JP2008293662A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の角型電池を加圧して保持することができる組電池に関するものである。 The present invention relates to an assembled battery that can pressurize and hold a plurality of prismatic batteries.
セパレータを介して複数の電極板を積層し、ラミネートタイプの外装部材に収容して封止した角型リチウムイオン電池を複数組み合わせた組電池は、大きな容量を有し、かつ良好なハイレート特性を有しているため、ロボット、電気自動車、バックアップ電源などに用いられている。 A battery pack in which a plurality of prismatic lithium ion batteries are stacked by laminating a plurality of electrode plates via a separator and housed in a laminate type exterior member and sealed has a large capacity and good high-rate characteristics. Therefore, it is used for robots, electric vehicles, backup power supplies, etc.
上記のようなラミネートタイプの角型リチウムイオン電池においては、充放電の際に電極板の膨張及び収縮が生じる。電極板の間の距離が増加すると、正極活物質層内及び負極活物質層内における電子伝導性が低下するため、内部抵抗が上昇し、電池容量の低下や、サイクル特性の劣化が生じる。そのため、電極板間の距離が増加しないように、角型リチウムイオン電池を積層した組電池においては、外部から各電池に圧力をかけておくことが好ましい。 In the laminate-type prismatic lithium ion battery as described above, the electrode plate expands and contracts during charging and discharging. When the distance between the electrode plates increases, the electron conductivity in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer decreases, so that the internal resistance increases, resulting in a decrease in battery capacity and deterioration in cycle characteristics. Therefore, in an assembled battery in which prismatic lithium ion batteries are stacked, it is preferable to apply pressure to each battery from the outside so that the distance between the electrode plates does not increase.
特許文献1〜3においては、上記のようなラミネートタイプの角型リチウムイオン電池をプレートもしくはスペーサを介して厚み方向に積層し、積層した電池の両端に拘束プレートを設け、この拘束プレートをベルトもしくは連結ロッドで締めつけることにより、各電池を押圧している。
In
しかしながら、このような方法で各電池を押圧する場合、各電池に均一な圧力がかかりにくいという問題がある。特に、電池の積層数が多い場合、両端に位置する電池と、中心付近の電池とでは、かかる圧力にムラを生じ易いという問題を生じる。このため、一部の電池において内部抵抗が上昇し、電池容量の低下や、サイクル特性の劣化を生じ易くなる。 However, when each battery is pressed by such a method, there is a problem that it is difficult to apply a uniform pressure to each battery. In particular, when the number of stacked batteries is large, there is a problem that unevenness is easily generated in the pressure between the battery located at both ends and the battery near the center. For this reason, internal resistance rises in some batteries, which tends to cause a reduction in battery capacity and deterioration in cycle characteristics.
また、ハイレート放電時に各電池は発熱するが、従来の組電池の構造では、各電池からの放熱が十分になされず、電池が温度上昇し、運転上限温度に達して放電できなくなる場合があった。 In addition, each battery generates heat during high-rate discharge. However, in the conventional assembled battery structure, heat is not sufficiently released from each battery, and the battery rises in temperature and may reach a maximum operating temperature and cannot be discharged. .
特許文献4においては、本発明と同様に、電池を放射状に配置する組電池の構造が開示されているが、このような電池の放射状の配置は、各電池を押圧するためのものではなく、放射状の配置の中心部に形成された冷却通路により、各電池を均一に冷却するためのものである。
本発明の目的は、各電池を均一に加圧することができ、かつ効率良く各電池から放熱させることができる角型電池の組電池を提供することにある。 The objective of this invention is providing the assembled battery of the square battery which can pressurize each battery uniformly and can be thermally radiated from each battery efficiently.
本発明の組電池は、正極端子及び負極端子を同一側部から取り出した複数の角型電池を、正極端子及び負極端子が内側に位置するように放射状に配置し、各電池間に楔形のスペーサをその先端が内側に位置するようにそれぞれ設け、各スペーサを内側に向かって押圧することにより、各電池を加圧することを特徴としている。 In the assembled battery of the present invention, a plurality of prismatic batteries in which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are taken out from the same side are arranged radially so that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are located inside, and a wedge-shaped spacer is provided between the batteries. Each of the batteries is provided so that the tip thereof is positioned inside, and each battery is pressed by pressing each spacer inward.
