JP7258075B2 - ラミネート型電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、ラミネート型電池モジュールに関する。
特開２００９－２４５８７９号公報には、ラミネート外装体の溶着部の一部に、内部ガス検出部と、電圧検出孔とが形成されたラミネート式電池が開示されている。内部ガス圧検出部は、ラミネートフィルムの内側樹脂層が存在せず金属層同士が接触して導通状態となっている。電圧検出孔は、ラミネートフィルムの外側樹脂層が存在せず金属層が露出している。かかるラミネート式電池では、内部圧力が上昇すると、内部ガス圧検出部が剥離することによって金属層の電圧値が変化する。これを検知することによって、当該内部圧力上昇時に充放電を停止することができるとされている。
特開２００９－２４５８７９号公報
ところで、ラミネート型電池ラミネート型電池には、角型電池に用いられるガス圧作動弁のような、電池に不具合が起こって発生するガスの放出方向をコントロールするような機構を設けることが難しい。
本発明者は、複数のラミネート型電池が電気的に接続されたラミネート型電池モジュールについて、安全性を向上させたいと考えている。
ここで開示されるラミネート型電池モジュールは、複数のラミネート型電池と、熱膨張部材とを備えている。複数のラミネート型電池は、ラミネートフィルムからなる外装体と、外装体に収容された電極体とをそれぞれ有している。外装体は、幅広面と、幅広面の周りに、ラミネートフィルムを重ね合わせて電極体が収容された空間を封止している封止部とを有している。電極体は、封止部からはみ出した正極集電タブおよび負極集電タブを有している。複数のラミネート型電池は、幅広面を対向させて順に並べられており、幅広面の周りの予め定められた一部にガス放出領域が設定されている。熱膨張部材は、複数のラミネート型電池の幅広面の間に介在しており、幅広面の周りのガス放出領域を除く領域にはみ出ている。熱膨張部材のうちガス放出領域を除く領域にはみ出た部位は、予め定められた温度を超えると膨張し、ラミネート型電池の周りのうちガス放出領域を除く領域を埋める。
かかるラミネート型電池モジュールでは、ラミネート型電池に不具合が起こってガスが発生した際に、ガスの放出方向がコントロールされている。そのため、ラミネート型電池モジュールの安全性が向上されている。
正極集電タブおよび負極集電タブは、平面視において、熱膨張部材と重なっていてもよい。
正極集電タブおよび負極集電タブは、封止部の同一の辺からはみ出していてもよい。ガス放出領域は、正極集電タブおよび負極集電タブがはみ出している辺と反対側の辺に設定されていてもよい。
ラミネート型電池と熱膨張部材とを密閉状態で収容する外装ケースをさらに備えていてもよい。外装ケースは、安全弁を有していてもよい。
安全弁は、ガス放出領域を囲う位置に設けられていてもよい。
熱膨張部材は、幅広面からはみ出ている部位に、幅広面からはみ出ていない部位よりも厚みが厚い部位を備えていてもよい。
図１は、ラミネート型電池１０を模式的に示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図４は、ラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。 図５は、ラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。 図６は、熱膨張部材１２が膨張した際のラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。 図７は、熱膨張部材１２Ａを模式的に示す斜視図である。 図８は、熱膨張部材１２Ａが用いられたラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。 図９は、熱膨張部材１２Ａが用いられたラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。
以下、ここで開示されるラミネート型電池モジュールの一実施形態を説明する。なお、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。図中、符号Ｘはラミネート型電池の「長さ方向」を示し、符号Ｙはラミネート型電池の「幅方向」を示し、符号Ｚはラミネート型電池の「厚み方向」または複数のラミネート型電池の「配列方向」を示す。これらの方向は、説明の便宜上、定められているに過ぎず、特に言及されない限りにおいて本願発明を限定しない。本明細書において数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」のような表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
