０に固定されている。締結部材は、電池パック１００を車両１９８に搭載するために使用される締結部材として兼用することも可能である。なお、実施の形態４は、封止プレート２２０を除いて実施の形態３の場合と略同一であるため、他の構成の説明は省略する。
　封止プレート２２０と第１蓋部材２００との間の空間２２１は密閉されている。封止プレート２２０に、給気用コネクタ２２２が気密的に取り付けられている。給気用コネクタ２２２は、大気圧よりも高い圧力の空気を吐出するポンプ２２３に接続されている。封止プレート２２０と第１蓋部材２００との間の空間２２１にポンプ２２３から給気することによって、第１蓋部材２００には、大気圧よりも高い外部圧力が作用する。したがって、第１蓋部材２００は、大気圧よりも高い外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を、積層体１４０に付与することができる。
　図示を省略するが、実施の形態１に係る変形例８（図１４）の場合、および実施の形態２に係る変形例３（図１９）の場合と同様に、積層体１４０の下面（他方の面）１４４に対しても、大気圧よりも高い外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧に基づく圧力を付与することが可能である。
　この場合、本体部１１０は、第２蓋部材および封止プレート２２０を、さらに有する。第２蓋部材は、第１蓋部材２００と同様に、単層の金属プレートから形成されている。封止プレート２２０と第２蓋部材との間の空間にポンプ２２３から給気することによって、第２蓋部材には、大気圧よりも高い外部圧力が作用する。したがって、第２蓋部材は、大気圧よりも高い外部圧力とセルケース１２０の内部圧力との差圧によって弾性変形し、積層体１４０の下面（他方の面）１４４と当接して差圧に基づく圧力を付与することとなる。
　以上のように、実施の形態４においては、大気圧よりも高い外部圧力を給気し、セルケースの内部を減圧する（セルケースの内部圧力を大気圧よりも低くする）ことにより、大気圧よりも高い外部圧力とセルケースの内部圧力との差圧に基づく圧力が、密閉を維持した状態で変形した第１蓋部材によって、単セルが積層されている積層体の一方の面に付与される。つまり、単セルが積層されている積層体の押し付け圧力は、差圧に基づく圧力から構成されており、単セル（電極）の面積の増加に応じてトータルの押し付け圧力も増大する。したがって、電極の面積が大きい場合であっても、単セルが積層されている積層体に適切な押し付け圧力を容易に付与することが可能である電池パックを提供することが可能である。
　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、実施の形態１に係る変形例１～８を適宜組み合わせて、実施の形態１に適用したり、実施の形態２に係る変形例１～３および実施の形態１に係る変形例３～７を適宜組み合わせて、実施の形態２に適用したりすることも可能である。また、実施の形態１～４、および実施の形態１～４に係る変形例を適宜組み合わせた実施の形態とすることも可能である。
　本出願は、２０１６年３月１０日に出願された日本特許出願番号２０１６－４７６０９号、および２０１７年３月８日に出願された日本特許出願番号２０１７－４３５７８号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
１０　単セル、
２０　正極集電体層、
３０　正極層、
３２　正極活物質粒子、
３３　被覆層、
３４　被覆用樹脂、
３５　導電助剤、
３８　繊維状物質、
４０　セパレーター、
５０　負極層、
５２　負極活物質粒子、
５３　被覆層、
５４　被覆用樹脂、
５５　導電助剤、
５８　繊維状物質、
６０　負極集電体層、
７０　導電層、
８０　シール部、
８１　発電領域（積層された単セルのうち発電に寄与する部分）、
１００　電池パック、
１１０　本体部、
１２０　セルケース、
１２２　底面、
１２４　側壁部、
１２５　上方端面、
１２６，１２７　開口部、
１２８　絶縁フィルム層、
１２９　ストッパー、
１３０，１３２　強電用コネクタ、
１３４　排気用コネクタ、
１３６　圧力解放弁、
１３８　圧力センサー、
１４０　積層体、
１４１Ａ，１４１Ｂ　ブロック、
１４２　上面（一方の面）、
１４４　下面（他方の面）、
１４６　弾性部材、
１５０，１５２　強電タブ、
１５３　弾性層、
１５３Ａ　導電布、
１５３Ｂ　導電ウレタンフォーム、
１５３Ｃ　導電不織布、
１５４　支持層、
１６０，１６２　スペーサー、
１７０　第１蓋部材、
１７１　弾性体膜、
１７２　金属層、
１７３　第２蓋部材、
１７６　第１カバープレート、
１７８　開口部、
１７７　第２カバープレート、
１７９　開口部、
１８０　第１蓋部材、
１８１　平板状部、
１８２　伸縮自在部、
１８３　第２蓋部材、
１８４　平板状部、
１８５　伸縮自在部、
１９０　減圧装置、
１９４　制御部、
１９８　車両、
２００　第１蓋部材、
２１０　実験装置、
２１１　収容空間、
２１２　下ケース、
２１３　上ケース、
２１４　プレート体、
２１５　第１蓋部材用のテストピース、
２１６　排気用コネクタ、
２１７　真空ポンプ、
２２０　封止プレート、
２２１　空間、
２２２　給気用コネクタ、
２２３　ポンプ、
Ｌ　横方向、
Ｓ　積層方向。

Claims (22)

  1. 　単セルが積層されている積層体と、
    　剛性を有する材料から形成され、第１開口部を有しかつ前記積層体が配置されるセルケースと、
    　可撓性を有する材料から形成され、前記第１開口部を密閉する第１蓋部材と、を有し、
    　前記第１開口部は、前記単セルの積層方向に関する前記積層体の一方の面に相対するように位置決めされており、
    　前記第１蓋部材は、
    　前記第１開口部を密閉したまま変形可能であり、
    　前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力と同じである場合において前記積層体の前記一方の面から離間しているように位置決めされており、
    　前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力よりも低い場合に変形し、前記積層体の前記一方の面と当接し、前記セルケースの内部圧力と前記セルケースの外部圧力との差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されている
    　ことを特徴とする電池パック。
  2. 　可撓性を有する材料から形成された第２蓋部材をさらに有し、
    　前記セルケースは、第２開口部を有し、
    　前記第２蓋部材は、前記第２開口部を密閉し、
    　前記第２開口部は、前記単セルの積層方向に関する前記積層体の他方の面に相対するように位置決めされており、
    　前記第２蓋部材は、
    　前記第２開口部を密閉したまま変形可能であり、
    　前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力と同じである場合において前記積層体の前記他方の面から離間しているように位置決めされており、
