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(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】
(24)【登録日】2024-08-29
(45)【発行日】2024-09-06
(54)【発明の名称】電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/103 20210101AFI20240830BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20240830BHJP
H01M 50/46 20210101ALI20240830BHJP
【ＦＩ】
H01M50/103
H01M10/058
H01M50/46
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021514167
(86)(22)【出願日】2020-04-14
(86)【国際出願番号】 JP2020016396
(87)【国際公開番号】W WO2020213597
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2023-02-08
(31)【優先権主張番号】P 2019080244
(32)【優先日】2019-04-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】後藤 俊哉
(72)【発明者】
【氏名】北村 敏康
(72)【発明者】
【氏名】田嶋 光俊
【審査官】井原 純
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１７１０２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－０３１３６８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－０４９９５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１５７８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３２４２３９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８
Ｈ０１Ｍ ５０／４０－５０／４９７
Ｈ０１Ｍ １０／０５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極群と、前記電極群を収容し、筒状の側壁部と前記側壁部の高さ方向の下端に接続した底部と、上端に設けられた開口部とを有するケースとを備え、
前記底部の内面は、前記高さ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部を有し、
前記電極群が、前記斜面部と熱接触し、
前記斜面部は、前記高さ方向の下端部と上端部を有し、
前記側壁部は、前記上端部より前記下端部に近い第１壁部と、前記下端部より前記上端部に近い第２側壁部とを有し、
前記電極群は、第２壁部より第１壁部に近い、
電池。
【請求項2】
前記電極群は、前記ケースの前記側壁部に対して前記高さ方向に直交する直交方向に対向する対向部を有し、前記対向部が、前記第１壁部に熱接触した、
請求項１に記載の電池。
【請求項3】
電極群と、
前記電極群を収容し、筒状の側壁部と前記側壁部の高さ方向の下端に接続した底部と、上端に設けられた開口部とを有するケースとを備え、
前記底部の内面は、前記高さ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部を有し、
前記電極群が、前記斜面部と熱接触し、
前記ケースの前記底部は、前記ケースの前記高さ方向の内方側に突出した突出部を有し、
前記斜面部は、前記突出部に形成され、
前記電極群は、正極および負極を含む複数の電極ユニットから構成され、
前記各電極ユニットでは、前記正極と前記負極とが積層方向に対向しており、
前記複数の電極ユニットは、前記積層方向に並んでおり、
前記複数の電極ユニットが、前記積層方向に隣り合う第１電極ユニットと第２電極ユニットを有し、
前記斜面部は、前記第１電極ユニットと熱接触する第１斜面部と、前記第２電極ユニットと熱接触する第２斜面部とを含み、
前記積層方向に延びる直線であって、前記第１斜面部の斜面と前記第２斜面部の斜面の両方に交わる直線が存在する、
電池。
【請求項4】
前記ケースは、前記突出部と前記側壁部の間に前記突出部より窪んだ溝部を有する、請求項３に記載の電池。
【請求項5】
前記突出部は、前記第１電極ユニットの下端および前記第２電極ユニットの下端よりも上方に突出した先端部を前記第１電極ユニットと前記第２電極ユニットとの間に有する、請求項３又は４に記載の電池。
【請求項6】
電極群と、
前記電極群を収容し、筒状の側壁部と前記側壁部の高さ方向の下端に接続した底部と、上端に設けられた開口部とを有するケースとを備え、
前記底部の内面は、前記高さ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部を有し、
前記電極群が、前記斜面部と熱接触し、
前記電極群は、シート状の正極と、シート状の負極と、前記正極と前記負極の間に介在するシート状のセパレータとを有し、前記正極、前記セパレータ、及び前記負極が向かい合う面は、前記ケースの前記底部と前記開口部が向かい合う方向と略平行になっており、
