(57)【要約】【課題】電池ユニットおよび組電池において、電池ユニットを繰り返し充放電使用することで、電池ユニットの一部が劣化した場合には、正常な部分に対して過大な負荷を強いることになり、正常箇所の劣化も促進されてしまう。【解決手段】正極２と、負極１と、セパレータ３と、非水電解質と、を備えた電極群４を、電池外装ケース５内に収めた電池ユニット７において、電池外装ケース５は、電極群４を電池外装ケース５に導入する方向に対して垂直な方向に面した断面Ｂの外側の断面形状が、六角形であり、の内側の断面形状が、円形である、電池ユニット７を用いることで、電池ユニット７内部の温度を適正な範囲に収めるとともに、温度のバラつきを抑制することができる。【選択図】図２
2010257733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータと、非水電解質と、を備えた電極群を、
電池外装ケース内に収めた電池ユニットにおいて、
前記電池外装ケースは、
前記電極群を前記電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、
前記電池外装ケースの外側の断面形状が、六角形であり、
前記電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である、
電池ユニット。
【請求項２】
前記電池外装ケースは、熱伝導率１０Ｗ／ｍＫ以上の材料で構成されている、
請求項１に記載の電池ユニット。
【請求項３】
前記電池ユニットを２つ以上用いた組電池において、
隣り合う前記電池ユニットの前記電池外装ケースの外側の側面を接触させて、
配置されている、
組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ユニットの温度のバラつきを緩和し、かつ適正な温度を維持するために適した電池構造、並びに組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器用途の二次電池の高容量化の要望とともに、環境への影響の配慮から、電気自動車用や据置用といった用途の二次電池への期待が高まっている。電気自動車用や据置用途で求められる性能の特徴として、極めて長寿命であることが望まれている。
【０００３】
しかしながら、正極と、負極と、セパレータと、非水電解質と、を備えた電極群を、電池外装ケース内に収めた電池ユニットを繰り返し充放電使用することで、電池ユニットの一部が劣化した場合には、正常な部分に対して過大な負荷を強いることになり、正常箇所の劣化も促進されてしまう。
【０００４】
以上のような問題を解決するために、電池ユニットの劣化速度は、温度の影響を大きく受けるので、電池ユニットの温度のバラつきを低減し、適正な温度範囲を維持しなければならない。すなわち、電池ユニット内部の熱容量を増大させて、自己発熱による温度変化を小さくし、かつ、体積エネルギー密度を減少させずに熱伝導性を高めて、電池ユニット内部の温度を均一にしなければならない。特許文献１は電池外装ケースに直接冷却風を送り込んで、電池ユニットを冷却する技術が記載されている。特許文献２は、六角形の金属性スリーブに電極群を収容した電池ユニットに、ヒートパイプと隣接させることによって、電池ユニットを冷却または加熱する技術が記載されている。
【０００５】
また、表面積が大きいほど外部への熱伝導による放熱効果は増大するため、放熱板等を用いて表面積を大きくして冷却効果を高める手法がある。特許文献３は、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した電池外装ケースの外側の断面形状が、四角形や六角形の電池ユニットを用いることで、熱伝導の体積ロスが少ない電池配置方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９４３０１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７２７７号公報
【特許文献３】特開２００４−５０３０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電池外装ケースに直接冷却風を送り込む場合、電池外装ケース内の経路を移動する途中で熱交換を行うため、電池ユニット内部の温度にバラつきが生じやすい。
【０００８】
電池ユニットとヒートパイプを隣接させた場合も、ヒートパイプと電池ユニットの間には、電池ユニットを被覆した絶縁チューブが存在するため、熱伝導性が悪くなってしまう。
【０００９】
