具体实施方式

下面，对于本公开中的模块详细地进行说明。在本申请的说明书中，在表示在某个部件上配置另外的构件的状态时，在简单地表述为“上”或者“下”的情况下，只要没有特别声明，则包括：以与某个构件接触的方式，将另外的构件配置在正上方或者正下方的情况；以及在某个构件的上方或者下方隔着其它的构件配置另外的构件的情况这两种情况。

图1是举例表示本公开中的模块的概略立体图，表示第一构件为电池的模块。图2是图1中的模块的概略俯视图。图1及图2所示的模块10配备有：作为沿着一个轴向方向X产生压力变动的电池的第一构件、配置在第一构件1的一个轴向方向X的两端部的一对第二构件(端板)2、以及对第一构件1和一对第二构件2加压且进行约束的约束构件3。

图3是图1中的模块的概略主视图。如图3所示，约束构件3是通过环绕含有纤维及树脂的纤维强化塑料(FRP)13而形成的，FRP13包括：基底纤维层13a，所述基底纤维层13a的纤维方向沿着环绕方向；以及加强纤维层13b，所述加强纤维层13b的纤维方向与基底纤维层13a不同。另外，加强纤维层13b在环绕的状态下在两端部之间具有非重叠部α。非重叠部α位于与第一构件1相向的区域。

图4是列举表示本公开中的模块的概略主视图，表示第一构件为储气罐的模块。图4所示的模块10配备有：作为沿着一个轴向方向X产生压力变动的储气罐的第一构件1、配置在第一构件1的一个轴向方向X的两端部的一对第二构件(套管)2、以及对第一构件1和一对第二构件2加压且进行约束的约束构件3。图4中的约束构件3与上述图2同样具有特定的结构，非重叠部位于与第一构件相向的区域。

根据本公开，通过加强纤维层中的非重叠部位于与第一构件相向的区域，可以形成抑制由压力变动引起的约束构件的劣化的模块。如上所述，在利用约束构件约束电池或者储气罐的情况下，由于由电池或者储气罐产生的压力变动，而容易产生约束构件的劣化。例如，在因充电而使电池膨胀的情况下，在配置于电池的两端部的端板和与端板相向的约束构件之间产生压缩应力。反之，在因放电而使电池收缩的情况下，上述压缩应力被缓解。因此，当反复进行电池的充放电时，压缩应力的产生及缓解也反复地进行，产生由疲劳引起的约束构件的劣化。

下面，对于压缩应力的产生详细地进行说明。如图5所示，在第一构件1中，当产生沿着一个轴向方向的压力变动时，应力S₁从第一构件1传递给第二构件2，应力S₂从第二构件2传递给约束构件3。这时，在约束构件3中，作为应力S₁的反作用力而产生应力S₃。应力S₃相当于约束构件3的拉伸应力，但是，由于包含在约束构件3中的基底纤维层具有沿着环绕方向的纤维方向，因此，能够对于应力S₃发挥高的耐久性。与此相对，应力S₂由于是在约束构件3的厚度方向上产生的，因此，包含在约束构件3中的基底纤维层对于应力S₂的耐久性低。因此，在本公开中，采用与基底纤维层不同的纤维方向的加强纤维层。通过使基底纤维层中的纤维方向与加强纤维层中的纤维方向不同，在两层的交界处配置成使得一方的层的纤维与另一方的层的纤维交叉。通过由该交叉部分阻挡在厚度方向上产生的应力S₂，可以对应力S₂发挥高的耐久性。

另一方面，如图3所示，加强纤维层13b在环绕的状态下在两端部之间具有非重叠部α。换句话说，加强纤维层13b以不重叠的方式环绕。假定在加强纤维层13b以重叠的方式环绕的情况下，在该重叠部，加强纤维层的厚度变成两倍，变得容易产生应力集中。因此，优选地，以尽可能不产生重叠部的方式对纤维强化塑料(FRP)进行环绕，而若考虑到制造精度(例如，由树脂硬化时的收缩引起的精度)时，则必然会产生非重叠部。

