特開 2019-194957 組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-194957(P2019-194957A)

(43)【公開日】2019年11月7日

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20191011BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-88805(P2018-88805)

(22)【出願日】2018年5月2日

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100189887

【弁理士】

【氏名又は名称】古市 昭博

(72)【発明者】

【氏名】加藤 真史

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA06

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY10

5H040CC26

(57)【要約】

【課題】組電池の大型化を抑制しつつ電池スタックに過剰な荷重が加わることを抑制することができる組電池を提供する。
【解決手段】組電池１００は、電池スタック１０とメインエンドプレート４０Ａとの間に配置されたサブエンドプレート６０Ａを備えている。サブエンドプレート６０Ａは、電池スタック１０と対向する第１面６２と、メインエンドプレート４０Ａと対向する第２面６４と、を備えている。第２面６４には、メインエンドプレート４０Ａに向けて突出しかつメインエンドプレート４０Ａと接触する接触部７０と、接触部７０の側方に位置し、少なくとも接触部７０に押圧されてメインエンドプレート４０Ａが電池スタック１０から離れる方向に弾性変形していないときにメインエンドプレート４０Ａとの間に空間が形成されかつメインエンドプレート４０Ａと接触しない非接触部８０と、が形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の充放電可能な単電池が電気的に接続された状態で第１方向に配列された電池スタックと、
前記電池スタックの前記第１方向の両端部に配置され、弾性変形可能な一対のメインエンドプレートと、
前記第１方向に延び、前記電池スタックが間に配置され、前記一対のメインエンドプレートをそれぞれ連結し、前記一対のメインエンドプレート間に拘束荷重を印加する一対の拘束部材と、
前記電池スタックと前記メインエンドプレートとの間にそれぞれ配置された一対のサブエンドプレートと、を備え、
前記サブエンドプレートは、前記電池スタックと対向する第１面と、前記メインエンドプレートと対向する第２面と、を備え、
前記第２面には、前記メインエンドプレートに向けて突出しかつ前記メインエンドプレートと接触する接触部と、前記接触部の側方に位置し、少なくとも前記接触部に押圧されて前記メインエンドプレートが前記電池スタックから離れる方向に弾性変形していないときに前記メインエンドプレートとの間に空間が形成されかつ前記メインエンドプレートと接触しない非接触部と、が形成されている、組電池。

【請求項2】

前記接触部は、前記第２面のうち平面視で前記第１方向と直交する第２方向の中央部分かつ側面視で前記第１方向と直交する第３方向の中央部分に位置する、請求項１に記載の組電池。

【請求項3】

前記接触部は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延び、
前記一対の拘束部材は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に関して、前記電池スタックの上方および下方にそれぞれ配置されている、請求項１に記載の組電池。

【請求項4】

前記接触部は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延び、
前記一対の拘束部材は、前記第２方向に関して、前記電池スタックの一の方向および他の一の方向にそれぞれ配置されている、請求項１に記載の組電池。

【請求項5】

前記一対の拘束部材は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に関して、前記電池スタックの一の方向および他の一の方向にそれぞれ配置され、
前記接触部は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に延びる、請求項１に記載の組電池。

【請求項6】

前記一対の拘束部材は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に関して、前記電池スタックの上方および下方にそれぞれ配置され、
前記接触部は、前記第３方向に延びる、請求項１に記載の組電池。

【請求項7】

前記接触部は、前記メインエンドプレートと面接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載の組電池。

【請求項8】

前記接触部は、前記メインエンドプレートと線接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載の組電池。

【請求項9】

前記接触部は、前記メインエンドプレートと点接触する、請求項１または２に記載の組電池。

【請求項10】

前記非接触部は、前記接触部から離れるほど前記第１方向に関して前記メインエンドプレートから離れるように形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の充放電可能な単電池が電気的に接続された電池スタックを有する組電池に関する。

【0002】

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。二次電池が、車両駆動用電源として用いられる場合には、高出力化を実現すべく二次電池は複数の単電池（電池セル）が所定の方向に配列されて成る組電池の形態として用いられる。

【0003】

組電池では、車両走行時の振動、衝撃等による単電池の位置ずれの防止や、電池特性、電池寿命等を確保するために、単電池に対して適切な所定の拘束荷重を印加する必要がある。かかる拘束荷重は、一般的に単電池内の電極面に対して垂直方向に印加される。例えば、特許文献１には、複数の単電池が所定方向に配列された電池スタックと、電池スタックの両端部に配置された一対のエンドプレートと、当該一対のエンドプレートを連結し、かつ一対のエンドプレート間に拘束荷重を印加する複数のタイロッド（即ち拘束部材）とを備えた組電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−００９９８９号公報

