JP2024021232A - 電池モジュールおよび電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池モジュールを軽量化する技術を提供する。【解決手段】ここで開示される電池モジュールは、電極体と、外装体と、封口板と、正極端子負極端子と、を備える複数の単電池であって、所定の方向に並べられた複数の単電池；および、上記所定の方向において隣接する２つの単電池を電気的に接続するバスバー；を備える。上記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、対向する一対の第２端辺部と、を有している。また、上記封口板の一の面には、上記正極端子および上記負極端子が取り付けられている。そして、上記一の面において、上記一対の第２端辺部の各中点を通り、上記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、上記正極端子と上記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも上記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本開示は、電池モジュールおよび電池に関する。

近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等の車両に搭載される駆動用電源として好適に用いられている。

これに関して、例えば特許文献１に開示された蓄電装置は、電極組立体と、電池ケースと、正負極端子と、を備えている。電極組立体には、正負極端子に接続される同極のタブが設けられている。この蓄電装置では、正極端子の先端と負極端子の先端とを結ぶ方向を幅方向と規定したとき、正極端子が正極タブよりも幅方向における電極組立体の中心に近い位置に設けられ、負極端子が負極タブよりも同方向における電極組立体の中心に近い位置に設けられている。そして、正極タブは、幅方向における電極組立体の一端から離間し、幅方向における電極組立体の中心と該一端との間に設けられ、負極タブは、幅方向における電極組立体の他端から離間し、幅方向における電極組立体の中心と該他端との間に設けられている。この公報には、蓄電装置において、電極組立体における正極端子と負極端子との間の距離を電極タブに遮られることなく可及的に小さくすることができるため、電池モジュールにおける複数の蓄電装置が幅方向において互いに傾斜して組み付けられても、電極端子の先端の位置ズレを抑制することができると記載されている。

特許文献２に開示される単電池では、蓄電要素を収納する容器の蓋に、正極端子および負極端子が設けられている。正極端子および負極端子は、蓋の面方向の中心から互いに反対方向に偏った位置にある。この公報には、かかる構成によって、端子間距離が長くなって外部短絡の可能性が低くなると記載されている。

特許第６４７６７２６号公報 特開２００３－２５７３８６号公報

ところで、近年では、電池を高容量化する要求が高まり、例えば、電池を大型化する技術の開発が精力的に行われるようになってきた。これにともなって、大型化した電池を組み込んだ電池モジュールを軽量化することに対する要求が高まってきている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池モジュールを軽量化する技術を提供することである。

ここで開示される技術によると、電池モジュールが提供される。ここで開示される電池モジュールは、正極および負極を有する電極体と、開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、上記電極体を内部に収容する外装体と、上記開口を封口する略矩形状の封口板と、上記正極に電気的に接続される正極端子、および、上記負極に電気的に接続される負極端子と、を備える複数の単電池であって、上記第１側面を対向させて並べられた複数の単電池；および、上記複数の単電池が並べられた方向において隣接する２つの単電池に架渡され、該２つの単電池を電気的に接続するバスバー；を備える。上記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有している。また、上記封口板の一の面には、上記正極端子および上記負極端子が取り付けられている。そして、上記一の面において、上記一対の第２端辺部の各中点を通り、上記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、上記正極端子と上記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも上記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている。

かかる構成の電池モジュールでは、組み込まれる単電池に関して、封口板の電極端子設置面において、正極端子および負極端子のいずれか少なくとも一方を、直線Ａよりも一方の第１端辺部に寄せて取り付けている。これによって、相互に隣接する正極端子と負極端子との距離を小さくすることができ、延いては、端子間に架渡されるバスバーの長さを小さくすることができる。このため、電池モジュールを軽量化することができる。

また、ここで開示される技術によると、正極および負極を有する電極体と、開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、上記電極体を内部に収容する外装体と、上記開口を封口する略矩形状の封口板と、上記正極に電気的に接続される正極端子、および、上記負極に電気的に接続される負極端子と、を備える電池が提供される。この電池では、上記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有している。また、上記封口板の一の面には、上記正極端子および上記負極端子が取り付けられている。そして、上記一の面において、上記一対の第２端辺部の各中点を通り、上記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、上記正極端子と上記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも上記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている。

かかる構成の電池では、封口板の電極端子設置面において、正極端子および負極端子のいずれか少なくとも一方を、直線Ａよりも一方の第１端辺部に寄せて取り付けている。このため、かかる構成の電池を、電池モジュールを構成する単電池として用いることで、相互に隣接する正極端子と負極端子との距離を小さくすることができ、延いては、端子間に架渡されるバスバーの長さを小さくすることができる。これによって、電池モジュールを軽量化することができる。

図１は、電池モジュール１００の斜視図である。 図２は、単電池１の斜視図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、単電池１の断面模式図である。 図５は、電極体２０の模式図である。 図６は、単電池２の平面図である。

