JP2013004461A - Battery module - Google Patents

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Shintaro Watanabe
慎太郎 渡▲辺▼
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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To release gas discharged from a degassing portion to the outside of a battery, even if a heat dissipation member is arranged in such a manner as to cover the degassing portion.SOLUTION: A battery module 10 is made up of a plurality of batteries 11. The batteries 11 are formed as cylindrical batteries. Discharge holes allowing the inside of the batteries 11 and the outside of the batteries 11 to communicate with each other are formed at a first end in an axial direction of the batteries 11. A heat mass 13, which is made up of body parts 13a formed in a manner corresponding to respective batteries 11 and a connection 13b for connecting the body parts 13a, is joined at the first end in the axial direction of each of the batteries 11. A plurality of legs 16 are formed at an end, located on a side making contact with the batteries 11, of the body parts 13a. The legs 16 are formed at predetermined intervals so as to form gaps 14 between the legs 16. The legs 16 are joined in such a manner as not to cover the discharge holes.

Description

本発明は、電池内で発生したガスを電池外に放出するガス抜き部を有する電池と、ガス抜き部の上部を覆う放熱部材を備えた電池モジュールに関する。
に関する。 The present invention relates to a battery having a gas vent that discharges gas generated in the battery to the outside of the battery, and a battery module including a heat dissipation member that covers an upper portion of the gas vent.
About.

電池が異常な状態で充放電された場合、電池内にガスが発生するおそれがある。このため、電池内で発生したガスを電池外に放出するガス放出孔を有する電池が知られている（例えば、特許文献１）
特許文献１では、電池の端子にガス放出孔が形成されている。したがって、電池内で発生したガスは、端子に形成されたガス放出孔から電池外に放出される。 When the battery is charged and discharged in an abnormal state, there is a possibility that gas is generated in the battery. For this reason, a battery having a gas discharge hole for releasing gas generated in the battery to the outside of the battery is known (for example, Patent Document 1).
In Patent Document 1, gas discharge holes are formed in the terminals of the battery. Therefore, the gas generated in the battery is discharged out of the battery from the gas discharge hole formed in the terminal.

特開２０１０−２４４９０７号公報JP 2010-244907 A

ところで、電池は、放電されることにより熱を発するため、電池の側面や端子に放熱部材を設ける場合がある。また、電池を複数組み合わせて電池モジュールを構成する場合、電池を効率よく配設することが好ましい。しかしながら、電池の側面に放熱部材を設けた場合、電池モジュール全体が大型化してしまう。一方で、電池の端子に放熱部材を設ける場合、ガス放出孔を塞がないように放熱部材を設ける必要がある。   By the way, since a battery emits heat when it is discharged, a heat radiating member may be provided on a side surface or a terminal of the battery. In addition, when a battery module is configured by combining a plurality of batteries, it is preferable to arrange the batteries efficiently. However, when the heat dissipation member is provided on the side surface of the battery, the entire battery module is increased in size. On the other hand, when providing a heat dissipation member at the battery terminal, it is necessary to provide a heat dissipation member so as not to block the gas discharge hole.

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス抜き部を覆うように放熱部材を設けても、ガス抜き部から放出されるガスを電池外に放出できる電池モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art. The purpose of the present invention is to provide the gas released from the gas vent to the outside of the battery even if a heat dissipation member is provided to cover the gas vent. The object is to provide a battery module that can be discharged.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電池内で発生したガスを電池外に放出するガス抜き部を有する電池と、前記ガス抜き部を覆うように前記電池に設けられ、前記電池の熱を放熱する放熱部材と、を備えた電池モジュールであって、前記放熱部材は、前記ガス抜き部から放出されるガスを大気中に放出するガス抜き路を有することを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided in the battery so as to cover the battery having a gas vent part for releasing the gas generated in the battery to the outside of the battery, and the gas vent part, A battery module including a heat radiating member that radiates heat of the battery, wherein the heat radiating member has a gas vent path that releases the gas released from the gas vent portion into the atmosphere. .

