特許 6031388 組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6031388

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20161114BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 S

   H01M2/02 A

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-52127(P2013-52127)

(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-179228(P2014-179228A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2015年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(72)【発明者】

【氏名】吉田 正

【審査官】 佐藤 知絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５３１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１６２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０３２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００９８５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池容器および蓋を有し、前記電池容器の表面に前記電池容器の厚み方向に対向する一対の幅広面を有する複数の扁平形電池と、
隣り合う前記扁平形電池の前記幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で前記扁平形電池を複数保持する保持部材と、
絶縁性を有する外装絶縁フィルムとを備え、
前記幅広面には、前記外装絶縁フィルムが前記蓋から前記電池容器の底面方向にかけて離間して複数箇所に配置され、前記外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部が形成され、
前記保持部材は、隣り合う前記扁平形電池同士で互いに向かい合った前記幅広面同士の間に設けられて、前記非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする組電池。

【請求項2】

請求項１に記載の組電池において、
前記外装絶縁フィルムは、前記当接部と離間して設けられていることを特徴とする組電池。

【請求項3】

請求項２に記載の組電池において、
前記スペーサは、前記幅広面のうち前記外装絶縁フィルムで覆われている保護部と前記外装絶縁フィルムを介して重なる重複部を有することを特徴とする組電池。

【請求項4】

請求項３に記載の組電池において、
前記スペーサは、前記重複部と前記当接部との間に、前記当接部から離れるにつれて厚さが漸減する漸減部を有することを特徴とする組電池。

【請求項5】

請求項４に記載の組電池において、
前記漸減部の表面は、平面または曲面であることを特徴とする組電池。

【請求項6】

請求項３〜５のいずれか一項に記載の組電池において、
前記重複部は、前記外装絶縁フィルムと接触するフィルム接触面を有することを特徴とする組電池。

【請求項7】

請求項２に記載の組電池において、
前記非保護部は、前記当接部と前記外装絶縁フィルムとの間が絶縁樹脂で覆われていることを特徴とする組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン二次電池等の二次電池を用いた組電池に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化等の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになってきた。このような要求に合致する電源として、高電圧を有する非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に角形リチウムイオン二次電池はパック化した際の体積効率が優れているため、HEV用あるいはEV用として角形リチウムイオン二次電池の開発への期待が高まっている。

【0003】

このリチウムイオン二次電池の反応では、充電時にはリチウムイオンが負極に挿入されることによって、当該リチウムイオン二次電池が膨らんでしまう。この状態を放置すると、リチウムイオン二次電池の劣化につながり、リチウムイオン二次電池の寿命を低下させてしまう。そのため、リチウムイオン二次電池同士を固縛して膨れを抑制する必要がある。

【0004】

一方で、リチウムイオン二次電池は安全性を高めるため、電池缶の外周部を絶縁する構造をとっている。たとえば、金属ケースを用いた蓄電装置において、金属ケースの外表面の一部に直接固着された樹脂フレームを備えると共に、金属ケースの外表面における少なくとも樹脂フレームが固着していない金属露出面が絶縁塗装膜によって覆われた二次電池が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−９７８６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、二次電池は、内部に用いている電極活物質の種類によっては充放電に伴い電極自体が膨張収縮し、電池の体積が変化するものがある。リチウムイオン二次電池の場合、黒鉛系の活物質を負極に用いることがある。この黒鉛系活物質の寸法変化割合は、満充電から完全放電の間で、約１割と大きい。充放電に伴う膨張収縮をそのまま許容すると電池の性能が大きく低下するが、電池を外側から拘束すると性能低下を大幅に抑制できる。以下、電池を外側から拘束することを固縛と称する。