以下、ここで開示される電池モジュールの一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特にここで開示される技術を限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味するとともに、「Ａを上回り、かつ、Ｂを下回る」の意味をも包含する。

本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して一対の電極（正極および負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じる蓄電デバイス一般をいう。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の蓄電池の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタをも包含する。以下では、上述した二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、二次電池を単に「電池」とも称する。

図１は、電池モジュール１００の斜視図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘは、単電池１の短辺方向を示し、符号Ｙは、単電池１の長辺方向を示し、符号Ｚは、単電池１の上下方向を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池モジュール１００および単電池１の設置形態を何ら限定するものではない。

図１に示されているように、電池モジュール１００は、複数の単電池１、および、バスバー１５０を備えている。図１に示されているように、複数の単電池１は、幅広面１２ｂを対向させて並べられている。図１において、複数の単電池１が並べられた方向を矢印Ｐで示している。以下の説明において、矢印Ｐで示された方向を「方向Ｐ」とも称する。図１に示されているように、バスバー１５０は、方向Ｐにおいて隣接する２つの単電池１に架渡され、この２つの単電池１を電気的に接続している。かかる接続は、隣接する２つの単電池１のうちの一方の単電池１の正極端子３０と、他方の単電池１の負極端子４０との間にバスバー１５０が配置されることによって、実現されている。バスバー１５０と、正極端子３０または負極端子４０とは、例えば、レーザ溶接等の溶接接合によって電気的に接続されている。なお、電極端子とバスバー１５０との接続については、後でさらに述べる。

図１に示された実施形態では、電池モジュール１００は、単電池１として、第１単電池１ａと第２単電池１ｂとを備えている。図１に示されているように、電池モジュール１００において、第１単電池１ａと第２単電池１ｂとが交互に並べられている。この実施形態では、「方向Ｐにおいて隣接する２つの単電池１」は、方向Ｐにおいて隣接する第１単電池１ａと第２単電池１ｂとで構成されている。第１単電池１ａと第２単電池１ｂとでは、封口板１４における正極端子３０および負極端子４０の取り付け部位が異なるが、それ以外の構成は同じである。このため、以下の説明において、第１単電池１ａと第２単電池１ｂとを特に区別する必要がない場合には、単に「単電池１」と称する。なお、第１単電池１ａと第２単電池１ｂとの違いについては、後でさらに述べる。

バスバー１５０は、例えば、板状（棒状）の部材である。バスバー１５０は、ここでは方向Ｐに延びた略矩形状である。方向Ｐにおけるバスバー１５０の長さは、例えば、単電池１のサイズ（例えば封口板１４の短辺部１４ｃ，１４ｄ）の長さに応じて適宜設定され得るため、特に限定されない。一方で、例えば、バスバー１５０の長さが短くなるほど、バスバー１５０が軽くなるため、電池モジュール１００を軽量化する効果が高まり得る。かかる観点から、方向Ｐにおけるバスバー１５０の長さは、短辺部１４ｃ，１４ｄの長さよりも小さいことが好ましい。例えば、方向Ｐにおいて隣接する２つの単電池１において、バスバー１５０を介して接続される一方の単電池１の正極端子３０と他方の単電池１の負極端子４０との距離を小さくすることによって、バスバー１５０のサイズを所望のサイズとすることができる。

バスバー１５０の材質は、特に限定されない。バスバー１５０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属で構成されているとよい。

図示は省略しているが、並べられた複数の単電池１は、例えば、方向Ｐにおいて拘束されている。例えば、複数の単電池１は、一対のエンドプレートで、方向Ｐの両端部から挟み込まれている。また、かかる一対のエンドプレートがバインドバーで架橋されることによって、複数の単電池１に、所定の拘束圧が付与されている。

図２は、単電池１の斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図４は、単電池１の断面模式図である。図３には、外装体１２の幅広面１２ｂ側からみた、単電池１の断面構造が示されている。ただし、図３では、負極端子４０側の断面構造の図示が省略されている。図４には、図３における外装体１２の左（Ｌ）側の幅狭面１２ｃ側からみた、単電池１の断面構造が模式的に示されている。図２～図４に示されているように、単電池１は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、を備えている。図示は省略するが、単電池１は、ここではさらに電解液を備えている。

電池ケース１０は、例えば、電極体２０を内部に収容する筐体である。図１に示されているように、電池ケース１０は、いずれも有底の直方体形状（角形）を有しており、同一形状を有している。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。図１および図２に示されているように、電池ケース１０は、外装体１２と、封口板１４とを有している。電池ケース１０のサイズは、例えば、ケース内に収容する電極体２０の個数、サイズに応じて適宜設定され得る。

