JP2013187104A - 電池モジュール及び扁平型電池セル - Google Patents

Abstract

【課題】扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得ると共に、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とした電池モジュール及び扁平型電池セルを提供する。
【解決手段】電池素子２１の両端面からそれぞれ延出した正極端子２３及び負極端子２２が、該電池素子２１の互いに異なる扁平面側に折り曲げて形成されたラミネート型電池セルの構造体（２０−１〜２０−３）を、同じ向きに重ねた積層構造とし、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子が、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる構造を備える。また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定は、圧接機構によって極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることにより行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、扁平角型電池セルまたはラミネート型電池セルを用いた電池モジュールに関するものである。

近年、大電流充放電用途の二次電池として、複数の電池セルを直列接続した電池モジュールが注目されている。ここで用いられる電池セルとして、円柱密閉型電池は、複数個配設したときに空間占有率が低く体積効率に劣るため、角型の電池容器を用いた角型電池セルが提案されている。この角型電池セルの中には、扁平状の電極群を電池容器に収容した扁平角型電池セルも含まれる。また他方で、円柱密閉型電池はコスト低減のため一般に鉄系容器が用いられているが、鉄は比重が大きく電池の重量効率を高める上で大きな制約となっているため、アルミニウム箔などをガスバリア層として内層に組込んだラミネートフィルムを電池容器として用いたいわゆるラミネート型電池セルが提案されている。

このような電池セルの電池モジュール化に際し、電池セル間の接続構造に関して、種々の手法が提案されている。例えば、端子抵抗や接続部材（バスバー）による電気抵抗を低減することを目的としたものには、特許文献１及び特許文献２がある。

特許文献１に開示の「扁平角型電池および組電池」では、各扁平角形電池の一方の幅広面に正極外部端子を設け、他方の幅広面に負極外部端子を設け、また、隣接する一対の扁平角形電池が互いに対向する各幅広面（対向幅広面と呼ぶ）において、一方の扁平形電池の対向幅広面には正極外部端子が、他方の扁平形電池の対向幅広面には負極外部端子が、互いに鏡像位置となるように配置され、かつ、正極外部端子および負極外部端子がそれぞれ相互接続のための対応する形状となるように形成して、各幅広面を対抗させつつ正極外部端子と負極外部端子を接合することにより扁平角形電池を直列接続するようにして、電気抵抗の低減化を図っている。

また、特許文献２に開示の「蓄電デバイスおよび蓄電モジュール」では、１対の電極端子として、容器の互いに相対する２面の一方と略面一に連なる接合面をもつように容器のこれら２面が相対する方向の一端側から外部へ引き出される正極端子と、同じく２面の他方と略面一に連なる接合面をもつように容器のこれら２面が相対する方向の他端側から外部へ引き出される負極端子と、を備え、隣り合う蓄電デバイス間の電極端子が互いに容器同士の隣接する面を境として鏡面対称になるように配置して、隣接する蓄電デバイスの間で異極性端子の接合面が重なり合うようにすることにより、端子間の接合を能率的に処理可能とすると共に、電気抵抗の低減化を図っている。

特開２０１１−０７１０５３号公報 特開２０１１−６６１１８号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、扁平角型電池セルに適用されるものであり、これをそのままラミネート型電池セルに適用できないという事情があった。

したがって、ラミネート型電池セル間の接続に関しては、ラミネート型電池セルの電池素子から延出している電極を溶接、クリップ等で接続する技法が一般的である。その場合、作業工数を要するという事情があった。また、振動等の外力により電極が移動すると、ラミネートシートの破損や正負極シート間の短絡等を生じることがあり、強度対策や絶縁対策を施す必要があるというという事情があった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得ると共に、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とした電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、扁平型電池セルの正極端子と負極端子とを、該扁平型電池セルの互いに異なる対向扁平面側に折り曲げて形成した構造体を、複数同じ向きに積層して形成した電池モジュールであって、前記積層構造において対向して隣接する一方の扁平型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平型電池セルにおける前記一の極性とは逆極性の極性端子と、部分的に面接触となることを特徴とする。

本発明によれば、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得ると共に、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とした電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池モジュールの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部構造を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る扁平型電池セルの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電池モジュールの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部構造を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態に係る扁平型電池セルの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電池モジュールの内部構造を説明する説明図である。 本発明の第４実施形態に係る電池モジュールの内部構造を説明する説明図である。 本発明の第５実施形態に係る電池モジュールの内部構造を説明する説明図である。 本発明の第６実施形態に係る電池モジュールの内部構造を説明する説明図である。

以下、本発明の電池モジュール及び扁平型電池セルの実施形態について、第１実施形態〜第６実施形態の順に図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕

