JP2023173893A - Spacer for battery cell and battery pack using the same - Google Patents
Spacer for battery cell and battery pack using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023173893A JP2023173893A JP2022086422A JP2022086422A JP2023173893A JP 2023173893 A JP2023173893 A JP 2023173893A JP 2022086422 A JP2022086422 A JP 2022086422A JP 2022086422 A JP2022086422 A JP 2022086422A JP 2023173893 A JP2023173893 A JP 2023173893A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- battery
- battery cell
- spacer
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 title claims abstract description 79
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本開示は、電池セル用スペーサ及びこれを用いた組電池に関する。 The present disclosure relates to a battery cell spacer and a battery assembly using the spacer.
化石燃料で動作する内燃機関を使わない電動車両(EV)のうち、ハイブリッド自動車(HV)、バッテリー電気自動車(BEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)は、リチウムイオン電池などの二次電池をモータの電力源として利用している。リチウムイオン電池は、他の二次電池と比較して高いエネルギー密度を有することから、電動車両のモータを駆動する電力源に適している。 Among electric vehicles (EVs) that run on fossil fuels and do not use internal combustion engines, hybrid vehicles (HVs), battery electric vehicles (BEVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs) use secondary batteries such as lithium-ion batteries as motors. It is used as a power source. Lithium ion batteries have a higher energy density than other secondary batteries, and are therefore suitable as a power source for driving the motor of an electric vehicle.
特許文献1に示すように、電動車両に搭載される二次電池は、電池としての一単位をなす電池セルを積層したいわば組電池の形態をとるのが一般的である。特許文献1では、電池セル(セル3)を積層してケーシングC内に保持している(段落[0035]参照)。
As shown in
リチウムイオン電池は、積層された個々の電池セルを加圧することによって充電率を高めることができる。また電池セルは発熱することによって膨張するので、二つの電池セルの間のクリアランス管理が必要になる。そこで特許文献1に記載されているように、積層された個々の電池セル(セル3)の間に弾性変形可能なスペーサ5を介在させ、積層方向に圧縮力を与えた状態で個々のセル3をケーシングC内に保持するということが行なわれている(段落[0012][0035]-[0037][0040]参照)。
The charging rate of lithium ion batteries can be increased by pressurizing individual stacked battery cells. Furthermore, since battery cells expand due to heat generation, clearance management between two battery cells is required. Therefore, as described in
特許文献1が開示するスペーサ5は、ジクザグ状に屈曲した可撓性をもつ金属材料からなり、加圧板6を介してセル3に取り付けられている(段落[0036][0038]、図4(a)-(d)、図5(a)参照)。特許文献1には、「スペーサ5が加圧板6から加圧され弾性変形する際に発生する個々の弾性力がセル3に個々に加えられ、それらの個々の弾性力が集合することで、セル3に押圧力を加える」と述べられている(段落[0036]参照)。
The spacer 5 disclosed in
特許文献2には、別の形態のスペーサ41が開示されている。このスペーサ41は、絶縁性材料である樹脂によって形成されたもので、波形の断面形状を有している(段落[0021][0023]、図2参照)。スペーサ41は、積層される電池セル21A、21Bに向けて突出して接触する突部(第1突部51と第3突部53、第2突部52と第4突部54)を有している。
Patent Document 2 discloses another type of spacer 41. The spacer 41 is made of resin, which is an insulating material, and has a wavy cross-sectional shape (see paragraphs [0021] and [0023], and FIG. 2). The spacer 41 has protrusions (a
また第3突部53と第4突部54との間には、電池セル21A、21Bに向けて突出はするものの、通常時には非接触状態を保つ突部(第5突部55、第6突部56)が設けられている(段落[0028]-[0038]、図3参照)。これらの第5突部55及び第6突部56は、電池セル21の膨張時、電池セル21A、21B同士の間隔が狭まることに追従してスペーサ41が変形すると、電池セル21A、21Bにそれぞれ接触する(段落[0047]、図4参照)。
Further, between the
特許文献1、2に記載されているようなリチウムイオン電池は、正負の電極間に電解液を満たしている。これに対して電解液の代わりに個体電解質を用いるようにした全固体電池(バルク型)の開発が進められている。全固体電池は、電解質が液体であるリチウムイオン電池よりも取り扱い性が良好で、電池としての性能にも優れている。電動車両に用いた場合には航続距離を延ばすことができるし、充電時間も短縮することができる。
Lithium ion batteries such as those described in
全固体電池を用いた組電池は、例えば特許文献3に記載されている。 A battery pack using an all-solid-state battery is described in Patent Document 3, for example.
