(57)【要約】  平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べた組電池であって、前記ラミネート電池が、前記ラミネート電池の平板状の面に対して平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体と、前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装と、前記積層体と電気的に接続され、かつ、前記外装の一側部側から延出された電極端子と、を有し、前記外装が、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部、及び連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有し、前記組電池が、その鉛直方向上面側に前記他側部側が配され、かつ、その鉛直方向下面側に前記一側部側が配されるように前記ラミネート電池が並べられてなり、さらに、前記組電池に充放電するための電力ケーブルが、前記鉛直方向下面側に配されていることを特徴とする組電池。前記組電池は、優れた動作安定性を発現する、即ち、高効率が維持可能な高信頼性の組電池である。
2016009989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べた組電池であって、
前記ラミネート電池が、
前記ラミネート電池の平板状の面に対して平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体と、
前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装と、
前記積層体と電気的に接続され、かつ、前記外装の一側部側から延出された電極端子と、を有し、
前記外装が、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部、及び
連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有し、
前記組電池が、その鉛直方向上面側に前記他側部側が配され、かつ、その鉛直方向下面側に前記一側部側が配されるように前記ラミネート電池が並べられてなり、
さらに、前記組電池に充放電するための電力ケーブルが、前記鉛直方向下面側に配されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
ラミネート電池が前記袋部を複数個有する請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
さらに、前記鉛直方向下面側に前記充放電を制御するための制御ユニットを備える請求項１又は２に記載の組電池。
【請求項４】
前記制御ユニットによる制御が、前記組電池に含まれる少なくとも一つの前記ラミネート電池を自己放電させるための自己放電制御工程を含み、かつ、前記制御ユニットが、該自己放電時に発熱する自己放電負荷抵抗を含む請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記電力ケーブルが、前記組電池を支持する底部材に含まれる請求項１〜４のいずれかに記載の組電池。
【請求項６】
前記外装の内部において、前記電池部、前記連通部及び前記袋部がラミネートフィルムの溶着部と非溶着部とにより区分けされており、前記連通部が非溶着部により形成され、前記一側部側から他側部側の方向に対して垂直な方向の前記非溶着部と前記溶着部との長さの比が５０／５０〜５／９５である請求項１〜５のいずれかに記載の組電池。
【請求項７】
前記ラミネート電池の他側部側の端部から前記連通部の中心までの距離である袋部を含む長さが、前記他側部側の端部から前記一側部側の端部までの距離であるラミネート全長の２５％以上である請求項１〜６のいずれかに記載の組電池。
【請求項８】
前記積層体を挟んだ前記ラミネートフィルム２枚の少なくとも４辺において、前記ラミネートフィルム同士が融着されることでシールされ、前記積層体が封入されてなる請求項１〜７のいずれかに記載の組電池。
【請求項９】
前記負極が、その負極活物質としてチタン含有酸化物を含む請求項１〜８のいずれかに記載の組電池。
【請求項１０】
前記外装を介して前記積層体を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、押圧する押圧機構を備え、
押圧した際の面圧の面内分布が、該面圧が最小である最小点を含む極小鞍部を含み、かつ、前記極小鞍部に前記連通部が位置する請求項１〜９のいずれかに記載の組電池。
【請求項１１】
前記面内分布が、前記面圧が最大である最大点をその一方の点とする２点の極大点を含み、かつ、前記極小鞍部が前記２点の極大点の間に存在する請求項１０に記載の組電池。
【請求項１２】
前記押圧機構が、隣り合う前記ラミネート電池の間に配され、前記積層体を前記ラミネートフィルムを介して覆う面積を有し、且つ前記極小鞍部に対応する凹部をその表面に含む可撓性の加圧シートを含む請求項１０又は１１に記載の組電池。
【請求項１３】
前記押圧機構が、さらに、前記ラミネート電池を前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に複数個並べた電池集合体を挟持し、かつ、前記加圧シートより面積の大きな２枚１組の加圧プレートを含む、請求項１２に記載の組電池。
【請求項１４】
前記押圧機構が、さらに、前記２枚１組の加圧プレート間を内側に引っ張る高引張り剛性梁を含む、請求項１３に記載の組電池。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の組電池を複数含む蓄電ユニットであって、一の前記組電池の鉛直方向上面側に他の前記組電池の前記鉛直方向下面側がくるように配置されてなる蓄電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池に関し、より詳しくは、複数個の平板状のラミネート電池を積み重ねた組電池に関するものである。また、組電池を複数含む蓄電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネート電池は、充放電サイクル運転時に発生するガスによって、電池性能が低下することがわかっている。この問題点を回避するために、特許文献１のように、ラミネート電池の一つの側部に袋部を配置することによって、その電極でガスを捕集する技術が開発されている。しかしながら、特許文献１のラミネート電池の構造は、電極端子であるタブ部分の近くに袋部分があるため、組電池としてラミネート電池を複数接続させた場合、どの方向に配置しても、ガスがタブ部分に逆流しやすいため、結果としてタブ部分からガス漏れが生じ、電池の動作不良が頻発する虞があり、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５４５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、このような従来技術の問題点を解決し、優れた動作安定性を発現する、即ち、高効率が維持可能な高信頼性の組電池及び該組電池を有する蓄電ユニットを供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ラミネート電池に一側部に配置された電極端子と反対側に袋部を配置し、さらに、組電池にする際、その袋部を上面となるよう配置することによって、積層体部分からガスが発生した場合でも電池性能を低下させることなく、稼動せしめることができることを見出した。さらに、上記構造の場合において、充放電するための電力ケーブルを下面側に配置した場合には、この部分での発熱が放熱しやすくなるため、該発熱による制御基板の誤動作、又はラミネート電池が加熱されることによる加速的な電池性能の劣化を抑止できることも更に見出し、本発明を為すに至った。【０００６】
即ち、本発明は、平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べた組電池であって、
前記ラミネート電池が、
前記ラミネート電池の平板状の面に対して平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体と、
前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装と、
前記積層体と電気的に接続され、かつ、前記外装の一側部側から延出された電極端子と、を有し、
前記外装が、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部、及び
連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有し、
前記組電池が、その鉛直方向上面側に前記他側部側が配され、かつ、その鉛直方向下面側に前記一側部側が配されるように前記ラミネート電池が並べられてなり、
さらに、前記組電池に充放電するための電力ケーブルが、前記鉛直方向下面側に配されていることを特徴とする組電池に関する。【０００７】
このような鉛直方向上面側に袋部、鉛直方向下面側に独立に存在する少なくとも２つの電極端子である、正極電極端子及び負極電極端子をそれぞれ配置するように平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べ、かつ、前記電極端子の下方に組電池を充放電するための電力ケーブルを備えていることで、充放電した際に積層体付近で発生するガスを前記連通部を介して上方向に配置された袋部に効率的に捕集することができる。また、前記のような構成を採用することで、充放電した際に電池で生じた圧力、ガスや熱量を、電池部の積層体に影響することなく、上方向に配置された袋部に逃がすと共に、比較的低温となる下部に電力ケーブルや、好ましくは制御ユニットを設けることで、温度上昇による抵抗ロスが抑えられて高効率が維持され、温度上昇による誤作動が抑えられることで高信頼性の組電池となる。【０００８】
さらに、前記のような構成を有する本発明の組電池は、定置型の家庭用蓄電システムに適した、低レートであっても、様々な仕様環境に適用可能で、間違った使用による感電の可能性が低く、高効率が維持可能な高信頼性の組電池として有用であり、高安全性かつ高効率である。【０００９】
前記ラミネート電池は、前記袋部を複数個設けていてもよい。【００１０】
好ましくは、前記鉛直方向下面側に前記充放電を制御するための制御ユニットを備える組電池とすることである。【００１１】
好ましくは、前記制御ユニットによる制御が、前記組電池に含まれる少なくとも一つの前記ラミネート電池を自己放電させるための自己放電制御工程を含み、かつ、前記制御ユニットが、該自己放電時に発熱する自己放電負荷抵抗を含む組電池とすることである。【００１２】
