JP2018088356A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の単電池が接続された組電池に鋭利な導電性の異物が刺さった際に、複数の単電池の間で生じる外部短絡を抑制して、短絡電流による単電池の急激な温度上昇を好適に抑制することができる組電池を提供する。【解決手段】ここで開示される組電池１は、複数の単電池１０Ａ〜１０Ｎが配列方向ｘに沿って配列され、正極端子１２と負極端子１４とがそれぞれバスバー４０を介して接続されている。そして、複数の単電池のうち、正極出力端子１２ａを備えた単電池１０Ｃが、配列方向ｘにおける両端以外の位置に配列され、配列方向ｘの両端の単電池１０Ａ、１０Ｎの正極端子１２が、該両端の単電池に隣接した単電池１０Ｂ、１０Ｍの負極端子１４に接続されているとともに、一方の端部に配置された単電池１０Ａの負極端子１４が、離隔した単電池１０Ｄの正極端子１２にバスバー４２を介して電気的に接続されている。【選択図】図３

Description

本発明は、組電池に関する。詳しくは、二次電池を単電池とし、当該単電池を複数備えた組電池に関する。

リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池とし、当該単電池を複数備えた組電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池を単電池とした組電池は、車両搭載用の高出力電源等に好ましく用いられている。かかる組電池は、一般に、複数の角形二次電池（単電池）を隣接させて配列させ、該隣接した単電池をバスバーを介して電気的に接続することによって構成される（例えば特許文献１）。

かかる組電池の一例を図５に示す。この組電池１００は扁平な角型の単電池１１０Ａ〜１１０Ｅを複数備えており、この複数の単電池１１０Ａ〜１１０Ｅは配列方向ｘに沿って幅広面（扁平面）が相互に隣接するように配列されている。この組電池１００では、各々の単電池１１０Ａ〜１１０Ｅの間で正極端子１１２と負極端子１１４とがバスバー１４０によって電気的に順次接続されている。そして、配列方向ｘの一方の端部に配置された単電池１１０Ａの正極端子１１２は外部と接続可能に開放された正極出力端子１１２ａとなっており、他方の端部に配置された単電池１１０Ｅの負極端子１１４は外部と接続可能に開放された負極出力端子１１４ａとなっている。

ところで、この種の二次電池を構成要素（単電池）とする組電池には、電池性能が優れていることはもちろんのこと、高いレベルの安全性が求められている。このため、組電池の安全性を向上させるための種々の技術が従来から提案されている。例えば、使用中に単電池が発熱すると、各々の単電池が相互に加熱し合って組電池全体の温度が急激に上昇することがあるため、組電池を構成する各々の単電池の温度上昇を抑制するような技術が種々提案されている。

特開２０１５−１２５８５９号公報

しかしながら、組電池を車両などの移動体に搭載して使用している際に、図６に示すように、釘のような鋭利な導電性の異物Ｆが、組電池１００を構成する各単電池の内部に収容された正極１３２および負極１３５を該正負極の積層方向に貫くように複数の単電池（図６では単電池１１０Ａ、１１０Ｂ）を貫通する場合がある。このような場合、当該導電性の異物Ｆによって貫かれた各々の単電池１１０Ａ、１１０Ｂで短絡電流が発生し得、当該短絡電流のジュール熱によって単電池１１０Ａ、１１０Ｂの温度が上昇する虞がある。
このとき、配列方向ｘの端部に配置された１番目の単電池１１０Ａで生じる温度上昇は、単一の二次電池に導電性の異物が刺さった場合に生じる温度上昇と同程度であるが、該１番目の単電池１１０Ａに隣接した２番目の単電池１１０Ｂでは、１番目の単電池１１０Ａよりも急激な温度上昇が生じ得る。

