JP2009266740A - 電池モジュール、電池モジュールの製造方法及び電池モジュールを備えた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拘束荷重のバラツキが小さく、長期にわたって安定かつ優れた性能を発揮できる電池モジュール、電池モジュールの製造方法及び電池モジュールを備えた装置を提供する。
【解決手段】電池モジュール１は、収容体１２と、それぞれが略平行になるように収容体１２に収容された複数の電池セル１１とを備え、電池セル１１は、略シート状の形状を有し、かつ正極集電体及び負極集電体と、正極活物質及び負極活物質と、電解質と、を備え、電池セル１１は、イオン移動による電荷の授受により充放電可能であり、収容体１２は、複数の電池セル１１を未硬化の熱硬化性樹脂材料又は溶解状態の熱可塑性樹脂材料に浸漬した状態で等方向加圧法により、未硬化の熱硬化性樹脂材料又は溶融状態の熱可塑性樹脂材料を硬化させることにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュール、電池モジュールの製造方法及び電池モジュールを備えた装置に関する。

電池パックには、単一の電池セルを備えるものの他、複数の電池セルを一体化した電池モジュールを備えるもの等がある。複数の電池セルを含む電池モジュールによれば、単一の電池セルに比べ、大電流や大電圧を得ることができる。このような特性を活かし、電池モジュールを備えた電池パックは、例えば、電動機を駆動源として用いる電気自動車や、電動機とその他の駆動源を組み合わせたハイブリッド電気自動車等に搭載される。

複数の電池セルを一体化した電池モジュールとしては、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、シート状の電池セル２０１とスペーサ２０２とを交互に積層し、この積層体２００を、積層体２００両端に設けた拘束プレート２０３及び両拘束プレート２０３間を締め付ける拘束部材２０４を用いて固定する構成が一般的である。
図７において、電池セル２０１は、一端面に２つの電極２０１Ａを有する。また、拘束部材２０４は、拘束プレート２０３四隅の挿通孔２０３Ａに挿通される長手状の連結部材２０４Ａと、連結部材２０４Ａの端部に螺合され両拘束プレート２０３を締付けるナット２０４Ｂと、を有する。

例えば、特許文献１には、シート状電池をエンドプレートで挟み、積層方向に反復的に荷重をかける電池モジュールの製造方法が開示されている。
電池セルを積層した電池モジュールでは、外部から電池セルにかかる圧力（拘束荷重）によって電池としての性能が変化するが、特許文献１の製造方法によれば、製造時に反復的に荷重をかけることで、時間経過による荷重抜けを防止でき、長期にわたって安定した性能を発揮する電池モジュールが製造できる。

これ以外にも、電池セルに圧力をかける方法等が多数開示されている。
例えば、特許文献２には、事前の実験により最適な締付力を求め、この締付力で均等締付けを実施することで、締付力過剰による電池セルの破損や電解液の漏れを防止する亜鉛−臭素電池の製造方法が開示されている。
また、特許文献３には、シート状の角型電池セルを厚み方向に積層し、その両端に設けた拘束プレートを長手状の連結部材で締付け固定した電池パックが開示されている。電池セルが厚み方向に押圧されるので、電池セルの膨張やズレを防止できる。

さらに、特許文献４には、電池セルと電池ホルダを交互に積層し、電池ホルダを加熱しつつ積層方向に荷重を印加して、積層方向の長さを所定範囲内におさめる荷重印加工程と、積層体を拘束する固定工程と、を含む蓄電モジュールの製造方法等が開示されている。
加熱により樹脂製の電池ホルダのクリープを促進し、ある程度クリープが進んで積層体の長さが所定範囲に収まったところで拘束するので、時間経過による拘束荷重の変化が抑えられ、長期間の安定駆動が可能な蓄電モジュールを提供できる。

