JP7093840B2 - 金属空気電池モジュール - Google Patents

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Description

本開示は、複数の金属空気電池セルをモジュール化してなる金属空気電池モジュールに関する。
金属空気電池において、より大きな起電力や電池容量を得ようとする場合、複数の電池セルを直列または並列に接続して使用することが行われる。このような場合、接続された複数の電池セルの取り扱いが容易になるように、複数の電池セルを筐体に収納してモジュール化することが行われる。特に、ラミネートシートを外装部材とするラミネート型の電池セルなどは自立性が無いため、筐体に収納することで電池セル同士を所定間隔で保持する必要がある。
特許文献１には、複数の電池セルをスペーサと共に筐体内に収納してなる金属空気電池モジュールが開示されている。
特許第５６９０４４３号公報
上記特許文献１に開示された金属空気電池モジュールでは、筐体内に収納される複数の電池セルの電気的接続を配線コード（被覆電線）にて行っている。すなわち、各電池セルの端子から配線コードを伸ばして電気的な回路を形成している。
このように複数並べて配置された電池セルを、配線コードを用いて接続すると、回路における配線が複雑化する。複雑化した配線は、断線や短絡の原因になりやすいといった問題がある。また、配線コードによる電気接続は、配線作業が煩雑となるといった問題もある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルを簡易な構造および方法で接続できる金属空気電池モジュールを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本開示の第１の態様である金属空気電池モジュールは、複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子とを備えた２電極方式の金属空気電池であり、前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記空気極端子とが対向するように配置され、隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記空気極端子に接続して接続端子対を形成しており、前記接続端子対では、前記負極端子と前記空気極端子とが端子同士で直接接続されていることを特徴としている。
また、上記の課題を解決するために、本開示の第２の態様である金属空気電池モジュールは、複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子と充電極端子とを備えた３電極方式の金属空気電池であり、前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記充電極端子とが対向するように配置され、隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記充電極端子に接続して接続端子対を形成しており、前記各金属空気電池セルでは、前記空気極端子と前記充電極端子とがスイッチ素子を介して接続されており、前記接続端子対では、前記負極端子と前記充電極端子とが端子同士で直接接続されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、隣り合う金属空気電池セル間で負極端子と空気極端子（または充電極端子）とを対向配置させ、接続端子対を形成する負極端子および空気極端子（または充電極端子）では端子同士が溶接などで直接接続される。このような端子接続構造では、配線コードを用いて端子を接続する従来の構造に比べて配線経路が簡略化され、断線やショートの恐れが改善される。また、端子の接続作業における作業性を向上させることもできる。
本開示の金属空気電池モジュールは、隣り合う金属空気電池セル間で負極端子と空気極端子（または充電極端子）とを対向配置させ、対向した端子同士を溶接などで直接接続することで、配線経路が簡略化され、断線やショートの恐れが改善されるといった効果を奏する。また、端子の接続作業における作業性を向上させることができるといった効果も併せて奏する。
実施の形態１に係る電池ユニットを示す斜視図である。 図１の電池ユニットの分解斜視図である。 図１の電池ユニットに含まれる電池セルを示す図であり、（ａ）は電池セルの分解斜視図、（ｂ）は電池セルの平面図である。 図１の電池ユニットに含まれるシート部材の、折り曲げる前の状態を示す展開図である。 図１の電池ユニットを用いたユニット組立体の構造を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、図５のユニット組立体に使用される第１連結部材の平面図である。 （ａ）～（ｄ）は、図５のユニット組立体における接続端子対の接続方法例を示す模式図である。 （ａ）～（ｄ）は、図５のユニット組立体における接続端子対の被覆例を示す模式図である。 実施の形態１に係る金属空気電池モジュールを示す斜視図である。 図９の金属空気電池モジュールの内部を上方から見た平面図である。 電池ユニットの変形例を示す斜視図である。 ３電極方式の電池セルの外観を示す平面図である。 ３電極方式の電池セルに用いた電池ユニットに含まれるシート部材の、折り曲げる前の状態を示す展開図である。 ３電極方式の電池セルの回路構成図であり、（ａ）は充電時、（ｂ）は放電時の状態を示す図である。 実施の形態２に係るユニット組立体での端子接続構造を示す図であり、（ａ）は直列接続される複数の電池セルを、端子の配置辺側から見た平面図であり、（ｂ）は隣り合う２つの電池セルの端子接続部分の斜視図であり、（ｃ）は電池セルの接続に使用される接続基板の構成図である。 実施の形態３に係る電池ユニットを示す斜視図である。 図１６の電池ユニットに含まれるシート部材の、折り曲げる前の状態を示す展開図である。 ３電極方式の電池セルを用いた電池ユニットに含まれるシート部材の、折り曲げる前の状態を示す展開図である。 実施の形態３に係るユニット組立体の構造を示す斜視図である。 図１９のユニット組立体に使用される第２連結部材の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、２列の電池セル列を並列接続する場合の配線コードの接続方法を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、２列の電池セル列を直列接続する場合の配線コードの接続方法を示す図である。 実施の形態４に係る金属空気電池モジュールを示す斜視図である。
〔実施の形態１〕
（電池ユニットの構造）
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、本開示の金属空気電池モジュール３０（図９参照）にて使用される電池ユニット１０の構造を説明する。１つの電池ユニット１０は、金属空気電池セル１００（以下、単に電池セル１００と称する）とシート部材（保持部材）１３０とによって構成されており、図２に示すように、電池セル１００の両面を２つ折りしたシート部材１３０で挟み込む構造となっている。
