JPWO2019202960A1 - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

複数のラミネートセル（１０）がトレイ（３０）上に第１層及び第２層からなる２層構造で積層される。第１層は少なくとも２個のラミネートセル（１０）を含む。第１層の少なくとも２個のラミネートセル（１０）は、正極タブ（１１ｐ）及び負極タブ（１１ｎ）が導出された辺が一直線に沿うように、一定のピッチで、第１方向Ｘに沿って一列に並べられている。第２層を構成するラミネートセル（１０）は、異極のタブ（１１ｐ，１１ｎ）が積層方向に対向するように、第１層を構成するラミネートセル（１０）に対して第１方向に位置ずれしている。複数のラミネートセル（１０）が直列に接続されるように、上下積層に対向する異極のタブ（１１ｐ，１１ｎ）が電気的に接続されている。

Description

本発明は、略矩形薄板状の複数のラミネートセルを直列に接続してなる電池モジュールに関する。

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、太陽光発電用蓄電システム、無停電電源装置（ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply））、自動車やバイク等の各種移動機器、携帯情報端末等の電源として利用されている。このような用途において、エネルギー密度を更に向上させるため、薄板状の発電要素を可撓性を有するラミネートシートで外装した、略矩形の平面視形状を有するラミネート型リチウムイオン二次電池（一般に「ラミネートセル」と呼ばれる。以下単に「セル」という）が多く使用されている。更に、所望する電池容量を得るために、複数のセルを直列に電気的に接続した電池モジュールも実用されている。

特許文献１には、複数のセルを積み重ねてなる電池モジュールが記載されている。この電池モジュールは、概略以下の工程を経て製造される。最初に、複数のラミネートセルを、それらの正極タブと負極タブとが交互に配置されるように一平面上に一列に並べる。次に、隣り合うラミネートセルの正極タブと負極タブとを短冊状の接続部材を介して電気的に接続して、複数のラミネートセルを直列に電気的に接続する。最後に、隣り合うラミネートセルが互いに重なり合うように接続部材を折り曲げて、ラミネートセルを順次積み重ねていく。かくして、直列に接続された複数のラミネートセルがその厚さ方向に積み重ねられた電池モジュールが得られる。

特開２０１３−１４０７０７号公報

特許文献１に記載の電池モジュールの製造方法において、接続部材を折り曲げてラミネートセルを重ね合わせる工程は、自動化することが困難である。このため、上記の電池モジュールは、その製造が煩雑であり、コスト高であるという課題を有する。

本発明の目的は、製造が容易な電池モジュールを提供することにある。

本発明の電池モジュールは、発電要素を可撓性を有するラミネートシートで外装した、略矩形の平面視形状を有する複数のラミネートセルと、前記複数のラミネートセルが載置されたトレイとを備える。前記発電要素に接続された正極タブ及び負極タブが、略矩形の前記ラミネートセルの辺から導出されている。前記複数のラミネートセルは、前記トレイ上に、第１層及び第２層からなる２層構造で積層されている。前記第１層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含む。前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記辺が一直線に沿うように、一定のピッチで、第１方向に沿って一列に並べられている。前記第２層を構成する前記ラミネートセルは、前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブとが前記第１層と前記第２層との積層方向に対向し且つ前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブとが前記積層方向に対向するように、前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対して前記第１方向に位置ずれしている。前記複数のラミネートセルが直列に接続されるように、前記積層方向に対向する前記正極タブと前記負極タブとが電気的に接続されている。

本発明の電池モジュールは、複数のセルをトレイ上に２層構造で積層し、次いで、積層方向に対向する異極のタブの対を順次接続することによって製造できる。従って、本発明の電池モジュールは、製造が容易である。

図１Ａは、本発明の実施形態１にかかるラミネートセルの上面側から見た斜視図、図１Ｂはその下面側から見た斜視図である。 図２は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの製造方法の一工程を示した斜視図である。 図４は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの斜視図である。 図５は、本発明の実施形態１にかかる２個の電池モジュールからなる複合電池モジュールの分解斜視図である。 図６は、本発明の実施形態１にかかる２個の電池モジュールからなる複合電池モジュールの斜視図である。 図７は、本発明の実施形態２にかかるラミネートセルの上面側から見た斜視図、図７Ｂはその下面側から見た斜視図である。 図８は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの分解斜視図である。 図９は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの製造方法の一工程を示した斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの斜視図である。

上記の本発明の電池モジュールにおいて、前記正極タブ及び前記負極タブが、前記ラミネートセルの共通する辺から導出されていてもよい。この場合、前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが前記第１方向に交互に配置されるように並べられていてもよい。かかる態様によれば、正極タブ及び負極タブが共通する辺から導出されたラミネートセルを用いて、本発明の電池モジュールを構成することができる。

あるいは、前記正極タブは、前記ラミネートセルの第１辺から導出されていてもよく、前記負極タブは、前記ラミネートセルの、前記第１辺に平行な第２辺から導出されていてもよい。この場合、前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記第１辺及びその前記第２辺がそれぞれ一直線に沿うように並べられていてもよい。かかる態様によれば、正極タブ及び負極タブが異なる辺から反対向きに導出されたラミネートセルを用いて、本発明の電池モジュールを構成することができる。

Ｎを２以上の整数としたとき、前記第１層はＮ個の前記ラミネートセルで構成されてもよい。この場合、前記第２層はＮ−１個〜Ｎ＋１個の前記ラミネートセルで構成されてもよい。かかる態様によれば、積層方向に対向する異極のタブの対を順次接続するだけで、第１層を構成する全てのセルと第２層を構成する全てのセルを直列に接続することができる。

前記第２層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含んでいてもよい。この場合、前記第２層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが導出された辺が一直線に沿うように、前記ピッチと同じピッチで、前記第１方向に沿って一列に並べられていてもよい。かかる態様によれば、少なくとも２個のラミネートセルを含む第１層と少なくとも２個のラミネートセルを含む第２層とを備えた、製造が容易な本発明の電池モジュールを提供できる。

前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対する前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記第１方向における位置ずれ量は、前記ピッチの半分であってもよい。かかる態様は、異極のタブを積層方向に対向させることを容易にする。従って、電池モジュールの製造がさらに容易になる。

前記正極タブ及び前記負極タブは、前記第１方向に垂直であり且つ前記積層方向に垂直である第２方向に沿って前記トレイからはみ出していてもよい。かかる態様は、積層方向に対向する異極のタブを接続する作業を容易にする。従って、電池モジュールの製造がさらに容易になる。

以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態を構成する主要部材を簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。また、本発明の範囲内において、以下の各図に示された各部材を変更または省略し得る。各実施形態の説明において引用する図面において、先行する実施形態で引用した図面に示された部材に対応する部材には、当該先行する実施形態の図面で付された符号と同じ符号が付してある。そのような部材については、重複する説明が省略されており、先行する実施形態の説明を適宜参酌すべきである。

（実施形態１）
図１Ａは、本発明の実施形態１にかかる電池モジュール１（後述する図４参照）を構成するラミネートセル（以下、単に「セル」という）１０の上面側から見た斜視図、図１Ｂはその下面側から見た斜視図である。セル１０は、略矩形の平面視形状を有し、当該略矩形の縦横寸法に比べて厚みが薄い薄板形状を有する。このセル１０は、ラミネートシート１３からなる外装内に、略矩形の平面視形状を有する薄板状の発電要素（図示せず）が封入されたものである。発電要素は、正極集電体の所定領域の両面に正極活物質を含む正極合剤層が塗布形成された正極と、負極集電体の所定領域の両面に負極活物質を含む負極合剤層が塗布形成された負極とが、セパレータを介して交互に積層されてなる電極積層体である。電池の種類は特に制限はないが、二次電池、中でもリチウムイオン二次電池や固体電池が好ましい。

