KR102095456B1 - 전지 모듈 및 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

전지 팩(1) 내에 배치되는 전지 모듈(10)은, 적층된 복수의 평판 형상 전지(21; 21')와, 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서 평판 형상 전지(21; 21')와 병렬로 배치된 판 형상의 접속 부재 본체를 가지는 접속 부재(23; 23')와, 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서 접속 부재 본체(31; 31')의 측면 상에 배치된 절연성 부재(35)를 구비한다. 접속 부재(23; 23')는, 2개의 단자(32, 33; 32', 33')를 가지고, 2개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 일방의 단자는 평판 형상 전지(21; 21')의 단자(21a, 21b; 21a', 21b')와 접속되고 또한 타방의 단자는 이웃하는 전지 모듈(10)의 단자와 접속된다.

Description

전지 모듈 및 전지 팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK}
본 발명은, 전지 모듈 및 전지 팩에 관한 것이다.
관련 기술에서는, 복수의 평판 형상 전지를 전기적으로 접속해 모듈화하여 전지 모듈로 하고, 복수의 전지 모듈을 케이스 내에 수용하여 전지 팩으로 한 것이 이미 알려져 있다(예를 들면, 일본공개특허 특개2013-077500, 일본공개특허 특개 2010-287516, 국제공개 제2012/057323). 또한, 이러한 전지 팩에 있어서, 전지 모듈끼리의 접속을 전지 모듈의 외부에 마련된 버스 바에 의해 행하는 것이 검토되고 있다(예를 들면, 일본 공개특허 특개2013-077500).
그런데, 일본공개특허 특개2013-077500에 기재된 전지 팩에서는, 이웃하는 전지 모듈의 단자끼리가, 전지 모듈 상을 가로지르도록 연장되는 버스 바에 의해 접속되어 있다. 상기 서술한 바와 같은 버스 바에는, 예를 들면 전지 팩을 자동차의 모터 구동용에 이용하는 경우에는 급속 충전 등에 따라 큰 전류가 흐르게 되기 때문에, 버스 바를 두껍게 하는 것이 필요해진다. 이 때문에 전지 모듈의 외부에 두께가 있는 버스 바를 설치하는 것이 필요해지고, 따라서 전지 팩의 체적 에너지 밀도의 저하를 초래한다.
본 발명은, 전지 모듈의 외부에 전지 모듈간의 접속 부재를 마련하는 것에 따른 체적 에너지 밀도의 저하를 억제하는 전지 모듈 및 전지 팩을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는, 전지 팩 내에 복수개 배치되는 전지 모듈로서, 적층된 복수의 평판 형상 전지와, 상기 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서 상기 평판 형상 전지와 병렬로 배치된 판 형상의 접속 부재 본체를 가지는 접속 부재와, 상기 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서 상기 접속 부재 본체의 측면 상에 배치된 절연성 부재를 구비한다. 상기 접속 부재는 2개의 단자를 가지고, 상기 2개의 단자 중 일방의 단자는 상기 평판 형상 전지의 단자와 접속되고 또한 타방의 단자는 상기 전지 모듈과 이웃하는 전지 모듈의 단자와 접속되며, 상기 접속 부재는, 상기 전지 모듈 중에서, 복수의 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서, 복수의 평판 형상 전지 중 가장 외측의 평판 형상 전지보다 외측에 배치되며, 상기 접속 부재의 2개의 단자 중 일방의 단자가 상기 전지 모듈의 평판 형상 전지의 정극 단자에 접속되는 경우, 상기 접속 부재의 2개의 단자 중 타방의 단자는 상기 전지 모듈과 이웃하는 전지 모듈의 평판 형상 전지의 부극 단자와 접속되고, 또는, 상기 접속 부재의 2개의 단자 중 일방의 단자가 상기 전지 모듈의 평판 형상 전지의 부극 단자에 접속되는 경우, 상기 접속 부재의 2 개의 단자 중 타방의 단자는 상기 전지 모듈과 이웃하는 전지 모듈의 평판 형상 전지의 정극 단자와 접속된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 접속 부재의 2개의 단자는, 상기 접속 부재 본체의 상기 절연성 부재가 마련되어 있지 않은 2개가 마주 하는 측면에 마련되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 평판 형상 전지는, 정극 단자와 부극 단자를 동일 측면 상에 구비하도록 구성되며, 상기 접속 부재의 일방의 단자는, 상기 전지 모듈에 대하여, 상기 평판 형상 전지의 단자가 마련된 측면과 동일한 측에 배치되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 접속 부재는, 평판 형상 전지여도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 접속 부재는, 도전성 재료로 형성되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 접속 부재 본체는 평판 형상으로 형성되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태와 관련된 전지 모듈은, 상기 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서 상기 적층된 복수의 평판 형상 전지의 적층체의 양측에 배치됨과 함께 상기 전지 팩의 케이스에 고정되는 외측 고정 부재를 더 구비해도 된다. 상기 접속 부재는 상기 외측 고정 부재의 사이에 배치되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 접속 부재는, 상기 접속 부재와 각 외측 고정 부재와의 사이에 적어도 1개에 상기 평판 형상 전지가 배치되도록 상기 외측 고정 부재의 사이에 배치되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 평판 형상 전지는 전고체전지이며, 상기 외측 고정 부재는 상기 평판 형상 전지의 적층 방향에 있어서 상기 평판 형상 전지에 하중을 가하도록 구성되고, 상기 접속 부재 본체는 평판 형상으로 형성되며, 상기 접속 부재 본체는, 상기 평판 형상 전지의 적층 방향에서 보았을 때에 상기 외측 고정 부재로부터 하중이 가해지고 있는 상기 평판 형상 전지의 하중 부하 부분 전체를 덮도록 구성되어도 된다.
