特開 2025-11565 二次電池モジュール

(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】P2025011565

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】二次電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20250117BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 S

H01M50/262 Z

H01M50/291

H01M50/211

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113752

(22)【出願日】2023-07-11

(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】木下 智博

(72)【発明者】

【氏名】清水 航

(72)【発明者】

【氏名】星川 渉

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA07

5H040AA36

5H040AS07

5H040AT04

5H040AT06

5H040AY10

5H040NN01

(57)【要約】

【課題】充放電によって体積が変動する二次電池を用いても、サイクル特性が優れる二次電池モジュールを提供すること。
【解決手段】複数個の二次電池を積層した電池積層体と、前記電池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、を有する二次電池モジュールであって、隣接する前記二次電池の間及び前記電池積層体と前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に配置される緩衝材をさらに備え、前記電池積層体の積層方向に直交する第１方向において、前記緩衝材の一方の端部は前記積層方向の長さが大きい厚肉部とされ、他方の端部は前記積層方向の長さが前記厚肉部よりも小さい薄肉部とされている、二次電池モジュール。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の二次電池を積層した電池積層体と、前記電池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、を有する二次電池モジュールであって、
隣接する前記二次電池の間及び前記電池積層体と前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に配置される緩衝材をさらに備え、
前記電池積層体の積層方向に直交する第１方向において、前記緩衝材の一方の端部は前記積層方向の長さが大きい厚肉部とされ、他方の端部は前記積層方向の長さが前記厚肉部よりも小さい薄肉部とされている、二次電池モジュール。

【請求項2】

前記二次電池は、充放電によって体積が変動する、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項3】

前記緩衝材の前記薄肉部は前記第１方向に沿って先細るように傾斜しており、前記厚肉部に対する前記薄肉部の傾斜角度は０．０５７～１．１５度である、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項4】

前記積層方向と前記第１方向とに直交する第２方向において、前記緩衝材の前記厚肉部は中央を頂点とする円弧状とされている、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項5】

前記緩衝材は、前記積層方向と前記第１方向とに直交する第２方向と、前記第１方向と、に沿う面に溝が設けられていて、
前記面の前記第１方向における長さをＡとし、前記第２方向における長さをＣとして、
前記溝は、前記第１方向における前記厚肉部側端部の前記第２方向の中央点と、前記第１方向の薄肉部側端部の前記第２方向の両端から前記厚肉部側に向かって２／３Ａの長さまで位置にある２つの点とを結ぶ曲線状であるか、又は、前記中央点と、前記第１方向の薄肉部側端部の両端から前記第２方向に向かって１／５Ｃの長さまでの位置にある２つの点とを結ぶ曲線状である、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項6】

前記緩衝材は、前記薄肉部が前記厚肉部よりも重力方向の上側に位置するように配置されている、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項7】

前記二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、電解液と、前記電極積層体及び電解液を収容する包装体と、を有し、
前記二次電池は、前記電極積層体の積層方向が前記電池積層体の積層方向に一致するように配置されている、請求項１に記載の二次電池モジュール。

【請求項8】

前記負極は、充電によって体積が増加し、放電によって体積が減少する、請求項７に記載の二次電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池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二次電池モジュールに関する研究開発が行われている。二次電池モジュールは、複数個の二次電池を組み合わせてモジュール化したものであり、一般に、複数個の二次電池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。二次電池モジュールは、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】

二次電池モジュールでは、二次電池と二次電池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荷重（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、板ばねや液体ばねなどのばね弾性体が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－９６９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、二次電池モジュールに関する技術においては、電気容量の向上が課題である。二次電池の電気容量の向上のため、二次電池として、正極と負極とをセパレータを介して積層させた電極積層体と電解液とを外装体に収容したものを用い、負極の負極活物質としてリチウム金属やシリコン粒子を用いることが検討されている。しかしながら、リチウム金属やシリコン粒子を用いたリチウム二次電池は、充電時に負極の体積が大きく増加し、放電時に負極の体積が大きく減少する。このため、充放電サイクルを繰り返すと、電極積層体の内部から電解液が電極積層体と外装体との間に流出して、電極積層体の電解液が不足する液枯れが起こり、サイクル特性が低下するおそれがある。

