JP7767362B2

JP7767362B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP7767362B2
Application number: JP2023129173A
Authority: JP
Inventors: 哲司小村
Original assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Current assignee: Prime Planet Energy and Solutions Inc
Priority date: 2023-08-08
Filing date: 2023-08-08
Publication date: 2025-11-11
Anticipated expiration: 2043-08-08
Also published as: CN119481545A; JP2025024843A; US20250055139A1

Description

本技術は、電池モジュールに関する。

電池モジュール用緩衝シートの構成を開示した先行技術文献として、特開２０２０－４５５６号公報（特許文献１）がある。特許文献１に記載された電池モジュール用緩衝シートは、板状のベース部と、弾性突部とを備える。弾性突部は、ベース部から電池セルの対象面に向かって突出形成される。弾性突部は、電池セルの充電に伴う湾曲状の膨張時に電池セルを弾性支持し、かつ、電池セルの放電に伴う収縮時に電池セルに対して反力を付与する。

蓄電素子のホルダの構成を開示した先行技術文献として、特開２０１０－２３８５５４号公報（特許文献２）がある。特許文献２に記載されたホルダは、複数の蓄電素子を支持する。ホルダは、弾性体と、注入部とを備える。弾性体は、密閉状態の中空部を含む。注入部は、中空部に気体を注入する。中空部の圧力が上昇することに応じて、蓄電素子を加圧する。

特開２０２０－４５５６号公報特開２０１０－２３８５５４号公報

特許文献１に記載された電池モジュール用緩衝シートにおいては、弾性突部が弾性変形するにしたがって、弾性突部が弾性変形するための荷重が増加する。これにより、弾性突部が十分に弾性変形できないため、電池セルの膨張に対するセパレータの反力が低下する可能性がある。

特許文献２に記載された蓄電素子のホルダにおいては、中空部の内部の圧力調整を注入部により行なうため、その構成が複雑になる。

本技術は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成により、電池セルの膨張に対するセパレータの反力の低下を抑制することができる、電池モジュールを提供することを目的とする。

本技術は、以下の電池モジュールを提供する。
［１］
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下である、電池モジュール。
［２］
前記第１部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第１当接面において当接し、
前記第１当接面は、凹凸形状を有している、［１］に記載の電池モジュール。
［３］
前記第１部分は、前記複数の電池セルのうちの前記セパレータが挟まれる２つの電池セルの一方と前記第１当接面において当接し、
前記第１の方向において、前記２つの電池セルのうちの他方から前記一方に向かうにしたがって、前記第１部分の幅が狭い、［２］に記載の電池モジュール。
［４］
前記弾性体は、前記第１の方向における前記第１部分の端部に位置し、前記第１部分の枠形状の周縁どうしを接続する接続部をさらに有する、［１］から［３］のいずれか１つに記載の電池モジュール。
［５］
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第２部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第２当接面において当接し、
前記第１の方向において、前記少なくとも１つの電池セルに当接した状態の前記第２部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みと略同じである、［１］から［４］のいずれか１つに記載の電池モジュール。
［６］
前記第１の方向に直交する方向において、前記第１部分と前記第２部分との間には、隙間があいている、［５］に記載の電池モジュール。
［７］
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第１部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第１当接面において当接し、
前記第２部分は、前記第１の方向において、前記少なくとも１つの電池セルと第２当接面において当接し、
前記第１部分は、前記第１の方向の前記第１当接面が位置する側とは反対側の端部において、前記第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第１の幅を有し、
前記第２部分は、前記第１の方向の前記第２当接面が位置する側とは反対側の端部において、前記第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第２の幅を有し、
前記第２の幅は、前記第１の幅より広い、［１］に記載の電池モジュール。
［８］
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第１部分は、前記複数の電池セルのうちの前記セパレータが挟まれる２つの電池セルの一方と第１当接面において当接し、
前記第１部分は、前記第２部分に面し、かつ無負荷の状態において、前記複数の電池セルの他方から前記一方に向かうにしたがって、前記第１の方向の軸周りの外側から内側に向かって傾斜するテーパ面を有する、［１］に記載の電池モジュール。
［９］
前記セパレータは、前記密閉空間に配置され、内部空間を有する断熱材をさらに含む、［１］から［８］のいずれか１つに記載の電池モジュール。
［１０］
前記第１の方向において、前記弾性体と前記複数の電池セルとを接着する接着剤層をさらに備える、［１］から［９］のいずれか１つに記載の電池モジュール。

