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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 井上拓濱岡賢志植田浩生
出願日 2018年12月20日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2018-238624
公開日 2020年7月2日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-102323
状態 未査定
技術分野 電池の電槽・外装及び封口 二次電池(鉛及びアルカリ蓄電池) 電池のガス排気装置
主要キーワード 接合用突起 拘束ユニット 終端電極 略矩形環状 外周縁付近 拘束プレート 拘束荷重 未塗工領域
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年7月2日)のものです。
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図面 (14)

課題

弁体開弁圧を安定させることができる電池モジュールを提供する。

解決手段

バイポーラ電池2では、圧力調整弁12は、第2連通孔33が形成された底壁部32と、弾性体で形成され、第2連通孔33を塞ぐ弁体30と、を備える。従って、弁体30は、底壁部32に押し付けられた状態で配置されることによって、第2連通孔33を塞ぐ。電極積層体15の内部空間Vの圧力が高くなって開弁圧に達すると、弁体30が第2連通孔33を開放する。ここで、底壁部32には、弁体30が底壁部32側へ押し付けられるに従って、弁体30の中心軸線CL1を第2連通孔33の中心軸線CL2へ近付ける案内部50が形成されている。従って、弁体30は、組み付け時において、第2連通孔33に対するずれを抑制された状態で、第2連通孔33を塞ぐことができる。これにより、弁体の開弁圧を安定させることができる。

概要

背景

従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献1に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献1に記載の薄型電池は、正極、負極、セパレータ集電体及び電解液を槽の中に収容している。槽内で発生したガスは、蓋に設けられた弁によって開放される。弁体は、弁体収容部に収容されて、壁部の連通孔を塞ぐように配置されている。

概要

弁体の開弁圧を安定させることができる電池モジュールを提供する。バイポーラ電池2では、圧力調整弁12は、第2連通孔33が形成された底壁部32と、弾性体で形成され、第2連通孔33を塞ぐ弁体30と、を備える。従って、弁体30は、底壁部32に押し付けられた状態で配置されることによって、第2連通孔33を塞ぐ。電極積層体15の内部空間Vの圧力が高くなって開弁圧に達すると、弁体30が第2連通孔33を開放する。ここで、底壁部32には、弁体30が底壁部32側へ押し付けられるに従って、弁体30の中心軸線CL1を第2連通孔33の中心軸線CL2へ近付ける案内部50が形成されている。従って、弁体30は、組み付け時において、第2連通孔33に対するずれを抑制された状態で、第2連通孔33を塞ぐことができる。これにより、弁体の開弁圧を安定させることができる。

目的

本発明の一側面は、弁体の開弁圧を安定させることが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

複数の電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた複数の内部空間と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、前記複数の第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、前記圧力調整弁は、前記第2連通孔が形成された壁部と、弾性体で形成され、前記第2連通孔を塞ぐ弁体と、を備え、前記壁部には、前記弁体の中心軸線を前記第2連通孔の中心軸線へ近付ける案内部が形成されている、電池モジュール

請求項2

前記案内部は、前記第2連通孔へ近付くに従って、径が小さくなるテーパ面によって構成される、請求項1に記載の電池モジュール。

請求項3

前記案内部には、溝部が形成されている、請求項1又は2に記載の電池モジュール。

請求項4

前記弁体における前記案内部に押し付けられる部分には、ガスを通過させるガス通過部が形成されている、請求項1〜3の何れか一項に記載の電池モジュール。

技術分野

0001

本発明の一側面は、電池モジュールに関する。

背景技術

0002

従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献1に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献1に記載の薄型電池は、正極、負極、セパレータ集電体及び電解液を槽の中に収容している。槽内で発生したガスは、蓋に設けられた弁によって開放される。弁体は、弁体収容部に収容されて、壁部の連通孔を塞ぐように配置されている。

先行技術

0003

特開2013−004184号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記従来技術において、弁体は、壁部に押し付けられた状態で弁体収容部内に配置されることで、連通孔を塞いでいる。弁体の中心軸線が連通孔の中心軸線に対してずれた状態で、弁体が壁部に押し付けられることがある。この場合、弁体の開弁圧が安定しないという問題がある。あるいは、弁体がずれた状態でも開弁圧を安定させようとする場合、連通孔の径に対して弁体の径を大きくする必要がある。この場合、弁体の大型化に伴って、製品体格が大きくなるという問題がある。

