JP7333001B2 - 組電池および電池ホルダー - Google Patents

Description

ここでの開示は、組電池および電池ホルダーに関する。

特開２００９－２５９４５０号公報には、電池セルを保持する電池ホルダーが開示されている。ここで開示される電池ホルダーは、電池セルに対向し、電池セルとの間に冷媒を流通させる冷媒通路を形成する表面と、冷媒通路をシールするためのシール部材を有している。

特開２００９－２５９４５０号公報

ところで、車載される組電池は、衝突時に大きな衝撃を受ける。このため、組電池で単電池（電池セル）を保持する電池ホルダーは、単電池を保護する機能を向上させたい。

ここで開示される組電池の一実施形態は、並べられた複数の単電池と、単電池を保持する電池ホルダーとを備えている。単電池は、電極体と、電極体を収容する電池ケースとを有している。電池ケースは、対向した一対の幅広面と、一対の幅広面にそれぞれ直交し、かつ、互いに対向する一対の幅狭面と、幅広面と幅狭面とを繋ぐ４つの辺部とを有している。複数の単電池は、幅広面が順に対向し、かつ、一対の幅狭面が揃うように並べられている。電池ホルダーは、単電池の幅広面に沿って延びた平板部と、平板部の両端に設けられ、当該幅広面からはみ出た部分とを備えている。はみ出た部分は、当該幅広面の両側の辺部がそれぞれ収まる凹部を有している。

かかる組電池によれば、幅狭面が揃えられた側に荷重を受けた時に電池ケースに組成変形を伴う変形が生じにくい。また、電池ケースのうち変形が生じ易い箇所を辺部に設定できる。

電池ホルダーの平板部は、幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっていてもよい。かかる構成によれば、電池ホルダーを介して、幅広面に拘束圧を作用させやすい。

電池ホルダーには、複数の単電池のうち隣り合う単電池の間に配置された中間ホルダーが含まれていてもよい。この場合、中間ホルダーは、隣り合う単電池の対向する幅広面に沿って延びた平板部と、平板部の両端に設けられ、隣り合う単電池の対向する幅広面からはみ出た部分とを備えていてもよい。はみ出た部分は、隣り合う単電池の対向する幅広面の両側の辺部がそれぞれ収まる凹部を有していてもよい。

中間ホルダーは、複数の単電池のうち隣り合う単電池の間にそれぞれ配置されていてもよい。この場合、幅狭面が揃えられた側に荷重を受けた時に電池ケースのうち変形が生じ易い箇所を各単電池の辺部に設定できる。

中間ホルダーの平板部は、幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が両側に向けて盛り上がっていてもよい。かかる構成によれば、電池ホルダーを介して、幅広面に拘束圧を作用させやすい。

電池ホルダーには、複数の単電池のうち端に配置された単電池を保持するエンドホルダーが含まれていてもよい。この場合、複数の単電池の両端にエンドホルダーをそれぞれ備えていてもよい。エンドホルダーの平板部は、端に配置された単電池の対向する幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっていてもよい。エンドホルダーは、端に配置された単電池の対向する側とは反対側が平坦な面であってもよい。この場合、エンドホルダーの反対側が平坦な面であるから、複数の単電池が並ぶ方向において、省スペース化が図られる。

電極体は、電池ケースの一対の幅広面に対向する一対の平坦面を有し、電池ケースの一対の幅狭面のうち第１の幅狭面に向けて延び、かつ、一対の幅広面が対向する方向における中央部に向けて集約された第１集電部と、電池ケースの一対の幅狭面のうち第２の幅狭面に向けて延び、かつ、一対の幅広面が対向する方向における中央部に向けて集約された第２集電部とを備えていてもよい。上述した電池ホルダーによれば、幅狭面が揃えられた側に荷重を受けた時に電池ケースに組成変形を伴う変形が生じにくい。また、電池ケースのうち変形が生じ易い箇所を辺部に設定できる。上述した電極体がさらに採用されていると、電池ケースの辺部の近くにおいて、電極体と電池ケースとの間にクリアランスができる。このため、電極体と電池ケースとが接触しにくい。

電池ケースの幅狭面は、幅広面よりも厚くてもよい。また、幅広面の高さ方向に沿った縁部は、当該幅狭面に向けて徐々に厚くなっていてもよい。

ここで開示される電池ホルダーの一実施形態は、予め定められた角型の単電池の幅広面に合うように設けられた平板部と、平板部の両端の縁に設けられ、当該幅広面からはみ出た部分とを備えている。はみ出た部分は、平板部に単電池の幅広面が合わせられたときに、当該幅広面の両側の辺部がそれぞれ収まる凹部を有する。

また、ここで開示される電池ホルダーの他の実施形態は、予め定められた角型の単電池の幅広面に合うように設けられた平板部と、平板部の両端の縁に設けられ、当該幅広面からはみ出た部分とを備えている。はみ出た部分は、平板部の両側にそれぞれ単電池の幅広面が合わせられたときに、当該幅広面の両側の辺部がそれぞれ収まる凹部を有している。

