(57)【要約】【課題】少ない部品点数で電池素子の膨張を抑制するとともに、外部に対する断熱性を高めることができる電池パックの提供にある。【解決手段】正極と、負極と、正極と負極の間に設けられるセパレータと、を備える電池素子１１が設けられ、電池素子１１の周囲を覆う樹脂が備えられる電池パック１０であって、樹脂は、電池素子１１の膨張を抑制する正極もしくは負極からセパレータへの加圧力を付加する第１の樹脂２１と、第１の樹脂２１よりも発泡密度の高い第２の樹脂２２を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、前記正極と前記負極の間に設けられるセパレータと、を備える電池素子が設けられ、前記電池素子の周囲を覆う樹脂が備えられる電池パックであって、
前記樹脂は、
前記電池素子の膨張を抑制する前記正極もしくは前記負極から前記セパレータへの加圧力を付加する第１の樹脂と、
前記第１の樹脂よりも発泡密度の高い第２の樹脂を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
複数の前記電池素子が、前記第１の樹脂の加圧方向に配列されることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記第１の樹脂が前記電池素子の両側から加圧力を付加することを特徴とする請求項１又２記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池パックに関し、特に、電池素子の周囲を覆う樹脂を備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パックの従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された電池モジュールが知られている。
特許文献１に開示された電池モジュールは、平板状の二次電池とエンドプレートを積層し、その積層体に対して厚さ方向に反復的に荷重を掛け、その後その積層体を拘束することにより製造される。
この電池モジュールでは積層体を拘束するための部材としてのテンションプレートが用いられている。
この電池モジュールによれば、時間経過や使用による荷重抜けが防止され、電池モジュールは長期間にわたって安定した性能を有するとしている。
【０００３】
ところで、電池モジュールの中には、所定の温度域で使用すると寿命が延びる電池モジュールが存在する。
従って、この種の電池モジュールでは、電池モジュールの外部との断熱性を高める断熱部材により電池モジュールを覆うことが好ましく、特に温度変化の大きい環境において使用が予定される電池モジュールの場合では、この断熱部材を必要とする。
例えば、特許文献１に開示された電池モジュールが外部との断熱性を高める必要がある場合、積層体を拘束するテンションプレートのほかに断熱性を高める断熱部材を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３９９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電池モジュールに対して荷重抜けの防止や外部との断熱性を向上させようとすると、テンションプレートや断熱部材等の部材が必要となり、電池モジュールの部品点数が増大するという問題点がある。
その結果、例えば、電池モジュールの軽量化が阻害されたり、電池モジュールの製作コストが嵩んだりする。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、少ない部品点数で電池素子の膨張を抑制するとともに、外部に対する断熱性を高めることができる電池パックの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、正極と、負極と、前記正極と前記負極の間に設けられるセパレータと、を備える電池素子が設けられ、前記電池素子の周囲を覆う樹脂が備えられる電池パックであって、前記樹脂は、前記電池素子の膨張を抑制する前記正極もしくは前記負極から前記セパレータへの加圧力を付加する第１の樹脂と、前記第１の樹脂よりも発泡密度の高い第２の樹脂を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１の樹脂と第２の樹脂は、電池素子における外部との断熱性を確保する。
また、第１の樹脂は電池素子の正極もしくは負極からセパレータへ加圧し、電池素子の膨張を抑制する。
従って、本発明は、少ない部品点数で電池素子の膨張を抑制するとともに、外部に対する断熱性を高めることができる電池パックを提供できる。
【０００９】
また、本発明では、上記の電池パックにおいて、複数の前記電池素子が、前記第１の樹脂の加圧方向に配列されてもよい。
【００１０】
