JP2009266413A - 組電池 - Google Patents

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哲 高橋
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茂隆 永松
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

【課題】容易且つ適切に、列置方向に配列された各々の電池について、電池ケースの電極領域部を列置方向に押圧することができると共に、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔が一定にされた組電池を提供する。
【解決手段】複数の単電池100と、各々の単電池100の間に介在する介在部(第1棒状部211b〜第5棒状部211f及び第1棒状部214b〜第5棒状部214f)とを備える組電池1である。介在部は、単電池100の間に介在し、電池ケース110の電極領域部111b,112bに密着して電極領域部111b,112bを列置方向Xに押圧する密着押圧介在部(第1棒状部214b〜第5棒状部214f)と、単電池100の間に介在し、列置方向Xに対向する端子近接部111d,112d同士の距離を一定に保つ定距離介在部(第1棒状部211b〜第5棒状部211f)とを備える。
【選択図】図12

Description

本発明は、組電池に関する。
組電池や電池モジュールに関する技術として、様々なものが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2004−281099号公報 特開2007−48750号公報
特許文献1には、電池の側面を前後(電池の列置方向)両側から枠体で挟み、これら前後に対となる枠体の向かい合う端面同士を当接させたものを前後方向に1組以上並べ、全ての枠体を前後方向の両側から挟持固定した組電池が開示されている。詳細には、枠体のうち狭持する電池側面の四隅と向かい合う部分に、この電池の側面側に向けて突出する小さな突起が形成されており、枠体で電池を挟むとき、端面同士が当接するより先に、突起が電池側面の四隅に当接するように構成されている。このため、枠体の端面同士を当接させると、突起の先端部が電池側面に押圧されて塑性変形または弾性変形するので、電池は、枠体の間に隙間無く狭持されると記載されている。これにより、電池を枠体の間にガタつきなく支持することができると記載されている。
特許文献2には、複数の単位電池と、単位電池の間に配置される隔壁とを含む電池モジュール(組電池)が開示されている。このうち、隔壁は、板材部と、板材部の周縁に形成されて単位電池を囲みながら、隣接する隔壁に結合される固定部とを含んでいる。詳細には、この固定部は、板材部に突出形成され、隣接する隔壁の板材部に形成された固定溝に嵌合結合される固定突起を含んでいる。このため、固定突起が、隣接する隔壁の固定溝に嵌合されることにより、隣接する隔壁が互いに固定されて、隔壁が離脱することなく安定的に固定されると記載されている。
ところで、電池の内部には、正極板、負極板、及びセパレータが積層された電極体が配置されている。この電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータの間に隙間が空いている箇所があると、その箇所では、電池反応が適切に行われなくなる。これが原因で、電池特性が低下したり、早期寿命に至ることがある。このため、外部から電池ケースの側面を押圧して、電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させることが求められている。
しかしながら、特許文献1の組電池では、枠体が、電池ケースの側面と対向する内側面として、電池ケースの側面の周縁部のみと対向する内側面しか有しておらず、しかも、この内側面には、前述のように、電池側面の四隅に当接する突起が形成されている。従って、特許文献1の組電池では、組電池を構成する各々の電池について、電池ケースの側面のうち突起と当接する部分しか押圧することができず、電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させることはできなかった。
一方、特許文献2の電池モジュールでは、隔壁の板材部が、電池ケースの側面と対向する位置に配置されている。しかしながら、特許文献2の電池モジュールでも、板材部によって電池ケースの側面を適切に押圧することができず、電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させることができないことがある。これは、特許文献2の電池モジュールでは、隔壁の板材部の列置方向位置が固定され、列置方向に隣り合う板材部の間隔が一定寸法となるのに対し、電池ケースの列置方向にかかる厚みは、製造誤差等により一定にならないことがあるからである。このため、エンドプレートで押圧固定しても、列置方向にかかる厚みが薄い電池については、電池ケースの側面を適切に押圧することができなかった。
また、組電池では、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔(正極外部端子と負極外部端子との間隙、または、正極外部端子同士及び負極外部端子同士の間隔)を、一定値にすることが求められる。これは、列置方向に隣り合う外部端子を電気的に接続する接続部材(接続する2つの外部端子に対応する接続部材側の寸法(例えば孔ピッチ)が一定値であるもの)により、列置方向に隣り合う外部端子同士を接続するとき、外部端子の間隔が所定寸法でない部分については、接続部材で接続できなくなるからである。例えば、外部端子の形状が円柱状で、矩形状の平板の両端部に外部端子が挿入可能な貫通孔が所定寸法の間隔で形成された接続部材を用いて、列置方向に隣り合う外部端子を、それぞれ、接続部材の貫通孔に挿通させて接続する場合、外部端子の間隔が所定寸法でない部分については、接続部材で接続できない。
ところが、製造誤差等により、電池ケースの列置方向にかかる厚みが異なる複数の電池について、列置方向に隣り合う電池の間に隔壁(絶縁部材)を介在させて、電池ケースの側面を列置方向に適切に押圧すると、電池ケースの列置方向にかかる厚みが異なる影響で、列置方向に隣り合う外部端子の間隔が一定にならなかった。列置方向に隣り合う外部端子の間隔が一定になるように、各々の電池について電池ケースの列置方向にかかる厚みを測定し、厚み寸法に応じて隔壁(絶縁部材)の厚みを調整すれば、列置方向に隣り合う外部端子の間隔を一定にすることも可能だが、作業が極めて煩雑になり、好ましくない。
また、電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させるためには、電池ケースの側面全体を押圧する必要はなく、側面のうち、電極体を列置方向に投影した電極投影領域内に含まれる電極領域部を押圧すれば良かった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、容易且つ適切に、列置方向に配列された各々の電池について、電池ケースの電極領域部を列置方向に押圧することができると共に、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔が一定にされた組電池を提供することを目的とする。
その解決手段は、正極板、負極板、及び、セパレータを有する電極体、上記電極体を収容する直方体形状の電池ケースであって、第1外面及びこれと反対方向を向く第2外面を有する電池ケース、上記電池ケースの外部に位置し、上記正極板と電気的に接続する正極外部端子、及び、上記電池ケースの外部に位置し、上記負極板と電気的に接続する負極外部端子、を有する複数の単電池と、各々の上記単電池の間に介在する介在部と、を備え、上記電池ケースの上記第1外面及び上記第2外面が上記複数の単電池の列置方向を向いて、上記単電池と上記介在部とが上記列置方向に一列に配置されてなる電池列と、上記電池列を、上記列置方向の一方端側から他方端側へ向けて押圧する第1押圧部材と、上記電池列を、上記列置方向の上記他方端側から上記一方端側へ押圧して、上記第1押圧部との間で上記電池列を固定する第2押圧部材と、を有する組電池であって、上記電池ケースの上記第1外面及び上記第2外面は、それぞれ、上記電極体を上記列置方向に投影した電極投影領域内に含まれる電極領域部と、上記電極投影領域外に位置し、上記正極外部端子及び上記負極外部端子に近接する端子近接部と、を有し、上記介在部は、上記単電池の間に介在し、各々の上記電極領域部に密着して上記電極領域部を上記列置方向に押圧してなる密着押圧介在部と、上記単電池の間に介在し、上記列置方向に対向する上記端子近接部同士の距離を一定に保つ定距離介在部と、を備える組電池である。
