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(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】P2024140896
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】バッテリモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/262 20210101AFI20241003BHJP
H01M 50/293 20210101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H01M50/262 E
H01M50/293
H01M50/262 P
H01M50/262 Z
H01M50/262 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023052261
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100160794
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 寛明
(72)【発明者】
【氏名】樋口 将成
(72)【発明者】
【氏名】臼井 英正
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 洋介
【テーマコード（参考）】
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H040AA14
5H040AY04
5H040AY05
5H040CC30
5H040LL01
5H040LL06
(57)【要約】
【課題】バッテリセルが部分的に膨張あるいは収縮した場合でもバッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を付与することができるバッテリモジュールを提供すること。
【解決手段】複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、バッテリセルとバッテリセルとの間及びバッテリセルとエンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、緩衝材は、バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、第１領域と流体流路を介して接続する第２領域とを有し、第１領域は流体が充填されていて、第２領域は、流体流路に接続し、流体が充填されている流体充填部と、流体充填部の少なくとも一部に接触し、流体充填部に充填されている流体の圧力に応じて流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【選択図】図１
【解決手段】複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、バッテリセルとバッテリセルとの間及びバッテリセルとエンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、緩衝材は、バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、第１領域と流体流路を介して接続する第２領域とを有し、第１領域は流体が充填されていて、第２領域は、流体流路に接続し、流体が充填されている流体充填部と、流体充填部の少なくとも一部に接触し、流体充填部に充填されている流体の圧力に応じて流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、
前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、
前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域と流体流路を介して接続する第２領域とを有し、
前記第１領域は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記流体流路に接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、
前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域と流体流路を介して接続する第２領域とを有し、
前記第１領域は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記流体流路に接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【請求項2】
前記第１領域と前記第２領域とが互いに隣接する位置に配置されている、請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項3】
前記第１領域の前記接触面が加圧によって変形可能な材料からなる、請求項１又は２に記載のバッテリモジュール。
【請求項4】
前記流体が鉱物油または不活性ガスである、請求項１又は２に記載のバッテリモジュール。
【請求項5】
前記流体が不活性ガスであって、前記第２領域はチャンバータンクである、請求項４に記載のバッテリモジュール。
【請求項6】
前記流体が鉱物油であって、前記第２領域はアキュムレータである、請求項４に記載のバッテリモジュール。
【請求項7】
前記アキュムレータが金属板ばねを用いた金属板ばね式アキュムレータである、請求項６に記載のバッテリモジュール。
【請求項8】
複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、
前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、