電池セル１００は、ラミネート型の金属空気電池セルであり、図３（ａ）に示すように、ラミネート材１０１、撥水膜１０２、正極集電体１０３、正極活物質層１０４、セパレータ１０５、負極活物質層１０６、負極集電体１０７、およびラミネート材１０８がこの順序で積層された構造をしている。このような金属空気電池セルの構成は公知であるため、詳細な説明は省略するが、金属空気電池では正極を空気極としているため、正極側のラミネート材１０１には、空気を通過させるための開口部１０１ａが設けられている。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す各部材を貼り合わせて構成される電池セル１００の平面図である。ラミネート材１０１および１０８は、他の部材に比べて大きな面積を有しており、間に他の部材を挟んだ状態で周囲の４辺を互いに溶着され、電池セル１００の内部を封止する。これにより、電池セル１００は、撥水膜１０２、正極集電体１０３、正極活物質層１０４、セパレータ１０５、負極活物質層１０６、および負極集電体１０７が積層されてなる積層領域１２０の周囲の４辺に、ラミネート材１０１および１０８のみが溶着されてなる溶着領域１２１を有するものとなる。尚、電池セル１００の製造工程では、ラミネート材１０１および１０８の３辺を溶着して袋状とし（この時点で他の部材はラミネート材１０１および１０８に溶着されている）、未溶着の１辺から電解液を注入した後にこの残りの１辺が溶着される。
また、ラミネート材１０１および１０８は、溶着領域１２１の少なくとも１辺において、他の辺よりも幅広な糊しろ部１２１ａを有していることが好ましい。糊しろ部１２１ａは、電池セル１００をシート部材１３０に挟み込む時にシート部材１３０と接着される箇所となり、糊しろ部１２１ａを設けることで電池セル１００をシート部材１３０に対して位置決め固定することができる。図３（ｂ）では、糊しろ部１２１ａは、図中の電池セル１００における右辺および下辺に設けられているが、糊しろ部１２１ａの形成箇所は特に限定されるものではない。
正極集電体１０３および負極集電体１０７は、それぞれ空気極端子１１１および負極端子１１２を有しており、これらの端子は、電池セル１００の１辺（図３では上辺）において溶着領域１２１よりもさらに外側に突出している。すなわち、空気極端子１１１および負極端子１１２は、電池セル１００の１辺から外側に突出するように延伸させた箔状の電極端子として設けられている。
図４は、折り曲げる前のシート部材１３０の展開図である。シート部材１３０の材質は特に限定されるものではないが、軽量性、強度、耐腐蝕性などの観点から発泡樹脂シートが好適に使用される。シート部材１３０は、折り曲げ線Ａに対して概ね線対称な形状を有しており、折り曲げ線Ａで折り曲げた時にその両側のシート部分の外縁が完全に重なるものである。以下の説明では、図４において折り曲げ線Ａよりも上の部分に対して説明を行うが、説明の便宜上、折り曲げ線Ａと一致する辺を下辺、折り曲げ線Ａと対向する辺を上辺とする。
シート部材１３０の上辺の中央には、矩形状の第１切欠き部（端子配置用切欠き部）１３１が形成される。この第１切欠き部１３１には、図１に示す電池ユニット１０において、電池セル１００の空気極端子１１１および負極端子１１２が配置される。シート部材１３０の上辺の両端付近には、溝状の第２切欠き部１３２が形成される。第２切欠き部１３２の開口側端部の両側には、面取り部１３２ａが形成される。シート部材１３０の下辺の中央には、溝状の第３切欠き部１３３が形成される。第３切欠き部１３３は、シート部材１３０は展開されている状態ではスリット状の開口であるが、シート部材１３０が折り曲げられた時に溝状の切欠きとなる。第３切欠き部１３３の開口側端部の両側には、面取り部１３３ａが形成される。
図１に示す電池ユニット１０において、シート部材１３０の中央部には、矩形状の開口部１３４が形成される。開口部１３４は、電池セル１００における積層領域１２０に対応し、電池セル１００の空気極と重なる位置に形成される。尚、図４に示すシート部材１３０において、開口部１３４は、折り曲げ線Ａで分割される２つの部分の一方のみ（図４では折り曲げ線Ａよりも上の部分）に形成されている。電池ユニット１０では、開口部１３４内に電池セル１００の積層領域１２０が配置され、溶着領域１２１と、空気極端子１１１および負極端子１１２の一部とがシート部材１３０によって挟まれる。上述したように、空気極端子１１１および負極端子１１２の先端は、第１切欠き部１３１において外部に露出する。開口部１３４は、電池セル１００に空気を供給するための空気流路を提供する。すなわち、電池セル１００は、その空気極がシート部材１３０における第１開口部１３４と対向するように配置される。第１開口部１３４の大きさは、特別に限定はされないが、第１開口部１３４に対向する積層領域１２０の面積よりも小さく、シート部材１３０が積層領域１２０の一部、好ましくは積層領域１２０の端部を覆っていることが好ましい。つまり、繰り返し充放電を行うことで生じる電池セル１００の変形または膨張や、後述する端子接続において端子に掛かる応力による電池セル１００の曲りなどを、シート部材１３０によって抑制することもできる。
（ユニット組立体の構造）
金属空気電池モジュール３０は、内部に複数の電池ユニット１０を収納するものであるが、収容される複数の電池ユニット１０は連結部材を用いてユニット組立体２０とされる。図５は、図１に示す電池ユニット１０を用いたユニット組立体２０の構造を示す斜視図である。図５に示すユニット組立体２０は、複数の電池ユニット１０を、３つの第１連結部材（連結部材）２１０を用いて連結している。
第１連結部材２１０の材質は特に限定されるものではないが、シート部材１３０と同様に発泡樹脂シートが好適に使用される。図６（ａ），（ｂ）は、第１連結部材２１０の平面図である。第１連結部材２１０は、図６（ａ）に示すように１枚のシートをそのまま用いてもよく、図６（ｂ）に示すように１枚のシートを折り曲げ線Ｂで折り畳んだものを用いてもよい。
第１連結部材２１０は、長手方向の一辺に沿って複数の溝状の第４切欠き部２１１が所定の間隔で形成された櫛歯形状を有している。第４切欠き部の間隔は等間隔でもよいし、そうでなくてもよい。ユニット組立体２０において連結可能な電池ユニット１０は、第１連結部材２１０における第４切欠き部２１１の数に対応するが、その数は特に限定されるものではない。
ユニット組立体２０では、図５に示すように、２つの第１連結部材２１０が複数の電池ユニット１０を上辺側で連結し、１つの第１連結部材２１０が複数の電池ユニット１０を下辺側で連結している。すなわち、電池ユニット１０の上辺側では電池ユニット１０の第２切欠き部（第１の連結用切欠き部）１３２に第１連結部材２１０の第４切欠き部（第２の連結用切欠き部）２１１を嵌合させ、電池ユニット１０の下辺側では電池ユニット１０の第３切欠き部（第１の連結用切欠き部）１３３に第１連結部材２１０の第４切欠き部（第２の連結用切欠き部）２１１を嵌合させる。尚、ユニット組立体２０の上面において、シート部材１３０の上辺と第１連結部材２１０の上辺とは同一面に存在するようにすることが好ましく、同様に、ユニット組立体２０の下面において、シート部材１３０の下辺と第１連結部材２１０の下辺とは同一面に存在するようにすることが好ましい。
ユニット組立体２０では、第１連結部材２１０における第４切欠き部２１１の形成間隔にて複数の電池ユニット１０が連結保持される。この時、隣り合う電池ユニット１０の間には、空気流路が形成される程度の最小限の隙間を容易に設けることができる。すなわち、ユニット組立体２０では、複数の電池ユニット１０（すなわち、複数の電池セル１００）を、十分な空気流路を確保しながら狭ピッチでコンパクトに配置することができる。また、ユニット組立体２０における何れかの電池セル１００に不良があった場合、その電池セル１００を電池ユニット１０ごと交換することも容易である。
