JP5484426B2 - 電池モジュールおよび電池ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、電池要素を収容した電池モジュールおよび電池ユニットに関する。
電池モジュールでは、例えば、電池要素を外気から封止して収容することが求められ、種々の提案がなされている。例えば、電池ケースにて電池要素を収容した上で、電池要素の外周に亘って樹脂構成材同士を接合して溶着もしくは接着させることが提案されている（特許文献１）。
特許３８０５２７５号公報
電池要素は種々のタイプがあり、例えば充放電タイプの電池要素では、充電中或いは放電の際に不活性ガスを発生させ、電池モジュールの内圧上昇を招く。こうした内圧上昇に伴い、樹脂構成材同士の接合箇所からガスがリークすることが危惧される。よって、樹脂構成材同士の接合箇所での溶着や接着を、ガスリークの回避ができるよう、確実に且つ念入りに行う必要があり、煩雑であった。また、樹脂構成材同士の接合箇所に振動や衝撃といった不用意な負荷を掛けると、樹脂構成材同士の接合に隙間が生じ得るため、取扱の上からも煩雑であった。
本発明は、上記した課題を踏まえ、電池要素の簡便な封止手法を提供することを目的とする。
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができるほか、後述の適用例として実施することができる。
電池要素を収容した電池モジュールであって、
前記電池要素を取り囲む枠形状をなして枠内に前記電池要素が組み込まれる絶縁性の枠体と、
該枠体の枠内に組み込まれた前記電池要素を、前記枠体を介在させて取り囲む導電性の第１、第２のプレートと、
該第１、第２のプレートの外周縁プレート部位を、前記第１、第２のプレートの外周端面と前記枠体の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に被覆する絶縁性の外周縁枠体とを備え、
前記第１のプレートは、前記電池要素が有する正極集電箔と負極集電箔のいずれか一方の集電箔と導通し、
前記第２のプレートは、前記電池要素が有する正極集電箔と負極集電箔の他方の集電箔と導通する。
[適用例１：電池モジュール]
電池要素を収容した電池モジュールであって、
前記電池要素を取り囲む枠形状をなして枠内に前記電池要素が組み込まれる絶縁性の枠体と、
該枠体の枠内に組み込まれた前記電池要素を、前記枠体を介在させて取り囲む導電性の第１、第２のプレートと、
該第１、第２のプレートの外周縁プレート部位を、前記第１、第２のプレートの外周端面と前記枠体の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に被覆する絶縁性の外周縁枠体と
を備えることを要旨とする。
この適用例１の電池モジュールでは、電池要素の封止に際して、絶縁性の枠体の枠内に組み込んだ電池要素の第１、第２のプレートによる取り囲みを経た収容と、絶縁性の外周縁枠体による第１、第２のプレートの外周縁プレート部位のプレート外周に亘った枠状の被覆とを行えばよい。そして、絶縁性の外周縁枠体によるプレート外周に亘った枠状の被覆は、第１、第２のプレートの外周端面と枠体の外周端面とを含んでなされ、樹脂構成材同士の接合を含むものではない。この結果、適用例１の電池モジュールによれば、電池要素を簡便に封止できる。
上記した適用例１の電池モジュールは、次のような態様とすることができる。例えば、前記電池要素を枠内に組み込み済みの前記枠体と、前記第１、第２のプレートとを一体化させることができる。つまり、枠体と第１、第２のプレートとが一体のサブアッシー品とでき、こうすれば、絶縁性の外周縁枠体によるプレート外周に亘った枠状の被覆を行う工程において、枠体と第１、第２のプレートとが一体のサブアッシー品を取り扱えばよく、簡便となる。
また、前記外周縁枠体を、絶縁性の樹脂を用いたインサート成形にて形成することができ、こうすれば、プレート外周に亘った枠状の被覆をなす絶縁性の外周縁枠体を容易に形成できる。この場合、前記第１、第２のプレートの前記外周縁プレート部位と前記外周縁枠体とを接合することもできる。
また、前記枠体により前記電池要素が有する正負の集電箔を保持した上で、前記第１のプレートをその保持済みの正負の集電箔の一方と導通させ、前記第２のプレートについては、これを、正負の集電箔の他方と導通させる。そして、前記第１、第２のプレートを、そのプレート外面が前記外周縁枠体より外側に位置するようにできる。こうすれば、電池モジュールにおいて最外面をなす第１、第２のプレートのプレート外面を、他の電池モジュールとの電気的な接続部位とできる。よって、電池モジュールを積層するだけで、電池モジュール間の電気的な接続が確保でき、簡便である。
また、前記第１、第２のプレートを金属製のプレートとして、前記正負の集電箔と溶接することができる。こうすれば、第１、第２のプレートと正負の集電箔との導通を確実に確保できる。
また、前記第１、第２のプレートを前記枠体に組み込み済みの前記電池要素の側から凸の凸形状として前記電池要素の側で凹部を形成するものとした上で、該凹部にて前記枠体の枠内の前記電池要素を取り囲むようにできる。こうすれば、凸形状である故に第１、第２のプレートの強度を確保できるので、電池モジュール単体での強度が高まると共に、電池モジュールを積層して積層方向に拘束した場合でも、その拘束力に抗することができる。
