JP6608653B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電池モジュールに関する。

例えばリチウムイオン二次電池の電池モジュールは、並べられた複数のセルを有する。これらのセルは、充放電する際に発熱する。このため、隣り合うセルの間に、セルを冷却するための流路が設けられることがある。

さらに、上記セルの厚みが、電池モジュールの使用とともに増大することがある。例えば、セルの厚みの増加を抑制するとともに、セルの間を絶縁するため、隣り合うセルの間に、セパレータが設けられることがある。このようなセパレータによって、上記流路が形成される。

特開２０１５−８８２３６号公報

セパレータの強度を向上させるため、セパレータが肉厚に形成されることがある。この場合、当該セパレータによって形成される流路が狭くなり、セルの冷却効率が低下することがある。

一つの実施の形態に係る電池モジュールは、複数のセルと、複数のセパレータと、複数の絶縁部と、筐体とを備える。前記複数のセルは、第１の方向に並んで配置され、前記第１の方向に向く第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、をそれぞれ有する。前記複数のセパレータは、それぞれが、隣り合う前記セルの間に位置し、隣り合う前記セルの間に流路を形成するとともに、金属によって作られる。前記複数の絶縁部は、それぞれが、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面との間において、前記第１の面と前記セパレータとの間、及び前記第２の面と前記セパレータとの間、の少なくとも一方に介在するとともに熱伝導性及び絶縁性を有する。前記筐体は、前記複数のセルと、前記複数のセパレータと、前記複数の絶縁部と、を収容する。それぞれの前記セパレータは、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面に接するとともに前記第１の方向と交差する第２の方向に間隔を介して配置される複数の第１の部分と、隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面に接するとともに前記第２の方向に間隔を介して配置される複数の第２の部分と、を有する。前記第１の部分と前記第２の部分とは、前記第２の方向において交互に設けられる。それぞれの前記セパレータは、前記第２の方向における第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、を有する。前記筐体は、前記第１の端部に接する第１の部材と、前記第２の端部に接する第２の部材とを有する。自由状態の前記セパレータの前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さは、前記第２の方向における前記第１の部材と前記第２の部材との間の距離よりも長い。

図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュールを分解して示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態の二つのセル及び一つの第１のセパレータを示す斜視図である。 図３は、第１の実施形態の電池モジュールの一部を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態の第１のセパレータの一部を示す断面図である。 図５は、第２の実施の形態に係る電池モジュールの一部を示す断面図である。 図６は、第３の実施の形態に係る電池モジュールの一部を示す断面図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、第１の実施の形態に係る電池モジュール１０を分解して示す斜視図である。図１に示すように、電池モジュール１０は、複数のセル１１と、複数の第１のセパレータ１２と、複数の第２のセパレータ１３と、筐体１４と、基板１５と、を有する。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、電池モジュール１０の幅に沿う。Ｙ軸は、電池モジュール１０の長さに沿う。Ｚ軸は、電池モジュール１０の高さに沿う。

セル１１は、例えば、電池、蓄電部、又は部品とも称され得る。複数の第１のセパレータ１２及び第２のセパレータ１３は、セパレータの一例であり、例えば、伝熱部、熱伝導部、放熱部、介在部、又は絶縁部とも称され得る。筐体１４は、例えば、ケース、キャビネット、又は収容部とも称され得る。

図１に示すように、複数のセル１１と、複数の第１のセパレータ１２とは、Ｘ軸に沿う方向に並んで配置される。言い換えると、複数のセル１１は、第１のセパレータ１２を介して積層される。Ｘ軸に沿う方向は、第１の方向の一例である。本実施形態の複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向において、三列に並べられる。

複数のセル１１と、複数の第２のセパレータ１３とは、Ｙ軸に沿う方向にも並んで配置される。言い換えると、複数のセル１１は、第２のセパレータ１３を介して積層される。本実施形態の複数のセル１１は、Ｙ軸に沿う方向において、七列に並べられる。

図２は、第１の実施形態の二つのセル１１及び一つの第１のセパレータ１２を示す斜視図である。図２に示すように、セル１１は、略直方体に形成された、いわゆる角型リチウムイオン二次電池である。なお、セル１１は、他の形状を有しても良いし、他の種類の電池であっても良い。セル１１は、ケース２１と、蓋体２２と、をそれぞれ有する。

ケース２１は、一面が開放された略直方体の箱型に形成される。ケース２１は、例えば、アルミニウム合金のような金属によって形成される。ケース２１は、例えば、コイル状に捲回された正極、負極、及び絶縁フィルムと、電解質とを収容する。

蓋体２２は、ケース２１の開放された部分を塞ぐ。蓋体２２は、正極端子２３と、負極端子２４と、ラプチャ安全弁（以下、弁と称する）２５とを有する。正極端子２３及び負極端子２４は、ケース２１に収容された前記正極及び負極にそれぞれ電気的に接続される。

弁２５は、正極端子２３と負極端子２４との間に位置する。なお、弁２５は、他の場所に位置しても良い。弁２５は、ケース２１の中の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、ケース２１の中の圧力を低下させる。なお、弁２５の代わりに、例えば、ケース２１の中の過剰な圧力を低下させるための切欠が、蓋体２２に設けられても良い。

複数のセル１１は、それぞれの蓋体２２が同一方向に向くように並べられる。複数のセル１１の蓋体２２は、例えば、Ｚ軸に沿う方向（上方）に向く。さらに、複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向において、正極端子２３と負極端子２４が交互に配置されるように並べられる。なお、複数のセル１１の配置はこれに限らない。

