JP2018037358A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池などの電池セルが連結されてなる電池連結構造体が収容された電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack containing a battery connection structure in which battery cells such as lithium ion secondary batteries are connected.
一次電池や二次電池を搭載した電池パックは、携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどのポータブル機器の小型の電源としてはもちろん、電動カートや小型設備等の簡易的なバックアップ電源などの中型の電源や、車両や家庭用の大型電源としても広く普及している。 Battery packs equipped with primary and secondary batteries are not only small power sources for portable devices such as mobile phones, digital cameras, and laptop computers, but also medium-sized power sources such as simple backup power sources for electric carts and small equipment. It is also widely used as a power source and a large power source for vehicles and homes.
電池パックは、一次電池や二次電池などの電池と、保護回路などを含む回路基板とを容器内に収容したものである。容器の内部に搭載する電池として、高エネルギー密度で軽量なリチウムイオン電池が用いられることが多くなっている。なかでも、外装材として、厚さが数十ミクロンから数百ミクロン程度の可撓性のアルミニウムシートと樹脂とからなるラミネートフィルムを用いたラミネート電池は特に軽量で、様々な用途への活用が期待されている。 The battery pack is a container in which a battery such as a primary battery or a secondary battery and a circuit board including a protection circuit are accommodated in a container. As a battery mounted inside a container, a lithium ion battery that is light and has a high energy density is often used. In particular, a laminate battery using a laminate film made of a flexible aluminum sheet and resin with a thickness of several tens to several hundreds of microns as an exterior material is particularly lightweight and is expected to be used in various applications. Has been.
ここで、可撓性のラミネートフィルムを外装材に用いた電池セルは軽量化に優れる一方で、肉厚の大きな金属板を外装材とした角型電池や円筒型電池に比べると強度が低く、外部からの衝撃に弱いという課題を有する。 Here, while the battery cell using a flexible laminate film as an exterior material is excellent in weight reduction, the strength is low compared to a square battery or a cylindrical battery using a thick metal plate as an exterior material, It has the problem of being vulnerable to external impacts.
また、電池パックが接続される側の機器で必要とする電池容量などが大きくなると、必然的に電池セルを複数接続して使用する必要がある。電池パック内に複数のラミネート型の電池セルを収容する場合、積層方向に積み重ねるか、外装ケースの内面に平行に並べて配置することになる。 Moreover, when the battery capacity required by the device on the side to which the battery pack is connected increases, it is necessary to connect and use a plurality of battery cells. When a plurality of laminate-type battery cells are accommodated in the battery pack, they are stacked in the stacking direction or arranged in parallel with the inner surface of the outer case.
例えば、特許文献1(国際公開2012/131802号)には、積み重ねられた電池セルが、基板によって連結されてなる電池連結構造体が収容された電池パックが開示されている。
ラミネートフィルム外装材に電極積層体が収容された構造の電池セルにおいては、電極積層体から延在し、引き出しタブと電気接続される導電箔部が脆弱となる。このような電池セルを複数積層した構造の電池パックでは、信頼性を向上させるためにも、それぞれの電池セルにおけるラミネートフィルム外装材内の導電箔部近傍における保護を確実に行う必要があったが、従来、必ずしもこのような保護が十分でなく、電池パック自体が振動や衝撃に対して脆弱となってしまう、という問題があった。 In the battery cell having a structure in which the electrode laminate is accommodated in the laminate film exterior material, the conductive foil portion that extends from the electrode laminate and is electrically connected to the drawer tab becomes fragile. In such a battery pack having a structure in which a plurality of battery cells are stacked, in order to improve the reliability, it was necessary to reliably protect the vicinity of the conductive foil in the laminate film exterior material of each battery cell. Conventionally, such protection is not always sufficient, and there has been a problem that the battery pack itself becomes vulnerable to vibration and impact.
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る電池パックは、矩形のラミネートフィルム外装材の一辺側から引き出された正極引き出しタブと負極引き出しタブとを有する電池セルを複数積層し、隣接する前記電池セルを電気的に接続した電池連結構造体を含む電池パックであって、前記正極引き出しタブと前記負極引き出しタブとの間に、前記ラミネートフィルム外装材と接触するタブ間保護緩衝部材が配される。 The present invention solves the above-described problems, and a battery pack according to the present invention includes a battery cell having a positive electrode extraction tab and a negative electrode extraction tab drawn from one side of a rectangular laminate film exterior material. A battery pack including a battery connection structure in which the adjacent battery cells are electrically connected to each other, and is in contact with the laminate film exterior material between the positive electrode extraction tab and the negative electrode extraction tab An inter-tab protection buffer member is arranged.