0005

本発明の一側面は、弁体の開弁圧を安定させ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。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一側面に係る電池モジュールは、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、電極積層体に設けられた複数の内部空間と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、圧力調整弁は、第2連通孔が形成された壁部と、弾性体で形成され、第2連通孔を塞ぐ弁体と、を備え、壁部には、弁体の中心軸線を第2連通孔の中心軸線へ近付ける案内部が形成されている。

0007

この電池モジュールでは、圧力調整弁は、第2連通孔が形成された壁部と、弾性体で形成され、第2連通孔を塞ぐ弁体と、を備える。従って、弁体は、壁部に押し付けられた状態で配置されることによって、第2連通孔を塞ぐ。電極積層体の内部空間の圧力が高くなって開弁圧に達すると、弁体が第2連通孔を開放する。ここで、壁部には、弁体の中心軸線を第2連通孔の中心軸線へ近付ける案内部が形成されている。従って、弁体は、組み付け時において、第2連通孔に対するずれを抑制された状態で、第2連通孔を塞ぐことができる。これにより、弁体の開弁圧を安定させることができる。

0008

この電池モジュールでは、案内部は、第2連通孔へ近付くに従って、径が小さくなるテーパ面によって構成されてよい。組み付け時において、弁体は、端面をテーパ面に接触させた状態で壁部側へ押し付けられる。このとき、弁体の中心軸線が第2連通孔の中心軸線からずれた状態で弁体の端面がテーパ面と接触すると、弁体の端面がテーパ面に案内される。これにより、弁体の中心軸線が第2連通孔の中心軸線に近付くように移動する。

0009

この電池モジュールにおいて、案内部には、溝部が形成されている。この場合、弁体の端面が案内部と密着していても、開弁時に第2連通孔から流れてきたガスは、溝部を通って外部へ排出される。このように、開弁時にガスを安定して排出することができる。

0010

この電池モジュールにおいて、前記弁体における前記案内部に押し付けられる部分には、ガスを通過させるガス通過部が形成されていてよい。この場合、弁体の端面が案内部と密着していても、開弁時に第2連通孔から流れてきたガスは、ガス通過部を通って外部へ排出される。このように、開弁時にガスを安定して排出することができる。

発明の効果

0011

本発明の一側面によれば、弁体の開弁圧を安定させることができる電池モジュールを提供することができる。

図面の簡単な説明

0012

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。
電池モジュールの概略断面図である。
電池モジュールの概略斜視図である。
電池モジュールの一部を示す分解斜視図(一部断面図を含む)である。
圧力調整弁の底面図である。
圧力調整弁の分解斜視図である。
ケースの平面図である。
圧力調整弁の断面図である。
弁体を圧縮する前の状態を示す圧力調整弁の断面図である。
(a)は変形例に係る電池モジュールの圧力調整弁の断面図であり、(b)は図10(a)のXb−Xb線に沿った断面図である。
図10に示すケースの平面図である。
変形例に係る電池モジュールの圧力調整弁の断面図である。
図12に示す弁体を示す斜視図である。

実施例

0013

以下、添付図面を参照しながら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、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。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(ここでは3つ)の電池モジュールとしてのバイポーラ電池2を備えている。バイポーラ電池2は、例えばニッケル水素二次電池である。

0015

複数のバイポーラ電池2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2の外側にも配置されている。バイポーラ電池2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2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2が積層方向に直列接続されている。

0016

積層方向の一端(ここでは下端)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(ここでは上端)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の充放電を実施することができる。

0017

導電板3は、バイポーラ電池2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2からの熱が効率的に外部に放出される。

0018

また、蓄電装置1は、バイポーラ電池2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2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を有している。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2、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2の概略断面図である。図3は、バイポーラ電池2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2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2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(ここでは4つ)の圧力調整弁12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(電極)がセパレータ14を介して積層された電極積層体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。複数のバイポーラ電極13の積層方向は、複数のバイポーラ電池2の積層方向(Z軸方向)と一致している。