図３は、第１の実施形態の電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図３に示すように、それぞれのセル１１は、第１の側面３１と、第２の側面３２と、底面３３と、上面３４とを有する。第１の側面３１は、第１の面の一例である。第２の側面３２は、第２の面の一例である。第１及び第２の側面３１，３２、底面３３、及び上面３４は、例えば、表面又は壁とも称され得る。

第１の側面３１は、Ｘ軸に沿う方向に向く、略四角形の平坦な面である。第２の側面３２は、第１の側面３１の反対側に位置する、略四角形の平坦な面である。底面３３は、第１の側面３１の下方の端部と第２の側面３２の下方の端部とを接続するとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる略四角形（矩形）の平坦な面である。第１の側面３１、第２の側面３２、及び底面３３は、例えばケース２１によって形成される。

上面３４は、第１の側面３１の上方の端部と第２の側面３２の上方の端部とを接続するとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる略四角形（矩形）の平坦な面である。上面３４は、例えば蓋体２２によって形成される。正極端子２３、負極端子２４、及び弁２５は、上面３４に設けられる。

図２に示すように、それぞれのセル１１は、第１の端面３７と、第２の端面３８とをさらに有する。第１の端面３７は、第１の面の一例である。第２の端面３８は、第２の面の一例である。第１及び第２の端面３７，３８は、例えば、表面又は壁とも称され得る。

第１の端面３７は、Ｙ軸に沿う方向に向くとともにＺ軸に沿う方向に延びる、略四角形（矩形）の平坦な面である。第２の端面３８は、第１の端面３７の反対側に位置する、略四角形（矩形）の平坦な面である。第１及び第２の端面３７，３８は、例えばケース２１によって形成される。

図３に示すように、複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向において隣り合うセル１１Ａ、セル１１Ｂ、及びセル１１Ｃを含む。セル１１Ａは、第１のセルの一例である。セル１１Ｂは、第２のセルの一例である。セル１１Ｃは、第３のセルの一例である。なお、セル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、他のセル１１と同じものである。

セル１１Ａは、Ｘ軸に沿う方向に並んだ複数のセル１１のうち、中央に位置するセル１１である。すなわち、セル１１Ａの第１の側面３１側に配置されたセル１１の数は、セル１１Ａの第２の側面３２側に配置されたセルの数と等しい。セル１１Ａは、セル１１Ａの第１の側面３１側に配置された三つのセル１１と、セル１１Ａの第２の側面３２側に配置された三つのセル１１との間に位置する。

セル１１Ｂは、Ｘ軸に沿う方向に並んだ複数のセル１１のうち、セル１１Ａの第１の側面３１側に配置されたセル１１である。セル１１Ｂの第２の側面３２は、セル１１Ａの第１の側面３１と向かい合う。

セル１１Ｃは、Ｘ軸に沿う方向に並んだ複数のセル１１のうち、セル１１Ａの第２の側面３２側に配置されたセル１１である。セル１１Ｃの第１の側面３１は、セル１１Ａの第２の側面３２と向かい合う。

複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向に間隔を介して配置される。このため、セル１１Ａの第１の側面３１は、セル１１Ｂの第２の側面３２から離間する。さらに、セル１１Ａの第２の側面３２は、セル１１Ｃの第１の側面３１から離間する。

第１及び第２のセパレータ１２，１３は、例えば、アルミニウム合金のような金属によって作られた金属板である。なお、第１及び第２のセパレータ１２，１３はこれに限らず、例えば、他の金属によって形成されても良い。第１及び第２のセパレータ１２，１３は、セル１１のケース２１よりも軟らかい。言い換えると、第１及び第２のセパレータ１２，１３の、モース硬度のような硬さは、ケース２１の硬さよりも低い。

上述のように、それぞれの第１のセパレータ１２は、Ｘ軸に沿う方向に隣り合うセル１１の間に位置する。例えば、一つの第１のセパレータ１２は、セル１１Ａの第１の側面３１と、セル１１Ｂの第２の側面３２との間に位置する。さらに、他の一つの第１のセパレータ１２は、セル１１Ａの第２の側面３２とセル１１Ｃの第１の側面３１との間に位置する。

第１のセパレータ１２は、例えば、曲げられることによって、波形に形成される。第１のセパレータ１２は、複数の第１の部分４１と、複数の第２の部分４２と、複数の第３の部分４３とを、それぞれ有する。第１の部分４１は、第１の部分及び当接部の一例である。第２の部分４２は、第２の部分及び当接部の一例である。

第１の部分４１は、隣り合うセル１１のうちの一方の第１の側面３１に接するとともに、Ｚ軸に沿う方向に間隔を介して配置される。言い換えると、第１の部分４１は、ケース２１に直接的又は間接的に接触する。Ｚ軸に沿う方向は、第２の方向の一例である。例えば、第１の部分４１は、隣り合うセル１１Ａ，１１Ｂのうち、セル１１Ａの第１の側面３１に接する。

第２の部分４２は、隣り合うセル１１のうちの他方の第２の側面３２に接するとともに、Ｚ軸に沿う方向に間隔を介して配置される。言い換えると、第２の部分４２は、ケース２１に直接的又は間接的に接触する。例えば、第２の部分４２は、隣り合うセル１１Ａ，１１Ｂのうち、セル１１Ｂの第２の側面３２に接する。

