(57)【要約】【課題】内圧が上昇した場合に、外装材を部分的に変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる二次電池を提供する【解決手段】二次電池１の表裏面の少なくとも一方に存する外装材４０の表面に密着させて、外装材４０の表面を複数の領域に区画にする部材６０を配す。二次電池は、セパレータを介して積層した電極板を有する充放電要素と、充放電要素を覆って封止する外装材４０と、電極板に接続され、外装材４０から導出する電極端子２１、２２とを備えている。【選択図】図１
2009117255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して積層した電極板を有する充放電要素と、該充放電要素を覆って封止する外装材と、前記電極板に接続され、前記外装材の外周縁から導出する電極端子と、を備えた二次電池において、
該電池の表裏面の少なくとも一方に存する外装材表面に、該外装材表面を複数の領域に区画する部材を配したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記外装材表面に線材を間隔をあけて巻回装着して、前記外装材表面が複数の領域に区画されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
電気絶縁性を有する板材の表裏面の少なくとも一方、または電気絶縁性を有する枠体内に前記充放電要素を配して外装材で封止し、該外装材表面に線材を間隔をあけて巻回装着して、前記外装材表面が複数の領域に区画されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記板材または枠体の前記充放電要素周辺部に、電池の厚み以上の高さを有する突起部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電池の表裏面の少なくとも一方の外装材表面に、網部材を密着させて配したことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電池を挟持するようにその表裏面に前記網部材が配され、これらの網部材が前記電池側面で連結部材により連結されていることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電池の表裏面の他方の外装材表面に板材が配され、該板材に前記電池の厚み以上の高さを有する突起部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
一辺が０．２ｍの二次電池である場合、外装材の厚さをｔ、外装材表面を区画する部材同士の間隔をｒとすると、１μｍ＜ｔ＜１ｍｍ、１ｍｍ＜ｒ＜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の二次電池を複数個含み、これら二次電池が網部材を介して積層され、複数個の二次電池が並列接続または直列接続されていることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
前記網部材の区画壁部に送通孔または切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の組電池。
【請求項１１】
前記網部材の区画壁部に外装材に臨んで先端の鋭利な異形壁が形成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の組電池。
【請求項１２】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の二次電池、または請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の組電池を駆動用電源として搭載してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装材の構造を改良した二次電池、二次型電池を複数接続した組電池、および二次電池または組電池を搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、たとえば、樹脂−金属薄膜ラミネートフィルム（ラミネートフィルム）から成る外装材内に、セパレータを介して積層した正極板、負極板を有する発電要素を収容している。正極板、負極板は、それぞれ正極端子、負極端子に接続されている。正極端子、負極端子は外装材の外周縁から導出させ、外装材の外周縁は熱融着等により封止している。
【０００３】
この種の二次電池は、電解液が分解したり気化したりして電池内部にガスが発生する場合がある。発生したガスを電池外部に排出することができないと、電池内圧が上昇してしまう。
【０００４】
