JP4617098B2 - Case for battery cell - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン2次電池等の電池要素をフィルムラミネートし、該電池要素に連接される充放電用の正負電極端子片をラミネートフィルムから導出させてなるバッテリーセルを単体或いは複数を組合わせ保持してバッテリーパックを構成するためのケースに関する。 In the present invention, a battery element such as a lithium ion secondary battery is laminated in a film, and positive and negative electrode terminal pieces for charging / discharging connected to the battery element are led out from the laminated film. The present invention relates to a case for holding and constituting a battery pack.
近時、自動車業界では、環境問題等から、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車に代え、繰返し充電可能なリチウムイオン2次電池等の有機電解質2次電池を用いた電気自動車、ハイブリッド自動車或いは燃料電池自動車(以下、単に電気自動車等と言う)の開発が進められている。このような2次電池は、扁平形の電池要素をフィルムでラミネートし、充放電用の正負電極端子片をラミネートフィルムから導出させたバッテリーセルを、適用される自動車の要求出力に応じて複数を組合わせ、適宜支持体に支持させてバッテリーパックとして構成される。また、出力の小さな電動自転車にも使用されており、この場合には、バッテリーセル単体で用いられることもある。 Recently, in the automobile industry, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle using an organic electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery that can be repeatedly charged instead of a gasoline engine vehicle or a diesel engine vehicle due to environmental problems. (Hereinafter simply referred to as electric vehicles) is being developed. In such a secondary battery, a plurality of battery cells in which flat battery elements are laminated with a film and positive / negative electrode terminal pieces for charging / discharging are led out from the laminated film according to the required output of the applied automobile are provided. The battery pack is configured by combining and appropriately supporting the support. It is also used for electric bicycles with a small output. In this case, the battery cell may be used alone.
特許文献1は、上記電気自動車等に用いられる2次電池の一例を開示するものであり、上記と同様のバッテリーセル(薄型ラミネート電池)を複数支持体内に設置して組電池(バッテリーパック)となし、これらバッテリーセルを樹脂にて被覆することにより、耐振性を改善せんとするものである。
而して、上記のようなバッテリーパックは、複数枚のバッテリーセルを支持体内に樹脂にて被覆し固定させるものであるが、電気自動車等に用いられる場合、その枚数は数十枚にも及ぶ為、使用される樹脂量も多く、それだけ重量も大となる。また、バッテリーセルは使用時に発熱するが、1枚毎に樹脂で被覆されるから放熱が抑えられ、温度上昇により壊れてしまうこともある。更に、適宜通気孔を設けた樹脂の成型体により多段に積層保持することもなされているが、樹脂成型体の占める重量はなお大きく、しかも樹脂成型体の硬さと、バッテリーセルの軟らかさとの馴染み性が悪く、組立時や振動等によりバッテリーセルが傷つくこともある。その為、樹脂成型体の表面にスポンジ状の発泡シートを貼り付けることもなされているが、コストと手間がかかることにもなり、その抜本的な改善が望まれるところであった。 Thus, the battery pack as described above covers and fixes a plurality of battery cells with resin in a support body, but when used in an electric vehicle or the like, the number of the battery packs reaches several tens. Therefore, a large amount of resin is used, and the weight increases accordingly. In addition, the battery cell generates heat during use, but since each sheet is coated with resin, heat dissipation is suppressed, and the battery cell may be broken due to a temperature rise. Furthermore, it is also possible to laminate and hold in multiple stages with resin moldings with appropriate ventilation holes, but the weight occupied by the resin molding is still large, and the familiarity between the hardness of the resin molding and the softness of the battery cell The battery cell may be damaged by assembling or vibration. For this reason, a sponge-like foam sheet is sometimes affixed to the surface of the resin molded body, but this also requires cost and labor, and a drastic improvement has been desired.
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、軽量でありながら適度な強度を有し、且つ放熱機能も備え、更にバッテリーセルとの馴染み性にも優れた新規なバッテリーセル用ケースを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a novel case for a battery cell that is lightweight, has an appropriate strength, has a heat dissipation function, and has excellent compatibility with a battery cell. The purpose is to provide.
