JP5481970B2 - Battery module and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a battery module and a manufacturing method thereof.
発電要素をラミネートシートで封止した扁平形の電池を複数積層し、電池の封止固着部を一対の枠体で挟持することで発電要素を固定するように構成した電池モジュールが知られている(特許文献1)。 A battery module is known in which a plurality of flat batteries in which a power generation element is sealed with a laminate sheet are stacked, and the power generation element is fixed by sandwiching a sealing fixing portion of the battery between a pair of frames. (Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術では、ラミネートシートの封止固着部から導出された一対の電極タブを、別途バスバーなどを用いて接続する必要があり、枠体による電池の封止固着部の挟持工程と、バスバーによる電極タブの接続工程といった2工程が必要とされる。 However, in the above prior art, it is necessary to connect a pair of electrode tabs derived from the sealing and fixing portion of the laminate sheet separately using a bus bar or the like, and a step of sandwiching the sealing and fixing portion of the battery by the frame, Two processes, such as an electrode tab connecting process using a bus bar, are required.
本発明が解決しようとする課題は、電池の固定と電極タブの接続を同時に行うことができる電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a battery module capable of simultaneously fixing a battery and connecting an electrode tab and a method for manufacturing the same.
本発明は、一方端に板状の導電性スペーサを有し他方端に板状の絶縁性スペーサを有する枠体を隣接する電池間に配設し、電極タブの幅方向全域を導電性スペーサと絶縁性スペーサで挟持した状態でこれら枠体を固定することによって、上記課題を解決する。 In the present invention, a frame having a plate-like conductive spacer at one end and a plate-like insulating spacer at the other end is disposed between adjacent batteries, and the entire width direction of the electrode tab is defined as a conductive spacer. The above-described problems are solved by fixing these frames while being sandwiched by insulating spacers.
本発明によれば、積層される電池の電極タブを導電性スペーサと絶縁性スペーサで交互に挟持することにより複数の電池が電気的に接続されると同時に、これら枠体を固定することで電池が固定されるので、バスバーなどによる別途の接続工程が不要となる。 According to the present invention, a plurality of batteries are electrically connected by alternately sandwiching electrode tabs of the stacked batteries with conductive spacers and insulating spacers, and at the same time, by fixing these frames, the batteries Since this is fixed, a separate connection step using a bus bar or the like is not necessary.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
図1は、本発明の一実施の形態を適用した電池モジュールであって、3つの単電池2A,2B,2C(以下、単に電池とも言う。)を直列に接続して構成された電池モジュール1の例について説明する。ただし、本発明は以下に例示するものに限定されず、接続される電池の数量や接続回路構成を適宜変更して適用することができる。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a battery module to which an embodiment of the present invention is applied. The
本例の電池モジュール1は、3つの電池2A,2B,2Cと、4つの枠体3A,3B,3C,3Dと、2つのエンドプレート4A,4Bと、ケース5と、4対の貫通ボルト6aおよびナット6bとを備える。
The
以下において、電池2A〜2C、枠体3A〜3D、エンドプレート4A〜4Bをそれぞれ総称する場合は、電池2、枠体3、エンドプレート4と総称する。同様に、正極タブ21A〜21C、負極タブ22A〜22C、導電性スペーサ部31A〜31D、絶縁性スペーサ部32A〜32Dをそれぞれ総称する場合は、正極タブ21、負極タブ22、導電性スペーサ部31、絶縁性スペーサ部32と総称し、さらに正極タブ21と負極タブ22とを併せて電極タブ22,23と称する。
Hereinafter, the
