(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列及び／又は並列に電気的に接続され、電池の厚み方向に１ｍｍ以上の隙間をもって配置された複数の単電池と、
前記単電池間の隙間に配置され、両側の単電池を押圧するための少なくとも１つ以上の押圧部材と、
前記複数の単電池を収容して固定するための外装部材とを備え、
前記単電池は、正極、負極及びリチウム塩を含む非水系電解質を備え、厚さ１２ｍｍ未満の扁平形状であり、エネルギー容量が３０Ｗｈ以上且つ体積エネルギー密度が１８０Ｗｈ／ｌ以上である非水系二次電池であり、
前記押圧部材は、前記単電池の中央部付近に少なくとも１つ配置され、
電池の厚み方向における外装部材の内側の長さは、前記複数の単電池の合計の厚さと、前記単電池間の隙間に配置された前記押圧部材の合計の厚さとを加えた長さであり、
前記外装部材の少なくとも一部が、前記電池の厚み方向の両端に配置された前記単電池の表裏面側の中央付近に配置されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記単電池の電池容器の板厚は、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記単電池の扁平形状の表裏面の形状は、矩形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記押圧部材と前記単電池とが接触する面積は、前記単電池の扁平形状部分の面積の５０％以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池モジュールに関し、特に、複数の蓄電システム用非水系二次電池を直列及び／又は並列に電気的に接続した電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省資源を目指したエネルギーの有効利用及び地球環境問題の観点から、深夜電力貯蔵及び太陽光発電の電力貯蔵を目的とした家庭用分散型蓄電システム、電気自動車のための蓄電システム等が注目を集めている。例えば、特開平６−８６４６３号公報には、エネルギー需要者に最適条件でエネルギーを供給できるシステムとして、発電所から供給される電気、ガスコージェネレーション、燃料電池、蓄電池等を組み合わせたトータルシステムが提案されている。このような蓄電システムに用いられる二次電池は、エネルギー容量が１０Ｗｈ以下の携帯機器用小型二次電池と異なり、容量が大きい大型のものが必要とされる。このため、上記の蓄電システムでは、複数の二次電池を直列に積層し、電圧が例えば５０〜４００Ｖの組電池として用いるのが常であり、ほとんどの場合、鉛電池を用いていた。
【０００３】
一方、携帯機器用小型二次電池の分野では、小型及び高容量のニーズに応えるべく、新型電池としてニッケル水素電池、リチウム二次電池の開発が進展し、１８０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有する電池が市販されている。特に、リチウムイオン電池は、３５０Ｗｈ／ｌを超える体積エネルギー密度の可能性を有すること、及び、安全性、サイクル特性等の信頼性が金属リチウムを負極に用いたリチウム二次電池に比べ優れることから、その市場を飛躍的に延ばしている。
【０００４】
これを受け、蓄電システム用大型電池の分野においても、高エネルギー密度電池の候補として、リチウムイオン電池をターゲットとし、リチウム電池電力貯蔵技術研究組合（ＬＩＢＥＳ）等で精力的に開発が進められている。
【０００５】
これら大型リチウムイオン電池のエネルギー容量は、１００Ｗｈから４００Ｗｈ程度であり、体積エネルギー密度は、２００〜３００Ｗｈ／ｌと携帯機器用小型二次電池並のレベルに達している。その形状は、直径５０ｍｍ〜７０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ〜４５０ｍｍの円筒型、厚さ３５ｍｍ〜５０ｍｍの角形又は長円角形等の扁平角柱形が代表的なものである。
【０００６】
上述の大型電池を蓄電システムに用いる場合、一般に４〜１０個の大型電池（単電池）を直列に接続し、１５〜５０Ｖの電池モジュールとし、さらに、これら電池モジュールを直列、並列に接続し、所定の電圧、容量を有する蓄電システムとして用いられることが多い。
【０００７】