外装体１２は、例えば、電極体２０を内部に収容する部材である。外装体１２は、図１～図４に示されているように、開口１２ｈ、底面１２ａ、一対の幅広面１２ｂ、および、一対の幅狭面１２ｃを有している。この実施形態では、底面１２ａは、略矩形状であり、開口１２ｈに対向している。また、一対の幅広面１２ｂは、底面１２ａの一対の対向する長辺から延びている。また、一対の幅狭面１２ｃは、底面１２ａの一対の対向する短辺から延びている。この実施形態では、幅広面１２ｂの面積は、幅狭面１２ｃの面積よりも大きい。また、開口１２ｈは、略矩形状であり、封口板１４が装着される。そして、開口１２ｈの周縁に封口板１４が接合されることによって、外装体１２と封口板１４とが一体化され、電池ケース１０が気密に封止される。なお、「幅広面１２ｂ」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第１側面」の一例である。底面１２ａの「長辺」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第１辺」の一例である。また、「幅狭面１２ｃ」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第２側面」の一例である。底面１２ａの「短辺」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第２辺」の一例である。

外装体１２のサイズは、例えば、ケース内に収容する電極体２０の個数、サイズに応じて適宜設定され得る。このため、特に限定するものではないが、外装体１２のサイズは、底面１２ａの長辺の長さＷと、底面１２ａの短辺の長さＤと、の比（Ｗ／Ｄ）が５以下であるように設定されるとよい。比（Ｗ／Ｄ）が小さくなるほど、方向Ｐにおける単電池１の長さ（以下、「単電池１の厚み」ともいう。）が大きくなる。単電池１の厚みが大きくなるほど、電池モジュール１００の重量が大きくなり得る。このため、ここで開示される技術は、厚みが大きい単電池１（ここでは、比（Ｗ／Ｄ）≦５を満たす単電池１）に好ましく適用され得る。比（Ｗ／Ｄ）が小さくなるほど、よりよく電池モジュール１００を軽量化する効果を実現することができる。かかる観点から、比（Ｗ／Ｄ）は、例えば、４以下がより好ましく、３以下がより好ましく、２以下がさらに好ましい。また、比（Ｗ／Ｄ）は、例えば１より大きい値であるとよい。

封口板１４は、例えば、開口１２ｈを封口する平板状の部材である。図１～図３に示されているように、封口板１４には、例えば、注液孔１５と、排出弁１７と、が設けられている。注液孔１５は、外装体１２に封口板１４を組み付けた後に電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、封止部材１６により封止されている。排出弁１７は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。

封口板１４の形状は、開口１２ｈの形状に応じた形状であるとよい。この実施形態では、封口板１４は、略矩形状である。図２に示されているように、封口板１４は、対向する一対の長辺部１４ａ，１４ｂと、長辺部１４ａ，１４ｂの両端に配置された、対向する一対の短辺部１４ｃ，１４ｄと、を有している。以下の説明において、一対の長辺部１４ａ，１４ｂのうちの、一方の長辺部１４ａ（図１および図２では奥（Ｒｒ）側の長辺部）を「第１長辺部１４ａ」と称し、他方の長辺部１４ｂ（図１および図２では手前（Ｆ）側の長辺部）を「第２長辺部１４ｂ」と称する。また、一対の短辺部１４ｃ，１４ｄのうちの、一方の短辺部１４ｃ（図１および図２では左（Ｌ）側の短辺部）を「第１短辺部１４ｃ」と称し、他方の短辺部１４ｄ（図１および図２では右（Ｒ）側の短辺部）を「第２短辺部１４ｄ」と称する。なお、「長辺部１４ａ，１４ｂ」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第１端辺部」の一例である。「短辺部１４ｃ，１４ｄ」は、ここで開示される電池モジュールおよび電池における「第２端辺部」の一例である。

封口板１４のサイズは、例えば、外装体１２の開口１２ｈのサイズに応じて適宜設定され得る。このため、特に限定するものではないが、例えば、短辺部１４ｃ，１４ｄの長さは、方向Ｐにおける正極端子３０の長さおよび負極端子４０の長さの少なくとも一方の２倍以上大きくなるように設定されることが好ましい。短辺部１４ｃ，１４ｄの長さの１／２以下の長さの電極端子を用いることによって、バスバー１５０のサイズ（例えば、方向Ｐにおけるバスバー１５０の長さ）を小さくすることができる。このため、よりよく電池モジュール１００を軽量化することができる。かかる観点から、短辺部１４ｃ，１４ｄの長さは、方向Ｐにおける正極端子３０の長さおよび負極端子４０の長さの少なくとも一方の３倍以上が好ましく、４倍以上がより好ましく、概ね１０倍以下または５倍以下とするとよい。なお、方向Ｐにおける正極端子３０の長さおよび負極端子４０の長さは、例えば、同方向における第２導電部材３２の長さおよび第２導電部材４２の長さによって規定され得る。

図１および図２に示されているように、封口板１４の一の面には、正極端子３０および負極端子４０が取り付けられている。この実施形態では、正極端子３０および負極端子４０は、封口板１４の外表面に取り付けられている。本明細書では、封口板１４の面に関して、開口１２ｈを封口したときに底面１２ａと対向する面を内表面とし、該内表面と反対側の面を外表面としている。封口板１４の外表面では、正極端子３０および負極端子４０は、それぞれ、注液孔１５および排出弁１７を挟んで一対の長辺部１４ａ，１４ｂの両端にそれぞれ取り付けられている。

