(57)【要約】      （修正有）【課題】積層タイプの電極構造の二次電池において、電池内部の温度上昇を抑制し、電極同士の短絡を防止する。【解決手段】積層電池１１は、外装体１５と、正極１３ａと、負極１３ｂと、正極と負極との間に配されたセパレータ１３ｃと、正極、負極およびセパレータを外装体の軸方向に沿って貫通している導電性の集電体１７と、を備えている。正極、負極およびセパレータは、外装体の軸方向に積層されている。正極および負極のいずれか一方の電極である第１電極が、外装体の内面に接触している一方、集電体と接触していない。他方の電極である第２電極が、外装体に接触していない一方、集電体に接触している。第２電極の外縁は、セパレータにより覆われており、第１電極における集電体が貫通する穴の周縁が、セパレータにより覆われている。【選択図】図１
2014013764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外装体と、
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、
前記正極、前記負極および前記セパレータを、前記外装体の軸方向に沿って貫通している、導電性を有する集電体と、を備えており、
前記正極、前記負極および前記セパレータが、前記外装体の軸方向に沿って積層されており、
前記正極および前記負極のいずれか一方の電極である第１電極が、前記外装体の内面に当接して、前記外装体の内面と電気的に接続されている一方、前記集電体と接触しておらず、
前記正極および前記負極のいずれか他方の電極である第２電極が、前記外装体の内面に接触していない一方、前記集電体に当接して、前記集電体と電気的に接続されており、
前記セパレータの外縁が、前記第１電極により覆われており、
前記セパレータにおける前記集電体が貫通する穴の周縁が、前記第２電極により覆われており、
前記第２電極の外縁が、前記セパレータにより覆われており、
前記第１電極における前記集電体が貫通する穴の周縁が、前記セパレータにより覆われている、積層電池。
【請求項２】
前記第１電極が、前記第１電極の外縁が袋状に形成した第１セパレータの外部に露出する態様で、前記第１セパレータに内包されている請求項１に記載の積層電池。
【請求項３】
前記第２電極が、前記第２電極の前記集電体が貫通する穴の周縁が袋状に形成した第２セパレータの外部に露出する態様で、前記第２セパレータに内包されている請求項１に記載の積層電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層電池に関し、詳しくは、冷却性能の向上を図った積層電池および積層電池を用いた組電池、および積層電池の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池の主な電極構造には、捲回タイプと積層タイプの２つのタイプがある。捲回タイプの電極構造を有する電池（捲回電池；例えば、特許文献１）は、正極と負極とがセパレータを挟んで渦巻状に巻き取られた状態で、電池ケース内に収納されている。積層タイプの電極構造を有する電池（積層電池）は、正極と負極とがセパレータを介して交互に積層されている電極群が、電池ケース内に収納されている。特許文献２には、円板状の電極が積層された円筒型電池が開示されている。特許文献３には矩形板状の電極が積層された角型電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９８０４４号公報
【特許文献２】特開２０００−４８８５４号公報
【特許文献３】国際公開２００８／０９９６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
捲回電池は、熱伝導度の小さいセパレータが、電池の表面と中心部との間に、多層に重ねられている。この結果、電池ケースの表面温度が周囲温度に近い場合でも、捲回電池の中心部分はかなり高温となる。
【０００５】
特許文献２に記載の円筒型積層電池は、積層された電極が、個々に、端子に当接することにより、集電される構造となっている。このため、その組立て過程において、正極と負極とが短絡して初期不良が生じることがある。更には、充放電が繰り返されることにより、電極が、収縮と膨張とを繰り返す。その結果、電極が変形・変位して、正極と負極とが短絡して経年不良が生じることがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電池内部の温度上昇を抑制すること、および、電極同士の短絡を防止することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明に係る積層電池は、筒状の外装体と、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配されたセパレータと、前記正極、前記負極および前記セパレータを、前記外装体の軸方向に沿って貫通している、導電性を有する集電体と、を備えており、前記正極、前記負極および前記セパレータが、前記外装体の軸方向に沿って積層されており、前記正極および前記負極のいずれか一方の電極である第１電極が、前記外装体の内面に当接して、前記外装体の内面と電気的に接続されている一方、前記集電体と接触しておらず、前記正極および前記負極のいずれか他方の電極である第２電極が、前記外装体の内面に接触していない一方、前記集電体に当接して、前記集電体と電気的に接続されており、前記セパレータの外縁が、前記第１電極により覆われており、前記セパレータにおける前記集電体が貫通する穴の周縁が、前記第２電極により覆われており、前記第２電極の外縁が、前記セパレータにより覆われており、前記第１電極における前記集電体が貫通する穴の周縁が、前記セパレータにより覆われている。
【０００８】
この構成によれば、外装体は、金属でできており、第１電極の集電端子として機能する。第１電極の外方寸法は、筒状の外装体の内方寸法よりも少し大きく、第１電極の外周の全体もしくは外周の一部が、外装体の内面に接触している。第１電極が外装体内部に圧入されたときに、第１電極は、外装体と強く接触する。これにより、第１電極は、熱的に小さな抵抗で、外装体に接続されるので、第１電極の冷却に有効に作用する。
【０００９】
ここに、電極の外方寸法とは、シート状電極の図形中心から外周までの寸法をいう。電極が円盤状であれば、外方寸法は外径と称される。同様に、外装体の内方寸法とは、筒状の外装体の軸方向に垂直な断面における図形中心と、外装体の内面との間の寸法をいう。外装体が円筒であれば、内方寸法は内径と称される。
【００１０】
第２電極の外方寸法は、筒状の外装体の内方寸法よりも小さく、第２電極は、外装体と接触しない。したがって、第２電極は、外装体と絶縁されている。
