JP2017004833A - Assembled battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単電池が相互に電気的に接続された組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery in which a plurality of unit cells are electrically connected to each other.
従来より、複数の単電池を相互に電気的に接続して成る組電池が知られている。例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池あるいはキャパシタ等の蓄電素子を単電池として備える組電池は、高出力が得られる電源として、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池を単電池として複数に接続した組電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。 Conventionally, an assembled battery formed by electrically connecting a plurality of unit cells to each other is known. For example, a battery pack including a storage battery, such as a lithium ion battery, a nickel hydride battery, or another secondary battery or a capacitor, as a single battery is used as a power source for vehicle output or a power source for mounting on a vehicle or a personal computer and a portable terminal. The importance is increasing. In particular, an assembled battery in which a plurality of lithium-ion batteries that are lightweight and obtain high energy density are connected as a single battery is expected to be preferably used as a high-output power source for mounting on a vehicle.
この種の組電池として、複数の単電池の間に間隔保持材(所謂スペーサー)を備えた組電池であって、当該間隔保持材の形状が単電池間に冷却用流体(典型的には空気)を導入可能な形状である組電池が知られている。かかる形状の間隔保持材を単電池間に備えることで、使用時に各単電池内で発生する熱を効率よく拡散させることができる。例えば特許文献1に、このような形態の組電池が開示されている。 As an assembled battery of this type, an assembled battery having a spacing member (so-called spacer) between a plurality of single cells, the shape of the spacing member being a cooling fluid (typically air) between the cells. ) Is known to have a shape that can be introduced. By providing the interval maintaining material having such a shape between the single cells, heat generated in each single cell at the time of use can be efficiently diffused. For example, Patent Document 1 discloses such an assembled battery.
また、この種の組電池を構成する単電池には、一般的に、各単電池の内部で発生したガスを単電池の外部に排出させるための排出弁が備えられている。これにより、過充電等により単電池の内部でガスが発生して電池の内圧が過剰に上昇した場合であっても、単電池内のガスを単電池の外に排出することで、単電池内の内圧を開放することができる。 In addition, a unit cell constituting this type of battery is generally provided with a discharge valve for discharging gas generated inside each unit cell to the outside of the unit cell. As a result, even if gas is generated inside the unit cell due to overcharge or the like and the internal pressure of the cell is excessively increased, the gas inside the unit cell is discharged outside the unit cell. The internal pressure can be released.
ところで、単電池の構成によっては、上記単電池の内部で引火性ガスが発生する場合がある。例えば、当該単電池が非水電解質を備える電池である場合、単電池の内部で引火性ガスが発生しがちである。このため、万が一、例えば単電池の外部から釘等の鋭利な異物が突き刺さる等のトラブルが生じた場合には、上記排出弁から放出された引火性のガスと上記トラブルとの相互作用によって不測の事態が発生することが想定される。 By the way, depending on the configuration of the unit cell, flammable gas may be generated inside the unit cell. For example, when the unit cell is a battery including a nonaqueous electrolyte, flammable gas tends to be generated inside the unit cell. For this reason, in the event that a trouble such as a sharp foreign object such as a nail pierces from the outside of the cell, for example, it is unexpected due to the interaction between the flammable gas released from the discharge valve and the trouble. It is assumed that a situation will occur.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、単電池の内部で発生したガスが該単電池の排出弁から単電池の外部に放出された場合であっても、より高い安全性が確保された組電池を提供することである。 The present invention has been made in view of such a point, and even when the gas generated inside the unit cell is released from the discharge valve of the unit cell to the outside of the unit cell, higher safety is ensured. Is to provide an assembled battery.