特許文献3に記載された組電池は、スペーサ(放熱部材20)を介して複数個の電池セル(電池ユニット10)を積層し、これらの電池ユニット10及び放熱部材20からなる積層物をケース40内に収納している(段落[0025]参照)。スペーサ(放熱部材20)は、ゴムやエラストマーなどの弾性材料を母材とする一対の弾性体層22で基層21を挟み込んでいる(段落[0030][0033]参照)。基層21の一例として、一対の平板状の金属薄板21a1の間に、波状の金属薄板21a2を設けた構造のものが示されている(段落[0048]、図5参照)。 The assembled battery described in Patent Document 3 has a plurality of battery cells (battery units 10) stacked together with spacers (heat radiating members 20) interposed therebetween, and a laminate consisting of these battery units 10 and heat radiating members 20 is placed in a case 40. (See paragraph [0025]). The spacer (heat dissipation member 20) has a base layer 21 sandwiched between a pair of elastic layers 22 whose base material is an elastic material such as rubber or elastomer (see paragraphs [0030] and [0033]). As an example of the base layer 21, a structure in which a corrugated thin metal plate 21a2 is provided between a pair of flat metal thin plates 21a1 is shown (see paragraph [0048], FIG. 5).
リチウムイオン電池や全固体電池を電池セルとする組電池に用いるスペーサには、
(1)電池セルに一定以上の面圧を付与する機能
(2)電池セル同士の間の隙間を適度に調整する機能
(3)外部からの振動を低減する機能
(4)耐久性
が求められる。これらの(1)~(4)の項目は、この種のスペーサに求められる基本性能である。
Spacers used in assembled batteries with lithium-ion batteries and all-solid-state batteries as battery cells include:
(1) Function to apply surface pressure above a certain level to battery cells (2) Function to appropriately adjust gaps between battery cells (3) Function to reduce external vibrations (4) Durability required . These items (1) to (4) are the basic performances required of this type of spacer.
特許文献1に記載された発明では、スペーサ(スペーサ5)がある程度まで撓んだときに荷重が急激に増大するという現象が発生する。
In the invention described in
特許文献1の図4(b)を参照すると、スペーサ5は、この状態からさらに撓むことができそうである。ところが屈曲部分同士が接触するまでスペーサ5が撓んだとすると、その後は急激に荷重を増大させるはずである。そうするとセル3に過大な力が及んでしまうため、実際にはそこまでスペーサ5を撓ませて使用することはできない。
Referring to FIG. 4(b) of
このため特許文献1のスペーサ5はストロークが小さく、上記(2)を満足しがたい。上記(3)についても、図4(b)に示される状態以上にスペーサ5が撓んだ場合にはばね力の低下が予想され、良好な制振作用を期待することができない。改善が求められる。
For this reason, the spacer 5 of
特許文献2に記載された発明でも、スペーサ(スペーサ41)がある程度まで撓んだときに荷重が急激に増大するという現象が発生する。 Even in the invention described in Patent Document 2, a phenomenon occurs in which the load increases rapidly when the spacer (spacer 41) is bent to a certain extent.
特許文献2の図4に示されているように、電池セル21の膨張時、電池セル21A、21B同士の間隔が狭まることに追従してスペーサ41が変形すると、いままで非接触であった第5突部55及び第6突部56も電池セル21A、21Bに接触する。ところがこの状態からさらに電池セル21A、21B同士の間隔が狭まると、スペーサ41は急激に荷重を増大させ、電池セル21A、21Bに過大な力を及ぼしてしまう。このため実際にはそこまでスペーサ41を撓ませて使用することはできない。 As shown in FIG. 4 of Patent Document 2, when the battery cell 21 expands, the spacer 41 deforms following the narrowing of the distance between the battery cells 21A and 21B. The fifth protrusion 55 and the sixth protrusion 56 also contact the battery cells 21A and 21B. However, when the distance between the battery cells 21A and 21B further narrows from this state, the spacer 41 suddenly increases its load and exerts an excessive force on the battery cells 21A and 21B. Therefore, in reality, the spacer 41 cannot be used with such a degree of bending.
