(57)【要約】【課題】本発明は、エネルギー貯蔵機器技術分野に関し、電池モジュール、電池パックおよび車両を開示している。【解決手段】電池モジュールは、水平方向に沿って並べられる複数の電池セルを含み、電池セルは、電極ユニットと電池ケースを含み、電極ユニットが前記電池ケース内に収容され、電極ユニットは、第１極シートと、第２極シートと、第１極シートと第２極シートとの間に設けられるセパレータとを含む。電池モジュールの水平方向に沿うサイズは、電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズよりも大きい。電極ユニットは、巻回型構造且つ扁平状であり、前記電極ユニットの外面は、２つの扁平面を含み、２つの扁平面は、鉛直方向に沿って互いに向い合い、または、電極ユニットは、積層シート型構造であり、第１極シートとイアフラムと第２極シートとが鉛直方向に沿って積層される。本発明は、電池モジュールの膨張変形量を効率的に低減できる。【選択図】図４
2020109740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールであって、
前記電池モジュールは、水平方向に沿って並べられる複数の電池セルと、前記複数の電池セルに電気的に接続される複数のバスバーとを含み、前記電池セルは、電極ユニットと電池ケースとを含み、前記電極ユニットは、前記電池ケース内に収容され、前記電極ユニットは、第１極シートと、第２極シートと、前記第１極シートと前記第２極シートとの間に設けられるセパレータとを含み、
前記電池モジュールの水平方向に沿うサイズは、前記電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズよりも大きく、
前記電極ユニットは、巻回型構造であり、且つ扁平状をなし、前記電極ユニットの外面は、２つの扁平面を含み、２つの前記扁平面は、前記鉛直方向に沿って互いに向い合い、または、
前記電極ユニットは、積層シート型構造であり、前記第１極シートと前記セパレータと前記第２極シートとが前記鉛直方向に沿って積層されている、電池モジュール。
【請求項２】
前記電池ケースは、２つの第１表面と２つの第２表面とを含み、前記第１表面の面積は、前記第２表面の面積よりも大きく、前記電池セルのそれぞれにおける前記２つの第２表面は、前記水平方向に沿って互いに向い合い、前記電池セルのそれぞれにおける前記２つの第１表面は、前記鉛直方向に沿って互いに向い合う、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記電池セルは、複数の前記電極ユニットを有し、複数の前記電極ユニットは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電池モジュールでは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる前記電池セルの層数は、１〜５層である、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池モジュールでは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる前記電池セルの層数は、２層または３層である、請求項４に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記電池ケースは、第３表面をさらに含み、２つの前記第１表面と２つの前記第２表面とは、共同して第３表面を取り囲み、前記第１表面の面積は、前記第３表面の面積よりも大きい、請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記電池セルは、第１電極端子と第２電極端子とをさらに含み、前記第１電極端子と前記第２電極端子とは、何れも前記第３表面に設けられている、請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記複数の電池セルの外周を取り囲む結束バンドをさらに含み、
前記結束バンドは、２つの長辺と２つの短辺とを含み、前記長辺は、前記第１表面と互いに向い合い、前記水平方向に沿って延在し、前記短辺は、前記第２表面と互いに向い合い、前記鉛直方向に沿って延在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
少なくとも２本の前記結束バンドを含み、前記結束バンドは、間隔をおいて分布される、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記結束バンドは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部とは、前記鉛直方向に沿って積層されて接合部を形成し、前記接合部と前記第１表面とは、互いに向い合い、または、
前記結束バンドは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部とは、前記水平方向に沿って積層されて接合部を形成し、前記接合部と前記第２表面とは、互いに向い合う、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記少なくとも２本の結束バンドの前記接合部は、直線で並べられている、請求項１０に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記複数の電池セルの前記水平方向に沿う両端にそれぞれ設けられる２つのエンドプレートをさらに含み、前記結束バンドは、前記複数の電池セルと前記２つのエンドプレートの外周を取り囲む、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１３】
