(57)【要約】  バッテリモジュールは、内部空間を画定するバッテリモジュールハウジングを含む。バッテリモジュールハウジングは、内部空間を少なくとも２つのキャビティに分割する少なくとも１つの内壁を有する。バッテリモジュールハウジング及び少なくとも１つの内壁は、可撓性のラミネート材料から形成されており、さらに、電気化学セルが、少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されている。セルは、可撓性のラミネート材料から形成されるハウジングを含むことがあり、又は、これに代えて、ハウジングなしで形成されてもよい。
2019514186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セルを受容するバッテリモジュールであって、
前記バッテリモジュールは、内部空間を画定するバッテリモジュールハウジングと、電気化学セルとを含み、
前記バッテリモジュールハウジングは、前記内部空間を少なくとも２つのキャビティに分割する少なくとも１つの内壁を有し、前記バッテリモジュールハウジング及び前記少なくとも１つの内壁は、可撓性のラミネート材料から形成されており、
前記電気化学セルは、前記少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されており、かつ、電極アセンブリを含む、
バッテリモジュール。
【請求項２】
前記バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁、第２の外壁及び前記少なくとも１つの内壁を含み、
前記第１の外壁、前記第２の外壁及び前記少なくとも１つの内壁の周は、共通のシールジョイントによって結合されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁及び第２の外壁を含み、
前記少なくとも１つの内壁は、前記第１の外壁及び前記第２の外壁の双方に対して平行に配置されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを含む、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項５】
前記電極アセンブリは、単一の正の電極、単一の負の電極、及び、前記正の電極と前記負の電極との間に配置されたセパレータを含む、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項６】
前記正の電極、前記負の電極及び前記セパレータのそれぞれは、プレートの形状を有しており、
前記正の電極、前記セパレータ及び前記負の電極は、前記セパレータが前記正の電極と前記負の電極との間に挟まれるように１つの積層体として配置されている、
請求項５に記載のバッテリモジュール。
【請求項７】
前記電気化学セルは、可撓性のラミネート材料から形成されるセルハウジングを含み、
前記電極アセンブリは、前記セルハウジングの内部に配置されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項８】
前記電気化学セルは、セルハウジングを有さず、
前記電極アセンブリは、正の電極及び負の電極の一方が前記少なくとも１つの内壁に面するように、前記少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されている、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項９】
前記バッテリモジュールハウジングの周縁部は、前記バッテリモジュールを平面図で見たときに、長方形でない多角形状を画定している、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１０】
前記バッテリモジュールハウジングの周縁部は、前記バッテリモジュールを平面図で見たときに、不規則な曲線形状を画定している、
請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１１】
電気化学セルを受容するバッテリモジュールであって、
前記バッテリモジュールは、内部空間を画定するバッテリモジュールハウジングを含み、
前記バッテリモジュールハウジングは、前記内部空間を少なくとも２つのキャビティに分割する少なくとも１つの内壁を有し、前記バッテリモジュールハウジング及び前記少なくとも１つの内壁は、可撓性のラミネート材料から形成されており、
前記少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを収容するように成形及び構成されている、
