WO2019065501A1 - 角型二次電池、電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体 - Google Patents

角型二次電池、電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体 Download PDF

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lid
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convex portion
corners
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達也 篠田
信保 根岸
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Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Embodiments relate to a square secondary battery, a battery module, a power storage device, a vehicle, and a projectile.
  • a lithium ion secondary battery is raised as a secondary battery with a high energy density which responds to it.
  • secondary batteries such as lead storage batteries and nickel hydrogen batteries are used as large-sized, large-capacity power sources represented by electric vehicles, hybrid vehicles, electric motorcycles, forklifts, etc.
  • lithium ion with high energy density has been used Development for adoption of secondary batteries has become active. The development of lithium ion secondary batteries that respond to that has been made larger and larger while considering the long life and safety.
  • a battery pack containing a large number of batteries connected in series or in parallel is used because the drive power is large, and a metal can that is lighter and thinner is used from the viewpoint of mounting density
  • studies of rectangular batteries having a rectangular parallelepiped shape have been actively conducted.
  • the embodiment provides a square secondary battery and a battery module using the square secondary battery, which is easy to evaluate the outer shape, a power storage device, a vehicle, and a vehicle.
  • the prismatic secondary battery of the embodiment has an outer can having a bottom with a substantially rectangular cross section and having an opening, a power generation element housed in the outer can, a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, A lid covering the opening of the can, and at least one of the side surface of the outer surface of the outer can, the bottom surface of the outer surface of the outer can and the positive and negative terminals of the outer surface of the lid There are two or more convex portions.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery of the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery of the embodiment.
  • Drawing 3 is a key map of the side of the armored can of an embodiment.
  • Drawing 4 is a key map of the side of the armored can of an embodiment.
  • Drawing 5 is a key map of the bottom of the armored can of an embodiment.
  • Drawing 6 is a key map of the bottom of the armored can of an embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual view of the lid of the embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual view of the lid of the embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective development view of the battery module of the embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the battery module of the embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the power storage device of the embodiment.
  • FIG. 12 is a conceptual view of a vehicle of the embodiment.
  • FIG. 13 is a conceptual view of the projectile of the embodiment.
  • the first embodiment relates to a rectangular secondary battery.
  • the secondary battery of the first embodiment is shown in the perspective view of FIG.
  • the secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes an outer can 10, a power generation element accommodated in the outer can 10, and a lid 20, and the outer can 10 and the lid 20 have convex portions (31, 34, 36) Exists.
  • the lid 20 has a positive electrode terminal 40 and a negative electrode terminal 50.
  • the outer can 10 has four side surfaces 11, 12, 13 and 14 and a bottom surface 15. In the angle of the perspective view of FIG. 1, the side surface 12, the side surface 13, and the bottom surface 15 are at positions where they are blind.
  • the distance between the convex portions present in different planes the distance between two or more convex portions present in one plane, the distance between one convex portion and the positive electrode terminal 40, one convex portion as the negative electrode terminal 50
  • the external shape of the secondary battery 100 can be evaluated from the distance between
  • the convex portion also on the lid 20
  • the accuracy of the external shape evaluation can be enhanced, and the error evaluation of the battery shape can be easily performed.
  • the secondary battery 100 whose external shape has been evaluated is easy to evaluate its shape error when being incorporated into a module or the like, it is also useful in module design.
  • it is a perspective view from the direction where the side surface 11, the side surface 14, the bottom face 15, and the outer surface of the lid 20 of the outer surface of the armored can 10 of FIG. 1 can be confirmed, A convex part exists in each surface. The presence of two or more convex portions on one surface makes it possible to measure the shape of the secondary battery from the distance between the convex portions of the surface.
  • the armored can 10 of embodiment has an opening part by the bottomed cylindrical form whose cross-sectional shape is a substantially square.
  • the thickness of the outer can 10 is typically 0.2 ⁇ m or more and 1.5 mm or less.
  • the outer can 10 and the lid 10 are preferably made of metal using aluminum, aluminum alloy, iron, stainless steel or the like.
  • the cross-sectional shape of the outer can 10 is substantially square.
  • the height of the opening outer case 10 of the outer can is typically 30 mm or more and 180 mm or less.
  • variety of the armored can 10 is 60 mm or more and 180 mm or less typically.
  • the depth of the outer can 10 is typically 4 mm or more and 45 mm or less.
  • the cross-sectional shapes of the side surfaces 11, 12, 13, 14 and the bottom surface 15 of the outer can 10 may be semi-elliptical. By providing the convex portion even in the semi-elliptical shape, the outer shape evaluation of the square secondary battery 100 becomes easy.
  • FIG. 2 shows an exploded perspective view of the secondary battery 100 of the first embodiment.
  • the power generation element 60 connected to the positive electrode terminal 40 and the negative electrode terminal 50 of the lid 20 is shown.
  • the positive electrode terminal 40 and the negative electrode terminal 50 of the lid 20 are electrically insulated from the lid 20.
  • the power generation element 60 has a positive electrode, a separator and a negative electrode.
  • the positive electrode of the power generation element 60 is electrically connected to the positive electrode terminal 40.
  • the negative electrode of the power generation element 60 is electrically connected to the negative electrode terminal 50.
  • An electrolyte (not shown) is accommodated in the outer can 10 together with the power generation element 60.
  • the power generation element 60 includes, for example, a wound electrode group.
  • the electrolyte is a non-aqueous electrolyte or a water-based electrolyte.
  • the lid 20 may further have a gas valve, an electrolytic solution inlet, and the like (not shown).
  • the opening 16 is shown.
  • the opening 16 is covered by the lid 20 and joined to the lid 20.
  • the outer can 10 is airtightly sealed by the lid 20 at the opening 16 of the outer can 10.
  • the outer can 10 and the lid 20 are preferably joined by, for example, laser welding.
  • the shape of the lid 20 depends on the shape of the opening 16, but is typically approximately square.
  • the thickness of the lid 20 is typically 0.2 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less.
  • the convex part of the side surface 11 of the armored can 10 is demonstrated.
  • a convex portion 31 exists on the side surface 11.
  • the side surface 12 has a convex portion 32.
  • four corners a, b, c, d of the side surfaces 11, 12 are shown.
  • the outer shape can be evaluated. Besides, the thickness of the outer can 10 can also be evaluated from the distance between the one or more protrusions 31 and the one or more protrusions 32. In addition, the distance between the one or more protrusions 31 and 32 and the positive electrode terminal 40 and the distance between the one or more protrusions 31 and 32 and the negative electrode terminal 50 can also be evaluated. If there are three convex portions 31 and 32, three distances between the convex portions 31 and 32 can be obtained. Therefore, the outer shape evaluation of the side surfaces 11 and 12 can be performed in more detail than the distance from two convex portions. It is preferable at the point which can be done.
  • the outer shape evaluation of the side surfaces 11 and 12 can be performed in more detail than the distances from the three convex portions.
  • the long side of the bottom surface 15 of the outer can 10 is included as the side of the side surfaces 11 and 12.
  • the convex portions 31 and 32 are preferably present in the vicinity of at least one of the four corners a, b, c, and d. Specifically, the convex portions 31 and 32 are preferably 10 mm or less (the distance between the corner and the convex portion) from the corner.
