JP2003242951A - 電池モジュール - Google Patents

電池モジュール

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電池外装体に高分子−金属を複合したラミネ
ートフィルムを用いた電池において、電池のシール性に
対する信頼性を高め、大電流での充放電性能を確保でき
る電池モジュールを提供すること。 【解決手段】 ラミネートフィルムにより被覆し、熱融
着にて収納・密封された扁平型電池１と、前記扁平型電
池を複数集合させた電池集合体と、前記扁平型電池の平
面に対向する方向から前記電池集合体を狭持する一対の
平板型支持体２１とを備えた電池モジュールであって、
前記平板型支持体の少なくとも一方に、前記複数の扁平
型電池のリード端子４，５を電気的に接続する電気伝導
体７を備えたリブ部６を設け、該リブ部は前記平板型支
持体を所定の間隔に保持し、かつ前記平板型支持体は前
記電池集合体を押圧、支持することとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池外装に高分子
−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周
辺部を熱融着にて接合することにより、正極板、セパレ
ータおよび負極板を積層または巻回した発電要素を収納
し密封した構成を有する扁平型電池を用いたモジュール
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排ガスによる大気汚染が
世界的な問題となっている中で、電気を動力源とする電
気自動車やエンジンとモータを組み合わせて走行するハ
イブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する
高エネルギー密度、高出力密度の電池の開発が産業上重
要な位置を占めている。このような用途の電池の構成と
しては、巻回した発電要素を円筒型のケースに収納した
ものや、巻回した発電要素あるいは、平板状の電極、セ
パレータを積層した発電要素を扁平型のケースに収納し
た物がある。
【０００３】これらの円筒型または扁平型のケースは強
度もたせる必要があるため、金属容器で形成される必要
がある。このため、軽量化が容易でないという課題があ
った。よって、電池の軽量化を図り、より高エネルギー
密度化，高出力化を図る手段として、たとえば特開平11
-224652に示されるようなラミネートフィルムを外装ケ
ースとし、その周囲を熱融着によりシールすることによ
り密閉化した電池の構造が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電池外装ケースにラミネートシートを用いた電池に
おいては、ラミネートフィルムが剛性に乏しいため、外
力を加えると容易に変形する。このような過剰な変形は
その応力のため電池内部構造を破壊し、内部短絡の原因
となる。また、電池外周部の熱融着部は特に変形しやす
く、外力による変形や、電池の温度上昇による内圧の増
加によりシール性が損なわれるおそれがあった。
【０００５】更に、外装ケースにラミネートフィルムを
用いた電池は、金属容器に比べ、電池ケース内に収納さ
れた発電要素を圧迫する能力に劣るため、正極板と負極
板の距離が不均一になり発電能力が十分に発揮されにく
いという課題があり、何らかの手段を施すことにより正
極板および負極板間の距離を均一にする必要があった。
【０００６】そこで、このような電池の変形、特に電池
外周部の変形に対する工夫として、特開2000-306556号
公報では電池外周部に枠体を結合したものを開示してい
る。この従来技術では、電池外周部の変形に対する信頼
性は保たれるが、電池外周部のみに枠体が接着されてい
るため、正極板と負極板の距離が不均一となってしま
い、その結果として電気自動車やハイブリッドカーに搭
載した際に大電流放電性能が十分に発揮されないという
問題があった。
【０００７】本発明は上述のような従来技術の問題点に
鑑みなされたものであり、電池外装体に高分子−金属を
複合したラミネートフィルムを用いた電池において、電
池のシール性に対する信頼性を高め、大電流での充放電
性能を確保できる電池モジュールを提供することを目的
としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意検討
した結果、電池外装に高分子−金属を複合したラミネー
トフィルムと、正極板，セパレータおよび負極板を積層
または巻回した発電要素と、該発電要素から電流を送受