好ましくは、前記電力ケーブルが、前記組電池を支持する底部材に含まれる組電池とすることである。【００１３】
好ましくは、前記外装の内部において、前記電池部、前記連通部及び前記袋部がラミネートフィルムの溶着部と非溶着部とにより区分けされており、前記連通部が非溶着部により形成され、前記一側部側から他側部側の方向に対して垂直な方向の前記非溶着部と前記溶着部との長さの比が５０／５０〜５／９５である組電池とすることである。【００１４】
好ましくは、前記ラミネート電池の他側部側の端部から前記連通部の中心までの距離である袋部を含む長さが、前記他側部側の端部から前記一側部側の端部までの距離であるラミネート全長の２５％以上である組電池とすることである。【００１５】
好ましくは、前記積層体を挟んだ前記ラミネートフィルム２枚の少なくとも４辺において、前記ラミネートフィルム同士が融着されることでシールされ、前記積層体が封入されてなる組電池とすることである。【００１６】
好ましくは、前記負極が、その負極活物質としてチタン含有酸化物を含む組電池とすることである。【００１７】
好ましくは、前記外装を介して前記積層体を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、押圧する押圧機構を備え、
押圧した際の面圧の面内分布が、該面圧が最小である最小点を含む極小鞍部を含み、かつ、前記極小鞍部に前記連通部が位置する組電池とすることである。【００１８】
好ましくは、前記面内分布が、前記面圧が最大である最大点をその一方の点とする２点の極大点を含み、かつ、前記極小鞍部が前記２点の極大点の間に存在する組電池とすることである。【００１９】
好ましくは、前記押圧機構が、隣り合う前記ラミネート電池の間に配され、前記積層体を前記ラミネートフィルムを介して覆う面積を有し、且つ前記極小鞍部に対応する凹部をその表面に含む可撓性の加圧シートを含む組電池である。【００２０】
好ましくは、前記押圧機構が、さらに、前記ラミネート電池を前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に複数個並べた電池集合体を挟持し、かつ、前記加圧シートより面積の大きな２枚１組の加圧プレートを含む組電池である。【００２１】
好ましくは、前記押圧機構が、さらに、前記２枚１組の加圧プレート間を内側に引っ張る高引張り剛性梁を含む組電池である。【００２２】
さらに、本発明は、本発明の組電池を複数含む蓄電ユニットであって、一の前記組電池の鉛直方向上面側に他の前記組電池の前記鉛直方向下面側がくるように配置されてなる蓄電ユニットに関する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の組電池では、充放電の際にラミネート電池の負極／セパレータ／正極の積層体で発生するガスを、効率的にラミネート電池に設けた袋部に捕集することができ、また、前記ラミネート電池に組み込んだ電力ケーブルで生じる発熱も効果的に放熱することができるので、ラミネート電池の高効率が維持可能な高信頼性の組電池となる。【００２４】
また、前記押圧機構を備える本発明の組電池は、電池部で発生したガスを前記袋部に誘導できるように積層体が両面から押圧されているため、サイクル特性等に代表される電池性能の低下を抑制することができ、さらに、各電極が積層体の積層方向と同方向に適切に加圧されているので、優れたレート特性及びサイクル特性を発現する組電池となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の組電池１の概念図である。
【図２】ラミネート電池２の断面概念図である。
【図３】図２とは異なる実施態様のラミネート電池２’の断面概念図である。
【図４】実施例１で作製したラミネート電池２を２つ並列した一次電池集合体３５の断面概念図である。
【図５】図５（ａ）は押圧機構である加圧シート２２を示す概念図である。図５（ｂ）は押圧機構である加圧シート２３を示す概念図である。
【図６】ラミネート電池２と加圧シート２２と加圧シート２３との積層方法の一例を例示する説明図である。
【図７】前記押圧機構でラミネート電池２を押圧した際の面圧分布を示す説明図である。
【図８】図６とは異なる、ラミネート電池２と加圧シート２２と加圧シート２３との積層方法の別の一例を例示する説明図である。
【図９】高引張り剛性組電池収納ケース２６に収容された電池集合体１２が加圧プレート２５ａ、２５ｂを含む押圧機構により押圧されている状態を示す説明図である。
【図１０】電池集合体１２が高引張り剛性梁２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを含むを押圧機構により押圧されている状態を示す説明図であり、図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）は斜視図である。
【図１１】本発明の蓄電ユニット１００の概念図である。
【図１２】実施例１で作製した組電池１ｆの概念図である。
【図１３】実施例２で作製した蓄電ユニット１００ａの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
【００２８】
＜組電池＞
本発明の組電池は、
平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べた組電池であって、
前記ラミネート電池が、
前記ラミネート電池の平板状の面に対して平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体と、
前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装と、
前記積層体と電気的に接続され、かつ、前記外装の一側部側から延出された電極端子と、を有し、
前記外装が、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部、及び
連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有し、
前記組電池が、その鉛直方向上面側に前記他側部側が配され、かつ、その鉛直方向下面側に前記一側部側が配されるように前記ラミネート電池が並べられてなり、
さらに、前記組電池に充放電するための電力ケーブルが、前記鉛直方向下面側に配されている。
【００２９】
本発明の組電池は、平板状のラミネート電池を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、複数個並べたものである。１個の組電池において並べるラミネート電池の数については、所望の電力量に応じて適宜調整すればよく、特に限定はない。
本発明では、組電池において複数個のラミネート電池が並んだ状態のものを電池集合体という。前記電池集合体に含まれるラミネート電池は、本発明の組電池内において、その複数個が、直列接続、並列接続、又はこれらを組み合わせた接続で、電気的に接続されていることが好ましい。
【００３０】
本発明の組電池の特徴の一つは、前記ラミネート電池を構成する外装が、その内部に前記積層体が存在する空間である電池部、及び連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、電極端子が延出された一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有しており、組電池の鉛直方向上面側に前記他側部側が配され、かつ、その鉛直方向下面側に前記一側部側が配されるように前記ラミネート電池が並べられてなり、かつ、前記電力ケーブルを、前記ラミネート電池を複数個並べた電池集合体の真下、即ち、鉛直方向下面側に配置することである。通常の発想であれば、電池集合体に充放電するための電力ケーブルを付属せしめる場合、電池集合体の直上に電力ケーブルを配置するところ、本発明では、逆転の発想で、電力ケーブル下面側配置とすることで、本発明の効果が奏されることを見出したものである。
【００３１】
具体的には、充放電の際に電池部の積層体で発生するガスは上部に移動しやすいことから、前記垂直方向上面側に前記ラミネート電池の袋部を配置することによって、前記積層体から出たガスは電池部に滞留せず、袋部に移動しやすくなる。このことから、充放電の際に電極反応由来のガスが発生した場合も、電池性能が低下することなく、結果として組並べられている複数のラミネート電池はいずれも安定して稼動する。
【００３２】
また、前記垂直方向下面側に電極端子が延出した一側部側が配されるように複数の前記ラミネート電池が並べられていることによって、充放電するための電力ケーブルを鉛直方向下面側に配することが可能となる。熱は、発生源から上部に移動しやすいことから、発熱部分である電力ケーブルを下面に設置すると放熱の効果が大きくなるので、結果として組電池全体の温度が低くなり、結果として後述の制御基板の誤動作、又はラミネート電池への加熱による加速的な電池性能の劣化を抑止できる。
【００３３】
以下に、本発明の組電池の各部の構成について説明する。
【００３４】
＜ラミネート電池＞
本発明に用いるラミネート電池は、その外観が平板状の本体部と、この本体部の一側部側に配置された電極端子とを少なくとも備える。
【００３５】
前記本体部は、その内部に、前記ラミネート電池の平板状の面に対して面に平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体、及び前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装を有する。
好ましくは、前記積層体を挟持したラミネート長さのラミネートフィルム２枚の少なくとも４辺において、ラミネートフィルム間が融着されることでシールされ、前記封入が為されたものである。即ち、前記本体部は、その内部の空間として、少なくとも、負極、正極、セパレータからなる積層体、及び積層体が存在する電池部を含み、さらに、前記積層体が存在しない袋部とを有する。
【００３６】
本発明に用いる積層体は、所定の大きさに裁断した正極、負極、及びセパレータを、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ・・・の順に積層して作製される。このときセパレータは、所定の大きさに裁断する他にも、九十九折にしてもよい。
【００３７】
＜正極＞
前記ラミネート電池の積層体に用いる正極は、集電体上に、少なくとも正極活物質が含まれる正極活物質層が形成されているものであればよい。この正極活物質層の性能向上のために、導電助材やバインダーが含まれてもよい。
【００３８】