また、前記枠体を向かい合う枠部位にて分割された２分割品とすることができる。こうすれば、電池要素を簡便に枠内に組み込むことができるほか、枠体を介在させないまま第１、第２のプレートで電池要素を取り囲んだ後に、２分割品の枠体にて、その枠内に電池要素を組み込むことができる。
また、前記外周縁枠体を、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの前記外周縁枠体と係合して位置決めする位置決め係合部を有するものとできる。こうすれば、電池モジュールの積層が簡便となる。
また、前記第１、第２のプレートのプレート外面に突起を備え付け、この突起を、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの前記突起と突起頂上面で接合するものとできる。こうすれば、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの導通は、突起頂上面で接合した突起を介して確保できる。そして、積層した電池モジュールに拘束力を及ぼせば、突起頂上面という狭小な面での当接により接触面圧が高まるので、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの導通の信頼性を高めることができる。こうした突起を、第１、第２のプレートのプレート外面に点在配置すれば、より好ましい。
[適用例２：電池ユニット]
複数の電池モジュールを有する電池ユニットであって、
上記したいずれかの電池モジュールを積層し、該積層した電池モジュールに積層方向に沿った拘束力を及ぼす
ことを要旨とする。
上記した適用例２の電池ユニットについては、これを、電池モジュールを積層して拘束力を及ぼすだけで構成できる。
本発明の一実施例としての電池モジュール１０の外観を示す斜視図である。 図１における２−２線に沿って断面視した上で要部を拡大して示す説明図である。 図１における３−３線に沿った概略断面図である。 電池要素２０を含んだサブアッシー品１２の分解斜視図である。 実施例の電池ユニット１００の概略構成を断面視して示す説明図である。 本実施例の電池モジュール１０と電池ユニット１００の製造手順を示す工程図である。 電池要素２０と正極側プレート３２の一体化の様子を示す説明図である。 電池要素２０と負極側プレート３４の一体化の様子を示す説明図である。 中間枠体５０の一体化の様子を示す説明図である。 サブアッシー品１２の外観を示す斜視図である。 サブアッシー品１２を金型と共に示す説明図である。 変形例の中間枠体５０を用いたサブアッシー品１２の分解斜視図である。 この変形例の中間枠体５０を用いた場合の効果を説明するための説明図である。 また別の変形例の中間枠体５０を用いた場合のサブアッシー品１２の組み付けの様子を説明する説明図である。 第２実施例の電池モジュール１０Ａの外観を示す斜視図である。 図１５における１６−１６線に沿って断面視した上で隣り合う電池モジュール１０Ａを示す説明図である。 突起３５を有する変形例の電池モジュール１０Ｂの外観を示す斜視図である。 図１７における１８−１８線に沿って断面視した上で要部を拡大して示す説明図である。 インサート成形の様子を金型と共に説明する説明図である。 また別の変形例の電池モジュール１０Ｃの外観を示す斜視図である。 図２０における２１−２１線に沿って断面視した上で隣り合う電池モジュール１０Ｃを示す説明図である。 インサート成形の様子を金型と共に説明する説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例としての電池モジュール１０の外観を示す斜視図、図２は図１における２−２線に沿って断面視した上で要部を拡大して示す説明図、図３は図１における３−３線に沿った概略断面図、図４は電池要素２０を含んだサブアッシー品１２の分解斜視図である。
これら各図に示すように、電池モジュール１０は、電池要素２０と、正極側プレート３２と、負極側プレート３４と、外周縁枠体４０と、中間枠体５０とを有する。電池要素２０は、例えば、リチウム２次電池として充放電を担う電池単位となり、扁平で方形をなして一方の端部から正極集電箔２２を突出し、他方の端部から負極集電箔２４を突出して備える。なお、この電池要素２０は、一般に、正負の電極用金属薄膜を電解質を介在させて巻回して構成されるが、その構成については本発明の要旨と関係しないので、その説明は省略する。
