JP2019175718A - Battery stack - Google Patents

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Abstract

To provide a battery stack that can suppress heat transfer to a battery cell adjacent to the battery cell that generates heat.SOLUTION: A battery stack 1 includes a support portion 15, an expansion portion 11, and a battery cell 10. The expansion portion 11 is supported by the support portion 15. The expansion portion 11 has a larger thermal expansion coefficient than the support portion 15. The plurality of battery cells 10 are stacked via the support portion 15 and the expansion portion 11. When viewed in the stacking direction of the plurality of battery cells 10, the area of the expansion portion 11 is 25% or more and 67% or less of the area of the battery cell 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電池スタックに関する。   The present disclosure relates to battery stacks.

ケースを介して電極体に荷重を加える加圧部材を備える二次電池に関する技術が、たとえば特開2016−004724号公報(特許文献1)に開示されている。   A technique related to a secondary battery including a pressure member that applies a load to an electrode body through a case is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-004724 (Patent Document 1).

特開2016−004724号公報JP, 2006-004724, A

上記特許文献1に開示される二次電池において、電池セルが発熱したとき、発熱した電池セルから加圧部材を介して、発熱した電池セルに隣接する電池セルへ熱が伝達されると、上記隣接する電池セルの性能が低下する可能性がある。   In the secondary battery disclosed in Patent Document 1, when the battery cell generates heat, heat is transferred from the generated battery cell to the battery cell adjacent to the generated battery cell via the pressure member. There is a possibility that the performance of the adjacent battery cell is deteriorated.

本開示では、発熱した電池セルに隣接する電池セルへの熱伝達を抑制できる電池スタックが提供される。   In the present disclosure, a battery stack capable of suppressing heat transfer to a battery cell adjacent to a heated battery cell is provided.

本開示に係る電池スタックは、支持部と、膨張部と、電池セルとを備えている。膨張部は、支持部に支持されている。膨張部は、支持部よりも大きい熱膨張係数を有している。複数の電池セルは、支持部および膨張部を介して積層されている。複数の電池セルの積層方向に見て、膨張部の面積は、電池セルの面積の25%以上67%以下である。   The battery stack according to the present disclosure includes a support part, an expansion part, and a battery cell. The inflating part is supported by the support part. The expansion part has a larger thermal expansion coefficient than the support part. The plurality of battery cells are stacked via the support portion and the expansion portion. When viewed in the stacking direction of the plurality of battery cells, the area of the expanded portion is 25% or more and 67% or less of the area of the battery cell.

上記電池スタックによると、電池セルが発熱した際に膨張部が熱膨張することにより、発熱した電池セルと、その電池セルに隣接する電池セルとの距離が大きくなる。これにより、発熱した電池セルに隣接する電池セルへの熱伝達を抑制できる。   According to the battery stack, the expansion portion thermally expands when the battery cell generates heat, so that the distance between the generated battery cell and the battery cell adjacent to the battery cell is increased. Thereby, the heat transfer to the battery cell adjacent to the battery cell which generate | occur | produced can be suppressed.

本開示に従えば、発熱した電池セルに隣接する電池セルへの熱伝達を抑制することができる。   According to the present disclosure, heat transfer to the battery cell adjacent to the heated battery cell can be suppressed.

実施の形態に従う電池スタックの概略正面図である。It is a schematic front view of the battery stack according to the embodiment. 実施の形態に従うスペーサおよび膨張部の概略側面図である。It is a schematic side view of the spacer and expansion part according to an embodiment. 連鎖発熱試験の方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of a chain | strand exothermic test. 隣接電池セルの温度と膨張部の面積との関係を示すグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which shows the relationship between the temperature of an adjacent battery cell, and the area of an expansion part. 過充電試験の方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of an overcharge test. 連鎖発熱試験および過充電試験の評価結果をまとめたグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph which put together the evaluation result of the chain heat test and the overcharge test.

以下、図面に基づいて、実施の形態における電池スタックについて説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。   Hereinafter, the battery stack in the embodiment will be described based on the drawings. In the embodiments described below, the same or substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and repeated description is not repeated.