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を有している。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、当該ニッケル箔17の上面17a(一方面)に形成された正極活物質層18と、当該ニッケル箔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(電極)が配置されている。正極側終端電極20は、ニッケル箔17と、当該ニッケル箔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(電極)が配置されている。負極側終端電極21は、ニッケル箔17と、当該ニッケル箔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の上面17a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の下面17b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。また、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。なお、セパレータ14の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。

0027

枠体16は、電極積層体15の周囲に配置され、各ニッケル箔17の縁部17cをそれぞれ保持する複数の一次シール部22と、これらの一次シール部22の周囲に配置された二次シール部23とを有している。

0028

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。

0029

積層方向に隣り合うニッケル箔17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。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2の各セルは、二つのニッケル箔17、二つのニッケル箔17の一方の正極活物質層18、二つのニッケル箔17の他方の負極活物質層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。

0030

二次シール部23は、角筒状を有している。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。

0031

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。

0032

次に、圧力調整弁12の構成について詳細に説明する。図4は、バイポーラ電池2の一部を示す分解斜視図(一部断面図を含む)である。図5は、圧力調整弁12の底面図(底壁部32の外壁面32a側から見た図)である。図6は、圧力調整弁12の分解斜視図である。図7は、ケース29の平面図である。図8は、圧力調整弁12の断面図である。

0033

図3及び図4に示されるように、枠体16を構成する一の壁部16aには、圧力調整弁12が取り付けられる複数(ここでは4つ)の取付領域24が設けられている。図4に示されるように、一次シール部22の各取付領域24には、複数(ここでは6つ)の連通孔25(第1連通孔)がそれぞれ設けられている。連通孔25は、各取付領域24において3列2段(Y軸方向に3列、Z軸方向に2段)に配列されている。従って、連通孔25は、壁部16aにおいて12列2段に配列されている。各連通孔25は、異なるセルの内部空間Vとそれぞれ連通されている。

0034

二次シール部23の各取付領域24には、各連通孔25と連通された複数(ここでは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、各取付領域24において3列2段に配列されている。

0035

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。また、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。

0036

二次シール部23の各取付領域24の外側面には、略枠状の接合用突起27がそれぞれ設けられている。接合用突起27は、モジュール本体11と圧力調整弁12とを接合すると共に、各内部空間Vからのガスがそれぞれ流れる複数(ここでは6つ)の流路28を連通孔26と協働して形成する。従って、流路28は、各取付領域24において3列2段に配列されている。流路28は、X軸方向に垂直な面に沿った断面において矩形状を有している。接合用突起27は、X軸方向から見て、格子状に形成されている。

0037

図4及び図6に示されるように、圧力調整弁12は、ケース29と、複数(ここでは6つ)の弁体30と、カバー31とを有している。ケース29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29は、ケース29とカバー31とが対向する対向方向(X軸方向)から見て略矩形状に形成されている。対向方向は、モジュール本体11(壁部16a)に対する圧力調整弁12の取付方向(後述する接合用突起27の先端27aと接合用突起34の先端34dとが対向する方向)でもある。

0038

ケース29は、底壁部32(壁部)を有している。底壁部32には、モジュール本体11の各連通孔26とそれぞれ連通された複数(ここでは6つ)の連通孔33(第2連通孔)が設けられている。連通孔33は、X軸方向に垂直な面(YZ平面)に沿った断面で円形状を有している(図5参照)。連通孔33は、底壁部32を貫通している。底壁部32は、複数の連通孔33の第1端33aが開口した外壁面32aと、複数の連通孔33の第2端33bが開口した内壁面32bと、を含んでいる。外壁面32aは、モジュール本体11と対向している。内壁面32bは、外壁面32aとは反対側に位置し、後述する弁体30の第1端面30aと対向している。なお、内壁面32bの詳細な形状については後述する。

0039

図5に示されるように、底壁部32の外壁面32aには、略枠状の接合用突起34が設けられている。接合用突起34は、モジュール本体11と圧力調整弁12とを接合すると共に、各内部空間Vからのガスがそれぞれ流れる複数(ここでは6つ)の流路35を形成する。接合用突起34は、モジュール本体11の接合用突起27と接合されている。接合用突起34は、接合用突起27に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路35は、X軸方向に垂直な面(YZ平面)に沿った断面において矩形状を有している。また、接合用突起34は、X軸方向から見て、格子状に形成されている。

