(57)【要約】【課題】単電池の耐久性を向上させることができる電池装置を提供する。【解決手段】電池装置１は、セパレータ２０２を介して積層された電極板２０１、２０３を有する発電要素２０８と、発電要素２０８を浸漬する電解液と、を有する単電池２と、単電池２を押圧する第１及び第２の拘束バンド４１１、４２１と、を備えた電池装置１であり、単電池２は、電極板２０１、２０３の主面が鉛直方向に実質的に沿うように設けられ、第１及び第２の拘束バンド４１１、４２１は、単電池２の上部よりも単電池２の下部が強く押圧されるように、少なくとも単電池２の下部を押圧する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して積層された電極板を有する電極積層体と、前記電極積層体を浸漬する電解液と、を有する単電池と、前記単電池を押圧する押圧手段と、を備えた電池装置であって、
前記単電池は、前記電極板の主面が鉛直方向に実質的に沿うように設けられ、
前記押圧手段は、前記単電池の上部よりも前記単電池の下部が強く押圧されるように、少なくとも前記単電池の前記下部を押圧することを特徴とする電池装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池装置であって、
前記電極積層体は、前記電極板及び前記セパレータを平板状に積層して構成されており、
前記単電池は、可撓性を有する外装部材によって前記電極積層体及び前記電解液が収容された扁平型電池であることを特徴とする電池装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池装置であって、
前記鉛直方向に沿った前記単電池の高さは、２００ｍｍ以上であることを特徴とする電池装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電池装置であって、
下記（１）式を満たすことを特徴とする電池装置。
Ｆ≧Ｈ×Ｓ×Ｇ・・・（１）
ただし、上記（１）式において、Ｆは前記押圧手段が前記単電池の前記下部を押圧する際の押圧力であり、Ｈは前記単電池の前記鉛直方向に沿った高さであり、Ｓは前記電解液の比重であり、Ｇは重力加速度である。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の電池装置であって、
前記押圧手段は、
前記単電池の前記上部を、前記電極体の厚さ方向に沿って押圧する第１の押圧部材と、
前記単電池の前記下部を、前記電極体の厚さ方向に沿って押圧する第２の押圧部材と、を含み、
前記第２の押圧部材による押圧力は、前記第１の押圧部材による押圧力よりも大きいことを特徴とする電池装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の電池装置であって、
前記押圧手段は、前記単電池に接触する接触部材を有し、
前記接触部材の下部は、前記接触部材の上部よりも、前記単電池に向かって相対的に厚いことを特徴とする電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単電池を備えた電池装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車等の車両内に電池を縦向きに搭載した際、当該電池における電極領域の少なくとも一部に圧縮力を印加し、電池の劣化に伴って発生するガスの抜けを調整する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術による圧縮力の印加は、電池内に発生したガスの抜けを調整する目的であるため、当該圧縮力の印加によって電池の耐久性を向上することはできない場合がある、という問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、単電池の耐久性を向上させることができる電池装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における電池装置は、電極板の主面が鉛直方向に実質的に沿うように設けられた単電池の上部よりも下部が強く押圧されるように、少なくとも当該単電池の下部を押圧する押圧手段を備えたことにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電解液が単電池の下部に偏在するのを抑制することができる。これにより、当該単電池の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における電池装置を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における電池装置を示す正面図である。
