KR100811743B1

KR100811743B1 - 축전체의 평면정렬구조

Info

Publication number: KR100811743B1
Application number: KR1020040113748A
Authority: KR
Inventors: 사쿠라이마사토
Original assignee: 후지 주코교 카부시키카이샤
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2008-03-11
Also published as: KR20050093698A; US20050208374A1; CN1670985A; JP5357373B2; DE602005025050D1; CN100431199C; JP2005268138A; EP1577970B1; EP1577970A1

Abstract

축전체의 보호 및 충격흡수 성능을 확보하면서, 축전체의 평면정렬구조를 유지한 채로 굽힘 자유도를 갖게 해서 입체적인 탑재 형상에 대응한다. 평면 라미네이트형 축전지(1)를 매트릭스형으로 배열해서 직렬접속한 모듈(5)에 대하여, 행방향으로 나열되는 전극단자 사이에, 예를 들면 천, 피혁, 수지 등의 절연체의 테이프로 형성되는 4개의 띠형상의 보강 부재(21a, 21b, 21c, 21d)를 모듈(5)의 표면측과 이면측으로부터 교대로 접착제 등을 통해 붙인다. 이에 따라 평면정렬구조를 유지한 채로 각 전극단자 사이를 굽힘 자유도를 갖고 효과적으로 보강하고, 또한 절연할 수 있으며, 입체적인 탑재 형상에 대응할 수 있다.

전극단자, 배열, 축전체, 평면정렬, 소형, 커패시터

Description

축전체의 평면정렬구조{PLANAR ALIGNMENT STRUCTURE OF STORAGE BATTERY}

도 1은 본 발명이 적용되는 축전체의 예를 나타내고, 평면 라미네이트형 축전지의 정면도,

도 2는 본 발명이 적용되는 축전체에 대한 도 1의 A 화살표에서 본 도면,

도 3은 본 발명이 적용되는 축전체에 대한 전극단자의 다른 배열을 나타내는 설명,

도 4는 본 발명이 적용되는 축전체에 대한 전극단자의 또 다른 배열을 나타내는 설명도,

도 5는 본 발명이 적용되는 축전체에 대한 평면관 탑재형 축전지의 정면도,

도 6은 축전체를 복수개 접속해서 구성되는 모듈의 예를 나타내고, 직렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도,

도 7은 축전체를 복수개 접속해서 구성되는 모듈의 예에 관한 병렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도,

도 8은 축전체를 복수개 접속해서 구성되는 모듈의 예에 관한 다른 병렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도,

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 관한 것으로, 모듈의 전극단자 사이에 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도,

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 관한, 모듈의 셀 사이의 행방향으로 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도,

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 관한, 모듈의 셀 사이의 열방향으로 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도,

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 관한 것으로, 모듈 패키지를 나타내는 설명도,

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지 부재의 예를 나타내는 설명도,

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지 부재의 다른 예를 나타내는 설명도,

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 관한, 모듈을 봉지형의 패키지 부재로 덮은 상태를 나타내는 설명도,

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지 내의 공기 배출을 나타내는 설명도,

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지의 열 사이의 밀봉을 나타내는 설명도,

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지의 열 사이 및 행 사이의 밀봉을 나타내는 설명도,

도 19는 본 발명의 제2 실시예에 관한, 패키지 부재의 접착에 의한 밀봉을 나타내는 설명도,

도 20은 본 발명의 제3 실시예에 관한 것으로, 격자 프레임을 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도,

도 21은 본 발명의 제3 실시예에 관한, 도 20의 B화살표에서 본 도면,

도 22는 본 발명의 제3 실시예에 관한, 다른 격자 프레임의 예를 나타내는 설명도,

도 23은 본 발명의 제3 실시예에 관한, 도 22의 C 화살표에서 본 도면,

도 24는 본 발명의 제3 실시예에 관한, 격자 프레임을 부분적으로 배치한 예를 나타내는 설명도,

도 25는 본 발명의 제4 실시예에 관한 것으로, 프레임을 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도,

도 26은 본 발명의 제4 실시예에 관한, 도 25의 D 화살표에서 본 도면,

도 27은 본 발명의 제4 실시예에 관한, 분리한 프레임을 사용하는 예를 나타내는 설명도,

도 28은 본 발명의 제4 실시예에 관한, 충격흡수용의 슬릿을 설치한 프레임을 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도,

도 29는 본 발명의 제4 실시예에 관한, 도 28의 E 화살표에서 본 도면,

도 30은 본 발명의 제5 실시예에 관한 것으로, 힌지 기구를 갖는 모듈 패키지의 설명도,

도 31은 본 발명의 제5 실시예에 관한, 도 30의 F 화살표에서 본 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 평면 라미네이트형 축전지(축전체)

2 : 평면관 탑재형 축전지(축전체)

21a∼21d : 보강 부재 26a∼26c : 보강 부재

31a, 31b : 보강 부재 36 : 케이스 부재

51, 52 : 격자 프레임(프레임 부재)

56a∼56c : 격자 프레임(프레임 부재)

61∼63 : 프레임체(프레임 부재)

61a : 위요부 63a : 슬릿

66a∼66c : 프레임체(프레임 부재)

67a, 67b : 힌지

본 발명은 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 관한 것이다.