【0006】

本願は上記課題の解決のため、充放電によって体積が変動する二次電池を用いても、サイクル特性が優れる二次電池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、二次電池と二次電池との間やセル積層体とエンドプレートとの間に、一方の端部は厚みが大きい厚肉部とされ、他方の端部は前記厚肉部よりも厚みが小さい薄肉部とされている緩衝材を配置することによって、上記の課題を解決することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。したがって、本発明は次のものを提供する。

【0008】

（１）複数個の二次電池を積層した電池積層体と、前記電池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、を有する二次電池モジュールであって、隣接する前記二次電池の間及び前記電池積層体と前記エンドプレートとの間の少なくとも一方に配置される緩衝材をさらに備え、前記電池積層体の積層方向に直交する第１方向において、前記緩衝材の一方の端部は前記積層方向の長さが大きい厚肉部とされ、他方の端部は前記積層方向の長さが前記厚肉部よりも小さい薄肉部とされている、二次電池モジュール。

【0009】

（１）の二次電池モジュールによれば、緩衝材が厚肉部と薄肉部とを有するので、二次電池の体積の変動量に合わせて緩衝材の潰れ量が変化し、これにより、二次電池に付与される拘束力を制御することが可能となるので、充放電時の二次電池内の電解液の流れを調整することができる。このため、（１）の二次電池モジュールによれば、充放電によって体積が変動する二次電池を用いても、電解液の液枯れが起こりにくく、サイクル特性が優れる。

【0010】

（２）前記二次電池は、充放電によって体積が変動する、上記（１）に記載の二次電池モジュール。

【0011】

（２）の二次電池モジュールによれば、二次電池は充放電によって体積が変動しても、その体積の変動量に応じて緩衝材が潰れることによって、二次電池内の電解液の移動方向を調整することができるので、電解液の液枯れが起こりにくく、サイクル特性が優れる。

【0012】

（３）前記緩衝材の前記薄肉部は前記第１方向に沿って先細るように傾斜しており、前記厚肉部に対する前記薄肉部の傾斜角度は０．０５７～１．１５度である、上記（１）又は（２）に記載の二次電池モジュール。

【0013】

（３）の二次電池モジュールによれば、連続的に緩衝材の薄肉部の潰れ量を調整することができるため、より確実に電解液の液枯れが発生しないように、二次電池に付与される拘束力を調整することができる。

【0014】

（４）前記積層方向と前記第１方向とに直交する第２方向において、前記緩衝材の前記厚肉部は中央を頂点とする円弧状とされている、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の二次電池モジュール。

【0015】

（４）の二次電池モジュールによれば、二次電池の体積が増加したときは二次電池内の電解液が第２方向に流れやすくなる。また、二次電池の体積が減少したときは、電解液が第２方向から二次電池内の電極に侵入するため、二次電池の電極内に電解液を均等に供給することが可能となる。

【0016】

（５）前記緩衝材は、前記積層方向と前記第１方向とに直交する第２方向と、前記第１方向と、に沿う面に溝が設けられていて、前記面の前記第１方向における長さをＡとし、前記第２方向における長さをＣとして、前記溝は、前記第１方向における前記厚肉部側端部の前記第２方向の中央点と、前記第１方向の薄肉部側端部の前記第２方向の両端から前記厚肉部側に向かって２／３Ａの長さまで位置にある２つの点とを結ぶ曲線状であるか、又は、前記中央点と、前記第１方向の薄肉部側端部の両端から前記第２方向に向かって１／５Ｃの長さまでの位置にある２つの点とを結ぶ曲線状である、上記（１）～（４）のいずれか一つに記載の二次電池モジュール。

【0017】

（５）の二次電池モジュールによれば、二次電池と接する緩衝材の面に溝が設けれていて、二次電池の体積が増加するときは、緩衝材の溝が設けられていない部分から二次電池内の電極に付与される圧力が増加するので、二次電池内の電解液が緩衝材の溝が設けられている部分に対向する部分に移動しやすくなる。また、二次電池の体積が減少するときは、緩衝材の溝が設けられている部分に対向する部分から二次電池の電極内に電解液が侵入するため、二次電池の電極内に電解液を均等に供給することが可能となる。