【図３】図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態における電池装置の変形例を示す正面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態における電池装置を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態における電池装置が有する電池モジュールを示す分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態における電池装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における電池装置を示す斜視図であり、図２は本実施形態における電池装置を示す正面図であり、図３は図１のIII-III線に沿った断面図であり、図４は本実施形態における電池装置の変形例を示す正面図である。
【００１１】
本実施形態に係る電池装置１は、図１及び図２に示すように、積層された５個の単電池２と、積層された当該単電池２の側面に設けられた第１のエンドプレート３１及び第２のエンドプレート３２と、単電池２と第１及び第２のエンドプレート３１、３２の上部を拘束する第１の拘束バンド４１と、単電池２と第１及び第２のエンドプレート３１、３２の下部を拘束する第２の拘束バンド４２と、を備えている。なお、図１においては、第１及び第２の拘束バンド４１、４２を省略している。
【００１２】
本実施形態における単電池２は、図１に示すように、扁平型の電池である。この単電池２としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池を挙げることができる。以下においては、単電池２がリチウムイオン二次電池である場合の構成について説明する。
【００１３】
単電池２は、図３に示すように、３枚の正極板２０１と、５枚のセパレータ２０２と、３枚の負極板２０３と、正極タブ２０４と、負極タブ２０５（図３において不図示）と、外装部材２０６、２０７と、特に図示しない電解質と、から構成されている。本実施形態では、このうちの正極板２０１、セパレータ２０２、負極板２０３及び電解質を特に発電要素２０８と称する。
【００１４】
この発電要素２０８は、セパレータ２０２を介して、正極板２０１と負極板２０３とが交互に積層されることにより構成されている。そして、３枚の正極板２０１は、正極側集電体２０１ａを介して、金属箔製の正極タブ２０４にそれぞれ接続されており、３枚の負極板２０３は、負極側集電体２０３ａを介して、同様に金属箔製の負極タブ２０５にそれぞれ接続されている。
【００１５】
また、正極板２０１は、図３に示すように、正極タブ２０４まで延びている正極側集電体２０１ａの一部に正極層２０１ｂ、２０１ｃを積層したものであり、同様に、負極板２０３は、負極タブ２０５（同図において不図示）まで延びている負極側集電体２０３ａの一部に負極層２０３ｂ、２０３ｃを積層したものである。
【００１６】
なお、発電要素２０８を構成する正極板２０１、セパレータ２０２、及び負極板２０３は、上記の枚数に特に限定されない。例えば、１枚の正極板、３枚のセパレータ、１枚の負極板でも発電要素として構成することができ、必要に応じて、正極板、セパレータ、負極板の枚数を選択して構成することができる。本実施形態における発電要素２０８が、本発明の電極積層体の一例に相当する。
【００１７】
ここで、本実施形態における単電池２は、図１に示すように、外装部材２０６、２０７の一辺から正極タブ２０４と負極タブ２０５とが、並んで導出している。このため、図３では、発電要素２０８の正極板２０１から正極タブ２０４に至る断面（図１のIII-III線に沿った断面）を図示し、負極板２０３及び負極タブ２０５も、図３に示す正極板２０１及び正極タブ２０４と実質的に同一の構造となっている。ただし、発電要素２０８の積層電極体（相互に積層された正極板２０１、セパレータ２０２および負極板２０３）の端部から正極タブ２０４に至る間の正極板２０１（正極側集電体２０１ａ）、および、積層電極体の端部から負極タブ２０５に至る間の負極板２０３（負極側集電体２０３ａ）は、図３における平面視において、互いに接触することがないように、半分以下に切り欠かれている。なお、特に図示しないが、正極タブ２０４及び負極２０５は、相反する方向に導出していてもよい。