本技術によれば、簡易な構成により、電池セルの膨張に対するセパレータの反力の低下を抑制することができる。

本技術の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。本技術の実施の形態１に係る電池モジュールの内部の構成を示す斜視図である。本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルの構成を示す斜視図である。図２の電池モジュールをＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た断面図である。図２の電池モジュールをＶ－Ｖ線矢印方向から見た断面図である。本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備えるセパレータに負荷がかかっていない状態を示す断面図である。本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルが膨張した際にセパレータの密閉空間からの圧力が電池セルにかかる状態を示す断面図である。本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルをセパレータにより支持するために必要となる荷重を示す断面図である。実施の形態１および比較例に係る電池モジュールにおけるセパレータの圧縮変形前の厚みに対する圧縮変形後の厚みの比率と荷重との関係を示すグラフである。本技術の実施の形態２に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態３に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態４に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態５に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態６に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態７に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態８に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおけるセパレータが無負荷の状態のときの構成を示す断面図である。図１７の電池モジュールをＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおけるセパレータが圧縮変形された状態の構成を示す断面図である。本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールにおけるセパレータが無負荷の状態のときの構成を示す断面図である。本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールにおけるセパレータが圧縮変形された状態の構成を示す断面図である。

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

なお、本明細書において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

本明細書において、「電池」は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池およびナトリウムイオン電池などの他の電池を含み得る。本明細書において、「電極」は正極および負極を総称し得る。

また、「電池モジュール」は、ハイブリッド車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、および電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）などに搭載可能である。ただし、「電池モジュール」の用途は、車載用に限定されるものではない。

なお、図面においては、電池セルの正極端子および負極端子が並ぶ方向を第２の方向としてのＸ方向、複数の電池セルが並ぶ方向を第１の方向としてのＹ方向、電池セルの上面および下面が並ぶ方向を第３の方向としてのＺ方向とする。さらに、本技術の理解を容易にするため、図面における各構成の寸法は実寸法から変更して示している箇所がある。

（実施の形態１）
まず、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールの構成について説明する。図１は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。図２は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールの内部の構成を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、本技術の実施の形態１に係る電池モジュール１は、電池セル１００と、エンドプレート２００と、拘束部材３００と、セパレータ４００とを備える。

複数の電池セル１００は、第１の方向（Ｙ方向）に並んでいる。電池セル１００同士の間には、後述するセパレータ４００が配置されている。２つのエンドプレート２００に挟持された複数の電池セル１００は、セパレータ４００を介してエンドプレート２００によって押圧され、２つのエンドプレート２００の間で拘束されている。

エンドプレート２００は、複数の電池セル１００の第１の方向（Ｙ方向）の両端に設けられている。エンドプレート２００は、電池モジュール１を収納する筐体などの基台に固定される。エンドプレート２００は、たとえば、アルミニウムまたは鉄により構成されている。

図１に示すように、拘束部材３００は、複数の電池セル１００およびエンドプレート２００のＸ方向の両端に設けられている。積層された複数の電池セル１００およびエンドプレート２００に対してＹ方向の圧縮力を作用させた状態で拘束部材３００をエンドプレート２００に係合させ、その後に圧縮力を解放することにより、２つのエンドプレート２００を接続する拘束部材３００に引張力が働く。その反作用として、拘束部材３００は、２つのエンドプレート２００を互いに近づける方向に押圧する。その結果、拘束部材３００は、複数の電池セル１００をＹ方向に拘束する。

セパレータ４００は、複数の電池セル１００の間に配置されている。また、セパレータ４００は、複数の電池セル１００のうちのＹ方向の端部に位置する電池セル１００とエンドプレート２００との間に配置されている。セパレータ４００は、複数の電池セル１００の長側面またはエンドプレート２００の長側面に当接している。

セパレータ４００は、絶縁性を有している。これにより、セパレータ４００は、複数の電池セル１００同士、または電池セル１００およびエンドプレート２００を絶縁する。セパレータ４００の詳細については、後述する。

図３は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルの構成を示す斜視図である。

図３に示すように、電池セル１００は、電極端子１１０と、ケース１２０と、ガス排出弁１３０と、電極体１４０とを含む。

電極端子１１０は、ケース１２０上に形成されている。電極端子１１０は、正極端子１１１と、負極端子１１２とを有する。正極端子１１１と負極端子１１２とは、第２の方向（Ｘ方向）において並んで配置されている。

ケース１２０は、電極体１４０および電解液を収容する容器である。ケース１２０は、略直方体形状を有している。ケース１２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄または鉄合金などにより構成されている。

ケース１２０は、上面１２１と、下面１２２と、一対の長側面１２３と、一対の短側面１２４とを有する。

上面１２１には、電極端子１１０が配置されている。下面１２２は、第３の方向(Ｚ方向)において上面１２１に対向している。

一対の長側面１２３および一対の短側面１２４は、ケース１２０の側面を構成している。ケース１２０の側面としての一対の長側面１２３および一対の短側面１２４は、上面１２１および下面１２２の各々に交差している。一対の長側面１２３の各々は、第１の方向（Ｙ方向）において電極体１４０を間に挟んで互いに対向している。一対の短側面１２４の各々は、第２の方向（Ｘ方向）において電極体１４０を間に挟んで互いに対向している。一対の長側面１２３の各々は、一対の短側面１２４の各々より大きな面積を有している。