前記エンドプレートの前記電池セルから離間する表面には、結束バンド位置制限溝が設けられ、前記結束バンド位置制限溝は、前記鉛直方向に沿って延在し、前記結束バンドの前記短辺は、前記結束バンド位置制限溝内に収容され、または、
前記エンドプレートの内部には、結束バンド位置制限孔が設けられ、前記結束バンド位置制限孔は、前記鉛直方向に沿って延在し、前記結束バンドの前記短辺は、前記結束バンド位置制限孔を通過する、請求項１２に記載の電池モジュール。
【請求項１４】
前記電池モジュールの水平方向に沿うサイズと前記電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズとの比は、４以上である、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
電池パックであって、
収納キャビティを有する筐体と、
前記収納キャビティ内に位置する複数の請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電池モジュールとを有する、電池パック。
【請求項１６】
車両であって、
車両本体と、
前記車両本体に設けられる請求項１５に記載の電池パックとを有する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー貯蔵機器技術分野に関し、特に電池モジュール、電池パックおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、エネルギー密度が大きく、使用寿命が長く、省エネ、エコーなどの長所があるため、新エネルギー車、エネルギー貯蔵発電所などの異なる分野に広く適用されている。
【０００３】
使用時には、通常、複数の電池セルを積み重ねてバスバーにより互いに電気的に接続し、電池モジュールを形成する。複数の電池セルを固定するために、電池モジュールにおいて、通常、エンドプレートとサイドプレートとが設けられ、エンドプレートとサイドプレートとが互いに接続されてモジュールフレームを形成し、複数の電池セルがモジュールフレーム内に固定される。
【０００４】
電池セルは、使用過程において膨張変形が発生し、膨張変形は電池モジュールの最長サイズ方向に特に顕著である。したがって、電池セルの膨張を規制するために、従来の電池モジュールのエンドプレートの体積が大きいので、電池モジュールのエネルギー密度が低くなり、電池モジュールの軽量化には不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、前記電池モジュールにおける電池セルの膨張によってモジュールの変形量が大きいという技術問題を解決するための電池モジュールを提供する必要が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するために、発明者らは、電池モジュールを提供する。前記電池モジュールは、水平方向に沿って並べられる複数の電池セルと、前記複数の電池セルに電気的に接続される複数のバスバーとを含み、前記電池セルは、電極ユニットと電池ケースとを含み、前記電極ユニットは、前記電池ケース内に収容され、前記電極ユニットは、第１極シートと、第２極シートと、前記第１極シートと前記第２極シートとの間に設けられるセパレータとを含み、
前記電池モジュールの水平方向に沿うサイズは、前記電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズよりも大きく、
前記電極ユニットは、巻回型構造であり、且つ扁平状をなし、前記電極ユニットの外面は、２つの扁平面を含み、２つの前記扁平面は、前記鉛直方向に沿って互いに向い合い、または、前記電極ユニットは、積層シート型構造であり、前記第１極シートと前記セパレータと前記第２極シートとが前記鉛直方向に沿って積層されている。
【０００７】
さらに、前記電池ケースは、２つの第１表面と２つの第２表面とを含み、前記第１表面の面積は、前記第２表面の面積よりも大きく、前記電池セルのそれぞれにおける前記２つの第２表面は、前記水平方向に沿って互いに向い合い、前記電池セルのそれぞれにおける前記２つの第１表面は、前記鉛直方向に沿って互いに向い合う。
【０００８】
さらに、前記電池セルは、複数の前記電極ユニットを有し、複数の前記電極ユニットは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる。
【０００９】
さらに、前記電池モジュールでは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる前記電池セルの層数は、１〜５層である。
【００１０】
さらに、前記電池モジュールでは、前記鉛直方向に沿って積み重ねられる前記電池セルの層数は、２層または３層である。
【００１１】
さらに、前記電池ケースは、第３表面をさらに含み、２つの前記第１表面と２つの前記第２表面とは、共同して第３表面を取り囲み、前記第１表面の面積は、前記第３表面の面積よりも大きい。
【００１２】
さらに、前記電池セルは、第１電極端子と第２電極端子とをさらに含み、前記第１電極端子と前記第２電極端子とは、何れも前記第３表面に設けられている。
