JP2009231267A - 電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製品コストの増加を抑制しつつ、電極端子と金属容器との短絡を防止し得る電池モジュールおよびその製造方法を、提供する。
【解決手段】複数の扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄが積層された積層体１４２を収納してなる電池モジュールであり、扁平型電池と、出力端子と、金属容器と、絶縁プレートと、絶縁カバー１７０とを有する。扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄは、発電要素、発電要素を封止するための外装材および外装材から外部に導出される電極端子を有する。出力端子は、並列もしくは直列に複数の扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄの電極端子を接続して出力する。前記金属容器は、積層体を収納する。絶縁プレートは、各扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄの電極端子を絶縁するように挟持して配置され、かつ、電極端子を露出するための窓部を有する。絶縁カバー１７０は、最外層に位置する絶縁プレート１６０Ａ，１６０Ｅの窓部を覆うように配置されている。
【選択図】図２
【解決手段】複数の扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄが積層された積層体１４２を収納してなる電池モジュールであり、扁平型電池と、出力端子と、金属容器と、絶縁プレートと、絶縁カバー１７０とを有する。扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄは、発電要素、発電要素を封止するための外装材および外装材から外部に導出される電極端子を有する。出力端子は、並列もしくは直列に複数の扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄの電極端子を接続して出力する。前記金属容器は、積層体を収納する。絶縁プレートは、各扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄの電極端子を絶縁するように挟持して配置され、かつ、電極端子を露出するための窓部を有する。絶縁カバー１７０は、最外層に位置する絶縁プレート１６０Ａ，１６０Ｅの窓部を覆うように配置されている。
【選択図】図２
Description
本発明は、電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法に関する。
外装材から外部に導出される電極端子を有する扁平型電池を、複数積層し、電気的に直列および／又は並列に接続することにより、高出力および／又は高容量の電池モジュールを得ている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１７２８９３号公報
しかし、扁平型電池の電極端子の上下両側は、作業用の窓部を有する絶縁プレートにより挟み込まれており、前記窓部は、電極端子と出力端子との電気的接続のため、もしくは電極端子同士の接続のために使用される。このような積層体を金属容器に収納する場合には、最外層に位置する絶縁プレートの窓部は、扁平型電池を収納するための金属容器の内面に相対しており、窓部から露出している電極端子と金属容器の内面との間には、空隙が存在するのみである。そのため、電極端子と金属容器との短絡を防止するためには、金属容器の内面の絶縁性を高くしなければならず、製品コストが増加する問題を有している。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、製品コストの増加を抑制しつつ、電極端子と金属容器との短絡を防止し得る電池モジュールおよびその製造方法を、提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一様相は、複数の扁平型電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールであり、扁平型電池と、出力端子と、金属容器と、絶縁プレートと、絶縁カバーとを有する。前記扁平型電池は、発電要素、発電要素を封止するための外装材および外装材から外部に導出される電極端子を有する。前記出力端子は、並列もしくは直列に複数の扁平型電池の電極端子を接続して出力するために使用される。前記金属容器は、積層体を収納するために使用される。前記絶縁プレートは、各扁平型電池の電極端子を絶縁するように挟持して配置され、かつ、前記接続のために、電極端子を露出するための窓部を有する。前記絶縁カバーは、最外層に位置する絶縁プレートの窓部を覆うように配置されている。
