JP2003203615A - モジュール - Google Patents
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
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- H—ELECTRICITY
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0468—Compression means for stacks of electrodes and separators
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- H01M10/04—Construction or manufacture in general
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 扁平型二次電池は繰り返し充放電により生じ
る内部発生ガスの影響を受け膨れてしまい、発電要素体
の電極間に隙間が生じるため電池特性が劣化してしまう
問題を抱えていた。 【解決手段】 モジュールの上下カバー１を撓ませるこ
とにより発生させた外力９を外力伝達柱２を介して均等
面圧となるようセル押さえ板に伝え、ゴムシート４を介
して扁平型二次電池の発電要素体上下面全体に加えるこ
とにより扁平型二次電池を固定する。このように扁平型
二次電池を押さえることにより繰り返し充放電によって
生じる内部発生ガスで膨れてしまい電池特性を劣化させ
る問題を抑制することが可能となる。
る内部発生ガスの影響を受け膨れてしまい、発電要素体
の電極間に隙間が生じるため電池特性が劣化してしまう
問題を抱えていた。 【解決手段】 モジュールの上下カバー１を撓ませるこ
とにより発生させた外力９を外力伝達柱２を介して均等
面圧となるようセル押さえ板に伝え、ゴムシート４を介
して扁平型二次電池の発電要素体上下面全体に加えるこ
とにより扁平型二次電池を固定する。このように扁平型
二次電池を押さえることにより繰り返し充放電によって
生じる内部発生ガスで膨れてしまい電池特性を劣化させ
る問題を抑制することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、扁平二次電池を用
いたモジュール構造に関し、特に扁平型二次電池の押さ
え構造に関する。
いたモジュール構造に関し、特に扁平型二次電池の押さ
え構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は、一般的に充放電を繰り返す
ことにより内部ガスが発生し、この発生した内部ガスが
電極間に入り込み性能劣化を引き起こす場合が多い。特
にラミネートフィルムを外装体とする二次電池の場合、
発生する内部ガスにより外装体が膨れてしまうため発電
要素体を構成する電極間に隙間が生じやすくなり電池特
性が劣化してしまう問題を抱えている。そこで多くの場
合、ガスの発生を抑制する電解液の適用や電極間の隙間
を抑制するセル構造などが適用されている。しかしなが
らガス発生を抑制できる電解液を適用しても長期的には
ガスの蓄積による膨れは避けられない。また、単セル当
たりに電極間の隙間を物理的に押さえ込むセル構造を適
用した場合は単セル当たりの重量が増えてしまうため大
型モジュールを作製すると容量密度の低いモジュールに
なってしまう課題を有していた。
ことにより内部ガスが発生し、この発生した内部ガスが
電極間に入り込み性能劣化を引き起こす場合が多い。特
にラミネートフィルムを外装体とする二次電池の場合、
発生する内部ガスにより外装体が膨れてしまうため発電
要素体を構成する電極間に隙間が生じやすくなり電池特
性が劣化してしまう問題を抱えている。そこで多くの場
合、ガスの発生を抑制する電解液の適用や電極間の隙間
を抑制するセル構造などが適用されている。しかしなが
らガス発生を抑制できる電解液を適用しても長期的には
ガスの蓄積による膨れは避けられない。また、単セル当
たりに電極間の隙間を物理的に押さえ込むセル構造を適
用した場合は単セル当たりの重量が増えてしまうため大
型モジュールを作製すると容量密度の低いモジュールに
なってしまう課題を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであって、扁平型二次電池の充放電によ
る膨れを抑制しつつ、軽量なモジュールを提供すること
を目的とする。
みなされたものであって、扁平型二次電池の充放電によ
る膨れを抑制しつつ、軽量なモジュールを提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、扁平型
