(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定した電池性能を発揮することのできる組電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明により提供される組電池１０は、シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解液とともに容器に収容された単電池１２を所定方向に複数配列し、該配列方向に荷重が加えられた状態で拘束してなる。それら複数の単電池１２の鉛直方向下側には、該単電池１２の鉛直方向上側よりも大きな前記荷重で拘束された箇所が設けられている。かかる構成は、例えば、単電池１２の配列方向に架け渡された上部拘束バンド２１１，２１２と下部拘束バンド２１３，２１４とを鉛直方向に位置を異ならせて配置し、より下方に配置された下部拘束バンドの拘束荷重を上部拘束バンド２１１，２１２の拘束荷重よりも大きくすることにより実現され得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解液とともに容器に収容された単電池を複数備えた組電池であって、
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、前記拘束は、前記複数の単電池の鉛直方向下側に該単電池の鉛直方向上側よりも大きな前記荷重で拘束された箇所が設けられるようになされている、組電池。
【請求項２】
前記複数の単電池の配列方向に架け渡されて該複数の単電池を拘束する複数の拘束バンドを備え、
該複数の拘束バンドは鉛直方向に位置を異ならせて配置されており、且つ鉛直方向上側に配置された拘束バンドよりも鉛直方向下側に配置された拘束バンドのほうが大きな拘束力で前記複数の単電池を拘束するように構成されている、請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記複数の単電池の配列方向の両端に配置されて該単電池とともに拘束されるエンドプレートをさらに備える、請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記電極体は前記重ね合わされたシート状電極を捲回してなる捲回電極体であって、該捲回電極体は前記配列方向が捲回軸の側面方向となる向きで前記容器に収容されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項５】
複数の単電池を備えた組電池を製造する方法であって：
シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解液とともに容器に収容された単電池を複数用意すること；
前記複数の単電池を所定方向に配列すること；および、
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こと；
を含み、
ここで、前記拘束は、前記複数の単電池の下側に該単電池の鉛直方向上側よりも大きな前記荷重で拘束される箇所が設けられるように行われる、組電池製造方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項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、複数の単電池を配列してなる組電池および該組電池の製造方法に関する。
【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、複数の該単電池を所定方向に配列してなる組電池は、車両搭載用電源、あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。かかる組電池の一つの代表的な構成では、上記複数の単電池をコンパクトにまとめるとともに互いの位置ずれを防ぐために、上記配列方向に荷重が加えられた状態で上記複数の単電池を拘束している。この種の組電池に関する従来技術文献として特許文献１〜３が挙げられる。
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】特開平９−１１５４９０号公報
【特許文献２】特開２００１−６８０８１号公報
【特許文献３】特開平９−１２０８０８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、上記単電池としてシート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が液状の電解質（電解液）とともに容器に収容された構成の単電池を用いる場合、製造時には上記電解液が上記電極体の各部に適切に行き渡って（典型的には、該電極体の全体に十分に浸透して）いたとしても、長期間の使用等によって該電解液が部分的に足りなくする箇所が生じることがある。上記電解液の配置は重力の影響を受けるため、特に上記電極体のうち鉛直方向上側に位置する部分では、このような電解液の不足（いわゆる「液枯れ」現象）が起こりやすい。かかる事象の発生は電池性能を低下させる虞があるので好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記従来の組電池における上述した課題を解決すべくなされたものであって、上記液枯れ現象の発生を防止して長期間に亘り安定した電池性能を発揮することのできる組電池を提供することを目的とする。また本発明は、そのような組電池を製造する方法および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】
