JP5206711B2 - 蓄電モジュールと該モジュール用枠体 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電極体ユニットが電気的に接続されて構成される蓄電モジュール（蓄電装置）に関する。特に車両その他限定された収納部位に収納する際の省スペース化に資する蓄電モジュールに関する。

種々の電池（例えばリチウム二次電池）やキャパシタ等の蓄電素子は、電気を駆動源とする車両、パソコンその他の電気製品等に搭載される電源として利用される。
近年、これら蓄電素子搭載製品（例えば電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両）の高性能化に伴って、これらに搭載される蓄電素子の高出力化、大容量化が望まれている。かかる要求に応えるための一つの方策として、所定出力及び所定容量の蓄電素子（二次電池等）を数多く、例えば直列に接続した状態で対象物に搭載することが挙げられる。
かかる所定の電池（典型的には同タイプの電池）を車両等に多数搭載する場合、取扱い性の向上や組付けの簡略化の観点から、幾つかの電池を所定の枠体にまとめてモジュール化した所謂蓄電モジュール（組電池）の利用が好ましい。このことに関し、例えば特許文献１〜５には、リチウム二次電池等に適用し得る、複数の電極体ユニットを接続して収容する種々の構成の蓄電モジュール（組電池）が記載されている。

特開平６−３３８３０４号公報 特開２００４−５５１５３号公報 特開２００４−１３９９２４号公報 特開２００４−４７１６７号公報 特開２００４−３０３５８３号公報

しかし、これら公報に記載されるような従来の技術では、電池（即ち単電池）の集積による高出力及び／又は大容量化と、電池収納に関する省スペースとの両立を図るための方策が不十分である。例えば、比較的大きな単電池（電極体ユニット）を組み合わせて蓄電モジュールを構築した場合には単電池（電極体ユニット）のサイズに応じてモジュール（電池集合体）全体の容量も当然に大きくなるが、上述したような従来技術では、そのような比較的大きな蓄電モジュールを種々の製品（例えば自動車）における限定された電池収納スペースに同時に多数配置するときの省スペース化に関する配慮が足りず、そのことを実現する工夫がなされていない。

本発明は、かかる従来の課題を解決すべく開発されたものであり、その目的とするところは、省スペース化を実現し得る構成の蓄電モジュール（即ち複数の電極体ユニットが接続されて構成される複数の電池（単電池）の集合体）を提供することである。特に、自動車ボディのような容積の限定された部位に多数のモジュールをコンパクトに収納し得る構成の蓄電モジュールを提供することを目的とする。さらに、そのような蓄電モジュールを構築するのに適する形状の枠体（電極体ユニット収容部材）の提供を目的とする。

本明細書に開示される蓄電モジュールは、正極及び負極を有する電極体ユニットを複数備える。この蓄電モジュール（蓄電素子の集合体）は、前記複数の電極体ユニットを相互に離隔し配列した状態で収容し得る電極体ユニット収容部が形成されている樹脂製の枠体と、それら複数の電極体ユニットと電気的に接続される総正極端子及び総負極端子と、電極体ユニット間にそれぞれ配置される接続端子であって隣接する電極体ユニット間を電気的に直列に接続する接続端子とを備えている。また、電極体ユニットは、固体電解質を備えている。そして、複数の電極体ユニットと枠体、及び接続端子を収納する外装体を備えている。
本明細書において「蓄電モジュール」とは、所定の電気エネルギーを取り出し得る蓄電素子（典型的には電池（セル）或いはキャパシタ）を二以上備える蓄電素子集合体すなわち蓄電装置をいい、特定の蓄電機構に限定されない。リチウム二次電池その他の二次電池（この場合は単電池をいう）、或いは、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）を電気的に接続した状態で複数配列させた蓄電装置は、ここでいう蓄電モジュールに包含される典型例である。
また、本明細書において「電極体ユニット」とは、少なくとも一つずつの正極及び負極を含み、電池又はキャパシタ（蓄電素子）の主体を成す構造体をいう。
また、本明細書において「枠体」とは、ここで開示される蓄電モジュールを構成する一部材であって複数の所定形状の電極体ユニットを物理的に収容可能な部材をいい、その形状に特に制限はない。大まかにみてフレーム、ボックス或いはケースと視認されるような形状の電極体保持部材は、ここでいう枠体の典型的な形状（外形）であり得る。

