(57)【要約】  衝突等の衝撃が作用すると開裂部位が開裂して安全性を確保することが可能な蓄電装置を提供する。蓄電装置１００は、積層された複数の蓄電セル１０を備え、蓄電セル１０に設けられ、外部から入力された外力により変形する変形部（電池蓋）１３と、変形部の変形で破壊され、蓄電セル内部の圧力を大気開放する被破壊部（ガス排出弁６０）と、外力を変形部に伝達して変形させる押圧部材１５１とを備える。
2017126285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の蓄電セルを備える蓄電装置において、
前記蓄電セルに設けられ、外部から入力された外力により変形する変形部と、
前記変形部の変形で破壊され、蓄電セル内部の圧力を大気開放する被破壊部と、
前記外力を前記変形部に伝達して変形させる押圧部材とを備える、蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記被破壊部は、ガス排出弁および注液口の少なくとも一方である、蓄電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電装置において、
前記蓄電セルは、開口を有する電池缶と、前記電池缶の前記開口を塞ぐとともに、前記変形部としての電池蓋とを備え、
前記電池蓋には、前記被破壊部としてのガス排出弁および前記注液口が設けられている、蓄電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電装置において、
複数の前記蓄電セルの各電池蓋は、互いに所定の間隔をあけて配列され、
前記押圧部材は、前記外力が作用しないときは前記電池蓋と非接触、前記外力が作用したときは前記電池蓋と接触するように、複数の前記蓄電セルの各電池蓋の間に配設され、前記外力が作用したときは前記電池蓋の一部の領域を挟圧する、蓄電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電装置において、
積層された複数の前記蓄電セルの間には介在物が配設され、
前記蓄電セルの積層方向の一端側および他端側にはエンドセルホルダが配設され、
前記押圧部材は前記介在物および前記エンドセルホルダにそれぞれ設けられている、蓄電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の蓄電装置において、
前記押圧部材は、前記電池蓋の一面の局所領域で前記外力を伝達するような形状とされ、
前記押圧部材の厚さは前記電池蓋の厚さよりも厚く、前記外力が作用したときに前記電池蓋の厚さ方向の全領域が前記押圧部材に接触する、蓄電装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の蓄電装置において、
前記押圧部材は、挟圧される方向の剛性が前記被破壊部の剛性よりも大きい部材により形成されている、蓄電装置。
【請求項８】
請求項１に記載の蓄電装置において、
前記蓄電セルの積層方向の一端側および他端側にはエンドプレートが配設され、
前記押圧部材は、前記一端側および前記他端側の前記エンドプレートにのみ設けられている、蓄電装置。
【請求項９】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の蓄電装置において、
前記複数の蓄電セルから排出されるガスを集合して排出する排気ダクトを有し、
前記押圧部材は、前記排気ダクトに設けられている、蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池セルなどの二次電池セルは電気自動車、ハイブリッド電気自動車、あるいは電気機器の電源として利用されている。
電池モジュールは、複数の二次電池セルをケース内に配列し、各二次電池セルの正・負極端子を、バスバー等により相互に電気的に接続して構成される。二次電池装置は、このような電池モジュールを１個あるいは複数個備え、電源用端子および信号用コネクタを介して車両側のコントローラと接続されている。【０００３】
二次電池セルは何らかの異常動作により発熱し、二次電池セルの内圧が高くなる可能性があり、その安全対策として、電池ケースにガス排出弁を設けた構造が提案されている。ガス排出弁は、電池ケースの一部を薄肉にして形成され、内部短絡等により内圧が上昇するとその内圧により開裂し、二次電池セル内のガスを解放する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２２２４１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された二次電池セルは、二次電池セルの内圧の上昇に起因する異常を防止する。しかし、ガス排出弁は、衝突などの外力に対して一定の効果はあるものの、セルの搭載箇所などによってはさらなる対策が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
積層された複数の蓄電セルを備える本発明の一態様による蓄電装置は、それら蓄電セルに設けられ、外部から入力された外力により変形する変形部と、変形部の変形で破壊され、蓄電セル内部の圧力を大気開放する被破壊部と、外力を変形部に伝達して変形させる押圧部材とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外力が作用したとき、内部の発電素子の熱暴走が開始する前に被破壊部が破壊され、蓄電セルの内部が大気解放される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の蓄電装置を二次電池装置として示す、第１の実施形態の外観斜視図。
【図２】図１に示された二次電池装置の上面図。
【図３】図２に示された二次電池装置の分解斜視図。
【図４】図３に示された二次電池セルの模式的断面図を示し、（Ａ）は模式的正面断面図、（Ｂ）は模式的側面断面図。
【図５】図４に示された二次電池セルの内部に収容された捲回体の分解斜視図。
【図６】図３に示された二次電池装置のセルホルダの斜視図。
【図７】図６に示されたセルホルダを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線断面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図、（Ｄ）は、底板を説明する図。
【図８】図２に示された二次電池装置の領域ＶＩＩＩの拡大図。
【図９】図１に示された二次電池装置のＩＸ―ＩＸ線の模式的断面図。
【図１０】図９示された模式的断面図の一部を拡大した図。
【図１１】図１０の領域ＸＩの拡大図。
【図１２】図１に示された二次電池装置の一部を拡大した図であり、（Ａ）は、通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線の模式的断面図。
【図１３】図１２に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線の模式的断面図。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ線の模式的断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の一部の拡大図。
【図１５】図１４に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＶＢ−ＸＶＢ線の模式的断面図。
【図１６】本発明の第３の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢ線の模式的断面図。
【図１７】図１６に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線の模式的断面図。
【図１８】本発明の第４の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＶＩＩＩＢ−ＸＶＩＩＩＩＢ線の模式的断面図。
【図１９】図１８に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＩＸＢ−ＸＩＸＢ線の模式的断面図。
【図２０】本発明の第５の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＸＢ−ＸＸＢ線の模式的断面図。
【図２１】図２０に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸＸＩＢ−ＸＸＩＢ線の模式的断面図。
