(57)【要約】【課題】組電池の放熱性を確保しつつ、結露による単電池容器の腐食や漏電を防止することができる電池パックを提供する。【解決手段】組電池１０と、組電池１０を収容する収容ケース３０と、収容ケース３０内に冷却風を供給する冷却風供給口４０とを備えた電池パックであって、組電池１０は、複数の充放電可能な単電池２０が相互に電気的に接続されて構成されており、複数の単電池２０は各々、正極および負極を備える電極体と、該電極体および電解質を収容する容器６０とを有しており、単電池容器６０を構成する外壁は、電気絶縁処理が施された絶縁処理部６７と、電気絶縁処理が施されていない非絶縁処理部６１とから構成されており、絶縁処理部６７は、単電池容器６０の冷却風供給口４０側の端部６６ａに形成され且つ該冷却風供給口４０からの冷却風が接触し得る位置に形成されている、電池パック１００である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池と、
前記組電池を収容する収容ケースと、
前記収容ケース内に冷却風を供給する冷却風供給口と
を備えた電池パックであって、
前記組電池は、複数の充放電可能な単電池が相互に電気的に接続されて構成されており、
前記複数の単電池は各々、正極および負極を備える電極体と、該電極体および電解質を収容する容器とを有しており、
前記単電池容器を構成する外壁は、電気絶縁処理が施された絶縁処理部と、電気絶縁処理が施されていない非絶縁処理部とから構成されており、
前記絶縁処理部は、前記単電池容器の前記冷却風供給口側の端部に形成され且つ該冷却風供給口からの冷却風が接触し得る位置に形成されていることを特徴とする、電池パック。
【請求項２】
前記電池パックは、前記収容ケース外に冷却風を排出する冷却風排出口を備えており、
前記絶縁処理部は、前記冷却風供給口側端部に加えて前記単電池容器の前記冷却風排出口側の端部にも形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記複数の単電池は、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されており、
前記配列された単電池間の間隙の少なくとも一部には、該単電池とともに前記配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される放熱用スペーサが配置されており、
前記放熱用スペーサは、隣接する単電池の容器側壁に対向する面であって前記拘束時に該単電池容器側壁を押圧する押圧面を有しており、
前記押圧面によって直に押し付けられる前記単電池容器側壁の面は、電気絶縁処理が施されていない前記非絶縁処理部であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記放熱用スペーサの押圧面は、前記拘束時に単電池容器側壁に押し付けられる押圧凸部と該拘束時に該単電池容器側壁に接触しない非接触凹部とから構成されており、
前記単電池容器側壁の非絶縁処理部と前記非接触凹部との空隙は、隣接する単電池間を流通する冷却風を該容器側壁に接触させる冷却風通路としての機能を有しており、
前記冷却風供給口は、前記単電池容器側壁の非絶縁処理部と前記非接触凹部との空隙に向けて前記冷却風を供給し得るように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記複数の単電池のそれぞれにはシート状正極とシート状負極とが捲回されて成る扁平形状の捲回電極体が備えられており、
前記複数の単電池は、前記捲回電極体の扁平面が対向するように配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されており、
前記放熱用スペーサの前記押圧面は、前記容器側壁を挟んで前記捲回電極体の扁平面と対向し得る位置関係となるように配置されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の電池パック。
【請求項６】
前記絶縁処理部は、電気絶縁性材料を前記容器外壁にコーティングすることによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電池パック。
【請求項７】
前記容器は、金属製材料から構成されており、
前記絶縁処理部は、前記金属製容器の表面を酸化処理することによって形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電池パック。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の電池パックを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池（二次電池）が直列に接続された組電池が収容ケース内に収容された電池パックに関する。詳しくは、車両搭載用として好適な電池パックと該電池パックを構成する組電池の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池とし、該単電池を複数直列接続して成る組電池は高出力が得られる電源として、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数直列に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
