(57)【要約】【課題】電気的な大容量を維持しつつ、サイクル寿命が長い組電池を提供する。【解決手段】組電池２は、複数の単電池４が組み合わされて形成されており、中央部分に位置する複数の単電池４（６）を第１の単電池群１０とし、中央部分を挟む両側の部分に位置する複数の単電池４（８）を第２の単電池群１２とした場合に、第１の単電池群１０に含まれる単電池４（６）に用いられている電解液がＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液であり、第２の単電池群１２に含まれる単電池４（８）に用いられている電解液がＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池が組み合わされて形成された組電池において、
前記単電池のそれぞれは、扁平な箱形状をなしており、前記箱形状における各面のうち最も面積の大きい面同士が合致して接触するように組み合わされ直線状に連結されており、
前記直線状における長手方向の中央部分に位置する複数の前記単電池を第１の単電池群とし、前記直線状における長手方向において前記中央部分を挟む両側の部分に位置する複数の前記単電池を第２の単電池群とした場合に、前記第１の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液であり、前記第２の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液である、組電池。
【請求項２】
前記第１のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和及び前記第２のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和は、何れも５．３０ｍｏｌ／ｌ以上、８．５０ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第１のアルカリ電解液におけるＮａＯＨの濃度は４．７５ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第２のアルカリ電解液におけるＫＯＨの濃度は５．２０ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下である、請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記第１の単電池群を構成する前記単電池の数が、前記組電池に含まれる前記単電池の総数の３３％以上、５０％以下である、請求項１又は２に記載の組電池。
【請求項４】
前記単電池の総数は、１０個以上である、請求項１〜３の何れかに記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を組み合わせて形成される組電池に関し、詳しくは、単電池としてアルカリ蓄電池を用いた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、太陽光発電などの再生可能エネルギーの有効活用、あるいは、緊急時の停電対策を目的として、蓄電・バックアップシステムのニーズが拡大している。このようなニーズに応えるため、大容量の蓄電池の需要が高まっており、アルカリ蓄電池においても大容量の製品の開発が進められている。ここで、蓄電池において大容量化を図る場合、例えば、複数の単電池を組み合わせて組電池を形成することが行われる。
【０００３】
ところで、蓄電池においては、充放電にともなって、電池反応による反応熱やジュール熱が発生し、温度が上昇する。組電池において大容量化を図るべく単電池の個数を増やすと発生する熱量が増加するので、組電池は、単電池１個の場合に比べて温度が上昇し易く高温にさらされる度合いが大きい。蓄電池は高温にさらされて熱影響を受けると劣化し放電容量が低下する。このため、単電池を単独で使用する場合に比べて温度が上昇し易い組電池は、熱影響による放電容量の低下が起こり易いといった問題がある。
【０００４】
また、単電池として角形の単電池を複数個準備し、かかる複数の角形の単電池を組み合わせて組電池を形成した場合、複数個の円筒形電池を組み合わせて形成した組電池に比べ、単電池同士の接触面積が大きくなるので熱が発散し難く、特に中央部分は、熱が蓄積し易いので高温状態になり易い。一方、中央部分から両端の部分にいくにしたがって熱は発散し易くなる。このため、中央部分から離れた部分は、中央部分よりは高温状態になり難い。このように、組電池においては、場所によって温度に差が生じる。このため、より高温になる部分に位置する単電池は、他の部分に位置する単電池に比べ高温にさらされる度合いが高く熱影響を受け易い。このように、組電池内においては、熱影響を受けた単電池と、熱影響をあまり受けていない単電池とが存在するようになる。
