JP3173575U - リチウムイオン電池モジュール構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全性能に優れ、放熱性に優れ、電池の寿命を延ばし、接続が簡単で信頼性が高く、自由・可変性に富んだリチウムイオン電池モジュール構造を提供する。
【解決手段】外装ケース内に収容された軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルの上端には、リチウム電池ユニットとして直列および／または並列接続するコンタクト導体が設けられており、コンタクト導体上にはリチウム電池ユニットの正／負極が設けられている。カバーが外装ケースの端部開口に溶接されることで軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルを外装ケース内に封止するとともに、リチウム電池ユニットの正／負極とカバー上の正／負極端子とを溶接しており、カバーには穴が設けられるとともに、穴を通じて外装ケース内の空気を抜きだした後に不活性ガスを注入し、さらに鋼球を穴内に嵌入することでリチウム電池ユニットを外装ケース内に密封する。
【選択図】図３

Description

本考案はリチウムイオン電池モジュールに関し、特にリチウムイオン電池モジュール構造に関する。
現在、市販されているリチウムイオン電池はその外装材料により、アルミニウムケースのリチウムイオン電池、スチールケースのリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などに分けることができる。このうち、アルミニウムケース／スチールケース電池には以下のような長所、短所がある。電池モジュールの強度に優れ、外部組み立てが簡単であるものの、可塑性はリチウムイオンポリマー電池に及ばず、内部に大量のガスが発生すると、外装ケースの剛性が高いため内部ガスを開放できず、破裂してしまうなどの事故が起こりやすい。そしてリチウムイオンポリマー電池には以下のように、自由に設計でき、安全性能に優れ、熱伝導性・導電性に優れ、適応温度の範囲が広く、大量の電流を放電できるなどの長所がある反面、その外装が外装フィルムであるため、外部から作用力により本体の包装フィルムが破れてしまいやすく、そして電極が板状であるため、電極および本体が軟質であることから接続装着の不便を来すという短所もある。
市販品で主流となっているリチウムイオンの動力用電池では、大容量の単体の電池セルを直列接続して電池ユニットを構成するものが一般的である。このような組み付け方式では以下のような欠点がある。一、電池に使用上または製造管理の面で問題が発生すると、交換および製作のコストが高くなってしまう。二、電池の容量が大きいため、大型化してしまい、電池における異なる場所の温度が大きくなるにつれ、放熱が難しくなり、熱が蓄積されやすくなる。三、電池の容量が大きいため、異なるニーズを満たすとき、同一寸法規格のモジュールで汎用化が難しく、異なるニーズに対応するためには多数の型式を開発しなければならず、潜在的な開発コストの増加を招いてしまう。
従来技術における不足を克服すべく、本考案では構造が理にかなっており、安全性能に優れ、放熱性に優れ、電池の寿命を延ばし、接続が簡単で信頼性が高く、自由・可変性に富んだリチウムイオン電池モジュール構造を提供する。
本考案がその技術的課題を解決するために採用する技術的手法は以下のとおりである。
リチウムイオン電池モジュール構造では、外装ケースを備えており、前記外装ケース内には複数の軟質包装リチウムポリマー電池セルが収容されており、これら軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルの上端には、これらをリチウム電池ユニットとして直列および／または並列接続するコンタクト導体が設けられており、前記コンタクト導体上にはリチウム電池ユニットの正／負極が設けられており、そしてカバーが外装ケースの端部開口に溶接されることで軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルを外装ケース内に封止するとともに、リチウム電池ユニットの正／負極とカバー上の正／負極端子とを溶接しており、前記カバーには穴が設けられるとともに、穴を通じて外装ケース内の空気を抜きだした後に不活性ガスを注入し、さらに鋼球を穴内に嵌入することでリチウム電池ユニットを外装ケース内に密封する。
このうち、前記カバー上には破裂防止弁が設けられている。
このうち、前記カバー上には電圧測定端子が設けられている。
また、前記複数の軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルからなるリチウム電池ユニットは外装ケース内に緊着収容されており、リチウム電池ユニットの上部には絶縁ジャケットが装着されている。
本考案の有益な効果は以下のとおりである。本考案の電池モジュール構造では、軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルおよび外装ケースの二重封止構造を採用することで、モジュール全体の強度を大幅に高めて、電池包装フィルムの角部およびその他の箇所が破損して、電池性能が低下する、または廃棄しなければならないという問題を効果的に防止するので、電池の製品率を高めることができる。このうち、モジュール内部は複数（１つ以上）の軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルからなり、その内部は多数直列、多数並列または多数直列・多数並列で接続することができ、組付けの自由度も向上する。同じ寸法規格のモジュールで異なる規格とする、異なる配置に用いることが可能となり、モジュールの標準化推進に便利となり、潜在的な多くの費用を節約することができる。また、従来のアルミニウムケース／スチールケース／合成樹脂ケースの内部に電解液を直接注入する方式の電池／モジュールでは、長時間使用すると、水分の浸透を阻止するのは難しく、最終的にはモジュールの性能が低下する、および廃棄しなければならず、自動車用電池の寿命および条件を満たせないが、一方、本モジュール内部には空気がなく、予め不活性ガスを封入しておくとともに、内部には軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルからなる電池ユニットが収容されており、二重の封止によって、電池モジュールの安全性能および寿命を極大に高めることができる。
本考案の構造概略図。 本考案の構造概略図。 本考案の構造分解図。 本考案で電圧測定端子を備えたものの構造概略図。
以下にて図面および実施例を合わせて本考案を詳細に説明する。
図１、図２、図３を参照する。リチウムイオン電池モジュール構造は、外装ケース３を備えており、前記外装ケース３内には複数の軟質包装リチウムポリマー電池セル１が収容されており、これら軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル１の上端には、これらをリチウム電池ユニットとして直列および／または並列接続するコンタクト導体２が設けられており、前記コンタクト導体２上にはリチウム電池ユニットの正／負極４が設けられており、そしてカバー５が外装ケース３の端部開口に溶接されることで軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル１を外装ケース３内に封止するとともに、リチウム電池ユニットの正／負極４とカバー５上の正／負極端子６とを溶接しており、前記カバー５には穴７が設けられるとともに、穴７を通じて外装ケース３内の空気を抜きだした後に不活性ガスを注入し、さらに鋼球８を穴７内に嵌入することでリチウム電池ユニットを外装ケース３内に密封する。
このうち、前記複数の軟質包装リチウムポリマー電池セル１は開口部が封止されるとともに性能が優れたリチウムイオンポリマー電池セルであり、外装ケース３、カバー５にはスチールまたはアルミニウムが採用されている。
本考案の電池モジュールは軟質包装リチウムポリマー電池セル１および外装ケース３の二重封止構造を採用することで、モジュール全体の強度を大幅に高めて、電池包装フィルムの角部およびその他の箇所が破損して、電池性能が低下する、または廃棄しなければならないという問題を効果的に防止するので、電池の製品率を高めることができる。このうち、モジュール内部は複数（１つ以上）の軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル１からなり、その内部は多数直列、多数並列または多数直列・多数並列で接続することができ、組付けの自由度も向上する。同じ寸法規格のモジュールで異なる規格とする、異なる配置に用いることが可能となり、モジュールの標準化推進に便利となり、潜在的な多くの費用を節約することができる。また、従来のアルミニウムケース／スチールケース／合成樹脂ケースの内部に電解液を直接注入する方式の電池／モジュールでは、長時間使用すると、水分の浸透を阻止するのは難しく、最終的にはモジュールの性能が低下する、および廃棄しなければならず、自動車用電池の寿命および条件を満たせないが、一方、本モジュール内部には空気がなく、予め不活性ガスを封入しておくとともに、内部には軟質包装リチウムイオンポリマー電池セルからなる電池ユニットが収容されており、二重の封止によって、電池モジュールの安全性能および寿命を極大に高めることができる。本考案において、前記カバー５上には破裂防止弁９が設けられており、前記破裂防止弁９は２〜３ｋｇ前後の圧力で開くように調節されることで、電池の安全性能を極大に高めている。電池が、内部圧力が大きくなりすぎることで破裂する恐れを回避している。
本考案において、前記カバー５上には電圧測定端子１０が設けられている。モジュールのカバー５の上部に電圧測定端子１０を設けることにより、保護パネルまたは管理システムにプラグにより直接接続することができ、電池にサンプリングおよび検査を行う操作が簡単になる。
本考案において、前記複数の軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル１からなるリチウム電池ユニットは外装ケース３内に緊着収容されており、リチウム電池ユニットの上部には絶縁ジャケット１１が装着されている。内部の電池セルとスチールケース／アルミニウムケースである外装ケース３とが直接接触しており、熱伝導性・放熱効果に極めて優れ、スチールケース／アルミニウムケースであるカバー５の上部には端子を引出す設計を採用しており、外部での組付けが安全で、信頼性が高くなる。電池の寿命および安全性を極大に高めている。設けられている絶縁ジャケット１１は、電池セルの正・負極が外装ケース３に接触してショートしてしまうなど安全性が憂慮される現象が発生するのを防止できる。
本考案は構造が理にかなっており、安全性能に優れ、放熱性に優れ、電池の寿命を延ばし、接続が簡単で信頼性が高く、自由・可変性に富み、リチウムイオン電池モジュールの構造に広汎に応用される。
１ 軟質包装リチウムポリマー電池セル
２ コンタクト導体
３ 外装ケース
４ 正／負極
５ カバー
６ 正／負極端子
７ 穴
８ 鋼球
９ 破裂防止弁
１０ 電圧測定端子
１１ 絶縁ジャケット

