JP2014078498A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルを簡易に固定でき、重量エネルギー効率、体積エネルギー効率に優れた電池モジュールを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、電池モジュール１０は、電極端子２２ａ、２２ｂ同士を互いに連結して接続された複数の電池セル１２と、複数の電池セルを内包した袋状の外装体１４であって、間隔を置いて設けられた複数の固定支持部２６と、各固定支持部に形成された透孔と、を有する外装体と、透孔に挿通されて外装体を支持する支持部材１６と、を備えている。電池セルおよび外装体は、電極端子の位置で折り返され、複数の電池セルが互いに積層されている。固定支持部２６は各電池セルの両側に位置しているとともに複数の固定支持部が積層方向に並んで位置し、複数の固定支持部の透孔に支持部材１６が挿通され固定支持部を支持している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電池モジュールに関する。

一般に、電池モジュール、組電池等の二次電池装置は、互いに電気的に接続された複数の電池セルを備えている。車載用や産業用の二次電池装置、例えば、二次電池モジュールは、高体積エネルギー密度化の要求が高くなっている。電池モジュールの小型化、軽量化を図るため、ラミネート外装体を用いた電池セルが製品化されている。ラミネート型の電池セルは、電極体および電解質をラミネートフィルムで被覆することにより構成されている。

しかし、ラミネート型の電池セルは、外装材に柔軟性があること、および、充放電により電極体の形状が変化することから、ねじ止めなどで電池セルを直接、モジュール外装材に固定することが困難となる。そこで、一般的には、アルミ板などで個々のラミネート型電池セルを挟み込んでからモジュール化する固定方法、あるいは、缶の中にラミネート型電池セルを設置する固定方法が提案されている。

特開２００７−６６６４７号公報 特開２００９−９８８８号公報

しかしながら、いずれの固定方法を用いた場合でも、電池モジュールの重量エネルギー効率および体積エネルギー効率がセル単体と比較して、著しく低下してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、電池セルを簡易に固定でき、重量エネルギー効率、体積エネルギー効率に優れた電池モジュールを提供することにある。

実施形態に係る電池モジュールは、電極体と、電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材と、前記電極体から前記ラミネート外装材の外部に延出した電極端子と、をそれぞれ備え、電極端子同士を互いに連結して接続された複数の電池セルと、前記複数の電池セルを内包した袋状の外装体であって、間隔を置いて設けられた複数の固定支持部と、各固定支持部に形成された透孔と、を有する外装体と、前記透孔に挿通され前記外装体を支持する支持部材と、を備え、
前記複数の電池セルおよび外装体は、前記電極端子の位置で折り返され、前記複数の電池セルが互いに積層され、前記固定支持部は各電池セルの両側に位置しているとともに複数の固定支持部が前記積層方向に並んで位置し、前記複数の固定支持部の透孔に前記支持部材が挿通され固定支持部を支持している。

図１は、第１実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図。 図２は、前記電池モジュールを一部破断して示す側面図。 図３は、前記電池モジュールにおける電池セルおよび外装体を展開して示す平面図および断面図。 図４は、前記電池モジュールにおける電池セルを示す斜視図。 図５は、折り重ねる前の電池セルおよび外装体を示す断面図。 図６は、前記外装体の固定部を示す斜視図。 図７は、前記外装体の固定部および支柱を示す断面図。 図８は、第２実施形態に係る電池モジュールを展開して示す平面図。 図９は、第３実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図。 図１０は、第３実施形態に係る電池モジュールの側面図。 図１１は、第３実施形態に係る電池モジュールにおける電池セルおよび固体スペーサを示す分解斜視図。 図１２は、第３実施形態に係る電池モジュールにおける複数の電池セルおよび固体スペーサを示す分解斜視図。 図１３は、変形例に係る固体スペーサおよび電池セルを示す分解斜視図。 図１４は、他の変形例に係る固体スペーサおよび電池セルを示す分解斜視図。 図１５は、第４実施形態に係る電池モジュールの側面図。 図１６は、第４実施形態に係る電池モジュールの固体スペーサを示す斜視図。 図１７は、第５実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図。 図１８は、第５実施形態に係る電池モジュールの側面図。 図１８は、第６実施形態に係る電池モジュールの側面図。 図２０は、第７の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図。 図２１は、第７実施形態に係る電池モジュールの側面図。 図２２は、他の変形例に係る固体スペーサおよび電池セルを示す斜視図。 図２３は、第８の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図。 図２４は、第８の実施形態に係る電池モジュールを示す断面図。 図２５は、第８の実施形態に係る電池モジュールを示す分解斜視図。 図２６は、第８の実施形態に係る電池モジュールにおける電池セル間の連結部分と支持柱との位置関係を示す側面図。 図２７は、第８の実施形態に係る電池モジュールにおける電池セル間の連結部分と支持柱との位置関係を示す側面図。 図２８は、第８の実施形態に係る電池モジュールにおける電池セル間の連結部分と支持柱との位置関係を示す側面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る電池モジュールについて詳細に説明する。
実施形態に係る電池モジュールは、複数のラミネート型の電池セルと、これらの電池セルを内包しているとともに透孔を有する固定部を備えた袋状の外装体と、を備え、それらを折りたたみ、透孔に支持部材を挿通して固定する構造を有している。また、袋状の外装体の中に、冷媒を充填することで、電池セルを直接冷却する電池モジュールを提供する。

