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技術 電池モジュール

出願人 株式会社豊田自動織機
発明者 濱岡賢志井上拓植田浩生
出願日 2018年11月15日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2018-214782
公開日 2020年6月4日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-087515
状態 未査定
技術分野 電池のガス排気装置 二次電池(鉛及びアルカリ蓄電池) 電池の電槽・外装及び封口
主要キーワード 接合用突起 拘束ユニット 終端電極 各圧力調整弁 拘束プレート 拘束荷重 円柱状体 未塗工領域
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

隣接するモジュール本体の圧力調整弁干渉を低減する。

解決手段

バイポーラ電極13が積層された電極積層体15に設けられた複数の内部空間Vと内部空間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、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で、枠体16に枠体16と圧力調整弁12Aとを接合し、内部空間Vから連通孔26へ流れるガスを連通孔39へ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、誘導路28により隣接する連通孔26からのガスの流れる範囲がバイポーラ電極13の積層方向重複し、隣接する連通孔39のガスの流れる範囲が積層方向で重複する。これにより、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の圧力調整弁12Aの干渉を低減できる。

概要

背景

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解除され、モジュール本体内のガス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。

概要

隣接するモジュール本体の圧力調整弁の干渉を低減する。バイポーラ電極13が積層された電極積層体15に設けられた複数の内部空間Vと内部空間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、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で、枠体16に枠体16と圧力調整弁12Aとを接合し、内部空間Vから連通孔26へ流れるガスを連通孔39へ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、誘導路28により隣接する連通孔26からのガスの流れる範囲がバイポーラ電極13の積層方向重複し、隣接する連通孔39のガスの流れる範囲が積層方向で重複する。これにより、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の圧力調整弁12Aの干渉を低減できる。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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、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

請求項2

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む、請求項1に記載の電池モジュール。

技術分野

0001

本発明は、電池モジュールに関する。

背景技術

0002

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解除され、モジュール本体内のガス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。

先行技術

0003

特開平7−230799号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

0005

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。

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

発明の効果

0011

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。

図面の簡単な説明

0012

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。

実施例

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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ボルト8及びナット9とを有している。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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、アルカリ性電解液注入されている。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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

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