本発明においては、正極端子及び負極端子が内側に位置するように複数の角型電池を放射状に配置し、各電池間に楔形のスペーサをその先端が内側に位置するようにそれぞれ設け、各スペーサを内側に向かって押圧することにより、各電池を加圧している。このため、スペーサによって互いにほぼ同じ状態で各電池を加圧することができる。従って、各電池を均一に加圧することができる。 In the present invention, a plurality of prismatic batteries are radially arranged so that the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are located inside, and a wedge-shaped spacer is provided between each battery so that the tip thereof is located inside. Each battery is pressurized by pressing inward. For this reason, each battery can be pressurized by the spacers in substantially the same state. Therefore, each battery can be uniformly pressurized.
また、本発明においては、各電池間に楔形のスペーサを設けており、従来のように電池同士を密着して積層するものではないので、各電池から効率良く放熱させることができる。このため、温度上昇が大きく放電できなかった大容量でのハイレートの充放電が可能となる。 In the present invention, wedge-shaped spacers are provided between the batteries, and the batteries are not closely stacked as in the prior art, so that heat can be efficiently radiated from the batteries. For this reason, charge and discharge at a high rate with a large capacity that could not be discharged due to a large temperature rise becomes possible.
本発明においては、各スペーサの外周部が、各電池の外側端部より外側に位置していることが好ましい。各スペーサの外周部を、各電池の外側端部より外側に位置させることにより、各スペーサの外周部にベルトを巻き付け、該ベルトを締めつけて、各スペーサを内側に向かって押圧することができる。このようなベルトの締めつけによれば、各スペーサを同時に内側に向かって押圧することができ、より均一に各電池を加圧することができる。また、ベルトの締めつけにより、各電池を加圧することでできるとともに、各スペーサを介して各電池を保持することができる。 In this invention, it is preferable that the outer peripheral part of each spacer is located outside the outer edge part of each battery. By positioning the outer peripheral portion of each spacer outside the outer end portion of each battery, a belt can be wound around the outer peripheral portion of each spacer, the belt can be tightened, and each spacer can be pressed inward. According to such belt tightening, the spacers can be simultaneously pressed inward, and the batteries can be more uniformly pressed. Further, each battery can be pressed by tightening the belt, and each battery can be held via each spacer.
また、本発明においては、正極端子及び負極端子を内側に位置するように各電池を放射状に配置している。このため、放射状に配置された電池の内側部分、すなわち組電池の中心部分で、正極端子及び負極端子を接続することにより、電池同士を直列または並列に接続することができる。従って、組電池の中心部分の空間を利用して端子を接続することが可能となる。また、正極端子と負極端子を近接させることができるので、端子間の距離を短くすることができ、端子間における電気抵抗を低減することができ、組電池全体の出力を高めることができる。 Moreover, in this invention, each battery is radially arrange | positioned so that a positive electrode terminal and a negative electrode terminal may be located inside. For this reason, the batteries can be connected in series or in parallel by connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal at the inner part of the radially arranged battery, that is, the central part of the assembled battery. Therefore, it is possible to connect the terminals using the space in the central portion of the assembled battery. Moreover, since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal can be brought close to each other, the distance between the terminals can be shortened, the electric resistance between the terminals can be reduced, and the output of the entire assembled battery can be increased.
また、中心部分に配置された端子は近接しているため、端子同士を直接接続することができる。このため、端子同士を接続するためのリード線等が不要になる。リード線等が不要になるため、端子間の接続による電気抵抗を低減することができ、組電池全体の出力を高めることができる。また、リード線等を用いないので、電気配線が簡単になり、リード線を引き回すときの絶縁対策も不要になる。また、端子同士を直接接続することにより、組電池の組み立て構造をより堅固に保持することができる。 Further, since the terminals arranged in the central portion are close to each other, the terminals can be directly connected to each other. For this reason, the lead wire etc. for connecting terminals are unnecessary. Since lead wires or the like are not required, the electrical resistance due to the connection between the terminals can be reduced, and the output of the entire assembled battery can be increased. In addition, since no lead wire or the like is used, electrical wiring is simplified, and no insulation measure is required when the lead wire is routed. Further, by directly connecting the terminals, the assembled structure of the assembled battery can be held more firmly.
また、本発明においては、スペーサの加圧面が、電池の加圧される側面と同等もしくはそれより広い平面部を有することが好ましい。スペーサの加圧面がこのような平面部を有することにより、電池の側面全体を均一に加圧することができる。 In the present invention, it is preferable that the pressurization surface of the spacer has a flat portion that is equal to or wider than the pressurized side surface of the battery. Since the pressing surface of the spacer has such a flat portion, the entire side surface of the battery can be uniformly pressed.
