(57)【要約】      （修正有）【課題】排気用ダクトの取り付けが容易であり、かつ、開裂弁を大きくすることができる電池モジュールを提供する。【解決手段】電池モジュールを構成する第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂは、交互に逆向きにされて配列されている。各電池セル２０Ａ、２０Ｂの電池蓋３には、それぞれ、正・負極の外部端子２１、３１が取り付けられ、また、開裂弁１２が形成されている。第１の電池セル２０Ａでは、開裂弁１２が負極外部端子３１側寄りの位置に形成され、第２の電池セル２０Ｂでは、開裂弁１２が正極外部端子２１側よりの位置に形成されており、各開裂弁１２は、電池セル２０Ａ、２０Ｂの配列方向に沿って直線状に配列されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正・負極の電極板を有する発電要素群と、前記正・負極の電極板に接続された正・負極の集電板とが電池容器内に収容され、
前記電池容器内に電解液が注入され、
前記正・負極の集電板に接続された正・負極の外部端子が前記電池容器の一側面における一端側と、前記一端側に対向する他端側に配置され、
前記電池容器内の内部圧力が所定値以上となったときに開裂して電池容器内のガスを放出する開裂弁が前記正・負極の外部端子間における前記電池容器の前記一側面に配置された複数の電池セルを備え、
隣接する前記電池セル同士が、前記正・負極の外部端子を相手方の逆極性の外部端子と対向させて配列された電池モジュールにおいて、
隣接する前記電池セルの一方は、前記開裂弁が前記電池容器の一側面における前記正極外部端子側寄りに配置され、隣接する前記電池セルの他方は、前記開裂弁が前記電池容器の一側面における前記負極外部端子側寄りに配置されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールおいて、前記一方の電池セルの前記電池容器の一側面における前記開裂弁と前記負極外部端子との間、および前記他方の電池セルの前記電池容器の一側面における前記開裂弁と前記正極外部端子との間に前記電解液を注入する注液部が設けられていることを特徴とする電池モジュール。
【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、さらに、前記一方および他方の電池セルの前記開裂弁上に配置され、前記開裂弁から放出されたガスを排出するためのダクトを有し、前記ダクトは、前記各開裂弁の周囲における前記電池容器の一側面に、前記各開裂弁の上部を外部から密封して取り付けられていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュールにおいて、前記各開裂弁は、前記電池容器の一側面に配置された前記正極外部端子と前記負極外部端子とを結ぶ長手方向のサイズが、前記長手方向に直交する短手方向のサイズよりも大きい細長形状に形成されていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池モジュールにおいて、前記一方の電池セルの前記正極外部端子から前記開裂弁の中心までの距離と、前記他方の電池セルの前記負極外部端子から前記開裂弁の中心までの距離とは等しいことを特徴とする電池モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電池モジュールにおいて、前記各電池容器は、底部を有し上部に開口部を有する筒状の電池缶と、前記電池缶の開口部を塞いで前記電池缶に取り付けられた電池蓋により構成され、前記正・負極の外部端子および前記開裂弁は、前記電池蓋に配置されていることを特徴とする電池モジュール。
【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、より詳細には、過充放電等により電池内部に発生するガスを電池セルの外部に放出する開裂弁を有する複数の電池セルを備える電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池セル、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等の二次電池セルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源として近年、急速に普及しつつある。
自動車用の電源として用いられる二次電池セルは、通常、複数個の二次電池セルをバスバーで直列に接続された電池モジュールとされる。
このような二次電池セルは、過充放電または内部短絡による発熱等の異常状態となった際、電池セル内にガスが発生し、電池容器内の圧力が高くなり、電池容器を破損する恐れがある。
【０００３】
このため、電池容器の一側面に、電池容器内に発生するガスの圧力が高くなった場合に開裂して、電解液を含んでミスト状となったガスを外部に放出する開裂弁が設けられている。
そして、電池モジュールには、開裂弁から放出されたミスト状のガスを、例えば、自動車等の電池モジュールが設置された空間から外部に排出するための排出用ダクトが設けられている。排出用ダクトは、各二次電池セルの開裂弁の周囲に、当該開裂弁の上部を外部から密封するように取り付けられる。
【０００４】