  • the protrusions 31 and 32 are more preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less from the corners, and still more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the distances between the corners a, b, c, d and the protrusions 31, 32 are the distances from the corners to the vertices of the nearest protrusions 31, 32 in the vicinity thereof.
  • the convex portions 31 and 32 are also present at the central portions of the side surfaces 11 and 12, it is preferable because detection of expansion at the central portions of the side surfaces 11 and 12 is further facilitated.
  • the convex portions 31 and 32 be present in the vicinity of all the four corners a, b, c and d. Therefore, as shown in the conceptual view of FIG. 3, it is preferable that one convex portion 31, 32 be present at four corners a, b, c, d at 10 mm or less from the four corners a, b, c, d. . Further, it is preferable that one convex portion 31 or 32 is present at each of the corners a, b, c, d at four to ten mm from the four corners a, b, c, d.
  • one convex portion 31 and 32 be present at each of the corners a, b, c and d at 0.5 mm or more and 3 mm or less from the four corners a, b, c, d.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the distances between the convex portions 31 and 32 and the corners is within 20% of the average value of the distances between the convex portions 31 and 32 and the corners, There is little variation in the position of.
  • the corners a, b, c and d of the side surfaces 11 and 12 are determined by the following method. Find the approximate straight lines of the four sides of the side faces 11 and 12, then define the four vertices of a square formed from the four approximate straight lines. Then, the diagonals of the diagonals of the four apexes are drawn, and the intersections of the diagonals and the contours of the side surfaces 11 and 12 are defined as corners a, b, c, and d.
  • the convex part of the side surfaces 13 and 14 of the armored can 10 is demonstrated.
  • the side view 13 and 14 of the outer surface of the armored can 10 in which the hemispherical or conical convex part 33 and 34 exists in the conceptual diagram of FIG. 4 is shown.
  • the convex portion 33 is present on the side surface 13.
  • the convex portion 34 is present on the side surface 14.
  • four corners a, b, c, d of the side surfaces 13, 14 are shown.
  • the outer shape can be evaluated. Besides, the width of the outer can 10 can also be evaluated from the distance between the one or more projections 33 and the one or more projections 34. The distance between one or more projections 33 and 34 and positive electrode terminal 40 and the distance between one or more projections 33 and 34 and negative electrode terminal 50 can also be evaluated. If there are three convex portions 33 and 34, three distances between the convex portions 33 and 34 can be obtained. Therefore, the outer shape evaluation of the side surfaces 13 and 14 can be performed in more detail than the distance from two convex portions. It is preferable at the point which can be done.
  • the outer shape evaluation of the side faces 13 and 14 can be performed in more detail than the distances from the three convex parts.
  • the short side of the bottom surface 15 of the outer can 10 is included as the side of the side surfaces 13 and 14. Since the side surfaces 13 and 14 are side surfaces narrower in area than the side surfaces 11 and 12, the distance between the projections is narrow. Therefore, if convex portions are provided on one or two sides of the side surfaces, it is preferable to provide the convex portions on the side surfaces 11 and 12 rather than the side surfaces 13 and 14.
  • the protrusions 33 and 34 are preferably present in the vicinity of at least one of the four corners a, b, c, and d. Specifically, the protrusions 33 and 34 are preferably 10 mm or less (the distance between the corner and the protrusion) from the corner. The protrusions 33 and 34 are more preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less from the corners, and still more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the distance between the corners a, b, c, d and the projections 33, 34 is the distance from each corner to the apex of the nearest projections 33, 34 in the vicinity.
  • the convex portions 33 and 34 are also present at the central portions of the side surfaces 13 and 14, it is preferable because detection of expansion at the central portions of the side surfaces 13 and 14 is further facilitated.
  • the convex portions 33 and 34 be present in the vicinity of all the four corners a, b, c and d. Accordingly, as shown in the conceptual view of FIG. 4, it is preferable that one convex portion 33, 34 be present at four corners a, b, c, d at 10 mm or less from the four corners a, b, c, d. . Further, it is preferable that one convex portion 33, 34 is present at each of the corners a, b, c, d at four to ten mm from the four corners a, b, c, d.
  • one convex portion 33, 34 be present at each of the corners a, b, c, d at 0.5 mm or more and 3 mm or less from the four corners a, b, c, d.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the distances between the convex portions 33 and 34 and the corners is within 20% of the average value of the distances between the convex portions 33 and 34 and the corners. There is little variation in the position of.
  • the corners a, b, c and d of the side surfaces 13 and 14 are determined by the following method.
  • the approximate straight lines of the four sides of the side surfaces 13 and 14 are obtained, and then the four vertices of a square formed from the four approximate straight lines are determined.
  • the diagonals of the diagonals of the four vertices are drawn, and the intersections of the diagonals and the contours of the side surfaces 13 and 14 are set as corners a, b, c, and d.
  • four corners are fixed even if the side surfaces 13 and 14 are not rectangular, and the distances from the corners to the convex portions 33a, 33b, 33c and 33d (34a, 34b, 34c and 34d) can be determined.
  • the bottom view 15 of the outer surface of the armored can 10 in which the hemispherical or conical convex part 35 exists in the conceptual diagram of FIG. 5 is shown.
  • a convex portion 35 is present on the bottom surface 15.
  • four corners a, b, c, d of the bottom surface 15 are shown.
  • the distance between the projection 35 on the bottom and the positive electrode terminal 40 or the negative electrode terminal 50 of the lid 16 can be evaluated.
  • any one or more of the distance from the positive electrode terminal 40 to the bottom surface 15, the distance from the negative electrode terminal 50 to the bottom surface 15, the height of the secondary battery 100, or the height of the outer can 10 is evaluated can do.
  • the convex portions 35 a, 35 b, 35 c, 35 d are present in the vicinity of all four corners a, b, c, d, two convex portions 35 are present on the bottom surface 15. If it exists, the outer shape of the bottom surface 15 can also be evaluated from the distance between the two projections 35.
  • the outer shape evaluation of the bottom surface 15 can be performed in more detail than only the distance from the two convex portions. Since four distances between convex portions are required when there are four convex portions 35, it is preferable in that the outer shape of the bottom surface 15 can be evaluated in detail rather than distances from three convex portions.
  • the convex portion 35 is preferably present in the vicinity of at least one of the four corners a, b, c, and d of the bottom surface 15.
  • the protrusion 35 is preferably 10 mm or less (the distance between the corner and the protrusion) from the corner of the bottom surface 15.
  • the protrusion 35 is more preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less from the corner of the bottom surface 15, and still more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the distances between the corners a, b, c, d and the projections 35 are the distances from the corners to the apexes of the nearest projections 35 in the vicinity thereof.
  • the projections 35 be present in the vicinity of all four corners a, b, c, d. Accordingly, as shown in the conceptual view of FIG. 5, it is preferable that one convex portion 35 be present at four corners a, b, c, d at 10 mm or less and at each corner a, b, c, d. Further, it is preferable that one convex portion 35 is present at four corners a, b, c, d from 0.5 mm to 10 mm and one at each corner a, b, c, d.
  • one convex portion 35 exists at four corners a, b, c, d from 0.5 mm to 3 mm and at each corner a, b, c, d.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between each protrusion 35 and the corner is within 20% of the average value of the distance between each protrusion 35 and the corner, the variation in the position of the protrusion 35 is small. Preferred.
