(57)【要約】【課題】低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）における負極でのＬｉ析出が生じ難く、且つ、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下におけるリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を低減することができる、リチウムイオン二次電池構造体を提供する。【解決手段】冷却板２０の突起部は、電池ケース１１の側面１１ｂに直交する方向（第１方向Ｄ１）について、電極体１５に対向する位置に配置される第１突起部２１と、電池ケース１１の側面１１ｂに直交する方向（第１方向Ｄ１）について、電極体１５に対向しない位置に配置される第２突起部２２とを有する。第１突起部２１の突出量Ｌ１と第２突起部２２の突出量Ｌ２は、常温環境下において互いに等しく、第１突起部２１の熱膨張率は、第２突起部２２の熱膨張率よりも高い。【選択図】図３
2017117624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極を有する電極体、及び、前記電極体を収容する直方体形状の電池ケース、を有するリチウムイオン二次電池と、
平板状の本体部、及び、前記本体部の表面から突出する複数の突起部、を有する冷却板と、
前記リチウムイオン二次電池及び前記冷却板を挟んだ状態で互いの位置が固定される一対のエンドプレートと、を備え、
前記リチウムイオン二次電池及び前記冷却板は、前記冷却板の前記突起部の先端が前記電池ケースの側面に接触する態様で、前記一対のエンドプレートにより、前記電池ケースの前記側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定されている
リチウムイオン二次電池構造体において、
前記冷却板の前記突起部は、
前記電池ケースの前記側面に直交する方向について、前記電極体に対向する位置に配置される第１突起部と、
前記電池ケースの前記側面に直交する方向について、前記電極体に対向しない位置に配置される第２突起部と、を有し、
前記第１突起部の突出量と前記第２突起部の突出量は、常温環境下において互いに等しく、
前記第１突起部の熱膨張率は、前記第２突起部の熱膨張率よりも高い
リチウムイオン二次電池構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、正極及び負極を有する電極体、及び、前記電極体を収容する直方体形状の電池ケース、を有するリチウムイオン二次電池と、平板状の本体部、及び、前記本体部の表面から突出する複数の突起部、を有する冷却板（スペーサ）と、リチウムイオン二次電池及び冷却板を挟んで固定する一対のエンドプレートと、を備えるリチウムイオン二次電池構造体（電池モジュール）が開示されている。リチウムイオン二次電池及び冷却板は、冷却板の突起部の先端が電池ケースの側面に接触する態様で、一対のエンドプレートにより、電池ケースの側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）されている。
【０００３】
このように、リチウムイオン二次電池に圧縮荷重をかけることで、電池ケース内の電極体の正負極間の距離を小さくして、電池の内部抵抗を小さくすることができる。また、冷却板と電池ケースの側面との間に形成される流路に冷媒を流すことで、リチウムイオン二次電池を冷却することができる。なお、特許文献１のリチウムイオン二次電池構造体では、複数のリチウムイオン二次電池が、冷却板を間に挟んで、電池ケースの側面に直交する方向に列置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９２８３３号公報
【０００５】
特許文献１のリチウムイオン二次電池構造体では、形状記憶合金で形成された拘束ロッドにより、リチウムイオン二次電池及び冷却板を挟む一対のエンドプレートを固定することで、リチウムイオン二次電池及び冷却板が、電池ケースの側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）されている。そして、一部のリチウムイオン二次電池が過昇温になると、拘束ロッドが熱膨張により伸長することで、一対のエンドプレートが互いに離れる方向に変位する。これにより、圧縮荷重が解放され、リチウムイオン二次電池と冷却板との間に空気層を形成することができる。これにより、過昇温となったリチウムイオン二次電池の熱が、その他のリチウムイオン二次電池に伝わるのを抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のように、リチウムイオン二次電池及び冷却板を、冷却板の突起部の先端が電池ケースの側面に接触する態様で、一対のエンドプレートにより、電池ケースの側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）して、リチウムイオン二次電池を使用する場合、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）で充電したときに、負極表面に多量のＬｉが析出し、これが原因で、電池容量が大きく低下することがあった。このことは、圧縮荷重（拘束荷重）が大きいほど生じやすかった。
【０００７】
