JP7172484B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュールに関する。

ニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池といった電池モジュールはモジュール本体を備える。モジュール本体には、電極を含む電池要素が収容されている。モジュール本体には、その内部でのガス発生により内圧が所定圧より上昇した際に内圧を調整するための圧力調整弁が取り付けられている。上記圧力調整弁の例として、特許文献１に記載された安全弁装置が知られている。特許文献１に記載の圧力調整弁（安全弁装置）は、モジュール本体に連通する連通孔を弁室に収容された弾性部材で塞いでいる。この場合、モジュール本体内の圧力が設定圧より上昇した際、弾性部材が弾性変形して、弾性部材による上記孔のシールが解除され、モジュール本体内のガスが排気口から排出される。一方、モジュール本体内の圧力が設定圧以下になると、弾性部材によって上記連通孔が再度塞がれる。

特開平７－２３０７９９号公報

ところで、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接するバイポーラ電極の間に存在し電極積層体に設けられた複数の内部空間と、電極積層体を取り囲むように配置され且つ内部空間にそれぞれ連通された複数の連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールが知られている。電池モジュールは、モジュール本体に取り付けられ、複数のモジュール本体の枠体の連通孔とそれぞれ連通された複数の連通孔を有する圧力調整弁を備える。バイポーラ電極の積層方向に互いに位置が異なる複数の内部空間のそれぞれには、モジュール本体の枠体の異なる位置に配置された連通孔が連通されている。モジュール本体の枠体の連通孔に対応して圧力調整弁の連通孔や排気口も配置されている。圧力調整弁が取り付けられたモジュール本体はバイポーラ電極の積層方向に積層され、蓄電装置を構成する。

しかし、このような電池モジュールに上記特許文献１のような技術を適用すると、圧力調整弁が取り付けられたモジュール本体を積層する際に、互いに隣接するモジュール本体にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁の連通孔及び排気口の間隔が狭くなる。モジュール本体への圧力調整弁の接合時の位置ずれ及びモジュール本体の変形を考えると、互いに隣接するモジュール本体にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁のそれぞれが干渉する可能性がある。一つの圧力調整弁に設けられた連通孔、弾性部材及び排気口の数が多い場合には、さらに干渉の可能性が高くなる。

本発明の一側面は、隣接するモジュール本体にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁が互いに干渉することを低減できる電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接するバイポーラ電極の間に存在し電極積層体に設けられた複数の内部空間と、電極積層体を取り囲むように配置され且つ内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁とを備え、枠体には、枠体と圧力調整弁とを接合するとともに、複数の内部空間から複数の第１連通孔へそれぞれ流れるガスを、複数の第２連通孔へそれぞれ誘導する複数の誘導路を含む接合部が設けられており、誘導路は、互いに隣接する第１連通孔からのガスの流れる範囲が複数のバイポーラ電極の積層方向で互いに重複するようにガスを誘導し、互いに隣接する第２連通孔のガスの流れる範囲が積層方向で互いに重複する電池モジュールである。

この構成によれば、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接するバイポーラ電極の間に存在し電極積層体に設けられた複数の内部空間と、電極積層体を取り囲むように配置され且つ内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁とを備えた電池モジュールにおいて、枠体には、枠体と圧力調整弁とを接合するとともに、複数の内部空間から複数の第１連通孔へそれぞれ流れるガスを、複数の第２連通孔へそれぞれ誘導する複数の誘導路を含む接合部が設けられており、誘導路により、互いに隣接する第１連通孔からのガスの流れる範囲が複数のバイポーラ電極の積層方向で互いに重複するようにガスが誘導され、互いに隣接する第２連通孔のガスの流れる範囲が積層方向で互いに重複する。このため、圧力調整弁における第２連通孔の積層方向の位置を近づけることができ、圧力調整弁がそれぞれ取り付けられた複数のモジュール本体が積層された際に、隣接するモジュール本体にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁が互いに干渉することを低減できる。

この場合、誘導路は、ガスを積層方向に誘導する積層方向区間を含むことができる。

この構成によれば、誘導路は、ガスを積層方向に誘導する積層方向区間を含むため、単純な構成により、互いに隣接する第１連通孔のガスが流れる範囲が積層方向で互いに重複するようにガスを誘導することができる。