排出用ダクトを備えた電池モジュールとして、正・負極の外部端子が設けられた電池蓋の長手方向の中心に開裂弁を設け、各電池セルの開裂弁上に排気用ダクトを配置した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
通常、電池モジュールは、隣接する二次電池セル同士が、正極外部端子と負極外部端子とが対向するように逆向きに配置され、正・負極外部端子がバスバーで直列に接続された構造を有する。このように、各二次電池セルの開裂弁が電池蓋の長手方向の中心に配置されていれば、排気用ダクトを直線状に配置することができ、各開裂弁の周囲への取り付けが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０８７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池セルの高電圧化に伴い、異常状態となった場合における発熱が大きくなり、発生するガスによる電池セル内圧が大きくなる。この対応として、開裂弁を大きくすることが必要である。
しかし、二次電池セルは、正・負極の外部端子に、正・負極の電極板を有する発電要素群に接続された正・負極の集電板を接続する構造を有する。正・負極の集電板と電池容器との取り付け構造は、正・負極の外部端子が配置された方向である電池容器の長手方向において、かなり広い領域が必要とされる。また、二次電池セル内に電解液を注入するための注液口を、正・負極の外部端子間に設ける場合もある。
特許文献１のように、電池容器の長手方向の中心に開裂弁を配置する構造では、開裂弁を設ける領域が狭く、開裂弁を大きくするうえで制約がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池モジュールは、正・負極の電極板を有する発電要素群と、正・負極の電極板に接続された正・負極の集電板とが電池容器内に収容され、電池容器内に電解液が注入され、正・負極の集電板に接続された正・負極の外部端子が電池容器の一側面における一端側と、一端側に対向する他端側に配置され、電池容器内の内部圧力が所定値以上となったときに開裂して電池容器内のガスを放出する開裂弁が正・負極の外部端子間における電池容器の一側面に配置された複数の電池セルを備え、隣接する電池セル同士が、正・負極の外部端子を相手方の逆極性の外部端子と対向させて配列された電池モジュールにおいて、隣接する電池セルの一方は、開裂弁が電池容器の一側面における正極外部端子側寄りに配置され、隣接する電池セルの他方は、開裂弁が電池容器の一側面における負極外部端子側寄りに配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電池モジュールによれば、開裂弁を取り付ける場合に、電池容器の一側面における中心に位置づける制約が無いため、電池容器の一側面におけるスペース領域に自由に配置することができ、開裂弁を大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の電池モジュールの一実施の形態としての外観斜視図。
【図２】図１に図示された電池モジュールにおいて、ガス排気用のダクトを取り付ける前の状態を示す外観斜視図。
【図３】図２に図示された電池モジュールにおいて、バスバーで接続する前の状態を示す外観斜視図。
【図４】図１に図示された電池モジュールのＩＶ−ＩＶ線に沿う切断断面図。
【図５】図１に図示された電池モジュールにおける第１の電池セルの外観斜視図。
【図６】図５に図示された第１の電池セルの分解斜視図。
【図７】図１に図示された電池モジュールにおける第２の電池セルの外観斜視図。
【図８】図７に図示された第２の電池セルの分解斜視図。
【図９】発電要素群の詳細を示す拡大斜視図。
【図１０】本発明の電池モジュールの実施形態２としての外観斜視図。
【図１１】図１０に図示された電池モジュールを構成する電池セルの外観斜視図。
【図１２】図１０に図示された電池モジュールにおいて、バスバーで接続された一対の電池セルの正・負極の外部端子近傍の拡大断面図。
【図１３】電池セルの変形例を示す外観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
--実施形態１-
［電池モジュール全体構成]
以下、本発明の電池モジュールの一実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の電池モジュールは、例えば、電動車両、特に電気自動車の車載電源装置の蓄電装置として、適用することができる。電気自動車は、内燃機関であるエンジンと電動機とを車両の駆動源として備えたハイブリッド電気自動車、および電動機を車両の唯一の駆動源とする純正電気自動車等を含む。
図１は、本発明の電池モジュールの一実施の形態としての外観斜視図であり、図２は、図１に図示された電池モジュールにおいて、ガス排気用のダクトを取り付ける前の状態を示す外観斜視図であり、図３は、図２に図示された電池モジュールにおいて、バスバーで接続する前の状態を示す外観斜視図である。
【００１１】
図１に図示された電池モジュール１０は、それぞれ、複数個の第１の電池セル２０Ａと複数個の第２の電池セル２０Ｂとを備える。第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂは、リチウムイオン電池セルとして例示する。
第１の電池セル２０Ａと第２の電池セル２０Ｂとは、それぞれ、電池容器の外部に露出した正極外部端子２１と負極外部端子３１を有する。
