JP2007299648A - 電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の二次電池100は、6つの発電要素110と、6つの収容部173内にそれぞれ発電要素110を収容するケース本体部材171を備えている。各発電要素110は、自身の正極集電板111の正極連結部112を、隣り合う発電要素110の負極集電板131の負極連結部132に、隔壁172の連結孔174を通じて接続することにより、二次電池100を構成している。正極集電板111のうち、正極連結部112は、離間方向B1とは逆方向の接近方向B2への屈曲について、側方に折り曲げ部120,120が存在する正極板第1溶着部114a及び正極板隣接遠位部117より屈曲し易くなっている。
【選択図】図4
Description
さらに、各単電池について、自身の集電板(第1集電板)の接続突部(連結部)と、各電槽の連結方向に隣り合う極性群の集電板(第2集電板)の接続突部(隣在連結部)とを、ケースの隔壁に設けた接続孔(連結孔)を通じて、接続することにより、電池モジュールを構成している。
この場合、弾性力が残留している集電板と、極板との溶接部位のうち、最も連結部に近い溶接部位あるいはその近くに応力集中が生じ、この溶接部位が破断して、この部分で集電板と極板とが離れ、両者の導通抵抗が上がってしまう虞があった。
また、この第1集電板は、1または複数の極板と極板溶着部で溶接されてなる。しかし、連結部に最も近くにある連結側極板溶着部と、これと連結部との間に位置する連結側部と、連結側極板溶着部に隣接する隣接遠位部の関係について見ると、連結側部は、離間方向とは逆方向への屈曲について、連結側極板溶着部及び隣接遠位部より屈曲し易くされている。
したがって、第1集電板に離間方向の弾性力が残留していても、第1集電板のうち、連結側部が、他よりも屈曲して、残留している弾性力を緩和し、連結側極板溶着部に、第1集電板に残留する弾性力によって生じる応力(反力)の集中を抑制できる。
これにより、連結側極板溶着部における亀裂や破断、これに伴う第1集電板と極板との導通抵抗の上昇を防止し、第1集電板と極板との接続信頼性の高い電池モジュールとすることができる。
したがって、第1集電板に離間方向の弾性力が残留していても、連結側部が大きく屈曲して残留する弾性力を緩和し、連結側極板溶着部及び隣接遠位部での屈曲を適切に抑制する。このため、連結側極板溶着部に応力(反力)が集中するのを適切に防止できる。
しかしながら、本発明の電池モジュールでは、さらに、連結側極板溶着部及び隣接遠位部に、屈曲抑制部である折り曲げ部を備えているため、この折り曲げ部の存在により、連結側極板溶着部及び隣接遠位部が板状部の厚み方向への屈曲変形するのを効果的に抑制することができる。
これにより、第1集電板に、離間方向の弾性力を残留していても、小断面部で大きく屈曲して弾性力を緩和するので、連結側極板溶着部に、応力(反力)が集中するのを効果的に防止できる。
なお、本実施例では、隣り合う発電要素110,110同士の連結にあたり、ケース本体部材171の連結孔174内において、正極集電板111の正極連結部112と、負極集電板131の負極連結部132とが互いに離間する方向(図2中、左右方向)を、離間方向とする。また、二次電池100が本発明の電池モジュールに対応し、ケース本体部材171がケースに対応する。
発電要素110は、前述したように、電極積層体160、正極集電板111及び負極集電板131から構成されている(図3参照)。このうち、電極積層体160は、正極板161、負極板162及び袋状のセパレータ163を、それぞれ多数有している。この電極積層体160では、正極板161は袋状のセパレータ163内に挿入されており、図3に示すように、セパレータ163内に挿入された正極板161と、負極板162とが交互に積層されている。
後に詳述するように、各正極板161は、その一端部(図3において左端部)に位置するリード部161Lにおいて、溶接により正極集電板111と接合され、電気的に導通している。同様に、各負極板162は、その他端部(図3において右端部)に位置するリード部162Lにおいて、溶接により負極集電板131と接合され、電気的に導通している。
本実施例では、正極集電板111が本発明の第1集電板に対応し、正極連結部112が連結部に対応する。
なお、正極板溶着部114が本発明の極板溶着部に対応し、正極板第1溶着部114aが連結側極板溶着部に対応する。
したがって、この折り曲げ部120,120は、正極集電板111のうち正極板第1溶着部114aよりも正極連結部112から遠ざかる部位である正極板遠位部116のうち、正極板第1溶着部114aに隣接する部位である正極板隣接遠位部117にも設けられている。したがって、折り曲げ部120,120は、正極板第1溶着部114a及び正極板隣接遠位部117の、その板厚方向(図4(b)中、左右方向)への屈曲を抑制している。本実施例では、折り曲げ部120,120が本発明の屈曲抑制部に対応する。
