JP2014154512A - Battery cell and battery module having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池セル及びこれを有する電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery cell and a battery module having the battery cell.
リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池は電池体積および重量当たりの電力貯蔵密度が大きいため、電気自動車などの移動体用の電池電源や太陽光発電などと組み合わせて蓄電装置として利用されている。これらの二次電池では、非常に大きな電源容量が必要となるが、電力を発生させる最小単位の電池セルの起電力は数V程度と小さいため、一の電池セルでは大電源容量の要求に応じることができない。そのため、この電池セルを複数積層し、直列又は並列に接続して電池モジュールを構成することにより、大容量化又は高出力化を図っている。 Secondary batteries such as lithium ion batteries and nickel metal hydride batteries have a large power storage density per battery volume and weight, so they are used as power storage devices in combination with battery power supplies for mobile objects such as electric vehicles and solar power generation. Yes. These secondary batteries require a very large power supply capacity, but the electromotive force of the smallest unit battery cell that generates power is as small as several volts, so one battery cell meets the demand for a large power supply capacity. I can't. Therefore, a plurality of battery cells are stacked and connected in series or in parallel to form a battery module, thereby increasing the capacity or increasing the output.
電池モジュールでは、効率の良い充放電を実現したり、長期的な寿命を確保したりするために、電池セルを適切な温度に管理することが必要である。また、電池セル間の温度のばらつきが大きいと、内部抵抗や化学反応に差が生じ、その結果として電池モジュール全体としての充放電効率の低下や、寿命劣化の原因となる。 In the battery module, it is necessary to manage the battery cell at an appropriate temperature in order to achieve efficient charging / discharging and to ensure a long-term life. Moreover, when the temperature variation between battery cells is large, a difference occurs in internal resistance and chemical reaction, resulting in a decrease in charge / discharge efficiency as a whole battery module and a deterioration in life.
そこで、電池モジュールとしての冷却効率を向上させるために、積層される電池セルの間に冷却風通路となる空間を設ける構造が用いられている。例えば、特許文献1には、積層される電池セルの間に冷却風通路を形成するために、積層される電池セルの側面に端子間導体又は端子間絶縁体と一体のスペーサを配置する技術が開示されている。スペーサは、冷却風を通過させるための冷却風通路となる空間を形成している。このスペーサによって積層される電池セルの間に冷却風を通過させて電池セルを冷却することが可能となり、電池モジュールとしての冷却効率を向上させている。
Therefore, in order to improve the cooling efficiency of the battery module, a structure is used in which a space serving as a cooling air passage is provided between stacked battery cells. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の電池セルでは、積層される電池セルの間に冷却風通路を形成するために電池セル以外の他の部材であるスペーサを用いる必要があり、部品点数が増加しコストが増大するという問題を有している。
However, in the battery cell described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、他の部材を用いずに積層された電池セルの間に冷却風通路を容易に確保することが可能な電池セルを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a battery cell capable of easily securing a cooling air passage between battery cells stacked without using other members. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る電池セルは、略直方状のケースと、該ケースの外面のうち、互いに積層させる積層方向に対向する対向面の少なくとも一方から突出して設けられ、積層する相手側の電池セルに当接させる突起部と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
A battery cell according to an embodiment of the present invention is provided by protruding from at least one of a substantially rectangular case and an opposing surface facing the stacking direction of the outer surfaces of the case, and the stacked counterpart battery. And a protrusion that is brought into contact with the cell.
このような構成によれば、ケースの外面に形成された突起部を当接させて電池セルが積層されると、積層された電池セル同士の間に空間ができ、冷却風通路を形成することができる。このため、他の部材を用いずに積層された電池セルの間に冷却風通路を容易に確保することが可能となる。 According to such a configuration, when the battery cells are stacked by bringing the protrusions formed on the outer surface of the case into contact with each other, a space is created between the stacked battery cells and a cooling air passage is formed. Can do. For this reason, it becomes possible to ensure a cooling air path easily between the battery cells laminated | stacked without using another member.
また、本発明の他の態様に係る電池セルは、前記突起部は、前記対向面を形成する二対の対向する辺のうち、少なくともいずれか一対の前記対向する辺の中央にそれぞれ設けられていることを特徴とする。 Further, in the battery cell according to another aspect of the present invention, the protrusion is provided at the center of at least one of the pair of facing sides among the two pairs of facing sides forming the facing surface. It is characterized by being.
