(57)【要約】      （修正有）【課題】高い拘束圧を加えたときでも緩みや破損が生じ難い拘束機構を備える電池パックと、その製造方法および解体方法を提供する。【解決手段】配列方向Ｚに配列された複数の単電池１０と、これら単電池１０を拘束する拘束機構２０は、配列方向Ｚの第一方向Ｚ１の端部に配置される第一エンドプレート部２１と、第二方向Ｚ２の端部に配置される第二エンドプレート部２２と、環状であって、第一エンドプレート部２１の第一方向Ｚ１の表面に配置される第一支持部と、第二エンドプレート部２２の第二方向Ｚ２の表面に配置される第二支持部と、第一支持部と第二支持部との間を配列方向Ｚに沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部２４Ｌ、２４Ｒとを含む拘束フープ部２４と、を含む。拘束フープ部２４の第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間の配列方向Ｚの寸法は、複数の単電池１０に対して配列方向Ｚに沿って圧縮する方向に所定の拘束圧を加える。【選択図】図１
2019125444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列方向に配列された複数の単電池と、
前記複数の単電池を拘束する拘束機構と、
を備え、
前記拘束機構は、
前記複数の単電池の前記配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、
前記複数の単電池の前記配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、
環状であって、前記第一エンドプレート部の前記第一方向の表面に配置される第一支持部と、前記第二エンドプレート部の前記第二方向の表面に配置される第二支持部と、前記第一支持部と前記第二支持部との間を前記配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、
を含み、
前記拘束フープ部の前記一対の側壁部の前記配列方向の寸法は、前記複数の単電池に対して前記配列方向に沿って圧縮する方向に所定の拘束圧を加えるように設定されている、電池パック。
【請求項２】
前記拘束機構は、前記拘束フープ部を２つ以上含む、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記単電池は、正極と負極とを含む発電要素を備え、
前記拘束機構は、前記拘束フープ部を１つのみ含み、
前記拘束フープ部は、前記環を為す面に直交するフープ幅方向の寸法が、前記発電要素の前記フープ幅方向の寸法の１／２以上である、請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記拘束フープ部は、継ぎ目の無い環状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項５】
前記拘束機構は、前記第一エンドプレート部と、前記第二エンドプレート部と、前記拘束フープ部とが、単一の素材によって一体成形されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記第一エンドプレート部および前記第二エンドプレート部と、前記複数の単電池と、の間には、滑りプレートがそれぞれ介在されており、
前記滑りプレートは、前記第一エンドプレート部または前記第二エンドプレート部に当接する表面に、摩擦係数が０．５以下の滑り面を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項７】
前記単電池は、正極と負極とを含む発電要素を備え、
前記負極は、リチウムと合金を形成する金属材料を負極活物質として含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項８】
前記単電池は、正極と負極と固体電解質とを含む全固体電池である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項９】
複数の単電池を配列方向に配列して第一電池スタックを用意する工程、
第一エンドプレート部と第二エンドプレート部とを前記配列方向に沿って離間して配置し、前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部とを前記配列方向に平行な面で囲むように環状の拘束フープ部を配置する工程、
前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との離間距離が、前記第一電池スタックの前記配列方向の寸法と同じかそれ以上となるように、前記第一エンドプレート部を前記配列方向の前記第二エンドプレート部とは反対側の第三方向に変位させるとともに、前記拘束フープ部を延伸させる工程、
変位させた前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との間に、前記第一電池スタックを配列方向が前記第三方向となるように挿入する工程、および、
前記第一エンドプレート部の変位を解除し、前記第一エンドプレート部、前記第二エンドプレート部および前記拘束フープ部によって、前記複数の単電池に対して前記配列方向に沿って圧縮する方向に荷重を加えながら、前記複数の単電池を拘束する工程、
を含む、電池パックの製造方法。
【請求項１０】
複数の単電池を配列方向に配列するとともに、前記複数の単電池の前記配列方向の第一方向の端部に第一滑りプレートを配置し、第二方向の端部に第二滑りプレートを配置して第二電池スタックを用意する工程、
前記第二電池スタックを、前記配列方向の寸法が第一寸法となるように前記配列方向に圧縮する工程、
第一エンドプレート部と、第二エンドプレート部と、環状の拘束フープ部とを備え、前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部とが前記配列方向に沿って前記第一寸法で離間して対向配置されているとともに、前記配列方向に平行な面において前記拘束フープ部が前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部とをその外周に沿って囲むように配置されている拘束機構を用意する工程、
前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との離間距離が、前記第一寸法よりも広がることを抑制する拡大抑制治具を設置する工程、
前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との間に、圧縮された前記第二電池スタックを挿入する工程、および、
前記拡大抑制治具を前記配列方向の前記離間距離が拡大する方向に変位させ、前記拘束機構によって、前記複数の単電池に対して前記配列方向に沿って圧縮する方向に荷重を加えながら、前記複数の単電池を拘束する工程、
を含む、電池パックの製造方法。
【請求項１１】
複数の単電池を配列方向に配列した第一電池スタックと、
前記複数の単電池を拘束する拘束機構と、
を備える電池パックの解体方法であって、
前記拘束機構は、
前記第一電池スタックの前記配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、
前記第一電池スタックの前記配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、
環状であって、前記第一エンドプレート部の前記第一方向の表面に配置される第一支持部と、前記第二エンドプレート部の前記第二方向の表面に配置される第二支持部と、前記第一支持部と前記第二支持部との間を前記配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、
を備えており、
前記第一エンドプレート部を前記第二エンドプレート部に対して相対的に前記第一方向に変位させて、前記拘束フープ部を前記配列方向に沿って伸延させる工程と、
前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との間から、前記第一電池スタックを取り出す工程と、および、
変位された前記第一エンドプレート部を前記第二エンドプレート部に対して相対的に前記第二方向に変位させて、前記拘束フープ部の伸延を解除する工程と、
を含む、電池パックの解体方法。
【請求項１２】
複数の単電池を配列方向に配列するとともに、前記複数の単電池の前記配列方向の第一方向の端部に第一滑りプレートを配置し、第二方向の端部に第二滑りプレートを配置してなる第二電池スタックと、
前記第二電池スタックを拘束する拘束機構と、
を備える電池パックの解体方法であって、
前記拘束機構は、
前記第二電池スタックの前記配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、
前記第二電池スタックの前記配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、
環状であって、前記第一エンドプレート部の前記第一方向の表面に配置される第一支持部と、前記第二エンドプレート部の前記第二方向の表面に配置される第二支持部と、前記第一支持部と前記第二支持部との間を前記配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、
を備えており、
前記電池パックを、前記第二電池スタックの前記配列方向の寸法が第二寸法となるように、前記配列方向に圧縮する工程、
圧縮された前記電池パックの前記配列方向に直交する方向で、圧縮された前記第二電池スタックに隣接する位置に、前記配列方向の寸法が前記第二寸法である圧力開放エリアを用意する工程、
圧縮された前記第二電池スタックの前記第一滑りプレートおよび前記第二滑りプレートを、前記配列方向に直交する方向で前記圧力開放エリアの側に押圧し、前記第二電池スタックを前記第一エンドプレート部と前記第二エンドプレート部との間から前記圧力開放エリアに移動させる工程、および、
前記圧力開放エリアの前記配列方向の寸法を前記第二寸法よりも拡大させることで、圧縮された前記第二電池スタックの圧縮を解消する工程、
を含む、電池パックの解体方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池が配列されて束ねられた電池パックとその製造方法および解体方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両駆動用電源、および電力貯蔵用電源等として不可欠な存在となっている。また、大容量や高出力が求められる用途の電池は、一般的に、複数個の単電池（電池セル）を効率的に直列または並列に接続するために、複数個の単電池を所定の配列方向にスタックして束ねた電池パックの形態に構成されている（特許文献１〜４等参照）。例えば特許文献１には、電池スタックの両端を一対のエンドプレートで挟み、このエンドプレートに拘束バンドを渡し架け、エンドプレートに拘束バンドを締結具で固定した電池パックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１２０８０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０２０７４０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８７９１３号公報
【特許文献４】特開２００２−３４３３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池パックでは、電池使用時の振動や衝撃等による単電池の位置ズレの防止や、電池特性および電池寿命等を確保するために、単電池の電極面に対して垂直かつ圧縮する方向に、荷重を印加して拘束することがある。また、二次電池は、充放電に伴い体積膨張と収縮とを繰り返すことが知られてもいる。このため、電池スタックからエンドプレートに対しては、引張方向に応力が発生することがある。そしてエンドプレートと拘束バンドとを締結具で拘束する構成では、このような荷重が締結具等に集中しやすく、締結部材が塑性変形したり破損したりする虞があった。締結部材が塑性変形したり破損したりすると、単電池の拘束が緩み、単電池に必要な拘束圧を維持することが不可能となる。