(構成)
図1は、実施の形態に従う電池スタック1の概略正面図である。図2は、実施の形態に従うスペーサ13および膨張部11の概略側面図である。図1および図2を参照して電池スタック1について説明する。
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic front view of a battery stack 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a schematic side view of spacer 13 and inflating portion 11 according to the embodiment. The battery stack 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

電池スタック1は、ハイブリッド自動車に搭載されている。電池スタック1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関とともに、ハイブリッド自動車の動力源とされている。別の例として、電池スタック1は、電気自動車または燃料電池自動車に搭載されている。   The battery stack 1 is mounted on a hybrid vehicle. The battery stack 1 is used as a power source for a hybrid vehicle together with an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. As another example, the battery stack 1 is mounted on an electric vehicle or a fuel cell vehicle.

電池スタック1は、複数の電池セル10と、スペーサ13とを備えている。隣り合う電池セル10の間に、スペーサ13が介在している。図1,2中に図示された両矢印は、積層方向DR1と、上下方向DR2と、奥行方向DR3とを示している。   The battery stack 1 includes a plurality of battery cells 10 and spacers 13. A spacer 13 is interposed between adjacent battery cells 10. The double arrows shown in FIGS. 1 and 2 indicate the stacking direction DR1, the vertical direction DR2, and the depth direction DR3.

積層方向DR1は、電池セル10が積層されている方向であり、図1においては図中の左右方向である。上下方向DR2は、電池セル10の高さ方向であり、積層方向DR1と直交している。上下方向DR2は、図1においては図中の上下方向である。奥行方向DR3は、積層方向DR1および上下方向DR2に直交する方向であり、図2においては図中の左右方向である。   The stacking direction DR1 is the direction in which the battery cells 10 are stacked, and is the left-right direction in FIG. The vertical direction DR2 is the height direction of the battery cell 10, and is orthogonal to the stacking direction DR1. The vertical direction DR2 is the vertical direction in FIG. The depth direction DR3 is a direction orthogonal to the stacking direction DR1 and the up-down direction DR2, and is the left-right direction in FIG.

電池セル10は、第一側面10aおよび第二側面10bを含んでいる。第一側面10aおよび第二側面10bは、積層方向DR1に向いている。第一側面10aは、電池セル10の一方の側面であり、第二側面10bは、電池セル10の他方の面である。   The battery cell 10 includes a first side surface 10a and a second side surface 10b. The first side surface 10a and the second side surface 10b face the stacking direction DR1. The first side surface 10 a is one side surface of the battery cell 10, and the second side surface 10 b is the other surface of the battery cell 10.

スペーサ13は、支持部15、突出部12、および膨張部11を含んでいる。複数の電池セル10は、支持部15、突出部12、および膨張部11を介して、積層方向DR1に積層されている。   The spacer 13 includes a support portion 15, a protruding portion 12, and an expanding portion 11. The plurality of battery cells 10 are stacked in the stacking direction DR <b> 1 via the support portion 15, the protruding portion 12, and the expanding portion 11.

支持部15は、積層方向DR1に厚みを有する板状の形状を有している。支持部15は、第一主面15aおよび第二主面15bを有している。第一主面15aは、支持部15のうちの積層方向DR1に向く一方の面であり、第二主面15bは、支持部15のうちの積層方向DR1に向く他方の面である。第一主面15aおよび第二主面15bは、平坦な平面である。   The support portion 15 has a plate shape having a thickness in the stacking direction DR1. The support portion 15 has a first main surface 15a and a second main surface 15b. The first main surface 15a is one surface of the support portion 15 facing the stacking direction DR1, and the second main surface 15b is the other surface of the support portion 15 facing the stacking direction DR1. The first main surface 15a and the second main surface 15b are flat planes.

突出部12は、支持部15の第一主面15aに設けられている。突出部12は、支持部15の第一主面15aから突出しており電池セル10の第二側面10bに向けて延びている。突出部12の先端は、第二側面10bと接触している。積層方向DR1における、突出部12の先端から支持部15の第二主面15bまでの長さは、たとえば1.9[mm]である。突出部12は、間隔を空けて上下方向DR2に並んで配置されている。突出部12は、奥行方向DR3に沿って延びるリブ状の形状を有している。   The protruding portion 12 is provided on the first main surface 15 a of the support portion 15. The protruding portion 12 protrudes from the first main surface 15 a of the support portion 15 and extends toward the second side surface 10 b of the battery cell 10. The tip of the protrusion 12 is in contact with the second side surface 10b. In the stacking direction DR1, the length from the tip of the projecting portion 12 to the second main surface 15b of the support portion 15 is, for example, 1.9 [mm]. The protrusions 12 are arranged side by side in the vertical direction DR2 with a space therebetween. The protruding portion 12 has a rib shape extending along the depth direction DR3.