これによれば、電池は、電池内で発生したガスを電池外に放出するガス抜き部を有している。そして、電池に接合される放熱部材には、ガス抜き部から放出されたガスを大気中に放出するガス抜き路が設けられている。このため、電池内で発生したガスは、ガス抜き路を通って、大気中に放出される。したがって、ガス抜き部から放出されるガスを電池外に適切に放出することができる。   According to this, the battery has a gas vent that discharges the gas generated in the battery to the outside of the battery. And the heat release member joined to the battery is provided with a gas vent path for releasing the gas released from the gas vent portion into the atmosphere. For this reason, the gas generated in the battery is released into the atmosphere through the gas vent. Therefore, the gas released from the degassing part can be released appropriately outside the battery.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池モジュールであって、前記放熱部材は、前記電池の電極と電気的に接続され、電極として機能することを要旨とする。
これによれば、放熱部材は、電極として機能する。したがって、放熱部材により電極が覆われていても、容易に電池同士を接続することができる。また、放熱部材は、複数の電池の電極と電気的に接続される場合には、電極として機能するとともに、電極同士を接続する接続部材として機能する。したがって、部品点数の削減が図られる。 Invention of Claim 2 is a battery module of Claim 1, Comprising: The said heat radiation member is electrically connected with the electrode of the said battery, and makes it a summary to function.
According to this, the heat radiating member functions as an electrode. Therefore, even if the electrodes are covered with the heat dissipation member, the batteries can be easily connected. In addition, when the heat dissipation member is electrically connected to the electrodes of a plurality of batteries, the heat dissipation member functions as an electrode and also functions as a connection member that connects the electrodes. Therefore, the number of parts can be reduced.

本発明によれば、ガス抜き部を覆うように放熱部材を設けても、ガス抜き部から放出されるガスを電池外に放出できる。   According to the present invention, even if a heat radiating member is provided so as to cover the gas vent, the gas released from the gas vent can be released out of the battery.

実施形態における電池モジュールの側面図。The side view of the battery module in an embodiment. 図１のＡ−Ａ線断面図。AA sectional view taken on the line AA of FIG.

以下、本発明の電池モジュールを具体化した一実施形態について図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、電池モジュール１０は、電池１１を複数（本実施形態では３個）接続することにより構成されている。本実施形態では、電池１１は円筒型電池とされている。電池１１の軸方向第１端部には、正極１１ａが形成されるとともに、軸方向第２端部（底面）は負極１１ｂを構成している。 Hereinafter, an embodiment of a battery module according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, the battery module 10 is configured by connecting a plurality of (three in the present embodiment) batteries 11. In the present embodiment, the battery 11 is a cylindrical battery. A positive electrode 11a is formed at the first axial end of the battery 11, and a second axial end (bottom surface) forms the negative electrode 11b.

図２に示すように電池１１の軸方向第１端部には、電池１１内で発生したガスを電池１１外に放出するガス抜き部としての放出孔１２が２箇所に形成されている。電池１１内と電池１１外は、この放出孔１２により、連通されている。また、電池１１内には、図示しない安全弁が設けられており、安全弁は、電池１１内の圧力が一定以上まで高まったときに開弁するように構成されている。したがって、本実施形態の電池１１は、電池１１内にガスが発生し、電池１１内の圧力が一定以上に高まったときに放出孔１２からガスが放出されるように構成されている。   As shown in FIG. 2, at the first end in the axial direction of the battery 11, two discharge holes 12 are formed as gas vents for releasing the gas generated in the battery 11 to the outside of the battery 11. The inside of the battery 11 and the outside of the battery 11 are communicated with each other through the discharge hole 12. Further, a safety valve (not shown) is provided in the battery 11, and the safety valve is configured to open when the pressure in the battery 11 increases to a certain level or more. Therefore, the battery 11 of the present embodiment is configured such that gas is generated from the discharge hole 12 when gas is generated in the battery 11 and the pressure in the battery 11 increases to a certain level or more.

そして、各電池１１の軸方向第１端部には、放熱部材としてのヒートマス１３が接合されている。ヒートマス１３は、各電池１１に対応して形成される本体部１３ａと、各本体部１３ａを電気的に接続する接続部１３ｂからなる。各本体部１３ａは、円柱状に形成されており、その直径は、電池１１の直径と略同一とされている。本体部１３ａは、電池１１の放出孔１２を覆うように接合されているとともに、本体部１３ａと正極１１ａは、電気的に接続されている。   And the heat mass 13 as a heat radiating member is joined to the axial direction 1st end part of each battery 11. As shown in FIG. The heat mass 13 includes a main body portion 13a formed corresponding to each battery 11 and a connection portion 13b that electrically connects the main body portions 13a. Each main body 13 a is formed in a columnar shape, and its diameter is substantially the same as the diameter of the battery 11. The main body 13a is joined so as to cover the discharge hole 12 of the battery 11, and the main body 13a and the positive electrode 11a are electrically connected.

