JP2015011919A

JP2015011919A - 電源装置

Info

Publication number: JP2015011919A
Application number: JP2013137940A
Authority: JP
Inventors: 達人堀内; Tatsuto Horiuchi
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2015-01-19

Abstract

【課題】角形電池セルの内圧が上昇した場合に作動する保護機構を迅速に作動させることができる電源装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態の電源装置は、内圧が上昇した場合に作動して安全性を確保する電流遮断機構等の安全手段を備える複数個の角形電池セル１２と、この角形電池セル１２と接触するようにして設けられ、角形電池セル１２同士を絶縁するスペーサ１４と、を有し、角形電池セル１２は正極合剤層に炭酸リチウムを含み、スペーサ１４は角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する窪み部が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、角形電池セルを備えた電源装置に関する。

複数個の角形電池セルを並置し、これらの電池セルを互いに直列、並列又は直並列に接続した電源装置がある。このような電源装置は、出力が大きく、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、大型の定置用蓄電装置等に用いられている。

電池セルは、内圧が上昇すると膨張する。電池セルに異常が発生して内圧が上昇した場合、電池セルが破損し、周囲を損傷する等の不具合を生じることが想定される。このような不具合に対処するために、電池セルには、内圧が上昇した場合に作動する電流遮断機構、強制短絡機構、安全弁等の保護機構が設けられているものがある。特に非水電解質二次電池においては、保護機構をより効果的に作動させるようにするため、正極合剤層中に炭酸リチウムを添加したものが知られている（下記特許文献１参照）。炭酸リチウムは、電池セルが過充電状態となって電池電圧が高くなった場合に分解して炭酸ガスを発生して内圧を上昇させ、迅速に保護機構を作動させる。

特許文献２には、並置された複数個の角形電池セルのうち、並置方向の両端にそれぞれ位置する角形電池セルにはそれぞれ突き当てられた一対の拘束プレートが設けられており、それら拘束プレート間の角形電池セルが押圧されるように、これらの角形電池セルの両側端側に配置された長手状の連結部材によって、この一対の拘束プレートが相互に連結されている電池パックが開示されている。
これにより、特許文献２に開示された電池パックでは、電池パックを構成する各角形電池セルの膨張を防止することができるとされている。

特許文献３には、並置された複数個の角形電池セルの両端部をそれぞれ保持可能な保持部が設けられた対をなすホルダ部材により各角形電池を所定位置に保持すると共に、角形電池間の空間に対応する複数個の棒状スペーサが角形電池の並置方向に並んでくし状に連設された少なくとも１つの間隔保持部材を有し、この棒状スペーサは角形電池間にそれぞれ狭持されるとともに、角形電池の広い面のうち保持部で保持されていない領域が、棒状スペーサによって分割されるように、間隔保持部材を配置した組電池構造が開示されている。
これにより、特許文献３に開示された組電池構造では、組電池を構成する角形電池間の膨張を効果的に抑制しながら、構成部品が少なくなるとしている。

特開平０４−３２８２７８号公報特開２００１−２３６９３７号公報特開２０１２−０５９５８１号公報

上記特許文献２及び３に開示されているような電池セルの膨張を抑制する構造においては、個々の電池セルが並置方向に互いに圧縮されているため、角形電池セル内でガスが発生した場合にそのガスの経路（通り道）が制限され易い。このため、角形電池セル内でのガスの流動性が低下してガスが角形電池セル内の一部にこもり易くなり、圧力によって作動する保護機構の作動が遅延する。

本発明の一局面の電源装置によれば、角形電池セル内でのガスの流動性が低下し難いため、角形電池セルの内圧が上昇した場合に作動する保護機構を迅速に作動させることができる電源装置が提供される。

本発明の一局面の電源装置は、
正極合剤層を有する正極と、負極合剤層を有する負極と、角形電池外装体と、内圧の上昇によって作動して安全性を確保する保護機構とを備える複数個の角形電池セルと、
スペーサと、を有し、
複数個の前記角形電池セルは、それぞれの前記角形電池外装体の幅広面同士が互いに対向するように並置され、
前記正極合剤層は、炭酸リチウムを含み、
前記スペーサは、隣り合う前記角形電池セルの前記角形電池外装体の幅広面の間に、隣り合う前記角形電池外装体それぞれと接触するように配置され、前記角形電池外装体の幅広面が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部が形成されている。

