JP6315007B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は，電池を固定部材に固定してなる電池モジュールに関する。さらに詳細には，電池が円筒型電池であり，円筒型電池と固定部材との固定が接着剤によりなされている電池モジュールに関するものである。

従来の電池モジュールの一例として，特許文献１に記載されているものが挙げられる。同文献の図５には，番号「１００ｂ」で示される電池モジュール（文献中での名称：電池ブロック）が描かれている。電池モジュール１００ｂは，番号「１４０」で示される円筒型電池（文献中での名称：リチウムイオン電池セル）を有している。同図中にはさらに，番号「１３０」で示される固定部材（文献中での名称：側板）が描かれている。固定部材１３０には，番号「１３２」で示される貫通孔が形成されている。同文献の技術では，円筒型電池１４０が固定部材１３０の貫通孔１３２に取り付けられる。円筒型電池１４０と固定部材１３０とは，接着剤により接着される（同文献の［００６７］等）。

特開２０１２−２２１８４４号公報

しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。接着剤の垂れが発生するのである。同文献中に直接の記載はないが，円筒型電池１４０を固定部材１３０に取り付けるときには，円筒型電池１４０を立てた状態で，その上端が固定部材１３０の貫通孔１３２に嵌り込むようにする。その状態で円筒型電池１４０と貫通孔１３２の壁面との隙間に接着剤を注入して接着する。このときに，注入した接着剤の一部が固定部材１３０を通過して下向きに垂れ落ちてしまうのである。このため，円筒型電池１４０と貫通孔１３２の壁面との間に残る接着剤が不足し，接着強度が不十分となった。あるいはそれを補うために過度に接着剤を必要とした。さらには，垂れ落ちた接着剤が，円筒型電池１４０と意図しない他の部材との無用な接着を引き起こしたり，円筒型電池１４０の導通不良の原因となったりした。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，円筒型電池と固定部材との接着工程にて接着剤の垂れが生じることのない電池モジュールを提供することにある。

本発明の一態様における電池モジュールは，円筒型電池と，円筒型電池の一方の端部を保持する貫通孔が設けられた固定部材と，円筒型電池の側面と貫通孔の壁面との隙間に配置され，円筒型電池と固定部材とを接着している固化済み接着剤とを備える電池モジュールであって，貫通孔は，固定部材の厚さ方向に対して円筒型電池の前記一方の端部側の部分である外側部と，固定部材の厚さ方向に対して円筒型電池の他方の端部側の部分である内側部とで部分的に形状が異なる段付き形状となっており，外側部の形状は，部分的に内側部の形状より広がった液溜め部を有するとともに，液溜め部と反対側では内側部の形状に沿った形状であり，円筒型電池は，固定部材に対し，液溜め部側の方位での内側部の壁面との間隔が，液溜め部と反対側の方位での内側部の壁面との間隔より狭く，他方の端部側ほど液溜め部側に寄っていくように傾斜して保持されているものである。

上記態様における電池モジュールでは，その製造過程中の接着剤供給過程にて，円筒型電池が貫通孔内で，液溜め部側とその反対側とを結ぶ方向と垂直な方向については特に片寄りなくほぼ中央に位置している。この状態で接着剤の供給が行われる。この状態では接着剤の供給箇所である液溜め部の近くには，円筒型電池と貫通孔の壁面との間隔が広い箇所が存在しない。このため，供給した接着剤が固定部材から下向きに円筒型電池に沿って垂れ落ちることがない。

上記態様の電池モジュールではさらに，円筒型電池の他方の端部側に位置する保持部材を有し，保持部材には，他方の端部側の端面と接触する着座面が形成されており，着座面は，固定部材の外側部における液溜め部側とその反対側とを結ぶ方向に対して，液溜め部側ほど固定部材に近い傾斜面であることが好ましい。これにより，接着剤供給時における円筒型電池の傾斜配置がより安定するからである。

