JP2017216169A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断装置の誤作動を抑制可能な電池モジュールの提供。【解決手段】Ｘ方向に沿って配列された複数の電池セル１と、一対のブラケットと、隣り合う電池セル１間に配置された伝熱プレート３と、を備えている電池モジュール。複数の電池セル１のそれぞれは、Ｘ方向と交差する第１側壁１１ａを含むケース１１と、ケース１１内に収容された電極組立体と、ケース１１に取り付けられた負極端子１４と、ケース１１内に配置された電流遮断装置と、を有している。第１側壁１１ａは、Ｘ方向から見て電極組立体と重なる第１領域Ｒ１と、Ｘ方向から見て電流遮断装置と重なる第２領域Ｒ２と、を有し、伝熱プレート３は、第１領域Ｒ１に配置された第１部分３１と、第１部分３１の一端に接続され、筐体に接触する第２部分３２と、を有している電池モジュール。【選択図】図３

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

特許文献１には、所定方向に沿って配列された複数の電池セルを備える電池モジュールにおいて、各電池セルが、ケースと、ケース内に収容される電極組立体と、ケースに取り付けられた端子と電極組立体との間を流れる電流を遮断する電流遮断装置（ＣＩＤ：Current Interrupt Device）と、を有することが記載されている。この電池モジュールによれば、電池セルのケース内の圧力が異常に高まることが抑制されるので、安全性が向上する。

特開２０１０−１５７４５１号公報

ところで、電池セルの放熱性を向上させるために、隣り合う電池セル間に伝熱部材を配置する場合がある。伝熱部材を配置した状態で、拘束部材により複数の電池セルをその配列方向に拘束すると、伝熱部材を介して各電池セルが拘束荷重を受け、電流遮断装置が誤作動するおそれがある。

本発明は、電流遮断装置の誤作動を抑制可能な電池モジュールを提供する。

本発明の一形態に係る電池モジュールは、筐体に取り付けられる電池モジュールであって、一方向に沿って配列された複数の電池セルと、複数の電池セルを一方向に沿って拘束する拘束部材と、複数の電池セルのうち隣り合う電池セル間に配置された伝熱部材と、を備え、複数の電池セルのそれぞれは、一方向と交差する側壁を含むケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースに取り付けられた端子と、ケース内に配置され、ケース内の圧力に応じて電極組立体と端子との間を流れる電流を遮断する電流遮断装置と、を有し、側壁は、一方向から見て電極組立体と重なる第１領域と、一方向から見て電流遮断装置と重なる第２領域と、を有し、伝熱部材は、第１領域に配置された第１部分と、第１部分の一端に接続され、筐体に接触する第２部分と、を有している。

この電池モジュールでは、隣り合う電池セル間において、伝熱部材が、電池セルの側壁のうち一方向から見て電極組立体と重なる第１領域に配置されている。したがって、電極組立体は、第１部分を介して拘束部材による拘束荷重を受けるものの、電流遮断装置はこのような拘束荷重を受けない。これにより、電流遮断装置の誤作動を抑制可能となる。

本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、第１領域と第２領域とは、互いに離間していてもよい。この場合、第１領域と第２領域とが互いに離間していない場合にくらべて、第１部分を介した拘束荷重の影響が電流遮断装置に及び難い。これにより、電流遮断装置の誤作動を更に抑制可能となる。

本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、第１部分は、一方向から見て第２領域と重ならないように配置されていてもよい。この場合、拘束荷重が第１部分を介して電流遮断装置に加わるのを容易に防ぐことができる。これにより、電流遮断装置の誤作動を確実に抑制可能となる。

本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、伝熱部材は、一方向から見て第２領域と重なって配置された第３部分を更に有し、第３部分の一方向の長さは、第１部分の一方向の長さよりも短く、第１部分は、一方向に交差する第１面及び第２面を有し、第３部分は、一方向に交差する第３面及び第４面を有し、第１面、第３面、第４面、及び第２面は、一方向においてこの順に配置されていてもよい。この場合、隣り合う電池セル間において、第３部分を各第２領域から一方向に沿って離間させることができるので、拘束荷重が第３部分を介して電流遮断装置に加わるのを防ぐことができる。また、第３部分の分だけ熱容量が増えるので、電池セルの熱が伝熱部材により更に吸収され易い。これにより、電流遮断装置の誤作動を抑制可能としながら、電池セルの放熱性を更に向上させることができる。

本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、第２部分は、一方向に沿って延在してもよい。この場合、第２部分と筐体との接触面積が増し、電池セルの熱が第２部分を通じて筐体に放出され易いので、電池セルの放熱性が向上する。