放熱板等の表面積を大きくする場合は、次のような課題がある。放熱板が電池外装ケースの横断面の外形面積より大きい場合、隣接する電池外装ケースの放熱板と干渉し、体積エネルギー密度が減少してしまう。一方、放熱板が電池外装ケースの横断面の外形面積以下で表面積を増加させた場合、熱容量が減少してしまうため、自己放熱による温度変化が大きく、温度にバラつきが生じやすい。
【００１０】
また、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した電池外装ケースの外側と内側の断面形状が四角形や六角形の電池ユニットは、電解液の蒸発や残留気体の膨張などによる内部圧力の上昇で変形しやすい。
【００１１】
そこで、本発明はこのような従来技術の課題を解決し、体積エネルギー密度の減少を生じることなく、表面積を増加させることで、電池ユニットの温度を適正な範囲に収めるとともに、温度のバラつきを抑制することができる電池ユニットおよび組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、正極と、負極と、セパレータと、非水電解質と、を備えた電極群を、電池外装ケース内に収めた電池ユニットにおいて、前記電池外装ケースは、前記電極群を前記電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、前記電池外装ケースの外側の断面形状が、六角形であり、前記電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である、電池ユニットに関する。
【００１３】
また、本発明は、前記電池外装ケースは、熱伝導率１０Ｗ／ｍＫ以上の材料で構成されている、
請求項１に記載の電池ユニットに関する。
【００１４】
また、本発明は、前記電池ユニットを２つ以上用いた組電池において、隣り合う前記電池ユニットの前記電池外装ケースの外側の側面を接触させて、配置されている、組電池に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、充放電に伴う電池ユニットの温度変化量を抑制し、電池ユニット内部や、組電池の電池ユニット間の温度のバラつきを低減することができる。そのため電池ユニットの劣化を抑制し、良好な寿命特性の電池ユニットおよび組電池をえることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電極群の概略図従来型円筒電池の斜視図と横断面図
【図２】電池ユニットの斜視図、図２（ａ）は、外側の断面形状が、六角形である電池外装ケースの電池ユニットの斜視図、図２（ｂ）は、外側の断面形状が、円形である電池外装ケースの電池ユニットの斜視図
【図３】電極群の断面拡大図
【図４】組電池の断面図、図４（ａ）は、電池外装ケースの外側の断面形状が、六角形、内形が円形である電池ユニットの組電池の断面図、図４（ｂ）は、電池外装ケースの外側の断面形状が、円形、内形が円形である電池ユニットの組電池の断面図
【図５】実施例３における、電池外装ケースの熱伝導率と、組電池の内部と外部の温度差との関係グラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の電池ユニットは、正極と、負極と、セパレータと、非水電解質と、を備えた電極群を、電池外装ケース内に収めている。
【００１８】
以下、本発明による電池ユニットの実施形態を説明する。本実施形態の電池ユニットは、リチウムイオン二次電池である。
【００１９】
図１は、電極群４の概略図である。電極群４は、正極２と、負極１と、正極２と負極１との間に設けられたセパレータ３と、非水電解液（図示せず）を備えており、図のように正極２、負極１、セパレータ３は、捲回されている。電極群４における正極２は正極リード（図示せず）に接続され、電極群４における負極１は負極リード（図示せず）に接続されている。
【００２０】
図２は、電池ユニットの斜視図であり、電池ユニットは、電極群４と、電極群４を収納する電池外装ケースと、を備える。
【００２１】
図２（ａ）は、本実施の形態の電池ユニットの斜視図である。電池外装ケース５は、電極群４を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した断面Ｂの外側の断面形状が、六角形であり、内側の断面形状が、円形である。
【００２２】
図２（ｂ）は、従来型円筒電池ユニットの斜視図である。電池外装ケース６は、電極群４を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した断面Ｃの外側の断面形状が、円形であり、内側の断面形状が、円形である。
