JP2019117757A - Power-storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a storage module.
従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えた、いわゆるバイポーラ型の蓄電モジュールが知られている(特許文献1参照)。このような蓄電モジュールは、複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間をシールする樹脂群が設けられている。隣り合うバイポーラ電極間に形成された内部空間には、電解液が収容される。 As a conventional storage module, there is known a so-called bipolar storage module including a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of an electrode plate and a negative electrode is formed on the other surface (see Patent Document 1). Such a storage module includes a stacked body formed by stacking a plurality of bipolar electrodes. On the side surface of the laminate, a resin group is provided which seals between the bipolar electrodes adjacent in the stacking direction. An electrolytic solution is accommodated in an internal space formed between adjacent bipolar electrodes.
ところで、特許文献1に記載された蓄電モジュールにおいて、電解液の漏れ等を防止するために、隣り合うバイポーラ電極間に形成された内部空間を樹脂部材でシールすることで液密を確保している。一方、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両への搭載性が向上のために、発電に直接寄与しない部材等の体格を低減する必要がある。 By the way, in the storage module described in Patent Document 1, in order to prevent leakage of the electrolytic solution, the internal space formed between adjacent bipolar electrodes is sealed with a resin member to ensure liquid tightness. . On the other hand, in order to improve the mountability to various vehicles such as a forklift, a hybrid car, and an electric car, it is necessary to reduce the physique of members which do not directly contribute to the power generation.
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、体格低減を実現した蓄電モジュールを提供することにある。 The object of the present invention is made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide an electricity storage module which realizes reduction in physical size.
上記目的を達成する蓄電モジュールは、電極板、電極板の一方面に設けられた正極、および電極板の他方面に設けられた負極を含むバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体を有しており、積層体の積層方向において両端に配置された電極板は、正極もしくは負極を一方面にのみ設けている。一方面に正極のみ設けた電極板を正極側終端電極、他方面に負極のみ設けた電極板を負極側終端電極と呼ぶ。積層体の積層方向において両端のうち一端に正極側終端電極および、両端のうち他端に負極側終端電極の電極板の縁部に形成された枠状の第1樹脂部と、積層体の積層方向において、各バイポーラ電極の電極板の一方面の縁部に形成された枠状の複数の第2樹脂部とを設けており、積層体の積層方向において、第2樹脂部は前記第1樹脂部より内側に配置され、第1樹脂部は第2樹脂部よりも薄いことを特徴とする。 An electricity storage module for achieving the above object has a laminate including an electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a bipolar electrode including a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate via a separator. The electrode plates disposed at both ends in the stacking direction of the laminate have the positive electrode or the negative electrode provided on only one side. An electrode plate provided with only a positive electrode on one side is referred to as a positive electrode side terminal electrode, and an electrode plate provided with only a negative electrode on the other side is referred to as a negative electrode side terminal electrode. A frame-shaped first resin portion formed on the edge of the electrode plate of the positive electrode side terminal electrode at one end of the both ends in the lamination direction of the laminate and at the other end of the two ends, and lamination of the laminate And a plurality of frame-like second resin portions formed on the edge of one surface of the electrode plate of each bipolar electrode in the direction, and the second resin portion is the first resin in the lamination direction of the laminate. The first resin portion is disposed inside the portion, and the first resin portion is thinner than the second resin portion.
かかる構成によれば、積層体の積層方向において第1樹脂部の厚みを低減することで、体格低減効果が可能となる。 According to this configuration, by reducing the thickness of the first resin portion in the stacking direction of the stacked body, a physique reduction effect is possible.
この発明によれば、体格低減効果のある蓄電モジュールの提供が可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a storage module having a physique reduction effect.
以下、本発明の実施形態を図1〜図3に従って説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described according to FIGS. 1 to 3.