ヒートマス１３は、導電性であり、かつ熱容量の大きなものからなることが望ましく、例えば、アルミや銅などが用いられる。なお、本体部１３ａと電池１１の接合方法としては、半田付けなどの金属接合が望ましい。各電池１１の正極１１ａ同士は、ヒートマス１３をこのように構成することにより電気的に接続されている。すなわち、ヒートマス１３は、各正極１１ａ同士を接続する接続部材として機能するとともに、ヒートマス１３自体が電池モジュール１０全体の正極として機能する。なお、ヒートマス１３の体積は、電池１１が発する熱量と電池１１の許容される温度上昇を考慮して設定される。   The heat mass 13 is desirably conductive and has a large heat capacity. For example, aluminum or copper is used. In addition, as a joining method of the main-body part 13a and the battery 11, metal joining, such as soldering, is desirable. The positive electrodes 11a of the batteries 11 are electrically connected by configuring the heat mass 13 in this way. That is, the heat mass 13 functions as a connection member that connects the positive electrodes 11a to each other, and the heat mass 13 itself functions as a positive electrode of the battery module 10 as a whole. The volume of the heat mass 13 is set in consideration of the amount of heat generated by the battery 11 and the allowable temperature increase of the battery 11.

本体部１３ａにおいて電池１１と接触する側の端部には、複数の足部１６が形成されている。各足部１６は、所定の間隔を空けて形成されており、これにより各足部１６の間には、側面視矩形状の隙間１４が形成されている。そして、各足部１６の端面が電池１１の軸方向第１端部と接合されることにより、ヒートマス１３は電池１１に接合されている。また、足部１６において正極１１ａと接合される足部１６は、その長さが正極１１ａに対応して設定されている。具体的には、正極１１ａと接触する足部１６の端面と、正極１１ａを接合した状態で、正極１１ａと接触しない足部１６の端面とが、それぞれ、電池１１における軸方向第１端部の端面が適切に接合される長さに設定されている。   A plurality of foot portions 16 are formed at the end portion of the main body portion 13a that comes into contact with the battery 11. Each foot portion 16 is formed with a predetermined interval, whereby a gap 14 having a rectangular shape in side view is formed between the foot portions 16. The heat mass 13 is joined to the battery 11 by joining the end face of each foot 16 to the first axial end of the battery 11. Further, the length of the foot portion 16 joined to the positive electrode 11a in the foot portion 16 is set corresponding to the positive electrode 11a. Specifically, the end surface of the foot portion 16 that contacts the positive electrode 11a and the end surface of the foot portion 16 that does not contact the positive electrode 11a in a state where the positive electrode 11a is joined are respectively the first end portions in the axial direction of the battery 11. The length is set so that the end faces are appropriately joined.

足部１６は、足部１６が放出孔１２を覆わないように接合される。すなわち、ヒートマス１３は、足部１６の間に形成される隙間１４に対して、放出孔１２の全てが露出するように接合される。よって、ヒートマス１３は、放出孔１２から放出されるガスが、隙間１４から外部に放出されるように接合されていることになる。したがって、本実施形態では、足部１６の間に形成される隙間１４が、ガス抜き路とされる。隙間１４の大きさは、ガス抜き路として機能するのに十分な大きさが確保される。   The foot 16 is joined so that the foot 16 does not cover the discharge hole 12. That is, the heat mass 13 is joined to the gap 14 formed between the legs 16 so that all of the discharge holes 12 are exposed. Therefore, the heat mass 13 is joined so that the gas discharged from the discharge hole 12 is discharged from the gap 14 to the outside. Therefore, in the present embodiment, the gap 14 formed between the foot portions 16 is a gas vent path. The size of the gap 14 is ensured to be large enough to function as a gas vent.

また、電池１１の負極１１ｂは、接続部材１５によって接続されている。これにより、各電池１１は、ヒートマス１３及び接続部材１５によって接続され、電池モジュール１０が構成されている。また、電池モジュール１０には、図示しない熱媒体供給源が設けられており、電池１１は、熱媒体（例えば、冷却空気など）によって冷却される。   Further, the negative electrode 11 b of the battery 11 is connected by a connection member 15. Thereby, each battery 11 is connected by the heat mass 13 and the connection member 15, and the battery module 10 is comprised. The battery module 10 is provided with a heat medium supply source (not shown), and the battery 11 is cooled by a heat medium (for example, cooling air).

次に、本実施形態における電池モジュール１０の作用について説明する。
電池モジュール１０の電池１１は、異常な状態で充放電されると、電池１１内にガスを発生する。そして、安全弁は、電池１１内の圧力が一定以上まで高まると、放出孔１２を介してガスを電池１１外に放出する。放出孔１２から放出されたガスは、隙間１４を介して、適切に大気に放出される。 Next, the effect | action of the battery module 10 in this embodiment is demonstrated.
When the battery 11 of the battery module 10 is charged and discharged in an abnormal state, gas is generated in the battery 11. Then, the safety valve releases gas to the outside of the battery 11 through the discharge hole 12 when the pressure in the battery 11 increases to a certain level or more. The gas released from the discharge hole 12 is appropriately released to the atmosphere through the gap 14.