ラミネートシート１３は、発電要素に比べて薄く、且つ、可撓性を有している。ラミネートシート１３は、例えば、アルミニウム等からなる基層の、発電要素に対向する側の面に熱融着性樹脂層（例えば変性ポリオレフィン層）が積層された多層シートであってもよい。２枚の矩形状のラミネートシート１３が、発電要素を挟んで配置され、発電要素の外側で重ね合わされてヒートシール法などによりシールされている。２枚のラミネートシート１３がシールされたシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、略矩形のセル１０の４辺に沿っている。シール領域１４ａ，１４ｂは、セル１０の短辺に沿っており、シール領域１４ｃ，１４ｄは、セル１０の長辺に沿っている。全てのシール領域１４ａ〜１４ｄは共通する一平面上にある。発電要素に対応する平面視形状が略矩形のエンボス１２が、シール領域１４ａ〜１４ｄに対して一方の側に突出している。

シール領域１４ａ（または、シール領域１４ａが沿う第１短辺）から、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出されている。正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎは、短冊形状を有し、シール領域１４ａの長手方向に対して直交する方向（即ち、シール領域１４ａの両端につながる一対のシール領域１４ｃ，１４ｄと平行な方向）に沿って延びている。正極タブ１１ｐは、例えばアルミニウムの薄板からなり、発電要素を構成する複数の正極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。負極タブ１１ｎは、例えばニッケルの薄板等からなり、発電要素を構成する複数の負極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出された辺に沿ったシール領域１４ａを「テラス部」という。また、テラス部１４ａの両端に接続されたシール領域１４ｃ，１４ｄを「耳部」という。第１耳部１４ｃ及び第２耳部１４ｄは、テラス部１４ａが沿うセル１０の辺に対して垂直な辺に沿って延びる。

図２は、本実施形態１の電池モジュール１の分解斜視図である。電池モジュール１は、トレイ３０と、８個のセル１０とを含む。８個のセル１０は同じものである。８個のセル１０のうち、トレイ３０側の４個のセル１０は下層を構成し、残りの４個のセル１０は上層を構成する。８個のセル１０は、トレイ３０上に、下層及び上層からなる２層構造で積層される。以下の説明の便宜のため、図示したようなＸＹＺ直交座標系を設定する。Ｚ軸は、下層と上層との積層方向に一致する。ＸＹ面に平行な方向を「水平方向」といい、Ｚ軸に平行な方向を「上下方向」という。Ｚ軸方向寸法を「厚さ」という。なお、「水平」及び「上下」は、電池モジュール１の使用時の姿勢を意味するものではない。

トレイ３０は、全体として略長方形の板材からなる。トレイ３０は、その長手方向（Ｘ軸方向）において大部分を占める第１底部３１と、第１底部３１に対してＸ軸方向に隣接した第２底部３２とを備える。第１底部３１及び第２底部３２は、いずれもＸＹ面に平行な平坦面である。第２底部３２は、第１底部３１に対して、階段状に上方に変位している。第１底部３１の長さ（Ｘ軸方向寸法）は、下層を構成する４個のセル１０の短辺方向寸法の合計と略同じである。第２底部３２の長さ（Ｘ軸方向寸法）はセル１０のＸ軸方向の配置ピッチ（詳細は後述する）の略半分である。第１底部３１及び第２底部３２の幅（Ｙ軸方向寸法）は、セル１０の長辺方向寸法（タブ１１ｐ，１１ｎを含まない）と略同じである。第１底部３１と第２底部３２との上下方向距離は、セル１０の厚さと略同じである。第１底部３１の、第２底部３２とは反対側端には、ＹＺ面に平行な第１壁３３ａが設けられている。同様に、第２底部３２の、第１底部３２とは反対側端には、ＹＺ面に平行な第２壁３３ｂが設けられている。第１底部３１と第２底部３２との境界には、両者をつなぐようにＹＺ面に平行な中間壁３３ｃが設けられている。

トレイ３０は、８個のセル１０の荷重を支える程度の機械的強度を有する板材からなる。トレイ３０の材料は、制限されないが、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属や、ポリエステル、ポリプロピレン、硬質塩化ビニル等の硬質の樹脂材料、繊維強化プラスチック等を用いうる。

電池モジュール１の製造方法を説明する。

最初に、図３に示すように、トレイ３０の第１底部３１（図２参照）上に、下層を構成する４個のセル１０を、そのエンボス１２（図１Ａ参照）を上方に向けて載置する。トレイ３０が導電性を有する場合、トレイ３０（特に第１壁３３ａ、第１底部３１、及び、中間壁３３ｃ）と４個のセル１０との間に絶縁シート（図示せず）を介在させることが好ましい。４個のセルをトレイ３０に固定する方法は、制限はないが、例えば両面粘着テープまたは粘着剤を用いることができる。４個のセル１０は、トレイ３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一定のピッチで一列に並べられる。本例では、セル１０のＸ軸方向の配置ピッチは、セル１０の短辺方向寸法と略同じである。４個のセル１０のテラス部１４ａ（図１Ａ参照。またはテラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル１０の耳部１４ｃ，１４ｄ（またはセル１０の長辺）は、Ｙ軸に平行である。４個のセル１０の正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとはＸ軸方向に交互に配置される。タブ１１ｐ，１１ｎは、トレイ３０からＹ軸方向に沿って同じ側に向かってはみ出している。４個のセル１０は、第１壁３３ａから中間壁３３ｃまでの第１底部３１を底面とする凹み内に、Ｘ軸方向にほぼ隙間なく配置される。４個のセル１０（またはそのエンボス１２）の上面と、第２底部３２とは、共通する一水平面に沿っている。

次いで、図４に示すように、下層の４個のセル１０上に、上層を構成する別の４個のセル１０を、そのエンボス１２を上方に向けて載置する。下層の４個のセル１０及びトレイ３０（特に第２底部３２、及び、第２壁３３ｂ）と上層の４個のセル１０との間に絶縁シート（図示せず）を介在させることが好ましい。なお、トレイ３０が絶縁性を有する場合、トレイ３０と上層のセル１０との間には絶縁シートは不要である。上層のセル１０を固定する方法は、制限はないが、例えば両面粘着テープまたは粘着剤を用いることができる。上層の４個のセル１０は、下層の４個のセル１０と同様に、Ｘ軸方向に沿って一定のピッチで一列に並べられる。上層のセル１０の配置ピッチは、下層のセル１０の配置ピッチと同じである。上層の４個のセル１０のテラス部１４ａ（図１Ａ参照。またはテラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル１０の耳部１４ｃ，１４ｄ（またはセル１０の長辺）は、Ｙ軸に平行である。上層の４個のセル１０の正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとはＸ軸方向に交互に配置される。上層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎは、トレイ３０から、下層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎと同じ側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。

上層の４個のセル１０は、下層の４個のセル１０に対して、その配置ピッチの半分だけＸ軸方向に第２壁３３ｂ側に位置ずれしている。この結果、下層のセル１０の正極タブ１１ｐと上層のセル１０の負極タブ１１ｎとが上下方向に対向し、また、下層のセル１０の負極タブ１１ｎと上層のセル１０の正極タブ１１ｐとが上下方向に対向する。

