(57)【要約】【課題】  大電流でのパルス充放電が可能である劣化の少ない電池モジュールを提供する。【解決手段】  電池モジュールは、第１電極群１０ａを有した第１充放電部と、第２電極群１０ｂを有した第２充放電部と、を備えている。第２充放電部は、チタン酸リチウムで形成された負極を有し、第１充放電部に並列に接続され、第１充放電部と同一の電圧範囲で充放電可能であり、第１充放電部より大電流でのパルス充放電が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極、正極、並びに前記負極及び正極間に介在されたセパレータを含んだ電極群を有した第１充放電部と、
チタン酸リチウムで形成された負極、正極、並びに前記負極及び正極間に介在されたセパレータを含んだ電極群を有し、前記第１充放電部に並列に接続され、前記第１充放電部と同一の電圧範囲で充放電可能であり、前記第１充放電部より大電流でのパルス充放電が可能である第２充放電部と、を備えている電池モジュール。
【請求項２】
前記第２充放電部は、前記第１充放電部に比べ、各充放電部を実測容量の５０％充電状態として２５℃において各電池容量を１時間で放電しうる電流での０．２秒パルス放電時の電圧とひきつづきその１０倍の電流での０．２秒パルス放電時の電圧の差から算出した電池の内部抵抗に５時間率放電容量を乗じた値が２０％以上小さい請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記第１充放電部及び第２充放電部は、直接、又は導電体のみを介して接続されている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
外装材を備え、
前記第１充放電部及び第２充放電部の電極群は、共に前記外装材に収納されている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記外装材は、缶である請求項４に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動源として内燃機関と電力走行用モータを併用するハイブリッド型電気自動車が知られている。ハイブリッド型電気自動車には、複数の電池からなる電池モジュールが搭載されている。
【０００３】
上記電池モジュールの電池である二次電池では、負極、正極及びセパレータを含んだ電極群を備えている。負極は、負極集電体及び負極集電体表面に形成された負極層を有している。負極層は、負極活物質を含んでいる。正極は、正極集電体及び正極集電体表面に形成された正極層を有している。正極層は、正極活物質を含んでいる。
【０００４】
高出力が必要な場合、二次電池の設計では、一般に、電極の表面積を大きくすることや集電体の厚みを増やすとともに、集電体に接続されたリードなどの面積や厚みを増やしている。これにより、電池の内部抵抗を下げることができ、高出力の二次電池を得ることができる。
【０００５】
同一種の電池で比べると高出力向きに設計された電池は、高出力を要しない電池に比べて、活物質量あたりの集電体やリードが増加するため、単位体積あたりの容量は低下する。このため、ある程度の容量が必要とされるプラグインハイブリッド車用の電池モジュールでは、高出力が得られるハイブリッド車の電池モジュールをそのまま用いると、必要とされる容量に見合う電池は、体積的にも重量的にも大きくなる。
【０００６】
また、適当な出力が得られ、且つ要求される走行距離に応じた容量を持つ電池を設計することは可能だが、要求される走行距離が異なるとその都度、出力と容量の配分が変化することになり、ぴったり合わせようとすると数多くの仕様の電池が必要となる。
【０００７】
実際には、電池モジュールが搭載される自動車の重量や想定する電力走行距離にもかなりの開きがあり、幅広い市場ニーズに応えるためにはいくつもの仕様の電池を準備しなければならないという問題があった。
【０００８】
また、プラグインハイブリッド車の電池では、電池の容量に対してパルス状に繰り返される大電流での充電・放電の１回あたりの充放電深さは、ハイブリッド車の電池に比べて浅いにもかかわらず、最大電流値に見合った設計となるため、相対的に高容量化の程度が抑制されるという問題があった。
【０００９】
そこで、広範囲の電流密度で高容量を維持することを目的とした組電池が開示されている。この組電池は、負極層の膜厚が互いに異なる一対のリチウム二次電池を並列に接続して形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１４４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記組電池において、負極層は炭素材で形成されている。この場合、金属リチウムの析出電位と、炭素材がリチウムを吸蔵する電位との差は小さい。このため、大電流での充電や低温での充電時に、電極上の電流が集中しやすい位置に金属リチウムが析出するという問題がある。このため、上記のように負極層の膜厚を調整するだけでは上記した効果を十分に得ることはできないものである。
【００１２】
なお、特許文献１には、複数の膜厚を有した１つの負極層を用いて上記１個のリチウム二次電池形成した例が開示されている。但し、この場合、電極群を缶に挿入する際に外部から負極層に圧力がかかると、厚みで段差が生じている部分で応力が集中して短絡が発生し易くなる問題がある。
【００１３】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大電流でのパルス充放電が可能である劣化の少ない電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る電池モジュールは、
負極、正極、並びに前記負極及び正極間に介在されたセパレータを含んだ電極群を有した第１充放電部と、
チタン酸リチウムで形成された負極、正極、並びに前記負極及び正極間に介在されたセパレータを含んだ電極群を有し、前記第１充放電部に並列に接続され、前記第１充放電部と同一の電圧範囲で充放電可能であり、前記第１充放電部より大電流でのパルス充放電が可能である第２充放電部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、大電流でのパルス充放電が可能である劣化の少ない電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る実施例１の電池モジュールを示す概略図である。
