(57)【要約】【課題】コンパクトかつ組立が容易な電池モジュールを提供する。【解決手段】絶縁性素材からなる矩形の枠形部材と、導電性金属からなり枠形部材の両開口部を覆うほぼ平板状の第１および第２蓋部材とを有するケーシングに、正極および負極を有する電極体が収容され、正極および負極がそれぞれ第１および第２蓋部材と電気的に接続されている密閉式単位電池（Ｃ）が複数、積層方向（Ｘ）に積層されている、ほぼ直方体形状の電池積層体（１）を有する電池モジュールにおいて、積層方向（Ｘ）における電池積層体（１）の両側面に沿ってそれぞれ延びる一組の側面板（３，３）と、積層方向（Ｘ）における電池積層体（１）の前端部および後端部にそれぞれ設けられる一組の固定板（５）とを設け、両側面板（３，３）が電池積層体（１）を固定するように、各固定板（５）が、側面方向から両側面板（３，３）に固定されている。【選択図】図５
2018106836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の密閉式単位電池を積層してなる電池積層体であって、
前記単位電池は、絶縁性素材からなる矩形の枠形部材と、導電性金属からなり、前記枠形部材の両開口部を覆うほぼ平板状の第１蓋部材および第２蓋部材とを有するケーシングと、前記ケーシングに収容される正極および負極を有する電極体とを備え、前記正極が前記第１蓋部材と電気的に接続され、前記負極が前記第２蓋部材と電気的に接続されており、
複数の前記単位電池が、隣接する一方の単位電池の第１蓋部材と他方の単位電池の第２蓋部材とが対向する方向である積層方向に積層されている、ほぼ直方体形状の電池積層体と、
前記積層方向における前記電池積層体の両側面に沿ってそれぞれ延びる、一組の側面板と、
前記積層方向における前記電池積層体の前端部および後端部にそれぞれ設けられる一組の固定板と、
を備え、
両固定板が前記電池積層体を固定するように、各固定板が、前記電池積層体の側面方向から両側面板に固定されている、
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、複数のねじ部材をさらに備え、各固定板の両側面のそれぞれに複数のねじ孔が形成されており、各ねじ部材は、前記電気積層体の側面方向から各固定板が両側面板に固定されるように、当該ねじ部材に対応付けられたねじ孔に螺合し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、前記固定板の、前記積層方向の外側を向く面が平坦面として形成されている電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、さらに、前記電池積層体と前記一組の側面板との間を電気的に絶縁する一組の側面絶縁板を備えており、
前記固定板の、前記積層方向の内側を向く面における、前記一組の側面絶縁板間の位置に前記積層方向の内側に突出する凸状押圧部が設けられている電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、前記固定板は第１の鋼材から形成されており、前記側面板は前記第１の鋼材より引張強さの高い第２の鋼材から形成されている電池モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の電池モジュールにおいて、前記第１の鋼材は日本工業規格における一般構造用圧延鋼材の１種以上から形成されている電池モジュール。
【請求項７】
請求項５または６に記載の電池モジュールにおいて、前記第２の鋼材は高張力鋼である電池モジュール。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の電池モジュールにおいて、複数のねじ部材をさらに備え、各固定板の両側面のそれぞれに複数のねじ孔が形成されており、各ねじ部材は、前記電気積層体の側面方向から各固定板が両側面板に固定されるように、当該ねじ部材に対応付けられたねじ孔に螺合しており、各側面板に、当該ねじ部材の前記積層方向の位置を調整可能に構成された１つのねじ挿通孔、または前記積層方向に並ぶ複数のねじ挿通孔が形成されている電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関し、特に密閉式電池を複数用いた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーやＣＯ２の排出量の削減の観点から、風力や太陽光といった自然エネルギーを利用する発電設備が開発されている。当該発電設備では、電力平準化用の二次電池がしばしば使用される。また、環境問題の観点から、自動車や電車といった車両に、二次電池がしばしば搭載される。二次電池が搭載された車両は、ブレーキ時に発生する回生電力をこの二次電池に蓄え、蓄えた回生電力を車両の動力源として使用する。車両に二次電池を使用することにより、車両の運行におけるエネルギー効率を高めることができ、ＣＯ２の排出量を削減することができる。