对于这样的非重叠部的设置位置，过去从来没有进行过任何的研究，而本发明人等通过反复深入研究发现，当使非重叠部α的设置位置为受到在厚度方向上产生的应力S₂的影响的区域(与第二构件相向的区域)时，对于应力S₂的耐久性变低。因此发现，通过使非重叠部α的设置位置为不受在厚度方向上产生的应力S₂的影响的区域(与第一构件相向的区域)，对于应力S₂的耐久性变高，可以抑制由压力变动引起的约束构件的劣化。

非重叠部位于与第一构件相向的区域。所谓“与第一构件相向的区域”，如图3所示，是指在对模块10进行俯视的情况(在沿着方向P观察的情况)下，第一构件所在的区域。方向P通常是与一个轴向方向X正交的方向，是与约束构件3的主面中的法线平行的方向。

1.第一构件

本公开中的第一构件是沿着一个轴向方向产生压力变动的电池或者储气罐。在电池的情况下，伴随着充放电，电池进行膨胀及收缩，由此，沿着电池的厚度方向产生压力变动。电池中的上述一个轴向方向，通常，相当于电池的厚度方向。另一方面，在两端部配置有套管的储气罐的情况下，通过对储气罐填充及放出气体，沿着连接两端部的方向产生压力变动。储气罐中的上述一个轴向方向通常相当于连接两端部的套管的方向。

本公开中的电池通常是能够反复充放电的二次电池。进而，本公开中的电池，至少具有一个电池单元，优选具有多个电池单元。如图1所示，优选地，多个电池单元1a沿着厚度方向(一个轴向方向X)被叠层起来。多个电池单元可以相互串联连接，也可以并联连接。

优选地，本公开中的电池至少具有正极、电解质层及负极。电解质层可以是含有电解液的层，也可以是含有聚合物电解质的层，还可以是含有无机固体电解质的层。特别地，本公开中的电池优选为电解质层是含有无机固体电解质的层的全固体电池。为了使全固体电池发挥充分的性能，在大多数情况下，高的约束压力是必要的，但是，当施加高的约束压力时，容易产生由压力变动引起的约束构件的劣化。与此相对，在本公开中，通过将非重叠部配置在特定的位置，可以有效地抑制由压力变动引起的约束构件的劣化。对于施加于全固体电池的约束压力，没有特别限制，例如，大于等于1.0MPa，也可以大于等于2.0MPa。另一方面，施加于全固体电池的约束压力例如小于等于50MPa。另外，本公开中的电池可以是燃料电池。

本公开中的储气罐具有衬里，在衬里的内部具有用于密封气体的空间。作为衬里的材料，例如，可以列举出尼龙系树脂(聚酰胺系树脂)、聚乙烯系树脂等树脂。优选地，储气罐还具有加强层，所述加强层覆盖上述衬里的外周面。优选地，加强层是具有包含纤维及树脂的纤维强化塑料(FRP)的层。作为上述纤维，举例有碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维。另一方面，作为上述树脂，举例有环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等热硬化性树脂。作为加强层的形成方法，例如，举例有利用长丝缠绕法将浸渍了树脂的纤维卷绕到衬里的表面，之后，使树脂硬化的方法。

另外，优选地，储气罐是高压储气罐。在高压储气罐的情况下，压力变动容易变大，容易产生由压力变动引起的约束构件的劣化。对此，在本公开中，通过将非重叠部配置在特定的位置，可以有效地抑制由压力变动引起的约束构件的劣化。另外，所谓高压气体是指满足与化学品的分类及表示相关的全球统一制度(GHS Globally Harmonized System：全球化学品统一分类和标签制度)的定义的气体。另外，在本公开中，优选地，储气罐是氢气储气罐。

2.第二构件

本公开中的第二构件是配置在第一构件的一个轴向方向上的两端部的构件。在第一构件是电池的情况下，第二构件相当于端板。另一方面，在第一构件是储气罐的情况下，第二构件相当于套管。优选地，第二构件的刚性高。作为第二构件的材料，例如，举例有碳钢、铝等金属、树脂。套管由于连接储气罐的内部与外部，因此，是最容易承受气体的压力负荷的构件。