二次電池を用いて構築するモジュールであって、モジュ
ールの上下カバーを撓ませて発生させた外力を外力伝達
柱を介してセル押さえ板に伝達し、この伝達された外力
を受けたセル押さえ板で扁平型二次電池を押えるととも
に前記扁平型二次電池を固定する構造を備えたことを特
徴とするモジュールが提供される。
二次電池を用いて構築するモジュールであって、モジュ
ールの上下カバーを撓ませて発生させた外力を外力伝達
柱を介してセル押さえ板に伝達し、この伝達された外力
を受けたセル押さえ板で扁平型二次電池を押えるととも
に前記扁平型二次電池を固定する構造を備えたことを特
徴とするモジュールが提供される。
【０００５】上記モジュールにおいて、カバーで発生さ
せた外力をセル押さえ板に伝達する際、前記扁平型二次
電池に均等な面圧が加わるよう外力伝達柱を設置する構
成とすることができる。
せた外力をセル押さえ板に伝達する際、前記扁平型二次
電池に均等な面圧が加わるよう外力伝達柱を設置する構
成とすることができる。
【０００６】また上記モジュールにおいて、前記外力伝
達柱と前記セル押さえ板とが一体成形された構成を採用
することができる。
達柱と前記セル押さえ板とが一体成形された構成を採用
することができる。
【０００７】さらに上記モジュールにおいて、前記扁平
型二次電池が、ラミネートフィルムを外装体とすること
ができる。また、上記モジュールにおいて、正極とセパ
レータと負極とが交互に積層してなる発電要素体を有す
る構成とすることができる。
型二次電池が、ラミネートフィルムを外装体とすること
ができる。また、上記モジュールにおいて、正極とセパ
レータと負極とが交互に積層してなる発電要素体を有す
る構成とすることができる。
【０００８】本発明は、扁平型二次電池が抱えている内
部発生ガスによる膨れによって特性が劣化してしまう課
題を、モジュール構造の工夫により解決するものであ
る。
部発生ガスによる膨れによって特性が劣化してしまう課
題を、モジュール構造の工夫により解決するものであ
る。
【０００９】扁平型二次電池の場合、内部ガスの発生に
より太鼓型に膨れてしまうと電池外装体内の発電要素体
を構成する電極間に隙間が生じやすくなり、特性の劣化
を引き起こしてしまう。そこで、本発明は、この膨れを
外部から強制的に押さえ込むモジュール構造を提案す
る。
より太鼓型に膨れてしまうと電池外装体内の発電要素体
を構成する電極間に隙間が生じやすくなり、特性の劣化
を引き起こしてしまう。そこで、本発明は、この膨れを
外部から強制的に押さえ込むモジュール構造を提案す
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】単純な箱形モジュール外装体でセ
ルの膨れを押さえ込むためにはモジュール外装体の厚み
を増やし強度を上げることによって達成できるがモジュ
ール自体の重量が重くなってしまい容量密度が低下す
る。逆に軽量なモジュール構造ではセルの膨れに伴いモ
ジュール外装体も太鼓状に変形してしまうため特性劣化
を抑制するための押さえ力を得ることはできない。
ルの膨れを押さえ込むためにはモジュール外装体の厚み
を増やし強度を上げることによって達成できるがモジュ
ール自体の重量が重くなってしまい容量密度が低下す
る。逆に軽量なモジュール構造ではセルの膨れに伴いモ
ジュール外装体も太鼓状に変形してしまうため特性劣化
を抑制するための押さえ力を得ることはできない。
【００１１】そこで本発明は、図１に示すようにモジュ
ール構造をモジュール上下カバー１によって発生する外
力２を外力伝達柱３を介しながらセル押さえ板４に伝達
し、この押さえ板で扁平型二次電池６を押さえ込むサン
ドイッチ構造を提案する。
ール構造をモジュール上下カバー１によって発生する外
力２を外力伝達柱３を介しながらセル押さえ板４に伝達
し、この押さえ板で扁平型二次電池６を押さえ込むサン
ドイッチ構造を提案する。
【００１２】従来のモジュール構造を例にとり説明す
る。図４、図５に従来のモジュール構造を示す。図４は
箱形ケース８に扁平型二次電池６を納めケース８と扁平
型二次電池６との隙間に充填材９を注入しケース内に扁
平型二次電池を固定する構造である。中にはケースと扁
平型二次電池との隙間にゴムシート５を介在させたもの
もある。この構造の場合、扁平型二次電池の内部発生ガ
スにより扁平型二次電池が充填剤を押しのけて膨れてし
まい特性が劣化してしまう。この原因は充填材またはゴ
ムシートが扁平型二次電池の膨れを押さえきれていない
ためである。図５は上下カバータイプのモジュール構造
で扁平型二次電池６を上下カバー１で挟み込み、挟み込
む力で扁平型二次電池を固定する構造である。場合によ
ってはケースと扁平型二次電池の固定面にゴムシート５