本発明の一局面の電源装置によれば、本構成を有さない場合と比較して、角形電池セル内でのガスの流動性が良好となるため、角形電池セル内でガスが発生した場合の内圧上昇が急となり、角形電池セルの内圧が上昇した場合に作動する保護機構を迅速に作動させることができる。

各実施形態に共通する電源装置の斜視図である。図２Ａは各実施形態に共通する電源装置で用いられる角形電池セルの平面図であり、図２Ｂは角形電池セルの正面図である。図３Ａは図２ＡのIIIＡ−IIIＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図であり、図３Ｃは図３ＡのIIIＣ−IIIＣ線に沿った断面図である。第一の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構造を斜視した概略図である。図１のV−V線に沿う断面の部分的な概略図である。第二の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構成の断面の部分的な概略図である。第三の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構成の断面の部分的な概略図である。第四の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構成の断面の部分的な概略図である。第五の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構成の断面の部分的な概略図である。第六の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構造を斜視した概略図である。第六の実施形態に係るスペーサ及びその周辺構成の断面の部分的な概略図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであって、本発明をこれらの実施形態のいずれかに限定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用できるものである。
また、以下の説明において、「前後上下左右」の方向は説明のために便宜的に示したものであり、その方向に限定されるものではない。

［電源装置］
各実施形態に共通する電源装置について説明する。
図１に示すように、電源装置１０は、複数個の角形電池セル１２と、複数個のスペーサ１４と、二つのエンドスペーサ１６と、二つのエンドプレート１８と、バインドバー２０とを備える。
複数個の角形電池セル１２は互いに並置（図１中、前後方向に並ぶようにして配置）され、スペーサ１４は隣り合う二つの角形電池セル１２に挟まれるようにして配置されている。エンドスペーサ１６は、並置方向の端に配置された角形電池セル１２の外側に配置されている。エンドプレート１８は、エンドスペーサ１６の並置方向外側に配置され、角形電池セル１２、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６を挟むようになっている。バインドバー２０は、角形電池セル１２、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６を並置方向に加圧するようにして、これらを固定している。
隣り合う角形電池セル１２は、バスバー２２を介して電気的に接続されている。

エンドプレート１８は、外形（並置方向に並ぶ面）が角形電池セル１２よりも大きい直方体形状であり、アルミニウムやアルミニウム合金等の比較的高い強度を有する金属や硬質のプラスチックなどで形成されている。エンドプレート１８は、外形を角形電池セル１２と同等となるようにしてもよい。

バインドバー２０は、比較的強度の高い金属板、例えばステンレス板や鋼板等で形成されている。バインドバー２０は、上下方向の端部を折り曲げた形状としてもよい。これにより、本構成を有さない場合と比較して電源装置１０の締結強度が向上する。

（電池セルの全体構造）
各実施形態に共通する角形電池セル１２の詳細について説明する。
図２、図３に示すように、角形電池セル１２は、例えば角形非水電解質二次電池であり、直方体形状の外装体３０と、封口体３２とを備える。外装体３０は、前後方向に対向する二つの幅の広い面（以下、「幅広面３０ａ」という）と、左右方向に対向する二つの幅の狭い面（以下、「幅狭面３０ｂ」という）と、下方に位置する底面３０ｃとで囲まれ、上方が開口した形状となっている。封口体３２は、外装体３０の開口を封じるように配置されている。外装体３０と封口体３２とはレーザ溶接されており、角形電池セル１２の内部は密閉されている。

封口体３２には、正極端子３４が絶縁部材３６を介して固定され、負極端子３８が絶縁部材４０を介して固定されている。これらの正極端子３４及び負極端子３８には、バスバー２２（図１参照）が接続される。
外装体３０、封口体３２、正極端子３４はそれぞれアルミニウム又はアルミニウム合金により形成されており、負極端子３８は銅又は銅合金により形成されている。

封口体３２には、電解液を注入する注液口４２と、安全弁４４とが設けられている。安全弁４４は、角形電池セル１２内が予め定められた圧力以上となった場合にこの角形電池セル１２内のガスを外部へ排出するようになっている。

外装体３０の内側には、樹脂で形成されたシート状の絶縁シート４６が配設されており、この絶縁シート４６の内側には、偏平状巻回電極体５０が配置されている。偏平状巻回電極体５０は、正極板５２と、負極板５４と、セパレータ５６とを備え、これら正極板５２と負極板５４とがセパレータ５６を介して互いに絶縁された状態で偏平状に巻回された構成を有している。
偏平状巻回電極体５０は、最外周がセパレータ５６となりその内側が負極板５４、さらにその内側が正極板５２の順となるように巻かれている。セパレータ５６としては、例えばポリオレフィンから形成される微多孔膜が用いられる。