【０００３】
発電設備や車両に使用される電池は、従来の携帯機器に使用される電池に比べて、高い電池電圧および高いエネルギー容量を必要とする。したがって、発電設備や車両には、複数個の単位電池から構成される電池モジュールが一般的に使用される。例えば、特許文献１は、対向して配置された、正極端子として機能する一方の蓋部材および負極端子として機能する他方の蓋部材の間に、絶縁性材料からなる矩形の枠部材が介在しており、当該枠部材の内側に電極体および電解液が収納される、密閉式角形単位電池を開示している。隣接する一方の単位電池の正極端子部材と他方の単位電池の負極端子部材とが接触するように、複数の当該密閉式角形単位電池を積層する。これにより、複数の単位電池を直列に接続することができる。その結果、複数の単位電池の電気的接続が容易な電池モジュールを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１２５５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された電池モジュールは、上記の単位電池を複数積層して形成される電池積層体の積層方向の前後に配置された一組の絶縁板と、電池積層体を積層方向の前後から締め付けるための多数の締付ボルトとを有する。この電池モジュールは、各単位電池の密閉性を確保し、電池積層体を固定している。しかし、積層方向に配する多数の締付ボルトのために、この電池モジュールは、積層方向の寸法が長く、全体の体積および重量が大きい。また、この電池モジュールは、絶縁板を多数の締付ボルトの締め付け力から保護するための絶縁板保護部材を必要とする。絶縁板保護部材を使用することにより、この電池モジュールの積層方向の寸法、全体の体積および重量が増加することになる。さらには、この電池モジュールの組立は、電池積層体を積層方向に締め付けるように、多数の締付ボルトをねじ込む、という煩雑な工程を必要とする。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題を解決するために、コンパクトかつ組立が容易な電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した目的を達成するために、本発明に係る電池モジュールは、複数の密閉式単位電池を積層してなる電池積層体であって、前記単位電池は、絶縁性素材からなる矩形の枠形部材と、導電性金属からなり、前記枠形部材の両開口部を覆うほぼ平板状の第１蓋部材および第２蓋部材とを有するケーシングと、前記ケーシングに収容される正極および負極を有する電極体とを備え、前記正極が前記第１蓋部材と電気的に接続され、前記負極が前記第２蓋部材と電気的に接続されており、複数の前記単位電池が、隣接する一方の単位電池の第１蓋部材と他方の単位電池の第２蓋部材とが対向する方向である積層方向に積層されている、ほぼ直方体形状の電池積層体と、前記積層方向における前記電池積層体の両側面に沿ってそれぞれ延びる、一組の側面板と、前記積層方向における前記電池積層体の前端部および後端部にそれぞれ設けられる一組の固定板とを備え、両固定板が前記電池積層体を固定するように、各固定板が、前記電池積層体の側面方向から両側面板に固定されている。
【０００８】
この構成によれば、側面板から電池積層体へ向かう横向き（側面方向）から固定された固定板が、電池積層体を固定、すなわち積層方向の締め付けを行う。これにより、従来の電池モジュールが必要とする締付ボルトや絶縁板保護部材の使用を省略することができる。その結果、電池モジュールの積層方向の寸法、電池モジュールの体積および重量を低減することができ、コンパクトな電池モジュールを提供できる。また、この構成によれば、例えば、一組の固定板および複数の単位電池が鉛直方向に積層されたものに、鉛直方向の上方から所定の圧力を与えている間に、電池積層体を固定するように、固定板を側面板に固定する。これにより、各単位電池の密閉を確保することができ、かつ、電池モジュールの組立において、積層方向に多数の締付ボルトを締め付けるという煩雑な工程の必要性をなくすことができる。その結果、電池モジュールの組立が容易になる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、複数のねじ部材をさらに備え、各固定板の両側面のそれぞれに複数のねじ孔が形成されており、各ねじ部材は、前記電気積層体の側面方向から各固定板が両側面板に固定されるように、当該ねじ部材に対応付けられたねじ孔に螺合していてもよい。この構成によれば、固定板と側面板との固定にねじ部材を用いる。