(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装部材の外周部を封止して発電要素を内部に収容するとともに一対の電極タブを前記外周部から導出した電池を複数積層してなる電池モジュールにおいて、
前記隣接する電池の間に配設され、一方端に前記電極タブの一方の幅方向全域に接触する板状の導電性スペーサ又は板状の絶縁性スペーサの一方を有し、他方端に前記電極タブの他方の幅方向全域に接触する前記導電性スペーサ又は前記絶縁性スペーサの他方を有する複数の枠体と、
前記枠体を固定する固定部材と、を備える電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記導電性スペーサおよび前記絶縁性スペーサの前記電極タブとの接触面が凹凸状に形成されている電池モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池モジュールにおいて、
前記電池は、隣接する一方の電池の正の電極タブと他方の電池の負の電極タブとが重なるように積層され、
前記枠体は、隣接する一方の枠体の導電性スペーサと他方の枠体の絶縁性スペーサとが重なるように積層されている電池モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、
前記積層された複数の電池の両端部に配置され、前記固定部材により前記複数の枠体を挟持するエンドプレートを備える電池モジュール。
【請求項５】
外装部材の内部に発電要素が封止されるとともに一対の電極タブが前記外装部材の外周部から導出された電池と、一方端に板状の導電性スペーサを有するとともに他方端に板状の絶縁性スペーサを有する枠体とを、前記電極タブの幅方向全域に前記導電性スペーサおよび前記絶縁性スペーサが接触するように順次積層し、隣接する電池の間に前記枠体が配設された電池積層体を形成する工程と、
前記電池積層体の複数の枠体を積層方向に締め付けて固定する工程と、を備える電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電池モジュールの製造方法において、
前記電池積層体の両端にエンドプレートを配設する工程をさらに備え、
前記電池積層体の複数の枠体と前記エンドプレートを積層方向に締め付けて固定する電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電要素をラミネートシートで封止した扁平形の電池を複数積層し、電池の封止固着部を一対の枠体で挟持することで発電要素を固定するように構成した電池モジュールが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２２９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、ラミネートシートの封止固着部から導出された一対の電極タブを、別途バスバーなどを用いて接続する必要があり、枠体による電池の封止固着部の挟持工程と、バスバーによる電極タブの接続工程といった２工程が必要とされる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電池の固定と電極タブの接続を同時に行うことができる電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一方端に板状の導電性スペーサを有し他方端に板状の絶縁性スペーサを有する枠体を隣接する電池間に配設し、電極タブの幅方向全域を導電性スペーサと絶縁性スペーサで挟持した状態でこれら枠体を固定することによって、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、積層される電池の電極タブを導電性スペーサと絶縁性スペーサで交互に挟持することにより複数の電池が電気的に接続されると同時に、これら枠体を固定することで電池が固定されるので、バスバーなどによる別途の接続工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態を適用した電池モジュールを示す分解斜視図である。
【図２Ａ】図１の電池モジュールを組み立てた状態で矢印IIA方向から見た平面図（上下両端部は断面図）である。
【図２Ｂ】図２Ａの等価回路図である。
【図３】図１の電池モジュールを矢印III方向から見た正面図である。
【図４】図１のスペーサを示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を適用した電池モジュールの枠体を示す斜視図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７Ａ】図５に示すスペーサにより電極タブを挟持する前の状態を示す要部断面図である。
【図７Ｂ】図５に示すスペーサにより電極タブを挟持した状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の一実施の形態を適用した電池モジュールであって、３つの単電池２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（以下、単に電池とも言う。）を直列に接続して構成された電池モジュール１の例について説明する。ただし、本発明は以下に例示するものに限定されず、接続される電池の数量や接続回路構成を適宜変更して適用することができる。