前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域に接続する流体貯留部と、前記流体貯留部にパイプラインを介して接続する第２領域とを有し、
前記第１領域及び前記流体貯留部は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記パイプラインに接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、
前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域に接続する流体貯留部と、前記流体貯留部にパイプラインを介して接続する第２領域とを有し、
前記第１領域及び前記流体貯留部は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記パイプラインに接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【請求項9】
前記第２領域は、前記エンドプレートの一方の前記セル積層体側とは反対側の面に配置されている、請求項８に記載のバッテリモジュール。
【請求項10】
前記流体が鉱物油であって、前記第２領域はアキュムレータである、請求項８又は９に記載のバッテリモジュール。
【請求項11】
前記第２領域は、定荷重ぜんまいばねを用いた定荷重ぜんまいばね式アキュムレータである、請求項１０に記載のバッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献するバッテリモジュールに関する研究開発が行われている。バッテリモジュールは、複数個のバッテリセルを組み合わせてモジュール化したものであり、一般に、複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含む。バッテリモジュールは、電気自動車やハイブリッド電気自動車のモータ駆動用等、大電流、高電圧を要する用途に用いられる。
【0003】
バッテリモジュールでは、バッテリセルとバッテリセルとの間やセル積層体とエンドプレートとの間に緩衝材を配置して、バッテリセルの積層方向に圧力（拘束力）を付与することが検討されている。緩衝材としては、変形可能なチャンバと、そのチャンバを変形させる流体を供給するシステムを有する緩衝材（特許文献１）、板ばねや液体ばねなどのばね弾性体（特許文献２、特許文献３）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－６４８４８号公報
【特許文献2】特開２０２１－９６９７４号公報
【特許文献3】欧州特許出願公開第３８８６２０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、バッテリモジュールに関する技術においては、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力（拘束力）を効率よく付与することが課題である。特に、電解質として固体電解質を用いた固体電池では、固体電解質と電極との界面での接触抵抗を低く抑えるために、バッテリセルの拘束力を高圧としながらも均一でかつ一定とすることが課題である。一方、バッテリセルの電気容量の向上のため、負極活物質としてリチウム金属やシリコン（Ｓｉ）などリチウムと合金を形成する金属を用いたバッテリセルが検討されている。しかしながら、負極活物質としてリチウム金属などの金属を用いたバッテリセルは充電時に大きく膨張し、放電時に大きく収縮する。従来のバッテリモジュールでは、バッテリセルの体積変化に対する緩衝材の追従性が低く、バッテリセルの体積変化に応じて、バッテリセルに付与する拘束力を調整することが困難となる場合があった。
【0006】
本願は上記課題の解決のため、バッテリセルの体積変化に応じて、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができるバッテリモジュールを提供することを目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、バッテリセルに接触する接触面を有する緩衝材に流体を充填し、バッテリセルの体積変化に応じて、緩衝材の流体の充填量を調整することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明は、次の（１）～（９）の構成のバッテリモジュールを提供する。
したがって、本発明は、次の（１）～（９）の構成のバッテリモジュールを提供する。
【0008】
（１）複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域と流体流路を介して接続する第２領域とを有し、前記第１領域は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記流体流路に接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【0009】
（１）のバッテリモジュールでは、バッテリセルが膨張すると、バッテリセルと接触する第１領域の接触面がセル積層体の積層方向に加圧されて、第１領域及び第２領域の流体充填部に充填されている流体の圧力が上昇する。この流体の圧力の上昇に応じて、第２領域の体積調整部にて、流体充填部の体積を増加させることによって、バッテリセルが膨張した場合でも、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。また、バッテリセルが膨張後に収縮して、第１領域及び第２領域の流体充填部に充填されている流体の圧力が下降した場合には、第２領域の体積調整部にて、流体充填部の体積を減少させることによって、流体の圧力を一定に維持することができる。よって、（１）のバッテリモジュールによれば、バッテリセルが膨張した後に収縮した場合でも、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。