具体的には、電池ケース内の電極体は、冷却板の突起部のうち、電池ケースの側面に直交する方向について電極体に対向する位置に配置される第１突起部によって、電池ケースの側面を通じて押圧される。第１突起部は、冷媒の流路を形成するための間隔を空けて配置されている。このため、電極体のうち、電池ケースの側面に直交する方向について第１突起部と対向する部位は、第１突起部と対向しない部位に比べて、大きな押圧力を受けることになる。このため、電極体において正負極間の距離のバラツキが生じ、これにより充電バラツキが生じる。正負極間の距離が小さい箇所ほど、Ｌｉが移動し易いからである。
【０００８】
従って、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）で充電したときに、負極においてＬｉ量の不均一化が進み、Ｌｉが過剰（Ｌｉを挿入しきれない）となった負極活物質の表面にＬｉが析出することがあった。リチウムイオン二次電池構造体における圧縮荷重（拘束荷重）を大きくして、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を大きくするほど、正負極間の距離のバラツキは大きくなる。このため、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を大きくするほど、負極でのＬｉ析出が生じやすかった。このため、負極でのＬｉ析出を低減するためには、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を小さくするのが好ましい。
【０００９】
しかしながら、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を小さくして、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下において、リチウムイオン二次電池の充放電を行うと、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が大きく上昇する虞があった。
【００１０】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）における負極でのＬｉ析出が生じ難く、且つ、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下におけるリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を低減することができる、リチウムイオン二次電池構造体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】
【００１１】
本発明の一態様は、正極及び負極を有する電極体、及び、前記電極体を収容する直方体形状の電池ケース、を有するリチウムイオン二次電池と、平板状の本体部、及び、前記本体部の表面から突出する複数の突起部、を有する冷却板と、（前記リチウムイオン二次電池及び前記冷却板を挟んで固定する一対のエンドプレートであって、）前記リチウムイオン二次電池及び前記冷却板を挟んだ状態で互いの位置が固定される一対のエンドプレートと、を備え、前記リチウムイオン二次電池及び前記冷却板は、前記冷却板の前記突起部の先端が前記電池ケースの側面に接触する態様で、前記一対のエンドプレートにより、前記電池ケースの前記側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）されているリチウムイオン二次電池構造体において、前記冷却板の前記突起部は、前記電池ケースの前記側面に直交する方向について、前記電極体に対向する位置に配置される第１突起部と、前記電池ケースの前記側面に直交する方向について、前記電極体に対向しない位置に配置される第２突起部と、を有し、前記第１突起部の突出量（本体部の表面からの突出量）と前記第２突起部の突出量（本体部の表面からの突出量）は、常温環境下（例えば、２５℃の温度環境下）において互いに等しく、前記第１突起部の熱膨張率（線膨張係数）は、前記第２突起部の熱膨張率（線膨張係数）よりも高いリチウムイオン二次電池構造体である。
【００１２】
上述のリチウムイオン二次電池構造体は、冷却板の突起部の先端が電池ケースの側面に接触する態様で、リチウムイオン二次電池及び冷却板が、互いの位置が固定された一対のエンドプレートにより、電池ケースの側面に直交する方向に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）された、リチウムイオン二次電池構造体である。このリチウムイオン二次電池構造体では、冷却板の突起部が、電池ケースの側面に直交する方向について電極体に対向する位置に配置される第１突起部と、電池ケースの側面に直交する方向について電極体に対向しない位置に配置される第２突起部とを有している。そして、この第１突起部と第２突起部とは、以下の条件を満たしている。
【００１３】
まず、第１突起部の突出量（本体部の表面からの突出量）と第２突起部の突出量（本体部の表面からの突出量）とは、常温環境下（例えば、２５℃の温度環境下）において互いに等しくなっている。さらに、第１突起部の熱膨張率（線膨張係数）は、第２突起部の熱膨張率（線膨張係数）よりも高い。
【００１４】
