JP7150714B2 - 電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュールおよび電池モジュールの製造方法に関する。
本願は、２０１７年６月２７日に、日本に出願された特願２０１７－１２４９０３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１７年６月２７日に、日本に出願された特願２０１７－１２４９０３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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。
電池モジュールは、筐体と、その内部に収容される複数の蓄電体と、蓄電体の電極タブに溶接されるバスバーと、バスバーおよび蓄電体の電圧を測定する測定部に接続される電圧監視線と、を備える。電池モジュールにおいて、バスバーと電圧監視線は、電圧監視線の端子部にて、筐体に対してネジ止めされている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に記載されているような電池モジュールは、振動が加えられると、バスバーが断線することがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、振動が加えられても、バスバーが断線することを防止した電池モジュールを提供することを目的とする。
［１］筐体と、該筐体内に積層されて収容される複数の電池ユニットと、前記複数の電池ユニットの電極タブにそれぞれ溶接される複数のバスバーと、前記複数の電池ユニットのそれぞれの電圧を測定する測定部および前記複数のバスバーにそれぞれ接続される複数の電圧監視線と、を備え、各バスバーは、前記電極タブ近傍にて前記筐体に保持され、前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組は、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定されることなく、接続されている電池モジュール。
［２］前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線は、それぞれ独立してリベット、はんだ、溶接、ネジおよびかしめからなる群から選択される少なくとも１つの接続手段によって接続されている［１］に記載の電池モジュール。
［３］前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線は、それぞれ一体的に形成されている［１］に記載の電池モジュール。
［４］筐体と、該筐体内に積層されて収容される複数の電池ユニットと、前記複数の電池ユニットの電極タブにそれぞれ溶接される複数のバスバーと、前記複数の電池ユニットのそれぞれの電圧を測定する測定部および前記複数のバスバーにそれぞれ接続される複数の電圧監視線と、を備え、各バスバーは、前記電極タブ近傍にて前記筐体に保持されている電池モジュールの製造方法であって、前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組を、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定することなく、接続することを含む電池モジュールの製造方法。
［４］筐体と、該筐体内に積層されて収容される複数の電池ユニットと、前記複数の電池ユニットの電極タブにそれぞれ溶接される複数のバスバーと、前記複数の電池ユニットのそれぞれの電圧を測定する測定部および前記複数のバスバーにそれぞれ接続される複数の電圧監視線と、を備え、各バスバーは、前記電極タブ近傍にて前記筐体に保持されている電池モジュールの製造方法であって、前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組を、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定することなく、接続することを含む電池モジュールの製造方法。
本発明によれば、振動が加えられても、バスバーが断線することを防止した電池モジュールを提供することができる。
本発明の電池モジュール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。
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。
［電池モジュール］
（１）第１の実施形態
図１Ａは、本実施形態の電池モジュールの概略構成を示す正面図である。図１Ｂは、本発明の電池モジュールの第１の実施形態の概略構成を示す図であり、図１Ａにおける領域αの拡大図であり、図１Ａの奥行き方向に沿う断面図である。
本実施形態の電池モジュール１０は、筐体２０と、筐体２０内に積層されて収容される複数の電池ユニット３０と、電池ユニット３０の電極タブ３１に溶接されるバスバー４０と、バスバー４０および電池ユニット３０の電圧を測定する測定部（図示略）に接続される電圧監視線５０と、を備える。
（１）第１の実施形態
図１Ａは、本実施形態の電池モジュールの概略構成を示す正面図である。図１Ｂは、本発明の電池モジュールの第１の実施形態の概略構成を示す図であり、図１Ａにおける領域αの拡大図であり、図１Ａの奥行き方向に沿う断面図である。
本実施形態の電池モジュール１０は、筐体２０と、筐体２０内に積層されて収容される複数の電池ユニット３０と、電池ユニット３０の電極タブ３１に溶接されるバスバー４０と、バスバー４０および電池ユニット３０の電圧を測定する測定部（図示略）に接続される電圧監視線５０と、を備える。
バスバー４０は、図１Ｂに示すように、電池モジュール１０の正面（電池モジュール１０の長手方向と垂直な端面）１０ａ側において、電池ユニット３０の電極タブ３１近傍にて筐体２０に保持されている。すなわち、バスバー４０は、筐体２０に形成されたバスバーの挿入部（隙間）に挿入されることにより、筐体２０に保持されている。
電池ユニット３０の電極タブ３１とバスバー４０は、溶接部６０にて溶接されることにより、接続されている。
バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図１Ｂに示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのリベット７０によって接続されている。さらに、そのリベット７０が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に電池モジュール１０の奥行き方向に凹むように形成された凹部２１内に収容されている。この場合、リベット７０と凹部２１の間には、隙間があることが好ましい。
尚、本実施形態においては、複数の電池ユニット３０に対応して、複数組のバスバー４０および電圧監視線５０が設けられているが、この複数組のうち少なくとも１組が筐体２０に対して固定されることなく、接続されていればよい。振動などによりバスバーが断線することをより確実に防止する観点のみならず、電池モジュール１０の製造を容易にする観点からは、好ましくは前記複数組のうち１／３以上が、より好ましくは１／２以上が、さらに好ましくは２／３以上が、最も好ましくは全てが筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。特に、電池ユニット３０が直列に接続されている場合には、前記複数組の全てが筐体２０に対して固定されることなく、接続されていることが好ましい。
また、ここで「固定」とは、機械的接合、溶着、接着等により一定以上の力を加えても筐体２０から脱離しないように筐体２０に接合された状態を指す。バスバー４０および電圧監視線５０が、筐体２０に対して移動可能な状態で単に接しているような状態は「固定」には含まれない。