【図２】上記実施例１の電池モジュールの一方の二次電池を示す斜視図である。
【図３】図２示す二次電池の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図３の二次電池の一部を示す拡大断面図である。
【図５】上記実施例１の電池モジュールの他方の二次電池を示す断面図である。
【図６】図５の二次電池の一部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る実施例２の電池モジュールを示す概略図である。
【図８】上記実施例２の電池モジュールを示す断面図である。
【図９】上記実施例１の電池モジュールの比較例としての比較例１の電池モジュールを示す概略図である。
【図１０】上記実施例２の電池モジュールの比較例としての比較例２の電池モジュールを示す概略図である。
【図１１】上記実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の電池モジュールの電流値２／電流値１の値、及び電池モジュールの劣化率を表で示した図である。
【図１２】上記実施の形態に係る電池モジュールの変形例を示す図である。
【図１３】上記実施の形態に係る電池モジュールの他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る電池モジュールについて詳細に説明する。  
電池モジュールは、第１充放電部と、第１充放電部に並列に接続され、第１充放電部と同一の電圧範囲で充放電可能であり、第１充放電部より大電流でのパルス充放電が可能である第２充放電部と、を備えている。第１充放電部及び第２充放電部は、それぞれ負極、正極、並びに負極及び正極間に介在されたセパレータを含んだ電極群を有している。第１充放電部の単位体積あたりの充放電容量は、前記第２充放電部の充放電容量より大きくすることができる。
【００１８】
第１充放電部及び第２充放電部を同一種の電池材料で構成する場合には、単位体積あたりの活物質量を増減させ、集電体やリードの体積は活物質量の増減分を考慮し決定する。そうすることで、第１充放電部及び第２充放電部を同一種の電池材料で構成した場合においても、大電流でのパルス充放電が可能である電池モジュールを提供することができる。
【００１９】
このほかに、第１充放電部と第２充放電部の負極をチタン酸リチウムで構成し、正極をそれぞれ高出力向きに調整可能なスピネル型マンガン酸リチウム、及び高容量向きに調整可能なニッケル酸リチウムなどの層状複合酸化物で構成することも可能である。より具体的には、ニッケル、コバルト、マンガン、リチウム複合酸化物やニッケル、コバルト、アルミ、リチウム複合酸化物などが挙げられる。
【００２０】
次に、この実施の形態の実施例１及び実施例２の電池モジュールについて説明する。始めに、実施例１の電池モジュールについて説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１乃至図６に示すように、実施例１は、電池モジュールが２個の二次電池１、２で形成されている例である。実施例１では、上記第１充放電部は、二次電池１で形成され、上記第２充放電部は、二次電池２で形成されている。なお、図１において、抵抗値Ｒ１は二次電池１の内部抵抗値を表したものであり、抵抗値Ｒ２は二次電池２の内部抵抗値を表したものである。ここでは、内部抵抗値Ｒ１、Ｒ２は、後述する負極層１３及び正極層１６に起因して互いに異なっている。
【００２２】
二次電池１は、電極群としての第１電極群１０ａと、導電部材としてのアルミ板２０、３０と、外装材４０と、電解液としての非水電解液５０とを備えている。二次電池１の形状は、扁平な角型である。
【００２３】
第１電極群１０ａは、負極１１、正極１４、並びに負極１１及び正極１４間に介在されたセパレータ１７を有している。  
負極１１は、負極集電体１２と、負極集電体１２の片面又は両面に形成された負極層１３とを有している。負極層１３は、負極活物質を含んでいる。
【００２４】
正極１４は、正極集電体１５と、正極集電体１５の片面又は両面に形成された正極層１６を有している。正極層１６は、正極活物質を含んでいる。負極層１３及び正極層１６は、互いに対向配置されている。
【００２５】
ここでは、第１電極群１０ａは、１１層の負極１１と、１０層の正極１４とが交互に積層され、これらの間にセパレータ１７が計２２枚介在されて形成されている。  
アルミ板２０側において、複数の負極集電体１２は、束ねられてアルミ板２０に接続されている。アルミ板３０側において、複数の正極集電体１５は、束ねられてアルミ板３０に接続されている。
【００２６】
外装材４０は、第１電極群１０ａを囲んでいる。外装材４０は、第１電極群１０ａを収容している。この実施の形態において、外装材４０は、ラミネートフィルムをアルミ板２０、３０と対向した個所が開口した枠状に成形することで構成されている。ラミネートフィルムとしては、樹脂層間に金属層を介在した多層フィルムが利用できる。外装材４０の両開口部は、アルミ板２０、３０にヒートシールされている。これにより、アルミ板２０、３０及び外装材４０で囲まれた領域内は、密封されている。
【００２７】
非水電解液５０は、外装材４０で囲まれた領域内に注入されている。非水電解液５０は、アルミ板２０、３０及び外装材４０により、これらで囲まれた領域内に封入されている。
【００２８】
外装材４０から外れたアルミ板２０の露出部は、二次電池１の負極端子として機能している。外装材４０から外れたアルミ板３０の露出部は、二次電池１の正極端子として機能している。  
上記のように、二次電池１が形成されている。
【００２９】
二次電池２は、第１電極群１０ａではなく、電極群としての第２電極群１０ｂを備えている。その他、二次電池２は、二次電池１と同様に構成されている。第２電極群１０ｂは、負極層１３及び正極層１６が第１電極群１０ａのそれらより薄く形成されている以外、第１電極群１０ａと同様に形成されている。