この種の複数の単電池から構成された組電池においては、充放電を行う際に該組電池を構成する各単電池内で熱が発生するため、発生した熱を速やかに冷却できるように組電池の放熱性を確保することが要求される。かかる要求に応える従来の手法としては、隣接する各単電池間に冷却媒体を流通させる冷却通路を形成し、この冷却通路に冷却媒体を流通させることによって組電池を冷却する手法が提案されている。
例えば特許文献１には、複数の単電池を積層し、該単電池の積層面に積層方向に突き出す絶縁処理部を一体的に形成し、この絶縁処理部によって互いに隣接する単電池の積層面間に冷却風が流通する隙間を形成した組電池が開示されている。その他、この種の従来技術として、例えば特許文献２〜６が挙げられる。
ところで、この種の組電池は、該組電池が収容ケースの内部に収容された状態で自動車等の車両に搭載されている。この場合、上述した組電池の冷却は、収容ケースの内部に収容ケースの外部から冷却風を導入することによって行われる。収容ケース内に導入される冷却風としては、通常、車室内の空気または外気が用いられることが多く、このとき収容ケースの内部が車室内の空気または外気と流通可能な状態となる。そのため、雨等によって車室内の空気または外気が高温多湿となった場合には収容ケース内に結露が生じ得る。このような結露が多く生じると、単電池の容器本体（即ち内部に電極体や電解質を収容する外装体）が錆等によって腐食したり漏電したりする虞があるため好ましくない。かかる問題を解決する従来技術として、単電池容器全体を絶縁処理するという方法がある。
【特許文献１】特開２００２−２４５９９２号公報
【特許文献２】特開平７−２２００３号公報
【特許文献３】特開２００３−１９７１５８号公報
【特許文献４】特開２００４−５５４９１号公報
【特許文献５】特開平１−３０２６５４号公報
【特許文献６】特開２００６−４８９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、単電池容器全体を絶縁処理すると熱伝導性が低い絶縁処理部分によって容器全体が覆われるため、組電池の放熱性を十分確保することができない虞があり、電池冷却性能が低下するという問題がある。また、自動車等の車両に搭載される組電池は、搭載スペースが制限されることに加えて振動が発生する状態での使用が前提となることから、組電池を構成する個々の単電池に相当な荷重が加えられた状態で拘束されている。そのため、かかる拘束時に加わる相当な荷重によって絶縁処理部分が圧縮されて劣化するという虞もある。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、組電池の放熱性を確保しつつ、結露による単電池容器の腐食や漏電を防止することができる電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によって提供される電池パックは、組電池と、この組電池を収容する収容ケースと、収容ケース内に冷却風を供給する冷却風供給口とを備えている。上記組電池は、複数の充放電可能な単電池が相互に電気的に（典型的には直列に）接続されて構成されている。また、複数の単電池のそれぞれは、正極および負極を備える電極体と、該電極体および電解質を収容する容器とを有している。また、上記単電池容器を構成する外壁は、電気絶縁処理が施された絶縁処理部と、電気絶縁処理が施されていない非絶縁処理部とから構成されている。そして、上記絶縁処理部は、上記単電池容器の上記冷却風供給口側の端部に形成され且つ該冷却風供給口からの冷却風が接触し得る位置に形成されていることを特徴とする、電池パック。
【０００６】
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成するために相互に電気的に接続され得る個々の蓄電素子を指す用語であり、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。
【０００７】
リチウムイオン電池を構成する蓄電素子は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン電池モジュールは、ここで開示される「組電池」の典型例である。
【０００８】
また、この「組電池」が収容ケースの内部に収容された状態で自動車等の車両に搭載されており、この収容ケースと、収容ケースの内部に収容された「組電池」（その他の内蔵構成部品（例えば制御用として装備される各種の電子部品等）を含み得る。）とを含めたものを本明細書では「電池パック」と称する。
【０００９】
上記構成の電池パックでは、冷却風供給口側の単電池容器端部（即ち冷却風が当たる側の容器外壁）に絶縁処理を選択的に施しているため、冷却風によって冷却風供給口側の端部に結露水が生じたとしても、該結露水が単電池に及ぼす悪影響（例えば単電池容器の腐食や漏電等）を防止することができる。加えて、単電池容器外壁の一部に非絶縁処理部を設けているため、絶縁処理による熱伝導性の低下を未然に防止し若しくはその影響を部分的に留めることができる。従って単電池容器全体を絶縁処理する場合と比較して組電池の放熱性を高めることができ、電池冷却性能を向上させることができる。