최근, 리튬이온전지 등의 2차 전지나 전기 2중층 커패시터 등의 전기화학 커패시터라 했던 축전체의 소형 경량화·고에너지 밀도화가 진행하고, 휴대형의 정보통신기기로부터 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 활발하게 이용 되고 있다.

특히, 금속층의 양면을 수지층으로 피복한 라미네이트 시트를 외장 케이스로 하여, 이 라미네이트 시트 내에 발전 요소를 밀봉한 라미네이트형 축전지는, 박형의 평면 모양으로 형성할 수 있기 때문에, 전원장치의 소형화·경량화에 유리하고, 또한 기기 탑재 상의 자유도를 대폭 향상할 수 있다.

이러한 라미네이트형 축전지는, 복수의 단위 셀을 직렬 또는 병렬로 접속해서 케이스 내에 수납되고, 모듈이나 패키지로서 기기에 탑재되는 것이지만, 외장 케이스가 연질이기 때문에, 케이스에 의한 전지의 긴박력을 그다지 크게 할 수 없고, 충격이나 진동에 의한 전지의 위치 이탈이나 접속 부분의 파괴 등에 대한 대책이 필요하다.

이 때문에, 특허문헌 1에는, 복수의 라미네이트형 축전지를 수용하는 케이스를 상 케이스와 하 케이스로 이루어지는 반각체로 형성하고, 상 케이스 및 하 케이스에 복수의 전지의 수용 위치를 규제하는 위치 규제벽을 형성하고, 하 케이스에 위치 규제벽 및 측주벽의 사이에서 상 케이스를 접합해서 양쪽 케이스를 일체화하는 기술이 개시되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 지지체 내에 수장되는 적어도 2 이상의 라미네이트형 축전지의 주위에 수지를 충전함으로써, 진동에 의한 구조파괴나 접속 탭의 파괴를 방지하는 기술이 개시되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특공개 2001-256938호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개 2003-162989호 공보

그러나, 자동차 등의 차량에 탑재되는 경우와 같이, 한정된 스페이스, 특히 데드 스페이스에 탑재하는 경우에는, 축전체를 평면적으로 정렬시킨 구조와, 이 평면적인 정렬 구조를 입체적으로 탑재가능한 굽힘의 자유도가 요구된다.

이러한 탑재 형상에 대하여, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 반각체의 케이스 구조에 의한 제약이 크고, 유연하게 대처하는 것은 곤란하다. 또한 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 지지체와 전지와의 사이에 수지를 충전함으로써, 지지체와 전지와의 사이에 소정의 공간이 필요하게 되어 탑재 스페이스가 한정될 뿐만 아니라, 여러가지 탑재 형상에 대처하는 것은 곤란하다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 축전체의 보호 및 충격흡수성능을 확보하면서, 축전체의 평면정렬구조를 유지한 채로 굽힘 자유도를 갖게 해서 입체적인 탑재 형상에 대응할 수 있는 축전체의 평면정렬구조를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 제1 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에서, 상기 복수의 축전체의 정렬 구조에 대응하고, 상기 복수의 축전체 사이에 굽힘 자유도를 갖고 현가되는 보강 부재를 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제2 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서, 상기 복수의 축전체의 정렬 구조 전체를, 상기 정렬 구조에 밀착해서 상기 각 축전체를 고정하는 케이스 부재로 덮은 것을 특징으로 한다.

제2 축전체의 평면정렬구조에서의 상기 케이스 부재는, 봉지형의 부재 또는 편면에 접착제를 도포한 시트형의 부재로 형성할 수 있고, 봉지형의 부재인 경우에는, 봉지형의 부재로 상기 복수의 축전체의 정렬 구조 전체를 덮어 내부의 공기를 배출해서 밀봉함으로써, 상기 봉지형의 부재를 상기 각 축전체에 밀착시켜 상기 각 축전체를 고정한다. 또한 편면에 접착제를 도포한 시트형의 부재로 할 경우에는, 시트형의 부재로 정렬 구조 전체를 덮어 접착면끼리를 서로 붙이게 함으로써, 상기 각 축전체에 밀착해서 상기 각 축전체를 고정한다.

본 발명에 의한 제3 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에서, 상기 복수의 축전체의 정렬 구조 전체를 시트형의 부재로 덮고, 이 시트형의 부재를, 상기 각 축전체 사이에서 밀봉한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제4 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬 구조에 있어서, 상기 복수의 축전체의 정렬 구조에 대응해서 상기 축전체를 둘러싸는 프레임 부재를 설치한 것을 특징으로 한다.