具体的には、導電性の異物Ｆが単電池１１０Ａ、１１０Ｂを上記正負極積層方向に貫通すると、バスバー１４０と導電性の異物Ｆとを介して２つの単電池１１０Ａ、１１０Ｂの間で短絡電流Ｅ１が流れる外部短絡が生じる。この場合、２番目の単電池１１０Ｂの負極１３５に、該２番目の単電池１１０Ｂの内部で生じる短絡電流Ｅ２と、上記した外部短絡の短絡電流Ｅ１の２つの短絡電流（合計７００Ａ程度）が流れ込んで２番目の単電池１１０Ｂにおいて急激な温度上昇が生じ得る。そして、導電性の異物Ｆが２個以上の単電池を貫通した場合には、２番目以降に配置された単電池（例えば、３番目の単電池１１０Ｃ）においても外部短絡に起因した急激な温度上昇が生じ得る。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、複数の単電池が接続された組電池に鋭利な導電性の異物が刺さった際に、複数の単電池の間で生じる外部短絡を抑制して、短絡電流による単電池の急激な温度上昇を好適に抑制することができる組電池を提供することを目的とする。

上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の組電池が提供される。

ここで開示される組電池は、正極および負極が積層した構造の電極体が角型の電池ケース内に収容されてなる電池を単電池とし、該単電池を複数備えた組電池であって、積層構造の電極体の正負極積層方向と同じ方向に複数の単電池が相互に隣接して配列されているとともに、該配列方向に配列された複数の単電池間の正極端子と負極端子とがそれぞれバスバーを介して電気的に接続されている。
そして、ここで開示される組電池では、複数の単電池のうち、外部と接続可能に開放された正極端子である正極出力端子を備えた単電池が、配列方向における両端以外の位置に配列され、配列方向における両端に配置された単電池の正極端子が、該両端の単電池に隣接した単電池の負極端子にバスバーを介して接続されているとともに、配列方向における一方の端部に配置された単電池の負極端子が、該一方の端部の単電池に隣接した単電池を除く、離隔した単電池の正極端子にバスバーを介して電気的に接続されている。

本発明者は、上記した課題を解決するために実験と検討を重ねた結果、複数の単電池を備えた組電池に釘のような鋭利な導電性の異物が刺さった場合に、かかる導電性の異物が刺さった方向によって温度上昇の程度が異なることを見出した。
具体的には、本発明者が実験を行ったところ、図５に示すような従来の組電池において、正極出力端子を有する単電池が配置されている方の端部（図５の左側）から配列方向に沿って導電性の異物が刺さると外部短絡による急激な温度上昇が発生し易くなり、負極出力端子を有する単電池が配置されている方の端部（図５の右側）から導電性の異物が刺さった場合には外部短絡による温度上昇が抑制されるという結果が得られた。

本発明者は、かかる結果が得られた理由について検討を重ねた結果、図５の右側から導電性の異物が刺さった場合のように、バスバーによって接続された電極端子が正極端子、負極端子の順に並んでいる方向から導電性の異物が刺さった場合、バスバーを介して流れる外部短絡の短絡電流が小さくなることを見出した。
そして、かかる知見に基づいて、単電池の配列方向における両側の何れの方向から導電性の異物が刺さった場合でも、バスバーで接続された電極端子が正極端子、負極端子の順に並んでいる方向から導電性の異物が刺さるように、各々の単電池の電気的な接続を構築することができれば、外部短絡による急激な温度上昇を抑制することができると考え、各々の単電池の具体的な接続方法をさらに検討した結果、上記した構造の組電池を完成させるに至った。

本発明の一実施形態に係る組電池を構成する単電池を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る組電池を構成する単電池の電極体を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。 従来の組電池を模式的に示す平面図である。 従来の組電池に導電性の異物が刺さった状態を模式的に示す説明図である。

以下、ここで開示される組電池の一例として、リチウムイオン二次電池を単電池とし、該リチウムイオン二次電池を複数備えた組電池を例に挙げて説明する。なお、ここで開示される組電池において、単電池として用いられる電池はリチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル水素電池などを用いることができる。

