(57)【要約】  捲回された扁平状の電極群（４０）が角形の電池容器（２）に収容された複数の二次電池を、電極群（４０）の厚さ方向に積層して間にスペーサ（１０３）を介在させた組電池（２００）である。スペーサ（１０３）は、電極群（４０）の扁平面（４０ｆ）に沿う方向でかつ軸方向（Ｄ）に交差する方向において、厚さ方向に膨張する電極群（４０）の膨張形状の頂部（４０ｐ）に近いほど厚さ（Ｔａ、Ｔｂ）が薄い。
2015097875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回された扁平状の電極群が角形の電池容器に収容された複数の二次電池を、前記電極群の厚さ方向に積層して間にスペーサを介在させた組電池であって、
前記スペーサは、前記電極群の扁平面に沿う方向でかつ軸方向に交差する方向において、前記厚さ方向に膨張する前記電極群の膨張形状の頂部に近いほど厚さが薄いことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記スペーサは、前記軸方向に沿う方向において前記厚さが前記電極群の前記頂部に近いほど薄く、前記電極群の膨張形状に対応する三次元形状を有することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記スペーサは、前記電極群の前記軸方向に交差する方向において、前記電池容器に当接する複数の当接部を有し、一対の前記当接部の間に、該一対の当接部よりも前記厚さが薄い前記当接部が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記電極群は、前記軸方向が前記電池容器の幅方向に平行に配置され、前記電池容器の下端面と上端面にそれぞれ対向する一対の湾曲部と、前記電池容器の前記幅方向に沿う一対の広側面に対向する前記扁平面を有する平坦部と、該平坦部において前記軸方向の両端の箔露出部を束ねて接合した接合部と、を有し、
前記スペーサは、前記電極群の前記平坦部に形成される前記頂部に近いほど厚さが薄いことを特徴とする請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記接合部は、前記軸方向に交差する前記電池容器の高さ方向において前記箔露出部の中央部に形成され、
前記頂部は、前記軸方向に見て、前記高さ方向の位置が前記接合部の前記高さ方向の位置と重なる位置に形成され、
前記スペーサは、前記接合部の前記高さ方向の位置と重なる前記高さ方向の位置で最も薄くされることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
【請求項６】
前記スペーサは、前記電池容器に対向する面が、前記電極群の前記膨張形状に沿うように少なくとも前記高さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
前記接合部は、前記電池容器の前記下端面よりも前記上端面に近い位置に形成され、
前記頂部は、前記接合部よりも前記下端面側に形成され、
前記スペーサは、前記接合部よりも前記下端面側で最も薄くされることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
【請求項８】
前記スペーサは、前記電池容器に対向する面が、前記電極群の前記膨張形状に沿うように少なくとも前記高さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項７に記載の組電池。
【請求項９】
前記接合部は、前記電池容器の前記上端面よりも前記下端面に近い位置に形成され、
前記頂部は、前記接合部よりも前記上端面側に位置し、
前記スペーサは、前記接合部よりも前記上端面側で最も薄くされることを特徴とする請求項８に記載の組電池。
【請求項１０】
前記スペーサは、前記電池容器に対向する面が、前記電極群の前記膨張形状に沿うように少なくとも前記高さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項７に記載の組電池。
【請求項１１】
前記スペーサは、可撓性を有するフィルム状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用途等に使用される組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかし、電気機器の小型化、軽量化が進むに連れ、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発および商品化が急速に進められている。また、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モータで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになっている。【０００３】
このような要求に合致する電源として、高電圧の非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に、扁平箱型の電池容器を備えた角形リチウムイオン二次電池は、複数の二次電池を積層させて組電池を構成したときの体積効率に優れているため、ＨＥＶ、ＥＶ、またはその他の機器に搭載される電源として需要が増大している。【０００４】
例えば、扁平な角形のケースに捲回状の電極体が封入されてなる二次電池と、該二次電池の外面のうち、最大面積の側面（以下、被圧迫面という）に部分的に接触する接触部材と、該二次電池および接触部材を拘束する拘束部材と、を有し、該拘束部材の拘束により前記接触部材が前記被圧迫面を部分的に圧迫している二次電池アセンブリが知られている（下記特許文献１を参照）。【０００５】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリでは、前記接触部材は、前記被圧迫面に接触する離散的に設けられた複数の接触部と、該複数の接触部同士を互いに連結する連結部とを有している。また、前記接触部は、前記被圧迫面に向かって該連結部から突出して形成されており、前記捲回状の電極体における捲回軸方向の中央から外れた部位に対応する両方の片寄り領域にて前記被圧迫面をより強く圧迫し、前記捲回状の電極体における捲回軸方向の中央寄りの部位に対応する前記両方の片寄り領域の間の中央領域にて前記被圧迫面をより弱く圧迫する形状または配置のものであり、前記片寄り領域での前記接触部の突出高さが、前記中央領域での前記接触部の突出高さに比較して高くされている。【０００６】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリでは、前記接触部材によって、二次電池の前記被圧迫面を部分的に圧迫し、該被圧迫面への圧迫力が片寄り領域において中央領域より強くなるようにしている。これにより、二次電池の内圧を均一化し、ハイレートで使用される二次電池において拘束時の面圧を均一化することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５１８７４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリは、捲回状の電極体における捲回軸方向の中央領域と片寄り領域において二次電池の拘束時の面圧を均一化することができるが、捲回軸方向以外の方向において二次電池の拘束時の面圧が不均一になる虞がある。【０００９】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、角形二次電池の拘束時の面圧を均一化することができる組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成すべく、本発明の組電池は、捲回された扁平状の電極群が角形の電池容器に収容された複数の二次電池を、前記電極群の厚さ方向に積層して間にスペーサを介在させた組電池であって、前記スペーサは、前記電極群の扁平面に沿う方向でかつ軸方向に交差する方向において、前記厚さ方向に膨張する前記電極群の膨張形状の頂部に近いほど厚さが薄いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の組電池によれば、電極群の扁平面に沿う方向でかつ軸方向に交差する方向においてスペーサの厚さが均一な場合と比較して、電極群の膨張に起因して膨張した電池容器にスペーサが当接する際の面圧の片寄りを均一化して、角形二次電池の拘束時の面圧を均一化することができる。【００１２】
