(57)【要約】      （修正有）【課題】単電池を冷却が可能であり、電池パックの寿命への悪影響を抑制した小型の電池パックを提供する。【解決手段】一方向に並んで配置され複数の単電池１０と、単電池１０の間に配置されたスペーサ２０とを有し、単電池１０は、隣り合う単電池１０と対向する面に電池対向面１１を備え、単電池１０同士が近づくように拘束されている電池パック１が提供される。スペーサ２０は、一方の面に整列して配置された複数の突起２２を有し、他方の面にスペーサ平面部２１を有しており、突起２２は、先端に向かって細くなっており、かつ、電池対向面１１と当接する当接部２３を先端に有している。そして、突起２２の整列方向に沿う当接部２３の長さ（X）と、電池対向面１１の長さ（Y）との関係は、０．０１Y≦X≦０．１Yであり、一つのスペーサ２０が有する当接部２３の面積の和（C）と、電池対向面１１の面積（S）との関係は、０．２５≦C/S≦０．５である。【選択図】図１
2014238924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に並んで配置された複数の単電池と、
隣り合う前記単電池の間に配置された板状のスペーサと、を有し、
隣り合う前記単電池同士が互いに近づく方向に力を受けて拘束されている電池パックであって、
前記スペーサは、一方の面に整列して配置された複数の突起を有し、他方の面には前記電池対向面と平行なスペーサ平面部を有し、
前記突起は、前記電池同士が向かい合う電池対向面と当接する当接部を有し、
前記突起が整列する方向に沿った前記当接部の長さをXとし、前記当接部が整列する方向に沿った前記電池対向面１１の長さをYとした際の、XとYの関係は、
０．０１Y≦X≦０．１Y
であり、
前記当接部が前記電池対向面と当接した際の前記当接部の面積の和をCとし、前記電池対向面の面積をSとすると、
０．２５≦C/S≦０．５
であり、
前記突起は、前記突起が整列する方向に沿った長さが、前記突起の先端方向に向かって短くなっていくことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記突起は、スペーサ上に均一に分布されていることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記突起が整列する方向に沿った前記当接部の中心と、前記突起が整列する方向に沿った前記突起の根元側の中心とは、前記当接部が前記単電池に当接する面に対して垂直に交わる直線上に配置されていることを特徴とする請求子１〜３記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池がスペーサを介して一方向に並んで配置された電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池パックは、一般的に、複数の単電池１０を電気的に直列に接続することにより構成されている。この電池パックは、例えば、車両に搭載され、車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生するエネルギを蓄えたりする。
【０００３】
ここで、電池パックにおいて、複数の単電池は、スペーサを挟んだ状態で一方向に並んで配置されており、隣り合う単電池とスペーサとは、互いに近接する方向に向かって複数の単電池が並べられた方向から拘束機構によって圧力をかけられて拘束されている(例えば、特許文献１)。ここで、スペーサには、凹凸を有することで隣り合う単電池の間に空間部が形成されており、この空間部内に単電池を冷却するための空気を流動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９６５３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電池パックでは、単電池を拘束する圧力が弱い場合に、凹凸の形状や凹凸形状の分布の仕方によっては、単電池の圧力が加えられる面である電池対向面１１への拘束圧力にバラツキが生じてしまうことがある。単電池は、電池対向面への拘束圧力にバラツキが生じると、単電池内で電流の流れやすい部分と、電流の流れにくい部分とが発生し、単電池内で電池の反応ムラが生じ、電池容量の低下やリチウムの析出など、電池の劣化が進んでしまう。さらに、単電池を複数有する電池パックでは、複数の単電池それぞれに加えられる拘束力にバラツキが生じ、単電池同士の間で反応ムラの状態がそれぞれ異なってしまうことがある。単電池同士の間で生じる反応のムラがそれぞれ異なると、複数の単電池同士の間で電池の劣化度合いが異なってしまい、電池パックの寿命に悪影響をおよぼしてしまう。