【００１８】
上述した発電要素２０８は、図３に示すように、外装部材２０６と、外装部材２０７との間に収容されて、封止されている。これら外装部材２０６及び外装部材２０７は、可撓性を有する材料で形成されている。本実施形態において外装部材２０６、２０７は、内側樹脂層、金属層、および外側樹脂層から成るラミネートフィルムで構成されている。本実施形態における外装部材２０６、２０７が、本発明の「可撓性を有する外装部材」の一例に相当する。
【００１９】
このラミネートフィルムの内側樹脂層としては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、または、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。また、金属層としては、たとえば、アルミニウム等の金属箔で構成することができ、外側樹脂層としては、たとえば、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。
【００２０】
そして、これらの外装部材２０６、２０７によって、電極タブ２０４、２０５の一部と発電要素２０８を包み込み、当該外装部材２０６、２０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウムやホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、当該空間を真空状態とする。そして、電極タブ２０４、２０５を外装部材２０６、２０７から導出させた状態で当該外装部材２０６、２０７の外周部分を熱プレスにより熱融着することで、電極タブ２０４、２０５の一部および発電要素２０８が外装部材２０６、２０７の間に収容されて封止された単電池２を得ることができる。
【００２１】
本実施形態における単電池２は、図１に示すように、当該単電池２の電極板２０１、２０３の主面が鉛直方向（図１中のＺ方向）に実質的に沿うように配置されており（以下、この様な配置を縦置き配置とも称する。）、この場合における単電池２の高さＬは２００ｍｍ以上となっている（Ｌ≧２００ｍｍ）。本実施形態では、図１中のＸ方向に沿って、電極タブ２０４、２０５が手前方向（図中の−Ｙ方向）を向くように５個の単電池２が積層されて配置されている。
【００２２】
そして、積層された５個の単電池２の図中左側面には第１のエンドプレート３１が配置されていると共に、積層された５個の単電池２の図中右側面には第２のエンドプレート３２が配置されている。なお、第１及び第２のエンドプレート３１、３２の間で積層される単電池２の数や向きは特に限定されない。
【００２３】
第１及び第２のエンドプレート３１、３２は、アルミニウム等の金属材料や耐熱性樹脂材料等から形成されており、図１に示すように、単電池２の側面と略等しい大きさの矩形状を有している。そして、積層された５個の単電池２を図１中の左右から挟むように、当該第１及び第２のエンドプレート３１、３２は配置されている。
【００２４】
第１の拘束バンド４１は、図２に示すように、所定幅Ｄ１の扁平リング状を有しており、耐熱性ゴム材料やバネ材料等から形成された弾性部材から構成されている。積層された５個の単電池２の上部２Ｕと第１及び第２のエンドプレート３１、３２の上部は、当該第１の拘束バンド４１によって拘束されている。
【００２５】
この際、５個の単電池２の上部２Ｕは、単電池２の積層方向（図２のＸ方向）に沿って発生する第１の拘束バンド４１の弾性力Ｆ１によって、第１及び第２のエンドプレート３１、３２を介してそれぞれ押圧されている。なお、単電池２の上部２Ｕとは、単電池２が縦置き配置の状態において、当該単電池２の高さ方向（Ｚ方向）の中心よりも上側（＋Ｚ側）の部分である。
【００２６】
因みに、第１の拘束バンド４１を取り付ける位置は特に限定されない。例えば、第１のエンドプレート３１の上端３１Ｕ及び第２のエンドプレート３２の上端３２Ｕに、当該第１の拘束バンド４１を取り付けてもよい。
【００２７】
第２の拘束バンド４２は、所定幅Ｄ２の扁平リング状を有しており、耐熱性ゴム材料やバネ材料等から形成された弾性部材から構成されている。積層された５個の単電池２の下部２Ｌと第１及び第２のエンドプレート３１、３２の下部は、当該第２の拘束バンド４２によって拘束されている。