本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、第１部分は、第１領域の全体を覆うように配置されていてもよい。この場合、電極組立体の熱が第１部分により吸収され易いので、電池セルの放熱性が向上する。

本発明の一形態によれば、電流遮断装置の誤作動を抑制可能な電池モジュールを提供することができる。

実施形態に係る電池モジュールの断面図である。 図１に示される電池セルの断面図である。 図１に示される電池セル、セルホルダ及び伝熱プレートの分解斜視図である。 通常時の電流遮断装置及び負極端子近傍を拡大して示した断面図である。 作動時の電流遮断装置及び負極端子近傍を拡大して示した断面図である。 図１に示される電池セルが受ける拘束荷重について説明するための図である。 伝熱プレートの変形例について説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一または同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図１に示される電池モジュール１０は、例えば電気自動車及びフォークリフトなどの車両のバッテリーとして使用される装置である。電池モジュール１０は、電池モジュール１０を収容する筐体２０に取り付けられている。電池モジュール１０は、複数の電池セル１と、複数のセルホルダ２と、複数の伝熱プレート（伝熱部材）３と、一対のブラケット（拘束部材）４と、弾性部材５と、両面テープ（不図示）と、を備えている。

複数の電池セル１は、互いに電気的に直列に接続されて、Ｘ方向（一方向）に沿って配列されている。ここでは、電池モジュール１０は、７つの電池セル１を有し、電池セル１ごとにセルホルダ２及び伝熱プレート３が設けられている。複数の電池セル１は、隣り合う電池セル１において、後述する正極端子及び負極端子が互いにＸ方向に沿って隣り合うように配列されている。

図２は、図１に示される電池セルの断面図である。図２に示される電池セル１は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池といった蓄電池、または電気二重層キャパシタなどである。電池セル１は、ケース１１と、電極組立体１２と、正極端子１３と、負極端子１４と、電流遮断装置５０と、を有している。

ケース１１は、直方体形状を呈し、有底筒状の本体部１６と、本体部１６の開口を閉塞する蓋部１７と、を有している。より具体的には、本体部１６は矩形箱状をなし、蓋部１７は矩形平板状をなしている。本体部１６及び蓋部１７は、例えば、ステンレス及びアルミニウムなどの金属により構成されている。ケース１１は、本体部１６と蓋部１７とが溶接されてなる密閉型の容器である。以下の説明では、ケース１１において、蓋部１７が設けられる方向を上方、本体部１６の底部が設けられる方向を下方とする。

電極組立体１２は、例えば、有機溶媒系又は非水系の電解液と共に、ケース１１内に収容されている。電極組立体１２は、ケース１１の内面に設けられた絶縁シート１８により、ケース１１と絶縁されている。電極組立体１２は、シート状の複数の正極及びシート状の複数の負極と、正極と負極との間に配置されたシート状の複数のセパレータと、を有している。電極組立体１２は、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して交互に積層された積層型の電極組立体である。

正極は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された正極活物質層と、を有している。正極活物質層は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば、複合酸化物、金属リチウム及び硫黄が挙げられる。複合酸化物には、例えば、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。

正極の上方の縁部（正極における蓋部１７側の縁部）には、上方に延びる正極タブ２１が形成されている。正極タブ２１は、正極端子１３に電気的に接続されている。本実施形態では、正極タブ２１と正極端子１３とは、正極導電部材２２によって間接的に、かつ電気的に直列に接続されている。正極導電部材２２は、正極タブ２１及び正極端子１３のそれぞれと、例えば、溶接によって接合されている。正極導電部材２２は、絶縁シート１８によりケース１１と絶縁されている。

負極は、例えば銅箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された負極活物質層と、を有している。負極活物質層は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メゾカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン及びソフトカーボンなどのカーボン、リチウム及びナトリウムなどのアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯ_ｘ（０．５≦ｘ≦１．５）などの金属酸化物、並びにホウ素添加炭素が挙げられる。

負極の上方の縁部（負極における蓋部１７側の縁部）には、上方に延びる負極タブ２３が形成されている。負極タブ２３は、負極端子１４に電気的に接続されている。本実施形態では、負極タブ２３と負極端子１４とは、負極導電部材２４によって間接的に接続されている。また、負極端子１４と負極導電部材２４との間には、電流遮断装置５０が設けられている。負極端子１４と負極タブ２３とは、電流遮断装置５０及び負極導電部材２４を介して間接的に、かつ、電気的に直列に接続されている。負極導電部材２４は、負極タブ２３及び電流遮断装置５０のそれぞれと、例えば、溶接によって接合されている。負極導電部材２４は、絶縁シート１８によりケース１１と絶縁されている。

セパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロースなどからなる織布又は不織布である。

正極端子１３及び負極端子１４は、Ｙ方向に沿って互いに離間するように、ケース１１の蓋部１７に取り付けられている。正極端子１３は、互いに一体化された第１部分１３ａ、第２部分１３ｂ及び第３部分１３ｃを有している。第１部分１３ａは、Ｚ方向に沿って延びる円柱状の部材である。第２部分１３ｂは、第１部分１３ａの下端部から、第１部分１３ａの径方向に広がるフランジ状の部材である。第３部分１３ｃは、第１部分１３ａと同軸の円柱状部材であって、第２部分１３ｂを介して第１部分１３ａと対向配置されている。第３部分１３ｃの外径は、蓋部１７をＺ方向に貫通する貫通孔１７ａの内径よりも小さく、第３部分１３ｃは貫通孔１７ａ内に配置されている。絶縁シート１８は、貫通孔１７ａの内面にも取り付けられており、これにより、正極端子１３は蓋部１７と絶縁されている。

負極端子１４は、互いに一体化された第１部分１４ａ、第２部分１４ｂ及び第３部分１４ｃを有している。第１部分１４ａは、Ｚ方向に沿って延びる円柱状の部材である。第２部分１４ｂは、第１部分１４ａの下端部から、第１部分１４ａの径方向に広がるフランジ状の部材である。第３部分１４ｃは、第１部分１４ａと同軸の円柱状部材であって、第２部分１４ｂを介して第１部分１４ａと対向配置されている。第３部分１４ｃの外径は、蓋部１７をＺ方向に貫通する貫通孔１７ｂの内径よりも小さく、第３部分１４ｃは貫通孔１７ｂ内に配置されている。第３部分１４ｃの外周面にはネジ溝が形成されている。絶縁シート１８は、貫通孔１７ｂの内面にも取り付けられており、これにより、負極端子１４は蓋部１７と絶縁されている。

電流遮断装置５０は、ケース１１内に配置され、ケース１１内の圧力に応じて電極組立体１２と負極端子１４との間を流れる電流を遮断する。電流遮断装置５０の構造については、後段で詳説する。

図３は、図１に示される電池セル、セルホルダ及び伝熱プレートの分解斜視図である。図３に示されるように、電池セル１のケース１１は、Ｘ方向と交差する一対の第１側壁１１ａと、一対の第１側壁１１ａを接続する４つの第２側壁１１ｂと、を含んでいる。本体部１６は、一対の第１側壁１１ａ及び３つの第２側壁１１ｂにより構成されている。蓋部１７は、残り１つの第２側壁１１ｂにより構成されている。

第１側壁１１ａは、Ｘ方向から見て電極組立体１２（図２参照）と重なる第１領域Ｒ１と、Ｘ方向から見て電流遮断装置５０（図２参照）と重なる一対の第２領域Ｒ２と、を有している。第１領域Ｒ１と一対の第２領域Ｒ２とは、Ｚ方向に沿って互いに離間している。一対の第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の上方において、Ｙ方向に沿って互いに離間している。一方の第２領域Ｒ２は、図３に示される電池セル１の電流遮断装置５０（図２参照）とＸ方向から見て重なっている。他方の第２領域Ｒ２は、図３に示される電池セル１と隣り合う電池セル１の電流遮断装置５０とＸ方向から見て重なっている。

セルホルダ２は、電池セル１が嵌め込まれる枠形状の部材であり、電池セル１の第２側壁１１ｂを囲んで保持する。セルホルダ２は、例えば、樹脂製の成形部材により構成されている。セルホルダ２は、Ｚ方向に沿って互いに対向する底壁２ａ及び上壁２ｂと、底壁２ａと上壁２ｂとを接続し、かつ、Ｙ方向に沿って互いに対向する一対の側壁２ｃと、を有している。

伝熱プレート３は、高い熱伝導性を有する金属製又は合金製の部材である。伝熱プレート３は、複数の電池セル１のうち隣り合う電池セル１間に配置されている。伝熱プレート３は、断面Ｌ字状の板状部材であって、第１部分３１と、第２部分３２と、を有している。

第１部分３１は、矩形平板状を呈し、Ｘ方向に交差する面（第１面）３１ａ及び面（第２面）３１ｂを有している。面３１ａ及び面３１ｂは、互いに逆方向を向いている。第１部分３１は、第１側壁１１ａのうち第１領域Ｒ１に配置されている。具体的には、面３１ｂが、図３に示される電池セル１の第１領域Ｒ１に配置されている。面３１ａが、図３に示される電池セル１に隣り合う電池セル１の第１領域Ｒ１に配置されている。第１部分３１は、第１領域Ｒ１に両面テープを介して接触している。