前記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】角形二次電池の斜視図。
【図２】図１に示す角形二次電池の分解斜視図。
【図３】図２に示す電極群の分解斜視図。
【図４】本発明の実施形態１に係る組電池の斜視図。
【図５】図４に示す角形二次電池と中間セルホルダの斜視図。
【図６】図５に示す角形二次電池と中間セルホルダの分解斜視図。
【図７Ａ】図５に示す角形二次電池とスペーサの平面図。
【図７Ｂ】図７Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【図７Ｃ】角形二次電池の膨張時の状態を示す図７Ｂに対応する断面図。
【図８Ａ】角形二次電池の膨張時の幅方向における厚さの変化を示すグラフ。
【図８Ｂ】角形二次電池の膨張時の高さ方向における厚さの変化を示すグラフ。
【図９Ａ】本発明の実施形態２に係る組電池のスペーサを示す平面図。
【図９Ｂ】図９Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【図１０Ａ】本発明の実施形態３に係る組電池のスペーサを示す平面図。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【図１１Ａ】本発明の実施形態４に係る組電池のスペーサを示す平面図。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【図１２Ａ】本発明の実施形態５に係る組電池のスペーサを示す平面図。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【図１３Ａ】本発明の実施形態６に係る組電池のスペーサを示す平面図。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示すＢ−Ｂ線に沿うスペーサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態１］
以下、本発明の組電池の実施形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（角形二次電池）
まず、本発明の組電池の実施の形態に係る二次電池モジュールが備える角形二次電池について説明する。
【００１６】
図１は、角形二次電池１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す角形二次電池１００の発電要素５０の分解斜視図である。図３は、図２に示す電極群４０の分解斜視図である。
【００１７】
角形二次電池１００は、扁平箱型の電池容器２を備えている。電池容器２は、電池蓋３と電池缶４によって構成されている。電池缶４は、開口部４ａが形成されて上端が開放された有底角筒状の容器であり、例えば、金属材料に深絞り加工を施すことによって製作される。電池蓋３は、電池缶４の開口部４ａを塞ぐ平面視で長方形の板状の部材であり、開口部４ａの全周に亘って、例えば、レーザ溶接によって接合されて開口部４ａを密閉している。電池缶４および電池蓋３は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料によって製作されている。
【００１８】
電池容器２は、有底角筒状の電池缶４と、平面視で長方形の板状の電池蓋３によって、直方体形状を有する扁平箱型に形成され、面積が略等しい長方形の上端面２ａおよび下端面２ｂ、面積が大きい一対の長方形の広側面２ｃ、および面積が小さい一対の狭側面２ｄを有している。
【００１９】
以下の説明では、必要に応じて各図に示すＸＹＺ直交座標系を用いる場合がある。なお、Ｘ軸方向は、上端面２ａまたは下端面２ｂの長辺方向に沿う電池容器２の幅方向に平行な方向である。Ｙ軸方向は、上端面２ａまたは下端面２ｂの短辺方向に沿う電池容器２の厚さ方向に平行な方向である。Ｚ軸方向は、上端面２ａまたは下端面２ｂに垂直な電池容器２の高さ方向に平行な方向である。
【００２０】
電池容器２の内部には、図示を省略する絶縁シートを介して電極群４０が収容されている。電極群４０は、セパレータ４３、４４を介して重ねた正極電極４１と負極電極４２を、図示しない軸芯の周りに捲回して扁平状に成形した扁平な捲回電極群である。電極群４０は、軸方向Ｄが電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）と平行になるように、電池容器２の内部に配置されている。すなわち、電池容器２の厚さ方向と電極群４０の厚さ方向は一致している。
【００２１】
電極群４０は、電池容器２の下端面２ｂと上端面２ａにそれぞれ対向する一対の湾曲部４０ｃと、一対の平坦部４０ｂとを有している。平坦部４０ｂは電池容器２の幅方向に沿う一対の広側面２ｃに対向する一対の扁平面４０ｆを有している。正極電極４１、負極電極４２、およびセパレータ４３、４４は、平面部４０ｂにおいて平坦な状態で積層され、湾曲部４０ｃにおいて半円筒状に湾曲した状態で積層されている。
【００２２】
正極電極４１は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔４１ａの表裏両面に正極合剤層４１ｂが形成されたものである。正極合剤層４１ｂは、一側縁に正極金属箔４１ａが露出された露出部４１ｃを残して正極金属箔４１ａに塗工されている。
【００２３】
負極電極４２は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔４２ａの表裏両面に負極合剤層４２ｂが形成されたものである。負極合剤層４２ｂは、一側縁に負極金属箔４２ａが露出された露出部４２ｃを残して負極金属箔４２ａに塗工されている。
【００２４】
正極電極４１は、例えば、以下のように製作することができる。まず、正極活物質として層状ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（化学式Ｌｉ（ＮｉxＣｏyＭｎ1-x-y）Ｏ２）１００重量部に対し、導電材として合計１０重量部の鱗片状黒鉛やアセチレンブラックと結着剤として４重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという）とを添加する。これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという）を添加し、混練して正極スラリーを製作する。次に、この正極スラリーを、例えば、厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に箔露出部４１ｃを残して塗布することで正極合剤層４１ｂを形成する。その後、乾燥、プレス、裁断の各工程を経て、例えば、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）が７０μｍの正極電極４１を得ることができる。
【００２５】
負極合剤層４２ｂは、例えば、以下のように製作することができる。まず、負極活物質として黒鉛質炭素粉末１００重量部に対して、増粘調整剤としてＣＭＣ水溶液を添加、混合後に、結着剤として１重量部のＳＢＲを添加し、混練後に粘度調整して負極スラリーを製作する。次に、この負極スラリーを、例えば、厚さ１０μｍの銅箔の両面に箔露出部４２ｃを残して塗布することで負極合剤層４２ｂを形成する。その後、乾燥、プレス、裁断の各工程を経て、例えば、銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ（表裏両面の合計）が４０μｍの負極電極４２を得ることができる。