このようなユニット組立体２０では、隣り合う電池ユニット１０の間隔を狭ピッチにできることから、電池セル１００間での端子接続も容易になるといった利点がある。ユニット組立体２０では、隣り合う電池ユニット１０における空気極端子１１１および負極端子１１２の配置位置が互いに逆となるように配置される。すなわち、一方の電池ユニット１０の空気極端子１１１には他方の電池ユニット１０の負極端子１１２が対向し、一方の電池ユニット１０の負極端子１１２には他方の電池ユニット１０の空気極端子１１１が対向する。このように対向する空気極端子１１１および負極端子１１２は、その距離が近接しているため、例えば溶接などにより配線コードを用いることなく端子同士を直接接続することができる。すなわち、隣り合う電池ユニット１０間では、空気極端子１１１および負極端子１１２を接続してなる接続端子対１１０が形成される。接続端子対１１０の接続方法は、特に溶接に限定されるものではなく、配線コードを用いることなく端子同士を直接接続できる方法であれば半田やハトメなどの他の接続方法を用いることも可能である。
また、複数の電池ユニット１０が列状に配置されるユニット組立体２０において、列の一方の端から（２ｉ－１）番目の電池ユニット１０の負極端子１１２に（２ｉ）番目の電池ユニット１０の空気極端子１１１が接続される場合、一方の端から（２ｉ）番目の電池ユニット１０の負極端子１１２には（２ｉ＋１）番目の電池ユニット１０の空気極端子１１１が接続されることになる（ｉ＝１，２，３、…）。言い換えれば、複数の電池セル１００が直列接続される電池セル列において、隣り合う２つの電池セル１００間では、電流の上流側の電池セル１００における負極端子１１２と下流側の電池セル１００における空気極端子１１１とが接続されて接続端子対１１０を形成する（電池内部では、負極から正極に向けて電流が流れるため）。このような端子接続により、ユニット組立体２０では、負極端子１１２および空気極端子１１１を接続してなる接続端子対１１０が左右交互に発生し、ユニット組立体２０における複数の電池ユニット１０は直列接続されることとなる。また、ユニット組立体２０において、一方の端における電池ユニット１０の空気極端子１１１と他方の端における電池ユニット１０の負極端子１１２とは接続端子対１１０を形成せず、これらの端子は配線コード２３０と接続されてユニット組立体２０からの電力取出し端子となる。あるいは、使用する電池セル１００が二次電池の場合、これらの電力取出し端子を用いて電池セル１００に充電を行うことも可能である。
隣り合う電池ユニット１０間の接続端子対１１０において、その接続方法は特に限定されるものではなく、例えば、図７（ａ）～（ｄ）に示すような接続方法が考えられる。図７（ａ）に示す接続方法は、上方に立設した空気極端子１１１および負極端子１１２の対向面同士を接続する方法である。図７（ａ）に示す接続方法は、２つの端子を抵抗溶接機で挟んで溶接する際に、端子周囲に障害となるシート部材１３０が無いため、溶接作業性に優れるといった利点がある。図７（ｂ）に示す接続方法は、空気極端子１１１および負極端子１１２を対向する内側に折り曲げ、一方の端子の上に他方の端子を重ねあわせて接続する方法である。図７（ｃ）に示す接続方法は、空気極端子１１１および負極端子１１２の一方を他方よりも長く形成し、長い方の端子を折り曲げて短い方の端子に接続する方法である。図７（ｂ），（ｃ）に示す接続方法は、電池ユニット１０から突出する端子を低くできるため、電池サイズを小さくできるといった利点がある。図７（ｄ）に示す接続方法は、上方に立設した空気極端子１１１および負極端子１１２の対向面同士を接続して接続端子対１１０を形成した後、その接続端子対１１０を折り曲げる方法である。図７（ｄ）に示す接続方法は、溶接作業性に優れると共に、電池ユニット１０から突出する端子を低くできるといった利点がある。
また、各接続端子対１１０は、図８（ａ）～（ｄ）に示すように絶縁被覆２４０で覆われる構成とすることが好ましい。絶縁被覆２４０は、例えば、一方に粘着層を有する絶縁テープを用い、この絶縁テープで接続端子対１１０を挟み込んだり（図８（ａ）参照）、絶縁テープを接続端子対１１０の周囲に巻いたり（図８（ｂ），（ｃ）参照）、絶縁テープを接続端子対１１０の上面に貼り付けたり（図８（ｄ）参照）する構成とすることが考えられる。このような絶縁被覆２４０は、
・露出する接続端子対１１０に人が触れて感電や短絡が生じることを防ぐ、
・隣り合う接続端子対１１０同士が接触して短絡が生じることを防ぐ、
・接続端子対１１０における溶接部が露出し、溶接部の腐食などで溶接が取れることを防ぐ、
などの役割を有する。
このように、本実施の形態１に係るユニット組立体２０では、隣り合う電池セル１００間で空気極端子１１１と負極端子１１２とを対向配置させ、接続端子対１１０を形成する空気極端子１１１および負極端子１１２では端子同士が溶接などで直接接続されている。このような端子接続構造では、配線コードを用いる従来の構造に比べて配線経路が簡略化され、断線やショートの恐れが改善される。また、端子の接続作業における作業性も向上する。
（金属空気電池モジュールの構造）
図９は、本実施の形態１に係る金属空気電池モジュール３０（筐体３００の蓋を閉じた状態）を示す斜視図である。図１０は、金属空気電池モジュール３０（筐体３００の蓋を開いた状態）の内部を上方から見た平面図である。金属空気電池モジュール３０は、上述したユニット組立体２０を箱状の筐体３００内に収容し、配線コード２３０のみを筐体３００から導出した構成である。筐体３００の材質は特に限定されるものではなく、軽量で適切な強度を有するものが好ましい。例えば、筐体３００は、プラスチック、紙（段ボール）などで形成することができ、特に耐水性が要求される場合などにはプラスチックを用いることが好ましい。
ユニット組立体２０は、筐体３００の内部でのガタつきが生じないように、ユニット組立体２０の外形寸法（高さ×幅×奥行き）と筐体３００の内のり寸法（高さ×幅×奥行き）とが一致するように構成されることが好ましい。これにより、金属空気電池モジュール３０内部のユニット組立体２０において、電池ユニット１０と第１連結部材２１０との連結状態が安定して維持できる。
また、筐体３００には、空気を導入または排出するための通気孔３０１が形成される。通気孔３０１は、筐体３００における対向する２側面、具体的には筐体３００内部での電池ユニット１０の配列方向と平行な２側面に形成される。これにより、通気孔３０１は、隣り合う電池ユニット１０間の空気流路に対して効率よく空気を供給することができる。
通気孔３０１の形状は特に限定されるものではないが、筐体３００の強度を必要以上に低減させることのない形状とすることが好ましい。例えば、通気孔３０１の形状は、スリット形状やドット形状とすることができる。図９では、斜めスリット形状の通気孔３０１を例示している。
筐体３００には、内部のユニット組立体２０に接続されている配線コード２３０を外部に導出するためのコード導出口３０２が設けられている。このコード導出口３０２は、筐体３００における１つの隅部、具体的には、筐体３００内のユニット組立体２０において配線コード２３０に接続される電力取出し端子の１つに近い隅部に設けられることが好ましい。この場合、１つのコード導出口３０２から複数の配線コード２３０が導出される。金属空気電池モジュール３０において、筐体３００の外部に引き出された配線コード２３０の先端には、回路接続用のコネクタ３１０が接続されていてもよい。
