JP7424337B2 - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7424337B2
JP7424337B2 JP2021060113A JP2021060113A JP7424337B2 JP 7424337 B2 JP7424337 B2 JP 7424337B2 JP 2021060113 A JP2021060113 A JP 2021060113A JP 2021060113 A JP2021060113 A JP 2021060113A JP 7424337 B2 JP7424337 B2 JP 7424337B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power storage
curved
flat plate
plate
restriction unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021060113A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022156427A (ja
Inventor
博之 中山
真史 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021060113A priority Critical patent/JP7424337B2/ja
Priority to CN202210312522.XA priority patent/CN115149173A/zh
Priority to US17/707,174 priority patent/US20220320665A1/en
Priority to KR1020220039518A priority patent/KR20220136241A/ko
Priority to EP22165398.3A priority patent/EP4068469A1/en
Publication of JP2022156427A publication Critical patent/JP2022156427A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7424337B2 publication Critical patent/JP7424337B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • H01M10/6555Rods or plates arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Description

本開示は、蓄電装置に関する。
従来からラミネートフィルム内に電極体が収容された電池セルが知られている。たとえば、特開2019-139844号公報に記載された電池セルは、電極体と、電極体を収容するラミネートケースと、端子とを備える。
電極体は、複数の電極シートと、セパレータとを含み、各電極シートは、集電箔と、集電箔に形成された電極活物質層とを含む。集電箔には、電極活物質が形成されていない延出部が形成されている。延出部は、ラミネートケース内において端子に接続されている。端子は、ラミネートケースから外部に突出するように形成されている。
特開2019-139844号公報
蓄電装置は、上記の蓄電セルが積層された蓄電モジュールと、蓄電モジュールを収容する収容ケースとを備える。
ここで、蓄電装置が充放電すると、蓄電モジュールが積層方向に膨らむように変形したりする。その結果、蓄電モジュールから収容ケースに荷重が加えられ、収容ケースが変形するおそれがある。
さらに、蓄電装置が車両などに搭載されると、車両の走行などにより蓄電装置に振動が加えられる場合がある。蓄電装置が振動すると、収容ケース内の蓄電モジュールが振動し、蓄電モジュールが共振するおそれがある。
その一方で、蓄電装置が充放電すると、蓄電モジュール内の温度が高くなる。特に、積層された複数の蓄電セルのうち、収容ケースから離れた位置に配置された蓄電セルにおいては、放熱性が低い。その結果、複数の蓄電セルのうち、収容ケースから離れた蓄電セルの温度が高くなりやすい。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、充放電時に蓄電モジュールから収容ケースに加えられる荷重を低減し、蓄電装置の振動を抑制することができると共に、蓄電モジュールの放熱性の向上が図られた蓄電装置を提供することである。
蓄電装置は、積層方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、蓄電モジュールを収容する収容ケースと、蓄電セル間に配置された制限ユニットと、を備え、制限ユニットは、積層方向に間隔をあけて配置された第1平板および第2平板と、第1平板および第2平板の間に配置された波板と、を含み、波板は、複数の第1湾曲部と複数の第2湾曲部とを有し、複数の第1湾曲部の各第1湾曲部は、積層方向における一方側に凸となるように湾曲するとともに、積層方向と交差する交差方向に延びる形状を有し、複数の第2湾曲部の各第2湾曲部は、積層方向における他方側に凸となるように湾曲するとともに、交差方向に延びる形状を有し、各第1湾曲部及び各第2湾曲部は、積層方向及び交差方向の双方に交差する方向に沿って交互に並ぶように配置されている。
