(57)【要約】【課題】組電池を構成する各単電池の拘束状態における配列方向の厚みを均一化し、正確な形状・サイズの組電池を製造し得る方法を提供する。【解決手段】本発明によって提供される組電池製造方法は、同形状の単電池を複数構築する工程において、少なくとも一つの単電池の容器１４の内壁面と該容器内に収容される電極体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄとの隙間に絶縁性の間隙充填材２５を挿入することによって所定方向に配列され且つ拘束された状態における各単電池の該配列方向の厚みを一定にする処理が含まれる。【選択図】図４
2008108457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成される組電池を製造する方法であって、
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、該正極および負極とそれぞれ電気的に接続される端子であって該容器の外側に配置される正極端子および負極端子と、を備える同形状の単電池を複数構築する工程と、
前記複数の単電池を所定方向に配列する工程と、
前記配列された複数の単電池を該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束する工程と、
前記拘束された複数の単電池を直列に接続する工程と、
を包含し、
前記複数の単電池の構築工程には、少なくとも一つの単電池の前記容器の内壁面と前記電極体との隙間に絶縁性の間隙充填材を挿入することによって前記所定方向に配列され且つ拘束された状態における各単電池の前記配列方向の厚みを一定にする処理が含まれる、組電池製造方法。
【請求項２】
前記間隙充填材は所定の厚みを有するシート状に調製されており、
前記少なくとも一つの単電池について、前記容器の内壁面と前記電極体との隙間に該シート状間隙充填材を１枚若しくは複数枚挿入することによって各単電池の前記配列方向の厚みを一定にする処理が行われる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
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、
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、
前記少なくとも一つの単電池について、前記容器の内壁面と前記捲回電極体の扁平面との隙間に該シート状間隙充填材を１枚若しくは複数枚挿入することによって各単電池の前記配列方向の厚みを一定にする処理が行われる、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記複数の単電池を配列する際に、該単電池間に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得る間隔保持板を配置する、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成された組電池であって、
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、該正極および負極とそれぞれ電気的に接続される端子であって該容器の外側に配置される正極端子および負極端子とを備える同形状の単電池を複数備えており、
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、
ここで少なくとも一つの単電池の容器の内壁面と前記電極体との隙間に絶縁性の間隙充填材が挿入されており、前記拘束状態における各単電池の前記配列方向の厚みが一定であることを特徴とする、組電池。
【請求項６】
前記間隙充填材は所定の厚みを有するシート状であり、
前記複数の単電池の少なくとも一つについて前記容器の内壁面と前記電極体との隙間に該シート状間隙充填材が１枚若しくは複数枚挿入されている、請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
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、
前記複数の単電池の少なくとも一つについて前記容器の内壁面と前記捲回電極体の扁平面との隙間に該シート状間隙充填材が１枚若しくは複数枚挿入されている、請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記配列された複数の単電池間には、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間隔保持板が配置されている、請求項５〜７のいずれかに記載の組電池。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の組電池を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の充放電可能な単電池（二次電池）が直列に接続された組電池に関する。詳しくは、車両搭載用として好適な組電池と該組電池を構成する単電池の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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。例えば車両搭載用組電池の一例として特許文献１には、ニッケル水素二次電池から成る同形状の単電池を複数個配列すると共に各単電池に設けられた正極端子および負極端子をそれぞれ直列に接続することにより構成された組電池が開示されている。