【０００５】
一般的に電池は、熱影響を受けると劣化する。具体的には、充電効率が低下し、それにともない放電容量が低下する。したがって、組電池内の単電池においては、組電池内のどの部分に位置するかによって放電容量が異なってくる。このため、組電池内では、放電容量の低下の度合いが大きい単電池と放電容量の低下の度合いが小さい単電池とが混在し、放電容量のアンバランスが生じる傾向がある。このような傾向は、組電池が室温（２５℃程度）よりも温度が高い高温環境で使用される場合や、単電池自体の発熱量が大きくなる高率充放電が行われる場合に、より顕著に現れる。
【０００６】
一般的に電池においては、充放電を繰り返していくと、充放電サイクルの経過にともない電池は劣化していき、放電容量が低下していく。そして、電池の放電容量が所定値（下限値）を下回った時にサイクル寿命が尽きる。
【０００７】
ここで、組電池のサイクル寿命については、放電容量の低下の度合いが大きい単電池に依存する。つまり、放電容量の低下の度合いが大きい単電池ほど放電容量の下限値を早期に下回るので、放電容量の低下の度合いが大きい単電池が存在する組電池ほど短寿命となる。
【０００８】
組電池においては、上記したような放電容量のアンバランスが生じている場合、組電池全体としてのサイクル寿命が短くなる問題がある。
【０００９】
上記したような問題を解決するため、組電池においては、温度の上昇を抑えるための冷却機構を設けることが行われている。このような冷却機構としては、例えば、特許文献１に示すような、隣り合う単電池の間を仕切る放熱用仕切板が知られている。この放熱用仕切板は、通風孔を有しており、この通風孔内に冷却風を流通させることにより、単電池の冷却を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１９９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したような放熱用仕切板を用いた場合の冷却効果は、未だ十分ではない。また、各単電池の間に放熱用仕切板を介在させなければならず、組電池全体としては、大型化してしまう。このような組電池は、近年の省スペース化を図るための小形化のニーズに十分に応えられない。
【００１２】
特許文献１のような冷却機構を用いない場合、高温にさらされても充電効率の低下を抑制できる電解液である耐熱型の電解液を用いる態様も考えられる。この場合、冷却機構を設けなくても放電容量のアンバランスをある程度抑制することができる。
【００１３】
しかしながら、上記したような耐熱型の電解液は、もともとの放電容量が低く、組電池の大容量化を図ることが難しい。
【００１４】
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、電気的な大容量を維持しつつ、サイクル寿命が長い組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、複数の単電池が組み合わされて形成された組電池において、前記単電池のそれぞれは、扁平な箱形状をなしており、前記箱形状における各面のうち最も面積の大きい面同士が合致して接触するように組み合わされ直線状に連結されており、前記直線状における長手方向の中央部分に位置する複数の前記単電池を第１の単電池群とし、前記直線状における長手方向において前記中央部分を挟む両側の部分に位置する複数の前記単電池を第２の単電池群とした場合に、前記第１の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液であり、前記第２の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液である、組電池が提供される。
【００１６】
前記第１のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和及び前記第２のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和は、何れも５．３０ｍｏｌ／ｌ以上、８．５０ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第１のアルカリ電解液におけるＮａＯＨの濃度は４．７５ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第２のアルカリ電解液におけるＫＯＨの濃度は５．２０ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下である構成とすることが好ましい。