その結果、電池モジュールの組立が容易になり、かつ、固定板を強固に固定することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記固定板の、前記積層方向の外側を向く面が平坦面として形成されていてもよい。この構成によれば、上述したように、締付ボルトおよび絶縁板保護部材の使用を省略することにより、固定板の前面または後面を平坦面として形成することができる。その結果、上述した、一組の固定板および複数の単位電池を鉛直方向に積み重ねて所定の圧力をかける作業を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態において、さらに、前記電池積層体と前記一組の側面板との間を電気的に絶縁する一組の側面絶縁板を備えており、前記固定板の、前記積層方向の内側を向く面における、前記一組の側面絶縁板間の位置に前記積層方向の内側に突出する凸状押圧部が設けられていてもよい。この構成によれば、電池モジュールの組立における電池積層体の最大圧縮状態からの戻り分以上の長さを、予め凸状押圧部の厚みとして設定する。また、凸状押圧部を、電池積層体と接触するが、一組の側面絶縁板とは接触しない位置に設ける。これにより、電池積層体を固定しながら、電池積層体の側面を側面絶縁板によって確実に覆うことができる。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記固定板は第１の鋼材から形成されており、前記側面板は前記第１の鋼材より引張強さの高い第２の鋼材から形成されていてもよい。この構成によれば、各単位電池の厚み方向（前記積層方向）の膨張、収縮に起因する、積層方向の大きな引張力に対して、この引張力を受ける側面板の塑性変形を抑制することができる。なお、この場合、前記第１の鋼材は、例えば日本工業規格における一般構造用圧延鋼材の１種以上から形成されてよい。また、前記第２の鋼材は、高張力鋼であってよい。
【００１３】
本発明の一実施形態において、各側面板に、当該ねじ部材の前記積層方向の位置を調整可能に構成された１つのねじ挿通孔、または前記積層方向に並ぶ複数のねじ挿通孔が形成されていてもよい。この構成によれば、電池積層体を固定板によって固定した後であっても、固定板の固定位置や、固定板による電池積層体の締め付け圧力を再調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る電池モジュールは、コンパクトであり、組立が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールを示す部分破断側面図である。
【図２】図１の電池モジュールに使用される密閉式単位電池の断面図である。
【図３】図２の密閉式単位電池の蓋部材および枠形部材を示す分解斜視図である。
【図４】図１の電池モジュールのケーシングの内部を示す斜視図である。
【図５】図４のV−V線に沿った断面図である。
【図６】図５の凸状押圧部の作用を示す模式図である。
【図７】図５の側面板の変形例を模式的に示す側面図である。
【図８】図５の側面板の他の変形例を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールＢの構造を示す部分破断側面図である。この電池モジュールＢは、例えば発電設備や車両、好ましくは車両、より好ましくは電車に搭載される。電池モジュールＢは、密閉式の電池、好ましくは密閉式の角形電池である単位電池Ｃを、単位電池Ｃの厚み方向に複数個（本実施形態では３０個）積層した電池積層体１と、電池積層体１を積層方向Ｘに締め付けて固定するための側面板３、固定板５を備えている。これらの電池積層体１，側面板３、固定板５は、絶縁性素材からなるモジュールケーシング７によって覆われている。
【００１８】
図２は、図１の単位電池Ｃの構造を示す断面図である。単位電池Ｃは、セパレータ９、正極を構成する正極板１１および負極を構成する負極板１３を含む電極体１５と、矩形の枠形部材１７、第１蓋部材１９、および第２蓋部材２１を備えている。枠形部材１７、第１蓋部材１９、および第２蓋部材２１は、電極体１５を電解液とともに収容する空間を有するセルケーシング２３を形成している。本実施形態における単位電池Ｃは、水酸化ニッケルを主要な正極活物質として用いる正極と、水素吸蔵合金を主要な材料とする負極と、アルカリ系水溶液からなる電解液とを有する、ニッケル水素二次電池として形成されている。
【００１９】
図３は、図２の単位電池Ｃの蓋部材１９，２１および枠形部材１７を示す分解斜視図である。第１蓋部材１９は、枠形部材１７の一方の開口１７ａを覆う平板状の本体部１９ａを有しており、さらに、本体部１９ａの４つの各辺から、枠形部材１７の４つの各辺１７ｂにほぼ沿うように突設している、枠形部材１７の外周面の一部を覆う側部１９ｂを有している。本実施形態において、側部１９ｂは、本体部１９ａの４つの各辺において一体に形成された縁部を、第２蓋部材２１に向かう方向にほぼ直角に折り曲げることにより形成されている。第２蓋部材２１も、第１蓋部材１９と同様に、本体部２１ａおよび側部２１ｂを有しており、本体部２１ａは枠形部材１７の他方の開口１７ｃを覆っている。