本明細書において、「ラミネート型電池」とは、ラミネートフィルムを外装体として利用し、その内部に電極体を収容した構成の電池全般をいう。ラミネート型電池は、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の蓄電池（二次電池）であってもよく、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子であってもよい。例えば、二次電池は、いわゆる液系の電解液が用いられた二次電池でもよいし、固体電解質が用いられた全固体電池でもよい。以下では、ラミネート型電池が、液系の電解液が用いられたリチウムイオン二次電池である場合を例にして本技術について説明する。
＜ラミネート型電池１０＞
図１は、ラミネート型電池１０を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す断面図である。図２では、ラミネート型電池１０の、電極集電タブ（正極集電タブ２７、負極集電タブ２８）が接続されている部分の断面が図示されている。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。図３では、ラミネート型電池１０の、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８が接続されていない部分の断面が図示されている。ラミネート型電池１０は、外装体４０と、電極体２０とを備えている。電極体２０は、図示しない電解液とともに外装体４０に収容されている。
＜電極体２０＞
電極体２０は、図１および図２に示されているように、電極積層部２１と、正極集電タブ２７と、負極集電タブ２８とを有している。ここでは、電極積層部２１は、ラミネート型電池１０の発電要素となる構造である。電極積層部２１は、例えば、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された構成を有している。電極積層部２１は、正極板と負極板との積層方向に、幅広い矩形形状の平面を備えている。なお、電極積層部２１の構造は、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなど電池の種類によって異なる。電極積層部２１の構造は、特に限定されない限りにおいて適宜に変更されうる。ここでは、電極積層部２１の詳しい図示は省略する。
図示は省略するが、正極板は、正極芯体と、正極活物質層とを備えている。正極芯体としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ），Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎなどの金属箔が用いられうる。正極芯体には、導電性や耐酸化性などが考慮され、適当な金属箔が採用されるとよい。正極芯体は、上述した電極積層部２１の平面形状に応じた矩形形状を有している。この実施形態では、正極芯体としてアルミニウムが用いられている。正極芯体の矩形形状の一端には、正極活物質層が形成されない未形成部２３（図２参照）が設けられている。未形成部２３は、正極芯体の短辺の一部から延びている。未形成部２３は、電極積層部２１の短辺の一部から延びている。それぞれの正極芯体から延びる未形成部２３は、重ねられ、後述する正極集電タブ２７と電気的に接続されている。正極活物質層は、正極活物質を含有する層である。正極活物質層は、未形成部２３を除いて正極芯体の両面に形成されている。正極活物質層に含まれる正極活物質としては、例えば、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物に代表される公知の正極活物質が適当に用いられうる。正極活物質層には、固体電解質、バインダー、導電材等が含まれていてもよい。
図示は省略するが、負極板は、負極芯体と、負極活物質層とを備えている。負極芯体としては、例えば、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ等の金属箔が用いられうる。負極芯体は、上述した電極積層部２１の平面形状に応じた矩形形状を有している。この実施形態では、負極芯体として銅が用いられている。負極芯体の矩形形状の一端には、負極活物質層が形成されない未形成部２４（図２参照）が設けられている。未形成部２４は、負極芯体の短辺の一部から延びている。未形成部２４は、電極積層部２１の短辺の一部から延びている。それぞれの負極芯体から延びる未形成部２４は、重ねられ、後述する負極集電タブ２８と電気的に接続されている。負極活物質層は、負極活物質を含有する層である。負極活物質層は、未形成部２４を除いて負極芯体の両面に形成されている。負極活物質層としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素系負極活物質、Ｓｉ、酸化ケイ素等のＳｉ系負極活物質に代表される、公知の負極活物質が適当に用いられうる。負極活物質層には、固体電解質、バインダー、導電材等が含まれていてもよい。