図２に示されているように、封口板１４の外表面において、一対の短辺部１４ｃ，１４ｄの各中点Ｃを通り、一対の長辺部１４ａ，１４ｂが延びた方向に沿った直線を直線Ａとする。例えば、単電池１では、直線Ａよりも、一対の長辺部１４ａ，１４ｂのうちの一方の長辺部（ここでは、第１長辺部１４ａ）に寄った部位に正極端子３０が取り付けられ、直線Ａよりも他方の長辺部（ここでは、第２長辺部１４ｂ）に寄った部位に負極端子４０が取り付けられている。直線Ａよりも、一方の長辺部に正極端子３０を寄せて取り付け、他方の長辺部に負極端子４０を寄せて取り付けることによって、複数の単電池１を方向Ｐに並べたときに、隣接する２つの単電池１（ここでは、後述の第１単電池１ａおよび第２単電池１ｂ）における正極端子３０と負極端子４０との間の距離を小さくすることができる。このため、バスバー１５０のサイズを小さくすることができ、延いては、電池モジュール１００をよりよく軽量化することができる。

なお、本明細書において、「正極端子３０または負極端子４０が直線Ａよりも第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂに寄った部位に取り付けられている」とは、封口板１４に取り付けられた正極端子３０の中心点ＭＰまたは負極端子４０の中心点ＭＮが、直線Ａよりも第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂに寄った部位にあることをいう（図２参照）。「直線Ａよりも第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂに寄った部位にある」とは、例えば、中心点ＭＰまたは中心点ＭＮが、第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂから直線Ａに向かって、第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂから中点Ｃまでの最短距離の７５％以内の領域に存在することをいう。正極端子３０の中心点ＭＰは、例えば、第２導電部材３２の一対の短辺の中点を通過する直線ＣＰ１と、第２導電部材３２の一対の長辺の中点を通過する直線ＣＰ２と、の交点である（図２参照）。負極端子４０の中心点ＭＮは、例えば、第２導電部材４２の一対の短辺の中点を通過する直線ＣＮ１と、第２導電部材４２の一対の長辺の中点を通過する直線ＣＮ２と、の交点である（図２参照）。

この実施形態では、方向Ｐにおいて隣接する２つの単電池１は、同方向において隣接する正極端子３０と負極端子４０とを２組有している。該２組の正極端子３０と負極端子４０とのうちの、端子間の距離が相対的に短い正極端子３０と負極端子４０とに、バスバー１５０が架渡されている。上記のとおり、この実施形態では、方向Ｐにおいて、第１単電池１ａと第２単電池１ｂとが隣接している。第１単電池１ａと第２単電池１ｂとでは、図１に示されているように、例えば、正極端子３０または負極端子４０が取り付けられた一対の長辺部１４ａ，１４ｂの端部が相互に異なっている。図１に示されているように、第１単電池１ａでは、一対の長辺部１４ａ，１４ｂの端部のうちの、第１短辺部１４ｃ側の端部に正極端子３０が取り付けられ、第２短辺部１４ｄ側に負極端子４０が取り付けられている。また、第２単電池１ｂでは、一対の長辺部１４ａ，１４ｂの端部のうちの、第１短辺部１４ｃ側の端部に負極端子４０が取り付けられ、第２短辺部１４ｄ側に正極端子３０が取り付けられている。

例えば、図１における手前（Ｆ）側から１つ目の第１単電池１ａと、手前（Ｆ）側から２つ目の第２単電池１ｂとでは、方向Ｐにおいて隣接する正極端子３０と負極端子４０との組が２つある。図１では、かかる２つの組にＴ１，Ｔ２の符号を付している。図１に示されているように、組Ｔ１における端子間の距離は、組Ｔ２における端子間の距離よりも短い。この実施形態では、組Ｔ１における正極端子３０と負極端子４０とに、バスバー１５０が架渡されている。また、図１における手前（Ｆ）側から２つ目の第２単電池１ｂと、手前（Ｆ）側から３つ目の第１単電池１ａとでは、方向Ｐにおいて隣接する正極端子３０と負極端子４０との組が２つある。図１では、かかる２つの組にＴ３，Ｔ４の符号を付している。図１に示されているように、組Ｔ３における端子間の距離は、組Ｔ４における端子間の距離よりも短い。この実施形態では、組Ｔ３における正極端子３０と負極端子４０とに、バスバー１５０が架渡されている。また、図１における手前（Ｆ）側から３つ目の第１単電池１ａと、手前（Ｆ）側から４つ目の第２単電池１ｂとに関しても、同様であるため、ここでの説明を省略する。隣接する２つの単電池１（ここでは、第１単電池１ａおよび第２単電池１ｂ）において、方向Ｐで隣接する正極端子３０および負極端子４０について、相対的に端子間の距離が短い正極端子３０と負極端子４０とにバスバー１５０を架渡すことによって、同方向におけるバスバー１５０の長さを小さくすることができる。このため、電池モジュール１００をより軽量化することができる。