【0010】
（２）前記第１領域と前記第２領域とが互いに隣接する位置に配置されている、（１）に記載のバッテリモジュール。
【0011】
（２）のバッテリモジュールでは、緩衝材の第１領域と第２領域とが隣接しているので、緩衝材の小型化が容易となる。
【0012】
（３）前記第１領域の前記接触面が加圧によって変形可能な材料からなる、（１）又は（２）に記載のバッテリモジュール。
【0013】
（３）のバッテリモジュールでは、第１領域の接触面が加圧によって変形可能な材料からなるので、バッテリセルの膨張あるいは収縮に対する接触面の形状変化の追随性が高くなる。よって、バッテリセルが膨張もしく収縮した場合でも、バッテリセルに対してより均一に圧力を付与することができる。
【0014】
（４）前記流体が鉱物油または不活性ガスである、（１）から（３）のいずれか一つに記載のバッテリモジュール。
【0015】
（４）のバッテリモジュールでは、流体が鉱物油または不活性ガスであり、温度による流動性の変動が小さいので、広い温度範囲において、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を付与することができる。
【0016】
（５）前記流体が不活性ガスであって、前記第２領域はチャンバータンクである、（４）に記載のバッテリモジュール。
【0017】
（５）のバッテリモジュールでは、第２領域はチャンバータンクであり、接触面を介して流体に付与される圧力を効率よく吸収することができるので、バッテリセルに対してより一定の圧力を付与することができる。
【0018】
（６）前記流体が鉱物油であって、前記第２領域はアキュムレータである、（４）に記載のバッテリモジュール。
【0019】
（６）のバッテリモジュールでは、第２領域はアキュムレータであるので、流体の圧力の調整をより高い精度で行うことができる。
【0020】
（７）前記アキュムレータが金属板ばねを用いた金属板ばね式アキュムレータである、（６）に記載のバッテリモジュール。
【0021】
（７）のバッテリモジュールでは、第２領域（アキュムレータ）が金属板ばね式アキュムレータであるので、流体の圧力の調整をさらに高い精度で行うことができる。
【0022】
（８）複数個のバッテリセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体の積層方向の両端に配置された一対のエンドプレートとを含むバッテリモジュールであって、前記バッテリセルと前記バッテリセルとの間及び前記バッテリセルと前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に緩衝材が配置されていて、前記緩衝材は、前記バッテリセルに接触する接触面を有する第１領域と、前記第１領域に接続する流体貯留部と、前記流体貯留部にパイプラインを介して接続する第２領域とを有し、前記第１領域及び前記流体貯留部は流体が充填されていて、前記第２領域は、前記パイプラインに接続し、前記流体が充填されている流体充填部と、前記流体充填部の少なくとも一部に接触し、前記流体充填部に充填されている前記流体の圧力に応じて前記流体充填部の体積を調整する体積調整部とを備える、バッテリモジュール。
【0023】
（８）のバッテリモジュールでは、バッテリセルが膨張すると、バッテリセルと接触する第１領域の接触面がセル積層体の積層方向に加圧されて、第１領域及び流体貯留部に充填されている流体の圧力が上昇する。この流体の圧力の上昇に応じて、第２領域の体積調整部にて、流体充填部の体積を増加させることによって、バッテリセルが膨張した場合でも、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。また、バッテリセルが膨張後に収縮して、第１領域及び流体貯留部に充填されている流体の圧力が下降した場合には、第２領域の体積調整部にて、流体充填部の体積を減少させることによって、流体の圧力を一定に維持することができる。よって、（８）のバッテリモジュールによれば、バッテリセルが膨張した後に収縮した場合でも、バッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。
【0024】
（９）前記第２領域は、前記エンドプレートの一方の前記セル積層体側とは反対側の面に配置されている、（８）に記載のバッテリモジュール。
【0025】
（９）のバッテリモジュールでは、第２領域がエンドプレートの一方のセル積層体側とは反対側の面に配置されているので、バッテリモジュールの構造をコンパクトとすることができる。
【0026】
（１０）前記流体が鉱物油であって、前記第２領域はアキュムレータである、（８）又は（９）に記載のバッテリモジュール。
【0027】
（１０）のバッテリモジュールでは、第２領域はアキュムレータであるので、流体の圧力の調整をより高い精度で行うことができる。
【0028】
（１１）前記第２領域は、定荷重ぜんまいばねを用いた定荷重ぜんまいばね式アキュムレータである、（１０）に記載のバッテリモジュール。
【0029】
（１１）のバッテリモジュールでは、第２領域（アキュムレータ）が定荷重ぜんまいばね式アキュムレータであるので、流体の圧力の調整をさらに高い精度で行うことができる。
【発明の効果】
【0030】
本発明によれば、バッテリセルが部分的に膨張あるいは収縮した場合でもバッテリセルに対して均一でかつ一定の圧力を付与することができるバッテリモジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の第１実施形態に係るバッテリモジュールの断面図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係るバッテリモジュールで用いることができるバッテリセルの断面図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係るバッテリモジュールで用いられる緩衝材の平面図である。
