特許 7189227 電池モジュール及び電池パック

(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】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】電池モジュール及び電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/548 20210101AFI20221206BHJP

   H01M 50/509 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/557 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20221206BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20221206BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20221206BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20221206BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/512 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/517 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20221206BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H01M50/548 101

H01M50/509

H01M50/557

H01M10/613

H01M10/625

H01M50/209

H01M10/0585

H01M10/0562

H01M50/503

H01M50/505

H01M50/507

H01M50/512

H01M50/517

H01M50/291

H01M50/204 401H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020550966

(86)(22)【出願日】2018-10-01

(86)【国際出願番号】 JP2018036696

(87)【国際公開番号】W WO2020070773

(87)【国際公開日】2020-04-09

【審査請求日】2021-03-26

(73)【特許権者】

【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】谷内 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】大田 正弘

【審査官】村守 宏文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１５１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０２２３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３２７０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０４７１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２６８１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２１８２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／００－５０／７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正電極層、負電極層及び固体電解質層が積層された全固体電池からなる電池セルを複数備える電池モジュールであって、
前記電池セルは、前記電池セルの相反する側面からそれぞれ突出する一対の電極端子を有し、
複数の前記電池セルが、前記正電極層、前記負電極層及び前記固体電解質層の積層面に対して平行であり、且つ、異なる前記電池セルの前記電極端子同士が並列するように配列され、
配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、バスバーによって電気的に接続されると共に、前記電池セルの配列方向に隣り合う前記バスバーにおける対向する端面間に亘って、絶縁性を有する連結構造部材が一体に連結される、電池モジュール。

【請求項2】

複数の前記電池セルが配列されることにより構成されるモジュール群が、前記積層面と直交する方向に複数積層される、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

積層方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士の間に、前記バスバーが配置され、前記バスバーによって、積層方向に隣り合う前記電池セル同士が並列接続されると共に、前記モジュール群において配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、積層方向に隣り合う前記電池セル同士を電気的に接続する共通の前記バスバーによって直列接続される、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

積層方向に隣り合う前記電池セルの間に、絶縁性を有するセパレータが介在され、
前記セパレータは、積層方向に隣り合う前記電池セルの間に配置されるセパレータ本体と、前記セパレータ本体の両端部に、前記セパレータ本体と直交するように配置されるバスバー当接部と、を有し、
前記バスバー当接部は、積層された前記電池セルの前記電極端子が突設される側面に配置され、
前記バスバーは、前記バスバー当接部に近接又は当接するように配置される、請求項３に記載の電池モジュール。

【請求項5】

正電極層、負電極層及び固体電解質層が積層された全固体電池からなる電池セルを複数備える電池モジュールであって、
前記電池セルは、前記電池セルの相反する側面からそれぞれ突出する一対の電極端子を有し、
複数の前記電池セルが、前記正電極層、前記負電極層及び前記固体電解質層の積層面に対して平行であり、且つ、異なる前記電池セルの前記電極端子同士が並列するように配列され、
配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、バスバーによって電気的に接続されると共に、前記電池セルの配列方向に隣り合う前記バスバー同士が、絶縁性を有する連結構造部材によって一体に連結され、
複数の前記電池セルが配列されることにより構成されるモジュール群が、前記積層面と直交する方向に複数積層され、
積層方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士の間に、前記バスバーが配置され、前記バスバーによって、積層方向に隣り合う前記電池セル同士が並列接続されると共に、前記モジュール群において配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、積層方向に隣り合う前記電池セル同士を電気的に接続する共通の前記バスバーによって直列接続され、
積層方向に隣り合う前記電池セルの間に、絶縁性を有するセパレータが介在され、
前記セパレータは、積層方向に隣り合う前記電池セルの間に配置されるセパレータ本体と、前記セパレータ本体の両端部に、前記セパレータ本体と直交するように配置されるバスバー当接部と、を有し、
前記バスバー当接部は、積層された前記電池セルの前記電極端子が突設される側面に配置され、
前記バスバーは、前記バスバー当接部に近接又は当接するように配置される、電池モジュール。

【請求項6】

前記電極端子は、前記積層面に対して平行な平板状に形成される、請求項１～５のいずれか１項に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記バスバーは、前記電極端子に対して平行な平板状に形成される、請求項６に記載の電池モジュール。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の電池モジュールが、前記電池セルの配列方向に対して平行に、複数配置される、電池パック。