するリード端子と、該発電要素の外周部の一部又は全部
を前記ラミネートフィルムにより被覆し、熱融着にて収
納・密封する電池外装接合部とから構成された扁平型電
池と、前記扁平型電池を複数集合させた電池集合体と、
前記扁平型電池の平面に対向する方向から前記電池集合
体を狭持する一対の平板型支持体と、を備えた電池モジ
ュールであって、前記平板型支持体の少なくとも一方
に、前記複数の扁平型電池のリード端子を電気的に接続
する電気伝導体を備えたリブ部を設け、該リブ部は前記
平板型支持体を所定の間隔に保持し、かつ前記平板型支
持体は前記電池集合体を押圧、支持する電池モジュール
により達成されることを見出した。
【０００９】
【発明の作用及び効果】請求項１ないし４記載の発明に
あっては、電池集合体を狭持する平板型支持体にリブ部
を設け、特に電池外装接合部に相当する箇所を狭持する
ことで外装接合部分を圧迫することが可能となり、外力
による変形や、電池の温度上昇による内圧の増加に対し
ても十分なシール性を確保することができる。また、複
数の電池のリード端子部分を上記リブ部に設けた電気伝
導体によって電気的に接続することで、バスバーなどの
接続手段を用いることなく、単電池同士を電気的に接続
することができる。更に、電池平面部に対して両側から
挟み込む構成にしたことで、電池の変形や正極板と負極
板の電極間不均一を生じることなく、充放電時の電流密
度の分布を均一にすることが可能となり、大電流での充
放電性能を確保することができる。
【００１０】また、この電池モジュールは、電気自動
車、ハイブリット自動車、燃料電池自動車の電源とし
て、又は自動車用12V,42Vバッテリーとして用いること
により、信頼性の高い電気自動車、ハイブリット自動
車、燃料電池自動車、一般自動車を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる電池モジュー
ルの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００１２】（実施の形態１）図１は実施の形態１の電
池モジュール２０内部を正面から見た概略図、図２は実
施の形態１の電池モジュール２０を分解した斜視図であ
る。この電池モジュール２０は、平板型支持体２１によ
り扁平型電池１を４直列に接続した状態で狭持、収装し
ている。尚、実施の形態１では直列接続としたが、並列
接続であっても何ら問題はない。
【００１３】また、平板型支持体２１にはリブ状突起６
が設けられている。このリブ状突起６の一部には各扁平
型電池１の電極リード端子４，５を接続する電気伝導体
７が設けられ、各扁平型電池１の電極リード４，５を接
続している。
【００１４】図中左端及び右端に位置する電極リード端
子４，５からはリード線８により電池モジュール２０の
端子９に接続されている。図７の電池モジュール２０上
面から見た概略拡大図に示すように、電極リード４，５
とリード線８とはねじ８ａにより狭持することで接続さ
れている。
【００１５】次に偏平型電池１について詳述する。偏平
型電池１は、図３（ａ）に示すような高分子―金属を複
合したラミネートフィルムからなる外装材２を、その周
辺部を熱融着にて接合した熱融着部３により密閉された
もの、あるいは図３（ｂ）に示すような袋状にしたラミ
ネートフィルムからなる外装材２の開口部を熱融着した
熱融着部３により密閉されたものである。
【００１６】この熱融着部３のうち1箇所から正極リー
ド端子４、負極リード端子５を取り出す構造としたが、
正，負極のリード端子４，５を取り出す個所は特に１箇
所に限定されない。また電極リード端子４，５の材質は
強度、加工性、電池に用いた材料と電池反応以外の反応
を起こさないことを考えると、例えば、主な材質がAl，
Cu，Ni，SUS，鉄，金，銀の中から選ばれることが望ま
しいが、特に限定されない。
【００１７】また、扁平型電池１の電極にリチウムイオ
ンを吸蔵、脱離できる正極と、リチウムイオンを吸蔵、
脱離できる負極を用い、電解液はセパレータに非水電解
液を染み込ませたもの、または固体電解質若しくはゲル
電解質またはセパレータを含む固体電解質若しくはゲル
電解質を用いたリチウムイオン電池、固体電解質電池ま
たはゲル電解質電池において図３に示される構造にする
ことが好ましい。
【００１８】更に、正極にはLiCoO2，LiMn2O4，LiNiO2
を主材料とする正極活物質、負極にグラファイト、非晶
質炭素であるハードカーボンを主材料とする負極を用い
るとこが望ましいが、特に限定されない。
【００１９】図４は実施の形態１である電池モジュール