【００２３】
電池外装ケースは、構成する材質の熱伝導率が高いほど電池温度の均一化のために好ましい。電池外装ケースに必要な熱伝導率は、電池外装ケースの内部抵抗と使用する最大の電流、及びケース部材の厚みなどによるが、材質の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以上であれば、上記機能を発現するのに実用上十分である。電池外装ケースの材質としては、タフピッチ銅、アルミニウム、ＳＵＳ３０４などがある。電池外装ケースの種類によって充放電時のエンタルピー変化による温度変化に違いはあるが、問題となる程の発熱は内部抵抗と電流によるジュール発熱によるものが支配的であり、電池外装ケースの種類に左右されない。
【００２４】
電池外装ケースの内側の断面形状を、円形とすることで、構造的に内部圧力が上昇した際の電池ユニットの変形を抑制することが出来る。そのため、従来の角型電池の問題であった内部圧力の上昇による電池ユニットの変形を抑制することができる。
【００２５】
また、電池外装ケースの内側の断面形状を、円形とすることで、捲回した電極群４と電池外装ケース５が隙間なく接触することができるので、面接触をさせることができる。そのため、電池ユニット内部の温度を均一に保つことができる。
【００２６】
電池外装ケースの厚みは、０．２ｍｍ以上、３ｍｍ以下あるのが好ましい。電池外装ケースの材質のヤング率にもよるが、厚みが０．２ｍｍ未満となると、内部圧力による電池ユニットの変形を生じる場合がある。また厚みが３ｍｍ以上となると、体積エネルギー密度が減少し、電池ユニット内の温度のバラつきを抑制する効果が望めない。
【００２７】
電池外装ケースの側面の表面積は、電池外装ケース５と電池外装ケース６の場合では、およそ１．１倍、電池外装ケース５のほうが大きい。そのため、電池外装ケース５は、周辺への熱の放出もしくは、周辺からの熱の付与を効率よく行うことが出来る。
【００２８】
図３は、図１の電極群４を断面Ａで切断したときの断面を拡大した図である。非水電解液（図示せず）は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）が体積比３：５：２で混合された非水溶媒を備える。この非水溶媒に、支持電解質塩として、１ｍｏｌ／ｌの濃度でＬｉＰＦ６が７ｃｃ溶解されている。
【００２９】
電極群４は、正極２と、負極１と、正極２と負極１との間に設けられたセパレータ３とを備えている。正極２は、アルミニウム箔からなる正極集電体２ａと、正極集電体２ａの片面または両面に塗布されたＬｉＣｏＯ２からなる正極活物質層２ｂとを有している。一方、負極１は、銅箔からなる負極集電体１ａと、負極集電体１ａの片面または両面に圧着された球状化した天然黒鉛１ｂとを有している。セパレータ３は、例えばポリエチレン製の微多孔質シートからなる。
【００３０】
正極活物質層２ｂの材料としては、ＬｉＣｏＯ２を代表として挙げたが、負極材料がリチウムを吸蔵・放出する電位より高い電位で、リチウムを吸蔵・放出することのできる材料であれば良い。例えば、ＬｉＭＯ２、ＬｉＭ２Ｏ４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等）に代表される酸化物や、燐酸鉄リチウムといった材料が挙げられる。また、正極活物質として、複数の異なった材料を混合して用いてもよい。平均粒径は特に限定はされないが、特に一次粒子で０．２〜１０μｍであることが好ましい。正極活物質層２ｂは、厚さ２０μｍから５００μｍであってもよい。
【００３１】
正極活物質層２ｂは、活物質以外の導電剤および結着剤の両方を含んでいてもよいし、いずれか一方のみを含んでいてもよい。または、正極活物質層２ｂは導電剤および結着剤のいずれも含んでおらず、活物質のみから構成されていてもよい。
【００３２】
正極２用の導電剤は、正極２の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、黒鉛類やカ−ボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、金属粉末類、導電性ウィスカー類、導電性金属酸化物あるいは有機導電性材料などを単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。導電剤の添加量は、特に限定されないが、正極材料に対して２〜２０重量％が好ましい。
【００３３】