ガス排出弁１３０は、ケース１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断する。これにより、ケース１２０内のガスがケース１２０外に排出される。

電極体１４０は、発電要素として機能する。電極体１４０は、図示しない正極および負極を含む。正極を構成する基材は、たとえばアルミニウム合金箔である。負極を構成する基材は、たとえば銅合金箔である。電極体１４０は、たとえば、正極および負極が巻き回された巻回型電極体、または正極および負極が交互に積層された積層型電極体である。

図４は、図２の電池モジュールをＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た断面図である。図５は、図２の電池モジュールをＶ－Ｖ線矢印方向から見た断面図である。

図４および図５に示すように、本実施の形態におけるセパレータ４００は、弾性体４１０を含む。また、本実施の形態に係る電池モジュール１は、接着剤層５００をさらに備える。

弾性体４１０は、少なくとも第１の方向（Ｙ方向）に弾性変形可能である。本実施の形態における弾性体４１０は、第１の方向（Ｙ方向）、第２の方向（Ｘ方向）および第３の方向（Ｚ方向）の各々を含む全方向に弾性変形可能である。

弾性体４１０は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭまたはＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴムまたはノルボルネンゴムなど、電気的絶縁性かつ弾力性のある素材から構成され得る。

弾性体４１０は、第１の方向（Ｙ方向）の軸周りに延びる枠形状の第１部分４１１を有する。なお、本実施の形態における第１部分４１１は、１つの部材から構成されているが、この構成に限定されない。第１部分４１１は、２つ以上の部材から構成されていてもよい。第１部分４１１が２つ以上の部材から構成される場合、部材同士は互いに接着などにより接合される。

第１部分４１１は、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００と第１当接面４１２において当接する。本実施の形態においては、第１部分４１１は、複数の電池セル１００のうちのセパレータ４００が挟まれる２つの電池セルの一方１００ａと第１当接面４１２において当接している。

接着剤層５００は、第１の方向（Ｙ方向）において、弾性体４１０と複数の電池セル１００とを接着している。本実施の形態においては、接着剤層５００は、第１部分４１１の第１の方向（Ｙ方向）における第１当接面４１２が位置する側とは反対側の端部において、第１部分４１１と挟まれる２つの電池セルのうちの他方１００ｂとを接着している。なお、接着剤層５００は、必ずしも電池モジュール１に設けられていなくてもよい。

第１部分４１１は、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００の間に挟まれて圧縮方向に弾性変形している。圧縮方向に弾性変形している第１部分４１１は、厚みＴを有している。

第１部分４１１の厚みＴは、たとえば、第１の方向（Ｙ方向）における電池モジュール１の全体の長さからエンドプレート２００の厚みと複数の電池セル１００の各々の厚みとを引き、その数値をセパレータ４００の数量で割ることによって、算出することができる。

第１部分４１１は、内側に密閉空間１０を規定する。「密閉空間１０を規定する」ことは、弾性体４１０単独で密閉空間１０を形成することと、弾性体４１０と他の部材とで密閉空間１０を形成することとを含む。他の部材は電池セル１００であってもよいし、他の弾性を有する部材であってもよい。

本実施の形態における密閉空間１０は、第１の方向（Ｙ方向）において複数の電池セル１００のうちの２つの電池セル１００に囲まれ、第１の方向（Ｙ方向）の軸周りにおいて第１部分４１１に囲まれることによって形成されている。

図６は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備えるセパレータに負荷がかかっていない状態を示す断面図である。

図６に示すように、電池モジュール１の各構成部材を組み立てる前においては、セパレータ４００は電池セル１００から押圧されていない無負荷の状態である。無負荷の状態におけるセパレータ４００の第１部分４１１は、第１の方向（Ｙ方向）において厚みＴ_０を有している。

第１部分４１１は、無負荷の状態から電池セル１００同士の間に挟まれて押圧されることによって、第１部分４１１が圧縮方向に弾性変形する。これにより、図５および図６に示すように、第１部分４１１は、第１部分４１１の厚みＴ_０が厚みＴとなるように弾性変形する。

第１部分４１１の厚みＴ_０が厚みＴとなるように第１部分４１１が弾性変形すると、無負荷の状態における第１部分４１１の密閉空間１１が圧縮される。これにより、圧縮された密閉空間１０は、無負荷の状態における密閉空間１１と比較して圧力が上昇する。密閉空間１０の圧力Ｐは、電池セル１００に印加される。

図７は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルが膨張した際にセパレータの密閉空間からの圧力が電池セルにかかる状態を示す断面図である。

図７に示すように、電池モジュール１の充電などによって、電池セル１００が膨張する場合がある。この場合、第１部分４１１の密閉空間１０における圧力Ｐが電池セル１００の膨張に対する反力となる。このため、電池セル１００の膨張に対する適切な圧力Ｐの設定が求められる。