【特許文献2】特開２０１６−０９１９９１号公報

【特許文献3】特開２０１０−２５７６５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、組電池の使用時には電池スタックの各単電池においてそれぞれ充放電が行われる。単電池において充放電が行われると、単電池は配列方向に膨張することがある。ここで、電池スタックには拘束部材によって配列方向に適切な拘束荷重が加えられているため、各単電池が膨張することによって各単電池に加わる拘束荷重が増大する虞がある。単電池に加わる拘束荷重が適切な所定の拘束荷重を大きく超えてしまうと、単電池の電池特性が低下したり単電池自体が破損したりしてしまう虞がある。特許文献１に記載の技術では、エンドプレートと単電池との間にバネが配置されているため、単電池が膨張したときに生じる荷重がバネにおいて吸収され得る。しかしながら、単電池が膨張したときに単電池に加わる拘束荷重を適切な値にするためには、バネを長くしたりバネを太くしたりする必要があるので、組電池の大型化が避けられない。なお、特許文献２および特許文献３には、単電池が膨張したときに生じる荷重を吸収し得る構造が開示されている。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、組電池の大型化を抑制しつつ電池スタックに過剰な荷重が加わることを抑制することができる組電池を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る組電池は、複数の充放電可能な単電池が電気的に接続された状態で第１方向に配列された電池スタックと、前記電池スタックの前記第１方向の両端部に配置され、弾性変形可能な一対のメインエンドプレートと、前記第１方向に延び、前記電池スタックが間に配置され、前記一対のメインエンドプレートをそれぞれ連結し、前記一対のメインエンドプレート間に拘束荷重を印加する一対の拘束部材と、前記電池スタックと前記メインエンドプレートとの間にそれぞれ配置された一対のサブエンドプレートと、を備え、前記サブエンドプレートは、前記電池スタックと対向する第１面と、前記メインエンドプレートと対向する第２面と、を備え、前記第２面には、前記メインエンドプレートに向けて突出しかつ前記メインエンドプレートと接触する接触部と、前記接触部の側方に位置し、少なくとも前記接触部に押圧されて前記メインエンドプレートが前記電池スタックから離れる方向に弾性変形していないときに前記メインエンドプレートとの間に空間が形成されかつ前記メインエンドプレートと接触しない非接触部と、が形成されている。

【0008】

本発明の組電池によると、電池スタックの各単電池が膨張したときにサブエンドプレートの第２面に形成された接触部は、メインエンドプレートを所定の荷重で押圧する。メインエンドプレートは弾性変形可能に形成されているため、メインエンドプレートは電池スタックから離れる方向に弾性変形する。ここで、サブエンドプレートの第２面には、接触部の側方に位置する非接触部が形成されているため、第２面に非接触部がない場合と比較して、サブエンドプレートはメインエンドプレートを局所的に押圧することができる。即ち、メインエンドプレートの特定の部分（即ち接触部と接触する部分）にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。この結果、電池スタックの各単電池が膨張したときの電池スタック全体の所定方向の伸びによって生じる荷重をメインエンドプレートにおいて吸収することができ、電池スタックに加わる拘束荷重を低減することができる。このように、電池スタックとメインエンドプレートとの間に接触部と非接触部とが形成されたサブエンドプレートを配置するという構成によって、組電池の大型化を抑制しつつ電池スタックに過剰な荷重が加わることを抑制することができる。

【0009】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、接触部は、前記第２面のうち平面視で前記第１方向と直交する第２方向の中央部分かつ側面視で前記第１方向と直交する第３方向の中央部分に位置する。これにより、メインエンドプレートの略中央部分にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。

【0010】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、接触部は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延び、前記一対の拘束部材は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に関して、前記電池スタックの上方および下方にそれぞれ配置されている。これにより、メインエンドプレートの第２方向の大部分にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。

【0011】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記接触部は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に延び、前記一対の拘束部材は、前記第２方向に関して、前記電池スタックの一の方向および他の一の方向にそれぞれ配置されていてもよい。これにより、メインエンドプレートの第２方向の大部分にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。