このように電池内圧が上昇しても、ガスを逃がす技術が種々提案されている。たとえば特許文献１には、樹脂層および金属箔層を含む防湿性多層フィルムを外装材とし、熱融着または接着性樹脂により封口されてなる薄型電池において、外装材に、内圧上昇時に開裂する安全弁機構を設けた薄型電池が提案されている。この薄型電池は、外装材のうち最も内側に配される樹脂層に、厚さの中途部に至る直線状の切り込みを入れ、この切り込み部分を安全弁機構としている。切り込みを入れることにより、薄型電池内で圧力上昇が起こっても、切り込み部分が速やかに開裂し、ガスを逃がすというものである。
【特許文献１】特開平１１-３１２５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のような安全弁機構を、たとえば、一辺０．２ｍ程度の大型の二次電池に適用すると、内圧の上昇が起こっても、ラミネート外装材が開裂しづらく、上記安全弁機構を有効に働かせることが難しくなる（後述する比較例参照）。
【０００６】
本発明は、外装材を部分的に変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる二次電池、二次電池を組み合わせた組電池、および二次電池または組電池を搭載してなる車両の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る二次電池は、二次電池の表裏面の少なくとも一方に存する外装材表面に密着させて、外装材表面を複数の領域に区画にする部材を配している。二次電池は、セパレータを介して積層した電極板を有する充放電要素と、充放電要素を覆って封止する外装材と、前記電極板に接続され、前記外装材の外周縁から導出する電極端子と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように構成された本発明に係る二次電池によれば、外装材表面を複数の領域に区画する部材を配したので、その部材で区画された外装材の強度をその部材が配されている部分の強度よりも相対的に弱くすることができる。したがって、二次電池の内圧が上昇した場合に、外装材表面を区画する部材で区画された領域の外装材を変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる。
【０００９】
また、外装材表面に外装材表面を複数の領域に区画にする部材を配することにより、外装材の機械的な強度が上がる。したがって、外傷に対する耐久性を向上させ、電池の温度変化による膨張、収縮が抑制されて内部抵抗の劣化が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面では、説明の明確のために各構成要素を誇張して表現している。
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明に係る二次電池の第１の実施形態を示す斜視図である。図２は二次電池の一部破断断面図である。図３は図２の二次電池の外装材表面に外装材表面を区画する部材を配した状態の一部破断断面図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、第１の実施形態の二次電池１は、平板状を呈する薄型（扁平型）のリチウムイオン二次電池であり、この二次電池１を複数積層して組み合わせることにより、所望の電圧、容量の組電池（スタック）が構成される。二次電池１は、たとえば、積層可能な正極板、セパレータ１４、負極板、および電解質から構成された充放電要素１０を備えている。充放電要素１０は、電気絶縁性を有する硬質板材３０上で積層され、外装材４０で覆って硬質板材３０に接着剤等により接合封止されている。正極板または負極板は正極側端子電極２１または負極側端子電極２２に接続され、各端子電極２１、２２は外装材４０から導出させている。
【００１３】
充放電要素１０を構成する正極または負極の電極板は、集電体１１と、集電体１１の積層部位の両面にそれぞれ形成された活物質層１３と、を備えている。また、積層方向両端（上下端）に位置する集電体１１には、片面のみに活物質層１３が積層されている。各集電体１１は、たとえば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、またはニッケル箔等の電気化学的に安定な金属箔で形成される。
【００１４】
正極側の活物質層は、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、またはコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の結着剤と、を混合し、この混合剤を正極側集電体の積層部位の両面に塗布し、乾燥および圧縮して形成される。
【００１５】