0040

接合用突起34は、矩形状の枠部34a、第1仕切り部34b、及び、一対の第2仕切り部34cを有している。枠部34aは、複数(ここでは、3列2段の6つ)の連通孔33の第1端33aをまとめて囲むように設けられている。第1仕切り部34bは、Y軸方向に延在し、枠部34aの内部をZ軸方向において二等分するように設けられている。一対の第2仕切り部34cは、Z軸方向に延在し、枠部34aの内部をY軸方向において三等分するように設けられている。各流路35は、枠部34a、第1仕切り部34b、及び、一対の第2仕切り部34cによって画定されている。複数の連通孔33は、Z軸方向において枠部34aよりも第1仕切り部34bの近くに配置されている。

0041

図4及び図6図8に示されるように、ケース29は、それぞれ底壁部32からカバー31側に突出した側壁部36及び隔壁部37を有している。本実施形態では、側壁部36及び隔壁部37は、底壁部32と一体的に形成されている。側壁部36は、複数(ここでは6つ)の弁体30を包囲するように、底壁部32の内壁面32bの縁部に立設されている。具体的には、側壁部36は、底壁部32の外周縁部の全周にわたって形成されており、ケース29の外壁を構成している。より具体的には、側壁部36は、対向方向から見て、略矩形状に形成された底壁部32の外周縁部に沿って、略矩形枠状に形成されている。

0042

隔壁部37は、各弁体30の側面30cを覆うように底壁部32の内壁面32bに立設されている。すなわち、隔壁部37は、各弁体30が収容される円柱状の収容空間S1を形成している。本実施形態では、隔壁部37と側壁部36の一部とが弁体30の側面30cを包囲することによって、収容空間S1が形成されている。また、本実施形態では、一の弁体30を収容する隔壁部37と当該一の弁体30に隣接する位置に配置された他の弁体30を収容する隔壁部37とは、一体的に形成されている。このように、互いに異なる弁体30を収容する隔壁部37同士は、共有する部分を有していてもよい。

0043

本実施形態では、底壁部32の内壁面32bを基準として、側壁部36のカバー31側の端部36aは、隔壁部37のカバー31側の端部37aよりも高い位置にある。従って、ケース29にカバー31が取り付けられた状態において、カバー31が側壁部36の端部36aに接する一方で、カバー31と隔壁部37の端部37aとは互いに離間している。すなわち、カバー31と隔壁部37の端部37aとの間には空間S2が形成されている。当該空間S2は、内部空間Vから圧力調整弁12の内部に流入したガスの流路として機能する。

0044

弁体30は、連通孔33を塞ぐように、収容空間S1に収容されている。弁体30は、ゴム等の弾性体で形成された円柱状部材である。弁体30は、中心軸線CL1を中心とした円形の断面形状を有する。弁体30は、当該中心軸線CL1と連通孔33の中心軸線CL2とが上下方向から見て略一致または互いに近接するように配置される。弁体30は、連通孔33を塞ぐ第1端面30aと、第1端面30aとは反対側に位置する第2端面30bと、第1端面30a及び第2端面30bを接続する側面30cとを有している。第1端面30aは、底壁部32の内壁面32bと対向している。第2端面30bは、カバー31と対向し、カバー31によって押圧される被押圧面である。弁体30は、第1端面30aが底壁部32の内壁面32bに対して押し付けられた状態で配置されることで、連通孔33を塞いでいる。弁体30は、内部空間Vの圧力に応じて、連通孔33を開閉させる。弁体30の側面30cと隔壁部37の内壁面又は側壁部36の内壁面との間には、隙間Gが設けられている。

0045

図6及び図7に示されるように、隔壁部37の内壁面には、弁体30を位置決めするための突出部38が形成されている。突出部38は、隔壁部37の内壁面から内周側へ突出している。突出部38は、弁体30の中心位置が連通孔33の中心軸線からずれて配置された場合に、弁体30の側面30cと接触するように形成されている。このような突出部38により、弁体30の位置ずれを一定の範囲内に抑えることができる。本実施形態では、複数(ここでは6つ)の突出部38が、連通孔33の中心軸線回り等ピッチで形成されている。