第１の部分４１と第２の部分４２とは、Ｚ軸に沿う方向において、交互に設けられる。なお、Ｚ軸に沿う方向において、第１の部分４１及び第２の部分４２の両方が設けられる部分が、第１の部分４１と第２の部分４２との間に設けられても良い。

それぞれの第３の部分４３は、Ｚ軸に沿う方向における第１の部分４１の端部と、Ｚ軸に沿う方向における第２の部分４２の端部と、を接続する。すなわち、一つの第３の部分４３は、第１の部分４１の上端と第２の部分４２の下端とを接続する。また、他の一つの第３の部分４３は、第１の部分４１の下端と第２の部分４１の上端とを接続する。

第３の部分４３と第１の部分４１とが接続される部分は、円弧状に形成される。同じく、第３の部分４３と第２の部分４２とが接続される部分は、円弧状に形成される。第１乃至第３の部分４１〜４３が互いに接続される部分は、金属板である第１のセパレータ１２が曲げられた部分である。

本実施形態の第３の部分４３は、Ｘ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、第３の部分４３は、セル１１の第１の側面３１に対して略直交する方向に延びるとともに、セル１１の第２の側面３２に対して略直交する方向に延びる。なお、第３の部分４３は、Ｘ軸と斜めに交差する方向に延びても良いし、曲線状に延びても良い。

上記のように形成される第１のセパレータ１２は、隣り合うセル１１の間に複数の第１の流路４５と複数の第２の流路４６とを形成する。第１及び第２の流路４５，４６は、流路の一例である。

それぞれの第１の流路４５は、第１のセパレータ１２の第２の部分４２及び二つの第３の部分４３と、セル１１の第１の側面３１とによって形成される。すなわち、第１の流路４５は、セル１１の第１の側面３１に隣接する。第１の流路４５は、Ｙ軸に沿う方向に延びる略矩形の流路である。

それぞれの第２の流路４６は、第１のセパレータ１２の第１の部分４１及び二つの第３の部分４３と、セル１１の第２の側面３２とによって形成される。すなわち、第２の流路４６は、セル１１の第２の側面３２に隣接する。第２の流路４６は、Ｙ軸に沿う方向に延びる略矩形の流路である。

第１の流路４５と第２の流路４６とは、Ｚ軸に沿う方向において交互に設けられる。複数の第１の流路４５の断面積の合計と、複数の第２の流路４６の断面積の合計とは、大よそ等しい。なお、第１及び第２の流路４５，４６はこれに限らない。

それぞれの第１のセパレータ１２は、第１の表面４８と、第２の表面４９とをさらに有する。第１の表面４８は、第３の面の一例である。第２の表面４９は、第４の面の一例である。

第１の表面４８は、第１のセパレータ１２の一方の面であり、セル１１の第１の側面３１に向く。第２の表面４９は、第１のセパレータ１２の他方の面であり、第１の表面４８の反対側に位置する。第２の表面４９は、セル１１の第２の側面３２に向く。第１及び第２の表面４８，４９は、第１乃至第３の部分４１〜４３のそれぞれに設けられる。

それぞれの第１のセパレータ１２に、熱伝導性及び絶縁性を有する塗料である絶縁材５１が塗布される。絶縁材５１は、絶縁部の一例である。すなわち、電池モジュール１０は、複数の絶縁性の部分（絶縁材５１）を有する。絶縁材５１は、例えば、熱伝導シートの材料となるフィラー及び合成樹脂によって作られるが、他の材料によって作られても良い。

本実施形態において、絶縁材５１は、隣り合うセル１１のうち一方の第１の側面３１と、隣り合うセル１１のうち他方の第２の側面３２との間において、第１のセパレータ１２の第１の表面４８又は第２の表面４９に塗布される。なお、絶縁材５１は、第１及び第２の表面４８，４９の両方に塗布されても良い。

複数の第１のセパレータ１２は、第１のセパレータ１２Ａ及び第１のセパレータ１２Ｂを含む。第１のセパレータ１２Ａは、隣り合うセル１１Ａとセル１１Ｂとの間に位置する。第１のセパレータ１２Ｂは、隣り合うセル１１Ａとセル１１Ｃとの間に位置する。

絶縁材５１は、第１のセパレータ１２Ａの、第２の表面４９に塗布される。このため、絶縁材５１は、セル１１Ａの第１の側面３１とセル１１Ｂの第２の側面３２との間において、セル１１Ｂの第２の側面３２と第１のセパレータ１２Ａとの間に介在する。第１のセパレータ１２Ａは、絶縁材５１を介してセル１１Ｂに接するとともに、直接的にセル１１Ａに接する。

また、絶縁材５１は、第１のセパレータ１２Ｂの、第１の表面４８に塗布される。このため、絶縁材５１は、セル１１Ａの第２の側面３２とセル１１Ｃの第１の側面３１との間において、セル１１Ｃの第１の側面３１と第１のセパレータ１２Ｂとの間に介在する。第１のセパレータ１２Ｂは、絶縁材５１を介してセル１１Ｃに接するとともに、直接的にセル１１Ａに接する。

第１のセパレータ１２によって、複数のセル１１は、Ｘ軸に沿う方向において互いに離間される。言い換えると、セル１１の第１及び第２の側面３１，３２は、第１のセパレータ１２によって支持及び押圧される。さらに、第１のセパレータ１２に塗布された絶縁材５１によって、Ｘ軸に沿う方向に隣り合うセル１１の間は絶縁される。

