JP7035954B2 - Battery module - Google Patents

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Description

本開示は、電池モジュールに関する。 The present disclosure relates to battery modules.

電池モジュールは、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、その他の二次電池等の電池を複数接続することによって、形成されている。このような電池モジュールは、高出力が得られるため、車両搭載用電源又はパソコン及び携帯端末の電源として、重要性が高まっている。 The battery module is formed by connecting a plurality of batteries such as a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, and other secondary batteries. Since such a battery module can obtain high output, it is becoming more important as a power source for mounting on a vehicle or a power source for a personal computer and a mobile terminal.

電池モジュールの外装体に関して、例えば特許文献１～５のように、電池の性能の維持、生産性の向上、エネルギー密度の向上等の観点から、様々な構成及び形状等が提案されている。 Regarding the exterior body of the battery module, for example, as in Patent Documents 1 to 5, various configurations and shapes have been proposed from the viewpoints of maintaining battery performance, improving productivity, improving energy density, and the like.

特開２０１２－８４２４７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-84247. 特開２０１２－８４２４８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-8248 特開２００５－１０８６９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-108693 特開２０１４－１７９２２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-179220 特開２０１６－１３９４９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-139494

全固体電池積層体を用いた電池モジュールは、一つの全固体電池積層体を複数の構成単位セルを積層して構成することにより、電池モジュールの個数を低減することができ、部品点数の削減、体積エネルギー密度の向上を図ることができるという利点を有している。 A battery module using an all-solid-state battery laminate can reduce the number of battery modules by laminating one all-solid-state battery laminate with a plurality of constituent unit cells, thereby reducing the number of parts. It has the advantage that the volumetric energy density can be improved.

しかしながら、この様な電池モジュールは、特に全固体電池積層体が多数の構成単位セルを有することにより、厚さ、すなわち全固体電池積層体の積層方向の厚さが大きくなりがちである。そのため、電池モジュールの搭載箇所の大きさや形状、例えば、車両に搭載する場合における電池モジュールの搭載箇所の車幅等によっては、電池モジュールの形状や大きさが合わず、デッドスペースが発生する場合があることを、本開示者らは見出した。 However, such a battery module tends to have a large thickness, that is, a thickness in the stacking direction of the all-solid-state battery laminate, particularly because the all-solid-state battery laminate has a large number of constituent unit cells. Therefore, depending on the size and shape of the mounting location of the battery module, for example, the width of the mounting location of the battery module when mounted on a vehicle, the shape and size of the battery module may not match, and a dead space may occur. We have found that there is.

本開示者らは、このようなデッドスペースを発生させない、又は縮小する方法として、搭載箇所の大きさや形状に応じて、電池モジュールの大きさ、特に電池モジュールの厚さ等を設計することを考えた。 The present disclosure considers designing the size of the battery module, particularly the thickness of the battery module, etc., according to the size and shape of the mounting location, as a method of preventing or reducing such a dead space. rice field.

しかしながら、様々な厚さ等を有する電池モジュールを製造する場合、製造される外装体の部品を電池モジュールの形状ごとに複数製造する必要が生じる。この様に外装体の部品を電池モジュールの大きさごとに複数製造することは、一般に、電池モジュールの生産性を著しく低下させる。 However, when manufacturing a battery module having various thicknesses and the like, it becomes necessary to manufacture a plurality of manufactured exterior parts for each shape of the battery module. Manufacturing a plurality of exterior parts for each size of the battery module in this way generally significantly reduces the productivity of the battery module.

本開示の課題は、外装体の部品を電池モジュールの大きさごとに複数製造する場合にも、生産性の低下を抑制できる電池モジュールを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a battery module capable of suppressing a decrease in productivity even when a plurality of exterior parts are manufactured for each size of the battery module.