まず、本発明の第１実施形態に係る電池モジュール及び扁平型電池セルについて、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１（ａ）は第１実施形態の電池モジュール１０の斜視図であり、図１（ｂ）は本実施形態の電池モジュール１０の内部構造を例示する断面図である。また、図２は図１の電池モジュールで用いられる扁平型電池セルの説明図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は平面図、図２（ｃ）は断面図である。なお、本実施形態では扁平型電池セルとして、電池素子の両端面からそれぞれ延出した正極端子及び負極端子を持つラミネート型電池セルを使用する。

まず、図２を参照して、本実施形態の電池モジュール１０に使用されるラミネート型電池セルの構造体２０について説明する。ラミネート型電池セルの構造体２０は、電池素子２１の両端面からそれぞれ延出した正極端子２３及び負極端子２２が、該電池素子２１の互いに異なる扁平面側に折り曲げて形成されている。すなわち、ラミネート型電池セルの構造体２０は、図２（ａ）において、右奥側の端面から延出した正極端子２３を下側の扁平面側に折り曲げ、また、左手前側の端面から延出した負極端子２２を上側の扁平面側に折り曲げた構造を持つ。

ここで、ラミネート型電池セルの電池素子２１内部の構造は従前のもので良く、図２において、電池素子２１の厚みはＤであり、扁平面の長さはＬである。また、正極端子２３及び負極端子２２の材質は、銅、アルミニウム、ニッケル等であり、厚さ約１００μｍである。したがって、折り曲げ加工には特別の加工機械を必要とせず、作業も容易に行うことができる。

本実施形態のラミネート型電池セルの構造体２０の特徴は、図２（ｂ）から推察できるように、当該ラミネート型電池セルの構造体２０を同じ向きに重ねた積層構造において、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子（例えば正極端子２３）が、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子（例えば負極端子２２）と、部分的に面接触となる点にある。

また、図１（ｂ）及び図２（ｂ）から推察できるように、該積層構造において、ラミネート型電池セルの異極性端子（正極端子２３及び負極端子２２）同士が面接触となる領域に、積層構造の積層面の中心が重なる構造となっている。ここで、積層構造の積層面はラミネート型電池セルの電池素子２１の扁平面である。

次に、図１を参照して、前記したラミネート型電池セルの構造体２０を、複数同じ向きに積層して形成した電池モジュール１０について説明する。図１（ｂ）の内部構造に示すように、電池モジュール１０は、ラミネート型電池セルの構造体２０−１〜２０−３を図において水平方向に同じ向きで積層した積層構造を持つ。

この積層構造において、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子は、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる。すなわち、ラミネート型電池セルの構造体２０−１の正極端子２３−１は、ラミネート型電池セルの構造体２０−２の負極端子２２−２と部分的に面接触となっており、ラミネート型電池セルの構造体２０−２の正極端子２３−２は、ラミネート型電池セルの構造体２０−３の負極端子２２−３と部分的に面接触となっている。

また、積層構造において、ラミネート型電池セルの構造体２０−１の負極端子２２−１は、当該電池モジュール１０の負極端子１２と部分的に面接触となっており、ラミネート型電池セルの構造体２０−３の正極端子２３−３は、当該電池モジュール１０の正極端子１３と面接触となっている。

また、図１（ａ）に示すように、このような接続関係を持つ積層構造は金属製の容器１１に収められ、容器１１と負極端子１２との間並びに容器１１と正極端子１３との間のそれぞれ電気的絶縁を維持するために、絶縁部材１４が配されている。なお、絶縁部材１４は容器１１に導電性材料を使用した場合に必要な部材であり、容器１１をプラスチック、樹脂等の非導電性材料を使用した場合には不要となる。

また、電池モジュール１０の容器１１内における積層構造（ラミネート型電池セルの構造体２０−１〜２０−３）の固定は、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加える圧接機構によって行う。この圧接機構では、積層構造の実装前に、電池モジュール１０の容器１１の極性端子の接触面に平行な面１１ａ，１１ｂが、容器１１の内部方向に向かって凸状に形成されており、積層構造の実装時には、極性端子の接触面に平行な面１１ａ，１１ｂが持つ弾性力によって、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力が加わるようになっている。このような圧接機構による極性端子の接触面に対する垂直方向圧力によって、積層構造の複数のラミネート型電池セル間がそれぞれ電気的に接続されると共に、該積層構造と負極端子１２または正極端子１３との間も電気的に接続されることとなる。

以上説明したように、本実施形態の電池モジュール１０及びラミネート型電池セル（扁平型電池セル）では、電池素子２１の両端面からそれぞれ延出した正極端子２３及び負極端子２２が、該電池素子２１の互いに異なる扁平面側に折り曲げて形成されたラミネート型電池セルの構造体（２０−１〜２０−３）を、同じ向きに重ねた積層構造とし、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子が、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる構造を備える。また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定は、圧接機構によって極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることにより行う。