【０００５】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、例えば従来よりも高い拘束圧を加えたときでも緩みや破損が生じ難い拘束機構を備える電池パックと、この電池パックの製造方法および解体方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示される電池パックは、配列方向に配列された複数の単電池（以下、「電池スタック」という場合がある。）と、複数の単電池を拘束する拘束機構とを備える。拘束機構は、複数の単電池の配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、複数の単電池の配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、環状であって、第一エンドプレート部の第一方向の表面に配置される第一支持部と、第二エンドプレート部の第二方向の表面に配置される第二支持部と、第一支持部と第二支持部との間を配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、を含む。そして拘束フープ部の第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との間の配列方向の寸法は、複数の単電池に対して配列方向に沿って圧縮する方向に所定の拘束圧を加えるように設定されている。
【０００７】
上記構成によると、拘束機構は、環状の拘束フープ部によって配列方向に電池スタックを拘束している。拘束フープ部は環状であって長手方向に閉じた形状である。また、一対のエンドプレート部は、拘束フープ部の環の内部に配置されている。そのため、拘束圧に対する電池スタックの反力によって、エンドプレート部が拘束フープ部から外れるという事態は起こらない。その結果、拘束フープ部と一対のエンドプレート部とは、従来のように締結具によって局所的に固定する必要がない。また、例えば、拘束フープ部をエンドプレート部に掛ける必要がないため、エンドプレート部は拘束フープ部と接する端部の角部を曲面化することができる。このことにより、拘束機構において応力が集中する箇所を排除することができ、拘束機構の緩みや破損が抑制される。例えば、電池パックを振動が発生する環境で使用する場合や、従来よりも高い拘束圧で拘束した場合等であっても、長期にわたって高い拘束圧を安定して維持することができる。延いては、電池スタックの電池性能を、長期にわたって高く安定して維持することができる。
【０００８】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、拘束機構は、拘束フープ部を２つ以上含む。また、好ましい他の態様では、単電池は、正極と負極とを含む発電要素を備え、拘束機構は、拘束フープ部を１つのみ含み、拘束フープ部は、環を為す面に直交するフープ幅方向の寸法が、発電要素のフープ幅方向の寸法の１／２以上である。このような構成によると、拘束フープ部の全体の配列方向における引張強度を高めることができる。その結果、電池スタックをさらに高い拘束圧で安定的に拘束することが可能とされる。
【０００９】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、上記拘束フープ部は、継ぎ目の無い環状である。拘束フープ部を継ぎ目を設けて環状に形成すると、この継ぎ目に引張応力が集中しやすくなる場合がある。また、継ぎ目は、他の部位と比較して引張り応力に対する強度が低くなりがちである。したがって、上記構成を採用することで、拘束フープ部の配列方向における引張り強度を高めることができる。また、このような構成によっても、電池スタックをさらに高い拘束圧で安定的に拘束することが可能となる。
【００１０】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、拘束機構は、第一エンドプレート部と、第二エンドプレート部と、拘束フープ部とが、単一の素材によって一体成形されている。拘束機構を一体成形することで、部品点数を減らし、取り扱い性の良好な拘束機構を実現することができる。また、例えば拘束フープ部の幅をエンドプレート部の寸法に一致させて幅広とすることで、拘束荷重をより広い面積に分散して保持することができ、より高い拘束圧を電池スタックに加えることが可能となる。
【００１１】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、上記第一エンドプレート部および上記第二エンドプレート部と、上記複数の単電池と、の間には、滑りプレートがそれぞれ介在されており、滑りプレートは、第一エンドプレート部または第二エンドプレート部に当接する表面に、摩擦係数が０．５以下の滑り面を含む。このような構成によると、電池スタックを一対のエンドプレート部の間に容易に配置することができ、その結果、製造時に電池スタックに加わる負荷を低減することができるために好ましい。
【００１２】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、上記単電池は、正極と負極とを含む発電要素を備え、上記負極は、リチウムと合金を形成する金属材料を負極活物質として含む。上記の通り、ここに開示される拘束機構は、従来に比べて高い拘束圧で電池スタックを拘束することができる。そのため、このような構成は、単電池として、例えば、充放電に伴い大きく体積膨張と収縮とを繰り返す金属材料系の負極活物質を用いた電池を採用した電池パックに、特に好ましく適用することができる。
【００１３】
ここに開示される電池パックの好ましい一態様では、上記単電池は、正極と負極と固体電解質とを含む全固体電池である。上記と同様に、ここに開示される拘束機構は、従来に比べて高い拘束圧で電池スタックを拘束することができる。そのため、このような構成は、単電池として、例えば、電解液を含まないことで、発電要素を構成する材料の界面抵抗によって内部抵抗が高められる全固体電池を採用した電池パックに、特に好適に適用することができる。
【００１４】
また他の側面において、ここに開示される技術は、電池パックの製造方法を提供する。この製造方法は、複数の単電池を配列方向に配列して第一電池スタックを用意する工程、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部とを配列方向に沿って離間して配置し、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部とを配列方向に平行な面で囲むように環状の拘束フープ部を配置する工程、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との離間距離が、第一電池スタックの配列方向の寸法と同じかそれ以上となるように、第一エンドプレート部を配列方向の第二エンドプレート部とは反対側の第三方向に変位させるとともに、拘束フープ部を延伸させる工程、変位させた第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との間に、第一電池スタックを配列方向が第三方向となるように挿入する工程、および、第一エンドプレート部の変位を解除し、第一エンドプレート部、第二エンドプレート部および拘束フープ部によって、複数の単電池に対して配列方向に沿って圧縮する方向に荷重を加えながら、複数の単電池を拘束する工程、を含む。かかる構成によって、環状の拘束フープ部を備える拘束機構を、電池スタックに簡便に設置することができる。
【００１５】
ここに開示される技術は、さらに他の側面から、電池パックの製造方法を提供する。この製造方法は、複数の単電池を配列方向に配列するとともに、複数の単電池の配列方向の第一方向の端部に第一滑りプレートを配置し、第二方向の端部に第二滑りプレートを配置して第二電池スタックを用意する工程、第二電池スタックを、配列方向の寸法が第一寸法となるように配列方向に圧縮する工程、第一エンドプレート部と、第二エンドプレート部と、環状の拘束フープ部とを備え、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部とが配列方向に沿って第一寸法で離間して対向配置されているとともに、配列方向に平行な面において拘束フープ部が第一エンドプレート部と第二エンドプレート部とをその外周に沿って囲むように配置されている拘束機構を用意する工程、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との離間距離が、第一寸法よりも広がることを抑制する拡大抑制治具を設置する工程、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との間に、圧縮された第二電池スタックを挿入する工程、および、拡大抑制治具を配列方向の離間距離が拡大する方向に変位させ、拘束機構によって、複数の単電池に対して配列方向に沿って圧縮する方向に荷重を加えながら、複数の単電池を拘束する工程、を含む。かかる構成によっても、環状の拘束フープ部を備える拘束機構を、電池スタックに簡便に設置することができる。
【００１６】
ここに開示される技術は、複数の単電池を配列方向に配列した第一電池スタックと、複数の単電池を拘束する拘束機構と、を備える電池パックの解体方法を提供する。なお、拘束機構は、第一電池スタックの配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、第一電池スタックの配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、環状であって、第一エンドプレート部の第一方向の表面に配置される第一支持部と、第二エンドプレート部の第二方向の表面に配置される第二支持部と、第一支持部と第二支持部との間を配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、
を備えている。この解体方法は、第一エンドプレート部を第二エンドプレート部に対して相対的に第一方向に変位させて、拘束フープ部を配列方向に沿って伸延させる工程と、第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との間から、第一電池スタックを取り出す工程と、変位された第一エンドプレート部を第二エンドプレート部に対して相対的に第二方向に変位させて、拘束フープ部の伸延を解除する工程と、を含む。このような構成によると、環状の拘束フープ部を備える電池パックを安全かつ簡便に解体することができる。
【００１７】
さらに他の側面において、ここに開示される技術は、複数の単電池を配列方向に配列するとともに、複数の単電池の配列方向の第一方向の端部に第一滑りプレートを配置し、第二方向の端部に第二滑りプレートを配置してなる第二電池スタックと、第二電池スタックを拘束する拘束機構と、を備える電池パックの解体方法を提供する。ここで拘束機構は、第二電池スタックの配列方向の第一方向の端部に配置される第一エンドプレート部と、第二電池スタックの配列方向の第二方向の端部に配置される第二エンドプレート部と、環状であって、第一エンドプレート部の第一方向の表面に配置される第一支持部と、第二エンドプレート部の第二方向の表面に配置される第二支持部と、第一支持部と第二支持部との間を配列方向に沿って連続的に繋ぐ一対の側壁部とを含む拘束フープ部と、を備えている。そしてこの解体方法は、電池パックを、第二電池スタックの配列方向の寸法が第二寸法となるように、配列方向に圧縮する工程、圧縮された電池パックの配列方向に直交する方向で、圧縮された第二電池スタックに隣接する位置に、配列方向の寸法が第二寸法である圧力開放エリアを用意する工程、圧縮された第二電池スタックの第一滑りプレートおよび第二滑りプレートを、配列方向に直交する方向で圧力開放エリアの側に押圧し、第二電池スタックを第一エンドプレート部と第二エンドプレート部との間から圧力開放エリアに移動させる工程、および、圧力開放エリアの配列方向の寸法を第二寸法よりも拡大させることで、圧縮された第二電池スタックの圧縮を解消する工程、を含む。このような構成によると、環状の拘束フープ部を備える電池パックを、拘束フープ部を伸延させることなく、安全かつ簡便に解体することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る電池パックを模式的に示す正面図である。