【００１１】
第１電極で発生する熱は、直接、外装体に伝えられる。第２電極で発生する熱は、セパレータを介して第１電極に伝えられる。
【００１２】
捲回電池の総括熱伝達係数（Ｕ１）は、後述するように、数１で示される。一方、本発明に係る積層電池の総括熱伝達係数（Ｕ２）は、数２で示される。両者を比較すると、捲回数ｎの項において、大きな差が生じることが分かる。捲回電池では、捲回数ｎが大きいほど、総括熱伝達係数は小さくなる。具体的な数値を代入しての説明は、実施形態で詳述する。
【００１３】
以上のように、本発明に係る積層電池では、電池の内部の温度を低く抑えるために、電池内部に冷媒を流すためのパイプまたはヒートシンクを設ける必要がない。したがって、本発明に係る積層電池は、コンパクトな構造となる。また、本発明に係る積層電池では、外装体の表面（ケース）を冷却することにより、電池内部の温度上昇を容易に抑えることが可能となる。
【００１４】
正極、負極およびセパレータは、それぞれ、その中央部分に、集電体が通る穴を有している。それらの穴を、棒状の集電体が貫通している。第１電極の穴の径は、棒状の集電体の外方寸法より大きい。このため、第１電極は、集電体と接触しない。第２電極の穴の径は、棒状の集電体の外方寸法より小さい。このため、第２電極は、集電体と接触して、集電体と電気的に接続されている。集電体は、金属でできており、第２電極の集電端子として機能する。また、集電体は、好ましくは丸棒であるが、角棒であってもよい。
【００１５】
更に、本発明に係る積層電池は、電極とセパレータとが積層されている状態において、第２電極の外縁がセパレータにより覆われており、かつ、第１電極における集電体が貫通する穴の周縁が、セパレータにより覆われている。このため、第１電極と第２電極とは、その外縁および穴の周縁において、セパレータにより確実に隔離されている。したがって、電極の変形により、両電極が、その外縁部および穴の周縁部において接触することはない。電極が円盤状である場合は、セパレータの外径は第２電極の外径より大きい。また、集電体が丸棒である場合は、セパレータの穴径は第１電極の穴径はより小さい。
【００１６】
本発明に係る積層電池は、前記第１電極が、前記第１電極の外縁が袋状に形成した第１セパレータの外部に露出する態様で、前記第１セパレータに内包されている。また前記第２電極が、前記第２電極の前記集電体が貫通する穴の周縁が袋状に形成した第２セパレータの外部に露出する態様で、前記第２セパレータに内包されている。この構成によれば、セパレータが袋状となっているので、電極の屑や異物により、電極間での短絡が防止される。
【００１７】
本発明に係る積層電池は、前記集電体は側面に溝を有しており、前記集電体の最も細い部分の径が、前記第２電極に設けられた、前記集電体が貫通する穴の径より大きく、前記集電体の最も太い部分の径が、前記第１電極に設けられた、前記集電体が貫通する穴の径より小さい。
【００１８】
電極の組立て時に、集電体と電極との結合が緩み、集電体と電極との密接な接触が阻害されることがある。かかる課題を解決するために、本発明に係る積層電池では、集電体にネジ溝が形成されている。この構成では、第２電極が、集電体に形成されたネジ溝によって、集電体に対する強い嵌め合い状態を維持することが可能となる。これにより、積層電池を組立て加工する際に、電極と集電体との結合が緩むことを防止する。
【００１９】
本発明に係る積層電池は、前記負極が水素吸蔵合金を含んでいる。更に、本発明に係る積層電池は、前記正極および前記負極が充放電を行なう電極であり、かつ、外部から供給された電流を用いて積層電池内に保持された電解液を電気分解する電極である。この構成によれば、正負の両電極は二次電池として充放電を行う電極としての役割と、水素ガスを発生させる電極としての役割を担う。
【００２０】
本発明に係る積層電池は、前記負極の充電容量が、前記正極の充電容量よりも小さいことが好ましい。当該積層電池は、いわゆる負極規制となっている。ここに、各充電容量は、単に、正極容量もしくは負極容量と称されることがある。
【００２１】
本発明に係る積層電池は、前記外装体の内部に配置され、前記負極で発生する水素ガスを貯蔵する水素貯蔵室をさらに備えている。ここに、水素貯蔵室は、独立した空間であってもよい。また、水素貯蔵室は、独立した空間でなく、電極およびセパレータの隙間に形成されてもよい。
【００２２】
負極規制の積層電池は、充電が進んだ状態では、正極が満充電になる前に、負極が満充電になる。満充電の状態からさらに充電が行われる過充電時には、負極から、水素ガスが発生する（反応式（１）参照）。
Ｈ+  ＋ｅ- →    １／２Ｈ2  （１）
【００２３】
負極から発生した水素ガスは、負極の水素吸蔵合金に吸蔵されて、放電のエネルギー源となる。正極がオキシ水酸化ニッケルの場合の、放電の反応式を（２）に示す。
負極    １／２Ｈ2  →    Ｈ+  ＋ ｅ-
正極    ＮｉＯＯＨ＋ｅ-＋Ｈ+    →  Ｎｉ（ＯＨ）2 （２）
全体    ＮｉＯＯＨ＋１／２Ｈ2    →  Ｎｉ（ＯＨ）2
【００２４】
水素吸蔵合金は高価であるので、負極の電池価格に及ぼす影響は大きい。通常の正極規制の二次電池は、負極材料の量は、正極材料の１.５倍から２倍となっている。しかし、本発明に係る積層電池によれば、高価な負極材料の量を減らすことが可能になる。このため、安価な積層電池を得ることができる。
【００２５】
本発明に係る積層電池は、前記負極に含まれる水素吸蔵合金が、前記水素貯蔵室に貯蔵された水素ガスを吸蔵することによって、前記負極が充電されるように構成されている。この構成によれば、過充電で発生した水素ガスによって、負極が充電される。したがって、水素ガスは、有効に利用される。負極に含まれる水素吸蔵合金は、いわば、触媒として作用する。
【００２６】
本発明に係る積層電池は、前記正極が二酸化マンガンを含んでいることが好ましい。従来、二酸化マンガン正極は、二酸化マンガン亜鉛電池で知られる一次電池に使用されてきたが、二次電池には使用されなかった。これは、二酸化マンガン正極が、水酸化マンガンまで放電すると再度充電できない四三酸化マンガンＭｎ３Ｏ４が生じてしまうからである。しかし、正極を酸素に接触させておけば、不可逆な四三酸化マンガンが生じることがないことを発明者らは発見した。正極の周囲に酸素を配することにより、発明者らは、二酸化マンガンを二次電池の正極に用いることに成功した。
【００２７】
本発明に係る積層電池は、前記外装体の側部が、円筒形状を有しており、かつ、前記外装体が、その軸方向両端に、ドーム状に膨出する膨出部を備えており、当該膨出部に前記水素貯蔵室が備えられている。
【００２８】