Claims (4)

  1. 外装ケース（３）を備えており、前記外装ケース（３）内には複数の軟質包装リチウムポリマー電池セル（１）が収容されており、これら軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル（１）の上端には、これらをリチウム電池ユニットとして直列および／または並列接続するコンタクト導体（２）が設けられており、前記コンタクト導体（２）上にはリチウム電池ユニットの正／負極（４）が設けられており、そしてカバー（５）が外装ケース（３）の端部開口に溶接されることで軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル（１）を外装ケース（３）内に封止するとともに、リチウム電池ユニットの正／負極（４）とカバー（５）上の正／負極端子（６）とを溶接しており、前記カバー（５）には穴（７）が設けられるとともに、穴（７）を通じて外装ケース（３）内の空気を抜きだした後に不活性ガスを注入し、さらに鋼球（８）を穴（７）内に嵌入することでリチウム電池ユニットを外装ケース（３）内に密封する、ことを特徴とするリチウムイオン電池モジュール構造。
  2. 前記カバー（５）上には破裂防止弁（９）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池モジュール構造。
  3. 前記カバー（５）上には電圧測定端子（１０）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池モジュール構造。
  4. 前記複数の軟質包装リチウムイオンポリマー電池セル（１）からなるリチウム電池ユニットは外装ケース（３）内に緊着収容されており、リチウム電池ユニットの上部には絶縁ジャケット（１１）が装着されている、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池モジュール構造。
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