電池モジュール１０を構成するすべての第１の電池セル２０Ａと第２の電池セル２０Ｂは、直列に接続されている。
図１においては、電池モジュール１０は、第１の電池セル２０Ａと第２の電池セル２０Ｂが、それぞれ３個ずつ、計６個の電池セルにより構成されているものとして例示されている。しかし、電池モジュール１０は、６個以上または６個未満の任意の個数の電池セルにより構成することが可能である。
【００１２】
第１・第２の電池セル２０Ａと２０Ｂとは、隣接する電池セル同士が、それぞれの正極外部端子２１と負極外部端子３１とが相手方の逆極性の外部端子２１、３１に対向するように逆向きにされて、配列方向に対して直交する方向に平行に、かつ、交互に配置されている。
そして、第１・第２の電池セル２０Ａと２０Ｂは、それぞれ、正極外部端子２１と負極外部端子３１が、隣接の電池セルの逆極性の外部端子２１、３１に、すなわち、正極外部端子２１は負極外部端子３１に、負極外部端子３１は正極外部端子２１にバスバー１１により接続されている。
但し、電池モジュール１０の配列の最前部（図１における最も左側）に位置する第１の電池セル２０Ａの正極外部端子２１と、最後尾（図１における最も右側）に位置する第２の電池セル２０Ｂの負極外部端子３１は、バスバー１１には接続されていない。
【００１３】
第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂは、底部を有し、上部が開口された電池缶２と、電池缶２の開口された上部を覆う電池蓋３とにより構成される電池容器を有する。
第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの電池蓋３における正極外部端子２１と負極外部端子３１との間には開裂弁１２と、電池容器内に電解液を注入するための注液部１５が形成されている。
第１の電池セル２０Ａの開裂弁１２は、電池蓋３における正極外部端子２１と負極外部端子３１との間において、負極外部端子３１側に近い位置に設けられている。第１の電池セル２０Ａの注液部１５は、電池蓋３における正極外部端子２１と負極外部端子３１との間において、開裂弁１２と正極外部端子２１との間に設けられている。
一方、第２の電池セル２０Ｂの開裂弁１２は、電池蓋３における正極外部端子２１と負極外部端子３１との間において、正極外部端子２１側に近い位置に設けられている。第２の電池セル２０Ｂの注液部１５は、電池蓋３における正極外部端子２１と負極外部端子３１との間において、開裂弁１２と負極外部端子２１との間に設けられている。
【００１４】
第１の電池セル２０Ａの負極外部端子３１の中心から開裂弁１２の中心までの距離と第２の電池セル２０Ｂの正極外部端子２１の中心から開裂弁１２の中心までの距離とは同一である。第１の電池セル２０Ａの正極外部端子２１の中心から注液部１５の中心までの距離と、第２の電池セル２０Ｂの負極外部端子３１の中心から注液部１５の中心までの距離は同一である。
第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの開裂弁１２上には、第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂ内部で発生するガスを排出するための排出用ダクト４０が配置されている。排出用ダクト４０は、開裂弁１２の配列に沿って直線状に延出されている。また、詳細は後述するが、排出用ダクト４０は、各電池蓋３における開裂弁１２の周囲に、開裂弁１２の上部を外部から密封するように取り付けられた複数の連結部を有する。
【００１５】
図１に図示された電池モジュール１０は、バスバー１１に接続されていない最前部に位置する第１の電池セル２０Ａの正極外部端子２１が他の電池モジュールの最後尾の電池セルの負極外部端子に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の高電位側に接続される。また、電池モジュール１０は、バスバー１１に接続されていない最後尾に位置する第２の電池セル２０Ｂの負極外部端子３１が他の電池モジュールの最前列の電池セルの正極外部端子に接続されるか、または図示はしないがインバータ装置の低電位側に接続される。
このように、複数個の電池モジュール１０が直列に接続されて電池モジュール装置を構成し、図示しないインバータ装置に接続される。
【００１６】
インバータ装置は、電池モジュール装置からの直流電力を３相交流電力に変換し、例えば、車両駆動用システムであれば、電動発電機を駆動する。また、電動発電機が発電機として駆動されている状態では、回生電力をインバータ装置に供給して各電池セル２０Ａ、２０Ｂを充電する。
【００１７】
また、図示はしないが、電池モジュール１０の各バスバー１１は電圧検出用の接続導体により、マルチプレクサを介して差動増幅器を含むＩＣおよびこのＩＣの上位コントローラとして機能するマイコンに接続されている。マルチプレクサにより、順次、接続される第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂが切換えられ、差動増幅器により第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの電圧が検出される。検出された第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂの電圧は、Ａ／Ｄ変換回路においてデジタル値に変換されてマイコンの記憶部に保持される。第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂが過充電となったことが検出された場合、第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂの正極端子と負極端子との間に配置されたバランシングスイッチ（図示せず）をオンし、各電池セル２０Ａ、２０Ｂを放電する。