제4 축전체의 평면정렬구조에서의 상기 프레임 부재에는, 상기 축전체를 둘러싸는 부분의 강성과 상기 축전체를 둘러싸지 않는 부분의 강성에 강약을 설치하고, 상기 축전체를 둘러싸지 않는 부분의 강성을 상기 축전체를 둘러싸는 부분의 강성보다도 상대적으로 약하게 하는 것이 바람직하며, 또한 상기 프레임 부재는, 상기 복수의 축전체의 정렬 구조에 대하여 부분적으로 설치할 수도 있다.

본 발명에 의한 제5 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에서, 상기 축전체의 평면정렬구조 전체를, 상기 각 축전체를 개별적으로 둘러싸는 위요부를 설치한 프레임 부재로 덮은 것을 특징으로 한다.

제5 축전체의 평면정렬구조에서의 상기 프레임 부재의 상기 위요부는, 홈형의 두께가 얇은 부분에 의해 구획하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 제6 축전체의 평면정렬구조는, 복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에서, 상기 복수의 축전체를 상기 평면정렬구조의 정렬 블록마다 나누어 둘러싸는 프레임 부재를 복수설치하고, 각 프레임 부재를 힌지 기구를 통해 연결한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 축전체의 평면정렬구조는, 축전체의 보호 및 충격흡수 성능을 확보하면서, 축전체의 평면정렬구조를 유지한 채로 굽힘 자유도를 갖게 해서 입 체적인 탑재 형상에 대응할 수 있다.

[발명의 실시예]

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1∼도 5는 본 발명이 적용되는 축전체의 예를 나타내고, 도 1은 평면 라미네이트형 축전지의 정면도, 도 2는 도 1의 A 화살표에서 본 도면, 도 3은 전극단자의 다른 배열을 나타내는 설명도, 도 4는 전극단자의 또 다른 배열을 나타내는 설명도, 도 5는 평면관 탑재형 축전지의 정면도이다.

또한, 도 6∼도 8은 축전체를 여러개 접속해서 구성되는 모듈의 예를 나타내고, 도 6은 직렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도, 도 7은 병렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도, 도 8은 다른 병렬접속의 모듈예를 나타내는 설명도이다.

도 1에서, 부호 1은, 전기 에너지를 축적하는 축전체의 일례로서, 라미네이트체의 내부에, 전해질층 및 전극의 적층체를 밀봉한 평면 라미네이트형 축전지를 나타낸다. 이 평면 라미네이트형 축전지(1)는, 전해질층 및 전극의 적층체로 이루어지는 발전 요소를 감싸 주위보다도 약간 안쪽이 두꺼운 직사각형 모양으로 형성된 축전부(1a)와, 축전부(1a)의 주위에 시트 모양으로 연장하여 설치된다(도 1의 A 화살표 ; 도 2 참조) 밀봉부(1b)를 외장 케이스로서, 밀봉부(1b)의 양단으로부터 노출되는 2개의 금속제의 전극단자(1c, 1d)를 가지고 있다. 축전부(1a)와 각 전극단자(1c, 1d)와의 접속 부분은, 밀봉부(1b)에 의해 밀봉되어 있다.

외장 케이스가 되는 축전부(1a) 및 밀봉부(1b)는 예를 들면 알루미늄계의 금속층의 표면을 수지층에 의해 절연 코팅 및 시트형의 부재(라미네이트 시트)로 형성되고, 이 라미네이트 시트로부터 노출되는 한쪽의 전극단자 1c를 플러스극, 다른쪽의 전극단자 1d를 마이너스극으로서, 최소 단위의 전압(예를 들면 건전지 1개분에 해당하는 전압)을 출력하는 박형 평면형의 단체 셀이 구성된다.

또한, 도 1에서는, 전극단자(1c, 1d)를, 직사각형 형상을 이루는 외장 케이스의 4변(사방) 중 서로 대향하는 위치에 배치한 예를 나타내고 있지만, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이 직사각형 형상의 같은 변에 전극단자(1c, 1d)를 배치해도 되고, 또한 도 4에 나타내는 바와 같이 서로 다른 변에 전극단자(1c, 1d)를 배치해도 된다.

한편, 도 5는 전기 에너지를 축적하는 축전체의 다른 예로서, 전해질층 및 전극의 적층체를 감싸는 관(罐) 밀봉 구조의 평면관 탑재형 축전지(2)를 나타낸다. 이 평면관 탑재형 축전지(2)는 전해질 및 전극의 적층체를 감싸는 축전부(2a)를, 예를 들면 대략 타원 형상의 횡단면을 갖는 알루미늄캔의 용접 등에 의해 형성하고, 축전부(2a)의 길이방향의 양단에, 플러스극이 되는 전극단자(2b), 마이너스극이 되는 전극단자(2c)를 설치하고 있고, 마찬가지로, 최소 단위의 전압을 출력하는 박형 평면형의 단체 셀을 구성하고 있다. 또한, 전극단자(2b, 2c)는, 도 3, 도 4와 동일한 배치로 설치해도 된다.

