(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層電極体または巻型電極体を絶縁フィルムで成型した単電池を複数積層した電池モジュールであって、
前記単電池を固定しながら保持しつつ積層するための保持部材を備え、
前記保持部材は、前記単電池を押圧するために面に形成された凹所に前記積層電極体または巻型電極体がはまり込んで保持されることにより前記単電池を固定するものであり、かつ、積層された前記単電池間に冷却用流体を流せるように構成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記載の電池モジュールにおいて、前記保持部材が前記複数の単電池ごとに設けられ、互いに隣接された前記単電池を保持する保持部材の間に冷却用流体が流れる流路が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３】
請求項１または請求項２記載の電池モジュールにおいて、前記保持部材は、前記単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通口があ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３記載の電池モジュールにおいて、前記保持部材の押圧面に形成された前記凹所に対応する部分が貫通孔となっており、前記貫通孔の周囲部分によって前記単電池の周囲の絶縁フィルムを押圧することを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の電池モジュールにおいて、前記保持部材は、前記単電池の電極部に接触しない部分が金属製であることを特徴とする電池モジュール。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項記載の電池モジュールにおいて、前記保持部材の貫通口には、前記単電池を押圧するためのバネ部材が設けら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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単電池を複数積層した電池モジュールの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、積層電極体または巻型電極体をラミネートアルミニウムフィルム等の絶縁フィルムで覆って成型した電池が実用化されている。
【０００３】
図１０には、このような電池の例が示される。図１０において、積層電極体１０に正負の電極端子１２、１４を取り付け、これを絶縁フィルム１６で包み込み、成型して単電池１８を構成する。この場合、絶縁フィルム１６の積層電極体１０の周囲部分は、加熱圧着されてヒートシール部２０となっている。これにより、絶縁フィルム１６で積層電極体１０を完全に密封し絶縁することができる。
【０００４】
また、このような単電池１８には、図１０に示された積層電極体１０に限らず、図１１に示されるような巻型電極体２２を使用することもできる。
【０００５】
このような単電池１８を複数積層して電池モジュールを構成する場合には、複数の単電池１８を図示しない電池容器中に入れ、電池容器中に樹脂を充填して該単電池１８を固定することが行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電池モジュールにおいては、単電池１８の固定用の樹脂に、電池の使用中のクリープにより隙間が生じ、単電池１８の保持能力が低下してしまう場合があった。これにより、各単電池１８は、電極端子１２、１４のみにより保持された状態となるので、車載用途等の電池モジュールに振動が加わるような環境で使用すると、電極端子１２、１４に割れが発生する等耐久強度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、電池容器中に樹脂を充填することにより、各単電池１８を冷却流体により冷却することが困難となるため、電池モジュールの冷却性能が著しく低下するという問題もあった。このように、電池モジュールの冷却性能が低下すると、電池温度が上昇し、電池寿命が短くなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、耐久強度及び電池寿命が改良された電池モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、積層電極体または巻型電極体を絶縁フィルムで成型した単電池を複数積層した電池モジュールであって、単電池を固定しながら保持しつつ積層するための保持部材を備え、保持部材は、単電池を押圧するために面に形成された凹所に積層電極体または巻型電極体がはまり込んで保持されることにより単電池を固定するものであり、かつ、積層された単電池間に冷却用流体を流せるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材が複数の単電池ごとに設けられ、互いに隣接された単電池を保持する保持部材の間に冷却用流体が流れる流路が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材は、単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通口があけられていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材の押圧面に形成された上記凹所に対応する部分が貫通孔となっており、この貫通孔の周囲部分によって単電池の周囲の絶縁フィルムを押圧することを特徴とする。
