JP2022522347A - 電池モジュール及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電池モジュール及び電池パックに関する。【解決手段】前記電池モジュールは、電池セル配列構造と、上蓋と、下蓋とを備え、前記電池セル配列構造が前記上蓋と前記下蓋との間に設けられており、前記電池セルは、電極アセンブリおよび電池ケースを備え、前記電極アセンブリは、巻回型構造で扁平状であり、前記電極アセンブリの外表面は、鉛直方向に沿って互いに対向する二つの扁平面を含み、または、前記電極アセンブリは、積層型構造であり、前記第１ポールピース、前記ダイアフラムおよび前記第２ポールピースは、鉛直方向に沿って積層されている。従来技術と異なり、本発明は、電池モジュールの最大膨張力を小さくすることができるので、より小さな体積のエンドプレートを選択して使用することができ、電池モジュールのエネルギー密度を高めることができる。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１９年３月７日に出願された「電池モジュール及び電池パック」という名称の中国特許出願２０１９１０１７２９９５．２に基づく優先権を主張し、その開示全体は援用により本願に組み込まれるものとする。

本発明は、電池の技術分野に関し、特に電池モジュール及び電池パックに関する。

二次電池は、高エネルギー密度、長寿命、省エネルギー、環境保全などの利点を有するため、新エネルギー自動車、エネルギー貯蔵発電所などの異なる分野に幅広く利用されている。

使用時には、通常、複数の電池セルを配列してバスバーにより互いに電気的に接続する。複数の電池セルを固定するためには、通常、エンドプレートとサイドプレートが設けられ、エンドプレートとサイドプレートとを互いに接続してモジュールフレームが形成され、複数の電池セルは、モジュールフレーム内に固定されている。

また、電池セルは使用中に膨張変形し、膨張変形は電池モジュールの最長寸法方向において特に顕著である。従来の電池モジュールでは、電池セルの最大膨張力が長手方向に沿う一方、長手方向は電池モジュールの最長寸法方向である。このため、電池モジュールの長手方向に沿った膨張変形量は非常に大きくなる。電池モジュールの長手方向に過大な膨張変形量が発生するのを抑制するために、電池モジュールのエンドプレートを厚くする必要があるため、エンドプレートの体積が大きくなり、電池モジュールのエネルギー密度が低くなり、電池モジュールの軽量化に不利である。

そのため、従来技術の課題を解決するための電池モジュール及び電池パックの提供が求められている。

上記目的を達成するために、発明者は、一種の電池モジュールを提供し、水平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電気的に接続する複数のバスバーとを含む電池セル配列構造と、上蓋と、前記上蓋との間に前記電池セル配列構造が設けられた下蓋と、を備え、前記電池セルは、電極アセンブリおよび電池ケースを備え、前記電極アセンブリは、前記電池ケース内に収容され、第１ポールピースと、第２ポールピースと、前記第１ポールピースと前記第２ポールピースとの間に設けられたダイアフラムと、を含み、前記電極アセンブリは、巻回型構造で扁平状であり、前記電極アセンブリの外表面は、鉛直方向に沿って互いに対向する二つの扁平面を含み、または、前記電極アセンブリは、積層型構造であり、前記第１ポールピース、前記ダイアフラムおよび前記第２ポールピースは、鉛直方向に沿って積層されている。

本発明の一つの好ましい構成として、前記上蓋は、第１主板と、前記第１主板に接続され、前記第１主板から離れる方向に延びる第１固定部と、を含み、前記下蓋は、第２主板と、前記第２主板に接続され、前記第２主板から離れる方向に延びる第２固定部と、を含み、前記第１固定部と前記第２固定部とは、対向して設けられ、かつ固定的に接続されている。

本発明の一つの好ましい構成として、前記第１固定部および／または前記第２固定部は、前記水平方向に沿って延びている。

本発明の一つの好ましい構成として、前記第１主板の両端のいずれにおいても、前記第１固定部が設けられ、前記第２主板の両端のいずれにおいても、前記第２固定部が設けられる。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、採集プレートをさらに備え、前記採集プレートは、前記電池セル配列構造の一方側に位置して垂直に設置されており、前記採集プレートは、前記電池セル配列構造における各々の前記電池セルにそれぞれ接続されている。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、垂直に設置された防火部材をさらに備え、前記電池セル配列構造の複数の電池セルのいずれにおいても、防爆弁が設けられ、前記電池セル配列構造の前記防爆弁は、いずれも前記防火部材に面している。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、二つ以上の電池セル配列構造を備え、一方の前記電池セル配列構造が第１電池セル配列構造であり、前記第１電池セル配列構造に隣接する他方の前記電池セル配列構造が第２電池セル配列構造であり、前記第１電池セル配列構造の前記防爆弁と前記第２電池セル配列構造の前記防爆弁とは、互いに対向しており、前記防火部材は、前記第１電池セル配列構造の前記防爆弁と前記第２電池セル配列構造の前記防爆弁との間に位置している。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、二つ以上の電池セル配列構造を備え、一方の前記電池セル配列構造が第１電池セル配列構造であり、前記第１電池セル配列構造に隣接する他方の前記電池セル配列構造が第２電池セル配列構造であり、前記第１電池セル配列構造の前記防爆弁と前記第２電池セル配列構造の前記防爆弁とは、互いに背向するようにされ、前記防火部材は、第１防火部材及び第２防火部材を含み、前記第１電池セル配列構造の前記防爆弁は、いずれも前記第１防火部材に面しており、前記第２電池セル配列構造の前記防爆弁は、いずれも前記第２防火部材に面している。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、二つ以上の電池セル配列構造を備え、一方の前記電池セル配列構造が第１電池セル配列構造であり、前記第１電池セル配列構造に隣接する他方の前記電池セル配列構造が第２電池セル配列構造であり、前記電池モジュールは、前記第１電池セル配列構造と前記第２電池セル配列構造との間に設けられ、前記第１電池セル配列構造の前記電池セルおよび前記第２電池セル配列構造の前記電池セルを冷却するための冷却部材をさらに備える。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池モジュールは、前記鉛直方向に沿って配列された二つ以上の前記電池セル配列構造を備える。