また、負極側の活物質層は、たとえば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または黒鉛等のような正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合材を負極側集電体の一部の両面に塗布し、乾燥および圧縮して形成される。
【００１６】
充放電要素１０は、セパレータ１４を介して正極板と負極板とが交互に積層されている。セパレータ１４は、正極板と負極板との短絡を防止するために介設され、電解質を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１４は、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜である。
【００１７】
セパレータ１４は、ポリオレフィン等の単層膜に限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層膜や、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものでもよい。
【００１８】
電解質は、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液１００％からなる液体電解質、ポリマー１００％からなる全固体高分子電解質、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）などの全固体高分子電解質に、電解液を含んだ高分子ゲル電解質やＰＶＤＦ、ＰＡＮおよびＰＭＭＡなどのように、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させた高分子ゲル電解質がある。電解質として固体電解質を用いることにより、漏液を防止することが可能となる。
【００１９】
なお、充放電要素１０の正極板、セパレータ１４、および負極板それぞれの枚数は、所望の電圧、容量等に応じて適宜選択して構成することができる。
【００２０】
正極側端子電極２１および負極側端子電極２２は、硬質板材３０の長手方向両端部に内蔵されて一体成型され、各端子電極２１、２２はその基端側の接続部２１ａ、２２ａ、および延出側の端子部２１ｂ、２２ｂを上記硬質板材３０の表裏面に露出させている。各端子電極２１、２２の接続部２１ａ、２２ａは正極板または負極板の集電体１１と接続されている。各電極端子２１、２２は、電気化学的に安定な金属材料であれば特に限定されない。電極端子２１、２２としては、たとえば、ニッケル板、銅板、ステンレス鋼板、または鉄板等が挙げられる。
【００２１】
本実施形態では、硬質板材３０の長手方向両端部に一体成型された正極側電極端子２１または負極側電極端子２２に、充放電要素１０を構成する正極板または負極板の集電体１１を接続しているが、これに限定されず、正極板または負極板の集電体１１を構成する金属箔自体を硬質板材３０の長手方向両端部までそれぞれ延長して、集電体１１の各延出端部を電極端子２１、２２としてもよい。
【００２２】
上述したように、充放電要素１０は電気絶縁性を有する硬質板材３０上に積層され、その上部を外装材４０により覆って接着剤等により接合封止されている。この硬質板材３０における充放電要素１０の周囲の部分には、充放電要素１０の厚み以上の高さを有する突起部３１が形成されている。すなわち、突起部３１は矩形枠体状を呈しており、突起部３１内に充放電要素１０が収容されている。したがって、充放電要素１０の積層方向両端（上下端）に位置する正極または負極の集電体１１は、上記突起部３１の上を跨ぐようにして正極側端子電極２１または負極側端子電極２２の接続部２１ａ、２２ａに接続される。なお、本実施形態の二次電池１では、硬質板材３０の片面のみに充放電要素１０を配置しているが、これに限定されず、硬質板材３０の両面に充放電要素１０を配置してもよい。
【００２３】
硬質板材３０としては、たとえば、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリアセタール、変形ポリフェニレンエーテル等のエンジニアリングプラスチックや、フィラーを混入させた上記エンジニアリングプラスチック（ＦＲＰ）等が挙げられる。この硬質板材３０は、たとえば、射出成形や機械加工等により形成された突起部３１を有し、端子電極２１、２２を内蔵した薄肉直方体状の平板として一体成型される。硬質板材３０に端子電極２１、２２を内蔵して一体成型することにより、電池組立て性の向上、端子電極の強度の向上、および組電池の組立て性の向上を図ることができる。
【００２４】
外装材４０は、たとえば、フィルム状の芯材と、その両面に積層される電気絶縁層とからなっている。すなわち、外装材４０は、耐電解液および熱融着性に優れた電気絶縁性の樹脂フィルムから構成されている内側層と、フィルム芯材と、電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の三層構造となっている。
【００２５】