セパレータとしては、従来公知の二次電池のセパレータにおいて用いられるものを特に制限なく使用できる。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートを使用することができる。セパレータは、樹脂製の多孔性シートからなる基材部と、基材部の少なくとも一方の表面上に設けられ、無機フィラーを含む耐熱層（Ｈｅａｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌａｙｅｒ：ＨＲＬ）と、を有していてもよい。無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、チタニア等を使用し得る。
正極集電タブ２７は、矩形形状を有する板状の部材である。図２に示されているように、正極集電タブ２７の一方の表面は、溶接等の方法で正極側の未形成部２３と接合されている。正極集電タブ２７は、例えば、正極芯体と同じ金属から構成されうる。この実施形態では、正極集電タブ２７はアルミニウムから構成されている。負極集電タブ２８は、矩形形状を有する板状の部材である。負極集電タブ２８の一方の表面は、溶接等の方法で負極側の未形成部２４と接合されている。負極集電タブ２８は、例えば負極芯体と同じ金属から構成されうる。この実施形態では、負極集電タブ２８は銅から構成されている。
この実施形態では、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８は、電極積層部２１の同一の短辺から同一方向に延びている。正極集電タブ２７および負極集電タブ２８は、互いに重ならないよう、電極積層部２１の同一辺上の異なる位置から延びている。なお、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８が、電極積層部２１に設けられた位置や、電極積層部２１から延びる方向などは、特に限定されない限りにおいて適宜に変更されうる。
電極体２０とともに収容される電解液としては、従来公知のものを特に制限なく使用できる。例えば、電解液としては、非水系溶媒に支持塩を溶解させた非水電解液を使用できる。この非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。
＜外装体４０＞
外装体４０は、この実施形態では、電極積層部２１よりも一回り大きい矩形状の２枚のラミネートフィルム４１，４２から構成されている。外装体４０は、幅広面１０ａと、幅広面１０ａの周りに封止部４０ｓとを有している。封止部４０ｓは、ラミネートフィルム４１，４２を重ね合わせて、電極体２０が収容された空間を封止している。この実施形態では、電極体２０の電極積層部２１は、２枚のラミネートフィルム４１，４２の間に挟まれ、包まれている。ラミネートフィルム４１，４２は、内側面が互いに対向し、重ね合わされている。当該重ね合わされた部位は熱融着され、封止部４０ｓが形成されている（図３参照）。なお、幅広面１０ａは、ラミネート型電池１０の表面の幅の広い面のことをいう。この実施形態では、幅広面１０ａは、外装体４０上の面であって、厚さ方向Ｚにおいて電極積層部２１の積層方向の平面に対応した面である。
図２に示されているように、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８は、封止部４０ｓから外装体４０の外にはみ出している。この実施形態では、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８は、封止部４０ｓの同一の辺からはみ出している。正極集電タブ２７と負極集電タブ２８が２枚のラミネートフィルム４１，４２から外にはみ出している部位では、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８は、それぞれ２枚のラミネートフィルム４１，４２に挟まれている。当該部位では、２枚のラミネートフィルム４１，４２の熱可塑性樹脂層４５が正極集電タブ２７と負極集電タブ２８に熱融着している。それによって、ラミネート型電池１０の気密性が確保されている。
ラミネートフィルム４１，４２は、図２および図３に示されているように、水分等の透過を防止するための金属シート４３と、金属シートの外側面を覆う絶縁樹脂層４４と、金属シートの内側面を覆う熱可塑性樹脂層４５とを有している。
金属シート４３は、ラミネートフィルム４１，４２において酸素や水分、電解液の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担っている。金属シート４３は、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいは、これらのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等の金属の薄膜でありうる。また、金属シート４３は、ニッケル、錫、銅、クロム等の導電性金属でめっきした金属箔であってもよい。
絶縁樹脂層４４は、ラミネートフィルム４１，４２の外側の層である。絶縁樹脂層４４は、絶縁性を有しており、かつ、熱可塑性樹脂層４５を溶融させ、接着させる際に、溶融しない程度の融点を有している。絶縁樹脂層４４に用いられる樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル等、熱可塑性樹脂層４５に用いられる樹脂よりも融点が十分に高い樹脂が挙げられる。絶縁樹脂層４４には、これらの延伸フィルムが用いられうる。
