JP2013058483A - 新規な構造の二次バッテリー及びそれを有するバッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】新規な構造の二次バッテリー及びそれを有するバッテリーパックを提供する。
【解決手段】金属層及び樹脂層を包含するシース部材１４０の中に取り付けた、充電及び放電用の電極アセンブリーを包含し、該シース部材１４０の外側に、好ましくはシース部材１４０の密封区域に、少なくとも部分的に形成された決められた厚さを有する成形部品２００をさらに包含する二次バッテリー１００、及び該二次バッテリー１００から構成される中または大型バッテリーパックを開示する。成形部品２００をシース部材１４０の外側に形成する。二次バッテリー１００は高い機械的強度を有しており、別の部材、例えばカートリッジ、を使用せずに、バッテリーパックを構築することができる。このバッテリーパックは、好ましくは電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電気モーターサイクル、及び電気自転車用の電源として使用することができる。
【選択図】図２

Description

発明の分野

本発明は、新規な構造の二次バッテリー及びそれを有するバッテリーパックに、より詳しくは、シース部材の外側に、好ましくは該シース部材密封区域に形成された、予め決められた厚さを有する、バッテリーケースとして作用する成形部品を包含し、それによって、機械的強度が改良され、密封性が改良された二次バッテリー、及びそのような二次バッテリーを包含するバッテリーパックに関し、該バッテリーパックは、構造的安定性が優れており、該バッテリーパックは小型で、軽量であり、バッテリーパックの組立工程が簡素化されている。

発明の背景
最近、充電及び放電可能な二次バッテリーが、ワイヤレス携帯装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。また、二次バッテリーは、化石燃料を使用する既存のガソリン及びディーゼル車により引き起こされる大気汚染のような問題を解決するために開発された電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用の動力源としても非常に大きな関心を集めている。

小型の可動装置は、各装置に一個または数個の小型電池を使用している。他方、中または大型装置、例えば車両、には、高出力及び大容量が必要なので、複数のバッテリーセルを互いに電気的に接続した、中または大型バッテリーパックを使用する。

中または大型バッテリーパックは、可能であれば、小型で軽量に製造するのが好ましい。この理由から、高集積度に積み重ねることができ、重量対容量比が小さい長方形バッテリーまたは小袋形バッテリーが、中または大型バッテリーパックのバッテリーセルとして通常使用される。特に、シース部材としてアルミニウムラミネートシートを使用する小袋形バッテリーに現在多くの関心が集まっている。

図１は、従来の代表的な小袋形バッテリーを例示する透視図である。図１に示す小袋形バッテリー１０は、２個の電極リード線１１及び１２がバッテリーセル１３の上側末端及び下側末端からそれぞれ突き出ており、電極リード線１１及び１２が互いに対向している構造に構築されている。シース部材１４は、上側及び下側シース部を備えてなる。すなわち、シース部材１４は、二つの単位からなる部材である。電極アセンブリー（図には示していない）は、シース部材１４の上側及び下側シース部の間に限定される受け容れ部１５の中に収容される。シース部材１４の上側及び下側シース部の接触区域である対向する側部１４ａ及び上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃは、互いに接合され、それによって、小袋形バッテリー１０が製造される。シース部材１４は、樹脂層／金属フィルム層／樹脂層のラミネート構造で構築される。したがって、シース部材１４の上側及び下側シース部の、対向する側部１４ａ及び上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃに熱及び圧力を作用させ、樹脂層を互いに溶接することにより、シース部材１４の上側及び下側シース部の、互いに接触する、対向する側部１４ａ及び上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃを、互いに結合することができる。状況に応じて、シース部材１４の上側及び下側シース部の、対向する側部１４ａ及び上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃは、接着剤を使用して互いに結合させることができる。シース部材１４の対向する側部１４ａに関して、シース部材１４の上側及び下側シース部の同じ樹脂層が互いに直接接触しており、それによって、シース部材１４の対向する側部１４ａに一様な密封部が溶接により達成される。他方、シース部材１４の上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃに関して、電極リード線１１及び１２がシース部材１４の上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃから突き出ている。この理由から、シース部材１４の上側及び下側シース部の、上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃは、フィルム形状の密封部材１６を電極リード線１１及び１２とシース部材１４との間に挿入した状態で、電極リード線１１及び１２の厚さ及び電極リード線１１及び１２とシース部材１４との間の材料の違いを考慮して、互いに熱的に溶接され、密封性を増加する。

