特開 2022-84200 蓄電モジュール用筐体および蓄電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022084200

(43)【公開日】2022-06-07

(54)【発明の名称】蓄電モジュール用筐体および蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/10 20210101AFI20220531BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20220531BHJP

【ＦＩ】

H01M2/02 L

H01M2/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020195903

(22)【出願日】2020-11-26

(71)【出願人】

【識別番号】501428187

【氏名又は名称】昭和電工パッケージング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109911

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義仁

(74)【代理人】

【識別番号】100071168

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 久義

(74)【代理人】

【識別番号】100099885

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 健市

(72)【発明者】

【氏名】南谷 広治

(72)【発明者】

【氏名】田中 克美

【テーマコード（参考）】

5H011

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA02

5H011AA03

5H011AA09

5H011BB03

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD12

5H011DD13

5H011KK00

5H011KK01

5H011KK07

5H040AA01

5H040AA03

5H040AA14

5H040AA18

5H040AA28

5H040AS05

5H040AS07

5H040AS19

5H040AY08

5H040CC28

5H040CC37

5H040CC38

5H040JJ03

5H040LL10

5H040NN01

5H040NN03

(57)【要約】

【課題】形態安定性に優れた蓄電モジュール用筐体を提供する。
【解決手段】本発明は、表皮シート１０によって覆われた電池収容部１５を備え、ケース内に電池要素が封入された単電池２が電池収容部１５に複数収容可能に構成された蓄電モジュール用筐体を対象とする。表皮シート１０が、バリア層５１と、そのバリア層５１の内面側に積層された樹脂製の熱接着層５２と、バリア層５１の外面側に積層された樹脂製の保護層５３とを備えたラミネート材Ｌ１によって構成される。バリア層５１は、オーステナイト系のステンレスによって構成されるとともに、伸びが４０％～６０％、ビッカース硬度が１４０～２００、縦弾性係数が１９０ｋＮ／ｍｍ^２～２１０ｋＮ／ｍｍ^２に調整されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表皮シートによって覆われた電池収容部を備え、ケース内に電池要素が封入された単電池が前記電池収容部に複数収容可能に構成された蓄電モジュール用筐体であって、
前記表皮シートが、バリア層と、そのバリア層の内面側に積層された樹脂製の熱接着層と、前記バリア層の外面側に積層された樹脂製の保護層とを備えたラミネート材によって構成され、
前記バリア層は、オーステナイト系のステンレスによって構成されるとともに、伸びが４０％～６０％、ビッカース硬度が１４０～２００、縦弾性係数が１９０ｋＮ／ｍｍ^２～２１０ｋＮ／ｍｍ^２に調整されていることを特徴とする蓄電モジュール用筐体。

【請求項2】

前記電池収容部の内面が、単電池の外面に固着可能に構成されている請求項１に記載の蓄電モジュール用筐体。

【請求項3】

前記バリア層の厚さが、２０μｍ～１５０μｍに調整されている請求項１または２に記載の蓄電モジュール用筐体。

【請求項4】

重ね合わされた２枚の前記表皮シートが、互いの外周縁部同士が接合されて形成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール用筐体。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の筐体を備え、
ケース内に電池要素が封入された単電池が、前記筐体の電池収容部に複数収容されていることを特徴とする蓄電モジュール。

【請求項6】

前記電池収容部の内面が、単電池の外面に固着されている請求項５に記載の蓄電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電動工具や電気自動車、電動自転車等のモーターに電力を供給する際、再生可能エネルギーや非常電源を蓄電する際等に使用されるパワーモジュール等の蓄電モジュールおよび蓄電モジュール用筐体に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車や電車等の駆動系のモーターを駆動するバッテリー等の蓄電モジュールや、家庭用、工業用の定置型の蓄電モジュールは、瞬間的に大きな電気エネルギー（電力）を必要とするため高出力（ハイパワー）が要求される。

【0003】

一方、正極負極１対の電池要素（ベアセル）を含む単電池の出力は、電池を構成する正極負極の活物質の組み合わせによって決定されるため、出力には限界があり、高出力を得ることが困難である。従って、所望の高出力のエネルギーを得るためには、蓄電モジュール用の外包体内に、複数対の電池要素を直列に配置して組み込んだパワーモジュール等の蓄電モジュール（蓄電デバイスモジュール）を採用するのが通例である。

【0004】

パワーモジュールにおいては、外包体の内部に、正極負極１対の電池要素とセパレータとを交互に直列に配置した積層体を電解質中で封入した積層タイプの蓄電デバイスと、金属製ケース内に電池要素が封入された乾電池（円筒形電池、角型電池等）や袋状のラミネート材に電池要素が封入されたラミネート型電池等の同じ種類の単電池を複数個まとめて一体化した組電池タイプの蓄電デバイスとがある。

