(57)【要約】【課題】強電タブ付近への電流集中により強電タブ近傍の温度が強電タブより離れた部位より上昇する傾向を有する電池であっても、発電要素面内の不均一な温度分布を解消して均一化し得る電池を提供する。【解決手段】略薄板状の発電要素（２）と電池外装体（１１）とを交互に積層した電池（１）であって、発電要素（２）への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブ（８、９）を発電要素（２）の周縁部に備え、電池外装体（１１）には強電タブ（８、９）に近づくほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層（２２、２３）を有し、かつ冷却層（２２、２３）を含んだ電池外装体（１１）の積層方向の厚さが電池外装体（１１）の面内で一定であるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略薄板状の発電要素と電池外装体とを交互に積層した電池であって、
発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備え、
電池外装体には強電タブに近づくほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層を有し、
かつ冷却層を含んだ電池外装体の積層方向の厚さが電池外装体の面内で一定であるようにすることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記電池外装体は前記冷却層と樹脂−金属複合ラミネートフィルムからなり、
両者の接合部に両者のズレを防止するズレ防止機構を有することを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
略薄板状の発電要素と電池外装体とを交互に積層した電池であって、
発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備え、
電池外装体には強電タブから離れるほど積層方向に相対的に厚くなる保温層を有し、
かつ保温層を含んだ電池外装体の積層方向の厚さが電池外装体の面内で一定であるようにすることを特徴とする電池。
【請求項４】
前記電池外装体は前記保温層と樹脂−金属複合ラミネートフィルムからなり、
両者の接合部に両者のズレを防止するズレ防止機構を有することを特徴とする請求項３に記載の電池。
【請求項５】
前記強電タブを前記発電要素の四つの周縁部のうちの一方向に備え、
この強電タブが同じ方向にくるように前記発電要素と前記電池外装体とを交互に積層することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の電池。
【請求項６】
前記冷却層に冷媒を循環させることを特徴とする請求項１または２に記載の電池。
【請求項７】
略薄板状の発電要素及び電池外装体からなる電池と冷却層とを交互に積層した組電池であって、
発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備え、
冷却層を強電タブに近づくほど積層方向に相対的に厚くなるように形成し、
かつ冷却層及びこれに隣接する電池外装体全体の積層方向の厚さが冷却層及びこれに隣接する電池外装体全体の面内で一定であるようにすることを特徴とする組電池。
【請求項８】
略薄板状の発電要素及び電池外装体からなる電池と保温層とを交互に積層した組電池であって、
発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備え、
保温層を強電タブから離れるほど積層方向に相対的に厚くなるように形成し、
かつ保温層及びこれに隣接する電池外装体全体の積層方向の厚さが保温層及びこれに隣接する電池外装体全体の面内で一定であるようにすることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発電要素を積層して構成する電池及び組電池の積層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
略薄板状の発電要素を電池外装体としての樹脂−金属複合ラミネートフィルムで被覆し、当該樹脂−金属複合ラミネートフィルムの周縁部を熱融着により接合した電池を単位として積層するものがある（特許文献１参照）。このものでは、電池の中央部に熱伝導性を有する第１の粘着材を、電池の周縁部に接着強度のある第２の粘着材を塗布して２つの電池を貼り合わせることにより積層している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の電池では、発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備えている。本発明者が実験したところでは、この強電タブ付近への電流集中により強電タブ近傍の温度が強電タブより離れた部位より上昇する傾向を有することを初めて見い出している。
【０００５】
このように、発電要素の面内に不均一な温度分布が生じることで、発電要素の面内に劣化進行度の差異が生まれる結果、電池全体の寿命、信頼性が低下するといった問題が生じる。この発電要素面内の不均一な温度分布を解消するためには、発電要素面内での冷却効率等を変化させる必要がある。
【０００６】