ラミネートなどの袋状の外装体に透孔を設け、これらの透孔に挿通した支柱を用いて外装体を引っ張り上げることで電池モジュールを固定でき、電池セルスタック全体の剛性を高めることができる。同時に、電池モジュールの重量エネルギー効率、体積エネルギー効率を高めることができる。また、外装体に冷媒、例えば、絶縁油等を充填することで、電池セルを直接冷却することができ、冷却効率の向上を図ることが可能となる。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図、図２は、電池モジュールの側面図、図３は、電池セルおよび外装体を展開して示す平面図および断面図である。

図１ないし図３に示すように、電池モジュール（組電池、二次電池装置）１０は、直列に接続された複数、例えば、６つの電池セル１２と、これらの電池セル１２を内包した袋状の外装体１４と、を備えている。これら電池セル１２および外装体１４は、例えば、電池セルの電極端子の位置で交互に逆向きに折り返され、複数の電池セルは互いに一方向に積層されている。そして、外装体１４に設けられた透孔、例えば、ハトメ孔に、支持部材としての支柱１６を挿通することにより、外装体１４および複数の電池セルを積層状態に保持および支持している。

図４は、電池セル１２を示す斜視図、図５は、電池セルおよびこれを内包する外装体の断面図、図６は、外装体の固定部を示す斜視図、図６は、固定部の断面図である。
図３ないし図５に示すように、各電池セル１２は、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池を用い、更に、ラミネート型の電池セルとして構成されている。電池セル１２は、正極板、セパレータ、負極板を積層して形成された電極体１８と、電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材２０と、電極体１８からラミネート外装材２０の外部に延出した正極、負極の一対の電極端子２２ａ、２２ｂと、を有している。電極体１８は、例えば、正極板、セパレータ、負極板をコイル状に捲回し、押圧することにより扁平な直方体状に形成されている。あるいは、電極体は、複数枚の矩形板状の正極板および複数枚の矩形板状の負極板を、セパレータを挟んで交互に積層することにより、構成してもよい。

正極側の電極端子２２ａは、電極体１８の正極板に接続され、電極体の軸方向（長手方向）一方へ延出している。負極側の電極端子２２ｂは、電極体１８の負極板に接続され、電極体の軸方向（長手方向）他方へ延出している。すなわち、電極端子２２ａ、２２ｂは、電極体１８から相反する方向に延出している。

電極体１８および電極端子２２ａ、２２ｂの一部、つまり、電極体側の端部は、ラミネートフィルム等からなるラミネート外装材２０により気密に被覆、ラミネートされている。そして、電極体１８の周囲には、電解質が注入、充填されている。電極端子２２ａ、２２ｂの延出端部は、ラミネート外装材２０から外部に延出している。

ラミネートフィルムは、例えば、熱融解性を有する樹脂層と、金属薄膜などから成る非通気層と、ナイロンなどから成る保護層とがこの順番に積層された３層構造のラミネートフィルムを用いている。ラミネート外装材２０は、電極体１８および電極端子２２ａ、２２ｂを間に挟んで、２枚のラミネートフィルムをプレス加工することで形成される。２枚のラミネートフィルムは、例えば、加熱を伴うプレス加工（熱融着）などによって、周縁部同士が気密に熱融着される。あるいは、ラミネート外装材２０は、１枚の長いラミネートフィルムを途中で折り返し、重ね合わせた状態でプレス加工することにより形成してもよい。

図３ないし図５に示すように、６つの電池セル１２は、一列に並んで配置され、直列に接続されている。すなわち、隣り合う２つの電池セル１２の正極端子２２ｂと負極端子２２ａとがレーザー溶接等により互いに連結されている。本実施形態では、６つの電池セルは、電極体１８が上向きの電池セル１２と、電極体が下向きの電池セル１２と、が交互に並んでいる。電池セル列の一端に位置する電池セル１２の電極端子２２ａは、正極側の出力端子を構成し、列の他端に位置する電池セル１２の電極端子２２ｂは、負極側の出力端子を構成している。