また、本発明においては、スペーサが金属から形成されていることが好ましい。スペーサを金属から形成することにより、スペーサの熱伝導率を高めることができ、各電池からの発熱を、より効率良くスペーサを介して外部に放熱することができる。金属としては、熱伝導率の高い金属であることが好ましく、例えば、SUS(ステンレス鋼)、アルミニウム、銅などの金属が挙げられる。しかしながら、本発明のスペーサの材質は、金属に限定されるものではなく、樹脂などを用いて形成してもよい。 In the present invention, the spacer is preferably made of metal. By forming the spacer from metal, the thermal conductivity of the spacer can be increased, and the heat generated from each battery can be radiated to the outside through the spacer more efficiently. As a metal, it is preferable that it is a metal with high heat conductivity, For example, metals, such as SUS (stainless steel), aluminum, copper, are mentioned. However, the material of the spacer of the present invention is not limited to metal, and may be formed using resin or the like.
また、本発明においては、スペーサが中空構造を有していることが好ましい。中空構造とすることにより、スペーサを軽量化することができる。また、スペーサは、外周部を開放した中空構造であることがより好ましい。外周部を開放した中空構造とすることにより、電池からの発熱をスペーサを介して効率良く放熱することができる。 In the present invention, it is preferable that the spacer has a hollow structure. By using a hollow structure, the spacer can be reduced in weight. Moreover, it is more preferable that the spacer has a hollow structure with an open outer periphery. By adopting a hollow structure with an open outer periphery, heat generated from the battery can be efficiently radiated through the spacer.
本発明における角型電池は、セパレータを介して正極と負極とを交互に複数積層した電池であることが好ましい。このような積層型電池においては、各正極に接続された正極タブ及び各負極に接続された負極タブをそれぞれまとめて取り出し、正極タブは正極端子に、負極タブは負極端子に接続される。 The prismatic battery in the present invention is preferably a battery in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators. In such a stacked battery, the positive electrode tab connected to each positive electrode and the negative electrode tab connected to each negative electrode are taken out together, and the positive electrode tab is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode tab is connected to the negative electrode terminal.
また、本発明における角型電池は、ラミネートフィルムなどのフレキシブなフィルムからなる外装体に、積層した正極、負極及びセパレータからなる電極体を挿入し、電解液を外装体内に注入した電池であることが好ましい。 The prismatic battery according to the present invention is a battery in which an electrode body composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator is inserted into an exterior body made of a flexible film such as a laminate film, and an electrolyte is injected into the exterior body. Is preferred.
また、本発明における角型電池は、セパレータを介して正極と負極を重ね合わせ、これをスパイラル状に巻き取って電極体とし、この電極体を扁平に押しつぶしたものをラミネートフィルムなどからなる外装体に挿入して作製したものであってもよい。 Further, the prismatic battery according to the present invention is an outer package made of a laminate film or the like, in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped through a separator and wound into a spiral shape to form an electrode body. It may be produced by being inserted into the.
本発明における角型電池は、加圧される対向した側面を有するものであり、本発明においては、スペーサの加圧面によって電池のこれらの側面を押圧することにより、電池内を加圧する。電池内を加圧することにより、電極間の距離の増加を抑制し、内部抵抗の上昇による電池容量の低下、及びサイクル特性の劣化を抑制することができる。 The prismatic battery according to the present invention has opposed side surfaces to be pressurized. In the present invention, the inside of the battery is pressurized by pressing the side surfaces of the battery with the pressure surface of the spacer. By pressurizing the inside of the battery, an increase in the distance between the electrodes can be suppressed, and a decrease in battery capacity and a deterioration in cycle characteristics due to an increase in internal resistance can be suppressed.
本発明における角型電池として、ラミネートフィルムを外装体としたリチウムイオン電池を用いた場合、本発明の効果を最も顕著に期待することができる。ラミネートフィルムを外装体としたリチウムイオン電池は、充放電により特に膨れ易いものであるので、電池を加圧して電極間距離の増加を抑制する効果が最も顕著に得られる。このため、本発明の効果を最も顕著に期待することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、外装体が、金属缶や樹脂ケースから形成されたものや、電池系として、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などの他の電池系などであってもよい。 When a lithium ion battery having a laminate film as an outer package is used as the prismatic battery in the present invention, the effect of the present invention can be expected most remarkably. A lithium ion battery having a laminate film as an outer package is particularly easily swelled by charging / discharging, so that the effect of suppressing an increase in the distance between electrodes by pressurizing the battery is most prominent. For this reason, the effect of the present invention can be expected most remarkably. However, the present invention is not limited to this, and the exterior body is formed from a metal can or a resin case, or the battery system is another battery system such as a nickel cadmium battery or a nickel metal hydride battery. May be.
