(57)【要約】【課題】電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが可能な電池拘束具を提供すること。【解決手段】本開示は、電池１１と交互に水平方向に積層され、複数の電池１１と共に拘束されるスペーサ１２を備え、スペーサ１２の電池１１と接触する端部１２ａの形状は、曲率半径Ｒｒ１が３ミリメートル以上の丸みを帯びた形状である、電池拘束具１０である。電池拘束具１０を使用することにより、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と交互に水平方向に積層され、複数の前記電池と共に拘束されるスペーサを備え、
前記スペーサの前記電池と接触する端部の形状は、曲率半径が３ミリメートル以上の丸みを帯びた形状である、
電池拘束具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池拘束具に関するものであり、特に、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが可能な電池拘束具に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池を、スペーサを介して水平方向に積層した電池スタックパックが知られている。車両に搭載する際の搭載性向上のため、電池スタックパックには、余剰体積を削減し高エネルギー密度化することが求められる。このため、電池スタックパックにおいては、電池の電池外装缶の内寸ギリギリまで極板を配置し、電池外装缶内に電池容量に関わる電極活物質を高密度で充填する。また、電池スタックパックにおいては、電池拘束具を使用して電池とスペーサとを拘束し、電池とスペーサとを高密度に実装する。電池拘束具は、電池とスペーサとを拘束した際に、スペーサの端部が電池外装缶に接触して凹み、電池の内部の電極に干渉する。このため、電池の初回充放電の工程等で、例えばリチウム等の電解液が電池から析出するという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、上方向に突出する突出部が形成され、上下方向に移動可能な治具を具備し、スペーサには、二次電池と接触する押圧面が形成されるとともに、スペーサを前後方向に貫通するスリットが押圧面を除く部分に形成される拘束装置が記載されている。また、特許文献１には、二次電池の拘束を解除した後で、治具を上方向に移動させ、突出部によって、積層方向一端部に位置する二次電池から積層方向他端部に位置する二次電池までを押圧するとともに、突出部をスペーサのスリットに進入させることにより、二次電池をスペーサに対して相対的に移動させる、拘束装置が開示されている。特許文献１には、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することについては開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液が析出するという問題があった。
【０００６】
本開示は、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが可能な電池拘束具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
電池と交互に水平方向に積層され、複数の前記電池と共に拘束されるスペーサを備え、
前記スペーサの前記電池と接触する端部の形状は、曲率半径が３ミリメートル以上の丸みを帯びた形状である、
電池拘束具である。
このような電池拘束具によれば、スペーサの端部の形状を緩やかにすることで、電池とスペーサとを拘束した際に、スペーサの端部に荷重が集中することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが可能な電池拘束具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る電池拘束具を例示する模式図である。
【図２】図１に示すＡ１−Ａ２線による模式的断面図である。
【図３】実施の形態に係るスペーサを例示する模式図である。
