JP5004769B2 - 二次電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は二次電池モジュールに係り、特に、可撓性部材を電池容器とした単一電池または可撓性部材を電池容器とし積層状態で直列ないし直並列に接続された複数個の単電池を有する二次電池モジュールに関する。

従来、電気自動車やハイブリッド車などの大電流充放電用電源には、いわゆる円筒密閉型二次電池を複数個直列ないし直並列に接続した二次電池モジュールが用いられていた。一般に、このような大電流充放電用電源では、例えば、４０〜１００個の円筒密閉型二次電池が使用されている。

円筒密閉型二次電池に用いられる円筒型容器には、コスト低減のため、鉄系材料を用いるのが一般的である。ところが、鉄は比重が大きいため、二次電池の重量効率を上げる（軽量化を図る）上で大きな制約となっていた。この問題は、射出成形の樹脂製容器を用いた小型の密閉式鉛電池においても共通しており、重量がさほど軽くならない上に、肉厚の関係で体積効率を上げることが難しい、という問題があった。

二次電池の軽量化を図るため、古くからアルミニウム箔などがガスバリア層として内層に組み込まれた、いわゆるラミネートフィルム（以下、単にフィルムという。）等の可撓性部材を電池容器とした二次電池の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。フィルム型の二次電池（ラミネートセル）を単電池として使用した二次電池モジュールでは、単電池が軽量化されているため、全体を軽量化することができる。一般に、フィルム型二次電池で二次電池モジュールを構成するには、複数個の単電池が積層状態で配設される。

また、二次電池においては、充電装置の故障や誤用などのために万一過充電状態となった場合や、高温環境下で使用された場合には、電池が異常状態となり、電池温度の異常な上昇に伴う電解液の気化や分解等で発生したガスにより電池内圧が上昇する。このような場合に備え、円筒密閉型二次電池には電池異常時に電流を遮断する電流遮断機構が組み込まれる。電流遮断機構では、例えば、電池内部に脆弱な接合部を形成しておき、内圧上昇時に接合部が破断することで電流が遮断される。また、有底筒状電池缶の開口部を封口する封口板の上部に温度ヒューズやＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を配設して温度上昇時に電流を遮断する技術が開示されている（特許文献２参照）。ところが、従来の円筒密閉型二次電池では電流遮断機構を容易に備えることができるのに対して、角型電池缶を使用した薄型の角型二次電池では、体積効率の点から電池内に電流遮断機構を備えることが難しい。これを解決するために、例えば、角型電池缶に段差部を形成し、この段差部に温度ヒューズやＰＴＣ素子を配設する技術が開示されている（特許文献３参照）。

特開昭６０−２３０３５４号公報 特開２００４−１７８９９４号公報 特開２００４−１９９９９１号公報

しかしながら、上述したフィルム型二次電池では、電極群をフィルムで覆うだけの極めて簡単な構造のため、個々の単電池に電流遮断機構を内蔵することが難しい。また、フィルムが柔軟性を有しているため、特許文献３の技術のように段差部を形成することも難しい。このため、万一過充電状態となった場合には、電流が流れ続けることとなり内圧を低減することができず、電池容器が膨張してしまう、という問題がある。このようなフィルム型二次電池を使用した二次電池モジュールでは、電池異常時の安全性を確保することが難しくなる。

本発明は上記事案に鑑み、フィルム型二次電池を使用し電池異常時の安全性を確保することができる二次電池モジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、可撓性部材を電池容器とした単一電池または可撓性部材を電池容器とし積層状態で直列ないし直並列に接続された複数個の単電池を有する二次電池モジュールにおいて、貫通穴が形成され前記単一電池または前記複数個の単電池のうち一側に配設された単電池に対峙するように配置された第１の接続部材と、前記単一電池または前記一側に配設された単電池と前記第１の接続部材との間に配置され前記第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通可能な突出部を有する押しゴマと、前記第１の接続部材の前記押しゴマと反対側に前記第１の接続部材と対峙するように配置され前記第１の接続部材との接合部を有する第２の接続部材とを備え、前記第１および第２の接続部材のいずれか一方が前記単一電池または前記一側に配設された単電池に接続されており、かつ、いずれか他方が外部出力端子に接続されており、前記単一電池または前記複数個の単電池のいずれかが膨張したときに、前記押しゴマの突出部が前記第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通して前記接合部が破断することを特徴とする。