【図7A】本発明の第１実施形態に係るバッテリモジュールで用いられる緩衝材の接触面に圧力が付与される状態を示す断面図である。
【図7B】本発明の第１実施形態に係るバッテリモジュールで用いられる緩衝材の接触面に圧力が付与された後の状態を示す断面図である。
【図8】本発明の第２実施形態に係るバッテリモジュールの断面図である。
【図9】本発明の第２実施形態に係るバッテリモジュールで用いられる緩衝材の第１領域の断面図である。
【図10】本発明の第２実施形態に係るバッテリモジュールで用いられる緩衝材の第２領域の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。たたし、以下に示す
実施形態は、本発明を例示するものであって、本発明は以下に限定されるものではない。
実施形態は、本発明を例示するものであって、本発明は以下に限定されるものではない。
【0033】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係るバッテリモジュール１は、図１に示すように、セル積層体１０を含む。セル積層体１０の積層方向の両端には、一対のエンドプレート４０が配置されている。セル積層体１０は、複数個のバッテリセル２０と、バッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間に配置された緩衝材３０とを、図１に矢印で図示する積層方向に積層した積層体である。セル積層体１０及びエンドプレート４０は、ケース５０に収容されている。ケース５０は、負極タブ５１と正極タブ５２とを備える。負極タブ５１は、バッテリセル２０の負極端子２１ａにリード線５１ａを介して接続している。正極タブ５２は、バッテリセル２０の正極端子２４ａにリード線５２ａを介して接続している。
本実施形態に係るバッテリモジュール１は、図１に示すように、セル積層体１０を含む。セル積層体１０の積層方向の両端には、一対のエンドプレート４０が配置されている。セル積層体１０は、複数個のバッテリセル２０と、バッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間に配置された緩衝材３０とを、図１に矢印で図示する積層方向に積層した積層体である。セル積層体１０及びエンドプレート４０は、ケース５０に収容されている。ケース５０は、負極タブ５１と正極タブ５２とを備える。負極タブ５１は、バッテリセル２０の負極端子２１ａにリード線５１ａを介して接続している。正極タブ５２は、バッテリセル２０の正極端子２４ａにリード線５２ａを介して接続している。
【0034】
（バッテリセル）
バッテリセル２０は、図２に示すように、負極層２１と正極層２４とを固体電解質層２７を介して積層した電極積層体を外装体２８に収容した固体電池とされている。バッテリセル２０の電極層（負極層２１、正極層２４）の積層方向は、セル積層体１０の積層方向と同じである。このため、バッテリセル２０の充放電によって負極層２１もしくは正極層２４が膨張もしくは収縮すると、バッテリセル２０がセル積層体１０の積層方向に膨張あるいは収縮する。なお、図２に示すバッテリセル２０では、外装体２８に収容されている電極積層体は１つであるが、外装体２８に複数個の電極積層体を収容してもよい。
バッテリセル２０は、図２に示すように、負極層２１と正極層２４とを固体電解質層２７を介して積層した電極積層体を外装体２８に収容した固体電池とされている。バッテリセル２０の電極層（負極層２１、正極層２４）の積層方向は、セル積層体１０の積層方向と同じである。このため、バッテリセル２０の充放電によって負極層２１もしくは正極層２４が膨張もしくは収縮すると、バッテリセル２０がセル積層体１０の積層方向に膨張あるいは収縮する。なお、図２に示すバッテリセル２０では、外装体２８に収容されている電極積層体は１つであるが、外装体２８に複数個の電極積層体を収容してもよい。
【0035】
負極層２１は、負極集電体２２と負極活物質層２３とを含む。負極活物質層２３は固体電解質層２７側に配置されている。負極集電体２２は負極端子２１ａに接続されている。
【0036】
負極集電体２２は、負極層２１の集電を行う機能を有するものであれば、特に限定されず、負極集電体２２の材料としては、例えばニッケル、銅、及びステンレス等を挙げることができる。また、負極集電体の形状としては、例えば箔状、板状等を挙げることができる。
【0037】
負極活物質層２３は、負極活物質を必須として含む層である。負極活物質としては、電荷移動媒体を吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、リチウムイオン電池であれば、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等のリチウム遷移金属酸化物、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３及びＷＯ３等の遷移金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、並びにグラファイト、ソフトカーボン及びハードカーボン等の炭素材料、並びに金属リチウム、又は、リチウムと合金を形成する金属を用いることができる。リチウムと合金を形成する金属の例としては、Ｍｇ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｌ及びＺｎ等が挙げられる。また、前記負極活物質は、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよい。負極活物質層２３は、負極活物質以外に導電性を向上させるための導電助剤、及びバインダーを含んでいてもよい。導電助剤及びバインダーについては、一般に固体電池に使用される材料を用いることができる。なお、負極活物質層２３が金属リチウムの場合、バッテリセル２０の初期状態やバッテリセル２０を完全に放電した状態では、負極活物質層２３は有していなくてもよい。