しかし、小袋形バッテリー１０では、小袋形バッテリー１０を充電及び放電する際にバッテリーセル１３が繰り返し膨脹及び収縮する。その結果、シース部材１４の上側及び下側シース部の、上側及び下側末端１４ｂ及び１４ｃ、特に対向する側部１４ａ、の熱的に溶接された区域は、互いに分離し易い。さらに、シース部材１４の機械的強度は低い。この問題を解決するために、シース部材１４の外側密封区域にエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂を塗布する方法、及びバッテリーを、十分な機械的強度を有する追加の部材にそれぞれ取り付け、追加の部材を互いに積み重ねる方法が提案されている。

しかし、上記の方法では、高い密封力が得られない。さらに、上記の方法を使用する場合、バッテリーパックの総重量及び全サイズが増加し、バッテリーパックの組立工程が非常に複雑になる。

発明の概要
したがって、本発明は、上記の問題、及び他の、依然として解決されていない技術的問題を解決するためになされたものである。

具体的には、本発明の目的は、薄型バッテリー、例えば小袋形バッテリー、におけるシース（sheathing：被覆）部材の機械的強度を増加し、好ましくは、シース部材の密封区域における密封力をさらに増加することができる、新規な構造の二次バッテリーを提供することである。

本発明の別の目的は、追加の部材を使用せずに、他の二次バッテリーの上に積み重ね、バッテリーパックを構成することができる、新規な構造の二次バッテリーを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、上記の二次バッテリーを包含し、構造的安定性が優れ、一般的に小型で軽量であり、組立方法が簡素化されているバッテリーパックを提供することである。

本発明の一態様で、上記の、及び他の目的は、金属層及び樹脂層を包含するシース部材の中に取り付けた、充電及び放電用の電極アセンブリーを備えてなり、該シース部材の外側に少なくとも部分的に形成された、予め決められた厚さを有する成形部品をさらに備えてなる、二次バッテリーを提供することにより達成される。
本発明にあっては、
（１）二次バッテリーであって、
金属層及び樹脂層を包含するシース部材の中に取り付けられた、充電及び放電用の電極アセンブリーを備えてなり、
前記シース部材の外側に少なくとも部分的に形成された、予め決められた厚さを有する成形部品をさらに備えてなる、二次バッテリーが提案される。
（２）前記成形部品が、前記シース部材の外側密封区域に少なくとも部分的に形成されてなる、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（３）前記二次バッテリーが小袋形バッテリーであり、
前記小袋形バッテリーの前記シース部材が、アルミニウム及び樹脂からなるラミネートシートから製造されてなる、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（４）前記シース部材が、
一つの単位による折り曲げ型部材の、上側の内側表面および／または下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、かつ、上側及び下側の接触区域を密封する構造において構築されるか、或いは、
二つの単位による部材の、上側の内側表面および／または下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、かつ、上側及び下側の接触区域を密封する構造において構築される、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（５）前記成形部品が、前記シース部材の対向する側方密封区域に形成されてなる、（２）に記載の二次バッテリーが提案される。
（６）前記成形部品が、前記シース部材の対向する側方密封区域、上側末端密封区域、および／または下側末端密封区域に形成されてなる、（２）に記載の二次バッテリーが提案される。
（７）前記成形部品の厚さがバッテリーセルの厚さより大きい、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（８）前記成形部品が、前記シース部材の前記対向する側方密封区域の全体に沿って形成されてなる、（２）に記載の二次バッテリーが提案される。
（９）前記成形部品が、前記シース部材の前記対向する側方密封区域の全体に沿って形成されてなり、
前記成形部品に対応する追加の部材が、前記シース部材の上側末端部および／または下側末端部に連結される、（２）に記載の二次バッテリーが提案される。
（１０）前記成形部品が、
前記シース部材の上側及び下側シース部分の接触区域を密封し、
前記シース部材の対応する外側を型の中に配置し、及び
溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料を注入し、 前記溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料が予め決められた厚さを有する状態で、前記溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料を前記シース部材の対応する外側で一体化させることにより、形成されてなる、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（１１）前記成形部品が、厚さが比較的小さい少なくとも一個の窪みを備えてなるものであり、 前記窪みにより、複数のバッテリーを互いに積み重ねて中型または大型バッテリーパックを製造する際に、少なくとも一個の一様な冷却剤流路が形成されてなる、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（１２）前記成形部品が、連結段差、連結溝、及び通し穴からなる群から選択された一個以上の連結部品を備えなり、
それにより、複数の二次バッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する際に、前記積み重ねたバッテリー間の連結をより容易に達成し、および／または前記積み重ねたバッテリーを前記バッテリーパック用の内側部材に堅く取り付けることができるようにした、（１）に記載の二次バッテリーが提案される。
（１３）単位電池として、複数の、（１）〜（１２）のいずれか一項に記載の二次バッテリーを包含する、中型または大型バッテリーパックが提案される。
（１４）前記バッテリーパックが、
追加の部材を使用せずに、前記単位電池同士が互いに向き合うように、前記単位電池同士を直接接触させることにより製造されてなる、（１３）に記載のバッテリーパックが提案される。
（１５）前記バッテリーパックが、
前記単位電池を型の中に予め決められた間隔で配置し、
各単位電池外側の少なくとも一部に成形部品を集約的に形成することにより製造されてなる、（１３）に記載のバッテリーパックが提案される。
（１６）前記バッテリーパックが、電気車両、ハイブリッド電気車両、電気モーターサイクル、または電気自転車の電源として使用される、（１３）に記載のバッテリーパックが提案される。