【００２８】
この際、５個の単電池２の下部２Ｌは、単電池２の積層方向（図２のＸ方向）に沿って発生する第２の拘束バンド４２の弾性力Ｆ２により、第１及び第２のエンドプレート３１、３２を介してそれぞれ押圧されている。なお、単電池２の下部２Ｌとは、単電池２が縦置き配置の状態において、当該単電池２の高さ方向（Ｚ方向）の中心よりも下側（−Ｚ側）の部分である。
【００２９】
因みに、第２の拘束バンド４２を取り付ける位置は特に限定されない。例えば、第１のエンドプレート３１の下端３１Ｌ及び第２のエンドプレート３２の下端３２Ｌに、当該第２の拘束バンド４２を取り付けてもよい。
【００３０】
本実施形態において、第２の拘束バンド４２の幅Ｄ２は、第１の拘束バンド４１の幅Ｄ１よりも広く（Ｄ２＞Ｄ１）、これにより、第２の拘束バンド４２は第１の拘束バンド４１よりも高い弾性率を有している。このため、第２の拘束バンド４２が５個の単電池２と第１及び第２のエンドプレート３１、３２を拘束する弾性力Ｆ２は、第１の拘束バンド４１が５個の単電池２と第１及び第２のエンドプレート３１、３２を拘束する弾性力Ｆ１よりも大きくなっている（Ｆ２＞Ｆ１）。
【００３１】
これにより、単電池２の下部２Ｌは、当該単電池２の上部２Ｕよりも強く、第１及び第２のエンドプレート３１、３２を介して押圧されている。なお、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂等の樹脂材料により第１の拘束バンド４１を形成すると共に、第１の拘束バンド４１に比べて弾性率が相対的に高い金属材料等で第２の拘束バンド４２を形成することにより、上記の関係（Ｆ２＞Ｆ１）を満たす構成としてもよい。
【００３２】
本実施形態における第１及び第２の拘束バンド４１、４２、及び第１及び第２のエンドプレート３１、３２が本発明の押圧手段の一例に相当し、本実施形態における第１の拘束バンド４１が本発明の第１の押圧部材の一例に相当し、本実施形態における第２の拘束バンド４２が本発明の第２の押圧部材の一例に相当する。
【００３３】
なお、単電池２の下部２Ｌを、当該単電池の上部２Ｕよりも強く押圧するための方法は上記のものに特に限定されない。例えば、図４に示すように、第１のエンドプレート３１１の下部の厚さＷ１を当該第１のエンドプレート３１１の上部の厚さＷ２よりも厚くすると共に（Ｗ１＞Ｗ２）、第２のエンドプレート３２１の下部の厚さＷ３を当該第２のエンドプレート３２１の上部の厚さＷ４よりも厚くしてもよい（Ｗ３＞Ｗ４）。
【００３４】
この場合には、同一の拘束バンド４３を第１の拘束バンド４１１及び第２の拘束バンド４２１として用いた際に、下側の拘束バンド４３（第２の拘束バンド４２１）が、上側の拘束バンド４３（第１の拘束バンド４１１）よりも長く引き伸ばされることにより、上記の関係（Ｆ２＞Ｆ１）を満たす構成とすることができる。本例における第１及び第２のエンドプレート３１１、３２１が、本発明の接触部材の一例に相当する。
【００３５】
次に、本実施形態における電池装置１の作用について説明する。
【００３６】
電気自動車やハイブリッド自動車等において単電池を搭載する場合、搭載スペースの都合によって、通常は当該単電池が縦置き配置の状態で搭載される。この場合において、縦置き配置された単電池は、重力の影響により内部の電解液が単電池の下部２Ｌに偏在することにより当該下部２Ｌが膨張すると共に、当該単電池の上部２Ｕにおいて電解液が相対的に減少して枯渇する状態となっていた。そして、この状態が長時間継続することにより、当該単電池に抵抗の劣化や容量の劣化が生じる場合があった。
【００３７】
この点、本実施形態における電池装置１では、第１及び第２のエンドプレート３１、３２を介して伝達される第１及び第２の拘束バンド４１、４２の弾性力によって、単電池２は積層方向（Ｘ方向）に沿った向きに押圧されている。そして、単電池２の下部２Ｌに印加される押圧力Ｆ２は、当該単電池２の上部２Ｕに印加される押圧力Ｆ１よりも大きくなっている（Ｆ２＞Ｆ１）。
【００３８】
このため、単電池２内において電解液に働く重力の影響は相殺され、当該単電池２の下部２Ｌへの電解液の偏在が抑制される。このため、単電池２の抵抗の劣化や容量の劣化を軽減し、当該単電池２の耐久性を向上させることができる。なお、本実施形態における単電池２のように、可撓性を有する外装部材を有する単電池においてよりこの効果を奏することができる。また、この効果は、縦置き配置された状態における単電池の高さＬが２００ｍｍ以上である本例の様な場合においてより顕著となる。