本発明に係る電池パックは、前記正極引き出しタブ前記と負極引き出しタブとの間に、前記ラミネートフィルム外装材と接触するタブ間保護緩衝部材が配されており、このような本発明に係る電池パックによれば、電池セルにおけるラミネートフィルム外装材内の導電箔部近傍における保護をより確実に行うことが可能となり、電池パック自体が耐振動性や耐衝撃性を向上させることができる。 In the battery pack according to the present invention, an inter-tab protection buffer member that contacts the laminate film exterior material is disposed between the positive electrode pull-out tab and the negative electrode pull-out tab, and such a battery pack according to the present invention. According to the above, it becomes possible to more reliably protect the vicinity of the conductive foil in the laminate film exterior material in the battery cell, and the battery pack itself can improve vibration resistance and impact resistance.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る電池パック700に用いられる電池セル100を示す図である。このような電池セル100としては、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われるリチウムイオン二次単位電池が用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a
電池セル100の電池本体部110は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレーターを介して積層された電極積層体、および電解液(いずれも図示しない)が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材103内に収容された構造となっている。そして、電池本体部110の第1端部111からは、正極引き出しタブ120及び負極引き出しタブ130が引き出されている。
The battery
正極引き出しタブ120及び負極引き出しタブ130は、いずれも平板状で、ラミネートフィルム外装材103内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。ラミネートフィルム外装材103は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、例えば2枚の金属ラミネートフィルムが重ねられてラミネートフィルム外装材103を構成し、シート状正極、シート状負極およびセパレーターを有する電極積層体や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装材の外周辺(第1端部111、第2端部112、2つの側端部113)が熱シールされることで、その内部が密閉されている。
Each of the positive electrode pull-out
シート状正極からは導電箔部(不図示)が延在しており、これらは正極引き出しタブ120に接続されている。また、シート状負極から導電箔部(不図示)が延在しており、これらは負極引き出しタブ130に接続されている。以上のような導電箔部(不図示)は、ラミネートフィルム外装材103内に収容されている。
A conductive foil portion (not shown) extends from the sheet-like positive electrode, and these are connected to the positive
ここで、正極引き出しタブ120や負極引き出しタブ130などのラミネートフィルム外装材103よりなる電池本体部110から引き出される金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材103の内側でセパレーターや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
Here, metal pieces drawn out from the battery
なお、電極積層体には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレーターを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレーターを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。 In the electrode laminate, in addition to a laminate of a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes via a separator as described above, a laminate of a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode via a separator The thing which makes a laminated body by winding this and compressing this is also contained.
上記のような電池セル100においては、正極引き出しタブ120の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ130の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料(ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など)、ニッケルと他の金属のクラッド(ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル−銅クラッドなど)が一般的に用いられている。すなわち、電池セル100としては、アルミニウムを含む正極引き出しタブ120と、ニッケルを含む負極引き出しタブ130とを有する構成となっている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ120が、また、ニッケル製の負極引き出しタブ130がそれぞれ用いられている。
In the
電池セル100のアルミニウムを含む正極引き出しタブ120と、他の導電性金属を直接的に接続させる構成では、金属間の電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。
In the configuration in which the positive
そこで、本発明においては、電池セル100の正極引き出しタブ120には、ニッケルを含む正極継ぎ足しタブ部材125を抵抗溶接或いは超音波溶着により接合しておき、電位差の問題による導電性劣化の問題を解決するようにしている。
Therefore, in the present invention, the positive
このための構成についてより説明する。図1に示すように、電池連結構造体500を構成する上では、電池セル100におけるアルミニウム製の正極引き出しタブ120は第1端部111から長さaとされ、ニッケル製(或いはニッケルを含む材料製)の負極引き出しタブ130は第1端部111から長さb(b>a)とされる。
The configuration for this will be described in more detail. As shown in FIG. 1, in constituting the
次に、長さaのアルミニウム製の正極引き出しタブ120に対しては、第1端部111からの長さがbとなるように、ニッケル製の正極継ぎ足しタブ部材125が抵抗溶接或いは超音波溶着などによって接合され、継ぎ足される(図2、図3参照)。
Next, for the positive
なお、以下、正極継ぎ足しタブ部材125が接合されて形成された引き出しタブ全体を、「正極引き出しタブ」と称することもある。図3に示すように、正極引き出しタブ120に、正極継ぎ足しタブ部材125が継ぎ足されることで、正極引き出しタブ全体としては、第1端部111からの長さがbとなる。
Hereinafter, the entire extraction tab formed by joining the positive electrode
正極引き出しタブ120と、この正極引き出しタブ120に継ぎ足されている正極継ぎ足しタブ部材125とからなる正極の引き出しタブ全体は、本発明に係る電池パック700においては、電位検知タブ部材200と当接された状態で、電池連結構造体500が構成される。この電位検知タブ部材200は、ニッケル、又はニッケルを含む材料によって製造されている。
The entire positive electrode pull-out tab including the positive electrode pull-out
