特許 7236662 バッテリーモジュール、バッテリーパック、および乗り物

(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】2023-03-02

(45)【発行日】2023-03-10

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール、バッテリーパック、および乗り物

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/267 20210101AFI20230303BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20230303BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALN20230303BHJP

   H01M 10/0566 20100101ALN20230303BHJP

【ＦＩ】

H01M50/267

H01M50/209

H01M10/0562

H01M10/0566

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019042344

(22)【出願日】2019-03-08

(65)【公開番号】P2020013775

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-10-11

(31)【優先権主張番号】P 2018128467

(32)【優先日】2018-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】筒井 靖貴

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０３９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２５９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４４７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１５７０４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２８２１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００３９３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０９

Ｈ０１Ｍ １０／０５６２

Ｈ０１Ｍ １０／０５６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１液電池モジュールと、
第２液電池モジュールと、
前記第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する第１固体電池モジュールと、を備え、
前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールは、有機物を含む電解液を備える液電池セルを前記第１固体電池モジュールよりも多く含み、
前記第１固体電池モジュールは、固体電解質を備える固体電池セルを前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールよりも多く含み、
前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールと前記第２液電池モジュールの間に配置され、
前記第１液電池モジュール、前記第２液電池モジュール、及び、前記第１固体電池モジュールが並ぶ方向から見た場合、前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールに隠れるように配置されている、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記第１液電池モジュールおよび前記第１固体電池モジュールの形状は、直方体もしくは立方体である、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに接して配置される、請求項１または２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する第２固体電池モジュールをさらに備え、
前記第２固体電池モジュールは、前記固体電池セルを前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールよりも多く含み、
前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールと前記第２固体電池モジュールとの間に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記第２固体電池モジュールの形状は、直方体もしくは立方体である、請求項４に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記第２固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに接して配置される、請求項４または５に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記第１液電池モジュール、前記第１固体電池モジュール、及び、前記第２固体電池モジュールを収容するバッテリーケースをさらに備え、
前記第１固体電池モジュール、前記第２固体電池モジュール、および前記バッテリーケースは、閉空間を画定し、
前記第１液電池モジュールは、前記閉空間内に配置される、請求項４から６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記バッテリーケースは内面を有し、
前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに対向する主面と、前記バッテリーケースの前記内面に接する側面と、を有し、
前記第２固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに対向する主面と、前記バッテリーケースの前記内面に接する側面と、を有し、
前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールの前記主面、前記第２固体電池モジュールの前記主面、及び、前記バッテリーケースの前記内面によって囲まれた閉空間内に配置される、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記第２固体電池モジュールは、前記液電池セルを含まない、請求項４から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記第１液電池モジュールは、主面および少なくとも一つの側面と、を有し、
前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの前記主面及び前記少なくとも一つの側面を覆う、請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

第３固体電池モジュールをさらに備え、
前記第３固体電池モジュールは、前記固体電池セルを前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールよりも多く含み、
前記第１液電池モジュールは、主面および少なくとも一つの側面を有し、
前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの前記主面を覆い、
前記第３固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの前記少なくとも一つの側面を覆う、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

前記第３固体電池モジュールの形状は、直方体もしくは立方体である、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

前記第３固体電池モジュールは、前記液電池セルを含まない、請求項１１または１２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項14】

前記第１固体電池モジュールは、前記液電池セルを含まない、請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項15】

前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールは、前記固体電池セルを含まない、請求項１から１４のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項16】

前記第２液電池モジュールの形状は、直方体もしくは立方体である、請求項１から１５のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項17】

前記第２液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールに接して配置される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項18】

請求項１から１７のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールからの電力で駆動する電気モータと、を備える乗り物。