【図４Ａ】図３に示すＢ１−Ｂ２線による模式的断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す部分Ｂの拡大図を例示する模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに示す部分Ｃの拡大図を例示する模式図である。
【図５Ａ】初回充電後のリチウム析出を例示する図である。
【図５Ｂ】耐久試験後のリチウム析出を例示する図である。
【図６】実施の形態の比較例に係るスペーサの端部を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。
【００１１】
［実施の形態］
図１は、実施の形態に係る電池拘束具を例示する模式図である。
図２は、図１に示すＡ１−Ａ２線による模式的断面図である。
【００１２】
図１に示すように、電池拘束具１０は、スペーサ１２を備える。スペーサ１２は、電池１１と交互に水平方向に積層される。電池１１とスペーサ１２とを交互に水平方向に積層したものを電池スタックパック１１ｓと称する。
【００１３】
電池拘束具１０は、電池スタックパック１１ｓの仕上げ工程（仕上げ処理）において、電池スタックパック１１ｓを拘束するために使用される。電池スタックパック１１ｓは、電池拘束具１０により拘束されて高密度化される。また、電池スタックパック１１ｓを外部から拘束することで、電池１１の電池性能の信頼性を確保する。尚、スペーサを、拘束スペーサ又は電池拘束スペーサと称することもある。
【００１４】
図２に示すように、電池１１は、電池本体（図示せず）と、電池本体を包む電池外装缶１１ｃと、を有する。電池１１は、スペーサ１２の間に挟まれるようにして配置される。スペーサ１２は、電池外装缶１１ｃと接触して配置される。電池スタックパック１１ｓは、スペーサ１２と電池外装缶１１ｃとが接触した状態で拘束される。
【００１５】
図３は、実施の形態に係るスペーサを例示する模式図である。
図４Ａは、図３に示すＢ１−Ｂ２線による模式的断面図である。
図４Ｂは、図４Ａに示す部分Ｂの拡大図を例示する模式図である。
図４Ｃは、図４Ｂに示す部分Ｃの拡大図を例示する模式図である。
【００１６】
スペーサ１２の形状や寸法は、電池１１を拘束した際に電池スタックパック１１ｓ全体を拘束することができるような形状であり寸法であることが望ましい。また、スペーサ１２の電池外装缶１１ｃと接触する端部１２ａ形状は、電池外装缶１１ｃに対して一定値以上の凹凸を起こさず、電池１１の内部の電極に対して局所的な圧迫を起こさない形状が望ましい。
【００１７】
具体的には、図３、図４Ａ乃至図４Ｃに示すように、スペーサ１２の電池１１と接触する端部１２ａの形状は、曲率半径Ｒｒ１が３ミリメートル以上の丸みを帯びた形状である。尚、端部１２ａの形状は、曲率半径Ｒｒ１が、例えば５ミリメートルの丸みを帯びた形状としてもよい。
【００１８】
これにより、電池拘束具１０は、電池スタックパック１１ｓを拘束した際に、スペーサ１２の端部１２ａが電池外装缶１１ｃに接触して凹み、電池１１の内部の電極に干渉することを抑制することができる。すなわち、電池拘束具１０は、端部１２ａが電池１１の内部の電極に食い込むことを抑制することができる。このため、電池１１の初回充放電の工程等で、例えばリチウム等の電解液の電池１１からの析出を抑制することができる。
【００１９】
また、電池スタックパック１１ｓを拘束することで、電池外装缶１１ｃを変形させたとしても、電池１１の内部の電極に対して局所的に圧迫する荷重を低減し、初期充電時及び耐久試験後の電池１１の電池性能が低下することを抑制することができる。
【００２０】
尚、電池スタックパック１１ｓを拘束する際の拘束荷重は、１ｋＮ（キロニュートン）以上、１５０ｋＮ以下が望ましい。また、電池１１が液系リチウムイオン２次電池の場合、拘束荷重は、１ｋＮ以上、１５ｋＮ以下が望ましい。また、電池１１が全個体電池の場合、拘束荷重は、５ｋＮ以上、１３０ｋＮ以下が望ましい。
【００２１】
ここで、スペーサ１２の端部１２ａの曲率半径Ｒｒに関する評価結果を記載する。
図５Ａは、初回充電後のリチウム析出を例示する図である。
図５Ａは、評価数が５０の場合を示す。
図５Ｂは、耐久試験後のリチウム析出を例示する図である。
図５Ｂは、評価数が３０の場合を示す。
【００２２】
