(57)【要約】【課題】電池モジュールに占める弾性部材の割合をより小さくすること。【解決手段】電池モジュール１０の電池体１１には、複数の電池セル２０が並設されている。電池体１１は、２枚のエンドプレート４５によって電池セル２０の並設方向の両側から拘束されている。電池セル２０のケース２１内では、電池セル２０の並設方向において電極組立体３０に弾性部材５０が並設されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極とを絶縁して積層した電極組立体がケースに収容された電池セルと、
複数の前記電池セルが前記正極電極及び前記負極電極の積層方向に並設された電池体と、
前記電池セルの並設方向の両側から前記電池体を拘束した拘束部材と、
前記ケース内にあって、前記電池セルの並設方向において前記電極組立体に並設された弾性部材と、を備える電池モジュール。
【請求項２】
複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つは、前記電極組立体と前記ケースとの間に前記弾性部材が設けられている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
複数の前記電池セルは、前記電池セルの並設方向において、前記電極組立体の一端側に前記弾性部材が設けられた第１電池セルと、前記電極組立体の他端側に前記弾性部材が設けられた第２電池セルと、を少なくとも１つずつ含み、
前記第１電池セル及び前記第２電池セルは、前記電池セルの並設方向において互いの前記弾性部材の間に互いの前記電極組立体が位置するように並設している請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記電極組立体に接着している請求項２又は請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つの電池セルは、前記電極組立体として、前記電池セルの並設方向に並んだ第１電極組立体及び第２電極組立体を有し、
前記弾性部材は、前記電池セルの並設方向において、前記第１電極組立体と前記第２電極組立体との間に設けられている請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記弾性部材は、０．１〜３．５Ｍｐａの荷重が作用したときの荷重の作用方向の最大圧縮率が２５〜５５％である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つの前記弾性部材は、板状であるとともに、前記電池セルの並設方向における厚みが周りよりも小さい中央部を備えている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
電池モジュールは、複数の電池セルを並設した電池体を備えている。そして、電池モジュールでは、電池セルの抵抗値が大きくならないように電池セルにおける電極の間隔を保持する目的で、電池体に電池セルの並設方向の両側から拘束荷重が付与されることが知られている。そうした拘束荷重を付与する構成としては、例えば、特許文献１に記載の電池モジュールのように、電池セルの並設方向の両側から電池体を挟むようにエンドプレートを設ける構成が挙げられる。この電池モジュールにおいては、エンドプレートがナット等で締め付けられることにより、複数の電池セルに拘束荷重が付与される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１２６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、使用に伴って電池セルが劣化すると、電池セルの内圧が高くなる。電池セルの内圧が高くなると、電池セルにおける電極の間隔を保持するために必要な拘束荷重が電池セルの内圧により打ち消されてしまうため、拘束荷重が小さくなり、電池セルの抵抗が大きくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、電池セルの並設方向において、各電池セルのケース外で各電池セルに並設するように弾性部材を設けるとともに、電池セルの内圧上昇を予め考慮して電池セルにおける電極の間隔を保持するために必要な拘束荷重よりも大きな拘束荷重をエンドプレートによって付与することが考えられる。こうした電池モジュールによれば、劣化に伴う電池セルの内圧上昇が生じたとしても、電池セルにおける電極の間隔を保持するために必要な拘束荷重を保持できるため、電池セルの抵抗が上昇することを抑制できる。
【０００６】
しかしながら、電池モジュールの容量の向上のためには、電池モジュールに占める電極の割合をできるだけ大きくすることが望ましい。電池モジュールに占める電極の割合を大きくするためには、電池モジュールに占める弾性部材の割合をより小さくする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池モジュールに占める弾性部材の割合をより小さくすることのできる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】
【０００８】
上記課題を解決する電池モジュールは、正極電極と負極電極とを絶縁して積層した電極組立体がケースに収容された電池セルと、複数の前記電池セルが前記正極電極及び前記負極電極の積層方向に並設された電池体と、前記電池セルの並設方向の両側から前記電池体を拘束した拘束部材と、前記ケース内にあって、前記電池セルの並設方向において前記電極組立体に並設された弾性部材と、を備える。
【０００９】
