JP2007095597A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外装ケースにラミネート包材を用いた電池のモジュール構造に関するものである。 The present invention relates to a battery module structure using a laminate packaging material for an exterior case.
近年、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盛んに行われている。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ものがある。 In recent years, high energy density and high output density batteries have been actively developed for use in electric vehicles powered by electricity and hybrid cars that run in combination with an engine and a motor. As a battery configuration for such a use, a wound power generation element is housed in a cylindrical case, a wound power generation element or a power generation element in which flat electrodes and separators are stacked is a flat type. There is something stored in the case.
また、このような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、ラミネート包材を外装ケースとし、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きている。さらに、このような、外装ケースにラミネート包材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とした電池モジュールの構成が、特許文献1に開示されている。
In addition, as a means for reducing the weight of such a battery and achieving higher energy density and higher output, a laminated packaging material is used as an outer case, and the periphery of the battery is sealed by heat sealing. Structures have been proposed. Furthermore, in such a battery using a laminate packaging material for the outer case, the configuration of the battery module that can improve the reliability of the sealing performance of the battery and ensure charge / discharge performance at a large current is disclosed in
具体的には、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と、これを複数集合させた電池集合体と、扁平型電池の平面に対向する方向から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、平板型支持体の少なくとも一方に、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、このリブ部は平板型支持体を所定の間隔に保持し、かつ平板型支持体は電池集合体を押圧,支持する構成としている。 Specifically, a flat battery covered with a laminate film, housed and sealed by thermal fusion, a battery assembly in which a plurality of the batteries are assembled, and a battery assembly from the direction facing the flat surface of the flat battery A battery module including a pair of flat plate-type supports that sandwich the battery, wherein at least one of the flat plate-type supports includes an electric conductor that electrically connects lead terminals of a plurality of flat-type batteries The rib portion holds the flat plate support at a predetermined interval, and the flat plate support presses and supports the battery assembly.
その他、印加される外力に対して強い構造を有するとした薄型電池を、複数電気的に接続して組み合わせることにより構成される組電池、及び当該組電池を複数組み合わせることにより構成される複合組電池が、特許文献2に開示されている。そして、この構成により、要求される容量,電圧等に適当な複合組電池を容易に得ることが可能となるとしている。
しかしながら、上記各特許文献に記載のような構成では、各電池セル同士の隣り合う電極端子(リード)を金属板や金属棒で接続した構造となっているため、工程が複雑となる。また、端子部に金属板や金属棒からの持続した負荷がかかるため、端子部が破損しやすい。さらに、電池セルの固定時には個々の電池セル同士の絶縁を取る必要があり、構成が複雑となる。 However, in the configuration as described in each of the above patent documents, since the electrode terminals (leads) adjacent to each other are connected by a metal plate or a metal rod, the process becomes complicated. Moreover, since the continuous load from a metal plate or a metal rod is applied to the terminal portion, the terminal portion is easily damaged. Furthermore, when the battery cells are fixed, it is necessary to insulate the individual battery cells from each other, which complicates the configuration.
本発明は、以上のような問題点に鑑み、簡単な構成で、端子部の機械的劣化が防止され、製造効率も良い電池モジュールを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a battery module that has a simple configuration, prevents mechanical deterioration of a terminal portion, and has high manufacturing efficiency.
上記目的を達成するために、本発明では、正極板と負極板とをセパレータを介して積層または巻回してなり、周縁から突設する正極と負極のリード端子を有する複数の発電要素を容器本体に縦横に配列,収納し、隣り合う前記発電要素同士を前記リード端子により電気的に接続しつつ全体を直列接続して、その一端より延びる正極端子及び他端より延びる負極端子を前記容器本体周縁部から突出させ、前記各発電要素及び各リード端子及び各極端子根元部を前記容器本体と蓋材とで挟み込み、前記容器本体の上面で前記各発電要素の周囲部分とこれに対向する前記蓋材の下面とを熱接着してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of power generating elements having positive and negative lead terminals protruding from the periphery are stacked or wound with a positive electrode plate and a negative electrode plate interposed between separators. Are arranged and housed vertically and horizontally, and the power generation elements adjacent to each other are electrically connected by the lead terminals while being connected in series, and a positive terminal extending from one end and a negative terminal extending from the other end are connected to the periphery of the container body. The power generation element, each lead terminal, and each electrode terminal base portion are sandwiched between the container main body and the lid member, and the peripheral portion of each power generation element on the upper surface of the container main body and the lid facing the lid It is characterized by being thermally bonded to the lower surface of the material.
また、前記各発電要素より正極及び負極の前記リード端子が互いに対向或いは略直交するように突出しており、隣り合う前記発電要素それぞれの前記リード端子が重畳されることにより電気的に接続されていることを特徴とする。 Further, the positive and negative lead terminals protrude from the respective power generation elements so as to face each other or substantially orthogonal to each other, and the lead terminals of the adjacent power generation elements are overlapped to be electrically connected. It is characterized by that.