また、薄型のリチウム二次電池については、薄型の外装に、例えば、金属とプラスチックをラミネートした厚さ１ｍｍ以下のフィルムを収納したフィルム電池（特開平５−１５９７５７号公報、特開平７−５７７８８号公報等）、厚さ２ｍｍ〜１５ｍｍ程度の小型角型電池（特開平８−１９５２０４号公報、特開平８−１３８７２７号公報、特開平９−２１３２８６号公報等）が知られている。これらのリチウム二次電池は、いずれも、その目的が携帯機器の小型化及び薄型化に対応するものであり、例えば携帯用パソコンの底面に収納できる厚さ数ｍｍでＪＩＳ  Ａ４サイズ程度の面積を有する薄型電池も開示されているが（特開平５−２８３１０５号公報）、エネルギー容量が１０Ｗｈ以下であるため、蓄電システム用二次電池としては容量が小さ過ぎる。さらには、これら薄型電池を直列、並列に接続して電池モジュールとする場合、容量が小さいことから、放熱等を考慮しておらず、単純に積み重ねる等、特に工夫はなされていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
蓄電システム用の大型リチウム二次電池（エネルギー容量３０Ｗｈ以上）においては、高エネルギー密度が得られるものの、その電池設計が携帯機器用小型電池の延長にあることから、直径又は厚さが携帯機器用小型電池の３倍以上の円筒型、角型等の電池形状とされる。この場合には、充放電時の電池の内部抵抗によるジュール発熱、或いはリチウムイオンの出入りによって活物質のエントロピーが変化することによる電池の内部発熱により、電池内部に熱が蓄積されやすい。このため、電池内部の温度と電池表面付近の温度差が大きく、これに伴って内部抵抗が異なる。その結果、充電量、電圧のバラツキを生じ易い。また、この種の電池は複数個を組電池にして用いるため、システム内での電池の設置位置によっても蓄熱されやすさが異なって各電池間のバラツキが生じ、組電池全体の正確な制御が困難になる。更には、高率充放電時等に放熱が不十分な為、電池温度が上昇し、電池にとって好ましくない状態におかれることから、電解液の分解等よる寿命の低下、更には電池の熱暴走の誘起など信頼性、特に、安全性に問題が残されていた。
【０００９】
この問題を解決するため、電気自動車用の蓄電システムでは、冷却ファンを用いた空冷、ペルチェ素子を用いた冷却法（特開平８−１４８１８９号公報）、電池内部に潜熱蓄熱材を充填する方法（特開平９−２１９２１３号公報）が開示されているが、いずれも外部からの冷却であり、本質的な解決法であるとは言えない。
【００１０】
上記の問題を解決する手段としては、電池の表面積が大きくなる扁平型の電池が考えられるが、扁平形状の電池の場合、電池の厚みを薄くするに従い、電池表裏面積は大きくなり、電池内に収納される電極を押さえ込む力が弱くなる。特に、蓄電システムに用いられる大型リチウム二次電池（エネルギー容量３０Ｗｈ以上）においては、その傾向が強く、例えば、１００Ｗｈ級の厚さ６ｍｍのリチウムイオン電池を考えた場合、電池表裏面の大きさは６００ｃｍ2（片面）と非常に大きい。
【００１１】
また、上記の蓄電システムにおいては、複数の単電池を直列、並列に接続して用いる電池モジュールが基本単位になるが、扁平型電池を電池モジュールにする技術は少なく、特に、電極を押さえ込む力が弱い大型の扁平形状の電池の場合、高率放電における容量低下及び充放電の繰り返しによるサイクル劣化が大きいという問題がある。このような問題を単電池の構造のみの工夫で解決することは難しく、これら電池を組み合わせた電池モジュールにおける解決が必要となる。
【００１２】
本発明の目的は、３０Ｗｈ以上の大容量且つ１８０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有する蓄電システム用有機電解質電池を単電池として用いたサイクル特性及びレート特性の良好な電池モジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、直列及び／又は並列に電気的に接続され、電池の厚み方向に１ｍｍ以上の隙間をもって配置された複数の単電池と、前記単電池間の隙間に配置され、両側の単電池を押圧するための少なくとも１つ以上の押圧部材と、前記複数の単電池を収容して固定するための外装部材とを備え、前記単電池は、正極、負極及びリチウム塩を含む非水系電解質を備え、厚さ１２ｍｍ未満の扁平形状であり、エネルギー容量が３０Ｗｈ以上且つ体積エネルギー密度が１８０Ｗｈ／ｌ以上である非水系二次電池であり、前記押圧部材は、前記単電池の中央部付近に少なくとも１つ配置され、電池の厚み方向における外装部材の内側の長さは、前記複数の単電池の合計の厚さと、前記単電池間の隙間に配置された前記押圧部材の合計の厚さとを加えた長さであり、前記外装部材の少なくとも一部が、前記電池の厚み方向の両端に配置された前記単電池の表裏面側の中央付近に配置されていることを特徴とする電池モジュールを提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施形態の電池モジュールについて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の電池モジュールの構成を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、電池モジュールは、外装部材５００、複数の単電池４０１を備える。