【請求項9】

前記電池モジュールの下面側に、前記電池セルを冷却する冷却媒体流路を有する、請求項８に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュール及び電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ハイブリット車や電池自動車等の車両に搭載されるリチウムイオン二次電池等の電池セルは、略直方体形状のセルケース内に電極板と電解液とを収容して構成される。電極板と電気的に接続される一対の電極端子は、電池セルの上面に配置される。図１２に示すように、一般に、電池セル１０１は、一対の電極端子１０２が上方に向くように配置される。電池セル１０１は、内部に発生した異常ガスを外部に逃がすための防爆弁（図示せず）を端子面に有しており、この防爆弁が電解液によって塞がれないようにするためである。電池モジュール１００は、この電池セル１０１を一方向に複数積層することにより構成される。隣り合う電池セル１０１、１０１の隣り合う電極端子１０２、１０２同士（正極と負極）は、金属プレート等からなるバスバー１０３によって電気的に接続される。

【0003】

ところで、電池セルは充放電により膨張する。このため、図１２に示すように複数の電池セルが積層される場合、電池セルの膨張により、隣り合う電池セル同士の間隔が開くおそれがある。電池セル同士の間隔が開くと、バスバーやバスバーと電極端子との接続部に応力がかかり、破断等のおそれがある。このため、従来の電池モジュールは、積層される複数の電池セルの全体を拘束し、電池セルの膨張によって生じる電池セルの間隔の開きを抑え込むようにしている。

【0004】

また、電池セルは充放電により発熱する。このため、一般に、従来の電池モジュールは、電池セルの底面（電極端子の突設面の反対面）に冷却媒体流路を配置させることにより、冷却媒体によって各電池セルを冷却するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－２１１９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、電池セルの電極端子は、セル構造や組立て性を考慮して、電池セルの上面に配置されるため、電池モジュールの高さが高くなる。その結果、この電池モジュールを搭載する車両の低ハイト化が妨げられる要因となっている。

【0007】

また、複数の電池セルの膨張を抑えるための拘束力は、電池セル内の電極層の積層方向に対向するように付与される。このため、従来の電池モジュールは、複数の電池セルを一括して拘束可能とするために、電極層の積層方向と同じ方向に複数の電池セルを積層させなくてはならず、電池セルの配置に制約を有する問題がある。

【0008】

更に、電池セルの冷却面積は、電池セルの外部で最も発熱量の大きい電極端子から最も遠い底面に制限されるため、従来の電池モジュールは、電池セルの冷却効率が悪い問題がある。

【0009】

そこで、本発明は、電池モジュールの高さを低く抑えることができ、電池セルの配置の自由度を向上させることができると共に、電池セルの冷却面積を広く確保することができる電池モジュール及びこの電池モジュールにより構成される電池パック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】

【0010】

（１） 本発明に係る電池モジュールは、正電極層（例えば、後述の正電極層２０１）、負電極層（例えば、後述の負電極層２０２）及び固体電解質層（例えば、後述の固体電解質層２０３）が積層された全固体電池からなる電池セル（例えば、後述の電池セル２）を複数備える電池モジュール（例えば、後述の電池モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）であって、前記電池セルは、前記電池セルの相反する側面（例えば、後述の側面２２）からそれぞれ突出する一対の電極端子（例えば、後述の正極端子２３ａ、負極端子２３ｂ）を有し、複数の前記電池セルが、前記正電極層、前記負電極層及び前記固体電解質層の積層面に対して平行であり、且つ、異なる前記電池セルの前記電極端子同士が並列するように配列され、配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、バスバー（例えば、後述のバスバー３）によって電気的に接続される。

【0011】

上記（１）に記載の電池モジュールによれば、電池モジュールの高さを低く抑えることができ、電池セルの配置の自由度を向上させることができると共に、電池セルの冷却面積を広く確保することができる。

【0012】

（２） （１）に記載の電池モジュールにおいて、複数の前記電池セルが配列されることにより構成されるモジュール群（例えば、後述のモジュール群１０）が、前記積層面と直交する方向に複数積層されるようにしてもよい。