【００１７】
前記第１の単電池群を構成する前記単電池の数が、前記組電池に含まれる前記単電池の総数の３３％以上、５０％以下である構成とすることが好ましい。
【００１８】
前記単電池の総数は、１０個以上である構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の組電池は、中央部分に位置する第１の単電池群に用いられる電解液としてＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液を用いている。このＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液は、熱による影響を受け難く、単電池の熱による劣化を抑制することができる。熱が蓄積し易い中央部分に耐熱性に優れる第１のアルカリ電解液を用いることにより、放電容量のアンバランスの度合いを小さくすることができ、それにともない組電池のサイクル寿命を長くすることができる。一方、中央部分以外には、放電特性に優れるＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液を用いているので、組電池全体として大容量を維持することができる。このため、本発明によれば、電気的な大容量を維持しつつ、サイクル寿命の長い組電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る組電池を概略的に示した斜視図である。
【図２】比較例１の組電池を概略的に示した斜視図である。
【図３】比較例２の組電池を概略的に示した斜視図である。
【図４】実施例１、比較例１及び比較例２の組電池について、容量維持率とサイクル数との関係を示したグラフである。
【図５】温度分布測定用の組電池を概略的に示した斜視図である。
【図６】各熱電対により測定された温度と時間経過との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明が適用される組電池２について図面を参照して説明する。
【００２２】
組電池２は、例えば、図１に示すように、直方体形状の単電池４が１０個組み合わされて形成されている。
【００２３】
ここで、図１において、矢印Ｘ、矢印Ｙ及び矢印Ｚで３方向を示した場合に、矢印Ｘの基端側を左とし、矢印Ｘの先端側を右とし、矢印Ｙの基端側を下とし、矢印Ｙの先端側を上とし、矢印Ｚの基端側を前とし、矢印Ｚの先端側を後とする。なお、後述する組電池を描いた他の図についても、上下左右前後の関係は同様とする。
【００２４】
上記のように規定した場合、単電池４は、左側に位置する左側面、右側に位置する右側面、下側に位置する下面、上側に位置する上面、前側に位置する前面及び後側に位置する後面の各面を有している。ここで、左側面、上面、右側面及び下面の前後方向の幅は、前面及び後面の上下方向や左右方向の幅に比べて小さく、単電池４は全体として扁平な箱形状をしている。
【００２５】
より具体的には、単電池４は、矢印Ｚ方向の長さを単位長さＵとした場合、矢印Ｘ方向の長さＷは単位長さＵの５〜６倍の長さであり、矢印Ｙ方向の長さＬは単位長さＵの７〜８倍の長さである、箱形状をなしていることが好ましい。
【００２６】
単電池４は、いわゆる角形のアルカリ蓄電池であり、その内部には、正極と負極とがセパレータを介して重ね合わされた電極群と、アルカリ電解液とを含んでいる。
【００２７】
正極は、アルカリ蓄電池の正極として一般的に用いられているものが用いられる。例えば、正極活物質として水酸化ニッケルを含む正極が用いられる。
【００２８】
負極は、アルカリ蓄電池の負極として一般的に用いられているものが用いられる。例えば、負極活物質としての水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金を含む負極が用いられる。
【００２９】
セパレータとしては、アルカリ蓄電池のセパレータとして一般的に用いられているものが用いられる。例えば、ポリアミド繊維製不織布に親水性官能基を付与したもの、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したもの等が用いられる。
【００３０】
アルカリ電解液としては、アルカリ成分の溶質として、ＮａＯＨ及びＫＯＨのうちの少なくとも１種を含んでいる水溶液が用いられる。
【００３１】
本発明においては、アルカリ成分のうちＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液と、アルカリ成分のうちＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液とが準備される。ここで、主成分とは、溶質の中で一番多く含まれている成分のことを指す。