본 발명의 제 2 양태는, 본 발명의 제 1 양태와 관련된 전지 모듈을 복수 구비하는 전지팩으로서, 이웃하는 전지 모듈은, 상기 이웃하는 전지 모듈 중 일방의 전지 모듈의 상기 접속 부재의 단자와, 타방의 전지 모듈의 상기 평판 형상 전지의 단자가 대향하고 또한 상기 단자가 서로 접속되도록 배치된다.
본 발명의 양태에 의하면, 전지 모듈의 외부에 전지 모듈간의 접속 부재를 마련하는 것에 따른 체적 에너지 밀도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은, 전지 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 전지 팩 케이스를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은, 전지 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는, 각 전지 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는, 접속 부재를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은, 접속 부재를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은, 제 1 실시 형태의 변형예와 관련된 전지 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은, 제 2 실시 형태와 관련된 전지 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여한다.
<제 1 실시 형태>
≪전지 팩의 구성 요소≫
도 1은, 전지 팩(1)을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 전지 팩(1)은, 예를 들면, 전기 자동차(EV) 또는 하이브리드 자동차(HV)에 있어서의 차실의 플로어 패널의 하측에 배치된다. 전지 팩(1)은, 후술하는 전지 모듈(10) 및 전자기기(9)를 수용하는 전지 팩 케이스(2)와, 전지 팩 케이스(2)의 개구부를 폐쇄하는 전지 팩 커버(3)를 가진다. 전지 팩 커버(3)에는 2개의 개구부가 형성되고, 상기 2개의 개구부를 통과하여 전지 팩(1) 내의 이차 전지의 충방전을 행하기 위한 전지 단자(4, 5)가 전지 팩(1)의 외부로 연장된다. 또한, 도시한 제 1 실시 형태에서는, 전지 단자(4, 5)는, 전지 팩 커버(3)를 통과하여 전지 팩(1)의 내부로부터 외부로 연장되도록 형성되어 있지만, 전지 팩 케이스(2)를 통과하여 전지 팩(1)의 내부로부터 외부로 연장되도록 형성되어도 된다. 또한, 전지 단자(4, 5)는, 전지 팩 케이스(2)나 전지 팩 커버(3)에 직접 장착되어도 된다.
도 2는, 전지 팩 커버(3)를 제거한 상태에 있어서의 전지 팩(1)을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 본 명세서에서는, 편의상, 도 1의 좌측을 전, 우측을 후, 상측을 우, 하측을 좌로 하여 설명한다. 그러나, 이것은 전지 팩(1)이 차량에 대하여 장착되는 방향을 규정하는 것은 아니고, 전지 팩(1)은 차량에 대하여 어떤 방향에 배치되어도 된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 전지 팩 케이스(2) 내에는, 전자기기(9)와 복수의 전지 모듈(10)이 배치된다. 도 2에 나타낸 예에서는, 전자기기(9)는, 전지 팩 케이스(2)의 전방의 영역에 배치되고, 복수의 전지 모듈(10)은 모두 전자기기(9)보다 후방에 배치된다. 또한, 전자기기(9)는, 복수의 전지 모듈(10)의 사이 등, 어떠한 위치에 마련되어도 된다.
전자기기(9)는, 전지 팩(1) 내의 전지 모듈(10)이나 전지 모듈(10)을 구성하는 평판 형상 전지(21)의 상태를 검출하거나 또는 전지 팩(1) 내의 전지 모듈(10)이나 전지 모듈(10)을 구성하는 평판 형상 전지(21)의 상태를 제어하거나 하는 기기를 포함한다. 따라서, 전자기기(9)는, 예를 들면, 와이어 하니스에 의해 각 전지 모듈(10)에 접속되어, 각 전지 모듈(10)의 양 단자간의 전압 등을 검출한다.