【００１０】
ここで開示される電池パックのある好適な一態様において、上記電池パックは、上記収容ケース外に冷却風を排出する冷却風排出口を備えている。そして、上記絶縁処理部は、上記冷却風供給口側の端部に加えて上記単電池容器の上記冷却風排出口側の端部に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
冷却風排出口側の単電池容器端部は、収容ケースの外部（例えば車室内の空気や外気）と近いために、雨天時などに収容ケースの外部が高温多湿となった場合には、該冷却風排出口側の端部に結露水が生じ易くなる。このように結露水が生じた場合であっても、上記構成の電池パックでは、冷却風排出口側の端部に絶縁処理を選択的に施すことにより、該結露水が単電池に及ぼす悪影響（例えば単電池容器の腐食や漏電等）を防止することができる。
【００１２】
ここで開示される電池パックのある好適な一態様において、複数の単電池は、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されており、これらの配列された単電池間の間隙の少なくとも一部には、該単電池とともに配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される放熱用スペーサが配置されている。上記放熱用スペーサは、隣接する単電池の容器側壁に対向する面であって上記拘束時に該単電池容器側壁を押圧する押圧面を有している。そして、上記押圧面によって直に押し付けられる上記単電池容器側壁の面は、電気絶縁処理が施されていない上記非絶縁処理部であることを特徴とする。
【００１３】
上記構成の電池パックでは、所定の方向に配列された複数の単電池が該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される際に絶縁処理部が押圧面で押し付けられる事態を回避することができ、拘束時の荷重による絶縁処理部の圧縮・変形を未然に防止することができる。その結果、絶縁処理部を劣化させずに継続して使用することが可能となる。また、絶縁処理部は電気絶縁処理によって非絶縁処理部よりも厚みが増すこととなるが、上記構成では、押圧面は厚みバラツキの少ない非絶縁処理部を選択的に直に押し付けることができ、これによって単電池をしっかりと拘束することができる。
【００１４】
ここで開示される組電池の好適な他の一態様では、上記放熱用スペーサの押圧面は、上記拘束時に単電池容器側壁に押し付けられる押圧凸部と該拘束時に該単電池容器側壁に接触しない非接触凹部とから構成されている。そして、上記単電池容器側壁の非絶縁処理部と上記非接触凹部との空隙は、隣接する単電池間を流通する冷却風を該単電池容器側壁に接触させる冷却風通路としての機能を有している。そして、上記冷却風供給口は、上記単電池容器側壁の非絶縁処理部と上記非接触凹部との空隙に向けて上記冷却風を供給し得るように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
冷却風通路（放熱用スペーサの空隙）に冷却風を導入することによって、容器側壁に冷却風を接触させることができ、単電池で発生する熱を放散させることができる。しかも、絶縁処理部よりも高い熱伝導性を有する非絶縁処理部に冷却風を接触させることができ、単電池を効果的に冷却することができる。
【００１６】
ここで開示される電池パックの好適な他の一態様では、上記複数の単電池のそれぞれにはシート状正極とシート状負極とが捲回されて成る扁平形状の捲回電極体が備えられている。また、上記複数の単電池は、前記捲回電極体の扁平面が対向するように配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。そして、上記放熱用スペーサの押圧面は、上記容器側壁を挟んで上記捲回電極体の扁平面と対向し得る位置関係となるように配置されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の電池パックでは、放熱用スペーサの押圧面が容器側壁を介して捲回電極体に当たるように配置することができる。充放電による熱は主として捲回電極体から発生するため、上記構成では、発熱体である捲回電極体を積極的に冷却することができ、絶縁処理による電池冷却性能の低下を抑制することができる。
【００１８】
なお、上述してきた一態様において、好ましくは、上記絶縁処理部は電気絶縁性材料を前記容器外壁にコーティングする（例えば塗布する）ことによって形成されていることを特徴とする。
【００１９】
或いはまた、上述してきた一態様において、好ましくは、上記容器は金属製材料から構成されており、上記絶縁処理部は上記金属製容器の表面を酸化処理することによって形成されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。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。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２１】