セル１１の第１及び第２の側面３１，３２のうち、絶縁材５１に接する方は、例えば着色される。これにより、製造時におけるセル１１及び第１のセパレータ１２の向きの間違いが抑制される。

図１に示すように、それぞれの第２のセパレータ１３は、Ｙ軸に沿う方向に隣り合うセル１１の間に位置する。このように、第２のセパレータ１３に関して、Ｙ軸に沿う方向が第１の方向の一例である。例えば、一つの第２のセパレータ１３は、隣り合うセル１１の一方の第１の端面３７と、隣り合うセル１１の他方の第２の端面３８との間に位置する。このように、第２のセパレータ１３に関して、第１の端面３７が第１の面の一例であり、第２の端面３８が第２の面の一例である。

第１のセパレータ１２と同じく、第２のセパレータ１３は、複数の第１の部分４１と、複数の第２の部分４２と、複数の第３の部分４３と、第１の表面４８と、第２の表面４９とを有する。第２のセパレータ１３の第１の部分４１は、隣り合うセル１１のうち一方の第１の端面３７に接する。第２のセパレータ１３の第２の部分４２は、隣り合うセル１１のうち他方の第２の端面３８に接する。第２のセパレータ１３の第３の部分４３は、Ｙ軸に沿う方向に延びる。

第１のセパレータ１２と同じく、第２のセパレータ１３は、複数の第１の流路４５と複数の第２の流路４６とを形成する。第２のセパレータ１３に形成される第１の流路４５は、第２のセパレータ１３の第２の部分４２及び二つの第３の部分４３と、セル１１の第１の端面３７とによって形成される。第２のセパレータ１３に形成される第２の流路４６は、第２のセパレータ１３の第１の部分４１及び二つの第３の部分４３と、セル１１の第２の端面３８とによって形成される。第２のセパレータ１３によって形成される第１及び第２の流路４５，４６は、Ｘ軸に沿う方向に延びる。

第２のセパレータ１３において、第１の表面４８は、セル１１の第１の端面３７に向く。第２の表面４９は、第１の表面４８の反対側に位置し、セル１１の第２の端面３８に向く。第１又は第２の表面４８，４９に、絶縁材５１が塗布される。

図１に示すように、筐体１４は、複数のセル１１、複数の第１のセパレータ１２、複数の第２のセパレータ１３、及び基板１５を収容する。筐体１４は、ロワーケース５５と、リテーナ５６と、アッパーケース５７とを有する。ロワーケース５５は、第１の部材の一例である。リテーナ５６は、第２の部材の一例である。

ロワーケース５５は、一面が開放された略直方体の箱型に形成される。ロワーケース５５に、複数のセル１１、複数の第１のセパレータ１２、及び複数の第２のセパレータ１３が収容される。ロワーケース５５は、底壁６１と、複数の側壁６２とを有する。

底壁６１は、複数のセル１１の底面３３を支持する。側壁６２は、底壁６１の端部からそれぞれ上方に立ち上がる。側壁６２に、複数の開口６４が設けられる。開口６４は、いくつかの第１及び第２の流路４５，４６と、筐体１４の外部とを接続する。

リテーナ５６は、例えば、爪やネジによってロワーケース５５に取り付けられ、ロワーケース５５の開放された部分を覆う。すなわち、リテーナ５６は、ロワーケース５５に収容された複数のセル１１と、複数の第１のセパレータ１２と、複数の第２のセパレータ１３とを覆う。リテーナ５６に、基板１５が収容される。図３に示すように、リテーナ５６は隔壁６６を有する。

隔壁６６は、セル１１の上面３４に当接する。すなわち、セル１１は、Ｚ軸に沿う方向において、ロワーケース５５の底壁６１と、リテーナ５６の隔壁６６との間に設けられる。セル１１は、底壁６１と隔壁６６とによって固定される。

Ｚ軸に沿う方向における第１のセパレータ１２の下端部１２ａは、ロワーケース５５の底壁６１に接する。下端部１２ａは、第１の端部の一例である。一方、Ｚ軸に沿う方向における第１のセパレータ１２の上端部１２ｂは、リテーナ５６の隔壁６６に接する。上端部１２ｂは、第２の端部の一例であり、下端部１２ａの反対側に位置する。

第１のセパレータ１２は、ロワーケース５５の底壁６１と、リテーナ５６の隔壁６６とによって、Ｚ軸に沿う方向に弾性的に圧縮される。言い換えると、第１のセパレータ１２は、底壁６１と隔壁６６とによって、長手方向に押し潰される。

図４は、第１の実施形態の第１のセパレータ１２の一部を示す断面図である。図４に実線で示すように、第１のセパレータ１２が外力を受けない自由状態において、第１のセパレータ１２のＺ軸に沿う方向における長さは、セル１１のＺ軸に沿う方向における長さよりも長い。

また、自由状態において、第１のセパレータ１２の第３の部分４３の少なくとも一部は、Ｘ軸と斜めに交差する方向に延びる。このような第３の部分４３に、複数の溝７１が設けられる。

溝７１は、Ｙ軸に沿う方向に延びる。第１のセパレータ１２に外力が作用すると、溝７１が設けられた部分に応力集中が生じ、当該部分を起点に第１のセパレータ１２が折れ曲がる。このように、溝７１が設けられた第３の部分４３は、第１の部分４１よりも変形しやすい。同じく、溝７１が設けられた第３の部分４３は、第２の部分４２よりも変形しやすい。溝７１が設けられた第３の部分４３は、屈曲部の一例であり、例えば、易変形部又は脆弱部とも称され得る。

