电池组的制作方法

本发明涉及将多个单电池层叠并束缚而成的电池组。

本申请基于2018年3月26日提出的日本专利申请第2018-058633号要求优先权，将该申请的全部内容作为参照引入本说明书中。

背景技术：

近年来，锂离子电池等二次电池作为个人电脑、便携终端等的移动电源、电动汽车(ev)、混合动力汽车(hv)、插电式混合动力汽车(phv)等的主电源和电力贮藏用电源等已成为不可或缺的存在。在需求大容量、高输出的用途的电池中，通常采用将多个单电池(电池单元)在厚度方向上层叠并束缚而成的电池组的形态(参照专利文献1～3等)。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2009-187889号公报

专利文献2：日本特开2015-118822号公报

专利文献3：日本特开2016-170917号公报

技术实现要素：

对于这样的电池组，已提出结合各个单电池的结构、电池组的设置方式来改变单电池的束缚力。例如，专利文献1公开了一种电池组，其被构成为至少在产生气体时，按压力随着从集电片一侧起朝向压力释放部而减小。并记载了由此能够使在单电池内通过非水电解液的分解而产生的气体向压力释放部移动，并从压力释放部顺利地排出。另外，例如专利文献2关于由包含非水电解液的单电池构成的电池组，公开了在极板沿铅垂方向设置的情况下，与铅垂上部相比，对铅垂下部更强力地按压的结构。并记载了由此能够抑制在单电池内非水电解液偏置分布于下部，从而提高耐久性。

但是，这些对于具备压力释放部、非水电解液的二次电池仅在特别的方面有效果。例如，关于单电池中普遍发生的电流密度的分布的产生、由此引起的电池反应的不均匀性、以及电池的耐久性的劣化没有任何公开。

本发明是鉴于该状况而完成的，其目的是提供一种作为构成要素的全固体电池的电池性能和耐久性这两方面都得到改善的电池组。

在此公开的技术提供一种具备束缚机构和多个单电池的电池组。上述单电池在电池壳体内收纳有电极板和固体电解质层，并且多个上述单电池沿着上述电极板和上述固体电解质层的厚度方向排列。上述束缚机构对所排列的上述单电池进行束缚，以使得在沿着上述排列方向进行压缩的方向上存在应力。上述单电池具备与上述电极板连接并且延伸到上述电池壳体的外部的外部端子。在将与上述排列方向相交的方向且上述外部端子突出的方向设为第一方向，将与该第一方向相反的方向设为第二方向时，上述束缚机构被构成为上述应力(束缚压力)从上述第一方向起朝向上述第二方向而增大。

通常的单电池，电流密度随着远离与外部端子靠近的一侧而降低，单电池内的反应变得不均匀。但是，通过上述结构，单电池被构成为束缚压力随着远离与外部端子靠近的一侧而增大。由此，单电池的内部电阻随着远离与外部端子靠近的一侧而降低，其结果被构成为电流密度均匀化。由此，除了电池组的电池特性提高以外，电池组的长期耐久性也得到改善。再者，该束缚压力的分布在包含非水电解液的液体系二次电池中会导致液体干涸，因此不优选。在此公开的技术中，通过将该束缚压力分布应用于具备固体电解质的全固体电池，可得到其效果。

在此公开的技术的一优选方式中，上述束缚机构具备束缚部件、插入部件和一对端板，一对上述端板配置在上述排列方向的两端以夹持所排列的多个上述单电池，上述束缚部件架设在一对上述端板上，规制上述端板的间隔距离，上述插入部件配置在一对上述端板之间。上述插入部件被构成为其在上述排列方向上的尺寸随着从上述第一方向起朝向上述第二方向而增大。通过这样的简单结构，能够很好地对多个单电池赋予上述束缚压力的梯度。

在此公开的技术的一优选方式中，所述束缚机构具备束缚部件、插入部件和一对端板，一对上述端板配置在上述排列方向的两端以夹持所排列的多个上述单电池，上述束缚部件架设在一对上述端板上，规制上述端板的间隔距离，上述插入部件配置在一对上述端板之间。上述插入部件被构成为其弹簧常数随着从上述第一方向起朝向上述第二方向而增大。另外，上述插入部件优选在上述排列方向上的尺寸均匀。根据上述结构，即使将插入部件的厚度设为恒定，也能够在组装电池组时对多个单电池很好地赋予上述束缚压力的梯度。由此，能够简单且高精度地实现上述电池组，因此优选。

在此公开的技术的一优选方案中，上述插入部件由弹性材料构成。通过由弹性材料构成插入部件，能够很好地吸收与单电池的充放电相伴的排列方向上的尺寸变化，能够将施加于单电池的束缚压力保持恒定。由此，能够进一步提高电池组的耐久性，因此优选。

附图说明

图1是示意性地表示一实施方式涉及的电池组的正面图。

图2是示意性地表示图1所示的单电池的(a)平面图、(b)正面图和(c)侧面图。

图3是用于说明图1所示的电池组的结构的正面概略图。

图4是用于说明另一实施方式涉及的电池组的结构的正面概略图。

图5是用于说明另一实施方式涉及的电池组的结构的正面概略图。

图6是用于说明一实施方式涉及的插入部件的结构的平面概略图。

图7是用于说明另一实施方式涉及的插入部件的结构的平面概略图。

附图标记说明

1电池组

10单电池

16外部连接端子

20束缚机构

26插入部件

具体实施方式

以下，适当参照附图，对在此公开的电池组的优选实施方式进行说明。再者，在此说明的实施方式并不意图限定本发明。在此公开的电池组可以基于本说明书公开的内容和该领域技术常识而实施。再者，本说明书中，表示数值范围的“x～y”这一表述方式意味着“x以上且y以下”。

另外，以下附图中，对发挥相同作用的部件和部位附带相同标记，有时会省略或简化重复的说明。附图中的标记x、y、z分别表示单电池的长度方向、宽度方向、厚度方向，厚度方向z与排列方向一致。再者，有时将排列方向z上的尺寸简称为“厚度”。另外，附图中的标记x1、x2、y1、y2、z1、z2分别表示第一方向、第二方向、正极外部连接端子侧、负极外部连接端子方向、上方、下方。再者，本实施方式中，长度方向x、宽度方向y、排列方向z分别正交。但这些只是便于说明的方向，并不限定电池组的配置和使用等。