正極板５２には、正極芯体の両面に塗布された正極合剤層と、正極芯体露出部５８とが形成されている。正極芯体露出部５８は、正極合剤が塗布されていない部分であり、正極芯体が偏平状巻回電極体５０の巻回方向に帯状に露出している部分である。
正極芯体は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等から形成され、厚さが１０〜２０μｍ程度のものが用いられる。

負極板５４には、負極芯体の両面に塗布された負極合剤層と、負極芯体露出部６０とが形成されている。負極芯体露出部６０は、負極合剤が塗布されていない部分であり、負極芯体が偏平状巻回電極体５０の巻回方向に帯状に露出している部分である。
負極合剤層の形成範囲（幅及び長さ）は、正極合剤層の範囲よりも大きくなっている。
負極芯体は、例えば銅や銅合金等から形成され、厚さが５〜１５μｍ程度のものが用いられる。

偏平状巻回電極体５０は、一端側（図３Ａにおいて右側）に正極芯体露出部５８が複数枚重なるようにして配置され、他端側（同、左側）に負極芯体露出部６０が複数枚重なるように配置された構成となっている。正極板５２と負極板５４とは、正極芯体露出部５８が負極合剤の塗布された層と重ならないように配置されるとともに、負極芯体露出部６０が正極合剤の塗布された層と重ならないように配置されている。

正極芯体露出部５８の外側には、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成される正極集電体６２が設けられている。
巻回されて積層された複数枚の正極芯体露出部５８は、厚み方向の中央部に収束されてさらに二分割され、偏平状巻回電極体５０の厚みの１／４を中心として正極芯体露出部５８が収束され、その間に正極中間部材６４が配置されている。
正極中間部材６４は、樹脂材料からなる基体に導電性の正極導電部材６６を複数個、ここでは二個保持している。正極導電部材６６は、円柱状のものが用いられ、それぞれ積層された正極芯体露出部５８と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起６８が形成されている。

正極芯体露出部５８は、正極集電体６２を介して正極端子３４に電気的に接続されている。正極集電体６２と正極端子３４との間には、電流遮断機構７０が設けられている。電流遮断機構７０は、電池セル１２内が予め定められた圧力以上となった場合に、電流を遮断するように動作する。電流遮断機構７０は、安全弁４４が作動する圧力よりも低い圧力で作動するようになっている。
電流遮断機構７０及び安全弁４４は、内圧の上昇によって作動して電源装置１０等の安全性を確保する保護機構として機能する。

負極芯体露出部６０の外側には、銅から形成される負極集電体７２が設けられている。巻回されて積層された複数枚の負極芯体露出部６０は、厚み方向の中央側に収束されてさらに分割され、偏平状巻回電極体５０の厚みの１／４を中心として負極芯体露出部６０が収束され、その間に負極中間部材７４が配置されている。
負極中間部材７４は、樹脂材料からなる基体に負極導電部材７６を複数個、ここでは二個保持している。負極導電部材７６は、円柱状のものが用いられ、それぞれ積層された負極芯体露出部と対向する側に、プロジェクションとして作用する円錐台状の突起７８が形成されている。
負極芯体露出部６０は、負極集電体７２を介して負極端子３８に電気的に接続されている。

これらの正極集電体６２と、正極芯体露出部５８と、正極中間部材６４の正極導電部材６６との間の抵抗溶接方法、及び、負極集電体７２と、負極芯体露出部６０と、負極中間部材７４の負極導電部材７６との間の抵抗溶接方法としては、周知の技術が用いられる。

次に、角形電池セル１２の製造方法について詳細について説明する。

（正極板の構成）
正極板５２としては、例えば以下のようにして作製されたものが用いられる。
正極活物質として、ＬｉＮｉ_０．３５Ｃｏ_０．３５Ｍｎ_０．３０Ｏ_２で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いる。リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、導電剤としての炭素粉末と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(ＰＶｄＦ)と、炭酸リチウムとを含む正極合剤に、分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ)を混合して正極スラリーを調製する。

リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、炭素粉末と、ＰＶｄＦとは、それぞれ質量比で８８：９：３となるように含有させる。炭酸リチウムは、正極合剤に対して、０．１〜５．０質量％含有させることが好ましい。正極合剤における炭酸リチウムの含有量が０．１質量％未満であると、炭酸リチウムからの炭酸ガスの発生が少なく、保護機構を迅速に作動させ難くなる。正極合剤における炭酸リチウムの含有量が５．０質量％を超えると、電極反応に関与しない炭酸リチウムの割合が過度に多くなり、電池容量の低下が大きくなる。

この正極スラリーを、正極芯体の両面にダイコーターによって塗布して、正極合剤層を正極芯体の両面に形成する。次いで、乾燥させてＮＭＰを除去し、ロールプレスによって所定の厚さとなるように圧縮する。所定の寸法に切り出した後、幅方向の一端側に長さ方向（巻き方向）全体にわたる正極芯体露出部５８を形成するように正極合剤層の一部を除去する。

（負極板の構成）
負極板５４としては、例えば以下のようにして作製されたものが用いられる。
黒鉛粉末と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを含む負極合剤を、水に分散させて負極スラリーを調整する。黒鉛粉末と、ＣＭＣと、ＳＢＲとは、それぞれ質量比で９８：１：１となるように含有させる。

この負極スラリーを負極芯体の両面にダイコーターによって塗布して、負極合剤層を負極芯体の両面に形成する。次いで、圧縮ローラーを用いて所定の厚さとなるように圧縮する。定の寸法に切り出した後、幅方向の一端側に長さ方向（巻き方向）全体にわたる負極芯体露出部６０を形成するように負極合剤層の一部を除去する。

（非水電解液の調製）
非水電解液としては、例えば以下のように調製されるものが用いられる。
エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを体積比（２５℃、１気圧）で３：７の割合で混合した混合溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／Ｌとなるように添加する。

（角形電池セルの作製）
角形電池セル１２は、例えば以下のようにして作製される。
正極板５２及び負極板５４を、セパレータ５６を介して互いに絶縁されるようにして最外面が負極板５４となるように巻回した後、これを偏平状に成型して偏平状巻回電極体５０を作製する。偏平状巻回電極体５０を外装体３０に収容した後、この外装体３０の開口に封口体３２を嵌合し、これら外装体３０と封口体３２との間をレーザ溶接する。次いで、注液口４２から非水電解液を所定量注液する。そして、注液口４２をブラインドリベットにより封止する。

［第一の実施形態］
（スペーサ）
次に、実施形態に関するスペーサ１４の詳細について説明する。
図４、図５に示すように、スペーサ１４は、複数個の角形電池セル１２同士を離間した状態で保持し、角形電池セル１２同士がショートするのを防止する。スペーサ１４は、隣り合う角形電池セル１２の幅広面３０ａの間に、隣り合う角形電池外装体３０それぞれと接触するように配置されている。スペーサ１４は、絶縁性を有するとともに、角形電池セル１２等により挟まれても損傷しない程度の強度に設計されている。スペーサ１４は、例えばナイロン樹脂やエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックなどにより形成される。

スペーサ１４は、外形（並置方向に並ぶ面）が角形電池セル１２と同程度の大きさとなっている。スペーサ１４の前後方向の面１４ａには、角形電池セル１２の幅広面３０ａの縁に対応する接触部８２と、この接触部８２よりもスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部８４とが形成されている。

接触部８２は枠状に形成されており、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０の配置されている部分よりも外側でこの角形電池セル１２と接触するようになっている。
窪み部８４は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部８４は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部８４は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部８４は、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状（略均等な深さとなる形状）となっている。

窪み部８４の深さ（接触部８２からへこんでいる距離）ｄは、例えばスペーサ１４の前後方向の長さ（厚さ）Ｔの３〜２０％、好ましくは５〜１０％程度である。
例えば、角形電池セル１２の幅広面３０ａの大きさが９０ｍｍ×１５０ｍｍであり、スペーサ１４の厚さＴが３〜５ｍｍである場合、窪み部８４の深さｄは０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２〜０．４ｍｍ程度となる。

