WO2019058938A1 - 電池モジュール - Google Patents

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battery
battery module
battery block
conductive member
cells
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地郎 村津
下司　真也
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module provided with a plurality of unit cells.
  • the demand for rechargeable secondary batteries such as nickel hydrogen, nickel cadmium and lithium ion has been increasing.
  • the lithium ion secondary battery is characterized by having a high electromotive force and a high energy density while being lightweight. Therefore, the demand as a driving power source for various types of portable electronic devices such as mobile phones, digital cameras, video cameras, laptop computers, and mobile communication devices is expanding.
  • Patent Document 1 describes such a battery module (battery pack) including a plurality of battery cells, the plurality of battery cells being disposed at the first end of the plurality of battery cells.
  • the first end is disposed in the same plane, and is provided near the first end of the plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are connected in series, in parallel, or in series.
  • a plurality of bus bars coupled to the portions of the first terminals and the second terminals of the plurality of battery cells to be disposed in one of a plurality of parallel connections. Dressings are disclosed.
  • This invention is made in view of this point, The place made as the objective is to provide the battery module which can perform connection processing of cells at low cost.
  • the battery module of the present invention includes a plurality of unit cells, and the unit cell has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal disposed at one end, and the plurality of unit cells have the same one end. They are arranged in a row and form a battery block consisting of a row of adjacent unit cells, and electrical insulation is provided above the one end of the plurality of unit cells arranged.
  • Plate is disposed, and the plate is provided with a hole through which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of each unit cell are exposed, and a surface opposite to the surface facing the unit cell And a plurality of conductive members are provided, and the conductive members extend along the row in which the unit cells in the battery block are lined up, and two conductive members are arranged for one battery block And one of the It has a configuration which includes a terminal connecting portion to be connected through the holes in the terminals of the same pole of each of the unit cells included in the pond block.
  • the battery block may include a plurality of rows in which the unit cells are arranged.
  • the conductive member is made of a plate-like metal material, and may be made of a metal plate or a metal foil.
  • the terminal connection portion may have a fuse function by making the flow passage cross-sectional area of the current equal to or less than a predetermined area.
  • the three or more battery blocks are arranged, and the conductive members disposed at positions other than the ends are connected to the positive electrode terminals of the plurality of unit cells in one battery block and another battery You may be connected to the said negative electrode terminal of the several said unit cell in a block.
  • a plurality of conductive members are provided on the surface of the electrically insulating plate, and through the holes provided in the electrically insulating plate, terminals of the same pole of each unit cell in the battery block Because of the simple structure, it is possible to easily connect the same poles of a plurality of unit cells.
  • FIG. 1 is sectional drawing which showed typically the structure of the unit cell 10 used for the battery module in Embodiment 1 of this invention.
  • the battery used in the battery module of the present invention may be a battery which can be used alone or as a power source of a portable electronic device such as a notebook computer (hereinafter referred to as "a unit cell"). Called In this case, since a high-performance general-purpose battery can be used as a unit cell of a battery module, it is possible to easily achieve high performance and cost reduction of the battery module.
  • a unit cell 10 used for the battery module of the present invention for example, a cylindrical lithium ion secondary battery as shown in FIG. 1 can be adopted.
  • This lithium ion secondary battery has a normal configuration, and is provided with a safety mechanism that releases gas to the outside of the battery when the pressure in the battery rises due to the occurrence of an internal short circuit or the like.
  • the specific configuration of the unit cell 10 will be described with reference to FIG.
  • an electrode group 4 in which a positive electrode 2 and a negative electrode 1 are wound via a separator 3 is accommodated in a battery case 7 together with a non-aqueous electrolytic solution.
  • Insulating plates 9 and 110 are disposed on the upper and lower sides of the electrode group 4, the positive electrode 2 is joined to the filter 112 via the positive electrode lead 5, and the negative electrode 1 is a battery case 7 which doubles as a negative electrode terminal via the negative electrode lead 6. Is joined to the bottom of the
  • the filter 112 is connected to the inner cap 113, and the projection of the inner cap 113 is joined to the metal valve plate 114. Furthermore, the valve plate 114 is connected to a terminal plate that doubles as the positive electrode terminal 8.
  • the terminal plate, the valve plate 114, the inner cap 113, and the filter 112 are integrated to seal the opening of the battery case 7 via the gasket 111.
  • the battery case 7 is placed on the upper end of the gasket 111 to press the gasket 111, thereby tightly sealing the opening of the battery case 7.
  • the upper end portion (negative electrode terminal 7a) of the battery case 7 mounted on the upper end of the gasket 111 is located adjacent to the terminal plate (positive electrode terminal 8), and the positive electrode terminal is located at one end (upper side in the figure) of the cylinder. 8 and the negative electrode terminal 7a are present.
  • the safety mechanism for discharging the gas generated in the unit cell 10 to the outside is not limited to the structure shown in FIG. 1, but may have another structure.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the battery module 100 according to the present embodiment. In addition, this figure has shown the internal structure which removed the cover etc. for description.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged view of the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal 7 a of one unit cell 10 in the battery module 100.
  • a plurality of unit cells 10, 10,... are arranged with one end at which the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal 7a are arranged facing upward in FIG.
  • the other ends of the unit cells 10, 10,... are inserted into the battery holder 120 and fixed.