【００３０】
二次電池２は、二次電池１に並列に接続されている。ここでは、二次電池１及び二次電池２は、これらの正極端子同士が導電体である配線部Ｗ１のみを介して接続され、これらの負極端子同士が導電体である配線部Ｗ２のみを介して接続されている。両正極端子間及び両負極端子間に流れる電流を制限しないため、両正極端子間及び両負極端子間に、電流制限手段や電流逆流防止手段等は接続していない。
【００３１】
二次電池２は、二次電池１と同一の電圧範囲で充放電可能なものである。ここでは、二次電池１と二次電池２とはそれぞれ同じ正極活物質、負極活物質を使用する例を示すが、これに限定されるものではない。例えば、二次電池１の正極活物質、負極活物質と二次電池２の正極活物質、負極活物質とが異なる活物質により電池を構成していたとしても組み合わせることが出来る。少なくとも高出力を担う側の電池の負極がチタン酸リチウムで構成されれば本発明の効果は得られる。上記のように、負極層１３及び正極層１６の厚みに関して、二次電池１の方が二次電池２より厚い。このため、次に挙げるように、二次電池１（第１電極群１０ａ）と二次電池２（第２電極群１０ｂ）とで、電池特性を互いに異ならせることができる。
【００３２】
二次電池１の内部抵抗値Ｒ１は、二次電池２の内部抵抗値Ｒ２より大きい（Ｒ１＞Ｒ２）。従って、電池モジュールから外部に向けて大きなパルス電流を流す際には、内部抵抗値Ｒ２が小さい二次電池２が、二次電池１よりも大きな電流を担う。また、モジュールに対して外部から大きなパルス電流を流入させる際にも同様に二次電池２が、より大きな電流を受け入れることができる。
【００３３】
このうち、第２充放電部を形成する二次電池２の内部抵抗Ｒ２と、第１充放電部を形成する二次電池１の内部抵抗Ｒ１の差が小さいと、この効果が現れにくい。このため、二次電池２を、二次電池１に比べ、各二次電池を実測容量の５０％充電状態として２５℃において各電池容量を１時間で放電しうる電流での０．２秒パルス放電時の電圧とひきつづきその１０倍の電流での０．２秒パルス放電時の電圧の差から算出した電池の内部抵抗に５時間率放電容量を乗じた値が２０％以上小さくなるように構成することが望ましい。
【００３４】
外部へ向けてのパルス電流供給がなくなると、内部抵抗Ｒ１およびＲ２によって生じていた過電圧がなくなり、放電量が少なかった二次電池１の方が二次電池２よりも開回路電圧は高くなる。二次電池１及び二次電池２は、電流制御手段や電流逆流防止手段等を用いることなく並列接続されているため、モジュールが外部に対して電流を供給していない状態になるとパルス放電時の放電量が少なかった二次電池１の電圧が、放電量が大きかった二次電池２の電圧より大きくなり、二次電池１から二次電池２へ向けて電圧差を解消する方向に電流が流れることになる。
【００３５】
一方、電池モジュールが大電流（パルス状の回生電流）を受け入れる場合は内部抵抗の小さな二次電池２が二次電池１よりも大きな電流を受け入れ、パルス状の回生電流が解消されたのちには、二次電池２の方が高い電圧となって二次電池１へ向けて電圧差が解消されるまで電流が流れる。このような動作により、大電流パルスの入出力が可能である電池モジュールとして機能しうる。
【００３６】
（実施例２）
次に、実施例２の電池モジュールについて説明する。  
図７及び図８に示すように、実施例２は、電池モジュールが１個の二次電池４で形成されている例である。実施例２では、上記第１充放電部は、第１電極群１０ａで形成され、上記第２充放電部は、第２電極群１０ｂで形成されている。なお、図１において、抵抗値Ｒ１は第１電極群１０ａの内部抵抗値を表したものであり、抵抗値Ｒ２は第２電極群１０ｂの内部抵抗値を表したものである。実施例１と同様、内部抵抗値Ｒ１、Ｒ２は、後述する負極層１３及び正極層１６に起因して互いに異なっている。
【００３７】
二次電池４は、複数の電極群としての第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂと、導電部材としてのアルミ板２０、３０と、外装材４０と、電解液としての非水電解液５０と、隔壁６０と、を備えている。二次電池４の形状は、扁平な角型である。
【００３８】
第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、実施例１の第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂと同様に形成されている。実施例２では、電池モジュールは、１つの二次電池４で形成されているため、アルミ板２０、３０及び外装材４０をそれぞれ１つずつ備えている。
【００３９】
隔壁６０は、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂ間に介在されている。隔壁６０は、電気的非導電性の材料で形成されている。なお、隔壁６０は、セパレータ１７と同様、イオン透過性を有していてもよく、セパレータ１７と同様に形成されていてもよい。
【００４０】
アルミ板２０側において、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂ毎に、複数の負極集電体１２は、束ねられてアルミ板２０に接続されている。アルミ板３０側において、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂ毎に、複数の正極集電体１５は、束ねられてアルミ板３０に接続されている。
【００４１】
上記のように、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、並列に接続されている。第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、これらの正極集電体１５同士が導電体であるアルミ板３０のみを介して接続され、これらの負極集電体１２同士が導電体であるアルミ板２０のみを介して接続されている。
【００４２】