上記目的を実現すべく、本発明により、電極体および電解質を収容する角型の電池ケースを備える同形状の複数の単電池が相互に電気的に接続された組電池が提供される。上記電池ケースは、一対の矩形状の幅広面と該一対の幅広面の間にある4つの側面とを有する扁平な直方体形状であり、上記4つの側面のうちのいずれかの面には、該電池ケース内部で発生したガスを該電池ケース外部に排出するための排出弁が設けられている。そして、上記複数の単電池は、上記電池ケースの幅広面が互いに対向し、且つ、各単電池の上記排出弁が設けられた側面が同じ向きとなるように配列されており、当該配列された各単電池間の間隙には、少なくとも一部が上記矩形状の幅広面に接触する状態で間隔保持材が配置されている。
ここで、上記矩形状の幅広面の4つの辺縁部(即ち、幅広面の4つの辺のそれぞれに対応する4つの縁部分の領域をいい、辺そのものではない。)について、上記排出弁が設けられた側面に隣接する辺縁部を第一の辺縁部、上記排出弁が設けられた側面に隣接する2つの側面のそれぞれに接する2つの辺縁部を、第二の辺縁部および第三の辺縁部、上記排出弁が設けられた側面に対向する反対側の側面に隣接する辺縁部を第四の辺縁部、としたとき、上記間隔保持材は、該間隔保持材を挟んで対向する2つの単電池において、向かい合う上記第一の辺縁部の間、上記第二の辺縁部の間、および上記第三の辺縁部の間をいずれも塞ぎ、且つ、向かい合う上記第四の辺縁部の間には間隙が維持される形状に構成されている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an assembled battery in which a plurality of unit cells having the same shape including a rectangular battery case containing an electrode body and an electrolyte are electrically connected to each other. The battery case has a flat rectangular parallelepiped shape having a pair of rectangular wide surfaces and four side surfaces between the pair of wide surfaces, and any one of the four side surfaces includes A discharge valve is provided for discharging the gas generated inside the battery case to the outside of the battery case. The plurality of single cells are arranged such that the wide surfaces of the battery cases face each other and the side surfaces of the single cells provided with the discharge valve are in the same direction. In the gap between the single cells, a spacing member is disposed so that at least a part thereof is in contact with the rectangular wide surface.
Here, with respect to the four side edge portions of the rectangular wide surface (that is, the region of the four edge portions corresponding to each of the four sides of the wide surface, not the side itself), the discharge valve is used. The edge part adjacent to the provided side face is the first edge part, and the two edge parts in contact with each of the two side faces adjacent to the side face provided with the discharge valve are the second edge part and When the third edge, the edge adjacent to the opposite side facing the side where the discharge valve is provided, is the fourth edge, the gap retainer is the gap retainer. In the two unit cells facing each other, the space between the first edge portion, the second edge portion, and the third edge portion that face each other are both closed and face each other. A gap is maintained between the fourth edge portions.
ここで開示する組電池では、上記間隔保持材によって、対向する2つの単電池間の間隙のうち、上記第一の辺縁部、上記第二の辺縁部、および上記第三の辺縁部の間が塞がれている(遮蔽されている)。このため、上記配列された状態の各単電池の幅広面を、当該各単電池に設けられた排出弁から放出されるガスから物理的に隔離することができる。
したがって、万が一、上記配列された状態においていずれかの単電池の幅広面に対して釘等の鋭利な異物が突き刺さる等のトラブルが生じた場合であっても、当該トラブル発生部位(典型的には幅広面の中央部分)と排出弁が設けられた側面との間に、間隔保持材が遮蔽部材として存在するため、当該トラブルと上記排出弁から放出されたガスとの直接的な相互作用によって生じ得る不測の事態を未然に防止することができる。
即ち、ここで開示する組電池によると、単電池の内部で発生したガスが該単電池の排出弁から単電池の外部に放出された場合であっても、安全性が確保された組電池を提供することができる。
In the assembled battery disclosed here, the first edge portion, the second edge portion, and the third edge portion of the gap between the two facing unit cells are separated by the spacing member. Is blocked (shielded). For this reason, the wide surface of each cell in the arrayed state can be physically isolated from the gas released from the discharge valve provided in each cell.
Therefore, even if a trouble such as a sharp foreign object such as a nail sticks into the wide surface of any single cell in the above-described arrangement, the trouble occurrence site (typically This is caused by a direct interaction between the trouble and the gas released from the exhaust valve, because a gap maintaining material exists as a shielding member between the central portion of the wide surface) and the side surface provided with the exhaust valve. Unforeseen circumstances can be prevented.
That is, according to the assembled battery disclosed herein, even if the gas generated inside the unit cell is released from the discharge valve of the unit cell to the outside of the unit cell, the assembled battery in which safety is ensured. Can be provided.
以下、本発明の好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴づけない組電池の構築方法等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Note that matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, a method for constructing an assembled battery that does not characterize the present invention) are described in the related art in this field. It can be grasped as a design matter of those skilled in the art based on. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships.
