JP2014072063A - 電源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子の過熱又は変形を抑制して信頼性の高い電源モジュールを提供する。
【解決手段】 発電要素１２と発電要素１２を収納する収納容器としての蓋部１５及び容器本体１１とを有する非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆを配列してなり、非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆの収納容器１１に設けられた、弁本体４１と弁本体４１を動作させる動作部である第１のバネ４２及び第２のバネ４３とを有する逆止弁４０を備えた、電源モジュール１。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子を備えてなる電源モジュールに関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められており、この場合、高出力化、大容量化を意図して、複数の電池を接続してなる電源モジュールとしての使用が一般的になっている。

図８は、従来の技術による、電源モジュールの模式的な構成を示す分解斜視図である。電源モジュール１００は、筐体１３０に収納され、ベースフレーム１１０上に配列された複数の単セルとしての非水電解質二次電池１２０を備える（例えば特許文献１を参照）。非水電解質二次電池１２０は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１２１と、容器本体１２１の開口を封止する、容器本体１２１と同一材料による板状の蓋部１２２とから構成され、蓋部１２２には電極端子１２３を備える。

又、ベースフレーム１１０には非水電解質二次電池１２０を一定位置で固定するための一手段としての凹部１１１が設けられている。凹部１１１は容器本体１２１の底面形状に対応した形状を有し、且つ等間隔で形成されている。容器本体１２１の底面が凹部１１１に装着されることにより、非水電解質二次電池１２０は長手側の側面同士を対向させて等間隔で配列されることとなる。配列後の複数の非水電解質二次電池１２０は、図示しない締結部材によって配列方向に締結され、外形が一体的に保持された状態で筐体１３０内に収納される。

非水電解質二次電池１２０が各電極端子１２３を介して直列接続されることにより、電源モジュール１００は高電圧、大容量の一個の電源として機能する。なお図中においては、簡単のため、筐体１３０に設けられる電源モジュール１００全体の電極端子、充放電を管理する管理装置及び非水電解質二次電池１２０を接続するバスバー等は省略して示した。

特開２００２−１３４０７８号公報

以上のような構成を有する従来の電源モジュール１００においては、非水電解質二次電池１２０がベースフレーム１１０により離隔配置されることにより、筐体１３０内における放熱経路を確保し、装置全体の過熱を防ぐようにしている。

しかしながら、非水電解質二次電池１２０は充放電を繰り返すことにより内部でガスが生成され、容器本体１２１を主として収納容器が膨張する。これにより非水電解質二次電池１２０同士の間隔が減少、あるいは接触することとなり、放熱効果の低下、更には収納容器の恒常的な変形が生じてしまう恐れがあった。一方で、放熱効果の低下を防ぐために非水電解質二次電池１２０同士の間隔を広げることは、例えば電源モジュール１００の大型化を招いてしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、非水電解質二次電池１２０のような単セルとしての蓄電素子の過熱又は変形を抑制して信頼性の高い電源モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
発電要素と前記発電要素を収納する収納容器とを有する蓄電素子を複数配列してなる電源モジュールであって、
前記複数の蓄電素子の少なくとも一つの前記蓄電素子の前記収納容器に設けられた弁本体と前記弁本体を動作させる動作部とを有する逆止弁を備えた、
電源モジュールである。

又、本発明の第２の側面は、
前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が大気圧より大きいときは前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
本発明の第１の側面の電源モジュールである。

又、本発明の第３の側面は、
前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器の弾性限界未満の状態で前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
本発明の第２の側面の電源モジュールである。

又、本発明の第４の側面は、
前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器に弾性変形を生じさせる状態に達したときに前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
本発明の第２の側面の電源モジュールである。

又、本発明の第５の側面は、
前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器に弾性変形を生じさせない状態にあるときに前記弁本体が閉止状態となるよう動作するものである、
本発明の第３又は第４の側面の電源モジュールである。