次いで、上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを電気的に接続する。本例では、接続が容易なように、上層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎは、その先端部分が下方に位置するように階段状に２カ所で折り曲げられている（第２壁３３ｂに最も近い正極タブ１１ｐを除く）。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを接続する方法は、制限はないが、例えば超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、カシメ、導電性接着剤による接着など、任意の方法を用いうる。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの各接続部分に、各セル１０の電圧を監視するための配線（図示せず）を接続してもよい。接続すべきタブ１１ｐ，１１ｎの対がトレイ３０からはみ出し、且つ、Ｘ軸方向に一列に並んでいるので、これらのタブ１１ｐ，１１ｎの対を順次接続する作業は容易である。

かくして、本実施形態１の電池モジュール１が得られる。必要に応じて、上層のセル１０を覆うように、第１壁３３ａと第２壁３３ｂとの間にわたって平板（図示せず）を取り付けてもよい。８個のセル１０はトレイ３０とこの平板とで覆われる。

上層の４個のセル１０が下層の４個のセル１０に対してセル１０の配置ピッチの半分だけ位置ずれしているので、下層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎのうち第１壁３３ａに最も近いタブ（本実施形態では負極タブ１１ｎ）に対して上下方向に対向するタブは存在せず、また、上層のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎのうち第２壁３３ｂに最も近いタブ（本実施形態では正極タブ１１ｐ）に対して上下方向に対向するタブは存在しない。第１壁３３ａに最も近い下層の負極タブ１１ｎは電池モジュール１の負極端子１１Ｎとなり、第２壁３３ｂに最も近い上層の正極タブ１１ｐは電池モジュール１の正極端子１１Ｐとなる。負極端子１１Ｎと正極端子１１Ｐとの間で、８個のセル１０が、下層のセル１０と上層のセル１０とが交互に直列接続されている。負極端子１１Ｎ及び正極端子１１Ｐを入出力端子として、８個のセルを含む電池モジュール１に対して充放電を行うことができる。

本実施形態１の電池モジュール１は、上述した特許文献１の電池モジュールの製造方法において必須であった、隣り合うセルの正極タブと負極タブとを接続部材で接続した後、接続部材を折り曲げて隣り合うセルを重ね合わせる工程が不要である。トレイ３０上にセル１０を２層構造で積層する工程、及び、上下に対向する異極のタブ１１ｐ，１１ｎを接続する工程は、いずれも簡単であり、機械による自動化が容易である。本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易である。このため、電池モジュール１を安価に製造することができる。

本実施形態１では、セル１０や絶縁シートを固定するための両面粘着テープの貼付または粘着剤の付与は、下層及び上層のそれぞれを構成する４個のセル１０に対応する比較的広い領域に対して連続的に行うことができる。絶縁シートに関しても、トレイ３０と下層との間、下層と上層との間のそれぞれに、比較的大面積の絶縁シートを各１枚敷き詰めればよい。各セル１０ごとに両面粘着テープの貼付または粘着剤の付与を行う必要がなく、また、１個のセル１０に対応する小面積の絶縁シートをセル１０ごとに設置する必要もない。この点からも、本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易である。

上述した特許文献１の電池モジュールの製造方法では、セルが水平方向に一列に配置されるので、隣り合うセルの正極タブと負極タブとは水平方向に離間している。このため、正極タブと負極タブとを電気的に接続するためには、例えばタブ間に短冊状の接続部材を介在させる必要がある。これに対して、本実施形態１では、トレイ３０にセル１０を上記のように２層構造で積層すれば、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが上下方向に対向する。その後、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを互いに接近させて電気的接続すればよい。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを接続するために、特許文献１の接続部材のような別個の部品は不要である。これは、以下の点で有利である。第１に、部品点数の削減や製造工数の削減が可能になるので、電池モジュール１を安価に製造することができる。第２に、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの間のインピーダンスの増大を回避できるので、電池モジュール１の全体での合計インピーダンスを低下させることができ、各セル１０の能力を十分に発揮させることができる。

トレイ３０は、電池モジュール１の製造過程では、下層の４個のセル１０及び上層の４個のセル１０をそれぞれ所定位置に位置決めし保持するための治具として機能する。また、トレイ３０は、電池モジュール１の完成後は、８個のセル１０を保持し収容する、電池モジュール１の筐体として機能する。即ち、電池モジュール１の製造過程において、セル１０を位置決めするための専用の治具は不要である。また、直列に接続された８個のセル１０を筐体に収納する作業が不要である。これらの点からも、本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易であり、安価に製造できる。

本実施形態１の電池モジュール１は、トレイ３０上に８個のセル１０が２層構造で積層されているので、全体として、積層方向寸法（即ち、Ｚ軸方向寸法）が小さく、Ｘ軸方向寸法及びＹ軸方向寸法が比較的大きなパネル状物である。電池モジュール１を例えば壁や天井に取り付けた場合には、突出量が少なく、圧迫感を感じさせない。また、電池モジュール１をわずかな隙間に挿入して配置できる。

２個の電池モジュール１を組み合わせて、１６個のセル１０が直列に接続された複合電池モジュール１ａを構成することもできる。図５は複合電池モジュール１ａの分解斜視図である。上述した２つの電池モジュール１を、それぞれの上層を相手方に向けて対向させる。下側の電池モジュール１のタブ１１ｐ，１１ｎと上側の電池モジュール１のタブ１１ｐ，１１ｎとは、同じ側に向かって突出している。この状態で、上下の電池モジュール１を接合する。下側の電池モジュール１の第１壁３３ａと上側の電池モジュール１の第２壁３３ｂとを連結し、下側の電池モジュール１の第２壁３３ｂと上側の電池モジュール１の第１壁３３ａとを連結する。図６は、このようにして得られた複合電池モジュール１ａの斜視図である。下側の電池モジュール１の正極端子１１Ｐ（図５参照）と上側の電池モジュール１の負極端子１１Ｎ（図５参照）とが上下方向に対向する。これら２つの端子１１Ｐ，１１Ｎを接近させて電気的に接続する。下側の電池モジュール１の８個のセル１０と上側の電池モジュール１の８個のセル１０とが直列に接続される。下側の電池モジュール１の負極端子１１Ｎ及び上側の電池モジュール１の正極端子１１Ｐを入出力端子として、１６個のセルを含む複合電池モジュール１ａに対して充放電を行うことができる。

（実施形態２）
図７Ａは、本発明の実施形態２にかかる電池モジュール２（後述する図１０参照）を構成するラミネートセル（以下、単に「セル」という）２０の上面側から見た斜視図、図７Ｂはその下面側から見た斜視図である。セル２０は、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎの配置に関して、実施形態１のセル１０と異なる。即ち、本実施形態２のセル２０では、正極タブ１１ｐはシール領域（第１テラス部）１４ａから導出され、負極タブ１１ｎはシール領域（第２テラス部）１４ｂから導出されている。第１及び第２テラス部１４ａ，１４ｂは、略矩形のセル２０の互いに平行な第１及び第２短辺にそれぞれ沿っている。正極タブ１１ｐは、第１テラス部１４ａの第１耳部１４ｃの近傍の位置に配置され、負極タブ１１ｎは、第２テラス部１４ｂの第２耳部１４ｄの近傍の位置に配置されている。換言すれば、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとは、略矩形のセル２０の対角位置近傍に配置されている。セル２０は、上記を除いて実施形態１のセル１０と同じである。

図８は、本実施形態２にかかる電池モジュール２の分解斜視図である。電池モジュール２は、実施形態１の電池モジュール１と同様に、トレイ３０上に、８個のセル２０が、下層及び上層からなる２層構造で積層される。８個のセル２０は同じものである。

