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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-10
(45)【発行日】2022-02-21
(54)【発明の名称】電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/317 20210101AFI20220214BHJP
H01M 50/325 20210101ALI20220214BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20220214BHJP
【ＦＩ】
H01M50/317 101
H01M50/325
H01M50/209
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018085631
(22)【出願日】2018-04-26
(65)【公開番号】P2019192547
(43)【公開日】2019-10-31
【審査請求日】2020-08-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(74)【代理人】
【識別番号】100148013
【弁理士】
【氏名又は名称】中山 浩光
(74)【代理人】
【識別番号】100140453
【弁理士】
【氏名又は名称】戸津 洋介
(72)【発明者】
【氏名】秋山 泰有
(72)【発明者】
【氏名】寺島 大樹
(72)【発明者】
【氏名】奥村 素宜
(72)【発明者】
【氏名】菊池 卓郎
【審査官】小川 進
(56)【参考文献】
【文献】特表２００６－５０８５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３３２７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－２２１１２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０６０６７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０３６２９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／３１７
Ｈ０１Ｍ ５０／３２５
Ｈ０１Ｍ ５０／２０９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、
を備え、
前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材を備え、
前記シール面には前記第２連通孔に連通された凹部が形成されており、
前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０ －１２ ～２×１０ －１１ ［ｍｏｌ／（ｍ ２ ・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含む、電池モジュール。
【請求項2】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、
を備え、
前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐシール面と、前記圧力調整弁の外部空間と連通された凹部が形成されている外側面と、を有する弾性部材を備え、
前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０ －１２ ～２×１０ －１１ ［ｍｏｌ／（ｍ ２ ・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含む、電池モジュール。
【請求項3】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、
を備え、
前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐ弾性部材を備え、
前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０－１２～２×１０－１１［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含む、電池モジュール。
【請求項4】
前記弾性部材は、前記圧力調整弁の外部空間と連通された凹部が形成されている外側面を備える、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記弾性部材は、前記第２連通孔を塞ぐ第１部分と、第２部分とを有し、前記第１部分は、第１ガス透過度を有する第１材料を含み、
前記第２部分は、前記第１ガス透過度よりも大きい第２ガス透過度を有する第２材料を含む、請求項１～３のいずれか一項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。
【背景技術】
【0002】
従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献１に記載の薄型電池は、正極、負極及び集電体を有するバイポーラ電極と、セパレータ及び電解液を含む電解質層と、集電体の一方の主面に正極を取り囲むように配置された第１シール部と、集電体の他方の主面に負極を取り囲むように配置された第２シール部と、第２シール部を貫通するチューブとを備えている。チューブの一端は、セパレータ、集電体及び第２シール部で画成された内部空間に臨み、チューブの他端は、第２シール部の外部空間に臨んでいる。電池内部に発生したガスは、チューブを介して電池外部へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－２８７４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術においては、チューブは、内部空間の圧力が上昇すると、内部空間のガスを排出する圧力調整弁として機能する。一方、圧力調整弁が、内部空間と連通する連通孔を塞ぐ弾性部材を備えることがある。この場合、例えば充電時又は過放電時に発生したガスにより内部空間の圧力が上昇すると、弾性部材が押されて連通孔の縁と弾性部材との間に隙間が生じるので、当該隙間からガスが排出される。
【0005】