【0007】

特許文献１に記載の発明では、樹脂フレームを固着させた後に絶縁塗装を施しているため、作業性が悪く量産に不向きである。また、電池を固縛することに関して何ら考慮がされていない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による組電池は、電池容器および蓋を有し、電池容器の表面に電池容器の厚み方向に対向する一対の幅広面を有する複数の扁平形電池と、隣り合う扁平形電池の幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で扁平形電池を複数保持する保持部材と、絶縁性を有する外装絶縁フィルムとを備え、幅広面には、外装絶縁フィルムが蓋から電池容器の底面方向にかけて離間して複数箇所に配置され、外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部が形成され、保持部材は、隣り合う扁平形電池同士で互いに向かい合った幅広面同士の間に設けられて、非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、扁平形電池の電池特性の劣化を防止して、組電池の耐久性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】組電池の全体構成を示す分解図である。

【図2】組電池を構成する単電池の積層状態を示す分解図である。

【図3】図２の一部を拡大した図である。

【図4】外装絶縁フィルムが巻かれた単電池の斜視図である。

【図5】中間ホルダのスペーサが、スペーサ当接部へ当接する状態を模式的に示した断面図である。

【図6】固縛力を与えることによる電池特性劣化の改善程度を示すデータである。

【図7】中間ホルダのスペーサが、幅広面に貼られている外装絶縁フィルムへ当接する状態を模式的に示した断面図である。

【図8】固縛力の低下について説明する図である。

【図9】固縛力と単電池の厚さとの関係の一例を示すデータである。

【図10】第２の実施の形態の外装絶縁フィルムを示す図である。

【図11】第２の実施の形態の外装絶縁フィルムを電池容器に貼り付けた状態を示す図である。

【図12】第３の実施の形態における、中間ホルダのスペーサが、スペーサ当接部へ当接する状態を模式的に示した断面図である。

【図13】絶縁樹脂を隙間に充填した状態を説明する断面図である。

【図14】第４の実施の形態における、中間ホルダのスペーサと、スペーサ当接部および外装絶縁フィルムとの位置関係を模式的に示した断面図である。

【図15】変形例を示す図である。

【図16】変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１〜９を参照して、本発明による組電池の第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の組電池１００の全体構成を示す分解図である。図２は、組電池１００を構成する単電池１０の積層状態を示す分解図であり、図３は、図２の一部を拡大した図である。組電池１００は、複数個の単電池１０と、電池セルホルダ４０と、固定部材１２０とを備えている。

【0012】

組電池１００が組み込まれる自動車等の移動体や蓄電システム等の仕様から組電池１００としての出力が決まり、組電池１００に組み込む単電池１０の員数が決まる。通常、組電池１００に組み込む単電池１０の員数は、数十セル程度である。この組電池１００を複数組み込んで構成した電池パックが自動車等の移動体や蓄電システム等に搭載される。

【0013】

組電池１００では、扁平型の複数個の単電池１０が積層された積層体１１０が、固定部材１２０によって単電池１０の積層方向（以下、単に積層方向と呼ぶ）に圧縮力が加えられた状態で拘束（固定）されている。積層体１１０は、複数個の単電池１０が電池セルホルダ４０によって保持されて積層されたものである。以下、固定部材１２０によって各単電池１０に積層方向へ圧縮力を加えた状態で積層体１１０を拘束することを固縛とも呼ぶ。また、固定部材１２０によって各単電池１０に加える積層方向への圧縮力を固縛力とも呼ぶ。

【0014】

図１に示すように、固定部材は、一対の端板１２１と、一対の側板１２６とを備えている。一対の端板１２１は、それぞれ、積層体１１０に単電池の積層方向に当接して、積層体１１０に固縛力を与える厚板状の部材である。それぞれの端板１２１の厚さ方向に延在する側面には、側板１２６と締結するための締結ボルト１２５が螺合するネジ穴１２２が設けられている。

【0015】

一対の側板１２６は、一対の端板１２１で積層体１１０に固縛力を与えた状態で一対の端板１２１を固定する板状の部材である。それぞれの側板１２６には、複数の開口１２７と、複数の貫通孔１２８とが設けられている。開口１２７は、単電池１０を空冷するための空気の出入口となる開口であり、後述する側面開口４３の位置と対応する位置に設けられている。貫通孔１２８は、側板１２６と端板１２１とを締結するための締結ボルト１２５が挿通される貫通孔である。

