JP5906962B2

JP5906962B2 - 二次電池モジュールのセルホルダ

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Publication number: JP5906962B2
Application number: JP2012145177A
Authority: JP
Inventors: 義明前田; 山本　博樹; 博樹山本; 慶一宮嶋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014010939A

Description

本発明は、二次電池モジュールのセルホルダに関する。

従来、複数の電池セルが積層された構成の二次電池モジュールが知られている。このような二次電池モジュールでは、電池セル間にセルホルダが挟み込まれている。セルホルダは、電池セル間を電気的に絶縁する機能を有する。また、セルホルダは、各電池セルで発生した熱を受熱し外部に放熱することで電池セルを冷却する機能も有する。さらに、冷却媒体が流れる流路をセルホルダに形成することで、冷却機能を高めることができる。

特許文献１には、複数の角型電池を断熱部材を挟んで積層した構成の集合電池が開示されている。特許文献１に記載の断熱部材は、熱伝導率の高い金属等からなる高熱伝導部材に、熱伝導率が低い合成樹脂（ポリプロピレン、ポリウレタン等）製の断熱層を設けた構成となっている。断熱層における角型電池と接する面には冷却媒体が流通する溝が形成されている。

特許文献１に係る構成によれば、断熱層に形成された溝に冷却媒体を流通させることで角型電池を冷却することができる。しかしながら、断熱層を形成する合成樹脂は熱伝導率が低いため、断熱層における角型電池と当接する部分の受熱量が小さい。そのため、断熱部材の放熱性が低いという問題が生じる。

特許文献２には、複数の電池セルを金属製のセパレータを挟んで積層した構成の電池パックが開示されている。特許文献２に記載のセパレータは複数の凸部を有している。そして、この凸部における隣り合う電池セルと当接する部位に樹脂等の絶縁体が配されている。

特許文献２に係る構成では、セパレータ本体が熱伝導性の高い金属で形成されているため、放熱性が高い。しかしながら、セパレータの凸部における隣り合う電池セルと当接する部位にのみ絶縁体を配するため、絶縁層を均一に形成することが困難である。

また、特許文献２には、金属製の部材を凹凸を繰り返して折り曲げてコルゲート状に形成した構成のセパレータも記載されている。このコルゲート状に形成されたセパレータにおいても、隣り合う電池セルと当接する部位に樹脂等の絶縁体が配されている。

かかる構成においても、セパレータにおける隣り合う電池セルと当接する部位にのみ絶縁体を配するため、絶縁層を均一に形成することは困難である。また、コルゲート状に形成されたセパレータを電池セル間に挟み込んだ場合、押圧によって該セパレータが変形する虞もある。

特開２００４−３６２８７９号公報特開２０１１−７６７７９号公報特開２０１１−３４００号公報

本発明は、放熱性が高く且つ製造が容易な二次電池モジュールのセルホルダを提供することを目的とする。

本発明に係る二次電池モジュールのセルホルダは、
複数の電池セルが積層された構成の二次電池モジュールにおいて、電池セル間に挟み込まれ、電池セル間を電気的に絶縁するセルホルダであって、
金属製の板状部材の片面又は両面に熱伝導性ゴム層が一体成形されることで構成され、且つ、
前記熱伝導性ゴム層における電池セルと接する面に複数の凸部が形成されている。

本発明に係るセルホルダが電池セル間に挟み込まれると、熱伝導性ゴム層に形成された凸部が電池セルと当接する。そして、熱伝導性ゴム層によって電池セル間が電気的に絶縁される。

熱伝導性ゴムはポリオレフィン系樹脂等に比べて熱伝導率が高いため、熱伝導性ゴム層における電池セルと当接する部分の受熱量が大きい。また、熱伝導性ゴム層は金属製の板状部材に一体成形されている。つまり、金属製の板状部材と熱伝導性ゴム層との間には接着剤が存在しない。一般に接着剤は熱伝導率が低い。また、熱伝導率の高い接着剤を用いた場合であっても、金属製の板状部材と熱伝導性ゴム層との間に該接着剤が均一に塗布されていないと、これらの間に隙間が生じ、それによって熱伝導性が低下する。本発明に係る構成によれば、このような接着剤に起因する熱伝導性の低下（即ち、放熱性の低下）を招くことがない。