【図２】図１の電池パックを模式的に示す側面図である。
【図３】一実施形態に係る単電池を模式的に示す（ａ）平面図と、（ｂ）正面図と、（ｃ）側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、拘束フープ部の構成を模式的に例示した側面図と正面図であり、（ｅ）は、エンドプレート部の構成を模式的に例示した斜視図である。
【図５】一実施形態に係る電池パックの製造方法を説明する工程図である。
【図６】電池パックの組付け装置の構成を模式的に説明する（ａ）正面図と（ｂ）側面図である。
【図７】一実施形態に係る電池パックの解体方法を説明する工程図である。
【図８】他の実施形態に係る電池パックを模式的に示す正面図である。
【図９】図８の電池パックを模式的に示す側面図である。
【図１０】拘束フープ部の構成を模式的に例示した（ａ）側面図と（ｂ）正面図である。
【図１１】他の実施形態に係る電池パックの製造方法を説明する工程図である。
【図１２】他の実施形態に係る電池パックの解体方法を説明する工程図である。
【図１３】従来の電池パックを模式的に示す（ａ）正面図と（ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない単電池の構成等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、明細書において「Ａ〜Ｂ」のように表す数値範囲は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
【００２０】
また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。図面中の符号Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ、上方、下方、前方、後方、左方、右方を意味する。図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ、単電池の幅方向、長手方向、配列方向を意味し、Ｚ１は配列方向Ｚにおける第一方向を、Ｚ２は配列方向Ｚにおける第一方向Ｚ１とは反対の第二方向を意味する。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池パックの設置、使用態様、製造方法および解体方法等を何ら限定するものではない。
【００２１】
［第一実施形態］
［電池パック］
図１は、一実施形態に係る電池パック１を模式的に示す正面図であり、図２はその側面図である。電池パック１は、複数の単電池１０と、拘束機構２０と、を備えている。複数の単電池１０は、所定の配列方向Ｚに配列されている。拘束機構２０は、これらの単電池１０を一組の電池として扱えるように拘束するための部材である。以下、各要素について説明する。
【００２２】
［単電池］
図３は、単電池１０を模式的に示す三面図である。単電池１０は、典型的には繰り返し充放電が可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等である。なお、二次電池については、安全性を高めるために、電解質として可燃性の電解液を用いることなく、セラミックスやイオン伝導性ポリマー等からなる固体電解質を用いた全固体電池の実用化が進められている。以下、単電池１０が全固体リチウムイオン二次電池である場合を例に説明するが、単電池１０の構成はこれに限定されない。単電池１０は、典型的には、図示しない正極と、負極と、固体電解質とからなる発電要素１４と、電池ケース１２とを備えている。一つの単電池１０は、発電要素１４を一つのみ備えていてもよいし、二つ以上備えていてもよい。この点において、本明細書でいう「単電池」とは、JIS D 0114:2000に規定される「単位電池」であり、本明細書でいう「発電要素」は、同規定の「単電池」であり得る。この発電要素１４は、電池ケース１２に収容されている。
【００２３】
全固体電池は、正極活物質層と負極活物質層との間に固体電解質を層状に配置することで、発電要素１４が構成される。これら固体電解質層および正・負の活物質層は、例えば、ＣＶＤ法等によって緻密なバルク体として形成されていてもよいし、粉体状（粒子状）の電極構成材料をバインダで結着することで構成されていてもよい。全固体電池には電解液が存在しないことから、固体電解質層と正・負の活物質層との間の界面抵抗が電解液を備える液系二次電池よりも高い。これに加え、粉体材料を用いて製造される全固体電池については、固体電解質層および正・負の活物質層を構成する粒子間にも界面抵抗が発生する。そのため、全固体電池からなる電池パックに対しては、界面抵抗を低減することを目的として、液系二次電池の電池パックと比べて５〜１０倍程度の高い拘束圧を印加したいという要求がある。後述するが、ここに開示される電池パック１は、従来よりも高い拘束圧を内在させて単電池１０を拘束することができる。したがって、発電要素１４としては、より高い拘束圧を加えることが求められる粉体状の電極構成材料を用いて形成されたものを好適に採用することができる。
【００２４】
固体電解質層は、固体電解質材料を主体として含む。固体電解質材料としては、例えば、リチウムイオン伝導性を有するが、電子伝導性は示さない各種の化合物を好適に用いることができる。このような固体電解質材料としては、具体的には、例えば、Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｂ2Ｓ3、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−Ｓｉ2Ｓ、Ｌｉ3ＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ2、ＬｉＰＯ4−Ｌｉ2Ｓ−ＳｉＳ、ＬｉＩ−Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｏ5、ＬｉＩ−Ｌｉ3ＰＯ4−Ｐ2Ｓ5、ＬｉＩ−Ｌｉ3ＰＳ4−ＬｉＢｒ、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5、Ｌｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5−ＬｉＩ−ＬｉＢｒおよびＬｉ2Ｓ−Ｐ2Ｓ5−ＧｅＳ2等の非晶質硫化物、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5、Ｌｉ2Ｏ−ＳｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3、およびＬｉ2Ｏ−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ等の非晶質酸化物、Ｌｉ10ＧｅＰ2Ｓ12等の結晶質硫化物、Ｌｉ1.3Ａｌ0.3Ｔｉ0.7（ＰＯ4）3、Ｌｉ1+x+yＡ１xＴｉ2-xＳｉyＰ3-yＯ12（Ａ１は、ＡｌまたはＧａ、０≦ｘ≦０．４、０＜ｙ≦０．６）、［（Ａ２1/2Ｌｉ1/2）1-zＣz］ＴｉＯ3（Ａ２は、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、またはＳｍ、ＣはＳｒまたはＢａ、０≦ｚ≦０．５）、Ｌｉ5Ｌａ3Ｔａ2Ｏ12、Ｌｉ7Ｌａ3Ｚｒ2Ｏ12、Ｌｉ6ＢａＬａ2Ｔａ2Ｏ12、およびＬｉ3.6Ｓｉ0.6Ｐ0.4Ｏ4等の結晶質酸化物、Ｌｉ3ＰＯ(4-3/2w)Ｎw（ｗ＜１）等の結晶質酸窒化物、Ｌｉ3Ｎ等の結晶質窒化物、ならびに、ＬｉＩ、ＬｉＩ−Ａｌ2Ｏ3、およびＬｉ3Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ等の結晶質ヨウ化物等が例示される。なかでも優れたリチウムイオン伝導性を有する点で、非晶質硫化物を好ましく用いることができる。
【００２５】
なお、固体電解質としては、リチウム塩を含むポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、またはポリアクリロニトリル等の半固体のポリマー電解質も使用することができる。
また、本明細書において、「主体とする」とは、当該成分が５０質量％以上含まれることを意味し、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、例えば８０質量％以上含まれる態様であり得る。
【００２６】
正極活物質層は、正極活物質を主体として含む。負極活物質層は、負極活物質を主体として含む。正極活物質および負極活物質としては、全固体電池の電極活物質として利用可能な各種の材料を用いることができる。例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出することができる各種の化合物を好適に用いることができる。これら正極活物質と負極活物質とに明確な制限はなく、例えば、二種類の活物質材料の充放電電位を比較して、充放電電位が相対的に貴な電位を示すものを正極に、卑な電位を示すものを負極に用いることができる。
【００２７】
このような活物質材料としては、例えば、コバルト酸リチウム（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（例えば、ＬｉＮｉＯ２）、Ｌｉ1+xＣｏ1/3Ｎｉ1/3Ｍｎ1/3Ｏ２（ｘは０≦ｘ＜１を満たす）等の層状岩塩型リチウム遷移金属酸化物、マンガン酸リチウム（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４）、Ｌｉ1+xＭｎ2-x-yＭ１yＯ４（Ｍ１は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＺｎから選ばれる１種以上の金属元素であり、ｘ，ｙは独立して０≦ｘ，ｙ≦１を満たす）で表される組成の異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル等のスピネル型リチウム遷移金属酸化物、チタン酸リチウム（例えば、ＬｉxＴｉＯy、ｘ，ｙは独立して０≦ｘ，ｙ≦１を満たす）、リン酸金属リチウム（例えば、ＬｉＭ２ＰＯ４、Ｍ２はＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、またはＮｉ）、酸化バナジウム（例えば、Ｖ2Ｏ5）および酸化モリブデン（例えば、ＭｏＯ３）等の酸化物、硫化チタン（例えば、ＴｉＳ2）、グラファイトおよびハードカーボン等の炭素材料、リチウムコバルト窒化物（例えば、ＬｉＣｏＮ）、リチウムシリコン酸化物（例えば、ＬｉxＳｉyＯz、ｘ，ｙ，ｚは独立して０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１を満たす）、リチウム金属（Ｌｉ）、シリコン（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）ならびにこれらの酸化物（例えば、ＳｉＯ、ＳｎＯ２）、リチウム合金（例えば、ＬｉＭ３、Ｍ３は、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｂ、ＰｂまたはＰ）、リチウム貯蔵性金属間化合物（例えば、ＭｇxＭ４やＭ５ｙＳｂ、Ｍ４はＳｎ、Ｇｅ、またはＳｂ、Ｍ５はＩｎ、Ｃｕ、またはＭｎ）、ならびに、これらの誘導体や複合体が挙げられる。