【0016】

図２，３に示すように、電池セルホルダ４０は、隣り合う２つの単電池１０同士の間に設けられる中間ホルダ４１と、積層された単電池１０のうち、最も外側に位置する単電池１０の外側に設けられる端部ホルダ４６とを有する。電池セルホルダ４０は、電気絶縁性を有する樹脂で構成されている。

【0017】

中間ホルダ４１は、後述する単電池１０の厚さ方向に延在する側面である幅狭面１３、および、単電池１０の底面１４を支持するフレーム４２と、幅狭面１３および底面１４と直交する単電池１０の幅広面１２に後述するように直接当接するスペーサ５１とを備えている。中間ホルダ４１には、単電池１０を空冷するための空気の出入口となる側面開口４３が両側面に設けられている。

【0018】

端部ホルダ４６は、後述する単電池１０の幅狭面１３および底面１４を支持するフレーム４７と、単電池１０の幅広面１２に直接当接するスペーサ５２とを備えている。なお、スペーサ５２は、端部ホルダ４６に対向する面で側板１２６に当接する。

【0019】

スペーサ５１およびスペーサ５２は、それぞれ上下方向に離間して複数設けられている。

【0020】

図４は、外装絶縁フィルム２６が巻かれた単電池１０の斜視図である。単電池１０は、扁平形のリチウムイオン二次電池であり、扁平した有底角筒容器（電池容器）１１に不図示の電池セル内捲回群が収容され、上蓋１５が被せられている。上蓋１５には、電池の端子１６が設けられている。電池容器１１は、幅広面１２と、幅狭面１３と、底面１４とを有する。幅広面１２は、電池容器１１の側面のうち、電池容器１１の厚み方向に対向する一対の面である。幅狭面１３は、電池容器１１の側面のうち、電池容器１１の厚み方向に延在する一対の面である。底面１４は、電池容器１１の底面である。

【0021】

電池容器１１の側面には、外装絶縁フィルム２６が上下方向に離間して複数箇所に巻かれている。外装絶縁フィルム２６は、意図しない電気的な短絡を防止するための絶縁材であり、電池容器１１に貼り付けるための不図示の粘着層が一方の面に設けられている。外装絶縁フィルム２６は、捲回数が１回であり、帯状の外装絶縁フィルム２６の両端が、たとえば、電池容器１１の幅狭面１３で重複するように貼り付けられている。

【0022】

電池容器１１の側面で、外装絶縁フィルム２６が巻かれていない部分は電池容器１１の側面が露出している。電池容器１１の側面で、外装絶縁フィルム２６が巻かれている部分を保護部１９と呼び、外装絶縁フィルム２６が巻かれていない部分を非保護部１７と呼ぶ。非保護部１７のうち、幅広面１２上の露出部分をスペーサ当接部１８と呼ぶ。

【0023】

図５は、隣り合う単電池１０のそれぞれの幅広面１２で挟まれた中間ホルダ４１のスペーサ５１が、スペーサ当接部１８へ当接する状態を模式的に示した断面図である。なお、端部ホルダ４６に設けられたスペーサ５２と、スペーサ当接部１８との当接状態もスペーサ５１とスペーサ当接部１８との当接状態と同じであるので、図示による説明を省略する。

【0024】

中間ホルダ４１で単電池１０を保持すると、各スペーサ５１がそれぞれスペーサ当接部１８に当接する。同様に、端部ホルダ４６で単電池１０を保持すると、各スペーサ５２がそれぞれスペーサ当接部１８に当接する。換言すると、スペーサ５１およびスペーサ５２と、幅広面１２上の非保護部１７（すなわち電池容器１１の露出面）とが直接当接するように、外装絶縁フィルム２６が上下方向に離間して複数箇所に巻かれている。スペーサ５１，５２におけるスペーサ当接部１８との当接部分（当接面）を当接部５４と呼ぶ。

