(57)【要約】  複数の二次電池を備えた組電池において、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制する。扁平角形の二次電池１が厚さ方向（Ｘ軸方向）にスペーサ部材２と交互に積層された組電池１００である。スペーサ部材２は、二次電池１の幅方向（Ｙ軸方向）の一側と他側にそれぞれ配置され、幅方向に沿う二次電池１の広側面１０ｗの一部に対向する第１部分２１と、該第１部分２１に接続されて厚さ方向に沿う二次電池１の狭側面１０ｎの少なくとも一部に対向する第２部分２２と、を有する。
2017057207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平角形の二次電池が厚さ方向にスペーサ部材と交互に積層された組電池であって、
前記スペーサ部材は、前記二次電池の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記幅方向に沿う前記二次電池の広側面の一部に対向する第１部分と、該第１部分に接続されて前記厚さ方向に沿う前記二次電池の狭側面の少なくとも一部に対向する第２部分と、を有することを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記第２部分は、積層方向に隣接する２つの前記二次電池の前記狭側面に対向することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記第２部分は、前記積層方向に隣接する２つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積と、他方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積とが等しいことを特徴とする請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記第２部分は、前記積層方向に隣接する２つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積と、他方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積とが異なることを特徴とする請求項２に記載の組電池。
【請求項５】
前記第２部分は、積層方向に隣接する２つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面のみに対向することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項６】
複数の前記スペーサ部材の前記第２部分に対向するサイドプレートをさらに備え、
前記第２部分は、前記二次電池の積層方向に延在する前記サイドプレートの一対の端縁のうち、少なくとも一方の端縁を係合させる係合部を有し、
前記係合部は、前記積層方向が開放されて前記サイドプレートを前記積層方向に摺動可能に係合させるとともに、前記二次電池の高さ方向及び前記幅方向における前記サイドプレートの移動を規制する壁部を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の角形二次電池を備えた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッドカー等の車両には、複数の角形二次電池を備えた組電池が搭載されている。車両用の組電池の一例として、複数の角形電池セルを、セパレータを介して送風隙間を設ける状態で積層したものが知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された組電池のセパレータは、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設してなる絶縁シートと、この絶縁シートの両側にあって、絶縁シートを挟着してなる一対の分割セパレータとを備えている。【０００３】
特許文献１に記載された分割セパレータは、角形電池セルの外周に沿う枠部を有し、この枠部の内側を開口して、この開口部において、絶縁シートの両面と角形電池セルの間に送風隙間を設けている。さらに、この分割セパレータは、送風隙間に気体を送風する送風開口を枠部に有している。特許文献１に記載された車両用の組電池は、この分割セパレータの送風開口から送風隙間に強制送風して角形電池セルを冷却し、又は加温するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４９８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１の組電池は、大電流での充放電を繰り返すことで、組電池を構成する個々の角形電池セルが膨張と収縮を繰り返す。これにより、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設された分割セパレータの枠部の横枠や支持ロッドに対して応力が作用し、横枠や支持ロッドに疲労破壊や塑性変形が生じる虞がある。【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の扁平角形の二次電池を備えた組電池において、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明の組電池は、扁平角形の二次電池が厚さ方向にスペーサ部材と交互に積層された組電池であって、前記スペーサ部材は、前記二次電池の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記幅方向に沿う前記二次電池の広側面の一部に対向する第１部分と、該第１部分に接続されて前記厚さ方向に沿う前記二次電池の狭側面の少なくとも一部に対向する第２部分と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の組電池によれば、個々の二次電池が充放電に伴って膨張と収縮を繰り返しても、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る組電池の外観斜視図。