平板部は、幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっていてもよい。

図１は、ここで開示される組電池１０を示す斜視図である。 図２は、組電池１０の平面図である。 図３は、単電池１１の正面図である。 図４は、単電池１１のＡ－Ａ断面図である。 図５は、電極体２１（捲回電極体）の展開図である。 図６は、組電池１０の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に対する衝突試験例を示す模式図である。

以下、ここで開示される組電池および電池ホルダーの一実施形態を説明する。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。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。図面における寸法関係（長さ、幅、厚さなど）は必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。本明細書において数値範囲を示す「Ｘ～Ｙ」のような表記は、特に言及されない限りにおいて「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。

図１は、ここで開示される組電池１０を示す斜視図である。図２は、組電池１０の平面図である。ここで開示される組電池１０は、図１および図２に示されているように、複数の単電池１１と、少なくとも１つの中間ホルダー１２ａとを有している。ここで、複数の単電池１１は、予め定められた配置で並べられているとよい。中間ホルダー１２ａは、複数の単電池１１のうち隣り合う単電池１１の間に配置されている。図１に示された形態では、図示は省略するが、中間ホルダー１２ａは、複数の単電池１１のうち隣り合う単電池１１の間にそれぞれ配置されている。また、組電池１０は、図１に示されているように、並べられた前記複数の単電池のうち端に配置された単電池を保持するエンドホルダー１２ｂをさらに備えていてもよい。組電池１０は、並べられた複数の単電池１１の両端にエンドホルダー１２ｂをそれぞれ備えていてもよい。

ここで、中間ホルダー１２ａとエンドホルダー１２ｂは、単電池１１を所定の位置に位置決めするという機能において共通する。エンドホルダー１２ｂが「単電池を所定の位置に位置決めする」という機能で規定される広義の「電池ホルダー」の一形態でありうる。中間ホルダー１２ａは、隣り合う単電池１１の間に配置されている。中間ホルダー１２ａは、広義の「電池ホルダー」の一形態であり、「中間ホルダー」とも称されうる。

図３は、単電池１１の正面図である。図４は、単電池１１のＡ－Ａ断面図である。図３では、電池ケース２２の正面側の幅広面２２ａが部分的に破断されており、電池ケース２２の内部が露見した状態で図示されている。単電池１１は、図３および図４に示されているように、電極体２１と、電極体２１を収容する電池ケース２２とを有している。

電池ケース２２は、図３および図４に示されているように、略直方体の角型のケースである。電池ケース２２は、一対の幅広面２２ａ，２２ｂと、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄと、底面２２ｅと、上面２２ｆとを備えている。

幅広面２２ａ，２２ｂは、この実施形態では、略直方体の電池ケース２２の平面視における長辺と、高さ方向の辺とで囲まれた面である。幅広面２２ａ，２２ｂは、電池ケース２２のうち最も広い面である。幅広面２２ａ，２２ｂは、短辺方向において対向している。幅広面２２ａ，２２ｂは、長辺に沿った側面として、長辺側面とも称されうる。

幅狭面２２ｃ，２２ｄは、一対の幅広面２２ａ，２２ｂにそれぞれ直交し、かつ、互いに対向している。この実施形態では、略直方体の電池ケース２２の平面視においける短辺と、高さ方向の辺とで囲まれた面である。幅狭面２２ｃ，２２ｄは、電池ケース２２の側周面のうち、幅広面２２ａ，２２ｂに対して面積が狭い面である。幅狭面２２ｃ，２２ｄは、長辺方向において対向している。幅狭面２２ｃ，２２ｄは、短辺に沿った側面として、短辺側面とも称されうる。

単電池１１の周囲には、一対の幅広面２２ａ，２２ｂと、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄと、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐ４つの辺部２２ｇを有する。辺部２２ｇの外形は、それぞれ直交する幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐ曲面で形成されている。

底面２２ｅは、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄと一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄとにそれぞれ直交する向きに配置されている。底面２２ｅの周縁部には、単電池１１の周囲を囲う幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとにそれぞれ底面２２ｅから連続する曲面２２ｈが形成されている。

上面２２ｆは、高さ方向において底面２２ｅに対向している。この実施形態では、略直方体の電池ケース２２は、有底のケース本体２３と、蓋２４とで構成されている。有底のケース本体２３には、一対の幅広面２２ａ，２２ｂと一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄと底面２２ｅとが含まれている。ケース本体２３の上面は開口している。蓋２４は、ケース本体２３の上面の開口に装着されている。また、電池ケース２２は、密閉型のケースとして、蓋２４が装着された、ケース本体２３の上面の開口の縁が、蓋２４の周縁部に沿って連続して溶接されている。かかる溶接は、例えば、レーザー溶接で行なわれる。