また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、電解質の構成および製法、リチウムイオン二次電池の構築に係る一般的技術等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

１．単電池の構成
先ず、本実施形態に係る組電池を構成する単電池を説明する。図１は本実施形態に係る組電池を構成する単電池を模式的に示す斜視図であり、図２は本実施形態に係る組電池を構成する単電池の電極体を模式的に示す図である。
本実施形態に係る組電池を構成する単電池１０は、図１に示す角型の電池ケース５０内に、図２に示す電極体３０を収容することによって構成される。

（１）電池ケース
図１に示すように、電池ケース５０は、上面が開放された扁平な角型のケース本体５２と、当該上面の開口部を塞ぐ蓋体５４とから構成されている。電池ケース５０は、例えば、金属や樹脂などによって構成されていることが好ましい。また、電池ケース５０の上面をなす蓋体５４には、正極端子１２と負極端子１４とが設けられている。図示は省略するが、正極端子１２は電池ケース５０内の電極体の正極に接続され、負極端子１４は負極に接続されている。

（２）電解液
上記した電池ケース５０の内部には、電極体３０（図２参照）とともに電解液が収容されている。電解液には、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを特に限定なく使用することができ、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）との混合溶媒（例えば体積比３：４：３）に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を約１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有させた非水電解液を使用することができる。

（３）電極体
本実施形態においては、正極および負極が積層した構造の電極体が用いられる。図２に示すように、本実施形態における電極体３０は、長尺シート状の正極３１と負極３５とをセパレータ３８を介して積層させた後、当該積層体を捲回することによって構成された捲回電極体である。正極３１は、アルミニウム箔等からなる正極集電体３２の表面に正極活物質層３３が付与されることによって構成されており、負極３５は、銅箔等からなる負極集電体３６の表面に、負極活物質を含む負極活物質層３７を付与することによって構成されている。また、セパレータ３８には、正極３１と負極３５を電気的に絶縁する機能、非水電解質を保持する機能などを備えた樹脂製の多孔性シート（フィルム）が用いられる。
かかる正極３１、負極３５、セパレータ３８を構成する各材料については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池の電極体に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能であり、本発明を特徴づけるものではないため詳細な説明を省略する。
なお、電極体は、正極と負極とを積層させることによって構成されていればよく、上記した捲回電極体の他に、矩形のシート状の正極と負極とを交互に積層させた積層電極体を用いることもできる。

２．組電池の構成
図３は本実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。本実施形態に係る組電池１は、上記した構成の単電池１０を複数個（ｎ個）備えており、各々の単電池１０Ａ〜１０Ｎを隣接させて配列し、該配列された各々の単電池１０Ａ〜１０Ｎの正極端子１２と負極端子１４とを電気的に接続することによって構築されている。以下、本実施形態に係る組電池の構成を具体的に説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る組電池１では、角型の単電池１０Ａ〜１０Ｎが相互に隣接するように配列方向ｘに沿って配列されている。この単電池１０Ａ〜１０Ｎの配列方向ｘは、上記した積層構造を有する電極体３０の正負極積層方向（図２の紙面に対して垂直方向）と同じ方向である。
そして、当該配列方向ｘに配列された各々の単電池１０Ａ〜１０Ｎは、バスバー４０、４２によって正極端子１２と負極端子１４とを相互に接続することによって電気的に直列に接続されている。なお、図示は省略するが、各々の単電池１０Ａ〜１０Ｎは、拘束部材によって配列方向ｘに沿って拘束されている。

なお、本実施形態に係る組電池１では、配列方向ｘの一方の端部に配置された単電池１０Ｎの負極端子１４が、外部と接続可能に開放された負極出力端子１４ａとなっている。本明細書においては、かかる負極出力端子１４ａを有する単電池１０Ｎが配置されている方の端部を配列方向ｘの下流側とし、その反対方向の端部を配列方向ｘの上流側とする。すなわち、図３中の左側を配列方向ｘの上流側とし、右側を下流側とする。そして、配列方向ｘの上流側の端部に配置された単電池を１番目の単電池１０Ａと称し、下流側の端部に配置された単電池をｎ番目の単電池１０Ｎと称する。