本発明の組電池は、単電池の間に介在し、各々の電極領域部に密着して電極領域部を列置方向に押圧する密着押圧介在部を備えている。このため、容易且つ適切に、各々の単電池について、電池ケースの電極領域部を列置方向に押圧することができる。これにより、電極領域部を通じて電極体を押圧することができるので、電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させることができる。
本発明の組電池では、電極体が、正極板、負極板、及び、セパレータを積層してなり、正極板、負極板、及び、セパレータの積層方向が、列置方向(第1外面及び第2外面に直交する方向)と一致しているのが好ましい。これにより、密着押圧介在部により電池ケースの電極領域部を列置方向に押圧することで、電極体を、正極板、負極板、及び、セパレータの積層方向に押圧することができるので、正極板、負極板、及びセパレータを適切に密着させることができる。
なお、正極板、負極板、及び、セパレータを積層して、捲回してなる捲回型の電極体の場合は、捲回方向(周方向)に直交する方向(径方向)が、積層方向となる。
しかも、本発明の組電池は、単電池の間に介在し、列置方向に対向する端子近接部同士の距離を一定に保つ定距離介在部を備えている。これにより、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔(正極外部端子と負極外部端子との間隙、または、正極外部端子同士及び負極外部端子同士の間隔)を、一定値(例えば、寸法公差を有する設計値)にすることができる。このため、列置方向に隣り合う外部端子を電気的に接続する接続部材(接続する2つの外部端子に対応する接続部材側の寸法(例えば孔ピッチ)が一定値であるもの)を、各外部端子に適切に取り付けることができる。
このように、本発明の組電池では、容易且つ適切に、列置方向に配列された各々の電池について、電池ケースの電極領域部を列置方向に押圧することができると共に、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔を一定にすることができる。
なお、介在部(密着押圧介在部及び定距離介在部)は、電気絶縁性を有する素材で形成するのが好ましい。
さらに、上記の組電池であって、前記正極外部端子及び前記負極外部端子は、前記電池ケースの第3外面上に位置し、前記端子近接部は、前記第1外面の周縁部及び前記第2外面の周縁部のうち、上記第3外面に隣接する第3外面隣接部である組電池とすると良い。
本発明の組電池では、定距離介在部により、列置方向に対向する第3外面隣接部同士の距離を一定に保つことができる。これにより、列置方向に隣り合って並ぶ第3外面の間隔を一定にすることができるので、各々の電池の第3外面上に位置し、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔を、所定寸法で一定にすることができる。
さらに、上記いずれかの組電池であって、各々の前記密着押圧介在部を、上記列置方向について移動可能に連結してなる密着押圧連結部であって、上記電池列を上記第1押圧部材及び上記第2押圧部材により押圧したとき、各々の上記密着押圧介在部を、隣接する上記電池ケースの前記電極領域部の上記列置方向にかかる位置に応じて移動させて、各々の電極領域部に上記密着押圧介在部を隙間なく密着させてなる密着押圧連結部を含む組電池とすると良い。
本発明の組電池は、各々の密着押圧介在部を列置方向について移動可能に連結してなる密着押圧連結部を有している。この密着押圧連結部の作用により、電池列を第1押圧部材及び第2押圧部材により押圧したとき、各々の密着押圧介在部を、隣接する電池ケースの電極領域部の列置方向にかかる位置に応じて移動させて、各々の電極領域部に密着押圧介在部を隙間なく密着させている。従って、組電池を構成する各々の単電池の列置方向にかかる厚みが異なっていたとしても、容易に且つ適切に、密着押圧介在部により、列置方向に配列された各々の電池の電極領域部を列置方向に押圧することができる。
さらに、上記の組電池であって、前記密着押圧介在部と前記密着押圧連結部とは、樹脂により一体成形されてなり、各々の上記密着押圧連結部は、前記列置方向に見て、上記列置方向の一方側に位置する上記密着押圧介在部と接続する一方側接続部と、上記列置方向の他方側に位置する上記密着押圧介在部と接続する他方側接続部と、を含み、上記一方側接続部と他方側接続部とが、両者の間に空隙部を挟んで連結してなる組電池とすると良い。
本発明の組電池では、密着押圧介在部と密着押圧連結部とが樹脂により一体成形されている。しかも、密着押圧連結部の一方側接続部と他方側接続部とが、両者の間に空隙部を挟んで連結している。このような構造の密着押圧連結部は、電池列が第1押圧部材及び第2押圧部材により押圧されて、自身と連結する密着押圧介在部から列置方向に力を受けたとき、自身の空隙部を列置方向に伸縮させて、自身の列置方向長さを伸縮させることができる。これにより、電池列を第1押圧部材及び第2押圧部材により押圧したとき、各々の密着押圧介在部を、隣接する電池ケースの電極領域部の列置方向にかかる位置に応じて移動させて、各々の電極領域部に密着押圧介在部を隙間なく密着させることができる。
さらに、上記いずれかの組電池であって、各々の前記定距離介在部を、上記列置方向に連結してなる定距離連結部であって、上記電池列を上記第1押圧部材及び上記第2押圧部材により押圧する前と後において、上記列置方向に隣り合う上記定距離介在部同士の間隙を等しく一定に保つ定距離連結部を含む組電池とすると良い。
本発明の組電池は、各々の定距離介在部が、定距離連結部により列置方向に連結されている。この定距離連結部は、電池列を第1押圧部材及び第2押圧部材により押圧する前と後において、列置方向に隣り合う定距離介在部同士の間隙を等しく一定に保つ剛性を有している。これにより、電池列を第1押圧部材及び第2押圧部材により押圧する前と後において、列置方向に対向する端子近接部同士の距離を一定に保つことができるので、列置方向に互いに隣り合って並ぶ外部端子の間隔を一定に保つことができる。
さらに、上記いずれかの組電池であって、前記正極板は、集電部材と、上記集電部材の表面に形成された正極合材層とを有し、前記負極板は、集電部材と、上記集電部材の表面に形成された負極合材層とを有し、前記電極体は、前記列置方向に見て、上記正極合材層及び上記負極合材層が位置する電極合材配置部と、上記集電部材のみが位置する集電端子部とを有し、前記電極領域部は、上記電極合材配置部を上記列置方向に投影した合材投影領域内に含まれる合材領域部を有し、前記密着押圧介在部は、電極領域部のうち上記合材領域部に密着して、上記合材領域部を上記列置方向に押圧してなる組電池とすると良い。
本発明の組電池では、各々の電池の電極体が、電極合材配置部と集電端子部とを有している。この電池では、電極体のうち電極合材配置部において、電池反応が行われる。
これに対し、本発明の組電池では、密着押圧介在部が、電池ケースの電極領域部のうち合材領域部に密着して、合材領域部を列置方向に押圧している。合材領域部を列置方向に押圧することで、電極体のうち電極合材配置部を適切に押圧することができる。これにより、電極合材配置部を構成する正極板、負極板、及びセパレータを密着させることができるので、各々の電池反応を良好にできる。
さらに、上記の組電池であって、前記密着押圧介在部は、前記合材領域部の全体に密着して、上記合材領域部の全体を上記列置方向に押圧してなり、自身を前記列置方向に直交する方向に貫通する貫通孔を構成する筒状部を含む組電池とすると良い。
本発明の組電池では、密着押圧介在部が、合材領域部の全体に密着して、合材領域部の全体を列置方向に押圧している。これにより、電極合材配置部を構成する正極板、負極板、及びセパレータの全体を密着させることができるので、各々の電池反応をより一層良好にできる。
ところで、列置方向に隣り合う電池について、対向する合材領域部同士の間を、密着押圧介在部で完全に塞いでしまうと、電池の冷却性が低下するので好ましくない。
これに対し、本発明の組電池では、密着押圧介在部が、自身を列置方向に直交する方向に貫通する貫通孔を構成する筒状部を含んでいる。この筒状部の貫通孔内に冷却風を流すことで、昇温した電池を適切に冷却することができる。
さらに、上記いずれかの組電池であって、前記電池列は、前記密着押圧介在部と前記定距離介在部とを含み、前記単電池を収容する電池収容部が、複数、一体に成形されてなる電池収容ケースと、各々の上記電池収容部内に収容された上記単電池と、を有する電池モジュールを、1または複数備える組電池とすると良い。
電池列を構成する単電池、密着押圧介在部、及び定距離介在部が、それぞれ、独立分離した部品である場合、それぞれの部品を1つずつ所定の場所に配置して、電池列を形成しなければならない。しかも、電池列の状態では、各構成部品が互いに固定されないので、取り扱い難い。従って、組み立て作業が煩雑で、組み立てに要する時間も長くなり、好ましくない。