本発明の二次バッテリーは、一般的に小さな厚さを有する薄型二次バッテリーであり、該二次バッテリーはシース部材を有し、該シース部材は、バッテリーケースを構成し、好ましくは金属層及び樹脂層を包含するラミネート構造に構築されている。そのような二次バッテリーの典型的な例は、シース部材としてアルミニウム及び樹脂から製造されたラミネートシートを使用する小袋形バッテリーである。小袋形バッテリーのシース部材は、様々な構造に構築することができる。例えば、小袋形バッテリーのシース部材は、一つの単位からなる折り曲げ型部材の、上側の内側表面および／または下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、上側及び下側の接触区域を密封する構造、または二つの単位からなる部材の、上側の内側表面および／または下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、上側及び下側の接触区域を密封する構造に構築することができる。上記の構造を有する小袋形バッテリーは、本願の出願者の名前で提出されているＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＫＲ２００４／００３３１２号明細書に開示されている。上記特許出願の全文をここに参考として含める。

電極アセンブリーは、バッテリーの充電及び放電が可能なカソードおよびアノードを備えてなる。電極アセンブリーは、カソードとアノードとの間にセパレータを挿入した状態でカソードおよびアノードを積み重ねた構造に構築する。例えば、電極アセンブリーは、ゼリーロール型構造または積重型構造に構築する。電極アセンブリーのカソードおよびアノードは、カソードの電極タップ及びアノードの電極タップがバッテリーから直接外側に向けて突き出るように構築することができる。あるいは、電極アセンブリーのカソードおよびアノードは、カソードの電極タップ及びアノードの電極タップが別の電極リード線に接続され、その電極リード線がバッテリーから外側に向けて突き出るように構築することができる。電極タップまたは電極リード線が突き出る方向には、特に制限は無い。例えば、電極タップまたは電極リード線が一緒にバッテリーの上側末端から突き出るか、または電極タップまたは電極リード線が互いに対向し、電極タップまたは電極リード線がバッテリーの上側及び下側末端からそれぞれ突き出るか、もしくは電極タップまたは電極リード線が互いに直角になるように、電極タップまたは電極リード線がバッテリーの上側末端及び側部からそれぞれ突き出ることもできる。

本発明の特徴の一つは、上記のように、予め決められた厚さを有する成形部品がシース部材の外側に少なくとも部分的に形成されていることである。その結果、成形部品が構造的安定性を与え、それによって、シース部材の機械的強度が増加し、したがって、バッテリーモジュールが適切に製造される。