したがって特許文献2のスペーサ41もストロークが小さく、上記(2)を満足しがたい。上記(3)についても、図4に示される状態以上にスペーサ41が撓んだ場合にはばね力の低下が予想され、良好な制振作用を期待することができない。改善が求められる。 Therefore, the spacer 41 of Patent Document 2 also has a small stroke, making it difficult to satisfy the above (2). Regarding (3) above, if the spacer 41 is bent more than the state shown in FIG. 4, the spring force is expected to decrease, and a good vibration damping effect cannot be expected. Improvement is required.
特許文献3に開示されているスペーサ(放熱部材20)は、上記(2)についてはストロークが小さく(特許文献3の段落[0049]参照)、上記(1)(3)(4)については弾性体層22に依存性する。改善が求められる。 The spacer (heat dissipation member 20) disclosed in Patent Document 3 has a small stroke for the above (2) (see paragraph [0049] of Patent Document 3), and has elasticity for the above (1), (3), and (4). It depends on the body layer 22. Improvement is required.
本開示の課題は、組電池に用いるスペーサにおいて、スペーサがある程度まで撓んだときの荷重の急激な増大を防止することである。 An object of the present disclosure is to prevent a sudden increase in load when the spacer is bent to a certain extent in a spacer used in an assembled battery.
互いに対面する二つの電池セルの間に配置される電池用スペーサの一態様は、一方の前記電池セルに面接触する板状の基部と、前記基部に固定されて別の一方の前記電池セルに接触する板状の緩衝部と、を備え、前記緩衝部は、前記基部に固定される一対の固定部と、前記一対の固定部の間に設けられ、前記別の一方の電池セルに第1のライン上で接触して加圧される頂部と、前記一対の固定部の側で立ち上がる一対の規制部と、前記一対の規制部のそれぞれと前記頂部との間の領域にそれぞれ設けられ、前記頂部の加圧時に内向きに弾性変形して前記第1のラインと平行な第2のライン上で前記基部に突き当たり、前記基部に対して摺動する一対の弾性変形部と、を最小単位の緩衝要素として備える。 One embodiment of a battery spacer disposed between two battery cells facing each other includes a plate-shaped base that makes surface contact with one of the battery cells, and a plate-shaped base that is fixed to the base and contacts the other battery cell. a plate-shaped buffer part in contact with the other battery cell, the buffer part being provided between a pair of fixing parts fixed to the base and the pair of fixing parts; a top part that comes into contact with and is pressurized on the line, a pair of restriction parts that stand up on the side of the pair of fixed parts, and a region between each of the pair of restriction parts and the top part, and the a pair of elastically deformable parts that elastically deform inward when pressure is applied to the top part, abut against the base part on a second line parallel to the first line, and slide with respect to the base part; Provided as a buffer element.
組電池に用いるスペーサにおいて、スペーサがある程度まで撓んだときの荷重の急激な増大を防止することができる。 In a spacer used in an assembled battery, it is possible to prevent a sudden increase in load when the spacer is bent to a certain extent.
実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、全固体電池による電池セルを採用した組電池への適用例である。つぎの項目に沿って説明する。
1.構成
(1)全体の概要
(2)スペーサ
2.作用効果
(1)基本的な作用
(2)面圧付与機能
(3)隙間調整機能
(4)制振機能
(5)耐久性
(6)その他
3.変形例
Embodiments will be described based on the drawings. This embodiment is an example of application to a battery pack that employs battery cells made of all-solid-state batteries. The explanation will be based on the following items.