図1に示す蓄電装置10は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置10は、複数(本実施形態では3つ)の蓄電モジュール12を備えるが、単一の蓄電モジュール12を備えてもよい。蓄電モジュール12は例えばバイポーラ電池である。蓄電モジュール12は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
複数の蓄電モジュール12は、例えば金属板等の導電板14を介して積層され得る。積層方向D1(図1のZ方向)から見て、蓄電モジュール12及び導電板14は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール12の詳細については後述する。導電板14を介して、蓄電モジュール12は積層されている。導電板14は、積層方向D1において蓄電モジュール12の両端に配置され、隣り合う蓄電モジュール12と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール12が積層方向D1に直列に接続される。積層方向D1において、一端に位置する導電板14には正極端子24が接続されており、他端に位置する導電板14には負極端子26が接続されている。正極端子24は、接続される導電板14と一体であってもよい。負極端子26は、接続される導電板14と一体であってもよい。正極端子24及び負極端子26は、積層方向D1に直交する方向に延在している。これらの正極端子24及び負極端子26により、蓄電装置10の充放電を実施できる。
The plurality of
導電板14は、蓄電モジュール12において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板14の内部に設けられた複数の空隙14aを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール12からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙14aは例えば積層方向D1に直交する方向(図1のY方向)に延在する。積層方向D1から見て、導電板14は、蓄電モジュール12よりも小さいが、蓄電モジュール12と同じかそれより大きくてもよい。
蓄電装置10は、交互に積層された蓄電モジュール12及び導電板14を積層方向D1に拘束する拘束部材16を備え得る。拘束部材16は、一対の拘束プレート16A,16Bと、拘束プレート16A,16B同士を連結する連結部材(ボルト18およびナット20)とを備える。各拘束プレート16A,16Bと導電板14との間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルム22が配置される。各拘束プレート16A,16Bは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向D1から見て、各拘束プレート16A,16B及び絶縁フィルム22は例えば矩形形状を有する。絶縁フィルム22は導電板14よりも大きくなっており、各拘束プレート16A,16Bは、蓄電モジュール12よりも大きくなっている。積層方向D1から見て、拘束プレート16Aの縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔H1が蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向D1から見て、拘束プレート16Bの縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔H2が蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。積層方向D1から見て各拘束プレート16A,16Bが矩形形状を有している場合、挿通孔H1及び挿通孔H2は、拘束プレート16A,16Bの角部に位置する。
The
一方の拘束プレート16Aは、負極端子26に接続された導電板14に絶縁フィルム22を介して突き当てられ、他方の拘束プレート16Bは、正極端子24に接続された導電板14に絶縁フィルム22を介して突き当てられている。ボルト18は、例えば一方の拘束プレート16A側から他方の拘束プレート16B側に向かって挿通孔H1に通され、他方の拘束プレート16Bから突出するボルト18の先端には、ナット20が螺合されている。これにより、絶縁フィルム22、導電板14及び蓄電モジュール12が挟持されてユニット化されると共に、積層方向D1に拘束荷重が付加される。
One
図3は、蓄電モジュールの要部拡大断面図である。具体的には、図3は、蓄電モジュールを構成する積層体の積層方向D1における外縁部(上側縁部及び下側縁部の各々)のうち、X方向における一方側(図2の図示左側)の部分を拡大して示した図である。なお、蓄電モジュールの概略構成を示す図2においては、積層体の外縁部の詳細な構成(図3に示す外縁部Eの構成)の図示は省略されている。 FIG. 3 is an enlarged sectional view of an essential part of the storage module. Specifically, FIG. 3 shows one side in the X direction (the left side in FIG. 2) of the outer edge (each of the upper edge and the lower edge) in the stacking direction D1 of the laminate constituting the storage module It is the figure which expanded and showed the part of. In addition, in FIG. 2 which shows schematic structure of an electrical storage module, illustration of the detailed structure (The structure of the outer edge part E shown in FIG. 3) of the outer edge part of a laminated body is abbreviate | omitted.
