(57)【要約】      （修正有）【課題】二次電池及びその周囲の部材の寸法公差によらず、個々の二次電池に一定の押圧力を加えることができる電池モジュールを提供する。【解決手段】複数の二次電池と、該二次電池を保持して積層させる複数のセルホルダと、該セルホルダ及び前記二次電池を積層方向に拘束する拘束部材とを備えた電池モジュールである。セルホルダは、合剤層が積層された捲回体４０の捲回軸方向の中間部４０Ｂよりも外側で電池容器１５を積層方向に押圧して電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置される圧縮部４１Ａと、捲回体４０の中間部４０Ｂに対向する位置で電池容器１５の厚さ方向の両側の広側面１５ａに対向して配置される当接部２１Ｂと、を有する。【選択図】図１１
2015220218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電極を捲回した扁平な捲回体を扁平な電池容器に収容した複数の二次電池と、該二次電池と交互に積層される複数のスペーサと、該スペーサ及び前記二次電池を積層方向に拘束する拘束部材とを備えた電池モジュールであって、
前記積層方向に対向する一対の前記スペーサは、前記電池容器の厚さよりも狭い間隔で対向配置されて前記電池容器の端部を前記積層方向に圧縮する圧縮部と、該圧縮部よりも広い間隔で対向配置されて前記電池容器の前記厚さ方向の両側の広側面に対向して配置される当接部と、を有することを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記捲回体は、捲回軸方向の一端と他端にそれぞれ前記正負の電極の箔露出部が積層され、前記捲回軸方向の中間部に前記正負の電極の合剤層が積層され、
前記圧縮部は、前記捲回体の前記中間部よりも前記捲回軸方向の外側で前記電池容器の前記端部を圧縮し、
前記当接部は、前記捲回体の前記中間部に対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記二次電池は、前記広側面と前記箔露出部が積層された前記捲回体の前記捲回軸方向の両端部との間に空間を有することを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記圧縮部は、前記電池容器を前記厚さ方向に圧縮して塑性変形させることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記拘束部材によって交互に積層した前記スペーサ及び前記二次電池に前記積層方向の圧縮力を加え、前記電池容器を前記圧縮部によって塑性変形させると共に前記広側面に前記当接部を当接または対向させることを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記圧縮部は、前記電池容器の前記両端部から前記捲回軸方向の両端まで前記広側面に沿って延在することを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記捲回軸方向で前記スペーサの両端部に設けられた前記圧縮部の厚さは、前記捲回軸方向で前記スペーサの中間部に設けられた前記当接部の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記スペーサは、前記捲回軸方向に延在するスリットを備えることを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記スペーサは、前記捲回軸方向に沿う前記電池容器の幅方向に延在すると共に該幅方向に垂直な前記電池容器の高さ方向に延在して前記広側面に沿う板状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
複数の前記圧縮部が、前記高さ方向に互いに間隔を開けて配置されていることを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
【請求項１１】
前記当接部は、前記広側面に対向する当接面を有し、
前記圧縮部は、前記広側面を押圧する押圧面を有し、
前記押圧面は、前記スペーサの延在方向で前記当接面に近づくほど前記厚さ方向で前記当接面に近づく傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項１２】
前記二次電池を保持するセルホルダを備え、
前記セルホルダは、前記スペーサと、前記電池容器の幅方向の両側の狭側面に沿う側板と、該側板の前記二次電池の積層方向における端部に設けられた係合部とを有し、
前記積層方向に対向する一対の前記セルホルダの前記係合部は、前記電池容器の幅方向に互いに重なると共に前記積層方向に互いに間隙を有する段差状に形成されていることを特徴とする請求項１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、複数の二次電池を備えた電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として、リチウムイオン二次電池等の二次電池が用いられている。特に、複数の二次電池を連結して電池モジュール（組電池）を構成する際の体積効率の観点から、扁平な角形二次電池が広く用いられている。一例として、扁平角型のケースに捲回状の電極体が封入されてなる二次電池を有する二次電池アセンブリが知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリは、扁平な角型のケースに捲回状の電極体が封入されてなる二次電池と、二次電池の外面のうち最大面積の側面（以下、被圧迫面という）に部分的に接触する接触部材と、二次電池及び接触部材を拘束する拘束部材とを有し、拘束部材の拘束により、接触部材が被圧迫面を部分的に圧迫している。この二次電池アセンブリは、ハイレートで使用される二次電池において、面圧を均一に保持し、二次電池の劣化の進行を抑制することを課題として、以下の構成を採用している。