外装材４０のフィルム芯材としては、たとえば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン等の単体金属や、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、ステンレス鋼、ハステロイ等の合金が挙げられる。これらの金属材料を金属箔、金属蒸着膜、金属スパッター膜等に形成してフィルム状とし外装材４０を形成する。
【００２６】
外装材４０の内側層は充放電要素１０に臨んで配置され、この内側層としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、またはエチレン−酢酸ビニル共重合体等の樹脂フィルムが挙げられる。一方、外装材４０の外側層は電池外部に臨んで配置され、この外側層としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、非晶性ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等の樹脂フィルムが挙げられる。
【００２７】
このような三層構造の外装材４０の表面には、該外装材４０の表面を複数の領域に区画する部材（以下、「区画部材」ともいう。）６０が配されている。本実施形態では、この区画部材６０は、たとえば、線状または帯状の線材６１により構成されている。線材６１の材質としては、たとえば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン等の単体金属や、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、ステンレス鋼、ハステロイ等の合金の他、炭素繊維やケブラー、ガラス繊維等の高強度繊維が挙げられる。線材６１の作製方法としては、たとえば、延伸加工等が挙げられる。
【００２８】
本実施形態では、線材６１は、外装材４０の表面において、所定の間隔ｒを隔てて格子状に配置されている。すなわち、線材６１は、二次電池１の長手方向に対して斜めに巻回され、外装材４０の表面において線材６１同士が交差するように格子状に巻回されている。線材６１の巻回形状は、これに限定されず、外装材４０の表面において、線材６１が同一方向に沿って複数条に配置されていてもよいが、格子状（網目状）に巻回されていることが好ましい。すなわち、線材６１は、外装材４０の外側層に密着するように、同一方向に沿って複数条に配置されていても、あるいは格子状（網目状）であっても構わないが、電池に掛かる負荷を均等にすべく、線材６１同士が等間隔かつ平行となるように配することが好ましい。また、線材６１の巻回形状は、本実施形態に限定されず、三角網目状、四角網目状、多角形網目状、ハニカム状等の種々の巻回形状を工夫することができる。
【００２９】
一辺が０．２ｍの二次電池１を想定した場合、外装材４０の厚さをｔ、線材６１同士の間隔をｒとすると、外装材４０の厚さｔおよび線材６１同士の間隔ｒは、それぞれ１μｍ＜ｔ＜１ｍｍ、１ｍｍ＜ｒ＜３０ｍｍの範囲で設定されることが好ましい。より好ましくは、５μｍ＜ｔ＜２００μｍ、５ｍｍ＜ｒ＜２０ｍｍの範囲に設定される。なお、線材６１同士の間隔ｒは、線材６１が帯状の場合、帯幅のセンターライン間の間隔である。
【００３０】
上述したように、充放電要素１０は、硬質板材３０における矩形枠体状の突起部３１内に収容されており、この突起部３１は充放電要素１０の厚み以上の高さを有している。したがって、充放電要素１０の角部を潰すことなく、二次電池１の周囲に線材６１を巻回することができる。なお、外装材４０の表面の同一箇所における線材６１の巻回回数は単一回のみならず、複数回であってもよい。また、突起部３１の高さは、充放電要素１０の厚みよりもわずかに高い程度がよい。突起部３１の高さが充放電要素１０の厚みに対してあまり高すぎると、本発明の課題を解決することができなくなってしまうからである。
【００３１】
これに対し、上述した特許文献１のような安全弁機構を、一辺が０．２ｍの大型の二次電池に適用して検討を試みる。ラミネート外装材のアルミニウム芯材の諸元を下記表１の通りとし、一辺０．２ｍの大型の二次電池を想定する。
【００３２】
【表１】
2009117255.tif 000003
【００３３】
内部短絡等によるガス発生等で電池内部の圧力上昇が起こると、ラミネート外装材は、図１３の変位モデル（ｒ＝０．１ｍ）のように、周辺自由支持の圧力容器の蓋と同じように変形すると考えられる。
【００３４】
このモデルを用いて、電池中心部変位δに対する電池中心部応力を計算すると、図１４のようになる。この結果から、変位が１４６ｍｍ程度に至ってはじめてアルミニウム芯材が開裂することが判る。
【００３５】
すなわち、特許文献１のような安全弁機構を一辺が０．２ｍの大型の二次電池に適用すると、二次電池内の内圧が相当高くなるまでは、安全弁機構が有効に働くことはないと考えられる。