  • the cells 10, 10,... are packed closest to each other in view of safety in the battery module 100, so that the cells A, B, X, Y are arranged in close proximity to each other.
  • Two rows A and B constitute a battery block 20.
  • the two adjacent columns X and Y constitute another battery block. The rows extend straight and the rows are arranged side by side and parallel.
  • a positive electrode side current collecting member and a negative electrode side current collecting member extending in parallel with these rows are disposed at both side ends of the battery module 100, and a positive electrode side external terminal connection portion 130 and a negative electrode side external are provided at these ends.
  • a terminal connection portion 140 is provided.
  • An insulating plate (electrically insulating plate) 30 is disposed above one end of the unit cell 10, 10,... Holes 31 corresponding to each unit cell 10 are formed in the insulating plate 30 respectively. The holes 31 expose the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal 7 a of each unit cell 10.
  • a conductive member 40 made of a plate-like metal material is provided on the surface of the insulating plate 30 opposite to the surface facing the unit cell 10.
  • a plurality of conductive members 40 exist on the insulating plate 30, and the conductive members 40 are separated by the slits 44, 44a and 44b and are electrically independent.
  • the insulating plate 30 As a material of the insulating plate 30, for example, a thin plate obtained by fixing glass fiber with an epoxy resin or a plate made of resin such as acrylic (PMMA) or polycarbonate (PC) can be mentioned. As a material of the conductive member 40, aluminum, copper etc. can be mentioned, for example.
  • the conductive member 40 In the conductive member 40, most of the portion facing the hole 31 is removed and the hole is similarly formed. However, the positive electrode terminal connection portion 41 connected to the positive electrode terminal 8 and the negative electrode terminal connection portion 43 connected to the negative electrode terminal 7 a are shaped so as to protrude into the hole of the conductive member 40. Furthermore, the conductive member 40 has a shape slightly overhanging the hole 31 at the edge portion of the hole 31 of the insulating plate 30. With such an overhanging shape, the area of the conductive member 40 can be increased, whereby the amount of current flowing through one conductive member 40 can be increased. In addition, the surface area of the conductive member 40 can be increased, whereby the amount of heat radiation can be increased.
  • the connecting portion 42 connected to the main body portion of the conductive member 40 has a narrow strip shape, and the current density per unit cross sectional area passing through the connecting portion 42 is conductive. It is designed to be the highest of the members 40. That is, since the flow passage cross-sectional area of the current flowing through the connection portion 42 is made equal to or less than a predetermined area, and the connection portion 42 burns out when an overcurrent flows, the connection portion 42 serves as a fuse. It will be.
  • the conductive member 40 can be formed by laser cutting or etching. By performing such processing, it is possible to reduce variations in the shapes, dimensions, and cross-sectional areas of the positive electrode terminal connection portions 41 and the negative electrode terminal connection portions 43. Therefore, the amount of current which burns out the connection portion 42 of the negative electrode terminal connection portion 43 can be made constant without variation in any connection portion 42.
  • FIG. 5 is a plan view showing the entirety of the plurality of conductive members 40 ', 200a, 200b,..., But in order to make the drawing easy to see and easy to explain, the unit cell 10 is more easily assembled than the battery module 100 of FIG. Reduced the number of In the battery module in which the conductive members 40 ′, 200a, 200b,... Shown in FIG. 5 are used, twelve unit cells 10, 10,. There are 12 of these columns. And this row
  • the unit cell 10 is not shown in FIG. 5, the battery module (having a plurality of unit cells 10) using the conductive members 40 ', 200a, 200b,... Shown in FIG. I will explain below.
  • the first battery block is composed of the row A and the row B
  • the second battery block is composed of the row X and the row Y next to it. Is configured.
  • Each row is composed of twelve cells 10 respectively.
  • the conductive members 40 ′, 200 a, 200 b,... Extend along the row of the unit cells 10.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells in the rows A and B are connected by the conductive member 200a.
  • the positive electrode terminals of all the unit cells in the rows X and Y are connected by the conductive member 200 a in the second battery block configured by the rows X and Y. That is, the conductive member 200a connects the negative electrodes of all the unit cells in rows A and B in parallel, and connects the positive electrodes of all the unit cells in rows X and Y in parallel.
  • the negative electrodes of all the unit cells and the positive electrodes of all the unit cells of rows X and Y are connected in series.
  • the conductive members disposed at both ends of the plurality of conductive members are such that the conductive members at one end only connect the positive terminals of the battery block at one end in parallel, and the other end The conductive member only connects the negative terminal of the battery block on the other end side in parallel.
  • the conductive member 200a to which the positive electrode terminals of all the unit cells of the rows X and Y are connected and all the rows X and Y
  • Two conductive members are disposed with the conductive member 200b to which the negative electrode terminal of the unit cell is connected. The same applies to any battery block, and two conductive members are disposed for one battery block.
  • the battery module shown in FIG. 5 has a configuration in which six battery blocks configured by connecting in parallel 24 (12 cells ⁇ 2 columns) cells are connected in series. And in the positive electrode side current collection member and the negative electrode side current collection member respectively disposed at both ends of the battery module, the conductive members at one end and the other end respectively disposed at both ends of the battery module are electrically Connected Therefore, the electric power for 24 parallel 6 series of the unit cell can be output from the positive electrode side external terminal connection portion and the negative electrode side external terminal connection portion provided on each of both ends of the battery module.