この実施形態では、蓋２４には、正極端子６１と負極端子６２とが設けられている。正極端子６１は、電池ケース２２内に延びた内部端子片６１ａを有している。内部端子片６１ａは、電池ケース２２内において幅狭面２２ｃに沿って延びている。負極端子６２は、電池ケース２２内に延びた内部端子片６２ａを有している。内部端子片６１ａは、電池ケース２２内において幅狭面２２ｄに沿って延びている。また、蓋２４の長さ方向の中央部には、図２に示されているように、安全弁２６が設けられている。また、蓋２４の長さ方向の負極端子６２よりの位置に、注液孔２７が設けられている。注液孔２７は、注液後にキャップ２８が取付けられ、周囲が溶接されて密閉されている。

この実施形態では、電池ケース２２の幅狭面２２ｃ，２２ｄは、幅広面２２ａ，２２ｂよりも厚い。つまり、幅狭面２２ｃ，２２ｄの肉厚ｔ１は、幅広面２２ａ，２２ｂの肉厚ｔ２よりも厚い。例えば、幅狭面２２ｃ，２２ｄの肉厚ｔ１は、幅広面２２ａ，２２ｂの肉厚ｔ２よりも１．３倍～２．０倍程度厚いとよい。

図４に示されているように、幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１は、当該幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて徐々に厚くなっている。換言すると、幅広面２２ａ，２２ｂの両端は、長辺方向において徐々に厚くなっている。この実施形態では、幅広面２２ａ，２２ｂの外側面は平坦な面である。幅広面２２ａ，２２ｂの内側面は、当該幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて徐々に高くなっている。これにより、幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１は、当該幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて徐々に厚くなっている。そして、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐ辺において、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとが繋がれる部分において、幅狭面２２ｃ，２２ｄの厚さに合わされている。この実施形態では、幅広面２２ａ，２２ｂの中央部の厚さｔ２であり、後述するように電池ホルダー１２から受ける拘束圧を電極体２１に作用させうる。幅狭面２２ｃ，２２ｄは、所要の厚さを有し、所要の剛性を有している。また、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとが繋がれる部分も徐々に厚くなっており、徐々に剛性が高くなっている。

電極体２１は、図４に示されているように、一対の平坦面２１ａ、２１ｂと、第１集電部２１ｃと、第２集電部２１ｄとを備えている。ここで一対の平坦面２１ａ、２１ｂは、電池ケース２２の一対の幅広面２２ａ，２２ｂに対向するように配置される面である。第１集電部２１ｃは、電池ケース２２の一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄのうち第１の幅狭面２２ｃに向けて延びた集電部位である。第１集電部２１ｃは、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄが対向する方向における中央部に向けて集約されている。第２集電部２１ｄは、電池ケース２２の一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄのうち第２の幅狭面２２ｄに向けて延びている。第２集電部２１ｄは、一対の幅広面２２ａ，２２ｂが対向する方向における中央部に向けて集約されている。

電極体２１は、例えば、捲回電極体でありうる。図５は、電極体２１（捲回電極体）の展開図である。電極体２１は、図５に示されているように、正極シート３１と、負極シート３２と、第１セパレータ４１と、第２セパレータ４２とを備えている。正極シート３１と、負極シート３２と、第１セパレータ４１と、第２セパレータ４２とは、それぞれ帯状のシートである。第１セパレータ４１と第２セパレータ４２は、特に区別を要さない場合には、適宜に「セパレータ」と称する。

正極シート３１は、帯状の正極集電箔３１ａと、正極活物質層３１ｂとを有している。帯状の正極集電箔３１ａには、所要の耐性を備えた金属箔、例えば、アルミニウム箔が用いられている。正極集電箔３１ａの片側の長辺に沿って未形成部３１ａ１が設定されている。正極活物質層３１ｂは、未形成部３１ａ１を除いて正極集電箔３１ａの両面に形成されている。正極活物質層３１ｂは、正極活物質粒子がバインダで接合された層であり、かつ、正極活物質粒子間に電解液が含浸しうる間隙を有する層である。

正極活物質粒子は、単電池１１の正極活物質として機能しうる粒子である。例えば、単電池１１がリチウムイオン二次電池である場合には、正極活物質粒子には、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料が用いられうる。リチウムイオン二次電池の正極活物質は、一般的に種々提案されており、特にリチウム遷移金属複合材料に限定されない。

負極シート３２は、帯状の負極集電箔３２ａと、負極活物質層３２ｂとを有している。帯状の負極集電箔３２ａには、所要の耐性を備えた金属箔、例えば、銅箔が用いられている。負極集電箔３２ａの片側の長辺に沿って未形成部３２ａ１が設定されている。負極活物質層３２ｂは、未形成部３２ａ１を除いて負極集電箔３２ａの両面に形成されている。

負極活物質粒子は、単電池１１の負極活物質として機能しうる粒子である。例えば、単電池１１がリチウムイオン二次電池である場合には、負極活物質粒子には、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料が用いられうる。リチウムイオン二次電池の負極活物質粒子は、一般的に種々提案されており、特に天然黒鉛に限定されない。負極活物質層３２ｂは、負極活物質粒子がバインダで接合された層であり、負極活物質粒子間に電解液が含浸しうる間隙を有する層である。