【００３６】
なお、線材６１で区画された外装材４０の小領域部分に、プレス加工等により薄肉部を形成することにより、開裂にいたる変形量、内圧を調節することができ、内圧が低くても当該薄肉部を確実に開裂させることができる。
【００３７】
また、図４は第１の実施形態の変形例として、硬質板材の側面に縦溝部を形成した状態の斜視図、図５は図４の二次電池に線材を巻回した状態の斜視図である。
【００３８】
図４に示すように、二次電池１の硬質板材３０の長手方向両側面には、複数の縦溝部３２が形成されている。これらの縦溝部３２は二次電池１の周囲に線材６１を巻回したときに、該縦溝部３２に線材６１を引っ掛けて、硬質板材３０の両側面における線材６１のずれを防止するためのものである。特に本実施形態では、二次電池１の長手方向両側面に対して線材６１が斜めに巻回され、外装材４０の表面において線材６１同士が交差するように格子状に巻回されているので、硬質板材３０の両側面に引っ掛かりがないと線材６１がずれ易い。
【００３９】
したがって、図５に示すように、硬質板材３０の長手方向両側面に形成した複数の縦溝部３２を利用して二次電池１の周囲に線材６１を巻回すれば、硬質板材３０の両側面における線材６１のずれを防止することができる。また、線材６１で格子状に区画された小領域の形状の劣化を防ぐことができ、安定した開裂特性を維持することができる。
【００４０】
さらに、線材６１にエポキシ樹脂などの硬化性樹脂を付着させて当該樹脂の硬化前に巻回し、巻回後に乾燥硬化させることによっても、線材６１のずれを防止することができる。特に、線材６１としてケブラーなどの有機物を用いる場合、エポキシ樹脂などの硬化性樹脂を使用し、複数回巻回することにより、巻き始め、巻き終わり末端の処理に特別な工夫をしなくても、樹脂の硬化とともに線材６１の緩みなどを防止することができる。
【００４１】
このように本実施形態の二次電池１によれば、二次電池１の周囲に線材６１を巻回し、外装材４０の表面に密着させて、該外装材４０の表面を複数の領域に区画している。したがって、区画された外装材４０の強度をその線材６１が巻回されている部分の強度よりも相対的に弱くすることができる。そのため、二次電池１内の内圧が上昇した場合に、線材６１で区画された領域の外装材部分を変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる。従って、大型電池であっても、外装材４０の表面を複数の領域に区画することで内圧の開放が容易となる。また、二次電池１の周囲に線材６１を巻回することによって、外装材４０の機械的な強度が上がるので、外傷に対する耐久性を向上させ、電池の温度変化による膨張、収縮が抑制されて内部抵抗の劣化が抑えられる。
【００４２】
また、突起部３１は充放電要素１０の厚み以上の高さを有している。したがって、充放電要素１０の角部を潰すことなく、二次電池１の周囲に線材６１を巻回することができる。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
次に、図６および図７を参照して、第２の実施形態の二次電池について説明する。図６は第２の実施形態の二次電池を示す斜視図、図７は第２の実施形態の二次電池の変形例を示す斜視図である。なお、第１の実施形態と同一構成の部材については、同一の符号を付して説明する。
【００４４】
第１の実施形態の二次電池１では、二次電池１の周囲に区画部材６０として線材６１を巻回して、外装材４０の表面に線材６１を密着させて、該外装材４０の表面を複数の領域に区画している。
【００４５】
これに対し、図６に示すように、第２の実施形態の二次電池１００では、外装材４０の表面を複数の領域に区画する部材６０として、後述する網部材１６０を採用している。すなわち、第２の実施形態の二次電池１００は、矩形の網部材１６０上に電池本体（以下、単に「電池」という。）１１０を載置し、この電池１１０の長手方向両側部に沿ってこれを挟持するように一対の連結部材１５０、１５０を配置する。そして、これら連結部材１５０、１５０上に電池１１０の外装材４０を跨ぐように、もう１枚の網部材１６０を載置している。
【００４６】
図６に示す二次電池１００は、充放電要素１０の表裏の両面が外装材４０で覆われており、外装材４０の外周縁から正極側端子電極２１、負極側端子電極２２が長手方向外方へそれぞれ延出されている。
【００４７】
網部材１６０は、エポキシ樹脂系接着剤などによって、二次電池１００の外装材４０の表面および連結部材１５０、１５０に固定されている。網部材１６０の幅Ｗ１は、二次電池１００の幅Ｓ１と、２本の連結部材１５０、１５０の幅２Ｄ１と、を合計した幅となるように設定されている。網部材１６０の長さは、少なくとも、電池１１０の充放電要素１０の長さと略等しくなるように設定されている。
【００４８】