しかしながら、強電タブ付近への電流集中により強電タブ近傍の温度が強電タブより離れた部位より上昇する傾向を有する電池に対して、上記特許文献１の技術を適用しても、発電要素面内の不均一な温度分布を解消することはできない。上記特許文献１は、全体として略薄板状の電池からの放熱は周縁部より中央部ほうが高いとみなしている技術に過ぎず、発電要素面内の不均一な実際の温度分布に対応するものでないためである。
【０００７】
そこで本発明は、強電タブ付近への電流集中により強電タブ近傍の温度が強電タブより離れた部位より上昇する傾向を有する電池であっても、発電要素面内の不均一な温度分布を解消して均一化し得る電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電池は、略薄板状の発電要素と電池外装体とを交互に積層した電池である。そして、発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備え、電池外装体には強電タブに近づくほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層を有し、かつ冷却層を含んだ電池外装体の積層方向の厚さが電池外装体の面内で一定であるようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、積層方向に厚さが変化する冷却層によって電池外装体の面内の冷却性能を変化させたので、発電要素の面内の温度を均一化することが可能となり、電池の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、冷却層を含んだ電池外装体の積層方向の厚さを電池外装体の面内で一定であるようにしたので、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の電池全体の斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】現状の電池の斜視図である。
【図５】現状の電池の放電時のラミネートフィルムの表面温度分布を示すモデル図である。
【図６】第２実施形態の電池全体の斜視図である。
【図７】第３実施形態の電池全体の斜視図である。
【図８】図７のＡ矢視図である。
【図９】第４実施形態の電池全体の斜視図である。
【図１０】図９のＡ矢視図である。
【図１１】図１０の一部拡大図である。
【図１２】第５実施形態の冷却・保温層とラミネートフィルムの接合部の拡大断面図である。
【図１３】第６実施形態の冷却・保温層とラミネートフィルムの接合部の拡大断面図である。
【図１４】第７実施形態の冷却・保温層とラミネートフィルムの接合部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池（以下単に「電池」という。）１全体の斜視図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図２の一部拡大図である。電池１は双極型であってもなくてもかまわない。
【００１３】
図１、図２に示したように、電池１は全体として略四角薄板状の発電要素２と電池外装体１１とを上下方向に交互に積層したものである。
【００１４】
図３に示したように、発電要素２は負極３と正極４とを互い違いに配置して積層すると共に、負極３と正極４の間にセパレータ５を設けたものである。負極３は負極集電体３ａの両面に負極活物質層３ｂ、３ｃを、正極４は正極集電体４ａの両面に正極活物質層４ｂ、４ｃをそれぞれ配置したものである。セパレータ５は両電極３、４が接触することを防止する役目を有するほか、電解液を保持することにより、電解質層を形成するものである。
【００１５】
このように発電要素２を形成した後には、現状の電池１においては、図４に示したように、電池外装体を構成している。すなわち、２枚の矩形の高分子−金属複合ラミネートフィルム７を電池外装体として用いて発電要素２の両面を被覆し、被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルム７の四つの周縁部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを熱融着にて接合した状態としている。また、負極集電体３ａ及び正極集電体４ａには各電極（負極及び正極）と導通する強電タブ８、９を一方向に取り付け、高分子−金属複合ラミネートフィルム７の周縁部に挟まれるように高分子−金属複合ラミネートフィルム７の外部に導出させている。
【００１６】
さて、発電や充電に伴い発電要素２の面内に不均一な温度分布が生じる。高温部ほど早く劣化するため、不均一な温度分布を放置すると電池１の寿命、信頼性が低下する。このため、発電要素２の面内の温度を均一化することが望まれている。
【００１７】
これについて詳述する。電池１の面内温度分布を調査するため、本発明者が図４に示した現状の電池１を製作し、充放電による高分子−金属複合ラミネートフィルム７の表面温度を計測したところ、図５に示す結果を得た。図５は本発明者が初めて見い出した放電時の高分子−金属複合ラミネートフィルム７の表面温度分布をモデルで示したものである。図５において色が濃い部分ほど発熱による高分子−金属複合ラミネートフィルム７の表面温度が高いことを示している。図５によれば、正極タブ８や負極タブ９のある付近で最も発熱温度が高く、強電タブ８、９から離れるほど発熱温度が低くなっている。これは、強電タブ８、９と集電体との間の接触抵抗が大きいために、強電タブ８、９付近への電流集中により強電タブ８、９近傍の発熱温度が上昇する傾向があるためと考えられる。
