JP4635483B2 - 電池収納ケース、電池モジュール、および、組電池 - Google Patents

Description

本発明は、ラミネート外装電池を収納するための電池収納ケース、電池モジュール、および、組電池に関するものである。

近年、電気を動力源とする電気自動車（ＥＶ）や、エンジンとモータとを組み合わせたハイブリッドカー（ＨＥＶ）の動力源として、軽量化などの観点から、ラミネートフィルムによって被覆された電池すなわちラミネート外装電池が注目されている。

ラミネート外装電池は、一般的に、可撓性を有するラミネートフィルムを備え、発電要素は、ラミネートフィルムの外周縁部を熱融着することにより密封されている。発電要素に一端が電気的に接続された電極リードの他端は、ラミネートフィルムの外部に突出している（特許文献１参照）。

特許文献１には、電池内で発生したガスが所定の圧力に達したときに開口してガスを外部に放出するガス放出機構が記載されている。

ＥＶやＨＥＶの動力源としてラミネート外装電池を使用するような場合にあっては、電池の長寿命化のために、ラミネートフィルムの腐食を長期間にわたって防止する必要がある。このため、ラミネート外装電池を、電池収納ケース内に密閉状態で収納し、水分からシールすることが考えられる。かかる形態の場合には、ラミネート外装電池から異常時に放出されたガスはケース内に充満するので、電池収納ケース側にもガス放出機構を設けて、電池収納ケースを保護しなければならい。

ケース側のガス放出機構にあっては、ラミネート外装電池から異常時に放出されたガスやラミネート外装電池のガス放出前の膨張によってケース自体が多少変形ないし膨出したとしても、ガスを外部に放出する機能を十分に発揮することが要請される。
特開２００１−３４５０８１号公報

本発明は、上記の要請に応えるべくなされたものであり、ラミネート外装電池から異常時に放出されたガスやラミネート外装電池のガス放出前の膨張によってケース自体が多少変形したとしても、ガスを外部に放出する機能を十分に発揮し得るガス放出機構を備えた電池収納ケース、電池モジュール、および、組電池を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、可撓性を有するラミネートフィルムによって発電要素が密封されたラミネート外装電池を収納するための電池収納ケースであって、
ラミネート外装電池を密閉状態で収納するための略扁平形状を呈するケーシングと、
断面凹形状を有し、前記ケーシングの表面から窪むように形成された凹部と、
前記凹部を形成する壁面に配置され、前記ラミネート外装電池から異常時に前記ケーシング内に放出されたガスを外部に放出するガス放出機構と、を有してなる電池収納ケースである。

本発明によれば、ラミネート外装電池から異常時に放出されたガスやラミネート外装電池のガス放出前の膨張によってケーシング自体が多少変形したとしても、ガス放出機構はケース内に放出されたガスを外部に放出することができ、異常時の信頼性を向上することが可能となるという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書においては、「単電池」、「電池モジュール」および「組電池」は、それぞれ、以下のように定義される。「単電池」とは、１個の電池を指称し、本明細書では、可撓性を有するラミネートフィルムによって発電要素が密封された電池、いわゆるラミネート外装電池の個々それぞれの電池をいう。「電池モジュール」とは、１個または複数のラミネート外装電池を電気的に接続した電池をいう。「組電池」とは、複数の電池モジュールを電気的に接続した電池をいう。「単電池」はもちろんのこと、「電池モジュール」および「組電池」のそれぞれも電池として用いられる。「単電池」、「電池モジュール」および「組電池」のそれぞれの名称は、電池の大きさの違いを理解し易くするために用いられる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュール６０を示す正面図である。図２は、ラミネート外装電池１１の一例を示す斜視図、図３（Ａ）は、同ラミネート外装電池１１を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図１に示される電池収納ケース６１を示す正面図、上面図および側面図、図５は、図４（Ａ）の５−５線に沿う断面図である。

図１を参照して、電池モジュール６０は、電池収納ケース６１内にラミネート外装電池１１を収納して構成されている。電池収納ケース６１を、以下、単に、「ケース６１」とも称する。ラミネート外装電池１１を任意の個数直並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる電池モジュール６０を提供することができる。ケース６１は空冷式であり、電池モジュール６０の使用時には、冷却風がケース６１の周囲を通過する。

図示する電池モジュール６０では、ラミネート外装電池１１を前後方向（図１の紙面に直交する方向）に２枚、幅方向（図１の左右方向）に４枚並べた計８枚を直列に接続して電池群を構成し、この電池群をケース６１に収納してある。なお、図示省略するが、ケース６１内でラミネート外装電池１１を直並列に接続する際には、スペーサやバスバーのような適当な接続部材が用いられている。

ケース６１の両側面には、電池モジュール６０の正極端子６３および負極端子６４が設けられている。正極端子６３は、図示しないリード線を介して、電池群の先頭のラミネート外装電池１１の正極電極端子４１に電気的に接続されている。負極端子６４は、図示しないリード線を介して、電池群の末尾のラミネート外装電池１１の負極電極端子４２に電気的に接続されている。

ケース６１内の上部空間および下部空間には、絶縁性のポッティング材、例えば、ウレタン系の低温熱硬化型ポッティング材が充填されている。ポッティング材を充填して接続回路を絶縁封止および固定することにより、各ラミネート外装電池１１のガタが抑えられ、電極端子４１、４２自体が破損したり、スペーサやバスバーなどを用いた電気的な接続回路が断線したりすることが防止される。