複数のバイポーラ電極(電極)32を積層した積層体30について、図2および図3に示す。バイポーラ電極32の積層方向D1から見て積層体30は例えば矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極32間にはセパレータ40が配置され得る。バイポーラ電極32は、電極板34と、電極板34の一方面に設けられた正極36と、電極板34の他方面に設けられた負極38とを含む。積層体30において、一のバイポーラ電極32の正極36は、セパレータ40を挟んで積層方向D1に隣り合う一方のバイポーラ電極32の負極38と対向し、一のバイポーラ電極32の負極38は、セパレータ40を挟んで積層方向D1に隣り合う他方のバイポーラ電極32の正極36と対向している。積層方向D1において、積層体30の一端には、内側面に負極38が配置された電極板34(負極側終端電極)が配置され、積層体30の他端には、内側面に正極36が配置された電極板34(正極側終端電極)が配置される。負極側終端電極の負極38は、セパレータ40を介して最上層のバイポーラ電極32の正極36と対向している。正極側終端電極の正極36は、セパレータ40を介して最下層のバイポーラ電極32の負極38と対向している。これら終端電極の電極板34はそれぞれ隣り合う導電板14(図1参照)に接続される。
A stacked
蓄電モジュール12は、積層方向D1に延在する積層体30の側面30aにおいて電極板34の縁部34aを保持する枠体50を備える。枠体50は、積層方向D1から見て積層体30の周囲に設けられている。具体的には、枠体50は、積層体30の側面30aを取り囲むように構成されている。枠体50は、積層方向D1から見て最外層に位置する電極板34の縁部34aに設けられ、電極板34の中心から外側へ積層方向D1に垂直な方向に張り出す張出部分52bを有する2つの第1樹脂部52と、各電極板34の縁部34aに設けられ、電極板34の端部34bから張り出す張出部分54bをそれぞれ有する複数の第2樹脂部54と、積層方向D1から見て複数の第1樹脂部52および第2樹脂部54の周囲に設けられる第3樹脂部56と、を備えている。
The
枠体50の内壁は、第1樹脂部52および第2樹脂部54より構成されている。枠体50の内壁を構成する第2樹脂部54は、各バイポーラ電極32の電極板34の一方面(ここでは正極36が形成される面)の縁部34aから電極板34の端部34bにわたって設けられている。積層方向D1から見て、各第2樹脂部54は、各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34a全周にわたって設けられている。隣り合う第2樹脂部54同士は、各バイポーラ電極32の電極板34の他方面(ここでは負極38が形成される面)の外側に延在する面において当接している。その結果、第2樹脂部54と各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34aが、熱で溶着され接合することで保持される。本実施例において、積層方向D1における第2樹脂部54の厚みは、100〜400μmである。
The inner wall of the
枠体50の内壁を構成する第1樹脂部52は、積層体30の両端に位置する電極板34の一方面の縁部34aに設けられている。各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34aが第2樹脂部54で保持されると同様に、積層体30の両端に配置された電極板34の縁部34aは、第1樹脂部52と第2樹脂部54に埋没した状態で保持されている。具体的には、正極側終端電極については、正極側終端電極の外側面(導電板14に接続される面)に、第1樹脂部52が設けられている。すなわち、正極側終端電極の縁部34aは、正極側終端電極の外側面に設けられた第1樹脂部52(図2において1番下に設けられた第1樹脂部52)と、正極側終端電極の他方面に設けられた第2樹脂部54とに埋没した状態で保持されている。負極側終端電極については、負極側終端電極の外側面(導電板14に接続される面)に、第1樹脂部52が設けられている。すなわち、負極側終端電極の縁部34aは、負極側終端電極の外側面に設けられた第1樹脂部52(図2において1番上に設けられた第1樹脂部52)と、負極側終端電極と隣り合うバイポーラ電極32の一方面に設けられた第2樹脂部54とに埋没した状態で保持されている。積層方向D1において、第1樹脂部52の厚みは、第2樹脂部54より薄く設けられており、本実施例において20〜100μmとなる。また、負極側終端電極に設けられた第1樹脂枠52の厚みは、電極板34の厚みよりも厚く設けられている。積層方向D1に隣り合う電極板34,34間には、当該電極板34,34と第1樹脂部52とによって液密に仕切られた内部空間Vが形成されている。当該内部空間Vには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液(不図示)が収容されている。
The