上記複数の蓄電セルの各蓄電セルは、電極体と、電極体に接続された集電板とを含み、蓄電装置は、収容ケースの内壁から集電板に達するように収容ケース内に設けられた充填部をさらに備え、制限ユニットは、充填部に達するように形成されている。上記第1平板と波板とは、第1湾曲部の頂部にて接触しており、第2平板と波板とは、第2湾曲部の頂部にて接触する。
上記制限ユニットは、第1平板と、第2平板と、波板とを収容する収容体と、収容体内に収容されたダイラタンシー材とを含む。
本開示に係る蓄電装置によれば、放電時に蓄電モジュールから収容ケースに加えられる荷重を低減し、蓄電装置の振動を抑制することができると共に、蓄電モジュールの放熱性の向上を図ることができる。
本開示の第1実施形態の蓄電装置を含む組電池の構成を概略的に示す斜視図である。 図1におけるII-II線での断面図である。 蓄電モジュールの構成を概略的に示す分解斜視である。 制限ユニット500を示す分解斜視図である。 制限ユニット500の第1変形例に係る制限ユニット500Aを示す断面図である。 制限ユニット500の第2変形例に係る制限ユニット500Bを示す断面図である。 制限ユニット500の第3変形例に係る制限ユニット500Cを示す断面図である。
本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
図1は、本開示の実施形態の蓄電装置を含む組電池の構成を概略的に示す斜視図である。図2は、図1におけるII-II線での断面図である。この組電池1は、例えば、電気自動車等の電動車に搭載される。
図1及び図2に示されるように、組電池1は、蓄電装置10と、冷却装置20と、を備えている。冷却装置20は、蓄電装置10を冷却する装置である。冷却装置20は、蓄電装置10の側部に接するように配置されている。図1に示されるように、冷却装置20は、その内部を冷却媒体(水等)Cが流れるように構成されている。なお、図1では、冷却装置20の一部が破断された状態が示されている。
図1に示されるように、蓄電装置10は、一対の外部端子11,12を有している。一方の外部端子11は、正極端子であり、他方の外部端子12は、負極端子である。図2に示されるように、蓄電装置10は、蓄電モジュール100と、ケース200と、絶縁シート300と、充填部400,401と、制限ユニット500と、を備えている。
図3は、蓄電モジュールの構成を概略的に示す分解斜視である。図2及び図3に示されるように、蓄電モジュール100は、少なくとも一つの蓄電セル101を含んでいる。本実施形態では、蓄電モジュール100は、複数の蓄電セル101A,101B,101Cを含む。複数の蓄電セル101A,101B,101Cは、積層方向H(一方向)に積層されている。なお、蓄電セル101Bは、積層方向Hにおいて蓄電モジュール100の中央に位置している。なお、図2及び図3には、3つの蓄電セル101が示されているが、蓄電セル101の数は、特に限定されない。蓄電セル101として、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。
蓄電セル101は、いわゆるラミネート型セルである。図2に示すように、蓄電セル101は、複数の電極体110と、一対の集電板120と、ラミネートフィルム130と、接着部材140と、電解液(図示略)と、を有している。
各電極体110は、積層方向Hに積層された複数の正極シートと、複数のセパレータと、複数の負極シートとを含む。正極シートおよび負極シート間には、セパレータが配置されている。
正極シートは、アルミニウム箔と、アルミニウム箔の表裏面に形成された正極合材層とを含む。アルミニウム箔には正極合材層が形成されていない未塗布部が形成されている。
負極シートは、銅箔と、銅箔の表裏面に形成された負極合材層とを含む。銅箔には、負極合材層が形成されていない未塗布部が形成されている。
一方の集電板120は幅方向Wにおいて、電極体110と隣り合うように配置されている。他方の集電板120は、電極体110に対して一方の集電板120と反対側に配置されている。一方の集電板120には各正極シートの未塗布部が接続されており、他方の集電板120には各負極シートの未塗布部が接続されている。
ラミネートフィルム130は、複数の電極体110及び集電板120の一部を被覆している。ラミネートフィルム130内には、電解液(図示略)が充填されている。
図2及び図3に示されるように、ラミネートフィルム130の外周縁部は、長方形形状に形成されている。ラミネートフィルム130は長手方向Lに長く、幅方向Wに短い。長手方向Lおよび幅方向Wは、積層方向Hに交差(直交)する方向であり、長手方向Lおよび幅方向Wは互いに交差(直交)している。なお、長手方向Lおよび幅方向Wは水平方向に延びる。集電板120は、ラミネートフィルム130から突出する突出部122を有している。突出部122は、ラミネートフィルム130の長辺から外部に突出している。各突出部122は、複数の蓄電セル101が電気的に直列に接続されるようにバスバー102によって接続されている。