上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、複数の扁平型電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールの製造方法である。当該製造方法は、積層体形成ステップ、出力端子形成ステップ、絶縁カバー取付けステップおよび金属容器収容ステップを有する。前記積層体形成ステップにおいては、発電要素、前記発電要素を封止するための外装材および前記外装材から外部に導出される電極端子を有する複数の扁平型電池と、前記電極端子を露出するための窓部を有し、前記各扁平型電池の電極端子を絶縁するように挟持して配置される絶縁プレートと、を積層し、前記扁平型電池の積層体を形成する。前記出力端子形成ステップにおいては、前記窓部を介して露出している前記電極端子を接合し、出力端子を形成する。前記絶縁カバー取付けステップにおいては、前記積層方向の最外層に位置する前記絶縁プレートの窓部を覆うように、前記絶縁カバーを前記絶縁プレートに嵌め込む。前記金属容器収容ステップにおいては、前記絶縁カバーが嵌め込まれた前記積層体を、金属容器に収容する。
本発明の一様相に係る電池モジュールによれば、最外層に位置する絶縁プレートの窓部は、絶縁カバーによって覆われる。つまり、窓部から露出している電極端子と金属容器の内面との間には、絶縁カバーが介在することとなり、電極端子と金属容器との短絡が抑制される。そのため、金属容器の内面の絶縁性を高くする必要は無く、製品コストの増加が抑制される。したがって、製品コストの増加を抑制しつつ、電極端子と金属容器との短絡を防止し得る電池モジュールを、提供することが可能である。
本発明の別の一様相に係る電池モジュールの製造方法によれば、最外層に位置する絶縁プレートの窓部が絶縁カバーによって覆われている前記電池モジュールを製造することが可能である。つまり、製品コストの増加を抑制しつつ、電極端子と金属容器との短絡を防止し得る電池モジュールの製造方法を、提供することが可能である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施の形態１に係る電池モジュールを説明するための斜視図、図２は、図１に示される金属容器の内部のセルユニットを説明するための斜視図、図３は、図２に示される絶縁カバーを説明するための斜視図、図４および図５は、図２に示される積層体の前面側を説明するための斜視図および分解斜視図、図６は、図２に示される積層体の背後側を説明するための分解斜視図、図７は、図２に示される積層体を構成する扁平型電池を説明するための断面図、図８は、図３に示される絶縁カバーの側壁部を説明するための断面図、図９は、図８に示される側壁部の先端に配置される拡張部を説明するための断面図である。
図１に記載の通り、実施の形態１に係る電池モジュール１００は、ケース（金属容器）１２０を有し、当該ケース１２０の内部には、図２に記載の通りセルユニット１４０および電気絶縁性を備えた絶縁カバー１７０を有する。電池モジュール１００は、単独で使用することが可能であるが、例えば、複数の電池モジュール１００を直列化および／又は並列化することで、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池を形成することができる。なお、絶縁カバー１７０は、後述するように、ケース１２０との短絡を防止しており、ケース１２０の内面の絶縁性を高くする必要は無く、製品コストの増加が抑制されている。
図１に戻り、ケース１２０は、セルユニット１４０を収容するために使用され、略矩形の箱形状をなすロアケース１２２および蓋体をなすアッパーケース１２４を有する。アッパーケース１２４の縁部は、カシメ加工によって、ロアケース１２２の周壁の縁部に巻き締められている。ロアケース１２２およびアッパーケース１２４は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成され、プレス加工によって強度確保したり、セルユニット１４０を保持する為の所定形状が付与されている。
ロアケース１２２およびアッパーケース１２４は貫通孔１３０を有する。貫通孔１３０は、隅部の４箇所に配置されており、電池モジュール１００同士を複数積み重ねて組み電池として保持する為の通しボルト（図示せず）を挿通するために使用される。また、ロアケース１２２は、前面１２３の側壁部に形成される開口部１３２，１３３，１３４を有する。
図２に記載の通りセルユニット１４０は、複数の扁平型電池１４４（１４４Ａ〜１４４Ｄ）が電気的に接続されて積層された積層体１４２、および、電気絶縁性を有する複数のスペーサ（絶縁プレート）１６０，１６１を有する。
扁平型電池１４４は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、図７に記載されるとおり、発電要素１４５、発電要素１４５を封止するための外装材１４６および外装材から外部に導出されるタブ（電極端子）１４７，１４８を有する。