【０００４】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリにおいて、接触部材は、被圧迫面に接触する、離散的に設けられた複数の接触部と、複数の接触部同士を互いに連結する連結部とを有している。接触部は、被圧迫面に向かって連結部から突出して形成されており、捲回状の電極体における捲回軸方向の中央から外れた部位に対応する両方の片寄り領域にて被圧迫面をより強く圧迫し、捲回状の電極体における捲回軸方向の中央寄りの部位に対応する、両方の片寄り領域の間の中央領域にて被圧迫面をより弱く圧迫する形状又は配置のものである。そして、片寄り領域での接触部の突出高さは、中央領域での接触部の突出高さに比較して高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１８７４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の二次電池アセンブリは、前記の構成に基づいて、二次電池の被圧迫面への圧迫力が片寄り領域において中央領域より強くなるようにして、二次電池の内圧を均一化できるとしている。しかし、単電池、接触部材及び拘束部材は、通常、寸法公差を有している。そのため、拘束部材を拘束して接触部材によって複数個の単電池の被圧迫面を圧迫すると、各部材の寸法公差によって個々の単電池の被圧迫面への圧迫力が不均一になる虞がある。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二次電池及びその周囲の部材の寸法公差によらず、個々の二次電池に均一な押圧力を加えることが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】
前記目的を達成すべく、本発明の電池モジュールは、正負の電極を捲回した扁平な捲回体を扁平な電池容器に収容した複数の二次電池と、該二次電池と交互に積層される複数のスペーサと、該スペーサ及び前記二次電池を積層方向に拘束する拘束部材とを備えた電池モジュールであって、前記積層方向に対向する一対の前記スペーサは、前記電池容器の厚さよりも狭い間隔で対向配置されて前記電池容器の端部を前記積層方向に圧縮する圧縮部と、該圧縮部よりも広い間隔で対向配置されて前記電池容器の前記厚さ方向の両側の広側面に対向して配置される当接部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電池モジュールによれば、個々の二次電池をスペーサの間に配置して拘束部材によって拘束する電池モジュールの組立時に、スペーサの圧縮部によって電池容器を積層方向に圧縮し、その圧縮量を二次電池毎に異ならせることができる。これにより、二次電池、セルホルダ及び拘束部材の寸法公差を吸収して、個々のセルホルダの当接部を、電池容器の広側面に一定の面圧で当接させ、又は、広側面から一定の距離に対向させて配置することができる。したがって、二次電池及びその周辺の部材の寸法公差によらず、個々の二次電池に均一な押圧力を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る電池モジュールの斜視図。
【図２】図１に示す電池モジュールの平面図。
【図３】図１に示す電池モジュールの分解斜視図。
【図４】（ａ）は二次電池の正面図、（ｂ）は（ａ）に示す二次電池の内部構造を概略的に示す断面図。
【図５】図４に示す二次電池内の捲回体の分解斜視図。
【図６】図１に示す電池モジュールのセルホルダの斜視図。
【図７】（ａ）は図３に示すセルホルダの正面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図８】図２に示す平面図の一部を拡大した拡大平面図。
【図９】図１に示す電池モジュールの断面図。
【図１０】図９に示す断面図の一部を拡大した拡大断面図。
【図１１】図１０に示す拡大断面図の一部をさらに拡大した拡大断面図。
【図１２】本発明の実施形態２に係る電池モジュールのセルホルダの斜視図。
【図１３】（ａ）は図１２に示すセルホルダの正面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図１４】本発明の実施形態３に係る電池モジュールのセルホルダの斜視図。
【図１５】（ａ）は図１４に示すセルホルダの正面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図１６】本発明の実施形態４に係る電池モジュールのセルホルダの斜視図。
【図１７】（ａ）は図１６に示すセルホルダの正面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すｃ−ｃ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の電池モジュールの実施形態を説明する。
【００１２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る電池モジュール１００の斜視図である。図２は、図１に示す電池モジュール１００の平面図である。図３は、図１に示す電池モジュール１００の分解斜視図である。
【００１３】
電池モジュール１００は、複数の二次電池１０と、二次電池１０を保持して積層させる複数のセルホルダ２０，２０Ｅと、セルホルダ２０，２０Ｅ及び二次電池１０を積層方向に拘束する拘束部材３０とを備えた組電池である。
【００１４】
二次電池１０は、図３に示すように、扁平な角形の電池容器１５を備える角形二次電池である。二次電池１０は、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０Ｅ，２０又はセルホルダ２０，２０の間に保持されて厚さ方向に積層されている。詳細は後述するが、セルホルダ２０，２０Ｅは、電池容器１５の厚さ方向の両側の広側面１５ａに対向して二次電池１０と交互に積層される複数のスペーサ２１を有している。
【００１５】