【請求項19】

第１液電池モジュールと、
第２液電池モジュールと、
前記第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する第１固体電池モジュールと、を備え、
前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールは、有機物を含む電解液を備える液電池セルを前記第１固体電池モジュールよりも多く含み、
前記第１固体電池モジュールは、固体電解質を備える固体電池セルを前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールよりも多く含み、
前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールと前記第２液電池モジュールの間に配置され、
前記第１液電池モジュール、前記第２液電池モジュール、及び、前記第１固体電池モジュールが並ぶ方向から見た場合、前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールに隠れるように配置されている、バッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液電池モジュール及び固体電池モジュールのハイブリッド構造を有するバッテリーモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１及び２には、液電池及び全固体電池が交互に配置された構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４０７５４８７号公報

【文献】特開２０１５－１２５９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液電池モジュール及び全固体電池モジュールを有するバッテリーモジュールは、一の液電池モジュールの発火により他の液電池モジュールが類焼してしまうことが課題である。

【0005】

本開示は、液電池モジュールの類焼を抑制することができるバッテリーモジュールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るバッテリーモジュールは、第１液電池モジュールと、前記第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する第１固体電池モジュールとを備える。本開示の包括的または具体的な態様は、バッテリーパック、乗り物、装置、システム、方法、またはこれらの任意な組み合わせで実現されてもよい。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、液電池モジュールの類焼を抑制することができる高い信頼性のバッテリーモジュールが実現される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】図１Ａは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図1B】図１Ｂは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図1C】図１Ｃは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図2A】図２Ａは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図2B】図２Ｂは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図2C】図２Ｃは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図3A】図３Ａは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図3B】図３Ｂは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行 な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図3C】図３Ｃは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図4】図４は、実施の形態３の変形例１に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図5】図５は、実施の形態３の変形例２に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【図6】図６は、実施の形態４に係る乗り物の概略構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（本開示の基礎となった知見）
電解液、または、電解液及び高分子化合物からなるゲル状電解質が用いられた液電池は、燃えやすい。このため、複数の液電池を隣り合わせて配置すると類焼する恐れがある。一方、固体電解質を用いた電池は、電解液及びゲル状電解質が用いられていないため、燃えにくい。

【0010】

特許文献１及び２には、液電池及び全固体電池が交互に配置されている構造が開示されている。このような構造によれば、液電池に対して使用される安全装置群がなくても、安全性の高いバッテリーモジュールを提供することができる。しかしながら、一般的に、バッテリーモジュールにおいては、液電池及び全固体電池がバッテリーケースに収容されており、液電池及び全固体電池の周囲には空気が流れるスペースがある。そうすると、一の液電池が発火した場合に、炎が空気の流れに乗って全固体電池を超えてしまい、他の液電池が類焼する恐れがある。

【0011】

このような課題を鑑み、本開示の一態様に係るバッテリーモジュールは、第１液電池モジュールと、第１固体電池モジュールとを備え、前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールよりも大きい。

【0012】

これにより、第１液電池モジュールが発火したとしても第１固体電池モジュールが障壁となり、他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。第１固体電池モジュールは、第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する電池モジュールであってもよい。第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに接していてもよく、接していなくてもよい。例えば、第１固体電池モジュールと第１液電池モジュールの間に空間があってもよい。第１固体電池モジュールを含む複数の固体電池モジュールが連続して並んでいてもよい。第１液電池モジュールを含む複数の液電池モジュールが連続して並んでいてもよい。第１固体電池モジュールは、無機の固体電解質を備えてもよく、また、有機の固体電解質を備えてもよい。第１固体電池モジュールの形状は、特に限定されない。例えば、第１固体電池モジュールの形状は、立方体であってもよく、また、直方体であってもよく、また、円筒であってもよい。第１液電池モジュールの形状は、特に限定されない。例えば、第１液電池モジュールの形状は、立方体であってもよく、また、直方体であってもよく、また、円筒であってもよい。

【0013】

また、例えば、第２固体電池モジュールをさらに備え、前記第２固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに接して配置され、前記第２固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールよりも大きく、前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュール及び前記第２固体電池モジュールに挟まれる。