【００２８】
なお、電極活物質は、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴って体積膨張・収縮を生じ得る。ここで、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化率の大きな材料からなる活物質層は、割れや剥離が生じやすく、界面抵抗が高まりやすい。その一方で、ここに開示される電池パック１は、上述の通り従来よりも高い拘束圧を内在させて構成することができるため、活物質層の割れや剥離等による界面抵抗の上昇を好適に抑制し得る。かかる観点から、ここに開示される技術によると、電極活物質として、体積膨張率の大きな材料であっても好ましく採用することができる。このような電極活物質としては、例えば、炭素材料や、リチウムと合金を形成する金属材料が挙げられる。なかでも、理論容量の高いシリコンおよびシリコン合金、リチウムおよびリチウム合金、スズおよびスズ合金等の金属材料を負極活物質として好ましく用いることができる。
【００２９】
また、正・負の活物質層は、層内でのリチウムイオン伝導性を高めるために、活物質材料の一部を上記の固体電解質材料に置き換えてもよい。この場合、活物質層に含有させる固体電解質材料の割合は、活物質材料と固体電解質材料の合計を１００質量％としたとき、例えば、６０質量％以下とすることができ、５０質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましい。また、置き換えするときの固体電解質材料の割合は、１０質量％以上が適切であり、２０質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましい。このような活物質材料と固体電解質材料との置き換えをする場合、正・負の物質層は、活物質材料と固体電解質材料とを主体として構成することができる。
【００３０】
なお、より電位の高い正極活物質層に硫化物からなる固体電解質を含有させる場合、正極活物質と固体電解質との界面に高抵抗の反応層が形成されて、界面抵抗が高く虞がある。したがって、このような事象を抑制するために、正極活物質粒子はリチウムイオン伝導性を有する結晶性酸化物で被覆しておくことができる。正極活物質を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物としては、例えば、一般式ＬｉｘＡ３Ｏｙで表される酸化物を挙げることができる。ここで式中のＡ３は、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＴａまたはＷであり、ｘおよびｙは正の数である。リチウムイオン伝導性酸化物としては、具体的には、Ｌｉ3ＢＯ3、ＬｉＢＯ2、Ｌｉ2ＣＯ3、ＬｉＡｌＯ2、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ2ＳｉＯ3、Ｌｉ3ＰＯ4、Ｌｉ2ＳＯ4、Ｌｉ2ＴｉＯ3、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、Ｌｉ2Ｔｉ2Ｏ5、Ｌｉ2ＺｒＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2ＭｏＯ4、Ｌｉ2ＷＯ4等を例示することができる。また、リチウムイオン伝導性酸化物は、例えばＬｉ4ＳｉＯ4−Ｌｉ3ＢＯ3、Ｌｉ4ＳｉＯ4−Ｌｉ3ＰＯ4等のように、上記リチウムイオン伝導性酸化物の任意の組み合わせからなる複合酸化物であってもよい。
【００３１】
正極活物質粒子の表面をイオン伝導性酸化物で被覆する場合、イオン伝導性酸化物は、正極活物質の少なくとも一部を被覆していればよく、正極活物質粒子の表面の全体を被覆していてもよい。正極活物質粒子を被覆するイオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、０．１ｎｍ以上が好ましく、１ｎｍ以上がより好ましい。また、イオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、１００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましい。なお、イオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の電子顕微鏡を用いて測定することができる。
【００３２】
正・負の活物質層は、必要に応じて電子伝導性を高めるための導電材を含んでもよい。導電材は特に制限されるものではなく、例えば、黒鉛や、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）等のカーボンブラック、気相成長カーボン繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、その他の炭素材料を好適に用いることができる。このような導電材は、電極活物質層の総量を１００質量％としたとき、例えば、１質量％以上であり、１〜１２質量％の範囲内であってもよく、２〜１０質量％の範囲内であってもよい。
【００３３】
なお、発電要素１４を粉体状の電極構成材料を用いて形成する場合、その平均粒子径（Ｄ５０）は特に限定されず、例えば以下の大きさのものを用いることが好適例として挙げられる。すなわち、固体電解質層を粉体材料で構成する場合、平均粒子径は、例えば、約０．１μｍ以上であり、０．４μｍ以上が好ましい。また、固体電解質材料の平均粒子径は、例えば５０μｍ以下とすることができ、５μｍ以下が好ましい。電極活物質層を粉体材料で構成する場合、平均粒子径は、例えば０．１μｍ以上であり、０．５μｍ以上であってよい。一方、平均粒子径は、例えば５０μｍ以下であり、５μｍ以下であってもよい。粉体材料を造粒粉体の形態に加工して用いる場合は、一次粒子としての平均粒子径が上記範囲にあるとよい。
なお、本明細書における平均粒子径は、レーザー回折・光散乱式の粒度分布計を用いて測定される体積基準の粒度分布において、累積５０％に相当する粒子径である。なお、平均粒子径が１μｍ以下となるより微細な粉体については、動的光散乱（Dynamic light scattering：ＤＬＳ）法による測定値を採用してもよい。
【００３４】
また、粉体状の電極構成材料を結着するバインダとしては特に制限されず、例えば、結着性を有する各種の有機化合物を用いることができる。このようなバインダとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリエチレン、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、ポリスチレン、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンラテックス、多硫化ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素ゴム等が挙げられる。バインダは、上記のいずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
上記発電要素１４は、集電体を備えることで外部負荷に電力を取り出すことができる。集電体の形状は特に制限されず、例えば、箔状、板状、メッシュ状等とすることが好適である。そして例えば、集電体の表面（片面または両面）に活物質層を備えるとよい。このような集電体としては、電子伝導性に優れ、使用する活物質の充放電電位において変質し難い各種の材料を用いることができる。例えば、集電体材料としては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、およびこれらの合金（例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼）、ならびにカーボン等を挙げることができる。集電体の厚みは電極体の寸法等にもよるため特に制限されず、例えば、５μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下程度がより好ましい。
【００３６】
単電池１０が発電要素１４を一つのみ含む場合、例えば集電体の片面に活物質層を備えるとよい。この場合、例えば、正極集電体の片面に正極活物質層を備えた正極と、負極集電体の片面に負極活物質層を備えた負極とを、活物質層が対向する向きで固体電解質層を介して重ね合わせることで発電要素１４を構築することができる。また、単電池１０が発電要素１４を二つ以上含む場合、例えば集電体の両面に活物質層を備えるとよい。この場合、例えば、正極集電体の両面に正極活物質層を備えた正極と、負極集電体の両面に負極活物質層を備えた負極と、を複数枚ずつ用意し、正・負の活物質層の間を固体電解質層で絶縁して交互に重ね合わせることで、複数の発電要素１４を構築することができる。
【００３７】
全固体電池には電解液が存在しないことから、固体電解質層と正・負の活物質層との間の界面抵抗が高くなる。これに加え、例えば、粉体状の材料を用いて製造された全固体電池では、固体電解質層および正・負の活物質層内においても粒子間の界面、空隙等によって界面抵抗が高められる。このような界面抵抗を低減するためには、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層を積層した発電要素１４を、その積層方向に沿って圧縮する方向に押圧し、各層間および各層内の空隙を低減するなどして充填密度を高めることが効果的である。
【００３８】
そこで本実施形態では、電池ケース１２を軟質の金属ラミネートフィルムによって構成している。電池ケース１２は、発電要素１４を収容する外装材である。金属ラミネートフィルムは、例えば、アルミニウムや銅等の軽量で比較的柔らかな金属箔と、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁性の熱可塑性樹脂シートとが貼り合わされて構成されており、変形の自由度が高い。そのため、金属ラミネートフィルムからなる電池ケース１２は、金属缶からなる電池ケースを採用した場合に比べて、拘束機構２０による拘束圧を発電要素１４に効果的に負荷することができる。また電池ケース１２を金属ラミネートフィルムにより構成することで、単電池１０の薄型化や軽量化を図ることができる。電池ケース１２は、例えば、金属ラミネートフィルム（典型的には、アルミ／ＰＰラミネートシート）からなるバッグに発電要素１４を収容したのち、バッグを熱溶着して密閉することで、発電要素１４を外部環境から遮蔽することができる。このとき、電池ケース１２の外部には、外部接続端子１６としての正極端子１６ａと負極端子１６ｂとが引き出されている。正極端子１６ａは、発電要素１４の正極集電体に電気的に接続されており、負極端子１６ｂは発電要素１４の負極集電体に電気的に接続されている。ただし、電池ケース１２は、金属ラミネートフィルム製のものに限定されず、例えば、アルミニウム、スチール、高強度プラスチック等からなる外形が角型や円筒型等の容器であってもよい。
【００３９】
単電池１０は、図３に示すように、平面視で長手方向Ｙに長い長方形の板状の発電要素１４を含む。発電要素１４は、平面視で長方形の正極活物質層、固体電解質層、および負極活物質層が、厚み方向に積層されている。発電要素１４を収容する電池ケース１２もまた、平面視で長手方向Ｙに長い長方形である。電池ケース１２の発電要素１４が存在しない部位は、金属ラミネートフィルムが溶着されて、正面視および側面視における厚み（配列方向Ｚの寸法）が薄い。また、電池ケース１２の長手方向Ｙの前方Ｆの端部には、外部接続端子１６が突出するように配設されている。外部接続端子１６の正極端子１６ａと負極端子１６ｂとは、幅方向Ｘに離間して配置されている。このような単電池１０は、発電要素１４の厚み方向が配列方向Ｚとなるように複数のものが配列して積層されている。これにより、配列された複数の単電池からなる電池スタックが構成される。