本発明の二次電池モジュールでは、通常時において、貫通穴が形成され単一電池または複数個の単電池のうち一側に配設された単電池に対峙するように配置された第１の接続部材と、第１の接続部材と対峙するように配置された第２の接続部材とが接合部を介して接続され、第１および第２の接続部材のいずれか一方が単一電池または一側に配設された単電池に接続され、かつ、いずれか他方が外部出力端子に接続されているため、第１および第２の接続部材を介して単一電池または単電池からの電力が外部出力端子へ出力される。一方、第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通可能な突出部を有する押しゴマが単一電池または一側に配設された単電池と第１の接続部材との間に配置されているので、電池異常時には、単一電池または複数個の単電池のいずれかが膨張したときに、押しゴマの突出部が第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通して第１および第２の接続部材の接合部が破断し、第１および第２の接続部材間の接続が断たれるため、二次電池モジュールの安全性を確保することができる。

この場合において、第２の接続部材の中央部が第１の接続部材側に突出しており、該突出した中央部の略中央に接合部が形成されているようにすれば、押しゴマにより第２の接続部材の突出した中央部が逆向きに突出するように変形し元の状態に戻らないため、接合部が破断した第１および第２の接続部材が再度接触することを防止することができる。また、第１の接続部材には接合部の近傍に貫通穴が形成されているようにすれば、第１および第２の接続部材の接合部の近傍が押しゴマの突出部で押されるため、接合部の破断を容易にすることができる。このとき、押しゴマが突出部を複数有し、複数の突出部の突出長さを同じとし、かつ、第１の接続部材に複数の突出部と同数の貫通穴が形成されているようにすれば、接合部の近傍が複数の突出部で押されるため、接合部を確実に破断することができる。また、単一電池または一側に配設された単電池に剛性を有する樹脂板が固着されていれば、単一電池または単電池の膨張による変形に偏りが生じても樹脂板を介して押しゴマを確実に押すことができる。一側に配設された単電池の電池容量を、複数個の単電池のうち一側に配設された単電池以外の単電池の電池容量より小さくすれば、電池異常時に一側に配設された単電池の内圧上昇が他の単電池より早期に起こるため、押しゴマの作動を確実にすることができる。このとき、一側に配設された単電池の電池容量を、一側に配設された単電池以外の単電池の電池容量より３％ないし９％小さくすることが好ましい。

本発明によれば、第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通可能な突出部を有する押しゴマが単一電池または一側に配設された単電池と貫通穴が形成された第１の接続部材との間に配置されているので、電池異常時には、単一電池または複数個の単電池のいずれかが膨張したときに、押しゴマの突出部が第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通して第１および第２の接続部材の接合部が破断し、第１および第２の接続部材間の接続が断たれるため、二次電池モジュールの安全性を確保することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る二次電池モジュールの実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の二次電池モジュール（以下、単にモジュールという。）３０は、電池容器に可撓性部材であるラミネートフィルムが用いられたフィルム型リチウムイオン二次電池（以下、単電池という。）２０を８個備えている。モジュール３０では、８個の単電池２０および後述する接続部材等の全体がアルミニウム合金製の図示を省略したフレームに組み込まれている。

単電池２０は、対向する２面に平面部を有している。８個の単電池２０は正負極端子がそれぞれ交互となるように配設されている。隣り合う単電池２０は平面部同士が対向するように配設されており、隣り合う単電池２０同士が両面テープで貼り合わされている。すなわち、８個の単電池２０は、積層状態で配設されている。隣り合う単電池２０の端子は接続部材であるニッケル板を用いて抵抗溶接により接合されており、８個の単電池２０は直列に接続されている。８個の単電池２０のうち一側に配設された単電池２０ａは、電池容量が他の７個の単電池２０より３〜９％小さくされている。本例では、単電池２０ａは、単電池２０より電池容量を５％小さくされている。単電池２０ａと反対側（８個の単電池のうち他側）に配置された単電池２０の正極端子は、モジュール３０の正極外部端子１５に接続されている。