枠体50の外壁を構成する第3樹脂部56は、積層方向D1を軸方向として延在する枠状部である。第3樹脂部56は、積層方向D1において積層体30の全長にわたって延在する。第3樹脂部56は、積層方向D1に延在する第1樹脂部52および第2樹脂部54の外側面を覆っている。第3樹脂部56は、後述する射出成形によって形成されている。第3樹脂部56は、積層方向D1における両端部の各々において、内側に延在する円環状のフランジ部56aを有している。フランジ部56aは、積層体30の積層端に位置する第1樹脂部52の積層方向D1における外側面の少なくとも一部を覆う部分である。積層体30は、積層方向D1における両端部に形成されるフランジ部56aによって挟持されている。本実施例において、積層方向D1においてフランジ部56aの厚みは、0.6〜1mmである。また、第3樹脂部の厚み幅、すなわち枠体50の外壁から枠体50の内壁の端部(端部52aおよび端部54a)までの厚みは、4〜6mmである。
The
電極板34は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。或いは、電極板34は、ニッケルめっき鋼板であってもよい。電極板34の縁部34aは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっており、当該未塗工領域が枠体50の内壁を構成する第1樹脂部52および第2樹脂部54に埋没して保持される領域となっている。正極36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。負極38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。電極板34の他方面における負極38の形成領域は、電極板34の一方面における正極36の形成領域に対して一回り大きくなっている。
The
セパレータ40は、例えばシート状に形成されている。セパレータ40を形成する材料としては、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、ポリプロピレン等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ40は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ40は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。
The
枠体50を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、又は変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)等が挙げられる。
Examples of the resin material constituting the
次に、本実施形態の作用を説明する。
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本発明にかかる蓄電モジュールは、発電に直接寄与しない部材等の体格を低減し、蓄電モジュール全体の体格を低減することで、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両への搭載性が向上する。特に、リアシート下に配置する場合、大きな効果を発する。
(2)樹脂部と電極板を熱溶着する時に、樹脂部と金属の電極板の温度差により、樹脂部の収縮量が電極板の収縮量よりも大きくなるため、電極板が反る現象が起こることが知られている。 しかし、第1樹脂部52の厚みを薄くすることで、電極板34の反り量が低減する。第3樹脂部56の厚みも低減することが可能となり、積層体30の反り量も低減する。積層体30の反り量低減により、蓄電モジュールの組み付け性および積層しやすさが向上する。
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
○ 本実施例において、隣り合う第2樹脂部54同士は、各バイポーラ電極32の負極38が形成される面の外側に延在する面において当接していたが、正極36が形成される面の外側に延在する面において当接するようにしていても良い。この場合、負極側終端電極の縁部34aは、負極側終端電極の外側面に設けられた第1樹脂部52と、負極側終端電極の他方面に設けられた第2樹脂部54とに埋没した状態で保持されている。また、正極側終端電極の縁部34aは、正極側終端電極の外側面に設けられた第1樹脂部52と、正極側終端電極と隣り合うバイポーラ電極32の一方面に設けられた第2樹脂部54とに埋没した状態で保持されている。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The storage module according to the present invention reduces the physical size of members that do not directly contribute to power generation and reduces the physical size of the entire storage module, so that it can be mounted on various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles and electric vehicles Improve. In particular, when arranged under the rear seat, it produces a great effect.