例えばニッケル水素二次電池では、電池の劣化により電解液が分解して水素ガスが発生することがある。その場合、予め負極の容量（単位：Ａｈ）を正極の容量よりも大きくしておくことによって、負極の一部の活物質を、水素ガスを受け止める充電リザーブとして機能させることができる。しかしながら、充電リザーブが水素ガスを受け止めきれなくなると、内部空間の圧力が上昇するので、頻繁に圧力調整弁が開くことになる。その場合、電解液も圧力調整弁から排出されることによって、電解液が少なくなるおそれがある。
【0006】
本発明の一側面は、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる圧力調整弁を有す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】
【0007】
本発明の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐシール面を有する弾性部材を備え、前記シール面には前記第２連通孔に連通された凹部が形成されている。
【0008】
上記電池モジュールでは、内部空間においてガスが発生した場合、圧力調整弁が閉じた状態で、当該ガスの一部が、シール面の凹部から弾性部材を透過して圧力調整弁の外部空間に漏れ出る。シール面には凹部が形成されているので、凹部が形成されていない場合に比べて、ガスが入射する領域の面積は大きくなる。そのため、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる。
【0009】
本発明の他の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐシール面と、前記圧力調整弁の外部空間と連通された凹部が形成されている外側面と、を有する弾性部材を備える。
【0010】
上記電池モジュールでは、内部空間においてガスが発生した場合、圧力調整弁が閉じた状態で、当該ガスの一部が、シール面から弾性部材を透過して、外側面の凹部から圧力調整弁の外部空間に漏れ出る。外側面には凹部が形成されているので、凹部が形成されていない場合に比べて、ガスが放出される領域の面積は大きくなる。そのため、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる。
【0011】
本発明の他の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐ弾性部材を備え、前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０－１２～２×１０－１１［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含む。
【0012】
上記電池モジュールでは、内部空間においてガスが発生した場合、圧力調整弁が閉じた状態で、当該ガスの一部が、弾性部材を透過して圧力調整弁の外部空間に漏れ出る。弾性部材は高いガス透過度を有する材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる。
【0013】
本発明の他の一側面に係る電池モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた内部空間と連通された第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、前記モジュール本体に取り付けられ、前記第１連通孔と連通された第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、前記圧力調整弁は、前記第２連通孔を塞ぐ第１部分と、第２部分とを有する弾性部材を備え、前記第１部分は、第１ガス透過度を有する第１材料を含み、前記第２部分は、前記第１ガス透過度よりも大きい第２ガス透過度を有する第２材料を含む。
【0014】
上記電池モジュールでは、内部空間においてガスが発生した場合、圧力調整弁が閉じた状態で、当該ガスの一部が、弾性部材を透過して圧力調整弁の外部空間に漏れ出る。弾性部材の第２部分は高いガス透過度を有する第２材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる。
【0015】
前記弾性部材は、前記圧力調整弁の外部空間と連通された凹部が形成されている外側面を備えてもよい。この場合、内部空間において発生したガスは、圧力調整弁が閉じた状態で、弾性部材を透過して、外側面の凹部から圧力調整弁の外部空間に漏れ出る。外側面には凹部が形成されているので、ガスが放出される領域の面積は大きくなる。そのため、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間の圧力上昇を更に抑制できる。
【0016】
前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０－１２～２×１０－１１［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含んでもよい。この場合、弾性部材が高いガス透過度を有する材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間の圧力上昇を更に抑制できる。
【0017】
前記弾性部材は、前記第２連通孔を塞ぐ第１部分と、第２部分とを有し、前記第１部分は、第１ガス透過度を有する第１材料を含み、前記第２部分は、前記第１ガス透過度よりも大きい第２ガス透過度を有する第２材料を含んでもよい。この場合、弾性部材の第２部分が高いガス透過度を有する第２材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間の圧力上昇を更に抑制できる。
【0018】
前記弾性部材は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０－１２～２×１０－１１［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含んでもよい。この場合、弾性部材が高いガス透過度を有する材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間の圧力上昇を更に抑制できる。
【0019】