【００３９】
また、この場合において、単電池２の下部２Ｌに印加される押圧力Ｆ２［ｇｆ／ｃｍ２］が、下記（１）式を満たしていてもよい。
Ｆ２≧Ｈ×Ｓ×Ｇ・・・（１）
ただし、上記（１）式において、Ｈは単電池２の鉛直方向に沿った高さ［ｃｍ］であり、Ｓは単電池２の電解液の比重［ｋｇ／ｃｍ３］であり、Ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２］である。
【００４０】
この場合において、単電池２の下部２Ｌに印加される押圧力Ｆ２は、電解液に働く重力の影響によって当該単電池２の下部２Ｌが膨張しようとする力以上となるため、単電池２の抵抗の劣化や容量の劣化を効果的に抑制し、当該単電池２の耐久性をより向上させることができる。
【００４１】
<<第２実施形態>>
図５は第２実施形態における電池装置を示す断面図であり、図６は第２実施形態における電池装置が有する電池モジュールを示す分解斜視図であり、図７は、第２実施形態における電池装置の変形例を示す断面図である。第２実施形態における電池装置は、単電池が電池モジュールの一部を構成しており、当該電池モジュールがエンドプレートと通しボルトによって固定されていること以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態における電池装置１Ｂは、図５に示すように、積層された５個の電池モジュール５と、積層された５個の当該電池モジュール５の側面に設けられた第１のエンドプレート３１Ｂ及び第２のエンドプレート３２Ｂと、第１の通しボルト６１及び第２の通しボルト６２と、から構成されている。
【００４３】
電池モジュール５は、図６に示すように、積層された複数の（本例では５個）の単電池２と、単電池２の間に介装されて当該単電池２同士の絶縁を保つスペーサ５１と、これらの単電池２及びスペーサ５１を収容するケース５２と、を備えている。
【００４４】
ケース５２は、箱形状を有するロアケース５２１及び蓋形状を有するアッパーケース５２２から構成されており、これらロアケース５２１及びアッパーケース５２２はアルミニウム等から形成されている。また、ケース５２の上側（＋Ｚ側）側部には、第１の通しボルト６１が挿入可能な大きさの貫通孔５３Ｕが設けられている。
【００４５】
同様に、ケース５２の下側（−Ｚ側）側部には、第２の通しボルト６２が挿入可能な大きさの貫通孔５３Ｌが設けられている。なお、本実施形態では、積層された５個の単電池２がそれぞれ縦置き配置の状態でケース５２内に収容されているが、積層される単電池２の数は特に限定されない。
【００４６】
また、ケース５２には、図５及び図６に示すように、当該ケース５２の右側面（図５中の右側面）に、略等間隔に並んで配置された第１〜第３の凹部５４Ａ〜５６Ａが形成されている。これら第１〜第３の凹部５４Ａ〜５６Ａは、図中のＹ方向に沿って長辺が配置された同一の短冊形状をそれぞれ有していると共に、それぞれ略等しい深さの凹形状となっている。
【００４７】
また、ケース５２の左側面（図５中の左側面）にも、第１〜第３の凹部５４Ａ〜５６Ａと同一形状を有し、それらとそれぞれ対応する位置に配置された第１〜第３の凹部５４Ｂ〜５６Ｂが形成されている。
【００４８】
図５に示すように、第１の凹部５４Ａ、５４Ｂは、ケース５２に収容された単電池２の上部２Ｕに接触している。また、第２の凹部５５Ａ、５５Ｂは、ケース５２に収容された単電池２の略中央部に接触している。そして、第３の凹部５６Ａ、５６Ｂは、ケース５２に収容された単電池２の下部２Ｌに接触している。なお、第１〜第３の凹部５４Ａ〜５６Ｂの配置や形状は特に限定されない。
【００４９】
第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂは、アルミニウムや耐熱性樹脂材料等から形成されており、図５に示すように、電池モジュール５の積層面（図中のＸ方向）に沿った側面と略等しい大きさの矩形状を有している。これら第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂは、積層された５個の電池モジュール５を図５中の左右から挟むように配置されている。
【００５０】