従来技術と異なり、電極アセンブリは、充放電過程で不可避的にポールピースの厚さ方向に沿って膨張する（巻回型構造の電極アセンブリにおいて、扁平面に垂直な方向に沿った膨張力が最も大きく、積層型構造の電極アセンブリにおいて、第１ポールピースと第２ポールピースとの積層方向に沿った膨張力が最も大きい。）。従来技術では、電池モジュールの電池セルにおいて、電極アセンブリが電池ケースに対して最大の膨張力を与える方向は、共に水平方向を向いている。電池モジュールの水平方向に沿う寸法は、鉛直方向に沿う寸法よりもはるかに大きい（例えば、車両シャーシの高さの制限により、より多くの電池セルを水平方向に沿って積み重ねる必要があり、膨張力の蓄積が大きい。）ので、従来の電池モジュールが水平方向に受ける膨張力は非常に大きいため、膨脹力に抗するように、電池モジュールの水平方向両側に非常に厚いエンドプレートを設ける必要があるが、エンドプレートを厚くすると、電池モジュールのエネルギー密度が低下してしまう。これに対して、上記方案において、電極アセンブリは巻回型構造または積層型構造を選択して使用することができる。電極アセンブリが巻回型構造である場合、扁平面は鉛直方向を向いている。電極アセンブリが積層型構造である場合、第１ポールピースと第２ポールピースとは、鉛直方向に沿って積層されている。これから分かるように、電極アセンブリが巻回型構造を用いても積層型構造を用いても、電極アセンブリが電池ケースに最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いている。電極アセンブリが電池ケースに最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いており、鉛直方向に積み重ねられる電池セルの個数が少ない。従って、従来技術に比べて、上記方案の場合、電池モジュールの最大膨張力を小さくすることができるので、より小さな体積のエンドプレートを選択して使用することができ、電池モジュールのエネルギー密度を高めることができる。

上記目的を達成するために、発明者は、収納箱と、前記収納箱に設けられた複数の発明者により提供されたいずれか１項に記載の電池モジュールと、を備える電池パックも提供する。

本発明の一つの好ましい構成として、前記上蓋は、第１主板と、前記第１主板に接続され、前記第１主板から離れる方向に延びる第１固定部と、を含み、前記下蓋は、第２主板と、前記第２主板に接続され、前記第２主板から離れる方向に延びる第２固定部と、を含み、前記収納箱は、箱蓋と、固定梁が設けられた箱体とを備え、前記固定梁が前記箱体の表面に突出しており、前記第１固定部と前記第２固定部と前記固定梁との三者は、対向して設けられ、前記第１固定部および前記第２固定部は、前記固定梁に固定されている。

本発明の一つの好ましい構成として、前記第１固定部には第１固定孔が設けられ、前記第２固定部には第２固定孔が設けられ、前記電池パックは、前記第１固定孔と前記第２固定孔とを貫通して前記固定梁に接続され、前記電池モジュールを前記箱体に固定するボルトをさらに備える。

本発明の一つの好ましい構成として、前記電池パックは、押えバーをさらに備え、前記第１固定部と前記第２固定部とは、前記押えバーと前記固定梁との間に押し付けられて、前記電池モジュールを前記箱体に固定する。

従来技術と異なり、上記の技術案では、電池モジュールにおける電池セルの電極アセンブリは、巻回型構造または積層型構造を選択して使用することができる。電極アセンブリが巻回型構造である場合、扁平面は鉛直方向を向いている。電極アセンブリが積層型構造である場合、第１ポールピースと第２ポールピースとは、鉛直方向に沿って積層されている。これから分かるように、電極アセンブリが巻回型構造を用いても積層型構造を用いても、電極アセンブリが電池ケースに最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いている。電極アセンブリが電池ケースに最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いており、鉛直方向に積み重ねられる電池セルの個数が少ない。従って、従来技術に比べて、上記方案の場合、電池モジュールの最大膨張力を小さくすることができるので、より小さな体積のエンドプレートを選択して使用することができ、電池モジュールのエネルギー密度を高めることができる。