好ましくは、成形部品は、シース部材の外側密封区域に少なくとも部分的に形成する。成形部品により、シース部材の機械的強度が増加する。さらに、成形部品により、シース部材の密封区域における密封力が増加し、それによって、湿分の浸透及び電解質の漏れが阻止される。一般的に、ラミネート構造に構築された上側及び下側シース部材を互いに密封する場合、上側及び下側シース部材の接触区域に熱及び圧力を加えることにより、上側及び下側シース部材の接触区域を互いに一体的に取り付ける。したがって、密封区域が成形部品により包まれるように、成形部品を密封区域に形成すると、密封力はさらに増加する。好ましい実施態様では、成形部品を、シース部材の対向する側方密封区域に形成することができる。あるいは、成形部品を、シース部材の対向する側方密封区域、上側末端の密封区域、および／または下側末端の密封区域に形成することができる。シース部材の上側末端の密封区域および下側末端の密封区域に形成された成形部品により、小袋形バッテリーの密封力が増加し、小袋形バッテリーの機械的強度がさらに増加する。

予め決められた厚さとは、堅く結合したシース部材の厚さより大きな寸法を意味する。好ましくは、成形部品の厚さは、バッテリーセルの厚さより大きい。上記のように、成形部品の厚さがバッテリーセルの厚さより大きい場合、バッテリーが成形部品により互いに予め決められた間隔を置いて配置されたまま、バッテリーを互いに安定して積み重ねることができる。その結果、バッテリーを充電及び放電する際のバッテリーセルの厚さ変動を受け容れるための衝撃吸収区域が形成され、さらに、バッテリーを充電及び放電する際にバッテリーセルから発生する熱を除去するための冷却剤流路が形成される。冷却剤は、バッテリーセルから熱を放散させるための材料である。例えば、冷却剤は空気または液体でよい。

好ましい実施態様では、成形部品は、シース部材の対向する側方密封区域全体に沿って形成し、したがって、複数のバッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する時の構造的安定性がさらに改良される。状況に応じて、シース部材の対向する側方密封区域全体に沿って成形部品を形成し、同時に、上記の成形部品と同等の別の成形部品をシース部材の上側末端部および／または下側末端部に連結することができる。

シース部材の外側における成形部品の形成は、例えば、シース部材の上側及び下側シース部分の接触区域を密封し、バッテリーの対応する外側を型の中に配置し、溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料を注入し、溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料が予め決められた厚さを有したまま、溶融材料、熱硬化性および／または紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料をバッテリーの対応する外側で一体化させることにより、達成される。成形部品を予め決められた厚さで形成することができ、成形部品をシース部材の外側に堅く取り付けることができる限り、成形部品用の材料に特に制限は無い。成形部品用材料の典型的な例はプラスチック樹脂であるが、粘土やコンクリートも成形部品用の材料として使用できる。プラスチック樹脂は、シース部材の外側密封区域に様々な状態、例えばモノマー、オリゴマー、ペースト、及び溶融重合体、で形成（成形）することができる。状況に応じて、プラスチック樹脂は、強度を増加させるための充填材をさらに含むことができる。例えば、熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、またはポリカーボネート、を溶融した状態で塗布し、次いで冷却して熱可塑性樹脂を硬化させる。あるいは、熱硬化性および／または紫外線硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂またはフェノール樹脂、を液体スラリー状態で塗布し、次いで触媒、熱、または紫外線を使用して硬化させることができる。しかし、選択された樹脂を使用して本発明の成形部品を形成できる限り、樹脂の種類には特に制限は無い。

成形部品は、成形部品が予め決められた厚さを有するように、シース部材の外側に沿って形成することができるが、成形部品は、少なくとも一個の、厚さが比較的小さな窪みを備え、その窪みにより、複数のバッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する時に、少なくとも一個の一様な冷却剤流路を形成することができる。

状況に応じて、複数の二次バッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する時に、積み重ねたバッテリー間の連結をより容易に達成できる、および／または積み重ねたバッテリーをバッテリーパック用の内側部材（例えばバッテリーパックハウジング）に堅く取り付けることができるように、連結段差、連結溝、及び通し穴からなる群から選択された一個以上の連結部品を成形部品に形成することができる。連結部品の位置は、連結様式に応じて変えることができる。

