JP2020102296A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの流路の閉塞を抑制することができる電池モジュールを提供する。【解決手段】バイポーラ電池は、電極積層体と、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の連通孔とそれぞれ連通された複数の連通孔３３を有する圧力調整弁１２と、を備える。圧力調整弁１２は、複数の連通孔３３が設けられた底壁部３２を有し、底壁部３２は、複数の連通孔３３の第１端３３ａが開口した外壁面３２ａと、複数の連通孔３３の第２端３３ｂが開口した内壁面３２ｂと、第１端３３ａを囲むように外壁面３２ａに設けられ、モジュール本体１１と接合された接合用突起３４と、を含む。連通孔３３は、接合用突起３４のバリを収容するための収容部４０を含む。【選択図】図８

Description

本発明の一側面は、電池モジュールに関する。

従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献１に記載の薄型電池は、正極、負極及び集電体を有するバイポーラ電極と、セパレータ及び電解液を含む電解質層と、集電体の一方の主面に正極を取り囲むように配置された第１シール部と、集電体の他方の主面に負極を取り囲むように配置された第２シール部と、第２シール部を貫通するチューブとを備えている。チューブの一端は、セパレータ、集電体及び第２シール部で画成された内部空間に臨み、チューブの他端は、第２シール部の外部空間に臨んでいる。電池内部に発生したガスは、チューブを介して電池外部へ排出される。

特開２０１０−２８７４５１号公報

上記従来技術においては、チューブは、内部空間の圧力が上昇すると、内部空間のガスを排出する圧力調整弁として機能する。そのような圧力調整弁を備えた電池モジュールでは、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体の周囲に配置された枠体とを有するモジュール本体に圧力調整弁を取り付ける際、モジュール本体と圧力調整弁との接合部に突起を設け、その突起を溶融させた状態でモジュール本体と圧力調整弁とを押し付けて接合するという工法がある。この場合には、突起の溶融時に発生するバリによりガスの流路を閉塞させないようにする必要がある。

本発明の一側面は、ガスの流路の閉塞を抑制することができる電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、圧力調整弁は、複数の第２連通孔が設けられた壁部を有し、壁部は、複数の第２連通孔の第１端が開口した外壁面と、複数の第２連通孔の第２端が開口した内壁面と、第１端を囲むように外壁面に設けられ、モジュール本体と接合された接合用突起と、を含み、複数の第２連通孔の少なくとも一つは、接合用突起のバリを収容するための収容部を含む。

この電池モジュールでは、接合用突起が溶融された状態で、モジュール本体に押し付けられて接合することにより、圧力調整弁がモジュール本体に取り付けられる。このとき、接合用突起に発生したバリは、第２連通孔の収容部に収容される。そのため、バリによるガスの流路の閉塞を抑制することができる。

この電池モジュールでは、収容部は、第２連通孔の断面積を第１端に向かうにつれて拡大させるテーパ状の内面を有していてもよい。この場合、接合用突起に発生したバリが内面に沿って案内され、その結果、収容部に収容される。従って、バリによるガスの流路の閉塞を更に抑制することができる。

この電池モジュールでは、圧力調整弁は、複数の第２連通孔を塞ぐ複数の弾性体で形成された弁体を有し、壁部は、第２端を囲むように内壁面から突出し、複数の弁体の少なくとも一つに押し付けられるシール部を含んでいてもよい。この場合、シール部が弁体を確実に弾性変形させられるので、圧力調整弁の開弁圧のばらつきを抑制することができる。加えて、壁部がシール部を含むことで、第２連通孔が収容部を有する部分で壁部の厚さが薄くなることが抑制される。これにより、壁部が樹脂の射出成形により形成される場合の成形性（寸法精度）が向上する。よって、この点でも圧力調整弁の開弁圧のばらつきを抑制することができる。

この電池モジュールでは、接合用突起は、複数の第２連通孔の第１端を囲むように設けられた矩形状の枠部と、枠部の内部を電極積層体の積層方向において二等分するように設けられた仕切り部と、を有し、複数の第２連通孔は、積層方向において枠部よりも仕切り部の近くに配置されてもよい。この場合、電池モジュールを積層方向において小型化することができる。