請求項1の発明に係るバッテリーセル用ケースは、電池要素の外表面をフィルムラミネートし、該電池要素に連接される充放電用の正負電極端子片を上記ラミネートフィルムから導出させてなるバッテリーセルを保持するためのケースであって、発泡合成樹脂の枠状成型体からなり、前記バッテリーセルの四周を保持する保持部と、上記保持部に保持されたバッテリーセルの前記電極端子片をその先側が外側部に臨むよう受止する電極端子片受止部と、上記保持部と外側とを連通させる通気部とを備えたことを特徴とする。
The battery cell case according to the invention of
前記枠状成型体は、請求項2の発明のように、方形の枠体からなり、前記保持部はこの枠体の内周部に段差状に形成されているものとすることができる。また、前記電極端子片受止部或いは前記通気部は、請求項3或いは請求項4の発明のように、上記枠体の内外間に亘り形成された切欠凹所からなるものとすることができる。
The frame-shaped molded body may be a rectangular frame as in the second aspect of the invention, and the holding portion may be formed in a step shape on the inner peripheral portion of the frame. Further, the electrode terminal piece receiving portion or the ventilation portion may be formed of a notch recess formed between the inside and outside of the frame body as in the invention of
そして、前記発泡合成樹脂としては、請求項5或いは請求項6の発明のように、発泡ポリスチレン或いは発泡ポリプロピレンが望ましく採用される。これら、発泡合成樹脂の発泡倍率は、強度、重量及びバッテリーセルとの馴染み性等を総合的に勘案すると、10〜30倍が適正とされる。
As the foamed synthetic resin, foamed polystyrene or foamed polypropylene is desirably employed as in the invention of
請求項1の発明によれば、バッテリーセル用ケースが、発泡合成樹脂の枠状成型体からなるから、軽量であり、これを多数段積みして各段毎にバッテリーセルを保持してバッテリーパックを構成しても、従来のものに比べ軽量であり、電気自動車等に用いた場合、車体の軽量化に寄与する。また、発泡体であるが故に振動吸収性に優れ、自動車等のように振動が激しい場合でも、バッテリーセルを安定的に保持することができる。しかも、発泡体であるが故の特有の軟らかさを備え、バッテリーセルとの馴染み性が良く、バッテリーパックの組立時や振動等によるバッテリーセルの傷つきやダメージも少なくなる。更に、保持部と外側とを連通させる通気部を備えているから、保持部に保持されたバッテリーセルが発熱しても、逐次放熱されてその温度上昇が抑えられ、高温化によるバッテリーセルの崩壊もなくなる。
According to the invention of
そして、請求項2〜4の発明のように、保持部を枠体の内側に段差状に形成し、更に、通気部及び電極端子片受止部を枠体に形成された切欠凹所で構成すれば、一体的型成型によって本発明のバッテリーセル用ケースが安価に製せられる。また、これらを複数段積みしても、各段毎に前記保持部、通気部及び電極端子片受止部が確保され、その組立が容易である上に、極めて合理的である。更に、請求項5或いは6の発明による発泡合成樹脂は、軽量でありながら、適度な強度を備え、且つバッテリーセルとの馴染み性が良く、特に、発泡ポリプロピレン樹脂が総合的に最も適性が大である。
And like invention of Claims 2-4, a holding | maintenance part is formed in a step shape inside a frame, Furthermore, a ventilation part and an electrode terminal piece receiving part are comprised by the notch recess formed in the frame. Then, the battery cell case of the present invention can be manufactured at a low cost by integral molding. Moreover, even if these are stacked in a plurality of stages, the holding part, the ventilation part and the electrode terminal piece receiving part are secured for each stage, and the assembly thereof is easy and extremely reasonable. Further, the foamed synthetic resin according to the invention of
以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のバッテリーセル用ケースを用いたバッテリーパックの1例を示す分解斜視図、図2は同バッテリーセル用ケースを下から見た斜視図、図3は同バッテリーパックの組付け状態の1部を示す斜視図、図4は同バッテリーパックの組付け状態を示す概略的縦断面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an exploded perspective view showing an example of a battery pack using the battery cell case of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the battery cell case as viewed from below, and FIG. 3 is an assembled state of the battery pack. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an assembled state of the battery pack.