拘束部材３０は、一対のエンドプレート３１と、一対のサイドプレート３２と、ボルト３３と、ネジ３４を有している。各部材は、例えば金属材料によって製作される。一対のエンドプレート３１は、交互に積層させた二次電池１０及びセルホルダ２０，２０Ｅを間に挟むように積層方向の両側に配置され、積層方向の両端のセルホルダ２０Ｅに対向している。
【００１６】
一対のサイドプレート３２は、二次電池１０及びセルホルダ２０，２０Ｅの積層方向に沿って延びる枠状の部分と、積層方向の両端でエンドプレート３１の端面に沿って折り曲げられた部分とを有している。一対のサイドプレート３２は、エンドプレート３１の端面に沿って折り曲げられた部分が、例えばボルト３３及びネジ３４によってエンドプレート３１に締結される。
【００１７】
図４（ａ）は、二次電池１０の正面図である。図４（ｂ）は、電池容器１５の底面に平行な面に沿う二次電池１０の断面図である。二次電池１０は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池であり、扁平角形の電池容器１５と、電池容器１５に収容される捲回体４０と、電池容器１５の外部に配置された正負の外部端子１１，１２とを備えている。
【００１８】
電池容器１５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料によって製作され、厚さ方向の両側の最大面積の広側面１５ａと、底面１５ｂと、幅方向両側の狭側面１５ｄとを有する扁平な矩形の箱形の容器である。電池容器１５は、上部に開口を有する有底角筒状の電池缶１４と、電池缶１４の上部の開口を閉塞する長方形板状の電池蓋１３とによって構成されている。電池缶１４は、例えば、上記の金属材料を深絞り加工することによって製作されている。電池容器１５の内部には、正負の電極を捲回した扁平な捲回体４０が収容されている。
【００１９】
図５は、捲回体４０の斜視図である。捲回体４０は、長尺帯状の正負の電極４１，４２の間に、長尺帯状のセパレータ４３，４４を介在させて積層させ、捲回中心軸である捲回軸Ｄに平行な軸芯の周りに捲回し、扁平形状に成形した積層構造の捲回電極群である。捲回体４０は、厚さ方向両側の平坦な一対の平坦部４０ａと、半円筒状に湾曲した上下一対の湾曲部４０ｂを有している。
【００２０】
捲回体４０は、捲回軸Ｄ方向が図４に示す電池蓋１３の長手方向、すなわち電池容器１５の幅方向に対して平行に電池容器１５に収容されている。これにより、捲回体４０の厚さ方向両側の平坦部４０ａが電池容器１５の厚さ方向両側の広側面１５ａに対向し、下側の湾曲部４０ｂが電池容器１５の底面１５ｂに対向し、上側の湾曲部４０ｂが電池容器１５の電池蓋１３に対向して配置される。なお、本実施形態における上下は、図示された二次電池１０の構成を説明するためのものであり、必ずしも鉛直方向の上下を意味するものではない。
【００２１】
セパレータ４３，４４は、正電極４１と負電極４２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負電極４２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。セパレータ４３，４４は、例えば、リチウムイオンが通過可能な絶縁性を有する微多孔質のポリエチレン樹脂製のシートである。
【００２２】
正電極４１は、正極集電体である正極箔４１ａと、正極箔４１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層４１ｂとを有している。正電極４１の幅方向の一側は、正極合剤層４１ｂが形成されず、正極箔４１ａが露出した箔露出部４１ｃとされている。
正電極４１は、箔露出部４１ｃが負電極４２の箔露出部４２ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ｄ方向に平行な軸芯の周りに捲回されている。
【００２３】
正電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔４１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔４１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍから約３０μｍ程度のアルミニウム箔を用いることができる。正極箔４１ａの厚みを含まない正極合剤層４１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００２４】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。
【００２５】
負電極４２は、負極集電体である負極箔４２ａと、負極箔４２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層４２ｂとを有している。負電極４２の幅方向の一側は、負極合剤層４２ｂが形成されず、負極箔４２ａが露出した箔露出部４２ｃとされている。
負電極４２は、その箔露出部４２ｃが正電極４１の箔露出部４１ｃと捲回軸Ｄ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ｄ周りに捲回されている。
【００２６】
負電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔４２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔４２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍから２０μｍ程度の銅箔を用いることができる。負極箔４２ａの厚みを含まない負極合剤層４２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００２７】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、又はそれらの複合材料を用いてもよい。
