JP2015520480A - リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法および相応のリチウムイオンバッテリモジュール - Google Patents

リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法および相応のリチウムイオンバッテリモジュール Download PDF

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Abstract

本発明は、１つのバッテリモジュール（Ｂ）の少なくとも２つのセル（Ｚ）の間に弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）を配置するステップと、バッテリモジュール（Ｂ）の前記少なくとも２つのセル（Ｚ）と、該少なくとも２つのセル（Ｚ）の間に配置された弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）とをストローク制御してプレス結合するステップとを有している、リチウムイオンバッテリモジュール（Ｂ）を製造する方法を提案している。さらに、本発明は、相応のリチウムイオンバッテリモジュール（Ｂ）を提案している。

Description

本発明は、リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法および相応のリチウムイオンバッテリモジュールに関する。
背景技術
図３は、機械的に緊締される複数のセルの例示的なアッセンブリの構造の概略図である。
図３では、符号１０が、電子装置のカバープレートを示しており、符号２０が、制御電子装置を示しており、符号３０が、レーザ溶接されるセルコネクタを示しており、符号４０が、接続カバーを示しており、符号５０が、加圧バンドを示しており、符号６０が、加圧プレートを示しており、符号７０が、角柱状のリチウムイオンセルを示しており、符号８０が、冷却体を示している。
所定の状況下では、リチウムイオンセルに加えられる機械的な圧力が、リチウムイオンセルの寿命にプラスの影響を与えることが知られている。
さらに、機械的な位置固定のために、機械的なプレス結合がしばしば利用される。また、セルを冷却するための熱的な接触のためにも、セルはしばしばプレス結合される。機械的にプレス結合されたセルは、特に薄くかつ軽く形成されたセル構造形態、たとえばポーチセルまたは幾分より剛性的な角柱状の金属ケースセルにおいて特に頻繁に認められる。
公知先行技術は、独国特許出願公開第１０２００９０１０１４８号明細書に相応して、たとえばガルバニセルの導体またはガルバニセルを接触させるための接触要素である。この導体または接触要素は、少なくとも部分的に表面構造を有している。この表面構造は、導体と接触要素との摩擦接続的な結合に際して、導体と接触要素とが互いに加える圧力を増加させる。
さらに、荷重力をストローク制御して加えるために、しばしば弾性的なエレメント、たとえば弾性的なシートを使用することが知られている。
したがって、圧着力を加えるための頑丈で廉価な新規のコンセプトが所望されている。この場合、セルがその寿命にわたって、より厚くかつより膨らんだ状態になることを特に考慮する必要がある。さらに、セル厚さにおける差を招いてしまう生産プロセス中の変動に対して強いコンセプトを利用する必要がある。
発明の開示
本発明は、上述した課題を、リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法において、この方法が、１つのバッテリモジュールの少なくとも２つのセルの間に弾塑性的な装置を配置するステップと、バッテリモジュールの少なくとも２つのセルと、これらの少なくとも２つのセルの間に配置された弾塑性的な装置とをストローク制御してプレス結合するステップとを有していることによって解決している。
さらに、本発明は、相応のリチウムイオンバッテリモジュールを提供している。
好適な変化態様は、各従属請求項の対象である。
発明の利点
好適な改良態様によれば、弾塑性的な装置が弾塑性的なシートである。この弾塑性的なシートは、所定の割合分の弾性的なスプリングバックしか有していない。純粋に弾塑性的なシートを使用し、ひいては、時間に関連して塑性的な特性を示す粘弾性的なシートを使用しないことによって、以下の利点が得られる。
シートの塑性的な割合分は、製造プロセスにより生じてしまうようなセルにおける厚さ差を補償する。セルの呼吸やセルの充放電時のセル厚さの膨張および収縮は、弾性的な割合分を介して補償され、したがって、シートの全プレス結合にほぼ無関係である。老化によるセルの嵩増しは、塑性的な割合分によって補償され、これによって、セルに加えられる圧力がほんの僅かしか増加しないようになっている。セル表面における表面粗さ、たとえば膨らんだ形状は、塑性によって補償され、セルに均等な荷重が加えられる。
弾塑性的なシートが膨張黒鉛である好適な改良態様によれば、膨張黒鉛が、優れた熱伝導性を有していて、したがって、セルの温度調整にプラスの影響を与えるという利点が得られる。
セルの形状が円形である好適な改良態様によれば、良好な熱的な結合の利点が得られる。
純粋に塑性的なシートが使用され、弾性的な特性が少なくとも１つの弾性的なエレメントによって提供される好適な改良態様によれば、本発明に係る方法に多種の材料が適用可能であるという利点が得られる。
本発明の態様の更なる特徴および利点は、添付の図面に相俟った以下の説明から明らかである。
本発明の１つの実施の形態に係る方法により製造されたリチウムイオンバッテリモジュールの概略図である。 図１ａ）に示したリチウムイオンバッテリモジュールの筐体の概略図である。 本発明の別の実施の形態に係る方法により製造されたリチウムイオンバッテリモジュールの概略図である。 機械的に緊締される複数のセルの例示的なアッセンブリの構造の概略図である。
図中、同じ符号は、同一のもしくは同機能のエレメントを示している。
図３は、機械的に緊締される複数のセルの例示的なアッセンブリの構造の概略図である。
図３では、符号１０が、電子装置のカバープレートを示しており、符号２０が、制御電子装置を示しており、符号３０が、レーザ溶接されるセルコネクタを示しており、符号４０が、接続カバーを示しており、符号５０が、加圧バンドを示しており、符号６０が、加圧プレートを示しており、符号７０が、角柱状のリチウムイオンセルを示しており、符号８０が、冷却体（ヒートシンク）を示している。
図１ａ）は、本発明の１つの実施の形態に係る方法により製造されたリチウムイオンバッテリモジュールの概略図であり、図１ｂ）は、本発明の１つの実施の形態に係る方法により製造されたリチウムイオンバッテリモジュールの筐体の概略図である。
図１ａ）および図１ｂ）では、符号Ｚが、バッテリモジュールのセルを示している。符号Ｆは、弾塑性的なシートを示しており、符号Ｌは、セルＺとシートＦとから成るモジュール全体の長手方向延在長さを示している。符号Ｂは、バッテリモジュールを示している。符号Ｐは、ストローク制御されるプレス工程が行われる方向を示している。
本発明の第１の実施の形態に係る方法に相応して、１つのバッテリモジュールの、一般的に角柱状のセルＺ同士の間には、たとえば膨張黒鉛から成る弾塑性的なシートＦが設置される。
スタックの圧縮時には、弾塑性的なシートＦに加えられる圧力が増加し、このシートＦが、その材料特性により調整された圧力を上回ると、塑性的に降伏する。セルＺと弾塑性的なシートＦとから成るスタックは、ストローク制御されてプレス結合される。
「ストローク制御されて」とは、プレス工程が、設定されたストロークＰに沿って、規定された最終点に達するまで行われることを意味している。
本発明の別の有利な実施の形態に係る方法では、膨張黒鉛から成っていない別の弾塑性的なシートＦが使用されてよい。
図２は、本発明の別の実施の形態に係る方法により製造されたリチウムイオンバッテリモジュールの概略図である。
図２では、符号Ｚが、バッテリモジュールのセルを示している。符号Ｆ’は、塑性的なシートを示しており、符号Ｅは、弾性的なエレメント、たとえばばねを示している。
特に本発明に係る方法は、良好に熱的に結合される円形のセルＺに適用されてもよい。
本発明を好適な複数の実施の形態に基づき説明したにもかかわらず、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。特に記載した材料およびトポロジは例示的なものでしかなく、説明した形態に限定されるものではない。