第１セパレータ４１および第２セパレータ４２には、例えば、所要の耐熱性を有する多孔質の樹脂シートが用いられる。第１セパレータ４１および第２セパレータ４２は、電解質が通過しうる程度の細孔を有しているとよい。第１セパレータ４１および第２セパレータ４２のようなセパレータシートについても種々提案されており、特に限定されない。正極シート３１の正極活物質層３１ｂは、第１セパレータ４１または第２セパレータ４２が介在した状態で、負極シート３２の負極活物質層３２ｂに覆われているとよい。負極シート３２の負極活物質層３２ｂは、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２とによって、さらに覆われているとよい。

電極体２１の正極シート３１と、第１セパレータ４１と、負極シート３２と、第２セパレータ４２とは、順に長手方向に向きを揃えて重ねられている。詳しくは、図５に示されているように、正極活物質層３１ｂの幅Ｗ１と、負極活物質層３２ｂの幅Ｗ２と、セパレータの幅Ｗ３とは、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３の関係を満たす。そして、負極活物質層３２ｂが正極活物質層３１ｂを覆い、２枚のセパレータ４１，４２が負極活物質層３２ｂを覆うように、正極シート３１と、第１セパレータ４１と、負極シート３２と、第２セパレータ４２とは、順に重ねられている。正極シート３１の未形成部３１ａ１（正極集電箔）は、捲回軸ＷＬに沿った片側において、第１セパレータ４１および第２セパレータ４２からはみ出ている。負極シート３２の未形成部３２ａ１（負極集電箔）は、捲回軸ＷＬに沿って正極シート３１の未形成部３１ａ１とは反対側において、第１セパレータ４１および第２セパレータ４２からはみ出ている。

電極体２１の正極シート３１と、第１セパレータ４１と、負極シート３２と、第２セパレータ４２とは、さらに短手方向に沿って設定された捲回軸ＷＬ（図１参照）周りに捲回されている。このように電極体２１は、長尺の帯状の第１セパレータ４１または第２セパレータ４２を介在させて、正極シート３１と負極シート３２とが重ねられて捲回されている。電極体２１は、捲回軸ＷＬを含む平面に沿って平坦に成形されている。電極体２１には、図４に示されているように、捲回軸ＷＬを含む平面に平行な一対の平坦面２１ａ、２１ｂが形成される。

正極シート３１の未形成部３１ａ１は、捲回軸ＷＬに沿った片側において、セパレータ４１，４２からはみ出ている。かかる負極シート３２の未形成部３２ａ１は、正極シート３１の未形成部３１ａ１とは反対側において、セパレータ４１，４２からはみ出ている。セパレータ４１，４２からはみ出た正極シート３１の未形成部３１ａ１および負極シート３２の未形成部３２ａ１は、それぞれ一対の平坦面２１ａ、２１ｂが対向する方向に集約されている。

かかる捲回電極体で構成された電極体２１は、一対の平坦面２１ａ、２１ｂが対向する方向において、正極シート３１と負極シート３２とが、セパレータ４１，４２を介在させて積層されている。また、捲回軸ＷＬ周りでは、平坦面２１ａ、２１ｂは、Ｒ部２１ｅ，２１ｆで繋がれている。捲回軸ＷＬに沿った片側に、電極体２１の第１集電部２１ｃが設けられている。電極体２１の第１集電部２１ｃは、集約された正極シート３１の未形成部３１ａ１である。捲回軸ＷＬに沿った反対側に、電極体２１の第２集電部２１ｄが設けられている。電極体２１の第２集電部２１ｄは、負極シート３２の未形成部３２ａ１である。

図５では、電極体２１として捲回電極体が例示されているが、電極体２１は、捲回電極体に限定されない。電極体２１は、図示は省略するが、例えば、正極シートと、負極シートとが、セパレータを挟んで積層された積層型の電極体でもよい。積層型の電極体では、正極シートと、負極シートとが、セパレータを挟んで積層された積層方向に、一対の平坦面２１ａ、２１ｂ（図４参照）が設けられる。この場合、正極シートの集電体がセパレータの片側にはみ出て集約されることによって、電極体２１の第１集電部２１ｃが構成されてもよい。負極シートの集電体がセパレータの片側にはみ出て集約されることによって、電極体２１の第２集電部２１ｄが構成されてもよい。

電極体２１の第１集電部２１ｃと第２集電部２１ｄは、それぞれ電池ケース２２内で保持されているとよい。この実施形態では、電極体２１の第１集電部２１ｃは、電池ケース２２内において幅狭面２２ｃに沿って延びた正極端子６１の内部端子片６１ａに溶接されている。電極体２１の第２集電部２１ｄは、反対側の幅狭面２２ｄに沿って延びた負極端子６２の内部端子片６２ａに溶接されている。また、電極体２１は、薄い絶縁フィルム（図示省略）に囲まれた状態で、電池ケース２２に収容されている。電極体２１と電池ケース２２とは、かかる絶縁フィルムによって電気的に絶縁されている。