(实施方式1)

[电池组]

图1是示意性地表示一实施方式涉及的电池组1的正面图。图2是示意性地表示单电池10的三面图。电池组1具备束缚机构20和多个单电池10。多个单电池10在预定的排列方向z上排列。束缚机构20是用于将这些单电池10束缚成为一组电池的部件。以下，对各要素进行说明。

[单电池]

单电池10只要是典型地能够反复充放电的二次电池，就不特别限定其充放电机构和构成等。单电池10例如是锂离子二次电池、镍氢电池、双电层电容器等。再者，关于二次电池，为了提高安全性，作为电解质不使用可燃性的电解液，而是使用由具备离子传导性的陶瓷、聚合物等构成的固体电解质的全固体电池的实用化正在进展中。在此公开的技术中，单电池10优选具备这样的固体电解质。以下，以单电池10是全固体锂离子电池的情况为例进行说明，但单电池10的结构并不仅限定于锂离子电池。单电池10典型地具备电池壳体12以及由未图示的电极板和固体电解质构成的发电元件14。一个单电池10可以只具备一个发电元件14，也可以具备两个以上(例如3～5个)。在这一点上，本说明书中提及的“单电池”是指jisd0114:2000规定的“单元电池”，本说明书中提及的“发电元件”可以是相同规定的“单电池”。该发电元件14被收纳在电池壳体12中。

全固体电池中，通过在作为电极板的正极板与负极板之间层状地配置固体电解质，构成发电元件14。正极板和负极板分别具备正极活性物质层和负极活性物质层。固体电解质使正极板和负极板电绝缘，并且具有电荷载体的传导性。正极板与负极板隔着固体电解质而相对配置，由此能够使电荷载体在正极板与负极板之间往来。从而发电元件14能够进行充放电。

这些固体电解质层和正极、负极的活性物质层，例如可以采用cvd法等形成为致密的块体，也可以通过用粘结剂将粉体状(粒子状)的电极构成材料粘结而构成。全固体电池中不存在电解液，因此固体电解质层与正极、负极的活性物质层之间的界面电阻比具备电解液的液体系二次电池高。此外，关于使用粉体材料制造的全固体电池，在构成固体电解质层和正极、负极的活性物质层的粒子之间也会产生界面电阻。因此，能够更明确地发挥在此公开的技术效果，从这一点出发，作为发电元件14优选采用由粉体状的电极构成材料形成的全固体电池。

固体电解质层包含固体电解质材料作为主体。作为固体电解质材料，例如可优选使用具有电荷载体离子(在此为锂离子)的传导性但不显示出电子传导性的各种化合物。作为这样的固体电解质材料，具体而言，例如可例示li2s-sis2、lii-li2s-sis2、lii-li2s-p2s5、lii-li2s-b2s3、li3po4-li2s-si2s、li3po4-li2s-sis2、lipo4-li2s-sis、lii-li2s-p2o5、lii-li3po4-p2s5、lii-li3ps4-libr、li2s-p2s5、li2s-p2s5-lii-libr和li2s-p2s5-ges2等非晶质硫化物、li2o-b2o3-p2o5、li2o-sio2、li2o-b2o3和li2o-b2o3-zno等非晶质氧化物、li10gep2s12等结晶质硫化物、li1.3al0.3ti0.7(po4)3、li1+x+ya¹xti2-xsiyp3-yo12(a¹是al或ga，0≤x≤0.4、0＜y≤0.6)、[(a²1/2li1/2)1-zcz]tio3(a²是la、pr、nd或sm，c是sr或ba，0≤z≤0.5)、li5la3ta2o12、li7la3zr2o12、li6bala2ta2o12和li3.6si0.6p0.4o4等结晶质氧化物、li3po(4-3/2w)nw(w＜1)等结晶质氧氮化物、li3n等结晶质氮化物、以及lii、lii-al2o3和li3n-lii-lioh等结晶质碘化物等。其中在具有优异的锂离子传导性这一点上，优选使用非晶质硫化物。

再者，作为固体电解质，也可以使用含有锂盐的聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚偏二氟乙烯或聚丙烯腈等半固体的聚合物电解质。

另外，本说明书中，“作为主体”是指该成分包含50质量％以上，优选为60质量％以上，更优选为70质量％以上，例如可以包含80质量％以上。

正极活性物质层包含正极活性物质作为主体。负极活性物质层包含负极活性物质作为主体。作为正极活性物质和负极活性物质，可以使用能够作为全固体电池的电极活性物质利用的各种材料。例如可以很好地使用能够吸藏、释放锂离子的各种化合物。对于这些正极活性物质和负极活性物质没有明确的限制，例如可以将两种活性物质材料的充放电电位进行比较，将显示充放电电位相对高的电位的物质用于正极，将显示低电位的物质用于负极。

作为这样的活性物质材料，例如可举出钴酸锂(例如licoo2)、镍酸锂(例如linio2)、li1+xco1/3ni1/3mn1/3o2(x满足0≤x＜1)等层状岩盐型锂过渡金属氧化物、锰酸锂(例如limn2o4)、由li1+xmn2-x-ym¹yo4(m¹是选自al、mg、ti、co、fe、ni和zn之中的一种以上金属元素，x、y独立地满足0≤x、y≤1)表示的组成的不同种元素置换li-mn尖晶石等尖晶石型锂过渡金属氧化物、钛酸锂(例如lixtioy，x、y独立地满足0≤x、y≤1)，磷酸金属锂(例如lim²po4，m²是fe、mn、co或ni)、氧化钒(例如v2o5)和氧化钼(例如moo3)等氧化物、硫化钛(例如tis2)、石墨和硬碳等碳材料、锂钴氮化物(例如licon)、锂硅氧化物(例如lixsiyoz，x、y、z独立地满足0≤x、y、z≤1)、锂金属(li)、硅(si)和锡(sn)以及它们的氧化物(例如sio、sno2)、锂合金(例如lim³，m³是c、sn、si、al、ge、sb、pb或p)、锂储存性金属间化合物(例如mgxm⁴、m⁵ysb，m⁴是sn、ge或sb，m⁵是in、cu或mn)、以及它们的衍生物、复合体。