筐体３００内での配線コード２３０の引き回しは、空気流路用に設けられた空間などを用いて行うことが好ましい。金属空気電池モジュール３０において、ユニット組立体２０の各部材（シート部材１３０および第１連結部材２１０）は筐体３００の内壁面に接触するように配置されることが好ましく、この場合、ユニット組立体２０と筐体３００との間に余分な空間は設けられない。そのため、ユニット組立体２０の各部材間に生じる空間が、電池セル１００に空気を供給するための空気流路となる。筐体３００内での配線コード２３０の引き回しは、このようなユニット組立体２０の各部材間に生じる空間を用いて行うことが好ましい。
例えば、図５に示すように、コード導出口３０２と近い位置にある一方の電力取出し端子と接続される配線コード２３０は、該電力取出し端子とコード導出口３０２との間に存在する第１連結部材２１０の端部の下をくぐらせるようにして引き回すことが考えられる。また、コード導出口３０２と離れた位置にある他方の電力取出し端子と接続される配線コード２３０は、第２切欠き部１３２における面取り部１３２ａによって形成される空間に沿わせるようにして引き回すことが考えられる。この時、配線コード２３０と接続される電力取出し端子は、このような配線コード２３０の引き回しが容易となるように、電池ユニット１０の第１切欠き部１３１から下方に折り曲げてもよい。
〔変形例〕
また、図１１に示すように、電池ユニット１０において、一方の表面に少なくとも１本（図１１では３本）の横桟１５０を配置してもよい。この横桟１５０は、ユニット組立体２０において、隣り合う電池ユニット１０間の隙間を規制し、電池ユニット１０への空気流路を確保するうえで有効となる。特に、電池セル１００が二次電池である場合、充放電の繰り返しによって電池セル１００が膨張することがあるが、横桟１５０はこのような電池セル１００の膨張を抑制し、空気流路（電池ユニット１０間の隙間）が狭くなることを防止する。また、電池セル１００の膨張を抑制することで、放電容量を高くすることもできる。横桟１５０は、筐体３００の両側面に設けられる通気孔３０１からの空気の流れに沿って配置されれば、通気孔３０１からの空気を電池ユニット１０の開口部１３４へ案内できるため好ましい。尚、横桟１５０は、ユニット組立体２０の組立前に電池ユニット１０の表面に貼り付けておけば、ユニット組立体２０の組立が容易となる。
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、電池ユニット１０において、２電極方式の電池セル１００をシート部材１３０に挟んだ構成を例示した。但し、本開示の電池ユニット１０はこれに限定されるものではなく、図１２に示す３電極方式の金属空気電池セル１４０（以下、単に電池セル１４０と称する）をシート部材１３０に挟んだ構成とすることも可能である。
図１２は、３電極方式の電池セル１４０の外観を示す平面図である。図１３は、３電極方式に用いられるシート部材１３０を折り曲げる前の展開図である。
電池セル１４０は、図３に示す電池セル１００と同様に、積層領域１２０の周囲に溶着領域１２１を有するラミネート型の金属空気電池セルである。但し、３電極方式の電池セル１４０では、空気極端子１１１および負極端子１１２以外に充電極端子１１３が設けられており、これらの端子は、電池セル１４０の１辺（図１２では上辺）において溶着領域１２１よりもさらに外側に突出している。すなわち、空気極端子１１１、負極端子１１２および充電極端子１１３は、電池セル１４０の１辺から外側に突出するように延伸させた箔状の電極端子として設けられている。また、これらの端子は、空気極端子１１１が中央に配置され、負極端子１１２および充電極端子１１３がその両側に配置される。尚、３電極方式の金属空気電池は公知であるため、電池セル１４０の内部構造についての詳細な説明は省略する。
図１３に示すように、本実施の形態２に係るシート部材１３０では、１つの電池セル１４０に対して、シート部材１３０が折り曲げ線Ａで折られたときに対向する２つの開口部１３４が形成されている。シート部材１３０が電池セル１４０を支持するとき、２つの開口部１３４のうちの一方は、電池セル１４０の空気極が配されている面と対向し、電池セル１４０へ空気を供給するために用いられる。他方の開口部１３４は、電池セル１４０の充電極が配されている面と対向し、電池セル１４０からガス（酸素など）を排出するために用いられる。なお、図１３に示すシート部材１３０は、負極を２つの空気極で挟まれた構成を有する金属空気電池にも適用することができる。
電池セル１４０は、放電時には空気極端子１１１と負極端子１１２との間に負荷が接続され、充電時には負極端子１１２と充電極端子１１３との間に電圧が印加される。また、空気極端子１１１は、充電時には劣化を防ぐために電流経路から切り離されるが（図１４（ａ）参照）、充電極端子１１３は、充電／放電時によらず電流経路に接続されていてもよい（図１４（ａ），（ｂ）参照）。
図示は省略するが、本実施の形態２における電池ユニット１０およびユニット組立体２０は、実施の形態１における電池ユニット１０およびユニット組立体２０とほぼ同様の構成となる。すなわち、本実施の形態２における電池ユニット１０では、実施の形態１における電池ユニット１０と同様のシート部材１３０が使用でき、シート部材１３０に電池セル１４０を挟んで電池ユニット１０を構成することができる。但し、第１切欠き部１３１には、電池セル１４０の３つの端子（空気極端子１１１、負極端子１１２および充電極端子１１３）が配置される。また、本実施の形態２におけるユニット組立体２０においても、実施の形態１におけるユニット組立体２０と同様に、第１連結部材２１０を用いて複数の電池ユニット１０を連結することができる。
本実施の形態２に係るユニット組立体２０では、電池セル１４０が３電極方式であることから、端子の接続構成が実施の形態１におけるユニット組立体２０とは異なる。本実施の形態２における端子の接続構成を、図１５を参照して説明する。図１５において、（ａ）は直列接続される複数の電池セル１４０を、端子の配置辺側から見た平面図であり、（ｂ）は隣り合う２つの電池セル１４０の端子接続部分の斜視図であり、（ｃ）は電池セル１４０の接続に使用される接続基板２５０の構成図である。尚、図１５では、シート部材１３０や第１連結部材２１０の図示は省略している。
本実施の形態２に係るユニット組立体２０では、隣り合う電池ユニット１０における負極端子１１２および充電極端子１１３の配置位置が互いに逆となるように配置される。すなわち、一方の電池ユニット１０の充電極端子１１３には他方の電池ユニット１０の負極端子１１２が対向し、一方の電池ユニット１０の負極端子１１２には他方の電池ユニット１０の充電極端子１１３が対向する。このように対向する充電極端子１１３および負極端子１１２は、その距離が近接しているため、例えば溶接などにより配線コードを用いることなく端子同士を直接接続することができる。すなわち、隣り合う電池ユニット１０間では、充電極端子１１３および負極端子１１２を接続してなる接続端子対１１０’が形成される。