図１を参照しながら本実施形態の電池パック１００の構成について説明する。図１は本実施形態の電池パック１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２２】
本実施形態の電池パック１００は、車両に搭載される電池パック１００である。電池パック１００は、組電池１０が収容ケース３０の内部に収容された状態で自動車等の車両に搭載される。図１に示した例では、電池パック１００は筐体形状を有し、収容ケース３０内に、組電池１０と、組電池１０の両側に設けられた冷却風供給口４０及び冷却風排出口５０とを備えている。
【００２３】
収容ケース３０は、組電池１０を取り囲むように設けられている。本実施形態の収容ケース３０は組電池１０を収容し得る形状（図示した例では箱型）を有する。また、収容ケース３０の材質は、典型的な電池パックで使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、電池パックの軽量化の観点から、例えば薄い金属製或いは合成樹脂製の容器が使用され得る。
【００２４】
収容ケース３０の単電池幅方向の少なくとも一方の端に形成された側壁３２には、冷却風の供給口である冷却風供給口４０が設けられており、この冷却風供給口４０から冷却風が収容ケース３０内に流入する（矢印「ａ」参照）。収容ケース３０内に導入される冷却風は、例えば車室内の空気や外気である。すなわち、冷却風供給口４０には、図２に示すように、吸気ダクト４２の一方の端部が接続されており、該吸気ダクト４２の他端は収容ケース３０の外部（例えば車室内）に開口している。
【００２５】
冷却風供給口４０が設けられた収容ケース３０の側壁３２と反対側の側壁３４には、冷却風の排出口である冷却風排出口５０が設けられており、この冷却風排出口５０から冷却風が収容ケース３０外に排出される。つまり、本実施形態の冷却風は、単電池の幅方向に沿って収容ケース３０内を一定方向に流通される。冷却風排出口５０には、排気ダクト５２の一方の端部が接続されており、該排気ダクト５２の他端はブロア（図示せず）と接続されている。このブロアによって収容ケース３０内の空気を吸引し（矢印「ｂ」参照）、その後、吸引された空気は排気ダクトを介して車外へと排出される。なお、収容ケース３０内の冷却風は、上述したブロアによる吸引だけに限らず、種々の手法を用いて流通させることができる。例えば、ファンなどを用いて冷却風を強制的に流通させてもよいし、車両の走行に伴って発生する気流でもよい。
【００２６】
組電池１０は、複数の充放電可能な単電池２０が直列に接続されて構成されている。図１に示した例では、同形状の４個の単電池２０が一定の間隔で直列に配列されている。各単電池の上面には、電極体８０（図６）の正極と電気的に接続する正極端子７０および負極と電気的に接続する負極端子７２が設けられている。そして、隣接する単電池２０間において一方の正極端子７０と他方の負極端子７２とが接続具７４によって電気的に接続される。このように各単電池２０を直列に接続することにより、所望する電圧の組電池１０が構築される。
【００２７】
次に、図２を加えて電池パック内の単電池２０の構成について説明する。図２は電池パック１００内の単電池２０を模式的に示す正面模式図である。
【００２８】
単電池２０は、正極および負極を備える電極体８０（図６）と、該電極体８０および電解質を収容する容器６０とを備える。本実施形態の電極体８０は、典型的な組電池に装備される単電池と同様、所定の電池構成材料（正負極それぞれの活物質、正負極それぞれの集電体、セパレータ等）から構成されている。ここでは電極体８０として後述する図６に示す扁平形状の捲回電極体８０が用いられている。
【００２９】
本実施形態の容器６０は、扁平形状の捲回電極体８０を収容し得る形状（この例では箱型）を有する。また、容器６０の材質は、熱伝導性が良い金属製材料が好ましく、このような金属製材料として、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などが挙げられる。
【００３０】
容器６０を構成する外壁は、単電池配列方向の両端に形成された幅広な面６２（容器側壁６２、即ち容器６０内に収容される後述する捲回電極体８０の扁平面に対応する面）と、単電池幅方向の両端に形成された幅狭な面６４とから構成されている。本実施形態の単電池２０は、その幅狭な面６４が冷却風供給口４０及び冷却風排出口５０に対向するように配置されており、該幅狭な面６４は、冷却風供給口４０に面した幅狭な面６４ａと冷却風排出口５０に面した幅狭な面６４ｂとから構成されている。
【００３１】
また、本実施形態では、単電池容器６０の外壁に対して電気絶縁処理が選択的に施されている。すなわち、単電池容器６０の外壁は、電気絶縁処理が施された絶縁処理部６７ａ，６７ｂと、電気絶縁処理が施されていない非絶縁処理部６３とから構成されている。絶縁処理部６７ａ，６７ｂは、図２の網掛け模様で示すように、単電池容器６０の冷却風供給口側４０の端部６６ａ（以下、「供給口側端部」とも称する）に形成されており、該冷却風供給口４０から導入された冷却風が先ず接触し得る位置に形成されている。図示した例では、幅狭な面６４ａの全面と幅広な面６２の冷却風供給口４０側の端面に絶縁処理部６７ａが選択的に形成されている。