本発明によると、シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解液とともに容器に収容された単電池（典型的には、リチウムイオン電池等の二次電池）を複数備えた組電池が提供される。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いる。ここで、前記拘束は、前記複数の単電池の鉛直方向下側に該単電池の鉛直方向上側よりも大きな前記荷重で拘束された箇所が設けられるようになされている。
【０００７】
一般に、組電池を構成する単電池（典型的には、主として該単電池を構成する電極体）は、充放電（すなわち充電状態（ＳＯＣ）の変動）や温度変化等によって膨張・収縮する。このとき、該単電池の一部の箇所が他の箇所よりも強く（すなわち、より大きな荷重が加えられた状態で）拘束されていると、上記膨張の際に相対的に強く拘束された箇所にある電解液が相対的に弱く拘束された箇所へ送り出されるという一種のポンピング作用を生じさせることができる。したがって、ここに開示される組電池によると、上記組電池の鉛直方向下（以下、単に「下」ということもある。）側が、該組電池の鉛直方向上（以下、単に「上」ということもある。）側よりも強く拘束されていることにより、上記ポンピング作用によって容器の下側から上側へと電解液を押し上げる（移動させる）ことができる。このことによって上述した液枯れの発生を防止し、電極体の各部に電解液が適切に行き渡った状態を維持することができる。したがって、本発明に係る組電池によると、より長期に亘って安定した性能が発揮され得る。
【０００８】
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成する個々の蓄電素子を指す用語であって、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」の一つの典型例である。ここに開示される技術は、扁平形状の外形を有する単電池（例えばリチウムイオン電池）の所定数を、その扁平面が積み重なる方向（積層方向）に配列し、それらの単電池の電極端子を直列または並列に接続してなる組電池に特に好ましく適用され得る。
【０００９】
ここに開示される組電池は、好ましい一態様として、前記複数の単電池の配列方向に架け渡されて該複数の単電池を拘束する複数の拘束バンドを備える。それら複数の拘束バンドは鉛直方向に位置を異ならせて配置されている。そして、鉛直方向上側に配置された拘束バンドよりも鉛直方向下側に配置された拘束バンドのほうが大きな拘束力で前記複数の単電池を拘束するように構成されている。
かかる構成の組電池によると、相対的に上側を拘束する拘束バンドに比べて相対的に下側を拘束する拘束バンドの拘束力を大きくする（換言すれば、下側の拘束バンドをより強く締め付ける）という簡単な方法により、各拘束バンドで拘束された部分に加えられる荷重を調節し、上述のように組電池の下側により強い荷重（拘束荷重）が加えられた箇所が設けられた拘束状態をより的確に形成することができる。したがって、該組電池を構成する単電池において上記電解液を押し上げる作用をより適切に働かせ得ることから、電極体の各部に電解液が適切に行き渡った状態をより確実に維持することができる。したがって、本態様の組電池によると、より長期に亘って安定した性能が発揮され得る。
【００１０】
ここに開示される組電池は、前記複数の単電池の配列方向の両端に配置されて該単電池とともに拘束されるエンドプレートを備えた構成であり得る。かかる構成によると、上記エンドプレートを介して上記複数の単電池に拘束荷重が加えられるので、上記組電池の下側の相対的に大きな荷重が加えられる箇所と該組電池の上側の相対的に小さな荷重が加えられる箇所との間で該荷重が徐々に変化するような拘束状態を容易に実現することができる。このような拘束状態にある組電池では、該組電池を構成する単電池において上記電解液を押し上げる作用をより適切に働かせ得ることから、電極体の各部に電解液が適切に行き渡った状態をより確実に維持することができる。したがって、本態様の組電池によると、より長期に亘って安定した性能が発揮され得る。
【００１１】
ここに開示される技術は、例えば、前記電極体が前記重ね合わされたシート状電極を捲回してなる捲回電極体であって、前記配列方向が捲回軸の側面方向となる向きで前記捲回電極体が前記容器に収容された構成の単電池を備えた組電池に好ましく適用され得る。上記捲回電極体は、一般に捲回軸方向に比べて該捲回軸の側面方向により大きく膨張収縮する。したがって、捲回軸の側面方向が配列方向（すなわち拘束荷重が加えられる方向）となるように配置された捲回電極体を備える単電池によると、上記電解液を押し上げる作用をより適切に働かせ得るので、電極体の各部に電解液が適切に行き渡った状態をより確実に維持することができる。したがって、上記構成の単電池を備えた組電池によると、より長期に亘って安定した性能が発揮され得る。