本実施形態に係る組電池１では、先ず、複数の単電池１０Ａ〜１０Ｎのうち、外部と接続可能に開放された正極端子１２である正極出力端子１２ａを備えた単電池１０Ｃが、配列方向ｘにおける両端以外の位置に配列されている。具体的には、本実施形態においては、図５に示す従来の組電池とは異なり、配列方向ｘの端部に配置された１番目の単電池１０Ａには正極出力端子が設けられておらず、配列方向ｘの上流側から３番目に配置される単電池１０Ｃに正極出力端子１２ａが設けられている。
このように、正極出力端子１２ａを備えた単電池１０Ｃを、配列方向ｘにおける両端以外の位置に配列することによって、配列方向ｘの上流側の端部に配置される１番目の単電池１０Ａの正極端子１２と、当該１番目の単電池１０Ａに隣接する２番目の単電池１０Ｂの負極端子１４とをバスバー４０を介して接続することができる。これによって、本実施形態に係る組電池１の上流側においては、配列方向ｘの上流側から下流側に向かって正極端子１２、負極端子１４の順に並ぶようにバスバー４０による電気的な接続を構築することができる。

そして、本実施形態に係る組電池１では、配列方向ｘの最上流側において、負極端子１４、正極端子１２の順でバスバーによる接続が構築されることを避けるために、配列方向ｘの上流側の端部に配置された１番目の単電池１０Ａの負極端子１４が、隣接して配置されている２番目の単電池１０Ｂではなく、１番目の単電池１０Ａから離隔して配置された４番目の単電池１０Ｄの正極端子１２に、斜めに延びるバスバー４２を介して電気的に接続されている。

一方、本実施形態に係る組電池１の下流側においては、配列方向ｘの下流側の端部に配置されたｎ番目の単電池１０Ｎの正極端子１２が、当該ｎ番目の単電池１０Ｎに隣接するｎ−１番目の単電池１０Ｍの負極端子１４にバスバー４０を介して接続されている。
そして、本実施形態に係る組電池１の下流側では、上記したｎ番目の単電池１０Ｎとｎ−１番目の単電池１０Ｍとの接続と同様に、下流側から上流側に向かって正極端子、負極端子の順に電気的に接続されるように各々の単電池がバスバー４０を介して接続されており、かかる電気的な接続が４番目の単電池１０Ｄまで繰り返し行われている。

以上のように、本実施形態に係る組電池１では、斜めに延びるバスバー４２を介した１番目の単電池１０Ａと４番目の単電池１０Ｄとの接続を除いて、配列方向ｘにおける両端から中央に向かって各々の単電池１０Ａ〜１０Ｎが、正極端子１２、負極端子１４の順で順次電気的に接続されている。

３．導電性の異物が刺さった場合
次に、上記した構造の組電池１に導電性の異物が刺さった場合について説明する。
かかる構造の組電池１によれば、配列方向ｘの上流側から導電性の異物が刺さった場合でも、下流側から導電性の異物が刺さった場合でも、バスバー４０を介した外部短絡の発生を抑制することができるため、当該外部短絡による急激な温度上昇の発生を抑制することができる。以下、配列方向ｘの上流側から導電性の異物が刺さった場合と、下流側から導電性の異物が刺さった場合に分けて説明する。

（１）配列方向の上流側から導電性の異物が刺さった場合
本実施形態に係る組電池１に配列方向ｘの上流側から導電性の異物が刺さって、当該導電性の異物が、１番目〜３番目の単電池１０Ａ〜１０Ｃを貫通した場合について説明する。このとき、１番目〜３番目の単電池１０Ａ〜１０Ｃは、何れも配列方向ｘの上流側から下流側に向かって正極端子１２、負極端子１４の順で電気的に接続されているため、バスバー４０を介した大きな短絡電流が流れることがなく、急激な温度上昇が生じることを防止することができる。