一般に、ゴム等の弾性部材は、弾性部材に並設した電極組立体等から荷重を受ける際に、その荷重に応じた大きさの変形量（圧縮率Ｃ）で荷重の作用方向に変形する。そして、弾性部材の圧縮率Ｃに応じた大きさの荷重（面圧Ｐ）が、弾性部材に並設する電極組立体等を荷重対象として弾性部材から作用するようになる。図９に示すように、弾性部材は、圧縮率Ｃが一定値より大きくなると弾性部材から荷重対象に作用する面圧Ｐが急激に大きくなる特性をもつ。また、弾性部材に作用する荷重の大きさが同じである条件下でも、弾性部材の劣化度合いに応じて弾性部材の圧縮率Ｃが異なる。弾性部材の劣化が進むほど弾性部材の圧縮率Ｃは高くなる。すなわち、弾性部材の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐは、使用開始直後の弾性部材では低圧縮率且つ低面圧の範囲内（例えば範囲Ｒ１１内）で推移するが、弾性部材の劣化が進むと高圧縮率且つ高面圧の範囲内（例えば範囲Ｒ１３内）で推移する。
【００１０】
ここで、弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが所定の面圧Ｐ１３以上になると、電池セルの電極の間から電解液が押し出されてしまうことにより、電池セルの抵抗値が大きくなるおそれがある。弾性部材の劣化が進んで弾性部材の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐが範囲Ｒ１３内で推移するようになると、弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが上記の面圧Ｐ１３以上になるおそれがある。しかしながら、弾性部材では、荷重の作用方向における弾性部材の大きさ（厚み）を大きくすることで、低圧縮率且つ低面圧の範囲Ｒ１１から高圧縮率且つ高面圧の範囲Ｒ１３までの範囲を広げることができる。そのため、弾性部材の厚みを大きく設定すれば、弾性部材の劣化が進んでも弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが上記面圧Ｐ１３に至りにくくすることができる。
【００１１】
ケース外にて各電池セルに弾性部材を並設させるとともに電池セルの並設方向の両側から拘束部材によって電池体を挟むようにした従来の電池モジュールでは、電池セルが劣化しても必要な拘束荷重が得られるように、電池セルの劣化に伴う内圧上昇分を考慮した比較的大きな拘束荷重を拘束部材によって付与する必要がある。そうした従来の電池モジュールでは、大きな拘束荷重を受けて弾性部材の圧縮率Ｃが高くなるため、弾性部材の使用開始直後からすでに弾性部材の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐが比較的高い範囲（例えば範囲Ｒ１２）で推移するようになる。そして、弾性部材の劣化に伴って、比較的早期に弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが上記面圧Ｐ１３に至るおそれがある。このため、従来の電池モジュールでは、弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが早期に上記面圧Ｐ１３に至らないよう、電池セルの並設方向における弾性部材の厚みを比較的大きく設定する必要がある。
【００１２】
一方、ケース内にて電極組立体に弾性部材を並設させる上記構成の電池モジュールでは、電池セルの劣化が生じて電池セルの内圧が弾性部材に作用するようになっても、そうした内圧をケース内で弾性部材の弾性変形により相殺することができる。そのため、上記構成の電池モジュールでは、拘束荷重にて考慮する電池セルの内圧上昇分を少なくすることができるため、拘束荷重を比較的小さくすることができる。そうした上記構成の電池モジュールでは、拘束荷重が比較的小さいことにより弾性部材の圧縮率Ｃが小さくなるため、弾性部材の使用開始直後において弾性部材の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐが比較的低い範囲（例えば範囲Ｒ１１）で推移する。そして、弾性部材が劣化しても、弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが早期には上記面圧Ｐ１３に至りにくくなる。このため、上記構成の電池モジュールでは、電池セルの並設方向における弾性部材の厚みを大きくしなくても、弾性部材から電極組立体に作用する面圧Ｐが上記面圧Ｐ１３に至りにくくすることができる。したがって、上記構成の電池モジュールでは、従来の電池モジュールよりも、電池セルの並設方向における弾性部材の厚みを小さく設定することが可能となる。そして、電池セルの並設方向における弾性部材の厚みを小さくすることにより、電池モジュールに占める弾性部材の割合をより小さくすることができる。
【００１３】
電池モジュールにおいては、複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つが、前記電極組立体と前記ケースとの間に前記弾性部材が設けられていることが望ましい。
電極組立体の積層方向において電極組立体の間に弾性部材を設けることで、ケース内に弾性部材を設けることも可能である。しかしながら、こうして弾性部材を設ける場合では、ケース内に弾性部材を設けない従来の電池セルから電極組立体の形状を調整する必要があるので、大きな変更を要するおそれがある。一方、上記構成のように弾性部材を電極組立体とケースとの間に設ける場合では、ケース内に弾性部材を設けない電池セルから電極組立体の形状を変更しなくても対応することができる。
【００１４】