密閉空間１０の圧力Ｐは、圧縮変形の前後における密閉空間１０の体積変化の程度によって調整することができる。本実施の形態においては、密閉空間１０の体積変化に関わる圧縮変形する前後の第１部分４１１の厚みの比率（Ｔ_０／Ｔ）を調整することによって、密閉空間１０の圧力Ｐが設定される。

図８は、本技術の実施の形態１に係る電池モジュールが備える電池セルをセパレータにより支持するために必要となる荷重を示す断面図である。

仮に、電池セル１００を拘束する荷重がかからない場合、電池セル１００が振動したとき、ケース１２０の内部において電極体１４０の位置ずれが生じることにより、電極体１４０が破損する場合がある。これを避けるため、図８に示すように、電池セル１００を拘束する荷重Ｆを印加し、振動時にケース１２０と電極体１４０との間の摩擦によって電極がずれることを防ぐことが必要となる。圧縮変形する前後の第１部分４１１の厚みの比率（Ｔ_０／Ｔ）は、荷重Ｆを印加するための圧力Ｐを設定するものとして規定される。

圧縮変形する前後の第１部分４１１の厚みの比率（Ｔ_０／Ｔ）は、荷重Ｆを用いて、ボイルの法則により、Ｔ_０／Ｔ＝（荷重Ｆ＋大気圧）／大気圧・・（式１）により算出することができる。

また、荷重Ｆを算出するにあたり、電池セル１００が完成した後の環境変化のパラメータとして、温度変化を荷重Ｆの算出式に加える。具体的には、電池セル１００の組み立て時における無負荷状態の環境温度を２５℃と仮定し、電池セル１００が完成した後の環境温度を－３０℃と仮定する。そうすると、荷重Ｆは、荷重Ｆ＝電極体の密度×電池セルの厚み×重力加速度×振動の加速度／電極体とケースとの摩擦係数／電極体とケースとの接触面数×（（２７３＋２５℃）／（２７３－３０℃））・・（式２）により算出することができる。

表１は、弾性体が圧縮変形する前後の厚みの比率を規定するために想定される電極体の密度などの諸条件を示す表である。

電池セル１００の諸条件は表１に記載の通りである。電池セルの仕様によって、荷重Ｆは異なる。表１に示すように、本実施の形態においては、電極体１４０の密度は、２．１ｇ／ｃｍ^３以上２．６ｇ／ｃｍ^３以下である。

また、振動の加速度は、１２Ｇを想定する。振動の加速度は、リチウムイオン電池の国連勧告輸送試験（ＵＮ試験）の振動特性評価において、最大の振動の加速度８Ｇから安全率１．５を考慮して１２Ｇとした。さらに、電極体とケースとの摩擦係数は、０．０５を想定する。

上述の式２に、電極体１４０の密度などを代入することによって、荷重Ｆは、０．０３０ＭＰａ以上０．１８７ＭＰａ以下と算出することができる。

算出した荷重Ｆを上述の式１に代入して、Ｔ_０／Ｔは１．３０倍以上２．８７倍以下と算出される。すなわち、第１の方向（Ｙ方向）において、無負荷の状態における第１部分４１１の厚みＴ_０は、複数の電池セル１００の間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における第１部分４１１の厚みＴに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下である。これにより、密閉空間１０の適切な圧力Ｐが設定される。

図９は、実施の形態１および比較例に係る電池モジュールにおけるセパレータの圧縮変形前の厚みに対する圧縮変形後の厚みの比率と荷重との関係を示すグラフである。

比較例に係る電池モジュールは、セパレータの構成が密閉空間を有しない中実の弾性体である点が、本実施の形態に係る電池モジュールと異なる。図９に示すように、弾性体が中実である場合、圧縮変形が大きくなるにつれて、厚みを変化させるための荷重が大きくなり、比較例に係る弾性体は弾性変形しにくい。よって、電池セルを使用する過程で生じる膨張がセパレータで吸収されにくい。このため、エンドプレートおよび拘束部材にかかる電池セルの反力が大きくなる。したがって、エンドプレートおよび拘束部材を強固にする必要があり、電池モジュールの質量が増加してしまう課題が発生する。

一方、本実施の形態においては、弾性体４１０の内部の密閉空間１１において空気を圧縮する。比較例に係るセパレータと比較すると、空気は、弾性体より容易に圧縮変形させることができるため、圧縮変形のための荷重が少ない。これにより、後で詳述するように電池モジュールの質量軽量化が可能となる。