≪전지 모듈의 구성≫
도 2에 나타낸 바와 같이, 전지 모듈(10)은, 적층된 복수의 평판 형상 전지(21)와, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 복수의 평판 형상 전지(21)의 적층체의 양측에 배치된 외측 고정 부재(22)와, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 평판 형상 전지와 병렬로 배치된 판 형상의 접속 부재(23)를 구비한다.
도 3은, 1개의 전지 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 3에서는, 평판 형상 전지(21), 외측 고정 부재(22) 및 접속 부재(23)가 서로로부터 이간된 상태로 나타나 있다. 그런데, 실제로는 평판 형상 전지(21)와 접속 부재(23)는 후술하는 절연성 부재(35)를 개재하여 서로 면 접촉하도록 배치되며, 접속 부재(23)와 외측 고정 부재(22)는 절연성 부재(35)를 개재하여 서로 면 접촉하도록 배치된다.
각 평판 형상 전지(21)는, 정극 단자(21a)와 부극 단자(21b)를 구비한다. 제 1 실시 형태에서는, 각 평판 형상 전지(21)는, 상기 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)를 동일 측면 상에 구비하도록 구성된다. 특히, 제 1 실시 형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 평판 형상 전지(21)는, 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)가 모두 각 평판 형상 전지(21)의 본체의 후방향에 배치되도록 구성된다. 그러나, 각 평판 형상 전지(21)는, 상기 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)가 동일 측면 상에 배치되면, 전지 팩 케이스(2) 내에 있어서 어떠한 방향에 배치되어도 된다.
또한, 상기 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)는, 특별히 한정되지 않지만, 평판 형상 전지(21)의 본체로부터 연직 방향이 아닌 수평 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이, 각 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)가 연직 방향으로 연장되지 않도록 배치함으로써, 전지 팩(1) 내에 상기 단자용의 스페이스를 연직 방향에 마련할 필요가 없어진다. 따라서, 전지 팩(1)의 전체 높이를 낮게 억제할 수 있다.
각 평판 형상 전지(21)는, 1개 또는 복수의 전지 소자(50)를 구비한다. 도 4는, 각 전지 소자(50)의 개략적인 단면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 전지 소자(50)는, 정극 집전체층(51), 정극 활물질층(52), 고체 전해질층(53), 부극 활물질층(54) 및 부극 집전체층(55)이 이 순서로 적층되어 형성된다. 제 1 실시 형태에서는, 정극 집전체층(51), 정극 활물질층(52), 고체 전해질층(53), 부극 활물질층(54), 및 부극 집전체층(55)은, 각각 고체 재료로 형성된다.
정극 집전체층(51)은, 정극 집전체를 가지며, 정극 활물질층(52)으로부터의 집전을 행하는 기능을 가진다. 정극 집전체의 재료로서는, 예를 들면, 알루미늄, 스테인리스강, 니켈, 철, 티탄 등을 이용할 수 있다. 정극 집전체층(51)은 전지 소자(50)로부터 돌출되어 전지 소자(50)의 정극으로서 기능하는 정전극(51a)을 구비한다.
정극 활물질층(52)은 정극 활물질을 포함한다. 전지 소자(50)가 리튬 이온 전지인 경우에는, 정극 활물질로서는, 예를 들면, 코발트산 리튬이나 망간산 리튬 등의 공지의 정극 활물질을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 정극 활물질층(52)은, 정극 활물질에 더해, 고체 전해질, 도전제, 바인더를 더 함유하고 있어도 된다.
정극 활물질층(52)에 이용할 수 있는 고체 전해질로서는, 후술하는 고체 전해질층(53)에 이용하는 재료와 동일한 재료나, 산화물계 비정질 고체 전해질, 결정 질산화물 등을 이용할 수 있다.
고체 전해질층(53)은, 이온 도전성을 나타내는 고체 물질인 고체 전해질을 포함한다. 전지 소자(50)가 리튬 이온 전지인 경우에는, 고체 전해질로서는, 예를 들면 Li2S-P2S5나 Li7P3S11 등의 황화물계 고체 전해질이나, LiI나 Li2O-B2O3-P2O5 등의 산화물계 고체 전해질 등의 공지의 고체 전해질을 적절히 이용할 수 있다.
부극 활물질층(54)은, 부극 활물질을 포함한다. 전지 소자(50)가 리튬 이온 전지인 경우에는, 부극 활물질로서는, 예를 들면 그라파이트 등의 공지의 부극 활물질을 적절히 이용할 수 있다. 부극 활물질층(54)도, 부극 활물질에 더해, 상기 서술한 바와 같은 고체 전해질, 도전제, 바인더를 함유하고 있어도 된다.