【図２】図１に示す組電池の分解斜視図。
【図３】図２に示す二次電池の外観斜視図。
【図４】図２に示すスペーサ部材の外観斜視図。
【図５】図１に示す組電池の拡大平面図。
【図６】本発明の実施形態２に係る組電池のスペーサ部材の外観斜視図。
【図７】本発明の実施形態２に係る組電池の拡大平面視図。
【図８】本発明の実施形態３に係る組電池のスペーサ部材の外観斜視図。
【図９】本発明の実施形態３に係る組電池の拡大平面視図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る組電池の分解斜視図。
【図１１】図１０に示すスペーサ部材とサイドプレートの係合状態を示す断面図。
【図１２】図１０に示すスペーサ部材の外観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の組電池の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る組電池１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す組電池１００の分解斜視図である。本実施形態の組電池１００は、扁平角形の二次電池１が厚さ方向にスペーサ部材２と交互に配置された組電池である。以下の説明では、二次電池１の厚さ方向をＸ軸方向、二次電池１の幅方向をＹ軸方向、二次電池１の高さ方向をＺ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる場合がある。
【００１２】
本実施形態の組電池１００は、複数の二次電池１と、複数のスペーサ部材２と、一対の端部スペーサ部材３と、一対のエンドプレート４と、一対のサイドプレート５とを備えている。詳細は後述するが、本実施形態の組電池１００は、一対のスペーサ部材２が二次電池１の幅方向（Ｙ軸方向）の一側と他側に分離して配置され、それぞれ、二次電池１の広側面１０ｗの一部に対向する第１部分２１と、第１部分２１から延出して二次電池１の狭側面１０ｎの少なくとも一部に対向する第２部分２２とを有することを特徴としている。
【００１３】
二次電池１は、扁平角形の概ね直方体形状を有し、上面の幅方向の一端と他端に正極外部端子１１と負極外部端子１２とを有している。二次電池１は、その厚さ方向（Ｘ軸方向）にスペーサ部材２と交互に配置され、スペーサ部材２を介在させて積層されている。複数の二次電池１は、隣接する２つの二次電池１，１のうち、一方の二次電池１の正極外部端子１１と、他方の二次電池１の負極外部端子１２とが、二次電池１の積層方向（Ｘ軸方向）に隣り合うように、交互に１８０°反転させて積層され、図示を省略するバスバーによって直列に接続される。
【００１４】
図３は、図１及び図２に示す二次電池１の外観斜視図である。二次電池１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の電池容器１０を備え、幅方向を長辺とする概ね長方形の上面１０ｔ及び底面１０ｂと、幅方向に沿う最大面積の広側面１０ｗと、厚さ方向に沿う比較的面積の小さい狭側面１０ｎとを有している。組電池１００の組立時に、複数の二次電池１は、隣り合う二次電池１の互いの広側面１０ｗ同士がスペーサ部材２を介して対向するように積層して配置される。
【００１５】
電池容器１０は、有底角筒状の電池缶１３と矩形平板状の電池蓋１４とを有し、例えばレーザ溶接によって電池蓋１４が接合されて電池缶１３の上部開口が封止されている。図示は省略するが、電池容器１０の内部には、例えば、長尺帯状の正極電極及び負極電極を長尺帯状のセパレータを介在させて捲回した捲回体と、該捲回体の各電極と各外部端子１１，１２とを接続する一対の集電板と、一対の集電板を電池蓋１４に対して固定する絶縁部材と、捲回体を覆う絶縁シートと、電解液とが収容されている。
【００１６】
電池蓋１４の長手方向（Ｙ軸方向）すなわち二次電池１の幅方向の一端と他端には、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の正極外部端子１１と、例えば銅又は銅合金製の負極外部端子１２とが設けられている。正極外部端子１１と負極外部端子１２は、それぞれ電池蓋１４を貫通して電池容器１０の内部の正極集電板と負極集電板に接続されることで、それぞれ捲回体を構成する正極電極と負極電極に接続されている。各外部端子１１，１２と電池蓋１４との間には、絶縁性を有する樹脂製のガスケット１５が配置されている。ガスケット１５は、各外部端子１１，１２と電池蓋１４との間を絶縁するとともに、電池蓋１４に設けられた貫通孔を封止している。