電池モジュールにおいては、複数の前記電池セルが、前記電池セルの並設方向において、前記電極組立体の一端側に前記弾性部材が設けられた第１電池セルと、前記電極組立体の他端側に前記弾性部材が設けられた第２電池セルと、を少なくとも１つずつ含み、前記第１電池セル及び前記第２電池セルが、前記電池セルの並設方向において互いの前記弾性部材の間に互いの前記電極組立体が位置するように並設していることが望ましい。
【００１５】
上記構成によれば、互いの電極組立体の間に弾性部材が介在しないように並設された第１電池セル及び第２電池セルにおいては、これら電池セルの互いの電極組立体が熱マスとして機能するようになる。したがって、第１電池セル及び第２電池セルの放熱性を向上させることができる。
【００１６】
電池モジュールにおいては、前記弾性部材が、前記電極組立体に接着していることが望ましい。
仮にケースの内壁に弾性部材を接着して設けた場合、ケース内に電極組立体を挿入する際に、弾性部材が電極組立体と干渉するおそれがある。弾性部材が電極組立体と干渉すると、電極組立体を構成する正極電極や負極電極が変形するおそれがある。上記構成によれば、弾性部材が電極組立体に接着した状態でケース内への電極組立体の挿入を行うことができる。したがって、上記のような弾性部材と電極組立体との干渉を抑制することができる。
【００１７】
電池モジュールにおいては、複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つの電池セルが、前記電極組立体として、前記電池セルの並設方向に並んだ第１電極組立体及び第２電極組立体を有し、前記弾性部材が、前記電池セルの並設方向において、前記第１電極組立体と前記第２電極組立体との間に設けられていることが望ましい。
【００１８】
上記構成によれば、電池セルの並設方向において、第１電極組立体とケースとの間や第２電極組立体とケースとの間には弾性部材がないため、これら第１電極組立体や第２電極組立体からケースへの放熱がしやすくなる。したがって、電池セルの放熱性を向上させることができる。
【００１９】
電池モジュールにおいては、前記弾性部材が、０．１〜３．５Ｍｐａの荷重が作用したときの荷重の作用方向の最大圧縮率が２５〜５５％であることが望ましい。
弾性部材から電極組立体に作用する荷重（面圧）が小さすぎると、電池セルにおける電極の間隔が広がることにより、電池セルの抵抗値が大きくなってしまう。また、弾性部材から電極組立体に作用する荷重（面圧）が大きすぎると、電極の間から電解液が押し出されてしまうことにより、電池セルの抵抗値が大きくなってしまう。こうした電池セルの抵抗値の増大を回避するためには、弾性部材から電極組立体に作用する荷重を、０．１〜３．５Ｍｐａ程度とすることが望ましい。そして、弾性部材としては、そうした０．１〜３．５Ｍｐａの荷重が作用したときの荷重の作用方向の最大圧縮率が２５〜５５％であるものを採用することが望ましい。
【００２０】
電池モジュールにおいては、複数の前記電池セルのうちで少なくとも１つの前記弾性部材が、板状であるとともに、前記電池セルの並設方向における厚みが周りよりも小さい中央部を備えていることが望ましい。
【００２１】
一般に、電池セルの充放電に伴って電極の膨張と収縮とが繰り返されると、電極の間に保持されていた電解液が電極組立体の外に押し出されることにより、電極の間の電解液が少なくなってしまうおそれがある。
【００２２】
上記構成によれば、電極組立体のうち、電池セルの並設方向において弾性部材の中央部と対向する部分では、弾性部材から作用する荷重が小さくなる。そのため、電極組立体における上記の中央部と対向する部分では、電極の膨張と収縮とが繰り返されても、電極間から電解液が押し出されにくくなる。したがって、電池セルの充放電に伴う電極間での電解液の減少を抑えることができる。なお、上記構成の中央部には、弾性部材の中央が薄肉状に形成されたもののほか、弾性部材の中央がくり抜かれたものも含む。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、電池モジュールに占める弾性部材の割合をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態における電池モジュールを示す斜視図。
【図２】電池モジュールを示す分解斜視図。
【図３】電極組立体及び弾性部材を示す分解斜視図。
【図４】電池セルを示す断面図。
【図５】電池モジュールを示す断面図。
【図６】弾性部材の圧縮率及び面圧の特性を示すグラフ。
【図７】別の実施形態における電池セルを示す断面図。
【図８】別の実施形態における電池セルを示す断面図。
【図９】一般の弾性部材の圧縮率及び面圧の特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、電池モジュールを具体化した一実施形態について図１〜図６を用いて説明する。
図１又は図２に示すように、電池モジュール１０は、電池セル２０が厚み方向（一方向）に複数並設された電池体１１を備える。電池セル２０が並設された方向を並設方向という。電池セル２０は、有底四角箱状のケース２１と、ケース２１に収容された電極組立体３０とを備える。各電池セル２０は、電池ホルダ４０に保持されている。
【００２６】
図２に示すように、ケース２１は、ケース本体２２と、ケース本体２２の開口部を閉塞する蓋２３とを有する。ケース本体２２は、矩形板状の底壁２２ａと、底壁２２ａの一対の長側縁部のうちの一方の長側縁部から立設された第１長側壁２２ｂと、底壁２２ａの一対の長側縁部のうちの他方の長側縁部から立設された第２長側壁２２ｃとを有する。さらに、ケース本体２２は、底壁２２ａの一対の短側縁部のうちの一方の短側縁部から立設された第１短側壁２２ｄと、底壁２２ａの一対の短側縁部のうちの他方の短側縁部から立設された第２短側壁２２ｅとを有する。本実施形態の電池セル２０は、ケース本体２２が有底四角箱状であり、蓋２３が矩形平板状であることから、その外観が角型をなす角型電池である。ケース本体２２と蓋２３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）である。また、本実施形態の電池セル２０は、リチウムイオン電池である。