第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂにおいて、両正極集電体１５間及び両負極集電体１２間に流れる電流を制限しないため、両正極集電体１５間及び両負極集電体１２間に、電流制限手段や電流逆流防止手段等は接続していない。
【００４３】
外装材４０は、第１電極群１０ａ、第２電極群１０ｂ及び隔壁６０を囲んでいる。外装材４０は、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂを共に収容している。この実施の形態において、外装材４０は、ラミネートフィルムをアルミ板２０、３０と対向した個所が開口した枠状に成形することで構成されている。外装材４０の両開口部は、アルミ板２０、３０にヒートシールされている。これにより、アルミ板２０、３０及び外装材４０で囲まれた領域内は、密封されている。
【００４４】
非水電解液５０は、外装材４０で囲まれた領域内に注入されている。非水電解液５０は、アルミ板２０、３０及び外装材４０により、これらで囲まれた領域内に封入されている。
【００４５】
外装材４０から外れたアルミ板２０の露出部は、二次電池４の負極端子として機能している。外装材４０から外れたアルミ板３０の露出部は、二次電池４の正極端子として機能している。  
上記のように、二次電池４が形成されている。
【００４６】
第２電極群１０ｂは、第１電極群１０ａと同一の電圧範囲で充放電可能なものである。
【００４７】
ここでは、第１電極群１０ａと第２電極群１０ｂとはそれぞれ同じ正極活物質、負極活物質を使用する例を示すが、これに限定されるものではない。例えば、第１電極群１０ａの正極活物質、負極活物質と第２電極群１０ｂの正極活物質、負極活物質とが異なる活物質により電池を構成していたとしても組み合わせることが出来る。上記のように、負極層１３及び正極層１６の厚みに関して、第１電極群１０ａの方が第２電極群１０ｂより厚い。このため、次に挙げるように、第１電極群１０ａと第２電極群１０ｂとで、電池特性を互いに異ならせることができる。また、第１電極群と第２電極群とはそれぞれスタック構造の例を示しているが、捲回コイル構造などの別の構造であってもよい。
【００４８】
第１電極群１０ａの内部抵抗値Ｒ１は、第２電極群１０ｂの内部抵抗値Ｒ２より大きい（Ｒ１＞Ｒ２）。従って、電池モジュールから外部に向けて大きなパルス電流を流す際には、内部抵抗値Ｒ２が小さい第２電極群１０ｂが、第１電極群１０ａよりも大きな電流を担う。また、モジュールに対して外部から大きなパルス電流を流入させる際にも同様に第２電極群１０ｂが、より大きな電流を受け入れることができる。
【００４９】
このうち、第２電極群１０ｂの内部抵抗Ｒ２と、第１電極群１０ａの内部抵抗Ｒ１の差が小さいと、この効果が現れにくい。このため、第２電極群１０ｂを、第１電極群１０ａに比べ、各電極群を実測容量の５０％充電状態として２５℃において各電池容量を１時間で放電しうる電流での０．２秒パルス放電時の電圧とひきつづきその１０倍の電流での０．２秒パルス放電時の電圧の差から算出した電池の内部抵抗に５時間率放電容量を乗じた値が２０％以上小さくなるように構成することが望ましい。
【００５０】
外部へ向けてのパルス電流供給がなくなると、内部抵抗Ｒ１およびＲ２によって生じていた過電圧がなくなり、放電量が少なかった第１電極群１０ａの方が第２電極群１０ｂよりも開回路電圧は高くなる。第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、電流制御手段や電流逆流防止手段等を用いることなく並列接続されているため、モジュールが外部に対して電流を供給していない状態になるとパルス放電時の放電量が少なかった第１電極群１０ａの電圧が、放電量が大きかった第２電極群１０ｂの電圧より大きくなり、第１電極群１０ａから第２電極群１０ｂへ向けて電圧差を解消する方向に電流が流れることになる。
【００５１】
一方、電池モジュールが大電流（パルス状の回生電流）を受け入れる場合は内部抵抗の小さな第２電極群１０ｂが第１電極群１０ａよりも大きな電流を受け入れ、パルス状の回生電流が解消されたのちには、第２電極群１０ｂの方が高い電圧となって第１電極群１０ａへ向けて電圧差が解消されるまで電流が流れる。このような動作により、大電流パルスの入出力が可能である電池モジュールとして機能しうる。
【００５２】
上記したことから、この実施の形態の電池モジュールにおいて、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、実施例１のように互いにことなる外装材４０で囲まれていてもよく、実施例２のように共に同一の外装材４０で囲まれていてもよい。
【００５３】
次に、比較例１及び比較例２の電池モジュールの構成について説明する。なお、比較例１の電池モジュールは、実施例１の電池モジュールの比較例であり、比較例２の電池モジュールは、実施例２の電池モジュールの比較例である。
【００５４】
（比較例１）
図９に示すように、比較例１の電池モジュールは、同一の２個の二次電池３を並列に接続して形成されている。二次電池３は、それぞれ第３電極群１０ｃを有している。このため、一方の二次電池３の負極層１３及び正極層１６の厚みは、他方の二次電池３の負極層１３及び正極層１６の厚みと同一である。なお、図９において、抵抗値Ｒ３は二次電池３の内部抵抗値を表したものである。
【００５５】
上記した以外、比較例１の電池モジュールは、実施例１の電池モジュールと同様に形成されている。一方の二次電池３（第３電極群１０ｃ）と、他方の二次電池３（第３電極群１０ｃ）とで、電池特性（充放電する際の電流値Ｉ３及び充放電容量等）は同一である。
【００５６】
（比較例２）
図１０に示すように、比較例２の電池モジュールは、１個の二次電池５で形成されている。二次電池５は、同一の２個の第３電極群１０ｃを並列に接続して形成されている。このため、一方の第３電極群１０ｃの負極層１３及び正極層１６の厚みは、他方の第３電極群１０ｃの負極層１３及び正極層１６の厚みと同一である。
【００５７】
上記した以外、比較例２の電池モジュールは、実施例２の電池モジュールと同様に形成されている。一方の第３電極群１０ｃと、他方の第３電極群１０ｃとで、電池特性（充放電する際の電流値Ｉ３及び充放電容量等）は同一である。
【００５８】
