JP7265844B2 - ラミネートブスバーおよびその製造方法、ならびに組電池 - Google Patents
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Description
図1(A)は、第1実施形態のラミネートブスバー10を展開して示す平面図である。図1(B)は、図1(A)のラミネートブスバー10のI-I断面図である。図2(A)は、ラミネートブスバー10を示す平面図である。図2(B)は、図2(A)のラミネートブスバー10のII-II断面図である。図3は、ラミネートブスバー10を模式的に示す断面図である。図4は、ラミネートブスバー10を一方側から見た斜視図である。図5は、ラミネートブスバー10を他方側から見た斜視図である。
導電層2,5は、ブスバー10の長さ方向に延在する。導電層2,5の厚みは、特に限定されないが、例えば、20~500μm程度とすることができ、50~400μm程度とすることもできる。
第1の導電層2と第2の導電層5とは、樹脂層3,4を介して対向する位置にある。
導電層2Bは、「共通領域62B」である。導電層2B(共通領域62B)は、第1部分領域62B1(第2対向領域62B1)と、第2部分領域62B2と、を有する。
第1部分領域62B1は、導電層5Aの第1対向領域65A2(第2部分領域65A2)と対向する。第1部分領域62B1は、第1部分領域65A1および導電層5Bとは長さ方向(X方向)の位置が異なる。第2部分領域62B2は、導電層5Bの第2対向領域65B1(第1部分領域65B1)と対向する。第2部分領域62B2は導電層5Aとは長さ方向(X方向)の位置が異なる。
隣り合う導電層2,2の離間距離(例えば、第2端2Abと第1端2Baとの距離)は、一定であってよい。
第1部分領域65B1は、導電層2Bの第2部分領域62B2と対向する。第1部分領域65B1は、導電層2Aおよび第2対向領域62B1とは長さ方向(X方向)の位置が異なる。
導電層5,5の離間箇所(導電層5Aの第2端5Abと導電層5Bの第1端5Baとの隙間)と、導電層2,2の離間箇所(導電層2Aの第2端2Abと導電層2Bの第1端2Baとの隙間)は、X方向の位置が異なる。
隣り合う導電層5,5の離間距離(例えば、第2端5Abと第1端5Baとの距離)は、一定であってよい。
樹脂層1,3,4,6を構成する樹脂としては、絶縁性を有する樹脂、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、フッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等がある。なかでも熱融着性のある樹脂が好ましく、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)が好適である。ポリエチレンとしては、架橋ポリエチレンを使用してもよい。架橋方法としては、放射線架橋、化学架橋などが採用できる。
ブスバー10は、厚さ方向(Z方向)に曲げ変形可能である。ブスバー10は、XY平面内での曲げ変形も可能である。
図6は、ブスバー10を用いた組電池100の一部を示す分解斜視図である。図7は、組電池100の一部の斜視図である。
図6および図7に示すように、組電池100は、複数の単電池50と、ブスバー10とを備える。
電池主要部は、正極板(図示略)と、正極板に接する正極活物質層(図示略)と、負極板(図示略)と、負極板に接する負極活物質層(図示略)と、正極活物質層と負極活物質層とを隔てるセパレータ(図示略)と、電解質(図示略)とを有する。正極板および負極板は、例えば金属からなる。正極活物質層は、例えばリチウム系材料などの正極活物質を含む。負極活物質層は、例えばカーボン系材料などの負極活物質を含む。収容体52は、例えば、金属層と樹脂層とを有する積層体などの可撓性材で構成されている。電池本体51は、扁平な形状であって、厚さが一定であることが好ましい。
図8に示すように、組電池100は9つの単電池50と、ブスバー10とを有する。これらの単電池50を、左から右へ、第1~第9単電池50A~50Iという。
単電池50A~50Cの負極リード56は、導電層5Aの第1部分領域65A1に接続されている。詳しくは、単電池50A~50Cの負極リード56は、それぞれ切欠き8(8A~8C)(図1(A)参照)を通して第1部分領域65A1の通電部32(図5参照)と電気的に接続される。
単電池50A~50Cは、正極リード55が共通の導電層2Aに接続され、負極リード56が共通の導電層5Aに接続されるため、並列に接続されている。単電池50A~50Cは、第1電池ユニット60Aを構成する。
単電池50D~50Fの負極リード56は、導電層2Bの第1部分領域62B1に接続されている。詳しくは、単電池50D~50Fの負極リード56は、それぞれ切欠き7(7D~7F)(図2(A)参照)を通して第1部分領域62B1の通電部31(図4参照)と電気的に接続される。