【００４０】
［拘束機構］
拘束機構２０は、一対のエンドプレート部２１、２２と、拘束フープ部２４と、を備えている。エンドプレート部２１、２２は、単電池１０の発電要素１４に対して拘束圧を均等に加えるための板状の部材である。拘束フープ部２４は、エンドプレート部２１、２２間に加えられた拘束圧を、エンドプレート部２１、２２間に内在させて維持するための部材である。
【００４１】
一対のエンドプレート部２１、２２は、配列された複数個の単電池１０を配列方向Ｚに挟むように、その両端に配置されている。第一エンドプレート部２１は、配列された単電池１０の配列方向Ｚの第一方向Ｚ１（上方Ｕ）の端部に配置されている。第二エンドプレート部２２は、配列された単電池１０の配列方向Ｚの第二方向Ｚ２（下方Ｄ）の端部に配置されている。エンドプレート部２１、２２は、互いが平行となるように、配列方向Ｚに対して直交するように配置されている。エンドプレート部２１、２２は、幅方向Ｘの寸法が単電池１０の電池ケース１２の寸法よりも一回り大きい。エンドプレート部２１、２２は、長手方向Ｙの寸法が単電池１０の発電要素１４の寸法よりも一回り大きい。エンドプレート部２１、２２は、単電池１０の発電要素１４よりも一回り大きく構成されている。また、第一エンドプレート部２１は、正面視で、上方Ｕの幅方向Ｘの左右の角部が丸く曲面化されている。第二エンドプレート部２２は、正面視で下方Ｄの幅方向Ｘの左右の角部が丸く曲面化されている。
【００４２】
拘束フープ部２４は、環状のベルト形状を有している。拘束フープ部２４は、上方Ｕに第一エンドプレート部２１の上方Ｕの表面に沿って配置される上面部２４Ｕを備えている。拘束フープ部２４は、下方Ｄに第二エンドプレート部２２の下方Ｄの表面に沿って配置される下面部２４Ｄを備えている。拘束フープ部２４は、第一エンドプレート部２１の左端から第二エンドプレート部２２の左端に至るように、上面部２４Ｕと下面部２４Ｄとを配列方向Ｚに沿って連続的に繋ぐ平坦な左側面部２４Ｌを左方Ｌに備えている。拘束フープ部２４は、第一エンドプレート部２１の右端から第二エンドプレート部２２の右端に至るように、上面部２４Ｕと下面部２４Ｄとを配列方向Ｚに沿って連続的に繋ぐ平坦な右側面部２４Ｒを右方Ｒに備えている。このことにより、拘束フープ部２４は、配列方向Ｚと幅方向Ｘとに平行な断面において、第一エンドプレート部２１と配列された複数個の単電池１０と第二エンドプレート部２２とからなるスタックを、その外周に沿って環状に取り囲んでいる。本実施形態において、拘束機構２０は、エンドプレート部２１、２２の長手方向Ｙの前方Ｆと後方Ｒｒとに一つずつ、計二つの拘束フープ部２４を備えている。なお、上面部２４Ｕおよび下面部２４Ｄは、ここに開示される電池パック１における第一支持部と第二支持部の一例である。
【００４３】
エンドプレート部２１、２２には、図４（ｅ）に示すように、厚み方向の中央付近に、幅方向Ｘに貫通する治具穴２１ａ、２２ａがそれぞれ設けられている。この治具穴２１ａ、２２ａは、後述する電池パック１の製造および解体に際して使用する取付用治具５５ｕ、５５ｄ（図６参照）を、エンドプレート部２１、２２に貫通挿入するための穴である。治具穴２１ａ、２２ａは、長手方向Ｙの前方Ｆと後方Ｒｒと中央とに一つずつ、計三つが設けられている。治具穴２１ａ、２２ａは、二つの拘束フープ部２４の両端とその中間とに配置されるように、長手方向Ｙに沿って等間隔で設けられている。ただし、治具穴２１ａ、２２ａの数、配置等はこれに制限されない。
【００４４】
拘束フープ部２４は、環状に閉じられていることにより、エンドプレート部２１、２２の離間距離を規制する。そして拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法は、配列された状態で拘束されている複数個の単電池１０の配列方向Ｚの寸法に等しい。このことにより、拘束フープ部２４は、単電池１０に付与する拘束圧が所定の大きさとなるように、左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法が決定される。例えば、拘束フープ部２４は、左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法を、無負荷状態の電池スタックの配列方向Ｚの寸法よりも小さくすることで、単電池１０に対する拘束圧を内在させて、電池スタックを拘束することができる。そしてまた、拘束フープ部２４は、電池スタックからの拘束圧に対する反力によって、降伏に至らないように、左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法が決定されている。換言すると、例えば、拘束フープ部２４は、配列方向Ｚに沿う引張方向に弾性領域で変形されていることにより、単電池１０に対して圧縮する方向へ作用する拘束圧を高く内在させることができる。単電池１０に付与された拘束圧は、拘束フープ部２４によって維持される。拘束フープ部２４は、例えば、単電池１０に対して０．１〜１１０ＭＰａ程度のこれまでにない高い拘束圧を維持できるように構成されている。拘束圧は、例えば、１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、８０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上であってよい。単電池１０の長側面に対して加える荷重は、例えば、２ｔ以上、５ｔ以上、８ｔ以上、１０ｔ以上と、拘束フープ部２４の引張強度に応じてこれまでにない値にまで高めることができる。なお、エンドプレート部２１、２２の角部（配列方向Ｚの単電池１０とは反対側となる外側の表面から幅方向Ｘの側面に至る角部）は曲面化されているため、拘束圧が拘束フープ部２４に局所的に作用することが抑制されている。
【００４５】
エンドプレート部２１、２２は、配列方向Ｚに沿って単電池１０に加えられる拘束圧によって変形されない各種の材料によって構成することができる。そのようなエンドプレート部２１、２２の構成材料としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄または各種の鋼材（例えば構造用鋼）、高強度合金等に代表される金属材料、強化プラスチック、エンジニアプラスチック等の樹脂材料、ファインセラミックス、炭素繊維材料等の曲げ強度の高い無機材料、ならびに、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等のこれらの複合材料等が挙げられる。また、拘束フープ部２４は、配列方向Ｚの拘束力に対する単電池１０からの反力によって、降伏点を越えるような塑性変形（延伸）を生じたり破断したりしない引張強度を有する各種の材料によって構成することができる。そのようなフープ構成材料としては、例えば、例えば、アルミまたはアルミ合金、鉄または各種の鋼材（例えば構造用鋼）、高強度合金等に代表される金属材料、強化プラスチック、エンジニアプラスチック等の樹脂材料、炭素繊維材料等の引張強度の高い無機材料、ならびに、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等のこれらの複合材料等が挙げられる。
【００４６】
なお、拘束フープ部２４は、一例として、図４（ａ）および（ｄ）に示すように、単一の材料からなる継ぎ目の無い環状構造を有している。このような拘束フープ部２４は、従来公知の各種の手法を利用して製造することができる。フープ構成材料が樹脂材料の場合、例えば、射出成形法、キャスティング法等によって、継ぎ目の無い管状の樹脂フープを得ることができる。フープ構成材料が金属材料の場合、例えば、切削加工法や、遠心鋳造法、穿孔圧延等によって継ぎ目の無い管状の金属フープを得ることができる。また、フープ構成材料が樹脂材料や金属材料の場合は、例えば、シート状のフープ構成材料を拘束フープ部の断面形状に対応する管状に曲げ加工したのち、端部を固相接合することで、管状に閉じた樹脂フープまたは金属フープを得ることができる。さらに、フープ構成材料がＣＦＲＰの場合、例えば、炭素繊維とエポキシ樹脂等の母相樹脂材料とから構成されるプリプレグシートを拘束フープ部の断面形状に対応する金型に環状に巻き付け、加熱一体化させることで、管状のＣＦＲＰフープを得ることができる。これらの管状のフープは、所望のフープ幅に切り出すことで、拘束フープ部２４とすることができる。拘束フープ部２４の幅を広くすることで、拘束フープ部２４は、より高い拘束圧を内包することができる。
【００４７】
その一方で、拘束フープ部２４は、一例として、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、継ぎ目のある環状構造を有していてもよい。拘束フープ部２４が継ぎ目を有する場合、拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌと右側面部２４Ｒとで引張強度を均等にするために、継ぎ目は左側面部２４Ｌと右側面部２４Ｒとのそれぞれに設けられていることが好ましい。このような拘束フープ部２４は、例えば、正面視でＵ字型（半環状）となる２つの部材の端部を互いに重ねて接合することで形成することができる。接合方法としては、一例として、図４（ｂ）に示すように、接着剤等の接合材を介して接合する方法と、図４（ｃ）に示すように、接合材を使用することなく、レーザ溶接法、抵抗溶接法、固相接合法等による直接的に接合する方法が挙げられる。
【００４８】
ここで、例えば２つのＵ字型部材を重ねて一つの環に接合する場合、拘束フープ部２４に作用する引張応力のベクトルが、Ｕ字型の一の部材と他の部材とで幅方向Ｘに僅かにずれる。単電池１０を拘束するための拘束圧が小さいときは、このような引張応力のベクトルのずれは問題にならないが、拘束圧がこれまでに無く大きく（典型的には、従来の約５倍以上、例えば約１０倍以上）なると、拘束フープ部２４は引張応力のベクトルのずれを矯正する方向に接合部を変形する場合がある。その結果、拘束フープ部２４に作用する引張応力が、例えば、接合部の上端や下端に局所的に集中し易く、Ｕ字型の一の部材と他の部材とが結合部の上端や下端を起点として破断する虞がある。このような観点において、拘束フープ部２４は、図４（ａ）および（ｄ）に示したように、継ぎ目の無い環状であることがより好ましい。
【００４９】
拘束フープ部２４の長手方向Ｙに対応するフープ幅方向の寸法は、特に制限されない。例えば、一または複数の拘束フープ部２４のフープ幅方向の寸法の合計は、発電要素１４の長手方向Ｙ（すなわちフープ幅方向）の寸法の１／４以上であるとよい。例えば、拘束機構２０に拘束フープ部２４が２つ備えられている場合、それぞれの拘束フープ部２４のフープ幅方向の寸法は、発電要素のフープ幅方向の寸法の１／８以上であるとよい。これにより、拘束機構２０によって複数の単電池１０を安定的に拘束することができる。拘束フープ部２４のフープ幅方向の寸法の合計は、発電要素の長手方向Ｙの寸法の１／３以上であってよく、１／２以上が好ましく、２／３以上がより好ましく、３／４以上であってよく、５／６以上としてもよい。拘束フープ部２４のフープ幅方向の寸法の合計は、組付け精度とコスト低減との兼ね合いから、例えば、発電要素１４の長手方向Ｙの寸法の１．１以下とすることができ、１以下であってよく、０．９以下としてもよい。なお、拘束フープ部２４のフープ幅の寸法が、発電要素１４の長手方向Ｙの寸法の１／２以上の幅広である場合、拘束機構２０は、このような幅広の拘束フープ部２４を一つのみ備えていてもよい。このような構成によっても、拘束機構２０によって複数の単電池１０を安定的に拘束することができる。
【００５０】