【0014】

これにより、第１液電池モジュールが発火したとしても、第１液電池モジュールを挟む第１固体電池モジュール及び第２固体電池モジュールが障壁となり、他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。なお、第２固体電池モジュールは第１液電池モジュールよりも大きい体積を有する電池モジュールであってもよい。第２固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールに接していなくてもよい。例えば、第２固体電池モジュールと第１液電池モジュールの間に空間があってもよい。第２固体電池モジュールを含む複数の固体電池モジュールが連続して並んでいてもよい。第２固体電池モジュールは、無機の固体電解質を備えてもよく、また、有機の固体電解質を備えてもよい。第２固体電池モジュールの形状は、特に限定されない。例えば、第２固体電池モジュールの形状は、立方体であってもよく、また、直方体であってもよく、また、円筒であってもよい。

【0015】

また、例えば、前記第１液電池モジュール、前記第１固体電池モジュール、及び、前記第２固体電池モジュールを収容するバッテリーケースをさらに備え、前記第１固体電池モジュールの側面、及び、前記第２固体電池モジュールの側面は、前記バッテリーケースの内面に接し、前記第１液電池モジュールは、前記第１固体電池モジュールの主面、前記第２固体電池モジュールの主面、及び、前記バッテリーケースの内面によって囲まれた閉空間に配置される。

【0016】

これにより、第１液電池モジュールが閉空間に配置されるため、第１液電池モジュールが発火した場合に他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0017】

また、例えば、前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの主面及び側面を覆う。

【0018】

これにより、第１液電池モジュールの主面及び側面が発火しにくい第１固体電池モジュールによって覆われているため、第１液電池モジュールが発火した場合に他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0019】

また、例えば、第３固体電池モジュールをさらに備え、前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの主面を覆い、前記第３固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュールの側面を覆う。

【0020】

これにより、第１液電池モジュールの主面及び側面が発火しにくい第１固体電池モジュール及び第３固体電池モジュールによって覆われているため、第１液電池モジュールが発火した場合に他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0021】

また、例えば、前記第１液電池モジュールは、有機物を含む電解液を備える液電池セルを前記第１固体電池モジュールよりも多く含み、前記第１固体電池モジュールは、固体電解質を備える固体電池セルを前記第１液電池モジュールよりも多く含む。

【0022】

これにより、第１液電池モジュールが発火したとしても、固体電解質を比較的多く含むことにより発火しにくい第１固体電池モジュールが障壁となり、他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0023】

また、例えば、前記第１固体電池モジュールは、前記液電池セルを含まない。

【0024】

これにより、第１液電池モジュールが発火したとしても、電解液を含まないために発火しにくい第１固体電池モジュールが障壁となり、他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0025】

また、例えば、前記第１液電池モジュールは、前記固体電池セルを含まない。

【0026】

これにより、固体電解質を含まない第１液電池モジュールが発火した場合に他の液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。

【0027】

また、例えば、第２液電池モジュールをさらに備え、前記第１固体電池モジュールは、前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールの間に、前記第１液電池モジュール及び前記第２液電池モジュールに接して配置される。

【0028】

これにより、第１液電池モジュールが発火したとしても第１固体電池モジュールが障壁となり、第２液電池モジュールの類焼が発生しにくい。つまり、信頼性の高いバッテリーモジュールが実現される。なお、第２液電池モジュールは素電池モジュールであってもよい。第１固体電池モジュールは、前記第２液電池モジュールに接していなくてもよい。例えば、第１固体電池モジュールと第２液電池モジュールの間に空間があってもよい。第２液電池モジュールを含む複数の液電池モジュールが連続して並んでいてもよい。第２液電池モジュールの形状は、特に限定されない。例えば、第２液電池モジュールの形状は、立方体であってもよく、また、直方体であってもよく、また、円筒であってもよい。

【0029】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0030】

また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

【0031】

また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるＸ軸方向は、例えば、固体電池モジュール及び液電池モジュールの厚み方向と記載される。また、Ｙ軸方向は、固体電池モジュール及び液電池モジュールの横方向と記載され、Ｚ軸方向は、固体電池モジュール及び液電池モジュールの縦方向と記載される。また、固体電池モジュール及び液電池モジュールのＹ－Ｚ平面に平行な面は、主面と記載される。主面は、言い換えれば、上面または下面である。主面は、例えば、最も広い一対の面の一方である。固体電池モジュール及び液電池モジュールの主面以外の面は、側面と記載される。