また、重畳される前記リード端子の各先端部に面取り部或いは段差部を設け、これらを互いに当接させ重畳部が盛り上がらないようにしたことを特徴とする。 Further, a chamfered portion or a stepped portion is provided at each tip portion of the lead terminal to be superimposed, and these are brought into contact with each other so that the superimposed portion does not rise.
また、前記容器本体及び蓋材は、基材及びアルミニウム材及び熱接着性樹脂材が順次積層され接合されたラミネート包材によりなることを特徴とする。また、前記熱接着性樹脂材は、金属接着性を有する樹脂であることを特徴とする。 The container main body and the lid material are made of a laminate packaging material in which a base material, an aluminum material, and a thermal adhesive resin material are sequentially laminated and bonded. The thermal adhesive resin material is a resin having metal adhesiveness.
また、前記リード端子は、該リード端子の表裏面及び側面がリード端子接着性フィルムで被覆されており、該リード端子の一部が露出していることを特徴とする。 Further, the lead terminal is characterized in that the front and back surfaces and side surfaces of the lead terminal are covered with a lead terminal adhesive film, and a part of the lead terminal is exposed.
本発明によれば、簡単な構成で、端子部の機械的劣化が防止され、製造効率も良い電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery module that has a simple configuration, prevents mechanical deterioration of the terminal portion, and has high manufacturing efficiency.
具体的には、隣り合う発電要素をリード端子の重畳により電気的に接続する構成であるため、余計な接続部材が不要であり、端子部での機械的劣化を防止することができる。 Specifically, since the power generation elements adjacent to each other are electrically connected by overlapping the lead terminals, an extra connection member is unnecessary, and mechanical deterioration at the terminal portion can be prevented.
また、複数の発電要素を同時に収納し、密封する構成であるため、効率良く製造を行うことができ、併せてモジュール化が容易となる。 Moreover, since it is the structure which accommodates and seals several electric power generation elements simultaneously, it can manufacture efficiently and it becomes easy to modularize together.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る電池モジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。同図に示すように、本実施例では、発電要素1を容器本体2に縦横に配列,収納し、隣り合う発電要素1同士をリードLにより電気的に接続しつつ全体を直列接続して、その一端より延びる正極端子P及び他端より延びる負極端子Nを容器本体2周縁部から突出させている。そして、配列された各発電要素1,各リード,及び各極端子根元部を容器本体2と蓋材3とで挟み込み、容器本体2の上面で各発電要素1の周囲部分2aとこれに対向する蓋材3の下面とを熱接着して被覆,密封固定する構成としている。
FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the battery module according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, in this embodiment, the
発電要素1は周知の通り、正極板,セパレータ,及び負極板(それぞれ不図示)を積層又は巻回してなり、後述するように、正負のリード端子がそれぞれ突設している。また、容器本体2及び蓋材3には、後述するように、樹脂と金属とを積層させたラミネート包材を用いている。なお、容器本体2と蓋材3との接着は、必ずしも熱接着に限定されるものではなく、十分な接着性能が得られるのであれば、接着剤を用いること等によっても良い。
As is well known, the
図2は、本実施例の電池モジュールにおいて、蓋材を除いた状態を模式的に示す平面図である。同図において、各発電要素1は、容器本体2に設けられた後述する収納凹部にそれぞれ収納され、縦横に配列されている。また、各発電要素1からは、正極のリード端子1a及び負極のリード端子1bが、互いに対向或いは略直交するように突出しており、隣り合う発電要素1それぞれのリード端子1a,1bが重なり合って電気的に接続され、リードLを形成している。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a state in which the lid member is removed from the battery module of the present embodiment. In the figure, the respective
この場合、接続の角部に配置された発電要素1には、正極のリード端子1a及び負極のリード端子1bが、互いに略直交するように突出しているものを用いており、その他の発電要素1には、正極のリード端子1a及び負極のリード端子1bが、互いに対向するように突出しているものを用いていて、その結果、各発電要素1が全体として直列接続されるようになっている。また、直列接続の両端において、一端の発電要素1ではリード端子1aが容器本体2周縁部から突出して正極端子Pを形成し、他端の発電要素1ではリード端子1bが容器本体2周縁部から突出して負極端子Nを形成している。
In this case, the
図3は、本実施例の電池モジュールにおける発電要素近辺の様子を模式的に示す縦断面図である。同図に示すように、容器本体2にはその下面側に突設する収納凹部2bが平面視縦横に設けられており、これらにそれぞれ発電要素1が収納されている。発電要素1の上部周縁部からは、リード端子1a,1bがそれぞれ容器本体2の上面で各発電要素1の周囲部分2aに沿って前後に延び、リード端子1aと隣り合う発電要素1のリード端子1bとが重畳され、リード端子1bと隣り合う発電要素1のリード端子1aとが重畳されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing a state in the vicinity of the power generation element in the battery module of the present embodiment. As shown in the figure, the container
なお、重畳されるリード端子1a,1bは、どちらが上になっても良い。また、同図では発電要素1のリード端子1a,1bが、互いに対向するように突出している場合を示しているが、互いに略直交するように突出している場合は、リード端子1a,1bのいずれかが紙面手前側或いは向こう側に突出する形となる。以上のように各発電要素1が配設された後、上側に蓋材3が設けられ、各発電要素1,各リードL等を容器本体2と蓋材3とで挟み込み、上記周囲部分2aとこれに対向する蓋材3の下面とを熱接着して被覆,密封固定する。