本発明の一側面によれば、隣接するモジュール本体にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁が互いに干渉することを低減できる。

第１実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る電池モジュールの概略断面図である。 第１実施形態に係る電池モジュールの概略斜視図である。 第１実施形態に係る電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面を含む）である。 第１実施形態に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。 第１実施形態に係る接合前の圧力調整弁の接合用突起を示す斜視図である。 第１実施形態に係るモジュール本体の連通孔及び誘導路の配置を示す側面図である。 第１実施形態に係る圧力調整弁の排気口の配置を示す側面図である。 従来のモジュール本体の連通孔の配置を示す側面図である。 従来の圧力調整弁の排気口の配置を示す側面図である。 第２実施形態に係るモジュール本体の連通孔及び誘導路の配置を示す側面図である。 第２実施形態に係る圧力調整弁の排気口の配置を示す側面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（本実施形態では３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２Ａを備えている。バイポーラ電池２Ａは、例えばニッケル水素二次電池である。以下では、断らない限り、バイポーラ電池２Ａがニッケル水素二次電池である場合を説明する。

複数のバイポーラ電池２Ａは、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２Ａの外側にも配置されている。バイポーラ電池２Ａ及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）である。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２Ａと電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２Ａが積層方向に直列接続されている。

積層方向の一端（本実施形態では下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（本実施形態では上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施できる。

導電板３は、バイポーラ電池２Ａにおいて発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２Ａからの熱が効率的に外部に放出される。

蓄電装置１は、バイポーラ電池２Ａ及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２Ａ及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状である。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２Ａ、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。

図２は、バイポーラ電池２Ａの概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２Ａの概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２Ａは、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２Ａは、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（本実施形態では４つ）の圧力調整弁１２Ａとを備えている。

モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３がセパレータ１４を介して積層されてなる電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。

バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状である。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極活物質層１８と、ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極活物質層１９とを有している。

バイポーラ電極１３の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。

電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極活物質層１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極活物質層１９とを有している。正極側終端電極２０の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。負極側終端電極２１の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。

正極活物質層１８は、ニッケル箔１７の一方面に正極活物質を含む正極スラリーを塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極活物質層１９は、ニッケル箔１７の他方面に負極活物質を含む負極スラリーを塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃは、正極スラリー及び負極スラリーが塗工されない未塗工領域となっている。

セパレータ１４は、正極活物質層１８と負極活物質層１９との間に配置され、正極活物質層１８と負極活物質層１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極活物質層１８及び負極活物質層１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。セパレータ１４の形状は、シート状に限られず、袋状であってもよい。

各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。

積層方向に隣り合うニッケル箔１７の間に、ニッケル箔１７、正極活物質層１８、負極活物質層１９及び一次シール部２２が協働して内部空間Ｖを形成している。換言すると、積層方向に隣り合う２つのニッケル箔１７、一方のニッケル箔１７の正極活物質層１８、他方のニッケル箔１７の負極活物質層１９及び一次シール部２２によって囲われた空間が内部空間Ｖである。そのため、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間には、内部空間Ｖが存在する。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２Ａの各セルは、２つのニッケル箔１７、正極活物質層１８、負極活物質層１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、これらが協働して内部空間Ｖを形成している。

二次シール部２３は、例えば角筒状である。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。

一次シール部２２及び二次シール部２３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。

枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２Ａが取り付けられる複数（本実施形態では４つ）の圧力調整弁取付領域２４が設けられている。一次シール部２２の圧力調整弁取付領域２４のそれぞれには、図４に示されるように、複数（本実施形態では６つ）の連通孔（第１連通孔）２５がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、圧力調整弁取付領域２４のそれぞれにおいて２列３段（Ｙ軸方向に２列、Ｚ軸方向に３段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて８列３段に配列されている。連通孔２５のそれぞれは、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。圧力調整弁取付領域２４のそれぞれにおける連通孔２５の配列状態は、２列３段に限定されないが、断らない限り、２列３段に連通孔２５が配列された実施形態を説明する。

二次シール部２３の圧力調整弁取付領域２４のそれぞれには、図４に示されるように、連通孔２５のそれぞれと連通された複数（本実施形態では６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、一次シール部２２側から二次シール部２３の外側面に向かって徐々に幅広となるようにテーパ状に形成されている。連通孔２６は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。