図２および図３を参照して、ラミネート外装電池１１は、可撓性を有する一対のラミネートフィルム２１、２２と、ラミネートフィルム２１、２２の外周縁部２３を熱融着することにより密封される発電要素３１と、発電要素３１に一端が電気的に接続された正負の電極端子４１、４２と、を有している。電極端子４１、４２のそれぞれは、発電要素３１の対向する端面に接続されている。各電極端子４１、４２の他端は、ラミネートフィルム２１、２２の外周縁辺から外部に突出している。

図示するラミネート外装電池１１は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素３１がラミネートフィルム２１、２２により密封されている。積層型の発電要素３１を備えるラミネート外装電池１１にあっては、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持を図るために、発電要素３１に圧力を掛けて押さえる必要がある。このため、ラミネート外装電池１１は、発電要素３１が押さえつけられるようにケース６１に収納されている。

前記ラミネートフィルム２１、２２は、一般的に、２層以上のシートからなる複合シートであり、内方から表面にかけて順に、熱融着されるシール層２４と、アルミラミネートフィルムなどの金属層２５と、外装を形成する樹脂層２６とを有している。シール層２４は、熱融着性の樹脂から形成されている。熱融着性の樹脂材料としては、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの熱可塑性樹脂材料が適用される。

各ラミネートフィルム２１、２２は、略矩形状を有し、発電要素３１を挟み込むように被覆している。一対のラミネートフィルム２１、２２は、発電要素３１の外側からフィルム端部にかけて、シール層２４同士が熱融着によって接合されている。電極端子４１、４２が突出する部分においては、電極端子４１、４２をなすアルミ板とシール層２４とが熱融着によって直接接合されている。外周縁部２３の４辺２３ａ〜２３ｄのうち電極端子４１、４２が突出する２つの辺２３ａ、２３ｃは、電極端子４１、４２を介して振動が伝達されて微小隙間が発生し易い箇所である。このため、一般的に、電極端子４１、４２が突出する辺２３ａ、２３ｃにおける引裂き強度は、他の２つの辺２３ｂ、２３ｄにおける引裂き強度に比べて高めてある。辺２３ａ、２３ｃにおける引裂き強度は、例えば、電極端子４１、４２に表面処理を施したり、シール層２４の材質を調整したり、熱融着の手法や条件を変えたりすることによって、辺２３ｂ、２３ｄよりも高められている。熱融着された外周縁部２３をシール部２３ともいう。

過充電などの異常により電池内部でガスが発生した場合において、ガスの圧力が所定の圧力よりも高くなると、ラミネート外装電池１１は膨張を開始し、いずれシール部２３の４辺２３ａ〜２３ｄのうち引裂き強度が弱い側の辺２３ｂまたは２３ｄの熱融着状態が開裂し、ここからガスが外部に放出されることになる。これにより、ラミネート外装電池１１の破裂などの事態が防止され、異常時の信頼性が向上する。辺２３ｂまたは２３ｄが熱融着状態を開裂する所定の圧力は、シール部２３の幅や熱融着条件などを変えることで適宜設定可能であるが、例えば、約１ｋｇｆ／ｃｍ２である。

図４および図５を参照して、第１の実施形態に係るケース６１は、可撓性を有するラミネートフィルム２１、２２によって発電要素３１が密封されたラミネート外装電池１１を収納するために好適に用いられる。当該ケース６１は、概説すれば、ラミネート外装電池１１を密閉状態で収納するための略扁平形状を呈するケーシング７０と、断面凹形状を有し、ケーシング７０の表面から窪むように形成された凹部７４と、凹部７４を形成する壁面に配置され、ラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内に放出されたガスを外部に放出する開裂弁７５（ガス放出機構に相当する）と、を有している。以下、詳述する。

前記ケーシング７０は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、突き合わされて内部に電池収納空間を形成する第１と第２のケーシング７１、７２を含んでいる。第１と第２のケーシング７１、７２は、扁平な矩形形状を有し（図４（Ａ）参照）、上端部および下端部は円弧形状に形成されている（図４（Ｃ）参照）。ケーシング７０の寸法は適宜選択できる。図示例のケーシング７０は、ラミネート外装電池１１を前後方向に２枚、幅方向に４枚並べた計８枚を収納するための寸法を備えている。第１と第２のケーシング７１、７２の材質は、金属材料や樹脂材料など適宜の材料を選択し得るが、冷却性および強度の観点からは、アルミやステンレスなどの金属材料から形成するのが好ましい。第１と第２のケーシング７１、７２は、図示しない締結ねじにより相互に締結され、電池収納空間を密閉状態とし、水分からシールしている。第１と第２のケーシング７１、７２の突き合わせ面に、シール材を塗布したり、パッキンなどのシール部材を介装したりして、水密性を高めてもよい。突き合わせた第１と第２のケーシング７１、７２の両側面には、円形状の通孔７３が形成される。この通孔７３に、電池モジュール６０の正極端子６３および負極端子６４が配置される（図１参照）。

なお、説明の便宜上、第１と第２のケーシング７１、７２の表面７１ａ、７２ａを、総称して、ケーシング表面７１ａ、７２ａとも言い、第１ケーシング７１の表面７１ａをケーシング７０の「前面７１ａ」と、第２ケーシング７２の表面７２ａをケーシング７０の「背面７２ａ」とも言う。