이들 평면 라미네이트형 축전지(1)나 평면관 탑재형 축전지(2)는 복수개를 평면 정렬시켜 직렬 또는 병렬로 접속하고, 소정의 전압출력의 모듈로서 형성된다. 이하의 설명에서는, 모듈을 구성하는 개개의 단체 셀을, 평면 라미네이트형 축전지 (이하, 간단히 「축전지 」라 기재함)(1)로 대표해서 설명하지만, 평면관 탑재형 축전지(2) 혹은, 유사의 형상을 갖는 것 외의 축전지, 또한, 유사한 형상을 갖는 커패시터에도 적용된다.

도 6에 나타내는 모듈(5)은, 각 단체 셀을 격자형으로 배열해서 직렬접속하고, 평면적인 모듈을 구성한 예를 나타내고 있다. 도 6에서는, 단체 셀로서의 축전지(1)를 3개×3개의 매트릭스형으로 배열한 예를 나타내고 있고, 도면에서의 열방향으로 3개의 축전지(1)의 플러스의 전극단자(1c)와 마이너스의 전극단자(1d)가 접속되고, 3개의 축전지(1)를 직렬접속한 2개의 열이 서로 반대측에서 도전재로 이루어지는 버스바(6a, 6b)를 통해 직렬접속되어 있다. 그리고, 단부의 전극단자(1c, 1d)에, 각각, 모듈 단자 7a(플러스극), 7b(마이너스극)가 설치되고, 축전지(1) 단체의 9배의 전압을 출력하는 모듈이 구성된다.

한편, 도 7, 도 8에 나타내는 모듈 10, 15는 각 단체 셀을 격자형으로 배열해서 병렬접속하고, 평면적인 모듈을 구성한 예를 나타내고 있다. 도 7의 모듈(10)은, 단체 셀로서의 축전지(1)를 3개×3개의 매트릭스형으로 배열하고, 도면에서의 열방향으로 3개의 축전지(1)를 직렬접속하는 동시에, 이 직렬접속된 3개의 열을, 행방향의의 4개소에서 접속한다.

구체적으로는, 전극단자 1c가 행방향으로 나열되는 최상부와, 전극단자 1c, 1d의 접속 부분이 행방향으로 나열되는 중간의 부위와, 전극단자 1d가 행방향으로 최하부와의 합계 4개소에서, 버스바(10a, 10b, 10c, 10d)를 이면측과 표면측으로부터 교대로 접속하고, 단부의 전극단자(1c, 1d)에, 각각, 모듈 단자 11a(플러스극), 11b(마이너스극)를 설치함으로써, 축전지(1) 단체의 3배의 전압을 출력하는 모듈을 구성한다.

또한, 도 8의 모듈 15는 단체 셀로서의 축전지(1)를 3개×3개의 매트릭스형으로 배열하고, 도면에서의 열방향으로 3개의 축전지(1)를 직렬접속하는 동시에, 이 직렬접속된 3개의 열을, 상하 2개소에서 열방향으로 접속한다. 즉, 전극단자 1c가 행방향으로 나열되는 최상부를 버스바 16a로 접속하는 동시에, 전극단자 1d가 행방향으로 나열되는 최하부를 버스바 16b로 접속하고, 단부의 전극단자 1c, 1d에, 각각, 모듈 단자 17a(플러스극), 17b(마이너스극)를 설치함으로써, 축전지(1) 단체의 3배의 전압을 출력하는 모듈을 구성한다.

이상의 모듈은 의장 상의 단위 형상으로서 취급되는 모듈 패키지로서, 평면정렬구조를 무너뜨리지 않고 패키지화되며, 예를 들면 자동차 등에서의 한정된 스페이스에서의 탑재가 가능해진다. 이하, 모듈 패키지에 관한 각 형태에 대하여 설명한다.

우선, 본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명한다. 도 9∼도 11은 본 발명의 제1 실시예에 관한 것으로, 도 9는 모듈의 전극 단자 사이에 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도, 도 10은 모듈의 셀 사이의 행방향으로 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도, 도 11은 모듈의 셀 사이의 열방향으로 보강 부재를 배치한 예를 나타내는 설명도이다.

제1 실시예는, 모듈의 평면정렬구조를 띠형상의 부재로 보강하고, 패키지화하는 것이다.

도 9에 나타내는 모듈 패키지 20은, 모듈(5)에 대하여, 행방향으로 나열되는 전극 단자 사이에, 도면에서, 사선으로 나타내는 바와 같이 4개의 띠형상의 보강 부재(21a, 21b, 21c, 21d)를, 모듈(5)의 표면 측과 이면 측으로부터 교대로 붙여 구성된다. 보강 부재(21a∼21d)는, 예를 들면 천, 피혁, 수지 등의 절연체의 테이프로 형성되고, 접착제 등을 통해 서로 붙여 현가됨으로써, 각 전극단자 사이를 굽힘 자유도를 갖고 효과적으로 보강하며, 동시에 절연할 수 있다.