【図２２】本発明の第６の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示す二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態の正面図。
【図２３】本発明の第７の実施形態を示し、（Ａ）は通常状態の正面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示す二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態の正面図。
【図２４】（Ａ）は、図６に示されたセルホルダの変形例としての仕切り部材の一例を示す外観斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）に示された仕切り部材に押圧部材および樹脂を設けた一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−第１の実施形態−
以下、本発明の蓄電装置をリチウムイオン二次電池装置に適用した第１の実施形態を、図１〜図１３を参照して説明する。
図１は、本発明によるリチウム二次電池装置の第１の実施形態の外観斜視図である。図２は、図１に示された二次電池装置の上面図であり、図３は、図２に示された二次電池装置の分解斜視図である。
二次電池装置１００は、複数の二次電池セル１０と、セルホルダ２０と、一対のエンドセルホルダ２０Ｅと、拘束部材３０とを備えている。
【００１０】
二次電池セル１０は、図３に示すように、扁平な角形の電池容器１５を備える角形二次電池セルである。電池容器１５は、上部に開口を有する電池缶１４（図４参照）と、電池缶１４の開口を塞いで電池缶１４に接合された電池蓋１３（図４参照）とを有する。電池缶１４の内部には、蓄電素子である捲回体４０（図４参照）が収容され、不図示の電解液が注入されている。電池蓋１３には、正極外部端子１１と負極外部端子１２とが設けられている。正極外部端子１１は、電池缶１４の内部に収容された捲回体４０の正電極４１（図５参照）と接続され、負極外部端子１２は捲回体４０の負電極４２（図５参照）と接続されている。
【００１１】
また、電池蓋１３の正極外部端子１１と負極外部端子１２との間には、ガス排出弁５０と電解液を注入するための注液口１６ａとが形成されている。注液口１６ａは封止栓１６により封口されている。ガス排出弁５０は、内部短絡等により内圧が上昇すると、その内圧により開裂し、二次電池セルの内圧を解放する。
【００１２】
隣り合う二次電池セル１０は、正極外部端子１１と負極外部端子１２が対向するよう、互い違いに配列されている。図中では省略されているが、隣り合う二次電池セル１０の正極外部端子１１及び負極外部端子１２にはバスバーが溶接され、電気的に接続されている。つまり、二次電池装置１００は、複数の角形の二次電池セル１０が直列に接続された構成となっている。バスバーは、例えばアルミニウムやアルミニウム合金、銅合金などの導電性の材料によって作製されている。
【００１３】
隣り合う二次電池セル１０の間にはセルホルダ２０が配置されている。積層された二次電池セル１０の積層方向（以下、単にセル積層方向と呼ぶ）の最前部および最後部には、エンドセルホルダ２０Ｅが配置されている。セルホルダ２０は枠状部材であり、詳細は後述するが、二次電池セル１０の積層方向の中央部にセル幅方向に延在する複数本のスペーサ２１（図６参照）を有し、スペーサ２１の前方側および後方側にはセルを収容する開口部が形成されている。各二次電池セル１０は、各セル前方側および後方側のセルホルダ２０の開口部内に収容される。また、セル前方側のエンドセルホルダ２０Ｅとセル後方側のセルホルダ２０との間の開口部内、およびセル後方側のセルホルダ２０とセル後方側のエンドセルホルダ２０Ｅとの間の開口部内にも収容される。
【００１４】
セルホルダ２０およびエンドセルホルダ２０Ｅには押圧部材１５１が設けられている。押圧部材１５１は、ガス排出弁５０に対向する位置に配置されている。押圧部材１５１は、ステンレス、鉄、アルミにニウム合金等の電池蓋１３よりも剛性が大きい金属材料により形成されている。押圧部材１５１は、セルホルダ２０およびエンドセルホルダ２０Ｅにインサート成型により一体に成型することができる。あるいは、押圧部材１５１は、セルホルダ２０およびエンドセルホルダ２０Ｅに接着等により固定することもできる。
【００１５】
拘束部材３０は、一対のエンドプレート３１と、一対のサイドプレート３２と、複数のボルト３３およびねじ３４を有している。エンドプレート３１とサイドプレート３２とは、例えば金属材料によって形成される。一対のエンドプレート３１は、セル積層方向の最前部の二次電池セル１０の前方に配置されたエンドセルホルダ２０Ｅおよび最後端の二次電池セル１０の後方に配置されたエンドセルホルダ２０Ｅの各端面を覆うように配置されている。
【００１６】
各サイドプレート３２は、セル積層方向に沿って延在された一対の長辺と該長辺を接続する一対の短辺とを有する枠状部材である。各サイドプレート３２には、それぞれ、各短辺から屈曲され、前方側のエンドプレート３１の前面および後方側のエンドプレート３１の後面に接触する一対の折曲部３２ａが形成されている。
上述したように、各二次電池セル１０は、セルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅの開口部内に収容されて積層されている。エンドセルホルダ２０Ｅの前・後端には、それぞれエンドプレート３１が積層されている。以下では、複数の二次電池セル１０およびセルホルダ２０、一対のエンドセルホルダ２０Ｅ、および一対のエンドプレート３１が積層された集合体を組電池という。組電池は、各サイドプレート３２の一対の折曲部３２ａの内側に配置されている。組電池のセル積層方向に延在する左右の側面は、各サイドプレート３２により支持されている。一対のサイドプレート３２の折曲部３２ａのそれぞれに設けられた貫通孔にボルト３３およびねじ３４が挿通され、該ボルト３３およびねじ３４は、一対のエンドプレート３１のそれぞれに設けられたねじ孔に締結されている。図１に図示された二次電池装置１００は、このような構造を有している。
【００１７】
図４は、図３に示された二次電池セルの模式的断面図を示し、図４（Ａ）は模式的正面断面図であり、図４（Ｂ）は模式的底面断面図である。
上述したとおり、二次電池セル１０は、内部に非水電解液が注入されている扁平角形の電池容器１５と、電池容器１５内に収容される捲回体４０と、電池容器１５の外部に配置された正負極の外部端子１１、１２とを備えている。捲回体４０は発電素子である。電池容器１５を構成する電池缶１４および電池蓋１３は、共に、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料により形成されている。電池容器１５は、厚さ方向の両側面（図４（Ｂ）の上下両側面）の大面積の広側面１５ａと、底面１５ｂと、幅方向両側の狭側面１５ｄとを有する扁平な矩形の箱形の容器である。電池缶１４は、例えば、深絞り加工により作製することができる。
【００１８】
図５は、図４に示された二次電池セルの内部に収容された捲回体４０の分解斜視図である。
捲回体４０は、長尺帯状の正負の電極４１、４２の間に、長尺帯状のセパレータ４３、４４を介在させて積層させ、捲回中心軸である捲回軸Ｄの周りに捲回し、扁平形状に成型した積層構造の捲回電極群である。捲回体４０は、厚さ方向両側の平坦な一対の平坦部４０ａと、半円状に湾曲した上下一対の湾曲部４０ｂを有している。
【００１９】
捲回体４０は、捲回軸Ｄ方向が図４に示す電池蓋１３の長手方向、すなわち電池容器１５の幅方向となるように平行に電池容器１５に収容されている。これにより、捲回体４０の厚さ方向両側面の平坦部４０ａが電池容器１５の厚さ方向両側の広側面１５ａに対向し、下側の湾曲部４０ｂが電池容器１５の底面１５ｂに対向し、上側の湾曲部４０ｂが電池容器１５の電池蓋１３に対向して配置される。なお、本実施形態における上下は、図示された二次電池セル１０の構成を説明するためのものであり、必ずしも鉛直方向の上下を意味するものではない。
【００２０】
セパレータ４３、４４は、正電極４１と負電極４２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負電極４２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。セパレータ４３、４４は、例えば、リチウムイオンが通過可能な絶縁性を有する微多孔質のポリエチレン樹脂製のシートである。
【００２１】