図３に示されているように、正極端子３０および負極端子４０は、端子引出孔に挿通され、封口板１４の外表面に露出している。正極端子３０は、例えば、電極体２０の正極（ここでは正極板２２。図５参照。）に電気的に接続される部材である。正極端子３０は、例えば、第１導電部材３１と、第２導電部材３２とを有している。図３に示されているように、第１導電部材３１は、軸部３１ａとベース部３１ｂとを有している。軸部３１ａは、例えば、円筒状であり、端子引出孔１８と第２導電部材３２の貫通孔に挿通される部位である。ベース部３１ｂは、例えば、平板状であり、封口板１４の外表面に沿って配置される部位である。第２導電部材３２は、例えば、平板状であり、バスバー１５０と接続される（図１参照）。第２導電部材は、例えば、封口板１４の外表面に沿って配置される。この実施形態では、第２導電部材３２は、矩形状である。第１導電部材３１と第２導電部材３２とは、電池ケース１０の外側において相互に接続されている。第１導電部材３１は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され得る。第２導電部材３２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で構成され得る。

負極端子４０は、例えば、電極体２０の負極（ここでは負極板２４。図５参照。）に電気的に接続される部材である。負極端子４０は、例えば、第１導電部材４１と、第２導電部材４２とを有している。第１導電部材４１は、例えば、銅または銅合金で構成され得る。その他、負極端子４０は、正極端子３０と同様の構成を有し得る。このため、負極端子４０の構成についての説明は、ここでは省略する。

この実施形態では、電池ケース１０内に、１個の電極体２０が収容されている。ただし、電池ケース１０内に収容される電極体２０の数は特に限定されず、複数個（２個以上、３個以上、または４個以上）であってもよい。電極体２０の構造については後でさらに述べるが、この実施形態では、正極タブ群２５と負極タブ群２７とが電極体２０から封口板１４側に突出している（図３～図５参照）。この実施形態では、正極タブ群２５は、正極集電部材５０と接合された状態で湾曲している（図３および図４参照）。また、負極タブ群２７は、負極集電部材（図示なし）と接合された状態で湾曲している（図３および図４参照）。

正極集電部材５０は、例えば、電極体２０の正極タブ群２５と正極端子３０とを電気的に接続する部材である。正極集電部材５０は、例えば、板状の導電部材である。図３に示されているように、正極集電部材５０は、封口板１４の内表面に沿って、第１長辺部１４ａ（図２参照）が延びた方向（図中の矢印Ｙ）に延びている。正極集電部材５０の一方の端部（ここでは第２短辺部１４ｄ側の端部。図２および図３参照）は、正極タブ群２５と電気的に接続されている。正極集電部材５０の他方の端部（ここでは第１短辺部１４ｃ側の端部。図２および図３参照）は、正極端子３０の下端部（ここでは、軸部３１ａの下端部）と電気的に接続されている。正極集電部材５０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され得る。

図示は省略しているが、負極集電部材は、例えば、電極体２０の負極タブ群２７と負極端子４０とを電気的に接続する部材である。負極集電部材は、例えば、板状の導電部材である。図示は省略するが、負極集電部材は、封口板１４の内表面に沿って、第１長辺部１４ａ（図２参照）が延びた方向（図中の矢印Ｙ）に延びている。負極集電部材の一方の端部（ここでは第１短辺部１４ｃ側の端部。図２参照）は、負極タブ群２７と電気的に接続されている。負極集電部材の他方の端部（ここでは第２短辺部１４ｄ側の端部。図２参照）は、負極端子４０の下端部（ここでは、図示されない軸部の下端部）と電気的に接続されている。負極集電部材は、例えば、銅または銅合金で構成され得る。

単電池１では、種々の絶縁部材が用いられ得る。例えば、図２および図４に示されているように、正極端子３０の第２導電部材３２と負極端子４０の第２導電部材４２とは、外部絶縁部材９２によって封口板１４との導通が防止されている。また、図３に示されているように、封口板１４の端子引出孔１８の内周には、ガスケット９０が装着されている。これによって、正極端子３０の第１導電部材３１と負極端子４０第１導電部材４１とが、封口板１４との導通が防止されている。また、正極集電部材５０と封口板１４との間、および、負極集電部材と封口板１４との間には、インシュレータ９４が配置されている（図３および図４参照）。これによって、正極集電部材５０と封口板１４との間、および、負極集電部材と封口板１４との間の導通が防止されている。

