特開 2024-122528 電池モジュール

(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】P2024122528

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/291 20210101AFI20240902BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240902BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

H01M50/291

H01M50/209

H01M50/262 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030108

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神谷 誠

(72)【発明者】

【氏名】田口 佑介

(72)【発明者】

【氏名】刑部 友敬

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA07

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY10

5H040NN03

(57)【要約】

【課題】電池セルの位置ずれを抑制するとともに、電池セルの膨張時に当該電池セルに加えられる荷重を緩和することができる電池モジュールを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様である電池モジュールは、積層状に配列される複数の電池セルと、シート状のベース部と、前記ベース部から前記複数の電池セルの配列方向に突出する突起部とを有し、前記複数の電池セルによって前記配列方向に挟まれる弾性体シートと、を備える。前記突起部は、前記複数の電池セルのうち前記配列方向に対向する電池セルを受ける受面部と、前記受面部側から前記ベース部側に向かって拡がるテーパ状をなすように、前記受面部から延在する中空錐台部と、前記中空錐台部との間に空間を形成するように、前記受面部から延在する中空柱部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層状に配列される複数の電池セルと、
シート状のベース部と、前記ベース部から前記複数の電池セルの配列方向に突出する突起部とを有し、前記複数の電池セルによって前記配列方向に挟まれる弾性体シートと、
を備え、
前記突起部は、
前記複数の電池セルのうち前記配列方向に対向する電池セルを受ける受面部と、
前記受面部側から前記ベース部側に向かって拡がるテーパ状をなすように、前記受面部から延在する中空錐台部と、
前記中空錐台部との間に空間を形成するように、前記受面部から延在する中空柱部と、
を備えることを特徴とする電池モジュール。

【請求項2】

前記中空錐台部は、前記中空柱部の外側に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記中空錐台部の延在端部は、前記ベース部と接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記中空錐台部は、前記中空柱部の内側に形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記中空柱部の延在端部は、前記ベース部と接続される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記中空錐台部は、中空の円錐台状に形成される、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記中空柱部は、中空の円柱状に形成される、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記突起部は、前記ベース部側において開口する、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、互いに隣り合うように配列（積層）された複数の電池セルを備える電池モジュールが提案されている。例えば、特許文献１には、所定の方向に積層される複数の電池セルの積層体と、当該積層体の積層方向の両側から複数の電池セルを拘束する拘束部材と、これら複数の電池セルの各間に介在する緩衝シートとを備えた電池モジュールが開示されている。

【0003】

特許文献１に記載の電池モジュールにおいて、緩衝シートは、弾性材料によって形成された弾性突部を複数有し、互いに積層方向に隣接する２つの電池セルの各対象面の間に介在する。電池セルは、充放電が可能な二次電池であり、充放電に伴って膨張収縮する。また、電池セルが充放電の繰り返しによって劣化した場合、電池セルの充電時の膨張は、放電時に元の形状まで収縮しないため、徐々に増大する傾向にある。緩衝シートは、このような電池セルの対象面に複数の弾性突部を当接させ、電池セルの膨張収縮に伴う当該弾性突部の変形により、電池セルの膨張収縮を吸収している。

【0004】

上記のような緩衝シートの弾性突部としては、例えば、中実の円柱形状に形成された弾性突部もあれば、中実の円錐台形状に形成された弾性突部もある（特許文献１、２参照）。また、特許文献３には、内側の一部分に空洞を有する円錐台形状の弾性突部が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－４５５６号公報

【特許文献2】特開２０１７－１５２３３８号公報

【特許文献3】特開２０１９－１２８９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した従来の円柱形状の弾性突部は、電池セルの積層方向に潰れにくい（圧縮し難い）ため、電池セルの膨張を吸収する際において弾性突部から電池セルに加えられる荷重が過度に増大する恐れがある。この過度な荷重により、電池セルのセパレータ等の内部部品が破損して短絡する場合がある。また、従来の円柱形状の弾性突部は、電池セルの積層方向から加えられた荷重により、当該積層方向に対して垂直な方向に倒れやすい。このため、複数の電池セルを積層方向に拘束した際、または、電池モジュールを搭載した車両等の振動に伴い電池モジュールが振動した際、電池セルが上記垂直な方向に位置ずれする恐れがある。

【0007】

また、上述した従来の円錐台形状の弾性突部は、円柱形状の弾性突部に比べて、上記垂直な方向へ倒れにくいものの、電池セルの積層方向に潰れにくい。このため、電池セルの膨張を吸収する際において弾性突部から電池セルに加えられる荷重が、円柱形状の弾性突部よりも増大する恐れがある。なお、円錐台形状の弾性突部内の一部分に空洞を設けても、上記電池セルに対する荷重を制御することは困難である。

【0008】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電池セルの位置ずれを抑制するとともに、電池セルの膨張時に当該電池セルに加えられる荷重を緩和す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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電池モジュールは、積層状に配列される複数の電池セルと、シート状のベース部と、前記ベース部から前記複数の電池セルの配列方向に突出する突起部とを有し、前記複数の電池セルによって前記配列方向に挟まれる弾性体シートと、を備え、前記突起部は、前記複数の電池セルのうち前記配列方向に対向する電池セルを受ける受面部と、前記受面部側から前記ベース部側に向かって拡がるテーパ状をなすように、前記受面部から延在する中空錐台部と、前記中空錐台部との間に空間を形成するように、前記受面部から延在する中空柱部と、を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空錐台部は、前記中空柱部の外側に形成される、ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空錐台部の延在端部は、前記ベース部と接続される、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空錐台部は、前記中空柱部の内側に形成される、ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空柱部の延在端部は、前記ベース部と接続される、ことを特徴とする。