複数の単電池１１は、図１および図２に示されているように、電池ケース２２の幅広面２２ａ，２２ｂが順に対向し、かつ、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄおよび底面２２ｅが揃うように並べられている。図１および図２に示された形態では、隣り合う単電池１１において、正極端子６１と負極端子６２との向きが交互に異なっている。隣り合う単電池１１において、電池ケース２２の同じ側の幅広面２２ａ，２２ｂが順に向かい合っている。

ここで、隣り合う電池ケース２２で対向する幅広面は、それぞれ電池ケース２２の一対の幅広面２２ａ，２２ｂの何れでもよい。隣り合う電池ケース２２で隣り合う幅狭面は、それぞれ電池ケース２２の一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄの何れでもよい。つまり、複数の単電池１１を並べる際に、一対の幅広面２２ａ，２２ｂおよび一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄの向きは、それぞれ予め定められた向きに配置されているとよい。電池ケース２２の一対の幅広面２２ａ，２２ｂおよび一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄの向きは、必ずしも一致させる必要はない。つまり、電池ケース２２の一対の幅広面２２ａ，２２ｂおよび一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄの向きは、単電池１１間の電気的な接続が考慮され、組電池の設計上定められ得る。電池ケース２２の向きは、特に言及されない限りにおいて、図１および図２に限定されない。

中間ホルダー１２ａは、図１および図２に示されているように、平板部８１と、はみ出た部分８２と、４つの凹部８３とを有している。

平板部８１は、隣り合う単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ａ（図２参照）に沿って延びている。平板部８１は、図２に示されているように、隣り合う単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ａに挟まれている。そして、平板部８１は、隣り合う単電池１１の幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）と幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐ４つの辺部２２ｇまで延びている。この実施形態では、中間ホルダー１２ａの平板部８１は、幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっている。この実施形態では、幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の周縁部を除く中間部の略矩形の領域が、平坦な形状で高くなっている。

はみ出た部分８２は、平板部８１の両端にそれぞれ設けられ、隣り合う単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）からはみ出ている。換言すると、中間ホルダー１２ａは、隣り合う単電池１１の幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の間隙からはみ出ている。当該はみ出た部分８２は、隣り合う単電池１１の辺部２２ｇを覆うように、幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）から、隣り合う単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて両側に広がっている。つまり、当該はみ出た部分８２は、平板部８１の縁から両側に厚く、平板部８１の縁に沿って張り出している。当該はみ出た部分８２は、平板部８１よりも十分に厚く、単電池１１を保持するとの観点で所要の剛性を備えている。

４つの凹部８３は、中間ホルダー１２ａのはみ出た部分８２に設けられ、隣り合う単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の両側の辺部２２ｇがそれぞれ収まるように設けられている。かかる中間ホルダー１２ａでは、平板部８１の片面ごとに２つの凹部８３が設けられている。平板部８１の片面に設けられた２つの凹部８３は、単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄの両側の辺部２２ｇの距離に合わせて設けられている。中間ホルダー１２ａの平板部８１の片面には、単電池１１の幅広面が嵌まる。中間ホルダー１２ａの平板部８１の反対側の面にも、同様の位置に２つの凹部８３が設けられている。このため、中間ホルダー１２ａの平板部８１を挟んで、単電池１１の幅広面が対向し、かつ、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄの位置が揃えられる。また、例えば、単電池１１が底面２２ｅを平坦な面の上に揃えて並べられることによって、組電池１０を構成する単電池１１の底面２２ｅが揃えられる。

この実施形態では、中間ホルダー１２ａの平板部８１は、幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の周縁部を除く中間部に対向する部分が平板部８１の両面それぞれにおいて盛り上がっている。当該盛り上がった部分８１ａが、隣り合う単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）に押し当てられている。

エンドホルダー１２ｂは、図１に示されているように、組電池１０の複数の単電池１１のうち端に配置された単電池のうち少なくとも一方の電池を保持する電池ホルダーである。図１では、図示は省略されているが、この実施形態では、組電池１０は、複数の単電池１１の両端にエンドホルダー１２ｂをそれぞれ備えている。

エンドホルダー１２ｂは、平板部９１と、はみ出た部分９２と、２つ凹部９３とを有している。ここで、エンドホルダー１２ｂと中間ホルダー１２ａは、電池ホルダーとして同様の機能をする。エンドホルダー１２ｂは、平板部９１と、はみ出た部分９２と、凹部９３と、中間ホルダー１２ａの平板部８１と、はみ出た部分８２と、凹部８３とは、それぞれ同様の機能を有している。このため、エンドホルダー１２ｂは、平板部９１と、はみ出た部分９２と、凹部９３については、中間ホルダー１２ａの説明が適宜に参照される。