負極が満充電になった後に、充電を継続すれば、負極から水素ガスが発生する。発生した水素ガスは、水素貯蔵室に貯蔵され、放電の際に、負極に吸蔵されて有効に利用される。これにより、高価な負極の量を減らすことが可能になり、安価な積層電池を製造することができる。円筒缶の両端部がドーム状に膨出する構造となっているので高圧力の水素ガスを貯蔵するのに適した構造となっている。
【００２９】
本発明に係る複数の積層電池が柱状金属製の接続金具により接続された組電池であって、前記積層電池は、前記外装体が、円筒状の金属性の胴部と、当該胴部の軸方向の両端開口部を覆う蓋部とを有していて、前記集電体が、前記蓋部を貫通しており、前記接続金具の上面および底面に接続穴が設けられていて、前記接続金具の上面に設けられた接続穴には、一の積層電池の集電体の端部が嵌合可能であり、前記接続金具の底面に設けられた接続穴には、前記一の積層電池に隣接する他の一の積層電池の集電体の端部が、絶縁体を介して嵌合可能であり、かつ、前記接続金具の底面が、前記他の一の積層電池の外装体に、電気的に接続されている。
【００３０】
接続金具の底面および上面は、互いに隣接する積層電池の蓋部に、面接触することが可能となっている。接続金具の底面に設けられた穴と集電体との間には、絶縁体が介在している。このため、隣接する２つの積層電池の集電体は、互いに絶縁されている。一方の積層電池の集電体と、隣接する積層電池の外装体は、接続金具を介して接続される。この結果、接続金具を介して、隣接する積層電池は直列に接続されることになる。
【００３１】
本発明に係る積層電池を複数含む組電池であって、当該積層電池は、前記外装体が、矩形の断面を有する有底の容器と、前記容器の開口部を覆う蓋部材とを備えていて、一の積層電池の前記容器と、一の積層電池に隣接する他の一の積層電池の前記蓋部材とが面接するように接続されている。
【００３２】
この構成によれば、一方の積層電池の蓋部材と、隣接する積層電池の容器の底部とが当接することにより、２つの積層電池が、積層され、電気的に直列に接続される。多数の積層電池をこのように接続することによって、組電池の出力電圧を高くすることができる。
【００３３】
本発明に係る積層電池の組立て方法は、側面にネジ溝を備えた集電体と、前記集電体のネジ溝の谷の径と同じ外径を有する丸棒を予め準備する第１工程と、前記丸棒に、正極と負極の間に前記セパレータが介在するように順次挿入して、電極を積み重ねて電極群を組立てる第２工程と、第２工程に続き、前記電極群の両端に押板を配して前記電極群を保持し、前記押板に圧力をかけて前記電極群を圧縮する第３工程と、
圧縮状態を保持したまま前記丸棒を引き抜く第４工程と、前記丸棒の代わりに前記集電体を回転させながら前記電極群に押し込み、その後、前記集電体を前記押板の中央に設けたネジ穴に螺合させて前記電極群の圧縮状態を保ちつつ電極集合体を組立てる第５工程と、前記電極集合体を、外装体の内部に圧入する第６工程と、前記外装体の空気抜きを行う第７工程と、前記外装体に電解液を注入する第８工程と、第８工程に続き、前記外装体に蓋を取付けて密閉化する第９工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、冷却のための余分なスペースを必要とせずに、電池内部の温度上昇を抑制する。さらには、本発明の積層電池は、電極同士の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第一実施形態に係る円筒型積層電池の概略構成図であり、軸方向断面を示す図である。
【図２Ａ】袋状セパレータに内包された第１電極と第２電極の断面図である。
【図２Ｂ】袋状セパレータに内包された第１電極の平面図である。
【図２Ｃ】袋状セパレータに内包された第２電極の平面図である。
【図３】第二実施形態に係るパイプ型積層電池の概略構成図である。
【図４Ａ】パイプ型積層電池に接続金具を取付けた状態の概略構成図である。
【図４Ｂ】パイプ型積層電池を用いて組電池を構成した場合の構成を示す図面である。
【図５】第三実施形態に係るカプセル型積層電池を示す概略構成図である。
【図６Ａ】第四実施形態に係る角型積層電池の軸方向断面図である。
【図６Ｂ】第四実施形態に係る角型積層電池の平面図である。
【図７】第四実施形態に係る角型積層電池を用いて組電池としたときの構成図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る円筒型積層電池を示す概略軸方向断面図である。
【図９】集電体のネジ構造を模式的に示した断面図である。
【図１０】集電体がネジ構造以外である実施形態を示す図面である。
【図１１】積層電池の組立て方法を説明する軸方向断面面である。
【図１２】積層電池の温度上昇試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００３７】
本発明の各実施形態について説明するのに先立ち、本発明が適用される二次電池の例について述べる。二次電池のタイプはこれらに限定されるものでなく、ニッケル鉄電池、亜鉛マンガン電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池であってもよい。
【００３８】
＜ニッケル水素電池について＞
負極は、水素吸蔵合金、例えばランタン・ニッケル、を主要な物質として含んでいる。正極の活物質としては、オキシ水酸化ニッケルを用いた。セパレータに保持される電解液としては、ニッケル水素電池で一般的に用いられているアルカリ系水溶液、ＫＯＨ水溶液を用いた。
【００３９】
負極としては、水素吸蔵合金、導電性フィラーおよびバインダーに溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し、硬化させたものを使用する。同様に、正極としては、正極活物質、導電性フィラーおよびバインダーに溶剤を加えてペースト状にしたものを、基板上に塗布して板状に成形し硬化させたものを使用する。
【００４０】
導電性フィラーとしては、炭素粒子を用いた。バインダーとしては、熱可塑性樹脂で、水に可溶な溶剤に溶解する樹脂を用いた。基板としては、発泡ニッケルシートを用いた。セパレータとしては、ポリプロピレン繊維を用いた。
【００４１】
＜二酸化マンガン電池＞
負極は、水素吸蔵合金を含んでいる。正極は、活物質として二酸化マンガンを含んでいる。正極および負極は、活物質、導電性フィラーおよびバインダに溶剤を加えてペースト状にしたものを、ニッケル基板上に塗布して板状に成形し硬化させたものを使用した。導電性フィラー、バインダー、セパレータおよび電解液はニッケル水素電池と同じものを用いた。
【００４２】