単電池50D~50Fは、正極リード55が共通の導電層5Aに接続され、負極リード56が共通の導電層2Bに接続されるため、並列に接続されている。単電池50D~50Fは、第2電池ユニット60Bを構成する。
単電池50G~50Iの負極リード56は、導電層5Bの第1部分領域65B1に接続されている。詳しくは、単電池50G~50Iの負極リード56は、それぞれ切欠き8(8G~8I)(図1(A)参照)を通して第1部分領域65B1の通電部32(図5参照)と電気的に接続される。
単電池50G~50Iは、正極リード55が共通の導電層2Bに接続され、負極リード56が共通の導電層5Bに接続されるため、並列に接続されている。単電池50G~50Iは、第3電池ユニット60Cを構成する。
図10および図11を参照しつつ、図2(A)および図3に示すブスバー10を製造する方法について説明する。
第1の導電層2は、第1の折返し部11と第2の折返し部12との間に形成されている。第2の導電層5は、第2の折返し部12と第3の折返し部13との間に形成されている。
樹脂フィルム20を4つ折りにして帯状部分21~24を重ねた後、対面する帯状部分の領域をヒートシール、接着等により接合する。帯状部分21~24は、それぞれ樹脂層1,3,4,6となる。これによって、図2(A)および図3に示すブスバー10を得る。
図12に示すように、ブスバー10は、ロール状に巻き取ることによって取り扱いが容易となる。
図1(A)に示すように、第1実施形態のブスバー10では、複数の導電層2,2(2A,2B)は、長さ方向(X方向)に位置を違えて形成されている。そのため、一方の導電層2の一部(第1対向領域62A1)と、他方の導電層2の一部(第2対向領域62B1)とを、それぞれ導電層5A(共通領域65A)の異なる部分領域65A1,65A2に対向するように配置できる。
単電池50は、可撓性材(例えば、収容体52およびリード55,56)が用いられているため形状が安定しにくいが、ブスバー10は、仮に単電池50の位置が変動した場合でも追従変形して接続を維持するため、長期信頼性の点で優れている。
ブスバー10は、樹脂フィルム20を折り重ねて構成された樹脂層1,3,4,6を有するため、複数の樹脂層が互いに独立している構造に比べ、樹脂層どうしの接合強度が高く、耐久性が高い。
ブスバー10は、樹脂フィルム20が折返し部11~13で折り返されて重ねられた構成であるため、折返し部11~13からの水等の浸入が起こりにくく、複数の樹脂層が互いに独立している構造に比べて、耐久性の点で優れている。
前記接続箇所がカバーフィルムで覆われて密封されていると、組電池自体の防水性能を高めることができるため、防水を目的として組電池を密閉構造の外装体に収容する必要性は低い。そのため、単電池を直接、冷媒(空気など)に接触させる冷却構造を採用できる。したがって、単電池を効率よく冷却し、単電池の性能低下を防ぐことができる。
ブスバー10は、表面に、導電層2,5を覆う樹脂層1,6が設けられているため、漏電等の問題が生じにくく、安全性に優れている。
樹脂フィルム20は、同一面(第1面20a)に第1の導電層2および第2の導電層5が形成されているため、2つの導電層が異なる面に形成されている場合に比べ、製造が容易である。
図13(A)は、第2実施形態のラミネートブスバー110(ブスバー110)を展開して示す平面図である。図13(B)は、図13(A)のブスバー110のIII-III断面図である。図14(A)は、ブスバー110を示す平面図である。図14(B)は、図14(A)のブスバー110のIV-IV断面図である。図15は、ラミネートブスバーを模式的に示す断面図である。なお、他の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図15に示すように、導電層102は、第1の樹脂層101の第1面101aと、第2の樹脂層103の第2面103bとの間に積層されている。第2の樹脂層103は、導電層102の第1面102a(第1の樹脂層1側の面とは反対の面)側に積層されている。
複数(図13(A)および図14(A)では4つ)の導電層102を、図13(A)および図14(A)における左から右に、導電層102A,102B,102C,102Dという。
複数の導電層102A~102Dは、ブスバー110の長さ方向(X方向)に位置を違えて形成されている。導電層102A~102Dは、X方向に離れており、電気的に非導通である(すなわち、電気的に絶縁されている)。なお、導電層102の数は、4に限らず、2以上の任意の数であってよい。
