JP4892788B2 - Battery module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単電池を複数積層した電池モジュールの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、積層電極体または巻型電極体をラミネートアルミニウムフィルム等の絶縁フィルムで覆って成型した電池が実用化されている。
【0003】
図10には、このような電池の例が示される。図10において、積層電極体10に正負の電極端子12、14を取り付け、これを絶縁フィルム16で包み込み、成型して単電池18を構成する。この場合、絶縁フィルム16の積層電極体10の周囲部分は、加熱圧着されてヒートシール部20となっている。これにより、絶縁フィルム16で積層電極体10を完全に密封し絶縁することができる。
【0004】
また、このような単電池18には、図10に示された積層電極体10に限らず、図11に示されるような巻型電極体22を使用することもできる。
【0005】
このような単電池18を複数積層して電池モジュールを構成する場合には、複数の単電池18を図示しない電池容器中に入れ、電池容器中に樹脂を充填して該単電池18を固定することが行われていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電池モジュールにおいては、単電池18の固定用の樹脂に、電池の使用中のクリープにより隙間が生じ、単電池18の保持能力が低下してしまう場合があった。これにより、各単電池18は、電極端子12、14のみにより保持された状態となるので、車載用途等の電池モジュールに振動が加わるような環境で使用すると、電極端子12、14に割れが発生する等耐久強度が低下するという問題があった。
【0007】
また、電池容器中に樹脂を充填することにより、各単電池18を冷却流体により冷却することが困難となるため、電池モジュールの冷却性能が著しく低下するという問題もあった。このように、電池モジュールの冷却性能が低下すると、電池温度が上昇し、電池寿命が短くなるという問題が生じる。
【0008】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、耐久強度及び電池寿命が改良された電池モジュールを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、積層電極体または巻型電極体を絶縁フィルムで成型した単電池を複数積層した電池モジュールであって、単電池を固定しながら保持しつつ積層するための保持部材を備え、保持部材は、単電池を押圧するために面に形成された凹所に積層電極体または巻型電極体がはまり込んで保持されることにより単電池を固定するものであり、かつ、積層された単電池間に冷却用流体を流せるように構成されていることを特徴とする。
【0010】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材が複数の単電池ごとに設けられ、互いに隣接された単電池を保持する保持部材の間に冷却用流体が流れる流路が形成されていることを特徴とする。
【0011】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材は、単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通口があけられていることを特徴とする。
【0012】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材の押圧面に形成された上記凹所に対応する部分が貫通孔となっており、この貫通孔の周囲部分によって単電池の周囲の絶縁フィルムを押圧することを特徴とする。
【0013】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材は、単電池の電極部に接触しない部分が金属製であることを特徴とする。
【0014】
また、上記電池モジュールにおいて、保持部材の貫通口には、単電池を押圧するためのバネ部材が設けられていることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。
【0016】
図1には、本発明にかかる電池モジュールを形成するために、単電池を保持する場合の例が示される。図1において、積層電極体10の周囲が絶縁フィルム16で覆われて構成された単電池18は、その面方向が保持部材24により両側から押圧されて固定され、保持される。この保持部材24には、単電池18を押圧するための面に積層電極体10がはまり込むための凹所26が形成されており、この中に積層電極体10がはまり込んで保持され、かつ押圧されて固定される。この凹所26の深さLは、積層電極体10の厚さlに対して、L<l/2という関係になっている。これにより、単電池18の両面側から保持部材24を押しつけると、積層電極体10の側面が両側から押されることになり、単電池18を十分固定することができる。従って、単電池18が電極端子12、14のみで保持されるような状態を回避することができる。
【0017】
また、上記保持部材24の、単電池18を押圧する面の反対側の面には、冷却用流体を流すための流体用通路28が形成されている。
【0018】