【0038】
正極層２４は、正極集電体２５と正極活物質層２６とを含む。正極活物質層２６は固体電解質層２７側に配置されている。正極集電体２５は正極端子２４ａに接続されている。
【0039】
正極集電体２５は、正極層２４の集電を行う機能を有するものであれば、特に限定されず、正極集電体２５の材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスが好ましい。また、正極集電体２５の形状としては、例えば箔状、板状等を挙げることができる。
【0040】
正極活物質層２６は、少なくとも正極活物質を含有する層である。正極活物質層２６に含有される正極活物質としては、一般的な固体電池の正極層に用いられるものと同様とすることができ、特に限定されない。例えば、リチウムイオン電池であれば、リチウムを含有する層状活物質、スピネル型活物質、オリビン型活物質等を挙げることができる。正極活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ＬｉＮｉｐＭｎｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉｐＡｌｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘ－ｙＭｙＯ４（ｘ＋ｙ＝２、Ｍ＝Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる少なくとも１種）で表される異種元素置換Ｌｉ－Ｍｎスピネル、チタン酸リチウム（Ｌｉ及びＴｉを含む酸化物）、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種）等が挙げられる。
正極活物質層２６は、電荷移動媒体伝導性を向上させる観点から、任意に固体電解質を含んでいてもよい。また、バインダー、導電助剤等を含んでいてもよい。これらの物質としては、一般に固体電池に使用されるものを用いることができる。
正極活物質層２６は、電荷移動媒体伝導性を向上させる観点から、任意に固体電解質を含んでいてもよい。また、バインダー、導電助剤等を含んでいてもよい。これらの物質としては、一般に固体電池に使用されるものを用いることができる。
【0041】
固体電解質層２７は、少なくとも固体電解質材料を含有する層である。固体電解質層２７に含まれる固体電解質材料を介して、正極活物質及び負極活物質の間の電荷移動媒体伝導を行うことができる。固体電解質材料としては、電荷移動媒体伝導性、即ちイオン伝導性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、窒化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質材料等を挙げることができる。硫化物固体電解質材料としては、例えばリチウムイオン電池であれば、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＬｉＩ等が挙げられる。なお、上記「Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５」の記載は、Ｌｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料を意味する。酸化物固体電解質材料としては、例えばリチウムイオン電池であれば、ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物、ガーネット型酸化物、ペロブスカイト型酸化物等を挙げることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉ１．５Ａｌ０．５Ｔｉ１．５（ＰＯ４）３）を挙げることができる。ガーネット型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ｌａ、Ｚｒ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）を挙げることができる。ペロブスカイト型酸化物としては、例えば、Ｌｉ、Ｌａ、Ｔｉ及びＯを含有する酸化物（例えばＬｉＬａＴｉＯ３）を挙げることができる。
【0042】
外装体２８は、電極積層体を収容可能なものであれば特に限定されず、外装体２８の材料としては、例えばラミネートフィルムを用いることができる。ラミネートフィルムは、例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等からなる金属層に対し、表面にポリオレフィン等の熱融着性樹脂層が積層された多層構造を有する。ラミネートフィルムは、上記以外に、ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等からなる層、任意のラミネート接着剤等からなる接着層等を有していてもよい。
【0043】
（緩衝材）
緩衝材３０は、バッテリセル２０に付与される面圧を均一にする作用を有する。バッテリセル２０に付与される面圧は、例えば１～５ＭＰａであってよく、１～２ＭＰａであってもよい。
緩衝材３０は、図３～５に示すように、第１領域３１と第２領域３２とを有する。第１領域３１と第２領域３２とは互いに隣接する位置に配置されていて、一体となっている。
緩衝材３０は、バッテリセル２０に付与される面圧を均一にする作用を有する。バッテリセル２０に付与される面圧は、例えば１～５ＭＰａであってよく、１～２ＭＰａであってもよい。
緩衝材３０は、図３～５に示すように、第１領域３１と第２領域３２とを有する。第１領域３１と第２領域３２とは互いに隣接する位置に配置されていて、一体となっている。