角形電池セル１２は、幅広面３０ａ側が膨張し易く、特に偏平状巻回電極体５０に対向する位置の膨張が大きくなる。
本実施形態においては、スペーサ１４は偏平状巻回電極体５０と対向しない位置で角形電池セル１２と接触するようになっている。このため、本実施形態の角形電池セル１２においては、このような構成を有さない場合と比較して、角形電池セル１２の膨張を阻害し難くなる。角形電池セル１２（外装体３０）の膨張が阻害され難いため、偏平状巻回電極体５０の正極板５２及び負極板５４の間の距離が広がり易い。このため、角形電池セル１２内に発生するガスの流動性の低下が抑制される。

したがって、過充電時等、角形電池セル１２に異常が発生した場合は、炭酸リチウムの分解により発生した炭酸ガスが急速に角形電池セル１２内を移動し、角形電池セル１２内の圧力を上昇させ、この圧力が所定の圧力を超えた場合には、電流遮断機構７０を迅速に作動させることとなる。これにより、角形電池セル１２に対する過充電状態が解消されるため、それ以上の角形電池セル１２内のガスの発生が止まり、内圧の増加も止まる。

エンドスペーサ１６は、接触部８２と窪み８４とが角形電池セル１２側の面１６ａ一方側に形成されていることを除き、スペーサ１４と同様に構成されている。エンドスペーサ１６の前後方向の長さ（厚さ）は、スペーサ１４と同程度であってもよいし、適宜変更するようにしてもよい。
窪み部８４の大きさや深さは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態について説明する。
第一の実施形態では、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６に、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状の窪み部８４が形成されていたのに対し、第二の実施形態では、窪み部９２が形成されている点で、両者は異なっている。第二の実施形態について、第一の実施形態と実質的に同一の部材については、同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第二の実施形態において、スペーサ１４の前後方向の面１４ａには、接触部８２と、接触部８２よりもこのスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部９２とが形成されている。
窪み部９２は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部９２は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部９２は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部９２は、スペーサ１４の上下・左右方向中央に向けて湾曲状にへこんだ形状となっている。

角形電池セル１２は、幅広面３０ａの上下・左右方向中央側ほど膨張しやすい。窪み部９２は、角形電池セル１２が膨張した場合の形状に、より近い形状となっている。このため、本構成を有さない場合と比較して、角形電池セル１２の膨張を許容するのに寄与しにくい部分が低減され、スペーサ１４の本体部分の占める割合（体積）が増加する。したがって、スペーサ１４の絶縁性及び強度が向上する。

エンドスペーサ１６は、角形電池セル１２側の面１６ａ一方に接触部８２と窪み部９２とが形成されている。
窪み部９２は、上下・左右方向中央に向けて湾曲状にへこんだ形状に限らず、左右方向に対しては均一となるように上下方向中央に向けて湾曲状にへこんだ形状、すなわち円筒を切断したような形状（ハープパイプ形状）としてもよい。窪み部９２の大きさや深さは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

［第三の実施形態］
次に、第三の実施形態について説明する。
第一の実施形態では、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６に、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状の窪み部８４が形成されていたのに対し、第三の実施形態では、窪み部９４が形成されている点で、両者は異なっている。第三の実施形態について、第一の実施形態と実質的に同一の部材については、同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、第三の実施形態において、スペーサ１４の前後方向の面１４ａには、接触部８２と、接触部８２よりもこのスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部９４とが形成されている。

窪み部９４は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部９４は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部９４は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部９４は、スペーサ１４の上下・左右方向中央に向けてへこんだ形状となっている。窪み部９４は、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状の第一の凹部９４ａと、この第一の凹部９４ａから均等な距離でへこんだ形状の第二の凹部９４ｂとにより構成される。

角形電池セル１２は、幅広面３０ａの上下・左右方向中央側ほど膨張しやすい。窪み部９４は、角形電池セル１２が膨張した場合の形状に、より近い形状となっている。このため、本構成を有さない場合と比較して、角形電池セル１２の膨張を許容するのに寄与しにくい部分が低減され、スペーサ１４の本体部分の占める割合（体積）が増加する。したがって、スペーサ１４の絶縁性及び強度が向上する。

エンドスペーサ１６は、角形電池セル１２側の面１６ａ一方に接触部８２と窪み部９２とが形成されている。
窪み部９４は、第一の凹部９４ａ及び第二の凹部９４ｂの二段階でへこんだ構成とすることに限らず、三段階以上とするなど適宜設定することができる。窪み部９４の大きさや深さは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