自由状態の第１のセパレータ１２の第１の端部１２ａと第２の端部１２ｂとの間の長さは、Ｚ軸に沿う方向におけるロワーケース５５の底壁６１とリテーナ５６の隔壁６６との間の距離よりも長い。このため、複数のセル１１、複数の第１のセパレータ１２、及び複数の第２のセパレータ１３が筐体１４に収容されると、第１のセパレータ１２は、ロワーケース５５とリテーナ５６とによって、Ｚ軸に沿う方向に圧縮される。当該圧縮によって、溝７１が設けられた第３の部分４３が、図４の二点鎖線で示すように弾性変形する。これにより、第１のセパレータ１２は、Ｚ軸に沿う方向において、ロワーケース５５とリテーナ５６との間に収まる。

弾性変形した第１のセパレータ１２は、復元力によって、ロワーケース５５の底壁６１と、リテーナ５６の隔壁６６とを押す。このため、第１のセパレータ１２は、底壁６１と隔壁６６との間で固定される。第１のセパレータ１２が固定されることで、第１の流路４５の形状と第２の流路４６の形状とが変わりにくくなる。

第１のセパレータ１２の下端部１２ａは、底壁６１に例えば接着によって固定される。第１のセパレータ１２の上端部１２ｂは、隔壁６６に例えば接着によって固定される。これにより、第１のセパレータ１２が、底壁６１と隔壁６６との間でより確実に固定される。

図３に示すように、隔壁６６に、複数の端子孔６８が設けられる。複数の端子孔６８は、セル１１の正極端子２３及び負極端子２４を、それぞれ露出させる。露出された正極端子２３は、隣り合う負極端子２４に、接続バスバー６９によって電気的に接続される。すなわち、並べられた複数のセル１１は、直列に接続される。

図１に示すアッパーケース５７は、例えば、爪やネジによってリテーナ５６に取り付けられる。アッパーケース５７は、リテーナ５６に収容された基板１５を覆う。このように、本実施形態における基板１５は、セル１１の上方向に配置される。しかし、基板１５は、例えば、セル１１の側方又は下方向に配置されるようにロワーケース５５に収容されても良く、セル１１から離間して配置されても良く、筐体１４の外部に露出されても良く、他の場所に配置されても良い。アッパーケース５７に、電池モジュール１０の電極端子が設けられても良い。

ロワーケース５５に設けられた開口６４から、外気（風）が複数の第１及び第２の流路４５，４６に流入する。第１の流路４５を流れる風は、セル１１の第１の側面３１に直接的に接する。さらに、第２の流路４６を流れる風は、セル１１の第２の側面３２に直接的に接する。言い換えると、セル１１は、第１及び第２の流路４５，４６を流れる風によって直接空気冷却される。

さらに、第１及び第２の流路４５，４６を流れる風は、金属によって作られた第１及び第２のセパレータ１２，１３に接する。第１及び第２のセパレータ１２，１３は、セル１１に接する。このため、セル１１の熱は、第１及び第２のセパレータ１２，１３に伝導し、第１及び第２の流路４５，４６を流れる風によって冷却される。言い換えると、第１及び第２のセパレータ１２，１３は、セル１１に取り付けられた放熱フィンのように機能し、セル１１の冷却を促進する。

第１の実施の形態に係る電池モジュール１０において、隣り合うセル１１の間で第１及び第２の流路４５，４６を形成する第１及び第２のセパレータ１２，１３が、金属によって作られる。これにより、第１及び第２のセパレータ１２，１３が例えば樹脂によって作られるよりも、セル１１の熱が第１及び第２のセパレータ１２，１３に伝導しやすくなる。第１及び第２のセパレータ１２，１３に伝導した熱は、第１及び第２のセパレータ１２，１３によって形成された第１及び第２の流路４５，４６を流れる風（熱媒体）により放熱される。このように、第１及び第２のセパレータ１２，１３が例えば放熱フィンのように機能するため、セル１１の冷却効率を向上することができる。さらに、一般的に樹脂よりも金属の方が高い強度を有するため、第１及び第２のセパレータ１２，１３を薄肉化でき、隣り合うセル１１の間により広い第１及び第２の流路４５，４６を設けることができる。さらに、第１及び第２のセパレータ１２，１３の表面積が増大する。これにより、第１及び第２の流路４５，４６を流れる風の流量と、当該風と第１及び第２のセパレータ１２，１３との接触面積とが増大し、セル１１の冷却効率を向上することができる。

絶縁材５１が、隣り合うセル１１のうち一方の第１の側面３１と隣り合うセル１１のうち他方の第２の側面３２との間において、第１の側面３１と第１のセパレータ１２との間、及び第２の側面３２と第１のセパレータ１２との間、の少なくとも一方に介在する。このため、第１のセパレータ１２が金属によって作られても、隣り合うセル１１の間で短絡が生じることが抑制される。さらに、絶縁材５１が熱伝導性を有するため、セル１１と第１及び第２のセパレータ１２，１３との間に絶縁材５１が介在したとしても、セル１１の熱が絶縁材５１を介して第１及び第２のセパレータ１２，１３に伝導する。これにより、セル１１の冷却効率を向上することができる。