又、本発明の第６の側面は、
前記逆止弁は、前記蓄電素子の配列方向に沿って設けられている、
本発明の第１から第５のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第７の側面は、
前記動作部は、前記逆止弁が設けられた前記収納容器を有する前記蓄電素子と当該蓄電素子に隣接する前記蓄電素子との間に設けられている、
本発明の第１から第６のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第８の側面は、
前記動作部は、前記逆止弁が設けられた前記収納容器を有する前記蓄電素子と当該蓄電素子に隣接する電源モジュールの筐体部分との間に設けられている、
本発明の第１から第７のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第９の側面は、
前記逆止弁は、
前記複数の蓄電素子の配列において中央寄りに位置する前記蓄電素子の前記収納容器にのみ設けられている、
本発明の第１から第８のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第１０の側面は、
前記複数の蓄電素子の配列において、中央寄りに位置するもののほうが端寄りに位置するものより前記収納容器同士の間隔が大きくなっており、
前記逆止弁の前記動作部は、前記弁本体を同一の押圧で封止するよう前記収納容器同士の間隔に応じて、調製されている、
本発明の第１から第９のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第１１の側面は、
前記逆止弁の前記動作部は、
前記複数の蓄電素子の配列において中央寄りに位置する前記蓄電素子のほうが端寄りに位置する前記蓄電素子より機械的強度が大きい、
本発明の第１から第１０のいずれかの側面の電源モジュールである。

又、本発明の第１２の側面は、
前記逆止弁の前記弁本体は、前記蓄電素子の前記収納容器の、もっとも表面積の大きい面に設けられている、
本発明の第１から第１１のいずれかの側面の電源モジュールである。

以上のような本発明は、蓄電素子を有する電源モジュールにおいて蓄電素子の過熱又は変形を抑制して信頼性を高めることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける非水電解質二次電池の配列状態を説明するための斜視図 本発明の実施の形態１に係る電源モジュールの構成を示す平面図 本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける非水電解質二次電池の構成を示す断面図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける非水電解質二次電池の動作を説明するための図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る電源モジュールにおける非水電解質二次電池の動作を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る電源モジュールの構成を示す平面図 本発明の実施の形態３に係る電源モジュールの構成を示す平面図 従来の技術による電源モジュールの構成を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
（１．電源モジュール）

図１は、本発明の実施の形態１に係る電源モジュール１における、単セルとしての非水電解質二次電池１０の配列状態を説明するための分解斜視図であり、図２は電源モジュール１の構成を示す平面図である。

図１に示すように、本実施の形態１の電源モジュールは、外形矩形の角柱形状を有する複数の非水電解質二次電池１０と、非水電解質二次電池１０が載置されるベースフレーム２０と、ベースフレーム２０及び非水電解質二次電池１０を収納する筐体３０とから主に構成される。

非水電解質二次電池１０は、従来例同様、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１１と、容器本体１１と同一材料による板状の蓋部１５とから構成され、容器本体１１の長手側の側面である長手側側壁１１ａ同士が対向するようにベースフレーム２０上に配列される。

ベースフレーム２０は従来例と同様、非水電解質二次電池１０を載置するための凹部２１が形成された、金属製又は合成樹脂製の枠状の部材である。凹部２１は後述する非水電解質二次電池１０の容器本体の底面に対応した形状を有し、ベースフレーム２０上に載置される非水電解質二次電池１０が等間隔で配列されるように位置決めする。

又、筐体３０は金属製の中空の六面体の容器であって、非水電解質二次電池１０の長手側側壁と対向する側壁３０ａ及び３０ｂには、それぞれシリコンゴム製その他軟質樹脂製のスペーサ３１及び３２がそれぞれ配置されている。

次に、図１及び図２に示すように、電源モジュール１において、非水電解質二次電池１０は例示として６つの非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆとして構成され、それぞれの電池の間には後述する逆止弁４０が設けられる。又、逆止弁４０は、配列の最前列となる非水電解質二次電池１０ａと筐体３０の側壁３０ａに設けられたスペーサ３１との間にも設けられる。なお、図中においては、従来例同様、簡単のため筐体３０に設けられる電源モジュール１全体の電極端子、充放電を管理する管理装置及び各非水電解質二次電池１０、１０ａ〜１０ｆを接続するバスバー等は省略して示した。
（２．非水電解質二次電池）