二酸化マンガン電池の正極が、その放電過程において、二酸化マンガンＭｎＯ２→オキシ水酸化マンガンＭｎＯＯＨ→水酸化マンガンＭｎ（ＯＨ）２と変化して、水酸化マンガンまで放電すると再度充電できない四三酸化マンガンＭｎ３Ｏ４が生じてしまう。しかし、二酸化マンガンが放電によりオキシ化しても、酸素に接触させれば二酸化マンガンに戻る。これにより、二酸化マンガンは水酸化マンガンまで反応が進むことがなく不可逆な四三酸化マンガンが生じることがない。したがって、正極には四三酸化マンガンが存在しないか、存在しても５％未満である。なお、酸素は、過充電時に正極から発生する酸素ガスを、電池内に貯蔵しておき利用する。
【００４３】
＜リチウムイオン電池＞
負極は、チタン酸リチウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、およびケッチェンブラック（ＫＢ）を混合し、スラリー状合剤を調整した。この合剤をステンレス鋼箔上に塗布し、仮乾燥した後、加熱処理して負極を得た。
正極は、リン酸鉄リチウム、ＣＭＣ、活性炭、およびＫＢを混合し、スラリー状合剤を調整した。この合剤をステンレス鋼箔上に塗布し、仮乾燥した後、加熱処理して正極を得た。
セパレータとしてポリプロピレンの微多孔膜を用いた。電解液として１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６／ＥＣ：ＤＥＣを用いた。導電剤としては、ＫＢを用いた。
バインダーとしては、ＣＭＣを用いた。集電体としては、ステンレス鋼を用いた。
【００４４】
＜ニッケル亜鉛電池＞
ニッケル亜鉛電池は、亜鉛または亜鉛化合物を含む負極と、酸化ニッケル、水酸化ニッケルまたはオキシ水酸化ニッケルを含む正極と、０．０２５Ｍ〜０．２５Ｍの範囲のリン酸塩と、４Ｍ〜９Ｍの範囲の遊離アルカリとを含む電解液とを備えた電池とした。
【００４５】
＜第一実施形態＞
図１に本発明の第一実施形態に係る円筒型積層電池（以下、単に積層電池という）の軸方向の概略断面図を示す。図１に示す積層電池１１は、外装体１５と集電体１７と外装体内部に収納される電極体１３とを主な構成要素として備えている。外装体１５は、有底の円筒缶１２と、円筒缶の開口部１２ｃに取付けられた円盤状の蓋部材１６とから構成されている。円筒缶１２と蓋部材１６は鉄でできているが、他の金属であってもよい。蓋部材１６の外径は円筒缶の開口部１２ｃの内径より少し大きい。蓋部材１６は、電極体１３を収納後に、円筒缶の開口部１２ｃにおいて密に嵌合されている。
【００４６】
電極体１３は、正極活物質を含む正極１３ａと、水素吸蔵合金を含む負極１３ｂと、正極１３ａと負極１３ｂの間に介在してイオンは透過するが電子を透過させないセパレータ１３ｃとから構成されている。電極体１３は、円筒缶１２の軸方向（図１のＸ方向）に積層して外装体１５の内部に収納されている。なお、電解液（図示せず）は、セパレータ１３ｃに保持されている。正極１３ａ、負極１３ｂ、セパレータ１３ｃはいずれも中央に穴の開いた、円盤状である。負極１３ｂの外径は円筒缶１２の内径よりも小さく、負極の外縁部１３ｂｂと円筒缶の内面１２ａは接触していない。一方、正極１３ａの外径は円筒缶１２の内径より大きく、正極の外縁部１３ａｂは円筒缶の内面１２ａと接触しており、正極１３ａと円筒缶１２は電気的に接続されている。好ましくは、正極１３ａの外径は円筒缶１２の内径より１００μｍ大きい。
【００４７】
集電体１７は、鉄にニッケルメッキを施した材料でできており、棒状の軸部１７ａと軸部１７ａの一端に配された止め部１７ｂとを有している。ニッケルメッキを施すことにより、集電体１７がセパレータ１３ｃに含まれる電解液により腐食されるのを防止する。集電体の軸部１７ａは、正極１３ａと負極１３ｂとセパレータ１３ｃとから構成される電極体１３の中央を、外装体１５の軸方向（図１のＸ方向）に貫通している。負極１３ｂの中央に設けられた穴の径は、軸部１７ａの外径より小さい。したがって、負極の穴の周縁部１３ｂａは軸部１７ａと接触して、負極１３ｂと集電体１７は、電気的に接続されている。一方、正極１３ａの中央に設けられた穴の径は、軸部１７ａの外径より大きく、正極の穴の周縁部１３ａａは軸部１７ａと接触せず、正極１３ａと集電体１７は、電気的に絶縁されている。
【００４８】
電極体１３は、集電体の止め部１７ｂの上に順次積み重ねるように配されている。止め部１７ｂは、組立て時に電極体１３が集電体１７の端部から脱落するのを防いでいる。止め部１７ｂの形状は円盤状である。止め部１７ｂは、絶縁板１４を介して、円筒缶底部１２ｂに配置されている。絶縁板１４は、集電体１７と円筒缶１２が直接接触して電気的に短絡するのを防止している。止め部１７ｂと反対側の軸部１７ａの端部は、蓋部材１６の中央に設けられた軸受１８によって支持されている。蓋部材１６と軸部１７ａとが電気的に短絡を起こすことを防止するために、軸受１８は絶縁性材料でできている。蓋部材１６を貫通した軸部は正極端子１７ｃを構成する。円筒缶１２は負極端子として機能する。
【００４９】
次に、正負極１３ａ、１３ｂおよびセパレータ１３ｃの寸法と、外装体１５および集電体１７の寸法との関係について説明する。セパレータ１３ｃの外縁が、正極１３ａ（第１電極）により覆われており、負極１３ｂ（第２電極）の外縁が、セパレータ１３ｃにより覆われている。そして、正極１３ａにおける集電体１７が貫通する穴の周縁が、セパレータ１３ｃにより覆われており、セパレータ１３ｃにおける集電体１７が貫通する穴の周縁が、負極１３ｂにより覆われている。
【００５０】
すなわち、セパレータ１３ｃの外径は、負極１３ｂ（第２電極）の外径より大きい。このため、正極１３ａと負極１３ｂとは、外装体１５の内周面近傍においてセパレータ１３ｃにより完全に隔離されている。このため、電極が変形しても、電極は互いに接触することがない。更に、セパレータ１３ｃの中央に設けられた穴の径は、正極１３ａの中央に設けられた穴の径より小さい。このため、正極１３ａと負極１３ｂとは、集電体１７の外周面近傍においてセパレータ１３ｃにより完全に隔離されている。このため、電極が変形しても、電極は互いに接触することがない。また、セパレータ１３ｃの外径は正極１３ａ（第1電極）の外径より小さい。このため、正極１３ａと円筒缶１２の間にセパレータ１３ｃが介在することがない。更に、セパレータ１３ｃの中央に設けられた穴の径は、負極１３ｂの中央に設けられた穴の径より大きい。このため、負極１３ｂと集電体１７の間にセパレータ１３ｃが介在することがない。
【００５１】
正極１３ａの外縁を、集電端子として機能する外装体１５の内面に当接させることにより、正極１３ａで発生する電気と熱を効率よく外装体１５に伝達することを可能にした。同様に、負極１３ｂの集電体が貫通する穴の周縁を、集電端子として機能する集電体１７に当接させることにより、負極１３ｂで発生する電気を効率よく集電体１７に伝達することを可能にした。
【００５２】