なお、本明細書において「単電池」とは、組電池を構成する個々の蓄電素子を指す用語であって、特に限定しない限り種々の組成の電池、キャパシタを包含する。また、「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいい、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池を包含する。リチウムイオン二次電池は、ここでいう「単電池」に包含される典型例であり、そのような単電池を複数備えて成るリチウムイオン二次電池モジュール(バッテリーパック)は、ここで開示される「組電池」の一つの典型例である。ここに開示される技術は、扁平な箱形状の外形を有する角形電池とも呼ばれる単電池(例えばリチウムイオン二次電池)の所定数(例えば3個〜50個)を、その扁平な幅広面が積み重なる方向(積層方向)に配列し、それらの単電池の端子を直列または並列に接続してなる組電池に特に好ましく適用され得る。 In the present specification, the “single cell” is a term indicating individual power storage elements constituting the assembled battery, and includes batteries and capacitors of various compositions unless specifically limited. The “secondary battery” generally refers to a battery that can be repeatedly charged, and includes so-called storage batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride batteries. The lithium ion secondary battery is a typical example included in the “unit cell” referred to herein, and a lithium ion secondary battery module (battery pack) including a plurality of such unit cells is disclosed herein. This is one typical example of the “assembled battery”. In the technology disclosed herein, a predetermined number (for example, 3 to 50) of single cells (for example, lithium ion secondary batteries), which are also called rectangular batteries having a flat box-shaped outer shape, are stacked on a flat wide surface. It can be particularly preferably applied to an assembled battery which is arranged in the direction (stacking direction) and the terminals of those single cells are connected in series or in parallel.
図1には、一実施形態に係る組電池の構成を示す。本実施形態に係る組電池10は、複数の単電池20を備える。かかる単電池20は、典型的に、同形状の電池であり得、これら複数の単電池20が相互に電気的に接続されている。単電池20は、従来の一般的な組電池に装備される単電池と同様、所定の電池構成材料(正負極およびセパレータ等)を具備する電極体が、適当な電解質(典型的には非水電解質)とともに、電池ケース50に収容された構成を有する。かかる単電池20は、充放電可能な二次電池であり得、例えばリチウムイオン二次電池を好適に採用し得る。
In FIG. 1, the structure of the assembled battery which concerns on one Embodiment is shown. The assembled
ここで、電池ケース50は、図3に示すように、一対の矩形状の幅広面52と、該一対の幅広面52の間にある4つの側面54を有する扁平な直方体形状(即ち角型)である。そして、上記4つの側面54のうちのいずれかの面(ここでは、通常の電池使用時における上面)に、当該電池ケース内部で発生したガスを当該電池ケース外部に排出するための排出弁30が設けられている。
Here, as shown in FIG. 3, the
また、図3に示すように、電池ケース50には、上記4つの側面54のうちのいずれかの面(ここでは、上記排出弁30が形成された面と同一面、即ち、通常の電池使用時における上面)に、電極体の正極および負極とそれぞれ電気的に接続する正極端子60および負極端子62が、それらの端子の一部が電池の外方(ここでは上方向)に突出するように設けられている。そして、典型的には、隣接する単電池20の間において一方の正極端子60と他方の負極端子62とが接続具64によって電気的に接続されている。このように複数の単電池20を電気的に(典型的には直列に)接続することにより、所望する電圧の組電池10が構築されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、電池ケース50を構成する材質は、例えば典型的な単電池で使用されるものと同様とすることができ、特に制限はない。単電池20の放熱性等の観点から、金属製(例えばアルミニウム製)の電池ケース50を好ましく使用し得る。
In addition, the material which comprises the
図2は、一実施形態に係る組電池10の構成を示す側面図である。本実施形態の組電池10は、図1および図2に示すように、上記の構成を有する複数の単電池20が所定方向に配列されている。具体的には、上記複数の単電池20は、電池ケース50の幅広面52が互いに対向し、且つ、上記排出弁30が設けられた側面54が同じ向きとなるように(即ち、電池ケース50の側面54に設けられた排出弁30が同一の面上に並ぶように)配列される。そして、典型的には、上記複数の単電池20は、それぞれの正極端子60および負極端子62が交互に配置されるように一つずつ反転させて配置されている。
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the assembled