発電要素１４５は、正極板、負極板およびセパレータを順に積層して形成される。正極板は、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質層を有する。負極板は、例えば、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質層を有する。セパレータは、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のＰＥ（ポリエチレン）から形成される。
外装材１４６は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなり、その外周部の一部または全部が、熱融着により接合されている。
タブ１４７および１４８は、発電要素１４５から電流を引き出すための部材であり、扁平型電池１４４の前面側および背後側に、それぞれ延長している。
図２に記載の電気絶縁性を有する複数のスペーサ（絶縁プレート）１６０は、図５にその分解図を示すとおり、スペーサ１６０（１６０Ａ〜１６０Ｅ）は、積層体１４２の前面側に配置され、かつ扁平型電池１４４のタブ１４７を挟持するよう位置決めされており、窓部１６３、貫通孔１６４および電圧検出部１６９を有する。窓部１６３は、扁平型電池１４４を電気的に接続するために使用され、タブ１４７の一部を露出している。
貫通孔１６４は、隅部の２箇所に配置されており、前述のロアケース１２２およびアッパーケース１２４の前面側の貫通孔１３０と位置合せされており、通しボルトを挿通するために使用される。
電圧検出部１６９は、挟持したタブ１４７の周縁の一部を露出させる切り欠きから形成され、扁平型電池１４４の電圧を検出するために使用される。電圧の検出は、電池モジュール１００の充放電管理のために行われる。電圧検出部１６９は、ロアケース１２２の前面１２３の側壁部に形成される開口部１３４に相対するように位置決めされ、開口部１３４を介して、外部に露出可能である。なお、電圧検出部１６９は、専用端子によって構成することも可能である。
最上位（最外層の一方）のスペーサ１６０Ａの上面および最下位（最外層の他方）のスペーサ１６０Ｅの下面には、絶縁カバー１７０を装着するための凹部１６２を有する。スペーサ１６０Ａの直下に位置するスペーサ１６０Ｂは、バスバー１９６を介してタブ１４７に電気的に接合された出力端子１６６を有する。スペーサ１６０Ｅは、タブ１４７に電気的に接合された出力端子１６７を有する。出力端子１６６，１６７は、ロアケース１２２の前面１２３の側壁部に形成される開口部１３２，１３３から突出するように配置されている。なお、符号１４７Ａ，１９６Ａは、タブ１４７およびバスバー１９６の接合部を示している。
図２に記載の電気絶縁性を有する複数のスペーサ（絶縁プレート）１６１は、図６にその分解図を示すとおり、スペーサ１６１（１６１Ａ〜１６１Ｅ）は、積層体１４２の背後側に配置され、かつ扁平型電池１４４のタブ１４８を挟持するよう位置決めされており、貫通孔１６５を有する。貫通孔１６５は、隅部の２箇所に配置されており、ロアケース１２２およびアッパーケース１２４の背後側の貫通孔１３０と位置合せされており、通しボルトを挿通するために使用される。
次に、絶縁カバー１７０を説明する。
絶縁カバー１７０は、図３に示されるように、断面コ字状であり、本体基部１７２および本体基部１７２の両端面から略直角に延長する側面部１９０を有し、側面部１９０によってセルユニット１４０を挟む込みように構成されている。
本体基部１７２は、図２に示されるセルユニット１４０の前面側と相対するように配置され、側方に位置する開口部１７４，１７５および中央部に位置する差込口１７６を有する。
開口部１７４，１７５は、出力端子１６６，１６７と位置合せされ、かつ、出力端子１６６，１６７が突出可能に形成されている。開口部１７４，１７５の縁部には、外部に向かって延長している突出部１８４，１８５を有する。突出部１８４，１８５は、図１に示されるロアケース１２２の前面１２３の開口部１３２，１３３から突出自在であり、かつ、筒状壁部１８６および筒状壁部１８６の先端に配置される拡張部１８８を有する。
筒状壁部１８６は、図８に示されるように、出力端子１６６，１６７の外周形状に対応する略矩形の断面形状を有する。したがって、筒状壁部１８６は、単純な構造であるが、絶縁カバー１７０をセルユニット１４０に装着してケース１２０に収容した際に、外部に露出する出力端子１６６，１６７の周囲を取り囲み、出力端子１６６，１６７を保持するための端子ガイドとして機能する。
そのため、出力端子１６６，１６７に外力が付与された際に、出力端子１６６，１６７の接合部およびスペーサ１６０に対する負荷を、軽減することが可能である。また、筒状壁部１８６の断面形状が非円形状であるため、ボルトの締付け時において、筒状壁部１８６を回り止めとして利用することで、出力端子１６６，１６７に加わる応力を緩和し、出力端子１６６，１６７の接合部およびスペーサ１６０に対する負荷を、軽減することが可能である。さらに、筒状壁部１８６は、絶縁カバー１７０（本体基部１７２）と一体化されており、部品点数が減少するため、製品コストを削減することが可能である。