  • the form in which the linear convex parts 35e and 35f exist in the bottom face 15 of the outer surface of the armored can 10 is also preferable.
  • the distance between the projection 35 on the bottom and the positive electrode terminal 40 or the negative electrode terminal 50 of the lid 16 can be evaluated.
  • any one or more of the distance from the positive electrode terminal 40 to the bottom surface 15, the distance from the negative electrode terminal 50 to the bottom surface 15, the height of the secondary battery 100, or the height of the outer can 10 is evaluated can do. Since there are two linear protrusions 35e and 35f, the outer shape of the bottom 15 of the secondary battery 100 can also be evaluated from the distance between the linear protrusions 35e and 35f.
  • the aspect ratio (length / width) of the linear protrusions 35e and 35f is preferably 3 or more and 10 or less.
  • linear convex parts 35e and 35f it is preferable that the distance from the two short sides e and f of bottom 15 is 10 mm or less, respectively. It is more preferable that the distance from the two short sides e and f of the bottom surface 15 be 0.5 mm or more and 5 mm or less, and the linear convex portions 35 e and 35 f be 0.5 mm or more and 3 mm or less More preferable. .
  • the corners a, b, c, d of the bottom surface 15 are determined by the following method. An approximate straight line of the four sides of the bottom surface 15 is determined, and then four vertices of a square formed from the four approximate straight lines are determined. Then, the diagonals of the diagonals of the four vertices are drawn, and the intersections of the diagonals and the contour of the bottom surface 15 are set as corners a, b, c, d. By this method, four corners are determined even if the bottom surface 15 is not rectangular, and the distances from the corners to the convex portions 35a, 35b, 35c, 35d are determined.
  • the line segment connecting the corners obtained as described above can be regarded as the short side side.
  • the short side e is regarded as a line connecting the corner a and the corner b
  • the short side f is considered as a line connecting the corner c and the corner d.
  • cover 20 in which the hemispherical or conical convex part 36 exists in the conceptual diagram of FIG. 7 is shown.
  • a convex portion 36 exists on the surface of the outer surface of the lid 20 having the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
  • four corners a, b, c, d of the lid 20 are shown.
  • the distance between the convex portion 36 of the lid 16 and the positive electrode terminal 40 or the negative electrode terminal 50 of the lid 16 can be evaluated.
  • the convex portions 36 a, 36 b, 36 c and 36 d are present in the vicinity of all four corners a, b, c and d, two convex portions 35 are provided on the lid 20. If it is, the outer shape of the lid 16 can also be evaluated from the distance between the two projections 36. If there are three convex portions 36, three distances between the convex portions 36 are obtained, which is preferable in that the outer shape evaluation of the lid 20 can be performed in more detail than by the distance from the two convex portions. Since four distances between the convex portions are required when there are four convex portions 36, it is preferable in that the outer shape evaluation of the lid 20 can be performed in more detail than the distances from the three convex portions.
  • the convex portion 36 is preferably present in the vicinity of at least one of the four corners a, b, c, and d.
  • the protrusion 36 is preferably 10 mm or less (the distance between the corner and the protrusion) from the corner.
  • the convex portion 36 is more preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less from the corner, and still more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the distance between the corners a, b, c, d and the convex portion 36 is the distance from each corner to the vertex of the closest convex portion 36 in the vicinity thereof.
  • the convex portion 36 be present in the vicinity of all four corners a, b, c, d. Accordingly, as shown in the conceptual view of FIG. 7, one convex portion 36 may be present at 10 mm or less from the four corners a, b, c, d of the lid 20 and at each corner a, b, c, d preferable. Further, it is preferable that one convex portion 36 exists at four corners a, b, c, d of the lid 20 at 0.5 mm or more and 10 mm or less and one at each corner a, b, c, d.
  • one convex portion 36 exists at four corners a, b, c, d of the lid 20 at 0.5 mm or more and 3 mm or less and at each corner a, b, c, d. Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between each convex portion 36 and the corner is within 20% of the average value of the distance between each convex portion 36 and the corner, the variation in the position of the convex portion 36 is small. Preferred.
  • cover 20 of the outer surface of the armored can 10 is also preferable.
  • the distance between the convex portions 36 e and f of the lid 16 and the positive electrode terminal 40 or the negative electrode terminal 50 of the lid 16 can be evaluated. Since there are two linear convex portions 36e and 36f, it is possible to evaluate the outer shape of the secondary battery from the distance between the linear convex portions 36e and 36f.
  • the aspect ratio (length / width) of the linear protrusions 36e and 36f is preferably 3 or more and 10 or less.
  • the linear protrusions 36e and 36f preferably have a distance of 10 mm or less from the two short sides e and f of the lid 20, respectively.
  • the linear protrusions 36e and 36f preferably have a distance from the two short sides e and f of the lid 20 of 0.5 mm or more and 5 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less More preferable. .
  • the corners a, b, c, d of the side surfaces 13, 14 are determined by the following method.
  • the approximate straight lines of the four sides of the side surfaces 13 and 14 are obtained, and then the four vertices of a square formed from the four approximate straight lines are determined.
  • the diagonals of the diagonals of the four vertices are drawn, and the intersections of the diagonals and the contours of the side surfaces 13 and 14 are set as corners a, b, c, and d.
  • the line segment connecting the corners obtained as described above can be regarded as the short side side.
  • the short side e is regarded as a line connecting the corner a and the corner b
  • the short side f is considered as a line connecting the corner c and the corner d.
  • the height of convex part 31, 32, 33, 34, 35, 36 0.05 mm or more and 0.5 mm or less are preferable. If the heights of the convex portions 31, 32, 33, 34, 35, 36 are too low, it is not preferable because distinction from slight unevenness of the outer can 10 and the lid 20 is difficult. In addition, when the height of the convex portions 31, 32, 33, 34, 35, 36 is too high, the secondary battery 100 becomes bulky due to the convex portions, so it is preferable when the secondary battery 100 is stored at high density. Absent.
  • the height H1 (mm) of the protrusions 31, 32, 33, 34, 35 is the distance L1 (mm) between the apex of the protrusions 31, 32, 33, 34, 35 and the inner surface of the outer can 10, and
  • the external shape evaluation of the secondary battery 100 is performed, for example, by performing three-dimensional scanning with laser light or pattern light to specify the position of the convex portion.
  • the secondary battery 100 is placed on the surface plate so that the convex surface is in contact with the surface of the surface plate and stabilized, and the position of the convex portion of the lid 16 is height gauged.
  • the height, the position of the positive electrode terminal 40 and the negative electrode terminal, and the height can also be measured.
  • the height of the secondary battery 100 can be evaluated by sandwiching the convex portion 35 of the bottom 15 with the positive electrode terminal 40 and the negative electrode terminal 50 with a caliper or a micrometer.
  • information obtained by evaluating the outer shape based on the convex portion can be stored in a two-dimensional code or the like, and the two-dimensional code or the like can be printed or attached to the secondary battery.
  • the second embodiment relates to a battery module.
  • one or more (one cell) or more of the secondary battery of the first embodiment is used as a unit cell (cell).