特開２００５−３３９９２９号公報 特開平６−２５１８０８号公報 特開２００１−２３６９３７号公報 特開２００８−０１６２５９号公報

特許文献１から４に記載のような従来の電池モジュールにおいては、拘束部材を用いて電池セルの積層体を固定するが、拘束部材の形状には製造誤差が含まれる場合があり、電池セルの拘束荷重にバラツキが生じるおそれがある。
また、拘束プレート同士を拘束部材で固定するときには、拘束プレート間を一定荷重で締付けることが考えられるが、多数の電池セルを積層した場合、積層体の積層方向におけるバラツキが大きくなるおそれがある。
リチウムイオン電池などは、優れた性能を発揮できる拘束荷重範囲を有しているため、所定の荷重を均一に印加し、かつその荷重を維持することが重要であるところ、上述のような拘束荷重のバラツキは電池モジュールの性能低下をもたらすおそれがある。
また、ネジ等を用いる拘束部材では、時間の経過により拘束荷重が変化し、電池モジュールの性能が変化するおそれがある。

本発明は、上記の問題等に対してなされたものであり、拘束荷重のバラツキが小さく、長期にわたって安定かつ優れた性能を発揮できる電池モジュール、電池モジュールの製造方法及び電池モジュールを備えた装置を提供することを目的とする。

本発明の電池モジュールは、収容体と、それぞれが略平行になるように前記収容体に収容された複数の電池セルとを備え、前記電池セルは、略シート状の形状を有し、かつ正極集電体及び負極集電体と、正極活物質及び負極活物質と、電解質と、を備え、前記電池セルは、イオン移動による電荷の授受により充放電可能であり、前記収容体は、前記複数の電池セルを未硬化の熱硬化性樹脂材料又は溶解状態の熱可塑性樹脂材料に浸漬した状態で等方向加圧法により加圧しつつ、前記未硬化の熱硬化性樹脂材料又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂材料を硬化させることにより形成されたことを特徴とする。
ここで、等方圧加圧法とは、パスカルの原理で、静水圧状態において圧力媒体を通じ、全方向から均一に物体を加圧する方法である。深海１，０００ｍにある物体には、水圧を受けて約１００ＭＰａの等方圧が作用している。これと同じ理屈である。

本発明によれば、拘束プレートや連結部材などの拘束部材を用いることなく、等方向加圧状態下で液状状態から硬化させた収容体によって、複数の電池セルを一体化する。
ここで、電池セルが浸漬された状態で未硬化の熱硬化性樹脂材料又は溶解状態の熱可塑性樹脂材料（以下、液状原料ともいう。）を硬化させるので、収容体は電池セルと密着した形状となり、従来のような拘束部材の製造誤差による拘束荷重のバラツキは発生しない。また、硬化時の加圧状態を変えれば、電池セルに最適な拘束荷重になるように調整できる。さらに、電池セルの拘束にネジ止め等を用いないので、電池セルを拘束する拘束荷重が経時変化する可能性も低い。
したがって、本発明の電池モジュールは、拘束荷重のバラツキが小さく、長期にわたって安定かつ優れた性能を発揮できる。

本発明の電池モジュールにおいて、前記電解質は、固体電解質であることが好ましい。
本発明の電池モジュールにおいて、前記電池セル間には、ラミネート層が形成されていることが好ましい。
ラミネート層によれば、電池セルを液状原料に浸漬し、液状原料を硬化させる際に、電池セルが破壊したり、短絡したりすることを防止できる。なお、ラミネート層を形成する材料は特に限定されず、任意の材料を利用できる。

本発明の電池モジュールの製造方法は、複数の電池セルが一体化され、かつこの電池セルがイオン移動による電荷の授受により充放電可能である電池モジュールの製造方法であって、前記複数の電池セルを未硬化の熱硬化性樹脂又は溶融状態の熱可塑性樹脂に浸漬する浸漬工程と、前記浸漬工程の後、等方向加圧状態下で前記未硬化の熱硬化性樹脂又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂を硬化させ、前記複数の電池セルを一体的に形成する加圧硬化工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、浸漬工程と加圧硬化工程とを実施することで、電池セルに密着した収容体が形成され、上述のような優れた性能を備えた電池モジュールを得ることができる。

本発明の電池モジュールの製造方法は、前記浸漬工程と同時、又は、前記浸漬工程と前記加圧硬化工程との間において、前記未硬化の熱硬化性樹脂又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂に超音波振動を印加し、浸漬工程で発生した気泡を除去する気泡除去工程を含むことが好ましい。
本発明の装置は、上述の電池モジュールを備えることを特徴とする。

