JP2011034730A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックを提供する。
【解決手段】 底壁１と、底壁１と対向した上壁９、底壁１と上壁９との間に延びる側壁８と、を備えた複数の二次電池セルＢＴと、複数の二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を保持する第１保持部材１０と、複数の二次電池セルＢＴの上壁９側の端部を保持する第２保持部材２０と、を備え、二次電池セルＢＴは、側壁８から突出した係合突起８Ａと、係合突起８Ａに囲まれた係合凹部８Ｂと、を備え、第２保持部材２０は、係合凹部８Ｂに嵌合する係合部２２を備える電池パックＭＤＬ。
【選択図】図１

Description

本発明は電池パックに関し、特に複数の二次電池セルを備えた電池パックに関する。

近年、非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、高電圧、高エネルギー密度を有することから、携帯型電子機器の電源、さらには電気自動車などの車両駆動用の電源として注目されている。高電圧電源として用いる場合には、複数の二次電池セルが直列に接続された電池パックの搭載が検討される。

従来、複数の電池セルと、複数の電池セルを所定の隙間で互いに積層状態に配置した状態で、各電池セル同士の間に配置される絶縁性のセパレータと、を備える電池パックであって、セパレータに気体通路が設けられた電池パックが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１１０８３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電池パックのように、複数の二次電池セルの間にセパレータを配置すると、二次電池セルの数に対応したセパレータやその他の部材が必要となり、電池パックの組み立て作業が複雑になることがあった。

また、隣接する二次電池セル同士の電極端子が導電性部材によって電気的に接続される場合、電極端子同士の接続を容易にするためには、複数の二次電池セルの位置合わせの精度を向上させる必要がある。複数の二次電池セルの位置合わせの精度が低下すると、導電性部材への負荷が大きくなり、製造歩留まりが低下することがあった。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックを提供することを目的とする。

本発明の第１態様による電池パックは、底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、前記二次電池セルは、前記側壁から突出した係合突起と、前記係合突起に囲まれた係合凹部と、を備え、前記第２保持部材は、前記係合凹部に嵌合する係合部を備える電池パックである。

本発明の第２態様による電池パックは、底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、前記二次電池セルは、前記上壁から突出するとともにネジ穴を備えたメネジ部を備え、前記第２保持部材は、前記ネジ穴と連通する貫通孔を備え、前記貫通孔と前記ネジ穴にネジが挿入されて固定された電池パックである。

本発明の第３態様による電池パックは、底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、前記二次電池セルは、前記複数の二次電池セルが並ぶ方向と直交する第１方向に前記上壁から延びるとともに、第１ネジ穴を有する固定部を備え、前記第２保持部材は、前記第１方向における幅が、前記二次電池セルの底壁側の端部の幅よりも大きく前記固定部および前記上壁の幅よりも小さい保持部と、前記第１方向において前記保持部と並んで配置された第２ネジ穴と、を備え、前記第２ネジ穴と前記第１ネジ穴とが連通し、前記第１ネジ穴と前記第２ネジ穴とにネジが挿入されて固定された電池パックである。

本発明によれば、複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池パックの一構成例を説明するための図である。 図１に示す電池パックの断面の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る電池パックの組立方法の一例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る電池パックの一構成例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る電池パックの組立方法の一例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る電池パックの他の構成例を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る電池パックの一構成例を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る電池パックの組立方法の一例を説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る電池パックＭＤＬについて、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電池パックＭＤＬは、複数の二次電池セルＢＴと、複数の二次電池セルＢＴの保持する保持手段とを備えている。

図１および図２に示すように、二次電池セルＢＴは、正極端子２および負極端子４が配置された上壁９と、上壁９と対向する底壁１と、互いに対向するように上壁９と底壁１との間に延びる２つの主壁７と、主壁７間に延びる２つの側壁８とを備えた容器を含む。容器は密封されている。

容器内には電解液、正電極、および負電極（いずれも図示せず）が収容されている。正極端子２は正電極と電気的に接続され、負極端子４は負電極と電気的に接続されている。正極端子２と負極端子４とは上壁９から外側に突出している。この容器は、例えばアルミニウム等の導電性材料で形成されている。