本発明によれば、各電池間のスペーサを内側に向かって押圧することにより、各電池を加圧することができる。従って、例えば、スペーサの外周部にベルトを巻き付け、該ベルトを締めつけることにより、スペーサを同時に内側に向かって押圧することができ、各電池をほぼ均等に加圧するとこができる。このため、従来のように電池を加圧する圧力にムラが生じるのを防止することができ、均一な圧力で各電池を加圧することができる。従って、各電池において電極間の距離の増加を抑制する効果をほぼ同程度に得ることができ、電池容量の低下やサイクル特性の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, each battery can be pressurized by pressing the spacer between the batteries inward. Therefore, for example, by winding a belt around the outer periphery of the spacer and tightening the belt, the spacer can be pressed inward simultaneously, and each battery can be pressed almost uniformly. For this reason, it is possible to prevent unevenness in the pressure for pressurizing the battery as in the conventional case, and it is possible to pressurize each battery with a uniform pressure. Accordingly, the effect of suppressing the increase in the distance between the electrodes in each battery can be obtained to substantially the same extent, and the decrease in battery capacity and the deterioration in cycle characteristics can be suppressed.
また、本発明においては、電池間にスペーサが設けられているので、ハイレート放電時に各電池から発生した熱を、スペーサを介して外部に効率良く放出することができる。このため、ハイレートの充放電が可能となる。 In the present invention, since the spacer is provided between the batteries, the heat generated from each battery during the high rate discharge can be efficiently released to the outside through the spacer. For this reason, high-rate charging / discharging becomes possible.
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<積層ラミネートタイプの角型電池の作製>
[正極の作製]
正極活物質としてのLiCoO290重量%と、導電剤としてのカーボンブラック5重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン5重量%と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを混合して正極用合剤スラリーを調製した後、この正極用合剤スラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み0.1mmまで圧縮した後、幅95mm及び高さ95mmとなるように切断して正極を作製した。
<Preparation of laminated laminate type square battery>
[Production of positive electrode]
90% by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 5% by weight of carbon black as a conductive agent, 5% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent Were mixed to prepare a positive electrode mixture slurry, and this positive electrode mixture slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil as a positive electrode current collector. Thereafter, the solvent was dried, compressed to a thickness of 0.1 mm with a roller, and then cut to a width of 95 mm and a height of 95 mm to produce a positive electrode.
なお、正極活物質としては、上記のLiCoO2以外に、例えば、LiNiO2、LiMnO4あるいはこれらの複合体などを用いてもよい。 In addition to the above LiCoO 2 , for example, LiNiO 2 , LiMnO 4, or a composite thereof may be used as the positive electrode active material.
[負極の作製]
負極活物質としての黒鉛粉末95重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン5重量%と、溶剤としてのNMP溶液とを混合して負極用合剤スラリーを調製した後、このスラリーを負極集電体としての銅箔の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み0.08mmにまで圧縮した後、幅100mm及び高さ100mmになるように切断して負極を作製した。
[Production of negative electrode]
After preparing a negative electrode mixture slurry by mixing 95% by weight of graphite powder as a negative electrode active material, 5% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an NMP solution as a solvent, this slurry was mixed with the negative electrode collector. It apply | coated to both surfaces of the copper foil as an electric body. Thereafter, the solvent was dried and compressed to a thickness of 0.08 mm with a roller, and then cut to have a width of 100 mm and a height of 100 mm to produce a negative electrode.
なお、上記負極活物質としては、人造黒鉛を用いているが、天然黒鉛やその他の炭素材料も好適に用いられる。 In addition, although artificial graphite is used as the negative electrode active material, natural graphite and other carbon materials are also preferably used.
[集電タブの取り付け]
上記正極にアルミニウム箔からなる正極タブを、上記負極に銅箔からなる負極タブをそれぞれ超音波溶接により取り付けた。
[Attaching the current collector tab]
A positive electrode tab made of aluminum foil was attached to the positive electrode, and a negative electrode tab made of copper foil was attached to the negative electrode by ultrasonic welding.