前記正極活物質として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、及びオリビン酸鉄リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物を用いることが出来る。これら正極活物質のうち、正極活物質自身の安定性が優れる点から、マンガン酸リチウムが好ましい。前記マンガン酸リチウムは、Ｌｉ１＋ｘＭｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．２、０＜ｙ≦０．６、Ｍは２〜１３族でかつ第３〜４周期に属する元素からなる群から選択される少なくとも１種）で表されるスピネル型マンガン酸リチウムは、正極活物質自身の安定性向上の効果が大きい点から、２〜１３族でかつ第３〜４周期に属する元素は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、及びＣｒが好ましく、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＣｒがより好ましく、正極活物質自身の安定性向上の効果が特に大きいことから、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ及びＮｉが特に好ましい。
【００３９】
前記Ｌｉ１＋ｘＭｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４のｘは、０≦ｘ≦０．２である。ｘ＜０の場合は、正極活物質の容量が減少する傾向があり、一方、ｘ＞０．２の場合は炭酸リチウム等の不純物が多く含まれる恐れがある。
【００４０】
前記Ｌｉ１＋ｘＭｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４のｙは、０＜ｙ≦０．６である。ｙ＝０の場合は、正極活物質の安定性が低下する傾向があり、一方、ｙ＞０．６の場合はＭの酸化物等の不純物が多く含まれる恐れがある。
【００４１】
これらの中でも、後述の非水電解質との組み合わせで、ガス発生減少、及び充電終止電圧の高電圧化の効果が大きいことから、Ｌｉ１＋ｘＡｌｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）、Ｌｉ１＋ｘＭｇｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）、Ｌｉ１＋ｘＺｎｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）、Ｌｉ１＋ｘＣｒｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）Ｌｉ１＋ｘＮｉｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．０５、０．４５≦ｙ≦０．５）、Ｌｉ１＋ｘＮｉｙ−ｚＡｌｚＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．０５、０．４５≦ｙ≦０．５、０．００５≦ｚ≦０．０３）、及びＬｉ１＋ｘＮｉｙ−ｚＴｉｚＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．０５、０．４５≦ｙ≦０．５、０．００５≦ｚ≦０．０３）から選ばれる１種が好ましく、より大きい効果が得られる、Ｌｉ１＋ｘＡｌｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）、Ｌｉ１＋ｘＭｇｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．１、０＜ｙ≦０．１）、Ｌｉ１＋ｘＮｉｙＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．０５、０．４５≦ｙ≦０．５）、及びＬｉ１＋ｘＮｉｙ−ｚＴｉｚＭｎ２―ｘ―ｙＯ４（０≦ｘ≦０．０５、０．４５≦ｙ≦０．５、０．００５≦ｚ≦０．０３）が特に好ましい。
【００４２】
前記正極にスピネル型マンガン酸リチウムを用いた場合、コバルト化合物、あるいは前記層状岩塩型構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が含まれていても良い。
【００４３】
前記コバルトを含む化合物、すなわちＬｉを含まないコバルト化合物は、コバルト酸化物、コバルト水酸化物、炭酸コバルト、塩化コバルト、硫酸コバルト、コバルト含有有機化合物、及びフッ化コバルトが例示される。これらの中でも、ガス発生量の減少、及び充電終止電圧の高電圧化の効果が大きいことから、コバルト酸化物、コバルト水酸化物、及び炭酸コバルトが好ましく、特に大きい効果が得られる、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＣｏＯＯＨ及びＣｏＣＯ３は特に好ましい。
【００４４】
前記層状岩塩型構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は、ＬｉａＮｉｂＣｏｃＭｎｄＸｅＯ２（但し、Ｘは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎからなる群から選択される少なくとも１種、０＜ａ≦１．２、０≦ｂ、ｃ、ｄ、ｅ≦１、及びｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１）で表される化合物か好ましい。これらの中でも、後述の非水電解質との組み合わせで、ガス発生減少、及び充電終止電圧の高電圧化の効果が大きいことから、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２、ＬｉＭｎ０．４Ｎｉ０．４Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＭｎ０．１Ｎｉ０．１Ｃｏ０．８Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１６Ａｌ０．０４Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、及びＬｉＣｏＯ２から選ばれる１種がより好ましく、特に効果が大きい効果が得られる、ＬｉＣｏＯ２が特に好ましい。これら、前記層状岩塩型構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は、ａが１より大きい、いわゆるリチウムリッチ系もふくまれる。
【００４５】
前記正極は、前記スピネル型マンガン酸リチウムの重量をＡとし、前記コバルトを含む化合物及び／又は層状岩塩型構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物の重量をＢとした場合に０．０１≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．１の範囲で、前記スピネル型マンガン酸リチウム、及び前記コバルトを含む化合物及び／又は層状岩塩型構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が含まれる。前記範囲の場合、後述の非水電解質との組み合わせで、ガス発生量減少の効果が大きく、さらに充電終止電圧の高電圧化の効果が大きいことがわかった。
【００４６】
前記正極活物質の表面には、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。
【００４７】
前記正極には、導電助材を含有させてもよい。導電助材としては、特に限定されないが、炭素材料が好ましい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びファーネスブラック等が挙げられる。これら炭素材料は１種類でもよいし、２種類以上用いてもよい。
【００４８】
前記正極に含まれる導電助材の量は、正極活物質１００重量部に対して、好ましくは１重量部以上３０重量部以下、より好ましくは２重量部以上１５重量部以下である。上記範囲であれば、正極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
【００４９】
前記正極にはバインダーを含有させてよい。バインダーは、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド、及びそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００５０】
前記正極に含まれるバインダーの量は、正極活物質１００重量部に対して、好ましくは１重量部以上３０重量部以下、より好ましくは２重量部以上１５重量部以下である。上記範囲であれば、正極活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
【００５１】
前記正極の作製方法としては、例えば、正極活物質、必要であれば導電助材、バインダー等を一緒に混合したのちに集電体上に塗工することによって作製する方法が挙げられるが、作製方法の容易さから、前記正極活物質を含む混合物及び溶媒でスラリーを作製し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって正極を作製する方法が好ましい。
【００５２】
前記正極に用いる集電体は、アルミニウム及びその合金であることが好ましい。前記アルミニウムは、正極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、ＪＩＳ規格１０３０、１０５０、１０８５、１Ｎ９０、１Ｎ９９等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。
【００５３】
＜負極＞
前記ラミネート電池の積層体に用いる負極は、集電体上に、少なくとも負極活物質が含まれる負極活物質層が形成されている。この負極活物質層の性能向上のために、この層を構成する材料には、前記正極に用いられるような導電助材やバインダーが含まれてもよい。
【００５４】
前記負極活物質として、炭素材料、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｎ、チタン含有酸化物等が例示されるが、材料自身の安定性が高いことから、チタン含有酸化物が好ましく、その中でも充放電反応時における不可逆容量が小さいことから、チタン酸リチウム、二酸化チタンが好ましい。特に、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における負極活物質の膨張収縮が小さいことから、負極活物質自身の崩壊が特に起こりにくいことから、スピネル構造のチタン酸リチウムが特に好ましい。前記チタン酸リチウムには、たとえばＮｂ等のリチウム、チタン以外の元素が微量含まれていてもよい。即ち、前記負極は、その負極活物質としてチタン含有酸化物を含むことが好ましく、負極活物質の主成分として、５０重量％以上の割合でチタン含有酸化物を含むことがより好ましく、チタン含有酸化物の含有量が９０重量％以上であることがさらに好ましく、前記負極活物質がチタン含有酸化物のみからなることが最も好ましい。
