(57)【要約】【課題】可撓性の包装体により、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体を備え、セルの変形を抑制することができるセルモジュールを提供する。【解決手段】集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体２と、セル積層体２のセル積層方向における両側を挟む一対の保持板３，４と、一対の保持板３，４よりセル積層体２のセル積層方向の両端側に設けられる一対の支持板５，６と、一対の支持板５，６を固定する固定部材７とを備え、一対の支持板５，６のうち少なくとも一方の支持板５は、隣り合う保持板３を押圧する押圧部材８を備え、押圧部材８は、押圧部材８の押圧力を可変させ、隣り合う保持板３までの距離を可変させる距離可変手段を有する、セルモジュール１に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体と、
前記セル積層体のセル積層方向における両側を挟む一対の保持板と、
前記一対の保持板より前記セル積層方向の両端側に設けられる一対の支持板と、
前記一対の支持板を固定する固定部材と、
を備え、
前記一対の支持板のうち少なくとも一方の前記支持板は、隣り合う前記保持板を押圧する押圧部材を備え、
前記押圧部材は、前記押圧部材の押圧力を可変させ、隣り合う前記保持板までの距離を可変させる距離可変手段を有することを特徴とするセルモジュール。
【請求項２】
前記支持板は、長辺と短辺とを有する長方形状の平面部を有し、
前記平面部は、前記長辺の両端を含む領域である縁部と、前記縁部よりも前記支持板の中心側であって、前記長辺の中心を含む領域である中央部とを有し、
前記押圧部材が、前記平面部の前記縁部よりも前記中央部に多数備えられ、前記複数の押圧部材に対応する複数の前記距離可変手段を有する請求項１記載のセルモジュール。
【請求項３】
前記支持板に備えられた前記押圧部材は、ネジであり、前記ネジは、前記ネジの先端部に、前記支持板と隣り合う前記保持板を押圧するための、ネジ切り部の呼び径から算出される断面積よりも大きい面積の先端平面部を有する、請求項１又は２記載のセルモジュール。
【請求項４】
前記一対の支持板のそれぞれが、前記支持板のそれぞれと隣り合う前記保持板との間の距離を可変する距離可変手段を有する前記押圧部材を備えた、請求項１〜３のいずれか１項記載のセルモジュール。
【請求項５】
前記セル積層体と、前記セル積層体を挟む一対の前記保持板が、前記固定部材で固定された前記一対の支持板の間に収容されてなる、請求項１〜４のいずれか１項記載のセルモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性の包装体により、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルが複数積層されたセル積層体を備えたセルモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池に用いられるセルは、例えば可撓性の包装体に、集電体を含む電池部材を内包して封止されている。電池部材は、シート状の集電体に活物質が積層された正極と、シート状の集電体に活物質が積層された負極と、セパレータと、必要に応じて電解液とを備える。電池部材は、例えば複数の正極と負極とが、正極と負極との間にセパレータを介在させて交互に積層された構成を有する。
【０００３】
電池は、電池の容量を高めるために、積層された複数のセルが電気的に直列又は並列に接続されたセル積層体を備える。
【０００４】
電池は、放電に伴いセルに内包した負極及び／又は正極が膨張又は収縮し、セルが変形する場合がある。電池が二次電池の場合には、二次電池は、充放電に伴いセルに内包した負極及び／又は正極が、大きく膨張、収縮し、セルが大きく変形する場合がある。セルが変形すると、セルに内包した正極と負極の間の距離が大きくなり、電池の内部抵抗が増大する。セルに内包した正極と負極の間の距離が大きくなると、電池は、電池容量や、高率放電特性が低下する。二次電池のセルが変形した場合は、二次電池の内部抵抗が増大し、電池容量や高率放電特性や、充放電サイクル特性が低下する。
【０００５】
特許文献１には、セルの変形を抑制する加圧ホルダー付き電池が提案されている。この加圧ホルダー付き電池は、セパレータを介してシート状の正極とシート状の負極とを複数積層させた電極体が外装体内に収容されている。加圧ホルダー付き電池は、電極体を収容した外装体の両面が平坦となっている。加圧ホルダー付き電池は、外装体内に収容された電極体を加圧ホルダーに挟み込み、加圧する。加圧ホルダーは、電池の平坦な面を挟み込む一対の加圧板と、各加圧板の外面側に突起物を介して配置される一対の補助加圧板と、電池を挟み込むように一対の加圧板を加圧させる加圧手段である突起物とを有する。加圧板と補助加圧板との間に設けられた突起物によって、一対の加圧板が加圧される。