前記弾性部材は、前記第２連通孔を塞ぐ第１部分と、第２部分とを有し、前記第１部分は、第１ガス透過度を有する第１材料を含み、前記第２部分は、前記第１ガス透過度よりも大きい第２ガス透過度を有する第２材料を含んでもよい。この場合、弾性部材の第２部分が高いガス透過度を有する第２材料を含むので、弾性部材のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間の圧力上昇を更に抑制できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明の一側面によれば、圧力調整弁が閉じた状態でも内部空間の圧力上昇を抑制できる圧力調整弁を有する電池モジュールが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。
【図2】電池モジュールの概略断面図である。
【図3】電池モジュールの概略斜視図である。
【図4】電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面を含む）である。
【図5】電池モジュールが備える圧力調整弁の斜視図である。
【図6】圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図7】第１変形例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図8】第２変形例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【図9】第３変形例に係る圧力調整弁の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【0023】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。
【0024】
複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を呈している。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。
【0025】
積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。
【0026】
導電板３は、バイポーラ電池２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出することができる。
【0027】
また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。
【0028】
拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を呈している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。
【0029】
図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備えている。
【0030】
モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３がセパレータ１４を介して積層されてなる電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。
【0031】
バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を呈している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極１８と、ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極１９とを有している。
【0032】
バイポーラ電極１３の正極１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。
【0033】
電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極１９とを有している。正極側終端電極２０の正極１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。負極側終端電極２１の負極１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。
【0034】
正極１８は、ニッケル箔１７の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１９は、ニッケル箔１７の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。
【0035】
セパレータ１４は、正極１８と負極１９との間に配置され、正極１８と負極１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極１８及び負極１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。
【0036】
枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。
【0037】
各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。
【0038】
積層方向に隣り合うニッケル箔１７間には、ニッケル箔１７、正極１８、負極１９及び一次シール部２２によって画成された内部空間Ｖが設けられている。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、２つのニッケル箔１７、正極１８、負極１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、内部空間Ｖを有している。
【0039】
二次シール部２３は、角筒状を有している。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。
【0040】
一次シール部２２及び二次シール部２３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。
【0041】
枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の圧力調整弁取付領域２４が設けられている。一次シール部２２の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、複数（ここでは６つ）の連通孔２５（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段（Ｙ軸方向に２列、Ｚ軸方向に３段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて８列３段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。
【0042】
二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、一次シール部２２側から二次シール部２３の外側面に向かって徐々に幅広となるようにテーパ状に形成されている。連通孔２６は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。
【0043】
連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。
【0044】
二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路２８は、他方の列の流路２８に対して積層方向（Ｚ軸方向）にずれている。
【0045】
接合用突起２７は、一方の列の流路２８と他方の列の流路２８とを仕切る隔壁２９を有している。隔壁２９は、Ｚ軸方向に直線状に延在している。隔壁２９の幅寸法は、接合用突起２７における隔壁２９以外の部分の幅寸法よりも大きい。
【0046】
圧力調整弁１２は、図４に示されるように、ケース３３（第１部材）と、複数（ここでは６つ）の弁体３４（弾性部材）と、カバー３５（第２部材）とを有している。ケース３３は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース３３は、底面を含む底壁部３６を有している。底壁部３６には、底面からカバー３５側に向けて貫通した複数（ここでは６つ）の連通孔３７（第２連通孔）が設けられている。これらの連通孔３７は、モジュール本体１１の各連通孔２６とそれぞれ連通されている。連通孔３７は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している（図５参照）。
【0047】
ケース３３の底面には、略枠状の接合用突起３８がそれぞれ設けられている（図５参照）。接合用突起３８は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３９を形成する。接合用突起３８は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合される。接合用突起３８は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３９は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路３９は、他方の列の流路３９に対してＺ軸方向にずれている。
【0048】
接合用突起３８は、図５に示されるように、一方の列の流路３９を形成する枠部４０と、他方の列の流路３９を形成する枠部４１とを有している。枠部４０，４１は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。枠部４０，４１間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。なお、図５は、圧力調整弁１２の斜視図である。
【0049】
また、ケース３３は、図４に示されるように、弁体３４を収容する複数（ここでは６つ）の収容凹部４４ａを形成する内壁部４４を有している。内壁部４４は、底壁部３６と一体化されている。収容凹部４４ａは、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している。収容凹部４４ａは、連通孔３７と連通可能となっている。
【0050】
弁体３４は、連通孔３７を塞ぐように収容凹部４４ａに収容されている。弁体３４は、連通孔３７を開閉させる。弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との間には、隙間Ｇが設けられている（図６参照）。
【0051】
カバー３５は、ケース３３の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３５は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３５は、ケース３３の開口端面に熱溶着により接合されている。カバー３５は、複数の弁体３４をケース３３の底壁部３６に押し付ける押圧部材としても機能する。ケース３３の内壁部４４とカバー３５との間には、収容凹部４４ａと連通した収容空間Ｓが設けられている。また、カバー３５には、複数（ここでは２つ）の排気口４５が設けられている。排気口４５は、収容空間Ｓと連通されている。
【0052】
このような圧力調整弁１２において、ケース３３の連通孔３７は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を通してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３７が弁体３４によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３４が底壁部３６から離間するように弾性変形し、連通孔３７の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスが弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との隙間Ｇ及び収容空間Ｓを通って排気口４５から排出されるようになる（図６参照）。
【0053】
図６は、圧力調整弁１２の一部を示す断面図である。図６に示されるように、弁体３４は、連通孔３７を塞ぐシール面３４ａと、カバー３５によって押圧される押圧面３４ｂと、シール面３４ａと押圧面３４ｂとを接続する側面３４ｃ（外側面）とを有する。弁体３４は、シール面３４ａに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。
【0054】