これに対し、本発明の組電池では、電池列が、電池収容ケースとこれに収容された単電池とを備える、1または複数の電池モジュールによって構成されている。このため、電池収容ケースの各々の電池収容部内に単電池を配置するだけで、電池モジュールを形成することができ、この電池モジュールを1または複数、列置方向に並べるだけで、電池列を形成することができる。しかも、組み立て時に、電池モジュール単位で取り扱うことができるので、極めて取り扱い易い。このため、組み立て作業が簡易で、組み立て時間も短くなるので、本発明の組電池は安価になる。
また、例えば、組電池の使用により、いずれかの単電池が早期に寿命に至った場合、寿命に至った単電池を新品(初期状態)の単電池と交換しなければならない。このような場合、本発明の組電池では、交換しない他の電池は電池収容ケース内にそのまま配置した状態で、交換対象の電池のみを電池収容ケースから取り出し、代わりに、新品電池を配置するだけで、新たな電池列を形成できる。このように、本発明の組電池は、単電池交換作業も、簡易に且つ短時間で行うことができる。
さらに、上記の組電池であって、前記電池収容ケースは、他の前記電池収容ケースと共に、前記列置方向及びこれに直交する直交方向に並べて配置されるとき、上記列置方向及び上記直交方向について、上記他の電池収容ケースとの間で互いの位置を位置決めする位置決め部を有し、互いに隣り合う上記電池収容ケースの上記位置決め部同士が組み合わされて、複数の前記電池モジュールが、上記列置方向及び上記直交方向の少なくともいずれかの方向に配置されてなる組電池とすると良い。
本発明の組電池は、互いに隣り合う電池収容ケースの位置決め部同士が組み合わされて、複数の電池モジュールが、列置方向及び直交方向の少なくともいずれかの方向に配置されている。このような組電池を組み立てるとき、複数の電池モジュールについて、電池収容ケースに設けられた位置決め部を利用して、互いの位置を位置決めすることができる。このため、組み立て作業が簡易で、組み立て時間も短くなるので、本発明の組電池は安価になる。
また、組電池を構成する単電池のうち、いずれかの単電池を交換する場合も、単電池交換後、複数の電池モジュールについて、各電池収容ケースに設けられた位置決め部を利用して、簡易且つ短時間で、互いの位置を適切に位置決めすることができる。
さらに、上記いずれかの組電池であって、前記第1押圧部材及び前記第2押圧部材は、前記単電池を挟んで、前記密着押圧介在部と前記列置方向に向かい合う密着押圧対向部と、上記単電池を挟んで、前記定距離介在部と上記列置方向に向かい合う定距離対向部と、を有し、上記密着押圧対向部は、上記定距離対向部に比べて、上記列置方向の前記電池列側に突出してなる組電池とすると良い。
本発明の組電池では、第1押圧部材及び第2押圧部材の密着押圧対向部が、定距離対向部に比べて、列置方向の電池列側に突出している。従って、密着押圧対向部は、定距離対向部に比べて電池列側に突出している分、定距離対向部よりも大きな力で、電池列(列置方向に密着押圧介在部が存在する部分)を列置方向に押圧することができる。これにより、密着押圧介在部を、各々の電極領域部に密着させて、電極領域部を列置方向に押圧することができる。
なお、定距離対向部に対する密着押圧対向部の突出量を調整することで、密着押圧対向部による電池列への押圧力を調整することができ、ひいては、密着押圧介在部による電極領域部への押圧力を調整することができる。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の組電池1は、図1及び図2に示すように、2つの電池列10と、第1押圧部材30と、第2押圧部材40とを備えている。電池列10は、2つの電池モジュール20からなる。具体的には、2つの電池モジュール20が、列置方向X(図1及び図2において左右方向)に並んで配置されて、電池列10を構成している。電池モジュール20は、複数(本実施形態では4つ)の単電池100と、この単電池100を収容する電池収容ケース200とを有している。
第1押圧部材30は、列置方向Xに見て、2つの電池列10の一方端側(図1及び図2において左端側)に配置されている。一方、第2押圧部材40は、列置方向Xに見て、2つの電池列10の他方端側(図1及び図2において右端側)に配置されている。すなわち、第1押圧部材30と第2押圧部材40とで、2つの電池列10を、列置方向Xに挟んでいる。第1押圧部材30と第2押圧部材40とは、円柱状のロッド51とナット53とを用いて締結されている。この締結力で、第1押圧部材30によって、各電池列10を、列置方向Xの一方端側から他方端側(図1及び図2において左端側から右端側)へ向けて押圧すると共に、第2押圧部材40によって、各電池列10を、列置方向Xの他方端側から一方端側(図1及び図2において右端側から左端側)へ向けて押圧している。
なお、ロッド51の両端部には、雄ねじ(図示なし)が形成されている。また、第1押圧部材30には、ロッド51を挿通可能とする貫通孔32が、第1直交方向Y(列置方向Xに直交する方向であって、図1において上下方向)の両端部に2つ、第2直交方向Z(列置方向Xに直交する方向であって、図2において上下方向)に2つ形成されている。同様に、第2押圧部材40には、ロッド51を挿通可能とする貫通孔42が、第1直交方向Y(列置方向Xに直交する方向であって、図1において上下方向)の両端部に2つ、第2直交方向Z(列置方向Xに直交する方向であって、図2において上下方向)に2つ形成されている。従って、4本のロッド51を、それぞれ、第1押圧部材30の貫通孔32と第2押圧部材40の貫通孔42とに挿通させて、ロッド51の両端部に位置する雄ねじにナット53を螺合させることで、第1押圧部材30と第2押圧部材40とを締結することができる。
単電池100は、図3及び図4に示すように、直方体形状の電池ケース110、正極外部端子120、及び負極外部端子130を備えるリチウムイオン二次電池である。電池ケース110は、図3に示すように、第1外面111、これと反対方向を向く第2外面112、及び第3外面113を有している。正極外部端子120及び負極外部端子130は、第3外面113上に配置されている。また、正極外部端子120及び負極外部端子130は、円柱形状で、その外周面に雄ねじが形成されている。
電池ケース110は、金属からなり、図4に示すように、直方体形状の収容部117bを有する電池ケース本体117と、電池ケース本体117の収容部117bを閉塞する電池ケース蓋118を有している。電池ケース本体117の収容部117b内には、電極体150や非水電解液(図示なし)などが収容されている。
電極体150は、図6に示すように、断面長円状をなし、図7に示すように、シート状の正極板155、負極板156、及びセパレータ157を積層して捲回してなる扁平型の捲回体である。このうち、正極板155は、正極集電部材151(アルミニウム箔)と、この正極集電部材151の表面に形成された正極合材層152(正極活物質153を含む)を有している。負極板156は、負極集電部材158(銅箔)と、この負極集電部材158の表面に形成された負極合材層159(負極活物質154を含む)を有している。
なお、本実施形態では、図6に示すように、正極板155、負極板156、及びセパレータ157の積層方向は、列置方向X(図6において左右方向)と一致している。本実施形態の電極体150では、正極板155、負極板156、及びセパレータ157の捲回方向(周方向)に直交する方向(径方向)が、積層方向となる。
この電極体150は、その軸線方向(図4において左右方向)の一方端部(図4において右端部)に位置し、正極板155の正極集電部材151のみが渦巻状に重なる正極集電端子部150bと、他方端部(図4において左端部)に位置し、負極板156の負極集電部材158のみが渦巻状に重なる負極集電端子部150cと、正極集電端子部150bと負極集電端子部150cとの間に位置し、正極合材層152及び負極合材層159を含む電極合材配置部150dを有している。正極集電端子部150bは、正極接続部材122を通じて、正極外部端子120に電気的に接続されている。負極集電端子部150cは、負極接続部材132を通じて、負極外部端子130に電気的に接続されている。
ここで、図3に示すように、電極体150を列置方向X(第1外面111及び第2外面112に直交する方向、図3において上下方向)に投影した領域を、電極投影領域R1とする。また、電極体150のうち電極合材配置部150dを、列置方向X(第1外面111及び第2外面112に直交する方向)投影した領域を、合材投影領域R2とする。
さらに、図5に示すように、電池ケース110の第1外面111のうち、電極投影領域R1内に含まれる部分(図5において、斜線ハッチング及び格子状のハッチングで示す部分)を、電極領域部111bとする。このうち、合材投影領域R2内に含まれる部分(図5において、格子状のハッチングで示す部分)を、合材領域部111cとする。また、第1外面111のうち、電極投影領域R1の外に位置し、正極外部端子120及び負極外部端子130に近接する部分(図5において、ドットのハッチングで示す部分)を、端子近接部111dとする。なお、本実施形態では、端子近接部111dは、第1外面111の周縁部111fのうち、第3外面113に隣接する部分(第3外面隣接部)に相当する。