このように本発明に係る電池パック700においては、複数の電池セル100を直列に電気接続する上では、ニッケルを含む部材同士(継ぎ足しタブ部材125、電位検知タブ部材200)が接触するようにして、引き出しタブ同士が連結されているので、隣り合う単位電池(電池セル100)同士の電気接続部は、同種の金属材料による電気接続となり、電位差の問題がなく、年月の経過による導電性の劣化が発生することがほとんどなくなる。
As described above, in the battery pack 700 according to the present invention, in order to electrically connect the plurality of
次に、以上のように構成される電池セル100を複数積層し、隣接する電池セル100を電気的に接続した電池連結構造体500となし、これにより電池パック700を製造する方法について説明する。
Next, a
以下、本実施形態では7つの電池セル100を積層して、これらを直列接続し電池連結構造体500となす場合を例に挙げ説明するが、本発明がこの場合に限定されるものではなく、本発明で電池セル100を積層する数は任意である。また、本発明で、電池セル100同士を電気接続する際、接続形態を直列接続とするか、並列接続するかなども適宜選択することができる。
Hereinafter, in the present embodiment, the case where seven
図4は本発明の実施形態に係る電池パック700の製造工程を示す図である。図4は、7つ積層する電池セル100のうちの最初の電池セル100を準備する工程を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the battery pack 700 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a step of preparing the
図4は本発明の実施形態に係る電池パック700の製造工程を示す図である。図9は、7つ積層する電池セル100のうちの最初の電池セル100を準備する工程を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the battery pack 700 according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 shows a step of preparing the
図4の工程では、セル保護用の絶縁部材310を電池セル100の第1端部111側に配する。これにより、電池セル100を絶縁部材310により保護するようにしている。絶縁部材310としては、難燃性及び電気絶縁性を有するテープなどを用いることができる。電池セル100は、後述するようにタブ同士を、抵抗溶接などにより接合する工程を経るが、このとき絶縁部材310によって、ラミネートフィルム外装材103を有する電池セル100が保護される。
In the process of FIG. 4, the insulating
上記のように絶縁部材310取り付けた後、続いて、正極引き出しタブ120と負極引き出しタブ130との間において、タブ間保護緩衝部材314を設けるようにする。タブ間保護緩衝部材314は、正極引き出しタブ120と負極引き出しタブ130との間のラミネートフィルム外装材103を、挟み込むように2つ取り付けられる。タブ間保護緩衝部材314は直方体状の絶縁性の樹脂部材であり、材質としてはクロロプレンゴムが好適である。また、タブ間保護緩衝部材314を取り付ける際には、両面テープやアクリル系粘着材などの固定手段を用いることができる。
After the insulating
図5は絶縁部材310とタブ間保護緩衝部材314とが取り付けられた電池セル100の上面図である。また、図6は電池セル100にタブ間保護緩衝部材314が取り付けられる前(図6(A))と後(図6(B))の断面を示す図である。図6は、図5のx−x’断面を示している。
FIG. 5 is a top view of the
本発明に係る電池パック700において、特に、タブ間保護緩衝部材314と電極積層体とでラミネートフィルム外装材103が挟まれるように、タブ間保護緩衝部材314が配されていることが重要である。タブ間保護緩衝部材314が電池セル100に取り付けられた図6(B)には、タブ間保護緩衝部材314と電極積層体とでラミネートフィルム外装材103が挟まれた様子が示されている。
In the battery pack 700 according to the present invention, it is particularly important that the inter-tab
電極積層体を構成するシート状正極、シート状負極からは、導電箔部(不図示)が延在しており、これららは各極の引き出しタブに接続されている。本発明に係る電池パック700のように、タブ間保護緩衝部材314が設けられていると、導電箔部(不図示)に対する応力を緩和することができることを本発明者らは確認した。
A conductive foil portion (not shown) extends from the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode constituting the electrode laminate, and these are connected to the lead-out tab of each electrode. The present inventors have confirmed that when the inter-tab
電池パック700が衝撃や振動を受けることで、電池セル100のラミネートフィルム外装材103の中の電極積層体が移動し、この電極積層体の移動に伴い、導電箔部(不図示)が損傷を受ける可能性が高まる。これに対して、本発明によるタブ間保護緩衝部材314は、効率的に電極積層体の動きを抑制することができ、前記の導電箔部(不図示)に対する応力を緩和し、導電箔部近傍における保護をより確実に行うことが可能となる。また、タブ間保護緩衝部材314に用いる材質の硬度は、このような目的のために適切なものが選定される。タブ間保護緩衝部材314の硬度については後述する。
When the battery pack 700 receives an impact or vibration, the electrode laminate in the laminate
本発明に係る電池パック700は、前記正極引き出しタブ120前記と負極引き出しタブ130との間に、前記ラミネートフィルム外装材103と接触するタブ間保護緩衝部材314が配されており、このような本発明に係る電池パック700によれば、電池セル100におけるラミネートフィルム外装材103内の導電箔部近傍における保護をより確実に行うことが可能となり、電池パック700自体が耐振動性や耐衝撃性を向上させることができる。
In the battery pack 700 according to the present invention, an inter-tab
上記のような絶縁部材310とタブ間保護緩衝部材314とが取り付けられた電池セル100は、電池パック700を構成する個数分準備されるが、偶数段に積層される電池セル100については、図7に示すものが用いられる。図5(奇数段溶)に示すものと、図7に示すもの(偶数段用)とでは、絶縁部材310が取り付けられる面が、異なっている。
The
次に、積層される電池セル100同士の電気接続について説明する。図8は本発明の実施形態に係る電池パック700の製造で用いるワイヤーハーネスの斜視図である。
Next, electrical connection between the
図8に示すワイヤーハーネスのうち、電位検知タブ部材200は、電池セル100の引き出しタブと抵抗溶接などによって電気・物理接続されるものである。電位検知タブ部材200の全てには、当該電位検知タブ部材200自体の電位情報を取り出すために用いられる信号リード線230が接続されている。信号リード線230の電位検知タブ部材200が接続されていない方の端部には、コネクタ部材260が取り付けられており、コネクタ部材260から前記の電位情報が取り出せるようになっている。
In the wire harness shown in FIG. 8, the potential
また、積層される電池セル100のうち、最初の電池セル100の引き出しタブと、最後の電池セル100の引き出しタブに接続される電位検知タブ部材200には、電源線240が取り付けられており、直列接続された複数の電池セル100の電力が、当該電源線240から取り出せるようになっている。電源線240の電位検知タブ部材200が接続されていない方の端部には、電源端子部245が取り付けられており、電源端子部245から前記の電力が取り出せるようになっている。また、2つの電源線240のうち、高い電位で用いられる電源線の途中には、ヒューズ部243が挿入されている。
Further, among the
なお、以下、図面が煩雑となることを避けるために、電位検知タブ部材200における信号リード線230、電源線240を図示省略することがある。
In the following description, the
電池パック700の製造手順に戻る。図9は本発明の実施形態に係る電池パック700の製造工程を示す図である。 Returning to the manufacturing procedure of the battery pack 700. FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the battery pack 700 according to the embodiment of the present invention.