【００３２】
冷却風によって収容ケース３０内が冷却され、ケース内の温度が高温から低温に下がると収容ケース内部に結露水が生じることがある。この場合、冷却風供給口４０に面した供給口側端部６６ａは、冷却風が直接当たる電池面となるため結露水が生じ易くなる。本実施形態の電池パック１００では、このように結露水が生じ易い電池面（供給口側端部６６ａ）に対して選択的に絶縁処理を施すことにより、仮に結露水が生じたとしても該結露水が単電池に及ぼす悪影響（例えば単電池容器の腐食や漏電等）を防止することができる。
【００３３】
加えて、単電池容器外壁の一部に非絶縁処理部を設けているため、絶縁処理による熱伝導性の低下を部分的に留めることができる。従って単電池容器全体を絶縁処理する場合と比較して組電池の放熱性を高めることができ、電池冷却性能を向上させることができる。
【００３４】
上述した絶縁処理は、従来の単電池容器に対して施されているものと同じ処理方法であればよく特に制限はないが、例えば、電気絶縁材料を単電池容器外壁へ塗布、蒸着、貼付等することによって絶縁処理部を形成することができる。電気絶縁材料としては、樹脂（例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＥＴ、ＰＢＴ）、酸化物（例えばアルミナ、酸化鉄、酸化マグネシウム）などを好適に使用することができる。或いは、単電池容器６０が金属製容器の場合には、該金属製容器の表面を酸化処理してもよい。
【００３５】
さらに本実施形態では、上述した供給口側端部６６ａに加えて、単電池容器６０の冷却風排出口５０側の端部６６ｂ（以下、「排出口側端部」とも称する）にも電気絶縁処理が施されている。すなわち、図２の網掛け模様で示すように、冷却風排出口５０に面した側の単電池容器端部６６ｂ（この例では幅狭な面６４ｂの全面と幅広な面６２の冷却風排出口５０側の端面）は、その表面に電気絶縁処理が施された絶縁処理部６７ｂが選択的に形成されている。
【００３６】
排出口側端部６６ｂは、排気ダクトを介して収容ケース３０の外部（例えば車室内空気や外気）と通じているため結露水が生じ易くなる部分であり、雨天時などに収容ケースの外部が高温多湿となった場合には、空気の出入り口に近接する排出口側端部６６ｂは結露水が付着し易い状態となる。本実施形態の電池パック１００では、この結露水発生し易い供給口側端部６６ａに対して絶縁処理を施すことにより、雨天時などに結露水が生じたとしても該結露水が単電池２０に及ぼす悪影響（例えば単電池容器６０の腐食や漏電等）を防止することができる。
【００３７】
なお、上述した例では、電池パック１００内に単電池２０が一定の間隔で直列に配列されている例を示したが、これに限らず、例えば図３に示すように単電池２０を並列配列することも可能である。この例では、同形状の２個の単電池２２０，３２０が一定の間隔で並列に配列され、単電池２２０の幅狭な面２６４ｂと単電池３２０の幅狭な面３６４ａが対向し得るように配置されている。このように各単電池を並列配列した場合でも、図３のハッチングで示すように、冷却風供給口４０側の単電池容器端部２６６ａと冷却風排出口５０側の単電池容器端部３６６ｂとを選択的に絶縁処理することによって、組電池の放熱性を確保しつつ結露水による悪影響を排除することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、冷却風供給口４０からの冷却風が所定の一定方向（即ち単電池幅方向）に沿って（図中左側から右側に向けて）流出する一例を示したが、冷却風の流出方向はこれに限定されない。例えば、正極端子及び負極端子を単電池容器側壁に形成し、冷却風の流出方向が単電池の上下方向に沿うように構成してもよい。このとき冷却風供給口は組電池の上方又は下方に設けられることとなる。このような場合でも、冷却風供給口側の単電池容器端部（例えば単電池容器の上端部）に絶縁処理部を形成することにより、上述した本実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００３９】
次に、図４及び図５も加えて本実施形態に係る組電池１０の構成、特に容器外壁の絶縁処理部と放熱用スペーサとの位置関係について説明する。図４は、図１に示す電池パック１００を矢印「ａ」の方向からみた側面模式図である。図５は容器外壁の絶縁処理部と放熱用スペーサとの位置関係を示す正面模式図である。なお、図５では図面簡略化の観点から放熱用スペーサの凹凸形状の寸方及び数を変えて示してある。
【００４０】
本実施形態の単電池２０は、所定方向に配列され且つ該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束されている。具体的には、複数の単電池２０は、それぞれの正極端子７０および負極端子７２が交互に配置されるように一つずつ反転させて配置されており、容器６０の側壁６２（容器６０の幅広な面６２、即ち容器６０内に収容される後述する捲回電極体８０の扁平面に対応する面）が対向する方向に配列される。