本構成によれば，円筒型電池と固定部材との接着工程にて接着剤の垂れが生じることのない電池モジュールが提供されている。

本形態の電池モジュールを構成する電池および固定部材を示す斜視図である。 本形態の電池モジュールの断面図である。 本形態の電池モジュールの要部を示す拡大断面図である。 固定部材の貫通孔の形状を示す断面図である。 固定部材の貫通孔の形状を示す平面図である。 固定部材の貫通孔の形状を示す斜視図である。 図２から円筒型電池を除いて示す断面図である。 貫通孔の中での円筒型電池の位置を示す平面図（その１）である。 貫通孔の中での円筒型電池の位置を示す平面図（その２）である。 貫通孔の中での円筒型電池の位置を示す平面図（比較例）である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す円筒型電池２と固定部材３とにより構成される電池モジュール１に本発明を適用したものである。図１に示される円筒型電池２は，円筒型であり両端の端面が外部端子となっている電池である。図１中の多数の円筒型電池２は，単純に並べられているだけのように見えるが実際には，隣り合うもの同士で正負の極性が逆向きになるようにして，直列接続を構成しやすいようにされている。固定部材３には，円筒型電池２を固定するための貫通孔４が多数形成されている。

電池モジュール１は，円筒型電池２と固定部材３との他に，図２に示される保持部材５を有している。保持部材５は，固定部材３とともに，円筒型電池２を保持する部材である。図２では，固定部材３が円筒型電池２の上端を固定しているのに対し，保持部材５は円筒型電池２の下端を保持している。保持部材５には，円筒型電池２の下端を収納する凹部６が形成されている。図２では円筒型電池２の１本分の部分しか示していないが，実際にはむろん，保持部材５には，多数の凹部６が形成されている。なお，図１中に示した固定部材３は，図２中の下面側から見たものである。

固定部材３により円筒型電池２が固定されている部分を拡大して図３に示す。図３に示されるように，円筒型電池２の上端部分７は，固定部材３の貫通孔４に挿入されている。ただし，円筒型電池２の，固定部材３の上面８よりさらに上へはあまり突出していない。また，円筒型電池２の側面９と貫通孔４の壁面１０との間には，接着剤１１が充填されている。この接着剤１１により，円筒型電池２が固定部材３に固定されている。むろん，出来上がった電池モジュール１においては，接着剤１１は固化済みの状態となっている。なお，円筒型電池２の上端面１２は，接着剤１１で覆われてはいない。

また，図２から明らかなように，電池モジュール１において円筒型電池２は，固定部材３や保持部材５の板面に対して，垂直ではなくやや傾いて配置されている。そして，この円筒型電池２の傾斜に合わせて，凹部６の底面も傾斜面とされている。

固定部材３の貫通孔４について詳細に説明する。図４に示すように本形態の固定部材３では，その厚さ方向に対して上側（保持部材５とは反対側）１３と下側（保持部材５の側）１４とで，貫通孔４の形状が異なっている。以下，貫通孔４のうち上側１３の部分を外側部１５といい，下側１４の部分を内側部１６という。

貫通孔４の平面図を図５に示す。図５では，貫通孔４のうちの外側部１５の平面形状と，貫通孔４のうちの内側部１６の平面形状とが重なって描かれている。図５における内側部１６は，円形である。内側部１６の大きさは，円筒型電池２の断面の円よりわずかに大きいサイズである。一方，外側部１５は，非円形である。具体的には，外側部１５は，内側部１６の平面形状に対して，一部の方位にて広がった形状である。以下，その広がっている部分のことを液溜め部１７という。液溜め部１７は図５では，内側部１６の形状に対して図中で左側に位置している。液溜め部１７が設けられている方位以外の方位においては，外側部１５の形状は内側部１６の形状に対して広がっていない。