【0014】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空錐台部は、中空の円錐台状に形成される、ことを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記中空柱部は、中空の円柱状に形成される、ことを特徴とする。

【0016】

また、本発明に係る電池モジュールは、上記の発明において、前記突起部は、前記ベース部側において開口する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る電池モジュールによれば、電池セルの位置ずれを抑制するとともに、電池セルの膨張時に当該電池セルに加えられる荷重を緩和することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの一構成例を示す斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの一構成例を示す上視図である。

【図3】図３は、図２に示す電池モジュールのＡ－Ａ線断面の一構成例を示す断面図である。

【図4】図４は、図３に示す電池モジュールの断面の拡大図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態における電池セルの一構成例を示す斜視図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態における弾性体シートの一構成例を示す斜視図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態における弾性体シートの一構成例を示す正面図である。

【図8】図８は、図７に示す弾性体シートのＢ－Ｂ線断面の一構成例を示す断面模式図である。

【図9】図９は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部の一構成例を示す断面模式図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部による電池セルの位置ずれを抑制する機能を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部による電池セルへの過度な荷重を防止する機能を説明するための模式図である。

【図12】図１２は、電池セル間に介在する弾性体シートの突起部の圧縮率と電池セルに加えられる荷重との相関を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の変形例に係る弾性体シートの一構成例を示す斜視図である。

【図14】図１４は、図１３に示す弾性体シートを積層方向から見た図である。

【図15】図１５は、図１４に示す弾性体シートのＣ－Ｃ線断面の一構成例を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る電池モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

【0020】

（電池モジュール）
まず、本発明の実施形態に係る電池モジュールの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの一構成例を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの一構成例を示す上視図である。図３は、図２に示す電池モジュールのＡ－Ａ線断面の一構成例を示す断面図である。図４は、図３に示す電池モジュールの断面の拡大図である。図１～４に示すように、本実施形態に係る電池モジュール１は、複数の電池セル１１を含むセル積層体１０と、セル積層体１０の各電池セル１１の膨張収縮を吸収する弾性体シート２０と、セル積層体１０を拘束した状態に維持するためのエンドプレート３１、３２および拘束バンド３３～３６とを備える。

【0021】

セル積層体１０は、複数の電池セル１１の積層体である。詳細には、図１～３に示すように、複数の電池セル１１は、弾性体シート２０を挟んで積層状に配列される。セル積層体１０は、このように配列された複数の電池セル１１を含む。例えば、図１～３に示すセル積層体１０には、２４個の電池セル１１が含まれる。

【0022】

電池セル１１は、充放電可能な二次電池であり、例えば、金属膜が形成されたフィルムの巻回体または積層体を外装ケース内に備える。図５は、本発明の実施形態における電池セルの一構成例を示す斜視図である。図５に示すように、電池セル１１は、外装ケース１２と、蓋部１６と、一対の電極端子１７、１８とを備える。外装ケース１２は、腹面部１３ａ、１３ｂと側面部１４ａ、１４ｂと底部１５とを有する有底の箱状体であり、電池セル１１を構成する内部電極等（図示せず）を収容する。この外装ケース１２において、腹面部１３ａ、１３ｂは電池セル１１の厚さ方向に対向する端面部であり、側面部１４ａ、１４ｂは電池セル１１の幅方向に対向する端面部である。また、腹面部１３ａ、１３ｂの各面積は、側面部１４ａ、１４ｂおよび底部１５に比べて大きい。蓋部１６は、外装ケース１２の開口部に溶接等によって取り付けられており、当該開口部を閉じる。蓋部１６には、一対の電極端子１７、１８が設けられている。例えば、一対の電極端子１７、１８のうち、一方はプラス極の端子であり、他方はマイナス極の端子である。電極端子１７、１８の構成材料として、例えば、アルミニウム等の金属が挙げられる。また、上述した外装ケース１２および蓋部１６の各構成材料として、例えば、金属または樹脂等が挙げられる。

【0023】

上記のような構成の電池セル１１は、図４に示すように、電池セル１１の厚さ方向に腹面部１３ａ、１３ｂを対向させるように、弾性体シート２０を挟んで積層状に複数配列される。すなわち、複数の電池セル１１を含むセル積層体１０の積層方向Ｄ１は、これら複数の電池セル１１の配列方向であり、電池セル１１の厚さ方向と同じである。また、本実施形態において、電池モジュール１の幅方向Ｄ２は、セル積層体１０に含まれる電池セル１１の幅方向と同じである。当該幅方向Ｄ２は、上述した積層方向Ｄ１に対して垂直な方向の一つである。電池モジュール１の高さ方向Ｄ３は、上述した積層方向Ｄ１および幅方向Ｄ２に対して垂直な方向である。例えば、電池モジュール１が車両等の可動体に搭載された場合において、高さ方向Ｄ３は、当該可動体の上下方向に相当する。なお、上述した積層方向Ｄ１、幅方向Ｄ２および高さ方向Ｄ３は、電池モジュール１の各構成部においても同様である。

【0024】

弾性体シート２０は、弾性体によって構成されるシートであり、電池セル１１の充放電に伴う膨張収縮を吸収する機能と、電池セル１１に掛かる荷重を緩和する機能とを兼ね備える。詳細には、図１～３に示すように、弾性体シート２０は、複数の電池セル１１によって積層方向Ｄ１に挟まれるように、これら複数の電池セル１１の各間に介在する。また、セル積層体１０における積層方向Ｄ１の両端部において、一方のエンドプレート３１と電池セル１１ｂとの間には弾性体シート２０ｂが介在し、他方のエンドプレート３２と電池セル１１ａとの間には弾性体シート２０ａが介在する。すなわち、本実施形態において、複数の弾性体シート２０は、複数の電池セル１１の各々を積層方向Ｄ１に挟むように配置されている。