1. Configuration (1) Overall overview (2) Spacer 2. Functions and effects (1) Basic functions (2) Surface pressure application function (3) Gap adjustment function (4) Vibration damping function (5) Durability (6) Others 3. Variations
1.構成
(1)全体の概要
図1及び図2に示すように、組電池1は、複数個の電池セル11を筐体形状のホルダ31に収納している。電池セル11は、隣接する二つの電池セル11の間の隙間Cにスペーサ51(電池用スペーサ)を介在させて積層され、積層状態のままホルダ31に収納されている。このときスペーサ51はその厚み方向に弾性変形可能であることから、積層された電池セル11はホルダ31内で積層方向に加圧された状態になっている。
1. Configuration (1) Overall Overview As shown in FIGS. 1 and 2, the assembled
電池セル11は、正電極層と負電極層とによって固体電解質層を挟み込んだ構造の電池本体(すべて図示せず)を平べったい矩形形状をした収納容器12に収納した全固体電池である。収納容器12からは、正電極層及び負電極層に接続された電線13が引き出されている。
The
(2)スペーサ
図3は、同一パターンを繰り返すスペーサ51(図2参照)の一部を抜き出して示している。説明の便宜上、図3中の矢印D1の方向から見た面をスペーサ51の正面、矢印D2の方向から見た面をスペーサ51の側面とする。したがって図4ないし図6は、スペーサ51を正面側から見た正面図である。もっとも図4ないし図6は、スペーサ51の全体を示しているわけではなく、後述する最小単位の緩衝要素MEのみを示している。
(2) Spacer FIG. 3 shows a part of the spacer 51 (see FIG. 2) that repeats the same pattern. For convenience of explanation, the surface viewed from the direction of arrow D1 in FIG. Therefore, FIGS. 4 to 6 are front views of the
図3ないし図5に示すように、スペーサ51は、互いに対面する二つの電池セル11のうち、一方に接触する基部52と、別の一方に接触する緩衝部53とによって構成されている。説明の便宜上、基部52が接触する一方の電池セル11を符号11A、緩衝部53が接触する別の一方の電池セル11を符号11Bでそれぞれ示す。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
基部52は、電池セル11Aに面接触する矩形形状をした板状の部材である。電池セル11Aに面接触するという機能上、基部52は平板状をしている。もっとも基部52は完全な平板である必要はなく、スペーサ51としての役割を果たし得る限り、同一平面内から飛び出たような部分を有していてもよい。
The
緩衝部53は、基部52に固定され、電池セル11Bに接触する板状の部材である。もっとも緩衝部53の板状という形状は、基部52とは異なり、波打つような形状をしている。
The
スペーサ51を構成する二つの要素である基部52と緩衝部53とは、一例として金属を材料として生成されている。例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、及びこれらを含む合金などから基部52及び緩衝部53を製造することが可能である。
The
緩衝部53において重要なことは、前述の最小単位の緩衝要素MEという概念である。図3を参照すると、一枚の基部52に対して、緩衝部53は四つの細長い山形形状の部分を連ならせていることがわかる。このような山形形状の部分がより多く設けられていることは、図2を参照すれば容易に理解することができよう。このような山形形状のそれぞれが最小単位の緩衝要素MEをなす。最小単位の緩衝要素MEは、緩衝部53が緩衝作用を果たし得る最小限の構成要素を意味している。
What is important in the
最小単位の緩衝要素MEを構成するのは、一対の固定部101、頂部111、一対の規制部131、及び一対の弾性変形部151である。
A pair of fixed
一対の固定部101は、最小単位の緩衝要素MEの両端に当たる領域に設けられた基部52に固定される部分である。基部52に対する固定部101の固定は、例えば溶接や接着剤による接着などのあらゆる手法によって実現可能である。
The pair of fixing