【００１７】
電池蓋１４は、長手方向の中間部にガス排出弁１６と注液孔１７とを有している。ガス排出弁１６は、例えば電池蓋１４を部分的に薄肉化することによって形成され、何らかの異常によって電池容器１０の内圧が設定圧力を超えて上昇したときに開裂してガスを排出し、電池容器１０の内圧を低減させる。注液孔１７は、電池蓋１４に穿設された貫通孔であり、電池容器１０の内部に電解液を注入するのに用いられ、電解液の注入後に、例えばレーザ溶接によって注液栓１８が接合されて封止される。
【００１８】
以上の構成により、二次電池１は、外部から正極外部端子１１及び負極外部端子１２を介して供給された電力を電池容器１０内部の捲回体に蓄え、又は、捲回体に蓄えた電力を正極外部端子１１及び負極外部端子１２を介して外部へ供給することができる。
【００１９】
図４は、図２に示すスペーサ部材２を示す外観斜視図である。図５は、図１に示す組電池１００の拡大平面図である。
【００２０】
スペーサ部材２は、例えば絶縁性を有する樹脂によって製作され、前述のように二次電池１の幅方向の一側と他側に分離して配置される。スペーサ部材２は、それぞれ、二次電池１の広側面１０ｗの一部に対向する第１部分２１と、該第１部分２１から延出して二次電池１の狭側面１０ｎの少なくとも一部に対向する第２部分２２とを有している。
【００２１】
スペーサ部材２の第１部分２１は、二次電池１の幅方向（Ｙ軸方向）及び高さ方向（Ｚ軸方向）に延在して、積層方向（Ｘ軸方向）に隣接する２つの二次電池１の広側面１０ｗの間に配置され、両方の広側面１０ｗに当接する薄い板状の部分である。スペーサ部材２の第１部分２１は、例えば、積層方向に隣接する２つの二次電池１の間隔を保持して絶縁性を確保する。
【００２２】
スペーサ部材２の第１部分２１は、例えば、二次電池１の幅方向に沿う幅寸法Ｗ１が二次電池１の高さ方向に沿う高さ寸法Ｈ１よりも小さく、二次電池１の高さ方向を長手方向とする細長い長方形の板状に形成することができる。スペーサ部材２の第１部分２１の高さ寸法Ｈ１は、二次電池１の電池容器１０の高さ寸法Ｈと概ね等しくすることができる。スペーサ部材２の第１部分２１の厚さ寸法Ｔ１は、強度確保と組電池１００の小型化の観点から、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、第２部分２２から延在する第１部分２１を、二次電池１の広側面１０ｗの一部に対向させることができる寸法であれば、特に限定されない。具体的には、二次電池１の広側面１０ｗと狭側面１０ｎとの間の角部に曲面状のＲ部１０ｒを有する場合、第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、第２部分２２から延在する第１部分２１の幅方向の端部２１ａが、Ｒ部１０ｒと広側面１０ｗとの間の境界を超えて、広側面１０ｗに対向する位置に達するように設定することができる。また、二次電池１の広側面１０ｗと狭側面１０ｎとの間の角部にＲ部１０ｒを有しない場合、第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池缶１３の肉厚よりも大きければよい。なお、第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、組電池１００の組立時や二次電池１の充放電時に作用する圧縮力に耐え得る寸法に設定する必要がある。
【００２４】
スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、組電池１００の組立時にスペーサ部材２の第１部分２１によって二次電池１の電池容器１０を圧縮して寸法を均一化する観点から、１０ｍｍ以上であることが好ましい。また、二次電池１の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材２の第１部分２１の寸法及び形状は、二次電池１を均一に保持する観点から、同一であることが好ましい。また、二次電池１の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材２は、互いに分離されていれば、第１部分２１同士が接していてもよいが、第１部分２１に作用する応力を低減する観点から、第１部分２１同士の間に間隔を有することが好ましい。
【００２５】
したがって、スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池容器１０の幅寸法Ｗの１／２以下にすることができる。なお、スペーサ部材２の第１部分２１は、二次電池１の高さ方向に所定の間隔をあけて複数の第１部分２１が配置された櫛歯状の構成を有してもよい。この場合、二次電池１の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材２のうち、一方の櫛歯状の第１部分２１と他方の櫛歯状の第１部分２１とを噛合させ、互いの第１部分２１が高さ方向に交互に配置されるようにしてもよい。この場合、スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池容器１０の幅寸法Ｗ以下にすることができる。
【００２６】