また、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特に好ましく用いられるものとして期待されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５７１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、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、上記特許文献１にも記載されるとおり多数の単電池を配列し且つ拘束した状態（即ち各単電池を相互に固定した状態）の組電池が構築される。かかる拘束時には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る。
その一方、特に車両搭載用の組電池としては、組電池自体の軽量化が要求されている。かかる要求に応えるには単電池の容器本体（即ち内部に電極体や電解質を収容する外装体）についても軽量化を図ることが望ましく、例えば薄い金属製或いは合成樹脂製の容器の使用がそのような目的実現のために好ましい。
しかしながら、そのような材質の薄い容器は外部からの荷重により歪みやすい。即ち、かかる容器を備えた単電池を組電池の構築に使用し当該単電池を複数配列してその配列方向に拘束した場合、単電池の容器本体に荷重方向への撓み或いは変形が生じ得る。容器本体の歪みは、各単電池に設けられた直列接続用正負極端子間の距離（寸法）や相対位置が当初設計した理想値から外れてばらつく要因となる。かかる拘束時における「ばらつき」の発生は、例えば上記理想値に対応する形状・サイズに作製しておいた端子間接続具が使用できなくなるといったような正負極端子間接続作業に関する作業効率的およびコスト的不具合を発生させ得るため好ましくない。さらにまた、拘束時に生じる上記歪みは、単電池の容器の密閉性（気密性）を損なう虞もあるため好ましくない。
【０００５】
本発明は、従来の組電池構築に関する上述した課題を解決すべく開発されたものであり、その目的とするところは、組電池を構成する各単電池の形状、特に所定の配列方向に荷重が加えられて拘束された状態における各単電池の配列方向の厚み（サイズ）を均一化し、各単電池間、具体的には各単電池に設けられた直列接続用正負極端子間の距離（寸法）や相対位置のばらつきを抑えて予め設定されているとおりの正確な形状およびサイズ（寸法）の組電池を製造し得る方法を提供することである。また、他の目的は、そのような製造方法によって得られる組電池ならびに当該組電池を備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される方法は、複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成される組電池を製造する方法である。
本発明の組電池製造方法は、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、該正極および負極とそれぞれ電気的に接続される端子であって該容器の外側に配置される正極端子および負極端子とを備える同形状の単電池を複数構築する工程と、上記複数の単電池を所定方向に配列する工程と、上記配列された複数の単電池を該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束する工程と、上記拘束された複数の単電池を直列に接続する工程とを包含する組電池製造方法である。
そして、上記複数の単電池の構築工程には、少なくとも一つの単電池の容器の内壁面と電極体との隙間に絶縁性の間隙充填材を挿入することによって上記所定方向に配列され且つ拘束された状態における各単電池の上記配列方向の厚みを一定にする処理が含まれる。
【０００７】
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直列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。
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】
上記構成の組電池製造方法では、組電池の構築に使用する複数の同形状の単電池それぞれについて必要に応じて（少なくとも一つの単電池について）電極体と容器本体（内壁面）との間に所定の間隙充填材を挿入することによって複数の単電池のうちの幾つかに生じ得る容器内の隙間、典型的には容器内部に収容する電極体の形状の不揃いに起因して生じる隙間を塞ぐことができる。このことによって、拘束工程時に配列方向に加わる荷重によって幾つかの単電池の外形が歪むことを防止して各単電池の形状（特に配列方向の厚み）を揃えることができる。そして、上記配列する各単電池の形状が揃うことにより、配列方向に隣接する単電池間において上記正負極端子の相対位置および距離（寸法）が予め設定されているとおりになることを保証し得る。このことによって、作業効率を低下させることなく各単電池の直列接続作業を行うことができる。従って、本構成の製造方法によると、効率的に正確な形状およびサイズ（寸法）の組電池を製造することができる。
また、本方法によって製造された組電池は、拘束された各単電池において拘束時の荷重に起因する歪みが生じないため、当該歪みによって単電池容器の密閉性（気密性）が損なわれる虞がない。さらには、電極体と容器本体（内壁面）との間の隙間が間隙充填材によって塞がれるため、当該隙間が存在することによる電池性能に及ぼす悪影響（例えば、電極体の偏りに伴う電極活物質の偏在に起因する電流分布の不均一化や局所劣化）を未然に防止することができる。従って、本発明の製造方法によると、信頼性の高い、車両搭載用その他用途の組電池を提供することができる。