【0018】

（６）前記緩衝材は、前記薄肉部が前記厚肉部よりも重力方向の上側に位置するように配置されている、上記（１）～（５）のいずれか一つに記載の二次電池モジュール。

【0019】

（６）の二次電池モジュールによれば、二次電池の体積が増加するときは、二次電池の付与される拘束力が下方から上方に向けて高くなるので、電解液を二次電池の上方に異方性をもって移動させることができる。一方、二次電池の体積が減少するときは、二次電池に付与される拘束力が上方から下方に向けて低くなるので、電解液の自重により、電解液を二次電池の上方から下方に向けて移動させることができる。このため、充放電を繰り返しても、電解液の液化枯れが起こりにくく、サイクル特性が優れる。

【0020】

（７）前記二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層した電極積層体と、電解液と、前記電極積層体及び電解液を収容する包装体と、を有し、前記二次電池は、前記電極積層体の積層方向が前記電池積層体の積層方向に一致するように配置されている、上記（１）～（６）のいずれか一つに記載の二次電池モジュール。

【0021】

（７）の二次電池モジュールによれば、二次電池の体積変動が大きい電極積層体の積層方向と、電池積層体の積層方向とが一致するので、二次電池の充放電の状態に関わらず一定の圧力を二次電池に付与することができる。このため、二次電池の充放電容量が安定する。

【0022】

（８）前記負極は、充電によって体積が増加し、放電によって体積が減少する、上記（７）に記載の二次電池モジュール。

【0023】

（８）の二次電池モジュールによれば、負極活物質としてリチウム金属やシリコン粒子を用いることができるので、二次電池の容量が増加する。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、充放電によって体積が変動する二次電池を用いても、サイクル特性が優れる二次電池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】

【0025】

【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの放電状態を示す正面図である。

【図2】図１に示す二次電池モジュールの底面図である。

【図3A】図１に示す二次電池モジュールで用いられる緩衝材の正面図である。

【図3B】図１に示す二次電池モジュールで用いられる緩衝材の斜視図である。

【図4A】本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールで用いられる二次電池の放電状態を示す断面図である。

【図4B】本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールで用いられる二次電池の充電状態を示す断面図である。

【図5】図１に示す二次電池モジュールの充電状態を示す正面図である。

【図6】図５に示す二次電池モジュールの底面図である。

【図7】本発明の変形例に係る二次電池モジュールの放電状態の底面図である。

【図8】図７に示す二次電池モジュールの充電状態の底面図である。

【図9】本発明の二次電池モジュールで用いられる緩衝材の変形例の形状を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

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。なお、以下の図面において、Ｘ方向は、二次電池を積層した積層方向であり、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する第１方向であり、Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する第２方向を意味する。Ｙ方向は、重力方向でもある。また、本実施形態では、二次電池１０は、放電状態で体積が減少し、充電状態で体積が増大するものとされている。なお、放電状態は、二次電池の製造直後の状態を含む。

【0027】

本発明の一実施形態である二次電池モジュール１ａは、図１、２に示すように、３個の二次電池１０を積層した電池積層体１００と、電池積層体１００の積層方向（Ｘ方向）の両端に配置された一対のエンドプレート２０とを有する。隣接する二次電池１０の間には、緩衝材３０ａが配置され、電池積層体１００とエンドプレート２０との間には緩衝材３０ｂが配置されている。二次電池１０は放電状態であり、体積が減少した状態である。

【0028】

一対のエンドプレート２０は、締結部材（不図示）によって拘束されている。一対のエンドプレート２０は、締結部材によって付与された拘束力を電池積層体１００に伝達することにより、電池積層体１００をＸ方向に拘束する。エンドプレート２０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。