また、図３に示された実施形態では、単電池１は、電極体ホルダ２９を備えている。電極体ホルダ２９は、例えば、絶縁性の樹脂シートからなる部材である。この実施形態では、電極体２０は、電極体ホルダ２９に覆われた状態で外装体１２の内部に配置されている。これによって、例えば、電極体２０と外装体１２の内壁との間の導通が防止されている。なお、上述した種々の絶縁部材の材質は、特に限定されない。絶縁部材の構成材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂；パーフルオロアルコキシアルカン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；等の合成樹脂材料が挙げられる。

電極体２０は、単電池１の発電要素であり、正極および負極を有する。図５は、電極体２０の模式図である。図５に示されているように、電極体２０は、長尺な帯状の正極板２２と、長尺な帯状の負極板２４とが、２枚の長尺な帯状のセパレータ７０を介して絶縁された状態で積層され、捲回軸ＷＬを中心として長手方向に捲回されて構成されている。電極体２０は、図５に示されているように、外径が扁平形状である。電極体２０は、例えば、正極板２２と負極板２４とセパレータ７０とを捲回して筒状体とし、かかる筒状体をプレス成形することによって作製され得る。なお、図５における符号ＬＤは、正極板２２と、負極板２４と、セパレータ７０との長手方向を示している。符号ＷＤは、長手方向ＬＤと略直交する方向であり、電極体２０およびセパレータ７０の捲回軸方向を示している。

図３および図５に示されているように、単電池１では、電極体２０は、捲回軸方向ＷＤと上下方向Ｚとが略平行になるように、外装体１２に収容されている。この実施形態では、電極体２０は、捲回軸方向ＷＤが、幅広面１２ｂと幅狭面１２ｃと略平行になり、かつ、底面１２ａと封口板１４と略垂直になるように、外装体１２に収容されている。また、この実施形態では、単電池１において、電極体２０の一方の端面が底面１２ａと対向しており、他方の端面が封口板１４と対向している。電極体２０の端面は、ここでは、正極板２２と負極板２４とセパレータ７０との積層面であり、開放面である。

正極板２２は、長尺な帯状の正極集電箔２２ｃ（例えばアルミニウム箔）と、正極集電 箔２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａとを有する。特に限定するものではないが、正極板２２の捲回軸方向ＷＤにおける一方の側縁部には、必要に応じて、正極保護層２２ｐが設けられていてもよい。なお、正極活物質層２２ａや正極保護層２２ｐを構成する材料は、この種の二次電池（この実施形態では、リチウムイオン二次電池）において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。

正極集電箔２２ｃの捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）には、複数の正極タブ２２ｔが設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）に向かって突出している。複数の正極タブ２２ｔは、正極板２２の長手方向ＬＤに沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。正極タブ２２ｔは、正極集電箔２２ｃの一部であり、正極集電箔２２ｃの正極活物質層２２ａが形成されていない部分（活物質層未形成部）である。図５に示された実施形態では、正極タブ２２ｔの基端側には、保護層２２ｐが形成されている。この実施形態では、複数の正極タブ２２ｔは、セパレータ７０よりも捲回軸方向ＷＤに突出する。複数の正極タブ２２ｔは捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）で積層され、正極タブ群２５を構成する。このため、各々の正極タブ２２ｔの高さ（捲回軸方向ＷＤにおける長さ）と、各々の正極タブ２２ｔの幅（長手方向ＬＤにおける長さ）は、同じでなくてもよい。図３に示されているように、正極タブ群２５には、正極集電部材５０が接合される。

負極板２４は、長尺な帯状の負極集電箔２４ｃ（例えば銅箔）と、負極集電箔２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａとを有する。なお、負極活物質層２４ａを構成する材料は、この種の二次電池（この実施形態では、リチウムイオン二次電池）において使用されるものを特に制限なく使用することができ、ここで開示される技術を特徴づけるものではないため、ここでの詳細な説明は省略する。

負極集電箔２４ｃの捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）には、複数の負極タブ２４ｔが設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）に向かって突出している。複数の負極タブ２４ｔは、負極板２４の長手方向ＬＤに沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。負極タブ２４ｔは、負極集電箔２４ｃの一部であり、負極集電箔２４ｃの負極活物質層２４ａが形成されていない部分（活物質層未形成部）である。この実施形態では、複数の負極タブ２４ｔは、セパレータ７０よりも捲回軸方向ＷＤに突出する。例えば、複数の負極タブ２４ｔは捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図５の上端部）で積層され、負極タブ群２７を構成する。このため、各々の負極タブ２４ｔの高さ（捲回軸方向ＷＤにおける長さ）と、各々の負極タブ２４ｔの幅（長手方向ＬＤにおける長さ）は、同じでなくてもよい。図示は省略しているが、負極タブ群２７には、負極集電部材が接合される。

セパレータ７０は、正極板２２の正極活物質層２２ａと、負極板２４の負極活物質層２４ａと、を絶縁する部材である。セパレータ７０は、この実施形態では、電極体２０の外表面を構成している。セパレータ７０としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートが用いられる。