なお、密封型電池では、過充電等によって容器内部に発生したガスにより、容器内部のガス圧が高まって爆発事故を起こすことがある。このため二次電池セルＢＴは上壁９に安全弁５を設けることによりガス圧の上昇に対処可能としている。安全弁５は正極端子２と負極端子４との間に配置されている。二次電池セルＢＴ内のガス圧が上昇すると安全弁５が開いてガスが外部に放出され、爆発事故が回避される。２つの側壁８には係合突起８Ａおよび係合凹部８Ｂが設けられている。図１および図２に示すように、係合凹部８Ｂは、係合突起８Ａに囲まれている。

保持手段は、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を保持する第１保持部材１０と、二次電池セルＢＴの上壁９側の端部を保持する第２保持部材２０とを備えている。第１保持部材１０は、例えば樹脂等の絶縁性材料によって形成されている。第１保持部材１０は、各二次電池セルＢＴの底壁１側の端部が挿入される凹部１２を備えている。主壁７同士が対向するとともに所定の間隔を置いて、複数の二次電池セルＢＴが並んで固定されるように、凹部１２が配置されている。凹部１２において、第１保持部材１０と二次電池セルＢＴとの間には例えばゴム等の弾性体が配置されている。この弾性体によって、二次電池セルＢＴに作用する振動や衝撃を緩和することができる。

第２保持部材２０は、例えば樹脂等の絶縁性材料によって形成されている。第２保持部材２０は、各二次電池セルＢＴの上壁９を保持する凹部２６および、上壁９から突出した正極端子２および負極端子４を露出させる開口部２４と、二次電池セルＢＴの側壁８と対向する位置に設けられ、係合凹部８Ｂに嵌合する係合部２２とを備えている。

開口部２４により露出された正極端子２は、隣に配置された二次電池セルＢＴの負極端子４と、バスバー（図示せず）によって電気的に接続される。バスバーは、導電性材料によって形成され、正極端子２および負極端子４に溶接により固定される。

凹部２６は、主壁７同士が対向するとともに所定の間隔を置いて、複数の二次電池セルＢＴが固定されるように配置されている。係合部２２は、二次電池セルＢＴの係合凹部８Ｂに収容され、係合突起８Ａと係合している。

すなわち、図３に示すように、係合突起８Ａは、係合凹部８Ｂの上側に配置された第１端面ＦＬ１が、側壁８に対して斜め下方向に突出している。係合部２２は、その上側の端面である第２端面ＦＬ２が、凹部２６の内面に対して斜め上方向に延びるように突出している。係合凹部８Ｂは、係合部２２と略等しい形状であって、係合部２２を収容可能である。

なお、側壁８に対して斜め下方向とは、側壁８および側壁８と略直交する方向に対して傾いた方向であって、底壁１側に延びる方向である。凹部２６の内面に対して斜め上方向とは、側壁８と対向する凹部２６の内面、および、その内面に略直交する方向に対して傾いた方向であって、上壁９側に延びる方向である。

係合部２２が係合凹部８Ｂに収容されると、係合部２２の第２端面ＦＬ２と係合突起８Ａの第１端面ＦＬ１とが対向し、係合部２２と係合突起８Ａとが係合して、第２保持部材２０に二次電池セルＢＴが固定される。

このような電池パックＭＤＬを組み立てる場合には、図３に矢印で示すように第１保持部材１０と第２保持部材２０とにより、二次電池セルＢＴを上下方向から挟むように取り付ける。まず、第１保持部材１０の凹部１２に、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を挿入して、主壁７同士が対向するように固定する。

複数の二次電池セルＢＴを第１保持部材１０の凹部１２に挿入した後、第２保持部材２０を複数の二次電池セルＢＴに取り付ける。複数の二次電池セルＢＴの上壁９側の端部を第２保持部材２０の凹部２６に挿入して、係合部２２をその上部から係合凹部８Ｂに挿入させる。そうすると、係合部２２は、係合部２２の第２端面ＦＬ２と係合突起８Ａの第１端面ＦＬ１とが対向するように係合凹部８Ｂに嵌合する。

上記のように、本実施形態に係る電池パックＭＤＬは、複数の二次電池セルＢＴに第１保持部材１０と第２保持部材２０とを取り付けることによって電池パックＭＤＬを組み立てることができ、組み立て作業が容易である。

さらに、複数の二次電池セルＢＴに第１保持部材１０と第２保持部材２０とを取り付けることによって、複数の二次電池セルＢＴ同士は、所定の間隔を置いて、正極端子２と負極端子４とが交互に略直線状に並ぶように位置決めされる。