発明者等は、電池の外形を円筒型とし、電極構造を積層構造とした。これにより、電極で発生する電気と熱を効率よく、外装体および集電体に伝達することを可能にした。そして、冷却性能および集電性能に優れた積層電池を実現した。
【００５３】
次に第一実施形態の冷却構造の作用および効果について説明する。
正極の外縁部１３ａｂは円筒缶の内面１２ａに強く押し当てられ、密に接触している。正極１３ａで発生した熱は直接円筒缶１２に伝えられる。また、負極１３ｂで発生した熱はセパレータ１３ｃを介して正極１３ａに伝えられる。セパレータ１３ｃは薄く、１枚であるので、熱の伝導に大きな妨げとならない。以上のようにして、電極１３ａ、１３ｂで発生した熱は小さな熱抵抗で円筒缶１２に伝えられ、積層電池内部の温度上昇は抑制される。
【００５４】
ここで、本発明の実施形態に係る積層電池と従来型の捲回電池の温度上昇の相違を計算例で示す。捲回電池の総括熱伝達係数（Ｕ1）は、数１で示される。一方、積層電池の総括熱伝達係数（Ｕ2）は、数２で示される。
【００５５】
【数１】
2014013764.tif 000003
【００５６】
【数２】
2014013764.tif 000004
【００５７】
ここで、１８６５０型電池を例に取り計算してみる。捲回電池の諸元は、
t = 0.5mm , t+ = t- = ts = 10μm , k = k+ = k- = 40Wm-2 deg-1
h0 = 100 Wm-2 deg-1 , h1 = 1 Wm-2 deg-1 , ks = 1 Wm-2 deg-1 , 
n = 9/0.03 = 300
となり、これらの値を数１に代入して、U1 =0.0011  Wm-2 deg-1を得る。
【００５８】
一方、本実施形態に係る積層電池の諸元は、
h0 = 100 Wm-2 deg-1  , t = 0.5mm  , k  =  40Wm-2 deg-1
h1 = 10000 Wm-2 deg-1  , t* = 0.009m ,  k* = 40Wm-2 deg-1
であるので、これらの値を数２に代入して、U2 =100  Wm-2 deg-1を得る。
【００５９】
両者を比較すると、本発明の実施形態に係る積層電池は、従来の捲回電池比べて１０万倍近く熱伝達に優れているといえる。
【００６０】
次に、第一実施形態の変形例について説明する。すなわち、本変形例は袋状のセパレータを採用したものである。
図２Ａに、袋状に形成したセパレータに内包された電極の断面図を示す。図２Ａには、簡単のため、正極１３ａおよび負極１３ｂが各１つ示されている。正極１３ａは袋状セパレータ１３ｃａに、外縁部分を除きその周囲が包まれている。また、負極１３ｂは袋状セパレータ１３ｃｂに、集電体が貫通する穴の周縁部分を除きその周囲が包まれている。
【００６１】
図２Ｂに、袋状セパレータに内包された正極１３ａ（第１電極）の平面図を示す。図２Ｃに、袋状セパレータに内包された負極１３ｂ（第２電極）の平面図を示す。
【００６２】
外径が正極１３ａの外径より小さく、穴の径が正極１３ａの穴の径より小さい２枚のセパレータで正極１３ａを挟み込み、セパレータが重なった箇所（穴の縁）を熱溶着により接合する。これにより、袋状セパレータ１３ｃａに内包された正極１３ａが形成される。外径が負極１３ｂの外径より大きく、穴の径が負極１３ｂの穴の径より大きい２枚のセパレータで負極１３ｂを挟み込み、セパレータの重なった箇所（外側の部分）を熱溶着により接合する。袋状セパレータ１３ｃｂに内包された負極１３ｂが形成される。
【００６３】
電池の運搬過程および組立て過程で生じる電極の屑や異物は、袋状セパレータの内部に捕捉される。袋状セパレータを用いれば、電極の屑や異物が、電極間、および電極と集電端子の間に介在することを防ぐことができるので、内部短絡が発生しない。更に、セパレータの取り付け位置がずれて、正極１３ａと円筒缶１２の間、および、負極１３ｂと集電体１７の間に、セパレータが介在することを防ぐ。
【００６４】
＜第二実施形態＞
図３に本発明の第二実施形態に係るパイプ型積層電池（以下、単に積層電池という）の軸方向の概略断面図を示す。図３に示す積層電池２１は、図１に示した積層電池１１と、外装体の一部および集電体の一部を除き、ほぼ同じ構造を有している。すなわち、外装体２５は、円管２２と、円管２２の両端にある開口部２２ｂに取付けられた円盤状の蓋部材２６とから構成されている。集電体２７は、蓋部材２６を貫通しており、蓋部材２６により支持されている。
以下、積層電池１１との相違点を中心に説明する。
【００６５】
正極２３ａ、負極２３ｂおよびセパレータ２３ｃで構成される電極体２３は、集電体の軸部２７ａに串刺状態で順次積み重ねられている。集電体２７はその両端部２７ｂにおいて、蓋部材２６の中央に設けられた軸受２８によって支持されている。蓋部材２６と集電体２７とが電気的に短絡を起こすことを防止するために、軸受２８は絶縁性材料でできている。蓋部材２６を貫通した集電体の端部２７ｂは負極端子を構成する。円管２２は正極端子として機能する。
【００６６】
次に、積層電池２１を用いた組電池について説明する。積層電池２１に接続金具２９を取付けた状態を図４Ａに示す。接続金具２９は、積層電池２１と隣接する積層電池２１'との間に、積層電池２１の蓋部材２６に面接して配置されている。接続金具２９は円柱状の金属であるが、角柱状であってもよい。接続金具２９の軸方向は集電体２７の軸方向（図４ＡのＸ方向）と一致している。接続金具２９の上面２９ａ（図では左側の面）の中心部には、上面２９ａに垂直方向の穴２９ａａが設けられていて、穴２９ａａは隣接する積層電池２１'の集電体２７'が嵌合可能になっている。接続金具２９の底面２９ｂ（図では右側の面）の中心部には底面２９ｂに垂直方向の穴２９ｂａが設けられていて、穴２９ｂａは絶縁部材２４が嵌合可能となっている。そして絶縁部材２４の中央には、底面２９ｂに垂直方向に穴２４ａが設けられていて、穴２４ａは積層電池２１の集電体の軸部２７ｂが嵌合可能になっている。接続金具の底面２９ｂが積層電池の蓋部材２６に面接することにより、積層電池２１と隣接する積層電池２１'とは、接続金具２９を介して電気的に接続されることとなる。このとき、絶縁部材２４は、集電体２７と外装体２５とが接触して電気的に短絡を起こすことを防止する。
【００６７】
図４Ｂに示すように、接続金具２９を用いて、互いに隣接する積層電池２１を連結することにより、積層電池を直列に接続して組電池２０とすることができる。
【００６８】
＜第三実施形態＞
図５に本発明の第三実施形態に係るカプセル型積層電池（以下、単に積層電池という）の軸方向の概略断面図を示す。積層電池３１は、外装体３５と集電体３７と外装体内部に収納される電極体３３とを主な構成要素として備えている。外装体３５は、有底円筒の外構体３２と、外構体３２の開口部３２ｃに取付けられた蓋部材３６とから構成されている。外構体３２と蓋部材３６は鉄にニッケルメッキを施したものであるが、アルミニウムまたはチタン等の金属であってもよい。