  • the secondary battery of the first embodiment is easy to evaluate the outer shape, and therefore, in the battery module using this, the shape error can be accurately evaluated in the module design, and the single battery can be more efficiently It can be housed.
  • the battery module includes a plurality of single cells, the single cells are electrically connected in series, in parallel, or in series and in parallel.
  • the battery module 200 will be specifically described with reference to the perspective development view of FIG. 9 and the cross-sectional view of FIG.
  • a secondary battery 100 having a convex portion on the outer surface of the first embodiment is used as a single battery 201.
  • the cross-sectional view of FIG. 10 is a cross-section including the positive electrode terminal 203B and the negative electrode terminal 206B in the perspective development view of FIG.
  • the plurality of unit cells 201 are provided outside the battery case, with the positive electrode terminals 203 (203A and 203B) provided on the positive electrode gasket 202, the safety valve 204, and the negative electrode terminals 206 (206A and 206B) provided on the negative electrode gasket 205.
  • the single cells 201 shown in FIG. 9 are arranged so as to be alternately arranged.
  • the unit cells 201 shown in FIG. 9 are connected in series, but may be connected in parallel by changing the arrangement method or the like.
  • the unit cell 201 is accommodated in the lower case 207 and the upper case 208.
  • the upper case 208 is provided with power supply input / output terminals 209 and 210 (positive electrode terminal 209, negative electrode terminal 210) of the battery module.
  • An opening 211 is provided in the upper case 208 in accordance with the positions of the positive electrode terminal 203 and the negative electrode terminal 206 of the unit cell 201, and the positive electrode terminal 203 and the negative electrode terminal 206 are exposed from the opening 211.
  • the exposed positive electrode terminal 203A is connected to the negative electrode terminal 206A of the adjacent cell 201 by the bus bar 212, and the exposed negative electrode terminal 206A is connected to the positive electrode terminal 203A of the adjacent cell 201 opposite to the above and the bus bar 212 Connected by.
  • the positive electrode terminal 203B not connected by the bus bar 212 is connected to the positive electrode terminal 214A provided on the substrate 213, and the positive electrode terminal 214A is connected to the positive power input / output terminal 209 via the circuit on the substrate 213.
  • the negative terminal 206B not connected by the bus bar 212 is connected to the negative terminal 214B provided on the substrate 213, and the negative terminal 214B is connected to the negative power input / output terminal 210 via the circuit on the substrate 213. doing.
  • the power input / output terminals 209 and 210 are connected to a charging power source and a load (not shown) to charge and use the battery module 200.
  • the upper case 208 is sealed by a lid 215. It is preferable that the substrate 213 be provided with a charge and discharge protection circuit.
  • a configuration may be appropriately added such as a configuration in which information such as deterioration of the single battery 201 can be output from a terminal (not shown).
  • the third embodiment relates to a power storage device.
  • the battery module 200 of the second embodiment can be mounted on the power storage device 300.
  • a power storage device 300 shown in the conceptual view of FIG. 11 includes a battery module 200, an inverter 302, and a converter 301.
  • the external AC power supply 303 is DC converted by the converter 301, the battery module 200 is charged, AC converted by the inverter 302 of the DC power supply from the battery module 200, and electricity is supplied to the load 304 connected to the storage device 300. ing.
  • the power storage device 300 of the present configuration having the battery module 200 of the embodiment, a power storage device having excellent battery characteristics is provided.
  • the fourth embodiment relates to a vehicle.
  • the vehicle of the fourth embodiment uses the battery module 200 of the second embodiment.
  • the configuration of the vehicle according to the present embodiment will be briefly described using the conceptual diagram of the vehicle 400 of FIG.
  • the vehicle 400 includes a battery module 200, a vehicle body 401, a motor 402, wheels 403, and a control unit 404.
  • the battery module 200, the motor 402, the wheels 403, and the control unit 404 are disposed on the vehicle body 401.
  • the control unit 404 converts the power output from the battery module 200 and adjusts the output.
  • the motor 402 rotates the wheel 403 using the power output from the battery module 200.
  • Vehicle 400 also includes an electric vehicle such as a train and a hybrid vehicle having another drive source such as an engine.
  • the battery module 200 may be charged by the regenerative energy from the motor 402. What is driven by the electrical energy from the battery module 200 is not limited to the motor, and may be used as a power source for operating the electric device included in the vehicle 400. In addition, it is preferable to obtain regenerative energy at the time of deceleration of the vehicle 400 and to charge the battery module 200 using the obtained regenerative energy.
  • the fifth embodiment relates to a projectile (for example, a multicopter).
  • the projectile of the fifth embodiment uses the battery module 200 of the second embodiment.
  • the configuration of the projectile according to the present embodiment will be briefly described using the conceptual diagram of the projectile (quadcopter) 500 of FIG.
  • the projectile 500 has a battery module 200, an airframe skeleton 501, a motor 502, a rotary wing 503 and a control unit 504.
  • the battery module 200, the motor 502, the rotary wings 503 and the control unit 504 are arranged in the airframe skeleton 501.
  • the control unit 504 converts the power output from the battery module 200 or adjusts the output.
  • the motor 502 rotates the rotor 503 using the power output from the battery module 200.