【0025】

また、図４に示すように、弾性体シート２０は、シート状のベース部２１と、当該ベース部２１から積層方向Ｄ１に突出する突起部２２とを有する。また、弾性体シート２０のベース部２１と電池セル１１との間には、例えば図４に示すように、断熱材シート２７が設けられている。断熱材シート２７は、電池セル１１の異常時に高温に発熱した当該電池セル１１の熱が隣の電池セル１１に伝わらないようにする。図１～３に示す複数の弾性体シート２０の各々は、積層方向Ｄ１に隣り合う２つの電池セル１１のうち、一方の電池セル１１にベース部２１を接触させるとともに、他方の電池セル１１に突起部２２を接触させる。例えば、図４に示すように、２つの電池セル１１－１、１１－２によって積層方向Ｄ１に挟まれた状態の弾性体シート２０は、一方の電池セル１１－１の腹面部１３ｂに対して断熱材シート２７を介してベース部２１を接触させるとともに、他方の電池セル１１－２の腹面部１３ａと突起部２２とを接触させる。また、図２、３に示すように、エンドプレート３２と電池セル１１ａとの間の弾性体シート２０ａは、エンドプレート３２と上記ベース部２１とを接触させるとともに、電池セル１１ａの腹面部と上記突起部２２とを接触させる。エンドプレート３１と電池セル１１ｂとの間の弾性体シート２０ｂは、電池セル１１ｂの腹面部と上記ベース部２１とを接触させるとともに、エンドプレート３１と上記突起部２２とを接触させる。

【0026】

これら複数の弾性体シート２０の各々は、積層方向Ｄ１に拘束される複数の電池セル１１の各々に対し、拘束に寄与する弾性力を突起部２２の圧縮によって与える。また、これら複数の弾性体シート２０の各々は、積層方向Ｄ１に対向する電池セル１１の膨張または収縮に追従して突起部２２を変形させ、これにより、当該電池セル１１の膨張または収縮を吸収する。

【0027】

エンドプレート３１、３２は、複数の電池セル１１の各間に弾性体シート２０を介在させた状態で、セル積層体１０を積層方向Ｄ１に挟むための部品である。詳細には、図１～３に示すように、エンドプレート３１、３２は、セル積層体１０を積層方向Ｄ１の両側から挟むように配置される。例えば、図２、３に示すように、一方のエンドプレート３１は、積層方向Ｄ１の一方側（本実施形態では正側）から弾性体シート２０ｂを介して電池セル１１ｂと対向するように配置される。他方のエンドプレート３２は、積層方向Ｄ１の他方側（本実施形態では負側）から弾性体シート２０ａを介して電池セル１１ａと対向するように配置される。なお、エンドプレート３１、３２を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン等、弾性体シート２０の突起部２２よりも硬質な樹脂、鉄またはアルミニウム等の金属が挙げられる。

【0028】

拘束バンド３３～３６は、一対のエンドプレート３１、３２によってセル積層体１０が積層方向Ｄ１に拘束された状態を維持するための部品である。詳細には、拘束バンド３３～３６の各々は、例えば、鉄またはアルミニウム等の金属によって構成される。図１、２に示すように、拘束バンド３３、３４は、電池モジュール１の幅方向Ｄ２の両側から、セル積層体１０を弾性体シート２０とともに拘束するバンドである。一方の拘束バンド３３は、幅方向Ｄ２の一方側（本実施形態では正側）から、エンドプレート３１、３２に固定される。他方の拘束バンド３４は、幅方向Ｄ２の他方側（本実施形態では負側）から、エンドプレート３１、３２に固定される。また、図１、３に示すように、拘束バンド３５、３６は、電池モジュール１の高さ方向Ｄ３の両側から、セル積層体１０を弾性体シート２０とともに拘束するバンドである。一方の拘束バンド３５は、高さ方向Ｄ３の一方側（本実施形態では正側）から、エンドプレート３１、３２に固定される。他方の拘束バンド３６は、高さ方向Ｄ３の他方側（本実施形態では負側）から、エンドプレート３１、３２に固定される。特に図示しないが、これらの拘束バンド３３～３６とエンドプレート３１、３２との接合は、例えば、リベットまたはボルト等によって行われる。

【0029】

上記のように拘束バンド３３～３６と接合されたエンドプレート３１、３２は、複数の電池セル１１を拘束するに足る荷重（以下、拘束荷重という）を、積層方向Ｄ１の両側から複数の電池セル１１の各々に対して加えた状態となっている。すなわち、エンドプレート３１、３２間の各弾性体シート２０は、電池セル１１に拘束荷重を加えた分、突起部２２を積層方向Ｄ１に圧縮させた状態となっている。

【0030】

（弾性体シート）
つぎに、本発明の実施形態における弾性体シート２０について詳細に説明する。図６は、本発明の実施形態における弾性体シートの一構成例を示す斜視図である。図７は、本発明の実施形態における弾性体シートの一構成例を示す正面図である。図７には、積層方向Ｄ１から見た弾性体シート２０が図示されている。図８は、図７に示す弾性体シートのＢ－Ｂ線断面の一構成例を示す断面模式図である。図６～８に示すように、弾性体シート２０は、ベース部２１と、突起部２２とを備える。