前記セパレータは、前記開口部に向かって、前記正極の縁および前記負極の縁から延出した第１延出部と、前記高さ方向の前記底部に向かって、前記正極の縁および前記負極の縁から延出した第２延出部とを有し、
前記第１延出部の延出した寸法は、前記第２延出部の延出した寸法より大きい、
電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電池に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電池モジュールとしては、特許文献１に記載されているものがある。この電池モジュールは、車両のバッテリとして用いられ、電気的に接続された複数の角型電池と、各角型電池と当接し、角型電池を冷却する冷却プレートを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１４／１０９０３４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車載用の電池モジュールにおいて急速な充放電を行った場合、電池内で発生するジュール熱が増大する虞があり、電池単体の放熱性を高めることが求められている。そこで、本開示の目的は、放熱性を向上できる電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示に係る電池は、電極群と、電極群を収容し、筒状の側壁部と側壁部の高さ方向の下端に接続した底部と、上端に設けられた開口部とを有するケースとを備え、底部の内面は、高さ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部を有し、電極群が、斜面部と熱接触している。
【発明の効果】
【0006】
本開示に係る電池によれば、高さ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部がケース底部の内面に設けられる。したがって、電極群をケース底部に熱接触させ易く、電極群で発生した熱を、ケース底部を介して逃がすことを促進できる。更には、電極群が斜面部から直接又は絶縁シートを介して間接的に受ける垂直抗力で電極群がケース側壁部側に押圧され易い。したがって、電極群がケース側壁部とも熱接触し易くなることにより、電極群で発生した熱を、ケースの側壁部を介してより積極的に逃がし得る。よって、電池における熱の逃がし性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一実施形態に係る電池の斜視図である。
【図2】上記電池を側方から見た図であり、内部構造が見えるようにした透視図である。
【図3】上記電池の正極をその厚さ方向から見たときの平面図である。
【図4】上記電池の負極を、その厚さ方向から見たときの平面図である。
【図5】上記電池の電極群の斜視図である。
【図9】更なる変形例の電池を含む電池モジュールの模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下の説明及び図面において、Ｘ方向は、以下で説明する正極２０の厚さ方向を示し、複数の正極２０の積層方向に一致する。また、Ｙ方向は、正極２０が広がる２次元平面内の一方向を示し、Ｚ方向は、以下で説明する外装体１１の高さ方向を示し、以下で説明する封口板１２の板状部の法線方向に一致する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。また、本明細書では、高さ方向上側を高さ方向の封口板１２側とし、高さ方向下側を高さ方向の底部５８側とする。また、以下では、電池が、積層型の電極群１４を有する電池１,１０１,２０１,３０１である場合を例に説明を行うが、電池は、巻回型の電極群を有する角形二次電池でもよい。又は、電池は、円筒形電池でもよい。また、以下の実施例では、斜面部５１,１５１,２５１が、Ｙ方向に延在する場合について説明するが、斜面部は、Ｘ方向に延在してもよい。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。
【0009】
図１は、本開示の一実施形態に係る電池（以下、単に電池という）１の斜視図であり、図２は、電池１を側方から見た図であり、内部構造が見えるようにした透視図である。図１及び図２に示すように、電池１は、ケースとしての角形の外装体（角形外装缶）１１と、封口板１２と、積層型の電極群１４（図２参照）を備える。外装体１１は、例えば、金属、好ましくは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。図１に示すように、外装体１１は、角筒状の側壁部５５と側壁部５５の高さ方向（Ｚ方向）の下端（一端）に接続した底部５８と、上端（他端）に設けられた開口部とを有する。電池１は、絶縁性を有する絶縁シート２８（図６参照）を備え、その絶縁シート２８は、箱形状を有し、Ｚ方向上側のみが開口し、外装体１１の開口側を除いた内面を覆うように配置される。なお、外装体１１は、合成樹脂等の絶縁体で構成されてもよく、この場合、絶縁性のシートは省略されることができる。後述するが、封口板１２には電極群１４等が固定される。封口板１２に電極群１４等を固定した後、封口板１２は外装体１１の開口に嵌合される。封口板１２と外装体１１の嵌合部をレーザ溶接等で接合することで、封口板１２が外装体１１と一体化され、電極群１４を収容する収容室が画定される。
【0010】
