JP2010244949A

JP2010244949A - 電池モジュール

Info

Publication number: JP2010244949A
Application number: JP2009094456A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tamura; 裕明田村
Original assignee: NEC Energy Devices Ltd
Current assignee: Envision AESC Energy Devices Ltd
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】小型・軽量な電池モジュールを提供する。
【解決手段】外周部に融着部を有し、中央の凸部に電池要素が収納されたラミネート電池１を複数個積層した電池モジュールにおいて、ラミネート電池１の融着部を狭持し、側面を覆う中空の同一形状のフレーム２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラミネート電池を複数枚積層して構成される電池モジュールに関する。

近年、蓄電用または駆動用に使用されるラミネート電池は、複数個接続し、電池モジュールとして使用されてきている。また、電池モジュールの設計段階において、電圧仕様、容量仕様に応じたラミネート電池の積層数に合わせたケースの最適化が行われ、使用毎にケースはカスタム化していた。

カスタムケースを用いず、個々のラミネート電池をフレームによって組み上げていく方法もあり、例えば特許文献１には、ラミネートフィルムからなる外装ケースを有する単電池（ラミネート電池ともいう）と、外装ケ―スの熱溶着部(融着部ともいう)を押圧するための接触面を有する圧接部材とを有し、単電池は熱溶着部が圧接部材によって押圧された状態で積層された組電池が記載されている。また、特許文献２には、互いに同一形状をなす複数の扁平な枠体(フレームともいう)の積層構造を用いて外装ケースを構成し、各枠体にラミネート電池を個別に収容して積層した蓄電体装置が記載されている。

特開２００４−１０３２５８号公報特開２００５−２６８００４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、圧接部材により外装ケースの熱溶着部を押圧するため熱溶着部の端部は圧接部材より外部に露出する状態となり、外部からの衝撃を直接熱溶着部が受けるため、熱溶着部が損傷する恐れがあり、ラミネート電池の保護が充分ではなかった。また、特許文献２に記載の技術では、個々のラミネート電池をフレームに収容して積層するため、フレームが重厚となり、その結果、電池モジュールとしても大型化、重量化となる課題があった。

こうした従来の状況に鑑み、本発明の課題は、ラミネート電池を保護し、小型・軽量化し、且つ個々の仕様においてカスタムケースを必要としない、汎用性の高い部品を用いた電池モジュールを提供することにある。

本発明は、ラミネート電池を積層して電池モジュールを組み立てる際に、高さを低背化し、融着部を覆うように、同一形状の複数のフレームを用いたことにより、上記課題を解決することができることを見出したものである。すなわち、本発明によれば、外周部に融着部を有し、中央の凸部に電池要素が収納されたラミネート電池を複数個積層した電池モジュールにおいて、前記ラミネート電池の融着部を狭持し、側面を覆う中空の同一形状のフレームを有することを特徴とする電池モジュールが得られる。

また、本発明によれば、前記フレームの厚さと前記ラミネート電池の凸部の厚さが同一であることを特徴とする電池モジュールが得られる。さらに、前記ラミネート電池の間に金属プレートを有することを特徴とする電池モジュールが得られる。

本発明は、ラミネート電池の融着部を覆う中空の同一形状のフレームを介してラミネート電池を積層することにより、融着部を保護し、フレームがラミネート電池の凸部と干渉せず、電池モジュールとして小型化、軽量化することができる。

また、本発明によれば個々の仕様に対しカスタムケースを必要としないため新規電池モジュールのケース設計及び製造の工数を省略することができる。

本発明の実施の形態１に係わる電池モジュールの分解斜視図である。本発明の実施の形態１に係わる電池モジュールの断面図である。本発明の実施の形態１に係わる電池モジュールの部分断面図である。本発明の実施の形態１に係わる電池モジュールを構成する最小単位の分解斜視図である。本発明の実施の形態２に係わる電池モジュールを構成する最小単位の分解斜視図である。従来の電池モジュールの分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１、図２に示すように本発明における実施の形態１に係わる電池モジュールは複数のラミネート電池１と、それぞれのラミネート電池の融着部１ａを上下から挟み込む中空のフレーム２と、それぞれのラミネート電池の凸部１ｂ間に配置されるプレート３と、最上部のラミネート電池と最下部のラミネート電池の上下を覆うケース４と、それぞれのラミネート電池から引き出された外部接続端子（−）６と、外部接続端子（＋）７と接続するフレーム２に設けられた接続タブ５と、それぞれのラミネート電池１と制御回路を接続する信号線８と、上下のケース４間のフレーム２とプレート３を四隅で固定するねじ９を有する。

ラミネート電池の積層数、寸法等は電圧仕様、容量仕様等に応じて決められるが、本実施の形態１で図１、図２に示した電池モジュールの例ではラミネート電池が７枚であり、電池モジュールの寸法は幅９０ｍｍ、長さ１８０ｍｍ、高さ５３ｍｍである。