本発明の別の態様では、上記の構造を有する複数の二次バッテリーを互いに積み重ねることにより構築された、中または大型バッテリーパックを提供する。

本発明のバッテリーパックは、高出力及び大容量を得るために、２個以上の二次バッテリー（単位電池）を互いに積み重ね、互いに電気的に接続した構造に構築される。単位電池の積重は、別の部材を使用せずに、単位電池同士を互いに向き合わせ、互いに直接接触する構造で、または一個以上の単位電池を別の部材に取り付け、複数の別の部材を互いに積み重ねる構造で達成することができる。上記の成形部品の厚さがバッテリーセルの厚さより大きく、成形部品がシース部材の２箇所以上に形成される場合、別の部材を使用せずに単位電池を互いに積み重ねることができる。その結果、小型で軽量の構造を有するバッテリーパックを製造することができる。

状況に応じて、バッテリーパックは、単位電池を予め決められた間隔で配置し、各単位電池外側の少なくとも一部に成形部品を形成することにより、製造することができる。このバッテリーパックは、単位電池を互いに積み重ねた後に成形部品を形成する点で、上記のバッテリーパックと異なっている。このバッテリーパックの成形部品は、上記のように様々な構造を有することができる。具体的には、成形部品は、各単位電池の対向する側方密封区域の全体に沿って形成するか、または各単位電池の上側及び下側末端密封区域に選択的に形成することができる。また、成形部品は、厚さが比較的小さな窪みを備え、その窪みにより、単位電池間に冷却剤流路を形成することができる。さらに、単位電池をバッテリーパック用の内側部材（例えばバッテリーパックハウジング）に容易に取り付けることができるように、連結段差、連結溝、または通し穴を成形部品に選択的に形成することができる。

好ましくは、本発明の中または大型バッテリーパックは、電気車両（自動車）、ハイブリッド電気車両（自動車）、電気モーターサイクル、及び電気自転車のような、高出力、大容量電力を必要とし、様々な外部の力、例えば振動及び衝撃、が加えられる装置のためのの電源として使用する。

本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。

好ましい実施態様の詳細な説明
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。

図２は、本発明の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。図２に関して、二次バッテリー１００は、二つの単位からなるシース部材１４０の間に電極アセンブリー（図には示していない）を取り付けた状態で、対向する側部、上側末端部１４４、及び下側末端部１４６を密封し、カソードおよびアノードリード線１１０及び１２０がバッテリー１００の上側末端及び下側末端からそれぞれ突き出るように構築される。電極リード線１１０及び１２０とシース部材１４０との間の密封性を強化するために、電極リード線１１０及び１２０とシース部材１４０との間に、フィルム形状の密封部材１６０を挿入する。バッテリー１００の対向する側方密封区域には、厚さがバッテリーセル１３０の厚さより僅かに大きい成形部品２００が形成され、成形部品２００は、バッテリーセル１３０の対向する側部の全体に沿って伸びている。側方成形部品２００により、対向する側方密封区域における比較的弱い密封力がさらに増加し、同時に、バッテリーセル１００の機械的強度が増加する。その上、成形部品２００は、複数の二次バッテリー１００を互いに積み重ね、高出力、大容量のバッテリーパックを製造する時に、フレームとしても作用する。側方成形部品２００は、シース部材１４０の対向する側部、上側末端部１４４、及び下側末端部１４６における密封区域を熱的に溶接し、対向する側方密封区域を型（図には示していない）の中に配置し、インサート射出成形方法を使用して溶融樹脂を型の中に注入することにより、製造することができる。

図３及び４は、単位電池として図２に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図及び正面図である。

これらの図面に関して、成形部品２００は、バッテリーセル１３０の対向する側方密封区域に一体的に形成される。これによって、単位電池１００が、追加の部材を使用せずにバッテリーモジュール３００を構成し、それぞれの単位電池１００同士の間に、冷却剤（例えば空気）が中を流れる冷却剤流路４００が形成される。

他方、バッテリーモジュール３００は、図２に示すように各二次バッテリー１００に側方成形部品２００を形成する前に、二次バッテリー１００を型の中に予め決められた間隔で配置し、二次バッテリー１００の対向する側方密封区域に成形部品２００を一体的に形成することにより、製造することができる。具体的には、単位電池１００を互いに積み重ね、次いでそれぞれの単位電池１００に側方成形部品を一体的に形成するが、これは、上記の側方成形部品の形成とは異なっている。しかし、最終的に得られるバッテリーモジュール３００では、別の部材を使用せずに、単位電池１００が互いに積み重ねられ、上記の構造と同じ冷却剤流路４００が単位電池１００同士の間に形成される。

