JP2016103342A

JP2016103342A - 蓄電装置モジュールの製造方法、及び、蓄電装置モジュール

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Publication number: JP2016103342A
Application number: JP2014240046A
Authority: JP
Inventors: 正博山田; Masahiro Yamada; 加藤　崇行; Takayuki Kato; 崇行加藤; 浩生植田; Hiromi Ueda
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: JP6481345B2

Abstract

【課題】蓄電装置モジュールの安全性をより高めることのできる、蓄電装置モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】この蓄電装置モジュールの製造方法は、金属ケース１２及び一対の正極端子１４及び負極端子１６を有する複数の蓄電装置１０、少なくとも１つの伝熱板２０、及び、複数の絶縁シート３０を、一対の蓄電装置１０の金属ケース１２間に伝熱板２０がそれぞれ挟まれ、かつ、金属ケース１２と伝熱板２０との間にそれぞれ絶縁シート３０が挟まれるように配置する工程と、この配置する工程の後に、各一対の蓄電装置１０の金属ケース１２間の絶縁試験を行う工程と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置モジュールに関する。

従来より、筐体内に複数の蓄電装置が伝熱板を介して重ねて配置され、これらの蓄電装置が互いに直列又は並列に接続された蓄電装置モジュールが知られている。

特開２０１４−１８６７９３号公報

蓄電装置モジュールは全体として大きなエネルギーを貯蔵しているため、蓄電装置モジュールにはさらなる安全性が求められる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電装置モジュールの安全性をより高めることのできる、蓄電装置モジュールの製造方法を提供する。

本発明者らが検討したところ、蓄電装置モジュールのケース同士の絶縁を確保することが安全性向上に大きく寄与することを見いだし、本発明に想到した。

本発明に係る蓄電装置モジュールの製造方法は、金属ケース及び一対の電極端子を有する複数の蓄電装置、少なくとも１つの伝熱板、及び、複数の絶縁シートを、一対の前記蓄電装置の金属ケース間に前記伝熱板がそれぞれ挟まれ、かつ、前記金属ケースと前記伝熱板との間にそれぞれ前記絶縁シートが挟まれるように配置する工程と、
前記配置する工程の後に、各前記一対の蓄電装置の金属ケース間の絶縁試験を行う工程と、を備える。

本発明によれば、絶縁シートの絶縁不良による金属ケース間の絶縁不良を簡易に検出できる。特に、伝熱板と金属ケースとの間の絶縁をそれぞれ測定することに比べて、工程数を減らしつつ、金属ケース間の絶縁不良の有無を確認できる。金属ケース間が導通していると、蓄電装置パックの使用時等に何らかの不具合によりいずれかの金属ケースが導電性の部材と接触した場合に、電流の流れるルートが形成され、不具合が生じる場合がある。金属ケース間の絶縁を確保することにより、蓄電装置モジュールの安全性が向上する。

ここで、上記製造方法は、前記複数の蓄電装置を電気的に直列又は並列に接続する工程をさらに備え、前記接続する工程を、前記絶縁試験を行う工程の後に行うことができる。

これによれば、蓄電装置同士が電気的に接続される前に絶縁試験を行うので、絶縁試験で誤って、電極やバスバーに導通試験部材が触れた場合の安全性が高まる。

本発明に係る蓄電装置モジュールは、ケース及び一対の電極端子を有する複数の蓄電装置、少なくとも１つの伝熱板、及び、複数の絶縁シートを備える。そして、一対の前記蓄電装置のケース間に前記伝熱板がそれぞれ挟まれ、かつ、前記ケースと前記伝熱板との間にそれぞれ前記絶縁シートが挟まれている。

これによれば、金属ケース間の絶縁を確保しやすい。

本発明によれば、蓄電装置モジュールの安全性をより高めることができる。

図１は、蓄電装置、伝熱板、及び、絶縁シートの概略斜視図である。図２は、蓄電装置、伝熱板、及び、絶縁シートを並べたアセンブリを示す上面図である。図３は、図２のアセンブリの蓄電装置を直列に接続した状態を示す上面図である。

本発明の１実施形態に係る製造方法を図面を参照して説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図１に示すような、蓄電装置１０、伝熱板２０、及び、絶縁シート３０をそれぞれ複数用意する。