このため、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下では、（圧縮荷重を受けていない自由状態の冷却板において、）第１突起部の突出量が第２突起部の突出量と同等以上になる。従って、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下では、リチウムイオン二次電池構造体において、第１突起部によって電池ケースの側面を押圧する力が、第２突起部によって電池ケースの側面を押圧する力よりも大きくなる。このため、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下では、第１突起部により、電池ケースの側面を通じて、電極体を適切に（十分に）押圧することができる。これにより、常温以上（例えば、２５℃以上）の温度環境下においてリチウムイオン二次電池の充放電を行ったときの、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を低減することができる。
【００１５】
一方、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）では、第１突起部が第２突起部よりも大きく収縮し、（圧縮荷重を受けていない自由状態の冷却板において、）第１突起部の突出量が第２突起部の突出量よりも小さくなる。これにより、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）では、リチウムイオン二次電池構造体において、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を小さくすることができる。これにより、電極体のうち、電池ケースの側面に直交する方向について第１突起部と対向する部位への押圧力と、第１突起部と対向しない部位への押圧力との差を小さくすることができる。
【００１６】
これにより、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）において、電極体における正負極間の距離のバラツキを小さくすることができる。従って、低温環境下でリチウムイオン二次電池を充電したとき、負極においてＬｉの不均一化が進行し難くなり、負極活物質の表面にＬｉが析出し難くなる。
【００１７】
なお、低温環境下（例えば、０℃以下の温度環境下）では、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力が小さくなるが、第２突起部による電池ケースの側面への押圧力はそれよりも大きいため、少なくとも第２突起部によって電池ケースの側面を適切に（十分に）押圧することができる。これにより、低温環境下でも、一対のエンドプレートによってリチウムイオン二次電池及び冷却板が挟まれて固定された状態を、適切に維持することができる。
【００１８】
また、第１突起部は、線膨張係数が１５〜３０（１０-5／Ｋ）の範囲内である材料で構成すると良い。そのような材料としては、例えば、スチレンブタジエンゴム（線膨張係数＝２３×１０-5／Ｋ）、ブチルゴム（線膨張係数＝１８×１０-5／Ｋ）、シリコーンゴム（線膨張係数＝２５×１０-5／Ｋ）を挙げることができる。
【００１９】
一方、第２突起部は、線膨張係数が１〜１０（１０-5／Ｋ）の範囲内である材料で構成すると良い。そのような材料としては、例えば、ポリプロピレン（線膨張係数＝８×１０-5／Ｋ）、ポリカーボネート（線膨張係数＝７×１０-5／Ｋ）、ポリアミド（線膨張係数＝９×１０-5／Ｋ）を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態にかかるリチウムイオン二次電池構造体の側面図である。
【図２】同リチウムイオン二次電池構造体の上面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】実施形態にかかる冷却板の正面図である。
【図６】同冷却板の側面図である。
【図７】高温サイクル充放電試験による内部抵抗増加率を示す図である。
【図８】低温Ｌｉ析出試験の結果を示す図である。
【図９】比較例１にかかる冷却板の側面図である。
【図１０】比較例２にかかる冷却板の側面図である。
【図１１】比較例１にかかるリチウムイオン二次電池構造体の断面図である。
【図１２】比較例２にかかるリチウムイオン二次電池構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池構造体１の側面図である。図２は、リチウムイオン二次電池構造体１の上面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図２のＣ−Ｃ断面図である。
リチウムイオン二次電池構造体１は、図１〜図４に示すように、リチウムイオン二次電池１０と、２つの冷却板２０と、一対のエンドプレート７，８とを備えている。
【００２２】
このうち、リチウムイオン二次電池１０は、扁平捲回型の電極体１５と、この電極体１５を収容する直方体形状の電池ケース１１とを有する（図３、図４参照）。電極体１５は、捲回軸に直交する断面が長円状をなし（図４参照）、シート状の正極１６とシート状の負極１７との間にシート状のセパレータ１８を介在させるようにして捲回軸の周りに捲回した扁平捲回型の電極体である。
【００２３】
なお、電極体１５は、図３に示すように、正極１６と負極１７とがセパレータ１８を間に挟んで対向する正負極対向部１５ｂと、正極１６と負極１７とが対向しない正負極非対向部１５ｃ,１５ｄとを有している。正負極非対向部１５ｃは、電極体１５の一方端部（図３において下端部）に位置し、正負極非対向部１５ｄは、電極体１５の他方端部（図３において上端部）に位置している。正負極対向部１５ｂは、正負極非対向部１５ｃと正負極非対向部１５ｄとの間に位置している。正負極非対向部１５ｃは、正極１６のみ（詳細には、正極集電箔のみ）が捲回された部位である。また、正負極非対向部１５ｄは、負極１７のみ（詳細には、負極集電箔のみ）が捲回された部位である。