熱可塑性樹脂層４５は、ラミネートフィルム４１，４２の内側の層である。熱可塑性樹脂層４５は、リチウムイオン二次電池等の電池で求められる腐食性に対しても優れた耐薬品性を具備しているとよい。また、熱可塑性樹脂層４５は、ラミネートフィルム４１，４２の内側面が重ねられて接着される際に熱溶着されるものであり、ヒートシール性を備えている。熱可塑性樹脂層４５は、耐薬品性およびヒートシール性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。
なお、この実施形態では、外装体４０は、２枚のラミネートフィルム４１，４２から構成されているが、かかる形態に限定されない。例えば、外装体は、１枚で電極体の幅広面の両面を包むことができる大きさのラミネートフィルムから構成されていてもよい。この場合、外装体が電極体を覆うように、１枚のラミネートフィルムが電極積層部の一辺に沿って折り畳まれる。そして、当該折り畳まれた辺を除く３辺が熱融着され、電極体が収容された空間が封止されうる。
＜ラミネート型電池モジュール１００＞
図４および図５は、ラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。図４では、交互に積層されたラミネート型電池１０と熱膨張部材１２が図示されている。図５では、ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２の、配列方向Ｚから見た平面視における位置関係が図示されている。図６は、熱膨張部材１２が膨張した際のラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。ラミネート型電池モジュール１００は、複数のラミネート型電池１０と、熱膨張部材１２とを備えている。熱膨張部材１２は、複数のラミネート型電池１０の幅広面１０ａの間に介在している。
複数のラミネート型電池１０は、配列方向Ｚに沿って幅広面１０ａを対向させた状態で順に並べられている。この実施形態では、ラミネート型電池モジュール１００は、外装ケース１４をさらに備えている。外装ケース１４は、複数のラミネート型電池１０と熱膨張部材１２とを密閉状態で収容している。
ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２は、配列方向Ｚに沿って交互に配置されている。熱膨張部材１２はまた、配列方向Ｚの両端のラミネート型電池１０の外側、すなわち、配列方向Ｚの両端のラミネート型電池１０と外装ケース１４の内壁の間にも配置されている。複数のラミネート型電池１０は、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８がはみ出ている方向が揃えられた状態で並べられている。ラミネート型電池１０は、熱膨張部材１２を挟んで隣り合う他のラミネート型電池１０と、図示しないバスバによって直列に接続されている。なお、この実施形態では、１つのラミネート型電池１０と１枚の熱膨張部材１２が配列方向Ｚに沿って交互に配置されているが、かかる形態に限定されない。熱膨張部材１２の間に、複数のラミネート型電池１０が配列されていてもよい。例えば、２つ以上のラミネート型電池１０を単位として、複数枚単位のラミネート型電池１０と熱膨張部材１２とが交互に配置されていてもよい。また、ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２以外にも、スペーサ等が間に介在していてもよく、配列方向Ｚの最も外側にエンドプレート等の構造物が設けられていてもよい。
＜熱膨張部材１２＞
熱膨張部材１２は、例えば、ラミネート型電池１０に不具合が起こって発熱した場合に、その熱が連鎖的に他のラミネート型電池１０に伝播することを防ぐための部材である。熱膨張部材１２は、所定の温度に達するまで加熱された際に膨張する材料である。熱膨張部材１２の形状や厚みは、ラミネート型電池１０の周囲の空間の体積や膨張倍率等に応じて適宜設定される。この実施形態では、熱膨張部材１２は、略矩形のシート状である。
熱膨張部材１２としては、難燃性を有し、燃焼しにくい材料が用いられる。熱膨張部材１２としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル、ブチルゴム等をベースとし、熱膨張性の高い無機材料や揮発性有機化合物が配合された樹脂材料が用いられる。熱膨張部材１２としては、例えば、積水化学工業株式会社製のＦｉ－Ｂｌｏｃｋ等が用いられる。
熱膨張部材１２は、予め定められた温度に加熱されると膨張を開始する。膨張開始温度は、ラミネート型電池１０の通常の使用温度よりも高い温度に設定され、例えば、１００℃以上であり、例えば１５０℃以上でありうる。熱膨張部材１２の膨張開始温度は、２５０℃以下であり、例えば２００℃以下でありうる。