上記の蓄電モジュールでは、正極と負極の一方は、電極体ユニットの第１の方向の一方の端面から引き出されており、前記正極と負極の他方は、前記電極体ユニットの第１の方向の他方の端面から引き出されている。枠体の両側の側面のそれぞれには、第１の方向に隣接する２以上の電極体ユニット収容部が形成されている。各電極体ユニット収容部は、前記枠体の側方に向けて開口している。総正極端子及び総負極端子は、枠体の第１の方向の一の端部において枠体の外部に引き出されている。
また、上記の蓄電モジュールでは、接続端子は、枠体と一体に形成されており、該枠体の外方にはみ出さない位置に配置されている。接続端子は、その一端が一の電極体ユニット収容部に収容される電極体ユニットに接続される一方、その他端が該一の電極体ユニット収容部が隣接している他の電極体ユニット収容部に収容される電極体ユニットに接続されている。接続端子の一端と他端の間の部分は、樹脂に埋設されている。
また、上記の蓄電モジュールでは、枠体に電極体ユニットが収容されると、枠体の一の端部から他の端部に向かって一方の側面に沿って配置された電極体ユニットが直列に接続されると共に、枠体の他の端部から一の端部に向かって他方の側面に沿って配置された電極体ユニットが直列に接続され、一方の側面に沿って接続された電極体ユニット群と他方の側面に沿って接続された電極体ユニット群は枠体の他の端部において接続されている。そして、外装体は、水分の透過を防止し得る外装フィルムである。
かかる構成によると、直列に接続された複数の電極体ユニットが枠体に収容されることによって高出力化及び大容量化を図れるとともに蓄電モジュールが全体として省スペース化され得る。また、電極体ユニットに固体電解質が用いられ、電極体ユニットと枠体、及び接続端子を一の外装体に収納する。従って、本発明によると、自動車等の蓄電モジュール搭載対象製品における限定された電源収納スペースに多数の蓄電モジュールを密に配置し得、結果、搭載電源の高出力及び／又は大容量化と、蓄電モジュール収納に関する省スペースとを、ともに実現することができる。

ここで開示される蓄電モジュールの好適な一態様は、前記枠体は、枠体の一方の側面に設けられた電極体ユニット収納部と他方の側面に設けられた電極体ユニット収納部との間に、両収納部の境界に相当する隔壁部を備えることを特徴とする。このような隔壁部が枠体に設けられることにより、電極体ユニットの枠体への収容が容易に行え、作業性が向上する。また、ここで開示される蓄電モジュールの一態様として、電極体ユニットに、捲回型電極体ユニットを用いてもよい。

本発明の一実施例に係る蓄電モジュール（ラミネートフィルム外装前）の構成を模式的に示す斜視図である。 図１の蓄電モジュールの枠体を模式的に示す斜視図である。 図１の蓄電モジュールの枠体を模式的に示す平面図である。 図１の蓄電モジュールの枠体を模式的に示す側面図である。 図４のＶ‐Ｖ線断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図１の蓄電モジュールにラミネートフィルムを外装した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の他の一実施例に係る蓄電モジュール（ラミネートフィルム外装前）の構成を模式的に示す斜視図である。 図８の蓄電モジュールの枠体を模式的に示す斜視図である。 図９のＸ‐Ｘ線断面図である。 図８の蓄電モジュールにラミネートフィルムを外装した状態を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、電極体ユニット、枠体、接続端子、及びラミネートフィルムの構成等）以外の事柄であって本発明の具体的な実施に必要な事柄（例えば、電極体ユニットの数及び電極体組成、正極及び負極間に挿入されるセパレータの構成、並びに電解質の組成）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

本発明の蓄電モジュールは、適当な形状の枠体に複数の電極体ユニットを収容するとともに、各電極体ユニットを接続する接続端子が枠体と一体となって枠体の外方にはみ出さない位置に配置されていればよく、種々の材料・構成をその目的のために適用し得る。例えば、本発明の電池モジュールその他の蓄電モジュールに備えられる電極体ユニットは、所定の電力を貯蔵及び放出し得る蓄電素子構成要素（或いは発電素子構成要素ともいえる）たり得るものであれば特に限定されない。かかる電極体ユニットの形状やサイズには特に制限はなく、所望の形態、サイズをとり得る。典型的な蓄電素子としては、種々の形態の一次電池（例えばリチウム一次電池、マンガン電池）、二次電池（例えばリチウム二次電池、ニッケル水素電池）、或いはキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）を挙げることができる。例えば、本発明をリチウム二次電池その他の二次電池のモジュールに適用する場合の好適な態様の電極体ユニットとしては、正極と負極と更にセパレータとを積層又は捲回して成る電極体ユニットが挙げられる。また、典型的な蓄電素子である電池では、電極体ユニットと共に種々の電解質（電解液、固体電解質等）が備えられるが、かかる電解質の内容は電池の種類に応じて異なり得る。例えば、非水系電解液を備えたリチウム二次電池を蓄電素子とするモジュールは、本発明によって提供される蓄電モジュール（電池モジュール）の好適な一態様である。