前記凹部７４は、図４に示すように、図示例では第１と第２のケーシング７１、７２のそれぞれに３列上下方向に伸びて形成されている。各凹部７４は、幅方向に隣接する電池同士の間に位置する箇所に設けられている。凹部７４は、図５に示すように、断面凹形状を有し、第１と第２のケーシング７１、７２の表面７１ａ、７２ａから窪んで形成されている。凹部７４は、プレス加工により形成されている。凹部７４の幅および深さの寸法は適宜選択できるが、一例を挙げれば、幅は６ｍｍ〜８ｍｍ程度、深さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。凹部７４の長さは、第１と第２のケーシング７１、７２の上端部および下端部の円弧部分に至る長さである。この凹部７４の少なくとも一の端部は、凹部７４を形成したケーシング表面７１ａ、７２ａが他の部材（図４（Ｂ）に２点鎖線で示される）に密着した状態においても、雰囲気空間と連通している。

前記開裂弁７５は、凹部７４を形成する壁面に配置されている。図示例では、凹部７４の底壁面７４ａに、開裂弁７５を配置してある。開裂弁７５は、各列の凹部７４ごとに、２個ずつ配置してある。この開裂弁７５は、図５に示すように、凹部７４の底壁面７４ａに開口したガス放出孔７６と、ガス放出孔７６を封止するとともにケーシング７０の内圧が所定の圧力に達したときにガス放出孔７６を開放する封止板７７と、を有している。ガス放出孔７６は、長孔形状を有している。封止板７７は、シール材、金属材料または樹脂材料など適宜の材料から形成され、ガス放出孔７６を封止するように、接着剤や熱融着などの接合手段によって取り付けられている。ラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内に放出されたガスが所定の圧力に達したときには、封止板７７が開裂あるいは破裂し、ケーシング７０内に充満したガスをガス放出孔７６から外部に放出する。これにより、ケース６１の異常膨張や破損などが防止される。開裂弁７５が作動する所定の圧力は、封止板７７の材質や肉厚、使用する接着剤の種類、熱融着条件などを変えることにより適宜設定可能であるが、ラミネート外装電池１１のシール部２３が開裂する圧力と同じ圧力、例えば、約１ｋｇｆ／ｃｍ２である。

開裂弁７５を配置する凹部７４の壁面は、水分が滞留しないことが好ましい。封止板７７の腐食を防止し、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６１の水密性とを長期にわたって維持するためである。このため、封止板７７の表面７７ａは、ガス放出孔７６を開口した底壁面７４ａの表面と面一に形成してある。このようにすれば、封止板７７の周囲に水分が滞留することが抑えられる。

開裂弁７５を、ケーシング７０の前面７１ａおよび／または背面７２ａに配置する必要性について説明する。ラミネート外装電池１１は厚さ方向では押さえつけられてケース６１に収納され、さらに、このケース６１内の上部空間および下部空間はポッティング材が充填されている。上面および／または下面に開裂弁７５を設けた場合には、充填されたポッティング材が通気抵抗となるため、異常時に放出されたガスの圧力が開裂弁７５にすぐに作用せず、開裂弁７５は、その機能を十分かつ迅速に発揮できなくなる。したがって、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスの主な通路としては、幅方向に隣接する電池同士の間に形成される隙間空間Ｓ（図５を参照）を利用するのが好ましい。この隙間空間Ｓは、ラミネート外装電池１１のシール部２３の辺２３ｂ、２３ｄに臨んでいるので、ラミネート外装電池１１から放出されたガスが直接導かれる空間でもある。したがって、幅方向に隣接する電池同士の間に形成される隙間空間Ｓを、異常時にラミネート外装電池１１から放出されたガスの通路７８に利用するのが好ましいと言える。そこで、このガス通路７８に開裂弁７５を直接連通させるために、開裂弁７５を、ケーシング７０の前面７１ａおよび／または背面７２ａに配置する必要がある。

開裂弁７５を、凹部７４を形成する壁面に配置する必要性について説明する。図示例のケーシング７０はラミネート外装電池と接触面積を確保して冷却効果を高める目的から厚さが比較的薄い扁平な形状を有しているので、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスやラミネート外装電池のガス放出前の膨張によって変形ないし膨出する度合いは、上下面および左右側面に比べて、前面７１ａおよび背面７２ａの方が大きい。このため、前面７１ａおよび／または背面７２ａの平坦な表面上に開裂弁７５を直接配置すると、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスによって前面７１ａおよび／または背面７２ａが膨らんで、開裂弁７５が他の部材に押し付けられてしまい、ガスを外部に放出する機能を十分に発揮し得なくなる。「他の部材」は、例えば、隙間を隔てて積層状態に配置された他の電池モジュールなどもあり、限られたスペースに搭載するにあたっては車両等の構造体に隣接して配置された場合である。そこで、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスによってケーシング７０自体が多少変形したとしても、ケース６１内に充満したガスを外部に放出することができるようにするために、開裂弁７５を、凹部７４を形成する壁面に配置する必要がある。