另外，正极、负极的活性物质层，为了提高层内的锂离子传导性，可以将活性物质材料的一部分替换为上述固体电解质材料。该情况下，在将活性物质材料和固体电解质材料的合计设为100质量％时，活性物质层中含有的固体电解质材料的比例例如可以为60质量％以下，优选为50质量％以下，更优选为40质量％以下。另外，进行替换时的固体电解质材料的比例为10质量％以上是适当的，优选为20质量％以上，更优选为30质量％以上。在将这样的活性物质材料与固体电解质材料替换的情况下，正极、负极的物质层可以将活性物质材料和固体电解质材料作为主体而构成。

再者，在使电位更高的正极活性物质层含有由硫化物构成的固体电解质的情况下，有可能在正极活性物质与固体电解质的界面形成高电阻的反应层，导致界面电阻增高。因此，为了抑制这样的状况，可以利用具有锂离子传导性的结晶性氧化物被覆正极活性物质粒子。作为被覆正极活性物质的锂离子传导性氧化物，例如可举出由通式lixa³oy表示的氧化物。其中，式中的a³是b、c、al、si、p、s、ti、zr、nb、mo、ta或w，x和y为正数。作为锂离子传导性氧化物，具体而言，可例示li3bo3、libo2、li2co3、lialo2、li4sio4、li2sio3、li3po4、li2so4、li2tio3、li4ti5o12、li2ti2o5、li2zro3、linbo3、li2moo4、li2wo4等。另外，锂离子传导性氧化物例如可以是像li4sio4-li3bo3、li4sio4-li3po4等这样将上述锂离子传导性氧化物任意组合而成的复合氧化物。

在利用离子传导性氧化物被覆正极活性物质粒子的表面的情况下，离子传导性氧化物可以被覆正极活性物质的至少一部分，也可以被覆正极活性物质粒子的整个表面。被覆正极活性物质粒子的离子传导性氧化物的厚度例如优选为0.1nm以上，更优选为1nm以上。另外，离子传导性氧化物的厚度例如优选为100nm以下，更优选为20nm以下。再者，离子传导性氧化物的厚度例如可以使用透过型电子显微镜(tem)等电子显微镜进行测定。

正极、负极的活性物质层可以根据需要包含用于提高电子传导性的导电材料。对于导电材料没有特别限制，例如可以优选使用石墨、乙炔黑(ab)、科琴黑(kb)等炭黑、气相生长碳纤维(vgcf)、碳纳米管、碳纳米纤维以及其它碳材料。在将电极活性物质层的总量设为100质量％时，这样的导电材料例如为1质量％以上，可以在1～12质量％的范围内，也可以在2～10质量％的范围内。

再者，在使用粉体状的电极构成材料形成发电元件14的情况下，对于其平均粒径(d50)没有特别限定，例如作为优选例可以采用以下尺寸。即、在由粉体材料构成固体电解质层的情况下，平均粒径例如大约为0.1μm以上，优选为0.4μm以上。另外，固体电解质材料的平均粒径例如可以为50μm以下，优选为5μm以下。在由粉体材料构成电极活性物质层的情况下，平均粒径例如为0.1μm以上，也可以为0.5μm以上。另一方面，平均粒径例如为50μm以下，也可以为5μm以下。在将粉体材料加工成造粒粉体的形态并进行使用的情况下，一次粒子的平均粒径优选为上述范围。

再者，本说明书中的平均粒径是在使用激光衍射光散射式粒度分布仪测定的体积基准的粒度分布中累计50％的粒径。再者，关于平均粒径为1μm以下的微细粉体，可以采用由动态光散射(dynamiclightscattering：dls)法测定的值。

另外，在使用粉体状的电极构成材料形成发电元件14的情况下，作为将电极构成材料粘结的粘合剂没有特别限制，例如可以使用具有粘结性的各种有机化合物。作为这样的粘合剂，例如可举出聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚乙烯、纤维素树脂、丙烯酸树脂、乙烯基树脂、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基橡胶、聚苯乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、苯乙烯丁二烯胶乳、聚硫橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯(pvdf)、氟橡胶等。粘合剂可以单独使用上述任一种，也可以组合两种以上使用。

再者，在使用粉体状的电极构成材料形成正极、负极的活性物质层的情况下，通过使集电体支持正极、负极的活性物质层，能够便于制造和操作，并且能够高效地为外部负载取出电力。对于集电体的形态没有特别限制，例如优选箔状、板状、丝网状等各种片状。活性物质层例如可以位于集电体的表面(一面或两面)。作为这样的集电体，可以使用电子传导性优异、在使用的活性物质的充放电电位中难以改性的各种材料。例如，作为集电体材料，可举出铝、铜、镍、铁、钛和它们的合金(例如铝合金、不锈钢)、以及碳等。集电体的厚度取决于电极体的尺寸等，因此没有特别限制，例如优选为5μm以上且500μm以下，更优选为10μm以上且100μm以下左右。

在单电池10仅包含一个发电元件14的情况下，例如可以在集电体的一面具备活性物质层。该情况下，例如可以将在正极集电体的一面具备正极活性物质层的正极和在负极集电体的一面具备负极活性物质层的负极以活性物质层相对的方式隔着固体电解质层重叠，由此构建发电元件14。另外，在单电池10包含两个以上发电元件14的情况下，例如可以在集电体的两面具备活性物质层。该情况下，例如可以各准备多枚在正极集电体的两面具备正极活性物质层的正极和在负极集电体的两面具备负极活性物质层的负极，以正极、负极的活性物质层之间通过固体电解质层绝缘的方式交替重叠，由此构建多个发电元件14。