次に、図３を参照して、非水電解質二次電池１０の構成を更に詳細に説明する。図３は非水電解質二次電池１０の構成を示す分解斜視図である。

図３に示すように、非水電解質二次電池１０において、容器本体１１に収納される発電要素１２は、帯状の電極である正極と負極を、セパレータを介して長円筒形に巻回した構成を有する。正極及び負極は巻回軸の両端の異なる方向に位置をずらして配置され、発電要素１２の両端において、それぞれ所定の幅でセパレータから突出している。更に、各電極の端部は活物質が担持されておらず、基材である金属箔が露出している。

発電要素１２の端部にはみ出したアルミニウム箔としての正極１２ａには、導電性の金属部材から構成された集電体１３が接続され、正極１２ａ及び集電体１３はアルミニウム等の金属製の挟持板１４に挟まれて超音波溶接等により接続、固定されている。なお、図中においては正極側の構成のみに符号を付して説明を行うが、基材の材質が銅であることを除けば、負極側の電極及び集電体も同様の構成を有する。

次に、蓋部１５の両端には金属製の中継板１６ａが設けられている。中継板１６ａは蓋部１５の裏面にて集電体１３と電気的に接続され、又、外部接続用の電極端子１６ｂと電気的に接続されている。これにより、発電要素１２から収納容器の外部に電力が取り出される。又、電極端子１６ｂと発電要素１２とを結ぶ導電路は、絶縁体である合成樹脂製のパッキン１６ｃによって収納容器と絶縁されている。中継板１６ａ、電極端子１６ｂ及びパッキン１６ｃは端子部１６を構成する。更に、端子部１６の間には、収納容器の内圧が所定値以上に膨張した際に開放される安全弁１７と、電解液の注入口を封止する封止栓１８とが設けられている。

更に、容器本体１１においては、蓋部１５の長手方向に対応して位置する、表面積の大きい側である長手側側壁１１ａ上に、逆止弁４０の一部を構成する、円盤形状の弁本体４１が設けられている。弁本体４１の位置は、容器本体１１に封入される電解液の液面よりも上にすることが望ましいが、電解液が多孔質材料又はスポンジ等に含浸して封入されていれば、より低い位置に設けてもよい。
（３．逆止弁）

次に、図４を参照して、逆止弁４０の構成を更に詳細に説明する。図４は、非水電解質二次電池１０の蓋部１５の平行面による、電源モジュール１における逆止弁４０の構成を示す断面図である。なお、図２〜４に示す各部は説明のため縮尺を適宜変更して示され、実際の縮尺を反映するものではない。

図４に示すように、逆止弁４０は、非水電解質二次電池１０の容器本体１１と一体化した弁本体４１と、容器本体１１と非水電解質二次電池１０に隣接する非水電解質二次電池１０´の容器本体１１´とを橋渡しして設けられた一対の第１のバネ４２と、一対の第１のバネ４２の間に位置し、弁本体４１と非水電解質二次電池１０´の容器本体１１´とを橋渡しして設けられた第２のバネ４３と、容器本体１１´に設けられた、シリコンゴム等の樹脂材料製の緩衝材４４とを備える。

弁本体４１は、容器本体１１の長手側側壁１１ａの一部に設けられた開口を封止するように設けられており、長手側側壁１１ａの表面側に位置する外側基体４１ａ、容器本体１１の内部空間１１ｂ側にて発電要素１２と一定の距離をとって対向配置される内側基体４１ｃ、及び外側基体４１ａと内側基体４１ｃとに挟まれて、長手側側壁１１ａを実質的に封止する役割を果たす内層体４１ｂを備える。