中間枠体５０は、絶縁性の樹脂成型品であり、図４に示すように、向かい合う枠部位にて図における左右に分割した左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒの２分割品とされている。そして、この中間枠体５０は、上記の左右の枠体がその開口側端面で接合されることで枠形状をなして、電池要素２０を枠内に取り囲む。中間枠体５０は、図４において上下に位置する枠部位を幅広とし、この幅広の枠部位を集電箔保持部位５２とする。集電箔保持部位５２は、枠内側において段差を持って形成され、その段差部にて、中間枠体５０の枠内に組み込み済みの電池要素２０の正極集電箔２２と負極集電箔２４を保持する。この場合、集電箔保持部位５２の段差は、図２に示すように、上記の正負極集電箔の厚みと同じにされているので、中間枠体５０は、正極集電箔２２および負極集電箔２４を、いわゆる面一の状態で集電箔保持部位５２にて保持する。また、集電箔保持部位５２は、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒとがその開口側端面で接合された状態において、上記の正負極集電箔の幅と同程度とされているので、中間枠体５０は、正極集電箔２２および負極集電箔２４が集電箔保持部位５２に嵌り込むようにして保持する。換言すれば、中間枠体５０は、集電箔保持部位５２への正負極の集電箔の嵌り込みを介して、電池要素２０と一体となる。その詳細については、後述する。
正極側プレート３２は、電池要素２０の正極集電箔２２と同一の金属鋼板、例えばアルミ鋼板のプレス成型品であり、プレート中央を電池要素２０の側から凸の凸部としその周囲を平板状の外周縁プレート部位３２ａとする。負極側プレート３４は、電池要素２０の負極集電箔２４と同一の金属鋼板、例えば銅鋼板のプレス成型品であり、プレート中央を電池要素２０の側から凸の凸部としその周囲を平板状の外周縁プレート部位３４ａとする。この正負極側の両プレートは、その凸部の裏面側に当たる凹所を電池要素２０の収容領域とし、中間枠体５０の枠内に組み込まれた電池要素２０を、中間枠体５０を介在させて取り囲む。そして、正極側プレート３２は、その外周縁プレート部位３２ａを、図２に示す溶接領域ＷＦにおいて電池要素２０の正極集電箔２２に溶接させている。負極側プレート３４にあっては、その外周縁プレート部位３４ａを、図２に示す溶接領域ＷＦにおいて電池要素２０の負極集電箔２４に溶接させている。この溶接を経て、正極側プレート３２および負極側プレート３４は、電池要素２０と一体となると共に、正極側プレート３２と正極集電箔２２、および負極側プレート３４と負極集電箔２４との電気的な導通を確実に確保できる。
外周縁枠体４０は、後述するように絶縁性の樹脂を用いたインサート成形にて形成され、図１に示すように、電池モジュール１０の外周縁をモジュール外周に亘って被覆する。しかも、図２と図３の断面図に示すように、外周縁枠体４０は、中間枠体５０を介在して向かい合う正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周縁プレート部位３２ａおよび外周縁プレート部位３４ａを、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と外周縁枠体４０の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に被覆する。図２に示すように、外周縁枠体４０は、正極側プレート３２の凸部外面および負極側プレート３４の凸部外面との間にクリアランス４０ｃを確保する。よって、電池モジュール１０は、外周縁枠体４０より外側に正極側プレート３２の凸部外面および負極側プレート３４の凸部外面を位置させる。
図５は実施例の電池ユニット１００の概略構成を断面視して示す説明図である。図示するように、この電池ユニット１００は、複数個の上記した電池モジュール１０を積層したスタック構造とされ、スタック両端に集電用モジュール８０を有する。電池モジュール１０は、上記したように外周縁枠体４０より外側に正極側プレート３２の凸部外面および負極側プレート３４の凸部外面を位置させることから、同じ向きに電池モジュール１０を積層するだけで、隣り合う電池モジュール同士で正極側プレート３２と負極側プレート３４をそれぞれ当接させる。よって、電池モジュール１０を積層するだけで、電池ユニット１００においては、電池モジュール１０を電気的に直列に接続した上で、電池モジュール間の電気的な接続も確保でき、簡便である。
集電用モジュール８０は、中央に集電用金属プレート８２と外部接続用端子８４とを備え、集電用金属プレート８２をスタック両端の電池モジュール１０における正極側プレート３２或いは負極側プレート３４に当接させる。よって、電池ユニット１００は、集電用モジュール８０の外部接続用端子８４を経てモーター等の外部負荷への放電や、外部接続用端子８４を経た外部の電源からの充電を行うことができる。
この他、電池ユニット１００は、スタック構造で積層した電池モジュール１０の両端に集電用モジュール８０を配設した上で、締結ベルト９０にて電池モジュール１０および集電用モジュール８０を締結する。締結ベルト９０は、図５にあっては電池ユニット１００の外周に隙間を持って示されているが、図示しない締結固定金具にて締め付けられることで、積層済みのそれぞれの電池モジュール１０に図に示す拘束力ｆを及ぼす。このため、電池ユニット１００は、上記した隣り合う電池モジュール同士の正負極のプレートの当接および集電用モジュール８０の当接を維持し、電気的な接続についても、これを確保する。つまり、両端に集電用モジュール８０を配してその間に電池モジュール１０を積層し、その上で締結ベルト９０による締結を行うだけで、電池ユニット１００を容易に形成できる。
