JP6871085B2

JP6871085B2 - 蓄電池ユニット

Info

Publication number: JP6871085B2
Application number: JP2017124790A
Authority: JP
Inventors: 中山　聖英; 聖英中山; 英俊竹井; 雄大鈴木
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: JP2019009033A

Description

本発明は、蓄電池ユニットに関する。

近年、一般の家屋内に、太陽電池パネル等で発電した電気エネルギーを夜間にも使えるように蓄えておくために蓄電池ユニットが設置されている。この蓄電池ユニットは、筐体と、その筐体内にて積層されて収容される複数の電池モジュールとを備えている。電池モジュールとしては、リチウムイオン二次電池等の蓄電池が用いられている。

筐体内に複数の電池モジュールを積層して収容するための構造としては、例えば、本体と、その本体に設けられる少なくとも１つのレールと、レールが設けられていない本体の他面に形成される少なくとも１つのレール溝とを備える電池モジュールを用いた蓄電池ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１６−５００９１１号公報

家屋内に蓄電ユニットが設置される場所は、主に家具や内装の中等の狭い空間である。そのため、特許文献１に記載されているような蓄電池ユニットでは、筐体内に電池モジュールを収容し、固定する作業が煩雑となるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、狭い空間においても、筐体内に電池モジュールを容易に収容し、固定することができる蓄電池ユニットを提供することを目的とする。

［１］筐体と、該筐体内にて積層されて収容される複数の電池モジュールと、前記筐体内にて前記電池モジュールからなる積層体を、該積層体の上面側および下面側から保持する一対のモジュール保持部材と、を備え、前記電池モジュールは、前記一対のモジュール保持部材の間にて、前記電池モジュールの上面および下面に設けられた嵌合突起を互いに嵌合することによって積層され、前記積層体の上面側に配置される前記一対のモジュール保持部材の一方に設けられた嵌合穴に、前記積層体の最上層をなす前記電池モジュールの嵌合突起が嵌合され、前記積層体の下面側に配置される前記一対のモジュール保持部材の他方に設けられた嵌合穴に、前記積層体の最下層をなす前記電池モジュールの嵌合突起が嵌合され、前記一対のモジュール保持部材を介して、前記筐体内に前記積層体が固定されている蓄電池ユニット。

［２］前記一対のモジュール保持部材の他方が前記筐体の内底面に固定された［１］に記載の蓄電池ユニット。

［３］前記積層体を複数有する［１］または［２］に記載の蓄電池ユニット。

［４］前記積層体の上面に、制御ユニットが配置された［１］〜［３］のいずれかに記載の蓄電池ユニット。

本発明によれば、狭い空間においても、筐体内に電池モジュールを容易に収容し、固定することができる蓄電池ユニットを提供することができる。

本発明の蓄電池ユニットの一実施形態の概略構成を示す斜視図である。本発明の蓄電池ユニットの一実施形態における電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。本発明の蓄電池ユニットの一実施形態における電池モジュールの概略構成を示す断面図である。

本発明の蓄電池ユニットの実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［蓄電池ユニット］
図１は、本実施形態の蓄電池ユニットの概略構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態の蓄電池ユニットにおける電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態の蓄電池ユニットにおける電池モジュールの概略構成を示す断面図である。
本実施形態の蓄電池ユニット１０は、直方体状の筐体２０と、筐体２０内にて積層されて収容される複数の電池モジュール３０と、筐体２０内にて電池モジュール３０からなる積層体４０を、積層体４０の上面４０ａ側および下面４０ｂ側から保持する一対のモジュール保持部材５１，５２と、を備えている。

以下、積層体４０の上面４０ａ側に配置されるモジュール保持部材５１を、第１モジュール保持部材５１といい、積層体４０の下面４０ｂ側に配置されるモジュール保持部材５２を、第２モジュール保持部材５２という。

本実施形態では、２つの電池モジュール３０が筐体２０の高さ方向に沿って積層され、積層体４０Ａをなしている。また、３つの電池モジュール３０が筐体２０の高さ方向に沿って積層され、積層体４０Ｂをなしている。積層体４０Ａと積層体４０Ｂは、筐体２０内に並列に配置されている。

電池モジュール３０は、図２に示すように、上面３０ａに設けられた平面視円形状の嵌合突起３０Ａと、下面３０ｂに設けられた平面視円形状の嵌合突起３０Ｂとを有する。
電池モジュール３０は、第１モジュール保持部材５１と第２モジュール保持部材５２の間にて、電池モジュール３０の上面３０ａに設けられた嵌合突起３０Ａと電池モジュール３０の下面３０ｂに設けられた嵌合突起３０Ｂとを互いに嵌合することによって積層されている。