【００２６】
なお、正極活物質は、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。また、負極活物質は、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。また、結着材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。
【００２７】
電極群４０を製作するには、図示しない軸芯にセパレータ４３、４４の各先端部を溶着させ、正極電極４１、セパレータ４３、負極電極４２、セパレータ４４がこの順に重なるようにして捲回する。このとき、正極電極４１の巻始め側端部が負極電極４２の巻始め側端部よりも捲回後の電極群４０の内側に位置するように、正極電極４１の巻始め側端部を負極電極４２の巻始め側端部よりも軸芯側に配置して捲回する。軸芯としては、例えば、正極金属箔４１ａ、負極金属箔４２ａ、セパレータ４３、４４のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。
【００２８】
ここで、この電極群４０の軸芯と平行な方向すなわち正極電極４１、負極電極４２の幅方向と平行な方向を軸方向Ｄと定義する。この場合、正極の露出部４１ｃと負極の露出部４２ｃとは、電極群４０の軸方向Ｄの一方側と他方側の側縁に位置するように配置する。すなわち、正極電極４１および負極電極４２は、電極群４０の軸方向Ｄの一端と他端にそれぞれの箔露出部４１ｃ、４２ｃが位置するように重ねられて捲回される。
【００２９】
負極合剤層４２ｂの幅、すなわち軸方向Ｄの長さは、正極合剤層４１ｂの幅よりも広く形成されている。また、第１のセパレータ４３の幅は、電極群４０の一方の側縁において、正極電極４１の露出部４１ｃが第１のセパレータ４３から露出する寸法とされている。第２のセパレータ４４の幅は、電極群４０の他方の側縁において、負極電極４２の露出部４２ｃが第２のセパレータ４４から露出する寸法とされている。
【００３０】
電極群４０の巻始め端部、換言すれば、軸芯側には空洞部４０ａが形成されている。また、電極群４０の巻終り端部は、最外周がセパレータ４４であり、その内側が負極電極４２である。従って、正極合剤層４１ｂは、巻始め端部から巻終り端部までの全長に亘って、幅方向においてもすべての部分がセパレータ４３、４４を介して負極合剤層４２ｂと重なっている。
【００３１】
電極群４０は、軸方向Ｄの一端と他端の箔露出部４１ｃ、４２ｃが、それぞれ空洞部４０ａの両側の平坦部４０ｂ、４０ｂで厚さ方向に二つに分けて束ねられ、図２においてハッチングされた領域で示す接合部４０ｄ、４０ｄにおいて、集電板２１、３１に接合される。
【００３２】
正極端子６０を構成する集電板２１は、例えば板状の金属板を折り曲げることによって形成され、電池蓋３の下面に沿って取り付けられる平板状の本体部２２と、本体部２２の両側でそれぞれ下方にほぼ直角に折曲された一対の支持部２２ａを有している。これら一対の支持部２２ａの先端には、それぞれ平坦な板状の接合片２３が形成されている。各接合片２３は、電極群４０の厚さ方向に二つに分けて束ねられた箔露出部４１ｃの接合部４０ｄに、例えば超音波溶接によって、それぞれ接合される。集電板２１は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって製作されている。
【００３３】
同様に、負極端子７０を構成する集電板３１は、電池蓋３の下面に沿って取り付けられる平板状の本体部３２と、本体部３２の両側でそれぞれ直角に折曲された一対の支持部３２ａを有している。これら一対の支持部３２ａの先端には、それぞれ平坦な板状の接合片３３が形成されている。各接合片３３は、電極群４０の厚さ方向に二つに分けて束ねられた箔露出部４２ｃの接合部４０ｄに、例えば超音波溶接によって、それぞれ接合される。集電板３１は、例えば、銅または銅合金によって製作されている。
【００３４】
集電板２１、３１が不図示のガスケットを介して電池蓋３に固定され、電極群４０が集電板２１、３１に接合されることで、電極群４０が集電板２１、３１を介して電池蓋３に固定されている。また、電池蓋３には、集電板２１を含む正極端子６０と、集電板３１を含む負極端子７０が設けられている。
【００３５】
正極端子６０は、ボルト６１、接続端子６２、外部端子６３、絶縁体６４、ガスケットおよび集電板２１から構成され、これらは電池蓋３に一体的に固定されている。この状態において、集電板２１、接続端子６２および外部端子６３は、互いに電気的に接続され、かつ絶縁体６４およびガスケットによって電池蓋３と絶縁されている。
【００３６】
同様に、負極端子７０は、ボルト７１、接続端子７２、外部端子７３、絶縁体７４、ガスケット、および集電板３１から構成され、これらは電池蓋３に一体的に固定されている。この状態において、集電板３１、接続端子７２および外部端子７３は、互いに電気的に接続され、かつ絶縁体７４およびガスケットによって電池蓋３と絶縁されている。絶縁体６４、７４およびガスケットは、例えばポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材によって製作されている。
【００３７】
図２に示すように、電池蓋３に正極端子６０および負極端子７０が設けられることで蓋組立体１０が構成される。さらに、電極群４０の箔露出部４１ｃ、４２ｃが、それぞれ空洞部４０ａの両側の平坦部４０ｂ、４０ｂで厚さ方向に二つに分けて束ねられ、接合部４０ｄ、４０ｄが集電板２１、３１に接合されることで、発電要素５０が構成される。発電要素５０は、図１に示す電池缶４の開口部４ａから電池缶４の内部に挿入され、電池蓋３が電池缶４の開口部４ａに全周に亘って封止溶接される。これにより、電極群４０と集電板２１、３１が電池容器２の内部の所定の位置に収容配置される。
【００３８】
電池蓋３には、正極端子６０と負極端子７０との間にガス排出弁１３が設けられている。ガス排出弁１３は、プレス加工によって電池蓋３を部分的に薄肉化することで形成されている。なお、薄膜状の金属部材を電池蓋３に設けた貫通孔に、例えばレーザ溶接によって接合することでガス排出弁１３を設けてもよい。ガス排出弁１３は、角形二次電池１００が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
【００３９】
さらに、電池蓋３には、電池容器２内に電解液を注入するための注液孔３ａが穿設されている。注液孔３ａは、電解液注入後に注液栓１１によって封止される。非水電解液としては、例えばエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。
【００４０】
（組電池）
次に、本発明の組電池の一実施形態として、複数の角形二次電池１００を、電池容器２の厚さ方向（Ｙ軸方向）、すなわち扁平な電極群４０の厚さ方向にスペーサを介して積層させた二次電池モジュールについて、詳細に説明する。
【００４１】
図４は、本実施の形態の二次電池モジュール２００の外観斜視図である。図５は、図４に示すモジュール２００から一対の中間セルホルダ１１１，１１１とその間に挟持された角形二次電池１００を取り外した状態を示す斜視図である。図６は、図５に示す角形二次電池１００から一対の中間セルホルダ１１１，１１１を取り外した状態を示す分解斜視図である。
【００４２】