また、第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂの上部には、電池モジュール５のケース５２に設けられた貫通孔５３Ｕと対応する位置に設けられ、第１の通しボルト６１が挿入可能な大きさの貫通孔５２３Ｕが設けられている。同様に、第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂの下部には、電池モジュール５のケース５２に設けられた貫通孔５３Ｌと対応する位置に設けられ、第２の通しボルト６２が挿入可能な大きさの貫通孔５２３Ｌが設けられている。
【００５１】
第１の通しボルト６１は、図５に示すように、積層された５個の電池モジュール５の厚さと、第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂの上部の厚さと、を合わせた長さと略等しい長さを有している。この第１の通しボルト６１は、第１のエンドプレート３２Ｂの貫通孔５２３Ｕ、積層された５個の電池モジュール５の貫通孔５３Ｕ、及び、第２のエンドプレート３３Ｂの貫通孔５２３Ｕにそれぞれ挿入された後、ナット６１１と締結されている。これにより、積層された５個の電池モジュール２の上部は、第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂに挟まれて押圧された状態で固定されている。
【００５２】
第２の通しボルト６２は、第１の通しボルト６１と略等しい大きさを有しており、図５に示すように、第１のエンドプレート３２Ｂの貫通孔５２３Ｌ、積層された５個の電池モジュール５の貫通孔５３Ｌ、及び、第２のエンドプレート３３Ｂの貫通孔５２３Ｌにそれぞれ挿入された後、ナット６２１と締結されている。これにより、積層された５個の電池モジュール２の下部も、第１及び第２のエンドプレート３１Ｂ、３２Ｂに挟まれて押圧された状態で固定されている。
【００５３】
本実施形態において、第２の通しボルト６２とナット６２１との締結力は、第１の通しボルト６１とナット６１１の締結力に比べて相対的に強くなっている。これにより、電池モジュール５の下部は、電池モジュール５の上部に比べて相対的に強く電池モジュール５の積層方向（図５中のＸ方向）に沿って押圧されている。そしてこれに伴い、ケース５２の第３の凹部５６Ａ、５６Ｂを介して伝達される単電池２の下部２Ｌへの押圧力Ｆ２は、ケース５２の第１の凹部５４Ａ、５４Ｂを介して伝達される単電池２の上部２Ｕへの押圧力Ｆ１よりも大きくなっている（Ｆ２＞Ｆ１）。
【００５４】
本実施形態においても、単電池２内における電解液の偏在の発生を軽減することができるため、単電池２の抵抗の劣化や容量の劣化を抑制し、当該単電池２の耐久性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態においても、第１の通しボルト６１とナット６１１との締結力、及び第２の通しボルト６２とナット６２１との締結力を調節し、単電池２の下部２Ｌに印加される押圧力Ｆ２が上記（１）式を満たすことにより、単電池２の抵抗の劣化や容量の劣化を効果的に抑制し、当該単電池２の耐久性をより向上させることができる。
【００５６】
なお、図７に示す電池モジュール５Ｂのように、当該電池モジュール５Ｂのケース５２Ｂの下部の幅Ｗ５を、当該ケース５２Ｂの上部の幅Ｗ６よりも大きくしてもよい（Ｗ５＞Ｗ６）。この際、第１の通しボルト６１とナット６１１との締結量が第２の通しボルト６２とナット６２１との締結量と等しい場合においても、単電池２の下部２Ｌへの押圧力Ｆ２を当該単電池２の上部２Ｕへの押圧力Ｆ１よりも大きくすることができる（Ｆ２＞Ｆ１）。このため、単電池２内における電解液の偏在の発生を軽減し、当該単電池２の耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また、特に図示しないが、電池モジュールのケースにおいて、当該ケースに収容される単電池の下部と接触する部分同士の間の距離（上記の例では、第３の凹部５６Ａ、５６Ｂの間の距離）を、当該単電池の上部と接触する部分同士の間の距離（上記の例では、第１の凹部５４Ａ、５４Ｂの間の距離）よりも短くしてもよい。
【００５８】
この場合においても、単電池の下部２Ｌへの押圧力Ｆ２を、単電池の上部２Ｕへの押圧力Ｆ１よりも大きくすることができるため（Ｆ２＞Ｆ１）、単電池内における電解液の偏在の発生を軽減し、当該単電池の耐久性を向上することができる。
【００５９】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６０】