を介在させる場合やケースと扁平型二次電池の側面部に
生じる隙間に充填材９を注入する場合もあるが基本的に
は上下のカバー１による挟み込む力で扁平型二次電池が
固定される構造である。このような上下カバー１で直
接、扁平型二次電池を押さえ込む構造は上下カバー１が
撓むことによって外力を生じさせるため扁平型二次電池
内部の発電要素体の外周縁に外力が集中してしまう。ゴ
ムシート５を介在させた場合は外力の集中を分散できる
が扁平型二次電池内部の発電要素体の外周縁に外力が集
中してしまう点に違いは無い。さらに扁平型二次電池６
が膨れると内部ガスによって反発力が発生し、この反発
力を押さえつける方向に上下カバー１が太鼓状に変形す
るため扁平型二次電池内部の発電要素体の外周縁に集中
する外力が増えると共に扁平型二次電池内部の発電要素
体を押さえる外力は膨れによって無くなり発電要素体の
電極間に隙間が生じやすくなって性能劣化を引き起こ
す。さらにラミネートフィルムを外装体とする扁平型二
次電池の場合には、正極と負極とセパレータからなる発
電要素体の外周縁に外力が集中してしまうため正極のエ
ッジがセパレータを突き破って負極と接触してしまう短
絡現象を引き起こしてしまう。この原因は上下カバーの
挟み込み構造に起因している。挟み込み構造で膨れや短
絡を回避するためには上下カバー１に撓みにくい高強度
を有する材料を採用することによって達成できる。しか
しながら撓みにくい材料は重い金属系か、あるいは厚い
樹脂系でケースを作製する必要ある。いずれの場合にお
いてもモジュールの重量が増え、かつ、高コストになっ
てしまう。
る。図４、図５に従来のモジュール構造を示す。図４は
箱形ケース８に扁平型二次電池６を納めケース８と扁平
型二次電池６との隙間に充填材９を注入しケース内に扁
平型二次電池を固定する構造である。中にはケースと扁
平型二次電池との隙間にゴムシート５を介在させたもの
もある。この構造の場合、扁平型二次電池の内部発生ガ
スにより扁平型二次電池が充填剤を押しのけて膨れてし
まい特性が劣化してしまう。この原因は充填材またはゴ
ムシートが扁平型二次電池の膨れを押さえきれていない
ためである。図５は上下カバータイプのモジュール構造
で扁平型二次電池６を上下カバー１で挟み込み、挟み込
む力で扁平型二次電池を固定する構造である。場合によ
ってはケースと扁平型二次電池の固定面にゴムシート５
を介在させる場合やケースと扁平型二次電池の側面部に
生じる隙間に充填材９を注入する場合もあるが基本的に
は上下のカバー１による挟み込む力で扁平型二次電池が
固定される構造である。このような上下カバー１で直
接、扁平型二次電池を押さえ込む構造は上下カバー１が
撓むことによって外力を生じさせるため扁平型二次電池
内部の発電要素体の外周縁に外力が集中してしまう。ゴ
ムシート５を介在させた場合は外力の集中を分散できる
が扁平型二次電池内部の発電要素体の外周縁に外力が集
中してしまう点に違いは無い。さらに扁平型二次電池６
が膨れると内部ガスによって反発力が発生し、この反発
力を押さえつける方向に上下カバー１が太鼓状に変形す
るため扁平型二次電池内部の発電要素体の外周縁に集中
する外力が増えると共に扁平型二次電池内部の発電要素
体を押さえる外力は膨れによって無くなり発電要素体の
電極間に隙間が生じやすくなって性能劣化を引き起こ
す。さらにラミネートフィルムを外装体とする扁平型二
次電池の場合には、正極と負極とセパレータからなる発
電要素体の外周縁に外力が集中してしまうため正極のエ
ッジがセパレータを突き破って負極と接触してしまう短
絡現象を引き起こしてしまう。この原因は上下カバーの
挟み込み構造に起因している。挟み込み構造で膨れや短
絡を回避するためには上下カバー１に撓みにくい高強度
を有する材料を採用することによって達成できる。しか
しながら撓みにくい材料は重い金属系か、あるいは厚い
樹脂系でケースを作製する必要ある。いずれの場合にお
いてもモジュールの重量が増え、かつ、高コストになっ
てしまう。
【００１３】以上のような従来の問題を回避するために
は扁平型二次電池をある程度の面圧で押さえつけ充放電
によるセルの膨れを押さえつける必要がある。また、こ
の押さえつける力をモジュール外装体で発生させるため
には外装体の撓み力を用いる必要があるがこの際に生じ
るカバーの撓みによる扁平型二次電池の外周縁への外力
集中を回避する必要がある。さらに軽量なモジュール構
造にすることで高容量密度および低コストを達成する必
要がある。
は扁平型二次電池をある程度の面圧で押さえつけ充放電
によるセルの膨れを押さえつける必要がある。また、こ
の押さえつける力をモジュール外装体で発生させるため
には外装体の撓み力を用いる必要があるがこの際に生じ
るカバーの撓みによる扁平型二次電池の外周縁への外力