【００６９】
外構体３２と蓋部材３６は、それぞれ、筒状の側部３２ａ、３６ａと、底部にドーム状に膨出した膨出部３２ｂ、３６ｂとを有する。蓋部材の側部３６ａの外径は、外構体３２の開口部３２ｃの内径より小さい。蓋部材３６は、その膨出部３６ｂが外構体の開口部３２ｃの外方に膨出する向きで、開口部３２ｃを覆っている。蓋部材３６は、絶縁シール部材３８を介して、外構体３２に接合されている。絶縁シール部材３８は、外構体３２と蓋部材３６とを電気的に絶縁する役割と、それら接合部をシールすることにより外装体３５の内方に密閉空間を形成する役割を担っている。絶縁シール部材３８は、絶縁性とシール性を兼ね備えた物質、例えばアスファルトピッチからできている。
【００７０】
電極体３３は、正極活物質を含む正極３３ａと、水素吸蔵合金を含む負極３３ｂと、正極３３ａと負極３３ｂの間に介在してイオンは透過するが電子を透過させないセパレータ３３ｃとから構成されている。そして、電極体３３は、外構体３２の軸方向（図５のＸ方向）に積層して外装体３５の内部に収納されている。なお、電解液は、セパレータ３３ｃに保持されている。正極３３ａ、負極３３ｂ、セパレータ３３ｃはいずれも中央に穴の開いた、円盤状の形状を有している。そして、正極３３ａの外径は外構体３２の内径よりも小さく、正極の外縁部３３ａaと外構体の内面３２ａａは接触していない。一方、負極３３ｂの外径は外構体３２の内径より大きく、負極の外縁部３３ｂａは外構体３２の内面３２ａａと接触しており、負極３３ｂは外構体３２に電気的に接続されている。好ましくは、負極３３ｂの外径は外構体３２の内径より１００μｍ大きい。
【００７１】
集電体３７は、鉄にニッケルメッキを施した導電性の材料でできており、棒状の軸部３７ａと軸部３７ａの一端に取付けられた止め部３７ｂとを有している。集電体３７の軸部３７ａは、正極３３ａと負極３３ｂとセパレータ３３ｃから構成される電極体３３の中央を、外装体３５の軸方向（図５のＸ方向）に貫通している。正極３３ａの中央に設けられた穴の径は、軸部３７ａの外径より小さく、正極の穴の周縁部３３ａｂは軸部３７ａと接触して、正極３３ａと集電体３７は、電気的に接続されている。一方、負極３３ｂの中央に設けられた穴の径は、軸部３７ａの外径より大きく、負極の穴の周縁部３３ｂｂは軸部３７ａと接触していない。
【００７２】
電極体３３は、集電体の止め部３７ｂの上に順次積み重ねるように配され、その際、止め部３７ｂは電極体３３が集電体３７の端部から脱落するのを防いでいる。積み重ねられた電極体３３の両端には絶縁材からなる押板３４ａが配されていて、電極体３３を積層して押圧したときに、電極体３３が破損するのを防止している。押板３４ａは、絶縁材および構造材として適正を有するものがよく、ポリプロピレンでできている。止め部３７ｂの形状は円盤状である。止め部３７ｂは、外構体底部において膨出部３２ｂに当接しておらず、止め部３７ｂと外構体３２ａは電気的に絶縁されている。止め部３７ｂと反対側の軸部の端部３７ｃは、蓋部材３６の中央に設けられた穴３６ｃを貫通して蓋部材３６の外方（図の右方向）に突出している。蓋部材３６を貫通した端部３７ｃは正極端子を構成する。外構体３２は負極端子として機能する。
【００７３】
膨出部３２ｂ、３６ｂの内方空間には、水素貯蔵室３９が設けられている。すなわち、膨出部の内面３２ｂａ、３６ｂａと電極体３３によって囲まれた外装体内部の空間に水素貯蔵室３９が配置されている。
【００７４】
負極３３ｂの物質として水素吸蔵合金が含まれている。負極３３ｂの充電容量は、正極３３ａの充電容量より小さい。過充電により負極から発生した水素ガスは、水素貯蔵室３９に貯蔵される。水素貯蔵室３９に貯蔵された水素ガスは、水素吸蔵合金に吸蔵されて、負極３３ｂを充電する。
【００７５】
＜活物質の量について＞
本発明の実施形態に係る積層電池において、正極容量は１０００ｍＡｈである。負極容量は正極容量の８０％となっている。
【００７６】
負極規制の電池は、過充電状態になれば、負極から水素ガスが発生する。すなわち、８００ｍＡｈ以上充電すれば負極から水素ガスが発生する（反応式（１）参照）。発生した水素ガスは負極に吸蔵される。負極に吸蔵されない水素ガスは電池内部に存在する隙間に蓄えられる。電池内部に水素ガス貯蔵室があれば、水素ガスは電池内に多く貯蔵・蓄積することができる。発生する水素ガスが多ければ、電池内部の圧力が上昇する。第一から第三実施形態に示した積層電池は密閉構造を採用しているので、貯蔵された水素ガスが外部に漏れることはない。
【００７７】
積層電池の放電に際して、負極に吸蔵されている水素は、水素イオンと電子として、水素吸蔵合金から放出される。しかし、積層電池内に貯蔵・蓄積された水素ガスが水素吸蔵合金に吸蔵され、負極の充電状態が維持される（放電の際の反応式（２）参照）。このように、水素ガスは放電に際してエネルギー源となるので無駄になることはない。水素吸蔵合金はいわば触媒的な作用をするので、充放電において負極の体積変化は小さく、負極の劣化を防ぎ、高寿命化が可能となる。
【００７８】
このとき、電極は充放電を行う従来の二次電池としての電極の役割を果たすと共に、電解液に含まれる水を電気分解して水素ガスを発生させる電極としての役割を果たす。
【００７９】
負極は電極価格の８０％を占めるといわれており、高価である。正極規制の電池は正極の１．７倍の負極を必要とする。しかし、本発明によれば、負極の量を正極の８０％とすることにより、電極の価格は１／２にすることが可能となる。負極の量を減らしても、過充電により蓄えられた水素ガスを利用することにより電池容量が低下することはない。
【００８０】
＜第四実施形態＞
本発明の第四実施形態に係る角型積層電池（以下、単に積層電池という）について、図６Ａの軸方向断面図を用いて説明する。積層電池７１は、外装体７５と集電体７７と外装体内部に収納される電極体７４とを主な構成要素として備えている。外装体７５は、胴部材７２と蓋部材７３から構成されている。胴部材７２は、有底の角型の容器である。胴部材７２の開口部７２ｃを蓋部材７３で覆うことにより、胴部材７２の内方に密閉空間を形成可能にしている。胴部材７２と蓋部材７３は鉄でできている。図６Ｂの平面図に示すように、積層電池７１は全体として角型形状を有している。
【００８１】