同様に、図5に括弧書きで示すように、電池ケース110の第2外面112のうち、電極投影領域R1内に含まれる部分(図5において、斜線ハッチング及び格子状のハッチングで示す部分)を、電極領域部112bとする。このうち、第2外面112に直交する方向に電極合材配置部150dを投影した合材投影領域R2内に含まれる部分(図5において、格子状のハッチングで示す部分)を、合材領域部112cとする。さらに、第2外面112のうち、電極投影領域R1の外に位置し、正極外部端子120及び負極外部端子130に近接する部分(図5において、ドットのハッチングで示す部分)を、端子近接部112dとする。なお、本実施形態では、端子近接部112dは、第2外面112の周縁部112fのうち、第3外面113に隣接する部分(第3外面隣接部)に相当する。
なお、本実施形態の組電池1では、図1及び図2に示すように、正極外部端子120と負極外部端子130とが、列置方向Xに交互に並ぶように、単電池100が配列されている。従って、本実施形態の組電池1では、列置方向Xに隣り合う単電池100を見たとき、電池ケース110の第1外面111同士または第2外面112同士が、列置方向Xに対向する(図1及び図2参照)。
電池モジュール20は、図8及び図9に示すように、複数(本実施形態では4つ)の単電池100と、この単電池100を収容する電池収容ケース200とを有している。
このうち、電池収容ケース200は、樹脂からなり、図10に示すように、略直方体形状をなし、単電池100を収容する電池収容部200b〜200eを有している。従って、この電池収容ケース200は、4つの単電池100を収容することができる。
この電池収容ケース200は、図11に示すように、定距離固定部201と、密着押圧部202と、台座部203とにより構成されている。定距離固定部201、密着押圧部202、及び台座部203は、それぞれ、樹脂により一体成形されている。本実施形態では、定距離固定部201と密着押圧部202、及び密着押圧部202と台座部203が、接着剤または溶着により一体に結合されて、電池収容ケース200を形成している(図10参照)。
このうち、定距離固定部201は、図11に示すように、略矩形棒状をなし、第2直交方向Zに延びる第1棒状部211b〜第5棒状部211fと、これらを列置方向Xに連結する連結部212とを有している。第1棒状部211b〜第5棒状部211fは、列置方向Xに等間隔に配置されている。詳細には、第1棒状部211b〜第5棒状部211fの列置方向Xにかかる間隙は、単電池100の列置方向Xにかかる厚み(設計値)と等しくされ、第1棒状部211b〜第5棒状部211fの間に単電池100を配置可能としている。
なお、図12に示すように、第1棒状部211b及び第5棒状部211fの列置方向Xにかかる厚みは、等しくT1とされている。また、第2棒状部211c、第3棒状部211d、及び第4棒状部211eの列置方向Xにかかる厚みは、互いに等しくT2とされている。しかも、厚みT1は、厚みT2の1/2とされている。
密着押圧部202は、図11に示すように、略矩形棒状をなし、第2直交方向Zに延びる第1棒状部214b〜第5棒状部214fと、これらを列置方向Xに連結する連結部215とを有している。第1棒状部214b〜第5棒状部214fは、それぞれ、第1直交方向Yに4本ずつ設けられている。しかも、第1棒状部214b〜第5棒状部214fは、列置方向Xに等間隔に配置されている。詳細には、第1棒状部214b〜第5棒状部214fの列置方向Xにかかる間隙は、単電池100の列置方向Xにかかる厚みと等しくされ、第1棒状部214b〜第5棒状部214fの間に単電池100を配置可能としている。
なお、図12に示すように、第1棒状部214b及び第5棒状部214fの列置方向Xにかかる厚みは、第1棒状部211b及び第5棒状部211fの厚みと等しくT1とされている。また、第2棒状部214c、第3棒状部214d、及び第4棒状部214eの列置方向Xにかかる厚みは、第2棒状部211c、第3棒状部211d、及び第4棒状部211eの厚みと等しくT2とされている。
台座部203は、図11に示すように、板状をなし、単電池100を載置可能とする載置部217と、この載置部217を支持する支持部218,219とを有している。支持部218,219の第1直交方向Yにかかる高さ寸法は、ロッド51(図1及び図2参照)の直径よりも大きくされている。これにより、台座部203の下に、ロッド51を適切に通すことができる。また、支持部219には、電池収容ケース200(電池モジュール20)を他部材に固定するための固定部219dが設けられている。この固定部219には、固定用のボルトを挿通可能とする貫通孔219fが穿孔されている。
また、載置部217は、図11に示すように、平板部217bと、この平板部217bから第1直交方向Yの一方側(図11において上側)に突出する4つの突起部217cとを有している。この4つの突起部271cは、列置方向Xに等間隔に配置されている。詳細には、4つの突起部271cは、それぞれ、単電池100の第4外面114(底面)と接触する位置に配置されている。これにより、本実施形態の電池モジュール20では、図8に示すように、単電池100の第4外面114と平板部217bとの間に、隙間Sを設けることができる。
ここで、本実施形態の組電池1について、詳細に説明する。
図12は、2つの電池モジュール20からなる電池列10を、列置方向Xに切断した断面図であり、図2のE−E矢視断面図に相当する。図12に示すように、電池収容ケース200の第1棒状部211b〜第5棒状部211fは、各々の単電池100の間に介在している。詳細には、第2棒状部211cと、第3棒状部211dと、第4棒状部211eと、第1棒状部211b及び第5棒状部211fとは、それぞれ、列置方向Xに隣り合う単電池100について、列置方向Xに対向する端子近接部111d同士の間または端子近接部112d同士の間に介在している。
なお、本実施形態では、第2棒状部211c、第3棒状部211d、第4棒状部211e、第1棒状部211bと第5棒状部211fとを合わせたものが、それぞれ、介在部(定距離介在部)に相当する。また、電池列10の列置方向Xの中央部(図12の中央部)において、第1棒状部211bと第5棒状部211fとは、隙間無く密接している。
また、第1棒状部211b〜第5棒状部211fを連結する連結部212(図11参照)は、第1押圧部材30及び第2押圧部材40により電池列10を押圧する前と後において、列置方向Xに隣り合う棒状部211(第1棒状部211b〜第5棒状部211f)の間隙を等しく一定に保つ剛性を有している。すなわち、連結部212は、第1押圧部材30及び第2押圧部材40による押圧により変形しない剛性を有しており、押圧の前後において、列置方向Xにかかる長さが変化しない。
なお、本実施形態では、連結部212が定距離連結部に相当する。
このため、第1押圧部材30及び第2押圧部材40により電池列10を押圧する前と後において、第1棒状部211b〜第5棒状部211fの列置方向Xにかかる位置は変動しない。しかも、前述のように、第2棒状部211c〜第4棒状部211d(介在部)の厚みはT2で等しい。さらに、第5棒状部211f及び第1棒状部211bのそれぞれの厚みT1は、T2の1/2であるため、第1棒状部211b及び第5棒状部211fからなる介在部の厚みはT2となる。従って、各々の単電池100の間に介在する介在部の厚みは、等しくT2となっている。
このため、電池列10を第1押圧部材30及び第2押圧部材40により押圧する前と後において、列置方向Xに対向する端子近接部111d同士及び端子近接部112d同士の距離を一定に保つことができる。これにより、本実施形態の組電池1では、図12に示すように、列置方向Xに互いに隣り合って並ぶ正極外部端子120と負極外部端子130との間隔を、一定値(寸法G)に保つことができる。なお、寸法Gは、所定の寸法公差を有する設計値(例えば、30±0.1mm)である。
また、電池収容ケース200の第1棒状部214b〜第5棒状部214fは、図12に示すように、各々の単電池100の間に介在している。詳細には、第2棒状部214cと、第3棒状部214dと、第4棒状部214eと、第1棒状部214b及び第5棒状部214fとは、それぞれ、列置方向Xに隣り合う単電池100について、列置方向Xに対向する合材領域部111c同士の間または合材領域部112c同士の間に介在している。
なお、本実施形態では、第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたものが、それぞれ、介在部(密着押圧介在部)に相当する。また、電池列10の列置方向Xの中央部(図12の中央部)において、第1棒状部214bと第5棒状部214fとは、隙間無く密接している。