また、電池１１は、充放電されることにより発熱する。この際、電池１１が発した熱は、ヒートマス１３を介して適切に冷却される。また、電池１１からヒートマス１３に熱が伝導する際、電池１１とヒートマス１３の線膨張係数の相違に起因して発生する熱応力によって電池１１とヒートマス１３の接合部にクラックが生じたり、クラックの伸展による剥離が生じるおそれがある。本実施形態では、ヒートマス１３において、電池１１と接触する側の端部に、複数の足部１６を形成していることにより、足部１６間には、隙間１４が形成されている。したがって、隙間１４の分だけ、ヒートマス１３と電池１１の接触面積が低減されている。このため、電池１１の発熱時にヒートマス１３と電池１１の接合部に生じる熱応力が緩和される。   Further, the battery 11 generates heat when charged and discharged. At this time, the heat generated by the battery 11 is appropriately cooled via the heat mass 13. Further, when heat is conducted from the battery 11 to the heat mass 13, a crack is generated in the joint portion between the battery 11 and the heat mass 13 due to a thermal stress generated due to a difference in linear expansion coefficient between the battery 11 and the heat mass 13. Peeling due to extension may occur. In the present embodiment, in the heat mass 13, a plurality of foot portions 16 are formed at the end portion on the side in contact with the battery 11, so that gaps 14 are formed between the foot portions 16. Therefore, the contact area between the heat mass 13 and the battery 11 is reduced by the gap 14. For this reason, the thermal stress which arises in the junction part of the heat mass 13 and the battery 11 at the time of the heat_generation | fever of the battery 11 is relieved.

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）電池１１には、電池１１内で発生したガスを電池１１外に放出する放出孔１２が設けられている。また、放出孔１２を覆うように設けられる本体部１３ａにおいて、電池１１と接触する側の端部には、複数の足部１６が形成されている。各足部１６の間には、隙間１４が形成されている。また、足部１６は、放出孔１２を覆わないように電池１１に接合されている。このため、放出孔１２は、隙間１４に対してその全てが露出することになり、電池１１内で発生したガスは、隙間１４を介して適切に大気に放出される。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The battery 11 is provided with a discharge hole 12 through which the gas generated in the battery 11 is discharged outside the battery 11. Further, in the main body portion 13 a provided so as to cover the discharge hole 12, a plurality of foot portions 16 are formed at the end portion on the side in contact with the battery 11. A gap 14 is formed between the feet 16. The foot 16 is joined to the battery 11 so as not to cover the discharge hole 12. For this reason, all of the discharge holes 12 are exposed to the gap 14, and the gas generated in the battery 11 is appropriately released to the atmosphere through the gap 14.

（２）ヒートマス１３は、各電池１１の正極１１ａを電気的に接続する接続部材として機能している。このため、ヒートマス１３は放熱部材と接続部材としての機能を兼ねることができ、部品点数の削減が図られる。すなわち、電池モジュール１０の製造コストの削減が図られる。また、本実施形態では、ヒートマス１３が電池モジュール１０全体の正極１１ａとなることにより、更に部品点数の削減が図られる。   (2) The heat mass 13 functions as a connection member that electrically connects the positive electrodes 11 a of the batteries 11. For this reason, the heat mass 13 can serve as a heat radiating member and a connecting member, and the number of parts can be reduced. That is, the manufacturing cost of the battery module 10 can be reduced. Further, in the present embodiment, the heat mass 13 becomes the positive electrode 11a of the entire battery module 10, so that the number of parts can be further reduced.

（３）電池１１は充放電することにより発熱する。そして、電池１１で発した熱は、ヒートマス１３に伝導される。この際、ヒートマス１３と電池１１の接合部には熱応力が発生する。本実施形態では、電池１１とヒートマス１３の接触面積を少なくしていることから、熱応力が緩和される。したがって、電池１１とヒートマス１３は剥離しにくくなっている。   (3) The battery 11 generates heat by charging and discharging. The heat generated by the battery 11 is conducted to the heat mass 13. At this time, thermal stress is generated at the joint between the heat mass 13 and the battery 11. In this embodiment, since the contact area between the battery 11 and the heat mass 13 is reduced, the thermal stress is alleviated. Therefore, the battery 11 and the heat mass 13 are difficult to peel off.