外装体１４は、６つの電池セル列に対応した長さおよび幅を有する細長い袋状に形成され、この外装体１４内に直列に連結された６つの電池セル１２が内包されている。外装体１４は、例えば、電池セル列を間に挟んで、２枚の細長いラミネートフィルムを両側から加熱、プレス成型することにより、ラミネートフィルムの周縁部同士を互いに融着し、内部が気密な袋状に形成されている。電池セル列の両端に位置する出力端子の先端部は、外装体１４を気密に貫通し、外装体の外部に露出している。

外装体１４は、例えば、複数の矩形板状の固定支持部２６を一体に有するように成型されている。固定支持部２６は、外装体１４の長手方向両端に形成され、それぞれ長手方向に突出している。また、外装体１４の上面側に複数、例えば、２つの固定支持部２６が形成され、上方に突出している。これらの固定支持部２６は、外装体１４の長手方向に間隔を置いて設けられ、それぞれ電池セル１２の電極端子２２ａ、２２ｂの連結部に隙間を置いて対向している。外装体１４の下面側に複数、例えば、３つの固定支持部２６が形成され、下方に突出している。これらの固定支持部２６は、外装体１４の長手方向に間隔を置いて設けられている。下方に突出している。これらの固定支持部２６は、電池セル１２の電極端子２２ａ、２２ｂの連結部に隙間を置いて対向している。そして、上側の２つの固定支持部２６と下側の３つの固定支持部２６とは、外装体１４の長手方向に沿って交互に並んでいる。また、各固定支持部２６は、外装体１４の幅方向に延在している。

図３、図５ないし図７に示すように、各固定支持部２６に少なくとも１つ、ここでは、２つの透孔２８が形成され、これら２つの透孔２８は、外装体１４の幅方向に沿って互いに間隔を置いて設けられている。各透孔２８には、金属あるいは合成樹脂等で形成された補強用のリング２９が嵌合されている。これにより、各透孔２８は、ハトメ孔を構成している。

図１ないし図３に示すように、直列に接続された６つの電池セル１２およびこれらを内包する外装体１４は、複数個所で蛇腹状に折り返されて、電池セルが互いに積層されている。電池セル１２および外装体１４は、例えば、電極端子２２ａ、２２ｂを連結している位置で、それぞれほぼ１８０度ずつ折り返され、かつ、複数の連結位置で上向き、下向きに交互に逆向きに折り返されている。これにより、複数の電池セル１２は、電極体１８が上を向いた状態で、一列に積層されている。

また、外装体１４は、各折り返し部において、内側に位置する谷折り部と、外側に位置する山折り部とを有し、固定支持部２６は、山折り部に連続して形成され、電池セル１２および電極端子２２ａ、２２ｂに対して所定の隙間を置いて位置している。外装体１４を前述のように蛇腹状に複数回、折り畳んだ状態において、複数の固定支持部２６は、各電池セル１２の両側から外方へ延出している。電池セル１２の各側に位置する複数の固定支持部２６は、それぞれ電池セル１２の積層方向に並んで位置し、隙間を置いて互いにほぼ平行に対向している。また、電池セル１２の各側に位置する複数の固定支持部２６に形成された複数の透孔２８は、それぞれ電池セル１２の積層方向に沿って、同軸的に整列している。

図１および図２に示すように、積層方向に並んだ４列の透孔２８に、それぞれ円柱形状の支柱１６が挿通されている。各支柱１６の軸方向両端は、ネジ、ナット、カシメ等により、透孔２８の径よりも大きな径に拡径され、透孔２８からの支柱１６の抜けを規制している。これらの左右２本ずつの支柱１６により、外装体１４の複数の固定支持部２６がそれぞれ支持および位置決めされている。また、左右の支柱１６の間隔を調整し、固定支持部２６を通して外装体１４を電池セル１２の左右両方向に引っ張ることにより、外装体１４にある程度のテンションを作用させ、外装体１４を蛇腹状に折り畳んだ状態に、かつ、６つの電池セル１２が一方向に積層された状態に、保持している。なお、外装体１４に張力が作用しないように支柱１６で支持してもよく、この場合でも、支柱１６により電池セル１２の平面方向の移動、つまり、支柱と直交する方向の移動を規制し、所定位置に固定支持することができる。