本開示者らは、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した：
《態様１》
外装体及び前記外装体に封入されている全固体電池積層体を有している電池モジュールであって、
前記外装体は、筒状の胴部及び一対の蓋部を有しており、
前記筒状の胴部は、両端の開口端部にフランジを有しており、
前記筒状の胴部の両端のフランジと、前記一対の蓋部の外縁部とがそれぞれ接合されて接合部を形成し、前記接合部によって、前記外装体が封止されており、
前記全固体電池積層体は、１又は複数の構成単位セルを有しており、
前記構成単位セルは、この順に積層されている正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を有しており、かつ
前記構成単位セルを構成する各層の積層方向が、前記筒状の胴部の軸方向である、
電池モジュール。
《態様２》
前記一対の蓋部は、外縁部がフランジであるカップ形状であり、
前記一対の蓋部のカップ状の底部は、前記筒状の胴部の開口端部の外側を向いており、
前記一対の蓋部の少なくとも一方は、前記筒状の胴部よりも剛性が低く、かつ
前記全固体電池積層体は、前記筒状の胴部の軸方向に関して、前記筒状の胴部よりも長い、
態様１に記載の電池モジュール。
《態様３》
前記接合部の少なくとも一辺が、前記筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれている、態様１又は２に記載の電池モジュール。
《態様４》
前記接合部の対向する一対の辺が、前記筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれている、態様３に記載の電池モジュール。
《態様５》
前記接合部のうち折りたたまれている辺が、前記筒状の胴部のフランジの基部を起点として折りたたまれている、態様３又は４に記載の電池モジュール。
《態様６》
冷却シートが、その主平面が前記筒状の胴部の面に接するようにして配置されている、態様１～５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
《態様７》
冷却シートが、前記接合部よりも前記筒状の胴部の中央側に配置されている、態様６に記載の電池モジュール。
《態様８》
前記冷却シートのうち前記面に接している部分の厚さが、前記面から突出している前記接合部の厚さの最大値以下である、態様６又は７に記載の電池モジュール。 The Disclosers have found that the above task can be achieved by the following means:
<< Aspect 1 >>
A battery module having an exterior body and an all-solid-state battery laminate enclosed in the exterior body.
The exterior body has a tubular body portion and a pair of lid portions.
The tubular body has flanges at the open ends at both ends.
The flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions are joined to form a joint portion, and the exterior body is sealed by the joint portion.
The all-solid-state battery laminate has one or more building blocks and has one or more building blocks.
The structural unit cell has a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer that are laminated in this order, and the structural unit cell is used. The stacking direction of each of the constituent layers is the axial direction of the tubular body portion.
Battery module.
<< Aspect 2 >>
The pair of lids has a cup shape with an outer edge having a flange.
The cup-shaped bottom of the pair of lids faces the outside of the open end of the tubular body.
At least one of the pair of lids is less rigid than the tubular body, and the all-solid-state battery laminate is more rigid than the tubular body in the axial direction of the tubular body. long,
The battery module according to aspect 1.
<< Aspect 3 >>
The battery module according to aspect 1 or 2, wherein at least one side of the joint is folded toward the center of the tubular body.
<< Aspect 4 >>
The battery module according to aspect 3, wherein the pair of opposite sides of the joint portion are folded toward the center of the tubular body portion.
<< Aspect 5 >>
The battery module according to aspect 3 or 4, wherein the folded side of the joint is folded starting from the base of the flange of the tubular body.
<< Aspect 6 >>
The battery module according to any one of aspects 1 to 5, wherein the cooling sheet is arranged so that its main plane is in contact with the surface of the tubular body portion.
<< Aspect 7 >>
The battery module according to aspect 6, wherein the cooling sheet is arranged on the central side of the tubular body portion with respect to the joint portion.
<< Aspect 8 >>
The battery module according to aspect 6 or 7, wherein the thickness of the portion of the cooling sheet in contact with the surface is equal to or less than the maximum value of the thickness of the joint portion protruding from the surface.

本開示によれば、外装体の部品を電池モジュールの大きさごとに複数製造する場合にも、生産性の低下を抑制できる電池モジュールを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a battery module capable of suppressing a decrease in productivity even when a plurality of exterior parts are manufactured for each size of the battery module.

図１は、本開示の第１の実施形態に従う電池モジュールが有している外装体の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an exterior body of a battery module according to the first embodiment of the present disclosure. 図２は、本開示の第１の実施形態に従う電池モジュールが有している全固体電池積層体の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an all-solid-state battery laminate included in a battery module according to the first embodiment of the present disclosure. 図３は、本開示の第２の実施形態に従う電池モジュールにおいて、接合部が折りたたまれている態様の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a mode in which the joint portion is folded in the battery module according to the second embodiment of the present disclosure. 図４は、本開示の第３の実施形態に従う電池モジュールにおいて、外装体及び冷却シートの位置関係を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing the positional relationship between the exterior body and the cooling sheet in the battery module according to the third embodiment of the present disclosure. 図５は、図４におけるＡ－Ａ’線に沿った、本開示の第３の実施形態に従う電池モジュールの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a battery module according to a third embodiment of the present disclosure, along the AA'line in FIG.

以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments, but can be variously modified and implemented within the scope of the main purpose of the disclosure.

《電池モジュール》
本開示の電池モジュールは、外装体及び外装体に封入されている全固体電池積層体を有している。 《Battery module》
The battery module of the present disclosure has an exterior body and an all-solid-state battery laminate enclosed in the exterior body.

ここで、外装体は、筒状の胴部及び一対の蓋部を有している。筒状の胴部は、両端の開口端部にフランジを有している。そして、筒状の胴部の両端のフランジと、一対の蓋部の外縁部とがそれぞれ接合されて接合部を形成し、接合部によって、外装体が封止されている。 Here, the exterior body has a tubular body portion and a pair of lid portions. The tubular body has flanges at the open ends at both ends. Then, the flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions are joined to form a joint portion, and the exterior body is sealed by the joint portion.

全固体電池積層体は、１又は複数の構成単位セルを有している。構成単位セルは、この順に積層されている正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を有している。また、構成単位セルを構成する各層の積層方向は、筒状の胴部の軸方向である。 The all-solid-state battery laminate has one or more building blocks. The structural unit cell has a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer, which are laminated in this order. Further, the stacking direction of each layer constituting the constituent unit cell is the axial direction of the cylindrical body portion.

本開示の電池モジュールは、さらに正極集電タブ及び負極集電タブを有していてよい。正極集電タブは、外装体内において正極集電体層と電気的に接続されており、かつ一方の蓋部と筒状の胴部のフランジとの間の接合部から、外装体の外部に突出していることができる。また、負極集電タブは、外装体内において負極集電体層と電気的に接続されており、かつ一方の蓋部と筒状の胴部のフランジとの間の接合部から、外装体の外部に突出していることができる。正極集電タブと負極集電タブとが突出している接合部は、同じであってよい。 The battery module of the present disclosure may further have a positive electrode current collector tab and a negative electrode current collector tab. The positive electrode current collector tab is electrically connected to the positive electrode current collector layer inside the exterior body, and protrudes to the outside of the exterior body from the joint portion between one lid portion and the flange of the tubular body portion. Can be. Further, the negative electrode current collector tab is electrically connected to the negative electrode current collector layer inside the exterior body, and is external to the exterior body from the joint portion between one lid portion and the flange of the tubular body portion. Can be protruding into. The joint portion where the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab protrude may be the same.