図示例にあっては、ケーシング７０の左右側面に、開裂弁７５と同様に構成される開裂弁７５ａを設けてある（図４（Ｃ）参照）。ケーシング７０の左右側面は、前述したように、変形の度合いが前面７１ａおよび／または背面７２ａに比べて小さいので、開裂弁７５ａが他の部材に押し付けられることが事実上生じない。このため、開裂弁７５ａは、左右側面の平坦な表面上に直接配置してある。

なお、ケーシング７０を耐圧容器とし、異常時にラミネート外装電池１１からケーシング７０内に放出されたガスの圧力に抗して変形しないようにすることも考えられる。しかしながら、耐圧容器とするためには、ケーシング７０の肉厚、第１と第２のケーシング７１、７２を締結する箇所や構造などを改変しなければならず、ケーシング７０が大型となり重量も重くなることから現実的な解決策にはなり得ない。本実施形態では、電池モジュール６０の小型軽量化を図る観点から、ケーシング７０を耐圧容器としていない。このため、異常時にラミネート外装電池１１からガスが放出されると、これと同時に、ケーシング７０の一部、特に、前面７１ａおよび背面７２ａが膨れてくる。

次に、開裂弁７５の作用を説明する。

過充電などの異常により、ラミネート外装電池１１の内部でガスが発生することがある。このガスによる応力は、熱融着されたシール部２３に作用する。電池内のガス圧力が所定の圧力に達すると、シール部２３の辺２３ｂまたは２３ｄの熱融着状態が開裂し、ここからガスが外部に放出される。異常時にラミネート外装電池１１からガスが放出される向きは、隙間空間Ｓに向かう方向である。ここで、シール部２３は、発電要素３１を囲繞する部分に比べると厚さが非常に薄いため、ラミネート外装電池１１を厚さ方向で押さえつけてケース６１に収納した状態でも、シール部２３の周辺には隙間が必ず存在する。したがって、異常時に電池内で発生したガスは、開裂したシール部２３の部分を通って外部に必ず放出されるため、ラミネート外装電池１１の破裂などの事態が防止され、異常時の信頼性が向上する。

異常時にラミネート外装電池１１から放出されたガスによって、ケーシング７０の一部、特に、前面７１ａおよび背面７２ａも同時に膨れてくる。そして、ケース６１の内圧が所定の圧力に達すると、開裂弁７５または開裂弁７５ａの封止板７７が開裂あるいは破裂して、ケーシング７０内に充満したガスをガス放出孔７６から外部に放出する。これにより、ケース６１の異常膨張や破損などが防止される。

本実施形態の電池モジュール６０では、隙間空間Ｓに向けて放出されたガスは、当該隙間空間Ｓにより構成されるガス通路７８を通り、当該ガス通路７８に直接連通している開裂弁７５にすぐに至る。このため、開裂弁７５の機能を十分かつ迅速に発揮させることができ、ケース６１が破損する事態を確実に防止することが可能となる。

ここで、開裂弁７５は凹部７４の底壁面７４ａに配置してあるので、ケーシング７０の前面７１ａおよび／または背面７２ａが膨らんだとしても、開裂弁７５が他の部材に押し付けられてしまう事態が発生しない。したがって、開裂弁７５は、ガスを外部に放出する機能を十分に発揮することになる。また、開裂弁７５は、凹部７４の底壁面７４ａに配置してあるので、比較的大きな開口面積を備える開裂弁７５とすることができ、異常時のガスを迅速に放出できる。

また、凹部７４を形成したケーシング７０表面が他の部材に密着した状態においても、凹部７４の少なくとも一の端部が雰囲気空間と連通するようにしてあるため、開裂弁７５は、ガスを外部に放出する機能をより一層十分に発揮する。

また、封止板７７の表面７７ａを底壁面７４ａの表面と面一に形成したので、凹部７４の底壁面７４ａの上に水分が滞留することを抑えて封止板７７の腐食を防止でき、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６１の水密性とを長期にわたって維持することが可能となる。

以上説明したように、第１の実施形態のケース６１は、ラミネート外装電池１１を密閉状態で収納するための略扁平形状を呈するケーシング７０と、断面凹形状を有し、ケーシング７０の表面７１ａ、７２ａから窪むように形成された凹部７４と、凹部７４を形成する壁面７４ａに配置され、ラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内に放出されたガスを外部に放出するガス放出機構としての開裂弁７５を有しているので、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスによってケーシング７０自体が多少変形したとしても、開裂弁７５はケース６１内に放出されたガスを外部に放出することができ、異常時の信頼性を向上することが可能となるという効果を奏する。

凹部７４を形成したケーシング表面７１ａ、７２ａが他の部材に密着した状態においても、凹部７４の少なくとも一の端部は、雰囲気空間と連通しているので、ラミネート外装電池１１から異常時に放出されたガスを雰囲気空間に確実に放出でき、異常時の信頼性をさらに向上することができる。

開裂弁７５は、凹部７４の底壁面７４ａに配置されているので、比較的大きな開口面積を備える開裂弁７５とすることができ、異常時のガスを迅速に放出できる。

開裂弁７５は、凹部７４の壁面に開口したガス放出孔７６と、ガス放出孔７６を封止するとともにケーシング７０の内圧が所定の圧力に達したときにガス放出孔７６を開放する封止板７７と、を有するので、開裂弁７５を簡便に形成することができる。