また、典型的には、配列させた単電池20の周囲には、複数の単電池20をまとめて拘束する拘束部材を配備し得る。すなわち、単電池20の配列方向の最外側に位置する単電池20のさらに外側には、一対の拘束板70A,70Bが配置される。また、当該一対の拘束板70A,70Bを架橋するように締付け用ビーム材72が取り付けられる。そして、ビーム材72の端部をビス74により拘束板70Aに締め付け且つ固定することによって、上記単電池20をその配列方向に拘束することができる。典型的には、上記単電池20には当該単電池20の配列方向に所定の荷重(拘束荷重)が加わるように(例えば、幅広面52の受ける面圧が104Pa〜106Pa程度となるように)拘束される。なお、例えば、ビーム材72の締め付け具合に応じて、上記単電池20の配列方向に加えられる荷重を調整し得る。
Typically, a restraining member that restrains the plurality of
ここで、図1および図2に示すように、上記配列された単電池20の間の間隙には、間隔保持材40が配置される。即ち、単電池20の間に配置される間隔保持材40は、当該間隔保持材40の少なくとも一部が、隣接する単電池20の矩形状の幅広面52に接触する状態で配置される。なお、かかる間隔保持材40は、隣接する各単電池20の間の他に、配列された単電池20の配列方向の両アウトサイドにさらに配置されていてもよい。典型的には、かかる間隔保持材40は、上記単電池20とともに、上記配列方向に拘束される。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, a spacing
なお、以下の説明では、図3に示すように、上記単電池20の幅広面52(矩形状の幅広面52)の4つの辺縁部(即ち、幅広面の4つの辺のそれぞれに対応する4つの縁部分の領域をいい、辺そのものではない。)について、上記排出弁30が設けられた側面54Aに隣接する辺縁部を第一の辺縁部55、上記排出弁30が設けられた側面54Aに隣接する2つの側面54B、54Cのそれぞれに隣接する2つの辺縁部を第二の辺縁部56および第三の辺縁部57、上記排出弁30が設けられた側面54Aに対向する反対側の側面54Dに隣接する辺縁部を第四の辺縁部58、とも呼ぶこととする。
In the following description, as shown in FIG. 3, each of the four side edges (that is, the four sides of the wide surface) of the wide surface 52 (rectangular wide surface 52) of the
図4は、一実施形態に係る組電池10の構成について、対向する2つの単電池20とその間に配置される間隔保持材40の関係を模式的に示す図であって、図中で手前に配置される単電池20の一部を切断して示す図である。ここで開示する間隔保持材40は、図4に示すように、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第一の辺縁部55の間、上記第二の辺縁部56の間、および上記第三の辺縁部57の間の間隙をいずれも塞ぎ、且つ、向かい合う上記第四の辺縁部58の間には間隙42が維持される形状に構成されている。
隣接する単電池20の間にかかる形状の間隔保持材40を備えることで、上記排出弁30から単電池20の内部で発生したガスが放出された場合であっても、上記配列された状態の各単電池20の幅広面52と上記各単電池に設けられた排出弁30から放出されるガスとを物理的に隔離することができる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the two
Even when the gas generated inside the
なお、ここで開示される間隔保持材40の形状は、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第一の辺縁部55の間、上記第二の辺縁部56の間、および上記第三の辺縁部57の間の間隙をいずれも塞ぎ、且つ、向かい合う上記第四の辺縁部58の間に間隙42が維持される限りにおいて、特に限定されない。
例えば、ここで開示される間隔保持材40は、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第四の辺縁部58の間の一部に間隙42が維持される限りにおいて、上記向かい合う第四の辺縁部58の間の一部が上記間隔保持材40によって塞がれていてもよい。
In addition, the shape of the spacing
For example, in the spacing
また、ここで開示する間隔保持材40の形状であって、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第一〜第四の辺縁部(55〜58)の間に配置される部分以外の形状は、特に限定されない。典型的には、上記間隔保持材40は、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20において、上記向かい合う第四の辺縁部58の間に維持される間隙42に連続して、向かい合う幅広面52の間の一部分に当該間隔保持材40によって塞がれない間隙が形成される形状であり得る。
かかる形状の間隔保持材40を隣接する単電池20の間に備えることで、当該間隔保持板を挟んで対向する2つの単電池20の間に形成された間隙には、上記第四の辺縁部58に維持される間隙42を介して冷却用の媒体(典型的には空気)が出入りし得る。即ち、上記の構成の間隔保持材40は、単電池20において発生し得る熱を放散させる役割を好適に果たす。なお、ここで開示する間隔保持材40の好適な実施態様は、隣接する単電池20を冷却するための冷却面積を十分に確保し得るため、優れた冷却性能を発揮し得る。
Moreover, it is the shape of the space |
By providing the spacing
ここで開示する間隔保持材40を構成する材質は、例えば典型的な組電池で使用されるものと同様とすることができ、特に制限はない。例えば、熱伝導性の良い金属製若しくは軽量で硬質なポリプロピレンその他の合成樹脂製の間隔保持材40が好適である。
例えば、上記合成樹脂製の間隔保持材40であれば、射出成形によって容易に製造可能であるため好ましい。特に、ここで開示する間隔保持材40は、比較的単純な形状であるため、低コストでの間隔保持材40の製造を実現可能である。
The material which comprises the space | interval holding |
For example, the synthetic