マイコンおよび複数のＩＣで構成されるセルコントローラは、第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂの電圧、総電圧、電流の測定を制御すると共に、充放電を制御する。
マイコンは、入力された第１・第２の各電池セル２０Ａ、２０Ｂの温度、または電池モジュール１０の平均温度に基づいて、図示はしないが、電池モジュール１０を冷却する冷却用のファンの回転数または冷却水の供給量を調整するドライバーおよびポンプ回転数を制御する。
【００１８】
［第１の電池セル］
図５は、図１に図示された電池モジュールにおける第１の電池セルの外観斜視図であり、図６は、図５に図示された第１の電池セルの分解斜視図である。
第１の電池セル２０Ａは、鉄またはアルミニウム系金属からなる電池缶２と、アルミニウム系金属からなる電池蓋３により構成される電池容器を有する。
電池缶２は、底部を有し、上部に開口部２ａを有する扁平角形筒形状を有する。電池蓋３は、電池缶２の開口部２ａを覆って、例えば、レーザ溶接により周縁部が電池缶２に接合される。
【００１９】
電池缶２の内部には、絶縁材からなる絶縁袋７が収容され、この絶縁袋７内に正極板および負極板がセパレータを介して捲回された発電要素群６が収納される。
【００２０】
図９は、発電要素群６の拡大斜視図である。
図９に示すように、発電要素群６は、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられて複数周捲回した捲回電極群を、扁平状に潰した扁平捲回構造を有している。捲回電極群は、軸芯を省略して軽量化されており、軸芯の代用として、その捲回開始端部（発電要素群中心部）にはセパレータ６Ｃが数周巻かれている。また、捲回終了端部（発電要素群表層部）にもセパレータ６Ｃが数周捲回されて絶縁性が確保され、さらに、巻き解けを防止するためにセパレータ６Ｃの捲回終了端の片面は、粘着剤が塗着されたテープ（不図示）で止められている。
【００２１】
正極板６Ｅは、アルミニウム合金箔（正極集電箔）の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。アルミニウム合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、正極活物質合剤が塗工されず、アルミニウム合金箔が露出された正極未塗工部６Ａが形成されている。
【００２２】
負極板６Ｄは、銅合金箔（負極集電箔）の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されて作製されている。銅合金箔の両面には、長手方向に沿う一側に、負極活物質合剤が塗工されず、銅合金箔が露出された負極未塗工部６Ｂが形成されている。正極未塗工部６Ａと負極未塗工部６Ｂは発電要素群６の互いに反対の周縁端部に設けられている。
【００２３】
なお、負極板６Ｄの捲回方向の長さは、正極板６Ｅおよび負極板６Ｄを捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極板６Ｅが負極板６Ｄからはみ出すことがないように、正極板６Ｅの長さより長く設定されている。また、負極板６Ｄに塗工された負極活物質合剤の捲回方向に直交する方向の長さ、換言すれば、幅方向の長さは、正極板６Ｅに塗工された正極活物質合剤の幅よりも大きく形成されている。したがって、幅方向においても、正極板６Ｅに塗工された正極活物質合剤が負極板６Ｄに塗工された負極活物質合剤よりも外側にはみ出すことはない。正極活物質に対向しない負極集電箔の部分があると、正極活物質に含まれるリチウムがイオン化し、セパレータを浸透してその部分に析出する。これにより、内部短絡が発生する可能性がある。このように、負極活物質領域を正極活物質領域よりも広くすることにより、それを防ぐことができる。
【００２４】
セパレータ６Ｃは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μｍ厚のポリエチレンシートが用いられている。
【００２５】
上述した如く、発電要素群６は、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられて複数周捲回し、扁平状に潰された扁平捲回構造を有している。
この扁平捲回構造の発電要素群６においては、図６に図示されるように、正極未塗工部６Ａおよび負極未塗工部６Ｂは、それぞれ、幅方向における一端側および他端側において軸芯の周囲に捲回されて、捲回部分が相互に重合された多層構造を形成する。
【００２６】
正極未塗工部６Ａには、正極集電板２２が、超音波溶接により接合される。
正極集電板２２は、例えば、アルミニウム系金属により形成されており、電池蓋３に平行な取付部２３と、取付部２３に対し垂直方向に延出された集電部２４を有する。集電部２４には、内側に折曲された折曲部２５が形成されており、この折曲部２５が正極未塗工部６Ａに接合される。取付部２３には、貫通孔２３ａが形成されている。
