JP2013143185A - Battery module and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールおよび集電池に関し、特に、部材コストの削減を図り、かつ温度による劣化を抑制する技術に関するものである。 The present invention relates to a battery module and a collection battery, and more particularly to a technique for reducing member costs and suppressing deterioration due to temperature.
高電圧・大容量の電池性能要求を満たすため、複数個の単電池を接続して電池モジュールとして、更に複数の電池モジュールを接続して集電池として使用することが行われている。 In order to satisfy battery performance requirements of high voltage and large capacity, a plurality of single cells are connected as a battery module, and a plurality of battery modules are connected and used as a collection battery.
ここで、電池モジュールや集電池では、内部で生じる温度分布により構成する単電池の劣化速度のばらつきが生じ、劣化が最も大きい単電池に律速して、電池モジュールや集電池の寿命が決まることが知られており、電池モジュールや集電池内に配置した単電池の劣化速度が同等となるように単電池の配置を決定する方法が報告されている。 Here, in the battery module or the collection battery, the variation of the deterioration rate of the unit cell constituted by the temperature distribution generated inside occurs, and the life of the battery module or the collection battery is determined by rate-determining the unit cell having the greatest deterioration. A known method has been reported for determining the arrangement of the single cells so that the deterioration rates of the single cells arranged in the battery module or the collection battery are equal.
本技術分野の背景技術として、特開2000−231911号公報(特許文献1)がある。この特許文献1には、「電池はその状態により理論上放電が可能であるときでも電池温度が低くなると出力が取り出せないことがあり、その傾向は蓄電容量が大きな電池ほど小さくなるから、蓄電容量の大きな電池を冷却しやすい周辺部に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池全体の出力特性の低下を防止することができる」と記載されている(要約参照)。 As a background art in this technical field, there is JP-A-2000-231911 (Patent Document 1). This patent document 1 states that, even when the battery can theoretically be discharged depending on its state, the output may not be taken out if the battery temperature is low, and the tendency is that the battery with the larger storage capacity becomes smaller. By disposing a large battery in the peripheral area where it is easy to cool, it is possible to prevent the output characteristics of the entire battery from deteriorating due to a temperature difference between the batteries ”(see summary).
近年、電池の部材コストを削減するために、電極の厚膜化が進んでおり、電極膜厚が厚いと高温時において劣化が促進してしまう。 In recent years, in order to reduce battery member costs, the thickness of electrodes has been increased, and when the electrode film thickness is thick, deterioration is accelerated at high temperatures.
しかしながら、特許文献1には、充放電の際に生じる温度分布により集電池を構成する電池の劣化が早くなると予想される部位ほど蓄電容量の大きな電池を配置しているが、電池モジュールを電極膜厚の厚い電池で構成し、同一電池の製造ばらつきでランク分けして蓄電容量が大きい電池を劣化が早くなると予想される部位に配置した場合、劣化が早くなると予想される高温部に更に電極膜厚の厚い電池を配置するため、劣化が更に促進される場合がある。 However, in Patent Document 1, a battery having a larger storage capacity is disposed at a portion where deterioration of the battery constituting the collection battery is expected to be accelerated due to a temperature distribution generated during charging and discharging. If the battery is composed of thick batteries and ranked according to manufacturing variations of the same battery, and a battery with a large storage capacity is placed at a site where deterioration is expected to be accelerated, an electrode film is further added to the high temperature portion where deterioration is expected to be accelerated. Since a thick battery is disposed, deterioration may be further accelerated.
そこで、本発明の目的は、電極膜厚を厚くする電池を多く使用し、電極膜厚の厚い電池を電池モジュールに配置しても、充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することができる電池モジュールおよび集電池を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to suppress deterioration due to temperature distribution that occurs during charging / discharging even when a battery having a large electrode film thickness is used and a battery having a large electrode film thickness is arranged in a battery module. The object is to provide a battery module and a collecting battery.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものの概要は、電池モジュールであって、電池モジュールの充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い電池を配置し、温度分布が低くなる部位に電極膜厚が厚い電池を配置したものである。 That is, a typical outline of a battery module is a battery module, in which a battery with a thin electrode film thickness is disposed in a part where the temperature distribution generated during charging and discharging of the battery module is high, and an electrode film is provided in a part where the temperature distribution is low. A thick battery is arranged.
