JP5521964B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池及び該電池を収容する外装体を備える電池モジュールに関する。

リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。

リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体や固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。

このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられている電池蓋を、電池ケースの上面開口部に溶接等で取り付けて製造した薄形電池が開示されている。また、特許文献２には、一端が開口した有底円筒状をなし電極群の一端部を収容する第１ケーシング及び電極群の他端部を収容する第２ケーシングを、ヘミング工法と同様の方法を用いて結合させた容器を有する円筒形電池が開示されている。また、特許文献３には、正面、底面、背面の３面を有する下蓋と、左側面、上面、右側面の３面を有する上蓋とを結合して作製した略六面体の外装ケースを有する電池モジュールが開示されており、特許文献３には、上蓋を絞り加工により作製する旨、記載されている。また、特許文献４には、アウターパネルの端部をヘミング工法で折り曲げた後、折り曲げ部分の上からシーリング材を塗布して加熱硬化させる技術が、車両の蓋物パネルの接合時に用いられる旨、記載されている。また、特許文献５には、角形の電池モジュールが着脱自在に嵌挿される孔を複数備えるフレームを含み、電池モジュールを孔に嵌挿することによって、電池モジュールの電極端子が係止される電池モジュールのマウントフレームが開示されている。

特開２００９−２７２２３４号公報 特開２００７−２３４３０６号公報 特開２００７−１６５１６４号公報 特開２０１０−５９３５５号公報 特開２００１−２９７７４０号公報

特許文献１に開示されている技術では、電池ケース内に収容されている電池セルが、電池蓋を電池ケースの上面開口部に取り付ける溶接時に発生する熱の影響を受けやすく、この熱によって、電池セルの性能が低下する虞があるという問題があった。また、特許文献１に開示されている技術では、複数の薄形電池をケースに収容する過程を経て組電池を製造する際に、薄形電池を組電池用スペーサーに嵌め込んでからケースに収容する必要があるため、組電池の生産性が低下しやすく、組電池用スペーサーを用いない形態にすると、ケース内における薄形電池の位置を画定し難くなるため、組電池の生産性が低下しやすいという問題があった。さらに、特許文献１における電池ケースや、特許文献２で電池群を収容する容器や、特許文献３における単電池のケーシングは、通常、深絞り加工を用いて作製されるため、生産性が低下しやすく製造コストも増大しやすいという問題があった。また、特許文献３に開示されている技術では、複数の単電池を積層して組電池を構成することを考慮していないため、複数の単電池をケースへと収容しやすくするためには別加工が必要になる。それゆえ、特許文献３に開示されている技術には、生産性が低下しやすいという問題もあった。また、特許文献４に記載されている加熱硬化させる技術を電池モジュールに単に適用すると、熱の影響を受けた電池セルの性能が低下しやすく、特許文献５に開示されている技術では、マウントフレームをケースに収容する際に、マウントフレームの位置を画定し難くなるため、生産性が低下しやすいという問題があった。

そこで本発明は、製造時に電池セルが熱の影響を受け難く、且つ、生産性を向上させることが可能な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に、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、電池及び該電池を収容する外装体を備える電池モジュールであって、電池は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質を有する電池セル、並びに、該電池セルを収容可能な容器、を具備し、該容器は、下面と、下面から立設し下面を囲む側面と、収容されるべき電池セルが通過可能に形成された上面開口部と、該上面開口部の外周に延在し側面から突出する第１接触部とを有する下蓋、及び、第１接触部と接触する第２接触部を有し上面開口部を塞ぐ上蓋、を備え、容器は、第１接触部と第２接触部とを密着させて固定した、下蓋及び上蓋の側面から突出している密着部によって密閉され、外装体は、密着部が配設される凹部を有し、密着部に、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位と、折り曲げられていない第２接触部の部位と、が含まれ、密着部に、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位と、１８０°折り曲げられた第２接触部の部位と、がさらに含まれ、折り曲げられていない第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位によって、折り曲げられていない第２接触部の部位が挟持され、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位によって、１８０°折り曲げられた第２接触部の部位が挟持されていることを特徴とする、電池モジュールである。