バッテリモジュール。
【請求項１２】
前記バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁、第２の外壁及び前記少なくとも１つの内壁を有し、
前記第１の外壁、前記第２の外壁及び前記少なくとも１つの内壁の周は、共通のシールジョイントによって結合されている、
請求項１１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１３】
前記バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁及び第２の外壁を有し、
前記少なくとも１つの内壁は、前記第１の外壁及び前記第２の外壁の双方に対して平行に配置されている、
請求項１１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを含む、
請求項１１に記載のバッテリモジュール。
【請求項１５】
前記電気化学セルは、電極アセンブリを含み、
前記電極アセンブリは、単一の正の電極、単一の負の電極、及び、前記正の電極と前記負の電極との間に配置されたセパレータを含む、
請求項１４に記載のバッテリモジュール。
【請求項１６】
前記正の電極、前記負の電極及び前記セパレータのそれぞれは、プレートの形状を有しており、
前記正の電極、前記セパレータ及び前記負の電極は、前記セパレータが前記正の電極と前記負の電極との間に挟まれるように、１つの積層体として配置されている、
請求項１５に記載のバッテリモジュール。
【請求項１７】
前記電気化学セルは、可撓性のラミネート材料から形成されるセルハウジングを含み、
前記電極アセンブリは、前記セルハウジングの内部に配置されている、
請求項１５に記載のバッテリモジュール。
【請求項１８】
前記電気化学セルは、セルハウジングを有さず、
前記電極アセンブリは、前記正の電極及び前記負の電極の一方が前記少なくとも１つの内壁に面するように、前記少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されている、
請求項１５に記載のバッテリモジュール。
【請求項１９】
前記バッテリモジュールハウジングの周縁部は、前記バッテリモジュールを平面図で見たときに、長方形でない多角形状を画定している、
請求項１１に記載のバッテリモジュール。
【請求項２０】
前記バッテリモジュールハウジングの周縁部は、前記バッテリモジュールを平面図で見たときに、不規則な曲線形状を画定している、
請求項１１に記載のバッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
１．発明の属する分野
本開示は、個々のキャビティに分割され、各キャビティが単一の電極セルを受容するように形成されたバッテリモジュールハウジングを含む、バッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
バッテリパックは、ポータブル電子機器から、再生可能エネルギシステム及び環境フレンドリな車両までに至る種々の技術のための電力を供給する。例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、燃料効率を高めるために、内燃機関とともにバッテリパック及び電動機を使用している。バッテリパックは、複数のバッテリモジュールから形成されており、ここで、各バッテリモジュールは、複数の電気化学セルを含む。各セルは、２次元又は３次元のアレイとなるように配置可能であり、電気的に直列又は並列に接続されている。同様に、バッテリパック内の各バッテリモジュールも、電気的に直列又は並列に接続されている。
【０００３】
きわめて広汎な組込み状況の空間要求に対処するために、種々のセルタイプが存在しており、自動車において使用されている最も普及したタイプは、円筒形セル、角柱形セル及びパウチセルである。セルタイプに関係なく、各セルは、セルハウジングとその内部に配置された電極アセンブリとを含む。セルハウジングに関しては、円筒形セル及び角柱形セルはそれぞれ、通常、金属又はプラスチックから形成される、実際のバッテリ室を環境に対して封止する堅固なハウジングを含む。これに対して、パウチセルは、金属箔ラミネート材料から形成される、可撓性のハウジングを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリパックは、全ての電気車両及びＨＥＶに使用されているが、エネルギ密度を高めること、並びに、バッテリパックの重量、複雑性及び費用を低減することへの課題は残っている。さらに、バッテリパックを既存の内燃機関車両の設計に統合することは困難なままである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