連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。

二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７Ａがそれぞれ設けられている。接合用突起２７Ａは、モジュール本体１１と圧力調整弁１２Ａとを接合するとともに、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（本実施形態では６つ）の誘導路２８を連通孔２６と協働して形成する接合部である。従って、誘導路２８は、圧力調整弁取付領域２４のそれぞれにおいて２列３段に配列されている。誘導路２８は、枠体１６の壁部１６ａにおけるＸ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状である。一方の列の誘導路２８は、他方の列の誘導路２８に対して積層方向（Ｚ軸方向）にずれている。

接合用突起２７Ａは、一方の列の誘導路２８及び他方の列の誘導路２８を形成する２つの枠部２９を有している。２つの枠部２９は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。２つの枠部２９の間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。本実施形態では、誘導路２８は、互いに隣接する連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに重複するようにガスを誘導する。一方の列の誘導路２８を形成する枠部２９では、誘導路２８は、ガスを積層方向（Ｚ軸方向）に誘導する積層方向区間３０を含む。

具体的には、一方の列の３段の誘導路２８の内で中段の誘導路２８は、枠体１６の壁部１６ａにおけるＸ軸方向に垂直な断面と同様に、枠部２９の圧力調整弁１２Ａ側の端部におけるＸ軸方向に垂直な断面で矩形状である。

一方の列の３段の誘導路２８の内で下段（Ｚ軸方向の負方向側）の誘導路２８は、枠部２９の圧力調整弁１２Ａ側の端部において、枠体１６の壁部１６ａが延在する一方の方向（Ｙ軸の正方向）に中段の誘導路２８の一方の側端部を超えて延在しつつ、中段の誘導路２８の一方の側端部で積層方向の一方（Ｚ軸の正方向）に屈曲して、その積層方向区間３０が積層方向（Ｚ軸の正方向）に延在する。

一方の列の３段の誘導路２８の内で上段（Ｚ軸方向の正方向側）の誘導路２８は、枠部２９の圧力調整弁１２Ａ側の端部において、枠体１６の壁部１６ａが延在する他方の方向（Ｙ軸の負方向）に中段の誘導路２８の他方の側端部を超えて延在しつつ、中段の誘導路２８の他方の側端部で積層方向の他方（Ｚ軸の負方向）に屈曲して、その積層方向区間３０が積層方向（Ｚ軸の正方向）に延在する。

以上の構成により、一方の列の３段の誘導路２８は、枠部２９の圧力調整弁１２Ａ側の端部において、互いに隣接する３つの連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致するようにガスを誘導する。他方の列の誘導路２８を形成する枠部２９においても同様である。なお、互いに隣接する連通孔２６のガスが流れる範囲は複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに重複するようにガスを誘導すればよく、必ずしも完全に一致していなくともよい。

圧力調整弁１２Ａは、図４、図５及び図６に示されるように、ケース３３と、カバー（第２部材）３４と、複数（本実施形態では６つ）の弁体（弾性部材）３５とを有している。ケース３３は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース３３Ａは、底壁（第１部材）３６と、ケース側壁３７と、仕切壁３８とを有し、底壁（第１部材）３６と反対側が開口している。例えば、底壁３６、ケース側壁３７及び仕切壁３８は、一体に形成され得る。

底壁３６は、モジュール本体１１に面する底面（第１面）３６ａと、底面３６ａと反対側に位置する内壁面（第２面）３６ｂとを有する。底壁３６には、底面３６ａと内壁面３６ｂとの間を貫通した複数（本実施形態では６つ）の連通孔（第２連通孔）３９が形成されている。換言すれば、複数の連通孔３９は、厚さ方向に底壁３６を貫通している。これらの連通孔３９は、モジュール本体１１の複数の連通孔２６にそれぞれ連通している。連通孔３９は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で例えば円形状である。

図４及び図６に示すように、底面３６ａには、略枠状の接合用突起４０がそれぞれ設けられている。接合用突起４０は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２Ａとを接合するとともに、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（本実施形態では６つ）の流路４１を形成する。接合用突起４０は、モジュール本体１１の接合用突起２７Ａと接合される。接合用突起４０は、接合用突起２７Ａに対応する形状及び寸法を有している。