また、各々の連結部215は、図11及び図13に示すように、列置方向Xに見て、列置方向Xの一方側(図13において左側)に位置する棒状部214(例えば、第2棒状部214c)と接続する一方側接続部215bと、列置方向Xの他方側(図13において右側)に位置する棒状部214(例えば、第3棒状部214d)と接続する他方側接続部215cとを有している。この一方側接続部215bと他方側接続部215cとは、両者の間に空隙部Kを挟んで接続している。
なお、本実施形態では、連結部215が密着押圧連結部に相当する。
このような構造の連結部215は、第1棒状部214b〜第5棒状部214fのそれぞれを、列置方向Xについて移動可能に連結する。具体的には、連結部215は、電池列10が第1押圧部材30及び第2押圧部材40により押圧されて、自身と連結する棒状部214(第1棒状部214b〜第5棒状部214f)から列置方向Xに力を受けたとき、空隙部Kを列置方向Xに伸縮させて、自身の列置方向Xにかかる長さを伸縮させることができる。
これにより、電池列10を第1押圧部材30及び第2押圧部材40により押圧したとき、各々の密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)を、隣接する電池ケース110の電極領域部111b,112b(詳細には、合材領域部111c,112c)の列置方向Xにかかる位置に応じて移動させて、各々の合材領域部111c,112cに、密着押圧介在部を隙間なく密着させることができる(図13参照)。
従って、電池列10を構成する各々の単電池100の列置方向Xにかかる厚みが異なっていたとしても、容易に且つ適切に、第1棒状部214b〜第5棒状部214fにより、列置方向Xに配列された各々の単電池100の合材領域部111c,112cを、列置方向Xに押圧することができる。すなわち、本実施形態の組電池1では、図13に示すように、密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)が、各々の合材領域部111c,112cに隙間なく密着して、各々の合材領域部111c,112cを列置方向Xに押圧する。
合材領域部111c,112cを列置方向Xに押圧することで、電極体150のうち電極合材配置部150dを、正極板155、負極板156、及びセパレータ157の積層方向に、適切に押圧することができる。これにより、電極合材配置部150dを構成する正極板155、負極板156、及びセパレータ157を密着させることができるので、各々の電池反応を良好にできる。
さらに、本実施形態の組電池1では、図1に示すように、第1押圧部材30が、押圧本体部35と密着押圧プレート36とを有している。このうち、押圧本体部35は、定距離固定部201と列置方向Xに対向して定距離対向部35bを含んでいる。この定距離対向部35bは、定距離固定部201に当接している。さらに、この定距離対向部35bは、図12に示すように、単電池100を挟んで、定距離介在部(第2棒状部211c、第3棒状部211d、第4棒状部211e、及び、第1棒状部211bと第5棒状部211fとを合わせたもの)と列置方向Xに向かい合っている。
また、密着押圧プレート36は、図1に示すように、密着押圧部202と列置方向Xに対向する密着押圧対向部36bを含んでいる。この密着押圧対向部36bは、密着押圧部202に当接している。さらに、この密着押圧対向部36bは、図12に示すように、単電池100を挟んで、密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、及び、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)と列置方向Xに向かい合っている。
さらに、図1に示すように、第2押圧部材40が、押圧本体部45と密着押圧プレート46とを有している。このうち、押圧本体部45は、定距離固定部201と列置方向Xに対向する定距離対向部45bを含んでいる。この定距離対向部45bは、定距離固定部201に当接している。さらに、この定距離対向部45bは、図12に示すように、単電池100を挟んで、定距離介在部(第2棒状部211c、第3棒状部211d、第4棒状部211e、及び、第1棒状部211bと第5棒状部211fとを合わせたもの)と列置方向Xに向かい合っている。
また、密着押圧プレート46は、図1に示すように、密着押圧部202と列置方向Xに対向する密着押圧対向部46bを含んでいる。この密着押圧対向部46bは、密着押圧部202に当接している。さらに、この密着押圧対向部46bは、図12に示すように、単電池100を挟んで、密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、及び、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)と列置方向Xに向かい合っている。
本実施形態では、特に、密着押圧対向部36bを、定距離対向部35bに比べて、列置方向Xの電池列10側(図1及び図12において右側)に、0.2mmだけ突出させている。さらに、密着押圧対向部46bを、定距離対向部45bに比べて、列置方向Xの電池列10側(図1及び図12において左側)に、0.2mmだけ突出させている。
従って、密着押圧対向部36b,46bは、定距離対向部35b,45bよりも電池列10側に突出している分、定距離対向部35b,45bよりも大きな力で、電池列10(列置方向Xに密着押圧介在部が存在する部分)を押圧することができる。これにより、密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、及び、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)を、電極領域部111b,112b(詳細には、合材領域部111c,112c)に密着させて、合材領域部111c,112cを列置方向Xに押圧することができる。
なお、本実施形態の組電池1では、定距離対向部35bによる押圧力を約1.47×107Pa(=150kgf/cm2)、密着押圧対向部36bによる押圧力を約9.8×107Pa(=1000kgf/cm2)としている。
また、定距離対向部35b,45bに対する密着押圧対向部36b,46bの突出量を調整することで、密着押圧対向部36b,46bによる電池列10への押圧力を調整することができる。これにより、密着押圧介在部(第2棒状部214c、第3棒状部214d、第4棒状部214e、及び、第1棒状部214bと第5棒状部214fとを合わせたもの)による、合材領域部111c,112cへの押圧力を調整することができる。
例えば、密着押圧対向部36b,46bの突出量が、0.2mm、0.4mm、0.6mmと異なる3種類の密着押圧プレート36,46を用意しておき、電池列10を構成する単電池100の総厚み(各単電池100の厚みの合計)に応じて、適切な密着押圧プレート36,46を選択すると良い。このようにすることで、複数の電池列10において、各電池列10を構成する単電池100の総厚みが異なる場合でも、密着押圧対向部36b,46bによる電池列10への押圧力をほぼ一定にすることができる。
さらに、本実施形態の組電池1では、図16に示すように、第5棒状部214fのうち、合材領域部111cと列置方向Xに対向する部位214f1の列置方向Xにかかる厚みに比べて、合材領域部111cと列置方向Xに対向しない部位214f2の列置方向Xにかかる厚みを薄くしている。これにより、第5棒状部214fのうち、合材領域部111cと列置方向Xに対向する面214f3に比べて、合材領域部111cと列置方向Xに対向しない面214f4を、第1外面111から列置方向Xに遠ざけている。このようにすることで、第5棒状部214fによって、合材領域部111cを確実に押圧することができる。このような構成は、第1棒状部214bについても同様とされている。
さらに、第4棒状部214eのうち、合材領域部111c,112cと列置方向Xに対向する部位214e1の列置方向Xにかかる厚みに比べて、合材領域部111c,112cと列置方向Xに対向しない部位214e2の列置方向Xにかかる厚みを薄くしている。これにより、第4棒状部214eのうち、合材領域部111cと列置方向Xに対向する面214e3,214e4に比べて、合材領域部111cと列置方向Xに対向しない面214e5,214e6を、第1外面111,第2外面112から列置方向Xに遠ざけている。このようにすることで、第4棒状部214eによって、合材領域部111c,112cを確実に押圧することができる。このような構成は、第2棒状部214c,第3棒状部214dについても同様とされている。
従って、本実施形態の組電池1では、第1棒状部214b〜第5棒状部214fにより、各々の単電池100の合材領域部111c,112cを、列置方向Xに確実に押圧することができる。これにより、電極合材配置部150dを構成する正極板155、負極板156、及びセパレータ157を確実に密着させることができるので、各々の電池反応を良好にできる。