電池2Aは、図3に示すように外装部材21Aの外周部が封止され、内部に発電要素24Aと電解質が収容された薄型電池である。詳細な図示は省略するが、発電要素24Aは、両面に正極を形成した集電体と両面に負極を形成した集電体とをセパレータを介して積層してなり、この正極の集電体に接続された正極タブ22Aと負極の集電体に接続された負極タブ23Aとが、図示するように外装部材21Aの対向する短片側の外周部からそれぞれ導出されている。
As shown in FIG. 3, the battery 2 </ b> A is a thin battery in which the outer peripheral portion of the exterior member 21 </ b> A is sealed and the power generation element 24 </ b> A and the electrolyte are accommodated therein. Although detailed illustration is omitted, the
他の2つの電池2B,2Cも同じように構成されているが、図1に示すように3つの電池2A,2B,2Cを直列に接続するために、電池2Aと2Cは同じ向きに配置され、これに対し電池2Bは正極タブ22Bと負極タブ23Bの向きが逆に配置されている。
The other two
枠体3Bは、図4に示すようにL字状に形成され、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなる絶縁性スペーサ部32Bと、I字状に形成され、銅などの導電性材料からなる導電性スペーサ部31Bとを有する。これら導電性スペーサ部31Bと絶縁性スペーサ部32Bとは、図4に示す左下部分で接合され、枠体3B全体としてはコの字状に形成されている。そして、枠体3の両端の部分が電池2の電極タブ22,23に接触し、隣接する2つの枠体3により電極タブ22,23を挟持する。
As shown in FIG. 4, the frame 3 </ b> B is formed in an L shape, and is formed of an insulating spacer portion 32 </ b> B made of an electrically insulating material such as plastics and an I shape, and is made of a conductive material such as copper. And a
なお後述するように、導電性スペーサ部31Bは、隣接する電池2の電極タブ22,23を電気的に接続するものであることから、少なくとも電極タブ22,23と接触する部分が導電性材料から構成されていれば足りる。したがって、枠体3Bの全体をプラスチックスなどの絶縁性材料で構成し、電極タブ22,23と接触する一方の部分に導電性材料を埋め込む構成としてもよい。
As will be described later, since the
また、枠体3Bを上述したコ字状に形成する以外にも、四角状、すなわち額縁状に形成し、対向する一組の辺のうちの一方を導電性スペーサ部31Bとし、他方を絶縁性スペーサ部32Bとすることもでき、こうした枠体3Bも本発明に係る枠体に含まれる。
In addition to forming the
他の枠体3A,3C,3Dも同じように構成されているが、4つの枠体3A〜3Dは、導電性スペーサ部31と絶縁性スペーサ部32が3つの電池2A〜2Cの正極タブ22および負極タブ23の配置に応じて交互にその向きを変えて配置されている。これについては後述する。
The
エンドプレート4A,4Bは、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなり、3つの電池2A〜2Cおよびこれら電池2と交互に重ね合わされた4つの枠体3A〜3Dの両端それぞれに設けられ、これらを積層方向に挟持することで、電池2を固定するとともに電極タブ22,23を確実に接続する。
The
図2Aは、図1の電池モジュール1を組み立てた状態で矢印IIA方向から見た平面図であり、上下両端部は断面図として示している。
FIG. 2A is a plan view seen from the direction of arrow IIA in the assembled state of
エンドプレート4A,4Bの4隅にはそれぞれ孔が形成され、また4つの枠体3A〜3Dの相当する位置にも同様に孔が形成され、これらの孔に貫通ボルト6aを挿通してナット6bにて締め付けることにより、エンドプレート4A,4Bが電池2と枠体3とを挟持した状態で固定する。
Holes are formed in the four corners of the
そして、図2Aに示すように、電池2Aの負極タブ23Aと電池2Bの正極タブ22Bが枠体3Bの導電性スペーサ部31Bにより電気的に接続され、同様に、電池2Bの負極タブ23Bと電池2Cの正極タブ22Cが枠体3Cの導電性スペーサ部31Cにより電気的に接続される。
Then, as shown in FIG. 2A, the
一方、電池2Aの正極タブ22Aと電池2Bの負極タブ23Bは枠体3Bの絶縁性スペーサ部32Bにより電気的に絶縁され、同様に電池2Bの正極タブ22Bと電池2Cの負極タブ23Cは枠体3Cの絶縁性スペーサ部32Cにより電気的に絶縁される。
On the other hand, the
これにより、図2Bの等価回路図に示すように、3つの電池2A〜2Cが直列に接続され、一方の正極端子を枠体3Aの導電性スペーサ部31A、他方の負極端子を枠体3Dの導電性スペーサ部31Dとする電池モジュール1が構成される。
As a result, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 2B, the three
なお、3つの電池2A〜2Cの両端に配置される枠体3A,3Dは、他の枠体3B,3Cのように電池2の電極タブ22,23を電気的に接続する機能は必要とされないことから、これら枠体3A,3Dを省略し、エンドプレート4A,4Bにスペーサ機能を付与して当該エンドプレート4A,4Bで代用してもよい。
Note that the
なお、図1にはロアケース5aのみを示すとともに図2Aに二点鎖線で示したが、エンドプレート4A,4Bにより挟持した電池2及び枠体3をロアケース5a及びアッパケース5bに収納してもよい。この場合、エンドプレート4A,4Bとロアケース5a又はアッパケース5bは、貫通ボルト6a及びナット6bとは異なるボルトなどを用いて固定される。
Although only the
次に製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method will be described.