【0012】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記一対の拘束部材は、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に関して、前記電池スタックの一の方向および他の一の方向にそれぞれ配置され、前記接触部は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に延びていてもよい。これにより、メインエンドプレートの第３方向の大部分にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。

【0013】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記一対の拘束部材は、側面視で前記第１方向と直交する第３方向に関して、前記電池スタックの上方および下方にそれぞれ配置され、前記接触部は、前記第３方向に延びていてもよい。これにより、メインエンドプレートの第３方向の大部分にサイドプレートから集中的に荷重を加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックから離れる方向により大きく弾性変形させることができる。

【0014】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記接触部は、前記メインエンドプレートと面接触してもよい。メインエンドプレートとサブエンドプレートとを相互に固定するときに、例えばボルト等を用いて面接触する部分において相互に固定することができるため、組付けが容易となる。

【0015】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記接触部は、前記メインエンドプレートと線接触してもよい。サブエンドプレートからの荷重をメインエンドプレートにより局所的に加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックからより離れる方向に弾性変形させることができる。

【0016】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、接触部は、前記メインエンドプレートと点接触してもよい。サブエンドプレートからの荷重をメインエンドプレートの一点に集中的に加えることができるため、メインエンドプレートを電池スタックからより離れる方向に弾性変形させることができる。

【0017】

ここで開示される組電池の好適な一態様では、前記非接触部は、前記接触部から離れるほど前記第１方向に関して前記メインエンドプレートから離れるように形成されている。これにより、接触部によってメインエンドプレートを電池スタックから離れる方向に所定の位置まで弾性変形させたときに、非接触部がエンドプレートに接触し得るため、非接触部によってもメインエンドプレートを電池スタックから離れる方向に弾性変形させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。

【図2】一実施形態に係る組電池に用いられる単電池を模式的に示す正面図である。

【図3】一実施形態に係る組電池を模式的に示す側面図である。

【図4】一実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。

【図5】一実施形態に係るサブエンドプレートの構成を模式的に示す斜視図である。

【図6】一実施形態に係る組電池の単電池が膨張してメインエンドプレートが弾性変形している状態を模式的に示す側面図である。

【図7】他の一実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。

【図8】他の一実施形態に係る組電池を模式的に示す側面図である。

【図9】他の一実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。

【図10】他の一実施形態に係る組電池に用いられる単電池を模式的に示す正面図である。

【図11】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す側面図である。

【図12】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す側面図である。

【図13】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す側面図である。

【図14】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す側面図である。

【図15】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す側面図である。

【図16】他の一実施形態に係るサブエンドプレートとその周辺構造を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態に係る組電池として、リチウムイオン二次電池を単電池とし、該リチウムイオン二次電池を複数備えた組電池を例に挙げて説明する。なお、ここで開示される組電池において用いられる単電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル水素電池などの二次電池やキャパシタなどの蓄電素子などを用いることもできる。

【0020】

また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明する。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、電極体の材料や単電池の製造方法など）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

【0021】

図１は、本実施形態に係る組電池１００を模式的に示す斜視図である。図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を意味するものとする。また、図面中の符号Ｘは、単電池２０の配列方向を示している。ここでは、配列方向Ｘは、前後方向Ｘである。配列方向Ｘ（前後方向Ｘ）は、第１方向の一例である。図面中の符号Ｙは、左右方向であり、平面視で配列方向Ｘと直交している。左右方向Ｙは、第２方向の一例である。図面中の符号Ｚは、上下方向であり、側面視で配列方向Ｘと直交している。上下方向Ｚは、第３方向の一例である。ただし、上記方向は説明の便宜上定めた方向に過ぎず、組電池１００の設置態様を何ら限定するものではなく、本発明を何ら限定するものでもない。

【0022】

図１に示すように、組電池１００は、複数の単電池２０を有する電池スタック１０と、一対のメインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂと、一対の拘束部材５０Ａ、５０Ｂと、一対のサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂとを備えている。