このようなユニット組立体２０において、列の一方の端から（２ｉ－１）番目の電池ユニット１０の充電極端子１１３に（２ｉ）番目の電池ユニット１０の負極端子１１２が接続される場合、一方の端から（２ｉ）番目の電池ユニット１０の充電極端子１１３には（２ｉ＋１）番目の電池ユニット１０の負極端子１１２が接続されることになる（ｉ＝１，２，３、…）。言い換えれば、複数の電池セル１４０が直列接続される電池セル列において、隣り合う２つの電池セル１４０間では、電流の上流側の電池セル１４０における負極端子１１２と下流側の電池セル１００における充電極端子１１３とが接続されて接続端子対１１０’を形成する（電池内部では、負極から正極に向けて電流が流れるため）。このような端子接続により、本実施の形態２に係るユニット組立体２０では、負極端子１１２および充電極端子１１３を接続してなる接続端子対１１０’が左右交互に発生する。さらに、各電池ユニット１０において、空気極端子１１１は接続基板２５０を介して充電極端子１１３と接続される。これにより、ユニット組立体２０における複数の電池ユニット１０が直列接続されることとなる。
また、ユニット組立体２０において、一方の端における電池ユニット１０の負極端子１１２と他方の端における電池ユニット１０の充電極端子１１３とは接続端子対１１０’を形成せず、これらの端子は配線コード２３０と接続されてユニット組立体２０からの電力取出し端子となる。これらの電力取出し端子は、電池セル１４０に充電を行う場合の充電用端子にもなる。
接続基板２５０は、図１５（ｃ）に示すように、スイッチ素子２５１、２つの接続端子２５２および制御入力端子２５３を実装したプリント基板である。接続基板２５０では２つの接続端子２５２はスイッチ素子２５１を間に介して配置されており、一方の接続端子２５２が空気極端子１１１と接続され、一方の接続端子２５２が充電極端子１１３と接続される。尚、接続基板２５０は、充電極端子１１３との接続に関しては、該充電極端子１１３を含む接続端子対１１０’と接続されていればよいため、該充電極端子１１３と接続端子対１１０’を構成する負極端子１１２側に接続されていてもよい。また、接続基板２５０と電池セル１４０との端子接続においても、溶接などが好適に使用できる。
また、スイッチ素子２５１には制御入力端子２５３が接続されており、スイッチ素子２５１は制御入力端子２５３から入力される制御信号に応じてオン・オフされる。スイッチ素子２５１は、電池セル１４０の充電時にはオフとされ、空気極端子１１１を電流経路から切り離す（図１４（ａ）の状態）。一方、スイッチ素子２５１は、電池セル１４０の放電時にはオンとされ、空気極端子１１１を電流経路に接続する（図１４（ｂ）の状態）。
接続基板２５０の制御入力端子２５３は、図示しない制御配線（配線コード）と接続され、この制御配線から制御信号が入力されるようになっている。尚、全ての接続基板２５０における制御入力端子２５３は同一の制御配線に接続され、全ての接続基板２５０におけるスイッチ素子２５１は同時にオン・オフされるものであってもよい。
また、図示は省略するが、本実施の形態２における金属空気電池モジュール３０も、基本的には実施の形態１における金属空気電池モジュール３０とほぼ同様の構成となる。すなわち、本実施の形態２における金属空気電池モジュール３０は、図９に示す筐体３００内に本実施の形態２に係るユニット組立体２０を収納することで構成することができる。
〔実施の形態３〕
実施の形態１，２では、電池ユニット１０において、１つの電池セル１００または１４０を１枚のシート部材１３０に挟んだ構成を例示した。但し、本開示はこれに限定されるものではなく、複数の電池セルを１枚のシート部材に挟んで電池ユニットを構成することも可能である。
図１６は、本実施の形態３に係る電池ユニット４０を示す斜視図である。電池ユニット４０は、２つの電池セル１００を２つ折りした１枚のシート部材（保持部材）１３０’で挟み込む構造となっている。図１７は、折り曲げる前のシート部材１３０’の展開図である。尚、本実施の形態３に係る電池ユニット４０は、図１６に示す構成に限定されるものではない。例えば、１つの電池ユニット４０に含まれる電池セル１００の数は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
また、電池ユニット４０に含まれる電池セルは、２電極方式の電池セル１００に代えて、３電極方式の電池セル１４０であってもよい。３電極方式の電池セル１４０を用いる場合には、図１７に示すシート部材１３０’に代えて、図１８に示すシート部材１３０”が用いられる。シート部材１３０”は、１つの電池セル１４０に対して、シート部材１３０”を折り曲げたときに対向する２つの開口部１３４が形成されている。対向する２つの開口部１３４のうちの一方は電池セル１４０の空気極と対向し、他方は電池セル１４０の充電極と対向する。なお、図１８に示されたシート部材１３０”は、負極を２つの空気極で挟まれた構成を有する金属空気電池にも適用することができる。
本実施の形態３に係る電池ユニット４０（以下、２電極方式の電池セル１００を用いた場合を例示）では、２つの電池セル１００に対応して、シート部材１３０’において第１切欠き部１３１および開口部１３４がそれぞれ２箇所に形成される。２つの第１切欠き部１３１は電池ユニット４０の同一辺（図１６では上辺）に形成され、２つの電池セル１００のそれぞれの端子（空気極端子１１１および負極端子１１２）は電池ユニット４０の同一辺（図１６では上辺）から引き出される。
電池ユニット４０において、第２切欠き部１３２は３カ所、すなわちシート部材１３０’の上辺の中央および両端付近に形成される。また、第３切欠き部１３３は２カ所、すなわちシート部材１３０’の下辺における開口部１３４の下方辺りに形成される。
図１９は、本実施の形態３に係るユニット組立体５０の構造を示す斜視図である。図１９に示すユニット組立体５０は、複数の電池ユニット４０を、３つの第１連結部材２１０および１つの第２連結部材（連結部材）２２０を用いて連結している。すなわち、ユニット組立体５０では、図１９に示すように、３つの第１連結部材２１０が複数の電池ユニット４０を上辺側で連結し、１つの第２連結部材２２０が複数の電池ユニット４０を下辺側で連結している。
ユニット組立体５０で用いられる第２連結部材２２０は、図２０に示すように、１枚のシート（例えば、発泡樹脂シート）を２カ所で折り曲げ断面Ｕの字状としたものが使用できる。第２連結部材２２０は、底板部２２１と２枚の側板部２２２とで構成され、側板部２２２における長手方向の一辺に沿って複数の溝状の第５切欠き部２２３が所定の間隔で櫛歯状に形成される。これにより、電池ユニット４０の下辺側では電池ユニット４０の第３切欠き部（第１の連結用切欠き部）１３３に第２連結部材２２０の第５切欠き部（第２の連結用切欠き部）２２３を嵌合させることができる。尚、このような第２連結部材２２０を用いる場合、電池ユニット４０の下辺において、第３切欠き部１３３の間には第２連結部材２２０の底板部２２１の厚みに対応した第６切欠き部１３５（図１６参照）が形成されていることが好ましい。電池ユニット４０の下辺に第６切欠き部１３５が形成されることにより、ユニット組立体５０の下面において、シート部材１３０’の下辺と第２連結部材２２０の下面とを同一面に存在させることができる。
このように、本実施の形態３に係るユニット組立体５０では、複数の電池セル１００を１枚のシート部材１３０’で保持する電池ユニット４０を用いることで、限られたスペースの中で複数の電池セル列を形成することが容易となる。また、多数の電池セル１００を用いる場合のユニット組立体５０の組立作業性も向上する。