【００１２】
本発明によると、また、複数の単電池を備えた組電池を製造する方法が提供される。その方法は、シート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解液とともに容器に収容された単電池を複数用意（製造、購入等）することを含む。また、前記複数の単電池を所定方向に配列することを含む。また、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ことを含む。ここで、前記拘束は、前記複数の単電池の下側に該単電池の鉛直方向上側よりも大きな前記荷重で拘束される箇所が設けられるように行われる。
かかる方法によると、鉛直方向下側に上側よりも強く拘束された箇所が設けられていることにより上述したポンピング作用によって電極体の各部に電解液が適切に行き渡った状態を維持し得る組電池を適切に製造することができる。したがって、本発明の方法により製造された組電池によると、より長期に亘って安定した性能が発揮され得る。上記製造方法は、ここに開示されるいずれかの組電池を製造する方法として好ましく採用され得る。
【００１３】
ここに開示されるいずれかの組電池（ここに開示されるいずれかの方法により製造された組電池であり得る。）は、上述のように長期に亘って安定した性能を発揮し得ることから、車両に搭載される組電池（例えば、自動車等の車両のモータ（電動機）用の電源）として好適である。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかの組電池を備えた車両が提供される。
【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、電極体の製造方法、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（電動機）用電源として好適に使用し得る。したがって本発明は、図７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】
ここに開示される技術を適用して製造される組電池は、シート状の電極（正極シートおよび負極シート）が重ね合わされた形態の電極体が液状電解質とともに容器に収容された単電池（典型的には、扁平な箱型形状の外形を有する単電池）を配列し該配列方向（積層方向）に拘束してなる組電池であればよく、各単電池の構成は特に制限されない。本発明の適用対象として好適な単電池の例として、リチウム二次電池（例えばリチウムイオン電池）、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の二次電池が挙げられる。なかでもリチウムイオン電池を単電池とする組電池への適用が好ましい。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。また本発明は、それら配列された複数個の単電池が直列または並列（典型的には直列）に接続された形態の組電池およびその製造方法として好適である。
【００１６】
特に限定することを意図したものではないが、以下、扁平な箱型（直方体）形状のリチウムイオン電池を単電池とし、該単電池の複数個をそれらの幅広面（最も面積の広い面）が重なる方向（積層方向）に配列し、直列に接続してなる組電池を例として本発明を詳細に説明する。また、以下の図面において、同様の作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
【００１７】
以下に示す実施形態に係る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（正負極それぞれの集電体に正負極それぞれの活物質が保持されたシート状の電極、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液状電解質（電解液）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、本例に係る組電池１０は、積層方向に配列された複数（典型的には１０〜５０個程度、例えば２８個）の同形状の単電池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（本実施形態では扁平な箱形）の容器１４を備える。この組電池１０は、典型的には、上記積層方向がほぼ水平方向となる姿勢で、換言すれば扁平な箱型容器１４の幅広面１４Ａがほぼ鉛直方向に立つ姿勢で使用（例えば車両に搭載）される。
【００１８】
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および該電極体の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。
【００１９】