第１のセパレータ１２において、隣り合うセル１１のうち一方の第１の側面３１に接する第１の部分４１と、隣り合うセル１１のうち他方の第２の側面３２に接する第２の部分４２と、がＺ軸に沿う方向において交互に設けられる。これにより、Ｚ軸に沿う方向においてセル１１の冷却に偏りが生じることが抑制され、セル１１をより効率的に冷却できる。

第１のセパレータ１２の第３の部分４３は、第１の部分４１の端部と第２の部分４２の端部とを接続するとともに、セル１１が並べられるＸ軸に沿う方向に延びる。これにより、第３の部分４３によって、隣り合うセル１１の間がより強く支持され、長期間の使用によるセル１１の膨張が抑制される。さらに、第３の部分４３がＸ軸に沿う方向に延びるため、第１の部分４１、第２の部分４２、及び第３の部分４３が略矩形の断面を有する第１及び第２の流路４５，４６を形成する。このため、例えば第１のセパレータ１２が略半円形の断面を有する第１及び第２の流路４５，４６を形成する場合に比べ、第１のセパレータ１２の表面積が広くなる。すなわち、第１のセパレータ１２と第１及び第２の流路４５，４６を流れる流体との接触面積が広くなり、セル１１をより効率的に冷却できる。

第１の部分４１は、セル１１の第１の側面３１に沿って延びる。第２の部分４２は、セル１１の第２の側面３２に沿って延びる。このため、セル１１と第１のセパレータ１２との接触面積が大きくなり、セル１１をより効率的に冷却できる。

絶縁材５１は、セル１１の第１の側面３１と第１のセパレータ１２との間、又は第２の側面３２と第１のセパレータ１２との間に介在する。これにより、第１及び第２の側面３２の一方は絶縁材５１に接触するが、第１及び第２の側面３２の他方は金属製の第１のセパレータ１２に直接的に接触できる。従って、セル１１と第１のセパレータ１２との間でより熱が伝わりやすくなり、セル１１をより効率的に冷却できる。

絶縁材５１は、第１のセパレータ１２の第１の表面４８又は第２の表面４９に塗布される。これにより、セル１１の間に第１のセパレータ１２を介在させるだけで、絶縁材５１をセル１１の第１の側面３１と第１のセパレータ１２との間、又は第２の側面３２と第１のセパレータ１２との間に容易に介在させることができる。

第１及び第２のセパレータ１２，１３は、セル１１のケース２１よりも軟らかい。これにより、第１及び第２のセパレータ１２，１３が金属で作られても、第１及び第２のセパレータ１２，１３がセル１１を傷つけることが抑制される。

複数の絶縁材５１は、セル１１Ｂと第１のセパレータ１２Ａとの間に設けられるとともに、セル１１Ｃと第１のセパレータ１２Ｂとの間に設けられ、セル１１Ａと第１のセパレータ１２との間には設けられない。すなわち、セル１１Ａは、二つの第１のセパレータ１２に直接的に接する。このため、セル１１Ａから二つの第１のセパレータ１２に熱が伝わりやすくなる。従って、複数のセル１１が並べられたＸ軸に沿う方向において中央に位置し、複数のセル１１のうちで最も高温になりやすいセル１１Ａの冷却効率を向上することができる。

自由状態の第１のセパレータ１２の第１の端部１２ａと第２の端部１２ｂとの間の長さは、Ｚ軸に沿う方向におけるロワーケース５５の底壁６１とリテーナ５６の隔壁６６との間の距離よりも長い。このため、ケース２１は、ロワーケース５５とリテーナ５６とによって、第１及び第２のセパレータ１２，１３をＺ軸に沿う方向に弾性的に圧縮する。従って、Ｚ軸に沿う方向における第１及び第２のセパレータ１２，１３の長さの寸法公差を大きく設定したとしても、第１及び第２のセパレータ１２，１３をロワーケース５５とリテーナ５６との間に収めることができ、電池モジュール１０の製造が容易になる。なお、第１及び第２のセパレータ１２，１３が、例えば合成樹脂のような他の材料により作られたとしても、同じく電池モジュール１０の製造が容易になる。

もしＺ軸に沿う方向における第１及び第２のセパレータ１２，１３の長さが短く設定されることにより第１及び第２のセパレータ１２，１３がロワーケース５５又はリテーナ５６から離間すると、隣り合うセル１１のうち一方に接する第１の流路４５と、隣り合うセル１１のうち他方に接する第２の流路４６との断面積が異なってしまう場合がある。しかし、本実施形態の第１及び第２のセパレータ１２，１３はロワーケース５５とリテーナ５６とに接触するため、ロワーケース５５とリテーナ５６との間で第１及び第２のセパレータ１２，１３が固定される。このため、隣り合う一方のセル１１に接する第１の流路４５と、隣り合う他方のセル１１に接する第２の流路４６との断面積を均等にすることができ、複数のセル１１をより均等に冷却することができる。なお、第１及び第２のセパレータ１２，１３が、例えば合成樹脂のような他の材料により作られたとしても、同じく複数のセル１１をより均等に冷却することができる。

溝７１が設けられた第３の部分４３は、セル１１に接する第１及び第２の部分４１，４２よりも変形しやすい。このため、第１及び第２の部分４１，４２がより確実にセル１１に接し、第１及び第２のセパレータ１２，１３とセル１１との間で所望の接触面積を確保しやすい。さらに、ロワーケース５５とリテーナ５６との間で第１及び第２のセパレータ１２，１３を挟み込むときに第３の部分４３で弾性変形が生じやすいため、意図しない変形により、隣り合う一方のセル１１に接する第１の流路４５と、隣り合う他方のセル１１に接する第２の流路４６との断面積に差が生じることが抑制される。

