JP2021082477A

JP2021082477A - 組電池

Info

Publication number: JP2021082477A
Application number: JP2019208837A
Authority: JP
Inventors: 幸司梅村; Koji Umemura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US20210151722A1; CN112825380A

Abstract

【課題】外部衝撃に対する損傷が起こり難い、組電池を提供する。【解決手段】ここに開示される組電池は、電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、を備え、所定方向に配列された複数の単電池、および前記所定方向に隣り合った２つの前記単電池の間に配置された、１つまたは複数のスペーサを備える。前記スペーサは、前記単電池と対向する少なくとも一方の面に、前記単電池に向かって突出する凸部を有する。前記凸部は、前記単電池の電池ケースに接触している。前記電池ケースの前記凸部との接触部が前記電池ケースの内部方向に、前記接触部の方向への前記電極体の移動を係止可能に突出している。【選択図】図５

Description

本発明は、組電池に関する。

車両搭載用電源に用いられているリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池は、一般に、高出力化のために、複数の単電池を直列に接続した組電池の形態で用いられている。

組電池は、典型的には、複数の単電池が、当該単電池の間にスペーサが介在しつつ、所定方向に配列（積層）された構成を有し、組電池には、拘束荷重が印加される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、スペーサが単電池の扁平面の中央部に配置され、かつ荷重によって単電池の扁平面の中央部がスペーサの輪郭の形に窪んでいる構成によれば、電池ケースの内圧上昇の際に、電池ケースの蓋体と本体との溶接箇所の疲労劣化を抑制できることが記載されている。

特開２０１５−０４１４８４号公報

しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記に代表される従来技術においては、組電池を搭載した車両が道路上の突起を乗り越す等によって車両に外部衝撃が発生した場合に、単電池内部の電極体が移動し、これにより内部短絡や端子類の内部断線等の損傷が起こる場合があることを見出し、この点において改善の余地があることを見出した。

そこで本発明は、外部衝撃に対する損傷が起こり難い、組電池を提供することを目的とする。

ここに開示される組電池は、電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、を備え、所定方向に配列された複数の単電池、および前記所定方向に隣り合った２つの前記単電池の間に配置された、１つまたは複数のスペーサを備える。前記スペーサは、前記単電池と対向する少なくとも一方の面に、前記単電池に向かって突出する凸部を有する。前記凸部は、前記単電池の電池ケースに接触している。前記電池ケースの前記凸部との接触部が前記電池ケースの内部方向に、前記接触部の方向への前記電極体の移動を係止可能に突出している。
このような構成によれば、外部衝撃に対する損傷が起こり難い、組電池が提供される。

ここに開示される組電池の好ましい一態様では、前記接触部が、前記電極体の端部に対向する位置にある。
このような構成によれば、外部衝撃に対する組電池の損傷がより起こり難くなる。
ここに開示される組電池のより好ましい一態様では、前記電池ケースに電極端子が取り付けられており、前記接触部が、前記電極端子側の前記電極体の端部に対向する位置にある。
このような構成によれば、外部衝撃に対する組電池の損傷がより一層起こり難くなる。
ここに開示される組電池のさらに好ましい一態様では、前記スペーサが、前記単電池と対向する少なくとも一方の面に、前記単電池に向かって突出する第２の凸部をさらに有し、前記電池ケースの前記第２の凸部との接触部が前記電池ケースの内部方向に、前記第２の凸部との接触部の方向への前記電極体の移動を係止可能に突出しており、前記第２の凸部との接触部が、前記電極端子側とは反対側の前記電極体の端部に対向する位置にある。
このような構成によれば、外部衝撃に対する組電池の損傷がさらにより一層起こり難くなる。
ここに開示される組電池の好ましい一態様では、前記スペーサが両方の面が凸部を有し、前記スペーサに挟まれた前記単電池の電池ケースの各凸部との各接触部が、前記電池ケースの内部方向に突出して、前記電極体を挟み込んで保持している。
このような構成によれば、外部衝撃に対する組電池の損傷がより起こり難くなる。

本実施形態に係る組電池の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示す単電池を模式的に示す平面図である。図１に示す単電池を模式的に示す縦断面図である。図３に示す電極体を模式的に示す分解図である。本実施形態に係る組電池の後部を模式的に示す部分断面図である。好ましい形態の単電池を模式的に示す平面図である。試験例１の試験体の構成を部分的に示す模式図である。試験例３の試験体の構成を部分的に示す模式図である。各試験例の溶接部耐疲労劣化試験の評価結果を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照しながら、ここに開示される組電池の好適な実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。ここに開示される組電池は、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。

