JP2002319383A

JP2002319383A - 電池モジュール

Info

Publication number: JP2002319383A
Application number: JP2001124820A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Matsuura; 智浩松浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-23
Also published as: JP4892788B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久強度及び電池寿命が改良された電池モジ
ュールを提供する。【解決手段】単電池１８をその面方向の両側から保持
部材２４で挟み込み、単電池１８を固定し保持する。こ
の保持部材２４の単電池１８を挟み込む面には、Ｌ＜ｌ
／２なる深さＬの凹所２６が形成されており、積層電極
体１０はこの凹所２６の中にはまり込む。この場合、積
層電極体１０の厚さｌよりも凹所２６の深さＬの方が浅
いので、積層電極体１０の面を十分に押圧することがで
き、しっかりと固定し保持することができる。また、保
持部材２４には、単電池１８を挟み込む面の反対側の面
に流体用通路２８が形成されており、ここに冷却用流体
を流すことによって単電池１８の冷却を十分に行うこと
ができる。このような構成の単電池１８及び保持部材２
４を複数積層して電池モジュールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単電池を複数積層
した電池モジュールの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、積層電極体または巻型電極体
をラミネートアルミニウムフィルム等の絶縁フィルムで
覆って成型した電池が実用化されている。

【０００３】図１０には、このような電池の例が示され
る。図１０において、積層電極体１０に正負の電極端子
１２、１４を取り付け、これを絶縁フィルム１６で包み
込み、成型して単電池１８を構成する。この場合、絶縁
フィルム１６の積層電極体１０の周囲部分は、加熱圧着
されてヒートシール部２０となっている。これにより、
絶縁フィルム１６で積層電極体１０を完全に密封し絶縁
することができる。

【０００４】また、このような単電池１８には、図１０
に示された積層電極体１０に限らず、図１１に示される
ような巻型電極体２２を使用することもできる。

【０００５】このような単電池１８を複数積層して電池
モジュールを構成する場合には、複数の単電池１８を図
示しない電池容器中に入れ、電池容器中に樹脂を充填し
て該単電池１８を固定することが行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
池モジュールにおいては、単電池１８の固定用の樹脂
に、電池の使用中のクリープにより隙間が生じ、単電池
１８の保持能力が低下してしまう場合があった。これに
より、各単電池１８は、電極端子１２、１４のみにより
保持された状態となるので、車載用途等の電池モジュー
ルに振動が加わるような環境で使用すると、電極端子１
２、１４に割れが発生する等耐久強度が低下するという
問題があった。

【０００７】また、電池容器中に樹脂を充填することに
より、各単電池１８を冷却流体により冷却することが困
難となるため、電池モジュールの冷却性能が著しく低下
するという問題もあった。このように、電池モジュール
の冷却性能が低下すると、電池温度が上昇し、電池寿命
が短くなるという問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、耐久強度及び電池寿命が改良
された電池モジュールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、積層電極体または巻型電極体を絶縁フィ
ルムで成型した単電池を複数積層した電池モジュールで
あって、単電池を固定しながら保持しつつ積層するため
の保持部材を備え、保持部材は、積層された単電池間に
冷却用流体を流せるように構成されていることを特徴と
する。

【００１０】また、上記電池モジュールにおいて、保持
部材が複数の単電池ごとに設けられ、互いに隣接された
単電池を保持する保持部材の間に冷却用流体が流れる流
路が形成されていることを特徴とする。

【００１１】また、上記電池モジュールにおいて、保持
部材は、単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通口があ
けられていることを特徴とする。

【００１２】また、上記電池モジュールにおいて、単電
池の貫通口に対応する面の絶縁フィルムにしわが形成さ
れていることを特徴とする。

【００１３】また、上記電池モジュールにおいて、保持
部材は、単電池の電極部に接触しない部分が金属製であ
ることを特徴とする。

【００１４】また、上記電池モジュールにおいて、保持
部材の貫通口には、単電池を押圧するためのバネ部材が
設けられていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。

【００１６】図１には、本発明にかかる電池モジュール
を形成するために、単電池を保持する場合の例が示され
る。図１において、積層電極体１０の周囲が絶縁フィル
ム１６で覆われて構成された単電池１８は、その面方向
が保持部材２４により両側から押圧されて固定され、保
持される。この保持部材２４には、単電池１８を押圧す
るための面に積層電極体１０がはまり込むための凹所２
６が形成されており、この中に積層電極体１０がはまり
込んで保持され、かつ押圧されて固定される。この凹所
２６の深さＬは、積層電極体１０の厚さｌに対して、Ｌ
＜ｌ／２という関係になっている。これにより、単電池
１８の両面側から保持部材２４を押しつけると、積層電
極体１０の側面が両側から押されることになり、単電池
１８を十分固定することができる。従って、単電池１８
が電極端子１２、１４のみで保持されるような状態を回
避することができる。

