WO2019186969A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2019186969A1
WO2019186969A1 PCT/JP2018/013460 JP2018013460W WO2019186969A1 WO 2019186969 A1 WO2019186969 A1 WO 2019186969A1 JP 2018013460 W JP2018013460 W JP 2018013460W WO 2019186969 A1 WO2019186969 A1 WO 2019186969A1
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WO
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battery
negative electrode
positive electrode
exterior
battery pack
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Application number
PCT/JP2018/013460
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English (en)
French (fr)
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怜 和田
黒川　健也
敦美 近藤
殿城　賢三
貴志 榎本
Original Assignee
株式会社 東芝
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Publication date
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
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    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery pack.
  • Batteries such as a primary battery and a secondary battery generally include an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, and an exterior member that houses the electrode group.
  • an exterior member that can be thinned and improved in flexibility and excellent in reliability and a battery pack that combines the battery have been developed.
  • the battery of the present embodiment includes a first rectangular box-shaped exterior portion including a bottom surface and four side surfaces and having a flange portion in the opening, and a rectangular second shape.
  • An exterior member that includes an exterior part, the flange of the first exterior part and the second exterior part are welded to form a space, an electrode group that is accommodated in the space, and a first of the side surfaces.
  • a plurality of batteries having a positive electrode terminal provided on a side surface of the first electrode and a negative electrode terminal provided on a second side surface facing the first side surface of the side surfaces, and stacked in a direction perpendicular to the second exterior portion Embedded in the restraining member, a pair of restraining members that abut against and restrain the first side surface and the second side surface of the plurality of batteries, a long coupling member that couples the pair of restraining members, and , Connected to the positive terminal and the negative terminal, the positive terminal and It has a conductive member which absorbs the positional tolerance of the fine the negative terminal, the.
  • the perspective view of the battery pack which concerns on 1st embodiment The disassembled perspective view of the battery pack which concerns on 1st embodiment.
  • the perspective view of the battery which concerns on 1st embodiment The perspective view which shows the state which expanded the electrode group which concerns on 1st embodiment partially.
  • the perspective view of the restraint member concerning a first embodiment The perspective view of the restraint member concerning a first embodiment.
  • the partial expanded sectional view of the battery pack which concerns on 1st embodiment.
  • the partial expanded sectional view of the battery pack which concerns on 1st embodiment.
  • the perspective view of the battery pack which concerns on 2nd embodiment.
  • the perspective view of the restraint member which concerns on 2nd embodiment The perspective view of the connection member which concerns on 2nd embodiment.
  • the perspective view of the battery which concerns on 3rd embodiment The perspective view of the battery which concerns on 3rd embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack 50 according to the embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack 50 according to the embodiment.
  • the battery pack 50 includes a plurality of batteries 100, a pair of restraining members 21 that restrain the batteries 100 from both sides, and a long connecting member 61 that connects the restraining members.
  • the battery pack 50 will be described in detail later.
  • the battery 100 is a nonaqueous electrolyte battery, for example.
  • the battery 100 includes an exterior member 1, an electrode group (not shown), a positive electrode terminal 3, a negative electrode terminal 4, and a non-aqueous electrolyte (not shown).
  • the exterior member 1 includes a first exterior part 5 and a second exterior part 6.
  • the 1st exterior part 5 is a square tube container with a bottom, contains a bottom face and four side surfaces, and has the flange part 5b in an opening part (not shown).
  • the 1st exterior part 5 consists of stainless steel substantially, for example, or consists of nickel plating steel substantially.
  • the 1st exterior part 5 is made from stainless steel
  • the 1st exterior part 5 is produced by shallow drawing, for example from a stainless steel plate.
  • the first exterior part has a surface having the maximum area, a long side wall and a short side wall connected to the surface, and connects the short side wall and the bottom part of the first exterior part 5.
  • a recess projecting inward is provided near the center of the corner, and the bottom of the recess is an inclined surface 5d.
  • the first exterior part 5 has a depth shorter than the long side length when the opening is substantially rectangular.
  • the more preferable first exterior portion 5 has a depth shorter than the short side length when the opening is substantially rectangular.
  • the second exterior part 6 is a rectangular plate made of stainless steel or substantially made of nickel-plated steel.
  • An electrode group (not shown) is accommodated in a space formed by welding the flange portion 5 b of the first exterior portion 5 to the four sides of the second exterior portion 6.
  • resistance seam welding is used. Resistance seam welding can achieve high hermeticity and heat resistance at a lower cost than laser welding.
  • the electrode group 2 has a flat shape, and includes a positive electrode 7, a negative electrode 8, and a separator 9 disposed between the positive electrode 7 and the negative electrode 8.
  • the positive electrode 7 has a strip-shaped positive electrode current collector made of, for example, a foil, and this positive electrode current collector includes a positive electrode current collecting tab 7a having one end parallel to the long side of the positive electrode current collector, and at least a positive electrode current collector. And a positive electrode material layer (positive electrode active material-containing layer) 7b formed on the positive electrode current collector excluding the portion of the tab 7a.
  • the negative electrode 8 has a strip-shaped negative electrode current collector made of, for example, a foil, and the negative electrode current collector includes a negative electrode current collecting tab 8a having one end parallel to the long side of the negative electrode current collector, and at least the negative electrode A negative electrode material layer (negative electrode active material-containing layer) 8b formed on the negative electrode current collector, excluding the portion of the current collecting tab 8a.
  • the positive electrode material layer 7 b of the positive electrode 7 and the negative electrode material layer 8 b of the negative electrode 8 are opposed to each other through the separator 9, and the positive electrode current collecting tab 7 a is disposed on one side of the winding shaft more than the negative electrode 8 and the separator 9.
  • the positive electrode 7, the separator 9, and the negative electrode 8 are wound in a flat shape so that the negative electrode current collecting tab 8a protrudes from the positive electrode 7 and the separator 9 on the other side. Therefore, in the electrode group 2, the positive electrode current collecting tab 7a wound in a flat spiral shape is located on the first end surface perpendicular to the winding axis. Moreover, the negative electrode current collection tab 8a wound by the flat spiral shape is located in the 2nd end surface perpendicular
  • the electrode group 2 holds a nonaqueous electrolyte (not shown).