【００３２】
第１のアルカリ電解液は、高温環境下においても充電効率の低下を抑制することができる耐熱性に優れた電解液である。
【００３３】
第２のアルカリ電解液は、熱の影響を多少受け易いものの放電特性に優れた電解液である。
【００３４】
なお、上記したアルカリ電解液においては、必要に応じてＬｉＯＨを添加することが好ましい。ＬｉＯＨを添加した場合、得られる単電池においては、酸素発生電位を押し上げられるので高率での充電特性が向上する。
【００３５】
上記した何れのアルカリ電解液においても、アルカリ成分の濃度の総和は、５．３０ｍｏｌ／ｌ以上、８．５０ｍｏｌ／ｌ以下とすることが好ましい。また、第１のアルカリ電解液においては、ＮａＯＨの濃度は、４．７５ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下とすることが好ましく、第２のアルカリ電解液におけるＫＯＨの濃度は、５．２０ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下とすることが好ましい。更に、ＬｉＯＨの濃度は、１．２５ｍｏｌ／ｌ以下とすることが好ましい。
【００３６】
上記したアルカリ成分の濃度の総和については、上記した濃度の範囲を外れると電解液の導電率が低下し、十分な充放電特性を確保することが困難となる。
【００３７】
また、第１のアルカリ電解液においては、ＮａＯＨについて、上記した濃度の範囲を外れると電解液の導電率が低下し、十分な充放電特性を確保することが困難となる。
【００３８】
また、第２のアルカリ電解液においては、ＫＯＨについて、上記した濃度の範囲を外れると電解液の導電率が低下し、十分な充放電特性を確保することが困難となる。
【００３９】
ＬｉＯＨについては、１．２５ｍｏｌ／ｌを超えると析出してしまうので、この濃度を上限とすることが好ましい。なお、ＬｉＯＨは補助的な成分であり、必ずしも含まれている必要はないので、下限値は０ｍｏｌ／ｌである。
【００４０】
単電池４においては、上記した第１のアルカリ電解液を含む第１の単電池６と、上記した第２のアルカリ電解液を含む第２の単電池８とが準備される。つまり、第１の単電池６は耐熱性に優れており、第２の単電池８は放電特性に優れている。
【００４１】
以上のような単電池４は、複数個準備され、それぞれの単電池４は、箱形状における各面のうち最も面積の大きい面同士が合致して接触するように組み合わされて直線状に連結される。具体的には、一方の単電池４の後面と他方の単電池４の前面とが接触するような態様で組み合わされる。このようにして組電池２が形成される。このとき、組電池の中央部分に第１の単電池６を４個配置し、この中央部分を挟む両側に第２の単電池８を３個ずつ配置する。ここで、中央部分に位置する４個の第１の単電池６を第１の単電池群１０とし、この第１の単電池群１０の両側に位置する合計６個の第２の単電池８を第２の単電池群１２とする（図１参照）。
【００４２】
このように、熱の蓄積し易い中央部分に耐熱性に優れる第１の単電池６を含む第１の単電池群１０が存在し、放熱し易い端部には、熱の影響を多少受け易いものの放電特性に優れる第２の単電池８を含む第２の単電池群１２が存在するように構成されているので、単電池４が発熱したとしても熱が蓄積され易い中央部分に位置する第１の単電池６は熱影響を受けにくいので、放電容量のアンバランスの度合いを小さく抑制することができ、組電池２の長寿命化に貢献する。そして、熱が発散し易く中央部分に比べて高温とならない両端部に位置する第２の単電池８は熱影響をあまり受けることなく放電特性を十分に発揮することができる。このため、電気的な大容量を維持しつつサイクル寿命の長い組電池２が得られる。
【００４３】
ここで、組電池における充放電時の温度分布を以下のようにして求めた。
【００４４】
まず、温度測定用の組電池として、図５に示すような、箱型の単電池４が１２個組み合わされた組電池４２を準備した。この組電池４２は、従来から用いられている一般的な組電池である。この組電池４２において、両端間の中間の位置を中心位置Ｃとする。そして、この中心位置Ｃの前側に位置する単電池を中心位置Ｃから近い順に、前側第１電池ａ１、前側第２電池ａ２、前側第３電池ａ３、前側第４電池ａ４、前側第５電池ａ５、前側第６電池ａ６とする。また、この中心位置Ｃの後側に位置する単電池を中心位置Ｃから近い順に、後側第１電池ｂ１、後側第２電池ｂ２、後側第３電池ｂ３、後側第４電池ｂ４、後側第５電池ｂ５、後側第６電池ｂ６とする。
【００４５】
