(57)【要約】【課題】電池の絶縁性能および放熱性能を同時に確保できる電池モジュールを提供する。【解決手段】金属箔５の両面に絶縁性の樹脂層６，７を積層したシート状部材で形成された電池外装材８内部に正極及び負極の電極板を積層した発電要素９を封止し、当該発電要素９に接続された電極端子１０を前記電池外装材８外部に導出して成る薄型電池３を、当該薄型電池３の厚み方向に複数積層すると共に互いに電気的に接続して電池積層体１２を形成し、当該電池積層体１２をモジュールケース内部に収納した電池モジュール１であって、前記モジュールケースは、前記電池積層体１２の薄型電池積層方向に沿う側面を覆うと共に当該薄型電池積層方向の少なくとも一方面が開口した、絶縁材料で形成された絶縁ケース２と、前記絶縁ケース２の開口を覆う、金属で形成された金属蓋４と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の両面に絶縁性の樹脂層を積層したシート状部材で形成された電池外装材内部に正極及び負極の電極板を積層した発電要素を封止し、当該発電要素に接続された電極端子を前記電池外装材外部に導出して成る薄型電池を、当該薄型電池の厚み方向に複数積層すると共に互いに電気的に接続して電池積層体を形成し、当該電池積層体をモジュールケース内部に収納した電池モジュールであって、
前記モジュールケースは、前記電池積層体の薄型電池積層方向に沿う側面を覆うと共に当該薄型電池積層方向の少なくとも一方面が開口した、絶縁材料で形成された絶縁ケースと、前記絶縁ケースの開口を覆う、金属で形成された金属蓋と、を有することを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記金属蓋は、前記電池積層体の薄型電池積層方向表面に接触して、前記電池積層体を押圧し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。
【請求項３】
前記金属蓋の前記電池積層体と接する面は、絶縁処理されてい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】
前記電池積層体を構成する薄型電池の電極端子に接続されたモジュール出力端子を備え、前記絶縁ケースには、前記モジュール出力端子を前記モジュールケース外部に導出する、モジュールケース内部から外部に貫通した端子導出孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池積層体を構成する薄型電池の電極端子に接続されたモジュール出力端子が、前記絶縁ケースに一体成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁ケースには、モジュールケース内部から外部へ連通し、モジュールケース外部から内部へ冷却空気を導入する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１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、薄型電池が複数重ねられつつ電気的に接続された電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
正極および負極の電極板を積層して構成された発電要素が金属箔の表裏面に樹脂層を形成したラミネートフィルムで封止された薄型の二次電池（以下、薄型電池と称する）を、金属ケースに複数積層して収納し、薄型電池を電気的に直列または並列に接続してモジュール出力端子が導出された電池モジュールが使用されている（例えば、特許文献１参照）。この電池モジュールでは、金属ケースを用いることにより放熱性能を確保しつつ、金属ケースの内面に絶縁層を設けることによって、ラミネートフィルムの金属箔や薄型電池の出力端子と金属ケースの間の絶縁を確保している。
【０００３】
しかし、この方法では、例えば金属ケースを絞り加工することにより絶縁層が損傷し、絶縁層による絶縁が必ずしも確保できない可能性がある。また、絶縁を確保するためにケース全体を樹脂により一体成形すると、放熱性能を確保できない。
【特許文献１】特開２００６−９２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、電池の絶縁性能および放熱性能を同時に確保できる電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明に係る電池モジュールは、金属箔の両面に絶縁性の樹脂層を積層したシート状部材で形成された電池外装材内部に正極及び負極の電極板を積層した発電要素を封止し、当該発電要素に接続された電極端子を前記電池外装材外部に導出して成る薄型電池を、当該薄型電池の厚み方向に複数積層すると共に互いに電気的に接続して電池積層体を形成し、当該電池積層体をモジュールケース内部に収納した電池モジュールであって