頂部111は、一対の固定部101の間に設けられた最も高さの高い部分である。図5に示すように、頂部111は電池セル11Bに接触する。このとき頂部111は、第1のラインL1上で電池セル11Bに接触して加圧される。第1のラインL1というのは、スペーサ51の正面と背面とをつなぐ方向に延び、電池セル11Bに対して頂部111が接触することになる仮想のラインである。第1のラインL1に沿う方向、つまり正面側又は背面側から見たとき、頂部111は円弧形状をしている。
The
一対の規制部131は、一対の固定部101の側で基部52から垂直に立ち上がり、直角に屈曲している。これらの規制部131は、頂部111が加圧された際、緩衝部53を固定部101の側に倒れ込ませないようにその変形を規制する役割を果たす。規制部131は、頂部111の全高の半分よりも低い高さに設定され、頂部111が加圧されたときの倒れ込みを防止できるだけの剛性を持たされている。
The pair of regulating
一対の弾性変形部151は、一対の規制部131のそれぞれと頂部111との間の領域にそれぞれ設けられ、頂部111の加圧時に内向きに弾性変形する。ここでいう内向きというのは、基部52と緩衝部53とによって囲まれた空間Sの方向という意味である。本明細書では、緩衝部53から見て空間Sの方向を内向き、空間Sとは反対側の方向を外向きと呼ぶ。
The pair of
図6に示すように、弾性変形部151は、頂部111の加圧時に内向きに弾性変形して第1のラインL1と平行な第2のラインL2上で基部52に突き当たり、基部52に対して摺動する。第2のラインL2というのは、第1のラインL1と平行な方向に延び、基部52に対して弾性変形部151が突き当たって摺動することになる仮想のラインである。基部52に突き当たって摺動するという動作を実現するための構成として、弾性変形部151は支持領域152、作用領域153、及び接触領域154を有している。
As shown in FIG. 6, the
図4ないし図6に示すように、支持領域152は、基部52に沿って基部52と平行に延び、規制部131に連絡する領域である。
As shown in FIGS. 4 to 6 , the
作用領域153は、斜めに延びて頂部111に連絡する領域である。
The
接触領域154は、内向きに屈曲した形状で支持領域152と作用領域153とを連絡し、頂部111の加圧時に屈曲部分を弾性変形させて基部52に突き当てる領域である。
The
図2及び図3に示すように、基部52に接合される緩衝部53は、最小単位の緩衝要素MEを複数配列している。このとき緩衝部53は、個々の最小単位の緩衝要素MEにおける第1のライン(図5参照)及び第2のライン(図6参照)が平行になるように最小単位の緩衝要素MEを配列している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また最小単位の緩衝要素MEは、第1のライン(図5参照)及び第2のライン(図6参照)に沿う方向、つまり正面側又は背面側から見たとき、頂部111を中央に配置した左右対称の形状を有している。 In addition, the minimum unit buffer element ME has the apex 111 located at the center when viewed in the direction along the first line (see FIG. 5) and the second line (see FIG. 6), that is, when viewed from the front side or the back side. It has a bilaterally symmetrical shape.
前述したように、弾性変形部151は、頂部111の加圧時に弾性変形して基部52に突き当たり、基部52上を摺動する。そこで基部52は、弾性変形部151の接触領域154が摺動する領域に低摩擦領域LFを設けている。低摩擦領域LFは、その周辺領域を含む基部52の表面よりも摩擦係数の低い領域である。
As described above, the elastically
低摩擦領域LFは、一例として基部52の表面よりも摩擦係数の小さな材料からなる低摩擦部材54を基部52に固定することによって設けられている。低摩擦部材54として金属製のものを用いるとしたら、例えば炭素(摩擦係数0.15)、アンチモン(摩擦係数0.26)、スズ(摩擦係数0.29)、銀(摩擦係数0.32)、インジウム(摩擦係数0.32)、マグネシウム(摩擦係数0.34)テルル(摩擦係数0.35)などを用いることができる。各種のPTFEやポリエチレンなど、非金属製のものはより一層摩擦係数が小さく、材料の選択範囲をひろげることができる。
The low friction region LF is provided, for example, by fixing to the base 52 a
低摩擦領域LFは、別の一例として表面粗さの値を低くすることによっても実現可能である。例えば弾性変形部151の接触領域154が摺動する基部52の領域に研磨処理を施すことで、低摩擦領域LFを得ることができる。