【0031】

ベース部２１は、図６、７に示すように、複数の突起部２２が形成されたシート状の構造体である。例えば図８に示すように、ベース部２１には、複数の突起部２２が一体形成されている。ベース部２１を構成する材料としては、例えば、オレフィン系エラストマまたはシリコンゴム等の弾性樹脂、当該弾性樹脂に比べて弾性が低い低弾性樹脂、突起部２２よりも硬質な樹脂等が挙げられる。例えば、当該低弾性樹脂としては可撓性樹脂等が挙げられ、当該硬質な樹脂としてはポリプロピレン等が挙げられる。これらの中でも、電池セル１１の膨張収縮を吸収し易いという観点から、弾性樹脂または低弾性樹脂が好ましい。また、弾性体シート２０の成形し易さの観点から、ベース部２１の構成材料は、突起部２２と同じ樹脂（例えば弾性樹脂）であることが特に好ましい。

【0032】

突起部２２は、ベース部２１から複数の電池セル１１の配列方向（すなわち積層方向Ｄ１）に突出し、電池セル１１に対して拘束荷重を加えながら、電池セル１１の膨張収縮を吸収する際に変形する構造体である。詳細には、図６、７に示すように、突起部２２は、ベース部２１から積層方向Ｄ１の一方側（本実施形態では正側）へ突出するように、ベース部２１に複数形成されている。これら複数の突起部２２は、例えば図６、７に示すように、幅方向Ｄ２に並ぶ突起部２２の列が高さ方向Ｄ３に複数形成されるように配列されている。この際、これら複数の突起部２２は、高さ方向Ｄ３にジグザグな列をなすように配列されている。突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重の集中を抑制するという観点から、複数の突起部２２は、ベース部２１の面方向（幅方向Ｄ２および高さ方向Ｄ３）に分散して配列されることが好ましい。また、突起部２２毎に電池セル１１から受ける荷重を低減するという観点から、ベース部２１に配列される突起部２２の数は、多い方が好ましい。

【0033】

なお、複数の突起部２２の配列は、図６、７に図示されるものに限定されない。例えば、複数の突起部２２は、幅方向Ｄ２に直線状の列をなし且つ高さ方向Ｄ３にジグザグ状の列をなすよう規則的に配列されてもよいし、幅方向Ｄ２および高さ方向Ｄ３に直線状の列をなすよう規則的に配列（すなわち格子状に配列）されてもよいし、その他の規則に沿って配列されてもよい。或いは、複数の突起部２２は、不規則に配列されてもよい。

【0034】

図９は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部の一構成例を示す断面模式図である。図９には、図８に示す弾性体シート２０の断面の拡大図が図示されている。図９に示すように、突起部２２は、電池セル１１を受ける受面部２３と、受面部２３から延在する中空錐台部２４および中空柱部２５とを備える。

【0035】

受面部２３は、セル積層体１０（図１～３参照）に含まれる複数の電池セル１１のうち、積層方向Ｄ１に対向する電池セル１１を受けるものである。詳細には、図９に示すように、受面部２３は、突起部２２における積層方向Ｄ１の端面（突出端面）をなす。受面部２３は、複数の電池セル１１の各間に弾性体シート２０が介在した状態において、積層方向Ｄ１に対向する電池セル１１の腹面部１３ａ（図４参照）と接触する。これにより、受面部２３は、積層方向Ｄ１から電池セル１１を受ける。

【0036】

中空錐台部２４は、突起部２２において、中空の錐台形状をなす構造部である。詳細には、図９に示すように、中空錐台部２４は、受面部２３側からベース部２１側に向かって拡がるテーパ状をなすように、受面部２３から延在する。すなわち、中空錐台部２４は、ベース部２１側から積層方向Ｄ１の一方側（図９では正側）に突出し、その突出端部が受面部２３と一体化した構造を有している。例えば、中空錐台部２４は、受面部２３からベース部２１側（図９では積層方向Ｄ１の負側）に延在する中空の円錐台状に形成される。

【0037】

また、中空錐台部２４は、図９に示すように、中空柱部２５を内側に囲むよう中空柱部２５の外側に形成される。この中空錐台部２４の延在端部は、例えば一体成形等の手法により、図９に示すように、ベース部２１と一体に接続されている。なお、中空錐台部２４の延在端部は、積層方向Ｄ１について中空錐台部２４の突出端部（受面部２３側の端部）とは反対側の端部である。中空錐台部２４は、図９に示すように、その延在端部側において開口している。

【0038】

中空柱部２５は、突起部２２において、中空の柱形状をなす構造部である。詳細には、図９に示すように、中空柱部２５は、上記の中空錐台部２４との間に空間２６を形成するように、受面部２３から延在する。すなわち、中空柱部２５は、ベース部２１側から積層方向Ｄ１の一方側（中空錐台部２４と同じ側）に突出し、その突出端部が受面部２３と一体化した構造を有している。この際、中空柱部２５の突出端部は、受面部２３を中空錐台部２４と共有して、中空錐台部２４の突出端部と一体化している。本実施形態において、中空柱部２５は、例えば、受面部２３からベース部２１側に延在する中空の円柱状に形成される。

【0039】

また、中空柱部２５は、図９に示すように、中空錐台部２４の側壁部との間に空間２６を形成するように、中空錐台部２４の内側に形成される。この中空柱部２５の延在端部は、例えば図９に示すように、ベース部２１と接続されていない自由端である。なお、中空柱部２５の延在端部は、積層方向Ｄ１について中空柱部２５の突出端部（受面部２３側の端部）とは反対側の端部である。中空柱部２５は、図９に示すように、その延在端部側において開口している。