【０００６】
特許文献１において、突起物は、具体的には、直径及び高さが既定されたＳＵＳ製の部材である。特許文献１のように、両面が平坦な電池を一対の加圧板で挟み込むようにした場合、一対の加圧板の四隅をボルトとナットで締めつけると、加圧板の周辺部が変形して、周縁部よりも中央部の圧力が弱くなり、電池全体を均一に加圧させることができない。このため、突起物は、加圧板及び補助加圧板の周辺側よりも中央部側に高い突起部が設けられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、加圧板は、たわみ特性の個体差などにより、加圧板全体に均一な加圧がされた場合であっても、加圧板の複数箇所におけるたわみ量が異なる。加圧板の複数箇所のたわみ量が異なると、加圧板全体に均一な加圧がされた場合であっても、加圧板がセルに与える加圧力は複数箇所において均一とはならない。たわみ量が異なる複数箇所においても、加圧板がセルに対して均一な加圧を行うためには、各箇所のたわみ特性を考慮して、電池の作製時に加圧板の複数箇所それぞれの抵抗値を測定し、各箇所に、抵抗値に応じた圧力を加える突起物が配置されることが望ましい。しかしながら、引用文献１に記載された加圧ホルダー付き電池に設けられる突起物は、高さが既定されたＳＵＳ製の部材である。そのため、加圧板の各位置において、抵抗値に応じて加圧力を変更することは不可能である。
【０００９】
本発明は、可撓性の包装体により、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体を備え、セルに対し、複数箇所において均一な圧力を加えることができるセルモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］本発明は、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体と、このセル積層体のセル積層方向における両側を挟む一対の保持板と、この一対の保持板よりセル積層体の積層方向の両端側に設けられる一対の支持板と、この一対の支持板を固定する固定部材と、を備え、一対の支持板のうち少なくとも一方の支持板は、隣り合う保持板を押圧する押圧部材を備え、この押圧部材は、押圧部材の押圧力を可変させ、隣り合う保持板までの距離を可変させる距離可変手段を有することを特徴とするセルモジュールに関する。
［２］本発明は、支持板は、長辺と短辺とを有する長方形状の平面部を有し、この平面部は、長辺の両端を含む領域である縁部と、縁部よりも支持板の中心側であって、長辺の中心を含む領域である中央部とを有し、押圧部材が、平面部の縁部よりも中央部に多数備えられ、複数の押圧部材に対応する複数の距離可変手段を有する、セルモジュールに関する。
［３］本発明は、支持板に備えられた前記押圧部材は、ネジであり、このネジは、ネジの先端部に、支持板と隣り合う保持板を押圧するための、ネジ切り部の呼び径から算出される断面積よりも大きい面積の先端平面部を有する、セルモジュールに関する。
［４］本発明は、一対の支持板のそれぞれが、支持板のそれぞれと隣り合う保持板との間の距離を可変する距離可変手段を有する押圧部材を備えた、セルモジュールに関する。
［５］本発明は、セル積層体と、セル積層体を挟む一対の保持板が、固定部材で固定された一対の支持板の間に収容されてなる、セルモジュールに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセルモジュールは、セル積層体の両側を挟む一対の保持板に対して、一対の保持板よりもセル積層体のセル積層方向の両端側に一対の支持板を備え、この支持板に押圧力を可変させ、保持板までの距離を可変させる可変手段を有する押圧部材を備えたことによって、セル積層体に対して均一に押圧力を加えることができ、セルの膨張や収縮等のセルの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】セルモジュールの一実施態様を示す斜視図である。
【図２】セルモジュールの一実施態様を示す側面図である。
【図３】一実施態様のセルの内部構造の一部を説明するための模式図である。
【図４】他の実施態様のセルの内部構造の一部を説明するための模式図である。
【図５】セルモジュールの一実施形態を示す斜視図である。