  • the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced.
  • the conductive member is made of metal foil, it can be processed precisely at low cost by etching etc., and each of the parts having a fuse function to be connected to each unit cell is also in one battery module. Variation in the amount of breaking current can be reduced.
  • the connection with the terminal of the unit cell and the current collection are performed by one metal foil, the loss of the current collection can be reduced.
  • the width of the connecting portion is 1 mm
  • the width of the positive electrode terminal connection portion is 3 mm
  • the minimum dimension between the holes of the adjacent conductive members is If it is 8 mm, a current of 2 A / cell can flow.
  • the discharge port is only the plug of the conductive member which is a metal foil, so the gas is The metal foil is broken and easily discharged, and the pressure in the unit cell does not increase excessively.
  • the positive electrode terminal connection portion and the negative electrode terminal connection portion can be designed relatively freely in the forming position, shape and the like, so that the design can be made so that internal short circuit is unlikely to occur, and safety can be enhanced.
  • connection between the positive electrode terminal connection portion and the positive electrode terminal, and between the negative electrode terminal connection portion and the negative electrode terminal is relatively easily and reliably performed by welding or the like because the positive electrode terminal connection portion and the negative electrode terminal connection portion are made of metal foil. The cost of production can be reduced.
  • the second embodiment uses a conductive member having a shape different from that of the first embodiment, and the unit cell and the other parts are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, parts different from the first embodiment will be described below.
  • Conductive members 50, 201a, 201b,... According to the second embodiment are shown in FIG.
  • the direction in which the unit cells 10 are arranged is 90 degrees different from the direction shown in the embodiment 1 and arranged in the left and right directions in the figure, and adjacent unit cells 10 in the column are slightly apart , And six unit cells 10, 10,... Are arranged in one row.
  • the number of columns is 24.
  • a first battery block formed of rows J, K, L, and M and a second battery block formed of rows R, S, T, and U are formed.
  • Four columns form one battery block.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells of the four rows J, K, L, and M are connected by the conductive member 201a.
  • the positive electrode terminals of all the unit cells of the four rows R, S, T, and U are connected to the second battery block by the conductive member 201 a.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells of the four rows R, S, T, U are connected by the conductive member 201 b.
  • the positive electrode side current collecting member and the negative electrode side current collecting member extend in the direction orthogonal to the direction in which they extend in the first embodiment.
  • the third embodiment uses a conductive member having a shape different from that of the first embodiment, and the unit cell and the other parts are the same as the first embodiment. Therefore, parts different from the first embodiment will be described below.
  • Conductive members 60, 202a, 202b,... According to the third embodiment are shown in FIG.
  • a first battery block formed of rows A1, B1 and C1 and a second battery block formed of rows X1, Y1 and Z1 are formed, and three rows of unit cells 10 are formed. Form one battery block.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells of the three columns A1, B1 and C1 are connected by the conductive member 202a. Further, the positive electrode terminals of all the unit cells of the three columns X1, Y1, Z1 are connected in the second battery block by the conductive member 202a. Further, in the second battery block, the negative electrode terminals of all the unit cells of the three columns X1, Y1, Z1 are connected by the conductive member 202b.
  • the fourth embodiment uses a conductive member having a different shape from that of the second embodiment, and the unit cell and the other parts are the same as those of the second embodiment. Therefore, parts different from the second embodiment will be described below.
  • Conductive members 70, 203a, 203b,... According to the fourth embodiment are shown in FIG.
  • the first battery block formed of the columns J1, K1, L1, M1, N1 and O1 and the second battery block formed of the columns R1, S1, T1, U1, V1 and W1 are formed.
  • the row of unit cells 10 forms one battery block by six.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells of the six columns J1, K1, L1, M1, N1 and O1 are connected by the conductive member 203a. Further, the positive electrode terminals of all the unit cells of the six rows R1, S1, T1, U1, V1, and W1 in the second battery block are connected by the conductive member 203a. Further, in the second battery block, the negative electrode terminals of all the unit cells of the six rows R1, S1, T1, U1, V1 and W1 are connected by the conductive member 203b.
  • the positive electrode side current collecting member and the negative electrode side current collecting member extend in the direction orthogonal to the direction in which they extend in the first embodiment.
  • Embodiment 5 uses a conductive member having a shape different from that of the first embodiment, and the unit cell and the other parts are the same as those of the first embodiment. Therefore, parts different from the first embodiment will be described below.
  • Conductive members 80, 204a, 204b,... According to the fifth embodiment are shown in FIG.
  • a first battery block configured in row A2 and a second battery block configured in row X2 are formed, and one row of unit cells 10 forms one battery block. ing.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells in row A2 are connected by the conductive member 204a. Further, the positive electrode terminals of all the unit cells in the row X2 are connected to the second battery block by the conductive member 204a. In addition, in the second battery block, the negative electrode terminals of all the unit cells in the row X2 are connected by the conductive member 204b.
  • Embodiment 6 uses a conductive member having a shape different from that of the second embodiment, and the unit cell and the other parts are the same as those of the second embodiment. Therefore, parts different from the second embodiment will be described below.
  • Conductive members 90, 205a, 205b,... According to the sixth embodiment are shown in FIG.