図１は、具体的な実施形態に係る電池パックの分解図である。 図２は、具体的な実施形態に係る電池パックの構成を示す図である。 図３は、第１実施例に係る単一の電池セル配列構造の電池モジュールの分解図である。 図４は、第２実施例に係る単一の電池セル配列構造の電池モジュールの分解図である。 図５は、第３実施例に係る単一の電池セル配列構造の電池モジュールの分解図である。 図６は、第４実施例に係る単一の電池セル配列構造の電池モジュールの分解図である。 図７は、第５実施例に係る単層多列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図８は、第６実施例に係る単層多列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図９は、第７実施例に係る多層単列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図１０は、第８実施例に係る多層多列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図１１は、第９実施例に係る多層多列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図１２は、第１０実施例に係る多層多列電池セル配列構造の電池モジュールの分解図。 図１３は、具体的な実施形態に係る電池セル配列構造の分解図。 図１４は、具体的な実施形態に係る電池セル配列構造の構成を示す図である。 図１５は、具体的な実施形態に係る第１固定部と第２固定部の断面図である。 図１６は、具体的な実施形態に係る電池セルの分解図。 図１７は、具体的な実施形態に係る電極アセンブリが巻回型構造であることを示す断面図である。 図１８は、具体的な実施形態に係る電極アセンブリが積層型構造であることを示す断面図である。

技術案の技術内容、構造特徴、達成しようとする目的、及び効果を詳しく説明するために、以下、具体的な実施例と図面を結合して詳細に説明する。

本願の記載において、特に明確な規定や限定がない限り、「第１」、「第２」という用語は、説明をする目的のみであり、重要性を指示又は示唆しているものとは理解できない。また、「複数」という用語は、特に断りのない限り、二つ以上（二つを含む）を意味している。「接続」、「固定」などの用語は、広義的に理解されるべきであり、例えば、「接続」は固定接続であってもよいし、取り外し可能な接続であってもよいし、一体接続または電気的な接続であってもよいし、直接的に接続してもよいし、中間媒体を介して間接的に接続してもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて、上記用語の本発明における具体的な意味を把握することができる。

本願の記載において、全ての図面において、矢印ｘが指す方向は長手方向であり、矢印ｙが指す方向は幅方向であり、矢印ｚが指す方向は鉛直方向である。水平方向は、水平面に平行な方向であり、上記の長手方向であってもよいし、上記の幅方向であってもよい。また、水平方向は、水平面に絶対的に平行な方向だけでなく、工事的に従来認知されている水平面に略平行な方向も含む。鉛直方向は、水平面に垂直な方向であり、鉛直方向は、水平面に対して絶対的な垂直をなす方向だけでなく、工事的に従来認知されている水平面に対して略垂直な方向も含む。また、本願で述べる「上」、「下」、「天面」、「底」などの方位を表す単語は、いずれも鉛直方向に対して理解される。

図１及び図２を参照して、本実施形態は一種の電池パックに関し、当該電池パックは、収納箱と、収納箱内に設置された複数の電池モジュール１と、を備え、複数の電池モジュール１が水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って配列されてもよく、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列されてもよい。

ここで、図３に示すように、電池モジュール１は、上蓋１３および下蓋１４を備えており、上蓋１３は、第１主板１３０と、第１主板１３０に接続され且つ第１主板１３０から離れる方向に延びる第１固定部１３１とを含み、下蓋１４は、第２主板１４０と、第２主板１４０に接続され且つ第２主板１４０から離れる方向に延びる第２固定部１４１とを含み、第１固定部１３１と第２固定部１４１とは、対向して設けられ、かつ固定的に接続されている。

選択可能であるが、第１主板１３０は、第１固定部１３１と一体成形され、第２主板１４０は、第２固定部１４１と一体成形され、第１固定部１３１と第２固定部１４１とは、接着、溶接、機械的接続のいずれかによって互いに固定される。

選択可能であるが、収納箱は、箱蓋２と、複数の固定梁３１が設けられた箱体３と、を備える。また、他の実施形態では、固定梁３１が箱蓋２に設けられてもよい。本実施形態において、固定梁３１は、箱体３の底部が上方へ突出して形成されたもの、または、別体部品を箱体３の底部に溶接することで形成されたものであってもよい。そのうち、第１固定部１３１と第２固定部１４１と固定梁３１との三者は、対向して設置されている。第１固定部１３１は第２固定部１４１の上方に設けられ、第２固定部１４１は固定梁３１の上方に設けられ、第１固定部１３１および第２固定部１４１は、いずれも固定梁３１に固定されている。このように、電池モジュール１は、第１固定部１３１と第２固定部１４１とで固定梁３１に固定されることにより、使用中における電池パックの安定性を確保する。

選択可能であるが、第１固定部１３１と第２固定部１４１の固定梁３１への固定態様としては、以下の２種類があるが、以下の２種類の固定態様に限らず、他の代替態様があってもよい。