図１９に示すユニット組立体５０では、１つの電池ユニット４０に２つの電池セル１００が含まれていることから２列の電池セル列が形成され、各電池セル列における端子接続には、実施の形態１で説明した接続方法が適用される。無論、電池ユニット４０において電池セル１４０を用いた場合には、実施の形態２で説明した接続方法が適用される。そして、これらの複数の電池セル列は、電力取出し端子（接続端子対１１０を構成しない空気極端子１１１または負極端子１１２）と配線コード２３０との接続によって、並列接続とすることも直列接続とすることも可能である。
図２１は、２列の電池セル列を並列接続する場合の配線コード２３０の接続方法を示す図であり、（ａ）は電池セル列の一方の端部を示し、（ｂ）は電池セル列の他方の端部を示している。具体的には、図２１（ａ）に示す一方の端部では、それぞれの電池セル列の同一極性の端子（図では、空気極端子１１１）が電力取出し端子とされ、これらの端子同士が配線コード２３０ａで接続されると共に、一方の端子に配線コード２３０ｂ（正極側の導出配線）が接続される。図２１（ｂ）に示す他方の端部では、それぞれの電池セル列の同一極性の端子（図では、負極端子１１２）が電力取出し端子とされ、これらの端子同士が配線コード２３０ｃで接続されると共に、一方の端子に配線コード２３０ｄ（負極側の導出配線）が接続される。
図２２は、２列の電池セル列を直列接続する場合の配線コード２３０の接続方法を示す図であり、（ａ）は電池セル列の一方の端部を示し、（ｂ）は電池セル列の他方の端部を示している。具体的には、図２２（ａ）に示す一方の端部では、それぞれの電池セル列の異なる極性の端子が電力取出し端子とされ、一方の電池セル列の電力取出し端子（空気極端子１１１）に配線コード２３０ｅ（正極側の導出配線）が接続され、他方の電池セル列の電力取出し端子（負極端子１１２）に配線コード２３０ｆ（負極側の導出配線）が接続される。また、図２２（ｂ）に示す他方の端部では、それぞれの電池セル列の異なる極性の電力取出し端子同士が配線コード２３０ｇで接続される。
また、図示は省略するが、本実施の形態３における金属空気電池モジュール３０も、基本的には実施の形態１における金属空気電池モジュール３０とほぼ同様の構成となる。すなわち、本実施の形態３における金属空気電池モジュール３０は、図９に示すものと同じ筐体３００内に本実施の形態３に係るユニット組立体５０を収納することで構成される。
（変形例）
上述の各実施形態において、電池ユニット１０および４０は、シート部材１３０で電池セル１００または１４０を挟み込む構成としているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、シート部材１３０に代えてプラスチックケースなどの筐体を用い、プラスチックケースに電池セル１００（または１４０）を挿入して電池ユニットを構成してもよい。このようなプラスチックケースは、平面視では折り畳んだ状態のシート部材１３０と同じ形状とし、その１辺（例えば上辺）に開口部を設け、この開口部から電池セル１００（または１４０）を挿入する構成とすればよい。
〔実施の形態４〕
実施の形態１における電池モジュール３０では、電池セル１００をシート部材１３０で挟み込んで電池ユニット１０とし、さらに電池ユニット１０を第１連結部材２１０および第２連結部材２２０にて連結してユニット組立体２０を構成している。そして、ユニット組立体２０を筐体３００に収容して、電池モジュール３０としている。すなわち、シート部材１３０、第１連結部材２１０および第２連結部材２２０が、複数の電池セル１００を所定の位置関係に保持する機能を有している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の電池セル１００を所定の位置関係に保持する機能を、電池モジュールの筐体に持たせることも可能である。
図２３は、本開示の変形例となる金属空気電池モジュール６０を示す斜視図である。金属空気電池モジュール６０では、例えばプラスチック製の筐体６００を用いて複数の電池セル１００を保持する構成を例示している。筐体６００は、内部に仕切り板（隔壁）６０１を有することで、複数の電池セル収納室６０２に区分されている。図２３の例では、仕切り板６０１は３枚であり、電池セル収納室６０２の区分数は４つであるが、この区分数は特に限定されるものではない。
各電池セル収納室６０２には電池セル１００が一つずつ収容され、これらの電池セル１００は、電池セル収納室６０２への収容によって所定の位置関係に保持される。また、電池セル１００の各端子（空気極端子１１１および負極端子１１２）は、電池セル収納室６０２のセル収容口である開口部から露出し、接続端子対１１０を形成することができる。
筐体６００において、電池セル１００の空気極と対向する側板６０３および仕切り板６０１には、空気極に空気を供給するための通気孔６０４が設けられている。また、筐体６００において、仕切り板６０１と直交しながら対向する２つの側板６０５には、電池セル収納室６０２内に空気を供給するための通気孔６０６が設けられている。すなわち、電池セル収納室６０２内の電池セル１００は、通気孔６０４および６０６を介して空気が供給できるようになっている。
本実施の形態４に係る金属空気電池モジュール６０は、シート部材１３０や第１連結部材２１０および第２連結部材２２０を使用することなく、複数の電池セル１００を筐体６００のみを用いて所定の位置関係に保持することができ、部材点数の削減したモジュール化が可能となる。尚、図２３に示す構成では、２電極方式の電池セル１００を用いた構成を例示しているが、用いられる電池セルは３電極方式の電池セル１４０であってもよい。
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
〔援用の記載〕
本国際出願は、２０１８年８月３１日に日本特許庁に出願された日本国特許出願第２０１８－１６３００５号、第２０１８－１６３００８号および第２０１８－１６３００９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１８－１６３００５号、第２０１８－１６３００８号および第２０１８－１６３００９号の全内容を参照により本国際出願に援用する。

Claims (17)

  1. 複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、
    各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子とを備えた２電極方式の金属空気電池であり、
    前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記空気極端子とが対向するように配置され、
    隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記空気極端子に接続して接続端子対を形成しており、
    前記接続端子対では、前記負極端子と前記空気極端子とが端子同士で直接接続されており、
    前記複数の金属空気電池セルを収容する筐体と、
    前記筐体に収容され、前記電池セル列内の各金属空気電池セルをそれぞれ保持する複数の保持部材と、
    前記筐体に収容され、前記複数の保持部材を連結する連結部材とを含み、