本実施例では、負極集電板131が本発明の第2集電板に対応する。なお、正極集電板111を本発明の第2集電板に対応させ、負極集電板131を第1集電板に対応させても良い。
したがって、この折り曲げ部140,140は、負極集電板131のうちの負極板第1溶着部134aよりも負極連結部132から遠ざかる負極板遠位部136のうち、負極板第1溶着部134aに隣接する部位である負極板隣接遠位部137にも設けられている。したがって、折り曲げ部140,140は、負極板第1溶着部134a及び負極板隣接遠位部137の、板厚方向(図4(b)中、左右方向)の屈曲を抑制している。
この電池ケース170は、前述したように、ケース本体部材171及び蓋部材176からなる。ケース本体部材171は、樹脂の一体成形によって直方体形状に形成されており、挿入側(図1中、上方)を開口175させ、ケース本体部材171の内部に、5つの隔壁172により分割された6つの収容部173を有している(図1及び図2参照)。これらの収容部173は、それぞれ、発電要素110(図2参照)を収容可能な大きさとなっている。ケース本体部材171には、図2に示すように、それぞれの隔壁172の挿入側(図2中、上方)に、互いに隣り合う収容部173,173を連通する連結孔174が設けられている。この連結孔174は、正極集電板111の正極連結部112と負極集電板131の負極連結部132とがそれぞれ挿入可能な径となっている。
まず、製造した正極板161及び負極板162を十分に乾燥させた後、正極板161をセパレータ163内に挿入し、セパレータ163内に挿入した正極板161と負極板162とを交互に積層させて電極積層体160を形成する(図3参照)。各正極板161及び各負極板162の積層では、各正極板161のリード部161Lをすべて電極積層体160の一方側(図3中、左側)に位置決めされた状態で配置する。同様に、各負極板162のリード部162Lをすべて電極積層体160の他方側(図3中、右側)に位置決めされた状態で配置する。積層された正極板161と負極板162とが位置ズレしないように、電極積層体160を治具(図示しない)により一時的に固定した状態にして、正極集電板111の正極板状部113の正極板溶着部114(114a〜114e)を、各正極板161の各リード部161Lに当接させる。同様に、負極集電板131の負極板状部133の負極板溶着部134(134a〜134e)を、各負極板162の各リード部162Lに当接させる。そして、治具(図示しない)により正極集電板111及び負極集電板131を電極積層体160に一時的に固定させておく。
なお、正極集電板111及び負極集電板131に脱磁をすることで、溶接前に、正極集電板111及び負極集電板131に帯びた磁気を除去し、磁気による電子ビームへの悪影響を防止している。
本実施例では、各発電要素110について、図2において、正極集電板111を左方に、負極集電板131を右方に配置して、6つの発電要素110を、それぞれ、ケース本体部材171の開口175から各収容部173内に収容する。
また、この発電要素110Bについて、その正極集電板111Bの正極連結側部115Bを、その正極連結部112Bがケース本体部材171の隔壁172Cの連結孔174C内に挿入されるように、発電要素110Aに近づく方向である接近方向B2(図5において左方)へ屈曲変形させる。
この場合、弾性力が残留している集電板と、極板との溶接部位のうち、最も連結部に近い溶接部位あるいはその近くに応力集中が生じ、この溶接部位が破断して、この部分で集電板と極板とが離れ、両者の導通抵抗が上がってしまう虞があった。
しかしながら、本実施例に係る二次電池100では、正極板第1溶着部114a及び正極板隣接遠位部117の屈曲を抑制する折り曲げ部120,120が設けられている。
これにより、正極集電板111Bについて、正極板第1溶着部114aにおける亀裂や破断、これに伴う正極集電板111Bと各正極板161との導通抵抗の上昇を防止することができる。なお、本実施例では、他の正極集電板111についても同様である。かくして、正極集電板111と各正極板161との接続信頼性の高い二次電池100とすることができる。
このため、正極集電板111(111B)と同様に、負極板第1溶着部134aと、負極連結部132との間に位置する負極連結側部135(135A)と、負極板第1溶着部134a及び負極板隣接遠位部137の屈曲し易さを比べると、負極連結側部135(135A)は、離間方向A1とは逆方向の接近方向A2への屈曲について、側方に折り曲げ部140,140が存在する負極板第1溶着部134a及び負極板隣接遠位部137より屈曲し易い。