負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００２８】
捲回体４０の捲回軸Ｄ方向において、負電極４２の負極合剤層４２ｂの幅は、正電極４１の正極合剤層４１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回体４０の最内周と最外周には負電極４２が捲回されている。これにより、正極合剤層４１ｂは、捲回体４０の最内周から最外周まで負極合剤層４２ｂの間に挟まれている。
【００２９】
正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれ捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の一端と他端で積層されている。図示は省略するが、箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれ捲回体４０の平坦部４０ａで束ねられ、例えば超音波溶接等によって正負の外部端子１１，１２に接続された集電板に接合される。これにより、正負の外部端子１１，１２が、それぞれ集電板を介して、捲回体４０を構成する正負の電極４１，４２と電気的に接続される。
【００３０】
なお、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向において、セパレータ４３，４４の幅は負極合剤層４２ｂの幅よりも広いが、正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれセパレータ４３，４４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ４３，４４は、箔露出部４１ｃ，４２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。
【００３１】
図４に示すように、捲回体４０は、捲回軸Ｄが電池容器１５の幅方向すなわち電池蓋１３の長手方向と平行に電池容器１５に収容されている。この状態で、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の一方の端部４０Ａと他方の端部４０Ａには、それぞれ正負の電極４１，４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃが積層され、捲回軸Ｄ方向の中間部４０Ｂには、正負の電極４１，４２の合剤層４１ｂ，４２ｂが積層されている。二次電池１０は、電池容器１５の広側面１５ａと箔露出部４１ｃ，４２ｃが積層された捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４０Ａ，４０Ａとの間に空間Ｇを有している。
【００３２】
以上の構成に基づき、二次電池１０は、外部から外部端子１１，１２を介して供給された電力を捲回体４０に蓄積し、捲回体４０に蓄積された電力を、外部端子１１，１２を介して外部へ供給する。
【００３３】
図６は、二次電池１０の間に配置されるセルホルダ２０の斜視図である。図７（ａ）は、図６に示すセルホルダ２０の正面図であり、図７（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図７（ａ）に示すｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【００３４】
セルホルダ２０は、電池容器１５の広側面１５ａに対向するスペーサ２１と、スペーサ２１の上下に配置されたフレーム部２２と、電池容器１５の底面１５ｂに対向する底板２３と、電池容器１５の幅方向の両側の狭側面１５ｄに沿う側板２４とを備えている。セルホルダ２０は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の絶縁部材によって製作されている。
【００３５】
スペーサ２１は、隣接して配置される二次電池１０の幅方向すなわち捲回体４０の捲回軸Ｄ方向に沿って延在し、その延在方向の両端部に設けられた圧縮部２１Ａと、圧縮部２１Ａの間に設けられた当接部２１Ｂとを備えている。二次電池１０の積層方向における圧縮部２１Ａの厚さは、同方向における当接部２１Ｂの厚さよりも厚い。すなわち、圧縮部２１Ａは、二次電池１０の積層方向において、スペーサ２１から二次電池１０に向けて当接部２１Ｂよりも二次電池１０側に突出している。
【００３６】
圧縮部２１Ａは、一対のスペーサ２１を二次電池１０の積層方向の両側で所定の位置に対向させて配置したときに、電池容器１５の厚さよりも狭い間隔で対向配置され、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す電池容器１５の端部１５Ａを積層方向に圧縮するように設計されている。ここで、電池容器１５の厚さとは、二次電池１０の使用前で電池モジュール１００の組立前の二次電池１０単体の初期厚さである。なお、本実施形態の二次電池１０は、電池モジュール１００の組立に用いる使用前の状態で、電池容器１５の広側面１５ａは平坦である。
【００３７】
本実施形態において、圧縮部２１Ａは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す二次電池１０の電池容器１５の広側面１５ａに対向して配置されたときに、電池容器１５内の捲回体４０の中間部４０Ｂよりも捲回軸Ｄ方向の外側で電池容器１５の端部１５Ａを圧縮する位置に設けられている。なお、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の中間部４０Ｂは、正負の電極４１，４２の合剤層４１ｂ，４２ｂが積層された部分である。また、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の両端部１５Ａ，１５Ａから捲回軸Ｄ方向の両端の狭側面１５ｄの位置まで広側面１５ａに沿って延在している。
【００３８】