集中を回避する必要がある。さらに軽量なモジュール構
造にすることで高容量密度および低コストを達成する必
要がある。
【００１４】本発明の構造は上記に記載した従来のモジ
ュール構造で達成できなかった問題を解決する構造とな
っている。
ュール構造で達成できなかった問題を解決する構造とな
っている。
【００１５】図１を用いて本発明の作用を説明する。図
１に示すように本発明のモジュール構造は二次電池を上
下から挟み込む構造になっている。この構造は上下カバ
ー１と外力伝達柱３とセル押さえ板４とゴムシート５か
らなる。
１に示すように本発明のモジュール構造は二次電池を上
下から挟み込む構造になっている。この構造は上下カバ
ー１と外力伝達柱３とセル押さえ板４とゴムシート５か
らなる。
【００１６】上下カバー１は扁平型二次電池６を上下か
ら押さえ込むために撓むことによって外力２を発生させ
る作用を持つ。外力伝達柱３は、上下カバー１が撓むこ
とにより生じる扁平型二次電池６の外周縁への外力集中
を回避しながらセル押さえ板４に外力を伝える作用を持
つ。押さえ板４は外力伝達柱３を通して伝わった外力２
で扁平型二次電池６を押さえる作用を持つ。ゴムシート
５は押さえ板４からの外力２を分散させ扁平型二次電池
６の製造バラツキやモジュールの製造バラツキによる押
さえ圧力の不均一性を緩和させる作用を持つ。外力伝達
柱３の数及び設置位置はセル押さえ板４が扁平型二次電
池６を均一な面圧で押さえることができる位置にするこ
とが望ましい。
ら押さえ込むために撓むことによって外力２を発生させ
る作用を持つ。外力伝達柱３は、上下カバー１が撓むこ
とにより生じる扁平型二次電池６の外周縁への外力集中
を回避しながらセル押さえ板４に外力を伝える作用を持
つ。押さえ板４は外力伝達柱３を通して伝わった外力２
で扁平型二次電池６を押さえる作用を持つ。ゴムシート
５は押さえ板４からの外力２を分散させ扁平型二次電池
６の製造バラツキやモジュールの製造バラツキによる押
さえ圧力の不均一性を緩和させる作用を持つ。外力伝達
柱３の数及び設置位置はセル押さえ板４が扁平型二次電
池６を均一な面圧で押さえることができる位置にするこ
とが望ましい。
【００１７】さらに本発明の構造であれば上下カバー１
の撓みによる扁平型二次電池６の外周縁への外力集中が
無いので上下カバー１の撓みを考慮した材料選定が不要
となるため金属系および樹脂系の材料であっても軽く薄
いモジュール構造を構築することが可能となる。
の撓みによる扁平型二次電池６の外周縁への外力集中が
無いので上下カバー１の撓みを考慮した材料選定が不要
となるため金属系および樹脂系の材料であっても軽く薄
いモジュール構造を構築することが可能となる。
【００１８】図１に示すように本発明のモジュールは扁
平型二次電池６を押さえるための外力２を発生させる上
下カバー１と、その外力を伝達する外力伝達柱３と、外
力伝達柱３を通して外力を受けるセル押さえ板４とセル
押さえ板４からの面圧を分散させるゴムシート５とから
構成され、ゴムシート５を介して上下カバー１で扁平型
二次電池６を挟み込む構造になっている。
平型二次電池６を押さえるための外力２を発生させる上
下カバー１と、その外力を伝達する外力伝達柱３と、外
力伝達柱３を通して外力を受けるセル押さえ板４とセル
押さえ板４からの面圧を分散させるゴムシート５とから
構成され、ゴムシート５を介して上下カバー１で扁平型
二次電池６を挟み込む構造になっている。
【００１９】モジュールの材質は樹脂系、金属系いずれ
においても作製可能であり目的にあったモジュールの外
力、重量、容積を勘案し選定することが望ましい。たと
えば強度の高いモジュールを作製したい場合には金属系
材料を選定すればよいが若干重量は重くなる。逆に軽量
なモジュールを作製したい場合は樹脂系材料を選定すれ
ばよいが金属系よりは強度が落ちる。扁平型二次電池を
押さえる外力の大きさは選定材料の厚さと撓み量から自
由に設定できる。
においても作製可能であり目的にあったモジュールの外
力、重量、容積を勘案し選定することが望ましい。たと
えば強度の高いモジュールを作製したい場合には金属系
材料を選定すればよいが若干重量は重くなる。逆に軽量
なモジュールを作製したい場合は樹脂系材料を選定すれ
ばよいが金属系よりは強度が落ちる。扁平型二次電池を
押さえる外力の大きさは選定材料の厚さと撓み量から自
由に設定できる。
【００２０】以下に図１を用いて本発明の実施例を説明
する。まず、モジュールの材質であるがＳＵＳ材を採用
した。上下カバー１の大きさはＷ１００ｍｍ×Ｄ１５０
ｍｍ×Ｔ３ｍｍ、外力伝達柱３の大きさはＷ１０ｍｍ×
Ｄ２０ｍｍ×Ｔ２ｍｍで上下各４ｐ、セル押さえ板４の
大きさはＷ８０ｍｍ×Ｄ１３４ｍｍ×Ｔ３ｍｍ、ゴムシ