このような構成によれば、対向面を形成する二対の対向する辺のうち、少なくともいずれか一対の対向する辺の中央にそれぞれ突起部が設けられている。これにより、積層される電池セル同士の間に生じる空間は、対向面の一辺に沿った方向と対向面の一辺と直交する他辺に沿った方向との二方向の中央部分以外が開放されている状態となる。そのため、対向面に沿って直交する二方向に向かって冷却風通路が形成される。対向面に沿って直交する二方向に向かって冷却風通路が形成されることで、一方向の冷却風通路が塞がれても他方の冷却風通路が開放されており、冷却効果を得ることができる。これにより、電池セルの設置される姿勢や場所を問わず冷却効果を容易に得ることが可能となる。
また、対向面を形成する二対の対向する辺のうち、少なくともいずれか一対の対向する辺の中央にそれぞれ突起部が設けられていることにより、ケースの外面同士が交差する一辺に突起部が設けられることとなる。突起部によってケースの外面同士が交差する一辺の中央部分の剛性を向上させることができる。これにより、ケースの変形による影響が低減され、突起部の位置が移動しなくなるため、電池セル同士が当接したまま移動せずに、安定して電池セルを積層させることができる。
According to such a configuration, the projecting portion is provided at the center of at least one of the pair of opposing sides among the two pairs of opposing sides forming the opposing surface. As a result, the space generated between the stacked battery cells is opened except for the central portion in two directions, that is, the direction along one side of the opposing surface and the direction along the other side orthogonal to one side of the opposing surface. It becomes a state. Therefore, a cooling air passage is formed in two directions orthogonal to each other along the facing surface. By forming the cooling air passages in two directions orthogonal to each other along the opposing surface, the cooling air passage in one direction is closed even if the cooling air passage in one direction is blocked, and a cooling effect is obtained. Can do. Thereby, it becomes possible to easily obtain a cooling effect regardless of the posture and place where the battery cell is installed.
In addition, a protrusion is provided at the center of at least one of the pair of opposing sides of the two pairs of opposing sides forming the opposing surface, so that the protrusion is on one side where the outer surfaces of the case intersect. Will be provided. The rigidity of the central part of one side where the outer surfaces of the case intersect with each other can be improved. As a result, the influence of the deformation of the case is reduced, and the position of the protruding portion does not move. Therefore, the battery cells can be stably stacked without moving while the battery cells are in contact with each other.
さらに、本発明の他の態様に係る電池セルは、前記突起部が設けられた位置で前記ケースの内面には凹部が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the battery cell which concerns on the other aspect of this invention is characterized by the recessed part being formed in the inner surface of the said case in the position in which the said projection part was provided.
このような構成によれば、突起部の設けられた位置でケースの内面に凹部を形成することで、ケースの内面に凹部による空間ができる。この空間の体積が増加することにより、ケース内に充填される電解液を増加させることができる。また、電極セルを充放電することによってケースの内部に発生するガスと電解液とを効率的に循環させる空間が凹部によって広がる。これによって、電池セルの電極の反応が効率的に行われ、電池セルの放電効率を向上することができる。 According to such a configuration, a recess is formed in the inner surface of the case by forming the recess in the inner surface of the case at the position where the protrusion is provided. By increasing the volume of this space, the electrolyte filled in the case can be increased. Moreover, the space which efficiently circulates the gas generated in the case and the electrolyte by charging / discharging the electrode cell is widened by the recess. Thereby, reaction of the electrode of a battery cell is performed efficiently, and the discharge efficiency of a battery cell can be improved.
さらに、本発明の他の態様に係る電池セルは、前記突起部は、前記相手側の電池セルに設けられる突起部との間で、前記対向面に沿う方向の少なくとも一方向への前記電池セルの移動を互いに規制する形状で形成されることを特徴とする。 Furthermore, the battery cell which concerns on the other aspect of this invention WHEREIN: The said projection part is the said battery cell to at least one direction along the said opposing surface between the projection parts provided in the said other party battery cell. It is formed in the shape which mutually controls a movement of.