【0025】

中間ホルダ４１および端部ホルダ４６で単電池１０を保持して積層体１１０とし、一対の端板１２１で積層体１１０を積層方向から挟んで圧縮力を加え、一対の端板１２１と一対の側板１２６とを締結ボルト１２５で締結すると、積層体１１０が所定の圧縮力で固縛される。すなわち、端板１２１と端部ホルダ４６のスペーサ５２とが当接して、最も外側の単電池１０の幅広面に固縛力を伝達する。最も外側の単電池１０に伝達された固縛力は、隣り合う単電池１０に対して、幅広面１２同士で当接しているスペーサ５１を介して固縛力を伝達する。したがって、積層体１１０を構成するすべての単電池１０の幅広面１２に対して固縛力が付与される。

【0026】

なお、積層体１１０の固縛力、すなわち、各単電池１０の積層方向に作用する圧縮力が低下すると、電池の特性が劣化する。不図示の電池セル内捲回群の構成部品のうち、負極には、その材料として電池容量の大きい黒鉛を用いる場合が多い。黒鉛負極は、充放電により膨張収縮を繰り返し、電池セル内捲回群を変形させることにより、特性が急激に劣化する。この変形を外部から拘束する、すなわち、固縛力を加えることにより、電池特性の劣化を大幅に改善できる。

【0027】

図６は、固縛力を与えることによる電池特性劣化の改善程度を示すデータである。図６では、横軸に充放電の回数、すなわち、サイクル数をとり、縦軸に特性の指針となる容量とDCRの変化率をとっている。容量とは電池が蓄えることのできる電気量であり、長期にわたり低下しないことが望ましい。また、DCRは電池の内部の電気抵抗であり、長期にわたり上昇しないことが望ましい。固縛力を与えた場合（固縛有りの場合）には、充放電回数が増加しても、容量およびDCRの変化率の変動は小さい。しかし、固縛力を与えない場合（固縛無しの場合）には、充放電回数の増加すると、容量が大きく低下し、DCRは大きく上昇する。

【0028】

本実施の形態とは異なって、幅広面１２とスペーサ５１との間に外装絶縁フィルム２６が存在する状態で、組電池１００を長期間運転した場合に固縛力が減少する（抜ける）理由を説明する。図７は、隣り合う単電池１０のそれぞれの幅広面１２で挟まれた中間ホルダ４１のスペーサ５１が、幅広面１２に貼られている外装絶縁フィルム２６へ当接する状態を模式的に示した断面図である。

【0029】

外装絶縁フィルム２６は、電池容器１１に貼り付けるために粘着層を有し、フィルム材自体も電池容器１１に巻くために柔軟性を有している必要がある。このような材料に対して固縛力による圧力を加え続けると、運転初期の状態では外装絶縁フィルム２６はその厚さを保っている。しかし、長期間にわたる運転の途中で図８に示すように外装絶縁フィルム２６がクリープ変形して薄くなる。この状態になると、固縛力が低下し、電池特性の劣化を早めることになる。

【0030】

外装絶縁フィルム２６の厚さは通常0.05mm程度である。したがって、電池容器１１の両側の幅広面１２で合わせて0.1mm程度となる。この厚さ変化で、固縛力がどの程度抜けるのかを図９を用いて説明する。図９は固縛力、すなわち、荷重を増加させていった場合の単電池１０の厚さの変化の一例を示すデータである。電池の充電量をSOC(State of Charge)と称しており、図９はSOC=50%におけるデータである。単電池１０の幅広面１２に荷重2000Nを加えた場合の単電池１０の厚さ（セル厚み）は26.92mmである。この厚さを組電池１００に組み込む場合の設計寸法とする。

【0031】

組電池１００は組立て後の寸法を固定することになるので、充放電を行う際のセル厚みは設計寸法26.92mmに固定したままになる。この状態で充放電を行って荷重の変化を測定すると、放電によりSOCが0%となった場合の荷重は1000N程度まで下がり、充電によりSOCが100%になった場合の荷重は4000N程度まで上がる。