【００１３】
前記複数の電池セルの外周を取り囲む結束バンドをさらに含み、前記結束バンドは、２つの長辺と２つの短辺とを含み、前記長辺は、前記第１表面と互いに向い合い、前記水平方向に沿って延在し、前記短辺は、前記第２表面と互いに向い合い、前記鉛直方向に沿って延在する。
【００１４】
さらに、少なくとも２本の前記結束バンドを含み、前記結束バンドは、間隔をおいて分布される。
【００１５】
さらに、前記結束バンドは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部とは、前記鉛直方向に沿って積層されて接合部を形成し、前記接合部と前記第１表面とは、互いに向い合い、または、前記結束バンドは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部とは、前記水平方向に沿って積層されて接合部を形成し、前記接合部と前記第２表面とは、互いに向い合う。
【００１６】
さらに、前記少なくとも２本の結束バンドの前記接合部は、直線で並べられている。
【００１７】
前記複数の電池セルの前記水平方向に沿う両端にそれぞれ設けられる２つのエンドプレートをさらに含み、前記結束バンドは、前記複数の電池セルと前記２つのエンドプレートの外周を取り囲む。
【００１８】
さらに、前記エンドプレートの前記電池セルから離間する表面には、結束バンド位置制限溝が設けられ、前記結束バンド位置制限溝は、前記鉛直方向に沿って延在し、前記結束バンドの前記短辺は、前記結束バンド位置制限溝内に収容され、または、前記エンドプレートの内部には、結束バンド位置制限孔が設けられ、前記結束バンド位置制限孔は、鉛直方向に沿って延在し、前記結束バンドの前記短辺は、前記結束バンド位置制限孔を通過する。
【００１９】
さらに、前記電池モジュールの水平方向に沿うサイズと前記電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズとの比は、４以上である。
【００２０】
上記技術問題を解決するために、本発明は、別の解決手段をさらに提供する。
収納キャビティを有する筐体と、
前記収納キャビティ内に位置する、複数の前記解決手段の何れか１つに記載の電池モジュールとを含む電池パック。
【００２１】
上記技術問題を解決するために、本発明は、更なる解決手段をさらに提供する。
車両本体と、
前記車両本体に設けられている、前記解決手段の何れか１つに記載の電池パックとを含む、車両。
【発明の効果】
【００２２】
電極ユニットは、充放電過程において必ず極シートの厚さ方向に沿って膨張する（巻回型構造の電極ユニットでは、扁平面に垂直な方向に沿う膨張力が最大である。積層シート型構造の電極ユニットでは、第１極シート及び第２極シートの積み重ね方向に沿う膨張力が最大である）。従来技術では、電池モジュールの電池セルでは、電極ユニットが電池ケースに印加する最大膨張力の方向は、何れも水平方向に向けられている。電池モジュールの水平方向に沿うサイズは、鉛直方向のサイズよりもはるかに大きいため（例えば、車両のシャーシの高さサイズによって限制され、より多くの電池セルを水平方向に沿って積み重ねる必要があり、膨張力が大きく累積する）、従来の電池モジュールが水平方向において受ける膨張力が非常に大きいので、電池モジュールの水平方向の両側に非常に厚いエンドプレートを設けて膨張力に抵抗する必要があるが、エンドプレートを厚くすると、電池モジュールのエネルギー密度が低下する。上記解決手段では、電極ユニットとして、巻回型構造または積層シート型構造を選択してもよい。電極ユニットが巻回型構造であるとき、扁平面は鉛直方向に向けられている。電極ユニットが積層シート型構造であるとき、第１極シートと第２極シートとは、鉛直方向に沿って積層される。これから分かるように、電極ユニットに巻回型構造が採用されても積層シート型構造が採用されても、電極ユニットが電池ケースに印加する最大膨張力の方向は、何れも鉛直方向に向けられている。電極ユニットが電池ケースに印加する最大膨張力の方向が鉛直方向に向けられており、鉛直方向において積み重ねられる電池セルの個数が少ない。したがって、従来技術と比較して、上記解決手段によれば、電池モジュールの最大膨張力を低減することができるため、体積がより小さいエンドプレートを選択することができ、これにより電池モジュールのエネルギー密度を増加する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】具体的な実施形態に係る電池パックの分解図である。
【図２】具体的な実施形態に係る電池パックにおける電池モジュールと筐体との貼り合わせの断面図である。
【図３】図２におけるＡ部の局所拡大図である。
【図４】具体的な実施形態に係る電池モジュールの模式図である。
【図５】具体的な実施形態に係る電池セルの構造模式図である。
【図６】具体的な実施形態に係る電池セルの分解図である。
【図７ａ】具体的な実施形態に係る巻回型構造の電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面図である。
【図７ｂ】具体的な実施形態に係る巻回型構造の電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面の外形輪郭模式図である。
【図８】具体的な実施形態に係る積層シート型構造の電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面図である。