次に、上記した電池モジュール１０と電池ユニット１００の製造手順について説明する。図６は本実施例の電池モジュール１０と電池ユニット１００の製造手順を示す工程図、図７は電池要素２０と正極側プレート３２の一体化の様子を示す説明図、図８は電池要素２０と負極側プレート３４の一体化の様子を示す説明図、図９は中間枠体５０の一体化の様子を示す説明図、図１０はサブアッシー品１２の外観を示す斜視図である。
図６に示すように、まず、サブアッシー品１２を構成する部品、具体的には、電池要素２０と正極側プレート３２、負極側プレート３４および中間枠体５０を準備する（ステップＳ１００）。次いで、電池要素２０の一方の集電箔、例えば正極集電箔２２を正極側プレート３２の外周縁プレート部位３２ａに溶接する（ステップＳ１１０）。この様子は、図７に示されており、正極側プレート３２の凹所に電池要素２０の本体部を入り込ませ、外周縁プレート部位３２ａと正極集電箔２２とが接合した溶接領域ＷＦにおいて、図示しない溶接電極にて正極集電箔２２を外周縁プレート部位３２ａに溶接（例えば、スポット溶接）する。これにより、正極側プレート３２は、外周縁プレート部位３２ａにおいて電池要素２０と一体となる。
その後、電池要素２０の他方の集電箔、例えば負極集電箔２４を負極側プレート３４の外周縁プレート部位３４ａに溶接する（ステップＳ１２０）。この様子は、図８に示されており、まず、正極側プレート３２の凹所に入り込んだ電池要素２０を、負極集電箔２４の側が正極側プレート３２から離れるように斜めにする。これにより、負極集電箔２４の側では、図示しない溶接電極による溶接作業領域が確保される。そして、この状態で、負極側プレート３４をその凹所が電池要素２０の本体を覆うようにセットし、外周縁プレート部位３４ａと負極集電箔２４とが接合した溶接領域ＷＦにおいて、溶接電極にて負極集電箔２４を外周縁プレート部位３４ａに溶接する。これにより、正極側プレート３２に加えて負極側プレート３４にあっても、電池要素２０と一体となり、図９に示すように、電池要素２０は、正極側プレート３２と負極側プレート３４との間に斜めに位置することになる。
次に、中間枠体５０を構成する左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒを、図９に示すように、電池要素２０の両側から差し込み、上記の左右の枠体をその開口側端面で接合させ、この状態で、正極側プレート３２と負極側プレート３４とを中間枠体５０に押圧する（ステップＳ１３０）。この押圧を経て、電池要素２０は、正極集電箔２２と負極集電箔２４とを電池要素本体から真っ直ぐ延ばした状態で、中間枠体５０の枠内に組み込まれ、この中間枠体５０を介在させて、正極側プレート３２と負極側プレート３４とで取り囲まれる。電池要素２０は、上記の正負の集電箔を真っ直ぐ延ばした状態を維持する。よって、ステップＳ１３０により得られた図１０のサブアッシー品１２は、電池要素２０を枠内に組み込み済みの中間枠体５０と正極側プレート３２と負極側プレート３４とが一体化されたものとなり、これ以降の工程では、サブアッシー品１２を取り扱えばよい。なお、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒとが開口側端面で接合した状態は、上記の押圧により維持されるが、開口側端面を接着したり、開口側端面に凹凸の嵌合部を設けて嵌合固定することもできる。この場合の左右の枠体の開口側端面接着は、後述の工程にて外周縁枠体４０が形成されることから、簡易な接着で支障はない。また、本実施例では、中間枠体５０の集電箔保持部位５２に正極集電箔２２および負極集電箔２４が嵌り込むようにしたので、上記したステップＳ１３０での押圧による一体化と相まって、中間枠体５０と電池要素２０との一体化も確実となる。
こうしてサブアッシー品１２が得られると、そのサブアッシー品１２を金型にセットする（ステップＳ１４０）。図１１はサブアッシー品１２を金型と共に示す説明図である。図示するように、金型は左右の合わせ型とされ、左方金型１４０Ｌと右方金型１４０Ｒとを有する。左方金型１４０Ｌと右方金型１４０Ｒは、キャビティー１４０Ｋを形成し、このキャビティー１４０Ｋは、サブアッシー品１２の外周縁をアッシー品外周に亘って取り囲む。より詳しくは、キャビティー１４０Ｋは、サブアッシー品１２において中間枠体５０を介在して向かい合う正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周縁プレート部位３２ａおよび外周縁プレート部位３４ａを、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と外周縁枠体４０の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に取り囲む。また、左右の金型は、上記のキャビティー１４０Ｋの内周側肩部の型面から突出した肩部位突起１４２にて、正極側プレート３２の外周縁プレート部位３２ａと中間枠体５０および負極側プレート３４の外周縁プレート部位３４ａと中間枠体５０を押圧して、サブアッシー品１２を保持する。こうしてサブアッシー品１２の金型セットが完了すると、絶縁性の樹脂をキャビティー１４０Ｋに射出して、サブアッシー品１２をインサート成形に処する（ステップＳ１５０）。これにより、キャビティー１４０Ｋにて外周縁枠体４０が形成され、この外周縁枠体４０は、キャビティー１４０Ｋに倣って、中間枠体５０を介在して向かい合う正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周縁プレート部位３２ａおよび外周縁プレート部位３４ａを、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と外周縁枠体４０の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に被覆する。
