JP2014229559A - 電池パック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
中間部材は、電池セルの厚み方向(X)に直交する面をなす電池セルの外装主壁(31)に接触し、隣接する電池セルに両側から挟持される主壁部(40)と、冷却板に形成された貫通穴(51;151;251;351;451)に嵌る嵌合片(42;142;242;342;442;542)と、主壁部の端部から厚み方向に沿って延びる形状であり、冷却板に接触する側壁部(41)と、を有する部材であることを特徴とする。
中間部材は、電池セルの厚み方向(X)に直交する面をなす電池セルの外装主壁(31)に接触し、隣接する電池セルに両側から挟持される主壁部(640)を有し、
冷却器は、主壁部の一端部(6460)が嵌る嵌合凹部(5500)と、厚み方向に並ぶ嵌合凹部の間に設けられ、厚み方向または厚み方向に交差する方向に変形した変形部(5501)と、を有して構成され、
嵌合凹部は、変形部の変形に伴って主壁部の一端部を把持することを特徴とする。
組立工程は、
厚み方向に直交する面をなす電池セルの外装主壁(31)に中間部材の主壁部を対向させ、中間部材の側壁部と冷却板とを接触させるとともに、冷却板に形成された貫通穴(51;151;251;351;451)に嵌合片を嵌めて、電池セルと中間部材とを厚み方向に積層した状態で、
複数の電池セルと中間部材を含む積層体(2;102;202;302;402;502)に対して厚み方向に圧縮力を作用させて、主壁部と側壁部とがなす90度を超える角度が小さくなるように中間部材を変形させ、冷却板と中間部材の側壁部とを密着させる同時に、電池セルと中間部材とを密着させることを特徴とする。
本発明の一実施形態であるに係る電池パック1は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。電池パック1を構成する複数の電池セル3は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池である。
リチウムイオン二次電池に含まれる正極の活物質としては、ポリアニオン系の物質を用いることが望ましい。ポリアニオン系の物質は、LiMPO4またはLi2MSiO4で表される化学式の化合物であり、MはMn、Fe、Co、Niから選択された少なくとも1種以上の金属元素であることが望ましい。このような正極活物質を用いることによれば、電池セル3について、内圧異常上昇等の事態が生じた場合に、この事態の連鎖的な発生を抑制することができる。
負極の構成は特に限定されないが、適正な負極活物質を有することができる。負極活物質の種類によっては結着材や集電体などを用いる場合もある。結着材は正極にて説明したものと同様のものが採用できる。集電体は銅等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。負極の活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物を単独または組み合わせて用いることができる。リチウムイオンを吸蔵及び放出できる化合物の一例としてはリチウム等の金属材料、ケイ素、スズ、銅等を含有する合金系材料、グラファイト、コークス等の炭素系材料、チタン酸化物等がある。
電解質は正極及び負極の間のイオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、特に限定しないが、リチウムイオン二次電池が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
その他必要な部材としては、セパレータ、ケース、電極端子等が二次電池の構成や使用形態に応じて選択される。
第2実施形態では、第1実施形態の他の形態である積層体102を備える電池パックについて図6〜図8を参照して説明する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。
第3実施形態では、第1実施形態の他の形態である積層体202を備える電池パックについて図9〜図12を参照して説明する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。
第4実施形態では、第1実施形態の他の形態である積層体302を備える電池パックについて図13〜図15を参照して説明する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。なお、図14では、嵌合片342と貫通穴251の嵌め合い状態を理解しやすくするために、あえて冷却板250を破断した状態を図示している。
第5実施形態では、第1実施形態の他の形態である積層体402,502を備える電池パックについて図16及び図17を参照して説明する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。
第6実施形態では、第1実施形態の他の形態である積層体602を備える電池パックについて、図18及び図19を参照して説明する。各図において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
2,102,202,302,402,502…積層体、 3…電池セル
4,104,204,304,404,504,604…中間部材
5,505;605;705…冷却器、
31…外装主壁、 40,640…主壁部、 41…側壁部
42,142,242,342,442,542…嵌合片、 50…冷却板
51,151,251,351,451…貫通穴
5500…嵌合凹部、5501…変形部、 6460…主壁部の一端部
X…厚み方向
Claims (15)
- 積層して配置される複数の電池セル(3)と、
熱媒体が接触することにより前記熱媒体との間で熱移動が行われる本体部、及び前記本体部と熱伝導するように設けられる冷却板(50)を有して構成される冷却器(5)と、
熱伝導性を有し、前記積層配置される前記電池セル間に介在する中間部材(4;104;204;304;404;504)と、