拘束荷重のバラツキが小さく、長期にわたって安定かつ優れた性能を発揮できる電池モジュール、該電池モジュールの製造方法及び該電池モジュールを備えた装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではない。

［電池モジュールの構成］
図１に、本実施形態の電池モジュールの断面図を示す。
本実施形態の電池モジュール１は、図１に示すように、複数の電池セル１１と、電池セル１１を収容する収容体１２と、を備える。
電池セル１１は、図７（Ａ）に示した従来の電池セル２０１と同様、略シート状で、一端面に２つの電極１１Ａを有する。電池セル１１の内部構成については、後述する。
電池セル１１間（電池セル１１の表面のうち、収容体１２と接する部分）には、アルミラミネート処理によりラミネート層１１１が形成されている。
収容体１２は、略直方体形状で、複数の電池セル１１を互いに略平行かつ離隔して収容する収容孔１２１を有する。本実施形態では、収容体１２は、後述の製造方法により熱硬化性樹脂で形成されている。
複数の電池セル１１は、この収容孔１２１に、電極１１Ａの位置を揃えるようにして収容されている。
電池モジュール１において、各電池セル１１の電極１１Ａは、図示しない配線により並列あるいは直列に接続されており、図示しない安全回路と接続されている。

このような電池モジュール１は、種々の装置（例えば、電気機器）に搭載される。
電池セル１１の大きさや個数は、搭載する装置の必要容量等によって適宜変更される。例えば、モバイル機器に搭載する電池モジュール１では、小型の電池セル１１を少量積層する。また、家庭用蓄電池や電気自動車やハイブリッド型自動車に搭載する電池モジュール１では、大型の電池セル１１を多数積層する。
装置に搭載する場合には、図２に示すように、電池モジュール１を防湿性の容器２に収納し、電池パックとして搭載させることが好ましい。なお、図２では、２つの電池モジュール１を１つの容器２に収納しているが、収納される電池モジュール１の個数は特に限定されず、容器２としても任意の形状のものが使用できる。

［電池セルの構成］
本実施形態に係る電池セル１１は、所謂全固体リチウム二次電池であり、正極と固体電解質である電解質層と負極とを有し、正極と負極とで電解質層を挟む構成をとる。
以下、図３を用いて、電池セル１１内部の構成を詳細に説明する。なお、図３において、ラミネート層１１１は省略している。

本実施形態に係る電池セル１１は、図３に示すように、正極１１２及び負極１１３で電解質層１１４を挟む構成を有し、図３に示す例では、正極１１２及び負極１１３には正極集電体１１５及び負極集電体１１６が接している。
本実施形態に係る電池セル１１の製造方法に関しては、図３に示すような構成をとり得る方法であれば、特に限定されないが、正極１１２と正極集電体１１５とを積層した正極合材シート、負極１１３と負極集電体１１６とを積層した負極合材シート及び固体電解質シートを作製しておき、これを重ね合わせてプレスする方法がある。
また、正極集電体１１５上に正極１１２を形成しておき、その上に電解質層１１４を形成し、さらにその上に負極集電体１１６に形成させた負極１１３を、電解質層１１４と負極１１３が接するように重ね合わせてもよい。

正極合材シート及び負極合材シートの製造方法としては、例えば、正極１１２及び負極１１３を正極集電体１１５及び負極集電体１１６の少なくとも一部に膜状に形成することで作製できる。製膜方法としては、ブラスト法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法又は溶射法等が挙げられる。また、正極集電体１１５及び負極集電体１１６に上記正極１１２及び負極１１３の極材を溶液化し、塗布する方法、あるいは上記正極１１２及び負極１１３の極材を正極集電体１１５及び負極集電体１１６上に圧縮して積層させる方法により、正極１１２及び負極１１３を形成することもできる。

上記方法のうち、簡便な装置であり、かつ室温条件下、すなわち電解質の結晶状態を変化させない温度範囲で製膜できることから、ブラスト法やエアロゾルデポジション法が好ましい。
なお、各部の材質は、特に限定されないが、本実施形態では、正極集電体１１５及び負極集電体１１６はアルミ、正極１１２を構成する正極活物質はリチウムコバルト複合酸化物、負極１１３を構成する負極活物質は炭素及びＳｎ金属粉で形成されている。
正極１１２は、正極活物質と電解質とを混合したものであることが好ましく、負極１１３は負極活物質と電解質を混合したものであることが好ましい。
電解質としては、耐熱性のある硫化物系の固体電解質を用いる。
すなわち、本実施形態の電池セル１１は、上記した通り、全固体リチウム二次電池である。