拡張部１８８は、絶縁カバー１７０をセルユニット１４０に装着してケース１２０に収容した際に、出力端子１６６，１６７の先端（出力端子１６６，１６７の接続部位）を越えた位置まで延長しているように、構成されている。拡張部１８８は、出力端子１６６，１６７の先端と外部に存在する電気伝導体との接触を妨げるため、短絡の発生を抑制することが可能である。
差込口１７６は、扁平型電池１４４の電圧を検出するためのコネクタ（電圧検出コネクタ）が差し込まれる開口部であり、図５に示されるスペーサ１６０（１６０Ａ〜１６０Ｅ）の電圧検出部１６９を、露出するように配置されている。また、差込口１７６の縁部には、内側に向かって延長しているガイド部材１７７が配置されている。ガイド部材１７７は、コネクタの抜き差しを案内するためのコネクタガイドである。ガイド部材１７７は、絶縁カバー１７０（本体基部１７２）と一体化されており、部品点数が減少するため、製品コストを削減することが可能である。
なお、筒状壁部１８６の拡張部１８８は、図９に示されるように、中央部に位置する差込口１７６に相対するように位置決めされる。差込口１７６は、電圧検出コネクタが差し込まれるため、出力端子１６６，１６７のコネクタ用配線は、電圧検出コネクタ用配線との干渉をさけるため、側方に配置される。したがって、筒状壁部１８６の拡張部１８８は、出力端子１６６，１６７のコネクタ用配線の邪魔とならない。
側面部１９０は、最上位のスペーサ１６０Ａの上面の凹部１６２および最下位のスペーサ１６０Ｅの下面の凹部１６２に配置され、スペーサ１６０Ａ，１６０Ｅの窓部１６３を覆うように構成されている。つまり、窓部１６３から露出しているタブ１４７とケース１２０（ロアケース１２２およびアッパーケース１２４）の内面との間には、スペーサ１６０Ａ，１６０Ｅが介在することとなり、タブ１４７とケース１２０との短絡が抑制される。そのため、ケース１２０の内面の絶縁性を高くする必要は無く、製品コストの増加が抑制される。
次に、実施の形態１に係る電池モジュールの製造方法を説明する。
図１０は、出力端子形成ステップを説明するための斜視図、図１１は、図１０に続く、絶縁カバー取付けステップを説明するための斜視図である。
実施の形態１に係る電池モジュールの製造方法は、積層体形成ステップ、出力端子形成ステップ、絶縁カバー取付けステップおよび金属容器収容ステップを有する。
積層体形成ステップにおいては、図５および図６に示される扁平型電池１４４Ａ〜１４４Ｄとスペーサ１６０，１６１とを積層し、図４に示される積層体を形成する。
出力端子形成ステップにおいては、窓部１６３を介して露出しているタブ１４７を接合し、出力端子１６６を形成する。
接合は、例えば、図１０に示される超音波接合装置１０が適用される。超音波接合装置１０は、アンビル１２およびホーン部１４を有する。アンビル１２には、タブ１４７およびバスバー１９６の接合部１４７Ａ，１９６Ａが重ね合わされた状態でセットされる。ホーン部１４は、下端部に着脱自在に取り付けられたチップ１６を有し、超音波振動する。
タブ１４７およびバスバー１９６は、アンビル１２上でチップ１６によって加圧された状態で、超音波振動が付与される。超音波振動は、タブ１４７およびバスバー１９６を構成する素材の金属原子を拡散し、さらに再結晶させることによって、タブ１４７およびバスバー１９６の界面を接合する。なお、接合は、超音波接合に限定されず、溶接（例えば、接触抵抗）や接着を適用することも可能である。
絶縁カバー取付けステップにおいては、図１１に示されるように、絶縁カバー１７０の側面部１９０によって、積層体１４２を挟む込みように取り付けられ、図２示されるセルユニット１４０が形成される。この際、絶縁カバー１７０は、積層方向の最外層に位置するスペーサ１６０Ａ，１６０Ｅの窓部１６３を覆うように、嵌め込まれる。
金属容器収容ステップにおいては、セルユニット１４０を、ケース１２０に収容する（図１参照）。この際、セルユニット１４０をロアケース１２２に配置し、アッパーケース１２４によって蓋をし、アッパーケース１２４の縁部を、カシメ加工によって、ロアケース１２２の周壁の縁部に巻き締められる。これにより、最外層に位置する絶縁プレートの窓部が絶縁カバーによって覆われている電池モジュール１００が製造されることとなる。
図１２〜図１９は、実施の形態１に係る変形例１〜６を説明するための断面図である。
筒状壁部１８６の断面形状は、出力端子１６６，１６７の外周形状に対応する形状に限定されないが、ボルトの締付け時において、回り止めとして利用することができる非円形状が好ましい。例えば、上記の略矩形形状に加えて、楕円形状（図１２）、三角形状（図１３）、八角形状（図１４）、十字形状（図１５）、円の一部に突出部が形成された形状（図１６）、円の一部に凹部が形成された形状（図１７）を適用することも可能である。
図１８は、実施の形態１に係る変形例７を説明するための断面図である。