モジュール２００は、厚さ方向（Ｙ方向）に積層された複数の角形二次電池１００と、各角形二次電池１００を積層した状態に保持するセルホルダ９１を有している。セルホルダ９１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの樹脂材料や、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属材料によって構成することができる。例えば、樹脂材料を用いて射出成形によってセルホルダ９１を製作する場合には、金型の形状を加工することで、後述する種々の形状を容易に製作することができる。
【００４３】
セルホルダ９１は、複数の中間セルホルダ９２と、一対の端部セルホルダ９３とからなる。中間セルホルダ９２は、互いに隣り合う角形二次電池１００の間に介在される。端部セルホルダ９３は、中間セルホルダ９２を介して厚さ方向に積層された複数の角形二次電池１００の積層方向の両端部に配置され、対向する中間セルホルダ９２との間に角形二次電池１００を保持する。端部セルホルダ９３は、概ね中間セルホルダ９２を角形二次電池１００の広側面２ｃに平行な面で半分に分割した構成を有している。そのため、以下の説明では、中間セルホルダ９２の構成について詳細に説明し、端部セルホルダ９３の構成についての説明は適宜省略する。
【００４４】
中間セルホルダ９２は、角形二次電池１００の電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）両側の狭側面２ｄ、２ｄに対向する一対の側板１１１、１１１と、電池容器２の下端面２ｂに対向する底板１１２を有する。図４に示されるように、中間セルホルダ９２は、２つの角形二次電池１００、１００の間に配置されるため、２つの角形二次電池１００、１００の中間を通り電池容器２の広側面２ｃに平行な面に面対称な形状を有している。すなわち、中間セルホルダ９２の側板１１１および底板１１２は、中間セルホルダ９２の両側に配置された２つの角形二次電池１００、１００の電池容器２、２の狭側面２ｄ、２ｄおよび下端面２ｂ、２ｂに対して、電池容器２の厚さ方向（Ｙ軸方向）の約半分ずつ対向している。
【００４５】
一対の側板１１１、１１１は、電池容器２の幅方向の両端部で対峙して、それぞれ電池容器２の厚さの半分に達する幅で電池容器２の厚さ方向に延在している。底板１１２は、電池容器２の下端面２ｂと垂直な方向、すなわち電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）の下端部で、電池容器２の厚さの半分に達する幅で電池容器２の幅方向に延在して、一対の側板１１１、１１１の下端部間を連結している。また、電池容器２の厚さ方向の両側に配置された対向する一対の中間セルホルダ９２、９２は、互いの側板１１１、１１１および底板１１２、１１２の端部が突き合わされるか僅かに隙間をあけて配置されることで、これらの間に角形二次電池１００を保持する空間が形成される。
【００４６】
電池容器２の幅方向に対向する一対の側板１１１、１１１は、広側面２ｃの幅方向に延びる複数のスペーサ１０１、１０２、１０３によって連結されている。より詳細には、一対の側板１１１、１１１は、これらの下端部を連結する下端部スペーサ１０１と、これらの上端部を連結する上端部スペーサ１０２と、これらの中間部を連結する複数の中間部スペーサ１０３とにより連結されている。
【００４７】
下端部スペーサ１０１は、下端が底板１１２と連結されている。上端部スペーサ１０２のＺ軸方向の幅は、電池容器２に内蔵された電極群４０の上端面２ａ側の湾曲部４０ｃから電池蓋３の下方位置までのＺ軸方向の寸法に対応して、他のスペーサ１０１，１０３の幅よりも広くなっている。下端部スペーサ１０１と中間部スペーサ１０３との間隔、および上端部スペーサ１０２と中間部スペーサ１０３との間隔は、中間部スペーサ１０３同士の間隔よりも狭くなっている。
【００４８】
中間セルホルダ９２のスペーサ１０１、１０２、１０３は、隣接する２つの角形二次電池１００、１００の電池容器２、２の広側面２ｃ、２ｃ間に配置され、広側面２ｃ、２ｃに対向して配置される。端部セルホルダ９３のスペーサ１０１、１０２、１０３は、積層方向の両端に配置された角形二次電池１００の電池容器２の広側面２ｃに対向して配置される。
【００４９】
側板１１１は、第１の開口部１１１ａと、第２の開口部１１１ｂと、を有している。第１の開口部１１１ａは、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）において下端部スペーサ１０１と中間部スペーサ１０３との間の位置、および、上端部スペーサ１０２と中間部スペーサ１０３との間の位置に形成されている。第２の開口部１１１ｂは、Ｚ方向において中間部スペーサ１０３同士の間の位置に形成されている。第１の開口部１１１ａと第２の開口部１１１ｂは、電池容器２の厚さ方向（Ｙ軸方向）の開口幅が等しくなっている。各開口部１１１ａ、１１１ｂのＺ軸方向の開口高さは、各スペーサ１０１、１０２、１０３の間隔に対応して、第１の開口部１１１ａよりも第２の開口部１１１ｂの方が大きくなっている。
【００５０】
スペーサ１０１、１０２、１０３は、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）に互いに間隔をあけて配置されることで、電池容器２の広側面２ｃに沿ってその幅方向に延びる複数のスリット１１４、１１５を形成している。各スペーサ１０１、１０２、１０３間の間隔に対応して、下端部スペーサ１０１と中間部スペーサ１０３との間、および上端部スペーサ１０２と中間部スペーサ１０３との間には、Ｚ軸方向の幅が比較的狭い第１のスリット１１４が形成されている。また、中間部スペーサ１０３同士の間には、Ｚ軸方向の幅が比較的広い第２のスリット１１５が形成されている。第１のスリット１１４は、一対の側板１１１の第１の開口部１１１ａを連通し、第２のスリット１１５は一対の側板１１１の第２の開口部１１１ｂを連通している。これにより、スリット１１４、１１５に冷却媒体を通過させ、角形二次電池１００の電池容器２の広側面２ｃを冷却できるようになっている。
【００５１】
以上の構成を有する中間セルホルダ９２を介在させて、複数の角形二次電池１００を厚さ方向に積層させ、積層方向両端の角形二次電池１００の外側に端部セルホルダ９３を配置することで、複数の角形二次電池１００を厚さ方向にスペーサ１０１、１０２、１０３を介在させて積層させた二次電池モジュール（組電池）２００が得られる。
【００５２】
図示は省略するが、一対の端部セルホルダ９３、９３の外側には、一対の端板が配置され、該一対の端板は金属帯によって連結される。これにより、複数の角形二次電池１００は、中間セルホルダ９２および端部セルホルダ９３からなるセルホルダ９１によって保持されて固定される。また、モジュール２００の隣接する角形二次電池１００、１００の正極端子６０および負極端子７０のボルト６１、７１を、バスバーの貫通孔に挿通させてナットで固定することで、モジュール２００の角形二次電池１００を直列に接続することができる。これにより、モジュール２００は、各角形二次電池１００に蓄えられた電力をモータ等の外部の装置に供給し、発電機等の外部の電力源から供給された電力を各角形二次電池１００に蓄えることができる。
【００５３】
角形二次電池１００は、充放電によって電極群４０が膨脹収縮する。電極群４０が膨脹する際に、電極群４０が電池容器２の広側面２ｃの内側に絶縁シートを介して当接すると、電池容器２が外側に押し広げられて、電池容器２が電極群４０の膨張形状に対応した形状に膨張する場合がある。この場合、電池容器２の広側面２ｃに対向する中間部スペーサ１０３が広側面２ｃに当接して、広側面２ｃに電極群４０の膨張に対する抗力が作用することで、電池容器２の膨張が抑制される。このとき、広側面２ｃに当接する中間部スペーサ１０３の面圧が不均一になると、角形二次電池１００の性能や寿命が劣化する虞がある。そのため、電池容器２の広側面２ｃに当接する中間部スペーサ１０３の面圧を均一にすることが求められる。
【００５４】
（スペーサ）
以下、本実施の形態の二次電池モジュールが備える中間部スペーサ１０３について、詳細に説明する。以下の説明では、中間部スペーサ１０３を、単にスペーサ１０３という場合がある。