正極２に用いられる結着剤は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。好ましい結着剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンをはじめとするポリオレフィン樹脂、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）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）をはじめとするフッ素系樹脂やそれらの共重合体樹脂、ポリアクリル酸やその共重合体樹脂などである。
【００３４】
導電剤や結着剤の他にも、フィラー、分散剤、イオン伝導体、圧力増強剤およびその他の各種添加剤を用いることができる。フィラーは、リチウムイオン二次電池内で化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でもよい。
【００３５】
正極集電体２ａの材料は、正極２の充放電電位において化学変化を起こさない電子伝導体であれば何であってもよい。例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導電性樹脂などを用いることができる。また、正極集電体２ａの表面には、表面処理により凹凸を付けることが望ましい。形状は、フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群、不織布体の成形体などのいずれであってもよい。厚みは、特に限定されないが、一般には５μｍ〜３００μｍである。
【００３６】
負極活物質層１ｂの材料としては、各種天然黒鉛または各種人造黒鉛、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素などの炭素材料やこれらの混合物を用いてもよいし、リチウムを可逆的に吸蔵放出可能なシリコンやスズなどの材料を含む複合材料や各種合金材料を用いてもよい。例えば、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、ケイ素と窒素とを含む化合物、スズ単体、スズ合金、スズと酸素とを含む化合物、およびスズと窒素とを含む化合物よりなる群から選択される少なくとも１種を用いるのが望ましい。さらには、チタン酸リチウムをはじめとするリチウムを可逆的に吸蔵放出可能な酸化物材料を用いることもできる。
【００３７】
負極集電体１ａとしては、例えば、銅箔やニッケル箔、ステンレス箔などを用いてもよい。
【００３８】
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に好適に用いることができる。また、これら以外の機器にも用いることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
電池外装ケース５の断面の外側が六角形であり、内側が円形である本発明の電池ユニット７を７個用意し、これら電池ユニット７を、隣り合う電池ユニットの電池外装ケースの外側の側面を接触させて、隙間無く配置し、組電池９を作製した。図４（ａ）は、組電池９の電極群４を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した断面図を示す。
【００４０】
電池外装ケース６の断面の外側が円形であり、内側が円形である従来型円筒電池ユニット８を７個用意して、これら電池ユニット８を、隣り合う電池ユニットの電池外装ケースの外側の側面を接触させて、配置し、組電池１０を作製した。図４（ｂ）は、組電池１０の電極群４を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した断面図を示す。
【００４１】
図４（ｂ）より、従来型円筒電池ユニット８の組電池１０では、隣り合う電池ユニット８同士は点接触をしており、電池ユニット間に隙間を有する。しかし、図４（ａ）の本発明の組電池９は、隣り合う電池ユニット７同士が面接触をしており、電池ユニット間に隙間を有さない。
【００４２】
図４（ａ）の点線１１で囲んだ範囲の電池外装ケース内の空間体積は、図４（ｂ）の点線１４で囲んだ範囲の空間体積と等しい。そのため、組電池９の体積エネルギー密度は、組電池１０と等しい。
【００４３】
また、従来の組電池１０では、隣り合う電池外装ケース同士が、点接触であり、本発明の組電池９は、隣り合う電池外装ケース同士が、面接触であるため、点線１１で囲んだ範囲の隣り合う電池外装ケースが同士の表面積は、点線１４で囲んだ範囲の表面積より大きい。
【００４４】