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Abstract

実施形態は、外形評価が容易な二次電池及び二次電池を用いた電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体を提供する。 実施形態の角型二次電池１００は、断面形状が略四角形の有底筒状で開口部を有する外装缶１０と、外装缶１０内に収納された発電要素６０と、正極端子４０及び負極端子５０を有し、外装缶１０の開口部を覆う蓋２０と、を備え、前記外装缶の外表面の側面１１、１２、１３、１４、外装缶１０の外表面の底面１５と蓋２０の外表面の正極端子４０及び負極端子５０を有する面うちのいずれか１面以上に各２個以上の凸部が存在する。

Description

角型二次電池、電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体
　実施形態は、角型二次電池、電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体に関する。
　携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器の進歩に伴い、これら機器に使用される二次電池は、小型化、軽量化が求められてきた。それに応えるエネルギー密度の高い二次電池として、リチウムイオン二次電池が上げられる。一方、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク、フォークリフトなどに代表される大型、大容量電源として、鉛蓄電池、ニッケル水素電池等の二次電池が使われているが、最近ではエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の採用に向けての開発が盛んになっている。それに応えるリチウムイオン二次電池の開発は、高寿命、安全性などを配慮しながら、大型化、大容量化の開発が行われている。
　これらの用途の電源として、駆動電力が大きいため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を収納した電池パックが使われ、実装密度の観点から、軽量化かつ薄肉化を行った金属缶を使用した、直方体形状の角型電池の検討が盛んに行われている。
　しかし、薄肉化を行った金属缶を使用した角型電池は、製造工程や使用中の電池内圧力の変動により、凹みや膨れといった外形形状に変化が生じており、角型電池の外形精度を悪化させ、電池パックやモジュール設計においては大きな寸法公差を許容する設計が必要となっていた。
特開平９－２１９１８０号公報
　実施形態は、外形評価が容易な角型二次電池及び角型二次電池を用いた電池モジュール、蓄電装置、車両及び飛翔体を提供する。
　実施形態の角型二次電池は、断面形状が略四角形の有底筒状で開口部を有する外装缶と、外装缶内に収納された発電要素と、正極端子及び負極端子を有し、外装缶の開口部を覆う蓋と、を備え、外装缶の外表面の側面、外装缶の外表面の底面と蓋の外表面の正極端子及び負極端子を有する面うちのいずれか１面以上に各２個以上の凸部が存在する。
図１は、実施形態の二次電池の斜視図である。 図２は、実施形態の二次電池の展開斜視図である。 図３は、実施形態の外装缶の側面の概念図である。 図４は、実施形態の外装缶の側面の概念図である。 図５は、実施形態の外装缶の底面の概念図である。 図６は、実施形態の外装缶の底面の概念図である。 図７は、実施形態の蓋の概念図である。 図８は、実施形態の蓋の概念図である。 図９は、実施形態の電池モジュールの斜視展開図である。 図１０は、実施形態の電池モジュールの断面図である。 図１１は、実施形態の蓄電装置の概念図である。 図１２は、実施形態の車両の概念図である。 図１３は、実施形態の飛翔体の概念図である。
　以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図は実施形態の説明とその理解を促すための概念図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる点があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜設計変更することができる。
（第１の実施形態）
　第１の実施形態は、角型の二次電池に関する。図１の斜視図に第１の実施形態の二次電池を示す。図１に示す二次電池１００は、外装缶１０と、外装缶１０に収容された発電要素と、蓋２０とを備え、外装缶１０と蓋２０には、凸部（３１、３４、３６）が存在する。蓋２０は、正極端子４０と負極端子５０を有する。外装缶１０は４つの側面、それぞれ側面１１、側面１２、側面１３、側面１４を有し、底面１５を有する。図１の斜視図の角度では、側面１２、側面１３と底面１５が死角となる位置にある。実施形態では、異なる面に存在する凸部の距離、１つ面に存在する２つ以上凸部の間の距離、１つの凸部と正極端子４０との距離、１つの凸部を負極端子５０との距離から、二次電池１００の外形評価をすることができる。
　第１の実施形態の二次電池１００の外装缶１０の側面１１、１２、１３、１４、外装缶１０の外表面の底面１５と蓋２０の外表面の正極端子４０及び負極端子５０を有する面のうちのいずれか１面以上には、各２個以上の凸部が存在する。図１は、複数の外表面に凸部が存在しているが、外表面の側面１１、外表面の側面１２、外表面の側面１３、外表面の側面１４、外表面の底面１５と外表面の蓋２０うちの少なくとも１面に凸部が２個以上存在していればよい。凸部は、変形が生じやすい外装缶１０の側面１１、１２、１３、１４や底面１５に設けることが好ましい。また、蓋２０にも凸部を設けることで、外形評価の精度を高めることができ、電池形状の誤差評価が簡便に行える。また、外形評価された二次電池１００は、モジュールなどに組み込む際にその形状誤差の評価が容易であることから、モジュール設計においても有用である。なお、図１の外装缶１０の外表面の側面１１、側面１４と底面１５及び蓋２０の外表面が確認できる方向からの斜視図であり、各面には、凸部が存在している。１つの面に２個以上の凸部が存在することで、当該面の凸部間の距離から二次電池の形状測定を行うことができる。
　実施形態の外装缶１０は、断面形状が略四角形の有底筒状で開口部を有する。外装缶１０の厚さは、典型的には０．２μｍ以上１．５ｍｍ以下である。外装缶１０及び蓋１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどを使用した金属製であることが好ましい。外装缶１０の断面形状は、略四角形である。外装缶の開口部外装缶１０の高さは、典型的には、３０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下である。外装缶１０の幅は、典型的には、６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下である。外装缶１０の奥行は、典型的には、４ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。外装缶１０の側面１１、１２、１３、１４及び底面１５の断面形状は、半楕円状であってもよい。半楕円状であっても凸部を設けることで、角型二次電池１００の外形評価が容易となる。
　図２に第１の実施形態の二次電池１００の展開斜視図を示す。蓋２０の正極端子４０及び負極端子５０と接続した発電要素６０が示されている。蓋２０の正極端子４０と負極端子５０は、蓋２０と電気的に絶縁されている。発電要素６０は、正極、セパレータと負極を有している。発電要素６０の正極は、正極端子４０と電気的に接続している。発電要素６０の負極は、負極端子５０と電気的に接続している。発電要素６０とともに図示しない電解質が外装缶１０内に収容されている。発電要素６０は例えば、倦回型電極群を含む。電解質は、非水電解質又は水系電解質である。蓋２０には、図示しないガス弁や電解液注入口などをさらに有してもよい。
　図２の展開斜視図において、開口部１６が示されている。二次電池１００において、開口部１６は、蓋２０に覆われて、蓋２０と接合されている。外装缶１０の開口部１６において蓋２０によって外装缶１０が気密に封止されている。外装缶１０と蓋２０は、例えば、レーザー溶接によって接合されていることが好ましい。蓋２０の形状は、開口部１６の形状に依るが、典型的には、略四角形である。蓋２０の厚さは、典型的には、０．２μｍ以上２．０μｍ以下である。
　外装缶１０の側面１１の凸部について説明する。図３の概念図に半球状又は円錐状の凸部３１、３２が存在する外装缶１０の外表面の側面１１、１２を示す。側面１１には凸部３１が存在する。側面１２には、凸部３２が存在する。図３の概念図では、側面１１、１２の４つの隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを示している。図３の概念図では、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）が１部ずつ存在しているが、凸部がある面において、２個の凸部３１、３２があれば、外形評価を行える。他にも、１つ以上の凸部３１と１つ以上の凸部３２の距離から外装缶１０の厚さを評価することもできる。また、１つ以上の凸部３１、３２と正極端子４０の距離や１つ以上の凸部３１、３２と負極端子５０の距離も評価することもできる。凸部３１、３２が３個あると、凸部３１、３２間の３つの距離が求められるため、２個の凸部からの距離だけよりも側面１１、１２の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。凸部３１、３２が４個あると凸部間の６つの距離が求められるため、３個の凸部からの距離よりも側面１１、１２の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。側面１１、１２において、外装缶１０の底面１５の長側辺を側面１１、１２の側辺として含む。