電池モジュール２の製造方法を説明する。

最初に、図９に示すように、トレイ３０の第１底部３１（図８参照）上に、下層を構成する４個のセル２０を載置する。実施形態１と異なり、４個のセル２０のエンボス１２は下側（トレイ３０側）に向けられる。４個のセル２０は、トレイ３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一定のピッチで一列に並べられる。４個のセル２０の第１テラス部１４ａ（図７Ａ参照。または第１テラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並び、４個のセル２０の第２テラス部１４ｂ（図７Ａ参照。または第２テラス部１４ｂが沿う第２短辺）もＸ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル２０の正極タブ１１ｐは、トレイ３０に対して一方の側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。４個のセル２０の負極タブ１１ｎは、トレイ３０に対して正極タブ１１ｐとは反対側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。

次いで、図１０に示すように、下層の４個のセル２０上に、上層を構成する別の４個のセル２０を載置する。下層の４個のセル２０とは異なり、上層の４個のセル２０のエンボス１２は上側に向けられる。４個のセル２０の第１テラス部１４ａ（図７Ａ参照。または第１テラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並び、４個のセル２０の第２テラス部１４ｂ（図７Ａ参照。または第２テラス部１４ｂが沿う第２短辺）もＸ軸方向に沿って一直線に並ぶ。上層の４個のセル２０の正極タブ１１ｐは、下層の４個のセル２０の負極タブ１１ｎと同じ側に向かってトレイ３０からＹ軸方向に沿ってはみ出している。また、上層の４個のセル２０の負極タブ１１ｎは、下層の４個のセル２０の正極タブ１１ｐと同じ側に向かってトレイ３０からＹ軸方向に沿ってはみ出している。上層の４個のセル２０は、下層の４個のセル２０と同じピッチでＸ軸方向に沿って一列に並べられる。但し、上層の４個のセル２０は、下層の４個のセル２０に対して、その配置ピッチの半分だけＸ軸方向に第２壁３３ｂ側に位置ずれしている。この結果、下層のセル２０の正極タブ１１ｐと上層のセル２０の負極タブ１１ｎとが上下方向に対向し、また、下層のセル２０の負極タブ１１ｎと上層のセル２０の正極タブ１１ｐとが上下方向に対向する。

次いで、上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを電気的に接続する。本実施形態２では、下層のセル２０及び上層のセル２０のそれぞれのエンボス１２とは反対側の面が対向する。このため上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとは比較的接近している。これは、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの接続を容易にする。

かくして、本実施形態２の電池モジュール２が得られる。第１壁３３ａに最も近い下層の負極タブ１１ｎは電池モジュール２の負極端子１１Ｎとなり、第２壁３３ｂに最も近い上層の正極タブ１１ｐは電池モジュール２の正極端子１１Ｐとなる。負極端子１１Ｎと正極端子１１Ｐとの間で、８個のセル２０が、下層のセル２０と上層のセル２０とが交互に直列接続されている。負極端子１１Ｎ及び正極端子１１Ｐを入出力端子として、８個のセルを含む電池モジュール２に対して充放電を行うことができる。

本実施形態２は、上記を除いて実施形態１と同じである。実施形態１の説明が、本実施形態２にも同様に適用される。

上記の実施形態１，２は例示に過ぎない。本発明は、実施形態１，２に限定されず、適宜変更することができる。

本発明の電池モジュールを構成するセルは、セル１０，２０（図１、図７参照）のように、発電要素に対応するエンボス１２がシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対して一方の側のみに突出した、いわゆる「片エンボス型」に限定されない。即ち、発電要素に対応するエンボスがシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対して両側に突出した、いわゆる「両エンボス型」であってもよい。

タブ１１ｐ，１１ｎは、略矩形のセル１０，２０の、短辺ではなく、長辺から導出されていてもよい。本発明のセルは、平面視形状が略正方形であってもよい。

上記のセル１０，２０は、２枚のラミネートシート１３を、発電要素の外側で４辺に沿って重ね合わせてシールした、いわゆる「４辺シール型」であったが、本発明のセルはこれに限定されない。例えば、１枚のラミネートシートを発電要素を挟んで二つ折りし、発電要素の外側で３辺に沿って重ね合わせてシールした、いわゆる「３辺シール型」であってもよい。この場合、タブ１１ｐ，１１ｎは、当該３辺のうちの任意の辺から導出される。

本発明の電池モジュールを構成するセルの数は８個に限定されない。複数のセルが、トレイ上に第１層及び第２層からなる２層構造で積層されていればよい。第１層を構成するセルと第２層を構成するセルとが同数である必要はない。第１層は少なくとも２個のセルで構成される。この場合、第２層は、少なくとも１個のセルで構成され、好ましくは少なくとも２個のセルで構成される。一般に、第１層がＮ個（Ｎは２以上の整数）のセルで構成される場合、第２層はＮ−１個〜Ｎ＋１個のセルで構成されることが好ましい。第１層及び第２層のいずれが下層（トレイ側の層）であってもよい。電池モジュールの製造を容易にするという本発明の効果は、電池モジュールを構成するセル数が多いほどより顕著に発現する。この観点からは、Ｎ≧３、更にはＮ≧４、特にＮ≧５が好ましい。２層構造の構成に応じて、トレイの形状や各部の寸法が適宜変更される。

上記の実施形態１，２では、セルのＸ軸方向の配置ピッチは、下層及び上層のいずれにおいても、タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺に沿ったセルの寸法と略同じであったが、本発明はこれに限定されない。本発明では、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが上下方向に対向する必要がある。これを実現するように、セルのＸ軸方向の配置ピッチは、タブ１１ｐ，１１ｎの、タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺でのＸ軸方向位置に応じて適宜調整することが好ましい。

タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺に垂直に延びたシール領域（耳部）１４ｃ，１４ｄ（図１、図７参照）を、エンボス１２と同じ側に、テラス部に対して略垂直に折り曲げてもよい。これにより、セルのテラス部の長手方向に沿った寸法を小さくすることができる。これは、電池モジュールのＸ軸方向寸法を小さくするするのに有利であり得る。

本発明は、複数のセルが直列に接続された任意の電池モジュールに広範囲に利用することができる。特に、本発明は、太陽光発電用蓄電システム、無停電電源装置（ＵＰＳ）、自動車やバイク等の各種移動機器、携帯情報端末等の電源として利用することができる。

１，２ 電池モジュール
１０，２０ ラミネートセル（セル）
１１ｐ 正極タブ
１１ｎ 負極タブ
１３ ラミネートシート
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ シール領域

本発明は、略矩形薄板状の複数のラミネートセルを直列に接続してなる電池モジュールに関する。

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、太陽光発電用蓄電システム、無停電電源装置（ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply））、自動車やバイク等の各種移動機器、携帯情報端末等の電源として利用されている。このような用途において、エネルギー密度を更に向上させるため、薄板状の発電要素を可撓性を有するラミネートシートで外装した、略矩形の平面視形状を有するラミネート型リチウムイオン二次電池（一般に「ラミネートセル」と呼ばれる。以下単に「セル」という）が多く使用されている。更に、所望する電池容量を得るために、複数のセルを直列に電気的に接続した電池モジュールも実用されている。