このような構成によれば、積層される電池セル同士の突起部によって電池セルの対向面に沿う方向への移動が規制されている。そのため、ケースが変形したり外力が働いたりする場合であっても、電池セル同士の位置が移動することを防止できる。これにより、より安定して電池セルを積層させることができ、容易に電池モジュールを形成することができる。 According to such a structure, the movement to the direction along the opposing surface of a battery cell is controlled by the projection part of the battery cells laminated | stacked. Therefore, even when the case is deformed or an external force is applied, the positions of the battery cells can be prevented from moving. Thereby, a battery cell can be laminated | stacked more stably and a battery module can be formed easily.
また、本発明の他の態様に係る電池セルは、前記突起部が、前記積層方向と直交する横方向に対向する側面と、前記対向面とに跨って突出して設けられることを特徴とする。 Moreover, the battery cell which concerns on the other aspect of this invention is characterized by the said protrusion part protrudingly provided ranging over the side surface which opposes the horizontal direction orthogonal to the said lamination direction, and the said opposing surface.
このような構成によれば、電池セルが一つの積層方向だけでなく、積層方向と直交する横方向への積層される場合に、いずれの方向の側面にも電池セルの間に冷却風通路を形成することができる。これにより、積層する二方向の側面に冷却風通路を設けることができ、容易に多くの電池セルを積層しながら冷却効率を向上させることができる。 According to such a configuration, when the battery cells are stacked not only in one stacking direction but also in a lateral direction perpendicular to the stacking direction, the cooling air passage is provided between the battery cells on the side surface in any direction. Can be formed. Thereby, a cooling air path can be provided in the side surface of the two directions to laminate | stack, and cooling efficiency can be improved, laminating | stacking many battery cells easily.
さらに、本発明の他の態様に係る電池セルは、前記突起部が、前記ケースの内面を平坦としつつ外面のみを突出させて前記対向面の中央に設けられることを特徴とする。 Furthermore, the battery cell according to another aspect of the present invention is characterized in that the protrusion is provided at the center of the facing surface with the outer surface protruding only while the inner surface of the case is flat.
このような構成によれば、内面を平坦としつつ外面のみを突出させることで、ケースの対向面の中央部分が厚くなりケースの剛性を高くすることができる。電池セル内の電極が放電時にケースを膨張させる方向へ膨らんで変形しても、ケースの剛性が高くなっているためケースによって抑えることができる。これにより、電極の変形をケースによって軽減することができる。 According to such a configuration, by making only the outer surface protrude while making the inner surface flat, the central portion of the facing surface of the case becomes thick, and the rigidity of the case can be increased. Even if the electrode in the battery cell swells and deforms in the direction of expanding the case during discharging, the case can be suppressed by the case because the case has high rigidity. Thereby, the deformation of the electrode can be reduced by the case.
また、本発明の一の態様に係る電池モジュールは、上記の電池セルを複数積層して構成されることを特徴とする。 In addition, a battery module according to an aspect of the present invention is formed by stacking a plurality of the battery cells.
このような構成によれば、放熱効果の高い電池モジュールを容易に形成することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to easily form a battery module having a high heat dissipation effect.
さらに、本発明の他の態様に係る電池モジュールは、前記電池セルを前記突起部と、前記相手側の電池セルに設けられる突起部とが当接するよう積層することを特徴とする。 Furthermore, the battery module according to another aspect of the present invention is characterized in that the battery cells are stacked such that the protrusions and the protrusions provided on the mating battery cell are in contact with each other.
このような構成によれば、積層される電池セル同士の突起部が互いに当接していることで、積層される電池セルの間に生じる空間を広げることができる。そのため、冷却風通路が広がり、冷却効率をより向上することができる。 According to such a structure, the space which arises between the battery cells laminated | stacked can be expanded because the protrusion part of the battery cells laminated | stacked mutually contact | abuts. Therefore, the cooling air passage is widened, and the cooling efficiency can be further improved.
本発明の電池セルによれば、ケースの外面に突起部が設けられ、この突起部が積層された電池セルと当接することで冷却風通路を形成でき、他の部材を用いることなく冷却風通路を容易に確保することが可能となる。 According to the battery cell of the present invention, the protrusion is provided on the outer surface of the case, and the cooling air passage can be formed by contacting the battery cell on which the protrusion is laminated, and the cooling air passage can be formed without using other members. Can be easily secured.