次いで、前側第１電池ａ１と後側第１電池ｂ１との間、つまり中心位置Ｃに第１熱電対ｔ１を配設し、前側第１電池ａ１と前側第２電池ａ２との間に第２熱電対ｔ２を配設し、前側第２電池ａ２と前側第３電池ａ３との間に第３熱電対ｔ３を配設し、前側第３電池ａ３と前側第４電池ａ４との間に第４熱電対ｔ４を配設し、前側第４電池ａ４と前側第５電池ａ５との間に第５熱電対ｔ５を配設し、前側第５電池ａ５と前側第６電池ａ６との間に第６熱電対ｔ６を配設した。このようにして、上記した単電池間の温度を測定できるようにした。なお、中心位置Ｃを挟んで前後に位置する各単電池においては、中心位置Ｃからの距離が同じ電池同士（例えば、前側第３電池ａ３と後側第３電池ｂ３）は温度がほぼ同じになると想定し、中心位置Ｃ及び前側の各単電池間の温度についてのみ測定することとして後側の各単電池間の温度については測定を省略した。
【００４６】
熱電対がセットされた組電池４２について、充電電流が２５Ａで１０時間の充電を行った後、１時間休止させた。次いで、休止後の組電池４２について、放電電流が５０Ａで放電を行った。この放電は、組電池４２の電圧が１．０Ｖに到達した段階で終了させた。その後、組電池４２を１時間休止させた。以上のような条件で充放電操作を行い、その際の各単電池間の温度を測定した。各単電池間の温度と経過時間との関係を表したグラフを図６に示した。なお、図６中において、参照符号ｔ１は第１熱電対ｔ１の温度、参照符号ｔ２は第２熱電対ｔ２の温度、参照符号ｔ３は第３熱電対ｔ３の温度、参照符号ｔ４は第４熱電対ｔ４の温度、参照符号ｔ５は第５熱電対ｔ５の温度、参照符号ｔ６は第６熱電対ｔ６の温度をそれぞれ示している。
【００４７】
一方、各熱電対が測定した最高温度を表１に示した。
【００４８】
ここで、上記した第１熱電対ｔ１により示される温度は、前側第１電池ａ１の温度を表している。なお、前側第１電池ａ１と対称となる後側第１電池ｂ１の温度も、この第１熱電対ｔ１により示される温度とほぼ同じであると考えられる。また、上記した熱電対ｔ２により示される温度は、前側第２電池ａ２の温度を表している。なお、前側第２電池ａ２と対称となる後側第２電池ｂ２の温度も、この第２熱電対ｔ２により示される温度とほぼ同じであると考えられる。また、上記した熱電対ｔ３により示される温度は、前側第３電池ａ３の温度を表している。なお、前側第３電池ａ３と対称となる後側第３電池ｂ３の温度も、この第３熱電対ｔ３により示される温度とほぼ同じであると考えられる。また、上記した第４熱電対ｔ４により示される温度は、前側第４電池ａ４の温度を表している。なお、前側第４電池ａ４と対称となる後側第４電池ｂ４の温度も、この第４熱電対ｔ４により示される温度とほぼ同じであると考えられる。また、上記した熱電対ｔ５により示される温度は、前側第５電池ａ５の温度を表している。なお、前側第５電池ａ５と対称となる後側第５電池ｂ５の温度も、この第５熱電対ｔ５により示される温度とほぼ同じであると考えられる。また、上記した熱電対ｔ６により示される温度は、前側第６電池ａ６の温度を表している。なお、前側第６電池ａ６と対称となる後側第６電池ｂ６の温度も、この第６熱電対ｔ６により示される温度とほぼ同じであると考えられる。
【００４９】
表１における第１熱電対ｔ１が示した最高温度は、前側第１電池ａ１及び後側第１電池ｂ１を含む領域を第１領域とした場合に、当該第１領域が少なくとも到達する温度を示している。また、表１における第２熱電対ｔ２が示した最高温度は、中心位置Ｃから前側第２電池ａ２までの領域及び中心位置Ｃから後側第２電池ｂ２までの領域を含む領域を第２領域とした場合に、当該第２領域が少なくとも到達する温度を示している。また、表１における第３熱電対ｔ３が示した最高温度は、中心位置Ｃから前側第３電池ａ３までの領域及び中心位置Ｃから後側第３電池ｂ３までの領域を含む領域を第３領域とした場合に、当該第３領域が少なくとも到達する温度を示している。また、表１における第４熱電対ｔ４が示した最高温度は、中心位置Ｃから前側第４電池ａ４までの領域及び中心位置Ｃから後側第４電池ｂ４までの領域を含む領域を第４領域とした場合に、当該第４領域が少なくとも到達する温度を示している。また、表１における第５熱電対ｔ５が示した最高温度は、中心位置Ｃから前側第５電池ａ５までの領域及び中心位置Ｃから後側第５電池ｂ５までの領域を含む領域を第５領域とした場合に、当該第５領域が少なくとも到達する温度を示している。また、表１における第６熱電対ｔ６が示した最高温度は、中心位置Ｃから前側第６電池ａ６までの領域及び中心位置Ｃから後側第６電池ｂ６までの領域を含む領域を第６領域とした場合に、当該第６領域が少なくとも到達する温度を示している。
【００５０】