外装部材５００の中には、以下に説明する押圧部材を介して積層された複数の単電池４０１が収容されて固定されている。複数の単電池４０１は、直列及び／又は並列に電気的に接続され、電池の厚み方向に１ｍｍ以上の隙間をもって並べられており、各単電池間の隙間には両側の単電池に接触する押圧部材が少なくとも１つ以上配置されており、該押圧部材により各単電池に圧力が加えられるような外装構造によりモジュール化されている。
【００１６】
次に、図１に示す外装部材についてさらに詳細に説明する。図２は、図１に示す外装部材の構成を示す斜視図である。
【００１７】
図２に示すように、外装部材５００は、６本の電池表裏面側のはり部材５０１、６本の電池の厚み方向側のはり部材５０２、４本の縦方向のはり部材５０３を備え、図示のように各々が連結されている。図２に示す外装部材の構成は、一例であり、特にこの例に限定されるものではないが、以下に説明する押圧部材により各単電池に圧力が加え得るような構造であればよく、単電池の膨れに充分耐えうる強度を有する必要がある。
【００１８】
また、単電池の表裏面側のはり部材５０１の断面形状は、図３の（ａ）に示すようにコ字形状の両端部をさらに折り曲げて延出させた形状を有しているが、この例に特に限定されず、図３の（ｂ）に示す四角形、図３の（ｃ）に示すＷ字形状、図３の（ｄ）に示す円形、図３の（ｅ）に示すＬ字形状等が用いることができ、特に平板を折り曲げ加工したもの（図３の（ａ）、（ｃ））、Ｌ字形状のもの（図３の（ｅ））が軽量で強度が高いことから好ましい。また、電池厚み方向側のはり部材５０２も、上記と同様の種々の形状をとることが可能である。
【００１９】
また、外装部材５００は、単電池の表裏面側の全面に厚板、パンチング板等を用いたり、電池の厚み方向側の全面に厚板、パンチング板等を用いたり、電池モジュールの上部又は下部にはり部材、厚板材、パンチング板等を用いたり、これらを複合させたり、又は、はり部材の本数を増加又は減少させる等、種々の変更が可能であるが、電池の放熱を考えた場合、図２に示すように、単電池が外気になるべく触れることができるよう設計することが好ましい。また、先に述べたように、単電池中央部付近により高い圧力が必要になることから、例えば、図２に示すように単電池の表裏面側のはり部材５０１及び電池の厚み方向側のはり部材５０２は、単電池中央付近に少なくとも１本は配置されるように設計することが好ましい。
【００２０】
外装部材５００の組立は、特に限定されないが、ボルトによる固定、溶接等が実用的であり、特に、電池モジュールの組立の容易さ及びメンテナンスを考慮すると、少なくとも一部は、ボルトにより固定し、取り外し可能にすることが好ましい。
【００２１】
次に、押圧部材についてさらに詳細に説明する。図４は、押圧部材と単電池との位置関係を説明するための斜視図である。なお、図４では、説明を容易にするため、３枚の単電池の間に押圧部材を配置する場合について説明するが、他の枚数の単電池の場合でも、各単電池間に押圧部材が同様に配置される。
【００２２】
図４に示すように、単電池４０１ａと単電池４０１ｂとの隙間、及び単電池４０１ｂと単電池４０１ｃとの隙間に、それぞれ３本の角柱の押圧部材４０２が、両側の各単電池に接触するように配置されている。
【００２３】
本発明の電池モジュールに用いる単電池は、扁平形状を有していることから、電池の厚み方向の押さえが弱く、電池組立時又は電池充電時に、厚み（単電池の扁平形状の中央部Ｃ付近の厚み）が増加する傾向がある。ここで、押圧部材４０２の厚さをｕ、単電池４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃの厚さをｔとすると、３枚の単電池の両端の距離は、３ｔ＋２ｕになる。従って、外装部材５００を３ｔ＋２ｕに合わせて設計すれば、各単電池４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃが厚みｔより膨れようとするとき、押圧部材４０２により各単電池４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃに圧力がかかる。