樹脂射出後は、樹脂が冷却硬化するまで養生冷却し、その後に型外しすることで（ステップＳ１６０）、図１に示した電池モジュール１０を得ることができる。そして、この電池モジュール１０を図５に示すように積層して締結ベルト９０で締結すると（ステップＳ１７０）、図５の電池ユニット１００が得られる。
以上説明したように、本実施例の電池モジュール１０では、絶縁性の外周縁枠体４０の枠内に組み込んだ電池要素２０を正極側プレート３２と負極側プレート３４とにより取り囲んで、両プレートおよび中間枠体５０にて電池要素２０を収容する。その上で、その後のインサート成形を経て、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周縁プレート部位３２ａ、３４ａをプレート外周に亘って枠状に被覆する外周縁枠体４０を形成する。この外周縁枠体４０は、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と中間枠体５０の外周端面とを含んだ上で、外周縁プレート部位３２ａ、３４ａのプレート表面まで被覆して、電池要素２０を封止する。従って、本実施例の電池モジュール１０によれば、電池要素２０の封止に際して、上記の電池要素収容と外周縁枠体４０のインサート成形とを行うだけでだけで足りるので、簡便である。しかも、外周縁枠体４０は、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と中間枠体５０の外周端面とを含んだ上で、外周縁プレート部位３２ａ、３４ａのプレート表面まで被覆し、こうした被覆に際しては、樹脂構成材同士の接着や溶着が不要となるので、工程の簡略化や、これに伴うコスト低下も可能となる。しかも、外周縁枠体４０をインサート成形にて形成するので、上記のようにプレート被覆を行う外周縁枠体４０を、容易に形成できる。
外周縁枠体４０のインサート成形に当たり、次のようにして、正極側プレート３２と負極側プレート３４と外周縁枠体４０の接合、詳しくは正負極プレートの外周縁プレート部位３２ａ、３４ａの表面と外周縁枠体４０の内表面との接合を図るようにすることもできる。まず、正負極プレートの外周縁プレート部位３２ａ、３４ａにあっては、その表面にカルボキシル基や、アミノ基、ヒドロキシル基等の極性官能基を付与する。こうした極性官能基の付与は、放電ガス中で発生させたプラズマにより生成したラジカルで有機物を活性化させ、その活性化有機物で外周縁プレート部位３２ａ、３４ａの表面に極性官能基を付与できる。外周縁枠体４０の形成用の絶縁性樹脂については、上記した極性官能基と相互に作用し合う接着性官能基、例えばエポキシ基を含む接着性改質剤を配合しておく。そして、上記したようにサブアッシー品１２を左右の金型にセットし（図１１参照）、上記した接着性改質剤の配合済みの絶縁性樹脂を、キャビティー１４０Ｋに射出して、サブアッシー品１２をインサート成形に処する。こうすることで、金属製の正極側プレート３２および負極側プレート３４と樹脂材である外周縁枠体４０とを接合させた上で、これらを極性官能基と接着性官能基との相互作用により接着でき、外周縁枠体４０による封止の信頼性を高めることができる。
また、本実施例では、外周縁枠体４０を含む完成品としての電池モジュール１０を得るに当たり、電池要素２０を枠内に組み込み済みの中間枠体５０と正極側プレート３２と負極側プレート３４とが一体のサブアッシー品１２を形成する。よって、その後の外周縁枠体４０の形成のための取扱や半製品運搬や保管等において、このサブアッシー品１２を取り扱えば足りるので、簡便である。
また、本実施例の電池モジュール１０では、正極側プレート３２と負極側プレート３４の両プレートを、その中央において外側に凸の凸形状とした上で、この凸形状部にて中間枠体５０の枠内の電池要素２０を取り囲むようにした。このため、正極側プレート３２と負極側プレート３４の両プレートの強度を、凸形状とすることで高めることができるので、電池モジュール１０単体としての強度向上の他、電池モジュール１０を積層して積層方向に拘束した電池ユニット１００としても、その拘束力に抗する強度を確保できる。
また、本実施例の電池モジュール１０では、電池要素２０が組み込まれる中間枠体５０を向かい合う枠部位にて左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒに分割した２分割品とした。このため、電池要素２０を簡便に枠内に組み込むことができるほか、図９に示すように、まず、正極側プレート３２と負極側プレート３４で電池要素２０を取り囲んだ後にあっても、中間枠体５０にて、その枠内に電池要素２０を容易に組み込むことができる。