부극 집전체층(55)은, 부극 집전체를 가지며, 부극 활물질층(54)으로부터의 집전을 행하는 기능을 가진다. 부극 집전체의 재료로서는, 정극 집전체의 재료에 더해, 구리를 이용할 수 있다. 부극 집전체층(55)은 전지 소자(50)로부터 돌출되어 전지 소자(50)의 부극으로서 기능하는 부전극(55a)을 구비한다.
또한, 제 1 실시 형태에서는, 전지 소자(50)는 고체 전해질층(53)을 가지도록 구성되어 있다. 그러나, 전지 소자(50)는, 정극 집전체층, 정극 활물질층, 세퍼레이터, 부극 활물질층, 및 부극 집전체층이 전해액에 함침되어 있는 액계 전지 등, 전고체전지 이외의 전지여도 된다.
각 평판 형상 전지(21)는, 1개의 전지 소자(50)여도 된다. 이 경우, 전지 소자(50)의 정전극(51a)은 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a)로서 기능하고, 부전극(55a)은 평판 형상 전지(21)의 부극 단자(21b)로서 기능한다.
혹은, 각 평판 형상 전지(21)는, 외장체와 외장체에 수용된 1개 또는 복수의 전지 소자(50)를 구비한 전지여도 된다. 외장체는 금속층과 실런트재층을 가지는 라미네이트 외장체여 되고, 이 경우, 각 평판 형상 전지(21)는 라미네이트 전지로서 형성된다. 혹은, 외장체는 상자 형상으로 형성된 상자 형상 부재여도 되고, 이 경우, 각 평판 형상 전지(21)는 각형(角形) 전지로서 형성된다.
각 평판 형상 전지(21)가 외장체 내에 1개의 전지 소자(50)를 구비하는 경우에는, 전지 소자(50)의 정전극(51a)은 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a)에 접속되고, 부전극(55a)은 평판 형상 전지(21)의 부극 단자(21b)에 접속된다. 각 평판 형상 전지(21)가 외장체 내에 복수의 전지 소자(50)를 구비하는 경우에는, 상기 전지 소자(50)끼리는 직렬 또는 병렬로 접속된다. 상기 전지 소자(50) 중 적어도 일부의 전지 소자(50)의 정전극(51a)은 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a)에 접속된다. 상기 전지 소자(50) 중 적어도 일부의 전지 소자(50)의 부전극(55a)은 평판 형상 전지(21)의 부극 단자(21b)에 접속된다.
상기 서술한 바와 같이, 각 전지 모듈(10)은 적층된 복수의 평판 형상 전지(21)를 구비한다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 평판 형상 전지(21)는, 평판 형상 전지(21)의 넓은 측면끼리가 마주보도록, 수평 방향으로 적층된다. 또한, 제 1 실시 형태에서는, 각 전지 모듈(10)은, 그 전지 모듈(10)을 구성하는 모든 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)가 전지 모듈(10)의 동일 측면 상에 배치되도록 구성된다.
각 전지 모듈(10)을 구성하는 평판 형상 전지(21)끼리는 직렬 또는 병렬로 접속된다(도시 생략). 이웃하는 평판 형상 전지(21)끼리가 직렬로 접속되는 경우에는, 이웃하는 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a)와 부극 단자(21b)가 접속되게 된다. 한편, 이웃하는 평판 형상 전지(21)끼리가 병렬로 접속되는 경우에는, 이웃하는 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a)끼리 또한 부극 단자(21b)끼리가 접속되게 된다.
외측 고정 부재(22)는, 상기 서술한 바와 같이, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 복수의 평판 형상 전지(21)의 적층체의 양측에 배치된다. 따라서, 제 1 실시 형태에서는, 각 전지 모듈(10)을 구성하는 모든 평판 형상 전지(21)의 우측에 1개의 외측 고정 부재(22)가 배치되고, 좌측에 1개의 외측 고정 부재(22)가 배치된다. 각 전지 모듈(10)을 구성하는 2개의 외측 고정 부재(22) 중 적어도 일방은, 볼트 등에 의해 전지 팩 케이스(2)에 고정된다.
또한, 제 1 실시 형태에서는, 각 전지 모듈(10)을 구성하는 외측 고정 부재(22)끼리는, 예를 들면 양 외측 고정 부재(22) 사이에서 연장되는 샤프트 등(도시 생략)에 의해 서로 연결된다. 특히, 제 1 실시 형태에서는, 외측 고정 부재(22)끼리는, 상기 외측 고정 부재(22) 사이에 배치된 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서, 상기 복수의 평판 형상 전지(21)에 큰 하중을 가하도록 연결된다. 이에 따라, 전고체전지인 평판 형상 전지(21)의 각 전지 소자(50)의 적층 방향으로 구속력을 가할 수 있다.