［第四の実施形態］
次に、第四の実施形態について説明する。
第一の実施形態では、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６に、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状の窪み部８４が形成されていたのに対し、第四の実施形態では、窪み部９６が形成されている点で、両者は異なっている。第四の実施形態について、第一の実施形態と実質的に同一の部材については、同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。

図８に示すように、第四の実施形態において、スペーサ１４の前歩方向の面１４ａには、接触部８２と、接触部８２よりもこのスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部９６とが形成されている。

窪み部９６は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部９６は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部９６は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部９６は、接触部８２と略平行でありこの接触部８２から前後方向中央側に形成された四角形状の平面９６ａと、接触部８２からこの平面９６ａの四面に向けて傾斜する傾斜面９６ｂとにより構成される。

角形電池セル１２は、幅広面３０ａの上下・左右方向中央側ほど膨張しやすい。窪み部９６は、角形電池セル１２が膨張した場合の形状に、より近い形状となっている。このため、本構成を有さない場合と比較して、角形電池セル１２の膨張を許容するのに寄与しにくい部分が低減され、スペーサ１４の本体部分の占める割合（体積）が増加する。したがって、スペーサ１４の絶縁性及び強度が向上する。

エンドスペーサ１６は、角形電池セル１２側の面１６ａ一方に接触部８２と窪み部９６とが形成されている
窪み部９６は、平面９６ａの四辺に向かうように傾斜面９６ｂが形成されていることに限らず、上下方向の二辺あるいは左右方向の二辺に向かうように傾斜面９６ｂを形成するようにしてもよい。窪み部９６の大きさや深さは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

［第五の実施形態］
次に、第五の実施形態について説明する。
第一の実施形態では、スペーサ１４に、接触部８２に対して均等な距離でへこんだ形状の窪み部８４が形成されていたのに対し、第五の実施形態では、窪み部９８が形成されている点で、両者は異なっている。第五の実施形態について、第一の実施形態と実質的に同一の部材については、同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。

図９に示すように、第五の実施形態において、スペーサ１４の前後方向の面１４ａには、接触部８２と、接触部８２よりもこのスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部９８とが形成されている。

窪み部９８は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部９８は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部９８は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部９８は、スペーサ１４を貫通するように形成された開口部９８ａと、この開口部９８ａを塞ぐようにして設けられた絶縁部材９８ｂとにより構成される。絶縁部材９８ｂは、例えば絶縁フィルムや絶縁プレート等により形成される。

窪み部９８は、前後方向に対する深さが、本構成を有さない場合と比較してより大きくなる。このため、窪み部９８では、積載方向（前後方向）に対して許容する角形電池セル１２の膨張が大きくなる。また、開口部９８ａを塞ぐようにして絶縁部材９８ｂが配置されているため、隣り合う角形電池セル１２同士が接触すること、ひいてはショートすることが防止される。
窪み部９８の大きさは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

［第六の実施形態］
次に、第六の実施形態について説明する。
第一の実施形態では、スペーサ１４及びエンドスペーサ１６に、接触部８２と窪み部８４が形成されていたのに対し、第六の実施形態では、接触部１０２と窪み部１０４とが形成されている点で、両者は異なっている。第六の実施形態について、第一の実施形態と実質的に同一の部材については、同一の参照符号を付与してその詳細な説明を省略する。

図１０、図１１に示すように、第六の実施形態において、スペーサ１４の前後方向の面１４ａには、角形電池セル１２の幅広面３０ａの縁に対応するとともにこの角形電池セル１２と下方付近で接触する接触部１０２と、接触部１０２よりもこのスペーサ１４の前後方向中央側に窪んだ窪み部１０４とが形成されている。

接触部１０２は、枠状に形成された枠状部分１０２ａと、スペーサ１４の上下方向に複数（本実施形態では三つ）配置され左右方向に延びる板状部分１０２ｂとが結合するようにして構成されている。

窪み部１０４は、角形電池セル１２が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部として機能する。窪み部１０４は、偏平状巻回電極体５０からガスが発生した場合に、正極板５２と負極板５４との間の距離が広がるように形成されている。具体的には、窪み部１０４は、角形電池セル１２の偏平状巻回電極体５０と対向する位置に形成されている。窪み部１０４は、板状部分１０２ｂを上下方向で挟むようにして複数（本実施形態では四つ）設けられ、接触部１０２に対して均等な距離でへこんだ形状（均等な深さとなる形状）となっている。