ート５の大きさはＷ７０ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ１．５
ｍｍとした。なお、ゴムシート５の材質は弾性率の高い
フッ素系のスポンジシートとした。ラミネートフィルム
を外装体とする扁平型二次電池６には正極と負極がセパ
レータを介して積層されてなる発電要素体を内包し非水
系電解液を含浸させた積層タイプを採用した。扁平型二
次電池６の大きさはＷ９０ｍｍ×Ｄ１４０ｍｍ×Ｔ４ｍ
ｍであり内包する発電要素体の大きさはＷ７０ｍｍ×１
２４ｍｍ×Ｔ３．８ｍｍである。また外装体であるラミ
ネートフィルムの厚さは１００μｍである。
する。まず、モジュールの材質であるがＳＵＳ材を採用
した。上下カバー１の大きさはＷ１００ｍｍ×Ｄ１５０
ｍｍ×Ｔ３ｍｍ、外力伝達柱３の大きさはＷ１０ｍｍ×
Ｄ２０ｍｍ×Ｔ２ｍｍで上下各４ｐ、セル押さえ板４の
大きさはＷ８０ｍｍ×Ｄ１３４ｍｍ×Ｔ３ｍｍ、ゴムシ
ート５の大きさはＷ７０ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ１．５
ｍｍとした。なお、ゴムシート５の材質は弾性率の高い
フッ素系のスポンジシートとした。ラミネートフィルム
を外装体とする扁平型二次電池６には正極と負極がセパ
レータを介して積層されてなる発電要素体を内包し非水
系電解液を含浸させた積層タイプを採用した。扁平型二
次電池６の大きさはＷ９０ｍｍ×Ｄ１４０ｍｍ×Ｔ４ｍ
ｍであり内包する発電要素体の大きさはＷ７０ｍｍ×１
２４ｍｍ×Ｔ３．８ｍｍである。また外装体であるラミ
ネートフィルムの厚さは１００μｍである。
【００２１】上記構成で扁平型二次電池６を挟みこみ上
下カバーを撓ませ外力２を加えていった。この際、外力
伝達柱３の設置位置はセル押さえ板に均一に近い面圧を
与えるよう調整しておく。面圧の均一性と外力の大きさ
はゴムシート５と扁平型二次電池６との間に感圧紙を挟
み込んで確認した。
下カバーを撓ませ外力２を加えていった。この際、外力
伝達柱３の設置位置はセル押さえ板に均一に近い面圧を
与えるよう調整しておく。面圧の均一性と外力の大きさ
はゴムシート５と扁平型二次電池６との間に感圧紙を挟
み込んで確認した。
【００２２】本実施例では外力が４０ｋｇｆ及び８０ｋ
ｇｆで扁平型二次電池の発電要素体外周縁に外力が集中
する現象は無く扁平型二次電池の上下面をほぼ均一に押
さえ込むことができる。この効果は少なくとも扁平型二
次電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現する。（それ
以上の積み重ね試験は行っていない。）なお、この外力
を本実施例における扁平型二次電池の面圧に換算した場
合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋｇｆ／ｃｍ２に
相当する。
ｇｆで扁平型二次電池の発電要素体外周縁に外力が集中
する現象は無く扁平型二次電池の上下面をほぼ均一に押
さえ込むことができる。この効果は少なくとも扁平型二
次電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現する。（それ
以上の積み重ね試験は行っていない。）なお、この外力
を本実施例における扁平型二次電池の面圧に換算した場
合、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２及び１．０ｋｇｆ／ｃｍ２に
相当する。
【００２３】次にモジュールでのサイクル試験を実施し
た結果を示す。試験条件は４５℃環境下における４．２
Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。
評価サンプルは本実施例のモジュール構造で面圧０．５
ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃｍ２のものと従来モジュ
ール１、従来モジュール２の４水準で行った。従来モジ
ュール１は図４に示すように１ｍｍ厚のアルミ筒缶ケー
ス８に扁平型二次電池６を内包し、アルミ缶８と二次電
池６との隙間にウレタン系樹脂の充填材９を注入し固め
たものであり、図５に示す従来モジュール２は３ｍｍの
ＳＵＳ材上下カバー１で１ｍｍ厚のフッ素系スポンジシ
ート５を上下に介して扁平型二次電池６を挟み込んだも
のであり、加えた外力２としては８０ｋｇｆ程度である
がＳＵＳの上下カバー１が撓んでしまうため挟み込んだ
扁平型二次電池６の発電要素体外周縁に外力が集中して
いる状態のものである。これら４水準のモジュールにつ
いてサイクル試験を行った結果を表１に示す。表１から
判るように本発明のモジュール構造のものは明らかに従