【００２０】
図２に示すように、電極体１５は、正極板１１と負極板１３とがセパレータ９を介して対向するように、正極板１１と負極板１３とが所定の方向に交互に積層される積層構造を有している。図示の例では、電極体１５は、上記の積層構造において、セパレータ９がプリーツ状に折り曲げられているプリーツ構造を有している。本実施形態において、電極体１５の正極板１１および負極板１３は、枠形部材１７の、図３の左右方向に向い合う一組の辺１７ｂ，１７ｂの一方から他方に向かう方向Ｙに積層されている。もっとも、電極体１５は、プリーツ構造や積層構造以外の構造を有していてもよい。また、各蓋部材１９，２１は、対向する一組（２つ）の側部のみを有していてもよい。
【００２１】
本実施形態において、第１蓋部材１９および第２蓋部材２１は、導電性金属板で形成されており、第１蓋部材１９が正極板１１に、第２蓋部材２１が負極板１３にそれぞれ電気的に接続されている。また、枠形部材１７は、第１蓋部材１９と第２蓋部材２１とを絶縁するように、絶縁性素材で形成されている。つまり、第１蓋部材１９は単位電池Ｃの正極端子として機能し、第２蓋部材２１は単位電池Ｃの負極端子として機能する。隣接する一方の単位電池Ｃの第１蓋部材１９と他方の単位電池Ｃの第２蓋部材２１とを接触させることにより、これら２つの単位電池Ｃを直列に接続することができる。
【００２２】
なお、第１蓋部材１９および第２蓋部材２１を形成する導電性金属素材は、導電性（例えば電気抵抗）、機械的強度およびアルカリ性水溶液への耐食性の観点から、ニッケルめっき鋼材が好適に用いられるが、ニッケル，ステンレスであってもよい。蓋部材１９，２１の導電性金属素材は、これらの材料のほか、導電性、機械的強度および耐食性といった様々な特性の観点から、種々の材料を選択することができる。枠形部材１７の絶縁性素材は、機械的強度、耐熱性およびアルカリ性水溶液への耐食性の観点から、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂が好適に用いられるが、ポリプロピレン（ＰＰ），変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ），変性ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），難燃性ポリカーボネート（ＰＣ）であってもよい。枠形部材１７の絶縁性素材は、これらの材料のほか、機械的強度、耐熱性および耐電解液性といった様々な特性の観点から、種々の材料を選択することができる。
【００２３】
図３に示すように、本実施形態に係る単位電池Ｃは、枠形部材１７の上側の１辺１７ｂに、単位電池Ｃの内部ガスを排出するガス排出口２５を備えている。このガス排出口２５は、単位電池Ｃの内部圧力の監視や調整のために利用することもできる。また、単位電池Ｃには、単位電池Ｃの電圧を監視するための電圧監視端子が設けられていてもよい。
【００２４】
次に、図１を用いて、単位電池Ｃを用いて構成した電池モジュールＢの構造について詳細に説明する。本実施形態における電池モジュールＢの電池積層体１は、複数の単位電池Ｃと、後述する構造の放熱板２７とを積層方向Ｘに積層したものである。電池積層体１において、単位電池Ｃは、隣接する一方の単位電池Ｃの第１蓋部材１９と、他方の単位電池Ｃの第２蓋部材２１とが互いに対向する方向（積層方向Ｘ）に積層されている。また、電池積層体１において、２つの単位電池Ｃに対して１つの放熱板２７が設けられている。この放熱板２７は、隣接する単位電池Ｃの間に介在しており、一方の単位電池Ｃの正極端子（図２の第１蓋部材１９）と、他方の単位電池Ｃの負極端子（図２の第２蓋部材２１）とにそれぞれ接触している。放熱板２７は、導電性金属板で形成されてもよい。放熱板２７を導電性の金属板で形成することにより、放熱板２７に隣接する２つの単位電池Ｃを直列に接続することができる。放熱板２７の導電性金属素材は、熱伝導性、機械的強度および導電性（例えば電気抵抗）の観点から、ニッケルめっきを施したアルミニウムが好適に用いられるが、チタン，アルミニウム，ニッケルであってもよい。放熱板２７の導電性金属素材は、これらの材料のほか、熱伝導性、機械的強度および導電性といった様々な特性の観点から、種々の材料を選択することができる。
【００２５】