本発明の一側面によれば、ガスの流路の閉塞を抑制することができる電池モジュールを提供することができる。

一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 電池モジュールの概略断面図である。 電池モジュールの概略斜視図である。 電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。 圧力調整弁の底面図である。 圧力調整弁の分解斜視図である。 ケースの平面図である。 圧力調整弁の断面図である。 モジュール本体の接合用突起と圧力調整弁の接合用突起とを接合する方法を示す断面図である。 接合用突起のバリを模式的に示す端面図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又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を備えた蓄電装置を示す概略断面図である。蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。

複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）である。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。

積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。

導電板３は、バイポーラ電池２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱が効率的に外部に放出される。

また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を有している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。

図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備えている。

モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３（電極）がセパレータ１４を介して積層された電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。複数のバイポーラ電極１３の積層方向は、複数のバイポーラ電池２の積層方向（Ｚ軸方向）と一致している。

バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を有している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極活物質層１８と、当該ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極活物質層１９とを有している。

バイポーラ電極１３の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。

電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０（電極）が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極活物質層１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１（電極）が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極活物質層１９とを有している。正極側終端電極２０の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。負極側終端電極２１の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。

正極活物質層１８は、ニッケル箔１７の上面１７ａに正極活物質を含む正極スラリーを塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極活物質層１９は、ニッケル箔１７の下面１７ｂに負極活物質を含む負極スラリーを塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃは、正極スラリー及び負極スラリーが塗工されない未塗工領域となっている。

セパレータ１４は、正極活物質層１８と負極活物質層１９との間に配置され、正極活物質層１８と負極活物質層１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極活物質層１８及び負極活物質層１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。

枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。

各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。

積層方向に隣り合うニッケル箔１７間に、ニッケル箔１７、正極活物質層１８、負極活物質層１９及び一次シール部２２が協働して内部空間Ｖを形成している。換言すると、積層方向に隣り合う２つのニッケル箔１７、一方のニッケル箔１７の正極活物質層１８、他方のニッケル箔１７の負極活物質層１９及び一次シール部２２によって囲われた空間が内部空間Ｖである。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、二つのニッケル箔１７、二つのニッケル箔１７の一方の正極活物質層１８、二つのニッケル箔１７の他方の負極活物質層１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、これらが協働して内部空間Ｖを形成している。

二次シール部２３は、角筒状を有している。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。

一次シール部２２及び二次シール部２３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。

次に、圧力調整弁１２の構成について詳細に説明する。図４は、バイポーラ電池２の一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。図５は、圧力調整弁１２の底面図（底壁部３２の外壁面３２ａ側から見た図）である。図６は、圧力調整弁１２の分解斜視図である。図７は、ケース２９の平面図である。図８は、圧力調整弁１２の断面図である。

図３及び図４に示されるように、枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の取付領域２４が設けられている。図４に示されるように、一次シール部２２の各取付領域２４には、複数（ここでは６つ）の連通孔２５（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各取付領域２４において３列２段（Ｙ軸方向に３列、Ｚ軸方向に２段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて１２列２段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。

二次シール部２３の各取付領域２４には、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。

連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。

二次シール部２３の各取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な面に沿った断面において矩形状を有している。接合用突起２７は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

図４及び図６に示されるように、圧力調整弁１２は、ケース２９と、複数（ここでは６つ）の弁体３０と、カバー３１とを有している。ケース２９は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース２９は、ケース２９とカバー３１とが対向する対向方向（Ｘ軸方向）から見て略矩形状に形成されている。対向方向は、モジュール本体１１（壁部１６ａ）に対する圧力調整弁１２の取付方向（後述する接合用突起２７の先端２７ａと接合用突起３４の先端３４ｄとが対向する方向）でもある。

ケース２９は、底壁部３２（壁部）を有している。底壁部３２には、モジュール本体１１の各連通孔２６とそれぞれ連通された複数（ここでは６つ）の連通孔３３（第２連通孔）が設けられている。連通孔３３は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面で円形状を有している（図５参照）。連通孔３３は、底壁部３２を貫通している。底壁部３２は、複数の連通孔３３の第１端３３ａが開口した外壁面３２ａと、複数の連通孔３３の第２端３３ｂが開口した内壁面３２ｂと、を含んでいる。外壁面３２ａは、モジュール本体１１と対向している。内壁面３２ｂは、外壁面３２ａとは反対側に位置し、後述する弁体３０の第１端面３０ａと対向している。