  • the positive current collecting tab 7a is brought into close contact with each other with a portion (near the center) excluding the curved portions at both ends thereof, and is integrated by, for example, ultrasonic welding.
  • the positive current collecting tab 7 a is electrically connected to the positive terminal 3.
  • the negative electrode current collecting tabs 8a are in close contact with each other with the portions (near the center) excluding the curved portions at both ends thereof, and are integrated by, for example, ultrasonic welding.
  • the negative electrode current collecting tab 8 a is electrically connected to the negative electrode terminal 4.
  • the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are provided so as to protrude outward from the inclined surface 5d.
  • the side surface from which the positive electrode terminal 3 protrudes is referred to as a first side surface 5a
  • the side surface from which the negative electrode terminal 4 protrudes is referred to as a second side surface 5c.
  • the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 are electrically connected to the positive electrode current collecting tab 7a and the negative electrode current collecting tab 8a accommodated in the exterior member 1 through a through hole (not shown) provided in the inclined surface 5d. It is connected.
  • FIG. 1 A battery pack using a plurality of the batteries 100 described above is shown in FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the restraining member 21, and FIG. 6 is a perspective view of the restraining member 21 seen from an angle different from that in FIG.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of a portion where the restraining member 21 is in contact with the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 of the battery 100.
  • the restraining member 21 has a battery 100 inserted therein, and a plurality of accommodating portions 21 c for accommodating end portions of the battery 100 are formed in the stacking direction of the batteries 100. Further, tightening portions 21 a are formed at the four corners of the restraining member 21 so as to protrude outward.
  • the tightening portion 21a is formed with a bolt hole 21b so that a connecting member 61 described later can be fixed.
  • the accommodating portion 21c is formed to be substantially the same as the length of the battery 100 in the short direction (Y-axis direction) of the battery 100 and the thickness direction (Z-axis direction) of the battery 100. Furthermore, the accommodating portion 21c is formed with a plurality of spring portions 21d at intervals in the short side direction (Y-axis direction) of the battery 100.
  • the spring portion 21 d has a protrusion having a shape that interferes with the first exterior portion 5 of the battery 100 in a state where the battery 100 is accommodated in the accommodation portion 21 c.
  • the spring portion 21 d is illustrated so as to overlap with the first exterior portion 5 of the battery 100, but actually, the spring portion 21 d interferes with the first exterior portion 5 and elastically deforms, so that the Z-axis direction upwards It is in a state of warping. Therefore, a force that presses the first exterior part 5 of the battery 100 in the Z-axis direction with a constant load is applied by the elastic force of the spring part 21d.
  • the shape of the spring portion 21d is preferably formed so as to have sufficient elastic force so that the battery 100 does not move with respect to vibration acceleration applied to the battery pack 50.
  • FIG. 6 is a perspective view seen from the side of the restraining member 21 that does not include the accommodating portion 21c. As shown in FIG. 6, a plurality of conductive members 31 are embedded in the restraining member 21.
  • the conductive member 31 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of the conductive member 31.
  • the conductive member 31 is electrically connected to the positive terminal 3 and the negative terminal 4 of the battery 100, for example, by laser welding.
  • the conductive member 31 is made of aluminum or copper having a small electric resistance.
  • A1050-O having a small electric resistance is used.
  • DMS-1 which has an electrical resistance close to that of pure aluminum.
  • the conductive member 31 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes two thin portions 31b and a position tolerance absorbing portion 31c. Further, a protrusion 31 a is formed on the peripheral edge of the conductive member 31. When the conductive member 31 is embedded in the restraining member 21 by the projecting portion 31 a, the projecting portion 31 a physically engages with the restraining member 21, so that the conductive member 31 can be more strongly fixed to the restraining member 21.
  • the conductive member 31 will be described in more detail.
  • two thin portions 31b are formed in parallel, and the interval is substantially the same as the interval between the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 of the battery 100 adjacent to each other in the stacking direction when the battery 100 is inserted into the restraining member 21. It is.
  • the position tolerance absorbing portion 31c is formed in the conductive member 31, and one thin portion 31b of the thin portions 31b provided in the conductive member 31 is formed in the position tolerance absorbing portion 31c.
  • the structure of the position tolerance absorbing portion 31c will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. As shown in FIG. 7, the position tolerance absorbing portion 31 c has a shape that interferes with the electrode of the battery 100.
  • Elastic force works in the opposite direction. Thereby, possibility that a clearance gap will arise between the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4, and the thin part 31b which is a welding part can be reduced.
  • the position tolerance absorbing portion 31c is preferably formed so as to obtain a reaction force capable of contacting the positive electrode terminal 3 and the negative electrode terminal 4 of the battery 100 to such an extent that poor welding does not occur in all the batteries. .
  • the restraining member 21 is restrained by abutting against the first side surface 5a and the second side surface 5c of the battery 100. Therefore, both the positive electrode terminal 3 provided on the first side surface 5a and the negative electrode terminal 4 provided on the second side surface are in contact with the conductive member 31 embedded in the opposing restraining member.
  • the thin portion 31b of the conductive member 31 that contacts the positive electrode terminal 3 provided on the first side surface 5a is formed in the position tolerance absorbing portion 31c.
  • the thin portion 31b of the conductive member 31 that is in contact with the negative electrode terminal 4 provided on the second side surface 5c is not formed in the position tolerance absorbing portion 31c. That is, when paying attention to one battery 100, the thin part 31b in contact with either the positive electrode terminal 3 or the negative electrode terminal 4 has a position tolerance absorbing function, and the other thin part 31b does not have. Thereby, welding defect can be reduced, maintaining the intensity
  • a space for accommodating the electronic circuit board 41 is provided on the side (outside) of the restraining member 21 that does not face the battery 100.
  • the electronic circuit board 41 is fastened to a board fixing insert nut 32 formed on the restraining member 21 by using a screw hole formed on the peripheral edge of the electronic circuit board 41.
  • the electronic circuit board 41 is connected to, for example, the conductive member 31 and a temperature sensor, and monitors the voltage and temperature of the battery 100, detects overcharge during charge / discharge, detects overdischarge, and maintains a voltage balance between cells. It has a function to do.