図５は、図３に示す二次バッテリーの変形を例示する透視図である。二次バッテリー１０１は、バッテリーセル１３１の対向する側方密封区域に形成された、図３に示すものと同じ側方成形部品２０１、及びバッテリーセル１３１の上側及び下側末端密封区域に形成された成形部品２１１及び２２１を有する。具体的には、上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１は、上側及び下側末端密封区域に形成され、電極リード線１１０及び１２０は、それぞれ上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１から突き出ている。

上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１は、図３に関して説明したように、熱溶接により密封工程を行った二次バッテリー１０１を型の中に挿入し、上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１を成形することにより、形成することができる。

もう一つの例として、上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１を別の部材として予め形成し、次いで上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１を、図３に示すように、二次バッテリー１００の上側及び下側末端密封区域１４４及び１４６に連結することができる。この場合、上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１及び側方成形部品２０１の接触区域に、連結構造を形成するか、または接着剤を塗布し、上側及び下側末端成形部品２１１及び２２１と側方成形部品２０１との間の連結力を増加することができる。

図６は、本発明の別の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。

図６に示す二次バッテリー１０２は、側方成形部品２０２に複数の窪み２３２が形成されている点で、図３に示す二次バッテリー１００と異なっている。窪み２３２は、側方成形部品２０２の厚さが小さい区域である。窪み２３２の数には、特に制限は無い。

単位電池として複数の二次バッテリー１０１を互いに積み重ね、図７に示すようなバッテリーモジュール３０２を構成する場合、窪み２３２のために、二次バッテリー１０２の対向する側部に冷却剤流路４０２が形成されるが、二次バッテリー１０２の上側及び下側末端には成形部品が形成されず、開いた構造の流路が形成される。

また、図６に示す二次バッテリー１０２の変形を例示する透視図である図８に関して、上側及び下側末端成形部品２１３及び２２３にも窪み２３２が形成されている。図８に示す二次バッテリー１０３は、二次バッテリー１０３の上側及び下側末端末端に成形部品２１３及び２２３が形成されている点で、図６に示す二次バッテリー１０２とは異なっている。また、図８に示す二次バッテリー１０３は、側方成形部品２０３及び上側及び下側末端末端成形部品２１３及び２２３に窪み２３３が形成されている点で、図５に示す二次バッテリー１０１とは異なっている。

図９〜１１は、複数の、その一つを図８に示す二次バッテリー１０３を単位電池として互いに積み重ねて製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図、正面図及び側面図である。

これらの図面に関して、上側及び下側末端成形部品２１３及び２２３ならびに側方成形部品２０３が各二次バッテリー１０３に形成されているので、バッテリーモジュール３０２は構造がさらに安定している。さらに、上側及び下側末端成形部品２１３及び２２３に窪み２３３が形成されているので、冷却剤流路４０３も各二次バッテリー１０３の上側及び下側末端に形成される。その結果、単位電池を充電及び放電する際に単位電池から発生する熱が、より効率的に除去される。特に、二次バッテリー１０３を充電及び放電する際に、二次バッテリー１０３の電極リード線１１０及び１２０から大量の熱が発生する。したがって、上側及び下側末端成形部品２１３及び２２３に形成された冷却剤流路４０３により、電極リード線１１０及び１２０の放熱を効果的に行われる。

図１２、１３及び１５は、本発明の他の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。

図１２に示す二次バッテリー１０４には、側方成形部品２０４の上側及び下側末端に連結段差２４４が形成されている。図１３に示す二次バッテリー１０５には、側方成形部品２０５の上側及び下側末端に形成された連結段差２４５に加えて、側方成形部品２０５に、二次バッテリー１０５の横方向で、連結溝２５５が形成されている。図１５に示す二次バッテリー１０６には、通し穴２６６が、側方成形部品２０６を通して垂直に形成されている。これらの連結区域により、単位電池として二次バッテリー１０５、１０６を互いに積み重ね、図１４または１６に示すバッテリーモジュール３０５、３０６を構成する時に、二次バッテリー１０５、１０６をバッテリーパックハウジング（図には示していない）に安定して固定することができる。