図3に示されるように、積層方向Hにおける一方側の端部に配置された蓄電セル101Cの突出部122には、外部端子11を有するバスバー13が接続されており、積層方向Hにおける他方側の端部に配置された蓄電セル101Aの突出部122には、外部端子12を有するバスバー14が接続されている。
接着部材140は、ラミネートフィルム130を集電板120に接着する部材である。接着部材140は、絶縁性を有する材料(樹脂等)からなる。接着部材140は、ラミネートフィルム130から突出する形状を有している。つまり、接着部材140は、突出部122の一部を被覆している。
ケース200は、蓄電モジュール100を収容している。ケース200は、金属(アルミニウム等)からなる。図1に示されるように、ケース200は、ケース本体210と、閉塞板220,221と、を有している。
ケース本体210は、少なくとも長手方向Lに開口している。本実施形態では、ケース本体210は、各蓄電セル101の積層方向Hと直交する方向に延びる中心軸を有する四角筒状に形成されている。ケース本体210には、注入口h(図2を参照)が設けられている。ケース本体210は、天板30と、底板31と、側壁32,33とを含む。側壁32および側壁33は、幅方向Wに間隔をあけて配置されている。
閉塞板220,221は、ケース本体210の開口を塞ぐようにケース本体210に溶接されている。閉塞板220,221は、平板状に形成されている。
冷却装置20は、ケース本体210の側壁32,33に接するように設けられている。換言すれば、冷却装置20は、各蓄電セル101の積層方向と直交する方向にケース200に接するように設けられている。
絶縁シート300は、ケース本体210の内面及び閉塞板220の内面を被覆している。図2に示されるように、絶縁シート300は、ケース本体210の上面及び下面を被覆していてもよい。
充填部400,401は、絶縁性を有する材料からなる。充填部400,401は、熱伝導性および弾性を有する材料からなることが好ましい。充填部400,401は、ケース200の注入口hを通じてケース200内に前記材料(本実施形態では絶縁部材)を注入することにより形成される。
充填部400は側壁32から蓄電モジュール100に達するように形成されており、充填部401は側壁33から蓄電モジュール100に達するように形成されている。充填部400および充填部401は、突出部122の先端を被覆している。充填部400,401は、接着部材140とともに、突出部122の全域を被覆している。なお、充填部400,401は、接着部材140及びラミネートフィルム130の端部を被覆していてもよい。
充填部400および充填部401は、バスバー102,13,14の全域を被覆していることが好ましい。充填部400は、ケース本体210の内面に設けられた絶縁シート300と、閉塞板220の内面に設けられた絶縁シート300と、に接していることが好ましい。
制限ユニット500は、ケース200内に配置されている。制限ユニット500は、蓄電セル101の間に配置されている。図2に示す例においては、蓄電セル101Bと、蓄電セル101Cとの間に配置されている。なお、蓄電セル101Aおよび蓄電セル101Bの間にも制限ユニット500を配置するようにしてもよい。
制限ユニット500は、各蓄電セル101の積層方向Hにおけるケース200に対する蓄電モジュール100の相対変位を制限する。制限ユニット500は、第1速度で各蓄電セル101がケース200に対して相対変位したときに第1弾性率を示し、第2速度で各蓄電セル101がケース200に対して相対変位しようとしたときに第1弾性率よりも大きな第2弾性率を示す。
第1速度は、蓄電モジュール100の各蓄電セル101が膨張するときにおけるケース200に対する各蓄電セル101の相対速度である。第2速度は、ケース200に対する各蓄電セル101の相対速度であって第1速度よりも大きな速度である。第2速度は、例えば、蓄電装置10ないし組電池1が振動するときにおけるケース200に対する各蓄電セル101の相対速度である。
図4は、制限ユニット500を示す分解斜視図である。制限ユニット500は、平板510と、平板520と、波板530とを含む。
平板510および平板520は、積層方向Hに間隔をあけて配置されており、波板530は平板510および平板520の間に配置されている。平板510,520および波板530の長手方向Lの長さは、幅方向Wの長さよりも長くなるように形成されている。
波板530には、湾曲部532および湾曲部534が形成されている。
湾曲部532は、積層方向Hの一方側(上側)に向けて凸となるように形成されている。湾曲部532は、長手方向Lに延びるように形成されている。湾曲部534は、積層方向Hの他方側(下側)に向けて凸となるように形成されている。湾曲部534は、長手方向Lに延びるように形成されている。
湾曲部532は複数形成されており、湾曲部534も複数形成されている。湾曲部532および湾曲部534は、幅方向Wに交互に配置されている。