　外形評価を行うには、凸部間の距離が離れている方がより詳細な外形評価を行える点で好ましい。凸部３１、３２は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの少なくともいずれか１つ以上の近傍に存在することが好ましい。具体的には、凸部３１、３２は隅から、１０ｍｍ以下（隅と凸部の距離）であることが好ましい。凸部３１、３２は隅から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下がさらにより好ましい。隅ａ、ｂ、ｃ、ｄと凸部３１、３２の距離は、各隅から、その近傍にある最近接の凸部３１、３２の頂点までの距離である。また、側面１１と側面１２の中央部にも凸部３１、３２が存在すると、更に、側面１１と側面１２の中央部の膨らみ検知がしやすいため好ましい。
　外形評価を行うには、凸部３１、３２は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に存在することが好ましい。従って、凸部３１、３２は、図３の概念図に示すように４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、凸部３１、３２は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することよりが好ましい。凸部３１、３２は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、各凸部３１、３２と隅との距離の最大値と最小値の差は、各凸部３１、３２と隅との距離の平均値の２０％以内であると、凸部１１、１２の位置のばらつきが少なくて好ましい。
　側面１１、１２が四角形状ではなく、角丸四角形状などの略四角形状であるとき、次の方法で側面１１、１２の隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを定める。側面１１、１２の４つの側辺の近似直線を求める、次に４つの近似直線から形作られる四角形の４頂点を定める。そして、かかる４頂点の対角の対角線を引き、対角線と側面１１、１２の輪郭との交点を隅ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。かかる方法によって、側面１１、１２が四角形状ではなくとも４隅が定まり、各隅からの凸部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）までの距離が求まる。
　次に、外装缶１０の側面１３，１４の凸部について説明する。図４の概念図に半球状又は円錐状の凸部３３、３４が存在する外装缶１０の外表面の側面１３、１４を示す。側面１３には、凸部３３が存在する。側面１４には、凸部３４が存在する。図４の概念図では、側面１３、１４の４つの隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを示している。図４の概念図では、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に凸部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ（３４ａ、３２ｂ、３４ｃ、３４ｄ）が１部ずつ存在しているが、凸部がある面において、２個の凸部３３、３４があれば、外形評価を行える。他にも、１つ以上の凸部３３と１つ以上の凸部３４の距離から外装缶１０の幅を評価することもできる。また、１つ以上の凸部３３、３４と正極端子４０の距離や１つ以上の凸部３３、３４と負極端子５０の距離も評価することもできる。凸部３３、３４が３個あると、凸部３３、３４間の３つの距離が求められるため、２個の凸部からの距離だけよりも側面１３、１４の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。凸部３３、３４が４個あると凸部間の６つの距離が求められるため、３個の凸部からの距離よりも側面１３、１４の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。側面１３、１４において、外装缶１０の底面１５の短側辺を側面１３、１４の側辺として含む。側面１３、１４は、側面１１、１２よりも面積の狭い側面であるため、凸部間距離が狭い。従って、側面の１面又は２面に凸部を設けるのであれば、側面１３、１４よりも側面１１、１２に凸部を設ける方が好ましい。
　外形評価を行うには、凸部間の距離が離れている方がより詳細な外形評価を行える点で好ましい。凸部３３、３４は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの少なくともいずれか１つ以上の近傍に存在することが好ましい。具体的には、凸部３３、３４は隅から、１０ｍｍ以下（隅と凸部の距離）であることが好ましい。凸部３３、３４は隅から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下がさらにより好ましい。隅ａ、ｂ、ｃ、ｄと凸部３３、３４の距離は、各隅から、その近傍にある最近接の凸部３３、３４の頂点までの距離である。また、側面１３と側面１４の中央部にも凸部３３、３４が存在すると、更に、側面１３と側面１４の中央部の膨らみ検知がしやすいため好ましい。
　外形評価を行うには、凸部３３、３４は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に存在することが好ましい。従って、凸部３３、３４は、図４の概念図に示すように４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、凸部３３、３４は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することよりが好ましい。凸部３３、３４は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、各凸部３３、３４と隅との距離の最大値と最小値の差は、各凸部３３、３４と隅との距離の平均値の２０％以内であると、凸部１３、１４の位置のばらつきが少なくて好ましい。
　側面１３、１４が四角形状ではなく、角丸四角形状などの略四角形状であるとき、次の方法で側面１３、１４の隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを定める。側面１３、１４の４つの側辺の近似直線を求める、次に４つの近似直線から形作られる四角形の４頂点を定める。そして、かかる４頂点の対角の対角線を引き、対角線と側面１３、１４の輪郭との交点を隅ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。かかる方法によって、側面１３、１４が四角形状ではなくとも４隅が定まり、各隅からの凸部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）までの距離が求まる。
　次に外装缶１０の底面１５の凸部について説明する。図５の概念図に半球状又は円錐状凸部３５が存在する外装缶１０の外表面の底面１５を示す。底面１５には、凸部３５が存在する。図５の概念図では、底面１５の４つの隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを示している。例えば、底面の凸部３５と蓋１６の正極端子４０又は負極端子５０までの距離を評価することができる。他にも、正極端子４０から底面１５までの距離、負極端子５０から底面１５までの距離、二次電池１００の高さ、又は、外装缶１０の高さのうちのいずれか１つ以上を評価することができる。図５の概念図では、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に凸部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが１部ずつ存在しているが、底面１５に２個の凸部３５があれば、２つの凸部３５の距離から底面１５の外形評価を行うこともできる。凸部３５が３個あると、凸部３５間の３つの距離が求められるため、２個の凸部からの距離だけよりも底面１５の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。凸部３５が４個あると凸部間の６つの距離が求められるため、３個の凸部からの距離よりも底面１５の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。
　外形評価を行うには、凸部間の距離が離れている方がより詳細な外形評価を行える点で好ましい。凸部３５は、底面１５の４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの少なくともいずれか１つ以上の近傍に存在することが好ましい。具体的には、凸部３５は、底面１５の隅から、１０ｍｍ以下（隅と凸部の距離）であることが好ましい。凸部３５は、底面１５の隅から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下がさらにより好ましい。隅ａ、ｂ、ｃ、ｄと凸部３５の距離は、各隅から、その近傍にある最近接の凸部３５の頂点までの距離である。