【0029】

緩衝材３０ａ、３０ｂは、二次電池１０付与される拘束力を緩和する作用を有する。緩衝材３０ａ、３０ｂは、図３Ａ、Ｂに示すように、Ｙ方向（第１方向）において、Ｘ方向（積層方向）の長さが大きい厚肉部３１と、Ｘ方向の長さが厚肉部３１よりも小さい薄肉部３２とを有する。厚肉部３１は常に二次電池と接触している。薄肉部３２は、Ｙ方向に沿って先細るように傾斜していて、二次電池１０と離間した隙間５０を形成している。Ｙ方向（重力方向）において、緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２が上方に位置し、厚肉部３１が下方に位置するように、二次電池モジュール１ａは配置される。
緩衝材３０ｂは、緩衝材３０ａをＹ方向に沿って１／２とした形状とされていること以外は、緩衝材３０ａと同じであるので、緩衝材３０ａを例に取って詳細に説明する。

【0030】

緩衝材３０ａの厚肉部３１に対する薄肉部３２の傾斜角度θ（図３Ａ参照）は、特に限定されるものではないが０．０５７～１．１５度の範囲内である。
緩衝材３０ａのＹ方向（第１方向）の長さＡ（図３Ａ参照）は、例えば二次電池１０と同じであってもよい。厚肉部３１のＹ方向の長さＡｓ（図３Ａ参照）は、例えば緩衝材３０ａのＹ方向の長さＡに対して２０～８０％の範囲内にあってもよい。厚肉部３１のＹ方向の長さＡｓが２０％以上であると、二次電池１０の体積が増減しても二次電池１０と緩衝材３０ａとの間の位置ずれが起こりにくくなる。また、厚肉部３１のＹ方向の長さＡｓが８０％以下であると、薄肉部３２の範囲が広くなるので、二次電池１０の体積が減少した状態で、緩衝材３０ａとの間に形成される隙間５０の領域が広くなる。

【0031】

緩衝材３０ａの厚肉部３１の底部３１ａのＸ方向（積層方向）の長さＢ（図３Ａ参照）は、例えば二次電池１０のＸ方向の長さに対して１０～４０％の範囲内にあってもよい。また、厚肉部３１の底部３１ａのＸ方向の長さＢに対する薄肉部３２のＸ方向の長さの比は、薄肉部３２の傾斜角度θ、緩衝材３０ａのＹ方向の長さＡ、厚肉部３１のＹ方向の長さＡｓで決まる。

【0032】

緩衝材３０ａ、３０ｂの材料としては、ゴム材料、及びばねとプラスチックの併用を用いることができる。ゴム材料の例としては、天然ゴム、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴム等のゴムを挙げることができる。緩衝材３０ａ、３０ｂのヤング率は、例えば０．００２～４ＧＰａの範囲内にあってもよい。

【0033】

二次電池１０は、図４Ａに示すように、正極１１と負極１４とをセパレータ１７を介して積層させた電極積層体１８と、電解液（不図示）と、電極積層体１８及び電解液を収容する包装体１９とを有する。二次電池１０は負極活物質としてリチウム金属を用いたリチウム金属二次電池とされている。二次電池１０は、電極積層体１８の積層方向が電池積層体１００のＸ方向（積層方向）に一致するように配置されている。

【0034】

正極１１は、正極集電体１２と正極活物質層１３とを有する。正極集電体１２は、正極リード端子（不図示）により、外部に引き出されている。
正極集電体１２の材料としては、例えばＡｌを用いることができる。

【0035】

正極活物質層１３は、正極活物質を含む。正極活物質の例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、ＬｉＮｉ_ｐＭｎ_ｑＣｏ_ｒＯ_２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉ_ｐＡｌ_ｑＣｏ_ｒＯ_２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_{２－ｘ－ｙ}Ｍ_ｙＯ_４（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（ＬｉＭＰＯ_４、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１３は、バインダー及び導電助剤など正極活物質層の材料として用いられている各種の添加剤を含んでいてもよい。

【0036】

負極１４は負極集電体１５を有する。負極集電体１５は、負極リード端子（不図示）により、外部に引き出されている。負極集電体１５の材料としては、例えばＣｕを用いることができる。負極集電体１５の表面にはＬｉ箔が積層されていてもよい。