単電池２０ａには、隣り合う単電池２０と反対側の平面部の略中央部に、単電池２０、２０ａのいずれかが膨張したときに膨張力による押圧力を受ける円板状の受圧板１３が両面粘着テープ等で固着されている。受圧板１３には、フェノール樹脂などの不導電性で剛性を有する材質が使用されている。受圧板１３の大きさは、単電池２０ａの平面部の大きさより小さく設定されている。受圧板１３の単電池２０ａと反対側には、単電池２０、２０ａが膨張したときに電流を遮断するための押しゴマ１４が配置されている。押しゴマ１４には、不導電性の材質が使用されている。押しゴマ１４は、受圧板１３側に円板状の基部１４ａを有している。基部１４ａは、受圧板１３側の一面が受圧板１３に当接可能な平面状に形成されている。基部１４ａの大きさは、受圧板１３より小さく設定されている。基部１４ａの受圧板１３と反対面（他面）側には、略円柱状の２つの突出部１４ｂが基部１４ａの中心近傍に形成されている。この２つの突出部１４ｂの突出長さは同じである。このため、押しゴマ１４は断面下駄状に形成されている。

押しゴマ１４の受圧板１３と反対側には、アルミニウム合金製で円板状の第１の接続部材としての導電板１７が配置されている。すなわち、導電板１７は単電池２０ａと対峙するように配置されている。導電板１７には、押しゴマ１４の突出部１４ｂに対応する位置に突出部１４ｂが貫通可能な２つの円形状の貫通穴１７ａが形成されている。換言すれば、導電板１７には、突出部１４ｂと同数の貫通穴１７ａが形成されている。導電板１７の押しゴマ１４と反対側には、アルミニウム合金製で円盤状の第２の接続部材としての導電板１８が配置されている。導電板１８の中央部は、平面状で導電板１７側に突出している。導電板１８の突出した中央部は、導電板１７に形成された貫通穴１７ａを覆うように形成されている。導電板１７および導電板１８の中央部同士は、摩擦攪拌接合により接合部２１の１点で接合されている。このため、押しゴマ１４の突出部１４ｂが導電板１７に形成された貫通穴１７ａを貫通することで、突出部１４ｂの先端が導電板１８に接触する。導電板１８の外周部は、導電板１７の外周部と離隔しており、導電板１７、１８の離隔部分には円環状の絶縁部材１９が介在している。導電板１８の導電板１７と反対面の外周部には、絶縁部材１９と対応するように絶縁部材１９’が配置されている。

導電板１７は単電池２０ａの負極端子に接合されており、導電板１８はモジュール３０の負極外部端子１６に接続されている。このため、導電板１７、１８が接合部２１で接続され、単電池２０ａの負極端子、導電板１７、接合部２１、導電板１８、負極外部端子１６で負極側の導電経路が構成される。

モジュール３０に用いられる単電池２０は、図２に示すように、外装体（電池容器）に２枚の矩形状のラミネートフィルム（以下、単に、フィルムという。）１、１’が使用されている。フィルム１、１’は、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム−アルミニウム箔−ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが重ね合わされており、厚さ約１２０μｍに設定されている。フィルム１、１’間には、電極群４が封入されている。電極群４の一側に位置するフィルム１’は平面状に形成された平面状フィルムであり、他側に位置するフィルム１は略中央部が凸状に成形されたカップ状フィルムである。フィルム１’の対向する２辺には、正極端子２及び負極端子３がそれぞれ２つずつ先端部を互いに反対方向の外側に突出させて配設されている。フィルム１、１’の周縁部の４辺は溶着部１０が熱溶着で封止されており、単電池２０は密閉構造とされている。各正極端子２および各負極端子３は溶着部１０に封止材１１を介して挟み込まれている。