本発明をフィルム外装型の電池その他の蓄電モジュールに適用する場合、外装フィルムとしては、従来のフィルム外装型蓄電装置（典型的には二次電池）において使用されているものであれば特に限定することなく用いることができる。例えば、リチウム二次電池等の外装体として従来使用されているラミネートフィルムを用いることができる。好ましくは高融点樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）系樹脂）から構成された外面（保護）層と、金属箔（例えばアルミニウム、スチール）から構成されたバリア層（ガスや水分を遮断するバリア層）と、熱融着性樹脂（比較的低融点である樹脂、例えばエチレンビニルアセテート、或いはポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂）から構成された接着層との三層構造を有するラミネートフィルムを好適に用いることができる。このような三層構造ラミネートフィルムは、適当な加熱圧着手段（例えばヒートプレス機）を使用することによって、接着層同士を容易に接着（融着）することができる。また、この種のラミネートフィルムは、絞り加工その他の一般的な加工（典型的にはプレス加工）によって容易に凹部を形成することができるため、電極体ユニット形状に適合して外装させることができる。特に好ましいラミネートフィルムとしては、ラミネートフィルムの内側材質（接着層）が枠体と同じものが挙げられる。例えば、枠体とラミネートフィルムの内側材質（接着層）が共にポリプロピレンであることが好ましい。この構成によれば、枠体とラミネートフィルムとを容易に熱融着することができる。尚、フィルム外装手段としては、このようなラミネートフィルムに限定されず、蓄電モジュールを外装する用途に用いることができる種々の他のフィルムを用いることができる。

本発明の蓄電モジュールを構成する枠体自体或いは電極体ユニット収容部のサイズや形状は、収容対象の電極体ユニットの種類、サイズ、形状等によって異なり得る。耐衝撃性材料であり、且つ、収容（保持）する対象の蓄電素子（例えば電池）を構成する電解質や蓄電素子の使用による反応生成物に対して耐性がある材料から形成された枠体が好ましい。典型的には、絶縁性材料を選択することが好ましい。合成樹脂材料は、比較的製造コストが低く、所望する形状に成形加工することが容易であり上述した条件を好適に満たすものが多い。このような理由で合成樹脂は枠体の構成材料として好ましく用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が好ましく選択される。また、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド樹脂）、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン樹脂）等を用いてもよい。枠体は、これらの樹脂から選択される単一の樹脂材料から構成されたものでもよいし、二種以上の樹脂が混合された材料から構成されてもよい。
また、枠体に収容される電極体ユニットの電気的な性能を下げない範囲で副材料を添加してもよい。例えば、種々の安定剤（例えばフェノール系、ステアリン酸系の熱安定剤）、金属不活性剤（例えばヒドラジン系の金属不活性剤）、耐衝撃強化剤（例えばセラミックス粉体）、ラジカル反応停止剤を適宜配合することができる。
なお、枠体は材料に応じて選択される一般的な方法で製造又は成形加工されればよく、本発明の実施にあたって特別なプロセスは要求されない。例えば材料として合成樹脂を用いた場合、材料の性質（例えば、熱可塑性、熱硬化性の硬化特性）に応じて射出成形、熱成形（真空成形、圧縮空気成形）等の一般的な成形加工技法が採用される。

次に、本発明の蓄電モジュールが備える接続端子ならびに総正極端子及び総負極端子について説明する。これら端子類は、電極体ユニット（即ち蓄電素子）間或いはモジュールと外部の電気回路とを電気的に接続し得るものであればよく、その形状や組成に特に限定はない。典型的には金属製であり、枠体と一体に形成し易い形状、例えば板状或いは棒状の端子が好適である。これら端子は、１種類の成分で全体が構成されていてもよく、２種類以上の成分（或いは合金）で構成されていてもよい。例えば、二つの電極体ユニットを直列に接続する場合には、正極側接続部分がアルミニウム製であり、負極側接続部分が銅製である接続端子を好適に使用することができる。

なお、これら端子を枠体と一体に形成する手段としては、材料に応じて選択される一般的な成形加工法を適用すればよく、本発明の実施にあたって特別なプロセスは要求されない。例えば、インサート加工法、圧入加工法、カシメ加工法、加熱圧着（ホットプレス）加工法等が挙げられる。枠体が合成樹脂製であり、端子が金属製である場合、所定形状の端子を型内に配置して樹脂成形体を製造するいわゆるインサート加工（インサート成形）法が特に好ましい。

以下、本発明に関する好適ないくつかの実施例を図面を参照しつつ説明するが、本発明をかかる図面に示すものに限定することを意図したものではない。

先ず、図１〜図７に基づいて第一実施例に係るフィルム外装型蓄電モジュール１を説明する。本実施例に係る蓄電モジュール１は、リチウム二次電池を構成する電池モジュールである。
図１はラミネートフィルムによって外装する前（即ちラミネートフィルムを除いた状態）の蓄電モジュール１を示す斜視図である。図２、図３及び図４は、それぞれ、該蓄電モジュール１に使用された枠体（樹脂ケース）３を電極体ユニット非装着の状態で示す斜視図、平面図及び側面図である。図７はラミネートフィルムによって外装した状態の蓄電モジュール１を示す斜視図である。
これらの図に示すように、本実施例に係る蓄電モジュール１は、大まかにいって、枠体３と、該枠体３に収容される４個の電極体ユニット５，７，９，１１と、３個の接続端子１５，１７，１９と、総負極端子１３及び総正極端子２０とから構成されている。