なお、本実施形態に係る組電池１では、上記したように、１番目の単電池１０Ａと４番目の単電池１０Ｄのみが、上流側から下流側に向かって負極端子１４、正極端子１２の順で接続される。しかし、１番目の単電池１０Ａと４番目の単電池１０Ｄの間には、２個の単電池（２番目の単電池１０Ｂ、３番目の単電池１０Ｃ）が配置されているため、導電性の異物が１番目の単電池１０Ａを貫通してから４番目の単電池１０Ｄに到達するまでに若干の時間を要する。この４番目の単電池１０Ｄに導電性の異物が到達するまでの間に、１番目の単電池１０Ａで内部短絡が生じて、１番目の単電池１０Ａの正負極が破損するため、バスバー４２を介して流れる外部短絡の短絡電流が１番目の単電池１０Ａにおいて大きな抵抗を受ける。このように、本実施形態においては、１番目の単電池１０Ａと４番目の単電池１０Ｄとの接続部分においても、バスバー４２を介して大きな外部短絡の短絡電流が流れることを抑制することができる。

（２）下流側から刺さった場合
次に、配列方向ｘの下流側から導電性の異物が刺さって、当該導電性の異物が、ｎ番目の単電池Ｎとｎ−１番目の単電池１０Ｍを貫通した場合について説明する。このとき、ｎ番目の単電池Ｎとｎ−１番目の単電池１０Ｍは、配列方向ｘの下流側から上流側に向かって正極端子１２、負極端子１４の順で接続されているため、上記した上流側から導電性の異物が刺さった場合と同様に、バスバー４０を介した外部短絡による急激な温度上昇を抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る組電池１では、配列方向ｘの上流側と下流側の何れの方向から導電性の異物が刺さった場合でも、バスバー４０を介した大きな外部短絡の短絡電流が流れることを抑制することができるため、当該外部短絡による急激な温度上昇が生じることを抑制することができ、高いレベルの安全性を確保することができる。

また、本実施形態に係る組電池１においては、４番目の単電池１０Ｄの下流側のように、配列方向ｘの中央部で電極端子の接続順序が負極端子１４、正極端子１２の順に切り替わる箇所が生じ、かかる箇所まで導電性の異物が到達した場合には、バスバーを介した外部短絡が生じ得る。しかし、一般的な導電性の異物である釘が組電池に刺さった場合に、当該釘が配列方向ｘの中央部まで到達する可能性は非常に低く、仮に電極端子の接続順序が切り替わる配列方向ｘの中央部に到達したとしても、本実施形態に係る組電池では、図５に示す従来の組電池のように２番目以降の全ての単電池に急激な温度上昇が生じるようなことがないため、従来よりも外部短絡による温度上昇が抑制される。

なお、本実施形態において、組電池を構成する単電池の個数は特に限定されないが、図３に示す構成の組電池１に単電池を追加する際には、当該追加する単電池を３番目の単電池１０Ｃと４番目の単電池１０Ｄの間に配置することが好ましい。これによって、斜めに延びるバスバー４２によって接続された１番目の単電池１０Ａと４番目の単電池１０Ｄとの間隔をさらに広くして、バスバー４２を介した外部短絡をより適切に抑制することができる。
また、電極端子の接続順序が切り替わる箇所まで単電池に導電性の異物が到達することを適切に防止するためには、３番目の単電池１０Ｃと４番目の単電池１０Ｄの間、若しくは、４番目の単電池１０Ｄとｎ−１番目の単電池１０Ｍとの間に単電池を追加することが好ましい。

