JP2011086634A - 二次電池の保持構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極端子(3a)及び負極端子(3b)が突出する電池セル(2)の上面を枠部材(6)で覆い、枠部材のリブ(16)により電池セルを互いに離間して配置するとともに、枠部材の貫通孔(5)及びバスバー(7)の連結孔(8)に電池セルの正極端子及び負極端子を貫通させて結合部材(9)で結合する。電池セル内の電圧検出用の基板(10)を枠部材に載置し、正極端子及び負極端子からセル端子(4)を互いに向かって伸びるように設け、セル端子の第1の結合部(40)と基板の第2の結合部(11)とを重ね合わせて接合手段(12)により結合する。
【選択図】図2
Description
このリチウムイオン電池のモジュールは、相当な重量を有しているため電池セル単位及びモジュール単位でしっかりと固定する必要がある。
また、このように電池セル間に間隔をあける場合、リチウムイオン電池は電圧の上昇に伴い膨張することがあるので、一の電池セルが膨脹しても他の電池セルに干渉しないよう、電池セル間に十分な間隔を確保する必要がある。
このように、電池セル全体の固定が不十分で各電池セルが動いてしまうと、例えば隣り合う電池セル間の電極端子同士をバスバーで接続する場合等において、バスバーに余計なテンションがかかってしまうという問題が生じ、バスバーひいては電極端子の破損に繋がり好ましいことではない。
また、電池セルの大きさにバラツキが生じた場合であっても、このような固定により、モジュールを構成する各電池セルが独立して動いてしまうことがないので、バスバーにかかるテンションを低減することができ、漏電やバスバーの破損を防止することができる。
さらに、基板は枠部材の面に揃う状態で固定され電池セルと同様に位置が決まることになり、セル端子及び基板にかかるテンションを低減することができ、セル端子及び基板の破損を防止できるとともに、セル端子と基板間の通電不良をも防止して各電池セルから基板へ電圧情報を確実に伝達することができる。
さらに、バスバー及び端子バーを枠部材に一体に設けているので、バスバー及び端子バーの位置を安定的に規定することができ、より一層、バスバーや端子バーひいては基板に余計なテンションがかからないようにし、これらの破損を防止することができる。さらに、端子バーと基板間の通電不良を防止して各電池セルから基板への電圧情報の伝達を確実なものにすることができる。
なお、以下の実施例では便宜上図1にある正極端子3a及び負極端子3bがある側を上として説明を行うが、本発明の実施にあたって当該モジュールがどのように載置されるかは任意である。
先ず、第1実施例について説明する。
モジュール1は、薄膜状の正極、負極及びセパレータが交互に層状に重ね合うように巻かれた電極束を絶縁材耐熱樹脂(セルケース)に入れ電解液とともに密閉して一つの金属電池ケースに収納した電池セル2を複数個直列に並べたものであり、隣り合う電池セル2同士が所定の間隔をあけて配置されるようにモジュール中蓋(枠部材)6で規制されて構成されている。
このように、モジュール1では、隣り合う電池セル2同士が正極端子3aと負極端子3bの向きが互いに反対になるように配置され、これらの電池セル2が直列に接続されるように隣り合う正極端子3a及び負極端子3bとがバスバー7により接続され、各電池セル2が所定の間隔をあけてモジュール中蓋6により仕切られた状態で規制され一体に束ねられ、このように束ねられた電池セル2が樹脂で作られたモジュールケース20により側面及び下面を覆われることにより電池セル2のモジュール化が図られている。
ところで、リチウムイオン電池はエネルギー密度が高い特徴がある反面、上述したように、電圧の上限又は下限を超えると電池の劣化や故障を招く恐れがあり、それ故、電圧の上限及び下限を監視する必要があり、各電池セル2の電圧情報を監視するための演算処理装置(図示せず)を備えた基板10がモジュール単位で設けられている。
一方、基板10には、長辺両端部において基板10を上記セル端子4に接合すべくボルト12(接合手段)を貫通させセル端子4の孔40周縁のねじに螺合させるための孔11(第2の結合部)が設けられている。
なお、この場合において、バスバー7により接続される電極間の電位差はゼロなので、バスバー7で接続されている電極端子3a、3bから伸びるセル端子4のうちいずれか一方は、基板10と接合されていなくてもよい。
同図に示すように、モジュール中蓋6は、その中央帯域においてくり抜かれた形状をしており、電池セル2をそれぞれ離間するように仕切るリブ16が電池セル2の長辺と平行になるように複数設けられて構成されている。