The low friction region LF can also be achieved by lowering the surface roughness value, as another example. For example, the low friction region LF can be obtained by polishing the region of the
2.作用効果
(1)基本的な作用
図5に示すように、スペーサ51は、二つの電池セル11(11A、11B)の間に介在している。図6に示すように、この状態から隣接する二つの電池セル11の間の隙間Cを狭めるように電池セル11が変形すると、緩衝部53の頂部111が加圧され(図6中の矢印a参照)、緩衝部53が押し潰されるように変形する。頂部111への加圧力が増すと一対の接触領域154が基部52に接触し、さらに頂部111への加圧力が増すと、接触領域154が基部52上を摺動し、一対の接触領域154が基部52に接触するポイント間の距離が拡大する(図6中の矢印b参照)。
2. Functions and Effects (1) Basic Functions As shown in FIG. 5, the
図7は、図6中の丸で囲った部分を拡大して示す模式図である。緩衝部53の接触領域154が基部52の上を摺動する際、基部52はその摺動領域に低摩擦領域LFを設けていることから、基部52に対する接触領域154の静止摩擦力及び動摩擦力がともに低減される。これによって緩衝部53の接触領域154は、基部52に対する接触ポイント間の距離を拡大する方向に移動しやすくなり(図6中の矢印b参照)、緩衝部53は円滑に押し潰される。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an enlarged view of the circled portion in FIG. When the
図8は、緩衝部53の変位量に対するスペーサ51の荷重を示すグラフである。図8のグラフ中、Pは一対の接触領域154が基部52に接触するときの緩衝部53の変位量である。このとき例えば特許文献1、2に記載された発明のように、基部52に対する接触領域154の接触位置が動かずに不動であるとすると、図8中に点線で示すように、Pをすぎると荷重は急激に増大する。これに対して本実施の形態では、緩衝部53の変位量がPに達した後、基部52に対して接触領域154は摺動し(図6中の矢印b参照)、しかも低摩擦領域LFによって円滑な摺動が促される。これによって図8中に実線で示すように、スペーサ51の荷重は緩やかに増大する。
FIG. 8 is a graph showing the load on the
したがって本実施の形態によれば、組電池1に用いるスペーサ51において、スペーサ51がある程度まで撓んだときの荷重の急激な増大を防止することができる。
(2)面圧付与機能
図4と図5とを比較するとわかるように、スペーサ51は、初期状態において、緩衝部53がやや押し潰されたような形態で二つの電池セル11(11A、11B)の間に介在している。このようなスペーサ51は、緩衝部53が基部52に近づき又は離れる方向に弾性を持ち、復元力を発揮する。その結果電池セル11を積層方向に加圧し、電池セル11に面圧を付与する。
Therefore, according to the present embodiment, in the
(2) Surface pressure imparting function As can be seen by comparing FIGS. 4 and 5, in the initial state, the
したがって本実施の形態によれば、電池セル11の充電率を高めてその効率を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to increase the charging rate of the
(3)隙間調整機能
電池セル11は、発熱することによって膨張し、隣接する二つの電池セル11の間の隙間Cを狭めるように変形する。
(3) Gap Adjustment Function The
すると図6に示すように、緩衝部53の頂部111が加圧され(図6中矢印a参照)、弾性変形部151が弾性変形する。このとき前述したように、弾性変形部151が大きく変形すると、その接触領域154が基部52に接触し、さらに頂部111への加圧力が増大すると、接触領域154が基部52上を摺動し、一対の接触領域154による基部52への接触ポイント間の距離が拡大する(図6中の矢印b参照)。
Then, as shown in FIG. 6, the
したがって本実施の形態によれば、良好な隙間調整機能を実現することができる。 Therefore, according to this embodiment, a good gap adjustment function can be realized.