この場合、複数の電池素子が配列される電池パックであっても、第１の樹脂が各電池素子の膨張を抑制するとともに、第１の樹脂および第２の樹脂により電池素子の外部との断熱性を高めることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の電池パックにおいて、前記第１の樹脂が前記電池素子の両側から加圧力を付加してもよい。
【００１２】
この場合、電池素子は第１の樹脂により両側から加圧されるから、各電池素子の膨張をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、少ない部品点数で電池素子の膨張を抑制するとともに、外部に対する断熱性を高めることができる電池パックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池パックの横断面図である。
【図２】電池モジュールおよび電池素子の構造を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態の変形例に係る電池パックの横断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る電池パックの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る電池パックを図面に基づいて説明する。
図１に示す電池パック１０は、複数の電池素子１１と、電池素子１１を収容するケース１３と、ケース１３内において複数の電池素子１１の周囲を覆うように設けられる第１の樹脂２１および第２の樹脂２２を備えている。
【００１６】
電池素子１１は、図２に示すように、正極３１と、負極３２と、正極３１と負極３２の間に設けられるセパレータ３３と、を備えている。
本実施形態の電池素子１１は、二次電池としてのリチウム電池を構成する要素であり、例えば、次のように製造される。
正極３１、セパレータ３３、負極３２の順に積層された積層体を巻回し、扁平状に成形することにより巻回電極体を得る。
次に、巻回電極体を箱型ケースやラミネートフィルム等の外装体３４に収容した後、非水電解液を注入し、外装体３４の口を封止することにより薄型の電池素子１１を得る。
なお、図２では、電池素子１１の構造説明のために、一部の電池素子１１について外装体３４内の巻回電極体の端部を示すほか、巻回電極体の一部を拡大して正極３１、負極３２およびセパレータ３３を示す。
本実施形態では、複数の電池素子１１により電池モジュールＧが構成されており、電池モジュールＧにおける各電池素子１１は電池素子１１において最大面積を持つ平坦面１２を互いに対向するように配列されている。
【００１７】
ケース１３は直方体の箱であり、金属製でも樹脂製であってもよい。
図１に示すように、横断面形状が矩形となるケース１３の側板は、互いに対向する一対の第１側板部１４と、第１側板部１４と直角の面となる第２側板部１５とから構成されている。
ケース１３内の空間は複数の仕切板１７により分割され、複数の部屋がケース１３内に形成されている。
図１に示すように、ケース１３において仕切板１７の間に形成される空間は電池収容室１８であり、電池収容室１８には電池モジュールＧおよび第１の樹脂２１が収容されている。
一方の第１側板部１４と仕切板１７との間の空間と、他方の第１側板部１４と仕切板１７との間の空間は樹脂室１９であり、樹脂室１９には第２の樹脂２２が充填されている。
従って、本実施形態のケース１３は２つの樹脂室１９の間に電池収容室１８を設けた構造である。
【００１８】
電池収容室１８には、電池モジュールＧおよび第１の樹脂２１が収容されるが、電池モジュールＧは、図示されない支持部材より電池収容室１８の中央に支持されている。
電池収容室１８における電池モジュールＧの電池素子１１は第２側板部１５に向かう方向（図１において左右方向）に配列されている。
電池収容室１８には、電池素子１１のほかに第１の樹脂２１が収容されており、第１の樹脂２１は発泡性樹脂である。
第１の樹脂２１は具体的にはウレタン樹脂であり、ウレタン樹脂は主原料である２液を混合することにより発泡・形成される。
【００１９】
第１の樹脂２１は、電池素子１１の配列方向における第２側板部１５と電池素子１１との間に介在されている。
第１の樹脂２１は、電池収容室１８内において発泡・形成され、発泡時のみかけの体積膨張により電池素子１１の正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３へ加圧する加圧力を生じる。
本実施形態では第１の樹脂２１と電池素子１１との間に面圧板２３が介在されており、  このため、電池素子１１は配列方向において面圧板２３を通じて常に第１の樹脂２１からの均一な加圧力を受ける。
従って、電池モジュールＧの電池素子１１は第１の樹脂２１の加圧方向に配列されている。