【００２４】
また、図３及び図４に示すように、電極体１５における正極１６は、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃに平行な矩形状の正極シート部１６ｂを、複数有している。さらに、電極体１５における負極１７は、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃに平行な矩形状の負極シート部１７ｂを、複数有している。さらに、電極体１５におけるセパレータ１８も、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃに平行な矩形状のセパレータシート部１８ｂを、複数有している。従って、電極体１５は、正極シート部１６ｂと負極シート部１７ｂが、セパレータシート部１８ｂを間に挟んで、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃに直交する方向（この方向を第１方向Ｄ１とする）に積層された積層部１５ｆを有している。
【００２５】
また、冷却板２０は、図５及び図６に示すように、平板状の本体部２３、及び、この本体部２３の表面２３ｂから突出する複数の突起部（４つの第１突起部２１及び２つの第２突起部２２）を有する。なお、冷却板２０に設けられている複数の突起部のうち、第１突起部２１は、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃに直交する方向（第１方向Ｄ１）について、電極体１５に対向する位置に配置される突起部である。一方、第２突起部２２は、第１方向Ｄ１について、電極体１５に対向しない位置に配置される突起部である（図３及び図４参照）。
【００２６】
また、一対のエンドプレート７，８は、金属板からなり、リチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を挟んで固定する部材である。本実施形態のリチウムイオン二次電池構造体１では、リチウムイオン二次電池１０及び２つの冷却板２０は、一方の冷却板２０の第１突起部２１の先端２１ｂ及び第２突起部２２の先端２２ｂが電池ケース１１の第１側面１１ｂに接触すると共に、他方の冷却板２０の第１突起部２１の先端２１ｂ及び第２突起部２２の先端２２ｂが電池ケース１１の第２側面１１ｃに接触する態様で、一対のエンドプレート７，８により、第１方向Ｄ１（図１〜図４において左右方向）に圧縮荷重を受けた状態で固定（拘束）されている。
【００２７】
なお、エンドプレート７と８は、リチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を挟んだ状態で、互いの位置が固定されている。具体的には、常温環境下（具体的には２５℃の温度環境下）で、エンドプレート７と８とによりリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を挟み、これらに対し第１方向Ｄ１に一定の圧縮荷重（具体的には、１０〜１０００ｋｇｆの範囲内の荷重）をかけた状態で、エンドプレート７と８及びこれらに挟まれたリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を、４つのボルト３とナット５を用いて締結している。
【００２８】
また、エンドプレート７と８には、各々の四隅に、ボルト３の軸が挿通可能な貫通孔（図示省略）が形成されている。本実施形態では、常温環境下（具体的には２５℃の温度環境下）で、エンドプレート７と８とによりリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を挟んで規定の圧縮荷重（具体的には、１０〜１０００ｋｇｆの範囲内の荷重）をかけた状態とし、この状態を維持しつつ、エンドプレート７と８の貫通孔にボルト３の軸を挿通させて、ボルト３のネジ部にナット５を螺合させることで、エンドプレート７と８を固定している。これにより、エンドプレート７と８の互いの位置が固定されると共に、エンドプレート７と８とにより、リチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０が第１方向Ｄ１に圧縮荷重を受けた状態になる。
【００２９】
なお、図５では、第１方向Ｄ１について電極体１５に対向する領域Ａ１を、破線で示している。さらに、第１方向Ｄ１について、電極体１５のうち正負極対向部１５ｂに対向する領域Ａ２を、二点鎖線で示している。図５に示すように、本実施形態では、４つの第１突起部２１は、いずれも、電極体１５の正負極対向部１５ｂに対向する位置に配置される。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池構造体１では、冷却板２０の４つの第１突起部２１により、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを通じて、電極体１５の正負極対向部１５ｂが第１方向Ｄ１に押圧される（圧縮される）ことになる（図３及び図４参照）。これにより、正極１６と負極１７との間の距離を小さくして、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗を小さくすることができる。