ここで、波板530において、積層方向Hおよび幅方向Wを通る平面における断面二次モーメントを断面二次モーメントI1とする。そして、波板530と同じ板厚であって湾曲部532および湾曲部534が形成されていない平板を比較平板とし、比較平板の断面二次モーメントを断面二次モーメントI2とする。
断面二次モーメントI1は、断面二次モーメントI2よりも大きい。そのため、たとえば、長手方向Lにおける一端を固定端として、他端に荷重を加えて変形させる際に、波板530の方が比較平板よりも変形し難い。これにより、制限ユニット500は、上記のように振動する際の剛性が高い。
平板510は波板530の上面に配置されており、平板510は湾曲部532と接触している。平板520は波板530の下面に配置されており、平板520は湾曲部534と接触している。
平板510および波板530の間の隙間および平板520および波板530の間の隙間は空気である。
平板510,520および波板530は、金属材料によって形成されている。平板510,520および波板530の熱伝導率は10W/mK以上である。
図2に戻って、平板510は、蓄電セル101Bの下面に配置されており、平板520は蓄電セル101Cの上面に配置されている。
そして、幅方向Wにおいて、制限ユニット500の一方の端部は、充填部400に入り込んでおり、制限ユニット500の他方の端部は充填部401に入り込んでいる。
上記のように構成された蓄電装置10において充放電がなされると、蓄電モジュール100が積層方向Hに膨らむように変形する。
この際、積層方向Hにおいて、平板510および平板520は互いに近接するように変位する。そして、湾曲部532,湾曲部534の膨らみが小さくなるように、波板530が変形する。湾曲部532,534の変形に伴い波板530は幅方向Wに延びるように変形する。
この際、波板530の変形に伴って、平板510,520と、湾曲部532,534との接触箇所は接触しつつ移動する。平板510,520は平板面状に形成されているため、平板510,520と、湾曲部532,534との接触箇所の摩擦抵抗が低減されている。これにより、制限ユニット500は良好に変形することができる。
充填部400,401は弾性変形する材料によって形成されており、波板530の変形に伴って、充填部400,401も変形する。
このように、充放電によって、蓄電モジュール100が積層方向Hに膨らむように変形したとしても、制限ユニット500が積層方向Hに縮むように変形する。制限ユニット500が縮むように変形することで、蓄電モジュール100からケース200に加えられる荷重を低減することができ、ケース200が変形することを抑制することができる。
組電池1が車両に搭載された場合には、車両が走行することで蓄電装置10に振動が加えられる場合がある。
たとえば、蓄電装置10の底板31の四角がフロントパネルなどに固定されている。ケース200は、長手方向Lに長尺に形成されている。このため、蓄電装置10が振動する際に、長手方向Lの両端を固定端とし、長手方向Lの中央を腹部として蓄電装置10が振動し易い。
この際、断面二次モーメントI1が大きいため、波板530および制限ユニット500が上記のように変形し難い。これにより、ケース200、蓄電モジュール100および蓄電装置10の変形および振動を抑制することができる。
蓄電装置10が充放電すると、蓄電モジュール100の温度が上昇する。蓄電セル101A,101Cは、蓄電モジュール100において積層方向Hの端部に位置している。このため、蓄電セル101A,101Cの熱は、ケース200に直接放熱されやすい。
その一方で、蓄電セル101Bは、積層方向Hにおいて蓄電モジュール100の中央に位置しており、蓄電セル101Bの熱は、ケース200に直接放熱され難くなっている。
蓄電セル101Bは、制限ユニット500の平板510に接触している。蓄電セル101Bの熱は、平板510に伝達される。幅方向Wにおいて、平板510の両端は、充填部400,401に達している。そのため、平板510に伝達された熱は、充填部400,401と側壁32,33とを通して、冷却装置20に放熱される。なお、蓄電セル101Cの熱も同様に平板520と、充填部400,401と側壁32,33とを通して、冷却装置20に放熱される。
ここで、平板510と波板530との接触部分は、湾曲部532の上端部(頂部)であり、接触面積は小さい。同様に、平板520および波板530の接触部分は、湾曲部534の下端部(頂部)であり、接触面積は小さい。
そのため、平板510に伝達された熱が、波板530を通して平板520に伝達されたり、平板520に伝達された熱が波板530を通して平板510に伝達されたりすることが抑制されている。これにより、たとえば、蓄電セル101Bが高温となったとしても、蓄電セル101Bの熱が蓄電セル101Cに伝達されることを抑制することができる。
なお、蓄電セル101Bが高温となった際に、仮に、平板510から波板530に伝達されたとしても、波板530の端部は充填部400,401に達しているため、波板530の熱は主に、充填部400,401に伝達される。これにより、平板520に伝達されることが抑制されている。
さらに、平板510,520と、波板530との間は空気である。空気の熱伝導率は低いため、平板510および平板520の間の熱伝達が抑制されている。