ここで、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒの開口側端面での接合について説明する。中間枠体５０は、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒが開口側端面で接合されるので、その接合箇所は、樹脂構成材同士の接合箇所に該当し、サブアッシー品１２、延いては電池モジュール１０においても、中間枠体５０の枠内から枠外周面まで延びることになる。ところが、本実施例の電池モジュール１０は、外周縁枠体４０にて、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外周端面と中間枠体５０の外周端面とを含んだ上で、外周縁プレート部位３２ａ、３４ａのプレート表面まで被覆する。従って、上記の接合箇所は、樹脂構成材同士の接合箇所ではあるとはいえ、仮に接着等がなされていない場合であっても、中間枠体５０の外周端面の側で外周縁枠体４０にて覆われることから、電池モジュール１０の内圧上昇に伴うガスリークを回避できると共に、外部から内部へのガスや液体の浸入についてもこれを回避できる。従って、電池要素２０を組み込む上で左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒを開口側端面で接合するに当たっては、サブアッシー品１２としての一体化が正極側プレート３２と負極側プレート３４とにより確保できれば、その接合箇所を接着や溶着する必要はなく、仮に接着する場合でも、簡易な接着を行えば足りる。
次に、変形例について説明する。図１２は変形例の中間枠体５０を用いたサブアッシー品１２の分解斜視図である。図示するように、中間枠体５０を構成する左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒは、開口側端面に、切欠５４と舌片部５５とを有する。舌片部５５は、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒとがその開口側端面で接合すると、切欠５４に重なるように形成されている。図１３はこの変形例の中間枠体５０を用いた場合の効果を説明するための説明図である。
上記の変形例の中間枠体５０を用いたサブアッシー品１２を図１１に示す金型にセットすると、切欠５４に舌片部５５が重なった状態で、中間枠体５０はキャビティー１４０Ｋで取り囲まれる。このキャビティー１４０Ｋに外周縁枠体４０の形成用の樹脂（溶融樹脂）が射出されると、その樹脂の熱は、中間枠体５０の端面部位から中間枠体５０の内部に伝播する。この場合、舌片部５５は、小容積の部位であることから、樹脂の熱を受けて溶融し、切欠５４に溶着する。このため、この変形例では、左方側枠体５０Ｌと右方側枠体５０Ｒの開口側端面を、舌片部５５の溶着により塞ぐことができるので、外周縁枠体４０による電池モジュール外周縁に亘る枠状被覆と相まって、電池モジュール１０の内圧上昇に伴うガスリーク回避の実効性と、電池モジュール１０の外部から内部へのガスや液体の浸入回避の実効性を高めることができる。
図１４はまた別の変形例の中間枠体５０を用いた場合のサブアッシー品１２の組み付けの様子を説明する説明図である。この変形例では、中間枠体５０は、左右に分割されておらず、当初から枠体である。この中間枠体５０を用いる場合には、まず、既述したように電池要素２０の正極集電箔２２に正極側プレート３２の外周縁プレート部位３２ａを溶接固定し、その後、電池要素２０を傾斜させて、この傾斜した電池要素２０を中間枠体５０の枠内に位置させる（図１４（Ａ））。次いで、電池要素２０の負極集電箔２４に負極側プレート３４の外周縁プレート部位３４ａを溶接固定し（図１４（Ｂ））、中間枠体５０を、その集電箔保持部位５２が正極集電箔２２と負極集電箔２４を保持するよう移動させ（図１４（Ｃ））、電池要素２０を負極側プレート３４と共に、正極側プレート３２の側に戻す。こうしても、当初から枠状である中間枠体５０の枠内に電池要素２０を組み込んだ上で、正極側プレート３２と負極側プレート３４とが一体となったサブアッシー品１２を得ることができる。
図１５は第２実施例の電池モジュール１０Ａの外観を示す斜視図、図１６は図１５における１６−１６線に沿って断面視した上で隣り合う電池モジュール１０Ａを示す説明図である。
この電池モジュール１０Ａは、正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部外面に、突起３５を備える。この突起３５は、上記の凸部外面に点在して配設され、図１６に示すように、正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部頂上面をプレス等にて押し出して形成され、正負極のプレートの一部部位である。そして、この突起３５は、電池モジュール１０Ａを積層した際に隣り合う電池モジュール１０Ａにおいて突起頂上面で接合する。このため、この実施例の電池モジュール１０Ａによれば、図１６、延いては図５に示すように、電池モジュール１０を積層した電池ユニット１００において、隣り合う電池モジュール１０Ａの導通を、突起頂上面で接合した突起３５を介して確保できる。