４．他の実施形態に係る組電池
また、ここで開示される組電池の他の実施形態として、図４に示す構造の組電池１Ａが挙げられる。かかる構造の組電池１Ａは、複数の単電池１０が隣接して配列され、該隣接した単電池１０の正極端子１２と負極端子１４との間がバスバー４０を介して直接接続されてなる単電池配列ユニット２０Ａ、２０Ｂを２つ備えている。この単電池配列ユニット２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの配列方向ｘの両端部には、正極出力端子１２ａ、１２ｂと、負極出力端子１４ａ、１４ｂが設けられている。
そして、この図４に示す組電池１では、正極出力端子１２ａ、１２ｂ同士が隣接するように、各々の単電池配列ユニット２０Ａ、２０Ｂを反転させて配置し、一方の単電池配列ユニット２０Ａの負極出力端子１４ａと他方の単電池配列ユニット２０Ｂの正極出力端子１２ｂとが、斜めに延びるバスバー４２を介して電気的に直接接続されている。

このように２つの単電池配列ユニット２０Ａ、２０Ｂを接続することによって、上記した実施形態と同様に、正極出力端子１２ａが配列方向ｘにおける両端以外の位置に配列され、配列方向ｘにおける両端に配置された単電池１０の正極端子１２が、該両端の単電池１０に隣接した単電池１０の負極端子１４にバスバー４０を介して接続されているとともに、配列方向ｘにおける一方の端部に配置された単電池１０の負極端子１４（単電池配列ユニット２０Ａの負極出力端子１４ａ）が、離隔した単電池１０の正極端子１２（単電池配列ユニット２０Ｂの正極出力端子１２ｂ）にバスバー４２を介して電気的に接続されている組電池１Ａを構築することができる。
これによって、配列方向ｘの何れの方向から導電性の異物が刺さった場合でも、バスバー４０を介した大きな短絡電流が流れることを抑制することができる。

なお、図４においては、１つの単電池配列ユニット２０Ａ、２０Ｂが５個の単電池１０を備えているが、かかる単電池配列ユニットを構成する単電池の数は特に限定されない。例えば、一般的な車載用電源として用いられる組電池は、２０個〜４０個（例えば３０個）の単電池から構成されており、かかる組電池を構築する際には、各々の単電池配列ユニットを１０個〜２０個（例えば１５個）の単電池で構成することが好ましい。このような多数の単電池で単電池配列ユニットを構築した場合、電極端子の接続順序が負極端子、正極端子の順に切り替わる組電池の中央部に導電性の異物が到達することを防止することができる。

［試験例］
以下、本発明に関する試験例を説明するが、以下の試験例は本発明を限定することを意図したものではない。

１．試験例の組電池の作製
（１）試験例１、２
正極活物質（ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２）と、導電材（アセチレンブラック）と、バインダ（ＰＶＤＦ）とが、質量比で９４：３：３の割合で混合された正極活物質層が、厚さ１２μｍの正極集電体（アルミニウム箔）の両面に形成された矩形状の正極を作製した。一方、負極活物質（黒鉛）と、増粘剤（ＣＭＣ）と、バインダ（ＳＢＲ）とが、質量比で９８：１：１の割合で混合された負極活物質層が、厚さ１０μｍの負極集電体（銅箔）の両面に形成された矩形状の負極を作製した。
次に、上記した正極と負極とセパレータとを備えた捲回電極体を作製し、当該捲回電極体を電解液とともに図１に示すような角型の電池ケースに収容して、容量が３５Ａｈの単電池を作製した。そして、上述の手順で作製した単電池を５個用意し、当該５個の単電池を図３に示す実施形態と同様の手順でバスバーを介して接続することによって試験例１、２の組電池を構築した。

（２）試験例３、４
上記した試験例１、２と同じ手順で５個の単電池を作製した後、図５に示すようにバスバーを介して５個の単電池を接続することによって試験例３、４の組電池を構築した。