図2には、図1のようにして保持部材24により単電池18をはさみ込んだ場合の様子が示される。図2において、単電池18は保持部材24により両側から挟み込まれ、保持部材24の凹所26中に積層電極体10がはまり込んで固定され、保持された状態となっている。この場合、単電池18を複数積層するために、電極端子12、14のみが保持部材24の外側に突出された状態となっている。
【0019】
図3には、図2に示された保持部材24によって単電池18が挟み込まれた状態の部分断面図が示される。なお、図3では、一組の保持部材24とこれに挟み込まれた単電池18及び隣接する図示しない単電池を挟み込むための他の保持部材1個が示されている。図3に示されるように、単電池18はその積層電極体10の部分が保持部材24の凹所26にはめ込まれて固定され保持されている。また、互いに隣接される単電池18を保持するための保持部材24が重ね合わせられることにより、上述した流体用通路28により所定の流路が形成される。これにより、この流体用通路28中に冷却用流体を流すことができ、保持部材24を介して単電池18を冷却することができる。このため、単電池18が高温にさらされて電池寿命が短くなる等の問題を解消することができる。
【0020】
なお、上述した実施形態においては、一組の保持部材24により1個の単電池18が挟み込まれて固定保持される例が示されているが、一組の保持部材24により複数の単電池18を挟み込み、固定保持することも可能である。ただし、単電池18の冷却能力の点から、一組の保持部材24により固定、保持される単電池18の数は、その発熱量により適宜決定される。
【0021】
図4には、単電池18を挟み込んだ保持部材24を複数積層して構成された電池モジュールの例の斜視図が示される。図4において、各保持部材24には、それぞれ単電池18が挟み込まれており、一連の保持部材24の両側から拘束版30により拘束され、拘束ロッド32により圧力が加えられる。図4に示された電池モジュールにおいては、積層された各単電池18の間に形成された流体用通路28に冷却用流体が流され、各単電池18が冷却される。
【0022】
このように、保持部材24、拘束版30、拘束ロッド32により積層された単電池18が固定され、保持されるので、車載用途等振動が生じる環境で使用しても電極端子12、14に割れが発生する等の問題を回避でき、十分な耐久強度を得ることができる。また、単電池18を十分冷却できるので、高温により電池寿命が短くなるという問題も解消できる。
【0023】
図5には、本発明に係る電池モジュールを構成するための保持部材24の変形例が示される。図5において、保持部材24は、図1に示された例の凹所26に対応する部分が貫通孔34となっている。このため、単電池18を構成する積層電極体10を押圧することができないが、保持部材24の周囲部分により、単電池18の周囲の絶縁フィルム16すなわちヒートシール部20を押圧することができ、これにより単電池18を固定しながら保持することができる。
【0024】
また、上記のように保持部材24に貫通孔34を形成することにより、流体用通路28に流される冷却用流体で単電池18が直接冷却されるので、単電池18の冷却効率を向上することができる。
【0025】
図6には、図5に示された単電池18の変形例が示される。図6において、単電池18を構成する積層電極体10の部分を覆っている絶縁フィルム16には、しわ36が形成されている。これは、保持部材24の貫通孔34に対応する面であって、冷却用流体との接触面積を大きくすることができる。これにより単電池18の冷却効率を向上することができる。
【0026】
図7には、保持部材24の他の変形例が示される。図7において、保持部材24には、2個の貫通孔34が設けられている。この2個の貫通孔34の間は、仕切部38により仕切られている。仕切部38は、図1に示された例と同様に単電池の積層電極体10の厚さlに対してL<l/2を満たす距離Lだけ単電池18が配置される側の面から後退している。これにより、本変形例に係る保持部材24で、単電池18を両側から挟み込んだ場合に、仕切部38により積層電極体10の面を押圧することができ、単電池18を固定しながら保持することができる。また、2つの貫通孔34が設けられているので、単電池18を冷却する能力も十分に確保することができる。
【0027】
図5及び図7に示されるように、保持部材24の、単電池18の押圧面の少なくとも一部に貫通孔34を設けることにより、単電池18を冷却する能力を十分に確保することが可能となる。
【0028】
図8には、本発明に係る電池モジュールを構成する保持部材24のさらに他の変形例が示される。図8において、保持部材24は、単電池18の電極端子12、14に接する部分が樹脂製の第1押圧部40とされ、電極端子12、14に接しない部分が金属製の第2押圧部42とされている。このように、保持部材24の、電極端子12、14に接しない部分を全て金属製とすることにより、保持部材24の熱伝導度を向上させることができ、単電池18の冷却能力をさらに高めることができる。
【0029】
図9には、保持部材24のさらに他の変形例が示される。図9において、保持部材24と単電池18との間には、単電池18への押圧力を向上させるための金属板ばね44が配置される。この金属板ばね44により、単電池18の固定をより確実に行うことができる。この金属板ばね44は本発明に係るばね部材に相当する。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持部材により単電池を固定しながら保持することができるので、車載用途等振動のある環境で電池を使用する場合にも、電極等に部分的に過大な応力が発生することがなく、電池の耐久強度を向上させることができる。