【0040】

ここで、中空柱部２５の側壁部は、積層方向Ｄ１に対する角度に基づいて、中空錐台部２４のテーパ状の側壁部（以下、テーパ部という）と区別される。具体的には、中空柱部２５の側壁部（例えば外壁面または内壁面）と積層方向Ｄ１とのなす角度は、中空錐台部２４のテーパ部（例えば外壁面または内壁面）と積層方向Ｄ１とのなす角度に比べて小さい。この場合、中空柱部２５の側壁部は、たとえ突起部２２の製造上の理由で壁面が積層方向Ｄ１に対して傾斜しても、上記テーパ部とは区別し、受面部２３から積層方向Ｄ１に対して略平行に延在したものとする。

【0041】

上記の構成を有する突起部２２は、図９に示すように、中空錐台部２４および中空柱部２５の各開口により、ベース部２１側において開口する。本実施形態において、中空柱部２５の延在端部は、中空錐台部２４の内側から突起部２２の開口を介して露出する。突起部２２は、積層方向Ｄ１の負側の電池セル１１（例えば図４に示す電池セル１１－１）を、ベース部２１を介して中空錐台部２４の延在端部で受けるとともに、上記開口を介して中空柱部２５の延在端部で受ける。さらに、突起部２２は、積層方向Ｄ１の正側の電池セル１１（例えば図４に示す電池セル１１－２）を受面部２３で受ける。この状態において、突起部２２は、上述した電池セル１１の拘束または膨張収縮に応じ、中空錐台部２４および中空柱部２５の各々を適宜変形（弾性変形）させる。これにより、突起部２２は、電池セル１１に対して適度に拘束荷重を加えながら、積層方向Ｄ１に対して垂直な方向（以下、せん断方向という）への電池セル１１の位置ずれを抑制する。さらに、突起部２２は、電池セル１１の膨張収縮を吸収するとともに、電池セル１１に過度な荷重が加えられることを防止する。なお、積層方向Ｄ１に対して垂直な幅方向Ｄ２および高さ方向Ｄ３は、上記せん断方向の代表的な一例である。

【0042】

上記のような機能を有する突起部２２において、中空錐台部２４および中空柱部２５は、双方とも、電池セル１１に拘束荷重を付与する機能と、電池セル１１の膨張収縮を吸収する機能とに寄与する。これに加え、中空錐台部２４は、電池セル１１のせん断方向への位置ずれを抑制する機能に寄与する。中空柱部２５は、電池セル１１に対する過度な荷重の付与を防止する機能に寄与する。また、上記のように弾性変形する突起部２２の構成材料としては、例えば、オレフィン系エラストマまたはシリコンゴム等の弾性樹脂が挙げられる。

【0043】

（突起部の機能）
つぎに、弾性体シート２０が備える突起部２２の機能について説明する。図１０は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部による電池セルの位置ずれを抑制する機能を説明するための模式図である。弾性体シート２０は、積層方向Ｄ１に配列（積層）される複数の電池セル１１の各間に介在する（図１～３参照）。例えば、図４に示したように、積層方向Ｄ１に対向する２つの電池セル１１－１、１１－２の間に弾性体シート２０が介在する場合、この弾性体シート２０は、一方の電池セル１１－１の腹面部１３ｂにベース部２１を接触（例えば断熱材シート２７を介して接触）させるとともに、他方の電池セル１１－２の腹面部１３ａに突起部２２を接触させる。この場合、突起部２２は、上述した複数の電池セル１１の拘束に伴い、積層方向Ｄ１の両側の電池セル１１－１、１１－２から荷重を受ける。当該荷重を受けた突起部２２は、せん断方向への倒れを抑制しながら積層方向Ｄ１に圧縮される。なお、図１０では、説明の便宜上、断熱材シート２７の図示は省略されている。

【0044】

詳細には、図１０に示すように、突起部２２は、一方の電池セル１１－１を中空錐台部２４および中空柱部２５各延在端部によって受けるとともに、他方の電池セル１１－２を受面部２３によって受ける。この際、突起部２２は、これら電池セル１１－１、１１－２の積層方向Ｄ１の拘束により、積層方向Ｄ１の両側から押圧される。これに伴い、中空錐台部２４は、ベース部２１を介して一方の電池セル１１－１から荷重を受けるとともに、受面部２３を介して他方の電池セル１１－２から荷重を受ける。これにより、中空錐台部２４は、積層方向Ｄ１に若干圧縮される。これに並行して、中空柱部２５は、一方の電池セル１１－１から直に荷重を受けるとともに、受面部２３を介して他方の電池セル１１－２から荷重を受ける。これにより、中空柱部２５は、積層方向Ｄ１に若干圧縮される。突起部２２は、これら中空錐台部２４および中空柱部２５の圧縮変形による反力（弾性力）を発生させ、この反力を拘束荷重として電池セル１１－１、１１－２に付与した状態（以下、初期状態という）になる。

【0045】

ここで、初期状態の突起部２２には、図１０に示すように、積層方向Ｄ１の圧縮変形とともに、せん断方向（例えば幅方向Ｄ２）に倒れようとする変形（以下、傾倒変形という）が生じる場合がある。例えば、突起部２２の受面部２３と積層方向Ｄ１に接触する電池セル１１－２は、この突起部２２の傾倒変形に伴い、せん断方向（例えば幅方向Ｄ２）に位置ずれする場合がある。

【0046】

これに対し、中空錐台部２４は、積層方向Ｄ１の受面部２３側からベース部２１側に向かって拡がるテーパ状の側壁部、すなわちテーパ部により、ベース部２１を介して電池セル１１－１の腹面部を足場にして、突起部２２の傾倒変形に抗する。これにより、中空錐台部２４は、突起部２２の傾倒変形（例えば幅方向Ｄ２の傾倒変形）を、従来の円柱形状の突起部（図１０の破線部参照）に比べて小さくなるように抑制する。突起部２２は、このような中空錐台部２４の作用により、上記傾倒変形に伴う電池セル１１のせん断方向の位置ずれを抑制することができる。