【００２７】
正極集電板２２と正極未塗工部６Ａとの接合は、例えば、次のように行う。
軸芯の周囲に捲回された正極未塗工部６Ａで形成される多層構造部の下面をアンビルで支持する。また、正極未塗工部６Ａで形成される多層構造部の上面に正極集電板２２の折曲部２５を密着してアンビル（図示せず）側に押し付ける。この状態では、軸芯の周囲に捲回されて多層構造を形成する正極未塗工部６Ａは、正極集電板２２の折曲部２５とアンビルにより挟圧されて相互に密着する。そして、正極集電板２２の折曲部２５の上面にホーンを接触して超音波溶接を行う。これにより、正極未塗工部６Ａの重合部分が相互に接合されると共に、正極未塗工部６Ａと正極集電板２２の折曲部２５が接合される。
【００２８】
負極集電板３２は、銅系金属により形成されているが、取付部３３、集電部３４、折曲部３５を有し、形状およびサイズは正極集電板２２と同一である。
また、負極集電板３２と負極未塗工部６Ｂとの接合は、正極集電板２２と正極未塗工部６Ａとの接合と同様に行うことができ、超音波溶接により負極未塗工部６Ｂの重合部分が相互に接合されると共に、負極未塗工部６Ｂと負極集電板３２の折曲部３５が接合される。
【００２９】
電池蓋３には、正極外部端子２１および負極外部端子３１を取り付けるための貫通孔３ａ、３ｂが形成されている。
また、電池蓋３には、開裂弁１２および注液口１３が形成されている。注液口１３は、電解液を注入するための貫通孔である。注液口１３は、電解液を注入後、注液栓１４を嵌合してレーザ溶接することにより封止される。注液口１３と注液栓１４により注液部１５が構成される。
【００３０】
開裂弁１２は、過充放電または内部短絡による発熱等の異常が発生し、第１の電池セル２０Ａ内の圧力が高くなったときに内部から発生するガスを排出する機能を有する。開裂弁１２は、プレスにより電池蓋３の一部に、断面Ｖ字またはＵ字形状の溝を形成し、残部を薄肉とされた構造を有する。断面Ｖ字またはＵ字形状の溝を形成することにより薄肉とされた部分は、電池容器内に発生するガスの圧力により開裂し、電解液を含んでミスト状となったガスを外部に放出する。
【００３１】
開裂弁１２は、負極外部端子３１が取り付けられる電池蓋３の貫通孔３ｂ側寄りに形成されており、その形状は、正極外部端子２１と負極外部端子３１とを結ぶ長手方向のサイズが、長手方向に直交する短手方向、換言すれば幅方向、のサイズよりも大きい細長形状に形成されている。従って、電池蓋３の幅によってそのサイズが制限される円形形状の場合よりも大きい形状に形成することができる。
開裂弁１２の中心は、電池蓋３の長手方向の中心に対して負極外部端子３１側寄りに配置される。この場合、開裂弁１２の全体が電池蓋３の長手方向の中心よりも負極外部端子３１側寄りに位置していてもよいが、開裂弁１２の一部は、電池蓋３の長手方向の中心よりも正極外部端子２１側寄りに位置してもよい。
【００３２】
２６は、電池蓋３の貫通孔３ａ内に挿通される下部円筒部および電池蓋３の貫通孔３ａの周縁部上に載置される上部円筒部を有する絶縁リングである。絶縁リング２６は正極外部端子２１を挿通する貫通孔２６ａを有する。また、２７は、絶縁リング２６の下部円筒部を挿通する貫通孔２７ａを有するガスケットである。
【００３３】
正極集電板２２を電池蓋３に取り付けるには、先ず、絶縁リング２６の下部円筒部を、電池蓋３の貫通孔３ａおよびガスケット２７の貫通孔２７ａに嵌入する。次に、正極外部端子２１を絶縁リング２６の貫通孔２６ａに挿通する。この状態において、正極外部端子２１の下端部はガスケット２７の貫通孔２７ａが形成された平坦部２７ｂの下面より下方に突き出す。次に、正極外部端子２１の下部円筒部の下端部に、正極集電板２２の取付部２３の貫通孔２３ａを挿通する。そして、正極外部端子２１の上下面をプレス加工して、正極集電板２２と正極外部端子２１とをかしめる。
【００３４】
この状態では、正極外部端子２１は、絶縁リング２６とガスケット２７により電池蓋３とは絶縁されている。また、正極集電板２２は、ガスケット２７により電池蓋３とは絶縁されている。
この後、上述した如く、正極集電板２２の折曲部２５を発電要素群６の正極未塗工部６Ａに超音波溶接により接合する。これにより、正極外部端子２１は、正極板６Ｅに接続される。
【００３５】
負極集電板３２を電池蓋３に取り付ける方法も、正極集電板２２の場合と同様である。
負極集電板３２と負極外部端子３１がかしめにより電池蓋３に取り付けられた状態では、負極外部端子３１は、絶縁リング２６とガスケット２７により電池蓋３とは絶縁されている。また、負極集電板３２は、ガスケット２７により電池蓋３とは絶縁されている。
また、負極集電板３２の折曲部３５を発電要素群６の負極未塗工部６Ｂに超音波溶接により接合することにより、負極外部端子３１は、負極板６Ｄに接続される。
【００３６】
発電要素群６、正・負極の集電板２２、３２および電池蓋３が一体化された発電要素組立体は、絶縁袋７に収容される。発電要素組立体が絶縁袋７に収容された状態では、発電要素組立体の電池蓋３の下面と絶縁袋７の上端との間には隙間が形成される。発電要素組立体が収容された絶縁袋７は、電池缶２に収容される。この状態で、発電要素組立体と電池缶２とは絶縁される。
次に、電池蓋３の周縁部が電池缶２の上縁部にレーザ溶接等により接合される。そして、電池蓋３に形成された注液口１３から非水電解液が注入される。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることができる。