電極群４は、正極板１９枚と負極板２０枚とが交互に重ねられている。正極板は、熱溶着で袋状に成形されたセパレータに挿入されている。セパレータには、例えば、厚さ２５μｍ、幅１００ｍｍのポリエチレン製多孔膜が用いられている。正極板および負極板は、正極端子２および負極端子３が互いに反対方向に導出されるように重ねられている。正極端子２および負極端子３は、フィルム１、１’の対向する２辺間の中心線Ｍに対して対称となるように配置されている。２つの正極端子２および２つの負極端子３は、正極ストラップ部６および負極ストラップ部８の中心（対向する２辺の中心）を通り中心線Ｍと直交する中心線Ｎに対してそれぞれ対称の位置に形成されている。

正極端子２と一体に形成された正極ストラップ部６には、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム合金Ａ３００３−Ｈ１２が用いられており、電解液に接するおそれのない正極端子２の部分（電池外部に露出した部分）にのみ、片面に厚さ０．１ｍｍのニッケル板がクラッド加工されている。一方、負極端子３と一体に形成された負極ストラップ部８には、厚さ０．３ｍｍの銅板Ｃ１０２０−１／２Ｈが用いられており、電池外部に露出した負極端子３の部分にのみ両面に厚さ０．０５ｍｍのニッケル板がクラッド加工されている。正極ストラップ部６、負極ストラップ部８は、正極集電体の無地部７、負極集電体の無地部９にそれぞれ超音波溶接されている。正極端子２および負極端子３には、導出幅方向の略中央部に位置合わせ用の円形状の基準穴５が形成されている。このため、正極端子２、負極端子３にそれぞれ形成された基準穴５は、中心線Ｍに対して対称となるように形成されている。正極端子２、負極端子３には、導出幅方向の一側にそれぞれ矩形状の切り欠き部２’、切り欠き部３’が形成されている。電極群４の厚さはおよそ４．８ｍｍである。

単電池２０の組立時には、電極群４がフィルム１の略中央部に載置され、フィルム１’が載せられて、４辺の溶着部が熱溶着される。この際、一部熱溶着せずに残しておいたフィルム１、１’の合わせ面から注射器を用いて所定量の電解液が注入された後、再度この部分が熱溶着されて密封され、単電池２０を完成させた。溶着部１０の幅は、本例では、全周にわたって約１０ｍｍに設定されている。一連の組立作業の間、基準穴５にピン（不図示）を挿入して正極端子２、負極端子３を位置決めすることで、所要の寸法精度が得られる。正極端子２、負極端子３は、それぞれ正極ストラップ部６、負極ストラップ部８を介してフィルム状容器の対向する２辺から２つずつ導出されている。なお、作製した単電池２０の電池容量は約３．２Ａｈである。また、単電池２０ａは、正極板１８枚と負極板１９枚とを用いて電極群４を構成する以外は、単電池２０と同様にして作製されたものである。

電極群４を構成する正極板の作製時には、平均粒径１０μｍのマンガン酸リチウムと、平均粒径３μｍの炭素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（商品名：ＫＦ＃１２０、呉羽化学工業（株）製）とが、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散して混合されてスラリが作製される。このスラリが正極集電体である厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布され、乾燥後、プレスされて一体化される。その後、幅９４ｍｍに切断されて短冊状の正極板が作製される。塗工部の幅８６ｍｍ、無地部（図１の符号７）の幅１０ｍｍに設定されている。

一方、負極板の作製時には、平均粒径２０μｍの炭素粒子と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（商品名：ＫＦ＃１２０、呉羽化学工業（株）製）とが溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンに投入され混合されて、スラリ状の溶液が作製される。このスラリが負極集電体である厚さ１０μｍの銅箔の両面に塗布され、乾燥後、プレスされて一体化される。その後、幅９６ｍｍに切断されて負極板が作製される。塗工部の幅８８ｍｍ、無地部（図１の符号９）の幅１０ｍｍに設定されている。