したがって，図４に戻ってみると，液溜め部１７が設けられている側（図中左側）においては，外側部１５の壁面１０と内側部１６の壁面１８とが段付き状になっている。一方，液溜め部１７が設けられていない側（図中右側）においては，このような段付き状ではなく，外側部１５の部分と内側部１６の部分との全体で一直線状の壁面１９になっている。このように貫通孔４は，部分的に段付き形状となっている。実際の固定部材３における貫通孔４の斜視図を図６に示す。

図７に，図２から円筒型電池２を除いた図を示す。図７には，凹部６中における２箇所に，凹部６の底面と固定部材３の下面との間の距離を矢印Ｄ１，Ｄ２で示している。図７における左右方向は，固定部材３の貫通孔４における液溜め部１７側とその反対側とを結ぶ方向である。この方向に対して矢印Ｄ１の箇所と矢印Ｄ２の箇所とを比較すると，矢印Ｄ１の箇所が液溜め部１７側に相当し，矢印Ｄ２の箇所がその反対側に相当する。そして図７に示されるように，矢印Ｄ１の距離よりも矢印Ｄ２の距離の方が長い。すなわち凹部６の底面の傾斜は，当該方向に対して，液溜め部１７側ほど固定部材３に近く，その反対側ほど固定部材３から遠くなるような傾斜なのである。

よって，保持部材５の凹部６に下端が支持されている円筒型電池２は，図２に示されるように傾斜した状態で安定することになる。この状態で円筒型電池２は，固定部材３に固定されている側から保持部材５に保持されている側に行くほど，液溜め部１７側に寄っていく向きに傾斜している。

この傾斜により図８に示すように，円筒型電池２の上端部分７は，外側部１５（貫通孔４）の中では，液溜め部１７の反対側に寄って位置することとなる。一方，内側部１６の中では逆に図９に示すように，円筒型電池２の上端部分７は液溜め部１７の反対側に寄って位置することとなる。すなわち図９において，距離Ｄ３と距離Ｄ４とを比較すると，距離Ｄ３は距離Ｄ４より小さい。距離Ｄ３は，液溜め部１７側の方位での，円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔である。距離Ｄ４は，液溜め部１７と反対側の方位での，円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔である。

また円筒型電池２は，上記配置により，図８中でも図９中でも，上下方向にはあまり片寄っていない。すなわち円筒型電池２は貫通孔４の中では，液溜め部１７側とその反対側とを結ぶ方向に垂直な方向に対してはほぼ中央に位置している。よって図８中でも図９中でも，円筒型電池２と貫通孔４（内側部１６，外側部１５）の壁面との間隔は，ほぼ上下で対称になっている。

上記構成であることにより本形態の電池モジュール１は，その製造過程にて次のような利点を有する。具体的には，円筒型電池２と固定部材３との接着箇所への接着剤の供給過程に利点がある。まず，当該接着箇所への接着剤の供給自体が容易である，ということが挙げられる。接着剤の供給は，図８中の液溜め部１７の箇所に対して図３中で上方からなされる（矢印Ａ）。ここで本形態では上記より，図８中にて液溜め部１７の箇所が広く開いており，接着剤を滴下しやすいからである。外側部１５の高さレベルでは円筒型電池２が液溜め部１７の反対側に寄っているからである。

さらに，接着剤の垂れ落ちが起きにくい，ということも挙げられる。円筒型電池２と貫通孔４（特にその内側部１６）の壁面との間隔が，上記のように図８，図９中の上下で対称になっているからである。

その理由の説明のためここで，円筒型電池２を傾斜させずに固定部材３の貫通孔４に挿入した場合を考える。この場合，円筒型電池２が貫通孔４内でどの方位に片寄って位置するかはコントロールできない。また，貫通孔４は円筒型電池２より必然的にある程度大きい。よって，円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔が広くなっている箇所がどこかの方位にできてしまう。もし円筒型電池２が貫通孔４内で，液溜め部１７側とその反対側とを結ぶ方向に垂直な方向に片寄って位置していたとする。すると図１０に示すように，円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔が広い箇所Ｂが，液溜め部１７から近いところにできてしまう。そうすると箇所Ｂでは，接着剤の表面張力より重力が勝ってしまい，接着剤が固定部材３より下へ垂れ落ちるのである。