本発明の第１の態様にかかる電池モジュールでは、電池セルを収容する容器の側面から突出している密着部によって、容器の上蓋及び下蓋が密閉される。密着部が容器の側面から突出しているため、上蓋及び下蓋の外縁部を密着させて折り曲げる等、容器を密閉する際に熱を使わない方法を用いることも可能になり、その結果、製造時に電池セルが加熱される事態を抑制することが可能になる。このほか、上蓋及び下蓋の外縁部を密着させて容器を密閉する際に加熱する場合であっても、密着部は容器の側面から突出しているので、容器内に収容されている電池セルは、熱の影響を受け難い。さらに、本発明の電池モジュールは、電池を収容する外装体が凹部を有しており、この凹部に電池の密着部が配設される。そのため、電池を外装体へと収容する際に、電池の密着部及び外装体の凹部を位置決め部として機能させることができる。位置決め部として機能する部位を有することにより、電池を適切な位置に配置することが容易になり、電池モジュールの生産性を向上させることが可能になる。したがって、本発明によれば、製造時に電池セルが熱の影響を受け難く、且つ、生産性を向上させることが可能な、電池モジュールを提供することができる。
また、密着部に、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位と、折り曲げられていない第２接触部の部位とが含まれる形態とすることにより、容器を容易に密閉することができる。
さらに、密着部に、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位と、１８０°折り曲げられた第２接触部の部位と、がさらに含まれ、折り曲げられていない第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位によって、折り曲げられていない第２接触部の部位が挟持され、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた第１接触部の部位によって、１８０°折り曲げられた第２接触部の部位が挟持されている形態とすることにより、容器の密閉性を向上させることができる。

本発明の第２の態様は、電池及び該電池を収容する外装体を備える電池モジュールであって、電池は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質を有する電池セル、並びに、該電池セルを収容可能な容器、を具備し、該容器は、下面と、下面から立設し下面を囲む側面と、収容されるべき電池セルが通過可能に形成された上面開口部と、該上面開口部の外周に延在し側面から突出する第１接触部とを有する下蓋、及び、第１接触部と接触する第２接触部を有し上面開口部を塞ぐ上蓋、を備え、容器は、第１接触部と第２接触部とを密着させて固定した、下蓋及び上蓋の側面から突出している密着部によって密閉され、外装体は、密着部が配設される凹部を有し、密着部に、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位と、折り曲げられていない第２接触部の部位と、が含まれ、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位の端部と、折り曲げられていない第２接触部の部位とが、レーザーロウ付けによって接合されていることを特徴とする、電池モジュールである。

本発明の第２の態様にかかる電池モジュールでは、電池セルを収容する容器の側面から突出している密着部によって、容器の上蓋及び下蓋が密閉される。密着部が容器の側面から突出しているため、上蓋及び下蓋の外縁部を密着させて折り曲げる等、容器を密閉する際に熱を使わない方法を用いることも可能になり、その結果、製造時に電池セルが加熱される事態を抑制することが可能になる。このほか、上蓋及び下蓋の外縁部を密着させて容器を密閉する際に加熱する場合であっても、密着部は容器の側面から突出しているので、容器内に収容されている電池セルは、熱の影響を受け難い。さらに、本発明の電池モジュールは、電池を収容する外装体が凹部を有しており、この凹部に電池の密着部が配設される。そのため、電池を外装体へと収容する際に、電池の密着部及び外装体の凹部を位置決め部として機能させることができる。位置決め部として機能する部位を有することにより、電池を適切な位置に配置することが容易になり、電池モジュールの生産性を向上させることが可能になる。したがって、本発明によれば、製造時に電池セルが熱の影響を受け難く、且つ、生産性を向上させることが可能な、電池モジュールを提供することができる。
また、密着部に、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位と、折り曲げられていない第２接触部の部位とが含まれる形態とすることにより、容器を容易に密閉することができる。
さらに、１８０°折り曲げられた第１接触部の部位の端部と、折り曲げられていない第２接触部の部位とが、レーザーロウ付けによって接合されている形態とすることにより、容器を容易に密閉することができる。

また、上記本発明において、容器の側面は四方に面し、正極層に接続された正極端子は、上記側面の、上記四方に含まれる１つの方向に面する部位に固定され、負極層に接続された負極端子は、上記側面の、上記四方に含まれる１つの方向に面する部位に固定され、密着部が設けられている側面に、正極端子が固定されている方向とは異なる方向に面する部位、及び、負極端子が固定されている方向とは異なる方向に面する部位が含まれることが好ましい。かかる形態とすることにより、電気エネルギーを容易に取り出すことが可能になるからである。

また、上記本発明において、外装体に複数の電池が収容され、隣接して収容されている２つの電池は、一方の電池における下蓋の下面と、他方の電池における上蓋の上面とが接触するように配置されていることが好ましい。かかる形態とすることにより、密着部が設けられていない面同士を接触させることができるので、接触面に均一な圧力を付与することが可能になるからである。均一な圧力を付与することにより、性能むらを抑制することが可能になるので、上記効果に加えて、電池モジュールの性能を向上させることが可能になる。

また、上記本発明において、電解質が、固体電解質であることが好ましい。かかる形態とすることにより、安全性を向上させることが容易になるからである。

また、上記本発明において、容器に複数の電池セルが収容されていることが好ましい。かかる形態とすることにより、部品点数を低減することや、体積密度を向上させることが可能になるからである。