正電極４１は、正極集電体である正極箔４１ａと、正極箔４１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層４１ｂとを有している。正電極４１の幅方向の一側は、正極合剤層４１ｂが形成されず、正極箔４１ａが露出した箔露出部４１ｃとされている。正電極４１は、箔露出部４１ｃが負電極４２の箔露出部４２ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて捲回軸Ｄ周りに捲回されている。
【００２２】
正電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔４１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって作製することができる。正極箔４１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍから約３０μｍ程度のアルミニウム箔を用いることができる。正極箔４１ａの厚みを含まない正極合剤層４１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００２３】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤
として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換またはドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００２４】
負電極４２は、負極集電体である負極箔４２ａと、負極箔４２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層４２ｂとを有している。負電極４２の幅方向の一側は、負極合剤層４２ｂが形成されず、負極箔４２ａが露出した箔露出部４２ｃとされている。負電極４２は、その箔露出部４２ｃが正電極４１の箔露出部４１ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて捲回軸Ｄ周りに捲回されている。
【００２５】
負電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔４２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって作製することができる。負極箔４２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍから２０μｍ程度の銅箔を用いることができる。負極箔４２ａの厚みを含まない負極合剤層４２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００２６】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、またはそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状または塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００２７】
捲回体４０の捲回軸Ｄ方向において、負電極４２の負極合剤層４２ｂの幅は、正電極４１の正極合剤層４１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回体４０の最内周と最外周には負電極４２が捲回されている。これにより、正極合剤層４１ｂは、捲回体４０の最内周から最外周まで負極合剤層４２ｂの間に挟まれている。
【００２８】
正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ、４２ｃは、それぞれ捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の一端と他端で積層されている。図示は省略するが、箔露出部４１ｃ、４２ｃは、それぞれ捲回体４０の平坦部４０ａで束ねられ、例えば超音波溶接等によって正負極の外部端子１１、１２に接続された集電板（図示せず）に接合される。これにより、正負極の外部端子１１、１２が、それぞれ集電板を介して、捲回体４０を構成する正負の電極４１、４２と電気的に接続される。
なお、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向において、セパレータ４３、４４の幅は負極合剤層４２ｂの幅よりも広いが、正電極４１及び負電極４２それぞれの箔露出部４１ｃ、４２ｃは、セパレータ４３の一側縁またはセパレータ４４の他側縁よりも捲回軸Ｄ方向の外方に延在されている。このため、箔露出部４１ｃ、４２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。
【００２９】
図４に示すように、捲回体４０は、捲回軸Ｄが電池容器１５の幅方向すなわち電池蓋１３の長手方向と平行に電池容器１５に収容されている。この状態で、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の一方の端部４５と他方の端部４５には、それぞれ正負の電極４１、４２の箔露出部４１ｃ、４２ｃが積層されている。中間部４６は、正負の電極４１、４２の正・負極合剤層合剤層４１ｂ、４２ｂが積層された部分である。二次電池セル１０は、電池容器１５の広側面１５ａおよび狭側面１５ｄと、箔露出部４１ｃ、４２ｃが積層された捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４５、４５との間に空間Ｇを有している。
以上の構成に基づき、二次電池セル１０は、外部から正・負極外部端子１１、１２を介して供給された電力を捲回体４０に蓄積し、捲回体４０に蓄積された電力を、正・負極外部端子１１、１２を介して外部へ供給する。
【００３０】
図６は、図３に示された二次電池装置のセルホルダの斜視図である。図７は、図６に示されたセルホルダを示し、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線断面図、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図である。
セルホルダ２０は、電池容器１５の広側面１５ａに対向する複数のスペーサ２１と、スペーサ２１の上下に配置されたフレーム部２２と、電池容器１５の底面１５ｂに対向する底板２３と、電池容器１５の狭側面１５ｄに沿う側板２４とを備えている。セルホルダ２０は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の絶縁部材によって作製されている。
【００３１】
複数のスペーサ２１は、左右の側板２４の間で二次電池セル１０の幅方向すなわち捲回体４０の捲回軸Ｄ方向に沿って延在する。スペーサ２１は、その延在方向の両端部に設けられた圧縮部２６と、圧縮部２６の間に設けられた連結部２７とを備えている。セル積層方向における圧縮部２６の厚さは、同方向における連結部２７の厚さよりも厚い。すなわち、圧縮部２６は、セル積層方向において、二次電池セル１０側に突出している。
複数のスペーサ２４は高さ方向に所定の間隔をあけて桟状に設けられている。したがって、圧縮部２６と連結部２７も高さ方向に所定の間隔をあけて設けられることになる。スペーサ２１の間には、開口Ｓが設けられる。
【００３２】
圧縮部２６は、一対のセルホルダ２０の各スペーサ２１をセル積層方向の両側で所定の位置に対向させて配置したときに、電池容器１５の厚さよりも狭い間隔で対向配置され、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す電池容器１５の端部１５ｅを積層方向に圧縮する。ここで、電池容器１５の厚さとは、組立前の二次電池セル１０単体の初期厚さである。また、電池容器１５の端部１５ｅは、電池容器１５内の捲回体４０の中間部４６よりも捲回軸Ｄ方向の外側に対応する領域である。つまり、電池容器１５の両端部１５ｅは、正・負の電極４１、４２の箔露出部４１ｃ、４２ｃが積層されて溶接された部分およびその外側の領域に対応しており、捲回体４０の中間部４６に対応する領域を含んでいない。
なお、本実施形態の二次電池セル１０は、二次電池装置１００の組立に用いる使用前の状態では、図４（Ｂ）に示されるように、電池容器１５の広側面１５ａは平坦である。
【００３３】