図４は、電池モジュールＢの、モジュールケーシング７（図１）に収容されるモジュール本体２９を部分的に破断して示す斜視図である。モジュール本体２９は、電池積層体１のほか、後述する電池積層体１の電力を外部へ取り出すための部材や、電池積層体を機械的に支持、固定するための部材を含む。なお、以下の説明において、便宜上、モジュール本体２９は、図４に示すように、後述する下面板３４が水平面上に位置し、後述する上面板３３が下面板３４の上部に位置するように置かれているものとし、積層方向Ｘに直交する鉛直方向を上下方向Ｚと呼び、上面板３３は電気積層体１の上下方向Ｚの上側にあると呼び、下面板３４は電気積層体１の上下方向Ｚの下側にあると呼ぶ。また、電池積層体１の正極側（図４の手前側）を前側と呼び、負極側（図４の奥側）を後側と呼ぶ。さらに、積層方向Ｘおよび上下方向Ｚに直交する方向を左右方向Ｙと呼ぶ。なお、以下の図面に便宜上表した左右方向Ｙにおける「左」，「右」は、電気積層体１を前側から見たときの左および右を示している。
【００２６】
電池積層体１の積層方向Ｘの両側面に沿って積層方向Ｘにそれぞれ延びる、一組の板状の部材である側面板３，３が、電池積層体１の両側面を覆うように配置されている。各側面板３は、上下方向Ｚにおいて２つの端部３ａ，３ｂを有しており、浅いＵ字形の断面形状を有している。本実施形態において、これらの両端部３ａ，３ｂは、上下方向Ｚにおいて各側面板３と一体に形成された縁部を、電池積層体１の一部を覆うように、左右方向Ｙへほぼ直角に折り曲げることにより形成されている。
【００２７】
両側面板３，３の、積層方向Ｘの前端部３ｃの近傍には、一方の固定板５が複数のねじ部材、例えば複数の側面ボルト３１によって固定され、後端部３ｄの近傍には他方の固定板５が複数の側面ボルト３１によって固定されている。これらの固定板５，５によって、電池積層体１の積層方向Ｘの前面および後面が覆われ、かつ電池積層体１が固定されている。また、電池積層体１の積層方向Ｘの上方には積層方向Ｘに延びる板状の部材である上面板３３が、下方には積層方向Ｘに延びる板状の部材である下面板３４が配置されている。上面板３３および下面板３４は、いずれも、左右方向Ｙにおいて２つの端部を有しており、浅いＵ字形の断面形状を有している。本実施形態において、上面板３３または下面板３４は、略長方形の金属板の左右方向Ｙにおける２つの縁部を、両側面板３，３の一部を覆うように、上下方向Ｚへほぼ直角に折り曲げることにより形成されている。上面板３３の両側部は両側面板３，３の上端部３ａに、下面板３４の両側部は両側面板３，３の下端部３ｂに、それぞれ重なり合うように配置されている。上面板３３および下面板３４が両側面板３，３に固定されるように、これらの重なり合う部分の数箇所をボルト（図示せず）で連結している。
【００２８】
図５は、図４のV−V線に沿った断面図である。以下の説明では、代表して電池モジュールＢの前側部分の構造について説明する。図５に示すように、電池積層体１の最前部に位置する単位電池Ｃの正極端子（図２の第１蓋部材１９）の前側には、正極集電部材となる第１集電板３５が、単位電池Ｃの正極端子と重なるように配置されている。さらに、この第１集電板３５の前側に、絶縁板３７が、第１集電板３５と重なるように配置されている。側面板３と電池積層体１との間には、側面板３と電池積層体１とを絶縁するように、絶縁性素材からなる側面絶縁板３９が介在している。
【００２９】
固定板５は、側面板３，３に対して、電池積層体１の側面方向（左右方向Ｙにおいて、側面板３から電池積層体１へ向かう向きを言う）から固定されている。具体的には、図示の例では、固定板５の両側面５ａ，５ａのそれぞれに、１つ以上のねじ孔４１が形成されており、両側面板３，３には、ねじ孔４１のそれぞれに対応する箇所に、１つ以上のねじ挿通孔４３が形成されている。本実施形態においては、固定板の両側面５ａ，５ａのそれぞれに、上下方向Ｚに並ぶ複数のねじ孔４１が形成されており、両側面板３，３には、複数のねじ孔４１のそれぞれに対応する箇所に、上下方向Ｚに並ぶ複数のねじ挿通孔４３が形成されている。側面ボルト３１は、固定板５を両側面板３，３の前端部に固定するように、両側面板３，３のねじ挿通孔４３を挿通し固定板５のねじ孔４１に螺合されている。すなわち、ねじ孔４１の総数と、ねじ挿通孔４３の総数と、側面ボルト３１の総数とは同数である。また、ある側面ボルト３１は、この側面ボルト３１に対応付けられたねじ挿通孔４３を挿通し、この側面ボルト３１に対応付けられたねじ孔４１に螺合されている。
【００３０】
固定板５を、側面板３に対して電池積層体１の側面方向から固定する構造は、図示の例に限定されない。例えば、固定板５の側面を側面板３の前端部に溶接することによって固定してもよい。もっとも、ねじ部材（側面ボルト３１）を用いることにより、組立を容易にしながら、固定板５を強固に固定することができる。
【００３１】