エンドホルダー１２ｂでは、平板部９１の片側に、はみ出た部分９２と、凹部９３とを有し、かつ、盛り上がった部分９１ａを有している。エンドホルダー１２ｂでは、反対側は、平板部９１に沿って全体として平坦に構成されている。これにより、複数の単電池１１が並べられる方向においての省スペース化が図られている。なお、組電池１０は、複数の単電池１１の両端にエンドホルダー１２ｂをそれぞれ備えているが、複数の単電池１１の片側の端だけエンドホルダー１２ｂを用い、反対側は中間ホルダー１２ａを用いてもよい。また、組電池１０は、複数の単電池１１の両端に中間ホルダー１２ａを用いてもよい。複数の単電池１１の両端に中間ホルダー１２ａを用いられる場合、さらに複数の単電池１１の両端の電池ホルダーの外側を拘束する拘束部材の形状を、中間ホルダー１２ａの形状に合わせるなどするとよい。

組電池１０では、図１に示されるように、幅広面２２ａ，２２ｂが順に対向し、かつ、一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃うように、電池ホルダー１２によって保持された複数の単電池１１が並べられている。図示は省略するが、拘束部材によって両側のエンドホルダー１２ｂの平板部９１が押されて所要の拘束圧が付与される。かかる拘束部材は、公知の部材であり、種々の提案がなされている。このため、単電池１１の幅広面２２ａ，２２ｂには、それぞれ電池ホルダー１２を通じて所要の拘束圧が作用している。これにより電極体２１の電極間距離が小さく維持され、低抵抗化が図られている。

このような組電池１０は、電動車両の駆動用電源として、車載される。車両は、衝突にキャビンスペースが保護されるように、キャビンスペース（居住スペース）に比べて外側がつぶれやすい設計となっている。組電池１０は、キャビンスペースの外側に収められるため、衝突時に車両がつぶれる影響を受ける。この際、単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄは、電極体の集電部が近い。

ここで開示された電池ホルダー１２は、中間ホルダー１２ａおよびエンドホルダー１２ｂともに、電池ホルダー１２の幅広面２２ａ，２２ｂに平板部８１，９１が押し当てられる。また、単電池１１の各辺部２２ｇは、それぞれ電池ホルダー１２の凹部８３，９３に収められている。このため、単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側は、電池ホルダー１２がはみ出ており（部位８２，９２）、電池ホルダー１２が緩衝材となる。

また、電池ホルダー１２の当該部位８２，９２は、単電池１１の辺部２２ｇが収まる凹部８３，９３を有している。単電池１１の辺部２２ｇは、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄを繋ぐ屈曲した部位であり、電池ケース２２の中では剛性が高い。このため、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側は、所要の耐荷重を有している。また、この実施形態では、電池ケース２２の幅狭面２２ｃ，２２ｄは、幅広面２２ａ，２２ｂよりも厚い。さらに、幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部は、幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて徐々に厚くなっている。かかる構成も、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側の耐荷重を向上させることに、それぞれ寄与している。

さらに、電池ホルダー１２は、幅広面２２ａ，２２ｂからはみ出た部位８２，９２において、単電池１１の辺部２２ｇが収まる凹部８３，９３を有している。また、隣り合う電池ホルダー１２は、それぞれ独立している。単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に、さらに大きな荷重を受けたときには、単電池１１の辺部２２ｇに力が集中しやすい。この単電池１１では、電池ケース２２の内部の電極体２１の第１集電部２１ｃと第２集電部２１ｄは、図４に示されているように、電池ケース２２の一対の幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けられている。また、第１集電部２１ｃと第２集電部２１ｄは、それぞれ一対の幅広面２２ａ，２２ｂが対向する方向における中央部に向けて集約されている。このため、電池ケース２２の辺部２２ｇの近くは、電極体２１との間にクリアランスがある。ここで開示された組電池１０は、さらに大きな荷重を受けたときには、単電池１１の辺部２２ｇに力が集中しやすい。単電池１１の辺部２２ｇは所要の剛性を有するため耐荷重が高い。仮に、辺部２２ｇが変形しても、電池ケース２２の辺部２２ｇの近くは、電極体２１との間にクリアランスがあるため、電池ケース２２と電極体２１とが接触しにくい。

このように、電池ホルダー１２（中間ホルダー１２ａおよびエンドホルダー１２ｂ）によって単電池１１が保持された組電池１０は、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側の耐荷重が高い。また、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に大きな荷重を受けた場合でも、電池ケース２２の辺部２２ｇに荷重が作用しやすい。仮に、辺部２２ｇが変形しても、電池ケース２２の辺部２２ｇの近くは、電極体２１との間にクリアランスがあるため、電池ケース２２と電極体２１とが干渉しにくい。このため、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に大きな荷重を受けた場合に、電池ケース２２と電極体２１とが干渉しにくい。また、ここで開示された電池ホルダー１２は、幅広面２２ａ，２２ａ（２２ｂ，２２ｂ）の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっている。当該盛り上がった部分８１ａが、単電池１１の対向する幅広面２２ａ，２２ｂに押し当てられている。他方で、当該盛り上がった部分８１ａは、平板部８１の肉厚が薄い。このため、組電池１０のうち単電池１１の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に大きな荷重を受けた場合、電池ホルダー１２は、平板部８１の肉厚が薄い部分が撓み、変形を吸収できる。このため、電池ホルダー１２が干渉材として機能し、電池ケース２２の変形を抑制する。