【図６】セルモジュールの一実施形態を示し、セル積層体を除いた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のセルモジュールの実施態様は、図１、図２、図５及び図６を参照にして説明する。図１は、セルモジュール１の一実施態様を示す斜視図である。図２は、図１に示す一実施形態のセルモジュール１の側面図である。
【００１４】
図１に示すように、セルモジュール１は、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセル１０の複数が積層されたセル積層体２を備える。セルモジュール１は、セル積層体２を構成するセルの積層方向において、セル積層体２の両側を挟む一対の保持板３，４を備える。本実施態様では、セルの積層方向は、図２における紙面の上下方向である。セルモジュール１は、一対の保持板３，４よりも外側、すなわちセル積層体２の積層方向の両端側に一対の支持板５，６が設けられる。なお、以下において、保持板３，４は、支持板５，６と対向する側の面を、外側面と称する。支持板５，６は、セル積層体２に近い側、すなわち保持板３，４と対向する側の面を、内側面と称し、保持板３，４と対向しない側の面を外側面と称する。セルモジュール１は、一対の支持板５，６を固定する一又は複数の固定部材７を備える。
図１に示すセルモジュール１は、一対の支持板５，６を固定するために一対の支持板５，６の一辺に沿って４本の固定部材７を備える。図１に示すセルモジュール１は、一対の支持板５，６の対向する二辺のそれぞれに４本ずつ、合計８本の固定部材７を備える。固定部材７は、図１に示すセルモジュール１のように支持板５，６の一辺に４本ずつ固定部材７を備える形態に限定されず、固定部材７の本数は何本であってもよい。
【００１５】
セルモジュール１は、一対の支持板５，６のうち、少なくとも一方の支持板は、隣り合う保持板３又は保持板４を押圧する押圧部材８を備える。図２に示すセルモジュール１は、一対の支持板５，６のそれぞれに隣り合う保持板３，４を押圧する複数の押圧部材８備える。支持板５は、隣り合う保持板３を押圧する複数の押圧部材８を備える。支持板６は、隣り合う保持板４を押圧する複数の押圧部材８を備える。本実施形態では、支持板５，６の両方に、保持板３，４を押圧する押圧部材８を備えるが、押圧部材８は、支持板５，６のいずれか一方のみに備える構成であってもよい。
押圧部材８は、保持板３，４と接し、支持板５，６から隣り合う保持板３，４までの距離を可変させる距離可変手段を有する。距離可変手段の詳細な構造は後述する。
【００１６】
次に、セルモジュール１を構成するセル積層体２のセルの構成について、図３及び図４を用いて説明する。
【００１７】
セル積層体２は、複数のセル１０が積層されてなる。図３は、セル１０の内部構造を説明する図である。図３は、セル１０の断面構造の一部を示す断面図である。図３は、セルモジュール１のセル１０が配置された位置を、図２の矢印Ｘ，Ｘに示す紙面の上下方向に切断し、１つのセル１０の切断面を正面から視た断面図である。図３に示すセル１０は、図３における紙面の左右方向が、図２における紙面の左右方向に対応する。図３では、セル１０の左側部分の一部の図示を省略した。
セル１０は、可撓性の包装体１２により、集電体を含む電池部材を内包し、封止してなる。電池部材は、正極１９、正極端子板１３、負極２０、負極端子板（図３において図示略）、セパレータ２１、及び電解液（図３において図示略）を含む。
【００１８】
セル１０は、包装体１２に内包される電池部材として、正極１９及び負極２０を備える。正極１９及び負極２０は、それぞれ集電体を含む。正極１９は、正極用集電体１５を備える。負極２０は、負極用集電体１６を備える。正極用集電体１５及び負極用集電体１６は、略矩形状の平面を有する平板状体であることが好ましい。
【００１９】
図３に示すように、正極１９は、正極用集電体１５と、正極用集電体１５の両面又は片面に積層された正極活物質層１７とから構成される。正極用集電体１５は、正極端子板１３に接続される。正極端子板１３は、正極用集電体１５の略矩形状の平面の一辺から包装体１２の外方に延出される。
【００２０】
負極２０は、負極用集電体１６と、負極用集電体１６の両面又は片面に積層された負極活物質層１８とから構成される。負極用集電体１６は、図示を省略した負極端子板に接続される。図３において図示を省略したが負極端子板は、負極用集電体１６の略矩形状の平面の一辺から、正極端子板１３の反対方向に包装体１２の外方に延出される。図示を省略するが、セル１０の負極端子板が配置された位置の断面構造は、負極端子板が配置された位置を、図３に示す正極端子板１３が配置された位置と同様に、図２の矢印Ｘ，Ｘに示す紙面の上下方向に切断し、切断面を正面から視た断面図において、図３に示す正極端子板１３の反対側の位置に、正極端子板１３に代えて、負極端子板が配置されること、及び図３に示す正極用集電体１５に代えて、負極用集電体１６が、負極端子板に接続されることを除いて、図３に示す正極端子板１３の断面構造と同じである。