以下、本発明に係る第一実施形態について図1から図4を参照して説明する。
図1に示すように、第一実施形態の電池モジュール1は、複数積層される電池セル10と、複数の電池セル10を内部に収納する電池モジュールケース20と、を備えている。
なお、図2に示すように、第一実施形態においては、電池モジュール1内で電池セル10は、一方向に並ぶようにして複数個の電池セル10が積層されている。電池セル10は、電池セル10同士が積層する積層方向と直交する断面である縦断面視で長方形状をなしている。以下においては、電池セル10の積層方向をZ方向、積層方向と直交する縦断面視において電池セル10の長方形状の水平方向をX方向、積層方向と直交する縦断面視において電池セル10の長方形状の垂直方向をY方向と称する。
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, a plurality of
電池モジュールケース20は、電池セル10を内部に収容する有底角筒状に形成されており、X方向に沿う側面を形成する拘束板21と、拘束板21同士をZ方向にわたって固定する複数の拘束ピン22と、底部を形成する底板23を有している。
拘束板21は、矩形平板形状をなしており、Z方向に離間して2枚配置されている。
拘束ピン22は、拘束板21のZ方向の相対変位を規制する円柱形状のピンであり、X方向に離間して二カ所に配置されており、各配置場所でY方向にそれぞれのピンが離間して三本ずつ配置され拘束板21を固定している。
底板23は離間する拘束板21にそれぞれ固定され、矩形平板形状をなして配置されている。なお、第一実施形態の電池モジュールケース20は、上述した構造に限定されず、積層された複数の電池セル10を固定できる構造であればよく、電池セル10の形状・大きさ等の要因によって適宜変更してもよい。
The
The constraining
The constraining pins 22 are cylindrical pins that restrict relative displacement in the Z direction of the constraining
The
図3に示すように、電池セル10としては、例えばリチウムイオン二次電池等があり、第一実施形態では、外形が略長方状に形成されるとともに、内部に複数の電極板が積層された積層式の二次電池を採用している。
具体的には、電池セル10は、交互に積層された正極板12及び負極板13と、正極板12及び負極板13の間にそれぞれ介装されたセパレータ14と、正極板12、負極板13及びセパレータ14を収納するケース11と、上方に向けて突出する一対の電極端子15と、ケース11内に充填された図示しない電解液と、を有している。
As shown in FIG. 3, the
Specifically, the
図4(a)、(b)に示すように、ケース11は、例えば、アルミニウム合金で構成されており、略直方状に形成されているケース本体部110と、ケース本体部110のZ方向の側面に対向面30に突出して形成され相手側の電池セル10に当接する突起部31とを有する。
ケース本体部110は、略直方状をなしており、電極端子15が設けられているY方向の上方の面である蓋面110aと、蓋面110aと対向して反対側に位置する面である底面110bと、ケース11の蓋面110aと底面110bを接続する側面とを有する。ケース本体部110は、内部が中空をなしており、この中空部分に図示しない電解液が満たされている。なお、本実施形態では、側面のうち、蓋面110a及び底面110bの長手方向の側面であり、積層方向であるZ方向に対向する面を対向面30と称する。
対向面30は、対向面30のX方向に沿って延びる一辺である第一辺部30aと、対向面30の一辺である第一辺部30aと直交する他辺でありY方向に沿って延びる第二辺部30bとを有している。対向面30は、一対の第一辺部30aと一対の第二辺部30bとによって矩形状をなしている。なお、第一実施形態において、略直方状とは、完全な直方状に限られず、例えば、ケースの角が丸みを有していたり、電池セル10の対抗面30ではない側面全体が湾曲面であったりしてもよい形状を表す。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
The case
The facing
突起部31は、対向面30から直方状をなして突出しており、対向面30を形成するX方向の辺である第一辺部30aとY方向の辺である第二辺部30bとの二対の対向する辺うち、一方であるY方向に延びて対向する第二辺部30bの中央にそれぞれ一つずつ設けられている。つまり、一つの対向面30毎に、突起部31は、対向面30から外方に突出して、X方向の一方側(手前側)の第二辺部30bの中央と、X方向の他方側(奥側)の第二辺部30bの中央とにそれぞれ設けられている。図4(b)に示すように、突起部31は、突起部31が設けられた位置でケース本体部110の内面に突起部31と対応する形状の凹部311を有している。なお、凹部311および突起部311は、例えば、ケース本体部110の対向面30を形成する板材を内側から外側へと突出させることで形成することができる。
The protruding