外側基体４１ａ及び内側基体４１ｃは、ステンレスその他、容器本体１１の材料より強度の高い金属材料製の円盤状の部材であり、内層体４１ｂは、ＰＰやＰＰＳ等の樹脂材料製の円錐台形状の部材であり、外側基体４１ａとの接合面の面積が内側基体４１ｃとの接合面の面積よりも大きくなっている。

又、弁本体４１は、非水電解質二次電池１０の長手側側壁１１ａの一部に形成された、テーパ状の開口部１１ｃを封止するように位置しており、内層体４１ｂの形状は開口部１１ｃの外形に対応しているとともに、内側基体４１ｃの面積は開口部１１ｃの面積よりも大きい。

次に、第１のバネ４２は、鉄鋼、ステンレス鋼、リン青銅その他の延性に優れた金属材料製のコイルバネである。又、第２のバネ４３は、第１のバネと同一材料であって、弾性力において第１のバネ４２より小さい値を有するコイルバネである。

なお、第１のバネ４２及び第２のバネ４３並びに緩衝材４４は、非水電解質二次電池１０とは独立した部材として、電源モジュール１の組立て時に各電池の間に設置するようにするのが望ましいが、あらかじめ非水電解質二次電池１０に装着しておくようにしてもよい。

又、図３に点線にて示す装着位置４２ｐ及び４３ｐは、それぞれ第１のバネ４２及び第２のバネ４３の取付け目安であり、第１のバネ４２及び第２のバネ４３は長手側側壁１１ａの幅方向に平行に設けられる。又、緩衝材４４は装着位置４２ｐ及び４３ｐに第１のバネ４２及び第２のバネ４３を安定して固定する役割を果たす。

以上の構成において、電源モジュール１は本発明の電源モジュールに相当し、非水電解質二次電池１０は本発明の蓄電素子に相当する。又、容器本体１１と蓋部１５との組合せは本発明の収納容器に相当し、発電要素１２は本発明の発電要素に相当する。又、逆止弁４０は本発明の逆止弁に相当し、弁本体４１は本発明の弁本体に相当し、第１のバネ４２及び第２のバネ４３の組合せは、本発明の動作部に相当する。

このような構成を有する本実施の形態１の電源モジュール１の動作について上記各図と、図５を更に参照して、説明を行う。図５（ａ）及び（ｂ）は、逆止弁４０の動作を説明するための図である。

はじめに、図５（ａ）に示すように、電源モジュール１の通常動作時においては、単セルである非水電解質二次電池１０においては、容器本体１１は図３、図４に示すのと同様に六面体の形状を維持している。この状態において、長手側側壁１１ａは第１のバネ４２からの押圧をうけ、弁本体４１は第２のバネ４３からの押圧をうけ、いずれの押圧の方向も発電要素１２へ向かうものである。

しかしながら、第１のバネ４２の弾性力が第２のバネ４３の弾性力よりも大きいため、発電要素１２に向かう方向の力は、開口部１１ｃを含めた長手側側壁１１ａと弁本体４１の内層体４１ｂ及び内側基体４１ｃとの当接部分に作用することとなり、結果として、弁本体４１が開口部１１ｃに対して圧接された閉止状態となっている。

一方、電源モジュール１が過充放電等の状態になると、非水電解質二次電池１０において容器本体１１内に反応ガスが生成され、内圧が上昇する。

そして、図５（ｂ）に示すように、内圧の上昇により長手側側壁１１ａが膨張変形した状態においては、第１のバネ４２の弾性力もまた容器本体１１の内圧により減殺されるため、弁本体４１に対しては第２のバネ４３からの押圧が優勢となる。その結果、弁本体４１は開口部１１ｃから分離して容器本体１１の内部空間１１ｂ側へ押し込まれ、開放状態となる。

更に、弁本体４１が開放状態になると、開口部１１ｃを介して内部空間１１ｂと容器本体１１の外部とは図中流路Ｆに示すように連通した状態となり、反応ガスが外部へ排出され、内部空間１１ｂの圧力は大気圧と同一となる。このとき、長手側側壁１１ａは容器本体１１自身の弾性により元の形状に復元されるとともに、第１のバネ４２による押圧も併せて印加されることとなる。