【0032】

（実施の形態１）
［構成］
以下、実施の形態１に係るバッテリーモジュールの構成について図面を参照しながら説明する。図１Ａは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図１Ｂは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図１Ｃは、実施の形態１に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【0033】

図１Ａ～図１Ｃに示されるように、実施の形態１に係るバッテリーモジュール１００は、複数の液電池モジュール１０と、複数の固体電池モジュール２０と、バッテリーケース３０とを備える。バッテリーモジュール１００は、液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０を少なくとも１つずつ備えればよい。バッテリーモジュール１００が備える液電池モジュール１０の数及び固体電池モジュール２０の数は特に限定されない。

【0034】

液電池モジュール１０は、第１液電池モジュール及び第２液電池モジュールの一例であり、有機物を含む液体の電解質（電解液）または高分子化合物からなるゲル状電解質を固体電池モジュール２０よりも多く含む。言い換えれば、液電池モジュール１０は、有機物を含む電解液または高分子化合物からなるゲル状電解質を備える液電池セルを固体電池モジュール２０よりも多く含む。電解液としては、例えば、有機物からなる溶媒に電解質が溶解してなる液体が用いられる。溶媒として用いられる有機物としては、一般に公知の電池電解液用の有機溶媒材料が用いられる。電解質としては、一般に公知の電池電解液用の電解質材料が用いられる。なお、液電池モジュール１０は、固体の電解質を一切含まなくてもよい。つまり、液電池モジュール１０は、固体電池セルを含まなくてもよい。

【0035】

液電池モジュール１０は、Ｘ軸方向を厚み方向とする平たい直方体状（矩形板状）である。液電池モジュール１０のサイズは、例えば、Ｚ軸方向（縦方向）の長さ約３００ｍｍ、Ｘ軸方向（厚み方向）の長さ約６８ｍｍ、Ｙ方向（横方向）の長さ約２２２ｍｍである。液電池モジュール１０は、他の形状、大きさであってもよい。

【0036】

固体電池モジュール２０は、第１固体電池モジュール及び第２固体電池モジュールの一例であり、固体の電解質を液電池モジュール１０よりも多く含む。言い換えれば、固体電池モジュール２０は、固体電解質を備える固体電池セルを液電池モジュール１０よりも多く含む。固体の電解質としては、例えば、一般に公知の電池用の固体電解質材料が用いられる。固体の電解質は、無機であってもよく、また、有機であってもよい。なお、固体電池モジュール２０は、液体の電解質を一切含まない全固体電池モジュールであってもよい。つまり、固体電池モジュール２０は、液電池セルを含まなくてもよい。

【0037】

固体電池モジュール２０は、Ｘ軸方向を厚み方向とする平たい直方体状（矩形板状）である。固体電池モジュール２０のサイズは、例えば、Ｚ軸方向（縦方向）の長さ約４２０ｍｍ、Ｘ軸方向（厚み方向）の長さ約５０ｍｍ、Ｙ方向（横方向）の長さ約３００ｍｍである。つまり、固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０よりも外形（体積）が大きい。固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０よりも体積が大きければ、他の形状、大きさであってもよい。

【0038】

液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０のそれぞれは、例えば、正極層、負極層、及び、電解質層からなる積層体が外装体に封止されてなる電池セルが更に積層され外装体に封止されることによって実現される。つまり、液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０のそれぞれは、電気的に接続された複数の電池セル（液電池セルまたは固体電池セル）を含む。液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０のそれぞれは、具体的には、例えば、リチウム二次電池モジュールとして実現される。

【0039】

液電池セルは、有機物を含む液体の電解質（電解液）を固体電池セルよりも多く含む電池である。電解液としては、例えば、有機物からなる溶媒に電解質が溶解してなる液体が用いられる。溶媒として用いられる有機物としては、一般に公知の電池電解液用の有機溶媒材料が用いられる。電解質としては、一般に公知の電池電解液用の電解質材料が用いられる。なお、液電池セルは、固体の電解質を一切含まなくてもよい。液電池セルは、素電池であってもよい。