또한, 도 10에 나타내는 모듈 패키지 25는 모듈 5에 비해, 단체 셀인 축전지(1)의 사이에, 도면에서 사선으로 나타내는 바와 같이 3개의 띠형상의 보강 부재(26a, 26b, 26c)를 행마다 현가한 것으로, 각 보강 부재(26a, 26b, 26c)를, 모듈(5)의 표면측과 이면측으로부터 각 축전지(1)의 중앙부(축전부(1a))에 접착제 등을 통해 붙인다. 보강 부재(26a, 26b, 26c)는 예를 들면 알루미늄이나 구리의 박판 등의 굽힘 자유도를 갖는 동시에 방열성이 높은 재료로 형성되고, 각 축전지(1)에서 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.

또한, 도 11에 나타내는 모듈 패키지 30은 모듈(5)에 대하여, 단체 셀인 축전지(1) 사이에, 도면에서, 사선으로 나타내는 바와 같이 2개의 띠형상의 보강 부재(31a, 31b)를 열방향으로 현가한 것으로, 각 보강 부재(31a, 31b)를, 모듈(5)의 표면측과 이면측으로부터 각 축전지(1)의 측부(밀봉부(1b))에 접착제 등을 통해 붙인다.

제1 실시예에서는, 띠형상의 보강 부재에 의해, 띠방향의 위치 관계가 강제되고, 평면형의 각 단체 셀의 위치 관계를 유지 할 수 있고, 패키지를 매달아 올려 도 모듈의 매트릭스형 배열에서의 열·행 관계를 무너뜨리는 경우가 없는 유연한 탑재 형상으로 할 수 있다. 더욱이, 모듈의 평면정렬구조에 충격이 가해졌을 경우에도, 이 충격을 띠형상의 보강 부재로 흡수할 수 있다.

한편, 본 제1 실시예는, 특히, 각 단체 셀을 직렬접속한 모듈(5)에 유효하지만, 병렬접속의 모듈(10, 15)이나, 그 밖의 유사한 평면정렬구조를 갖는 모듈에도 적용가능하다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 도 12∼도 19는 본 발명의 제2 실시예에 관한 것으로, 도 12는 모듈 패키지를 나타내는 설명도, 도 13은 패키지 부재의 예를 나타내는 설명도, 도 14는 패키지 부재의 다른 예를 나타내는 설명도, 도 15는 모듈을 봉지형의 패키지 부재로 덮은 상태를 나타내는 설명도, 도 16은 패키지 내의 공기 배출을 나타내는 설명도, 도 17은 패키지의 열 사이의 밀봉을 나타내는 설명도, 도 18은 패키지의 열 사이 및 행 사이의 밀봉을 나타내는 설명도, 도 19는 패키지 부재의 접착에 의한 밀봉을 나타내는 설명도이다.

제2 실시예는, 평면정렬한 모듈 전체를 케이스 부재에 의해 덮음으로써, 모듈 패키지를 형성하는 것이다. 또한, 제2 실시예에서는, 주로, 각 단체 셀을 직렬접속한 모듈(5)을 케이스 부재에 의해 덮는 예에 대하여 설명하지만, 병렬접속의 모듈(10, 15)이나, 그 밖의 유사한 평면정렬구조를 갖는 모듈에도 적용가능하다.

도 12에 나타내는 모듈 패키지 35는 모듈 5를, 시트형의 케이스 부재(36)로 덮어서 밀봉한 예를 나타내고 있다. 케이스 부재(36)로서는, 도 13에 나타내는 2장의 시트재(37a, 37b)나, 도 14에 나타내는 1장의 시트재(38)를 절곡해서 사용하고, 모듈(5)을 이면측 및 표면측 사이에 끼워 넣어 전체를 감싸고, 주위를 밀봉해서 패키지를 형성한다. 또한 도 15에 나타내는 바와 같이 케이스 부재(36)로서, 봉지형의 시트재(39)를 사용해도 되고, 봉지 내에 모듈(5)을 수납해서 개구부를 밀봉함으로써 패키지를 형성한다.

케이스 부재(36)에 의한 밀봉 구조는, 패키지 내의 공기를 배출하는 구조와, 패키지 내의 공기를 배출하지 않는 구조로 대별할 수 있다. 패키지 내의 공기를 배출할 경우에는, 도 16에 나타내는 바와 같이 패키지 내의 공기를 배출해서 주변부(40a, 40b, 40c, 40d)(단, 봉지형의 시트재(39)를 사용할 경우에는, 2변)를 밀봉하고, 진공 패키지로 함으로써, 표피가 각 단체 셀에 붙어 평면정렬구조를 보강할 수 있고, 각 셀의 위치 관계를 무너뜨리지 않는 구조를 형성할 수 있다. 또한 진공 패키지에, 셀의 두께에 의한 안쪽이 두꺼운 부분과 셀 사이의 안쪽이 얇은 부분이 형성되기 때문에, 충격이 가해졌을 경우, 셀 사이의 안쪽 얇은 부분에서 충격을 흡수할 수 있다.