  • the electronic circuit board 41 installed in the battery pack 50 can communicate with the electronic circuit board 41 of another battery pack 50 by connecting a cable or the like to the connector component 42.
  • the electronic circuit board 41 is provided with a cover 51 in order to protect it from external dust and the like.
  • the cover 51 is fixed to the restraining member 21 so as to cover the space for accommodating the electronic circuit board 41.
  • the screw 51 is fixed to the nut 62 formed on the restraining member 21 by using a screw hole formed on the peripheral edge of the cover 51.
  • the connecting member 61 is long, and is threaded at one end, and a hexagonal or hexagonal socket head is formed at the other end. As shown in FIGS. 1 and 2, the threaded end of the connecting member 61 is passed through the bolt hole 21 b provided in the tightening portion 21 a formed on the peripheral edge of the restraining member 21. Thereafter, the pair of restraining members 21 are fixed to each other by tightening the nut 62 with respect to the screw formed at one end of the connecting member 61. As well shown in FIG. 6, the bolt hole 21 b is provided with, for example, a hexagonal hole, and a nut 62 is inserted into the bolt hole 21 b and fastened by a screw formed at the end of the connecting member 61.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion between the restraining member 21 and the connecting member 61.
  • the insert nut 34 is embedded in the tightening portion 21 a in advance, and further tightened with a double nut using a nut 62.
  • the plurality of batteries 100 can be restrained with respect to the first side surface 5a and the second side surface 5c.
  • the conductive member 31 includes the position tolerance absorbing portion 31 c, so that when the connecting member 61 is tightened by being inserted into the battery 100 restraining member 21, When the thin part 31b comes into contact with the positive electrode terminal 3 or the negative electrode terminal 4 and the connection member 61 is further tightened, the battery 100 is pushed into the conductive member 31 side, so that the position tolerance absorbing part 31c is appropriately deformed.
  • the position tolerance absorbing portion 31c is appropriately deformed according to the size of each battery 100, so that the positive electrode terminals 3 and the negative electrode terminals 4 of all the batteries 100 are compared.
  • the thin portion 31b of the conductive member 31 can come into contact. Therefore, it is possible to reduce the possibility of poor welding due to the occurrence of gaps between the positive electrode terminal 3, the negative electrode terminal 4, and the thin portion 31b.
  • the thin portion 31b of the conductive member 31 that contacts the positive electrode terminal 3 provided on the first side surface 5a has the position tolerance absorbing portion 31c, but the opposite side.
  • the thin portion 31b of the conductive member 31 that is in contact with the negative electrode terminal 4 provided on the second side surface 5c, which is the side surface, does not have the position tolerance absorbing portion 31c. Therefore, the battery 100 is stabilized by being pressed to the side that does not have the position tolerance absorbing portion 31c.
  • the conductive member 31 since the conductive member 31 only needs to form the position tolerance absorbing part 31c only in one thin part 31b, the structure of the conductive member 31 can be simplified.
  • FIG. 10 shows a battery pack 200 according to the second embodiment.
  • an intermediate restraining member 71 is provided between the pair of restraining members 21.
  • FIG. 11 is a perspective view of the intermediate restraining member 71. As shown in FIG. 11, an insertion portion 71a and a spring portion 71b through which the battery 100 can be inserted are provided.
  • the insertion part 71a has substantially the same shape as the accommodating part 21c according to the first embodiment, but is different in that the battery 100 can be inserted in the Z-axis direction without having a wall on the YZ plane.
  • the spring part 71b concerns on 1st embodiment. Since it is the same as the spring part 21d, description is abbreviate
  • a flange 71c having a connecting member insertion hole 71d is provided outside the intermediate restraining member 71.
  • the intermediate restraining member 71 can be fixed by passing the connecting member 61 through the connecting member insertion hole 71d and sandwiching the connecting member 61 between the two nuts 62. Further, when it is desired to make the fixing position of the intermediate restraining member 71 more stable, a shape having a diameter changed stepwise is formed in the connecting member 61 as shown in FIG.
  • the contact surface 61d has a diameter larger than the diameter of the hole 71d.
  • the position of the restraint member 21 is determined by the contact surface 61b
  • the position of the intermediate restraint member 71 is determined by the contact surface 61d, and can be fastened and fixed with a nut at each position.
  • FIG. 13 is a perspective view of a battery 300 which is an example of a battery according to the third embodiment.
  • a bead portion 301 that is a continuous convex portion is formed on the bottom surface of the first exterior portion 5 of the battery 300 so as to extend in the X-axis direction, and a plurality of the bead portions 301 are arranged in parallel in the Y-axis direction.
  • the bead portion 301 can be formed at the same time when the first exterior portion 5 is formed by, for example, press working, and is formed integrally with the first exterior portion 5.
  • FIG. 14 is a perspective view of a battery 302 which is an example of a battery according to the third embodiment.
  • bead portions 303 which are continuous convex portions, are formed in a diagonal shape.
  • the bead portion 303 can be formed at the same time as the first exterior portion 5 is formed by, for example, press working, and is formed integrally with the first exterior portion 5.
  • the cross-sectional secondary moment with respect to the deformation direction of the primary torsion can be increased. Thereby, the rigidity of the battery can be improved.
  • the positive electrode, negative electrode, separator and nonaqueous electrolyte of the battery of the above embodiment will be described below.
  • the positive electrode can include, for example, a positive electrode current collector, a positive electrode material layer held on the positive electrode current collector, and a positive electrode current collector tab.
  • the positive electrode material layer can include, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • an oxide or a sulfide can be used as the positive electrode active material.
  • oxides and sulfides include manganese dioxide (MnO 2 ) that occludes lithium, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), Lithium nickel composite oxide (eg Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (eg Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (eg LiNi 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxide (For example, Li x Mn y Co 1-y O 2 ), lithium manganese nickel composite oxide having a spinel structure (for example, Li x Mn 2-y Ni y O 4 ), lithium phosphorous oxide having an olivine structure (for example, Li x FePO 4, Li x Fe 1- y Mn y PO 4, Li x CoPO 4), Iron (Fe 2 (SO 4) 3
  • V 2 O 5 V 2 O 5
  • active material examples include lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide.
  • these compounds may be used alone, or a plurality of compounds may be used in combination.
  • the binder is blended to bind the active material and the current collector.