接合用突起４０は、図６に示されるように、２つの枠部４２を有している。２つの枠部４２は接合用突起２７Ａの２つの枠部２９に対応した同じ形状を有しており、接合用突起２７Ａの２つの枠部２９に対応してＺ軸方向において互いにずれている。２つの枠部４２の間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。一方の枠部４２は、接合用突起２７Ａの一方の枠部２９の誘導路２８に対応した３段の流路４１を区画する。一方の枠部４２の３段の流路４１の内で中段の流路４１は、接合用突起２７Ａの枠部２９の中段の誘導路２８と同様に、枠部４２の枠体１６側の端部におけるＸ軸方向に垂直な断面で矩形状である。

一方の枠部４２の３段の流路４１の内で下段（Ｚ軸方向の負方向側）の流路４１は、枠部４２の枠体１６側の端部において、圧力調整弁１２Ａの底壁３６が延在する一方の方向（Ｙ軸の正方向）に中段の流路４１の一方の側端部を超えて延在しつつ、中段の流路４１の一方の側端部で積層方向の一方（Ｚ軸の正方向）に屈曲して、積層方向（Ｚ軸の正方向）に延在する。

一方の枠部４２の３段の流路４１の内で上段（Ｚ軸方向の正方向側）の流路４１は、枠部４２の枠体１６側の端部において、圧力調整弁１２Ａの底壁３６が延在する他方の方向（Ｙ軸の負方向）に中段の流路４１の他方の側端部を超えて延在しつつ、中段の流路４１の他方の側端部で積層方向の他方（Ｚ軸の負方向）に屈曲して、積層方向（Ｚ軸の正方向）に延在する。

底面３６ａにおいて、３つの流路４１のそれぞれは３つの連通孔３９に連通している。互いに隣接する３つの連通孔３９のガスの流れる範囲は積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致する。他方の枠部４２においても同様である。なお、互いに隣接する連通孔３９のガスが流れる範囲は複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに重複するようにガスを誘導すればよく、必ずしも完全に一致していなくともよい。

図４、図５及び図６に示されているように、ケース側壁３７は、底壁３６の内壁面３６ｂ側に設けられている。ケース側壁３７は、例えば、ケース側壁３７は底壁３６の周縁部に立設される。ケース側壁３７は、枠状であり、ケース側壁３７の底壁３６と反対側は開口している。

仕切壁３８は、ケース側壁３７及び底壁３６で形成される空間を、ケース側壁３７及び底壁３６とともに、複数の弁体３５を収容する複数（本実施形態では６つ）の収容部４４に仕切っている。収容部４４は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で例えば円形状である。複数の収容部４４は、複数の連通孔３９に対応して配置されている。収容部４４は、対応する連通孔３９と連通可能である。

カバー３４は、ケース３３の開口（ケース側壁３７の開口端）を塞ぐ板状部材である。カバー３４は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３４は、ケース３３の開口を塞ぐようにケース３３に接合されている。カバー３４はケース３３に例えば熱溶着により接合されている。ケース３３の仕切壁３８とカバー３４との間には、収容部４４と連通した空間Ｓ（図５参照）が形成されている。換言すれば、仕切壁３８は、底壁３６、ケース側壁３７及びカバー３４で形成される内部空間に、複数の収容部４４と上記空間Ｓを形成する壁でもある。

カバー３４には、複数の（本実施形態では６つ）の排気口（排気部）４５が形成されている。排気口４５は空間Ｓと連通している。６つの連通孔３９に対応して、６つの弁体３５の内で、互いに隣接する３つの弁体３５の積層方向（Ｚ軸方向）の位置は互いに重複している。

複数の弁体３５は、複数の収容部４４にそれぞれ収容されている。弁体３５は、対応する連通孔３９を開閉する。弁体３５の材料はゴムなどの弾性体である。弁体３５は柱状である。弁体３５は例えば円柱状体である。弁体３５は、上記ゴムといった弾性を有する樹脂材料の射出成形品である。弁体３５は、その軸線方向Ｃに端面（第１端面）３５ａと端面（第２端面）３５ｂとを有する。端面３５ｂは端面３５ａと反対側に位置する。