【0013】

上記（２）に記載の電池モジュールによれば、高さを抑えながら、電池セルをより高密度に配列させることができる。

【0014】

（３） （２）に記載の電池モジュールにおいて、積層方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士の間に、前記バスバーが配置され、前記バスバーによって、積層方向に隣り合う前記電池セル同士が並列接続されると共に、前記モジュール群において配列方向に隣り合う前記電池セルの前記電極端子同士が、積層方向に隣り合う前記電池セル同士を電気的に接続する共通の前記バスバーによって直列接続されるようにしてもよい。

【0015】

上記（３）に記載の電池モジュールによれば、少ない数のバスバーによって、複数の電池セル同士を並列及び直列に接続することができる。

【0016】

（４） （３）に記載の電池モジュールにおいて、前記電池セルの配列方向に隣り合う前記バスバー同士が、絶縁性を有する連結構造部材（例えば、後述の連結構造部材６）によって一体に連結されてもよい。

【0017】

上記（４）に記載の電池モジュールによれば、配列方向の複数の電池セルが、バスバー３と連結構造部材とによって一体に連結された構造となり、各電池セルの配列状態が保持される。

【0018】

（５） （１）～（４）のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、前記電極端子は、前記積層面に対して平行な平板状に形成されるものであってもよい。

【0019】

上記（５）に記載の電池モジュールによれば、電極端子が電極層の積層面に対して平行な平板状であるため、電極端子によって電池モジュールの高さが高くなることがないと共に、隣り合う電極端子同士を容易に電気的接続可能である。

【0020】

（６） （５）に記載の電池モジュールにおいて、前記バスバーは、前記電極端子に対して平行な平板状に形成されるものであってもよい。

【0021】

上記（６）に記載の電池モジュールによれば、バスバーも電極端子と同様の平板状で電極端子に対して平行であるため、バスバーによって電池モジュールの高さが高くなることがないと共に、平板同士を面接触させることによって電極端子とバスバーとを容易且つ確実に電気的接続可能である。

【0022】

（７） 本発明に係る電池パック（例えば、後述の電池パックＰ１、Ｐ２）は、（１）～（６）のいずれかに記載の電池モジュールが、前記電池セルの配列方向に対して平行に、複数配置される。

【0023】

上記（７）に記載の電池パックによれば、電池モジュールの高さを低く抑えることができ、電池セルの配置の自由度を向上させることができると共に、電池セルの冷却面積を広く確保することができる電池モジュールにより構成される電池パックを得ることができる。

【0024】

（８） （７）に記載の電池パックにおいて、前記電池モジュールの下面側に、前記電池セルを冷却する冷却手段（例えば、後述のウォータージャケット４）を有するものであってもよい。

【0025】

上記（８）に記載の電池パックによれば、各電池モジュールの電池セルを、効率良く冷却することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、電池モジュールの高さを低く抑えることができ、電池セルの配置の自由度を向上させることができると共に、電池セルの冷却面積を広く確保することができる電池モジュール及びこの電池モジュールにより構成される電池パックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】複数の電池セルを直列接続した本発明に係る電池モジュールの基本構成を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る電池モジュールに用いられる電池セルの一実施形態を示す斜視図である。

【図3】電池セルに収容される電極板の構造を示す断面図である。

【図4】複数の電池セルを並列接続した本発明に係る電池モジュールの基本構成を示す斜視図である。

【図5】複数の電池セルを直列接続した本発明に係る電池モジュールにより構成される電池パックの一実施形態を示す平面図である。

【図6】図５中のVI－VI線に沿う断面図である。

【図7】電池セルをｚ方向に２層に積層した電池モジュールの基本構成を示す斜視図である。

【図8】図７に示す電池モジュールをｘ方向に沿って見た側面図である。

【図9】図７中のIX－IX線に沿う断面図である。

【図10】電池セルをｚ方向に２層に積層した電池モジュールにより構成される電池パックの一実施形態を示す平面図である。

【図11】図１０中のXI－XI線に沿う断面図である。

【図12】従来の電池モジュールの一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る電池モジュールの基本構成を示す斜視図である。図１に示す電池モジュール１Ａは、４つの電池セル２を図中のｙ方向に配列することによって構成される。但し、図１は、電池モジュール１Ａの基本的な構成を説明しているにすぎないものであり、電池セル２の数は複数であればよく、４つに制限されるものではない。なお、以下に示す各図中の方向において、ｘ、ｙ、ｚの各方向は互いに直交する方向を示す。ｘ方向は、電池セル２の幅方向（後述する一対の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが突出する方向）を示す。ｙ方向は、電池セル２の配列方向を示す。ｚ方向は、電池セル２の厚み方向を示す。本実施形態において、ｚ方向が指す方向は、重力方向に沿う方向を示す。