【００２１】
図３に示すように、セル１の包装体２に内包される正極１９及び負極２０は、正極１９と負極２０の間にセパレータ２１を介在させて、交互に積層した構成を有する。図３に示すように、正極端子板３又は負極端子板（図示略）は、正極１９と負極２０とを積層したセル１０の厚み方向の中心軸Ａの位置に配置される。
【００２２】
包装体１２は、ラミネートフィルム等のシート状部材を、略矩形状の集電体の形に合わせて、矩形の袋状に形成したものであることが好ましい。包装体１２は、電池部材を内包して封止してなる。
【００２３】
包装体を構成するシート状部材としては、例えば、内面層、中間層及び外面層の３層構造のラミネートフィルム等が挙げられる。内面層には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の耐電解液性及びヒートシール性に優れた熱可塑性樹脂を使用することができる。中間層には、アルミ箔やステンレス箔等の可撓性及び強度に優れた金属箔を使用することができる。外面層には、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂を使用することができる。
【００２４】
セル積層体２を構成するセル１０は、図３に示す形態に限定されない。図４は、他の実施形態を示す一つのセル１１の内部構造の一部を説明する模式図である。図４に示すように、セル１１は、正極端子板１３又は負極端子板（図示略）がセル１１の厚み方向の中心軸Ａから偏った位置に配置されていてもよい。
【００２５】
図４は、他の実施形態を示す一つのセル１１の内部構造を説明する図である。図４は、セル１１の断面構造の一部を示す断面図である。図４は、セル１１が配置された位置を、セル１０と同様に、図２に矢印Ｘ，Ｘに示す紙面の上下方向に切断し、１つのセル１１の切断面を正面から視た断面図である。図４に示すセル１１は、正極用集電体１５及び正極活物質層１７を含む正極１９、正極端子板１３、負極用集電体１６及び負極活物質層１８を含む負極２０、負極端子板（図４において図示略）セパレータ２１、及び電解液（図４において図示略）を含む。
【００２６】
図４に示すセル１１の断面構造は、正極端子板３及び負極端子板４が、セル１１の中心軸Ａから偏った位置に配置されることを除いて、図３に示すセル１０の断面構造と同じである。図４に示すセル１１は、図３に示すセル１０と同様に、正極１９と負極２０とを備える。正極１９は、略矩形状の平面を有する板状体である正極用集電体１５を備える。負極２０は、略矩形状の平面を有する板状体である負極用集電体１６を備える。正極用集電体１５の両面又は片面に正極活物質層１７が積層される。負極用集電体１６の両面又は片面に負極活物質層１８が積層される。正極１９及び負極２０は、正極１９と負極２０の間にセパレータ２１を介在させて、交互に積層される。正極用集電体１５は、正極端子板１３に接続される。負極用集電体１６は、図４において図示を省略した負極端子板に接続される。セル１１において、正極端子板１３及び負極端子板は、正極１９と負極２０とを積層したセル１１の厚み方向の中心軸Ａから偏った位置に配置される。例えば、図４に示すように、正極端子板１３及び負極端子板は、中心軸Ａより左側に偏って配置される。
【００２７】
また、図３及び図４を参照にして、セル積層体２を構成する一つのセルは、正極端子板と負極端子板が、略矩形状の包装体から互いに反対方向に延出される実施形態を説明した。セルは、図３及び図４に示す実施形態に限定されない。セル積層体２を構成する一つのセルは、正極端子板と負極端子板が、略矩形状の包装体から同一方向に延出される構成を有していてもよい。
【００２８】
電池部材の材料は、特に限定されない。電池の種類によって、正極端子板、負極端子板、正極用集電体、負極用集電体、正極用活物質、負極用活物質、セパレータ、包装体を構成するシート状部材の材料は適宜選択できる。電池としては、一次電池、二次電池等が挙げられる。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池等の非水系電解液電池、バナジウムレドックス電池等が挙げられる。バナジウムレドックス電池の場合は、バナジウムをイオン又はバナジウムを含む陽イオンを含むバナジウム化合物の固体塩を活物質として含む、バナジウム固体塩電池であることが好ましい。
【００２９】