また、本開示の電池モジュールは、一対の蓋部を挟んでいる一対のエンドプレートによって拘束圧が加えられていてよい。 Further, in the battery module of the present disclosure, a restraining pressure may be applied by a pair of end plates sandwiching a pair of lid portions.

図１は、本開示の第１の実施形態に従う電池モジュールが有している外装体の模式図である。図１において、外装体１０は、両端の開口端部にフランジを有している筒状の胴部１１及び一対の蓋部１２を有している。ここで、筒状の胴部１１の両端の開口端部のフランジと一対の蓋部１２の外縁部としてのフランジとが接合されて接合部を形成している。外装体１０は、この接合部によって封止されている。 FIG. 1 is a schematic view of an exterior body of a battery module according to the first embodiment of the present disclosure. In FIG. 1, the exterior body 10 has a cylindrical body portion 11 having flanges at both end portions and a pair of lid portions 12. Here, the flanges at the open ends at both ends of the tubular body portion 11 and the flanges as the outer edge portions of the pair of lid portions 12 are joined to form a joint portion. The exterior body 10 is sealed by this joint portion.

なお、図１は、本開示の電池モジュールの態様等を限定する趣旨ではない。 It should be noted that FIG. 1 is not intended to limit the mode of the battery module of the present disclosure.

図２は、本開示の第１の実施形態に従う電池モジュールが有している全固体電池積層体の模式図である。図２において、全固体電池積層体２０は、一つの構成単位セルから構成されている。構成単位セルは、この順に積層されている正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４、及び負極集電体層２５を有している。 FIG. 2 is a schematic diagram of an all-solid-state battery laminate included in a battery module according to the first embodiment of the present disclosure. In FIG. 2, the all-solid-state battery laminate 20 is composed of one structural unit cell. The structural unit cell has a positive electrode collector layer 21, a positive electrode active material layer 22, a solid electrolyte layer 23, a negative electrode active material layer 24, and a negative electrode current collector layer 25, which are laminated in this order.

なお、図２は、本開示の電池モジュールの態様等を限定する趣旨ではない。 Note that FIG. 2 is not intended to limit the mode of the battery module of the present disclosure.

原理によって限定されるものではないが、本開示によって、生産効率を向上させた電池モジュールを提供することができる原理は、以下のとおりと考えられる。 Although not limited by the principle, it is considered that the principle that the battery module with improved production efficiency can be provided by the present disclosure is as follows.

本開示の電池モジュールでは、構成単位セルを構成する各層の積層方向が、外装体の筒状の胴部の軸方向と一致する。そのため、構成単位セルの数が異なる電池モジュール間では、外装体の筒状の胴部の軸方向の長さが異なる。 In the battery module of the present disclosure, the stacking direction of each layer constituting the constituent unit cell coincides with the axial direction of the tubular body portion of the exterior body. Therefore, the axial length of the tubular body of the exterior body differs between the battery modules having different numbers of constituent unit cells.

この点について、本開示の電池モジュールが有する外装体は、筒状の胴部と一対の蓋部の３つの部品から形成されている。 In this regard, the exterior body of the battery module of the present disclosure is formed of three parts, a cylindrical body portion and a pair of lid portions.

このうち、一対の蓋部は、構成単位セルの面方向の形状が同じであれば、構成単位セルの数が異なる全固体電池積層体を有する電池モジュール間で、共通の部品として用いることができる。 Of these, the pair of lids can be used as common parts among battery modules having all-solid-state battery laminates having different numbers of constituent unit cells as long as the shapes of the constituent unit cells in the plane direction are the same. ..

そのため、本開示の電池モジュールの外装体は、筒状の胴部及び一対の蓋部という３つの部品のうち、筒状の胴部のみについて、その軸方向の長さを適宜調節することにより、構成単位セルの数が異なる全固体電池積層体を有する電池モジュールに用いられる外装体を形成することができる。また、筒状の胴部に関しても、軸方向の長さを変更することは、特に筒状の胴部がシート状部材を巻回することによって形成する場合には、このシート状部材の幅を変更することのみにより、構成単位セルの数が異なる全固体電池積層体を有する電池モジュールに用いられる外装体を形成することができる。 Therefore, the exterior body of the battery module of the present disclosure is obtained by appropriately adjusting the axial length of only the tubular body portion among the three parts of the tubular body portion and the pair of lid portions. It is possible to form an exterior body used for a battery module having an all-solid-state battery laminate having a different number of constituent unit cells. Also, regarding the tubular body, changing the length in the axial direction is such that the width of the sheet-shaped member is changed, especially when the tubular body is formed by winding the sheet-shaped member. By only changing it, it is possible to form an exterior body used for a battery module having an all-solid-state battery laminate having a different number of constituent unit cells.

そのため、本開示の電池モジュールは、外装体の部品を電池モジュールの大きさごとに複数製造する場合にも、生産性の低下を抑制できる。 Therefore, the battery module of the present disclosure can suppress a decrease in productivity even when a plurality of exterior parts are manufactured for each size of the battery module.