(4)制振機能
組電池1は、例えば電動車両(EV)に搭載され、図示しないモータの電力源になる。このため組電池1は、車両の走行に伴い、絶えず振動に晒される環境に置かれる。
(4) Vibration damping function The assembled
本実施の形態の組電池1は、緩衝部53の変位量が増加してもスペーサ51の弾性が確保されて十分な制振作用が得られるため(図8参照)、組電池1にもたらされる振動を制振することができる。その結果外部から振動が与え続けられることによって生ずる各部の損傷を防止し、騒音の発生などの不都合を抑制することができる。
In the assembled
(5)耐久性
本実施の形態のスペーサ51は、緩衝部53が制振作用を発揮することによって耐久性が向上するのみならず、金属製の基部52及び緩衝部53によって構成されていることから、本来的に高い耐久性を有している。
(5) Durability The
したがって本実施の形態のスペーサ51及びこれを用いた組電池1は、耐久性を高めることができるという効果を有している。
Therefore, the
(6)その他
最小単位の緩衝要素MEは、頂部111を中央に配した左右対称の形状を有している。したがって左右がバランスよく撓み、安定した面圧付与機能、隙間調整機能、及び制振機能を果たすことが可能である。
(6) Others The buffer element ME, which is the smallest unit, has a symmetrical shape with the
緩衝部53の頂部111は、円弧形状を有している。したがって加圧された際、弾性変形部151の接触領域154を内側に撓みやすくすることができる。
The
規制部131の高さは、頂部111の全高の半分よりも低い。したがって規制部131の剛性を高めることができ、頂部111が加圧された際、弾性変形部151に弾性復元力を集中させることが可能になる。
The height of the regulating
弾性変形部151は、基部52に沿って平行に延びる支持領域152と斜めに延びる作用領域153とを内向きに屈曲した接触領域154で連絡した形状を有している。したがって頂部111が加圧された際、接触領域154を内側に撓みやすくすることができる。
The elastically
3.変形例
実施に際しては、各種の変更や変形が可能である。
3. Modifications Various changes and modifications can be made in implementation.
例えばスペーサ51を構成する基部52及び基体53の形状や大きさ、縦横比などは一例を示したにすぎず、実施に際しては各種の変形や変更が可能である。緩衝部53が有する頂部111や弾性変形部151などの形状や大きさ、高さと幅との比率、曲率なども同様である。
For example, the shape, size, aspect ratio, etc. of the
本実施の形態では、スペーサ51の材料として金属を例示したが、実施に際しては金属に限らず、例えば樹脂やゴムによってスペーサ51を形成するようにしてもよい。このときスペーサ51を構成する基部52と緩衝部53とは必ずしも同一の材料で製造する必要はなく、例えば樹脂製の基部52に金属製の緩衝部53という組み合わせや、金属製の基部52にゴム製の緩衝部53という組み合わせなど、様々な材料の組み合わせが可能である。
In this embodiment, metal is used as an example of the material for the
本実施の形態は、電池セル用のスペーサ51を介在させる電池セルとして全固体電池への適用例を示したが、実施に際してはこれに限定する必要はなく、電解液を封入するリチウムイオン電池へ適用するようにしてもよい。
Although this embodiment shows an example of application to an all-solid-state battery as a battery cell in which a
その他実施に際しては、あらゆる変形や変更が許容される。 All other variations and changes are permitted in implementation.
1 組電池
11、11A、11B 電池セル
12 収納容器
13 電線
31 ホルダ
51 スペーサ
52 基部
53 緩衝部
54 低摩擦部材
101 固定部
111 頂部
131 規制部
151 弾性変形部
152 支持領域
153 作用領域
154 接触領域
C 隙間
S 空間
L1 第1のライン
L2 第2のライン
LF 低摩擦領域
ME 最小単位の緩衝要素
1
Claims (9)
一方の前記電池セルに面接触する板状の基部と、
前記基部に固定されて別の一方の前記電池セルに接触する板状の緩衝部と、
を備え、
前記緩衝部は、
前記基部に固定される一対の固定部と、
前記一対の固定部の間に設けられ、前記別の一方の電池セルに第1のライン上で接触して加圧される頂部と、
前記一対の固定部の側で立ち上がる一対の規制部と、
前記一対の規制部のそれぞれと前記頂部との間の領域にそれぞれ設けられ、前記頂部の加圧時に内向きに弾性変形して前記第1のラインと平行な第2のライン上で前記基部に突き当たり、前記基部に対して摺動する一対の弾性変形部と、
を最小単位の緩衝要素として備える、
電池セル用スペーサ。 A battery spacer disposed between two battery cells facing each other,
a plate-shaped base that makes surface contact with one of the battery cells;
a plate-shaped buffer portion fixed to the base and in contact with another one of the battery cells;
Equipped with
The buffer section is
a pair of fixing parts fixed to the base;
a top portion provided between the pair of fixing portions and pressurized by contacting the other battery cell on a first line;
a pair of regulating parts that stand up on the side of the pair of fixed parts;
Each of the restricting portions is provided in a region between each of the pair of regulating portions and the top portion, and is elastically deformed inwardly when the top portion is pressurized, and is attached to the base portion on a second line parallel to the first line. a pair of elastic deformable parts that abut and slide against the base;
is provided as the minimum unit buffer element,
Spacer for battery cells.