また、容器に複数の電池セルが収容されている上記本発明において、容器の側面に、１つの正極端子及び１つの負極端子が固定されていることが好ましい。容器に収容された複数の電池セルを電気的に接続（直列接続、並列接続）し、複数の電池セルより選択された一の電池セルに接続された１つの正極端子を容器の側面に固定し、且つ、複数の電池セルより選択された他の一の電池セルに接続された１つの負極端子を容器の側面に固定することにより、部品点数を低減することが容易になるほか、電池モジュールの生産性を向上させることが容易になるからである。

また、上記本発明において、容器は、４つの側面の各々よりも面積が大きい上面及び下面を有する略直方体形状であり、上面開口部の開口面積は、下蓋の下面の面積と略同一であることが好ましい。かかる形態とすることにより、電池セルを下蓋内に収容しやすくなるので、電池モジュールの生産性を向上させることが容易になるからである。

また、容器が、４つの側面の各々よりも面積が大きい上面及び下面を有する略直方体形状であり、上面開口部の開口面積が下蓋の下面の面積と略同一である上記本発明において、容器の深さが３０ｍｍ未満であることが好ましい。容器の深さが、従来の容器の深さよりも浅い３０ｍｍ未満であることにより、上蓋及び下蓋を絞り加工によって成形する場合であっても、電池モジュールの生産性を向上させることが可能になるからである。

本発明によれば、製造時に電池セルが熱の影響を受け難く、且つ、生産性を向上させることが可能な電池モジュールを提供することができる。

電池モジュール１００を説明する図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 電池１０の下面図である。 電池１０の正面図である。 電池１０の側面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 電池１０を説明する図である。 図６の点線で囲んだ部位を拡大して示す図である。 密着部１３の作製工程の一例を説明する図である。 密着部３１を説明する図である。 密着部３１の作製工程の一例を説明する図である。 密着部４１を説明する図である。 密着部４１の作製工程の一例を説明する図である。 電池５０を説明する図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。また、図面では、一部符号の記載を省略することがある。

図１及び図２は、本発明の電池モジュール１００を説明する図である。図１は、電池モジュール１００の上面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。電池モジュール１００の全体像を把握しやすくするため、図１及び図２では、外装体２０及び電池１０、１０、…を簡略化して示している。

図１及び図２に示すように、電池モジュール１００は、互いに接触するように配置された複数の電池１０、１０、…と、該電池１０、１０、…を収容する外装体２０と、を有している。電池１０、１０、…は、図１及び図２の紙面左右方向に連続して配置されており、電池モジュール１００の使用時には、図１及び図２の紙面左側及び右側から、電池１０、１０、…を圧縮する向きの力が付与される。外装体２０に収容された任意の隣接する２つの電池１０、１０は、一方の電池１０の上面と他方の電池１０の下面とが接触している。図２に示すように、外装体２０の下面（図２の紙面下側に位置する外装体２０の面であって、電池１０、１０、…と接触する面。以下において同じ。）には、図２の紙面奥／手前方向（図１の紙面上下方向）に延びる溝状の複数の凹部２１、２１、…が備えられおり、電池１０、１０、…と接触する凹部２１、２１、…（以下において、単に「凹部２１」ということがある。）の表面には、弾性体２２、２２、…が配設されている。外装体２０内において、電池１０、１０、…（以下において、単に「電池１０」ということがある。）は、その深さ方向が図１及び図２の紙面左右方向となる向きに、配置されている。

図３は、電池１０の下面図である。図３に示すように、電池１０は、その側面全周から突出するように形成された密着部１１を有し、密着部１１の一部（電池１０の側面全周から突出する形態で設けられている密着部１１のうち、図２の紙面下側に位置する電池１０の側面から突出している密着部１１）が、外装体２０の下面に備えられている凹部２１へと配設されることにより、外装体２０内における電池１０の位置が決せられている。このように、電池モジュール１００は、密着部１１及び凹部２１を有しているので、外装体２０内における電池１０、１０、…の位置を容易に確定することができる。電池１０、１０、…の位置を容易に確定可能な形態とすることにより、電池モジュール１００の生産性を向上させることが可能になる。したがって、本発明によれば、生産性を向上させることが可能な、電池モジュール１００を提供することができる。