　外形評価を行うには、凸部３５は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に存在することが好ましい。従って、凸部３５は、図５の概念図に示すように４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、凸部３５は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することよりが好ましい。凸部３５は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、各凸部３５と隅との距離の最大値と最小値の差は、各凸部３５と隅との距離の平均値の２０％以内であると、凸部３５の位置のばらつきが少なくて好ましい。
　また、図６の概念図に示すように、外装缶１０の外表面の底面１５に、線状の凸部３５ｅ、３５ｆが存在する形態も好ましい。例えば、底面の凸部３５と蓋１６の正極端子４０又は負極端子５０までの距離を評価することができる。他にも、正極端子４０から底面１５までの距離、負極端子５０から底面１５までの距離、二次電池１００の高さ、又は、外装缶１０の高さのうちのいずれか１つ以上を評価することができる。線状の凸部３５ｅ、３５ｆは、２個あることで、線状の凸部３５ｅ、３５ｆ間の距離から二次電池１００の底部１５の外形評価を行うこともできる。線状の凸部３５ｅ、３５ｆのアスペクト比（長さ／幅）は、３以上１０以下が好ましい。線状の凸部３５ｅ、３５ｆは、底面１５の２つの短側辺ｅ、ｆからの距離がそれぞれ１０ｍｍ以下であることが好ましい。線状の凸部３５ｅ、３５ｆは、底面１５の２つの短側辺ｅ、ｆからの距離がそれぞれ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがさらにより好ましい。。
　底面１５が四角形状ではなく、角丸四角形状などの略四角形状であるとき、次の方法で底面１５の隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを定める。底面１５の４つの側辺の近似直線を求める、次に４つの近似直線から形作られる四角形の４頂点を定める。そして、かかる４頂点の対角の対角線を引き、対角線と底面１５の輪郭との交点を隅ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。かかる方法によって、底面１５が四角形状ではなくとも４隅が定まり、各隅からの凸部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄまでの距離が求まる。短側辺ｅ、ｆも同様に、底面１５が略四角形状であるときは、上記によって求めた隅をつないだ線分を短側辺としてみなすことができる。短側辺ｅは、隅ａと隅ｂをつないだ線分とみなし、短側辺ｆは、隅ｃと隅ｄをつないだ線分とみなす。
　次に蓋２０の凸部について説明する。図７の概念図に半球状又は円錐状凸部３６が存在する蓋２０の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面を示す。蓋２０の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面には、凸部３６が存在する。図７の概念図では、蓋２０の４つの隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを示している。例えば、蓋１６の凸部３６と蓋１６の正極端子４０又は負極端子５０までの距離を評価することができる。図７の概念図では、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に凸部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが１部ずつ存在しているが、蓋２０に２個の凸部３５があれば、２つの凸部３６の距離から蓋１６の外形評価を行うこともできる。凸部３６が３個あると、凸部３６間の３つの距離が求められるため、２個の凸部からの距離だけよりも蓋２０の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。凸部３６が４個あると凸部間の６つの距離が求められるため、３個の凸部からの距離よりも蓋２０の外形評価を詳細に行うことができる点で好ましい。
　外形評価を行うには、凸部間の距離が離れている方がより詳細な外形評価を行える点で好ましい。凸部３６は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのうちの少なくともいずれか１つ以上の近傍に存在することが好ましい。具体的には、凸部３６は隅から、１０ｍｍ以下（隅と凸部の距離）であることが好ましい。凸部３６は隅から、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下がさらにより好ましい。隅ａ、ｂ、ｃ、ｄと凸部３６の距離は、各隅から、その近傍にある最近接の凸部３６の頂点までの距離である。
　外形評価を行うには、凸部３６は、４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての近傍に存在することが好ましい。従って、凸部３６は、図７の概念図に示すように蓋２０の４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、凸部３６は、蓋２０の４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することよりが好ましい。凸部３６は、蓋２０の４隅ａ、ｂ、ｃ、ｄから０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下で、各隅ａ、ｂ、ｃ、ｄにそれぞれ１個存在することが好ましい。また、各凸部３６と隅との距離の最大値と最小値の差は、各凸部３６と隅との距離の平均値の２０％以内であると、凸部３６の位置のばらつきが少なくて好ましい。
　また、図８の概念図に示すように、外装缶１０の外表面の蓋２０に、線状の凸部３６ｅ、３６ｆが存在する形態も好ましい。例えば、蓋１６の凸部３６ｅ、ｆと蓋１６の正極端子４０又は負極端子５０までの距離を評価することができる。線状の凸部３６ｅ、３６ｆは、２個あることで、線状の凸部３６ｅ、３６ｆ間の距離から二次電池の外形評価を行うことができる。線状の凸部３６ｅ、３６ｆのアスペクト比（長さ／幅）は、３以上１０以下が好ましい。線状の凸部３６ｅ、３６ｆは、蓋２０の２つの短側辺ｅ、ｆからの距離がそれぞれ１０ｍｍ以下であることが好ましい。線状の凸部３６ｅ、３６ｆは、蓋２０の２つの短側辺ｅ、ｆからの距離がそれぞれ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがさらにより好ましい。。
　底面１５が四角形状ではなく、角丸四角形状などの略四角形状であるとき、次の方法で側面１３、１４の隅ａ、ｂ、ｃ、ｄを定める。側面１３、１４の４つの側辺の近似直線を求める、次に４つの近似直線から形作られる四角形の４頂点を定める。そして、かかる４頂点の対角の対角線を引き、対角線と側面１３、１４の輪郭との交点を隅ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。かかる方法によって、側面１３、１４が四角形状ではなくとも４隅が定まり、各隅からの凸部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄまでの距離が求まる。短側辺ｅ、ｆも同様に、底面１５が略四角形状であるときは、上記によって求めた隅をつないだ線分を短側辺としてみなすことができる。短側辺ｅは、隅ａと隅ｂをつないだ線分とみなし、短側辺ｆは、隅ｃと隅ｄをつないだ線分とみなす。
　凸部３１、３２、３３、３４、３５、３６の高さは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。凸部３１、３２、３３、３４、３５、３６の高さが低すぎると外装缶１０や蓋２０のわずかな凹凸との区別がつきにくくて好ましくない。また、凸部３１、３２、３３、３４、３５、３６の高さが高すぎると、凸部によって二次電池１００が嵩高くなってしまうため、二次電池１００高密度に収容する際に好ましくない。凸部３１、３２、３３、３４、３５の高さＨ１（ｍｍ）は、凸部３１、３２、３３、３４、３５の頂点と外装缶１０の内表面との距離Ｌ１（ｍｍ）と、凸部がある外装缶１０の面の厚さＤ１（ｍｍ）を用い、Ｈ１＝Ｌ１－Ｄ１で求められる。凸部３６の高さＨ２（ｍｍ）は、凸部３６の頂点と蓋の内表面との距離Ｌ２（ｍｍ）と凸部がある蓋の面の厚さＤ２（ｍｍ）を用い、Ｈ２＝Ｌ２－Ｄ２で求められる。
　金属製の外装缶１０の、缶底または缶側面の変形が生じ難い場所に、外形寸法の基準となる複数の凸部を設けることにより、外形精度の高い角型電池が提供が可能となった。
　二次電池１００の外形評価は、例えば、レーザー光又はパターン光で３次元スキャンを行って、凸部の位置を特定することによって行われる。二次電池１００の外形評価は、他にも、定盤の上に凸部面を定盤の面と接しさせて安定するように二次電池１００を置き、ハイトゲージで蓋１６の凸部の位置、高さや、正極端子４０、負極端子との位置、高さを測定することもできる。さらにノギスやマイクメータで凸部を挟み込み凸部間の距離を測定することもできる。他にも、ノギスやマイクロメータで底１５の凸部３５と正極端子４０及び負極端子５０を挟み込み、二次電池１００の高さを評価することもできる。
　さらに、二次電池１００の作製後に凸部を基準に外形を評価した情報を二次元コード等に格納して、二次元コード等を二次電池に印刷又は張り付けることができる。作製時の外形評価結果を二次電池に記録することで、二次電池使用中や使用後における外形評価を行った際に外形の変化量と変化位置を自動かつ迅速に求めることができる。
（第２の実施形態）