電極群１４は、複数の正極と、複数の負極と、複数のセパレータを備え、外装体１１内に収容される。電極群１４の両側には、負極が配置される。次に、正極と、負極と、セパレータと、電極群１４の構造について詳細に説明する。図３は、正極２０をその厚さ方向（Ｘ方向）から見たときの平面図であり、図４は、負極３０を、その厚さ方向（Ｘ方向）から見たときの平面図である。また、図５は、電極群１４の斜視図である。
【0011】
図３に示すように、正極２０は、電極部２１、及び集電タブ２２を備える。電極部２１は、平板状の芯体と、芯体の両面に塗布された活物質層２４を有する。また、集電タブ２２は、電極部２１から突出する。図３に示す例では、電極部２１は、側面視において略矩形の形状を有する。電極部２１は、一方の一対の縁２５ａがＺ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁２５ｂがＹ方向に略延在する。また、正極集電タブ２２は、正極芯体と同じ材料からなり、芯体と一体に構成されていてもよい。又は、集電タブ２２は芯体と別体の金属片を芯体に接合してもよい。集電タブ２２は、側面視において略矩形の形状を有し、電極部２１の上側の縁２５ｂにおけるＹ方向の一方側からＺ方向上側に突出する。集電タブ２２の一方の一対の縁は、Ｚ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁は、Ｙ方向に略平行に延在する。
【0012】
図４に示すように、負極３０は、電極部３１、及び集電タブ３２を備える。電極部３１は、平板状の芯体と、芯体の両面に塗布された活物質層３４を有する。集電タブ３２は、電極部３１から突出する。図４に示す例では、電極部３１は、側面視において略矩形の形状を有する。電極部３１は、一方の一対の縁３５ａがＺ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁３５ｂがＹ方向に略延在する。集電タブ３２は、芯体と同じ材料からなり、芯体と一体に構成されていてもよい。また集電タブ３２は芯体と別体の金属片を芯体に接合してもよい。集電タブ３２は、側面視において略矩形の形状を有し、電極部３１の上側の縁３５ｂにおけるＹ方向の他方側からＺ方向上側に突出する。負極集電タブ３２の一方の一対の縁は、Ｚ方向に略平行に延在し、他方の一対の縁は、Ｙ方向に略平行に延在する。
【0013】
図５を参照して、正極２０と負極３０は、集電タブ２２、３２がＺ方向上側に突出するように配置された状態で、セパレータ７０を介して交互に積層される。セパレータ７０は、側面視において略矩形の形状を有する。この積層により、電極群１４が構成される。図３及び図４に示すように、負極の電極部３１の側面視の面積は、正極の電極部２１の側面視の面積よりも大きくなっており、セパレータ７０の側面視の面積は、負極の電極部３１の側面視の面積よりも大きくなっている。
【0014】
後述するが、電極群１４は、外装体１１内に配置される正極電極端子及び負極電極端子に接合され、外装体１１内に配置される。電極群１４が所定位置に配置された状態で、Ｘ方向から見たとき、正極の電極部２１の全てが、負極の電極部３１に重なり、負極の電極部３１は、電極部２１と対向する対向領域と、この対向領域と周囲に形成されるとともに電極部２１と対向しない環状の非対向領域を有していてもよい。また、Ｘ方向から見たとき、電極部３１の全てが、セパレータ７０に重なり、セパレータ７０は電極部３１と対向する対向領域と、この対向領域の周囲に形成されて電極部３１と対向しない非対向領域を有していてもよい。
【0015】
正極２０、セパレータ７０、及び負極３０が向かい合う面は、外装体１１の底部５８と外装体１１の開口部が向かい合う方向と略平行になっている。電極群１４が外装体１１に配置された状態で、セパレータ７０において負極の電極部３１のＺ方向の上縁３１ａよりもＺ方向上側（Ｚ方向の封口板１２側）に延出している第１延出部７０ａの延出寸法は、セパレータ７０において電極部３１の下縁３１ｂよりもＺ方向下側（Ｚ方向の底部５８側）に延出している第２延出部７０ｂの延出寸法よりも大きくなっている。上述のように、Ｘ方向から見たとき、正極の電極部２１の全てが、電極部３１に重なる。よって、第１延出部７０ａは、Ｚ方向の開口部に向かって、負極３０の上縁３１ａのみならず正極２０の上縁からも延出し、第２延出部７０ｂは、Ｚ方向の底部５８に向かって、負極３０の下縁３１ｂのみならず正極２０の下縁からも延出する。
【0016】
正極の芯体及び集電タブ２２は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金箔からなる。また、正極の活物質層２４は、例えば、活物質として、リチウムニッケル酸化物を用い、導電剤として、アセチレンブラック（ＡＢ）を用い、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用い、分散媒として、Ｎ－メチル－２－ピロリドンを用いることで作成できる。正極活物質について更に詳細に説明すると、正極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能な化合物であれば適宜選択して使用できる。これらの正極の活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。例えば、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することが可能なＬｉＭＯ２（但し、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎの少なくとも１種である）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物、すなわち、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１－ｙＯ２（ｙ＝０．