第二側面10b、突出部12、および第一主面15aに囲われた領域には、冷却路12aが形成されている。図示しないファンから供給される空気が冷却路12aを通過することで、電池セル10が冷却される。   A cooling path 12a is formed in a region surrounded by the second side surface 10b, the protruding portion 12, and the first main surface 15a. Air supplied from a fan (not shown) passes through the cooling path 12a, whereby the battery cell 10 is cooled.

膨張部11は、支持部15の第二主面15bに支持されている。膨張部11は、上下方向DR2における支持部15の中央に配置されている。膨張部11は、支持部15の第二主面15bから電池セル10の第一側面10aに向かって突出している。膨張部11は、板状の形状を有している。膨張部11は、積層方向DR1に厚みを有している。膨張部11の厚みは、たとえば1.5[mm]である。膨張部11は、奥行方向DR3における電池セル10の一方の端部から電池セル10の他方の端部に亘って配置されている。膨張部11は、突出面11aを有している。突出面11aは、第一側面10aと接触している。   The inflating part 11 is supported by the second main surface 15 b of the support part 15. The inflating part 11 is arranged at the center of the support part 15 in the vertical direction DR2. The inflating part 11 protrudes from the second main surface 15 b of the support part 15 toward the first side face 10 a of the battery cell 10. The inflating part 11 has a plate shape. The inflatable part 11 has a thickness in the stacking direction DR1. The thickness of the expansion part 11 is 1.5 [mm], for example. The inflating portion 11 is disposed from one end of the battery cell 10 to the other end of the battery cell 10 in the depth direction DR3. The inflating part 11 has a protruding surface 11a. The protruding surface 11a is in contact with the first side surface 10a.

膨張部11は、支持部15よりも大きい熱膨張係数を有している。膨張部11には、たとえば無機繊維、アラミド繊維、ゴム、および膨張性黒鉛等を混合した材料が用いられている。膨張部11は、200[℃]以上の温度において、積層方向DR1における厚みが元の厚みに対して2倍以上になる材料で構成されている。   The expansion part 11 has a larger thermal expansion coefficient than the support part 15. For the inflatable portion 11, for example, a material in which inorganic fibers, aramid fibers, rubber, expansive graphite and the like are mixed is used. The expansion part 11 is made of a material whose thickness in the stacking direction DR1 is twice or more than the original thickness at a temperature of 200 [° C.] or higher.

膨張部11が、第二主面15bと第一側面10aとの間に配置されることにより、隙間14が形成される。隙間14は、上下方向DR2における膨張部11の両側に形成されている。図示しないファンから供給される空気が隙間14を通過することで、電池セル10が冷却される。   The gap 14 is formed by disposing the inflating portion 11 between the second main surface 15b and the first side surface 10a. The gap 14 is formed on both sides of the expanding portion 11 in the up-down direction DR2. The battery cell 10 is cooled by the air supplied from a fan (not shown) passing through the gap 14.

積層方向DR1に見て、膨張部11の面積は、電池セル10の面積の25%以上67%以下である。突出面11aの面積は、第二側面10bの面積の25%以上67%以下である。以下、積層方向DR1に見た際の膨張部11の面積を単に「膨張部11の面積」、積層方向DR1に見た際の電池セル10の面積を単に「電池セル10の面積」と称する。   When viewed in the stacking direction DR1, the area of the expanding portion 11 is 25% or more and 67% or less of the area of the battery cell 10. The area of the protruding surface 11a is 25% or more and 67% or less of the area of the second side surface 10b. Hereinafter, the area of the expansion part 11 when viewed in the stacking direction DR1 is simply referred to as “area of the expansion part 11”, and the area of the battery cell 10 when viewed in the stacking direction DR1 is simply referred to as “area of the battery cell 10”.