網部材１６０の材質としては、たとえば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン等の単体金属や、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、ステンレス鋼、ハステロイ等の合金の他、エンンジニアリングプラスチックが挙げられる。網部材１６０の作製方法としては、たとえば、織り、エッチング、射出成形または機械加工等が挙げられる。
【００４９】
連結部材１５０は、少なくとも電池１１０の充放電要素１０と同等の長さを有する断面が矩形の棒状部材（角材）として形成されている。これらの連結部材１５０の高さＴ１は、電池１１０の厚み以上に設定されているが、電池１１０の厚みと略等しいことが好ましい。連結部材１５０の高さＴを電池の厚み以上に設定することにより、充放電要素１０の角部を潰すことなく、外装材４０の表面を小領域に区画することができる。
【００５０】
連結部材１５０としては、たとえば、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリアセタール、変形ポリフェニレンエーテル等のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。また、フィラーを混入させた上記エンジニアリングプラスチック（ＦＲＰ）等が挙げられる。
【００５１】
また、図７に示すように、第２の実施形態の二次電池１００の変形例では、長手方向両端部に一対の突起部１３０、１３０を有する矩形平板状の硬質板材３０の平板部１３１上に電池１１０を配置している。そして、上記突起部１３０、１３０上に電池１１０の外装材４０を跨ぐように網部材１６０を載置している。網部材１６０は、エポキシ樹脂系の接着剤などによって、外装材４０の表面および突起部１３０、１３０上に固定されている。
【００５２】
図７に示す二次電池１００は、硬質板材３０の平板部１３１上に充放電要素１０が配置され、該充放電要素１０が外装材４０で覆われており、外装材４０の外周縁から正極側端子電極２１、負極側端子電極２２が長手方向外方へそれぞれ延出されている。
【００５３】
網部材１６０の幅Ｗ２は、電池１１０の幅Ｓ２と、一対の突起部１３０、１３０の幅２Ｄ２と、を合計した幅となるように設定されている。網部材１６０の長さは、少なくとも、電池１１０の充放電要素１０の長さと略等しくなるように設定されている。
【００５４】
硬質板材３０の平板部１３１から突起部１３０の上端までの高さＴ２は、電池１１０の厚み以上に設定されている。突起部１３０の高さＴ２を電池１１０の厚み以上に設定することにより、充放電要素１０の角部を潰すことなく、外装材４０の表面を小領域に区画することができる。
【００５５】
なお、第２の実施形態では、網部材１６０の網目形状が上記連結部材１５０または突起部１３０の長手方向に対して平行および垂直となるように縦横に形成されている。しかし、これには限定されず、網部材１６０の網目形状が上記連結部材１５０または突起部１３０の長手方向に対して斜めに交わるように形成、あるいは配置してもよい。
【００５６】
したがって、第２の実施形態によれば、二次電池の内圧が上昇した場合に、網部材１６０で区画された領域の外装材部分を変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる。従って、大型電池であっても、外装材４０の表面を複数の領域に区画することで内圧を容易に開放させることができる。また、外装材４０の表面に網部材１６０を配することによって、外装材４０の機械的な強度が上がるので、外傷に対する耐久性を向上させ、電池の温度変化による膨張、収縮が抑制されて内部抵抗の劣化が抑えられる。
【００５７】
また、連結部材１５０の高さＴを電池の厚み以上に設定することにより、充放電要素１０の角部を潰すことなく、外装材４０の表面を小領域に区画することができる。
【００５８】
〔第３の実施形態〕
次に、図８および図１１を参照して、第３の実施形態の二次電池について説明する。図８は第３の実施形態の二次電池を示す斜視図である。図９は第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第１例を示す斜視図である。図１０は第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第２例を示す斜視図である。図１１は第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第３例を示す斜視図である。なお、第１の実施形態と同一構成の部材については、同一の符号を付して説明する。
【００５９】
図８に示すように、第３の実施形態では、外装材４０の表面を複数の領域に区画する部材６０として、後述するハニカム状の網部材（以下、単に「ハニカム部材」という。）２６０を採用している。すなわち、第３の実施形態は、複数個の二次電池２００を、ハニカム部材２６０を介して積層し、複数個の二次電池２００を並列接続または直列接続して、組電池（スタック）３００を構成したものである。