【００２７】
電池ホルダ４０は、Ｕ字枠状をなすホルダ本体４１と、ホルダ本体４１の外面の４隅から突出する直方体状の脚部４２とを有している。ホルダ本体４１は、電池セル２０のケース本体２２の底壁２２ａと、第１短側壁２２ｄ及び第２短側壁２２ｅと、蓋２３の第１短側壁２２ｄ側と、蓋２３の第２短側壁２２ｅ側とを取り囲む状態で、電池セル２０と一体化されている。このため、電池ホルダ４０に一体化された電池セル２０は、第１長側壁２２ｂ及び第２長側壁２２ｃが、ホルダ本体４１から外部に露出している。各脚部４２には、脚部４２の長手方向に貫通する挿通孔４２ａが設けられている。
【００２８】
図１及び図２に示すように、電池モジュール１０の並設方向の両端にはエンドプレート４５が設けられている。エンドプレート４５は、矩形平板状をなす基部４６と、基部４６の四隅から突出する矩形平板状の突出部４７とを備える。突出部４７には、突出部４７の厚み方向に貫通する挿通孔４７ａが設けられている。
【００２９】
電池モジュール１０においては、一方のエンドプレート４５の突出部４７の挿通孔４７ａ、各電池ホルダ４０の脚部４２の挿通孔４２ａ、及び他方のエンドプレート４５の突出部４７の挿通孔４７ａにボルトＢ１が挿通されている。そして、ボルトＢ１にナットＮ１が螺合されることにより、２枚のエンドプレート４５と各電池ホルダ４０とが一体に組み付けられている。電池体１１は、２枚のエンドプレート４５によって並設方向の両側から挟持されている。本実施形態では、２枚のエンドプレート４５、ボルトＢ１、及びナットＮ１が並設方向の両側から電池体１１を拘束する拘束部材として機能する。電池モジュール１０において、複数の電池セル２０は、第１長側壁２２ｂ及び第２長側壁２２ｃが一方向に並ぶ状態で並設されている。
【００３０】
図３に示すように、電極組立体３０は、複数の正極電極３１と負極電極３５とセパレータ３９とを備える。電極組立体３０は、正極電極３１と負極電極３５との間にセパレータ３９を介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を有する。正極電極３１と負極電極３５が積層された方向を積層方向とする。また、各電池セル２０は、積層方向に沿って並設されている。このため、複数の電池セル２０が並設された電池体１１においては、並設方向と積層方向とが一致する。
【００３１】
正極電極３１は、矩形シート状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）３２と、正極金属箔３２の両面全体に存在する正極活物質層３３とを有する。正極活物質層３３は、正極活物質が正極金属箔３２に塗工されることにより形成されている。正極活物質としては、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。正極電極３１は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１縁部３１ａを備えるとともに、第１縁部３１ａの対辺となる他方の縁部に第２縁部３１ｂを備える。さらに、正極電極３１は、第１縁部３１ａと第２縁部３１ｂとを繋ぐ一対の短辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第３縁部３１ｃを備えるとともに、第３縁部３１ｃの対辺となる他方の縁部に第４縁部３１ｄを備える。正極電極３１は、第１縁部３１ａの一部から突出した矩形状の正極タブ３４を有する。正極タブ３４は、正極活物質層３３が存在せず、正極金属箔３２そのもので構成されている。
【００３２】
負極電極３５は、矩形シート状の負極金属箔（例えば銅箔）３６と、負極金属箔３６の両面全体に存在する負極活物質層３７とを有する。負極活物質層３７は、負極活物質として珪素や錫のようなＬｉと合金化反応可能な元素、またはそれらの元素の化合物を含む負極スラリーが負極金属箔３６に塗工されることにより形成されている。負極電極３５は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１縁部３５ａを備えるとともに、第１縁部３５ａの対辺となる他方の縁部に第２縁部３５ｂを備える。さらに、負極電極３５は、第１縁部３５ａと第２縁部３５ｂとを繋ぐ一対の短辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第３縁部３５ｃを備えるとともに、第３縁部３５ｃの対辺となる他方の縁部に第４縁部３５ｄを備える。負極電極３５は、第１縁部３５ａの一部から突出した矩形状の負極タブ３８を有する。負極タブ３８は、負極活物質層３７が存在せず、負極金属箔３６そのもので構成されている。
【００３３】
セパレータ３９は、矩形シート状の絶縁性材料からなる。セパレータ３９は、正極電極３１と負極電極３５とを絶縁する。セパレータ３９は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１縁部３９ａを備えるとともに、第１縁部３９ａの対辺となる他方の縁部に第２縁部３９ｂを備える。また、セパレータ３９は、第１縁部３９ａと第２縁部３９ｂとを繋ぐ一対の短辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第３縁部３９ｃを備えるとともに、第３縁部３９ｃの対辺となる他方の縁部に第４縁部３９ｄを備える。
【００３４】