【００３０】
また、本実施形態の冷却板２０では、図５に示すように、第１突起部２１及び第２突起部２２は、上下方向に直線状に延びる細長形状をなしており、左右方向（第１突起部２１及び第２突起部２２が延びる方向と直交する方向、電極体１５の捲回軸方向に一致する）に間隙を空けて平行に配置されている。このため、リチウムイオン二次電池構造体１では、電極体１５の捲回軸方向（図３において上下方向）に隣り合う第１突起部２１または第２突起部２２の間に、上下方向に冷媒を流すことができる。詳細には、リチウムイオン二次電池構造体１では、リチウムイオン二次電池１０を冷却するための冷媒の流路Ｐが、電池ケース１１の第１側面１１ｂと、冷却板２０の本体部２３と、第１突起部２１または第２突起部２２とによって囲まれて形成される（図３参照）。この流路Ｐに冷媒を流通させることで、リチウムイオン二次電池構造体１を構成するリチウムイオン二次電池１０を冷却することができる。
【００３１】
ところで、従来、上述のように、リチウムイオン二次電池及び冷却板を、冷却板の突起部の先端が電池ケースの側面に接触する態様で、電池ケースの側面に直交する方向に圧縮荷重をかけた状態で固定（拘束）した、リチウムイオン二次電池構造体では、低温環境下（０℃以下の温度環境下）でリチウムイオン二次電池を充電したときに、負極表面に多量のＬｉが析出し、これが原因で、電池容量が大きく低下することがあった。このことは、圧縮荷重（拘束荷重）を大きくするほど生じやすかった。
【００３２】
具体的には、電池ケース内の電極体は、冷却板の突起部のうち、電池ケースの側面に直交する方向について電極体に対向する位置に配置される第１突起部によって、電池ケースの側面を通じて押圧される。第１突起部は、冷媒の流路を形成するための間隔を空けて配置されている。このため、電極体のうち、電池ケースの側面に直交する方向について第１突起部と対向する部位は、第１突起部と対向しない部位に比べて、大きな押圧力を受けることになる。このため、電極体において正負極間の距離のバラツキが生じ、これにより充電バラツキが生じる。正負極間の距離が短い箇所ほど、Ｌｉが移動し易いからである。
【００３３】
従って、低温環境下（０℃以下の温度環境下）でリチウムイオン二次電池を充電したときに、負極においてＬｉ量の不均一化が進み、Ｌｉが過剰（Ｌｉを挿入しきれない）となった負極活物質の表面にＬｉが析出することがあった。リチウムイオン二次電池構造体における圧縮荷重（拘束荷重）を大きくして、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を大きくするほど、正負極間の距離のバラツキは大きくなる。このため、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を大きくするほど、負極でのＬｉ析出が生じやすかった。このため、負極でのＬｉ析出を低減するためには、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を小さくするのが好ましいといえる。
【００３４】
しかしながら、第１突起部による電池ケースの側面への押圧力を小さくして、常温以上（２５℃以上）の温度環境下において、リチウムイオン二次電池の充放電を行うと、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が大きく上昇する虞があった。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、冷却板２０の第１突起部２１と第２突起部２２が、以下の条件を満たしている。
まず、第１突起部２１の突出量Ｌ１（本体部２３の表面２３ｂからの突出寸法である、図６参照）と第２突起部２２の突出量Ｌ２（本体部２３の表面２３ｂからの突出寸法）とは、常温環境下（２５℃の温度環境下）において互いに等しくなっている。さらに、第１突起部２１の熱膨張率（線膨張係数）は、第２突起部２２の熱膨張率（線膨張係数）よりも高い。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１突起部２１をスチレンブタジエンゴム（線膨張係数＝２３×１０-5／Ｋ）により形成している。また、第２突起部２２を、ポリプロピレン（線膨張係数＝８×１０-5／Ｋ）により形成している。また、本体部２３も、ポリプロピレン（線膨張係数＝８×１０-5／Ｋ）により形成している。
【００３７】
このため、常温以上（２５℃以上）の温度環境下では、荷重を受けていない自由状態の冷却板２０において、第１突起部２１の突出量Ｌ１が第２突起部２２の突出量Ｌ２と同等以上になる。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池構造体１では、常温以上（２５℃以上）の温度環境下において、第２突起部２２よりも大きな押圧力で、第１突起部２１によって、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを押圧することができる。このため、常温以上（２５℃以上）の温度環境下では、第１突起部２１により、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを通じて、第１方向Ｄ１に、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）を十分に押圧（圧縮）することができる。これにより、常温以上（２５℃以上）の温度環境下においてリチウムイオン二次電池１０の充放電を行ったときの、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗の上昇を低減することができる。