【０００９】
ここで開示される組電池製造方法の好ましい一態様では、上記間隙充填材は所定の厚みを有するシート状に調製されており、上記少なくとも一つの単電池について、容器の内壁面と電極体との隙間に上記シート状間隙充填材を１枚若しくは複数枚挿入することによって各単電池の上記配列方向の厚みを一定にする処理が行われる。
電極体と容器本体（内壁面）との隙間のサイズは個々の単電池において異なるところ、上記構成の製造方法では、数多くのサイズの間隙充填材を取り揃えることなく、所定の厚みのシート状間隙充填材を用意するとともにその使用枚数を調整することによって個々の単電池の上記隙間を塞ぐことができる。このため、本構成の組電池製造方法によると、作業を煩雑化させることなく効率よく組電池を構成する各単電池の隙間充填処理（延いては単電池間の厚み調整）を行うことができる。厚さ１０〜１０００μｍ程度（特に１００〜２００μｍ程度）のシート状間隙充填材の使用が好適である。
【００１０】
また、ここで開示される組電池製造方法の特に好ましい一態様では、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、上記複数の単電池は上記捲回電極体の扁平面が対向するように配列され且つ当該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される。そして、少なくとも一つの単電池について、容器の内壁面と捲回電極体の扁平面との隙間に上記シート状間隙充填材を１枚若しくは複数枚挿入することによって各単電池の上記配列方向の厚みを一定にする処理が行われる。
捲回電極体の厚みは、その捲回度合や状態により不揃いになりやすい。従って、かかる捲回電極体を備える単電池では、捲回電極体と容器本体との隙間のサイズがまちまちとなりやすいところ、上記構成の製造方法ではシート状間隙充填材を使用することによって捲回電極体を備える各単電池の配列方向の厚みを均一にし、配列方向（拘束方向）に歪みが発生するのを防止することができる。このため、本態様の製造方法によると、捲回電極体を構成要素とする複数の単電池を備え且つ正確な形状およびサイズ（寸法）の信頼性の高い組電池を効率よく製造することができる。
【００１１】
ここで開示される組電池製造方法の好ましい他の一態様では、上記複数の単電池を配列する際に、当該単電池間に該単電池とともに上記配列方向に荷重が加えられた状態で拘束され得る所定形状の間隔保持板（スペーサー）を配置する。
本発明の組電池製造方法では、間隔保持板（典型的には各単電池からの放熱を促す空隙を単電池間に確保し得る形状の間隔保持板）を単電池間に配置した状態でも正確な形状およびサイズ（寸法）の高信頼性組電池を効率よく製造することができる。
【００１２】
また、本発明により、ここで開示される製造方法によって好適に製造され得る組電池が提供される。
即ち、本発明によって提供される一つの組電池は、複数の充放電可能な単電池が直列に接続されて構成された組電池であって、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、該正極および負極とそれぞれ電気的に接続される端子であって該容器の外側に配置される正極端子および負極端子とを備える同形状の単電池を複数備えている。
そして、上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いる。ここで少なくとも一つの単電池の容器の内壁面と電極体との隙間に絶縁性の間隙充填材が挿入されており、上記拘束状態における各単電池の上記配列方向の厚みが一定であることを特徴とする。
上述のとおり、かかる構成の組電池は、組電池を構成する各単電池において容器本体と電極体との隙間が存在することによる電池性能に及ぼす悪影響（例えば、電極体の偏りに伴う電極活物質の偏在に起因する電流分布の不均一化や局所劣化）を未然に防止し得るため信頼性が高く、例えば車両搭載高出力電源として好適に使用することができる。
【００１３】
また、ここで開示される組電池の好適な一態様は、上記間隙充填材が所定の厚みを有するシート状であり、複数の単電池の少なくとも一つについて容器の内壁面と電極体との隙間に該シート状間隙充填材が１枚若しくは複数枚挿入されていることを特徴とする。
特に好ましくは、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おり、かかる複数の単電池は、上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、複数の単電池の少なくとも一つについて容器の内壁面と捲回電極体の扁平面との隙間に該シート状間隙充填材が１枚若しくは複数枚挿入されていることを特徴とする。
また、ここで開示される組電池の好適な他の一態様では、上記配列された複数の単電池間には、該単電池とともに上記配列方向に荷重が加えられた状態で拘束される間隔保持板が配置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】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、組電池の構成要素たる単電池の構造、間隙充填材の形状）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、正極、負極およびセパレータの構成および製法、単電池の拘束方法、車両への組電池搭載方法）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