以下、ここで開示される間隔保持材40の好適な実施態様について、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下に示す実施態様は例示にすぎず、ここで開示される発明は以下に示す具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
Hereinafter, a preferred embodiment of the spacing
ここで開示される間隔保持材40(40A)の好適な実施態様(第一態様)は、例えば、図5に示すように、当該間隔保持材40(40A)を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第一の辺縁部55の間、上記第二の辺縁部56の間、および上記第三の辺縁部57の間をいずれも塞ぐコの字状の部材であり得る。なお、ここで開示する間隔保持材40(40A)は、当該間隔保持材40(40A)を挟んで対向する2つの単電池20の上記第四の辺縁部58の間の一部をさらに塞ぐ(即ち、当該第四の辺縁部58の間の間隙42の一部は維持される)枠状の部材であってもよい。
A preferred embodiment (first aspect) of the spacing member 40 (40A) disclosed herein is, for example, two unit cells facing each other with the spacing member 40 (40A) interposed therebetween, as shown in FIG. 20 can be a U-shaped member that blocks between the first
或いはまた、ここで開示される間隔保持材40(40B)の他の好適な実施態様(第二態様)は、例えば、図6に示すように、当該間隔保持材40(40B)を挟んで対向する2つの単電池20において、向かい合う上記第一の辺縁部55の間、上記第二の辺縁部56の間、および上記第三の辺縁部57の間をいずれも塞ぎ、且つ、当該間隔保持材40(40B)を挟んで対向する2つの単電池20の間の間隙を上記第一の辺縁部55に直交する方向に2つ又は3つ以上(例えば4つ〜20つ、典型的には6つ)に区切る形状(典型的には櫛歯形状)であり得る。なお、かかる形状の間隔保持材40(40B)は、当該間隔保持材40(40B)を挟んで対向する2つの単電池20の間の間隙を等間隔に区切り得る形状であり得る。
Alternatively, another preferred embodiment (second aspect) of the spacing member 40 (40B) disclosed herein is opposed to the spacing member 40 (40B), for example, as shown in FIG. In the two
或いはまた、ここで開示する間隔保持材40の他の好適な実施態様(第三態様〜第六態様)は、例えば、図7〜図10に示すように、単電池20の幅広面52に対応する矩形状の板状部材であって、隣接する単電池20に対向する表面(以下、間隔保持材40の単電池20(幅広面52)に対向する面を「対向表面」という。)の少なくとも一方の面(好ましくは両面)に、上記単電池20の幅広面52に接触する凸部44と、上記単電池20の幅広面52に接触しない凹部46とが形成された形状であり得る。かかる間隔保持材40は、当該間隔保持材40の対向表面であって、隣接する単電池20の上記第一の辺縁部55、上記第二の辺縁部56、および上記第三の辺縁部57に対向する部分のいずれにも上記凸部44が形成された形状であり得る。かかる形状の間隔保持材40を、当該間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20の間に備えることで、当該対向する2つの単電池20において向かい合う上記第一の辺縁部55の間、上記第二の辺縁部56の間、および上記第三の辺縁部57の間が、上記凸部44によっていずれも塞がれる。そして、上記間隔保持材40の対向表面であって、隣接する単電池20の第四の辺縁部58に対向する部分の少なくとも一部には、上記凸部44が形成されない(即ち、隣接する単電池20の第四の辺縁部58に対向する対向表面の一部に凸部が形成されてもよい)。これにより、上記間隔保持材40を挟んで対向する2つの単電池20の上記第四の辺縁部58の間には間隙42が維持される。
Alternatively, other preferred embodiments (third to sixth aspects) of the spacing
例えば、ここで開示する間隔保持材40(40C)の好適な実施態様(第三態様)は、図7に示すように、単電池20の幅広面52に対応する矩形状の板状部材であって、隣接する単電池20の上記第一の辺縁部55、上記第二の辺縁部56、および上記第三の辺縁部57に対向する対向表面に、上記凸部がコの字状に形成された態様であり得る(第三態様)。
なお、かかる板状の間隔保持材40は、隣接する単電池20の上記第一〜第三の辺縁部(および第四の辺縁部)に対向する対向表面に形成された上記凸部44(典型的にはコの字状の凸部44)の他に、所望の形状の凸部44を更に備えた態様であってもよい。例えば、図8〜図10に示すような実施態様(第四態様〜第六態様)の間隔保持材(40D〜40F)が好適例として挙げられる。
For example, a preferred embodiment (third embodiment) of the spacing member 40 (40C) disclosed herein is a rectangular plate-like member corresponding to the
In addition, the plate-
具体的には、ここで開示される間隔保持材40(40D)の他の好適な実施態様(第四態様)として、例えば、図8に示すように、単電池20の幅広面52に対応する矩形状の板状部材であって、隣接する単電池20の上記第一〜第三の辺縁部(および第四の辺縁部)に対向する対向表面に形成された凸部44の他に、上記第一の辺縁部55に直交する方向(即ち、上記第二の辺縁部56(或いは上記第三の辺縁部57)に沿う方向)に延びる1本又は2本以上(例えば3〜20本、典型的には5本)の凸部44をさらに備えた態様が挙げられる。かかる上記第一の辺縁部55に直交する方向に延びる凸部44は、上記単電池20の第一の辺縁部55に対向する部分に形成された凸部44に直交するように形成されていてもよい。また、かかる上記第一の辺縁部55に直交する方向に延びる凸部44は、上記単電池20の第四の辺縁部58に至るように形成されていてもよい。また、上記第一の辺縁部55に直交する方向に延びる複数の凸部44が等間隔となるように配置されていてもよい。