【００２４】
押圧部材４０２は、上記の角柱に特に限定されず、円柱、中空の角柱、又は中空の円柱等を用いることができ、その断面形状も、四角形に特に限定されず、円形、円盤形、Ｌ字形状、Ｗ字形状等の種々の形状を用いることができる。また、押圧部材４０２の取り付け方法も、特に限定されず、単電池に溶接等で接続されていてもよく、外装部材との組み合わせによる押さえだけで固定することも可能である。
【００２５】
また、押圧部材４０２としては、弾性のある材料（例えばゴム）からなる部材、又は、弾性構造（例えばバネ）を有する部材を用いることもできる。例えば、図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、矢印方向に弾性を有するバネ板４１１、４１２を押圧部材として用いることも可能である。この場合、上述の角柱等の形状の押圧部材と異なり、単電池を押さえ込む力を、単電池間の隙間の大きさに応じて可変することができる。また、バネ板４１１、４１２は可撓性があるため、単電池間の種々の隙間の大きさに適用することができ、バネ板４１１、４１２が少なくとも両側の単電池に接触する範囲で、自由に外装部材を設計することができる。
【００２６】
上記単電池間の隙間は、１ｍｍ以上であり、好ましくは２ｍｍ以上１２ｍｍ以下であり、更に好ましくは２ｍｍ以上８ｍｍ以下である。この隙間は単電池の厚み、容量、蓄電システムの使用環境、用途等により適宜決定されるが、この隙間が小さすぎると、単電池の発熱を充分に放熱することが難しくなり、大きすぎると電池モジュールの体積が大きくなり好ましくない。なお、この隙間は電池モジュールに冷却ファン、放熱板等の冷却構造がある場合、更に小さくすることができる。また、押圧部材に放熱板としての機能も兼ね備えるよう、アルミニウム又はアルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属を用いる場合も、単電池間の隙間を小さくすることができる。
【００２７】
単電池に対する押圧部材の配置位置は、特に限定されないが、電池を均一に押さえられる様配置すべきである。特に電池中央部が、単電池において内部の電極を押さえ込む力が弱いことから、単電池中央部付近には少なくとも１つ押圧部材を配置することが好ましい。また、上述の弾性を有する押圧部材を用いて、電池中央部を周辺部に比べ強く押さえ込むことにより、単電池を均一におさえることも可能である。
【００２８】
押圧部材と単電池が接触する面積は、単電池の扁平形状部分（表面又は裏面）の５０％以下であり、３０％以下であることがより好ましい。押圧部材が接触する面積が５０％を超えると、単電池の発熱を充分に放熱することが難しくなり好ましくない。
【００２９】
なお、図４では、３枚の単電池が並べられているが、本発明の電池モジュールにおいては、２枚以上の複数枚の単電池を用いることができる。望ましい単電池の枚数は、目的とする蓄電池システムの電圧、容量、大きさ、形状、単電池の電圧、容量、形状、重量等により適宜決定されるものであるが、一般には、４枚以上１０枚以下である。また、これら単電池の電池の接続については、直列又は並列に接続されるのが一般的であるが、１つの電池モジュール内で直列接続と並列接続とが混在してもよい。
【００３０】
次に、単電池である非水系二次電池についてさらに詳細に説明する。図６は、本発明の電池モジュールに用いられる扁平な矩形（ノート型）の蓄電システム用非水系二次電池の平面図及び側面図を示す図であり、図７は、図６に示す電池の内部に収納される電極積層体の構成を示す側面図である。
【００３１】
図６及び図７に示すように、単電池である非水系二次電池は、上蓋１及び底容器２からなる電池ケース（電池容器）と、該電池ケースの中に収納されている複数の正極１０１ａ、負極１０１ｂ、１０１ｃ、及びセパレータ１０４からなる電極積層体とを備えている。扁平型非水系二次電池の場合、正極１０１ａ、負極１０１ｂ（又は積層体の両外側に配置された負極１０１ｃ）は、例えば、図７に示すように、セパレータ１０４を介して交互に配置されて積層されるが、単電池の構成は、この配置に特に限定されず、積層数等は、必要とされる容量等に応じて種々の変更が可能である。
【００３２】