まず図1に示すように、3つの電池2A〜2Cと4つの枠体3A〜3Dを交互、かつ電池2の正極タブ22および負極タブ23の配置と枠体3の導電性スペーサ31および絶縁性スペーサ32の配置が同図に示すように、順次積層して積層体を形成する。
First, as shown in FIG. 1, the three
この電池2と枠体3の積層工程において、図1に示すように電池2の主面が鉛直方向に起立するように積層してもよいし、電池2の主面が水平方向になるように上下に積層してもよい。 In the stacking process of the battery 2 and the frame 3, the battery 2 may be stacked so that the main surface of the battery 2 stands in the vertical direction as shown in FIG. You may laminate | stack up and down.
この積層工程において、枠体3の孔を基準にして各枠体3A〜3Dの積層位置を位置出しすることができる。また電池2の位置出しについては、外装部材21の外周縁、特に電極タブ22,23が導出されていない長辺側の外周縁を基準にすることができる。
In this stacking step, the stack positions of the
次いで2つのエンドプレート4A,4Bを積層体の両端に配置し、4つの貫通ボルト6aをエンドプレート4A,4Bの孔および枠体3A〜3Dの孔に貫通させ、それぞれにナット6bを螺合させて締め付ける。
Next, the two
以上の積層体の形成工程と貫通ボルト6aおよびナット6bの締め付け工程により、3つの電池2A〜2Cが固定されて電池モジュール1が組み立てられると同時に、枠体3A〜3Dの導電性スペーサ部31A〜31Dおよび絶縁性スペーサ部32A〜32Dにより電池2A〜2Cの正極タブ22A〜22Cおよび負極タブ23A〜23Cが導通又は絶縁され、図2Bに示すように直列接続される。
The three
その結果、バスバーなどの電気的接続部材を用いることなく電池2の固定と電極タブ22,23の接続を同時に行うことができる。 As a result, the battery 2 can be fixed and the electrode tabs 22 and 23 can be connected simultaneously without using an electrical connection member such as a bus bar.
《第2実施形態》
図5は、本発明の他の実施の形態を適用した電池モジュール1の枠体3Eを示す斜視図であり、上述した第1実施形態と同様に、L字状に形成され、プラスチックスなどの電気絶縁性材料からなる絶縁性スペーサ部32Eと、I字状に形成され、銅などの導電性材料からなる導電性スペーサ部31Eとを有する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5 is a perspective view showing a
そして、この枠体3Eを用いた本例の電池モジュール1は、図1の電池モジュール1における枠体3A〜3Dを図5に示す枠体3Eに置き換えたものである。すなわち、図1に示す枠体3B,3Dに代えて図5に示す枠体3Eをそれぞれこの向きで配置するとともに、図1に示す枠体3A,3Cに代えて図5に示す枠体3Eを導電性スペーサ部31Eと絶縁性スペーサ部32Eの位置が左右反対になるように配置したものである。
And the
本例の枠体3Eでは、絶縁性スペーサ部32Eの電極タブ22,23との接触面の両面それぞれに、図6に示すように比較的先端が鋭利な突起部33Eが形成されている。
In the
図7Aに示すように、突起部33Eが形成された絶縁性スペーサ部32Eと隣接する枠体3Fの導電性スペーサ部31Fとで電池2の電極タブ22Dを挟持すると、図7Bに示すように電極タブ22Dおよび導電性スペーサ部31Fが突起部33Eの楔効果により変形し、その結果、導電性スペーサ部31Fと電極タブ22Dとの接触がより確実になされることになる。
As shown in FIG. 7A, when the
ちなみに、上記正極タブ22および負極タブ23が本発明に係る電極タブに相当し、上記枠体3の導電性スペーサ部31が本発明に係る導電性スペーサに相当し、上記枠体3の絶縁性スペーサ部32が本発明に係る絶縁性スペーサに相当し、上記貫通ボルト6a及びナット6bが本発明に係る固定部材に相当し、上記突起部33Eが本発明に係る凹凸状の接触面に相当する。
Incidentally, the positive electrode tab 22 and the negative electrode tab 23 correspond to the electrode tab according to the present invention, the conductive spacer portion 31 of the frame body 3 corresponds to the conductive spacer according to the present invention, and the insulating property of the frame body 3. The spacer 32 corresponds to the insulating spacer according to the present invention, the through
1…電池モジュール
2A,2B,2C…電池
21A,21B,21C…外装部材
22A,22B,22C,22D…正極タブ
23A,23B,23C…負極タブ
24A…発電要素
3A,3B,3C,3D…枠体
31A,31B,31C,31D,31E,31F…導電性スペーサ部
32a,32B,32C,32D,32E…絶縁性スペーサ部
33E…突起部
4A,4B…エンドプレート
5a…ロアケース
5b…アッパケース
6a…貫通ボルト
6b…ナット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記隣接する電池の間に配設され、一方端に前記電極タブの一方の幅方向全域に接触する板状の導電性スペーサ又は板状の絶縁性スペーサの一方を有し、他方端に前記電極タブの他方の幅方向全域に接触する前記導電性スペーサ又は前記絶縁性スペーサの他方を有する複数の枠体と、