(作用効果)
図1に示す電池セル10のうち、過剰に発熱した電池セル10を発熱電池セル10C、発熱電池セル10Cの第一側面10a側における隣の電池セル10を第一電池セル10L、発熱電池セル10Cの第二側面10b側における隣の電池セル10を第二電池セル10Rと称して、作用効果について説明する。
(Function and effect)
Among the battery cells 10 shown in FIG. 1, the battery cell 10 that has generated excessive heat is the heat generating battery cell 10C, the adjacent battery cell 10 on the first side face 10a side of the heat generating battery cell 10C is the first battery cell 10L, and the heat generating battery cell 10C. The adjacent battery cell 10 on the second side surface 10b side will be referred to as a second battery cell 10R, and the function and effect will be described.

まず、発熱電池セル10Cから第一電池セル10Lへの熱伝達について説明する。発熱電池セル10Cから発せられた熱は、膨張部11に伝達される。膨張部11に熱伝達されることにより、膨張部11が熱膨張し、膨張部11の積層方向DR1における長さが大きくなる。これにより、支持部15および突出部12は、発熱電池セル10Cから離れる方向に移動し第一電池セル10Lを押圧する。突出部12に押圧された第一電池セル10Lは、発熱電池セル10Cから離れる方向に移動する。発熱電池セル10Cと第一電池セル10Lとの距離が大きくなるので、発熱電池セル10Cから第一電池セル10Lへの熱伝達を抑制できる。   First, heat transfer from the heating battery cell 10C to the first battery cell 10L will be described. Heat generated from the heat generating battery cell 10 </ b> C is transmitted to the expansion portion 11. By transferring heat to the expansion part 11, the expansion part 11 is thermally expanded, and the length of the expansion part 11 in the stacking direction DR1 is increased. Thereby, the support part 15 and the protrusion part 12 move to the direction away from 10 C of heat generating battery cells, and press the 1st battery cell 10L. The first battery cell 10L pressed by the protrusion 12 moves in a direction away from the heat generating battery cell 10C. Since the distance between the heat generating battery cell 10C and the first battery cell 10L is increased, heat transfer from the heat generating battery cell 10C to the first battery cell 10L can be suppressed.

次に、発熱電池セル10Cから第二電池セル10Rへの熱伝達について説明する。発熱電池セル10Cから発せられた熱は、支持部15および突出部12を介して膨張部11に伝達される。これにより、膨張部11が熱膨張し、膨張部11の積層方向DR1における長さが大きくなる。熱膨張した膨張部11に押圧された第二電池セル10Rは、発熱電池セル10Cから離れる方向に移動する。発熱電池セル10Cと第二電池セル10Rとの距離が大きくなるので、発熱電池セル10Cから第二電池セル10Rへの熱伝達を抑制できる。   Next, heat transfer from the heating battery cell 10C to the second battery cell 10R will be described. Heat generated from the heating battery cell 10 </ b> C is transmitted to the expansion portion 11 through the support portion 15 and the protrusion portion 12. Thereby, the expansion part 11 thermally expands, and the length in the stacking direction DR1 of the expansion part 11 increases. The second battery cell 10R pressed by the thermally expanded expansion part 11 moves in a direction away from the heating battery cell 10C. Since the distance between the heat generating battery cell 10C and the second battery cell 10R is increased, heat transfer from the heat generating battery cell 10C to the second battery cell 10R can be suppressed.

上記のように、発熱電池セル10Cに隣接する電池セル10への熱伝達を抑制することで、発熱電池セル10Cの発熱による連鎖的な発熱を抑制することができる。   As described above, by suppressing heat transfer to the battery cell 10 adjacent to the heat generating battery cell 10C, it is possible to suppress chain heat generation due to heat generated by the heat generating battery cell 10C.

支持部15と第一側面10aとの間には、隙間14が形成されている。隙間14から放熱されることにより、電池セル10の第一側面10aと支持部15との間に熱がこもりにくくなるので、電池セル10の過剰な発熱を抑制できる。したがって、スペーサ13が融点に達することを抑制することができる。   A gap 14 is formed between the support portion 15 and the first side surface 10a. By radiating heat from the gap 14, it becomes difficult for heat to be trapped between the first side surface 10 a of the battery cell 10 and the support portion 15, so that excessive heat generation of the battery cell 10 can be suppressed. Therefore, the spacer 13 can be prevented from reaching the melting point.