組電池９の空間体積、表面積から、本発明の電池外装ケース５では、体積エネルギー密度を減少させずに、表面積を増加させることができる。そのため、効率的な熱伝導ができ、電池ユニット間の温度を均一化することができる。
【００４５】
本発明の組電池９は、隣り合う電池ユニットの電池外装ケースの外側の側面を接触させて、隙間無く配置しているため、隣り合う電池ユニット同士はズレにくくなり、外部圧力や内部圧力が与えられたときでも、変形に強い構造をとることができる。
【００４６】
なお、強度調整能力を増大させ、電池ユニット間の温度のバラつきを抑制するために、隣り合う電池ユニット間にヒートパイプを用いてもよい。
【００４７】
組電池を形成する電池ユニットの数は、本実施形態によらず、電池ユニットが２つ以上あればよい。
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。
【００４９】
（実施例１）
材質がＳＵＳ３０４であり、電池外装ケースが、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が、円形であり、電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である従来型円筒電池外装ケース６を作成した。
【００５０】
＜正極の作製＞
まず、正極活物質２ｂとしてＬｉＣｏＯ２（平均粒径５μｍ）を準備した。１００重量部の活物質に、導電剤であるアセチレンブラックを３重量部、結着剤であるポリフッ化ビニリデンを４重量部、および適量のＮ−メチル−２−ピロリドンを加え、攪拌・混合して、ペースト状の正極合剤を得た。なお、ポリフッ化ビニリデンは、あらかじめＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解した状態で用いた。
【００５１】
次に、厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体２ａの両面に、前記ペースト状正極合剤を塗布し、塗膜を乾燥し、ローラーで圧延した。
【００５２】
正極活物質２ｂとして用いたＬｉＣｏＯ２の調製法は以下の通りである。
【００５３】
硫酸コバルト飽和水溶液を低速で撹拌しながら水酸化ナトリウムを溶解したアルカリ溶液を滴下して、Ｃｏ（ＯＨ）２の沈殿を得た。この沈殿物をろ過、水洗した後、空気中で８０℃に加熱することにより乾燥した。得られた水酸化物の平均粒径は、約１０μｍであった。
【００５４】
次に、得られた水酸化物に対して、空気中で３８０℃の熱処理を１０時間行うことにより、酸化物Ｃｏ３Ｏ４を得た。粉末Ｘ線回折により、得られた酸化物が単一相を有することを確認した。
【００５５】
さらに、得られた酸化物に、Ｃｏのモル数とＬｉのモル数との比が１．００：１．００になるように炭酸リチウムの粉末を混合し、乾燥空気中で１０００℃の熱処理を１０時間行うことにより、目的とするＬｉＣｏＯ２を得た。粉末Ｘ線回折（リガク製）により、得られたＬｉＣｏＯ２が単一相の六方晶層状構造を有することを確認した。
【００５６】
得られた極板を、所定の寸法に打ち抜いて、リード取り付け部であるタブの部分となる箇所の正極合剤２ｂを剥離し正極２を得た。正極合剤２ｂが塗布された正極集電体２ａは５００ｍｍ×５７ｍｍの長方形状を有する。
【００５７】
＜負極の作製＞
まず、負極活物質１ｂとして球状化した天然黒鉛を１００重量部に、結着剤であるポリフッ化ビニリデンを６重量部、および適量のＮ−メチル−２−ピロリドンを加え、攪拌・混合して、スラリー状の負極合剤を得た。なお、ポリフッ化ビニリデンは、あらかじめＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解した状態で用いた。
【００５８】
次に、厚さ１５μｍの銅箔からなる集電体の両面に、前記スラリー状正極合剤を塗布し、塗膜を乾燥し、ローラーで圧延した。得られた極板を、所定の寸法に打ち抜いて、リード取り付け部であるタブの部分となる箇所の負極合剤１ｂを剥離し負極１を得た。負極合剤１ｂが塗布された負極集電体１ａは５１０ｍｍ×５８ｍｍの長方形状を有する。負極合剤層中の活物質の充填密度は、１．５ｇ／ｃｍ３であった。
【００５９】
＜組み立て＞
得られた正極２および負極１を、セパレータ３を介して、図３に示すように積層した。セパレータ３としては、厚さ１６μｍのポリエチレン製の微多孔質シートを用いた。
【００６０】