いくつかの態様においては、電気化学セルを受容するバッテリモジュールは、内部空間を画定するバッテリモジュールハウジングを含む。バッテリモジュールハウジングは、内部空間を少なくとも２つのキャビティに分割する少なくとも１つの内壁を有する。バッテリモジュールハウジング及び少なくとも１つの内壁は、可撓性のラミネート材料から形成されている。電気化学セルは、少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されており、かつ、電極アセンブリを含む。
【０００６】
バッテリモジュールは、１つ又は複数の以下の特徴を含む。バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁、第２の外壁及び少なくとも１つの内壁を含み、第１の外壁、第２の外壁及び少なくとも１つの内壁の周は、共通のシールジョイントによって結合されている。バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁及び第２の外壁を含み、少なくとも１つの内壁は、第１の外壁及び第２の外壁の双方に対して平行に配置されている。少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを含む。電極アセンブリは、単一の正の電極、単一の負の電極、及び、正の電極と負の電極との間に配置されたセパレータを含む。正の電極、負の電極及びセパレータのそれぞれは、プレートの形状を有しており、正の電極、セパレータ及び負の電極は、セパレータが正の電極と負の電極との間に挟まれるように１つの積層体として配置されている。電気化学セルは、可撓性のラミネート材料から形成されるセルハウジングを含み、電極アセンブリは、セルハウジングの内部に配置されている。電気化学セルは、セルハウジングを有さず、電極アセンブリは、正の電極及び負の電極の一方が少なくとも１つの内壁に面するように、少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されている。バッテリモジュールハウジングの周縁部は、バッテリモジュールを平面図で見たときに、長方形でない多角形状を画定している。バッテリモジュールハウジングの周縁部は、バッテリモジュールを平面図で見たときに、不規則な曲線形状を画定している。
【０００７】
いくつかの態様においては、電気化学セルを受容するバッテリモジュールは、内部空間を画定するバッテリモジュールハウジングを含む。バッテリモジュールハウジングは、内部空間を少なくとも２つのキャビティに分割する少なくとも１つの内壁を有する。バッテリモジュールハウジング及び少なくとも１つの内壁は、可撓性のラミネート材料から形成されている。さらに、少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを収容するように成形及び構成されている。
【０００８】
バッテリモジュールは、１つ又は複数の以下の特徴を含む。バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁、第２の外壁及び少なくとも１つの内壁を有する。第１の外壁、第２の外壁及び少なくとも１つの内壁の周は、共通のシールジョイントによって結合されている。バッテリモジュールハウジングは、第１の外壁及び第２の外壁を有し、少なくとも１つの内壁は、第１の外壁及び第２の外壁の双方に対して平行に配置されている。少なくとも２つのキャビティの各キャビティは、最大で単一の電気化学セルを含む。電気化学セルは電極アセンブリを含み、電極アセンブリは、単一の正の電極、単一の負の電極、及び正の電極と負の電極との間に配置されたセパレータを含む。正の電極、負の電極及びセパレータのそれぞれは、プレートの形状を有しており、正の電極、セパレータ及び負の電極は、セパレータが正の電極と負の電極との間に挟まれるように、１つの積層体として配置されている。電気化学セルは、可撓性のラミネート材料から形成されるセルハウジングを含み、電極アセンブリは、セルハウジングの内部に配置されている。電気化学セルは、セルハウジングを有さず、電極アセンブリは、正の電極及び負の電極の一方が少なくとも１つの内壁に面するように、少なくとも２つのキャビティの一方の内部に配置されている。バッテリモジュールハウジングの周縁部は、バッテリモジュールを平面図で見たときに、長方形でない多角形状を画定している。バッテリモジュールハウジングの周縁部は、バッテリモジュールを平面図で見たときに、不規則な曲線形状を画定している。