これまで説明したように、電池セル100に絶縁部材310とタブ間保護緩衝部材314と、が付されると、次に、正極引き出しタブ120と正極継ぎ足しタブ部材125の上に、電位検知タブ部材200が載置される。図9に示す工程では、信号リード線230と電源線240とが半田接続された電位検知タブ部材200が用いられる。
As described above, when the insulating
図9で示す正極引き出しタブ120と正極継ぎ足しタブ部材125と電位検知タブ部材200とは、7つの電池セル100が直列接続された電池連結構造体500自体の正極となる。電源線240は電池連結構造体500の正極用のリード線として機能する。一方、信号リード線230は電池セル100の電位を検知するために利用される。
The positive electrode pull-out
ここで、電位検知タブ部材200についてより詳しく説明する。図10は電池連結構造体500を製造する際に用いる電位検知タブ部材200を説明する図である。
Here, the electric potential
図10(A)は電位検知タブ部材200のみを抜き出して示す図であり、図10(B)は信号リード線230と電源線240とが半田接続された電位検知タブ部材200を示す図であり、図10(C)は信号リード線230が半田接続された電位検知タブ部材200を示す図である。
10A is a diagram showing only the potential
本発明において、電池連結構造体500を組み立てる際には、電位検知タブ部材200としては、既に信号リード線230や電源線240が半田接続されている図10(B)や図10(C)に示すものが用いられる。これは、引き出しタブに電位検知タブ部材200を接合した後の工程で、信号リード線230や電源線240を半田接続すると、電池セル100内の活物質や電解液(いずれも不図示)に悪影響を及ぼしてしまうからである。
In the present invention, when assembling the
電位検知タブ部材200を構成する材料としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料(ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など)、ニッケルと他の金属のクラッド(ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル−銅クラッドなど)が用いられる。
Examples of the material constituting the potential
電位検知タブ部材200は平板の部材であり、電池連結構造体500の組み立て工程において、引き出しタブと重畳されることが想定されている基部210と、この基部210から突出する突出部220とを有している。
The potential
電位検知タブ部材200が引き出しタブと重畳される際、引き出しタブがラミネートフィルム外装材103から引き出されている方向と、平行な方向を基部210の長手方向として定義する。突出部220は、基部210の長手方向に対して、垂直に突出するようになっている。また、基部210の幅の長さ(長手方向に垂直な方向の長さ)は、各引き出しタブの幅の長さと、同じとされている。また、基部210の長手方向の長さは、一方の端部が、正極継ぎ足しタブ部材125の端部と揃って重ねられたとき、他方の端部が絶縁部材310と重なる程度の長さとされる。基部210の他方の端部が絶縁部材310と重なっている状態は図6に示されている。
When the potential
電位検知タブ部材200の基部210は、正極引き出しタブ120と正極継ぎ足しタブ部材125とからなる正極のタブ全体と重ねられたり、或いは、負極引き出しタブ130と重ねられたり、或いは、正極のタブ全体と負極引き出しタブ130の両方と重ねられたりして、それらと抵抗溶接などによって電気的・物理的に接合される。
The
一方、電位検知タブ部材200の突出部220は、信号リード線230や電源線240との導電接続部として利用される。
On the other hand, the protruding
電位検知タブ部材200の突出部220と接続されていない方の信号リード線230の端部は、コネクタ部材260の不図示の導電部と接続されている。
The end of the
また、電位検知タブ部材200の突出部220と接続されていない方の電源線240の端部が、電池連結構造体500の正極の電源線として用いられる場合には、ヒューズ部243を介して電源端子部245と接続される。
When the end of the
また、電位検知タブ部材200の突出部220と接続されていない方の電源線240の端部が、電池連結構造体500の負極の電源線として用いられる場合には、直接電源端子部245と接続される。
When the end of the
電池連結構造体500の製造工程において、電位検知タブ部材200は、接合された各引き出しタブと共に、折り返されるようになっている。図10(B)、(C)には、組み立て工程で折り返される予定のラインが、点線にて示されている。引き出しタブや、電位検知タブ部材200を折り返す工程については後述する。
In the manufacturing process of the
なお、本発明で用いるような電位検知タブ部材200を省略して組電池を製造しようとすると、単電池に予めリードが接続された状態になるので、積層する際に、リードが単電池の容器や異極と接触する可能性がある。また、それを防ぐには長いリードを取りまとめながら単電池を積層する必要があるため、生産性が低下してしまう。このようなことを防ぐためにも、電位検知タブ部材200が用いられたワイヤーハーネスを、電池パック700の組み立てに採用することが好ましい。
Note that, when the assembled battery is manufactured by omitting the potential
続く図11に示す工程では、正極引き出しタブ120と正極継ぎ足しタブ部材125の上に載置された電位検知タブ部材200が、正極継ぎ足しタブ部材125と抵抗溶接されて接合された状態となる。本実施形態では、タブ同士の接合に、抵抗溶接を用いたが、超音波溶接などのその他の接合方法を用いることもできる。
In the subsequent step shown in FIG. 11, the potential
また、クッション部材として機能する第1端側セル間保護緩衝部材330が、正極引き出しタブ120、正極継ぎ足しタブ部材125、電位検知タブ部材200の下に、また、正極引き出しタブ120の上下に載置される。第1端側セル間保護緩衝部材330は、電気絶縁性、クッション性を備え、難燃性であることが好ましい。また、第1端側セル間保護緩衝部材330は、後述するb−cに相当する空間を埋めることがないようにする。
Also, the first end-side cell
ここで、第1端側セル間保護緩衝部材330は、直方体状の絶縁性の樹脂部材であり、材質としてはクロロプレンゴムが好適である。タブ間保護緩衝部材314と同様の材質を用いることができる。また、必要に応じて、第1端側セル間保護緩衝部材330は、タブ間保護緩衝部材314とも一体化することができる。(タブ間保護緩衝部材314と第1端側セル間保護緩衝部材330とを一つの部材として、L字状やT字状の部材とすることもできる。)
図12に示す工程では、正極引き出しタブ120がラミネートフィルム外装材103から引き出されている方向と逆の方向に、正極引き出しタブ120、正極継ぎ足しタブ部材125、電位検知タブ部材200を折り返す工程を実施する。
Here, the first end-side cell
In the step shown in FIG. 12, a step of folding back the positive
図13に示すように、上記のような折り返し工程で、正極のタブ部材全体の長さは、第1端部111からcとなる。折り返された分のb−cに相当する空間が、以降の工程で電池セル100を積層する際に利用される。
As shown in FIG. 13, the length of the entire positive electrode tab member is c from the
前記折り返す工程で、正極引き出しタブ120、正極継ぎ足しタブ部材125、電位検知タブ部材200が折り返された際には、それぞれの先端部が、絶縁部材310に載置される程度となるように、各タブや絶縁部材310の寸法が規定されている。このような絶縁部材310により、引き出しタブやタブ部材等から、電池セル100のラミネートフィルム外装材103を保護することができる。
In the folding step, when the positive electrode pull-out
また、本発明に係る電池パック700においては、上記のような折り返し工程を、引き出しタブやタブ部材等に施すので、電池パック700の体積効率を向上させることができる。 Further, in the battery pack 700 according to the present invention, since the folding process as described above is performed on the drawer tab, the tab member, and the like, the volume efficiency of the battery pack 700 can be improved.