０１～０．９９）、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＣｏｘＭｎｙＮｉｚＯ２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）や、ＬｉＭｎ２Ｏ４又はＬｉＦｅＰＯ４などを一種単独もしくは複数種を混合して用いることができる。さらには、リチウムコバルト複合酸化物にジルコニウムやマグネシウム、アルミニウム、タングステンなどの異種金属元素を添加したものも使用し得る。しかし、正極活物質含有層２４は、それら以外の公知の如何なる材料で作成されてもよい。
【0017】
正極の電極部２１は、例えば、次のように作製される。正極の活物質に導電剤や結着剤等を混合し、その混合物を分散媒中で混練することによってペースト状のスラリーを作製する。その後、スラリーを正極の芯体上に塗布する。続いて、芯体に塗布されたスラリーを乾燥、及び圧縮すると、電極部２１が形成される。
【0018】
負極の芯体及び集電タブ３２は、例えば、銅又は銅合金箔からなる。負極の活物質層３４に含まれる負極の活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵・放出できるものであれば特に限定されず、例えば、炭素材料や、珪素材料、リチウム金属、リチウムと合金化する金属或いは合金材料や、金属酸化物などを用いることができる。なお、材料コストの観点からは、負極活物質に炭素材料を用いることが好ましく、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素繊維（ＭＣＦ）、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス、ハードカーボンなどを用いることができる。特に、高率充放電特性を向上させる観点からは、負極活物質として、黒鉛材料を低結晶性炭素で被覆した炭素材料を用いることが好ましい。
【0019】
また、負極の活物質層３４は、結着剤として、スチレンーブタジエン共重合体ゴム粒子分散体（ＳＢＲ）を用い、増粘剤として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用い、分散媒として、水を用いて、作成されると好ましい。負極の電極部３１は、例えば、次のように作製される。負極の活物質に導電剤や結着剤等を混合し、その混合物を分散媒中で混練することによってペースト状の負極活物質スラリーを作製する。その後、スラリーを負極の芯体上に塗布する。続いて、芯体に塗布されたスラリーを乾燥、及び圧縮すると、負極活物質配置部３１が形成される。
【0020】
セパレータ７０としては、非水電解質二次電池において一般に使用されている公知のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィンからなるセパレータが用いられる。具体的には、ポリエチレンからなるセパレータのみならず、ポリエチレンの表面にポリプロピレンからなる層が形成されたものや、ポリエチレンのセパレータの表面にアラミド系の樹脂が塗布されたものを用いても良い。
【0021】
正極２０とセパレータ７０との界面ないし負極３０とセパレータ７０との界面には、無機物のフィラー層を形成してもよい。このフィラーとしては、チタン、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム等を単独もしくは複数用いた酸化物やリン酸化合物、またその表面が水酸化物などで処理されているものを用いることができる。また、このフィラー層は、正極２０、負極３０、又はセパレータ７０に、フィラー含有スラリーを直接塗布して形成してもよく、フィラーで形成したシートを、正極２０、負極３０、又はセパレータ７０に貼り付けることで形成してもよい。
【0022】
図６は、図２のＡ‐Ａ線断面図である。次に、図２及び図６を用いて、封口板１２への電極群１４の取付構造の一例について簡単に説明する。なお、封口板１２への電極群１４の取付構造は、次に説明する取付構造に限らず、電極群１４を封口板１２に取り付け可能な構造であれば、如何なる構造が採用されてもよい。
【0023】
図６に示すように、電池１は、正極の集電端子４０、及び樹脂製の絶縁カバー６０を備える。集電端子４０は、外装体１１内に配置され、Ｘ方向に延在する。本実施例では、複数の正極２０に含まれる複数の正極の集電タブ２２は、２つに分けられて重なるように配置されて２つの束となり、２つの束の夫々は、正極のタブ束４１を構成する。集電端子４０は、アルミニウム又はアルムニウム合金で形成されていてもよい。また、集電端子４０は、板状部４５を有し、その板状部４５は、封口板１２の板状部と略平行に配置される。板状部４５は、封口板１２にＺ方向に対向する。
【0024】
図６に示すように、正極の集電タブ２２は、板状部４５の下面４６に沿うように延在する平坦部２２ｃを有する。平坦部２２ｃにおいては、タブ束４１に含まれる全ての正極集電タブ２２が、略Ｚ方向に重なっている。平坦部２２ｃは、超音波溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、又は抵抗溶接等で、板状部４５の下面４６に接合され、板状部４５に電気的に接続される。換言すると、各集電タブ２２における正極の集電端子４０との接合部は、平坦部２２ｃに含まれる。