【0005】

積層タイプの蓄電モジュールは、電解質中で電池要素が直列に配置されているため、隣り合う電池要素の電極間の接点部に電解質が回り込む可能性があるため、当該接点部に腐食が生じ易いという問題を抱えている。

【0006】

一方、下記特許文献１，２に示す組電池タイプの蓄電モジュールは、電解質は各電池ケース内に封入されて、各単電池の電極はケース外に配置されるため、隣り合う単電池の電極間の接点部に電解質が回り込むことがなく、当該接点部に腐食が生じるのを有効に防止することができる。

【0007】

このような組電池タイプの蓄電モジュールにおいては、使用用途に応じて様々な工夫が施されている。

【0008】

例えば特許文献１に示す蓄電モジュールは、金属製の筐体内に複数の単電池が配置されて構成されている。さらに特許文献２に示す蓄電モジュールは、複数の単電池を熱収縮性樹脂フィルムでひとまとめにしてパッケージングして構成されている。また特許文献３に示す蓄電モジュールは、アルミニウム箔に熱融着性樹脂が積層された２枚のラミネートシート（フィルム）の外周縁部を熱融着して作製した袋状の外包体（筐体）内に複数の単電池が収容されて構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第５０５７７０６号

【特許文献2】特許第５４２９７７３号

【特許文献3】特許第５４５９３９８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、特許文献１に示す蓄電モジュールにおいては、筐体が金属製であるため、高重量化を来すとともに、電気絶縁性の面で不安が生じるという課題があった。

【0011】

また特許文献２に示す蓄電モジュールにおいては、外包体（筐体）が熱収縮性の樹脂フィルムで構成されているため、放熱性や強度の面で不安が生じるという課題があった。

【0012】

また特許文献３に示す蓄電モジュールにおいては、外包体としてのラミネートシートの強度を十分に確保するための具体的な対策が記載されておらず、外部から振動や衝撃を受けた際に変形するおそれがあり、形状保持性（形状安定性）の点において未だ改良の余地が残されているという課題があった。

【0013】

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、軽量化を図りつつ、放熱性、電気絶縁性、強度および形状保持性に優れた蓄電モジュールおよび蓄電モジュール用筐体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】

【0014】

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

【0015】

［１］表皮シートによって覆われた電池収容部を備え、ケース内に電池要素が封入された単電池が前記電池収容部に複数収容可能に構成された蓄電モジュール用筐体であって、
前記表皮シートが、バリア層と、そのバリア層の内面側に積層された樹脂製の熱接着層と、前記バリア層の外面側に積層された樹脂製の保護層とを備えたラミネート材によって構成され、
前記バリア層は、オーステナイト系のステンレスによって構成されるとともに、伸びが４０％～６０％、ビッカース硬度が１４０～２００、縦弾性係数が１９０ｋＮ／ｍｍ^２～２１０ｋＮ／ｍｍ^２に調整されていることを特徴とする蓄電モジュール用筐体。

【0016】

［２］前記電池収容部の内面が、単電池の外面に固着可能に構成されている前項１に記載の蓄電モジュール用筐体。

【0017】

［３］前記バリア層の厚さが、２０μｍ～１５０μｍに調整されている前項１または２に記載の蓄電モジュール用筐体。

【0018】

［４］重ね合わされた２枚の前記表皮シートが、互いの外周縁部同士が接合されて形成されている前項１～３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール用筐体。

【0019】

［５］前項１～４のいずれか１項に記載の筐体を備え、
ケース内に電池要素が封入された単電池が、前記筐体の電池収容部に複数収容されていることを特徴とする蓄電モジュール。

【0020】

［６］前記電池収容部の内面が、単電池の外面に固着されている前項５に記載の蓄電モジュール。

【発明の効果】

【0021】

発明［１］の蓄電モジュール用筐体によれば、ラミネート材製の表皮シートによって構成されているため、金属製のものと比較して、軽量化を図ることができるとともに、電気絶縁性を向上させることができる。さらに表皮シートのバリア層であるステンレスの伝熱性が高いため、放熱性を向上させることができる。その上さらに本発明の蓄電モジュールは、表皮シートのバリア層は特定のステンレスによって構成されているため、良好な成形性を確保できて、成形後における強度および形状保持性も向上させることができる。

【0022】

発明［２］の蓄電モジュール用筐体によれば、単電池を固着できるように構成されているため、単電池を安定した状態で保持でき、外部から衝撃や振動を受けた場合であっても、単電池の位置ずれを防止でき、短絡の発生等を有効に防止することができる。