特許文献１には、複数のセルを積み重ねてなる電池モジュールが記載されている。この電池モジュールは、概略以下の工程を経て製造される。最初に、複数のラミネートセルを、それらの正極タブと負極タブとが交互に配置されるように一平面上に一列に並べる。次に、隣り合うラミネートセルの正極タブと負極タブとを短冊状の接続部材を介して電気的に接続して、複数のラミネートセルを直列に電気的に接続する。最後に、隣り合うラミネートセルが互いに重なり合うように接続部材を折り曲げて、ラミネートセルを順次積み重ねていく。かくして、直列に接続された複数のラミネートセルがその厚さ方向に積み重ねられた電池モジュールが得られる。

特開２０１３−１４０７０７号公報

特許文献１に記載の電池モジュールの製造方法において、接続部材を折り曲げてラミネートセルを重ね合わせる工程は、自動化することが困難である。このため、上記の電池モジュールは、その製造が煩雑であり、コスト高であるという課題を有する。

本発明の目的は、製造が容易な電池モジュールを提供することにある。

本発明の電池モジュールは、発電要素を可撓性を有するラミネートシートで外装した、略矩形の平面視形状を有する複数のラミネートセルと、前記複数のラミネートセルが載置されたトレイとを備える。前記発電要素に接続された正極タブ及び負極タブが、略矩形の前記ラミネートセルの辺から導出されている。前記複数のラミネートセルは、前記トレイ上に、第１層及び第２層からなる２層構造で積層されている。前記第１層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含む。前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記辺が一直線に沿うように、一定のピッチで、第１方向に沿って一列に並べられている。前記第２層を構成する前記ラミネートセルは、前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブとが前記第１層と前記第２層との積層方向に対向し且つ前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブとが前記積層方向に対向するように、前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対して前記第１方向に位置ずれしている。前記複数のラミネートセルが直列に接続されるように、前記積層方向に対向する前記正極タブと前記負極タブとが電気的に接続されている。

本発明の電池モジュールは、複数のセルをトレイ上に２層構造で積層し、次いで、積層方向に対向する異極のタブの対を順次接続することによって製造できる。従って、本発明の電池モジュールは、製造が容易である。

図１Ａは、本発明の実施形態１にかかるラミネートセルの上面側から見た斜視図、図１Ｂはその下面側から見た斜視図である。 図２は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの製造方法の一工程を示した斜視図である。 図４は、本発明の実施形態１にかかる電池モジュールの斜視図である。 図５は、本発明の実施形態１にかかる２個の電池モジュールからなる複合電池モジュールの分解斜視図である。 図６は、本発明の実施形態１にかかる２個の電池モジュールからなる複合電池モジュールの斜視図である。 図７は、本発明の実施形態２にかかるラミネートセルの上面側から見た斜視図、図７Ｂはその下面側から見た斜視図である。 図８は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの分解斜視図である。 図９は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの製造方法の一工程を示した斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態２にかかる電池モジュールの斜視図である。

上記の本発明の電池モジュールにおいて、前記正極タブ及び前記負極タブが、前記ラミネートセルの共通する辺から導出されていてもよい。この場合、前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが前記第１方向に交互に配置されるように並べられていてもよい。かかる態様によれば、正極タブ及び負極タブが共通する辺から導出されたラミネートセルを用いて、本発明の電池モジュールを構成することができる。

あるいは、前記正極タブは、前記ラミネートセルの第１辺から導出されていてもよく、前記負極タブは、前記ラミネートセルの、前記第１辺に平行な第２辺から導出されていてもよい。この場合、前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記第１辺及びその前記第２辺がそれぞれ一直線に沿うように並べられていてもよい。かかる態様によれば、正極タブ及び負極タブが異なる辺から反対向きに導出されたラミネートセルを用いて、本発明の電池モジュールを構成することができる。

Ｎを２以上の整数としたとき、前記第１層はＮ個の前記ラミネートセルで構成されてもよい。この場合、前記第２層はＮ−１個〜Ｎ＋１個の前記ラミネートセルで構成されてもよい。かかる態様によれば、積層方向に対向する異極のタブの対を順次接続するだけで、第１層を構成する全てのセルと第２層を構成する全てのセルを直列に接続することができる。

前記第２層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含んでいてもよい。この場合、前記第２層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが導出された辺が一直線に沿うように、前記ピッチと同じピッチで、前記第１方向に沿って一列に並べられていてもよい。かかる態様によれば、少なくとも２個のラミネートセルを含む第１層と少なくとも２個のラミネートセルを含む第２層とを備えた、製造が容易な本発明の電池モジュールを提供できる。

前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対する前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記第１方向における位置ずれ量は、前記ピッチの半分であってもよい。かかる態様は、異極のタブを積層方向に対向させることを容易にする。従って、電池モジュールの製造がさらに容易になる。

前記正極タブ及び前記負極タブは、前記第１方向に垂直であり且つ前記積層方向に垂直である第２方向に沿って前記トレイからはみ出していてもよい。かかる態様は、積層方向に対向する異極のタブを接続する作業を容易にする。従って、電池モジュールの製造がさらに容易になる。

以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態を構成する主要部材を簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。また、本発明の範囲内において、以下の各図に示された各部材を変更または省略し得る。各実施形態の説明において引用する図面において、先行する実施形態で引用した図面に示された部材に対応する部材には、当該先行する実施形態の図面で付された符号と同じ符号が付してある。そのような部材については、重複する説明が省略されており、先行する実施形態の説明を適宜参酌すべきである。

（実施形態１）
図１Ａは、本発明の実施形態１にかかる電池モジュール１（後述する図４参照）を構成するラミネートセル（以下、単に「セル」という）１０の上面側から見た斜視図、図１Ｂはその下面側から見た斜視図である。セル１０は、略矩形の平面視形状を有し、当該略矩形の縦横寸法に比べて厚みが薄い薄板形状を有する。このセル１０は、ラミネートシート１３からなる外装内に、略矩形の平面視形状を有する薄板状の発電要素（図示せず）が封入されたものである。発電要素は、正極集電体の所定領域の両面に正極活物質を含む正極合剤層が塗布形成された正極と、負極集電体の所定領域の両面に負極活物質を含む負極合剤層が塗布形成された負極とが、セパレータを介して交互に積層されてなる電極積層体である。電池の種類は特に制限はないが、二次電池、中でもリチウムイオン二次電池や固体電池が好ましい。

ラミネートシート１３は、発電要素に比べて薄く、且つ、可撓性を有している。ラミネートシート１３は、例えば、アルミニウム等からなる基層の、発電要素に対向する側の面に熱融着性樹脂層（例えば変性ポリオレフィン層）が積層された多層シートであってもよい。２枚の矩形状のラミネートシート１３が、発電要素を挟んで配置され、発電要素の外側で重ね合わされてヒートシール法などによりシールされている。２枚のラミネートシート１３がシールされたシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、略矩形のセル１０の４辺に沿っている。シール領域１４ａ，１４ｂは、セル１０の短辺に沿っており、シール領域１４ｃ，１４ｄは、セル１０の長辺に沿っている。全てのシール領域１４ａ〜１４ｄは共通する一平面上にある。発電要素に対応する平面視形状が略矩形のエンボス１２が、シール領域１４ａ〜１４ｄに対して一方の側に突出している。

シール領域１４ａ（または、シール領域１４ａが沿う第１短辺）から、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出されている。正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎは、短冊形状を有し、シール領域１４ａの長手方向に対して直交する方向（即ち、シール領域１４ａの両端につながる一対のシール領域１４ｃ，１４ｄと平行な方向）に沿って延びている。正極タブ１１ｐは、例えばアルミニウムの薄板からなり、発電要素を構成する複数の正極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。負極タブ１１ｎは、例えばニッケルの薄板等からなり、発電要素を構成する複数の負極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出された辺に沿ったシール領域１４ａを「テラス部」という。また、テラス部１４ａの両端に接続されたシール領域１４ｃ，１４ｄを「耳部」という。第１耳部１４ｃ及び第２耳部１４ｄは、テラス部１４ａが沿うセル１０の辺に対して垂直な辺に沿って延びる。