熱膨張部材１２の膨張倍率は、特に限定されないが、５倍以上、例えば１５倍以上である。熱膨張部材１２の膨張倍率は、４０倍以下、例えば３０倍以下である。膨張倍率は、熱膨張部材１２の加熱前後の体積の比によって求めることができる。膨張倍率は、例えば、厚さ１ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍの熱膨張部材１２を２５０℃で１０分間加熱し、熱膨張部材１２の加熱後の体積を加熱前の体積で除することによって求めることができる。
熱膨張部材１２は、１つのラミネート型電池１０で発生した熱が他のラミネート型電池１０に伝播することを防ぐ観点から、膨張することによって熱伝導率が低下することが好ましい。熱膨張部材１２は、加熱前の熱伝導率に対する加熱後の熱伝導率が１．０未満であることが好ましく、０．７未満であることがより好ましく、０．５未満であってもよい。一例として、膨張前の熱伝導率が０．４６Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、膨張後の熱伝導率が０．２２Ｗ／ｍ・Ｋ程度に低下するエポキシ樹脂をベースとした熱膨張部材が挙げられる。このような熱膨張部材１２は、熱膨張率が低下することに加えて、厚み方向に膨張することによって熱抵抗が大きくなる。その結果、ラミネート型電池１０間の熱の伝播を防ぐ効果がより大きくなる。
＜ガス放出領域Ａ１＞
ガス放出領域Ａ１は、例えば、ラミネート型電池１０に不具合が起こって発熱し、ガスが発生した場合に、当該ガスが放出される領域である。ガス放出領域Ａ１は、幅広面１０ａの周りの予め定められた一部に設定されている。図４および図５に示されているように、熱膨張部材１２は、幅広面１０ａの周りのガス放出領域Ａ１を除く領域Ａ２からはみ出ている。熱膨張部材１２のうちガス放出領域Ａ１を除く領域Ａ２にはみ出た部位１２ａは、予め定められた温度を超えると膨張する。図６に示されているように、熱膨張部材１２が膨張すると、領域Ａ２にはみ出た部位１２ａは、発熱したラミネート型電池１０の幅広面１０ａの周りにおいて、ガス放出領域Ａ１を除く領域Ａ２を埋める。つまり、発熱したラミネート型電池１０の側面のうち、領域Ａ２と隣接する側面１０ｂは、膨張した熱膨張部材１２で覆われる。一方、ガス放出領域Ａ１では、熱膨張部材１２が幅広面１０ａに対してわずかにはみ出している。そのため、熱膨張部材１２が膨張しても、ガス放出領域Ａ１と隣接するラミネート型電池１０の側面１０ｃは覆われない。
図４および図５に示されているように、ガス放出領域Ａ１では、膨張時に側面１０ｃが覆われない程度に、熱膨張部材１２が側面１０ｃに対してはみだしていてもよい。当然ながら、配列方向Ｚにおいて、熱膨張部材１２の端部と側面１０ｃが一致していてもよい。なお、ガス放出領域Ａ１は、幅広面１０ａの１辺の周り（この実施形態では、側面１０ｃの外側）に設定されている必要はなく、１辺よりも狭い部分に設定されていてもよい。その際、熱膨張部材１２は、当該狭い部分を除いて幅広面１０ａからはみ出すような形状でありうる。また、ガス放出領域Ａ１は、幅広面１０ａの周りの１箇所に限られず、２箇所以上に設定されていてもよい。熱膨張部材１２は、１つのラミネート型電池１０で発生した熱が他のラミネート型電池１０に伝播することを防ぐ観点から、少なくともラミネート型電池１０の幅広面１０ａを覆っていることが好ましい。
この実施形態では、ガス放出領域Ａ１は、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８がはみ出ている短辺と反対側の短辺に設定されている。また、熱膨張部材１２は、平面視において、幅広面１０ａ、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８と重なっている。そのため、熱膨張部材１２の膨張時に、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８は、配列方向Ｚの両側から膨張した熱膨張部材１２に挟まれる。
＜外装ケース１４＞
外装ケース１４は、複数のラミネート型電池１０と熱膨張部材１２を収容する筐体である。この実施形態では、外装ケース１４は、扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。外装ケース１４には、従来公知の材料を特に制限なく使用できる。例えば、外装ケース１４は、金属製であるとよい。外装ケース１４としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等が用いられる。外装ケース１４は、長さ方向Ｘに垂直な一対の側壁１４ａ、幅方向Ｙに垂直な一対の側壁１４ｂ、配列方向Ｚに垂直な一対の側壁１４ｃを備えている。
外装ケース１４は、一体となった状態のラミネート型電池１０と熱膨張部材１２を密閉状態で収容している。ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２は、ラミネート型電池１０が並べられた方向に拘束圧がかかるよう、拘束バンド（図示せず）によって一体的に保持されていてもよいし、または外装ケース１４と熱膨張部材１２との間に板状のスペーサー（図示せず）を配置して外装ケース１４で押圧されるような保持機構でもよい。