【0025】
図２及び図６を参照して、正極の集電端子４０は、集電タブ２２の接合部よりもＹ方向の片側に外部端子接続部６５を有する。外部端子接続部６５は、例えば、板状部４５から上側に突出する円柱状のリベット部６１を有し、リベット部６１を介して封口板１２の外側に設けられた正極の外部端子１８に電気的に接続される。図２に示すように、リベット部６１は、封口体１２に対して絶縁された状態で封口体１２に設けられた貫通孔に挿通され、外部端子１８に設けられた貫通孔にも挿通される。このリベット部６１の挿入は、樹脂等の絶縁体からなる絶縁カバー６０（図６参照）を、正極の集電端子４０と封口板１２との間に配置した状態で実行される。なお、リベット部６１と板状部４５は別体で用意され、電池１を作製する過程で、リベット部６１と板状部４５とをかしめや溶接などで電気的に接続するとともに固定してもよい。
【0026】
リベット部６１は、この挿入が実行された後、かしめられる。このかしめによって、リベット部６１、絶縁カバー６０、封口板１２、及び正極の外部端子１８が一体化され、集電端子４０のリベット部６１が外部端子１８に電気的に接続される。上述のように、正極２０は、集電端子４０に接合されている。よって、リベット部６１のかしめによって、複数の正極２０、集電端子４０、絶縁カバー６０、及び封口板１２が、一体化される。説明は省略するが、複数の負極３０、図示しない銅製の負極の集電端子、絶縁カバー６０、封口板１２、及び負極の外部端子１９（図２参照）も、正極側と同様の構造により一体化される。その結果、電極群１４、正極の集電端子４０、負極の集電端子、絶縁カバー６０、及び封口板１２は、一体に統合されて統合構造を構成する。なお、かしめによって、正極集電端子４０を封口板１２と一体化する場合について説明したが、正極の集電端子は、溶接やねじ止め等の他の接合手段によって封口板に固定されてもよい。
【0027】
統合構造は、電極群１４（図５参照）をＺ方向下方側に配置した状態で、外装体１１に対してＺ方向下方に相対移動させられ、封口板１２以外の部分が外装体１１内に挿入される。その後、上述のように、封口板１２はレーザ溶接等により外装体１１の開口側の縁部に接合される。
【0028】
外装体１１への統合構造の取り付けが完了すると、非水電解液が、封口板１２に設けられた注液孔（図示せず）を介して注液される。その後、正極及び負極の外部端子１８,１９（図２参照）を用いて所定の充電を施して、電池の充電反応によって発生する反応ガスを予め発生させた後、注液孔を密封することで電池１を作製する。注液孔の密封は、例えばブラインドリベットや溶接等で実行されてもよい。
【0029】
非水電解質の溶媒としては、特に限定されるものではなく、非水電解質二次電池に従来から用いられてきた溶媒を使用することができる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネート；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ－ブチロラクトンなどのエステルを含む化合物；プロパンスルトンなどのスルホン基を含む化合物；１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，２－ジオキサン、１，４－ジオキサン、２－メチルテトラヒドロフランなどのエーテルを含む化合物；ブチロニトリル、バレロニトリル、ｎ－ヘプタンニトリル、スクシノニトリル、グルタルニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、１，２，３－プロパントリカルボニトリル、１，３，５－ペンタントリカルボニトリルなどのニトリルを含む化合物；ジメチルホルムアミドなどのアミドを含む化合物などを用いることができる。特に、これらのＨの一部がＦにより置換されている溶媒であってもよい。また、これらを単独又は複数組み合わせて使用することができ、特に環状カーボネートと鎖状カーボネートとを組み合わせた溶媒や、さらにこれらに少量のニトリルを含む化合物やエーテルを含む化合物が組み合わされた溶媒であってもよい。
【0030】
また、非水電解質の非水系溶媒としてイオン性液体を用いることもでき、この場合、カチオン種、アニオン種については特に限定されるものではないが、低粘度、電気化学的安定性、疎水性の観点から、カチオンとしては、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、４級アンモニウムカチオンを、アニオンとしては、フッ素含有イミド系アニオンを用いた組合せであってもよい。
【0031】
さらに、非水電解質に用いる溶質としても、従来から非水電解質二次電池において一般に使用されている公知のリチウム塩を用いることができる。そして、このようなリチウム塩としては、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｓ、Ｎ、Ｃｌの中の一種類以上の元素を含むリチウム塩を用いることができ、具体的には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ２Ｏ２などのリチウム塩及びこれらの混合物を用いることができる。
【0032】