本実施の形態に係る電池モジュール１の製造方法としては、まず、セパレータ４００を準備する。セパレータ４００は、たとえば射出成型などによって形成される。

次に、第１の方向（Ｙ方向）に複数の電池セル１００を並べて配置する。次に、セパレータ４００の片面に接着剤層５００を塗布する。次に、セパレータ４００を複数の電池セル１００の間に配置する。次に、セパレータ４００を挟まれる２つの電池セル１００の一方に接着剤層５００によって接着させる。その後、エンドプレートとともに第１の方向（Ｙ方向）から押圧して、第１部分４１１を弾性変形させる。これにより、セパレータ４００が第１の方向（Ｙ方向）において圧縮変形され、圧力Ｐの密閉空間１０が形成された電池モジュール１が完成する。

本技術の実施の形態１に係る電池モジュール１においては、枠形状の第１部分４１１を有する弾性体４１０を含んでセパレータ４００を構成し、第１部分４１１の内側の密閉空間１０における圧力Ｐを電池セル１００の膨張に対するセパレータ４００の反力とする場合、電池セル１００の積層方向における圧縮変形後の弾性体４１０の厚みＴを無負荷時の厚みＴ_０に対して１．３０倍以上２．８７倍以下の比率とする。これにより、振動時に電極体がずれて損傷されることなく保持されるために必要な圧力Ｐを確保できる。また、セパレータを中実の弾性体で構成する場合と比較して、圧縮しても荷重上昇が小さいため、電池セルを使用する過程で電池セルが膨張しても反力の上昇を抑制することができる。その結果、エンドプレートおよび拘束部材が備える強度を低減できるので、これらの部材の質量を軽量化することができる。また、圧縮変形後の弾性体４１０の厚みＴを無負荷の状態の厚みＴ_０によって規定することによって、弾性体４１０の密閉空間１０において電池セル１００の反力に対する必要な圧力Ｐを得ることができるため、セパレータに密閉空間を設け、密閉空間の内部圧力を別途圧力調整するための構成により調整する場合と比較して、セパレータ４００を簡易な構成にすることができる。その結果、簡易な構成により、電池セル１００の膨張に対するセパレータ４００の反力の低下を抑制することができる。

本技術の実施の形態１に係る電池モジュール１においては、接着剤層５００により電池セル１００と弾性体４１０とを接着することによって、電池セル１００にセパレータ４００を容易に位置決めすることができるため、電池モジュール１の組立をしやすくすることができる。

以下、本技術の実施の形態２～１０に係る電池モジュールについて説明する。本技術の実施の形態２～１０に係る電池モジュールは、セパレータの構成が本技術の実施の形態１に係る電池モジュール１と異なるため、本技術の実施の形態１に係る電池モジュール１と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、以下の実施の形態においては、接着剤層が配置されている場合と配置されていない場合を図示しているが、接着剤層は必須ではない。また、各実施の形態ごとの説明に合わせて、セパレータの圧縮変形前後の少なくとも一方の状態を示している。

（実施の形態２）
図１０は、本技術の実施の形態２に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１０に示すように、本技術の実施の形態２に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ａと、接着剤層５００とを備える。セパレータ４００Ａは、弾性体４１０Ａを含む。

弾性体４１０Ａの第１部分４１１Ａは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第１当接面４１２Ａにおいて当接している。第１当接面４１２Ａは、凹凸形状を有している。

本技術の実施の形態２に係る電池モジュールにおいては、第１当接面４１２Ａの凹凸形状のうちの凸部分において弾性体４１０Ａと電池セル１００ａとを当接させることによって、平面で当接させる場合と比較して、当接する圧力を高めることができるため、当接位置から密閉空間１１の内部圧力が外部へ逃げにくい構成にすることができる。

（実施の形態３）
図１１は、本技術の実施の形態３に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１１に示すように、本技術の実施の形態３に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｂと、第１接着剤層５０１Ｂと、第２接着剤層５０２Ｂとを備える。セパレータ４００Ｂは、弾性体４１０Ｂを含む。

弾性体４１０Ｂの第１部分４１１Ｂは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第１当接面４１２Ｂにおいて当接している。第１当接面４１２Ｂは、凹凸形状を有している。

第１部分４１１Ｂは、第１当接面４１２Ｂが位置する側とは反対側の端部において、第１接着剤層５０１Ｂによって２つの電池セルのうちの他方１００ｂに接着されている。第１部分４１１Ｂは、第１当接面４１２Ｂにおいて、第２接着剤層５０２Ｂを介して一方の電池セル１００ａと接着されている。

本技術の実施の形態３に係る電池モジュールにおいては、第１当接面４１２Ｂの凹凸形状のうちの凸部分において弾性体４１０Ｂと電池セル１００とを当接させることによって、平面で当接させる場合と比較して、当接する圧力を高めつつ、第２接着剤層５０２Ｂによって第１当接面４１２Ｂを強固に電池セル１００に固定することによって、当接位置から密閉空間の内部圧力が外部へ逃げにくい構成にすることができる。

（実施の形態４）
図１２は、本技術の実施の形態４に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１２に示すように、本技術の実施の形態４に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｃとを備える。セパレータ４００Ｃは、弾性体４１０Ｃを含む。