  • a first battery block formed of rows J2 and K2 and a second battery block formed of rows R2 and S2 are formed, and one battery is formed of two rows of unit cells 10. It forms a block.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells in the two rows J2 and K2 are connected by the conductive member 205a.
  • the positive electrode terminals of all the unit cells of the two rows R2 and S2 are connected in the second battery block by the conductive member 205a.
  • the negative electrode terminals of all the unit cells of the two rows R2 and S2 are connected by the conductive member 205b.
  • the positive electrode side current collecting member and the negative electrode side current collecting member extend in the direction orthogonal to the direction in which they extend in the first embodiment.
  • the insulating plate and the conductive member are preferably fixed by an adhesive or the like.
  • a method of forming a conductive member by bonding a metal foil to an insulating plate with a hole and processing the metal foil by etching or the like is preferable in terms of manufacturing cost and accuracy.
  • the shape of the hole of the insulating plate may be any shape as long as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are exposed.
  • the material and thickness of the conductive member may be appropriately set according to design values such as the capacity of the battery module and the setting of the charge / discharge rate.
  • a metal foil may be used or a metal plate may be used.
  • the portion which bears the function of the fuse may be a terminal connection portion on the positive electrode side.
  • the predetermined area is different depending on each battery module, so the number of unit cells per row and the battery block
  • the predetermined area may be set in consideration of the number of rows to be formed, the material and thickness and area of the conductive member, and the setting of the charge and discharge rate of the battery module.
  • Negative electrode terminal 8 Positive electrode terminal 10 Cell 20 Battery block 30 Insulating plate (electrically insulating plate) 31 hole 40, 40 'conductive member 41 positive electrode terminal connecting portion 42 connecting portion 43 negative electrode terminal connecting portion 50, 60, 70, 80, 90 conductive member 100 battery module 200a, 200b conductive member 201a, 201b conductive member 202a , 202b conductive members 203a, 203b conductive members 204a, 204b conductive members 205a, 205b conductive members A, B, X, Y rows A1, B1, C1 rows A2, X2 rows J, K, L, M rows J1 , K1, L1, M1, N1, O1 column J2, K2, R2, S2 column R, S, T, U column R1, S1, T1, U1, V1, W1 column X1, Y1, Z1 column

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Abstract

電池モジュールは、複数の素電池を備え、素電池は一方の端部に正極端子及び負極端子が配置されており、複数の素電池は、一方の端部が同じ側に並ぶように配列されているとともに、隣合う素電池が並んだ列からなる電池ブロックを形成しており、配列された複数の素電池の一方の端部の上方には電気絶縁性の板が配置されており、板には、各素電池の正極端子及び負極端子が露出する穴が設けられているとともに、素電池に対向する面とは反対側の面の上に複数の導電性部材が設けられており、導電性部材は、電池ブロックにおける素電池が並んだ列に沿って延びていて、１つの電池ブロックに対して２つ配置されているとともに、１つの電池ブロックに含まれる各素電池の同じ極の端子に穴を通って接続される端子接続部を備えている。

Description

電池モジュール
　本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールに関するものである。