Specifically, as another preferred embodiment (fourth embodiment) of the spacing member 40 (40D) disclosed herein, for example, as shown in FIG. 8, it corresponds to the
或いはまた、ここで開示される間隔保持材40(40E)の他の好適な実施態様(第五態様)として、例えば、図9に示すように、単電池20の幅広面52に対応する矩形状の板状部材であって、隣接する単電池20の上記第一〜第三の辺縁部(および第四の辺縁部)に対向する対向表面に形成された凸部44の他に、1本又は2本以上(例えば3〜10本、典型的には4本)の弧状の凸部44をさらに備えた態様が挙げられる。かかる弧状の凸部44は、長さの異なる複数の凸部44が、長さの短い弧状の凸部44から順に等間隔に配置された形状であり得る。また、かかる弧状の凸部44は、弧の端がいずれも上記単電池20の第四の辺縁部58に至るように形成された形状であり得る。
Alternatively, as another preferred embodiment (fifth embodiment) of the spacing member 40 (40E) disclosed herein, for example, as shown in FIG. 9, a rectangular shape corresponding to the
或いはまた、ここで開示される間隔保持材40(40F)の他の好適な実施態様(第六態様)として、例えば、図10に示すように、単電池20の幅広面52に対応する矩形状の板状部材であって、隣接する単電池20の上記第一〜第三の辺縁部(および第四の辺縁部)に対向する対向表面に形成された凸部44の他に、複数(例えば4〜50個、典型的には12個)の突起状(ドット状)の凸部44を備えた態様であり得る。かかる突起状(ドット状)の凸部44の形状は特に限定されないが、例えば円柱状あるいは楕円柱状であり得る。なお、かかる突起状の凸部44は、となりあう凸部44どうしが等間隔に配置された形状であり得る。また、ここで開示する間隔保持材40(40F)は、例えば図10に示すように、隣接する単電池20の上記第一〜第三の辺縁部(および第四の辺縁部)に対向する対向表面に形成された凸部44および上記突起状(ドット状)の凸部44の他に、上記第一の辺縁部55に直交する方向に延びる1本又は2本以上(ここでは1本)の凸部44を更に備えた態様であり得る。
Alternatively, as another preferred embodiment (sixth aspect) of the spacing member 40 (40F) disclosed herein, for example, as shown in FIG. 10, a rectangular shape corresponding to the
以下、特に限定する事を意図するものではないが、ここで開示する組電池10を構成する単電池20の構成を、当該単電池20がリチウムイオン二次電池である場合を例として説明する。
Hereinafter, although not intended to be particularly limited, the configuration of the
単電池20の内部(即ち、上記電池ケース50の内部)に収容される電極体は、正極と負極とがセパレータを介して積層された構造を有する。即ち、ここで開示される組電池10に備えられる電極体は、例えば積層型の電極体或いは捲回型の電極体であり得る。
かかる電極体を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン二次電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極は正極集電体(例えば厚さ5μm〜20μmのアルミニウム箔)の上に、リチウム遷移金属複合酸化物等のリチウムイオン二次電池用正極活物質が含まれる正極活物質層が付与されて形成され得る。
一方、負極は負極集電体(例えば厚さ5μm〜20μmの銅箔)の上に、黒鉛、或いはリチウム遷移金属酸化物等のリチウムイオン二次電池用負極活物質が含まれる負極活物質層が付与されて形成され得る。
また、正極および負極の間に配置され、当該正極および負極を電気的に隔離するセパレータとしては、例えば、ポリオレフィン系樹脂からなる厚さ5μm〜30μmの多孔質セパレータシートを好適に使用し得る。
The electrode body housed inside the unit cell 20 (that is, inside the battery case 50) has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator. That is, the electrode body provided in the assembled
The material and the member constituting the electrode body may be the same as those of a conventional lithium ion secondary battery, and are not particularly limited. For example, the positive electrode is provided with a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery such as a lithium transition metal composite oxide on a positive electrode current collector (for example, an aluminum foil having a thickness of 5 μm to 20 μm). Can be formed.
On the other hand, the negative electrode has a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery such as graphite or lithium transition metal oxide on a negative electrode current collector (for example, a copper foil having a thickness of 5 μm to 20 μm). Can be formed.