電池素子１１において正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３への加圧力が存在することにより、配列方向（平坦面１２と直角方向）への電池素子１１の膨張を抑制する。
【００２０】
第１の樹脂２１は、電池素子１１に加圧力を付加する機能のほか、断熱性を有する断熱材としての機能を合わせ持つ。
従って、第１の樹脂２１は、電池素子１１を加圧することができる発泡密度により発泡・形成されている。
第１の樹脂２１の発泡密度は、主原料である２液の混合比を調節することにより変更可能である。
【００２１】
樹脂室１９に充填されている第２の樹脂２２は発泡性樹脂であり、第１の樹脂２１と同じウレタン樹脂であるが、第１の樹脂２１よりも発泡密度の大きいウレタン樹脂である。
本実施形態では、樹脂室１９に主原料２液を投入して混合して、第２の樹脂２２が樹脂室１９全体に行き渡るように充填されている。
第２の樹脂２２は、第１の樹脂２１のように電池素子１１を加圧する必要がなく、断熱材として十分な断熱性を持つような発泡密度を有している。
【００２２】
電池収容室１８において電池モジュールＧと仕切板１７との間には、電池モジュールＧ、仕切板１７、第２の樹脂２１により区画される空隙部Ｓが形成されている。
この空隙部Ｓは電池素子１１を冷却するための冷却媒体を通すための空間であり、図示されない冷却媒体の配管と接続されている。
【００２３】
本実施形態では、ケース１３内において第１の樹脂２１および第２の樹脂２２が電池素子１１の周囲を覆うように設けられており、第１の樹脂２１および第２の樹脂２２は電池モジュールＧと外部との断熱を図っている。
従って、電池パック１０は、電池素子１１の放電または充電の際に外部における温度変化の影響を受けることはない。
また、電池素子１１が放電時または充電時に発熱しても、空隙部Ｓを通る冷却媒体により冷却され、電池素子１１の温度を、寿命を延ばすために好適な所定の温度以下に保つことができる。
さらに、第２の樹脂２１は、電池モジュールＧに対して配列方向へ加圧力を付加することで、電池素子１１の正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３への加圧により電池素子１１の膨張が抑制される。
【００２４】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）第１の樹脂２１と第２の樹脂２２は、電池モジュールＧと外部との断熱性を確保する。また、第１の樹脂２１は各電池素子１１の正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３へ加圧し、各電池素子１１の配列方向への膨張を抑制する。従って、電池パック１０は、少ない部品点数で電池素子１１の膨張を抑制するとともに、外部に対する断熱性を高めることができる。
（２）ケース１３内において第１の樹脂２１を発泡・形成するため、第１の樹脂２１は電池素子１１の正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３へ加圧する加圧力を得ることができる。第１の樹脂２１は断熱材としての機能のほかに電池素子１１の膨張を抑制する機能を持たせることができる。従って、従来のように電池素子の膨張を抑制するための専用部品は不要である。
【００２５】
（３）第１の樹脂２１が電池収容室１８において電池モジュールＧを加圧するため、電池モジュールＧの電池収容室１８における配列方向における位置が固定される。このため、電池モジュールＧをケース１３内に固定する際、電池素子１１の配列方向の位置ずれ防止の手段を省略することができる。
（４）電池収容室１８に電池モジュールＧの周囲に空隙部Ｓが形成されるため、空隙部Ｓに冷却媒体を通して電池モジュールＧを効率的に冷却することが可能である。これにより、外部との断熱を図った上で、電池素子１１に対する高精度の温度管理も可能となる。
（５）第２の樹脂２２は断熱材としての機能のほかに電池素子１１の膨張を抑制する機能を持たせることができるため、電池パック１０の小型化や軽量化を図ることが可能である。
【００２６】
（変形例）
次に、第１の実施形態の変形例に係る電池パック４０を説明する。
図３に示す第１の実施形態の変形例は、複数の電池モジュールＧを有する電池パック４０の例である。
ケース４３の構造以外は第１の実施形態と同一であるため、同一の要素については共通の符号を用いる。
【００２７】
電池パック４０のケース４３は直方体の箱であり、図３に示すように、横断面形状が矩形となるケース４３の側板は、互いに対向する一対の第１側板部４４と、第１側板部４４と直角の面となる第２側板部４５とから構成されている。
ケース４３内の空間は複数の仕切板４７により、３つの電池収容室４８と２つの樹脂室４９とに区画されている。