【0044】
第１領域３１は、面圧を均一にする圧力均一部として機能する。
第１領域３１は、略直方体の中空体であって、内部に流体３３が充填されている第１流体充填部３１１を有する。第１流体充填部３１１は、例えば、加圧によって変形可能な材料から形成されている。加圧によって変形可能な材料としては、例えば、ゴム膜を用いることができる。第１流体充填部３１１の上面及び下面は、バッテリセル２０に接触する接触面３１１ｓとされている。接触面３１１ｓは、バッテリセル２０もしくはエンドプレート４０と接触する面である。第１流体充填部３１１の側面は、第１外枠３１２が設けられている。第１外枠３１２は、第１流体充填部３１１が圧力によって過剰に押し潰さないように第１流体充填部３１１を保護する保護材として作用する。
第１領域３１は、略直方体の中空体であって、内部に流体３３が充填されている第１流体充填部３１１を有する。第１流体充填部３１１は、例えば、加圧によって変形可能な材料から形成されている。加圧によって変形可能な材料としては、例えば、ゴム膜を用いることができる。第１流体充填部３１１の上面及び下面は、バッテリセル２０に接触する接触面３１１ｓとされている。接触面３１１ｓは、バッテリセル２０もしくはエンドプレート４０と接触する面である。第１流体充填部３１１の側面は、第１外枠３１２が設けられている。第１外枠３１２は、第１流体充填部３１１が圧力によって過剰に押し潰さないように第１流体充填部３１１を保護する保護材として作用する。
【0045】
第１流体充填部３１１及び第１外枠３１２には、第２領域３２に接続する側の端部に第１領域開口部３１３が設けられている。また、第１流体充填部３１１の内部には、第１領域開口部３１３側とは反対側の端部から第１領域開口部３１３の近傍にまで伸びたベースプレート３１４が配置されている。ベースプレート３１４は、接触面３１１ｓに圧力が付与されたときに、第１流体充填部３１１と第２流体充填部３２１との間を流体３３が流れるときに、流体３３の流れを制御する機能を有する。
【0046】
第２領域３２は、第１流体充填部３１１に充填されている流体３３の圧力を調整する圧力調整部として機能する。本実施形態では、第２領域３２として、金属板ばね式アキュムレータが用いられている。
第２領域３２は、第２流体充填部３２１と、体積調整部３２３とを備える。第２流体充填部３２１及び体積調整部３２３はケース３２６に収容されている。
第２流体充填部３２１は、流体３３が充填されている。第２流体充填部３２１は第１領域開口部３１３に接続する第２領域開口部３２２を有する。第１領域開口部３１３と第２領域開口部３２２とで、第１流体充填部３１１と第２流体充填部３２１とをつなぐ流体流路が形成される。第２流体充填部３２１は、伸縮性を有していてもよい。
第２領域３２は、第２流体充填部３２１と、体積調整部３２３とを備える。第２流体充填部３２１及び体積調整部３２３はケース３２６に収容されている。
第２流体充填部３２１は、流体３３が充填されている。第２流体充填部３２１は第１領域開口部３１３に接続する第２領域開口部３２２を有する。第１領域開口部３１３と第２領域開口部３２２とで、第１流体充填部３１１と第２流体充填部３２１とをつなぐ流体流路が形成される。第２流体充填部３２１は、伸縮性を有していてもよい。
【0047】
体積調整部３２３は、第２領域開口部３２２側とは反対側に配置されている。
体積調整部３２３は、支持板３２４と、支持板３２４の上下の表面に接続された金属板ばね３２５とを有する。支持板３２４は、図６に示すように、ケース３２６によって固定されている。支持板３２４は、ケース３２６に接合されていてもよいし、ケース３２６と一体となっていてもよい。金属板ばね３２５としては、金属板ばね式アキュムレータの金属板ばねとして利用されている各種の金属板ばねを用いることができる。
体積調整部３２３は、支持板３２４と、支持板３２４の上下の表面に接続された金属板ばね３２５とを有する。支持板３２４は、図６に示すように、ケース３２６によって固定されている。支持板３２４は、ケース３２６に接合されていてもよいし、ケース３２６と一体となっていてもよい。金属板ばね３２５としては、金属板ばね式アキュムレータの金属板ばねとして利用されている各種の金属板ばねを用いることができる。
【0048】
金属板ばね３２５と第２流体充填部３２１とは互いに接触している。第２流体充填部３２１に充填されている流体３３の圧力が上昇すると、金属板ばね３２５が支持板３２４側に近づく方向に曲がることによって、第２流体充填部３２１の体積が増加する。また、第２流体充填部３２１に充填されている流体３３の圧力が下降すると、金属板ばね３２５が支持板３２４側から離れる方向に曲がることによって、第２流体充填部３２１の体積が減少する。
【0049】
流体３３としては、液体及び気体を用いることができる。液体としては、鉱物油を用いることができる。気体としては、例えば不活性ガスを用いることができる。本実施形態では、鉱物油が用いられている。
【0050】
（エンドプレート）
エンドプレート４０は、セル積層体１０を積層方向に拘束する作用を有する。エンドプレート４０の拘束力によって、緩衝材３０によってセル積層体１０に付与される面圧を調整することができる。エンドプレート４０の材料は、特に制限はなく、バッテリモジュール用のエンドプレートで利用されている各種の材料を用いることができる。
エンドプレート４０は、セル積層体１０を積層方向に拘束する作用を有する。エンドプレート４０の拘束力によって、緩衝材３０によってセル積層体１０に付与される面圧を調整することができる。エンドプレート４０の材料は、特に制限はなく、バッテリモジュール用のエンドプレートで利用されている各種の材料を用いることができる。
【0051】
（ケース）
ケース５０は、セル積層体１０及びエンドプレート４０を収容する。ケース５０の材料は、特に制限はなく、バッテリモジュール用のケースで利用されている各種の材料を用いることができる。