また、本開示の電池モジュールは、一対の蓋部が、外縁部がフランジであるカップ形状であり、一対の蓋部のカップ状の底部が、筒状の胴部の開口端部の外側を向いており、一対の蓋部の少なくとも一方が、筒状の胴部よりも剛性が低く、かつ全固体電池積層体は、筒状の胴部の軸方向に関して、筒状の胴部よりも長いことが好ましい。 Further, in the battery module of the present disclosure, the pair of lids has a cup shape with an outer edge having a flange, and the cup-shaped bottom of the pair of lids faces the outside of the open end of the tubular body. At least one of the pair of lids is less rigid than the tubular body, and the all-solid-state battery laminate is longer than the tubular body in the axial direction of the tubular body. Is preferable.

全固体電池は、用いられている材料の種類、特に負極活物質の種類によっては、充放電に伴って膨張収縮する場合があることが知られている。正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層がこの順に積層されている構造を有する構成単位セルを有している全固体電池積層体では、充放電に伴って主に構成単位セルの積層方向に膨張収縮すると考えられる。 It is known that an all-solid-state battery may expand and contract with charging and discharging depending on the type of material used, particularly the type of negative electrode active material. In an all-solid-state battery laminate having a structural unit cell having a structure in which a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order. It is considered that the components expand and contract mainly in the stacking direction of the constituent unit cells with charging and discharging.

本開示の電池モジュールでは、構成単位セルを構成する各層の積層方向が、外装体の筒状の胴部の軸方向である。そのため、全固体電池積層体を充放電した場合には、主に電池モジュールの筒状の胴部の軸方向に全固体電池積層体が膨張収縮すると考えられる。 In the battery module of the present disclosure, the stacking direction of each layer constituting the constituent unit cell is the axial direction of the tubular body of the exterior body. Therefore, when the all-solid-state battery laminate is charged and discharged, it is considered that the all-solid-state battery laminate expands and contracts mainly in the axial direction of the tubular body of the battery module.

電池モジュールにおいて、全固体電池積層体と外装体との間の隙間が小さい場合には、全固体電池積層体の膨張収縮によって外装体が内部から圧迫されて破損する場合があると考えられる。このような問題を解消するための方法としては、例えば全固体電池積層体の膨張を許容できる程度に全固体電池積層体と外装体との間の隙間を大きくすることが考えられる。しかしながら、外装体が大きくなると、体積エネルギー密度が増加してしまう。 In the battery module, when the gap between the all-solid-state battery laminate and the exterior body is small, it is considered that the exterior body may be pressed from the inside and damaged due to the expansion and contraction of the all-solid-state battery laminate. As a method for solving such a problem, for example, it is conceivable to increase the gap between the all-solid-state battery laminate and the exterior body to an extent that the expansion of the all-solid-state battery laminate can be tolerated. However, as the exterior body becomes larger, the volumetric energy density increases.

この点に関して、本開示の電池モジュールの蓋部がこのような形状、配置、及び剛性を有しており、かつ全固体電池積層体がこのような長さを有している場合、電池モジュールの外装体の内部が全固体電池積層体とほぼ同じ大きさ、すなわち全固体電池積層体と外装体との間の隙間が小さい場合であっても、充放電に伴う全固体電池の膨張にあわせて、蓋部が変形、特に筒状の胴部の軸方向に伸縮しやすく、外装体が破損しにくい。そのため、全固体電池積層体と外装体との間の隙間を低減させつつ、外装体の破損を抑制することができる。すなわち、体積エネルギー密度を低減しつつ、全固体電池積層体の膨張による外装体の破損を抑制することができる。 In this regard, when the lid of the battery module of the present disclosure has such a shape, arrangement, and rigidity, and the all-solid-state battery laminate has such a length, the battery module. Even if the inside of the exterior body is almost the same size as the all-solid-state battery laminate, that is, the gap between the all-solid-state battery laminate and the exterior body is small, as the all-solid-state battery expands due to charging and discharging. , The lid is easily deformed, especially the tubular body is easily expanded and contracted in the axial direction, and the exterior body is not easily damaged. Therefore, it is possible to suppress damage to the exterior body while reducing the gap between the all-solid-state battery laminate and the exterior body. That is, it is possible to suppress damage to the exterior body due to expansion of the all-solid-state battery laminate while reducing the volume energy density.

《外装体》
本開示の電池モジュールが有している外装体は、筒状の胴部及び一対の蓋部を有している。また、筒状の胴部の両端のフランジと、一対の蓋部の外縁部とがそれぞれ接合されて接合部を形成し、接合部によって、外装体が封止されている。 《Exterior body》
The exterior body of the battery module of the present disclosure has a cylindrical body portion and a pair of lid portions. Further, the flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions are joined to form a joint portion, and the outer body is sealed by the joint portion.

外装体の材料は、外装体を形成できる任意の材料であってよく、例えば金属板、例えばステンレス鋼板、若しくはアルミニウム板、又はラミネートフィルム等であってよいが、これ等に限定されない。なお、金属板等の導電性を有する材料を用いる場合には、外装体の内側面に絶縁性を与えるために、外装体の内面を形成する面に樹脂などのコーティングが施されていることが好ましい。 The material of the exterior body may be any material capable of forming the exterior body, and may be, for example, a metal plate, for example, a stainless steel plate, an aluminum plate, a laminated film, or the like, but is not limited thereto. When a conductive material such as a metal plate is used, the surface forming the inner surface of the exterior body may be coated with a resin or the like in order to provide insulation to the inner surface of the exterior body. preferable.