側面板３および固定板５を形成する素材は、電池積層体１を確実に支持、固定するために、機械的強度の高い金属材料、例えば鉄鋼材で形成することが好ましい。特に、側面板３は、伸び難い材料、すなわち引張強さの高い材料で形成されていることが好ましい。本実施形態では、固定板５は日本工業規格（ＪＩＳ）における一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）の４種の鋼材であるＳＳ３３０鋼，ＳＳ４００鋼，ＳＳ４９０鋼，ＳＳ５４０鋼のいずれか、好ましくは１種以上で形成されており、側面板３は固定板５よりも高い引張強さを有する鋼材である、いわゆる高張力鋼で形成されている。充放電サイクルの繰り返しにより、単位電池Ｃは膨張、収縮する。側面板３は、複数個の単位電池Ｃ（本実施形態では３０個）の膨張、収縮に伴う力、特に単位電池Ｃの厚み方向（積層方向Ｘ）における大きい引張力を受ける。積層方向Ｘに延びる側面板３を引張強さの高い材料で形成することにより、この積層方向Ｘにおける引張力による側面板３の塑性変形を抑制することができ、単位電池Ｃの密閉および電池積層体１の支持、固定を確保することができる。また、側面板３を引張強さの高い材料で形成することにより、側面板３の厚みを小さくしても単位電池Ｃの密閉および電池積層体１の支持、固定を確保することができ、かつ、電池モジュールＢを軽量とできる。
【００３２】
図４を用いて上述したように、上面板３３および下面板３４は、いずれも、積層方向Ｘに延びる板状の部材であり、かつ、両側面板３，３とボルト（図示せず）で固定されている。したがって、両側面板３，３が受ける積層方向Ｘにおける引張力は、上面板３３および下面板３４にも影響しうる。そのため、上面板３３および下面板３４は、引張強さの高い材料で形成してもよい。例えば、上面板３３および下面板３４は、固定板３よりも高い引張強さを有する鋼材で形成してもよい。さらには、側面板５と同じ鋼材で形成してもよい。
【００３３】
図５に示すように、固定板５の、積層方向Ｘの外側（電池積層体１に面さない側）を向く面（図５の例では前面。以下、「表面」という。）５ｂは平坦面として形成されている。他方、固定板５の、積層方向Ｘの内側（電池積層体１に面する側）を向く面（図５の例では後面。以下、「裏面」という。）５ｃには、積層方向Ｘの内側に突出する凸状押圧部４５が設けられている。凸状押圧部４５は、固定板５の裏面５ｃにおける、一組の側面絶縁板３９，３９間に相当する位置に設けられている。
【００３４】
絶縁板３７の中央部には、円形の開口３７ａが形成されており、この開口３７ａ内で、第１集電板３５のほぼ中央部のねじ孔に、電池モジュールＢの正極端子として機能する正極端子ボルト４７が螺合されている。また、固定板５の中央部には、正極端子ボルト４７を通すための開口５ｄが形成されている。
【００３５】
電池積層体１の放熱板２７は、その内部に、冷媒の通路、例えば冷却用の空気の通路である冷却空気孔２７ａが形成されている。放熱板２７を設けることにより、単位電池Ｃの温度上昇を抑えることができ、充放電サイクル寿命といった電池性能が向上する。また、放熱板２７の内部に冷媒の通路を設けることにより、単位電池Ｃの温度上昇をより抑えることができ、電池性能がより向上する。なお、本実施形態では、放熱板２７を、単位電池Ｃ２つに１つの割合で介在させているが、放熱板２７を介在させる位置や数は適宜変更してよく、放熱板２７を介在させなくともよい。しかし、上記の理由から、放熱板２７を介在させることが好ましい。また、放熱板２７の内部の通路を通る冷媒は、入手容易性の観点から、空気が好適に用いられるが、水や油といった一般用途の冷媒を用いてもよい。
【００３６】
このような構造を有する、図４に示すような電池モジュールＢのモジュール本体２９は、例えば、以下の方法で組み立てることができる。まず、水平面上において、一組の固定板５，５の間に複数の単位電池Ｃを鉛直方向に積層して、電池積層体１を形成する（第１工程）。次に、電池積層体１の鉛直方向の最上部に位置する固定板５に対し、鉛直方向の上方から、単位電池Ｃの密閉のために必要な所定の圧力をかける（第２工程）。この圧力は、従来の圧縮機、例えば圧縮用のプレス機を用いてかけることができる。水平面上に電池積層体１を置いているため、電池積層体１の鉛直方向の最下部に位置する固定板５は、鉛直方向の下方から上方に向けて電池積層体１に上記所定の圧力をかけることになる（作用・反作用）。そして、圧力をかけている間に、予め用意した側面板３，３を、固定板５，５が側面板３，３に側面ボルト３１で固定されることができる位置に配し（第３工程）、固定板５，５を側面板３，３に側面ボルト３１で固定し（第４工程）、電池積層体１に圧力をかけることを停止する（第５工程）ことにより、モジュール本体２９が完成する。
【００３７】