次に、上記した各領域に含まれる単電池の個数及び各領域が組電池４２の全体に占める比率を表１に併せて示した。具体的には、上記した第１領域に含まれる単電池の個数は、２個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中１７％を占めている。また、上記した第２領域に含まれる単電池の個数は、４個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中３３％を占めている。また、上記した第３領域に含まれる単電池の個数は、６個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中５０％を占めている。また、上記した第４領域に含まれる単電池の個数は、８個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中６７％を占めている。また、上記した第５領域に含まれる単電池の個数は、１０個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中８３％を占めている。また、上記した第６領域に含まれる単電池の個数は、１２個であり、組電池４２の全体の単電池１２個中１００％を占めている。
【００５１】
【表１】
2019040733.tif 000003
【００５２】
図６のグラフより、充電時の組電池４２の各部の温度は、中心位置Ｃが最も高く、この中心位置Ｃから離れるにしたがって低くなっていることがわかる。ここで、中心位置Ｃに配設された第１熱電対ｔ１の温度変化の挙動と第２熱電対ｔ２の温度変化の挙動とはほぼ同じであり、温度もほぼ同じであることがわかる。
【００５３】
表１より、第１熱電対ｔ１は３３．１℃を示しており、第２熱電対ｔ２は３２．９℃を示しており、組電池においては中央部分の３３％の範囲がほぼ同じ温度で最も発熱するといえる。
【００５４】
このことから、組電池の長手方向の全体に対し少なくとも中央部分の３３％の領域には、耐熱性に優れる電解液を用いることが、組電池の特性改善には有効であると考えられる。このため、組電池２においては、第１の単電池群１０に含まれている単電池の数は、組電池２に含まれる単電池の総数の３３％以上とすることが好ましい。第１の単電池群１０に含まれている単電池の数を、組電池２に含まれる単電池の総数の３３％以上とすることにより、熱に強い第１の単電池６が、組電池２の中央部分において、最も発熱する部分をカバーできる領域を占めるようになるからである。
【００５５】
一方、第１の単電池群１０に含まれている単電池の数が、組電池２に含まれる単電池の総数の５０％を超えると、相対的に第２の単電池８の数が減り、良好な放電特性を得難くなるので、第１の単電池群１０に含まれている単電池の数は、組電池２に含まれる単電池の総数の５０％以下とすることが好ましい。
【００５６】
なお、組電池２に含まれる単電池４の総数は、特に限定されるものではないが、単電池４が１０個以上であれば、蓄電・バックアップシステムのニーズに十分応えられるので、１０個以上とすることが好ましい。また、組電池２に含まれる単電池４の総数は、多いほど大容量化が図れるので、なるべく多い個数とすることが好ましいが、組電池２の取り回し等を考慮すると、３０個以下とすることが好ましい。
【００５７】
なお、図１では、組電池２について概略的に表現してあり、リードや端子は図示を省略している。また、図２、図３、図５についても同様である。
【００５８】
［実施例］
１．組電池の製造
【００５９】
（実施例１）
【００６０】
（１）単電池の製造
【００６１】
一般的なニッケル水素蓄電池に用いられるニッケル正極、水素吸蔵合金負極及びセパレータを準備した。準備したニッケル正極と、水素吸蔵合金負極とをセパレータを間に介在させた状態で重ね合わせ、電極群を製造した。この電極群は１０個製造した。
【００６２】
一方、単電池用容器を１０個準備した。この単電池用容器は、図１における矢印Ｘ方向の長さが１８０ｍｍ、矢印Ｙ方向の長さが２４０ｍｍ、矢印Ｚ方向の長さが３０ｍｍの扁平な箱形状をなしている。
【００６３】
更に、アルカリ電解液を２種類準備した。
【００６４】
まず、一方のアルカリ電解液は、溶質としてＮａＯＨ及びＬｉＯＨを含んでおり、ＮａＯＨの濃度が７．５０ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨの濃度が０．５０ｍｏｌ／ｌに調整されている。このアルカリ電解液は、ＮａＯＨを主成分とするアルカリ電解液であり、高温にさらされても劣化の少ないタイプである。このアルカリ電解液を第１のアルカリ電解液とする。なお、第１のアルカリ電解液のアルカリ成分の濃度の総和は８．００ｍｏｌ／ｌである。
【００６５】