来モジュールよりもサイクル特性が向上している。特に
従来モジュール１と面圧１ｋｇｆ／ｃｍ２の本発明モジ
ュール構造では５００サイクル後の容量維持率で１０％
程度の差が生じている。
た結果を示す。試験条件は４５℃環境下における４．２
Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。
評価サンプルは本実施例のモジュール構造で面圧０．５
ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃｍ２のものと従来モジュ
ール１、従来モジュール２の４水準で行った。従来モジ
ュール１は図４に示すように１ｍｍ厚のアルミ筒缶ケー
ス８に扁平型二次電池６を内包し、アルミ缶８と二次電
池６との隙間にウレタン系樹脂の充填材９を注入し固め
たものであり、図５に示す従来モジュール２は３ｍｍの
ＳＵＳ材上下カバー１で１ｍｍ厚のフッ素系スポンジシ
ート５を上下に介して扁平型二次電池６を挟み込んだも
のであり、加えた外力２としては８０ｋｇｆ程度である
がＳＵＳの上下カバー１が撓んでしまうため挟み込んだ
扁平型二次電池６の発電要素体外周縁に外力が集中して
いる状態のものである。これら４水準のモジュールにつ
いてサイクル試験を行った結果を表１に示す。表１から
判るように本発明のモジュール構造のものは明らかに従
来モジュールよりもサイクル特性が向上している。特に
従来モジュール１と面圧１ｋｇｆ／ｃｍ２の本発明モジ
ュール構造では５００サイクル後の容量維持率で１０％
程度の差が生じている。
【００２４】
【表１】
【００２５】次に図２を用いて本発明のその他の実施例
を説明する。まず、モジュールの材質であるがガラスエ
ポキシ樹脂を採用した。ガラスエポキシ樹脂はガラス繊
維を含有させ通常のエポキシ樹脂よりも強度を向上させ
たものである。上下カバー１の大きさはＷ１００ｍｍ×
Ｄ１５０ｍｍ×Ｔ５ｍｍ、外力伝達柱３とセル押さえ板
４の作用を一緒にした外力伝達押さえ板７の寸法は上面
寸法Ｗ１０ｍｍ×Ｄ１０ｍｍで下面寸法Ｗ８０ｍｍ×Ｄ
１３０ｍｍで厚さＴ３ｍｍ、ゴムシート５の大きさはＷ
７３ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ１．５ｍｍとした。なお、
ゴムシート５の材質は弾性率の高いフッ素系のスポンジ
シートとした。ラミネートフィルムを外装体とする扁平
型二次電池６は前記実施例で使用したものと同じもので
ある。
を説明する。まず、モジュールの材質であるがガラスエ
ポキシ樹脂を採用した。ガラスエポキシ樹脂はガラス繊
維を含有させ通常のエポキシ樹脂よりも強度を向上させ
たものである。上下カバー１の大きさはＷ１００ｍｍ×
Ｄ１５０ｍｍ×Ｔ５ｍｍ、外力伝達柱３とセル押さえ板
４の作用を一緒にした外力伝達押さえ板７の寸法は上面
寸法Ｗ１０ｍｍ×Ｄ１０ｍｍで下面寸法Ｗ８０ｍｍ×Ｄ
１３０ｍｍで厚さＴ３ｍｍ、ゴムシート５の大きさはＷ
７３ｍｍ×Ｄ１２４ｍｍ×Ｔ１．５ｍｍとした。なお、
ゴムシート５の材質は弾性率の高いフッ素系のスポンジ
シートとした。ラミネートフィルムを外装体とする扁平
型二次電池６は前記実施例で使用したものと同じもので
ある。
【００２６】上記構成で扁平型二次電池６を挟みこみ上
下カバーを撓ませ外力２を加えていった。この際、外力
伝達押さえ板７は上下カバー１の中心（真ん中）に設置
する。外力伝達押さえ板７の上面寸法および厚さは扁平
型二次電池６に均一な面圧を与えるよう設計した。面圧
の均一性と外力の大きさはゴムシート５と扁平型二次電
池６との間に感圧紙を挟み込んで確認した。
下カバーを撓ませ外力２を加えていった。この際、外力
伝達押さえ板７は上下カバー１の中心（真ん中）に設置
する。外力伝達押さえ板７の上面寸法および厚さは扁平
型二次電池６に均一な面圧を与えるよう設計した。面圧
の均一性と外力の大きさはゴムシート５と扁平型二次電
池６との間に感圧紙を挟み込んで確認した。
【００２７】本実施例では外力を８ｋｇｆ〜８０ｋｇｆ
まで振ってみたが扁平型二次電池の発電要素体外周縁に
外力が集中する現象は無く扁平型二次電池の上下面をほ
ぼ均一に押さえ込むことを確認した。この効果は少なく
とも扁平型二次電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現
する。（それ以上の積み重ね試験は行っていない。）な
お、この外力を本実施例における扁平型二次電池の面圧
に換算した場合、０．１〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ２程度に
相当する。
まで振ってみたが扁平型二次電池の発電要素体外周縁に
外力が集中する現象は無く扁平型二次電池の上下面をほ