【0031】
また、保持部材に形成された貫通孔の周囲部分によって単電池の周囲の絶縁フィルムを押圧することで、単電池を固定しながら保持することができる。
【0032】
また、保持部材の単電池の押圧面の少なくとも一部に貫通孔を設ければ、さらに単電池の冷却能力を向上させることができる。
【0033】
この場合に、単電池の貫通孔に対応する面の絶縁フィルムにしわを形成することにより、冷却用流体との接触面積を大きくでき、さらに冷却能力を向上できる。
【0034】
また、保持部材の、単電池の電極に接触しない部分を金属製とすることにより、保持部材自体の熱伝導度を向上でき、単電池の冷却能力を向上できる。
【0035】
また、保持部材の貫通孔に単電池を押圧するためのばね部材を設けることにより、単電池の冷却能力を維持したままより強固に単電池を固定し保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電池モジュールを構成する保持部材の例を示す図である。
【図2】 図1に示された保持部材により単電池を挟み込んで固定し保持した場合の例を示す図である。
【図3】 図2に示された例の部分断面図である。
【図4】 図2に示された保持部材を複数積層した本発明に係る電池モジュールの斜視図である。
【図5】 図1に示された保持部材の変形例を示す図である。
【図6】 図5に示された単電池の変形例を示す図である。
【図7】 図1に示された保持部材の他の変形例を示す図である。
【図8】 図1に示された保持部材のさらに他の変形例を示す図である。
【図9】 図1に示された保持部材のさらに他の変形例を示す図である。
【図10】 従来における単電池の構成を示す図である。
【図11】 単電池に使用される巻型電極体の例を示す図である。
【符号の説明】
10 積層電極体、12,14 電極端子、16 絶縁フィルム、18 単電池、20 ヒートシール部、22 巻型電極体、24 保持部材、26 凹所、28 流体用通路、30 拘束板、32 拘束ロッド、34 貫通孔、36 しわ、38 仕切部、40 第1押圧部、42 第2押圧部、44 金属板ばね。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a battery module in which a plurality of unit cells are stacked.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a battery in which a laminated electrode body or a wound electrode body is covered with an insulating film such as a laminated aluminum film has been put into practical use.
[0003]
FIG. 10 shows an example of such a battery. In FIG. 10, positive and
[0004]
In addition, such a
[0005]
When a battery module is configured by stacking a plurality of
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional battery module, a gap is generated in the resin for fixing the
[0007]
In addition, filling the resin in the battery container makes it difficult to cool the
[0008]
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object thereof is to provide a battery module having improved durability and battery life.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a battery module in which a plurality of unit cells obtained by molding a laminated electrode body or a wound electrode body with an insulating film are stacked, and the unit cells are stacked while being held while being fixed. The holding member is for fixing the unit cell by holding the laminated electrode body or the wound electrode body in the recess formed on the surface to press the unit cell. And it is comprised so that the fluid for cooling can be poured between the laminated | stacked single cells.