本実施形態において、圧縮部２６は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す二次電池セル１０の電池容器１５の広側面１５ａに対向して配置されたときに、電池容器１５の端部１５ｅを積層方向に圧縮する。圧縮部２６は、捲回体４０の電池容器１５の端部１５ｅにおいて、広側面１５ａに沿って延在している。
一対のセルホルダ２０は、セル積層方向に所定間隔をあけて対向配置されるが、その間隔は、圧縮部２６が電池容器１５を厚さ方向に圧縮して所定の厚さまで弾性変形または塑性変形させる間隔である。本実施形態では、圧縮部２６は、電池容器１５を厚さ方向に圧縮して所定の厚さまで塑性変形させるように設けられている。
【００３４】
一対のセルホルダ２０を上記の間隔で配置したとき、連結部２７は、電池容器１５の広側面１５ａに対向して配置される。後述するように積層したセルホルダ２０を圧縮したとき、スペーサ２１は、圧縮部２６が電池容器１５を圧縮した状態で、連結部２７が電池容器１５の広側面１５ａとの間に僅かに隙間をあけて対向配置される。連結部２７は、電池容器１５の広側面１５ａに、電池容器１５が弾性変形若しくは塑性変形しない程度に密着または当接するようにしてもよい。
【００３５】
スペーサ２１についてさらに詳細に説明する。
連結部２７は、電池容器１５の広側面１５ａに対向する当接面２１ｂを有し、圧縮部２６は、電池容器１５の広側面１５ａを押圧する押圧面２１ａを有している。また、圧縮部２６は、押圧面２１ａの一部に傾斜面２１ｃを有している。傾斜面２１ｃは、圧縮部２６の押圧面２１ａから連結部２７の当接面２７ａに向かって下り勾配の斜面である。したがって、電池容器１５の広側面１５ａは、その端部１５ｅの範囲内において狭側面１５ｄに近づくほど大きな圧縮力を受けることになる。
【００３６】
フレーム部２２は、二次電池セル１０の高さ方向の最上側スペーサ２１と最下側スペーサ２１に接続され、スペーサ２１の延在方向に沿って延在し、スペーサ２１の厚さよりも薄い板状に形成されている。上方側のフレーム部２２の上端には、例えば、電子回路基板、ダクトの部材等を係合して保持するための係合爪２２ａ、２２ｂが設けられている。さらに、係合爪２２ａ、２２ｂの間に上述した金属製の押圧部材１５１が設けられている。
【００３７】
図８は、図２に示された二次電池装置の領域ＶＩＩＩの拡大図である。
図８に示すように、セル積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａは、二次電池セル１０の電池容器１５の幅方向に互いに重なると共に、セル積層方向に互いに間隙ｆを有する段差状に形成されている。具体的には、側板２４は、セル積層方向における中央部が厚肉部２４ｅとされ、セル積層方向における両端部が薄肉部２４ｄとされて、電池容器１５の幅方向の段差が形成されている。
【００３８】
側板２４は、電池容器１５の幅方向の両側の狭側面１５ｄに沿う板状の部材であり、スペーサ２１、フレーム部２２及び底板２３の延在方向の両端に接続され、その接続部からセル積層方向の両側に延出している。側板２４は、積層方向に延出した一方の部分と他方の部分が、それぞれ隣接する電池容器１５の狭側面１５ｄを電池容器１５の厚さの約半分の幅で覆い、電池容器１５の狭側面１５ｄに対向する。
セル積層方向の前端部に配設されたエンドセルホルダ２０Ｅの側板２４は、セル積層方向の後方側に延在し、その先端に薄肉部２４ｄが同様に設けられている。このエンドセルホルダ２４ｄの側板２４の後方側に延在する薄肉部２４ｄと、このエンドセルホルダ２４ｄと対向して配置されるセルホルダ２０の側板２４の前方側に延在する薄肉部２４ｄとが係合して係合部２４ａを構成する。セル積層方向の後端部に配設されたエンドセルホルダ２０Ｅの側板２４は、セル積層方向の前方側に延在し、その先端に薄肉部２４ｄが同様に設けられている。このエンドセルホルダ２４ｄの側板２４の前方側に延在する薄肉部２４ｄと、このエンドセルホルダ２４ｄと対向して配置されるセルホルダ２０の側板２４の後方側に延在する薄肉部２４ｄとが係合して係合部２４ａを構成する。
【００３９】
セル積層方向における側板２４の一方の端部に形成された薄肉部２４ｄは、その端部に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の薄肉部２４ｄとの関係で、電池容器１５の幅方向において外側に配置されている。セル積層方向における側板２４の他方の端部に形成された薄肉部２４ｄは、その端部に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の薄肉部２４ｄとの関係で、電池容器１５の幅方向において内側に配置されている。このように、セルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａは、積層方向に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａと係合している。
【００４０】
側板２４の外表面には、図６に示すように突起部２４ｂが設けられている。突起部２４ｂは、電池容器１５の高さ方向の上下に設けられ、図１に示すように、拘束部材３０のサイドプレート３２の開口の内側に係合する。上下の突起部２４ｂの間には、スペーサ２１間の複数の開口Ｓの延在方向の両端に連通する複数の開口部２４ｃが設けられている。
【００４１】
底板２３も側板２４と同様に構成されている。底板２３は、セル積層方向の両側に延出された一対の側板２４の下端を接続する板状の部材である。底板２３は、セル積層方向の両側に延出した一方の部分２３ｂと他方の部分２３ｃが、それぞれ隣接する電池容器１５の底面１５ｂを電池容器１５の厚さの約半分の幅で覆い、電池容器１５の底面１５ｂに対向する。底板２３のセル積層方向の端部、すなわち上記一方の部分２３ｂの先端と、上記他方の部分２３ｃの先端はそれぞれ薄肉部２３ｄとされている。底板２３のセル積層方向の前方側の薄肉部２３ｄは上側に、後方側の薄肉部２３ｄは下側に位置する。隣接する一対のセルホルダ２０の一方のセルホルダ２０の前方側の薄肉部２３ｄと、他方のセルホルダ２０の後方側の薄肉部２３ｄとは互いに高さ方向に係合する。最前方のセルホルダ２０とセルエンドホルダ２０Ｅとの間、および、最後方のセルホルダ２０とセルエンドホルダ２０Ｅとの間においても同様に、底部２３は薄肉部２３ｄで互いに係合する。薄肉部２３ｄが係合する係合部を符号２３ａで示す。
【００４２】
図９は、図１に示された二次電池装置のＩＸ―ＩＸ線の模式的断面図であり、図１０は、図９示された模式的断面図の一部を拡大した図であり、図１１は、図１０の領域ＸＩの拡大図である。
二次電池装置１００の組立時には、まず、交互に積層した二次電池セル１０及びセルホルダ２０の積層方向の両端にエンドセルホルダ２０Ｅを配置する。さらに、これらの積層方向の両端にエンドプレート３１を配置し、サイドプレート３２をエンドプレート３１にボルト３３およびねじ３４によって締結する。これにより、拘束部材３０は、交互に積層したスペーサ２１及び二次電池セル１０に積層方向の圧縮力を加えた状態で、各部材を積層方向に拘束する。
【００４３】
ここで、例えば、二次電池セル間に配置されるスペーサ部材が、二次電池セルの外面のうち最大面積の側面である被圧迫面を部分的に圧迫する構造とすると次のような問題が発生する。二次電池セルおよびスペーサ部材は、寸法公差を有している。そのため、スペーサ部材を介在して複数の二次電池セルを積層すると、スペーサ部材により二次電池セル被圧迫面が圧迫され、各部材の寸法公差によって個々の二次電池セルの被圧迫面への圧迫力が不均一になる虞がある。また、複数のスペーサ部材と二次電池セルとが積層された集合体を拘束部材により拘束する構造では、さらに、拘束部材の寸法公差が重畳されることになり、集合体毎の圧迫力のばらつき生じる。
これに対し、本実施形態の二次電池装置１００は、セル積層方向で一対のセルホルダ２０のスペーサ２１が、圧縮部２６と連結部２７とを有している。この圧縮部２６は、図１１に示すように、電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置されており、電池容器１５の端部１５ｅをセル積層方向に圧縮している。また、連結部２７は、圧縮部２６よりも広い間隔で対向配置されて電池容器１５の厚さ方向の両側の広側面１５ａに対向して配置されている。これにより、例えば、以下の手順によって、二次電池セル１０、セルホルダ２０または拘束部材３０の寸法公差を吸収することができる。
【００４４】