セルは、電池の放電により、負極及び／又は正極に用いられた集電体が膨張又は収縮し、セルが変形する場合がある。セルに内包された電池部材が、二次電池を構成するものである場合は、電池の充放電に伴いセルに内包した電池部材のうち負極及び／又は正極に用いられた集電体が膨張及び収縮し、又は、活物質の電池反応よってガスが発生し、セルが変形する場合がある。
【００３０】
図１及び図２に示すように、セル積層体２は、可撓性の包装体により、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセル１０が複数積層されてなる。セル積層体２は、複数のセル１０が電気的に直列又は並列に接続されて構成される。
【００３１】
次に、図１、図２、図５及び図６を用いて、セルモジュール１を構成する各部材について、詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、セルモジュール１は、一対の保持板３，４を備える。一対の保持板３，４は、セル積層体２のセル積層方向である紙面の上下方向の両側に、セル積層体２を挟んで配置される。一対の保持板３，４は、セル積層体２を挟み、積層された複数のセル１０を安定に保持できる大きさであることが好ましい。一対の保持板３，４のそれぞれは、セル１０の矩形状の包装体１２の平面の面積と同一の面積を有するか、あるいはセル１０の矩形状の包装体１２の平面の面積よりもやや大きい面積を有することが好ましい。一対の保持板３，４を形成する材料は特に限定されない。一対の保持板３，４は、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属板を用いることができる。保持板３，４の厚さは特に限定されない。保持板３，４は、セル１０の厚さ、セルの積層数等によって、セル積層体２に適する厚さの金属板を用いることができる。
【００３２】
セルモジュール１は、一対の保持板３，４よりもセル積層体２の積層方向の両端側に設けられる一対の支持板５，６を備える。図５は、支持板５を説明するためのセルモジュール１の斜視図である。図５に示すように、支持板５は、長辺と短辺とを有する長方形状の平面部５ａを有する。図５において、Ｅ１及びＥ２は、長辺の両端を示す。図５において、支持板５の中心は、二点鎖線Ｃで示す。平面部５ａは、長辺の両端を含む領域である縁部５ｅ１，５ｅ２と、縁部５ｅ１，５ｅ２よりも支持板５の平面部５ａの中心側であって、長辺の中心を含む領域である中央部５ｃとを有する。図５において、長辺は、両端に矢印を有する二点鎖線Ｅ１，Ｅ２で示す。
【００３３】
支持体５の平面部５ａの縁部５ｅ１及び５ｅ２の領域の大きさは特に限定されない。支持体５の平面部５ａの縁部５ｅ１及び５ｅ２は、平面部５ａの長辺Ｅ１，Ｅ２の両端から２５％の長さと短辺を含む略矩形状の領域であることが好ましい。支持体５の平面部５ａの中央部５ｃの大きさは特に限定されない。支持体５の平面部５ａの中央部５ｃは、支持板５の平面部５ａの縁部５ｅ１及び５ｅ２を除く、長辺Ｅ１，Ｅ２の中心を含む両端から２５％の長さを除いた５０％の長さを含む矩形状の領域であることが好ましい。
【００３４】
図１に示す支持板５は、平面部５の短辺から平面部５に対して垂直に折り曲げられた２つの保護面部５ｂ，５ｄを有する。支持板６は、平面部６の短辺から平面部６に対して垂直に折り曲げられた２つの保護面部６ｂ，６ｄを有する。図１において、支持板６の保護面部６ｂ及び６ｄは、セル積層体２の積層方向の一側面を覆う大きさの面積を有する。保護面部６ｂ及び６ｄの大きさは、セル積層体２の積層方向の一側面よりもやや大きいことが好ましい。図１及び図２に示すセルモジュール１において、支持板５の保護面部５ｂ及び５ｄは、支持板６の保護面部６ｂ及び６ｄよりも小さい面積を有する。支持板５の保護面部５ｂ及び５ｄは、支持板６の保護面部６ｂ及び６ｄと一部が重なり合うように、支持板５の長辺方向において、支持板６の厚さ部分だけ突出した位置から平面部５に対して垂直に折り曲げられて形成されたものである。支持板に設けた保護面部は、セル積層体の積層方向の側面を保護する役割を有する。また、支持板に設けた保護面部は、支持板を補強する役割を有する。支持板は、少なくとも長辺と短辺を有する長方形状の平面部を有していればよい。図１に示す保護面部５ｂ及び５ｄを有する支持板５と、保護面部６ｂ及び６ｄを有する支持板６は、支持板の一実施形態であり、支持板に備えた保護面部は、本発明において必須の構成ではない。
【００３５】
支持板を形成する材料は特に限定されない。支持板は、加工が容易であり、比較的軽量であることから、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム等の金属板を用いることができる。支持板の厚さは特に限定されない。支持板は、セルの大きさ、セル積層体の個数等によって、セル積層体に適する厚さの金属板を用いることができる。一対の支持板は、それぞれの支持板が、同じ材料で形成されていてもよく、互いに異なる材料で形成されていてもよい。