≪접속 부재의 구성≫
도 5는, 접속 부재(23)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 접속 부재(23)는, 평판 형상의 접속 부재 본체(31)와, 접속 부재 본체(31)가 마주 하는 측면에 마련된 2개의 접속 단자(32, 33)를 구비한다. 제 1 실시 형태에서는, 접속 부재 본체(31) 및 양 접속 단자(32, 33)는, 금속 등의 도전성의 재료로 일체적으로 형성된다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 접속 부재 본체(31)의, 접속 단자(32, 33)가 마련되어 있지 않은 넓은 측면 상에는 절연성 부재(35)가 마련된다. 반대로 말하면, 접속 부재 본체(31)의 절연성 부재(35)가 마련되어 있지 않은 2개가 마주 하는 측면에 접속 단자(32, 33)가 마련된다. 절연성 부재(35)는, 절연성을 가지고 있으면 수지 등 어떠한 재료로 형성되어도 되고, 예를 들면, 접속 부재 본체(31)의 측면 상에 마련된 수지 라미네이트로서 형성된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시 형태에서는, 절연성 부재(35)는, 접속 부재 본체(31)의 넓은 측면의 전체 면에 걸쳐 배치된다. 그러나, 절연성 부재(35)는, 반드시 접속 부재 본체(31)의 넓은 측면의 전체 면을 덮도록 배치되어 있지 않아도 되고, 접속 부재 본체(31)의 일부를 덮도록 배치되어도 된다. 다만, 이 경우에는, 절연성 부재(35)는, 접속 부재 본체(31)와 인접하게 배치되는 평판 형상 전지(21)와 접속 부재(23)가 직접 접촉하지 않도록, 또한 접속 부재 본체(31)와 인접하게 배치되는 외측 고정 부재(22)와 접속 부재(23)가 직접 접촉하지 않도록, 접속 부재 본체(31)의 측면 상에 배치된다.
또한, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 접속 부재(23)는, 평판 형상 전지(21)와 병렬로 배치된다. 따라서, 접속 부재(23)의 넓은 측면이 평판 형상 전지(21)의 측면과 대향하도록 배치된다. 더해, 접속 부재(23)는, 평판 형상 전지(21)와 일방의 외측 고정 부재(22)와의 사이에 배치된다.
도 6은, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 접속 부재(23)를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도면 중, 접속 부재(23)에 이웃하여 배치되는 평판 형상 전지(21)가 파선으로 나타나 있다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에서 보았을 때에, 평판 형상으로 형성된 접속 부재 본체(31)는, 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)를 제외한 평판 형상 전지(21)의 부분(이하, 「평판 형상 전지 본체(21c)」라고도 함) 전체를 덮도록 구성, 배치된다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, 평판 형상 전지 본체(21c)에 대해서는 평판 형상 전지(21)의 적층 방향으로 외측 고정 부재(22)에 의해 하중이 가해진다. 이 때 외측 고정 부재(22)로부터는 평판 형상 전지 본체(21c)에 대하여 하중이 가해진다. 따라서, 평판 형상 전지 본체(21c)는, 평판 형상 전지(21) 중 외측 고정 부재(22)로부터 하중이 부하되고 있는 하중 부하 부분이라고 할 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, 접속 부재 본체(31)는, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 평판 형상 전지 본체(21c) 전체를 덮도록 구성되어 있다. 따라서, 접속 부재 본체(31)는, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서 외측 고정 부재(22)로부터 하중이 가해지고 있는 평판 형상 전지(21)의 하중 부하 부분 전체를 덮도록 구성되어 있다고 할 수 있다.
또한, 예를 들면, 평판 형상 전지(21)가 라미네이트 전지로서 구성되어 있는 경우, 평판 형상 전지 본체(21c)는, 외장체와, 외장체 내에 수용된 전지 소자를 가진다. 이 때, 전지 소자는, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에서 보았을 때에 평판 형상 전지 본체(21c)의 외주측의 일부에는 배치되어 있지 않은 경우가 있다(외주측의 일부에서는 외장체끼리를 라미네이트 가공에 의해 접착하기 위해 외장체 사이에 전지 소자가 존재하지 않는다). 상기 서술한 바와 같은 경우에는, 평판 형상 전지(21) 중 전지 소자가 존재하는 영역에 외측 고정 부재(22)로부터 하중이 가해지게 되기 때문에, 평판 형상 전지(21) 중 전지 소자가 존재하는 영역이 하중 부하 부분이라고 할 수 있다. 이 경우에는, 접속 부재 본체(31)는, 평판 형상 전지(21)의 하중 부하 부분, 즉 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에서 보았을 때에 전지 소자가 존재하는 부분 전체를 덮도록 구성된다.
