JPWO2020137062A1 - 隣接する電池セルを絶縁するためのセパレータおよびそれを備えた電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明のある態様の電源装置100を示す斜視図である。図1に示すように、電源装置100は、複数の電池セル1と、複数のセパレータ2と、複数の電池セル1と複数のセパレータ2とを集合化する拘束部材3と、を備える。複数の電池セル1は、一方向に沿って配置されている。それぞれのセパレータ2は、隣接する電池セル1の間に配置され、隣接する電池セル1を保持している。複数のセパレータ2は、絶縁性を有しており、隣接する電池セル1同士の短絡を防止する。また、セパレータ2は、断熱シートを含んでおり、隣接する電池セル同士の伝熱を抑制する。複数の電池セル1は、バスバー(図示せず)を介して、直列または並列に接続されている。電源装置100は、並列接続される電池セル1の数と、直列接続される電池セル1の数に応じて、電源装置の電圧と容量が決まるようになっている。電池セル1は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池など、種々の二次電池が採用されうる。
図2に示すように、電池セル1は、直方体形状の外装缶12と、正負の電極端子16が設けられる封口体14とを含んでいる。また、電池セル1は、外装缶12内に収納される電極体を有しており、外装缶12内に電解液が充填されており、充放電や劣化に伴い、膨張したり、収縮したりする特性を有している。
図3は、図1に示すセパレータ2の一例を示す斜視図である。図3に示すように、セパレータ2Aは、断熱シート24Aと、成形部材22Aを含んでいる。断熱シート24Aは、成形部材22Aに積層されており、成形部材22Aによってセパレータ2Aとしての形状を保っている。成形部材22Aは、金属板であることが好ましい。成形部材22Aは、断面が矩形パターン状になる形状を有しており、断熱シート24Aが成形部材22Aの表面に沿って配置されている。これにより、セパレータ2Aは、断面が矩形パターン状になるように、両面にそれぞれ一方向に延在する複数の溝25Aが形成される形状となる。セパレータ2Aを隣接する電池セル1の間に介在させることで、電池セル1とセパレータ2Aとの間に電池セルを冷却するための冷却隙間4を形成することができるようになっている。
図4および図5は、図1に示すセパレータ2の一例を示す斜視図である。図4および図5に示すセパレータ2Bは、上述の断熱シートのうちの熱可塑性樹脂を含む断熱シート24Bである。図4のセパレータ2Bは、断熱シート24Bの少なくとも一部が圧縮変形されており、両面にそれぞれ一方向に延在する複数の溝25Bが形成される。具体的には、図4のセパレータ2Bは、隣接する電池セル1に当接する基部26Bと、基部26Bよりも厚さが薄い薄肉部27Bとが形成される。基部26Bは、外形が隣接する電池セル1の対向する面に対して平行な面に延在する平面状に形成される。薄肉部27Bは、隣接する電池セル1の間に、一方向に延在する少なくとも一つの冷却隙間4を形成する形状を有する。図5のセパレータ2Bは、断熱シート24Bの全面が圧縮変形されており、両面にそれぞれ一方向に延在する複数の溝25Bが形成される。これらのセパレータ2Bは、具体的には、断熱シート24Bを加熱した状態で所定の形状に圧縮させた後、冷却することで熱可塑性樹脂が硬化させることで、所定の形状に成形される。なお、熱可塑性樹脂を含む断熱シート24Bは、金属板のように延性が高いわけではないため、変形度合いの大きい圧縮変形を行うとシートが破れたり、熱硬化性樹脂に亀裂が入ったりするおそれがある。そのため、セパレータ2Bの形状は、図4や図5に例示されるように、波状に変形させることが好ましい。
図6および図7は、図1に示すセパレータ2の一例を示す斜視図である。図6に示すように、セパレータ2Cは、棒状の複数の断熱シート24Cで構成されている。それぞれの断熱シート24Cは、巻回加工され、中心軸に沿って空隙が形成される棒状の形状を有している。また、隣接する電池セルの間に配置される複数の断熱シートの間には、隙間が形成されており、電池セルを冷却するための冷却隙間とすることができるようになっている。加えて、断熱シート24Cの中心軸に沿って形成される空隙も、電池セルを冷却するための冷却隙間として機能するようになっている。図6のセパレータ2Cを構成する断熱シート24Cは、断面視において、外形が四角形となる螺旋状に成形されている。図7のセパレータ2Cを構成する断熱シート24Cは、断面視において、外形が円形となる螺旋状に成形されている。以上の構成のセパレータ2Cは、例えば、角柱や円柱の芯材に断熱シート24Cを巻きつけて巻回され、巻き終わりの端部をテープや接着剤で固定した後、芯材を取り除くことで成形できる。
Claims (9)
- 隣接する電池セルを絶縁するセパレータにおいて、
繊維材料および前記繊維材料より高い断熱性を有する断熱材料を含む断熱シートと、
前記断熱シートよりも高い形状安定性を有する成形部材と、
を備えるセパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータにおいて、
前記成形部材は、金属板であることを特徴とするセパレータ。 - 請求項2に記載のセパレータにおいて、
さらに、前記成形部材と前記断熱シートの間に介在する接着層を備えるセパレータ。 - 請求項1から3のいずれか一つに記載のセパレータにおいて、
本セパレータは、隣接する電池セルの間に、一方向に延在する少なくとも一つの隙間を形成する形状を有することを特徴とするセパレータ。 - 隣接する電池セルを絶縁するセパレータにおいて、
本セパレータは、繊維材料と、前記繊維材料より高い断熱性を有する断熱材料と、熱を加えることで硬化する特性を有する熱可塑性樹脂を含む断熱シートであることを特徴とするセパレータ。 - 請求項5に記載のセパレータにおいて、
前記断熱シートは、外形が隣接する電池セルの対向する面に対して平行な面に延在する平面状に形成されるとともに、隣接する電池セルに当接する基部と、基部よりも厚さが薄い薄肉部とが形成され、
前記薄肉部は、隣接する電池セルの間に、一方向に延在する少なくとも一つの隙間を形成する形状を有することを特徴とするセパレータ。 - 隣接する電池セルを絶縁するセパレータにおいて、
本セパレータは、繊維材料および前記繊維材料より高い断熱性を有する断熱材料を含む断熱シートであり、巻回加工されて一方向に延在するとともに、中心に空隙が形成される棒状の形状を有することを特徴とするセパレータ。 - 請求項7に記載のセパレータにおいて、
さらに、前記断熱シートの端部に設けられる接着材料を備えるセパレータ。 - 外形を角形とした複数の電池セルと、
隣接する電池セルの間に配置される複数のセパレータであって、それぞれのセパレータが請求項1から8のいずれかに記載されたセパレータである、該複数のセパレータと、
前記複数の電池セルと前記複数のセパレータとを集合化する拘束部材と、を備える電源装置。
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