請求項1に記載の電池セル用スペーサ。 The buffer section includes a plurality of the minimum unit buffer elements such that each of the first and second lines is arranged in parallel.
The battery cell spacer according to claim 1.
請求項1に記載の電池セル用スペーサ。 The minimum unit buffer element has a symmetrical shape when viewed from a direction along the first and second lines,
The battery cell spacer according to claim 1.
請求項1に記載の電池セル用スペーサ。 The base includes a low-friction area in which the elastic deformation part slides, the coefficient of friction being lower than that of the surrounding area.
The battery cell spacer according to claim 1.
請求項4に記載の電池セル用スペーサ。 The low friction region is provided with a material having a smaller coefficient of friction than the base.
The battery cell spacer according to claim 4.
請求項4に記載の電池セル用スペーサ。 The low friction area is provided by having a lower surface roughness value than the surrounding area,
The battery cell spacer according to claim 4.
請求項1に記載の電池セル用スペーサ。 The top portion has an arc shape when viewed from a direction along the first and second lines,
The battery cell spacer according to claim 1.
請求項7に記載の電池セル用スペーサ。 The height of the restriction part is lower than half of the total height of the top part.
The battery cell spacer according to claim 7.
前記基部に沿って延びて前記規制部に連絡する支持領域と、
斜めに延びて前記頂部に連絡する作用領域と、
内向きに屈曲した形状で前記支持領域と前記作用領域とを連絡し、前記頂部の加圧時に屈曲部分を弾性変形させて前記基部に突き当てる接触領域と、
を備える請求項8に記載の電池セル用スペーサ。 The elastic deformation portion is
a support region extending along the base and communicating with the restriction portion;
an action area extending diagonally and communicating with the top;
a contact area that connects the support area and the action area in an inwardly bent shape and abuts against the base by elastically deforming the bent part when pressurizing the top;
The battery cell spacer according to claim 8, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022086422A JP2023173893A (en) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | Spacer for battery cell and battery pack using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022086422A JP2023173893A (en) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | Spacer for battery cell and battery pack using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023173893A true JP2023173893A (en) | 2023-12-07 |
Family
ID=89031026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022086422A Pending JP2023173893A (en) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | Spacer for battery cell and battery pack using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023173893A (en) |
-
2022
- 2022-05-26 JP JP2022086422A patent/JP2023173893A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6319332B2 (en) | Assembled battery | |
JP6571577B2 (en) | Assembled battery | |
KR100919390B1 (en) | Medium and Large Size Battery Module of Vertical Stacking Structure | |
KR101047937B1 (en) | Battery cartridge including an elastic pressing member, and a battery module comprising the same | |
JP6130916B2 (en) | Assembled battery | |
JP4547886B2 (en) | Assembled battery | |
JP3972885B2 (en) | Assembled battery | |
JP2017098107A (en) | Power storage device | |
JP2020004556A (en) | Cushioning sheet for battery module | |
JP6681436B2 (en) | Power storage module | |
JP7208273B2 (en) | battery module | |
CN111180622A (en) | Battery pack | |
JP4311442B2 (en) | Power storage device | |
JP2010015958A (en) | Power storage module and its manufacturing method | |
JP2023173893A (en) | Spacer for battery cell and battery pack using the same | |
JP6102455B2 (en) | Assembled battery | |
JP6681435B2 (en) | Power storage module | |
JP7424337B2 (en) | Power storage device | |
JP2019128991A (en) | Battery pack | |
JP2024066882A (en) | Battery cell spacer and assembled battery using same | |
JP2023156766A (en) | Spacer for battery cell and battery pack employing the same | |
JP2019194957A (en) | Battery pack | |
JP7006405B2 (en) | Battery module | |
JP7424338B2 (en) | Power storage device | |
EP4376190A1 (en) | Battery pack and vehicle including same |