正極板12および負極板13は、いずれも矩形板状に形成されており、正極板12及び負極板13の電極積層方向は、蓋面110aの短手方向に積層されている。つまり、正極板12及び負極板13は、電池モジュール1における電池セル10の積層方向と同じZ方向に沿ってケース11内に積層されて配置されている。
Both of the
また、セパレータ14は、絶縁性材料からなり、例えば、ポリプロピレン等の樹脂でシート状に形成されている。セパレータ14は、すべての正極板12について全体を被覆するように形成されることで、正極板12及び負極板13の間に介装され、互いの絶縁を図っている。
なお、セパレータ14は、すべての負極板13について全体を被覆するように形成されても良いし、正極板12および負極板13のどちらも被覆せずに、単に、正極板12および負極板13の間に配置するように形成されても良い。
The
The
電極端子15は、蓋面110aに対して一対の円柱形状をなして、Y方向の上方に向けて突出している。そして、一方が正極板12から接続された正極の電極端子15、他方が負極板13から接続された負極の電極端子15となっている。
The
次に、上記構成の電池セル10の作用について説明する。
上記のような電池セル10によれば、図2に示すように、電池セル10は、各電池セル10の対向面30に設けられた直方状をなす突起部31を当接させて積層されている。ケース11の外面である対向面30から外方に向かって突出する突起部31を当接させて電池セル10が積層されると、積層される二つの電池セル10の対向面30の間に空間を生じさせることができる。つまり、突起部31が、電池セル10同士の間に空間を形成することで、電池セル10の周りの空気が循環する空間である冷却風通路を形成することができる。これにより、他の部材を用いずに積層される電池セル10の間に冷却風通路を容易に確保することが可能となる。
Next, the operation of the
According to the
また、側面である対向面30を形成する第一辺部30aと第二辺部30bのうち、一方である第二辺部30bの中央にそれぞれ突起部31が設けられていることで、積層される電池セル10同士の間に生じる空間は、X方向とY方向との対向面30に沿う二方向に空気が流通できるように開放された状態となる。そのため、冷却風通路が対向面に沿って直交する二方向に向かって形成され、積層される電池セル10の間の空気の流通方向が二方向となる。そのため、一方向の冷却風通路が塞がれても直交する他方の冷却風通路が開放されていることによって冷却効果を得ることができる。これにより、電池セル10の設置される姿勢や場所を問わず冷却効果を容易に得ることが可能となる。
Moreover, it is laminated | stacked by each providing the
さらに、側面である対向面30を形成する第一辺部30aと第二辺部30bのうち、一方である第二辺部30bの中央にそれぞれ突起部31が設けられていることで、突起部31は、ケース本体部110の側面同士が交差する一辺である第二辺部30bに設けられる。電池セル10は、充放電を行うと内部の正極板12及び負極板13が変形する。これに合わせてケース本体部110も外方へ膨らむように変形するが、ケース11の側面である対向面30の中央部分よりも、対向面30の端部での方が変形量は通常小さくなっている。つまり、ケース本体部110の側面同士が交差する一辺である第二辺部30bでは、ケース本体部110が膨らんで変形した場合の変形量が小さい。さらに、突起部31を設けることで第二辺部30bの中央部分の剛性を向上させることができる。これにより、ケース本体部110の変形による影響が低減され突起部31の位置が移動しづらくなるため、電池セル10同士も当接したまま移動せずに、安定して電池セル10を積層させることができる。
Furthermore, the
また、突起部31の設けられた位置でケース本体部110の内面に凹部311を形成することで、ケース本体部110の内面である中空部分には凹部311による空間ができる。この空間の分だけケース本体部110の中空部分の体積が増加することにより、ケース本体部110内に充填される電解液を増加させることができる。これにより、正極板12及び負極板13の反応が効率的に行われ、電池セル10の放電効率を向上することができる。
さらに、電池セル10であるケース本体部110内では、電極である正極板12及び負極板13が充放電によって反応するたびにガスを発生させる。このガスが、正極板12や負極板13の周りに滞留してしまうと反応が鈍くなり電池セル10としての放電効率が低下してしまう。しかし、凹部311によって、ケース本体部110の中空部分の体積が増加することでガスと電解液の循環する空間が広がり、ガスを正極板12や負極板13の周りから逃がしやすくなる。これによっても、正極板12及び負極板13の反応が効率的に行われ、電池セル10の放電効率を向上することができる。なお、第一実施形態において、ケース本体部110の内面の凹部311は必要に応じて省略し、内面を平坦としてもよい。
Further, by forming the
Furthermore, in the case
また、積層される電池セル10同士の突起部31が互いに当接していることで、積層される電池セル10の間に生じる空間は、一方の電池セル10の突起部31と他方の電池セル10の対向面30とを当接した場合に生じる空間よりも広くすることができる。これにより、冷却風通路が広がり冷却効率をより向上させることができる。