シール面３４ａは、ケース３３の底壁部３６と弁体３４との間をシールする。シール面３４ａは、連通孔３７の縁に設けられた突起３７ａに接触している。シール面３４ａの縁は、連通孔３７の外側に位置しており、例えば円形状を有する。シール面３４ａには、連通孔３７に連通された凹部３４ｄが形成されている。弁体３４の軸方向における凹部３４ｄの深さは、例えば弁体３４の軸方向の長さの１／４以上である。凹部３４ｄの開口面は例えば円形であり、連通孔３７の開口端の内側に位置する。凹部３４ｄの内面は、柱状の弁体３４の軸方向に延在する円筒形状を有する。凹部３４ｄの底面は例えば半球形状を有している。凹部３４ｄの開口面の大きさは非常に小さくてもよいし、当該開口面の形状は例えば矩形状であってもよい。すなわち、凹部３４ｄは、切り欠き、スリット又はピンホールであってもよい。また、複数の凹部３４ｄがシール面３４ａに形成されてもよい。
【0055】
押圧面３４ｂの縁は、シール面３４ａの縁と同じ形状を有している。弁体３４の側面３４ｃと内壁部４４の内壁面との間には、収容空間Ｓと連通された隙間Ｇが設けられている。したがって、隙間Ｇは、収容空間Ｓ及び排気口４５を介して圧力調整弁１２の外部空間と連通されている。
【0056】
弁体３４は、例えばゴム部材である。ゴム部材は、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムを含む。弁体３４の全質量を基準としてゴムの組成比は例えば９０質量％以上である。弁体３４は、例えば熱可塑性エラストマー等からなる樹脂部材であってもよい。
【0057】
上述のバイポーラ電池２では、内部空間Ｖにおいて例えば電解液から水素ガス等のガスが発生した場合、ガスは、連通孔２５，２６，３７を通って弁体３４のシール面３４ａの凹部３４ｄに到達する。ここで、ガスの一部は、圧力調整弁１２が閉じた状態で、シール面３４ａの凹部３４ｄから弁体３４を透過して、側面３４ｃから隙間Ｇに漏れ出る。隙間Ｇに漏れ出たガスは、収容空間Ｓ及び排気口４５を経由して圧力調整弁１２の外部空間に排出される。シール面３４ａには凹部３４ｄが形成されているので、凹部３４ｄが形成されていない場合に比べて、ガスが入射する領域の面積は大きくなる。また、シール面３４ａに凹部３４ｄが形成されていることによって、凹部３４ｄの内面に入射したガスが弁体３４を透過する際のガス経路長を短くできる。その結果、弁体３４のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間Ｖの圧力上昇を抑制できる。これにより、頻繁に圧力調整弁１２が開くことを抑制し、圧力調整弁１２からの電解液の排出量を低減することができる。また、内部空間Ｖ内で発生したガスを圧力調整弁１２の外部空間に徐々に排出できるので、負極１９の容量を正極１８の容量よりも大きくすることによって形成される充電リザーブの寿命も長くできる。
【0058】
図７は、第１変形例に係る圧力調整弁１１２の一部を示す断面図である。図７に示される圧力調整弁１１２は、弁体３４に代えて弁体１３４を備えること以外は図６の圧力調整弁１２と同じ構成を有する。弁体１３４は、連通孔３７を塞ぐシール面１３４ａと、カバー３５によって押圧される押圧面１３４ｂと、シール面１３４ａと押圧面１３４ｂとを接続する側面１３４ｃ（外側面）とを有する。弁体１３４は、シール面１３４ａに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。
【0059】
シール面１３４ａは、凹部３４ｄが形成されていないこと以外はシール面３４ａと同じ構成を有する。押圧面１３４ｂは押圧面３４ｂと同じ構成を有する。側面１３４ｃには、弁体１３４の軸方向に配列された複数の凹部１３４ｄが形成されている。各凹部１３４ｄは、隙間Ｇ、収容空間Ｓ及び排気口４５を介して圧力調整弁１１２の外部空間と連通されている。凹部１３４ｄは、柱状の弁体１３４の軸の周りに全周又は一部にわたって形成されている。弁体１３４の軸を含む断面（図７）において、凹部１３４ｄの底面は例えば半球形状を有している。凹部１３４ｄの開口面の大きさは非常に小さくてもよいし、当該開口面の形状は例えば円形状であってもよいし、矩形状であってもよい。すなわち、凹部１３４ｄは、切り欠き、スリット又はピンホールであってもよい。この場合、凹部１３４ｄが存在していても、シール面１３４ａの全体にわたって面圧を所望の範囲内に制御し易い。凹部１３４ｄ内には粉末が収容されてもよい。この場合、弁体１３４が圧縮されることによって凹部１３４ｄが潰れても、粉末によって凹部１３４ｄが消失することが防止される。そのため、ガスが粉末間の空隙を通ることができる。粉末としては、例えばセラミック多孔体を用いることができるが、他にも電気的な短絡の要因とならない絶縁物の粒子であれば用いることができる。凹部１３４ｄは、深さ方向（弁体１３４の軸に交差する方向）において弁体１３４を貫通してもよい。例えば、弁体１３４は、積層された複数の円盤状部材からなる。また、単一の凹部１３４ｄが側面１３４ｃに形成されてもよい。
【0060】
図７の圧力調整弁１１２を備えるバイポーラ電池２では、内部空間Ｖにおいてガスが発生した場合、ガスは、連通孔２５，２６，３７を通って弁体１３４のシール面１３４ａに到達する。ここで、ガスの一部は、圧力調整弁１１２が閉じた状態で、シール面１３４ａから弁体１３４を透過して、側面１３４ｃの凹部１３４ｄから隙間Ｇに漏れ出る。隙間Ｇに漏れ出たガスは、収容空間Ｓ及び排気口４５を経由して圧力調整弁１１２の外部空間に排出される。側面１３４ｃには凹部１３４ｄが形成されているので、凹部１３４ｄが形成されていない場合に比べて、ガスが放出される領域の面積は大きくなる。また、側面１３４ｃに凹部１３４ｄが形成されていることによって、凹部１３４ｄの内面から放出されるガスが弁体１３４を透過する際のガス経路長を短くできる。その結果、弁体１３４のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間Ｖの圧力上昇を抑制できる。これにより、頻繁に圧力調整弁１１２が開くことを抑制し、圧力調整弁１１２からの電解液の排出量を低減することができる。また、内部空間Ｖ内で発生したガスを圧力調整弁１１２の外部空間に徐々に排出できるので、負極１９の容量を正極１８の容量よりも大きくすることによって形成される充電リザーブの寿命も長くできる。
【0061】
図８は、第２変形例に係る圧力調整弁２１２の一部を示す断面図である。図８に示される圧力調整弁２１２は、弁体３４に代えて弁体２３４を備えること以外は図６の圧力調整弁１２と同じ構成を有する。弁体２３４は、連通孔３７を塞ぐシール面２３４ａと、カバー３５によって押圧される押圧面２３４ｂと、シール面２３４ａと押圧面２３４ｂとを接続する側面２３４ｃ（外側面）とを有する。弁体２３４は、シール面２３４ａに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。
