JP2018018657A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module.
ニッケル水素充電池などをモジュール化した電池モジュールでは、筐体内での水素ガスの発生により、筐体の内圧が上昇する場合がある。そこで、このような電池モジュールでは、内圧の過度な上昇によって筐体に破損などが発生することを防止すべく、内圧が一定の閾値を超えた場合に筐体内の圧力を外部に開放する開放弁が設けられている。 In a battery module in which a nickel hydride rechargeable battery or the like is modularized, the internal pressure of the casing may increase due to the generation of hydrogen gas in the casing. Therefore, in such a battery module, in order to prevent the casing from being damaged due to an excessive increase in the internal pressure, an open valve that releases the pressure in the casing to the outside when the internal pressure exceeds a certain threshold value. Is provided.
例えば特許文献1に記載の密閉型アルカリ蓄電池では、金属製の筐体の上部に復帰式の開放弁が取り付けられている。開放弁は、水素透過性を有するゴム製の弁体と、弁体を押さえる支持部材とによって構成されている。この蓄電池では、筐体の内圧が上昇すると、ゴム製の弁体が変形し、弁体と筐体との間に生じた隙間から内部ガスが放出される。また、内部ガスの放出によって筐体の内圧が下降すると、ゴム製の弁体の形状が元に戻り、筐体が再び密閉される。
For example, in the sealed alkaline storage battery described in
上述した従来の電池モジュールに取り付けられている開放弁では、例えば開放弁が長期間にわたって作動しなかったような場合に、経年変化などの要因によってゴム製の弁体が筐体に張り付いてしまうことが考えられる。筐体への弁体の張り付きが生じると、弁体の開放に必要な圧力が上昇し、開放弁の作動圧が設定値よりも高くなってしまうおそれがある。また、電池モジュールでは、ガスの発生等によって筐体の内圧が上昇した状態が継続すると、出力の低下や短寿命化を招くおそれがある。このため、電池モジュール自体に一定の放熱性を持たせ、筐体の内圧の上昇を抑制することも重要となる。 In the open valve attached to the conventional battery module described above, for example, when the open valve has not been operated for a long period of time, the rubber valve element sticks to the housing due to factors such as aging. It is possible. When the valve body sticks to the housing, the pressure required to open the valve body increases, and the operating pressure of the open valve may be higher than the set value. Further, in the battery module, if the state in which the internal pressure of the housing is increased due to generation of gas or the like continues, there is a possibility that the output is reduced or the life is shortened. For this reason, it is also important to give the battery module itself a certain heat dissipation property and suppress an increase in the internal pressure of the housing.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、開放弁の作動圧が設定値より高くなることを抑制でき、かつ良好な放熱性を確保できる電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery module that can suppress the operating pressure of an open valve from becoming higher than a set value and can ensure good heat dissipation. To do.
本発明の一側面に係る電池モジュールは、内部に収容空間を有する筐体と、電極板の積層体によって構成され、電解液と共に収容空間に配置された積層体セルと、筐体の内圧が閾値に到達したときに収容空間内の圧力を外部に開放する開放弁と、を備え、開放弁は、筐体に設けられた開口と、開口を塞ぐように筐体の外面に配置されたゴム製の弁体と、開口と連通する通気口を有し、弁体を筐体の外面に付勢した状態で筐体に取り付けられるカバーと、を有し、開口の開口縁部には、環状の凸部が設けられ、弁体には、凸部に嵌合する金属製の嵌合部材が設けられている。 A battery module according to one aspect of the present invention includes a housing having a housing space therein, a laminate of electrode plates, a laminated body cell disposed in the housing space together with an electrolyte, and an internal pressure of the housing being a threshold value. An opening valve that releases the pressure in the housing space to the outside when the pressure reaches the opening, and the opening valve is made of rubber disposed on the outer surface of the housing so as to close the opening. And a cover attached to the housing in a state where the valve body is biased to the outer surface of the housing, and the opening edge of the opening has an annular shape. Convex portions are provided, and the valve body is provided with a metal fitting member that fits into the convex portions.