    　前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力よりも低い場合に変形し、前記積層体の前記他方の面と当接し、前記セルケースの内部圧力と前記セルケースの外部圧力との差圧に基づく圧力を、当接した面に付与するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  3. 　前記第１蓋部材は、前記単セルを前記積層方向から平面視した状態において、積層された前記単セルのうち発電に寄与する部分よりも大きい範囲において、前記積層体の前記一方の面と当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
  4. 　前記単セルは、外周部分をシールするシール部を有し、前記シール部よりも内側が前記発電に寄与する部分であり、
    　前記第１蓋部材は、前記シール部の少なくとも一部および前記発電に寄与する部分において、前記積層体の前記一方の面と当接することを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
  5. 　前記第１蓋部材は、前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力と同じである場合の状態から、前記積層方向に少なくとも１ｍｍを超えて変形した状態において、前記積層体の前記一方の面と当接することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電池パック。
  6. 　前記第１蓋部材は、引張り強さが７０～１１０Ｎ／ｍｍ２、肉厚が０．１５～０．２ｍｍであることを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載の電池パック。
  7. 　前記第１蓋部材は、弾性体膜から形成されており、前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力よりも低い場合に弾性変形し、前記積層体の前記一方の面と当接して前記差圧に基づく圧力を、前記当接した面に付与することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  8. 　前記弾性体膜は、多層構造を有しており、前記弾性体膜の表面あるいは内部に金属層を有することを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
  9. 　前記第１蓋部材は、前記積層体の一方の面と略一致する形状を有する平板状部と、前記平板状部の外周を取り囲んでいる伸縮自在部と、を有し、
    　前記伸縮自在部は、前記セルケースの内部圧力が前記セルケースの外部圧力よりも低い場合に伸張することにより、前記平板状部が前記積層体の前記一方の面と当接して前記差圧に基づく圧力を、前記当接した面に付与することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  10. 　前記伸縮自在部は、蛇腹構造を有することを特徴とする請求項９に記載の電池パック。
  11. 　前記積層方向と直交する横方向に関し、前記積層体の移動を制止するストッパーを、さらに有することを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池パック。
  12. 　前記セルケースの前記内部圧力を計測する圧力センサーと、
    　前記圧力センサーによって計測された前記内部圧力が上限値以上になった場合、前記セルケースの内部を減圧するように構成された減圧装置と、を有し、
    　前記上限値は、前記差圧を考慮して設定されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池パック。
  13. 　前記上限値は、０．２５気圧に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の電池パック。
  14. 　前記減圧装置は、前記圧力センサーによって計測された前記内部圧力が下限値に到達した場合、前記セルケースの内部の減圧を停止するように構成されており、
    　前記下限値は、０．１５気圧に設定されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の電池パック。
  15. 　積層された前記単セルから電流を取り出すための略板状の強電タブを、さらに有し、
    　前記強電タブは、弾性層と、前記弾性層の一方の面に配置される支持層と、から構成される２層構造を有し、
    　前記弾性層の他方の面は、前記単セルに相対するように位置決めされ、かつ、前記単セルの表面形状に追従して変形する弾力性を有し、
    　前記支持層の強度および剛性は、前記弾性層の強度および剛性より大きいことを特徴とする請求項１～１４のいずれか１項に記載の電池パック。
  16. 　前記セルケースの前記内部圧力を降下させる圧力解放弁を、さらに有することを特徴とする請求項１～１５のいずれか１項に記載の電池パック。
  17. 　前記積層体は、前記積層方向に関して複数のブロックに分割されており、
    　隣接する前記ブロック間には、前記ブロックの表面形状に追従して変形する弾力性を有する略板状の弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池パック。
  18. 　前記単セルは、正極集電体層と、正極層と、セパレーターと、負極層と、負極集電体層とが順に積層されて構成されており、
    　前記正極層の厚さおよび前記負極層の厚さは、１５０μｍ以上であり、
    　前記正極層は、正極活物質粒子および繊維状物質を含んでおり、
    　前記負極層は、負極活物質粒子および繊維状物質を含んでおり、
    　前記正極活物質粒子の表面の少なくとも一部および／又は前記負極活物質粒子の表面の少なくとも一部は、導電助剤と被覆用樹脂とから構成される被覆層を有することを特徴とする請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池パック。
  19. 　前記繊維状物質は、カーボン繊維であることを特徴とする請求項１８に記載の電池パック。
  20. 　隣接する前記単セルの間に配置される導電層を、さらに有することを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の電池パック。
  21. 　前記正極集電体層および／又は前記負極集電体層は、導電性フィラーと樹脂とを主に含む樹脂集電体であることを特徴とする請求項１８～２０のいずれか１項に記載の電池パック。
  22. 　請求項１～２１のいずれか１項に記載の電池パックを、電源として有することを特徴とする車両。
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