また、圧縮部２１Ａは、一対のスペーサ２１を二次電池１０の積層方向の両側で所定の位置に対向させて配置したときに、電池容器１５を厚さ方向に圧縮して所定の厚さまで弾性変形又は塑性変形させる間隔で配置されるように設けられる。本実施形態では、圧縮部２１Ａは、電池容器１５を厚さ方向に圧縮して所定の厚さまで塑性変形させるように設けられている。
【００３９】
一方、当接部２１Ｂは、一対のスペーサ２１を二次電池１０の積層方向の両側で所定の位置で対向させて配置したときに、圧縮部２１Ａよりも広い間隔で対向配置され、電池容器１５の厚さ方向の両側の広側面１５ａに対向して配置されるように設計されている。例えば、当接部２１Ｂは、圧縮部２１Ａが電池容器１５を圧縮した状態で、電池容器１５の広側面１５ａとの間に僅かに隙間を開けて対向配置され、又は、電池容器１５が弾性変形若しくは塑性変形しない程度の十分に低い面圧で電池容器１５の広側面１５ａに当接する。すなわち、当接部２１Ｂは、電池容器１５の広側面１５ａに沿って配置され、組立時に電池容器１５の広側面１５ａを積極的に押圧しない。
【００４０】
当接部２１Ｂは、電池容器１５の広側面１５ａに対向する当接面２１ｂを有し、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の広側面１５ａを押圧する押圧面２１ａを有している。また、圧縮部２１Ａは、押圧面２１ａの一部に傾斜面２１ｃを有している。傾斜面２１ｃは、隣接する二次電池１０の捲回体４０の捲回軸Ｄ方向すなわちスペーサ２１の延在方向で当接部２１Ｂの当接面２１ｂに近づくほど、電池容器１５の厚さ方向すなわち二次電池１０の積層方向で当接面２１ｂに近づくように傾斜している。
【００４１】
本実施形態において、スペーサ２１は、延在方向に沿う複数のスリットＳを有している。換言すると、スペーサ２１は、隣接して配置される二次電池１０の電池容器１５の広側面１５ａに沿う幅方向に垂直な高さ方向において複数に分割され、分割された複数のスペーサ２１は、高さ方向に間隔を開けて配置されている。これにより、スペーサ２１は、電池容器１５の幅方向に延びる複数の桟状に形成されている。そして、複数の圧縮部２１Ａ及び複数の当接部２１Ｂが、電池容器１５の高さ方向に間隔を開けて配置されている。
【００４２】
フレーム部２２は、隣接して配置される二次電池１０の高さ方向の上下のスペーサ２１に接続され、スペーサ２１の延在方向に沿って延在し、スペーサ２１の厚さよりも薄い板状に形成されている。上方側のフレーム部２２の上端には、例えば、電子基板、排気ダクトの部材等を係合して保持するための係合爪２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００４３】
底板２３は、下方側のフレーム部２２の下端から二次電池１０の積層方向の両側に延出する板状の部材である。底板２３は、積層方向に延出した一方の部分と他方の部分が、それぞれ隣接する電池容器１５の底面１５ｂを電池容器１５の厚さの約半分の幅で覆い、電池容器１５の底面１５ｂに対向する。底板２３の積層方向の端部には、段差状の係合部２３ａが設けられている。係合部２３ａは、隣接する他のセルホルダ２０，２０Ｅの底板２３の係合部２３ａと係合する。
【００４４】
側板２４は、電池容器１５の幅方向の両側の狭側面１５ｄに沿う板状の部材であり、スペーサ２１、フレーム部２２及び底板２３の延在方向の両端に接続され、その接続部から二次電池１０の積層方向の両側に延出している。側板２４は、積層方向に延出した一方の部分と他方の部分が、それぞれ隣接する電池容器１５の狭側面１５ｄを電池容器１５の厚さの約半分の幅で覆い、電池容器１５の狭側面１５ｄに対向する。側板２４の積層方向の端部には、段差状の係合部２４ａが設けられている。係合部２４ａは、隣接する他のセルホルダ２０，２０Ｅの側板２４の係合部２４ａと係合する。
【００４５】
図８は、図２に示す平面図においてセルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａの近傍を拡大して示す拡大平面図である。図８に示すように、二次電池１０の積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａは、二次電池１０の電池容器１５の幅方向に互いに重なると共に、積層方向に互いに間隙ｇを有する段差状に形成されている。具体的には、側板２４は、積層方向における中央部が厚肉部２４ｅとされ、積層方向における両端部が薄肉部２４ｄとされて、厚肉部２４ｅと薄肉部２４ｄとの間に、電池容器１５の幅方向の段差が形成されている。
【００４６】
二次電池１０の積層方向における側板２４の一方の端部に形成された薄肉部２４ｄは、その端部に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の薄肉部２４ｄとの関係で、電池容器１５の幅方向において外側に配置されている。二次電池１０の積層方向における側板２４の他方の端部に形成された薄肉部２４ｄは、その端部に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の薄肉部２４ｄとの関係で、電池容器１５の幅方向において内側に配置されている。このように、セルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａは、積層方向に隣接する他のセルホルダ２０の側板２４の係合部２４ａと係合している。なお、図示は省略するが、底板２３の係合部２３ａも、側板２４の係合部２４ａと同様の構成を有している。
【００４７】
側板２４は、電池容器１５の狭側面１５ｄに対向する内表面と反対側の外表面に、突起部２４ｂが設けられている。突起部２４ｂは、電池容器１５の高さ方向の上下に設けられ、図１及び図３に示すように、拘束部材３０のサイドプレート３２の開口の内側に係合する。上下の突起部２４ｂの間には、スペーサ２１間の複数のスリットＳの延在方向の両端に連通する複数の開口部２４ｃが設けられている。
【００４８】
以下、本実施形態の電池モジュール１００の作用について説明する。図９は、二次電池１０の電池容器１５の幅方向および厚さ方向に平行な断面における電池モジュール１００の断面図である。図１０は、図９に示す断面図の一部を拡大して示す拡大断面図である。