したがって、本実施形態の電池モジュール１０の組み立ては、基本的に、ラミネート型電池セルの極性電極の折り曲げ加工工程、ラミネート型電池セルの構造体２０の積層構造の形成工程、並びに、該積層構造の容器１１への実装工程によって行われ、何れの工程についても作業性は容易である。また、従来の接続構造を用いた電池モジュールの組み立て作業と比べて作業工数が少ない。さらに、電池セル間の接続作業工数のみについて比較すれば、本実施形態の電池モジュール１０では、折り曲げ加工及び積層構造の形成のみであり、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得る電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを実現することができる。

また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定に関して、例えば、圧接機構を、容器１１の極性端子の接触面に平行な面１１ａ，１１ｂが持つ弾性力によって具現することとすれば、容器１１内に固定機構を必要とせず、より簡単な構造で扁平型電池セル間の接続を実現できる。また、容器１１内での圧接機構による接続構造の固定であるため、容器１１内でのラミネート型電池セルの構造体２０の可動性は殆ど無く、振動等の外力による短絡事故を防ぐことができ、結果として、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とすることができる。

さらに、本実施形態の電池モジュール１０では、ラミネート型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に積層構造の積層面の中心が重なる構造を備えている。これにより、積層構造の（図１（ｂ）における垂直方向の）バランス性がより良いものとなり、極性端子の接触面にかかる圧力が均一なものとなって、振動等の外力に対する耐性をより高めることができる。
〔第２実施形態〕

次に、本発明の第２実施形態に係る電池モジュール及び扁平型電池セルについて、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３（ａ）は第２実施形態の電池モジュール３０の斜視図であり、図３（ｂ）は本実施形態の電池モジュール３０の内部構造を例示する断面図である。また、図４は図３の電池モジュールで用いられる扁平型電池セルの説明図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は平面図、図４（ｃ）は断面図である。なお、本実施形態では扁平型電池セルとして、電池素子の一端面から延出した正極端子及び負極端子を持つラミネート型電池セルを使用する。

まず、図４を参照して、本実施形態の電池モジュール３０に使用されるラミネート型電池セルの構造体４０について説明する。ラミネート型電池セルの構造体４０は、電池素子４１の一端面から延出した正極端子４３及び負極端子４２が、該電池素子４１の互いに異なる扁平面側に折り曲げて形成されている。すなわち、ラミネート型電池セルの構造体４０は、図４（ａ）において、右奥側の端面から延出した正極端子４３を下側の扁平面側に折り曲げ、また、同じく右奥側の端面から延出した正極端子４２を上側の扁平面側に折り曲げた構造を持つ。

ここで、ラミネート型電池セルの電池素子２１内部の構造は従前のもので良い。また、正極端子４３及び負極端子４２の材質は、第１実施形態と同様に、銅、アルミニウム、ニッケル等であり、厚さ約１００μｍである。したがって、折り曲げ加工には特別の加工機械を必要とせず、作業も容易に行うことができる。

本実施形態のラミネート型電池セルの構造体４０の特徴は、図４（ｂ）から推察できるように、当該ラミネート型電池セルの構造体４０を同じ向きに重ねた積層構造において、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子（例えば正極端子）が、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子（例えば負極端子）と、部分的に面接触となる点にある。なお、この異極性端子間の接触領域は、正極端子４３及び負極端子４２を逆Ｌ字状に形成することにより具現している。

次に、図３を参照して、前記したラミネート型電池セルの構造体４０を、複数同じ向きに積層して形成した電池モジュール３０について説明する。図１（ｂ）の内部構造に示すように、電池モジュール３０は、ラミネート型電池セルの構造体４０−１〜４０−３を図に対して水平方向に同じ向きで積層した積層構造を持つ。また、該積層構造において正極端子及び負極端子の何れも存在しない空間に、緩衝部材としてスペーサ４６−１〜４６−４を備えている。

この積層構造において、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子は、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる。すなわち、ラミネート型電池セルの構造体４０−１の正極端子４３−１は、ラミネート型電池セルの構造体４０−２の負極端子４２−２と部分的に面接触となっており、ラミネート型電池セルの構造体４０−２の正極端子４３−２は、ラミネート型電池セルの構造体４０−３の負極端子４２−３と部分的に面接触となっている。

また、積層構造において、ラミネート型電池セルの構造体４０−１の負極端子４２−１は、当該電池モジュール４０の負極端子３２と部分的に面接触となっており、ラミネート型電池セルの構造体４０−３の正極端子４３−３は、当該電池モジュール３０の正極端子３３と面接触となっている。