ぼ均一に押さえ込むことを確認した。この効果は少なく
とも扁平型二次電池２〜４個を積み重ねた条件でも再現
する。（それ以上の積み重ね試験は行っていない。）な
お、この外力を本実施例における扁平型二次電池の面圧
に換算した場合、０．１〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ２程度に
相当する。
【００２８】次にモジュールでのサイクル試験を実施し
た結果を示す。試験条件は４５℃環境下における４．２
Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。
評価サンプルは本実施例のモジュール構造で面圧０．１
ｋｇｆ／ｃｍ２、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の３水準で行った。これら３水準のモジュールにつ
いてサイクル試験を行った結果を表２に示す。表１と表
２から判るように本実施例のモジュール構造のものも５
００サイクル後の容量維持率で最大１０％程度の差が生
じている。面圧が０．１ｋｇｆ／ｃｍ２の低面圧での押
さえ力であっても５％程度の容量維持率の向上が期待で
きる。
た結果を示す。試験条件は４５℃環境下における４．２
Ｖ−２．５Ｖ：ＣＣＣＶの５００サイクル試験とした。
評価サンプルは本実施例のモジュール構造で面圧０．１
ｋｇｆ／ｃｍ２、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の３水準で行った。これら３水準のモジュールにつ
いてサイクル試験を行った結果を表２に示す。表１と表
２から判るように本実施例のモジュール構造のものも５
００サイクル後の容量維持率で最大１０％程度の差が生
じている。面圧が０．１ｋｇｆ／ｃｍ２の低面圧での押
さえ力であっても５％程度の容量維持率の向上が期待で
きる。
【００２９】
【表２】
【００３０】図３は本実施例を拡張し、２０個の扁平型
二次電池６を用いた４段５列で２０直列の大型モジュー
ルを構築した一例である。
二次電池６を用いた４段５列で２０直列の大型モジュー
ルを構築した一例である。
【００３１】以上のように本発明のモジュール構造を採
用することにより状来のモジュール構造では達成できな
かったラミネートフィルムを外装体とする扁平型二次電
池の特性を低下させることなくモジュールを構築するこ
とが可能となる。また、モジュールの材質を高強度の樹
脂系にすることで軽量なモジュールも構築可能となる。
さらに本発明のモジュール構造を拡張することによって
大型のモジュールも構築することができる。
用することにより状来のモジュール構造では達成できな
かったラミネートフィルムを外装体とする扁平型二次電
池の特性を低下させることなくモジュールを構築するこ
とが可能となる。また、モジュールの材質を高強度の樹
脂系にすることで軽量なモジュールも構築可能となる。
さらに本発明のモジュール構造を拡張することによって
大型のモジュールも構築することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明のモジュール構造は所定の面圧で
均一に扁平型二次電池を押さえ込むことができるためラ
ミネートフィルムを外装体とする扁平型二次電池の充放
電による膨れ現象を抑制し電池特性を劣化させる事無く
長期的なサイクル特性を引き出すことができる。同時に
扁平型二次電池の発電要素体全体を均一な面圧で押さえ
込むため従来のモジュール構造で問題となっていた発電
要素体外周縁への外力集中による短絡現象を抑制するこ
とができる。
均一に扁平型二次電池を押さえ込むことができるためラ
ミネートフィルムを外装体とする扁平型二次電池の充放
電による膨れ現象を抑制し電池特性を劣化させる事無く
長期的なサイクル特性を引き出すことができる。同時に
扁平型二次電池の発電要素体全体を均一な面圧で押さえ
込むため従来のモジュール構造で問題となっていた発電
要素体外周縁への外力集中による短絡現象を抑制するこ
とができる。
【００３３】また、本発明のモジュール構造は外力をカ
バーの撓みで得る構造であるが材質の撓みによる発電要
素体外周縁への外力集中が無いため所定の外力を得るた
めのカバー材質の選定幅が広がる。よって扁平型二次電
池を所定の面圧で押さえて、かつ、軽量なモジュールを
構築することができる。
バーの撓みで得る構造であるが材質の撓みによる発電要
素体外周縁への外力集中が無いため所定の外力を得るた
めのカバー材質の選定幅が広がる。よって扁平型二次電
池を所定の面圧で押さえて、かつ、軽量なモジュールを
構築することができる。
【００３４】さらに本発明の構造は１個から数個の扁平
型二次電池を重ねた場合でも有効であり、この構造を拡