図１１は、図１０に示す拡大断面図の一部をさらに拡大して示す拡大断面図である。
【００４９】
電池モジュール１００の組立時には、まず、交互に積層した二次電池１０及びセルホルダ２０の積層方向の両端にセルホルダ２０Ｅを配置する。さらに、これらの積層方向の両端にエンドプレート３１を配置し、サイドプレート３２をエンドプレート３１にボルト３３、ネジ３４によって締結する。これにより、拘束部材３０は、交互に積層したスペーサ２１及び二次電池１０に積層方向の圧縮力を加えた状態で、各部材を積層方向に拘束する。
【００５０】
ここで、例えば、前記特許文献１に記載された従来の二次電池アセンブリでは、拘束部材の拘束により、接触部材が二次電池の外面のうち最大面積の側面である被圧迫面を部分的に圧迫している。しかし、単電池、接触部材及び拘束部材は、通常、寸法公差を有している。そのため、拘束部材を拘束して接触部材によって複数個の単電池の被圧迫面を圧迫すると、各部材の寸法公差によって個々の単電池の被圧迫面への圧迫力が不均一になる虞がある。
【００５１】
これに対し、本実施形態の電池モジュール１００は、二次電池１０の積層方向に対向する一対のセルホルダ２０のスペーサ２１が、圧縮部２１Ａと当接部２１Ｂとを有している。この圧縮部２１Ａは、図１１に示すように、電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置されて電池容器１５の端部１５Ａを二次電池１０の積層方向に圧縮している。ま
た、当接部２１Ｂは、圧縮部２１Ａよりも広い間隔で対向配置されて電池容器１５の厚さ方向の両側の広側面１５ａに対向して配置されている。これにより、例えば、以下の手順によって、二次電池１０、セルホルダ２０又は拘束部材３０の寸法公差を吸収することができる。
【００５２】
まず、複数の二次電池１０及び複数のセルホルダ２０を交互に積層させ、セルホルダ２０Ｅと拘束部材３０のエンドプレート３１を積層方向の両端に配置する。この状態では、電池容器１５はスペーサ２１の圧縮部２１Ａによって圧縮されておらず、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の広側面１５ａに当接して電池容器１５の厚さＴと略等しい間隔で対向配置されている。この状態から、積層方向の両端の拘束部材３０のエンドプレート３１の間隔を狭めるようにして、エンドプレート３１に圧縮力を加える。
【００５３】
この圧縮力により、スペーサ２１の圧縮部２１Ａは、電池容器１５の端部１５Ａを二次電池１０の積層方向に圧縮し、図１１に示すように、電池容器１５の厚さＴよりも狭い
間隔で対向配置される。同時に、スペーサ２１の当接部２１Ｂが電池容器１５の広側面１５ａに当接し、圧縮部２１Ａよりも広い間隔で対向配置される。このとき、例えば、すべての二次電池１０において、電池容器１５の広側面１５ａにスペーサ２１の当接部２１
Ｂが当接するまで圧縮力を加える。
【００５４】
すべての二次電池１０において電池容器１５の広側面１５ａにスペーサ２１の当接部
２１Ｂが当接したら、圧縮を停止して加えていた圧縮力を取り除き、電池容器１５の広側面１５ａと当接部２１Ｂとの接触面圧を略ゼロにする。又は、電池容器１５が弾性変形又は塑性変形せず、若しくは、電池容器１５内の捲回体４０に影響を与えない程度の低い面圧で、当接部２１Ｂを電池容器１５の広側面１５ａに当接させた状態を維持する。そして、拘束部材３０のサイドプレート３２をボルト３３、ネジ３４によってエンドプレート３１に締結することで、本実施形態の電池モジュール１００が構成される。
【００５５】
なお、スペーサ２１の圧縮部２１Ａによって電池容器１５を圧縮して、圧縮部２１Ａを電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置させるときに、スペーサ２１の当接部２１Ｂと二次電池１０の電池容器１５の広側面１５ａは、必ずしも当接させる必要はない。
例えば、すべてのスペーサ２１の当接部２１Ｂが、すべての二次電池１０の電池容器１５の広側面１５ａとの間に均一な隙間を開けて対向配置されるようにしてもよい。
【００５６】
このように、スペーサ２１の圧縮部２１Ａによって電池容器１５を圧縮することで、二次電池１０、セルホルダ２０，２０Ｅ、拘束部材３０の寸法公差を吸収することができる。また、すべてのスペーサ２１の当接部２１Ｂを、すべての二次電池１０の電池容器１５の広側面１５ａに均一な面圧で当接させ、又は、均一な隙間を開けた状態で対向して配置することができ、捲回体４０に過度な圧迫力が加わることを防止できる。
【００５７】
したがって、本実施形態の電池モジュール１００によれば、二次電池１０及びその周辺の部材の寸法公差によらず、例えば、個々の二次電池１０の膨張時に、当接部２１Ｂによって電池容器１５の広側面１５ａに均一な押圧力を加えることができる。また、電池容器１５の端部１５Ａを圧縮部２１Ａによって強固に保持して、二次電池１０の振動や位置ずれなどを確実に防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態の電池モジュール１００では、スペーサ２１の圧縮部２１Ａは、捲回体４０の中間部４０Ｂよりも捲回軸Ｄ方向の外側で電池容器１５の端部１５Ａを圧縮している。これにより、電池モジュール１００の組立時に、正負の電極４１，４２の合剤層４１ｂ，４２ｂが積層された捲回体４０の中間部４０Ｂに過度の圧力が加わることが防止され、二次電池１０の性能低下を防止することができる。
【００５９】
一方、二次電池１０の充放電に伴う電池容器１５の膨張時には、正負の電極４１，４２の合剤層４１ｃ，４２ｃが積層された捲回体４０の中間部４０Ｂに対向する位置に配置された当接部２１Ｂが、電池容器１５の広側面１５ａに当接して、捲回体４０の膨張を抑制することができる。これにより、捲回体４０のよれやしわを抑制し、二次電池１０の寿命を延長することができる。
【００６０】