【００３６】
図１に示すセルモジュール１は、一対の支持板５，６を固定するために複数の固定部材７を備える。固定部材７は、セル積層体２及び一対の保持板３，４を挟む距離を確保して、一対の支持板５，６を固定する。固定部材７は、セル積層体２及び一対の保持板３，４を挟む距離の長さを有する円管状部材であることが好ましい。図２に示すように、固定部材７は、円管状部材の少なくとも一方の端部にネジ７ａが形成してあるものであることが好ましい。この固定部材７は、固定部材７のネジ７ａが形成されていない一端を一対の支持板の一方に固定されていることが好ましい。固定部材７は、固定部材７のネジ７ａが形成されている他端を一対の支持板の他方の支持板に螺合して固定することが好ましい。円管状部材である固定部材７の一端にネジ７ａを有し、このネジ７ａを一対の支持板の一方に螺合して固定することにより、一対の支持板の間の距離を調整することができる。一対の支持板５，６の一方の支持板６には、平面部６ａの長辺にそって一列に複数の固定部材７のネジ７ａを螺入できるネジ孔が形成されていることが好ましい。
【００３７】
固定部材の形態は、円管状部材に限定されない。固定部材は、例えば、セル積層体２及び一対の保持板３，４を挟む距離を確保して一対の支持板５，６の固定可能な長さを有するボルトと、このボルトを止めるナットから構成されるものであってもよい。
【００３８】
固定部材は、支持板の平面部の長辺と略同一長さの対向する二辺と、セル積層体２及び一対の保持板３，４を挟む距離を確保できる長さの対向する二辺を有する矩形の板状固定部材であってもよい。板状固定部材は、一対の支持板の長辺に沿って、支持板に対して垂直にネジ止め若しくは接着剤等によって、一対の支持板を固定する。長方形状の平面部を有する一対の支持板は、一対の支持板の平面部の長辺の間を閉塞する２つの板状固定部材を用いて、２つの側面を有する筐体を構成してもよい。
さらに、固定部材は、一対の支持板の平面部の短辺と略同一の長さを有する対向する二辺と、セル積層体２及び一対の保護板３，４を挟む距離を確保できる長さを有する対向する二辺を有する矩形状の板状固定部材であってもよい。
長方形状の平面部を有する一対の支持板は、一対の支持板の平面部の長辺の間を閉塞する２つの板状固定部材と、一対の支持板の平面部の短辺の間を閉塞する１つの板状固定部材を用いて、３つの側面を有する筐体を構成してもよい。
長方形状の平面部を有する一対の支持板は、一対の支持板の平面部の長辺の間を閉塞する２つの板状固定部材と、一対の支持板の平面部の短辺の間を閉塞する２つの板状固定部材を用いて、４つの側面を有する筐体を構成してもよい。
【００３９】
固定部材の数は、一対の支持板を安定に固定できる数であれば、特に限定されない。セルモジュールは、一対の支持板の間の距離を一定に保持できるように、一対の支持板の長方形状の平面部の対向する２つの長辺のそれぞれに、少なくとも１つずつ、合計して少なくとも２つの固定部材を備えることが好ましい。セルモジュールは、一対の支持板の間の距離を一定に保持できるように、一対の支持板の長方形状の平面部の４隅を固定できるように、少なくとも４つの固定部材を備えることがより好ましい。
【００４０】
一対の支持板５，６の平面部の大きさは、特に限定されない。一対の支持板５，６は、セル積層体２を挟む一対の保持板３，４を収容できる大きさの面積を有することが好ましい。図１又は２に示すように、セル積層体２を挟む一対の保持板３，４は、固定部材７で固定された一対の支持板５，６の間に収容され、セルモジュール１が構成される。
【００４１】
図１及び図２に示すように、セルモジュール１は、一対の支持板５，６のうち、少なくとも一方の支持板は、隣り合う保持板３，４を押圧する押圧部材８を備える。図２、図５及び図６を用いて、セルモジュール１に備える押圧部材８の詳細を説明する。図６は、図５に斜視図を示したセルモジュール１から、セル積層体２及び保持板３，４を除去した状態のセルモジュール１を示す斜視図である。図６では、一対の支持板５，６、複数の固定部材７、複数の押圧部材８を示す。図５に示すように、セルモジュール１は、一対の支持板５，６のそれぞれに、隣り合う保持板３，４を押圧する複数の押圧部材８ｉ〜８ｉｘを備える。
【００４２】