本実施例に係る電極体ユニット５，７，９，１１は正極シート（正極）と負極シート（負極）をセパレータと共に積層し、さらに捲回して作製される一般的な捲回型電極体ユニットである。かかる捲回型電極体ユニットの一方の端面には正極５ｂ，７ｂ，９ｂ，１１ｂが引き出されており、他方の端面には負極５ａ，７ａ，９ａ，１１ａが引き出されている。これら引き出された正極及び負極部分が後述する接続端子と電気的に接続される（図１及び図６参照）。
尚、かかる電極体ユニット５，７，９，１１の構成自体は本発明を制限するものではなく、従来使用されている種々の材料を用いて構成されておればよい。例えば、正極シートは長尺状の正極集電体の上にリチウム二次電池用正極活物質層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔等の金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種又は二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２等を挙げることができる。他方、負極シートは長尺状の負極集電体の上にリチウム二次電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔等の金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種又は二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等を挙げることができる。正負極シート間に使用される好適なセパレータシートとしては多孔質オレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。

本実施例に係る枠体３は合成樹脂により構成されている。特にラミネートフィルムとの接着性に優れ且つ剛性な樹脂（例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン製）であることが好適である。図１及び図２に示すように、本実施例に係る枠体３はその外形が厚み方向と長手方向の長さが顕著に異なる筐体構造であり、後述する総正極端子２０及び総負極端子１３並びに排気弁９７が配置される前端部（前面）５７（以下「外部接続用端部（端面）」という。）からみて長手方向に延びる両側面２１，２３には、図６に示すように、それぞれ奥行き方向に窪んだ電極体ユニット収容用凹部２５，２７，２９，３１（以下「電極体ユニット収容部」と略称する。）が並んで２箇所ずつ、枠体３の長手方向への中心を背中合わせにして合計４箇所設けられている。図示するように、これら電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１の開口部は矩形状であり、枠体３の側面（長手方向に対して横方向）から、電極体ユニット５，７，９，１１をコンパクトに枠体３内に位置決めし、配置することができる。尚、図３、図５及び図６においては、枠体３に電極体ユニット５，７，９，１１及びラミネートフィルム３３が配置された状態を想定し、これらを仮想線（二点鎖線）にて示している。

また、図６に示すように、枠体３の一方の側面２１に並ぶ２箇所の電極体ユニット収容部２５，２７、及び他方の側面２３に並ぶ２箇所の電極体ユニット収容部２９，３１の間には、両収容部の境界に相当する隔壁部３５，３７がそれぞれ形成されている。該隔壁部３５，３７内には、縦方向においてほぼ中央部に、薄板状の接続端子１５，１９が枠体本体と一体となって配置されている。これら接続端子１５，１９は、各電極体ユニットの正極に接続されるアルミニウム製端子と各電極体ユニットの負極に接続される銅製端子とを溶接によって一体化した部材である。即ち、各接続端子１５，１９の正極側（端子の長手方向の概ね半分）はアルミニウムで構成されており、負極側（端子の長手方向の概ね半分）は銅で構成されている。このように正極側端子と負極側端子とを一体化した接続端子を用いることにより、バスバー等の接続部材を別途必要とせずに電極体ユニット５，７，９，１１を直接接続することができる。図示されるように、接続端子１５，１９は、正極側と負極側との接合部が隔壁部３５，３７によって被覆（埋設）されると共に、その両端部３９，４１，４３，４５がそれぞれ電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１内において隔壁部３５，３７から枠体３外方にははみ出さずに露出している。即ち、この露出した接続端子１５，１９の正極側の端部及び負極側の端部が、電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に収容された状態の電極体ユニット５，７，９，１１の正極５ｂ，７ｂ，９ｂ，１１ｂ及び負極５ａ，７ａ，９ａ，１１ａと電気的に接続され得る構成となっている。また、本実施例では接続端子１５，１７が枠体３内に配置されるため、ラミネートフィルム３３の外装及び小型化においてその厚さに制限がない。このため、信頼性の高い接続端子をモジュール１に装備することができる。また、接続端子１５，１９は、正極側及び負極側の溶接部が隔壁部３５，３７に被覆（埋設）されていることによって、当該溶接部における水分付着等が防止される。このため、異種金属接触による腐食を防止することができる。

一方、図６に示すように、枠体３の外部接続用端部（端面）５７とは反対側の後端部４７側において、接続端子１７（ここでは一つ）が枠体３の内部において縦方向略中央に枠体３の一方の側面２１から他方の側面２３に向かって（即ち幅方向に）回り込むように配置されている。この接続端子１７は、上述の隔壁部３５，３７に配置された接続端子１５，１９と同様、その中心部即ち正極側及び負極側の溶接部は後端部４７に被覆（埋設）されているとともに両端部４９，５１についてはそれぞれ対応する電極体ユニット収容部２７，２９において枠体３外方にはみ出さずに露出している。即ち、この露出した端部４９及び端部５１が、それぞれ、電極体ユニット収容部２７，２９に収容された状態の電極体ユニット７，９の正極７ｂ及び負極９ａと電気的に接続され得る構成となっている。