電池モジュール１０が両面テープを備えず、第１部分３１が第１領域Ｒ１に直接接触していてもよい。つまり、「配置されている」には、間接的に接触して配置されている場合と、直接接触して配置されている場合との両方が含まれる。第１部分３１は、第１領域Ｒ１の全体を覆うように配置されている。すなわち、第１部分３１のＸ方向から見た面積は、第１領域Ｒ１のＸ方向から見た面積以上であり、第１部分３１は、Ｘ方向から見て電極組立体１２の全体と重なるように配置されている。

第１部分３１は、第２領域Ｒ２には配置されていない。すなわち、第１部分３１は、Ｘ方向から見て第２領域Ｒ２と重ならないように配置されている。更に言い換えると、第１部分３１は、Ｘ方向から見て電流遮断装置５０と重ならないように配置されている。第１部分３１と電流遮断装置５０とはＺ方向に沿って離間しており、この離間距離は、例えば、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。この離間距離は、例えば、１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であってもよい。ここでは、第１部分３１は、第１部分３１の上端が第１領域Ｒ１の上端と一致するように配置されている。そのため、第１部分３１と電流遮断装置５０とのＺ方向における離間距離は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とのＺ方向における離間距離と一致している。

第２部分３２は、第１部分３１の筐体２０側の一端に接続され、筐体２０に面接触している。第２部分３２のＺ方向の長さは、第１部分３１のＺ方向の長さと同等である。第２部分３２は、矩形平板状を呈し、Ｘ方向に沿って延在している。第２部分３２のＸ方向の長さは、側壁２ｃのＸ方向の長さと同等である。図１に示されるように、第２部分３２は、セルホルダ２と組み合わされた状態において、セルホルダ２のなす枠の外部に配置され、一方の側壁２ｃとＹ方向に沿って対向している。なお、第２部分３２は、伝熱シートを介して筐体２０と接触していてもよい。伝熱シートは、例えば、液状の伝熱材料（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）を硬化させることによって形成可能である。

このように、伝熱プレート３は、第１部分３１において電池セル１に接触し、かつ、第２部分３２において筐体２０に接触する。これにより、伝熱プレート３は、電池セル１から筐体２０に至る伝熱経路を提供する。伝熱プレート３は、電池セル１にて発生した熱を筐体２０へ伝導することにより、電池セル１の温度を調整する。

図１に示される一対のブラケット４は、上述のように配列された複数の電池セル１のＸ方向の両側に配置されている。ブラケット４は、例えば、鉄などの金属といった剛性の高い材料で構成されている。ブラケット４は、挟持部４１と、取付部４２と、を有している。挟持部４１は、矩形状の平板である。一対の挟持部４１は、各挟持部４１をＸ方向に沿って貫通する貫通孔（不図示）に挿通されたボルトＢ１により、互いにＸ方向に沿って近づくように力を加えられて連結されている。これにより、一対の挟持部４１は、Ｘ方向に沿う拘束荷重（外力）を複数の電池セル１に付加し、複数の電池セル１を互いに固定して一体化している。

取付部４２は、挟持部４１のＹ方向の一端から、複数の電池セル１と反対側にＸ方向に沿って延在する矩形状の平板である。取付部４２には、Ｙ方向に沿って取付部４２を貫通する貫通孔４２ａが設けられている。取付部４２は、取り付けの対象となる対象物と対向して配置される取付面４２ｂを含んでいる。ここでは、対象物は筐体２０であり、取付面４２ｂは筐体２０に接している。貫通孔４２ａにＹ方向に沿って挿通されたボルトＢ２により、電池モジュール１０が筐体２０に固定されている。

弾性部材５は、ゴム及び樹脂系のスポンジなどの弾性変形可能な材料から構成された板状部材である。弾性部材５は、一方のブラケット４と複数の電池セル１との間に設けられている。一般に、電池セル１の使用期間が長くなるにつれて電池セル１は膨張する。弾性部材５は、電池モジュール１０において、電池セル１のＸ方向の膨張を吸収する。