さらに、このような電池セル10を用いて電池モジュール1を形成することで、放熱効果の高い電池モジュール1を容易に形成することが可能となる。
Further, since the
Furthermore, by forming the
次に、図5(a)、(b)を参照して第二実施形態の電池セル10について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の電池セル10は、突起部31の形状について第一実施形態と相違する。
Next, the
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The
即ち、第二実施形態では、第一の電池セル10a及び第二の電池セル10bは、第一実施形態における突起部31と同様の位置である一方の対向面30の第二辺部30bの中央に傾斜突起部31aを有している。そして、第一の電池セル10a及び第二の電池セル10bは、他方の対向面30の第二辺部30bの中央に逆傾斜突起部31bを有している。
そして、第二実施形態における第一の電池セル10aと第二の電池セル10bとは、第一の電池セル10aの傾斜突起部31aと、第二の電池セル10bの逆傾斜突起部31bとを当接させて積層される。
That is, in 2nd embodiment, the
And the
傾斜突起部31aは、一方の対向面30の第二辺部30bの中央に突出して設けられており、対向面30に沿う面が対向面30の中心に向かうにしたがって対向面30に近づくように傾斜している。
逆傾斜突起部31bは、第一の電池セル10aの一方の対向面30と対応する他方の対向面30の第二辺部30bの中央に突出して設けられている。逆傾斜突起部31bは、他方の対向面30に沿う面が中央に向かうにしたがって対向面30から遠ざかるように傾斜している。
The
The reverse inclined
上記のような第二実施形態の電池セル10によれば、第一の電池セル10aに設けられた傾斜突起部31aと、積層される第二の電池セル10bに設けられた逆傾斜突起部31bとが当接されて積層されることで、積層される電池セル10のX方向の移動を傾斜突起部31aと逆傾斜突起部31bとで規制することができる。そのため、ケース本体部110が正極板12及び負極板13の変形等によって膨らんで変形したり、外力がかかったりする場合であっても、積層される電池セル10同士の移動が傾斜突起部31aと逆傾斜突起部31bとによって規制されているため、電池セル10同士の位置が移動することを防止できる。このため、電池セル10同士が当接したまま移動しなくなり、より安定し電池セル10を積層させることができ、容易に電池モジュール1を形成することができる。
なお、傾斜突起部31aと逆傾斜突起部31bの形状は本実施形態の形状に限られるものではなく、積層される電池セル10の移動を互いに規制する形状であれば良い。例えば、一方の対向面30に形成される突起部31を円形穴状として、他方の対向面30に形成される突起部31をそれに対応する円柱状としたり、傾斜突起部31aと逆傾斜突起部31bとのが互い違いに組み合わさるように配置されて形成されたりしても良い。
According to the
In addition, the shape of the
次に、図6、図7(a)、(b)を参照して第三実施形態の電池セル10について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の電池セル10は、突起部31がケース本体部110の側面の二面に跨って形成される点について第一実施形態と相違する。
Next, the
In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The
即ち、第三実施形態では、図6、図7(a)に示すように、電池セル10は、積層方向であるZ方向に対向する対向面30と、積層方向であるZ方向と直交する横方向であるX方向の側面である第二対向面301とに跨って突出する隣接突起部32を有する。
隣接突起部32は、対向面30と第二対向面301との交線である第二辺部30bに沿って、断面形状L字形状をなして、ケース本体部110の四つの第二辺部30bの中央にそれぞれ形成されている。
That is, in the third embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7A, the
The
上記のような第三実施形態の電池セル10によれば、図7(b)に示すように、積層方向であるZ方向と直交するX方向にも電池セル10を積層して電池モジュール1を形成する場合に、積層される電池セル10同士のX方向及びZ方向のそれぞれ間に空間を形成することができる。そのため、積層する電池セル10の数を増やしてモジュールを構成しても、電池セル10の積層する二方向の側面に空間を設けることができる。これにより、多くの電池セル10を積層して電池モジュール1を形成しながら、積層する二方向に冷却風通路を設けることで用いい冷却効率を向上させることができる。
According to the
次に、図8(a)、(b)を参照して第四実施形態の電池セル10について説明する。
第四実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第四実施形態の電池セル10は、突起部31の形成される位置及び凹部311を有しない点について第一実施形態と相違する。