また、本発明に係る電池パック700によれば、折り返し工程によって設けることができる空間によって、製造性も向上させることができ、歩留まりの向上を図ることもできる。 Moreover, according to the battery pack 700 which concerns on this invention, manufacturability can also be improved by the space which can be provided by a folding | returning process, and the improvement of a yield can also be aimed at.
また、本発明に係る電池パック700においては、上記のような折り返し工程で、電位検知タブ部材200の突出部220の位置が折り返しにより変更されないように折り返しが実施される。(図10(B)、図10(C)の折り返し予定ラインも参照。)これにより、電位検知タブ部材200の折り返しによる、突出部220への応力などの影響がなく、従って、突出部220に接続されている信号リード線230や電源線240などへの影響もない。
Further, in the battery pack 700 according to the present invention, in the folding process as described above, folding is performed so that the position of the protruding
また、図13を参照し、第1端側セル間保護緩衝部材330とタブ間保護緩衝部材314との間の配置関係をみてみる。タブ間保護緩衝部材314は、第1端側セル間保護緩衝部材330より、ラミネートフィルム外装材103中の電極積層体(不図示)に対して近接するようにして配置されている。より具体的には、図13に示す如く、タブ間保護緩衝部材314は、第1端側セル間保護緩衝部材330より、略dの長さ分、電極積層体(不図示)に対して近接している。このような配置によれば、前記の導電箔部(不図示)に対する応力を緩和し、導電箔部近傍における保護を行い得る。
Further, with reference to FIG. 13, the arrangement relationship between the first end-side inter-cell
図14に示す工程では、クッション部材として機能する第1端側セル間保護緩衝部材330を、正極引き出しタブ120、正極継ぎ足しタブ部材125、電位検知タブ部材200の上に載置する。
In the step shown in FIG. 14, the first end-side cell
次に、電池セルを積層する工程を図15に示す。積層する電池セルにはプライム記号(’)を付して、1番目の電池セルと区別を図ることとする。 Next, the process of laminating battery cells is shown in FIG. The battery cell to be stacked is given a prime symbol (') to distinguish it from the first battery cell.
図15、図16に示す工程で、2番目の電池セル100’を、最初の電池セル100に積層する際には、ラミネートフィルム外装材103の本体部同士は、2条の両面接着テープ320を用いて固着する。
15 and 16, when the
また、このとき、最初の電池セル100の正極引き出しタブ120の上には、2番目の電池セル100’の負極引き出しタブ130’がくるようにし、また、最初の電池セル100の負極引き出しタブ130の上には、2番目の電池セル100’の正極引き出しタブ120’と正極継ぎ足しタブ部材125’がくるようにする。
At this time, the negative
また、最初の電池セル100の負極引き出しタブ130と、2番目の電池セル100’の正極引き出しタブ120’、正極継ぎ足しタブ部材125’との間には、信号リード線(不図示)のみが半田接合されている電位検知タブ部材200’が配される。すなわち、3枚のタブ部材が鉛直方向から見て整列することとなる。なお、図15の3枚のタブ部材に示される×印は、抵抗溶接実施予定箇所を示している。
Further, only a signal lead wire (not shown) is soldered between the negative electrode pull-out
ここで、正極継ぎ足しタブ部材125’の端部と、電位検知タブ部材200’の端部と、負極引き出しタブ130の端部とが鉛直方向から見てほぼ揃っている(すなわち、全ての端部が、第1端部111からの長さがほぼbとなる)ようにする。
Here, the end portion of the positive electrode
また、最初の電池セル100と、2番目の電池セル100’とを積層する上では、第1端側セル間保護緩衝部材330が図示するように取り付けられる。
Further, in stacking the
続く図17に示す工程では、鉛直方向に揃った3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)を、上下から、抵抗溶接装置1000のアンビル部1010と、ホーン部1020とで挟み込み抵抗溶接を実施する。
In the subsequent step shown in FIG. 17, three tab members (a negative electrode pull-out
図18は3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)の抵抗溶接工程と、折り返し工程とを示す図である。 図18はいずれも、電池セルのラミネートフィルム外装材から引き出された引き出しタブと、電位検知タブ部材とを側面から見た図である。
FIG. 18 is a diagram showing a resistance welding process and a folding process of three tab members (a negative
図18(A)は、図17に示した、抵抗溶接を施される3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)が、アンビル部1010と、ホーン部1020と間にセットされた状態を示している。
FIG. 18A shows the three tab members (negative electrode pull-out
図18(B)は、抵抗溶接装置1000による溶接動作を実行し、3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)を抵抗溶接した様子を示している。
FIG. 18B shows a state in which the welding operation by the
図18(C)は、抵抗溶接された3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)を抵抗溶接装置1000から取り出した様子を示す図である。
FIG. 18C is a diagram showing a state where three resistance-welded tab members (negative electrode pull-out
図18(D)は、抵抗溶接された3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)を、引き出しタブがラミネートフィルム外装材から引き出される方向と逆の方向に、折り返される工程を示している。
FIG. 18D shows a direction in which three tab members (negative electrode pull-out
このような折り返し工程で、抵抗溶接された3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)の長さは、第1端部111からcとなる。図に示す、折り返された分のb−cに相当する空間が、以降の工程で電池セル100を積層しタブ部材同士を抵抗溶接する際、抵抗溶接装置1000のアンビル部1010とホーン部1020とが入り込む空間として利用される。
In such a folding process, the length of the three resistance-welded tab members (the negative
図19は、抵抗溶接された3枚のタブ部材(負極引き出しタブ130、電位検知タブ部材200’、正極継ぎ足しタブ部材125’)に、折り返し工程を施した様子を示している。
FIG. 19 shows a state in which a folding process is performed on three tab members (negative electrode pull-out
ここで、本発明に係る電池パック700の製造の概略を簡単に振り返る。図20乃至図26は本発明の実施形態に係る電池パック700の製造工程を模式的に示す図である。 Here, the outline of manufacturing the battery pack 700 according to the present invention will be briefly reviewed. 20 to 26 are diagrams schematically showing a manufacturing process of the battery pack 700 according to the embodiment of the present invention.