上記構成によると、拘束機構２０は、環状の拘束フープ部２４によって一対のエンドプレート部２１、２２の外周を取り囲むことにより、複数の単電池１０を配列方向Ｚに沿って圧縮する方向に拘束している。この拘束機構２０は、締結具等の別部材を用いて拘束フープ部２４を固定していない。これにより、拘束機構２０においては、締結具が塑性変形したり破損したりすることがなく、単電池１０の拘束が緩むことを抑制し、長期にわたって単電池１０に必要な拘束圧を維持することができる。このことは、使用時に振動や衝撃等が発生する用途の電池パック１等において特に効果を発揮することができる。また、このような効果は、単電池１０が界面抵抗の低減のために圧縮応力の付与が望まれる全固体電池であったり、活物質として充放電に伴う体積膨張率の大きな材料を用いている場合等の、これまでに無い大きな拘束圧を内在することが求められる電池パック１に対して特に好適に発現される。
【００５１】
［製造方法１］
以上の構成の電池パック１は、例えば図５に示すように、以下の製造工程Ｓ１〜Ｓ５に従うことで好適に製造することができる。
（Ｓ１）電池スタックＳＡを用意する工程。
（Ｓ２）第一エンドプレート部２１、第二エンドプレート部２２および拘束フープ部２４を配置する工程。
（Ｓ３）拘束フープ部２４を延伸させる工程。
（Ｓ４）エンドプレート部２１、２２の間に電池スタックＳＡを挿入する工程。
（Ｓ５）複数の単電池１０を拘束する工程。
【００５２】
そしてこのような電池パック１の製造方法は、例えば、図６に示す電池パック組付け装置５０を使用することによって、好適に実施することができる。すなわち、この電池パック組付け装置５０は、大まかな構成として、ベース部５１と、天板部５２と、４つの油圧式ピストン５３とを備えている。油圧式ピストン５３は、中心軸が鉛直方向に沿うように、ベース部５１の四隅に立設されている。鉛直方向は、電池パック１の配列方向Ｚに一致する。油圧式ピストン５３は、天板部５２の四隅を下方Ｄから固定的に支持している。油圧式ピストン５３は、天板部５２を鉛直方向に沿って上下に移動させることにより、ベース部５１と天板部５２との間の距離を任意に変更することができるように構成されている。
【００５３】
天板部５２の下面には、第一エンドプレート部２１を天板部５２に固定するための一対のエンドプレートホルダ５４ｕが対向するように設けられている。ベース部５１の上面には、第二エンドプレート部２２をベース部５１に固定するための一対のエンドプレートホルダ５４ｄが対向するように設けられている。一対のエンドプレートホルダ５４ｕ、５４ｄには、それぞれ幅方向Ｘに沿う同一軸上に図示しない貫通孔が設けられている。そしてエンドプレートホルダ５４ｕ、５４ｄの対向する貫通孔には、ボルト・ナット型の取付用治具５５ｕ、５５ｄが貫通孔を連通するように着脱自在に備えられている。本実施形態の電池パック組付け装置５０には、エンドプレートホルダ５４ｕ、５４ｄに三つの貫通孔が長手方向Ｙに沿って等間隔で設けられている。エンドプレートホルダ５４ｕ、５４ｄに設けられた貫通孔と、エンドプレート部２１、２２に設けられた治具穴２１ａ、２２ａとは位置が対応している。
【００５４】
まず製造工程Ｓ１では、図５に示すように、複数の単電池１０を厚み方向が配列方向Ｚとなるようにして配列する。これによって、複数の単電池１０が配列された電池スタックＳＡを用意する。ここでは、圧縮応力を負荷する対象である発電要素１４が配列方向Ｚに揃うように、複数の単電池１０を幅方向Ｘと長手方向Ｙとを一致させて積層する。用意された電池スタックＳＡの配列方向Ｚの寸法はＢ１である。電池スタックＳＡは、後工程のエンドプレート部２１、２２間への挿入の前に、配列方向Ｚに押圧することで、予備的に圧縮しておいてもよい。
【００５５】
製造工程Ｓ２では、拘束機構２０のうちの第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２とを配列方向Ｚに沿って離間して配置し、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２とを配列方向Ｚに平行な面で囲むように環状の拘束フープ部２４を配置する。このとき、予め第一エンドプレート部２１を拘束フープ部２４の環の中に挿入した状態で、第一エンドプレート部２１を電池パック組付け装置５０のエンドプレートホルダ５４ｕに固定するとよい。エンドプレートホルダ５４ｕへの固定に際しては、第一エンドプレート部２１を、一対のエンドプレートホルダ５４ｕの間に治具穴２１ａの位置と貫通穴の位置とが同軸上に並ぶように配置し、治具穴２１ａと貫通穴とに取付用治具５５ｕを挿入してナットで固定するとよい。同様に、第二エンドプレート部２２については、予め第二エンドプレート部２２を拘束フープ部２４の環の中に挿入した状態で、第二エンドプレート部２２をベース部５１に固定するとよい。エンドプレートホルダ５４ｄへの固定に際しては、第二エンドプレート部２２を一対のエンドプレートホルダ５４ｄの間に、治具穴２２ａの位置と貫通穴の位置とが同軸上に並ぶように配置し、治具穴２２ａと貫通穴とに取付用治具５５ｄを挿入してナットで固定するとよい。これにより、拘束機構２０を電池パック組付け装置５０にセットすることができる。ここで、拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚに沿う寸法はＡ１である。また、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との離間距離もＡ１である。寸法Ａ１と寸法Ｂ１とは、Ａ１＜Ｂ１を満たす。寸法Ａ１は、電池パック１において電池スタックＳＡが所定の拘束圧で圧縮されたときの寸法に概ね一致するように決定される。
【００５６】
製造工程Ｓ３では、第一エンドプレート部２１を配列方向Ｚの第二エンドプレート部２２とは反対側の第一方向Ｚ１に相対的に変位させる。変位の寸法は、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との離間距離が、電池スタックＳＡの配列方向Ｚの寸法Ｂ１と同じかそれ以上となるように調整するとよい。また、第一エンドプレート部２１の変位には、電池パック組付け装置５０の油圧式ピストン５３を駆動させるとよい。これにより、拘束フープ部２４を配列方向Ｚに延伸させることができる。しかしながら、第一エンドプレート部２１の変位の寸法は、拘束フープ部２４が弾性領域で伸延される範囲に限定される。換言すると、第一エンドプレート部２１は、拘束フープ部２４が延伸により降伏変形しないように変位量が決定される。また、電池スタックＳＡの配列方向Ｚの寸法Ｂ１は、拘束フープ部２４の左右の側面部２４Ｌ、２４Ｒの配列方向Ｚに沿う寸法Ａ１が降伏することなく寸法Ｂ１となり得るように決定される。ここに開示される電池パック組付け装置５０では、第一エンドプレート部２１を変位させるために、４つの油圧式ピストン５３を使用している。このことによって、引張強度の高い拘束フープ部２４の延伸を高精度に制御することが可能である。
【００５７】
製造工程Ｓ４では、変位させた第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間に、電池スタックＳＡを挿入する。拘束フープ部２４は、例えば、長手方向Ｙに直交する面において環を為す様に配置されている。したがって、電池スタックＳＡは、例えば、延伸された拘束フープ部２４の長手方向Ｙの後方Ｒｒに配置しておいたものを、前方Ｆにスライドさせることで第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間に挿入するとよい。これにより、スムースに電池スタックＳＡを拘束機構２０に挿入することができる。
【００５８】
製造工程Ｓ５では、第一エンドプレート部２１の変位を解除する。例えば、４つの油圧式ピストン５３の圧を開放することで、第一エンドプレート部２１の変位を維持する力を解除することができる。これにより、伸延されていた拘束フープ部２４は、元の寸法Ａ１に戻ろうとして弾性収縮する。その結果、第一エンドプレート部２１は、第二エンドプレート部２２の側に相対的に変位する。このことにより、第一エンドプレート部２１、第二エンドプレート部２２および拘束フープ部２４によって、複数の単電池１０に対して配列方向Ｚに沿って圧縮する方向に荷重を負荷することができる。その結果、複数の単電池１０を配列状態で拘束することができる。油圧式ピストン５３の圧を開放した後は、エンドプレートホルダ５４ｕ、５４ｄから取付用治具５５ｕ、５５ｄを外すことで、電池パック１を得ることができる。
【００５９】
なお、ここに開示される構成の電池パック１を、例えば従来の電池パックの製造方法と同様の手法によって製造しようとすると、さまざまな不都合が生じ得る。例えば、図１３に示されるように、従来の電池パック１０１においては、複数の単電池１１０からなる電池スタックを一対のエンドプレート部１２１，１２２で挟み、所定の圧縮応力で圧縮した状態で、従来のコの字型の拘束バンド１２４をエンドプレート部１２１，１２２に固定している。ここで、従来のコの字型の拘束バンド１２４であれば、エンドプレート部１２１，１２２のほぼ全面を均一に押圧して単電池１１０を圧縮しながら、エンドプレート部１２１，１２２の端部に拘束バンド１２４の装着スペースを確保することができる。しかしながら、拘束バンド１２４に代えて、環状の拘束フープ部２４を取り付けるようとすると、拘束フープ部２４はエンドプレート部２１，２２の幅方向Ｘにわたるように装着する必要があるため、装着スペースを確保することが困難となる。例えば、エンドプレート部２１，２２の長手方向Ｙの両端部を押圧せずに、当該非押圧領域に環状の拘束フープ部２４を装着しようとする。すると、電池スタックおよびエンドプレート部は、長手方向Ｙの中心部は局所的に押圧されるものの非押圧領域は押圧されないため、長手方向Ｙにおいて撓み、長手方向Ｙの端部が配列方向Ｚの外側に広がってしまう。その結果、拘束フープ部２４の環状の開口の寸法が相対的に小さくなってしまい、広がった電池スタックＳＡおよびエンドプレート部２１，２２の端部を挿入することができない。
【００６０】
これに対し、ここに開示されるこの手法によると、拘束フープ部２４を引張ることにより弾性変形させることで、エンドプレート部２１、２２間に電池スタックＳＡを挿入するための隙間を適切に確保する。これにより、一対のエンドプレート部２１、２２の外周に環状の拘束フープ部２４を嵌めることができ、拘束フープ部２４でエンドプレート部２１、２２および電池スタックＳＡを束ねることができる。
【００６１】
［解体方法１］
なお、上記のとおり高い拘束圧を内包している電池パック１は、その解体時に拘束圧が急激に開放されると、電池スタックＳＡや拘束機構２０が周囲に激しく飛散するなどして危険が伴い得る。ここで、上記の電池パック組付け装置５０は、例えば図７に示したように、以下の解体工程Ｓ１０１〜Ｓ１０４に従うことで電池パック１を解体する際にも好適に使用することができる。
すなわち、解体工程Ｓ１０１では、電池パック１を電池パック組付け装置５０にセットする。具体的には、まず、電池パック１の第一エンドプレート部２１を電池パック組付け装置５０のエンドプレートホルダ５４ｕに固定する。ここでは、予めエンドプレートホルダ５４ｕから取付用治具５５ｕを取り外しておき、次いで、第一エンドプレート部２１を、一対のエンドプレートホルダ５４ｕの間に治具穴２１ａの位置と貫通穴の位置とが同軸上に並ぶように配置し、治具穴２１ａと貫通穴とに取付用治具５５ｕを挿入してナットで固定するとよい。次に、第二エンドプレート部２２をベース部５１に固定する。ここでは同様に、予めエンドプレートホルダ５４ｄから取付用治具５５ｄを取り外しておき、次いで、第二エンドプレート部２２を一対のエンドプレートホルダ５４ｄの間に、治具穴２２ａの位置と貫通穴の位置とが同軸上に並ぶように配置し、治具穴２２ａと貫通穴とに取付用治具５５ｄを挿入してナットで固定する。電池パック１の装着に際しては、油圧式ピストン５３の圧を適切に制御することで、ベース部５１と天板部５２との間の距離を電池パック１のエンドプレート部２１、２２を固定するに適した距離に調整するとよい。
【００６２】