さらに、図１、図２及び図６に示すように、枠体３の外部接続用端部（端面）５７において、薄板形状の総負極端子１３及び総正極端子２０が枠体３の内部において電極体ユニット収容部２５，３１から外部接続用端部（端面）５７に向かって配置されている。この総正極端子２０と総負極端子１３は、上述の接続端子１５，１７，１９と同様、その一端部５９，６１は電極体ユニット収容部２５，３１において枠体３外方にはみ出さずに露出し、他端部６３，６５は外部接続用端部（端面）５７からその前方に引き出されている。かかる形態によって、電極体ユニット収容部２５，３１に露出した一方の端部５９，６１を電極体ユニット収容部２５，３１に収容された電極体ユニット５，１１の負極５ａ（図中手前の側面２１側）又は正極（図中奥の側面２３側）１１ｂと接続し得、且つ、外部接続用端部（端面）５７からその前方に引き出された他方の端部６３，６５を図示しない外部回路（典型的には電源回路）と接続することができる。また、図１、図２及び図４に示すように、総正極端子２０と総負極端子１３は相互にオフセットとなる位置、具体的には一方の側面２３寄りでやや上方に総正極端子２０が露出・配置され、他方の側面２１寄りでやや下方に総負極端子１３が露出・配置されている。このような水平または鉛直方向に揃わず、互いにずれ（偏差）のある位置に配置されることによって、総正極端子２０と総負極端子１３との間の距離が大きくなり、これら端子１３，２０を他の電気回路（端子）と接続する作業が容易となる。

図１に示すように、本実施例に係る枠体３の上面７１には、底面７３に向かって窪み（凹部）７５が形成されている。本実施例においてはかかる凹部７５が排気路７５を構成している。即ち、枠体３の外面をラミネートフィルム３３で覆う（封止する）ことにより、枠体本体上面７１とラミネートフィルム３３との間に凹部７５に対応する空間即ち排気路７５が形成される。図３に示すように、この排気路７５は、枠体上面７１の縁部７７を除く中央よりの部分において長手方向に連なるように形成されている。また、隔壁部３５，３７の上方に相当する位置、及び、電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１の横方向（長手方向）における略中央の上方に相当する位置には、通路が狭くなる（即ち、窪み部分が細くなる）排気集約路７９，８１，８３が形成されている。これら排気集約路７９，８１，８３を挟む枠体上面部分は、排気路７５と後に外装するラミネートフィルム３３との間の空間を支持し、ラミネートフィルム３３上面の強度或いは保形性を向上させるのに好ましい形状である。

さらに、図３に示すように、排気路７５と各電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１との間には、それぞれガス透過孔８５，８７，８９，９１が形成されている。而して、各ガス透過孔８５，８７，８９，９１の排気路７５側の端部には、本実施例に係るガス透過手段としてガスのみが透過可能であり、固体及び液体（電解質等）の透過を阻止し得るガス透過膜９３，９５が配置されている。かかる構成により、本モジュール１の使用時において電極体ユニット５，７，９，１１が収容された電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１において発生したガスは、それぞれのガス透過孔８５，８７，８９，９１から全て排気路７５に集約される。このように、モジュール内部で発生したガスを排出するための排気路７５をユニット化或いは共通化することによって、排気路７５の構成を簡素化し、モジュール自体の省スペース化及び低コスト化を実現することができる。

排気路７５は、図４に点線で示すように、外部接続用端部（端面）５７において、上面７１から一旦底面７３側に略垂直に曲がり、端部５７に設けられた排気弁（圧力リリーフバルブ）９７と連結される。即ち、全ての電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１から発生したガスは、排気路７５を通過し、蓄電モジュール１に付加がかからないように排気弁９７から排出される。排気路７５に排気弁９７を設けることにより、蓄電モジュール１内（例えば排気路７５内）の圧力上昇を防止し、ラミネートフィルム３３の溶着部へのダメージを軽減することができる。
本実施例によれば、総負極端子１３及び総正極端子２０、さらには排気弁９７を同じ端部（端面）５７に設けることにより、蓄電モジュール１の嵩張りの要因となり得るこれらモジュール１（枠体３）から外方へ突出する部材の集約化が実現されている。これにより、モジュール１全体のさらなる省スペース化が実現されている。また、これら端子１３，２０と排気弁９７とが同じ向きに形成されることにより、モジュール１と外部電気回路（外部端子）との接続作業や複数の同型モジュール１を相互に組付ける作業を効率よく行うことができる。