図２は、本実施形態１の電池モジュール１の分解斜視図である。電池モジュール１は、トレイ３０と、８個のセル１０とを含む。８個のセル１０は同じものである。８個のセル１０のうち、トレイ３０側の４個のセル１０は下層を構成し、残りの４個のセル１０は上層を構成する。８個のセル１０は、トレイ３０上に、下層及び上層からなる２層構造で積層される。以下の説明の便宜のため、図示したようなＸＹＺ直交座標系を設定する。Ｚ軸は、下層と上層との積層方向に一致する。ＸＹ面に平行な方向を「水平方向」といい、Ｚ軸に平行な方向を「上下方向」という。Ｚ軸方向寸法を「厚さ」という。なお、「水平」及び「上下」は、電池モジュール１の使用時の姿勢を意味するものではない。

トレイ３０は、全体として略長方形の板材からなる。トレイ３０は、その長手方向（Ｘ軸方向）において大部分を占める第１底部３１と、第１底部３１に対してＸ軸方向に隣接した第２底部３２とを備える。第１底部３１及び第２底部３２は、いずれもＸＹ面に平行な平坦面である。第２底部３２は、第１底部３１に対して、階段状に上方に変位している。第１底部３１の長さ（Ｘ軸方向寸法）は、下層を構成する４個のセル１０の短辺方向寸法の合計と略同じである。第２底部３２の長さ（Ｘ軸方向寸法）はセル１０のＸ軸方向の配置ピッチ（詳細は後述する）の略半分である。第１底部３１及び第２底部３２の幅（Ｙ軸方向寸法）は、セル１０の長辺方向寸法（タブ１１ｐ，１１ｎを含まない）と略同じである。第１底部３１と第２底部３２との上下方向距離は、セル１０の厚さと略同じである。第１底部３１の、第２底部３２とは反対側端には、ＹＺ面に平行な第１壁３３ａが設けられている。同様に、第２底部３２の、第１底部３２とは反対側端には、ＹＺ面に平行な第２壁３３ｂが設けられている。第１底部３１と第２底部３２との境界には、両者をつなぐようにＹＺ面に平行な中間壁３３ｃが設けられている。

トレイ３０は、８個のセル１０の荷重を支える程度の機械的強度を有する板材からなる。トレイ３０の材料は、制限されないが、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属や、ポリエステル、ポリプロピレン、硬質塩化ビニル等の硬質の樹脂材料、繊維強化プラスチック等を用いうる。

電池モジュール１の製造方法を説明する。

最初に、図３に示すように、トレイ３０の第１底部３１（図２参照）上に、下層を構成する４個のセル１０を、そのエンボス１２（図１Ａ参照）を上方に向けて載置する。トレイ３０が導電性を有する場合、トレイ３０（特に第１壁３３ａ、第１底部３１、及び、中間壁３３ｃ）と４個のセル１０との間に絶縁シート（図示せず）を介在させることが好ましい。４個のセルをトレイ３０に固定する方法は、制限はないが、例えば両面粘着テープまたは粘着剤を用いることができる。４個のセル１０は、トレイ３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一定のピッチで一列に並べられる。本例では、セル１０のＸ軸方向の配置ピッチは、セル１０の短辺方向寸法と略同じである。４個のセル１０のテラス部１４ａ（図１Ａ参照。またはテラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル１０の耳部１４ｃ，１４ｄ（またはセル１０の長辺）は、Ｙ軸に平行である。４個のセル１０の正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとはＸ軸方向に交互に配置される。タブ１１ｐ，１１ｎは、トレイ３０からＹ軸方向に沿って同じ側に向かってはみ出している。４個のセル１０は、第１壁３３ａから中間壁３３ｃまでの第１底部３１を底面とする凹み内に、Ｘ軸方向にほぼ隙間なく配置される。４個のセル１０（またはそのエンボス１２）の上面と、第２底部３２とは、共通する一水平面に沿っている。

次いで、図４に示すように、下層の４個のセル１０上に、上層を構成する別の４個のセル１０を、そのエンボス１２を上方に向けて載置する。下層の４個のセル１０及びトレイ３０（特に第２底部３２、及び、第２壁３３ｂ）と上層の４個のセル１０との間に絶縁シート（図示せず）を介在させることが好ましい。なお、トレイ３０が絶縁性を有する場合、トレイ３０と上層のセル１０との間には絶縁シートは不要である。上層のセル１０を固定する方法は、制限はないが、例えば両面粘着テープまたは粘着剤を用いることができる。上層の４個のセル１０は、下層の４個のセル１０と同様に、Ｘ軸方向に沿って一定のピッチで一列に並べられる。上層のセル１０の配置ピッチは、下層のセル１０の配置ピッチと同じである。上層の４個のセル１０のテラス部１４ａ（図１Ａ参照。またはテラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル１０の耳部１４ｃ，１４ｄ（またはセル１０の長辺）は、Ｙ軸に平行である。上層の４個のセル１０の正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとはＸ軸方向に交互に配置される。上層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎは、トレイ３０から、下層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎと同じ側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。

上層の４個のセル１０は、下層の４個のセル１０に対して、その配置ピッチの半分だけＸ軸方向に第２壁３３ｂ側に位置ずれしている。この結果、下層のセル１０の正極タブ１１ｐと上層のセル１０の負極タブ１１ｎとが上下方向に対向し、また、下層のセル１０の負極タブ１１ｎと上層のセル１０の正極タブ１１ｐとが上下方向に対向する。

次いで、上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを電気的に接続する。本例では、接続が容易なように、上層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎは、その先端部分が下方に位置するように階段状に２カ所で折り曲げられている（第２壁３３ｂに最も近い正極タブ１１ｐを除く）。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを接続する方法は、制限はないが、例えば超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、カシメ、導電性接着剤による接着など、任意の方法を用いうる。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの各接続部分に、各セル１０の電圧を監視するための配線（図示せず）を接続してもよい。接続すべきタブ１１ｐ，１１ｎの対がトレイ３０からはみ出し、且つ、Ｘ軸方向に一列に並んでいるので、これらのタブ１１ｐ，１１ｎの対を順次接続する作業は容易である。

かくして、本実施形態１の電池モジュール１が得られる。必要に応じて、上層のセル１０を覆うように、第１壁３３ａと第２壁３３ｂとの間にわたって平板（図示せず）を取り付けてもよい。８個のセル１０はトレイ３０とこの平板とで覆われる。

上層の４個のセル１０が下層の４個のセル１０に対してセル１０の配置ピッチの半分だけ位置ずれしているので、下層の４個のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎのうち第１壁３３ａに最も近いタブ（本実施形態では負極タブ１１ｎ）に対して上下方向に対向するタブは存在せず、また、上層のセル１０のタブ１１ｐ，１１ｎのうち第２壁３３ｂに最も近いタブ（本実施形態では正極タブ１１ｐ）に対して上下方向に対向するタブは存在しない。第１壁３３ａに最も近い下層の負極タブ１１ｎは電池モジュール１の負極端子１１Ｎとなり、第２壁３３ｂに最も近い上層の正極タブ１１ｐは電池モジュール１の正極端子１１Ｐとなる。負極端子１１Ｎと正極端子１１Ｐとの間で、８個のセル１０が、下層のセル１０と上層のセル１０とが交互に直列接続されている。負極端子１１Ｎ及び正極端子１１Ｐを入出力端子として、８個のセルを含む電池モジュール１に対して充放電を行うことができる。