スペーサ部材２の第２部分２２は、二次電池１の厚さ方向（Ｘ軸方向）及び高さ方向（Ｚ軸方向）に延在する薄い板状の部分であり、電池容器１０とサイドプレート５との間に配置され、これらの間を絶縁する。本実施形態において、スペーサ部材２の第２部分２２は、積層方向（Ｘ軸方向）に隣接する２つの二次電池１の狭側面１０ｎに対向している。また、本実施形態において、スペーサ部材２の第２部分２２は、積層方向に隣接する２つの二次電池１のうち、一方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積と、他方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積とが概ね等しくなっている。
【００２７】
換言すると、スペーサ部材２の第２部分２２は、第１部分２１の幅方向（Ｙ軸方向）の一端から二次電池１の積層方向（Ｘ軸方向）の両側に向けて延出し、積層方向に隣接する２つの二次電池１のそれぞれの狭側面１０ｎの概ね１／２ずつに対向している。すなわち、スペーサ部材２は、二次電池１の厚さ方向における第２部分２２の中央部から、二次電池１の幅方向に第１部分２１が延出している。
【００２８】
スペーサ部材２の第２部分２２は、例えば、二次電池１の厚さ方向に沿う幅寸法Ｗ２が二次電池１の高さ方向に沿う高さ寸法Ｈ２よりも小さく、二次電池１の高さ方向を長手方向とする細長い長方形の板状に形成することができる。スペーサ部材２の第２部分２２の高さ寸法Ｈ２は、二次電池１の電池容器１０の高さ寸法Ｈと概ね等しくすることができる。また、スペーサ部材２の第２部分２２の高さ寸法Ｈ２は、電池容器１０の高さ寸法Ｈよりも大きくして、電池容器１０の底面１０ｂと上面１０ｔに対向する部分を設け、第２部分２２によって電池容器１０を上下から保持することもできる。スペーサ部材２の第２部分２２の厚さ寸法Ｔ２は、第１部分２１の厚さ寸法Ｔ１よりも厚くすることができる。
【００２９】
スペーサ部材２の第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、第１部分２１から延在する第２部分２２を、二次電池１の狭側面１０ｎの一部に対向させることができる寸法であれば、特に限定されない。具体的には、二次電池１の広側面１０ｗと狭側面１０ｎとの間の角部に曲面状のＲ部１０ｒを有する場合、第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、第１部分２１から延在する第２部分２２の幅方向の端部２２ａが、Ｒ部と狭側面１０ｎとの間の境界を超えて、狭側面１０ｎに対向する位置に達するように設定することができる。また、二次電池１の広側面１０ｗと狭側面１０ｎとの間の角部にＲ部１０ｒを有しない場合、第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、電池缶１３の肉厚よりも大きければよい。なお、第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、組電池１００の組立時や二次電池１の充放電時に作用する応力に耐え得る寸法に設定する必要がある。
【００３０】
スペーサ部材２の第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、組電池１００の組立時にスペーサ部材２の第１部分２１によって二次電池１の電池容器１０を圧縮して寸法を均一化する観点から、二次電池１の積層方向に隣接するスペーサ部材２の第２部分２２同士の間に間隙を有する寸法に設定することが好ましい。したがって、スペーサ部材２の第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、電池容器１０の厚さ寸法Ｔ以下にすることができる。なお、二次電池１の積層方向に隣接するスペーサ部材２の第２部分２２の端部２２ａ同士を、二次電池１の幅方向において重ね合せるラビリンス構造を採用する場合には、スペーサ部材２の第２部分２２の幅寸法Ｗ２は、電池容器１０の厚さ寸法Ｔよりも大きくなる。この場合にも、第２部分２２同士の間に二次電池１の積層方向の間隙を形成することが好ましい。
【００３１】
図２に示すように、一対の端部スペーサ部材３は、スペーサ部材２を介在させて厚さ方向に積層された複数の二次電池１の積層方向の一端と他端に配置されている。端部スペーサ部材３は、スペーサ部材２と同様に、絶縁性を有する樹脂によって製作され、エンドプレート４と二次電池１の間に配置され、これらを絶縁している。端部スペーサ部材３は、後述する実施形態２の組電池に用いられるＬ字形のスペーサ部材２Ａ（図６参照）のように、二次電池１の幅方向の一端と他端で分離されていてもよいが、本実施形態では、二次電池１の幅方向の一端から他端まで一体に設けられた板状の端部スペーサ部材３を用いている。端部スペーサ部材３は、二次電池１の広側面１０ｗの概ね全体に対向する第１部分３１と、第１部分３１の幅方向の両端部から二次電池１の厚さ方向に延在して一対の狭側面１０ｎの概ね１／２ずつに対向する一対の第２部分３２とを有している。
【００３２】
一対のエンドプレート４は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって製作された矩形の板状の部材であり、概ね二次電池１の広側面１０ｗと等しい平面形状及び平面寸法を有している。一対のエンドプレート４は、二次電池１の積層方向において、一対の端部スペーサ部材３のさらに外側に配置される。一対のエンドプレート４は、スペーサ部材２を介在させて積層されるとともに積層方向の両側に一対の端部スペーサ部材３が配置された複数の二次電池１を、積層方向の両側から挟持する。一対のエンドプレート４は、二次電池１の幅方向の両側にそれぞれ複数のボルト穴４１を有している。