Moreover, as a separator which is arrange | positioned between a positive electrode and a negative electrode and isolate | separates the said positive electrode and a negative electrode electrically, the porous separator sheet | seat of thickness 5 micrometers-30 micrometers which consists of polyolefin resin can be used suitably, for example.
また、上記電極体とともに単電池20の内部(即ち、上記電池ケース50の内部)に収容される電解質(典型的には非水電解質)は、従来のリチウムイオン二次電池と同様でよく、特に制限はない。例えば、非水溶媒(例えばジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒等)中に適当な支持塩(例えばLiPF6等のリチウム塩)を適当量(例えば濃度1M(1mol/L))含む非水電解液を好ましく用いることができる。 Further, the electrolyte (typically nonaqueous electrolyte) accommodated in the unit cell 20 (that is, the inside of the battery case 50) together with the electrode body may be the same as that of a conventional lithium ion secondary battery, and in particular. There is no limit. For example, non-aqueous electrolysis containing a suitable amount (for example, concentration 1M (1 mol / L)) of an appropriate supporting salt (for example, a lithium salt such as LiPF 6 ) in a non-aqueous solvent (for example, a mixed solvent of diethyl carbonate and ethylene carbonate). A liquid can be preferably used.
ここで開示される組電池10は、各種用途に利用可能であるが、単電池20の内部で発生したガスが該単電池20の排出弁30から単電池20の外部に放出された場合であっても、安全性が確保されていることを特徴とする。従って、かかる特徴を活かして、高い信頼性(安全性)を要求される用途で好ましく用いることができる。かかる用途としては、例えば車両に搭載されるモーター用の動力源(駆動用電源)が挙げられる。車両の種類は特に限定されないが、典型的には自動車であり、例えばプラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)、燃料電池自動車、電気トラック、原動機付自転車、電動アシスト自転車、電動車いす、電気鉄道等であり得る。従って、本発明では、ここで開示される組電池10を電源として備える車両(典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車)を提供することができる。
The
以上、本発明を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。本出願の請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、本実施形態では、組電池10を構成する単電池20の電池構造としてリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明は、リチウムイオン二次電池以外の電池についても広く適用し得る。
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims of the present application includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, in the present embodiment, a lithium ion secondary battery is exemplified as the battery structure of the
例えば、本出願の請求の範囲に記載の技術には、上述した第一態様から第六態様までの少なくとも2以上の態様の間隔保持材を組み合わせた組電池も含まれる。また、上述した具体例では、単電池を構成する電池ケースにおいて排出弁が設けられる面を電池使用時における天面としたが、本出願の請求の範囲はそれに限られない。例えば、本出願の請求の範囲に記載の技術は、上記排出弁が電池ケースの幅広面に挟まれた面(側面)のいずれかに形成された単電池を備えた組電池にも当然に適用され得る。 For example, the technology described in the scope of claims of the present application includes an assembled battery in which the spacing members of at least two or more aspects from the first aspect to the sixth aspect described above are combined. Moreover, in the specific example mentioned above, although the surface in which the discharge valve is provided in the battery case which comprises a single battery was made into the top | upper surface at the time of battery use, the claim of this application is not restricted to it. For example, the technology described in the claims of the present application is naturally applied to an assembled battery including a single battery in which the discharge valve is formed on any one of the surfaces (side surfaces) sandwiched between the wide surfaces of the battery case. Can be done.