【0032】

仮に、外装絶縁フィルム２６の一対の幅広面１２における厚さに相当する0.1mmだけセル厚みが厚くなることを許容すると、セル厚みは27.02mmとなる。この場合、SOC=50%での固縛力は700N程度となる。この状態で充放電を行うと、SOCの低い領域で固縛力が極めて小さくなり、電池特性の劣化を大幅に早めることになる。すなわち、仮に、幅広面１２とスペーサ５１との間に外装絶縁フィルム２６が存在した場合には、外装絶縁フィルム２６がクリープ変形して薄くなると、電池特性の劣化を大幅に早めることになる。

【0033】

これに対して本実施の形態の組電池１００では、スペーサ５１と幅広面１２上の非保護部１７とが直接当接するので、外装絶縁フィルム２６のクリープ変形の影響を受けない。

【0034】

本実施の形態の組電池１００では、次の作用効果を奏する。
（１） 幅広面１２同士を互いに向かい合わせて扁平型の複数個の単電池１０を積層して積層体１１０を構成し、固定部材１２０によって単電池１０の積層方向に圧縮力を付与した状態で保持するように構成した。そして、スペーサ５１が、隣り合う単電池１０同士で互いに向かい合った幅広面１２同士の間に設けられて、幅広面１２に直接当接するように構成した。これにより、長期間にわたって安定的に各単電池１０に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池１００の耐久性を大幅に向上できる。

【0035】

（２） 幅広面１２におけるスペーサ当接部１８以外の部分を外装絶縁フィルム２６で覆うように構成した。これにより、意図しない短絡を防止でき、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0036】

（３） 中間ホルダ４１の両側面に、単電池１０を空冷するための空気の出入口となる側面開口４３を設けた。これにより、外部の送風装置を用いて各単電池１０を効率的に冷却できるので、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0037】

−−−第２の実施の形態−−−
図１０，１１を参照して、本発明による組電池の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、外装絶縁フィルムの形状が第１の実施の形態と異なる。

【0038】

図１０は、本実施の形態の外装絶縁フィルム２７を示す図である。本実施の形態の外装絶縁フィルム２７は、複数の開口２８を有する。各開口２８の形状、および、各開口２８の外装絶縁フィルム２７上での位置は、外装絶縁フィルム２７を電池容器１１の側面に巻き付けた際に、各開口２８が一対の幅広面１２に位置するように設定されている。さらに、各開口２８の形状、および、各開口２８の外装絶縁フィルム２７上での位置は、中間ホルダ４１および端部ホルダ４２が単電池１０に取り付けられた際に、幅広面１２にスペーサ５１，５２が当接する位置と一致するように設定されている。

【0039】

したがって、外装絶縁フィルム２７を電池容器１１に貼り付けると、図１１に示すように、幅広面１２上で、第１の実施の形態と同じ位置に保護部１９と非保護部１７が設けられ、幅狭面１３が外装絶縁フィルム２７で切れ目なく覆われる。

【0040】

本実施の形態の組電池１００では、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 単電池１０の側面に巻く外装絶縁フィルム２７を１枚とし、複数の開口２８を設けるように構成した。そして、各開口２８の形状、および、各開口２８の外装絶縁フィルム２７上での位置が、中間ホルダ４１および端部ホルダ４２が単電池１０に取り付けられた際に、幅広面１２にスペーサ５１，５２が当接する位置と一致するようにした。これにより、１つの単電池１０につき１枚の外装絶縁フィルム２７を巻けばよいので、フィルムの加工や巻いて貼り付ける作業の効率が向上する。

【0041】

（２） 幅狭面１３が外装絶縁フィルム２７で切れ目なく覆われるようにしたので、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0042】

−−−第３の実施の形態−−−
図１２，１３を参照して、本発明による組電池の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１および第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１および第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、外装絶縁フィルム２６とスペーサ５１との間を絶縁樹脂６１で覆った点で第１および第２の実施の形態と異なる。