第１種の固定態様として、第１固定部１３１には、第１固定孔１３１１が設けられ、第２固定部１４１には、第２固定孔１４１１が設けられ、電池パックは、ボルト５をさらに備え、ボルト５は、第１固定孔１３１１と第２固定孔１４１１を順に通して固定梁３１に接続され、電池モジュール１を箱体３に固定する。第２固定孔１４１１は、第１固定孔１３１１に対応して設けられ、固定梁３１には、ボルト５と係合するナットが設けられている。

第２種の固定態様として、電池パックは、さらに、第１固定部１３１と第２固定部１４１とを固定梁３１に押し付けることで、電池モジュール１を箱体３に固定する押えバー４を備える。このとき、押えバー４により、電池モジュール１が固定される。

選択可能であるが、第１固定部１３１および／または第２固定部１４１は、水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って延びており、幾らかの実施形態において、第１固定部１３１と第２固定部１４１は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って延びている。好ましくは、本実施形態において、第１固定部１３１と第２固定部１４１は、水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って延びており、これにより、組付け難さを低減することができる。

選択可能であるが、第１主板１３０の両端のいずれにおいても第１固定部１３１が設けられ、第２主板１４０の両端のいずれにおいても第２固定部１４１が設けられている。このとき、電池モジュール１の実装ポイントが水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）における両端に分布し、電池モジュール１が電池パックに装着されたときに受ける力をより均一にする。

そのうち、第１主板１３０は、図示の幅方向（矢印ｙが指す方向）の両端に沿って第１固定部１３１が設けられてもよいし、図示の長手方向（矢印ｘが指す方向）の両端に沿って第１固定部１３１が設けられてもよい。同様に、第２主板１４０は、図示の幅方向（矢印ｙが指す方向）の両端に沿って第２固定部１４１が設けられてもよいし、図示の長手方向（矢印ｘが指す方向）の両端に沿って第２固定部１４１が設けられてもよい。

図３に示すように、第１実施例では、電池モジュール１は、電池セル配列構造１０と、上蓋１３と、下蓋１４と、採集プレート１５と、防火部材１７とを備えており、電池セル配列構造１０は、水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って配列されている複数の電池セル１１と、複数の電池セル１１を電気的に接続する複数のバスバー１２と、を含む。

電池セル配列構造１０は、上蓋１３と下蓋１４との間に設けられている。採集プレート１５は、電池セル配列構造１０の一方側に位置して垂直に設置されており、採集プレート１５は、電池セル配列構造１０における電池セル１１に接続されている。防火部材１７は垂直に設置され、電池セル配列構造１０の複数の電池セル１１のいずれにおいても防爆弁１１６が設けられ、電池セル配列構造１０の防爆弁１１６は、いずれも防火部材１７に面している。

第１実施例では、一つの電池セル配列構造１０のみが上蓋１３と下蓋１４との間に設けられている。

図４は第２実施例を示し、図４において、図３に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。第２実施例では、電池モジュール１は、さらに、電池セル１１の配列方向に沿って延び、電池セル配列構造１０の全ての電池セル１１を冷却するための冷却部材１８を備える。第２実施例では、図４に示すように、冷却部材１８は垂直に設置され、且つ電池セル配列構造１０の一方側に位置されている。

図５は第３実施例を示し、図６は第４実施例を示している。図５及び図６において、図３に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図５及び図６に示すように、冷却部材１８は水平に設置され、冷却部材１８は電池セル配列構造１０の上面（図５参照）または電池セル配列構造１０の下面（図６参照）に設けられていてもよい。

図７は第５実施例をを示し、図７において、図３に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図７に示すように、電池モジュール１は、二つの電池セル配列構造１０（二つよりも多くの電池セル配列構造１０であってもよい）を含み、一方の電池セル配列構造１０が第１電池セル配列構造１０１であり、第１電池セル配列構造１０１に近接する他方の電池セル配列構造１０が第２電池セル配列構造１０２である。

第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６と第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６とは、いずれも防火部材１７に面しており、防火部材１７は、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６と第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６との間に位置している。この場合、防火部材１７は、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６と第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６との間に設けられ、防火部材１７は、第１電池セル配列構造１０１の電池セル１１と第２電池セル配列構造１０２の電池セル１１とを隔て、熱暴走が発生した電池セル１１によってそれに隣接する電池セル１１にも熱暴走を引き起こすことを回避する。防火部材１７は、耐高温材質が採用され、融点が９００℃より大きい。防火部材１７は、マイカ板であることが好ましい。

図８は第６実施例を示し、図８において、図３に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図８に示すように、電池モジュール１は、二つの電池セル配列構造１０（二つよりも多くの電池セル配列構造１０であってもよい）を含み、一方の電池セル配列構造１０が第１電池セル配列構造１０１であり、第１電池セル配列構造１０１に近接する他方の電池セル配列構造１０が第２電池セル配列構造１０２である。第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６と第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６とは、互いに背向するようにされる。

防火部材１７は、第１防火部材１７１及び第２防火部材１７２を含み、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、いずれも第１防火部材１７１に面しているが、第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、いずれも第２防火部材１７２に面している。この場合、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、一方向に向かって第１防火部材１７１に面しているが、第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、他方向に向かって第２防火部材１７２に面しており、第１電池セル配列構造１０１の電池セル１１と第２電池セル１１構造の電池セル１１とは、互いに干渉しない。防火部材１７は、耐高温材質が採用され、融点が９００℃より大きい。防火部材１７は、マイカ板であることが好ましい。