各正極１０１ａの正極集電体は、正極タブ１０３ａを介して正極端子３に電気的に接続され、同様に、各負極１０１ｂ、１０１ｃの負極集電体は、負極タブ１０３ｂを介して負極端子４に電気的に接続されている。正極端子３及び負極端子４は、電池ケースすなわち上蓋１と絶縁された状態で取り付けられている。上蓋１及び底容器２は、図６中の拡大図に示したＡ点で全周を溶接されている。上蓋１には、電池内部の内圧が上昇したときに解放するための安全弁５が設けられている。図６及び図７に示す非水系二次電池の形状は、例えば縦３００ｍｍ×横２１０ｍｍ×厚さ６ｍｍであり、正極１０１ａに正極にリチウム複合酸化物、負極に炭素材料を用いるリチウム二次電池の場合、８０〜１００Ｗｈ程度のエネルギー容量を
有し、本電池モジュールに用いることができる。
【００３３】
正極１０１ａに用いられる正極活物質としては、リチウム系の正極材料であれば、特に限定されず、リチウム複合コバルト酸化物、リチウム複合ニッケル酸化物、リチウム複合マンガン酸化物、或いはこれらの混合物、更にはこれら複合酸化物に異種金属元素を一種以上添加した系等を用いることができ、高電圧、高容量の電池が得られることから、好ましい。また、安全性を重視する場合、熱分解温度が高いマンガン酸化物が好ましい。このマンガン酸化物としてはＬｉＭｎ2Ｏ4に代表されるリチウム複合マンガン酸化物、更にはこれら複合酸化物に異種金属元素を一種以上添加した系、さらにはリチウム、酸素等を量論比よりも過剰にしたＬｉＭｎ2Ｏ4が挙げられる。
【００３４】
負極１０１ｂ、１０１ｃに用いられる負極活物質としては、リチウム系の負極材料であれば、特に限定されず、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な材料であることが、安全性、サイクル寿命などの信頼性が向上し好ましい。リチウムをドープ及び脱ドープ可能な材料としては、公知のリチウムイオン電池の負極材として使用されている黒鉛系物質、炭素系物質、錫酸化物系、ケイ素酸化物系等の金属酸化物、或いはポリアセン系有機半導体に代表される導電性高分子等が挙げられる。特に、安全性の観点から、１５０℃前後の発熱が小さいポリアセン系物質又はこれを含んだ材料が望ましい。
【００３５】
上記の非水系二次電池の電解質としては、公知のリチウム塩を含む非水系電解質を使用することができ、正極材料、負極材料、充電電圧等の使用条件により適宜決定され、より具体的にはＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4等のリチウム塩を、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメトキシエタン、γーブチルラクトン、酢酸メチル、蟻酸メチル、或いはこれら２種以上の混合溶媒等の有機溶媒に溶解したもの等が例示される。また、電解液の濃度は特に限定されるものではないが、一般的に０．５ｍｏｌ／ｌから２ｍｏｌ／ｌが実用的であり、該電解液は当然のことながら、水分が１００ｐｐｍ以下のものを用いることが好ましい。なお、本明細書で使用する非水系電解質とは、非水系電解液、有機電解液を含む概念を意味するものであり、また、ゲル状又は固体の電解質も含む概念を意味するものである。
【００３６】
セパレータ１０４の材質は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、クラフト紙、ガラス等が挙げられるが、ポリエチレン、ポリプロピレンが、コスト、含水などの観点から望ましい。また、セパレータは  上記の一種又は複数種を用いることも可能であり、また、複数のセパレータがラミネート（接着）されていてもよい。
【００３７】
上記のように構成された非水系二次電池を用いた電池モジュールは、家庭用蓄電システム（夜間電力貯蔵、コージェネレション、太陽光発電等）、電気自動車等の蓄電システム等に用いることができ、大容量且つ高エネルギー密度を有することができる。この場合、単電池のエネルギー容量は、好ましくは３０Ｗｈ以上、より好ましくは５０Ｗｈ以上であり、且つエネルギー密度は、好ましくは１８０Ｗｈ／ｌ以上、より好ましくは２００Ｗｈ／ｌである。エネルギー容量が３０Ｗｈ未満の場合、或いは、体積エネルギー密度が１８０Ｗｈ／ｌ未満の場合は、該電池を組み合わせた電池モジュールを蓄電システムに用いるには容量が小さく、充分なシステム容量を得るために１つの電池モジュールの単電池の直並列数又は電池モジュールの数を増やす必要があること、また、コンパクトな設計が困難となることから蓄電システム用としては好ましくない。
【００３８】