第六の実施形態において、スペーサ１４は櫛状に形成されており、枠状部材１０２ａ、板状部材１０２ｂ及び複数の窪み部１０４が形成されていな場合と比較して、角形電池セル１２と接触する面積が小さい。このため、スペーサ１４が角形電池セル１２の幅広面３０ａ全体と接触する場合と比較して、角形電池セル１２の膨張を阻害しにくくなる。具体的には、角形電池セル１２が膨張した場合、この膨張した部分が複数の窪み部１０４に向けて広がる。特に、角形電池セル１２の外装体３０がアルミニウム等のような柔軟性のある物質で形成されている場合、膨張した部分が複数の窪み部１０４に分散して広がりやすい（波状に変形する）。このようにして、角形電池セル１２内に発生するガスの流動性の低下が抑制される。
一方で、角形電池セル１２と幅広面３０ａの縁の内側で接触するようになっている。このため、並置される角形電池セル１２がより安定して固定される。また、スペーサ１４の本体部分の占める割合（体積）が増加するため、このスペーサ１４の絶縁性及び強度がより向上する。

エンドスペーサ１６は、角形電池セル１２側の面１６ａ一方に接触部１０２と窪み部１０４とが形成されている。
接触部１０２は、左右方向にのびる板状部分１０２ｂを形成することに限らず、上下方向に延びるようにしてもよい。また、上下・左右方向に延びるようにして（十字状、クロス状）、窪み部１０４を四つ形成するようにしてもよい。窪み部１０２の大きさや深さは、電源装置１０や角形電池セル１２等の特性に応じて適宜設定することができる。

スペーサ１４について、設計性や加工性等に応じて、第一の実施形態〜第六の実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。

電源装置１０は、電気自動車やハイブリッド式電気自動車、プラグイン式ハイブリッド電気自動車等に好適に利用できる。また、コンピュータサーバラックに搭載されるバックアップ電源装置や、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭用又は工場用の蓄電用電源装置、太陽電池と組み合わせた蓄電装置などの用途にも利用できる。

１０…電源装置１２…電池セル１４…スペーサ
１６…エンドスペーサ１８…エンドプレート２０…バインドバー
２２…バスバー３０…外装体３２…封口体
３４…正極端子３８…負極端子４２…注液口
４４…安全弁５０…偏平状巻回電極体５２…正極板
５４…負極板５６…セパレータ５８…正極芯体露出部
６０…負極芯体露出部６２…正極集電体７０…電流遮断機構
７２…負極集電体８２…接触部８４…窪み部

Claims

正極合剤層を有する正極と、負極合剤層を有する負極と、角形電池外装体と、内圧の上昇によって作動して安全性を確保する保護機構とを備える複数個の角形電池セルと、
スペーサと、
を有し、
複数個の前記角形電池セルは、それぞれの前記角形電池外装体の幅広面同士が互いに対向するように並置され、
前記正極合剤層は炭酸リチウムを含み、
前記スペーサは、隣り合う前記角形電池セルの前記角形電池外装体の幅広面の間に、隣り合う前記角形電池外装体のそれぞれと接触するように配置され、前記角形電池外装体の幅広面が膨張した場合にこの膨張した部分を許容する空間部が形成されている、
電源装置。
前記角形電池セルは、正極板と負極板とが巻回された偏平状の巻回電極体を備え、
前記スペーサは、前記巻回電極体からガスが発生した場合に、前記正極板と前記負極板との間の距離が広がるように前記空間部が形成されている請求項１記載の電源装置。
前記スペーサは、前記角形電池外装体の幅広面の縁に対応する位置に枠状の接触部が形成され、前記枠状の接触部において前記角形電池外装体と接触している、請求項１又は２記載の電源装置。
前記角形電池セルは非水電解質二次電池である、請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
前記スペーサは前記巻回電極体と対向する位置に前記空間部が形成されている、請求項２〜４のいずれかに記載の電源装置。
前記スペーサは、前記巻回電極体と対向しない位置で前記角形電池セルと接触する、請求項２〜５のいずれかに記載の電源装置。
前記角形電池外装体はアルミニウム又はアルミニウム合金製である、請求項１〜６のいずれかに記載の電源装置。
前記並置された複数個の角形電池セルの両端側の幅広面にはそれぞれエンドプレートが配置されており、前記エンドプレート同士は互いにバインドバーによって前記複数個の角形電池セルを互いに並置方向に押圧しながら締結一体化されている、請求項１〜７のいずれかに記載の電源装置。