蓄電装置１０は、金属ケース１２、電解液、電極組立体１８を主に備えている。金属ケース１２は、電解液及び電極組立体１８を収容するケースである。電解液は、金属ケース１２内に収容され、電極組立体１８内に含浸される。電解液は、例えば、非水系の電解液である。

電極組立体１８は、図示は省略するが、複数の正極、複数の負極、及び、正極及び負極間を絶縁するセパレータを備え、これらを積層した構造を有する。このような正極、負極、セパレータとしては、公知の種々のものを利用できる。

金属ケース１２は、箱形状をなし、矩形平板状の底板１２ｂと、底板１２ｂの長辺２辺から垂直な方向に延びる矩形平板状の２つの大側板１２ｓａと、底板１２ｂの短辺２辺から垂直な方向に延びる矩形平板状の２つの小側板１２ｓｂと、これらの大側板１２ｓａ、及び小側板１２ｓｂに接続されて底板１２ｂと対向する天板１２ｔとから構成される。

天板１２ｔには、正極端子（電極端子）１４及び負極端子（電極端子）１６が設けられている。正極端子１４及び負極端子１６は金属製の柱体であり、絶縁部材１３により天板１２ｔに対して電気的に絶縁され、天板１２ｔを貫通して配置されている。図示は省略するが、正極端子１４は電極組立体１８の正極と接続され、負極端子１６は電極組立体１８の負極と接続されている。

正極端子１４及び負極端子１６の先端には、端子間配線用のバスバーを固定するためのねじ穴１４ａ、１６ａが設けられている。

このような蓄電装置１０の具体例はリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタである。

伝熱板２０は、蓄電装置１０で発生した熱を外部に逃がすための部材であり、蓄電装置１０毎に取り付けられる。伝熱板２０は、熱伝導率が高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成される。伝熱板２０の断面はＬ字形状であり、金属ケース１２の大側板１２ｓａと対向する板状の受熱部２０ａと、受熱部２０ａの一端から垂直に延びる板状の放熱部２０ｂとを有する。

絶縁シート３０は、電気絶縁材料、例えば、樹脂で形成された板である。本実施形態の絶縁シート３０は、樹脂製の絶縁フィルム３１、及び、絶縁フィルム３１の両面にそれぞれ設けられた粘着層３２を有する。絶縁シート３０の大きさは、大側板１２ｓａと同等とされている。

絶縁シートの厚みは特に限定されないが、０．１〜０．２ｍｍ程度とすることができる。

続いて、蓄電装置１０、伝熱板２０、及び、絶縁シート３０を図２に示すように重ね、固定して、アセンブリ９０を作製する。具体的には、蓄電装置１０、伝熱板２０、及び、絶縁シート３０を、一対の蓄電装置１０の金属ケース１２の大側板１２ｓａ間に伝熱板２０がそれぞれ挟まれ、かつ、金属ケース１２と伝熱板２０との間にそれぞれ絶縁シート３０が挟まれるように配置する。伝熱板２０の受熱部２０ａが絶縁シート３０を介して金属ケース１２の大側板１２ｓａと対向し、伝熱板２０の放熱部２０ｂが金属ケース１２の小側板１２ｓｂと対向するように、伝熱板２０が配置される。

このようにするには、例えば、蓄電装置１０の２つの大側板１２ｓａにそれぞれ絶縁シート３０を貼りつけ、次に、蓄電装置１０の一方の絶縁シート３０に伝熱板２０を貼りつけ、次に、蓄電装置１０の他方の絶縁シート３０に他の蓄電装置１０の伝熱板２０を貼りつければよい。

特に、本実施形態では、複数の蓄電装置１０を直流接続するため、隣り合う一対の蓄電装置１０において、正極端子１４と負極端子１６とがそれぞれ向き合うように、蓄電装置１０が配置される。

続いて、これら蓄電装置１０、伝熱板２０、及び、絶縁シート３０のアセンブリ９０を、蓄電装置１０が並ぶ方向、すなわち、蓄電装置１０の厚み方向から一対のエンドプレート４０で挟み、エンドプレート４０に設けられた複数の貫通孔を貫通する複数のボルト４２及びナット４４により、エンドプレート４０、４０を固定する。これにより、アセンブリ９０が強固に固定されることになる。