【0040】

液電池セルは、Ｘ軸方向を厚み方向とする平たい直方体状（矩形板状）である。液電池セルのサイズは、例えば、Ｚ軸方向（縦方向）の長さ約２６．５ｍｍ、Ｘ軸方向（厚み方向）の長さ約１ｍｍ、Ｙ方向（横方向）の長さ約１４８ｍｍである。液電池セルは、他の形状、大きさであってもよい。

【0041】

固体電池セルは、固体の電解質を液電池セルよりも多く含む電池である。固体電池セルは、例えば、液体の電解質を一切含まない全固体電池である。固体の電解質としては、例えば、一般に公知の電池用の固体電解質材料が用いられる。固体の電解質は、無機であってもよく、また、有機であってもよい。固体電池セルは、素電池であってもよい。

【0042】

固体電池セルは、Ｘ軸方向を厚み方向とする平たい直方体状（矩形板状）である。固体電池セルのサイズは、例えば、Ｚ軸方向（縦方向）の長さ約３２．５ｍｍ、Ｘ軸方向（厚み方向）の長さ約１ｍｍ、Ｙ方向（横方向）の長さ約１５４ｍｍである。つまり、固体電池セルは、液電池セルよりも外形（体積）が大きい。固体電池セルは、他の形状、大きさであってもよい。

【0043】

なお、詳細については図示されないが、液電池セル及び固体電池セルのそれぞれは、電解質（電解液）が含まれる電解質層に加えて、正極層及び負極層を備える。電解質層は、正極層及び負極層の間に配置される。

【0044】

正極層は、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵及び放出できる正極活物質を含む。正極活物質としては、一般に公知の電池正極用の活物質材料が用いられる。

【0045】

負極層は、金属イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵及び放出できる負極活物質を含む。負極活物質としては、一般に公知の電池負極用の活物質材料が用いられる。

【0046】

バッテリーケース３０は、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０を内部に収容する中空の筐体である。バッテリーケース３０は、略直方体状である。バッテリーケース３０は、金属材料によって形成されてもよいし、樹脂材料によって形成されてもよい。

【0047】

［液電池モジュール及び固体電池モジュールの配置］
バッテリーケース３０内において、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０は、主面同士が接触するように交互に配置されている。つまり、固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０に接して配置されている。例えば、１つの液電池モジュール１０は、２つの固体電池モジュール２０に挟まれている。１つの固体電池モジュール２０は、２つの液電池モジュール１０の間に、当該２つの液電池モジュール１０の両方に接して配置される。なお、複数の液電池モジュール１０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、２つの固体電池モジュール２０に２以上の液電池モジュール１０が挟まれていてもよく、また、電池モジュールの列の末端に２以上の液電池モジュール１０が連続していてもよい。また、複数の固体電池モジュール２０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、２つの液電池モジュール１０に２以上の固体電池モジュール２０が挟まれていてもよく、また、電池モジュールの列の末端に２以上の固体電池モジュール２０が連続していてもよい。また、少なくとも一つの液電池モジュール１０が固体電池モジュール２０に接触していなくてもよい。バッテリーケース３０内には、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０を支える支持部材が設けられていてもよい。

【0048】

ここで、固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０よりも外形が一回り大きく、液電池モジュール１０の側面からバッテリーケースの内面までの距離は、固体電池モジュール２０の側面からバッテリーケースの内面までの距離よりも長い。したがって、図１Ｃに示されるように、主面に垂直な方向から見た場合、液電池モジュール１０は、固体電池モジュール２０に隠れるように配置されている。なお、液電池モジュール１０の側面からバッテリーケース３０の内面までの距離、及び、固体電池モジュール２０の側面からバッテリーケース３０の内面までの距離のそれぞれは、例えば、５ｍｍ以上である。

【0049】

以上の構成によれば、発火の可能性が高い液電池モジュール１０の間に発火の可能性が低い固体電池モジュール２０であって、液電池モジュール１０よりも大きい固体電池モジュール２０が配置されるため、固体電池モジュール２０が防火壁として機能する。このため、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１００を実現することができる。なお、固体電池モジュール２０は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