Next, the
In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The
即ち、第四実施形態では、電池セル10は、対向面30の中央に充填突起部33を有する。
充填突起部33は、対向面30の中央部分に直方状で内面を平坦としつつ外面のみを突出して設けられている。
That is, in the fourth embodiment, the
The filling
上記のような第四実施形態の電池セル10によれば、ケース本体部110の対向面30の中央部分が充填突起部33によって厚くなることで、ケース本体部110である対向面30の剛性を高くすることができる。電池セル10内の正極板12及び負極板13が放電時に反応してケース本体部110を膨張させる方向へ膨らんで変形しようとしても、ケース本体部110の剛性が高くなっているため、ケース本体部110が変形せずに正極板12及び負極板13の変形を抑えることができる。これにより、ケース本体部110によって正極板12及び負極板13の変形を軽減することができる。特にもっとも変形が大きい中央部に充填突起部33が設けられることで、正極板12及び負極板13の変形をより軽減することができる。また、内面が凹んでおらず平坦のまま充填突起部33が設けられることで、充填突起部33が設けられた部分の板厚が増加し、さらに剛性が高くなり、正極板12及び負極板13の変形をより一層軽減することができる。
According to the
次に、図9(a)、(b)を参照して第一変形例の電池セル10について説明する。
第一変形例においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第一変形例の電池セル10は、突起部31の設けられる位置が第一実施形態と相違する。
Next, the
In the first modification, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. The
即ち、第一変形例では、突起部31は、第一実施形態と同様に対向面30から直方状をなして突出している。突起部31は、対向面30を形成するX方向の辺である第一辺部30aとY方向の辺である第二辺部30bのうち、第一実施形態とは異なり、X方向に延びて対向する第一辺部30aの中央にそれぞれ一つずつ設けられている。つまり、一つの対向面30毎に、突起部31は、対向面30から外方に突出して、Y方向の紙面上側の第一辺部30aの中央と、Y方向の下側の第二辺部30bの中央とにそれぞれ設けられている。図9(b)に示すように、第一実施形態と同様に、突起部31は、突起部31が設けられた位置でケース本体部110の内面に突起部31と対応する形状の凹部311を有している。
That is, in the first modification, the protruding
上記のような第一変形例の電池セル10によれば、ケース本体部110の内部で正極板12及び負極板13の周りに発生するガスはY方向の上側に向かって上昇するため、突起部31が凹部311を伴ってY方向の上側の第一辺部30aの中央に設けられていることで、ガスをより効率的に凹部311へと逃がしやすくなる。これにより、正極板12及び負極板13の反応がより効率的に行われ、電池セル10の放電効率をより向上することができる。
According to the
なお、Y方向の上側の第一辺部30aに設けられた突起部31を大きくし凹部311を広くとることでガスをより一層効果的に逃がすことができる
Note that the gas can be more effectively released by enlarging the
次に、図10(a)、(b)を参照して第二変形例の電池セル10について説明する。
第二変形例においては第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二変形例の電池セル10は、突起部31の形状について第三実施形態と相違する。
Next, the
In the second modification, the same reference numerals are given to the same components as those in the third embodiment, and detailed description thereof is omitted. The
即ち、第二変形例では、図10(a)に示すように、第一の電池セル10aには、一つの対抗面30において、X方向の手前側の第二辺部30bの中央に突起部31と、X方向の奥側の第二辺部30bの中央に嵌合突起部34とを有している。
突起部31は、第一実施形態と同様に直方状をなして形成されている。
嵌合突起部34は、X方向の奥側の第二辺部30bの中央に設けられている。そして、嵌合突起部34は、第二辺部30bに開口を向けたコ字状に対向面30から突出しており、コ字状の内側の開口部分に直方状の突起部31が嵌合する大きさに形成されている。
また、第一の電池セル10aに積層される第二の電池セル10bは、第一の電池セル10aの対向面30と対応する第二の電池セル10bの対向面30には、X方向の奥側の第二辺部30bの中央に突起部31が設けられ、X方向の手前側の第二辺部30bの中央に嵌合突起部34が設けられている。