【図９】具体的な実施形態に係る電池モジュールの模式図である。
【図１０】図９に係る電池モジュールの分解図である。
【図１１】具体的な実施形態に係るエンドプレートの構造模式図である。
【図１２】具体的な実施形態に係るエンドプレートの構造模式図である。
【図１３】具体的な実施形態に係る結束バンドの頭尾接合部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
解決手段の技術内容、構造特徴、実現目的および効果を詳細に説明するために、以下、具体的な実施例を組み合わせて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
本発明の説明において、明確な規定及び限定が別途ない限り、「第１」、「第２」という用語は、説明の目的のみに使用され、相対的な重要性を示すまたは暗示するものと理解されてはならない。規定または説明が別途ない限り、「複数」という用語は、２つ以上を指す。「接続」、「固定」などの用語は、何れも広く理解されるべきであり、例えば、「接続」は、固定接続であってもよく、脱着可能な接続、または一体的な接続、または電気的な接続であってもよいが、直接接続であってもよく、中間媒介を介する間接接続であってもよい。当業者にとって、本発明における上記用語の具体的な意味は、具体的な場合に応じて理解され得る。
【００２６】
本発明の説明において、全ての図面において矢印Ａで示される方向は、長手方向であり、矢印Ｂで示される方向は、幅方向であり、矢印Ｃで示される方向は、鉛直方向である。水平方向は、水平面に平行な方向であり、上記長手方向であってもよく、上記幅方向であってもよい。また、水平方向は、水平面に絶対に平行な方向を含むだけでなく、工学的に通常認識されている水平面に略平行な方向も含む。鉛直方向は、水平面に垂直な方向であり、鉛直方向は、水平面に絶対に垂直な方向を含むだけでなく、工学的に通常認識されている水平面に略垂直な方向も含む。なお、本発明に記載の「上」、「下」、「頂」、「底」などの方位言葉は、何れも鉛直方向に対したものと理解される。
【００２７】
一実施例では、車両を提供する。前記車両は、車両本体と電池パックとを含み、前記電池パックが前記車両本体に設けられており、電池パックが図１に示す電池パック２００である。車両は新エネルギー車であり、純粋な電気自動車でもよく、ハイブリッド自動車または範囲拡張自動車でもよい。車両本体には駆動モータが設けられており、駆動モータが電池パックに電気的に接続され、電池パックから電気エネルギーが提供され、駆動モータが伝動機構により車両本体上の車輪に接続されて、自動車を駆動して走行させる。好ましくは、電池パックは、車両本体の底部に水平に設けられてもよい。
【００２８】
図１は、一実施例における電池パック２００の構造模式図であり、電池パック２００は、筐体２０と複数の電池モジュール１００とを含み、筐体２０は、下部筐体２１０と上部筐蓋２２０とを含み、図１では、電池パック２００の上部筐蓋２２０と下部筐体２１０とは、分離状態にある。
【００２９】
下部筐体２１０と上部筐蓋２２０とは、協働して、収納キャビティ２５０を有する密閉筐体を形成し、複数の電池モジュール１００は、収納キャビティ２５０内に位置する。筐体２０は、アルミニウム、アルミニウム合金または他の金属材料で製作されてもよい。複数の電池モジュール１００は、電池パック２００の長手方向に沿って並んで設けられ、複数の電池モジュール１００は、電池パック２００の幅方向に沿って並んで設けられてもよい。電池モジュール１００は、複数の電池セル１を有し、電池モジュール１００における複数の電池セル１は、結束バンド３によって一緒に取り囲んでもよく、１つの電池モジュール１００は、２つ以上の結束バンド３が設けられてもよく、結束バンドは、２つの長辺３１と２つの短辺３２とを含み、長辺３１は、水平方向（例えば、矢印Ａで示される長手方向）に沿って延在し、短辺３２は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って延在する。
【００３０】
図２に示すように、一実施例では、電池モジュール１００の頂部と筐体２０の上部筐蓋２２０との間には、接着剤２３０が設けられており、電池モジュール１００の底部と筐体２０の下部筐体２１０との間には、接着剤２４０が設けられているため、接着剤２３０および接着剤２４０によって電池モジュール１００と筐体２０とを接続させる。
【００３１】
接着剤２３０および接着剤２４０は、電池モジュール１００上の隣接する２つの結束バンドの長辺３１の間に設けられてもよく、２つの結束バンド３の長辺３１によって、接着剤２３０および接着剤２４０が硬化しないときに外へ溢れるのを制限し得、接着剤２３０と電池モジュール１００の頂部および上部筐蓋２２０の効果的接着、および接着剤２４０と電池モジュール１００の底部および下部筐体２１０の効果的接着を確保する。
【００３２】
電池モジュール１００が接着剤２３０、接着剤２４０によって筐体２０と接続されて、電池モジュール１００と筐体２０とが１つの全体を形成する。これによって、筐体２０と電池モジュール１００の間の接続強度を向上するため、電池パックの全体剛性を向上する。
【００３３】