【００５５】
図７Ａは、図５に示す一対のセルホルダ９２、９２の間に挟持された角形二次電池１００の平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＢ−Ｂ線に沿うセルホルダ９２、９２の断面図である。図７Ｃは、図７Ｂに示す断面図において、角形二次電池１００の電池容器２が膨張した状態を表している。なお、図７Ａないし図７Ｃにおいて、セルホルダ９２の側板１１１および底板１１２の図示は省略している。また、図７Ａないし図７Ｃにおいては、説明を分かりやすくするために、電池容器２の膨張量およびスペーサ１０３の厚さ等を、実際よりも誇張して表している。
【００５６】
本実施の形態のモジュール２００では、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）において、上端部スペーサ１０２と下端部スペーサ１０１の間に、４本のスペーサ１０３が配置されている。４本のスペーサ１０３は、それぞれ当接部１０３Ａまたは１０３Ｂを備えている。これにより、スペーサ１０３の複数の当接部１０３Ａ、１０３Ｂが、電池容器２の高さ方向に間隔を開けて電池容器２の広側面２ｃに対向している。
【００５７】
電池容器２の内部に収容された電極群４０の一対の湾曲部４０ｃに近い位置、すなわち電池容器２の上端面２ａおよび下端面２ｂに近い位置に配置されたスペーサ１０３、１０３は、当接部１０３Ａの厚さＴａが比較的に厚くされている。一方、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）において、電極群４０の平坦部４０ｂの中間部、すなわち電池容器２の中中間部に配置されたスペーサ１０３，１０３は、当接部１０３Ｂの厚さＴｂが比較的に薄くされている。
【００５８】
要するに、複数のスペーサ１０３は、Ｚ軸方向において複数の当接部１０３Ａ、１０３Ｂを有し、Ｚ軸方向の両端に配置された当接部１０３Ａ、１０３Ａの間に、厚さＴｂが最も薄い当接部１０３Ｂが配置されている。換言すると、一対の当接部１０３Ａ、１０３Ａの間に、該一対の当接部１０３Ａ、１０３Ａよりも厚さＴｂが薄い当接部１０３Ａ、１０３Ｂが配置されている。
【００５９】
これにより、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）において、電極群４０の一対の湾曲部４０ｃに近い位置で平坦部４０ｂと電池容器２の厚さ方向（Ｙ軸方向）に重なるスペーサ１０３，１０３と電池容器２の広側面２ｃとの間隔Ｇａは比較的に狭くなっている。一方、Ｚ軸方向において、電極群４０の平坦部４０ｂの中間部とＹ軸方向に重なるスペーサ１０３，１０３と電池容器２の広側面２ｃとの間隔Ｇｂは、比較的に広くなっている。
【００６０】
また、当接部１０３Ａ、１０３Ｂは、角形二次電池１００の電池容器２が厚さ方向（Ｙ軸方向）に膨張したときに、電池容器２の広側面２ｃに当接する当接面１０３ａ、１０３ｂを有している。当接面１０３ａ、１０３ｂは、図７Ａに示すように、電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）において、電池容器２の中央に近いほど広側面２ｃとの間隔Ｇａ、Ｇｂが広くなるように曲線状に湾曲している。これにより、スペーサ１０３は、Ｘ軸方向において、電池容器２の中央に近いほど当接部１０３Ａ、１０３Ｂの厚さＴａ、Ｔｂが薄くされている。
【００６１】
本実施形態のモジュール２００において、スペーサ１０３の厚さ、すなわち当接部１０３Ａ、１０３Ｂの厚さＴａ、Ｔｂは、角形二次電池１００の電池容器２の膨張形状に基づいて決定されている。より具体的には、図７Ｃに示すように、角形二次電池１００の充放電によって電池容器２の内部の電極群４０が膨脹して電池容器２の広側面２ｃの内側に絶縁シートを介して当接すると、電池容器２が外側に押し広げられて、電池容器２が電極群４０の膨張形状に対応した形状に膨張する場合がある。スペーサ１０３の当接部１０３Ａ、１０３Ｂの厚さＴａ、Ｔｂは、このときの電池容器２内の電極群４０の膨張形状に基づいて決定されている。
【００６２】
図８Ａは、図１に示すＦ８ａ−Ｆ８ａ線に沿う断面において、角形二次電池１００の膨張時の電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）における電池容器２の厚さの変化を示すグラフである。図８Ｂは、図１に示すＦ８ｂ−Ｆ８ｂ線に沿う断面において、角形二次電池１００の膨張時の電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）における電池容器２の厚さの変化を示すグラフである。
【００６３】
図８Ａに示すように、電池容器２のＹ軸方向における寸法である厚さは、幅方向（Ｘ軸方向）の両側の領域Ｘ１、Ｘ３における厚さよりも、幅方向中間部の領域Ｘ２における厚さの方が厚くなっている。また、電池容器２は、幅方向中間部の領域Ｘ２の中央付近の厚さが最も大きくなっている。また、図８Ｂに示すように、電池容器２の厚さは、高さ方向（Ｚ軸方向）の上下の領域Ｚ１、Ｚ３における厚さよりも、高さ方向中間部の領域Ｚ２における厚さの方が厚くなっている。また、電池容器２は、高さ方向中間部の領域Ｚ２の中央付近の厚さが最も大きくなっている。
【００６４】
図８Ａおよび図８Ｂに示す電池容器２の厚さが最も厚い部分は、電池容器２の広側面２ｃが、図２に示す電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐと厚さ方向（Ｙ軸方向）に重なる位置である。
【００６５】
電極群４０は、幅方向の両端部において箔露出部４１ｃ、４２ｃが束ねられて接合されて接合部４０ｄ、４０ｄが形成されている。そのため、電極群４０は幅方向の両端部が膨脹しにくく、接合部４０ｄから離れた平坦部４０ｂの中央部が最も膨張しやすくなる。また、電極群４０は、扁平面４０ｆに沿う方向でかつ軸方向Ｄに交差する方向、具体的には電池容器２の高さ方向において、上下の湾曲部４０ｃ、４０ｃが膨脹しにくく、湾曲部４０ｃ、４０ｃから遠い平坦部４０ｂの中央部ほど膨張しやすい。さらに、電池容器２は、広側面２ｃの周縁部が変形し難く、中央部が変形しやすい。これらの複合的な要因によって、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐは、電極群４０の平坦部４０ｂの中央部に形成される。
【００６６】
なお、本実施形態では、電極群４０の扁平面４０ｆに沿う方向でかつ軸方向Ｄに交差する電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）において、接合部４０ｄ、４０ｄは、箔露出部４１ｃ、４２ｃの中央部に形成されている。この場合、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐは、軸方向ＤすなわちＸ軸方向に見て、Ｚ軸方向の位置が、接合部４０ｄ、４０ｄのＺ軸方向の位置と重なる位置に形成される。
【００６７】
そのため、図７Ａないし図７Ｃに示すように、スペーサ１０３は、電極群４０の軸方向Ｄに沿う電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）において、当接部１０３Ａ、１０３Ｂの厚さＴａ、Ｔｂが、電極群４０の頂部４０ｐに近いほど薄くされている。また、スペーサ１０３は、電極群４０の電極群４０の扁平面４０ｆに沿う方向でかつ軸方向Ｄと交差するＺ軸方向において、当接部１０３Ａ、１０３Ｂの厚さＴａ、Ｔｂが、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いほど薄くされている。そして、スペーサ１０３は、電極群４０の接合部４０ｄのＺ軸方向の位置と重なるＺ軸方向の位置で最も薄くされている。すなわち、スペーサ１０３は、電極群４０の膨張形状に対応する三次元形状を有している。