【００１８】
そこで本発明の第１実施形態では、略薄板状の発電要素２と電池外装体１１とを交互に積層した電池１であって、発電要素２への充放電を行わせるための強電タブ８、９を発電要素２の周縁部に備え、電池外装体１１には強電タブ８、９に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層２１を有し、かつ冷却層２１を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さが電池外装体１１の面内で一定であるようにする。
【００１９】
本実施形態の電池外装体１１を説明する前に現状の電池１の電池外装体に用いられている高分子−金属複合ラミネートフィルム７を説明する。高分子−金属複合ラミネートフィルム７は、図４の下段に示したように、薄い金属層７ａを第１樹脂層７ｂと第２樹脂層７ｃとでサンドイッチした構造のものである。ここで、薄い金属層に用いられる金属には例えばアルミニウムがある。第１樹脂層７ｂとして用いられる樹脂には例えばポリエチレンテレフタレートがある。第２樹脂層７ｃとして用いられる樹脂には例えばポリプロピレンがある。
【００２０】
次に、本実施形態の電池外装体１１の構成を説明する。本実施形態の電池外装体１１は、図２に示したように、冷却層２１を第１高分子−金属複合ラミネートフィルム１２と第２高分子−金属複合ラミネートフィルム１７とでサンドイッチした構造のものである。以下、高分子−金属複合ラミネートフィルムを、単に「ラミネートフィルム」という。
【００２１】
本実施形態の電池外装材１１には、現状の電池１の電池外装体と相違して、強電タブ８、９に向かう（図２で右方に向かう）ほど積層方向（図２で上下方向）に相対的に厚くなる縦断面が二等辺三角形状の冷却層２１を有している。
【００２２】
冷却層２１は、図２に一点鎖線（仮想線）で示した平面を境に上部冷却層２２と下部冷却層２３とに分けて考えることができ、上下いずれの冷却層２２、２３も、縦断面が直角三角形状となるように形成されている。このように冷却層２１を上下２つの部分に分割して考えるとき、上部冷却層２２は上下に隣り合う２つの発電要素のうち上側の発電要素２の冷却を、下部冷却層２３は上下に隣り合う２つの発電要素のうち下側の発電要素２の冷却を分担する。ここで、上側の発電要素２を「発電要素２Ａ」、下側の発電要素２を「発電要素２Ｂ」とする。
【００２３】
２つの冷却層２２、２３をいずれも断面が直角三角形状となるように設けたのは次の理由による。すなわち、図２において上下２つの各発電要素２Ａ、２Ｂは右方に２つの強電タブ８、９が配置されているので、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱は右側ほど大きくなる。つまり、各発電要素２Ａ、２Ｂには面内（図２で水平方向）に不均一な表面温度分布を有している。この不均一な表面温度分布を均一にするには、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に大きい側ほど各冷却層２２、２３の厚さを厚くして、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に小さい側より冷却効果を高めてやればよい。そこで、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に大きくなる右側ほど各冷却層２２、２３の厚さを厚くしたものである。
【００２４】
各冷却層２２、２３の最大の厚さＤ１及び各冷却層２２、２３の水平方向に対する傾斜角α１は、各発電要素２Ａ、２Ｂの表面温度を各発電要素２Ａ、２Ｂの面内で均一化し得るように適合により定める。ここで、水平方向（積層方向に直交する方向）に対する傾斜角を以下単に「傾斜角」という。
【００２５】
各冷却層２２、２３としては、例えば冷却ジェルシートを用いればよい。冷却ジェルシートは、不織布と高分子ゲルのジェルとを貼り合わせた構造になっており、ジェルに含まれた水分が蒸発する際の蒸発熱により周囲の熱を奪うものである。各冷却層２２、２３を別体で構成してもよいし、２つの冷却層２２、２３を一体で形成してもかまわない。
【００２６】
このように縦断面で直角三角形状に形成される２つの各冷却層２２、２３に対して、各冷却層２２、２３に上下から接合する一対のラミネートフィルム１２、１７も縦断面で直角三角形状に形成している。この場合、ラミネートフィルム１２、１７が冷却層２２、２３に上下から接合した状態で、第１ラミネートフィルム１２の上面と、第２ラミネートフィルム１７の下面とが平行となるように、各ラミネートフィルムの傾斜角β１を各冷却層の傾斜角α１と同じとする。これは、冷却層２１（２２、２３）を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにすることで、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層できるようにするためである。
【００２７】