弾性体４１０Ｃの第１部分４１１Ｃは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第１当接面４１２Ｃにおいて当接している。第１当接面４１２Ｃは、凸形状を有している。

本技術の実施の形態４に係る電池モジュールにおいては、第１当接面４１２Ｃの凸形状において弾性体４１０Ｃと電池セル１００とを当接させることによって、平面で当接させる場合と比較して、当接する圧力を高めることができるため、当接位置から密閉空間１１の内部圧力が外部へ逃げにくい構成にすることができる。

（実施の形態５）
図１３は、本技術の実施の形態５に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１３に示すように、本技術の実施の形態５に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｄとを備える。セパレータ４００Ｄは、弾性体４１０Ｄを含む。

弾性体４１０Ｄの第１部分４１１Ｄは、複数の電池セル１００のうちのセパレータ４００Ｄが挟まれる２つの電池セル１００の一方１００ａと第１当接面４１２Ｄにおいて当接している。

第１部分４１１Ｄは、第１の方向（Ｙ方向）において、２つの電池セルのうちの他方１００ｂから一方１００ａに向かうにしたがって、第１部分４１１Ｄの幅が狭い。

本技術の実施の形態５に係る電池モジュールにおいては、弾性体４１０Ｄを第１の方向（Ｙ方向）における一方の端部から他方の端部へ向かって幅を狭くすることによって、弾性体４１０Ｄの弾性変形の始めにおいて弾性変形しやすく、密閉空間の圧力を上昇させやすい構成にすることができる。

（実施の形態６）
図１４は、本技術の実施の形態６に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１４に示すように、本技術の実施の形態６に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｅとを備える。セパレータ４００Ｅは、弾性体４１０Ｅを含む。

弾性体４１０Ｅの第１部分４１１Ｅは、主部４１３Ｅと、先細部４１４Ｅとを有する。主部４１３Ｅは、先細部４１４Ｅより第１の方向（Ｙ方向）に直交する方向における幅が広い。なお、第１部分４１１Ｅは、第１の方向（Ｙ方向）における一方側から他方側に向かって、多段階で幅が狭くなってもよい。

本技術の実施の形態６に係る電池モジュールにおいては、第１部分４１１Ｅが、主部４１３Ｅより幅が狭い先細部４１４Ｅを有することによって、弾性体４１０Ｅの弾性変形の始めにおいて弾性変形しやすく、密閉空間の圧力を上昇させやすい構成にすることができる。

（実施の形態７）
図１５は、本技術の実施の形態７に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１５に示すように、本技術の実施の形態７に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｆとを備える。セパレータ４００Ｆは、弾性体４１０Ｆを含む。

弾性体４１０Ｆは、第１部分４１１Ｆと、接続部４２０Ｆとを有する。接続部４２０Ｆは、第１の方向（Ｙ方向）における第１部分４１１Ｆの端部に位置する。本実施の形態においては、接続部４２０Ｆは、電池セル１００に当接している。

接続部４２０Ｆは、第１部分４１１Ｆの枠形状の周縁どうしを接続する。本実施の形態においては、接続部４２０Ｆは、第１部分４１１Ｆの枠形状の周縁の全周を接続している。なお、接続部４２０Ｆは、この構成に限定されない。接続部４２０Ｆは、たとえば、枠形状の周縁の一部同士を接続するように、第１の方向（Ｙ方向）から見て、網目状などの形状などでもよい。

本技術の実施の形態７に係る電池モジュールにおいては、接続部４２０Ｆによって第１部分４１１Ｆの枠形状の周縁を接続することによって、セパレータ４００を把持するなどにより電池セル１００どうしの間に配置する際に、第１部分４１１Ｆの枠形状が変形しにくいため、セパレータ４００を扱いやすくすることができる。

（実施の形態８）
図１６は、本技術の実施の形態８に係る電池モジュールの構成を示す断面図である。図１６に示すように、本技術の実施の形態８に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｇとを備える。セパレータ４００Ｇは、弾性体４１０Ｇと、断熱材４３０Ｇとを含む。

断熱材４３０Ｇは、弾性体４１０Ｇの密閉空間１０に配置されている。断熱材４３０Ｇは、内部に空気を包含して、高い断熱機能を発揮する。断熱材４３０Ｇは、たとえば多孔質体またはガラス繊維等により構成されている。なお、断熱材４３０Ｇは、無機フィラー（たとえばアルミナ等のセラミックス）と高分子材料とを含んで構成されていてもよい。

本技術の実施の形態８に係る電池モジュールにおいては、弾性体４１０Ｇの密閉空間１０に断熱材４３０Ｇを配置することによって、弾性体４１０Ｇと断熱材４３０Ｇとを第１の方向（Ｙ方向）に重ねて配置する場合と比較して、セパレータ４００Ｇの厚みを厚くすることなく、セパレータ４００Ｇに電池セル１００に対する反力および断熱の機能を付与することができる。