次に、上記実施例１及び実施例２の電池モジュールの一層詳しい構成を、実施例１及び実施例２の電池モジュール、並びに比較例１及び比較例２の電池モジュールの製造方法と併せて説明する。以下、正極の作製方法、負極の作製方法、電極群の作製方法、非水電解液の調製方法、二次電池の作製方法、二次電池の電池特性検査、電池モジュールへの組立て方について順に説明する。
【００５９】
（正極の作製方法）
まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウムと、導電剤としてのアセチレンブラックと、導電剤としての粉末状グラファイトと、結着剤としてのＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）とを１００：２：３：４の重量比となるように混合した混合物を用意する。続いて、上記混合物に、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を加えて混練することにより、正極活物質等が混合された混合ペーストを調製する。
【００６０】
次いで、厚さ１５μｍのアルミ箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布する。塗布した混合ペーストが乾燥した後、片側端部に混合ペーストが塗布されていない余白が残るように、ペーストを塗布・乾燥させたアルミ箔を裁断し、次いで、ロールプレスを施す。その後、ロールプレスを施したペーストを塗布・乾燥させたアルミ箔を、縦６０ｍｍ、幅３４ｍｍの形状に打ち抜く。
【００６１】
これにより、アルミ箔を集電体とする長さ７ｍｍの余白の部分含めて縦６０ｍｍ、幅３４ｍｍの形状の正極が作製される。なお、正極集電体の上記余白の部分は、正極リードを構成している。
【００６２】
実施例１及び実施例２の第１電極群１０ａ用の正極１４（正極集電体１５と、正極集電体１５の両面に形成された正極層１６とを有した正極１４）を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で２００ｇ／ｍ２として正極１４を作製した（図２）。
【００６３】
実施例１及び実施例２の第２電極群１０ｂ用の正極１４を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で５０ｇ／ｍ２として正極１４を作製した（図３）。
【００６４】
比較例１及び比較例２の第３電極群１０ｃ用の正極を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で１２５ｇ／ｍ２として正極を作製した。
【００６５】
（負極の作製方法）
まず、負極活物質としてのチタン酸リチウムと、導電剤としての粉末状グラファイトと、結着剤としてのＰＶｄＦとを１００：５：５の重量比となるように混合した混合物を用意する。続いて、上記混合物にＮＭＰを加えて混練することにより、負極活物質等が混合された混合ペーストを調製する。
【００６６】
次いで、厚さ１５μｍのアルミ箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布する。塗布した混合ペーストが乾燥した後、片側に混合ペーストが塗布されていない余白が残るように、ペーストを塗布・乾燥させたアルミ箔を裁断し、次いで、ロールプレスを施す。その後、ロールプレスを施したペーストを塗布・乾燥させたアルミ箔を、縦６０ｍｍ、幅３４ｍｍの形状に打ち抜く。
【００６７】
これにより、アルミ箔を集電体とする長さ７ｍｍの余白の部分含めて縦６０ｍｍ、幅３４ｍｍの形状の負極が作製される。なお、負極集電体の上記余白の部分は、負極リードを構成している。
【００６８】
実施例１及び実施例２の第１電極群１０ａ用の負極１１（負極集電体１２と、負極集電体１２の両面に形成された負極層１３とを有した負極１１）を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で１２０ｇ／ｍ２として負極１１を作製した（図２）。
【００６９】
実施例１及び実施例２の第２電極群１０ｂ用の負極１１を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で３０ｇ／ｍ２として負極１１を作製した（図３）。
【００７０】
比較例１及び比較例２の第３電極群１０ｃ用の負極を作製する際は、混合ペーストの単位面積あたりの乾燥塗布量を片面で７５ｇ／ｍ２として負極を作製した。
【００７１】
（電極群の作製方法）
まず、厚さ２０μｍ、幅５７ｍｍのつづら折り状のポリエチレン微多孔膜で形成されたセパレータを用意する。続いて、作製した１０層の正極及び１１層の負極を交互に積層し、正極及び負極間の接触が生じないように正、負両極間にそれぞれセパレータを介在させる。正極及び負極を積層させる際は、正極集電体の余白の部分と、負極集電体の余白の部分とが逆方向に突き出るように積層させる。
【００７２】
これにより、１０層の正極、１１層の負極及び２２層のセパレータを有した電極群が作製される。電極群の最外層は負極であり、その上にセパレータが覆う構成となる。なお、電極群を作製する際、正極と対向しない最外層の負極の外側の負極層は剥ぎとった。
【００７３】
上記電極群の作製方法を用いて作製した実施例１及び実施例２の第１電極群１０ａの正極乾燥塗布量（正極を作製する際の混合ペーストの乾燥塗布量）及び負極乾燥塗布量（負極を作製する際の混合ペーストの乾燥塗布量）を算出したところ、正極乾燥塗布量が７．２ｇ、負極乾燥塗布量が４．３ｇであった。
【００７４】
上記電極群の作製方法を用いて作製した実施例１及び実施例２の第２電極群１０ｂの正極乾燥塗布量及び負極乾燥塗布量を算出したところ、正極乾燥塗布量が１．８ｇ、負極乾燥塗布量が１．１ｇであった。
【００７５】
上記電極群の作製方法を用いて作製した比較例１及び比較例２の第３電極群１０ｃの正極乾燥塗布量及び負極乾燥塗布量を算出したところ、正極乾燥塗布量が４．５ｇ、負極乾燥塗布量が２．７ｇであった。
【００７６】
（非水電解液の調製方法）