続いて、導通テスター２００の２つの端子を、隣り合う一対の蓄電装置１０の金属ケース１２にそれぞれ接触させ、隣り合う一対の蓄電装置１０間の電気的絶縁が確保されているか否かを確認する。

この絶縁試験において絶縁不良が生じていることが確認された場合には、例えば、金属ケース１２間に配置される一対の絶縁シート３０を張り替えて、再び、検査する。

絶縁状態が確認された後、図３に示すように、複数の蓄電装置１０を電気的に直列に接続する。具体的には、隣り合う正極端子１４及び負極端子１６の上に導電性のバスバー８０を掛け渡し、バスバー８０に設けられた貫通孔を貫通してボルト８２を正極端子１４及び負極端子１６のねじ穴１４ａ、１６ａにネジ込むことで、バスバー８０を各端子に対して固定する。

その後、必要に応じて、エンドプレート４０を、熱伝導性のベース板５０に固定部材６０で固定し、さらに、各伝熱板２０の放熱部２０ｂとベース板５０とに接触するように、例えば、ＴＩＭとよばれるカーボンファイバー製等の伝熱シート７０を放熱部２０ｂとベース板５０との間に配置する。このような蓄電装置１０の集合体である蓄電装置モジュール９２は、必要に応じて容器に収容されて、フォークリフトなどの電池パックとして利用できる。

続いて、本実施形態の作用を説明する。伝熱板２０の両側にはそれぞれ絶縁シート３０が配置されているので、一方の絶縁シート３０の破損等により絶縁不良が生じていても、隣り合う一対の蓄電装置１０間の絶縁は維持される。しかしながら、両方の絶縁シート３０が配置の際の破損等により絶縁不良を生じていると、隣り合う一対の蓄電装置１０間が短絡することになる。そして、このように金属ケース１２同士が短絡していると、蓄電装置パックの使用時等に何らかの不具合によりいずれかの金属ケース１２が導電性の部材と接触した場合に、電流の流れるルートが形成され、不具合が生じる場合がある。金属ケース１２間の絶縁を確実に確保することにより、蓄電装置モジュールの安全性が向上する。

また、本実施形態によれば、絶縁シート３０の絶縁不良による金属ケース間の絶縁不良を極めて簡易に検出できる。特に、導通テスター２００にて伝熱板２０と金属ケース１２との間の絶縁をそれぞれ測定することに比べて、工程数を大幅に減らしつつ、金属ケース１２間の絶縁不良の有無を確実に確認できる。

本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、金属ケースの形状は上記形状に限定されず、表面に電気絶縁性の部材を有していても良い。一部でも金属部分が露出していれば検査は可能である。また、伝熱板の形状も特に限定されない。

また、蓄電装置の数は２以上であれば良く、数に制限はない。

また、上記実施形態では、複数の蓄電装置を直列に接続しているが、並列に接続することも可能である。

また、上記実施形態では、絶縁シート３０は、その両面に粘着層３２を有しているが、粘着層を有さなくても実施可能である。

１２…金属ケース、１４…正極端子（電極端子）、１６…負極端子（電極端子）、２０…伝熱板、３０…絶縁シート。

Claims

金属ケース及び一対の電極端子を有する複数の蓄電装置、少なくとも１つの伝熱板、及び、複数の絶縁シートを、一対の前記蓄電装置の金属ケース間に前記伝熱板がそれぞれ挟まれ、かつ、前記金属ケースと前記伝熱板との間にそれぞれ前記絶縁シートが挟まれるように配置する工程と、
前記配置する工程の後に、各前記一対の蓄電装置の金属ケース間の絶縁試験を行う工程と、
を備える、蓄電装置モジュールの製造方法。
前記複数の蓄電装置を電気的に直列又は並列に接続する工程をさらに備え、
前記接続する工程を、前記絶縁試験を行う工程の後に行う、請求項１に記載の方法。
ケース及び一対の電極端子を有する複数の蓄電装置、少なくとも１つの伝熱板、及び、複数の絶縁シートを備え、
一対の前記蓄電装置のケース間に前記伝熱板がそれぞれ挟まれ、かつ、前記ケースと前記伝熱板との間にそれぞれ前記絶縁シートが挟まれ、
請求項１又は２に記載の蓄電装置モジュールの製造方法により得られた、蓄電装置モジュール。