また、溶質としては、オキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩を用いることもできる。このオキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩としては、ＬｉＢＯＢ（リチウム－ビスオキサレートボレート）の他、中心原子にＣ２Ｏ４２－が配位したアニオンを有するリチウム塩、例えば、Ｌｉ［Ｍ（Ｃ２Ｏ４）ｘＲｙ］（式中、Ｍは遷移金属、周期律表の１３族，１４族，１５族から選択される元素、Ｒはハロゲン、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基から選択される基、ｘは正の整数、ｙは０又は正の整数である。）で表わされるものを用いることができる。具体的には、Ｌｉ［Ｂ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２］、Ｌｉ［Ｐ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ４］、Ｌｉ［Ｐ（Ｃ２Ｏ４）２Ｆ２］などがある。
【0033】
再度、図６を参照して、外装体１１は、その底部５８の内面７１にＺ方向に直交する平面（ＸＹ平面）に対して傾斜する斜面部５１を有する。斜面部５１は、底部５８のＹ方向の一端からＹ方向の他端まで延在している。斜面部５１は、第１斜面部５１ａと、第２斜面部５１ｂを含む。第１斜面部５１ａは、Ｘ方向の一方側からＸ方向の中央側に行くにしたがってＺ方向の封口板１２側に変位し、第２斜面部５１ｂは、Ｘ方向の他方側からＸ方向の中央側に行くにしたがってＺ方向の封口板１２側に変位する。本実施例では、Ｘ方向に延びる直線であって、第１斜面部５１ａと第２斜面部５１ｂの両方に交わる直線が存在している。
【0034】
なお、本実施形態では、図６に示す断面において、第１及び第２斜面部５１ａ,５１ｂの夫々が、略直線状に延在している。しかし、Ｘ方向およびＺ方向に拡がる断面において、直線で描写された第１及び第２斜面部の少なくとも一方の一部に曲線を含んでもよい。また、本実施形態では、Ｙ方向とＺ方向に拡がると共に底部５８を垂直に二等分する平面に対して、第１斜面部５１ａと第２斜面部５１ｂが略面対称になっている。しかし、第１斜面部と第２斜面部は、当該平面に対して略面対称になっていなくてもよい。
【0035】
図６に示すように、底部５８は、Ｘ方向の中央部にＸ方向の両端部に位置する部分からＺ方向の封口板１２側に突出する突出部５２を有する。突出部５２の上面５２ａは、Ｚ方向の封口板１２側に凸の凸面となっており、Ｘ方向の中央部が最もＺ方向の封口板１２側に位置している。外装体１１は、Ｘ方向端部に位置してＹＺ平面に略平行になっている一対の側壁部５５ａと突出部５２のＸ方向の間に突出部５２より窪んだ溝部５３を有する。溝部５３は、突出部５２のＸ方向の両側に位置する。各溝部５３は、底部５８におけるＹ方向の一端から他端までＹ方向に延在する。突出部５２は、如何なる方法で形成されてもよいが、この溝部５３を有する底部５８の構造は、底部５８のＸ方向中央部を裏面側からＺ方向の封口板１２側にプレスすることで容易に形成できる。なお、本実施形態の斜面部５１ａ、第２斜面部５１ｂは、突出部５２の上面５２ａに形成されている。
【0036】
本実施例の電極群１４は、正極２０および負極３０を含む複数の電極ユニットで構成される。より詳細には、電極群１４は、Ｘ方向に隣り合う第１電極ユニット７６と第２電極ユニット７７を備える。各電極ユニット７６,７７では、正極２０と負極３０とが積層方向としてのＸ方向に対向しており、電極ユニット７６、７７は、Ｘ方向に並んでいる。電極ユニット７６、７７それぞれに含まれる正極２０の複数の集電タブ２２は、電極ユニットごとにタブ束４１を構成する。
【0037】
図６に示すように、絶縁シート２８は、電極群１４を覆うと共に、外装体１１と電極群１４との間に介在している。絶縁シート２８は、１枚の絶縁シートを折り畳んで形成されてもよく、筒部と筒部の一端を塞ぐ底部を有するケース状であってもよい。また、絶縁シートは、分離した複数枚のシートを外装体１１の内面を覆うように配置してもよい。絶縁シート２８は、斜面部５１ａ、５１ｂに追従するように斜面部５１に沿って延在して斜面部５１に接触する接触部２６を有する。
【0038】
絶縁シート２８の接触部２６が、斜面部５１に容易に追従するために、接触部２６が適切な箇所に折目を有していてもよい。接触部２６は、外装体１１の突出部５２の形状に沿って、Ｘ方向中央部にＸ方向両端部に位置する部分からＺ方向の封口板１２側に突出していてもよい。接触部２６は、電極群１４と斜面部５１との間に介在する介在部２９を有する。介在部２９は、斜面部５１と略平行な下面を含む。介在部２９は、突出部２７に含まれる。介在部２９は、第１斜面部５１ａに沿うように延在する第１介在部２９ａと、第２斜面部５１ｂに沿うように延在する第２介在部２９ｂを含む。
【0039】
電極群１４及び斜面部５１の夫々は、介在部２９に接触する。より詳しくは、第１電極ユニット７６及び第１斜面部５１ａは、第１介在部２９ａに接触し、第２電極ユニット７７及び第２斜面部５１ｂは、第２介在部２９ｂに接触する。換言すると、第１電極ユニット７６は、第１介在部２９ａを介して第１斜面部５１ａに熱的に接触し、第２電極ユニット７７は、第２介在部２９ｂを介して第２斜面部５１ｂに熱的に接触する。また、外装体１１の突出部５２は、第１電極ユニット７６の下端７６ａおよび第２電極ユニット７７の下端７７ａよりも上方に突出する先端部５２ｂをＸ方向の第１電極ユニット７６と第２電極ユニット７７との間に有している。この先端部５２ｂは、尖った突起で構成されてもよく、Ｘ方向およびＹ方向に広がった平坦面や曲面を含んでもよい。また、先端部５２ｂの上端は、電極ユニット７５において、底部５８と対向する面の上端よりＺ方向の下方にあってもよく、同上端より上方にあってもよい。なお、電極ユニット７５が、Ｘ方向に隣り合う第１電極ユニット７６と第２電極ユニット７７で構成される場合について説明した。しかし、本開示の電極群は、この構成に限定されない。電極ユニットは、３以上の電極ユニットを備えてもよい。また、図６では、絶縁シート２８の底部５８と、溝部５３の内面が接触していないが、ケース状である絶縁シート２８の底部は、外装体１１の突出部５２だけでなく、溝部５３の内面にも接触していてもよい。