[積層電極体の作製]
正極タブを取り付けた上記正極50枚と、負極タブを取り付けた上記負極51枚とを、ポリプロピレン製のセパレータ(100mm×100mm、厚み30μm)を介して正極タブ及び負極タブが同一辺となる方向で積層した。なお、両端部が負極となるように、正極及び負極を積層した。この積層体に、形状保持のため絶縁テープを巻き付け、積層電極体とした。
[Production of laminated electrode body]
The positive electrode tab and the negative electrode tab attached with the positive electrode tab and the negative electrode 51 sheet attached with the negative electrode tab in the direction in which the positive electrode tab and the negative electrode tab are on the same side through a polypropylene separator (100 mm × 100 mm, thickness 30 μm). Laminated. In addition, the positive electrode and the negative electrode were laminated | stacked so that both ends might become a negative electrode. An insulating tape was wound around the laminated body to maintain the shape, thereby obtaining a laminated electrode body.
[電解液の作製]
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを、体積比で30:70の割合となるように混合し、この混合溶媒にLiPF6が1M(モル/リットル)となるように溶解して電解液を作製した。
[Preparation of electrolyte]
Ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a volume ratio of 30:70, and dissolved in this mixed solvent so that LiPF 6 was 1 M (mol / liter). An electrolytic solution was prepared.
[積層ラミネート型電池の作製]
上記の積層電極体を、ラミネートフィルムからなる外装体に挿入し、正極タブ及び負極タブが取り付けられた側の外装体の辺を熱融着し、さらに残りの3辺の内の2辺を熱融着した。次に、熱融着していない1辺側から、外装体内に上記電解液を注入し、注入後熱融着していない1辺を熱融着することにより、外装体を密封し、積層ラミネート型電池を完成した。
[Production of laminated laminated battery]
The above laminated electrode body is inserted into an exterior body made of a laminate film, the sides of the exterior body on the side where the positive electrode tab and the negative electrode tab are attached are heat-sealed, and two of the remaining 3 sides are heated. Fused. Next, the electrolyte is injected into the exterior body from one side that is not thermally fused, and the exterior body is hermetically sealed by heat-sealing one side that is not thermally fused after the injection. A type battery was completed.
<組電池の作製>
上記で作製した積層ラミネート型電池を用いて組電池を以下のようにして作製した。
<Production of assembled battery>
Using the laminated laminate type battery produced above, an assembled battery was produced as follows.
(実施例1)
図1は、実施例1で作製した組電池を示す平面図である。また、図2は、上記で作製した積層ラミネート型電池を示す斜視図である。
Example 1
FIG. 1 is a plan view showing the assembled battery manufactured in Example 1. FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the laminated laminate battery produced as described above.
図2に示すように積層ラミネート型電池には、正極端子4及び負極端子5が取り付けられている。正極端子4は、電池2内において積層された各正極の正極タブと超音波溶接により取り付けられている。負極端子5も、同様に電池2内において積層された各負極の負極タブと超音波溶接により接続されている。
As shown in FIG. 2, a
図2に示すように、正極端子4は、電池2から直線状に延びる直線部4aと、直線部4aの端部から屈曲する屈曲部4bを有しており、屈曲部4bには孔4cが形成されている。負極端子5も、同様に直線部5aと、直線部5aの端部から屈曲する屈曲部5bが形成されており、屈曲部5bに孔5cが形成されている。図2に示すように、正極端子4及び負極端子5は、同一の側部に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示す組電池1においては、図2に示す電池2が、8個放射状に配置されている。電池2は、それぞれ正極端子4及び負極端子5が内側に位置するように放射状に配置されており、各電池2間には、楔形のスペーサ3が配置されている。楔形のスペーサ3は、その先端3aが内側に位置するように配置されている。
In the assembled
スペーサ3は、電池2の側面と当接する傾斜面3bを有している。傾斜面3aの内側端部3aから外側端部までの長さは、130mmであり、2つの傾斜面3bで形成する先端部3aの角度は45°である。また、スペーサ3の高さ(図1において、図面に対して垂直な方向における高さ)は105mmである。このようなスペーサ3が、8個の電池2間にそれぞれ設けられており、組電池1全体においては8個のスペーサ3が用いられている。
The