負極電極３５の第１縁部３５ａの長さは、正極電極３１の第１縁部３１ａの長さより長い。負極電極３５の第２縁部３５ｂの長さは、正極電極３１の第２縁部３１ｂの長さより長い。また、負極電極３５の第３縁部３５ｃの長さは、正極電極３１の第３縁部３１ｃの長さより長い。負極電極３５の第４縁部３５ｄの長さは、正極電極３１の第４縁部３１ｄの長さより長い。つまり、負極電極３５の外形は、正極電極３１の外形より一回り大きい。
【００３５】
セパレータ３９の第１縁部３９ａの長さは、負極電極３５の第１縁部３５ａの長さと等しい。セパレータ３９の第２縁部３９ｂの長さは、負極電極３５の第２縁部３５ｂの長さと等しい。また、セパレータ３９の第３縁部３９ｃの長さは、負極電極３５の第３縁部３５ｃの長さと等しい。セパレータ３９の第４縁部３９ｄの長さは、負極電極３５の第４縁部３５ｄの長さと等しい。つまり、セパレータ３９の外形は、正極電極３１の外形より一回り大きい一方で、負極電極３５の外形と等しい大きさである。
【００３６】
図３及び図４に示すように、各正極電極３１は、それぞれの正極タブ３４が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。同様に、各負極電極３５は、それぞれの負極タブ３８が、正極タブ３４と重ならない位置で積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。また、電極組立体３０は、詳細に図示はしないが絶縁シートによって覆われることにより、ケース本体２２と絶縁されている。
【００３７】
図２及び図４に示すように、電池セル２０は、電極組立体３０から電気を取り出すための正極端子２５及び負極端子２６を備える。正極端子２５及び負極端子２６は、蓋２３の貫通孔を貫通してケース２１外に突出する。正極端子２５及び負極端子２６には、蓋２３と絶縁するためのリング状の絶縁リング２７がそれぞれ取り付けられている。各正極タブ３４が積層された正極タブ群は、正極端子２５と電気的に接続されている。各負極タブ３８が積層された負極タブ群は、負極端子２６と電気的に接続されている。
【００３８】
図４に示すように、ケース２１内では、積層方向において電極組立体３０に弾性部材５０が並設されている。弾性部材５０は、矩形板状のプリウレタン用ポリオールからなる。弾性部材５０は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１縁部５０ａを備えるとともに、第１縁部５０ａの対辺となる他方の縁部に第２縁部５０ｂを備える。また、弾性部材５０は、第１縁部５０ａと第２縁部５０ｂとを繋ぐ一対の短辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第３縁部５０ｃを備えるとともに、第３縁部５０ｃの対辺となる他方の縁部に第４縁部５０ｄを備える。
【００３９】
弾性部材５０の第１縁部５０ａの長さは、正極電極３１の第１縁部３１ａの長さと等しい。弾性部材５０の第２縁部５０ｂの長さは、正極電極３１の第２縁部３１ｂの長さと等しい。また、弾性部材５０の第３縁部５０ｃの長さは、正極電極３１の第３縁部３１ｃの長さと等しい。弾性部材５０の第４縁部５０ｄの長さは、正極電極３１の第４縁部３１ｄの長さと等しい。つまり、弾性部材５０の外形は、正極電極３１の外形と等しい一方で、負極電極３５の外形より一回り小さい大きさである。
【００４０】
また、積層方向における弾性部材５０の大きさ（厚み）は、０．１〜３．５Ｍｐａの荷重を積層方向で電極組立体３０に作用させることができる大きさに設定されている。そして、弾性部材５０としては、厚み方向に０．１〜３．５Ｍｐａの荷重が作用したときの荷重の作用方向の最大圧縮率が２５〜５５％であるものを採用している。
【００４１】
弾性部材５０の中央に位置する中央部５１は、厚み方向に貫通することにより矩形状の孔となっている。中央部５１は、弾性部材５０における第１縁部５０ａと第２縁部５０ｂとの中間線Ｌ１と、第３縁部５０ｃと第４縁部５０ｄとの中間線Ｌ２との交差点である中心Ｃ１を内部に含んでいる。また、中央部５１は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第１縁部５１ａを備えるとともに、第１縁部５１ａの対辺となる他方の縁部に第２縁部５１ｂを備える。中央部５１は、第１縁部５１ａと第２縁部５１ｂとを繋ぐ一対の短辺に沿う縁部のうちの一方の縁部に第３縁部５１ｃを備えるとともに、第３縁部５１ｃの対辺となる他方の縁部に第４縁部５１ｄを備える。
【００４２】
中央部５１の第１縁部５１ａは、弾性部材５０の中心Ｃ１から第１縁部５０ａ側にずれた位置にある。これにより、弾性部材５０において、中心Ｃ１から中央部５１の第１縁部５１ａまでの長さＬ５が、弾性部材５０の第１縁部５０ａから第２縁部５０ｂまでの長さＬ３の１５％を占めている。また、中央部５１の第２縁部５１ｂは、弾性部材５０の中心Ｃ１から第２縁部５０ｂ側にずれた位置にある。これにより、弾性部材５０において、中心Ｃ１から中央部５１の第２縁部５１ｂまでの長さＬ６が、弾性部材５０の第１縁部５０ａから第２縁部５０ｂまでの長さＬ３の１５％を占めている。
【００４３】
中央部５１の第３縁部５１ｃは、弾性部材５０の中心Ｃ１から第３縁部５０ｃ側にずれた位置にある。これにより、弾性部材５０において、中心Ｃ１から中央部５１の第３縁部５１ｃまでの長さＬ７が、弾性部材５０の第３縁部５０ｃから第４縁部５０ｄまでの長さＬ４の１５％を占めている。また、中央部５１の第４縁部５１ｄは、弾性部材５０の中心Ｃ１から第４縁部５０ｄ側にずれた位置にある。これにより、弾性部材５０において、中心Ｃ１から中央部５１の第４縁部５１ｄまでの長さＬ８が、弾性部材５０の第３縁部５０ｃから第４縁部５０ｄまでの長さＬ４の１５％を占めている。
【００４４】