　近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池の需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は軽量でありながら起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有している。そのため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。
　一方、化石燃料の使用量を低減させるためやＣＯ２の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、あるいは家庭用や産業用の電源として電池モジュールへの期待が大きくなっている。このような電池モジュールの一例として、所望の電圧や容量を得るために、複数の素電池からなりそれらを並列接続及び直列接続した組電池を複数個搭載して構成されているものを挙げることができる。特許文献１にはそのような電池モジュール（バッテリーパック）であって、複数個のバッテリーセルを含み、この複数個のバッテリーセルは、当該複数個のバッテリーセルの第１の端部のところに前記バッテリーセルの第１の端子を有すると共に当該複数個のバッテリーセルの前記第１の端部のところに前記バッテリーセルの第２の端子の複数個の部分を有し、前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端部は、同一平面上配置状態にあり、前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端部の近くに設けられると共に前記複数個のバッテリーセルを直列接続、並列接続、又は直列及び並列接続のうちの１つの接続状態に配置するよう前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端子及び前記第２の端子の前記部分に結合された複数個のバスバーを含むものが開示されている。
特表２０１６－５１６２７３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されている電池モジュールでは、バッテリーセルの端子とバスバーとの接続をワイヤボンドにより行っているため、接続工程における接続加工の時間が長くなりコストも増大するとともに、このボンディング部分が電流密度が最も高くなるためヒューズとしての機能を果たすが、ボンディングワイヤの長さや太さを電池モジュール内で全て同じ長さ、太さにすることが困難であるためヒューズ特性の安定性にかけるという問題があった。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セル同士の接続加工を低コストで行える電池モジュールを提供することにある。
　本発明の電池モジュールは、複数の素電池を備えていて、前記素電池は一方の端部に正極端子及び負極端子が配置されており、前記複数の素電池は、前記一方の端部が同じ側に並ぶように配列されているとともに、隣合う前記素電池が並んだ列からなる電池ブロックを形成しており、配列された前記複数の素電池の前記一方の端部の上方には電気絶縁性の板が配置されており、前記板には、各前記素電池の前記正極端子及び前記負極端子が露出する穴が設けられているとともに、前記素電池に対向する面とは反対側の面の上に複数の導電性部材が設けられており、前記導電性部材は、前記電池ブロックにおける前記素電池が並んだ前記列に沿って延びていて、１つの前記電池ブロックに対して２つ配置されているとともに、前記１つの前記電池ブロックに含まれる各前記素電池の同じ極の端子に前記穴を通って接続される端子接続部を備えている構成を有している。
　前記電池ブロックは前記素電池が配列された列を複数備えていてもよい。
　前記導電性部材は板状の金属材料からなり、金属板もしくは金属箔からなっていてもよい。
　前記端子接続部は、電流の流路断面積を所定の面積以下とすることによるヒューズ機能を備えていてもよい。
　前記電池ブロックは３つ以上並んでおり、端以外の位置に配置された前記導電性部材は、一つの前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記正極端子に接続されているとともに別の前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記負極端子に接続されていてもよい。
　本発明では、電気絶縁性の板の面上に複数の導電性部材が設けられていて、それが電気絶縁性の板に設けられた穴を通して電池ブロック内のそれぞれの素電池の同じ極の端子に接続されているので、簡単な構造であって複数の素電池同士の同じ極同士を容易に接続することができる。
素電池の模式的な断面図である。 実施形態に係る電池モジュールの模式的な斜視図である。 実施形態に係る電池モジュールの一部を拡大した図である。 実施形態に係る電池モジュールの１つのセルの一方の端部側を拡大した図である。 導電性部材の一例を示す平面図である。 導電性部材の別の一例を示す平面図である。 導電性部材の別の一例を示す平面図である。 導電性部材の別の一例を示す平面図である。 導電性部材の別の一例を示す平面図である。 導電性部材の別の一例を示す平面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
　（実施形態１）
　＜素電池＞
　図１は、本発明の実施形態１における電池モジュールに使用する素電池１０の構成を模式的に示した断面図である。なお、本発明の電池モジュールに使用する電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池モジュールに使用する電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池モジュールの素電池として使用することができるため、電池モジュールの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。
　本発明の電池モジュールに使用する素電池１０は、例えば、図１に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、通常の構成をなすもので、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１０の具体的な構成を説明する。
　図１に示すように、正極２と負極１とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１１０が配され、正極２は、正極リード５を介してフィルタ１１２に接合され、負極１は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。
　フィルタ１１２は、インナーキャップ１１３に接続され、インナーキャップ１１３の突起部は、金属製の弁板１１４に接合されている。さらに、弁板１１４は、正極端子８を兼ねる端子板に接続されている。そして、端子板、弁板１１４、インナーキャップ１１３、及びフィルタ１１２が一体となって、ガスケット１１１を介して、電池ケース７の開口部を封口している。なお、電池ケース７は、ガスケット１１１の上端にまで載せられてガスケット１１１を押さえ込むことで、電池ケース７の開口部を強固に封口している。このガスケット１１１の上端に載せられた電池ケース７の上端部分（負極端子７ａ）が端子板（正極端子８）と隣合う位置にあり、円筒の一方側の端部（図では上側）に正極端子８と負極端子７ａとが存していることになる。