また、電池収容ケース200の台座部203のうち、支持部218,219には、図11及び図14に示すように、列置方向Xに突出する円柱状の第1位置決め部218b,219bが形成されている。第1位置決め部218bと第1位置決め部219bは、同一形状であり、列置方向Xについて互いに反対側に突出している。さらに、第1位置決め部218bと第1位置決め部219bは、第1直交方向Yにかかる位置が等しく、第2直交方向Zにかかる電池列10の中心軸Z1からの第2直交方向Zにかかる距離が等しくなる位置に配置されている(図14参照)。
さらに、支持部218,219には、列置方向Xに凹む円柱状の穴からなる第2位置決め部218c,219cが形成されている。第2位置決め部218cは、支持部218のうち、列置方向Xについて第1位置決め部218bとは反対側で、第1位置決め部218bと同一軸線上に形成されている。第2位置決め部219cは、支持部219のうち、列置方向Xについて第1位置決め部219bと反対側で、第1位置決め部219bと同一軸線上に形成されている。第2位置決め部218c,219cの穴径は、第1位置決め部218b,219bの直径と等しくされている。
このため、図14に示すように、2つの電池モジュール20を列置方向Xに並べて配置するとき、一方(図14において左側)の電池モジュール20の第1位置決め部218bと、他方(図14において右側)の電池モジュール20の第2位置決め部218cとを嵌合させることができる。これと共に、一方(図14において左側)の電池モジュール20の第2位置決め部219cと、他方(図14において右側)の電池モジュール20の第1位置決め部219bとを嵌合させることができる。
さらに、電池収容ケース200の台座部203の支持部218には、図15に示すように、第2直交方向Zに突出する円柱状の第3位置決め部218fが形成されている。さらに、支持部218には、第2直交方向Zに凹む円柱状の穴からなる第4位置決め部218gが形成されている。
なお、第3位置決め部218fと第4位置決め部218gは、第1直交方向Y(図15において、紙面に直交する方向)にかかる位置が等しく、列置方向Xにかかる電池モジュール20の中心軸X1からの列置方向Xにかかる距離が等しくなる位置に配置されている。また、第4位置決め部218gの穴径は、第3位置決め部218fの直径と等しくされている。
このため、図15に示すように、2つの電池モジュール20を、互いの支持部218同士を接触させるようにして、第2直交方向Zに並べて配置するとき、一方(図15において下側)の電池モジュール20の第3位置決め部218fと、他方(図15において上側)の電池モジュール20の第4位置決め部218gとを嵌合させることができる。これと共に、一方(図15において下側)の電池モジュール20の第4位置決め部218gと、他方(図15において上側)の電池モジュール20の第3位置決め部218fとを嵌合させることができる。
このように、本実施形態では、列置方向Xに隣り合う電池モジュール20の位置決め部(第1位置決め部218bと第2位置決め部218c、及び、第1位置決め部219bと第2位置決め部219c)同士を嵌合させて、列置方向Xに隣り合う電池モジュール20を互いに位置決めして、固定することができる。さらに、第2直交方向Zに隣り合う2つの電池モジュール20の位置決め部(第3位置決め部218fと第4位置決め部218g)を嵌合させて、第2直交方向Zに隣り合う2つの電池モジュール20を互いに位置決めして、固定することができる。このため、本実施形態では、組電池1の組み立て作業が簡易となり、組み立て時間も短くできる。
次に、本実施形態の組電池1の製造方法について説明する。
まず、電池収容ケース200を製造する。具体的には、樹脂の射出成形により、定距離固定部201と、密着押圧部202と、台座部203とを、それぞれ製造する(図11参照)。次いで、これらを熱溶着により接合して、一体とし、電池収容ケース200を得る(図10参照)。このようにして、4つの電池収容ケース200を用意する。
また、16個の単電池100を用意する。単電池100は、公知の製法により製造したリチウムイオン二次電池である。
次に、単電池100を、電池収容ケース200の電池収容部200b〜200e内に、1つずつ配置する。なお、本実施形態では、正極外部端子120と負極外部端子130とが、列置方向Xに交互に並ぶように、単電池100を電池収容部200b〜200e内に配置する(図8及び図9参照)。すなわち、列置方向Xに隣り合う単電池100について、電池ケース110の第1外面111同士または第2外面112同士が列置方向Xに対向するように、各単電池100を配置する。このようにして、4つの電池モジュール20を得ることができる。
その後、4つの電池モジュール20を組み合わせる。まず、図14に示すように、2つの電池モジュール20を列置方向Xに組み合わせる。具体的には、2つの電池モジュール20について、固定部219dを第2直交方向Zの同一側(図14において下側)に向けた姿勢とし、第1位置決め部218bと第2位置決め部218cとを嵌合させると共に、第1位置決め部219bと2位置決め部219cとを嵌合させる。これにより、列置方向Xに隣り合う2つの電池モジュール20について、互いの位置を位置決めして、両者を固定することができる。このようにして、2つの電池列10を得る。
さらに、2つの電池列10を、第2直交方向Zに組み合わせる。具体的には、図15に示すように、互いの支持部218同士を対向させる姿勢とし、互いの第3位置決め部218fと第4位置決め部218gとを嵌合させる。これにより、第2直交方向Zに隣り合う2つの電池列10について、互いの位置を位置決めして、両者を固定することができる。
また、樹脂の射出成形により、押圧本体部35,45、密着押圧プレート36,46を、それぞれ成形する。その後、密着押圧プレート36を押圧本体部35に嵌合させて、第1押圧部材30を得る。また、密着押圧プレート46を押圧本体部45に嵌合させて、第2押圧部材40を得る。
その後、組み合わされた2つの電池列10に対し、列置方向Xの一方端側(図1及び図2において左端側)に第1押圧部材30を配置すると共に、他方端側(図1及び図2において右端側)に第2押圧部材40を配置する。次いで、4本のロッド51を、それぞれ、第1押圧部材30の貫通孔32と第2押圧部材40の貫通孔42とに挿通させる。その後、ロッド51の両端部に位置する雄ねじにナット53を螺合させて、第1押圧部材30と第2押圧部材40とを締結する。このようにして、本実施形態の組電池1が完成する。
本実施形態の製造方法によれば、組電池1を構成する各々の単電池100について、合材領域部111c,112cを、列置方向Xに確実に押圧することができる。これにより、電極合材配置部150dを構成する正極板155、負極板156、及びセパレータ157を確実に密着させることができるので、各々の電池反応を良好にできる。しかも、列置方向Xに互いに隣り合って並ぶ正極外部端子120と負極外部端子130との間隔を一定値(寸法G)にすることができる。寸法Gは、所定の寸法公差を有する設計値(例えば、30±0.1mm)である。
このように、本実施形態の製造方法によれば、容易且つ適切に、列置方向Xに配列された各々の単電池100について、電池ケース110の電極領域部111b,112b(詳細には、合材領域部111c,112c)を列置方向Xに押圧することができると共に、列置方向Xに互いに隣り合って並ぶ外部端子(正極外部端子120と負極外部端子130)の間隔が一定にされた組電池1を得ることができる。
また、本実施形態の組電池1は、列置方向Xに交互に並ぶ正極外部端子120と負極外部端子130とを、接続部材15(図18及び図19参照)で連結することで、単電池100を電気的に直列に接続することができる。接続部材15は、矩形板状の金属板からなり、正極外部端子120または負極外部端子130を挿通可能とする貫通孔15bが2つ形成されている。この2つの貫通孔15bの中心間距離(孔ピッチ)は、寸法G(例えば、30±0.1mm)とされている。
前述のように、本実施形態の組電池1では、列置方向Xに互いに隣り合って並ぶ正極外部端子120と負極外部端子130との間隔が、いずれも一定値(寸法G)とされている。従って、接続部材15にかかる2つの貫通孔15bの孔ピッチと、列置方向Xに互いに隣り合って並ぶ正極外部端子120と負極外部端子130との間隔とは、共に寸法Gで等しくなる。このため、容易且つ適切に、接続部材15の一方の貫通孔15b内に正極外部端子120を挿通させると共に、他方の貫通孔15b内に負極外部端子13を挿通させて、接続部材15により正極外部端子120と負極外部端子130とを連結することができる。
その後、図17に示すように、正極外部端子120の雄ねじにナット17を螺合させて、正極外部端子120と接続部材15とを締結すると共に、負極外部端子130の雄ねじにナット17を螺合させて、負極外部端子130と接続部材15とを締結する。このようにして、組電池1を構成する単電池100を電気的に直列に接続することができる。