図５に示されているように、電極体２０では、セパレータ７０の下端Ｐ３が最も下（Ｄ）側であり、次いで負極板２４の下端Ｐ２があり、正極板２２の下端Ｐ１が最も上（Ｕ）側にある。各シートの幅（図５では、捲回方向ＷＤにおける長さ。ただし、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔを除く。）は、セパレータ７０、負極板２４、正極板２２の順に大きい。

電池モジュール１００は、各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＰＨＥＶ））、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＨＥＶ））、電気自動車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＢＥＶ））等が挙げられる。

上述した電池モジュール１００では、該電池モジュールに組み込まれる単電池１に関して、封口板１４の電極端子設置面（ここでは、外表面）において、正極端子３０および負極端子４０のいずれか少なくとも一方を、封口板１４の短辺部１４ｃ，１４ｄの各中点Ｃを通った直線Ａよりも一方の長辺部（ここでは、第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂ）に寄せて取り付けている。これによって、電池モジュール１００を構築するときに、単電池１のサイズ（例えば単電池１の厚み）を大きくしても、相互に隣接する正極端子３０と負極端子４０との距離を小さくすることができる。端子間の距離が小さくなることで、端子間に架渡されるバスバー１５０の長さを小さくすることができる。このため、電池モジュール１００を軽量化することができる。

以上、ここで開示される技術の実施形態を説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

上記実施形態では、封口板１４の外表面において、正極端子３０と負極端子４０とのそれぞれが、直線Ａよりも第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂに寄った状態で取り付けられていた。しかし、これに限定されない。例えば、単電池として、封口板１４の外表面において、正極端子３０と負極端子４０とのうちの一方の電極端子が直線Ａよりも一対の長辺部１４ａ，１４ｂのうちの一方の長辺部に寄った部位に取り付けられ、他方の電極端子が直線Ａ上に取り付けられた単電池を備えていてもよい。ここで、電極端子が直線Ａ上に取り付けられているとは、例えば、正極端子３０の中心点ＭＰまたは負極端子４０の中心点ＭＮが（図２参照）、ほぼ直線Ａ上にあることをいう。「中心点ＭＰまたは中心点ＭＮがほぼ直線Ａ上にある」とは、例えば、中心点ＭＰまたは中心点ＭＮが、直線Ａから第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂに向かって、中点Ｃから第１長辺部１４ａまたは第２長辺部１４ｂまでの最短距離の２５％未満の領域に存在することをいう。

図６は、単電池２の平面図である。図６に示されているように、単電池２では、封口板１４の外表面において、直線Ａ上に正極端子３０が取り付けられており、直線Ａよりも第２長辺部１４ｂに寄った部位に負極端子４０が取り付けられている。

電池モジュール１００における複数の単電池は、必ずしも上述した単電池１でなくてもよく、単電池２を含んでいてもよい。また、ここで開示される技術の効果を実現できる限り、電池モジュール１００は、図示は省略しているが、封口板１４の外表面において、直線Ａ上に負極端子４０が取り付けられ、直線Ａよりも第２長辺部１４ｂに寄った部位に正極端子３０が取り付けられた単電池、正極端子３０および負極端子４０がいずれも直線Ａ上に取り付けられた単電池等を含んでいてもよい。

また、上記実施形態では、底面１２ａと封口板１４とが長方形状であった。しかし、これに限定されない。底面１２ａと封口板１４とは、正方形状であってもよい。この場合、底面において、対向する一対の第１辺の長さと、対向する一対の第２辺の長さと、は同じであり得る。また、一対の第１辺から延びた一対の対向する第１側面の面積と、一対の第２辺から延びた一対の対向する第２側面の面積と、は同じであり得る。また、封口板において、対向する一対の第１端辺部の長さと、対向する一対の第２端辺部の長さと、は同じであり得る。