電極体７４は、正極活物質を含む正極７４ａと、水素吸蔵合金を含む負極７４ｂと、正極７４ａと負極７４ｂの間に介在してイオンは透過するが電子を透過させないセパレータ７４ｃとから構成されている。セパレータ７４ｃは、正極７４ａと負極７４ｂの短絡を防止する役割と、電解液を保持する役割を有している。正極７４ａと負極７４ｂとが、セパレータ７４ｃを介して、胴部材７２の軸方向（図６ＡのＹ方向）に積層され外装体７５の内部に収納されている。正極７４ａ、負極７４ｂ、セパレータ７４ｃはいずれもシート状である。負極７４ｂの外方寸法は胴部材７２の内方寸法よりも小さく、負極の外縁部７４ｂｂと胴部材の内面７２ａは接触していない。一方、正極７４ａの外方寸法は胴部材７２の内方寸法より大きく、正極の外縁部７４ａｂは胴部材７２の内面７２ａに圧力をもって接触しており、正極７４ａは胴部材７２に電気的に接続されている。よって、電極体７４で発生した熱は、小さな温度勾配で胴部材７２に伝えられるので、電極体７４の温度上昇は抑制される。好ましくは、正極７４ａの外方寸法は胴部材７２の内方寸法より１００μｍ大きい。
【００８２】
集電体７７は、鉄にニッケルメッキを施した導電性の材料でできている。そして集電体７７は、逆円錐状になった皿部７７ｂとこれに続く軸部７７ａを有していて、全体として皿ネジを構成している。
【００８３】
電極７４ｂ、７４ａには、それぞれ、集電体７７の軸部７７ａが貫通する穴７４ｂａ、７４ａａが設けられている。負極７４ｂに設けた穴７４ｂａの径は、軸部７７ａの外径より小さく、負極７４ｂは軸部７７ａと接触して、負極７４ｂと集電体７７は電気的に接続されている。一方、正極７４ａに設けた穴７４ａａの径は、軸部７７ａの外径より大きく、正極７４ａは軸部７７ａと接触していない。
【００８４】
４本の集電体７７（図６Ｂ参照）は、電極体７４の下方に位置する連結板７７ｄによって、互いに連結されている。すなわち、連結板７７ｄに設けたネジ穴７７ｄａに、集電体の下端部７７ｃａに設けたネジ部７７ｃが螺合することにより、集電体７７と連結板７７ｄが連結される。電極体７４は、連結板７７ｄの上に順次積み重ねるように配されていて、連結板７７ｄは電極体７４が集電体７７の端部から脱落するのを防いでいる。胴部材底部７２ｂと連結板７７ｄの間には絶縁板７６ｂが配せられていて、連結板７７ｄが胴部材底部７２ｂと接触して、集電体７７と胴部材７２が電気的に短絡するのを防いでいる。具体的には、連結板７７ｄはポリプロピレンからなる絶縁板７６ｂにその周囲が囲まれている。
【００８５】
蓋部材７３は、平板部７３ａと平板部から直角に曲がる折れ曲り部７３ｂとを有している。折れ曲り部７３ｂの内方であって、胴部材の開口部７２ｃには、絶縁板７６ａが配置されている。絶縁板７６ａは、最上方に位置する電極体７４と蓋部材７３が電気的に短絡するのを防止している。絶縁板７６ａの蓋部材７３と反対側の面には、胴部材７２の開口部外縁が嵌合する溝７６ａａが設けられている。溝７６ａａと胴部材７２の開口部外縁との間にはアスファルトピッチからなるシール材８０が配されていて、外装体７５内部を気密に保持している。同様の目的で、絶縁板７６ａの集電体軸部７７ａが貫通する穴にも、アスファルトピッチからなるシール材８０が配されている。
【００８６】
蓋部材７３は、皿ネジとして作用する集電体７７によって、連結板７７ｄに接続されている。胴部材７２は正極端子として機能し、蓋部材７３は負極端子として機能する。
【００８７】
＜組電池＞
図７に、積層電池７１を用いて組電池７０を構成したときの概略構成図を示す。積層電池７１の蓋部材の平板部７３ａと、隣接する積層電池の胴部材の底部７２ｂとを対向させて面接させることにより、複数の積層電池７１を直列に接続する。直列接続された積層電池７１は正極端子板７８ａと負極端子板７８ｂとにより挟持され、組電池７０を構成する。すなわち、筐体７０ａの内部に、胴部材７２に面接する正極端子板７８ａと、蓋部材７３に面接する負極端子板７８ｂとを配置して、正極端子板７８ａと負極端子板７８ｂの間に、複数の積層電池７１を収納して組電池７０を構成する。吸引ファン７９ａと押し込みファン７９ｂにより、外部から冷却空気を筐体内７０ａに供給して、組電池７０の冷却を図る。組電池７０の出力は正極端子板７８ａと負極端子板７８ｂから、図示しないケーブルで外部に取り出される。
＜第五実施形態＞
【００８８】
図８に第五実施形態に係る円筒型積層電池（以下、単に積層電池という）の軸方向の概略断面図を示す。積層電池９０は、円筒缶９２と集電体９７と円筒缶内部に収納される電極体９３を主な構成要素として備えている。電極体９３は、正極９３ａと、負極９３ｂと、正極９３ａと負極９３ｂの間に介在するセパレータ９３ｃとから構成されている。
電極体９３は、集電体９７下方に位置する押板９８ｂの上に順次積み重ねるように配されていて、押板９８ｂは電極体９３が集電体９７の端部から脱落するのを防いでいる。押板９８ｂは円盤状の鋼板にニッケルメッキを施したものである。積み重ねた電極体９３の最上部には押板９８ａが配されていて、押板９８ａ、ｂにより電極体９３が圧縮可能になっている。
【００８９】
電極体９３は、円筒缶９２の軸方向（図８のＸ方向）に挿入されている。正極９３ａの外径は円筒缶９２の内径よりも小さく、正極の外縁９３ａｂと円筒缶の内面９２ａは接触していない。一方、負極９３ｂの外径は円筒缶９２の内径より大きく、負極の外周９３ｂｂは円筒缶９２の内面９２ａと接触しており、負極９３ｂと円筒缶９２は電気的に接続されている。円筒缶９２の上部開口部は蓋部材９６により覆われている。蓋部材９６と円筒缶９２の間には絶縁材９９が配置されていて、蓋部材９６と円筒缶９２とが接触して電気的に短絡するのを防止している。
【００９０】
円筒缶底部９２ｂには絶縁シート９４が配置されていて、集電体の一方の端部９７ｂが円筒缶底部９２ｂに直接接触して、集電体９７と円筒缶９２が電気的に短絡するのを防止している。集電体の他方の端部９７ａには、下に凸の板状の弾性体からなる接続板９１が取り付けられている。接続板の端部９１ａは蓋部材の底面９６ｂに当接しており、蓋部材９６により下方に付勢されている。これにより、集電体９７と蓋部材９６とは接続板９１を介して電気的に接続された状態となっている。
蓋部材９６の中央に設けた突起９６ａは正極端子として機能する。また、円筒缶９２は、負極端子として機能する。
【００９１】
本実施形態は、集電体の構造の一部において、これまで述べてきた実施形態と相違する。以下、相違点について説明する。
図９は、集電体９７と電極体９３の関係を模式的に表した部分断面図である。図９に示すように、集電体９７の側面には、谷の径がｄであり、山の径がＤであるネジ溝を施したネジ部９７ｃを有している（ｄ＜Ｄ）。
【００９２】
図９において、正極９３ａに設けた穴９３ａａの径は、ネジ部９７ｃの谷の径（ｄ）より小さく、正極９３ａは集電体軸部９７ａに螺合して集電体９７に強く接触して、正極９３ａと集電体９７は電気的に接続されている。一方、負極９３ｂに設けた穴９３ｂａの径は、ネジ部９７ｃの山の径（Ｄ）より大きく、負極９３ｂは集電体軸部９７ａと接触せず、負極９３ｂと集電体９７とは電気的に絶縁されている。