（実施の形態９）
図１７は、本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおけるセパレータが無負荷の状態のときの構成を示す断面図である。図１８は、図１７の電池モジュールをＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１９は、本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおけるセパレータが圧縮変形された状態の構成を示す断面図である。

図１７～図１９に示すように、本技術の実施の形態９に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｈとを備える。セパレータ４００Ｈは、弾性体４１０Ｈを含む。

弾性体４１０Ｈは、第１部分４４０Ｈと、第２部分４５０Ｈとを有する。第１部分４４０Ｈは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第１当接面４４１Ｈにおいて当接する。

第２部分４５０Ｈは、第１の方向（Ｙ方向）から見て、第１部分４４０Ｈの外側に位置し、かつ第１の方向（Ｙ方向）の軸周りに延びる枠形状を有している。

第２部分４５０Ｈは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第２当接面４５１Ｈにおいて当接している。

第１の方向（Ｙ方向）に直交する方向において、第１部分４４０Ｈと第２部分４５０Ｈとの間には、隙間Ｇがあいている。本実施の形態においては、第１の方向（Ｙ方向）の軸方向の全周において、第１部分４４０Ｈと第２部分４５０Ｈとの間に隙間Ｇがあいている。

第１部分４４０Ｈは、第１の方向（Ｙ方向）の第１当接面４４１Ｈが位置する側とは反対側の端部において、第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第１の幅Ｗ１を有している。

第２部分４５０Ｈは、第１の方向（Ｙ方向）の第２当接面４５１Ｈが位置する側とは反対側の端部において、第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第２の幅Ｗ２を有している。第２の幅Ｗ２は、第１の幅Ｗ１より広い。

図１９に示すように、第１の方向（Ｙ方向）において、少なくとも１つの電池セル１００に当接した状態の第２部分４５０Ｈの厚みｔは、複数の電池セル１００の間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における第１部分４４０Ｈの厚みＴと略同じである。

本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおいては、弾性体４１０Ｈが第１部分４４０Ｈおよび第２部分４５０Ｈを有することによって、第１部分４４０Ｈで密閉空間１０を規定し、かつ第２部分４５０Ｈで電池セル１００を支持することができる。

本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおいては、第１部分４４０Ｈと第２部分４５０Ｈとの間に隙間Ｇを設けることによって、弾性体４１０Ｈの圧縮変形時に第１部分４４０Ｈが第２部分４５０Ｈ側へ倒れた場合、第１部分４４０Ｈが第２部分４５０Ｈに干渉しにくい構成にすることができる。

本技術の実施の形態９に係る電池モジュールにおいては、第１部分４４０Ｈの第１の幅Ｗ１に比べて第２部分の第２の幅Ｗ２を広くすることによって、弾性体４１０Ｈの内部を密閉するための第１部分４４０Ｈは変形し易く、圧縮された圧力を保持するための第２部分４５０Ｈは倒れにくい構成にして、弾性体４１０Ｈの密閉空間１０の圧力を確保しやすくすることができる。

（実施の形態１０）
図２０は、本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールにおけるセパレータが無負荷の状態のときの構成を示す断面図である。図２１は、本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールにおけるセパレータが圧縮変形された状態の構成を示す断面図である。

図２０および図２１に示すように、本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールは、電池セル１００と、エンドプレートと、拘束部材と、セパレータ４００Ｉとを備える。セパレータ４００Ｉは、弾性体４１０Ｉを含む。

弾性体４１０Ｉは、第１部分４４０Ｉと、第２部分４５０Ｉとを有する。第１部分４４０Ｉは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの挟まれる２つの電池セルの一方１００ａと第１当接面４４１Ｉにおいて当接している。

第２部分４５０Ｉは、第１の方向（Ｙ方向）から見て、第１部分４４０Ｉの外側に位置し、かつ第１の方向（Ｙ方向）の軸周りに延びる枠形状を有している。

第２部分４５０Ｉは、第１の方向（Ｙ方向）において、複数の電池セル１００のうちの少なくとも１つの電池セル１００ａと第２当接面４５１Ｉにおいて当接している。

第１部分４４０Ｉは、テーパ面４４２Ｉを有する。テーパ面４４２Ｉは、第２部分４５０Ｉに面し、かつ無負荷の状態において、複数の電池セル１００の他方１００ｂから一方１００ａに向かうにしたがって、第１の方向（Ｙ方向）の軸周りの外側から内側に向かって傾斜している。第１部分４４０Ｉに対して負荷がかかると、負荷が斜めにかかるため、内側に倒れやすい。

本技術の実施の形態１０に係る電池モジュールにおいては、第１部分４４０Ｉの第２部分４５０Ｉに面する側にテーパ面４４２Ｉを設けることによって、弾性体４１０Ｉの圧縮変形時に、第１部分４４０Ｉを内側に倒しやすくすることができるため、第１部分４４０Ｉと第２部分４５０Ｉとが干渉しにくい構成にすることができる。