例えば、電極端子3a、3bは外周がそれぞれねじ切りされており、電極端子3a、3bにナット(結合部材)9が螺合されることで電池セル2とモジュール中蓋6とが結合される。
なお、電極端子3a、3bとバスバー7との結合は、スポット溶接、半田付けを含むロウ付け、カシメ、ピン・コンタクト等による結合手段を用いてもよい。
これにより、電池セル2はリブ16により互いに所定の間隔をあけた状態でモジュール中蓋6に移動不能に固定され、各電池セル2の上面の高さ位置及び水平方向の位置が一様に決まる。
また、基板10は枠部材の面に揃う状態でセル端子4と接合されるので、電池セル2と同様に基板10の上下方向の位置を一様に決めることができるとともに、セル端子4や基板10にかかるテンションを低減することができ、セル端子4や基板10の破損を防止できるとともに、セル端子4と基板10間の通電不良をも防止して各電池セル2から基板10へ電圧情報を確実に伝達することができる。
図3は、第2実施例に係るモジュール中蓋6を下面より視た斜視図を示す。
モジュール中蓋6の下面には、隣り合う電池セル2の各電極端子3a、3bを接続するためのバスバー17が一体に設けられており、このバスバー17の両端には、電極端子3a、3bを貫通させるようモジュール中蓋6に設けられている孔5に代えて孔18が設けられている。
このように、本発明の第2実施例に係る二次電池の保持構造によれば、モジュール中蓋6にバスバー17及び端子バー14を一体に設けることにより、バスバー17及び端子バー14の高さ方向と水平方向の位置を安定的に規定するようにでき、より一層、バスバー17や端子バー14ひいては基板10に余計なテンションがかからないようにし、これらの破損を防止することができるとともに、端子バー14と基板10間の通電不良を防止して各電池セル2から基板10への電圧情報の伝達を確実なものにすることができる。
例えば、上記実施形態では、二次電池がリチウムイオン電池である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、同様にモジュール化する二次電池であれば本発明を適用可能である。
また、上記実施形態では、図2に示すようにモジュール1は4体の電池セル2により構成されているが、電池セル2の数は4体に限るものではない。
2 電池セル
3a、3b 電極端子
4 セル端子
5 孔(貫通孔)
6 モジュール中蓋(枠部材)
7 バスバー
8 孔(連結孔)
9 ナット(結合部材)
10 基板
11 孔(第2の結合部)
12 ボルト(接合手段)
14 端子バー
15 孔(第3の結合部)
16 リブ
17 バスバー
18 孔(貫通孔)
20 モジュールケース
40 孔(第1の結合部)
Claims (2)
- 正極端子及び負極端子を有する電池セルを複数個束ねて一つのモジュールを構成する二次電池の保持構造において、
複数個の前記電池セルを前記正極端子及び負極端子が同一方向を向くように並べた状態で該電池セルの該正極端子及び負極端子を有する面を覆うように規制する枠部材と、
前記正極端子及び負極端子を隣り合う電池セル間で連結するバスバーと、
前記電池セルに対して前記枠部材と前記バスバーとを結合する結合手段とを備え、
前記枠部材は、
前記正極端子及び負極端子が貫通する貫通孔と、
前記電池セルが互いに間隔をあけて配置されるように隣り合う該電池セルの間を仕切るリブとを有し、
前記バスバーは、前記正極端子及び負極端子が貫通する連結孔を有し、
前記結合手段は、前記枠部材の前記貫通孔及び前記バスバーの前記連結孔を貫通した前記正極端子及び負極端子に結合部材を結合させることで前記電池セルと前記枠部材とを結合し、
前記電池セルに前記正極端子及び負極端子から互いに向かって伸びるセル端子を設け、前記電池セル内の電圧を検出するための電圧検出回路と演算処理装置とを有する基板を前記枠部材に対して載置し、前記セル端子に設けた第1の結合部と前記基板に設けた前記第2の結合部とを重ね合わせて接合手段により結合することで該セル端子と前記基板とを接合したことを特徴とする二次電池の保持構造。 - 前記枠部材は、前記バスバーが一体に設けられるとともに、該バスバーから互いに向かって伸びるように前記セル端子として端子バーが一体に設けられ、
前記端子バーに設けた第3の結合部と前記基板の第2の結合部とを重ね合わせて前記接合手段により結合することで該端子バーと前記基板とを接合したことを特徴とする、請求項1記載の二次電池の保持構造。
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