まず、複数の二次電池セル１０及び複数のセルホルダ２０を交互に積層させ、エンドセルホルダ２０Ｅと拘束部材３０のエンドプレート３１を積層方向の両端に配置する。この状態では、電池容器１５はスペーサ２１の圧縮部２６によって圧縮されておらず、圧縮部２６は、電池容器１５の広側面１５ａに当接して電池容器１５の厚さＴと略等しい間隔で対向配置されている。この状態から、不図示の圧縮装置により、積層方向の両端の拘束部材３０のエンドプレート３１の間隔を狭めるように圧縮して、エンドプレート３１に圧縮力を加える。
【００４５】
この圧縮力により、スペーサ２１の圧縮部２６は、電池容器１５の端部１５ｅをセル積層方向に圧縮し、図１１に示すように、電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置される。同時に、スペーサ２１の連結部２７が電池容器１５の広側面１５ａに当接し、圧縮部２６よりも広い間隔で対向配置される。このとき、例えば、すべての二次電池セル１０において、電池容器１５の広側面１５ａにスペーサ２１の連結部２７が当接するまで圧縮力を加える。
【００４６】
すべての二次電池セル１０において電池容器１５の広側面１５ａにスペーサ２１の連結部２７が当接したら、圧縮を停止して加えていた圧縮力を取り除き、電池容器１５の広側面１５ａと連結部２７との接触面圧を略ゼロにする。電池容器１５が弾性変形または塑性変形せず、若しくは、電池容器１５内の捲回体４０に影響を与えない程度の低い面圧で、連結部２７を電池容器１５の広側面１５ａに密着または当接させた状態を維持するようにしてもよい。そして、拘束部材３０のサイドプレート３２をボルト３３およびねじ３４によってエンドプレート３１に締結することで、本実施形態の二次電池装置１００が構成される。
【００４７】
なお、圧縮する装置の押圧部間の距離を、組電池の最前端および最後端に配置されるエンドプレート３１間の距離が適切となるように設定し、この設定値まで組電池を圧縮するようにすると、圧縮部２６により電池容器１５の端部１５ｅを圧縮する作業を効率的に行うことができる。
【００４８】
スペーサ２１の圧縮部２６によって電池容器１５を圧縮して、圧縮部２６を電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置させるときに、スペーサ２１の連結部２７と二次電池セル１０の電池容器１５の広側面１５ａは、必ずしも密着または当接させる必要はない。例えば、すべてのスペーサ２１の連結部２７が、すべての二次電池セル１０の電池容器１５の広側面１５ａとの間に均一な隙間を開けて対向配置されるようにしてもよい。
【００４９】
このように、スペーサ２１の圧縮部２６によって電池容器１５を圧縮することで、二次電池セル１０、セルホルダ２０、エンドセルホルダ２０Ｅ、拘束部材３０の寸法公差を吸収することができる。また、すべてのスペーサ２１の連結部２７を、すべての二次電池セル１０の電池容器１５の広側面１５ａに均一な面圧で当接させ、または、均一な隙間を開けた状態で対向して配置することができ、捲回体４０に過度な圧迫力が加わることを防止できる。
【００５０】
したがって、本実施形態の二次電池装置１００によれば、二次電池セル１０及びその周辺の部材の寸法公差によらず、例えば、個々の二次電池セル１０の膨張時に、連結部２７によって電池容器１５の広側面１５ａに均一な押圧力を加えることができる。また、電池容器１５の端部１５ｅを圧縮部２６によって強固に保持して、二次電池セル１０の振動や位置ずれなどを確実に防止することができる。
【００５１】
本実施形態の二次電池装置１００によれば次のような作用効果も奏することができる。（１）本実施形態の二次電池装置１００では、スペーサ２１の圧縮部２６は、捲回体４０の中間部４６よりも捲回軸Ｄ方向の外側で電池容器１５の端部１５ｅを圧縮している。これにより、二次電池装置１００の組立時に、正負の電極４１、４２の正・負極合剤層４１ｂ、４２ｂが積層された捲回体４０の中間部４６に過度の圧力が加わることが防止され、二次電池セル１０の性能低下を防止することができる。
【００５２】
一方、二次電池セル１０の充放電に伴う電池容器１５の膨張時には、正負の電極４１、４２の正・負極合剤層４１ｂ、４２ｂが積層された捲回体４０の中間部４６に対向する位置に配置された連結部２７が、電池容器１５の広側面１５ａに当接して、捲回体４０の膨張を抑制することができる。これにより、捲回体４０のよれやしわを抑制し、二次電池セル１０の寿命を延長することができる。
【００５３】
（２）二次電池セル１０は、電池容器１５の広側面１５ａと電極４１、４２の箔露出部４１ｃ、４２ｃが積層された捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４５との間に空間Ｇを有している。そのため、圧縮部２６が、捲回体４０の中間部４６よりも捲回軸Ｄ方向の外側で電池容器１５の端部１５ｅを圧縮するときに、電池容器１５を内部の空間Ｇに押し込むように変形させることができる。したがって、電池容器１５内部の捲回体４０に影響を与えることなく、電池容器１５を変形させることができる。
【００５４】
（３）圧縮部２６が、電池容器１５を厚さ方向に圧縮して塑性変形させる場合には、積層させた二次電池セル１０、セルホルダ２０、エンドセルホルダ２０Ｅを積層方向に圧縮した後、圧縮力を取り除いても、圧縮後の状態が維持される。したがって、拘束部材３０による拘束が容易になり、二次電池装置１００の製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００５５】
（４）圧縮部２６は、電池容器１５の両端部１５ｅの範囲内において狭側面１５ｄまで延在している。そのため、圧縮部２６は、電池容器１５の広側面１５ａと狭側面１５ｄとの間の角部１５ｃの近傍を電池容器１５の厚さ方向に圧縮することになる。この電池容器１５の角部１５ｃ及びその近傍の部分は、例えば、電池缶１４を深絞り加工によって作製することで、他の部分と比べて設計寸法に忠実に形成しやすい部分である。したがって、電池容器１５の寸法公差を吸収するための電池容器１５の圧縮量を最小限に留めることができる。
【００５６】
（５）スペーサ２１は、捲回軸Ｄ方向に延在する複数の開口Ｓを備えている。これにより、セルホルダ２０の一方の側板２４に設けられた開口部２４ｃ（図６参照）から開口Ｓに冷媒を導入し、電池容器１５の広側面１５ａを冷却することができる。
【００５７】
（６）スペーサ２１は、開口Ｓによって二次電池セル１０の高さ方向において複数に分割され、高さ方向に間隔を開けて配置されている。これにより、二次電池セル１０の高さ方向における個々のスペーサ２１の幅を調節すれば、圧縮部２６の面積を調節することができる。したがって、比較的強度が高い電池容器１５の角部１５ｃを圧縮する場合でも、圧縮部２６の面積を減少させ、二次電池セル１０を圧縮するときに必要な力を低減することができる。
【００５８】
（７）スペーサ２１の両端部に設けられた圧縮部２６の厚さは、捲回軸Ｄ方向でスペーサの２０の中間部に設けられた連結部２７のセル積層方向の厚さよりも厚い。これにより、一対のセルホルダ２０を積層方向に対向させて配置したときに、圧縮部２６を電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置すると共に、連結部２７を圧縮部２６よりも広い間隔で対向配置することができる。
【００５９】
（８）連結部２７は、電池容器１５の広側面１５ａに対向する当接面２１ｂを有し、圧縮部２６は、電池容器１５の広側面１５ａを押圧する押圧面２１ａを有している。そして、押圧面２１ａは、当接面２１ｂに向かう下り勾配の傾斜面２１ｃを有している。これにより、電池容器１５に局所的な圧力が作用することを抑制し、また、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４５の形状に合わせて電池容器１５を変形させることができる。
【００６０】
（９）セルホルダ２０は、スペーサ２１と、電池容器１５の狭側面１５ｄに沿う側板２４と、側板２４のセル積層方向における端部に設けられた係合部２４ａとを有している。そして、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の係合部２４ａは、電池容器１５の幅方向に互いに重なると共に積層方向に互いに間隙ｆを有する段差状に形成されている。
これにより、スペーサ２１の圧縮部２６によって電池容器１５を圧縮するときに、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の側板２４同士が積層方向に突き当たることが防止され、圧縮を妨げるのを防止することができる。また、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の係合部２４ａが係合することで、セルホルダ２０同士を一体化させ、組立時に外れ難くすることができ、密閉性を向上させることができる。