しかし、単電池を拘束する拘束圧力を大きくしようとして拘束機構を大きくすると、電池パックが大型化してしまう。また、拘束力のバラツキを抑制しようと、凹凸を有さないスペーサ２０を用いると、単電池を冷却することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、隣り合う単電池の間に配置され、単電池の冷却が可能なスペーサを用いて、電池パックの寿命への悪影響を抑制した小型の電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態に係る電池パックでは、一方向に並んで配置され複数の単電池と、隣り合う単電池の間に配置された板状のスペーサと、を有し、単電池は、隣り合う単電池と向かい合う面に電池対向面を有し、隣り合う単電池同士が互いに近づく方向に電池対向面が力を受けて拘束されている電池パックが提供される。スペーサは、一方の面に整列して配置された複数の突起を有し、他方の面には電池対向面と平行なスペーサ平面部を有しており、突起は、突起の先端に電池対向面に当接する当接部を有している。そして、突起が整列する方向に沿った当接部の長さをXとし、当接部が整列する方向に沿った電池対向面の長さをYとした際の、XとYの関係は、
０．０１Y≦X≦０．１Y
であり、一つのスペーサが有する前記当接部の面積の和をCとし、一つの単電池の電池対向面の面積をSとすると、
０．２５≦C/S≦０．５
であり、突起は、突起が整列する方向に沿った長さが、突起の先端方向に向かって短くなっていくことを特徴とする電池パック。
【０００８】
当接部が整列する方向の、当接部の電池対向面に当接する部分の長さが、電池対向面の当接部が整列する方向の長さに比べて所定の長さ分短い。そのため、当接部一つ一つが電池対向面に与える拘束力を高めることができる。また、電池対向面の面積と複数の当接部の面積の総和とが所定の関係であるため、単電池とスペーサとの間には所定の空間を設けることができる。そのため、単電池を冷却することができる。従って、単電池の冷却が可能なスペーサを用いて電池パックの寿命への悪影響を抑制した小型の電池パックを提供することができる。
【０００９】
突起は、スペーサ上に対して均一に分布されていても良い。
【００１０】
突起が電池対向面と当接する範囲をより均一にすることができる。従って、電池対向面１１に加えられる圧力をより均等にすることができる。
【００１１】
スペーサ平面部が電池対向面に対して圧力を加える面積が大きくなる。そのため、スペーサ平面部と電池対向面との間の接触熱抵抗を低く抑えることができる。従って、単電池の冷却効果を高めることができる。
【００１２】
突起が整列する方向に沿った当接部の中心と、突起の根元側の中心とは、当接部が単電池に当接する面に対して垂直に交わる直線上に配置されていても良い。
【００１３】
突起が電池対向面に対して垂直に当接するため、整列した複数の突起同士の間の空間を均等することができる。従って、スペーサと単電池との間の空間を均一にすることができ、単電池を冷却する効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、隣り合う単電池の間に配置され、単電池の冷却が可能なスペーサを用いて、電池パックの寿命への悪影響を抑制した電池パックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電池パックの内部構造を示す縦断面の一部概略図
【図２】図１のA-A断面からスペーサを見た概略図
【図３】電池対向面の面積及び当接部の面積と、単電池内の容量低下量の関係を示す図
【図４】その他の実施例に用いるスペーサを正面視した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１７】
＜発明の実施の形態＞
まず、本発明の実施の形態である電池パック(蓄電装置)の構成について、図１、及び図２を用いて説明する。本実施例の電池パック１は、複数の単電池１０(電池素子、セル)の端子１２をバスバー（不図示）によって電気的に直列に繋いで構成されており、図１に示すように、隣り合う単電池１０同士が向かい合う電池対向面１１の間にスペーサ２０が配置されている。そして、電池パック１には、保持機構（加圧機構）が設けられており、複数の単電池１０は、単電池１０同士が近づく方向に向かって圧力を加えられた状態で保持されている。この保持機構は、電池モジュールの両端に配置された一対のエンドプレート(不図示)と、一対のエンドプレート(不図示)を連結するための連結部材（不図示）とを有している。なお、１つの電池パック１を構成する単電池１０の数は、適宜設定することができ、電池パック１から得ようとする出力（電圧）に基づいて、単電池１０の数を設定すればよい。