また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・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。図面中の符号Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ、上、下、前、後、左、右を意味するものとする。図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ、単電池の配列方向、単電池の長側壁の幅方向、単電池の長側壁の鉛直方向を意味するものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、組電池の設置態様を何ら限定するものではない。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

図１は、本実施形態に係る実施形態の一例の組電池１を模式的に示す斜視図である。組電池１は、複数の単電池１０と、複数のスペーサ４０と、を備える。また、組電池１は、拘束機構を備えている。具体的に例えば、組電池１は、図示されるように、一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂと、複数の拘束バンド５２と、複数のビス５４と、を備えている。一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂは、所定の配列方向Ｘ（図１の前後方向）において、組電池１の両端に配置されている。複数の拘束バンド５２は、一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂを架橋するように取り付けられている。複数の単電池１０は、配列方向Ｘに配列されている。複数のスペーサ４０は、配列方向Ｘにおいて、隣り合った２つの単電池１０の間に配置されている。また、２つの端部スペーサ６０が、単電池１０とエンドプレート５０Ａの間、および単電池１０とエンドプレート５０Ｂとの間にそれぞれ配置されている。なお、単電池１０の数は２個以上である限り特に制限されない。組電池１が２個の単電池１０を備える場合には、スペーサ４０は１つとなる。

エンドプレート５０Ａ、５０Ｂは、複数の単電池１０と、複数のスペーサ４０と、２つの端部スペーサ６０とを配列方向Ｘに挟み込んでいる。複数の拘束バンド５２は、複数のビス５４によって、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂに固定されている。複数の拘束バンド５２は、それぞれ、配列方向Ｘに規定の拘束圧が加わるように取り付けられている。複数の拘束バンド５２は、例えば、単電池１０のスペーサ４０で押圧される領域での面圧が、概ね９０〜６００ｋｇｆ／ｃｍ^２、例えば２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２程度となるように、取り付けられている。これにより、複数の単電池１０、複数のスペーサ４０、および２つの端部スペーサ６０に対して配列方向Ｘから荷重が印加されて、組電池１が一体的に保持されている。なお、図示例では、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂと、複数の拘束バンド５２と、複数のビス５４とにより拘束機構が構成されているが、拘束機構はこれに限定されるものではない。

図２は、単電池１０を模式的に示す平面図である。図３は、単電池１０を模式的に示す縦断面図である。単電池１０は、典型的には繰り返し充放電が可能な二次電池、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等である。単電池１０は、電極体２０と、電解液（図示せず）と、電池ケース３０と、を備えている。

電池ケース３０は、電極体２０と電解液とを収容する筐体である。電池ケース３０は、例えば、アルミニウムやスチール等の金属製である。図示例の電池ケース３０は、有底角型（直方体形状）の外形を有している。電池ケース３０は、蓋体と、ケース本体とから構成されている。蓋体とケース本体とは、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。

電池ケース３０は、上壁３０ｕと、上壁３０ｕに対向する底壁３０ｂと、底壁３０ｂから連続する側壁としての一対の短側壁３０ｎおよび一対の長側壁３０ｗと、を有している。電池ケース３０の蓋体が上壁３０ｕによって構成され、ケース本体が底壁３０ｂ、一対の短側壁３０ｎ、および一対の長側壁３０ｗによって構成されている。ケース本体は、例えば、１枚の金属板から深絞り加工によって形成されている。一対の短側壁３０ｎと一対の長側壁３０ｗとは、それぞれ平坦な部分を有している。底壁３０ｂと一対の短側壁３０ｎと一対の長側壁３０ｗとの厚み（板厚）は、概ね１ｍｍ以下、典型的には０．５ｍｍ以下、例えば０．３〜０．４ｍｍである。組電池１の端部を除き、電池ケース３０の一対の長側壁３０ｗは、それぞれスペーサ４０と対向している。組電池１の端部では、電池ケース３０の一対の長側壁３０ｗは、スペーサ４０および端部スペーサ６０とそれぞれ対向している。

電池ケース３０の上壁３０ｕには、電池ケース３０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁３２が設けられている。また、電池ケース３０の上壁３０ｕには、電解液を注液するための注液口（図示せず）が設けられている。電池ケース３０の上壁３０ｕには、外部接続用の正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとが取り付けられている。隣り合う単電池１０の正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとは、バスバー１８で電気的に接続されている。このことにより、組電池１は直列に電気接続されている。ただし、組電池１を構成する単電池１０の形状、サイズ、個数、配置、接続方法等はここに開示される態様に限定されることなく、適宜変更することができる。例えば、組電池１において、単電池１０の一部またはすべてが並列に電気接続されていてもよい。