２つのラミネートフィルム１２、１７の構成をさらに図３を参照して説明する。図３に示したように、発電要素２の上下から電池外装体１１が接合している。現状の電池１の電池外装体のサンドイッチ構造を本実施形態でも踏襲する。すなわち、図３に示したように、冷却層２１の上側に位置する第１ラミネートフィルム１２を、上から第２樹脂層１５、金属層１３、第１樹脂層１４の順に積層したもので構成する。同様に、冷却層２１の下側に位置する第２ラミネートフィルム１７を、上から第１樹脂層１９、金属層１８、第２樹脂層２０の順に積層したもので構成する。
【００２８】
各ラミネートフィルム１２、１７全体の縦断面が直角三角形状となるように、各第１樹脂層１４、１９の厚さを各第１樹脂層１４、１９の面内で変化させる。すなわち、各第１樹脂層１４、１９を縦断面で直角三角形状に形成する。冷却層２１の上側の第１樹脂層１４の斜面１４ａを下方に向けて上部冷却層２２の上面２２ａと、冷却層２１の下側の第１樹脂層１９の斜面１９ａを上方に向けて下部冷却層２３の下面２３ａとそれぞれ接合する。そして、冷却層２１の上側の第１樹脂層１４の上面１４ｂと冷却層２１の下側の第１樹脂層１９の下面１９ｂとが平行となるようにする。このとき、冷却層２１の上側の第１樹脂層１４の斜面の傾斜角、冷却層２１の下側の第１樹脂層１９の斜面の傾斜角はいずれも同じ角度（＝β１）である。一方、各金属層１３、１８、各第２樹脂層１５、２０については面内で厚さを変えることはしない。ここでは、各第１樹脂層１４、１９の厚さのみを変化させる場合で説明したが、各第２樹脂層１５、２０のみをあるいは各第１、第２の樹脂層の両方の厚さを変化させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記金属層１３、１８は例えばアルミニウムで、上記第１樹脂層１４、１９は例えばポリエチレンテレフタレートのフィルムで、上記第２樹脂層１５、２０は例えばポリプロピレンのフィルムで形成する。金属層、第１樹脂層、第２樹脂層の材質はこれに限られるものでない。
【００３０】
金属層１３、１８でなく、第１樹脂層１４、１９の厚さを第１樹脂層１４、１９の面内で変化させたのは、両者の熱伝導性の差を考慮したものである。すなわち、金属層１３、１８はもともと熱伝導性がよいのに対して、第１樹脂層１４、１９は、金属層１２、１８より熱伝導性が悪い。各発電要素２Ａ、２Ｂからの熱を各冷却層２２、２３に伝達する経路に各第１樹脂層１４、１９があるので、発熱の相対的に大きい側の各第１樹脂層１４、１９を相対的に薄くして発熱が良く伝わるようにすることで、発熱の相対的に大きい側ほど効率よく発熱を各冷却層２２、２３へと伝達し得るようにしたのである。
【００３１】
各冷却層２２、２３に上下より各ラミネートフィルム１２、１７が接合しており、電池外装体１１の断面形状は上下に線対称なものとなっている。ただし、図１〜図３において電池外装体１１の図面の寸法は実際の寸法を写すものでない。
【００３２】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３３】
第１実施形態によれば、強電タブ８、９に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる各冷却層２２、２３によって、強電タブ８、９の近傍（図２で右方）の部位を強電タブ８、９より離れた部位（図２で左方）より相対的に強く冷却し得る。このように、電池外装体１１の面内で厚さが変化する各冷却層２２、２３によって電池外装体１１の面内の冷却性能を変化させたので、各発電要素２Ａ、２Ｂの面内の温度を均一化することが可能となり、電池１の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、各冷却層２２、２３を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにしたので、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層することができる。
【００３４】
また、電池１が自動車用電源として搭載される場合のように、振動の生じる場所に置かれたとき、各冷却層２２、２３が振動を吸収するので、現状の電池よりも電池１の寿命、安全性を向上できる。
【００３５】
一方、電池１からの放熱は周縁部より中央部ほうが高いとみなして、中央部に放熱材を設けた従来装置では、発電要素２の面内で温度を均一化することはできない。
【００３６】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態の電池１全体の斜視図である。図６において第１実施形態の図１と同一部分には同一番号を付している。
【００３７】
第１実施形態では、各冷却層２１を冷却ジェルシートを用いて構成した。第２実施形態は、図６に示したように各冷却層２１を、内部に空間を有する袋状に形成すると共に、各冷却層２１を供給通路３１とリターン通路３２とで接続して並列の回路を構成する。そして、供給ポンプ３３により冷媒を供給通路３１を介して各冷却層２１に供給し、温度上昇した冷媒をリターン通路３２を介して供給ポンプ３３に戻す。温度上昇した冷媒は熱交換器３４によって冷却する。
【００３８】
第２実施形態によれば、第１実施形態よりも発電要素２の冷却効果をさらに高めることができる。
【００３９】
第２実施形態では、供給通路３１、リターン通路３２で各冷却層２１を並列接続しているが、各冷却層２１を直列接続してもかまわない。