本発明に係る組電池は、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、本発明は、図６に模式的に示すように、かかる組電池１０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。
【００１５】
本発明に係る組電池は、充放電可能な二次電池を単電池とし、そのような単電池を複数個直列に接続して成る組電池であればよく、単電池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、高性能な組電池、特に車両搭載用組電池（電池モジュール）を構築することができる。
特に限定することを意図したものではないが、以下、電池構成としてリチウムイオン電池を例にして本発明を詳細に説明する。
【００１６】
組電池を構成する単電池は、従来の組電池に装備される単電池と同様、典型的には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）を具備する電極体と、該電極体および適当な電解質を収容する容器とを備える。
一例として図１および図２に示すように、ここで開示される組電池１０は、複数（本実施形態では図示されるように４個）の単電池１２を備える。単電池１２は、後述する扁平形状の捲回電極体を収容し得る形状（本実施形態では箱形）の容器１４を備える。
かかる容器１４には捲回電極体の正極と電気的に接続する正極端子１５および負極と電気的に接続する負極端子１６が設けられている。
図示するように、隣接する単電池１２間において一方の正極端子１５と他方の負極端子１６とが接続具１７によって電気的に接続される。このように各単電池１２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。
なお、これら容器１４には、容器内部で発生したガス抜きのための安全弁等が従来の単電池容器と同様に設けられ得る。かかる容器１４の構成自体は本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
容器１４の材質は、従来の単電池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、上記従来の課題を解決するという観点から本発明の実施に好適なものとしては、比較的軽量であり且つ拘束時の荷重によって歪みやすい材質が挙げられる。例えば、好ましくは表面に絶縁用樹脂コーティングが施されているような金属製容器、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂その他の合成樹脂製容器が好適である。或いは、電池の外装体として従来使用されている樹脂フィルム製容器、例えば高融点樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド系樹脂）から構成された外面（保護）層と、金属箔（例えばアルミニウム、スチール）から構成されたバリア層（即ちガスや水分を遮断し得る層）と、熱融着性樹脂（比較的低融点である樹脂、例えばエチレンビニルアセテート、或いはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂）から構成された接着層との三層構造から成るラミネートフィルム製の容器であってもよい。なお、本実施形態ではポリプロピレン製の可撓性容器１４について説明する。
【００１８】
図１および図２に示すように、同形状の複数の単電池１２は、それぞれの正極端子１５および負極端子１６が交互に一定の間隔で配置されるように一つずつ反転させつつ容器１４の幅広な面１４Ａ（即ち容器１４内に収容される後述する捲回電極体３０の扁平面に対応する面）が対向する方向に配列される。さらに、当該配列する単電池１２間ならびに単電池配列方向の両アウトサイドには、所定形状の間隔保持板（スペーサー）１８が容器１４の幅広面１４Ａに密接した状態で配置される。かかる間隔保持板１８は、使用時に各単電池内で発生する熱を放散させるための放熱部材として機能し得る材質および／または形状であることが好ましい。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。また、薄い金属製或いは合成樹脂製であるとともに、図示されるように、単電池１２間に冷却用流体（典型的には空気）を導入可能なフレーム形状（例えば図示される櫛型のような側面からみて凹凸形状）の間隔保持板１８が好適である。
【００１９】
而して、図１および図２に示すように、上記配列させた単電池１２および間隔保持板１８（以下、これらを総称して「単電池群」ともいう。）の周囲には、本実施形態に係る拘束部材が配備される。即ち、図示されるように、単電池群の両アウトサイドに配置されている間隔保持板１８の更に外側には、一対の拘束板２０Ａ，２０Ｂが密着して配置される。また、当該一対の拘束板２０Ａ，２０Ｂを架橋するように、単電池群の両側面には締付け用ビーム材２１が取り付けられる。而して、図２に示すように、ビーム材２１の端部をビス２２により拘束板２０Ａ，２０Ｂに締め付け且つ固定することによって上記単電池群をその配列方向に所定の荷重（例えば容器１４の壁面が受ける面圧が２×１０６〜５×１０６Ｐａ程度）が加わるように拘束することができる。
【００２０】