【0023】

発明［３］の蓄電モジュール用筐体によれば、表皮シートのバリア層を特定の厚みに設定しているため、上記の効果をより確実に得ることができる。

【0024】

発明［４］の蓄電モジュール用筐体によれば、２枚の表皮シートを重ね合わせて形成しているため、適切な形状に形成できて、所望の性能を有する蓄電モジュールを確実に形成することができる。

【0025】

発明［５］の蓄電モジュールによれば、上記と同様に、軽量化を図りつつ、放熱性、電気絶縁性、成形性、強度および形状保持性を向上させることができる。

【0026】

発明［６］の蓄電モジュールによれば、単電池を固着しているため、単電池を安定した状態で保持でき、外部から衝撃や振動を受けた場合であっても、単電池の位置ずれを防止でき、短絡の発生等を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１はこの発明の実施形態である蓄電モジュールを示す斜視図である。

【図2】図２は実施形態の蓄電モジュールを示す側面断面図である。

【図3】図３は実施形態の蓄電モジュールを分解して示す斜視図である。

【図4】図４は実施形態の蓄電モジュールに適用されたラミネート材を説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１～図３はこの発明の実施形態である蓄電モジュールを示す図である。以下の説明においては発明の理解を容易にするため、図２の左右方向を「前後方向（長さ方向）」とし、図２の上下方向を「上下方向（厚さ方向）」とし、図２の紙面に対し垂直な方向を「幅方向（左右方向）」として説明する。

【0029】

図１～図３に示すように、本第１実施形態の蓄電モジュールは、ケーシング（容器）としての筐体（蓄電モジュール用筐体）１と、筐体１内に収容される単電池２と、単電池２に対し電気の出し入れを行うためのタブリード８ａ，８ｂとを基本的な構成要素として備えている。

【0030】

筐体１は、上下２枚の表皮シート１０によって構成されている。表皮シート１０は、後述するラミネート材Ｌ１によって構成されており、深絞り成形や、押出成型等の手法を用いて成形加工されている。上側の表皮シート１０は、下側の表皮シート１０に対し上下を反転させた形状であり、両表皮シート１０は実質的に同じ形状を有している。

【0031】

本実施形態においては、下側の表皮シート１０は、外周縁部を除く中間領域全域が下方に凹陥形成されて、直方体形状の凹陥部１１が形成されるとともに、凹陥部１１の開口縁部外周に外方突出状のフランジ部１２が一体に形成されている。

【0032】

上側の表皮シート１０は、既述した通り下側の表皮シート１０を上下に反転させた形状であり、直方体形状の凹陥部１１が上方に膨出するように形成されるとともに、その凹陥部（膨出部）１１の外周縁部に外方突出状にフランジ部１２が一体形成されることとなる。

【0033】

表皮シート１０は、柔軟性および可撓性を有するラミネートシートないしフィルムであるラミネート材Ｌ１によって構成されている。

【0034】

図４に示すようにラミネート材Ｌ１は、金属（金属箔）製のバリア層５１と、そのバリア層５１の一面（内面）に接着剤を介して積層された熱融着性の熱接着層５２と、バリア層５１の他面（外面）に接着剤を介して積層された耐熱性の保護層５３とを備えている。なお本実施形態において「箔」という用語は、フィルム、シート、薄板も含む意味で用いられている。

【0035】

バリア層５１を構成する金属としては、ステンレス（ステンレス箔）が用いられる。

【0036】

本実施形態において、バリア層５１を構成するステンレスとしては、ＪＩＳ記号（ＳＵＳ記号）がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系のステンレス（ステンレス箔）を用いる必要があり、特にＳＵＳ３０４を用いるのが好ましい。すなわちこのステンレスは、フェライト系、マルテンサイト系等の他のステンレスや、アルミニウム箔、銅箔等の他の金属箔と比較して、伸び易く成形性に優れており、良好な成形性を得ることができ、表皮シート１０を所望の形状に確実に形成することができる。

【0037】

また本実施形態において、バリア層５１のステンレス箔は、ＪＩＳ Ｚ２２４１（２０１１）に準拠して測定した伸びが４０％～６０％（下限値「４０％」および上限値「６０％」を含む、以下同じ）、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に準拠して測定したビッカース硬度（ビッカース硬さ）が１４０～２００、ＪＩＳ Ｚ２２８０（１９９３）に準拠して測定した縦弾性係数が１９０ｋＮ／ｍｍ^２～２１０ｋＮ／ｍｍ^２に調整されている。バリア層５１の機械的性質（物性値）をこれらの値に調整することによって、軽量で、成形性に優れ、さらに成形後の形状保持性（強度）に優れるため、外部から衝撃や振動を受けた場合でも、変形し難い成形品（筐体１）に形成することができる。従って後述するように筐体１内に収容されている単電池２や内部のリード線２１ａ、２１ｂの変形や位置ずれによる短絡の発生を有効に防止することができる。