次に、正極２にアルミニウム製の正極リードを、負極２に銅製の負極リードをスポット溶接した。その後、これらを、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が、円形であり、電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である電池外装ケース６の内部に収容し、それぞれのポリエチレン製の蓋用板の２箇所の切り込みから正極用及び負極用リードを取り出した。開口部から、電解液としてエチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）が体積比３：５：２で混合された非水溶媒に、支持電解質塩として、１ｍｏｌ／ｌの濃度でＬｉＰＦ６が７ｃｃ溶解された電解液を注入し、蓋用ポリエチレン板を電池外装ケース６に密着させた。切り込みとリードの周辺、および電池外装ケース６と蓋板の境界付近を熱し、ポリエチレンを一度溶かして溶着させることで密封した。
【００６１】
＜高率放電特性の評価＞
作成した電池ユニットを用いて、高率放電特性の評価を行った。
【００６２】
２０℃、４５℃または６０℃の恒温槽中に電池をそれぞれ置いて、電流値２３０ｍＡで４．２Ｖまで定電流充電を行い、その後、電流値が１００ｍＡに減衰するまで、４．２Ｖで定電圧充電を行った。１０分間休止後、電流値２３０ｍＡで３．０Ｖまで定電流放電を行い、このとき得られた放電容量を初期放電容量とした。１０分間休止後、定電流充電、定電流放電、休止、定電流放電、休止という手順を３００回繰り返した。この試験による雰囲気温度毎の容量維持率を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2010257733.tif 000003
【００６４】
表１より、電池のサイクルによる容量劣化は、雰囲気温度によって大きく異なっていた。このことから、サイクルによる容量劣化は、温度の影響が大きく、劣化を抑制するためには温度制御が効果的であることがわかる。
【００６５】
（実施例２）
電池外装ケースのみを変更して、実施例１と同様の手順で電池ユニットを作成した。電池外装ケースの素材がＳＵＳ３０４であり、電池外装ケースは、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が、六角形であり、電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である電池ユニット７を作製した。電池ユニットの表面の中央に熱電対を設置してから、実施例１と同様の条件で定電流、定電圧充電を行った。充電終了後、２０℃の恒温槽中で１２時間静置し、熱電対によって測定される表面初期温度が２０±０．２℃であることを確認した。
【００６６】
その後、電流値２．３Ａ、４．６Ａまたは９．６Ａで３．０Ｖまで定電流放電を行った。電池ユニット７を放電電流値２．３Ａで放電したものを電池１、放電電流値４．６Ａで放電したものを電池２、放電電流値９．６Ａで放電したものを電池３とした。
【００６７】
（比較例１）
電池外装ケースは、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が、円形であり、電池外装ケースの内側の断面形状が、円形である電池ユニット８にしたこと以外は、実施例２と同様の手順で電池ユニットを作成し、定電流放電を行った。放電電流値が２．３Ａの電池を比較電池１、放電電流値が４．６Ａの電池を比較電池２、放電電流値が９．６Ａの電池を比較電池３とした。
【００６８】
熱電対によって、電池１−３、比較電池１−３の表面温度の測定を行った。各電池で測定された電池の表面の最大温度を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2010257733.tif 000004
【００７０】
表２より、電池１と比較電池１を比較すると、電池１は、電池表面の最大温度が比較電池１より低かった。電池２と比較電池２では、電池２は、電池表面の最大温度が比較電池２より低かった。電池３と比較電池３では、電池３は、電池表面の最大温度が比較電池３より低かった。
【００７１】
これらの結果より、電池外装ケースは、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が、円形より六角形のほうが、電池ユニットの温度上昇が円形に比べ、緩やかであり、温度変化の抑制効果があることが確認できた。
【００７２】
（実施例３）