これにより、弁本体４１に加わる押圧は、第１のバネ４２による長手側側壁１１ａを介した寄与が第２のバネ４３からの寄与に対して再び優勢となり、弁本体４１は開口部１１ｃに圧接されて、最終的には図５（ａ）に示す閉止状態に復帰する。

なお、動作部である第１のバネ４２及び第２のバネ４３からの押圧の反作用は、緩衝材４４を介して隣接する非水電解質二次電池１０´に加わるが、これは更に隣接する他の非水電解質二次電池を経由して、最終的には、図２に示す筐体３０の側壁３０ａにて受け止められる。長手側側壁１１ａ側の押圧の反作用も同様に、隣接する他の非水電解質二次電池を経由して筐体３０の側壁３０ｂにて受け止められる。すなわち、筐体３０がリジッドな構成を有し、側壁３０ａ及び３０ｂが固定されていることにより、各非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆはベースフレーム２０上の定位置に載置された状態で、それぞれの逆止弁４０が動作可能な状態となっている。

なお、筐体３０の側壁３０ａ及び３０ｂは本発明の筐体部分に相当するが、この代わりに、本発明の筐体部分として、各電池を一体として締結する締結部材を利用して各非水電解質二次電池を固定するとともに、動作部の反作用を受け止める構成としてもよい。

以上のように、本実施の形態１の電源モジュール１においては、第１のバネ４２及び第２のバネ４３の組合せによる動作部を備え、当該動作部が、収納容器の内圧に応じて弁本体４１を開放状態に移行させるとともに、弁本体４１の開放により収納容器の内圧が大気圧と同一となった場合に、弁本体４１が再度閉止状態となるよう動作する構成としたことにより、単セルである非水電解質二次電池１０の過熱又は変形を抑制して信頼性を高めることが可能となる。

なお、動作部による弁本体４１の動作に関し、閉止状態から開放状態への移行のタイミングは、第１のバネ４２及び第２のバネ４３の弾性力の組合せによって定めることができるが、遅くとも、収納容器の内圧が収納容器を構成する容器本体１１が弾性限界を越えるまでに行わせることが望ましい。これは、内圧の上昇による容器本体１１の変形が、内圧が大気圧に復帰した状態において元の形に復元される程度に収まっている間に逆止弁４０を動作させることを意味し、これにより、非水電解質二次電池１０の可塑的な変形を抑制することが可能となる。

又、閉止状態から開放状態への移行は、容器本体１１の内圧が容器本体１１に弾性変形を生じさせる状態に達したときに行わせるようにしてもよい。この場合は、内圧の上昇により容器本体１１に変形が生じた場合、直ちに逆止弁４０を動作させることを意味し、これにより、非水電解質二次電池１０の変形を未然に防止して、更に信頼性を高めることが可能となる。

したがって、これら上記の移行の条件を裏返せば、逆止弁４０が閉止状態を保つには、容器本体１１の内圧が、容器本体１１に弾性変形を生じさせない状態にあるときは常時弁本体を閉止状態とさせることが望ましい。これにより、非水電解質二次電池１０が正常動作して容器本体１１が変形していない状態において電源モジュール１を信頼して使用することが可能となる。

更に、閉止状態から開放状態への移行は、容器本体１１の内圧が大気圧より大きくなった場合に行わせるようにしてもよい。この場合は、内圧が上昇し始めた場合、直ちに逆止弁４０を動作させることを意味し、これにより、非水電解質二次電池１０内の反応ガスの発生を抑制して、更に信頼性を高めることが可能となる。

更に、本実施の形態１においては、逆止弁４０の動作部としての第１のバネ４２及び第２のバネ４３が、図２に示すように、各非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆの間に設けられていることにより従来のスペーサよりも制動力の大きな緩衝材として機能する。これにより、振動や衝撃によって、隣り合う非水電解質二次電池１０同士が接触することを抑制することが可能となる効果も併せて奏する。
（実施の形態２）