（作用等）
次に、本実施形態のモジュール３０の作用等について説明する。

本実施形態のモジュール３０では、単電池２０ａの負極端子に接続された電導板１７と、負極外部端子１６に接続された導電板１８とが、接合部２１を介して接続されている。このため、通常使用時には、単電池２０、２０ａからの電力が導電板１７、１８を介して負極外部端子１６へ出力される。

また、本実施形態のモジュール３０では、単電池２０ａに対峙するように導電板１７が配置され、単電池２０ａおよび導電板１７の間に押しゴマ１４が配置され、導電板１７の押しゴマ１４と反対側に導電板１８が配置されている。すなわち、押しゴマ１４、導電板１７、導電板１８がこの順で配設されている。導電板１７には押しゴマ１４の突出部１４ｂの貫通可能な貫通穴１７ａが形成されており、導電板１７、１８は接合部２１で接合されている。モジュール３０が、万一装置の故障などにより過充電状態になった場合や、高温環境下で使用された場合には、電池が異常状態となり、電解液の気化や分解等により電池内部でガスが発生し、内圧が上昇する。内圧上昇により単電池２０、２０ａのいずれかが膨張すると、受圧板１３が押しゴマ１４の基部１４ａに当接し、押しゴマ１４が導電板１７側に押される。このため、突出部１４ｂが導電板１７の貫通穴１７ａを貫通して突出部１４ｂの先端が導電板１８に接触し、導電板１８が突出部１４ｂで押される。これにより、導電板１７、１８の接合部２１の接合が解除（破断）するので、導電板１７、１８の接続が断たれ、モジュール３０の負極側導電経路が遮断される。従って、モジュール３０では、それ以上の通電が防止されるので、内圧上昇時の安全性を確保することができる。

更に、本実施形態のモジュール３０では、導電板１８が導電板１７側に突出している。導電板１８は、突出部１４ｂに押されて接合部２１が破断すると、逆向き、すなわち、導電板１７と反対側に突出するように変形する。このため、電流が遮断された後に、仮に電池容器のフィルムの破損や電池温度の低下等により内圧が低減しても、導電板１８が元の状態に戻ることがないので、導電板１７、１８が再び接触して電流が流れることを防止することができる。更に、本実施形態のモジュール３０では、押しゴマ１４の突出部１４ｂが基部１４ａの中心近傍に形成されている。導電板１７、１８の中央部同士が接合部２１で接合されているため、単電池２０、２０ａのいずれかが膨張したときには、突出部１４ｂの先端が接合部２１の近傍で導電板１８に接触する。これにより、単電池２０、２０ａの膨張力で確実かつ容易に接合部２１を破断することができる。また、突出部１４ｂの突出長さが同じため、単電池２０、２０ａの膨張力が２つの突出部１４ｂに略均等に作用する。このため、導電板１８を確実に押すことができる。

また更に、単電池２０の電池容量にはある程度のばらつきを生じていることが避けられないため、モジュール３０に組み込まれた単電池のうち押しゴマ１４に当接可能な単電池の電池容量が偶然大きかった場合には、例えば、過充電状態になっても当該電池容量の大きな単電池ではガス発生が遅れることがある。このため、単電池２０のいずれかが膨張しても押圧力が押しゴマ１４に十分に伝達されず、押しゴマ１４で電流が遮断される前に、他の比較的電池容量の小さい単電池が発火や内圧上昇による破裂に至る可能性がある。本実施形態のモジュール３０では、押しゴマ１４に当接可能な単電池２０ａの電池容量が他の単電池２０より５％小さくされている。このため、過充電状態等では単電池２０ａの内圧上昇が他の単電池２０より早くなるので、押しゴマ１４に単電池２０ａの膨張による押圧力が伝わることで確実に充電電流を遮断することができる。また、本実施形態のモジュール３０では、電極群４が正極板および負極板が重ね合わされた積層式で形成されている。このため、正極板および負極板の構成枚数を減少することで単電池２０より電池容量の小さい単電池２０ａを容易に作製することができる。