封止板７７の表面７７ａは、ガス放出孔７６を開口した凹部壁面７４ａの表面と面一に形成されているので、水分が滞留することを抑えて開裂弁７５の腐食を防止でき、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６１の水密性とを長期にわたって維持することが可能となる。

さらに、ケース６１内にラミネート外装電池１１を収納して電池モジュール６０を構成すると、高容量、高出力の電池モジュール６０を形成することができる。また、電池モジュール６０を構成する際に開裂弁７５を設ける位置を容易に設定でき、ケース６１や開裂弁７５の設計が容易になる。

なお、凹部７４の底壁面７４ａに開裂弁７５を配置した実施形態について図示したが、底壁面７４ａから立ち上がる対向する側壁面７４ｂ、７４ｃ（図５参照）の一方または両方に開裂弁７５を配置することも可能である。

第１ケーシング７１の凹部７４と、第２ケーシング７２の凹部７４とを向かい合う位置に形成した実施形態について図示したが（図５参照）、これは、前後方向（図５においては上下方向）に並べたラミネート外装電池１１が、幅方向（図５においては左右方向）にずれていないからである。したがって、前側のラミネート外装電池１１と後側のラミネート外装電池１１とを幅方向にずらしてケース６１内に収納する形態の場合には、当然ながら、第１ケーシング７１の凹部７４と、第２ケーシング７２の凹部７４とは向かい合わない。このような形態であっても、凹部７４の壁面に配置した開裂弁７５に所定の機能を発揮させることができる。

また、電池モジュール６０は、実施形態で説明したものに制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜採用することができる。電池モジュール６０には、使用用途に応じて、各種計測機器や制御機器類、例えば、電池電圧を監視するために電圧計測用コネクタを設けてもよい。さらに、ラミネート外装電池１１同士を連結するためには、超音波溶接、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接により、または、リベットを用いて、またはカシメの手法を用いて、連結してもよい。

また、正負の電極端子４１、４２のそれぞれが発電要素３１の対向する端面に接続されている形態のラミネート外装電池１１を示したが、正負の電極端子４１、４２の両者が発電要素３１の一の端面に接続されている形態のラミネート外装電池を収納する場合にも本発明は適用可能である。

（第２の実施形態）
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の実施形態に係るケース６２の要部を示す断面図である。

第２の実施形態は、開裂弁７５を配置する凹部７４の壁面に、水分を滞留させない排水手段８０を施したものである。水分を滞留させない理由は、前述したように、開裂弁７５の腐食を防止することにより、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６２の水密性とを長期にわたって維持するためである。

前記排水手段８０は、開裂弁７５を配置する凹部７４の壁面を傾斜面８１〜８３に形成することにより構成されている。凹部７４の底壁面７４ａに開裂弁７５を配置し、かつ、前面７１ａおよび背面７２ａが水平方向をなすようにケース６２を配置する場合を例に挙げれば、凹部７４の底壁面７４ａを傾斜面に形成すればよい。具体的には、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、凹部７４の長手方向に沿う一の端部から他方の端部まで傾斜面８１、８２とする形態、図６（Ｃ）に示すように、凹部７４の長手方向に沿う略中央部分から各端部に向けて下る傾斜面８３とする形態などが例示できる。図６（Ａ）では、上位側の第１ケーシング７１では図中左側へ下る傾斜面８１とされ、下位側の第２ケーシング７２では図中右側へ下る傾斜面８１とされている。図６（Ｂ）では、第１と第２のケーシング７１、７２はともに図中右側へ下る平行な傾斜面８２とされている。

このように、凹部７４の底壁面７４ａを傾斜面８１〜８３に形成することにより、水分は傾斜面８１〜８３に沿って流れて排出されるので、底壁面７４ａに水分は滞留しない。
したがって、開裂弁７５の腐食を防止することにより、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６２の水密性とを長期にわたって維持することができる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、開裂弁７５を配置する凹部７４の壁面は、水分を滞留させない排水手段８０が施されているので、水分が滞留することを抑えて開裂弁７５の腐食を防止でき、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６２の水密性とを長期にわたって維持することが可能となる。

排水手段８０は凹部７４の壁面を傾斜面８１〜８３に形成することにより構成されているので、排水手段８０を容易に形成することができる。

なお、排水手段８０は、第２の実施形態のように、凹部７４の壁面を傾斜面８１〜８３に形成して構成する場合に限定されるものではない。例えば、凹部７４の壁面に撥水剤を塗布することにより、排水手段８０を構成してもよい。この場合も、同様に、水分が滞留することを抑えて開裂弁７５の腐食を防止でき、開裂弁７５の正常な作動と、ケース６２の水密性とを長期にわたって維持することが可能となる。

また、傾斜面８１〜８３と撥水剤の塗布とを組み合わせて、排水手段８０を構成することもできる。

さらに、凹部７４の底壁面７４ａがフラットである第１の実施形態で説明したケース６１を、前面７１ａおよび背面７２ａが水平方向に対して傾斜するようにケース６１を配置すれば、凹部７４の底壁面７４ａが実質的に傾斜面となる。このように配置することにより、排水手段８０を構成してもよい。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る組電池９０を示す斜視図、図８は、組電池９０が搭載された車両１００を模式的に表す図である。

第３の実施形態は、第１の実施形態の電池モジュール６０を、電気的に並列および／または直列に複数個接続して組電池９０を構成したものである。組電池９０とすることで、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに専用の電池モジュール６０を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。