【０００９】
いくつかの態様においては、バッテリモジュールは、複数の電気化学セルを受容するように構成されたバッテリモジュールハウジングを含む。このために、バッテリモジュールハウジングは、個々のキャビティに分割されている。各キャビティは、単一の電気化学セルを受容するように成形及び構成されている。各電気化学セルは、パウチタイプの金属ラミネート箔のセルハウジング内で電解質とともに封止されてエネルギ蓄積ユニットを形成する電極アセンブリを含む。当該電極アセンブリは、単一の正の電極プレート及び単一の負の電極プレートを含む「積層」電極アセンブリである。正の電極プレートと負の電極プレートとが積層され、中間のセパレータプレートによって分離されている。電極アセンブリには１つの正の電極プレート及び負の電極プレートしか含まれていないので、電極アセンブリは、きわめて薄く、重量が軽く、製造も容易である。電極アセンブリは、パウチタイプのセルハウジングに収容されているので、セル寸法及び形状にはいくつかの制限が生じる。例えば、いくつかの実施形態においては、セルは、０．０５ｍｍから０．３ｍｍまでの範囲の厚さを有し、要求されるセル容量に基づいて、例えば車両での使用の場合には０．５ｍから３．０ｍの範囲にあってよい、長さ及び幅の寸法を有する。さらに、セルの相対厚さにより、複雑な及び／又は曲線状の幾何学形状が許容され、さらにはセル及びバッテリパックを車体へ密に組み込むことができる。
【００１０】
セルが一方端に配置された端子を備えた単層の電極アセンブリを含むため、及び、各セルがきわめて薄いため、セルがモジュール内で積層される場合には、セル端子は、きわめて密に配置される。セル端子の密な配置により、個々のセルを結合する大きく複雑な高電流の電気接続ネットワークの必要がなくなる。さらに、セル端子の構成により、直接に接続されるバッテリ管理装置（ＢＭＳ）が可能となり、さらに、バッテリパックの複雑性、体積及び費用が低減される。
【００１１】
いくつかの態様においては、バッテリモジュールは、可撓性の金属箔ラミネート材料から形成されており、複数のキャビティを有する。さらに、キャビティの内部に配置される各セルは、セルハウジングを省略した電極アセンブリを含む。例えば、電極アセンブリは、モジュールのキャビティの内部に電解質とともに配置されて、キャビティ内のエネルギ蓄積ユニットを形成する。セルハウジングなしのセルを含むパウチタイプバッテリモジュールは、セルハウジング及びその内部に配置された電極アセンブリを含むセルがバッテリモジュールのキャビティの内部に配置される他の実施形態に比較して有利である。特に、ハウジングなしのセルがキャビティの内部に配置される場合には、必要な金属箔ラミネート材料が少なくて済み、セルの冷却率も高まる。これは、モジュール壁がモジュールハウジングの壁及びセルハウジングの壁の双方として用いられ、金属箔ラミネート材料の単一の層のみによって、隣接セルの電極アセンブリが分離されるからである。それに対して、セルがセルハウジングを含む場合には、隣接するセルの各電極アセンブリを分離する、３層の金属箔ラミネート材料が設けられる。付加的な材料層は、付加的な費用を生じさせるだけでなく、セル外への熱流放出の阻害を大きくし、モジュール全体の厚さ及び重量を増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数の積層モジュールを含むバッテリパックを示す断面図である。
【図２】図１のバッテリパックのモジュールを示す断面図である。
【図３】セルを部分的に切り出して示す斜視図である。
【図４】正の電極プレートを示す平面図である。
【図５】負の電極プレートを示す平面図である。
【図６】代替実施形態のモジュールを示す斜視図である。
【図７】別の代替実施形態のモジュールを示す斜視図である。
【図８】別の代替実施形態のモジュールを示す斜視図である。
【図９】代替実施形態のセルを含む図３のモジュールを示す断面図である。
【図１０】別の代替実施形態のモジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