図５に示すように、弾性部材５０は、積層方向における電極組立体３０の端部３０ａとケース本体２２の第１長側壁２２ｂとの間に設けられている。また、弾性部材５０は、電極組立体３０の端部３０ａに接着している。電池セル２０においては、弾性部材５０の中央部５１、この中央部５１と対向する電極組立体３０の端部３０ａ、及びケース本体２２の第１長側壁２２ｂによって空間が区画形成される。
【００４５】
本実施形態の電池体１１においては、複数の電池セル２０が、並設方向における電極組立体３０の一端側（図５の左側）にケース本体２２の第１長側壁２２ｂが位置するように配設されている。こうした複数の電池セル２０では、並設方向において電極組立体３０の一端側に弾性部材５０が設けられることになる。また、本実施形態の電池体１１においては、複数の電池セル２０が、並設方向における電極組立体３０の他端側（図５の右側）にケース本体２２の第１長側壁２２ｂが位置するように配設されている。こうした複数の電池セル２０では、並設方向において電極組立体３０の他端側に弾性部材５０が設けられることになる。ここで、電池体１１を構成する複数の電池セル２０のうち、並設方向において電極組立体３０の一端側に弾性部材５０が設けられた電池セル２０を第１電池セル２０ａとする。電池体１１を構成する複数の電池セル２０のうち、並設方向において電極組立体３０の他端側に弾性部材５０が設けられた電池セル２０を第２電池セル２０ｂとする。
【００４６】
電池体１１は、複数の第１電池セル２０ａ及び複数の第２電池セル２０ｂで構成されている。すなわち、電池体１１を構成する全ての電池セル２０のケース２１内で、並設方向において弾性部材５０が電極組立体３０に並設されている。また、電池体１１においては、第１電池セル２０ａと第２電池セル２０ｂとが交互に位置している。並設方向の一端から順に、第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂは、並設方向において互いの弾性部材５０の間に互いの電極組立体３０が位置するように並設されている。
【００４７】
次に、電池モジュール１０の作用について説明する。
図６に示すように、弾性部材５０は、電極組立体３０から弾性部材５０に荷重が作用する際に、その荷重に応じた大きさの変形量（圧縮率Ｃ）で荷重の作用方向である積層方向に変形する。そして、弾性部材５０の圧縮率Ｃに応じた大きさの荷重（面圧Ｐ）が、弾性部材５０から電極組立体３０に作用するようになる。弾性部材５０は、圧縮率Ｃが一定値より大きくなると弾性部材５０から電極組立体３０に作用する面圧Ｐが急激に大きくなる特性をもつ。また、同じ大きさの荷重が弾性部材５０に作用する条件下でも、弾性部材５０の劣化度合いに応じて弾性部材５０の圧縮率Ｃの大きさが異なる。弾性部材５０の劣化が進むほど弾性部材５０は高い圧縮率Ｃとなる。すなわち、弾性部材５０の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐは、使用開始直後の弾性部材５０では低圧縮率且つ低面圧の範囲である範囲Ｒ１内で推移する。そして、弾性部材５０の劣化が進むほど、弾性部材５０の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐは高圧縮率側且つ高面圧側の範囲で推移するようになる。
【００４８】
また、積層方向において電極組立体３０に作用する荷重（面圧Ｐ）が小さすぎると、電池セル２０における正極電極３１と負極電極３５との間隔が広がることにより、電池セル２０の抵抗値が大きくなってしまう。電池セル２０における正極電極３１と負極電極３５との間隔を抵抗値が一定値以下になるような間隔に保持するためには、電極組立体３０に積層方向で０．１Ｍｐａ以上の面圧Ｐを作用させることが望ましい。なお、電池セル２０の充放電に伴う膨張収縮や劣化によって電池セル２０の内圧は上昇するが、そうした内圧上昇に応じて弾性部材５０が弾性変形することにより、電極組立体３０には弾性部材５０から０．１Ｍｐａ以上の面圧Ｐが作用する。具体的には、弾性部材５０の劣化があまり進んでいないときは面圧Ｐが範囲Ｒ１で推移するため、面圧Ｐが０．１Ｍｐａより大きくなる。そして、弾性部材５０の劣化が進むほど、面圧Ｐは高面圧側の範囲で推移するため、さらに面圧Ｐは大きくなる。したがって、電池セル２０の内圧が変化しても、電極組立体３０における正極電極３１と負極電極３５との間隔を保持するのに適切な荷重が弾性部材５０から電極組立体３０に作用する。
【００４９】
一方、積層方向において電極組立体３０に作用する荷重（面圧Ｐ）が大きすぎると、正極電極３１と負極電極３５との間から電解液が押し出されてしまうため、電池セル２０の抵抗値が大きくなるおそれがある。具体的には、積層方向において電極組立体３０に作用する面圧Ｐが３．５Ｍｐａよりも大きいと、上記の電池セル２０の抵抗値の増大が生じるおそれがある。弾性部材５０においては、弾性部材５０が劣化してもそうした過剰な荷重が電極組立体３０に作用することを抑制できる。こうした弾性部材５０の機能は、０．１〜３．５Ｍｐａの荷重を弾性部材５０に作用させたときの荷重の作用方向の最大圧縮率Ｃ３が２５〜５５％である弾性部材を弾性部材５０として用いることにより可能となっている。なお、弾性部材５０においては、最大圧縮率Ｃ３であるときに３．５Ｍｐａの面圧Ｐが電極組立体３０に作用する。