【００３８】
一方、低温環境下（０℃以下の温度環境下）では、第１突起部２１が第２突起部２２よりも大きく収縮し、荷重を受けていない自由状態の冷却板２０において、第１突起部２１の突出量Ｌ１が第２突起部２２の突出量Ｌ２よりも小さくなる。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池構造体１では、低温環境下（０℃以下の温度環境下）において、第１突起部２１による電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃへの押圧力を小さくすることができる。これにより、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）のうち、第１方向Ｄ１について第１突起部２１と対向する部位への押圧力と、第１突起部２１と対向しない部位への押圧力との差を小さくすることができる。
【００３９】
これにより、低温環境下（０℃以下の温度環境下）において、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）における正極１６と負極１７との間の距離のバラツキを小さくすることができる。従って、低温環境下でリチウムイオン二次電池を充電したとき、負極１７においてＬｉの不均一化が進行し難くなり、負極活物質の表面にＬｉが析出し難くなる。
【００４０】
なお、低温環境下（０℃以下の温度環境下）では、第１突起部２１による電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃへの押圧力が小さくなるが、第２突起部２２による電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃへの押圧力はこれよりも大きいため、少なくとも第２突起部２２によって、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを適切に（十分に）押圧することができる。これにより、低温環境下でも、一対のエンドプレート７，８によってリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０が挟まれて固定された状態を、適切に維持することができる。
【００４１】
（実施例１）
本実施例１では、常温環境下（具体的には２５℃の温度環境下）で、エンドプレート７と８とによりリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を挟み、これらに対し第１方向Ｄ１に１００ｋｇｆの圧縮荷重（拘束荷重）をかけた状態で、エンドプレート７と８及びこれらに挟まれたリチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０を、４つのボルト３とナット５を用いて締結した。これにより、常温環境下（具体的には２５℃の温度環境下）において、エンドプレート７と８とにより、リチウムイオン二次電池１０及び冷却板２０が第１方向Ｄ１に１００ｋｇｆの圧縮荷重（拘束荷重）を受けた状態で固定された、リチウムイオン二次電池構造体１を作製した。
【００４２】
（比較例１）
比較例１として、実施例１のリチウムイオン二次電池構造体１と比較して、冷却板のみが異なるリチウムイオン二次電池構造体２０１（図１１参照）を作製した。本比較例１の冷却板２２０は、図９に示すように、突起部として、第２突起部２２２のみを有し、第１突起部を有していない。すなわち、比較例１の冷却板２２０は、第１方向Ｄ１について、電極体１５に対向する位置に配置される第１突起部を有することなく、電極体１５に対向しない位置に配置される第２突起部２２２のみを有する（図１１参照）。なお、第２突起部２２２は、実施例１の第２突起部２２と同等の突起部である。
【００４３】
（高温サイクル充放電試験）
まず、上述の実施例１及び比較例１のリチウムイオン二次電池構造体について、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗（具体的には、ＩＶ抵抗値）を測定した。具体的には、２５℃の温度環境下で、それぞれのリチウムイオン二次電池１０をＳＯＣ６０％に調整し、その後、６０Ａの一定電流値Ｉで、１０秒間放電を行った。このとき、放電前後の電池電圧値を測定し、この放電による電池電圧低下量ΔＶを算出した。この測定結果に基づいて、それぞれのリチウムイオン二次電池１０のＩＶ抵抗値Ｒを算出した。具体的には、Ｒ＝ΔＶ／Ｉの演算式を用いて、それぞれのリチウムイオン二次電池１０のＩＶ抵抗値Ｒ（サイクル充放電前のＩＶ抵抗値）を算出した。
【００４４】
その後、それぞれのリチウムイオン二次電池構造体について、常温以上の温度環境下（具体的には、６０℃の温度環境下）でサイクル充放電を行った。具体的には、これらのリチウムイオン二次電池構造体について、６０℃の温度環境下で、２Ｃの一定電流で、ＳＯＣ０％〜１００％の範囲内の充放電のサイクルを複数サイクル行った。
【００４５】