外装ケース１４は、安全弁１６を有している。安全弁１６は、外装ケース１４内で急激に大量のガスが発生する事象が生じた場合に、予め定められた圧力で外装ケース１４の予め定められた部位を破断させるように設計された弁である。安全弁は、予め定められた圧力で外装ケース１４の一部を破断させ、外装ケース１４内部のガスを放出する。安全弁１６によって、外装ケース１４の予め定められた部位が破断されるので、外装ケース１４がその余の部位で大きく損傷することが防止される。安全弁１６は、側壁１４ａ～１４ｃのうち、ガス放出領域Ａ１を囲う位置１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１に設けられていることが好ましい。この実施形態では、安全弁１６は、ラミネート型電池１０の側面１０ｃと対向する位置１４ａ１に設けられている。
上述したように、ラミネート型電池モジュール１００は、幅広面１０ａを対向させて順に並べられた複数のラミネート型電池１０と、複数のラミネート型電池１０の幅広面１０ａの間に介在した熱膨張部材１２とを備えている。ラミネート型電池１０の幅広面１０ａの周りには、ガス放出領域Ａ１が設定されている。例えば、ラミネート型電池モジュール１００を構成する１つのラミネート型電池１０に不具合が起こって発熱し、隣接する熱膨張部材１２が予め定められた温度に達すると、当該熱膨張部材１２は厚み方向Ｚに膨張する。それによって、不具合が起こったラミネート型電池１０で発生した熱が他のラミネート型電池１０に伝播しにくくなる。また、熱膨張部材１２が膨張すると、不具合が起こったラミネート型電池１０の側面は、ガス放出領域Ａ１を除いて熱膨張部材１２に覆われる。それによって、不具合が起こったラミネート型電池１０から発生しうるガスが、ガス放出領域Ａ１側から放出されるようにコントロールすることができる。また、外装体４０の、熱膨張部材１２に覆われた部分の破損が抑えられる。
この実施形態では、ラミネート型電池モジュール１００は、ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２とを密閉状態で収容する外装ケース１４を備えており、外装ケース１４は、安全弁１６を有している。安全弁１６は、ガス放出領域Ａ１を囲う位置１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１に設けられている。つまり、ガスが放出される方向に安全弁１６が設けられている。そのため、ラミネート型電池１０に不具合が起こった際に速やかに安全弁１６を破断させ得る。その結果、外装ケース１４の内圧が高まり、他のラミネート型電池１０を損傷したり、他のラミネート型電池１０に熱が伝わったりすることを抑制することができる。
この実施形態では、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８は、平面視において熱膨張部材１２と重なっている。そのため、熱膨張部材１２が膨張すると、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８は、熱膨張部材１２に覆われ、保護される。
また、ガス放出領域Ａ１は、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８がはみ出している辺と反対側の辺に設定されている。つまり、ガスの放出方向がバスバやヒューズ等の回路部品がない方向に設定されている。それによって、ラミネート型電池モジュール１００が短絡しにくくなる。
上述した実施形態では、ガス放出領域Ａ１は、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８がはみ出している辺とは反対側の辺に設定されていたが、かかる形態に限定されない。例えば、正極集電タブ２７および負極集電タブ２８がはみ出している辺と隣接する辺にガス放出領域Ａ１が設定されていてもよい。
また、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８がそれぞれ、異なる辺において封止部４０ｓからはみ出しているようなラミネート型電池が用いられる際は、正極集電タブ２７と負極集電タブ２８がはみ出している辺以外にガス放出領域Ａ１が設定されていてもよい。
図４および図５に示されている実施形態では、熱膨張部材１２は厚みが一定のシート状であった。しかしながら、熱膨張部材１２の形状はこれに限定されない。熱膨張部材１２Ａには、例えば、部分的に厚みが厚くなった部位が設けられていてもよい。図７は、熱膨張部材１２Ａを模式的に示す斜視図である。図８および図９は、熱膨張部材１２Ａが用いられたラミネート型電池モジュール１００を模式的に示す断面図である。図８では、交互に積層されたラミネート型電池１０と熱膨張部材１２Ａが図示されている。図９では、ラミネート型電池１０と熱膨張部材１２Ａの、配列方向Ｚから見た平面視における位置関係が図示されている。