また、図３に示すように、枠体３の上面７１には、排気集約路８１，８３を両側に挟んで、それぞれ２個、合計４個の電解質注入孔９９，１０１，１０３，１０５が形成されている。電解質注入孔９９，１０１，１０３，１０５は、それぞれ電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に対応して設けられており、蓄電モジュール（即ち本実施例ではリチウム二次電池モジュール）１を組み立てて、ラミネートフィルム３３にて電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１を外装後、ここから各電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１内に所定の電解質（ここではリチウム二次電池用の組成の非水電解液）を注入することができる。即ち、電解質注入孔９９，１０１，１０３，１０５は、図示しない電解質注入針を刺し込んで電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に電解質を注入後、電解質注入針を引き抜くことによって再び密閉される弾性部材から構成されている。

さらに、図４及び図５に示すように、蓄電モジュール１には、種々の用途の信号線（ここでは電圧検出線）１０７，１０９，１１０，１１１，１１３が予め枠体３内に埋設された状態で配線されている。各電圧検出線１０７，１０９，１１０，１１１，１１３の一端は、それぞれ、対応する接続端子１５，１７，１９、総負極端子１３及び総正極端子２０に接続されている。電圧検出線１０７，１０９，１１０，１１１，１１３の他端は集約され、枠体３の外部接続用端部（端面）５７の下部において、総負極端子１３及び総正極端子２０と同じ方向に並列して引き出されている。これら電圧検出線１０７，１０９，１１０，１１１，１１３によって、各電極体ユニット５，７，９，１１の電圧を検知して、各電極体ユニット５，７，９，１１間の電圧バランスを調整することができる。かかる電圧検出線１０７，１０９，１１０，１１１，１１３或いはその他の種々の用途の信号線を枠体３に配線（典型的には埋設）することにより、枠体３周囲においてそれら信号線のための余分な配線スペースの確保が不要となるため、より省スペース化に資することができる。
また、これら信号線（ここでは電圧検出線）１０７，１０９，１１０，１１１，１１３が総正負極端子１３，２０と同じ向きで、さらに好ましくは同じ端部（端面）に形成されることにより、モジュール１と外部電気回路（外部端子）との接続作業や複数の同型モジュール１を相互に組付ける作業（端子接続作業を含む）を効率よく行うことができる。

次に、本実施例に係る蓄電モジュール１の組み立て手順を説明する。先ず、枠体３の電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に、図１に示すように電極体ユニット５，７，９，１１を収容する。具体的には、枠体３の側面方向に開口した複数の電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１のそれぞれに、相互に離隔し且つ総正極端子２０から総負極端子１３に至るまで直列に電気的に接続されるように正しい向きで配列させた状態で、前記構成の捲回型電極体ユニット５，７，９，１１を配置・収容する。本実施例の蓄電モジュール１（枠体３）によれば、各電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に電極体ユニット５，７，９，１１を個々に配置・収容することによって、容易に当該電極体ユニット５，７，９，１１は位置決めされ、且つ、電極体ユニット５，７，９，１１間を電気的に接続することができる。
次いで、図７に示すように、ラミネートフィルム３３によって枠体３の全体を覆うようにして外装する。使用するラミネートフィルム３３には予め外部接続用端部５７から突出する総正極端子２０、総負極端子１３、排気弁９７及び複数の信号線（ここでは電圧検出線）１０７，１０９，１１０，１１１，１１３が貫通し得る穴が形成されている。
本発明を限定する要素ではないが、図１及び図７に示すように本実施例の蓄電モジュール１では、枠体３の厚みよりも側面方向にやや出っ張った状態で電極体ユニット５，７，９，１１が電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に収容されている。このため、使用するラミネートフィルム３３としては、電極体ユニット５，７，９，１１が枠体３から厚み方向にやや出っ張った（突き出た）状態に適合して外装可能なように、電極体ユニット５，７，９，１１の出っ張り形状に適合した凹みを有する比較的浅いエンボス加工がなされているものを使用するとよい。尚、本実施例の蓄電モジュール１のように、枠体３の厚み方向に電極体ユニット５，７，９，１１を収容することにより、厚み方向に突出する電極体ユニットの厚みが低減される。このため、ラミネートフィルム３３のエンボス加工を図示するように浅くすることができ、ラミネートフィルム３３のエンボス加工時におけるピンホールや肉薄化を低減することができる。従って、本実施例の他の効果として、使用するラミネートフィルム３３の製造効率（歩留まり）が向上する。

そして、枠体３（モジュール１）内部の液密性が保持されるように、枠体３本体を構成する樹脂とラミネートフィルム３３（溶着部）とを上面７１を除いて熱融着する。本実施例の蓄電モジュール１によれば、接続端子１５，１７，１９が枠体３において外方にはみ出さない位置に配置されて各電極体ユニット５，７，９，１１を接続している。このため、ラミネートフィルム３３で外装を施す場合にも、接続端子１５，１７，１９を外方に引き出さずに内側に収容した状態でコンパクトに封止することができる。従って、ラミネートフィルム３３におけるシール接合箇所が低減され、シール性を向上させることができるとともに、ラミネートフィルム３３の使用量が低減される。また、一のラミネートフィルム３３外装作業により、複数の電極体ユニットが同時に包装されるため、それら電極体ユニット（延いては単電池（セル）等の蓄電素子）を個々に包装する場合よりも低コストにフィルム包装が行える。また、接続端子１５，１７，１９が枠体３において外方にはみ出さない位置に配置されているために、端子の鋭利な角部等がラミネートフィルム３３と接触してラミネートフィルム３３を破損する虞も低減される。尚、ラミネートフィルム３３の熱融着手段としては特別な方法を要さず、一般的な加熱手段（例えばヒートプレス機）によって行うことができる。