0046

図7及び図8に示されるように、底壁部32は、内壁面32bに形成されたシール部39を含んでいる。シール部39は、内壁面32bからカバー31側に突出し、弁体30に押し付けられる。シール部39は、当該シール部39に対して押し付けられた弁体30の第1端面30aと接触することで、連通孔33と隙間Gとの間を開閉可能に封止している。シール部39は、内壁面32bに開口した連通孔33の第2端33bを囲むように形成されている。シール部39は、第2端33bの縁部に沿って、連通孔33の中心軸線を中心とする円環状に形成されている。シール部39は、連通孔33の全周を隙間無く囲むように形成されている。これにより、シール部39は、弁体30の第1端面30aと隙間無く接触しており、気密性が確保されている。

0047

カバー31は、ケース29の開口を塞ぐ板状部材である。カバー31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31は、ケース29の開口端面に溶着により接合されている。カバー31は、複数の弁体30をケース29の底壁部32に押し付ける押圧部材としても機能する。カバー31は、弁体30をケースの底壁部32に押し付けた状態を維持しつつ、ケース29の開口端面に接合されている。具体的には、カバー31の内面31aの縁部は、側壁部36の端部36aに例えば超音波溶着によって接合されている。

0048

カバー31は、内面31aに設けられた接合用突起31bを有している。接合用突起31bは、内面31aの縁部の全周にわたって略矩形環状に形成されている。接合用突起31bの断面形状は、内面31a側からケース29側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。カバー31をケース29に取り付ける際には、接合用突起31bが側壁部36の端部36aに押し付けられながら超音波溶着が実施される。これにより、接合用突起31bの先端側の一部が溶かされて、カバー31がケース29側に押し込まれる。

0049

図6に示されるように、カバー31には、圧力調整弁12の内部のガスを圧力調整弁12の外部に排気するための排気口41が設けられている。本実施形態では一例として、矩形板状を有するカバー31の一対の対角部のそれぞれに、X軸方向に延びる断面円形状の排気口41が設けられている。排気口41は、対向方向から見て弁体30と重ならないように配置されている。なお、排気口41が設けられる位置及び形状、並びに排気口41の個数は、この例に限られない。

0050

図4及び図8に示されるように、圧力調整弁12において、ケース29の連通孔33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を介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33が弁体30によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Vの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体30が底壁部32から離間するように弾性変形し、連通孔33の閉塞解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Vからのガスは、弁体30の側面30cと隔壁部37の内壁面との隙間G(収容空間S1)を介して、隔壁部37とカバー31との間に形成された空間S2へと流通する。そして、当該ガスは、空間S2から排気口41を介して圧力調整弁12の外部へと排気される。

0051

次に、図8を参照して、底壁部32の構成について更に詳細に説明する。図8に示すように、底壁部32には、弁体30の中心軸線CL1を第2連通孔33の中心軸線CL2へ近付ける案内部50が形成されている。

0052

底壁部32の内壁面32bは、収容空間S1の内面となる領域と、それ以外の領域と、を有する(図7も参照)。内壁面32bのうち、収容空間S1の内面以外の領域は、YZ平面と平行となるような平面となる。一方、内壁面32bのうち、収容空間S1の内面となる領域は、案内部50として構成される。案内部50は、圧力調整弁12内の全ての収容空間S1に形成される。

0053

案内部50は、第2連通孔33へ近付くに従って、径が小さくなるテーパ面51によって構成される。テーパ面51は、第2連通孔33の中心軸線CL2を中心とした円錐台形状の面である。テーパ面51は、収容空間S1の周面55の下端から、第2連通孔33の開口部へ向けて徐々に先細りとなるように広がっている。

0054

テーパ面51は、内周側の端部51aと、外周側の端部51bとを有する。内周側の端部51aは、シール部39の外周縁付近に配置されている。テーパ面51の内周側の端部51aは、シール部39の頂部よりも低い位置(X軸方向の負側の位置)に設けられている。テーパ面51の内周側の端部51aは、第2連通孔33の第2端33bと同じ高さ位置(X軸方向の位置)に設けられている。ただし、テーパ面51の内周側の端部51aは、第2連通孔33の第2端33bよりも高い位置、又は低い位置に設けられてもよい。テーパ面51の外周側の端部51bは、収容空間S1の周面55の位置に配置されている。テーパ面51の外周側の端部51bは、シール部39の頂部よりも高い位置(X軸方向の負側の位置)に設けられている。