【００４０】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態の電池１全体の斜視図、図８は図７のＡ矢視図で、第１実施形態の図１、図２と置き換わるものである。図７、図８において第１実施形態の図１、図２と同一部分には同一番号を付している。
【００４１】
第１実施形態は２つの強電タブ８、９を片側に配置している複数の電池１を強電タブ３、９が同じ側に揃うように積層したものに対して本発明を適用したものであった。一方、第３実施形態は、強電タブ８、９を片側に配置している複数の電池１を強電タブ８、９が互い違いになるように積層しているものに対して本発明を適用するものである。
【００４２】
第３実施形態においても電池外装材１１が、冷却層２１’を第１ラミネートフィルム１２と第２ラミネートフィルム１７とでサンドイッチした構造のものである点で第１実施形態と同じである。
【００４３】
第１実施形態と相違するのは冷却層２１’の縦断面の形状である。すなわち、第３実施形態の冷却層２１’では、冷却層２１’の縦断面を平行四辺形状としている。
【００４４】
冷却層２１’は、図８に一点鎖線（仮想線）で示した平面を境に上部冷却層２２’と下部冷却層２３’とに分けて考えることができ、上下いずれの冷却層２２’、２３’も、縦断面が直角三角形状となるように形成されている。このように冷却層２１’を上下２つの部分に分割して考えるとき、上部冷却層２２’は上下に隣り合う２つの発電要素のうち上側の発電要素２の冷却を、下部冷却層２３’は上下に隣り合う２つの発電要素のうち下側の発電要素２の冷却を分担する。ここで、上側の発電要素２を「発電要素２Ａ」、下側の発電要素２を「発電要素２Ｂ」とする。
【００４５】
２つの冷却層２２’、２３’をいずれも断面が直角三角形状となるように設けたのは次の理由による。すなわち、図８において上側発電要素２Ａは左方に２つの強電タブ８、９が配置されているので、上側発電要素２Ａからの発熱は左側ほど大きくなる。つまり、上側発電要素２Ａには面内（図８で水平方向）に不均一な表面温度分布を有している。この不均一な表面温度分布を均一にするには、上側発電要素２Ａからの発熱が相対的に大きい側（つまり図８で左側）ほど上部冷却層２２’の厚さを厚くして、上側発電要素２Ａからの発熱が相対的に小さい側より冷却効果を高めてやればよい。そこで、上側発電要素２Ａからの発熱が相対的に大きくなる左側ほど上部冷却層２２’の厚さを厚くしたものである。
【００４６】
同様にして、図８において下側発電要素２Ｂは右方に２つの強電タブ８、９が配置されているので、下側発電要素２Ｂからの発熱は右側ほど大きくなる。つまり、下側発電要素２Ｂにも面内（図８で水平方向）に不均一な表面温度分布を有している。この不均一な表面温度分布を均一にするには、下側発電要素２Ｂからの発熱が相対的に大きい側（つまり図８で右側）ほど下部冷却層２３’の厚さを厚くして、下側発電要素２Ｂからの発熱が相対的に小さい側より冷却効果を高めてやればよい。そこで、下側発電要素２Ｂからの発熱が相対的に大きくなる右側ほど下部冷却層２３’の厚さを厚くしたものである。
【００４７】
各冷却層２２’、２３’の最大の厚さＤ１’及び各冷却層２２’、２３’の傾斜角α２は、各発電要素２Ａ、２Ｂの表面温度を各発電要素２Ａ、２Ｂの面内で均一化し得るように適合により定める。
【００４８】
各冷却層２２’、２３’としては、例えば第１実施形態と同じに冷却ジェルシートを用いればよい。各冷却層２２’、２３’を別体で構成してもよいし、２つの冷却層２２’、２３’を一体で形成してもかまわない。
【００４９】
このように縦断面で直角三角形状に形成される２つの各冷却層２２’、２３’に対して、各冷却層２２’、２３’に上下から接合する一対のラミネートフィルム１２、１７も縦断面で直角三角形状に形成している。この場合、ラミネートフィルム１２、１７が冷却層２２’、２３’に上下から接合した状態で、第１ラミネートフィルム１２の上面と、第２ラミネートフィルム１７の下面とが平行となるように、各ラミネートフィルムの傾斜角β２を各冷却層の傾斜角α２と同じとする。これは、冷却層２１（２２’、２３’）を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにすることで、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層できるようにするためである。
【００５０】
このように電池外装体１１を構成することでも、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、第３実施形態によれば、上側発電要素２Ａの強電タブ８、９に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層２２’によって、上側発電要素２Ａの強電タブ８、９の近傍の部位を強電タブ８、９より離れた部位より相対的に強く冷却し得る。また、下側発電要素２Ｂの強電タブ８、９に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる冷却層２３’によって、下側発電要素２Ｂの強電タブ８、９の近傍の部位を強電タブ８、９より離れた部位より相対的に強く冷却し得る。つまり、電池外装体１１の面内で厚さが変化する各冷却層２２’、２３’によって上下の各発電要素２Ａ、２Ｂに対する電池外装体１１の面内の冷却性能を変化させている。これによって、強電タブ８、９を片側に配置している複数の電池１を強電タブ８、９が互い違いになるように積層した電池１であっても、発電要素２の面内の温度を均一化することが可能となり電池１の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、冷却層２２’、２３’を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにしたので、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層することができる。