【００６０】
各二次電池２００は、充放電要素１０の表裏の両面が外装材４０で覆われており、該外装材４０の外周縁から正極側端子電極２１、負極側端子電極２２が長手方向外方へそれぞれ延出されている。したがって、第３の実施形態の組電池３００では、各二次電池２００の表裏面に、これを挟持するようにハニカム部材２６０、２６０が配置され、ハニカム部材２６０と二次電池２００とが交互に位置している。
【００６１】
本実施形態のハニカム部材２６０は各区画が四角形を呈しているが、これに限定されず、三角形、五角形および六角形等の他の多角形であっても構わない。ハニカム部材２６０の材質としては、たとえば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン等の単体金属や、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、ステンレス鋼、ハステロイ等の合金の他、エンンジニアリングプラスチックやセラミックスが挙げられる。ハニカム材２６０の作製方法としては、たとえば、ブリーチ加工、射出成形または機械加工の他、射出成形やプレス加工で成型後に焼成することなどが挙げられる。
【００６２】
複数個の二次電池２００を並列接続する場合は、ハニカム部材２６０を介して複数個の二次電池２００を交互に積層する。そして、相隣接する一の二次電池２００と他の二次電池２００との正極端子２１同士、負極端子２２同士を不図示の導電体の金属箔や部品によって接続する。換言すると、各二次電池２００の並び順が一致するように、すなわち、電池の長手方向の両端部における正極端子２１と負極端子２３とがそれぞれ同一側に位置するように配置される。このように、二次電池２００を複数積層し、上下の二次電池２００の電極端子２１、２３同士を接続するだけで、二次電池同士を並列接続した長寿命な組電池３００を得ることができる。
【００６３】
また、各二次電池２００を直列接続する場合は、相隣接する二次電池２００の長手方向両端部における正極端子２１と負極端子２３とが互い違いに位置するように配置する。そして、上下の二次電池２００の正極端子２１と負極端子２３とを接続することにより、複数個の二次電池２００を直列接続した高出力の組電池３００を作成することができる。
【００６４】
第３の実施形態では、二次電池２００とハニカム部材２６０とを交互に積層して、組電池（スタック）３００を構成することにより、外装材４０の表面を小領域に区画することができる。
【００６５】
したがって、第３の実施形態によれば、二次電池２００の内圧が上昇した場合に、ハニカム部材２６０で区画された領域の外装材部分を変形あるいは開裂させて内圧を開放することができる。従って、大型電池であっても、外装材４０の表面を複数の領域に区画することで内圧を容易に開放させることができる。また、相隣接する二次電池２００、２００間にハニカム部材２６０を配することによって、外装材４０の機械的な強度が上がるので、外傷に対する耐久性を向上させ、電池の温度変化による膨張、収縮が抑制されて内部抵抗の劣化が抑えられる等、組電池としての信頼性を向上させることができる。
【００６６】
次に、図９から図１１を参照して、ハニカム部材２６０の構造について説明する。図９のハニカム部材２６０では、外装材４０の小領域４１を区画する各区画壁面２６１に、冷媒を通過させる送通孔２６２が開口されている。このようにハニカム部材２６０の各区画壁面２６１に送通孔２６２を開口すると、複数個の二次電池２００を積層して組電池（スタック）３００を構成した際に、組電池３００の冷却性能を向上させることができる。これは、ハニカム部材２６０の送通孔２６２を利用して相隣接する二次電池２００、２００間に冷媒を通過させることができるからである。
【００６７】
また、図１０のハニカム部材２６０では、外装材４０の小領域４１を区画する区画壁面２６１に、冷媒を通過させる切欠き部２７０が形成されている。この例では、行方向または列方向の各区画壁面２６１に、その中央部から上下に互い違いとなるように切欠き部２７１、２７２が形成されている。これに限定されず、行方向および列方向の双方の各区画壁面２６１に、その中央部から上下に互い違いとなるように切欠き部２７１、２７２を形成してもよい。また、切欠き部２７０の形状および配置等は図１０の例に限定されない。
【００６８】
このようにハニカム部材２６０の区画壁面２６１に切欠き部２７０を形成すると、組電池（スタック）３００を構成した際に、組電池３００の冷却性能を向上させることができる。これは、ハニカム部材２６０の上下の切欠き部２７１、２７２を利用して相隣接する二次電池２００、２００間に冷媒を通過させることができるからである。
【００６９】