また、図３（ａ）に示すように、このような接続関係を持つ積層構造は金属製の容器３１に収められ、容器３１と負極端子３２との間並びに容器３１と正極端子３３との間のそれぞれ電気的絶縁を維持するために、絶縁部材３４が配されている。なお、絶縁部材３４は容器３１を導電性材料を使用した場合に必要な部材であり、容器３１をプラスチック、樹脂等の非導電性材料を使用した場合には不要となる。

また、電池モジュール４０の容器３１内における積層構造（ラミネート型電池セルの構造体４０−１〜４０−３）の固定は、第１実施例と同様に、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加える圧接機構によって行う。この圧接機構では、積層構造の実装前に、電池モジュール３０の容器３１の極性端子の接触面に平行な面３１ａ，３１ｂが、容器３１の内部方向に向かって凸状に形成されており、積層構造の実装時には、極性端子の接触面に平行な面３１ａ，３１ｂが持つ弾性力によって、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力が加わるようになっている。このような圧接機構による極性端子の接触面に対する垂直方向圧力によって、積層構造の複数のラミネート型電池セル間がそれぞれ電気的に接続されると共に、該積層構造と負極端子１２または正極端子３３との間も電気的に接続されることとなる。なお、ラミネート型電池セルの構造体４０−１〜４０−３間及び構造体４０−１，４０−３と容器３１の面３１ａ，３１ｂとの間に、スペーサ４６−１〜４６−４が設置されて、圧接機構による圧力が極性端子の接触面に対して均一にかかるようにしている。

以上説明したように、本実施形態の電池モジュール３０及びラミネート型電池セル（扁平型電池セル）では、電池素子４１の両端面からそれぞれ延出した正極端子４３及び負極端子４２が、該電池素子４１の互いに異なる扁平面側に折り曲げて形成されたラミネート型電池セルの構造体（４０−１〜４０−３）を、同じ向きに重ねた積層構造とし、対向して隣接する一方のラミネート型電池セルの一の極性端子が、他方のラミネート型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる構造を備える。また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定は、圧接機構によって極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることにより行う。

したがって、本実施形態の電池モジュール３０の組み立ては、第１実施形態と同様に、作業性が容易であると共に、従来の接続構造を用いた電池モジュールの組み立て作業と比べて作業工数が少ない。また、電池セル間の接続作業について、本実施形態の電池モジュール３０では折り曲げ加工及び積層構造の形成のみであり、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得る電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを実現することができる。

また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定に関して、例えば、圧接機構を、容器１１の極性端子の接触面に平行な面３１ａ，３１ｂが持つ弾性力によって具現することとすれば、容器３１内に固定機構を必要とせず、より簡単な構造で扁平型電池セル間の接続を実現できる。また、容器３１内での圧接機構による接続構造の固定であるため、容器３１内でのラミネート型電池セルの構造体４０の可動性は殆ど無く、振動等の外力による短絡事故を防ぐことができ、結果として、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とすることができる。

さらに、本実施形態の電池モジュール３０では、積層構造において正極端子及び負極端子の何れも存在しない空間に、スペーサ（緩衝部材）４６−１〜４６−４を備えている。これにより、積層構造の（図３（ｂ）における垂直方向の）バランス性がより良いものとなり、極性端子の接触面にかかる圧力が均一なものとなって、振動等の外力に対する耐性をより高めることができる。
〔第３実施形態〕

次に、本発明の第３実施形態に係る電池モジュール及び扁平型電池セルについて、図５を参照して説明する。ここで、図５は第３実施形態の電池モジュールの内部構造を例示する断面図である。なお、本実施形態では扁平型電池セルとして、電池素子の両端面からそれぞれ延出した正極端子及び負極端子を持つ扁平角型電池セルを使用する。

図５において、本実施形態の電池モジュールは、扁平角型電池セルの構造体６０−１〜６０−３を、図に対して水平方向に同じ向きに積層した積層構造を持つ。

ここで、代表的に扁平角型電池セルの構造体６０−１について、その構造を説明しておく。扁平角型電池セルの構造体６０−１は、電池素子６１−１の上下の端面からそれぞれ延出した正極端子６３−１及び負極端子６２−１が、該電池素子６１−１の互いに異なる扁平面側に絶縁部材６５−１ａ及び６５−１ｂを挟んで折り曲げて形成されている。すなわち、上側端面から延出した正極端子６３−１を右側の扁平面側に絶縁部材６５−１ｂを挟んで折り曲げ、また、下側の端面から延出した負極端子６２−１を左側の扁平面側に絶縁部材６５−１ａを挟んで折り曲げた構造である。

