JP2009507339A - 電池モジュールの製作に適した電池 - Google Patents

Abstract

本願明細書には、板状の電解槽の内部に取り付けられて充電および放電が可能な電極集合体と、前記電解槽の対向端部から突出する負極端子および陽極端子と、を備え、電極端子がバッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線から互いにずれており、電極端子が対称形に配置され、電解槽が上側ケースおよび下側ケースを有していて、その一方だけに前記電極集合体を受け入れるための格納部分を有しており、電極端子が、前記上側ケースあるいは下側ケースのうちバッテリセルの縦断面に格納部分を有していない方に向かってずれている電池、および、当該電池を含む電池モジュールが開示されている。電池モジュールを製作するために複数の電池を様々な方法で配置するときに、電極端子間の電気的な接続のための接続部材の全長が最小化され、それによって電池モジュールの内部抵抗が減少する。また、デッドスペースを他の目的のために用いることができるように、デッドスペースのサイズを確保することが可能であり、したがってより小さなサイズを有している電池モジュールを製造することができる。さらにまた、素電池は横方向だけでなく厚み方向にも配置することができる。その結果、容易に素電池間の電気的接続を容易に達成することができ、したがって、高い機械的安定度を有している電池モジュールを容易に製造することができる。

Description

本発明は、その対向端部に互いにずれるように形成された電極端子を備える電池、およびこれらの電池を含む電池モジュールに関する。より詳しくは、本発明は、板状の電解槽内に取り付けられて充電および放電が可能な電極集合体と、この電解槽の対向端部から突出する陰極端子および陽極端子と、を備え、電極端子はバッテリセルの平面上において縦方向の中央軸線から互いにずれているが対称に配置され、電解槽は上側ケースおよび下側ケースを有するとともにその一方だけに電極集合体を受け入れるための格納部分を有しており、電極端子は上側ケースおよび下側ケースのうち電解槽の縦断面に格納部分を持たない方に向かってずれている電池と、さらには厚み方向にずれている電極端子の表面が互いに対向するともに素電池が横方向に互いに隣接するように素電池が互いに隣接する構造に製作されている電池モジュールと、に関する。

近年、充電および放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のためのエネルギー源として広く用いられている。また、この二次電池は、化石燃料を使用している既存のガソリンおよびディーゼル車によって生じる大気汚染等の問題を解決するために開発されてきた電気自動車（ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のための電力源として、かなりの注目を集めている。

小型のモバイル機器は、それぞれ一つ若しくはいくつかのバッテリセルを使用する。一方、車両のような中型あるいは大型サイズの装置は、互いに電気的に接続された複数のバッテリセルを有した中型あるいは大型サイズのバッテリパックを用いる。そのような中型あるいは大型の装置は、高い出力および大きな電気容量を必要とするからである。

好ましくは、中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、可能ならば小型かつ軽量に製造される。この理由から、高度に集積できるとともに小さな重量容積比を有する、プリズム状電池あるいはパウチ型電池のような板状のバッテリセルが、通常、中型あるいは大型サイズのバッテリパックの素電池として用いられる。特に、現在では、被覆部材（電解槽）としてアルミニウム積層板を用いるパウチ型の電池が多くの関心を集めている。

板状電池においては、一般的に、電極端子は電池の外側表面の同じ平面から突出している。あるいは、電極端子の一方が電池の外側表面から突出し、かつ電池の電解槽が電極端子の他方の役割を果たすことができる。しかしながら、前者の場合、陰極端子および陽極端子が同一平面上に配置されるので、電池を取扱う間あるいはバッテリパックを製造する間における短絡の可能性が高い。一方、後者の場合、短絡の可能性はより高い。それに加えて、ほとんどの電解槽は、電極端子として使用する領域を除いて絶縁されなければならないが、そのプロセスは面倒でありかつ複雑である。

この理由から、電池の外側表面の異なる領域から電極端子が突出する構造が開発されてきた。その一つは、電池の対向端部に電極端子が形成される電池構造である。一つの例が図１および図２に示されているが、これらの図は従来の典型的なパウチ型電池を示す斜視図および縦断面図である。