２０の側面から見た概略図である。電気伝導体７と、電
池外装のラミネートの端部３との間には所定の間隔７ａ
が設けられている。
【００２０】また、このリブ状突起６の電気伝導体７設
置部６ａは、熱融着部３を押圧する部分よりも電極リー
ド端子４，５側に凸状に形成されている。
【００２１】次に作用を説明する。扁平型電池１集合体
を挟持する平板型支持体２１にリブ状突起６を設けて、
特に電池外装熱融着部３に相当する個所を挟時すること
で熱融着部３を圧迫することができ、外力による変形
や、電池の温度上昇による内圧の増加に対しても十分な
シール性を確保することができる。また、複数の扁平型
電池１のリード端子４，５部分をリブ状突起６に設けた
電気伝導体７によって電気的に接続することでバスバー
などの接続手段を用いることなく単電池同士を電気的に
接続することができる。更に、扁平型電池平面部に対し
て平板型支持体２１により両側から挟み込む構成とした
ことで、電池の変形や正極板と負極板の電極間不均一を
生じることなく、充放電時の電流密度の分布を均一にす
ることができ、大電流での充放電性能を確保できる（請
求項１に相当）。
【００２２】また、間隔７ａを設けたことで、ラミネー
ト層に含まれる金属箔とリブ状の突起を介しての電池外
部での短絡を防止することが可能となり、電池外装ラミ
ネートの端部３に、短絡を防止するための特別な処理を
施す必要がない（請求項２に相当）。
【００２３】また、リブ状突起６の電気伝導体７設置部
６ａは、熱融着部３を押圧する部分よりも電極リード端
子４，５側に凸状に形成されたことで、電極リード端子
４，５と電気伝導体７との接着性の向上を図ることが可
能となり、大電流での充放電性能を確保できる（請求項
３に相当）。
【００２４】（実施の形態２）図６は実施の形態２にお
ける電極リード端子４，５と電気伝導体７との接合部を
側面から見た拡大図である。基本的構成は実施の形態１
と同様であるため異なる点についてのみ説明する。
【００２５】電気伝導体７と、電池外装のラミネートの
端部３との間に所定の間隔７ａが設けられている。
【００２６】また、実施の形態１ではリブ状突起６に凸
形状が形成されていたが、図６に示すように本実施の形
態２では、電気伝導体７を備えたリブ状突起６に対向す
る位置であって他方の平板型支持体２１に、電極リード
端子４，５を電気伝導体に押圧する第２リブ部６ｂが設
けられている。
【００２７】次に作用を説明する。第２リブ部６ｂを設
けたことで、電極リード端子４，５の厚さが電池の熱融
着部よりも薄い構造の電池においても、電池リード端子
４，５と電気伝導体７とを確実に接触することが可能に
なり、接触抵抗を低減でき大電流での充放電が可能にな
る（請求項４に相当）。
【００２８】（実施の形態３）図７は実施の形態３の電
池モジュール２０内部を正面から見た概略図、図８は実
施の形態３の電池モジュール２０を分解した斜視図であ
る。
【００２９】基本的構成は実施の形態１と同様であるた
め、異なる点についてのみ説明する。電極リード端子
４，５を設けた辺を除く電池外装接合部である熱融着部
３が配置される位置の全てに固定用リブ部６ｃが設けら
れている。
【００３０】次に作用を説明する。固定用リブ部６ｃを
設けたことで、モジュール化する際の単電池の位置を決
めることが容易になり組み立て製を向上できる。尚、固
定用リブ部６ｃの一部に空隙を設けてもよい。これによ
り、電池温度の上昇により万一電池内圧が増加した際、
上記個所から電池内圧を開放することができる（請求項
５に相当）。
【００３１】（実施例）以下、本発明を具体的な実施例
に基づいて説明する。ただし本発明はこれらの実施例に
限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲に
おいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３２】（実施例1）実施の形態１の扁平型電池を
電池の両側から挟み込む構成にしたモジュールを用い
た。電池を挟むための板に厚さ10ｍｍのアクリル樹脂を
用い、電池のリード端子部分およびリード端子と電池の
熱融着部分に相当する個所を挟み込む構造にしてある。
【００３３】また、隣り合う電池のリード端子同士を結
ぶようにリブ状の突起を配置し、この突起に電流を流す
ことができる電気伝導体を設けた。この電流を流すこと
ができる電気伝導体は厚さ1ｍｍの銅を用いた。より確
実に電気的接触を高めるように図４に示すように電気伝
導体設置部は200μｍ高くした。モジュールの端子取り
出しは、図５のように端子リードにねじでΦ8のリード