【００１１】
本例の電池モジュール１は、３つの電池２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、４つの枠体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと、２つのエンドプレート４Ａ，４Ｂと、ケース５と、４対の貫通ボルト６ａおよびナット６ｂとを備える。
【００１２】
以下において、電池２Ａ〜２Ｃ、枠体３Ａ〜３Ｄ、エンドプレート４Ａ〜４Ｂをそれぞれ総称する場合は、電池２、枠体３、エンドプレート４と総称する。同様に、正極タブ２１Ａ〜２１Ｃ、負極タブ２２Ａ〜２２Ｃ、導電性スペーサ部３１Ａ〜３１Ｄ、絶縁性スペーサ部３２Ａ〜３２Ｄをそれぞれ総称する場合は、正極タブ２１、負極タブ２２、導電性スペーサ部３１、絶縁性スペーサ部３２と総称し、さらに正極タブ２１と負極タブ２２とを併せて電極タブ２２，２３と称する。
【００１３】
電池２Ａは、図３に示すように外装部材２１Ａの外周部が封止され、内部に発電要素２４Ａと電解質が収容された薄型電池である。詳細な図示は省略するが、発電要素２４Ａは、両面に正極を形成した集電体と両面に負極を形成した集電体とをセパレータを介して積層してなり、この正極の集電体に接続された正極タブ２２Ａと負極の集電体に接続された負極タブ２３Ａとが、図示するように外装部材２１Ａの対向する短片側の外周部からそれぞれ導出されている。
【００１４】
他の２つの電池２Ｂ，２Ｃも同じように構成されているが、図１に示すように３つの電池２Ａ，２Ｂ，２Ｃを直列に接続するために、電池２Ａと２Ｃは同じ向きに配置され、これに対し電池２Ｂは正極タブ２２Ｂと負極タブ２３Ｂの向きが逆に配置されている。
【００１５】
枠体３Ｂは、図４に示すようにＬ字状に形成され、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなる絶縁性スペーサ部３２Ｂと、Ｉ字状に形成され、銅などの導電性材料からなる導電性スペーサ部３１Ｂとを有する。これら導電性スペーサ部３１Ｂと絶縁性スペーサ部３２Ｂとは、図４に示す左下部分で接合され、枠体３Ｂ全体としてはコの字状に形成されている。そして、枠体３の両端の部分が電池２の電極タブ２２，２３に接触し、隣接する２つの枠体３により電極タブ２２，２３を挟持する。
【００１６】
なお後述するように、導電性スペーサ部３１Ｂは、隣接する電池２の電極タブ２２，２３を電気的に接続するものであることから、少なくとも電極タブ２２，２３と接触する部分が導電性材料から構成されていれば足りる。したがって、枠体３Ｂの全体をプラスチックスなどの絶縁性材料で構成し、電極タブ２２，２３と接触する一方の部分に導電性材料を埋め込む構成としてもよい。
【００１７】
また、枠体３Ｂを上述したコ字状に形成する以外にも、四角状、すなわち額縁状に形成し、対向する一組の辺のうちの一方を導電性スペーサ部３１Ｂとし、他方を絶縁性スペーサ部３２Ｂとすることもでき、こうした枠体３Ｂも本発明に係る枠体に含まれる。
【００１８】
他の枠体３Ａ，３Ｃ，３Ｄも同じように構成されているが、４つの枠体３Ａ〜３Ｄは、導電性スペーサ部３１と絶縁性スペーサ部３２が３つの電池２Ａ〜２Ｃの正極タブ２２および負極タブ２３の配置に応じて交互にその向きを変えて配置されている。これについては後述する。
【００１９】
エンドプレート４Ａ，４Ｂは、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなり、３つの電池２Ａ〜２Ｃおよびこれら電池２と交互に重ね合わされた４つの枠体３Ａ〜３Ｄの両端それぞれに設けられ、これらを積層方向に挟持することで、電池２を固定するとともに電極タブ２２，２３を確実に接続する。
【００２０】
図２Ａは、図１の電池モジュール１を組み立てた状態で矢印IIA方向から見た平面図であり、上下両端部は断面図として示している。
【００２１】
エンドプレート４Ａ，４Ｂの４隅にはそれぞれ孔が形成され、また４つの枠体３Ａ〜３Ｄの相当する位置にも同様に孔が形成され、これらの孔に貫通ボルト６ａを挿通してナット６ｂにて締め付けることにより、エンドプレート４Ａ，４Ｂが電池２と枠体３とを挟持した状態で固定する。
【００２２】
そして、図２Ａに示すように、電池２Ａの負極タブ２３Ａと電池２Ｂの正極タブ２２Ｂが枠体３Ｂの導電性スペーサ部３１Ｂにより電気的に接続され、同様に、電池２Ｂの負極タブ２３Ｂと電池２Ｃの正極タブ２２Ｃが枠体３Ｃの導電性スペーサ部３１Ｃにより電気的に接続される。
【００２３】
一方、電池２Ａの正極タブ２２Ａと電池２Ｂの負極タブ２３Ｂは枠体３Ｂの絶縁性スペーサ部３２Ｂにより電気的に絶縁され、同様に電池２Ｂの正極タブ２２Ｂと電池２Ｃの負極タブ２３Ｃは枠体３Ｃの絶縁性スペーサ部３２Ｃにより電気的に絶縁される。
【００２４】
これにより、図２Ｂの等価回路図に示すように、３つの電池２Ａ〜２Ｃが直列に接続され、一方の正極端子を枠体３Ａの導電性スペーサ部３１Ａ、他方の負極端子を枠体３Ｄの導電性スペーサ部３１Ｄとする電池モジュール１が構成される。
【００２５】
なお、３つの電池２Ａ〜２Ｃの両端に配置される枠体３Ａ，３Ｄは、他の枠体３Ｂ，３Ｃのように電池２の電極タブ２２，２３を電気的に接続する機能は必要とされないことから、これら枠体３Ａ，３Ｄを省略し、エンドプレート４Ａ，４Ｂにスペーサ機能を付与して当該エンドプレート４Ａ，４Ｂで代用してもよい。