これらの図面を参照すると、パウチ型電池１０は、２つの電極リード線（電極端子）１１，１２がそれぞれバッテリセル１３の上端および下端から突出しつつ、これらの電極リード線が互いに対向する構造で製作されている。電極リード線１１，１２が同じ軸線上に配置され、かつこれらの電極リード線１１，１２がバッテリセル１３の中央に配置されるように、電極リード線１１，１２はバッテリセルの対向端部に形成されている。その結果、このパウチ型電池１０は対称な構造に製作されている。

被覆部材１４は、上側被覆部分および下側被覆部分を含む２つのユニットの部材である。被覆部材１４に画成された格納部分１５に電極集合体（図示せず）が受容される一方、被覆部材１４の接触領域、すなわち被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａ、上端部１４ｂ、および下端部１４ｃが互いに接合されている。このようにして、パウチ型電池１０が製作されている。被覆部材１４は、レジン層／金属フィルム層／レジン層を含むラミネート構造に製作されている。その結果、互いに接触している、被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａおよび上下の被覆部分の上下の端部１４ｂ，１４ｃは、被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａおよび上下の被覆部分の上下の端部１４ｂ，１４ｃに熱および圧力を負荷してレジン層を互いに溶着させることにより互いに接合することができる。状況によっては、被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａおよび上下の被覆部分の上下の端部１４ｂ，１４ｃは、接着剤を用いて互いに接合することができる。被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａについては、被覆部材１４の上下の被覆部分と同一のレジン層が互いに直接的に接触しているので、被覆部材１４の互いに対向する両側部１４ａにおける一様なシールが溶着によって達成される。一方、被覆部材１４の上下の端部１４ｂ，１４ｃについては、電極リード線１１，１２が被覆部材１４の上下の端部１４ｂ，１４ｃから突出している。この理由により、被覆部材１４の上下の被覆部分の上下の端部１４ｂ，１４ｃは互いに熱溶着されるが、電極リード線１１，１２の厚みおよび電極リード線１１，１２と被覆部材１４との間の材料の差を考慮し、密封性を向上させるために、電極リード線１１，１２と被覆部材１４との間にはフィルム形の密閉部材１６が介装される。

パウチ型電池１０の縦断面を見ると、バッテリセル１３が電池の中央軸線上に配置されている。すなわち、上側の格納部１５ａおよび下側の格納部１５ｂが、電池の中央軸線から同じ厚みで突出している。

図３は、その一つが図１に示されている複数のパウチ型電池を電気的に接続することによって製作された電池モジュールを図示する典型的な図である。

図３を参照すると、複数の電池１０、１０ａ、１０ｂおよび１０ｃがモジュールケースの同一平面に配置され、かつ電池１０、１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは対応するバスバー２２によって互いに電気的に接続されている。このようにして、電池モジュール２０が製作されている。ブスバー２２の全長は、２つの隣接する電池１０，１０ａの対応する電極端子１１，１２ａの距離に応じて決定される。バスバー２２の全長が増大すると、電池モジュールの内部抵抗もまた増大するので電池モジュールの性能が低下する。その結果、電池１０，１０ａ間の接続に起因する抵抗を減少させるために、すなわちブスバー２２の全長を減少させるために、電極端子１１、１２、１１ａおよび１２ａの幅を増大させるいくつかの従来技術が提案されてきた。しかしながら、電池の幅に対する電極端子の幅の比率の増加は、電池モジュールを組み立てる間における短絡の可能性を増大させる。

さらに、図３に示されている電池モジュールの電極端子１２ａ，１１ｂの間にはブスバー２２は設けられていない。すなわち、電極端子１２ａ，１１ｂの間にデッドスペース（ＤＳ）が存在している。しかしながら、電池１０ａ，１０ｂのサイズと電極端子１２，１１ｂのサイズおよび位置を考慮すると、このデッドスペースを特別な目的のために利用するには制約がある。同じ電気容量で出力を高めつつコンパクトな構造に製作されたバッテリパックの必要性を考慮すると、デッドスペースを活用する電池モジュール構造の研究が必要である。

図１に示した構造を有するパウチ型の電池１０を素電池として用いる電池モジュールを効率的に製作するためには、素電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄを図３に示すように横方向（水平方向）に配置する必要がある。これは、素電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄを厚み方向（高さ方向）に配置すると、素電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄを電気的に接続するためのブスバーのような接続部材の接続が困難だからである。高さ方向に配設された電極端子を互いに電気的に接続するためには、板状のブスバーではなく三次元の接続部材が必要である。この場合、接続のための溶接工程が問題となりかつ複雑となる。