これにより、負極集電板131Aについても、負極板第1溶着部134aにおける亀裂や破断、これに伴う負極集電板131Aと各負極板162との導通抵抗の上昇を防止することができる。本実施例では、他の負極集電板131についても同様である。かくして、負極集電板131と各負極板162との接続信頼性の高い二次電池100とすることができる。
次いで、実施例2について、図6を用いて説明する。
本実施例に係る発電要素210は、前述の実施例1に係る発電要素110とは、これに用いる第1集電板及び第2集電板の構成のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。
本実施例に係る正極集電板211及び負極集電板231は、折り曲げ部120,140を有さない点、及び、正極板状部213の一部に、ビード220を含む強化正極板状部213Bを有し、また負極板状部233の一部に、ビード240を含む強化負極板状部233Bを有している点で、実施例1と異なる。
したがって、正極集電板211に離間方向(B1)の弾性力が残留していると、正極連結側部215が接近方向(B2)に大きく屈曲して残留する弾性力を緩和する一方、正極板第1溶着部214a及び正極板隣接遠位部217が接近方向(B2)に屈曲するのは抑制される。このため、正極集電板211に残留する弾性力によって正極板第1溶着部214aに応力(反力)が集中するのを適切に防止できる。
次いで、実施例3について、図7及び図8を用いて説明する。
本実施例に係る発電要素310は、前述の実施例1に係る発電要素110とは、これに用いる第1集電板及び第2集電板の構成のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。
本実施例に係る正極集電板311及び負極集電板331は、実施例1と同様の折り曲げ部320,340に加え、正極屈曲容易部360を正極連結側部315に有し、また負極屈曲容易部380を負極連結側部335に有している点で、実施例1と異なる。
折り曲げ部320,320は、正極板状部313の板幅方向の両縁で、正極板状部313から折れ曲がって正極板状部313の厚み方向に沿って延びる板状の形態となっている。この折り曲げ部320,320は、正極板状部313のうち、正極板第1溶着部314aから正極板第5溶着部314eに至る範囲に対応して設けられている。
したがって、折り曲げ部320,320は、正極板遠位部316のうち、正極板第1溶着部314aに隣接する部位である正極板隣接遠位部317の両縁にも設けられており、正極板第1溶着部314a及び正極板隣接遠位部317が、板厚方向に屈曲するのを抑制する。
これにより、正極連結側部315のうち、対向する切欠き362,362の間は、正極連結側部315のうち、正極連結部312と正極板第1溶着部314aとを結ぶ方向(図7中、上下方向)に直交する断面の断面積を、他の部分よりも小さくしてなる小断面部361とされている。
しかしながら、本実施例に係る発電要素310では、正極集電板311のうち、正極板第1溶着部314a及び正極隣接遠位部317の屈曲を抑制する折り曲げ部320,320が設けられている。その上、正極連結側部315に、正極板屈曲容易化部360である小断面部361,361が設けられている。
次いで、実施例4について、図9を用いて説明する。
本実施例に係る発電要素410は、前述の実施例3に係る発電要素310とは、これに用いる第1集電板及び第2集電板の屈曲容易部の構成のみが異なり、それ以外の部分は同様である。したがって、実施例1,3と同様な部分の説明は、省略あるいは簡素化し、異なる部分を中心に説明することとする。
本実施例に係る正極集電板411及び負極集電板431は、正極屈曲容易部460である小断面部461を薄肉部位462で実現している点、及び、負極屈曲容易部480である小断面部481を薄肉部482で実現している点で、実施例3と異なる。
折り曲げ部420,420は、正極板状部413の板幅方向の両縁で、正極板状部413から折れ曲がって正極板状部413の厚み方向に沿って延びる板状の形態となっている。この折り曲げ部420,420は、正極板状部413のうち、正極板第1溶着部414aから正極板第5端溶着部414eに至る範囲に対応して設けられている。
これにより、正極連結側部415のうち、対向する薄肉部位462,462の間は、正極連結側部415のうち、正極連結部412と正極板第1溶着部414aとを結ぶ方向(図7中、上下方向)に直交する断面の断面積を、他の部分よりも小さくしてなる小断面部461とされている。
しかしながら、本実施例に係る発電要素410では、正極集電板411のうち、正極板第1溶着部414a及び正極隣接遠位部417の屈曲を抑制する折り曲げ部420,420が設けられている。その上、正極連結側部415に、正極板屈曲容易化部460である小断面部461,461が設けられている。