ケース５０は、セル積層体１０及びエンドプレート４０を収容する。ケース５０の材料は、特に制限はなく、バッテリモジュール用のケースで利用されている各種の材料を用いることができる。
【0052】
（緩衝材の動作）
次に、バッテリモジュール１のバッテリセル２０が膨張したときの緩衝材３０の動作を、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。
図７Ａに示すように、バッテリセル２０が膨張すると、バッテリセル２０と接触する第１流体充填部３１１の接触面３１１ｓはセル積層体の積層方向（図７Ａ中の白抜き矢印で示す方向）に加圧されて流体３３の圧力が上昇する。第２流体充填部３２１に充填されている流体３３の圧力が上昇することによって、金属板ばね３２５が支持板３２４側に近づく方向に曲がって、第２流体充填部３２１の体積が増加する。第２流体充填部３２１の体積の増加により、流体３３は、流体流路（第１流体充填部３１１、第２流体充填部３２１）を通って第１流体充填部３１１から第２流体充填部３２１に向かう方向（図７Ａ中の黒色矢印で示す方向）に流れる。
次に、バッテリモジュール１のバッテリセル２０が膨張したときの緩衝材３０の動作を、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。
図７Ａに示すように、バッテリセル２０が膨張すると、バッテリセル２０と接触する第１流体充填部３１１の接触面３１１ｓはセル積層体の積層方向（図７Ａ中の白抜き矢印で示す方向）に加圧されて流体３３の圧力が上昇する。第２流体充填部３２１に充填されている流体３３の圧力が上昇することによって、金属板ばね３２５が支持板３２４側に近づく方向に曲がって、第２流体充填部３２１の体積が増加する。第２流体充填部３２１の体積の増加により、流体３３は、流体流路（第１流体充填部３１１、第２流体充填部３２１）を通って第１流体充填部３１１から第２流体充填部３２１に向かう方向（図７Ａ中の黒色矢印で示す方向）に流れる。
【0053】
流体３３が第１流体充填部３１１から第２流体充填部３２１に流れることによって、第１流体充填部３１１の流体３３の体積が減少する。これにより、図７Ｂに示すように、第１流体充填部３１１ａの接触面３１１ｓは、膨張したバッテリセル２０ａの表面に対して高い密着性を維持するように変形する。
【0054】
以上のような構成とされた本実施形態のバッテリモジュール１では、バッテリセル２０が膨張すると、バッテリセル２０と接触する第１領域３１の第１流体充填部３１１の接触面３１１ｓがセル積層体１０の積層方向に加圧されて、第１流体充填部３１１及び第２流体充填部３２１に充填されている流体３３の圧力が上昇する。この流体３３の圧力の上昇に応じて、第２領域３２の体積調整部３２３にて、第２流体充填部３２１の体積を増加させることによって、バッテリセル２０が膨張した場合でも、バッテリセル２０に対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。また、バッテリセル２０が膨張後に収縮して、第１流体充填部３１１及び第２流体充填部３２１に充填された流体３３の圧力が下降した場合には、第２領域３２の体積調整部にて、第２流体充填部３２１の体積を減少させることによって、流体３３の圧力を一定に維持することができる。よって、本実施形態のバッテリモジュール１によれば、バッテリセル２０が膨張した後に収縮した場合でも、バッテリセル２０に対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。
【0055】
本実施形態のバッテリモジュール１では、緩衝材３０の第１領域３１と第２領域３２とが互いに隣接する位置に配置されているので、緩衝材３０の小型化が容易となる。また、本実施形態のバッテリモジュール１では、緩衝材３０の流体３３が鉱物油であり、温度による流動性の変動が小さいので、広い温度範囲において、バッテリセル２０に対して均一でかつ一定の圧力を付与することができる。さらに、本実施形態のバッテリモジュール１では、第２領域３２が金属板ばね式アキュムレータであるので、流体３３の圧力の調整を高い精度で行うことができる。
【0056】
＜第２実施形態＞
（バッテリモジュール）
本実施形態に係るバッテリモジュール２は、図８に示すように、セル積層体１１０のバッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間に緩衝材１３０が配置されている。本実施形態のバッテリモジュール２は、緩衝材１３０の構成が相違すること以外は、第１実施形態のバッテリモジュール１と同様の構成である。このため、第２実施形態の説明では、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
（バッテリモジュール）
本実施形態に係るバッテリモジュール２は、図８に示すように、セル積層体１１０のバッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間に緩衝材１３０が配置されている。本実施形態のバッテリモジュール２は、緩衝材１３０の構成が相違すること以外は、第１実施形態のバッテリモジュール１と同様の構成である。このため、第２実施形態の説明では、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【0057】
（緩衝材）
緩衝材１３０は、第１領域３１と、第１領域３１に接続する流体貯留部３５と、流体貯留部３５に接続するパイプライン３６と、パイプライン３６に接続する第２領域３７とを含む。第２領域３７は、セル積層体１１０の積層方向の下方側のエンドプレート４０の下面に配置されている。
第１領域３１の構成は、第１実施形態のバッテリモジュール１の緩衝材３０のものと同じである。