また、二次電池１０は、電池容器１５の広側面１５ａと電極４１，４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃが積層された捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４０Ａ，４０Ａとの間に空間Ｇを有している。そのため、圧縮部２１Ａが、捲回体４０の中間部４０Ｂよりも捲回軸Ｄ方向の外側で電池容器１５の端部１５Ａを圧縮するときに、電池容器１５を内部の空間Ｇに押し込むように変形させることができる。したがって、電池容器１５内部の捲回体４０に影響を与えることなく、電池容器１５を変形させることができる。
【００６１】
また、圧縮部２１Ａが、電池容器１５を厚さ方向に圧縮して塑性変形させる場合には、積層させた二次電池１０、セルホルダ２０，２０Ｅを積層方向に圧縮した後、圧縮力を取り除いても、圧縮後の状態が維持される。したがって、拘束部材３０による拘束が容易になり、電池モジュール１００の製造を容易にして生産性を向上させることができる。
【００６２】
また、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の両端部１５Ａから捲回軸Ｄ方向の両端の狭側面１５ｄまで広側面１５ａに沿って延在している。そのため、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の広側面１５ａと狭側面１５ｄとの間の角部１５ｃの近傍を電池容器１５の厚さ方向に圧縮することになる。この電池容器１５の角部１５ｃ及びその近傍の部分は、例えば、電池缶１４を深絞り加工によって製作することで、他の部分と比べて設計寸法に忠実に形成しやすい部分である。したがって、電池容器１５の寸法公差を吸収するための電池容器１５の圧縮量を最小限に留めることができる。
【００６３】
また、スペーサ２１は、捲回軸Ｄ方向に延在するスリットＳを備えている。これにより、セルホルダ２０の一方の側板２４に設けられた開口部２４ｃからスリットＳに冷媒を導入し、電池容器１５の広側面１５ａを冷却することができる。
【００６４】
また、スペーサ２１は、スリットＳによって二次電池１０の高さ方向において複数に分割され、分割された複数のスペーサ２１は、高さ方向に間隔を開けて配置されている。これにより、二次電池１０の高さ方向における個々のスペーサ２１の幅を調節することで、圧縮部２１Ａの面積を調節することができる。したがって、比較的強度が高い電池容器１５の角部１５ｃを圧縮する場合でも、圧縮部２１Ａの面積を減少させ、二次電池１０を圧縮するときに必要な力を低減することができる。
【００６５】
また、電池容器１５内の捲回体４０の捲回軸Ｄ方向でスペーサ２１の両端部に設けられた圧縮部２１Ａの厚さは、捲回軸Ｄ方向でスペーサ２１の中間部に設けられた当接部２１Ｂの厚さよりも厚い。これにより、一対のセルホルダ２０を積層方向に対向させて配置したときに、圧縮部２１Ａを電池容器１５の厚さＴよりも狭い間隔で対向配置すると共に、当接部２１Ｂを圧縮部２１Ａよりも広い間隔で対向配置することができる。
【００６６】
また、当接部２１Ｂは、電池容器１５の広側面１５ａに対向する当接面２１ｂを有し、圧縮部２１Ａは、電池容器１５の広側面１５ａを押圧する押圧面２１ａを有している。そして、押圧面２１ａは、電池容器１５内の捲回体４０の捲回軸Ｄ方向で当接面２１ｂに近づくほど電池容器１５の厚さ方向で当接面２１ｂに近づく傾斜面２１ｃを有している。これにより、電池容器１５に局所的な圧力が作用することを抑制し、また、捲回体４０の捲回軸Ｄ方向の両端部４０Ａの形状に合わせて電池容器１５を変形させることができる。
【００６７】
また、セルホルダ２０は、スペーサ２１と、電池容器１５の幅方向の両側の狭側面１５ｄに沿う側板２４と、側板２４の二次電池１０の積層方向における端部に設けられた係合部２４ａとを有している。そして、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の係合部２４ａは、電池容器１５の幅方向に互いに重なると共に積層方向に互いに間隙ｇを有する段差状に形成されている。
【００６８】
これにより、スペーサ２１の圧縮部２１Ａによって電池容器１５を圧縮するときに、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の側板２４同士が積層方向に突き当たることが防止され、圧縮を妨げるのを防止することができる。また、積層方向に対向する一対のセルホルダ２０の係合部２４ａが係合することで、セルホルダ２０同士を一体化させ、組立時に外れにくくすることができ、密閉性を向上させることができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール１００によれば、二次電池１０及びその周辺の部材の寸法公差によらず、個々の二次電池１０に均一な押圧力を加えることができる。
【００７０】
［実施形態２］
次に、本発明の電池モジュールの実施形態２について、図１から図５及び図８から図１１を援用し、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施形態１の図６に対応する本実施形態の電池モジュールのセルホルダ２０Ａの斜視図である。図１３（ａ）は、図１２に示すセルホルダ２０Ａの正面図である。図１３（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図１３（ａ）に示すｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【００７１】
本実施形態の電池モジュールは、セルホルダ２０Ａの二次電池１０の高さ方向の上下のスペーサ２１の構成は実施形態１と同様であるが、その間のスペーサ２１１の構成が実施形態１で説明したスペーサ２１と異なっている。本実施形態の電池モジュールのその他の点は、実施形態１の電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７２】