図3は、スペーサ3の配置状態を示す斜視図である。図3に示すように放射状に配置された電池2の間にスペーサ3がそれぞれ配置されている。なお、図3において、電池2は点線で示している。また電池2の正極端子及び負極端子は直線部のみを点線で図示している。
FIG. 3 is a perspective view showing an arrangement state of the
図3に示すように、電池2を配置する空間の下方には、電池2を載せるための台座部9が設けられている。台座部9は、スペーサ3の傾斜面の下方に取り付けられていてもよい。なお、電池2の押圧される側面は、横方向の長さ(組電池の内側から外側への方向に沿う長さ)が110mmであり、高さ方向の長さ100mmである。従って、スペーサ3の加圧面である傾斜面は、電池2の押圧される側面より広い平面部を有している。このため、電池2の側面を均一に加圧することができる。
As shown in FIG. 3, a
図1を参照して、組電池1の中心部の空間において、電池2の正極端子4は、隣接する電池2の負極端子5と直接接続されている。隣接する電池2においては、図2に示す電池2の正極端子4の箇所に、負極端子5が設けられており、負極端子5の箇所に正極端子4が設けられている。従って、隣接する電池2においては、正極端子4と負極端子5が、上下方向の位置を逆にするように取り付けられている。このため、図1に示すように、正極端子4の屈曲部4bと、隣接する電池2の負極端子5の屈曲部5bとを重ね合わせることができ、それぞれに形成された孔4c及び5c内にボルト及びナットからなる連結部材8を通し締めつけて固定することができる。
Referring to FIG. 1, the
同様に、図1に図示されていない図面奥側において、負極端子5と、反対側に隣接する電池2の正極端子4とが接続されている。このように、隣接する端子間で正極端子4及び負極端子5をそれぞれ接続することにより、8個の電池2が電気的に直列に接続されている。このようにして8個の電池2を直列に接続し、図1に示す正極端子6と負極端子7を、外部に接続する端子として用いる。
Similarly, on the back side of the drawing not shown in FIG. 1, the
本実施例においては、図1に示すように、正極端子及び負極端子を、組電池の内側である中心部の空間に配置し、隣接する電池との間で端子を直接接続することにより、各電池を電気的に直列に接続している。このため、端子間を接続するリード線等を用いる必要がなく、複数の電池を簡易に接続することができる。 In this example, as shown in FIG. 1, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged in the central space inside the assembled battery, and the terminals are directly connected to the adjacent batteries, whereby each Batteries are electrically connected in series. For this reason, it is not necessary to use a lead wire or the like for connecting the terminals, and a plurality of batteries can be easily connected.
本実施例においては、図1に示すように、電池2間に楔形のスペーサ3を配置している。従って、スペーサ3を内側に向かって押圧することにより、電池2の側面を加圧することができる。各電池間にスペーサ3が配置されているので、各スペーサ3を内側に向かって押圧することにより、各電池をほぼ均等に加圧することできる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, wedge-shaped
本実施例においては、図1に示すように、スペーサ3の外周部3cが各電池2の外側端部より外側に位置しており、スペーサ3の外周部3cに、ベルト10を巻き付けている。このため、ベルト10を締めつけることにより、各スペーサ3を内側に向かって押圧することでき、これによって電池2の側面を押圧し、電池2を加圧することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the outer
図4は、スペーサ3を示す斜視図である。スペーサ3は、SUS(ステンレス鋼)から形成されており、本実施例では、中空構造ではないブロック状のスペーサ3が用いられている。本実施例においては、スペーサ3が金属から形成されているので、スペーサ3の熱伝導率を高めることができ、各電池からの発熱を効率良く外部に放出することができる。
FIG. 4 is a perspective view showing the
図4に示すように、外周部3cの高さ方向の中心付近に、ベルト10を通すためのベルト通し部3dが設けられている。ベルト通し部3dは、図示されない反対側の部分にも設けられており、スペーサ3の2箇所にベルト通し部3dが設けられている。このようなベルト通し部3dにベルト10を通すことにより、図1に示すように各スペーサ3の外周部を取り巻くようにベルト10を取り付け、このベルト10を締め付けて各スペーサ3を内側に向かって押圧した状態でベルト10を固定する。ベルト10の固定は、端部を超音波溶接などにより溶接して固定してもよいし、別体の固定部材を用いて固定してもよい。
As shown in FIG. 4, a
本実施例においては、ベルトとして、SUS(ステンレス鋼)からなるベルトを用いている。なお、図1においては、ベルト通し部3dを図示省略している。なお、台座部9も本実施例においてはSUSから形成している。
In this embodiment, a belt made of SUS (stainless steel) is used as the belt. In FIG. 1, the
以上のようにして、上記の積層ラミネート型電池を電池2として用い、これらを直列に接続して、図1に示す組電池を作製した。
As described above, the above laminated laminate type battery was used as the
(実施例2)
スペーサ3として、図5に示すスペーサ3を用いる以外は、上記実施例1と同様にして組電池を作製した。図5に示すスペーサ3は、外周部3cが開放された中空構造を有している。高さ方向の中心部近傍には、補強のための中板3fが取り付けられている。また、傾斜面3bの外周部の高さ方向の中心部近傍には、ベルトを位置決めするための切欠3eが形成されている。この切欠3eの位置にベルトを通し、ベルトの位置を固定する。本実施例のスペーサ3は、アルミニウムから形成されている。本実施例においても、スペーサ3が金属から形成されているので、スペーサ3の熱伝導率を高めることができ、効率良く各電池からの発熱を外部に放出することができる。さらに本実施例では、スペーサ3の外周部3cが開放された中空構造となっているので、中空構造内に冷却のための外気を導入させることができ、さらに効率良く各電池からの発熱を外部に放出することできる。
(Example 2)