　素電池１０に内部短絡等が発生して、素電池１０内の圧力が上昇すると、弁体１１４が端子板に向かって膨れ、インナーキャップ１１３と弁体１１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池１０内の圧力が上昇すると、弁体１１４が破断する。これによって、素電池１０内に発生したガスは、フィルタ１１２の貫通孔１１２ａ、インナーキャップ１１３の貫通孔１１３ａ、弁体１１４の裂け目、そして、端子板の開放部８ａを介して、外部へ排出される。
　なお、素電池１０内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
　＜電池モジュール＞
　図２は本実施形態に係る電池モジュール１００の模式的な斜視図である。なお、この図は、説明のためカバー等を取り外した内部構造を示している。図３は図２の一部を拡大した図であり、図４は電池モジュール１００の中の１つの素電池１０の正極端子８及び負極端子７ａの部分を拡大した図面である。
　電池モジュール１００の中には複数の素電池１０，１０，・・が、正極端子８および負極端子７ａが配置されている一方の端部を図２において上側に向けて並べられている。素電池１０，１０，・・の他方の端部は、電池ホルダ１２０に填め込まれて固定されている。素電池１０，１０，・・は電池モジュール１００内で安全性を考慮した上で最密に充填されているので、隣同士がほぼ近接して並べられていて列Ａ，Ｂ，Ｘ，Ｙをなしている。２つの列Ａ，Ｂが電池ブロック２０を構成している。隣の２つの列Ｘ，Ｙは別の電池ブロックを構成している。これらの列はまっすぐに伸びており、複数の列同士が隣合って平行に配置されている。電池モジュール１００の両側端のそれぞれには、これらの列と平行に伸びる正極側集電部材と負極側集電部材が配置され、それらの端部にそれぞれ正極側外部端子接続部１３０と負極側外部端子接続部１４０が設けられている。
　素電池１０，１０，・・の一方の端部の上方には絶縁板（電気絶縁性の板）３０が配置されている。絶縁板３０には一つ一つの素電池１０に対応した穴３１がそれぞれ開けられている。穴３１はそれぞれの素電池１０の正極端子８と負極端子７ａとを露出させている。絶縁板３０の素電池１０に対向する面とは反対側の面の上に板状の金属材料からなる導電性部材４０が設けられている。導電性部材４０は絶縁板３０上に複数存しており、各導電性部材４０はスリット４４，４４ａ，４４ｂによって隔てられていて電気的にそれぞれ独立している。
　絶縁板３０の材料としては、例えばガラス繊維をエポキシ樹脂で固めた薄板やアクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）など樹脂製の板を挙げることができる。導電性部材４０の材料としては、例えばアルミニウム、銅などを挙げることができる。
　導電性部材４０は、穴３１に対向している部分の大半が除去されて同じように穴が空いている。ただし、正極端子８に接続されている正極端子接続部４１と負極端子７ａに接続されている負極端子接続部４３とは導電性部材４０の穴に突き出している形状となっている。さらには絶縁板３０の穴３１の縁部分において導電性部材４０が穴３１に対して少しオーバーハングした形状となっている。このようにオーバーハングする形状とすることにより、導電性部材４０の面積を大きくすることができ、それにより１つの導電性部材４０を流れる電流量を大きくすることができる。また、導電性部材４０の表面積を大きくすることができ、それにより放熱量を大きくすることができる。
　また、負極端子接続部４３のうち、導電性部材４０の本体部分に繋がる連結部分４２が狭幅の短冊形状となっていて、この連結部分４２を通過する単位断面積当たりの電流密度が導電性部材４０の中で最も高くなるように設計されている。即ち、連結部分４２を流れる電流の流路断面積を所定の面積以下にしており、これによって過電流が流れたときに連結部分４２が焼き切れるので、連結部分４２はヒューズの機能を担っていることになる。
　導電性部材４０は、レーザーによる切断加工やエッチングなどで形成することが可能である。このような加工をすることにより、それぞれの正極端子接続部４１及び負極端子接続部４３の形状、寸法および断面積のバラツキを小さくすることができる。そのため、負極端子接続部４３の連結部分４２が焼き切れる電流量が、いずれの連結部分４２においてもバラツキなく一定の量にすることができる。
　図５は、複数の導電性部材４０’，２００ａ，２００ｂ，・・の全体を示す平面図であるが、図面を見やすくし且つ説明をしやすくするために図２の電池モジュール１００より素電池１０の本数を減らしたものである。図５に示す導電性部材４０’，２００ａ，２００ｂ，・・が用いられる電池モジュールにおいては、縦方向に隣合う１２本の素電池１０，１０，・・が並べられて１つの列を構成しており、この列が１２存在している。そして、この列が２つで１つの電池ブロックを構成しており、全体で６つの電池ブロックが存している。なお、図５には、素電池１０を示していないが、図５に示す導電性部材４０’，２００ａ，２００ｂ，・・を用いた電池モジュール（複数の素電池１０を有している）について以下説明をしていく。
　図５に示す導電性部材４０’を用いた電池モジュールにおいては、列Ａと列Ｂとで第１の電池ブロックが構成されており、その隣の列Ｘと列Ｙとで第２の電池ブロックが構成されている。各列はそれぞれ１２本の素電池１０で構成されている。また、導電性部材４０’，２００ａ，２００ｂ，・・は素電池１０の列に沿って延びている。
　列Ａと列Ｂとで構成された第１の電池ブロックでは、導電性部材２００ａによって列Ａ，Ｂの全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２００ａによって、列Ｘと列Ｙとで構成された第２の電池ブロックにおいて列Ｘ，Ｙの全ての素電池の正極端子が接続されている。即ち、導電性部材２００ａは列Ａ，Ｂの全ての素電池の負極を並列接続しているとともに、列Ｘ，Ｙの全ての素電池の正極を並列接続しており、さらに列Ａ，Ｂの全ての素電池の負極と列Ｘ，Ｙの全ての素電池の正極とを直列に接続している。なお、複数の導電性部材のうち、両端に配置された導電性部材は、一方の端の導電性部材が一方の端側の電池ブロックの正極端子を並列接続するのみであり、他方の端の導電性部材が他方の端側の電池ブロックの負極端子を並列接続するのみである。
　また、列Ｘと列Ｙとで構成された第２の電池ブロックに対しては、列Ｘ，Ｙの全ての素電池の正極端子が接続される導電性部材２００ａと、列Ｘ，Ｙの全ての素電池の負極端子が接続される導電性部材２００ｂとの２つの導電性部材が配置されている。これはいずれの電池ブロックにおいても同様で、１つの電池ブロックに対して２つの導電性部材が配置されている。
　従って、図５に示す電池モジュールは、２４個（１２本×２列）の素電池が並列に接続されて構成された電池ブロックが６個直列接続された構成となっている。そして、電池モジュールの両側端にそれぞれ配置される正極側集電部材および負極側集電部材には、電池モジュールの両側端にそれぞれ配置される一方端及び他方端の導電性部材がそれぞれ電気的に接続される。そのため、素電池の２４並列６直列分の電力を電池モジュールの両側端のそれぞれに設けられる正極側外部端子接続部と負極側外部端子接続部とから出力することができる。
