JP2020102323A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】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。【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。【選択図】図８

Description

本発明の一側面は、電池モジュールに関する。

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。

特開２０１３−００４１８４号公報

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、製品の体格が大きくなるという問題がある。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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のボルト８及びナット９とを有している。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の中心軸線回りに等ピッチで形成されている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (4)

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。
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。
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。
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。

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