【００５０】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ケース２１内にて電極組立体３０に弾性部材５０を並設させる上記実施形態の電池モジュール１０では、電池セル２０の劣化が生じて電池セル２０の内圧が弾性部材５０に作用するようになっても、そうした内圧をケース２１内で弾性部材５０の弾性変形により相殺することができる。そのため、電池モジュール１０では、拘束荷重にて考慮する電池セル２０の内圧上昇分を少なくすることができるため、拘束荷重を比較的小さくすることができる。電池モジュール１０では、比較的小さな拘束荷重を受けて弾性部材５０の圧縮率Ｃが小さくなるため、弾性部材５０の使用開始直後において弾性部材５０の圧縮率Ｃ及び面圧Ｐが比較的低い範囲Ｒ１で推移する。そして、弾性部材５０が劣化しても、弾性部材５０から電極組立体３０に作用する面圧Ｐは、電池セル２０の正極電極３１及び負極電極３５の間から電解液を押し出してしまうほどの過剰な面圧にまで至りにくくなる。このため、電池モジュール１０では、弾性部材５０の厚みを大きくしなくても、弾性部材５０から電極組立体３０に作用する面圧Ｐが上記の過剰な面圧に至りにくくすることができる。したがって、電池モジュール１０では、並設方向における弾性部材５０の厚みを小さくすることにより、電池モジュール１０に占める弾性部材５０の割合をより小さくすることができる。
【００５１】
（２）積層方向において電極組立体３０の間に弾性部材５０を設けることで、ケース２１内に弾性部材５０を設けることも可能である。しかしながら、こうして弾性部材５０を設ける場合では、ケース２１内に弾性部材５０を設けない従来の電池セル２０から電極組立体３０の形状を調整する必要がある。例えば、弾性部材５０が介在する分だけ積層方向における正極電極３１及び負極電極３５の位置がずれるため、正極端子２５と各正極電極３１との位置関係や負極端子２６と各負極電極３５との位置関係がずれる。そのため、そうしたずれに応じて、正極電極３１の正極タブ３４や負極電極３５の負極タブ３８の突出長さを大きくする等、電極組立体３０の大きな変更を要するおそれがある。一方、上記実施形態のように弾性部材５０を電極組立体３０とケース本体２２との間に設ける場合では、ケース２１内に弾性部材５０を設けない従来の電池セル２０から電極組立体３０の形状を変更しなくても対応することができる。
【００５２】
（３）互いの電極組立体３０の間に弾性部材５０が介在しないように並設された第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂにおいては、互いの電極組立体３０が熱マスとして機能するようになる。したがって、第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂの放熱性を向上させることができる。例えば、電池セルの異常等により第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂのうちいずれか一方の電池セルが発熱した際に、他方の電池セルの電極組立体３０が熱マスとして機能し、発生した熱を放熱させることができる。
【００５３】
（４）仮にケース本体２２の第１長側壁２２ｂの内壁に弾性部材５０を接着して設けた場合、ケース本体２２内に電極組立体３０を挿入する際に、弾性部材５０が電極組立体３０と干渉するおそれがある。弾性部材５０が電極組立体３０と干渉すると、電極組立体３０を構成する正極電極３１や負極電極３５が変形するおそれがある。上記実施形態によれば、弾性部材５０が電極組立体３０に接着した状態でケース本体２２内への電極組立体３０の挿入を行うことができる。したがって、上記のような弾性部材５０と電極組立体３０との干渉を抑制することができる。
【００５４】
（５）一般に、電池セル２０の充放電に伴って正極電極３１及び負極電極３５の膨張と収縮とが繰り返されると、正極電極３１と負極電極３５との間に保持されていた電解液が電極組立体３０の外に押し出されることにより、正極電極３１と負極電極３５との間の電解液が少なくなってしまうおそれがある。上記実施形態では、電極組立体３０のうち、並設方向において弾性部材５０の中央部５１と対向する部分には、弾性部材５０から荷重が作用しない。そのため、電極組立体３０における中央部５１と対向する部分では、正極電極３１及び負極電極３５の膨張と収縮とが繰り返されても、正極電極３１と負極電極３５との間から電解液が押し出されにくくなる。したがって、電池セル２０の充放電に伴う正極電極３１と負極電極３５との間での電解液の減少を抑えることができる。また、上記実施形態では、弾性部材５０の中央部５１とこの中央部５１と対向する電極組立体３０とで形成される空間に電解液を保持することができる。このため、電池セル２０の充放電に伴って正極電極３１と負極電極３５との間から電解液が押し出されたら、上記の空間から正極電極３１と負極電極３５との間へと電解液を供給することができる。この点でも、電池セル２０の充放電に伴う正極電極３１と負極電極３５との間での電解液の減少を抑えることができる。
【００５５】
（６）珪素や錫のようなＬｉと合金化反応可能な元素、またはそれらの元素の化合物を含む負極活物質を採用した本実施形態では、黒鉛等のほかの負極活物質のみを採用した場合と比較して、充放電に伴う負極電極３５の膨張量及び収縮量が大きくなる。仮に、負極電極３５の膨張量を考慮して拘束荷重を大きく設定すると、その拘束荷重に応じて弾性部材５０の厚みを大きくする必要が出てくる。しかしながら、上記実施形態においては、弾性部材５０をケース２１内に設けることにより、負極電極３５の膨張についてもケース２１内で弾性部材５０の弾性変形により相殺することができる。そのため、負極電極３５の膨張量を考慮しない分だけ拘束荷重を比較的小さくすることができ、弾性部材５０の厚みを小さくできるため、電池モジュール１０に占める弾性部材５０の割合を小さくすることができる。
【００５６】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００５７】