なお、扁平角型電池セルの電池素子６１−１内部の構造は従前のものであって良い。また、絶縁部材６５−１ａ及び６５−１ｂは、扁平角型電池セルの電池素子容器を導電性材料を使用した場合に必要な部材であり、容器をプラスチック、樹脂等の非導電性材料を使用した場合には不要となる。

本実施形態の電池モジュールは、このような扁平角型電池セルの構造体６０−１〜６０−３を同じ向きに重ねた積層構造において、対向して隣接する一方の扁平角型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平角型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と、部分的に面接触となる。また、該積層構造において、扁平角型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に、積層構造の積層面の中心が重なる構造を持つ。ここで、積層構造の積層面は扁平角型電池セルの電池素子の扁平面である。

すなわち、扁平角型電池セルの構造体６０−１の正極端子６３−１は、扁平角型電池セルの構造体６０−２の負極端子６２−２と部分的に面接触となっており、扁平角型電池セルの構造体６０−２の正極端子６３−２は、扁平角型電池セルの構造体６０−３の負極端子６２−３と部分的に面接触となっている。また、積層構造において、扁平角型電池セルの構造体６０−１の負極端子６２−１は、当該電池モジュールの負極端子６２と部分的に面接触となっており、扁平角型電池セルの構造体６０−３の正極端子６３−３は、当該電池モジュールの正極端子６３と面接触となっている。

また、電池モジュールの容器内における積層構造（扁平角型電池セルの構造体６０−１〜６０−３）の固定は、第１実施形態と同様に、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加える圧接機構によって行う。この圧接機構では、積層構造の実装前に、電池モジュールの容器の極性端子の接触面に平行な面５１ａ，５１ｂが、容器の内部方向に向かって凸状に形成されており、積層構造の実装時には、極性端子の接触面に平行な面５１ａ，５１ｂが持つ弾性力によって、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力が加わるようになっている。このような圧接機構による極性端子の接触面に対する垂直方向圧力によって、積層構造の複数の扁平角型電池セル間がそれぞれ電気的に接続されると共に、該積層構造と負極端子５２または正極端子５３との間も電気的に接続されることとなる。

以上説明したように、本実施形態の電池モジュール及び扁平角型電池セルでは、電池素子６１−１の両端面からそれぞれ延出した正極端子６３−１及び負極端子６２−１が、該電池素子６１−１の互いに異なる扁平面側に絶縁部材６５−１ａ及び６５−１ｂを挟んで折り曲げて形成されたラミネート型電池セルの構造体（６０−１〜６０−３）を、同じ向きに重ねた積層構造とし、対向して隣接する一方の扁平角型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平角型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる構造を備える。また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定は、圧接機構によって極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることにより行う。

したがって、本実施形態の電池モジュールの組み立ては、基本的に、扁平角型電池セルの極性電極の折り曲げ加工工程、扁平角型電池セルの構造体６０−１〜６０−３の積層構造の形成工程、並びに、該積層構造の容器への実装工程によって行われ、何れの工程についても作業性は容易である。また、従来の接続構造を用いた電池モジュールの組み立て作業と比べて作業工数が少ない。さらに、電池セル間の接続作業工数のみについて比較すれば、本実施形態の電池モジュールでは、折り曲げ加工及び積層構造の形成のみであり、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得る電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを実現することができる。

また、積層構造の各扁平角型電池セルの固定に関して、例えば、圧接機構を、容器の極性端子の接触面に平行な面５１ａ，５１ｂが持つ弾性力によって具現することとすれば、容器内に固定機構を必要とせず、より簡単な構造で扁平型電池セル間の接続を実現できる。また、容器内での圧接機構による接続構造の固定であるため、容器内での扁平角型電池セルの構造体６０−１〜６０−３の可動性は殆ど無く、振動等の外力による短絡事故を防ぐことができ、結果として、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とすることができる。

さらに、本実施形態の電池モジュールでは、ラミネート型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に積層構造の積層面の中心が重なる構造を備えている。これにより、積層構造の（図５における垂直方向の）バランス性がより良いものとなり、極性端子の接触面にかかる圧力が均一なものとなって、振動等の外力に対する耐性をより高めることができる。
〔第４実施形態〕

次に、本発明の第４実施形態に係る電池モジュール及び扁平型電池セルについて、図６を参照して説明する。ここで、図６は第４実施形態の電池モジュールの内部構造を例示する断面図である。なお、本実施形態では扁平型電池セルとして、電池素子の一端面から延出した正極端子及び負極端子を持つ扁平角型電池セルを使用する。