【００４１】
そして、配列させた単電池２０の周囲には、複数の単電池２０をまとめて拘束する拘束部材が配備される。即ち、単電池配列方向の最外側に位置する単電池２０の更に外側には、一対の拘束板７６Ａ，７６Ｂが配置される。また、当該一対の拘束板７６Ａ，７６Ｂを架橋するように締付け用ビーム材７７が取り付けられる。そして、ビーム材７７の端部をビス７８により拘束板７６Ａ，７６Ｂに締め付け且つ固定することによって上記単電池２０をその配列方向に所定の荷重が加わるように拘束することができる。
【００４２】
また、このように拘束された単電池２０間の間隙の少なくとも一箇所（図示した例では配列する各単電池２０間及び単電池配列方向の両アウトサイド）には本実施形態の放熱用スペーサ９０が配置される。放熱用スペーサ９０は、図４に示すように、拘束部材によって該単電池２０とともに配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される。このとき放熱用スペーサ９０は隣接する単電池２０の間に密接配置されているため、拘束時には単電池２０の容器側壁６２が当該放熱用スペーサ９０の押圧面（容器側壁６２に対向する面）によって押圧される（即ち荷重がかかる）こととなる。そして、放熱用スペーサ９０の押圧面が凹凸形状である場合には、厚みの厚い凸部９２（押圧凸部９２）は容器側壁６２に直に押しつけられて該容器側壁６２と接触し、一方厚みの薄い凹部９４（非接触凹部９４）は該容器側壁６２には接触しない状態となる。
【００４３】
この状態において、押圧凸部９２は、単電池容器側壁６２の非絶縁処理部６３を直に押し付けるように構成されている。すなわち、単電池容器の絶縁処理部６７ａ及び６７ｂは、押圧凸部９２の両端９２ａ及び９２ｂよりも単電池幅方向の外側に位置するように形成されており、図５の正面視において押圧凸部９２とは重ならないように配置されている。そのため、絶縁処理部６７ａ及び６７ｂは、拘束時に押圧凸部９２で押し付けられることはなく、拘束時の荷重による絶縁処理部の圧縮・変形を未然に防止することができる。その結果、絶縁処理部を劣化させずに継続して使用することが可能となる。
【００４４】
また、絶縁処理部は電気絶縁処理によって非絶縁処理部よりも厚みが増すため容器側壁６２の面内に厚みバラツキが生じ得る。このような場合でも、上記構成では押圧凸部９２は略均一な厚みを持つ非絶縁処理部６３のみを直に押し付けることができ、これによって単電池２０をしっかりと拘束することができる。
【００４５】
なお、絶縁処理部６７ａ及び６７ｂは、絶縁処理部が破壊され難い程度の厚みを有していればよく、その厚みは使用する電気絶縁材料に応じて適宜調整可能であるが、好ましくは押圧凸部９２（非接触凹部９４からの突出部分の厚み）よりも薄い厚さである。絶縁処理部を押圧凸部９２の厚みよりも薄く形成することによって、絶縁処理部が押圧凸部の拘束に干渉する事態を避けることができる。
【００４６】
放熱用スペーサ９０は、単電池２０を拘束する機能に加えて、充放電時には単電池２０内で発生する熱を放散させるための放熱部材としての機能を持つ。すなわち、放熱用スペーサ９０は、単電池幅方向に沿って押圧凸部９２と非接触凹部９４が交互に形成された凹凸形状（即ち櫛型のような側面からみて凹凸形状）の面を有しており、容器側壁６２の非絶縁部６３と非接触凹部９４との空隙９６は、隣接する単電池２０間を流通する冷却風を容器側壁６２の非絶縁処理部６３に接触させる冷却風通路としての機能を有している。そして、冷却風供給口４０は、図５に示すように容器側壁６２の非絶縁処理部６３と非接触凹部９４との空隙９６に向けて冷却風を供給し得るように構成されている。この冷却風通路（放熱用スペーサ９０の空隙９６）に冷却風を導入することによって、容器側壁６２に冷却風を接触させることができ、単電池２０で発生する熱を放散させることができる。しかも、絶縁処理部よりも高い熱伝導性を有する非絶縁処理部に冷却風を接触させることができ、組電池を効果的に冷却することができる。なお、放熱用スペーサ９０は、放熱部材として機能し得る材料で構成されるのが好ましい。例えば、熱伝導性の良い金属製若しくは軽量で硬質なポリプロピレンその他の合成樹脂製の間隔保持板が好適である。
【００４７】
さらに、図６及び図７を参照しながら、本実施形態に係る組電池１０の構成、特に単電池容器内の電極体と放熱用スペーサとの位置関係について説明する。図６は、単電池容器の内部構成が分かるように容器６０の一部を切り欠いて示した正面模式図であり、図７は単電池容器内の電極体８０と放熱用スペーサ９０との位置関係を示す正面模式図である。なお、図７では図面簡略化の観点から放熱用スペーサ９０の凹凸形状の寸方及び数を変えて示してある。
【００４８】
複数の単電池２０のそれぞれには、図６に示すように、シート状正極とシート状負極とが捲回されて成る扁平形状の捲回電極体８０が備えられている。捲回電極体８０は、その構造上、単電池容器６０に隙間なく収容されているのではなく、容器内の両端には若干の空間が設けられている。つまり、捲回電極体８０の両端８０ａ及び８０ｂと幅狭な面６４ａ及び６４ｂとの間には一定の隙間がある。この捲回電極体８０の両端と幅狭な面との隙間に対応する単電池容器側壁６２の領域（容器側壁６２の幅方向外側の端面）に絶縁処理部６７ａ及び６７ｂの一部が形成されている。