对于集电体的形状没有特别限制。从形成容易构建电池组1的单电池10的观点出发，通常采用长方形的集电体。例如，集电体的外形可以设为与图2中由虚线表示的发电元件14的形状相对应的长方形。该集电体(在不具备集电体的结构中为正极、负极的活性物质层)与外部连接端子16电连接。外部连接端子16具备正极端子16a和负极端子16b。正极端子16a与发电元件14的正极集电体电连接，负极端子16b与发电元件14的负极集电体电连接。外部连接端子16可以将集电体通过延伸设置而作为外部连接端子16的一部分一体构成，也可以通过将作为与集电体不同的其它部件的外部连接端子16与集电体机械连接而设置。外部连接端子16为了提高集电效率而设置在沿着电极表面和集电体的表面的面上。

外部连接端子16可以与集电体的周缘的任一位置连接。外部连接端子16可以与长方形的集电体的周缘的一条长边部分连接，也可以与一条短边部分连接。另外，正极外部连接端子16a和负极外部连接端子16b可以分别与集电体的长边部分连接，可以分别与集电体的短边部分连接，也可以将任一方与长边部分连接并将另一方与短边部分连接。在将两方与长边部分或短边部分连接的情况下，可以调整正极板和负极板的配置以使得正极外部连接端子16a和负极外部连接端子16b在长度方向x或宽度方向y上位于同一侧，也可以进行调整以使得正极外部连接端子16a和负极外部连接端子16b在长度方向x或宽度方向y上位于相反侧。从使电池组1的体积进一步小型化的观点出发，优选将正极外部连接端子16a和负极外部连接端子16b在长度方向x或宽度方向y上配置于同一侧。另外，从在电池组1的外形上确保尺寸更小的部分的观点出发，优选正极外部连接端子16a和负极外部连接端子16b与集电体的短边部分连接，并且在长度方向x上配置于同一侧(图2中为第一方向x1)。

对于电池壳体12的结构和形状等没有特别限制。例如可以使用公知的方型、圆筒型、硬币型等立体形状的电池壳体，或者也可以使用具有可挠性的袋状的电池包。本实施方式中，电池壳体12是由软质的金属层压薄膜构成的层压袋。电池壳体12是收纳发电元件14的外装部件。金属层压薄膜例如是将铝、铜等重量轻且比较柔软的金属箔、和聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯、酰胺树脂等绝缘性的热塑性树脂片贴合而构成的，变形的自由度高。因此，由金属层压薄膜构成的电池壳体12，与采用由金属罐等构成的立体的电池壳体的情况相比，能够使后述的束缚机构20的束缚压力有效地负载于发电元件14。另外，通过由金属层压薄膜构成电池壳体12，能够谋求单电池10的薄型化、轻量化。关于电池壳体12，例如在由金属层压薄膜(典型地为铝/pp层压片)构成的袋体中收纳发电元件14之后，能够通过将袋体热熔焊密封而将发电元件14与外部环境隔离。此时，在电池壳体12的外部，将作为外部连接端子16的正极端子16a和负极端子16b引出。但电池壳体12不限定于金属层压薄膜制，例如也可以是铝、钢、高强度塑料等构成的外形为方型、圆筒型、硬币型等的容器。

如图2所示，单电池10包含在平面图中沿长度方向x较长的长方形的板状的发电元件14。发电元件14在平面图中，长方形的正极活性物质层、固体电解质层和负极活性物质层在厚度方向z上层叠。收纳发电元件14的电池壳体12也是在平面图中沿长度方向x较长的长方形。在电池壳体12中不存在发电元件14的部位，金属层压薄膜被焊接，正面图和侧面图中的厚度方向z上的尺寸较薄。另外，在电池壳体12的长度方向x的第一方向x1的端部，上述外部连接端子16以突出的方式被配设。外部连接端子16的正极端子16a和负极端子16b在宽度方向y上分开配置。在宽度方向y上，将正极端子16a一侧简称为正极侧y1，将负极端子16b一侧简称为负极侧y2。这样的单电池10以发电元件14的厚度方向成为排列方向z的方式排列并层叠多个。由此，构成包含排列的多个单电池10的电池组。

[束缚机构]

束缚机构20具备一对端板22、束缚部件24a、24b、以及固定部件25。端板22是用于对单电池10的发电元件14以面压力方式施加束缚压力的板状的部件。束缚部件24a、24b是用于使被施加于端板22之间的束缚压力维持存在于端板22之间的部件。

一对端板22以在排列方向z上夹持排列的多个单电池10(以下有时简称为“电池组”)的方式配置于其两端。端板22由第一端板221和第二端板222构成。第一端板221配置在排列的单电池10的排列方向z的上方z1的端部。第二端板222配置在排列的单电池10的排列方向z的下方z2的端部。端板22的宽度方向y上的尺寸与电池壳体12的宽度方向y上的尺寸相同或大一圈。端板22的长度方向x上的尺寸与发电元件14的长度方向x上的尺寸相同或大一圈。端板22可以构成为在平面图中比带电池10的发电元件14大一圈以上，以使得不会对发电元件14的电极面施加局部的应力。

本实施方式中的束缚部件24a、24b具有一定的形状，换言之不具备可挠性、柔软性。束缚部件24a、24b的长条的带状部件的两端具有向同一侧弯折约90°的在侧面图中为u字的形状。束缚部件24a、24b以两端部的弯折部分分别挂在第一端板221的上表面和第二端板222的下表面的方式，沿着排列方向z架设在一对端板22的侧面。束缚部件24a、24b的端部的弯折部分，通过固定部件25而固定在第一端板221的上表面和第二端板222的下表面。由此，一对端板22沿着排列方向z向彼此分开的方向的移动受到限制。本例中，在利用一对端板22夹持电池组并安装束缚部件24a、24b时，在沿着排列方向z对电池组施加压缩应力的状态下安装束缚部件24a、24b。束缚部件24a、24b在排列方向z上的尺寸被设定为能够将该压缩应力维持为预定量。由此，通过束缚机构20，维持沿着排列方向z始终对电池组施加预定的束缚压力(挤压力)的状态。