一実施例では、結束バンド３の表面が電池セル１の第１表面１１０と接触し、上部筐蓋２２０の内面が結束バンド３の他の表面と接触して、上部筐蓋２２０と結束バンド３と電池セル１とを密に接触させる。このように、２つの隣接する結束バンド３の長辺３１、電池セル１の上面１１０および上部筐蓋２２０の内面によって囲まれた空間に位置する接着剤２３０の厚さが結束バンド３の厚さであり、それにより接着剤２３０の厚さを精確に制御することができる。同様に、電池セル１の底部に位置する結束バンド３の長辺３１も下部筐体２１０および電池セル１の表面に密に接触してもよく、それにより電池セル１の底部に位置する接着剤２４０の厚さも結束バンド３の厚さと等しくてもよい。
【００３４】
図３は、図１２におけるＡ部の局所拡大図であり、上部筐蓋２２０上の内面には、下向きの第２突出部２２０−１が設けられており、第２突出部２２０−１が接着剤２３０に接着される。第２突出部２２０−１は、隣接する２つの結束バンド３の長辺３１の間に位置し、すなわち、第２突出部２２０−１は、接着剤２３０の所在位置に向かって突出する。第２突出部２２０−１の端部と電池セル１の上面との間には、接着剤２３０を収容する空間があり、このように、接着剤２３０の厚さを結束バンド３の厚さよりも小さくする。上部筐蓋２２０上の第２突出部２２０−１は、ダイによって打ち抜かれて形成されてもよく、すなわち、ダイが上部筐蓋２２０の上面に向かって打ち抜いて、上部筐蓋２２０の上面が下に凹、下面が下に凸になる。他の実施例では、第２突出部２２０−１は、上部筐蓋２２０の上面に補強シートまたは補強ストリップを設けることにより実現されてもよい。上部筐蓋２２０上の内面には第２突出部２２０−１が設けられており、一方では、上部筐蓋２２０の構造強度を増加できるが、他方では、第２突出部２２０−１が接着剤２３０の所在位置へ突出されて、接着剤２３０を下および両側へ押し出し、接着剤２３０を電池セル１および結束バンド３に十分に接触させて、接着剤２３０と電池セル１および結束バンド３との間の接着強度を確保する。
【００３５】
図４を参照すると、電池モジュールの構造模式図を提供する。図５は、電池セルの立体構造模式図を提供し、図６は、電池セルの分解図を提供し、図７ａは、巻回式電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面図を提供し、図７ｂは、巻回型構造電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面の外形輪郭図を提供し、図８は、積層シート型構造電極ユニットの図３におけるＤ−Ｄ方向に沿う断面図を提供する。
【００３６】
図４に示すように、電池モジュール１００は、水平方向に沿って並べられる複数の電池セル１と、前記複数の電池セル１に電気的に接続される複数のバスバー５とを含む。電池セル１は、充放電を繰り返して使用することができる二次電池であり、複数の電池セル１は、バスバー５により直列接続、並列接続または混合接続を実現する。電池モジュール１００の水平方向に沿うサイズＬは、前記電池モジュールの鉛直方向に沿うサイズＨよりも大きい。
【００３７】
図５および図６に示すように、電池セル１は、電池ケース１２と電極ユニット１１とを含み、電池ケース１２は、アルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルメッキ鋼などの金属材料で製作されてもよく、電池ケース１２は、六面体形状または他の形状を有してもよく、開口を有する。電極ユニット１１が電池ケース１２内に収容されている。電池ケース１２の開口にはカバープレートユニット１３が覆われている。カバープレートユニット１３は、カバープレートと、カバープレートに設けられている２つの電極端子とを含み、２つの電極端子は、それぞれ第１電極端子１３１および第２電極端子１３２である。第１電極端子１３１は、正電極端子であってもよく、第２電極端子１３２は、負電極端子である。他の実施例では、第１電極端子１３１は、負電極端子であってもよく、第２電極端子１３２は、正電極端子である。カバープレートは、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料で製作されてもよく、カバープレートのサイズは、電池ケース１２の開口のサイズに適合される。電極端子は、溶接またはリベットなどの固定部材によりカバープレートに固定されてもよい。カバープレートユニット１３と電極ユニット１１との間には連結シート１４が設けられており、電極ユニット１１のタブは、連結シート１４によりカバープレート上の電極端子に電気的に接続される。本実施例では、連結シート１４は、それぞれ正極連結シートおよび負極連結シートの２つを有する。
【００３８】
図６では、電池ケース１２内には２つの電極ユニット１１が設けられており、２つの電極ユニット１１は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って積み重ねられる。当然、他の実施例では、電池ケース１２内に１つの電極ユニット１１が設けられてもよく、または、電池ケース内に３つ以上の電極ユニット１１が設けられてもよい。複数の電極ユニット１１は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って積み重ねられる。
【００３９】