図５に示されるように、底壁部３２の外壁面３２ａには、略枠状の接合用突起３４が設けられている。接合用突起３４は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３５を形成する。接合用突起３４は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合されている。接合用突起３４は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３５は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面において矩形状を有している。また、接合用突起３４は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

接合用突起３４は、矩形状の枠部３４ａ、第１仕切り部３４ｂ（仕切り部）、及び、一対の第２仕切り部３４ｃを有している。枠部３４ａは、複数（ここでは、３列２段の６つ）の連通孔３３の第１端３３ａをまとめて囲むように設けられている。第１仕切り部３４ｂは、Ｙ軸方向に延在し、枠部３４ａの内部をＺ軸方向において二等分するように設けられている。一対の第２仕切り部３４ｃは、Ｚ軸方向に延在し、枠部３４ａの内部をＹ軸方向において三等分するように設けられている。各流路３５は、枠部３４ａ、第１仕切り部３４ｂ、及び、一対の第２仕切り部３４ｃによって画定されている。複数の連通孔３３は、Ｚ軸方向において枠部３４ａよりも第１仕切り部３４ｂの近くに配置されている。

図４及び図６〜図８に示されるように、ケース２９は、それぞれ底壁部３２からカバー３１側に突出した側壁部３６及び隔壁部３７を有している。本実施形態では、側壁部３６及び隔壁部３７は、底壁部３２と一体的に形成されている。側壁部３６は、複数（ここでは６つ）の弁体３０を包囲するように、底壁部３２の内壁面３２ｂの縁部に立設されている。具体的には、側壁部３６は、底壁部３２の外周縁部の全周にわたって形成されており、ケース２９の外壁を構成している。より具体的には、側壁部３６は、対向方向から見て、略矩形状に形成された底壁部３２の外周縁部に沿って、略矩形枠状に形成されている。

隔壁部３７は、各弁体３０の側面３０ｃを覆うように底壁部３２の内壁面３２ｂに立設されている。すなわち、隔壁部３７は、各弁体３０が収容される円柱状の収容空間Ｓ１を形成している。本実施形態では、隔壁部３７と側壁部３６の一部とが弁体３０の側面３０ｃを包囲することによって、収容空間Ｓ１が形成されている。また、本実施形態では、一の弁体３０を収容する隔壁部３７と当該一の弁体３０に隣接する位置に配置された他の弁体３０を収容する隔壁部３７とは、一体的に形成されている。このように、互いに異なる弁体３０を収容する隔壁部３７同士は、共有する部分を有していてもよい。

本実施形態では、底壁部３２の内壁面３２ｂを基準として、側壁部３６のカバー３１側の端部３６ａは、隔壁部３７のカバー３１側の端部３７ａよりも高い位置にある。従って、ケース２９にカバー３１が取り付けられた状態において、カバー３１が側壁部３６の端部３６ａに接する一方で、カバー３１と隔壁部３７の端部３７ａとは互いに離間している。すなわち、カバー３１と隔壁部３７の端部３７ａとの間には空間Ｓ２が形成されている。当該空間Ｓ２は、内部空間Ｖから圧力調整弁１２の内部に流入したガスの流路として機能する。

弁体３０は、連通孔３３を塞ぐように、収容空間Ｓ１に収容されている。弁体３０は、ゴム等の弾性体で形成された円柱状部材である。弁体３０は、連通孔３３を塞ぐ第１端面３０ａと、第１端面３０ａとは反対側に位置する第２端面３０ｂと、第１端面３０ａ及び第２端面３０ｂを接続する側面３０ｃとを有している。第１端面３０ａは、底壁部３２の内壁面３２ｂと対向している。第２端面３０ｂは、カバー３１と対向し、カバー３１によって押圧される被押圧面である。弁体３０は、第１端面３０ａが底壁部３２の内壁面３２ｂに対して押し付けられた状態で配置されることで、連通孔３３を塞いでいる。弁体３０は、内部空間Ｖの圧力に応じて、連通孔３３を開閉させる。弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面又は側壁部３６の内壁面との間には、隙間Ｇが設けられている。