本発明のバッテリーセル用ケースによって保持されるバッテリーセル1は、リチウムイオン2次電池等の有機電解質2次電池からなる方形薄板状電池要素1aを、上下2枚のラミネートフィルム1b、1bにて挟装すると共に、周辺部のラミネートフィルム1b、1b同士を熱融着1cして封止し、更にこの熱融着部1cから上記電池要素1aに連接される充放電用の正負電極端子片1d、1eを長手方向両側に導出させてなるものである。ラミネートフィルム1bは、電池要素1aの電解液が漏出しないように上記熱融着1cによって電池要素1aを封止できるものであればよく、例えば、アルミニウム、チタン、チタン系合金、鉄、ステンレス、マグネシウム系合金等の金属箔の内面(電池要素1aの封止側)に熱融着性樹脂層を、外表面には保護層を積層したものが用いられる。
The
ラミネートフィルム1bを構成する上記熱融着性樹脂層としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変性物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル共重合体などが使用される。また、保護層としては、ナイロン等が望ましく採用される。
As the heat-fusible resin layer constituting the
正負電極端子片1d、1eは、アルミニウム或いは銅等の導電性金属箔からなり、その基端部は電池要素1aに連接され、熱融着部1cで挟着固定された状態でその先側が熱融着部1cから導出されている。電池要素1aの外形寸法は、長手方向は約120mm、幅方向は約80mm、厚さは10mmであり、ラミネートフィルム1b及び正負電極端子片1d、1eを含むバッテリーセル1の重量は、200〜250gである。
The positive and negative
バッテリーセル用ケースCは、図に示すように長短枠3、4による方形の枠体(枠状成型体)2からなり、前記発泡合成樹脂により一体成型されたものである。この方形枠体2の内周部には、バッテリーセル1の四周部(上記熱融着部1c)を保持する段差状の保持部5が形成されている。この保持部5の外周部分の大きさは、バッテリーセル1におけるラミネートフィルム1bの外周部分の大きさよりやや大とされ、また、該保持部5の内周部分の大きさは、電池要素1aの外周部分の大きさよりやや大とされている。従って、図例のバッテリーセル用ケースCにバッテリーセル1を収納保持させる場合は、電池要素1aを保持部5の内周空所に嵌り込ませるようにし、且つ鍔状の熱融着部1cを段差状保持部5に担持させるよう保持する。
The battery cell case C is composed of a rectangular frame (frame-shaped molded body) 2 having long and
上記枠体2の短枠4、4には、保持部5と面一となる切欠凹所が該短枠4、4の内外間に亘り形成され、この切欠凹所が電極端子片受止部6、6とされている。該電極端子片受止部6、6の、短枠4、4の長手方向に沿った幅は、正負電極端子片1d、1eの幅よりやや大とされている。従って、上記のようにバッテリーセル用ケースCにバッテリーセル1を収納保持させた際、正負電極端子片1d、1eは、この電極端子片受止部6、6上に添いその先側が枠体2の外側に臨むよう受止される。
In the short frames 4, 4 of the
また、上記枠体2の長枠3、3には、切欠凹所が該長枠3、3の内外間に亘り2箇所ずつ形成され、この切欠凹所が通気部7…とされている。更に、枠体2の下面には、枠体2の内側で上記保持部5上に嵌り込む第1の脚部8及び電極端子片受止部6、6に嵌り込む第2の脚部9が形成されている。第1の脚部8は、複数の枠体2を上下に段積みしたとき、上記通気部7…を閉塞しないよう、枠体2の周方向に亘り分断状に形成されている。また、第2の脚部9は、第1の脚部8の一部に連なり、その幅は電極端子片受止部6、6の切欠開口幅よりやや小とされている。そして、上記枠体2の四隅には、ボルト挿通孔10…が貫設されている。
Further, in the
上記のように構成された枠体2(バッテリーセル用ケースC)を用いてバッテリーパックを組立てる場合、先ず、枠体2の保持部5にバッテリーセル1を熱融着部1cをして担持させるように保持させ、正負電極端子片1d、1eを電極端子片受止部6、6に受止させる。この保持受止状態では、正負電極端子片1d、1eの先側は枠体2の枠外に臨むことになる。次いで、別の枠体2を、バッテリーセル1を保持した上記枠体2の上方に位置させ、その第1の脚部8及び第2の脚部9を、保持部5上及び電極端子片受止部6、6に嵌り込ませるようにして設置する(図3参照)。
When assembling a battery pack using the frame body 2 (battery cell case C) configured as described above, first, the
この状態では、バッテリーセル1の電池要素1a部分が保持部5の内周空所に嵌り込み、熱融着部1cが第1の脚部8と保持部5上との間に挟装され、且つ正負電極端子片1d、1eが電極端子片受止部6、6上で第2の脚部9によって抑えられるように受止され、バッテリーセル1が上下1対の枠体2、2間に挟装保持されることになる。電動自転車のように低出力の用途に用いられる場合は、図3の状態で、ボルト挿通孔10にボルト(不図示)を挿通して上下の枠体2、2を相互に締結し、正負電極端子片1d、1eに適宜リード線(不図示)を結線し、低容量のバッテリーパックが完成される。従って、バッテリーセル1は、枠体2、2間でがたつくことなく静置される。
In this state, the
また、電気自動車等の高出力が求められる用途には、図4に示すように、複数の枠体2とバッテリーセル1とを上記と同要領で交互に段積みし、上記同様ボルト(長ボルト、或いはボールネジも可)にて段積みされた複数の枠体2を相互に締結し、各正負電極端子片1d、1eにリード線を結線して所望のバッテリーパックが完成される。ここでの段積み数及びリード線の結線態様は、用途に応じて適宜設定される。例えば、3枚のバッテリーセル1を、上記同様枠体2を介して上下に段積み一体化すると共に正負電極端子片1d、1eを並列結線してユニットとなし、このユニット10個を電気的直列状態で横並べ結線した3×10のバッテリーセル1のセットを8セット連接して構成されたものが、乗用の電気自動車用バッテリーパックとして用いられる。
For applications requiring high output such as electric vehicles, as shown in FIG. 4, a plurality of