    隣り合って配置される２つの前記保持部材の間には隙間が設けられることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  2. 複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、
    各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子とを備えた２電極方式の金属空気電池であり、
    前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記空気極端子とが対向するように配置され、
    隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記空気極端子に接続して接続端子対を形成しており、
    前記接続端子対では、前記負極端子と前記空気極端子とが端子同士で直接接続されており、
    前記複数の金属空気電池セルを収容する筐体、を備え、
    前記筐体は、
    前記複数の金属空気電池セルのうち隣り合う金属空気電池セルにおいて、第１の金属気電池セルと、第２の金属空気電池セルの間にそれぞれを仕切る隔壁と、
    前記筐体の側面で、各隔壁の間に開口部とを有することを特徴とする金属空気電池モジュール。
  3. 複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、
    各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子と充電極端子とを備えた３電極方式の金属空気電池であり、
    前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記充電極端子とが対向するように配置され、
    隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記充電極端子に接続して接続端子対を形成しており、
    前記各金属空気電池セルでは、前記空気極端子と前記充電極端子とがスイッチ素子を介して接続されており、
    前記接続端子対では、前記負極端子と前記充電極端子とが端子同士で直接接続されており、
    前記複数の金属空気電池セルを収容する筐体と、
    前記筐体に収容され、前記電池セル列内の各金属空気電池セルをそれぞれ保持する複数の保持部材と、
    前記筐体に収容され、前記複数の保持部材を連結する連結部材とを含み、
    隣り合って配置される２つの前記保持部材の間には隙間が設けられることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  4. 複数の金属空気電池セルを直列に接続してなる、少なくとも一列以上の電池セル列を備えた金属空気電池モジュールであって、
    各金属空気電池セルは、負極端子と空気極端子と充電極端子とを備えた３電極方式の金属空気電池であり、
    前記電池セル列では、隣り合って配置される２つの前記金属空気電池セルにおいて前記負極端子と前記充電極端子とが対向するように配置され、
    隣り合う前記金属空気電池セル間では、一方の前記金属空気電池セルにおける前記負極端子を他方の前記金属空気電池セルにおける前記充電極端子に接続して接続端子対を形成しており、
    前記各金属空気電池セルでは、前記空気極端子と前記充電極端子とがスイッチ素子を介して接続されており、
    前記接続端子対では、前記負極端子と前記充電極端子とが端子同士で直接接続されており、
    前記複数の金属空気電池セルを収容する筐体、を備え、
    前記筐体は、
    前記複数の金属空気電池セルのうち隣り合う金属空気電池セルにおいて、第１の金属空気電池セルと、第２の金属空気電池セルの間にそれぞれを仕切る隔壁と、
    前記筐体の側面で、各隔壁の間に開口部とを有することを特徴とする金属空気電池モジュール。
  5. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記電池セル列に接続され、前記筐体の外部に導出される配線コードを有し、
    前記筐体内での前記配線コードの引き回しは、前記保持部材および前記連結部材間に生じる空間を用いて行われていることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  6. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記保持部材は、１枚のシート部材を折り畳んで前記金属空気電池セルを挟持する構成であり、かつ、前記金属空気電池セルの空気極と重なる位置に第１開口部を有していることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  7. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記金属空気電池モジュールは、少なくとも２列以上の電池セル列を備え、
    前記保持部材は、前記複数の金属空気電池セルのうち、それぞれ異なる電池セル列に含まれる２つ以上の前記金属空気電池セルを保持していることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  8. 請求項１から７の何れか１項に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記接続端子対では、接続される端子同士が溶接により接続されていることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  9. 請求項１から８の何れか１項に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記接続端子対は、接続される端子同士が一体となって折り曲げられていることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  10. 請求項１から８の何れか１項に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記接続端子対は、接続される一方の端子の折り曲げられた部分と接続される他方の端子の折り曲げられた部分とが重ねられていることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記接続端子対の接続される端子同士の重なった部分が絶縁性材料で被覆されていることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  12. 請求項６に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記保持部材は、多孔質材料からなる発砲樹脂シートであることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  13. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記金属空気電池セルは、３電極方式の金属空気電池であり、
    前記保持部材は、１枚のシート部材を折り畳んで前記金属空気電池セルを挟持する構成であり、前記金属空気電池セルの空気極と重なる位置に第１開口部と、前記金属空気電池セルの充電極と重なる位置に第２開口部とを有することを特徴とする金属空気電池モジュール。