また、集電池であって、電池モジュールのそれぞれは、充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い電池を配置し、温度分布が低くなる部位に電極膜厚が厚い電池を配置したものである。 In addition, each battery module is a battery module in which a battery with a thin electrode film thickness is disposed at a part where the temperature distribution generated during charging and discharging is high, and a battery with a thick electrode film is formed at a part where the temperature distribution is low. Is arranged.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、電極膜厚を厚くすることによって、電極箔、セパレータの量を減らすことが可能になり部材コストの低減が可能となる。また、電極膜厚の厚い電池を電池モジュールに配置した際にでも充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することが可能となる。 That is, the effect obtained by a typical one is that by increasing the electrode film thickness, the amount of the electrode foil and the separator can be reduced, and the member cost can be reduced. In addition, even when a battery having a thick electrode film is disposed in a battery module, it is possible to suppress deterioration due to temperature distribution that occurs during charging and discharging.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
<電池モジュールの構成>
図1により、本発明の実施の形態1に係る電池モジュールの構成について説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る電池モジュールの構成を示す構成図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of battery module>
The configuration of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
本実施の形態では、電池モジュール内に、厚膜電池を電池モジュールに配置したときでも充放電の際に生じる温度分布による劣化を抑制することができるような構成としている。 In the present embodiment, the battery module is configured such that deterioration due to temperature distribution that occurs during charging and discharging can be suppressed even when a thick film battery is placed in the battery module.
図1において、電池モジュール30は、電極膜厚の薄い電池20aを中央部に配置し、電極膜厚の厚い電池20bを端部に配置して構成されており、この電極膜厚の薄い電池20aと電極膜厚の厚い電池20bは容量が等しい電池である。
In FIG. 1, a
ここで、図2により、本発明の実施の形態1に係る電池モジュールで使用される電池の構成について説明する。図2は本発明の実施の形態1に係る電池モジュールで使用される電池の構成を示す構成図であり、図2(a)は電極膜厚の薄い電池20aの構成、図2(b)は電極膜厚の厚い電池20bの構成を示している。
Here, the configuration of the battery used in the battery module according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the battery used in the battery module according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 (a) shows the configuration of the
図2において、電極膜厚の薄い電池20a、電極膜厚の厚い電池20bは、正極の電極と負極の電極で電極箔41をはさんだものが複数個、セパレータ40で区切られた構成になっている。
In FIG. 2, the
電池の容量は電極の膜厚は厚いと容量が大きくなるため、1つの電池内で、図2(a)に示す電極膜厚の薄い電池20aと図2(b)に示す電極膜厚の厚い電池20bでは電極の個数が異なり、電極膜厚の厚い電池20bの方が使用するセパレータ40や電極箔41の個数を少なく構成することができ、電極膜厚の厚い電池20bを使用することにより部材コストを低減することが可能である。
Since the capacity of the battery increases as the electrode film thickness increases, the
また、電池は電池温度が高くなると劣化が促進されることがあり、その傾向は電極膜厚の厚い電池ほど劣化が促進され、更に、電極膜厚が厚いほど充放電の際の発熱が大きいので、本実施の形態では、図1に示すように、電極膜厚の厚い電池20bを使用するが、電極膜厚の厚い電池20bは冷却されやすい周辺部に配置し、中央部は電極膜厚の薄い電池20aを配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく電池モジュール30全体の劣化を抑制することができる。
In addition, the deterioration of the battery may be promoted when the battery temperature becomes high, and the tendency is that the thicker the electrode film, the more the deterioration is promoted, and the thicker the electrode film is, the more heat is generated during charging / discharging. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a
<電池の温度による劣化特性>
次に、図3および図4により、本発明の実施の形態1に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性について説明する。図3および図4は本発明の実施の形態1に係る電池モジュールに使用される電池の温度による劣化特性を示す図であり、図3は電極膜厚の薄い電池20aの劣化特性、図4は電極膜厚の厚い電池20bの劣化特性を示している。
<Deterioration characteristics due to battery temperature>
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, deterioration characteristics due to temperature of the battery used in the battery module according to Embodiment 1 of the present invention will be described. 3 and 4 are graphs showing deterioration characteristics depending on the temperature of the battery used in the battery module according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 3 is a deterioration characteristic of the
図3および図4に示すように、常温環境下では、電極膜厚の薄い電池20aの劣化促進と電極膜厚の厚い電池20bの劣化促進は同じだが、高温環境下では、電極膜厚の厚い電池20bの方が、電極膜厚の薄い電池20aよりも劣化促進が大きくなっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the deterioration promotion of the
したがって、本実施の形態のように、電極膜厚の厚い電池20bを冷却しやすい周辺部に配置することにより、電池モジュール30に電極膜厚の厚い電池20bを使用しても電池の劣化を抑制することができる。
Therefore, as in the present embodiment, the
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1の電池モジュールを複数配置し、集電池としたものである。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a plurality of battery modules of the first embodiment are arranged to form a collection battery.