カバー３４をケース３３に接合する前の弁体３５の軸線方向Ｃの長さは、底壁３６の内壁面３６ｂとカバー３４の内壁面３４ａとの間の距離より長い。これにより、端面３５ａは内壁面３６ｂに接し、且つ、端面３５ｂは内壁面３４ａに接する。弁体３５は、カバー３４によって底壁３６に押しつけられる。端面３５ａは、底壁３６の連通孔３９におけるモジュール本体１１と反対側の開口３９ａを塞ぐ。よって、カバー３４は弁体３５の押圧部材としても機能し、弁体３５の端面３５ａは、連通孔３９の開口３９ａを閉塞（シール）するシール面として機能する。弁体３５の外側面と収容部４４の内壁面（ケース側壁３７及び仕切壁３８のうち収容部４４を形成する内壁面）との間には隙間Ｇが形成されている。弁体３５の軸線方向Ｃに直交する断面の大きさは、隙間Ｇが形成されるように、収容部４４の軸線方向Ｃに直交する断面の大きさより小さければよい。収容部４４が空間Ｓに連通していることから、隙間Ｇは、空間Ｓに連通しているとともに、空間Ｓを介して排気口４５に連通している。

このような圧力調整弁１２Ａにおいて、ケース３３の連通孔３９は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を通してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３９が弁体３５によって塞がれた閉弁状態（シール状態）に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３５が底壁３６から離間するように弾性変形し、連通孔３９の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスが弁体３５の外側面と収容部４４の内壁面との隙間Ｇ及び空間Ｓを通って排気口４５から圧力調整弁１２Ａの外部に排出される。

以上の構成により、図７に示すように、本実施形態のバイポーラ電池２Ａでは、モジュール本体１１の接合用突起２７Ａの１つの枠部２９の圧力調整弁１２Ａ側の端部において、互いに隣接する３つの連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致する。また、図８に示すように、モジュール本体１１に取り付けられた圧力調整弁１２Ａの互いに隣接する３つの排気口４５のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致する。

本実施形態では、複数のバイポーラ電極１３が積層された電極積層体１５と、隣接するバイポーラ電極１３の間に存在し、電極積層体１５に設けられた複数の内部空間Ｖと、電極積層体１５を取り囲むように配置され且つ内部空間Ｖにそれぞれ連通された複数の連通孔２６を有する枠体１６とを有するモジュール本体１１と、モジュール本体１１に取り付けられ、複数の連通孔２６とそれぞれ連通された複数の連通孔３９を有する圧力調整弁１２Ａとを備えたバイポーラ電池２Ａにおいて、枠体１６には、枠体１６と圧力調整弁１２Ａとを接合するとともに、複数の内部空間Ｖから複数の連通孔２６へそれぞれ流れるガスを、複数の連通孔３９へそれぞれ誘導する複数の誘導路２８を含む接合用突起２７Ａが設けられており、誘導路２８により、互いに隣接する連通孔２６からのガスの流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向で互いに重複するようにガスが誘導され、互いに隣接する連通孔３９のガスの流れる範囲が積層方向で互いに重複する。このため、圧力調整弁１２Ａにおける連通孔３９の積層方向の位置を近づけることができ、圧力調整弁１２Ａがそれぞれ取り付けられた複数のモジュール本体１１が積層された際に、隣接するモジュール本体１１にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁１２Ａが互いに干渉することを低減できる。

また、本実施形態では、誘導路２８は、ガスを積層方向に誘導する積層方向区間３０を含むため、単純な構成により、互いに隣接する連通孔２６のガスが流れる範囲が積層方向で互いに重複するようにガスを誘導することができる。

つまり、図９に示すように、従来のバイポーラ電池２の接合用突起２７では、互いに隣接する連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに離隔している。また、図１０に示すように、連通孔２６に対応して圧力調整弁１２の互いに隣接する連通孔３９のガスが流れる範囲も積層方向（Ｚ軸方向）で互いに離隔しているため、圧力調整弁１２の互いに隣接する排気口４５のガスが流れる範囲も複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに離隔している。