  • the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.
  • the conductive agent is blended as necessary in order to enhance the current collecting performance and suppress the contact resistance between the active material and the current collector.
  • Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as acetylene black, carbon black, and graphite.
  • the positive electrode active material and the binder are preferably blended at a ratio of 80% by mass to 98% by mass and 2% by mass to 20% by mass, respectively.
  • a sufficient electrode strength can be obtained by setting the binder to an amount of 2% by mass or more. Moreover, the content of the insulating material of an electrode can be reduced by setting it as 20 mass% or less, and internal resistance can be reduced.
  • the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent are 77% by mass or more and 95% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 3% by mass or more and 15% by mass or less, respectively. It is preferable to mix
  • the conductive agent can exhibit the above-described effects by adjusting the amount to 3% by mass or more. Moreover, by setting it as 15 mass% or less, decomposition
  • the positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu and Si.
  • the positive electrode current collector is preferably integral with the positive electrode current collecting tab.
  • the positive electrode current collector may be a separate body from the positive electrode current collector tab.
  • Negative electrode A negative electrode can contain the negative electrode collector, the negative electrode material layer hold
  • the negative electrode material layer can include, for example, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder.
  • the negative electrode active material for example, a metal oxide, metal nitride, alloy, carbon, or the like that can occlude and release lithium ions can be used. It is preferable to use, as the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions at a potential of 0.4 V or higher (vs. Li / Li +).
  • the conductive agent is blended in order to enhance the current collecting performance and suppress the contact resistance between the negative electrode active material and the current collector.
  • Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as acetylene black, carbon black, and graphite.
  • the binder is blended to fill a gap between the dispersed negative electrode active materials and to bind the negative electrode active material and the current collector.
  • the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, and styrene butadiene rubber.
  • the active material, the conductive agent, and the binder in the negative electrode material layer are blended at a ratio of 68% by mass to 96% by mass, 2% by mass to 30% by mass, and 2% by mass to 30% by mass, respectively. It is preferable.
  • the amount of the conductive agent By setting the amount of the conductive agent to 2% by mass or more, the current collecting performance of the negative electrode layer can be improved. Further, by setting the amount of the binder to 2% by mass or more, the binding property between the negative electrode material layer and the current collector can be sufficiently exhibited, and excellent cycle characteristics can be expected.
  • the conductive agent and the binder are each preferably 28% by mass or less in order to increase the capacity.
  • the current collector a material that is electrochemically stable at the lithium insertion / release potential of the negative electrode active material is used.
  • the current collector is preferably made of copper, nickel, stainless steel or aluminum or an aluminum alloy containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si.
  • the thickness of the current collector is preferably in the range of 5 to 20 ⁇ m. A current collector having such a thickness can balance the strength and weight reduction of the negative electrode.
  • the negative electrode current collector is preferably integral with the negative electrode current collecting tab.
  • the negative electrode current collector may be a separate body from the negative electrode current collection tab.
  • the negative electrode is prepared by suspending a negative electrode active material, a binder and a conductive agent in a commonly used solvent to prepare a slurry, and applying this slurry to a current collector and drying to form a negative electrode material layer It is produced by applying a press.
  • the negative electrode may also be produced by forming a negative electrode active material, a binder, and a conductive agent in the form of a pellet to form a negative electrode material layer, which is disposed on a current collector.
  • the separator may be formed of, for example, a porous film containing polyethylene, polypropylene, cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), or a synthetic resin nonwoven fabric.
  • a porous film formed from polyethylene or a polypropylene can melt
  • security can be improved.
  • At least one organic material selected from the group consisting of polyamideimide, polyamide, polyolefin, polyether, polyimide, polyketone, polysulfone, cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinylidene fluoride (PVdF) is formed into a string to form an electrode. You may make it adhere and function as a separator.
  • Electrolytic Solution for example, a nonaqueous electrolyte can be used.
  • the non-aqueous electrolyte may be, for example, a liquid non-aqueous electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent, or a gel non-aqueous electrolyte in which a liquid electrolyte and a polymer material are combined.
  • the liquid non-aqueous electrolyte is preferably obtained by dissolving the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 mol / L or more and 2.5 mol / L or less.
  • Examples of the electrolyte dissolved in the organic solvent include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6). ), Lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), and lithium salts such as lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], and mixtures thereof.
  • the electrolyte is preferably one that is difficult to oxidize even at a high potential, and LiPF 6 is most preferred.
  • organic solvents examples include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate; such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC).
  • Chain carbonates cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2 methyltetrahydrofuran (2MeTHF), and dioxolane (DOX); chain ethers such as dimethoxyethane (DME) and diethoxyethane (DEE); ⁇ -butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL) are included.
  • These organic solvents can be used alone or as a mixed solvent.
  • polymer material examples include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEO polyethylene oxide
  • a room temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like may be used as the non-aqueous electrolyte.
  • Room temperature molten salt refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 to 25 ° C.) among organic salts composed of a combination of an organic cation and an anion.
  • the room temperature molten salt includes a room temperature molten salt that exists alone as a liquid, a room temperature molten salt that becomes liquid when mixed with an electrolyte, and a room temperature molten salt that becomes liquid when dissolved in an organic solvent.
  • the melting point of a room temperature molten salt used for a nonaqueous electrolyte battery is 25 ° C. or less.
  • the organic cation generally has a quaternary ammonium skeleton.