例えば図３において、絶縁材５１は、第１及び第２のセパレータ１２，１３の、第１又は第２の表面４８，４９の全域に塗布される。しかし、絶縁材５１は、第１又は第２の表面４８，４９の一部に塗布されても良い。例えば、絶縁材５１は、第１又は第２の表面４８，４９の、セル１１に接する部分にのみ塗布されても良い。

以下に、第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図５は、第２の実施の形態に係る電池モジュール１０の一部を示す断面図である。図５に示すように、第２の実施形態において、絶縁材５１は、第１及び第２のセパレータ１２，１３ではなく、セル１１に塗布される。

例えば、絶縁材５１は、セル１１Ａの第１の側面３１とセル１１Ｂの第２の側面３２との間において、セル１１Ｂの第２の側面３２に塗布される。このため、絶縁材５１は、セル１１Ｂの第２の側面３２と、第１のセパレータ１２との間に介在する。セル１１Ｂは、絶縁材５１を介して第１のセパレータ１２に接する。一方、セル１１Ａは、第１のセパレータ１２に直接的に接する。

また、絶縁材５１は、セル１１Ａの第２の側面３２とセル１１Ｃの第１の側面３１との間において、セル１１Ｃの第１の側面３１に塗布される。このため、絶縁材５１は、セル１１Ｃの第１の側面３１と、第１のセパレータ１２との間に介在する。セル１１Ｃは、絶縁材５１を介して第１のセパレータ１２に接する。一方、セル１１Ａは、第１のセパレータ１２に直接的に接する。

以上説明したように、絶縁材５１は、第１及び第２のセパレータ１２，１３に限らず、セル１１に塗布されても良い。さらに、絶縁材５１は、第１及び第２のセパレータ１２，１３と、セル１１とに塗布されても良い。加えて、絶縁材５１は、例えば、セル１１と第１又は第２のセパレータ１２，１３との間に介在するシートであっても良い。

以下に、第３の実施の形態について、図６を参照して説明する。図６は、第３の実施の形態に係る電池モジュール１０の一部を示す断面図である。第３の実施形態の第１及び第２のセパレータ１２，１３は、図６に示す複数の第１の突出部８１と、複数の第２の突出部８２とをさらに有する。

図６に示すように、第１の突出部８１は、第１のセパレータ１２の第１の部分４１から、Ｘ軸に沿う方向に突出する。第１の突出部８１の先端部は、セル１１に当接する。例えば、第１のセパレータ１２Ａにおいて、第１の部分４１はセル１１Ａに接し、当該第１の部分４１から突出する第１の突出部８１の先端はセル１１Ｂに当接する。また、第１のセパレータ１２Ｂにおいて、第１の部分４１はセル１１Ｃに接し、当該第１の部分４１から突出する第１の突出部８１の先端部はセル１１Ａに当接する。

第２の突出部８２は、第１のセパレータ１２の第２の部分４２から、Ｘ軸に沿う方向に突出する。第２の突出部８２の先端部は、セル１１に当接する。例えば、第１のセパレータ１２Ａにおいて、第２の部分４２はセル１１Ｂに接し、当該第２の部分４２から突出する第２の突出部８２の先端はセル１１Ａに当接する。また、第１のセパレータ１２Ｂにおいて、第２の部分４２はセル１１Ａに接し、当該第２の部分４２から突出する第２の突出部８２の先端部はセル１１Ｃに当接する。

Ｘ軸に沿う方向における第１の部分４１と第１の突出部８１との長さの合計は、Ｘ軸に沿う方向に隣り合うセル１１の間の間隔に大よそ等しい。同じく、Ｘ軸に沿う方向における第２の部分４２と第２の突出部８２との長さの合計は、Ｘ軸に沿う方向に隣り合うセル１１の間の間隔に大よそ等しい。このため、第１及び第２の突出部８１，８２がセル１１を支持し、セル１１の膨張を抑制する。

第１及び第２の突出部８１，８２は、それぞれ、Ｙ軸に沿う方向に延びる。このような第１及び第２の突出部８１，８２が設けられることで、第１及び第２の部分４１，４２のそれぞれの剛性は、第３の部分４３の剛性よりも高くなる。言い換えると、第１及び第２の突出部８１，８２は、第１及び第２の部分４１，４２を、第３の部分４３よりも曲がりにくくする。

第１のセパレータ１２に外力が作用すると、第１及び第２の部分４１，４２よりも曲がりやすい第３の部分４３に応力集中が生じ、第３の部分４３を起点に第１のセパレータ１２が折れ曲がる。第３の部分４３に溝７１が設けられるため、第３の部分４３はさらに容易に曲げられる。