一連の図において、電池セル100には、積層していこう順番に、「第1の」や「第2の」といった序数を付した。また、電池セル100から引き出される正極引き出しタブ120と、これに継ぎ足される正極継ぎ足しタブ部材125には(+)の記号を、また、電池セル100から引き出される負極引き出しタブ130には(−)の記号を付した。模式図による製造工程の説明では、(+)タブ、(−)タブなどと称する。
In the series of figures, the
電池セルを積層する積層工程、また、電池セルのタブ部材同士を抵抗溶接で接続する接続工程、また、接続工程の後の折り返し工程についても、「第1の」や「第2の」といった序数を付した。また、煩雑となるので、電位検知タブ部材については図示省略した。 Ordinal numbers such as “first” and “second” for the stacking step of stacking the battery cells, the connecting step of connecting the tab members of the battery cells by resistance welding, and the folding step after the connecting step Was attached. Further, since it becomes complicated, the potential detection tab member is not shown.
図20は、第1の電池セルを準備する工程を示しいている。第1の電池セルの(+)タブに、不図示の電位検知タブ部材を接続して、これらを折り返す。 FIG. 20 shows a step of preparing the first battery cell. A potential detection tab member (not shown) is connected to the (+) tab of the first battery cell, and these are folded back.
図21は、第1の電池セルの上に、第2の電池セルを積層する工程(第1積層工程)を実施し、さらに第1の電池セルの(−)タブと、第2の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを接続する工程(第1接続工程)を実施した様子を示している。 FIG. 21 illustrates a step of laminating the second battery cell (first laminating step) on the first battery cell, and the (−) tab of the first battery cell and the second battery cell. The state which performed the process (1st connection process) which connects (+) tab of this and the electric potential detection tab member not shown is shown.
続いて、図22に示すように、第1の電池セルの(−)タブと、第2の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを折り返す工程(第1折り返し工程)を実施する。 Subsequently, as shown in FIG. 22, a step of folding back the (−) tab of the first battery cell, the (+) tab of the second battery cell, and a potential detection tab member (not shown) (first folding step). ).
図23は、第2の電池セルの上に、第3の電池セルを積層する工程(第2積層工程)を実施し、さらに第2の電池セルの(−)タブと、第3の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを接続する工程(第2接続工程)を実施した様子を示している。 FIG. 23 illustrates a step of laminating the third battery cell on the second battery cell (second lamination step), and the (−) tab of the second battery cell and the third battery cell. The state which performed the process (2nd connection process) which connects (+) tab of this and the electric potential detection tab member not shown is shown.
続いて、図24に示すように、第2の電池セルの(−)タブと、第3の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを折り返す工程(第2折り返し工程)を実施する。 Subsequently, as shown in FIG. 24, a step of folding back the (−) tab of the second battery cell, the (+) tab of the third battery cell, and a potential detection tab member (not shown) (second folding step). ).
図25は、第3の電池セルの上に、第4の電池セルを積層する工程(第3積層工程)を実施し、さらに第3の電池セルの(−)タブと、第4の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを接続する工程(第3接続工程)を実施した様子を示している。 FIG. 25 illustrates a process of stacking the fourth battery cell on the third battery cell (third stacking process), the (−) tab of the third battery cell, and the fourth battery cell. This shows a state in which the step (third connection step) of connecting the (+) tab of (2) and a potential detection tab member (not shown) is performed.
ここで、実際には抵抗溶接装置1000を用いて、第3接続工程を実施するが、この際、抵抗溶接装置1000のアンビル部1010やホーン部1020が入り込む空間は、第1折り返し工程により生じた空間を活用することができる。
Here, in practice, the third connection process is performed using the
このような空間を設けるためにも、図26に示すように、第3の電池セルの(−)タブと、第4の電池セルの(+)タブと、不図示の電位検知タブ部材とを折り返す工程(第3折り返し工程)を実施する。 In order to provide such a space, as shown in FIG. 26, the (−) tab of the third battery cell, the (+) tab of the fourth battery cell, and a potential detection tab member (not shown) are provided. A folding step (third folding step) is performed.