両面テープ（不図示）は、電池セル１と伝熱プレート３との間に配置されている。両面テープは、一対の粘着面を含み、電池セル１と伝熱プレート３とを固着している。より具体的には、両面テープは、電池セル１におけるケース１１の第１側壁１１ａと、伝熱プレート３の第１部分３１との間に配置されている。すなわち、隣り合う電池セル１間に配置された第１部分３１は、一対の両面テープにＸ方向で挟まれ、面３１ａが一対の両面テープのうち一方により、隣り合う電池セル１のうち一方と固着され、面３１ｂが一対の両面テープのうち他方により、隣り合う電池セル１のうち他方と固着されている。このように、両面テープは、伝熱プレート３を介した状態で、電池セル１同士を互いに固着する。両面テープは、例えば絶縁性を有する。

続いて、図４及び図５を参照して、電流遮断装置５０の構造について説明する。図４は、通常時の電流遮断装置及び負極端子近傍を拡大して示した断面図である。図５は作動時の電流遮断装置及び負極端子近傍を拡大して示した断面図である。なお、図４及び図５では、図２に示される電極組立体１２及び絶縁シート１８の図示を省略している。

上述のように、電流遮断装置５０は、負極端子１４と負極導電部材２４との間に設けられている。電流遮断装置５０は、後述する通電経路Ｐを有しており、この通電経路Ｐを介して負極端子１４と負極導電部材２４とを電気的に直列に接続する。これにより、電流遮断装置５０は、電極組立体１２と負極端子１４とを電気的に直列に接続する。

電流遮断装置５０は、ケース１１内の圧力が所定レベルを超えて上昇したときに、通電経路Ｐを遮断することによって、電極組立体１２と負極端子１４との間を流れる電流を遮断する。この「所定レベルの圧力」とは、電池セル１が過充電（過電圧）状態になったり、電池セル１が過昇温状態（活物質の熱暴走温度）になったりしたときのケース１１内の圧力を意味する。「所定レベルの圧力」は、電池セル１の容量及び出力電圧などの条件により設定される。

図４に示されるように、電流遮断装置５０は、第１変形板５１と、突起５２と、通電板５３と、第２変形板５４と、封口蓋体５５と、保持部材５６と、カシメ部材５７と、第１シール部材６１と、第２シール部材６２と、第３シール部材６３と、を有している。第１シール部材６１、及び第２シール部材６２は、ケース１１の内部、かつ、電流遮断装置５０の外部の空間のガスが電流遮断装置５０の内部に流通しないように電流遮断装置５０をシールするリング状の絶縁性部材である。

第１変形板５１は、電流遮断装置５０の下部に配置され、電流遮断装置５０の下面（外面）を形成している。第１変形板５１は、中央部が突出するように形成された薄板である。第１変形板５１は、例えば、金属製のダイアフラムである。第１変形板５１は、中央部が下方（電極組立体１２側）に突出するように配置されている。第１変形板５１は、ケース１１内の圧力が高くなると変形する。

突起５２は、第１変形板５１の上面（通電板５３側の面）の中央部に設けられている。突起５２は、絶縁性部材であり、例えば、Ｚ方向を軸方向とする筒状を呈している。

通電板５３は、突起５２の上方に配置されている。通電板５３は、導電性部材であり、負極導電部材２４と電気的に接続されている。通電板５３は、中央部の厚さが他の部分の厚さと比較して、薄くなるように形成されている。具体的には、通電板５３の中央部には、窪みが設けられている。通電板５３の下面（突起５２側の面）の中央部は、Ｚ方向に沿って突起５２と対向している。通電板５３の下面の中央部には、ケース１１内の圧力が所定レベルになったときに、突起５２により破断される破断溝５３ａが設けられている。破断溝５３ａは、Ｚ方向からみて突起５２を取り囲むように配置されている。

第１シール部材６１は、第１変形板５１の上面の外周部と、通電板５３の下面（第１変形板５１側の面）の外周部との間に配置されている。第１シール部材６１は、第１変形板５１の上面の外周部と、通電板５３の下面の外周部とに挟持され、これらの間をシールしている。

第２変形板５４は、通電板５３の上方に配置されている。第２変形板５４は、中央部が突出するように形成された導電性の薄板である。第２変形板５４は、例えば、金属製のダイアフラムである。第２変形板５４は、中央部が下方（電極組立体１２側）に突出するように配置されている。第２変形板５４は、後段にて説明するように、第１変形板５１の変形に連動して変形する。

第２シール部材６２は、通電板５３の上面（第２変形板５４側の面）の外周部と、第２変形板５４の下面（通電板５３側の面）の外周部との間に配置されている。第２シール部材６２は、通電板５３の上面の外周部と、第２変形板５４の下面の外周部とにより挟持され、これらの間をシールしている。