【００５１】
ただし、２つの強電タブ８、９を片側に配置している複数の電池１を強電タブ８、９が同じ側に揃うように積層しているものに本発明を適用した第１実施形態のほうが、より良好な冷却効果を得ることができる。
【００５２】
（第４実施形態）
図９は第４実施形態の電池全体の斜視図、図１０は図９のＡ矢視図、図１１は図１０の一部拡大図で、第１実施形態の図１、図２、図３と置き換わるものである。図９、図１０、図１１において図１、図２、図３と同一部分には同一番号を付している。
【００５３】
さて、寒冷地や冬場では発電要素２の面内で均等に冷却される。一方、発電や充電に伴う発電要素２の発熱は、図５に示したように発電要素２の面内で不均一となっている。このため、発電要素２は、最も発熱温度が高い正極タブ８や負極タブ９のある付近で最も保温され、タブ８、９から離れる部位で保温効果が低下してしまう。つまり、発電要素２を保温するときには、発電要素２の面内の保温温度を均一化することが望ましい。
【００５４】
そこで第４実施形態では、電池外装体１１に強電タブ８、９から離れる方向に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる保温層４１を有し、かつ保温層４１を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さが電池外装体１１の面内で一定であるようにするものである。
【００５５】
第４実施形態の電池外装体１１の構成を説明する。第４実施形態の電池外装体１１も、図１０に示したように、保温層４１を第１ラミネートフィルム１２と第２ラミネートフィルム１７とでサンドイッチした構造とする点で第１実施形態と同様である。
【００５６】
第１実施形態との相違は、冷却と保温に対する考え方の差に伴うものである。すなわち、第４実施形態の電池外装材１１には、強電タブ８、９から離れる方向に向かうほど（図１０で左方に向かうほど）積層方向（図１０で上下方向）に相対的に厚くなる縦断面が二等辺三角形状の保温層４１を有している。
【００５７】
保温層４１は、図１０に一点鎖線（仮想線）で示した平面を境に上部保温層４２と下部保温層４３とに分けて考えることができ、上下いずれの保温層４２、４３も、縦断面が直角三角形状となるように形成されている。このように保温層４１を上下２つの部分に分割して考えるとき、上部保温層４２は上下に隣り合う２つの発電要素のうち上側の発電要素２の保温を、下部保温層４３は上下に隣り合う２つの発電要素のうち下側の発電要素２の保温を分担する。ここで、上側の発電要素２を「発電要素２Ａ」、下側の発電要素２を「発電要素２Ｂ」とする。
【００５８】
２つの保温層４２、４３をいずれも断面が直角三角形状となるように設けたのは次の理由による。すなわち、図１０において上下２つの各発電要素２Ａ、２Ｂは右方に２つの強電タブ８、９が配置されているので、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱は右側ほど大きくなる。つまり、各発電要素２Ａ、２Ｂには面内（図１０で水平方向）に不均一な表面温度分布を有している。保温によって各発電要素２Ａ、２Ｂの面内の温度を均一にするには、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に小さい側ほど各保温層４２、４３の厚さを厚くして、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に大きい側より保温効果を高めてやればよい。そこで、各発電要素２Ａ、２Ｂからの発熱が相対的に小さくなる左側ほど各保温層４２、４３の厚さを厚くしたものである。
【００５９】
各保温層４２、４３の最大の厚さＤ２及び各保温層４２、４３の傾斜角α３は、各発電要素２Ａ、２Ｂの表面温度を各発電要素２Ａ、２Ｂの面内で均一化し得るように適合により定める。
【００６０】
各保温層４２、４３としては、例えば断熱材を用いればよい。断熱材は、発電要素２の発熱した熱を発電要素２の外部に逃さす、かつ発電要素２の外部からの冷熱の侵入を防止するためのものである。
【００６１】
各保温層４１の構成はこれに限られない。例えば、各保温層４１を、図６と同様にして内部に空間を有する袋状に形成すると共に、各保温層４１を供給通路とリターン通路とで接続して並列の回路を構成する。そして、供給ポンプにより暖めた媒体を供給通路を介して各保温層４１に供給し、温度低下した媒体をリターン通路を介して供給ポンプに戻す。温度低下した冷媒は熱交換器によって昇温させる。
【００６２】