図６及び図７に示されるように、隔壁部３７の内壁面には、弁体３０を位置決めするための突出部３８が形成されている。突出部３８は、隔壁部３７の内壁面から内周側へ突出している。突出部３８は、弁体３０の中心位置が連通孔３３の中心軸線からずれて配置された場合に、弁体３０の側面３０ｃと接触するように形成されている。このような突出部３８により、弁体３０の位置ずれを一定の範囲内に抑えることができる。本実施形態では、複数（ここでは６つ）の突出部３８が、連通孔３３の中心軸線回りに等ピッチで形成されている。

図７及び図８に示されるように、底壁部３２は、内壁面３２ｂに形成されたシール部３９を含んでいる。シール部３９は、内壁面３２ｂからカバー３１側に突出し、弁体３０に押し付けられる。シール部３９は、当該シール部３９に対して押し付けられた弁体３０の第１端面３０ａと接触することで、連通孔３３と隙間Ｇとの間を開閉可能に封止している。シール部３９は、内壁面３２ｂに開口した連通孔３３の第２端３３ｂを囲むように形成されている。シール部３９は、第２端３３ｂの縁部に沿って、連通孔３３の中心軸線を中心とする円環状に形成されている。シール部３９は、連通孔３３の全周を隙間無く囲むように形成されている。これにより、シール部３９は、弁体３０の第１端面３０ａと隙間無く接触しており、気密性が確保されている。

連通孔３３は、接合用突起３４のバリ３４ｅを収容するための収容部４０を含んでいる。収容部４０は、第１端３３ａを含んでいる。収容部４０は、連通孔３３の第１端３３ａ側の部分に設けられている。収容部４０は、連通孔３３の断面積を第１端３３ａに向かうにつれて拡大させるテーパ状の内面４０ａを有している。収容部４０は、バリ３４ｅを逃がすための逃がし部、又は、バリ３４ｅが逃げるための逃げ部とも言える。バリ３４ｅは内面４０ａに沿って案内され、その結果、収容部４０に収容される。したがって、収容部４０は、バリ３４ｅを案内するための案内部とも言える。収容部４０の少なくとも一部は、Ｘ軸方向から見て、シール部３９と重なっている。連通孔３３の中心軸線方向（Ｘ軸方向）における収容部４０の長さは、例えば、シール部３９の長さ（内壁面３２ｂからの突出高さ）と同等としてもよい。収容部４０の容積は、例えば、シール部３９の容積と同等としてもよい。

カバー３１は、ケース２９の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３１は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３１は、ケース２９の開口端面に溶着により接合されている。カバー３１は、複数の弁体３０をケース２９の底壁部３２に押し付ける押圧部材としても機能する。カバー３１は、弁体３０をケースの底壁部３２に押し付けた状態を維持しつつ、ケース２９の開口端面に接合されている。具体的には、カバー３１の内面３１ａの縁部は、側壁部３６の端部３６ａに例えば超音波溶着によって接合されている。

カバー３１は、内面３１ａに設けられた接合用突起３１ｂを有している。接合用突起３１ｂは、内面３１ａの縁部の全周にわたって略矩形環状に形成されている。接合用突起３１ｂの断面形状は、内面３１ａ側からケース２９側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。カバー３１をケース２９に取り付ける際には、接合用突起３１ｂが側壁部３６の端部３６ａに押し付けられながら超音波溶着が実施される。これにより、接合用突起３１ｂの先端側の一部が溶かされて、カバー３１がケース２９側に押し込まれる。

図６に示されるように、カバー３１には、圧力調整弁１２の内部のガスを圧力調整弁１２の外部に排気するための排気口４１が設けられている。本実施形態では一例として、矩形板状を有するカバー３１の一対の対角部のそれぞれに、Ｘ軸方向に延びる断面円形状の排気口４１が設けられている。排気口４１は、対向方向から見て弁体３０と重ならないように配置されている。なお、排気口４１が設けられる位置及び形状、並びに排気口４１の個数は、この例に限られない。