押圧部材８は、ネジであることが好ましい。支持板５，６は、ネジである押圧部材８を支持する複数の支持孔５ｆ，６ｆをそれぞれ備えることが好ましい。押圧部材８であるネジは、ネジの一端部が支持板５の支持孔５ｆ，支持板６の支持孔６ｆに螺入して支持される。押圧部材８であるネジの形状は、例えば、頭部である先端が、平面形状である。先端が平面形状の押圧部材８とは、例えば、皿ねじである。押圧部材８であるネジのねじ先である後端は、くぼみ先形状又はすりわり形状である。なお、すりわり形状とは、マイナスと呼ばれるスリット形の穴形状を指す。押圧部材８であるネジは、呼び長さが、保持板３，４の外側面から対向する支持板５，６の内側面までの距離より長い。支持孔５ｆ，６ｆには、押圧部材８であるネジのねじ部のピッチと合致するねじ切りがされている。
【００４３】
押圧部材８は、ネジの頭部である先端が、保持板３，４の外側面と接して設けられる。押圧部材８は、ネジのねじ先である後端が、支持板５，６の支持孔５ｆ，６ｆに、支持板５，６の内側面から保持板３，４の外側面に向けて螺入して設けられる。押圧部材８は、支持板５，６に対して押圧部材８のネジの螺入量を可変することにより、隣り合う保持板３，４を押圧する押圧力を可変させ、支持板５と隣り合う保持板３，４までの距離を可変させる構成有する。具体的には、押圧部材８は、支持板５，６の外側面から、ねじ先である後端に設けられたくぼみ形状又はすりわり形状にドライバー等を噛み合わせ、支持板５，６の外側面方向又は内側面方向に螺送することにより、支持板５と隣り合う保持板３までの距離を変える。このとき、ねじ頭である先端は、保持板３，４の外側面と接している。支持板５，６と隣り合う保持板３，４までの距離を変えることにより、保持板３，４を押圧する押圧力を変えることができる。押圧部材８及び支持板５，６の支持孔５ｆ，６ｆが、本発明の距離可変手段に相当する。この構成により、押圧部材８が設けられた各箇所において、押圧部材８が設けられた箇所ごとに、保持板３，４に対して適切な押圧力を与えることができる。
【００４４】
図１、図２、図５及び図６に示すセルモジュール１は、一対の支持板５，６のそれぞれに、隣り合う保持板３，４を押圧する複数の押圧部材８ｉ〜８ｉｘを備え、押圧部材８ｉ〜８ｉｘが設けられるそれぞれの箇所において、一対の支持板５，６のそれぞれと隣り合う保持板３，４との間の距離を可変する距離可変手段を備える。
【００４５】
本発明のセルモジュール１は、支持体５に、隣り合う保持板３を押圧する押圧部材８を複数箇所に備え、支持板５及び押圧部材８は、押圧部材８の押圧力を可変させる。支持板５と押圧部材８は、押圧部材８が支持板５と隣り合う保持板３までの距離を可変させる距離可変手段を有することによって、セル積層体２に対して面均一に押圧力を負荷することができる。支持体６は、支持板５と同様に、隣り合う保持板４を押圧する押圧部材８を複数箇所に備え、支持板６及び押圧部材８は、押圧部材８の押圧力を可変させる。支持板６と押圧部材８は、押圧部材８が支持板６と隣り合う保持板４までの距離を可変させる距離可変手段を有することによって、セル積層体２に対して面均一に押圧力を負荷することができる。
【００４６】
図６に示すように、押圧部材８がネジである場合、押圧部材８は、ネジの先端部に、ネジ切り部の呼び径から算出される断面積よりも大きい面積の平面を有する先端平面部８ａを備えることが好ましい。押圧部材８の先端平面部８ａは、図６において図示を省略した支持板５，６と隣り合う保持板３，４を押圧する面積が大きくなり、より均一な押圧力で、保持板３，４を押圧することができる。
【００４７】
セルモジュール１を構成する一対の支持板５，６は、固定部材７の締結力が加わることによって、平面部５ａ及び／又は平面部６ａがたわむ場合がある。一対の支持板５，６の平面部５ａ及び／又は平面部６ａにたわみが生じた場合であっても、支持板５，６と隣り合う保持板３との間の距離に応じて、隣り合う保持板３方向に距離可変手段によって押圧部材８を突出させ、支持板５，６と隣り合う保持板３，４に面均一に押圧部材８の押圧力を加えることができる。
【００４８】
本発明のセルモジュール１は、距離可変手段を有する押圧部材８及び支持板５，６を備えることによって、支持板５，６と隣り合う保持板３，４に面均一に押圧部材８の押圧力を加えることができる。本発明のセルモジュール１は、一対の保持板３，４に挟まれたセル積層体２を支持板５，６に備えた押圧部材８によって面均一に押圧し、セルの複数位置における変形量の差や保持板３，４の複数位置におけるたわみ量の差が生じる場合であっても、セルの複数位置における押圧力の差を抑制することができる。本発明のセルモジュールは、セルの変形を抑制することができるので、セルが内包する電池の内部抵抗の増大を抑制し、電池容量や効率放電特性、充放電サイクル特性等の電池特性を維持することが可能となる。
【００４９】
押圧部材は、押圧部材がネジであり、支持板に対するネジの螺入量によって支持板と隣り合う保持板との距離を可変する距離可変手段を有するもの形態に限定されない。