まず、非水溶媒としてのＥＣ（エチレンカーボネート）と、非水溶媒としてのγ−ＢＬ（γ−ブチロラクトン）とを、４０：６０の体積比となるように混合した混合溶媒を用意する。続いて、非水溶媒に溶解される電解質としてのＬｉＢＦ４（四フッ化ホウ酸リチウム）を、上記混合溶媒に１．５ｍｏｌ／Ｌ溶解することにより、非水電解液（液状の非水電解質）を調製する。ここでは、非水電解液は、リチウム電解液である。
【００７７】
（二次電池の作製方法）
まず、厚さ０．２ｍｍ、幅２５ｍｍのアルミ板を用意する。続いて、作製した電極群の負極集電体の余白の部分（負極リード）を束ねて、一方のアルミ板上に溶接する。作製した電極群の正極集電体の余白の部分（正極リード）を束ねて、他方のアルミ板上に溶接する。また、アルミ箔の両面をポリプロピレンで覆って形成された厚さ１００μｍのラミネートフィルムを用意し、ラミネートフィルムを枠状に成形する。
【００７８】
続く、実施例１及び比較例１の二次電池を作製する工程は次の（作製１）に示す通りであり、実施例２及び比較例２の二次電池を作製する工程は次の（作製２）に示す通りである。
【００７９】
（作製１）枠状のラミネートフィルム内にアルミ板に接続された電極群を収容し、一方のアルミ板をラミネートフィルムから突出させる。そして、ラミネートフィルムの一方の開口部分を一方のアルミ板にヒートシールする。その後、ラミネートフィルム及び一方のアルミ板で囲まれた領域内に、上記調製した非水電解液を第１電極群においては８．４８ｇ、第２電極群においては２．１２ｇ、第３電極群においては５．３ｇ注入する。
【００８０】
（作製２）枠状のラミネートフィルム内にアルミ板に共に接続された２つの電極群を収容し、一方のアルミ板をラミネートフィルムから突出させる。そして、ラミネートフィルムの一方の開口部分を一方のアルミ板にヒートシールする。その後、ラミネートフィルム及び一方のアルミ板で囲まれた領域内に、上記調製した非水電解液を１０．６ｇ注入する。
【００８１】
上記（作製１）及び（作製２）の工程に続いて、非水電解液が注入されたラミネートフィルム等を、排気可能なシーラー装置内に搬入し、非水電解液がこぼれないように固定し、減圧による電解液含浸を行う。その後、他方のアルミ板をラミネートフィルムから突出させる。そして、ラミネートフィルムの他方の開口部分を他方のアルミ板にヒートシールする。ラミネートフィルムの両開口部はアルミ板で密閉される。ラミネートフィルムは、外装材を構成する。  
これにより、幅が３５ｍｍでかつ高さが６５ｍｍの二次電池が完成する。ここでは、二次電池は、非水電解質二次電池であり、より詳しくは、リチウム二次電池である。
【００８２】
実施例１の二次電池１を作製する際、第１電極群１０ａを外装材４０で囲んで作製した（図１乃至図４）。  
実施例１の二次電池２を作製する際、第２電極群１０ｂを外装材４０で囲んで作製した（図１、図５及び図６）。  
比較例１の二次電池３を作製する際、第３電極群１０ｃを外装材で囲んでそれぞれ作製した（図９）。
【００８３】
実施例２の二次電池４を作製する際、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂを共に外装材４０で囲んで作製した（図７及び図８）。  
比較例２の二次電池５を作製する際、同一の２個の第３電極群１０ｃを共に外装材で囲んで作製した（図１０）。
【００８４】
（二次電池の電池特性検査）
上記作製した二次電池１、二次電池２及び二次電池３の電池特性検査（二次電池検査１）と、二次電池４及び二次電池５の電池特性検査（二次電池検査２）とは異なるため、以下、これらの検査方法を分けて説明する。
【００８５】
（二次電池検査１）まず、それぞれ２４時間、４５℃の環境で、作製した二次電池１、二次電池２及び二次電池３にエージングを行う。その後、それぞれ室温にて、二次電池１は、１４５ｍＡ、二次電池２は３５ｍＡ、二次電池３は９０ｍＡの電流、上限電圧２．８Ｖにて７時間の定電流・定電圧充電を行う。次いで、室温にて、二次電池１は、１４５ｍＡ、二次電池２は３５ｍＡ、二次電池３は９０ｍＡの電流で正、負両極端子間の電圧が１．８Ｖに達するまで放電を行う。放電を行った結果、二次電池１、二次電池２及び二次電池３の容量は、それぞれおよそ７２０ｍＡｈ、１８０ｍＡｈ、４５０ｍＡｈであった。
【００８６】
（二次電池検査２）まず、それぞれ２４時間、４５℃の環境で、作製した二次電池４及び二次電池５にエージングを行う。その後、それぞれ室温にて、１８０ｍＡの電流、上限電圧２．８Ｖにて７時間の定電流・定電圧充電を行う。次いで、室温にて、１８０ｍＡの電流で正、負両極端子間の電圧が１．８Ｖに達するまで放電を行う。放電を行った結果、二次電池４及び二次電池５の容量は、それぞれおよそ９００ｍＡｈであった。
【００８７】
（電池モジュールへの組立て方）
実施例１の電池モジュールに組み立てる際、第１電極群１０ａを外装材４０で囲んで形成した二次電池１と、第２電極群１０ｂを外装材４０で囲んで形成した二次電池２とを用いて組み立てる。二次電池１及び二次電池２は、配線部Ｗ１、Ｗ２を用いて並列に接続されている（図１乃至図６）。
【００８８】
比較例１の電池モジュールに組み立てる際、第３電極群１０ｃを外装材４０で囲んで形成した２個の二次電池３を用意する。その後、２個の二次電池３を用いて電池モジュールに組み立てる。２個の二次電池３は、配線部Ｗ１、Ｗ２を用いて並列に接続されている（図９）。
【００８９】
実施例２の電池モジュールは、１個の二次電池４で形成されている（図７及び図８）。  
比較例２の電池モジュールは、１個の二次電池５で形成されている（図１０）。
【００９０】
次に、実施例１及び実施例２の電池モジュールと、比較例１及び比較例２の電池モジュールとを対比する。  
実施例１において、二次電池１と二次電池２とを並列接続した電池モジュールは、比較例１の二次電池３を２個並列接続した電池モジュールと同一の容量をもつ。さらに電池の電解液や基板量、包材その他の構成部材の量までほぼ同一となる。実施例２と比較例２との対比においても同様のことが言える。
【００９１】
図１乃至図１０に示すように、実施例１において、第１充放電部としての二次電池１は、二次電池２及び二次電池３（比較例１）より大きい充放電容量を有している。第２充放電部としての二次電池２は、二次電池１及び二次電池３（比較例１）より大電流で充放電することができる。