この電池モジュールでは、開放弁において、筐体の開口縁部に設けられた環状の凸部に対してゴム製の弁体が付勢される。このため、凸部が設けられていない場合に比べて弁体と筐体との接触面積が抑えられ、筐体への弁体の張り付きを抑制することができる。弁体の張り付きを抑制することで、開放弁の作動圧が設定値より高くなることを抑制できる。また、この電池モジュールでは、弁体に金属製の嵌合部材が設けられ、嵌合部材を凸部に嵌合させることによって弁体を筐体に対して取り付けている。したがって、嵌合部材がヒートマスとして機能し、良好な放熱性を確保できる。 In this battery module, in the open valve, the rubber valve body is urged against the annular convex portion provided at the opening edge of the housing. For this reason, compared with the case where a convex part is not provided, the contact area of a valve body and a housing | casing is suppressed, and sticking of the valve body to a housing | casing can be suppressed. By suppressing sticking of the valve body, it is possible to suppress the operating pressure of the open valve from becoming higher than the set value. Further, in this battery module, a metal fitting member is provided on the valve body, and the valve body is attached to the casing by fitting the fitting member to the convex portion. Therefore, a fitting member functions as a heat mass and can ensure favorable heat dissipation.
筐体は、樹脂製であってもよい。樹脂製の筐体とゴム製の弁体との間では、弁体の張り付きが生じ易い。したがって、上述のように筐体の開口縁部に環状の凸部を設けて弁体と筐体との接触面積を抑えることで、開放弁の作動圧の変動を好適に抑制できる。 The housing may be made of resin. The sticking of the valve body is likely to occur between the resin housing and the rubber valve body. Therefore, by providing an annular convex portion at the opening edge of the housing as described above and suppressing the contact area between the valve body and the housing, fluctuations in the operating pressure of the open valve can be suitably suppressed.
また、開口の開口縁部には、凸部周りに金属板が配置され、弁体の嵌合部材と金属板とが接続されていてもよい。この場合、金属板によって嵌合部材のヒートマスとしての機能が強化される。したがって、電池モジュールの放熱性が一層良好なものとなる。 Further, a metal plate may be disposed around the convex portion at the opening edge of the opening, and the fitting member of the valve body and the metal plate may be connected. In this case, the function as a heat mass of the fitting member is reinforced by the metal plate. Therefore, the heat dissipation of the battery module is further improved.
また、筐体は、積層体セルと隔壁とを組み合わせた隔壁ユニットを配列してなり、隔壁内には、隔壁を挟んで隣接する積層体セル同士を接続する集電板が配置され、弁体の嵌合部材と集電板とが接続されていてもよい。この場合、集電板によって嵌合部材のヒートマスとしての機能が強化される。したがって、電池モジュールの放熱性が一層良好なものとなる。 Further, the casing is formed by arranging a partition unit in which a laminate cell and a partition are combined, and a current collector plate for connecting adjacent laminate cells sandwiching the partition is disposed in the partition, and the valve body The fitting member and the current collector plate may be connected. In this case, the function as a heat mass of the fitting member is reinforced by the current collector plate. Therefore, the heat dissipation of the battery module is further improved.
本発明によれば、開放弁の作動圧が設計値よりも高くなることを抑制でき、かつ良好な放熱性を確保できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the operating pressure of an open valve becomes higher than a design value, and can ensure favorable heat dissipation.