【００４９】
上記構成では、図７に示すように、放熱用スペーサ９０の押圧面（ここでは押圧凸部９２）を、容器側壁６２を挟んで捲回電極体８０の扁平面と対向し得る位置関係となるように配置することが可能となる。つまり、放熱用スペーサ９０の押圧面（押圧凸部９２）が容器側壁６２を介して捲回電極体８０に押し当たるように配置することができる。充放電による熱は主として捲回電極体８０から発生するため、上記構成では、発熱体である捲回電極体８０を積極的に冷却することができ、絶縁処理による電池冷却性能の低下を抑制することができる。
【００５０】
続いて、本実施形態で使用され得る単電池２０の構成及び単電池２０を構成する各材料などについて詳述する。本実施形態に係る組電池１０は、充放電可能な二次電池を単電池２０とし、そのような単電池２０を複数個電気的に（好ましくは直列に）接続して成る組電池１０であればよく、単電池２０の構成は特に制限されない。ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が本発明の実施に好適な単電池の構成として挙げられる。特に本発明の実施に好適な単電池の構成はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる二次電池であるため、高性能な電池パック、特に車両搭載用電池パックを構築することができる。
【００５１】
次に、図８を参照しながら、容器６０内に収容される捲回電極体８０の構成について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体８０は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、シート状正極８２（以下「正極シート８２」という。）とシート状負極８４（以下「負極シート８４」という。）を計２枚のシート状セパレータ８６（以下「セパレータシート８６」という。）と共に積層し、さらに当該正極シート８２と負極シート８４とをややずらしつつ捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体８０である。
【００５２】
図８に示すように、かかる捲回電極体８０の捲回方向に対する横方向において、上記のとおりにややずらしつつ捲回された結果として、正極シート８２および負極シート８４の端の一部がそれぞれ捲回コア部分８１（即ち正極シート８２の正極活物質層形成部分と負極シート８４の負極活物質層形成部分とセパレータシート８６とが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（即ち正極活物質層の非形成部分）８２Ａおよび負極側はみ出し部分（即ち負極活物質層の非形成部分）８４Ａには、正極リード端子８２Ｂおよび負極リード端子８４Ｂがそれぞれ付設されており、それぞれ、上述の正極端子７０および負極端子７２と電気的に接続される。
【００５３】
なお、かかる捲回電極体８０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート８２は長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等が挙げられる。例えば、長さ２〜４ｍ（例えば２．７ｍ）、幅８〜１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５〜２０μｍ（例えば１５μｍ）程度のアルミニウム箔を集電体として使用し、その表面の所定領域に常法によってニッケル酸リチウムを主体とするリチウムイオン電池用正極活物質層（例えばニッケル酸リチウム８８質量％、アセチレンブラック１０質量％、ポリテトラフルオロエチレン１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な正極シート８２が得られる。
【００５４】
一方、負極シート８４は長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、長さ２〜４ｍ（例えば２．９ｍ）、幅８〜１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５〜２０μｍ（例えば１０μｍ）程度の銅箔を使用し、その表面の所定領域に常法によって黒鉛を主体とするリチウムイオン電池用負極活物質層（例えば黒鉛９８質量％、スチレンブタジエンラバー１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な負極シート８４が得られる。
【００５５】
また、正負極シート８２，８４間に使用される好適なセパレータシート８６としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、長さ２〜４ｍ（例えば３．１ｍ）、幅８〜１２ｃｍ（例えば１１ｃｍ）、厚さ５〜３０μｍ（例えば２５μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。