한편, 패키지 내부의 공기를 배출하지 않을 경우에는, 도 17에 나타내는 구조나 도 18에 나타내는 구조를 채용할 수 있다. 도 17의 예에서는, 각 단체 셀을 직렬접속한 모듈(5)에 대하여, 패키지의 주변 4변부(40a, 40b, 40c, 40d)의 밀봉에 더하여, 단체 셀의 열방향의 배열의 사이에 밀봉부(41a, 41b)를 설치하고 있다. 또한 도 18에 나타내는 예에서는, 각 단체 셀을 직렬접속한 모듈(5)에 대하여, 패키지의 주변 4변부의 밀봉(40a, 40b, 40c, 40d)에 더하여, 단체 셀의 열방향의 배열의 사이에 밀봉부 42a, 42b를 설치하는 동시에 열 사이의 밀봉부 43a, 43b를 설치하고, 각 셀을 둘러싸도록 하고 있다. 이들의 예에서도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 19에 나타내는 바와 같이, 케이스 부재로서, 편면에 접착제(45a)를 도포한 시트재(45, 45)를 사용하고, 이 시트재(45, 45)의 접착면으로 모듈 전체를 감싸 서로 붙이게 해도 된다. 또한, 도 19에서는, 모듈 20 전체를 시트재(45)로 서로 붙이게 하는 예를 나타내고 있다.

제2 실시예에서는, 케이스 부재에 의해 모듈의 각 셀의 위치 관계를 강제적으로 유지해서 충격이나 자체 중량에 의한 각 셀의 치우침을 확실하게 방지 할 수 있고, 전극단자끼리의 접촉 방지나, 충격흡수의 기능을 갖게 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다. 도 20∼도 24는 본 발명의 제3 실시예에 관한 것으로, 도 20은 격자 프레임을 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도, 도 21은 도 20의 B 화살표로 본 도면, 도 22는 다른 격자 프레임의 예를 나타내는 설명도, 도 23은 도 22의 C 화살표로 본 도면, 도 24는 격자 프레임을 부분적으로 배치한 예를 나타내는 설명도이다.

제3 실시예는, 단체 셀을 평면정렬한 모듈을, 셀의 정렬 구조에 맞춘 프레임 부재로서의 격자 프레임을 사용하여 보강하는 것이다.

도 20에 나타내는 모듈 패키지 50은, 모듈에서의 각 단체 셀의 매트릭스형 배열에 맞춘 판자형의 격자 프레임(51)을 사용한 것이다. 격자 프레임(51)은, 목재, 수지, 알루미늄 등의 금속재(필요에 따라 절연막을 설치함) 등을 사용하여 형성되고, 단체 셀로서의 축전지(1)를 개별적으로 둘러싸도록 구성된다.

이 경우, 도 21(도 20의 B 화살표)에 나타내는 바와 같이 격자 프레임(51)은, 1개의 모듈에 대하여 프레임 51a와 프레임 51b를 쌍으로 해서 사용하는 것이 바람직하고, 표면측과 이면측 사이에 모듈을 끼움으로써, 단체 셀로서의 축전지(1)를 누르는 형태로 표면 및 이면측 사이에 끼워 넣을 수 있다. 이에 따라 각 셀의 평면정렬구조를 보강하고, 각 셀의 위치관계를 바꾸지 않는 구조로 형성 할 수 있고, 또한 충격이 가해졌을 경우에도, 격자 프레임(51)에 의해 각 셀을 보호하고, 안전성을 향상할 수 있다.

또한, 셀의 정렬 구조에 맞춘 격자 프레임으로서, 도 22에 나타내는 바와 같이 셀을 둘러싸는 영역의 강성을 높이고, 셀을 둘러싸지 않는 영역의 강성을 상대적으로 낮게 한 격자 프레임(52)을 사용하여도 된다. 즉, 도 22에 나타내는 바와 같이 격자 프레임(52)은, 셀의 정렬 구조에 맞춘 격자 프레임이고, 셀을 둘러싸는 프레임부(52a)가 두꺼운 폭으로 형성되는 동시에, 이들의 프레임부(52a)의 사이의 접속부(52b)가 가는 폭으로 형성되고, 도 23(도 22의 C 화살표)에 나타내는 바와 같이 모듈을 표면측과 이면측 사이에 끼워 넣어 고정한다. 또한, 프레임부(52a)를 두껍게 형성하고, 접속부(52b)를 두껍게 형성해도 된다.

이 격자 프레임(52)에서는, 셀의 평면정렬구조를 유지하면서, 충격에 대하여는, 상대적으로 강성이 낮은 부분이 충격을 흡수하고, 강성이 높은 부분이 셀을 보호할 수 있다.

또한, 이상의 격자 프레임(51, 52)은, 모듈(10, 15), 그 밖의 유사한 평면정렬구조를 갖는 모듈뿐만 아니라, 평면정렬구조를 띠형상의 부재로 보강한 제1 실시 예의 모듈 패키지(20, 25, 30), 시트형의 케이스 부재로 모듈을 덮어 밀봉한 제2 실시예의 모듈 패키지(35)에도 적용가능하다. 이들의 모듈 또는 모듈 패키지에 이상의 격자 프레임을 적용할 경우에는, 한쪽의 면을 제압할 수 있는 구조로 함으로써, 편측에만 적용하는 것도 가능하다.