【0047】

また、車両等の可動体に搭載された電池モジュール１において、積層方向Ｄ１に弾性体シート２０を挟んで複数配列された状態にある電池セル１１は、当該可動体の振動に伴い、せん断方向（例えば高さ方向Ｄ３）に位置ずれする場合がある。この電池セル１１の位置ずれは、当該可動体の振動に伴い、弾性体シート２０の突起部２２が傾倒変形することによって生じる。

【0048】

これに対し、中空錐台部２４は、そのテーパ部により、上述した幅方向Ｄ２の傾倒変形の場合と同様に、可動体の振動に伴う突起部２２の傾倒変形に抗する。これにより、中空錐台部２４は、当該突起部２２の傾倒変形（高さ方向Ｄ３の傾倒変形）を、従来の円柱形状の突起部に比べて小さくなるように抑制する。突起部２２は、このような中空錐台部２４の作用により、上記可動体の振動に伴う電池セル１１のせん断方向の位置ずれを抑制することができる。

【0049】

図１１は、本発明の実施形態における弾性体シートの突起部による電池セルへの過度な荷重を防止する機能を説明するための模式図である。弾性体シート２０は、上述したように積層方向Ｄ１に配列される複数の電池セル１１の各間に介在し、例えば図４に示したように、積層方向Ｄ１に対向する２つの電池セル１１－１、１１－２の間に挟まれる。この場合、突起部２２は、上述した初期状態から、電池セル１１－１、１１－２の充放電に伴う膨張収縮を吸収しながら、積層方向Ｄ１に圧縮された状態になる。なお、図１１では、説明の便宜上、断熱材シート２７の図示は省略されている。

【0050】

詳細には、図１１に示すように、突起部２２は、中空錐台部２４および中空柱部２５の圧縮変形による反力を拘束荷重として電池セル１１－１、１１－２に付与した初期状態になる。この初期状態において、中空錐台部２４は、外側に若干湾曲しつつ、積層方向Ｄ１に若干圧縮される。これに並行して、中空柱部２５は、殆ど湾曲せず、電池セル１１－１を足場にして突っ張った状態を維持しつつ、積層方向Ｄ１に若干圧縮される。なお、図１１に示す突起部２２の初期状態は、図１０に示した初期状態と同じである。

【0051】

その後、電池セル１１は、充放電に伴い積層方向Ｄ１に膨張収縮する。突起部２２は、電池セル１１と接触した状態を維持しながら、積層方向Ｄ１に弾性変形することにより、電池セル１１の充放電時の膨張収縮を吸収する。また、電池セル１１は、充放電の繰り返しによって劣化し、これに起因して、充電時の膨張を放電時に元の状態まで収縮できなくなり、充放電による膨張の程度を徐々に増大させる。突起部２２は、このように膨張する電池セル１１を受けて積層方向Ｄ１に圧縮されつつ弾性変形し、これにより、上記電池セル１１の膨張を吸収する。

【0052】

上記突起部２２の圧縮において、中空錐台部２４は、図１１に示すように、外側へ座屈するように弾性変形（以下、座屈変形という）しつつ、積層方向Ｄ１に圧縮される。これに並行して、中空柱部２５は、上記突っ張った状態をある程度維持した後、空間２６側へ座屈変形しつつ、積層方向Ｄ１に圧縮される（圧縮状態）。ここで、上記突起部２２の圧縮が進行するに伴い、突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重は増加する。しかし、当該荷重の増加は、上記中空柱部２５の座屈変形によって軽減される。この結果、突起部２２が電池セル１１の膨張を吸収する際において、突起部２２から電池セル１１に対し、電池セル１１を破損させる程の過度な荷重が加わる事態を防止することができる。

【0053】

図１２は、電池セル間に介在する弾性体シートの突起部の圧縮率と電池セルに加えられる荷重との相関を示す図である。図１２において、線Ｌ１は、本実施形態における弾性体シート２０の突起部２２の圧縮率Ｓと、突起部２２の圧縮に伴って突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重Ｆとの関係を示す。線Ｌ２は、上記弾性体シート２０の突起部２２を従来の円柱形状の突起部（図示せず）に置き換えた場合の圧縮率Ｓと荷重Ｆとの関係を示す。

【0054】

また、図１２において、圧縮率Ｓは、弾性体シート２０の突起部２２が電池セル１１を受けて積層方向Ｄ１に圧縮されたときの突起部２２の圧縮度合いを示すものであり、例えば、下記の式（１）によって算出される。
圧縮率Ｓ［％］＝圧縮量△Ｈ／基準突出量Ｈａ×１００ ・・・（１）
式（１）において、基準突出量Ｈａは、突起部２２の圧縮前におけるベース部２１からの突出量である。突起部２２の突出量は、ベース部２１から突起部２２の突出端部（例えば受面部２３の端面）までの高さによって表される。圧縮量△Ｈは、突起部２２の積層方向Ｄ１の圧縮による潰れ量であり、例えば、突起部２２の基準突出量Ｈａと突起部２２の圧縮後の突出量Ｈｂとの差（Ｈａ－Ｈｂ）によって算出される。なお、上記圧縮率Ｓの定義は、従来の円柱形状の突起部についても同様である。