図5は、制限ユニット500の第1変形例に係る制限ユニット500Aを示す断面図である。制限ユニット500Aは、平板510と、平板520と、波板530と、低剛性材531とを含む。低剛性材531は平板510および波板530の間と、平板520および波板530の間に充填されている。低剛性材531は樹脂などの弾性変形可能な材料である。なお、低剛性材531の熱伝導率は、平板510、平板520および波板530の熱伝導率よりも低い。これにより、平板510および平板520の間で熱伝達されることを抑制することができる。
図6は、制限ユニット500の第2変形例に係る制限ユニット500Bを示す断面図である。制限ユニット500Bは、平板510と、平板520と、波板530と、ダイラタンシー材535と、収容袋536とを含む。
平板510,520と、波板530と、ダイラタンシー材535は、収容袋536内に収容されている。ダイラタンシー材535の熱伝導率は、例えば、0W/mKよりも大きく1W/mK以下であることが好ましい。
ダイラタンシー材535は、ダイラタンシー材535の変形速度が速い場合には高い剛性を示し、ダイラタンシー材535の変形速度が遅い場合には低い剛性を示す。
このため、充放電によって蓄電モジュール100が積層方向Hに膨らむように変形する際には、ダイラタンシー材535は蓄電モジュール100の変形に伴って変形する。
このため、制限ユニット500Bにおいても、充放電によって蓄電モジュール100が変形したとしても、ケース200に大きな荷重が加えられることを抑制することができる。
そして、蓄電装置10に振動が加えられる際においては、蓄電装置10の振動速度は、充放電時に蓄電モジュール100が変形する速度よりも速い。そのため、ダイラタンシー材535の剛性は高く、ダイラタンシー材535は変形し難くなる。これにより、制限ユニット500Bは変形し難くなり、蓄電装置10の振動を抑制することができる。
図7は、制限ユニット500の第3変形例に係る制限ユニット500Cを示す断面図である。
制限ユニット500Cは、平板510と、平板520と、波板530Cとを含む。幅方向Wにおいて、波板530Cの両端はケース200に接続されている。これにより、波板530Cに伝達された熱をケース200に放熱し易くなり、制限ユニット500Cの放熱効率の向上が図られている。なお、波板530Cには、バスバー102が挿入される貫通孔が形成されている。
なお、制限ユニット500,500B,500Cは、各蓄電セル101の間に配置するようにしてもよい。なお、本開示においては、各蓄電セルに電解液が収容された例について説明したが、各蓄電セルとして固体電池が採用された例においても、本開示の技術を適用することができる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
1 組電池、10 蓄電装置、11,12 外部端子、13,14,102 バスバー、20 冷却装置、30 天板、31 底板、32,33 側壁、100 蓄電モジュール、101,101A,101B,101C 蓄電セル、110 電極体、120 集電板、122 突出部、130 ラミネートフィルム、140 接着部材、200 ケース、210 ケース本体、220,221 閉塞板、300 絶縁シート、400,401 充填部、500,500A,500B,500C 制限ユニット、510,520 平板、530,530C 波板、531 低剛性材、532,534 湾曲部、535 ダイラタンシー材、536 収容袋、2019 特開、H 積層方向、I1,I2 断面二次モーメント、L 長手方向、W 幅方向、h 注入口。

Claims (3)

  1. 積層方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
    前記蓄電モジュールを収容する収容ケースと、
    前記蓄電セル間に配置された制限ユニットと、
    を備え、
    前記制限ユニットは、
    前記積層方向に間隔をあけて配置された第1平板および第2平板と、
    前記第1平板および前記第2平板の間に配置された波板と、
    を含み、
    前記波板は、複数の第1湾曲部と複数の第2湾曲部とを有し、
    前記複数の第1湾曲部の各第1湾曲部は、前記積層方向における一方側に凸となるように湾曲するとともに、前記積層方向と交差する交差方向に延びる形状を有し、
    前記複数の第2湾曲部の各第2湾曲部は、前記積層方向における他方側に凸となるように湾曲するとともに、前記交差方向に延びる形状を有し、
    前記各第1湾曲部及び前記各第2湾曲部は、前記積層方向及び前記交差方向の双方に交差する方向に沿って交互に並ぶように配置され
    前記複数の蓄電セルの各蓄電セルは、電極体と、前記電極体に接続された集電板とを含み、
    前記収容ケースの内壁から前記集電板に達するように前記収容ケース内に設けられた充填部をさらに備え、
    前記制限ユニットは、前記充填部に達するように形成された、蓄電装置。
  2. 前記第1平板と前記波板とは、前記第1湾曲部の頂部にて接触しており、
    前記第2平板と前記波板とは、前記第2湾曲部の頂部にて接触する、請求項に記載の蓄電装置。