次いで、解体工程Ｓ１０２では、第一エンドプレート部２１を第二エンドプレート部２２に対して相対的に第一方向Ｚ１に変位させる。電池パック１を解体するときの第一エンドプレート部２１の変位の寸法は、拘束フープ部２４が弾性領域で伸延される範囲であってもよいし、拘束フープ部２４が降伏して塑性変形する範囲であってもよい。ここで拘束フープ部２４を塑性変形させると、拘束フープ部２４に内在していた拘束力を開放することができる。ただし、第一エンドプレート部２１の変位の寸法は、安全の観点から拘束フープ部２４が破断しない寸法であることが好ましく、効率的な解体の観点からは、拘束フープ部２４が弾性領域で伸延される範囲であるとよい。また、第一エンドプレート部２１の変位は、電池スタックＳＡの拘束圧が急激に開放されるのを避けるために、ゆっくりと行うことが好ましい。これによって、拘束圧の急激な開放に伴う電池スタックＳＡの飛散等を防止して、電池スタックＳＡから拘束圧を開放することができる。また、電池スタックＳＡを第一エンドプレート部２１および第二エンドプレート部２２の間から取り出すための隙間を確保することができる。
【００６３】
解体工程Ｓ１０３では、変位させた第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間から、電池スタックＳＡを取り出す。拘束フープ部２４は、例えば、長手方向Ｙに直交する面において環を為す様に配置されている。したがって、電池スタックＳＡは、例えば、延伸された拘束フープ部２４の長手方向Ｙの前方Ｆに配置されていたものを、後方Ｒｒにスライドさせることで、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間から取り出すとよい。これにより、スムースに電池スタックＳＡを拘束機構２０から取り出すことができる。
【００６４】
解体工程Ｓ１０４では、第一エンドプレート部２１の変位を解除する。例えば、４つの油圧式ピストン５３の圧を開放することで、第一エンドプレート部２１の変位を維持する力を解除することができる。これにより、塑性変形されていた拘束フープ部２４については変化は見られないが、弾性領域で伸延されていた拘束フープ部２４については元の寸法に戻ろうと弾性収縮する。その結果、第一エンドプレート部２１は、第二エンドプレート部２２の側に相対的に変位する。このことにより、拘束圧を内在させていた拘束フープ部２４から拘束圧を開放することができ、安全に電池パック１を解体することができる。
【００６５】
［第二実施形態］
［拘束機構］
上記の第一実施形態の電池パック１において、拘束機構２０は、拘束フープ部２４を二つ備えていた。ここで、拘束フープ部２４は、例えば図４（ｄ）に示すように、相対的に長手方向Ｙに幅の広いものを一つ備えていると、部品点数を減らせることに加え、エンドプレート部２１、２２および電池スタックＳＡを安定してより強い拘束力で拘束できる点において好ましい。そこで、さらに本実施形態にかかる拘束機構２０は、例えば、図８、９、１０に示すように、第一エンドプレート部２１と、第二エンドプレート部２２と、拘束フープ部２４とが、単一の素材によって一体成形されている。換言すると、一対のエンドプレート部２１、２２と、拘束フープ部２４とは、複数の構成部材が組み合わされたものではなく、単一の構成部材をなしている。なお、本実施形態の電池パック１は、拘束機構２０以外の単電池１０の構成については上述した第一実施形態と同様のため、重複する説明は省略する。
【００６６】
第一エンドプレート部２１、第二エンドプレート部２２および拘束フープ部２４の長手方向Ｙの幅は、必ずしも同一である必要は無い。しかしながら、拘束機構２０に内在させる拘束圧をより高く安定に維持するとの観点からは、第一エンドプレート部２１、第二エンドプレート部２２および拘束フープ部２４の長手方向Ｙの幅は概ね同一であるとよい。換言すると、第一エンドプレート部２１および第二エンドプレート部２２の長手方向Ｙの寸法と、拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの長手方向Ｙの寸法は、同一であることが好ましい。そして拘束機構２０の長手方向Ｙの寸法は、発電要素１４の長手方向Ｙの寸法よりも一回り大きい（例えば、約１〜１．１倍以下）と好ましい。また、拘束機構２０の長手方向Ｙの寸法は、単電池１０の長手方向Ｙの寸法よりも、小さくすることができる。  なお、このような拘束機構２０の構成材料や、形成法法についても、当業者であれば第一実施形態と同様に把握することができるため、重複する説明は省略する。
【００６７】
［製造方法２］
なお、拘束フープ部２４の長手方向Ｙの幅が広くなると、上記電池パックの製造方法において拘束フープ部２４を弾性変形させるために必要な力が大幅に増大し、電池パック１の生産性が悪くなるとの背反がある。そこで、第二実施形態に係る構成の電池パック１は、例えば図１１に示したように、以下の製造工程Ｓ１１〜１５に従うことで好適に製造することができる。
（Ｓ１１）複数の単電池１０と滑りプレート２８、２９を配列方向Ｚに配列して電池スタックＳＢを用意する工程。
（Ｓ１２）電池スタックＳＢを配列方向Ｚに圧縮する工程。
（Ｓ１３）第一エンドプレート部２１と、第二エンドプレート部２２と、環状の拘束フープ部２４とを備える拘束機構２０に、拡大抑制治具６４を設置する工程。
（Ｓ１４）エンドプレート部２１、２２の間に、電池スタックＳＢを挿入する工程。
（Ｓ１５）複数の単電池１０を拘束する工程。
【００６８】
そしてこのような電池パック１の製造方法は、例えば、図１１に示す電池パック組付け装置６０を使用することによって、好適に実施することができる。すなわち、この電池パック組付け装置６０は、ベース部６１と、天板部６２と、圧縮部６３と、拡大抑制治具６４と、スライダ機構６５と、を備えている。電池パック組付け装置６０は、ベース部６１と、天板部６２と、ベース部６１に立設され天板部６２を支持する左右の側壁とからなる筐体を備えている。筐体内の空間は、後方Ｒｒの圧縮エリアと、前方Ｆの組立エリアとを含む。
【００６９】
圧縮部６３は、電池スタックＳＢを圧縮するための機構であり、後方Ｒｒの圧縮エリアに配置されている。圧縮部６３は、４つの油圧式ピストンに接続され、これらの油圧式ピストンは中心軸が鉛直方向に一致する高さ方向Ｈに沿うように、圧縮エリアの天板部６２の四隅に固定されている。圧縮エリアの油圧式ピストンが圧縮部６３を高さ方向Ｈの下方Ｄまたは上方Ｕに移動させることで、圧縮エリアのベース部６１に配置された被圧縮物（ここでは電池スタックＳＢ）を圧縮または開放することができる。圧縮エリアのベース部６１には、図示しないロードセルが設置されており、圧縮部６３が被圧縮物に負荷する圧縮荷重を検知できるように構成されている。
【００７０】
拡大抑制治具６４は、拘束フープ部２４の配列方向Ｚの寸法が拡大しないように抑制するための機構であって、前方Ｆの組立エリアに配置されている。拡大抑制治具６４は、４つの油圧式ピストンに接続され、これらの油圧式ピストンは、中心軸が高さ方向Ｈに沿うように組立エリアの天板部６２の四隅に固定されている。
【００７１】
筐体の後方Ｒｒの側壁には、電池スタックＳＢをスライド移動させるためのスライダ機構６５が備えられている。スライダ機構６５は、上方Ｕと下方Ｄとに一つずつの油圧式ピストンを備え、これらの油圧式ピストンは中心軸が水平方向に一致する長手方向Ｙに沿うように、後方Ｒｒの側壁に固定されている。スライダ機構６５は、後述の圧縮後の電池スタックＳＢにおける滑りプレート２８、２９の高さ位置に対応するように、その高さ方向Ｈの位置が調整可能に構成されている。スライダ機構６５が長手方向Ｙに沿って前方Ｆに駆動することで、圧縮エリアに配置された電池スタックＳＢを組立エリアにスライド移動させることができる。ベース部６１上には、圧縮エリアと組立エリアとに分けて、それぞれ、載置する部材の高さ方向Ｈでの位置を調整するためのスペーサがそれぞれ設けられている。
【００７２】
工程Ｓ１１では、複数の単電池１０を配列方向Ｚに配列するとともに、複数の単電池１０の配列方向Ｚの第一方向Ｚ１（上方Ｕ）の端部に第一滑りプレート２８を配置し、第二方向Ｚ２（下方Ｄ）の端部に第二滑りプレート２９を配置する。これにより、複数の単電池１０が配列方向Ｚに滑りプレート２８、２９によって挟まれた形態の電池スタックＳＢを用意する。
【００７３】
ここで、滑りプレート２８、２９は、後工程のエンドプレート部２１、２２間への電池スタックＳＢの挿入において、電池スタックＳＢを摩擦抵抗を抑制して長手方向Ｙに滑リ込ませるための板状部材である。したがって、滑りプレート２８、２９のエンドプレート部２１、２２に当接する側の表面は、摩擦係数が低いことが好ましい。換言すると、第一滑りプレート２８の上面と、第二滑りプレート２９の下面とは、摩擦係数が低いことが好ましい。同様の理由から、圧縮部６３の下面と、ベース部６１の圧縮エリアの上面（スペーサの上面であり得る。）、は、摩擦係数が低いことが好ましい。このような滑りプレート２８、２９、圧縮部６３、ベース部６１の表面の摩擦係数は、それぞれが独立して、０．５以下であるとよく、０．４以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、例えば０．２以下（典型的には０．２０以下）が特に好ましい。滑りプレート２８、２９の表面の摩擦係数は、０．１５以下（０．１５未満）や、０．１以下であってもよい。滑りプレート２８、２９は、例えば、表面が平滑なアルミニウムまたはアルミニウム合金、鉄または各種の鋼材（例えば構造用鋼）、高強度合金等に代表される金属材料、フッ素樹脂、強化プラスチック、エンジニアプラスチック等の樹脂材料によって構成することができる。滑りプレート２８、２９は、所望の摩擦係数を実現するように、例えば、コーティングや研磨等の表面処理が施されていてもよい。なお、本明細書における摩擦係数は静摩擦係数（μｓ）を意味し、例えばＪＩＳ Ｋ７１２５：１９９９に準じて測定することができる。
【００７４】
滑りプレート２８、２９は、幅方向Ｘの寸法が単電池１０の発電要素１４の寸法よりも一回り大きく、エンドプレート部２１、２２の寸法よりも小さいことが好ましい。滑りプレート２８、２９は、長手方向Ｙの寸法が単電池１０の発電要素１４の寸法よりも一回り大きく、例えばエンドプレート部２１、２２の長手方向Ｙの寸法と同程度とすることができる。滑りプレート２８、２９は、単電池１０の発電要素１４よりも一回り大きく構成されている。滑りプレート２８、２９の厚みは特に制限されないが、単電池１０のスライドを安定的に実現するとの観点から、例えば、約０．５〜５ｍｍ程度とすることができ、約１〜３ｍｍ程度であってよい。
【００７５】
工程Ｓ１２では、電池スタックＳＢを配列方向Ｚに圧縮する。具体的には、電池スタックＳＢを電池パック組付け装置６０の後方Ｒｒの圧縮エリアに、高さ方向Ｈと配列方向Ｚとが一致するように配置する。そして、圧縮エリアの油圧式ピストンを駆動させることにより、圧縮部６３を下方Ｄに下降させて、電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法が第一寸法Ａ１となるまで電池スタックＳＢを圧縮する。第一寸法Ａ１は、上述の拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法であり、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との離間距離に一致する。この第一寸法Ａ１は、電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法がこの第一寸法Ａ１となったときに、発電要素１４が所望の充填密度を実現するように設計されている。これにより、圧縮された電池スタックＳＢを用意することができる。
【００７６】