优选地，在第二构件中，与约束构件相向的区域具有曲面形状。通过具有曲面形状，可以抑制由压力变动引起的应力集中。就抑制应力集中这一点而言，在第二构件中，与约束构件相向的区域可以不具有平面形状，也可以具有平面形状。例如，图6A中所示的第二构件2，在与约束构件相向的区域中不具有平面形状，只具有曲面形状R。另一方面，图6B中所示的第二构件2，在与约束构件相向的区域中具有曲面形状R及平面形状P。如图6B所示，优选地，在平面形状P的两端形成有曲面形状R。另一方面，优选地，第二构件及第一构件进行面接触。通过面接触，可以抑制由约束压力引起的应力集中。作为第二构件的形状，例如，举例有以与高度方向平行的平面将圆柱或者椭圆柱切断而成的形状。例如，图1中的第二构件2具有以与高度方向平行的平面将圆柱中的圆的中心切断而成的形状。

3.约束构件

本公开中的约束构件是对第一构件和一对第二构件加压且进行约束的构件。约束构件通常是覆盖第一构件和一对第二构件的外周面的环箍状的构件。约束构件是通过环绕(卷绕)含有纤维及树脂的纤维强化塑料(FRP)而形成的。具体地说，如图3中举例表示的那样，通过使FRP13环绕于第一构件1和一对第二构件2的外周面，形成约束构件3。

纤维强化塑料(FRP)含有纤维及树脂。作为上述纤维，举例有碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维，其中，优选为碳纤维。作为碳纤维，例如，举例有聚丙烯腈(PAN)系碳纤维、人造丝系碳纤维、沥青系碳纤维。另一方面，作为上述树脂，举例有环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等热硬化性树脂。

对于FRP的成形方法没有特别限制，例如，举例有真空高压袋法、高压釜法、片材卷绕法、手工布局法、长丝缠绕法等。

FRP包括：基底纤维层，所述基底纤维层的纤维方向沿着环绕方向；以及加强纤维层，所述加强纤维层的纤维方向与基底纤维层不同。图7A是举例表示本公开中的FRP的概略俯视图，图7B是图7A的A－A剖视图。如图7A、B所示，FRP13具有：基底纤维层13a，所述基底纤维层13a的纤维方向D_a沿着环绕方向D₁；以及加强纤维层13b，所述加强纤维层13b的纤维方向D_b与基底纤维层13a不同。

基底纤维层通常为长条的片，具有沿着环绕方向的纤维方向。所谓“沿着环绕方向的纤维方向”是指在基底纤维层中的纤维方向与环绕方向具有平行关系。所谓“平行关系”不仅是严格意义的平行，而且是指两个方向所成的角度(锐角侧)小于等于10°。另外，环绕方向D₁通常与基底纤维层的长度方向相一致。

基底纤维层的长度因环绕于第一构件和一对第二构件的外周面的圈数不同而异，但是，相对于上述外周面的长度而言，例如大于等于10倍，也可以大于等于20倍。另一方面，基底纤维层的长度相对于上述外周面的长度而言例如小于等于100倍。另外，基底纤维层的厚度例如大于等于0.05mm，也可以大于等于0.08mm。另一方面，基底纤维层的厚度例如小于等于0.5mm。基底纤维层的宽度(图7A中的宽度W)根据用途而被适当地设定。

加强纤维层具有与基底纤维层不同的纤维方向。所谓“不同的纤维方向”是指加强纤维层中的纤维方向与基底纤维层中的纤维方向所成的角度(锐角侧)大于等于1°。上述所成的角度可以大于等于30°，也可以大于等于45°，还可以大于等于60°。

特别地，在本公开中，加强纤维层13b中的纤维方向D_b和基底纤维层13a中的纤维方向D_a优选为正交关系。所谓“正交关系”不仅是严格意义的正交，而且是指两个方向所成的角度(锐角侧)大于等于80°、小于等于90°。

加强纤维层的长度是后面描述的非重叠部生成的长度。如图7A所示，在设加强纤维层13b的长度为L_b的情况下，L_b与第一构件和一对第二构件的外周面的长度大致相同。另外，如图7B所示，优选地，加强纤维层13b形成在基底纤维层13a的一面侧。加强纤维层的厚度例如大于等于0.05mm，也可以大于等于0.08mm。另一方面，加强纤维层的厚度例如小于等于0.5mm。