絶縁カバー１７０の側面部１９０に、例えば、ウレタンから形成される緩衝材１９２を配置することも可能である。緩衝材１９２は、ケース１２０の内面と、絶縁カバー１７０との間に位置するため、ケース１２０に衝撃（例えば、振動）が付与された際に、側面部１９０によって挟み込まれているセルユニット１４０（積層体１４２）に対する影響を軽減し、電池モジュール１００の耐久性を向上させることが可能である。緩衝材１９２は、絶縁カバー１７０の側面部１９０の一方のみに配置することも可能である。
以上のように、実施の形態１に係る電池モジュールにおいては、最上位および最下位に位置するスペーサの窓部は、絶縁カバーによって覆われる。つまり、窓部から露出しているタブとケースの内面との間には、絶縁カバーが介在することとなり、タブとケースとの短絡が抑制される。そのため、ケースの内面の絶縁性を高くする必要は無く、製品コストの増加が抑制される。したがって、製品コストの増加を抑制しつつ、タブとケースとの短絡を防止し得る電池モジュールを、提供することが可能である。
実施の形態１に係る製造方法においては、最外層に位置する絶縁プレートの窓部が絶縁カバーによって覆われている前記電池モジュールを製造することが可能である。つまり、製品コストの増加を抑制しつつ、電極端子と金属容器との短絡を防止し得る電池モジュールの製造方法を、提供することが可能である。
また、出力端子が筒状壁部によって保持されているため、出力端子に外力が付与された際に、出力端子の接合部およびスペーサに対する負荷を、軽減することが可能である。筒状壁部は、単純な構造によって出力端子を保持すること可能であり、好ましい。筒状壁部は、出力端子の先端を越えて延長する拡張部を有しており、出力端子と外部に存在する電気伝導体との接触を妨げるため、短絡の発生をさらに抑制することが可能である。筒状壁部の断面形状は、略矩形状（非円形状）であり、ボルトの締付け時において、筒状壁部を回り止めとして利用することで、出力端子に加わる応力を緩和し、出力端子の接合部およびスペーサに対する負荷を、軽減することが可能である。
また、筒状壁部は、絶縁カバーと一体化されており、部品点数を減少させることで、製品コストを削減することが可能である。さらに、絶縁カバーは、扁平型電池の電圧検出ネクタの差込口を有し、差込口の縁部には、コネクタの抜き差しを案内するためのコネクタガイドが配置されており、絶縁カバーとコネクタガイドは、一体化されている。そのため、部品点数を減少させ、製品コストを削減することが可能である。
なお、ケースの内面と、絶縁カバーとの間に緩衝材を配置する場合、ケースに衝撃（例えば、振動）が付与された際に、積層体に対する影響を軽減し、電池モジュールの耐久性を向上させることが可能である。
次に、実施の形態２を説明する。
図１９は、実施の形態２に係る電池モジュールを説明するための斜視図、図２０は、図１９に示される絶縁カバーの背後形状を説明するための斜視図、図２１は、図１９に示される絶縁カバーを説明するための断面図である。なお、以下において、実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
実施の形態２は、筒状壁部（端子ガイド）の構成に関し、実施の形態１と概して異なっており、実施の形態２に係る絶縁カバー２７０は、筒状壁部２８６が配置された本体基部２７２を有する。筒状壁部２８６は、セルユニット（積層体）に向かって延長している。
筒状壁部２８６の基部２８７は、出力端子２６６（２６７）の先端より外側に位置しており、出力端子２６６（２６７）の先端と筒状壁部２８６の基部２８７は、凹部２９４を形成する。凹部２９４は、外付のバスバー２９６を配置するために使用される。
したがって、実施の形態２においては、外付のバスバーを容易に位置決めすることが可能である。また、出力端子と外付のバスバーの回り止めを、筒状壁部２８６によって一体的に構成することが可能となる。なお、出力端子の先端を、筒状壁部の基部より外側に位置させることも可能である。この場合、絶縁カバーからの出力端子の突出量が減少するため、外部に存在する部材との干渉の発生を抑制することが可能である。なお、符号２２２および２４７は、ロアケースおよびタブを示している。
次に、実施の形態３を説明する。
図２２、図２３および図２４は、実施の形態３に係る電池モジュールの絶縁カバーを説明するための背面図、側面図および斜視図、図２５は、実施の形態３に係る電池モジュールのバスバーを説明するための斜視図である。
実施の形態３は、バスバーの構成および支持構造に関し、実施の形態１と異なっており、実施の形態３に係る絶縁カバー３７０は、本体基部３７２および本体基部３７２の両端面から略直角に延長する側面部３９０を有し、本体基部３７２には、リブ（当接部）３８０および開口部３７４〜３７６が配置されている。
リブ３８０は、バスバー３９６に当接している。バスバー３９６は、扁平型電池３４４Ａ〜３４４Ｄのタブ（電極端子）３４７における出力端子３６６，３６７に対する接続部であり、階段状を呈し、スペーサ３６０Ｅに固定（保持）される固定端３９８と、リブ３８０と当接する自由端３９７を有し、片持ち支持されている。つまり、扁平型電池３４４Ａ〜３４４Ｄのタブ３４７は、バスバー３９６を介して互いに接合されている。
