(57)【要約】【課題】電極膜厚を厚くする電池を多く使用し、電極膜厚の厚い電池を電池モジュールに配置しても、充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することができる電池モジュールを提供する。【解決手段】電池モジュール３０において、電池モジュール３０の充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い電池２０ａを配置し、温度分布が低くなる部位に電極膜厚が厚い電池２０ｂを配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を並べて配置した電池モジュールであって、
前記電池モジュールの充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い前記電池を配置し、前記温度分布が低くなる部位に前記電極膜厚が厚い前記電池を配置したことを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記温度分布が高くなる部位は、前記電池モジュールの中央部であることを特徴とする電池モジュール。
【請求項３】
複数の電池を並べて配置した電池モジュールを複数備えた集電池であって、
前記電池モジュールのそれぞれは、充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い前記電池を配置し、前記温度分布が低くなる部位に前記電極膜厚が厚い前記電池を配置したことを特徴とする集電池。
【請求項４】
請求項３に記載の集電池において、
前記温度分布が高くなる部位は、前記電池モジュールと前記電池モジュールとの接触面に近い部位であることを特徴とする集電池。
【請求項５】
請求項３に記載の集電池において、
前記電池モジュールを冷却する冷却部材を備え、
前記電池モジュールの前記冷却部材に近い部位に前記電極膜厚が厚い電池を配置したことを特徴とする集電池。
【請求項６】
請求項５に記載の集電池において、
前記冷却部材は、冷却媒体が流れる流路を有し、
前記流路の上流に位置するほど前記電極膜厚が厚い電池を配置したことを特徴とする集電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールおよび集電池に関し、特に、部材コストの削減を図り、かつ温度による劣化を抑制する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高電圧・大容量の電池性能要求を満たすため、複数個の単電池を接続して電池モジュールとして、更に複数の電池モジュールを接続して集電池として使用することが行われている。
【０００３】
ここで、電池モジュールや集電池では、内部で生じる温度分布により構成する単電池の劣化速度のばらつきが生じ、劣化が最も大きい単電池に律速して、電池モジュールや集電池の寿命が決まることが知られており、電池モジュールや集電池内に配置した単電池の劣化速度が同等となるように単電池の配置を決定する方法が報告されている。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、特開２０００−２３１９１１号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、「電池はその状態により理論上放電が可能であるときでも電池温度が低くなると出力が取り出せないことがあり、その傾向は蓄電容量が大きな電池ほど小さくなるから、蓄電容量の大きな電池を冷却しやすい周辺部に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池全体の出力特性の低下を防止することができる」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３１９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電池の部材コストを削減するために、電極の厚膜化が進んでおり、電極膜厚が厚いと高温時において劣化が促進してしまう。
【０００７】
しかしながら、特許文献１には、充放電の際に生じる温度分布により集電池を構成する電池の劣化が早くなると予想される部位ほど蓄電容量の大きな電池を配置しているが、電池モジュールを電極膜厚の厚い電池で構成し、同一電池の製造ばらつきでランク分けして蓄電容量が大きい電池を劣化が早くなると予想される部位に配置した場合、劣化が早くなると予想される高温部に更に電極膜厚の厚い電池を配置するため、劣化が更に促進される場合がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電極膜厚を厚くする電池を多く使用し、電極膜厚の厚い電池を電池モジュールに配置しても、充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することができる電池モジュールおよび集電池を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１１】
すなわち、代表的なものの概要は、電池モジュールであって、電池モジュールの充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い電池を配置し、温度分布が低くなる部位に電極膜厚が厚い電池を配置したものである。
【００１２】
また、集電池であって、電池モジュールのそれぞれは、充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い電池を配置し、温度分布が低くなる部位に電極膜厚が厚い電池を配置したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００１４】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、電極膜厚を厚くすることによって、電極箔、セパレータの量を減らすことが可能になり部材コストの低減が可能となる。また、電極膜厚の厚い電池を電池モジュールに配置した際にでも充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールで使用される電池の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る集電池の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る集電池の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
＜電池モジュールの構成＞
図１により、本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す構成図である。
【００１８】
本実施の形態では、電池モジュール内に、厚膜電池を電池モジュールに配置したときでも充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することができるような構成としている。
【００１９】
図１において、電池モジュール３０は、電極膜厚の薄い電池２０ａを中央部に配置し、電極膜厚の厚い電池２０ｂを端部に配置して構成されており、この電極膜厚の薄い電池２０ａと電極膜厚の厚い電池２０ｂは容量が等しい電池である。
【００２０】