【００５５】
また、二酸化チタンとしては、Ｂ型二酸化チタン、アナターゼ型二酸化チタン、ラムズデライト型二酸化チタン等が例示されるが、不可逆容量が小さいこと、及びサイクル安定性に優れることから、Ｂ型二酸化チタンが好ましい。
【００５６】
前記チタン含有酸化物の表面には、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。
【００５７】
前記チタン含有酸化物は１種類でもよいし、２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
前記負極に用いる導電助材としては、特に限定されないが、金属材料、炭素材料が好ましい。金属材料の場合は、銅、及びニッケル等、炭素材料の場合は天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びファーネスブラック等が挙げられる。これら導電助材は１種類でもよいし、２種類以上用いてもよい。
【００５９】
前記負極に含まれる導電助材の量は、負極活物質１００重量部に対して、好ましくは１重量部以上３０重量部以下、より好ましくは２重量部以上１５重量部以下である。上記範囲であれば、負極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
【００６０】
前記負極には、負極活物質を集電体に結着させるため、バインダーを使用してよく、バインダーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド及びそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００６１】
本発明において、負極に含まれるバインダーの量は、負極活物質１００重量部に対して、好ましくは１重量部以上３０重量部以下、より好ましくは２重量部以上１５重量部以下である。上記範囲であれば、負極活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
【００６２】
好ましい負極の一形態としては、負極活物質、導電助材、及びバインダーの混合物を集電体上に形成することによって作製されるが、作製方法の容易さから、上記混合物及び溶媒でスラリーを作製し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって負極を作製する方法が好ましい。
【００６３】
前記負極に用いることのできる集電体は、銅、ＳＵＳ、ニッケル、チタン、アルミニウム及びそれらの合金が好ましい。
【００６４】
＜セパレータ＞
前記ラミネート電池に用いるセパレータは、前記正極と前記負極との間に設置され、絶縁性かつ後述の非水電解質を含むことが出来る構造であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを２種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜等が挙げられる。サイクル特性の安定性が優れることから、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを２種類以上複合したものの不織布であることが好ましい。
【００６５】
前記セパレータには、各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤等が含まれてもよいし、金属酸化物等が被覆されていてもよい。各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤、金属酸化物等は、リチウムイオン電池に使用できるものであればよく、特に限定はない。
【００６６】
前記セパレータの厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。１０μｍ未満の場合、正極と負極との接触する場合があり、１００μｍより厚い場合は電池の抵抗が高くなる場合がある。経済性、取り扱いの観点から、１５μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６７】
＜非水電解質＞
前記ラミネート電池に用いる非水電解質は、特に限定されないが、非水溶媒に溶質を溶解させた非水電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液を高分子に含浸させたゲル電解質等を用いることができる。
【００６８】
前記非水溶媒としては、環状の非プロトン性溶媒及び／又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、環状スルホン及び環状エーテル等が例示される。鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、及びアセトニトリル等の一般的に非水電解質の溶媒として用いられる溶媒を用いても良い。より具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、１，２−ジメトキシエタン、スルホラン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル等を用いることができる。これら非水溶媒は１種類で用いてもよいし、２種類以上混合しても用いてもよいが、後述の溶質を溶解させやすさ、リチウムイオンの伝導性の高さから、２種類以上混合した溶媒を用いることが好ましい。
【００６９】
前記非水溶媒を２種類以上混合する場合、高温時の安定性が高く、且つ低温時のリチウム伝導性が高いことから、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、及びメチルプロピルカーボネートに例示される鎖状カーボネートのうち１種類以上、と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトンに例示される環状化合物のうち１種類以上との混合が好ましく、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、及びジエチルカーボネートに例示される鎖状カーボネートのうち１種類以上と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートに例示される環状カーボネートのうち１種類以上との混合が特に好ましい。
【００７０】
前記溶質は、特に限定されないが、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＢＯＢ（Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｂｉｓ  （Ｏｘａｌａｔｅ）  Ｂｏｒａｔｅ）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２等は前記非水溶媒に溶解しやすいことから好ましい。電解液に含まれる溶質の濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上２．０ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。０．５ｍｏｌ／Ｌ未満では所望のリチウムイオン伝導性が発現しない場合があり、一方、２．０ｍｏｌ／Ｌより高いと、溶質がそれ以上溶解しない場合がある。
【００７１】
前記非水電解質には、難燃性の賦与や、非水電解質と電極との副反応抑止のための電極表面への被膜形成を目的とした添加剤が含まれていてもよい。
【００７２】
前記ラミネート電池に用いる非水電解質の量は、特に限定されないが、電池容量１Ａｈあたり、０．１ｍＬ以上であることが好ましい。０．１ｍＬ未満の場合、電極反応に伴うリチウムイオンの伝導が追いつかず、所望の電池性能が発現しない場合がある。
【００７３】
＜外装＞
前記ラミネート電池の外装は、ラミネートフィルムからなり、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部、及び連通部により前記電池部と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側とは反対側の他側部側に配置された袋部とを有する。
【００７４】
前記ラミネートフィルムの材質としては、熱溶着により封止することができ、外部からの水分の侵入を防ぎ、逆に内部からの非水電解液の漏洩を防ぐことができるラミネートフィルムであれば、特に限定はないが、具体的な例としては、金属箔にヒートシール用の熱可塑性樹脂層を設けた複合フィルムが挙げられる。
前記金属箔は、外部からの水分の侵入を防ぎつつシート全体の強度を向上させるものであれば特に限定されないが、水分遮断性と重量ならびにコストの面からアルミ箔が好適に用いられ得る。シート全体の強度が確保できるのであれば、金属箔のかわりに蒸着やスパッタリング等により金属層を設けたものでもよい。
前記熱可塑性樹脂層の組成については特に限定されないが、ヒートシール可能な温度範囲並びに非水電解質の遮断性の観点から、ポリエチレンやポリプロピレンが好適に用いられ得る。
また、ラミネートフィルムの大きさについては、前記電池部、連通部及び袋部を設けるだけの面積があればよく、特に限定はない。
【００７５】
前記外装は、記積層体を前記非水電解質と共に、前記ラミネートフィルムで密封して形成されるが、例えば、一枚のラミネートフィルムを折り返して積層体を挟んだ後に、ラミネートフィルムの４辺をシールして密封してもよいし、二枚のラミネートフィルムで積層体を挟んだ後に、ラミネートフィルムの４辺をシールして密封してもよい。特に、二枚のラミネートシートを用いた場合、位置あわせが容易であることから、作製時の不良率が低減する。
【００７６】
＜電池部＞
前記電池部は、前記外装を構成する２枚のラミネートフィルムで前記積層体を封入した部分である。
前記ラミネート電池の電池部にあたるラミネートフィルムには、ラミネート電池の内部に、前記積層体が存在する空間を設けるために積層体の厚み分の絞り加工が施されていてもよい。この場合、二枚のラミネートフィルムのうちの片面にのみ絞り加工がなされていても良いし、両面に絞り加工がなされていても良い。
【００７７】
前記絞りの深さは、片面のみ、両面になされている場合も、絞り深さの合計値が、減圧密封時に皺が入りにくいことから、積層体の厚みの±１ｍｍであることが好ましく、積層体の束縛が強固になることから±０．８ｍｍであることがより好ましく、減圧密封時に積層体に加圧する効果が見込めることから±０．５ｍｍであることが特に好ましい。
【００７８】
＜袋部＞