○  第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂは、並設方向の一部において複数の第１電池セル２０ａが連続するように位置していてもよい。また、第１電池セル２０ａ及び第２電池セル２０ｂは、並設方向の一部において第２電池セル２０ｂが連続するように位置していてもよい。
【００５８】
○  図７に示すように、同一の電池セル１２０において、電極組立体３０の端部３０ａとケース本体２２の第１長側壁２２ｂとの間と、電極組立体３０の端部３０ａとは反対側の端部３０ｂとケース本体２２の第２長側壁２２ｃとの間の双方に、弾性部材５０を設けるようにしてもよい。なお、この形態における電池セル１２０では、ケース２１内に２つの弾性部材５０が設けられることになる。そのため、電池セル１２０における各弾性部材５０の厚みは、上記実施形態における第１電池セル２０ａや第２電池セル２０ｂに設けられる弾性部材５０の厚みの半分程度等に適宜調整する。
【００５９】
○  図８に示すように、電池セル２２０は、並設方向に並んだ第１電極組立体２３０及び第２電極組立体２３１を電極組立体３０として有するものであってもよい。第１電極組立体２３０及び第２電極組立体２３１においては、それぞれの正極電極３１の正極タブ３４が同一の正極端子２５と電気的に接続されているとともに、それぞれの負極電極３５の負極タブ３８が同一の負極端子２６と電気的に接続されている。そして、電池セル２２０では、並設方向において第１電極組立体２３０と第２電極組立体２３１との間に弾性部材５０を設けてもよい。この形態の電池セル２２０では、第１電極組立体２３０とケース本体２２の第１長側壁２２ｂとの間や、第２電極組立体２３１とケース本体２２の第２長側壁２２ｃとの間には、弾性部材５０が設けられない。そのため、これら第１電極組立体２３０や第２電極組立体２３１からケース本体２２への放熱がしやすくなる。したがって、電池セル２２０の放熱性を向上させることができる。
【００６０】
○  第１電池セル２０ａ、第２電池セル２０ｂ、電池セル１２０、及び電池セル２２０のうち、１種類の電池セル２０のみで電池体１１を構成してもよい。第１電池セル２０ａ、第２電池セル２０ｂ、電池セル１２０、及び電池セル２２０のうち、２種類以上の電池セル２０を組み合わせて電池体１１を構成してもよい。
【００６１】
○  中央部５１の大きさは適宜変更可能である。具体的には、弾性部材５０の上記長さＬ３に対して中央部５１の上記長さＬ５が占める割合を、１２〜２５％の範囲内で変更可能である。弾性部材５０の上記長さＬ３に対して中央部５１の上記長さＬ６が占める割合を、１２〜２５％の範囲内で変更可能である。弾性部材５０の上記長さＬ４に対して中央部５１の上記長さＬ７が占める割合を、１０〜１８％の範囲内で変更可能である。弾性部材５０の上記長さＬ４に対して中央部５１の上記長さＬ８が占める割合を、１０〜１８％の範囲内で変更可能である。
【００６２】
○  弾性部材５０の中央部５１は、孔ではなく、厚みが中央部５１以外の部分の厚みよりも小さい薄肉状であってもよい。
○  電池体１１を構成する全ての電池セル２０の弾性部材５０のうち、一部または全ての弾性部材５０で中央部５１の形成を省略してもよい。
【００６３】
○  弾性部材５０は電極組立体３０に接着していなくてもよい。例えば、弾性部材５０はケース本体２２の第１長側壁２２ｂや第２長側壁２２ｃの内壁に接着していてもよい。
○  電池モジュール１０の形状変更等により、電極組立体３０に作用させるのに適切な面圧Ｐが０．１〜３．５Ｍｐａからずれる場合には、その面圧Ｐに応じて弾性部材５０の厚みを適宜変更可能である。また、弾性部材５０は、荷重の作用方向の最大圧縮率Ｃ３が２５〜５５％であるものに限らない。
【００６４】
○  弾性部材５０は、ポリプロピレンやポリエチレン等、プリウレタン用ポリオール以外の材料からなるものであってもよい。
○  負極活物質層３７は、黒鉛等のカーボン、金属化合物、及びホウ素添加炭素等、珪素や錫のようなＬｉと合金化反応可能な元素、またはそれらの元素の化合物以外の負極活物質を含んでもよい。
【００６５】
○  負極電極３５の負極金属箔３６の両面においては、負極活物質層３７が形成されていない部分があってもよい。
○  正極電極３１の正極金属箔３２の両面においては、正極活物質層３３が形成されていない部分があってもよい。
【００６６】
○  弾性部材５０は、負極電極３５と同じ大きさ等、正極電極３１より大きくてもよいし、正極電極３１より小さくてもよい。なお、弾性部材５０の全体（弾性部材５０に中央部５１が形成される場合は中央部５１の形成部分を含む弾性部材５０の全体）によって、正極電極３１の正極活物質層３３の８０％以上を覆うことができるように、弾性部材５０の大きさを設定することが好ましい。
【００６７】
○  弾性部材５０は、ばね状等、板状以外の形状であってもよい。
○  セパレータ３９は負極電極３５より一回り大きく形成してもよい。
○  電池ホルダ４０を省略してもよい。
【００６８】
○  電池セル２０はリチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池や電気二重層キャパシタなどであってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
Ｂ１…ボルト、Ｎ１…ナット、１０…電池モジュール、１１…電池体、２０，１２０，２２０…電池セル、２０ａ…第１電池セル、２０ｂ…第２電池セル、２１…ケース、３０…電極組立体、３１…正極電極、３５…負極電極、３９…セパレータ、４５…エンドプレート、５０…弾性部材、５１…中央部、２３０…第１電極組立体、２３１…第２電極組立体。
【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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