図４及び図８に示されるように、圧力調整弁１２において、ケース２９の連通孔３３は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を介してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３３が弁体３０によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３０が底壁部３２から離間するように弾性変形し、連通孔３３の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスは、弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面との隙間Ｇ（収容空間Ｓ１）を介して、隔壁部３７とカバー３１との間に形成された空間Ｓ２へと流通する。そして、当該ガスは、空間Ｓ２から排気口４１を介して圧力調整弁１２の外部へと排気される。

上述のバイポーラ電池２の製造方法では、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合する工程が実施される。本実施形態では、熱溶着の一つである熱板溶着によってモジュール本体１１と圧力調整弁１２とが接合される。具体的には、図９（Ａ）に示されるように、モジュール本体１１の接合用突起２７の先端２７ａを熱板Ｈに当接することで、接合用突起２７を先端２７ａから溶融させる。これにより、接合用突起２７の先端２７ａには、溶融した樹脂によりバリ２７ｂが発生する。また、図９（Ｂ）に示されるように、圧力調整弁１２の接合用突起３４の先端３４ｄを熱板Ｈに当接することで、接合用突起３４を先端３４ｄから溶融させる。これにより、接合用突起３４の先端３４ｄには、溶融した樹脂によりバリ３４ｅが発生する。接合用突起２７を溶融させる工程、及び接合用突起３４を溶融させる工程は同時に行われる。続いて、図９（Ｃ）に示されるように、接合用突起２７，３４が溶融している間に、モジュール本体１１の接合用突起２７と圧力調整弁１２の接合用突起３４とを押し付けることにより、接合用突起２７，３４同士を溶着させる。これにより、接合用突起２７，３４同士が接合され、その結果、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とが接合される。

次に、本実施形態に係るバイポーラ電池２の作用・効果について説明する。

バイポーラ電池２は、複数の連通孔２５，２６を有するモジュール本体１１と、複数の連通孔３３を有する圧力調整弁１２と、を備え、各連通孔３３は、圧力調整弁１２の接合用突起３４のバリ３４ｅを収容するための収容部４０を含んでいる。例えば、接合用突起２７と接合用突起３４との間に位置ずれが存在し、かつ、先端２７ａ，３４ｄの溶融量が大きい場合は、図１０に示されるように、バリ２７ｂ，３４ｅが大きくなり易い。特に、連通孔３３に近い第１仕切り部３４ｂ（図５参照）から発生したバリ３４ｅは、バリ３４ｅの先端部を湾曲させながら、外壁面３２ａに沿って延在し、連通孔３３を閉塞するおそれがある。このような場合でも、バイポーラ電池２では、収容部４０にバリ３４ｅが収容されるので、連通孔３３の収容部４０以外の部分は閉塞されない。そのため、ガスの流路のバリ３４ｅによる閉塞を抑制することができる。

収容部４０は、連通孔３３の断面積を第１端３３ａに向かうにつれて拡大させるテーパ状の内面４０ａを有している。このため、バリ３４ｅが内面４０ａに沿って案内され、その結果、収容部４０に収容される。従って、ガスの流路のバリ３４ｅによる閉塞を更に抑制することができる。

底壁部３２は、弁体３０の第１端面３０ａに押し付けられるシール部３９を含んでいる。このため、シール部３９が弁体３０を確実に弾性変形させることができるので、圧力調整弁１２の開弁圧のばらつきを抑制することができる。

底壁部３２が樹脂の射出成形により形成される場合、底壁部３２の厚さが不均一であると、熱収縮量の違いから、底壁部３２の成形性（寸法精度）が低下するおそれがある。この場合、弁体３０の圧縮量がばらつく結果、圧力調整弁１２の開弁圧のばらつくおそれがある。本実施形態では、底壁部３２がシール部３９を含んでいる。これにより、連通孔３３が収容部４０を有する部分で底壁部３２の厚さが薄くなることが抑制されるので、底壁部３２の厚さを均一に保つことができる。従って、底壁部３２の成形性（寸法精度）が向上する。よって、この点でも圧力調整弁１２の開弁圧のばらつきを抑制することができる。