図７に示したように、電池モジュール６０を６組並列に接続して組電池９０とするには、各電池モジュール６０の正極端子６３を、外部正極端子部９１ａを有する正極端子連結板９１を用いて電気的に接続し、負極端子６４を、外部負極端子部９２ａを有する負極端子連結板９２を用いて電気的に接続する。また、各ケース６１の両側面に設けられた各ネジ孔部（図示せず）に、該ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板９３を固定ネジ９４で固定し、各電池モジュール６０同士を連結する。各電池モジュール６０の正極端子６３および負極端子６４は、それぞれ正極および負極絶縁カバー９５、９６により保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。上位の電池モジュール６０と下位の電池モジュール６０との間には、冷却風を通過させるための隙間が設けられている。

このように、電池モジュール６０を複数直並列接続されてなる組電池９０は、一部の電池１１や電池モジュール６０が故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能である。

組電池９０を、電気自動車（ＥＶ）に搭載するには、図８に示すように、電気自動車１００の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、電池を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよい。ＥＶやＦＣＶ（燃料電池自動車）のようにエンジンを搭載しない車両であれば、エンジンが一般的に搭載される車両前方に設置することもできる。

さらに、ラミネート外装電池１１は金属製の外装缶を用いる電池と比較して軽量であるため、組電池９０の軽量化、引いては車両１００全体の軽量化を通して、ＥＶ車などの走行距離の向上に寄与することができる。

なお、本発明では、組電池９０だけではなく、使用用途によっては、電池モジュール６０を搭載したり、組電池９０と電池モジュール６０とを組み合わせて搭載したり、電池モジュール６０のみを搭載したり、一のラミネート外装電池１１を単電池として搭載したりしてもよい。また、本発明のラミネート外装電池１１、電池モジュール６０または組電池９０を搭載することのできる車両１００としては、ＥＶ、ＦＣＶ、ハイブリッドカー（ＨＥＶ）が好ましいが、これらに制限されるものではない。

以上説明したように、電池モジュール６０を、電気的に並列および／または直列に複数個接続して組電池９０を構成すると、その組電池９０は、基本となる電池モジュール６０の数や接続方法を変えるだけで、種々の容量や電圧の組電池９０を得ることができる。

また、電池モジュール６０または組電池９０を搭載することによって、車両１００の重量を極度に増加させることがなくなり、また、車両１００の有効スペースを極端に狭めることがなくなり、燃費、走行性能に優れた車両１００が提供できる。

（第４の実施形態）
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る電池収納ケース１１０を示す正面図、上面図および側面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）は、図９（Ａ）の１０−１０線に沿う断面図であり、第４の実施形態の作用の説明に供する図である。なお、第１の実施形態と共通する部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。

第４の実施形態は、ガス放出機構としての開裂弁１２０を、ラミネート外装電池１１が異常時に膨張することを利用して開裂させている。この点において、ケーシング７０の内圧を利用して開裂弁７５を開裂させるようにした第１〜第３の実施形態と相違している。

第４の実施形態の開裂弁１２０は、概説すれば、凹部７４の壁面に設けられるとともに変形することによってガス放出部１２３を形成する脆弱部１２１と、ケーシング７０が膨張変形するのに伴う力を脆弱部１２１に伝達しつつ脆弱部１２１の変形を抑制するための固定部１２２と、を有している。そして、ラミネート外装電池１１が異常時に膨張することによってケーシング７０が膨張変形したときに伴う力を、固定部１２２を介して脆弱部１２１に伝達し、当該脆弱部１２１を変形させてガス放出部１２３を形成するようにしてある。

脆弱部１２１の強度は、凹部７４の壁面自体の強度よりも低下させることが必要であるが、水密性を保つために必要な強度以上であって、異常膨張したラミネート外装電池１１がケース１１０に加える機械的な圧力以下で変形する強度に設定されている。

図示する脆弱部１２１は、凹部７４の壁面に開口したガス放出孔１２４と、ガス放出孔１２４を封止する封止板１２５との境界面１２６によって構成され、ガス放出部１２３は、ガス放出孔１２４の周囲の壁面および／または封止板１２５が変形することによって形成される。封止板１２５は、第１の実施形態と同様に、シール材、金属材料または樹脂材料など適宜の材料から形成され、ガス放出孔１２４を封止するように、接着剤や熱融着などの接合手段によって取り付けられている。

ケーシング７０は、脆弱部１２１が設けられる側の一の面（例えば、前面７１ａ）と、ラミネート外装電池１１を収納する空間を隔てて一の面の反対側に位置する他の面（例えば、背面７１ｂ）と、を含んでいる。固定部１２２は、脆弱部１２１をケーシング７０の他の面に対して固定するための部材１２７を含んでいる。固定するための部材１２７は、封止板１２５の前後方向（図１０においては上下方向）の移動を規制するシャフト部材、例えば、リベットやボルトなどからなる。シャフト部材１２７の両端には係止片１２８が設けられている。かかる構成により、第１ケーシング７１側の封止板１２５はシャフト部材１２７を介して反対側の第２ケーシング７２に対して相対的に固定され、第２ケーシング７２側の封止板１２５はシャフト部材１２７を介して反対側の第１ケーシング７１に対して相対的に固定されることになる。