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Abstract

新規な電池形状を組み合わせた電池パックについては、改善の余地が残されている。　第１の外装部のフランジと第２の外装部が溶接されて空間を形成する外装部材と、空間に収容される電極群と、側面のうち第１の側面に設けられる正極端子と、側面のうち第１の側面に対向する第２の側面に設けられる負極端子と、を有する複数の電池と、第２の外装部に垂直な方向に積層した複数の電池の第１の側面及び第２の側面に突き当てて拘束する一対の拘束部材と、一対の拘束部材を連結する長尺の連結部材と、拘束部材に埋め込まれ、正極端子および負極端子に接続され、正極端子および負極端子の位置公差を吸収する導電部材と、を有している。

Description

電池パック
　本発明の実施形態は、電池パックに関する。
　一次電池及び二次電池などの電池は、一般に、正極及び負極を備えた電極群と、この電極群を収納する外装部材とを具備する。また、様々な用途に適応するため、薄型化柔軟性の向上が可能で、かつ信頼性に優れる外装部材を備えた電池とそれを組み合わせた電池パックが開発されている。
特開２００８－２２６４６７号公報 特開２０１３－１７１７４６号公報 特開２０１７－７９１３０号公報 特開２０１５－１０６５３６号公報 特開２００５－２０９３６８号公報
　このような新規な電池形状を組み合わせた電池パックについては、改善の余地が残されている。
　上記の課題を解決するために、本実施形態の電池は、底面と、４つの側面とを含み、開口部にフランジ部を有する矩形箱状の第１の外装部と、矩形状の第２の外装部とを含み、前記第１の外装部の前記フランジと前記第２の外装部が溶接されて空間を形成する外装部材と、前記空間に収容される電極群と、前記側面のうち第１の側面に設けられる正極端子と、前記側面のうち第１の側面に対向する第２の側面に設けられる負極端子と、を有する複数の電池と、前記第２の外装部に垂直な方向に積層した複数の前記電池の前記第１の側面及び前記第２の側面に突き当てて拘束する一対の拘束部材と、前記一対の拘束部材を連結する長尺の連結部材と、前記拘束部材に埋め込まれ、前記正極端子および前記負極端子に接続され、前記正極端子および前記負極端子の位置公差を吸収する導電部材と、を有している。
第一の実施形態に係る電池パックの斜視図。 第一の実施形態に係る電池パックの分解斜視図。 第一の実施形態に係る電池の斜視図。 第一の実施形態に係る電極群を部分的に展開した状態を示す斜視図。 第一の実施形態に係る拘束部材の斜視図。 第一の実施形態に係る拘束部材の斜視図。 第一の実施形態に係る電池パックの一部拡大断面図。 第一の実施形態に係る導電部材の斜視図。 第一の実施形態に係る電池パックの一部拡大断面図。 第二の実施形態に係る電池パックの斜視図。 第二の実施形態に係る拘束部材の斜視図。 第二の実施形態に係る連結部材の斜視図。 第三の実施形態に係る電池の斜視図。 第三の実施形態に係る電池の斜視図。
　以下に、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。なお、以下の各図では便宜上、方向が規定されている。Ｘ方向は、電池１００の長手方向に沿い、Ｙ方向は電池１００の短手方向に沿い、Ｚ方向は電池１００の厚み方向に沿っている。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交している。
（第一の実施形態）
　図１に実施形態に係る電池パック５０の斜視図、図２に実施形態に係る電池パック５０の分解斜視図を示している。図１及び図２に示す通り電池パック５０は、複数の電池１００と、電池１００を両側から拘束する一対の拘束部材２１と、その拘束部材を連結する長尺の連結部材６１を含んでいる。
　電池パック５０についての詳しい説明は後にするが、まずは図３を用いて電池１００について説明する。電池１００は例えば、非水電解質電池である。電池１００は、外装部材１と、電極群（図示しない）と、正極端子３と、負極端子４と、非水電解質（図示しない）とを含む。図１に示すように、外装部材１は、第１の外装部５と、第２の外装部６とを含む。第１の外装部５は、底付き角筒容器であり、底面と４つの側面を含み、開口部（図示せず）にフランジ部５ｂを有する。第１の外装部５は、例えば、実質的にステンレス鋼からなるか、又は、実質的にニッケルメッキ鋼からなる。第１の外装部５がステンレス鋼製である場合、第１の外装部５は、例えばステンレス鋼板から浅絞り加工によって作製される。図３に示すように、第一の外装部は、最大面積を有する面と、それに接続する長辺側壁と短辺側壁を有し、第１の外装部５の短辺側壁と底部とを繋ぐコーナの中央付近に内側に張り出した凹部が設けられており、凹部の底部が傾斜面５ｄになっている。第１の外装部５は、開口部を略長方形とした時の長辺長さよりも短い深さを有するものである。より好ましい第１の外装部５は、開口部を略長方形とした時の短辺長さよりも短い深さを有するものである。
　一方、第２の外装部６は、ステンレス鋼製、又は、実質的にニッケルメッキ鋼からなる矩形板である。第１の外装部５のフランジ部５ｂが第２の外装部６の四辺に溶接されて形成された空間内に電極群（図示せず）が収納される。溶接には、例えば、抵抗シーム溶接が用いられる。抵抗シーム溶接は、レーザー溶接に比して低いコストで高い気密性と耐熱性を実現することができる。
　電極群２は、図４に示すように、扁平形状で、正極７と、負極８と、正極７と負極８の間に配置されたセパレータ９とを含む。正極７は、例えば箔からなる帯状の正極集電体を有し、この正極集電体は、正極集電体の長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ７ａと、少なくとも正極集電タブ７ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極材料層（正極活物質含有層）７ｂとを含む。一方、負極８は、例えば箔からなる帯状の負極集電体を有し、この負極集電体は、負極集電体の長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ８ａと、少なくとも負極集電タブ８ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極材料層（負極活物質含有層）８ｂとを含む。電極群２は、正極７の正極材料層７ｂと負極８の負極材料層８ｂがセパレータ９を介して対向すると共に、捲回軸の一方側に正極集電タブ７ａが負極８及びセパレータ９よりも突出し、かつ他方側に負極集電タブ８ａが正極７及びセパレータ９よりも突出するように、正極７、セパレータ９及び負極８が扁平形状に捲回されたものである。よって、電極群２において、捲回軸と垂直な第一端面に、扁平の渦巻き状に捲回された正極集電タブ７ａが位置する。また、捲回軸と垂直な第二端面に、扁平の渦巻き状に捲回された負極集電タブ８ａが位置する。なお、電極群２は、非水電解質（図示しない）を保持している。
　この正極集電タブ７ａはその両端の湾曲部を除いた部分（中央付近）を挟んで正極集電タブ７ａ同士を密着させ、例えば超音波溶接により一体化される。この正極集電タブ７ａは正極端子３と電気的に接続される。同様に、負極集電タブ８ａはその両端の湾曲部を除いた部分（中央付近）を挟んで負極集電タブ８ａ同士を密着させ、例えば超音波溶接により一体化される。この負極集電タブ８ａは負極端子４と電気的に接続される。
　正極端子３及び負極端子４は傾斜面５ｄから外側に突出するように設けられている。ここで、第１の外装部５の４つの側面のうち、正極端子３が突出している側面を第一の側面５ａとし、負極端子４が突出している側面を第二の側面５ｃとする。正極端子３及び負極端子４は傾斜面５ｄに設けられた貫通孔（図示せず）を経由して、外装部材１内に収容された正極集電タブ７ａ及び負極集電タブ８ａに電気的に接続されている。