また、上記の扁平形状の非水系二次電池の厚さは、好ましくは１２ｍｍ未満、より好ましくは１０ｍｍ未満、さらに好ましくは８ｍｍ未満である。厚さの下限については電極の充填率、電池サイズ（薄くなれば同容量を得るためには面積が大きくなる）を考慮した場合、２ｍｍ以上が実用的である。電池の厚さが１２ｍｍ以上になると、電池内部の発熱を充分に外部に放熱することが難しくなること、或いは電池内部と電池表面付近での温度差が大きくなり、内部抵抗が異なる結果、電池内での充電量、電圧のバラツキが大きくなる。なお、具体的な厚さは、電池容量、エネルギー密度に応じて適宜決定されるが、期待する放熱特性が得られる最大厚さで設計するのが、好ましい。
【００３９】
また、上記の非水系二次電池の形状としては、例えば、扁平形状の表裏面が角形、円形、長円形等の種々の形状とすることができ、角形の場合は、一般に矩形であるが、三角形、六角形等の多角形とすることもできる。さらに、肉厚の薄い円筒等の筒形にすることもできる。筒形の場合は、筒の肉厚がここでいう厚さとなる。また、製造の容易性の観点から、電池の扁平形状の表裏面が矩形であり、図６に示すようなノート型の形状が好ましい。
【００４０】
次に、上記の上蓋１及び底容器２からなる電池ケースの製造方法の一例として、ノート型形状の電池ケースの製造方法について説明する。一般に角形の電池は、民生用小型電池では、５０ｍｍ角、厚さ６ｍｍ程度のものであり、図８に示すように、厚板の深絞りで製造される底容器２１（負極端子を兼ねる）と、安全弁、正極端子を設置した上蓋２２をレーザー溶接することにより製造されている。
【００４１】
しかしながら、図６に示すようなノート型電池の場合、小型二次電池と同様の方法で製造することは難しく、電池ケースの底容器２は、図９に示す形状の薄板を破線Ｌ１に沿って内側に曲げ、さらに一点鎖線Ｌ２に沿って外側に曲げ、その後Ａで示される角部を溶接したり、又は、薄板の絞り加工（非常に浅い絞り加工）で製造し、端子及び安全弁が設置された上蓋１を図６の様に溶接することにより得られる。また、薄板を図１０の様に折曲げ、Ａ部を溶接した構造体１３に横蓋１１、１２を溶接することでも製造できる。
【００４２】
上記薄板等の電池ケースに用いられる材質は、電池の用途、形状により適宜選択され、特に限定されるものではなく、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等が一般的であり、実用的である。また、電池ケースの厚さも電池の用途、形状或いは電池ケースの材質により適宜決定され、特に限定されるものではない。好ましくは、その電池表面積の８０％以上の部分の厚さ（電池ケースを構成する一番面積が広い部分の厚さ）が０．２ｍｍ以上である。上記厚さが０．２ｍｍ未満では、電池の製造に必要な強度が得られないことから望ましくなく、この観点から、より好ましくは０．３ｍｍ以上である。また、同部分の厚さは、１ｍｍ以下であることが望ましい。この厚さが１ｍｍを超えると、電池の内容積が減少し充分な容量が得られないこと、或いは、重量が重くなることから望ましくなく、この観点からより好ましくは０．７ｍｍ以下である。
【００４３】
上記のように、非水系二次電池の厚さを１２ｍｍ未満に設計することにより、例えば、該電池が３０Ｗｈ以上の大容量且つ１８０Ｗｈ／ｌの高エネルギー密度を有する場合、高率充放電時等においても、電池温度の上昇が小さく、優れた放熱特性を有することができる。従って、内部発熱による電池の蓄熱が低減され、結果として電池の熱暴走も抑止することが可能となり信頼性、安全性に優れた非水系二次電池を提供することができ、電池モジュールの設計において、放熱対策等が容易であり、電池モジュールの信頼性、安全性を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態の電池モジュールは、各単電池に充分な圧力を加えることが可能であり、単電池自身を均一な厚みに保つことができることから、サイクル特性及びレート特性に優れた電池モジュールを得ることができ、単電池の放熱特性の良さを十分に発揮することができる。なお、上記の電池モジュールは、単独で、若しくは更に複数個直列又は並列に接続されて、蓄電システムに用いられるが、実用においては、必要に応じて、該電池モジュールを制御するシステムをモジュールの側面又は上面等に設置することも可能である。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例）