本実施形態１の電池モジュール１は、上述した特許文献１の電池モジュールの製造方法において必須であった、隣り合うセルの正極タブと負極タブとを接続部材で接続した後、接続部材を折り曲げて隣り合うセルを重ね合わせる工程が不要である。トレイ３０上にセル１０を２層構造で積層する工程、及び、上下に対向する異極のタブ１１ｐ，１１ｎを接続する工程は、いずれも簡単であり、機械による自動化が容易である。本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易である。このため、電池モジュール１を安価に製造することができる。

本実施形態１では、セル１０や絶縁シートを固定するための両面粘着テープの貼付または粘着剤の付与は、下層及び上層のそれぞれを構成する４個のセル１０に対応する比較的広い領域に対して連続的に行うことができる。絶縁シートに関しても、トレイ３０と下層との間、下層と上層との間のそれぞれに、比較的大面積の絶縁シートを各１枚敷き詰めればよい。各セル１０ごとに両面粘着テープの貼付または粘着剤の付与を行う必要がなく、また、１個のセル１０に対応する小面積の絶縁シートをセル１０ごとに設置する必要もない。この点からも、本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易である。

上述した特許文献１の電池モジュールの製造方法では、セルが水平方向に一列に配置されるので、隣り合うセルの正極タブと負極タブとは水平方向に離間している。このため、正極タブと負極タブとを電気的に接続するためには、例えばタブ間に短冊状の接続部材を介在させる必要がある。これに対して、本実施形態１では、トレイ３０にセル１０を上記のように２層構造で積層すれば、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが上下方向に対向する。その後、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを互いに接近させて電気的接続すればよい。正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを接続するために、特許文献１の接続部材のような別個の部品は不要である。これは、以下の点で有利である。第１に、部品点数の削減や製造工数の削減が可能になるので、電池モジュール１を安価に製造することができる。第２に、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの間のインピーダンスの増大を回避できるので、電池モジュール１の全体での合計インピーダンスを低下させることができ、各セル１０の能力を十分に発揮させることができる。

トレイ３０は、電池モジュール１の製造過程では、下層の４個のセル１０及び上層の４個のセル１０をそれぞれ所定位置に位置決めし保持するための治具として機能する。また、トレイ３０は、電池モジュール１の完成後は、８個のセル１０を保持し収容する、電池モジュール１の筐体として機能する。即ち、電池モジュール１の製造過程において、セル１０を位置決めするための専用の治具は不要である。また、直列に接続された８個のセル１０を筐体に収納する作業が不要である。これらの点からも、本実施形態１の電池モジュール１は、製造が容易であり、安価に製造できる。

本実施形態１の電池モジュール１は、トレイ３０上に８個のセル１０が２層構造で積層されているので、全体として、積層方向寸法（即ち、Ｚ軸方向寸法）が小さく、Ｘ軸方向寸法及びＹ軸方向寸法が比較的大きなパネル状物である。電池モジュール１を例えば壁や天井に取り付けた場合には、突出量が少なく、圧迫感を感じさせない。また、電池モジュール１をわずかな隙間に挿入して配置できる。

２個の電池モジュール１を組み合わせて、１６個のセル１０が直列に接続された複合電池モジュール１ａを構成することもできる。図５は複合電池モジュール１ａの分解斜視図である。上述した２つの電池モジュール１を、それぞれの上層を相手方に向けて対向させる。下側の電池モジュール１のタブ１１ｐ，１１ｎと上側の電池モジュール１のタブ１１ｐ，１１ｎとは、同じ側に向かって突出している。この状態で、上下の電池モジュール１を接合する。下側の電池モジュール１の第１壁３３ａと上側の電池モジュール１の第２壁３３ｂとを連結し、下側の電池モジュール１の第２壁３３ｂと上側の電池モジュール１の第１壁３３ａとを連結する。図６は、このようにして得られた複合電池モジュール１ａの斜視図である。下側の電池モジュール１の正極端子１１Ｐ（図５参照）と上側の電池モジュール１の負極端子１１Ｎ（図５参照）とが上下方向に対向する。これら２つの端子１１Ｐ，１１Ｎを接近させて電気的に接続する。下側の電池モジュール１の８個のセル１０と上側の電池モジュール１の８個のセル１０とが直列に接続される。下側の電池モジュール１の負極端子１１Ｎ及び上側の電池モジュール１の正極端子１１Ｐを入出力端子として、１６個のセルを含む複合電池モジュール１ａに対して充放電を行うことができる。

（実施形態２）
図７Ａは、本発明の実施形態２にかかる電池モジュール２（後述する図１０参照）を構成するラミネートセル（以下、単に「セル」という）２０の上面側から見た斜視図、図７Ｂはその下面側から見た斜視図である。セル２０は、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎの配置に関して、実施形態１のセル１０と異なる。即ち、本実施形態２のセル２０では、正極タブ１１ｐはシール領域（第１テラス部）１４ａから導出され、負極タブ１１ｎはシール領域（第２テラス部）１４ｂから導出されている。第１及び第２テラス部１４ａ，１４ｂは、略矩形のセル２０の互いに平行な第１及び第２短辺にそれぞれ沿っている。正極タブ１１ｐは、第１テラス部１４ａの第１耳部１４ｃの近傍の位置に配置され、負極タブ１１ｎは、第２テラス部１４ｂの第２耳部１４ｄの近傍の位置に配置されている。換言すれば、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとは、略矩形のセル２０の対角位置近傍に配置されている。セル２０は、上記を除いて実施形態１のセル１０と同じである。

図８は、本実施形態２にかかる電池モジュール２の分解斜視図である。電池モジュール２は、実施形態１の電池モジュール１と同様に、トレイ３０上に、８個のセル２０が、下層及び上層からなる２層構造で積層される。８個のセル２０は同じものである。

電池モジュール２の製造方法を説明する。

最初に、図９に示すように、トレイ３０の第１底部３１（図８参照）上に、下層を構成する４個のセル２０を載置する。実施形態１と異なり、４個のセル２０のエンボス１２は下側（トレイ３０側）に向けられる。４個のセル２０は、トレイ３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って一定のピッチで一列に並べられる。４個のセル２０の第１テラス部１４ａ（図７Ａ参照。または第１テラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並び、４個のセル２０の第２テラス部１４ｂ（図７Ａ参照。または第２テラス部１４ｂが沿う第２短辺）もＸ軸方向に沿って一直線に並ぶ。４個のセル２０の正極タブ１１ｐは、トレイ３０に対して一方の側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。４個のセル２０の負極タブ１１ｎは、トレイ３０に対して正極タブ１１ｐとは反対側に向かってＹ軸方向に沿ってはみ出している。