加えて、図１に示したパウチ型電池１０の厚みは小さいので、パウチ型電池は水平方向にのみ配置されるから、電池モジュールの機械的強度はきわめて小さい。この理由により、機械的な強度を高めるためにはカートリッジのような強い部材を使用することが必要である。

そこで、本発明は、前述した問題およびまだ解決されていない他の技術的な問題を解決するためになされたのである。

特に、本発明の第１の目的は、電極端子を電気的に接続するための接続部材の全長を減少させ、したがって電池モジュールを製造するときに、電池モジュールの内部抵抗を減少させることができる電池を提供することにある。

本発明の第２の目的は、電池モジュールを製造するときに、他の目的のために用いることができるくらいに大きなデッドスペースを形成することができる電池を提供することにある。

本発明の第３の目的は、高い強度を有した電池モジュールを製造するために電池を他の電池の上に縦方向に積み重ねるときに、電気的な接続を容易に達成することができる電池を提供することにある。

本発明の第４の目的は、上述した電池を素電池として用いる電池モジュールを提供することにより、電池モジュールをコンパクトな構造に製造し、電池モジュールの組み立てを容易にし、かつ電池モジュールが高い強度を有するようにすることにある。

本発明の一態様においては、前述した目的および他の目的は、充電および放電が可能で板状の電解槽に取り付けられた電極集合体と、この電解槽の対向端部から突出する負極端子および陽極端子と、を備え、電極端子がバッテリセルの平面上において縦方向の中央軸線から互いにずれており、電極端子が対称に配置され、電解槽が上側ケースおよび下側ケースを有していて電極集合体を受け入れるための格納部分がその一方にのみ設けられ、かつ上側ケースあるいは下側ケースのうちバッテリセルの縦断面に格納部分を有していない方に向かって電極端子がずらされている電池を提供することによって達成することができる。

本発明の電池においては、陰極端子および陽極端子が互いに反対方向を向くように、陰極端子および陽極端子が電池の長軸あるいは短軸上において端部から突出している。陰極端子および陽極端子は、バッテリセルの平面上および縦断面上において互いにずらされている。その結果、電池モジュールを製作するために複数の電池を横方向（水平方向）に配置するときに、電極端子間を電気的に接続するための接続部材の全長が大きく減少し、したがって電池モジュールの内部抵抗が減少する。また、この電池モジューにル画成されるデッドスペース（ＤＳ）を他の目的のために用いることができるように、このデッドスペースのサイズを確保することができる。他方、電池モジュールを製作するために電池を厚み方向（高さ方向）に配置するときには、格納部分を持たない電解槽表面が互いに対向し、したがって電極端子間の電気的な接続を容易に達成することができる。

本発明による電池は、全般的に小さな厚みを有する薄いタイプの電池である。その結果、本発明による電池としてプリズム状の電池あるいはパウチ型の電池を用いることができる。好ましくは、この電池は、金属層およびレジン層を含むラミネート構造として製作された電解槽を有する。この電池の典型的な例は、アルミニウムおよび樹脂を含む積層板から製造された電解槽を有するパウチ型電池である。このパウチ型電池においては、電解槽を様々な構造で製作することができる。例えば、この電解槽は、単一ユニットの折曲タイプ部材の上部内側表面あるいは下部内側表面に形成された格納部分に電極集合体が受け入れられて上下の接触領域がシールされている構造、あるいは２つのユニット部材の上部内側表面あるいは下部内側表面に形成された格納部分に電極集合体が受け入れられて上下の接触領域がシールされている構造、のいずれかに製作される。

電極集合体は、カソードおよびアノードを備え、それによって電池の充電および放電が可能である。電極集合体は、カソードおよびアノードを積層するとともにカソードとアノードの間にセパレータを配設する構造で製作される。例えば、電極集合体は、ゼリーロールタイプ構造あるいはスタックタイプ構造で製作される。電極集合体のカソードおよびアノードは、カソードの電極タップおよびアノードの電極タップが電池から外側に直接突出するように製作することができる。あるいは、電極集合体のカソードおよびアノードは、カソードの電極タップおよびアノードの電極タップが追加の電極リード線に接続され、これらの電極リード線が電池から外側に突出するように製作することができる。本発明の好ましい実施例においては、電極端子は、電池の長軸上において対向端部に配置される。