振動が入力される場合、バスバー３９６の自由端３９７は、リブ３８０に当接しているため、前記振動が抑制され、例えば、タブ３４７の亀裂の発生が確実に排除される。また、リブ３８０は、スペーサ３６０Ａ〜３６０Ｅに配置されていないため、タブ同士を積層方向で接合し、出力端子３６６，３６７を形成する際に、タブ３４７とバスバー３９６とを接合する接合装置と干渉を引き起こさない。
特に、実施の形態３に係る電池モジュールは、高さをもたせたバスバー構成が必要となり、設置面からの距離が長い分、振動が大きくなり、タブの亀裂をより発生し易いため、リブ３８０の設置による振動抑制効果は、顕著となる。また、リブ３８０は、簡単な構造であるため、低コストかつ省スペースを図ることができる点で、好ましい。なお、バスバー３９６とスペーサ３６０Ｅとの固定構造は、特に限定されない。
また、バスバー３９６に対するリブ３８０の当接方向は、積層方向に一致している。そのため、振動を確実かつ効率的に抑制することできる。
さらに、リブ３８０は、絶縁カバー３７０の嵌め込み方向Ｄに突出しており、側方の一方は、側面部３９０に連結されている。また、側面部３９０に連結されていない側方の他方の先端側のコーナー部３８１は、面取り加工あるいは丸みが形成されることで円滑となっており、挿入性を向上させている。
したがって、絶縁カバー３７０を嵌め込んで、最外層に位置するスペーサ３６０Ｅ，３６０Ａの窓部を覆うように配置する際、リブ３８０によるバスバー３９６に対する干渉（例えば、引っ掛かり）が抑制され、円滑に挿入されるため、不良品発生を防止し、かつ品質を向上させることができる。
なお、図２３に示される符号３８４は、筒状壁部端子（ガイド）および拡張部を有する突出部であり、図２５に示される符号３４７Ａ，３９６Ａは、タブ３４７およびバスバー３９６の接合部を示している。
次に、実施の形態３に係る電池モジュールの製造方法を説明する。
図２６は、出力端子形成ステップを説明するための斜視図、図２７は、図２６に続く、絶縁カバー取付けステップを説明するための斜視図、図２８は、絶縁カバーの嵌め込みを説明するための側面図、図２９および図３０は、バスバーの支持構造を説明するための背面図および斜視図である。
実施の形態３は、出力端子形成ステップおよび絶縁カバー取付けステップに関し、実施の形態１と概して異なっている。
まず、積層体形成ステップにおいては、扁平型電池３４４Ａ〜３４４Ｄとスペーサ３６０とが積層されてなる積層体３４２を形成する。
出力端子形成ステップにおいては、超音波接合装置１０を使用し、積層体３４２を構成する扁平型電池３４４Ａ〜３４４Ｄの窓部を介して露出しているタブ３４７を積層方向で接合し、出力端子３６６，３６７を形成する。
この際、図２６に示されるように、超音波接合装置１０のアンビル１２には、タブ３４７およびバスバー３９６の接合部３４７Ａ，３９６Ａが重ね合わされた状態でセットされる。そして、超音波接合装置１０のホーン部１４が降下し、ホーン部１４の下方に配置されるチップ１６によって、タブ３４７およびバスバー３９６の接合部３４７Ａ，３９６Ａが加圧される。
ホーン部１４は、この加圧状態で、接合部３４７Ａ，３９６Ａに超音波振動を付与し、タブ３４７およびバスバー３９６の界面を接合する。なお、出力端子形成ステップにおいては、絶縁カバー３７０は取り付けられていないため、絶縁カバー３７０のリブ３８０は、超音波接合装置１０と干渉を引き起こさず、良好な作業性を有する。
絶縁カバー取付けステップにおいては、図２７に示されるように、絶縁カバー３７０の側面部３９０によって、積層体３４２を挟む込みように取り付けられ、セルユニットが形成される。この際、絶縁カバーは、積層方向の最外層に位置するスペーサ３６０Ａ，３６０Ｅの窓部を覆うように、嵌め込まれる。
また、絶縁カバー３７０のリブ３８０は、絶縁カバー３７０の嵌め込み方向Ｄに突出しており、先端側のコーナー部３８１は、面取り加工あるいは丸みが形成されることで円滑となっている。したがって、図２８に示されるように、絶縁カバー３７０を嵌め込む際、リブ３８０によるバスバー３９６に対する干渉（例えば、引っ掛かり）が抑制され、円滑に挿入されるため、不良品発生が防止され、かつ品質を向上させることができる。
金属容器収容ステップにおいては、セルユニットを、ケースに収容し、最外層に位置する絶縁プレートの窓部が絶縁カバーによって覆われている電池モジュールが製造されることとなる。絶縁カバー３７０のリブ３８０は、図２９および図３０に示されるように、固定端３９８によって片持ち支持されているバスバー３９６の自由端３９７と当接しているため、振動が入力されても抑制される。また、バスバー３９６に対するリブ３８０の当接方向は、積層方向に一致しているため、振動を確実かつ効率的に抑制することできる。