電池収容室４８は、第２の樹脂２２が充填された樹脂室４９の間の空間を複数の仕切板４７により３分割されることにより形成されている。
各電池収容室４８には電池モジュールＧが収容されているほか、第１の樹脂２１および冷却媒体を通す空隙部Ｓが設けられている。
電池モジュールＧ、第１の樹脂２１および空隙部Ｓの位置関係は各電池収容室４８とも互いに同一である。
変形例に係る電池パック４０は、電池モジュールＧが複数となっても第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電池パックについて説明する。
第１の実施形態と共通の要素については、第１の実施形態の説明を援用して共通の符号を用いる。
【００２９】
ケース５３は直方体の箱であり、図４に示すように、ケース５３の側板は、互いに対向する一対の第１側板部５４と第２側板部５５とから構成されている。
ケース５３内の空間は複数の仕切板５７により、電池収容室５８と樹脂室５９とに区画されている。
電池収容室５８には電池モジュールＧおよび第１の樹脂２１が収容されている。
本実施形態では、ケース５３内の電池モジュールＧの配列方向における一端（図４における電池モジュールＧの右側端）にのみ第１の樹脂２１が設けられる。
電池モジュールＧの配列方向における他端（図４における電池モジュールＧの左側端）はケース５３に設けた規制板５１に固定されている。
樹脂室５９には第２の樹脂２２が充填されている。
【００３０】
規制板５１と第２側板部５５との間の空間は空気のみの部屋としてもよく、冷却媒体を通す空隙部Ｓと連通させてもよい。
あるいは、規制板５１と第２側板部５５との間の空間に第２の樹脂２２を充填するようにしてもよい。
第１の樹脂２１を設けない側の第２側板部５５が電池パック５０の設置先において所定の温度域に保たれる等、設置先が電池パック５０の一部（電池モジュールＧの他端側）の断熱の必要がない場合、電池モジュールＧの他端を第２側板部５５に当接させてもよい。
【００３１】
第１の樹脂２１は、電池モジュールＧに対して電池モジュールＧの一端から発泡・形成時に生じる加圧力を付加するが、電池モジュールＧの他端は加圧力を受けて規制板５１に押し付けられる。
このため、第１の実施形態と同様に、電池モジュールＧにおいて配列方向へ加圧力を付加することで、電池素子１１の正極３１もしくは負極３２からセパレータ３３へ加圧により電池素子１１の膨張が抑制される。
【００３２】
本実施形態によれば、電池モジュールＧの一端のみに第１の樹脂２１を設けるだけであっても、電池モジュールＧにおける電池素子１１の膨張を防止することができ、例えば、電池モジュールＧの他端側の断熱を考慮する必要がない電池パック５０に適用することができる。
なお、本実施形態は電池パック５０を、第１の実施形態の変形例と同様に、複数の電池収容室１８を有するケースに適用することも可能である。
【００３３】
上記の実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○  上記の実施形態（変形例を含む）では、複数の電池素子から構成される電池モジュールを例示したが、本発明は複数の電池素子だけでなく単一の電池素子に対しても適用可能である。この場合、電池素子の両側の平坦面から加圧力が作用するように第１の樹脂を設ければよい。
○  上記の実施形態（変形例を含む）では、第１の樹脂としてウレタン樹脂を用いたが、ウレタン樹脂に限定されない。第１の樹脂は、断熱機能、発泡性および発泡後の樹脂の強度がウレタン樹脂と同等の樹脂であってもよい。
○  上記の実施形態（変形例を含む）では、電池素子同士を直接当接して配列した電池モジュールとしたが、電池モジュールにおける電池素子間に介在物を設けるようにしてもよい。例えば、電池素子の外装体がラミネートフィルムの場合には、電池素子間に位置ずれ防止のための枠体、あるいは、電池素子への均一な加圧を図るための板状の部材を介在させてもよい。
○  上記の実施形態（変形例を含む）では、第１の樹脂と電池素子との間に面圧板を介在させたが、第１の樹脂が電池素子に直接接触する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０、４０、５０  電池パック
１１  電池素子
１２  平坦面
１３、４３、５３  ケース
１４、４４、４５  第１側板部
１５、４５、５５  第２側板部
１７、４７、５７  仕切板
１８、４８、５８  電池収容室
１９、４９、５９  樹脂室
２１  第１の樹脂
２２  第２の樹脂
２３  面圧板
３１  正極
３２  負極
３３  セパレータ
３４  外装体
５１  規制板
Ｇ  電池モジュール
【図１】
2013026090.tif 000003
【図２】
2013026090.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013026090.tif 000006