【0023】

図１に示すように、電池スタック１０は、複数の充放電可能な第１単電池２０Ａ、第２単電池２０Ｂ、第３単電池２０Ｃ、第４単電池２０Ｄ、第５単電池２０Ｅ、第６単電池２０Ｆ、第７単電池２０Ｇ、第８単電池２０Ｈおよび第９単電池２０Ｉを備えている。以下、第１単電池２０Ａ〜第６単電池２０Ｆを総称して単電池２０と呼ぶことがある。第１単電池２０Ａ〜第９単電池２０Ｉは、それぞれ電気的に接続された状態で前後方向Ｘに並んで配置されている。第１単電池２０Ａ〜第９単電池２０Ｉは、直列または並列に電気的に接続されている。第１単電池２０Ａ〜第９単電池２０Ｉは、同形状に形成されている。第１単電池２０Ａ〜第９単電池２０Ｉの間には、単電池２０以外の部材（例えば冷却板等）が設けられていてもよい。

【0024】

単電池２０は、例えば、全固体リチウムイオン二次電池である。図２に示すように、単電池２０は、外装体２１を備えている。本実施形態では、外装体２１としてラミネートフィルムが用いられている。ラミネートフィルムの内部には、正極と負極と固体電解質層とが所定の数だけ積層されて構成された積層型の電極体が収容されている。正極、負極および固体電解質層に用いられる固体電解質については、従来の一般的な全固体リチウムイオン二次電池と同様のものを特に制限なく使用することができる。固体電解質としては、例えば、種々の酸化物系固体電解質または硫化物系固体電解質が挙げられる。なお、単電池２０は、正極と負極とセパレータとから構成された電極体と、非水電解液とを有する非水電解液二次電池であってもよい。

【0025】

図２に示すように、単電池２０は、正極に接続された正極端子２２と負極に接続された負極端子２４とを備えている。正極端子２２および負極端子２４は、導電性を有した長尺な板状部材である。正極端子２２および負極端子２４の一部は、外装体２１の外部に露出している。本実施形態では、正極端子２２および負極端子２４の一部は、外装体２１の左端から外部に露出している。正極端子２２および負極端子２４の一部は、外装体２１の右端から外部に露出していてもよい。単電池２０は、外装体２１の外部に露出した正極端子２２および負極端子２４を保持する絶縁ホルダ２７を備えている。なお、組電池１００における正極端子２２および負極端子２４は、図３においてのみ図示し、その他の図においては図示を省略している。

【0026】

図３に示すように、一対のメインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、電池スタック１０の配列方向Ｘの両端部に配置されている。メインエンドプレート４０Ａとメインエンドプレート４０Ｂとは、同じ形状に形成されている。メインエンドプレート４０Ａは、電池スタック１０の配列方向Ｘの一方側の端部に配置され、メインエンドプレート４０Ｂは、電池スタック１０の配列方向Ｘの他の一方側の端部に配置されている。メインエンドプレート４０Ａは、第１単電池２０Ａの後方に配置されている。メインエンドプレート４０Ｂは、第９単電池２０Ｉの前方に配置されている。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、弾性変形可能に形成されている。メインエンドプレート４０Ａは、後方に向けて湾曲可能に形成されている。メインエンドプレート４０Ａは、その一部が拘束部材５０Ａ、５０Ｂの後端より後方に位置するように湾曲する。メインエンドプレート４０Ｂは、前方に向けて湾曲可能に形成されている。メインエンドプレート４０Ｂは、その一部が拘束部材５０Ａ、５０Ｂの前端より前方に位置するように湾曲する。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、拘束部材５０Ａ、５０Ｂの拘束荷重およびサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂからの荷重を受ける。従って、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂには、これらの荷重に耐えられる素材と形状が採用される。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、金属製であっても樹脂製であってもよく、例えば、炭素鋼製であってよい。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、板状に形成されている。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの上下方向Ｚの長さＡ１は、単電池２０の上下方向Ｚの長さＢ１より長い。図４に示すように、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの左右方向Ｙの長さＡ２は、単電池２０の左右方向Ｙの長さＢ２より長い。なお、図４では説明の便宜上拘束部材５０Ａの図示を省略している。