접속 부재(23)를 상기 서술한 바와 같이 구성함으로써, 평판 형상 전지(21)와 외측 고정 부재(22)와의 사이에 접속 부재(23)를 배치해도, 전고체전지인 평판 형상 전지(21)에 적절하게 구속력을 가할 수 있게 된다.
≪전지 팩의 구성≫
이어서, 도 2를 다시 참조하여, 전지 팩(1) 내에 있어서의 전지 모듈(10) 등의 배치나 구성에 대해 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 전지 팩 케이스(2) 내에는 복수의 전지 모듈(10)이 수용되어 있다. 도 2에 나타낸 예에서는, 전지 팩 케이스(2) 내에는 제 1 전지 모듈(10a)에서부터 제 8 전지 모듈(10h)까지의 8개의 전지 모듈(10)이 수용되어 있다.
전지 팩 케이스(2) 내에 수용된 전지 모듈(10)은, 각 전지 모듈(10)을 구성하는 평판 형상 전지(21)의 적층 방향이 동일한 방향이 되도록 배치된다. 도 2에 나타낸 예에서는, 전지 팩 케이스(2) 내에 있어서, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향이 좌우 방향이 되도록 각 전지 모듈(10)이 배치된다. 특히, 도시한 제 1 실시 형태에서는, 각 전지 모듈(10)을 구성하는 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a) 및 부극 단자(21b)는 각 전지 모듈(10)의 후측에 배치된다.
또한, 각 전지 모듈(10)을 구성하는 접속 부재(23)는, 접속 부재(23)의 일방의 접속 단자(32)가 각 전지 모듈(10)의 후측에 배치됨과 함께, 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자(33)가 각 전지 모듈(10)의 전측에 배치된다. 이 결과, 접속 부재(23)의 일방의 접속 단자(32)는, 전지 모듈(10)에 대하여, 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)가 마련된 측면과 동일한 측에 배치된다. 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자(33)는, 전지 모듈(10)에 대하여 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)의 반대측에 배치된다. 이 결과, 이웃하는 전지 모듈(10) 중 일방의 전지 모듈(10)의 접속 부재의 단자와, 타방의 전지 모듈(10)의 평판 형상 전지의 단자(또는, 타방의 전지 모듈(10)의 접속 부재의 단자)가 대향한다.
그리고, 각 전지 모듈(10)의 접속 부재(23)의 일방의 접속 단자(32)(즉, 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)와 동일한 측에 배치된 접속 단자)는, 평판 형상 전지(21)의 정극 단자(21a) 또는 부극 단자(21b)에 접속된다(도시 생략). 한편, 각 전지 모듈(10)의 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자(즉, 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)의 반대측에 배치된 접속 단자)는, 이웃하는 전지 모듈(10)의 단자(전지 모듈(10)을 구성하는 접속 부재(23)의 접속 단자(32, 33) 또는 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b))에 도전성의 연결 부재(25)에 의해 접속된다. 즉, 제 1 실시 형태에서는, 접속 부재(23)의 접속 단자(32, 33) 중 일방의 접속 단자(32)는, 상기 전지 모듈(10)의 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b) 중 1개와 접속된다. 또한, 접속 부재(23)의 접속 단자(32, 33) 중 타방의 접속 단자(33)는 이웃하는 전지 모듈(10)의 단자와 접속된다.
예를 들면, 도 2에 나타낸 예에서는, 제 2 전지 모듈(10b)의 접속 부재(23)의 일방의 접속 단자는 제 2 전지 모듈(10b)의 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)에 접속된다. 제 2 전지 모듈(10b)의 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자는 제 1 전지 모듈(10a)의 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)에 접속된다. 마찬가지로, 제 3 전지 모듈(10c)의 접속 부재(23)의 일방의 접속 단자는 제 3 전지 모듈(10c)의 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)에 접속되고, 제 3 전지 모듈(10c)의 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자는 제 2 전지 모듈(10b)의 평판 형상 전지(21)의 단자(21a, 21b)에 접속된다.
또한, 도 2에 나타낸 예에서는, 제 1 전지 모듈(10a)의 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자는 전지 단자(5)에 도전성의 연결 부재에 의해 접속된다. 더해, 제 5 전지 모듈(10e)의 접속 부재(23)의 타방의 접속 단자는 전지 단자(4)에 도전성의 연결 부재에 의해 접속된다.