図5により、本発明の実施の形態2に係る集電池の構成について説明する。図5は本発明の実施の形態2に係る集電池の構成を示す構成図である。 With reference to FIG. 5, the configuration of the battery according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of the battery pack according to Embodiment 2 of the present invention.
図5において、集電池200は、電極膜厚の薄い電池120a、電極膜厚の厚い電池120bから構成される電池モジュール130〜135を有する。
In FIG. 5, the
電池モジュール130〜135は、それぞれの電池モジュールの接触側に容量が等しく電池膜厚の薄い電池120aを2つ配置し、接触面と反対側に容量が等しく電池膜厚の厚い電池120bを3つ配置して構成している。
In the
このように、電極膜厚の薄い電池120aを電池モジュールの接触面側に構成し、電極膜厚の厚い電池120bを接触面と反対側に構成している。
Thus, the
電池は電池温度が高くなると劣化が促進されることがあり、その傾向は電極膜厚の厚い電池ほど劣化が促進され、また電池膜厚が厚いほど充放電の際の発熱が大きいので、本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池120bを冷却されやすい周辺部に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池200全体の劣化を抑制することができる。
As the battery temperature rises, the deterioration of the battery may be accelerated, and the tendency is that the thicker the electrode film, the more the deterioration is promoted, and the thicker the battery film, the greater the heat generated during charging / discharging. In this embodiment, by disposing the
なお、図5においては、電池モジュールを横にも並べた例を示しているが、横方向に並べた際に、電池の温度分布が異なる場合では、その温度分布に応じて電極膜厚が異なる電池を用いてもよい。 FIG. 5 shows an example in which the battery modules are arranged side by side. However, when the temperature distributions of the batteries are different when they are arranged in the horizontal direction, the electrode film thickness varies depending on the temperature distribution. A battery may be used.
(実施の形態3)
実施の形態3は実施の形態2において、電池モジュールの接触側に冷却部材を設けたものである。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a cooling member is provided on the contact side of the battery module in the second embodiment.
図6により、本発明の実施の形態3に係る集電池の構成について説明する。図6は本発明の実施の形態3に係る集電池の構成を示す構成図である。 With reference to FIG. 6, the structure of the battery according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a battery collection according to Embodiment 3 of the present invention.
図6において、集電池300は、冷却部材301と、電極膜厚の薄い電池220aおよび電極膜厚の厚い電池220bからなる電池モジュール230〜235を有する。
In FIG. 6, the
電池モジュール230〜235は、それぞれ冷却部材301の接触側に容量が等しく電池膜厚の厚い電池220bを2つ配置し、接触面と反対側に容量が等しく電池膜厚の薄い電池220aを3つ配置して構成している。
In each of the
このように、電極膜厚の厚い電池120bを冷却部材301の接触側に構成し、電極膜厚の薄い電池120aを冷却部材301の接触側と反対側に構成している。
As described above, the
本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池120bを冷却されやすい冷却部材301側に配置することにより、電池に温度差が生じることに基づく集電池200全体の劣化を抑制することができる。
In the present embodiment, by disposing
なお、本実施の形態では、電極膜厚の厚い電池220bを冷却部材301の接触側に配置しているが、実施の形態2と同様に周辺部にも電極膜厚の厚い電池220bを配置するようにしてもよい。その場合、冷却部材301の接触側と周辺部の電極膜厚を変えるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、図6においては、電池モジュールを横にも並べた例を示しているが、横方向に並べた際に、電池の温度分布が異なる場合では、その温度分布に応じて電極膜厚が異なる電池を用いてもよい。 FIG. 6 shows an example in which the battery modules are arranged side by side. However, when the temperature distribution of the batteries is different when arranged in the horizontal direction, the electrode film thickness varies depending on the temperature distribution. A battery may be used.