このとき、ビーム材２１の締め付け具合に応じたレベルで、締め付け方向（即ち配列方向）への拘束荷重（面圧）が各単電池１２の容器幅広面１４Ａに加えられる。なお、本実施形態では、隣接する単電池１２の間にそれぞれ間隔保持板１８が密接配置されているため、拘束時には単電池容器１４の幅広面１４Ａにおける当該間隔保持板１８と接している部位が当該間隔保持板１８によって押圧される（即ち荷重がかかる）こととなる。上述したように、本実施形態に係る容器１４が可撓性であるため、荷重の程度によっては当該容器１４が歪む場合がある。特に容器１４内において容器本体と電極体との間に隙間がある場合には、大きい歪み（即ち撓みや変形）が生じ得る。
【００２１】
次に、本発明を特徴付ける単電池１２の容器１４内の構成と当該単電池１２の構築について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図３は容器１４内に収容される捲回電極体３０を幅広な扁平面側から見た正面図であり、図４は図２に示す拘束状態の各単電池１２の容器１４内の状態を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態に係る捲回電極体３０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３２（以下「正極シート３２」という。）とシート状負極３４（以下「負極シート３４」という。）を計２枚のシート状セパレータ３６（以下「セパレータシート３６」という。）と共に積層し、さらに当該正極シート３２と負極シート３４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３０である。
【００２２】
図３に示すように、かかる捲回電極体３０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３２および負極シート３４の端の一部がそれぞれ捲回コア部分３１（即ち正極シート３２の正極活物質層形成部分と負極シート３４の負極活物質層形成部分とセパレータシート３６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）３２Ａ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）３４Ａには、正極リード端子３２Ｂおよび負極リード端子３４Ｂがそれぞれ付設されており、それぞれ、上述の正極端子１５および負極端子１６と電気的に接続される。
【００２３】
なお、かかる捲回電極体３０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３２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３２が得られる。
【００２４】
一方、負極シート３４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３４が得られる。
また、正負極シート３２，３４間に使用される好適なセパレータシート３６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。
【００２５】
次いで、得られた扁平形状の捲回電極体３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを単電池それぞれの容器１４内に収容する。このとき、図４に示すように捲回電極体３０Ａ〜３０Ｄの厚みは、捲回度合や状態により不揃いになりやすい。このことは、使用する捲回電極体３０Ａ〜３０Ｄに応じて単電池１２の容器１４内の隙間（即ち、容器内空部の厚み方向（配列方向）の寸法ａと該方向に沿った電極体３０Ａ〜３０Ｄの厚みｂとの差ｃ＝ａ−ｂ）の寸法がまちまちとなることを意味する。
ここで、本実施形態においては、図５に示すような薄いシート状の絶縁性間隙充填材２５（以下「間隙充填シート２５」と略称する。）を用いることによって各単電池１２の容器１４内の隙間を塞ぐことができる。具体的には、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂から成る厚さ１ｍｍ以下（典型的には１０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ）の間隙充填シート２５を好適に使用することができる。
【００２６】
即ち、図４に示すように、容器１４内の隙間の大きさに合わせて適切な枚数の間隙充填シート２５を当該隙間に挿入することによって、各単電池１２の容器１４内の隙間を塞いでいる。図に示す形態では、各単電池１２において、隙間の大きさに対応させて１枚若しくは２〜４枚の間隙充填シート２５を挿入している。このように一種類の同形状の間隙充填シート２５を採用することによって、各単電池容器１４内の様々な大きさの隙間を効率よく充填する（塞ぐ）ことができる。
上記のように、ここで開示される間隙充填材（特に好ましくは本実施形態のような間隙充填シート２５）を使用することによって、拘束時に変形が生じる原因である単電池容器１４内の隙間を消失させ、拘束時における各単電池１２の配列方向（拘束荷重のかかる方向）の厚みを均一にし、正確な形状で信頼性の高い組電池を製造することができる。
【００２７】
特に、配列方向に隣接する二つの単電池１２間において正負極端子１５，１６間の予め設定されたとおりの正確な寸法および相対位置が保証されるため、図１に示すような単一の所定形状の接続具１７を使用して隣接する単電池１２間の正負極端子１５，１６を次々に接続することができる。このため、例えば個々の単電池１２間において端子１５，１６間の距離を測定しながらそれに対応した接続具を選択して使用する（或いは正負極二つの端子接続部間の距離を調節可能な機構の接続具を使用し当該端子接続部間の距離を調節しながら接続作業を行う。）といった煩雑な接続作業を行うことなく効率よく組電池１０を製造することができる。
【００２８】