【0038】

なおバリア層５１の両面は、樹脂層（熱融着層５２および保護層５２）が設けられるため、十分な絶縁性を確保することができる。

【0039】

バリア層５１は、厚みを２０μｍ～１５０μｍに設定するのが良く、より好ましくは４０μｍ～１００μｍに設定するのが良い。すなわちバリア層５１の厚みを上記の特定の厚さに設定する場合には、成形後の十分な形状安定性（強度）およびバリア性を確保しつつ、成形加工性を向上させることができる。換言すると、バリア層５１の厚みが薄過ぎる場合には、成形後に所望のバリア性および形状安定性が得られないおそれがあり、逆にバリア層５１の厚みが厚過ぎる場合には、柔軟性が低下し、成形加工性が低下するおそれがある。

【0040】

バリア層５１は、両面あるいは片面に下地層を設けておくのが好ましい。下地層は、クロメート処理、ケイ酸塩処理、ジルコニウム系化成処理等で形成される化成被膜によって構成されるものが好ましい。

【0041】

下地層の付着量は処理方法によって異なるが、例えば金属箔の化成処理におけるクロム付着量（片面あたりの場合）は、０．１ｍｇ／ｍ^２～５０ｍｇ／ｍ^２に設定するのが良く、より好ましくは２ｍｇ／ｍ^２～２０ｍｇ／ｍ^２に設定するのが良い。

【0042】

このようにバリア層５１に下地層を形成する場合には、バリア層５１に積層される熱接着層５２や保護層５３等の樹脂層が剥がれ難くデラミネーションの発生を防止できるため、金属製のバリア層５１の露出を確実に防止でき、バリア性を向上できるとともに、バリア層５１の腐食等を有効に防止することができる。

【0043】

熱接着層５２は、熱可塑性の無延伸樹脂を用いるのが好ましい。例えば無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ等）、酸変性したポリオレフィン樹脂等の無延伸樹脂のフィルムやコート層、アイオノマー樹脂、ＥＭＡＡ（エチレン－メタクリル酸共重合樹脂）等によって構成するのが良い。

【0044】

熱接着層５２の厚みは、５μｍ～１５０μｍに設定するのが良く、より好ましくは３０μｍ～１００μｍに設定するのが良い。

【0045】

熱接着層５２として上記特有の樹脂および厚さのものを使用する場合には、良好な熱融着性を確保できて、上下の表皮シート１０同士、表皮シート１０および単電池２間を強固に熱融着して固定できるため、表皮シート１０内、つまり筐体１内に単電池２を確実に固定でき、単電池２や単電池２に接続される後述のリード線２１ａ，２１ｂの位置ずれを確実に防止でき、短絡等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。さらに熱融着時等において熱接着層５２が流出し難く、金属製のバリア層５１の露出を防止でき、絶縁性および耐腐食性を向上させることができる。

【0046】

保護層５３は、２軸延伸フィルムを貼り付けて形成するのが好ましい。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の２軸延伸ポリエステルのフィルム、ＰＡ６、ＰＡ６６等の２軸延伸ポリアミド（ＯＮＹ）フィルム、２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルムを貼り付けて形成するのが好ましい。

【0047】

保護層５３の厚みは、５μｍ～１００μｍに設定するのが良く、より好ましくは９μｍ～５０μｍに設定するのが良い。保護層５３として上記特有の樹脂および厚さのものを使用する場合には、保護層５３として十分な強度を得ることができ、耐突き刺し性等を向上できて、金属製のバリア層５１の露出を防止でき、電気絶縁性や耐腐食性をより一層向上させることができる。

【0048】

また保護層５３としては、熱接着層５２を構成する樹脂よりも融点が高いもの、好ましくは融点が１０℃以上高いものを使用するのが好ましい。すなわち保護層５３として融点が高いものを使用する場合、熱接着層５２を加熱によって熱融着（熱接着）する際に保護層５３への熱による悪影響を回避することができる。

【0049】

以上の構成のラミネート材Ｌ１が、上下各表皮シート用のシート素材とし、そのシート素材が凹陥成形されて裁断されることによって、表皮シート１０が形成される。そして後述するように、上下両表皮シート１０のフランジ部１２同士が熱融着（熱接着）されることによって、蓄電モジュール用筐体１が形成される。この筐体１においては、上下の表皮シート１０の両凹陥部１１によって直方体形状の電池収容部１５が形成される。