その後、これらのリチウムイオン二次電池構造体について、前述のようにして、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗（サイクル充放電後のＩＶ抵抗値）を測定した。そして、これらのリチウムイオン二次電池構造体について、サイクル充放電による抵抗増加率を算出した。具体的には、抵抗増加率＝（サイクル充放電後のＩＶ抵抗値）／（サイクル充放電前のＩＶ抵抗値）として算出した。この結果を図７に示す。
【００４６】
図７に示すように、比較例１では、抵抗増加率が１．０７となった。すなわち、サイクル充放電により、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗（ＩＶ抵抗値）が７％上昇した。これに対し、実施例１では、抵抗増加率が１．０４となった。すなわち、サイクル充放電によるリチウムイオン二次電池１０の内部抵抗（ＩＶ抵抗値）の上昇率が４％となり、比較例１に比べて、内部抵抗の上昇率を３％低減することができた。この結果より、実施例１のリチウムイオン二次電池構造体１は、常温以上（２５℃以上）の温度環境下においてリチウムイオン二次電池１０の充放電を行ったときの、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗の上昇を低減することができるリチウムイオン二次電池構造体であるといえる。
【００４７】
その理由は、以下のように考えることができる。比較例１では、冷却板として、第２突起部２２２のみを有し、第１突起部を有していない冷却板２２０を用いた。このため、上述のサイクル充放電の期間中、 電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを通じて、第１方向Ｄ１に、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）を十分に押圧（圧縮）することができなかった。このため、サイクル充放電により、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗が大きく上昇したと考えられる。
【００４８】
これに対し、実施例１では、冷却板として、第１突起部２１の突出量Ｌ１と第２突起部２２の突出量Ｌ２とが常温環境下（２５℃の温度環境下）において互いに等しくし、さらに、第１突起部２１が第２突起部２２よりも熱膨張率（線膨張係数）の高い材料で形成された冷却板２０を用いた。このため、常温以上（２５℃以上）の温度環境下では、第１突起部２１により、電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃを通じて、第１方向Ｄ１に、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）を十分に押圧（圧縮）することができた。これにより、常温以上の温度環境下においてリチウムイオン二次電池１０の充放電を行ったときの、リチウムイオン二次電池１０の内部抵抗の上昇を低減することができたと考えられる。
【００４９】
（比較例２）
また、比較例２として、実施例１のリチウムイオン二次電池構造体１と比較して、冷却板のみが異なるリチウムイオン二次電池構造体３０１（図１２参照）を作製した。本比較例２の冷却板３２０（図１０参照）は、実施例１の冷却板２０と比較して、第１突起部の材質のみが異なり、その他は同等である。具体的には、本比較例２の冷却板３２０の第１突起部３２１は、いずれも、第２突起部３２２と同様に、ポリプロピレン（線膨張係数＝８×１０-5／Ｋ）により形成している。従って、比較例２のリチウムイオン二次電池構造体３０１では、第１方向Ｄ１について、電極体１５に対向する位置に配置される第１突起部３２１と、電極体１５に対向しない位置に配置される第２突起部３２２とを、同等にしている。
【００５０】
（低温Ｌｉ析出試験）
実施例１及び比較例２のリチウムイオン二次電池構造体について、０℃以下の低温環境下（具体的には、−１０℃の温度環境下）において、ハイレート充電を繰り返し行い、負極におけるＬｉ析出の生じ難さを調査した。
【００５１】
具体的には、−１０℃の温度環境下で、それぞれのリチウムイオン二次電池構造体のリチウムイオン二次電池１０について、ＳＯＣ８０％の状態に調整した後、まず、５０Ａの定電流で、一定時間、充電を行う。その後、ＳＯＣ８０％の状態に戻し（放電し）、再び、５０Ａの定電流で、一定時間、充電を行う。このハイレート充電を所定回数繰り返し行った後、それぞれのリチウムイオン二次電池１０について、負極にＬｉが析出しているか否かを調査した。負極にＬｉが析出していない場合は、充電電流値を５Ａ上昇させて（すなわち、充電電流値を５５Ａとして）、前述のようにハイレート充電を所定回数繰り返し行い、その後、それぞれのリチウムイオン二次電池１０について、負極にＬｉが析出しているか否かを調査した。このようにして、それぞれのリチウムイオン二次電池１０について、負極にＬｉが析出するまで、充電電流値を５Ａずつ上昇させて、ハイレート充電を繰り返し行った。その結果を図８に示す。
【００５２】
図８に示すように、比較例２では、７０Ａの定電流で充電を行ったときは負極にＬｉが析出しなかったが、７５Ａの定電流で充電を行ったとき、負極にＬｉが析出した。一方、実施例１では、７５Ａの定電流で充電を行っても、負極にＬｉが析出しなかった。しかしながら、８０Ａの定電流で充電を行ったとき、負極にＬｉが析出した。
この結果より、比較例２のリチウムイオン二次電池構造体３０１よりも、実施例１のリチウムイオン二次電池構造体１のほうが、低温環境下（０℃以下の温度環境下）における負極でのＬｉ析出が生じ難いリチウムイオン二次電池構造体であるといえる。