なお、上記４本の支柱１６は、例えば、モジュールケースの底の４箇所に支柱１６を立設しておき、折りたたんだ電池セル群および外装体１４をこれらの支柱１６に差し込んでモジュールを支持固定する構成としてもよい。外装体１４の固定支持部２６に支柱１６を差し込んだ後は、各電池セル１２間は、例えば、ラミネートフィルムあるいは吸油性、絶縁性を有する合成樹脂等で形成された外装体１４で覆われているため、ボルト締めで外装体１４を固定することも可能である。

図２に示すように、袋状の外装体１４内で各電池セル１２の周囲に、冷却材あるいは液冷媒３０を充填してもよい。冷媒としては、電気的絶縁性を有する液冷媒、例えば、絶縁油、トランス油、リン酸トリフェニル、リン酸トリオクチル、ハイドロフルオロエーテル、フッ素系不活性液体、等を用いることができる。外装体１４内において、各電池セル１２は、液冷媒３０内に浸漬され、この液冷媒によって直接冷却される。

以上のように構成された本実施形態によれば、複数のラミネート型の電池セルを簡易に支持および固定でき、重量エネルギー効率、体積エネルギー効率の優れた電池モジュール１０が得られる。すなわち、袋状の外装体１４の固定支持部２６に透孔２８を設け、これらの透孔に挿通した支柱１６を用いて外装体を支持することで電池モジュール１０を固定でき、ラミネート型の電池セル１２のスタック全体の剛性を高めることができる。同時に、電池モジュールの重量エネルギー効率、体積エネルギー効率を高めることができる。また、外装体１４内に冷媒を充填することで、各電池セル１２を冷媒により直接冷却することができ、空冷に比較して冷却効率が大幅に向上する。冷媒として、例えば、絶縁油を用いることで、水冷で生じる錆発生、導電性の問題を解消することができる。

次に、他の実施形態に係る電池モジュールについて説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る電池モジュールを展開して概略的に示す平面図である。第２の実施形態によれば、電池モジュール１０は、電池セル電圧を検出するための配線およびコネクタを更に備えている。すなわち、セル電圧検出用の複数の検出線３４がそれぞれ複数の電池セル１２の電極端子２２ａ、２２ｂに接続され、これらの検出線の他端は、コネクタ３６に纏めて接続されている。検出線３４はそれぞれ外装体１４内に引き回され、コネクタ３６は、例えば、外装体１４の長手方向一端部に取り付けられ、一部が外部に露出している。そして、外部に設けられた図示しない個別セル管理ユニット（ＣＭＵ）をコネクタ３６に接続することにより、検出線３４を介して電池セル１２の電圧を検出することが可能である。

電池セル１２および検出線３４を内包する外装体１４は、６段に折り畳まれ、図示しない複数の支柱により支持および位置決め固定される。第２実施形態において、電池モジュール１０のその他の構成は、第１実施形態に係る電池モジュールと同一である。そして、第２実施形態に係る電池モジュール１０においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、本実施形態に電池モジュール１０によれば、各電池セル１２の電圧を検出および監視することが可能となる。

なお、電池セルの電圧を検出する場合、上記検出線に代えて、各電池セル１２の電極端子２２ａ、２２ｂにファストン端子を設置し、外装体１４を折り畳んだ後に、各ファストン端子を外装体１４から外方へ突出させるようにしてもよい。

（第３実施形態）
図９ないし図１２は、第３実施形態に係る電池モジュールをそれぞれ示している。
本実施形態では、複数の電池セル１２間に固体スペーサを挟んで積層して積層組セルを構成し、固体スペーサの位置で、積層組セルをねじ等により固定し、積層状態を保持している。

図９ないし図１２に示すように、各電池セル１２は、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池を用い、更に、ラミネート型の電池セルとして構成されている。電池セル１２は、正極板、セパレータ、負極板を積層して形成された電極体１８と、電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材２０と、電極体１８からラミネート外装材２０の外部に延出した正極、負極の一対の電極端子２２ａ、２２ｂと、を有している。電極端子２２ａ、２２ｂは、電極体１８から相反する方向に延出している。

ラミネート外装材２０は、例えば、ほぼ矩形のシート状に形成されている。ラミネート外装材２０の周縁部に複数の透孔４０が形成され、ここでは、電極体１８および電極端子２２ａ、２２ｂから外れた複数位置、例えば、ラミネート外装材２０の四隅に、透孔４０が形成されている。