図６において、本実施形態の電池モジュールは、扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３を、図に対して水平方向に同じ向きに積層した積層構造を持つ。なお、該積層構造において扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３の正極端子及び負極端子の何れも存在しない空間に、緩衝部材としてスペーサ８６−１〜８６−４を備えている。

ここで、代表的に扁平角型電池セルの構造体８０−１について、その構造を説明しておく。扁平角型電池セルの構造体８０−１は、電池素子８１−１の上側の端面から延出した正極端子８３−１及び負極端子８２−１が、該電池素子８１−１の互いに異なる扁平面側に絶縁部材８５−１ａ及び８５−１ｂを挟んで折り曲げて形成されている。すなわち、正極端子８３−１を右側の扁平面側に絶縁部材８５−１ｂを挟んで折り曲げ、また、負極端子８２−１を左側の扁平面側に絶縁部材８５−１ａを挟んで折り曲げた構造である。

なお、扁平角型電池セルの電池素子８１−１内部の構造は従前のものであって良い。また、絶縁部材８５−１ａ及び８５−１ｂは、扁平角型電池セルの電池素子容器を導電性材料を使用した場合に必要な部材であり、容器をプラスチック、樹脂等の非導電性材料を使用した場合には不要となる。

本実施形態の電池モジュールは、このような扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３を同じ向きに重ねた積層構造において、対向して隣接する一方の扁平角型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平角型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と、部分的に面接触となる。また、該積層構造において、扁平角型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に、積層構造の積層面の中心が重なる構造を持つ。ここで、積層構造の積層面は扁平角型電池セルの電池素子の扁平面である。

すなわち、扁平角型電池セルの構造体８０−１の正極端子８３−１は、扁平角型電池セルの構造体８０−２の負極端子８２−２と部分的に面接触となっており、扁平角型電池セルの構造体８０−２の正極端子８３−２は、扁平角型電池セルの構造体８０−３の負極端子８２−３と部分的に面接触となっている。また、積層構造において、扁平角型電池セルの構造体８０−１の負極端子８２−１は、当該電池モジュールの負極端子８２と部分的に面接触となっており、扁平角型電池セルの構造体８０−３の正極端子８３−３は、当該電池モジュールの正極端子８３と面接触となっている。

また、電池モジュールの容器内における積層構造（扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３）の固定は、第１実施形態と同様に、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加える圧接機構によって行う。この圧接機構では、積層構造の実装前に、電池モジュールの容器の極性端子の接触面に平行な面８１ａ，８１ｂが、容器の内部方向に向かって凸状に形成されており、積層構造の実装時には、極性端子の接触面に平行な面８１ａ，８１ｂが持つ弾性力によって、極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力が加わるようになっている。このような圧接機構による極性端子の接触面に対する垂直方向圧力によって、積層構造の複数の扁平角型電池セル間がそれぞれ電気的に接続されると共に、該積層構造と負極端子８２または正極端子８３との間も電気的に接続されることとなる。なお、ラミネート型電池セルの構造体８０−１〜８０−３間及び構造体８０−１，８０−３と容器の面８１ａ，８１ｂとの間に、スペーサ８６−１〜８６−４が設置されて、圧接機構による圧力が極性端子の接触面に対して均一にかかるようにしている。

以上説明したように、本実施形態の電池モジュール及び扁平角型電池セルでは、電池素子８１−１の一端面から延出した正極端子８３−１及び負極端子８２−１が、該電池素子８１−１の互いに異なる扁平面側に絶縁部材８５−１ａ及び８５−１ｂを挟んで折り曲げて形成されたラミネート型電池セルの構造体（８０−１〜８０−３）を、同じ向きに重ねた積層構造とし、対向して隣接する一方の扁平角型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平角型電池セルにおける一の極性とは逆極性の極性端子と部分的に面接触となる構造を備える。また、積層構造の各ラミネート型電池セルの固定は、圧接機構によって極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることにより行う。

したがって、本実施形態の電池モジュールの組み立ては、基本的に、扁平角型電池セルの極性電極の折り曲げ加工工程、扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３の積層構造の形成工程、並びに、該積層構造の容器への実装工程によって行われ、何れの工程についても作業性は容易である。また、従来の接続構造を用いた電池モジュールの組み立て作業と比べて作業工数が少ない。さらに、電池セル間の接続作業工数のみについて比較すれば、本実施形態の電池モジュールでは、折り曲げ加工及び積層構造の形成のみであり、扁平型電池セル間の接続作業工数を低減し得る電池モジュール、並びに、該電池モジュールに使用する扁平型電池セルを実現することができる。