　本実施形態においては、穴を開けた絶縁板と金属箔からなる導電性部材との組み合わせにより各素電池からの集電を行うことができるので、構造が簡単であって製造コストを低くできる。また導電性部材は金属箔からなっているので、エッチング等で精度良く低コストで加工をすることができ、各素電池に接続されるヒューズ機能を有した部分の各々も、１つの電池モジュール内で破断電流量のバラツキを小さく抑えることができる。
　また、素電池の端子との接続と、集電とを１つの金属箔で行っているので、集電のロスを小さく抑えることができる。なお、素電池として１８６５０を用い、導電性部材として厚み１５０μｍのＡｌ箔を用いると、連結部の幅を１ｍｍ、正極端子接続部の幅を３ｍｍ、隣接する導電性部材の穴間の最小寸法を８ｍｍとすると、２Ａ／セルの電流を流すことができる。
　さらに、素電池内に発生したガスは、素電池内の圧力が上昇して素電池の外部へ排出されると、その排出口は金属箔である導電性部材が塞いでいるだけなので、ガスは金属箔を破断して容易に排出され、素電池内の圧力が上がりすぎることはない。
　正極端子接続部及び負極端子接続部は、形成する位置、形状などを比較的自由に設計できるので、内部短絡が生じにくい設計とすることができ、安全性を高めることができる。
　正極端子接続部と正極端子、及び負極端子接続部と負極端子との接続は、正極端子接続部及び負極端子接続部が金属箔からなっているため、溶接等により比較的容易に且つ確実に行うことができて製造コストを低くできる。
　（実施形態２）
　実施形態２は、実施形態１とは異なる形状の導電性部材を用い、素電池やそれ以外の部分はほぼ実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なる部分を以下に説明する。
　図６に実施形態２に係る導電性部材５０、２０１ａ、２０１ｂ、・・を示す。実施形態２では素電池１０の並んだ列は、実施形態１に示す列とは並ぶ方向が９０度異なっており図の左右の方向に並んでいて、列内の隣合う素電池１０は少し離れており、１つの列に６本の素電池１０，１０，・・が並んでいる。列の数は２４である。
　本実施形態では、列Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍで構成された第１の電池ブロックおよび列Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕで構成された第２の電池ブロックが形成されており、素電池１０の列が４つで１つの電池ブロックを形成している。
　第１の電池ブロックは、導電性部材２０１ａによって４つの列Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍの全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２０１ａによって、第２の電池ブロックにおいて４つの列Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕの全ての素電池の正極端子が接続されている。また、第２の電池ブロックにおいて４つの列Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕの全ての素電池の負極端子が、導電性部材２０１ｂによって接続されている。
　また図示をしていないが、本実施形態では正極側集電部材と負極側集電部材が実施形態１のそれらが伸びる方向と直交するする方向に伸びている。
　本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏する。
　（実施形態３）
　実施形態３は、実施形態１とは異なる形状の導電性部材を用い素電池やそれ以外の部分は実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なる部分を以下に説明する。
　図７に実施形態３に係る導電性部材６０、２０２ａ、２０２ｂ、・・を示す。
　本実施形態では、列Ａ１，Ｂ１，Ｃ１で構成された第１の電池ブロックおよび列Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１で構成された第２の電池ブロックが形成されており、素電池１０の列が３つで１つの電池ブロックを形成している。
　第１の電池ブロックは、導電性部材２０２ａによって３つの列Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２０２ａによって、第２の電池ブロックにおいて３つの列Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の全ての素電池の正極端子が接続されている。また、第２の電池ブロックにおいて３つの列Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１の全ての素電池の負極端子が、導電性部材２０２ｂによって接続されている。
　本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏する。
　（実施形態４）
　実施形態４は、実施形態２とは異なる形状の導電性部材を用い素電池やそれ以外の部分は実施形態２と同じであるので、実施形態２とは異なる部分を以下に説明する。
　図８に実施形態４に係る導電性部材７０、２０３ａ、２０３ｂ、・・を示す。
　本実施形態では、列Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１で構成された第１の電池ブロックおよび列Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１で構成された第２の電池ブロックが形成されており、素電池１０の列が６つで１つの電池ブロックを形成している。
　第１の電池ブロックは、導電性部材２０３ａによって６つの列Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１の全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２０３ａによって、第２の電池ブロックにおいて６つの列Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の全ての素電池の正極端子が接続されている。また、第２の電池ブロックにおいて６つの列Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の全ての素電池の負極端子が、導電性部材２０３ｂによって接続されている。
　また図示をしていないが、本実施形態では正極側集電部材と負極側集電部材が実施形態１のそれらが伸びる方向と直交するする方向に伸びている。
　本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏する。
　（実施形態５）
　実施形態５は、実施形態１とは異なる形状の導電性部材を用い素電池やそれ以外の部分は実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なる部分を以下に説明する。
　図９に実施形態５に係る導電性部材８０、２０４ａ、２０４ｂ、・・を示す。