フィルム外装後、電解質注入口９９，１０１，１０３，１０５からリチウム二次電池用電解質を注入し、電極体ユニット収容部２５，２７，２９，３１に収容された電極体ユニット５，７，９，１１に所定量の電解質を配置する。最後に、枠体３の上面７１をラミネートフィルム３３によって熱融着等によって封止することによって、蓄電モジュール１の組み立てが完成する。尚、かかる電解質注入路の構成及び電解質注入プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。

なお、ここで注入される電解質は従来からリチウム二次電池の電解質として使用されるものであれば特に制限なく使用し得、本発明を特徴付けるものではない。典型的には液状（例えば非水電解液）或いは典型的にはゲル状であるポリマー電解質を用いる。例えば、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）の混合溶媒（例えばＤＥＣ：ＥＣが７：３の質量比である混合溶媒）にリチウム塩として１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解した非水電解液を好適に使用することができる。
完成した蓄電モジュール１は、図７に示すように、各電極体ユニット５，７，９，１１を接続する端子１５，１７，１９が枠体３の外方にはみ出していないため、極めてコンパクトで省スペース化されている。このため、高出力が要求され、複数の電極体ユニットを接続して構成される蓄電モジュールであっても、小さなスペースにおいても組付けることが可能となる。

次に、図８〜図１１に基づいて第二実施例に係るフィルム外装型蓄電モジュール２０１を説明する。本実施例に係る蓄電モジュール２０１は、リチウム二次電池を構成する電池モジュールである。図８はラミネートフィルムによって外装する前（即ちラミネートフィルムを除いた状態）の蓄電モジュール２０１を示す斜視図である。図９は該蓄電モジュール２０１に使用された枠体（樹脂ケース）２０３を電極体ユニット非装着の状態で示す斜視図である。図１１はラミネートフィルムによって外装した状態の蓄電モジュール２０１を示す斜視図である。
これらの図に示すように、本実施例に係る蓄電モジュール２０１は、大まかにいって、枠体２０３と、４個の電極体ユニット２０５，２０７（一方の側面２２１側に配置されるもののみ示し、図中の後背側に相当する側面２２３側の電極体ユニットは図示されない）と、３個の接続端子２１５，２１７，２１９と、総負極端子２１３及び総正極端子２２０とから構成されている。以下、本実施例の特徴を説明するが第一実施例と相違しない部分（例えば電極体ユニット、接続端子の構成）についての重複する説明は省略する。

本実施例に係る枠体２０３は合成樹脂により構成されている。図８、図９及び図９のＸ−Ｘ断面図である図１０に示すように、この枠体２０３はその外形が厚み方向と長手方向の長さが顕著に異なる筐体構造である。そして、総正極端子２２０及び総負極端子２１３が配置される外部接続用端部（前端部）２９７とその反対側の後端部２０３は、その厚み方向における厚みが先端に行くほど狭くなる先細り形状となっており、その先端部（尖頂部）から薄板形状の総正極端子２２０及び総負極端子２１３が同じ向きで鉛直方向に一直線上に並んで外部に引き出されている。
第一実施例と同様、枠体２０３の長手方向に延びる両側面２２１，２２３には、それぞれ奥行き方向に窪んだ電極体ユニット収容部２２５，２２７，２２９，２３１が並んで２箇所ずつ、枠体２０３の長手方向への中心を背中合わせにして合計４箇所設けられている。これら電極体ユニット収容部２２５，２２７，２２９，２３１の開口部は矩形状であり、枠体２０３の側面（長手方向に対して横方向）から、電極体ユニット２０５，２０７をコンパクトに枠体２０３内に位置決めし、配置することができる。
尚、枠体２０３の外方にはみ出さない位置に配置された接続端子２１５，２１７，２１９、総負極端子２１３及び総負極端子２２０を模式的に略して示しているが、これらの構成、形状や配置（埋設）部位は前記第一実施例と同様である。また、電極体ユニット収容部２２５，２２７，２２９，２３１、及び電解質注入孔２９９，３０１，３０３，３０５についても前記第一実施例と同様に構成される。第二実施例においては、排気路及び電圧検出線が図示されていないが、第一実施例と同様に設けることもできる。