電池１０の正面図を図４に、図４の紙面右側から見た電池１０の側面図を図５に、図３のＶＩ−ＶＩ断面図を図６に、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を図７に、それぞれ示す。また、電池セル１３、下蓋１４、及び、上蓋１５の斜視図を図８に示す。図１の紙面上側及び図２の紙面奥側は、図５の紙面手前側と対応している。図５では、下蓋１４の側面から外側（図５の紙面手前側）へ突出している端子の記載を省略しており、図６乃至図８では、電池セル１３の形態を簡略化して示している。図６及び図７に示すように、電池１０は、略直方体形状の容器１２と、該容器１２に収容された電池セル１３と、を有している。図４乃至図８に示すように、容器１２は、絞り加工によって形成された、所定の深さを有する下蓋１４及び上蓋１５（以下において、密着部１１が形成される前の下蓋１４及び上蓋１５を、下蓋１４’及び上蓋１５’という。）を備えている。下蓋１４’は、略長方形形状の下面と、該下面から立設し下面を囲む側面と、上面に相当する箇所に備えられた開口部と、を有し、下蓋１４’の開口部の外縁には、下蓋１４’の側面から突出する第１接触部１４ａが備えられている。また、上蓋１５’は、略長方形形状の上面と、該上面から立設し上面を囲む側面と、下面に相当する箇所に備えられた開口部と、を有し、上蓋１５’の開口部の外縁には、上蓋１５’の側面から突出する第２接触部１５ａが備えられている。電池１０において、第１接触部１４ａ及び第２接触部１５ａは、略長方形の枠型形状をしている。

電池セル１３は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された固体電解質層を有している。正極層には正極集電体が、負極層には負極集電体が、それぞれ接続されており、正極集電体には正極端子が、負極集電体には負極端子が、それぞれ溶接等によって接続されている。図５に示すように、下蓋１４の一つの側面には、２つの孔１４ｘ、１４ｘが設けられており、この２つの孔１４ｘ、１４ｘには、下蓋１４の内側から外側へ向けて、それぞれ正極端子の先端及び負極端子の先端が通される。そして、孔１４ｘ、１４ｘを通された正極端子及び負極端子は、溶接及びかしめを組み合わせた方法等によって下蓋１４の側面に固定されている。このように、下蓋１４の外側に正極端子及び負極端子の先端を配置することにより、電気エネルギーを取り出すことが容易になる。

図８に示すように、電池１０の製造時には、下蓋１４’の上面に相当する箇所に備えられている開口部から、電池セル１３が下蓋１４’へと収容される。より具体的には、正極端子及び負極端子を孔１４ｘ、１４ｘに通し、溶接及びかしめを組み合わせた方法等によって下蓋１４’の側面に正極端子及び負極端子を固定した後、下蓋１４’の開口部から電池セル１３を下蓋１４’へと入れる。そして、電池セル１３の正極集電体と下蓋１４’の側面に固定された正極端子とを溶接等で接続し、且つ、電池セル１３の負極集電体と下蓋１４’の側面に固定された負極端子とを溶接等で接続することにより電池セル１３を下蓋１４’内に配置する。こうして下蓋１４’内に電池セル１３を収容したら、第１接触部１４ａ及び第２接触部１５ａの四隅をそれぞれ対応させるように、下蓋１４’の上面の開口部と上蓋１５’の下面の開口部とを合わせ、第１接触部１４ａと第２接触部１５ａとを接触させることにより、下蓋１４’の開口部を上蓋１５’によって塞ぐ。そして、第１接触部１４ａ及び第２接触部１５ａの一部を折り曲げる過程を経て密着部１１を形成することによって、容器１２を密閉し、電池１０を製造する。

図９は、図６の点線で囲んだ部位を拡大して示す図である。図９には、密着部１１の断面が拡大して示されている。また、図１０は、密着部１１を形成する工程の一例を説明する図である。図９及び図１０に示すように、密着部１１は、折り曲げられていない第１接触部１４ａの部位１４ａｐ（容器１２の外方へ水平方向に延在している部位１４ａｐ）と、１８０°折り曲げられた第１接触部１４ａの部位１４ａｑと、３６０°折り曲げられた第１接触部１４ａの部位１４ａｒと、折り曲げられていない第２接触部１５ａの部位１５ａｐと、１８０°折り曲げられた第２接触部１５ａの部位１５ａｑと、を有している。密着部１１において、部位１５ａｐは部位１４ａｐ及び部位１４ａｒに挟まれており、部位１４ａｒは部位１５ａｐ及び部位１５ａｑに挟まれており、部位１５ａｑは部位１４ａｑ及び部位１４ａｒに挟まれている。このような形状の密着部１１は、例えば図１０に示す工程を経て形成することができる。密着部１１を形成する際には、まず、第１接触部１４ａ及び第２接触部１５ａの四隅をそれぞれ対応させるように、下蓋１４’の上面の開口部と上蓋１５’の下面の開口部とを合わせ、第１接触部１４ａと第２接触部１５ａとを接触させることにより、その一部断面が図１０（ａ）に示される状態にする。こうして第１接触部１４ａと第２接触部１５ａとを接触させたら、図１０（ｂ）に示すように、治具９１で部位１４ａｐ及び部位１５ａｐを挟んで固定しながら、治具９２を図１０（ｂ）の下側から上側へと移動させ、治具９１で固定されていない下蓋１４’の部位１４ｂ及び上蓋１５’の部位１５ｂを折り曲げて、図１０（ｃ）に示す状態へと加工する。こうして図１０（ｃ）の状態に加工したら、図１０（ｄ）に示すように下蓋１４’を治具９３に配置し、治具９４を図１０（ｄ）の上側から下側へと移動させて、図１０（ｃ）の状態において部位１４ａｐから立設していた部位１４ｂ’及び部位１５ａｐから立設していた部位１５ｂ’を折り曲げることにより、図１０（ｅ）に示した密着部１１を形成することができる。