固定部件25在本例中采用螺栓螺钉，但固定部件25的结构不限定于此。固定部件25例如使螺杆轴从设置于束缚部件24a、24b的固定用孔(未图示)中贯穿，拧入设置于第一端板221的上表面、第二端板222的下表面的螺纹孔从而进行固定。由此，束缚部件24a、24b的端部被牢固地固定在端板22的预定位置。本实施方式中，束缚机构20在比端板22的长度方向x上的中心靠第一方向x1的一侧和靠第二方向x2的一侧分别各具备一个束缚部件24a、24b。该束缚部件24a、24b设置在端板22的宽度方向y的正极侧y1和负极侧y2的各自的表面(正面和背面)，共计具备四个束缚部件24a、24b。与此相伴，固定部件25在束缚部件24a、24b的两端部共计具备八个。但束缚部件和固定部件的数量和配置不限定于此。

在此，如图1所示，束缚部件24a、24b在排列方向z上的尺寸彼此不同。第一束缚部件24a在排列方向z上的尺寸(内部尺寸)为l1，第二束缚部件24b在排列方向z上的尺寸(内部尺寸)为l2，l1比l2长(l1＞l2)。由此，相对于端板22的长度方向x上的中心，与第一方向x1的一侧相比，在第二方向x2的一侧对多个单电池10施加更高的束缚力。换言之，将多个单电池10以长度方向x上的中心二等分时，与接近外部连接端子16的一侧的区域相比，对远离外部连接端子16的一侧的区域施加更高的束缚力。

再者，本实施方式中，端板22的厚度恒定，端板22与电池组抵接的一侧的表面平坦。如上所述，束缚部件24a、24b在排列方向z上的尺寸彼此不同，由此，一对端板22之间的距离沿着长度方向x从第一方向x1向第二方向x2逐渐变小。因此，施加于电池组的束缚压力，沿着长度方向x从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。换言之，施加于多个单电池10的束缚压力，沿着长度方向x从设置外部连接端子16的一侧向没有设置外部连接端子16的一侧逐渐增大。多个单电池10具有从第一方向x1向第二方向x2增大的压力梯度。

通常在二次电池中，在正极、负极的电极与固体电解质层之间进行电荷载体的吸藏和释放，通过与此相伴发生的电化学反应而实现充放电。此时，通过电极活性物质释放电解质离子而产生的电荷，在电极活性物质层和电极集电体内向外部连接端子16移动之后，被取出到外部负载。在此，在电极活性物质层和电极集电体内移动的电荷的密度(即电流密度)，在外部连接端子16的附近相对较高，在远离外部连接端子16的场所相对较低。换言之，在各电极中电流密度产生分布。因此，以往的单电池中，电极内的反应不均匀，从而会过激地仅使用单电池的一部分，导致局部的劣化。这有可能导致单电池乃至于电池组整体的耐久性的劣化。与此相对，如下述表1所示，在此公开的技术中，如上所述，单电池10具有从设置外部连接端子16的一侧(x1)向没有设置的一侧(x2)增大的压力梯度。由此，沿着单电池10的长度方向x在第二方向x2一侧，能够减小正负电极间距。从而能够更紧密地配置各电极构成材料，例如降低集电体、电极活性物质层和固体电解质层之间的界面电阻、构成电极活性物质层的活性物质粒子之间的电子电阻、构成固体电解质层的固体电解质粒子之间的离子电阻、扩散电阻等至少一种内部电阻。其结果，沿着单电池10的长度方向x在第二方向x2一侧，能够促进电化学反应等，能够增大电流密度。换言之，能够沿着单电池10的长度方向x使电流密度的分布均匀化，能够使电极整体有效地促进电化学反应。其结果，能够使单电池10内的反应均匀。由此，对个多个单电池10的每一个，能够提高电池性能，并且能够提高耐久性。再者，单电池10是全固体电池，不包含非水电解液，因此通过随着朝向第二方向x2束缚压力而增大的压力梯度，在第二方向x2一侧不会发生非水电解液的液体干涸之类的问题。上述效果可以说是在具备由全固体电池构成的单电池10的电池组1中实现的特有的效果。

表1

再者，施加于电池组1的束缚压力，例如可以根据用于构成电极活性物质层、固体电解质层的材料、期望的的电池性能而适当设定。作为一例，在将不沿着长度方向x设置压力梯度而是均匀进行束缚并在预定条件下充放电时的平均束缚压力(平均面压力)设为ps时，这样的平均束缚压力例如可以为0.1mpa以上，优选为1mpa以上，更优选为2mpa以上，特别优选为5mpa以上，例如可以为10mpa以上。对于平均束缚压力的上限没有特别限定，例如可以根据所使用的电池组装装置等能够对单电池10施加的最大束缚压力而适当设定。作为这样的平均束缚压力，例如可以为50mpa以下，例如也可以为20mpa以下等。这样的高的束缚压力，是由使用非水电解液的单电池构成的电池组的束缚压力的约5～10倍以上。

在此公开的电池组1中，可以以下述方式设置压力梯度：沿着单电池10的长度方向x，外部连接端子16的附近的束缚压力与上述ps相比相对较低，在远离外部连接端子16的场所束缚压力与上述ps相比相对较高。作为一例，可以以下述方式设置压力梯度：在比单电池10的长度方向x上的中心靠外部连接端子16(第一方向x1)的一侧束缚压力与上述ps相比相对较低，在比中心远离外部连接端子16的一侧(第二方向x2的一侧)束缚压力与上述ps相比相对较高。压力梯度可以连续变化，也可以阶段性变化。关于这样的压力梯度，例如为了实现期望的压力及其梯度，可以通过考虑多个单电池10束缚后的排列方向z上的尺寸、一对端板22的厚度(厚度方向z上的尺寸)，并且适当设计束缚部件24a、24b的排列方向z上的尺寸(u字的内部尺寸)来实现。

单电池10的长度方向x的第一方向x1的端部的束缚压力p1可以为0.1×ps以上，可以为0.2×ps以上，可以为0.5×ps以上，可以为0.7×ps以上，例如也可以设为0.9×ps以上。另外，单电池10的长度方向x的第二方向x2的端部的束缚压力p2可以为10×ps以下，可以为5×ps以下，可以为3×ps以下，可以为2×ps以下，例如也可以设为1.5×ps以下。像这样，通过将不对束缚压力设置压力梯度时的平均束缚压力ps作为基准，确定电池组1整体的束缚压力的压力梯度，能够施加更合适的束缚载荷，简单地安装电池组1。