  14. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記保持部材には、第１の連結用切欠き部が設けられており、
    前記連結部材には、複数の第２の連結用切欠き部が設けられており、
    複数の前記第２の連結用切欠き部を、前記第１の連結用切欠き部のそれぞれに嵌め合わすことによって、隣り合って配置される２つの前記保持部材の間に隙間が設けられることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  15. 請求項１または３に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記連結部材は、前記筐体内の内壁を支持することを特徴とする金属空気電池モジュール。
  16. 請求項６に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記保持部材の１辺には、端子配置用切欠き部が設けられており、該端子配置用切欠き部内に前記金属空気電池セルの電極端子が配置されることを特徴とする金属空気電池モジュール。
  17. 請求項５に記載の金属空気電池モジュールであって、
    前記保持部材は、前記筐体の内壁と接触する辺に切欠き部を有しており、
    前記配線コードが、前記筐体と前記切欠き部との間に形成された空間に挿通されていることを特徴とする、金属空気電池モジュール。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3197852A1 (en) * 2020-10-05 2022-04-14 Eaglepicher Technologies, Llc Battery assemblies, components thereof, and methods of manufacture

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1242832A (en) * 1969-02-11 1971-08-11 Westinghouse Electric Corp Metal-air battery containing an auxiliary electrode
JPS5119143Y2 (ja) * 1971-02-26 1976-05-20
CH574175A5 (en) * 1974-06-12 1976-03-31 Int Standard Electric Corp Multipole contact strip with contacts held between blocks - has housing moulded in interconnected sections easily separated to provide variable contact capacity
JPS6226920Y2 (ja) * 1980-10-20 1987-07-10
DE3478190D1 (en) * 1984-02-24 1989-06-22 Max Liebich Shelf with interlocked corner joints
JP2004288571A (ja) * 2003-03-25 2004-10-14 Toshiba Battery Co Ltd 水系金属空気電池およびこれを用いた電子機器
JP3963165B2 (ja) * 2003-10-10 2007-08-22 日産自動車株式会社 組電池
US8257848B2 (en) * 2009-01-12 2012-09-04 A123 Systems, Inc. Safety venting mechanism with tearing tooth structure for batteries
US8481187B2 (en) * 2009-09-10 2013-07-09 Battelle Memorial Institute High-energy metal air batteries
KR101915825B1 (ko) * 2011-06-02 2018-11-06 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 전지용 부극 단자 및 전지용 부극 단자의 제조 방법
JP2013037999A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Toyota Motor Corp 金属空気電池
JP5574516B2 (ja) * 2011-11-16 2014-08-20 日本碍子株式会社 亜鉛空気二次電池
JP5630487B2 (ja) * 2012-09-14 2014-11-26 トヨタ自動車株式会社 金属空気電池用電解質
JP2014078498A (ja) * 2012-09-19 2014-05-01 Toshiba Corp 電池モジュール
KR101573691B1 (ko) * 2013-03-04 2015-12-03 주식회사 엘지화학 결락부가 형성된 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
JP2015060666A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 国能科技創新有限公司 空気電池、空気電池用負極及び空気電池ユニット
JP6353695B2 (ja) * 2014-05-15 2018-07-04 シャープ株式会社 金属空気電池本体及び金属空気電池
DE102014008134A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-17 Günter Lang Stecksystem zur Kombination von Lithium- Polymer- Akkumulatoren und deren Verbindung zu einem Batteriesystem
US9878817B2 (en) * 2014-12-24 2018-01-30 Dryip, Llc Enhanced strength partitioned container
JP6543830B2 (ja) * 2015-02-17 2019-07-17 藤倉コンポジット株式会社 組電池
KR20160128039A (ko) * 2015-04-28 2016-11-07 삼성전자주식회사 금속-공기 전지 및 금속-공기 전지 모듈
JP7095991B2 (ja) * 2015-07-01 2022-07-05 日本碍子株式会社 亜鉛空気電池セルパック及びそれを用いた組電池
EP3358654B1 (en) * 2015-11-16 2020-08-26 NGK Insulators, Ltd. Electrode cartridge and zinc secondary cell using same
JP7016797B2 (ja) * 2016-03-16 2022-02-07 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン 電池パック及び電池パックの製造方法

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