このようにして形成される密着部１１を具備することにより、従来のヘミング曲げ加工のように、１８０°折り曲げられた部位及び折り曲げられていない部位のみを密着させて固定する形態と比較して、下蓋１４と上蓋１５とを強く密着させることが可能になり、容器１２の密閉性を向上させることが容易になる。また、曲げ加工によって密着部１１を形成することにより、容器１２を密閉する際に下蓋１４及び上蓋１５を加熱する必要がないので、電池セル１３が熱によって劣化する事態を抑制することができる。さらに、容器１２の側面全周から突出している密着部１１を形成することにより、孔１４ｘ、１４ｘが設けられている下蓋１４の側面を凹部２１に対向させないようにしながら、密着部１１を凹部２１に配置することが容易になるので、電気エネルギーを取り出しやすい電池モジュール１００を提供することができる。加えて、容器１２の上面や下面ではなく、容器１２の側面から突出している密着部１１が備えられる電池モジュール１００によれば、外装体２０内で隣接する電池１０、１０を密着させる向きの力を付与することによって、電池１０の上面及び下面に均一な圧力を付与することができる。電池１０の上面や下面に均一な力を付与することにより、電池１０の性能むらを抑制することができるので、電池モジュール１００によれば、性能を向上させることが容易になる。

本発明の電池モジュール１００に関する上記説明では、折り曲げられていない第１接触部１４ａの部位１４ａｐと、１８０°折り曲げられた第１接触部１４ａの部位１４ａｑと、３６０°折り曲げられた第１接触部１４ａの部位１４ａｒと、折り曲げられていない第２接触部１５ａの部位１５ａｐと、１８０°折り曲げられた第２接触部１５ａの部位１５ａｑと、を有する密着部１１が備えられる形態を例示したが、本発明における密着部は、当該形態に限定されるものではない。そこで、本発明の電池モジュールが採り得る密着部の他の形態について、図１１乃至図１４を参照しつつ説明する。

図１１は、密着部３１を説明する断面図である。図１１は、図９と対応する図であり、密着部３１の断面を拡大して示している。また、図１２に、密着部３１を形成する工程の一例を示す。以下において、密着部３１が形成される前の下蓋３４及び上蓋３５を、下蓋３４’及び上蓋３５’という。
図１１及び図１２に示すように、密着部３１は、下蓋３４及び上蓋３５を密着させて固定することにより、下蓋３４及び上蓋３５を有する容器３２を密閉する部位である。密着部３１は、下蓋３４’の開口部の外縁に下蓋３４’の側面から突出する形態で備えられている枠型形状の第１接触部３４ａと、上蓋３５’の開口部の外縁に上蓋３５’の側面から突出する形態で備えられている枠型形状の第２接触部３５ａとを接触させた後に、第１接触部３４ａと第２接触部３５ａとを密着させて固定することによって、形成されている。具体的には、図１１に示すように、密着部３１は、折り曲げられていない第１接触部３４ａの部位３４ａｐ（容器３２の外方へ水平方向に延在している部位３４ａｐ）と、１８０°折り曲げられた第１接触部３４ａの部位３４ａｑと、折り曲げられていない第２接触部３５ａの部位３５ａｐと、を有している。そして、部位３４ａｑの端部と部位３５ａｐとが、金属ロウ３３を用いたレーザーロウ付けによって接合されている。

図１２に示すように、密着部３１を形成する際には、まず、第１接触部３４ａ及び第２接触部３５ａの四隅をそれぞれ対応させるように、下蓋３４’の上面の開口部と上蓋３５’の下面の開口部とを合わせ、第１接触部３４ａと第２接触部３５ａとを接触させることにより、その一部断面が図１２（ａ）に示される状態にする。こうして第１接触部３４ａと第２接触部３５ａとを接触させたら、不図示の治具を用いて下蓋３４’の部位３４ｂを折り曲げて、図１２（ｂ）に示す状態へと加工する。こうして図１２（ｂ）の状態に加工したら、金属ロウ３３を用いて部位３４ａｑの端部と部位３５ａｐとをレーザーロウ付けして、部位３４ａｑの端部と部位３５ａｐとを接合することにより、図１２（ｃ）に示した密着部３１を形成することができる。レーザーロウ付けによって部位３４ａｑの端部と部位３５ａｐとを接合して密着部３１を形成する形態であっても、密着部３１は下蓋３４及び上蓋３５の側面（容器３２の側面）から外方へと突出しているので、容器３２に収容されている電池セルは、レーザーロウ付けの熱による影響を受け難い。また、密着部３１は曲げ加工及びレーザーロウ付けによって形成されるので、容易に加工することができる。密着部３１に用いられる金属ロウ３３は、特に限定されるものではなく、公知の金属ロウ（例えば、銀ロウ、アルミニウムロウ、リン銅ロウ、黄銅ロウ等の硬ロウや、各種の軟ロウ）を適宜用いることができる。