線を用いて、モジュールの端子と接続した。
【００３４】（実施例２）実施の形態３と同様に電極リ
ード端子を設けていない電池外周の熱融着部も押さえる
構造とし、その他については実施例１と同様にした。
【００３５】どちらの実施例についても、良好な電池モ
ジュールを得ることができた。以上の説明からも明らか
なように、本発明の電池モジュールは、電池外装にラミ
ネートフィルムを用いた電池において、電池のシール性
に対する信頼性を高め、電池同士の接続を簡便化し、大
電流での充放電性能を確保できる電池モジュールとした
ことで、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の電池モジュール内部を正面から
見た概略図である。
【図２】実施の形態１の電池モジュールを分解した斜視
図である。
【図３】実施の形態の扁平型電池を表す斜視図である。
【図４】実施の形態１の電池モジュールの内部を側面か
ら見た概略図である。
【図５】実施の形態１の電池モジュールのリード端子と
リード線の接合部付近の拡大図である。
【図６】実施の形態２の電池モジュール内部のリブ状突
起付近を表す概略図である。
【図７】実施の形態３の電池モジュール内部を正面から
見た概略図である。
【図８】実施の形態３の電池モジュール内部を分解した
斜視図である。
【符号の説明】
１ 扁平型電池 ３ 熱融着部（電池外周接合部） ４，５ 電極リード端子 ６ リブ状突起（リブ部） ６ａ 電気伝導体設置部 ６ｂ 第２リブ部 ６ｃ 固定用リブ部 ７ 電気伝導体 ８ リード線 ８ａ ねじ ９ 端子 ２０ 電池モジュール ２１ 平板型支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H022 AA09 CC02 CC09 CC12 KK03 5H029 AJ14 AJ15 AK03 AL07 AM11 BJ04 BJ06 CJ03 5H040 AA34 AS07 AT04 AY06 DD03 DD13 DD21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電池外装に高分子−金属を複合したラミ
    ネートフィルムと、正極板，セパレータおよび負極板を
    積層または巻回した発電要素と、該発電要素から電流を
    送受するリード端子と、該発電要素の外周部の一部又は
    全部を前記ラミネートフィルムにより被覆し、熱融着に
    て収納・密封する電池外装接合部とから構成された扁平
    型電池と、 前記扁平型電池を複数集合させた電池集合体と、 前記扁平型電池の平面に対向する方向から前記電池集合
    体を狭持する一対の平板型支持体と、 を備えた電池モジュールであって、 前記平板型支持体の少なくとも一方に、前記複数の扁平
    型電池のリード端子を電気的に接続する電気伝導体を備
    えたリブ部を設け、該リブ部は前記平板型支持体を所定
    の間隔に保持し、かつ前記平板型支持体は前記電池集合
    体を押圧、支持することを特徴とする電池モジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電池モジュールにおい
    て、 前記電気伝導体と、前記電池外装接合部の間に、所定の
    間隔を保持したことを特徴とする電池モジュール。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の電池モジュー
    ルにおいて、 前記リブ部の電気伝導体設置部は、前記電池外装接合部
    を押圧する部分よりもリード端子側に高くされているこ
    とを特徴とする電池モジュール。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか１つに記載の
    電池モジュールにおいて、 一方の平板型支持体に設けられ、前記電気伝導体を備え
    たリブ部に対向する位置であって他方の平板型支持体
    に、前記リード端子を前記電気伝導体に押圧する第２リ
    ブ部を設けたことを特徴とする電池モジュール。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか１つに記載の
    電池モジュールにおいて、 前記リード端子を設けた辺を除く電池外装接合部が配置
    される位置の一部または全部に固定用リブ部を設けたこ
    とを特徴とする電池モジュール。
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