　本実施形態では、列Ａ２で構成された第１の電池ブロックおよび列Ｘ２で構成された第２の電池ブロックが形成されており、素電池１０の列が１つで１つの電池ブロックを形成している。
　第１の電池ブロックは、導電性部材２０４ａによって列Ａ２の全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２０４ａによって、第２の電池ブロックにおいて列Ｘ２の全ての素電池の正極端子が接続されている。また、第２の電池ブロックにおいて列Ｘ２の全ての素電池の負極端子が、導電性部材２０４ｂによって接続されている。
　本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏する。
　（実施形態６）
　実施形態６は、実施形態２とは異なる形状の導電性部材を用い素電池やそれ以外の部分は実施形態２と同じであるので、実施形態２とは異なる部分を以下に説明する。
　図１０に実施形態６に係る導電性部材９０、２０５ａ、２０５ｂ、・・を示す。
　本実施形態では、列Ｊ２，Ｋ２で構成された第１の電池ブロックおよび列Ｒ２，Ｓ２で構成された第２の電池ブロックが形成されており、素電池１０の列が２つで１つの電池ブロックを形成している。
　第１の電池ブロックは、導電性部材２０５ａによって２つの列Ｊ２，Ｋ２の全ての素電池の負極端子が接続されている。また、導電性部材２０５ａによって、第２の電池ブロックにおいて２つの列Ｒ２，Ｓ２の全ての素電池の正極端子が接続されている。また、第２の電池ブロックにおいて２つの列Ｒ２，Ｓ２の全ての素電池の負極端子が、導電性部材２０５ｂによって接続されている。
　また図示をしていないが、本実施形態では正極側集電部材と負極側集電部材が実施形態１のそれらが伸びる方向と直交するする方向に伸びている。
　本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏する。
　（その他の実施形態）
　上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
　絶縁板と導電性部材とは接着剤等で固定することが好ましい。例えば、穴を開けた絶縁板に金属箔を貼り合わせて、その金属箔をエッチング等で加工することにより、導電性部材を形成する方法が製造コストや精度の点で好ましい。
　絶縁板の穴の形状は、正極端子と負極端子とが露出すればどのような形状であっても構わない。
　導電性部材の素材及び厚みは、電池モジュールの容量や充放電レートの設定などの設計値によって適宜設定すればよい。金属箔を用いてもよいし、金属板を用いてもよい。
　ヒューズの機能を担う部分は、正極側の端子接続部でも構わない。また、ヒューズ機能を発揮するために電流の流路断面積を所定の面積以下とするには、その所定の面積はそれぞれの電池モジュールによって異なるため、１列当たりの素電池の本数、電池ブロックを構成する列の数、導電部材の素材と厚みや面積、電池モジュールの充放電レートの設定などを考慮して所定の面積を設定すればよい。
７ａ　　　　　　　　　　　　　　　　負極端子
８　　　　　　　　　　　　　　　　　正極端子
１０　　　　　　　　　　　　　　　　素電池
２０　　　　　　　　　　　　　　　　電池ブロック
３０　　　　　　　　　　　　　　　　絶縁板（電気絶縁性の板）
３１　　　　　　　　　　　　　　　　穴
４０，４０’　　　　　　　　　　　　導電性部材
４１　　　　　　　　　　　　　　　　正極端子接続部
４２　　　　　　　　　　　　　　　　連結部分
４３　　　　　　　　　　　　　　　　負極端子接続部
５０，６０，７０，８０，９０　　　　導電性部材
１００　　　　　　　　　　　　　　　電池モジュール
２００ａ，２００ｂ　　　　　　　　　導電性部材
２０１ａ，２０１ｂ　　　　　　　　　導電性部材
２０２ａ，２０２ｂ　　　　　　　　　導電性部材
２０３ａ，２０３ｂ　　　　　　　　　導電性部材
２０４ａ，２０４ｂ　　　　　　　　　導電性部材
２０５ａ，２０５ｂ　　　　　　　　　導電性部材
Ａ，Ｂ，Ｘ，Ｙ　　　　　　　　　　　列
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１　　　　　　　　　　列
Ａ２，Ｘ２　　　　　　　　　　　　　列
Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ　　　　　　　　　　　列
Ｊ１，Ｋ１，Ｌ１，Ｍ１，Ｎ１，Ｏ１　列
Ｊ２，Ｋ２，Ｒ２，Ｓ２　　　　　　　列
Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ　　　　　　　　　　　列
Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１　列
Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１　　　　　　　　　　列

Claims (6)

  1. 　複数の素電池を備えた電池モジュールであって、
    　前記素電池は一方の端部に正極端子及び負極端子が配置されており、
    　前記複数の素電池は、前記一方の端部が同じ側に並ぶように配列されているとともに、隣合う前記素電池が並んだ列からなる電池ブロックを形成しており、
    　配列された前記複数の素電池の前記一方の端部の上方には電気絶縁性の板が配置されており、
    　前記板には、各前記素電池の前記正極端子及び前記負極端子が露出する穴が設けられているとともに、前記素電池に対向する面とは反対側の面の上に複数の導電性部材が設けられており、
    　前記導電性部材は、前記電池ブロックにおける前記素電池が並んだ前記列に沿って延びていて、１つの前記電池ブロックに対して２つ配置されているとともに、前記１つの前記電池ブロックに含まれる各前記素電池の同じ極の端子に前記穴を通って接続される端子接続部を備えている、電池モジュール。
  2. 　前記電池ブロックは前記素電池が配列された列を複数備えている、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記導電性部材は板状の金属材料からなる、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記導電性部材は金属箔からなる、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
  5. 　前記端子接続部は、電流の流路断面積を所定の面積以下とすることによるヒューズ機能を備えている、請求項１から４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
  6. 　前記電池ブロックは３つ以上並んでおり、
    　端以外の位置に配置された前記導電性部材は、一つの前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記正極端子に接続されているとともに別の前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記負極端子に接続されている、請求項１から５のいずれか一つに記載の電池モジュール。
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