以上のような電池パック700の製造においては、上記の一連の模式図で示したように、順次折り返し工程を実施していくことにより、電池セル間を接続するための空間を確保でき、電池セル間を効率的に接続することが可能となる。このように、本発明に係る電池パック700では、電池セル間を接続するための基板などの余計な部品を要することもないし、また、余計な部品に伴う、製造上の手間やコストも削減することができる。 In the manufacture of the battery pack 700 as described above, as shown in the above-described series of schematic diagrams, a space for connecting the battery cells can be secured by sequentially performing the folding process. It becomes possible to connect between them efficiently. As described above, the battery pack 700 according to the present invention does not require an extra part such as a substrate for connecting the battery cells, and also reduces the labor and cost in manufacturing associated with the extra part. be able to.
以上のような、積層工程→接続工程→折り返し工程を繰り返すことで、本実施形態においては、7番目の電池セル100を積層し、7番目の電池セル100の負極引き出しタブ130の上に、信号リード線230と電源線240とが半田接続された電位検知タブ部材200を載置する。
In the present embodiment, the
さて、図19に示すような折り返し工程が実施されると、続いて、図27に示すように、第1端側セル間保護緩衝部材330が取り付けられる。
Now, when the folding | returning process as shown in FIG. 19 is implemented, as shown in FIG. 27, the 1st end side inter-cell
続いて、本実施形態においては、3番目の電池セルが積層される前に、セル間補強部材370を介挿するようにしている。このセル間補強部材370には、比較的合成が高い合成樹脂製の絶縁部材を用いることができる。
Subsequently, in the present embodiment, the
電池セル100のラミネートフィルム外装材103は柔軟性があるために、電池セル100の積層数を増して重量を増加させると、耐振動性が大きく低下するおそれがある。そのため、セル間補強部材370を電池セルの間に設けるようにしている。
Since the laminate
このようなセル間補強部材370は、電池セルの積層数で3層ごとか、または、3層以下の任意の間隔で設けられるようにすることが好ましい。また、セル間補強部材370は、電池セルの側面も保護できるように、側板部377を設けることも好ましい実施形態である。
Such
本実施形態においては、セル間補強部材370は、電池セル100に狭持されるように配される平板部373と、この平板部373の対向する両側縁において、屈曲部375で折れ曲がり、平板部373から垂直に延在する2つの側板部377とを有する構造なっている。すなわち、本実施形態において、セル間補強部材370は断面コ字状をなすようになっている。この場合、積層方向の上側又は下側の電池セルの側面を、側板部377によって保護することができる。
In the present embodiment, the
一方、セル間補強部材370には断面H字状のものを採用してもよい。この場合、積層方向の上側及び下側の電池セルの側面を、側板部377によって保護することができる。
On the other hand, the
さて、上記のようなセル間補強部材370を2つ階層させ、図29及び図30に示すように、7つの電池セル100を積層して、電池連結構造体500の基本構造を得る。図20は第1端側セル間保護緩衝部材330の取り付けを示しており、図30は、電池パック700としてのマイナスの電源線240を含むタブ部材等の折り返し工程を示している。
Now, two
図31に示す工程では、複数の電池セル100の第2端部112側には、難燃性を有するクッション部材である第2端側セル間保護緩衝部材340を複数取り付ける。この第2端側セル間保護緩衝部材340には、第1端側セル間保護緩衝部材330と同様の材質のものを用いることができる。
In the step shown in FIG. 31, a plurality of second end-side inter-cell
図32は、上記のようにして完成した電池連結構造体500を示す図である。図32(A)は電池連結構造体500の上面図であり、図32(B)は電池連結構造体500の側面図である。
FIG. 32 is a diagram showing the
次に、以上のような電池連結構造体500を、電池パック700のケース体に収容する際には、電池連結構造体500を保護するようにこれを梱包した電池梱包体600となす。このような電池梱包体600の構成を図33により説明する。
Next, when the
電池連結構造体500において、第1端側セル間保護緩衝部材330の間で、タブ間保護緩衝部材314が配された箇所は、凹みのようになっているが、この凹みには、第1位置安定緩衝材501が配される。
In the
この第1位置安定緩衝材501は直方体状の絶縁性の樹脂部材であり、材質としてはクロロプレンゴムが好適である。ただし、第1位置安定緩衝材501に用いる材質の硬度は、タブ間保護緩衝部材314に用いる材質の硬度より高く設定される。
The first position stabilizing
タブ間保護緩衝部材314は、ラミネートフィルム外装材103内に収容されている導電箔部(不図示)の保護機能を主として期待しており、これに対して、第1位置安定緩衝材501には、保護機能の他に電池連結構造体500の位置決め的な機能も期待される。このために、(第1位置安定緩衝材501の硬度)>(タブ間保護緩衝部材314)とされる。
The inter-tab
なお、後述する第2位置安定緩衝材552も、第1位置安定緩衝材501と同様の材質・機能であり、(第2位置安定緩衝材552)>(タブ間保護緩衝部材314)とされる。
Note that a second position stabilizing
すなわち、本発明に係る電池パック700においては、
(第1位置安定緩衝材501の硬度)=(第2位置安定緩衝材552)>
(タブ間保護緩衝部材314の硬度)=(第1端側セル間保護緩衝部材330の硬度)=(第2端側セル間保護緩衝部材340の硬度)
の関係で硬度の設定が行われ、実際、このような硬度の設定を行うと、電池パック700の耐衝撃性・耐振動性が向上することが確認された。
That is, in the battery pack 700 according to the present invention,
(Hardness of first position stabilizing cushioning material 501) = (second position stabilizing cushioning material 552)>
(Hardness of inter-tab protection buffer member 314) = (Hardness of first end-side cell protection buffer member 330) = (Hardness of second end-side cell protection buffer member 340)
Thus, it was confirmed that the hardness and vibration resistance of the battery pack 700 were improved when the hardness was actually set.