【0043】

図１２は、本実施の形態における、隣り合う単電池１０のそれぞれの幅広面１２で挟まれた中間ホルダ４１のスペーサ５１が、スペーサ当接部１８へ当接する状態を模式的に示した断面図である。中間ホルダ４１で単電池１０を保持すると、各スペーサ５１がそれぞれ当接部５４でスペーサ当接部１８に当接する。スペーサ当接部１８の図示上下方向の寸法は、スペーサ５１の図示上下方向の寸法より若干大きい。スペーサ当接部１８の図示上下方向の寸法とスペーサ５１の図示上下方向の寸法とが等しいことが理想である。

【0044】

しかし、構成部品個々の寸法誤差や組立上の誤差を考慮すると、スペーサ５１が確実にスペーサ当接部１８に接触するように、スペーサ当接部１８の図示上下方向の寸法をスペーサ５１の図示上下方向の寸法より上記誤差の分だけ大きくする必要がある。そのため、スペーサ５１の図示上下には、外装絶縁フィルム２６との間に隙間２９が生じ、電池容器１１の表面である金属面が露出する。この露出部分から電気的短絡の生じるおそれがある。

【0045】

そこで、本実施の形態では、図１３に示すように、電気的絶縁性を有する絶縁樹脂６１を隙間２９に充填することで、電池容器１１の表面が露出しないようにしている。

【0046】

本実施の形態の組電池１００では、第１および第２の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） スペーサ当接部１８の図示上下方向の寸法をスペーサ５１の図示上下方向の寸法より上記誤差の分だけ大きくした。これにより、スペーサ５１の当接部５４が外装絶縁フィルム２６を積層方向に圧迫することがないので、上述した外装絶縁フィルム２６のクリープ変形を起こすことがなく、固縛力の伝達に悪影響を及ぼさない。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池１０に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池１００の耐久性を大幅に向上できる。

【0047】

（２） スペーサ５１，５２と外装絶縁フィルム２６との間の隙間２９に絶縁樹脂６１を充填した。これにより、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0048】

−−−第４の実施の形態−−−
図１４を参照して、本発明による組電池の第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１〜第３の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１〜第３の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、後述するスペーサ５３に外装絶縁フィルム２６と当接する部位を設けた点で第１〜第３の実施の形態と異なる。

【0049】

図１４は、本実施の形態における、隣り合う単電池１０のそれぞれの幅広面１２で挟まれた中間ホルダ４１のスペーサ５３と、スペーサ当接部１８および外装絶縁フィルム２６との位置関係を模式的に示した断面図である。中間ホルダ４１で単電池１０を保持すると、各スペーサ５３がそれぞれ当接部５４でスペーサ当接部１８に当接する。また、本実施の形態のスペーサ５３は、外装絶縁フィルム２６で覆われている保護部１９と外装絶縁フィルム２６を介して重なる重複部５５を有する。

【0050】

図１４に示すように、重複部５５は、スペーサ５３の当接部５４よりも図示上方および下方に延在する部位であり、図示左右方向（すなわち単電池１０の積層方向）の厚さが当接部５４よりも薄い。重複部５５の積層方向の厚さは、単電池１０を中間ホルダ４１で保持した際に、単電池１０に巻かれた外装絶縁フィルム２６に密着するように設定されている。但し、重複部５５の積層方向の厚さは、上述した外装絶縁フィルム２６のクリープ変形を起こさないように、重複部５５と外装絶縁フィルム２６との接触面では固縛力の伝達に寄与しないが、電気絶縁性の確保の観点から隙間２９の密閉性が適宜確保されるように設定されている。すなわち、たとえば、重複部５５の積層方向の厚さは、当接部５４の積層方向の厚さよりも外装絶縁フィルム２６の厚さのおおよそ２倍分だけ薄くなるように設定されている。

【0051】

本実施の形態の組電池１００では、第１〜第３の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） スペーサ５３に外装絶縁フィルム２６で覆われている保護部１９と外装絶縁フィルム２６を介して重なる重複部５５を設けた。これにより、当接部５４と外装絶縁フィルム２６との隙間２９が重複部５５で覆われるので、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0052】