例えば、押圧部材は、バネであり、バネの一端部が支持板に固定され、バネの先端部に所定の面積を有する平面板を備えたものであってもよい。一対の支持板５，６の平面部５ａ及び／又は平面部６ａにたわみが生じた場合であっても、支持板５，６と隣り合う保持板３，４の距離に応じて、押圧部材の距離可変手段である圧縮されたバネが伸張し、押圧部材を隣り合う保持板方向に突出させ、支持板と隣り合う保持板に面均一に押圧部材の押圧力を加えることができる。押圧部材であるバネがコイルバネである場合、支持板と隣り合う保持板を押圧するコイルバネの先端部には、コイルバネの外径よりも大きな面積を有する先端平面部を備えることが好ましい。
【００５０】
図５に示すように、押圧部材８は、支持板５の縁部５ｅ１又は５ｅ２よりも、支持板５の中央部５ｃに多数備えられることが好ましい。
図１、図２、図５及び図６に示すセルモジュール１は、支持板５の一方の縁部５ｅ１に２つの押圧部材８ｉ，８ｉｉを備え、支持板５の他方の縁部５ｅ２に２つの押圧部材８ｉｉｉ，８ｉｖを備える。図１、図２、図５及び図６に示すセルモジュール１は、支持板５の中央部５ｃに、５つの押圧部材８ｖ〜８ｉｘを備える。支持板５に備えられた押圧部材８ｉ〜８ｉｘは、それぞれ距離可変手段を有する。
【００５１】
本発明のセルモジュール１は、支持板５の平面部５ａの中央部５ｃに備える押圧部材８ｖ〜８ｉｘの数が、縁部５ｅ１，５ｅ２に備える押圧部材８ｉ〜８ｉｖの数よりも多いことが好ましい。固定部材７の締結力によって、支持板５の中央部５ｃが大きくたわんだ場合であっても、支持板５の中央部５ｃに備える多数の押圧部材８ｖ〜８ｉｘによって、支持板５と隣り合う保持板３に均一な押圧力を加えることができる。本発明のセルモジュール１は、支持板５の中央部５ｃに多数備えた押圧部材８ｖ〜８ｉｘによって、保持板３に均一な押圧力が加えられ、セル積層体２を構成するセルの変形を抑制することができる。支持板５の平面部５ａに備える押圧部材の数は、特に限定されない。支持板６に押圧部材８を設ける場合は、支持板５と同様に、支持板６の平面部６ａの中央部に備える押圧部材の数が、縁部に備える押圧部材の数よりも多いことが好ましい。支持板６の平面部６ａの中央部に備える押圧部材の数、縁部に備える押圧部材の数より多い場合には、セルモジュール１は、支持板６の中央部が大きくたわんだ場合であっても、支持板６の中央部に備える多数の押圧部材によって、支持板６と隣り合う保持板４に均一な押圧力を加えることができる。セルモジュール１は、支持板６の中央部に多数備えた押圧部材８によって、保持板４に均一な押圧力が加えられ、セル積層体を構成するセルの変形を抑制することができる。支持板６の平面部６ａに備えられる押圧部材の数は、特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、可撓性の包装体により、集電体を含む電池部材を内包して封止されたセルの複数が積層されたセル積層体を備え、セルの変形を抑制することができるセルモジュールを提供することができる。本発明は、セルの変形を抑制することができるので、セルに内包された電池の内部抵抗の増大を抑制し、電池容量や効率放電特性、充放電サイクル特性等の電池特性を維持することが可能な電池用のセルモジュールを提供することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１                セルモジュール
２                セル積層体
３，４            保持板
５，６            支持板
５ａ，６ａ        平面部
５ｂ，６ｂ        保護面部
５ｃ               中央部
５ｄ，６ｄ        保護面部
５ｅ１，５ｅ２       縁部
５ｆ，６ｆ        支持孔
７                固定部材
７ａ              固定部材のネジ
８，８ｉ〜８ｉｘ    押圧部材
８ａ              先端平面部
１０，１１        セル
１５              正極用集電体
１６              負極用集電体
１７              正極活物質層
１８              負極活物質層
１９              正極
２０              負極
２１              セパレータ
【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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