【００６８】
これにより、スペーサ１０３は、電極群４０の三次元的な膨張形状に対応する三次元形状を有し、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方で、電池容器２が電極群４０の膨張形状に基づく形状に膨張することを許容することができる。したがって、本実施の形態のモジュール２００によれば、角形二次電池１００の充放電に伴って、電池容器２が電極群４０の三次元的な膨張形状に対応する形状に膨脹した場合であっても、広側面２ｃに当接するスペーサ１０３の面圧を均一化することができる。
【００６９】
また、電池容器２の広側面２ｃに対向するスペーサ１０３が広側面２ｃに当接して、広側面２ｃに電極群４０の膨張に対する抗力が作用するので、電池容器２の膨張が抑制される。このとき、広側面２ｃに当接するスペーサ１０３の面圧が均一化されるので、角形二次電池１００の性能や寿命の劣化を防止することができる。
【００７０】
また、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）に複数のスペーサ１０３が間隔を開けて配置され、複数のスペーサ１０３が電池容器２の広側面２ｃに当接する複数の当接部１０３Ａ、１０３Ｂを有している。そのため、各スペーサ１０３の当接部１０３Ａ、１０３Ｂの間にスリット１１５を形成し、冷却媒体を流通させて電池容器２の広側面２ｃを冷却することができる。
【００７１】
また、Ｚ軸方向の両端に配置された当接部１０３Ａ、１０３Ａの間に、これらよりも厚さＴｂが薄い当接部１０３Ｂを配置することで、電池容器２が電極群４０の膨張形状に対応する形状に膨脹した場合であっても、Ｚ軸方向において広側面２ｃに当接するスペーサ１０３の面圧を均一化することができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール２００によれば、電極群４０の膨張形状の頂部４０Ｐに近いほどスペーサ１０３の厚さを薄くすることで、角形二次電池１００の拘束時に電池容器２の広側面２ｃに作用する面圧を均一化して、角形二次電池１００の性能や寿命の劣化を防止することができる。
【００７３】
［実施形態２］
次に、本発明の組電池の実施形態２について、図１ないし６、図８Ａおよび８Ｂを援用し、図９Ａおよび９Ｂを用いて説明する。
【００７４】
図９Ａは、実施形態１の図７Ａに対応する本実施形態の二次電池モジュールのスペーサ１０３を示す平面図である。図９Ｂは、図９ＡのＢ−Ｂ線に沿うスペーサ１０３の断面図である。
【００７５】
本実施形態の二次電池モジュールは、スペーサ１０３の当接部１０３Ｃ、１０３Ｄの当接面１０３ｃ、１０３ｄが、電極群４０の膨張形状に沿うように傾斜している点で、実施形態１の二次電池モジュール２００と異なっている。また、上端部スペーサ１０２と下端部スペーサ１０１は、上下のスペーサ１０３に連結されている。本実施形態の二次電池モジュールのその他の点は、実施形態１の二次電池モジュール２００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７６】
本実施形態では、電池容器２の広側面２ｃに対向するスペーサ１０３の当接部１０３Ｃ、１０３Ｄの当接面１０３ｃ、１０３ｄが、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）および幅方向（Ｘ軸方向）において、電極群４０の膨張形状に沿うように傾斜している。より詳細には、当接部１０３Ｃ、１０３Ｄの当接面１０３ｃ、１０３ｄは、電極群４０の膨張形状に応じて膨張した電池容器２の広側面２ｃのＸ軸方向およびＺ軸方向に対する傾斜角度に対応する角度で傾斜している。これにより、当接部１０３Ｃ、１０３Ｄは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向において、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いほど厚さＴｃ、Ｔｄが薄くされている。
【００７７】
本実施形態の二次電池モジュールによれば、実施形態１の二次電池モジュール２００と同様の効果が得られるだけでなく、スペーサ１０３の当接部１０３Ｃ、１０３Ｄの当接面１０３ｃ、１０３ｄがＸ軸方向またはＺ軸方向に平行な場合よりも、スペーサ１０３が電池容器２の広側面２ｃに当接する際の面圧を均一化することができる。また、上端部スペーサ１０２と下端部スペーサ１０１は、上下のスペーサ１０３に連結されているので、セルホルダ９２の製作が容易になる。
【００７８】
［実施形態３］
次に、本発明の組電池の実施形態３について、図１ないし６、図８Ａおよび８Ｂを援用し、図１０Ａおよび１０Ｂを用いて説明する。
【００７９】
図１０Ａは、実施形態１の図７Ａに対応する本実施形態の二次電池モジュールのスペーサ１０３を示す平面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ−Ｂ線に沿うスペーサ１０３の断面図である。
【００８０】
本実施形態の二次電池モジュールは、角形二次電池１００の電池容器２内に収容された電極群４０の接合部４０ｄが、電池容器２の下端面２ｂよりも上端面２ａに近い位置に形成され、当接部１０３Ｅ、１０３Ｆ、１０３Ｇおよび１０３Ｈの厚さＴｅ、Ｔｆ、Ｔｇ、Ｔｈが異なる点で、実施形態１の二次電池モジュール２００と異なっている。本実施形態の二次電池モジュールのその他の点は、実施形態１の二次電池モジュール２００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００８１】
電極群４０は接合部４０ｄにおいて膨脹しにくいことから、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の下端面２ｂよりも上端面２ａに近い位置に形成されると、図１０Ｂに示すように、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐは、接合部４０ｄよりも電池容器２の下端面２ｂ側に位置するようになる。そのため、本実施形態では、接合部４０ｄよりも電池容器２の下端面２ｂ側に位置する電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに最も近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｇの厚さＴｇが最も薄くされている。
【００８２】
また、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐから最も離れた電池容器２の上端面２ａ側の湾曲部４０ｃに近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｅの厚さＴｅが最も厚くされている。このスペーサ１０３よりも電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｆの厚さＴｆは、電池容器２の上端面２ａ側の当接部１０３Ｅの厚さＴｅよりも薄くされている。このスペーサ１０３よりも、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近く、電池容器２の下端面２ｂ側の湾曲部４０ｃに近い当接部１０３Ｈの厚さＴｈは、当接部１０３Ｆの厚さＴｆよりも薄くされている。
【００８３】