他方のアルカリ電解液は、溶質としてＫＯＨ、ＮａＯＨ及びＬｉＯＨを含んでおり、ＫＯＨの濃度が７．５０ｍｏｌ／ｌ、ＮａＯＨの濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨの濃度が０．２５ｍｏｌ／ｌに調整されている。このアルカリ電解液は、ＫＯＨを主成分とするアルカリ電解液であり、放電特性に優れているタイプである。このアルカリ電解液を第２のアルカリ電解液とする。なお、第２のアルカリ電解液のアルカリ成分の濃度の総和は８．００ｍｏｌ／ｌである。
【００６６】
以下の表２に第１のアルカリ電解液及び第２のアルカリ電解液の組成をまとめて示す。
【００６７】
【表２】
2019040733.tif 000004
【００６８】
上記のようにして準備した電極群を単電池用容器に収容した。
【００６９】
得られた電極群を収容した単電池用容器１０個のうち４個につき第１のアルカリ電解液を所定量注入にした。その後、かかる単電池用容器を密閉し、第１の単電池６を４個製造した。
【００７０】
一方、得られた電極群を収容した単電池用容器１０個のうち残りの６個につき第２のアルカリ電解液を所定量注入にした。その後、かかる単電池用容器を密閉し、第２の単電池８を６個製造した。
【００７１】
（２）組電池の組立
【００７２】
４個の第１の単電池６につき、それぞれ、箱形状における各面のうち最も面積の大きい面同士が合致して接触するように組み合わせて直線状に連結した。
【００７３】
更に、連結された４個の第１の単電池６を挟むように両側に第２の単電池８を３個ずつ同様に連結させた。これにより、図１に示すような、中央部分に第１の単電池６が４個配置され、この中央部分を挟む両側に第２の単電池８が３個ずつ配置された態様の組電池２を得た。
【００７４】
なお、各単電池４は、正極端子及び負極端子を有しており（共に図示せず）、これら正極端子及び負極端子は、リード（図示せず）により適切に電気的に直列に接続されている。
【００７５】
（３）初期活性化処理
【００７６】
組電池２を、２５℃の環境下に１日間放置後、０．１Ｃの充電電流で１６時間の充電を行った。その後、当該組電池２を２５℃の環境下で１２時間放置した。その後、０．２Ｃの放電電流で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電させた。このような充放電作業を２回繰り返すことにより初期活性化処理を行った。このようにして、組電池２を使用可能状態とした。
【００７７】
（比較例１）
【００７８】
第１のアルカリ電解液のみ使用し、第１の単電池６のみを１０個製造し、第１の単電池６のみ組み合わせたことを除いて、実施例１と同様にして、図２に示すような使用可能状態の組電池２２を製造した。
【００７９】
（比較例２）
【００８０】
第２のアルカリ電解液のみ使用し、第２の単電池８のみを１０個製造し、第２の単電池８のみ組み合わせたことを除いて、実施例１と同様にして、図３に示すように使用可能状態の組電池３２を製造した。
【００８１】
以下の表３に、実施例１、比較例１及び比較例２の各組電池の構成をまとめて示す。
【００８２】
【表３】
2019040733.tif 000005
【００８３】
２．組電池の評価
【００８４】
（１）初期活性化処理後の容量検査
【００８５】
初期活性化処理済みの実施例１、比較例１、２の各組電池２、２２、３２について、２５℃の環境下にて、０．１Ｃの充電電流で１００％充電を行い、その後、２０分間放置した。その後、同一環境下にて０．２Ｃの放電電流で組電池の電圧が１．０Ｖになるまで放電した。このときの放電容量を求めた。
【００８６】
その結果、容量値は、比較例２の組電池３２の容量値が最も高く、次に、実施例１の組電池２の容量値が高く、比較例１の組電池２２の容量値は最も低かった。
【００８７】
（２）サイクル寿命試験
【００８８】
初期活性化処理済みの実施例１、比較例１、２の各組電池２、２２、３２について、４０℃の環境下にて、１．０Ｉｔで１時間充電を行い、その後、２０分間放置した。その後、同一の環境下にて１．０Ｉｔで組電池の電圧が１．０Ｖになるまで放電した後、１０分間放置した。
【００８９】
上記した充放電のサイクルを１サイクルとして充放電を繰り返し、サイクル毎に放電容量を測定した。ここで、１サイクル目の充放電での放電容量を初期容量とし、以下の（I）式からサイクル毎の容量維持率を算出した。
容量維持率（％）＝（各サイクルでの放電容量／初期容量）×１００・・・（I）
【００９０】
そして、各電池につき容量維持率とサイクル数との関係を求め、その結果を図４のグラフに示した。
【００９１】
（３）考察
【００９２】
（i）比較例２の組電池について
【００９３】
比較例２の組電池３２は、放電特性に優れている第２のアルカリ電解液を用いた第２の単電池８のみで構成されていることから、容量値が、比較例１の組電池２２及び実施例１の組電池２に比べ高い値を示している。