接合用突起３４は、矩形状の枠部３４ａと、枠部３４ａの内部をＺ軸方向において二等分するように設けられた第１仕切り部３４ｂと、を有している。複数の連通孔３３は、Ｚ軸方向において枠部３４ａよりも第１仕切り部３４ｂの近くに配置されている。このため、複数の連通孔３３をＺ軸方向に交差するＹ軸方向にずらして配置することができる。よって、圧力調整弁１２をＺ軸方向において小型化することができる。この結果、バイポーラ電池２をＺ軸方向において小型化することができる。

以上、実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、バイポーラ電池２では、複数の連通孔３３の少なくとも一つが収容部４０を含んでいればよい。これにより、少なくとも当該一つの連通孔３３が、バリ３４ｅによって閉塞されることが抑制される。底壁部３２は、複数の弁体３０の少なくとも一つに押し付けられるシール部３９を含んでいればよい。これにより、少なくとも当該一つの弁体３０に起因した開弁圧のばらつきの発生を抑制することができる。

収容部４０は、バリ３４ｅを収容可能であれば、上記実施形態の形状とは異なる形状を有していてもよい。収容部４０の内面４０ａはテーパ状でなくてもよく、例えば、連通孔３３の第１端３３ａに近づいても収容部４０の断面積が一定となるように収容部４０の内面４０ａがＸ軸方向に平行であってもよい。すなわち、第２端３３ｂでの連通孔３３の孔径よりも第１端３３ａでの連通孔３３の孔径が大きくなっていればよい。連通孔３３は、例えば、第１仕切り部３４ｂ（図５参照）側にのみ収容部４０を有してもよい。このような収容部４０によれば、バリ３４ｅを効率的に収容できる。

弁体３０は、円柱状部材に限られず、例えば多角形柱状部材であってもよい。また、この場合、隔壁部３７は、弁体３０の形状に応じた形状の収容空間Ｓ１を形成するように形成されればよい。

排気口４１は、カバー３１以外の部材（例えばケースの側壁部等）に設けられてもよい。

上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。また、本発明は、バイポーラ電池２以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールであれば適用可能である。

２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極（電極）、１５…電極積層体、１６…枠体、２０…正極側終端電極（電極）、２１…負極側終端電極（電極）、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、２９…ケース、３０…弁体、３２…底壁部（壁部）、３２ａ…外壁面、３２ｂ…内壁面、３３…連通孔（第２連通孔）、３３ａ…第１端、３３ｂ…第２端、３４…接合用突起、３４ａ…枠部、３４ｂ…第１仕切り部（仕切り部）、３４ｅ…バリ、３９…シール部、４０…収容部、４０ａ…内面、Ｖ…内部空間。

Claims (4)

1. 複数の電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、
   前記圧力調整弁は、前記複数の第２連通孔が設けられた壁部を有し、
   前記壁部は、
   前記複数の第２連通孔の第１端が開口した外壁面と、
   前記複数の第２連通孔の第２端が開口した内壁面と、
   前記第１端を囲むように前記外壁面に設けられ、前記モジュール本体と接合された接合用突起と、を含み、
   前記複数の第２連通孔の少なくとも一つは、前記接合用突起のバリを収容するための収容部を含む、電池モジュール。
2. 前記収容部は、前記第２連通孔の断面積を前記第１端に向かうにつれて拡大させるテーパ状の内面を有している、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記圧力調整弁は、前記複数の第２連通孔を塞ぐ複数の弾性体で形成された弁体を有し、
   前記壁部は、前記第２端を囲むように前記内壁面から突出し、前記複数の弁体の少なくとも一つに押し付けられるシール部を含む、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記接合用突起は、
   前記複数の第２連通孔の前記第１端を囲むように設けられた矩形状の枠部と、
   前記枠部の内部を前記電極積層体の積層方向において二等分するように設けられた仕切り部と、を有し、
   前記複数の第２連通孔は、前記積層方向において前記枠部よりも前記仕切り部の近くに配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
   

Images