　第２の実施形態は、電池モジュールに関する。第２の実施形態では、第１の実施形態の二次電池を単電池（セル）として１個（１セル）以上用いる。第１の実施形態の二次電池は、外形評価が容易であるため、これを用いた電池モジュールでは、モジュールの設計において、形状誤差を正確に評価することができるためより効率的に単電池を収容することができる。電池モジュールに複数の単電池が含まれる場合、各単電池は、電気的に直列、並列、或いは、直列と並列に接続して配置される。
　図９の斜視展開図及び図１０の断面図を参照して電池モジュール２００を具体的に説明する。図９に示す電池モジュール２００では、単電池２０１として第１の実施形態の外表面に凸部を有する二次電池１００を使用している。図１０の断面図は、図９の斜視展開図の正極端子２０３Ｂと負極端子２０６Ｂが含まれる断面である。
　複数の単電池２０１は、電池の外装缶の外部に、正極ガスケット２０２に設けられた正極端子２０３（２０３Ａ、２０３Ｂ）、安全弁２０４、負極ガスケット２０５に設けられた負極端子２０６（２０６Ａ、２０６Ｂ）を有している。図９に示す単電池２０１は、互い違いにそろえられるように配置されている。図９に示す単電池２０１は、直列に接続されているが、配置方法を変えるなどして並列接続にしてもよい。
　単電池２０１は、下ケース２０７と上ケース２０８内に収容されている。上ケース２０８には、電池モジュールの電源入出力用端子２０９及び２１０（正極端子２０９、負極端子２１０）が設けられている。上ケース２０８には、単電池２０１の正極端子２０３及び負極端子２０６の位置に合わせて開口部２１１が設けられ、開口部２１１から正極端子２０３及び負極端子２０６が露出している。露出した正極端子２０３Ａは、隣の単電池２０１の負極端子２０６Ａとバスバー２１２によって接続され、露出した負極端子２０６Ａは、前記の隣とは反対側の隣の単電池２０１の正極端子２０３Ａとバスバー２１２によって接続されている。バスバー２１２によって接続されていない正極端子２０３Ｂは、基板２１３に設けられた正極端子２１４Ａと接続し、正極端子２１４Ａは、基板２１３上の回路を介して正極の電源入出力用端子２０９と接続している。また、バスバー２１２によって接続されていない負極端子２０６Ｂは、基板２１３に設けられた負極端子２１４Ｂと接続し、負極端子２１４Ｂは、基板２１３上の回路を介して負極の電源入出力用端子２１０と接続している。電源入出力用端子２０９及び２１０は、図示しない充電電源や負荷と接続し、電池モジュール２００の充電や利用がなされる。上ケース２０８は、蓋２１５で封止されている。基板２１３には、充放電の保護回路が設けられていることが好ましい。また、単電池２０１の劣化等の情報を図示しない端子より出力可能な構成とするなどの構成の追加等を適宜行ってもよい。
（第３の実施形態）
　第３の実施形態は蓄電装置に関する。第２の実施形態の電池モジュール２００を蓄電装置３００に搭載することができる。図１１の概念図に示す蓄電装置３００は、電池モジュール２００と、インバーター３０２と、コンバーター３０１とを備える。外部交流電源３０３をコンバーター３０１で直流変換し、電池モジュール２００を充電し、電池モジュール２００からの直流電源のインバーター３０２で交流変換し、蓄電装置３００に接続した負荷３０４に電気を供給する構成となっている。実施形態の電池モジュール２００を有する本構成の蓄電装置３００とすることで、電池特性に優れた蓄電装置が提供される。
（第４の実施形態）
　第４の実施形態は車両に関する。第４の実施形態の車両は、第２の実施形態の電池モジュール２００を用いている。本実施形態にかかる車両の構成を、図１２の車両４００の概念図を用いて簡単に説明する。車両４００は、電池モジュール２００、車体４０１、モーター４０２、車輪４０３と、制御ユニット４０４を有する。電池モジュール２００、モーター４０２、車輪４０３と、制御ユニット４０４は、車体４０１に配置されている。制御ユニット４０４は、電池モジュール２００から出力した電力を変換したり、出力調整したりする。モーター４０２は電池モジュール２００から出力された電力を用いて、車輪４０３を回転させる。なお、車両４００は、電車などの電動車両やエンジンなどの他の駆動源を有するハイブリッド車も含まれる。モーター４０２からの回生エネルギーによって、電池モジュール２００を充電してもよい。電池モジュール２００からの電気エネルギーによって駆動されるものはモーターに限られず、車両４００に含まれる電気機器を動作させるための動力源に用いても良い。また車両４００の減速時に回生エネルギーを得て、得られた回生エネルギーを用いて電池モジュール２００を充電することが好ましい。実施形態の電池モジュール２００を有する本構成の車両４００とすることで、電池特性に優れた車両が提供される。
（第５の実施形態）
　第５の実施形態は飛翔体（例えば、マルチコプター）に関する。第５の実施形態の飛翔体は、第２の実施形態の電池モジュール２００を用いている。本実施形態にかかる飛翔体の構成を、図１３の飛翔体（クアッドコプター）５００の概念図を用いて簡単に説明する。飛翔体５００は、電池モジュール２００、機体骨格５０１、モーター５０２、回転翼５０３と制御ユニット５０４を有する。電池モジュール２００、モーター５０２、回転翼５０３と制御ユニット５０４は、機体骨格５０１に配置している。制御ユニット５０４は、電池モジュール２００から出力した電力を変換したり、出力調整したりする。モーター５０２は電池モジュール２００から出力された電力を用いて、回転翼５０３を回転させる。実施形態の電池モジュール２００を有する本構成の飛翔体５００とすることで、電池特性に優れた飛翔体が提供される。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

 

Claims (12)

  1. 　断面形状が略四角形の有底筒状で開口部を有する外装缶と、
    　前記外装缶内に収納された発電要素と、
    　正極端子及び負極端子を有し、前記外装缶の開口部を覆う蓋と、
    　を備え、
    　前記外装缶の外表面の側面、前記外装缶の外表面の底面と前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面うちのいずれか１面以上に各２個以上の凸部が存在する角型二次電池。
  2. 　前記外装缶の側面の凸部は、前記外装缶の外表面の側面の隅から１０ｍｍ以内に存在し、
    　前記外装缶の底の凸部は、前記外装缶の外表面の底面の隅から１０ｍｍ以内に存在し、
    　前記外装缶の蓋の凸部は、前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面の隅から１０ｍｍ以内に存在する請求項１に記載の角型二次電池。
  3. 　前記凸部の高さは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の角型二次電池。
  4. 　前記外装缶の底面の長側辺を側辺として含む側面に前記凸部が存在する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の角型二次電池。
  5. 　前記外装缶の側面の凸部は、前記外装缶の外表面の側面の４隅から１０ｍｍ以内で、各隅にそれぞれ１個存在し、
    　前記外装缶の底面の凸部は、前記外装缶の外表面の底面の４隅から１０ｍｍ以内で、各隅にそれぞれ１個存在し、
    　前記外装缶の蓋の凸部は、前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面の４隅から１０ｍｍ以内で、各隅にそれぞれ１個存在する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の角型二次電池。
  6. 　前記凸部の形状は、半球状又は円錐状である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の角型二次電池。
  7. 　前記外装缶の底面の凸部と前記外装缶の蓋の凸部の形状は、線状であって、
    　前記線状の凸部は、前記外装缶の外表面の底面の２つの短側辺からそれぞれ１０ｍｍ以内で、各短側辺に１つずつ存在し、
    　前記線状の凸部は、前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面の２つの短側辺からそれぞれ１０ｍｍ以内で、各短側辺に１つずつ存在する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の角型二次電池。
  8. 　前記外装缶の外表面の底面の短側辺の長さは、５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、
    　前記外装缶の外表面の底面の長側辺の長さは、６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下であり、
    　前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面の短側辺の長さは、５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、
    　前記蓋の外表面の前記正極端子及び負極端子を有する面の長側辺の長さは、６０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の角型二次電池。
  9. 　請求項１ないし８に記載の角型二次電池を用いた電池モジュール。
  10. 　請求項９に記載の電池モジュールを用いた蓄電装置。
  11. 　請求項９に記載の電池モジュールを用いた車両。
  12. 　請求項９に記載の電池モジュールを用いた飛翔体。

     
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