例えば、図１４に関して、複数の、その一つを図１３に示す二次バッテリー１０５を互いに積み重ね、バッテリーモジュール３０５を構成し、バッテリーモジュール３０５を、バッテリーモジュール３０５のサイズに対応する受け容れ空間を有するバッテリーパックハウジング（図には示していない）中に収容する場合、二次バッテリー１０５の側方成形部品２０５の上側及び下側末端に形成された段差２４５が、バッテリーパックハウジング中に形成された連結部品（図には示していない）と噛み合い、それによって、二次バッテリーが安定して固定される。あるいは、二次バッテリー１０５がバッテリーパックハウジングの受け容れ空間内に正しく配置されるように、バッテリーパックハウジング中に形成された突起（図には示していない）を成形部品２０５の連結溝２５５と噛み合わせ、段差２４５と噛み合う連結部品を有する別の部材を、バッテリーパックハウジングの、電極端子１１０及び１２０が突き出ている上側末端表面と噛み合わせ、バッテリーパックを構成することができる。

もう一つの例として、図１６に関して、二次バッテリー１０６を互いに積み重ね、バッテリーモジュール３０６を構成した後、二次バッテリー１０６がバッテリーパックハウジング（図には示していない）に固定されるように、側方成形部品２０６を通して垂直に形成した通し穴２６６に固定具（図には示していない）を挿入し、バッテリーパックを構成する。

上記のように、二次バッテリー及びバッテリーパックは、本発明により様々な構造で構築することができる。

本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加及び置き換えが可能である。

産業上の利用可能性
上記の説明から明らかなように、本発明により、二次バッテリーのシース部材の外側に成形部品を形成する。その結果、本発明の二次バッテリーは高い機械的強度を有し、したがって、別の部材、例えばカートリッジ、を使用せずに、バッテリーパックを構築することができる。成形部品を弱い密封区域に形成する場合、その成形部品により、二次バッテリーの機械的強度及び密封力が増加する。したがって、単位電池として二次バッテリーを包含するバッテリーパックを、一般的に小型の構造で、比較的軽量に製造することができ、バッテリーパックの組立工程が非常に簡素化される。本発明のバッテリーパックは、構造的な安定性が高い。したがって、このバッテリーパックは、好ましくは電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電気モーターサイクル、及び電気自転車用の電源として使用することができる。

図１は、従来の代表的な小袋形バッテリーを例示する透視図である。 図２は、本発明の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。 図３は、単位電池として図２に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図及び正面図である。 図４は、単位電池として図２に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図及び正面図である。 図５は、図３に示す二次バッテリーの変形を例示する透視図である。 図６は、本発明の別の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。 図７は、単位電池として図６に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールを例示する透視図である。 図８は、図６に示す二次バッテリーの変形を例示する透視図である。 図９は、単位電池として図８に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図、正面図及び側面図である。 図１０は、単位電池として図８に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図、正面図及び側面図である。 図１１は、単位電池として図８に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールをそれぞれ例示する透視図、正面図及び側面図である。 図１２は、本発明の他の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。 図１３は、本発明の他の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。 図１４は、単位電池として図１３に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールを例示する透視図である。 図１５は、本発明の他の好ましい実施態様による二次バッテリーを例示する透視図である。 図１６は、単位電池として図１５に示す二次バッテリーを使用して製造したバッテリーモジュールを例示する透視図である。

Claims (11)