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る電池モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
Hereinafter, preferred embodiments of a battery module according to one aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
図1は、一実施形態に係る電池モジュールの概略断面図である。電池モジュール1は、例えば自動車などの車両のバッテリーとして用いられるニッケル水素充電池をモジュール化したものである。同図に示すように、電池モジュール1は、一つの隔壁2に一つの積層体セル3を組み合わせてなる隔壁ユニット4を複数配列することによって構成されている。隔壁ユニット4,4同士は、例えば溶着によって互いに結合され、これにより、電池モジュール1の筐体5が構成されている。溶着としては、例えば熱可塑性樹脂による超音波溶着、熱溶着フィルムを用いた溶着などが用いられる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a battery module according to an embodiment. The
筐体5は、全体として隔壁ユニット4の配列方向について扁平な略直方体形状をなし、隔壁2によって仕切られた収容空間Sを有している。筐体5(筐体5を構成する隔壁2)は、例えば樹脂によって形成されている。樹脂材料としては、例えばPP、PPS、又は変性PPEなどが挙げられる。筐体5の各収容空間Sには、積層体セル3と電解液とがそれぞれ収容されている。電解液としては、例えば濃水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液が挙げられる。
The
隔壁ユニット4を構成する隔壁2は、平面視において、例えば横長の長方形状をなしている。隔壁2の一方面側の縁部には、肉厚の枠部6が設けられている。また、隔壁2の内部には、金属によって形成された集電板7がインサート成形によって設けられている。集電板7は、隔壁Aの幅方向(図1における奥行方向)の一方側と他方側とに互いに離間してそれぞれ設けられている。集電板7の一縁部は、隔壁2の上縁部から突出する突出部分7aとなっている。また、隔壁2には、幅方向の一方側と他方側とに窓部8がそれぞれ形成されている。隔壁2内の集電板7の一部は、窓部8から露出する露出部分7bとなっている。
The
積層体セル3は、正極と、負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータとによって構成されている。正極を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。また、負極を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。セパレータは、例えば袋状に形成されている。セパレータの形成材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータは、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
The laminated
本実施形態では、正極タブが露出するように袋状のセパレータに正極が内包され、この正極を内包したセパレータ付き正極と負極とが交互に積層された積層体によって積層体セル3が形成されている。積層体セル3では、正極タブ群9及び負極タブ群10が幅方向(図1における奥行方向)に互いに離間して配置される。隔壁2を挟んで隣り合う積層体セル3,3は、正極タブ群9及び負極タブ群10の位置が互いに反転するように配置されている。
In the present embodiment, the positive electrode is included in a bag-shaped separator so that the positive electrode tab is exposed, and the
一の隔壁ユニット4において、積層体セル3の正極タブ群9は、集電板7の突出部分7a,7a同士を接続部材11で接続することにより、隣り合う一方の隔壁ユニット4における積層体セル3の負極タブ群10と接続されている。また、一の隔壁ユニット4において、積層体セル3の負極タブ群10は、集電板7の突出部分7a,7a同士を接続部材11で接続することにより、隣り合う他方の隔壁ユニット4における積層体セル3の正極タブ群9と接続されている。これにより、各積層体セル3は、電気的に直列に接続された状態となっている。なお、正極タブ群9と集電板7との接続、及び負極タブ群10と集電板7との接続には、例えば溶接が用いられる。溶接形態としては、例えば抵抗シーム溶接、レーザによる貫通溶接などが挙げられる。
In one
上述した電池モジュール1には、図1に示すように、内圧の過度な上昇によって筐体5に破損などが発生することを防止すべく、筐体5の内圧が一定の閾値を超えた場合に筐体5の収容空間S内の圧力を外部に開放する開放弁12が設けられている。図2に示すように、電池モジュール1への開放弁12の設置にあたり、各隔壁ユニット4の隔壁2の上縁部には、収容空間Sに繋がる開口13がそれぞれ設けられている。また、隔壁2において、開口13の開口縁部13aには、環状の凸部14が設けられている。本実施形態では、凸部14は、円環状となっており、凸部14の内径は、例えば開口13の内径と一致している。
In the
開放弁12は、ゴム製の弁体15と、筐体5の外面に取り付けられるカバー16とを備えて構成されている。弁体15は、例えばエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)やフッ素ゴムなどのゴムによって例えば円筒形に形成され、開口13を塞ぐように筐体5の外面に配置されている。弁体15の外径は、凸部14の外径よりも大径となっている。
The
弁体15の一端面には、凸部14に嵌合する金属製の嵌合部材20が設けられている。嵌合部材20は、例えば円環状をなしている。嵌合部材20の内径は、凸部14の外径と一致し、嵌合部材20の外径は、弁体15の外径と一致している。弁体15は、嵌合部材20が凸部14に嵌合することによって隔壁2に取り付けられている。なお、本実施形態では、嵌合部材20が凸部14に嵌合した状態において、嵌合部材20は、隔壁2の表面に接触した状態となっている。