（１）ＬｉＣｏ2Ｏ4１００重量部、アセチレンブラック８重量部、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）３重量部をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）１００重量部と混合し正極合材スラリーを得た。該スラリーを集電体となる厚さ２０μｍのアルミ箔の両面に塗布、乾燥した後、プレスを行い、正極を得た。図１１は電極の説明図である。本実施例において電極１０１の塗布面積（Ｗ１×Ｗ２）は、２６８×１７８ｍｍ2であり、２０μｍの集電体１０２の両面に９５μｍの厚さで塗布されている。その結果、電極厚さｔは２１０μｍとなっている。また、集電体１０２の一方の短辺の端部部分１ｃｍは、電極が塗布されておらず、タブ１０３（厚さ０．１ｍｍ、幅６ｍｍのアルミ）が溶接されている。
【００４６】
（２）メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ、大阪ガスケミカル製、品番６−２８）１００重量部、ＰＶＤＦ１０重量部をＮＭＰ９０重量部と混合し、負極合材スラリーを得た。該スラリーを集電体となる厚さ１４μｍの銅箔の両面に塗布、乾燥した後、プレスを行い、負極を得た。形状は前述の正極と同様であるので、図１１を用いて説明する。本実施例において電極１０１の塗布面積（Ｗ１×Ｗ２）は、２７０×１８０ｍｍ2であり、１４μｍの集電体１０２の両面に１０５μｍの厚さで塗布されている。その結果、電極厚さｔは２２４μｍとなっている。また、集電体１０２の一方の短辺の端部部分１ｃｍは、電極が塗布されておらず、タブ１０３（厚さ０．１ｍｍ、巾６ｍｍのニッケル）が溶接されている。
【００４７】
更に、同様の手法で片面だけに塗布し、それ以外は同様の方法で厚さ１１９μｍの片面電極を作成した。片面電極は（３）項の電極積層体において外側に配置される（図７中１０１ｃ）。
【００４８】
（３）上記（１）項で得られた正極８枚、負極９枚（内片面２枚）を図７に示すようにセパレータ１０４（ポリエチレン−ポリプロピレン不織布とポリプロピレン製微孔膜の重ね合わせ）を介して、交互に積層し電極積層体を作成した。
【００４９】
（４）電池の底容器２（図６参照）は、０．５ｍｍのＳＵＳ３０４製薄板を深さ５ｍｍに絞り作成した。また、電池の上蓋１も厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ３０４製薄板で作成した。該上蓋には、ＳＵＳ３０４製の正極及び負極端子３、４（６ｍｍφ）を取り付けると共に安全弁用穴（８ｍｍφ）を設け、正極及び負極端子３、４は、ポリプロピレン製パッキンで上蓋１と絶縁されている。
【００５０】
（５）上記（３）項で作成した電極積層体の各正極タブ１０３ａを正極端子３に、各負極タブ１０３ｂを負極端子４に接続線を介して溶接したのち、電極積層体を底容器２に配置し、絶縁テープで固定し、図６の角部Ａを全周に亘りレーザー溶接した。その後、安全弁用穴から電解液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを１：１重量比で混合した溶媒に１ｍｏｌ／ｌの濃度にＬｉＰＦ6を溶解した溶液を注液し、厚さ０．１ｍｍのアルミ箔を用いて蓋を閉めた。
【００５１】
（６）得られた電池を５Ａの電流で４．１Ｖまで充電し、その後４．１Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、１０Ａの定電流で２．５Ｖまで放電した。放電容量は２１．１Ａｈであった。放電時の電池の温度上昇は、同容量の箱形電池（厚み１２ｍｍ以上の電池）の場合に比べ少なかった。
【００５２】
（７）上記の電池を用いて上記と同一条件で充放電を１０サイクル繰り返した時の容量は１９．８Ａｈであった。さらに、１１サイクル目に５Ａの電流で４．１Ｖまで充電し、その後４．１Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、２０Ａの定電流で２．５Ｖまで放電したところ、単電池での容量は１１．８Ａｈとレート特性が不十分であった。
【００５３】
（８）上記単電池を８枚用い、図１２の様に並べ、図２に示す外装部材５００に入れ、電池モジュールを作製した。各電池間には厚さ３ｍｍで幅２０ｍｍの押圧部材４０２を３枚、図４に示すような位置に挿入した。押圧部材４０２の位置は単電池の中央部と単電池の外側から２０ｍｍとした。また、単電池の表裏面側のはり部材５０１には、厚さ２ｍｍのＳＵＳ３０４製平板を、図３の（ａ）に示す断面形状を有するように折り曲げて作成した部材（深さ４ｍｍ、幅３０ｍｍ）を用いた。電池の厚み方向側のはり部材５０２は、厚み５ｍｍで幅３０ｍｍのアルミ板を用いた。また、縦方向のはり部材５０３には、厚さ２ｍｍで幅５ｍｍのＳＵＳ３０４製Ｌ字形状部材を使用した。各はり部材はボルトで締めて固定した。得られた電池モジュールの電池の厚み方向の長さが８１ｍｍであり、外装部材５００の内側の長さが６９ｍｍであり、単電池両端の間隔が６９ｍｍになるように設計されている。