また、ゴム製の部材は金属製の部材に比べて成形が容易である。そのため、熱伝導性ゴム層においては、容易に、複数の凸部を所望の形状に略均一に成形することができる。

従って、本発明によれば、放熱性が高く且つ製造が容易な二次電池モジュールのセルホルダを提供することができる。

本発明に係る二次電池モジュールのセルホルダにおいては、熱伝導性ゴム層の硬さがデュロメータＡ７０以上であってもよい。

熱伝導性ゴム層の硬さが不足していると、セルホルダが電池セル間に挟み込まれたときに、凸部が押圧によって変形し、熱伝導性ゴム層と電池セルとの間に形成される空間がつぶれる虞がある。この空間がつぶれると放熱性が低下する。上記のように、熱伝導性ゴム層の硬さをデュロメータＡ７０以上とすることで、熱伝導性ゴム層と電池セルとの間に形成される空間がつぶれることを抑制することができる。

本発明によれば、放熱性が高く且つ製造が容易な二次電池モジュールのセルホルダを提供することができる。

本発明の実施例に係るセルホルダを備える二次電池モジュールの概略構成図である。実施例に係るセルホルダの側面図である。実施例に係るセルホルダの正面図である。実施例に係るセルホルダの側面図である。実施例の変形例１に係るセルホルダの側面図である。実施例の変形例２に係るセルホルダの側面図である。実施例の変形例２に係るセルホルダの正面図である。実施例の変形例３に係るセルホルダの側面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜二次電池モジュール＞
本実施例に係るセルホルダを採用した二次電池モジュールの一例について図１を参照して説明する。図１に示す二次電池モジュール３００は、複数の、同一形状の電池セル１００が積層された構成となっている。電池セル１００は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。隣り合う電池セル間にはセルホルダ２００が挟み込まれている。このセルホルダ２００は、隣り合う電池セル間を電気的に絶縁する機能を有する。

二次電池モジュール３００の電池セル１００の積層方向における両端には拘束プレート３１０ａ、３１０ｂが設けられている。複数の電池セル１００及びセルホルダ２００が交互に積層された積層体が、この拘束プレート３１０ａ、３１０ｂによって挟持されている。また、拘束プレート３１０ａ、３１０ｂによって挟持され積層体がベースプレート３２０上に設置されている。

また、二次電池モジュール３００は、電池セル１００の積層方向に延びる４本の締結バンド３３０を備えている。各締結バンド３３０の一端が一方の拘束プレート３１０ａに、各締結バンド３３０の他端が他方の拘束プレート３１０ｂに、ボルト等によってそれぞれ結合されている。このような構成によって、複数の電池セル１００が一つの二次電池モジュール３００を形成している。

＜実施例＞
［セルホルダの構成］
本実施例に係るセルホルダ２００の構成について図２〜４を参照して説明する。図２，４は、セルホルダ２００の側面図である。図２は、二次電池モジュール３００においてセルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれたときに一の電池セルと接する側の側面である一方の側面を示している。図４は、二次電池モジュール３００においてセルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれたときに一の電池セルと隣り合う電池セルと接する側の側面である他方の側面を示している。図３は、セルホルダ２００の正面図（図２における矢印Ａの方向から見た図）である。尚、図３では、セルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれたときの電池セル１００を破線で示している。

セルホルダ２００は、金属製の板状部材２１０の片面に熱伝導性ゴム層２２０が一体成形されることで構成されている。熱伝導性ゴム層２２０における電池セル１００と接する面には凹凸が形成されている。熱伝導性ゴム層２２０における電池セル１００と接する面の凸部をリブ部２２１と称し、該面の凹部を溝部２２２と称する。

セルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれると、熱伝導性ゴム層２２０のリブ部２２１が電池セル１００に当接する。また、熱伝導性ゴム層２２０の溝部２２２によって、空気又は冷却水等の電池セル１００を冷却するための冷却媒体が流通する冷却媒体流路が形成される。

［本実施例に係るセルホルダの優れた点］
熱伝導性ゴムはポリオレフィン系樹脂等に比べて熱伝導率が高い。そのため、本実施例に係るセルホルダ２００においては、熱伝導性ゴム層２２０における電池セル１００と当接する部分であるリブ部２２１の受熱量が大きい。また、本実施例に係るセルホルダ２００では、熱伝導性ゴム層２２０が板状部材２１０に一体成形されている。つまり、板状部材２１０と熱伝導性ゴム層２２０との間には接着剤が存在しない。そのため、接着剤の熱伝導率の低さや、接着剤の塗布が不均一であることによって板状部材２１０と熱伝導性ゴム層２２０との間に隙間が生じることに起因する熱伝導性の低下（即ち、放熱性の低下）を招くことがない。

また、ゴム製の部材は金属製の部材に比べて成形が容易である。そのため、熱伝導性ゴム層２２０においては、容易に、複数のリブ部２２１及び溝部２２２を所望の形状に略均一に成形することができる。熱伝導性ゴム層２２０において複数のリブ部２２１及び溝部２２２が所望の形状に略均一に成形されることで、セルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれたときに安定した絶縁性や放熱性を発揮することが可能となる。

以上説明したように、本実施例に係るセルホルダ２００は、放熱性が高く且つ製造が容易という利点を有する。

また、本実施例に係るセルホルダ２００では、上述したように接着剤が用いられておらず、また、金属製の板状部材２１０にリブ部や溝部のような凹凸を加工する必要もないことから、その製造にかかるコストを低減することができる。

［セルホルダの材質］
本実施例に係るセルホルダ２００において、板状部材２１０を形成する材料としては、アルミニウムやＳＵＳを例示することができる。また、熱伝導性ゴム層２２０を形成する材料としては、熱伝導性のシリコーンゴムやアクリルゴムを例示することができる。熱伝導性ゴム層２２０を形成する材料として用いる熱伝導性シリコーンゴムとしては、例えば、信越化学工業株式会社製信越シリコーンＫＥ−６８０１−Ｕを用いることができる。

ただし、熱伝導性ゴム層２２０の硬さはデュロメータＡ７０以上であることが好ましい。熱伝導性ゴム層２２０の硬さをこのような値とすることで、セルホルダ２００が電池セル間に挟み込まれたときに、リブ部２２１が押圧によって変形して溝部２２２がつぶれることを抑制することができる。これにより、冷却熱媒体流路を確保することができる。

［変形例１］
本実施例の変形例１に係るセルホルダ２００ａの構成について図５を参照して説明する。図５は、セルホルダ２００ａの正面図である。尚、図５では、セルホルダ２００ａが電池セル間に挟み込まれたときの電池セル１００を破線で示している。

本変形例に係るセルホルダ２００ａは、上記実施例に係るセルホルダ２００における熱伝導性ゴム層２２０と同様の構成の熱伝導性ゴム層２２０ａが金属製の板状部材２１０ａの両面に一体成形されている点で上記実施例に係るセルホルダ２００と相違する。このような構成によれば、セルホルダ２００ａが電池セル間に挟み込まれると、該セルホルダ２００ａの両側面のいずれにおいても、熱伝導性ゴム層２２０ａのリブ部２２１ａが電池セル１００に当接する。また、熱伝導性ゴム層２２０ａの溝部２２２ａによって冷却媒体流路が形成される。

［変形例２］
本実施例の変形例２に係るセルホルダ２００ｂの構成について図６，７を参照して説明
する。図６は、セルホルダ２００ｂの側面図である。図６は、二次電池モジュール３００においてセルホルダ２００ｂが電池セル間に挟み込まれたときに一の電池セルと接する側の側面である一方の側面を示している。尚、セルホルダ２００ｂの他方の側面の構成は上記のセルホルダ２００と同様である。図７は、セルホルダ２００ｂの正面図（図６における矢印Ａの方向から見た図）である。尚、図７では、セルホルダ２００ｂが電池セル間に挟み込まれたときの電池セル１００を破線で示している。