非水電解液を注入した後、注液口１３を注液栓１４により封止すると図５に図示された第１の電池セル２０Ａとなる。
【００３７】
［第２の電池セル］
図７は、図１に図示された電池モジュールにおける第２の電池セルの外観斜視図であり、図８は、図７に図示された第２の電池セルの分解斜視図である。
図７に図示された第２の電池セル２０Ｂを図５に図示された第１の電池セル２０Ａと対比すると、正・負極の外部端子２１、３１に対する電池蓋３に形成された開裂弁１２の位置が相違するだけである。
すなわち、第１の電池セル２０Ａでは、開裂弁１２は、電池蓋３の長手方向において、正極外部端子２１側よりも負極外部端子３１側寄りに位置している。
これに対し、第２の電池セル２０Ｂでは、開裂弁１２は、電池蓋３の長手方向において負極外部端子３１側より正極外部端子２１側寄りに位置している。
【００３８】
図８に図示された第２の電池セル２０Ｂの内部構造と図６に図示された第１の電池セル２０Ａの内部構造とを対比すると、電池蓋３の左右が逆である以外、他はすべて同一である。
すなわち、第２の電池セル２０Ｂにおいても、発電要素群６の正極未塗工部６Ａに正極集電板２２が溶接され、正極集電板２２と正極外部端子２１がかしめられて電池蓋３に取り付けられる。また、発電要素群６の負極未塗工部６Ｂに負極集電板３２が溶接され、負極集電板３２と負極外部端子３１がかしめられて電池蓋３に取り付けられる。
【００３９】
しかし、第２の電池セル２０Ｂでは、正極外部端子２１は電池蓋３の貫通孔３ｂに挿入され、また、負極外部端子３１は電池蓋３の貫通孔３ａに挿入されて電池蓋３に取り付けられる。この構造は、正極外部端子２１が電池蓋３の貫通孔３ａに挿入され、また、負極外部端子３１が電池蓋３の貫通孔３ｂに挿入されて電池蓋３に取り付けられる第１の電池セル２０Ａとは、取り付けられる貫通孔が逆である。
【００４０】
つまり、第２の電池セル２０Ｂは、第１の電池セル２０Ａで使用する電池蓋３の左右を反転した状態で、第１の電池セル２０Ａに組み付けられる発電要素群６、正・負極の集電板２２、３２、および正・負極の外部端子２１、３１を電池蓋３に組み付けて構成されたものである。
このように、第１の電池セル２０Ａの構成部材は、すべて、第２の電池セル２０Ｂと同一である。
【００４１】
第１の電池セル２０Ａと第２の電池セル２０Ｂとを、正・負極の外部端子２１、３１が相手方の逆極性の外部端子に対向するように、交互に逆向きにして、複数個平行に配列した状態が図３に図示される。
この状態では、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの電池蓋３に形成された開裂弁１２の中心を結ぶ線は、電池蓋３の長手方向の中心からずれた位置で直線状となる。
【００４２】
図２は、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの正極外部端子２１と負極外部端子３１を、隣接する電池セルの逆極性の外部端子、すなわち、正極外部端子２１は負極外部端子３１に、負極外部端子３１は正極外部端子２１にバスバー１１により接続した状態を示す。
正・負極の外部端子２１、３１とバスバー１１とは、例えば、ＴＩＧ（Ｔｉｔａｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接等のアーク溶接により接合する。
【００４３】
第１の電池セル２０Ａと第２の電池セル２０Ｂとが、開裂弁１２が直線状となるように配列された状態で、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂから排出されるミスト状のガスを排出するための排出用ダクト４０が、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの各電池蓋３に取り付けられる。
【００４４】
［排出用ダクトの取付構造］
図４は、図１に図示された電池モジュールのＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した拡大断面図であり、排出用ダクトと電池蓋の取付構造を示す。
図２、３には図示されていないが、電池蓋３の開裂弁１２の周囲には、複数の突起３７が互いに平行に容器外方に向けて立設されている。この突起３７は、平板状の電池蓋３の所定位置をプレスすることにより円柱状に形成されている。
【００４５】
排出用ダクト４０は、図１に示すように、電池蓋３に固定されて、開裂弁１２から排出されるガスを収集して案内する。排出用ダクト４０は、弾性変形可能な樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂など）により形成されている。
【００４６】
排出用ダクト４０は、各開裂弁１２に対応する複数の連結部４１と、これらの連結部４１を連結する導管部４５が一体に成形された構造を有する。導管部４５は、電池モジュール１０の高さ方向の寸法を抑え、かつ、ガスの排出容量を大きくするために断面形状が楕円状に形成されている。
複数の連結部４１と導管部４５とは連通されてガス通路が形成されている。各連結部４１は、円形開口が形成された平板状の基部４２と、基部４２に立設される円筒部４３を有する。
【００４７】
基部４２は、開裂弁１２の外周における電池蓋３の上面に、接触された状態で配置される。