上記のように段積み構成されたバッテリーパックにおいては、上下に積層される各バッテリーセル1、1間の間隔が約3mmとなるよう、枠体2の各部位の寸法が設定される。そして、この段積み状態では、各枠体2に形成された通気部7が、保持部5内と枠体2の外部とを連通させることになるから、バッテリーセル1が駆動に伴い発熱しても、通気部7を経て速やかに放熱され、その温度上昇が抑制される。
In the battery pack configured in a stacked manner as described above, the size of each part of the
また、枠体2は、前記のような発泡合成樹脂の成型体からなるから、バッテリーセル1、1間の電気的絶縁性が良好に維持される。更に、従来の合成樹脂の成型体に比べて極めて軽量・低コストであり、耐震動性、強度にも優れ、しかも、発泡体であるが故の特有の柔らかさをして、バッテリーセル1との馴染性がよく、段積みする際や振動時にバッテリーセル1を傷つけたりすることもない。加えて、組立性、収納性、耐熱性及び断熱性(外部からの熱の進入を防ぐ)にも優れ、これらを総合すると、電気自動車等のような脱ガソリン車等への適性が極めて大であり、その開発にも大きく寄与すると言うことができる。
Further, since the
尚、バッテリーセル1や枠体2の形状は図例のものに限定されず、例えば、バッテリーセル1の正負電極端子片1d、1eが、互いに直交する方向に導出されたもの、同一辺から同方向に導出されたものの場合は、これに応じて枠体2における電極端子片受止部6及びその他の部位の形成位置が適宜変更されるべきことは言うまでもない。
The shapes of the
1 バッテリーセル
1a 電池要素
1b ラミネートフィルム
1d、1e 正負電極端子片
2 枠体(枠状成型体)
5 保持部
6 電極端子片受止部
7 通気部
DESCRIPTION OF
5 Holding
Claims (6)
発泡合成樹脂の枠状成型体からなり、前記バッテリーセルの四周を保持する保持部と、上記保持部に保持されたバッテリーセルの前記電極端子片をその先側が外側部に臨むよう受止する電極端子片受止部と、上記保持部と外側とを連通させる通気部とを備えたことを特徴とするバッテリーセル用ケース。 A film for laminating the outer surface of the battery element, and a case for holding a battery cell in which positive and negative electrode terminal pieces for charging and discharging connected to the battery element are led out from the laminate film,
An electrode that is made of a foam-shaped synthetic resin frame-shaped body, and that holds the battery cell's four circumferences and the electrode terminal piece of the battery cell held by the holder so that its front side faces the outer side. A battery cell case, comprising: a terminal piece receiving portion; and a ventilation portion for communicating the holding portion with the outside.
前記枠状成型体が、方形の枠体からなり、前記保持部はこの枠体の内周部に段差状に形成されていることを特徴とするバッテリーセル用ケース。 The battery cell case according to claim 1,
The case for a battery cell, wherein the frame-shaped molded body is formed of a rectangular frame, and the holding portion is formed in a step shape on an inner peripheral portion of the frame.
前記電極端子片受止部が、前記枠体の内外間に形成された切欠凹所からなることを特徴とするバッテリーセル用ケース。 The battery cell case according to claim 2,
The battery cell case, wherein the electrode terminal piece receiving portion comprises a cutout recess formed between the inside and outside of the frame.
前記通気部が、前記枠体の内外間に形成された切欠凹所からなることを特徴とするバッテリーセル用ケース。 The battery cell case according to claim 2,
The battery cell case, wherein the ventilation portion is formed by a notch recess formed between the inside and outside of the frame.
前記発泡合成樹脂が、発泡ポリスチレンであることを特徴とするバッテリーセル用ケース。 The battery cell case according to any one of claims 1 to 4,
A battery cell case, wherein the foamed synthetic resin is foamed polystyrene.
前記発泡合成樹脂が、発泡ポリプロピレンであることを特徴とするバッテリーセル用ケース。 The battery cell case according to any one of claims 1 to 4,
A battery cell case, wherein the foamed synthetic resin is foamed polypropylene.
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