このように、スペーサ１０３は、電池容器２の高さ方向において、電池容器２の厚さ方向の厚さＴｅ、Ｔｆ、Ｔｇ、Ｔｈが、厚さ方向に膨張する電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いほど薄くされている。したがって、本実施形態の電池モジュールによれば、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の下端面２ｂよりも上端面２ａに近い位置に形成され、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐが接合部４０ｄよりも電池容器２の下端面２ｂ側に位置する場合であっても、実施形態１の電池モジュール２００と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の下端面２ｂよりも上端面２ａに近い位置に形成されることで、集電板２１、３１の電池容器２の高さ方向の長さを短くすることができる。したがって、集電板２１、３１の電気抵抗を低減させて角形二次電池１００の性能を向上させることができるだけでなく、材料コストを低減することができる。
【００８５】
さらに、本実施形態の二次電池モジュールにおいても、実施形態２と同様に、スペーサ１０３は、電池容器２に対向する当接部１０３Ｅ、１０３Ｆ、１０３Ｇ、１０３Ｈの当接面１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇ、１０３ｈが、電極群４０の膨張形状に沿うように電池容器２の高さ方向および幅方向に対して傾斜してもよい。これにより、実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
［実施形態４］
次に、本発明の組電池の実施形態４について、図１ないし６、図８Ａおよび８Ｂを援用し、図１１Ａおよび１１Ｂを用いて説明する。
【００８７】
図１１Ａは、実施形態１の図７Ａに対応する本実施形態の組電池のスペーサ１０３を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＢ−Ｂ線に沿うスペーサ１０３の断面図である。
【００８８】
本実施形態の二次電池モジュールは、角形二次電池１００の電池容器２内に収容された電極群４０の接合部４０ｄが、電池容器２の上端面２ａよりも下端面２ｂに近い位置に形成され、当接部１０３Ｉ、１０３Ｊ、１０３Ｋおよび１０３Ｌの厚さが異なる点で実施形態１の二次電池モジュール２００と異なっている。本実施形態の二次電池モジュールのその他の点は、実施形態１の二次電池モジュール２００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００８９】
電極群４０は接合部４０ｄにおいて膨脹しにくいことから、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の上端面２ａよりも下端面２ｂに近い位置に形成されると、図１１Ｂに示すように、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐは、接合部４０ｄよりも電池容器２の上端面２ａ側に位置するようになる。そのため、本実施形態では、接合部４０ｄよりも電池容器２の上端面２ａ側に位置する電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに最も近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｊの厚さＴｊが最も薄くされている。
【００９０】
また、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐから最も離れた電池容器２の下端面２ｂ側の湾曲部４０ｃに近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｌの厚さＴｌが最も厚くされている。このスペーサ１０３よりも電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いスペーサ１０３の当接部１０３Ｋの厚さＴｋは、電池容器２の下端面２ｂ側の当接部１０３Ｌの厚さＴｌよりも薄くされている。このスペーサ１０３よりも、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近く、電池容器２の上端面２ａ側の湾曲部４０ｃに近い当接部１０３Ｉの厚さＴｉは、当接部１０３Ｋの厚さＴｋよりも薄くされている。
【００９１】
このように、スペーサ１０３は、電池容器２の高さ方向において、電池容器２の厚さ方向の厚さＴｉ、Ｔｊ、Ｔｋ、Ｔｌが、厚さ方向に膨張する電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いほど薄くされている。したがって、本実施形態の電池モジュールによれば、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の上端面２ａよりも下端面２ｂに近い位置に形成され、電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐが接合部４０ｄよりも電池容器２の上端面２ａ側に位置する場合であっても、実施形態１の電池モジュール２００と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
また、電極群４０の接合部４０ｄが電池容器２の上端面２ａよりも下端面２ｂに近い位置に形成されることで、集電板２１、３１の電池容器２の高さ方向の長さを長くすることができる。したがって、集電板２１、３１の製造時の折り曲げ加工を容易にして生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。また、角形二次電池１００に衝撃や振動が加わったときに、電極群４０に作用する慣性力を集電板２１、３１によって緩和して、正極端子６０および負極端子７０が破損することを防止できる。
【００９３】
さらに、本実施形態の二次電池モジュールにおいても、実施形態２と同様に、スペーサ１０３は、電池容器２に対向する当接部１０３Ｉ、１０３Ｊ、１０３Ｋ、１０３Ｌの当接面１０３ｉ、１０３ｊ、１０３ｋ、１０３ｌが、電極群４０の膨張形状に沿うように電池容器２の高さ方向および幅方向に対して傾斜してもよい。これにより、実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
［実施形態５］
次に、本発明の組電池の実施形態５について、図１ないし６、図８Ａおよび８Ｂを援用し、図１２Ａおよび１２Ｂを用いて説明する。
【００９５】
図１２Ａは、実施形態１の図７Ａに対応する本実施形態の二次電池モジュールのスペーサ１０４を示す平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＢ−Ｂ線に沿うスペーサ１０４の断面図である。
【００９６】
本実施形態の二次電池モジュールは、中間セルホルダ９２Ａおよび端部セルホルダ（図示省略）が、上端部スペーサ１０２、中間部スペーサ１０３および下端部スペーサ１０１を有さず、電池容器２の広側面２ｃの大部分に対向するスペーサ１０４を備える点で、実施形態１の二次電池モジュール２００と異なっている。本実施形態の二次電池モジュールのその他の点は、実施形態１の二次電池モジュール２００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００９７】
本実施形態のスペーサ１０４は、電池容器２の厚さ方向（Ｙ軸方向）の側面視で長方形の板状に形成されている。スペーサ１０４は、電池容器２の高さ方向（Ｚ軸方向）および幅方向（Ｘ軸方向）において、Ｙ軸方向の厚さＴが、Ｙ軸方向に膨張する電極群４０の膨張形状の頂部４０ｐに近いほど薄くされている。したがって、実施形態１の二次電池モジュール２００と同様に、角形二次電池１００の拘束時に電池容器２の広側面２ｃに作用する面圧を均一化して、角形二次電池１００の性能や寿命の劣化を防止することができる。
【００９８】