또한, 셀의 정렬 구조를 보강하는 격자 프레임은 정렬 구조가 보호하고자 하는 부분에만 배치해도 된다. 도 24에는, 셀의 평면정렬구조가 보호하고자 하는 부분에만 격자 프레임을 배치한 모듈 패키지(55)가 예시되어 있고, 모듈 내의 각 셀에 대한 여러가지 형상의 격자 프레임(56a, 56b, 56c, 56d)이 모듈 전체를 덮는 외피(57) 내에 배치되어 있다.

예를 들면, 격자 프레임 56a는, 모듈 전체의 외주 부분을 누르는 외 프레임이고, 격자 프레임 56b는, 3개의 셀을 둘러싸서 보호하는 보강 프레임, 격자 프레임 56c는 2개의 셀을 둘러싸서 보호하는 보강 프레임, 격자 프레임 56d는 1개의 셀을 둘러싸서 보호하는 보강 프레임이며, 전체가 외피(57)에 의해 덮어져 있다.

이에 따라, 모듈 내의 셀에 대하여, 셀의 정렬 구조와 접속 형태에 따라 최적으로 설정된 형상과 위치에서 보강 프레임을 배치할 수 있고, 보다 자유도가 높은 구조로 할 수 있다.

제3 실시예에서는, 각 셀의 평면정렬구조를 보강해서 충격에 대한 보호 기능을 가지면서, 격자 프레임의 형상에 의해 입체적인 굽힘 형상을 설치할 수 있다. 이에 따라 예를 들면 자동차의 차실내 트림 대신으로서 이용하고, 천장 트림에의 차재 형상에 맞은 큰 폼을 형성 할 수 있고, 스페이스 효율을 향상할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 실시예에 대하여 설명한다. 도 25∼도 29는 본 발명의 제4 실시예에 관한 것으로, 도 25는 프레임을 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도, 도 26은 도 25의 D 화살표에서 본 도면, 도 27은 분리한 프레임체를 사용하는 예를 나타내는 설명도, 도 28은 충격 흡수용의 슬릇을 설치한 프레임체를 사용한 모듈 패키지를 나타내는 설명도, 도 29는 도 28의 E 화살표에서 본 도면이다.

제4 실시예는, 셀의 정렬 구조에 맞춘 격자 프레임과 외피를 일체화한 프레임체를 프레임 부재로서 사용하고, 모듈 또는 모듈 패키지를 수납하는 것으로, 모듈(10, 15), 그 밖의 유사한 평면정렬구조를 갖는 모듈뿐만 아니라, 평면정렬구조를 띠형상의 부재로 보강한 제1 실시예의 모듈 패키지(20, 25, 30), 시트형의 케이스 부재로 모듈을 덮어 밀봉한 제2 실시예의 모듈 패키지(35)에도 적용가능하다.

도 25에 나타내는 모듈 패키지 60은 단체 셀로서의 축전지(1)의 정렬 구조에 따라, 축전지(1)의 축전부(1a)를 둘러싸서 덮는 볼록형의 위요부(61a)와, 축전지(1)의 밀봉부(1b) 및 전극단자(1c, 1d)를 누르는 평면부(61b)를 형성한 프레임체(61)를 사용한 것이다.

프레임체(61)는, 수지재나 알루미늄재의 프레스 성형 등에 의해 형성되고, 도 26(도 25의 D 화살표)에 나타내는 바와 같이, 모듈 또는 모듈 패키지를 표면측과 이면측과 사이에 끼워 밀봉한다.

이 경우, 도 27에 나타내는 바와 같이 모듈의 한쪽의 면측은, 축전부(1a)의 볼록부 형상에 맞추어 분리한 개별의 프레임체(62)를 사용하여도 되고, 프레임체(61)를 장착한 모듈 또는 모듈 패키지의 반대측의 측으로부터, 개개의 프레임체 (62)를 축전부(1a)에 대하여 펼쳐 맞추어 밀봉함으로써, 충격으로부터 보호하고자 하는 부분(축전부(1a))과 충격을 흡수하는 부분과의 강성의 차이를 크게 하도록 해도 된다.

또한, 충격으로부터 보호하고자 하는 부분과 충격을 흡수하는 부분과의 강성의 차이를 보다 크게 하기 위해, 도 28에 나타내는 프레임체(63)를 사용하는 것도 유효하다. 이 프레임체(63)에는, 셀을 둘러싸는 영역을 구획하는 슬릿(63a)이 행 및 열방향으로 설치되고, 모듈 또는 모듈 패키지를 표면측과 이면측 사이에 끼워 밀봉한다. 슬릿(63a)의 형상은, 도 29(도 28의 E 화살표)에 나타내는 바와 같이 V자형(U자형이라도 됨)의 새겨 넣기에 의한 홈형의 두께가 얇은 부분(박판부)으로 함으로써, 외부로부터의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다.

제4 실시예에서는, 각 셀의 위치 관계를 강제적으로 유지해서 충격이나 자체 중량에 의한 각 셀의 치우침을 방지하면서, 충격으로부터 보호하고자 하는 부분을 확실하게 보호할 수 있다.