【0029】

本実施形態に示す電池セル２は、電解液を含まない全固体電池からなり、アルミニウムやアルミニウム合金等のセルケース２１内に電極板２０（図３参照）を収容する。
図２に示すように、セルケース２１は、ｚ方向に扁平な直方体状の箱体である。本実施形態に示すセルケース２１は、ｙ方向よりもｘ方向に長尺状に形成されている。電池セル２の相反する側面、具体的には、電池セル２の幅方向（ｘ方向）の両端に配置される２つの側面２２、２２のうちの一方の側面２２には、正極端子２３ａが突出して設けられ、他方の側面２２には、負極端子２３ｂが突出して設けられる。正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂは、いずれもアルミニウム、ステンレス、銅等の金属材によって形成されたｚ方向に薄い平板状の電極端子である。

【0030】

図３に示すように、電極板２０は、複数の正電極層２０１と、複数の負電極層２０２と、複数の固体電解質層２０３と、複数の正極集電体２０４ａと、複数の負極集電体２０４ｂと、を有し、これらがｚ方向に沿って積層一体化されている。正電極層２０１は正極活物質を有し、正極集電体２０４ａの両面に塗工される。負電極層２０２は負極活物質を有し、負極集電体２０４ｂの両面に塗工される。固体電解質層２０３は、イオン導電性を有する固体状の電解質を有し、正電極層２０１と負電極層２０２との間に介在される。正極集電体２０４ａ及び負極集電体２０４ｂは、アルミニウム、銅、ＳＵＳ等の金属箔からなる。これら各層により構成される電極板２０は、積層方向に所定の荷重（初期荷重）が付与されることにより、ｚ方向に圧縮されている。圧縮された電極板２０は、図示しない絶縁袋に収容された状態で、絶縁袋と一緒にセルケース２１内に収容される。

【0031】

電池セル２の外部に突出する正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂは、電極板２０の正極集電体２０４ａ又は負極集電体２０４ｂに電気的に接続される。本実施形態に示す正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂは、電極板２０における正電極層２０１、負電極層２０２及び固体電解質層２０３の積層面に対して平行な平板状に形成される。即ち、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂは、ｚ方向に薄い板状とされる。このため、電池セル２の全体がｚ方向に扁平状であることと相俟って、電池セル２の厚み（ｚ方向の高さ）を極力抑制することができる。しかも、隣り合う電池セル２の正極端子２３ａ、負極端子２３ｂを電気的に接続する際も、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂの平板状の面を電気的接続面として利用することができるため、電気的接続が容易である。

【0032】

なお、正電極層２０１、負電極層２０２及び固体電解質層２０３の積層面とは、正電極層２０１と固体電解質層２０３と正極集電体２０４ａとの間の各界面、及び負電極層２０２と固体電解質層２０３と負極集電体２０４ｂとの間の各界面のことである。この積層面は、図１においては、ｘｙ方向に延びており、図３においては、左右方向及び紙面に対する垂直方向に延びている。

【0033】

４つの電池セル２は、図１に示すように、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂの配置方向をｘ方向に揃えて、ｙ方向に並列するように配列される。具体的には、４つの電池セル２は、電極板２０における正電極層２０１、負電極層２０２及び固体電解質層２０３の積層面に対して平行となるように配置されて並べられる。４つの電池セル２は、異なる電池セル２の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂがｙ方向に並列するように配列される。これにより、４つの電池セル２の正極端子２３ａ又は負極端子２３ｂは、ｙ方向に沿って一直線上に配列される。

【0034】

図１に示す電池モジュール１Ａは、電池セル２の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂの向きを、隣り合う電池セル２で異ならせている。即ち、４つの電池セル２の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂは、ｙ方向に沿って交互に配置されている。そして、配列方向（ｙ方向）に隣り合う２つずつの電池セル２、２の正極端子２３ａと負極端子２３ｂとが、１つずつのバスバー３によってそれぞれ電気的に接続されることにより、４つの電池セル２が直列接続されている。