【００３３】
一対のサイドプレート５は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって製作され、二次電池１の積層方向に延在する帯板状の部材であり、短手方向の寸法が二次電池１の電池容器１０の高さ寸法Ｈと概ね等しくなっている。本実施形態において、サイドプレート５は、二次電池１の高さ方向における電池蓋１４側の端部が概ね直角に曲折され、電池容器１０の上面１０ｔに係合するようになっている。サイドプレート５の長手方向の両端部には、エンドプレート４のボルト穴４１に対応する位置に、ボルト６，７を挿通させる貫通孔５１が設けられている。
【００３４】
本実施形態の組電池１００は、例えば、以下の手順によって組み立てることができる。まず、第１の二次電池１の幅方向の一側と他側に一対の第１のスペーサ部材２を配置する。そして、一対の第１のスペーサ部材２の第１部分２１を、第１の二次電池１の一方の広側面１０ｗに対向させ、一方の第１のスペーサ部材２の第２部分２２を、第１の二次電池１の一方の狭側面１０ｎに対向させ、他方の第１のスペーサ部材２の第２部分２２を、第１の二次電池１の他方の狭側面１０ｎに対向させる。
【００３５】
次に、一対の第１のスペーサ部材２を配置した第１の二次電池１の一方の広側面１０ｗに、第２の二次電池１の一方の広側面１０ｗを対向させ、二次電池１の積層方向において第１の二次電池１の正極外部端子１１と第２の二次電池１の負極外部端子１２とが隣接するように積層して配置する。これにより、一対の第１のスペーサ部材２の第１部分２１が第１の二次電池１の一方の広側面１０ｗと第２の二次電池１の一方の広側面１０ｗとの間に配置される。また、一方の第１のスペーサ部材２の第２部分２２が第１及び第２の二次電池１の隣接する一方の狭側面１０ｎに対向し、他方の第１のスペーサ部材２の第２部分２２が第１及び第２の二次電池１の隣接する他方の狭側面１０ｎに対向する。
【００３６】
次に、一対の第２のスペーサ部材２、第３の二次電池１、一対の第３のスペーサ部材２、及び、第４の二次電池１についても同様に、一対のスペーサ部材２を２つの二次電池１の間に介在させながら、二次電池１を厚さ方向に積層していく。そして、すべての二次電池１を一対のスペーサ部材２を介在させながら積層させた後、二次電池１の積層方向の両側に一対の端部スペーサ部材３を配置し、さらにその積層方向の両側に一対のエンドプレート４を配置し、一対のエンドプレート４に対して二次電池１の積層方向に圧縮力を加える。これにより、許容される寸法公差の範囲で厚さ寸法Ｔの大きい二次電池１の電池容器１０が圧縮され、一対のエンドプレート４の間隔が所定の間隔に規定される。
【００３７】
次に、積層された複数の二次電池１の幅方向の両側に一対のサイドプレート５を配置し、これらのサイドプレート５の貫通孔５１にボルト６，７を挿通させ、一対のエンドプレート４のボルト穴４１にボルト６，７をねじ込み、一対のエンドプレート４と一対のサイドプレート５とを締結して固定する。これにより、一対のサイドプレート５は、二次電池１の幅方向において互いに対向し、二次電池１の積層方向に延在し、それぞれ、複数のスペーサ部材２の第２部分２２に対向した状態になる。
【００３８】
また、一対のエンドプレート４は、二次電池１の積層方向において対向する。そして、一対の端部スペーサ部材３の間に積層されてスペーサ部材２と交互に配置され、スペーサ部材２の第１部分２１によって圧縮力が付与された複数の二次電池１が、一対のエンドプレート４によって挟持されて固縛された状態になる。以上により、図１に示す組電池１００が完成する。その後、図示は省略するが、バスバーによって複数の二次電池１を直列に接続し、その上に二次電池１の電圧を測定する電圧検出用基板を配置し、さらに電圧検出用基板をカバーで覆う。以上の構成により、組電池１００は、外部から供給された電力を複数の二次電池１に蓄え、又は、複数の二次電池１に蓄えられた電力を外部に供給することができる。
【００３９】
以下、本実施形態の組電池１００の作用について説明する。
【００４０】
組電池１００は、例えば、電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載され、大電流での充放電を繰り返すことで、個々の二次電池１が膨張と収縮を繰り返す。二次電池１の電池容器１０は、内部に扁平な捲回体が収容された扁平角形の概ね直方体形状を有し、二次電池１の充電時に厚さ方向に膨張する。二次電池１は、電池容器１０の広側面１０ｗの中央部の近傍における膨張量が相対的に多く、広側面１０ｗの角部の近傍における膨張量が相対的に少ない傾向がある。
【００４１】
そのため、二次電池１は、充電時に電池容器１０が膨張することで、電池容器１０の高さ寸法Ｈは、幅方向中央部で相対的に小さく、幅方向両端部で相対的に大きくなる。また、電池容器１０の幅寸法Ｗは、高さ方向中央部で相対的に小さく、高さ方向両端部で相対的に大きくなる。二次電池１の電池容器１０は、充電時の膨張した状態から、放電時に元の扁平角形の形状に戻るように収縮する。
【００４２】