図２に示すように７枚のラミネート電池１に対し、最上部と最下部のラミネート電池については融着部１ａはケース４とフレーム２で狭持され、中間部のラミネート電池については融着部１ａは２枚のフレームで狭持される。またそれぞれのラミネート電池間にはプレート３が配置される。即ち、フレーム２が１２枚、プレート３が６枚、ケース４が２枚配される構成となる。

本実施の形態１の例は、ラミネート電池７枚積層時であるが、任意の積層枚数に対応可能である。すなわち、個々の仕様においてカスタムケースを必要としないため汎用性が非常に高い。

ラミネート電池１とフレーム２との関係について図３の断面拡大図により説明する。ラミネート電池１の高さＣｈとフレーム高さＦｈとは、Ｃｈ＝２×Ｆｈとなる様なフレーム高さの設計をしており、これにより、フレームの高さは積層方向高さに全く影響を与えない。

ラミネート電池の断面形状は、融着部１ａを境に凸部１ｂの高さは対称であり、これにより、同一形状の２枚のフレームにて狭持可能である。なお、凸部の高さが上下で異なる場合にはラミネート電池の高さと狭持する２枚のフレームの高さの合計を同一とすればよい。この場合には電池モジュール全体では２種類の同一形状のフレームを有することとなる。

フレームは、従来ラミネート電池１を積層する際に積層方向からみてデッドスペースとなっていた融着部１ａに配設される。これにより、フレーム２枚分の高さがラミネート電池の高さを超えることがない。そのため、低背の電池モジュール構造が可能であり、すなわち、小型、軽量化が達成できる。本実施の形態で図３に示した例では、ラミネート電池高さＣｈ＝６．６ｍｍ、フレーム高さＦｈ＝３．３ｍｍである。

図４に示すように、電池モジュールを構成する最小単位は、ラミネート電池１を２枚のフレーム２で狭持し、下面にプレート３を配する構造となっている。フレーム２は、ラミネート電池１の凸部を囲む様に中空となっており、また融着部を狭持し、融着部の側面を覆う構造となっているため、モジュールの組立または解体の際等にラミネート電池特に融着部にダメージを与えない。

フレームの中空部分面積は、狭持部分面積対し、４７％以上５３％以下が好ましい。本実施の形態１の一例においては中空部分面積１００１５ｍｍ²、狭持部分面積５２９０ｍｍ²である。中空部分面積が１０３９５ｍｍ²以上となると、該フレームにおいてラミネート電池の狭持強度が低下するため好ましくない。

フレームの材質としては、強度のある絶縁体が好ましい。例えばＡＢＳ樹脂やＰＣ（ポリカーボネート）といった、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック等の成形に適した樹脂が挙げられる。

プレートは、ラミネート電池の凸部の保持、及びラミネート電池の放熱のために配設される。プレートの材質としては、熱伝導性の良い金属が好ましい。例えば、銅、アルミニウムといった、加工性に優れた金属プレートが挙げられる。

（実施の形態２）
図５に示すように本発明の実施の形態２に係わる電池モジュールは、構成する最小単位の部品のうちプレートを実施の形態１と異なるものにしたものである、より放熱性を高めるための手段として、スリット入りのプレート１０を用いても良い。プレート１０の開口部分形状は、図５に示す長円形状からなるスリットに限らない。すなわち、四角穴格子状、丸穴格子状等、通気口として用を成し、ラミネート電池の凸部を保持できる様な開口部形状であれば良い。

プレートのスリット部分面積は、ラミネート電池の凸部面積に対し６０％以下が好ましい。本実施の形態２における例としてはプレートの厚みは０．５ｍｍ、スリット部分面積５８００ｍｍ²、ラミネート電池の凸部面積９８００ｍｍ²である。ラミネート電池の凸部面積に対し６０％を超えるスリット部分面積は、ラミネート電池凸部の保持強度が低下するため好ましくない。

（従来例）
図６は従来の工法によるカスタムケースを用いた電池モジュールの分解斜視図である。実施の形態と同様のラミネート電池を７個積層して作製したコアパック１２を上ケース１１及び下ケース１３に収納してねじ９で固定した構造となっている。コアパック１２は、個々の仕様によりラミネート電池の積層数に増減があり、それに伴い高さ方向も増減する。その結果、上ケース１１及び下ケース１３はその都度設計・製造する必要があった。図６における電池モジュールの高さは５６ｍｍである。

１ラミネート電池
１ａ融着部
１ｂ凸部
２フレーム
３プレート
４ケース
５接続タブ
６外部接続端子（−）
７外部接続端子（＋）
８信号線
９ねじ
１０スリット入りプレート
１１上ケース
１２コアパック
１３下ケース

Claims

外周部に融着部を有し、中央の凸部に電池要素が収納されたラミネート電池を複数個積層した電池モジュールにおいて、前記ラミネート電池の融着部を狭持し、側面を覆う中空の同一形状のフレームを有することを特徴とする電池モジュール。
前記フレームの厚さと前記ラミネート電池の凸部の厚さが同一であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
前記ラミネート電池の間に金属プレートを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電池モジュール。