【0027】

図１に示すように、一対の拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、配列方向Ｘに延びる。拘束部材５０Ａと拘束部材５０Ｂとは、同じ形状に形成されている。拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、板状に形成されている。拘束部材５０Ａ、５０Ｂの間には、電池スタック１０が配置される。拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、電池スタック１０から離隔している。即ち、拘束部材５０Ａ、５０Ｂと電池スタック１０とは接触しない。拘束部材５０Ａと拘束部材５０Ｂとは、電池スタック１０を介して対向している。拘束部材５０Ａは、電池スタック１０の上方に配置されている。拘束部材５０Ｂは、電池スタック１０の下方に配置されている。拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、一対のメインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂをそれぞれ連結する。即ち、拘束部材５０Ａは、メインエンドプレート４０Ａの上端とメインエンドプレート４０Ｂの上端とを連結する。拘束部材５０Ａは、メインエンドプレート４０Ａの下端とメインエンドプレート４０Ｂの下端とを連結する。メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂと拘束部材５０Ａ、５０Ｂとは、例えばボルトのような締結部材によって相互に固定される。拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、配列方向Ｘに関して一対のメインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂ間に所定の拘束荷重を印加する。即ち、拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂおよびサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂを介して電池スタック１０の各単電池２０に配列方向Ｘに関して所定の拘束荷重を印加する。本実施形態では、拘束部材５０Ａ、５０Ｂは、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂと同じ材料から形成されているが、異なる材料から形成されていてもよい。

【0028】

図３に示すように、一対のサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂは、電池スタック１０の配列方向Ｘの両端部に配置されている。サブエンドプレート６０Ａは、電池スタック１０とメインエンドプレート４０Ａとの間に配置されている。サブエンドプレート６０Ａは、電池スタック１０の第１単電池２０Ａの後方に配置されている。サブエンドプレート６０Ｂは、電池スタック１０とメインエンドプレート４０Ｂとの間に配置されている。サブエンドプレート６０Ｂは、電池スタック１０の第９単電池２０Ｉの前方に配置されている。本実施形態では、サブエンドプレート６０Ａは、第１単電池２０Ａと直接的に接触しているが、サブエンドプレート６０Ａと第１単電池２０Ａとの間に冷却部材等が配置されていてもよい。サブエンドプレート６０Ｂは、第９単電池２０Ｉと直接的に接触しているが、サブエンドプレート６０Ｂと第９単電池２０Ｉとの間に冷却部材等が配置されていてもよい。サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂは、拘束部材５０Ａ、５０Ｂから離隔して配置されている。サブエンドプレート６０Ａと、サブエンドプレート６０Ｂとは、同じ形状に形成されている。サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂの上下方向Ｚの長さＣ１は、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの上下方向Ｚの長さＡ１より短い。図４に示すように、サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂの左右方向Ｙの長さＣ２は、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの左右方向Ｙの長さＡ２より短い。本実施形態では、長さＣ１は、単電池２０の上下方向Ｚの長さＢ１と同じであるが異なっていてもよい。長さＣ２は、単電池２０の左右方向Ｙの長さＢ２と同じであるが異なっていてもよい。本実施形態では、サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂは、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂと同じ材料から形成されているが、異なる材料から形成されていてもよい。

【0029】

以下、サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂの詳細な構成について説明する。なお、サブエンドプレート６０Ａとサブエンドプレート６０Ｂとは、配列方向Ｘに関して対称に配置される点を除き同様の構成であるため、サブエンドプレート６０Ａについて説明し、サブエンドプレート６０Ｂについてはサブエンドプレート６０Ａと同様の説明は省略する。図５に示すように、サブエンドプレート６０Ａは、半円柱形状に形成されている。図３に示すように、サブエンドプレート６０Ａは、側面視で半円形状に形成されている。サブエンドプレート６０Ａは、電池スタック１０と対向する第１面６２（図５も参照）と、メインエンドプレート４０Ａと対向する第２面６４（図５も参照）とを備えている。第１面６２は、第１単電池２０Ａと対向する。第１面６２は、単電池２０の外装体２１の幅広面（正極および負極と平行な面）と同じ大きさかそれ以上の大きさであるとよい。サブエンドプレート６０Ａの第２面６４には、接触部７０と非接触部８０とが形成されている。

【0030】

図３に示すように、接触部７０は、メインエンドプレート４０Ａに向けて突出する。接触部７０は、後方に向けて突出する。接触部７０は、メインエンドプレート４０Ａと接触する。接触部７０は、第２面６４のうち側面視で上下方向Ｚの中央部分に位置する。図４に示すように、接触部７０は、平面視で左右方向Ｙに延びる。接触部７０は、側面視でメインエンドプレート４０Ａと点接触する。接触部７０は、側面視でメインエンドプレート４０Ａの上下方向Ｚの中央部分と点接触する。接触部７０は、平面視でメインエンドプレート４０Ａと線接触する。