构成束缚机构20的端板22和束缚部件24a、24b，只要能够对电池组施加预定的束缚压力，就不对其材料等进行特别限制。例如，端板22和束缚部件24a、24b可以使用在施加预定的束缚压力的情况下不发生塑性变形的材料来构成。作为这样的材料，例如可例示屈服点(更详细为上屈服点)高于束缚压力的材料。具体而言，例如，端板22可以由弯曲应力大于最大束缚压力的材料构成，以使得不会由于在上述第二方向x2上施加的最高束缚压力而发生弯曲变形(塑性变形)。束缚部件24a、24b可以由屈服点(例如上屈服点)大于最大束缚压力的材料构成，以使得不会由于在上述第二方向x2上施加的最高束缚压力而发生拉伸塑性变形(例如局部伸长)。作为这样的材料，例如可举出以铝或铝合金、铁或各种钢材(例如结构用钢)、高强度合金等为代表的金属材料、增强塑料、工程塑料等树脂材料、精细陶瓷、碳纤维材料等弯曲强度和/或拉伸强度高的无机材料、以及碳纤维增强塑料(cfrp)等的它们的复合材料等。端板22和束缚部件24a、24b可以由相同材料构成，也可以由不同材料构成。

这些屈服点和弯曲应力等的测定，可以根据所使用的材料，例如基于jisz2241：2011和jisz2248：2006(都是金属材料的情况下)等实施。

再者，上述实施方式中，束缚部件24a、24b的数量为4个，固定部件25的数量为8个。另外，束缚部件24a、24b的形状都相同。但是，在此公开的电池组的形态不限定于此。例如，在第二方向x2上施加比第一方向x1更高的束缚压力。因此，例如在第二方向x2上设置的束缚部件24b与在第一方向x1上设置的束缚部件24a相比，可以由强度更高的材料构成，可以构成为长度方向x上的尺寸更大(变宽)。

另外，图1中，束缚部件24a、24b在端板22(和电池组)的宽度方向y的端部侧面沿着排列方向z架设，但束缚部件24a、24b的设置位置不限定于此。例如图3所示，束缚部件24a、24b可以在端板22(和电池组)的长度方向x的端部侧面沿着排列方向z架设。该情况下，端板22的长度方向x的尺寸可以大于单电池10的长度方向的尺寸。另外，束缚部件24a、24b可以分别在长度方向x的端部侧面，在宽度方向y上分开配置两个以上，也可以仅配置一个。在第一方向x1和第二方向x2上分别各设置一个束缚部件24a、24b的情况下，可以构成为束缚部件24a、24b的宽度方向y上的尺寸较大(变宽)。该情况下，可以相对于一个束缚部件24a、24b设置两个以上固定部件25。

(实施方式2)

[电池组]

图4是示意性地表示另一实施方式涉及的电池组1的正面图。图4的电池组1除了束缚机构20的结构不同以外，与图3是相同的。因此，省略各部分重复的说明。从容易观察束缚机构20的结构的观点出发，束缚部件24a、24b的设置位置与图3同样地沿着长度方向x的端部侧面配置，但也可以如图1所示沿着宽度方向y的端部侧面配置。

本实施方式中的束缚机构20具备一对端板22、束缚部件24a、24b、固定部件25和插入部件26。其中，一对端板22的厚度均匀。另外，束缚部件24a的沿着排列方向z的长度l1与束缚部件24b的沿着排列方向z的长度l2相同。例如，束缚部件24a和束缚部件24b可以作为相同的部件准备。本实施方式的插入部件26由第一插入部件261和第二插入部件262构成。第一插入部件261插入排列方向z的上方z1的第一端板221的下表面与电池组之间。另外，第二插入部件262插入排列方向z的下方z2的第二端板222的上表面与电池组之间。

本实施方式中，第一插入部件261和第二插入部件262实质为相同形状。插入部件26的长度方向x和宽度方向y上的尺寸分别独立地与单电池10的发电元件的长度方向x和宽度方向y上的尺寸相同或大一圈。插入部件26的沿着长度方向x的第一方向x1的端部的厚度(厚度方向z的尺寸)为l3，插入部件26的沿着长度方向x的第二方向x2的端部的厚度(厚度方向z的尺寸)为l4，l4大于l3(l3＜l4)。第一插入部件261和第二插入部件262都被构成为沿着长度方向x从靠近外部连接端子16的一侧向远离外部链接端子16的一侧，厚度方向z上的尺寸逐渐增大。通过这样的结构，一对插入部件26之间的距离沿着长度方向x从第一方向x1向第二方向x2逐渐减小。因此，对电池组施加的束缚压力沿着长度方向x从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。换言之，对多个单电池10施加的束缚压力，沿着长度方向x从设置有外部连接端子16的一侧向没有设置外部连接端子16的一侧逐渐增大。在此公开的电池组1中，对多个单电池10施加从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大的压力梯度。

插入部件26的沿着长度方向x的第一方向x1的端部的厚度l3和第二方向x2的端部的厚度l4，例如为了实现期望的束缚压力及其梯度，可以考虑多个单电池10的束缚后的排列方向z上的尺寸、一对端板22的厚度(厚度方向z上的尺寸)和束缚部件24a、24b的排列方向z上的尺寸(u字的内部尺寸)而适当设计。

另外，插入部件26只要是具有能够将通过端板22和束缚部件24a、24b施加的预定的束缚压力向电池组传递的压缩耐性的材料，就不特别限制其材料等。例如，作为一例，可以与上述端板22和束缚部件24a、24b等同样地，使用在施加预定的束缚压力的情况下不发生塑性变形的材料构成插入部件26。作为这样的材料，例如可举出以铝或铝合金、铁或各种钢材(例如结构用钢)、高强度合金等为代表的金属材料、增强塑料、工程塑料等树脂材料、精细陶瓷、碳纤维材料等弯曲强度和/或拉伸强度高的无机材料、以及碳纤维增强塑料(cfrp)等的它们的复合材料等。