図７ａ、図７ｂおよび図８に示すように、電極ユニット１１は、第１極シート１１１、第２極シート１１２と、前記第１極シート１１１と前記第２極シート１１２との間に設けられるセパレータ１１３とを含む。第１極シート１１１は正極シートであってもよく、第２極シート１１２は負極シートである。他の実施例では、第１極シート１１１はさらに負極シートであってもよく、第２電極は正極シートである。セパレータ１１３は、第１極シート１１１と第２極シート１１２との間に介在する絶縁体である。正極シートの活物質は、正極シートの塗布領域に塗布されてもよく、負極シートの活物質は、負極シートの塗布領域に塗布されてもよい。正極シートの塗布領域から延在される部分を正極タブとし、負極シートの塗布領域から延在される部分を負極タブとする。正極タブは、正極連結シートによりカバープレートユニット１３上の正電極端子に接続され、同様に、負極タブは、負極連結シートによりカバープレートユニット１３上の負電極端子に接続される。
【００４０】
図７ａに示すように、電極ユニット１１は巻回型構造である。第１極シート１１１、セパレータ１１３および第２極シート１１２はいずれも帯状構造であり、第１極シート１１１、セパレータ１１３および第２極シート１１２は、順に積層されて２ターン以上巻回して電極ユニット１１を形成し、電極ユニット１１は、扁平状をなす。電極ユニット１１の作製時、電極ユニット１１は、最初に中空の円柱形構造として巻回され、巻回後、扁平状に平坦化されてもよい。図７ｂは、電極ユニット１１の外形輪郭模式図であり、電極ユニット１１の外面は、２つの扁平面１１４を含み、２つの扁平面１１４は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って互いに向い合い、すなわち、扁平面１１４は、電池ケース１２の第１表面１１０に対向して設けられる。電極ユニット１１は、略六面体構造であり、扁平面１１４は、巻回軸線に略平行であり、面積が最も大きい外面である。扁平面１１４は、相対的に平坦な表面であってもよく、純粋な平面である必要がない。２つの扁平面１１４は、電極ユニット１１の両側の狭面１１５に対するものであり、扁平面１１４の面積は、電極ユニット１１の狭面１１５よりも大きい。
【００４１】
図８に示すように、電極ユニット１１は積層シート型構造であり、すなわち、電極ユニット１１には、複数の第１極シート１１１および複数の第２極シート１１２があり、セパレータ１１３が第１極シート１１１と第２極シート１１２との間に設けられている。第１極シート１１１、セパレータ１１３、第２極シート１１２は順に積層して設けられる。第１極シート１１１、セパレータ１１３および第２極シート１１２は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って積層される。
【００４２】
電極ユニット１１は、充放電過程において必ず極シートの厚さ方向に沿って膨張する（巻回型構造の電極ユニット１１では、扁平面１１４に垂直な方向に沿う膨張力が最大である。積層シート型構造の電極ユニット１１では、第１極シート１１１および第２極シート１１２の積み重ね方向に沿う膨張力が最大である）。
【００４３】
従来技術では、電池モジュール１００の電池セル１では、電極ユニット１１が電池ケース１２に印加する最大膨張力の方向は、いずれも水平方向に向けられている。電池モジュール１００の水平方向に沿うサイズが鉛直方向のサイズよりもはるかに大きいため（例えば、車両のシャーシの高さのサイズの制限により、より多くの電池セル１を水平方向に沿って積み重ねる必要があり、膨張力が大きく累積する）、従来の電池モジュール１００が水平方向において受ける膨張力が非常に大きいため、電池モジュール１００の水平方向の両側に非常に厚いエンドプレートを設けて膨張力に抵抗する必要があるが、エンドプレートを厚くすると、電池モジュール１００のエネルギー密度が低下する。本実施例では、電極ユニット１１として、巻回型構造または積層シート型構造を選択してもよい。電極ユニット１１が巻回型構造であるとき、扁平面１１４は、鉛直方向に向けられている。電極ユニットが積層シート型構造であるとき、第１極シート１１１と第２極シート１１２とは、鉛直方向に沿って積層される。これから分かるように、電極ユニット１１には巻回型構造が採用されても積層シート型構造が採用されても、電極ユニット１１が電池ケース１２に印加する最大膨張力の方向は、何れも鉛直方向に向けられている。
【００４４】
電極ユニット１１が電池ケース１２に印加する最大膨張力の方向は、鉛直方向に向けられており、鉛直方向において積み重ねられる電池セル１の個数は少ない。したがって、従来技術と比較して、本実施形態では、電池モジュール１００の最大膨張力を低減することができるため、体積がより小さいエンドプレートを選択することができ、これにより電池モジュール１００のエネルギー密度を増加することができる。
【００４５】
図４に示すように、電池モジュール１００では、電池セル１は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って積み重ねられ、層数が２層である。他の実施形態では、鉛直方向に沿って積み重ねられる電池セル１の層数は、１〜５層であってもよい。好ましくは、鉛直方向に沿って積み重ねられる電池セル１の層数は、２層または３層である。
【００４６】
電池モジュール１００の水平方向および鉛直方向の膨張力をより良くバランスさせるために、一実施例では、電池モジュール１００の水平方向に沿うサイズと電池モジュール１００の鉛直方向に沿うサイズとの比は、４以上である。
【００４７】