【００９２】
実施例２において、第１充放電部としての第１電極群１０ａは、第２電極群１０ｂ及び第３電極群１０ｃ（比較例２）より大きい充放電容量を有している。第２充放電部としての第２電極群１０ｂは、第１電極群１０ａ及び第３電極群１０ｃ（比較例２）より大電流で充放電することができる。  
このため、実施例１及び実施例２の電池モジュールは、比較例１及び比較例２の電池モジュールに比べて大電流でのパルス充放電が可能となる。
【００９３】
実施例１及び実施例２の電池モジュールの上記効果について詳しく説明すると、電池モジュールに大電流が流入する際、相対的に内部抵抗の小さい第２充放電部（実施例１で言う二次電池２、又は実施例２で言う第２電極群１０ｂ）が、相対的に内部抵抗の大きい第１充放電部（実施例１で言う二次電池１、又は実施例２で言う第１電極群１０ａ）よりも大きな電流を受け入れることになる。
【００９４】
しかし、外部から流入する電流が減少すると、第１充放電部の電圧が第２充放電部の電圧を下回るため、閉回路時の電圧差が生じ、第２充放電部から第１充放電部に向けて電流が流れる。これにより、第１充放電部と第２充放電部との間の開回路電圧差は小さくなる。
【００９５】
一方、放電する際は、第２充放電部が第１充放電部より相対的に大きな電流を放電し、放電電流が減少すると、第１充放電部から第２充放電部へ電流が流れる。このため、第１充放電部及び第２充放電部間の開回路電圧差は小さくなる。
【００９６】
上記したことからも分かるように、実施例１及び実施例２の電池モジュールは、大電流パルスへの対応が可能であるため、大電流パルスでの充放電が行われる用途、例えばハイブリッド型の電気自動車等に搭載する電池モジュールとして好適である。
【００９７】
次に、実施例２の電池モジュールの効果について説明する。  
実施例２では、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂは、同一の材料で形成されている。また、実施例２の第１充放電部及び第２充放電部は、非水電解液を共通化することができる。
【００９８】
このため、実施例２の電池モジュールは、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂを同一の外装材４０に収納させることができる。すなわち、１個の二次電池４で、大電流でのパルス充放電が可能である電池モジュールを形成することができる。
【００９９】
これにより、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂ間の温度ばらつきを実施例１より小さくできるため、劣化速度のばらつきを抑制することができる。また、実施例２の電池モジュールは、実施例１の電池モジュールに比べ、非水電解液の注入回数等の製造工程を低減する効果や、構成部材の個数を低減する効果等を得ることができる。
【０１００】
ここで、本願発明者は、実施例１、比較例１、実施例２及び比較例２の電池モジュールの劣化率について調査した。次に、劣化率を調査する方法を説明し、調査した結果を示す。
【０１０１】
（電池モジュールの劣化率の調査）
まず、組み立てた電池モジュールに９０ｍＡで５時間充電した後、室温で２時間放置し、開回路電圧を測定する。次いで、電池モジュールに電流２７Ａで１０秒間放電させ、放電末期の閉回路電圧を測定する。これら開回路電圧（電流０Ａ）と閉回路電圧（電流２７Ａ）を、縦軸：電圧、横軸：電流としたグラフ上にプロットし、２点を直線で結ぶ。そして、電圧１．８Ｖでの直線との交点の電流値を電流値１として求める。その後９００ｍＡにて電池モジュールが１．８Ｖに達するまで放電する。
【０１０２】
ついで、４５℃の環境において、電池モジュールに９Ａの電流値で最初に２８８秒充電する。次いで、９Ａの電流値で２１６秒放電し、２１６秒充電するサイクルを９９９９回繰り返す。最後に、９Ａの電流値で１０８秒充電する。上記のように、合計１００００サイクルの充放電を行った。
【０１０３】
この後、９００ｍＡの電流で、電池モジュールの正、負両極間電圧が１．８Ｖに達するまで放電を行う。続いて、９０ｍＡの電流で５時間充電した後、室温で２時間放置し、開回路電圧を測定する。ひき続き、電池モジュールに電流２７Ａで１０秒間放電させ、放電末期の閉回路電圧を測定する。これら開回路電圧（電流０Ａ）と閉回路電圧（電流２７Ａ）を、縦軸：電圧、横軸：電流としたグラフ上にプロットし、２点を直線で結ぶ。そして、電圧１．８Ｖでの直線との交点の電流値を電流値２として求める。
【０１０４】
そして、求めた電流値１及び電流値２から電流値２／電流値１の値を算出した。算出した電流値２／電流値１の値から、電池モジュールの劣化率を求めた。この劣化率は、電池モジュールの充放電量の低下率を示すものでもある。
【０１０５】
図１１に、実施例１、比較例１、実施例２及び比較例２の電池モジュールの電流値２／電流値１の値と、電池モジュールの劣化率を示す。  
実施例１の電池モジュールの電流値２／電流値１の値は、０．９５であった。このため、実施例１の電池モジュールの劣化率は、５％となった。  
比較例１の電池モジュールの電流値２／電流値１の値は、０．７８であった。このため、比較例１の電池モジュールの劣化率は、２２％となった。
【０１０６】
実施例２の電池モジュールの電流値２／電流値１の値は、０．９２であった。このため、実施例２の電池モジュールの劣化率は、８％となった。  
比較例２の電池モジュールの電流値２／電流値１の値は、０．７４であった。このため、比較例２の電池モジュールの劣化率は、２６％となった。
【０１０７】
以上のように構成された電池モジュールによれば、電池モジュールは、第１充放電部と、第２充放電部と、を備えている。第１充放電部は、負極１１、正極１４、並びに負極及び正極間に介在されたセパレータ１７を含んだ第１電極群１０ａを有している。第２充放電部は、負極１１、正極１４、並びに負極及び正極間に介在されたセパレータ１７を含んだ第２電極群１０ｂを有している。
【０１０８】
第１電極群１０ａの負極１１及び第２電極群１０ｂの負極１１は、チタン酸リチウムで形成されている。詳しくは、第１電極群１０ａの負極層１３及び第２電極群１０ｂの負極層１３は、負極活物質であるチタン酸リチウムで形成されている。