、前記モジュールケースは、前記電池積層体の薄型電池積層方向に沿う側面を覆うと共に当該薄型電池積層方向の少なくとも一方面が開口した、絶縁材料で形成された絶縁ケースと、前記絶縁ケースの開口を覆う、金属で形成された金属蓋と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記のように構成した本発明に係る電池モジュールは、重ねられた複数の薄型電池の側面を覆う絶縁ケースが設けられることにより、絶縁性能を確保できるとともに、金属製の金属蓋が設けられることにより、放熱性能をも確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図、図２は同電池モジュールの分解斜視図、図３は同電池モジュールを形成する薄型電池（単電池）を示す部分断面図、図４は同電池モジュールの絶縁ケースに金属蓋を固定する構造を示す部分断面図であり、（A）は固定前、（B）は固定後を示す。
【０００９】
第１実施形態に係る電池モジュール１は、絶縁材料からなる絶縁ケース２と、絶縁ケース２に収納される積層された複数の薄型電池３（すなわち、複数の薄型電池３を積層して形成された電池積層体であり、以下ではセルユニット１２と称する）と、セルユニット１２を積層方向から挟む２枚の金属製の金属蓋４と、を有している。絶縁ケース２および金属蓋４は、セルユニット１２を収納するモジュールケースとしての機能を果している。
【００１０】
薄型電池３は、図３に示すように、金属箔層５の両面に表面樹脂層６および溶着樹脂層７を積層したシート状部材で形成された電池外装材８により発電要素９を覆って形成される二次電池であり、発電要素９に接続された電極端子１０が電池外装材８内部から外部に導出されている。積層される薄型電池３のそれぞれは、電極端子１０が直列または並列に電気的に接続されてセルユニット１２を形成し、このセルユニット１２に接続された正負極一組のモジュール出力端子１１が設けられる。なお、このモジュール出力端子１１は、セルユニット１２としての出力端子であり、従って、複数の薄型電池３が並列接続されたセルユニットであれば、全ての薄型電池３の正負極端子に接続され、複数の薄型電池３が直列に接続されたセルユニットであれば、最上電位の薄型電池３の正極電極端子と、最下位の薄型電池３の負極電極端子に接続される。
【００１１】
電池外装材８の金属箔層５は、例えばアルミニウムからなり、表面樹脂層６は、例えばナイロンからなり、溶着樹脂層７は、例えばポリプロピレンからなるが、電気絶縁性と電解液に対する耐性を満足する材料であれば他の材質でもよい。
【００１２】
絶縁ケース２は絶縁性の樹脂製であり、重ねられた複数の薄型電池３（セルユニット１２）の側面を覆うとともに、セルユニット１２の薄型電池３積層方向の両面が開口している。絶縁ケース２の両開口部側の面の四隅には、絶縁ケース２と一体で形成されるピン部１３が形成されている。また、絶縁ケース２には、モジュール出力端子１１が嵌合する形状の端子嵌合部１４と、電池モジュール１の電圧測定用のコネクタが外部と接続するためのコネクタ導出穴１５とが、側面に形成される。
【００１３】
金属蓋４は、表面に電気的に絶縁性の樹脂が被覆されて絶縁処理されていることが好ましく、本実施携帯では、アルミニウム製の板にPET樹脂フィルムが被覆されている。なお、金属蓋４の材質および被覆する樹脂の材質として、他の材質を使用することも可能である。
【００１４】
金属蓋４の四隅には、絶縁ケース２のピン部１３に対応して、貫通孔１６が設けられる。
【００１５】
金属蓋４は、絶縁ケース２に収納された薄型電池３の積層方向の両面から薄型電池３を挟み、絶縁ケース２のピン部１３が貫通孔１６に挿通され、図４に示すようにピン部１３を潰すことによって絶縁ケース２と固定される。このように、貫通孔１６とピン部１３により構成される固定手段により、金属蓋４がセルユニット１２を積層方向から所定の圧力で押圧しつつ、挟持する。この際には、例えば絶縁ケース２の開口方向の厚さを、積層された薄型電池３よりも多少短くすることにより、金属蓋４によりセルユニット１２に圧力を付与することができる。このように薄型電池３に所定の圧力を付与することにより、電池の寿命を確保することができる。ピン部１３および貫通孔１６の位置や数は、任意に変更することが可能である。また、ピン部１３を潰すのではなく、ピン部１３に反しをつけて固定することもできる。また、ネジやボルトを用いて固定したり、接着剤を用いることも可能である。
【００１６】
薄型電池３から導出されるモジュール出力端子１１は、絶縁ケース２の端子嵌合部１４（モジュールケース内部から外部に貫通した端子嵌合部、すなわち貫通孔）に嵌合される。ケースが金属製の場合には、モジュール出力端子１１とケースの間を絶縁するための部材が必要となるが、本実施形態では絶縁材からなる絶縁ケース２が用いられるため、他の絶縁部材を設けることなしにモジュール出力端子１１を絶縁ケース２に直接固定できる。