なお、本実施形態では、単電池２０ａの押しゴマ１４側の平面部に受圧板１３を固着する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単電池２０ａの平面部が直接押しゴマ１４に当接するようにしてもよい。押しゴマ１４より面積が大きく、剛性を有する受圧板１３を介して押しゴマ１４を押す構造とすることにより、単電池２０、２０ａのいずれかが膨張したときの膨張力が有効に押しゴマ１４に伝達されるので、電流遮断を確実に行うことができる。また、本実施形態では、受圧板１３、押しゴマ１４に不導電性の材質を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、フィルム１、１’が不導電性であれば、受圧板１３、押しゴマ１４に導電性の材質を使用してもよい。

また、本実施形態では、導電板１８をモジュール３０の負極外部端子１６に接続し、導電板１７を単電池２０ａの負極端子に接続して負極側の導電経路を構成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、導電板１８を単電池２０ａの負極端子に接続し、導電板１７を負極外部端子１６に接続してもよい。もちろん、押しゴマ１４を使用して電流を遮断する機構を正極側に設けることも可能である。この場合には、例えば、導電板１８をモジュール３０の正極外部端子１５に接続し、導電板１７を単電池２０ａと反対側の最外側に位置する単電池２０の正極端子に接続することで実現することができる。

更に、本実施形態では、単電池２０ａの電池容量を単電池２０より５％小さくする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３〜９％の範囲で小さくすればよい。電池容量差が３％に満たないと単電池間の容量ばらつきの関係で確実に電池容量差を確保（単電池２０ａの電池容量を単電池２０より小さく）することが難しくなり、反対に、電池容量差が１０％を超えると単電池間の電池容量差が大きくなりすぎ、電池容量の小さい電池ほど充放電時の負荷が大きくなりモジュール３０全体として寿命性能を損なうので、電池容量差を３〜９％の範囲とすることが望ましい。また、本実施形態では、正極板および負極板を積層した積層式の電極群４を例示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、正極板および負極板を捲回した捲回式の電極群を用いるようにしてもよい。この場合には、捲回する正極板および負極板の長さを短くすることで、単電池２０ａの電池容量を単電池２０より小さくすることができる。

また更に、本実施形態では、導電板１７、１８の接合に摩擦攪拌接合を例示したが、抵抗溶接で接合するようにしてもよい。また、導電板１７、１８をアルミニウム合金製とする例を示したが、導電性を有する材質であれば特に制限されるものではない。モジュール全体の軽量化を考慮すれば、アルミニウム合金を使用することが好ましい。更に、本実施形態では、押しゴマ１４の突出部１４ｂを２つ形成した例を示したが、例えば、３つ、４つ等とすることも可能である。突出部１４ｂの形状についても円柱状に制限されるものではないことはもちろんである。この場合には、導電板１７に突出部１４ｂと同数の貫通穴１７ａを突出部１４ｂに対応するように（形状も含めて）形成しておくことが必要である。また、本実施形態では、受圧板１３、押しゴマ１４の基部１４ａ、導電板１７、１８をそれぞれ円形状とする例を示したが、本発明はこれらの形状に制限されるものではなく、例えば、矩形状等としてもよい。

更にまた、本実施形態では、単電池２０にリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィルムを外装体とした二次電池を用いるようにしてもよい。また、リチウムイオン二次電池に用いられる正負極活物質等の材料に制限のないことはもちろんである。更に、本実施形態では、単電池２０の外装体にＰＰ−アルミニウム箔−ＰＥＴが重ね合わされたフィルムを例示したが、フィルムの構成に制限はなく、電池容器として使用可能な可撓性部材であればいかなる構成のフィルムでも使用することができる。また、本実施形態では、８個の単電池２０を直列接続する例を示したが、本発明は単電池の個数に制限されるものではなく、直列接続以外に直並列接続等の接続形態としてもよい。

また、本実施形態では、複数個の単電池で構成した二次電池モジュールの例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、二次電池モジュールが１個の単電池（単一電池）で構成されている場合にも適用可能である。この場合、例えば、複数個の単電池で構成した二次電池モジュールに、押しゴマを備えた１個の単電池を直列接続することで、上述したモジュール３０と同様の効果を得ることができる。このようにすれば、例えば、押しゴマに故障等のトラブルが生じたときに、１個の単電池を交換することができるので、低コスト化や交換作業の簡素化を図ることができる。