封口蓋体５５は、第２変形板５４の上方に配置されている。封口蓋体５５は、導電性部材であり、第２変形板５４と電気的に接続されている。封口蓋体５５は、第１部分５５ａと、第２部分５５ｂと、を有している。

第１部分５５ａは、Ｚ方向に沿って延びる円筒形状を呈している。第１部分５５ａの内周面にはネジ溝が形成されている。第１部分５５ａの外径は、貫通孔１７ｂの内径よりも小さく、第１部分５５ａは、貫通孔１７ｂ内に配置され、負極端子１４の第３部分１４ｃとネジ結合されている。これにより、電流遮断装置５０が蓋部１７に固定されている。

第２部分５５ｂは、第１部分５５ａの下端部から、第１部分５５ａの径方向に広がるフランジ形状を呈し、Ｚ方向に沿って蓋部１７と対向している。具体的には、第２部分５５ｂは、Ｚ方向に沿って蓋部１７の貫通孔１７ｂの周縁部と対向している。第２部分５５ｂの下面（第２変形板５４側の面）の内周部には、上方に窪む凹部５５ｃが設けられている。具体的には、第２部分５５ｂの内周部は、第２部分５５ｂの外周部よりも上方に窪んでいる。凹部５５ｃは、第２変形板５４を上方に変形させるための空間を形成している。

第３シール部材６３は、第２部分５５ｂの上面（蓋部１７側の面）と、蓋部１７の内面（第２部分５５ｂ側の面）との間に配置されている。第３シール部材６３は、第２部分５５ｂの上面と、蓋部１７の内面とにより挟持され、これらの間をシールしている。

保持部材５６は、第１変形板５１、通電板５３、第２変形板５４及び封口蓋体５５の第２部分５５ｂそれぞれの外周部を保持している。保持部材５６は、絶縁性部材であり、例えば、樹脂モールドで成形されている。保持部材５６は、断面が略Ｕ字状の溝を呈するリング状部材である。この略Ｕ字状の溝内には、第１変形板５１、通電板５３、第２変形板５４及び封口蓋体５５の第２部分５５ｂそれぞれの外周部が設けられ、一体化されている。

カシメ部材５７は、保持部材５６の外面を被覆する金属部材である。カシメ部材５７は、保持部材５６による保持を確実に行うための部材である。

続いて、通電経路Ｐについて説明する。図４に示す矢印は、電極組立体１２（図２参照）から負極端子１４までの通電経路Ｐを示している。上述のように、通電板５３は、電極組立体１２と電気的に接続されている。また、通電板５３の中央部は、第２変形板５４と電気的に接続されており、第２変形板５４の外周部は、封口蓋体５５と電気的に接続されている。これにより、電極組立体１２から負極端子１４に至る直列な通電経路Ｐが形成されている。

例えば、電池セル１が過充電されると、密閉されたケース１１内でガスが発生し、ケース１１内の圧力が上昇する。この場合、図５に示されるように、ケース１１内の圧力が第１変形板５１に作用し、第１変形板５１は、中央部が下方（電極組立体１２側）に突出した状態から、中央部が上方（通電板５３側）に突出した状態へと変形する。すなわち、第１変形板５１の中央部の突出する方向が反転する。第１変形板５１がこのように変形することにより、突起５２が通電板５３にぶつかる。これにより、通電板５３が破断溝５３ａを起点として破断し、通電板５３の一部が分離される。

通電板５３から分離した一部は、第２変形板５４の中央部と当接し、第２変形板５４は、中央部が下方（通電板５３側）に突出した状態から、中央部が上方（負極端子１４側）に突出した状態へと変形する。すなわち、第２変形板５４の中央部の突出する方向が反転する。第２変形板５４がこのように変形することにより、通電経路Ｐが破断され、負極端子１４と電極組立体１２との間を流れる電流が遮断される。通電経路Ｐが破断した後は、突起５２によって、通電板５３と第２変形板５４とが再接触することが防止される。

図６は、図１に示される電池セルが受ける拘束荷重について説明するための図であって、電池モジュールを筐体と反対側から見た平面図である。図６では、電池セル１及び伝熱プレート３以外の図示が省略されている。図６に示されるように、隣り合う電池セル１間には伝熱プレート３の第１部分３１が配置されている。電池セル１及び伝熱プレート３は、このように配置された状態で、一対のブラケット４（図１参照）によりＸ方向に沿う拘束荷重Ｌを受ける。