【００５３】
その理由は、以下のように考えることができる。比較例２のリチウムイオン二次電池構造体３０１では、第１方向Ｄ１について、電極体１５に対向する位置に配置される第１突起部３２１と、電極体１５に対向しない位置に配置される第２突起部３２２とが、熱膨張率（線膨張係数）の等しい材料（具体的には、ポリプロピレン）によって形成された冷却板３２０を用いた。このため、低温環境下（０℃以下の温度環境下）でも、第２突起部３２２と同等の押圧力で、第１突起部３２１により電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃが押圧されることになる。
【００５４】
一方、実施例１のリチウムイオン二次電池構造体１では、第１突起部２１が第２突起部２２よりも熱膨張率（線膨張係数）の高い材料で形成された冷却板２０を用いている。このため、低温環境下（０℃以下の温度環境下）では、第１突起部２１が第２突起部２２よりも大きく収縮するので、第２突起部２２よりも小さな押圧力で、第１突起部３２１により電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃが押圧されることになる。したがって、実施例１では、比較例２に比べて、第１突起部２１による電池ケース１１の第１側面１１ｂ及び第２側面１１ｃへの押圧力を小さくすることができたといえる。
【００５５】
これにより、実施例１では、比較例２に比べて、低温環境下（０℃以下の温度環境下）において、電極体１５（より具体的には、正負極対向部１５ｂ）のうち、第１方向Ｄ１について第１突起部と対向する部位への押圧力と、第１突起部と対向しない部位への押圧力との差を小さくすることができたと考えられる。このため、実施例１では、比較例２に比べて、低温環境下（０℃以下の温度環境下）において、電極体１５（正負極対向部１５ｂ）における正極１６と負極１７との間の距離のバラツキを小さくすることができたと考えられる。従って、実施例１では、比較例２に比べて、低温環境下でリチウムイオン二次電池を充電したとき、負極１７においてＬｉの不均一化が進行し難くなり、負極活物質の表面にＬｉが析出し難くなったと考えられる。
【００５６】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、冷却板２０の第１突起部２１及び第２突起部２２を、上下方向に直線状に延びる細長形状とした（図５参照）が、第１突起部及び第２突起部を、左右方向（電極体１５の捲回軸方向）に直線状に延びる細長形状としても良い。また、第１突起部及び第２突起部の形状は、直線状に延びる細長形状に限らず、いずれの形状であっても良い。
【００５７】
また、実施形態では、冷却板の第１突起部を、スチレンブタジエンゴム（線膨張係数＝２３×１０-5／Ｋ）により形成された第１突起部２１とした。しかしながら、第１突起部を構成する材料は、これに限定されるものではなく、例えば、ブチルゴム（線膨張係数＝１８×１０-5／Ｋ）やシリコーンゴム（線膨張係数＝２５×１０-5／Ｋ）などにより構成するようにしても良い。なお、第１突起部は、線膨張係数が１５〜３０（１０-5／Ｋ）の範囲内である材料で構成すると良い。
【００５８】
また、実施形態では、冷却板の第２突起部を、ポリプロピレン（線膨張係数＝８×１０-5／Ｋ）により形成された第２突起部２２とした。しかしながら、第２突起部を構成する材料は、これに限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート（線膨張係数＝７×１０-5／Ｋ）やポリアミド（線膨張係数＝９×１０-5／Ｋ）などにより構成するようにしても良い。なお、第２突起部は、線膨張係数が１〜１０（１０-5／Ｋ）の範囲内である材料で構成すると良い。
【００５９】
また、実施形態では、電極体として、シート状の正極１６とシート状の負極１７との間にシート状のセパレータ１８を介在させるようにして捲回軸の周りに捲回した扁平捲回型の電極体１５を例示した（図４参照）。しかしながら、電極体の形態はこれに限定されることなく、例えば、シート状の正極１６とシート状の負極１７との間にシート状のセパレータ１８を介在させるようにして、これらを第１方向Ｄ１に積層した積層型の電極体としても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１，２０１，３０１  リチウムイオン二次電池構造体
３  ボルト
５  ナット
７，８  エンドプレート
１０  リチウムイオン二次電池
１１  電池ケース
１１ｂ  第１側面
１１ｃ  第２側面
１５  電極体
１５ｂ  正負極対向部
１５ｃ，１５ｄ  正負極非対向部
１６  正極
１７  負極
１８  セパレータ
２０，２２０，３２０  冷却板
２１，２２１，３２１  第１突起部
２２，２２２，３２２  第２突起部
２３，２２３，３２３  本体部
Ｄ１  第１方向（電池ケースの側面に直交する方向）
Ｌ１  第１突起部の突出量
Ｌ２  第２突起部の突出量
【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】
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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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