本実施形態に係る電池パックＭＤＬでは、係合凹部８Ｂが係合突起８Ａに囲まれているため、複数の二次電池ＢＴは、上下方向および厚さ方向（複数の二次電池ＢＴが並ぶ方向）において位置決めされて固定される。さらに、第１保持部材１０の凹部１２と第２保持部材２０の凹部２６とによって、複数の二次電池ＢＴは、その幅方向（複数の二次電池ＢＴが並ぶ方向と略直交する方向）において位置決めされて固定される。

したがって、複数の二次電池セルＢＴにバスバーを取り付けることが容易になるとともに、溶接により固定されたバスバーに加わる負荷が減少してバスバーによる接続の信頼性を改善することができる。

すなわち、本実施形態に係る電池パックＭＤＬによれば、組み立て作業および複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックを提供することができる。

さらに、本実施形態に係る電池パックＭＤＬによれば、複数の二次電池セルＢＴは、互いに主壁７同士が対向するように間隔を置いて固定されるため、二次電池セルＢＴ同士を絶縁するための部材や、二次電池セルＢＴ間に空気等の冷却剤を循環させるための構成が必要なくなり、製造コストを低減させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る電池パックＭＤＬについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態に係る電池パックＭＤＬと同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４および図５に示すように、本実施形態に係る電池パックＭＤＬは、複数の二次電池セルＢＴと、第１保持部材１０と第２保持部材２０とを備えている。二次電池セルＢＴは、上壁９に取り付けられたメネジ部ＨＬを備えている。メネジ部ＨＬは、略円筒形状であってネジ穴を備えている。メネジ部ＨＬは、上壁９の正極端子２および負極端子４と並んで、正極端子２および負極端子４よりも側壁８側に配置されている。

第１保持部材１０は、上述の第１実施形態の場合と同様に、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を保持する凹部１２を備えている。第２保持部材２０は、二次電池セルＢＴのメネジ部ＨＬを収容する収容部２０Ａと、メネジ部ＨＬのネジ穴と連通する貫通孔２０Ｈを備えている。

本実施形態に係る電池パックＭＤＬを組み立てる場合には、まず、第１実施形態の場合と同様に、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を第１保持部材１０の凹部１２に挿入する。続いて、二次電池セルＢＴの上壁９側の端部を第２保持部材２０の凹部２６に挿入する。このとき、メネジ部ＨＬが収容部２０Ａに挿入される。メネジ部ＨＬが収容部２０Ａに挿入されるとメネジ部ＨＬのネジ穴と貫通孔２０Ｈとが連通する。連通したメネジ部ＨＬのネジ穴と貫通孔２０Ｈとにはネジ３０が挿入され、複数の二次電池セルＢＴと保持部材１０とがネジ止めにより固定される。

上記のように、複数の二次電池セルＢＴに第１保持部材１０と第２保持部材２０とを取り付けることによって、複数の二次電池セルＢＴ同士は、所定の間隔を置いて、正極端子２と負極端子４とが交互に略直線状に並ぶように位置決めされ、ネジ止め固定される。したがって、正極端子２および負極端子４へのバスバーの取り付けが容易となるとともに、溶接により固定されたバスバーに加わる負荷が減少してバスバーによる接続の信頼性を改善することができる。

なお、図６に示すように、二次電池セルＢＴのメネジ部ＨＬを正極端子２および負極端子４と一体に形成してもよい。この場合、例えば第２保持部材の開口２４にネジ３０が挿入される貫通孔２０Ｈが設けられ、バスバーがネジ３０により取り付けられ、ネジ３０を介して正極端子２と負極端子４とを電気的に接続する。

図６に示すように、二次電池セルＢＴのメネジ部ＨＬを正極端子２および負極端子４と一体に形成した場合であっても、複数の二次電池セルＢＴ同士が所定の間隔を置いて、正極端子２と負極端子４とが交互に略直線状に並ぶように位置決めされ、ネジ止め固定される。したがって、ネジ３０へのバスバーの取り付けが容易となるとともに、バスバーに加わる負荷が減少してバスバーによる接続の信頼性を改善することができる。

すなわち、本実施形態に係る電池パックによれば、複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックＭＤＬを提供することができる。

なお、図６に示す場合では、二次電池セルＢＴの上壁９の安全弁５の周囲には、安全弁５からガスが放出された場合に、ガスを誘導する誘導部２７が設けられている。安全弁５から放出されたガスは誘導部２７に放出されて、外部に漏れることが回避される。