前記ラミネート電池では、前記電池部の前記積層体で充放電時に発生するガスを集めるための袋部が設けられている。前記袋部は、前記外装のラミネートフィルムで囲まれた空間であり、前記電池部の前記積層体を封入している内部空間と前記袋部の内部空間とは、前記連通部を介して連通している状態となっている。このような構成であるために、前記電池部の前記積層体で発生したガスが、前記連通部を介して前記袋部に流入することが可能になる。
【００７９】
前記袋部の形状及び大きさについては、前記電池部で発生したガスを収容できればよく、特に限定はない。
前記袋部にあたるラミネートフィルムには、絞り加工が施されていても、いなくても良い。例えば、前記袋部は、後述の組電池の設計に対して、ガスが流入した場合に体積が可変してより多量のガスを流入し易い空間とするために、袋部の大きさを自由に設定できように、絞り加工がないほうが好ましい。
【００８０】
前記袋部について、前記ラミネート電池において、電極端子が配される一側部側とは反対側の他側部側に、少なくとも１つの袋部が配される。ラミネート電池において電極端子部分は、前記外装による封入等の加工が甘い場合に、前記電池部の前記積層体で発生したガスがラミネート電池外部に漏れやすいことから、この電極端子近くに前記袋部が配置されていると、ガスが電子端子に移動する距離が短いため、ガス漏れが頻発することとなる。これに対して、本発明の組電池では、前記のようにラミネート電池において、袋部が電極端子とは反対側に配置して離れた構造としているために、電極端子部分からのガス漏れの発生を抑制することができる。
【００８１】
前記袋部は、ガスの発生量が多い場合はラミネート電池において複数個設けてもよい。例えば、袋部を一つにしてその容積を大きくするか、袋部を二つ以上にして各袋部の容積を小さくするかは適宜選択され得る。ただし、袋部の存在はラミネート電池全体の容積の増加につながるため、必要最小限が好ましい。
【００８２】
また、電池部において発生したガスを、袋部に効率的に収容せしめ、一旦収容したガスの電池部への逆流を防止する観点から、前記ラミネート電池の他側部側の端部から前記連通部の中心までの距離である袋部を含む長さが、前記他側部側の端部から前記一側部側の端部までの距離であるラミネート全長の２５％以上であることが好ましく、さらに本発明の組電池の単位体積当たりの電池容量を大きくする観点から、７５％以下であることがより好ましい。前記袋部は、組電池の設計によっては、折りたたんだ状態で配置されていてもよい。
【００８３】
＜連通部＞
前記電池部と前記袋部との間には連通部を設ける。この連通部は、前記電池部の空間と、前記袋部の空間とを繋ぐ、前記外装のラミネートフィルムで囲まれた空間である。
ここで、前記電池部、袋部及び連通部では、いずれも外装を形成する２層のラミネートフィルムどうしは溶着されていない非溶着部となっている。一方、前記電池部、前記袋部及び前記連通部の周囲は、外装を形成する２層のラミネートフィルムどうしが溶着された溶着部となっており、前記外装の内部において、前記電池部、前記連通部及び前記袋部がラミネートフィルムの溶着部と、ラミネートフィルムが溶着されていない非溶着部とにより区分けされている。
【００８４】
前記連通部を構成する非溶着部は、外装を形成する２層のラミネートフィルムどうしが溶着されておらず、電池部と袋部との差圧により気体が移動可能であれば、前記２層のラミネートフィルムどうしが接触していても構わず、即ち、実際に空間として容積を有している必要はない。
【００８５】
前記ラミネート電池では、前記電極端子が配置されている前記一側部側から、反対側の他側部側の方向に対して垂直な方向の前記連通部を構成する前記連通部の非溶着部と前記溶着部との長さの比が５０／５０〜５／９５であることが好ましい。
前記電極端子が配置されている前記一側部側から、反対側の他側部側の方向に対して垂直な方向の非溶着部の長さは、前記連通部の幅に相当する。本発明では、前記のような比率に調整された連通部にすることで、前記連通部の幅が狭くなるため、一度前記袋部に捕集されたガスが、電池部へ逆流することが抑制される。ただし、前記非溶着部と前記溶着部との長さの比が５０／５０より大きくなる場合、連通部の幅が大きくなるため、電池部内の電解液が袋部へ逆流しやすくなり、また、前記比が５／９５より小さい場合、連通部の幅が狭くなりすぎて、電池部で発生したガスが袋部に移動しにくい。
【００８６】
＜電極端子＞
前記電極端子は、前記積層体と電気的に接続されており、前記ラミネート電池の外装の一側部側から延出されている。そして、前記電極端子が、前記平板の一側部に配置されることが、本発明の特徴の一つである。即ち、前記ラミネート電池の電極端子は、正極に電気的に接続されている正極電極端子も、負極に電気的に接続されている負極電極端子も、共にラミネート電池の一側部側に配置されていることで、このようなラミネート電池を複数並べて組電池を作製する際、組電池において電極端子部分が占有する箇所を減少せしめることができるので、組電池を小型化することができる。また、電極端子と電極コードとの接続部分を下側に設置できることから、組電池の下側に配置された電極コードで発生する熱を上部に逃がせやすくなり、結果として、制御基板の誤動作、又はラミネート電池が加熱されることによる加速な電池性能の劣化を抑止できる。
【００８７】
＜電力ケーブル＞
本発明の組電池の鉛直方向下面側には、組電池に充放電するための電力ケーブルが配される。具体的には、前記電力ケーブルの一端は、組電池の鉛直方向下面側に配置されるラミネート電池の電極端子と電気的に接続しており、電力ケーブルの他端は組電池外部の充電器や電気的な装置等と電気的に接続できる構成になっている。
【００８８】
前記電力ケーブルは、所望の電力を組電池から安全に充放電できるものであればよく、サイズ、材質については特に限定はない。例えば、通常のリチウムイオン電池に使用できる電力ケーブルであればよい。
また、本発明の組電池の鉛直方向下面側における前記電力ケーブルの配置についても、所望の電力を組電池から安全に充放電できる配置であればよく、特に限定はないが、放熱のし易さ、及び、スペースの有効活用の観点から、組電池を支持する底部材に含まれていることが好ましい。
【００８９】
本発明の組電池は、必要な電力に応じて、複数個の組電池が組み合わされて、好ましくは筐体内に格納され、蓄電ユニットとして使用に供されるが、いずれにしても、その電池集合体を主とする組電池の重量を支持するための底部材が必要である。前記電力ケーブルは、このような底部材中に敷設される等、底部材に含まれていることが、思わぬ感電を防止したり、電力ケーブルに外力が及ばぬよう保護することで高信頼性のシステムを構築したりする等の観点から好ましい。
【００９０】
前記底部材の材質としては、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材料でもよいし、ＳＵＳのような金属材料に塗装を施し、絶縁処理したものでもよい。
前記底部材の形状やサイズについては、複数のラミネート電池を垂直に並べて保持できる形状やサイズであればよく、特に限定はない。
【００９１】
＜制御ユニット＞
本発明の組電池は、前記充放電を制御するための制御ユニットを備えてもよい。前記制御ユニットは、具体的には、予め設定した異常電圧値、異常電流値、異常温度等になった場合に、充放電電流を強制遮断する機能を有している。
【００９２】
前記制御ユニットは、電力ケーブルと同様に、本発明の組電池の鉛直方向下面側に備えることで、電力ケーブルへ短距離で接続可能なので、配線が簡略化でき、配線部材を少なくすることができるだけでなく、実使用時に、下面側は組電池内で比較的低温に維持されるので、この制御ユニットの誤作動の発生確率を減らすことが可能となるので好ましい。
【００９３】
前記機能以外にも制御ユニットには、組電池内のラミネート電池の容量がばらついた場合、ばらつきの元になっているラミネート電池を強制的に自己放電させるための自己放電制御工程を有しているのが好ましい。
前記ラミネート電池の容量のばらつきは、組電池内の各ラミネート電池の電圧値をモニタリングすることで判断することができる。また、自己放電は、充放電時の充電時でも、放電時でもおこなっても良いが、電池容量をあわせやすいことから、充電時、特に、満充電時におこなうのがよい。
前記自己放電制御工程では、例えば、制御ユニット内に抵抗器を備え、その部分に迂回で対象となるラミネート電池の電流を流し、放電させる。
【００９４】
また、前記制御ユニットは、自己放電時に発熱する自己放電負荷抵抗を含むことで、本発明の組電池をより高性能かつ高信頼性で充放電することが可能となるためより好ましい。
【００９５】
＜外装容器＞
本発明の組電池では、前記底部材上に並べた複数個のラミネート電池の外形を保持するために、さらに、これを樹脂製の外装容器内に収納してもよい。前記外装容器の形状としては、前記複数個のラミネート電池の外形が保持できていればよく、例えば、前記底部材の上に前記ラミネート電池の電池集合体を覆う蓋を被せることで、前記底部材と前記蓋とからなる外装容器としてもよいし、前記組電池を底部材ごと収容できる外装容器を用いてもよい。
また、前記外装容器の外には、外部と電気的に接続できるように前記ラミネート電池と接続した電気ケーブルの端子が出ていればよい。
【００９６】
＜押圧機構＞
本発明の組電池は、前記外装を介して前記積層体を、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に、押圧する押圧機構を備えていてもよい。
【００９７】
前記押圧機構は、押圧した際の面圧の面内分布が、該面圧が最小である最小点を含む極小鞍部を含み、かつ、前記極小鞍部に前記連通部が位置するようにして、外装であるラミネートフィルムを介して前記電池部内の積層体を押圧する。
したがって、前記ラミネート電池の平板状の面において、前記押圧機構により生じる面圧は、平板状の面の端部付近で最も高く、連通部が最も低いという分布となる。
【００９８】
また、本発明において極小鞍部とは、前記面圧の面内分布において、面圧の最小点を含む、前記ラミネート電池の平板状の面の端部付近の面圧よりも低くできる部分をいう。
【００９９】
前記極小鞍部を有する前記押圧機構としては、例えば、隣り合う前記ラミネート電池の間に配され、前記積層体を前記ラミネートフィルムを介して覆う面積を有し、且つ前記極小鞍部に対応する凹部をその表面に含む可撓性の加圧シートが挙げられる。
前記加圧シートをラミネート電池の表面に押し当てた場合、加圧シート表面の凹部はラミネート電池の表面を押圧しないか押圧しても面圧は低いため、その部分の面圧が最小点となるのに対し、凹部以外の加圧シートの表面はラミネート電池の表面に接触するため面圧が生じる。
【０１００】
前記面圧の面圧分布は、前記面圧が最大である最大点をその一方の点とする２点の極大点を含み、かつ、前記極小鞍部が該２点の極大点の間に存在するようにすることが好ましく、前記面圧分布を前記ラミネート電池の端部分と比べ、該連通部に相当する中央線部分に向かって、段階的に弱くするようにして、当該中央線部分の延長部分に、平面視、前記連通部を配置せしめることがより好ましい。