（２） 上述した第３の実施の形態とは異なって、スペーサ５１，５２と外装絶縁フィルム２６との間の隙間２９に絶縁樹脂６１を充填する必要がないので、組電池１００の組み立て作業を容易化でき、製造コストを抑制できる。

【0053】

（３） 重複部５５の積層方向の厚さは、上述した外装絶縁フィルム２６のクリープ変形を起こさないように、重複部５５と外装絶縁フィルム２６との接触面では固縛力の伝達に寄与しないが、電気絶縁性の確保の観点から隙間２９の密閉性が適宜確保されるように設定されている。これにより、外装絶縁フィルム２６のクリープ変形による固縛力の変化が生じない。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池１０に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0054】

なお、上述した重複部５５の形状は一例であって、本発明はこれに限定されない。たとえば、図１５に示すように、重複部５５と当接部５４との間に、当接部５４から図示上下方向に離れるにつれて積層方向の厚さが漸減する漸減部５６を設けてもよい。このように漸減部５６を設けることで、当接部５４から重複部５５にかけての形状変化が緩やかになり、漸減部５６を設けていない場合と比べて、当接部５４と重複部５５との間の部位に応力が集中しにくくなる。

【0055】

そのため、組電池１００の運転中に重複部５５に積層方向の意図しない応力が作用したとしても、たとえば当接部５４と重複部５５との間の部位など、スペーサ５３に亀裂が入るなどの不具合の発生を防止できる。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池１０に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0056】

また、上述した漸減部５６では、表面が平面であるが、図１６に示すように曲面としてもよい。たとえば、図１６に示した漸減部５７は、当接部５４から図示上下方向に離れるにつれて徐々に傾きが増していくように、換言すれば、図１６上で当接部５４と重複部５５との段差部分を丸面取りしたように構成されている。漸減部５７をこのような形状とすることで、当接部５４から重複部５５にかけての形状変化が漸減部５６よりもさらに緩やかになり、当接部５４と重複部５５との間の部位に応力がさらに集中しにくくなる。

【0057】

そのため、組電池１００の運転中に重複部５５に積層方向の意図しない応力が作用したとしても、たとえば当接部５４と重複部５５との間の部位など、スペーサ５３に亀裂が入るなどの不具合の発生を防止できる。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池１０に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池１００の耐久性を向上できる。

【0058】

なお、上述の説明では、１つの中間ホルダ４１および端部ホルダ４６における各図で図示したスペーサ５１，５２，５３の本数が４本であるが、本発明はこれに限定されない。固縛力の維持ができ、幅広面１２における固縛力による面圧分布が電池特性劣化防止の観点から適切であれば、１つの中間ホルダ４１および端部ホルダ４６に設けるスペーサ５１，５２，５３の本数は４本以外の本数であってもよい。また、固縛力の維持ができ、幅広面１２における固縛力による面圧分布が電池特性劣化防止の観点から適切であれば、各スペーサ５１，５２，５３の１本当たりの接触面積や、隣り合うスペーサ５１，５２，５３との間隔は適宜設定してよい。

【0059】

また、上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

【0060】

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、電池容器表面に電池容器厚み方向に対向する一対の幅広面を有する複数の扁平形電池と、隣り合う扁平型電池の幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で扁平電池を複数保持する保持部材と、幅広面の一部を除いて電池容器の外周を覆う外装絶縁フィルムとを備え、保持部材は、隣り合う扁平電池同士で互いに向かい合った幅広面同士の間に設けられて、幅広面のうち外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする各種構造の組電池を含むものである。

【符号の説明】

【0061】

１０ 単電池、１１ 電池容器、１２ 幅広面、１７ 非保護部、１８ スペーサ当接部、１９ 保護部、２６，２７ 外装絶縁フィルム、２９ 隙間、４０ 電池セルホルダ、４１ 中間ホルダ、４２ フレーム、４３ 側面開口、４６ 端部ホルダ、４７ フレーム、５１，５２，５３ スペーサ、５４ 当接部、５５ 重複部、５６，５７ 漸減部、１００ 組電池、１１０ 積層体、１２０ 固定部材

【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】