【0050】

図２および図３に示すように、本第１実施形態において採用される単電池２は、市販の角形９Ｖ乾電池である。言うまでもなく、この単電池２は、角形の形状で一面に正極および負極が並んで配置されている。

【0051】

なお本発明においては、筐体１内に収容される単電池としては、単独で使用可能な電池、すなわちケース内に電池要素が封入されて、正極負極等の電極が外部に設けられた電池であればどのような電池でも採用することができる。例えば金属製ケース内に電池要素が封入された上記角形乾電池や円筒形乾電池、プラスチックケース内に電池要素が封入された電池、ラミネート材等の袋状のフィルムに電池要素が封入されたラミネート電池（ラミ電池）等の電池を採用することができる。さらに本発明においては、筐体１内に収容される電池は、一次電池に限られず、二次電池であっても良い。

【0052】

また電極としてはタブリード８ａ，８ｂが用いられる。タブリード８ａ，８ｂは、帯板状のタブリード本体８１と、タブリード本体８１の中央部の両面に設けられる被覆フィルム８２とを備えている。なお被覆フィルム８２は、表皮シート１０のフランジ部１２に対応して設けられており、後述するようにフランジ部１２に熱融着して固定される。

【0053】

そして図２および図３に示すように本実施形態においては、３個の単電池２がその各電極側が右側に配置されるようにして、下側の表皮シート１０の凹陥部１１に並んで配置される。

【0054】

また各単電池２には、その電極にリード線付の電池スナップ２１が装着されて、表皮シート１０のフランジ部１２の正極側端部（右側端部）上に正極タブリード８ａが配置されるとともに、負極側端部（左側端部）上に負極タブリード８ｂが配置される。また最も正極側（右側）に配置される単電池２における電池スナップ２１の正極リード線２１ａが、正極タブリード８ａの基端（内端）にハンダ付けによって接続固定されて、その正極タブリード８ａの先端（外端）が正極側の外方に引き出されるように配置される。さらに最も負極側（左側）に配置される単電池２における電池スナップ２１の負極リード線２１ｂが、負極タブリード８ｂの基端（内端）にハンダ付けによって接続固定されて、その負極タブリード８ｂの先端（外端）が負極側の外方に引き出されるように配置される。これにより複数の単電池２が両タブリード８ａ，８ｂ間において最も電位差が大きくなるように配置される。

【0055】

このように下側表皮シート１０の凹陥部１１内に単電池２の下側半分を収容して、タブリード８ａ，８ｂをその被覆フィルム８２をフランジ部１２上に配置した後、上側表皮シート１０をその凹陥部１１内に単電池２の上側半分を収容し、かつフランジ部１２をタブリード８ａ，８ｂの被覆フィルム８２上に被せて、両表皮シート１０の両フランジ部１２同士を重ね合わせるように配置する。

【0056】

この状態で、両表皮シート１０の両フランジ部１２を上下一対の加熱シール型で挟み込みながら加熱することにより、両フランジ部１２の熱接着層５２同士を熱融着して接合一体化するとともに、表皮シート１０のフランジ部１２とタブリード８ａ，８ｂの被覆フィルム８２との間を熱融着して接合一体化する。こうして上下の表皮シート１０によって単電池２を封入して蓄電モジュールが組み付けられる。

【0057】

ここで本実施形態においては、筐体１を構成する表皮シート１０の凹陥部１１の内面と、単電池２の外面とを固着するようにしている。この固着手段としては、固着用テープを用いる手段と、熱融着（熱接着）を用いる手段と、接着剤を用いる手段とを例示できる。

【0058】

テープを用いる手段としては、粘着テープ等の両面テープを用いることができる。例えばフィルム基材（ＰＥＴ）の両面に、シリコン系粘着剤、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤を塗布した両面粘着テープによって、単電池２の外周面を筐体１の内周面に固着することができる。

【0059】

また熱融着を用いる手段としては、単電池２の外層に用いられている材質に対し、熱接着可能な樹脂を予め、表皮シート１０の内層として積層しておけば、表皮シート１０の単電池２に対応する部分を加熱・加圧することによって、単電池２の外周面を筐体１の内周面に固着することができる。

【0060】

ここで参考までに、単電池が円筒形乾電池や角形乾電池の場合、最外層は、絶縁性、熱収縮性の樹脂チューブ（ポリオレフィン製、塩化ビニル製等）で覆われている。さらに単電池がラミネート電池の場合、最外層はＰＥＴフィルム、またはＯＮＹフィルムによって封止されている。従って最外層がポリオレフィン製チューブの円筒形乾電池の場合、表皮シート１０の内層にＣＰＰフィルムまたはＬＤＰＥフィルム、ＬＬＤＰＥフィルムを用いれば良い。さらに最外層が塩化ビニル製チューブの角形乾電池の場合は、表皮シート１０の内層に、変性ＰＰフィルムまたは変性ＰＥフィルムを用いれば良い。さらに最外層がＰＥＴフィルムまたはＯＮＹフィルムのラミネート電池の場合は、表皮シート１０の内層に変性ＰＰフィルムを用いれば良い。