なお、各実施の形態においては、複数の電池セル間に配置されたセパレータについて説明したが、電池セルとエンドプレートとの間に配置されるセパレータについても上述のセパレータと同様の構成を適用し得る。また、本明細書において、寸法が同じであるとは、製作公差を含まず、設計値の寸法が同じであることを意味する。

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

１電池モジュール、１０，１１密閉空間、１００，１００ａ，１００ｂ電池セル、１１０電極端子、１１１正極端子、１１２負極端子、１２０ケース、１２１上面、１２２下面、１２３一対の長側面、１２４一対の短側面、１３０ガス排出弁、１４０電極体、２００エンドプレート、３００拘束部材、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈ，４００Ｉセパレータ、４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ，４１０Ｄ，４１０Ｅ，４１０Ｆ，４１０Ｇ，４１０Ｈ，４１０Ｉ弾性体、４１１，４１１Ａ，４１１Ｂ，４１１Ｃ，４１１Ｄ，４１１Ｅ，４１１Ｆ，４４０Ｈ，４４０Ｉ第１部分、４１２，４１２Ａ，４１２Ｂ，４１２Ｃ，４１２Ｄ，４４１Ｈ，４４１Ｉ第１当接面、４１３Ｅ主部、４１４Ｅ先細部、４２０Ｆ接続部、４３０Ｇ断熱材、４４２Ｉテーパ面、４５０Ｈ，４５０Ｉ第２部分、４５１Ｈ，４５１Ｉ第２当接面、５００接着剤層、５０１Ｂ第１接着剤層、５０２Ｂ第２接着剤層、Ｔ，Ｔ_０，ｔ厚み、Ｗ１第１の幅、Ｗ２第２の幅。

Claims

第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記複数の電池セルの各々は、前記第１の方向において互いに対向する一対の側面を有するケースと、前記ケースに収容される電極体とを含み、
前記密閉空間は、前記複数の電池セルのうち前記第１の方向において隣接する２つの電池セルの各々における前記側面と前記第１部分とにより規定される、電池モジュール。
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記第１部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第１当接面において当接し、
前記第１当接面は、凹凸形状を有している、電池モジュール。
前記第１部分は、前記複数の電池セルのうちの前記セパレータが挟まれる２つの電池セルの一方と前記第１当接面において当接し、
前記第１の方向において、前記２つの電池セルのうちの他方から前記一方に向かうにしたがって、前記第１部分の幅が狭い、請求項２に記載の電池モジュール。
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記弾性体は、前記第１の方向における前記第１部分の端部に位置し、前記第１部分の枠形状の周縁どうしを接続する接続部をさらに有する、電池モジュール。
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第２部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第２当接面において当接し、
前記第１の方向において、前記少なくとも１つの電池セルに当接した状態の前記第２部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みと略同じである、電池モジュール。
前記第１の方向に直交する方向において、前記第１部分と前記第２部分との間には、隙間があいている、請求項５に記載の電池モジュール。
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第１部分は、前記第１の方向において、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルと第１当接面において当接し、
前記第２部分は、前記第１の方向において、前記少なくとも１つの電池セルと第２当接面において当接し、
前記第１部分は、前記第１の方向の前記第１当接面が位置する側とは反対側の端部において、前記第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第１の幅を有し、
前記第２部分は、前記第１の方向の前記第２当接面が位置する側とは反対側の端部において、前記第１の方向に直交する方向における枠形状の一部分の第２の幅を有し、
前記第２の幅は、前記第１の幅より広い、電池モジュール。
第１の方向に並んだ複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの間にあるセパレータとを備え、
前記セパレータは、少なくとも前記第１の方向に弾性変形可能な弾性体を含み、
前記弾性体は、前記第１の方向の軸周りに延び、内側に密閉空間を規定する枠形状を有する第１部分を有し、
前記第１の方向において、無負荷の状態における前記第１部分の厚みは、前記複数の電池セルの間に配置されて圧縮方向に弾性変形した状態における前記第１部分の厚みに対して、１．３０倍以上２．８７倍以下であり、
前記弾性体は、前記第１の方向から見て、前記第１部分の外側に位置し、かつ前記第１の方向の軸周りに延びる枠形状を有する第２部分をさらに有し、
前記第１部分は、前記複数の電池セルのうちの前記セパレータが挟まれる２つの電池セルの一方と第１当接面において当接し、
前記第１部分は、前記第２部分に面し、かつ無負荷の状態において、前記複数の電池セルの他方から前記一方に向かうにしたがって、前記第１の方向の軸周りの外側から内側に向かって傾斜するテーパ面を有する、電池モジュール。
前記セパレータは、前記密閉空間に配置され、内部空間を有する断熱材をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。
前記第１の方向において、前記弾性体と前記複数の電池セルとを接着する接着剤層をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電池モジュール。