次いで、図１０に示すように、下層の４個のセル２０上に、上層を構成する別の４個のセル２０を載置する。下層の４個のセル２０とは異なり、上層の４個のセル２０のエンボス１２は上側に向けられる。４個のセル２０の第１テラス部１４ａ（図７Ａ参照。または第１テラス部１４ａが沿う第１短辺）は、Ｘ軸方向に沿って一直線に並び、４個のセル２０の第２テラス部１４ｂ（図７Ａ参照。または第２テラス部１４ｂが沿う第２短辺）もＸ軸方向に沿って一直線に並ぶ。上層の４個のセル２０の正極タブ１１ｐは、下層の４個のセル２０の負極タブ１１ｎと同じ側に向かってトレイ３０からＹ軸方向に沿ってはみ出している。また、上層の４個のセル２０の負極タブ１１ｎは、下層の４個のセル２０の正極タブ１１ｐと同じ側に向かってトレイ３０からＹ軸方向に沿ってはみ出している。上層の４個のセル２０は、下層の４個のセル２０と同じピッチでＸ軸方向に沿って一列に並べられる。但し、上層の４個のセル２０は、下層の４個のセル２０に対して、その配置ピッチの半分だけＸ軸方向に第２壁３３ｂ側に位置ずれしている。この結果、下層のセル２０の正極タブ１１ｐと上層のセル２０の負極タブ１１ｎとが上下方向に対向し、また、下層のセル２０の負極タブ１１ｎと上層のセル２０の正極タブ１１ｐとが上下方向に対向する。

次いで、上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを電気的に接続する。本実施形態２では、下層のセル２０及び上層のセル２０のそれぞれのエンボス１２とは反対側の面が対向する。このため上下方向に対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとは比較的接近している。これは、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとの接続を容易にする。

かくして、本実施形態２の電池モジュール２が得られる。第１壁３３ａに最も近い下層の負極タブ１１ｎは電池モジュール２の負極端子１１Ｎとなり、第２壁３３ｂに最も近い上層の正極タブ１１ｐは電池モジュール２の正極端子１１Ｐとなる。負極端子１１Ｎと正極端子１１Ｐとの間で、８個のセル２０が、下層のセル２０と上層のセル２０とが交互に直列接続されている。負極端子１１Ｎ及び正極端子１１Ｐを入出力端子として、８個のセルを含む電池モジュール２に対して充放電を行うことができる。

本実施形態２は、上記を除いて実施形態１と同じである。実施形態１の説明が、本実施形態２にも同様に適用される。

上記の実施形態１，２は例示に過ぎない。本発明は、実施形態１，２に限定されず、適宜変更することができる。

本発明の電池モジュールを構成するセルは、セル１０，２０（図１、図７参照）のように、発電要素に対応するエンボス１２がシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対して一方の側のみに突出した、いわゆる「片エンボス型」に限定されない。即ち、発電要素に対応するエンボスがシール領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対して両側に突出した、いわゆる「両エンボス型」であってもよい。

タブ１１ｐ，１１ｎは、略矩形のセル１０，２０の、短辺ではなく、長辺から導出されていてもよい。本発明のセルは、平面視形状が略正方形であってもよい。

上記のセル１０，２０は、２枚のラミネートシート１３を、発電要素の外側で４辺に沿って重ね合わせてシールした、いわゆる「４辺シール型」であったが、本発明のセルはこれに限定されない。例えば、１枚のラミネートシートを発電要素を挟んで二つ折りし、発電要素の外側で３辺に沿って重ね合わせてシールした、いわゆる「３辺シール型」であってもよい。この場合、タブ１１ｐ，１１ｎは、当該３辺のうちの任意の辺から導出される。

本発明の電池モジュールを構成するセルの数は８個に限定されない。複数のセルが、トレイ上に第１層及び第２層からなる２層構造で積層されていればよい。第１層を構成するセルと第２層を構成するセルとが同数である必要はない。第１層は少なくとも２個のセルで構成される。この場合、第２層は、少なくとも１個のセルで構成され、好ましくは少なくとも２個のセルで構成される。一般に、第１層がＮ個（Ｎは２以上の整数）のセルで構成される場合、第２層はＮ−１個〜Ｎ＋１個のセルで構成されることが好ましい。第１層及び第２層のいずれが下層（トレイ側の層）であってもよい。電池モジュールの製造を容易にするという本発明の効果は、電池モジュールを構成するセル数が多いほどより顕著に発現する。この観点からは、Ｎ≧３、更にはＮ≧４、特にＮ≧５が好ましい。２層構造の構成に応じて、トレイの形状や各部の寸法が適宜変更される。

上記の実施形態１，２では、セルのＸ軸方向の配置ピッチは、下層及び上層のいずれにおいても、タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺に沿ったセルの寸法と略同じであったが、本発明はこれに限定されない。本発明では、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが上下方向に対向する必要がある。これを実現するように、セルのＸ軸方向の配置ピッチは、タブ１１ｐ，１１ｎの、タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺でのＸ軸方向位置に応じて適宜調整することが好ましい。

タブ１１ｐ，１１ｎが導出された辺に垂直に延びたシール領域（耳部）１４ｃ，１４ｄ（図１、図７参照）を、エンボス１２と同じ側に、テラス部に対して略垂直に折り曲げてもよい。これにより、セルのテラス部の長手方向に沿った寸法を小さくすることができる。これは、電池モジュールのＸ軸方向寸法を小さくするするのに有利であり得る。

本発明は、複数のセルが直列に接続された任意の電池モジュールに広範囲に利用することができる。特に、本発明は、太陽光発電用蓄電システム、無停電電源装置（ＵＰＳ）、自動車やバイク等の各種移動機器、携帯情報端末等の電源として利用することができる。

１，２ 電池モジュール
１０，２０ ラミネートセル（セル）
１１ｐ 正極タブ
１１ｎ 負極タブ
１３ ラミネートシート
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ シール領域

Claims (7)

1. 発電要素を可撓性を有するラミネートシートで外装した、略矩形の平面視形状を有する複数のラミネートセルと、前記複数のラミネートセルが載置されたトレイとを備えた電池モジュールであって、
   前記発電要素に接続された正極タブ及び負極タブが、略矩形の前記ラミネートセルの辺から導出されており、
   前記複数のラミネートセルは、前記トレイ上に、第１層及び第２層からなる２層構造で積層されており、
   前記第１層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含み、
   前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記辺が一直線に沿うように、一定のピッチで、第１方向に沿って一列に並べられており、
   前記第２層を構成する前記ラミネートセルは、前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブとが前記第１層と前記第２層との積層方向に対向し且つ前記第１層を構成する前記ラミネートセルの前記負極タブと前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記正極タブとが前記積層方向に対向するように、前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対して前記第１方向に位置ずれしており、
   前記複数のラミネートセルが直列に接続されるように、前記積層方向に対向する前記正極タブと前記負極タブとが電気的に接続されていることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記正極タブ及び前記負極タブが、前記ラミネートセルの共通する辺から導出されており、
   前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが前記第１方向に交互に配置されるように並べられている請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記正極タブは、前記ラミネートセルの第１辺から導出されており、
   前記負極タブは、前記ラミネートセルの、前記第１辺に平行な第２辺から導出されており、
   前記第１層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、その前記第１辺及びその前記第２辺がそれぞれ一直線に沿うように並べられている請求項１に記載の電池モジュール。
4. Ｎを２以上の整数としたとき、前記第１層はＮ個の前記ラミネートセルで構成され、前記第２層はＮ−１個〜Ｎ＋１個の前記ラミネートセルで構成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
5. 前記第２層は少なくとも２個の前記ラミネートセルを含み、
   前記第２層を構成する前記少なくとも２個のラミネートセルは、前記正極タブ及び前記負極タブが導出された辺が一直線に沿うように、前記ピッチと同じピッチで、前記第１方向に沿って一列に並べられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 前記第１層を構成する前記ラミネートセルに対する前記第２層を構成する前記ラミネートセルの前記第１方向における位置ずれ量は、前記ピッチの半分である請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
7. 前記正極タブ及び前記負極タブは、前記第１方向に垂直であり且つ前記積層方向に垂直である第２方向に沿って前記トレイからはみ出している請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池モジュール。

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