【0061】

また接着剤を用いる手段としては、単電池２の外層に、予め、熱接着可能な接着剤を塗布、乾燥させて接着剤層を形成しておけば、表皮シート１０の単電池２に対応する部分を加熱・加圧することによって、単電池２の外周面を筐体１の内周面に固着することができる。この接着剤の一例としては、ブロックイソシアネートを硬化剤とした変性ＰＰ系接着剤を挙げることができる。

【0062】

なお単電池２の外面と表皮シート１０の内面とを熱接着するに際して、既述したように表皮シート１０および単電池２間の熱接着処理と、表皮シート１０同士の熱接着（封止）処理とを同時に行う１段シール（１段シール方式）を採用しても良いし、別々に行う２段シール（２段シール方式）を採用しても良い。

【0063】

こうして作製された本実施形態の蓄電モジュールにおいては、そのタブリード８ａ，８ｂを電動機の電力供給部に接続して電力を供給することによって電動機を駆動するものである。

【0064】

以上の構成の本実施形態の蓄電モジュールによれば、筐体１がラミネート材Ｌ１製の表皮シート１０によって構成されているため、金属製の筐体を使用する場合と比較して、軽量化を図ることができるとともに、十分な電気絶縁性を確保することができる。

【0065】

また本実施形態の蓄電モジュールにおいては、表皮シート１０を構成するラミネート材Ｌ１のバリア層５１が特定のステンレス箔によって構成されているため、表皮シート１０の軽量化を図りつつ、成形加工性を向上でき、さらに成形後の形状保持性（強度）も向上させることができる。従って表皮シート１０により形成された筐体１０は、十分な耐衝撃性および耐振動性を得ることができ、外部から衝撃や振動を受けたとしても、有害な変形や破損を防止でき、筐体１内に収容されている単電池２や電池スナップ２１およびそのリード線２１ａ，２１ｂの変形や位置ずれによる短絡の発生も確実に防止できて、耐久性も一層向上できて、高品質の蓄電モジュールを得ることができる。

【0066】

また本実施形態においては、表皮シート１０のバリア層５１が、ステンレス箔によって構成されているため、バリア層５１によって伝熱性を確保することができる。このため放熱性を向上させることができ、筐体１内に熱がこもって、高熱による悪影響が単電池２等に及ぶような不具合を確実に防止することができる。

【0067】

なお上記実施形態においては、筐体１内に単電池２を３つ収容する場合を例に挙げて説明したが、本発明において電池の収容数は、２つ以上であれば特に限定されるものではない。

【0068】

また上記実施形態においては、２枚の表皮シート１０を用いて筐体１を形成する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、１枚の表皮シートを２つ折りするように折り曲げて、筐体を形成しても良いし、３枚以上の表皮シートを用いて筐体を形成するようにしても良い。

【0069】

また上記実施形態においては、凹陥成形された表皮シート１０（成形品）を用いる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明において、成形されない平面状の２枚の表皮シート（非成形品）を重ね合わせて外周縁部を熱接着することにより袋状の筐体を形成するようにしても良い。さらに複数の表皮シートを用いて筐体を形成するに際して、一部の表皮シートのみを成形品とし、他の表皮シートを非成形品として、筐体を形成するようにしても良い。

【実施例0070】

【表1】

【0071】

＜実施例１＞
以下に説明するように実施例および比較例では、図１～図３に示す上記実施形態の蓄電モジュールと同様な形状の蓄電モジュールを作製した。

【0072】

（１）表皮シート１０の作製
表１に示すようにＳＵＳ３０４（ＪＩＳ記号）によって構成されるステンレス箔製のバリア層５１（厚さ５０μｍ）の内面に、厚さ４０μｍのウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムを貼り合わせて熱接着層５２を積層するとともに、バリア層５１（ステンレス箔）の他面（外面）にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り合わせて、保護層５３を積層することにより、ラミネート材Ｌ１を準備した。

【0073】

なおバリア層５１としてのステンレス箔において、ＪＩＳ Ｚ２２４１（２０１１）に準拠して測定した伸びは４８％であり、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に準拠して測定したビッカース硬度は１４８であり、ＪＩＳ Ｚ２２８０（１９９３）に準拠して測定した縦弾性係数は１９３ｋＮ／ｍｍ^２である。