加强纤维层的厚度相对于基底纤维层及加强纤维层的合计厚度的比例例如大于等于10％，也可以大于等于30％。当加强纤维层的厚度的比例过小时，存在着对在厚度方向上产生的压缩应力的耐久性变低的可能性。另一方面，加强纤维层的厚度相对于基底纤维层及加强纤维层的合计厚度的比例例如小于等于90％，也可以小于等于70％。当加强纤维层的厚度的比例过大时，存在着相对于环绕方向上的拉伸应力的耐久性变低的可能性。

如图3所示，加强纤维层13b在环绕的状态下在两端部之间具有非重叠部α。在设非重叠部α的长度为L_α的情况下，L_α的值例如小于等于50mm，也可以小于等于10mm。另一方面，L_α的值例如大于等于1mm，也可以大于等于5mm。另外，在设第一构件和一对第二构件的外周面的长度为L_β情况下，L_α相对于L_β的比例(L_α/L_β)例如小于等于3.0％，优选小于等于2.3％。另一方面，L_α相对于L_β的比例(L_α/L_β)例如大于等于0.1％，也可以大于等于0.2％。

在本公开中，FRP优选具有多个加强纤维层。如图8所示，多个加强纤维层13b优选沿着环绕方向D₁形成。FRP中的加强纤维层的数目可以是1个，可以是大于等于2个，也可以是大于等于4个，还可以是大于等于8个。另一方面，FRP中的加强纤维层的个数例如小于等于30个。

4.模块

本公开中的模块具有上述第一构件、第二构件以及约束构件。另外，优选地，本公开中的模块具有多个非重叠部。这是因为可以进一步抑制由压力变动引起的约束构件的劣化的缘故。另外，优选地，多个非重叠部分别位于与第一构件相向的区域。位于与第一构件相向的区域的非重叠部的个数可以是1个，可以大于等于2个，也可以大于等于4个，还可以大于等于8个。位于与第一构件相向的区域的非重叠部的个数例如小于等于30个。

对于本公开中的模块的用途没有特别限制，例如，举例有车载用的模块。另外，在本公开中，也可以提供具有上述模块的车。

本公开并不限于上述实施方式。上述实施方式为示例，具有与本公开的权利要求书中记载的技术思想实质上相同的结构且起到同样的作用效果的方案，即使是任何形式，都包含在本公开的技术范围中。

[比较例1]

如图9A所示，在与第一构件及第二构件的形状相对应的模具M的外周面，环绕具有基底纤维层及加强纤维层的碳纤维强化树脂(CFRP)的预成型料，与模具M一起放入高压釜中进行成形。之后，卸下模具M，获得约束构件3。基底纤维层是与环绕方向平行的0°纤维层。另一方面，加强纤维层形成在基底纤维层的一面侧，是与环绕方向正交的90°纤维层。另外，基底纤维层的环绕圈数是34圈，对其中每4圈的基底纤维层分别设置4层加强纤维层。获得的约束构件的厚度为3.06mm，宽度为15mm。另外，如图9A所示，调整加强纤维层相对于基底纤维层的位置，以使得4层加强纤维层中的非重叠部A～D均位于第二构件2的圆角部(R部)。

[实施例1]

如图9B所示，除了将在非重叠部A～D之中的位于最靠内部的非重叠部A的位置变更到与第一构件相向的区域内之外，其它与比较例1一样，获得约束构件。

[实施例2]

如图9C所示，除了将非重叠部A～D的全部的位置变更到与第一构件相向的区域内之外，其它与比较例1一样，获得约束构件。

[评价]

利用由实施例1、2以及比较例1获得的约束构件进行疲劳试验。具体地，如图10A、B所示，将约束构件3安装于一对夹具20上，进行只使一个夹具20振动的脉动(应力比0.1)，测定直到断裂为止的周期数。作为负荷条件，采用条件I(100.4kN)以及条件II(122.4kN)。将结果表示在表1、表2及图11中。

【表1】

【表2】

如表1、表2及图11所示，确认实施例1、2与比较例1相比，不容易断裂，具有良好的耐久性。即，确认加强纤维层中的非重叠部的位置对耐久性具有大的影响。特别地，在实施例2中，获得显著优异的效果。具体地，在条件I下，实施例2相对于比较例1而言，直到断裂为止的周期数提高了2.0倍。另外，在条件II下，实施例2相对于比较例1而言，直到断裂为止的周期数提高了2.8倍。