〈筒状の胴部〉
外装体の筒状の胴部は、両端の開口端部にフランジを有している。このフランジは、外装体の筒状の胴部と一対の蓋部とを接合するための部分である。なお、胴部の形状は、筒状であれば特に限定されず、例えば略円筒形状又は略角筒形状であってよい。外装体の内部に全固体電池積層体を収容する観点から、胴部の形状は、略角筒形状、特に四角筒であることが好ましい。 <Cylindrical body>
The tubular body of the exterior has flanges at the open ends at both ends. This flange is a portion for joining the tubular body portion of the exterior body and the pair of lid portions. The shape of the body is not particularly limited as long as it is tubular, and may be, for example, a substantially cylindrical shape or a substantially square tubular shape. From the viewpoint of accommodating the all-solid-state battery laminate inside the exterior body, the shape of the body portion is preferably a substantially square cylinder shape, particularly a square cylinder.

なお、筒状の胴部は、一対の蓋部のうち少なくとも一方よりも高い剛性を有することが好ましい。ここで、剛性が高いとは、材料が応力によってより変形、例えば伸長しにくいことを意味している。 The tubular body portion preferably has a higher rigidity than at least one of the pair of lid portions. Here, high rigidity means that the material is less likely to be deformed, for example, stretched by stress.

筒状の胴部は、筒形状を成形することができる任意の方法により成形することができるが、例えば、シート状部材を巻回し、その端部同士を接合して筒形状を成形することが考えられる。シート状部材の端部同士を接合して筒形状を成形する場合には、シートの幅を適宜調節することによって、全固体電池積層体の厚さに応じた長さの筒形状を特に成形しやすい。 The tubular body can be formed by any method capable of forming the tubular shape. For example, a sheet-shaped member may be wound and the ends thereof may be joined to form the tubular shape. Conceivable. When the ends of the sheet-shaped members are joined together to form a tubular shape, the width of the sheet is adjusted appropriately to form a tubular shape having a length corresponding to the thickness of the all-solid-state battery laminate. Cheap.

〈蓋部〉
本開示の電池モジュールは、１対の蓋部を有している。蓋部の形状は、蓋部の外縁部と筒状の胴部のフランジとを接合できる任意の形状であってよい。蓋部の形状は、例えばシート、より具体的には平面状のシート又は凸状のシートであってよい。また、蓋部の形状は、外縁部がフランジであるカップ形状であってよい。 <Cover>
The battery module of the present disclosure has a pair of lids. The shape of the lid portion may be any shape that can join the outer edge portion of the lid portion and the flange of the tubular body portion. The shape of the lid portion may be, for example, a sheet, more specifically a flat sheet or a convex sheet. Further, the shape of the lid portion may be a cup shape in which the outer edge portion is a flange.

少なくとも一方の蓋部は、筒状の胴部よりも低い剛性を有することが好ましい。ここで、剛性が低いとは、材料が応力によってより変形、例えば伸長しやすいことを意味している。 It is preferable that at least one lid portion has a lower rigidity than the cylindrical body portion. Here, low rigidity means that the material is more easily deformed, for example, stretched by stress.

なお、蓋部と筒状の胴部との剛性の差は、それぞれに異なる種類の材料を用いて与えてもよく、同種の材料を用いつつ、蓋部と筒状の胴部のそれぞれの厚さを変えることによって与えてもよいが、これ等の手段に限定されない。 The difference in rigidity between the lid and the tubular body may be given by using different types of materials, and the thickness of the lid and the tubular body may be increased while using the same material. It may be given by changing the size, but it is not limited to these means.

〈接合部〉
本開示の電池モジュールにおいて、筒状の胴部の両端のフランジと、一対の蓋部の外縁部とがそれぞれ接合されて接合部を形成し、接合部によって、外装体が封止されている。 <Joint part>
In the battery module of the present disclosure, the flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions are joined to form a joint portion, and the exterior body is sealed by the joint portion.

筒状の胴部の両端のフランジと一対の蓋部の外縁部とを接合する手段としては、形成される接合部によって外装体を封止することができる任意の手段を用いることができる。具体的には、筒状の胴部の両端のフランジと一対の蓋部の外縁部との接合箇所に接着剤を塗布して接合させてもよく、当該接合箇所を加熱して溶着してもよい。 As a means for joining the flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions, any means capable of sealing the exterior body by the formed joint portions can be used. Specifically, an adhesive may be applied to the joints between the flanges at both ends of the tubular body and the outer edges of the pair of lids to be joined, or the joints may be heated and welded. good.

また、筒状の胴部及び一対の蓋部の材料として、表面に熱可塑性樹脂の層を有しているラミネートシートを用いている場合には、筒状の胴部の両端のフランジと、一対の蓋部の外縁部とを熱溶着によって接合することもできる。 Further, when a laminated sheet having a layer of thermoplastic resin on the surface is used as the material of the tubular body portion and the pair of lid portions, the flanges at both ends of the tubular body portion are paired with each other. It can also be joined to the outer edge of the lid by heat welding.