本発明の実施の形態２に係る電源モジュールは、逆止弁の配置に特徴を有する。以下、図６を参照して説明を行う。ただし、図１、図２等と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。以下の実施の形態の説明も同様である。

本実施の形態２の電源モジュール２は、筐体３０内に配列された非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆの内、中央部分に位置する非水電解質二次電池１０ｄにのみ逆止弁４０を設け、他の非水電解質二次電池間、並びに側壁３０ａ、３０ｂと非水電解質二次電池１０ａ、１０ｆとの間には、実施の形態１のスペーサ３１及び３２と同一材質であって、逆止弁４０の通常長と同一寸法のスペーサ３３を挿入した構成を有する。

複数の非水電解質二次電池が一列に配列されてなる電源モジュールにおいては、個々の非水電解質の発熱に加えて、列の中央部分に位置する非水電解質二次電池に廃熱が集中しやすく、膨張の恐れが高くなっている。そこで、中央部分に位置する非水電解質二次電池１０ｄに優先的に逆止弁４０を設けることで、他の単セルに従来の非水電解質二次電池を用いることができ、本発明の上記効果を奏しつつ、より製造コストの低い電源モジュールを得ることが可能となる。

なお、上記の説明においては、非水電解質二次電池１０ｄにのみ逆止弁４０を設けるものとしたが、非水電解質二次電池の配列において、筐体３０の中央近傍に位置するものであれば、任意の非水電解質二次電池に対して逆止弁４０を備えるようにすればよく、その個数によって限定されるものではない。図６の例であれば、非水電解質二次電池１０ｃ又は１０ｅを対象としてもよい。
（実施の形態３）

本発明の実施の形態３による電源モジュールは、非水電解質二次電池の配置と逆止弁の関係に特徴を有する。以下、図７を参照して説明を行う。

本実施の形態３の電源モジュール３は、筐体３０内の非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆを、それぞれの間隔が、中央部分に位置するものほど大きく、側壁３０ａ及び３０ｂに隣接するものほど小さくなるように配列している。具体的には、非水電解質二次電池１０ｃと１０ｄの間隔Ｓ１、非水電解質二次電池１０ｃと１０ｂ及び１０ｄと１０ｅの間隔Ｓ２、非水電解質二次電池１０ｂと１０ａ及び１０ｅと１０ｆの間隔Ｓ３、との間にＳ１＞Ｓ２＞Ｓ３の関係を持たせた。これにより、廃熱が集中しやすく、膨張の恐れが高い、筐体３０の中央部分の冷却効果を高めるようにしている。

更に、間隔Ｓ１〜Ｓ３の変化に対応して、配置される逆止弁４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの動作部が同一の押圧を与えるように弾性力が調製されている。具体的には、動作部を構成する第１のバネ４２及び第２のバネ４３について、逆止弁４０ａにおけるものは、巻数が多くなって全長が長くなる一方、太さは大きくなっており、以下順に、逆止弁４０ｂ、４０ｃにおけるものは逆止弁４０ａのものよりも、巻数が順に少なくなって全長が短く、太さは順に小さくなっている。

これは以下の理由に基づく。すなわち、実施の形態１にて説明したように、弁本体４１の動作条件は、収納容器の内圧と容器本体１１の変形の程度との関係、又は内圧と大気圧とに基づき設定され、非水電解質二次電池の間隔には依存しない。したがって、間隔Ｓ１〜Ｓ３の変化に対応して逆止弁４０の各バネの全長を伸ばした場合、弾性力も変化し、電池毎の逆止弁の性能にばらつきが生ずることとなる。