図５および図６に示すように、電池セル１の電池ケース１２は、略六面体構造であり、電池ケース１２は、２つの第１表面１１０と２つの第２表面１２０とを含む。電池セル１のそれぞれにおける２つの第２表面１２０は、水平方向（例えば、矢印Ａで示される長手方向）に沿って互いに向い合い、電池セル１のそれぞれにおける２つの第１表面１１０は、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って互いに向い合う。第１表面１１０と第２表面１２０との間は、直角により遷移してもよく、同様に、第１表面１１０と第２表面１２０との間は、円弧曲面または複数回折り曲げられる曲面により遷移してもよい。好ましくは、第１表面１１０の面積は、前記第２表面１２０の面積よりも大きい。
【００４８】
電池セル１は、充放電過程において電池ケース１２の内部にもガスを発生させるため、発生したガスは電池ケース１２に作用力を印加して、電池ケース１２の外への膨張を悪化させる。本実施例の第１表面１１０の面積が第２表面１２０の面積よりも大きく、電池セル１における２つの第１表面１１０が鉛直方向に沿って互いに向い合うため、発生したガスが電池ケース１２に印加する最大作用力の方向も鉛直方向に向けられている。従来技術と比較して、電池モジュール１００の最大膨張力をさらに低減する。
【００４９】
図５および図６に示すように、電池ケース１２は第３表面１３０をさらに含み、２つの第１表面１１０と２つの第２表面１２０は、共同して第３表面１３０を取り囲み、第１表面１１０の面積は、第３表面１３０の面積よりも小さい。すなわち、第１表面１１０と第２表面１２０と第３表面１３０とは、２つずつの間が略垂直であり、互いに接続されて、電極ユニット１１を収容するキャビティ体を形成する。第１表面１１０は、鉛直方向に向けられ、第１表面１１０の面積は、第２表面１２０または第３表面１３０の面積よりも大きい。第２表面１２０と第３表面１３０の面積は、等しくてもよく、第２表面１２０の面積は、第３表面１３０の面積より大きくても小さくてもよい。
【００５０】
電池パックの実施例では、接着剤２３０および接着剤２４０が電池モジュール１００と上部筐蓋１との間に設けられ、電池モジュール１００の最大膨張力方向が鉛直方向に向けられているため、電池モジュール１００と接着剤２３０および接着剤２４０との間の貼り合せをより密にさせて、接着剤２３０および接着剤２４０の脱落を防止する。
【００５１】
図５に示すように、電池セル１上の第１電極端子１３１および第２電極端子１３２が電池ケース１２の第３表面１３０に設けられてもよいため、電極端子に接続されるバスバー５は、第３表面１３０の所在する電池セル１側に位置する。電池モジュール１００の鉛直方向の空間が他の方向の空間よりも重要であり、バスバーを第１表面１３０側に設けることにより電池モジュール１００の側面の空間を十分に利用できて、電池モジュール１００の鉛直方向に沿うサイズを低減する。特に電池モジュール１００が自動車に応用されるとき（電池モジュール１００は、通常、自動車の底部に設けられる）、電池モジュール１００の鉛直方向に沿うサイズを小さくすることにより、自動車底部の地上距離を増加させることができ、自動車の障害乗り超え能力の向上に有利である。
【００５２】
図９および図１０に示すように、一実施例では、電池モジュール１００は、結束バンド３を含み、結束バンド３は、複数の電池セル１の外周を取り囲み、頭尾が一緒に接続されて、複数の電池セル１を一緒に結び付ける。結束バンド３は、ナイロン、ポリプロピレンまたはポリ塩化ビニルなどの材料で製作されてもよく、良好な柔軟性を有し、結束バンドは、複数の電池セル１に沿って取り囲んで２つの長辺３１と２つの短辺３２を形成する。長辺３１と第１表面１１０とは、互いに向い合い、水平方向（矢印Ａで示される長手方向）に沿って延在し、短辺３２と第２表面１２０とは、互いに向い合い、鉛直方向（矢印Ｃで示される方向）に沿って延在する。電池モジュール１００の水平方向（例えば、矢印Ａで示される長手方向）の膨張力が小さいため、電池セル１の固定構造に対する強度要求もそれに応じて低減され、結束バンド３によれば、電池モジュール１００において電池セル１を一緒に結び付けることができる。他の実施例では、電池モジュール１００は、ビード、サイドプレートまたはボルトなどの方式によって固定されてもよい。本実施例では、結束バンド３が軽量、小占有体積などの長所を有し、結束バンド３で電池セル１の外周を取り囲むことにより、他の方式と比較して、より電池モジュール１００の軽量化に有利である。
【００５３】
好ましくは、電池モジュール１００は少なくとも２本の結束バンド３が設けられており、隣接する結束バンド３の間は、幅方向（矢印Ｂで示される方向）に沿って間隔をおいて分布される。他の実施例では、結束バンド３の数は、１本であってもよい。
【００５４】
図９および図１０に示すように、本実施例では、電池モジュール１００は２つのエンドプレート２をさらに含み、２つのエンドプレート２はそれぞれ複数の電池セル１の水平方向（例えば、矢印Ａで示される長手方向）に沿う両端に設けられ、結束バンド３は、複数の電池セル１と２つのエンドプレート２の外周を取り囲み、すなわち、結束バンド３は、２つのエンドプレート２および複数の電池セル１を一緒に取り囲む。エンドプレート２は、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料で製作されてもよく、プラスチックプロセスによりプラスチックなどの高分子材料で製作されてもよい。
【００５５】