図１乃至図２によれば、電力の供給に用いられるバッテリパック１は、電気化学セル２０を含む。セル２０は、きわめて薄い大面積のリチウムイオンパウチセルであり、このパウチセルは、単層の電極アセンブリ４０を含み、この電極アセンブリ４０は、セルハウジング２２の内部に電解質とともに封止されてエネルギ蓄積ユニットを形成している。各セル２０は、電気的に相互接続され、モジュールハウジング４の内部に編成された状態で格納されて、バッテリモジュール２を形成している。モジュールハウジング４は、複数のキャビティ１８に分割されている。各キャビティ１８は、単一のセル２０を受容するように構成されている。バッテリモジュール２内においては、各セル２０が電気的に直列又は並列に接続され、バッテリパック１内においては、各バッテリモジュール２が電気的に直列又は並列に接続されている。得られるバッテリパック１は、相当に薄く、大面積を有し、複雑な曲線状の幾何学形状を有する任意の所望のプロフィルで形成可能であり、これにより、後述するような、空間的に効率の良い車体への組込みが可能となる。
【００１４】
バッテリパック１は、積層構成で配置された複数のモジュール２を含む。各モジュール２は、可撓性の金属ラミネート箔から形成されるモジュールハウジング４を含む。例えば、箔は、アルミニウム箔の層がポリアミドの層とポリプロピレンの層との間に挟まれた、３層のアルミニウムラミネート箔であるものとしてよい。モジュールハウジング４の内部空間は、内壁１０によって、分離した個々の複数のキャビティ１８に分割されている。内壁１０も、可撓性の金属ラミネート箔、又は、他の適切な材料から形成することが可能である。
【００１５】
図示の実施形態においては、モジュールハウジング４は、積層配列された金属ラミネート箔の複数のシートから形成されている。金属ラミネート箔の積層体の一方の端部の最外層のシートは、モジュールハウジング４の第１の外壁６に相当し、金属ラミネート箔の積層体の反対側の端部の最外層のシートは、モジュールハウジング４の第２の外壁８に相当する。第１の外壁６と第２の外壁８との間に配置されているシートは、モジュールハウジング４の内壁１０に相当する。第１の外壁６、第２の外壁８及び内壁１０の周の各辺は、相互に結合されている。例えば、いくつかの実施形態においては、溶接線が、各壁６，８，１０の周縁部に沿って延在するシールジョイント１６を形成する。外壁６，８及び内壁１０は、共通のシールジョイント１６に沿って結合されているため、内壁１０は、第１の外壁６及び第２の外壁８の双方に対して平行に配置されている。
【００１６】
キャビティ１８は、隣接する壁６，８，１０の各対間に画定され、モジュールハウジング４の内部に設けられるキャビティ１８の数は、内壁１０の数に１を加えたものに相当する。各キャビティ１８は、最小の追加空間で単一のセル２０を受容するように成形及び構成されている。したがって、モジュール２の各キャビティ１８は、最大で単一のセル２０を含む。
【００１７】
図３乃至図５によれば、各セル２０は、パウチタイプのセルハウジング２２と、セルハウジング２２の内部に配置された電極アセンブリ４０とを含む。電極アセンブリ４０は、単一の正の電極プレート４２と、単一の負の電極プレート４４と、セパレータプレート４６とを含む。ここで用いている「プレート」なる語は、一般には平坦で、長さ寸法及び幅寸法が厚さ寸法より格段に大きい（例えば、少なくとも１００倍大きい）幾何学形状をいう。
【００１８】
正の電極プレート４２及び負の電極プレート４４は、それぞれリチウムイオンの導入及び／又は運動を可能にする層構造を有することができる。例えば、正の電極プレート４２は、第１の導電性材料、例えば銅から形成された第１の基板と、第１の基板の一方面又は両面に設けられた第１の活性材料、例えばグラファイトコーティングとを含むことができる。さらに、負の電極プレート４４は、第２の導電性材料、例えばアルミニウムから形成された第２の基板と、第２の基板の一方面又は両面に設けられた第２の活性材料、例えばリチオ化金属酸化物コーティングとを含む。
【００１９】
セパレータプレート４６は、正の電極プレート４２と負の電極プレート４４との間隔を保持して電気的短絡を防止する一方、電解質内に生じたイオン電荷担体の通過も可能にする機能を有し、かつ、セル２０内での電流の通過中の回路の閉成に必要な透過膜である。セパレータプレートは、電気絶縁材料、例えば、３層のポリプロピレン‐ポリエチレン‐ポリプロピレン膜から形成される。
【００２０】
正の電極プレート４２及び負の電極プレート４４は、セパレータ４６が正の電極プレート４２と負の電極プレート４４との間に配置される（例えば挟まれる）積層構成又は層構成で配置されている。電極アセンブリ４０の積層軸線４８は、積層方向に対して平行な方向で、電極アセンブリ４０の中心を通って延在している。積層構成においては、正の電極プレート４２、負の電極プレート４４及びセパレータ４６は、各プレート４２，４４，４６の周縁部が積層軸線４８の方向に対して平行な方向で一列となるように、積層軸線４８に沿って積層されている。
【００２１】