【００１３】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材は、単電池の電極部に接触しない部分が金属製であることを特徴とする。
【００１４】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材の貫通口には、単電池を押圧するためのバネ部材が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１６】
図１には、本発明にかかる電池モジュールを形成するために、単電池を保持する場合の例が示される。図１において、積層電極体１０の周囲が絶縁フィルム１６で覆われて構成された単電池１８は、その面方向が保持部材２４により両側から押圧されて固定され、保持される。この保持部材２４には、単電池１８を押圧するための面に積層電極体１０がはまり込むための凹所２６が形成されており、この中に積層電極体１０がはまり込んで保持され、かつ押圧されて固定される。この凹所２６の深さＬは、積層電極体１０の厚さｌに対して、Ｌ＜ｌ／２という関係になっている。これにより、単電池１８の両面側から保持部材２４を押しつけると、積層電極体１０の側面が両側から押されることになり、単電池１８を十分固定することができる。従って、単電池１８が電極端子１２、１４のみで保持されるような状態を回避することができる。
【００１７】
また、上記保持部材２４の、単電池１８を押圧する面の反対側の面には、冷却用流体を流すための流体用通路２８が形成されている。
【００１８】
図２には、図１のようにして保持部材２４により単電池１８をはさみ込んだ場合の様子が示される。図２において、単電池１８は保持部材２４により両側から挟み込まれ、保持部材２４の凹所２６中に積層電極体１０がはまり込んで固定され、保持された状態となっている。この場合、単電池１８を複数積層するために、電極端子１２、１４のみが保持部材２４の外側に突出された状態となっている。
【００１９】
図３には、図２に示された保持部材２４によって単電池１８が挟み込まれた状態の部分断面図が示される。なお、図３では、一組の保持部材２４とこれに挟み込まれた単電池１８及び隣接する図示しない単電池を挟み込むための他の保持部材１個が示されている。図３に示されるように、単電池１８はその積層電極体１０の部分が保持部材２４の凹所２６にはめ込まれて固定され保持されている。また、互いに隣接される単電池１８を保持するための保持部材２４が重ね合わせられることにより、上述した流体用通路２８により所定の流路が形成される。これにより、この流体用通路２８中に冷却用流体を流すことができ、保持部材２４を介して単電池１８を冷却することができる。このため、単電池１８が高温にさらされて電池寿命が短くなる等の問題を解消することができる。
【００２０】
なお、上述した実施形態においては、一組の保持部材２４により１個の単電池１８が挟み込まれて固定保持される例が示されているが、一組の保持部材２４により複数の単電池１８を挟み込み、固定保持することも可能である。ただし、単電池１８の冷却能力の点から、一組の保持部材２４により固定、保持される単電池１８の数は、その発熱量により適宜決定される。
【００２１】
図４には、単電池１８を挟み込んだ保持部材２４を複数積層して構成された電池モジュールの例の斜視図が示される。図４において、各保持部材２４には、それぞれ単電池１８が挟み込まれており、一連の保持部材２４の両側から拘束版３０により拘束され、拘束ロッド３２により圧力が加えられる。図４に示された電池モジュールにおいては、積層された各単電池１８の間に形成された流体用通路２８に冷却用流体が流され、各単電池１８が冷却される。
【００２２】
このように、保持部材２４、拘束版３０、拘束ロッド３２により積層された単電池１８が固定され、保持されるので、車載用途等振動が生じる環境で使用しても電極端子１２、１４に割れが発生する等の問題を回避でき、十分な耐久強度を得ることができる。また、単電池１８を十分冷却できるので、高温により電池寿命が短くなるという問題も解消できる。
【００２３】
図５には、本発明に係る電池モジュールを構成するための保持部材２４の変形例が示される。図５において、保持部材２４は、図１に示された例の凹所２６に対応する部分が貫通孔３４となっている。このため、単電池１８を構成する積層電極体１０を押圧することができないが、保持部材２４の周囲部分により、単電池１８の周囲の絶縁フィルム１６すなわちヒートシール部２０を押圧することができ、これにより単電池１８を固定しながら保持することができる。
【００２４】