【００２６】
なお、図１にはロアケース５ａのみを示すとともに図２Ａに二点鎖線で示したが、エンドプレート４Ａ，４Ｂにより挟持した電池２及び枠体３をロアケース５ａ及びアッパケース５ｂに収納してもよい。この場合、エンドプレート４Ａ，４Ｂとロアケース５ａ又はアッパケース５ｂは、貫通ボルト６ａ及びナット６ｂとは異なるボルトなどを用いて固定される。
【００２７】
次に製造方法を説明する。
【００２８】
まず図１に示すように、３つの電池２Ａ〜２Ｃと４つの枠体３Ａ〜３Ｄを交互、かつ電池２の正極タブ２２および負極タブ２３の配置と枠体３の導電性スペーサ３１および絶縁性スペーサ３２の配置が同図に示すように、順次積層して積層体を形成する。
【００２９】
この電池２と枠体３の積層工程において、図１に示すように電池２の主面が鉛直方向に起立するように積層してもよいし、電池２の主面が水平方向になるように上下に積層してもよい。
【００３０】
この積層工程において、枠体３の孔を基準にして各枠体３Ａ〜３Ｄの積層位置を位置出しすることができる。また電池２の位置出しについては、外装部材２１の外周縁、特に電極タブ２２，２３が導出されていない長辺側の外周縁を基準にすることができる。
【００３１】
次いで２つのエンドプレート４Ａ，４Ｂを積層体の両端に配置し、４つの貫通ボルト６ａをエンドプレート４Ａ，４Ｂの孔および枠体３Ａ〜３Ｄの孔に貫通させ、それぞれにナット６ｂを螺合させて締め付ける。
【００３２】
以上の積層体の形成工程と貫通ボルト６ａおよびナット６ｂの締め付け工程により、３つの電池２Ａ〜２Ｃが固定されて電池モジュール１が組み立てられると同時に、枠体３Ａ〜３Ｄの導電性スペーサ部３１Ａ〜３１Ｄおよび絶縁性スペーサ部３２Ａ〜３２Ｄにより電池２Ａ〜２Ｃの正極タブ２２Ａ〜２２Ｃおよび負極タブ２３Ａ〜２３Ｃが導通又は絶縁され、図２Ｂに示すように直列接続される。
【００３３】
その結果、バスバーなどの電気的接続部材を用いることなく電池２の固定と電極タブ２２，２３の接続を同時に行うことができる。
【００３４】
《第２実施形態》
図５は、本発明の他の実施の形態を適用した電池モジュール１の枠体３Ｅを示す斜視図であり、上述した第１実施形態と同様に、Ｌ字状に形成され、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなる絶縁性スペーサ部３２Ｅと、Ｉ字状に形成され、銅などの導電性材料からなる導電性スペーサ部３１Ｅとを有する。
【００３５】
そして、この枠体３Ｅを用いた本例の電池モジュール１は、図１の電池モジュール１における枠体３Ａ〜３Ｄを図５に示す枠体３Ｅに置き換えたものである。すなわち、図１に示す枠体３Ｂ，３Ｄに代えて図５に示す枠体３Ｅをそれぞれこの向きで配置するとともに、図１に示す枠体３Ａ，３Ｃに代えて図５に示す枠体３Ｅを導電性スペーサ部３１Ｅと絶縁性スペーサ部３２Ｅの位置が左右反対になるように配置したものである。
【００３６】
本例の枠体３Ｅでは、絶縁性スペーサ部３２Ｅの電極タブ２２，２３との接触面の両面それぞれに、図６に示すように比較的先端が鋭利な突起部３３Ｅが形成されている。
【００３７】
図７Ａに示すように、突起部３３Ｅが形成された絶縁性スペーサ部３２Ｅと隣接する枠体３Ｆの導電性スペーサ部３１Ｆとで電池２の電極タブ２２Ｄを挟持すると、図７Ｂに示すように電極タブ２２Ｄおよび導電性スペーサ部３１Ｆが突起部３３Ｅの楔効果により変形し、その結果、導電性スペーサ部３１Ｆと電極タブ２２Ｄとの接触がより確実になされることになる。
【００３８】
ちなみに、上記正極タブ２２および負極タブ２３が本発明に係る電極タブに相当し、上記枠体３の導電性スペーサ部３１が本発明に係る導電性スペーサに相当し、上記枠体３の絶縁性スペーサ部３２が本発明に係る絶縁性スペーサに相当し、上記貫通ボルト６ａ及びナット６ｂが本発明に係る固定部材に相当し、上記突起部３３Ｅが本発明に係る凹凸状の接触面に相当する。
【符号の説明】
【００３９】
１…電池モジュール
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…電池
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…外装部材
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ…正極タブ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ…負極タブ
２４Ａ…発電要素
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…枠体
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ…導電性スペーサ部
３２ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ…絶縁性スペーサ部
３３Ｅ…突起部
４Ａ，４Ｂ…エンドプレート
５ａ…ロアケース
５ｂ…アッパケース
６ａ…貫通ボルト
６ｂ…ナット
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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