また、図6における冷却部材301を冷却媒体を流す流路で構成し、その流路の上流に近い部位の電池を電極膜厚の厚い電池220bとしてもよい。
Alternatively, the cooling
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の実施の形態の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . Further, a part of the configuration of each embodiment can be added to, deleted from, or replaced with another embodiment.
本発明は、電池モジュールおよび集電池に関し、部材コストの削減や、劣化の抑制が必要な電池モジュールおよび集電池などに広く適用可能である。 The present invention relates to a battery module and a collection battery, and can be widely applied to a battery module, a collection battery, and the like that require reduction in member cost and suppression of deterioration.
20a、120a、220a…電極膜厚の薄い電池、20b、120b、220b…電極膜厚の厚い電池、30、130〜135、230〜235…電池モジュール、40…セパレータ、41…電極箔、301…冷却部材。 20a, 120a, 220a ... batteries with thin electrode film thickness, 20b, 120b, 220b ... batteries with thick electrode film thickness, 30, 130-135, 230-235 ... battery module, 40 ... separator, 41 ... electrode foil, 301 ... Cooling member.
Claims (6)
前記電池モジュールの充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い前記電池を配置し、前記温度分布が低くなる部位に前記電極膜厚が厚い前記電池を配置したことを特徴とする電池モジュール。 A battery module in which a plurality of batteries are arranged side by side,
The battery having a thin electrode film thickness is disposed in a portion where the temperature distribution generated during charging / discharging of the battery module is high, and the battery having a large electrode film thickness is disposed in a portion where the temperature distribution is low. Battery module.
前記温度分布が高くなる部位は、前記電池モジュールの中央部であることを特徴とする電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The battery module is characterized in that the portion where the temperature distribution is high is a central portion of the battery module.
前記電池モジュールのそれぞれは、充放電の際に生じる温度分布が高くなる部位に電極膜厚が薄い前記電池を配置し、前記温度分布が低くなる部位に前記電極膜厚が厚い前記電池を配置したことを特徴とする集電池。 A battery pack including a plurality of battery modules in which a plurality of batteries are arranged side by side,
In each of the battery modules, the battery having a thin electrode film thickness is disposed at a portion where the temperature distribution generated during charging and discharging is high, and the battery having the thick electrode film is disposed at a portion where the temperature distribution is low. A battery pack characterized by that.
前記温度分布が高くなる部位は、前記電池モジュールと前記電池モジュールとの接触面に近い部位であることを特徴とする集電池。 The current collector battery according to claim 3.
The battery pack is characterized in that the part where the temperature distribution is high is a part close to the contact surface between the battery module and the battery module.
前記電池モジュールを冷却する冷却部材を備え、
前記電池モジュールの前記冷却部材に近い部位に前記電極膜厚が厚い電池を配置したことを特徴とする集電池。 The current collector battery according to claim 3.
A cooling member for cooling the battery module;
The battery according to claim 1, wherein the battery having the thick electrode film is disposed at a position near the cooling member of the battery module.
前記冷却部材は、冷却媒体が流れる流路を有し、
前記流路の上流に位置するほど前記電極膜厚が厚い電池を配置したことを特徴とする集電池。 6. The battery according to claim 5, wherein
The cooling member has a flow path through which a cooling medium flows,
A battery having a thicker electrode film disposed closer to the upstream of the flow path.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018060684A (en) * | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 株式会社デンソー | Power supply device |
JP2019033042A (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing secondary battery |
US11923523B2 (en) | 2018-04-04 | 2024-03-05 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery module |
-
2012
- 2012-01-06 JP JP2012001407A patent/JP2013143185A/en active Pending
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