本实施方式中，可以不使束缚部件24a、24b的排列方向z上的尺寸l1、l2彼此不同(即、可以设为l1＝l2)，使用厚度沿着长度方向x而变化的插入部件26。由此也能够构建在此公开的电池组1。通过该结构，不需要将束缚部件24a和束缚部件24b作为不同的部件进行区分，在电池组1的构建和部件的管理中，不会将束缚部件24a和束缚部件24b弄混，因此优选。另外，上述实施方式1中的束缚部件24a、24b不是长条的带状部件的两端例如严格地以90°弯折的形状，束缚部件24a以小于90°的角度(弯曲加工的角度大于90°)弯折，束缚部件24b以大于90°的角度(弯曲加工的角度小于90°)弯折。因此，实施方式1的束缚部件24a、24b的制造工序复杂且需要高精度，并且与束缚压力相对的反作用力在端板22与束缚部件24a、24b的接合面上容易作为剪切应力而产生，因此对于将端板22和束缚部件24a、24b固定的固定部件25的载荷有可能增大。这对于如上所述内置高的束缚压力的电池组1、在发生振动的环境中使用的用途的电池组1并不优选。与此相对，根据本实施方式2的结构，例如束缚部件24a、24b可以将长条的带状部件的两端严格地以90°进行弯折加工。另外，即使在束缚机构20内置有高的束缚压力的情况下，与束缚压力相对的反作用力垂直施加于端板22和束缚部件24a、24b，能够抑制反作用力局部集中于固定部件25。因此，能够将电池组1构建为更稳定的结构。

再者，本实施方式中，由第一插入部件261和第二插入部件262这一对构成插入部件26。但是，在此公开的电池组的形态并不限定于此。例如，插入部件26可以由单一的部件构成，也可以由三个以上部件构成。例如，在仅由单一的插入部件26构成插入部件26的情况下，插入部件26沿着长度方向x的厚度的变化量优选设计为例如与上述第一插入部件261和第二插入部件262的沿着长度方向x的厚度的变化量的合计(例如2×(l4-l3))相等。该情况下，插入部件26可以以与第一端板221的下表面和第二端板222的上表面中的任一者相邻的方式插入，也可以插入多个单电池10之间。例如，可以插入多个单电池10的排列的中央附近。通过这样的结构，在能够减少部件数量而构成电池组1的方面优选。

例如，由三个以上插入部件26构成插入部件26的情况下，所有插入部件26的沿着长度方向x的厚度的变化量的合计可以设计为与第一插入部件261和第二插入部件262的沿着长度方向x的厚度的变化量的合计(例如2×(l4-l3))相等。该情况下，三个以上插入部件26并不限定于此，例如可以以与第一端板221的下表面和第二端板222的上表面分别相邻的方式插入，也可以插入多个单电池10之间。通过这样的结构，能够减少多个单电池10的组装时的倾斜，在能够简单且高精度地构建电池组1的方面优选。

再者，上述实施方式2中，通过使插入部件26的厚度变化来调整对多个单电池10施加的束缚压力的压力梯度。但是，在此公开的电池组的形态不限定于此。虽然没有具体图示，但例如端板22和插入部件26可以一体构成。具体而言，例如第一端板221和第一插入部件261、第二端板222和第二插入部件262，可以分别一体化。通过这样的结构，在能够减少部件数量而构建电池组1的方面优选。

另外，上述实施方式2中，通过使插入部件26的厚度变化来调整对多个单电池10施加的束缚压力的压力梯度。但是，在此公开的电池组的形态不限定于此。例如，插入部件26可以如图5所示由一对板状插入部件26a和多个间隔件26bn构成。多个间隔件26bn配置于板状插入部件26a与端板22之间，调整板状插入部件26a与端板22之间的距离。设计多个间隔件26bn的排列方向z上的尺寸，以使得一对板状插入部件26a之间的距离能够实现适当的束缚压力及其梯度。多个间隔件26bn例如可以设计为板状插入部件26a的厚度与配置在长度方向的第一方向x1的端部的间隔件26bn的合计的厚度方向z的尺寸l5等于上述实施方式2中的插入部件26的第一方向x1的端部的厚度l3。另外，多个间隔件26bn例如可以设计为板状插入部件26a的厚度与配置在长度方向的第二方向x2的端部的间隔件26bn的合计的厚度方向z的尺寸l6等于上述实施方式2中的插入部件26的第二方向x2的端部的厚度l4。即，尺寸l5小于尺寸l6(l5＜l6)。像这样，通过由板状插入部件26a和多个间隔件26bn的组合构成电池组1的插入部件26，也能够实现与上述实施方式2同样的作用效果。通过由板状插入部件26a和多个间隔件26bn构成插入部件26，能够谋求束缚机构20的轻量化。

再者，上述实施方式2中，插入部件26例如可以使用富有弹性的材料(弹性材料)构成。作为这样的弹性材料，例如可优选使用弹性模量为0.1mpa以上、典型地例如为1mpa以上，且1×10⁴mpa以下、典型地例如为1×10³mpa以下的材料。具体而言，作为弹性材料，例如除了天然橡胶以外，可举出二烯橡胶、苯乙烯丁二烯共聚物、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丙烯腈丁二烯共聚物等各种合成橡胶。通过使用由这样的材料构成的插入部件26，能够很好地吸收与单电池10的充放电相伴的体积变化，能够减少与充放电相伴的束缚载荷的变动。这样的结构对于作为单电池10中的负极活性物质使用碳材料、合金系材料等体积膨胀大的材料的电池组1特别优选。

(实施方式3)

[电池组]

图6是表示上述实施方式2的电池组1中的一个插入部件26(261或262)的另一形态的平面图。除了插入部件26以外的结构与实施方式2(参照图4)相同，因此省略重复的说明。该插入部件26沿着长度方向x分为多个部分而构成。本实施方式中，插入部件26从长度方向x的第一方向x1一侧起，依次由第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e这三个部件构成。插入部件26在单独状态下(没有组装于电池组1的状态下)，与排列方向z相对应的方向上的尺寸(厚度)可以均匀，例如第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e的厚度恒定。构成第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e的材料被设定为，弹簧常数沿着长度方向x从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。换言之，构成为弹簧常数以第一插入部件26c、第二插入部件26d、第三插入部件26e的顺序增大。