　以上説明した電池１００を複数用いた電池パックが図１や図２に示すものである。
　図１及び図２に示すように、電池１００は第２の外装部６に垂直な方向に、ここでは６個積層されている。また、一対の拘束部材２１は電池１００の第一の側面５ａと第二の側面５ｃにそれぞれ突き当てて拘束している。
　図５～図７を用い、拘束部材２１について説明する。図５は拘束部材２１の斜視図、図６は拘束部材２１を図５とは異なるアングルから見た斜視図である。図７は拘束部材２１と電池１００の正極端子３及び負極端子４とが接触している部分を一部拡大した断面図である。
　図５に示すように、拘束部材２１は電池１００を挿入して、その電池１００の端部を収容するための収容部２１ｃが電池１００の積層方向に複数形成されている。また、拘束部材２１の４隅には、外側に向けて突出するように締付け部２１ａが形成されている。この締付け部２１ａは後に説明する連結部材６１を固定できるように、ボルト孔２１ｂが形成されている。
　この収容部２１ｃは、電池１００の端部の電池１００の短手方向（Ｙ軸方向）の長さと、電池１００の厚み方向（Ｚ軸方向）長さと略同一に形成されている。さらに、収容部２１ｃは、電池１００の短手方向（Ｙ軸方向）間隔を空けて、ばね部２１ｄが複数個形成されている。
　図７の断面図に示す通り、ばね部２１ｄは、電池１００が収容部２１ｃに収容された状態で、電池１００の第１の外装部５に干渉する形状の突起部を有している。図７では、ばね部２１ｄが電池１００の第１の外装部５と重なるように図示されているが、実際には第１の外装部５に干渉して弾性変形することで、Ｚ軸方向上向きに反り返った状態になっている。そのため、ばね部２１ｄの弾性力により、一定荷重で、電池１００の第１の外装部５に対してＺ軸方向に押さえつけるような力が加わる。このばね部２１ｄの形状は、電池パック５０に加わる振動加速度に対して電池１００が動かない程度に、十分な弾性力を有するように形成されていることが好ましい。
　図６は、拘束部材２１のうち収容部２１ｃを備えていない側から見た斜視図である。図６に示すように、拘束部材２１には導電部材３１が複数埋め込まれている。
　この導電部材３１について、図８などを用いて説明する。図８は導電部材３１の斜視図である。導電部材３１は、例えばレーザー溶接によって電池１００の正極端子３及び負極端子４と電気的に接続する。導電部材３１は電気抵抗が小さいアルミニウムや銅が用いられる。正極端子３と負極端子４がアルミニウムで、これらと溶接にて接続する場合は、電気抵抗が小さいＡ１０５０－〇などが使用される。鋳造で形成する場合、純アルミに近い電気抵抗であるＤＭＳ－１を用いることが望ましい。
　導電部材３１は略直方体形状であり、２つの肉薄部３１ｂ及び位置公差吸収部３１ｃを備えている。また、導電部材３１の周縁部には突起部３１ａが形成されている。この突起部３１ａにより、導電部材３１を拘束部材２１に埋め込んだ際に、その突起部３１ａが拘束部材２１に物理的にかみ合うので、導電部材３１を拘束部材２１に対してより強く固定できる。
　導電部材３１の構造についてより詳しく説明する。肉薄部３１ｂは例えば２つ並列して形成されており、その間隔は、電池１００を拘束部材２１に挿入したときの積層方向に隣接した電池１００の正極端子３と負極端子４の間隔と略同一である。例えばレーザーを用いて溶接する際、このような肉薄部にレーザーを照射することでレーザー出力を低くしても溶接が可能となる。
　また、導電部材３１には位置公差吸収部３１ｃが形成されており、その位置公差吸収部３１ｃには、導電部材３１に備わる肉薄部３１ｂのうち、片方の肉薄部３１ｂが形成されている。位置公差吸収部３１ｃの構造は図７の断面図により説明する。図７に示すように、位置公差吸収部３１ｃは電池１００の電極に干渉する形状を有しており、電池１００を拘束部材２１の収容部２１ｃに挿入することで、電池１００の挿入する向きとは逆向きに弾性力が働く。これにより、正極端子３及び負極端子４と溶接部分である肉薄部３１ｂとの間に隙間が生じる可能性を低減することができる。
　この位置公差吸収部３１ｃは、全ての電池で溶接不良が起こらない程度に、電池１００の正極端子３及び負極端子４に接触することができる反力が得られるように形成されていることが好ましい。
　この拘束部材２１は、電池１００の第一の側面５ａ及び第二の側面５ｃに突き当てて拘束されている。そのため、第一の側面５ａに備わる正極端子３及び第二の側面に備わる負極端子４ともに、対向する拘束部材に埋め込まれた導電部材３１と接触していることとなる。
　この場合、一つの電池１００に注目した場合、例えば、第一の側面５ａに備わる正極端子３に接触する導電部材３１の肉薄部３１ｂは、位置公差吸収部３１ｃに形成されているが、反対側の側面である第二の側面５ｃに備わる負極端子４に接触する導電部材３１の肉薄部３１ｂは、位置公差吸収部３１ｃに形成されていない。つまり、一つの電池１００に注目した場合、正極端子３若しくは負極端子４のいずれか一方に接触する肉薄部３１ｂは、位置公差吸収機能を有し、他方の肉薄部３１ｂは有しない。これにより、電池パックとしての強度を保ちつつ、溶接不良を低減することができる。
　続いて図２に戻り、拘束部材２１に一体化されるその他の部材について説明する。拘束部材２１のうち、電池１００と対向しない側（外側）には、電子回路基板４１を収容するためのスペースを備えている。この電子回路基板４１はその周縁部に形成されたねじ穴を利用して、基板固定ねじ６３を拘束部材２１に形成された基板固定インサートナット３２に締結されている。電子回路基板４１は、例えば、導電部材３１や温度センサ等と接続されており、電池１００の電圧や温度の監視、充放電時の過充電、過放電の検出、各セル間の電圧バランスを維持する機能などを有している。電池パック５０に設置された電子回路基板４１はコネクタ部品４２にケーブルなどを接続して他の電池パック５０の電子回路基板４１と通信することができる。
　また、電子回路基板４１は外部の粉塵などから保護するため、カバー５１が取り付けられている。カバー５１は、電子回路基板４１を収容する空間を覆うように拘束部材２１に固定される。その固定の方法としては、カバー５１の周縁部に形成されたねじ穴を利用して、拘束部材２１に形成されたナット６２にねじを締結することで固定する。
　続いて、拘束部材２１同士を固定する連結部材６１について説明する。
　連結部材６１は長尺であり、一端部にねじが切られ、他方の端部に六角、あるいは六角穴付き形状などのボルト頭部が形成されている。図１及び図２に示す通り、連結部材６１のねじが切られた端部を、拘束部材２１の周縁部に形成された締付け部２１ａに備わるボルト孔２１ｂに通す。その後、連結部材６１の一端に形成されたねじに対して、ナット６２を締め付けることで、一対の拘束部材２１同士を固定している。図６によく示されているように、ボルト孔２１ｂは例えば６角形の孔を備え、ここにナット６２を入れ、連結部材６１の端部に形成されたねじによって締結している。
　尚、ナット６２が振動によって緩むことを防ぐには、図９に示すような構成とすることも可能である。図９は拘束部材２１と連結部材６１との接続箇所を拡大した断面図である。図９に示すように、締付け部２１ａにあらかじめインサートナット３４を埋め込み、更に、ナット６２を用いてダブルナットで締結する。
　このような電池パック５０では、複数の電池１００をその第一の側面５ａと第二の側面５ｃに対して拘束することができる。また、電池１００の大きさに公差があった場合でも、導電部材３１に位置公差吸収部３１ｃが備わっているので、電池１００拘束部材２１に挿入して連結部材６１を締め付けると、導電部材３１の肉薄部３１ｂが正極端子３又は負極端子４と接触し、さらに連結部材６１を強く締め付けると、電池１００が導電部材３１側に押し込まれるため位置公差吸収部３１ｃが適宜変形する。電池パック５０に備わる電池１００に公差があっても、それぞれの電池１００の大きさに応じて、位置公差吸収部３１ｃが適宜変形するため、すべての電池１００の正極端子３と負極端子４に対して、導電部材３１の肉薄部３１ｂが接触することができる。そのため、正極端子３と負極端子４と肉薄部３１ｂとの間の隙間が発生することで溶接不良が発生する可能性を低減することができる。