【０１０９】
負極活物質にグラファイト等の炭素材を使用するリチウムイオン電池では、負極にリチウムイオンのインターカレーションが起こる電位とリチウム金属が析出する電位が近いため、急速充電しようとすると、負極の過電圧が大きくなり、温度ムラや電解液ムラが原因となって部分的にリチウム金属の析出が生じる恐れがある。
【０１１０】
このため、負極へのリチウムイオンのインターカレーションが起こる電位が炭素材のそれよりも高い電位であることが望ましい。このため、リチウム二次電池を構成する場合の負極活物質としては、過電圧の増大に伴うリチウム金属の析出を回避することができるチタン酸リチウムが適している。
【０１１１】
また、実施例１及び実施例２の電池モジュールの劣化率は、比較例１及び比較例２の電池モジュールの劣化率より低い。このため、実施例１及び実施例２の電池モジュールは、長期に亘って大電流で充放電することが可能である。  
上記したことから、本発明の効果によって同一量の部材で構成した同一容量の電池であれば大電流でのパルス充放電で劣化の少ない電池を得ることが可能であり、逆にみれば同一の劣化をゆるす場合には充放電容量の大きい電池モジュールを得ることができる。
【０１１２】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【０１１３】
第１充放電部の内部抵抗と第２充放電部の内部抵抗とを異ならせるため、上記実施の形態では、第１充放電部と第２充放電部とで、負極層１３及び正極層１６の厚みを互いに異ならせたが、これに限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、負極層１３及び正極層１６の対向面積を変えたり、正、負両極集電体や、正、負両極リードの厚みを変えたり、正、負両極活物質に混合する導電助剤の配合を変える等、従来から知られている技術を利用することができる。
【０１１４】
第１電極群１０ａの負極層１３及び第２電極群１０ｂの負極層１３は、負極活物質にチタン酸リチウムを利用しているが、これに限らず、少なくとも第２電極群１０ｂの負極層１３が負極活物質にチタン酸リチウムを利用していれば上述した効果を得ることができる。
【０１１５】
第１充放電部及び第２充放電部は、直接、又は導電体のみを介して接続されていればよく、これらの間に流れる電流を制限しないよう電池モジュールが構成されていればよい。
【０１１６】
二次電池１の形状は、扁平な角型に限定されるものではなく、種々変形可能であり、例えば、筒型、コイン型、ボタン型であってもよい。
【０１１７】
電極群は、セパレータを介在させて負極１１と、正極１４とを交互に積層して形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、セパレータを介在させた負極と正極とを捲回して形成してもよい。
【０１１８】
電池モジュールは、第１充放電部及び第２充放電部以外に、１個以上の第３の充放電部を備えていてもよい。この場合、３個以上の二次電池で電池モジュールを形成したり、３個以上の電極群で電池モジュールを形成する１個の二次電池を形成したりすればよい。例えば、図１２に示すように、電池モジュールは、互いに並列に接続された２個の二次電池１及び１個の二次電池２で形成されていてもよい。  
その他、電池モジュールは、第１充放電部及び第２充放電部の少なくとも一方が、互いに並列に接続された複数の電極群で形成されていてもよい。
【０１１９】
さらに、電池モジュールは、第１充放電部及び第２充放電部の少なくとも一方が、互いに並列に接続された複数の電極群で形成されていてもよい。例えば、図１３に示すように、電池モジュールは、直列に接続された２個の二次電池２と、１個の二次電池２とを並列に接続して形成されていてもよい。  
またさらに、電池モジュールは、第１充放電部及び第２充放電部の少なくとも一方が、互いに直列及び並列に接続された３個以上の電極群で形成されていてもよい。
【０１２０】
第２充放電部は、第１充放電部に比べ、各充放電部を実測容量の５０％充電状態として２５℃において各電池容量を１時間で放電しうる電流での０．２秒パルス放電時の電圧とひきつづきその１０倍の電流での０．２秒パルス放電時の電圧の差から算出した電池の内部抵抗に５時間率放電容量を乗じた値が２０％以上小さいことが望ましい。これにより、大電流でのパルス充放電が可能であり、劣化の少ない電池モジュールを得ることができる。
【０１２１】
外装材４０がラミネートフィルムである場合、上述した実施例２において、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂを収容したラミネートフィルムを、缶にさらに収納させてもよい。
【０１２２】
また、外装材４０は、ラミネートフィルムに限定するものではなく、種々変形可能であり、例えば、缶であってもよい。上述した実施例２において、第１電極群１０ａ及び第２電極群１０ｂを１個の缶に収納させてもよい。
【０１２３】
２個以上の電極群を１個の缶に収納させることにより、電極群をそれぞれ別の缶に収納させた場合に比べ、電極群間の温度ばらつきを小さくできるため、劣化速度のばらつきを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，２，４…二次電池、１０ａ…第１電極群、１０ｂ…第２電極群、１１…負極、１２…負極集電体、１３…負極層、１４…正極、１５…正極集電体、１６…正極層、１７…セパレータ、２０，３０…アルミ板、４０…外装材、５０…非水電解液、６０…隔壁、Ｗ１，Ｗ２…配線部、Ｒ１，Ｒ２…内部抵抗値、Ｉ１，Ｉ２…電流値。
【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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【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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