固体スペーサ４４は、例えば、合成樹脂あるいは金属により角柱形状に形成され、電極体１８から外れた位置でラミネート外装材２０の対向する２側縁部上に配置されている。本実施形態では、電極端子２２ａ、２２ｂが延出する側の２つの側縁部上に、固体スペーサ４４がそれぞれ載置されている。

各固体スペーサ４４の長手方向両端部にそれぞれ透孔４２が形成され、これらの透孔４２は、ラミネート外装材２０の透孔４０と整列している。各固体スペーサ４４の下面、すなわち、ラミネート外装材２０の上面側に接する下面、の中央部に、凹所４５が形成されている。この凹所４５は、電極端子２２ａ、２２ｂと対向して位置し、これら電極端子の厚さ分を逃がすために設けられている。更に、各固体スペーサ４４の厚さｈ２は、電池セル１２の電極体１８部分の厚さｈ１よりも大きくなっている。各固体スペーサ４４の長手方向の長さは、ラミネート外装材２０の幅にほぼ一致し、固体スペーサは、ラミネート外装材の側縁から外側に突出することなく、配置されている。

図９ないし図１２に示すように、例えば、３つの電池セル１２が固体スペーサ４４を間に挟んで一方に積層され、最上層には、電池セル１２とほぼ同一の平面寸法を有する平板状のカバー４６が載置されている。カバー４６の四隅には、ねじを挿通するための透孔４７が形成され、これらの透孔は、固体スペーサ４４の透孔４２に整列している。そして、保持部材として機能する固定ねじ５０がカバー４６の各透孔４７から、各固定スペーサの透孔４２およびラミネート外装材２０の透孔４０に挿通され、その下端が、最下層の電池セル１２から下方に突出している。この固定ねじ５０の下端にナット５２が螺合されている。このようにして、積層体の四隅部分を４本の固定ねじ５０で積層方向に締め付け、３つの電池セル１２および固体スペーサ４４を積層状態に保持している。

３つの電池セル１２から延出している電極端子２２ａは、レーザ溶接等により互いに連結され、同様に、電池セル１２から反対方向に延出している電極端子２２ｂは、レーザ溶接等により互いに連結されている。また、図１０に示すように、各電池セル１２と上層の電池セルとの間、並びに、電池セル１２とカバー４６との間に、接着剤５４等の充填材を充填してもよい。この接着剤５４を充填することにより、電池セル１２中央部の変位、がたつきを防止することができる。
上記のように構成された電池モジュール１０は、例えば、矩形箱状の筐体５６内に収納され、電極端子２２ａ、２２ｂは、筐体５６から外側へ突出している。筐体５６内には、１つに限らず、複数の電池モジュール１０を筐体５６内に収納する構成としてもよい。

上記のように構成された電池モジュール１０によれば、電池セル１２の電極体１８部分と異なり、ラミネート外装材２０の側縁部は、厚さ寸法のバラつきが小さく、この側縁部を固体スペーサ４４で挟んで複数の電池セルを積層することにより、全体の寸法が安定した組セルを構成することができる。また、固体スペーサ４４で押える部分を電極端子部分とすることにより、ラミネート外装材２０と電極端子２２ａ、２２ｂとの相対的な変位も抑えることができ、ラミネート外装材２０の剥がれ等の発生を防止することができる。これにより、信頼性の高い電池モジュールを提供することができる。また、車載や産業用といった厳しい外部環境下でも耐久性を維持でき、且つ体積・質量エネルギー密度を高い電池モジュールを提供することができる。

なお、車載、産業用途で質量が大きい大型の電池セルの場合は、ラミネートフィルムは、アルミニウムではなく、ステンレス（ＳＵＳ）を使うことで、より安定した電池セルの固定が可能となる。積層する電池セル１２の数は、３つに限らず、２つ、あるいは４つ以上としてもよい。

固体スペーサ４４は、角柱形状のスペーサに限らず、図１３に示すように、ほぼＵ字形状の一体の固体スペーサ４４としてもよい。この固体スペーサ４４は、ラミネート外装材２０の対向する２側縁部および他の一側縁部上に配置される。また、固体スペーサ４４には、ラミネート外装材２０の透孔４０と整列して位置する４つの透孔４２が形成されている。

また、固体スペーサ４４は、図１４に示すように、矩形環状の一体の固定スペーサとしてもよい。この固体スペーサ４４は、ラミネート外装材２０の対向する２側縁部および他の２側縁部上に配置され、電極体１８の周囲に位置する。また、固体スペーサ４４には、ラミネート外装材２０の透孔４０と整列して位置する４つの透孔４２が形成されている。