(その他)
支持部15は板状の形状に限られず、たとえば、枠状に構成されていてもよい。支持部15が膨張部11を支持する態様は、膨張部11を支持部15の主面へ取り付ける態様に限られず、たとえば、枠状の支持部または凹部を有する支持部15に膨張部11をはめ込む態様であってもよい。
(Other)
The support portion 15 is not limited to a plate shape, and may be configured in a frame shape, for example. The mode in which the support unit 15 supports the expansion unit 11 is not limited to the mode in which the expansion unit 11 is attached to the main surface of the support unit 15. For example, the expansion unit 11 is fitted into the support unit 15 having a frame-shaped support unit or a recess. An aspect may be sufficient.

以下、実施例について説明する。積層方向に見た際の面積が異なる複数の膨張部を作製し、上記膨張部を用いて以下に示す試験を実施した。試験に用いた電池セルは、積層方向における寸法を26.4[mm]、上下方向における寸法を91[mm]、奥行方向における寸法を148[mm]とした(第一側面および第二側面の面積を13468[mm]とした)。電池セルの容量は、50[Ah]とした。電池セル内部の正極箔にはアルミニウムを使用し、その厚みは12[μm]とした。電池セル内部の負極箔には銅を使用し、その厚みは10[μm]とした。試験時の温度は、25[℃]とした。電池セルの充電率(State Of Charge)は、100%とした。 Examples will be described below. A plurality of inflatable portions having different areas when viewed in the stacking direction were produced, and the following tests were performed using the inflatable portions. The battery cell used for the test had a dimension in the stacking direction of 26.4 [mm], a dimension in the vertical direction of 91 [mm], and a dimension in the depth direction of 148 [mm] (on the first side surface and the second side surface). The area was 13468 [mm 2 ]). The capacity of the battery cell was 50 [Ah]. Aluminum was used for the positive electrode foil inside the battery cell, and its thickness was 12 [μm]. Copper was used for the negative electrode foil inside the battery cell, and the thickness was 10 [μm]. The temperature during the test was 25 [° C.]. The charging rate (State Of Charge) of the battery cell was 100%.

図3は、連鎖発熱試験の方法を示す概略図である。連鎖発熱試験では、直列に接続した7つの電池セルを積層させて電池スタックを形成し、電池セルのうちの1つを発熱させ、発熱した電池セル(発熱電池セル)に隣接する電池セル(隣接電池セル)の温度を評価した。電池セルの発熱方法として、所定の速度で徐々に釘を電池セルの内部に刺し込み、内部短絡を疑似的に発生させることにより電池セルを発熱させる方法を採用した。釘の径は3[mm]とし、釘の先端角度は30[度]とした。釘の速度は10[mm/sec]とした。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of a chain exotherm test. In the chain heat test, seven battery cells connected in series are stacked to form a battery stack, one of the battery cells is heated, and a battery cell (adjacent battery cell) adjacent to the heated battery cell (heat generating battery cell) The temperature of the battery cell was evaluated. As a method of heating the battery cell, a method was adopted in which the nail is gradually inserted into the battery cell at a predetermined speed to cause the battery cell to generate heat by generating an internal short circuit. The diameter of the nail was 3 [mm], and the tip angle of the nail was 30 [degree]. The speed of the nail was 10 [mm / sec].

図4は、隣接電池セルの温度と膨張部の面積との関係を示すグラフを示す図である。図4中の横軸は膨張部の面積(単位:mm)を、縦軸は隣接電池セルの温度(単位:℃)を示している。図4のグラフに示す実線は、連鎖発熱試験の評価結果に基づく近似曲線を示している。図4より、膨張部の面積が3400[mm]以上であれば、隣接電池セルが過剰に発熱せず、電池セルの発煙温度(電池セルが発煙し始める温度)である250[℃]に到達しないことがわかった。 FIG. 4 is a graph showing a relationship between the temperature of the adjacent battery cell and the area of the expansion portion. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the area of the expansion part (unit: mm 2 ), and the vertical axis indicates the temperature of the adjacent battery cell (unit: ° C.). The solid line shown in the graph of FIG. 4 indicates an approximate curve based on the evaluation result of the chain heat test. From FIG. 4, when the area of the expansion part is 3400 [mm 2 ] or more, the adjacent battery cell does not generate excessive heat, and the battery cell smoke temperature (temperature at which the battery cell begins to smoke) is 250 [° C.]. I knew it would not reach.