従来の電池モジュールにおいては、多数の締付ボルトが、電池積層体の積層方向における大きな締付力を常時付与している。一方、図４に示すような本実施形態の電池モジュールＢの組立において、電池積層体１の積層方向Ｘにおける締付力は、上述の組立の第２工程により付与され、この結果、所定の位置で固定板５，５が停止する。組立の第５工程において、固定板５，５を側面板３，３に固定した後に上記締付力の付与を停止すると、固定板５，５の裏面は電池積層体１から大きな力（以下、締付反発力と言う。）を受けることになる。したがって、電池モジュールＢの固定板５，５および側面ボルト３１とは締付反発力に耐え、かつ、各単位電池Ｃの密閉を維持できる強度を有するものであればよい。また、電池モジュールＢは、積層方向Ｘにおける大きな締付力を電池積層体１に常時付与する締付ボルトを必要としない。
【００３８】
ただし、固定板５，５および側面ボルト３１は、締付反発力に耐え、かつ、各単位電池Ｃの密閉を維持できる強度を有する必要がある。以上の理由から、本実施形態において、固定板５，５は、例えばＳＳ材で形成しており、側面ボルト３１を、ＪＩＳにおける機械構造用合金鋼鋼材、例えばクロム鋼鋼材やクロムモリブデン鋼鋼材で形成している。また、固定板５，５は締付反発力を受けるため、固定板５，５の厚み（積層方向Ｘにおける各固定板５の寸法）が小さいと、たわみが生じやすくなる。したがって、固定板５，５の厚みを大きくすることが好ましい。
【００３９】
モジュール本体２９の組立において、積層する単位電池Ｃの水平方向の位置決めをするための治具を用いてもよい。この治具を用いることにより、積層された複数の単位電池Ｃの水平方向の位置ずれを抑えることができる。上記の方法で組立を行う場合、例えば、事前の試験によって、単位電池Ｃの内部圧力が所望の値となる場合の固定板５，５の固定位置を求め、側面板３の前記固定位置に対応する箇所にねじ挿通孔４３を形成しておく。
【００４０】
事前の試験により、上方の固定板５に所定の圧力をかけながら、図３に示すガス排出口２５とガス圧力計（図示せず）とを用いて単位電池Ｃの内部圧力を監視しつつ、固定板５，５の位置を変化させることにより、上方の固定板５にかける所定の圧力における、単位電池Ｃの内部圧力と、固定板５，５の位置とを対応付けるテーブル（図示せず）を作成することができる。上方の固定板５にかける圧力が種々の一定値を取る場合は、第１の圧力におけるテーブル，第２の圧力におけるテーブル（いずれも図示せず）といったように、各圧力におけるテーブルを作成することもできる。このようなテーブルを作成することにより、上方の固定板５にかける圧力に基づいて、単位電池Ｃの内部圧力が所望の値となる場合の固定板５，５の固定位置を求めることができ、ねじ挿通孔４３を適切な位置に側面板３に形成することができる。なお、この事前の試験において、上方の固定板５に所定の圧力をかける場合の締付反発力の大きさ、締付反発力に耐えうる固定板５，５の材質や厚み、固定板５，５を固定するために必要なねじ挿通孔４３の数（ねじ孔４１の数および側面ボルト３１の数）、側面ボルト３１の寸法や材質といったパラメータも求めてもよい。
【００４１】
上述したように、本実施形態における電池モジュールＢでは、側面方向から固定された固定板５によって、電池積層体１が積層方向Ｘに固定され、単位電池Ｃの密閉が確保される。これにより、多数の締付ボルトを締め付けるという煩雑な作業の必要性がなくなるので、電池モジュールＢの組立が容易になる。また、固定板５の表面５ｂが平坦面として形成されている。これにより、上記の組立において、固定板５に対し圧力をかける作業が容易になる。
【００４２】
また、図６に示すように、固定板５の裏面５ｃに、積層方向Ｘの内側に突出する凸状押圧部４５が設けられている。これにより、上記の電池モジュールＢの組立における電池積層体１の最大圧縮状態からの戻り分を、予め凸状押圧部４５の厚みとして設定しておくことができる。その結果、電池積層体１の側面を側面絶縁板３９によって確実に覆い、絶縁を確保することが可能となる。例えば、電池モジュールＢの組立の第５工程において、この固定板５に対して鉛直方向（積層方向Ｘ）に圧力をかけることを停止する場合を考える。すると、側面板３，３に対して鉛直方向（側面板３，３の延びる方向である積層方向Ｘ）に引張応力がかかるようになり、この固定板５の裏面５ｃに対して下方から上方に向けて締付反発力がかかるようになる。これらの引張応力および締付反発力により、固定された電池積層体１は、最も圧縮された状態（ａ）から、わずかに圧縮が戻った状態（ｂ）となる。ここで、例えば、事前の試験によって、圧縮状態からの戻り分長さｄを求め、この戻り分長さｄ、好ましくは戻り分長さｄを超える長さを予め凸状押圧部４５の厚みとして設定しておくことにより、電池積層体１の端面が、側面絶縁板３９の端面３９ａを超えないようにすることができる。その結果、わずかに圧縮が戻った状態（ｂ）においても、固定板５の凸状押圧部４５により、電池積層体１を固定することができる。また、凸状押圧部４５は、電池積層体１と接触するが、側面絶縁板３９とは接触しない位置に設けられているので、電池積層体１の側面の絶縁が確保される。もっとも、固定板５の裏面５ｃに凸状押圧部４５を設けなくともよく、裏面５ｃを例えば平坦面としてもよい。