導電層102Bは、「共通領域162B」である。導電層102Bは、第1部分領域162B1と、第2部分領域162B2(第1対向領域162B2)と、を有する。第1部分領域162B1は、導電層102Aの第1対向領域162A1と対向する。第2部分領域162B2は、導電層102Cの第2対向領域162C1(第1部分領域162C1)と対向する。
導電層102は、第1実施形態のブスバー10(図2(A)参照)における導電層2と同様の構成を採用できる。
第2の樹脂層103は、第1の樹脂層101に対して第1の折返し部111で折り返されて重ねられている。
第1の折返し部111は、第1の樹脂層101および第2の樹脂層103の一方の側部(図15の下部)にある。
図17は、ブスバー110を用いた組電池200を示す模式図である。図18は、組電池200を示す回路図である。
図17に示すように、組電池200は複数の単電池50(50A~50I)と、ブスバー110とを有する。
単電池50A~50Cの正極リード55は、導電層102Aの第1対向領域162A1に接続されている。詳しくは、単電池50A~50Cの正極リード55は、それぞれ切欠き107(図14(A)参照)を通して第1対向領域162A1の通電部131(図14(A)参照)と電気的に接続される。
単電池50A~50Cの負極リード56は、導電層102Bの第1部分領域162B1に接続されている。詳しくは、単電池50A~50Cの負極リード56は、それぞれ切欠き107(図14(A)参照)を通して第1部分領域162B1の通電部131(図14(A)参照)と電気的に接続される。
単電池50A~50Cは、正極リード55が共通の導電層102Aに接続され、負極リード56が共通の導電層102Bに接続されるため、並列に接続されている。
単電池50D~50Fの負極リード56は、導電層102Cの第1部分領域162C1に接続されている。詳しくは、単電池50D~50Fの正極リード55は、それぞれ切欠き107(図14(A)参照)を通して第1部分領域162C1の通電部131(図14(A)参照)と電気的に接続される。
単電池50D~50Fは、正極リード55が共通の導電層102Bに接続され、負極リード56が共通の導電層102Cに接続されるため、並列に接続されている。
単電池50G~50Iの負極リード56は、導電層102Dの第2対向領域162D1に接続されている。詳しくは、単電池50G~50Iの負極リード56は、それぞれ切欠き107(図14(A)参照)を通して第2対向領域162D1の通電部131(図14(A)参照)と電気的に接続される。
単電池50G~50Iは、正極リード55が共通の導電層102Cに接続され、負極リード56が共通の導電層102Dに接続されるため、並列に接続されている。
図13(A)、図13(B)および図16を参照しつつ、図14(A)、図14(B)および図15に示すブスバー110を製造する方法について説明する。
樹脂フィルム120は、折返し部111において折り曲げ可能である。折返し部111は、樹脂フィルム120の長さ方向(X方向)に延在している。樹脂フィルム120の第1の側縁120bから折返し部111までの部分を第1の帯状部分121という。折返し部111から第2の側縁120cまでの部分を第2の帯状部分122という。導電層102は、第1の帯状部分121に形成されている。
図13(A)に示すように、第2の帯状部分122に、切欠き107を形成する。
図16に示すように、折返し部111において樹脂フィルム120を2つ折りに折り曲げる。帯状部分121,122を重ねた後、対面する帯状部分の領域をヒートシール、接着等により接合する。帯状部分121,122は、それぞれ第1の樹脂層101および第2の樹脂層103(図15参照)となる。これによって、図14(A)、図14(B)および図15に示すブスバー110を得る。
図13(A)および図14(A)に示すように、第2実施形態のブスバー110では、複数の導電層102(導電層102A~102D)は、長さ方向(X方向)に位置を違えて形成されている。そのため、導電層102Aの一部(第1対向領域162A1)と、導電層102Cの一部(第2対向領域162C1)とを、それぞれ共通の導電層102B(共通領域162B)の異なる部分領域162B1,162B2に対向するように配置できる。
ブスバー110は、並列接続のみの形態をとる組電池、および直列接続のみの形態をとる組電池にも適用できる。よって、ブスバー110は、組電池における多様な接続形態に対応できる。
ブスバー110は、仮に単電池50の位置が変動した場合でも追従変形して接続を維持するため、長期信頼性の点で優れている。
ブスバー110は、樹脂フィルム120を折り重ねて構成された樹脂層101,103を有するため、複数の樹脂層が互いに独立している構造に比べ、樹脂層どうしの接合強度が高く、耐久性が高い。