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。上下で異ならせた拘束荷重を各単電池（特に、該容器に収容された電極体）に適切に付与して該単電池の膨張収縮によるポンピング作用を有効に働かせやすく且つ車両等への搭載に適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荷重によって撓みやすい材質が挙げられる。例えば、金属（例えばアルミニウム、スチール）製の容器、合成樹脂（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、あるいは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、ポリアミド系樹脂等の高融点樹脂）製の容器等を好ましく用いることができる。あるいは、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、ポリアミド系樹脂等の高融点樹脂）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（すなわ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、あるいはポリエチレン、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。本例に係る容器１４は、壁面の厚さが約０．８ｍｍのアルミニウム製である。
【００２０】
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が交互に配置されるように一つづつ反転させつつ、容器１４の幅広な面１４Ａ（すなわち容器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ている。当該配列する単電池１２の間ならびに単電池配列方向（積層方向）の両アウトサイドには、所定形状の冷却板１１が容器１４の幅広面１４Ａに密接した状態で配置されている。この冷却板１１は、使用時に各単電池内で発生する熱を効率よく放散させるための放熱部材として機能するものであって、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）を有する。熱伝導性の良い金属製も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冷却板１１が好適である。
【００２１】
上記配列させた単電池１２および冷却板１１（以下、これらを総称して「単電池群２４」ともいう。）の両アウトサイドに配置された冷却板１１のさらに外側には、一対のエンドプレート１８，１９が配置されている。そして、上記単電池群２４およびエンドプレート１８，１９の全体（以下「被拘束体」ともいう。）２０が、両エンドプレート１８，１９を架橋（連結）するように取り付けられた複数の締め付け用拘束バンド２１によって、該被拘束体２０の積層方向（配列方向）に荷重が加えられた状態で拘束されている。
【００２２】
より詳しくは、図１によく示されるように、上記複数の拘束バンド２１は、被拘束体２０の一方の側面および他方の側面に沿ってほぼ同じ高さで該被拘束体２０の配列方向に架け渡された一対（二本）の上部拘束バンド２１１，２１２と、これら上部拘束バンド２１１，２１２よりも鉛直方向下方において同様に被拘束体２０の一方の側面および他方の側面に沿ってほぼ同じ高さで該被拘束体２０の配列方向に架け渡された他の一対（二本）の下部拘束バンド２１３，２１４とからなる。上部拘束バンド２１１，２１２と下部拘束バンド２１３，２１４は、鉛直方向に高さを異ならせてほぼ平行に配置されている。そして、上部拘束バンド２１１，２１２は、被拘束体２０の上部を所定の拘束力（拘束荷重）Ｆ１で拘束するように該拘束バンド２１１，２１２の長手方向の両端をそれぞれエンドプレート１８，１９に例えばリベット２２で固定することにより取り付けられている。また、下部拘束バンド２１３，２１４は、被拘束体２０の下部を上記拘束力Ｆ１よりも大きな所定の拘束力（拘束荷重）Ｆ２で拘束するように（すなわちＦ２＞Ｆ１となるように）該拘束バンド２１３，２１４の長手方向の両端をそれぞれエンドプレート１８，１９にリベット２２で固定することにより取り付けられている。
【００２３】
上記拘束力（上部拘束荷重）Ｆ１および拘束力（下部拘束荷重）Ｆ２は、例えば、下部拘束荷重Ｆ２を１００％として上部拘束荷重Ｆ１が凡そ２０％〜９５％（好ましくは３０％〜９０％、例えば５０％〜８０％）となるように設定することができる。また、下部拘束荷重Ｆ２が上部拘束荷重Ｆ１よりも凡そ１×１０３Ｎ（約１００ｋｇｆ）以上、好ましくは凡そ２×１０３Ｎ以上大きくなるようにＦ１およびＦ２を設定することができる。下部拘束荷重Ｆ２と上部拘束荷重Ｆ１との差の上限は特に限定されないが、通常は該拘束荷重の差（Ｆ２−Ｆ１）を凡そ１０×１０３Ｎ（約１０００ｋｇｆ）以下とすることが適当である。例えば、上部拘束荷重Ｆ１を凡そ６×１０３Ｎ〜８×１０３Ｎ（約６００ｋｇｆ〜８００ｋｇｆ、例えば７００ｋｇｆ）程度とし、これに対して下部拘束荷重Ｆ２を凡そ１０×１０３Ｎ〜１２×１０３Ｎ（約１０００ｋｇｆ〜１２００ｋｇｆ、例えば１１００ｋｇｆ）程度とすることができる。なお、ここでいう上部拘束荷重は二本上部拘束バンド２１１，２１２により加えられる合計の拘束荷重（拘束力）を指す。下部拘束荷重についても同様である。