例えば、特に図示しないが、円筒軸が鉛直方向に沿うように設けられた巻回型のリチウムイオン二次電池等を備えた電池装置において、当該電池の巻回を行う際、電池の上側に比べ下側の方を相対的に強い張力で巻回してもよい。この場合においても、当該電池の下部への押圧力Ｆ２が上部への押圧力Ｆ１よりも大きくなるため（Ｆ２＞Ｆ１）、電池内における電解液の偏りの発生を軽減し、当該電池の耐久性の向上を図ることができる。
【００６１】
以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における電池の耐久性向上の効果を確認するためのものである。
【実施例】
【００６２】
＜実施例１＞
［正極の作製］
正極活物質として、ＬｉＮｉＸＭｎＹＣｏＺＯ２（Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝１／３）とアセチレンブラック（ＨＳ−１００）とポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＬｉＮｉＸＭｎＹＣｏＺＯ２：ＨＳ−１００：ＰＶＤＦ＝８４：１０：６（質量比）の割合で混合したものを用い、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極スラリを得た。次いで、得られた正極スラリを、アルミニウム箔より成る正極集電体の両面にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃で１０分間乾燥させた。その後、プレス処理により正極活物質層密度を３．０ｇ／ｃｍ２とし、１３０℃で８時間真空乾燥を行って正極板を得た。
【００６３】
［負極の作製］
負極活物質として、グラファイト（ＭＡＧ−Ｄ）とポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＭＡＧ−Ｄ：ＰＶＤＦ＝９２：８（質量比）の割合で混合したものを用い、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて正極スラリを得た。次いで、得られた負極スラリを、銅箔より成る負極集電体の両面にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃で１０分間乾燥させた。その後、プレス処理により負極活物質層密度を１．４ｇ／ｃｍ２とし、１３０℃で８時間真空乾燥を行って負極板を得た。
【００６４】
［単電池の作製］
上記作製した正極と負極を、セパレータ（ポリプロピレン製多孔質フィルム）を介して積層し、発電要素を得た。次いで、得られた発電要素をアルミラミネートシート製のバッグの中に載置した状態で電解液を注液し、当該バッグを封口することにより試験用単電池を作製した。なお、電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を、ＥＣ：ＤＥＣ＝４０：６０（体積比）の割合で混合した溶媒に、支持塩としての六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を濃度が１Ｍとなるように溶解させたものを用いた。また、電極板の主面に沿った単電池の長さは２００ｍｍとした。
【００６５】
［電池装置の作製］
第１実施形態で説明したような構成において、縦置き配置の１個の単電池のみをアルミニウム製のエンドプレートで挟んだものをゴム製の拘束バンドで拘束し、電池装置を作製した。拘束バンドによる単電池への押圧力は、当該拘束バンドの長さや取り付け位置を調節することにより行い、単電池の上部への押圧力は３０［gf/cm2］、単電池の下部への押圧力は５４［gf/cm2］となるようにした。
【００６６】
以上の手順により作製した電池装置を用い、以下に述べる試験を行った。なお、以下の各試験は、上記手順により作製した３つの試験サンプルについてそれぞれ行い、それら３つの試験サンプルの平均値を求めた。
【００６７】
［容量維持率測定試験］
以上のように作製された電池装置を用い、４５℃サイクル試験を行った。この４５℃サイクル試験とは、４５℃の雰囲気下、定電圧方式（ＣＣ、電流：０．１Ｃ）で４．２Ｖまで充電し、１０分間休止させた後、定電流（ＣＣ、電流：０．１Ｃ）で３．０Ｖまで放電し、放電後１０分間休止させる充放電過程を１サイクルとし、これを所定回数繰り返す試験である。本例では、同サイクルを２５０回繰り返した後、及び、同サイクルを５００回繰り返した後において、単電池の放電容量を、初期の放電容量と比較して容量維持率を求めた。