使用这样的插入部件26和排列方向z的尺寸l1、l2相等的束缚部件24a、24b构建电池组1。此时，排列的端板22、电池组和插入部件26的施加束缚压力之前的排列方向z上的尺寸沿着长度方向x恒定。在此，如果沿着排列方向z施加预定的束缚压力，则来自第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e的束缚压力的反作用力与弹簧常数成正比，以第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e的顺序增大。换言之，关于插入部件26带给电池组的挤压力，与第一插入部件26c相对应的部分相对较小，与第三插入部件26e相对应的部分相对较大，与第二插入部件26d相对应的部分在它们中间。其结果，例如图4所示，构建电池组1时，虽然电池组1整体的排列方向z的尺寸恒定，但是插入部件26的厚度从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大(变厚)。与此相对应，多个单电池10的厚度从第一方向x1向第二方向x2逐渐减小(变薄)。换言之，对多个单电池10施加的束缚压力从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。通过这样的结构，也能够构建在此公开的电池组1。

这样的插入部件26可以通过由弹簧常数不同的材料分别构建第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e来实现。构成插入部件26的各部件26c、26d、26e，例如可以通过由上述弹性材料制成的整体弹性结构体(例如橡胶板)构成。由此，例如能够无间隙地连续设定第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e的形状及弹簧常数，从而构建插入部件26。

再者，本说明书中，“弹簧常数”是指为了对作为对象的材料赋予预定的行程量的变形所需的载荷，例如作为下述式表示：弹簧常数(n/mm)＝载荷(n)÷变形量(位移，mm)。在此公开的技术中，由于插入部件26的变形量和束缚压力的管理非常重要，因此根据该指标来规定插入部件26的变形特性。所以，构成插入部件26的材料不需要必须具有弹簧结构。另外，弹簧常数不需要必须是表示作为对象的材料的弹性变形区域内的变形特性的比例常数(换言之，不需要遵循胡克定律)，可以表示非弹性区域内的变形特性。

另外，构成插入部件26的各部件26c、26d、26e，例如可以由板状插入部件与按压弹簧、锥形弹簧、方形弹簧、扭力弹簧、线材加工弹簧、板形弹簧、碟形弹簧等各种结构的弹簧体的组合而构成。这样的弹簧体并不限定于此，例如可以利用jis等规定的硬钢丝(sw-c)、钢琴丝a型(swp-a)、钢琴丝b型(swp-b)、弹簧用不锈钢丝(sus304wpb)、弹簧用硅铬钢油回火钢丝(swosc-b)、阀门弹簧用硅铬钢油回火钢丝(swosc-v)、mn-cr钢热成型弹簧材料(sup9)、弹簧用钛合金(ti-224合金等)等弹簧用材料适当地制作。另外，关于弹簧体，为了实现期望的弹簧常数，例如可以适当设计材质、线宽、卷绕直径、卷绕数、线圈间距等。

对于各插入部件26c、26d、26e的弹簧常数及其梯度没有特别限制。插入部件26的弹簧常数例如可以在1n/mm以上且20n/mm以下左右的范围中设定。关于插入部件26c、26d、26e，更优选插入部件26c、26d、26e的各弹簧常数与长度方向x的位置成正比，以使得由预定的束缚压力造成的插入部件26c、26d、26e的各变形量向长度方向x的第二方向x2平滑地减少。例如关于插入部件26c、26d、26e的各弹簧常数，可以将单电池的第一方向x1的端部作为基点(x0)，使插入部件26c、26d、26e的沿着第二方向x2的与基点(x0)的距离(x1)以一次相关性变化。在此，插入部件26c、26d、26e与基点(x0)的距离(x1)例如可以采用各插入部件26c、26d、26e的沿着第二方向x2的中心的位置。

由此，在电池组1的组装时，可以将施加束缚压力之前的各部分的排列方向z上的尺寸设为恒定，由此能够简单且高精度地构建电池组1。其结果，能够以更适当的载荷组装电池组1，能够更进一步提高电池组1的电池性能和耐久性。

再者，本实施方式3中，一个插入部件26从长度方向x的第一方向x1一侧起，依次由第一插入部件26c、第二插入部件26d和第三插入部件26e这三个部件构成。但是，在此公开的电池组的形态不限定于此。例如，插入部件26可以由各种数量的构成部件构成。例如，插入部件26例如可以如图7所示由沿着与排列方向相交的电极面(在xy面内)排列的多个弹簧体26f1、26f2…26fn(n是自然数)与一个板状插入部件26a的组合而构成。图7所示的例子中，弹簧体26fn在宽度方向y上排列有3个，在长度方向上排列有n个，由合计(3×n)个弹簧体26fn构成。在此，在宽度方向y上排列的3个弹簧体26fn的弹簧常数相同。另外，在长度方向x上排列的n个弹簧体26fn的弹簧常数被设定为从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。通过这样的结构，也能够使对多个单电池10施加的束缚压力从第一方向x1向第二方向x2逐渐增大。通过该结构，能够构成在此公开的电池组1。

通过该结构，能够简单且高精度地构建具备多个弹簧体26fn的弹簧常数及其梯度的插入部件26。由此，能够更简单且高精度地与更高的束缚压力相对应地构建在此公开的电池组1。其结果，能够更进一步提高电池组1的电池性能和耐久性，因此优选。

如上所述，在此公开的电池组1中，通过束缚机构20对单电池10施加的束缚压力，根据与外部连接端子16的距离而变化。具体而言，构成为束缚压力随着与外部连接端子16的距离越远而增高。由此，单电池10的内部电阻被适当改善，电流密度变得均匀。其结果，能够发挥兼具电池组1的性能提高和耐久性的改善这样的优异效果。

电池组1能够利用于各种用途。电池组1例如可以很好地用作车辆搭载的驱动用发动机的动力源(主电池)。对于车辆的种类没有特别限定，典型地可举出汽车，例如插电式混合动力汽车(phv)，混合动力汽车(hv)、电动汽车(ev)等。

以上，对本发明进行了详细说明，但上述实施方式只是例示，在此公开的发明包括将上述具体例进行各种变形、变更而得到的技术方案。