また、積層構造の各扁平角型電池セルの固定に関して、例えば、圧接機構を、容器の極性端子の接触面に平行な面８１ａ，８１ｂが持つ弾性力によって具現することとすれば、容器内に固定機構を必要とせず、より簡単な構造で扁平型電池セル間の接続を実現できる。また、容器内での圧接機構による接続構造の固定であるため、容器内での扁平角型電池セルの構造体８０−１〜８０−３の可動性は殆ど無く、振動等の外力による短絡事故を防ぐことができ、結果として、振動等の外力を想定した強度対策や絶縁対策を不要とすることができる。

さらに、本実施形態の電池モジュールでは、積層構造において正極端子及び負極端子の何れも存在しない空間に、スペーサ（緩衝部材）８６−１〜８６−４を備えている。これにより、積層構造の（図６における垂直方向の）バランス性がより良いものとなり、極性端子の接触面にかかる圧力が均一なものとなって、振動等の外力に対する耐性をより高めることができる。
〔第５実施形態〕

次に、本発明の第５実施形態に係る電池モジュールについて、図７を参照して説明する。ここで、図７は第５実施形態の電池モジュールの内部構造を例示する断面図である。

本実施形態の電池モジュールは、第１実施形態の電池モジュール（図１参照）に対して、電池セル監視装置９５Ａを付加したものである。ここで、電池セル監視装置９５Ａは、電池モジュールが備える扁平型電池セル（本実施形態においてはラミネート型電池セル）の端子電圧を検知する、或いは、扁平型電池セルの端子電圧を検知して所定電圧と比較する機能を持つ。なお、第１実施形態の電池モジュール（図１）と同等の構成要素については、同一参照符号を付して説明を省略する。

図７において、電池モジュールの容器内の上面側に電池セル監視装置９５Ａが付加されている。９６−１〜９６−４はラミネート型電池セルの極性端子と電気的に接続される端子であり、ラミネート型電池セルの異極性端子同士の接触面と垂直となる面上でラミネート型電池セルの極性端子と接触する構造を持つ。すなわち、端子９６−１〜９６−３は、それぞれラミネート型電池セルの構造体２０−１〜２０−３の正極端子２３−１〜２３−３の折り曲げ部分と、図に対して水平方向の面での面接触により電気的に接続される。また、端子９６−４は、電池モジュールの負極端子９２Ａと垂直方向の面での面接触により電気的に接続される。

このような電気的接続により、ラミネート型電池セル（２０−１）の端子電圧を端子９６−４及び端子９６−１間で、ラミネート型電池セル（２０−２）の端子電圧を端子９６−１及び端子９６−２間で、ラミネート型電池セル（２０−３）の端子電圧を端子９６−２及び端子９６−３間で、それぞれ検知することができる。
〔第６実施形態〕

次に、本発明の第６実施形態に係る電池モジュールについて、図８を参照して説明する。ここで、図８は第６実施形態の電池モジュールの内部構造を例示する断面図である。

本実施形態の電池モジュールは、第５実施形態と同様に、第１実施形態の電池モジュール（図１参照）に対して、電池セル監視装置９５Ｂを付加したものである。

図８において、電池モジュールの容器内の上面側に電池セル監視装置９５Ｂが付加されている。９７−１〜９７−４はラミネート型電池セルの極性端子と電気的に接続される端子部材であり、ラミネート型電池セルの異極性端子同士の接触面と平行となる面上でラミネート型電池セルの極性端子と接触する構造を持つ。すなわち、端子部材９７−１〜９７−３は、それぞれラミネート型電池セルの構造体２０−１〜２０−３の正極端子２３−１〜２３−３と、図に対して垂直方向の面での面接触により電気的に接続される。また、端子部材９７−４は、電池モジュールの負極端子９２Ｂと垂直方向の面での面接触により電気的に接続される。

このような電気的接続により、ラミネート型電池セル（２０−１）の端子電圧を端子部材９７−４及び端子部材９７−１間で、ラミネート型電池セル（２０−２）の端子電圧を端子部材９７−１及び端子部材９７−２間で、ラミネート型電池セル（２０−３）の端子電圧を端子部材９７−２及び端子部材９７−３間で、それぞれ検知することができる。