【００１７】また、上記保持部材２４の、単電池１８を
押圧する面の反対側の面には、冷却用流体を流すための
流体用通路２８が形成されている。

【００１８】図２には、図１のようにして保持部材２４
により単電池１８をはさみ込んだ場合の様子が示され
る。図２において、単電池１８は保持部材２４により両
側から挟み込まれ、保持部材２４の凹所２６中に積層電
極体１０がはまり込んで固定され、保持された状態とな
っている。この場合、単電池１８を複数積層するため
に、電極端子１２、１４のみが保持部材２４の外側に突
出された状態となっている。

【００１９】図３には、図２に示された保持部材２４に
よって単電池１８が挟み込まれた状態の部分断面図が示
される。なお、図３では、一組の保持部材２４とこれに
挟み込まれた単電池１８及び隣接する図示しない単電池
を挟み込むための他の保持部材１個が示されている。図
３に示されるように、単電池１８はその積層電極体１０
の部分が保持部材２４の凹所２６にはめ込まれて固定さ
れ保持されている。また、互いに隣接される単電池１８
を保持するための保持部材２４が重ね合わせられること
により、上述した流体用通路２８により所定の流路が形
成される。これにより、この流体用通路２８中に冷却用
流体を流すことができ、保持部材２４を介して単電池１
８を冷却することができる。このため、単電池１８が高
温にさらされて電池寿命が短くなる等の問題を解消する
ことができる。

【００２０】なお、上述した実施形態においては、一組
の保持部材２４により１個の単電池１８が挟み込まれて
固定保持される例が示されているが、一組の保持部材２
４により複数の単電池１８を挟み込み、固定保持するこ
とも可能である。ただし、単電池１８の冷却能力の点か
ら、一組の保持部材２４により固定、保持される単電池
１８の数は、その発熱量により適宜決定される。

【００２１】図４には、単電池１８を挟み込んだ保持部
材２４を複数積層して構成された電池モジュールの例の
斜視図が示される。図４において、各保持部材２４に
は、それぞれ単電池１８が挟み込まれており、一連の保
持部材２４の両側から拘束版３０により拘束され、拘束
ロッド３２により圧力が加えられる。図４に示された電
池モジュールにおいては、積層された各単電池１８の間
に形成された流体用通路２８に冷却用流体が流され、各
単電池１８が冷却される。

【００２２】このように、保持部材２４、拘束版３０、
拘束ロッド３２により積層された単電池１８が固定さ
れ、保持されるので、車載用途等振動が生じる環境で使
用しても電極端子１２、１４に割れが発生する等の問題
を回避でき、十分な耐久強度を得ることができる。ま
た、単電池１８を十分冷却できるので、高温により電池
寿命が短くなるという問題も解消できる。

【００２３】図５には、本発明に係る電池モジュールを
構成するための保持部材２４の変形例が示される。図５
において、保持部材２４は、図１に示された例の凹所２
６に対応する部分が貫通孔３４となっている。このた
め、単電池１８を構成する積層電極体１０を押圧するこ
とができないが、保持部材２４の周囲部分により、単電
池１８の周囲の絶縁フィルム１６すなわちヒートシール
部２０を押圧することができ、これにより単電池１８を
固定しながら保持することができる。

【００２４】また、上記のように保持部材２４に貫通孔
３４を形成することにより、流体用通路２８に流される
冷却用流体で単電池１８が直接冷却されるので、単電池
１８の冷却効率を向上することができる。

【００２５】図６には、図５に示された単電池１８の変
形例が示される。図６において、単電池１８を構成する
積層電極体１０の部分を覆っている絶縁フィルム１６に
は、しわ３６が形成されている。これは、保持部材２４
の貫通孔３４に対応する面であって、冷却用流体との接
触面積を大きくすることができる。これにより単電池１
８の冷却効率を向上することができる。

【００２６】図７には、保持部材２４の他の変形例が示
される。図７において、保持部材２４には、２個の貫通
孔３４が設けられている。この２個の貫通孔３４の間
は、仕切部３８により仕切られている。仕切部３８は、
図１に示された例と同様に単電池の積層電極体１０の厚
さｌに対してＬ＜ｌ／２を満たす距離Ｌだけ単電池１８
が配置される側の面から後退している。これにより、本
変形例に係る保持部材２４で、単電池１８を両側から挟
み込んだ場合に、仕切部３８により積層電極体１０の面
を押圧することができ、単電池１８を固定しながら保持
することができる。また、２つの貫通孔３４が設けられ
ているので、単電池１８を冷却する能力も十分に確保す
ることができる。