An assembled battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the
(比較例1)
上記と同様の積層ラミネート型電池2を用いて、図6に示す比較例の組電池を作製した。図6は側面図であり、各電池2の間には、SUSから形成された加圧用プレート11(幅100mm、高さ110mm、厚み10mm)が配置されている。積層した電池2の両端には、拘束プレート13が設けられており、拘束プレート13は、四隅に設けられた孔に通された4本の連結ロッド12により連結され、連結ロッドの両端部に設けられたねじ部材14を締め付けることにより加圧されている。なお、拘束プレート13の幅は120mm、高さは130mm、厚みは5mmである。
(Comparative Example 1)
An assembled battery of a comparative example shown in FIG. 6 was produced using the same laminated
なお、加圧プレート11及び拘束プレート13は、SUSから形成されている。
Note that the
[電池に対する加圧状態の評価]
実施例1及び実施例2において、各電池にかかる圧力の状態を評価するため、電池の側面とスペーサとの間に、感圧紙(0.2MPaで反応し、圧力がかかっているところが変色する感圧紙)を挿入し、組電池における加圧状態を評価した。また、比較例1においては、電池と加圧プレートまたは拘束プレートとの間に上記感圧紙を挿入し、加圧状態を評価した。
[Evaluation of battery pressure]
In Example 1 and Example 2, in order to evaluate the state of pressure applied to each battery, pressure-sensitive paper (reacts at 0.2 MPa and discolors where the pressure is applied) between the side surface of the battery and the spacer. The pressure state in the assembled battery was evaluated. In Comparative Example 1, the pressure sensitive paper was inserted between the battery and the pressure plate or the restraint plate, and the pressure state was evaluated.
その結果、比較例1においては、組電池の中央部に位置する電池と、端部に位置する電池とで加圧する圧力に大きな差が認められた。これに対し、実施例1及び2の組電池においては、各電池にほぼ同定度の圧力がかかっており、各電池に対し均等に加圧できることが確認された。 As a result, in Comparative Example 1, a large difference was observed in the pressure applied between the battery located at the center of the assembled battery and the battery located at the end. On the other hand, in the assembled batteries of Examples 1 and 2, it was confirmed that the pressure of the identification level was applied to each battery, and it was possible to pressurize each battery evenly.
[放熱性の評価]
(積層ラミネート型電池の評価)
組電池を組み立てる前の積層ラミネート型電池の放熱性について評価した。まず、電池を1It(12A)の定電流で充電した後、4.2Vの定電圧で充電を行った。その後、1It(12A)で放電した時の放電容量は12Ahであった。また、10It(120A)で放電した時の放電容量は10.8Ahであった。
[Evaluation of heat dissipation]
(Evaluation of laminated laminated battery)
The heat dissipation of the laminated laminated battery before assembling the assembled battery was evaluated. First, the battery was charged with a constant current of 1 It (12 A), and then charged with a constant voltage of 4.2 V. Thereafter, the discharge capacity when discharged at 1 It (12 A) was 12 Ah. The discharge capacity when discharged at 10 It (120 A) was 10.8 Ah.
電池の密閉状態を想定して、厚さ20mmの断熱材(グラスウール)で断熱し、10Itで放電した時の電池の温度は、20℃から60℃(放電終了時)に上昇した。 Assuming the sealed state of the battery, the temperature of the battery was increased from 20 ° C. to 60 ° C. (at the end of discharge) when insulated with a 20 mm thick heat insulating material (glass wool) and discharged at 10 It.
(実施例1の組電池の評価)
実施例1の組電池を、密閉した空間に入れ、1Itで充電した後、10Itで放電した時の温度上昇を測定した。その結果、電池の温度は20℃〜50℃(放電直後)まで上昇した。また、組電池を構成する各電池の温度のばらつきは5℃以内であった。
(Evaluation of battery pack of Example 1)
The assembled battery of Example 1 was placed in a sealed space, charged with 1 It, and then measured for temperature rise when discharged at 10 It. As a result, the battery temperature rose to 20 ° C. to 50 ° C. (immediately after discharge). Moreover, the variation of the temperature of each battery which comprises an assembled battery was less than 5 degreeC.