상기 서술한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 의하면, 이웃하는 전지 모듈(10)의 단자끼리를 접속하는데, 각 전지 모듈(10) 내에 마련된 판 형상의 접속 부재(23)가 이용된다. 이 때문에, 전지 모듈(10)의 외부에 전지 모듈(10)을 가로 지르도록 연장되는 버스 바나 와이어 등을 마련할 필요가 없다. 전지 모듈(10)의 외부에 버스 바나 와이어를 마련하면, 큰 전류가 흐르는 버스 바나 와이어를 두껍게 할 필요가 있으며, 차량의 진동 등에 의해 버스 바나 와이어에 마모가 발생하여 단락 등이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 전지 모듈의 외부에 버스 바나 와이어를 수용하기 위한 충분한 공간이 필요해진다. 이에 비하여, 제 1 실시 형태에 의하면, 전지 모듈(10)의 외부에 큰 공간을 마련할 필요가 없어지고, 따라서 전지 팩(1)의 체적 에너지 밀도를 높일 수 있다.
또한, 전지 모듈(10)의 외부에 버스 바나 와이어를 마련하면, 예를 들면, 차량의 충돌 등에 의해 전지 팩(1)이 변형되었을 때에 버스 바나 와이어가 본래 접촉하면 안 되는 개소에 접촉해버려, 단락 등이 발생할 가능성이 있다. 이에 비하여, 제 1 실시 형태에 의하면, 접속 부재(23)는 전지 팩 케이스(2)에 고정된 외측 고정 부재(22) 사이에 배치되기 때문에, 전지 팩(1)이 변형되는 경우에도 단락 등이 발생하기 어렵다. 따라서, 전지 팩(1)의 안전성을 높일 수 있다.
≪변형예≫
그런데, 상기 서술한 제 1 실시 형태에서는, 접속 부재(23)의 접속 부재 본체(31)는 평판 형상으로 형성되어 있다. 그러나, 접속 부재(23)는, 판 형상으로 형성되어 있으면, 반드시 평판 형상으로 형성되어 있지 않아도 된다. 따라서, 예를 들면, 접속 부재(23)는, 파판(波板) 형상으로 형성되어도 된다. 이 경우, 접속 부재(23)와 접속 부재(23)의 이웃에 배치된 평판 형상 전지(21)와의 사이에는 유체의 통로가 형성되는 것이 되어, 평판 형상 전지(21)를 냉각하기 쉬워질 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 1 실시 형태에서는, 접속 부재(23)는 금속 등의 도전성의 재료로 형성된다. 그러나, 접속 부재(23)는, 반드시 접속 부재(23)의 전체가 도전성의 재료로 형성되어 있지 않아도 된다. 따라서, 접속 부재(23)의 일부만이 도전성의 재료로 형성됨과 함께, 상기 도전성의 재료에 의해 양 접속 단자(32, 33)가 서로 접속되도록 구성되어도 된다. 혹은, 접속 부재(23)는, 정극 단자와 부극 단자가 2개의 마주 하는 측면에 마련된 평판 형상 전지로서 구성되어도 된다.
더해, 상기 제 1 실시 형태에서는, 각 평판 형상 전지(21)는, 정극 단자(21a)와 부극 단자(21b)를 동일 측면 상에 구비하도록 구성되어 있다. 그러나, 각 평판 형상 전지(21)는, 정극 단자(21a)와 부극 단자(21b)를 상이한 측면 상에, 예를 들면, 서로 반대측의 측면 상에 구비하도록 구성되어도 된다.
더해, 상기 제 1 실시 형태에서는, 접속 부재(23)의 측면 상에 절연성 부재(35)가 마련된다. 그러나, 접속 부재(23)의 측면 상에 절연성의 부재가 마련되면, 반드시 접속 부재(23)와 외측 고정 부재(22)의 사이나 접속 부재(23)와 평판 형상 전지(21)와의 사이에 절연성 부재(35)를 마련할 필요는 없다. 구체적인 양태로서는, 예를 들면, 외측 고정 부재(22)를 절연성의 재료로 형성하는 것이나, 외장체를 구비하는 평판 형상 전지(21)의 외장체를 절연성의 재료로 형성하는 것이 생각된다.
또한, 상기 제 1 실시 형태에서는, 평판 형상 전지(21)의 양 단자(21a, 21b)는 본체의 후측면에 배치되어 있다. 그러나, 평판 형상 전지(21')의 양 단자(21a', 21b')는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 평판 형상 전지(21')의 본체의 상측면에 배치되어도 된다. 이 경우, 양 단자(21a', 21b')는, 평판 형상 전지(21')의 본체의 상측면에 있어서 서로로부터 이간되어 배치된다.