セルホルダ２０Ａの二次電池１０の高さ方向の上下のスペーサ２１の間に配置されたスペーサ２１１は、延在方向の両端部に圧縮部２１Ａを有さず、延在方向に一様な厚さで平坦に設けられ、延在方向の全体が当接部２１Ｂとされている。本実施形態の電池モジュールによれば、実施形態１の電池モジュール１００と同様の効果が得られるだけでなく、二次電池１０の高さ方向において、電池容器１５の端部１５Ａの中間部を圧縮することなく、電池容器１５の端部１５Ａの上端部と下端部のみを上下のスペーサ２１の圧縮部２１Ａによって圧縮することができる。
【００７３】
［実施形態３］
次に、本発明の電池モジュールの実施形態３について、図１から図５及び図８から図１１を援用し、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、実施形態１の図６に対応する本実施形態の電池モジュールのセルホルダ２０Ｂの斜視図である。図１５（ａ）は、図１４に示すセルホルダ２０Ｂの正面図である。図１５（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図１５（ａ）に示すｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【００７４】
本実施形態の電池モジュールは、セルホルダ２０ＢがスリットＳを有さない板状のスペーサ２１２を備え、底板２３を有さず下端部が解放されている点で実施形態１の電池モジュール１００と異なっている。本実施形態の電池モジュールのその他の点は、実施形態１の電池モジュール１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７５】
セルホルダ２０Ｂのスペーサ２１２は、隣接して配置される二次電池１０の内部の捲回体４０の捲回軸Ｄ方向に沿う電池容器１５の幅方向に延在すると共に、幅方向に垂直な電池容器１５の高さ方向に延在して広側面１５ａに沿う板状に形成されている。また、スペーサ２１２の電池容器１５の幅方向の両端には、圧縮部２１Ａが電池容器１５の高さ方向に互いに間隔を開けて配置されている。また、電池容器１５の幅方向におけるスペーサ２１２の圧縮部２１Ａの間の部分は、実施形態１と同様の当接部２１Ｂとされている。
【００７６】
本実施形態の電池モジュールによれば、実施形態１の電池モジュール１００と同様の効果が得られるだけでなく、隣接する一対の二次電池１０の間の電気的な沿面距離を確保
することができる。なお、二次電池１０の冷却は、セルホルダ２０Ｂの開放された底部
を介して電池容器１５の底面を冷媒で冷却することによって行うことができる。
【００７７】
［実施形態４］
次に、本発明の電池モジュールの実施形態４について、図１から図５及び図８から図１１を援用し、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、実施形態１の図６に対応する本実施形態の電池モジュールのセルホルダ２０Ｃの斜視図である。図１７（ａ）は、図１６に示すセルホルダ２０Ｃの正面図である。図１７（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ図１７（ａ）に示すｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【００７８】
本実施形態の電池モジュールは、セルホルダ２０Ｃのスペーサ２１３に設けられた圧縮部２１Ａが、二次電池１０の高さ方向に連続して設けられている点で、実施形態３の電
池モジュールと異なっている。本実施形態の電池モジュールのその他の点は、実施形態３の電池モジュールと同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７９】
セルホルダ２０Ｃのスペーサ２１３は、電池容器１５の幅方向の両端に、電池容器１５の高さ方向に延在する圧縮部２１Ａが設けられている。本実施形態の電池モジュールによれば、実施形態３の電池モジュール１００と同様の効果が得られるだけでなく、電池容器１５の端部１５Ａに局所的な圧縮力が作用するのを防止することができる。
【００８０】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…二次電池、１５…電池容器、１５ａ…広側面、１５ｄ…狭側面（電池容器の両端）１５Ａ…電池容器の端部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…セルホルダ、２１…スペーサ、２１ａ…押圧面、２１ｂ…当接面、２１ｃ…傾斜面、２１Ａ…圧縮部、２１Ｂ…当接部、２４…側板、２４ａ…係合部、３０…拘束部材、４０…捲回体、４０Ａ…捲回体の端部、４０Ｂ…捲回体の中間部、４１，４２…電極、４１ｂ，４２ｂ…合剤層、４１ｃ，４２ｃ…箔露出部、１００…電池モジュール、２１１，２１２，２１３…スペーサ、Ｄ…捲回軸、ｇ…間隙、Ｇ…空間、Ｓ…スリット、Ｔ…電池容器の厚さ
【図１】
2015220218.tif 000003
【図２】
2015220218.tif 000004
【図３】
2015220218.tif 000005
【図４】
2015220218.tif 000006
【図５】
2015220218.tif 000007
【図６】
2015220218.tif 000008
【図７】
2015220218.tif 000009
【図８】
2015220218.tif 000010
【図９】
2015220218.tif 000011
【図１０】
2015220218.tif 000012
【図１１】
2015220218.tif 000013
【図１２】
2015220218.tif 000014
【図１３】
2015220218.tif 000015
【図１４】
2015220218.tif 000016
【図１５】
2015220218.tif 000017
【図１６】
2015220218.tif 000018
【図１７】
2015220218.tif 000019