このように、本実施形態の二次電池装置１００によれば、二次電池セル１０及びその周辺の部材の寸法公差によらず、個々の二次電池セル１０に均一な押圧力を加えることが可能となる。
【００６１】
図１２は、図１に示された二次電池装置の一部を拡大した図であり、図１２（Ａ）は、セル積層方向の外力が作用しない通常の使用状態の正面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線の模式的断面図である。図１３は、図１２に示された二次電池装置に、セル積層方向の外力が作用した状態を示し、図１３（Ａ）は正面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線の模式的断面図である。図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）では、二次電池セル１０の内部構造及びセルホルダ２０のスリット部分等の細部構造は図示を省略している。
【００６２】
図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、互いに隣り合う二次電池セル１０の間には、筐体であるセルホルダ２０が介在し、二次電池セル１０を保持している。セルホルダ２０には、押圧部材１５１が、例えばインサート成型によって設けられている。押圧部材１５１は、二次電池セル１０の幅方向（図１２における上下方向）の中央部に、各二次電池セル１０のガス排出弁５０と対向する位置に配置されている。押圧部材１５１は、直方体形状を有しており、押圧部材１５１の幅方向の長さは、ガス排出弁５０より少し長い程度であり、電池蓋１３の幅方向の長さよりも短い。また、押圧部材１５１のセル積層方向の長さは、電池蓋１３間の距離よりも小さく、押圧部材１５１と電池蓋１３との間には隙間が設けられている。押圧部材１５１の厚さ、すなわち図１２（Ｂ）における上下方向の長さは、電池蓋１３の厚さよりも大きい。
【００６３】
セル積層方向の圧縮力が二次電池装置１００に作用した状態では、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示されているように、セルホルダ２０のスペーサ２１およびフレーム部２２が変形して、セル積層方向における距離が圧縮され、隣り合う二次電池セル１０は接近する。つまり、押圧部材１５１と、押圧部材１５１に隣り合う二次電池セル１０とが当接する。更に、圧縮が進むと、押圧部材１５１と対向する二次電池セル１０の電池蓋１３が、セル積層方向の両隣の押圧部材１５１により挟圧される。
押圧部材１５１は、電池蓋１３の一面の局所領域で外力を伝達するような形状とされている。押圧部材１５１の厚さは電池蓋１３の厚さよりも厚い。したがって、電池蓋１２に外力が作用して変形しても、押圧部材１５１は電池蓋１３の厚さ方向の全領域で継続して外力を伝達することができる。また、押圧部材１５１は電池蓋１３の一部の領域に接するので、電池蓋１３には応力が集中し、電池蓋１３が変形してガス排出弁５０が開裂し易い。ガス排出弁５０が開裂することにより、電池容器１５の内部の圧力が解放される。なお、押圧部材１５１の挟圧によりガス排出弁５０を確実に開裂させるため、押圧部材１５１は、電池蓋１３が挟圧される方向の剛性が電池蓋１３よりも大きい。
【００６４】
外力により、すなわち、機械的応力によるガス排出弁５０の開裂は、発電素子の異常発熱などに起因して電池容器１５の内部の圧力が所定値に到達する以前に開始するように設計する。このため、二次電池セル１０が外力より圧縮されて変形が生じた場合の電池缶内部を確実に開放することができる。また、密閉された二次電池セル１０を開放することにより、電解液の蒸発を促進させ、結果として電池機能の低下を引き起こすことができる。
なお、上記では、セルホルダ２０に収容された二次電池セル１０が開裂する作用について例示したが、セルホルダ２０とエンドセルホルダ２０Ｅに収容された二次電池セル１０におけるガス排出弁５０も、同様に開裂する。
【００６５】
本発明の第１の実施形態によれば下記の効果を奏する。
（１）二次電池装置１００は、内部に捲回体４０が収容された電池容器１５の電池蓋１３にガス排出弁５０が設けられ、広側面１５ａに対向して積層された複数個の二次電池セル１０と、各二次電池セル１０のガス排出弁５０が設けられた電池蓋１３をセル積層方向に挟圧可能に設けられた少なくとも一対の押圧部材１５１とを備えている。このため、セル積層方向の外力が二次電池装置１００に作用すると、ガス排出弁５０が押圧部材１５１により挟圧され、ガス排出弁５０が機械的応力により開裂する。従って、電池容器１５の内部の圧力が所定値に到達する以前に、内部の圧力が解放され、安全性を確保することができる。
【００６６】
（２）複数の蓄電セル１０の各電池蓋１３は、互いに所定の間隔をあけて配列されている。押圧部材１５１は、外力が作用しないときは電池蓋１３と非接触、外力が作用したときは電池蓋１３と接触するように、複数の蓄電セルの各電池蓋１３の間に配設され、外力が作用したときは電池蓋１３の一部の領域を挟圧する。
このため、外力が作用しない通常の使用時には、ガス排出弁５０に応力が作用しない。
【００６７】
（３）積層された複数の蓄電セル１０の間には介在物としてセルホルダ２０が配設され、蓄電セル２０の積層方向の一端側および他端側にはエンドセルホルダ２０Ｅが配設され、押圧部材１５１はセルホルダ２０およびエンドセルホルダ２０Ｅにそれぞれ設けられている。
このため、電池蓋１３の変形、これに伴うガス排出弁５０の開裂が確実に行われる。
【００６８】
（４）押圧部材１５１は、挟圧される方向の剛性がガス排出弁５０の剛性よりも大きい。剛性の高い材料を使用して押圧部材１５１を形成したり、あるいは、材料自体の硬さは電池蓋やガス排出弁の材料の硬さに比べて低い材料を使用する場合は、押圧部材１５１の上記圧縮方向の剛性が高くなるような構造を採用すれば良い。
このため、押圧部材１５１の挟圧によりガス排出弁５０の開裂の確実性を高いものとすることができる。
【００６９】
（５）押圧部材１５１は、電池蓋１３の一面の局所領域で外力を伝達するような形状とされ、押圧部材１５１の厚さは電池蓋１３の厚さよりも厚く、外力が作用したときに電池蓋１３の厚さ方向の全領域が押圧部材１５１に接触する。
このため、押圧部材１５１は、電池容器１５が変形した場合でも、確実に電池蓋１３の側部に当接し、電池蓋１３を挟圧することができる。
【００７０】
−第２の実施形態−
図１４は、本発明の第２の実施形態を示し、図１４（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ線の模式的断面図、図１４（Ｃ）は表面が樹脂で覆われた押圧部材を説明する拡大図である。図１５は、図１４に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、図１５（Ａ）は正面図、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＸＶＢ−ＸＶＢ線の模式的断面図である。
【００７１】
第２の実施形態は、押圧部材１５１と電池蓋１３との間に樹脂６１が設けられた構造を有する。樹脂６１は、セルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅに一体成型により形成することができる。つまり、セルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅは、押圧部材１５１をインサート品として、樹脂６１が形成されるように成型により作製することができる。あるいは、樹脂６１は、押圧部材１５１に接着などにより取り付けてもよい。
【００７２】
第２の実施形態において、樹脂６１は、隣り合う二次電池セル１０により圧縮されるだけであり、押圧部材１５１により電池蓋１３を挟圧してガス排出弁５０を開裂する作用は第１の実施形態と同様である。従って、樹脂６１の剛性は、電池蓋１３より大きくする必要はない。樹脂６１は、電池缶に外力が作用しない通常の使用時にガス排出弁５０に応力が作用しないよう、電池蓋１３との間に隙間が存するか、または軽く接触する程度に設けることが望ましい。
【００７３】
第２の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第２の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）、（３）〜（５）を奏する。