That is, in the second modified example, as shown in FIG. 10A, the
The
The
Further, the
上記のような、第二変形例の電池セル10によれば、図10(b)に示すように、第一の電池セル10aと第二の電池セル10bとが積層されると、第一の電池セル10aの突起部31と第二の電池セル10bの嵌合突起部34とがはまり合うことで、第一の電池セル10a及び第二の電池セル10bのX方向及びY方向への移動を規制することが出来る。そのため、第二実施形態よりも安定して電池セル10を積層させることができ、容易に電池モジュール1を形成することができる。
According to the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
なお、ケース11に用いられる材料は本実施形態に使用されているアルミニウム合金に限られず、公知の金属材料や樹脂材料を用いることができる。例えば、金属材料であれば、アルミニウムや、ニッケル合金等が挙げられ、樹脂材料であれば、ポリカーボネートやポリエチレン、ABS樹脂等が挙げられる。
The material used for the
また、本発明の電池セル10は蓋面110aから電極端子15が突出する電池セル10に限定されるものではなく、例えば、図11に示すように、電極端子15が、X方向に沿って円柱形状をなしており、蓋面110a及び対向面30と直交する側面からそれぞれ一つずつ突出している電池セル10に対して使用されても良い。
さらに、本発明の突起部31の形状は本実施形態のものに限定されず、例えば、円形の突起部31としても良い。
Further, the
Furthermore, the shape of the
また、対向する辺に設けられる突起部31はそれぞれ同じ形状や大きさである必要はなく、各辺に異なる形状や大きさの突起部31を設けても良い。例えば、Y方向の下側の第一辺部30aに設けられた突起部31と、Y方向の上側の第一辺部30aに設けられる突起部31とは同一の形状であることに限られるものではなく、Y方向の下側と上側でそれぞれ第一辺部30aに設けられる突起部31との大きさや形状を異なるものとしても良い。
In addition, the
さらに、本発明における突起部31を形成する場所は、第一辺部30a又は第二辺部30bのいずれか一方に限定されるものではなく、第一辺部30aと第二辺部30bの両方に設ける構造としても良い。たとえば、第一実施形態及び第一変形例のいずれか一方に限定されるものではなく、第一実施形態及び第一変形例を組み合わせて第一辺部30aと第二辺部30bの両方に突起部31を設けても良い。
またさらに、本発明における突起部31を形成する場所は、対向面30を形成する二対の対向する辺のうち、少なくともいずれか一対の対向する辺の中央にそれぞれ設けられている場合に限定されるものではなく、例えば、一対の対向する辺において等間隔に複数の突起部を設けるようにしてもよく、この場合、中央に設けなくていなくてもよい。
また、本発明の電池セル10は、この電池セル10を複数積層した電池モジュールとして使用する場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば、1つの電池セル10を拘束板で拘束して使用する場合でも、電池セル10の突起部31が拘束板に当接していることで、電池セル10と拘束板の間に空間が生じ、この空間が冷却風通路となり、電池セル10の冷却効率をより向上させることができる。
Furthermore, the place where the
Furthermore, the place where the
Moreover, although the
1…電池モジュール 10…電池セル 20…電池モジュールケース 21…拘束板 22…拘束ピン 23…底板 11…ケース 12…正極板 13…負極板 14…セパレータ 15…電極端子 110…ケース本体部 110a…蓋面 110b…底面 110c…側面 30…対向面 30a…第一辺部 30b…第二辺部 31a…傾斜突起部 31b…逆傾斜突起部 32…隣接突起部 33…充填突起部 34…嵌合突起部 10a…第一の電池セル 10b…第二の電池セル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該ケースの外面のうち、互いに積層させる積層方向に対向する対向面の少なくとも一方から突出して設けられ、積層する相手側の電池セルに当接させる突起部と、
を備えることを特徴とする電池セル。 A substantially rectangular case,
Of the outer surface of the case, a protrusion that protrudes from at least one of the opposing surfaces facing each other in the stacking direction, and abuts against the other battery cell to be stacked,
A battery cell comprising:
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