尚、本実施形態においては、複数の電池ユニット３０に対応して、複数組のバスバー４０および電圧監視線５０が設けられているが、この複数組のうち少なくとも１組が筐体２０に対して固定されることなく、接続されていればよい。振動などによりバスバーが断線することをより確実に防止する観点のみならず、電池モジュール１０の製造を容易にする観点からは、好ましくは前記複数組のうち１／３以上が、より好ましくは１／２以上が、さらに好ましくは２／３以上が、最も好ましくは全てが筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。特に、電池ユニット３０が直列に接続されている場合には、前記複数組の全てが筐体２０に対して固定されることなく、接続されていることが好ましい。
また、ここで「固定」とは、機械的接合、溶着、接着等により一定以上の力を加えても筐体２０から脱離しないように筐体２０に接合された状態を指す。バスバー４０および電圧監視線５０が、筐体２０に対して移動可能な状態で単に接しているような状態は「固定」には含まれない。
電池ユニット３０の構成は、特に限定されない。例えば、図２に示すように、電池ユニット３０はシート状（板状）に形成されている。電池ユニット３０は、蓄電体３２と、蓄電体３２を収容する外装体３３と、外装体３３内に充填された電解質３４と、を備える。
蓄電体３２は、正極部３５および負極部３６が、電池ユニット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３５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３６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３５と負極部３６との間には、セパレータ３７が配置されている。すなわち、正極部３５、セパレータ３７、負極部３６、セパレータ３７、正極部３５、・・・、の順に積層することで、蓄電体３２が構成されている。
正極部３５と負極部３６との間には、セパレータ３７が配置されている。すなわち、正極部３５、セパレータ３７、負極部３６、セパレータ３７、正極部３５、・・・、の順に積層することで、蓄電体３２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「ＬｉＭｘＯｙ（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（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）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３７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。
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３７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３３の構成は、特に限定されない。外装体３３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３８および第２積層フィルム３９を有している。
第１積層フィルム３８の変性ＰＰ層の縁部と第２積層フィルム３９の変性ＰＰ層の縁部とが溶着することで、外装体３３が袋状に構成される。
第１積層フィルム３８の変性ＰＰ層の縁部と第２積層フィルム３９の変性ＰＰ層の縁部とが溶着することで、外装体３３が袋状に構成される。
電解質３４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。
電池ユニット３０は、図示しない一対のタブ（端子）を備えている。電池ユニット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。
電池ユニット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。
電池ユニット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。
本実施形態の電池モジュール１０では、バスバー４０と電圧監視線５０が、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。そのため、電圧監視線５０の端子部５１に振動が加えられても、バスバー４０が断線することを防止できる。
（２）第２の実施形態
図３は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図３において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０が、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図３に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのはんだ８０によって接続されている。さらに、そのはんだ８０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
図３は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図３において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０が、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図３に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのはんだ８０によって接続されている。さらに、そのはんだ８０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
本実施形態の電池モジュールによれば、第１の実施形態の電池モジュール１０と同様の効果が得られる。
（３）第３の実施形態
図４は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図４において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図４に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としての溶接部９０によって接続されている。さらに、その溶接部９０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
図４は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図４において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図４に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としての溶接部９０によって接続されている。さらに、その溶接部９０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
本実施形態の電池モジュールによれば、第１の実施形態の電池モジュール１０と同様の効果が得られる。
（４）第４の実施形態
図５は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図５において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図５に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのネジ１００によって接続されている。さらに、そのネジ１００が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に電池モジュール１０の奥行き方向に凹むように形成された凹部内に収容されている。この場合、ネジ１００と凹部の間には、隙間があることが好ましい。