［電池モジュールの製造方法］
本実施形態の電池モジュールの製造方法では、加圧処理工程と、浸漬工程と、気泡除去工程と、加圧硬化工程と、をこの順に実施する。

［加圧機の構成］
図４に、本実施形態の電池モジュールの製造方法で使用する加圧機３の斜視図を、図５に、加熱硬化工程における加圧機３の断面図を示す。
図４及び図５に示すように、加圧機３は、一端が開放された略円柱形状の槽３１を構成する二つのジャケット３２と、槽３１の開口を塞ぐ治具３３と、を備える。
図５に示すように、槽３１に後述する液状原料１３が収容された状態において、治具３３を槽３１内に押圧することで、槽３１内の液状原料１３に均等に圧力を加えられる。
また、図４及び図５に示すように、ジャケット３２には、流路３４が形成されている。この流路３４に、スチームや冷却水などの流体を流通させることにより、槽３１内部の液状原料１３を加熱及び冷却できる。例えば、流体導入部３５から導入されたスチームは、流路３４を通過して流体排出部３６から排出されるが、スチームの熱によってジャケット３２が全体的に加熱され、槽３１内部の液状原料１３を加熱できる。

［各工程の内容］
加圧処理工程では、例えば、プレス機等を用いて電池セル１１に加圧処理を施す。加圧処理の圧力としては、本実施形態のような固体電解質の電池セル１１では、１ＭＰａ以上が好ましく、１０ＭＰａ以上がより好ましい。
浸漬工程では、図５に示すように、複数の電池セル１１を槽３１内に収容した液状原料１３に浸漬する。本実施形態では、複数の電池セル１１は、安全回路を含め配線が施された状態で、液状原料１３に浸漬される。本実施形態における液状原料１３は、未硬化の熱硬化性樹脂である。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂及びエポキシ樹脂などが利用できる。なお、液状原料１３を注ぎ入れる前に、槽３１に適切な剥離剤を塗布してもよい。液状原料１３の硬化後に槽３１と収容体１２を剥離する必要があるが、剥離剤の塗布を施すことにより収容体１２の破壊を抑制できる。

気泡除去工程では、液状原料１３に超音波振動を印加し、浸漬工程で発生した気泡を除去する。
加熱硬化工程では、流体導入部３５からスチームを導入しつつ治具３３を槽３１内に押圧し、熱間等方圧加圧法により、等方向加圧状態下において液状原料１３を加熱し、硬化させる。
加熱硬化工程で加える圧力は、１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下が好ましい。１ＭＰａ以上の適宜の圧力に調整すれば、電池セル１１への適切な拘束荷重を得ることができる。５００ＭＰａ以下であれば、圧力によって電池セルが破壊されたり、形成された収容体１２に亀裂が発生したりすることを防止できる。なお、加熱硬化工程で加える圧力は、５０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下であることがより好ましく、１００ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。

［実施形態の作用効果］
このような本実施形態の電池モジュール１、及び、その製造方法によれば、例えば、以下のような優れた作用効果を得ることができる。

本実施形態の電池モジュール１では、収容体１２が、複数の略シート状の電池セル１１を略平行かつ離隔して収容しており、従来の電池モジュールと同様の形状を有するが、複数の電池セル１１の間には収容体１２が存在し、隙間なく一体化されている。このため、たとえ多数の電池セル１１を積層したとしても、拘束荷重のバラツキが発生せず、拘束荷重が経時変化しにくい。
また、電池セル１１間のラミネート層により、電池セル１１の破壊等を防止できる。
長期にわたって安定した性能を発揮することは、特に二次電池において重要となるところ、本実施形態では電池セル１１を全固体リチウム二次電池としたので、要求に合致した二次電池としての電池モジュール１を提供できる。
さらに、固体電解質を備えた電池セル１１を採用するため、上述のような優れた性能に加え、液状電解質と比べた固体電解質の有利な特性（例えば、耐熱性、耐衝撃性、安全性等）をも電池モジュール１に付与できる。本実施形態では液状原料１３の温度が高いが、電解質が耐熱性のある固体電解質なので、電解質の膨張等を防ぐことができる。
安価で取り扱いも容易な熱硬化性樹脂材料を液状原料１３として、収容体１２を形成するので、上述のような優れた性能を備えつつ、安価な電池モジュール１となる。