前記特許文献１に記載の従来の組電池は、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設された分割セパレータが、角形電池セルの幅方向の一端から他端まで延在する枠部の横枠や支持ロッドを有している。この場合、上記のような組電池の充放電時の角形電池セルの膨張と収縮に伴って、角形電池セルの対向面が横枠や支持ロッドに接し、横枠や支持ロッドに対して対向面に沿う方向の比較的大きな圧縮応力や引張応力が作用する。したがって、特許文献１に記載の従来の組電池では、分割セパレータの横枠や支持ロッドに疲労破壊や塑性変形が生じる虞がある。
【００４３】
これに対し、本実施形態の組電池１００は、扁平角形の二次電池１が厚さ方向にスペーサ部材２と交互に積層され、スペーサ部材２は、二次電池１の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置されている。そして、スペーサ部材２は、二次電池１の幅方向に沿う広側面１０ｗの一部に対向する第１部分２１と、該第１部分２１に接続されて二次電池１の厚さ方向に沿う狭側面１０ｎの少なくとも一部に対向する第２部分２２と、を有している。
【００４４】
このように、一対のスペーサ部材２が二次電池１の幅方向の一側と他側に分離して配置されることで、二次電池１が膨張して広側面１０ｗがスペーサ部材２の第１部分２１に接しても、第１部分２１に作用する広側面１０ｗに沿う方向の圧縮応力や引張応力を従来よりも低減することができる。したがって、本実施形態によれば、複数の扁平角形の二次電池１を備えた組電池１００において、個々の二次電池１に隣接して配置されるスペーサ部材２の疲労破壊や塑性変形を抑制することができる。
【００４５】
より詳細には、本実施形態の組電池１００において、電池容器１０の広側面１０ｗに対向するスペーサ部材２の第１部分２１は、二次電池１の狭側面１０ｎに対向する第２部分２２から二次電池１の幅方向に延在している。しかし、電池容器１０の幅方向における第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池容器１０の幅寸法Ｗよりも小さい。より具体的には、本実施形態の組電池１００において、スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池容器１０の幅寸法Ｗの１／２よりも小さい。また、電池容器１０の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材２の第１部分２１の間には、電池容器１０の幅方向に間隙が形成されている。
【００４６】
これにより、スペーサ部材２の成型時にウェルドラインが形成されやすく、比較的脆くなりやすい電池容器１０の広側面１０ｗの幅方向の中央部に対向する位置まで、スペーサ部材２の第１部分２１を第２部分２２から延在させる必要がなくなる。したがって、スペーサ部材２の強度を向上させることができる。また、電池容器１０の膨張及び収縮にともなう変形量が比較的大きい広側面１０ｗの幅方向中央部に対向するように、一対のスペーサ部材２の第１部分２１の間に幅方向の間隙を形成することができる。これにより、スペーサ部材２の第１部分２１に作用する圧縮応力や引張応力をより効果的に低減することができる。したがって、本実施形態の組電池１００によれば、スペーサ部材２の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態の組電池１００において、スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、組電池１００の組立時にスペーサ部材２の第１部分２１によって二次電池１の電池容器１０を圧縮して寸法を均一化することができる最小限の寸法に設定することができる。より具体的には、スペーサ部材２の第１部分２１の幅寸法Ｗ１は、電池容器１０の狭側面１０ｎと隣接する外部端子１１，１２の端部までの距離と同等程度の寸法、より具体的には、１０ｍｍ程度に設定することができる。
【００４８】
これにより、電池容器１０の膨張、収縮時の変形量が比較的小さい広側面１０ｗの幅方向両端部のみに対向するように、一対のスペーサ部材２の第１部分２１を配置することができる。したがって、本実施形態の組電池１００によれば、スペーサ部材２の第１部分２１に作用する応力をより効果的に低減し、スペーサ部材２の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態の組電池１００において、スペーサ部材２の第２部分２２は、積層方向に隣接する２つの二次電池１の狭側面１０ｎに対向している。そのため、組電池１００の組立ての際に、二次電池１の電池容器１０の広側面１０ｗに第１部分２１を当接させ、電池容器１０の狭側面１０ｎに第２部分２２当接させてスペーサ部材２を配置し、そのスペーサ部材２を介して別の二次電池１を積層することができる。したがって、本実施形態の組電池１００によれば、二次電池１の積層時の組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態の組電池１００において、スペーサ部材２の第２部分２２は、積層方向に隣接する２つの二次電池１のうち、一方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積と、他方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積とが等しい。そのため、スペーサ部材２を、二次電池１の積層方向に直交する面に対して対称な形状にすることができ、組電池１００の組立時にスペーサ部材２を配置する方向を意識する必要がなくなる。したがって、本実施形態の組電池１００によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の扁平角形の二次電池１を備えた組電池１００において、スペーサ部材２の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制するとともに、生産性を向上させることができる。