ブスバー110は、樹脂フィルム120が折返し部111で折り返されて重ねられた構成であるため、折返し部111からの水等の浸入が起こりにくく、複数の樹脂層が互いに独立している構造に比べて、耐久性の点で優れている。
前記接続箇所がカバーフィルムで覆われて密封されていると、組電池自体の防水性能を高めることができるため、防水を目的として組電池を密閉構造の外装体に収容する必要性は低い。そのため、単電池を直接、冷媒(空気など)に接触させる冷却構造を採用できる。したがって、単電池を効率よく冷却し、単電池の性能低下を防ぐことができる。
ブスバー110は、表面に、導電層102を覆う樹脂層101,103が設けられているため、漏電等の問題が生じにくく、安全性に優れている。
図19は、第3実施形態のラミネートブスバー210(ブスバー210)を展開して示す平面図である。図20は、ブスバー210を模式的に示す断面図である。図21は、ブスバー210を模式的に示す断面図である。なお、他の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図19において、-X方向はX方向のうち一方(左方)である。+X方向は-X方向の反対の方向である。-Y方向はY方向のうち一方(下方:折返し部111から第2の側縁120cに向かう方向)である。+Y方向は-Y方向の反対の方向である。
図19および図20に示すように、複数(図19および図20では4つ)の導電層202を、それぞれ図19および図20における左から右に、導電層202A,202B,202C,202Dという。複数の導電層202A~202Dは、ブスバー210の長さ方向(X方向)に位置を違えて形成されている。導電層202A~202Dは、X方向に離れており、電気的に非導通である(すなわち、電気的に絶縁されている)。なお、導電層202の数は、4に限らず、2以上の任意の数であってよい。
導電層202Bは、「共通領域262B」である。導電層202Bは、+X方向に延在する第1延出部212B1と、第1延出部212B1の延出端から+Y方向に延出する第2延出部212B2と、第2延出部212B2の延出端から+X方向に延出する第3延出部212B3とを備えている。第1延出部212B1は、第1部分領域262B1を有する。第1部分領域262B1は、導電層202Aの第1対向領域262A1と対向する。第3延出部212B3は、第2部分領域262B2(第1対向領域262B2)を有する。第2部分領域262B2は、導電層202Cの第2対向領域262C1(第1部分領域262C1)と対向する。
導電層202(202A~202D)は、第1実施形態のブスバー10(図2(A)参照)における導電層2と同様の構成を採用できる。
図22は、組電池300を示す模式図である。図22に示すように、組電池300は9つの単電池50と、ブスバー210とを有する。
単電池50A~50Cの正極および負極は、それぞれ第1対向領域262A1および第1部分領域262B1に接続される。単電池50D~50Fの正極および負極は、それぞれ第2部分領域262B2および第1部分領域262C1に接続される。単電池50G~50Iの正極および負極は、それぞれ第2部分領域262C2および第2対向領域262D1に接続される。
図19を参照しつつ、ブスバー210を製造する方法について説明する。
図19に示すように、樹脂フィルム220を用意する。樹脂フィルム220の第1面220aには、複数の導電層202(202A~202D)が形成されている。導電層202は、第1の帯状部分121に形成されている。第2の帯状部分122に、切欠き207を形成する。
折返し部111において樹脂フィルム220を2つ折りに折り曲げる。帯状部分121,122を重ねた後、対面する帯状部分の領域をヒートシール、接着等により接合する。帯状部分121,122は、それぞれ第1の樹脂層101および第2の樹脂層103(図21参照)となる。これによって、図20および図21に示すブスバー210を得る。
第3実施形態のブスバー210では、複数の導電層202(導電層202A~202D)は、長さ方向(X方向)に位置を違えて形成されている。そのため、導電層202Aの一部(第1対向領域262A1)と、導電層202Cの一部(第2対向領域262C1)とを、それぞれ共通の導電層202B(共通領域262B)の異なる部分領域262B1,262B2に対向するように配置できる。これによって、第1電池ユニット60A(単電池50A~50C)と第2電池ユニット60B(単電池50D~50F)とを直列接続できる。このように、ブスバー210では、構造が簡略であるにもかかわらず、並列接続と直列接続とを含む複合的な接続形態をとる組電池300を構成することができる。
ブスバー210は、並列接続のみの形態をとる組電池、および直列接続のみの形態をとる組電池にも適用できる。よって、ブスバー210は、組電池における多様な接続形態に対応できる。