  3. 積層方向に積層された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
    前記蓄電モジュールを収容する収容ケースと、
    前記蓄電セル間に配置された制限ユニットと、
    を備え、
    前記制限ユニットは、
    前記積層方向に間隔をあけて配置された第1平板および第2平板と、
    前記第1平板および前記第2平板の間に配置された波板と、
    を含み、
    前記波板は、複数の第1湾曲部と複数の第2湾曲部とを有し、
    前記複数の第1湾曲部の各第1湾曲部は、前記積層方向における一方側に凸となるように湾曲するとともに、前記積層方向と交差する交差方向に延びる形状を有し、
    前記複数の第2湾曲部の各第2湾曲部は、前記積層方向における他方側に凸となるように湾曲するとともに、前記交差方向に延びる形状を有し、
    前記各第1湾曲部及び前記各第2湾曲部は、前記積層方向及び前記交差方向の双方に交差する方向に沿って交互に並ぶように配置され、
    前記制限ユニットは、前記第1平板と、前記第2平板と、前記波板とを収容する収容体と、前記収容体内に収容されたダイラタンシー材とを含む蓄電装置。
JP2021060113A 2021-03-31 2021-03-31 蓄電装置 Active JP7424337B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021060113A JP7424337B2 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 蓄電装置
CN202210312522.XA CN115149173A (zh) 2021-03-31 2022-03-28 蓄电装置
US17/707,174 US20220320665A1 (en) 2021-03-31 2022-03-29 Power storage device
KR1020220039518A KR20220136241A (ko) 2021-03-31 2022-03-30 축전 장치
EP22165398.3A EP4068469A1 (en) 2021-03-31 2022-03-30 Power storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021060113A JP7424337B2 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 蓄電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022156427A JP2022156427A (ja) 2022-10-14
JP7424337B2 true JP7424337B2 (ja) 2024-01-30

Family

ID=80999337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021060113A Active JP7424337B2 (ja) 2021-03-31 2021-03-31 蓄電装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220320665A1 (ja)
EP (1) EP4068469A1 (ja)
JP (1) JP7424337B2 (ja)
KR (1) KR20220136241A (ja)
CN (1) CN115149173A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022156429A (ja) * 2021-03-31 2022-10-14 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165698A (ja) 2005-12-15 2007-06-28 Mitsubishi Electric Corp 電力貯蔵デバイス
WO2012081173A1 (ja) 2010-12-16 2012-06-21 パナソニック株式会社 電池パック
JP2014157721A (ja) 2013-02-15 2014-08-28 Honda Motor Co Ltd 電池モジュール及び組電池
JP2020072005A (ja) 2018-10-31 2020-05-07 イビデン株式会社 組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および組電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4747539B2 (ja) * 2004-09-13 2011-08-17 マックス株式会社 電池パック
JP4921340B2 (ja) * 2006-03-28 2012-04-25 株式会社キャプテックス 電池モジュール
DE102010042263A1 (de) * 2010-10-11 2012-04-12 Hilti Aktiengesellschaft Sensoranordnung, beispielsweise an einem Ankerbolzen