[0010]
Further, in the battery module, the holding member is provided for each of the plurality of single cells, and a flow path through which the cooling fluid flows is formed between the holding members that hold the adjacent single cells. .
[0011]
In the battery module, the holding member has a through-hole formed in at least a part of the pressing surface of the unit cell.
[0012]
Further, in the battery module, a portion corresponding to the recess formed on the pressing surface of the holding member is a through hole, and the insulating film around the unit cell is pressed by the peripheral portion of the through hole. Features.
[0013]
In the battery module, the holding member is made of metal at a portion that does not contact the electrode portion of the unit cell.
[0014]
In the battery module, a spring member for pressing the unit cell is provided in the through hole of the holding member.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows an example in which a unit cell is held in order to form a battery module according to the present invention. In FIG. 1, a
[0017]
Further, a
[0018]
FIG. 2 shows a state where the
[0019]
FIG. 3 shows a partial cross-sectional view of a state where the
[0020]
In the above-described embodiment, an example is shown in which one
[0021]
FIG. 4 shows a perspective view of an example of a battery module configured by stacking a plurality of holding
[0022]
Thus, since the
[0023]
FIG. 5 shows a modification of the holding
[0024]
In addition, by forming the through
[0025]
FIG. 6 shows a modification of the
[0026]
FIG. 7 shows another modification of the holding
[0027]
As shown in FIGS. 5 and 7, it is possible to sufficiently secure the ability to cool the
[0028]
FIG. 8 shows still another modified example of the holding
[0029]
FIG. 9 shows still another modified example of the holding
[0030]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, since the unit cell can be held while being fixed by the holding member, even when the battery is used in an environment with vibration such as in-vehicle use, the electrode is partially provided. Excessive stress is not generated, and the durability of the battery can be improved.
[0031]
Further, the unit cell can be held while being fixed by pressing the insulating film around the unit cell with the peripheral part of the through hole formed in the holding member.
[0032]
Further, if a through hole is provided in at least a part of the pressing surface of the unit cell of the holding member, the cooling capacity of the unit cell can be further improved.
[0033]
In this case, by forming a wrinkle in the insulating film on the surface corresponding to the through hole of the unit cell, the contact area with the cooling fluid can be increased, and the cooling capacity can be further improved.
[0034]
Further, by making the portion of the holding member that does not contact the electrode of the unit cell made of metal, the thermal conductivity of the holding member itself can be improved, and the cooling capacity of the unit cell can be improved.
[0035]
Further, by providing a spring member for pressing the cell in the through hole of the holding member, the cell can be fixed and held more firmly while maintaining the cooling capacity of the cell.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a holding member constituting a battery module according to the present invention.
2 is a view showing an example in which a single cell is sandwiched and fixed by a holding member shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the example shown in FIG.
4 is a perspective view of a battery module according to the present invention in which a plurality of holding members shown in FIG. 2 are stacked. FIG.
5 is a view showing a modification of the holding member shown in FIG. 1. FIG.
6 is a diagram showing a modification of the unit cell shown in FIG. 5. FIG.
7 is a view showing another modified example of the holding member shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a view showing still another modification of the holding member shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a view showing still another modified example of the holding member shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional single cell.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a wound electrode body used for a single battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記単電池を固定しながら保持しつつ積層するための保持部材を備え、
前記保持部材は、前記単電池を押圧するために面に形成された凹所に前記積層電極体または巻型電極体がはまり込んで保持されることにより前記単電池を固定するものであり、かつ、積層された前記単電池間に冷却用流体を流せるように構成されていることを特徴とする電池モジュール。A battery module in which a plurality of unit cells obtained by molding a laminated electrode body or a wound electrode body with an insulating film are laminated,
A holding member for stacking while holding the unit cell while being fixed,
The holding member fixes the unit cell by holding the laminated electrode body or the wound electrode body in a recess formed in a surface for pressing the unit cell, and holding the unit cell, and The battery module is configured to allow a cooling fluid to flow between the stacked unit cells.
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