本実施例の蓄電モジュール２０１では、図８及び図９に示すように、総負極端子２１３及び総正極端子２２０が枠体２０３の端子引き出し方向の端部（外部接続用端部）２９７において、鉛直方向（縦方向）に一列となって配置されている。このため、外部接続用端部２９７における薄板形状の総負極端子２１３及び総正極端子２２０の引き出し部分が略直線状となり、フィルム外装の障害となり得る厚みが実質的に存在しない。このため、図１１に示すように、かかる枠体２０３をラミネートフィルム２３３で包囲するように外装することができる。このため、総負極端子２１３及び総正極端子２２０を両側面２２１，２２３側から２つのラミネートフィルムで挟んでその周囲を隙間なく容易にシールすることができる。従って、ラミネートフィルム２３３の取り付け作業性が良好で低コストとなるとともに、相互に熱融着したラミネートフィルム２３３の張り合わせ部分（隙間）から蓄電モジュール２０１内に透過する水分透過量を抑制することができる。また、一つのラミネートフィルム２３３によって外装することが可能であるため、低コストでシール性の良好な蓄電モジュール２０１を構成することができる。

以上、本発明に係る好適な二つの蓄電モジュール（電池モジュール）を説明したが、ここで開示される蓄電モジュールは、ここで図示されないような種々の付加的構成要素を備えることができる。例えば、電極体ユニットと外部の回路との電気的接続又は蓄電素子相互間の電気的接続を行うためのリード線、タブ端子等を有し得る。これら付加的構成要素の有無やその性状は、従来の蓄電モジュール（例えばリチウム二次電池等から構成される電池モジュール）と同様でよく、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。

以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、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、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１，２０１ 蓄電モジュール
３，２０３ 枠体
５，７，９，１１，２０５，２０７ 電極体ユニット
１５，１７，１９，２１５，２１７，２１９ 接続端子
１３，２１３ 総負極端子
２０，２２０ 総正極端子
２５，２７，２９，３１，２２５，２２７，２２９，２３１ 電極体ユニット収容部
３３，２３３ ラミネートフィルム
７５ 排気路
８５，８７，８９，９１ ガス透過孔
９３，９５ ガス透過膜
９７ 排気弁

Claims (5)

1. 正極と負極と固体電解質をそれぞれ有する複数の電極体ユニットと、
   前記複数の電極体ユニットを相互に離隔し配列した状態で収容し得る電極体ユニット収容部が形成されている樹脂製の枠体と、
   前記複数の電極体ユニットと電気的に接続される総正極端子及び総負極端子と、
   前記電極体ユニット間にそれぞれ配置される接続端子であって隣接する電極体ユニット間を電気的に直列に接続する接続端子と、
   前記複数の電極体ユニット、枠体、及び接続端子を収納する外装体と、を備えており、
   前記正極と負極の一方は、前記電極体ユニットの第１の方向の一方の端面から引き出されており、前記正極と負極の他方は、前記電極体ユニットの第１の方向の他方の端面から引き出されており、
   前記枠体の両側の側面のそれぞれには、第１の方向に隣接する２以上の電極体ユニット収容部が形成されており、
   各電極体ユニット収容部は、前記枠体の側方に向けて開口しており、
   前記総正極端子及び総負極端子は、前記枠体の第１の方向の一の端部において前記枠体の外部に引き出されており、
   前記接続端子は、前記枠体と一体に形成されており、該枠体の外方にはみ出さない位置に配置されており、
   前記接続端子は、その一端が一の電極体ユニット収容部に収容される電極体ユニットに接続される一方、その他端が該一の電極体ユニット収容部が隣接している他の電極体ユニット収容部に収容される電極体ユニットに接続されており、
   前記接続端子の一端と他端の間の部分は、前記樹脂に埋設されており、
   前記枠体に電極体ユニットが収容されると、前記枠体の一の端部から前記他の端部に向かって一方の側面に沿って配置された電極体ユニットが直列に接続されると共に、前記枠体の他の端部から前記一の端部に向かって他方の側面に沿って配置された電極体ユニットが直列に接続され、一方の側面に沿って接続された電極体ユニット群と他方の側面に沿って接続された電極体ユニット群は前記枠体の他の端部において接続されており、
   前記外装体は、水分の透過を防止し得る外装フィルムである、蓄電モジュール。
2. 前記接続端子の一端はアルミニウムで形成されており、前記接続端子の他端は銅で形成されており、該アルミニウムと該銅との接合部が前記樹脂に埋設されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記枠体の一の端部と、前記他の端部の厚みは、先端に行くほど狭くなっており、
   前記総正極端子及び総負極端子のそれぞれが薄板状に形成されており、前記枠体の一の端部において、それぞれの板厚の方向が前記枠体の側面が向いている方向に一致した状態で、板厚方向に直交する方向に一直線上に並んでいる、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記枠体は、該枠体の一方の側面に設けられた電極体ユニット収納部と他方の側面に設けられた電極体ユニット収納部との間に隔壁部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記電極体ユニットは、正極と負極とセパレータとが積層及び捲回された捲回型電極体ユニットである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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