図１３は、密着部１１及び密着部３１とは異なる密着部４１を説明する断面図である。図１３は、図９及び図１１と対応する図であり、密着部４１の断面を拡大して示している。また、図１４に、密着部４１を形成する工程の一例を示す。以下において、密着部４１が形成される前の下蓋４４及び上蓋４５を、下蓋４４’及び上蓋４５’という。
図１３及び図１４に示すように、密着部４１は、下蓋４４及び上蓋４５を密着させて固定することにより、下蓋４４及び上蓋４５を有する容器４２を密閉する部位である。密着部４１は、下蓋４４’の開口部の外縁に下蓋４４’の側面から突出する形態で備えられている枠型形状の第１接触部４４ａと、上蓋４５’の開口部の外縁に上蓋４５’の側面から突出する形態で備えられている枠型形状の第２接触部４５ａとを接触させた後に、第１接触部４４ａと第２接触部４５ａとを密着させて固定することによって、形成されている。具体的には、図１３に示すように、密着部４１は、折り曲げられていない第１接触部４４ａの部位４４ａｐ（容器４２の外方へ水平方向に延在している部位４４ａｐ）と、１８０°折り曲げられた第１接触部４４ａの部位４４ａｑと、折り曲げられていない第２接触部４５ａの部位４５ａｐと、を有している。そして、部位４４ａｑの端部と部位４５ａｐとが、密封材（シーラー、シーリング材）４３を用いて接合されている。

図１４に示すように、密着部４１を形成する際には、まず、第１接触部４４ａ及び第２接触部４５ａの四隅をそれぞれ対応させるように、下蓋４４’の上面の開口部と上蓋４５’の下面の開口部とを合わせ、第１接触部４４ａと第２接触部４５ａとを接触させることにより、その一部断面が図１４（ａ）に示される状態にする。こうして第１接触部４４ａと第２接触部４５ａとを接触させたら、不図示の治具を用いて下蓋４４’の部位４４ｂを折り曲げて、図１４（ｂ）に示す状態へと加工する。こうして図１４（ｂ）の状態に加工したら、常温で固まる公知の密封材４３を部位４４ａｑの端部と部位４５ａｐに塗布し、所定の時間に亘って放置する。所定の時間が経過すると、密封材４３が固まるので、図１４（ｃ）に示した密着部４１を形成することができる。密封材４３によって部位４４ａｑの端部と部位４５ａｐとを接合して密着部４１を形成する形態とすることにより、容器４２を密閉する際に下蓋４４’及び上蓋４５’を加熱する必要がないので、電池セルが熱によって劣化する事態を抑制することができる。また、密着部４１は曲げ加工及び密封材塗布を経て形成されるので、容易に加工することができる。なお、密着部４１に用いられる密封材４３として、常温で固まる密封材を例示したが、本発明で使用可能な密封材は当該形態に限定されるものではない。本発明で使用可能な密封材は、特に限定されるものではなく公知の密封材を適宜用いることができる。本発明では、硬化させる際に加熱を要する密封材を用いることも可能である。密封材を硬化させるために加熱する場合であっても、密着部４１は下蓋４４及び上蓋４５の側面（容器４２の側面）から外方へと突出しているので、容器４２に収容されている電池セルは、熱による影響を受け難い。そのような密封材としては、ビスフェノールＡ型、Ｆ型、フェノール型、ノボラック型又はそのゴム変性品からなるエポキシ樹脂に、潜在性硬化剤としてジシアンジアミン、特殊アミン又はその塩類を配合し、さらに酸無水物も配合して、熱硬化型に調整したもの等を例示することができる。ここで、潜在性硬化剤とは、粉末状態で添加され、常温では安定で、溶融温度付近でエポキシ樹脂と反応する硬化剤である。

電池モジュール１００に関する上記説明では、固体電解質層を有する電池１０が備えられている形態を例示したが、本発明の電池モジュールは当該形態に限定されるものではない。本発明の電池モジュールには、公知の電解液を用いた電池が備えられていても良い。ただし、安全性を向上させやすく、且つ、電池セルの配置の自由度を向上させやすい形態の電池モジュールを提供可能にする等の観点からは、固体電解質層を有する電池が備えられる形態とすることが好ましい。本発明の電池モジュールにおいて、固体電解質としては、Ｌｉ_３ＰＯ_４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ_３ＰＳ_４や、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝７０：３０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物固体電解質）等、公知の固体電解質を適宜用いることができる。