電池ケース３０の内部に収容されている電極体２０および電解液の構成については従来と同様でよく、特に限定されない。電解液は、例えば、非水溶媒と支持塩とを含む非水電解液である。非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のカーボネートである。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４等のリチウム塩である。

図４は、電極体２０を模式的に示す分解図である。図示例では、電極体２０は捲回電極体である。電極体２０は、帯状の正極１２と帯状の負極１４とが、帯状のセパレータ１６を介して絶縁された状態で積層され、捲回軸ＷＬを中心として捲回されて構成されている。

正極１２は、正極集電体と、その表面に固着された正極活物質層１２ａとを備えている。正極活物質層１２ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な正極活物質、例えばリチウム遷移金属複合酸化物を含んでいる。負極１４は、負極集電体と、その表面に固着された負極活物質層１４ａとを備えている。負極活物質層１４ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵及び放出可能な負極活物質、例えば炭素材料を含んでいる。セパレータ１６は、電荷担体を透過するとともに、正極活物質層１２ａと負極活物質層１４ａとを絶縁する多孔質部材である。

電極体２０の幅方向Ｙにおいて、セパレータ１６の幅Ｗ３は、正極活物質層１２ａの幅Ｗ１や負極活物質層１４ａの幅Ｗ２よりも広い。また、負極活物質層１４ａの幅Ｗ２は、正極活物質層１２ａの幅Ｗ１よりも広い。即ち、Ｗ１とＷ２とＷ３とは、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３を満たしている。正極活物質層１２ａの幅Ｗ１の範囲では、正極活物質層１２ａと負極活物質層１４ａとが絶縁された状態で対向されている。

電極体２０の幅方向Ｙの右端部には、正極集電体露出部１２ｎが設けられている。正極集電体露出部１２ｎには、集箔集電用の正極集電板１２ｃが付設されている。電極体２０の正極１２は、正極集電板１２ｃを介して正極端子１２Ｔと電気的に接続されている。また、電極体２０の幅方向Ｙの左端部には、負極集電体露出部１４ｎが設けられている。負極集電体露出部１４ｎには、集箔集電用の負極集電板１４ｃが付設されている。電極体２０の負極１４は、負極集電板１４ｃを介して負極端子１４Ｔと電気的に接続されている。

電極体２０の外観は、扁平形状である。電極体２０は、捲回軸ＷＬに直交する断面視において、一対の捲回平坦部２０ｆと、一対の捲回平坦部２０ｆの間に介在される一対の捲回Ｒ部２０ｒとを有する。電極体２０の幅方向Ｙの一対の端部は開口され、幅方向Ｙの端部で電極体２０の内外が連通されている。

単電池１０において、電極体２０の一対の捲回Ｒ部２０ｒのうち一方は、電池ケース３０の底壁３０ｂ側に配置されており、他方は電池ケース３０の上壁３０ｕ側に配置されている。言い換えれば、電極体２０の一対の捲回Ｒ部２０ｒは、鉛直方向Ｚの上下に配置されている。電極体２０の幅方向Ｙの一対の端部は、電池ケース３０の一対の短側壁３０ｎと対向するように配置されている。電極体２０の一対の捲回平坦部２０ｆは、電池ケース３０の一対の長側壁３０ｗと対向するように配置されている。言い換えれば、電極体２０の一対の捲回平坦部２０ｆは、配列方向Ｘに沿って配置されている。

なお、図示例では、電極体２０は、捲回電極体であるが、電極体２０の形態はこれに限られない。電極体２０は、複数のシート状の正極および複数のシート状の負極が交互に積層された積層型電極体であってもよい。

図５は、組電池１の後部の積層方向および上下方向に沿った模式部分断面図である。スペーサ４０は、隣り合う２つの単電池１０の間に介在している。スペーサ４０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料や、熱伝導性の良い金属材料で構成されている。

図示例では、スペーサ４０は、両面に、複数のリブ４２を有している。スペーサ４０がリブ４２を有していない態様も可能である。リブ４２は、公知の組電池のスペーサのリブと同様な構成を有していてよい。図示例では、これらのリブ４２は、電極体２０（特に捲回平坦部２０ｆ）に対向している。組電池１には拘束荷重が印加されているため、これらのリブ４２は、拘束荷重によって電池ケース３０を押圧している。電池ケース３０が押圧されることによって、電極体２０の膨張等を抑制することができる。