【０１０１】
前記凹部の形状については、前記面圧の最小点が前記ラミネート電池の連通部に位置するような形状であればよく、特に限定はない。例えば、加圧シートの厚み方向の断面形状がＶ字状、四角状、半円形状、階段状等の形状を有するように、厚みを端から中央部分にかけて薄くしたり、平面視で円形状、三角状、四角状、多角状等の形状を有する凹部を設けたりする形状等が挙げられる。
前記凹部に設ける凹んだ部分の深さについては、前記加圧シートの端部分と比べ、前記連通部に相当する中央線部分に向かって、段階的に深くなるように調整してもよい。
【０１０２】
また、前記凹部は、１枚の加圧シートで形成されていてもよいし、２枚以上の加圧シートを組み合わせることで前記凹部が形成されていてもよい。
前記２枚以上の加圧シートを組み合わせる場合の加圧シートの形状としては、その断面が、台形あるいは三角形のものを２枚以上の複数枚使用して、前記凹部となる部分に、その厚みが薄い部分がくるようにして、場合によっては離間することで前記凹部における加圧シートの厚みが０となるようにして、配置するようにすることが好ましい。
【０１０３】
また、凹部を設けた加圧シートと、平面状の加圧シートを組み合わせてもよい。このように平面状の加圧シートを用いることで、面圧分布の調整をより容易に行うことができる。
【０１０４】
前記加圧シートの厚みは、特に限定されないが、組電池の厚みが大きくなってしまわないようにしつつ、本発明の効果を十分に発揮せしめる観点から、もっとも厚い部分が０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下が好ましい。また、最も薄い部分は、最も厚い部分に対して、１％〜８０％の厚みであることが好ましい。１％未満の場合は、端部分のみに圧力が集中し。中央部分に圧がほとんどかからず、ガスの誘導は出来るものの、電極反応の面分布が不均一になり、レート特性が低下する。一方、８０％より厚い場合は、中央部にガスが集まりにくくなり、サイクル運転時での容量が低下、すなわち、寿命特性が低下する。
【０１０５】
前記加圧シートの材質としては、ゴム等の樹脂材料が挙げられるが、特に限定はない。ゴムとしては、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、あるいは、ブチルゴムを使用できる。前記ゴムの硬度は、２０以上、７０以下が好ましく、面圧の傾斜を付けやすいことから、２５以上、６５以下が更に好ましい。これらのゴム硬度の値はＪＩＳ  Ｋ  ６２５３準拠することによって測定することができる。
【０１０６】
また、前記加圧シートによる面圧分布としては、最も強いところ（極大点）で、０．０５ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下であることが好ましい。極大点付近の面圧が０．０５ＭＰａ未満である場合、極小鞍部によって連通部に圧がほとんどかからず、前記電池部から前記袋部へのガスの誘導はできるものの、電極反応の面分布が不均一になり、レート特性が低下する。一方、前記極大点付近の面圧が５ＭＰａより大きい場合は、極小鞍部による連通部の押さえつけも強くなるため、連通部を介してガスが移動しにくいため、袋部へのガス移動が困難になる。
なお、面圧分布は、圧力測定シート（プレスケール）を用いて、確認することができる。
【０１０７】
また、前記押圧機構としては、前記ラミネート電池の平板状の面に対して垂直な方向に前記ラミネート電池が複数個並べられ、かつラミネート電池の間に加圧シートが配置された電池集合体を挟持し、かつ、前記加圧シートより面積の大きな２枚１組の加圧プレートを含むことが好ましい。
前記加圧プレートで前記電池集合体をその外側から挟持することで、前記ラミネート電池とその間に配置された加圧シートとの接触をより確実にし、所望の面圧分布に調整することを容易にすることができる。
【０１０８】
前記加圧プレートとしては、前記電池集合体を外側から挟持して加圧した際に、前記ラミネート電池を傷つけない素材で構成されていればよく、例えば、ＳＵＳやアルミニウム等の金属板等が挙げられるが、特に限定はない。
【０１０９】
また、前記押圧機構としては、さらに、前記２枚１組の加圧プレート間を内側に引っ張る高引張り剛性梁を含むことが好ましい。
前記高引張り剛性梁とは、前記２枚１組の加圧プレートを前記ラミネート電池の電池集合体がある内側に向けて引っ張る（挟む）ことが可能な棒状物をいう。
【０１１０】
前記挟むタイプの高引張り剛性梁としては、例えば、先端部にネジ溝を設けたボルト型の棒状物等が挙げられる。この場合、前記２枚１組の加圧プレートの２〜４隅に穴部を設け、前記加圧プレートの間に電池集合体を挟持した状態で前記穴部に前記ボルト型の棒状物を通し、その先端にナットを嵌めて締めることで加圧プレートを内側に引っ張ることができる。
また、前記高引張り剛性梁には、棒状物の長さが伸縮可能な構成を有していてもよい。この場合、前記加圧プレートの間に電池集合体を挟持した状態で、前記穴部に、伸ばした状態の棒状物を通し、その先端にナットを嵌めてから、前記棒状物を縮ませることで加圧プレートを内側に引っ張ることができる。
【０１１１】
前記棒状物及びナット等の材質としては、電池の性能に影響しない部材であればよく、金属、樹脂等が挙げられるが、特に限定はない。
【０１１２】
前記押圧機構により、前記電池部内の積層体で発生したガスを前記袋部に誘導できるように前記積層体が両面から押圧されているため、サイクル特性等に代表される電池性能の低下を抑制することができ、さらに、各電極が積層体の積層方向と同方向に適切に加圧されているので、優れたレート特性及びサイクル特性を発現する組電池となる。
【０１１３】
また、前記加圧プレートと前記電池集合体との間に、バネを配することも、好ましい実施態様であり、加圧プレートによる押圧が均等に電池集合体にかかるように、前記バネは、３個以上であることが好ましい。
【０１１４】
＜蓄電ユニット＞
本発明の組電池では、ガスが捕集された袋部は、断熱材としての機能を発揮し得ることから、複数の本発明の組電池を、一の前記組電池の鉛直方向上面側に他の前記組電池の前記鉛直方向下面側がくるように配置して蓄電ユニットを構成した場合には、前記一の組電池の発熱が他の組電池に及ばないよう、その影響を抑制でき、かつ、空間内において組電池を上下に配置することで設置面積を小さくすることができるので、高効率が維持可能な高信頼性の蓄電ユニットとなる。
【０１１５】
また、前記のような蓄電ユニットは、蓄電ユニット制御部を備えることが好ましく、この蓄電ユニット制御部には、例えば、太陽電池（ＰＶ）で発電された電力を前記蓄電ユニットに充電したり、あるいは、例えば、屋根上の雪の融雪のために、前記蓄電ユニットからＰＶに電力の供給の放電をしたりするためのＰＶユニットを含むことが好ましく、また、商用電源に対し、前記蓄電ユニットに充放電可能とするための系統連係ユニットを含むことが好ましく、より好ましくは、これらの両方が含まれていることである。
【０１１６】
次に、本発明の組電池及び蓄電ユニットの実施態様を図に基づいて説明する。
【０１１７】
図１に、本発明の組電池１を示す。図１は本発明の組電池１の斜視図である。
前記組電池１では、平板状のラミネート電池２を、前記ラミネート電池２の平板状の面３に対して垂直な方向Ｌに、複数個並べられている。
【０１１８】
前記ラミネート電池２は、図２に示すように、平板状の面３に対して平行に配された負極／セパレータ／正極の積層体（図示せず）と、前記積層体が封入されたラミネートフィルムからなる外装４と、前記積層体と電気的に接続され、かつ、前記外装４の一側部側Ａから延出された電極端子５ａ、５ｂとを有する。
【０１１９】
前記積層体は、所定の大きさに裁断した正極、負極、及びセパレータを、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、セパレータ・・・の順に積層して作製される。このときセパレータは、所定の大きさに裁断する他にも、九十九折にしてもよい。
【０１２０】
前記電極端子５ａ、５ｂについては、正極の電極端子及び負極の電極端子がいずれも前記ラミネート電池２の一方端側Ａに配置できるのであれば、その形状及び大きさは、通常のラミネート電池で使用される端子と同様であればよく、特に限定はない。また、前記電極端子５ａ、５ｂと前記積層体と電気的に接続する方式としても、通常のラミネート電池と同様であればよく、特に限定はない。
【０１２１】
前記外装４は、その内部に、前記積層体が存在する空間である電池部６、及び連通部７により前記電池部６と連通する体積可変な空間であり、前記一側部側Ａとは反対側の他側部側Ｂに配置された袋部８とを有する。
【０１２２】
前記ラミネート電池２では、外装４の内部において、前記電池部６、前記連通部７及び前記袋部８がラミネートフィルムの非溶着部であり、前記電池部６、前記連通部７及び前記袋部８の周囲がラミネートフィルムの溶着部となっており、区分けされている。
【０１２３】
また、図２に示すように、前記ラミネート電池２の前記一側部側Ａから他側部側Ｂの方向Ｎに対して垂直な方向Ｏにおける前記連通部７を構成する非溶着部と前記溶着部との長さの比を５０／５０〜５／９５に調整することで、前記連通部７の幅が狭くなるため、一度前記袋部８に捕集されたガスが電池部６へ逆流することを抑制することができる。
【０１２４】
また、図２に示すように、前記ラミネート電池２の他側部側Ｂの端部から前記連通部７の中心までの距離である袋部８を含む長さＸを、前記他側部側Ｂの端部から前記一側部側Ａの端部までの距離であるラミネート全長Ｙの２５％以上になるように調整することで、電池部６において発生したガスを、袋部８に効率的に収容せしめ、一旦収容したガスの電池部６への逆流を防止することができる。
【０１２５】
また、ラミネート電池２は、前記他側部側Ｂの袋部８に加えて、別の袋部８を複数個有してもよい。例えば、前記他側部側Ｂの袋部８は、図３に示すように１つでもよいし、図示しないが複数個の連通部７を介して複数個の体積の小さい袋部８に分かれていてもよい。
また、図３に示すラミネート電池２’のように、袋部８が、前記電極端子５ａ、５ｂが配された一側部側Ａとは反対側の他側部側Ｂだけでなく、ラミネート電池２’の右側にも連通部７’を介して袋部８’が配置されていてもよい。
前記他側部側Ｂ以外の位置にある袋部８’等は、電極端子５ａ、５ｂとは離れた位置に配置されていればよく、前記袋部８’の形状や大きさについては特に限定はない。
【０１２６】
前記ラミネート電池２では、積層体を挟んだ前記ラミネートフィルム２枚の少なくとも４辺において、前記ラミネートフィルム同士が融着されることでシールされ、前記積層体が封入されていればよい。
【０１２７】