また、電池モジュール１００において、正極層は、少なくともコバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を含有していれば良く、正極活物質に加えて、固体電解質や導電材等がさらに含有されている形態とすることも可能である。正極層に固体電解質を含有させる場合には、固体電解質層に使用可能な上記固体電解質を適宜用いることができ、正極層に導電材を含有させる場合には、アセチレンブラック等の公知の導電材を用いることができる。

また、電池モジュール１００において、負極層は、少なくともグラファイト等に代表される公知の負極活物質を含有していれば良く、負極活物質に加えて、固体電解質や導電材等がさらに含有されている形態とすることも可能である。負極層に固体電解質や導電材を含有させる場合には、正極層に含有させ得る固体電解質や導電材と同様の物質を用いることができる。

また、電池モジュール１００において、正極集電体や負極集電体としては、Ａｌ箔、Ｃｕ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔、ＣｕＮｉ箔、及び、ＣｕＦｅ箔等、電池に使用可能な公知の集電体を適宜用いることができ、正極端子や負極端子としては、銅や金等に代表される公知の導電性材料を適宜用いることができる。さらに、電池セル１３を収容する容器１２（下蓋１４及び上蓋１５）の構成材料は、従来の電池に用いられてきた容器の材料と同様の材料を適宜用いることができる。そのような材料としては、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性材料のほか、公知の合成樹脂等を例示することができる。

また、電池モジュール１００において、外装体２０の構成材料は、従来の電池に用いられてきたケースの材料と同様の材料を適宜用いることができる。そのような材料としては、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性材料のほか、公知の合成樹脂等を例示することができる。また、凹部２１に配設する弾性体２２は、電池モジュール１００の使用時の環境に耐えることができ、且つ、例えば電池モジュール１００の使用時に発生した衝撃を吸収して容器１２と外装体２０との接触に起因する音を低減することが可能な、公知の弾性体（例えば、ゴムやスポンジ状部材等）を適宜用いることができる。

また、電池モジュール１００に関する上記説明では、容器１２に１つの電池セル１３が収容される形態を例示したが、本発明の電池モジュールは当該形態に限定されるものではなく、１つの容器に複数の電池セルが収容されていても良い。１つの容器に複数の電池セルが収容される形態とすることにより、電池モジュールの部品点数を低減することや、体積密度を向上させることが可能になる。また、１つの容器に複数の電池セルが収容される場合、部品点数を低減することや電池モジュールの生産性を向上させやすい形態にする等の観点からは、容器に収容される複数の電池セルを、電気的に直列又は並列に接続した上で、容器の側面に１つの正極端子及び１つの負極端子が接続されている形態とすることが好ましい。図１５に、容器５１内に複数の電池セル５２、５２、…が収容されている電池５０の断面を示す。図１５では、電池セル５２、５２、…の形態、及び、容器５１の側面から突出する位置に備えられている密着部５３の形態を簡略化して示している。例えば、容器５１内に、互いに電気的に接続（直列接続、並列接続）された４つの電池セル５２、５２、５２、５２が収容され、１つの電池セル５２に接続された正極端子が容器５１の側面に固定され、且つ、他の１つの電池セル５２に接続された負極端子が容器５１の側面に固定されている形態とすることにより、部品点数を低減することが可能になるほか、充放電に寄与しないデッドスペースを低減することが可能になるので、体積密度を向上させることが可能になる。

また、本発明の電池モジュールに関する上記説明では、略直方体形状である下蓋１４’の上面に相当する箇所に、４つの側面よりも面積が大きい下面と略同一面積の開口部を有する下蓋１４’、及び、略直方体形状である上蓋１５’の４つの側面よりも面積が大きい下面に相当する箇所に、下蓋１４’の開口部と同等の大きさの開口部を有する上蓋１５’を用いて作製した、電池モジュール１００を例示したが、本発明の電池モジュールは当該形態に限定されるものではない。ただし、電池セルを容器内に収容しやすい形態とすることにより、生産性を向上させやすい電池モジュールを提供する等の観点からは、４つの側面よりも面積が大きい上面に、これと対向する下面と略同一面積の開口部を有する下蓋が備えられる形態とすることが好ましい。

また、本発明の電池モジュールにおいて、容器の深さ（下蓋の側面及び上蓋の側面の合計高さ）は、特に限定されるものではないが、下蓋及び上蓋を絞り加工で形成した場合であっても、生産性が低下し難い深さとすることが好ましい。かかる観点から、容器の深さは、３０ｍｍ未満とすることが好ましい。