【００１７】
本実施形態により、薄型電池３の電極端子１０や、薄型電池３の電池外装材８に使用される金属箔層５の端部が触れる可能性のある絶縁ケース２が絶縁材からなるため、薄型電池３の絶縁を確実に確保できる。
【００１８】
また、セルユニット１２の薄型電池３積層方向表面に金属蓋４が接するため、電池モジュール１の冷却能力を確保することができる。
【００１９】
また、金属蓋４に絞り加工を施す必要が必ずしもないため、金属蓋４に被覆される樹脂が損傷し難く、絶縁を確保し易い。
【００２０】
図５は第１実施形態に係る電池モジュール１の変形例を示す斜視図である。
【００２１】
第１実施形態に係る電池モジュール１の変形例として、絶縁ケース２の側面に、冷却空気が流入出可能な通気孔１７を形成することができる。なお、通気孔１７は、絶縁ケース２を成形型を用いて成形する際に、スライド型を用いることによって容易に形成することが可能である。
【００２２】
＜第２実施形態＞
図６は第２実施形態に係る電池モジュールを示す分解斜視図である。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００２３】
第２実施形態に係る電池モジュール２０の絶縁ケース２１は、薄型電池３の積層方向の一方面のみが開口している。したがって、金属蓋４も開口部が設けられる一方面にのみ設けられる。例えば、絶縁ケース２１の開口部の深さが、積層された薄型電池３よりも多少短く設定されることにより、金属蓋４によって薄型電池３に圧力を付与することができる。
【００２４】
第２実施形態に係る電池モジュール２０は、第１実施形態よりも冷却能力が劣るが、第１実施形態よりも絶縁能力に優れ、また絶縁ケース内において薄型電池３を位置決めし易く、製造が容易であるという利点がある。
【００２５】
＜第３実施形態＞
図７は第３実施形態に係る電池モジュールを示す分解斜視図である。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００２６】
第３実施形態に係る電池モジュール３０の絶縁ケース３１は、端子嵌合部１４に、モジュール出力端子３２が予め固定されている。このモジュール出力端子３２は、絶縁ケース３１を成形する際に、成形型の内部に挿入してインサート成形することにより、容易に設置できる。
【００２７】
また、積層される薄型電池３からは、第１実施形態におけるモジュール出力端子１１の代わりに、電極端子１０が直列または並列に電気的に接続されて、一組のモジュール出力タブ３３が設けられる。このモジュール出力タブ３３は、電池モジュール３０が組み立てられる際に、絶縁ケース３１のモジュール出力端子３２に対してレーザ溶接またはスポット溶接により接続される。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第２，第３実施形態の絶縁ケース２１，３１に通気孔１７を設けてもよく、また第３実施形態の絶縁ケース３１の開口を、第２実施形態のように一方面にのみ設けてもよい。また、薄型電池３は、必ずしも矩形でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】同電池モジュールの分解斜視図である。
【図３】同電池モジュールを形成する薄型電池を示す部分断面図である。
【図４】同電池モジュールの絶縁ケースに金属蓋を固定する構造を示す部分断面図であり、（A）は固定前、（B）は固定後を示す。
【図５】第１実施形態に係る電池モジュールの変形例を示す斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る電池モジュールを示す分解斜視図である。
【図７】第３実施形態に係る電池モジュールを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２０，３０    電池モジュール、
２，２１，３１    絶縁ケース、
３    薄型電池、
４    金属蓋、
５    金属箔層、
６    表面樹脂層、
７    溶着樹脂層、
８    電池外装材、
９    発電要素、
１０    電極端子、
１２    セルユニット（電池積層体）、
１１，３２    モジュール出力端子、
１３    ピン部、
１４    端子嵌合部、
１７    通気孔、
３３    モジュール出力タブ。
【図１】
2008091205.tif 000003
【図２】
2008091205.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008091205.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008091205.tif 000008
【図７】
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