なお、上記各実施形態は以下のように変更しても良い。
○ 実施形態において、電池モジュール１０の電池１１の数を変更してもよい。
○ 実施形態において、各電池１１は、複数の電池セルから構成されていてもよい。 In addition, you may change each said embodiment as follows.
In the embodiment, the number of the batteries 11 of the battery module 10 may be changed.
(Circle) in embodiment, each battery 11 may be comprised from the some battery cell.

○ 実施形態において、電池モジュール１０は、単数の電池１１から構成されていてもよい。
○ 実施形態において、電池１１は角型電池でもよいし、ラミネート型の電池であってもよい。すなわち、ガス抜き部（放出孔１２）を有している電池１１であれば、どのような形状とされていてもよい。 In the embodiment, the battery module 10 may be composed of a single battery 11.
In the embodiment, the battery 11 may be a square battery or a laminate battery. That is, the battery 11 may have any shape as long as the battery 11 has a gas vent (discharge hole 12).

○ 実施形態において、各電池１１に独立した別々のヒートマス１３を接合してもよい。すなわち、１本の電池１１に対して、接続部１３ｂを設けていない本体部１３ａのみからなるヒートマスを接合してもよい。   In the embodiment, separate heat masses 13 independent of each battery 11 may be joined. That is, you may join the heat mass which consists only of the main-body part 13a which does not provide the connection part 13b with respect to the one battery 11. FIG.

○ 実施形態においてヒートマス１３にフィンや突起を設けることにより、放熱面積を増やしてもよい。
○ 実施形態において、放出孔１２は、その一部が隙間１４に対して露出していればよい。 In the embodiment, the heat radiation area may be increased by providing fins and protrusions on the heat mass 13.
In the embodiment, it is only necessary that a part of the discharge hole 12 is exposed to the gap 14.

○ 実施形態において、負極１１ｂを接続している接続部材１５を本実施形態におけるヒートマス１３としてもよい。この場合、ヒートマス１３は、各電池１１の負極１１ｂを接続する接続部材を兼ねるとともに、電池モジュール１０全体の負極として機能する。   In embodiment, it is good also considering the connection member 15 which has connected the negative electrode 11b as the heat mass 13 in this embodiment. In this case, the heat mass 13 serves as a connecting member for connecting the negative electrode 11b of each battery 11 and also functions as a negative electrode for the battery module 10 as a whole.

○ 実施形態において、ヒートマス１３の本体部１３ａの形状は、四角柱状や、六角柱状などであってもよい。
○ 実施形態において、足部１６の大きさを変更してもよい。すなわち、ヒートマス１３と電池１１の接触面積は、電池１１で発生した熱量をスムーズにヒートマス１３に移動させるに足る面積を確保されていれば、変更してもよい。 In the embodiment, the shape of the main body 13a of the heat mass 13 may be a quadrangular prism shape, a hexagonal prism shape, or the like.
In the embodiment, the size of the foot 16 may be changed. That is, the contact area between the heat mass 13 and the battery 11 may be changed as long as an area sufficient to smoothly move the amount of heat generated in the battery 11 to the heat mass 13 is secured.

○ 実施形態において、足部１６の形状を変更してもよい。例えば、四角柱状や、六角柱状などでもよい。   In the embodiment, the shape of the foot 16 may be changed. For example, a quadrangular prism shape or a hexagonal column shape may be used.

１０…電池モジュール、１１…電池、１１ａ…正極、１１ｂ…負極、１２…放出孔、１３…ヒートマス、１４…隙間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery module, 11 ... Battery, 11a ... Positive electrode, 11b ... Negative electrode, 12 ... Release | release hole, 13 ... Heat mass, 14 ... Gap.

Claims (2)

電池内で発生したガスを電池外に放出するガス抜き部を有する電池と、
前記ガス抜き部を覆うように前記電池に設けられ、前記電池の熱を放熱する放熱部材と、を備えた電池モジュールであって、
前記放熱部材は、前記ガス抜き部から放出されるガスを大気中に放出するガス抜き路を有することを特徴とする電池モジュール。 A battery having a degassing part for releasing gas generated in the battery to the outside of the battery;
A battery module provided with the battery so as to cover the degassing part and dissipating heat of the battery,
The battery module, wherein the heat radiating member has a gas vent path through which the gas released from the gas vent is released into the atmosphere. 前記放熱部材は、前記電池の電極と電気的に接続され、電極として機能することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。   The battery module according to claim 1, wherein the heat dissipation member is electrically connected to an electrode of the battery and functions as an electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015159087A (en) * 2014-02-25 2015-09-03 株式会社豊田自動織機 power storage device

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