また、上記のように保持部材２４に貫通孔３４を形成することにより、流体用通路２８に流される冷却用流体で単電池１８が直接冷却されるので、単電池１８の冷却効率を向上することができる。
【００２５】
図６には、図５に示された単電池１８の変形例が示される。図６において、単電池１８を構成する積層電極体１０の部分を覆っている絶縁フィルム１６には、しわ３６が形成されている。これは、保持部材２４の貫通孔３４に対応する面であって、冷却用流体との接触面積を大きくすることができる。これにより単電池１８の冷却効率を向上することができる。
【００２６】
図７には、保持部材２４の他の変形例が示される。図７において、保持部材２４には、２個の貫通孔３４が設けられている。この２個の貫通孔３４の間は、仕切部３８により仕切られている。仕切部３８は、図１に示された例と同様に単電池の積層電極体１０の厚さｌに対してＬ＜ｌ／２を満たす距離Ｌだけ単電池１８が配置される側の面から後退している。これにより、本変形例に係る保持部材２４で、単電池１８を両側から挟み込んだ場合に、仕切部３８により積層電極体１０の面を押圧することができ、単電池１８を固定しながら保持することができる。また、２つの貫通孔３４が設けられているので、単電池１８を冷却する能力も十分に確保することができる。
【００２７】
図５及び図７に示されるように、保持部材２４の、単電池１８の押圧面の少なくとも一部に貫通孔３４を設けることにより、単電池１８を冷却する能力を十分に確保することが可能となる。
【００２８】
図８には、本発明に係る電池モジュールを構成する保持部材２４のさらに他の変形例が示される。図８において、保持部材２４は、単電池１８の電極端子１２、１４に接する部分が樹脂製の第１押圧部４０とされ、電極端子１２、１４に接しない部分が金属製の第２押圧部４２とされている。このように、保持部材２４の、電極端子１２、１４に接しない部分を全て金属製とすることにより、保持部材２４の熱伝導度を向上させることができ、単電池１８の冷却能力をさらに高めることができる。
【００２９】
図９には、保持部材２４のさらに他の変形例が示される。図９において、保持部材２４と単電池１８との間には、単電池１８への押圧力を向上させるための金属板ばね４４が配置される。この金属板ばね４４により、単電池１８の固定をより確実に行うことができる。この金属板ばね４４は本発明に係るばね部材に相当する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持部材により単電池を固定しながら保持することができるので、車載用途等振動のある環境で電池を使用する場合にも、電極等に部分的に過大な応力が発生することがなく、電池の耐久強度を向上させることができる。
【００３１】
また、保持部材に形成された貫通孔の周囲部分によって単電池の周囲の絶縁フィルムを押圧することで、単電池を固定しながら保持することができる。
【００３２】
また、保持部材の単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通孔を設ければ、さらに単電池の冷却能力を向上させることができる。
【００３３】
この場合に、単電池の貫通孔に対応する面の絶縁フィルムにしわを形成することにより、冷却用流体との接触面積を大きくでき、さらに冷却能力を向上できる。
【００３４】
また、保持部材の、単電池の電極に接触しない部分を金属製とすることにより、保持部材自体の熱伝導度を向上でき、単電池の冷却能力を向上できる。
【００３５】
また、保持部材の貫通孔に単電池を押圧するためのばね部材を設けることにより、単電池の冷却能力を維持したままより強固に単電池を固定し保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電池モジュールを構成する保持部材の例を示す図である。
【図２】  図１に示された保持部材により単電池を挟み込んで固定し保持した場合の例を示す図である。
【図３】  図２に示された例の部分断面図である。
【図４】  図２に示された保持部材を複数積層した本発明に係る電池モジュールの斜視図である。
【図５】  図１に示された保持部材の変形例を示す図である。
【図６】  図５に示された単電池の変形例を示す図である。
【図７】  図１に示された保持部材の他の変形例を示す図である。
【図８】  図１に示された保持部材のさらに他の変形例を示す図である。
【図９】  図１に示された保持部材のさらに他の変形例を示す図である。
【図１０】  従来における単電池の構成を示す図である。
【図１１】  単電池に使用される巻型電極体の例を示す図である。
【符号の説明】
１０  積層電極体、１２，１４  電極端子、１６  絶縁フィルム、１８  単電池、２０  ヒートシール部、２２  巻型電極体、２４  保持部材、２６  凹所、２８  流体用通路、３０  拘束板、３２  拘束ロッド、３４  貫通孔、３６  しわ、３８  仕切部、４０  第１押圧部、４２  第２押圧部、４４  金属板ばね。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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