さて、電池梱包体600の構成に戻り、第1位置安定緩衝材501は両面接着テープ511を介して第1端側補強板521と固着される。また、第1端側補強板521は、ポリエステル基材からなる接着テープ531によって覆われるようにして固定される。また、接着テープ531の外方には第2位置安定緩衝材552が配される。
Now, returning to the configuration of the
また、電池連結構造体500には、両面接着テープ515を介して、合成樹脂製の第1面側補強板525が貼着される。また、電池パック700のケース体に収容される際には、ポリカーボネート製の第1面側スペーサー545が配される。
In addition, a first surface
また、電池連結構造体500には、両面接着テープ516(不図示)を介して、合成樹脂製の第2面側補強板526が貼着される。また、電池パック700のケース体に収容される際には、ポリカーボネート製の第2面側スペーサー546が配される。
In addition, a second surface
また、電池連結構造体500には、両面接着テープ512(不図示)を介して、合成樹脂製の第2端側補強板522が貼着される。また、電池パック700のケース体に収容される際には、クロロプレン製の第2端側スペーサー542が配される。
Further, a second end-
また、電池連結構造体500の両側面は、ポリエステル基材からなる接着テープ533、534によって覆われるようにして固定される。また、電池連結構造体500の周囲は、絶縁樹脂製の環状包囲樹脂テープ567によって包囲され固定される。
Further, both side surfaces of the
図33は、概略、上記のように構成される電池梱包体600が、第1ケース体670及び第2ケース体680に収容されて、本発明に係る電池パック700とされる工程を図示している。
FIG. 33 schematically illustrates a process in which the
第1ケース体670には、BMU(バッテリーマネジメントユニット)基板690が取り付けられており、このBMU基板690に設けられている基板側電源端子部695と、電池梱包体600側の電源端子部245とが結合されて、電池梱包体600がケース体内に収容される。
A BMU (battery management unit)
以上のような本発明に係る電池パック700は、前記正極引き出しタブ120前記と負極引き出しタブ130との間に、前記ラミネートフィルム外装材103と接触するタブ間保護緩衝部材314が配されており、このような本発明に係る電池パック700によれば、電池セル100におけるラミネートフィルム外装材103内の導電箔部近傍における保護をより確実に行うことが可能となり、電池パック700自体が耐振動性や耐衝撃性を向上させることができる。
In the battery pack 700 according to the present invention as described above, an inter-tab
100・・・単位セル
103・・・ラミネートフィルム外装材
105・・・電極積層領域
110・・・電池本体部
111・・・第1端部
112・・・第2端部
113・・・側端部
119・・・面取り部
120・・・正極引き出しタブ
125・・・正極継ぎ足しタブ部材
130・・・負極引き出しタブ
200・・・電位検知タブ部材
210・・・基部
220・・・突出部
230・・・信号リード線
240・・・電源線
243・・・ヒューズ部
245・・・電源端子部
260・・・コネクタ部材
310・・・絶縁部材(セル保護用)
314・・・タブ間保護緩衝部材(クッション部材、第4の緩衝材)
320・・・両面接着テープ
330・・・第1端側セル間保護緩衝部材(クッション部材、第3の緩衝材)
340・・・第2端側セル間保護緩衝部材(クッション部材、第3の緩衝材)
370・・・セル間補強部材
373・・・平板部
375・・・屈曲部
377・・・側板部
500・・・電池連結構造体
501・・・第1位置安定緩衝材(クッション部材、第1の緩衝材)
511・・・両面接着テープ
512・・・両面接着テープ
515・・・両面接着テープ
516・・・両面接着テープ
521・・・第1端側補強板
522・・・第2端側補強板
525・・・第1面側補強板
526・・・第2面側補強板
531・・・接着テープ(ポリエステル基材)
533・・・接着テープ(ポリエステル基材)
534・・・接着テープ(ポリエステル基材)
542・・・第2端側スペーサー
545・・・第1面側スペーサー
546・・・第2面側スペーサー
552・・・第2位置安定緩衝材(クッション部材、第2の緩衝材)
567・・・環状包囲樹脂テープ
600・・・電池梱包体
670・・・第1ケース体
680・・・第2ケース体
690・・・BMU(バッテリーマネジメントユニット)基板
695・・・基板側電源端子部
700・・・電池パック
1000・・・抵抗溶接装置
1010・・・アンビル部
1020・・・ホーン部
DESCRIPTION OF
314 ... Inter-tab protection cushioning member (cushion member, fourth cushioning material)
320... Double-sided
340 ... Second end side inter-cell protection buffer member (cushion member, third buffer material)
370 ... inter-cell reinforcing
511 ... Double-sided
533 ... Adhesive tape (polyester substrate)
534 ... Adhesive tape (polyester substrate)
542 ... 2nd
567... Surrounding
Claims (7)
前記正極引き出しタブと前記負極引き出しタブとの間に、前記ラミネートフィルム外装材と接触するタブ間保護緩衝部材が配される電池パック。 A battery pack including a battery connection structure in which a plurality of battery cells each having a positive electrode extraction tab and a negative electrode extraction tab drawn from one side of a rectangular laminate film exterior material are stacked and the adjacent battery cells are electrically connected There,
A battery pack in which an inter-tab protection buffer member that contacts the laminate film exterior material is disposed between the positive electrode extraction tab and the negative electrode extraction tab.
前記タブ間保護緩衝部材と前記電極積層体とで前記ラミネートフィルム外装材が挟まれるように、前記タブ間保護緩衝部材が配される請求項1に記載の電池パック。 The laminate film exterior material contains an electrode laminate,
The battery pack according to claim 1, wherein the inter-tab protection buffer member is disposed so that the laminate film exterior member is sandwiched between the inter-tab protection buffer member and the electrode laminate.
前記電池連結構造体と前記ケース体の間には位置安定緩衝材が配される請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電池パック。 The battery connection structure is accommodated in a case body,
The battery pack according to any one of claims 1 to 4, wherein a position stabilizing buffer material is disposed between the battery connection structure and the case body.
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