上述したように、本発明の特徴の一つは、電極端子がバッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線から互いにずれているが、電極端子は対称に配置されている点にある。本発明の他の特徴は、電極端子が、上側ケースあるいは下側ケースのうちバッテリセルの縦断面に格納部分を有していない方に向かってずれている点にある。

本発明の第１の特徴に関連して、「バッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線」における平面とは、板状の電解槽の大きな上側表面および下側表面を意味し、かつ「バッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線」における縦方向の中央軸線とは、電極端子が方向付けられるバッテリセルの中央軸線を意味している。その結果、本発明の電極端子は、中央軸線の右側および左側において電極端子が互いに対称となる位置で電解槽の対向端部に形成される。簡単な説明のために、このずらされた構造は「中央軸線についてずらされた構造」と呼ばれる。

本発明の第２の特徴に関連して、電池の電極集合体を受け入れるための格納部分が、上側ケースあるいは下側ケースに形成される。その結果、電極集合体を受け入れるための格納部分が、例えば上側ケースにのみ形成されると、電極端子は下側ケースに向かってずらされる。簡単な説明のために、このずらされた構造は「厚み方向にずらされた構造」と呼ばれる。

本発明による電池は、中央軸線についてずらされた構造および厚み方向にずらされた構造と共に製作される。その結果、本発明による電池は、電池モジュールを製作するときに様々な利点を提供するが、それは以下に詳述する。

中央軸線についてずらされた構造において、電極端子のずれ量は様々な条件に応じて変更することができる。好ましい実施形態においては、電極端子がバッテリセルの平面上ある縦方向の中央軸線から完全にオフセットするように電極端子をずらすことができる。

電極端子の幅に特に制約はないけれども、電極端子の幅は、バッテリセルの幅の好ましくは２分の１、より好ましくは５分の２よりも狭い。例えば、電極端子の幅がバッテリセルの幅の５分の２より狭く、電極端子がバッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線からオフセットしているときには、電池モジュールを製作するために複数の電池を配置するときにデッドスペースを他の目的のために用いることができるように、デッドスペース（ＤＳ）のサイズを確保することができる。また、電池モジュールを製作するために素電池を厚み方向に配置するときには、以下に詳述するように、素電池間の電気的な接続を容易に達成することができる。

厚み方向にずれた構造においては、電極端子のずれは様々な要因に応じて変更することができる。好ましい実施形態においては、電極端子が格納部分を持たない電解槽表面と接触しあるいは格納部分を持たない電解槽表面に隣接する位置に形成されるように、電極端子は完全にずらされる。

本発明の他の態様によると、上述した構造を有する複数の電池を素電池として含む電池モジュールが提供される。本発明の電池モジュールにおいては、隣接する電極端子が最短距離で配置され、かつ隣接する電極端子がブスバーのような接続部材によって互いに電気的に接続されるように素電池が配置される。

電極と接続部材との間の接続は一般的に溶接、はんだ付けあるいは機械的な接続によって達成されるが、電極と接続部材との間の接続に特別な制約はない。

本発明の電池モジュールにおいては、素電池を様々な構造に配置することができる。例えば、素電池が横方向にだけ配置されるＮ×１配列の横配置構造（平面配置構造）で２つ以上の素電池を配置し、あるいは素電池が横方向および厚み方向に配置されるＮ×ｎ配列の三次元配置構造で２つ以上の素電池を配置することができる。

横方向の配置構造および三次元の配置構造における素電池の横方向の配置は、２つの素電池の電気的に接続される電極端子が互いに隣接するように素電池を配置することによって達成することができる。その結果、接続部材の全長が減少し、したがって電池モジュールの構造的な安定性が改善され、かつ電池モジュールの内部抵抗が減少する。加えて、デッドスペースを様々な目的のために用いることができるように、デッドスペース（ＤＳ）のサイズを増大させることができる。

三次元の配置構造における素電池の厚み方向の配置は、２つの素電池の格納部分を持たない電解槽の表面が互いに対向し、かつ同時に２つの素電池の互いに電気的に接続される電極端子が互いに間隔を開けて配置されるように素電池を配置することによって達成される。この構成によれば、２つの素電池の電極端子はその平面に隣接して配置されるので、電極端子間の電気接続は容易に達成される。これらの電極端子は、例えば段差を有しているブスバーによって互いに電気的に接続される。