A
カバー16は、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)や変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)などの樹脂によって形成されている。カバー16は、板状の基部17と、基部17の一面側に隔壁2の配列ピッチと対応した間隔で設けられた複数の仕切部18とを備えている。カバー16は、各仕切部18の先端側を隔壁2の主面部(集電板7がインサート成形されている部分)の上端に突き当てた状態で筐体5に対して固定されている。これにより、隔壁2の上縁部、基部17、及び仕切部18とで囲まれた空間によって、弁体15の配置空間Vが形成されている。また、基部17には、各配置空間Vと連通する通気口19がそれぞれ設けられている。カバー16の取り付けにより、基部17と隔壁2との間で配置空間V内の弁体15が所定量だけ圧縮され、隔壁2における開口13周りに付勢された状態となっている。
The
開放弁12は、上記構成により、いわゆる復帰式の開放弁となっている。開放弁12は、筐体5の内圧(ここでは隔壁2によって仕切られた収容空間Sの内圧)が予め定められた閾値に達すると、ゴム製の弁体15が変形して開口13が開き、収容空間S、開口13、配置空間V、及び通気口19が連通する。これにより、収容空間S内の圧力が外部に開放され、筐体5の内圧が低下する。また、収容空間Sの開放によって筐体5の内圧が低下すると、カバー16からの付勢によって弁体15が再び開口13を塞ぎ、収容空間Sが閉鎖される。
The
以上の構成を有する電池モジュール1では、開放弁12において、筐体5の開口縁部13aに設けられた環状の凸部14に対してゴム製の弁体15が付勢されている。このため、凸部14が設けられていない場合に比べて弁体15と筐体5との接触面積が抑えられ、筐体5への弁体15の張り付きを抑制することができる。弁体15の張り付きを抑制することで、開放弁12の作動圧が設定値より高くなることを抑制できる。また、この電池モジュール1では、弁体15に金属製の嵌合部材20が設けられ、嵌合部材20を凸部14に嵌合させることによって弁体15を筐体に対して取り付けている。したがって、嵌合部材20がヒートマスとして機能し、良好な放熱性を確保できる。
In the
また、電池モジュール1では、樹脂製の筐体5に対してゴム製の弁体15が適用されている。樹脂製の筐体5とゴム製の弁体15との間では、弁体15の張り付きが生じ易い。したがって、上述のように筐体5の開口縁部13aに環状の凸部14を設けて弁体15と筐体5との接触面積を抑えることで、開放弁12の作動圧の変動を好適に抑制できる。
In the
なお、本実施形態では、円環状の凸部14及び嵌合部材20を例示したが、凸部14及び嵌合部材20は、環状であればよく、矩形の環状であってもよい。また、凸部14及び嵌合部材20は、開口13周りに連続して形成されている構成に限られず、嵌合が可能な範囲で凸部14及び嵌合部材20のいずれか一方が開口13周りに点在している構成であってもよい。
[第2実施形態]
In addition, in this embodiment, although the annular
[Second Embodiment]
図3は、第2実施形態に係る電池モジュールの要部拡大断面図である。同図に示すように、第2実施形態に係る電池モジュール21は、開放弁22の構成が第1実施形態と相違している。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the battery module according to the second embodiment. As shown in the figure, the
より具体的には、電池モジュール21では、隔壁2の上縁部において、開口13の開口縁部13aに金属板23が設けられている。本実施形態では、金属板23は、弁体15側の嵌合部材20と等しい内径及び外径の円環状をなしている。金属板23は、例えばインサート成形によって凸部14周りに隔壁2と一体に設けられ、隔壁2の外面と面一になるように隔壁2内に埋没している。そして、弁体15の嵌合部材20は、凸部14に嵌合した状態において、金属板23に当接している。
More specifically, in the
このような構成によれば、嵌合部材20と金属板23とが接続されて金属の体積が増加するため、嵌合部材20のヒートマスとしての機能が強化される。したがって、電池モジュール21の放熱性が一層良好なものとなる。なお、図3に示した例では、金属板23の内径及び外径が弁体15側の嵌合部材20の内径及び外径と一致しているが、嵌合部材20と金属板23とが当接する範囲で金属板23の内径及び外径を適宜変更してもよい。また、金属板23は、嵌合部材20の一部と接続していればよく、環状に限られず、矩形状、帯状といった他の形状であってもよい。
[第3実施形態]
According to such a configuration, since the
[Third Embodiment]
図4は、第3実施形態に係る電池モジュールの要部拡大断面図である。同図に示すように、第3実施形態に係る電池モジュール31は、開放弁32の構成が第1実施形態と更に相違している。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the battery module according to the third embodiment. As shown in the figure, the
より具体的には、電池モジュール31では、弁体15側の嵌合部材20と隔壁2内の集電板7とが金属板33によって接続されている。金属板33は、例えばインサート成形によって隔壁2と一体に設けられ、隔壁2の外面と面一になるように集電板7と凸部14との間で隔壁2内に埋没している。そして、弁体15の嵌合部材20は、凸部14に嵌合した状態において、金属板33に当接している。
More specifically, in the