本開示の電池モジュールは、接合部の少なくとも一辺が、筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれていることが好ましい。また、当該接合部の対向する一対の辺が、筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれていてもよい。さらには、接合部のうち折りたたまれている辺が、筒状の胴部のフランジの基部を起点として折りたたまれていてもよい。 In the battery module of the present disclosure, it is preferable that at least one side of the joint portion is folded toward the center of the cylindrical body portion. Further, the pair of opposite sides of the joint portion may be folded toward the center of the tubular body portion. Further, the folded side of the joint portion may be folded starting from the base portion of the flange of the tubular body portion.

本開示の電池モジュールにおいて、接合部は外装体の筒状の胴部から突出している。そして、筒状の胴部からの突出が大きいほど、電池モジュールを基体等に配置した際の電池モジュールによる占有体積が大きくなりやすく、すなわち体積エネルギー密度が大きくなりやすい。 In the battery module of the present disclosure, the joint portion protrudes from the tubular body portion of the exterior body. The larger the protrusion from the tubular body, the larger the volume occupied by the battery module when the battery module is placed on the substrate or the like, that is, the larger the volume energy density tends to be.

この点に関して、電池モジュールの外装体の接合部が筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれている場合、筒状の胴部からの突出の度合いが小さくなる。そのため、電池モジュールを基体等に配置した際の電池モジュールによる占有体積を小さくすることができ、すなわち体積エネルギー密度を低減することができる。また、本開示の電池モジュールのフランジが、剛性の高い材料で作られている場合、折り曲げられた形状の保持が容易である。すなわち、折り曲げられた形状を保持するためにテープなどで折り曲げた部分を固定する必要がない。 In this regard, when the joint portion of the exterior body of the battery module is folded toward the center of the tubular body portion, the degree of protrusion from the tubular body portion is reduced. Therefore, the volume occupied by the battery module when the battery module is arranged on the substrate or the like can be reduced, that is, the volume energy density can be reduced. Further, when the flange of the battery module of the present disclosure is made of a highly rigid material, it is easy to maintain the bent shape. That is, it is not necessary to fix the bent portion with tape or the like in order to maintain the bent shape.

図３は、本開示の第２の実施形態に従う電池モジュールにおいて、接合部が折りたたまれている態様の模式図である。図３において、接合部１３は、蓋部１２の外縁部と筒状の胴部１１のフランジとが接合されて形成されている。また、接合部１３は、フランジの基部１４を起点として筒状の胴部１１の中央方向に向かって折りたたまれている。 FIG. 3 is a schematic diagram of a mode in which the joint portion is folded in the battery module according to the second embodiment of the present disclosure. In FIG. 3, the joint portion 13 is formed by joining the outer edge portion of the lid portion 12 and the flange of the tubular body portion 11. Further, the joint portion 13 is folded toward the center of the tubular body portion 11 starting from the base portion 14 of the flange.

なお、図３は、本開示の電池モジュールの態様等を限定する趣旨ではない。 It should be noted that FIG. 3 does not mean to limit the mode of the battery module of the present disclosure.

《全固体電池積層体》
本開示の電池モジュールが有している全固体電池積層体は、１又は複数の構成単位セルを有している。全固体電池積層体が構成単位セルを複数個有している場合には、各構成単位セル同士は、全固体電池積層体内部において直列又は並列で電気的に接続されていてよい。 << All-solid-state battery laminate >>
The all-solid-state battery laminate included in the battery module of the present disclosure has one or more building blocks. When the all-solid-state battery laminate has a plurality of constituent unit cells, the constituent unit cells may be electrically connected in series or in parallel inside the all-solid-state battery laminate.

また、全固体電池積層体は、２以上の構成単位セルを有する場合、モノポーラ型の全固体電池積層体であってもよく、バイポーラ型の全固体電池積層体であってもよい。 Further, the all-solid-state battery laminate may be a monopolar type all-solid-state battery laminate or a bipolar type all-solid-state battery laminate when it has two or more constituent unit cells.

全固体電池積層体がモノポーラ型の全固体電池積層体である場合、積層方向に隣接する２つの構成単位セルは、正極集電体層又は負極集電体層を共有するモノポーラ型の構成であってよい。 When the all-solid-state battery laminate is a monopolar type all-solid-state battery laminate, the two constituent unit cells adjacent to each other in the stacking direction are monopolar type configurations sharing the positive electrode current collector layer or the negative electrode current collector layer. It's okay.

全固体電池積層体がバイポーラ型の全固体電池積層体である場合、積層方向に隣接する２つの構成単位セルは、正極及び負極集電体層の両方として用いられる正極／負極集電体層を共有するバイポーラ型の構成であってよい。 When the all-solid-state battery laminate is a bipolar all-solid-state battery laminate, the two constituent unit cells adjacent to each other in the stacking direction form a positive electrode / negative electrode current collector layer used as both a positive electrode and a negative electrode current collector layer. It may be a shared bipolar type configuration.

一対の蓋部が、外縁部がフランジであるカップ形状であり、一対の蓋部のカップ状の底部が、筒状の胴部の開口端部の外側を向いている場合には、全固体電池積層体は、外装体の筒状の胴部の軸方向に関して、外装体の筒状の胴部よりも長くてよい。この場合、全固体電池積層体は、一対の蓋部の底部に接していてよい。 An all-solid-state battery when the pair of lids has a cup shape with a flange on the outer edge and the cup-shaped bottom of the pair of lids faces the outside of the open end of the tubular body. The laminate may be longer than the tubular body of the exterior in the axial direction of the tubular body of the exterior. In this case, the all-solid-state battery laminate may be in contact with the bottoms of the pair of lids.