【0050】

（実施の形態２）
［実施の形態２に係る、液電池モジュール及び固体電池モジュールの配置］
次に、実施の形態２に係るバッテリーモジュールについて説明する。図２Ａは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図２Ｂは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図２Ｃは、実施の形態２に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。なお、以下の実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明が行われ、既出事項についての説明は省略される。

【0051】

図２Ａ～図２Ｃに示されるように、実施の形態２に係るバッテリーモジュール１０１は、複数の液電池モジュール１０と、複数の固体電池モジュール２０と、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０を収容するバッテリーケース３０とを備える。バッテリーモジュール１０１は、液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０を少なくとも１つずつ備えればよい。バッテリーモジュール１０１が備える液電池モジュール１０の数及び固体電池モジュール２０の数は特に限定されない。

【0052】

バッテリーケース３０内において、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０は、主面同士が接触するように交互に配置されている。つまり、固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０に接して配置されている。例えば、１つの液電池モジュール１０は、２つの固体電池モジュール２０に挟まれている。

【0053】

ここで、固体電池モジュール２０は、液電池モジュール１０よりも一回り大きく、固体電池モジュール２０の側面は、バッテリーケース３０の内面に接している。なお、固体電池モジュール２０は、バッテリーケース３０と一体化されていてもよい。液電池モジュール１０は、２つの固体電池モジュールの主面、及び、バッテリーケース３０の内面によって囲まれた閉空間に配置される。なお、ここでの閉空間は、実質的に閉じた空間を意味し、密閉された空間であることは必須ではない。

【0054】

以上の構成によれば、発火の可能性が高い液電池モジュール１０が発火の可能性が低い固体電池モジュール２０及びバッテリーケース３０によって形成された閉空間に配置されるため、一の液電池モジュール１０が発火した場合に他の液電池モジュール１０が類焼する可能性が非常に低い。つまり、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１０１を実現することができる。なお、複数の液電池モジュール１０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、２つの固体電池モジュール２０に２以上の液電池モジュール１０が挟まれていてもよく、また、電池モジュールの列の末端に２以上の液電池モジュール１０が連続していてもよい。この場合も、２以上の液電池モジュール１０と他の液電池モジュール１０との間の類焼が抑制できる。また、複数の固体電池モジュール２０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、２つの液電池モジュール１０に２以上の固体電池モジュール２０が挟まれていてもよく、また、電池モジュールの列の末端に２以上の固体電池モジュール２０が連続していてもよい。また、少なくとも一つの液電池モジュール１０が固体電池モジュール２０に接触していなくてもよい。バッテリーケース３０内には、複数の液電池モジュール１０及び複数の固体電池モジュール２０を支える支持部材が設けられていてもよい。なお、固体電池モジュール２０は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

【0055】

（実施の形態３）
［実施の形態３に係る、液電池モジュール及び固体電池モジュールの配置］
次に、実施の形態３に係るバッテリーモジュールについて説明する。図３Ａは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図３Ｂは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールのＸ－Ｙ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。図３Ｃは、実施の形態３に係るバッテリーモジュールのＹ－Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。なお、以下の実施の形態３では、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明が行われ、既出事項についての説明は省略される。

【0056】

図３Ａ～図３Ｃに示されるように、実施の形態３に係るバッテリーモジュール１０２は、複数の液電池モジュール１０と、固体電池モジュール２２と、複数の液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２２を収容するバッテリーケース３０とを備える。バッテリーモジュール１０２は、液電池モジュール１０を少なくとも１つ備えればよい。バッテリーモジュール１０２が備える液電池モジュール１０の数は特に限定されない。