前記組電池１は、その鉛直方向Ｍの上面側に前記ラミネート電池２の前記他側部側Ｂが配され、かつ、その鉛直方向Ｍの下面側に前記ラミネート電池２の前記一側部側Ａが配されるように、複数の前記ラミネート電池２が並べられている。
【０１２８】
図１に示すように、前記ラミネート電池２を複数有する組電池１では、組電池１に充放電するための電力ケーブル９が、前記鉛直方向Ｍの下面側に配されている。なお、組電池１の鉛直方向Ｍの下面側には底部材１０が配されており、この底部材１０に前記電力ケーブル９が埋設されている。
具体的には、図４に示すように、２つのラミネート電池２を用いる場合、正極の電極端子５ａどうし及び負極の電極端子５ｂどうしがそれぞれ前記電力ケーブル９で電気的に接続されていればよい。３つ以上のラミネート電池２を用いる場合も同様に、正極の電極端子どうし及び負極の電極端子どうしを電力ケーブルで接続されていればよい。
【０１２９】
前記電力ケーブル９には外部の電気機器や充電器、必要であれば他の組電池１の電力ケーブルが接続することで、それぞれの装置と前記組電池１との間で電気のやり取りを行うことができるように構成される。
【０１３０】
さらに、前記組電池１には、図１に示すように、前記鉛直方向下面側に前記充放電を制御するための制御ユニット１１を備えていてもよい。
前記制御ユニット１１は、前記組電池１に含まれる少なくとも一つの前記ラミネート電池２に電気的に接続されており、そのラミネート電池２を自己放電させるための自己放電制御工程を含み、かつ、前記制御ユニット１１が、前記自己放電時に発熱する自己放電負荷抵抗を含む。また、図１に示すように、前記制御ユニット１１は、前記電力ケーブル９を介して、全てのラミネート電池２と電気的に接続していてもよい。
【０１３１】
前記組電池１では、前記外装４を介して前記積層体を、前記ラミネート電池２の平板状の面３に対して垂直な方向Ｌに、押圧する押圧機構を備える。
【０１３２】
前記押圧機構は、前記ラミネート電池２の平板状の面３を押圧した際の面圧の面内分布として、前記面圧が最小である最小点を含む極小鞍部を含み、かつ、前記極小鞍部に前記ラミネート電池２の連通部７が位置するように調整されている。
【０１３３】
前記押圧機構としては、例えば、図５（ａ）に示す加圧シート２２が挙げられる。前記加圧シート２２は、隣り合う前記ラミネート電池２の間に配され、前記ラミネート電池２の電池部６にある前記積層体を前記外装４を構成するラミネートフィルムを介して覆う面積を有し、且つ前記極小鞍部２４に対応する凹部をその表面に含む可撓性の加圧シートである。例えば、図５（ａ）に示す前記加圧シート２２のように、その厚みを、両端から中央部分にかけて薄くしたゴム板が挙げられる。前記加圧シート２２では、厚みが薄い部分のうち、面圧が最小となる部分を含めてラミネート電池２を押圧する力が低い部分が最小鞍部２４となる。
【０１３４】
前記加圧シート２２は、厚みを傾斜させたシートを２枚つなげたものでもよい。この場合の加圧シート２２の形状としては、その断面が、台形あるいは三角形のものを２枚以上の複数枚使用して、最小鞍部２４となる部分に、その厚みが薄い部分がくるようにして、場合によっては離間することで前記最小鞍部２４における加圧シート２２の厚みが０となるようにして、配置してもよい。
【０１３５】
また、図５（ｂ）に示す加圧シート２３を前記加圧シート２２と組み合わせてもよい。前記加圧シート２３は、前記加圧シート２２とは異なり、最小鞍部２４となるような凹部を含まない、即ち、両面が平面の、非分割の傾斜無しのゴム板である。
前記ゴム製の板の、ゴム材料としては、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、あるいは、ブチルゴムを使用できる。前記ゴムの硬度は、２０以上、７０以下が好ましく、面圧の傾斜を付けやすいことから、２５以上、６５以下が更に好ましい。これらのゴム硬度の値はＪＩＳ  Ｋ  ６２５３準拠することによって測定することができる。
【０１３６】
前記加圧シート２２、２３の厚みは、特に限定されないが、組電池１を作製する際、組電池１の厚みが大きくなってしまわないようにしつつ、本発明の効果を十分に発揮せしめる観点から、もっとも厚い部分が０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下が好ましい。また、最も薄い部分は、最も厚い部分に対して、１％〜８０％の厚みであることが好ましい。
【０１３７】
前記加圧シート２２、２３はラミネート電池２の間に配置する。例えば、図６に示すように、加圧シート２３−ラミネート電池２−加圧シート２２−ラミネート電池２−加圧シート２２−・・・−ラミネート電池２−加圧シート２３のように配置し、次いで各部材同士が接触するまで最外部の加圧シート２３どうしの間を狭めると、前記加圧シート２２に接触している前記ラミネート電池２の表面に面圧分布が生じ、図７に示すようにラミネート電池２の連通部７を含む中央部分の面圧が最小点を含むようになり、前記電池部６の両端部の面圧が最大点を含むようになる。
【０１３８】
前記加圧シート２２、２３の配置としては、前記のような面圧分布が生じる配置であればよく、図８に示すように、ラミネート電池２を加圧シート２２及び加圧シート２３で挟むような配置でもよい。
【０１３９】
また、前記押圧機構としては、前記加圧シート２２、２３に加えて、２枚１組の加圧プレート２５ａ、２５ｂを含んでもよい。
【０１４０】
前記加圧プレート２５ａ、２５ｂは、前記加圧シート２２、２３を外側からその平面に対して押圧するための器具であり、前記ラミネート電池２を前記ラミネート電池２の平板状の面３に対して垂直な方向に複数個並べた電池集合体１２を挟持し、かつ、前記加圧シート２２、２３より面積の大きな２枚１組の加圧プレートである。
例えば、前記加圧プレート２５ａ、２５ｂは、平面視で、前記加圧シート２２を覆う面積を有していればよく、加圧シート２３も覆うように構成されていることが好ましい。
【０１４１】
図９は、ラミネート電池２を含み、前記加圧シート２２及び加圧シート２３を積み重ねた電池集合体１２の外側に、２枚１組の加圧プレート２５ａ、２５ｂを配置し、少なくとも１枚の加圧プレート２５ａを外側からネジ２７で押圧を加える方法の一例を例示する説明図である。
【０１４２】
図９に示すように、金属板等である加圧プレート２５ａ、２５ｂ一側面とする直方体の高引張り剛性組電池収納ケース２６の中に、前記電池集合体１２を配置し、前記加圧プレート２５ａの一側面と対向する前記ケース２６の他側面に設けたネジ孔にネジ２７をネジ込むことにより、前記加圧プレート２５ａを前記ケース２６の内側方向に押圧して移動させ、反対側にある別の加圧プレート２５ｂの間で前記電池集合体１２を押圧することができる。
前記高引張り剛性組電池収納ケース２６とは、内部に収容している電池集合体１２を内部側に押圧を加えた場合に耐えられる剛性を有する素材で構成されたケースをいう。
本発明では、例えば、ラミネート電池２と加圧シート２２、２３との積層物である電池集合体１２をＳＵＳやアルミニウム等の金属板で構成された前記ケース２６に収め、ＳＵＳやアルミニウム等の金属板の加圧プレート２５ａをボルト２７で押し込むことによって押圧をその圧力を制御しつつ実施することができる。
なお、加圧プレート２５ｂは、前記ケース２６の壁に密着していてもよし、所望の位置に固定されていてもよい。
【０１４３】
このような高引張り剛性組電池収納ケース２６を用いる方法は、組電池１が前記ケース２６内に完全に格納されており、万が一にその中のラミネート電池２が分解等しても、環境に悪影響を与えることが防止され、高い安全性を有する。
【０１４４】
前記ネジ２７は、加圧プレート２５ｂを加圧できるように構成してもよいし、ネジ以外にも、加圧プレート２５ａ、２５ｂを加圧可能な装置であれば、本発明で使用することができる。
【０１４５】
また、より簡便な押圧機構としては、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、前記高引張り剛性組電池収納ケース２６の代わりに、高引張り剛性梁２８を用い、前記２枚１組の加圧プレート２５ａ、２５ｂ間を内側に引っ張る（押圧する）ことで、前記電池集合体１２をその両面から圧縮することも挙げられる。前記高引張り剛性梁２８は、好ましくは矩形の前記加圧プレート２５ａ、２５ｂから前記押圧を印加することで、前記ラミネート電池２の電池部６にある積層体の全面に亘って面圧がかかるように、前記加圧プレート２５ａ、２５ｂの両端又は対向する２隅付近に少なくとも２本、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、好ましくは４隅に４本（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ）、前記加圧プレート２５ａ、２５ｂを貫通させる。また、前記高引張り剛性梁２８には、加圧プレート２５ａ、２５ｂを内側方向に移動可能とするために、少なくともその１端にネジ込み用ネジ山を有する。高引張り剛性梁２８の端部は、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、ナット２９の使用により簡単に前記ネジ込みが可能となるように、加圧プレート２５ａ、２５ｂを貫通するように取り付けられていてもよいし、図示しないが、高引張り剛性梁２８の一方の端部をネジ込み可能とし、他方の端部を前記加圧プレート２５ａ又は２５ｂのいずれかに接着させていてもよい。
【０１４６】
また、前記押圧機構として、加圧プレート２５ａ、２５ｂと、電池集合体１２との間に、バネを配することも、好ましい実施態様であり、加圧プレート２５ａ、２５ｂによる押圧が均等に電池集合体１２にかかるように、前記バネは、３個以上であることが好ましい。
【０１４７】
前記のような構成を有する本発明の組電池１を複数個組み合わせて蓄電ユニットを作製してもよい。組み合わせる態様としては、特に限定はないが、複数の組電池１を、一の前記組電池１の鉛直方向上面側に他の前記組電池１の前記鉛直方向下面側がくるように配置して蓄電ユニットを構成した場合には、前記一の組電池の発熱が他の組電池に及ばないよう、その影響を抑制でき、かつ、空間内において組電池を上下に配置することで設置面積を小さくすることができるので、高効率が維持可能な高信頼性の蓄電ユニットとなる。例えば、図１１に示すように、一の組電池１ａの鉛直方向上面側に他の組電池１ｂの鉛直方向下面側がくるように配置されてなる蓄電ユニット１００が挙げられる。前記組電池１ｂの鉛直方向上面側には他の組電池１ｃの鉛直方向下面側がくるように配置されており、前記組電池１ｃの鉛直方向上面側には他の組電池１ｄの鉛直方向下面側がくるようにそれぞれ配置されている。また、前記組電池１ａの右側には、同じ向きになるように他の組電池１ａ’、１ａ’’、１ａ’’’が順番に配置されており、組電池１ａ’、１ａ’’、１ａ’’’の鉛直方向上面側にもそれぞれ他の組電池が配置されている。
【０１４８】