そして、電池ユニット１００では、締結ベルト９０により電池モジュール１０Ａに拘束力ｆを及ぼすので、突起頂上面という狭小な面での当接により接触面圧を高めて、隣り合う電池モジュール１０Ａを高い信頼性で導通することができる。また、この実施例では、突起３５を正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部外面に点在させているので、個々の突起３５での導通確保により、隣り合う電池モジュール１０Ａの導通の信頼性をより高めることができ、好ましい。この他、電池モジュール１０Ａは、隣り合う電池モジュール１０Ａとそれぞれの突起３５で当接することで、隣り合う電池モジュール１０Ａにおける正極側プレート３２と負極側プレート３４との間に隙間を形成する。よって、例えば乾燥冷風を隣り合う電池モジュール１０Ａの間に導くようにすれば、正極側プレート３２と負極側プレート３４からの放熱を図って電池モジュール１０Ａに収容済みの電池要素２０の温度上昇を抑制できる。
図１７は突起３５を有する変形例の電池モジュール１０Ｂの外観を示す斜視図、図１８は図１７における１８−１８線に沿って断面視した上で要部を拡大して示す説明図、図１９はインサート成形の様子を金型と共に説明する説明図である。
図示するように、この変形例の電池モジュール１０Ｂは、正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部外面に突起３５を備えた上で、正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部外面を樹脂被覆層４４にて被覆する。樹脂被覆層４４は、電池モジュール１０Ｂの外周縁をモジュール外周に亘って取り囲む既述した外周縁枠体４０に繋がるよう形成され、突起３５の突起頂上面だけを露出させている。このため、電池モジュール１０Ｂを積層した電池ユニット１００においては、隣り合う電池モジュール１０Ｂの導通を突起３５にて確保しつつ、隣り合う電池モジュール１０Ｂにおける正極側プレート３２と負極側プレート３４との間に隙間を形成し、その上で、この正極側プレート３２と負極側プレート３４の外面および突起３５の周壁面を樹脂被覆層４４で被覆する。従って、例えば隣り合う電池モジュール１０Ｂの間への冷風供給により電池要素２０の温度上昇を抑制する場合、仮に冷風に水蒸気が混じっていても、水蒸気を、正極側プレート３２と負極側プレート３４の外面や突起３５の周壁面は元より、外周縁枠体４０による被覆箇所内部に付着させないようにできる。水蒸気の付着は、金属の腐食を招きかねないが、上記した変形例の電池モジュール１０Ｂによれば、水蒸気の付着を回避できることから、正極側プレート３２や負極側プレート３４、延いては正極集電箔２２等についてもその腐食を防止でき、耐候性が高まる。
樹脂被覆層４４を有する電池モジュール１０Ｂは、図１９に示す金型を用いて製造できる。つまり、キャビティー１４０Ｋに繋がる中央箇所キャビティー１４４Ｋを有する左方金型１４０Ｌと右方金型１４０Ｒに、突起３５を有するサブアッシー品１２Ｂをセットしてインサート成形することで、容易に得ることができる。この場合、中央箇所キャビティー１４４Ｋは、突起３５の周壁面を取り囲む凹所を、突起３５の点在ピッチに合わせて備える。
図２０はまた別の変形例の電池モジュール１０Ｃの外観を示す斜視図、図２１は図２０における２１−２１線に沿って断面視した上で隣り合う電池モジュール１０Ｃを示す説明図、図２２はインサート成形の様子を金型と共に説明する説明図である。
図示するように、この変形例の電池モジュール１０Ｃは、外周縁枠体４０の一方側表面に凸条４７を備え、その裏面側表面に、この凸条４７の先端部が嵌合する凹条４８（図２１参照）を備える。凸条４７は、負極側プレート３４の凸部外面より外側に延びる突出高さとされ、図２２に示すように、右方金型１４０Ｒのキャビティー１４０Ｋに形成した凹条が反転した凸条として、外周縁枠体４０のインサート成形の際に外周縁枠体４０と一体に形成される。凹条４８にあっても同様であり、左方金型１４０Ｌのキャビティー１４０Ｋに形成した凸条が反転した凹条として、外周縁枠体４０のインサート成形の際に外周縁枠体４０と一体に形成される。
この変形例の電池モジュール１０Ｃでは、図２１のように電池モジュール１０Ｃを積層した場合、ある電池モジュール１０は、その有する凸条４７を隣り合う電池モジュール１０Ｃの凹条４８にその先端を入れ込んで嵌合させる。よって、図５のように電池モジュール１０Ｃを積層して電池ユニット１００を製造する場合に、隣り合う電池モジュール１０Ｃの位置決めが可能となるので、電池モジュール積層が簡便となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、上記の実施例では、正極集電箔２２と負極集電箔２４に対して、外周縁プレート部位３２ａ、外周縁プレート部位３４ａを溶接したが、カシメ、パンチングプレス、超音波溶接等の手法で、集電箔に外周縁プレートを接合・固定することもできる。
また、中間枠体５０については、図４における左右に２分割したものとしたが、向かい合う上下の枠部位で上下に２分割するようにすることもできる。