【００４３】
上述した本実施形態では、側面板３にねじ挿通孔４３を、固定板５のねじ孔４１に対応する箇所にのみ形成した例を示した。しかし、図７，８に示す変形例のように、側面板３に、各側面ボルト３１の積層方向Ｘの位置を調整可能な１つのねじ挿通孔４３、または積層方向Ｘに並ぶ複数のねじ挿通孔４３が形成されていてもよい。側面ボルト３１の積層方向Ｘの位置を調整可能な１つのねじ挿通孔４３の例としては、図７に示すように、側面板３に、各側面ボルト３１が挿通する、積層方向Ｘに長く延びる（つまり、積層方向Ｘの寸法が、側面ボルト３１の軸部の外径寸法よりも大きい）形状（図示の例では長円形）のねじ挿通孔４３が形成されていてもよい。また、図８に示すように、側面板３に、各側面ボルト３１が挿通する、円孔であるねじ挿通孔４３が複数、積層方向Ｘに並ぶように形成されていてもよい。さらに、各側面ボルト３１と側面板３とをより確実に固定するための部材、例えば座金（図示せず）を用いることもできる。図５に示すように、側面板３には上下方向Ｚに複数のねじ挿通孔４３が形成されており、複数の側面ボルト３１のそれぞれは、これらのねじ挿通孔４３に挿通する。したがって、図７，８に示すねじ挿通孔４３も、側面ボルト３１の個数に応じて、上下方向Ｚに並ぶように形成される。
【００４４】
図７，８に示す例では、いずれも、３つの側面ボルト３１の積層方向Ｘの位置が調整可能となっている。電池モジュールＢの組立において、上述したように、図３に示すガス排出口２５とガス圧力計（図示せず）とを用いて単位電池Ｃの内部圧力を監視しながら、所望の内部圧力が得られる固定板５の固定位置を求める場合を考える。この場合、図７，８に示すようにねじ挿通孔４３が形成されることにより、求めた固定位置（またはその近傍）に固定板５を固定することがより容易になる。また、電池積層体１を固定板５によって固定した後であっても、固定板５の固定位置や固定板５による電池積層体１の締め付け圧力を再調整することができる。充放電サイクルの繰り返しにより、単位電池Ｃの内部圧力が低下または上昇することがある。ここで、単位電池Ｃの内部圧力の低下または上昇を監視により検知したときに、固定板５の固定位置を再調整することにより、単位電池Ｃの内部圧力を適切なものとすることができる。
【００４５】
上述した本実施形態に係る電池モジュールＢによれば、側面板３に対して横方向（側面方向）から固定された固定板５によって電池積層体１を固定、すなわち積層方向Ｘの締め付けを行う。これにより、従来の電池モジュールが必要とする締付ボルトや絶縁板保護部材の使用を省略することができる。その結果、電池モジュールＢの積層方向Ｘの寸法や、電池モジュールＢの体積および重量を低減することができ、コンパクトな電池モジュールＢを提供できる。また、例えば、一組の固定板５および複数の単位電池Ｃを鉛直方向に積層したものに、鉛直方向の上方から所定の圧力を与えている間に、電池積層体１を固定するように、固定板５を側面板３に固定する。これにより、各単位電池Ｃの密閉を確保することができ、かつ、電池モジュールＢの組立から、積層方向Ｘに多数の締付ボルトを締め付けるという煩雑な工程の必要性をなくすことができる。その結果、電池モジュールＢの組立が容易になる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、単位電池Ｃをニッケル水素二次電池として構成したが、本発明は、これに限らず、各種一次電池および二次電池、例えば、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池に適用することが可能である。さらには、本発明の耐圧構造を、電気二重層キャパシタといった、各種のコンデンサに適用することも可能である。
【００４７】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  電池積層体
３  側面板
５  固定板
１５  電極体
１７  枠形部材
１９  第１蓋部材
２１  第２蓋部材
２３  セルケーシング
３１  側面ボルト（ねじ部材）
４１  ねじ孔
Ｂ  電池モジュール
Ｃ  単位電池
Ｘ  電池モジュールにおける電池積層体の積層方向
【図１】
2018106836.tif 000003
【図２】
2018106836.tif 000004
【図３】
2018106836.tif 000005
【図４】
2018106836.tif 000006
【図５】
2018106836.tif 000007
【図６】
2018106836.tif 000008
【図７】
2018106836.tif 000009
【図８】
2018106836.tif 000010