実施例２と同様の手順で、電池外装ケースの材質を変えて、電池外装ケースは、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が六角形で、内側の断面形状が円形である電池ユニット７を作成した。ケースの材質としては、熱伝導率３８５Ｗ／ｍｋのタフピッチ銅、熱伝導率２３８Ｗ／ｍｋのアルミニウム、熱伝導率１６．３Ｗ／ｍｋのＳＵＳ３０４、または、熱伝導率０．４２Ｗ／ｍｋの高密度ポリエチレンの四種類を用いた。作製した電池を、図４（ａ）に示すように、電池ユニット７を７本ずつ隣り合わせて、針金で外周部を締め付けて、組電池９を作製した。
【００７３】
熱電対は、組電池の中心に位置する電池ユニットの表面１２及び、組電池の最外周に位置する電池ユニットの表面１３に設置した。熱電対を貼り付ける箇所は、約０．５ｍｍ表面を削り、電池ユニット同士の接触状態への影響が少なくなるようにした。
【００７４】
電池外装ケースの材質がタフピッチ銅で、放電電流値２．３Ａ、４．６Ａ、９．２Ａでそれぞれ放電した組電池を組電池１、２、３とした。電池外装ケースの材質がアルミニウムで、放電電流値２．３Ａ、４．６Ａ、９．２Ａでそれぞれ放電した組電池を組電池４、５、６とした。電池外装ケースの材質がＳＵＳ３０４で、放電電流値２．３Ａ、４．６Ａ、９．２Ａでそれぞれ放電した組電池を組電池７、８、９とした。電池外装ケースの材質が高密度ポリエチレンで、放電電流値２．３Ａ、４．６Ａ、９．２Ａでそれぞれ放電した組電池を組電池１０、１１、１２とした。各条件で熱電対によって測定した温度の最大値を表３に示した。また、中心に位置する電池ユニット表面の最大温度の値と、組電池の最外周に位置する電池ユニット表面の最大温度の値との差と、放電電流値との関係を電池外装ケースの材質毎にプロットしたものを図５に示す。
【００７５】
【表３】
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【００７６】
表３より、放電電流のレートの違いにかかわらず、熱伝導率が大きな材料ほど、電池内の温度のバラつきが低減されていることがわかる。
【００７７】
また、図５から電池外装ケースの材質の熱伝導率が増加するほど温度差が減少することが確認された。特に熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上で、急激に温度差が軽減されていることが読み取れる。
【００７８】
以上のように、本発明によれば、正極と負極とセパレータと非水電解液から構成される電極群を、電池外装ケース内に収めた電池ユニットを２つ以上用いて、隣り合う電池ユニット同士の側面で接し合わせた組電池において、電池外装ケースは、電極群を電池外装ケースに導入する方向に対して垂直な方向に面した、電池外装ケースの外側の断面形状が六角形で、内側の断面形状が円形であり、電池外装ケースの材質の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上とすることによって、充放電に伴う組電池の温度変化量を抑制することができた。また、電池ユニット内部の温度のバラつき、組電池の電池ユニット間の温度差も小さくすることができた。その結果、電池ユニット内部、および、組電池の電池ユニット間の電池の劣化度合いを均一化することができると考えられる。よって、局所的な劣化によって正常箇所の劣化が加速される現象を避けることが可能であり、長寿命化に適した電池が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる電池ユニットおよび組電池は、充放電に伴う電池の温度変化量を抑制し、電池ユニット内部での温度のバラつき、組電池の電池ユニット間の温度差を小さくするので、局所的な劣化によって正常箇所の劣化が加速される現象を避けることが可能とする。そのため、良好な寿命特性を示す二次電池が実現できる。
【００８０】
本発明は、特に据え置き型大型電池に好適に用いられるが、その用途は特に限定されない。
【符号の説明】
【００８１】
１    負極
１ａ    負極集電体
１ｂ    負極活物質
２    正極
２ａ    正極集電体
２ｂ    正極活物質
３    セパレータ
４    電極群
５    本発明の電池外装ケース
６    従来例の電池外装ケース
７    本発明の電池ユニット
８    従来例の電池ユニット
９    本発明の組電池
１０    従来例の組電池
１１    本発明の組電池内の点線で囲んだ範囲
１２    組電池の中心に位置する電池ユニットの表面
１３    組電池の最外周に位置する電池ユニットの表面
１４    従来例の組電池内の点線で囲んだ範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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