図５Ａに示すように、初回充電後であって評価数が５０の場合において、曲率半径Ｒｒが１ミリメートルでは、リチウム析出の発生数は５である。また、曲率半径Ｒｒが３ミリメートルと５ミリメートルと７ミリメートルでは、いずれもリチウム析出の発生数は２に減少した。これにより、曲率半径Ｒｒが大きくなると、リチウム析出の発生数が減少すると解される。
【００２３】
図５Ｂに示すように、耐久試験後であって評価数が３０の場合において、曲率半径Ｒｒが１ミリメートルでは、リチウム析出の発生数は１３である。また、曲率半径Ｒｒが３ミリメートルでは、リチウム析出の発生数は５に減少した。また、曲率半径Ｒｒが５ミリメートルと７ミリメートルとでは、いずれもリチウム析出の発生数は０に減少した。これにより、リチウム析出の発生数は、曲率半径Ｒｒが３ミリメートル以上になると、曲率半径Ｒｒが１ミリメートルと比べて減少する効果があると解される。
【００２４】
よって、実施の形態に係るスペーサ１２の端部１２ａの曲率半径Ｒｒ１は、図５Ａ及び図５Ｂに示す結果に基づいて、３ミリメートル以上とする。
【００２５】
実施の形態に係る電池拘束具１０においては、スペーサ１２の電池外装缶１１ｃと接触する端部１２ａの形状を、曲率半径Ｒｒ１が３ミリメートル以上の丸みを帯びた形状となるようにした。スペーサ１２の端部１２ａの形状を緩やかにすることで、電池１１とスペーサ１２とを拘束した際に、スペーサ１２の端部１２ａに荷重が集中することを抑制できる。このため、スペーサ１２の端部１２ａと接触する電池外装缶１１ｃに、凹みが発生することを抑制でき、例えばリチウム等の電解液の電池１１からの析出を抑制することができる。
【００２６】
その結果、実施の形態においては、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが可能な電池拘束具を提供することができる。
【００２７】
また、電池拘束具１０は、電池１１の電解液の析出を抑制することができるので、電池１１の電池性能の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、電池拘束具１０は、電池１１とスペーサ１２とを拘束した際の局所的な荷重の集中を抑制するので、荷重の集中に起因する電池１１の仕上がりのムラを軽減することができる。このため、電池拘束具１０を使用することで、安定した電池性能を有する電池１１を安定して生産することができる。
【００２９】
また、電池拘束具１０を使用することで、電池１１内部の電極の反応が均一化するので、リチウムの析出耐性が向上し長期的な信頼性が向上する。
【００３０】
また、電池拘束具１０を使用することで、電池１１の表面の凹凸差が小さくなる。これにより、外観検査の設備化をし易くなり、検査を簡略化することで検査にかかるコストを低減することができる。
【００３１】
［比較例］
図６は、実施の形態の比較例に係るスペーサの端部を例示する模式図である。
【００３２】
図６に示すように、比較例に係るスペーサ５２は、実施の形態に係るスペーサ１２と比べて、スペーサ５２の電池１１と接触する端部５２ａの形状が異なる。すなわち、端部５２ａの形状が、曲率半径Ｒｒ５が１ミリメートルの丸みを帯びた形状である。
【００３３】
比較例に係る端部５２ａの曲率半径Ｒｒ５は、実施の形態に係る端部１２ａの曲率半径Ｒｒ１よりも小さいので、電池１１とスペーサ５２とを拘束した際に、スペーサ５２の端部５２ａに荷重が集中する。これにより、電池外装缶１１ｃが凹み、電池１１の内部の電極に対して局所的に圧迫する状態が続き、電解液含浸状態のバラツキや極板間距離のバラツキが発生し、電池１１の電池性能が低下する。そして、電池１１の内部の電極でリチウム析出等が発生し易くなる。
【００３４】
その結果、比較例に係る電池拘束具５０は、電池とスペーサとを拘束した際に、電池の電解液の析出を抑制することが難しい。
【００３５】
尚、本開示は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、５０…電池拘束具
１１…電池
１１ｃ…電池外装缶
１１ｓ…電池スタックパック
１２、５２…スペーサ
１２ａ、５２ａ…端部
Ｒｒ、Ｒｒ１、Ｒｒ５…曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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