２．評価試験
試験例１〜試験例４の組電池に対して以下の釘刺し試験を行った。
先ず、２５℃の温度環境下において、上記した各々の試験例の組電池をＳＯＣ１００％の充電状態に調整し、電池ケースの外表面に２枚の熱電対を貼り付け、単電池の配列方向ｘに沿ってタングステン製の釘を突き刺した。なお、かかる釘の直径は６ｍｍ、先端の角度は６０°であり、角型の電池ケースの幅広面の中央付近に２５ｍｍ／ｓｅｃの速度で直角に突き刺した。なお、試験例１、３では配列方向の上流側から釘を突き刺して１番目の単電池と２番目の単電池とを貫通させ、試験例２、４では下流側から釘を突き刺して５番目の単電池と４番目の単電池とを貫通させた。
そして、釘を突き刺している間に、上記した熱電対によって組電池を構成する各々の単電池の温度を測定した。測定した温度のうち、最も高い温度を単電池の最高温度として表１に示す。

３．評価結果
表１に示す結果より、配列方向ｘの下流側から上流側に釘が刺さった試験例２と試験例４では、何れの試験例においても、単電池の最高温度が４５０℃程度となっており、単一の二次電池に釘が刺さった場合に生じる温度上昇と同程度であった。このことから、図３に示す組電池と図５に示す組電池の何れにおいても、配列方向の下流側から導電性の異物が刺さった場合には、大きな外部短絡が発生せず、急激な温度上昇が抑制されていることが確認できた。

一方、配列方向ｘの上流側から下流側に釘を刺した試験例１と試験例３とを比較すると、試験例１では最高温度が４４０℃となり、下流側から釘を刺した試験例２や試験例４と同程度であったのに対し、試験例３では６３０℃まで急激に温度が上昇した。このことから、試験例３のように負極端子、正極端子の順で電極端子が接続されている方向から釘のような導電性の異物が刺さった場合には、外部短絡による急激な温度上昇が発生する虞があることが分かった。そして、バスバーによる電気的な接続が、図３に示すように構築された組電池では、配列方向の上流側と下流側の何れの方向から釘が刺さっても、外部短絡による急激な温度上昇を防止できることが確認できた。

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、１Ａ、１００ 組電池
１０、１０Ａ〜１０Ｎ、１１０Ａ〜１１０Ｅ 単電池
１２、１１２ 正極端子
１２ａ、１２ｂ、１１２ａ 正極出力端子
１４、１１４ 負極端子
１４ａ、１４ｂ、１１４ａ 負極出力端子
２０Ａ、２０Ｂ 単電池配列ユニット
３０ 電極体
３１、１３２ 正極
３２ 正極集電体
３３ 正極活物質層
３５、１３５ 負極
３６ 負極集電体
３７ 負極活物質層
３８ セパレータ
４０、４２、１４０ バスバー
５０ 電池ケース
５２ ケース本体
５４ 蓋体
Ｅ１ 外部短絡の短絡電流
Ｅ２ 内部短絡の短絡電流
ｘ 配列方向

Claims (1)

1. 正極および負極が積層した構造の電極体が角型の電池ケース内に収容されてなる電池を単電池とし、該単電池を複数備えた組電池であって、
   前記積層構造の電極体の前記正負極積層方向と同じ方向に前記複数の単電池が相互に隣接して配列されているとともに、該配列方向に配列された複数の単電池間の正極端子と負極端子とがそれぞれバスバーを介して電気的に接続されており、
   ここで、前記複数の単電池のうち、外部と接続可能に開放された正極端子である正極出力端子を備えた単電池が、前記配列方向における両端以外の位置に配列され、
   前記配列方向における両端に配置された単電池の正極端子が、該両端の単電池に隣接した単電池の負極端子に前記バスバーを介して接続されているとともに、
   前記配列方向における一方の端部に配置された前記単電池の負極端子が、該一方の端部の単電池に隣接した単電池を除く、離隔した単電池の正極端子に前記バスバーを介して電気的に接続されている、組電池。

Images