0055

図8の断面視においては、テーパ面51は、内周側の端部51aと、外周側の端部51bとの間で傾斜した状態で真っ直ぐに延びている。外周側の端部51bの径は、内周側の端部51aの径よりも大きい。テーパ面51の各箇所における径は、外周側の端部51bから内周側の端部51aへ向かうに従って、徐々に小さくなってゆく。テーパ面51のYZ平面に対する傾斜角度は特に限定されない。ただし、図9に示すように、組み付け時に圧縮前の弁体30の端面30aの縁部を全周にわたってテーパ面51に接触させたとき、第1端面30aがシール部39から離間した状態となる。これにより、端面30aは、テーパ面51と先に接触し、当該テーパ面51で位置合わせされた後で、シール部39と接触する。

0056

次に、本実施形態に係るバイポーラ電池2の作用・効果について説明する。

0057

図9を参照して、組み付け時における弁体30の様子について説明する。図9において仮想線に示すように、弁体30の中心軸線CL1が第2連通孔33の中心軸線CL2からずれた状態で、弁体30が収容空間S1に挿入される場合がある。比較例として、収容空間S1の内壁面32bがYZ平面と平行である構成について考慮する。このような比較例において、弁体30がずれたままで組み付けられた場合、弁体30の中心軸線CL1が第2連通孔33の中心軸線CL2に対してずれた状態で、弁体30が底壁部32に押し付けられる。この場合、弁体30の開弁圧が安定しないという問題がある。あるいは、弁体30がずれた状態でも開弁圧を安定させようとする場合、第2連通孔33の径に対して弁体30の径を大きくする必要がある。この場合、弁体30の大型化に伴って、圧力調整弁12の体格が大きくなるという問題がある。

0058

これに対し、本実施形態に係るバイポーラ電池2では、弁体30がずれた状態で挿入された場合、弁体30の端面30aの縁部一部がテーパ面51と接触する。その状態で弁体30を下げる、または弁体30が自重で下がると、弁体30の端面30aの縁部がテーパ面51上を滑るようにガイドされることで、弁体30の中心軸線CL1が第2連通孔33の中心軸線CL2に近付くように移動する。弁体30の端面30aの縁部の全周をテーパ面51と接触するように配置すると、中心軸線CL1は中心軸線CL2と上下方向から見て略一致した状態で配置される。この状態で弁体30をカバー31で圧縮して組み付けることで、図8に示すように、弁体30は、第2連通孔33に対して略ずれのない状態で、シール部39に対して押し付けられた状態となる。もしくは、弁体30が第2連通孔33からずれていても、カバー31で弁体30を圧縮していくに従って、弁体30がテーパ面51に沿って移動し、徐々に第2連通孔33に対するずれが補正されながら圧縮される。

0059

以上のように、バイポーラ電池2では、圧力調整弁12は、第2連通孔33が形成された底壁部32と、弾性体で形成され、第2連通孔33を塞ぐ弁体30と、を備える。従って、弁体30は、底壁部32に押し付けられた状態で配置されることによって、第2連通孔33を塞ぐ。電極積層体15の内部空間Vの圧力が高くなって開弁圧に達すると、弁体30が第2連通孔33を開放する。ここで、底壁部32には、弁体30の中心軸線CL1を第2連通孔33の中心軸線CL2へ近付ける案内部50が形成されている。従って、弁体30は、組み付け時において、第2連通孔33に対するずれが抑制された状態で、第2連通孔33を塞ぐことができる。これにより、弁体30の開弁圧を安定させることができる。また、弁体30を大きくすることなく、弁体30の開弁圧を安定させることができる。

0060

このバイポーラ電池2では、案内部50は、第2連通孔33へ近付くに従って、径が小さくなるテーパ面51によって構成されている。組み付け時において、弁体30は、端面30aをテーパ面51に接触させた状態で底壁部32側へ押し付けられる。このとき、弁体30の中心軸線CL1が第2連通孔33の中心軸線CL2からずれた状態で弁体30の端面30aがテーパ面51と接触すると、弁体30の端面30aがテーパ面51に案内される。これにより、弁体30の中心軸線CL1が第2連通孔33の中心軸線CL2に近付くように移動する。