また、前記のような蓄電ユニット１００は、蓄電ユニット制御部１０１を備えることが好ましく、この蓄電ユニット制御部１０１には、例えば、太陽電池（ＰＶ）で発電された電力を前記蓄電ユニット１００に充電したり、あるいは、例えば、屋根上の雪の融雪のために、前記蓄電ユニット１００からＰＶに電力の供給の放電をしたりするためのＰＶユニットを含むことが好ましく、また、商用電源に対し、前記蓄電ユニット１００に充放電可能とするための系統連係ユニットを含むことが好ましく、より好ましくは、これらの両方が含まれていることである。
【０１４９】
また、前記蓄電ユニット１００では、前記組電池１、必要であれば、蓄電制御ユニット１０１等は筺体１０２内に収容されていることが好ましい。
【実施例】
【０１５０】
（正極の製造例）
製造例１の正極に用いる正極活物質として、スピネル型のマンガン酸リチウム（Ｌｉ１．１Ａｌ０．１Ｍｎ１．８Ｏ４）、を用いた。【０１５１】
スピネル型のマンガン酸リチウム（Ｌｉ１．１Ａｌ０．１Ｍｎ１．８Ｏ４）、と、導電助材（アセチレンブラック）、及びバインダー（ＰＶｄＦ）を、それぞれ固形分濃度で１００重量部、５重量部、及び５重量部の混合物のスラリーを作製した。このとき、バインダーは固形分濃度５ｗｔ％のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液に調整したものを使用し、後述の塗工をしやすいように、さらにＮＭＰを加えて粘度調整した。【０１５２】
このスラリーをアルミニウム箔（１５μｍ）に塗工した後に溶媒を除去するため乾燥させた。前記工程をアルミニウム箔の両面で実施することによってことによって正極を作製した。【０１５３】
（負極の製造例）
負極活物質として、スピネル型のチタン酸リチウム（Ｌｉ４／３Ｔｉ５／３Ｏ４）を用いた。この負極活物質、導電助材（アセチレンブラック）、及びバインダー（ＰＶｄＦ）を、それぞれ固形分濃度で１００重量部、５重量部、及び５重量部の混合物のスラリーを作製した。なお、バインダーは固形分濃度５ｗｔ％のＮＭＰ溶液に調製したものを使用し、後述の塗工をしやすいように、さらにＮＭＰを加えて粘度調整した。このスラリーをアルミニウム箔（１５μｍ）に塗工した後に、溶媒を除去するため乾燥させた。前記工程をアルミニウム箔の両面で実施することによって負極を作製した。【０１５４】
（ラミネート電池の製造例）
図２に示す構造を有するラミネート電池を、次のとおりに作製した。【０１５５】
前記製造例の方法で作製した正極（１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚み０．１５ｍｍ、３０枚、３４０ｍＡｈ／枚（両面合計の容量））、及び、前記製造例の方法で作製した負極（１０．５ｃｍ×１０．５ｃｍ、厚み０．１４ｍｍ、３１枚、３９７ｍＡｈ／枚（両面合計の容量））を九十九折にしたセパレータ（セルロース系不織布、幅１１ｃｍ、厚み０．０３ｍｍ）で、負極／セパレータ／正極／セパレータ／負極／・・・／負極との順序となるように積層して、本発明のラミネート電池に用いる積層体（厚み１．０ｃｍ）を作製した。【０１５６】
次に、この積層体の正極のタブ部分に共通にアルミニウムの正極電極端子１個を超音波溶着し、同様に負極のタブ部分に共通にアルミニウムの負極電極端子１個を超音波溶着することで、３０枚×３４０ｍＡｈ＝１０．２Ａｈの容量の正極と、３１枚×３９７ｍＡｈ＝１２．３Ａｈの容量の負極とが対向する、電極端子付きの積層体とした。【０１５７】
次に、この電極端子付きの積層体を２枚のラミネートフィルムで挟んだ。このとき、前記積層体を配置する電池部６の端部に相当する部分には予め絞り加工を施し、ガス捕集を目的とした袋部８を含む長さＸは、前記他側部Ｂから前記一側部Ａまでのラミネート電池のラミネート全長Ｙの３０％とした。電極端子５ａ、５ｂを含む一側部側Ａの端部を含む３つの側部を熱溶着したのち、電池部６と、袋部８との間の境界において、前記ラミネートフィルムが、その平板の全幅方向Ｏに亘って、その６０％の幅の平板の表裏のラミネートフィルムが溶着された溶着部、及び、それ以外の幅の非溶着部とした連通部７を備えるよう熱溶着した。【０１５８】
最後に、前記ラミネートフィルムで挟んだ積層体に、電解液（溶液量：５０ｇ、溶媒：ＥＣ／ＰＣ／ＥＭＣ＝１５／１５／７０ｖｏｌ％、溶質：ＬｉＰＦ６、１ｍｏｌ／Ｌ）を、他端部側Ｂから電池部６内部に入れ、減圧下で、他端部側Ｂの端部を熱溶着することによって、ラミネート電池（定格電圧：２．４８Ｖ、定格容量：１０Ａｈ、Ｎ方向の長さ１７ｃｍ、Ｏ方向の長さ１２ｃｍ、厚み１．０ｃｍ）を作製した。【０１５９】
（実施例１：組電池の製造例）
図１２に示す組電池を、以下記載の方法で作製した。【０１６０】
最初に、前記ラミネート電池２を、図４に示すように、積層体の積層方向と垂直かつ水平に、即ち、積層体の積層面内で２個並べ、その一方の主面３６上で正極電極端子５ａどうしを電気的に接続し、その他方の主面上で負極端子５ｂどうしを電気的に接続して、１直列２並列のラミネート電池一次集合体３５を作製した。
なお、本実施例では、前記ラミネート電池一次集合体３５の外形を保持するために、図４に示すように、主面３６としてポリプロピレン製の平板状物（縦２５ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み０．１ｃｍ）を用い、この平板状物の表面に、２個のラミネート電池２を各極の端子部分５ａ、５ｂが露出するようにしながら、固定した。図４は、樹脂製平板状物に収納した後のラミネート電池一次集合体３５の断面概念図である。【０１６１】
次に、図１２に示すように、このラミネート電池一次集合体３５を積層体の積層方向に１０個並べた組電池１ｆを作製した。
この組電池１ｆでは、ラミネート電池一次集合体３５を構成する各ラミネート電池２を充放電するための電力ケーブル（図示せず）を前記ラミネート電池一次集合体３５の下部にある底部材１０に含み、かつ、この組電池１ｆを支持する底部材１０の上に載置して、さらに、ラミネート電池一次集合体３５とこの電力ケーブル（図示せず）との間で必要な電気的な接続を行うことでラミネート電池一次集合体３５が１０列直列に繋がれた、即ち、前記ラミネート電池２を１０直列２並列に繋いだ組電池１ｆを作製した。図１２は、実施例１で作製した組電池１ｆの概念図である。【０１６２】
前記組電池１ｆでは、各ラミネート電池２の袋部８を鉛直方向Ｍの上面側に、電極端子５ａ、５ｂを含む一側部側Ａを鉛直方向Ｍの底面側に配置した。また、各ラミネート電池２を、電極端子５ａ、５ｂを介して、底部材１０内の銅板（図示せず）と超音波溶着することによって電気的に接続した。また、前記底部材１０には、充放電用の電力ケーブル（図示せず）と自己放電可能な制御ユニット（図示せず）とを含んでいた。【０１６３】
（実施例２：蓄電ユニットの製造例）
次に、実施例１で作製した組電池１ｆを水平方向に３列（１列目は鉛直方向に４段、２、３列目は鉛直方向に３段）に配置し、１０個の組電池１ｆを直列に電気的に接続した蓄電ユニット１００ａを作製した。図１３は、前記蓄電ユニット１００ａの概念図である。
前記蓄電ユニット１００ａは、２並列のラミネート電池２を１００個直列接続したものであり、本発明の組電池１ｆを１０個直列接続したものでもある。このような蓄電ユニット１００ａを、ラミネート電池基準で「１００直列２並列」と呼ぶこととする。
そして、前記蓄電ユニット１００ａは、定格電圧：２４８Ｖ、定格容量：２０Ａｈ（約５ｋＷｈ）であり、組電池１ｆの一部である前記制御ユニットとは別に、蓄電ユニット１００ａの一部として、組電池１ｆとは独立した蓄電ユニット制御部１０１を含む。【０１６４】
（比較例１）
図１２に示すラミネート電池一次集合体３５において、ラミネート電池２の袋部８を鉛直方向Ｍの下面側に、電極端子５ａ、５ｂを含む側面部を鉛直方向Ｍの上面側に配置したこと以外は実施例１と同様に、ラミネート電池一次集合体を１０個並べた組電池を作製した。なお、比較例１で作製した組電池では、鉛直方向の上面側にある電極端子５ａ、５ｂに電力ケーブルを接続したが、この電力ケーブルは前記組電池の鉛直方向上面側でむき出しになっていた。
次いで、前記組電池を用いた以外は、実施例２と同様にして水平方向に３列（１列目は鉛直方向に４段、２、３列目は鉛直方向に３段）に配置し、１０個の組電池を直列に電気的に接続した蓄電ユニットを作製した。【０１６５】
（比較例２）
ラミネート電池２に袋部８を配置しなかったこと以外は、実施例１と同様に組電池を作製し、この組電池を用いた以外は実施例２と同様にして蓄電ユニットを作製した。【０１６６】
実施例２で作製した蓄電ユニット１００ａ及び比較例１、２で作製した蓄電ユニットを、４５℃の環境下で１０Ａの電流値で１００回充放電運転をおこなった。その結果、実施例２で作製した蓄電ユニット１００ａでは、容量低下が定格容量の５％未満の容量低下のみで問題なく稼動した。
これに対して、比較例１で作製した蓄電ユニットでは、実施例２で作製した蓄電ユニット１００ａとくらべ１０％以上容量が低下し、また、放熱が不十分であったために熱による制御基板の誤作動による充放電停止が３回起こった。また、比較例２で作製した蓄電ユニットは、ガス捕集用の袋体が各ラミネート電池にないために、充放電を繰り返すにしたがって各ラミネート電池の容量が著しく低下するとともに、ガス漏れが生じ８０回で充放電停止となった。
以上の結果から、本発明の組電池１ｆは、比較例１、２のものに比べて、充放電を繰り返した後でも優れた動作安定性を発現しており、高効率が維持可能な、格段に信頼性が向上した組電池であることが判る。
【符号の説明】
【０１６７】
１  組電池
２  ラミネート電池
３  ラミネート電池２の平板状の面
４  外装
５  電極端子
６  電池部
７  連通部
８  袋部
９  電力ケーブル
１０  底部材
１１  制御ユニット
１２  電池集合体
２２  加圧シート
２３  加圧シート
２４  極小鞍部
２５  加圧プレート
２６  高引張り剛性組電池収納ケース
２７  ネジ
２８  高引張り剛性梁
２９  ナット
１００  蓄電ユニット
１０１  蓄電ユニット制御部
１０２  筺体
Ａ  一側部側
Ｂ  他側部側
Ｌ  ラミネート電池２の平板状の面３に対して垂直な方向
Ｍ  組電池１の鉛直方向
Ｎ  ラミネート電池２の前記一側部側Ａから他側部側Ｂの方向
Ｏ  ラミネート電池２の前記一側部側Ａから他側部側Ｂの方向Ｎに対して垂直な方向
Ｘ  ラミネート電池２の他側部側Ｂの端部から連通部７の中心までの距離である袋部８を含む長さ
Ｙ  他側部側Ｂの端部から一側部側Ａの端部までの距離であるラミネート全長
【図１】
2016009989.tif 000003
【図２】
2016009989.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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