なお、第２の実施形態では、押圧部材１５１と電池蓋１３との間に樹脂６１が設けられおり、これによりセルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅの上下方向の長さが増大し、これに伴い、二次電池セル１０に接する面積が増大するので、二次電池セル１０の保持力を大きくすることができる。
【００７４】
−第３の実施形態−
図１６は、本発明の第３の実施形態を示し、図１６（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢ線の模式的断面図である。図１７は、図１６に示された二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態を示し、図１７（Ａ）は正面図、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線の模式的断面図である。
第３の実施形態は、押圧部材１５２が、セルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅとは分離した独立した部材として配置されている構造を有する。
【００７５】
押圧部材１５２は、押圧部１５２ａと、押圧部１５２ａの両端に形成された支持部１５２ｂを有する。押圧部１５２ａは、二次電池セル１０の幅方向（図１６（Ａ）における上下方向）の中央部に、各二次電池セル１０のガス排出弁５０と対向する位置に配置されている。押圧部１５２ａは、直方体形状を有しており、押圧部１５２ａの幅方向の長さは、ガス排出弁５０より少し長い程度であり、電池蓋１３の幅方向の長さよりも短い。また、押圧部１５２ａのセル積層方向の長さは、隣接する電池蓋１３間の距離よりも短かい。すなわち、押圧部１５２ａと電池蓋１３とに間には隙間が設けられている。押圧部１５２ａの厚さ（図１６（Ｂ）における上下方向の長さ）は、電池蓋１３の厚さよりも厚い。
【００７６】
支持部１５２ｂは、押圧部１５２ａの幅方向の両端部に設けられている。支持部１５２ｂのセル積層方向の長さは、押圧部１５２ａよりも長い。換言すれば、支持部１５２ｂのセル積層方向の長さは、二次電池セル１０間の距離よりも大きい。押圧部材１５２は、支持部１５２ｂの下面を隣り合う二次電池セル１０の電池蓋１３上に配置させて配設されている。つまり、押圧部材１５２の押圧部１５２ａは二次電池セル１０間に挿入される挿入部であり、支持部１５２ｂは、挿入部の上方に配置されている。支持部１５２ｂを電池蓋１３に接着などにより固定してもよい。
【００７７】
第３の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様、図２に示すＸ方向の外力が二次電池装置１００に作用すると、各二次電池セル１０の電池蓋１３は、前後に配置された押圧部材１５２の押圧部１５２ａに挟圧され、ガス排出弁５０が開裂する。
第３の実施形態において、押圧部材１５２が電池蓋１３に接着された構造であってもよい。このような構造を採用すると、外力が二次電池セル１０に作用すると押圧部材１５２が電池蓋１３から剥離することもあるが、その場合でも、各二次電池セル１０間に介在して電池蓋１３を挟圧する。
従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）、（２）、（４）、（５）を奏する。
【００７８】
なお、第３の実施形態では、押圧部材１５２をセルホルダ２０またはエンドセルホルダ２０Ｅと一体成型する構造ではないので部品点数は増大する。しかし、二次電池セル１０のサイズにより押圧部材１５１またはセルホルダ２０、エンドセルホルダ２０Ｅのセル積層方向の長さが異なると、押圧部材１５１が一体成形されたセルホルダ２０、エンドセルホルダ２０Ｅの種類が増大し、サービス性に課題が生じる。第３の実施形態では、このような課題を解消することが可能であり、かつ、押圧部材１５２は、押圧部１５２ａを二次電池セル１０間に挿入するだけの簡単な作業で取りつけることができるため、自由度が大きいという利点を有する。
【００７９】
−第４の実施形態−
図１８は、本発明の第４の実施形態を示し、図１８（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）のＸＶＩＩＩＢ−ＸＶＩＩＩＩＢ線の模式的断面図である。図１９は、図１８に示された二次電池装置にセル積層方向の外力が作用した状態を示し、図１９（Ａ）は正面図、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）のＸＩＸＢ−ＸＩＸＢ線の模式的断面図である。
第４の実施形態の二次電池装置１００は、排気ダクト７０を備えている。排気ダクト７０は、二次電池セル１０のガス排出弁が開弁して排出される管内部のガスを排出するための部材である。
【００８０】
押圧部材１５１は、排気ダクト７０にインサート成型により一体に成型することができる。あるいは、押圧部材１５１は、ボルトによる締結、テープによる束縛、接着などにより排気ダクト７０に固定子してもよい。第４の実施形態の押圧部材１５１は、第１の実施形態と同様な形状を有し、同様な位置に配置される。
なお、押圧部材１５１は、すべてを排気ダクト７０に設けるのではなく、一部を、エンドセルホルダ２０Ｅやエンドプレート３１に設けてもよい。
【００８１】
第４の実施形態における他の構造は第１の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
第４の実施形態において、図２に示すＸ方向の外力が二次電池装置１００に作用すると、押圧部材１５１は、排気ダクト７０から分離し、あるいは排気ダクト７０を破壊して排気ダクト７０と共に移動して、二次電池セル１０間に介在する。このため、各二次電池セル１０の電池蓋１３は、前後に配置された押圧部材１５１に挟圧され、ガス排出弁５０が開裂する。
従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）、（２）、（４）、（５）を奏する。
なお、第４の実施形態では、押圧部材１５１が排気ダクト７０に設けられる構造であるため、押圧部材１５１と排気ダクト７０とのレイアウトが容易になるという利点がある。
【００８２】
−第５の実施形態−
図２０は、本発明の第５の実施形態を示し、図２０（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）のＸＸＢ−ＸＸＢ線の模式的断面図である。図２１は、図２０に示されたセル積層方向の外力が作用した状態を示し、図２０（Ａ）は正面図、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）のＸＸＩＢ−ＸＸＩＢ線の模式的断面図である。
第５の実施形態は、セル積層方向の端部に配置された一対のエンドプレート３１のみに押圧部材１５１を設けた構造を有する。
【００８３】
第５の実施形態の二次電池装置１００は、二次電池セル１０間に配置されるセルホルダ２０および前・後端に配置されるエンドセルホルダ２０Ｅを備えていない。各二次電池セル１０は、電池容器１５の広側面１５ａを接触した状態で積層されている。電池容器１５の広側面１５ａ同士の接触は、図１９、図２０では、全面が接触する構造として例示されている。しかし、本発明は、電池容器１５の広側面１５ａが湾曲形状であったり、広側面１５ａに放熱用のフィンが形成されていたりする場合にも適用することができ、このような構造では、電池容器１５の広側面１５ａの一部が接触する。
【００８４】
エンドプレート３１には、押圧部材１５１と電池蓋１３との間に配置される樹脂６１が設けられている。樹脂６１は、エンドプレート３１に一体成型により形成することができる。つまり、エンドプレート３１は、押圧部材１５１をインサート品として、樹脂６１が形成されるように成型により作製することができる。押圧部材１５１は、電池蓋１３を挟圧する方向の剛性が電池蓋１３より大きい。隣り合う二次電池セル１０の電池蓋１３同士は、互いに接触している。
【００８５】
二次電池装置１００に図２に示すＸ方向の外力が作用すると、各二次電池セル１０の電池蓋１３は押圧部材１５１により挟圧される。第５の実施形態では、二次電池セル１０間には、押圧部材１５１が配置されていないが、隣り合う二次電池セル１０の電池蓋１３同士は接触しているので、両端に配置された押圧部材１５１により一体的に挟圧され、これにより、各二次電池セル１０のガス排出弁５０が開裂する。
【００８６】
隣り合う二次電池セル１０の電池蓋１３間にシート状の介在物を配置してもよい。この構造では、隣り合う二次電池セル１０の電池蓋１３同士は、介在物を介して互いに挟圧する。このため、介在物は、その剛性が電池蓋１３より大きい部材である必要はない。