다음에 본 발명의 제5 실시예에 대하여 설명한다. 도 30 및 도 31은 본 발명의 제5 실시예에 관한 것으로, 도 30은 힌지 기구를 갖는 모듈 패키지의 설명도, 도 31은 도 30의 F 화살표에서 본 도면이다.

제5 실시예는, 모듈에서의 매트릭스형의 정렬 구조에 대하여 힌지 기능을 설치하고, 이 힌지 기구에 의해 굽힘에 대한 자유도를 갖게 한 것이다.

도 30에 나타내는 모듈 패키지(65)는 셀을 매트릭스형으로 배열해서 직렬접속한 모듈(5)에 대하여 적용한 예를 나타내는 것으로, 도면에서 열방향으로 나열되 는 3개의 축전지(1)를, 각각 프레임체(66a, 66b, 66c)에 의해 둘러싸서 3분할해서 보호하는 한편, 단부의 프레임 66a와 중앙의 프레임 66b를, 힌지 67a를 통해 서로 연결하고, 중앙의 프레임 66b와 다른쪽의 단부의 프레임 66c를, 힌지 67b를 통해 서로 연결한다. 힌지 67a, 67b는 도 31(도 30의 F 화살표)에 나타내는 바와 같이 프레임체(66a, 66b, 66c)가 서로 행방향으로 회전해서 절곡하도록 구성되어 있다.

또한, 셀을 둘러싸는 프레임체(66a, 66b, 66c)는 셀을 수납하는 케이스 또는 셀의 정렬 구조에 맞춘 격자 프레임으로서 형성되고, 표면측과 이면측으로부터 셀을 사이에 끼워 유지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 힌지 기구는, 양쪽의 측의 프레임에 걸쳐 구성되도록 구성해도 되고, 한쪽의 측의 프레임체에만 구성되도록 구성해도 된다.

제5 실시예에서는, 셀 주위를 둘러싸는 것에 의해 보호 성능을 확보하는 동시에, 힌지 기구에 의한 굽힘의 자유도로부터 탑재 형상으로의 피팅성의 향상을 도모할 수 있고, 충격이 가해졌을 경우에 힌지 기구에 의한 굽힘의 부분에서 충격을 흡수할 수 있다.

본 발명에 의한 축전체의 평면정렬구조는, 축전체의 보호 및 충격흡수 성능을 확보하면서, 축전체의 평면정렬구조를 유지한 채로 굽힘 자유도를 갖게 해서 입체적인 탑재 형상에 대응할 수 있다.

Claims

복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 복수의 축전체의 정렬구조에 대응하여, 상기 복수의 축전체 사이의 표면 측과 이면 측에 굽힘 자유도를 갖고 현가되는 보강 부재를 교대로 설치한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 복수의 축전체의 정렬구조 전체를, 상기 정렬구조에 밀착해서 상기 각 축전체를 고정하는 케이스 부재로 덮고,

상기 케이스 부재를, 편면에 접착제를 도포한 시트형의 부재로 하는 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
제2항에 있어서,

상기 케이스 부재를 봉지형의 부재로 형성하고, 이 봉지형의 부재로 상기 복수의 축전체의 정렬구조 전체를 덮어 내부의 공기를 배출해서 밀봉함으로써, 상기 봉지형의 부재를 상기 각 축전체에 밀착시켜 상기 각 축전체를 고정하는 것을 특징 으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
삭제
복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 복수의 축전체의 정렬구조 전체를 시트형의 부재로 덮고, 이 시트형의 부재를, 시트형 부재의 4변부와 상기 각 축전체의 사이에 밀봉한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 복수의 축전체의 정렬구조에 대응해서 상기 축전체를 둘러싸는 프레임 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
제6항에 있어서,

상기 프레임 부재의 상기 축전체를 둘러싸는 부분의 강성과 상기 축전체를 둘러싸지 않는 부분의 강성에 강약을 설정하고, 상기 축전체를 둘러싸지 않는 부분의 강성을 상기 축전체를 둘러싸는 부분의 강성보다도 상대적으로 약하게 한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
제6항에 있어서,

상기 프레임 부재를, 상기 복수의 축전체의 정렬구조에 대하여 부분적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 축전체의 평면정렬구조 전체를, 상기 각 축전체를 개별적으로 둘러싸는 위요부를 설치한 프레임 부재로 덮은 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
제9항에 있어서,

상기 프레임 부재의 상기 위요부를, 홈형의 두께가 얇은 부분에 의해 구획 한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.
복수의 평면형의 축전체를 정렬시켜 배치하고, 각 축전체를 전기적으로 접속해서 이루어지는 축전체의 평면정렬구조에 있어서,

상기 복수의 축전체를 상기 평면정렬구조의 정렬블록마다 나누어 둘러싸는 프레임 부재를 복수설치하고, 각 프레임 부재를 힌지 기구를 통해 연결한 것을 특징으로 하는 축전체의 평면정렬구조.