Note that either one of the
このとき、重畳されているリード端子1a,1bは特に接合する必要はなく、熱接着による圧着力で十分に電気的接続状態が得られる。なお、図4に示すように、重畳されるリード端子1a,1bの各先端部に面取りを施したり(同図(a)参照)、段差を施したり(同図(b)参照)して、これらを互いに当接させ重畳部が盛り上がらないようにすることにより、リード端子同士の密着性が良くなり、より確実な電気的接続状態が得られる。
At this time, the
図5は、本実施例で用いられるラミネート包材の拡大縦断面図である。同図に示すように、このラミネート包材は、基材4としてON(延伸ナイロン)やPET(ポリエチレンテレフタレート)等の耐熱性,水バリア性等を有する樹脂が用いられ、アルミニウム材5,熱接着性樹脂材6が順次積層されて、ドライラミネーション等で接合された構成となっている。このラミネート包材を容器本体2に用いる場合は熱接着性樹脂材6が上面となり、蓋材3に用いる場合は熱接着性樹脂材6が下面となって、熱接着性樹脂材6同士が合わさって熱接着される仕組みである。
FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of the laminate packaging material used in this example. As shown in the figure, this laminate packaging material uses a resin having heat resistance, water barrier properties, etc. such as ON (stretched nylon) or PET (polyethylene terephthalate) as the base material 4, an aluminum material 5, and thermal bonding The conductive resin materials 6 are sequentially laminated and joined by dry lamination or the like. When this laminate packaging material is used for the
なお、本実施例の電池モジュールを量産する場合、例えば帯状のラミネート包材による連続した容器本体2及び蓋材3を用いて、複数個連なった電池モジュールを作製し、最後に1個ずつに切り離す方法とすれば、生産性の高いものとなる。また、本実施例の電池モジュールを積層し、隣り合う電極を接続して組電池とすることも可能である。
In addition, when mass-producing the battery module of the present embodiment, for example, a plurality of battery modules are produced using a
また、容器本体により発電要素を各収納凹部に収納し密封した状態で、隣り合う収納凹部間で電解液がリード端子表面を伝って流入するのを防止することが好ましく、以下の方法をとることができる。即ち、熱接着性樹脂材としてリード端子に対し熱接着性を有する金属接着性樹脂を用い、容器本体を密封する際の熱によりリード端子と熱接着性樹脂材を熱接着させる方法がある。金属接着性樹脂としては、不飽和カルボン酸でグラフト変性した酸変性オレフィン樹脂からなるフィルムを用いることができる。 Moreover, it is preferable to prevent the electrolyte from flowing along the lead terminal surface between adjacent storage recesses in a state where the power generation element is stored and sealed in each storage recess by the container body, and the following method is taken. Can do. That is, there is a method in which a metal adhesive resin having thermal adhesion to the lead terminal is used as the thermal adhesive resin material, and the lead terminal and the thermal adhesive resin material are thermally bonded by heat when the container body is sealed. As the metal adhesive resin, a film made of an acid-modified olefin resin graft-modified with an unsaturated carboxylic acid can be used.
若しくは、各リード端子表裏面にリード端子接着性フィルムを接着しておき、リード端子接着性フィルムと容器本体の熱接着性樹脂材を熱接着させる方法がある。この場合、重なり合ったリード端子表面の一部を露出させリード端子同士の接点とするために、リード端子の一部(例えば、リード端子先端部)を露出させる必要がある。 Alternatively, there is a method in which a lead terminal adhesive film is bonded to the front and back surfaces of each lead terminal, and the lead terminal adhesive film and the heat adhesive resin material of the container body are thermally bonded. In this case, it is necessary to expose a part of the lead terminal (for example, the tip of the lead terminal) in order to expose a part of the surface of the overlapping lead terminal to be a contact between the lead terminals.
リード端子接着性フィルムとしては、ポリエチレンナフタレートフィルムの両面に、少なくとも一方が酸変性ポリオレフィンであるポリオレフィン層を積層したフィルムを用いることが好ましい。この場合、ポリオレフィンナフタレートフィルムは耐熱性に優れるため、ヒートシール時に薄肉化することがなく、容器本体や蓋材を形成するラミネート包材中のアルミニウム材とリード端子との短絡を防止することができる。 As the lead terminal adhesive film, it is preferable to use a film in which a polyolefin layer, at least one of which is an acid-modified polyolefin, is laminated on both sides of a polyethylene naphthalate film. In this case, since the polyolefin naphthalate film has excellent heat resistance, it is not thinned during heat sealing, and it is possible to prevent a short circuit between the aluminum material and the lead terminal in the laminate packaging material forming the container body and the lid material. it can.
1 発電要素
1a,1b リード端子
2 容器本体
2a 周囲部分
2b 収納凹部
3 蓋材
4 基材
5 アルミニウム材
6 熱接着性樹脂材
L リード
P 正極端子
N 負極端子
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Claims (6)
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