第５の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）、（４）、（５）を奏する。
また、第５の実施形態では、押圧部材１５１が、セル積層方向の両端部に配置されたエンドプレート３１のみに設けられている。従って、押圧部材１５１の点数が削減され、安価にすることができる。また、第５の実施形態に示すように、本発明は、セルホルダ２０、エンドセルホルダ２０Ｅを備えていない二次電池装置１００にも適用可能であり、適用範囲が極めて広いものである。
【００８７】
−第６の実施形態−
図２２は、本発明の第６の実施形態を示し、図２２（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示す二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態の正面図である。
第６の実施形態は、一対の押圧部材１５１ａ、１５１ｂを各二次電池セル１０の注液口１６ａに対向する位置に配置した構造を有する。
上述したように、隣り合う二次電池セル１０は、正極外部端子１１と負極外部端子１２が対向するよう、互い違いに配列されている。このため、隣り合う二次電池セル１０の注液口１６ａのセル積層方向に直交する方向の位置は、二次電池セル１０の中心に対して、図示の例では、ガス排出弁５０の中心に対して交互に対称な位置に配置される。各押圧部材１５１ａ、１５１ｂは、このようにガス排出弁５０に対して交互に対称な位置に配置された注液口１６ａに対向する位置に配置されている。
【００８８】
電池蓋１３の注液口１６ａが形成された部分は、他の部分よりも剛性が小さい。このため、電池蓋１３が挟圧されると、電池蓋１３の注液口１６ａが形成された付近が開裂を起こす。つまり、第６の実施形態は、電池蓋１３のガス排出弁５０に代えて、注液口１６ａに開裂を生じさせるようにした例である。
第６の実施形態における他の構造は、第１の実施形態と同様である。
従って、第６の実施形態においても、第１の実施形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏する。但し、第６の実施形態においては、第１の実施形態の効果（１）〜（５）におけるガス排出弁５０を注液口１６ａ近傍に読み替えるものとする。
【００８９】
−第７の実施形態−
図２３は、本発明の第７の実施形態を示し、図２３（Ａ）は電池缶に外力が加わっていない通常の使用状態の正面図、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）に示す二次電池装置に二次電池セルの積層方向の外力が作用した状態の正面図である。
第７の実施形態の押圧部材１５１ｃは、ガス排出弁と注液口の双方にまたがる長さに形成されている。換言すると、第６の実施形態の押圧部材１５１ａと１５１ｂを連続状に接続した部材とした構造を有する。
第７の実施形態における他の構造は、第６の実施形態と同様である。
第７の実施形態では、二次電池装置１００に図２に示すＸ方向の外力が作用すると、電池蓋１３のガス排出弁５０または注液口１６ａ近傍の両方または一方が開裂する。
第７の実施形態においても、第６の実施形態の効果と同様な効果を奏する。
【００９０】
−第８の実施形態−
なお、上記各実施形態（但し、実施形態５は除く）においては、セルホルダ２０を図６に示すものとして説明した。図６のセルホルダ２０は、スペーサ２１、フレーム部２２、底板２３、側板２４を備え、スペーサ２１には、圧縮部２６と連結部２７が設けられている。しかし、セルホルダ２０に代えて、図２４（Ａ）に一例を示すような仕切り部材５を用いることもできる。
なお、スペーサ２１には圧縮部２６と連結部２７が設けられているが、図示を省略している。
仕切り部材５は、矩形形状の枠部５１と、複数の中間部５４が、モールド成型等により一体に形成された部材である。枠部５１は、上下方向に延在する一対の縦部５２と、前後方向に延在する一対の横部５３とを備える。枠部５１内には、前後方向に延在する中間部５４が上下方向に所定ピッチで設けられている。
【００９１】
仕切り部材５は、横部５３と中間部５４との間、および中間部５４間に形成された空隙部Ｓｆを有している。枠部５１と中間部５４は、厚さすなわちセル積層方向の長さがほぼおなじである。仕切り部材５は、二次電池セル１０を収容する収容部を備えておらず、仕切り部材５は隣り合う二次電池セル１０の電池容器１５の広側面１５ａに接触した状態で組付けられて組電池が作製される。セルホルダ２０に代えて仕切り部材５を用いる構造では、仕切り部材５に押圧部材１５１、１５１ａ、１５１ｂや樹脂６１を一体成型することもできる。図２４（Ｂ）に、仕切り部材５に押圧部材１５１および樹脂６１を設けた一例を示す。
【００９２】
上記各実施形態では、押圧部材１５１、１５２は金属により形成されるとした。しかし、押圧部材は樹脂により形成してもよく、要は、電池蓋１３が挟圧される方向の剛性に関し、押圧部材１５１、１５２の方が電池蓋１３よりも大きい部材であればよい。
【００９３】
上記各実施形態では、ガス排出弁５０および注液口１６ａが二次電池セル１０の電池蓋１３に設けられている構造として例示した。しかし、ガス排出弁５０および注液口１６ａの両方もしくは一方を二次電池セル１０の狭側面１５ｄや底面１５ｂ等、電池蓋１３以外の一側面に設けてもよい。この場合、押圧部材１５１、１５２は、開裂すべきガス排出弁５０または注液口１６ａ、すなわち開裂部位に対向して配置すればよい。
【００９４】
上記各実施形態では、二次電池セル１０をリチウムイオン二次電池として例示した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる二次電池にも適用が可能である。また、リチウムイオンキャパシタに適用することもできる。
【００９５】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。上記各実施の形態および変形例を組み合わせたり、本発明の趣旨の範囲内で変形したりしてもよく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【００９６】
要するに、本発明は、積層された複数の蓄電セル１０を備える蓄電装置１００において、蓄電セル１０に設けられ、外部から入力された外力により変形する変形部（たとえば電池蓋１３）と、変形部の変形で破壊され、蓄電セル内部の圧力を大気開放する被破壊部（たとえばガス排出弁５０あるいは注液口１６）と、外力を変形部に伝達して変形させる押圧部材１５１とを備える種々の蓄電装置を含む。このような蓄電装置よれば、外力が作用したとき、内部の発電素子（たとえば捲回体４０）の熱暴走が開始する前に被破壊部が破壊され、蓄電セル１０の内部を大気開放することができる。
【符号の説明】
【００９７】
５      仕切り部材
１０      二次電池セル
１３      電池蓋
１４      電池缶
１５      電池容器
１５ａ    広側面
１５ｂ    底面
１５ｄ    狭側面
１６ａ    注液口
２０      セルホルダ
２０Ｅ    エンドセルホルダ
３１      エンドプレート
４０      捲回体
５０      ガス排出弁
６１      樹脂
７０      排気ダクト
１００      二次電池装置
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、１５２      押圧部材
１５２ａ    押圧部
１５２ｂ    支持部
【図１】
2017126285.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017126285.tif 000017
【図１６】
2017126285.tif 000018
【図１７】
2017126285.tif 000019
【図１８】
2017126285.tif 000020
【図１９】
2017126285.tif 000021
【図２０】
2017126285.tif 000022
【図２１】
2017126285.tif 000023
【図２２】
2017126285.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2017126285.tif 000026
【国際調査報告】
2017126285.tif 000027
2017126285.tif 000028
2017126285.tif 000029
2017126285.tif 000030