ここで、図２により、本発明の実施の形態１に係る電池モジュールで使用される電池の構成について説明する。図２は本発明の実施の形態１に係る電池モジュールで使用される電池の構成を示す構成図であり、図２（ａ）は電極膜厚の薄い電池２０ａの構成、図２（ｂ）は電極膜厚の厚い電池２０ｂの構成を示している。
【００２１】
図２において、電極膜厚の薄い電池２０ａ、電極膜厚の厚い電池２０ｂは、正極の電極と負極の電極で電極箔４１をはさんだものが複数個、セパレータ４０で区切られた構成になっている。
【００２２】
電池の容量は電極の膜厚は厚いと容量が大きくなるため、１つの電池内で、図２（ａ）に示す電極膜厚の薄い電池２０ａと図２（ｂ）に示す電極膜厚の厚い電池２０ｂでは電極の個数が異なり、電極膜厚の厚い電池２０ｂの方が使用するセパレータ４０や電極箔４１の個数を少なく構成することができ、電極膜厚の厚い電池２０ｂを使用することにより部材コストを低減することが可能である。
【００２３】
また、電池は電池温度が高くなると劣化が促進されることがあり、その傾向は電極膜厚の厚い電池ほど劣化が促進され、更に、電極膜厚が厚いほど充放電の際の発熱が大きいので、本実施の形態では、図１に示すように、電極膜厚の厚い電池２０ｂを使用するが、電極膜厚の厚い電池２０ｂは冷却されやすい周辺部に配置し、中央部は電極膜厚の薄い電池２０ａを配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく電池モジュール３０全体の劣化を抑制することができる。
【００２４】
＜電池の温度による劣化特性＞
次に、図３および図４により、本発明の実施の形態１に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性について説明する。図３および図４は本発明の実施の形態１に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性を示す図であり、図３は電極膜厚の薄い電池２０ａの劣化特性、図４は電極膜厚の厚い電池２０ｂの劣化特性を示している。
【００２５】
図３および図４に示すように、常温環境下では、電極膜厚の薄い電池２０ａの劣化促進と電極膜厚の厚い電池２０ｂの劣化促進は同じだが、高温環境下では、電極膜厚の厚い電池２０ｂの方が、電極膜厚の薄い電池２０ａよりも劣化促進が大きくなっている。
【００２６】
したがって、本実施の形態のように、電極膜厚の厚い電池２０ｂを冷却しやすい周辺部に配置することにより、電池モジュール３０に電極膜厚の厚い電池２０ｂを使用しても電池の劣化を抑制することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の電池モジュールを複数配置し、集電池としたものである。
【００２８】
図５により、本発明の実施の形態２に係る集電池の構成について説明する。図５は本発明の実施の形態２に係る集電池の構成を示す構成図である。
【００２９】
図５において、集電池２００は、電極膜厚の薄い電池１２０ａ、電極膜厚の厚い電池１２０ｂから構成される電池モジュール１３０〜１３５を有する。
【００３０】
電池モジュール１３０〜１３５は、それぞれの電池モジュールの接触側に容量が等しく電池膜厚の薄い電池１２０ａを２つ配置し、接触面と反対側に容量が等しく電池膜厚の厚い電池１２０ｂを３つ配置して構成している。
【００３１】
このように、電極膜厚の薄い電池１２０ａを電池モジュールの接触面側に構成し、電極膜厚の厚い電池１２０ｂを接触面と反対側に構成している。
【００３２】
電池は電池温度が高くなると劣化が促進されることがあり、その傾向は電極膜厚の厚い電池ほど劣化が促進され、また電池膜厚が厚いほど充放電の際の発熱が大きいので、本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池１２０ｂを冷却されやすい周辺部に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池２００全体の劣化を抑制することができる。
【００３３】
なお、図５においては、電池モジュールを横にも並べた例を示しているが、横方向に並べた際に、電池の温度分布が異なる場合では、その温度分布に応じて電極膜厚が異なる電池を用いてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
実施の形態３は実施の形態２において、電池モジュールの接触側に冷却部材を設けたものである。
【００３５】
図６により、本発明の実施の形態３に係る集電池の構成について説明する。図６は本発明の実施の形態３に係る集電池の構成を示す構成図である。
【００３６】
図６において、集電池３００は、冷却部材３０１と、電極膜厚の薄い電池２２０ａおよび電極膜厚の厚い電池２２０ｂからなる電池モジュール２３０〜２３５を有する。
【００３７】
電池モジュール２３０〜２３５は、それぞれ冷却部材３０１の接触側に容量が等しく電池膜厚の厚い電池２２０ｂを２つ配置し、接触面と反対側に容量が等しく電池膜厚の薄い電池２２０ａを３つ配置して構成している。
【００３８】
このように、電極膜厚の厚い電池１２０ｂを冷却部材３０１の接触側に構成し、電極膜厚の薄い電池１２０ａを冷却部材３０１の接触側と反対側に構成している。
【００３９】
本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池１２０ｂを冷却されやすい冷却部材３０１側に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池２００全体の劣化を抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池２２０ｂを冷却部材３０１の接触側に配置しているが、実施の形態２と同様に周辺部にも電極膜厚の厚い電池２２０ｂを配置するようにしてもよい。その場合、冷却部材３０１の接触側と周辺部の電極膜厚を変えるようにしてもよい。
【００４１】
また、図６においては、電池モジュールを横にも並べた例を示しているが、横方向に並べた際に、電池の温度分布が異なる場合では、その温度分布に応じて電極膜厚が異なる電池を用いてもよい。
【００４２】
また、図６における冷却部材３０１を冷却媒体を流す流路で構成し、その流路の上流に近い部位の電池を電極膜厚の厚い電池２２０ｂとしてもよい。
【００４３】
なお、本発明は上記した実施の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。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の実施の形態の追加・削除・置換をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、電池モジュールおよび集電池に関し、部材コストの削減や、劣化の抑制が必要な電池モジュールおよび集電池などに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２０ａ、１２０ａ、２２０ａ…電極膜厚の薄い電池、２０ｂ、１２０ｂ、２２０ｂ…電極膜厚の厚い電池、３０、１３０〜１３５、２３０〜２３５…電池モジュール、４０…セパレータ、４１…電極箔、３０１…冷却部材。
【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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