異常時にラミネート外装電池１１が膨張した場合には、ケーシング７０を膨張変形させる力（図１０においては上下に押し広げる力）が生じる。第１の実施形態では、ケーシング７０が膨張変形したときの応力は、第１と第２のケーシング７１、７２を相互に締結する締結ねじ１４０（図９（Ａ）参照）のみに集中する。これに対して、第４の実施形態にあっては、ケーシング７０が膨張変形したときの応力は、締結ねじ１４０のみならず、シャフト部材１２７を含む固定部１２２に対しても集中する。この応力は、固定部１２２を介して、強度が低下している脆弱部１２１、すなわちガス放出孔１２４と封止板１２５との境界面１２６に伝達される。

ケーシング７０の膨張変形量が比較的小さく、脆弱部１２１に作用する力が比較的小さい場合には、脆弱部１２１は、作用する力に十分に抗し、変形しない。ケーシング７０の膨張変形量が大きくなり、脆弱部１２１に作用する力が脆弱部１２１の強度よりも大きくなると、脆弱部１２１は、作用する力に抗することができずに変形する。これにより、ガス放出部１２３が開放形成される。図１０（Ｂ）には、ガス放出孔１２４の周囲の壁面が変形して、ガス放出部１２３が開放形成された状態が示されている。ラミネート外装電池１１からケーシング７０内に放出されたガスは、ガス放出部１２３を通って外部に放出される。ガス放出部１２３が形成される以前にラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内にガスが放出されることもあるが、ケーシング７０内に充満していたガスも、ガス放出部１２３を通って外部に放出される。これらにより、ケース１１０の異常膨張や破損などが防止される。

第４の実施形態の開裂弁１２０は、ラミネート外装電池１１が異常時に膨張することを利用しており、ケーシング７０の内圧に影響を受けることなく、ケース１１０の変形量に基づいて開裂弁１２０を開裂させることができる。ケーシング７０の内圧に基づいて開裂弁７５を開裂させる場合には、開裂弁７５が開裂する条件、つまり作動圧力に多少のバラツキが生じ得る。これに比べて、ケース１１０の変形量に基づいて開裂弁１２０を開裂させる場合には、開裂弁１２０を開裂させる際のケース１１０の変形量を比較的容易に一律に保つことができ、開裂弁１２０が開裂する条件にバラツキが生じ難い。

以上説明したように、第４の実施形態によっても、第１〜第３の実施形態と同様に、異常時にラミネート外装電池１１が膨張することによってケーシング７０自体が多少変形したとしても、開裂弁１２０はケース１１０内に放出されたガスを外部に放出することができ、異常時の信頼性を向上することが可能となるという効果を奏する。

また、ガス放出機構としての開裂弁１２０はラミネート外装電池１１が異常時に膨張することを利用して開裂するため、開裂弁１２０を開裂させる際のケース１１０の変形量を比較的容易に一律に保つことができ、開裂弁１２０が開裂する条件にバラツキが生じ難い。

また、第３の実施形態のように電池モジュール６０を積み重ねて組電池とする場合（図７参照）、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、隣接する電池モジュール６０の固定部１２２同士を図中上下方向に連結することで、モジュールの連結部材９３に代用することもできる。

なお、図中上下の封止板１２５を連結するようにシャフト部材１２７を設けた場合を図示したが、図中上側または下側の一方のみの封止板１２５を固定する形態でもよい。

また、封止板１２５にシャフト部材１２７を貫通させた場合を図示したが、固定部１２２は、ケーシング７０が膨張変形するのに伴う力を脆弱部１２１に伝達しつつ脆弱部１２１の変形を抑制するものであればよい。したがって、固定部１２２を、封止板１２５を貫通させずに、当該封止板１２５に近接して設けてもよい。

図１２（Ａ）は、第４の実施形態における開裂弁１２０と同タイプの開裂弁１２０ａを示す断面図である。

脆弱部１２１は、ケーシング７０とは別体の部材である封止板１２５を用いて構成する場合に限定されない。例えば、図１２（Ａ）に示すように、脆弱部１２１は、凹部７４の壁面の一部に形成した薄肉部１３０によって、ケーシング７０の一部として構成することもできる。この場合のガス放出部１３１は、薄肉部１３０が変形破断することによって形成される。薄肉部１３０は、ケーシング７０に溝または切り欠きを設けて、強度が弱い部分となるようにしたものである。薄肉部１３０は、固定部１２２の周囲に形成されている。但し、上述したのと同様に、固定部１２２を、薄肉部１３０に近接して設けてもよい。また、薄肉部１３０は、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、ケーシング７０の内側（図１２（Ｂ））、外側（図１２（Ｃ））、内側外側の両方（図１２（Ｄ））に設けるようにしてもよい。なお、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）には、第１ケーシング７１を示してある。