この他、突起３５を正極側プレート３２と負極側プレート３４の凸部外面に設けた上で、樹脂被覆層４４にてこれらを被覆した電池モジュール１０Ｂでは、樹脂被覆層４４を外周縁枠体４０に繋げて形成したが、これに限らない。例えば、正極側プレート３２と負極側プレート３４の両プレート自体を、一方表面に樹脂被覆層を有するいわゆる樹脂ラミネート鋼板として、突起３５をプレス成形し、突起頂上面については、樹脂被覆層を除去する。その上で、この樹脂ラミネート鋼板から得た正極側プレート３２と負極側プレート３４とで、中間枠体５０を介在させて電池要素２０を取り囲むようにし（図９〜図１０参照）、図１１の金型を用いて外周縁枠体４０を形成するようにしても良い。
１０、１０Ａ〜１０Ｃ…電池モジュール
１２、１２Ｂ…サブアッシー品
２０…電池要素
２２…正極集電箔
２４…負極集電箔
３２…正極側プレート
３２ａ…外周縁プレート部位
３４…負極側プレート
３４ａ…外周縁プレート部位
３５…突起
４０…外周縁枠体
４０ｃ…クリアランス
４４…樹脂被覆層
４７…凸条
４８…凹条
５０…中間枠体
５０Ｌ…左方側枠体
５０Ｒ…右方側枠体
５２…集電箔保持部位
５４…切欠
５５…舌片部
８０…集電用モジュール
８２…集電用金属プレート
８４…外部接続用端子
９０…締結ベルト
１００…電池ユニット
１４０Ｋ…キャビティー
１４０Ｌ…左方金型
１４０Ｒ…右方金型
１４２…肩部位突起
１４４Ｋ…中央箇所キャビティー
ＷＦ…溶接領域

Claims (11)

  1. 電池要素を収容した電池モジュールであって、
    前記電池要素を取り囲む枠形状をなして枠内に前記電池要素が組み込まれる絶縁性の枠体と、
    該枠体の枠内に組み込まれた前記電池要素を、前記枠体を介在させて取り囲む導電性の第１、第２のプレートと、
    該第１、第２のプレートの外周縁プレート部位を、前記第１、第２のプレートの外周端面と前記枠体の外周端面とを含んでプレート外周に亘って枠状に被覆する絶縁性の外周縁枠体とを備え、
    前記第１のプレートは、前記電池要素が有する正極集電箔と負極集電箔のいずれか一方の集電箔と導通し、
    前記第２のプレートは、前記電池要素が有する正極集電箔と負極集電箔の他方の集電箔と導通する
    電池モジュール。
  2. 前記電池要素を枠内に組み込み済みの前記枠体と、前記第１、第２のプレートとは、一体化されている請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記外周縁枠体は、絶縁性の樹脂を用いたインサート成形にて形成されている請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記第１、第２のプレートの前記外周縁プレート部位と前記外周縁枠体とは接合されている請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電池モジュールであって、
    前記枠体は、前記電池要素の一方の端部から突出した前記正極集電箔と、前記電池要素の他方の端部から突出した前記負極集電箔とを保持し、
    前記第１のプレートは、前記枠体で保持された前記正極集電箔と導通し、
    前記第２のプレートは、前記枠体で保持された前記負極集電箔と導通し、
    前記第１、第２のプレートのプレート外面は、前記外周縁枠体より外側に位置する
    電池モジュール。
  6. 前記第１、第２のプレートは、金属製のプレートであり、前記正負の集電箔と溶接されている請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記第１、第２のプレートは、前記枠体に組み込み済みの前記電池要素の側から凸の凸形状とされて前記電池要素の側で凹部を形成し、該凹部にて前記枠体の枠内の前記電池要素を取り囲む請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電池モジュール。
  8. 前記枠体は、向かい合う枠部位にて分割された２分割品とされている請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電池モジュール。
  9. 前記外周縁枠体は、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの前記外周縁枠体と係合して位置決めする位置決め係合部を有する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電池モジュール。
  10. 前記第１、第２のプレートは、そのプレート外面に突起を備え、該突起は、電池モジュールを積層した際に隣り合う電池モジュールの前記突起と突起頂上面で接合する請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電池モジュール。
  11. 複数の電池モジュールを有する電池ユニットであって、
    請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の電池モジュールを積層し、該積層した電池モジュールに積層方向に沿った拘束力を及ぼす電池ユニット。
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