【００５６】
なお、単電池の容器内に収容する電極体は上記捲回タイプに限定されない。例えば正極シートと負極シートをセパレータ（或いはセパレータとしても機能し得る固体またはゲル状電解質）と共に交互に積層して成る積層タイプの電極体であってもよい。
【００５７】
続いて、容器６０内に上記捲回電極体８０と共に収容される電解質の構成について説明する。本実施形態の電解質は例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩である。本実施形態では、適当量（例えば濃度１M）のＬｉＰＦ６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）のような非水電解液に溶解して電解液として使用している。
【００５８】
捲回電極体８０および放熱用スペーサ９０を容器６０に収容するとともに、上記電解液を注入して封止することによって本実施形態の単電池２０は構築される。そして、単電池２０を所定の方向に配列し、当該単電池２０をその配列方向に拘束することによって本実施形態の組電池１０は構築される。さらに、組電池１０を収容ケース３０の内部に収容することによって電池パック１００が構築される。
【００５９】
本実施形態に係る電池パック１００は、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。従って、本発明では、図９に模式的に示すように、かかる電池パック１００を電源として備える車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）１を提供することができる。
【００６０】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、自動車等の車両に搭載する場合、より多くの単電池が直列に接続され得ると共に、電池パックを制御するための各種の電子部品、車両の所定部位に当該電池パックを固定するための部品、複数の組電池（電池モジュール）を相互に連結するための部品等が装備され得るが、このような装備の有無は本発明の技術的範囲を左右するものではない。また、単電池の種類は上述したリチウムイオン電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばリチウム金属やリチウム合金を負極とするリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、或いは電気二重層キャパシタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態の電池パックの構成を模式的に示す斜視図。
【図２】電池パックに収容された単電池の構成を模式的に示す正面模式図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電池パックの構成を示す模式図。
【図４】図１に示す電池パックを矢印「ａ」の方向からみた側面模式図。
【図５】容器外壁の絶縁処理部と放熱用スペーサとの位置関係を示す正面模式図。
【図６】単電池容器の内部構成が分かるように容器の一部を切り欠いて示した正面模式図。
【図７】容器外壁の絶縁処理部と容器内に収容された電極体との位置関係を示す正面模式図。
【図８】捲回電極体の一例を模式的に示す正面図。
【図９】本実施形態の電池パックを備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
【００６２】
１    車両
１０      組電池
２０      単電池
３０      収容ケース
３２      側壁
３４      側壁
４０      冷却風供給口
４２      吸気ダクト
５０      冷却風排出口
５２      排気ダクト
６０      容器
６２      側壁（幅広な面）
６３   非絶縁処理部
６４      幅狭な面
６４ａ  冷却風供給口側の幅狭な面
６４ｂ  冷却風排出口側の幅狭な面
６６ａ  供給口側の端部
６６ｂ  排出口側の端部
６７      絶縁処理部
６７ａ  冷却風供給口側の絶縁処理部
６７ｂ  冷却風排出口側の絶縁処理部
７０      正極端子
７２      負極端子
７４      接続具
７６Ａ，７６Ｂ              拘束板
７７      ビーム材
７８      ビス
８０      電極体
８１      捲回コア部分
８２      正極シート
８２Ｂ  正極リード端子
８４      負極シート
８４Ｂ  負極リード端子
８６      セパレータシート
９０      放熱用スペーサ
９２      押圧凸部
９４      非接触凹部
９６      空隙
１００  電池パック
【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】
2008287916.tif 000009
【図８】
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【図９】
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