ブスバー210は、そのほか、図14に示す第2実施形態のブスバー110と同様の効果を奏する。
図23に示すように、ブスバー310は、第1の樹脂層301、複数の第1の導電層2、第2の樹脂層303、複数の第2の導電層5、および第3の樹脂層304がこの順で積層された構造を有する。
ブスバー310は、第1の樹脂層301と第2の樹脂層303と第2の導電層304とが別体であり、互いに独立した層である点で、図3に示す第1実施形態のブスバー10と異なる。
第1の樹脂層301と第2の樹脂層303とは互いに接触する領域でヒートシール、接着等により接合される。第2の樹脂層303と第2の導電層304とは互いに接触する領域でヒートシール、接着等により接合される。
導電層2,5は、第1実施形態のブスバー10の導電層2,5(図2(A)等を参照)と同様とすることができる。
図24に示すように、ブスバー410は、第1の樹脂層401、複数の導電層102、および第2の樹脂層403がこの順で積層された構造を有する。
ブスバー310は、第1の樹脂層401と第2の樹脂層403とが別体であり、互いに独立した層である点で、図21に示す第2実施形態のブスバー110と異なる。
第1の樹脂層401と第2の樹脂層403とは互いに接触する領域でヒートシール、接着等により接合される。
図25は、ブスバー10の変形例を模式的に示す図である。
図25に示すように、ブスバー10は、単電池50に対する接続箇所(導電層に対するリードの接続箇所)の間に、曲げ加工部25を有する。曲げ加工部25によって、ブスバー10には弛みが確保される。曲げ加工部25は、成形型(図示略)によって曲げ癖が付与された部分である。曲げ加工部25の形状は、例えば1または複数の円弧状の湾曲部26を有する形状である。図25に示す曲げ加工部25は、2つの円弧状の湾曲部26が組み合わされたS字形状となっている。
曲げ加工部25の形成によって、ブスバー10には弛みが確保されるため、単電池50の相対位置の変動などによりブスバー10に引張力が加えられた場合でも、ブスバー10の破損を防ぐことができる。
Claims (6)
- 一方向に延在する複数の絶縁性の樹脂層と、
前記複数の樹脂層の間に積層された複数の導電層と、を備え、
前記複数の樹脂層は、樹脂フィルムが1または複数の折返し部で折り返されて重ねられて形成されており、
前記複数の導電層のうち2以上は、少なくとも一部が前記樹脂層の長さ方向に位置を違えて形成されている、ラミネートブスバー。 - 前記複数の導電層は、第1対向領域と、
第1対向領域と電気的に非導通である第2対向領域と、
前記第1対向領域および前記第2対向領域に対して非導通である共通領域と、を有し、
前記共通領域は、前記第1対向領域と対向する第1部分領域と、前記第2対向領域と対向する第2部分領域とを有する、請求項1記載のラミネートブスバー。 - 前記複数の折返し部は、第1~第3の折返し部を有し、
前記複数の樹脂層は、第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層に対して前記第1の折返し部で折り返されて重ねられた第2の樹脂層と、
前記第2の樹脂層に対して前記第2の折返し部で折り返されて重ねられた第3の樹脂層と、
前記第3の樹脂層に対して前記第3の折返し部で折り返されて重ねられた第4の樹脂層と、を有し、
前記第1対向領域および前記第2対向領域は、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に積層され、
前記共通領域は、前記第3の樹脂層と前記第4の樹脂層との間に積層されている、請求項2記載のラミネートブスバー。 - 前記複数の樹脂層は、第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層に対して前記折返し部で折り返されて重ねられた第2の樹脂層と、を有し、
前記複数の導電層は、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に積層されている、請求項1記載のラミネートブスバー。 - 少なくとも一方の面に複数の導電層が形成された絶縁性の樹脂フィルムを、1または複数の折返し部で折り返すことによって、一方向に延在して重ねられた複数の樹脂層を形成するとともに、前記複数の樹脂層の間に前記導電層を積層させ、
前記複数の導電層のうち2以上は、少なくとも一部が前記樹脂層の長さ方向に位置を違えて形成されている、ラミネートブスバーの製造方法。 - 請求項1~4のうちいずれか1項に記載のラミネートブスバーと、
前記導電層と電気的に接続された電極端子を有する複数の電池と、を備えた組電池。
Priority Applications (1)
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