嵌合突起３０Ａは電池モジュール３０の上面３０ａに対して垂直に設けられている。すなわち、嵌合突起３０Ａは電池モジュール３０の上面３０ａから、電池モジュール３０の厚さ方向に沿って突設されている。同様に、嵌合突起３０Ｂは電池モジュール３０の下面３０ｂに対して垂直に設けられている。すなわち、嵌合突起３０Ｂは電池モジュール３０の下面３０ｂから、電池モジュール３０の厚さ方向に沿って突設されている。

嵌合突起３０Ａと嵌合突起３０Ｂは、電池モジュール３０を平面視した場合に互いに重なり合う位置（対向する位置）に設けられている。
嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂの数は、特に限定されず、筐体２０内に収容される電池モジュール３０の数や大きさ等に応じて適宜調整される。嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂが複数設けられる場合、嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂは、電池モジュール３０の長手方向に沿って設けられる。電池モジュール３０同士をバランスよく安定に積層するためには、電池モジュール３０の上面３０ａにおいて嵌合突起３０Ａが等間隔に設けられ、電池モジュール３０の下面３０ｂにおいて嵌合突起３０Ｂが等間隔に設けられることが好ましい。

嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂの平面視形状は、円形状に限定されない。嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂの平面視形状は、例えば、楕円形状、半円形状、三角形状、正方形状、長方形状等であってもよい。

嵌合突起３０Ａの電池モジュール３０の上面３０ａを基準とする高さ、および、嵌合突起３０Ｂの電池モジュール３０の下面３０ｂを基準とする高さは、特に限定されず、電池モジュール３０の大きさ等に応じて適宜調整される。

第１モジュール保持部材５１および第２モジュール保持部材５２は、図１に示すように、平面視長方形状をなしている。また、第１モジュール保持部材５１は、電池モジュール３０の嵌合突起３０Ａに対応する位置に、嵌合突起３０Ａを嵌合する嵌合穴５３が設けられている。第２モジュール保持部材５２は、電池モジュール３０の嵌合突起３０Ｂに対応する位置に、嵌合突起３０Ｂを嵌合する嵌合穴５４が設けられている。

嵌合穴５３および嵌合穴５４の数は、特に限定されず、嵌合突起３０Ａおよび嵌合突起３０Ｂの数に応じて適宜調整される。嵌合穴５３および嵌合穴５４が複数設けられる場合、嵌合穴５３および嵌合穴５４は、第１モジュール保持部材５１および第２モジュール保持部材５２の長手方向に沿って設けられている。また、嵌合穴５３および嵌合穴５４が複数設けられる場合、嵌合穴５３および嵌合穴５４は等間隔に設けられることが好ましい。

第１モジュール保持部材５１に設けられた嵌合穴５３に、積層体４０の最上層をなす電池モジュール３０の嵌合突起３０Ａが嵌合される。また、第２モジュール保持部材５２に設けられた嵌合穴５４に、積層体４０の最下層をなす電池モジュール３０の嵌合突起３０Ｂが嵌合される。これにより、第１モジュール保持部材５１および第２モジュール保持部材５２を介して、筐体２０内に積層体４０が固定される。

第２モジュール保持部材５２は、筐体２０の内底面２０ａに固定されていることが好ましい。第２モジュール保持部材５２を、筐体２０の内底面２０ａに固定する手段は、特に限定されず、例えば、ネジ止め、溶接等が挙げられる。
第２モジュール保持部材５２を、筐体２０の内底面２０ａに固定すれば、第２モジュール保持部材５２を介して、筐体２０内に積層体４０をより強固に固定することができる。

また、積層体４０Ａの上面、すなわち、積層体４０Ａの最上層をなす電池モジュール３０の上面３０ａに、蓄電池ユニット１０を制御する制御ユニット６０が配置されていてもよい。制御ユニット６０が配置される場合、制御ユニット６０の上面６０ａおよび下面６０ｂには、電池モジュール３０の嵌合突起３０Ａ，３０Ｂと同様の嵌合突起が設けられる。すなわち、制御ユニット６０に設けられる嵌合突起は、電池モジュール３０の嵌合突起３０Ａ，３２に嵌合可能であるとともに、第１モジュール保持部材５１の嵌合穴５３にも嵌合可能である。

筐体２０は、図１に示すように、内部に電池モジュール３０を固定するための、レールやレール溝等の固定構造を有さない。

電池モジュール３０の構成は、特に限定されない。例えば、図３に示すように、電池モジュール３０はシート状（板状）に形成されている。電池モジュール３０は、蓄電体３１と、蓄電体３１を収容する外装体３２と、外装体３２内に充填された電解質３３と、を備える。電池モジュール３０では、例えば、外装体３２に上記の嵌合突起３０Ａ，３０Ｂが設けられる。