上述したように、本発明の電池モジュールは、三次元の配置構造で容易に製作することができる。好ましい実施形態においては、電池モジュールは層状構造に製作された一体フレームを有し、このフレームには複数の収容部分が設けられ、横方向に配置された２つ以上の素電池および厚み方向に配置された２つ以上の素電池を具備した素電池グループを、この収容部分の内部に装着することができる好ましくは、素電池グループの収容部分の内部への装填はスライドさせる方法で実行される。

この電池モジュール構造においては、三次元の配置構造に配置されて互いに電気的に接続される素電池グループの素電池が、各収容部分の内側に導入される。そして、各収容部分は、隣接する収容部分を電気的に接続するための接続電極を有している。

単一の電池モジュールは、バッテリパックとして製作することができる。状況によっては、中型あるいは大型サイズの電池を製作するために、複数の電池モジュールが互いに電気的に接続される。

好ましくは、中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、二輪電気自動車、電気自転車、他といった高い出力および大きな容量を必要とする様々な装置のための電力源として用いられる。

本発明の前述した目的および他の目的、特徴およびその他の利点は、添付の図面とともになされる以下の詳細な説明からより明確に理解される。

ここで、添付の図面を参照することにより、本発明の好ましい実施形態について詳述する。しかしながら、本発明の範囲が図示された実施形態に限定されないことは注意されなければならない。

図４〜図６は、本発明の好ましい実施形態の電池を典型的に図示する斜視図、平面図および縦断面図である。これらの図面に示されている電池は、その基本的な構造については図１の電池がベースとなっている。したがって、本発明の電池と図１の電池との相違についてのみ後述する。

これらの図面を参照すると、この電池１００が有している２つの電極タップ１１０，１２０は、バッテリセル１３０の長手方向軸に沿ってバッテリセル１３０の上下の端部から突出している。また、これらの電極タップ１１０，１２０は、バッテリセル１３０の平面上にある縦方向の中央軸Ｘについて互いにずれている。一方、ずれている電極タップ１１０，１２０は、バッテリセル１３０の中心Ｃに対し対称に配置されている。加えて、電極タップ１１０の幅ｗはバッテリセルの幅Ｗの半分よりも狭く、かつ電極タップ１１０の内側部分は中央軸線Ｘに対し間隔を開けて配置されている。

電極集合体（図示せず）を受け入れる格納部分１５０は、電解槽１４０，１４２の一方である下側ケース１４２には形成されているが、上側ケース１４０には格納部分１５０は形成されていない。その結果、電極タップ１１０，１２０は、電解槽１３０の厚み方向において下側ケース１４０の方にずれている。

図７は、その一つが図４に示されている複数の電池を横方向に配置する構造で製作された、本発明の好ましい実施形態の電池モジュールを典型的に示す図である。

図７を参照すると、電池モジュール２００は、モジュールケース２１０の内側において同一平面上で横方向（水平方向）に配置された４つの素電池１００、１０１、１０２および１０３を含んでいる。これらの素電池１００、１０１、１０２および１０３は、接続部材であるブスバー２２０によって互いに電気的に接続されているが、素電池１００、１０１、１０２および１０３は、素電池１００、１０１、１０２および１０３の電極タップが互いに隣接するように配置されている。例えば、第１の素電池１００の右端角部に向かってずれているアノードタップ１２０は、第２の素電池１０１の左端角部に向かってずれているカソードタップ１１１と、ブスバー２２０によって短い距離の範囲内で電気的に接続されている。他方、第２の素電池１０１の左端角部に向かってずれているアノードタップ１２１は、第３の素電池１０２の右端角部に向かってずれているカソードタップ１１２と、ブスバー２２０によって短い距離の範囲内で電気的に接続されている。その結果、電池および電極タップが同じサイズである場合には、図７のブスバー２２０は、その全長が短いにもかかわらず電気的な接続を達成するので、図２のブスバー２２と比較すると電池モジュールの内部抵抗が減少することになる。