また、図10に示すように、電池収容ケース200には、2つの第1フック212hと2つの第2フック219hが形成されている。詳細には、第1フック212hは、連結部212のうち第2直交方向Zを向く面(図10において手前側の面)に形成されている。第2フック219hは、支持部219のうち第2直交方向Zを向く面(図10において手前側の面)に形成されている。この第1フック212hと第2フック219hを利用して、図20に示すように、単電池100を冷却するための冷却風を通すダクト17を、組電池1(電池列10)の第2直交方向Zの両端に取り付けることができる。
具体的には、ダクト17の鍔部17bを第1フック212hに係合させると共に、ダクト17の鍔部17cを第2フック219hに係合させることで、第1フック212hと第2フック219hとで、ダクト17を把持固定することができる。なお、鍔部17bと連結部212との間、及び鍔部17cと支持部219との間には、ゴム製のシール部材18を介在させている。
ところで、電池収容ケース200の密着押圧部202は、前述のように、第2直交方向Zに延びる第1棒状部214b〜第5棒状部214fと、これらを列置方向Xに連結する棒状の連結部215とにより構成されている(図11参照)。しかも、連結部215には、空隙部Kが形成されている。これにより、電池収容ケース200の密着押圧部202には、第2直交方向Zに貫通する貫通孔SHが多数形成される。
従って、図20の右側に位置するダクト17内に、列置方向Xの一方側(図20において、紙面手前側から奥側に向かう方向)に冷却風CWを流すと、図20に示すように、電池収容ケース200の多数の貫通孔SHを通じて、冷却風CWが第2直交方向Zの一方側(図20において右側から左側に向かう方向)に流れてゆく。これにより、冷却風CWが、各々の単電池100の第1外面111及び第2外面112に沿って流れてゆくので、各々の単電池100を冷却することができる。その後、冷却風CWは、図20の左側に位置するダクト17を通じて外部に排出される。このようにして、組電池1を構成する単電池100を、適切に冷却することができる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、図14に示すように、2つの電池モジュール20の固定部219dを、第2直交方向Zの同一側に向けた姿勢として、2つの電池モジュール20を列置方向Xに組み合わせた。
しかしながら、図21に示すように、2つの電池モジュール20の固定部219dを、第2直交方向Zについて互いに反対側に向けた姿勢として、2つの電池モジュール20を列置方向Xに組み合わせることもできる。
具体的には、一方(図21において左側)の電池モジュール20の第1位置決め部218bと、他方(図21において右側)の電池モジュール20の第2位置決め部219cとを嵌合させると共に、一方の電池モジュール20の2位置決め部219cと、他方の電池モジュール20の第1位置決め部218bとを嵌合させる。これにより、列置方向Xに隣り合う2つの電池モジュール20について、固定部219dを第2直交方向Zについて互いに反対側に向けた姿勢で、互いの位置を位置決めして、両者を固定することができる。
このような電池モジュール20の組み合わせは、次のような理由により実現可能とされている。まず、第1位置決め部218bと第1位置決め部219bが、同一形状であり、列置方向Xについて互いに反対側に突出しているからである。しかも、第1位置決め部218bと第1位置決め部219bは、第1直交方向Yにかかる位置が等しく、第2直交方向Zにかかる電池列10の中心軸Z1からの第2直交方向Zにかかる距離が等しくなる位置に配置されているからである(図14及び図21参照)。
また、実施形態では、図2に示すように、2つの電池列10を、第2直交方向Zに組み合わせて、組電池1を構成した。しかしながら、図22に示すように、2つの電池列10を、第1直交方向Yに組み合わせて、組電池を構成することもできる。これは、以下のような理由により、実現可能とされている。
電池収容ケース200の連結部212には、図11に示すように、第1直交方向Yの一方側(図11において上側)に突出する柱状の第5位置決め部212b,212cが形成されている。第5位置決め部212bと第5位置決め部212cは、同一形状であり、しかも、列置方向Xにかかる電池収容ケース200の中心軸X1からの列置方向Xにかかる距離が等しくなる位置に配置されている。
さらに、電池収容ケース200の支持部219には、第1直交方向Yに凹む第6位置決め部219j,219kが形成されている(図22参照)。第6位置決め部219jは、第1直交方向Yについて、第5位置決め部212bと同一軸線上に配置されている。第6位置決め部219kは、第1直交方向Yについて、第5位置決め部212cと同一軸線上に配置されている。第6位置決め部219j,219kの形状は、第5位置決め部212b,212cと嵌合する形状とされている。
このため、図22に示すように、2つの電池列10を第1直交方向Yに並べて配置するとき、一方(図22において下側)の電池列10(電池モジュール20)の第5位置決め部212bと、他方(図22において上側)の電池列10(電池モジュール20)の第6位置決め部219kとを嵌合させることができる。これと共に、一方の電池列10(電池モジュール20)の第5位置決め部212cと、他方の電池例10(電池モジュール20)の第6位置決め部219jとを嵌合させることができる。これにより、第1直交方向Yに隣り合う2つの電池列10(電池モジュール20)について、互いの位置を位置決めして、両者を固定することができる。
また、図23に示すように、組電池1を構成する各々の単電池100の間に、第1棒状部214b〜第5棒状部214f(密着押圧介在部)に加えて、さらに、第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kを配置すると良い。第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kは、第1押圧部材30及び第2押圧部材40により電池列10を押圧したとき、第1棒状部214b〜第5棒状部214f(密着押圧介在部)と共に、隣接する電池ケース110の合材領域部111c,112cの列置方向Xにかかる位置に応じて移動して、各々の合材領域部111c,112cに隙間なく密着する。
これにより、第1棒状部214b〜第5棒状部214f(密着押圧介在部)のみならず、第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kによっても、合材領域部111c,112cを列置方向Xに押圧することができる。従って、組電池を構成する各々の単電池100について、合材領域部111c,112cの全体を列置方向Xに押圧することができる。これにより、電極合材配置部150dを構成する正極板155、負極板156、及びセパレータ157の全体を密着させることができるので、各々の単電池100の電池反応をより一層良好にできる。
ところで、列置方向Xに隣り合う単電池100について、対向する合材領域部111c,112c同士の間を、密着押圧介在部で完全に塞いでしまうと、単電池100の冷却性が低下するので好ましくない。これに対し、第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kは、第2直交方向Zに延びる樹脂製の矩形筒状部材であり、第2直交方向Zに貫通する貫通孔214g1〜214k1を有している。これにより、第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kの貫通孔214g1〜214k1内に、冷却風を流すことが可能となるので、昇温した単電池100を適切に冷却することができる。
なお、第1筒状密着押圧介在部214g〜第5筒状密着押圧介在部214kは、密着押圧介在部の筒状部に相当する。
実施形態にかかる組電池1の正面図である。 実施形態にかかる組電池1の上面図である。 実施形態にかかる単電池100の上面図である。 実施形態にかかる単電池100に内部構造を示す図であり、図3のC−C矢視断面図に相当する。 実施形態にかかる単電池100の正面図に相当する。 実施形態にかかる単電池100の内部構造を示す図であり、図3のF−F矢視断面図に相当する。 電極体150の拡大断面図であり、図6のB部拡大図に相当する。 実施形態にかかる電池モジュール20の正面図である。 実施形態にかかる電池モジュール20の上面図である。 実施形態にかかる電池収容ケース200の斜視図である。 電池収容ケース200の分解斜視図である。 実施形態にかかる組電池1の断面図であり、図2のE−E矢視断面図に相当する。 実施形態にかかる組電池1の断面図であり、図1のD−D矢視断面図に相当する。 電池モジュール20を列置方向Xに組み合わせる方法を説明する説明図である。 電池モジュール20を第2直交方向Zに組み合わせる方法を説明する説明図である。 図13のH部拡大図である。 組電池1(電池列10)を構成する単電池100を直列に接続した図である。 接続部材15の正面図である。 接続部材15の平面図である。 組電池1にダクト17を取り付けた状態を示す図である。 電池モジュール20を列置方向Xに組み合わせる方法を説明する説明図である。 2つの電池列10を第1直交方向Yに組み合わせた状態を示す図である。 組電池1に、筒状密着押圧介在部214g〜214kを配置した状態を示す図であり、図2のE−E矢視断面図に相当する。