Claims (11)

  1. リチウムイオンバッテリモジュール（Ｂ）を製造する方法において、該方法が、
    １つのバッテリモジュール（Ｂ）の少なくとも２つのセル（Ｚ）の間に弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）を配置するステップと、
    バッテリモジュール（Ｂ）の前記少なくとも２つのセル（Ｚ）と、該少なくとも２つのセル（Ｚ）の間に配置された弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）とをストローク制御してプレス結合するステップと
    を有していることを特徴とする、リチウムイオンバッテリモジュールを製造する方法。
  2. ２つの隣り合ったセル（Ｚ）の間にそれぞれ１つの弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）を備えた多数のセル（Ｚ）をストローク制御してプレス結合する、請求項２記載の方法。
  3. 弾塑性的な装置が、弾塑性的なシート（Ｆ）である、請求項１または２記載の方法。
  4. 弾塑性的なシート（Ｆ）が、膨張黒鉛である、請求項３記載の方法。
  5. セル（Ｚ）の形状が、角柱状かつ／または円形である、請求項１または２記載の方法。
  6. 弾塑性的な装置として、純粋に塑性的なシート（Ｆ’）を少なくとも１つの弾性的なエレメント（Ｅ）と組み合わせて使用する、請求項１または２記載の方法。
  7. リチウムイオンバッテリモジュール（Ｂ）において、該リチウムイオンバッテリモジュール（Ｂ）が、
    プレス結合された少なくとも２つのセル（Ｚ）と、該少なくとも２つのセル（Ｚ）の間に配置された弾塑性的な装置（Ｆ；Ｆ’；Ｅ）と
    を有していることを特徴とする、リチウムイオンバッテリモジュール。
  8. 弾塑性的な装置が、弾塑性的なシート（Ｆ）である、請求項７記載のリチウムイオンバッテリモジュール。
  9. 弾塑性的なシート（Ｆ）が、膨張黒鉛である、請求項８記載のリチウムイオンバッテリモジュール。
  10. セル（Ｚ）の形状が、角柱状かつ／または円形である、請求項７記載のリチウムイオンバッテリモジュール。
  11. 弾塑性的な装置として、純粋に塑性的なシート（Ｆ’）が、少なくとも１つの弾性的なエレメント（Ｅ）と組み合わせて使用されるようになっている、請求項７記載のリチウムイオンバッテリモジュール。
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