電極タップがずれた位置にあることと素電池のユニークな配置とにより、電極タップ１１０、１２０、１１１、１２１．．．およびブスバー２２０が設けられていないデッドスペース（ＤＳ）の寸法は、 図３に示されているデッドスペースのそれよりも大きい。このデッドスペースＤＳは、バッテリパックを製作するときに、冷却材の流路として、あるいはバッテリパックハウジング（図示せず）の内部空間に電池モジュール２００を取り付けるための取り付けスペースとして有利に用いることができる。

図８は、その一つが図４に示されている電池を三次元に配置する構造で製作された、本発明の他の好ましい実施形態の電池モジュールを示す典型図である。

図８を参照すると、電池モジュール２０１は２×２配列の３次元配置構造で製作されており、４つの素電池１００、１０１、１０２および１０３のうちの２つが横方向に配置されるとともに、４つの素電池１００、１０１、１０２および１０３のうちの２つが厚み方向に配置されている。

厚み方向に配置された２つの素電池１００，１０１については、格納部分１５０が形成されていない電解槽の表面が互いに対向し、かつ同時に電気的に接続される電極タップ１１０、１２１は互いに間隔を開けて配置されている。従って、２つの素電池１００、１０１が厚み方向に配置されているにもかかわらず、電極タップ１１０，１２１の間の高さのずれはきわめて小さい。したがって、そのようなずれに対応する段差を有したブスバー２２２を用いることにより、電極タップ１１０、１２１間の電気的な接続を容易に達成することができる。

図８に示すように横方向に配置されている素電池１００、１０２間の電気的な接続は、素電池１００、１０１間の電気的な接続と同様な方法で達成することができる。

このようにして、複数の素電池１００、１０１、１０２および１０３が三次元的な配置構造で配置されながら電解槽内に取り付けられるが、これらの素電池は外部入出力のためのブスバー２２０を用いて互いに電気的に接続され、それによって電池モジュール２１０が製作される。

図９は、本発明の他の好ましい実施形態の中型あるいは大型サイズの電池モジュールを示す典型図である。図９の中型あるいは大型のサイズの電池モジュール３００は、図８に示されている三次元の配置構造を有した複数の電池モジュールをユニットモジュールとして配置することによって製作されている。

図９を参照すると、中型あるいは大型サイズの電池モジュール３００は、２×２配列の三次元配置構造を有している複数のユニットモジュール２０１、２０２、２０３．．．を、その内部に画成された複数の部分３１１、３１２、３１３、３１４および３１５を有している層状構造フレーム３１０の内部にスライドさせて装填する構造で製作されている。各ユニットモジュール２０１、２０２、２０３における素電池１００の配置および電気的な接続は図８のそれと同様であるが、素電池１００の配置および電気的な接続はそれには限定されない。電池モジュール３００は、スライドさせる方法で素電池を受け入れることができる本棚構造で製作されるため、この電池モジュール３００は高い構造安定性を有しており、かつこの電池モジュール３００の組み立ては容易に達成される。

素電池２０１、２０２、２０３．．．が各収容部分３１１、３１２、３１３の内側に取り付けられるが、各収容部分３１１、３１２、３１３の外側に形成されている入出力電極が互いに電気的に接続されるので、この電池モジュール３００は容易に組立てられて製造される。

状況によって、各収容部分３１１、３１２、３１３．．．は、組立体および各収容部分３１１、３１２、３１３の組み立ておよび分解が可能な構造で製作され、それによって中型あるいは大型サイズの電池モジュール３００を所望の電気容量および出力で選択的に製造することができる。

本発明の好ましい実施形態を解説のために開示したけれども、当業者は、添付の請求の範囲に開示されている本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく様々な変更、追加および置換をなし得ることを理解するであろう。

上述した説明から明らかなように、本発明の電池は、その電極端子が特定の条件に基づいてずれていることによって特徴付けられる。その結果、電池モジュールを製作するために複数の電池を様々な方法で配置するときに、電極端子間を電気的に接続する接続部材の全長が最小化され、電池モジュールの内部抵抗が減少する。また、デッドスペースを他の目的のために用いることができるように、このデッドスペースのサイズを確保することができるから、より小さなサイズの電池モジュールを製造することができる。さらにまた、素電池は横方向ばかりでなく厚み方向にも配置することができる。これにより、素電池間の電気的な接続を容易に達成することができる。したがって、高い機械的安定度を有した電池モジュールを容易に製造することができる。この電池モジュールは、好ましくは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、二輪電気自動車および電気自転車のための電力源である中型あるいは大型サイズのバッテリパックに用いることができる。