図７に示されているように、熱膨張部材１２Ａは、略矩形のシート状である。熱膨張部材１２Ａは、周縁のうち３辺において、中央部１２Ａ１と比較して相対的に厚みが厚い部位（以下、段差部ともいう）１２Ａ２が連続的に設けられている。この実施形態では、段差部１２Ａ２は、熱膨張部材１２Ａの両面に設けられている。このような熱膨張部材１２Ａは、上述した熱膨張部材１２として用いられる材料を、材料を射出成形や押出成形することによって加工することができる。
図８および図９に示されているように、ラミネート型電池１０の幅広面１０ａは、中央部１２Ａ１に重ねられている。段差部１２Ａ２は、幅広面１０ａからはみ出ている部位１２ａに設けられている。換言すると、熱膨張部材１２Ａは、幅広面１０ａからはみ出ている部位１２ａに、幅広面１０ａからはみ出ていない部位よりも厚みが厚い部位（段差部１２Ａ２）を備えている。このような熱膨張部材１２Ａは、例えば、厚みの厚いラミネート型電池１０が用いられたラミネート型電池モジュール１００に好適に用いられる。また、段差部１２Ａ２をガイドとして、ラミネート型電池１０を位置決めすることができる。
図７に示されている実施形態では、段差部１２Ａ２は、熱膨張部材１２Ａの周縁のうち３辺に連続的に設けられているが、かかる形態に限定されない。段差部は、ラミネート型電池の形状や熱膨張部材の膨張倍率等に応じて適宜設計されうる。段差部は、例えば、熱膨張部材の周縁のうち、１辺に設けられていてもよく、２辺に設けられていてもよい。また、厚みが厚い部位は、熱膨張部材の周縁に間欠的に設けられていてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定
するものではない。ここに開示される発明には上記の具体例を様々に変形、変更したもの
が含まれる。
１０ ラミネート型電池
１０ａ 幅広面
１０ｂ，１０ｃ 側面
１２，１２Ａ 熱膨張部材
１２ａ 部位
１２Ａ１ 中央部
１２Ａ２ 段差部
１４ 外装ケース
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 側壁
１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１ ガス放出領域を囲う位置
１６ 安全弁
２０ 電極体
２１ 電極積層部
２３，２４ 未形成部
２７ 正極集電タブ
２８ 負極集電タブ
４０ 外装体
４０ｓ 封止部
４１，４２ ラミネートフィルム
４３ 金属シート
４４ 絶縁樹脂層
４５ 熱可塑性樹脂層
１００ ラミネート型電池モジュール
Ａ１ ガス放出領域
Ａ２ 領域

Claims (6)

  1. 複数のラミネート型電池と、
    熱膨張部材と
    を備え、
    前記複数のラミネート型電池は、
    ラミネートフィルムからなる外装体と、
    前記外装体に収容された電極体と
    をそれぞれ有し、
    前記外装体は、
    幅広面と、
    当該幅広面の周りに、前記ラミネートフィルムを重ね合わせて前記電極体が収容された空間を封止している封止部と
    を有し、
    前記電極体は、前記封止部からはみ出した正極集電タブおよび負極集電タブを有し、
    前記複数のラミネート型電池は、
    前記幅広面を対向させて順に並べられており、
    前記幅広面の周りの予め定められた一部にガス放出領域が設定されており、
    前記熱膨張部材は、
    前記複数のラミネート型電池の前記幅広面の間に介在しており、
    前記幅広面の周りの前記ガス放出領域を除く領域にはみ出ており、
    前記熱膨張部材のうち前記ガス放出領域を除く領域にはみ出た部位は、予め定められた温度を超えると膨張し、前記ラミネート型電池の周りのうち前記ガス放出領域を除く領域を埋める、ラミネート型電池モジュール。
  2. 前記正極集電タブおよび前記負極集電タブは、平面視において、前記熱膨張部材と重なっている、請求項１に記載されたラミネート型電池モジュール。
  3. 前記正極集電タブおよび前記負極集電タブは、前記封止部の同一の辺からはみ出しており、
    前記ガス放出領域は、前記正極集電タブおよび前記負極集電タブがはみ出している辺と反対側の辺に設定されている、請求項１または２に記載されたラミネート型電池モジュール。
  4. 前記ラミネート型電池と前記熱膨張部材とを密閉状態で収容する外装ケースをさらに備え、
    前記外装ケースは、安全弁を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載されたラミネート型電池モジュール。
  5. 前記安全弁は、前記ガス放出領域を囲う位置に設けられている、請求項４に記載されたラミネート型電池モジュール。
  6. 前記熱膨張部材は、前記幅広面からはみ出ている部位に、前記幅広面からはみ出ていない部位よりも厚みが厚い部位を備えている、請求項１～５のいずれか一項に記載されたラミネート型電池モジュール。

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