そこで、上記のように、逆止弁４０ａ、４０ｂ及び４０ｃの動作部の弾性力を、配置場所に応じて調製することで、それぞれの非水電解質二次電池に均等な押圧を与えて、本発明の上記効果を損なうことなく筐体内の冷却効果を高める効果を更に奏することが可能となっている。なお、弾性力の調製は、上記の手法に限定されるものではなく、各逆止弁の弾性力を均等とすることができるのであれば、第１のバネ４２及び第２のバネ４３の長さ、巻数、コイル外径、材料、個数、その他のパラメータを任意に取捨選択してよい。

又、上記各実施の形態において、中央部分である非水電解質二次電池１０ｃと１０ｄの間に設けられた逆止弁４０又は逆止弁４０ａについては、他の逆止弁とは同一弾性力を保持しつつ、より耐久性の強い部材により作成することが望ましい。

発熱、廃熱の影響を受けやすい電源モジュールの中央部分は、他の部分よりも逆止弁の動作する回数が多いことが想定され、したがって、他の部分より強度を高めることで、破損や動作不良の恐れを低減し、さらに信頼性を高めることが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態による電源モジュールは、第１のバネ４２及び第２のバネ４３の組合せによる動作部及び弁本体４１を備えたことにより、単セルである非水電解質二次電池１０の過熱又は変形を抑制して、モジュールの信頼性を高めることができる。

しかしながら、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。

上記の説明においては、本発明の逆止弁は、非水電解質二次電池１０に設けられた弁本体４１と、隣接する一対の非水電解質二次電池の間に橋渡しして設けられた、本発明の動作部としての第１のバネ４２及び第２のバネ４３とから構成されるものとしたが、本発明の動作部は、非水電解質二次電池１０の収納容器の内圧に応じて弁本体を動作させることができればよく、その具体的な構成に限定されるものではない。

したがって、コイルバネの他に、板バネ、ねじりバネ、竹の子バネ等により実現してもよい。又、耐熱ゴムのような弾性体の組み合わせにより実現してもよい。更に、油圧、ガス圧を利用して動作する機構として実現してもよい。

又、弁本体４１は、外側基体４１ａ、内層体４１ｂ及び内側基体４１ｃの三層構成であるとしたが、動作部の動作により閉止状態又は開放状態をとることができれば具体的な構成には限定されず、複数又は単数の金属製の部材又は樹脂製の部材により実現してもよい。

又、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池１０であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。又、一次電池であってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は発電要素と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。又、内蔵される発電要素１２は巻回型であるとしたが、積層型の発電要素としてもよい。

又、上記の説明においては、容器本体１１及び蓋部１５から構成される収納容器は、本発明の収納容器に相当するものであり、逆止弁４０の弁本体４１は、容器本体１１の長手側側壁１１ａに設けられるものとして説明を行ったが、本発明の電源モジュールにおいては、逆止弁は、動作部の押圧が逐次的に筐体３０の両端の側壁３０ａ及び３１に伝達される方向に沿って配置されていればよく、この配置に従う限り、逆止弁４０は、収納容器上の任意の箇所に設けるようにしてもよい。

しかしながら、上述した各実施形態の長手側側壁１１ａのように、非水電解質二次電池の側面において最も表面積の大きい部位に逆止弁を設けることは、当該部位が最も内圧による変形に対して敏感な受けやすいことから、逆止弁の確実な動作を担保することができるため、好適である。

又、弁本体４１は、収納容器において発電要素１２と収納容器としての容器本体１１の内面とが一定の距離をとって配置される、つまり両者が接していない部分に設けるものとしたが、これは図５（ｂ）に示すように、逆止弁４０が動作した際に、弁本体４１が発電要素１２と緩衝するのを防ぐ利点を有する。したがって、弁本体４１の配置は、裏面側においては発電要素と容器本体との間に空隙が形成されている部分とすることが好適である。

又、容器本体１１はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属又は金属化合物を材料とするものであってもよい。又、形状は外形六面体としたが、底面が三角形、又は五角形以上の多角形である角柱形状であっても、円筒形状であってもよい。要するに、本発明の収納容器は、形状、材質その他の具体的な構成によって限定されるものではない。