【００２４】
なお、上部拘束バンド２１１，２１２は単電池１２の幅広面１４Ａの上端（すなわち容器１２の上端角部）よりも少し（例えば１０〜３０ｍｍ程度）下がった位置に、また下部拘束バンド２１３，２１４は単電池１２の幅広面１４Ａの下端（すなわち容器１２の下端角部）よりも少し（例えば１０〜３０ｍｍ程度）上った位置に配置されている。このように角部を外した位置に配置することによって、これら拘束バンド２１による拘束力を各単電池１２の幅広面１４Ａにより適切に付加し、単電池１２の膨張収縮によるポンピング作用をより効率よく発揮させることができる。また、図１，２では被拘束体２０の一方の側面に沿って架け渡された拘束バンドと他方の側面に沿って架け渡された拘束バンドとが別体である例を示しているが、例えばエンドプレート１８からエンドプレート１９を回り込んでエンドプレート１８に戻るように取り付けられる一本の拘束バンドにより被拘束体２０の上部を拘束し、同様に構成された他の一本の拘束バンドにより被拘束体２０の下部を拘束するようにしてもよい。
【００２５】
エンドプレート１８，１９の材質および形状は特に限定されず、該エンドプレートの間に配置された単電池群２４の下部に該単電池群２４の上部よりも大きな拘束荷重が加えることができればよい。換言すれば、上記拘束荷重Ｆ１とＦ２との違いを、単電池群２４を配列方向に圧縮する力の差異として適切に反映させ得るような材質および形状のエンドプレート１８，１９であればよい。例えば、金属、セラミック、樹脂（繊維を配合すること等により強化された樹脂が好ましい）およびこれらの複合材料を主体とするエンドプレートを使用することができる。本実施態様では、ナイロン６６に３０〜４０質量％の割合でガラス繊維を配合した繊維強化プラスチックからなるエンドプレートを使用した。該エンドプレートは、単電池１２の幅広面１４Ａとほぼ同じ平面形状（すなわち長方形状）を有する厚さ約１５ｍｍの板状に成形されている。該エンドプレートと拘束バンドとの結合方法（すなわち拘束バンドの固定方法）としては、上述したようなリベット止めのほか、例えばネジ止めを採用してもよい。
【００２６】
次に、組電池１０の構築に使用する単電池２０について説明する。この単電池２０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」ともいう。）とシート状負極３４（以下「負極シート３４」ともいう。）とを計二枚のシート状セパレータ３６（以下「セパレータシート３６」ともいう。）とともに積層し、長手方向に捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向（捲回軸に対して横方向）から押しつぶして拉げさせることによって作製され得る。
ここで、正極シート３２と負極シート３４とは、これらの長尺状シートの幅方向に位置をややずらして積層された状態で捲回される。その結果として、捲回電極体１２の捲回軸方向の一方および他方の端部には、図２に示すように、正極シート３２の幅方向の一端が捲回コア部分３１（すなわち正極シート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）から外方にはみ出した正極はみ出し部３２Ａと、負極シート３４の幅方向の一端が捲回コア部分１９から外方にはみ出した負極はみ出し部３４Ａとがそれぞれ形成されている。正極はみ出し部（すなわち正極活物質層の非形成部分）３２Ａおよび負極はみ出し部（すなわ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、それらのリード端子３２Ｂ，３４Ｂが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。
【００２７】
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。正極活物質として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、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。例えば、長さ２ｍ〜６ｍ（例えば４．５ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）、厚さ５μｍ〜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。
【００２８】
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。負極活物質として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やアモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属酸化物（リチウムチタン酸化物等）、リチウム遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、長さ２ｍ〜６ｍ（例えば５ｍ）、幅８ｃｍ〜１５ｃｍ（例えば１２ｃｍ）、厚さ５μｍ〜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。