　また、一つの電池１００に注目した場合、例えば、第一の側面５ａに備わる正極端子３に接触する導電部材３１の肉薄部３１ｂには、位置公差吸収部３１ｃを有しているが、反対側の側面である第二の側面５ｃに備わる負極端子４に接触する導電部材３１の肉薄部３１ｂには、位置公差吸収部３１ｃを有していない。そのため、電池１００は、位置公差吸収部３１ｃを有しない側に押し付けられて安定する。この場合、導電部材３１は片方の肉薄部３１ｂにのみ位置公差吸収部３１ｃを形成すればよいため、導電部材３１の構成を簡略化できる。
（第二の実施形態）
　続いて第二の実施形態について説明する。本実施形態は基本的に第一の実施形態と同一の構成であるが、一部異なる部分がある。ここでは第一の実施形態と同一の説明は適宜省略する。
　図１０は第二の実施形態に係る電池パック２００である。本実施形態では、一対の拘束部材２１の間に、中間拘束部材７１を備えている。図１１は中間拘束部材７１の斜視図である。図１１に示す通り、電池１００を挿通できる挿通部７１ａとばね部７１ｂを備えている。
　挿通部７１ａは第一の実施形態に係る収容部２１ｃと略同一の形状であるが、ＹＺ平面に壁を有さず、電池１００をＺ軸方向に挿通できる点で異なる。ばね部７１ｂは、第一の実施形態に係る。ばね部２１ｄと同様であるから、説明を省略する。
　中間拘束部材７１の外側には連結部材挿通孔７１ｄを有したフランジ７１ｃを備えている。連結部材挿通孔７１ｄに連結部材６１を通し、２つのナット６２で挟み込みことで、中間拘束部材７１を固定することができる。また、中間拘束部材７１の固定位置をより安定的にしたい場合は、図１２に示すように連結部材６１に段階的に径を変化した形状を形成する。具体的には、拘束部材２１の端部にネジ部６１ａ、拘束部材２１のボルト孔２１ｂの径よりも大きな径を有するあたり面６１ｂ、６１ａよりも太いネジ部である６１ｃ、拘束部材７１のボルト孔７１ｄの径よりも大きな径を有するあたり面６１ｄを有している。あたり面６１ｂで拘束部材２１の位置が決まり、あたり面６１ｄで中間拘束部材７１の位置が決まり、それぞれの位置でナットで締結、固定できる。
　このような電池パック２００では、振動などで変形が大きくなる電池１００の中央部を中間拘束部材７１で固定できるので、より安定的に電池１００を固定することができる。
（第三の実施形態）
　続いて第三の実施形態について説明する。本実施形態は基本的に第一の実施形態及び第二の実施形態と同一の構成であるが、一部異なる部分がある。ここでは第一の実施形態及び第二の実施形態と同一の説明は適宜省略する。
　本実施形態では、電池の構造が異なる。図１３は第三の実施形態に電池の一例である電池３００の斜視図である。
　電池３００の第１の外装部５の底面には、連続凸部であるビード部３０１がＸ軸方向伸びて形成され、このビード部３０１はＹ軸方向に複数並列している。このビード部３０１は、第１の外装部５を例えばプレス加工にて形成する際に同時に形成できるものであり、第１の外装部５と一体に形成されている。
　また、図１４は第三の実施形態に電池の一例である電池３０２の斜視図である。電池３００の第１の外装部５の底面には、連続凸部であるビード部３０３が対角線状に形成されている。このビード部３０３は、第１の外装部５を例えばプレス加工にて形成する際に同時に形成できるものであり、第１の外装部５と一体に形成されている。
　電池３００や電池３０２の第１の外装部５の底部にビード部を備えることで、１次ねじりの変形方向に対する断面二次モーメントを大きくすることができる。これにより、電池の剛性を向上することができる。
　また、このような電池をその第２の外装部６に垂直な方向に積層した場合、ビード部によって電池同士が密着することなく、一定の隙間ができる。この隙間に冷却風などを流すことが可能となるので、電池を組んだ電池パックの冷却性能を向上することができる。
　以上の実施形態の電池の正極、負極、セパレータ及び非水電解質について、以下に説明する。
　１）正極
　正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体に保持された正極材料層と、正極集電タブとを含むことができる。正極材料層は、例えば、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
　正極活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。酸化物及び硫化物の例には、リチウムを吸蔵する二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４またはＬｉｘＭｎＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１－ｙＣｏｙＯ２）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎｙＣｏ１－ｙＯ２）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２－ｙＮｉｙＯ４）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１－ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４）、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５）及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物が挙げられる。上記の式において、０＜ｘ≦１であり、０＜ｙ≦１である。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いてもよい。
　結着剤は、活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムが挙げられる。
　導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
　正極材料層において、正極活物質及び結着剤は、それぞれ、８０質量％以上９８質量％以下及び２質量％以上２０質量％以下の割合で配合することが好ましい。
　結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度を得ることができる。また、２０質量％以下にすることにより電極の絶縁材の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
　導電剤を加える場合には、正極活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び３質量％以上１５質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。また、１５質量％以下にすることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。
　正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
　正極集電体は、正極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、正極集電体は、正極集電タブと別体でもよい。
　２）負極
　負極は、例えば、負極集電体と、負極集電体に保持された負極材料層と、負極集電タブとを含むことができる。負極材料層は、例えば、負極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことができる。