図１０に示すように、本実施例では、電池モジュール１００は絶縁部材４をさらに含み、絶縁部材４は、ゴム、シリコン接着剤などの絶縁材料で製作されてもよく、絶縁部材４は、少なくとも第１面と第２面とを含み、第１面と第２面は、垂直関係にある。絶縁部材４は、電池モジュール１００の長手方向に沿う両端の底部に設けられ、第１面は、端部に位置する電池セル１の側面に対向し、第２面は、電池セル１の底面に対向する。結束バンド３がエンドプレート２を取り囲み、電池セル１および絶縁部材４の外周により、エンドプレート２、電池セル１および絶縁部材４を一緒に結合させる。絶縁部材４は、絶縁保護として機能するだけでなく、電池セル１が結束バンド３によって部分的に締め付けられて不均一な力が生じるのを防止することもできる。
【００５６】
図１１は、一実施例におけるエンドプレート２の構造模式図であり、エンドプレート２は、エンドプレート本体部２１と結束バンド位置制限溝２２と第１突出部２４とを含み、結束バンド位置制限溝２２は、エンドプレート２の外面に設けられ、エンドプレート２の外面から内へ凹んで形成され、結束バンド位置制限溝２２は、鉛直方向に沿って延在する。結束バンド３の短辺３２が結束バンド位置制限溝２２内に収容されるように、結束バンド３は、結束バンド位置制限溝２２を通過する。結束バンド３は、複数の電池セル１とエンドプレート２の外周を取り囲み、結束バンド位置制限溝２２の幅は、結束バンド３の短辺３２の幅に等しいため、結束バンド３の位置を限定することができる。
【００５７】
図１２は、更なる実施例におけるエンドプレート２の構造模式図であり、図８との相違点は、図８における結束バンド位置制限溝２２の代わりに、エンドプレート２に結束バンド位置制限孔２３が設けられていることにある。結束バンド位置制限孔２３が、表面ではなく、エンドプレート２の内部に位置し、同様に、結束バンド位置制限孔２３も鉛直方向に沿って延在し、結束バンド３の短辺３２が結束バンド位置制限孔２３を通過する。結束バンド位置制限孔２３の幅は、結束バンド３の短辺３２の幅に等しく、結束バンド３は、複数の電池セル１とエンドプレート２の外周を取り囲む。
【００５８】
図１１および図１２に示すエンドプレート２では、第１突出部２４は、本体部２１の頂部に設けられ、第１突出部２４は、電池モジュール１００の上面に突出し、隣接する２つの結束バンド３の長辺３１の間に位置する。したがって、２つのエンドプレート２上の第１突出部２４と隣接する２つの結束バンド３の長辺３１とは、電池モジュール１００の頂部において１つの溝として囲んでいる。図１２に示すように、幾つかの実施例では、電池モジュール１００の頂部は、接着剤２３０により上部筐蓋２２０に接続されてもよく、第１突出部２４と結束バンド３の長辺３１とによって囲まれる溝は、前記接着剤２３０を収容するために使用されてもよく、未硬化の接着剤の流失を防止するために未硬化の接着剤を位置制限してもよい。
【００５９】
図１３は、結束バンド３の頭尾接合部の断面図であり、結束バンド３は、第１端部３１０と第２端部３２０とを有し（第１端部３１０と第２端部３２０は、それぞれ結束バンド３の頭尾が接続されていない時の一方端と他方端を指す）、結束バンド３の接合部３３０と電池セル１の第１表面１１０が互いに向い合う、すなわち、接合部３３０が電池モジュール１００の頂部に位置するように、第１端部３１０と第２端部３２０は、鉛直方向に沿って積層されて接合部３３０を形成する。結束バンド３の第１端部３１０と前記第２端部３２０は、ホットプレスによって表面が溶融された後で一緒に接続されてもよいが、当然、他の実施例では、第１端部３１０と前記第２端部３２０は、接着剤または固定ステープルによって一緒に接続されてもよい。
【００６０】
更なる幾つかの実施例では、第１端部３１０と第２端部３２０は、水平方向（例えば、矢印Ａで示される長手方向）に沿って積層されて接合部３３０を形成し、接合部３３０と電池セル１第２表面１２０とは、互いに向い合い、すなわち、接合部３３０は、電池モジュール１００の水平方向に沿う端部に位置する。
【００６１】
幾つかの実施例では、電池モジュール１００は、２本以上の結束バンド３を有し、各結束バンド３の接合部３３０は、幅方向（すなわち、矢印Ｂで示される方向）に沿って並べられている。接合部３３０は、第１端部３１０と第２端部３２０とを積層することにより形成されるため、接合部３３０の厚さは、結束バンド３の残りの部分の厚さよりも大きい。各結束バンド３の接合部３３０が直線で並べられているため（すなわち、幅方向に並べて略同一直線にある）、筐体２０に逃げ溝を容易に設けて、電池セル１が接合部３３０で筐体２０に押し出されるのを防止する。
【符号の説明】
【００６２】
１００  電池モジュール、
１  電池セル、
１１  電極ユニット、
１２  電池ケース、
１３  カバープレートユニット、
１３１  第１電極端子、
１３２  第２電極端子、
１４  連結シート、
１１１  第１極シート、
１１２  第２極シート、
１１３  セパレータ、
１１４  扁平面、
１１５  狭面、
１１０  第１表面、
１２０  第２表面、
１３０  第３表面、
２  エンドプレート、
２１  エンドプレート本体部、
２２  結束バンド位置制限溝、
２３  固定位置制限孔、
２４  第１突出部、
２００  電池パック、
２０  筐体、
２１０  上部筐蓋、
２２０  下部筐体、
２２０−１  第２突出部、
２３０  接着剤、
２４０  接着剤、
２５０  収容キャビティ、
３  結束バンド、
３１  長辺、
３２  短辺、
３１０  第１端部、
３２０  第２端部、
３３０  接合部、
４  絶縁部材、
５  バスバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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