さらに、図１２のハニカム部材２６０では、外装材４０の小領域４１を区画する区画壁面２６１に、外装材４０に臨んで先端の鋭利な異形壁２８０が形成されている。この例では、行方向または列方向の各区画壁面２６１に菱形形状の異形壁２８０が形成され、列方向または行方向の各区画壁面２６１にその中央部から上下に互い違いとなるように切欠き部２７１、２７２が形成されている。異形壁２８０および切欠き部２７０の形状および配置等は図１１の例に限定されない。
【００７０】
このようにハニカム部材２６０の区画壁面２６１を外装材４０に臨んで先端の鋭利な異形壁２８０として形成することにより、外装材４０の変形が生じたときに、外装材４０の開裂を助長することができ、内圧の開放が容易になる。このような異形壁２８０の形状や配置等は、本例に限るものではない。
【００７１】
〔第４の実施形態〕
第４の実施形態は、第１および第２の実施形態の二次電池１、１００、または第３の実施形態の組電池３００を駆動用電源として搭載してなる車両５００である。
【００７２】
図１３は本発明に係る二次電池を適用した組電池を搭載した車両を示す概略図である。
【００７３】
二次電池１、１００は、上述のように各種の特性を有し、特に、コンパクトな電池である。このため、エネルギー密度および出力密度に関して、とりわけ厳しい要求がなされる車両用電源として好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、該電池の表裏面の少なくとも一方に存する外装材表面に密着させて、外装材表面を複数の領域に区画にする部材を配した。このため、外装材の強度が向上するとともに、電池内圧が上昇した場合に区画部材で区画された領域の外装材部分が変形、開裂して内圧を開放することができ、電池機能が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る二次電池の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】二次電池の一部破断断面図である。
【図３】図２の二次電池の外装材表面に該外装材表面を区画する部材を配した状態の一部破断断面図である。
【図４】第１の実施形態の変形例として、硬質板材の側面に縦溝部を形成した状態の斜視図である。
【図５】図４の二次電池に線材を巻回した状態の斜視図である。
【図６】第２の実施形態の二次電池を示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態の二次電池の変形例を示す斜視図である。
【図８】第３の実施形態の二次電池を示す斜視図である。
【図９】第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第１例を示す斜視図である。
【図１０】第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第２例を示す斜視図である。
【図１１】第３の実施形態の二次電池におけるハニカム部材の第３例を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る二次電池を適用した組電池を搭載した車両を示す概略図である。
【図１３】比較形態の変位モデルを示す模式図である。
【図１４】比較形態における中心部応力と中心部変位との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１００、２００    二次電池、
１０    充放電要素、
１１    集電体、
１３    活物質層、
１４    セパレータ、
２１    正極側電極端子、
２２    負極側電極端子、
３０    硬質板材、
３１    突起部、
４０    外装材、
４１    小領域、
６０    区画部材、
６１    線材、
１３０    突起部、
１５０    連結部材、
１６０    網部材、
２６０    ハニカム部材、
２６２    送通孔、
２７０    切欠き部、
２８０    異形壁、
３００    組電池、
５００    車両。
【図１】
2009117255.tif 000004
【図２】
2009117255.tif 000005
【図３】
2009117255.tif 000006
【図４】
2009117255.tif 000007
【図５】
2009117255.tif 000008
【図６】
2009117255.tif 000009
【図７】
2009117255.tif 000010
【図８】
2009117255.tif 000011
【図９】
2009117255.tif 000012
【図１０】
2009117255.tif 000013
【図１１】
2009117255.tif 000014
【図１２】
2009117255.tif 000015
【図１３】
2009117255.tif 000016
【図１４】
2009117255.tif 000017