〈構成単位セル〉
構成単位セルは、この順に積層されている正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を有している。これらの各層は、電池が有するものであれば特に限定されない。構成単位セルを構成する各層の積層方向は、筒状の胴部の軸方向である。 <Constituent unit cell>
The structural unit cell has a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer, which are laminated in this order. Each of these layers is not particularly limited as long as it has a battery. The stacking direction of each layer constituting the constituent unit cell is the axial direction of the cylindrical body.

構成単位セルは、例えばリチウム二次電池であってよいが、他の種類の電池であってもよい。 The constituent unit cell may be, for example, a lithium secondary battery, but may be another type of battery.

《冷却シート》
本開示の電池モジュールは、冷却シートが、その主平面が筒状の胴部の面に接するようにして配置されていることが好ましい。 《Cooling sheet》
It is preferable that the battery module of the present disclosure is arranged so that the main plane thereof is in contact with the surface of the cylindrical body portion of the cooling sheet.

全固体電池積層体を充放電する際に、全固体電池積層体が発熱することが知られている。そのため、電池モジュールに冷却板等を接触させて、全固体電池積層体を冷却することが求められている。 It is known that the all-solid-state battery laminate generates heat when the all-solid-state battery laminate is charged and discharged. Therefore, it is required to bring a cooling plate or the like into contact with the battery module to cool the all-solid-state battery laminate.

本開示の電池モジュールにおいて、冷却シートが、その主平面が筒状の胴部の面に接するようにして配置されている場合、冷却シートの電池モジュールに対する接触面積を大きくすることができ、冷却効率を向上させることができる。 In the battery module of the present disclosure, when the cooling sheet is arranged so that its main plane is in contact with the surface of the cylindrical body, the contact area of the cooling sheet with respect to the battery module can be increased, and the cooling efficiency can be increased. Can be improved.

冷却シートは、接合部よりも外装体の筒状の胴部の中央側に配置されていることがより好ましい。 It is more preferable that the cooling sheet is arranged on the center side of the tubular body portion of the exterior body rather than the joint portion.

本開示の電池モジュールは、筒状の胴部の両端において、筒状の胴部から突出している接合部を有している。冷却シートを接合部よりも筒状の胴部の中央側に配置することにより、接合部と冷却シートとの厚さが重ならないように配置することができ、電池モジュール及び冷却シートを基体等に配置した際の電池モジュール及び冷却シートによる占有体積を小さくすることができる。そのため、電池モジュールの冷却効率を向上させつつ、体積エネルギー密度を低減させることができる。 The battery module of the present disclosure has joints protruding from the tubular body at both ends of the tubular body. By arranging the cooling sheet on the center side of the tubular body rather than the joint, the thickness of the joint and the cooling sheet can be arranged so that they do not overlap, and the battery module and the cooling sheet can be placed on the substrate or the like. The volume occupied by the battery module and the cooling sheet when arranged can be reduced. Therefore, the volumetric energy density can be reduced while improving the cooling efficiency of the battery module.

冷却シートのうち外装体の筒状の胴部の面に接している部分の厚さが、当該面から突出している接合部の厚さの最大値以下であることが、さらにより好ましい。ここで、接合部の厚さは、接合部に関して、冷却シートが接している筒状の胴部の面に鉛直な方向の長さである。 It is even more preferable that the thickness of the portion of the cooling sheet in contact with the surface of the tubular body portion of the exterior body is equal to or less than the maximum value of the thickness of the joint portion protruding from the surface. Here, the thickness of the joint portion is the length in the direction perpendicular to the surface of the tubular body portion in contact with the cooling sheet with respect to the joint portion.

冷却シートと接合部がこのような厚さの関係を有することにより、電池モジュールに冷却シートを備えさせることによる占有体積の増加を抑制することができる。 By having such a thickness relationship between the cooling sheet and the joint portion, it is possible to suppress an increase in the occupied volume due to the provision of the cooling sheet in the battery module.

ただし、電池モジュール同士を重ねて基体に配置し、かつ電池モジュール同士の間に冷却シートを挿入する場合には、冷却シートが両方の外装体の筒状の胴部と接触することを可能とするために、冷却シートのうち外装体の筒状の胴部の面に接している部分の厚さが、当該面から突出している接合部の厚さの２倍以上であることが好ましい。 However, when the battery modules are placed on the substrate in an overlapping manner and the cooling sheet is inserted between the battery modules, the cooling sheet can be in contact with the tubular body of both exterior bodies. Therefore, it is preferable that the thickness of the portion of the cooling sheet in contact with the surface of the tubular body portion of the exterior body is at least twice the thickness of the joint portion protruding from the surface.

冷却シートの材料としては、全固体電池積層体の充放電時において生じる熱を電池モジュールの外部に伝導し、及び／又は吸収することができる任意の材料を用いることができる。具体的には、冷却シートは金属板、例えば銅板、アルミニウム板、鉄板、又はステンレス鋼板等であってよいが、これ等に限定されない。 As the material of the cooling sheet, any material capable of conducting and / or absorbing the heat generated during charging / discharging of the all-solid-state battery laminate to the outside of the battery module can be used. Specifically, the cooling sheet may be a metal plate, for example, a copper plate, an aluminum plate, an iron plate, a stainless steel plate, or the like, but is not limited thereto.