図示例では、これらのリブ４２は、冷却用流体（例えば、空気）がスペーサ４０と電池ケース３０との間を通過できるように、櫛歯状に配列されている。このため、スペーサ４０は、リブ４２によって、単電池１０の内部で発生した熱を放散させるための放熱材としての機能を有している。なお、リブ４２の配列はこれに限定されない。

スペーサ４０は、右側の単電池１０と対向する面に、単電池１０に向かって突出する凸部４４Ｒを有する。また、スペーサ４０は、左側の単電池１０と対向する面に、単電池１０に向かって突出する凸部４４Ｌを有する。

以下、スペーサ４０と、その右側の単電池１０について詳細に説明する。凸部４４Ｒは、単電池１０の電池ケース３０に接触している。電池ケース３０の凸部４４Ｒとの接触部３４は、電池ケース３０の内部方向に突出している。よって、接触部３４は、電極体２０が接触部３４の方向（すなわち、図面の上方向Ｕ）に移動する際のストッパーとなる。つまり、接触部３４は、電池ケース３０の内部方向に、接触部３４の方向への電極体２０の移動を係止可能に突出している。

図示例では、拘束荷重により、スペーサ４０の凸部４４Ｒに対応する形状に長側壁３０ｗが変形することによって、接触部３４が電池ケース３０の内部方向に突出している。つまり、接触部３４は、単電池１０の外表面側から見た場合に凹んでいる一方で単電池１０の内表面側から見た場合に、突出している。よって、拘束荷重による電池ケース３０の変形によって、接触部３４を電池ケース３０の内部方向に突出させることができるため、組電池１を組み立てる前の単電池１０の電池ケース３０の長側壁３０ｗは、平らであってよい。あるいは、スペーサ４０の凸部４４Ｒと電池ケース３０との位置合わせが容易になるように、組電池１を組み立てる前に、電池ケース３０の長側壁３０ｗの、スペーサ４０の凸部４４Ｒと接触すべき部分を、単電池１０の外表面側から見た場合に凹んでいるように、予め変形させていてもよい。このとき、この変形は、スペーサ４０の凸部４４Ｒに対応する形状になっていてもよいが、電池ケース３０への電極体２０の挿入操作の妨げにならないように、それよりも変形量が小さいことが好ましい。

接触部３４は、電池ケース３０の内部方向に突出する突出部を有するが、この突出部の寸法は、単電池１０および電極体２０の設計に応じて適宜決定すればよい。突出部の突出方向の寸法（すなわち、突出部の高さ；具体的には、配列方向Ｘにおける、電池ケース３０の内面から突出部の頂点までの寸法）は、電極体２０の厚さの０．５％以上１５％以下が好ましく、２％以上１０％以下がより好ましい。

図示例では、接触部３４は、電極体２０の端部に対向する位置にある。この場合は、効果的に電極体２０の移動を係止することができ、外部衝撃に対する損傷がより起こり難くなる。しかしながら、接触部３４の位置は、これに限られず、電極体２０の外形に応じて適宜設定することができる。例えば、電極体２０が中央部に凹みを有するような外形である場合には、電極体２０の中央部の凹みに対向する電池ケース３０の位置に接触部３４を設けてもよい。

また、図示例のように、接触部３４は、電極体２０の端部の中でも、電極端子（すなわち、正極端子１２Ｔおよび負極端子１４Ｔ）側の端部に対向していることが有利である。電極体２０が電極端子の方向に移動した場合に、端子類の内部断線がより起こりやすい。よって、このような構成によれば、電極体２０の電極端子方向の移動を抑制することができ、外部衝撃に対する損傷がより起こり難くなる。また、図示例では、正極端子１２Ｔおよび負極端子１４が蓋体に取り付けられており、蓋体とケース本体と溶接されている。このような構成によれば、蓋体とケース本体との溶接部の疲労劣化をより抑制することができる。

より好ましい態様の単電池を図６に模式的に示す。より好ましい態様では、スペーサ４０が、単電池１０と対向する少なくとも一方の面に、単電池１０に向かって突出する第２の凸部をさらに有し、電池ケース３０の第２の凸部との接触部（第２の接触部）３４’が電池ケース３０の内部方向に、第２の接触部３４’の方向への電極体２０の移動を係止可能に突出しており、第２の接触部３４’が、電極端子側とは反対側の電極体２０の端部に対向する位置にある。このように、図６に示すように、電極体２０の両端部に第１の接触部３４および第２の接触部３４’をそれぞれ設けることによって、電極体２０の移動をより抑制することができ、外部衝撃に対する損傷がより起こり難くなる。