このため、図１０に示すように、一つのモジュール本体１１に取り付けられた圧力調整弁１２は、バイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きくなる。その結果、圧力調整弁１２が取り付けられたモジュール本体１１がバイポーラ電極の積層方向（Ｚ軸方向）に積層されると、互いに隣接するモジュール本体１１にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁１２の間隔が狭い。モジュール本体１１への圧力調整弁１２の接合時の位置ずれ及びモジュール本体１１の変形を考えると、互いに隣接するモジュール本体１１にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁１２のそれぞれが干渉する可能性がある。一つの圧力調整弁１２に設けられた連通孔３９、弁体３５及び排気口４５の数が多い場合には、さらに干渉の可能性が高くなる。しかし、モジュール本体１１の枠体１６の連通孔２５，２６の幅は、圧力損失や注液のしやすさから寸法が決まっているため変更不可である。

一方、本実施形態では、図７及び図８に示すように、接合用突起２７Ａの誘導路２８により、互いに隣接する３つの連通孔２６、連通孔３９及び排気口４５のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致している。つまり、本実施形態では、互いに隣接する３つの連通孔２６、連通孔３９及び弁体３５が積層方向（Ｚ軸方向）で狭い範囲に分布している。そのため、このような圧力調整弁１２Ａがそれぞれ取り付けられた複数のモジュール本体１１が積層されると、互いに隣接するモジュール本体１１の圧力調整弁１２Ａのそれぞれの連通孔３９及び弁体３５の積層方向（Ｚ軸方向）の間隔は、従来のバイポーラ電池２に比べて広くなる。したがって、本実施形態では、隣接するモジュール本体１１にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁１２Ａが互いに干渉することを低減できる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図１１及び図１２に示すように、本実施形態のバイポーラ電池２Ｂでは、枠体１６の接合用突起２７Ｂでは、誘導路２８は３列２段に配列されている。図１１に示すように、接合用突起２７Ｂは、２つの誘導路２８をそれぞれ形成する３つの枠部２９を有している。３つの枠部２９は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。３つの枠部２９の間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。本実施形態では、１つの枠部２９において、誘導路２８は、互いに隣接する２つの連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに重複するようにガスを誘導する。

１つの枠部２９において、２段の誘導路２８の内で上段（Ｚ軸方向の正方向側）の誘導路２８は、枠体１６の壁部におけるＸ軸方向に垂直な断面と同様に、枠部２９の圧力調整弁１２Ｂ側の端部におけるＸ軸方向に垂直な断面で矩形状である。２段の誘導路２８の内で下段（Ｚ軸方向の負方向側）の誘導路２８は、枠部２９の圧力調整弁１２Ｂ側の端部において、枠体１６の壁部が延在する一方の方向（Ｙ軸の正方向）に上段の誘導路２８の一方の側端部を超えて延在しつつ、中段の誘導路２８の一方の側端部で積層方向の一方（Ｚ軸の正方向）に屈曲して、その積層方向区間３０が積層方向（Ｚ軸の正方向）に延在する。

以上の構成により、２段の誘導路２８は、枠部２９の圧力調整弁１２Ｂ側の端部において、互いに隣接する２つの連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致するようにガスを誘導する。他の列の誘導路２８を形成する枠部２９においても同様である。したがって、図１２に示す圧力調整弁１２Ｂの互いに隣接する２つの連通孔３９のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致する。また、図１２に示すように、モジュール本体１１に取り付けられた圧力調整弁１２Ｂの互いに隣接する２つの２つの連通孔３９及び弁体３５の位置が複数のバイポーラ電極１３の積層方向（Ｚ軸方向）で互いに一致する。

本実施形態では、互いに隣接する２つの連通孔２６、連通孔３９及び弁体３５が積層方向（Ｚ軸方向）で狭い範囲に分布している。そのため、このような圧力調整弁１２Ｂがそれぞれ取り付けられた複数のモジュール本体１１が積層されると、互いに隣接するモジュール本体１１の圧力調整弁１２Ｂのそれぞれの連通孔３９及び弁体３５の積層方向（Ｚ軸方向）の間隔は、従来のバイポーラ電池２に比べて広くなる。したがって、本実施形態では、隣接するモジュール本体１１にそれぞれ取り付けられた圧力調整弁１２Ｂが互いに干渉することを低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、連通孔２６，３９に対して、誘導路２８及び積層方向区間３０の配置は様々なものが適用可能である。積層方向区間３０は省略されてもよい。いずれにしても、誘導路２８は、互いに隣接する連通孔２６のガスが流れる範囲が複数のバイポーラ電極１３の積層方向で互いに重複するようにガスを誘導し、互いに隣接する連通孔３９のガスが流れる範囲が積層方向で互いに重複すれば、本発明の効果を奏する。