【0037】

負極１４は、図４Ｂに示すように、充電によって負極活物質層１６（リチウム金属層）が生成する。このための充電後の二次電池１０ｂの負極１４は、電極積層体１８の積層方向の厚みが厚くなり、体積が増加する。充電後の二次電池１０ｂは、放電によって負極活物質層１６が溶解して消失し、体積が減少する。

【0038】

電解液は、有機溶媒と電解質とを含む。有機溶媒としては、例えば環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エーテル、鎖状エーテル、ハイドロフルオロエーテル、芳香族エーテル、スルホン、環状エステル、鎖状カルボン酸エステル、ニトリルを用いることができる。環状カーボネートの例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状カーボネートの例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネート等が挙げられる。環状エーテルの例としては、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン、４－メチル１，３－ジオキソラン等が挙げられる。鎖状エーテルの例としては、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエチルエーテル等が挙げられる。ハイドロフルオロエーテルの例としては、１，１，２，２－テトラフルオロエチル－２，２，２－トリフルオロエチルエーテル、１，１，２，２－テトラフルオロエチル－２，２，３，３－テトラフルオロプロピルエーテル、ビス（２，２，２－トリフルオロエチル）エーテル、１，２－ビス（１，１，２，２－テトラフルオロエトキシ）エタン等が挙げられる。芳香族エーテルの例としては、アニソールが挙げられる。スルホンの例としては、スルホラン、メチルスルホラン等が挙げられる。環状エステルの例としては、γ－ブチロラクトン等が挙げられる。鎖状カルボン酸エステルの例としては、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が挙げられる。ニトリルの例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられる。有機溶媒は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

【0039】

電解質は、電荷移動媒体であるリチウムイオンの供給源であり、リチウム塩を含む。リチウム塩の例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２（ＬｉＴＦＳＩ）、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２（ＬｉＦＳＩ）、及びＬｉＢＣ_４Ｏ_８等が挙げられる。リチウム塩は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。電解質の濃度は、例えば１．０モル／Ｌ～４．０モル／Ｌの範囲内である。

【0040】

包装体１９は、充放電による負極１４の体積の増加、減少に合わせて伸縮可能とされている。包装体１９の材料としては、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としては、内側から内側樹脂層、金属層、外側樹脂層がこの順で積層された３層構造の積層フィルムを用いることができる。外側樹脂層は例えばポリアミド層であり、金属層は例えばアルミニウム層であり、内側樹脂層は例えばポリプロピレン層であってもよい。

【0041】

充電によって、電池積層体１００の二次電池１０の体積が増加すると、体積増加による圧縮力により、緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１はＸ方向に潰される。厚肉部３１が潰れることによって、圧縮力に対する反発力が発生して、厚肉部３１から二次電池１０に付与される拘束力が増加し、二次電池１０の内部に拘束力が大きくなる。一方、緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２と二次電池１０との間には隙間５０があるため、充電の初期では、薄肉部３２に圧縮力は付与されない。このため、充電初期では、二次電池１０の電極積層体１８の厚肉部３１に対向する部分に拘束力が付与され、電解液がＹ方向（重力方向）の上方に向かって移動する。さらに、二次電池１０の体積増加に伴って、Ｙ方向の下方から薄肉部３２が二次電池１０に接触すると、薄肉部３２も潰される。薄肉部３２が潰れると、薄肉部３２から二次電池１０に拘束力が付与されて、薄肉部３２に対向する二次電池１０内部の電極積層体１８の電解液がＹ方向の上方に向かって移動する。そして、薄肉部３２全体が潰れると、電極積層体１８の外に押し出される。

【0042】

図５に示すように、充電終了後の二次電池モジュール１ｂの正面（Ｘ－Ｙ方向に沿う面）を見ると、緩衝材３０ａ、３０ｂから二次電池１０ｂに付与される拘束力は、厚肉部３１に対向する部分が最も高く、薄肉部３２に対向する部分は先に行くほど弱くなる（図５中の矢印は、太さが大きいほど拘束力が大きいことを示す）。一方、図６に示すように、充電終了後の二次電池モジュール１ｂの底面では、二次電池１０ｂによる圧縮力が緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１に均等に付与されるため、潰れ量が均一である。よって、緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１から二次電池１０ｂに付与される拘束力は均一である。