図４は、本開示の第３の実施形態に従う電池モジュールにおいて、外装体及び冷却シートの位置関係を示す模式図である。図４において、冷却シート３０は、外装体１０の筒状の胴部１１の面に接するようにして配置されている。また、冷却シート３０は、筒状の胴部１１と一対の蓋部１２とが接合している接合部よりも筒状の胴部１１の中央側に配置されている。 FIG. 4 is a schematic view showing the positional relationship between the exterior body and the cooling sheet in the battery module according to the third embodiment of the present disclosure. In FIG. 4, the cooling sheet 30 is arranged so as to be in contact with the surface of the tubular body portion 11 of the exterior body 10. Further, the cooling sheet 30 is arranged on the center side of the tubular body portion 11 with respect to the joint portion where the tubular body portion 11 and the pair of lid portions 12 are joined.

なお、図４は、本開示の電池モジュールの態様等を限定する趣旨ではない。 It should be noted that FIG. 4 does not mean to limit the mode of the battery module of the present disclosure.

図５は、図４におけるＡ－Ａ’線に沿った、本開示の第３の実施形態に従う電池モジュールの断面図の模式図である。図５において、冷却シート３０のうち、外装体の筒状の胴部１１の面に接している部分の厚さｄ２は、外装体の筒状の胴部１１の面から突出している接合部の厚さｄ１よりも小さい。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a battery module according to a third embodiment of the present disclosure, along the AA'line in FIG. In FIG. 5, the thickness d 2 of the portion of the cooling sheet 30 in contact with the surface of the tubular body portion 11 of the exterior body is a joint portion protruding from the surface of the tubular body portion 11 of the exterior body. Thickness less than d1.

なお、図５は、本開示の電池モジュールの態様等を限定する趣旨ではない。 It should be noted that FIG. 5 does not mean to limit the mode of the battery module of the present disclosure.

１０ 外装体
１１ 筒状の胴部
１２ 蓋部
１３ 接合部
２０ 全固体電池積層体
３０ 冷却シート 10 Exterior body 11 Cylindrical body 12 Lid 13 Joint 20 All-solid-state battery laminate 30 Cooling sheet

Claims (7)

外装体及び前記外装体に封入されている全固体電池積層体を有している電池モジュールであって、
前記外装体は、筒状の胴部及び一対の蓋部を有しており、
前記筒状の胴部は、両端の開口端部にフランジを有しており、
前記筒状の胴部の両端のフランジと、前記一対の蓋部の外縁部とがそれぞれ接合されて接合部を形成し、前記接合部によって、前記外装体が封止されており、
前記全固体電池積層体は、１又は複数の構成単位セルを有しており、
前記構成単位セルは、この順に積層されている正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層を有しており、かつ
前記構成単位セルを構成する各層の積層方向が、前記筒状の胴部の軸方向であり、
前記一対の蓋部は、外縁部がフランジであるカップ形状であり、
前記一対の蓋部のカップ状の底部は、前記筒状の胴部の開口端部の外側を向いており、
前記一対の蓋部の少なくとも一方は、前記筒状の胴部よりも剛性が低く、かつ
前記全固体電池積層体は、前記筒状の胴部の軸方向に関して、前記筒状の胴部よりも長い、
電池モジュール。 A battery module having an exterior body and an all-solid-state battery laminate enclosed in the exterior body.
The exterior body has a tubular body portion and a pair of lid portions.
The tubular body has flanges at the open ends at both ends.
The flanges at both ends of the tubular body portion and the outer edge portions of the pair of lid portions are joined to form a joint portion, and the exterior body is sealed by the joint portion.
The all-solid-state battery laminate has one or more building blocks and has one or more building blocks.
The structural unit cell has a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer that are laminated in this order, and the structural unit cell is used. The stacking direction of each of the constituent layers is the axial direction of the tubular body portion.
The pair of lids has a cup shape with an outer edge having a flange.
The cup-shaped bottom of the pair of lids faces the outside of the open end of the tubular body.
At least one of the pair of lids is less rigid than the tubular body, and the all-solid-state battery laminate is more rigid than the tubular body in the axial direction of the tubular body. long,
Battery module. 前記接合部の少なくとも一辺が、前記筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれている、請求項１に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 1, wherein at least one side of the joint is folded toward the center of the tubular body. 前記接合部の対向する一対の辺が、前記筒状の胴部の中央方向に向かって折りたたまれている、請求項２に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 2, wherein the pair of opposite sides of the joint portion are folded toward the center of the tubular body portion. 前記接合部のうち折りたたまれている辺が、前記筒状の胴部のフランジの基部を起点として折りたたまれている、請求項２又は３に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 2 or 3, wherein the folded side of the joint is folded starting from the base of the flange of the tubular body. 冷却シートが、その主平面が前記筒状の胴部の面に接するようにして配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The battery module according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling sheet is arranged so that its main plane is in contact with the surface of the tubular body portion. 冷却シートが、前記接合部よりも前記筒状の胴部の中央側に配置されている、請求項５に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 5, wherein the cooling sheet is arranged on the center side of the tubular body portion with respect to the joint portion. 前記冷却シートのうち前記面に接している部分の厚さが、前記面から突出している前記接合部の厚さの最大値以下である、請求項５又は６に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 5 or 6, wherein the thickness of the portion of the cooling sheet in contact with the surface is equal to or less than the maximum value of the thickness of the joint protruding from the surface.
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