第３の実施形態の電池モジュール１０において、第１及び第２のセパレータ１２，１３は、第１及び第２の突出部８１，８２を有する。このため、第１及び第２の部分４１，４２が第３の部分４３よりも変形しにくくなる。したがって、第１及び第２の部分４１，４２がより確実にセル１１に接し、第１及び第２のセパレータ１２，１３とセル１１との間で所望の接触面積を確保しやすい。さらに、ロワーケース５５とリテーナ５６との間で第１及び第２のセパレータ１２，１３を挟み込むときに第３の部分４３で弾性変形が生じやすいため、意図しない変形により、隣り合う一方のセル１１に接する第１の流路４５と、隣り合う他方のセル１１に接する第２の流路４６との断面積に差が生じることが抑制される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、セパレータが金属によって作られ、セルとセパレータの間に絶縁部が介在する。これにより、セルの冷却効率を向上することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
第１の方向に並んで配置され、前記第１の方向に向く第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、をそれぞれ有する、複数のセルと、
それぞれが、隣り合う前記セルの間に位置し、隣り合う前記セルの間に流路を形成するとともに、金属によって作られた、複数のセパレータと、
それぞれが、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面との間において、前記第１の面と前記セパレータとの間、及び前記第２の面と前記セパレータとの間、の少なくとも一方に介在するとともに熱伝導性及び絶縁性を有する、複数の絶縁部と、
を具備する電池モジュール。
［２］
それぞれの前記セパレータは、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面に接するとともに前記第１の方向と交差する第２の方向に間隔を介して配置される複数の第１の部分と、隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面に接するとともに前記第２の方向に間隔を介して配置される複数の第２の部分と、を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分とは、前記第２の方向において交互に設けられる、
［１］の電池モジュール。
［３］
それぞれの前記セパレータは、それぞれが、前記第２の方向における前記第１の部分の端部と、前記第２の方向における前記第２の部分の端部とを接続するとともに、前記第１の方向に延びる、複数の第３の部分をさらに有する、［２］の電池モジュール。
［４］
それぞれの前記絶縁部は、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面との間において、前記第１の面と前記セパレータとの間、又は前記第２の面と前記セパレータとの間に介在する、［１］乃至［３］のいずれか一つの電池モジュール。
［５］
それぞれの前記セパレータは、前記第１の面に向く第３の面と、前記第３の面の反対側に位置するとともに前記第２の面に向く第４の面と、を有し、
それぞれの前記絶縁部は、前記第３の面又は前記第４の面に塗布される、
［４］の電池モジュール。
［６］
それぞれの前記セルはケースを有し、
それぞれの前記セパレータは、前記ケースに接するとともに、前記ケースよりも軟らかい、
［１］乃至［５］のいずれか一つの電池モジュール。
［７］
前記複数のセルは、前記第１の方向に並んだ前記複数のセルのうち中央に位置する第１のセルと、前記第１のセルの前記第１の面と向かい合う第２のセルと、前記第１のセルの前記第２の面と向かい合う第３のセルと、を含み、
前記複数の絶縁部は、前記第２のセルと、前記第１のセル及び前記第２のセルの間に位置する前記セパレータと、の間に介在するとともに、前記第３のセルと、前記第１のセル及び前記第３のセルの間に位置する前記セパレータと、の間に介在する、
［１］乃至［６］のいずれか一つの電池モジュール。
［８］
前記複数のセルと、前記複数のセパレータと、前記複数の絶縁部と、を収容する筐体をさらに具備し、
それぞれの前記セパレータは、前記第２の方向における第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、を有し、
前記筐体は、前記第１の端部に接する第１の部材と、前記第２の端部に接する第２の部材とを有し、
自由状態の前記セパレータの前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さは、前記第２の方向における前記第１の部材と前記第２の部材との間の距離よりも長い、
［２］の電池モジュール。
［９］
前記セパレータは、前記セルに接する当接部と、前記当接部よりも変形しやすい屈曲部とを有する、［８］の電池モジュール。

１０…電池モジュール、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…セル、１２…第１のセパレータ、１２ａ…下端部、１２ｂ…上端部、１３…第２のセパレータ、１４…筐体、２１…ケース、３１…第１の側面、３２…第２の側面、３７…第１の端面、３８…第２の端面、４１…第１の部分、４２…第２の部分、４３…第３の部分、４５…第１の流路、４６…第２の流路、４８…第１の表面、４９…第２の表面、５１…絶縁材、５５…ロワーケース、５６…リテーナ、７１…溝。

Claims (2)

1. 第１の方向に並んで配置され、前記第１の方向に向く第１の面と、前記第１の面の反対側に位置する第２の面と、をそれぞれ有する、複数のセルと、
   それぞれが、隣り合う前記セルの間に位置し、隣り合う前記セルの間に流路を形成するとともに、金属によって作られた、複数のセパレータと、
   それぞれが、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面と隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面との間において、前記第１の面と前記セパレータとの間、及び前記第２の面と前記セパレータとの間、の少なくとも一方に介在するとともに熱伝導性及び絶縁性を有する、複数の絶縁部と、
   前記複数のセルと、前記複数のセパレータと、前記複数の絶縁部と、を収容する筐体と、
   を具備し、
   それぞれの前記セパレータは、隣り合う前記セルのうち一方の前記第１の面に接するとともに前記第１の方向と交差する第２の方向に間隔を介して配置される複数の第１の部分と、隣り合う前記セルのうち他方の前記第２の面に接するとともに前記第２の方向に間隔を介して配置される複数の第２の部分と、を有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分とは、前記第２の方向において交互に設けられ、
   それぞれの前記セパレータは、前記第２の方向における第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、を有し、
   前記筐体は、前記第１の端部に接する第１の部材と、前記第２の端部に接する第２の部材とを有し、
   自由状態の前記セパレータの前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さは、前記第２の方向における前記第１の部材と前記第２の部材との間の距離よりも長い、
   電池モジュール。
2. 前記セパレータは、前記セルに接する当接部と、前記当接部よりも変形しやすい屈曲部とを有する、請求項１の電池モジュール。

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