【００２９】
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例示される。例えば、長さ２ｍ〜６ｍ（例えば５．５ｍ）、幅８ｃｍ〜１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５μｍ〜３０μｍ（例えば２５μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン製）の多孔質セパレータシートを好適に使用し得る。
【００３０】
得られた扁平形状の捲回電極体３０を、図４に示すように捲回軸が横倒しになるようにして容器１４内に収容するとともに、適当な支持塩（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単電池１２が構築される。この非水電解液の注入量（単電池一個あたりの使用量）は、該電解液が電池構成要素の各部に適切に行きわたった状態（したがって、捲回電極体３０が容器１４に収容された状態における上部や捲回の中心部をも含めた捲回電極体３０の全体において該電極体３０のシート間によく浸透した状態）を実現し、さらにいくらかの電解液が余剰分として残るだけの分量とすることが適当である。この余剰分の電解液（余剰電解液）は重力により容器１４の下部に滞留する。この下方に溜まった余剰電解液が電極体３０の下方側の一部を浸し得る程度の電解液使用量とすることが好ましい。
【００３１】
そして、このように構成された単電池１４を上述のように冷却板１１とともに配列して単電池群２４を構成し、さらにその両外側にエンドプレート１８，１９を配置してなる被拘束体２０を、上述した所定の拘束荷重Ｆ１，Ｆ２を満たすように二対（計四本）の拘束バンド２１で拘束する。その後、隣接する単電池１２の正極端子１５と負極端子１６とを接続具１７で直列接続することによって本実施形態に係る組電池１０が得られる。
【００３２】
このように構成された組電池１０の機能を説明する。すなわち、組電池１０を構成する各単電池１２は、上述のように、上部拘束バンド２１１，２１２で拘束された箇所に比べて、下部拘束バンド２１３，２１４で拘束された箇所（上部拘束バンド２１１，２１２で拘束された箇所よりも鉛直方向下側）がより強く拘束されている。このことによって、単電池１２の鉛直方向下側に、該単電池の鉛直方向上側よりも大きな拘束荷重で拘束された箇所が設けられている。図４では、この鉛直方向の位置による拘束荷重の差異を容器１４の幅広面１４Ａに向かう矢印の長さとして模式的に表している。かかる拘束状態において、充放電（すなわち充電状態（ＳＯＣ）の変動）や温度変化等によって捲回電極体３０が厚み方向（単電池１２の積層方向）に膨張しようとすると、該膨張に抗して上記拘束荷重が単電池１２（電極体３０）の下部を上部よりも強く圧迫する。その結果、図中に太い矢印で模式的に示すように、単電池１２の下部にあった電解液が上側に（鉛直逆方向に）押し上げられる（ポンピング作用）。このことによって、長期の使用等により電解液が不足気味となりやすい電極体３０の上部に電解液を供給（補充）することができる。
【００３３】
本発明の構成を適用することによる効果を確認するため、以下の実験を行った。すなわち、上記実施形態に係る単電池１２（ここでは単電池１２として８個のリチウムイオン電池を使用した。）と冷却板１１とエンドプレート１８，１９とを図２に示すように配列してなる被拘束体２０を、上部拘束バンド２１１，２１２の拘束荷重（合計）が７００ｋｇｆ（約７×１０３Ｎ）となり下部拘束バンド２１３，２１４の拘束荷重（合計）が１１００ｋｇｆ（約１．１×１０３Ｎ）となるように拘束し、隣接する単電池の端子間を直列に接続して実施例に係る組電池１０を作製した。一方、上部拘束バンド２１１，２１２の拘束荷重（合計）と下部拘束バンド２１３，２１４との拘束荷重（合計）をいずれも１０００ｋｇｆ（約１×１０３Ｎ）とした点以外は実施例に係る組電池１０の作製と同様にして、比較例に係る組電池１０を作製した。
【００３４】
これら実施例および比較例に係る組電池をＣＣ−ＣＶ充電によりＳＯＣ６０％の充電状態に調整した。そして、各組電池を４０Ｗ、６０Ｗ、８０Ｗおよび１００Ｗの定電力（Ｗ）で放電させ、放電開始から電池電圧が３．０Ｖ（放電カット電圧）に低下するまでの時間（放電秒数）を測定した。その放電秒数に対して上記定電力放電における電力の値（Ｗ）をプロットすることで上記放電秒数が２秒となる電力値を求め、これを当該組電池の常温における初期放電出力とした。
次いで、これらの組電池を６０℃の条件下で３．０Vから４．１Ｖまで定電流（１０Ａ）にて充電し、続いて同温度で４．１Ｖから３．０Ｖまで定電流（１０Ａ）にて放電させる充放電サイクルを市場における最大使用相当のサイクル数繰り返した（６０℃における充放電サイクル試験）。かかるサイクル試験後の組電池について、上記初期放電出力と同様の方法により放電出力（サイクル後放電出力）を測定した。そして、各組電池につき初期放電出力を１００％として該組電池のサイクル後放電出力の上記初期放電出力に対する割合（出力維持率）を算出したところ、実施例に係る組電池のサイクル後放電出力は比較例に係る組電池のサイクル後放電出力に比べて上記出力維持率が１０〜１５％向上していた。この結果は、実施例に係る組電池は比較例に係る組電池よりも劣化が少なく、より長期にわたって安定した電池性能（ここでは放電出力）を維持することを示すものである。