0061

以上、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。

0062

図8に示す形態では、弁体30は、シール部39以外でも、テーパ面51においても圧縮された状態で当該テーパ面51と密着している。従って、開弁時に、テーパ面51と弁体30との間からガスが抜けやすくなるような構造を設けてよい。例えば、図10に示すように、案内部50には、溝部60が形成されていてよい。この場合、弁体30の端面30a(及び側面30cの下端付近)が案内部50と密着していても、開弁時に第2連通孔33から流れてきたガスは、溝部60を通って外部へ排出される。このように、開弁時にガスを安定して排出することができる。

0063

図10(a)に示すように、溝部60は、テーパ面51の一部であって、圧縮時に弁体30と接触する部分に形成される。図10(b)に示すように、溝部60では、弁体30は溝部60の底面60aから離間した状態で配置されている。溝部60の深さは特に限定されない。なお、弁体30が溝部60の底面60aと接触していてもよく、この場合であっても、溝部60の位置では弁体30が底面60aとの間で隙間を形成し易い状態となっている。従って、ガスは、他の部分に比して、溝部60の位置にて低い圧力で抜けることができる。図11に示すように、溝部60は、第2連通孔33から放射状に複数本、延びている。各溝部60は、周方向に互いに離間した状態で等ピッチに配置されている。

0064

なお、図10では、案内部50の一部に溝部60が形成されるような例が示されていた。これに代えて、溝部60を更に大きくすることで、テーパ面51が周方向に分割されるような構成となってもよい。例えば、YZ平面に平行な内壁面32bに、第2連通孔33を囲むように放射状のリブを複数形成することで案内部を構成してもよい。このリブ状の案内部は、テーパ面51と同趣旨のテーパ面を有している。リブ状の案内部と案内部との間に溝部が形成される。

0065

また、図12及び図13に示すように、弁体30における案内部50に押し付けられる部分には、ガスを通過させるガス通過部70が形成されていてよい。この場合、弁体30の端面30a(及び側面30cの下端付近)が案内部50と密着していても、開弁時に第2連通孔33から流れてきたガスは、ガス通過部70を通って外部へ排出される。このように、開弁時にガスを安定して排出することができる。

0066

図13に示すように、弁体30の端面30aと側面30cとの間の角部には、切り欠き部によって構成されるガス通過部70が形成される。ガス通過部70は、周方向に等ピッチで複数形成される。また、図12に示すように、ガス通過部70の側面70a,70bは、テーパ面51から離間した状態となっている。これにより、開弁時には、ガスはガス通過部70からスムーズに排出される。ただし、ガス通過部70の側面70a,70bの一部がテーパ面51と接触しており、ガス通過部70が封鎖された状態になっていてもよい。このような状態であっても、ガスは、他の箇所に比してガス通過部70から低い圧力で抜けることができる。なお、ガス通過部70は、端面30aと側面30cとの間の切り欠き部によって構成されていなくともよく、例えば、端面30aと側面30cとの間を連通させるような貫通孔によって構成されてもよい。

0067

弁体30は、円柱状部材に限られず、例えば多角形柱状部材であってもよい。また、この場合、隔壁部37は、弁体30の形状に応じた形状の収容空間S1を形成するように形成されればよい。

0068

排気口41は、カバー31以外の部材(例えばケースの側壁部等)に設けられてもよい。

0069

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2はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特に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。また、本発明は、バイポーラ電池2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。

0070

2…バイポーラ電池(電池モジュール)、11…モジュール本体、12…圧力調整弁、13…バイポーラ電極(電極)、15…電極積層体、16…枠体、20…正極側終端電極(電極)、21…負極側終端電極(電極)、25,26…連通孔(第1連通孔)、30…弁体、32…底壁部(壁部)、33…連通孔(第2連通孔)、50…案内部、51…テーパ面、60…溝部、70…ガス通過部、V…内部空間、CL1…中心軸線、CL2…中心軸線。

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