本実施形態の電池モジュール１の製造方法によれば、熱間等方圧加圧法により、液状原料１３を等方向加圧状態下で硬化させるので、電池セル１１への拘束荷重が均等になり、電池モジュール１の性能を高めることができる。また、加圧処理工程により、各電池セル１１の性能を向上でき、気泡除去工程により、収容体１２の亀裂等を防止できる。さらに、浸漬工程及び加圧硬化工程において、加圧機３からの圧力を液状原料１３により均等に加えることができ、拘束荷重のバラツキを防止できる。

電池モジュール１を防湿性の容器２に収納し、電池パックとして装置に搭載させるので、電池モジュール１を周囲の水分から隔絶し、湿度、温度の変化に伴う膨潤等による拘束荷重の変化を防止できる。

［変形例］
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。

上述の実施形態において、未硬化の熱硬化性樹脂材料を液状原料１３とする構成を例示したが、これに限らない。例えば、溶融状態の熱可塑性樹脂材料を液状原料１３とし、熱可塑性樹脂からなる収容体１２を形成してもよい。この場合、加圧硬化工程は、冷間等方圧加圧法により実施されることが好ましい。この場合、加圧硬化工程では、例えば、流路３４に冷却水を導入することにより、液状原料１３を冷却できる。
また、上述の実施形態では、硫化物系の固体電解質を用いる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、液体の電解質を用いてもよく、硫化物系以外の固体電解質を用いてもよい。液体の電解質としては、例えば、エチレンカーボネート３０量部，エチルメチルカーボネート７０量部を混合した溶媒に１．０ｍｏｌ/ＬのＬｉＰＦ_６を添加した電解液などが挙げられる。固体電解質としては、例えば、非水系電解質、イオン伝導性樹脂を含む高分子電解質、酸化物系の固体電解質等が挙げられる。
上述の実施形態では、アルミラミネート処理によって形成するラミネート層１１１を例示したが、これに限らない。例えば、ラミネート層１１１は、アルミ以外の金属や耐熱性のある樹脂などによって形成されていてもよい。
上述の実施形態において、電池モジュール１を防湿性のある容器２に収納した電池パックを例示したが、これに限定されない。例えば、金属製等の剛性の容器２を採用すれば、防湿性のみならず、電池パックの耐衝撃性を高めることもできる。

［実施例］
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。

［電池セルの製造］
まず、電池セル及びその材料の製造方法について説明する。これらの製造方法はいずれも一例であって、本発明の電池セル及び材料は、他の方法により製造してもよいことはもちろんである。

（硫化リチウムの製造）
硫化リチウムは、特開平７−３３０３１２号公報における第１の態様（２工程法）の方法に従って製造した。以下、具体的に説明する。
まず、撹拌翼のついた１０リットルオートクレーブに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）３３２６．４ｇ（３３．６モル）、及び水酸化リチウム２８７．４ｇ（１２モル）を仕込み、３００ｒｐｍ、１３０℃に昇温した。昇温後、液中に硫化水素を３リットル／分の供給速度で２時間吹き込んだ。
続いて、この反応液を窒素気流下（２００ｃｃ／分）昇温し、反応した水硫化リチウムを脱硫化水素化し、硫化リチウムを得た。昇温するにつれ、上記硫化水素と水酸化リチウムの反応により副生した水が蒸発を始めたが、この水はコンデンサにより凝縮し系外に抜き出した。水を系外に留去すると共に反応液の温度は上昇するが、１８０℃に達した時点で昇温を停止し、一定温度に保持した。水硫化リチウムの脱硫化水素反応が終了後（約８０分）に反応を終了し、硫化リチウムを得た。