【００５２】
［実施形態２］
以下、本発明の組電池の実施形態２について、図１から図３を援用し、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７は、実施形態１の組電池１００の図４及び図５に相当する実施形態２の組電池のスペーサ部材２Ａの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
【００５３】
本実施形態の組電池は、スペーサ部材２Ａの第２部分２２が、積層方向に隣接する２つの二次電池１のうち、一方の二次電池１の狭側面１０ｎのみに対向する点で、前述の実施形態１の組電池１００と異なっている。本実施形態の組電池のその他の点は、前述の実施形態１の組電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態の組電池は、組立時に、例えば、一の二次電池１の幅方向の一側と他側に一対のスペーサ部材２Ａを配置し、スペーサ部材２Ａの第１部分２１を電池容器１０の一方の広側面１０ｗに対向させ、一対のスペーサ部材２Ａの第２部分２２を電池容器１０の一対に狭側面１０ｎに対向させる。これを各二次電池１に対して行った後、各一対のスペーサ部材２Ａを組み付けた各二次電池１を積層させることで、スペーサ部材２Ａを介して複数の二次電池１を積層させることができる。
【００５５】
したがって、本実施形態の組電池によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。さらに、スペーサ部材２Ａを断面形状がＬ字形の単純な形状にして、スペーサ部材２Ａの製作を容易にすることができる。なお、二次電池１の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材２Ａは、必ずしも同一の形状及び左右対称の配置にする必要はなく、異なる形状又は左右非対称の配置にしてもよい。
【００５６】
［実施形態３］
以下、本発明の組電池の実施形態３について、図１から図３を援用し、図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９は、実施形態１の組電池１００の図４及び図５に相当する実施形態３の組電池のスペーサ部材２Ｂの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
【００５７】
本実施形態の組電池は、スペーサ部材２Ｂの第２部分２２が、積層方向に隣接する２つの二次電池１のうち、一方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積と、他方の二次電池１の狭側面１０ｎに対向する面積とが異なる点で、前述の実施形態１の組電池１００と異なっている。本実施形態の組電池のその他の点は、前述の実施形態１の組電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の組電池は、組立時に、例えば、一の二次電池１の幅方向の一側と他側に一対のスペーサ部材２Ｂを配置し、一対のスペーサ部材２Ｂの第１部分２１を電池容器１０の一方の広側面１０ｗに対向させ、一対のスペーサ部材２Ｂの第２部分２２の面積の大きい部分を電池容器１０の一対の狭側面１０ｎに対向させる。これにより、一の二次電池１に対して一対のスペーサ部材２Ｂを安定して配置することができる。そして、一対のスペーサ部材２Ｂの第２部分２２の面積の小さい部分を、他の二次電池１の狭側面１０ｎに対向させ、一対のスペーサ部材２Ｂの第１部分２１を２つの二次電池１の間に配置する。
【００５９】
このとき、一の二次電池１に積層させる他の二次電池１の狭側面１０ｎに対向するスペーサ部材２Ｂの第２部分２２の面積が、一の二次電池１の狭側面１０ｎに対向するスペーサ部材２Ｂの第２部分２２の面積よりも小さい。これにより、スペーサ部材２Ｂを介して一の二次電池１に他の二次電池１を容易に積層させることができる。したがって、本実施形態の組電池によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
【００６０】
［実施形態４］
以下、本発明の組電池の実施形態４について、図１を援用し、図１０から図１２を用いて説明する。図１０は、実施形態１の組電池１００の図２に相当する実施形態４の組電池１００Ａの分解斜視図である。図１１は、図１０に示す一つのスペーサ部材２Ｃの断面図である。図１２は、図１０に示す一対のスペーサ部材２Ｃの斜視図である。
【００６１】