(実施例2の組電池の評価)
実施例2の組電池を、密閉した空間に入れ、1Itで充電した後、10Itで放電した時の温度上昇を測定した。その結果、電池の温度は20℃〜40℃(放電直後)まで上昇した。また、組電池を構成する各電池の温度のばらつきは5℃以内であった。
以上のように、実施例1及び実施例2の組電池においては、その温度上昇が電池単体の断熱状態の場合より小さくなっており、密閉空間に組電池を設置しても、異常温度70℃まで上昇することがなかった。従って、本発明に従い、電池間にスペーサを配置することにより、効率良く各電池から放熱させることができることがわかる。
(Evaluation of battery pack of Example 2)
The assembled battery of Example 2 was placed in a sealed space, charged with 1 It, and then measured for temperature rise when discharged at 10 It. As a result, the battery temperature rose to 20 ° C. to 40 ° C. (immediately after discharge). Moreover, the variation of the temperature of each battery which comprises an assembled battery was less than 5 degreeC.
As described above, in the assembled batteries of Example 1 and Example 2, the temperature rise is smaller than in the case of the heat insulation state of the battery alone, and the abnormal temperature is 70 ° C. even if the assembled battery is installed in a sealed space. Never went up. Therefore, it can be seen that heat can be efficiently radiated from each battery by arranging the spacer between the batteries according to the present invention.
本発明におけるスペーサは、上記実施例のスペーサの形状及び材質に限定されるものではなく、スペーサを内側に向かって押圧することにより各電池の側面を加圧することできる傾斜面を有するものであればよい。 The spacer in the present invention is not limited to the shape and material of the spacer in the above embodiment, and may have any inclined surface that can press the side surface of each battery by pressing the spacer inward. Good.
また、上記実施例においては、組電池の中心部の空間において、端子同士を直接接続して各電池を直列に接続しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各電池を並列に接続してもよい。また、端子同士を直接接続することに限定されるものではなく、リード線等を用いて端子間を接続してもよい。 Moreover, in the said Example, in the space of the center part of an assembled battery, although terminals are directly connected and each battery is connected in series, this invention is not limited to this, Each battery is connected. You may connect in parallel. Moreover, it is not limited to connecting terminals directly, You may connect between terminals using a lead wire.
また、本発明の組電池における電池及びスペーサの数は、上記実施例に限定されるものではなく、複数個であればよい。好ましくは、少なくとも3個以上である。また、上記実施例においては、角型電池として、ラミネートフィルムを外装体としたリチウムイオン電池を例に示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属缶や樹脂ケースを外装体とした電池であってもよいし、ニッケルカドミウム電池及びニッケル水素電池などの他の電池であっても良い。 Moreover, the number of the batteries and spacers in the assembled battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be plural. Preferably, at least 3 or more. Further, in the above embodiment, a lithium ion battery having a laminate film as an outer package is shown as an example of a square battery, but the present invention is not limited to this, and a metal can or a resin case is packaged. The battery may be a battery, or other battery such as a nickel cadmium battery or a nickel metal hydride battery.
1…組電池
2…角型電池(積層ラミネート型リチウムイオン電池)
3…スペーサ
3a…スペーサの先端部
3b…スペーサの傾斜面(押圧面)
3c…スペーサの外周部
3d…ベルト通し部
3e…中板
3f…切欠
4…正極端子
4a…正極端子の直線部
4b…正極端子の屈曲部
4c…正極端子の孔
5…負極端子
5a…負極端子の直線部
5b…負極端子の屈曲部
5c…負極端子の孔
6…正極端子
7…負極端子
8…固定部材
9…台座部
10…ベルト
11…加圧プレート
12…連結ロッド
13…拘束プレート
14…ねじ部材
1 ... assembled
3 ... Spacer 3a ... Tip of
3c: outer periphery of
Claims (8)
The assembled battery according to claim 1, wherein the spacer has a hollow structure with an outer peripheral portion opened.
Priority Applications (1)
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JP2007134974A JP2008293662A (en) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | Battery pack |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012204081A (en) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Denso Corp | Battery pack |
WO2016020999A1 (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-11 | 日産自動車株式会社 | Battery pack and tab-joining method |
-
2007
- 2007-05-22 JP JP2007134974A patent/JP2008293662A/en not_active Withdrawn
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