【0062】
弁体２３４は、常温（２５℃）において水素ガスに対して１×１０－１２～２×１０－１１［ｍｏｌ／（ｍ２・ｓ・Ｐａ）］のガス透過度を有する材料を含む。ガス透過度は、ＪＩＳ Ｋ ６２７５－１における圧力センサ法に従って測定される。
【0063】
弁体２３４の材料は、ゴムと、添加剤とを含む。ゴムとしては、弁体３４を構成するゴムと同じ種類のゴムが使用され得る。弁体２３４の全質量を基準としてゴムの組成比は例えば９０質量％以上である。添加剤の添加量を調整することによって、ゴム部材を構成する材料のガス透過度を調整することができる。
【0064】
図８の圧力調整弁２１２を備えるバイポーラ電池２では、内部空間Ｖにおいてガスが発生した場合、ガスは、連通孔２５，２６，３７を通って弁体２３４のシール面２３４ａに到達する。ここで、ガスの一部は、圧力調整弁２１２が閉じた状態で、シール面２３４ａから弁体２３４を透過して、側面２３４ｃから隙間Ｇに漏れ出る。隙間Ｇに漏れ出たガスは、収容空間Ｓ及び排気口４５を経由して圧力調整弁２１２の外部空間に排出される。弁体２３４は高いガス透過度を有する材料を含むので、弁体２３４のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間Ｖの圧力上昇を抑制できる。これにより、頻繁に圧力調整弁２１２が開くことを抑制し、圧力調整弁２１２からの電解液の排出量を低減することができる。また、内部空間Ｖ内で発生したガスを圧力調整弁２１２の外部空間に徐々に排出できるので、負極１９の容量を正極１８の容量よりも大きくすることによって形成される充電リザーブの寿命も長くできる。
【0065】
図９は、第３変形例に係る圧力調整弁３１２の一部を示す断面図である。図９に示される圧力調整弁３１２は、弁体３４に代えて弁体３３４を備えること以外は図６の圧力調整弁１２と同じ構成を有する。弁体３３４は、連通孔３７を塞ぐシール面３３４ａと、カバー３５によって押圧される押圧面３３４ｂと、シール面３３４ａと押圧面３３４ｂとを接続する側面３３４ｃ（外側面）とを有する。弁体３３４は、シール面３３４ａに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。
【0066】
弁体３３４は、第１部分３３５と第２部分３３６とを有する。第１部分３３５と第２部分３３６とは互いに別体である。第１部分３３５は、連通孔３７を塞ぐシール面３３４ａを有する。第１部分３３５は、シール面３３４ａに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。第１部分３３５は第１ガス透過度を有する第１材料を含む。第１材料は、例えば弁体３４の材料と同じであり、高い耐アルカリ性を有し、高いシール性を有する。第２部分３３６は、カバー３５によって押圧される押圧面３３４ｂを有する。第２部分３３６は、押圧面３３４ｂに交差する方向に延在する軸を有する柱状部材（例えば円柱状部材）である。第２部分３３６は、第１ガス透過度よりも大きい第２ガス透過度を有する第２材料を含む。第２材料は、例えば弁体２３４の材料と同じであり、高いガス透過度を有する。
【0067】
弁体３３４は、複数の第１部分３３５と複数の第２部分３３６とを備え、柱状の弁体３３４の軸方向に沿って第１部分３３５と第２部分３３６とが交互に配列されてもよい。
【0068】
図９の圧力調整弁３１２を備えるバイポーラ電池２では、内部空間Ｖにおいてガスが発生した場合、ガスは、連通孔２５，２６，３７を通って弁体３３４のシール面３３４ａに到達する。ここで、ガスの一部は、圧力調整弁３１２が閉じた状態で、シール面３３４ａから弁体３３４を透過して、側面３３４ｃから隙間Ｇに漏れ出る。隙間Ｇに漏れ出たガスは、収容空間Ｓ及び排気口４５を経由して圧力調整弁３１２の外部空間に排出される。弁体３３４の第２部分３３６は高いガス透過度を有する第２材料を含むので、弁体３３４のガス透過量を大きくできる。したがって、内部空間Ｖの圧力上昇を抑制できる。これにより、頻繁に圧力調整弁３１２が開くことを抑制し、圧力調整弁３１２からの電解液の排出量を低減することができる。また、内部空間Ｖ内で発生したガスを圧力調整弁３１２の外部空間に徐々に排出できるので、負極１９の容量を正極１８の容量よりも大きくすることによって形成される充電リザーブの寿命も長くできる。
【0069】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【0070】
【0071】
図８の弁体２３４のシール面２３４ａには凹部３４ｄが形成されていないが、図６の凹部３４ｄが形成されてもよい。弁体２３４の側面２３４ｃには凹部１３４ｄが形成されていないが、図７の凹部１３４ｄが形成されてもよい。
【0072】
図９の弁体３３４のシール面３３４ａには凹部３４ｄが形成されていないが、図６の凹部３４ｄが形成されてもよい。弁体３３４の側面３３４ｃには凹部１３４ｄが形成されていないが、図７の凹部１３４ｄが形成されてもよい。凹部１３４ｄは、第１部分３３５に形成されてもよいし、第２部分３３６に形成されてもよい。また、凹部１３４ｄ内に第２部分３３６が埋め込まれ、弁体３３４のその他の部分が第１部分３３５であってもよい。すなわち、図７の弁体１３４が第１部分３３５に相当し、図７の凹部１３４ｄ内に第２部分３３６が埋め込まれてもよい。
【0073】
上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。
【符号の説明】
【0074】
２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２，１１２，２１２，３１２…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極、１５…電極積層体、１６…枠体、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、３４，１３４，２３４，３３４…弁体（弾性部材）、３４ａ，１３４ａ，２３４ａ，３３４ａ…シール面、３４ｄ，１３４ｄ…凹部、３４ｃ，１３４ｃ，２３４ｃ，３３４ｃ…側面（外側面）、３７…連通孔（第２連通孔）、３３５…第１部分、３３６…第２部分、Ｖ…内部空間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】