を備え、
前記中間部材は、
前記電池セルの厚み方向(X)に直交する面をなす前記電池セルの外装主壁(31)に接触し、隣接する前記電池セルに両側から挟持される主壁部(40)と、
前記冷却板に形成された貫通穴(51;151;251;351;451)に嵌る嵌合片(42;142;242;342;442;542)と、
前記主壁部の端部から前記厚み方向に沿って延びる形状であり、前記冷却板に接触する側壁部(41)と、を有する部材であることを特徴とする電池パック。 - 前記貫通穴を貫通するように延びる前記嵌合片の端部は、前記側壁部が接触する前記冷却板の面に対して裏側の面で、前記冷却板に接触することを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
- 前記嵌合片の先端部は、前記側壁部が前記主壁部の端部から延びる方向と同方向に延びて前記冷却板に接触することを特徴とする請求項2に記載の電池パック。
- 前記嵌合片の先端部は、前記側壁部が前記主壁部の端部から延びる方向と反対の方向に延びて前記冷却板に接触することを特徴とする請求項2に記載の電池パック。
- 前記複数の電池セルと前記中間部材とに対して両側から圧縮力を前記厚み方向に作用させる1組のエンドプレート(6)を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の電池パック。
- 積層して配置される複数の電池セル(3)と、
熱媒体が接触することにより前記熱媒体との間で熱移動が行われる冷却器(505;605;705)と、
熱伝導性を有し、前記積層配置される前記電池セル間に介在する中間部材(604)と、
を備え、
前記中間部材は、前記電池セルの厚み方向(X)に直交する面をなす前記電池セルの外装主壁(31)に接触し、隣接する前記電池セルに両側から挟持される主壁部(640)を有し、
前記冷却器は、前記主壁部の一端部(6460)が嵌る嵌合凹部(5500)と、前記厚み方向に並ぶ前記嵌合凹部の間に設けられ、前記厚み方向または前記厚み方向に交差する方向に変形した変形部(5501)と、を有して構成され、
前記嵌合凹部は、前記変形部の前記変形に伴い前記主壁部の一端部を把持することを特徴とする電池パック。 - 前記主壁部の一端部は、前記嵌合凹部に接合された状態で、前記嵌合凹部に前記把持されることを特徴とする請求項6に記載の電池パック。
- 前記厚み方向に並ぶ前記中間部材の間であり、さらに前記電池セルと前記冷却器の間には、スペーサ(8)が介在していることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の電池パック。
- 前記電池セルと前記中間部材は、前記電池セルの外装主壁の少なくとも一面が前記中間部材の主壁部と接する状態で前記厚み方向に積層されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記電池セルの正極は、ポリアニオン系の物質を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記ポリアニオン系の物質は、LiMPO4またはLi2MSiO4で表される化学式の化合物であり、MはMn、Fe、Co、Niから選択された少なくとも1種以上の金属元素であることを特徴とする請求項10に記載の電池パック。
- 積層して配置される複数の電池セル(3)と、
熱媒体が接触することにより前記熱媒体との間で熱移動が行われる本体部、及び前記本体部と熱伝導するように設けられる冷却板(50,150,250,350;450)を有する冷却器(5)と、
熱伝導性を有し、積層配置される電池セル間に介在させる中間部材であって前記電池セルの厚み方向(X)に直交する面をなす主壁部(40)、前記主壁部の端部から延びる壁部であって予め前記主壁部となす角度が90度を超える角度である側壁部(41)、及び前記主壁部の端部から延びる嵌合片(42;142;242;342;442;542)を備えて構成される中間部材(4;104;204;304;404;504)と、
を組み立てる組立工程を含む電池パックの製造方法であって、
前記組立工程は、
前記厚み方向に直交する面をなす前記電池セルの外装主壁(31)に前記中間部材の前記主壁部を対向させ、前記中間部材の前記側壁部と前記冷却板とを接触させるとともに、前記冷却板に形成された貫通穴(51;151;251;351;451)に前記嵌合片を嵌めて、前記電池セルと前記中間部材とを前記厚み方向に積層した状態で、
前記複数の電池セルと前記中間部材を含む積層体(2;102;202;302;402;502)に対して前記厚み方向に圧縮力を作用させて、前記主壁部と前記側壁部とがなす前記90度を超える角度が小さくなるように前記中間部材を変形させ、前記冷却板と前記中間部材の側壁部とを密着させる同時に、前記電池セルと前記中間部材とを密着させることを特徴とする電池パックの製造方法。 - 前記嵌合片(42;142)は、前記貫通穴(51)に嵌められる前の状態から、前記主壁部に対して屈曲した形状であることを特徴とする請求項12に記載の電池パックの製造方法。
- 前記組立工程では、さらに、前記嵌合片の端部(3420)を、前記側壁部が接触する前記冷却板の面に対して裏側の面で前記冷却板に接触させるように、前記嵌合片を折り曲げることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の電池パックの製造方法。
- 前記組立工程において、一端部にボルト部(70)を有し他端部に雄ねじ部(71)を有した棒状の拘束部材(7)を、前記積層体の両側に設けた1組のエンドプレート(6)と前記中間部材の前記主壁部とに貫通するように挿通し、前記雄ねじ部に螺合させたナット(72)を締め付けて前記エンドプレートを前記厚み方向に移動させることにより、前記積層体に前記圧縮力を作用させ、前記電池セルと前記中間部材とを密着させることを特徴とする請求項12ないし請求項14のいずれか一項に記載の電池パックの製造方法。
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