上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２Ａ，２Ｂはニッケル水素二次電池である。しかしながら、本発明は、ニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。本発明は、バイポーラ電池２Ａ，２Ｂ以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールであれば適用可能である。

１…蓄電装置、２，２Ａ，２Ｂ…バイポーラ電池（電池モジュール）、３…導電板、３ａ…空隙、４…正極端子、５…負極端子、６…拘束ユニット、７…拘束プレート、７ａ…挿通孔、８…ボルト、８ａ…軸部、９…ナット、１０…絶縁フィルム、１１…モジュール本体、１２，１２Ａ，１２Ｂ…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極、１４…セパレータ、１５…電極積層体、１６…枠体、１６ａ…壁部、１７…ニッケル箔、１７ａ…上面（一方面）、１７ｂ…下面（他方面）、１７ｃ…縁部、１８…正極活物質層、１９…負極活物質層、２０…正極側終端電極、２１…負極側終端電極、２２…一次シール部、２３…二次シール部、２４…圧力調整弁取付領域、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、２７，２７Ａ，２７Ｂ…接合用突起、２８…誘導路、２９…枠部、３０…積層方向区間、３３…ケース、３４…カバー（第２部材）、３４ａ…内壁面、３０…積層方向区間、３５…弁体（弾性部材）、３５ａ…端面（第１端面）、３５ｂ…端面（第２端面）、３６…底壁（第１部材）、３６ａ…底面（第１面）、３６ｂ…内壁面（第２面）、３７…ケース側壁、３８…仕切壁、３９…連通孔（第２連通孔）、３９ａ…開口、４０…接合用突起、４１…流路、４２…枠部、４４…収容部、４５…排気口、Ｃ…軸線方向、Ｇ…隙間、Ｓ…空間、Ｖ…内部空間。

Claims (2)

1. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する前記バイポーラ電極の間に存在し前記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、前記電極積層体を取り囲むように配置され且つ前記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、複数の前記第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、
   を備え、
   前記枠体には、前記枠体と前記圧力調整弁とを接合するとともに、複数の前記内部空間から複数の前記第１連通孔へそれぞれ流れるガスを、複数の前記第２連通孔へそれぞれ誘導する複数の誘導路を含む接合部が設けられており、
   前記誘導路は、互いに隣接する前記第１連通孔からの前記ガスの流れる範囲が複数の前記バイポーラ電極の積層方向で互いに重複するように前記ガスを誘導し、
   前記誘導路は、前記ガスを前記積層方向に誘導する積層方向区間を含み、
   互いに隣接する前記第２連通孔の前記ガスの流れる範囲が前記積層方向で互いに重複する、電池モジュール。
2. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する前記バイポーラ電極の間に存在し前記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、前記電極積層体を取り囲むように配置され且つ前記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、複数の前記第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、
   を備え、
   前記枠体には、前記枠体と前記圧力調整弁とを接合するとともに、複数の前記内部空間から複数の前記第１連通孔へそれぞれ流れるガスを、複数の前記第２連通孔へそれぞれ誘導する複数の誘導路を含む接合部が設けられており、
   互いに隣接する前記第１連通孔のそれぞれに対応する前記誘導路のうちの一方の誘導路には、互いに隣接する前記第１連通孔からの前記ガスの流れる範囲が複数の前記バイポーラ電極の積層方向で互いに重複するように前記ガスを前記積層方向に誘導する積層方向区間が含まれており、他方の誘導路には、前記積層方向区間が含まれておらず、
   互いに隣接する前記第２連通孔の一方は、前記一方の誘導路の前記積層方向区間に対向配置されており、互いに隣接する前記第２連通孔の他方は、前記積層方向区間を含まない前記他方の誘導路に対向配置されている、電池モジュール。
   
   

Images