セルホルダ２００ｂは、金属製の板状部材２１０ｂの片面に熱伝導性ゴム層２２０ｂが一体成形されることで構成されている。この熱伝導性ゴム層２２０ｂの構成が上記のセルホルダ２００の熱伝導性ゴム層２２０と異なっている。熱伝導性ゴム層２２０ｂにおける電池セル１００と接する面には複数の凸部２２１ｂが形成されている。図６に示すように、熱伝導性ゴム層２２０ｂにおいて、複数の凸部２２１ｂは千鳥状に配置されている。

本変形例に係るセルホルダ２００ｂが電池セル間に挟み込まれると、熱伝導性ゴム層２２０ｂの凸部２２１ｂが電池セル１００に当接する。この凸部２２１ｂが存在することで、熱伝導性ゴム層２２０ｂと電池セル１００との間に空間２２２ｂが形成される。この空間２２２ｂに、空気又は冷却水等の電池セル１００を冷却するための冷却媒体を流通させることで冷却媒体流路を形成してもよい。

ゴム製の部材は成形が容易であるため、熱伝導性ゴム層２２０ｂを上記のような構成とした場合も、容易に、複数の凸部２２１ｂを所望の形状に略均一に成形することができる。

［変形例３］
本実施例の変形例３に係るセルホルダ２００ｃの構成について図８を参照して説明する。図８は、セルホルダ２００ｃの正面図である。尚、図８では、セルホルダ２００ｃが電池セル間に挟み込まれたときの電池セル１００を破線で示している。

本変形例に係るセルホルダ２００ｃは、変形例２に係るセルホルダ２００ｂにおける熱伝導性ゴム層２２０ｂと同様の構成の熱伝導性ゴム層２２０ｃが金属製の板状部材２１０ｃの両面に一体成形されている点で変形例２に係るセルホルダ２００ｂと相違する。このような構成によれば、セルホルダ２００ｃが電池セル間に挟み込まれると、該セルホルダ２００ｃの両側面のいずれにおいても、熱伝導性ゴム層２２０ｃの凸部２２１ｃが電池セル１００に当接する。そして、セルホルダ２００ｃの両側面のいずれにおいても、熱伝導性ゴム層２２０ｃと電池セル１００との間に空間２２２ｃが形成される。

上記変形例１〜３に係るセルホルダ２００ａ，２００ｂ，２００ｃは、いずれも、上記のセルホルダ２００と同様、放熱性が高く且つ製造が容易という利点を有する。

尚、上記変形例１〜３に係るセルホルダ２００ａ，２００ｂ，２００ｃにおいて、板状部材２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを形成する材料は上記セルホルダ２００の板状部材２１０を形成する材料と同様であり、熱伝導性ゴム層２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを形成する材料は上記セルホルダ２００の熱伝導性ゴム層２２０を形成する材料と同様である。

１００・・電池セル
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ・・セルホルダ
２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ・・板状部材
２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ・・熱伝導性ゴム層
２２１，２２１ａ・・リブ部
２２１ｂ，２２１ｃ・・凸部
２２２，２２２ａ・・溝部
２２２ｂ，２２２ｃ・・空間
３００・・二次電池モジュール
３１０ａ，３１０ｂ・・拘束プレート
３２０・・ベースプレート
３３０・・締結バンド

Claims

複数の電池セルが積層された構成の二次電池モジュールにおいて、電池セル間に挟み込まれ、電池セル間を電気的に絶縁するセルホルダであって、
金属製の板状部材の片面又は両面に熱伝導性ゴム層が一体成形されることで構成され、且つ、
前記熱伝導性ゴム層における電池セルと接する面に複数の凸部が形成されている二次電池モジュールのセルホルダ。
前記熱伝導性ゴム層の硬さがデュロメータＡ７０以上である請求項１に記載の二次電池モジュールのセルホルダ。