具体的には、上述のように、第１部分３１は、第１側壁１１ａのうちＸ方向から見て電極組立体１２（図２参照）と重なる第１領域Ｒ１に配置されている。したがって、電極組立体１２は、第１部分３１を介して拘束荷重Ｌを受ける。これに対して、第１部分３１は、第１側壁１１ａのうちＸ方向から見て電流遮断装置５０と重なる第２領域Ｒ２には配置されていない。したがって、電流遮断装置５０は、第１部分３１を介して拘束荷重Ｌを受けない。

仮に電流遮断装置５０がＸ方向又はＹ方向に沿って外力を受けると、ケース１１内の圧力が所定レベルに達していなくても、第１変形板５１が外力を受けて上方に反転し、電流遮断装置５０が誤作動するおそれがある。本実施形態に係る電池モジュール１０では、電流遮断装置５０が拘束荷重Ｌを受けないように、伝熱プレート３が配置されているので、電流遮断装置５０の誤作動を抑制可能となる。しかも、第２領域Ｒ２は、隣り合う電池セル１間に形成された空間に面している。これにより、電流遮断装置５０にはＸ方向の外力が付加され難い。この結果、電流遮断装置５０の誤作動を更に抑制可能となる。

第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とは、互いに離間している。このため、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが互いに離間していない場合にくらべて、第１部分３１を介した拘束荷重Ｌの影響が電流遮断装置５０に及び難い。これにより、電流遮断装置５０の誤作動を更に抑制可能となる。第１部分３１は、Ｘ方向から見て第２領域Ｒ２と重ならないように配置されている。このため、拘束荷重Ｌが第１部分３１を介して電流遮断装置５０に加わるのを容易に防ぐことができる。これにより、電流遮断装置５０の誤作動を確実に抑制可能となる。

第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とのＺ方向における離間距離、すなわち、第１部分３１と電流遮断装置５０とのＺ方向における離間距離は、例えば、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。１．０ｍｍ以上であることで、第１部分３１を介して電流遮断装置５０がブラケット４による拘束荷重をより受け難くなり、電流遮断装置５０の誤作動を更に抑制できる。また、２．０ｍｍ以下であることで、第１部分３１のＺ方向の寸法を必要以上に短くしすぎることなく、第１部分３１において電池セル１の熱を吸熱する能力を維持し易い。

また、図１に示される第２部分３２は、Ｘ方向に沿って延在している。このため、第２部分３２と筐体２０との接触面積が増し、電池セル１の熱が第２部分３２を通じて筐体２０に放出され易い。これにより、電池セル１の放熱性が向上する。また、第１部分３１は、第１領域Ｒ１の全体を覆うように配置されている。電池セル１の熱は、主に電極組立体１２から発生するため、第１部分３１を通じて吸収され易い。これにより、電池セル１の放熱性が更に向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、または他のものに適用したものであってもよい。

例えば、伝熱プレート３の第１部分３１は、第１領域Ｒ１に加えて、第１側壁１１ａのうち第１領域Ｒ１の上方、かつ、Ｙ方向の中央部に配置されていてもよい。すなわち、第１部分３１は、一対の第２領域Ｒ２の間に配置されていてもよい。この場合、第１部分３１が第１側壁１１ａを覆う面積が増えるため、電池セル１の熱が第１部分３１により更に吸収され易い。これにより、電池セル１の放熱性が更に向上する。また、第１部分３１は、必ずしも第１領域Ｒ１の全体を覆っていなくてもよい。

図７は、変形例に係る伝熱プレートについて説明するための図である。変形例に係る伝熱プレート３Ａは、第１部分３１及び第２部分３２に加えて、第３部分３３を更に有している。第３部分３３は、矩形平板状を呈し、Ｘ方向に交差する面（第３面）３３ａ及び面（第４面）３３ｂを有している。面３３ａ及び面３３ｂは、互いに逆方向を向いている。第３部分３３は、Ｘ方向から見て第２領域Ｒ２と重なって配置されている。すなわち、第３部分３３は、Ｘ方向から見て電流遮断装置５０と重なって配置されている。第３部分３３のＸ方向の長さｄ_３３は、第１部分３１のＸ方向の長さｄ_３１よりも短い。長さｄ_３３は、例えばｄ_３１の３０％以上７０％以下である。

面３１ａ、面３３ａ、面３３ｂ、及び面３１ｂは、Ｘ方向においてこの順に配置されている。すなわち、面３１ａ、面３３ａ、面３３ｂ、及び面３１ｂは、Ｘ方向において互いに離間して配置されている。したがって、隣り合う電池セル１間において、第３部分３３は、各第２領域Ｒ２からＸ方向において離間する。第３部分３３と第２領域Ｒ２とのＸ方向における離間距離は、第１部分３１と第１領域Ｒ１とのＸ方向における離間距離よりも長い。