【0035】

バスバー３は、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属材によって薄い平板状に形成される。図１に示す電池モジュール１Ａでは、３つのバスバー３が、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂに対して平行となるように配置され、隣り合う２つずつの電池セル２、２の正極端子２３ａと負極端子２３ｂとに亘って積層して配置されている。バスバー３は、例えば、溶接、はんだ接続、導電性接着剤による接着、ビス等による締結によって、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂに固定され、正極端子２３ａと負極端子２３ｂとを電気的に接続する。電池モジュール１Ａにおけるｙ方向の両端の電池セル２、２の一方の正極端子２３ａ及び他方の負極端子２３ｂには、例えば他の電池モジュール１Ａ又は図示しない外部電気回路との接続用の図示しないハーネス及び／又はバスバーが電気的に接続される。

【0036】

このように構成される電池モジュール１Ａによれば、ｚ方向に扁平な電池セル２を複数並列するように配列しているため、電池モジュール１Ａの高さを低く抑えることができる。電池セル２は全固体電池からなるため、電解液を含む電池セルのように電池セルの向きを考慮する必要がなく、電池セル２の配置の自由度を向上させることができる。しかも、電池セル２の扁平な表面（図１、図２に示すｚ方向に垂直な面）が一平面上に並ぶため、この表面を利用して電池セル２を冷却することができる。従って、この電池モジュール１Ａによれば、各電池セル２の冷却面積を広く確保することができる。電池セル２は扁平状であることにより、冷却面とされる電池セル２の表面と正極端子２３ａ、負極端子２３ｂとの距離が近接するため、冷却効率も高められる。

【0037】

また、本実施形態に示すバスバー３は、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂと同様の平板状であり、これら正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂに対して平行となるように構成されているため、バスバー３によって電池モジュール１Ａの高さが高くなるおそれはない。しかも、バスバー３と正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂとは、平板同士を面接触させることによって容易且つ確実に電気的接続可能である。

【0038】

電池モジュールは、複数の電池セル２を直列接続するものに限定されない。例えば、図４に示す電池モジュール１Ｂのように、複数の電池セル２を並列接続してもよい。即ち、図４に示す電池モジュール１Ｂにおいて、４つの電池セル２は、正極端子２３ａの向き及び負極端子２３ｂの向きを、全て同一方向に配置させている。従って、４つの電池セル２は、ｘ方向に沿う一方端に４つの正極端子２３ａがｙ方向に沿って配列され、他方端に４つの負極端子２３ｂがｙ方向に沿って配列される。そして、配列方向（ｙ方向）の４つの電池セル２の全ての正極端子２３ａが１つのバスバー３によって電気的に接続されると共に、全ての負極端子２３ｂが１つのバスバー３によって電気的に接続される。このように複数の電池セル２が並列接続される電池モジュール１Ｂも、上記電池モジュール１Ａと同一の効果を有する。

【0039】

次に、このような構成を有する電池モジュールによって構成される電池パックについて説明する。
図５は、複数の電池セル２が直列接続された電池モジュール１Ａを複数用いて構成される電池パックＰ１を示している。図６は、図５中のVI－VI線に沿う断面図である。電池パックＰ１は、図５に示すｘｙ方向に配置されるフレーム材１１、１２によって、平面視矩形状に枠組みされる。フレーム材１１、１２によって枠組みされた内側は、ｘ方向に延びる２本のフレーム材１１、１１に亘って配置される２本のクロスメンバ１３、１３によって補強されると共に、３つのスペースに区画されている。なお、電池パックＰ１の上面及び下面は、図６に示すように、天板１４及び底板１５によって塞がれている。

【0040】

この電池パックＰ１は、仕切り材１３によって区画される各スペースに、４つずつの電池モジュール１Ａが、電池セル２の厚み方向を上下方向（ｚ方向に沿う方向）に配向させて配置される。図５において、各電池モジュール１Ａは、６つずつの電池セル２を有する。図５におけるｘ方向に隣り合う電池モジュール１Ａ、１Ａのｙ方向の端部に配置される電池セル２、２の正極端子２３ａと負極端子２３ｂとは、図示しないハーネス及び／又はバスバーによって電気的に接続される。これにより、電池パックＰ１は、図５において矢印で示すように、図５中のｙ方向に沿う側の６組の電池モジュール１Ａが直列接続され、下側の６組の電池モジュール１Ａが直列接続される。