本発明の電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車等に利用することができる。

１０、５０…電池
１１、３１、４１、５３…密着部
１２、３２、４２、５１…容器
１３、５２…電池セル
１４、１４’、３４、３４’、４４、４４’…下蓋
１４ａ、３４ａ、４４ａ…第１接触部
１４ａｐ、３４ａｐ、４４ａｐ…折り曲げられていない部位
１４ａｑ、３４ａｑ、４４ａｑ…１８０°折り曲げられた部位
１４ａｒ…３６０°折り曲げられた部位
１４ｘ…孔
１５、１５’、３５、３５’、４５、４５’…上蓋
１５ａ、３５ａ、４５ａ…第２接触部
１５ａｐ、３５ａｐ、４５ａｐ…折り曲げられていない部位
１５ａｑ…１８０°折り曲げられた部位
２０…外装体
２１…凹部
２２…弾性体
３３…金属ロウ
４３…密封材
９１、９２、９３、９４…治具
１００…電池モジュール

Claims (9)

1. 電池及び該電池を収容する外装体を備える電池モジュールであって、
   前記電池は、正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質を有する電池セル、並びに、該電池セルを収容可能な容器、を具備し、
   前記容器は、下面と、前記下面から立設し前記下面を囲む側面と、収容されるべき前記電池セルが通過可能に形成された上面開口部と、該上面開口部の外周に延在し前記側面から突出する第１接触部とを有する下蓋、及び、前記第１接触部と接触する第２接触部を有し前記上面開口部を塞ぐ上蓋、を備え、
   前記容器は、前記第１接触部と前記第２接触部とを密着させて固定した、前記下蓋及び前記上蓋の側面から突出している密着部によって密閉され、
   前記外装体は、前記密着部が配設される凹部を有し、
   前記密着部に、１８０°折り曲げられた前記第１接触部の部位と、折り曲げられていない前記第２接触部の部位と、が含まれ、
   前記密着部に、３６０°折り曲げられた前記第１接触部の部位と、１８０°折り曲げられた前記第２接触部の部位と、がさらに含まれ、
   折り曲げられていない前記第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた前記第１接触部の部位によって、折り曲げられていない前記第２接触部の部位が挟持され、
   １８０°折り曲げられた前記第１接触部の部位、及び、３６０°折り曲げられた前記第１接触部の部位によって、１８０°折り曲げられた前記第２接触部の部位が挟持されていることを特徴とする、電池モジュール。
2. 電池及び該電池を収容する外装体を備える電池モジュールであって、
   前記電池は、正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質を有する電池セル、並びに、該電池セルを収容可能な容器、を具備し、
   前記容器は、下面と、前記下面から立設し前記下面を囲む側面と、収容されるべき前記電池セルが通過可能に形成された上面開口部と、該上面開口部の外周に延在し前記側面から突出する第１接触部とを有する下蓋、及び、前記第１接触部と接触する第２接触部を有し前記上面開口部を塞ぐ上蓋、を備え、
   前記容器は、前記第１接触部と前記第２接触部とを密着させて固定した、前記下蓋及び前記上蓋の側面から突出している密着部によって密閉され、
   前記外装体は、前記密着部が配設される凹部を有し、
   前記密着部に、１８０°折り曲げられた前記第１接触部の部位と、折り曲げられていない前記第２接触部の部位と、が含まれ、
   １８０°折り曲げられた前記第１接触部の部位の端部と、折り曲げられていない前記第２接触部の部位とが、レーザーロウ付けによって接合されていることを特徴とする、電池モジュール。
3. 前記容器の前記側面は、四方に面し、
   前記正極層に接続された正極端子は、前記側面の、前記四方に含まれる１つの方向に面する部位に固定され、
   前記負極層に接続された負極端子は、前記側面の、前記四方に含まれる１つの方向に面する部位に固定され、
   前記密着部が設けられている前記側面に、前記正極端子が固定されている方向とは異なる方向に面する部位、及び、前記負極端子が固定されている方向とは異なる方向に面する部位が含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記外装体に複数の前記電池が収容され、
   隣接して収容されている２つの前記電池は、一方の前記電池における前記下蓋の下面と、他方の前記電池における前記上蓋の上面とが接触するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記電解質が、固体電解質であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
6. 前記容器に複数の前記電池セルが収容されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
7. 前記容器の側面に、１つの正極端子及び１つの負極端子が固定されていることを特徴とする、請求項６に記載の電池モジュール。
8. 前記容器は、４つの側面の各々よりも面積が大きい上面及び下面を有する略直方体形状であり、前記上面開口部の開口面積は、前記下蓋の前記下面の面積と略同一であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池モジュール。
9. 前記容器の深さが３０ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項８に記載の電池モジュール。

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