また、上述の実施形態では、電極体２０が捲回電極体であった。しかし、これに限定されず、積層電極体を用いてもよい。

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：
正極および負極を有する電極体と、
開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、前記電極体を内部に収容する外装体と、
前記開口を封口する略矩形状の封口板と、
前記正極に電気的に接続される正極端子、および、前記負極に電気的に接続される負極端子と、
を備える複数の単電池であって、前記第１側面を対向させて並べられた複数の単電池、および、
前記複数の単電池が並べられた方向において隣接する２つの単電池に架渡され、該２つの単電池を電気的に接続するバスバー、
を備える電池モジュールであって、
前記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有しており、
前記封口板の一の面には、前記正極端子および前記負極端子が取り付けられており、
前記一の面において、前記一対の第２端辺部の各中点を通り、前記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、前記正極端子と前記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている、電池モジュール。
項２：
前記一の面において、前記直線Ａよりも、前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に前記正極端子が取り付けられ、他方の第１端辺部に寄った部位に前記負極端子が取り付けられている、項１に記載の電池モジュール。
項３：
前記複数の単電池が並べられた方向において隣接する２つの単電池は、同方向において隣接する前記正極端子と前記負極端子とを２組有しており、該２組の前記正極端子と前記負極端子とのうちの、端子間の距離が相対的に短い前記正極端子と前記負極端子とに、前記バスバーが架渡されている、項１または２に記載の電池モジュール。
項４：
前記複数の単電池が並べられた方向における前記バスバーの長さは、前記第２端辺部の長さよりも小さい、項１～３のいずれか一つに記載の電池モジュール。
項５：
前記第２端辺部の長さは、前記複数の単電池が並べられた方向における前記正極端子の長さおよび前記負極端子の長さの少なくとも一方の２倍以上大きい、項１～４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
項６：
前記底面は、前記第１辺の両端に配置された一対の対向する第２辺を有しており、
前記第１辺の長さＷと、前記第２辺の長さＤと、の比（Ｗ／Ｄ）が５以下である、項１～５のいずれか一つに記載の電池モジュール。
項７：
正極および負極を有する電極体と、
開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、前記電極体を内部に収容する外装体と、
前記開口を封口する略矩形状の封口板と、
前記正極に電気的に接続される正極端子、および、前記負極に電気的に接続される負極端子と、
を備える電池であって、
前記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有しており、
前記封口板の一の面には、前記正極端子および前記負極端子が取り付けられており、
前記一の面において、前記一対の第２端辺部の各中点を通り、前記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、前記正極端子と前記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている、電池。

１００ 電池モジュール
１ 単電池
１０ 電池ケース
１２ 外装体
１４ 封口板
１５ 注液孔
１６ 封止部材
１７ 排出弁
１８ 端子引出孔
２０ 電極体
２２ 正極板
２４ 負極板
２５ 正極タブ群
２７ 負極タブ群
２９ 電極体ホルダ
３０ 正極端子
４０ 負極端子
５０ 正極集電部材
７０ セパレータ
９０ ガスケット
９２ 外部絶縁部材
９４ インシュレータ
１５０ バスバー

Claims (7)

1. 正極および負極を有する電極体と、
   開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、前記電極体を内部に収容する外装体と、
   前記開口を封口する略矩形状の封口板と、
   前記正極に電気的に接続される正極端子、および、前記負極に電気的に接続される負極端子と、
   を備える複数の単電池であって、前記第１側面を対向させて並べられた複数の単電池、および、
   前記複数の単電池が並べられた方向において隣接する２つの単電池に架渡され、該２つの単電池を電気的に接続するバスバー、
   を備える電池モジュールであって、
   前記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有しており、
   前記封口板の一の面には、前記正極端子および前記負極端子が取り付けられており、
   前記一の面において、前記一対の第２端辺部の各中点を通り、前記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、前記正極端子と前記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている、電池モジュール。
2. 前記一の面において、前記直線Ａよりも、前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に前記正極端子が取り付けられ、他方の第１端辺部に寄った部位に前記負極端子が取り付けられている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記複数の単電池が並べられた方向において隣接する２つの単電池は、同方向において隣接する前記正極端子と前記負極端子とを２組有しており、該２組の前記正極端子と前記負極端子とのうちの、端子間の距離が相対的に短い前記正極端子と前記負極端子とに、前記バスバーが架渡されている、請求項１または２に記載の電池モジュール。
4. 前記複数の単電池が並べられた方向における前記バスバーの長さは、前記第２端辺部の長さよりも小さい、請求項１または２に記載の電池モジュール。
5. 前記第２端辺部の長さは、前記複数の単電池が並べられた方向における前記正極端子の長さおよび前記負極端子の長さの少なくとも一方の２倍以上大きい、請求項３に記載の電池モジュール。
6. 前記底面は、前記第１辺の両端に配置された一対の対向する第２辺を有しており、
   前記第１辺の長さＷと、前記第２辺の長さＤと、の比（Ｗ／Ｄ）が５以下である、請求項１または２に記載の電池モジュール。
7. 正極および負極を有する電極体と、
   開口、該開口に対向する略矩形状の底面、および、該底面の一対の対向する第１辺から延びた一対の対向する第１側面を有する、前記電極体を内部に収容する外装体と、
   前記開口を封口する略矩形状の封口板と、
   前記正極に電気的に接続される正極端子、および、前記負極に電気的に接続される負極端子と、
   を備える電池であって、
   前記封口板は、対向する一対の第１端辺部と、該第１端辺部の両端に配置された、対向する一対の第２端辺部と、を有しており、
   前記封口板の一の面には、前記正極端子および前記負極端子が取り付けられており、
   前記一の面において、前記一対の第２端辺部の各中点を通り、前記一対の第１端辺部が延びた方向に沿った直線を直線Ａとしたとき、前記正極端子と前記負極端子とのうちの少なくともいずれか一方が、該直線Ａよりも前記一対の第１端辺部のうちの一方の第１端辺部に寄った部位に取り付けられている、電池。

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