【0041】

図６に示すように、底板１５上に、ウォータージャケット４が配置される。ウォータージャケット４は、冷却液又は気体（空気）が流通する冷却媒体流路（図示せず）を有し、仕切り材１３によって区画される各スペースにそれぞれ配置される。各電池モジュール１Ａは、ウォータージャケット４の上面に、直接的に又は伝熱性及び絶縁性を有するシート等（図示せず）を介して間接的に積層される。このウォータージャケット４は、本発明の冷却手段に対応する。なお、このウォータージャケット４は、底板１５によって構成されてもよい。

【0042】

この電池パックＰ１は、上記電池モジュール１Ａを複数配列することにより構成されるため、電池パックＰ１の高さを低く抑えることができる。電池モジュール１Ａは、全固体電池からなる電池セル２により構成されるため、電解液を含む電池セルを用いる場合のように電池セルの向きを考慮する必要がなく、電池セル２の配置の自由度を向上させることができる。しかも、各電池モジュール１Ａにおいて、電池セル２の扁平な表面（図１、図２に示すｚ方向に垂直な面）が一平面上に並び、この電池セル２の下面側をウォータージャケット４によって冷却できるため、各電池セル２の冷却面積を広く確保することができる。従って、この電池パックＰ１によれば、各電池セル２の冷却効率が向上する。なお、電池パックＰ１は、複数の電池セル２が並列接続された電池モジュール１Ｂを複数用いて構成されてもよい。

【0043】

図７～図９は、電池モジュールの基本構成の他の実施形態を示している。この電池モジュール１Ｃでは、図１に示す電池モジュール１Ａが１つのモジュール群１０とされ、このモジュール群１０が、ｚ方向に２層に積層された構成を有する。なお、図７では、上層のモジュール群１０に配置される複数の電池セル２のうち、３つの電池セル２のみが示されている。上層及び下層のモジュール群１０、１０の複数の電池セル２は、電池モジュール１Ａと同様に、正極端子２３ａと負極端子２３ｂとが、ｙ方向に交互に並ぶように配置されている。上下に積層される２つの電池セル２、２の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂの向きは同一となるように揃えられている。

【0044】

図７、図８に示すように、積層方向に隣り合う２つの電池セル２、２の間には、絶縁性を有するセパレータ５が介在されている。セパレータ５は、積層方向に隣り合う２つの電池セル２、２の間に配置されるセパレータ本体５１と、このセパレータ本体５１のｘ方向の両端部に、セパレータ本体５１と直交するように配置されるバスバー当接部５２と、を有する。バスバー当接部５２は、図９に示すように、セパレータ本体５１から、積層された電池セル２、２における正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが突設される側面２２、２２にかけて設けられる。バスバー当接部５２は、上下の正極端子２３ａ、２３ａ間又は負極端子２３ｂ、２３ｂ間に配置される。

【0045】

上下（ｚ方向）に積層される２つの電池セル２、２と、同一の層において電池セル２の配列方向（ｙ方向）に隣り合う２つの電池セル２、２とは、共通のバスバー３によって電気的に接続される。具体的には、積層方向に隣り合う２つの電池セル２、２の正極端子２３ａ、２３ａ同士又は負極端子２３ｂ、２３ｂ同士が、２つの正極端子２３ａ、２３ａの間又は２つの負極端子２３ｂ、２３ｂの間に配置された１つのバスバー３によって電気的に接続される。このため、積層方向に隣り合う２つの電池セル２、２同士は、バスバー３によって並列接続される。これと同時に、積層方向に隣り合う電池セル２、２同士を並列接続する上記バスバー３が、配列方向に隣り合う２つの電池セル２、２の正極端子２３ａと負極端子２３ｂとに亘って配置されることにより、配列方向に隣り合う２つの電池セル２、２同士は、共通の上記バスバー３によって直列接続される。従って、１つのバスバー３は、積層方向及び配列方向に隣り合う合計４つの電池セル２の正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂと電気的に接続されている。このため、少ない数のバスバー３によって、複数の電池セル２同士を並列及び直列に接続することができる。各バスバー３は、セパレータ５のバスバー当接部５２に近接又は当接するように配置されるが、電池セル２には直に接触していない。