図１３および図１４に示す、Ｕ字形、あるいは矩形環状の固体スペーサ４４を用いることにより、ラミネート外装材２０のより広い面積を固定スペーサで挟持することができ、より安定した積層体を構成することが可能となる。

電池セルおよび固体スペーサを積層状態に保持する保持部材は、固定ねじ、ナットに限定されることなく、種々の保持部材を選択可能である。

（第４の実施形態）
図１５および図１６は、第４の実施形態に係る電池モジュールおよび固体スペーサを示している。本実施形態では、保持部材として、固体スペーサ４４自体を用いている。すなわち、各固体スペーサ４４は、透孔の代わりに、積層方向に突出する一対の円柱形状の係合突起６０と、これらの係合突起と反対側に設けられた一対の係合凹所６２と、を有している。固体スペーサ４４の各係合突起６０は、ラミネート外装材２０の透孔４０を貫通して上層の固体スペーサ４４の係合凹所６２に係合している。最上層の固体スペーサ４４の係合突起６０は、カバー４６の透孔４７に係合している。更に、最下層の電池セル１２の下方に、係合突起６４ａおよび環状のフランジ６４ｂを有する止めピン６４が設けられ、この止めピンの係合突起６４ａは、最下層の電池セル１２のラミネート外装材２０に形成された透孔４０を通して最下層の固体スペーサ４４の係合凹所６２に嵌合している。

このように、複数の電池セル１２および固体スペーサ４４を積み重ね、固体スペーサ４４の係合突起６０を上層の固体スペーサ４４の係合凹所６２あるいはカバー４６の透孔４７に嵌合することにより、積層体（電池モジュール１０）を容易に組立て、同時に、固定することができる。なお、より強固に固定するため、係合突起６０と係合凹所６２との間に、接着剤を充填してもよい。

（第５の実施形態）
図１７および図１８は、第５の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図および断面図である。本実施形態では、保持部材として、積層体の両側縁部を上下からクランプする一対の板ばね６６を用いている。各板ばね６６は、ほぼ矩形状に形成され、上下の両側縁部を折り曲げてクランプ爪６６ａを形成している。また、板ばね６６の中央部に、電極端子２２ａ、２２ｂを挿通するための開口６６ｂが形成されている。各板ばね６６は、電池セル１２および固体スペーサ４４の積層体の側面部に対向して配置され、上下のクランプ爪６６ａを固体スペーサ４４上のカバー４６側縁部と最下層に設けられた電池セル１２のラミネート外装材２０の側縁部と、に弾性的に係合させている。これにより、板ばね６６は、固体スペーサ４４の積層位置で、電池モジュール１０を上下から弾性的にクランプし、電池モジュールの積層状態を保持している。電極端子２２ａ、２２ｂは、板ばね６６の開口６６ｂを通して、外部に延出している。

上記の構成によれば、一対の板ばね６６を積層体に嵌めるだけで、容易に電池モジュール１０を組立てることができる。

（第６の実施形態）
図１９は、第６の実施形態に係る電池モジュールを示す側面図である。本実施形態では、保持部材として、接着剤を用いている。図１９に示すように、固体スペーサ４４と電池セル１２のラミネート外装材２０との間、ならびに、固体スペーサ４４の周囲に、接着剤６８を充填し、電池モジュール１０の積層状態を保持している。

（第７の実施形態）
図２０および図２１は、第７の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図および側面図である。本実施形態では、保持部材として、積層体の周囲に巻き付けられたバンド７０を用いている。図２０および図２１に示すように、バンド７０は、電池セル１２および固体スペーサ４４の積層体の幅とほぼ同一の幅を有し、カバー４６、電極端子２２ａ、２２ｂが延出している両側面部、最下層の電池セル１２のラミネート外装材２０の底面側に巻き付けられている。バンド７０の一端部７０ａは、バンドの他端部に重ねて配置され、レザー溶接あるいは超音波溶接等により、バンド他端部に連結されている。また、バンド７０において、積層体の側面部に対向する部分に、それぞれ開口７０ｂが形成され、電極端子２２ａ、２２ｂは、これらの開口７０ｂを通して外部に延出している。

上記の構成によれば、複数の電池セル１２および固体スペーサ４４を積層した後、この積層体にバンド７０を巻き付けて固定するだけで、容易に電池モジュール１０を組立てることができる。なお、バンド７０の巻付け時における固体スペーサ４４の位置ずれを防止するため、図２２に示すように、固体スペーサ４４の底面側に段差部４４ａを形成し、この段差部４４ａにラミネート外装材２０の側縁部が係合する構成としてもよい。この段差部付の固体スペーサ４４は、前述した第５および第６の実施形態に係る電池モジュールにも適応可能である。