(2) When the resin part and the electrode plate are heat-welded, the contraction amount of the resin part becomes larger than the contraction amount of the electrode plate due to the temperature difference between the resin portion and the metal electrode plate. It is known to happen. However, by reducing the thickness of the
The above embodiment may be modified as follows.
In the present embodiment, the adjacent
10 蓄電装置
12 蓄電モジュール
14 導電板
16 拘束部材
16A 拘束プレート
16B 拘束プレート
18 ボルト
20 ナット
22 絶縁フィルム
24 正極端子
26 負極端子
30 積層体
32 バイポーラ電極
34 電極板
34a 縁部
34b 端部
36 正極
38 負極
40 セパレータ
50 枠体
52 第1樹脂部
52a 端部
52b 張出部
54 第2樹脂部
54a 端部
54b 張出部
56 第3樹脂部
56a フランジ部
D1 積層方向
H1 挿通孔
H2 挿通孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記積層体の積層方向において両端のうち一端に配置された、前記電極板の一方面に正極のみ設けた正極側終端電極と、
前記積層体の積層方向において両端のうち他端に配置された、前記電極板の他方面に負極のみ設けた負極側終端電極と、
を有する蓄電モジュールであって、
前記積層体の積層方向において両端に配置された前記負極側終端電極および前記正極側終端電極の前記電極板の縁部に形成された枠状の第1樹脂部と、
前記積層体の積層方向において、各前記バイポーラ電極の前記電極板の一方面の縁部に形成された枠状の複数の第2樹脂部と、
を有し、
前記積層体の積層方向において、前記第2樹脂部は前記第1樹脂部より内側に配置され、前記第1樹脂部は前記第2樹脂部よりも薄い
ことを特徴とした蓄電モジュール。
An electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a laminated body in which a plurality of bipolar electrodes including a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate are laminated via a separator.
A positive electrode side end electrode provided at one end of the both ends in the laminating direction of the laminate, provided with only the positive electrode on one surface of the electrode plate;
A negative electrode side terminal electrode provided on the other surface of the electrode plate and provided only with the negative electrode, disposed at the other end of both ends in the laminating direction of the laminated body;
A storage module having
A frame-shaped first resin portion formed at an edge portion of the electrode plate of the negative electrode side terminal electrode and the positive electrode side terminal electrode disposed at both ends in the laminating direction of the laminate;
A plurality of frame-like second resin portions formed on an edge of one surface of the electrode plate of each of the bipolar electrodes in the stacking direction of the stack;
Have
In the storage direction of the stack, the second resin portion is disposed inside the first resin portion, and the first resin portion is thinner than the second resin portion.
ことを特徴とする請求項1記載の蓄電モジュール。
The edge portion of the electrode plate of the positive electrode side termination electrode disposed at one end of the both ends of the laminate and the negative electrode side termination electrode disposed at the other end of the two ends is the first resin portion and the second resin portion. It is hold | maintained in the state joined to the resin part. The electrical storage module of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蓄電モジュール。
The second resin portions adjacent to each other are in contact with each other in a surface extending outward in the surface direction of the surface on which the negative electrode of the electrode plate of each bipolar electrode is formed. The storage module according to claim 2.
ことを特徴とした請求項1〜3のいずれかに記載の蓄電モジュール。
The edge portion of the negative electrode side terminal electrode is formed on the first resin portion provided on the outer side surface of the negative electrode side terminal electrode, and the second resin member provided on one side of the bipolar electrode adjacent to the negative electrode side terminal electrode. The power storage module according to any one of claims 1 to 3, which is held in a state of being bonded to a resin portion.
ことを特徴とした請求項1〜4のいずれかに記載の蓄電モジュール。
The edge portion of the positive electrode side terminal electrode is joined to the first resin portion provided on the outer surface of the positive electrode side terminal electrode and the second resin portion provided on the other surface of the positive electrode side terminal electrode The power storage module according to any one of claims 1 to 4, which is held in a state.
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