緩衝材１３０は、第１領域３１と、第１領域３１に接続する流体貯留部３５と、流体貯留部３５に接続するパイプライン３６と、パイプライン３６に接続する第２領域３７とを含む。第２領域３７は、セル積層体１１０の積層方向の下方側のエンドプレート４０の下面に配置されている。
第１領域３１の構成は、第１実施形態のバッテリモジュール１の緩衝材３０のものと同じである。
【0058】
流体貯留部３５は、バッテリセル２０の膨張時には、第１領域３１から流入した流体３３をパイプライン３６に送り、バッテリセル２０の収縮時には、パイプライン３６から流入した流体３３を第１領域３１に送るための流体貯留槽として作用する。流体貯留部３５は、図９に示すように、流体貯留容器３５１と整流板３５２とを有する。整流板３５２は、第１領域３１から流入した流体３３をパイプライン３６に送りやすくし、パイプライン３６から流入した流体３３が第１領域３１に流れやすくする作用を有する。流体３３は、例えば液体（鉱物油）とされている。
【0059】
パイプライン３６は、流体３３を流体貯留部３５から第２領域３７、あるいは第２領域３７から流体貯留部３５に送るための配管である。
【0060】
第２領域３７は、図１０及び図１１に示すように、パイプライン３６に接続し、流体３３が充填される流体充填部３７１と、流体３３の上面に配置されたフローティングプレート３７２と、フローティングプレート３７２に接続する定荷重ぜんまいばね３７３とを有する。すなわち、第２領域３７は、フローティングプレート３７２と定荷重ぜんまいばね３７３とを体積調整部として有する定荷重ぜんまいばね式アキュムレータとされている。定荷重ぜんまいばね式アキュムレータでは、バッテリセル２０の膨張時は、流体３３（液体）によって、フローティングプレートは上方に押されることによって、流体充填部３７１の体積が増加される。また、バッテリセル２０の収縮時は、定荷重ぜんまいばね３７３によって、フローティングプレートが下方に引き戻されることによって、流体充填部３７１の体積が減少される。第２領域３７としては、コイルスプリング式アキュムレータやリーフスプリング式アキュムレータなどの変位依存性を有するアキュムレータを用いてもよい。定荷重ぜんまいばね式アキュムレータは、変位依存性を有するアキュムレータと比較して、バッテリセル２０の膨張量を問わずに、バッテリセル２０に対して一定の圧力を付与しやすい点で好ましい。
【0061】
本実施形態のバッテリモジュール２では、バッテリセル２０が膨張したときは、第２領域３７の流体充填部３７１の体積を増加させることができ、バッテリセル２０が収縮したときは、第２領域３７の流体充填部３７１の体積を減少させることができる。よって、本実施形態のバッテリモジュール２によれば、バッテリセル２０が膨張した後に収縮した場合でも、バッテリセル２０に対して均一でかつ一定の圧力を効率よく付与することができる。また、本実施形態のバッテリモジュール２では、第２領域３７は、セル積層体１１０の積層方向の下方側のエンドプレート４０の下面に配置されているので、バッテリモジュール２の構造をコンパクトとすることができる。
【0062】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【0063】
上記実施形態において、バッテリセル２０は固体電池として説明したが、バッテリセル２０はこれに限定されるものではない。バッテリセル２０は、例えば電解質として有機電解液を用いる液系電池であってもよいし、高分子ゲル（ポリマー）を用いるポリマー電池であってもよい。
【0064】
上記実施形態において、緩衝材３０、１３０は、バッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間の両方に配置されているが、緩衝材３０、１３０の位置はこれに限定されるものではない。緩衝材３０、１３０は、バッテリセル２０とバッテリセル２０との間及びバッテリセル２０とエンドプレート４０との間の少なくとも一方に配置されていればよい。
【符号の説明】
【0065】
１、２ バッテリモジュール
１０ セル積層体
２０、２０ａ バッテリセル
２１ 負極層
２１ａ 負極端子
２２ 負極集電体
２３ 負極活物質層
２４ 正極層
２４ａ 正極端子
２５ 正極集電体
２６ 正極活物質層
２７ 固体電解質層
２８ 外装体
３０、１３０ 緩衝材
３１ 第１領域
３２ 第２領域
３３ 流体
３５ 流体貯留部
３６ パイプライン
３７ 第２領域
４０ エンドプレート
５０ ケース
５１ 負極タブ
５１ａ リード線
５２ 正極タブ
５２ａ リード線
１１０ セル積層体
３１１、３１１ａ 第１流体充填部
３１１ｓ 接触面
３１２ 第１外枠
３１３ 第１領域開口部
３１４ ベースプレート
３２１ 第２流体充填部
３２２ 第２領域開口部
３２３ 体積調整部
３２４ 支持板
３２６ ケース
３５１ 流体貯留容器
３５２ 整流板
３７１ 流体充填部
３７２ フローティングプレート
３７３ 定荷重ぜんまいばね
１０ セル積層体
２０、２０ａ バッテリセル
２１ 負極層
２１ａ 負極端子
２２ 負極集電体
２３ 負極活物質層
２４ 正極層
２４ａ 正極端子
２５ 正極集電体
２６ 正極活物質層
２７ 固体電解質層
２８ 外装体
３０、１３０ 緩衝材
３１ 第１領域
３２ 第２領域
３３ 流体
３５ 流体貯留部
３６ パイプライン
３７ 第２領域
４０ エンドプレート
５０ ケース
５１ 負極タブ
５１ａ リード線
５２ 正極タブ
５２ａ リード線
１１０ セル積層体
３１１、３１１ａ 第１流体充填部
３１１ｓ 接触面
３１２ 第１外枠
３１３ 第１領域開口部
３１４ ベースプレート
３２１ 第２流体充填部
３２２ 第２領域開口部
３２３ 体積調整部
３２４ 支持板
３２６ ケース
３５１ 流体貯留容器
３５２ 整流板
３７１ 流体充填部
３７２ フローティングプレート
３７３ 定荷重ぜんまいばね
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】