【0043】

充電後の二次電池１０ｂを放電して二次電池１０ｂの体積が徐々に減少すると、二次電池１０ｂから緩衝材３０ａ、３０ｂに付与される圧縮力が低くなる。これにより、緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１及び薄肉部３２の潰れ量が小さくなり、薄肉部３２と二次電池１０ｂと薄肉部３２との間に隙間５０が形成される。隙間５０が形成されると、その隙間５０から電解液が電極積層体１８の内部に侵入する。電極積層体１８の内部に侵入した電解液は、自重によってＹ方向（重力方向）の上端から下方に流れて、正極１１及び負極１４に均一に供給される。

【0044】

本実施形態の二次電池モジュール１によれば、緩衝材３０は厚肉部３１と薄肉部３２とを有するので、二次電池１０の体積が増加するときは、二次電池１０に付与される拘束圧を制御することが可能となるので、充放電時の二次電池１０内の電解液の流れを調整することができる。このため、本実施形態の二次電池モジュール１は、充放電によって体積が変動する二次電池１０を用いても、電解液の液化枯れが起こりにくく、サイクル特性が優れる。
本実施形態の二次電池モジュール１において、緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２はＹ方向（第１方向）に沿って先細るように傾斜しており、厚肉部３１に対する薄肉部３２の傾斜角度が０．０５７～１．１５度とされているので、連続的に緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２と二次電池１０との接触領域の緩衝材の潰れ量を調整することができる。このため、より確実に電解液の液枯れが発生しないように、二次電池１０に付与される拘束力を調整することができる。さらに、本実施形態の二次電池モジュール１によれば、緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２が厚肉部３１よりも重力方向の上側に位置するように配置されているので、二次電池１０の体積が増加するときは、電解液を二次電池１０の上方に異方性をもって移動させることができる。一方、二次電池１０の体積が減少するときは、電解液の自重により、電解液を二次電池１０の上方から下方に向けて移動させることができる。このため、充放電を繰り返しても、電解液の液化枯れが起こりにくく、サイクル特性が優れる。

【0045】

本実施形態の二次電池モジュール１ａでは、緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１の底部は長方形とされているが、緩衝材３０ａ、３０ｂの厚肉部３１の底部は湾曲していてもよい。図７に、緩衝材３０ａ、３０ｂの底部を湾曲させた変形例を示す。

【0046】

図７に示す二次電池モジュール２ａでは、緩衝材４０ａ、４０ｂの底部は、Ｚ方向（第２方向）の中央を頂点とする円弧状とされている。厚肉部３１のＺ方向の中央は、放電状態であり、体積が減少した状態である二次電池１０と接触し、Ｚ方向の両端は二次電池１０と離間し、隙間５０を形成する。充電によって、二次電池１０の体積がＸ方向に増加すると、二次電池１０によって、緩衝材３０ａ、３０がＸ方向に押されて、厚肉部３１のＸ方向の長さが徐々に減少すると共に隙間５０の間隔が狭くなる。充電終了後の二次電池モジュール２ｂは、図８に示すように、二次電池１０ｂと緩衝材３０ａ、３０ｂのＺ方向の薄肉部３２とが接触する。充電終了後の二次電池１０ｂは、緩衝材３０ａ、３０ｂから圧力が付与される。緩衝材３０ａ、３０ｂから付与される圧力は、図８に示すように、Ｚ方向の中央が最も高くなり、Ｚ方向の両端に行くほど弱くなる（図８中の矢印は、太さが大きいほど拘束力圧力が大きいことを示す）。

【0047】

本変形例の二次電池モジュール２によれば、二次電池１０の体積が増加するときは、電極積層体１８内の電解液が第２方向に流れやすくなる。また、二次電池１０の体積が減少したときは、電解液が第２方向から電極積層体１８内に侵入するため、二次電池１０の電極積層体１８内に電解液をより均等に供給することが可能となる。