符号の説明
1 組電池
10 電池列
20 電池モジュール
30 第1押圧部材
35b,45b 定距離対向部
36b,46b 密着押圧対向部
40 第2押圧部材
100 単電池
110 電池ケース
111 第1外面
111b,112b 電極領域部
111c,112c 合材領域部
111d,112d 端子近接部 (第3外面隣接部)
112 第2外面
113 第3外面
120 正極外部端子
130 負極外部端子
150 電極体
150b 正極集電端子部
150c 負極集電端子部
150d 電極合材配置部
151 正極集電部材
152 正極合材層
155 正極板
156 負極板
157 セパレータ
158 負極集電部材
159 負極合材層
200 電池収容ケース
200b,200c,200d,200e 電池収容部
211b 第1棒状部(介在部、定距離介在部)
211c 第2棒状部(介在部、定距離介在部)
211d 第3棒状部(介在部、定距離介在部)
211e 第4棒状部(介在部、定距離介在部)
211f 第5棒状部(介在部、定距離介在部)
212 連結部(定距離連結部)
214b 第1棒状部(介在部、密着押圧介在部)
214c 第2棒状部(介在部、密着押圧介在部)
214d 第3棒状部(介在部、密着押圧介在部)
214e 第4棒状部(介在部、密着押圧介在部)
214f 第5棒状部(介在部、密着押圧介在部)
214g 第1筒状密着押圧介在部(介在部、密着押圧介在部、筒状部)
214h 第2筒状密着押圧介在部(介在部、密着押圧介在部、筒状部)
214i 第3筒状密着押圧介在部(介在部、密着押圧介在部、筒状部)
214j 第4筒状密着押圧介在部(介在部、密着押圧介在部、筒状部)
214k 第5筒状密着押圧介在部(介在部、密着押圧介在部、筒状部)
215 連結部(密着押圧連結部)
215b 一方側接続部
215c 他方側接続部
218b,219b 第1位置決め部
218c,219c 第2位置決め部
218f 第3位置決め部
218g 第4位置決め部
212b,212c 第5位置決め部
219j,219k 第6位置決め部
K 空隙部
R1 電極投影領域
R2 合材投影領域
X 列置方向
Y 第1直交方向
Z 第2直交方向

Claims (10)

  1. 正極板、負極板、及び、セパレータを有する電極体、
    上記電極体を収容する直方体形状の電池ケースであって、第1外面及びこれと反対方向を向く第2外面を有する電池ケース、
    上記電池ケースの外部に位置し、上記正極板と電気的に接続する正極外部端子、及び、
    上記電池ケースの外部に位置し、上記負極板と電気的に接続する負極外部端子、を有する
    複数の単電池と、
    各々の上記単電池の間に介在する介在部と、を備え、
    上記電池ケースの上記第1外面及び上記第2外面が上記複数の単電池の列置方向を向いて、上記単電池と上記介在部とが上記列置方向に一列に配置されてなる電池列と、
    上記電池列を、上記列置方向の一方端側から他方端側へ向けて押圧する第1押圧部材と、
    上記電池列を、上記列置方向の上記他方端側から上記一方端側へ押圧して、上記第1押圧部との間で上記電池列を固定する第2押圧部材と、を有する
    組電池であって、
    上記電池ケースの上記第1外面及び上記第2外面は、それぞれ、
    上記電極体を上記列置方向に投影した電極投影領域内に含まれる電極領域部と、
    上記電極投影領域外に位置し、上記正極外部端子及び上記負極外部端子に近接する端子近接部と、を有し、
    上記介在部は、
    上記単電池の間に介在し、各々の上記電極領域部に密着して上記電極領域部を上記列置方向に押圧してなる密着押圧介在部と、
    上記単電池の間に介在し、上記列置方向に対向する上記端子近接部同士の距離を一定に保つ定距離介在部と、を備える
    組電池。
  2. 請求項1に記載の組電池であって、
    前記正極外部端子及び前記負極外部端子は、前記電池ケースの第3外面上に位置し、
    前記端子近接部は、前記第1外面の周縁部及び前記第2外面の周縁部のうち、上記第3外面に隣接する第3外面隣接部である
    組電池。
  3. 請求項1または請求項2に記載の組電池であって、
    各々の前記密着押圧介在部を、上記列置方向について移動可能に連結してなる密着押圧連結部であって、上記電池列を上記第1押圧部材及び上記第2押圧部材により押圧したとき、各々の上記密着押圧介在部を、隣接する上記電池ケースの前記電極領域部の上記列置方向にかかる位置に応じて移動させて、各々の電極領域部に上記密着押圧介在部を隙間なく密着させてなる密着押圧連結部を含む
    組電池。
  4. 請求項3に記載の組電池であって、
    前記密着押圧介在部と前記密着押圧連結部とは、樹脂により一体成形されてなり、
    各々の上記密着押圧連結部は、前記列置方向に見て、
    上記列置方向の一方側に位置する上記密着押圧介在部と接続する一方側接続部と、
    上記列置方向の他方側に位置する上記密着押圧介在部と接続する他方側接続部と、を含み、
    上記一方側接続部と他方側接続部とが、両者の間に空隙部を挟んで連結してなる
    組電池。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の組電池であって、
    各々の前記定距離介在部を、上記列置方向に連結してなる定距離連結部であって、上記電池列を上記第1押圧部材及び上記第2押圧部材により押圧する前と後において、上記列置方向に隣り合う上記定距離介在部同士の間隙を等しく一定に保つ定距離連結部を含む
    組電池。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の組電池であって、
    前記正極板は、集電部材と、上記集電部材の表面に形成された正極合材層とを有し、
    前記負極板は、集電部材と、上記集電部材の表面に形成された負極合材層とを有し、
    前記電極体は、前記列置方向に見て、上記正極合材層及び上記負極合材層が位置する電極合材配置部と、上記集電部材のみが位置する集電端子部とを有し、
    前記電極領域部は、上記電極合材配置部を上記列置方向に投影した合材投影領域内に含まれる合材領域部を有し、
    前記密着押圧介在部は、電極領域部のうち上記合材領域部に密着して、上記合材領域部を上記列置方向に押圧してなる
    組電池。
  7. 請求項6に記載の組電池であって、
    前記密着押圧介在部は、
    前記合材領域部の全体に密着して、上記合材領域部の全体を上記列置方向に押圧してなり、
    自身を前記列置方向に直交する方向に貫通する貫通孔を構成する筒状部を含む
    組電池。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の組電池であって、
    前記電池列は、
    前記密着押圧介在部と前記定距離介在部とを含み、前記単電池を収容する電池収容部が、複数、一体に成形されてなる電池収容ケースと、
    各々の上記電池収容部内に収容された上記単電池と、を有する
    電池モジュールを、1または複数備える
    組電池。
  9. 請求項8に記載の組電池であって、
    前記電池収容ケースは、他の前記電池収容ケースと共に、前記列置方向及びこれに直交する直交方向に並べて配置されるとき、上記列置方向及び上記直交方向について、上記他の電池収容ケースとの間で互いの位置を位置決めする位置決め部を有し、
    互いに隣り合う上記電池収容ケースの上記位置決め部同士が組み合わされて、複数の前記電池モジュールが、上記列置方向及び上記直交方向の少なくともいずれかの方向に配置されてなる
    組電池。
  10. 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の組電池であって、
    前記第1押圧部材及び前記第2押圧部材は、
    前記単電池を挟んで、前記密着押圧介在部と前記列置方向に向かい合う密着押圧対向部と、
    上記単電池を挟んで、前記定距離介在部と上記列置方向に向かい合う定距離対向部と、を有し、
    上記密着押圧対向部は、上記定距離対向部に比べて、上記列置方向の前記電池列側に突出してなる
    組電池。
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