次に、本発明の第３実施形態に係る電池パックＭＤＬについて図面を参照して以下に説明する。図７および図８に示すように、本実施形態に係る電池パックＭＤＬは、複数の二次電池セルＢＴと、第１保持部材１０と、第２保持部材２０と、を備えている。

第２保持部材２０は、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を通す保持穴２８を備えている。二次電池セルＢＴは、上壁９が側壁８側に延びた固定部９Ａを備えている。固定部９Ａはネジ穴９Ｈを備えている。第２保持部材２０は、ネジ穴９Ｈと連通するネジ穴２０Ｂを備えている。

ここで、複数の二次電池セルＢＴが並ぶ方向と略直交する方向（第１方向）において、保持穴２８の幅は、二次電池セルＢＴの主壁７の幅よりも大きく、固定部９Ａおよび上壁９の幅よりも小さい。したがって、二次電池セルＢＴは底壁１側の端部から第２保持部材２０の保持穴２８に挿入され、固定部９Ａが第２保持部材２０に頭接する。この状態で、ネジ穴９Ｈとネジ穴２０Ｂとにネジ３０が挿入されて、複数の二次電池セルＢＴが第２保持部材２０に固定される。

第１保持部材１０は、上述の第１実施形態の場合と同様に、二次電池セルＢＴの底壁１側の端部を保持する凹部１２を備えている。二次電池セルＢＴの底壁１側の端部は、凹部１２に挿入されて位置決めされて固定される。

上記のように、複数の二次電池セルＢＴに第１保持部材１０と第２保持部材２０とを取り付けることによって、複数の二次電池セルＢＴ同士が所定の間隔を置いて、正極端子２と負極端子４とが交互に略直線状に並ぶように位置決めされ、ネジ止め固定される。したがって、正極端子２および負極端子４へのバスバーの取り付けが容易となるとともに、溶接により固定されたバスバーに加わる負荷が減少してバスバーによる接続の信頼性を改善することができる。

すなわち、本実施形態に係る電池パックＭＤＬによれば、複数の二次電池セル同士の位置合わせが容易であって、製造歩留まりを改善する電池パックを提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

ＭＤＬ…電池パック、ＢＴ…二次電池セル、ＨＬ…メネジ部、１…底壁、７…主壁、８…側壁、８Ａ…係合突起、８Ｂ…係合凹部、９…上壁、９Ａ…固定部、９Ｈ…ネジ穴、１０…第１保持部材、２０…第２保持部材、２０Ｈ…貫通孔、２０Ｂ…ネジ穴、２２…係合部、２８…保持穴、３０…ネジ。

Claims (5)

1. 底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、
   前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、
   前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、
   前記二次電池セルは、前記側壁から突出した係合突起と、前記係合突起に囲まれた係合凹部と、を備え、
   前記第２保持部材は、前記係合凹部に嵌合する係合部を備える電池パック。
2. 底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、
   前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、
   前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、
   前記二次電池セルは、前記上壁から突出するとともにネジ穴を備えたメネジ部を備え、
   前記第２保持部材は、前記ネジ穴と連通する貫通孔を備え、
   前記貫通孔と前記ネジ穴にネジが挿入されて固定された電池パック。
3. 前記二次電池セルは、前記上壁から突出した電極端子をさらに備え、
   前記メネジ部は前記電極端子と並んで配置されている請求項２記載の電池パック。
4. 前記二次電池セルは、前記上壁から突出した電極端子をさらに備え、
   前記メネジ部は前記電極端子と一体に形成されている請求項２記載の電池パック。
5. 底壁と、前記底壁と対向した上壁、前記底壁と前記上壁との間に延びる側壁と、を備えた複数の二次電池セルと、
   前記複数の二次電池セルの前記底壁側の端部を保持する第１保持部材と、
   前記複数の二次電池セルの前記上壁側の端部を保持する第２保持部材と、を備え、
   前記二次電池セルは、前記複数の二次電池セルが並ぶ方向と直交する第１方向に前記上壁から延びるとともに、第１ネジ穴を有する固定部を備え、
   前記第２保持部材は、前記第１方向における幅が、前記二次電池セルの底壁側の端部の幅よりも大きく前記固定部および前記上壁の幅よりも小さい保持穴と、前記第１方向において前記保持穴と並んで配置された第２ネジ穴と、を備え、
   前記第２ネジ穴と前記第１ネジ穴とが連通し、前記第１ネジ穴と前記第２ネジ穴とにネジが挿入されて固定された電池パック。

Images