又、上記の説明においては、電源モジュールとして、複数の非水電解質二次電池１０ａ〜１０ｆを筐体３０内に収納してなる電源モジュールとして説明を行ったが、本発明は単セルとしての蓄電素子を一つのみ備えた構成において実現してもよく、この場合においても上記各実施の形態と同様の効果を奏する。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、蓄電素子の過熱又は変形を抑制して信頼性の高い電源モジュールを提供することが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子の応用において有用である。

１ 電源モジュール
１０、１０ａ〜１０ｆ 非水電解質二次電池
１１ 容器本体
１１ａ 長手側側壁
１１ｂ 内部空間
１１ｃ 開口部
１２ 発電要素
１２ａ 正極
１３ 集電体
１４ 挟持板
１５ 蓋部
１６ａ 中継板
１６ｂ 電極端子
１６ｃ パッキン
１７ 安全弁
１８ 封止栓
２０ ベースフレーム
２０ａ 表面
２１ 凹部
３０ 筐体
３０ａ、３０ｂ 側壁
３１、３２、３３ スペーサ
４０ 逆止弁
４１ 弁本体
４１ａ 外側基体
４１ｂ 内層体
４１ｃ 内側基体
４２ 第１のバネ
４３ 第２のバネ
４４ 緩衝材

Claims (12)

1. 発電要素と前記発電要素を収納する収納容器とを有する蓄電素子を複数配列してなる電源モジュールであって、
   前記複数の蓄電素子の少なくとも一つの前記蓄電素子の前記収納容器に設けられた弁本体と前記弁本体を動作させる動作部とを有する逆止弁を備えた、
   電源モジュール。
2. 前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が大気圧より大きいときは前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
   請求項１に記載の電源モジュール。
3. 前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器の弾性限界未満の状態で前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
   請求項２に記載の電源モジュール。
4. 前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器に弾性変形を生じさせる状態に達したときに前記弁本体が開放状態となるよう動作するものである、
   請求項２に記載の電源モジュール。
5. 前記逆止弁の前記動作部は、前記収納容器の内圧が前記収納容器に弾性変形を生じさせない状態にあるときに前記弁本体が閉止状態となるよう動作するものである、
   請求項３又は４に記載の電源モジュール。
6. 前記逆止弁は、前記蓄電素子の配列方向に沿って設けられている、
   請求項１から５のいずれかに記載の電源モジュール。
7. 前記動作部は、前記逆止弁が設けられた前記収納容器を有する前記蓄電素子と当該蓄電素子に隣接する前記蓄電素子との間に設けられている、
   請求項１から６のいずれかに記載の電源モジュール。
8. 前記動作部は、前記逆止弁が設けられた前記収納容器を有する前記蓄電素子と当該蓄電素子に隣接する電源モジュールの筐体部分との間に設けられている、
   請求項１から７のいずれかに記載の電源モジュール。
9. 前記逆止弁は、
   前記複数の蓄電素子の配列において中央寄りに位置する前記蓄電素子の前記収納容器にのみ設けられている、
   請求項１から８のいずれかに記載の電源モジュール。
10. 前記複数の蓄電素子の配列において、中央寄りに位置するもののほうが端寄りに位置するものより前記収納容器同士の間隔が大きくなっており、
    前記逆止弁の前記動作部は、前記弁本体を同一の押圧で封止するよう前記収納容器同士の間隔に応じて、調製されている、
    請求項１から９のいずれかに記載の電源モジュール。
11. 前記逆止弁の前記動作部は、
    前記複数の蓄電素子の配列において中央寄りに位置する前記蓄電素子のほうが端寄りに位置する前記蓄電素子より機械的強度が大きい、
    請求項１から１０のいずれかに記載の電源モジュール。
12. 前記逆止弁の前記弁本体は、前記蓄電素子の前記収納容器の、もっとも表面積の大きい面に設けられている、
    請求項１から１１のいずれかに記載の電源モジュール。

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