図６は、組電池１０の幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に対する衝突試験例を示す模式図である。

ここで例示される衝突試験では、図６に示されているように、上述した電池ホルダー１２を用いて複数の単電池１１が並べられた組電池１０が準備された。そして、幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側を上方に向けて、両端のエンドホルダー１２ｂをプレート１０１で挟んだ状態で、試験台１０２の上に組電池１０が配置された。そして、幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に、所定の質量体１０３（立方体上のブロック）が幅狭面２２ｃ，２２ｄが揃えられた側に落とされる。また、質量体１０３の落下方向を規制するためのガイド１０４が設けられている。試験台１０２の下には、荷重測定用のロードセル１０５を配置した。ここで質量体１０３は、５００ｇの鋼材とした。そして、質量体１０３を落下させる高さ（組電池１０の上面からの高さ）を変えて、衝突時の荷重を変化させた。そして、電池ケース２２に塑性変形が発生しない最大荷重を測定した。

ここで、質量体は、組電池１０に衝突させる側の端部が、電池ケース２２の幅狭面と同程度の幅および大きさを有し、並べられた複数の単電池１１のうち１つの単電池１１の上方に配置されている。

この衝突試験では、電池ケースの幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚（ｔ１）、電池ケースの幅広面２２ａ，２２ｂの板厚（ｔ２）を変えたもの、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐ辺部２２ｇで、幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚を調整する徐変部を設けたもの、幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１で、当該幅狭面２２ｃ，２２ｄに向けて徐々に厚くなった徐変部を設けたもの（図４参照）、を用意した。試験結果は、表１で示されるように評価した。

サンプル１は、幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚（ｔ１）が０．６５ｍｍ、幅広面２２ａ，２２ｂの板厚（ｔ２）が０．４０ｍｍとし、徐変部を辺部２２ｇに設けたものである。この場合、電池ケース２２に塑性変形が発生しない最大荷重Ｆは、大凡７５０Ｎであった。

サンプル２は、幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚（ｔ１）が０．６５ｍｍ、幅広面２２ａ，２２ｂの板厚（ｔ２）が０．４０ｍｍとし、徐変部を幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１に設けたものである。この場合、電池ケース２２に塑性変形が発生しない最大荷重Ｆは、大凡１２００Ｎであった。

サンプル３は、幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚（ｔ１）が０．８０ｍｍ、幅広面２２ａ，２２ｂの板厚（ｔ２）が０．４０ｍｍとし、徐変部を幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１に設けたものである。この場合、電池ケース２２に塑性変形が発生しない最大荷重Ｆは、大凡１４００Ｎであった。

ここで示されるように本発明者が行なった試験によれば、徐変部が辺部２２ｇ（幅広面２２ａ，２２ｂと幅狭面２２ｃ，２２ｄとを繋ぐＲ部）が設けられた場合（サンプル１）に比べて、徐変部が幅広面２２ａ，２２ｂの高さ方向に沿った縁部２２ａ１，２２ｂ１に設けられた場合（サンプル２）では、電池ケース２２に塑性変形を伴う変形が生じにくい。さらに、サンプル３の試験結果が示すように、幅狭面２２ｃ，２２ｄの板厚（ｔ１）が厚いほど、電池ケース２２に塑性変形を伴う変形が生じにくい。

ここで開示される電池ホルダー１２の一実施形態は、図２に示されているように、予め定められた角型の単電池１１の幅広面２２ａ，２２ｂに合うように設けられた平板部８１，９１と、平板部８１，９１の両端の縁に設けられ、当該幅広面２２ａ，２２ｂからはみ出た部分８２，９２とを備えている。はみ出た部分８２，９２は、平板部８１，９１に単電池１１の幅広面２２ａ，２２ｂが合わせられたときに、当該幅広面２２ａ，２２ｂの両側の辺部２２ｇがそれぞれ収まる凹部８３，９３を有する。

また、ここで開示される電池ホルダー１２の他の実施形態は、予め定められた角型の単電池１１の幅広面２２ａ，２２ｂに合うように設けられた平板部８１と、平板部８１の両端の縁に設けられ、当該幅広面２２ａ，２２ｂからはみ出た部分８２とを備えている。はみ出た部分８２は、平板部８２の両側にそれぞれ単電池１１の幅広面２２ａ，２２ｂが合わせられたときに、当該幅広面２２ａ，２２ｂの両側の辺部２２ｇがそれぞれ収まる凹部９３を有している。

以上のとおり、ここに開示される組電池および電池ホルダーによれば、組電池が車載される場合に、衝突時の衝撃を受けた時に電池ケース２２に組成変形を伴う変形が生じにくい。また、電池ケース２２のうち、辺部２２ｇに変形を生じさせやすい。このように生じ易い箇所を設定できる。このため、ここに開示される組電池および電池ホルダーは、例えば、特に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）のような電動車両に搭載される駆動用電源として用いられる組電池に好適である。