DE102010043170B3 (de) * 2010-10-29 2012-04-12 Hilti Aktiengesellschaft Sensoranordnung, beispielsweise an einem Ankerbolzen
JP2012246990A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Sekisui Chem Co Ltd 面状振動エネルギー吸収部材
US20130076086A1 (en) * 2011-09-28 2013-03-28 GM Global Technology Operations LLC Rear impact head displacement reduction through the application of strain rate hardening cushioning materials
KR20180036863A (ko) * 2016-09-30 2018-04-10 현대자동차주식회사 배터리 유닛
CN206947425U (zh) * 2017-07-05 2018-01-30 江西优特汽车技术有限公司 隔板的及具有其的软包动力电池
CN109428021B (zh) * 2017-08-31 2024-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 框体以及电池模组
JP7167447B2 (ja) 2018-02-06 2022-11-09 トヨタ自動車株式会社 ラミネート型電池
CN209641724U (zh) * 2019-05-28 2019-11-15 中信国安盟固利动力科技有限公司 一种利用外壳体散热和加热的电池模组
TWI720636B (zh) 2019-10-02 2021-03-01 東佑達自動化科技股份有限公司 循環器結構及使用此循環器結構之滑台裝置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007165698A (ja) 2005-12-15 2007-06-28 Mitsubishi Electric Corp 電力貯蔵デバイス
WO2012081173A1 (ja) 2010-12-16 2012-06-21 パナソニック株式会社 電池パック
JP2014157721A (ja) 2013-02-15 2014-08-28 Honda Motor Co Ltd 電池モジュール及び組電池
JP2020072005A (ja) 2018-10-31 2020-05-07 イビデン株式会社 組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および組電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN115149173A (zh) 2022-10-04
US20220320665A1 (en) 2022-10-06
KR20220136241A (ko) 2022-10-07
JP2022156427A (ja) 2022-10-14
EP4068469A1 (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7223954B2 (ja) 電池モジュール及び電池パック
JP5241792B2 (ja) 二次電池
JP6494870B2 (ja) 冷却性能の改善したバッテリーモジュール
JP6090711B2 (ja) 2次電池及び電池モジュール
JP7037720B2 (ja) 組電池と、組電池に用いられる単電池の製造方法
KR100717751B1 (ko) 이차 전지 모듈
JP7356497B2 (ja) 隣接する電池セルを絶縁するためのセパレータおよび電源装置
JP7424337B2 (ja) 蓄電装置
JP6102455B2 (ja) 組電池
JP7380630B2 (ja) 組電池
JP7468436B2 (ja) 蓄電装置
JP7424338B2 (ja) 蓄電装置
JP7380631B2 (ja) 組電池
JP7380629B2 (ja) 組電池
JP7371659B2 (ja) 蓄電装置
JP7334140B2 (ja) 密閉型二次電池および該電池用電池ケース
EP4379908A1 (en) Battery module with enhanced safety
JP2022156429A (ja) 蓄電装置
CN115149174A (zh) 蓄电单元及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230808

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240101

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7424337

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151