このように縦断面で直角三角形状に形成される２つの各保温層４２、４３と発電要素２とに上下で接合する一対のラミネートフィルム１２、１７も縦断面で直角三角形状に形成している。この場合、ラミネートフィルム１２、１７が保温層４２、４３に上下から接合した状態で、第１ラミネートフィルム１２の上面と、第２ラミネートフィルム１７の下面とが平行となるように、各ラミネートフィルムの傾斜角β３を各保温層の傾斜角α３と同じとする。これは、保温層４１（４２、４３）を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにすることで、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層できるようにするためである。
【００６３】
２つのラミネートフィルム１２、１７の構成をさらに図１１を参照して説明する。図１１に示したように、発電要素２の上下から電池外装体１１が接合している。すなわち、図１１に示したように、保温層４１の上側に位置する第１ラミネートフィルム１２を、上から第２樹脂層１５、金属層１３、第１樹脂層１４の順に積層したもので構成する。同様に、保温層４１の下側に位置する第２ラミネートフィルム１７を、上から第１樹脂層１９、金属層１８、第２樹脂層２０の順に積層したもので構成する。
【００６４】
各ラミネートフィルム１２、１７全体の縦断面が直角三角形状となるように、各第１樹脂層１４、１９の厚さを各第１樹脂層１４、１９の面内で変化させる。すなわち、各第１樹脂層１４、１９を縦断面で直角三角形状に形成する。保温層４１の上側の第１樹脂層１４の斜面１４ａを下方に向けて上部保温層４２の上面４２ａと、保温層４１の下側の第１樹脂層１９の斜面１９ａを上方に向けて下部保温層４３の下面４３ａとそれぞれ接合する。そして、保温層４１の上側の第１樹脂層１４の上面１４ｂと保温層４１の下側の第１樹脂層１９の下面１９ｂとが平行となるようにする。このとき、保温層４１の上側の第１樹脂層１４の斜面の傾斜角、保温層４１の下側の第１樹脂層１９の斜面の傾斜角はいずれも同じ角度（＝β３）である。一方、各金属層１３、各第２樹脂層１５、２０については面内で厚さを変えることはしない。ここでは、各第１樹脂層１４、１９の厚さのみを変化させる場合で説明したが、各第２樹脂層１５、２０のみをあるいは各第１、第２の樹脂層の両方の厚さを変化させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００６５】
上記金属層１３、１８、第１樹脂層１４、１９、第２樹脂層１５、２０の材質は第１実施形態と同じでよい。すなわち、金属層１３、１８は例えばアルミニウムで、第１樹脂層１４、１９は例えばポリエチレンテレフタレートのフィルムで、第２樹脂層１５、２０は例えばポリプロピレンのフィルムで形成する。金属層、第１樹脂層、第２樹脂層の材質はこれに限られるものでない。
【００６６】
各保温層４２、４３に上下より各ラミネートフィルム１２、１７が接合しており、電池外装体１１の断面形状は上下に線対称なものとなっている。ただし、図９〜図１１において電池外装体１１の図面の寸法は実際の寸法を写すものでない。
【００６７】
第４実施形態によれば、強電タブ８、９から離れる方向に向かうほど積層方向に相対的に厚くなる各保温層４２、４３によって、強電タブ８、９より離れた部位（図１０で左方）を強電タブ８、９の近傍（図１０で右方）の部位より相対的に強く保温し得る。このように、電池外装体１１の面内で厚さが変化する各保温層４２、４３によって電池外装体１１の面内の保温性能を変化させたので、各発電要素２Ａ、２Ｂの面内の温度を均一化することが可能となり電池１の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、各保温層４２、４３を含んだ電池外装体１１の積層方向の厚さを電池外装体１１の面内で一定であるようにしたので、発電要素２と電池外装体１１とを容易に積層することができる。
【００６８】
（第５、第６、第７の実施形態）
図１２、図１３、図１４は第５、第６、第７の実施形態で、電池外装体１１のうち冷却・保温層５１とラミネートフィルム５２の接合部の拡大断面図である。ここで、第５、第６、第７の実施形態の冷却・保温層５１は、第１実施形態の冷却層２２、２３のいずれか一つ、第３実施形態の冷却層２２’、２３’のいずれか一つ、第４実施形態の保温層４２、４３のいずれか一つを代表させている。また、第５、第６、第７の実施形態のラミネートフィルム５２は、第１、第３、第４の実施形態のラミネートフィルム１２、１７のいずれか一つを代表させている。
【００６９】
第５、第６、第７の実施形態は、電池外装体１１のうち冷却・保温層５１とラミネートフィルム５２の接合部に両者のズレを防止するズレ防止機構を有させるものである。ズレ防止機構として第５、第６、第７の実施形態では段差５４、突起５５、鋸刃状の段差５６を設けている。
【００７０】
段差５４、突起５５、鋸刃状の段差５６を設けたのは、冷却・保温層５１とラミネートフィルム５２とが発電要素２の面方向（図１２、図１３、図１４で左右方向）や積層方向（図１２、図１３、図１４で上下方向）にずれることを防止するためである。
【００７１】
第５、第６、第７の実施形態によれば、電池外装体１１は冷却・保温層５１（冷却層または保温層）とラミネートフィルム５２からなり、両者の接合部に両者のズレを防止するズレ防止機構を有するので、両者の接合面を平滑面する場合と比較して、振動等に伴い両者が積層方向やこれと直交する方向にずれることを低減できる。
【００７２】