例えば、実施例1〜4では、第1集電板である正極集電板111,211,311,411を正極側、第2集電板である負極集電板131,231,331,431を負極側とした。しかし、第1集電板を負極側、第2集電板を正極側としても良い。
また、実施例1,3,4では、折り曲げ部120,320,420を、正極集電板111,311,411の正極板状部113,313,413のうち、5箇所の正極板溶着部114a〜114e等にまたがる範囲の両縁に設けた。
しかしながら、折り曲げ部を施す範囲としては、集電板のうち、少なくとも連結側極板溶着部及び隣接遠位部の屈曲を防止できる範囲であれば良い。
また、実施例1〜4では、正極板161と正極集電板111等との接合について、いずれも1枚の正極板161につき、5箇所の正極板溶着部114等で接合した。しかしながら、電極板1枚につき、この電極板と第1集電板との溶接部位の数量、及び、電極板と第2集電板との溶接部位の数量は、適宜変更可能である。
110,210,310,410 発電要素
111,211,311,411 正極集電板(第1集電板)
112,212,312,412 正極連結部(連結部)
113,213,313,413 正極板状部(板状部)
114,214,314,414 正極板溶着部(極板溶着部)
114a,214a,314a,414a 正極板第1溶着部(連結側極板溶着部)
115,215,315,415 正極連結側部(連結側部)
116,216,316,416 正極板遠位部
117,217,317,417 正極板隣接遠位部(隣接遠位部)
120,320,420 折り曲げ部(屈曲抑制部)
360,460 正極板屈曲容易化部(屈曲容易化部)
361,461 小断面部
131,231,331,431 負極集電板(第2集電板)
134,234,334,434 負極板溶着部
161 正極板
162 負極板
171 ケース本体部材(ケース)
172 隔壁
173 収容部
174 連結孔
Claims (5)
- 正極板、負極板、上記正極板及び上記負極板のうちいずれか一方の極板を溶接してなる第1集電板、及び、上記正極板及び上記負極板のうち他方の極板を溶接してなる第2集電板、を有する複数の発電要素と、
上記複数の発電要素を収容するケースであって、
上記ケース内に複数の収容部を構成する少なくとも1つの隔壁を有し、
複数の上記収容部にそれぞれ上記発電要素を収容してなるケースと、を備える
電池モジュールであって、
上記発電要素は、上記隔壁に設けられた連結孔を通じて、自身の上記第1集電板の連結部を、隣り合う上記発電要素についての上記第1集電板及び上記第2集電板のいずれかの隣在連結部に、この隣在連結部と離間する離間方向の弾性力を上記自身の第1集電板に残留させた状態で、固着連結してなり、
上記第1集電板は、
上記一方の極板に1または複数の極板溶着部で溶接されてなり、
上記極板溶着部のうち上記連結部に最も近いものを連結側極板溶着部とし、
上記連結側極板溶着部と上記連結部との間の部位を連結側部とし、
上記連結側極板溶着部よりも上記連結部から遠ざかる遠位部のうち、上記連結側極板溶着部に隣接する部位を隣接遠位部としたとき、
上記連結側部は、
上記離間方向とは逆方向への屈曲について、上記連結側極板溶着部及び上記隣接遠位部より屈曲し易くされてなる
電池モジュール。 - 請求項1に記載の電池モジュールであって、
前記第1集電板は、
前記連結側極板溶着部及び前記隣接遠位部の、前記離間方向とは逆方向への屈曲を抑制する屈曲抑制部、及び、
前記連結側部に、この連結側部における上記離間方向とは逆方向への屈曲を容易にする屈曲容易化部、の少なくともいずれかを有する
電池モジュール。 - 請求項2に記載の電池モジュールであって、
前記連結側極板溶着部及び前記隣接遠位部は、
前記離間方向を厚み方向とする板状であり、
前記屈曲抑制部は、
上記連結側極板溶着部及び上記隣接遠位部から折れ曲ってこの連結側極板溶着部及び隣接遠位部の厚み方向に延びる板状の折り曲げ部である
電池モジュール。 - 請求項2または請求項3に記載の電池モジュールであって、
前記連結側極板溶着部及び前記隣接遠位部は、
前記離間方向を厚み方向とする板状であり、
前記屈曲抑制部は、
上記連結側極板溶着部及び上記隣接遠位部の少なくともいずれかに形成され、前記連結部と上記連結側極板溶着部とを結ぶ方向に直交する断面が、上記厚み方向に凹凸を有する凹凸部位である
電池モジュール。 - 請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の電池モジュールであって、
前記屈曲容易化部は、
前記連結側部のうち、前記連結部と前記連結側極板溶着部とを結ぶ方向に直交する断面の断面積を、他の部分よりも小さくしてなる小断面部である
電池モジュール。
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