前記枠体を固定する固定部材と、を備える電池モジュール。 In the battery module formed by laminating a plurality of batteries in which the outer peripheral portion of the exterior member is sealed to house the power generation element and the pair of electrode tabs are derived from the outer peripheral portion,
It has one of a plate-like conductive spacer or a plate-like insulating spacer disposed between the adjacent batteries and in contact with the entire width direction of one of the electrode tabs at one end, and the electrode at the other end. a plurality of frame member having the other of the conductive spacer or said insulating spacer contacts the other the entire region in the width direction of the tab,
A battery module comprising: a fixing member that fixes the frame.
前記導電性スペーサおよび前記絶縁性スペーサの前記電極タブとの接触面が凹凸状に形成されている電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The battery module in which the contact surface with the said electrode tab of the said conductive spacer and the said insulating spacer is formed in uneven | corrugated shape.
前記電池は、隣接する一方の電池の正の電極タブと他方の電池の負の電極タブとが重なるように積層され、
前記枠体は、隣接する一方の枠体の導電性スペーサと他方の枠体の絶縁性スペーサとが重なるように積層されている電池モジュール。 The battery module according to claim 1 or 2,
The battery is laminated so that the positive electrode tab of one adjacent battery and the negative electrode tab of the other battery overlap,
The frame body is a battery module that is laminated so that the conductive spacer of one adjacent frame body and the insulating spacer of the other frame body overlap.
前記積層された複数の電池の両端部に配置され、前記固定部材により前記複数の枠体を挟持するエンドプレートを備える電池モジュール。 In the battery module according to any one of claims 1 to 3,
A battery module comprising an end plate disposed at both ends of the plurality of stacked batteries and sandwiching the plurality of frames by the fixing member.
前記電池積層体の複数の枠体を積層方向に締め付けて固定する工程と、を備える電池モジュールの製造方法。 A power generation element is sealed inside the exterior member, a pair of electrode tabs are led out from the outer periphery of the exterior member, a plate-like conductive spacer at one end, and a plate-like insulation at the other end A battery in which a frame having a conductive spacer is sequentially stacked so that the conductive spacer and the insulating spacer are in contact with each other in the width direction of the electrode tab , and the frame is disposed between adjacent batteries. Forming a laminate;
And a step of tightening and fixing a plurality of frames of the battery stack in the stacking direction.
前記電池積層体の両端にエンドプレートを配設する工程をさらに備え、
前記電池積層体の複数の枠体と前記エンドプレートを積層方向に締め付けて固定する電池モジュールの製造方法。 In the manufacturing method of the battery module according to claim 5,
Further comprising the step of disposing end plates on both ends of the battery stack,
A method for manufacturing a battery module, wherein a plurality of frames of the battery stack and the end plate are fastened and fixed in a stacking direction.
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