次に、本実施形態に従い製造したモジュール３０の実施例について説明する。なお、比較例として、押しゴマ１４を取り去り、電流を遮断できない構造とする以外は実施例と同様にして、モジュールを製造した。

製造した実施例および比較例のモジュールの各５０台について、安定化電源を用いて３．２Ａの電流で充電し安全性に対する効果を評価した。その結果、押しゴマ１４を取り去った比較例のモジュールでは、５０台のうち６台で火災が発生し、残る４４台は１００分から１２０分後に爆発に至った。これに対して、実施例のモジュール３０では、通電開始からおよそ９０分後に接合部２１が全て破断して電流が遮断され、爆発に至ることはなかった。このことから、押しゴマ１４を備えることで、単電池２０、２０ａのいずれかが膨張したときに確実に電流を遮断することができることが判明した。従って、モジュール３０は、従来の円筒密閉型単電池が組み込まれたモジュールに比べて軽量でエネルギー密度が高いのみならず、内圧上昇時に確実に電流を遮断することができ、安全性の面においても極めて優れた性能を持つことが確かめられた。

本発明はフィルム型二次電池を使用し電池異常時の安全性を確保することができる二次電池モジュールを提供するため、二次電池モジュールの製造、販売に寄与するため、産業上の利用可能性を有する。

本発明に係る実施形態の二次電池モジュールを模式的に示す断面図である。 実施形態の二次電池モジュールを構成するフィルム型二次電池の凸状フィルムを一部除いた平面図および側断面図である。

符号の説明

１、１’ ラミネートフィルム（可撓性部材）
１４ 押しゴマ
１４ｂ 突出部
１６ 負極外部端子（外部出力端子）
１７ 導電板（第１の接続部材）
１７ａ 貫通穴
１８ 導電板（第２の接続部材）
２０、２０ａ フィルム型リチウムイオン二次電池（単電池）
２１ 接合部
３０ 二次電池モジュール

Claims (7)

1. 可撓性部材を電池容器とした単一電池または可撓性部材を電池容器とし積層状態で直列ないし直並列に接続された複数個の単電池を有する二次電池モジュールにおいて、貫通穴が形成され前記単一電池または前記複数個の単電池のうち一側に配設された単電池に対峙するように配置された第１の接続部材と、前記単一電池または前記一側に配設された単電池と前記第１の接続部材との間に配置され前記第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通可能な突出部を有する押しゴマと、前記第１の接続部材の前記押しゴマと反対側に前記第１の接続部材と対峙するように配置され前記第１の接続部材との接合部を有する第２の接続部材とを備え、前記第１および第２の接続部材のいずれか一方が前記単一電池または前記一側に配設された単電池に接続されており、かつ、いずれか他方が外部出力端子に接続されており、前記単一電池または前記複数個の単電池のいずれかが膨張したときに、前記押しゴマの突出部が前記第１の接続部材に形成された貫通穴を貫通して前記接合部が破断することを特徴とする二次電池モジュール。
2. 前記第２の接続部材は、中央部が前記第１の接続部材側に突出しており、該突出した中央部に前記接合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
3. 前記第１の接続部材は、前記接合部の近傍に前記貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
4. 前記押しゴマは、前記突出部を複数有しており、前記複数の突出部の突出長さが同じであり、かつ、前記第１の接続部材には、前記複数の突出部と同数の前記貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池モジュール。
5. 前記単一電池または前記一側に配設された単電池に剛性を有する樹脂板が固着されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池モジュール。
6. 前記一側に配設された単電池の電池容量は、前記複数個の単電池のうち前記一側に配設された単電池以外の単電池の電池容量より小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の二次電池モジュール。
7. 前記一側に配設された単電池の電池容量は、前記一側に配設された単電池以外の単電池の電池容量より３％ないし９％小さいことを特徴とする請求項６に記載の二次電池モジュール。

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