張することで数十個のモジュールも作製することができ
る。
型二次電池を重ねた場合でも有効であり、この構造を拡
張することで数十個のモジュールも作製することができ
る。
【図１】本発明の実施形態１および構造説明図である。
【図２】本発明の実施形態２および構造説明図である。
【図３】本発明の構造を用いた４段４列で２０直列の大
型モジュール構築例
型モジュール構築例
【図４】従来モジュール１の構造説明図である。
【図５】従来モジュール２の構図説明図である。
１ 上下カバー
２ 上下カバーを撓ませて発生させた外力
３ 外力伝達柱
４ セル押さえ板
５ ゴムシート
６ 扁平型二次電池
７ 外力伝達柱とセル押さえ板を一体成形した外力伝達
セル押さえ板 ８ 箱形ケース ９ 充填材注入部
セル押さえ板 ８ 箱形ケース ９ 充填材注入部
Claims (5)
- 【請求項１】 扁平型二次電池を用いて構築するモジュ
ールであって、モジュールの上下カバーを撓ませて発生
させた外力を外力伝達柱を介してセル押さえ板に伝達
し、この伝達された外力を受けたセル押さえ板で扁平型
二次電池を押えるとともに前記扁平型二次電池を固定す
る構造を備えたことを特徴とするモジュール。 - 【請求項２】 請求項１記載のモジュールにおいて、カ
バーで発生させた外力をセル押さえ板に伝達する際、前
記扁平型二次電池に均等な面圧が加わるよう外力伝達柱
を設置することを特徴とするモジュール。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のモジュールにお
いて、前記外力伝達柱と前記セル押さえ板とが一体成形
されたことを特徴とするモジュール。 - 【請求項４】 請求項１乃至３いずれかに記載のモジュ
ールにおいて、前記扁平型二次電池が、ラミネートフィ
ルムを外装体とすることを特徴とするモジュール。 - 【請求項５】 請求項４に記載のモジュールにおいて、
前記扁平型二次電池が、正極とセパレータと負極とが交
互に積層してなる発電要素体を有することを特徴とする
モジュール。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401955A JP3937839B2 (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | モジュール |
| DE10260798A DE10260798B4 (de) | 2001-12-28 | 2002-12-23 | Batteriemodul |
| US10/327,927 US7087344B2 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-26 | Battery module |
| KR10-2002-0085750A KR100498701B1 (ko) | 2001-12-28 | 2002-12-28 | 배터리 모듈 |
| CNB021583870A CN1246922C (zh) | 2001-12-28 | 2002-12-30 | 电池组件 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401955A JP3937839B2 (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | モジュール |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003203615A true JP2003203615A (ja) | 2003-07-18 |
| JP3937839B2 JP3937839B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=19189898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001401955A Expired - Lifetime JP3937839B2 (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | モジュール |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7087344B2 (ja) |
| JP (1) | JP3937839B2 (ja) |
| KR (1) | KR100498701B1 (ja) |
| CN (1) | CN1246922C (ja) |
| DE (1) | DE10260798B4 (ja) |
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