【００３５】
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実施形態のいくつかについて詳細に説明したが、本発明をかかる具体的実施形態に限定する意図ではない。
【００３６】
例えば、上述した実施形態では鉛直方向に位置を異ならせて配置された複数の拘束バンドの拘束荷重を異ならせることによって組電池を構成する単電池の下側に上側よりも大きな前記荷重で拘束された箇所が設けられた拘束状態を実現したが、かかる拘束状態を実現する方法は上記態様に限定されない。例えば図５に示すように、単電池群２４の両外側に配置されるエンドプレート１１８，１１９の形状を、鉛直方向下側に上側よりも厚い部分が設けられた形状（ここでは、配列の内側すなわち単電池群２４側に対向する面をテーパ面として構成することにより上部から下部に向かって厚くなった形状のエンドプレート１１８，１１９を例示している。）とし、該エンドプレート１１８，１１９の中央部を拘束バンド２１で拘束した構成によっても、上記実施態様と同様に上記拘束状態を実現することができる。
また、図６に示すように、拘束バンド２１のうちエンドプレート１８，１９の外側面に回りこんで該エンドプレート１８，１９に固定される両端部分２１Ａ，２１Ｂを、該拘束バンド２１の上部から下部に向かって内側（エンドプレート１８，１９の外側面に対向する側）に厚くなる形状としてもよい。その他、単電池群を構成する冷却板のうちの一部または全部を該冷却板の下部に上部よりも厚い箇所が設けられた形状（例えば、下方に向かって厚くなるテーパ形状）とする方法、冷却板とは別の部材として上部よりも下部が厚い形状（例えば板状）のスペーサ部材を被拘束体のいずれかの箇所に挟み込む方法、容器１４の下部に上部よりも積層方向の厚み（外形）が大きい箇所を設ける方法、等を適宜採用することができる。
【００３７】
また、図１，２では上部拘束バンド２１１，２１２および下部拘束バンド２１３，２１４がいずれも被拘束体２０の側面に沿ってエンドプレート１８，１９の間に架け渡されるように拘束バンド２１を配置しているが、各拘束バンドの配置はかかる態様に限定されず、例えば一本の上部拘束バンドがエンドプレート１８から被拘束体２０の上面に沿って延びエンドプレート１９に至るように架け渡された態様としてもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態では捲回電極体３０の捲回軸が単電池１２の幅方向（すなわち横倒し）となる向きで電極体３０を容器１４に収容しているが、上記捲回軸が単電池１２の高さ方向（図２の上下方向）となる向きで該電極体３０を容器１４に収容してもよい。また、捲回タイプの電極体３０に代えて、複数枚の正極シートと複数枚の負極シートをセパレータシートとともに交互に積層してなる積層タイプの電極体を用いてもよい。ここに開示される発明は、種々の構成を有する電極体を容器に収容してなる単電池（特に、捲回タイプまたは積層タイプの電極体を、該電極体を構成するシートが単電池の積層方向に重なる向きで容器に収容してなる単電池）の複数個を積層方向に配列してなる組電池に好ましく適用され得る。
【００３９】
また、組電池を構成する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、ある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、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】
【００４０】
【図１】一実施形態に係る組電池の構成を示す斜視図である。
【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】一実施形態に係る組電池の単電池の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】他の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６】他の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７】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】
【００４１】
１  車両（自動車）
１０  組電池
１２  単電池
１４  容器
１４Ａ  幅広面
１８，１９，１１８，１１９  エンドプレート
２０  被拘束体
２１  拘束バンド
２１１，２１２  上部拘束バンド（拘束バンド）
２１３，２１４  下部拘束バンド（拘束バンド）
２４  単電池群
３０  捲回電極体
【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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