また、図1に示す組電池10は本発明を説明するために敢えてシンプルな構成としてあるが、本発明の構成および効果を損なわない限りにおいて様々な変形や装備の追加が行われ得ることは当業者には明らかである。例えば、自動車等の車両に搭載する場合、組電池の主要部(単電池群等)を保護するための外装カバー、車両の所定部位に当該組電池を固定するための部品、複数の組電池(電池モジュール)を相互に連結するための部品等が装備され得るが、このような装備の有無は本発明の技術的範囲を左右するものではない。
In addition, the assembled
10 組電池
20 単電池
30 排出弁
40,40A,40B,40C,40D,40E,40F 間隔保持材
42 間隙
44 凸部
46 凹部
50 電池ケース
52 幅広面
54,54A,54B,54C,54D 側面
55 第一の辺縁部
56 第二の辺縁部
57 第三の辺縁部
58 第四の辺縁部
60 正極端子
62 負極端子
64 接続具
70A,70B 拘束板
72 ビーム材
74 ビス
10 assembled
Claims (1)
前記電池ケースは、一対の矩形状の幅広面と該一対の幅広面の間にある4つの側面とを有する扁平な直方体形状であり、前記4つの側面のうちのいずれかの面には、該電池ケース内部で発生したガスを該電池ケース外部に排出するための排出弁が設けられており、
前記複数の単電池は、前記電池ケースの幅広面が互いに対向し、且つ、各単電池の前記排出弁が設けられた側面が同じ向きとなるように配列されており、
前記配列された各単電池間の間隙には、少なくとも一部が前記矩形状の幅広面に接触する状態で間隔保持材が配置されており、
ここで、前記矩形状の幅広面の4つの辺縁部について、
前記排出弁が設けられた側面に隣接する辺縁部を第一の辺縁部、
前記排出弁が設けられた側面に隣接する2つの側面のそれぞれに隣接する2つの辺縁部を、第二の辺縁部および第三の辺縁部、
前記排出弁が設けられた側面に対向する反対側の側面に隣接する辺縁部を第四の辺縁部、としたとき、
前記間隔保持材は、該間隔保持材を挟んで対向する2つの単電池において、向かい合う前記第一の辺縁部の間、前記第二の辺縁部の間、および前記第三の辺縁部の間をいずれも塞ぎ、且つ、向かい合う前記第四の辺縁部の間には間隙が維持される形状に構成されている、組電池。
A battery assembly in which a plurality of unit cells having the same shape including a rectangular battery case containing an electrode body and an electrolyte are electrically connected to each other,
The battery case has a flat rectangular parallelepiped shape having a pair of rectangular wide surfaces and four side surfaces between the pair of wide surfaces, and any one of the four side surfaces includes the A discharge valve for discharging the gas generated inside the battery case to the outside of the battery case is provided,
The plurality of unit cells are arranged such that the wide surfaces of the battery case face each other, and the side surfaces of the unit cells provided with the discharge valve are in the same direction,
In the gap between the arranged single cells, a spacing member is disposed in a state where at least a part thereof is in contact with the rectangular wide surface,
Here, about the four edge portions of the rectangular wide surface,
The first edge part is the edge part adjacent to the side surface provided with the discharge valve,
Two edge portions adjacent to each of the two side surfaces adjacent to the side surface provided with the discharge valve are a second edge portion and a third edge portion,
When the edge portion adjacent to the opposite side surface opposite to the side surface provided with the discharge valve is the fourth edge portion,
In the two unit cells facing each other with the spacing member interposed therebetween, the spacing member is between the first edge portion, the second edge portion, and the third edge portion facing each other. An assembled battery configured to have a shape in which a gap is maintained between the fourth edge portions facing each other.
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