【0074】

上記ラミネート材Ｌ１を幅１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの大きさに裁断し、その裁断したラミネート材Ｌ１を深絞り成形して、熱接着層５２が内側に配置された、幅２７ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、深さ９ｍｍの直方体形状の凹陥部１１を形成し、周縁部を切断して幅１０ｍｍのフランジ部１２を形成して、下側の表皮シート１０を作製した。

【0075】

上記ラミネート材Ｌ１を同様に深絞り成形して切断することにより上側の表皮シート１０を作成した。

【0076】

（２）タブリード８ａ，８ｂの作製
タブリード８ａ，８ｂとして、タブリード本体８１の中央部両面に被覆フィルム８２が接着されたものを準備した。

【0077】

この際、正極タブリード８ａにおけるタブリード本体８１を、厚さ０．２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍのアルミニウム製の板材によって構成し、被覆フィルム８２を、無水マレイン酸変性ポリプロピレン（三菱ケミカル製「モディックP502」）を原料とする、厚さ０．１ｍｍ、幅１４ｍｍ、長さ１５ｍｍの大きさのフィルムによって構成した。

【0078】

負極タブリード８ｂにおけるタブリード本体８１を、厚さ０．２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍのニッケル製の板材によって構成し、被覆フィルム８２を、上記正極タブリード８ａの被覆フィルム８２と同様のものによって構成した。

【0079】

（３）単電池の準備
単電池２として、角形の９Ｖ乾電池を３個準備した（図２，３等参照）。なお各単電池２の上下両面には、単電池２を筐体１に固着するための３Ｍ(スリーエムジャパン）社製の両面粘着テープ（幅１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍ）を貼り付けた。

【0080】

（４）蓄電モジュールの組立
図１～図３の実施形態と同様にして、下側の表皮シート１０の凹陥部１１内に、電池スナップ２１で直列に接続した３個の単電池（９Ｖ乾電池）２を収容しつつ、最も正極側の電池スナップ２１の正極リード線２１ａを、正極タブリード８ａの基端（内端）にハンダ付けするとともに、最も負極側の電池スナップ２１の負極リード線２１ｂを、負極タブリード８ｂの基端（内端）にハンダ付けした。

【0081】

次に、下側の表皮シート１０に収容された単電池２を覆うようにして、上側の表皮シート１０を配置して、下側表皮シート１０のフランジ部１２上に上側表皮シート１０のフランジ部１２を重ね合わせて配置する。この際、タブリード８ａ，８ｂの被覆フィルム８２を上下両表皮シート１０のフランジ部１２間に挟み込むようにして、タブリード８ａ，８ｂの先端（外端）を外部に引き出すように配置した。これにより仮組状態（非接合状態）の蓄電モジュールを作製した。この仮組品においては、単電池２の上下両面に貼着された両面粘着テープが、上下両表皮シート１０の凹陥部内面に接着可能な状態に配置されている。

【0082】

続いてこの仮組品を２段シール方式で熱接着処理を行った。１段目のシールでは、上下からシール金型によって、上下両表皮シート１０における外周縁部の両フランジ部１２を挟み込んだ状態で加熱して、フランジ部１２同士を熱融着するとともに、フランジ部１２およびタブリード８ａ，８ｂの被覆フィルム８２間を熱融着して、単電池２を表皮シート１０（筐体１）で密封した。

【0083】

２段目のシールでは、上下からシール金型によって表皮シート１０の凹陥部１１の底壁部（上壁部）を押圧して単電池２の両面に押し当てた状態で加熱して、表皮シート１０の凹陥部内面を単電池２の外面に熱接着した。これにより実施例１の蓄電モジュールを作製した。

【0084】

なお１段目のシール条件は、１９０℃×０．３ＭＰａ×７秒であり、２段目のシール条件は、６０℃×０．３ＭＰａ×７秒である。

【0085】

なお、１段目および２段目のシール金型としては、いずれも伝熱性ゴムを装着しない金属製のものを使用した。

【0086】

＜実施例２＞
表１に示すように、ラミネート材Ｌ１として、バリア層５１が、ＳＵＳ３１６（ＪＩＳ記号）によって構成される厚さ８０μｍのステンレス箔（伸び５２％、ビッカース硬度１５５、縦弾性係数１９３ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２の蓄電モジュールを作製した。

【0087】

＜比較例１＞
表１に示すように、バリア層５１が、ＳＵＳ４３０（ＪＩＳ記号）によって構成される厚さ５０μｍのフェライト系ステンレス箔（伸び２１％、ビッカース硬度１４０、縦弾性係数２００ｋＮ／ｍｍ^２）を用いた以外は、実施例１と同じラミネート材Ｌ１を準備し、このラミネート材Ｌ１を用いて、実施例１と同様に、表皮シート１０を作製した。