【0031】

図３に示すように、非接触部８０は、接触部７０の側方に位置する。非接触部８０は、接触部７０に対して左右方向Ｙおよび／または上下方向Ｚに対称に形成されているとよい。非接触部８０は、通常時には、メインエンドプレート４０Ａとの間に空間６８が形成されかつメインエンドプレート４０Ａとは接触しない。ここで通常時とは、接触部７０に押圧されてメインエンドプレート４０Ａが電池スタック１０から離れる方向（ここでは後方）に弾性変形していないときを意味する。なお、非接触部８０は、少なくとも通常時においてメインエンドプレート４０Ａと接触しなければよく、後述するようにメインエンドプレート４０Ａが接触部７０に押圧されて電池スタック１０から離れる方向に弾性変形しているときには、非接触部８０の少なくとも一部がメインエンドプレート４０Ａと接触してもよい（図６参照）。このとき、非接触部８０のうち接触部７０に近い部分から遠い部分の順に弾性変形したメインエンドプレート４０Ａと徐々に接触することになる。即ち、側面視において、サブエンドプレート６０Ａとメインエンドプレート４０Ａとはまず点接触し、その後面接触し、接触面積は徐々に大きくなる。本実施形態では、非接触部８０は、接触部７０から離れるほど配列方向Ｘに関してメインエンドプレート４０Ａから離れるように形成されている。即ち、非接触部８０は、接触部７０から上方および下方に離れるほど前方に向けて湾曲している。非接触部８０は、一定の曲率半径を有している。

【0032】

次に、電池スタック１０の各単電池２０を充電したときの組電池１００の状態について説明する。図６に示すように、各単電池２０において充電が行われると各単電池２０は配列方向Ｘに膨張する。即ち、各単電池２０の配列方向Ｘの長さが通常時の長さＬ１（図３参照）から長さＬ２（図６参照）に長くなる。なお、各単電池２０が膨張したときの配列方向Ｘの膨らみには個体差がある。各単電池２０が配列方向Ｘに膨張すると、電池スタック１０からサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂを介してメインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂに図６の矢印Ｆで示す荷重が加わる。即ち、接触部７０は、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂに図６の矢印Ｆで示す荷重を加える。これにより、メインエンドプレート４０Ａは、配列方向Ｘに関して電池スタック１０から離れる方向（ここでは後方）に向けてΔＬだけ弾性変形し（撓み）、メインエンドプレート４０Ｂは、配列方向Ｘに関して電池スタック１０から離れる方向（ここでは前方）に向けてΔＬだけ弾性変形する（撓む）。ここで、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの合計変形量（２ΔＬ）は、電池スタック１０の各単電池２０の配列方向Ｘの膨張量と実質的に等しくなる。このため、各単電池２０が膨張したときの電池スタック１０全体の配列方向Ｘの伸びによって生じる荷重は、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの弾性変形によって吸収される。この結果、各単電池２０に過剰な拘束荷重が加わることが抑制される。また、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの変形が空間６８において吸収されかつサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂが単電池２０を押圧する構成であるため、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの変形によって生じ得る配列方向Ｘの拘束荷重のバラツキがサブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂで解消され、サブエンドプレート６０Ａ、６０Ｂから単電池２０に加わる拘束荷重が均一化される（即ち面圧のバラツキを抑制することができる）。なお、各単電池２０が膨張状態から元の状態に戻ることによって、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂは、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの復元力によって元に位置に戻る（図３参照）。

【0033】

ここで、図３に示すように、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの配列方向Ｘの厚みをｔとし、非接触部８０の上下方向Ｚの長さをＬｃとしたとき、ΔＬ∝（Ｌｃ^３／ｔ^３）×Ｆが成り立つ。即ち、所定の荷重Ｆおよび所定の変形量ΔＬを確保するためには、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂの厚みｔとＬｃとを調整することによって、自由に設定することができる。また、ΔＬとＦとの関係が等倍に比例ではなく、特性値（Ｌｃ／ｔ）の３乗に比例するため、メインエンドプレート４０Ａ、４０Ｂや拘束部材５０Ａ、５０Ｂの板厚を比例的に変化させて荷重Ｆを大きくする設計をするのではなく、各部材の大きさや重さの設計の幅が広がる。