以上、ここで開示される組電池および電池ホルダーについて、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた組電池および電池ホルダーの実施形態などは、本発明を限定しない。また、ここで開示される組電池および電池ホルダーは、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

１０ 組電池
１１ 単電池
１２ 電池ホルダー
１２ａ 中間ホルダー
１２ｂ エンドホルダー
２１ 電極体
２１ａ，２１ｂ 平坦面
２１ｃ 第１集電部
２１ｄ 第２集電部
２１ｅ，２１ｆ Ｒ部
２２ 電池ケース
２２ａ，２２ｂ 幅広面
２２ａ１，２２ｂ１ 縁部
２２ｃ，２２ｄ 幅狭面
２２ｅ 底面
２２ｆ 上面
２２ｇ 辺部
２２ｈ 曲面
２３ ケース本体
２４ 蓋
２６ 安全弁
２７ 注液孔
２８ キャップ
３１ 正極シート
３１ａ 正極集電箔
３１ａ１ 未形成部
３１ｂ 正極活物質層
３２ 負極シート
３２ａ 負極集電箔
３２ａ１ 未形成部
３２ｂ 負極活物質層
４１ 第1セパレータ
４２ 第２セパレータ
６１ 正極端子
６１ａ 内部端子片
６２ 負極端子
６２ａ 内部端子片
８１，９１ 平板部
８１ａ，９１ａ 盛り上がった部分
８２，９２ はみ出た部位
８３，９３ 凹部
１０１ プレート
１０２ 試験台
１０３ 質量体
１０４ ガイド
１０５ ロードセル
ＷＬ 捲回軸

Claims (8)

1. 組電池は、並べられた複数の単電池と、前記複数の単電池のうち隣り合う単電池の間に配置された中間ホルダーと、前記複数の単電池の両側にそれぞれ配置されたエンドホルダーと、両端のエンドホルダーの平板部を押して拘束圧を作用させるように構成された拘束部材とを備え、
   前記単電池は、
   電極体と、前記電極体を収容する電池ケースとを有し、
   電池ケースは、
   対向した一対の幅広面と、
   前記一対の幅広面にそれぞれ直交し、かつ、互いに対向する一対の幅狭面と、
   前記幅広面と前記幅狭面とを繋ぐ４つの辺部と
   を有し、
   前記複数の単電池は、前記幅広面が順に対向し、かつ、前記一対の幅狭面が揃うように並べられており、
   前記中間ホルダーと前記エンドホルダーは、
   単電池の幅広面に沿って延びた平板部と、
   前記平板部の両端に設けられ、当該幅広面からはみ出た部分と
   をそれぞれ備え、
   前記中間ホルダーと前記エンドホルダーの前記幅広面からはみ出た部分は、前記中間ホルダーと前記エンドホルダーの前記平板部が対向する電池ケースの辺部の長さ方向に沿って連続して、前記電池ケースの辺部を覆っており、
   前記中間ホルダーの前記はみ出た部分は、前記隣り合う単電池の対向する前記幅広面の両側の辺部がそれぞれ収まる凹部を有し、
   前記エンドホルダーの前記はみ出た部分は、当該エンドホルダーの平板部が対向する単電池の幅広面の両側の辺部が収まる凹部を有しており、
   前記中間ホルダーと前記エンドホルダーのうち前記単電池を間に挟んで隣り合う前記はみ出た部分の間に間隙がある、組電池。
2. 前記中間ホルダーの平板部は、前記幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっている、請求項１に記載された組電池。
3. 前記中間ホルダーの平板部は、前記幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が両側に向けて盛り上がっている、請求項１または２に記載された組電池。
4. 前記エンドホルダーの平板部は、前記端に配置された単電池の対向する幅広面の周縁部を除く中間部に対向する部分が盛り上がっている、請求項１から３までの何れか一項に記載された組電池。
5. 前記エンドホルダーは、前記端に配置された単電池の対向する側とは反対側が平坦な面である、請求項１から４までの何れか一項に記載された組電池。
6. 前記電極体は、
   前記電池ケースの前記一対の幅広面に対向する一対の平坦面を有し、
   前記電池ケースの前記一対の幅狭面のうち第１の幅狭面に向けて延び、かつ、前記一対の幅広面が対向する方向における中央部に向けて集約された第１集電部と、
   前記電池ケースの前記一対の幅狭面のうち第２の幅狭面に向けて延び、かつ、前記一対の幅広面が対向する方向における中央部に向けて集約された第２集電部と
   を備えた
   請求項１から５までの何れか一項に記載された、組電池。
7. 前記電池ケースの前記幅狭面は、前記幅広面よりも厚い、請求項１から６までの何れか一項に記載された組電池。
8. 前記幅広面の高さ方向に沿った縁部は、当該幅狭面に向けて徐々に厚くなっている、請求項１から７までの何れか一項に記載された組電池。

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