電池モジュール１は、さらに、第１電池セル配列構造１０１と第２電池セル配列構造１０２との間に設けられた冷却部材１８を備え、冷却部材１８は、第１電池セル配列構造１０１の電池セル１１と第２電池セル配列構造１０２の電池セル１１とを冷却するためのものであり、この場合、一つの冷却部材１８を節約することができる。

図９は第７実施例を示し、図９において、図４に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図９に示すように、電池モジュール１は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の電池セル配列構造１０を含む。二つの鉛直方向（矢印ｚが指す方向）における電池セル配列構造１０は、一つの防火部材１７及び一つの冷却部材１８を同時に共用することができる。

図１０は第８実施例を示し、図１０において、図９に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図１０に示すように、電池モジュール１は、二つの電池セル配列構造１０（二つよりも多くの電池セル配列構造１０であってもよい）を含み、一方の電池セル配列構造１０が第１電池セル配列構造１０１であり、第１電池セル配列構造１０１に近接する他方の電池セル配列構造１０が第２電池セル配列構造１０２である。

防火部材１７は、第１防火部材１７１及び第２防火部材１７２を含み、二つの鉛直方向（矢印ｚが指す方向）における二つの第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、いずれも第１防火部材１７１に面しているが、二つの鉛直方向（矢印ｚが指す方向）における二つの第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、いずれも第２防火部材１７２に面している。防火部材１７は、耐高温材質が採用され、融点が９００℃より大きい。防火部材１７は、マイカ板であることが好ましい。

図１１は第９実施例を示し、図１１において、図８に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図１１に示すように、電池モジュール１は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第１電池セル配列構造１０１と、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第２電池セル配列構造１０２と、を含む。

鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、いずれも第１防火部材１７１に面しているが、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、いずれも第２防火部材１７２に面している。

図１２は第１０実施例を示し、図１２において、図７に示される部品と同様の部品に同一の符号を付して示し、構成が同じ部分については説明を繰り返さなくなり、主に異なる点について説明する。図１２に示すように、電池モジュール１は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第１電池セル配列構造１０１と、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の第２電池セル配列構造１０２と、を含む。

その他の実施例において、電池モジュール（１）は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って配列される二つ以上の電池セル配列構造１０を備える。鉛直方向（矢印ｚが指す方向）における電池セル配列構造１０は、２層に制限されず、２層以上、例えば３層、４層などがあってもよい。電池セル配列構造１０は、複数の電池セル１１を含み、複数の電池セル１１は、水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って配列されている。水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）における複数の電池セル１１は、必ずしも近接していなくて、間隔をあけて配列されていてもよく、一定の距離を隔てて配列されていてもよく、これらも本実施例の保護範囲内にある。

図１３及び図１４に示すように、本実施例では、電池セル配列構造１０は、複数の電池セル１１と、複数の電池セル１１を電気的に接続するための複数のバスバー１２と、を含み、複数の電池セル１１は、水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って配列されている。採集プレート１５は、電池セル配列構造１０の一方側に位置して垂直に設置されており、採集プレート１５は、電池セル配列構造１０における電池セル１１に接続されている。

本実施例において、電池セル配列構造１０は、二つのエンドプレート１６をさらに含み、二つのエンドプレート１６はそれぞれ、複数の電池セル１１が水平方向（矢印ｘが指す長手方向または矢印ｙが指す幅方向）に沿って並んだ両端に位置する。

具体的な実施例において、電池セル１１の側面に接着剤を塗布し、隣接する電池セル11と接着しており、複数の電池セル１１の両端にエンドプレート１６が設けられ、電池セル配列構造１０が形成される。電池セル１１と電池セル１１との間は、バスバー１２によって電気的に接続され、電池セル配列構造１０におけるバスバー１２の位置に採集プレート１５が設けられている。電池セル配列構造１０は、下蓋１４に平らに置かれ、電池セル配列構造１０は、構造用接着剤によって下蓋１４に固定され、電池セル配列構造１０の上面は、構造用接着剤によって上蓋１３に固定されている。上蓋１３と下蓋１４の両側からは、第１固定部１３１と第２固定部１４１が延出している。

図１５に示すように、第１固定部１３１と第２固定部１４１は、接着によって互いに固定されている。なお、第１固定部１３１と第２固定部１４１の断面形状は、Ｕ形、Ｖ形、Ｌ形、Ｚ形のいずれか一つまたは複数種の組み合わせである。