以上のように、実施の形態３に係る電池モジュールにおいては、絶縁カバーは、バスバーの自由端に当接するリブを有する。そのため、振動が入力される場合、バスバーとリブとの当接により、前記振動が抑制される。また、リブは、スペーサに配置されていないため、タブとバスバーとを接合する接合装置と干渉を引き起こさない。
また、バスバーに対するリブの当接方向は、積層方向に一致している。そのため、振動を確実かつ効率的に抑制することできる。
リブのコーナー部は、面取り加工あるいは丸みが形成されることで円滑となっており、挿入性が向上している。そのため、絶縁カバーを嵌め込んで、最外層に位置するスペーサの窓部を覆うように配置する際、リブによるバスバーに対する干渉（例えば、引っ掛かり）を抑制し、円滑に挿入することで、不良品発生を防止し、かつ品質を向上させることができる。
実施の形態３に係る製造方法にの出力端子形成ステップにおいては、絶縁カバーは取り付けられていないため、絶縁カバーのリブは、超音波接合装置と干渉を引き起こさず、良好な作業性を有する。また、絶縁カバー取付けステップにおいては、面取り加工あるいは丸みが形成されるコーナー部の存在により、絶縁カバーを嵌め込む際、リブによるバスバーに対する干渉（例えば、引っ掛かり）が抑制され、円滑に挿入されるため、不良品発生が防止され、かつ品質が向上する。
なお、絶縁カバーのリブは、バスバーの自由端自体に当接する形態に限定されず、バスバーにおける自由端と固定端との間に位置する部位と、当接するように構成することも可能である。
また、扁平型電池のタブにおける出力端子に対する接続部は、スペーサに固定される固定端を有する階段状のバスバーに限定されず、片持ち支持されかつ振動を生じる自由端を有する構成であれば、適用することが可能である。
さらに、接続部は、前記バスバーによって構成する形態に限定されず、例えば、実施の形態３に係るリブを、実施の形態１に適用することも可能である。実施の形態１においては、扁平型電池のタブ同士が直接接合されており、扁平型電池の電極端子における出力端子に対する接続部は、扁平型電池によって片持ち支持されているタブであり、当該タブに当接するように絶縁カバーのリブを設定することとなる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、実施の形態２および３に係る電池モジュールに、実施の形態１に係る変形例１〜７を、適用することも可能である。
１０ 超音波接合装置、
１２ アンビル、
１４ ホーン部、
１６ チップ、
１００ 電池モジュール、
１２０ ケース（金属容器）、
１２２ ロアケース、
１２３ 前面、
１２４ アッパーケース、
１３０ 貫通孔、
１３２〜１３４ 開口部、
１４０ セルユニット、
１４２ 積層体、
１４４（１４４Ａ〜１４４Ｄ） 扁平型電池、
１４５ 発電要素、
１４６ 外装材、
１４７，１４８ タブ（電極端子）、
１４７Ａ 接合部、
１６０（１６０Ａ〜１６０Ｅ），１６１（１６１Ａ〜１６０Ｅ） スペーサ（絶縁プレート）、
１６２ 凹部、
１６３ 窓部、
１６４，１６５ 貫通孔、
１６６，１６７ 出力端子、
１６９ 電圧検出部、
１７０ 絶縁カバー、
１７２ 本体基部、
１７４，１７５ 開口部、
１７６ 差込口、
１７７ ガイド部材（コネクタガイド）、
１８４，１８５ 突出部、
１８６ 筒状壁部（端子ガイド）、
１８８ 拡張部、
１９０ 側面部、
１９２ 緩衝材、
１９６ バスバー、
１９６Ａ 接合部、
２２２ ロアケース、
２４７ タブ（電極端子）、
２６６，２６７ 出力端子、
２７０ 絶縁カバー、
２７２ 本体基部、
２８６ 筒状壁部（端子ガイド）、
２８７ 基部、
２９４ 凹部、
２９６ バスバー、
３４２ 積層体、
３４４Ａ〜３４４Ｄ 扁平型電池、
３４７ タブ（電極端子）、
３４７Ａ 接合部、
３６０（３６０Ａ〜３６０Ｅ） スペーサ（絶縁プレート）、
３６６，３６７ 出力端子、
３７０ 絶縁カバー、
３７２ 本体基部、
３７４ 開口部、
３８０ リブ、
３８１ コーナー部、
３８４ 突出部、
３９０ 側面部、
３９６ バスバー、
３９６Ａ 接合部、
３９７ 自由端、
３９８ 固定端、
Ｄ 嵌め込み方向。
１２ アンビル、
１４ ホーン部、
１６ チップ、
１００ 電池モジュール、
１２０ ケース（金属容器）、
１２２ ロアケース、
１２３ 前面、
１２４ アッパーケース、
１３０ 貫通孔、
１３２〜１３４ 開口部、
１４０ セルユニット、
１４２ 積層体、
１４４（１４４Ａ〜１４４Ｄ） 扁平型電池、
１４５ 発電要素、
１４６ 外装材、
１４７，１４８ タブ（電極端子）、
１４７Ａ 接合部、
１６０（１６０Ａ〜１６０Ｅ），１６１（１６１Ａ〜１６０Ｅ） スペーサ（絶縁プレート）、
１６２ 凹部、
１６３ 窓部、
１６４，１６５ 貫通孔、
１６６，１６７ 出力端子、
１６９ 電圧検出部、
１７０ 絶縁カバー、
１７２ 本体基部、
１７４，１７５ 開口部、
１７６ 差込口、
１７７ ガイド部材（コネクタガイド）、
１８４，１８５ 突出部、
１８６ 筒状壁部（端子ガイド）、