これに対し本形態では，上記構成により，円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔が広い箇所は，少なくとも液溜め部１７に近い場所には存在しない。このため，接着剤の表面張力より重力が勝ってしまうことがなく，接着剤の固定部材３より下への垂れ落ちが生じないのである。なお，前述の図９の説明から，固定部材３の下側である内側部１６においては，液溜め部１７の反対側にて円筒型電池２と内側部１６の壁面との間隔がやや大きくなっている（距離Ｄ４）。しかしながらこの箇所まで到達した接着剤はすでに，粘度がある程度上昇していると考えられる。滴下箇所（液溜め部１７）から遠いからである。したがってやはり，接着剤の垂れ落ちは生じない。このため，垂れ落ちた接着剤が電池モジュール１の品質を低下させることはない。また，接着剤の供給作業自体も，必要量を１回供給するだけで済む。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，固定部材３の貫通孔４を，外側部１５の一部の方位のみ内側部１６より広げて液溜め部１７とした段付き形状としている。そしてその貫通孔４に対し円筒型電池２を，外側部１５のレベルにて液溜め部１７と反対側に片寄るように傾斜させた状態で接着剤の供給を行うようにしている。これにより，接着剤の垂れ落ちを防止している。したがって，接着剤の垂れ落ちによる不具合が生じない電池モジュール１が実現されている。また，保持部材５の凹部６の底面を傾斜面とすることで，上記の円筒型電池２の傾斜が安定するようにしている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，電池モジュール１における円筒型電池２の本数は，１本だけであっても本発明は成立する。また，円筒型電池２が複数本ある場合のそれらの接続形態（直列，並列）は任意である。また，保持部材５の凹部６の底面を傾斜面としていることは必須事項ではない。凹部６の貫通孔４に対する相対的位置だけでも，円筒型電池２の必要な傾斜を実現することはできる。

１ 電池モジュール
２ 円筒型電池
３ 固定部材
４ 貫通孔
５ 保持部材
６ 凹部
９ 円筒型電池の側面
１０ 貫通孔の壁面
１１ 接着剤
１５ 外側部
１６ 内側部
１７ 液溜め部
１８，１９ 壁面
Ｄ１，Ｄ２ 距離
Ｄ３，Ｄ４ 距離

Claims (2)

1. 円筒型電池と，前記円筒型電池の一方の端部を保持する貫通孔が設けられた固定部材と，前記円筒型電池の側面と前記貫通孔の壁面との隙間に配置され，前記円筒型電池と前記固定部材とを接着している固化済み接着剤とを備える電池モジュールにおいて，
   前記貫通孔は，
   前記固定部材の厚さ方向に対して前記円筒型電池の前記一方の端部側の部分である外側部と，
   前記固定部材の厚さ方向に対して前記円筒型電池の他方の端部側の部分である内側部とで部分的に形状が異なる段付き形状となっており，
   前記外側部の形状は，
   部分的に前記内側部の形状より広がった液溜め部を有するとともに，
   前記液溜め部と反対側では前記内側部の形状に沿った形状であり，
   前記円筒型電池は，前記固定部材に対し，
   前記液溜め部側の方位での前記内側部の壁面との間隔が，前記液溜め部と反対側の方位での前記内側部の壁面との間隔より狭く，
   前記他方の端部側ほど前記液溜め部側に寄っていくように傾斜して保持されていることを特徴とする電池モジュール。
2. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて，
   前記円筒型電池の前記他方の端部側に位置する保持部材を有し，
   前記保持部材には，前記他方の端部側の端面と接触する着座面が形成されており，
   前記着座面は，前記固定部材の前記外側部における前記液溜め部側とその反対側とを結ぶ方向に対して，前記液溜め部側ほど前記固定部材に近い傾斜面であることを特徴とする電池モジュール。

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