本実施形態の組電池１００Ａは、主に、スペーサ部材２Ｃの第２部分２２が、二次電池１の積層方向に延在するサイドプレート５の一対の端縁５ａ，５ｂのうち、少なくとも一方の端縁を係合させる係合部２３，２４を有している点で、前述の実施形態１で説明した組電池１００と異なっている。本実施形態の組電池１００Ａのその他の点は、前述の実施形態１の組電池１００と同様であるため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施形態の組電池１００Ａは、実施形態１の組電池１００と同様に、複数のスペーサ部材２Ｃの第２部分２２に対向するサイドプレート５を備えている。サイドプレート５は
、二次電池１の積層方向に延在する一対の端縁５ａ，５ｂを有している。サイドプレート５の一対の端縁５ａ，５ｂのうち、二次電池１の高さ方向の上方側の端縁５ａは、二次電池１の幅方向に向けて概ね９０°の角度で折り曲げられ、二次電池１の幅方向の中央側を向いている。サイドプレート５は、二次電池１の幅方向内側を向く上方側の端縁５ａの曲折部から二次電池１の高さ方向に沿って下方に延在し、二次電池１の高さ方向の下方側の端縁５ｂは、まっすぐに下方を向いている。
【００６３】
スペーサ部材２Ｃの第２部分２２は、二次電池１の積層方向に延在するサイドプレート５の一対の端縁５ａ，５ｂのうち、上方側の端縁５ａを係合させる第１の係合部２３と、下方側の端縁５ｂを係合させる第２の係合部２４とを有している。なお、スペーサ部材２Ｃの第２部分２２は、第１の係合部２３と第２の係合部２４のうち、少なくとも一方を有していればよい。
【００６４】
第１の係合部２３は、二次電池１の幅方向に深さを有する溝状に形成され、第２の係合部２４は、二次電池１の高さ方向に深さを有する溝状に形成されている。また、溝状の第１の係合部２３及び第２の係合部２４は、二次電池１の積層方向に延在し、二次電池１の積層方向が開放され、サイドプレート５を二次電池１の積層方向に摺動可能に係合させるとともに、二次電池１の高さ方向及び幅方向におけるサイドプレート５の移動を規制する壁部２３ａ，２４ａを有する。
【００６５】
第１の係合部２３の壁部２３ａは、二次電池１の積層方向に延在し、サイドプレート５の上端部の曲折部の上面に対向する壁面と、サイドプレート５の端縁５ａに対向する壁面と、サイドプレート５の上端部の曲折部の下面に対向する壁面とを有している。また、第２の係合部の壁部２４ａは、サイドプレート５の下端部の内側面に対向する壁面と、サイドプレートの下方側の端縁５ｂに対向する壁面と、サイドプレート５の下端部の外側面に対向する壁面とを有している。
【００６６】
サイドプレート５をスペーサ部材２Ｃの第１の係合部２３及び第２の係合部２４に対して係合させるには、まず、二次電池１の積層方向におけるサイドプレート５の一方の端部
、すなわち、サイドプレート５の長手方向の一方の端部を、第１の係合部２３及び第２の係合部２４の開放された端部に差し込む。そして、サイドプレート５をスペーサ部材２Ｃの第１の係合部２３及び第２の係合部２４に対して長手方向に摺動させることで、サイドプレート５を第１の係合部２３及び第２の係合部２４に係合させることができる。
【００６７】
このように、サイドプレート５に複数のスペーサ部材２Ｃの第２部分２２を係合させ、複数のスペーサ部材２Ｃの第１部分２１をサイドプレート５に対して櫛歯状に配置することができる。これにより、複数の二次電池１を厚さ方向に配列した状態で、複数のスペーサ部材２Ｃの第１部分２１を一括して二次電池１の間に配置したり、サイドプレート５に係合した複数のスペーサ部材２Ｃの櫛歯状の第１部分２１の間に二次電池１を配置したりすることができる。
【００６８】
したがって、本実施形態の組電池１００Ａによれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。また、スペーサ部材２Ｃがサイドプレート５に対して二次電池１の積層方向に摺動することで、組電池１００Ａの組立時に、二次電池１の電池容器１０に対して二次電池１の積層方向に圧縮力を付与することが可能になる。
【００６９】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１        二次電池
２        スペーサ部材
５        サイドプレート
５ａ      端縁
５ｂ      端縁
１０ｗ    広側面
１０ｎ    狭側面
２１      第１部分
２２      第２部分
２３      係合部
２３ａ    壁部
２４      係合部
２４ａ    壁部
１００    組電池
１００Ａ  組電池
【図１】
2017057207.tif 000003
【図２】
2017057207.tif 000004
【図３】
2017057207.tif 000005
【図４】
2017057207.tif 000006
【図５】
2017057207.tif 000007
【図６】
2017057207.tif 000008
【図７】
2017057207.tif 000009
【図８】
2017057207.tif 000010
【図９】
2017057207.tif 000011
【図１０】
2017057207.tif 000012
【図１１】
2017057207.tif 000013
【図１２】
2017057207.tif 000014
【国際調査報告】
2017057207.tif 000015
2017057207.tif 000016
2017057207.tif 000017
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