正の電極プレート及び負の電極プレートは、（例えば約０．３ｍｍから１．０ｍｍの桁数の厚さを有する）セル全体の厚さに比較してきわめて薄く（例えば約０．０４ｍｍから０．１５ｍｍの桁数の厚さを有する）、このため、図面においては、概略的に示されており、縮尺通りに描かれていない。
【００２２】
セルハウジング２２は、可撓性の金属ラミネート箔材料の２つのシートのアセンブリであるか、又は、金属ラミネート箔の折り畳まれた１つのシートである。図示の実施形態においては、セルハウジング２２は、長方形状であって、第１の外壁２４及び第２の外壁２６を有しており、この第２の外壁２６は、セルハウジング２２の周縁部に沿って延在するシールジョイント２８に沿って第１の外壁２４に結合されている。電極アセンブリ４０は、正の電極プレート４２及び負の電極プレート４４がそれぞれ２つの外壁２４，２６の一方に面し、電極アセンブリ４０が電解質とともにセルハウジング２２の内部に封止されるように、セルハウジング２２の内部に配置されている。
【００２３】
正の端子３０は、正の電極プレート４２の周縁部から突出して、セルハウジング２２の一方側に沿って、シールジョイント２８を通って延在している。同様に、負の端子３２は、負の電極プレート４４の周縁部から突出し、正の端子３０の隣に、ただし、この正の端子３０から間隔を置いて位置するように、セルハウジング２２の同じ側に沿って、シールジョイント２８を通って延在している。正の端子３０及び負の端子３２には活性材料が設けられていないので、導電性基板が露出している。図示の実施形態においては、正の端子３０及び負の端子３２は、例えば打ち抜き動作において電極プレートと組み合わせて形成された平坦なタブであるが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態においては、正の端子３０及び負の端子３２は、対応する電極プレート４２，４４とは別個に形成され、この場合、例えば溶接動作において電気的に接続される。
【００２４】
セルハウジング２２及び電極アセンブリ４０を含むセル２０は、従来のいくつかのパウチセルに比較して薄い。なぜなら、セル２０が１つの正の電極プレート４２及び負の電極プレート４４しか含まないからである。ただし、セル容量は、大フォーマットのセルを設けること、言い換えれば、相対的に大きい長さ寸法及び幅寸法を有するセルを設けることで増大させることが可能であり、これによって、容量の要求の充足が保証される。例えば、各セル２０は、約２００ｍｍの長さ寸法及び幅寸法並びに約１０ｍｍの厚さを有する従来のいくつかのパウチセルに比較して、１０００ｍｍ以上の長さ寸法及び幅寸法並びに約０．３ｍｍの厚さを有することができる。
【００２５】
モジュール２内のキャビティ１８の数は、少なくとも２つであり、セル寸法及び特定用途の要求によって定められる。図２に示されている実施形態においては、モジュール４は、３つの内壁１０（１），１０（２），１０（３）を含み、これにより４つのキャビティ１８を有する。単一のセル２０は、積層軸線４８が内壁１０（１），１０（２），１０（３）に対して垂直となるように、各キャビティ１８の内部に配置される。電極アセンブリ４０の電極プレート４２，４４、セルハウジング２２及びモジュールハウジング４を含む、図２に示されているモジュール４の各要素は、概略的な図示であり、これらの要素の視覚化を可能にするため、縮尺通りに描かれていない。
【００２６】
図１乃至図５に示されている実施形態においては、セル２０は、長方形の周形状を有しており、モジュールハウジング４及びその内部のキャビティ１８も、セル２０の周形状に対応する長方形状を有する。ただし、セル２０及びモジュール２は、長方形状の周形状を有するもののみには限定されず、セル２０及びモジュール２が曲線形状又は不規則な形状を有するように形成されてもよい。例えば、図６に示されているように、代替的なモジュールハウジング１４０の周縁部１４１は、モジュールハウジング１４０を平面図で見たときに、長方形でない多角形状を画定する。別の例においては、図７に示されているように、別の代替的なモジュールハウジング２４０の周縁部２４１が、モジュールハウジング２４０を平面図で見たときに、不規則な曲線形状を画定する。セル２０及びモジュール２が曲線状又は不規則な周縁部を有し得るので、対応するバッテリパック１を車体に密に組み込むことができる。
【００２７】
図１乃至図７に示されている実施形態においては、バッテリモジュール２及びセル２０は、全体でプレーナ形の構成を有する。ただし、バッテリモジュール２及びセル２０は、全体としてプレーナ形の構成には限定されず、セル２０及びモジュール２は、非プレーナの構成を有するように形成可能である。例えば、図８に示されているように、他の実施形態のバッテリモジュール３２は、曲面状及び非プレーナの複合幾何学形状を有する。こうした幾何学形状により、さらにモジュール３２の能力が促進され、これによりモジュール３２を含むバッテリパック１を車体へ密に組み込むことができる。