【００２７】図５及び図７に示されるように、保持部材
２４の、単電池１８の押圧面の少なくとも一部に貫通孔
３４を設けることにより、単電池１８を冷却する能力を
十分に確保することが可能となる。

【００２８】図８には、本発明に係る電池モジュールを
構成する保持部材２４のさらに他の変形例が示される。
図８において、保持部材２４は、単電池１８の電極端子
１２、１４に接する部分が樹脂製の第１押圧部４０とさ
れ、電極端子１２、１４に接しない部分が金属製の第２
押圧部４２とされている。このように、保持部材２４
の、電極端子１２、１４に接しない部分を全て金属製と
することにより、保持部材２４の熱伝導度を向上させる
ことができ、単電池１８の冷却能力をさらに高めること
ができる。

【００２９】図９には、保持部材２４のさらに他の変形
例が示される。図９において、保持部材２４と単電池１
８との間には、単電池１８への押圧力を向上させるため
の金属板ばね４４が配置される。この金属板ばね４４に
より、単電池１８の固定をより確実に行うことができ
る。この金属板ばね４４は本発明に係るばね部材に相当
する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保持部材により単電池を固定しながら保持することがで
きるので、車載用途等振動のある環境で電池を使用する
場合にも、電極等に部分的に過大な応力が発生すること
がなく、電池の耐久強度を向上させることができる。

【００３１】また、保持部材には、冷却用流体を流すた
めの流体用通路が形成されているので、単電池の冷却を
十分に行うことができる。

【００３２】また、保持部材の単電池の押圧面の少なく
とも一部に貫通孔を設ければ、さらに単電池の冷却能力
を向上させることができる。

【００３３】この場合に、単電池の貫通孔に対応する面
の絶縁フィルムにしわを形成することにより、冷却用流
体との接触面積を大きくでき、さらに冷却能力を向上で
きる。

【００３４】また、保持部材の、単電池の電極に接触し
ない部分を金属製とすることにより、保持部材自体の熱
伝導度を向上でき、単電池の冷却能力を向上できる。

【００３５】また、保持部材の貫通孔に単電池を押圧す
るためのばね部材を設けることにより、単電池の冷却能
力を維持したままより強固に単電池を固定し保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池モジュールを構成する保持
部材の例を示す図である。

【図２】図１に示された保持部材により単電池を挟み
込んで固定し保持した場合の例を示す図である。

【図３】図２に示された例の部分断面図である。

【図４】図２に示された保持部材を複数積層した本発
明に係る電池モジュールの斜視図である。

【図５】図１に示された保持部材の変形例を示す図で
ある。

【図６】図５に示された単電池の変形例を示す図であ
る。

【図７】図１に示された保持部材の他の変形例を示す
図である。

【図８】図１に示された保持部材のさらに他の変形例
を示す図である。

【図９】図１に示された保持部材のさらに他の変形例
を示す図である。

【図１０】従来における単電池の構成を示す図であ
る。

【図１１】単電池に使用される巻型電極体の例を示す
図である。

【符号の説明】

１０積層電極体、１２，１４電極端子、１６絶縁
フィルム、１８単電池、２０ヒートシール部、２２
巻型電極体、２４保持部材、２６凹所、２８流
体用通路、３０拘束板、３２拘束ロッド、３４貫
通孔、３６しわ、３８仕切部、４０第１押圧部、
４２第２押圧部、４４金属板ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層電極体または巻型電極体を絶縁フィ
ルムで成型した単電池を複数積層した電池モジュールで
あって、前記単電池を固定しながら保持しつつ積層するための保
持部材を備え、前記保持部材は、積層された前記単電池間に冷却用流体
を流せるように構成されていることを特徴とする電池モ
ジュール。
【請求項２】請求項１記載の電池モジュールにおい
て、前記保持部材が前記複数の単電池ごとに設けられ、
互いに隣接された前記単電池を保持する保持部材の間に
冷却用流体が流れる流路が形成されていることを特徴と
する電池モジュール。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の電池モジ
ュールにおいて、前記保持部材は、前記単電池の押圧面
の少なくとも一部に貫通口があけられていることを特徴
とする電池モジュール。
【請求項４】請求項３記載の電池モジュールにおい
て、前記単電池の前記貫通口に対応する面の絶縁フィル
ムにしわが形成されていることを特徴とする電池モジュ
ール。
【請求項５】請求項３または請求項４記載の電池モジ
ュールにおいて、前記保持部材は、前記単電池の電極部
に接触しない部分が金属製であることを特徴とする電池
モジュール。
【請求項６】請求項３から請求項５のいずれか一項記
載の電池モジュールにおいて、前記保持部材の貫通口に
は、前記単電池を押圧するためのバネ部材が設けられて
いることを特徴とする電池モジュール。