工程Ｓ１３では、拘束機構２０を用意する。ここで、拘束機構２０は、上述のように、第一エンドプレート部２１と、第二エンドプレート部２２と、環状の拘束フープ部２４とが一つの構成要素として一体的に形成されている。拘束フープ部２４の左側面部２４Ｌおよび右側面部２４Ｒの配列方向Ｚの寸法は、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との離間距離に一致して第一寸法Ａ１である。そしてこの拘束機構２０に対し、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との離間距離が、第一寸法Ａ１よりも広がることを抑制するように拡大抑制治具６４を設置する。具体的には、拘束機構２０を、電池パック組付け装置６０の前方Ｆの組立エリアに配列方向Ｚが鉛直方向となるように、かつ、長手方向Ｙが前後方向に一致するように配置する。その後、第一エンドプレート部２１の上面に拡大抑制治具６４の下面が当接するように、拡大抑制治具６４の高さ方向Ｈにおける位置を調整する。
【００７７】
工程Ｓ１４では、第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間に、圧縮された電池スタックＳＢを挿入する。ここでは、圧縮エリアで圧縮されている電池スタックＳＢを、スライダ機構６５によって前方Ｆに押すことで、電池スタックＳＢを前方Ｆに滑らせながら移動させる。スライダ機構６５による電池スタックＳＢのスライドには、「圧縮応力×摩擦係数」に対応する摩擦力が生じ得る。そして圧縮部６３による電池スタックＳＢの圧縮応力は、上記の通り、従来になく高い。したがって、電池スタックＳＢのスライドに際して発生する摩擦力は大きくなり得て無視できない。ここに開示される技術においては、上記の通り、滑りプレート２８、２９の当接面、圧縮部６３の下面、ベース部６１の圧縮エリアの上面の摩擦係数が低く抑えられていることにより、摩擦力を小さく抑制するようにしている。
【００７８】
なお、電池スタックＳＢのスライドに際しては、発電要素１４への負荷を防止する目的と、電池スタックＳＢの効率的なスライドを実現する目的とから、電池スタックＳＢの滑りプレート２８、２９の後方Ｒｒの側面のみをスライダ機構６５によって押圧することが好ましい。これにより、拘束機構２０の第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間に、電池スタックＳＢを挿入することができる。また、滑りプレート２８、２９は、長手方向Ｙの少なくともスライド方向である前方Ｆの端部に、前方Ｆに向かうにつれて、厚みが電池スタックＳＢの側に向けて薄くなるようにテーパが設けられていることが好ましい。このような構成によって、電池スタックＳＢの前方Ｆへのスライド時に、滑りプレート２８、２９が拘束機構２０に緩衝することなく電池スタックＳＢがスムースにエンドプレート部２１、２２の間に挿入されるために好ましい。また、このとき、拘束機構２０には拡大抑制治具６４が設置されている。したがって、電池スタックＳＢの挿入の途中で拘束機構２０の拘束フープ部２４が配列方向Ｚに弾性変形するなどして、電池スタックＳＢを挿入性が低下することが抑制される。
【００７９】
工程Ｓ１５では、拡大抑制治具６４を配列方向Ｚの離間距離が拡大する方向に変位させる。これにより、拡大抑制治具６４による拘束機構２０の弾性変形の抑制力が解消される。また、拘束機構２０が内在する拘束圧によって、複数の単電池１０に対して配列方向Ｚに沿って圧縮する方向に荷重を加えることができ、複数の単電池１０を拘束することができる。このことにより、ここに開示される電池パック１を得ることができる。
【００８０】
このように、本実施形態においては、拘束機構２０を配列方向に弾性変形させることなく、電池スタックＳＢを圧縮させて拘束機構２０に挿入している。このことから、引張強度の高い拘束機構２０を変形させる手間を、より低い応力で圧縮が可能な電池スタックＳＢの圧縮に代えて、電池パック１を製造することができる。また、拘束機構２０のエンドプレート部２１、２２には、取付用治具５５ｕ、５５ｄを貫通挿入させるための治具穴２１ａ、２２ａを設ける必要が無い。これによって、加工の手間が省略されて、簡潔な構成の拘束機構２０を実現することができる。さらに、上記の構成において、拘束機構２０における一対のエンドプレート部２１、２２の離間距離と、圧縮後の電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法である第一寸法Ａ１とは、完全に一致する必要は無く、多少の誤差は許容される。例えば、エンドプレート部２１、２２の離間距離は、圧縮後の電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法である第一寸法Ａ１に対して、±３〜５％程度（典型的には、０〜−５％程度）の寸法であってよい。このような誤差は、例えば上述のように、滑りプレート２８、２９の挿入方向の前方にテーパを設けることにより好適に吸収することができて好ましい。
【００８１】
［解体方法２］
なお、以上の電池パック組付け装置６０は、例えば図１２に示すように、以下の解体工程Ｓ１１１〜１１４に従うことで電池パック１を解体する際にも好適に使用することができる。なお予め、電池パック組付け装置６０のスライダ機構６５は、例えば、筐体の後方Ｒｒの側壁から、前方Ｆの側壁に移動させておくとよい。
そしてまず、解体工程Ｓ１１１では、電池パック１を電池パック組付け装置６０にセットする。具体的には、電池パック１を前方Ｆの組立エリアに配置する。このとき、単電池１０の配列方向Ｚが電池パック組付け装置６０の高さ方向Ｈと一致するように、電池パック１を配置する。
【００８２】
次いで、解体工程Ｓ１１２では、電池パック１を配列方向Ｚに沿って圧縮する方向に、加圧する。具体的には、電池パック組付け装置６０の拡大抑制治具６４を、電池パック１の拘束フープ部２４を配列方向Ｚで圧縮する方向に変位させる。これにより、エンドプレート部２１、２２の離間距離は、配列方向Ｚで縮小し、電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法も縮小される。このとき、エンドプレート部２１、２２の離間距離、すなわち圧縮後の電池スタックＳＢの配列方向Ｚの寸法が、第二寸法Ａ２となるように拡大抑制治具６４を変位させるとよい。
【００８３】
解体工程Ｓ１１３では、変位させた第一エンドプレート部２１と第二エンドプレート部２２との間から、電池スタックＳＢを取り出す。具体的には、まず、圧縮部６３の下面と、圧縮エリアのベース部６１の上面（スペーサの上面であり得る。）との間の距離が第二寸法Ａ２となるように、圧縮部６３の高さ方向Ｈの位置を調整する。次いで、スライダ機構６５を用いて、エンドプレート部２１、２２の間に位置する電池スタックＳＢを後方Ｒｒに押すことで、電池スタックＳＢを後方Ｒｒに滑らせながら移動させる。これにより、電池スタックＳＢを、電池パック１の拘束機構２０から取り出して、圧縮エリアの圧縮部６３とベース部６１との間の空間に移動させることができる。圧縮エリアは、ここに開示される電池パックの解体方法においては、圧力開放エリアとして機能する。電池スタックＳＢの上方Ｕと下方Ｄとには滑りプレート２８、２９が配置されている。これにより、電池スタックＳＢのスライドは、摩擦力を小さく抑制して実施することができる。また、圧縮部６３の下面とベース部６１の上面との間の距離は第二寸法Ａ２となるように調整されている。このことにより、スライドされた電池スタックＳＢが急激な拘束力の解除に伴いバラバラに周辺に飛び散ることを抑制して、電池スタックＳＢを拘束機構２０から取り出すことができる。また、滑りプレート２８、２９の長手方向Ｙの端部にテーパが設けてあることで、滑りプレート２８、２９が圧縮部６３やベース部６１に干渉するのを抑制して、電池スタックＳＢをスライドさせることができる。
【００８４】
解体工程Ｓ１１４では、拡大抑制治具６４による拘束フープ部２４の圧縮を解除するとともに、電池スタックＳＢから拘束圧を開放する。具体的には、拡大抑制治具６４をエンドプレート部２１、２２の離間距離が拡大する方向に変位させる。このことにより、拡大抑制治具６４によって拘束フープ部２４に配列方向に加えていた圧縮応力を開放することができる。また、圧縮部６３を、ベース部６１からの距離が拡大する方向に変位させる。このことにより、圧縮部６３とベース部６１との間に取り出された電池スタックＳＢに加えられている拘束力を開放することができる。圧縮部６３の変位は、電池スタックＳＢからの拘束力の急激な解除に伴う単電池１０の飛散等を抑制するために、ゆっくりと行うことが好ましい。これにより、拘束圧を内在させていた電池スタックＳＢから拘束圧を開放することができ、安全に電池パック１を解体することができる。
【００８５】
上記電池パック１の製造方法と解体方法とにおいて、第一エンドプレート部２１、第二エンドプレート部２２および拘束フープ部２４は一体的に形成されていた。しかしながら、電池パック１の構成はこれに限定されない。例えば、第一エンドプレート部２１および第二エンドプレート部２２と、拘束フープ部２４とが、別個の構成要素として形成されている場合であっても、上記の製造方法や解体方法を適用することは可能である。また、上記製造方法と解体方法とにおいて、電池パック１の第一エンドプレート部２１および第二エンドプレート部２２の長手方向の寸法と、拘束フープ部２４の左右の側壁部２４Ｌ、２４Ｒの長手方向の寸法とは同一となるように構成されていた。しかしながら、電池パック１の構成はこれに限定されない。例えば、拘束フープ部２４の側壁部２４Ｌ、２４Ｒの長手方向の寸法が、エンドプレート部２１、２２の長手方向の寸法よりも小さい場合や、拘束機構２０が２つ以上の拘束フープ部２４を備えている場合であっても、上記の製造方法や解体方法を適用することは可能である。
【００８６】
［用途］
ここに開示される電池パック１は、環状の拘束フープ部２４によって複数の単電池１０が拘束圧が加えられた状態で拘束されている。このような拘束フープ部２４の形態に基き、電池パック１は従来の例えば約５倍〜約１０倍といった、高い拘束圧で拘束することができる。このことは、例えば、界面抵抗が高いために内部応力が増大されてしまう複数の全固体電池を拘束してなる電池パック１に対し、高い拘束圧を付与するために特に好適に採用することができる。これによって、例えば、従来よりも内部抵抗が低減された、全固体電池からなる電池パック１を提供することができる。
【００８７】
また、このような電池パック１は、高い拘束圧で単電池１０を拘束することができることから、ハイレートで大電流を充放電する用途の電池パック１に特に好適に適用することができる。また、充放電に伴う体積膨張率の高い活物質を使用した単電池１０を長期にわたって高い拘束力で拘束することが求められる電池パック１や、振動等が発生する環境で使用する用途の電池パック．方向１等に対しても特に好適に適用することができる。このことから、例えば、ここに開示される電池パック１の好適な用途として、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。
【００８８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、第二実施形態で用いられた、一体成形された拘束機構２０や滑りプレート２８、２９は、個々に、第一実施形態における電池パック１の製造方法１および解体方法１において使用してもよい。同様に、第一実施形態で用いられた、エンドプレート部２１、２２と拘束フープ部２４とが別部材として構成された拘束機構２０は、第二実施形態における電池パック１の製造方法２および解体方法２において使用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１    電池パック
１０  単電池
２０  拘束機構
２１，２２  エンドプレート
２４  拘束フープ部
２４Ｕ  上面部
２４Ｄ  下面部
２４Ｒ  右側面部
２４Ｌ  左側面部
２８、２９  滑りプレート
【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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