図示例では、電池ケース３０の内部方向に突出した接触部３４は、電極体２０に接触している。しかしながら、接触部３４は、電極体２０に接触していなくてもよい。接触部３４と電極体２０との距離が小さいほど、電極体２０の移動をより抑制することができ、特に、接触部３４は、電極体２０に接触していることが有利である。接触部３４は、電極体２０に直接接触していてもよいし、電極体２０が絶縁フィルムで覆われている場合には、絶縁フィルムを介して間接的に接触していてもよい。

スペーサ４０は、左側の単電池１０と対向する面も、単電池１０に向かって突出する凸部４４Ｌを有している。スペーサ４０の左側の単電池１０と対向する面と、左側の単電池１０は、上記と同様の構成を有している。すなわち、凸部４４Ｌは、左側の単電池１０の電池ケースに接触しており、同様に、電池ケースの凸部４４Ｌとの接触部が、電池ケースの内部方向に、接触部の方向への電極体の移動を係止可能に突出している。しかしながら、スペーサ４０は、一方の面のみに上記の凸部を有していてもよい。

また、図示例のように、スペーサ４０が両方の面が凸部４４Ｒ、４４Ｌを有し、スペーサ４０に挟まれた単電池１０の電池ケース３０の各凸部との各接触部が、単電池１０電池ケース３０の内部方向に突出して、電極体２０を挟み込んで保持することが有利である。このような構成によれば、電極体２０を強固に固定することができ、これにより電極体２０の移動をより抑制することができるため、外部衝撃に対する損傷がより起こり難くなる。特に、図示例のように電極体２０が捲回電極体である場合には、電極体２０が端部に捲回Ｒ部２０ｒを有するため、電極体２０の端部を挟み込んで保持することが容易であり、さらに有利である。

端部スペーサ６０のエンドプレート５０Ｂと対向する面は、平らである。一方で、端部スペーサ６０は、単電池１０と対向する面にリブ６２を有する。リブ６２は、スペーサ４０のリブ４２と同様に、櫛歯状に配列されている。端部スペーサ６０は、エンドプレートと単電池との間に配置される公知の端部スペーサと同様の構成を有していてもよい。しかしながら、有利には、図示例のように、端部スペーサ６０は、単電池１０と対向する面に凸部６４をさらに有する。凸部６４は、スペーサ４０の凸部４４Ｒと同様に、単電池１０の電池ケース３０に接触しており、電池ケース３０の凸部６４との接触部３６が、電池ケース３０の内部方向に、接触部３６の方向への電極体の移動を係止可能に突出している。このような構成によれば、組電池１の端部に位置する単電池１０の外部衝撃に対する損傷がより起こり難くなる。なお、端部スペーサ６０は凸部６４を有していない構成とすることもできる。

以上のように構成される組電池１は、外部衝撃に対する、内部短絡や端子類の内部断線等の損傷が起こりにくい。加えて、電池ケースの蓋体とケース本体との溶接部の疲労劣化が起こりにくいという効果も奏する。組電池１は各種用途に利用可能である。組電池１は、例えば、車両に搭載されるモーター用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、典型的には自動車、例えばプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等が挙げられる。また、組電池１は、産業用または家庭用の電力貯蔵装置に用いることができる。

本発明者は、ここに開示される組電池の奏する効果を実証するために、実際に単電池と一対のスペーサを用いて簡易的な試験を行った。以下、その試験例について説明するが、当該試験例は、本発明を何ら限定するものではない。

〔試験体の作製〕
図７に示すような、捲回電極体１２０が電池ケース１３０に収容された単電池１１０を用意した。単電池１１０の捲回電極体１２０の構成は、一般的なリチウムイオン二次電池と同様にした。電池ケース１３０は、ケース本体と蓋体とから構成され、これらはレーザ溶接により接合した。単電池１１０には、図２および図３と同様に端子類（図示せず）も取り付けた。