図１６に示すように、電池セル１１は、電極アセンブリ１１１と、電池ケース１１２と、電極端子コネクタ１１３と、カバープレート１１４とを備える。電池ケース１１２は、六面体形状または他の形状を有することができる。電池ケース１１２は、電極アセンブリ１１１および電解液を収容する内部空間を有し、かつ、電池ケース１１２は開口を有する。電極アセンブリ１１１は、電池ケース１１２内に収容され、カバープレート１１４は、開口を覆い、電極アセンブリ１１１を電池ケース１１２内に封止するためのものであり、電極アセンブリ１１１と電極端子１１５とは、電極端子コネクタ１１３によって電気的に接続されている。本実施例において、電極端子コネクタ１１３は二つあり、すなわち、正極端子コネクタ１１３と負極端子コネクタ１１３である。電池ケース１１２は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、またはプラスチックなどの材料で製造することができる。

電極アセンブリ１１１は、電池ケース１１２内に収容されており、電極アセンブリ１１１は、第１ポールピース１１１１と、第２ポールピース１１１２と、第１ポールピース１１１１と第２ポールピース１１１２との間に設けられたダイアフラム１１１３と、を含んでいる。第１ポールピース１１１１は、正極ポールピースまたは負極ポールピースであってもよく、第２ポールピース１１１２は、第１極シート１１１１とは逆極性であり、これに応じて、第２ポールピース１１１２は、負極ポールピースまたは正極ポールピースである。ここで、ダイアフラム１１１３は、第１ポールピース１１１１と第２ポールピース１１１２との間に介在する絶縁体である。電極アセンブリ１１１は、巻回型構造（図１７参照）であってもよく、積層型構造（図１８参照）であってもよい。

第１ポールピース１１１１を正極ポールピースとし、第２ポールピース１１１２を負極ポールピースとして例示して説明する。同様に、他の実施例では、第１ポールピース１１１１を負極ポールピースとし、第２ポールピース１１１２を正極ポールピースとしてもよい。また、正極活物質は正極ポールピースの塗布領域に塗布され、負極活物質は負極ポールピースの塗布領域に塗布される。塗布領域から延出する未塗布領域は、タブとされ、電極アセンブリ１１１は、正極タブ及び負極タブの二つのタブを含み、正極タブが正極ポールピースの塗布領域から延出し、負極タブが負極ポールピースの塗布領域から延出している。正極タブと正極端子との間は、正極端子コネクタ１１３により電気的に接続され、負極タブと負極端子との間は、負極端子コネクタ１１３により電気的に接続される。

電池ケース１１２は、略６面体構造であり、電池ケース１１２は、二つの第１面１１２１と、二つの第２面１１２２とを含み、第１面１１２１の面積は、第２面１１２２の面積よりも大きい。電池モジュール１において、各々の電池セル１１の二つの第２面１１２２は、水平方向（例えば、矢印ｘが指す長手方向）に互いに対向しており、各々の電池セル１１の二つの第１面１１２１は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に互いに対向している。

図１６及び図１７に示すように、電極アセンブリ１１１を巻回型構造とした場合、電極アセンブリ１１１は扁平状であり、かつ、電極アセンブリ１１１の外表面は二つの扁平面１１１４を有し、二つの扁平面１１１４はいずれも、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に互いに対向し、すなわち、扁平面１１１４と第１面１１２１とが互いに対向している。電極アセンブリ１１１は、略６面体構造であり、扁平面１１１４は、巻回軸線に略平行で、最も面積の大きい外表面である。扁平面１１１４は、相対的に平坦な表面であってもよく、純粋な平面である必要はない。

図１８に示すように、電極アセンブリ１１１が積層型構造である場合、第１ポールピース１１１１、ダイアフラム１１１３および第２ポールピース１１１２は、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って積層され、すなわち、第１ポールピース１１１１の表面と第１面１１２１とは、互いに対向している。

電極アセンブリ１１１は、充放電過程で不可避的に第１ポールピース１１１１の厚さ方向に沿って膨張する（巻回型構造の電極アセンブリ１１１において、扁平面１１１４に垂直な方向に沿った膨張力が最も大きく、積層型構造の電極アセンブリ１１１において、第１ポールピース１１１１と第２ポールピース１１１２との積層方向に沿った膨張力が最も大きい。）。

本実施例において、電極アセンブリ１１１は、巻回型構造または積層型構造を選択して使用することができる。電極アセンブリ１１１が巻回型構造である場合、扁平面１１１４は鉛直方向（矢印ｚが指す方向）を向いている。電極アセンブリ１１１が積層型構造である場合、第１ポールピース１１１１と第２ポールピース１１１２とは、鉛直方向（矢印ｚが指す方向）に沿って積層されている。これから分かるように、電極アセンブリ１１１が巻回型構造を用いても積層型構造を用いても、電極アセンブリ１１１が電池ケース１１２に最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いている。

これに対し、従来技術では、電池モジュール１の電池セル１１において、電極アセンブリ１１１が電池ケース１１２に対して最大の膨張力を与える方向は、共に水平方向を向いており、電池モジュール１の水平方向に沿う寸法は、鉛直方向に沿う寸法よりもはるかに大きい（例えば、車両シャーシの高さの制限により、より多くの電池セル１１を水平方向に沿って積み重ねる必要があり、膨張力の蓄積が大きい。）ので、従来の電池モジュール１が水平方向に受ける膨張力は非常に大きいため、膨脹力に抗するように、電池モジュール１の水平方向両側に非常に厚いエンドプレートを設ける必要があるが、エンドプレートを厚くすると、電池モジュール１のエネルギー密度が低下してしまう。これに対して、本実施例において、電極アセンブリ１１１が電池ケース１１２に最大の膨張力を与える方向は、鉛直方向を向いており、鉛直方向に積み重ねられる電池セル１１の個数が少ないため、従来技術よりも電池モジュール１の最大膨張力を大幅に低減することができる。