本実施形態の二次電池モジュールにおいても、実施形態２と同様に、スペーサ１０４は、電池容器２に対向する当接面１０４ａが、電極群４０の膨張形状に沿うように電池容器２の高さ方向および幅方向に対して傾斜している。これにより、スペーサ１０４は、電池容器２の広側面２ｃに対向する当接面１０４ａが、電極群４０の膨張形状に基づく電池容器２の三次元的な膨張形状に対応する三次元的な凹曲面形状に形成されている。したがって、実施形態２の二次電池モジュールと同様に、角形二次電池１００の拘束時に電池容器２の広側面２ｃに作用する面圧をより均一化することができる。
【００９９】
［実施形態６］
次に、本発明の組電池の実施形態６について、図１ないし６、図８Ａおよび８Ｂを援用し、図１３Ａおよび１３Ｂを用いて説明する。
【０１００】
図１３Ａは、実施形態１の図７Ａに対応する本実施形態の二次電池モジュールのスペーサ１０３を示す平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＢ−Ｂ線に沿うスペーサ１０３の断面図である。
【０１０１】
本実施形態の二次電池モジュールは、上端部スペーサ１０２および下端部スペーサ１０１を有さず、スペーサ１０３の当接部１０３Ｍ、１０３Ｎの厚さＴｍ、Ｔｎが電池容器２の幅方向（Ｘ軸方向）で均一である点で、実施形態１の二次電池モジュール２００と異なっている。本実施形態の二次電池モジュールのその他の点は、実施形態１の二次電池モジュール２００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０２】
本実施形態の二次電池モジュールによれば、電池容器２の高さ方向において、実施形態１の二次電池モジュール２００と同様に、電極群４０の膨張形状の頂部４０Ｐに近いほどスペーサ１０３の当接部１０３Ｍ、１０３Ｎの厚さＴｍ、Ｔｎが薄くされている。したがって、電池容器２の高さ方向において、実施形態１の二次電池モジュール２００と同様に、角形二次電池１００の拘束時に電池容器２の広側面２ｃに作用する面圧を均一化して、角形二次電池１００の性能や寿命の劣化を防止することができる。
【０１０３】
また、電池容器２の幅方向において、スペーサ１０３の当接部１０３Ｍ、１０３Ｎの厚さＴｍ、Ｔｎが均一であるので、セルホルダ９２の製造を容易にして製造コストを低減することが可能になる。
【０１０４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。前述の実施形態は本発明を解りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されない。
【０１０５】
例えば、上述の実施形態においては、比較的厚さが厚く、比較的剛性が高いスペーサ１０３について説明したが、スペーサ１０３は、可撓性を有するフィルム状に形成することもできる。上述の実施形態において用いた図面では、説明を分かりやすくするために角形二次電池１００の電池容器２の膨張を誇張して表したが、実際の電池容器２の厚さ方向の膨張量は、例えば５００μｍ以下である。
【０１０６】
したがって、スペーサ１０３を、例えば１ｍｍ以上の厚さの可撓性を有するフィルム状または薄膜状に形成することで、前述の各実施形態で説明した電池モジュールの効果を得ることができる。また、スペーサ１０３をフィルム状または薄膜状に形成することで、角形二次電池１００の電池容器２の間のスペースを最小限にして、二次電池モジュールを小型軽量化することが可能になる。
【０１０７】
また、電池容器２の高さ方向に複数のスペーサ１０３を配置する場合のスペーサ１０３の数は、４本に限定されず、１本、２本、３本または５本以上であってもよい。ただし、スペーサ１０３の数を３本以上とすることで、電池容器２の高さ方向両端のスペーサ１０３よりもその間のスペーサ１０３の厚さを薄くして、電池容器２に当接するスペーサ１０３の面圧を均一化することが可能になる。
【符号の説明】
【０１０８】
２…電池容器、２ａ…上端面、２ｂ…下端面、２ｃ…広側面、４０…捲回電極群、４０ｃ…湾曲部、４０ｂ…平坦部、４０ｄ…接合部、４０ｆ…扁平面、４０ｐ…膨張形状の頂部、４１ｃ，４２ｃ…箔露出部、１００…角形二次電池、１０３…中間部スペーサ（スペーサ）、１０３Ａ−１０３Ｎ…当接部、１０３ａ−１０３ｎ…当接面（電池容器に対向する面）、２００…二次電池モジュール（組電池）、Ｄ…軸方向、Ｔ，Ｔａ−Ｔｎ…スペーサの厚さ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年7月24日(2014.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲回された扁平状の電極群が角形の電池容器に収容された複数の二次電池を、前記電極群の厚さ方向に積層して間にスペーサを介在させた組電池であって、
前記電極群は、軸方向が前記電池容器の幅方向に平行に配置され、前記電池容器の下端面と上端面にそれぞれ対向する一対の湾曲部と、前記電池容器の前記幅方向に沿う一対の広側面に対向する扁平面を有する平坦部と、前記平坦部において前記軸方向の両端の箔露出部を束ねて接合することで前記電池容器の前記下端面よりも前記上端面に近い位置に形成された接合部と、を有し、
前記厚さ方向に膨張する前記電極群の膨張形状の頂部は、前記接合部よりも前記電池容器の前記下端面側に位置し、
前記スペーサは、前記電極群の前記扁平面に沿う方向でかつ前記軸方向に交差する方向において、前記電池容器に当接する複数の当接部を有し、一対の前記当接部の間に、該一対の当接部よりも厚さが薄い前記当接部が配置され、前記電極群の前記平坦部に形成される前記膨張形状の頂部に近いほど厚さが薄く、前記接合部よりも前記電池容器の前記下端面側で最も薄くされることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記スペーサは、前記軸方向に沿う方向において前記厚さが前記電極群の前記頂部に近いほど薄く、前記電極群の膨張形状に対応する三次元形状を有することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記スペーサは、前記電池容器に対向する面が、前記電極群の前記膨張形状に沿うように少なくとも前記扁平面に沿う方向でかつ前記軸方向に交差する高さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項９】
捲回された扁平状の電極群が角形の電池容器に収容された複数の二次電池を、前記電極群の厚さ方向に積層して間にスペーサを介在させた組電池であって、
前記電極群は、軸方向が前記電池容器の幅方向に平行に配置され、前記電池容器の下端面と上端面にそれぞれ対向する一対の湾曲部と、前記電池容器の前記幅方向に沿う一対の広側面に対向する扁平面を有する平坦部と、前記平坦部において前記軸方向の両端の箔露出部を束ねて接合することで前記電池容器の前記上端面よりも前記下端面に近い位置に形成された接合部と、を有し、
前記厚さ方向に膨張する前記電極群の膨張形状の頂部は、前記接合部よりも前記電池容器の前記上端面側に位置し、
前記スペーサは、前記電極群の前記扁平面に沿う方向でかつ前記軸方向に交差する方向において、前記電池容器に当接する複数の当接部を有し、一対の前記当接部の間に、該一対の当接部よりも厚さが薄い前記当接部が配置され、前記電極群の前記平坦部に形成される前記膨張形状の頂部に近いほど厚さが薄く、前記接合部よりも前記電池容器の前記上端面側で最も薄くされることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
前記スペーサは、前記電池容器に対向する面が、前記電極群の前記膨張形状に沿うように少なくとも前記扁平面に沿う方向でかつ前記軸方向に交差する高さ方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の組電池。
【請求項１１】
前記スペーサは、可撓性を有するフィルム状に形成されていることを特徴とする請求項１または９に記載の組電池。
【国際調査報告】
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