【0034】

以上、本発明の一実施形態に係る組電池１００について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。

【0035】

図３に示すように、上述した実施形態では、拘束部材５０Ａは、電池スタック１０の上方に配置され、かつ、拘束部材５０Ｂは、電池スタック１０の下方に配置されているが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、拘束部材５０Ａは、電池スタック１０の左方に配置され、かつ、拘束部材５０Ｂは、電池スタック１０の右方に配置されていてもよい。拘束部材５０Ａは、メインエンドプレート４０Ａの左端とメインエンドプレート４０Ｂの左端とを連結する。拘束部材５０Ｂは、メインエンドプレート４０Ａの右端とメインエンドプレート４０Ｂの右端とを連結する。

【0036】

また、図４に示すように、接触部７０は、平面視で左右方向Ｙに延びているが、これに限定されない。例えば、図８に示すように、接触部７０は、側面視で上下方向Ｚに延びていてもよい。このとき、拘束部材５０Ａは電池スタック１０の上方に配置され、かつ、拘束部材５０Ｂは電池スタック１０の下方に配置されている。なお、図９に示すように、接触部７０が側面視で上下方向Ｚに延びているときに、拘束部材５０Ａは電池スタック１０の左方に配置され、かつ、拘束部材５０Ｂは電池スタック１０の右方に配置されていてもよい。

【0037】

また、図２に示すように、上述した実施形態では、単電池２０の一方の端部に、正極端子２２および負極端子２４の両方が設けられている。しかし、単電池の構造は、上述した実施形態に限定されず、種々の構造を採用することができる。例えば、図１０に示すように、外装体２１の左端から正極端子２２の一部が露出し、外装体２１の右端から負極端子２４の一部が露出した単電池２０Ｘを用いることもできる。

【0038】

また、図３に示すように、上述した実施形態では、サブエンドプレート６０Ａは半円柱形状に形成され、接触部７０は側面視でメインエンドプレート４０Ａと点接触しかつ平面視でメインエンドプレート４０Ａと線接触していたが（図４参照）、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、接触部７０は、側面視でメインエンドプレート４０Ａと線接触しかつ平面視でメインエンドプレート４０Ａと線接触してもよい。即ち、接触部７０は、メインエンドプレート４０Ａと面接触するように形成されていてもよい。このように、接触部７０とメインエンドプレート４０Ａとが面接触するため、該部分においてボルト等を用いてメインエンドプレート４０Ａとサブエンドプレート６０Ａとを容易に組み付けることができる。図１１に示すように、接触部７０は側面視で上下方向に延び、非接触部８０は接触部７０から上下方向Ｚに関して離れるほど配列方向Ｘに関してメインエンドプレート４０Ａから離れるように湾曲している。なお、図１２に示すように、非接触部８０は、接触部７０から上下方向Ｚに関して離れるほど配列方向Ｘに関してメインエンドプレート４０Ａから離れるように直線状に傾斜していてもよい。

【0039】

また、図１３に示すように、サブエンドプレート６０Ａは側面視でＴ字形状に形成されていてもよい。即ち、接触部７０が非接触部８０からメインエンドプレート４０Ａに向けて突出していてもよい。ここでは、接触部７０は側面視で矩形状に形成されている。接触部７０は、左右方向Ｙの延びるように形成されていてもよい。なお、図１４に示すように、サブエンドプレート６０Ａの第２面６４に２以上の接触部７０が形成されていてもよい。

【0040】

また、図１５および図１６に示すように、サブエンドプレート６０Ａは半球形状に形成されていてもよい。接触部７０は、メインエンドプレート４０Ａと点接触する。接触部７０は、第２面６４のうち側面視で上下方向Ｚの中央部分に位置し、かつ、第２面６４のうち平面視で左右方向Ｙの中央部分に位置している。接触部７０は、側面視でメインエンドプレート４０Ａの上下方向Ｚの中央部分と点接触する。接触部７０は、平面視でメインエンドプレート４０Ａの左右方向Ｙの中央部分と点接触する。

【0041】

上述した各実施形態の組電池１００は、ハイブリッド車や、電気自動車等の車両の駆動用電源等に好適である。

【0042】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 電池スタック
２０ 単電池
２０Ｘ 単電池
２０Ａ〜２０Ｉ 第１単電池〜第９単電池
２１ 外装体
２２ 正極端子
２４ 負極端子
２７ 絶縁ホルダ
４０Ａ、４０Ｂ メインエンドプレート
５０Ａ、５０Ｂ 拘束部材
６０Ａ、６０Ｂ サブエンドプレート
６２ 第１面
６４ 第２面
６８ 空間
７０ 接触部
８０ 非接触部
１００ 組電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】