かかる構成の開裂弁１２０ａも、上述した開裂弁１２０と同様の作用効果を奏する。

（その他の変形例）
第１、第４の実施形態で説明した電池モジュール６０にあっては、複数個のラミネート外装電池１１をケース６１内に収納してあるが、当然ながら、１個のラミネート外装電池１１をケース内に収納した電池モジュールとすることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールを示す正面図である。 ラミネート外装電池の一例を示す斜視図である。 図３（Ａ）は、同ラミネート外装電池を示す平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。 図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図１に示される電池収納ケースを示す正面図、上面図および側面図である。 図４（Ａ）の５−５線に沿う断面図である。 図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る電池収納ケースの要部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 組電池が搭載された車両を模式的に表す図である。 図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る電池収納ケースを示す正面図、上面図および側面図である。 図１０（Ａ）（Ｂ）は、図９（Ａ）の１０−１０線に沿う断面図であり、第４の実施形態の作用の説明に供する図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）は、第４の実施形態に係る電池収納ケースを用いた電池モジュールを積み重ねて構成される組電池の要部を示す断面図および側面図である。 第４の実施形態における開裂弁と同タイプの開裂弁を示す断面図である。

符号の説明

１１ ラミネート外装電池、
２１、２２ ラミネートフィルム、
２３ 外周縁部、
３１ 発電要素、
６０ 電池モジュール、
６１、６２ 電池収納ケース、
７０ ケーシング、
７１、７２ 第１と第２のケーシング、
７１ａ 第１ケーシングの表面、ケーシング表面、ケーシングの前面、一の面、
７２ａ 第２ケーシングの表面、ケーシング表面、ケーシングの背面、他の面、
７４ 凹部、
７４ａ 凹部の底壁面、
７５ 開裂弁（ガス放出機構）、
７５ａ 開裂弁、
７６ ガス放出孔、
７７ 封止板、
７７ａ 封止板の表面、
７８ ガス通路、
８０ 排水手段、
８１〜８３ 傾斜面、
９０ 組電池、
１００ 車両、
１１０ 電池収納ケース、
１２０、１２０ａ 開裂弁（ガス放出機構）、
１２１ 脆弱部、
１２２ 固定部、
１２３ ガス放出部、
１２４ ガス放出孔、
１２５ 封止板、
１２６ 境界面、
１２７ シャフト部材（脆弱部をケーシングの他の面に対して固定するための部材）、
１３０ 薄肉部、
１３１ ガス放出部、
Ｓ 隙間空間。

Claims (15)

1. 可撓性を有するラミネートフィルムによって発電要素が密封されたラミネート外装電池を収納するための電池収納ケースであって、
   ラミネート外装電池を密閉状態で収納するための略扁平形状を呈するケーシングと、
   断面凹形状を有し、前記ケーシングの表面から窪むように形成された凹部と、
   前記凹部を形成する壁面に配置され、前記ラミネート外装電池から異常時に前記ケーシング内に放出されたガスを外部に放出するガス放出機構と、を有してなる電池収納ケース。
2. 前記凹部を形成した前記ケーシング表面が他の部材に密着した状態においても、前記凹部の少なくとも一の端部は、雰囲気空間と連通していることを特徴とする請求項１に記載の電池収納ケース。
3. 前記ガス放出機構は、前記凹部の底壁面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池収納ケース。
4. 前記ガス放出機構を配置する前記凹部の壁面は、水分を滞留させない排水手段が施されていることを特徴とする請求項１に記載の電池収納ケース。
5. 前記排水手段は、前記凹部の壁面を傾斜面に形成することにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池収納ケース。
6. 前記排水手段は、前記凹部の壁面に撥水剤を塗布することにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池収納ケース。
7. 前記ガス放出機構は、前記凹部の壁面に開口したガス放出孔と、前記ガス放出孔を封止するとともに前記ケーシングの内圧が所定の圧力に達したときに前記ガス放出孔を開放する封止板と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電池収納ケース。
8. 前記封止板の表面は、前記ガス放出孔を開口した前記凹部壁面の表面と面一に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電池収納ケース。
9. 前記ガス放出機構は、前記凹部の壁面に設けられるとともに変形することによってガス放出部を形成する脆弱部と、前記ケーシングが膨張変形するのに伴う力を前記脆弱部に伝達しつつ前記脆弱部の変形を抑制するための固定部と、を有してなり、前記ラミネート外装電池が異常時に膨張することによって前記ケーシングが膨張変形したときに伴う力を、前記固定部を介して前記脆弱部に伝達し、前記脆弱部を変形させて前記ガス放出部を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電池収納ケース。
10. 前記脆弱部は、前記凹部の壁面に開口したガス放出孔と、前記ガス放出孔を封止する封止板との境界面によって構成され、
    前記ガス放出部は、前記ガス放出孔の周囲の壁面および／または前記封止板が変形することによって形成されることを特徴とする請求項９に記載の電池収納ケース。
11. 前記脆弱部は、前記凹部の壁面の一部に形成した薄肉部によって構成され、
    前記ガス放出部は、前記薄肉部が変形破断することによって形成されることを特徴とする請求項９に記載の電池収納ケース。
12. 前記ケーシングは、前記脆弱部が設けられる側の一の面と、前記ラミネート外装電池を収納する空間を隔てて前記一の面の反対側に位置する他の面と、を含み、
    前記固定部は、前記脆弱部を前記ケーシングの前記他の面に対して固定するための部材を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の電池収納ケース。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の電池収納ケース内にラミネート外装電池を収納して構成されることを特徴とする電池モジュール。
14. 請求項１３に記載の電池モジュールを、電気的に並列および／または直列に複数個接続して構成されることを特徴とする組電池。
15. 請求項１３に記載の電池モジュールまたは請求項１４に記載の組電池を搭載したことを特徴とする車両。

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