【0048】

本実施形態の二次電池モジュール１ａでは、緩衝材３０ａ、３０ｂの二次電池１０と接する側面は平面とされているが、緩衝材３０ａ、３０ｂの二次電池１０と接する側面に溝を設けてもよい。

【0049】

図９に示す緩衝材４０ｃは、溝４１と溝４２が仮想線で示されている。
溝４１と溝４２は、緩衝材４０ｃの二次電池１０と接する側面、すなわち、Ｙ方向（第１方向）とＺ方向（第２方向）に沿うＹ－Ｚ面に設けられている。このＹ－Ｚ面のＹ方向における長さをＡとし、Ｚ方向における長さをＣとして、溝４１は、Ｙ－Ｚ面のＹ方向における厚肉部側端部のＺ方向の中央点Ｐ_０と、Ｙ方向の薄肉部側端部の両端Ｐ_１０、Ｐ_２０からＺ方向に向かって１／５Ｃの長さまでの位置にある２つの点Ｐ_１１、Ｐ_２１とを結ぶ曲線状とされている。溝４２は、Ｙ方向における厚肉部側端部のＺ方向の中央点Ｐ_０と、Ｙ方向の薄肉部側端部のＺ方向の両端から厚肉部側に向かって２／３Ａの長さまで位置にある２つの点Ｐ_１２、Ｐ_２２とを結ぶ曲線状とされている。溝４１は、中央点Ｐ_０から端部の点Ｐ_１１、Ｐ_２１に向かって外側に膨らんだ曲線状であり、溝４２は、中央点Ｐ_０から端部の点Ｐ_１２、Ｐ_２２に向かって外側に膨らんだ曲線状である。溝は円弧状であってもよい。溝４１、４２のＸ方向の長さは、例えば厚肉部３１の表面から０．１～２．０ｍｍの範囲内である。

【0050】

緩衝材４０ｃを用いた二次電池モジュールは、二次電池１０と接する面であるＹ－Ｚ面に溝４１、４２が設けれていて、二次電池１０の体積が増加するときは、緩衝材４０ｃの溝４１、４２が設けられていない部分から二次電池１０に付与される圧力が増加するので、電極積層体１８内の電解液が緩衝材４０ｃの溝が設けられている部分に対向する部分に移動しやすくなる。また、二次電池１０の体積が減少するときは、緩衝材４０ｃの溝が設けられている部分に対向する部分から電解液が電極積層体１８内に侵入するため、二次電池１０の電極積層体１８内に電解液を均等に供給することが可能となる。溝４１の端部は点Ｐ_１１、Ｐ_２１とされ、溝４２の端部は点Ｐ_１２、Ｐ_２２とされているが、端部の位置はこれに限定されるものではない。溝の端部は、Ｐ_１０～Ｐ_１１の間及びＰ_２０～Ｐ_２１の間にあってもよいし、Ｐ_１０～Ｐ_１２の間、Ｐ_２０～Ｐ_２２の間にあってもよい。溝の端部の位置は、中央点Ｐ_０を中心として対称の位置にあってもよい。

【0051】

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。
例えば、本実施形態において、緩衝材３０ａ、３０ｂの薄肉部３２はＹ方向に沿って先細るように連続的にＸ方向の長さが減少しているが、薄肉部３２の形状はこれに限定されるものではない。薄肉部３２のＸ方向の長さは、段階的に減少していてもよい。

【0052】

また、本実施形態において、二次電池１０は負極活物質としてリチウム金属を用いたリチウム金属二次電池とされているが、二次電池１０はこれに限定されるものではない。二次電池１０の負極活物質としてシリカ粒子を用いてもよい。また、二次電池１０は、充放電によって体積が変動しないものであってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ 二次電池モジュール
１０、１０ｂ 二次電池
１１ 正極
１２ 正極集電体
１３ 正極活物質層
１４ 負極
１５ 負極集電体
１６ 負極活物質層
１７ セパレータ
１８ 電極積層体
１９ 包装体
２０ エンドプレート
３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 緩衝材
３１ 厚肉部
３１ａ 底部
３２ 薄肉部
３２ａ 先端
４１、４２ 溝
５０ 隙間

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】