【0057】

固体電池モジュール２２は、液電池モジュール１０を包み込むように収容するための空間を形成しており、複数の液電池モジュール１０のそれぞれは、空間に配置される。この空間は、液電池モジュール１０の外形とほぼ等しい形状及び大きさである。この結果、固体電池モジュール２２は、複数の液電池モジュール１０のそれぞれの主面及び側面に接し、かつ、複数の液電池モジュール１０のそれぞれの主面及び側面を覆っている。つまり、液電池モジュール１０は、表面の全てを固体電池モジュール２２によって覆われている。複数の液電池モジュール１０は固体電池モジュール２２に覆われているため、外部からは複数の液電池モジュール１０を視認できない。なお、一の液電池モジュール１０と他の液電池モジュール１０との間には、固体電池モジュール２２の一部が介在している。

【0058】

以上の構成によれば、発火の可能性が高い液電池モジュール１０の全体が発火の可能性が低い固体電池モジュール２２によって覆われているため、一の液電池モジュール１０が発火した場合に他の液電池モジュール１０が類焼する可能性が非常に低い。つまり、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１０２を実現することができる。なお、複数の液電池モジュール１０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。また、少なくとも一つの液電池モジュール１０が固体電池モジュール２０に接触していなくてもよい。バッテリーケース３０内には、複数の液電池モジュール１０及び固体電池モジュール２０を支える支持部材が設けられていてもよい。固体電池モジュール２０は、複数の素電池モジュールから構成されていてもよい。なお、固体電池モジュール２２は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。

【0059】

［実施の形態３に係るバッテリーモジュールの変形例］
バッテリーモジュール１０２においては、複数の液電池モジュール１０のそれぞれの主面及び側面が１つの固体電池モジュール２２に覆われたが、複数の液電池モジュール１０のそれぞれの主面及び側面は、複数の固体電池モジュールによって覆われてもよい。図４は、このような実施の形態３の変形例１に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【0060】

図４に示されるように、実施の形態３の変形例１に係るバッテリーモジュール１０２ａは、複数の液電池モジュール１０と、固体電池モジュール２０と、複数の固体電池モジュール２２ａと、複数の液電池モジュール１０、固体電池モジュール２０、及び複数の固体電池モジュール２２ａを収容するバッテリーケース３０とを備える。

【0061】

バッテリーモジュール１０２ａにおいては、上記固体電池モジュール２２は、複数の固体電池モジュール２２ａ及び固体電池モジュール２０によって実現されている。固体電池モジュール２２ａのそれぞれは、第１固体電池モジュール及び第２固体電池モジュールの一例であり、例えば、固体電池モジュール２０と同様の電解質を有する。固体電池モジュール２２ａは、素電池モジュールであってもよい。

【0062】

固体電池モジュール２２ａのそれぞれは、液電池モジュール１０が収容される凹部を有する。凹部は、液電池モジュール１０の外形とほぼ等しい形状及び大きさである。一の固体電池モジュール２２ａの凹部に収容された液電池モジュール１０の、当該一の固体電池モジュール２２ａに接していない主面は、他の固体電池モジュール２２ａの底面に接している。Ｘ軸方向においてＸ軸プラス側の端に位置する液電池モジュール１０の固体電池モジュール２２ａに接していない主面は、直方体状の固体電池モジュール２０の主面と接している。

【0063】

以上の構成によれば、発火の可能性が高い液電池モジュール１０の全体が発火の可能性が低い固体電池モジュール２０及び固体電池モジュール２２ａの少なくとも一方によって覆われているため、一の液電池モジュール１０が発火した場合に他の液電池モジュール１０が類焼する可能性が非常に低い。つまり、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１０２ａを実現することができる。なお、複数の液電池モジュール１０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、１つの固体電池モジュール２２ａの凹部に２以上の液電池モジュール１０が収容されていてもよい。また、少なくとも一つの液電池モジュール１０が固体電池モジュール２２ａに接触していなくてもよい。バッテリーケース３０内には、複数の液電池モジュール１０並びに複数の固体電池モジュール２２ａ及び固体電池モジュール２０を支える支持部材が設けられていてもよい。

【0064】

また、上記固体電池モジュール２２は、バッテリーモジュール１００に、液電池モジュール１０の側面を覆う固体電池モジュールが追加されることによっても実現されてもよい。図５は、このような実施の形態３の変形例２に係るバッテリーモジュールをＺ－Ｘ平面に平行な平面で切断した場合の模式断面図である。