【0055】

上述したように複数の電池セル１１の各間に介在する弾性体シート２０の突起部２２は、初期状態において、積層方向Ｄ１に若干圧縮することにより、電池セル１１に拘束荷重を付与する。この場合、図１２に示すように、突起部２２の圧縮率ＳがＳ０からＳ１まで増加し、これに伴い、突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重Ｆは、Ｆ１以上に増加する。なお、荷重Ｆ０は、積層方向Ｄ１に配列された複数の電池セル１１を積層方向Ｄ１に拘束するために必要な拘束荷重である。図１２の線Ｌ１、Ｌ２によって示されるように、突起部２２による荷重Ｆは、初期状態において、従来の円柱形状の突起部よりも小さい圧縮率Ｓの変化により、拘束荷重以上に増加している。すなわち、初期状態の突起部２２は、従来の円柱形状の突起部に比べ、簡易かつ効率よく電池セル１１に拘束荷重を付与している。

【0056】

また、突起部２２は、電池セル１１の膨張収縮を吸収する際において、図１１に示したように積層方向Ｄ１に圧縮されつつ弾性変形する。この場合、図１２に示すように、突起部２２の圧縮率ＳがＳ１からＳ２まで増加し、これに伴い、突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重Ｆは、Ｆ１以上Ｆ２未満の範囲内で増加する。なお、荷重Ｆ２は、電池セル１１が耐え得る上限の荷重である。すなわち、電池セル１１に加えられる荷重ＦがＦ２を超えた場合、電池セル１１の破損（例えばセパレータ等の内部部品の破損）が生じる恐れがある。

【0057】

ここで、図１２の線Ｌ２によって示されるように、従来の円柱形状の突起部では、電池セル１１の膨張収縮の吸収時に圧縮率ＳがＳ１からＳ２に増加し、これに伴い、荷重Ｆは、略リニアに増加し、ついには上限の荷重（Ｆ２）を超えてしまう。したがって、従来の円柱形状の突起部では、電池セル１１の膨張収縮の吸収時に電池セル１１に過度な荷重が加えられる事態を防止することは困難である。

【0058】

これに対して、本実施形態の突起部２２では、電池セル１１の膨張収縮を吸収する際において、中空錐台部２４が座屈変形しつつ積層方向Ｄ１に圧縮されるとともに、中空柱部２５が上記突っ張った状態から座屈変形しつつ積層方向Ｄ１に圧縮される。このため、図１２の線Ｌ１によって示されるように、突起部２２による電池セル１１の膨張収縮の吸収時における荷重Ｆの増加が、従来の円柱形状の突起部に比べて軽減される。これにより、突起部２２から電池セル１１への荷重Ｆは、電池セル１１の上限の荷重（Ｆ２）未満に低減される。したがって、突起部２２は、電池セル１１の膨張収縮を吸収する際において、電池セル１１に過度な荷重が加えられる事態を防止することができる。

【0059】

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る電池モジュール１は、積層状に配列される複数の電池セル１１と、複数の電池セル１１によって積層方向Ｄ１に挟まれる弾性体シート２０と、を備え、弾性体シート２０は、シート状のベース部２１と、ベース部２１から複数の電池セル１１の積層方向Ｄ１に突出する突起部２２と、を有するようにしている。また、突起部２２は、複数の電池セル１１のうち積層方向Ｄ１に対向する電池セルを受ける受面部２３と、受面部２３側からベース部２１側に向かって拡がるテーパ状をなすように受面部２３から延在する中空錐台部２４と、中空錐台部２４との間に空間２６を形成するように受面部２３から延在する中空柱部２５と、を備えるようにしている。

【0060】

このため、積層方向Ｄ１に拘束される複数の電池セル１１の各々を弾性体シート２０の突起部２２によって受け、突起部２２を積層方向Ｄ１に若干圧縮させることにより、突起部２２から電池セル１１に適度な拘束荷重を付与するとともに、中空錐台部２４のテーパ部により、突起部２２の傾倒変形を抑制することができる。また、電池セル１１の充放電時の膨張収縮に応じて突起部２２を弾性変形させることにより、当該膨張収縮を吸収するとともに、中空柱部２５を、複数の電池セル１１の各間で積層方向Ｄ１に突っ張った状態から空間２６側へ座屈した状態に弾性変形させ、これにより、当該膨張収縮の吸収時に突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重Ｆの増加を軽減することができる。したがって、突起部２２の傾倒変形に伴う電池セル１１のせん断方向の位置ずれ（例えば横ずれまたは上下ずれ等）を抑制するとともに、電池セル１１の膨張時に突起部２２から電池セル１１に加えられる荷重を緩和して、電池セル１１に過度な荷重が加えられる事態を防止することができる。

【0061】

（変形例）
つぎに、本発明の実施形態に係る電池モジュール１が備える弾性体シート２０の変形例について説明する。図１３は、本発明の変形例に係る弾性体シートの一構成例を示す斜視図である。図１４は、図１３に示す弾性体シートを積層方向から見た図である。図１５は、図１４に示す弾性体シートのＣ－Ｃ線断面の一構成例を示す断面模式図である。図１３～１５に示すように、本変形例に係る弾性体シート１２０は、上述した実施形態に係る弾性体シート２０のベース部２１に代えてベース部１２１を備え、さらに突起部１２２を備える。特に図示しないが、本変形例に係る電池モジュールは、上述した実施形態における弾性体シート２０に代えて本変形例の弾性体シート１２０を備える。その他の構成は、上述した実施形態と同じである。

【0062】

ベース部１２１は、図１３、１４に示すように、上述した突起部２２と、当該突起部２２とは異なる構造の突起部１２２とが形成されたシート状の構造体である。例えば図１３～１５に示すように、ベース部１２１には、互いに異なる構造の突起部２２、１２２が各々複数、一体形成されている。また、ベース部１２１の外形は、これら複数の突起部２２、１２２を高密度に形成できるような形状に形成されている。なお、ベース部１２１の構成材料は、上述した実施形態における弾性体シート２０のベース部２１と同じである。