【００６８】
［抵抗上昇率測定試験］
また、上記の４５℃サイクルを、２５０回繰り返した後、及び、５００回繰り返した後における単電池のＩＶ抵抗値を、初期のＩＶ抵抗値と比較して抵抗上昇率を求めた。
【００６９】
［厚み変化率測定試験］
また、上記の４５℃サイクルを５００回繰り返した後において、単電池の下部と上部との厚み差を当該単電池の厚み平均値と比較して単電池の厚み変化率を求めた。
【００７０】
以上の実施例１において、容量維持率測定試験を行った結果、下記の表１に示すように、４５℃サイクル試験のサイクル数が２５０回である場合と５００回である場合の何れについても、容量維持率は９０％以上であることがわかった。
【００７１】
また、抵抗上昇率測定試験を行った結果、４５℃サイクル試験のサイクル数が２５０回である場合と５００回である場合の何れについても、抵抗上昇率は約１１０％程度以下であることがわかった。
【００７２】
また、厚み変化率測定試験を行った結果、単電池の上下で厚みの変化がほとんど生じていないことがわかった。
【００７３】
【表１】
2015118822.tif 000003
＜比較例１＞
比較例１では、拘束バンドによる単電池への押圧力を、単電池の上部、下部共に０［gf/cm2］としたこと以外は、実施例１と同様の要領で試験サンプルを製造した。
【００７４】
＜比較例２＞
比較例２では、拘束バンドによる単電池への押圧力を、単電池の上部、下部共に０［gf/cm2］とし、単電池を横置き配置（単電池の電極板の主面が水平方向に実質的に沿うような配置）としたこと以外は、実施例１と同様の要領で試験サンプルを製造した。
【００７５】
以上の比較例１において容量維持率測定試験を行った結果、上記の表１に示すように、４５℃サイクル試験のサイクル数が２５０回である場合と５００回である場合の何れについても、容量維持率は実施例１に比べて低下していることがわかった。
【００７６】
また、比較例１において抵抗上昇率測定試験を行った結果、４５℃サイクル試験のサイクル数が２５０回である場合と５００回である場合の何れについても、抵抗上昇率は実施例１に比べて上昇していることがわかった。
【００７７】
また、比較例１において厚み変化率測定試験を行った結果、単電池の上下の厚み変化率は実施例１に比べて上昇していることがわかった。
【００７８】
比較例２において、容量維持率測定試験、抵抗上昇率測定試験、及び厚み変化率測定試験を行った結果、何れの試験においても実施例１と同等であることがわかった。
【００７９】
以上のように、縦置き配置の単電池において、当該単電池の上部よりも下部を強く押圧するための拘束バンドを設けた実施例１では、比較例１に比べ、４５℃サイクル試験後においても単電池の変形等が生じていないと共に、単電池の容量劣化や抵抗劣化も生じておらず、当該単電池の耐久性が向上していることがわかった。
【００８０】
これに対し、単電池に対する押圧力が無い状態で、縦置き配置の当該単電池の４５℃サイクル試験が行われた比較例１では、実施例１に比べ、単電池の下部が膨張しており、単電池の容量劣化や抵抗劣化が生じていることがわかった。これは、４５℃サイクル試験の実施に伴って、単電池下部への電解液の偏在が発生したことに起因する。
【００８１】
また、単電池が横置き配置の状態で試験を行った比較例２では、４５℃サイクル試験後においても単電池の変形等は生じておらず、単電池の容量劣化や抵抗劣化も生じていないことがわかった。これは、単電池が横置き配置の状態においては、電解液の偏在が発生しないことに起因する。
【符号の説明】
【００８２】
１、１Ｂ・・・電池装置
２・・・単電池
２Ｕ・・・上部
２Ｌ・・・下部
２０１・・・正極板
２０２・・・セパレータ
２０３・・・負極板
２０４・・・正極タブ
２０５・・・負極タブ
２０６、２０７・・・外装部材
２０８・・・発電要素
３１、３１Ｂ、３１１・・・第１のエンドプレート
３２、３２Ｂ、３２１・・・第２のエンドプレート
４１、４１１・・・第１の拘束バンド
４２、４２１・・・第２の拘束バンド
５、５Ｂ・・・電池モジュール
６１・・・第１の通しボルト
６１１・・・ナット
６２・・・第２の通しボルト
６２１・・・ナット
【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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