（第８の実施形態）
図２３ないし図２５は、第８の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図、断面図、および分解斜視図である。図２６、図２７、図２８は、第８の実施形態に係る電池モジュールにおける電池セル間の連結部分と支持柱との位置関係をそれぞれ示す側面図である。

図２３ないし図２５に示すように、電池モジュール１０は、複数、例えば、４つの電池セル１２と、これらの電池セルを収容するほぼ矩形箱状の筐体７２と、を備えている。各電池セル１２は、電極体１８と、電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材２０と、電極体から相反する向きにラミネート外装材の外部に延出する２つの電極端子２２ａ、２２ｂと、を備えている。本実施形態において、ラミネート外装材２０の両側縁部の中央に凹所あるいは切欠き２０ｂが形成され、電極端子２２ａ、２２ｂは、これらの切欠き２０ｂを通して外部に延出している。

４つの電池セル１２は、直列に並べて配置され、隣合う電池セルは、電極端子２２ａ、２２ｂ同士が互いに連結され、更に、ラミネート外装材２０の側縁部同士が互いに連結されている。電極端子同士の連結（連結部２２ｃ）およびラミネート外装材２０同士の連結（連結部２０ｃ）は、例えば、レーザ溶接、超音波溶接等により行う。

直列に連結された４つの電池セル１２は、連結部２０ｃ、２２ｃにおいて、山折り、あるいは谷折りされ、同一方向に積層され、積層組セルを構成している。連結部は、例えば、図２６に示すように、ラミネート外装材２０同士の連結部２０ｃが、電極端子２２ａ、２２ｂ同士の連結部２２ｃに対して、電極体１８側、つまり、内側に位置している。

また、筐体７２内に支持部材として、複数、例えば、３本の円柱形状の支持柱７４が立設されている。そして、電池セル１２の積層体は、筐体７２内に挿入され、かつ、支持柱７４は、連結部２０ｃの内周側に挿入され、この支持柱７４に連結部２０ｃに係合している。３本の支持柱７４は、各電池セル１２のラミネート外装材２０に各電池セルの両方向への張力を印加し、４つの電池セル１２を積層状態で筐体７２内に保持している。直列に接続された４つの電池セル１２の内、一端に位置する電池セルの電極端子２２ａと、他端に位置する電池セルの電極端子２２ｂとは、筐体７２の壁部を貫通して外部に延出している。

以上のように構成された電池モジュール１０によれば、ラミネート外装材２０の連結部２０ｃを円柱状の支持柱７４に沿わせて折り曲げてあるので、鋭角状に曲げた場合に発生しやすい溶着部分の破断、剥がれ等を防ぐことができる。電極端子２２ａ、２２ｂは、直列接続した電池セル１２のラミネート外装材２０を折りたたんだ後で、折り曲げ部の外側で接合することができる。こうすることで、ラミネート外装材２０の連結には影響なく、電池セル１２同士を電気的に接続することができる。これにより、車載や産業用といった厳しい外部環境下でも耐久性を維持でき、且つ体積・質量エネルギー密度を高い電池モジュールが得られる。

なお、図２７に示すように、電極端子間の連結部２２ｃを、ラミネート外装材２０の連結部２０ｃの内側、つまり、電極体１８側で、ラミネート外装材の連結に影響が無い位置に配置してもよい。この場合、電池モジュールの小型化が可能となる。

また、図２８に示すように、電極端子間の連結部２２ｃは、湾曲形状としてもよく、この場合、ラミネート外装材２０の連結部２０ｃを折り曲げる前に、電極端子間の接合が可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、電池モジュールにおいて、電池セルの数は、６つに限らず、必要に応じて適宜増減可能である。外装体の材料、ラミネートフィルムの材料、冷媒の材料、その他、各構成部材の材料、大きさ等は、前述した実施形態に限定されることなく、適宜選択可能である。支持部材は、支柱に限らず、長尺なねじ、ワイヤ等を用いることができ、また、複数の固定支持部に形成された透孔に挿通可能な形状あるいは形態の支持部材であればよい。

１０…電池モジュール、１２…電池セル、１４…外装体、１６…支柱、
１８…電極体、２０…ラミネート外装材、２０ｃ…連結部、
２２ａ、２２ｂ…電極端子、２２ｃ…連結部、２６…固定支持部、２８…透孔、
３０…液冷媒、３４…検出線、３６…コネクタ、４０、４２…透孔、
４４…固体スペーサ、５０…固定ねじ、６０…係合突起、６２…係合凹所、
６６…板ばね、６６ａ…クランプ爪、７０…バンド、７２…筐体、
７４…支持柱（支持部材）