【００９３】
正極９３ａに設けた穴の径を集電体９７のネジの谷の外径より小さくすることにより、正極９３ａと集電体９７の接触を十分確保することが可能になる。集電体９７にネジ溝加工を施すことにより、電極の組立て時に集電体と電極との結合の緩みを防止し、集電体と電極の密接な接触を確保する。すなわち、正極９３ａが集電体９７に形成したネジのリードに沿って強く嵌め合い状態を維持する。これにより、充放電に伴い電極が変形しても、電極と集電体の接触状態を確保することが可能となる。なお、ネジ溝を有した集電体は、本実施形態に留まらず、第一〜第四実施形態においても適用が可能である。
【００９４】
図１０に集電体の他の実施形態の平面図（図１０左図）と側面図（図１０右図）を示す。集電体９７’は、その側面全周において軸方向に沿ってＶ字状の溝が設けられていて、その断面は鋸歯状となっている。集電体の断面が鋸歯状であるので、電極との接触面が大きくなる。電極を集電体の軸方向に圧密したとき、電極が集電体に設けた溝に沿ってスライドする。電極と集電体との接触不良が生じにくい。充放電過程において電極が変形しても、電極が集電体の溝に沿ってスライドするので電極が破損することがない。
【００９５】
次に、本発明に係る積層電池の組立て方法を、図１１を用いて説明する。集電体９７の側面に形成されたネジ溝の谷より少し小さい外径（ｄ’）を有する丸棒９５に、正極９３ａと負極９３ｂの間にセパレータ９３ｃが介在するように順次挿入して電極体９３積み重ねる。次に、所定組の電極体９３を積み重ね、その両端に押板９８ａ、ｂを配して電極群を保持して、電極集電体Ａを組立てる（図１１の左図）。
【００９６】
そして、押板９８ａ、ｂを介して電極群を圧縮し、圧縮状態を保持したまま丸棒９５を引き抜く。丸棒９５の代わりに集電体９７を、押板９８ａ、ｂにより保持された電極群に圧力をかけながら回転させて押し込む。次に、押板９８ａ、ｂを集電体９７に螺合させて、電極群を圧縮を保持した状態で電極集合体Ｂを組立てる（図１１の右図）。
そして、電極集合体Ｂを円筒缶９２内部に圧入して、空気抜きを行い、電解液を注入する。電解液の注入後に円筒缶９２の開口部に蓋部材９６を取り付けて、円筒缶９２の開口部をかしめて、積層電池の密閉化を図る。
【００９７】
＜試験結果＞
本発明の第五実施形態の積層電池を、０．５Ｃ〜８Ｃで充電を行い、満充電後に積層電池の内部温度と表面温度を調べた。温度計測は、内部温度については集電体の中央部に熱電対を取付けて計測し、表面温度については積層電池の外装体の表面に熱電対を取付けて行った。なお、室温は１５℃で、積層電池にはファンで１ｍ／ｓの送風のもとで計測した。
【００９８】
表１に、各充電レート（０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃ、５Ｃ、８Ｃ）でＳＯＣが１００％となるように充電した後の、電池の温度計測結果を示す。すなわち、表１の左の欄は電池表面温度と室温との差（＝側温−室温）で最も大きかった値であり、右の欄は電池内部温度と室温との差（＝芯温−室温）で最も大きかった値である。いずれの充電レートにおいても、ＳＯＣが８０％を超えた付近から、電池温度と室温との温度差は急上昇した。２Ｃ以下の充電レートにおいて、電池の温度差（側温−室温、芯温−室温）は、いずれも５℃未満であった。また、８Ｃ充電においては、これらの温度差は３０℃未満であった。
【００９９】
【表１】
2014013764.tif 000005
【０１００】
図１２に各充電レートをパラメータにとり、充電後の電池内部温度と室温の差をグラフにしたものを示す。すなわち、図１２は、縦軸は温度差を摂氏で目盛り、横軸は経過時間を分で目盛ってある。２Ｃ以下の充電レートでは、電池内部温度と室温との差（温度上昇）は４℃以下であり、非常に小さいことがわかる。これは、充電に伴う発熱と放熱がバランスして、電池内部に蓄熱が行われなかったためと思われる。
【０１０１】
５Ｃ充電と８Ｃ充電においては、電池内部温度と室温との差が認められる。しかし、２０分足らずで、電池内部温度と室温との差は５℃未満に低下している。極めて放熱性に優れた電池であることがわかる。
【０１０２】
この試験結果から、本発明に係る積層電池は、電池内の熱伝導度が大きく、例え充電により温度が上昇しても、短時間で電池内部の温度が低下することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明に係る積層電池は、産業用のみならず民生用の蓄電装置としてとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１１  円筒型積層電池
１２  円筒缶（ａ：側部内面）
１３  電極体（ａ：正極、ｂ：負極、ｃ：セパレータ）
１４  絶縁板
１５  外装体
１６  蓋部材
１７  集電体（ａ：軸部、ｂ：止め部、ｃ：正極端子）
１９  水素貯蔵室
２０  組電池
２１  パイプ型積層電池
２２  円管
２３  電極体
２４  絶縁部材
２５  外装体
２６  蓋部材
２７  集電体
２９  接続金具
３１  カプセル型電池
３２  外構体（ａ：側部、ｂ：膨出部）
３３  電極体（ａ：正極、ｂ：負極、ｃ：セパレータ）
３５  外装体
３６  蓋部材
３７  集電体（ａ：軸部、ｂ：止め部、ｃ：端部）
３８  絶縁シール部材
３９  水素貯蔵室
７０  組電池
７１  角型積層電池
７２  胴部材
７３  蓋部材
７４  電極体
７５  外装体
７６  絶縁板
７７  集電体
７９  ファン
９１  接続板
９２  円筒缶
９３  電極体
９４  絶縁シート
９５  丸棒
９６  蓋部材
９７  集電体
９８  押板
９９  絶縁材
【図１】
2014013764.tif 000006
【図２Ａ】
2014013764.tif 000007
【図２Ｂ】
2014013764.tif 000008
【図２Ｃ】
2014013764.tif 000009
【図３】
2014013764.tif 000010
【図４Ａ】
2014013764.tif 000011
【図４Ｂ】
2014013764.tif 000012
【図５】
2014013764.tif 000013
【図６Ａ】
2014013764.tif 000014
【図６Ｂ】
2014013764.tif 000015
【図７】
2014013764.tif 000016
【図８】
2014013764.tif 000017
【図９】
2014013764.tif 000018
【図１０】
2014013764.tif 000019
【図１１】
2014013764.tif 000020
【図１２】
2014013764.tif 000021