蓄電体３１は、正極部３４および負極部３５が、電池モジュール３０の厚さ方向に交互に重ねられて構成されている。正極部３４は、正極シート（図示略）と、その主面に設けられた正極活物質層（図示略）とを備えている。負極部３５は、負極シート（図示略）と、その主面に設けられた負極活物質層（図示略）とを備えている。
正極部３４と負極部３５との間には、セパレータ３６が配置されている。すなわち、正極部３４、セパレータ３６、負極部３５、セパレータ３６、正極部３４、・・・、の順に積層することで、蓄電体３１が構成されている。

正極シートとしては、アルミニウム箔等を用いることができる。正極活物質層には、一般式「ＬｉＭ_ｘＯ_ｙ（式中、Ｍは金属であり；ｘおよびｙは、金属Ｍと酸素Ｏとの組成比である）」で表される金属酸リチウム化合物等が用いられる。このような金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等が例示できる。
負極シートとしては、銅箔等を用いることができる。負極活物質層には、黒鉛（グラファイト）や酸化ケイ素等が用いられる。
セパレータ３６の材質は特に限定されないが、微多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等が挙げられる。

外装体３２の構成は、特に限定されない。外装体３２は、例えば、内層側から変性ＰＰ（ポリプロピレン）層、アルミニウム層、ナイロン層、およびＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）層が積層された第１積層フィルム３７および第２積層フィルム３８を有している。
第１積層フィルム３７の変性ＰＰ層の縁部と第２積層フィルム３８の変性ＰＰ層の縁部とが溶着することで、外装体３２が袋状に構成される。

電解質３３は特に限定されず、例えば、公知のリチウムイオン二次電池で用いられる電解質、電解液等が適用可能である。電解液としては、有機溶媒に電解質塩を溶解した混合溶液を例示できる。
電池モジュール３０は、図示しない一対のタブ（端子）を備えている。電池モジュール３０は、一対のタブを通して充電したり放電したりすることができる。
電池モジュール３０は、１枚または複数枚の質量が、例えば、数１０ｋｇや１００ｋｇ等と、比較的重い。

本実施形態の蓄電池ユニット１０によれば、電池モジュール３０は、第１モジュール保持部材５１と第２モジュール保持部材５２の間にて、電池モジュール３０の上面３０ａおよび下面３０ｂに設けられた嵌合突起３０Ａ，３０Ｂを互いに嵌合することによって積層され、第１モジュール保持部材５１の嵌合穴５３に、積層体４０の最上層をなす電池モジュール３０の嵌合突起３０Ａが嵌合され、第２モジュール保持部材５２の嵌合穴５４に、積層体４０の最下層をなす電池モジュール３０の嵌合突起３０Ｂが嵌合され、第１モジュール保持部材５１および第２モジュール保持部材５２を介して、筐体２０に積層体４０が固定されているため、従来のように、筐体２０内に積層体４０を固定するためのレールやレール溝等の複雑な構造が不要となる。これにより、家具や内装の中等の狭い空間においても、筐体２０内に電池モジュール３０を容易に収容し、固定することができる。

本実施形態では、筐体２０内に、積層体４０が２つ収容されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、筐体内に収容される、複数の電池モジュールからなる積層体は１つであってもよい。

１０・・・蓄電池ユニット、２０・・・筐体、３０・・・電池モジュール、３０Ａ，３０Ｂ・・・嵌合突起、３１・・・蓄電体、３２・・・外装体、３３・・・電解質、３４・・・正極部、３５・・・負極部、３６・・・セパレータ、３７・・・第１積層フィルム、３８・・・第２積層フィルム、４０・・・積層体、５１・・・第１モジュール保持部材（モジュール保持部材）、５２・・・第２モジュール保持部材（モジュール保持部材）、５３，５４・・・嵌合穴、６０・・・制御ユニット。

Claims

筐体と、該筐体内にて積層されて収容される複数の電池モジュールと、前記筐体内にて前記電池モジュールからなる積層体を、該積層体の上面側および下面側から保持する第１モジュール保持部材および第２モジュール保持部材と、を備え、
前記電池モジュールは、前記第１モジュール保持部材と前記第２モジュール保持部材の間にて、前記電池モジュールの上面および下面に設けられた嵌合突起を互いに嵌合することによって積層され、
前記積層体の上面側に配置される前記第１モジュール保持部材に設けられた嵌合穴に、前記積層体の最上層をなす前記電池モジュールの嵌合突起が嵌合され、
前記積層体の下面側に配置される前記第２モジュール保持部材に設けられた嵌合穴に、前記積層体の最下層をなす前記電池モジュールの嵌合突起が嵌合され、
前記第１モジュール保持部材および第２モジュール保持部材を介して、前記筐体内に前記積層体が固定されており、
前記第２モジュール保持部材は、前記筐体の内底面に固定されていることを特徴とする蓄電池ユニット。
前記第２モジュール保持部材が前記筐体の内底面に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池ユニット。
前記積層体を複数有することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池ユニット。
前記積層体の上面に、制御ユニットが配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電池ユニット。