の基部４２と電池蓋３とが接触する部分には、それぞれの部材に、平面視楕円形状の溝が形成されており、この溝の間に円環状のガスケット（Ｏリング）３６が配設されている。
【００４８】
基部４２には、電池蓋３に設けられた突起３７が挿通される貫通口が設けられている。
排出用ダクト４０は、この貫通口に突起３７を挿通させた状態で、突起３７がかしめられることで、電池蓋３に固定される。かしめを容易に行うことができるように、突起３７は、平面視で導管部４５の外側になる位置に形成することが好ましい。
【００４９】
このように構成された一実施の形態に示す電池モジュール１０は、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの開裂弁１２が直線状に配置されるため、排出用ダクト４０の導管部４５を直線状とすることができる。このため、排出用ダクト４０の連結部４１と各電池蓋３との取付が容易となる。
【００５０】
上記一実施の形態では、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂの開裂弁１２を、それぞれ、電池蓋３の長手方向における中心から正・負極の外部端子２１、３１の一方側寄りにずらした位置に形成した。注液部１５を、電池蓋３の正・負極の外部端子２１、３１の一方に寄せて配置する構造とすれば、注液部１５と他方の外部端子との間には広いスペースが生じる。このため、開裂弁１２を、この広いスペース領域内に形成することにより、そのサイズを大きくすることが可能となり、開裂弁１２から、大量のガスを瞬時に排出することが可能である。
【００５１】
上記一実施の形態では、開裂弁１２の形状を、長手方向におけるサイズが、電池蓋３の幅方向のサイズよりも大きい細長い楕円形状とした。このため、電池蓋３の幅が上限となる円形状の開裂弁よりも大きいサイズとすることができる。
【００５２】
--実施形態２-
図１０は、本発明の電池モジュールの実施形態２としての外観斜視図であり、図１１は、図１０に図示された電池モジュールを構成する電池セルの外観斜視図である。
実施形態２における電池モジュール５０は、それぞれ複数個の第１・第２の電池セル６０Ａ、６０Ｂにより構成されている。
第１・第２の各電池セル６０Ａ、６０Ｂは、正極外部端子６１と負極外部端子６２と備えている。実施形態１の場合と同様に、実施形態２の場合も、第１の電池セル６０Ａと第２の電池セル６０Ｂとは、電池蓋３を、左右反転して発電要素組立体に組み付ける点が相違するだけであり、構成部材は同一である。
【００５３】
第１・第２の各電池セル６０Ａ、６０Ｂにおける正極外部端子６１と負極外部端子６２は、図１１に図示されるように、径大の根元部６３と、おねじが形成された径小の取付部６４を有するボルト状構造を有する。
隣接する第１・第２の電池セル６０Ａ、６０Ｂの相対向する正・負極の外部端子６１、６２を接続するバスバー１１は、正・負極外部端子６１、６２のおねじに噛合されたナット７１により固定されている。
【００５４】
図１２は、図１０に図示された電池モジュールにおいて、バスバーで接続された一対の電池セルの正・負極の外部端子近傍を示す拡大断面図である。
第１・第２の電池セル６０Ａ、６０Ｂの電池蓋３には、中央部に開口部を有する絶縁部材７４が嵌合される貫通孔が形成されている。絶縁部材７４に形成された貫通孔に電極接続板６５が嵌合している。
【００５５】
一方の電極接続板６５ａには、正極集電板６６がかしめ等により電池蓋３に固定されている。電極接続板６５ａと正極集電板６６はアルミニウム系金属により形成されている。
他方の電極接続板６５ｂには、負極集電板６７がかしめ等により電池蓋３に固定されている。電極接続板６５ｂと負極集電板６７は銅系金属により形成されている。
正極集電板６６および負極集電板６７は、電池蓋３に取り付けられた取付部分から、ほぼ垂直方向に折曲され、さらに電池セルの厚さ方向の中央部側に傾斜されたうえ、中央部側において、再度、取付部に垂直な方向に屈曲された形状を有する。この中央部において、正極集電板６６は正極合剤未処理部に、負極集電板６７は負極合剤未処理部に超音波溶接により接合されている。
【００５６】
正・負極の集電板６６、６７および電極接続板６５ａ、６５ｂは、絶縁部材７４によって、電池蓋３とは絶縁されている。
各電極接続板６５ａ、６５ｂ上には、正極外部端子６１または負極外部端子６２が接続されている。この接続は、正極外部端子６１または負極外部端子６２と各電極接続板６５とを、直接または導電接続板（図示せず）を介してかしめることにより行うことができる。
【００５７】
隣接する正極外部端子６１および負極外部端子６２は、バスバー１１により接続されている。バスバー１１には正極外部端子６１および負極外部端子６２の取付部６４を挿通する貫通孔が形成されている。正・負極の外部端子６１、６２の取付部６４にバスバー１１を、その貫通孔を挿通することにより取り付け、ナット７１を各取付部６４のおねじに締結してバスバー１１を固定する。この状態で、正極外部端子６１および負極外部端子６２はバスバー６１により電気的に導通されている。
【００５８】
実施形態２の電池モジュール５０においても、第１・第２の電池セル６０Ａ、６０Ｂの開裂弁１２の中心が、電池蓋３の長手方向における中心から正・負極の外部端子６１、６２の一方側寄りにずれた位置に直線状に配列されている。したがって、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００５９】