Claims (16)

1. 電極体と、前記電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材と、前記電極体から前記ラミネート外装材の外部に延出する電極端子と、をそれぞれ備え、電極端子同士を互いに連結して接続された複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルを内包した袋状の外装体であって、間隔を置いて設けられた複数の固定支持部と、各固定支持部に形成された透孔と、を有する外装体と、
   前記透孔に挿通されて前記外装体を支持する支持部材と、を備え、
   前記複数の電池セルおよび外装体は、前記電極端子の位置で折り返され、前記複数の電池セルが互いに積層され、前記固定支持部は各電池セルの両側に位置しているとともに複数の固定支持部が前記積層方向に並んで位置し、
   前記複数の固定支持部の透孔に前記支持部材が挿通され前記外装体を支持している電池モジュール。
2. 前記各電池セルは、電極体から相反する向きに延出する２つの電極端子を備え、
   複数の電池セルは、一列に並べられ、隣合う２つの電極端子同士が連結されている請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記外装体は、折り返し部において、内側に位置する谷折り部と、外側に位置する山折り部とを有し、各山折り部は、前記電池セルに対して隙間を持って形成されて前記固定支持部を構成している請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記複数の電池セルの電極端子に接続されたセル電圧検出用の複数の検出線と、前記複数の検出線に接続されたコネクタと、を備え、前記複数の検出線は、前記外装体内に配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記外装体は、ラミネートフィルムあるいは絶縁性を有する合成樹脂財により形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
6. 前記外装体内に冷媒が充填されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
7. 電極体と、前記電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材と、前記電極体から前記ラミネート外装材の外部に延出する電極端子と、をそれぞれ備え、一方向に積層された複数の電池セルと、
   隣接する前記電池セルのラミネート外装材の間に挟まれ、前記電池セル間の間隔を保持する複数の固体スペーサと、
   前記電池セルおよび固体スペーサを積層状態に保持する保持部材と、
   を備える電池モジュール。
8. 前記固体スペーサは、前記電極体から外れた位置でラミネート外装材の側縁部上に配置され、前記複数の固体スペーサは、前記ラミネート外装材を間に挟んで互いに積層されている請求項７に記載の電池モジュール。
9. 前記電池セルのラミネート外装材は矩形状に形成され、前記固体スペーサは、前記ラミネート外装材の対向する２側縁部に配置されている請求項８に記載の電池モジュール。
10. 前記電池セルのラミネート外装材は矩形状に形成され、前記固体スペーサは、Ｕ字形状に形成され、前記ラミネート外装材の対向する２側縁部および他の一側縁部に配置されている請求項８に記載の電池モジュール。
11. 前記電池セルのラミネート外装材は矩形状に形成され、前記固体スペーサは、環状に形成され前記電極体の周囲に位置している請求項８に記載の電池モジュール。
12. 前記保持部材は、前記ラミネート外装材および複数のスペーサを貫通して前記積層方向に延びた複数の固定ねじを有する請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の電池モジュール。
13. 前記固定スペーサの各々は、前記積層方向に突出する係合突起と、前記係合突起と反対側に設けられた係合凹所と、を有し、前記係合突起は、前記ラミネート外装材を貫通して他の固定スペーサの係合凹所に係合している請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の電池モジュール。
14. 前記保持部材は、前記電池セルおよびスペーサの積層体をクランプする板ばねを有する請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の電池モジュール。
15. 前記保持部材は、前記電池セルおよびスペーサの積層体の周囲に巻き付けられた固定バンドを有する請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の電池モジュール。
16. 電極体と、前記電極体を電解質とともに覆うラミネート外装材と、前記電極体から相反する向きに前記ラミネート外装材の外部に延出する２つの電極端子と、をそれぞれ備え、電極端子同士を互いに連結して、およびラミネート外装材同士を互いに連結して、接続された複数の電池セルと、
    前記複数の電池セルを収容する筐体と、
    前記筐体内に配置され前記複数の電池セルを支持する複数の支持部材と、を備え、
    前記複数の電池セルは、前記電極端子の連結位置およびラミネート外装材の連結位置で折り返され、前記複数の電池セルが互いに積層され、
    前記支持部材は、前記各折返し部の内側に挿通され、前記ラミネート外装材の連結部が巻きつけられ、前記ラミネート外装材に各電池セルの両方向への張力を印加し、前記複数の電池セルを積層状態に保持している電池モジュール。