１８８ 拡張部、
１９０ 側面部、
１９２ 緩衝材、
１９６ バスバー、
１９６Ａ 接合部、
２２２ ロアケース、
２４７ タブ（電極端子）、
２６６，２６７ 出力端子、
２７０ 絶縁カバー、
２７２ 本体基部、
２８６ 筒状壁部（端子ガイド）、
２８７ 基部、
２９４ 凹部、
２９６ バスバー、
３４２ 積層体、
３４４Ａ〜３４４Ｄ 扁平型電池、
３４７ タブ（電極端子）、
３４７Ａ 接合部、
３６０（３６０Ａ〜３６０Ｅ） スペーサ（絶縁プレート）、
３６６，３６７ 出力端子、
３７０ 絶縁カバー、
３７２ 本体基部、
３７４ 開口部、
３８０ リブ、
３８１ コーナー部、
３８４ 突出部、
３９０ 側面部、
３９６ バスバー、
３９６Ａ 接合部、
３９７ 自由端、
３９８ 固定端、
Ｄ 嵌め込み方向。
Claims (13)
- 複数の扁平型電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールであって、
発電要素、前記発電要素を封止するための外装材および前記外装材から外部に導出される電極端子を有する扁平型電池と、
並列もしくは直列に前記複数の扁平型電池の電極端子を接続して出力する出力端子と、
前記積層体を収納するための金属容器と、
前記各扁平型電池の電極端子を絶縁するように挟持して配置され、かつ、前記接続のために、前記電極端子を露出するための窓部を有する絶縁プレートと、
最外層に位置する前記絶縁プレートの窓部を覆うように配置されている絶縁カバーと
を有することを特徴とする電池モジュール。 - 前記絶縁カバーは、前記出力端子を保持するための端子ガイドを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。 - 前記端子ガイドは、前記出力端子の周囲を取り囲んでいる筒状壁部を有することを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
- 前記筒状壁部は、前記出力端子の先端を越えて延長する拡張部を有することを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
- 前記金属容器の内面と、前記絶縁カバーとの間に配置される緩衝材を有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 前記筒状壁部の断面形状は、非円形状であることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
- 前記絶縁カバーは、前記扁平型電池の電圧を検出するためのコネクタが差し込まれる開口部を有し、前記開口部の縁部には、コネクタの抜き差しを案内するためのコネクタガイドが配置されており、前記絶縁カバーと前記コネクタガイドは、一体化されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。 - 前記筒状壁部は、前記積層体に向かって延長していることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
- 前記筒状壁部の基部は、前記出力端子の先端より外側に位置しており、
前記出力端子の先端と前記筒状壁部の基部によって構成される凹部には、外付のバスバーが配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の電池モジュール。 - 前記絶縁カバーは、前記扁平型電池の電極端子における前記出力端子に対する接続部に、当接する当接部を有すること
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。 - 前記当接部の当接方向は、積層方向に一致していることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
- 前記当接部は、前記絶縁カバーの嵌め込み方向に突出しており、前記当接部の先端側のコーナー部は、面取り加工あるいは丸みが形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
- 発電要素、前記発電要素を封止するための外装材および前記外装材から外部に導出される電極端子を有する複数の扁平型電池と、前記電極端子を露出するための窓部を有し、前記各扁平型電池の電極端子を絶縁するように挟持して配置される絶縁プレートと、を積層し、前記扁平型電池の積層体を形成するステップと、
前記窓部を介して露出している前記電極端子を接合し、出力端子を形成するステップと、
前記積層方向の最外層に位置する前記絶縁プレートの窓部を覆うように、前記絶縁カバーを前記絶縁プレートに嵌め込むステップと、
前記絶縁カバーが嵌め込まれた前記積層体を、金属容器に収容するステップと、
を有することを特徴とする電池モジュールの製造方法。
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