【0088】

続いて各単電池２に、両面粘着テープを貼り付けずに、それ以外は、上記実施例１と同様に仮組品を作製した。

【0089】

この仮組品に対し、１段シール方式で熱接着処理を行った。すなわち、上下からシール金型によって、外周縁部の両フランジ部１２を熱融着するとともに、フランジ部１２およびタブリード８ａ，８ｂの被覆フィルム８２間を熱融着して、単電池２を表皮シート１０（筐体１）で密封して、比較例１の蓄電モジュールを作製した。このときのシール条件は、実施例１の１段目のシール条件と同様である。

【0090】

なおこの比較例１の蓄電モジュールにおいては、単電池２と、筐体１との間は固着されておらず、離脱可能な状態となっている。

【0091】

＜成形性の評価＞
実施例および比較例の各ラミネート材を、上記と同様に裁断して深絞り成形して、実施例および比較例の各試験品（深絞り成形品）を得た。

【0092】

各試験品に対し、暗室にて光透過法により成形クラック、ピンホール等の有無を確認して各試験品の成形性を評価した。その結果、成形クラックおよびピンホールが無いものを良好「○」と評価し、成形クラックおよびピンホールの少なくともいずれかが有るものを不良「×」と評価した。その結果を表１に併せて示す。

【0093】

＜形状安定性の評価＞
実施例および比較例において、表皮シート１０を深絞り成形した後、そのまま１分間静置してノギスにて凹陥部中央部の最大深さを測定した。そして各成形品における凹陥部中央部の最大深さの変形量に基づいて形状安定性を評価した。評価基準としては、最大深さ９ｍｍ～９．１ｍｍ以下（変形量０．１ｍｍ以下）の場合は優秀「◎」と評価し最大深さ９．１ｍｍ超、９．５ｍｍ以下（変形量０．１ｍｍ超、０．５ｍｍ以下）の場合は良好「○」と評価し、最大深さ９．５ｍｍ超、１０ｍｍ以下（変形量０．５ｍｍ超、１．０ｍｍ以下）の場合は普通「△」と評価し、最大深さ１０ｍｍ超（変形量１．０ｍｍ超）の場合は不良「×」と評価した。その結果を表１に併せて示す。

【0094】

＜導通性の評価＞
実施例および比較例の各蓄電モジュールにおいて、正極タブリード８ａおよび陰極タブリード８ｂ間の電圧をテスターで測定した。その結果を表１に併せて示す。

【0095】

＜耐内圧性の評価＞
厚さ１ｍｍ×直径φ１０ｍｍのシリコンゴムに通した直径φ１ｍｍのシリンジ針を、実施例および比較例の各蓄電モジュールに突き刺し、その針を介して空気を注入して蓄電モジュール内に０．２ＭＰａの圧力（空気圧）を１分間付与し、各蓄電モジュールの変形量を測定した。変形量は蓄電モジュールにおいて、圧力を付与する前の状態と、圧力を付与している間との差（最大変形量）を測定した。そして、変形量（膨出量）が０．１ｍｍ以下のものは優秀「◎」、０．１ｍｍ超０．３ｍｍ以下のものは良好「○」、０．３ｍｍ超０．６ｍｍ以下のものは普通「△」、０．６ｍｍ超のものは不良「×」として評価した。その評価結果を表１に併せて示す。

【0096】

＜耐外圧性の評価＞
コンクリート製の基台上に、実施例および比較例の蓄電モジュールを載置し、その上から厚さ１０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×幅６０ｍｍのアルミニウム板を載置し、０．５ＭＰａの圧力を５分間加えた後、各蓄電モジュールを取り出して、変形具合を観察した。その観察において、単電池２が存在する部分には変形は認められなかったため、それらが存在しない空洞部（隣り合う乾電池間の隙間部分）の変形具合を観察した。そして変形がなかったものは良好「○」、変形があったものは不良「×」と評価した。その評価結果を表１に併せて示す。

【0097】

表１から明らかなように、実施例１，２の蓄電モジュールは、良好な成形性および形状安定性を確保しつつ、比較例１の蓄電モジュールと比べて、耐内圧性および耐外圧性に優れているのが判る。

【産業上の利用可能性】

【0098】

この発明の蓄電モジュール用筐体は、大容量大電流の電力を供給する際に使用されるパワーモジュール用の筐体として好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0099】

１：筐体
１０：表皮シート
１５：電池収容部
２：単電池
５１：バリア層
５２：熱融着層
５３：保護層
Ｌ１：ラミネート材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】