【００５４】
（９）（８）で得られた電池モジュールにおいて、各単電池を直列に接続し、５Ａの定電流で３２．８Ｖまで充電し、その後３２．８Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、１０Ａの定電流で２０Ｖまで放電した。放電容量は２０．７Ａｈであった。
【００５５】
（１０）該電池モジュールの単電池を用いて同一条件で充放電を１０サイクル繰り返した時の容量は２０．１Ａｈであった。さらに、１１サイクル目に５Ａの電流で３２．８Ｖまで充電し、その後３２．８Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、２０Ａの定電流で２０Ｖまで放電したところ、容量は１５．８Ａｈとレート特性が単電池に比べ向上した。
（比較例）
押圧部材を用いない点以外は上記の実施例と同様にして電池モジュールを作製した。各単電池を直列に接続し、５Ａの電流で３２．８Ｖまで充電し、その後３２．８Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、１０Ａの定電流で２０Ｖまで放電した。放電容量は２０．４Ａｈであった。
【００５６】
次に、該電池モジュールの単電池を用いて同一条件で充放電を１０サイクル繰り返した時の容量は１９．５Ａｈであった。さらに、１１サイクル目に５Ａの電流で３２．８Ｖまで充電し、その後３２．８Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧充電を８時間行った。続いて、２０Ａの定電流で２０Ｖまで放電したところ、容量は１０．９Ａｈとレート特性が悪かった。
【００５７】
【発明の効果】
以上から明らかな通り、本発明によれば、３０Ｗｈ以上の大容量且つ１８０Ｗｈ／ｌ以上の体積エネルギー密度を有し、放熱特性の優れた安全性の高い蓄電システム用有機電解質電池を単電池として用い、該単電池を複数接続する電池モジュールにおいて、両側の単電池を押圧するための少なくとも１つ以上の押圧部材を単電池間の隙間に配置することにより、良好なサイクル特性及びレート特性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の電池モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す外装部材の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す外装部材のはり部材の断面形状の例を示す図である。
【図４】押圧部材と単電池との位置関係を説明するための斜視図である。
【図５】他の押圧部材の例を示す斜視図である。
【図６】図１に示す単電池の一例である蓄電システム用非水系二次電池の平面図及び側面図を示す図である。
【図７】図６に示す電池の内部に収納される電極積層体の構成を示す側面図である。
【図８】従来の小型角型電池の製造方法の説明図である。
【図９】図１に示す底容器の製造方法の一例の説明図である。
【図１０】本発明の非水系二次電池の電池ケースの製造方法の他の一例の説明図である。
【図１１】本発明の電池モジュールの実施例に用いた単電池の電極の説明図である。
【図１２】本発明の電池モジュールの実施例に用いた単電池の配置の説明図である。
【符号の説明】
１          上蓋
２          底容器
３          正極端子
４          負極端子
５          安全弁
１０１      電極
１０１ａ    正極（両面）
１０１ｂ    負極（両面）
１０１ｃ    負極（片面）
１０２      集電体
１０３      タブ
１０３ａ    正極タブ
１０３ｂ    負極タブ
１０４      セパレータ
１１１ａ    正極ユニット
１１１ｂ    負極ユニット
１１１ｃ    片面負極ユニット
４０１、４０１ａ、４０２ｂ、４０２ｃ  単電池
４０２      押圧部材
５００      外装部材
５０１、５０２、５０３  はり部材
【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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【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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