（硫化リチウムの精製）
上記で得られた５００ｍＬのスラリー反応溶液（ＮＭＰ−硫化リチウムスラリー）中のＮＭＰをデカンテーションした後、脱水したＮＭＰ１００ｍＬを加え、１０５℃で約１時間撹拌した。その温度のままＮＭＰをデカンテーションした。さらにＮＭＰ１００ｍＬを加え、１０５℃で約１時間撹拌し、その温度のままＮＭＰをデカンテーションし、同様の操作を合計４回繰り返した。デカンテーション終了後、窒素気流下２３０℃（ＮＭＰの沸点以上の温度）で硫化リチウムを常圧下で３時間乾燥した。
得られた硫化リチウム中の不純物含有量を測定した。亜硫酸リチウム（Ｌｉ_２ＳＯ_３）、硫酸リチウム（Ｌｉ_２ＳＯ_４）、チオ硫酸リチウム（Ｌｉ_２Ｓ_２Ｏ_３）の各硫黄酸化物、及びＮ−メチルアミノ酪酸リチウム（ＬＭＡＢ）の含有量は、イオンクロマトグラフ法により定量した。
その結果、硫黄酸化物の総含有量は０．１３質量％であり、ＬＭＡＢは０．０７質量％であった。

（固体電解質の作製）
上記製造例により製造した平均粒径３０μｍ程度の硫化リチウム（Ｌｉ_２Ｓ）３２．５４ｇと、平均粒径５０μｍ程度のＰ_２Ｓ_５（アルドリッチ社製）６７．４６ｇを、直径１０ｍｍアルミナボール１７５個が入った５００ｍｌアルミナ製容器に入れ密閉した。上記計量、密閉作業はすべてグローブボックス内で実施し、使用する器具類はすべて乾燥機で事前に水分除去したものを用いた。
この密閉したアルミナ製容器を、遊星ボールミル（レッチェ社製ＰＭ４００）にて、室温下、３６時間メカニカルミリング処理することで、白黄色の固体電解質ガラス粒子を得た。このときの回収率は７８％であった。
得られた粒子のＸ線回折測定（ＣｕＫα：λ＝１．５４１８Å）を行なった結果、原料Ｌｉ_２Ｓのピークは観測されず、固体電解質ガラスに起因するハローパターンであった。
上記固体電解質ガラス粒子を、グローブボックス内Ａｒ雰囲気下で、ＳＵＳ製チューブに密閉し、３００℃、２時間の加熱処理を施して固体電解質ガラスセラミック粒子（平均粒径１４．５２μｍ）を得た。この固体電解質ガラスセラミック粒子のＸ線回折測定では、２θ＝１７．８、１８．２、１９．８、２１．８、２３．８、２５．９、２９．５、３０．０ｄｅｇにピークが観測された。
この固体電解質ガラスセラミック粒子の伝導度は、１．３×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。

（スラリーの作製）
作製した固体電解質（固体電解質ガラスセラミック粒子）をトルエン溶媒によりスラリー化し、固体電解質スラリーを得た。また、固体電解質３０重量部と正極活物質であるコバルト酸リチウム系複合酸化物７０重量部を、有機溶媒に添加混合撹拌して正極合材スラリーを得た。さらに、固体電解質４０重量部に対して負極活物質であるカーボン６０重量部を混合し、トルエン溶媒によりスラリー化し、負極合材スラリーを得た。

（電池セルの作製）
まず、正極集電体であるアルミニウム箔上に、正極合材スラリーを塗布、乾燥し、正極合材層を形成した。同様に、負極集電体であるアルミニウム箔上に、負極合材スラリーを塗布、乾燥し、負極合材層を形成した。続いて、正極合材層上に固体電解質スラリーを塗布し、塗布した固体電解質スラリーに負極合材層を重ね合わせる。この状態で、固体電解質スラリーを乾燥させ、固体電解質層を形成した。次に、１ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下の圧力を印加して、作製した積層体を薄膜化した。この積層体を、アルミラミネートフィルムで挟み、真空状態下で加熱密閉化して、電池セルを得た。
なお、固体電解質を冶具に均一充填後、５ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力で薄膜錠剤化した固体電解質層を、正極合材層と負極合材層とに狭持してもよい。