従来の代表的なパウチ型電池を示す斜視図。 従来の代表的なパウチ型電池を示す縦断面図。 その一つが図１に示されている複数のパウチ型電池を電気的に接続することによって製作された電池モジュールを示す典型図。 本発明の好ましい実施形態の電池を示す斜視図。 本発明の好ましい実施形態の電池を示す平面図。 本発明の好ましい実施形態の電池を示す縦断面図。 その一つが図４に示されている複数の電池を横方向に配置する構造で製作された、本発明の好ましい実施形態の電池モジュールを示す典型図。 その一つが図４に示されている複数の電池を三次元に配置する構造で製作された、本発明の他の好ましい実施形態の電池モジュールを示す典型図。 図８に示されている三次元配置構造で複数の電池モジュールを配置して製作された、本発明の他の好ましい実施形態の中型あるいは大型サイズの電池モジュールを示す典型図。

Claims (15)

1. 板状の電解槽の内部に取り付けられて充電および放電が可能な電極集合体と、
   前記電解槽の対向端部から突出する負極端子および陽極端子と、を備え、
   前記電極端子はバッテリセルの平面上にある縦方向の中央軸線に対して互いにずれており、
   前記電極端子は対称に配置され、
   前記電解槽は上側ケースおよび下側ケースを有しており、かつその一方に前記電極集合体を受け入れるための格納部分を有しており、
   前記電極端子は前記上側ケースあるいは下側ケースのうち前記バッテリセルの縦断面に格納部分を有していない方に向かってずれていることを特徴とする電池
2. 前記電池は、金属層およびレジン層を含むラミネート構造に製作された電解槽を有するパウチ型の電池であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 前記電解槽は、
   単一ユニットの折り曲げタイプ部材の上部内側表面あるいは下部内側表面に形成された格納部分に電極集合体が受け入れられて、上下の接触領域がシールされている構造、あるいは、
   ２つのユニット部材の上部内側表面あるいは下部内側表面に形成された格納部分に電極集合体が受け入れられて、上下の接触領域がシールされている構造、
   のいずれかの構造であることを特徴とする請求項２に記載の電池。
4. 前記電極端子は、前記電池の長軸上で対向端部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
5. 前記電極端子は、バッテリセルの中央軸線から完全にオフセットするようにずれていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
6. 前記電極端子は、バッテリセルの幅の２分の１よりも狭い幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の電池。
7. 前記電極端子が格納部分を持たない電解槽表面と接触しあるいは格納部分を持たない電解槽表面に隣接する位置に形成されるように、前記電極端子が完全にずれていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
8. 請求項１〜８のいずれかに記載されている電池を複数の素電池として備えることを特徴とする電池モジュール。
9. 素電池が横方向にだけ配置されるＮ×１配列の横配置構造（平面配置構造）で２つ以上の素電池が配置され、あるいは素電池が横方向および厚み方向に配置されるＮ×ｎ配列の三次元配置構造で２つ以上の素電池が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の電池モジュール。
10. 電気的に接続される２つの素電池の電極端子が互いに隣接するように素電池を配置することによって、前記横配置構造および前記三次元配置構造における素電池の横方向の配置が達成されることを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
11. ２つの素電池の格納部分を持たない電解槽の表面が互いに対向し、同時に２つの素電池の互いに電気的に接続される電極端子が互いに間隔を開けて配置されるように、素電池を配置することによって、前記三次元配置構造における素電池の厚み方向の配置が達成されていることを特徴とする請求項９に記載の電池モジュール。
12. ずれている電極端子が段差を有したブスバーによって互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュール。
13. 前記電池モジュールは層状構造に製作された一体なフレームを有し、
    前記フレームには複数の収容部分が設けられ、
    横方向に配置された２つ以上の素電池および厚み方向に配置された２つ以上の素電池を具備した素電池グループを前記収容部分の内部に装着できることを特徴とする請求項８に記載の電池モジュール。
14. 前記素電池グループの前記収容部分の内部への装填がスライドさせる方法で実行されることを特徴とする請求項１３に記載の電池モジュール。
15. 前記収容部分は、その組み立ておよび分解が可能な構造に製作されていることを特徴とする請求項１３に記載の単位電池。

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