【００９４】
しかしながら、４０℃の環境下でのサイクル寿命試験では、熱の影響を受け易く、充電効率の低下による放電容量の低下がみられた。更に、サイクル経過にともない単電池間の放電容量のアンバランスに起因する容量低下も発生するため、実施例１、比較例１及び比較例２の３つの組電池中最もサイクル寿命が短くなったものと考えられる。
【００９５】
（ii）比較例１の組電池について
【００９６】
比較例１の組電池２２は、熱の影響を受け難い第１のアルカリ電解液を用いた第１の単電池６のみで構成されているので、熱が蓄積されることにより高温にさらされても、充電効率が低下しづらく、比較例２の組電池３２に比べて長寿命となっているものと考えられる。
【００９７】
しかしながら、第１のアルカリ電解液は、熱の影響は受け難いものの、放電特性は第２のアルカリ電解液よりも劣っていることから、もともとの放電容量の値が低い。
【００９８】
（iii）実施例１の組電池について
【００９９】
実施例１の組電池２は、熱が蓄積し易い中央部分に熱の影響を受け難い第１のアルカリ電解液を用いた第１の単電池６が配置されているので、熱の影響による充電効率の低下が起こり難い。このため、放電容量のアンバランスが起こり難く、それにともない長寿命化が図られている。そして、熱の蓄積が起こり難い両側部分には放電特性に優れている第２のアルカリ電解液を用いた第２の単電池８が配置されているので、組電池全体として電気的に大容量を維持することができている。よって、実施例１の組電池２は、電気的な大容量を維持しつつ、優れたサイクル寿命特性を兼ね備えた優れた組電池であるといえる。
【０１００】
＜本発明の態様＞
【０１０１】
本発明の第１の態様は、複数の単電池が組み合わされて形成された組電池において、前記単電池のそれぞれは、扁平な箱形状をなしており、前記箱形状における各面のうち最も面積の大きい面同士が合致して接触するように組み合わされ直線状に連結されており、前記直線状における長手方向の中央部分に位置する複数の前記単電池を第１の単電池群とし、前記直線状における長手方向において前記中央部分を挟む両側の部分に位置する複数の前記単電池を第２の単電池群とした場合に、前記第１の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＮａＯＨを溶質の主成分とする第１のアルカリ電解液であり、前記第２の単電池群に含まれる前記単電池に用いられている電解液がＫＯＨを溶質の主成分とする第２のアルカリ電解液である、組電池である。
【０１０２】
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記第１のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和及び前記第２のアルカリ電解液におけるアルカリ成分の濃度の総和は、何れも５．３０ｍｏｌ／ｌ以上、８．５０ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第１のアルカリ電解液におけるＮａＯＨの濃度は４．７５ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下であり、前記第２のアルカリ電解液におけるＫＯＨの濃度は５．２０ｍｏｌ／ｌ以上、８．００ｍｏｌ／ｌ以下である、組電池である。
【０１０３】
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は本発明の第２の態様において、前記第１の単電池群を構成する前記単電池の数が、前記組電池に含まれる前記単電池の総数の３３％以上、５０％以下である、組電池である。
【０１０４】
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１の態様〜本発明の第３の態様のいずれかにおいて、前記単電池の総数は、１０個以上である、組電池である。
【符号の説明】
【０１０５】
２                  組電池（実施例１）
４                  単電池
６                  第１の単電池
８                  第２の単電池
１０                第１の単電池群
１２                第２の単電池群
２２                組電池（比較例１）
３２                組電池（比較例２）
【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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