［実施例１］
上述の実施形態の製造方法により、電池モジュールを製造した。
熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を液状原料とし、熱間等方圧加圧法により、加圧状態下において加熱、硬化させた。
まず、２５℃でフェノール樹脂のモノマー及び重合開始剤を、加圧機３の槽３１に投入した。ここに、保護回路を接続した１０セットの電池セルを浸漬した。治具３３を押圧して、１００ＭＰａの圧力を印加した。続いて、流路３４にスチームを導入し、槽３１内を１５０℃まで昇温した。昇温は５℃／ｍｉｎの割合で行ない、１５０℃で１０分間温度を維持し液状原料を十分に硬化させた。その後、スチームの供給を停止し、ゆるやかに冷却後、加圧機３をジャケット３２ごと開放して電池モジュールを得た。

［実施例２］
実施例１において、熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂を液状原料とし、冷間等方圧加圧法により、加圧状態下において液状原料を硬化させた。
温度条件としては、まず、流路３４にスチームを導入し、２００℃まで昇温して、アクリル樹脂を溶融状態とした。ここに、保護回路を接続した１０セットの電池セルを浸漬し、１００ＭＰａの圧力を印加した。この状態で、流路３４へのスチームの供給を停止し、冷却水に切り替えた。十分に冷却した状態（２０℃）を１０分間維持し、液状原料を十分に硬化させた。

［比較例］
上述の各実施例と同様の電池セル１０セットを金属枠部にセットし、両側から金属板（５ｍｍ厚さのＳＵＳ板）にてネジ締めにより加圧し、電池モジュールを形成した。

［電池モジュールの評価］
上述の実施例１及び比較例の電池モジュールを防湿性の容器に収納して電池パックとし、作製直後から、充放電容量の測定を１回／日で継続して実施した。
充放電容量を３ヶ月間プロットしたのが図６である。
比較例の電池モジュールは、３ヶ月間で２３．６％以上の充放電容量の減少が見られた。これに対し、実施例１の電池モジュールでは、３ヶ月後の充放電容量の減少は３．９％以下であり、安定した性能を長期間維持できていることがわかる。

本発明は、電池モジュール、電池モジュールの製造方法及び電池モジュールを備えた装置として利用できる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールを示す断面図。 実施形態に係る電池セルの概略構成を示す斜視図。 実施形態に係る電池パックを示す断面図。 実施形態に係る電池モジュールの製造方法で使用する加圧機の斜視図。 実施形態の加熱硬化工程における加圧機の断面図。 実施例１及び比較例に係る電池モジュールの充放電容量を示す図。 従来の電池モジュールを示す図。

符号の説明

１ 電池モジュール
１１ 電池セル
１２ 収容体
１３ 液状原料
１１１ ラミネート層

Claims (6)

1. 収容体と、それぞれが略平行になるように前記収容体に収容された複数の電池セルとを備え、
   前記電池セルは、略シート状の形状を有し、かつ正極集電体及び負極集電体と、正極活物質及び負極活物質と、電解質と、を備え、
   前記電池セルは、イオン移動による電荷の授受により充放電可能であり、
   前記収容体は、前記複数の電池セルを未硬化の熱硬化性樹脂材料又は溶解状態の熱可塑性樹脂材料に浸漬した状態で等方圧加圧法により加圧しつつ、前記未硬化の熱硬化性樹脂材料又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂材料を硬化させることにより形成された
   ことを特徴とした電池モジュール。
2. 前記電解質は、固体電解質であることを特徴とした請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記電池セル間には、ラミネート層が形成されていることを特徴とした請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 複数の電池セルが一体化され、かつこの電池セルがイオン移動による電荷の授受により充放電可能である電池モジュールの製造方法であって、
   前記複数の電池セルを未硬化の熱硬化性樹脂又は溶融状態の熱可塑性樹脂に浸漬する浸漬工程と、
   前記浸漬工程の後、等方圧加圧状態下で前記未硬化の熱硬化性樹脂又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂を硬化させ、前記複数の電池セルを一体的に形成する加圧硬化工程と、
   を含むことを特徴とする電池モジュールの製造方法。
5. 前記浸漬工程と同時、又は、前記浸漬工程と前記加圧硬化工程との間において、前記未硬化の熱硬化性樹脂又は前記溶融状態の熱可塑性樹脂に超音波振動を印加し、浸漬工程で発生した気泡を除去する気泡除去工程
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の電池モジュールの製造方法。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電池モジュールを備えることを特徴とした装置。

Images