［変形例］
実施形態１、２においては、第１・第２の電池セル２０Ａ、２０Ｂあるいは６０Ａ、６０Ｂの電池容器は、電池缶２と、この電池缶２とは別体に形成された電池蓋３により構成され、正・負極の外部端子２１、３１あるいは６１、６２は電池蓋３に取り付けられる構成であった。
図１３は、電池セルの変形例を示す外観斜視図である。
図１３に示す電池セルも、第１の電池セルと第２の電池セルは、電池蓋３の左右が逆である点が相違するだけで、構成部材はすべて同一である。
そこで、第１・第２の電池セルを代表して、電池セル８０として説明する。
【００６０】
電池セル８０は、電池缶８３と、この電池缶８３とは別体に形成された電池蓋８４とにより構成される電池容器を有する。電池缶８３は、上側部８１と、この上側部８１に一体に成形された断面コ字形状の側壁部８２を有する。側壁部８２における一対の大面積の側面の一方は開口されており、この電池缶８３の開口を塞いで、電池蓋８４が取り付けられる。電池缶８３と電池蓋８４との取り付けは、レーザ溶接等による接合とすることができる。
【００６１】
電池缶８３の上側部８１は、実施形態１の電池蓋３に対応する。
つまり、上側部８１には、開裂弁１２が形成され、注液部１５が設けられている。また、正・負極の外部端子２１、３１が取り付けられている。
このような、実施形態３に示す電池セル８０を用いて電池モジュールを構成することができる。図１３に示す実施形態３の電池セル８０では、実施形態１において示した正・負極の外部端子２１、３１を有するものとして例示したが、実施形態２として示した正・負極の外部端子６１、６２を有する構造とすることもできる。
【００６２】
なお、上記各実施形態では、開裂弁１２を、第１の電池セル２０Ａ、６０Ａの負極外部端子３１、６２側寄りに配置し、第２の電池セル２０Ｂ、６０Ｂの正極外部端子２１、６１側寄りに配置した構造として例示した。
しかし、上記構造とは逆に、開裂弁１２を、第１の電池セル２０Ａ、６０Ａの正極外部端子２１、６１側寄りに配置し、第２の電池セル２０Ｂ、６０Ｂの負極外部端子３１、６２側寄りに配置してもよい。
【００６３】
上記実施形態においては、第１の電池セル２０Ａ、６０Ａと第２の電池セル２０Ｂ、６０Ｂとは、電池蓋３を含め、すべての構成部材が同一の場合として例示した。
しかし、電池蓋３あるいは他の構成部材の一部を異なる形状、サイズとしてもよい。
【００６４】
上記実施形態においては、注液部１５を、電池蓋３に形成した構造として例示した。しかし、注液部１５を、電池蓋３に形成せず、電池缶２のいずれかの側面に形成してもよい。
【００６５】
上記実施形態においては、電池モジュールを構成する電池セルとしてリチウムイオン二次電池セルを用いた場合で例示した。しかし、本発明の電池モジュールは、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等、他の二次電池セルを用いて構成することが可能である。また、二次電池セル以外にも、リチウムイオンキャパシタを適用することが可能である。
【００６６】
また、開裂弁１２の形状は、実施形態の例示に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。
その他、本発明の電池モジュールは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、正・負極の電極板を有する発電要素群と、正・負極の電極板に接続された正・負極の集電板とが電池容器内に収容され、電池容器内に電解液が注入され、正・負極の集電板に接続された正・負極の外部端子が電池容器の一側面における一端側と、一端側に対向する他端側に配置され、電池容器内の内部圧力が所定値以上となったときに開裂して電池容器内のガスを放出する開裂弁が正・負極の外部端子間における電池容器の一側面に配置された複数の電池セルを備え、隣接する電池セル同士が、正・負極の外部端子を相手方の逆極性の外部端子と対向させて配列された電池モジュールにおいて、隣接する電池セルの一方は、開裂弁が電池容器の一側面における正極外部端子側寄りに配置され、隣接する電池セルの他方は、開裂弁が電池容器の一側面における負極外部端子側寄りに配置されているものであればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０、５０      電池モジュール
２、８３      電池缶
３、８４      電池蓋
６            発電要素群
１１            バスバー
１２            開裂弁
１５            注液部
２０Ａ、６０Ａ    第１の電池セル
２０Ｂ、６０Ｂ    第２の電池セル
２１、６１        正極外部端子
３１、６２        負極外部端子
４０          排出用ダクト
８０          電池セル
【図１】
2012230775.tif 000003
【図２】
2012230775.tif 000004
【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】
2012230775.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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