また、図７に示すような、一方の面にリブ１４２と凸部１４４とを有する一対のスペーサ１４０を用意した。スペーサ１４０はＰＰ製であった。凸部１４４およびリブ１４２を有する面が単電池１１０に対向するようにして、一対のスペーサ１４０で単電池１１０を挟み込んだ。さらに、これを一対のＳＵＳ製の拘束板で挟み込んで、拘束荷重を印加した。拘束板とスペーサ１４０の接触面積は１３ｃｍ^２とし、印加荷重は５０Ｎとした。このようにして、試験例１の試験体を作製した。試験例１の試験体においては、拘束荷重によって電池ケース１３０の凸部との接触部が変形して、内部に突出しており、その突出方向の寸法ｈ（図７のｈ）は、０．２ｃｍであった。

試験例２として、凸部１４４の寸法を変えて、上記接触部の突出方向の寸法ｈ（図７のｈ）が０．４ｃｍである試験体を準備した。

また、図８に示すような、凸部を有さず、リブ２４２を有する一対のスペーサ２４０を用意した。スペーサ２４０もＰＰ製であった。スペーサ２４０においては、スペーサ１４０の凸部１４４を有する部分もリブ２４２を有している。リブ２４２を有する面が単電池１１０に対向するようにして、一対のスペーサ２４０で単電池１１０を挟み込んだ。さらに、これを一対のＳＵＳ製の拘束板で挟み込んで、拘束荷重を印加した。拘束板とスペーサ２４０の接触面積は１３ｃｍ^２とし、印加荷重は５０Ｎとした。このようにして、試験例３の試験体を作製した。試験例３の試験体は、突出方向の寸法ｈ（図７のｈ）が、０ｃｍに相当する。

〔耐衝撃試験〕
試験例１〜３の試験体に、上方向（図面のＵの方向）の衝撃を印加した。衝撃印加後の試験体についてＸ線透過観察を行い、電極体１２０の移動および内部断線の有無を調べた。耐衝撃試験においては、衝撃の強さを１０Ｇ〜１００Ｇの範囲で変えて行った。その結果を表１に示す。

表１の結果より、スペーサに凸部を設け、かつ電池ケースの凸部との接触部を電池ケース内部に突出させることにより、電極体の移動や内部断線を抑制できることがわかる。

〔電池ケースの溶接部の耐疲労劣化試験〕
試験例１〜３の試験体の単電池の側面部から空気を導入して電池内圧を変動させた。初期の電池内圧は０．２５ＭＰａとし、±０．２０ＭＰａの範囲での内圧変動を１サイクルとした。内圧変動を繰り返し、電池ケース１３０の蓋体と本体との溶接部から空気のリークが発生したサイクル数を求めた。また、±０．１５ＭＰａの範囲での内圧変動を１サイクルとした場合の溶接部から空気のリークが発生したサイクル数、および±０．１０ＭＰａの範囲での内圧変動を１サイクルとした場合の溶接部から空気のリークが発生したサイクル数も求めた。その結果を図９に示す。

図９の結果より、スペーサに凸部を設け、かつ電池ケースの凸部との接触部を電池ケース内部に突出させることにより、電池ケースの蓋体と本体との溶接部の疲労劣化を抑制できることがわかる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１組電池
１０単電池
２０電極体
３０電池ケース
３４接触部
４０スペーサ
４４凸部

Claims

電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、を備え、所定方向に配列された複数の単電池、および
前記所定方向に隣り合った２つの前記単電池の間に配置された、１つまたは複数のスペーサを備える、
組電池であって、
前記スペーサは、前記単電池と対向する少なくとも一方の面に、前記単電池に向かって突出する凸部を有し、
前記凸部は、前記単電池の電池ケースに接触しており、
前記電池ケースの前記凸部との接触部が前記電池ケースの内部方向に、前記接触部の方向への前記電極体の移動を係止可能に突出している、
組電池。
前記接触部が、前記電極体の端部に対向する位置にある、請求項１に記載の組電池。
前記電池ケースに電極端子が取り付けられており、前記接触部が、前記電極端子側の前記電極体の端部に対向する位置にある、請求項２に記載の組電池。
前記スペーサが、前記単電池と対向する少なくとも一方の面に、前記単電池に向かって突出する第２の凸部をさらに有し、前記電池ケースの前記第２の凸部との接触部が前記電池ケースの内部方向に、前記第２の凸部との接触部の方向への前記電極体の移動を係止可能に突出しており、前記第２の凸部との接触部が、前記電極端子側とは反対側の前記電極体の端部に対向する位置にある、請求項３に記載の組電池。
前記スペーサが両方の面が凸部を有し、前記スペーサに挟まれた前記単電池の電池ケースの各凸部との各接触部が、前記電池ケースの内部方向に突出して、前記電極体を挟み込んで保持している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組電池。