【００２８】
図９には、代替実施形態のセル１２０がモジュール２のキャビティ１８の内部に配置されている。セル１２０は、上述したセル２０に対して相対的に単純化されている。特に、バッテリモジュール１４０の内部に配置されるセル１２０のそれぞれは、セルハウジングを有さず、電極アセンブリ４０が、対応するキャビティ１８の内部に電解質とともに封止され、キャビティ１８内のエネルギ蓄積ユニットを形成する。さらに、セル１２０は、正の電極プレート４２及び負の電極プレート４４の少なくとも一方がモジュール２の内壁１０に面するように、キャビティ１８の内部に配置されている。
【００２９】
図示の実施形態においては、モジュールハウジング４は、積層配列された金属ラミネート箔の複数のシートから形成され、各積層シートの周縁部は、共通のシールジョイント１６に沿って共通に結合されている。ただし、キャビティ１８を有するモジュールハウジング４は、他の手法を用いても製造可能である。例えば、金属箔ラミネート材料の複数のシートを折り畳んでマルチキャビティ構成とし、その後、加熱技術及び／又は他の技術を用いて封止することができる。
【００３０】
図１に示されている実施形態においては、バッテリパック１は、電気的に直列に若しくは並列に又はこれらの組み合わせで接続された複数のモジュール２を含む。バッテリパックは１つ以下のモジュール２を含むことができるが、バッテリパック１の内部に複数のモジュール２の全てを設けることも有利である。なぜなら、バッテリパック１内のモジュール２を必ずしも置換しなくとも、必要に応じて個々のモジュール２を利用又は置換できるからである。
【００３１】
図示の実施形態においては、モジュール２は、４つのキャビティ１８を有している。モジュール２は、４つのキャビティ１８に限定されるものではなく、より多くの数又はより少ない数のキャビティ１８を有していてもよい。キャビティ１８の数は、用途の全体的要求及び当該用途に用いられるセル２０の寸法に応じて定められ得る。例えば、モジュールの最大出力が６０Ｖであるときの安全性要求を満たすには、キャビティ１８の内部に配置されるセル２０の寸法に応じて、キャビティの数は、８から１２の範囲内とすることができる。
【００３２】
図１０によれば、別の代替的なモジュール３２０は、内部に複数のセル２０を配置した単一のキャビティ１８を有するモジュールハウジング３４０を含む。当該実施形態においては、パウチセルハウジングの壁２４，２５によってモジュールハウジング３４０の内壁１０が置換されている。
【００３３】
ここでは、セル２０をリチウムイオンセルであるものとして説明したが、セル２０は、リチウムイオン化学反応を有するものには限定されない。例えば、セル２０は、アルミニウムイオン化学反応、アルカリ化学反応、ニッケルカドミウム化学反応、ニッケル金属水素化物化学反応又は他の適切な化学反応を含む、他の化学反応を有するものであってもよい。
【００３４】
モジュールハウジング４及びセルハウジング２２は、３層のアルミニウムラミネート箔から形成されているが、モジュールハウジング４及びセルハウジング２２の形成に使用される材料は、３層のアルミニウムラミネート箔に限定されるものではない。例えば、いくつかの実施形態においては、より多い数又はより少ない数の層をアルミニウムラミネート箔の形成に使用することが可能である。他の実施形態においては、金属層は、異なる金属、例えば、これに限定されるものではないが、鋼から形成される。さらに別の実施形態においては、適切な非ラミネート材料が使用される。
【００３５】
セルを含むバッテリシステムの選択的な例示的実施形態について詳細に上述した。ここでは、これらの装置の明確化に必要と考えられる構造のみを説明したことを理解されたい。バッテリシステムの他の従来の構造並びに付属要素及び補助要素は周知であって、当該分野の技術者に理解されるものとする。さらに、バッテリシステム及びバッテリセルの複数の動作例について上述したが、バッテリシステム及び／又はバッテリセルは、上述した動作例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された装置から乖離することなく種々の設計変更を実施することが可能である。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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