また、電池セル１１は、充放電過程で電池ケース１１２の内部にもガスが発生し、発生したガスが電池ケース１１２に付勢力を加えるため、電池ケース１１２が外方へ膨張することを激しくさせる。本願における第１面１１２１の面積は、第２面１１２２の面積よりも大きく、電池セル１１における二つの第１面１１２１は鉛直方向に沿って互いに対向しているので、発生したガスが電池ケース１１２に与える最大作用力の方向も、鉛直方向を向いている。従来技術に比べて、電池モジュール１の最大膨張力はさらに低減されている。

なお、上述した各実施例については、本説明書に既に述べたが、本発明の特許保護範囲はそれによって限定されない。従って、本発明の革新的な概念に基づいて、本明細書に記載の実施例に加えられた変更や修正、または、本明細書及び図面の記載による等価構造または等価的な流れの変換、上記技術案を直接的または間接的に他の関連技術分野に適用することは、いずれも本発明の特許保護範囲に含まれる。

１ ：電池モジュール
１０ ：電池セル配列構造
１０１ ：第１電池セル配列構造
１０２ ：第２電池セル配列構造
１１ ：電池セル
１１１ ：電極アセンブリ
１１１１ ：第１ポールピース
１１１２ ：第２ポールピース
１１１３ ：ダイアフラム
１１１４ ：扁平面
１１２ ：電池ケース
１１２１ ：第１面
１１２２ ：第２面
１１３ ：電極端子コネクタ
１１４ ：カバープレート
１１５ ：電極端子
１１６ ：防爆弁
１２ ：バスバー
１３ ：上蓋
１３０ ：第１主板
１３１ ：第１固定部
１３１１ ：第１固定孔
１４ ：下蓋
１４０ ：第２主板
１４１ ：第２固定部
１４１１ ：第２固定孔
１５ ：採集プレート
１６ ：エンドプレート
１７ ：防火部材
１７１ ：第１防火部材
１７２ ：第２防火部材
１８ ：冷却部材
２ ：箱蓋
３ ：箱体
３１ ：固定梁
４ ：押えバー
５ ：ボルト

防火部材１７は、第１防火部材１７１及び第２防火部材１７２を含み、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、いずれも第１防火部材１７１に面しているが、第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、いずれも第２防火部材１７２に面している。この場合、第１電池セル配列構造１０１の防爆弁１１６は、一方向に向かって第１防火部材１７１に面しているが、第２電池セル配列構造１０２の防爆弁１１６は、他方向に向かって第２防火部材１７２に面しており、第１電池セル配列構造１０１の電池セル１１と第２電池セル配列構造１０２の電池セル１１とは、互いに干渉しない。防火部材１７は、耐高温材質が採用され、融点が９００℃より大きい。防火部材１７は、マイカ板であることが好ましい。

Claims (14)