【0040】
以上、電池１によれば、Ｚ方向に直交するＸＹ平面に対して傾斜する斜面部５１が外装体１１の底部５８の内面７１に設けられる。したがって、電極群１４を底部５８に熱接触させ易く、電極群１４で発生した熱を底部５８を介してより積極的に逃がし得る。更には、電極群１４は、斜面部５１から絶縁シート２８を介して間接的に図６に矢印Ｆ１で示すＹＺ平面に対して傾斜する方向の垂直抗力を受ける。したがって、電極群１４は、この垂直抗力のＸ方向成分である力Ｆ２によって外装体１１におけるＸ方向端部に位置してＹ方向に延在する側壁部５５ａに押圧される。したがって、電極群１４を側壁部５５ａとも熱接触させることができ、電極群１４で発生した熱を側壁部５５ａを介してより積極的に逃がすことができる。よって、電池１の放熱効果を大きく向上できる。
【0041】
また、電極群１４が、第１電極ユニット７６と第２電極ユニット７７を備え、第１電極ユニット７６が、第１介在部２９ａを介して第１斜面部５１ａに熱的に接触し、第２電極ユニット７７が、第２介在部２９ｂを介して第２斜面部５１ｂに熱的に接触している。また、第１斜面部５１ａと第２斜面部５１ｂは、Ｙ方向とＺ方向を含むと共に底部５８を垂直に二等分する平面に対して略面対称になっている。そのため、第１電極ユニット７６は、第１傾斜部５１ａの斜面の上端部と下端部のうち、下端部に近接した側壁部５５ａに近接し易くなる。また、第２電極ユニット７７は、第２傾斜部５１ｂの斜面の上端部と下端部のうち、第２傾斜部５１ｂの下端部に近接した側壁部５５ａに近接し易くなる。したがって、第１電極ユニット７６を第１斜面部５１ａに熱接触させることができるだけでなく、Ｙ方向に延在するＸ方向一方側の側壁部５５ａに積極的に当接することができ、そのＸ方向一方側の側壁部５５ａに熱接触させることができる。さらには、第２電極ユニット７７も第２斜面部５１ｂに熱接触させることができるだけでなく、Ｙ方向に延在するＸ方向他方側の側壁部５５ａに積極的に当接することができ、そのＸ方向他方側の側壁部５５ａに熱接触させることができる。よって、電極群１４を、底部５８に熱接触させることができるだけでなく、外装体１１において容量が特に大きい（言い換えれば、電極群１４との接触面積が大きい）ＹＺ平面に平行な２つの側壁部５５ａにも熱接触させることができる。そのため、電極群１４で発生した熱を、底部５８、及び２つの側壁部５５ａを経由して拡散させることができる。その結果、電極群１４で発生する熱を効率的に外装体１１へ逃がすことができ、電極群１４の冷却効果を大きくできる。なお、外装体１１内において、Ｘ方向に並んだ複数の電極ユニット７６,７７の間に底部５８の突起部を設けて外装体１１においてＹ方向およびＺ方向に拡がった一対の側壁部５５ａと電極ユニット７６,７７とを熱接触させる場合について説明した。しかし、外装体内において、Ｙ方向に並んだ複数の電極ユニットの間に底部の突起部を設けて外装体においてＸ方向およびＺ方向に拡がった一対の側壁部と電極ユニットとを熱接触させてもよい。
【0042】
また、絶縁シート２８の介在部２９が、斜面部５１と略平行な下面を有していてもよい。更には、電極群１４が外装体１１内に配置された状態で、セパレータ７０において負極の電極部３１のＺ方向の上縁３１ａよりもＺ方向上側に延出している第１延出部７０ａの延出寸法が、セパレータ７０において電極部３１の下縁３１ｂよりもＺ方向下側に延出している第２延出部７０ｂの延出寸法よりも大きくなっている。したがって、電極群１４を介在部２９を介して斜面部５１に密着させることができ、セパレータ７０が介在部２９への正極２０及び負極３０の密着を阻害することも抑制できる。よって、電極群１４における正極２０及び負極３０が発生した熱を、斜面部５１を介して外部に更に効率的に逃がすことができる。
【0043】
なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
【0044】
図７は、変形例の電池１０１における図６に対応する断面図の下側部分である。上記実施形態では、底部５８を下側からプレスしてへこませることで突出部５２を形成して底部５８の下面（外面）６８が、Ｚ方向上側に窪んでいる場合について説明した。しかし、図７の下側部分に示すように、外装体１１１の底部１５８の下面１６８が、Ｚ方向に略直交するように広がる平面（ＸＹ平面）で構成されてもよい。そして、底部１５８のＺ方向厚さが、Ｘ方向位置に依存して変動する構成でもよい。そして、底部１５８の上面にＺ方向に直交する平面に対して傾斜する斜面部１５１が存在する構成でもよい。なお、図６、図７に示された電極群では、複数の電極ユニットの間にＹ方向とＺ方向にのびる隙間が形成されている。しかし、この構成に限定されない。上記隙間の間に放熱性に優れた部材や絶縁部材を介在させてもよい。
【0045】
また、底部５８の内面７１が、Ｘ方向を二等分する平面に対して略面対称となる第１及び第２斜面部５１ａ,５１ｂを有する場合について説明した。また、電極群１４が、２つの第１及び第２電極ユニット７６,７７を含んで、第１電極ユニット７６が第１斜面部５１ａに熱的に接触する一方、第１電極ユニット７６が第２斜面部５１ｂに熱的に接触する場合について説明した。しかし、これらの構成は、次に説明するように採用されなくてもよい。