これにより、電池セル１がＸ方向に膨張した場合でも、第３部分３３が各第２領域Ｒ２に接触するのを抑制することができる。よって、拘束荷重Ｌが第３部分３３を介して電流遮断装置５０に加わるのを防ぐことができる。また、第３部分３３の分だけ熱容量が増えるので、電池セル１の熱が更に吸収され易い。したがって、伝熱プレート３Ａによれば、電流遮断装置５０の誤作動を抑制可能としながら、電池セル１の放熱性を更に向上させることができる。

第３部分３３は、第１部分３１の上端に接続され、第３部分３３のＸ方向の中央部と、第１部分３１のＸ方向の中央部とは、互いに一致している。したがって、第３部分３３は、各第２領域Ｒ２からＸ方向に沿って等距離ずつ離間する。これにより、第３部分３３が各第２領域Ｒ２に接触するのを更に抑制することができる。第３部分３３は、第１部分３１と接続されず、第２部分３２と接続されていてもよいし、第３部分３３のＸ方向の中央部と、第１部分３１のＸ方向の中央部とは、互いに一致していなくてもよい。

伝熱プレート３は、例えば、断面Ｕ字状又は断面Ｔ字状の板状部材であってもよい。断面Ｕ字状の場合、伝熱プレート３は、例えば、第１部分３１とＸ方向に沿って対向すると共に、筐体２０側の一端が第２部分３２に接続される矩形平板状の第４部分を更に有するものとすることができる。また、断面Ｔ字状の場合、伝熱プレート３は、例えば、第１部分３１の筐体２０側の一端が、第２部分３２のＸ方向の中央部に接続されるものとすることができる。また、伝熱プレート３は、矩形平板状を呈し、第２部分３２は、第１部分３１の一端部であってもよい。

電流遮断装置５０は、電極組立体１２と負極端子１４とを電流遮断装置５０を介して電気的に直列に接続できる位置であれば、どのような位置に配置されてもよい。また、電流遮断装置５０は、電極組立体１２と正極端子１３とを電流遮断装置５０を介して電気的に直列に接続できる位置に配置され、ケース１１内の圧力が所定レベルを超えて上昇したときに、電極組立体１２と正極端子１３との間を流れる電流を遮断する構成としてもよい。各第１側壁１１ａは、一対の第２領域Ｒ２を有しているが、電池セル１の配列及び電流遮断装置５０の配置によっては、１つの第２領域Ｒ２のみを有していてもよい。

１…電池セル、３，３Ａ…伝熱プレート、３１…第１部分、３２…第２部分、３３…第３部分、３１ａ…面、３１ｂ…面、３３ａ…面、３３ｂ…面、４…ブラケット、１０…電池モジュール、１１…ケース、１１ａ…第１側壁、１２…電極組立体、１４…負極端子、２０…筐体、５０…電流遮断装置、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域。

Claims (6)

1. 筐体に取り付けられる電池モジュールであって、
   一方向に沿って配列された複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルを前記一方向に沿って拘束する拘束部材と、
   前記複数の電池セルのうち隣り合う電池セル間に配置された伝熱部材と、を備え、
   前記複数の電池セルのそれぞれは、
   前記一方向と交差する側壁を含むケースと、
   前記ケース内に収容された電極組立体と、
   前記ケースに取り付けられた端子と、
   前記ケース内に配置され、前記ケース内の圧力に応じて前記電極組立体と前記端子との間を流れる電流を遮断する電流遮断装置と、を有し、
   前記側壁は、前記一方向から見て前記電極組立体と重なる第１領域と、前記一方向から見て前記電流遮断装置と重なる第２領域と、を有し、
   前記伝熱部材は、前記第１領域に配置された第１部分と、前記第１部分の一端に接続され、前記筐体に接触する第２部分と、を有している、電池モジュール。
2. 前記第１領域と前記第２領域とは、互いに離間している、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記第１部分は、前記一方向から見て前記第２領域と重ならないように配置されている、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記伝熱部材は、前記一方向から見て前記第２領域と重なって配置された第３部分を更に有し、
   前記第３部分の前記一方向の長さは、前記第１部分の前記一方向の長さよりも短く、
   前記第１部分は、前記一方向に交差する第１面及び第２面を有し、
   前記第３部分は、前記一方向に交差する第３面及び第４面を有し、
   前記第１面、前記第３面、前記第４面、及び前記第２面は、前記一方向においてこの順に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
5. 前記第２部分は、前記一方向に沿って延在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 前記第１部分は、前記第１領域の全体を覆うように配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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