このような構成によれば、嵌合部材20が金属板33と集電板7とに接続されて金属の体積が増加するため、嵌合部材20のヒートマスとしての機能が一層強化される。したがって、電池モジュール1の放熱性が一層良好なものとなる。なお、図4に示した例では、金属板33と集電板7とが別体となっているが、金属板33は、集電板7の一部として当該集電板7から延出する延出部分であってもよい。
According to such a configuration, since the
また、電池モジュールの積層体セルは、一方面に正極活物質が塗工され、かつ他方面に負極活物質が塗工された単一材料からなる金属箔をセパレータを介して積層したバイポーラ型であってもよい。この場合、「正極」は「正極活物質層自体」を意味し、「負極」は「負極活物質層自体」を意味する。 The battery module laminate cell is a bipolar type in which a metal foil made of a single material having a positive electrode active material coated on one surface and a negative electrode active material coated on the other surface is laminated via a separator. There may be. In this case, “positive electrode” means “positive electrode active material layer itself”, and “negative electrode” means “negative electrode active material layer itself”.
1,21,31…電池モジュール、2…隔壁、3…積層体セル、4…隔壁ユニット、5…筐体、7…集電板、12,22,32…開放弁、13…開口、13a…開口縁部、14…凸部、15…弁体、16…カバー、19…通気口、20…嵌合部材、23…金属板、S…収容空間。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電極板の積層体によって構成され、電解液と共に前記収容空間に配置された積層体セルと、
前記筐体の内圧が閾値に到達したときに前記収容空間内の圧力を外部に開放する開放弁と、を備え、
前記開放弁は、
前記筐体に設けられた開口と、
前記開口を塞ぐように前記筐体の外面に配置されたゴム製の弁体と、
前記開口と連通する通気口を有し、前記弁体を前記筐体の外面に付勢した状態で前記筐体に取り付けられるカバーと、を有し、
前記開口の開口縁部には、環状の凸部が設けられ、前記弁体には、前記凸部に嵌合する金属製の嵌合部材が設けられている、電池モジュール。 A housing having a housing space inside;
A laminated body cell constituted by a laminated body of electrode plates and disposed in the accommodating space together with an electrolyte; and
An open valve that releases the pressure in the housing space to the outside when the internal pressure of the housing reaches a threshold value,
The release valve is
An opening provided in the housing;
A rubber valve disposed on the outer surface of the housing so as to close the opening;
A vent that communicates with the opening, and a cover that is attached to the housing in a state in which the valve body is biased to the outer surface of the housing;
A battery module in which an annular convex portion is provided at an opening edge portion of the opening, and a metal fitting member that is fitted to the convex portion is provided in the valve body.
前記弁体の前記嵌合部材と前記金属板とが接続されている、請求項1又は2記載の電池モジュール。 A metal plate is disposed around the convex portion at the opening edge of the opening,
The battery module according to claim 1, wherein the fitting member of the valve body and the metal plate are connected.
前記隔壁内には、前記隔壁を挟んで隣接する積層体セル同士を接続する集電板が配置され、
前記弁体の前記嵌合部材と前記集電板とが接続されている、請求項1又は2記載の電池モジュール。 The casing is formed by arranging a partition unit combining the laminate cell and the partition,
In the partition, a current collector plate that connects the stacked cells adjacent to each other across the partition is disposed,
The battery module according to claim 1, wherein the fitting member of the valve body and the current collector plate are connected.
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