膨張部11の面積が、電池セル10の面積の25%(≒3400[mm]/13468[mm])以上であることにより、支持部15が膨張部11に対して倒れ込むことを抑制できる。これにより、支持部15と電池セル10とが接触することによる熱伝達を抑制できる。したがって、発熱電池セルから隣接電池セルへの熱伝達を抑制できる。 Area of the expansion portion 11, by which 25% of the area of the battery cell 10 (≒ 3400 [mm 2] / 13468 [mm 2]) or more, can prevent the support part 15 collapses against expansion unit 11 . Thereby, the heat transfer by the support part 15 and the battery cell 10 contacting can be suppressed. Therefore, heat transfer from the heat generating battery cell to the adjacent battery cell can be suppressed.

図5は、過充電試験の方法を示す概略図である。電池セルを両側からスペーサを介して拘束板で挟み込んで試験を実施した。電池セルの寸法、電極箔および容量、ならびに試験時の温度の条件は、連鎖発熱試験と同じとした。充電率100%(満充電)の電池セルに対して、1[C]で充電した。充電を終了するタイミングは、電池セルの電圧が満充電時の電池セルの電圧の1.5倍に達した後か、60分経過した後とした。   FIG. 5 is a schematic view showing an overcharge test method. The test was carried out by sandwiching the battery cell from both sides with a restraint plate via a spacer. The battery cell dimensions, electrode foil and capacity, and temperature conditions during the test were the same as in the chain heat test. A battery cell having a charging rate of 100% (fully charged) was charged at 1 [C]. The timing for terminating the charging was after the voltage of the battery cell reached 1.5 times the voltage of the battery cell when fully charged or after 60 minutes had elapsed.

上記過充電試験の結果、膨張部の面積が電池セルの面積の67%よりも大きい場合に、電池セルが過剰に発熱し発熱することがわかった。膨張部が断熱材として機能し、電池セルから十分に放熱されないためである。   As a result of the overcharge test, it was found that when the area of the expanded portion is larger than 67% of the area of the battery cell, the battery cell generates excessive heat and generates heat. This is because the expansion part functions as a heat insulating material and is not sufficiently radiated from the battery cell.

膨張部の面積を電池セルの面積の67%以下とすることにより、電池セル10と支持部15との間に十分な大きさの隙間14が形成され、電池セル10の放熱性を確保することができる。したがって、電池セル10の過剰な発熱を抑制することができる。   By setting the area of the expansion part to 67% or less of the area of the battery cell, a sufficiently large gap 14 is formed between the battery cell 10 and the support part 15 to ensure heat dissipation of the battery cell 10. Can do. Therefore, excessive heat generation of the battery cell 10 can be suppressed.

図6は、連鎖発熱試験および過充電試験の評価結果をまとめたグラフを示す図である。図6中の横軸は電池セルの奥行方向における寸法(単位:mm)を、縦軸は電池セルの上下方向における寸法(単位:mm)を示している。   FIG. 6 is a graph showing a summary of the evaluation results of the chain heat test and the overcharge test. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the dimension (unit: mm) in the depth direction of the battery cell, and the vertical axis indicates the dimension (unit: mm) in the vertical direction of the battery cell.

膨張部の面積が電池セルの面積の25%よりも小さい場合(図6中の領域X)、連鎖発熱試験の評価結果が不可(隣接電池セルから発熱)となり、膨張部の面積が電池セルの面積の67%よりも大きい場合(図6中の領域Y)、過充電試験の評価結果が不可(電池セルから発熱)となった。   When the area of the expansion part is smaller than 25% of the area of the battery cell (region X in FIG. 6), the evaluation result of the chain heat test becomes impossible (heat generation from the adjacent battery cell), and the area of the expansion part is When the area was larger than 67% (region Y in FIG. 6), the evaluation result of the overcharge test was not possible (heat generation from the battery cell).