【0046】

電池セル２の配列方向に隣り合う２つのバスバー３、３同士は、連結構造部材６によって一体に連結される。連結構造部材６は、樹脂やセラミックス等の絶縁材料によって形成され、隣り合う２つのバスバー３、３同士を接着又はビス等による締結によって一体に連結する。これにより、積層方向の電池セル２、２及び配列方向の複数の電池セル２は、バスバー３と連結構造部材６とによって一体に連結された構造となり、各電池セル２の積層状態及び配列状態が保持されるようになっている。

【0047】

この電池モジュール１Ｃは、電池セル２が扁平形状であるため、電池セル２を複数積層させても、電池モジュール１Ｃの高さが極端に大きくなることはない。このため、この電池モジュール１Ｃによれば、高さを抑えながらも、電池セル２をより高密度に配列させることができる。

【0048】

図１０は、このような電池モジュール１Ｃを複数用いて構成される電池パックＰ２を示している。図１１は、図１０中のXI－XI線に沿う断面図である。図５、図６に示す電池パックＰ１と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの詳細な説明は上記説明を援用し、ここで省略する。
この電池パックＰ２は、クロスメンバ１３によって区画される３つのスペースに、それぞれ２組ずつの電池モジュール１Ｃが配置されている。各電池モジュール１Ｃは、１層当たり１４個の電池セル２を有する合計２８個の電池セル２によって構成されている。各電池モジュール１Ｃは、ウォータージャケット４の上面に、直接的に又は伝熱性及び絶縁性を有するシート等（図示せず）を介して間接的に積層される。

【0049】

図１０におけるｘ方向に隣り合う電池モジュール１Ｃ、１Ｃのｙ方向の同一端部に配置される電池セル２、２の正極端子２３ａと負極端子２３ｂとは、図示しないハーネス及び／又はバスバーによって電気的に接続される。これにより、電池パックＰ２は、図１０において矢印で示すように、６組の電池モジュール１Ｃが直列接続される。

【0050】

この電池パックＰ２によれば、電池パックＰ１と同様の効果を有することに加え、各電池モジュール１Ｃが、電池セル２を２層に積層して構成されているため、電池パックＰ１と同一の設置面積に対して、高さを極端に高くすることなく、倍の電池セル２を高密度に配置させることができる。

【0051】

本発明に係る電池モジュール及び電池パックは、本発明の技術思想の範囲内で種々変更を加えることができる。例えば、以上の実施形態では、電池セル２は、電極板２０を金属製のセルケース２１に収容しているが、セルケース２１を用いる代わりに、電極板２０を樹脂フィルムからなるラミネートパックに収容してもよい。

【0052】

また、図１に示す電池モジュール１Ａにおいても、電池セル２の配列方向（ｙ方向）に隣り合うバスバー３、３同士を、図７～図９と同様に、連結構造部材６によって一体に連結してもよい。

【0053】

更に、正極端子２３ａ、負極端子２３ｂ及びバスバー３は、単なる平板状に形成されるものに限らない。正極端子２３ａ、負極端子２３ｂ及びバスバー３は、図示しないが、電気的接続面以外の面に、強度向上のための１又は複数のリブを有してもよい。特に、バスバー３に、隣り合う電池セル２、２の並列方向に沿うリブを設けることにより、バスバー３の強度向上により、バスバー３によって２つの電池セル２、２を一体に支持する力が更に強固になるため、電池モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃの形状保持性が更に向上する。

【符号の説明】

【0054】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 電池モジュール
２ 電池セル
２２ （電池セルの相反する）側面
２３ａ 正極端子（電極端子）
２３ｂ 負極端子（電極端子）
２０１ 正電極層
２０２ 負電極層
２０３ 固体電解質層
３ バスバー
４ ウォータージャケット（冷却手段）
５ セパレータ
５１ セパレータ本体
５２ バスバー当接部
６ 連結構造部材
１０ モジュール群
１１、１２ フレーム材
１３ クロスメンバ
１４ 天板
１５ 底板
Ｐ１、Ｐ２ 電池パック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】