【0065】

図５に示されるように、実施の形態３の変形例２に係るバッテリーモジュール１０２ｂは、複数の液電池モジュール１０と、複数の固体電池モジュール２０と、複数の固体電池モジュール２２ｂと、複数の液電池モジュール１０、複数の固体電池モジュール２０、及び、複数の固体電池モジュール２２ｂを収容するバッテリーケース３０とを備える。

【0066】

バッテリーモジュール１０２ｂにおいては、複数の液電池モジュール１０のそれぞれの側面が複数の固体電池モジュール２２ｂによって覆われている。複数の固体電池モジュール２２ｂのそれぞれは、第３固体電池モジュールの一例であり、例えば、固体電池モジュール２０と同様の電解質を有する。固体電池モジュール２２ｂは、素電池モジュールであってもよい。

【0067】

複数の固体電池モジュール２２ｂのそれぞれは、２つの固体電池モジュール２０の間であって、一の液電池モジュール１０の側方に配置されている。固体電池モジュール２２ｂは、１つの液電池モジュール１０に対して、当該液電池モジュール１０を四方から囲むように、四方に対応して４つ配置されているが、１つの液電池モジュール１０に対して、当該液電池モジュール１０の四方を囲む矩形環状の１つの固体電池モジュール２２ｂが配置されてもよい。

【0068】

以上の構成によれば、発火の可能性が高い液電池モジュール１０の全体が発火の可能性が低い固体電池モジュール２０及び固体電池モジュール２２ｂによって覆われているため、一の液電池モジュール１０が発火した場合に他の液電池モジュール１０が類焼する可能性が非常に低い。つまり、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１０２ｂを実現することができる。なお、複数の液電池モジュール１０の少なくとも一部が連続して並んでいてもよい。すなわち、１つの固体電池モジュール２２ｂが２以上の液電池モジュール１０の側面を覆っていてもよい。また、少なくとも一つの液電池モジュール１０が固体電池モジュール２２ｂに接触していなくてもよい。バッテリーケース３０内には、複数の液電池モジュール１０並びに複数の固体電池モジュール２２ｂ及び複数の固体電池モジュール２０を支える支持部材が設けられていてもよい。

【0069】

（実施の形態４）
図６は、実施の形態４係る乗り物の概略構成を示す説明図である。実施の形態４の乗り物１６０は、例えば、電気自動車である。乗り物１６０は、電気モータ１６１と、バッテリーモジュール１６２と、車輪１６３とを備えている。バッテリーモジュール１６２は、上述した実施の形態および変形例の何れかのバッテリーモジュールである。バッテリーモジュール１６２は、電気モータ１６１に電力を供給し、電気モータ１６１を駆動する。電気モータ１６１は車輪１６３を回転させ、これにより、乗り物１６０は移動する。乗り物１６０は、ハイブリッドカーなどの他の自動車であってもよい。また、乗り物１６０は、電車、飛行機、船など、他の乗り物であってもよい。

【0070】

以上の構成によれば、液電池モジュール１０の類焼が抑制された高い信頼性のバッテリーモジュール１６２からの電力により電気モータ１６１を駆動するので、人や荷物を安全に移動させることができる。

【0071】

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、このような実施の形態に限定されるものではない。その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、及び、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態１～４で説明された構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【0072】

例えば、本開示は、バッテリーパックとして実現されてもよい。バッテリーパックは、例えば、液電池モジュールまたは固体電池モジュールを２つ以上と、センサまたはコントローラ（言い換えれば、制御回路）等の周辺デバイスと、これらを収容するバッテリ－ケースとを備える。上記実施の形態において「バッテリーモジュール」の用語は、適宜、「バッテリーパック」に読み替えられてよい。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本開示は、信頼性の高いバッテリーモジュールとして有用である。

【符号の説明】

【0074】

１０ 液電池モジュール
２０、２２、２２ａ、２２ｂ 固体電池モジュール
３０ バッテリーケース
１００、１０１、１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１６２ バッテリーモジュール
１６１ 電気モータ
１６０ 乗り物
１６３ 車輪

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】