1. 単位電池として、複数の二次バッテリーを包含する、バッテリーパックであって、
   前記複数の二次バッテリーが、金属層及び樹脂層を包含するシース部材の中に取り付けられた、充電及び放電用の電極アセンブリーを備えてなり、
   前記複数の二次バッテリーが、前記シース部材の外側に少なくとも部分的に形成された、予め決められた厚さを有する成形部品をさらに備え、前記密閉区域が前記成形部品により包み込まれてなり、
   前記成形部品が、前記シース部材の対向する側に一体的に形成されてなり、
   前記成形部品がバッテリーセルの厚さよりも大きい厚さを有してなり、
   前記成形部品が、連結段差、連結溝、及び通し穴からなる群から選択された一個以上の連結部品を備えなり、それにより、前記複数の二次バッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する際に、前記積み重ねたバッテリー間の連結をより容易に達成し、及び／又は前記積み重ねた複数の二次バッテリーを前記バッテリーパック用の内側部材に堅く取り付けてなり、
   前記バッテリーパックが、追加の部材を使用せずに、前記単位電池同士が互いに向き合うように、前記単位電池同士を直接接触させることにより形成されてなり、
   前記成形部品が、前記シース部材における外側密封区域に少なくとも部分的に形成されてなり、
   前記成形部品が、前記シース部材に対向する側の密封区域の全体に沿って形成されてなり、
   前記成形部品に対応する追加の部材が、前記シース部材の上側末端部及び／又は下側末端部に連結されてなる、バッテリーパック。
2. 単位電池として、複数の二次バッテリーを包含する、バッテリーパックであって、
   前記複数の二次バッテリーが、金属層及び樹脂層を包含するシース部材の中に取り付けられた、充電及び放電用の電極アセンブリーを備えてなり、
   前記複数の二次バッテリーが、前記シース部材の外側に少なくとも部分的に形成された、予め決められた厚さを有する成形部品をさらに備え、前記密閉区域が前記成形部品により包み込まれてなり、
   前記成形部品が、前記シース部材の対向する側に一体的に形成されてなり、
   前記成形部品がバッテリーセルの厚さよりも大きい厚さを有してなり、
   前記成形部品が、連結段差、連結溝、及び通し穴からなる群から選択された一個以上の連結部品を備えなり、それにより、前記複数の二次バッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを製造する際に、前記積み重ねたバッテリー間の連結をより容易に達成し、及び／又は前記積み重ねた複数の二次バッテリーを前記バッテリーパック用の内側部材に堅く取り付けてなり、
   前記バッテリーパックが、追加の部材を使用せずに、前記単位電池同士が互いに向き合うように、前記単位電池同士を直接接触させることにより形成されてなり、
   前記成形部品が、厚さが比較的小さい少なくとも一個の窪みを備えてなるものであり、
   前記窪みにより、前記複数の二次バッテリーを互いに積み重ねてバッテリーパックを形成する際に、少なくとも一個の一様な冷却剤流路が形成されてなる、バッテリーパック。
3. 前記成形部品が、前記シース部材における外側密封区域に少なくとも部分的に形成されてなる、請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記二次バッテリーが小袋形バッテリーであり、
   前記小袋形バッテリーにおける前記シース部材が、アルミニウム及び樹脂からなるラミネートシートから製造されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
5. 前記シース部材が、
   一つの単位による折り曲げ型部材の、上側の内側表面及び／又は下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、かつ、上側及び下側の接触区域を密封する構造において構築されるか、或いは、
   二つの単位による部材の、上側の内側表面及び／又は下側の内側表面に形成された受け容れ部分の中に電極アセンブリーを収容し、かつ、上側及び下側の接触区域を密封する構造において構築されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
6. 前記成形部品が、前記シース部材に対向する側の密封区域に形成されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
7. 前記成形部品が、前記シース部材に対向する側の密封区域に、前記シース部材の上側末端密封区域、及び／又は前記シース部材の下側末端密封区域に形成されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
8. 前記成形部品が、前記シース部材に対向する側の密封区域の全体に沿って形成されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
9. 前記成形部品が、
   前記シース部材の上側及び下側シース部分の接触区域を密封し、
   前記シース部材の対応する外側を型の中に配置し、及び
   溶融材料、熱硬化性及び／又は紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料を注入し、
   前記溶融材料、熱硬化性及び／又は紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料が予め決められた厚さを有する状態で、前記溶融材料、熱硬化性及び／又は紫外線硬化材料、もしくは脱水硬化材料を前記シース部材の対応する外側で一体化させることにより、形成されてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
10. 前記バッテリーパックが、
    前記単位電池を型の中に予め決められた間隔で配置し、
    各単位電池外側の少なくとも一部に前記成形部品を集約的に形成することにより形成されてなる、請求項１に記載のバッテリーパック。
11. 前記バッテリーパックが、電気車両、ハイブリッド電気車両、電気モーターサイクル、又は電気自転車の電源として使用される、請求項１に記載のバッテリーパック。

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