　負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる、金属酸化物、金属窒化物、合金、炭素等を用いることができる。０．４Ｖ以上（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）貴な電位でリチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質を負極活物質として用いることが好ましい。
　導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
　結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジェンゴムが挙げられる。
　負極材料層中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上３０質量％以下、及び２質量％以上３０質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極材料層と集電体との結着性を十分に発現することができ、優れたサイクル特性を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
　集電体としては、負極活物質のリチウムの吸蔵電位及び放出電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。集電体の厚さは５～２０μｍの範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、負極の強度と軽量化とのバランスをとることができる。
　負極集電体は、負極集電タブと一体であることが好ましい。或いは、負極集電体は、負極集電タブと別体でもよい。
　負極は、例えば負極活物質、結着剤および導電剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体に塗布し、乾燥させて、負極材料層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。負極はまた、負極活物質、結着剤及び導電剤をペレット状に形成して負極材料層とし、これを集電体上に配置することにより作製されてもよい。
　３）セパレータ
　セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
　また、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリケトン、ポリスルホン、セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）からなる群から選択される少なくとも１つの有機材料を糸状にして電極に付着させてセパレータとして機能させてもよい。
　４）電解液
　電解液としては、例えば、非水電解質を用いることができる。
　非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であってよい。
　液状非水電解質は、電解質を０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
　有機溶媒に溶解させる電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ６が最も好ましい。
　有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、及びビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及びメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、及びジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、及びジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；γ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、及びスルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
　高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）が含まれる。
　或いは、非水電解質として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。
　常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩のうち、常温（１５～２５℃）で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、及び有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩が含まれる。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…外装部材
２…電極群
３…正極端子
４…負極端子
５…第１の外装部
５ａ…第一の側面
５ｂ…フランジ部
５ｃ…第二の側面
５ｄ…傾斜面
６…第２の外装部
７…正極
７ａ…正極集電タブ
７ｂ…正極材料層（正極活物質含有層）
７ｂ…正極材料層
８…負極
８ａ…負極集電タブ
８ｂ…負極材料層（負極活物質含有層）
８ｂ…負極材料層
９…セパレータ
２１…拘束部材
２１ｂ…ボルト孔
２１ｃ…収容部
３１…導電部材
３１ａ…突起部
３１ｂ…肉薄部
３１ｃ…位置公差吸収部
３２…基板固定インサートナット
３４…インサートナット
４１…電子回路基板
４２…コネクタ部品
５０…電池パック
５１…カバー
６１…連結部材
６１ａ…ネジ部
６２…ナット
７１…拘束部材
７１…中間拘束部材
７１ａ…挿通部
７１ｃ…フランジ
７１ｄ…連結部材挿通孔
７１ｄ…ボルト孔
１００…電池
２００…電池パック
３００…電池
３０１…ビード部
３０２…電池
３０３…ビード部

Claims (5)

  1. 　底面と、４つの側面とを含み、開口部にフランジ部を有する矩形箱状の第１の外装部と、矩形状の第２の外装部とを含み、前記第１の外装部の前記フランジと前記第２の外装部が溶接されて空間を形成する外装部材と、前記空間に収容される電極群と、前記側面のうち第１の側面に設けられる正極端子と、前記側面のうち第１の側面に対向する第２の側面に設けられる負極端子と、を有する複数の電池と、
    　前記第２の外装部に垂直な方向に積層した複数の前記電池の前記第１の側面及び前記第２の側面に突き当てて拘束する一対の拘束部材と、
    　前記一対の拘束部材を連結する長尺の連結部材と、
    　前記拘束部材に埋め込まれ、前記正極端子および前記負極端子に接続され、前記正極端子および前記負極端子の位置公差を吸収する導電部材と、
    　を有する電池パック。
  2. 　前記電池は前記正極端子又は前記負極端子の一方に前記位置公差を吸収する前記導電部材が接続される、請求項１に記載の電池パック。
  3. 　前記拘束部材は、前記第一の外装部材に押し当てて固定するばね部を備える、請求項１又は請求項２に記載の電池パック。
  4. 　前記電池の中央部に前記電池を挿通して固定する中間拘束部材を備えた請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電池パック。
  5. 　前記第１の外装部５の底部にビード部を備えた、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電池パック。
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