【0063】

突起部１２２は、ベース部２１から複数の電池セル１１の積層方向Ｄ１に突出し、電池セル１１に対して拘束荷重を加えながら、電池セル１１の膨張収縮を吸収する際に変形する構造体である。図１３～１５に示すように、突起部１２２は、上述した突起部２２とは構造が異なり、例えば中空の円柱形状をなす。突起部１２２は、ベース部１２１から積層方向Ｄ１の一方側（突起部２２と同じ側）へ突出するように、ベース部１２１に複数形成される。特に図示しないが、突起部１２２の突出端部には、電池セル１１を受ける受面部が形成されている。これら複数の突起部１２２は、例えば図１３、１４に示すように、ベース部１２１上に各突起部２２、１２２がバランスよく分散して並ぶように配列される。

【0064】

上記のような突起部１２２は、電池セル１１を積層方向Ｄ１に受けて弾性変形することにより、突起部２２と協同して、電池セル１１に拘束荷重を付与し、さらには、電池セル１１の膨張収縮を吸収する。なお、突起部１２２の構成材料は、上述した実施形態における突起部２２と同じである。

【0065】

また、上記２種類の突起部２２、１２２の配列は、図１３、１４に示すものに限定されない。例えば、複数の突起部２２、１２２は、格子状の配列等、規則的に配列されてもよいし、不規則に配列されてもよい。また、複数の突起部２２、１２２は、種類別に配列されてもよいし、交互に配列されてもよい。

【0066】

なお、上述した実施形態および変形例では、弾性体シートに複数の突起部を形成していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、弾性体シートには、上述した突起部２２が１つまたは複数形成されてもよいし、互いに構造が異なる突起部２２、１２２が各々１つまたは複数形成されてもよい。すなわち、本発明において、弾性体シートに形成される突起部の数は、特に問われない。

【0067】

また、上述した実施形態および変形例では、２４個の電池セル１１が積層方向Ｄ１に配列された電池モジュールを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、電池モジュールに含まれる電池セル１１の個数は、２個以上であってもよい。また、電池セル１１と積層方向Ｄ１に対向する弾性体シートの個数は、電池セル１１の拘束および膨張収縮の吸収に必要な個数であればよく、例えば１個であってもよいし、２個以上であってもよい。

【0068】

また、上述した実施形態および変形例では、中空錐台部２４として中空の円錐台状に形成されたものを例示し、中空柱部２５として中空の円柱状に形成されたものを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、中空錐台部２４は、中空の角錐台状に形成されたものであってもよいし、中空の楕円錐台状等、円錐台または角錐台とは異なる中空の錐台状に形成されたものであってもよい。中空柱部２５は、中空の角柱状に形成されたものであってもよいし、中空の楕円柱等、円柱または角柱とは異なる中空の柱状に形成されたものであってもよい。

【0069】

また、上述した変形例では、中空錐台部２４および中空柱部２５を有する突起部２２とは異なる構造の突起部１２２として、中空の円柱形状の突起部を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、突起部１２２は、中空または中実の円柱形状をなすものであってもよいし、中空または中実の角柱形状をなすものであってもよいし、中空または中実の錐台形状をなすものであってもよい。

【0070】

また、上述した実施形態および変形例では、複数の突起部２２の各々を互いに同じサイズにしていたが、本発明は、これに限定されるものではない。複数の突起部２２の各サイズは、互いに同じでも異なっていてもよい。また、変形例における突起部１２２についても、そのサイズは互いに同じでも異なっていてもよい。

【0071】

また、上述した変形例では、突起部２２により小さいサイズの突起部１２２を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、２種類の突起部２２、１２２の各サイズ、互いに同じでも異なっていてもよい。また、弾性体シートには、中空錐台部２４および中空柱部２５を有する突起部２２を少なくとも含む２種類以上の突起部が形成されてもよい。

【0072】

また、上述した実施形態および変形例では、中空錐台部２４の内側に中空柱部２５が形成された構造の突起部２２を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、中空錐台部２４は、中空柱部２５の内側に形成されてもよい。また、ベース部２１には、中空錐台部２４の延在端部が接続されてもよいし、中空柱部２５の延在端部が接続されてもよい。上記いずれの場合であっても、ベース部２１は、中空錐台部２４および中空柱部２５のうち外側に位置する方の延在端部と接続されることが好ましい。

【0073】

また、上述した実施形態および変形例では、弾性体シートのベース部と電池セルとの間に断熱材シートを介在させていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、断熱材シートは、インサート成形等の手法によって弾性体シートのベース部と一体化されてもよいし、弾性体シートの突起部と電池セルとの間に介在してもよいし、電池セルの配列方向（積層方向Ｄ１）に弾性体シートを挟むよう設けられてもよい。あるいは、断熱材シートは、電池セル間に設けられていなくてもよい。

【0074】

また、上述した実施形態および変形例によって本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態および変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0075】

１ 電池モジュール
１０ セル積層体
１１、１１ａ、１１ｂ、１１－１、１１－２ 電池セル
１２ 外装ケース
１３ａ、１３ｂ 腹面部
１４ａ、１４ｂ 側面部
１５ 底部
１６ 蓋部
１７、１８ 電極端子
２０、２０ａ、２０ｂ、１２０ 弾性体シート
２１、１２１ ベース部
２２、１２２ 突起部
２３ 受面部
２４ 中空錐台部
２５ 中空柱部
２６ 空間
２７ 断熱材シート
３１、３２ エンドプレート
３３～３６ 拘束バンド
Ｄ１ 積層方向
Ｄ２ 幅方向
Ｄ３ 高さ方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】