【００１８】
次に、単電池１０について説明する。単電池１０は、内部に電極体を収容し、電池ケースの上部から端子１２が突出して構成されている。電極体は、正極体と、負極体と、正極体と負極体とを区切る公知のセパレータとを有している。正極体に含まれる正極層の活物質には、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極体に含まれる負極層の活物質には、カーボンを用いている。そして、電解質は、公知の有機電解液を用いている。
【００１９】
次に、スペーサ２０について説明する。スペーサ２０は、樹脂といった絶縁性の材料で形成することができ、図１、及び図１のA−A断面方向からスペーサ２０を見た図である図２に示すように、一方の面には均等に整列された突起２２が形成され、他方の面にはスペーサ２０が形成されている。スペーサ２０に均等に整列された突起２２は、先端に向かって突起２２が整列する方向の長さが短くなっており、突起２２の先端には電池対向面１１に当接する当接部２３が形成されている。そして、スペーサ２０は、隣り合う２つの単電池１０の間に配置されることで、温度調節に用いられる気体を流動させる空間部を形成することができる。
【００２０】
次に、単電池１０とスペーサ２０との関係について説明する。電池対向面１１の長さと、当接部２３の高さ方向の長さと、の関係は、電池対向面１１の図１、及び図２における高さ方向の長さをYとし、当接部２３の図１、及び図２における高さ方向の長さをXとすると、
０．０１Y≦X≦０．１Y
の式を満たすように形成されている。また、単電池１０の一方の面の電池対向面１１の面積と、一つのスペーサ２０が有する当接部２３の面積の総和との関係は、単電池１０の一方の面の電池対向面１１の面積をSとし、スペーサ２０が有する一つの当接部２３の面積の総和をCとすると、
０．２５≦C/S≦０．５
の式を満たすように形成されている。
【００２１】
次に、充放電を繰り返した際の単電池１０内の容量低下量とC/Sの大きさとを比較した結果を説明する。図３において、C/Sが０．２５より大きい場合には、リチウムの析出は見られなかったが、C/Sが０．２５より小さい場合には、リチウムの析出が確認された。なお、C/Sが０．５より小さい場合には、単電池１０の冷却効果が期待できないため比較していない。
【００２２】
以上より、本発明の実施の形態であれば、電池パック１の容量低下、及びリチウムの析出を抑制することができる。従って、単電池１０の冷却が可能なスペーサ２０を用いて電池パック１の寿命への悪影響を抑制した電池パック１を提供することができる。
【００２３】
その他の実施の形態
発明の実施の形態では、突起２２と電池対向面１１とが成す角が６０度である例を説明したが、本発明は、これに限らず、４５度や３０度など、先端に向かって突起２２が整列する方向の長さが短くなっていれば良い。
【００２４】
発明の実施の形態では、スペーサ２０は、複数の突起２２を縦方向又は、横方向に整列させたものであるが、図６に示すように、円柱状、又は円錐台状の突起２２が複数整列して設けられていても良い。
【００２５】
発明の実施の形態では、角型の単電池１０を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、円筒型といった他の形状の単電池１０を用いても良い。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いても良い。さらにまた、ニッケル水素電池を用いても良い。なお、ニッケル水素電池を用いた場合には、正極体に含まれる正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極体に含まれる負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、電解質としては、セパレータとしての不織布に、電解液としての水酸化カリウムを含ませたものを用いることができる。
【００２６】
以上のとおり、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能である。
【００２７】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１０・・・単電池
１１・・・電池対向面
２０・・・スペーサ
２１・・・スペーサ平面部
２２・・・突起
２３・・・当接部
【図１】
2014238924.tif 000003
【図２】
2014238924.tif 000004
【図３】
2014238924.tif 000005
【図４】
2014238924.tif 000006