ところで、複数枚数の間隙充填シート２５を挿入する場合、好ましくは電極体３０Ａ〜３０Ｄと容器１４の内壁とが接しないように電極体３０Ａ〜３０Ｄの両側面に少なくとも１枚の間隙充填シート２５を挿入することが好ましい。このように電極体３０Ａ〜３０Ｄの両側面に間隙充填材を配置することにより、複数の単電池１２が配列方向に拘束された際に容器１４の壁面が歪んだ場合（例えば図示するような櫛型形状の間隔保持板１８の凸部（接触部）による部分的な押圧によって容器本体の壁面が波板状に変形した場合）であっても、間隙充填材が緩衝壁即ちバリアとなって当該歪みを反映（転写）した態様の歪みが電極体の表面に形成されること（例えば容器本体壁面の波板状の変形を反映する変形として電極体の一部の表面に凸凹や屈曲が形成されること）を防止することができる。
従って、本発明は他の側面として、組電池を構成するために所定の配列方向に拘束される複数の充放電可能な単電池それぞれに含まれる電極体の変形を防止する方法であって、ここで開示される間隙充填材（好ましくは本実施形態のようなシート状間隙充填材）を緩衝壁材として使用し、各単電池の容器内における容器本体と電極体（典型的には捲回電極体）との間に該緩衝壁材を挿入することにより、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該単電池の容器内部に収容される電極体の変形を防止することを特徴とする方法を提供する。
【００２９】
捲回電極体３０Ａ〜３０Ｄおよび適当枚数の間隙充填シート２５を容器１４に収容するとともに、適当な電解質（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量（例えば濃度１M） 含む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を注入して封止することによって本実施形態に係る単電池１２が構築される。こうして得られた単電池を所定の方向に配列し、当該単電池群をその配列方向に拘束することは上述のとおりである。
以上に説明したように、本実施形態に係る組電池１０では、拘束された各単電池１２において歪みが生じないため、当該歪みによって単電池容器の密閉性（気密性）が損なわれる虞がなく、さらには捲回電極体３０Ａ〜３０Ｄと容器１４の内壁面との間の隙間が間隙充填材２５によって塞がれるため、当該隙間の存在が電池性能に及ぼす悪影響、例えば電極体３０Ａ〜３０Ｄの偏りに伴う電極活物質の偏在に起因する電流分布の不均一化や局所劣化を未然に防止することができる。従って、本実施形態に係る組電池１０は車両搭載用その他用途に好適に使用することができる。
【００３０】
以上、本発明の組電池製造方法および該方法によって製造され得る組電池の好ましい一実施形態を詳細に説明したが、本発明をかかる構成の方法および組電池に限定するものではない。例えば、上述の実施形態では、シート形状の間隙充填材が採用されているが、容器内の隙間に挿入され得るものであり且つ当該隙間を充填し得るものであればかかるシート形状に限定されない。例えば、多数の細長い棒状若しくは筒状の間隙充填材を密に並列させつつ容器内の隙間に挿入しても一枚のシート状間隙充填材を使用する場合と同様の効果が得られ得る。
また、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。
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。
また、図１に示す組電池１０は本発明を説明するために敢えてシンプルな構成としてあるが、本発明の構成および効果を損なわない限りにおいて様々な変形や装備の追加が行われ得ることは当業者には明らかである。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、組電池の主要部（単電池群、等）を保護するための外装カバー、車両の所定部位に当該組電池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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る組電池の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る組電池の構成を模式的に示す側面図である。
【図３】捲回電極体の一例を模式的に示す正面図である。
【図４】図２に示す拘束状態の単電池それぞれの容器内の状態を模式的に示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る組電池の単電池容器内に挿入され得るシート状間隙充填材の一例を模式的に示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図６】本発明の組電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両（自動車）
１０  組電池
１２  単電池
１４  容器
１５  正極端子
１６  負極端子
１７  接続具
１８  間隔保持板（スペーサー）
２０Ａ，２０B  拘束板
２１  ビーム材
２５  間隙充填材（間隙充填シート）
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ  捲回電極体
３２  正極シート
３４  負極シート
３６  セパレータシート
【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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