【0046】
図８は、他の変形例の電池２０１における図６に対応する断面図である。図８に示すように、外装体２１１の底部２５８の内面２７１が一つのみの斜面部２５１を有してもよい。そして、唯一の斜面部２５１が、Ｘ方向一方側から他方側に行くにしたがってＺ方向上側（Ｚ方向の封口板２１２側）に変位してもよい。また、電極群２３３が、唯一の電極ユニット２７５に含まれ、電極群２３３の全ての正極の集電タブ２２２及び負極の集電タブ（図示せず）の夫々が、一つに束ねられて、一つの正極のタブ束２４１と一つの負極のタブ束（図示せず）を構成してもよい。
【0047】
そして、電極群２３３が、斜面部２５１の垂直抗力Ｆ３のＸ方向成分の力Ｆ４を絶縁シート２２８を介して間接的に受けて、Ｘ方向一方側に位置してＹ方向に延在する第１壁部２５５ａ側に押圧されてもよい。より詳しくは、電極群２３３は、外装体２１１の側壁部２５５に対してＺ方向に直交する直交方向に対向する対向部２８１を有してもよい。また、斜面部２５１は、Ｚ方向の下端部２３１と上端部２３２を有してもよい。また、側壁部２５５は、上端部２３２より下端部２３１に近い第１壁部２５５ａと、下端部２３１より上端部２３２に近い第２壁部２５５ｂとを有してもよい。そして、電極群２３３は、第２壁部２５５ｂより第１壁部２５５ａに近くてもよい。
【0048】
このように、底部２５８の内面２７１に一つのみの斜面部２５１を設けることで、電極群２３３を、絶縁シート２２８を介して底部２５８に熱接触させると共に絶縁シート２２８を介して第１壁部２５５ａに熱接触させてもよい。そして、電極群２３３で発生する熱を、底部２５８を用いて効果的に逃がすと共に、Ｘ方向一方側の第１壁部２５５ａも用いて効果的に逃がしてもよい。
【0049】
本変形例によれば、電極群２３３を意図的にＸ方向一方側に位置する第１壁部２５５ａ側に押圧することができ、電極群２３３で発生する熱を発散させる側壁部を制御することができる。したがって、冷却プレートを用いて熱を逃がす場合に、熱を逃がすＸ方向一方側の第１壁部２５５ａに接触するように冷却プレートを配置する一方、第２壁部２５５ｂのＸ方向外方側に冷却プレートを配置しないようにできる。よって、本変形例によれば、電極群２３３の効果的な冷却を実行できるのみならず、冷却プレートの数を減らして製造コストの低減やコンパクト化も実現することができる。
【0050】
また、プレスの実行により底部の底面におけるＸ方向中央部が高さ方向上側に窪んでいる場合に、伝熱シートをＸ方向両端部に取り付けて電池の底面を平面にしてもよい。また、その場合に、伝熱シートと、底部の底面で囲まれるスペースに、伝熱材を充填して放熱効果を促進してもよい。
【0051】
ここで、上記伝熱材として、放熱ジェルを用いてもよい。放熱ジェルは、例えば、ベース材と、そのベース材に略均一に分散された金属又は金属酸化物の粒子（フィラー）を含む。ベース材は、絶縁性を確保し、微細な隙間を隙間なく埋めるために用いられる。他方、フィラーは、熱伝導性が高い粒子で構成され、伝熱性を向上させるために用いられる。ベース材は、例えば、シリコーン等のジェル（グリス）で構成されてもよい。また、フィラーは、銅、銀、アルミ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、又は、それらの混合物等で構成されてもよく、それらの単体、又は混合物が、ベース材に、粒子径に見合った分散方法で分散されてもよい。放熱ジェルが粘土程度の粘性を有する材料であれば、伝熱シートと、底部の底面との間から漏出することを抑制できる。なお、伝熱材として、熱硬化性樹脂等を用いてもよい。
【0052】
更には、図１２、すなわち、更なる変形例の電池３０１を含む電池モジュール３１０の模式断面図に示すように、伝熱シートの替わりに冷却プレート３１５の上面３１５ａを、ケースを構成する外装体３１１における底部３５８の底面３６８のＸ方向両端部３５８ａ,３５８ｂに、固定手段、例えば、溶接、接着剤、又はねじ止め等で固定してもよい。そして、冷却プレート３１５の上面３１５ａと、底部３５８の底面３６８との間に伝熱材収容室３７７を画定してもよい。そして、この伝熱材に放熱ジェル等の伝熱材を充填することで、更に放熱効果が高くなるようにしてもよい。なお、本実施形態を示す図６～８では、電極群はＺ方向に延びた複数の直線を含む。しかし、この各直線は、正極、負極、セパレータの縁を正確に描写したものではない。
【符号の説明】
【0053】
１,１０１,２０１,３０１ 電池、 １１,１１１,２１１,３１１ 外装体、 １４,２３３ 電極群、 ２７ 突出部、 ２８,２２８ 絶縁シート、 ２９ 介在部、 ２９ａ 第１介在部、 ２９ｂ 第２介在部、 ３０ 負極、 ５１,１５１,２５１ 斜面部、 ５１ａ 第１斜面部、 ５１ｂ 第２斜面部、 ５３ 溝部、 ５５,５５ａ,２５５ 側壁部、 ５８,１５８,２５８,３５８ 底部、 ７０ セパレータ、 ７０ａ 第１延出部、 ７０ｂ 第２延出部、 ７１,２７１ 内面、 ７５,２７５ 電極ユニット、 ７６ 第１電極ユニット、 ７７ 第２電極ユニット、 ７６ａ 第１電極ユニットの下端、 ７７ａ 第２電極ユニットの下端、 ２３１ 下端部、 ２３２ 上端部、 ２５５ａ 第１壁部、 ２５５ｂ 第２壁部、 ２８１ 対向部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】