1. 水平方向に沿って配列された複数の電池セル（１１）と、前記複数の電池セル（１１）を電気的に接続する複数のバスバー（１２）とを含む電池セル配列構造（１０）と、
   上蓋（１３）と、
   前記上蓋（１３）との間に前記電池セル配列構造（１０）が設けられた下蓋（１４）と、を備え、
   前記電池セル（１１）は、電極アセンブリ（１１１）および電池ケース（１１２）を備え、前記電極アセンブリ（１１１）は、前記電池ケース（１１２）内に収容され、第１ポールピース（１１１１）と、第２ポールピース（１１１２）と、前記第１ポールピース（１１１１）と前記第２ポールピース（１１１２）との間に設けられたダイアフラム（１１１３）と、を含み、
   前記電極アセンブリ（１１１）は、巻回型構造で扁平状であり、前記電極アセンブリ（１１１）の外表面は、鉛直方向に沿って互いに対向する二つの扁平面（１１１４）を含み、または、前記電極アセンブリ（１１１）は、積層型構造であり、前記第１ポールピース（１１１１）、前記ダイアフラム（１１１３）および前記第２ポールピース（１１１２）は、鉛直方向に沿って積層されている、
   ことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記上蓋（１３）は、第１主板（１３０）と、前記第１主板（１３０）に接続され、前記第１主板（１３０）から離れる方向に延びる第１固定部（１３１）と、を含み、
   前記下蓋（１４）は、第２主板（１４０）と、前記第２主板（１４０）に接続され、前記第２主板（１４０）から離れる方向に延びる第２固定部（１４１）と、を含み、
   前記第１固定部（１３１）と前記第２固定部（１４１）とは、対向して設けられ、かつ固定的に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記第１固定部（１３１）および／または前記第２固定部（１４１）は、前記水平方向に沿って延びている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記第１主板（１３０）の両端のいずれにおいても、前記第１固定部（１３１）が設けられ、前記第２主板（１４０）の両端のいずれにおいても、前記第２固定部（１４１）が設けられる、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の電池モジュール。
5. 前記電池モジュール（１）は、採集プレート（１５）をさらに備え、
   前記採集プレート（１５）は、前記電池セル配列構造（１０）の一方側に位置して垂直に設置されており、前記採集プレート（１５）は、前記電池セル配列構造（１０）における前記電池セル（１１）に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
6. 前記電池モジュール（１）は、垂直に設置された防火部材（１７）をさらに備え、
   前記電池セル配列構造（１０）の前記複数の電池セル（１１）のいずれにおいても、防爆弁（１１６）が設けられ、前記電池セル配列構造（１０）の全ての前記防爆弁（１１６）は、いずれも前記防火部材（１７）に面している、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
7. 前記電池モジュール（１）は、二つ以上の電池セル配列構造（１０）を備え、一方の前記電池セル配列構造（１０）が第１電池セル配列構造（１０１）であり、前記第１電池セル配列構造（１０１）に隣接する他方の前記電池セル配列構造（１０）が第２電池セル配列構造（１０２）であり、
   前記第１電池セル配列構造（１０１）の前記防爆弁（１１６）と前記第２電池セル配列構造（１０２）の前記防爆弁（１１６）とは、互いに対向しており、
   前記防火部材（１７）は、前記第１電池セル配列構造（１０１）の前記防爆弁（１１６）と前記第２電池セル配列構造（１０２）の前記防爆弁（１１６）との間に位置している、
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池モジュール。
8. 前記電池モジュール（１）は、二つ以上の電池セル配列構造（１０）を備え、一方の前記電池セル配列構造（１０）が第１電池セル配列構造（１０１）であり、前記第１電池セル配列構造（１０１）に隣接する他方の前記電池セル配列構造（１０）が第２電池セル配列構造（１０２）であり、
   前記第１電池セル配列構造（１０１）の前記防爆弁（１１６）と前記第２電池セル配列構造（１０２）の前記防爆弁（１１６）とは、互いに背向するようにされ、
   前記防火部材（１７）は、第１防火部材（１７１）及び第２防火部材（１７２）を含み、前記第１電池セル配列構造（１０１）の前記防爆弁（１１６）は、いずれも前記第１防火部材（１７１）に面しており、前記第２電池セル配列構造（１０２）の前記防爆弁（１１６）は、いずれも前記第２防火部材（１７２）に面している、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の電池モジュール。
9. 前記電池モジュール（１）は、二つ以上の電池セル配列構造（１０）を備え、一方の前記電池セル配列構造（１０）が第１電池セル配列構造（１０１）であり、前記第１電池セル配列構造（１０１）に隣接する他方の前記電池セル配列構造（１０）が第２電池セル配列構造（１０２）であり、
   前記電池モジュール（１）は、前記第１電池セル配列構造（１０１）と前記第２電池セル配列構造（１０２）との間に設けられ、前記第１電池セル配列構造（１０１）の前記電池セル（１１）および前記第２電池セル配列構造（１０２）の前記電池セル（１１）を冷却するための冷却部材（１８）をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電池モジュール。
10. 前記電池モジュール（１）は、前記鉛直方向に沿って配列された二つ以上の前記電池セル配列構造（１０）を備える、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電池モジュール。
11. 収納箱と、
    前記収納箱に設けられた複数の請求項１から１０のいずれか１項に記載の電池モジュール（１）と、を備える、
    ことを特徴とする電池パック。
12. 前記上蓋（１３）は、第１主板（１３０）と、前記第１主板（１３０）に接続され、前記第１主板（１３０）から離れる方向に延びる第１固定部（１３１）と、を含み、
    前記下蓋（１４）は、第２主板（１４０）と、前記第２主板（１４０）に接続され、前記第２主板（１４０）から離れる方向に延びる第２固定部（１４１）と、を含み、
    前記収納箱は、箱蓋（２）と、固定梁（３１）が設けられた箱体（３）とを備え、前記固定梁（３１）が前記箱体（３）の表面に突出しており、前記第１固定部（１３１）と前記第２固定部（１４１）と前記固定梁（３１）との三者は、対向して設けられ、前記第１固定部（１３１）および前記第２固定部（１４１）は、前記固定梁（３１）に固定されている、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の電池パック。
13. 前記第１固定部（１３１）には、第１固定孔（１３１１）が設けられ、前記第２固定部（１４１）には、第２固定孔（１４１１）が設けられ、
    前記電池パックは、前記第１固定孔（１３１１）と前記第２固定孔（１４１１）とを貫通して前記固定梁（３１）に接続され、前記電池モジュール（１）を前記箱体（３）に固定するボルト（５）をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電池パック。
14. 前記電池パックは、押えバー（４）をさらに備え、前記第１固定部（１３１）と前記第２固定部（１４１）とは、前記押えバー（４）と前記固定梁（３１）との間に押し付けられて、前記電池モジュール（１）を前記箱体（３）に固定する、
    ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の電池パック。
    

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