膨張部11の面積を電池セル10の面積の25%以上67%以下(図6中の領域Z)とすることにより、発熱電池セルの過剰な発熱を抑制した上で、発熱した電池セル10に隣接する電池セル10への熱伝達を抑制できることが示された。   By setting the area of the expanding portion 11 to 25% or more and 67% or less of the area of the battery cell 10 (region Z in FIG. 6), the excessive heat generation of the heating battery cell is suppressed, It was shown that heat transfer to the adjacent battery cell 10 can be suppressed.

今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 電池スタック、10 電池セル、10C 発熱電池セル、10L 第一電池セル、10R 第二電池セル、10a 第一側面、10b 第二側面、11 膨張部、11a 突出面、12 突出部、12a 冷却路、13 スペーサ、14 隙間、15 支持部、15a 第一主面、15b 第二主面、DR1 積層方向、DR2 上下方向、DR3 奥行方向。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery stack, 10 battery cell, 10C exothermic battery cell, 10L 1st battery cell, 10R 2nd battery cell, 10a 1st side surface, 10b 2nd side surface, 11 expansion | swelling part, 11a protrusion surface, 12 protrusion part, 12a Cooling path , 13 Spacer, 14 Gap, 15 Support part, 15a First main surface, 15b Second main surface, DR1 stacking direction, DR2 vertical direction, DR3 depth direction.

Claims (1)

支持部と、
前記支持部に支持され、前記支持部よりも大きい熱膨張係数を有する膨張部と、
前記支持部および前記膨張部を介して積層された複数の電池セルとを備え、
前記複数の電池セルの積層方向に見て、前記膨張部の面積は、前記電池セルの面積の25%以上67%以下である、電池スタック。
A support part;
An inflatable part supported by the support part and having a larger thermal expansion coefficient than the support part;
A plurality of battery cells stacked via the support part and the expansion part,
The battery stack, wherein an area of the expansion portion is 25% or more and 67% or less of an area of the battery cell when viewed in the stacking direction of the plurality of battery cells.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172758A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module having structure capable of rapid cooling, and ess comprising same
KR20230124577A (en) 2020-12-22 2023-08-25 미쯔비시 케미컬 주식회사 assembled battery
JP7532734B2 (en) 2021-10-15 2024-08-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Pressurizing channel and secondary battery charge/discharge device including same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016004724A (en) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 Secondary battery
KR20160061122A (en) * 2014-11-21 2016-05-31 주식회사 엘지화학 Battery pack of improved reaction capability to cell temperature rise and fabricating method for the same
JP2016186888A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社豊田自動織機 Battery module
WO2017106195A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Amazon Technologies, Inc. Passive thermal management system for battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016004724A (en) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 Secondary battery
KR20160061122A (en) * 2014-11-21 2016-05-31 주식회사 엘지화학 Battery pack of improved reaction capability to cell temperature rise and fabricating method for the same
JP2016186888A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社豊田自動織機 Battery module
WO2017106195A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Amazon Technologies, Inc. Passive thermal management system for battery

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172758A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module having structure capable of rapid cooling, and ess comprising same
CN114144923A (en) * 2020-02-27 2022-03-04 株式会社Lg新能源 Battery module having structure capable of rapid cooling and ESS including the same
JP2022535461A (en) * 2020-02-27 2022-08-08 エルジー エナジー ソリューション リミテッド BATTERY MODULE HAVING QUICK COOLABLE STRUCTURE AND ENERGY STORAGE SYSTEM INCLUDING THE SAME
EP3989332A4 (en) * 2020-02-27 2023-01-11 LG Energy Solution, Ltd. Battery module having structure capable of rapid cooling, and ess comprising same
JP7318017B2 (en) 2020-02-27 2023-07-31 エルジー エナジー ソリューション リミテッド BATTERY MODULE HAVING QUICK COOLABLE STRUCTURE AND ENERGY STORAGE SYSTEM INCLUDING THE SAME
KR20230124577A (en) 2020-12-22 2023-08-25 미쯔비시 케미컬 주식회사 assembled battery
JP7532734B2 (en) 2021-10-15 2024-08-14 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Pressurizing channel and secondary battery charge/discharge device including same

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