図５は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図５において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図５に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのネジ１００によって接続されている。さらに、そのネジ１００が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に電池モジュール１０の奥行き方向に凹むように形成された凹部内に収容されている。この場合、ネジ１００と凹部の間には、隙間があることが好ましい。
本実施形態の電池モジュールによれば、第１の実施形態の電池モジュール１０と同様の効果が得られる。
（５）第５の実施形態
図６は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図６に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのかしめ部１１０によって接続されている。かしめ部１１０は、バスバー４０における筐体２０に保持されている部分とは反対側の端部に設けられている。かしめ部１１０に電圧監視線５０の端子部５１を挿入して、かしめ部１１０をかしめることにより、バスバー４０と電圧監視線５０が接続されている。さらに、そのかしめ部１１０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
図６は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図６に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、端子部５１にて、接続手段としてのかしめ部１１０によって接続されている。かしめ部１１０は、バスバー４０における筐体２０に保持されている部分とは反対側の端部に設けられている。かしめ部１１０に電圧監視線５０の端子部５１を挿入して、かしめ部１１０をかしめることにより、バスバー４０と電圧監視線５０が接続されている。さらに、そのかしめ部１１０を含む接続部が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
本実施形態の電池モジュールによれば、第１の実施形態の電池モジュール１０と同様の効果が得られる。
（６）第６の実施形態
図７は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図７において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図７に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、一体化されることにより接続されている。バスバー４０と電圧監視線５０は、金属板の打ち抜き加工等により、一体に成型されている。さらに、バスバー４０と電圧監視線５０の境界部４５が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
図７は、本実施形態の電池モジュールにおける、バスバーと電圧監視線の接続構造の概略を示す平面図である。図７において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、バスバー４０と電圧監視線５０は、電圧監視線５０の端子部５１にて、筐体２０に対して固定されることなく、接続されている。より詳細には、図７に示すように、バスバー４０と電圧監視線５０は、一体化されることにより接続されている。バスバー４０と電圧監視線５０は、金属板の打ち抜き加工等により、一体に成型されている。さらに、バスバー４０と電圧監視線５０の境界部４５が、電池モジュール１０の正面１０ａ側において、筐体２０に固定されない。
本実施形態の電池モジュールによれば、第１の実施形態の電池モジュール１０と同様の効果が得られる。
［電池モジュールの製造方法］
上記の電池モジュールは、前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組を、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定することなく、接続すること以外は公知の方法を用いて製造することができる。
この方法によれば、バスバーと電圧監視線を筐体に固定する必要が無いため、従来の方法と比較して簡便に電池モジュールを製造することが可能になるのみならず、上記した通り、振動が加えられても、バスバーが断線することを防止した電池モジュールを製造することができる。
上記の電池モジュールは、前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組を、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定することなく、接続すること以外は公知の方法を用いて製造することができる。
この方法によれば、バスバーと電圧監視線を筐体に固定する必要が無いため、従来の方法と比較して簡便に電池モジュールを製造することが可能になるのみならず、上記した通り、振動が加えられても、バスバーが断線することを防止した電池モジュールを製造することができる。
１０ 電池モジュール
２０ 筐体
２１ 凹部
３０ 電池ユニット
３１ 電極タブ
３２ 蓄電体
３３ 外装体
３４ 電解質
３５ 正極部
３６ 負極部
３７ セパレータ
３８ 第１積層フィルム
３９ 第２積層フィルム
４０ バスバー
５０ 電圧監視線
５１ 端子部
６０ 溶接部
７０ リベット
８０ はんだ
９０ 溶接部
１００ ネジ
１１０ かしめ部
２０ 筐体
２１ 凹部
３０ 電池ユニット
３１ 電極タブ
３２ 蓄電体
３３ 外装体
３４ 電解質
３５ 正極部
３６ 負極部
３７ セパレータ
３８ 第１積層フィルム
３９ 第２積層フィルム
４０ バスバー
５０ 電圧監視線
５１ 端子部
６０ 溶接部
７０ リベット
８０ はんだ
９０ 溶接部
１００ ネジ
１１０ かしめ部
Claims (3)
- 筐体と、該筐体内に積層されて収容される複数の電池ユニットと、前記複数の電池ユニットの電極タブにそれぞれ溶接される複数のバスバーと、前記複数の電池ユニットのそれぞれの電圧を測定する測定部および前記複数のバスバーにそれぞれ接続される複数の電圧監視線と、を備え、
各バスバーは、前記電極タブ近傍にて前記筐体に保持され、
前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組は、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定されることなく、接続されており、
前記バスバーと前記電圧監視線は、前記電圧監視線の端子部にて、接続手段によって接続され、前記接続手段が、電池モジュールの正面側において、前記筐体に前記電池モジュールの奥行き方向に凹むように形成された凹部内に収容されており、前記接続手段と前記凹部の間には、隙間があることを特徴とする電池モジュール。 - 前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線は、それぞれ独立してリベット、はんだ、溶接、ネジおよびかしめからなる群から選択される少なくとも１つの接続手段によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
- 筐体と、該筐体内に積層されて収容される複数の電池ユニットと、前記複数の電池ユニットの電極タブにそれぞれ溶接される複数のバスバーと、前記複数の電池ユニットのそれぞれの電圧を測定する測定部および前記複数のバスバーにそれぞれ接続される複数の電圧監視線と、を備え、
各バスバーは、前記電極タブ近傍にて前記筐体に保持されている電池モジュールの製造方法であって、
前記複数のバスバーと前記複数の電圧監視線の少なくとも１組を、前記電圧監視線の端子部にて、前記筐体に対して固定することなく、接続するとともに、
前記バスバーと前記電圧監視線を、前記電圧監視線の端子部にて、接続手段によって接続し、前記接続手段を、電池モジュールの正面側において、前記筐体に前記電池モジュールの奥行き方向に凹むように形成された凹部内に収容し、前記接続手段と前記凹部の間に隙間を設けることを含む電池モジュールの製造方法。
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