１０，３０ 電池モジュール
１１，３１，９１Ａ，９１Ｂ 容器
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ，５１ａ，５１ｂ，７１ａ，７１ｂ 容器の面
１２，３２，５２，７２，９２Ａ，９２Ｂ 負極端子
１３，３３，５３，７３，９３Ａ，９３Ｂ 正極端子
１４，３４ 絶縁部材
２０，２０−１〜２０−３ ラミネート型電池セルの構造体
２１，２１−１〜２１−３，４１，４１−１〜４１−３ 電池素子
２２，２２−１〜２２−３，４２，４２−１〜４２−３ 負極端子
２３，２３−１〜２３−３，４３，４３−１〜４３−３ 正極端子
４０，４０−１〜４０−３ ラミネート型電池セルの構造体
４６−１〜４６−４，８６−１〜８６−４ スペーサ
６０−１〜６０−３，８０−１〜８０−３ 扁平角型電池セルの構造体
６１−１〜６１−３，８１−１〜８１−３ 電池素子
６２−１〜６２−３，８２−１〜８２−３ 負極端子
６３−１〜６３−３，８３−１〜８３−３ 正極端子
６５−１ａ〜６５−３ａ，６５−１ｂ〜６５−３ｂ 絶縁部材
８５−１ａ〜８５−３ａ，８５−１ｂ〜８５−３ｂ 絶縁部材
９５Ａ，９５Ｂ 電池セル監視装置
９６−１〜９６−３ 端子
９７−１〜９７−３ 端子部材

Claims (16)

1. 扁平型電池セルの正極端子と負極端子とを、該扁平型電池セルの互いに異なる対向扁平面側に折り曲げて形成した構造体を、複数同じ向きに積層して形成した電池モジュールであって、
   前記積層構造において対向して隣接する一方の扁平型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平型電池セルにおける前記一の極性とは逆極性の極性端子と、部分的に面接触となることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記扁平型電池セルは、ラミネート型電池セルまたは扁平角型電池セルであることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記扁平型電池セルは扁平角型電池セルであって、
   前記扁平型電池セルの構造体は、前記正極端子と前記負極端子とを、該扁平型電池セルの互いに異なる対向扁平面側に絶縁部材を挟んで折り曲げて形成したことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記正極端子及び前記負極端子が前記扁平型電池セルの一の方向に延出して配置されているとき、前記積層構造において前記正極端子及び前記負極端子の何れも存在しない空間に、緩衝部材を有すること特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記正極端子及び前記負極端子が前記扁平型電池セルの一の方向に延出して配置されているとき、前記正極端子及び前記負極端子を逆Ｌ字状に形成したこと特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電池モジュール。
6. 前記扁平型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に積層面の中心が重なることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電池モジュール。
7. 前記極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加える圧接機構を備え、該圧接機構により前記複数の扁平型電池セル間をそれぞれ電気的に接続すること特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電池モジュール。
8. 当該電池モジュールの容器の前記極性端子の接触面に平行な面が、内部方向に向かって凸状に形成されているとき、
   前記圧接機構は、前記積層構造の実装時に、前記極性端子の接触面に平行な面が持つ弾性力により、該極性端子の接触面に対して垂直方向に圧力を加えることを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。
9. 前記扁平型電池セルの極性端子と電気的に接続する端子構造を備えて、該扁平型電池セルの端子電圧を検知する、或いは、該扁平型電池セルの端子電圧を検知して所定電圧と比較する電池セル監視装置を有することを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の電池モジュール。
10. 前記端子構造は、前記ラミネート型電池セルまたは前記扁平角型電池セルの異極性端子同士の接触面と垂直となる面上で該扁平型電池セルの極性端子と接触することを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
11. 前記端子構造は、前記扁平型電池セルの異極性端子同士の接触面と平行となる面上で該扁平型電池セルの極性端子と接触することを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
12. 当該扁平型電池セルの一の端面から延出した正極端子及び負極端子、或いは、当該扁平型電池セルの両端面からそれぞれ延出した正極端子及び負極端子を、該扁平型電池セルの互いに異なる対向扁平面側に折り曲げて形成した扁平角型電池セルであって、
    当該扁平型電池セルを同じ向きに重ねた積層構造において、対向して隣接する一方の扁平型電池セルの一の極性端子が、他方の扁平型電池セルにおける前記一の極性とは逆極性の極性端子と、部分的に面接触となることを特徴とする扁平型電池セル。
13. 当該扁平型電池セルは、ラミネート型電池セルまたは扁平角型電池セルであることを特徴とする請求項１２に記載の扁平型電池セル。
14. 当該扁平型電池セルは扁平角型電池セルであって、
    前記正極端子及び前記負極端子を、当該扁平型電池セルの互いに異なる対向扁平面側に絶縁部材を挟んで折り曲げて形成したことを特徴とする請求項１２に記載の扁平型電池セル。
15. 前記正極端子及び前記負極端子が当該扁平型電池セルの一の方向に延出して配置されているとき、前記正極端子及び前記負極端子を逆Ｌ字状に形成したこと特徴とする請求項１２〜請求項１４の何れか１項に記載の扁平型電池セル。
16. 前記積層構造において、前記扁平型電池セルの異極性端子同士が面接触となる領域に積層面の中心が重なる構造を備えることを特徴とする請求項１２〜請求項１４の何れか１項に記載の扁平型電池セル。

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