実施形態では、リチウムイオン二次電池で説明したが、これに限られるものでない。略薄板状の発電要素と電池外装体とを交互に積層した電池であって、発電要素への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブを発電要素の周縁部に備えるものであれば、一次電池にも本発明の適用がある。
【００７３】
ところで、第１や第４の実施形態では、電池外装体１１に冷却層２１や保温層４１を含め、電池外装体１１と発電要素２とを交互に積層した電池１を考えた。しかしながら、電池の考え方はこれに限られない。例えば第１実施形態の図２において、発電要素２に上下から隣接する第１、第２のラミネートフィルム１２、１７だけを電池外装体として考えると、発電要素２及び電池外装体としての第１、第２のラミネートフィルム１２、１７で１つの電池が構成される。従って、電池外装体１１に冷却層２１を含めない考え方によれば、第１実施形態の図２は、略薄板状の発電要素２及び電池外装体（１２、１７）からなる電池と冷却層２１とを交互に積層した組電池である。
【００７４】
同様に第４実施形態の図１０において、発電要素２に上下から隣接する第１、第２のラミネートフィルム１２、１７だけを電池外装体として考えると、発電要素２及び電池外装体としての第１、第２のラミネートフィルム１２、１７で１つの電池が構成される。従って、電池外装体１１に保温層４１を含めない考え方によれば、第４実施形態の図１０は、略薄板状の発電要素２及び電池外装体（１２、１７）からなる電池と保温層４１とを交互に積層した組電池である。
【００７５】
このように電池外装体に対する考え方を変えるとき、第１実施形態では、発電要素２への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブ８、９を発電要素２の周縁部に備え、冷却層２１を強電タブ８、９に近づくほど積層方向に相対的に厚くなるように形成し、かつ冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の積層方向の厚さが冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で一定であるようにすることとなる。
【００７６】
このときの作用効果は第１実施形態と同様である。すなわち、冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で厚さが変化する冷却層２１によって冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内の冷却性能を変化させたので、各発電要素２の面内の温度を均一化することが可能となり、組電池の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の積層方向の厚さを冷却層２１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で一定であるようにしたので、電池（２、１２、１７）と冷却層２１とを容易に積層することができる。
【００７７】
同様に、第４実施形態では、発電要素２への充電または放電の少なくとも一方を行わせるための強電タブ８、９を発電要素２の周縁部に備え、保温層４１を強電タブ８、９から離れるほど積層方向に相対的に厚くなるように形成し、かつ保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の積層方向の厚さが保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で一定であるようにすることとなる。
【００７８】
このときの作用効果は第４実施形態と同様である。すなわち、保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で厚さが変化する保温層４１によって保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内の保温性能を変化させたので、各発電要素２の面内の温度を均一化することが可能となり、組電池の寿命、信頼性の低下を抑制することができる。また、保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の積層方向の厚さを保温層４１及びこれに隣接する電池外装体（１２、１７）全体の面内で一定であるようにしたので、電池（２、１２、１７）と保温層４１とを容易に積層することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  電池
２  発電要素
８、９  強電タブ
１１  電池外装体
１２  第１ラミネートフィルム
１７  第２ラミネートフィルム
２１、２１’  冷却層
２２、２２’  上部冷却層
２３、２３’  下部冷却層
４１  保温層
４２  上部保温層
４３  下部保温層
５４  段差（ズレ防止機構）
５５  突起（ズレ防止機構）
５６  鋸刃状の段差（ズレ防止機構）
【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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【図１４】
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【図５】
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