이 경우, 접속 부재(23')의 접속 단자(32', 33')는, 접속 부재 본체(31')의 동일한 측면 상에 마련된다. 특히, 도 7에 나타낸 바와 같이, 접속 단자(32', 33')는, 평판 형상 전지(21')의 양 단자(21a', 21b')와 정렬하도록, 접속 부재 본체(31)의 상측면에 있어서 서로로부터 이간되어 배치된다. 상기 서술한 바와 같이 접속 부재(23')를 구성, 배치함으로써도, 전지 모듈(10)의 외부에 버스 바나 와이어를 마련할 필요가 없어지고, 따라서 전지 팩(1)의 체적 에너지 밀도를 높일 수 있다.
<제 2 실시 형태>
이어서, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시 형태와 관련된 전지 팩에 대해 설명한다. 제 2 실시 형태와 관련된 전지 팩의 구성은 기본적으로 제 1 실시 형태와 관련된 전지 팩의 구성과 동일하기 때문에, 이하에서는, 제 1 실시 형태와 관련된 전지 팩의 구성과 상이한 부분을 중심으로 설명한다.
도 8은, 제 2 실시 형태와 관련된 전지 모듈의 일부를 개략적으로 나타내는, 도 3과 동일한 분해 사시도이다. 도 8에서는, 평판 형상 전지(21), 외측 고정 부재(22) 및 접속 부재(23)가 서로로부터 이간된 상태로 나타나 있지만, 실제로는 평판 형상 전지(21)와 접속 부재(23)는 서로 면 접촉하도록 배치된다.
도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 실시 형태에서도, 접속 부재(23)는, 평판 형상 전지(21)와 병렬로 배치된다. 더해, 제 2 실시 형태에서는, 접속 부재(23)는, 평판 형상 전지(21)의 적층 방향에 있어서, 평판 형상 전지(21)와 외측 고정 부재(22)와의 사이가 아닌, 2개의 평판 형상 전지(21)의 사이에 배치된다. 바꿔 말하면, 제 2 실시 형태에서는, 접속 부재(23)는, 접속 부재(23)와 각 외측 고정 부재(22)와의 사이에 적어도 1개의 평판 형상 전지가 배치되도록, 2개의 외측 고정 부재(22)의 사이에 배치된다. 따라서, 제 2 실시 형태에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 접속 부재(23)의 양 측면이 평판 형상 전지(21)의 측면과 대향하도록 배치된다.
여기서, 차량의 충돌 등에 의해 전지 팩(1)이 변형되었을 때에, 접속 부재(23)의 표면 상에 배치된 절연성 부재(35)가 파단되어 금속제의 외측 고정 부재(22)와 금속제의 접속 부재(23)가 접촉할 가능성이 있다. 상기 서술한 바와 같이 외측 고정 부재(22)와 접속 부재(23)가 접촉하면 누전이 발생할 가능성이 있다.
이에 비하여, 제 2 실시 형태에 의하면, 외측 고정 부재(22)와 접속 부재(23)와의 사이에는 평판 형상 전지(21)가 배치된다. 평판 형상 전지(21)는, 절연성을 가지는 전해질층을 구비하고 있기 때문에, 가령 금속제의 외측 고정 부재(22)와 평판 형상 전지(21)의 전지 소자가 접촉해도 큰 전류가 흐르는 것은 억제된다. 따라서, 제 2 실시 형태에 의하면, 차량의 충돌 등에 의해 전지 팩(1)이 변형되어도 누전이 발생해버리는 것을 억제할 수 있다.

Claims (10)

  1. 전지 팩(1) 내에 복수개 배치되는 전지 모듈(10)로서,
    적층된 복수의 평판 형상 전지(21; 21');
    상기 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서 상기 평판 형상 전지(21; 21')와 병렬로 배치된 판 형상의 접속 부재 본체를 가지는 접속 부재(23; 23'); 및
    상기 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서 상기 접속 부재 본체(31; 31')의 측면 상에 배치된 절연성 부재(35)를 구비하고,
    상기 접속 부재(23; 23')는 2개의 단자(32, 33; 32', 33')를 가지며, 상기 2개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 일방의 단자(32; 32')는 상기 평판 형상 전지(21; 21')의 단자(21a, 21b; 21a', 21b')와 접속되고 또한 타방의 단자(33; 33')는 상기 전지 모듈(10)과 이웃하는 전지 모듈의 단자와 접속되며,
    상기 접속 부재(23; 23')는, 상기 전지 모듈(10) 중에서, 복수의 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서, 복수의 평판 형상 전지(21; 21') 중 가장 외측의 평판 형상 전지(21; 21')보다 외측에 배치되며,
    상기 접속 부재(23; 23')의 2개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 일방의 단자가 상기 전지 모듈(10)의 평판 형상 전지의 정극 단자에 접속되는 경우, 상기 접속 부재의 2개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 타방의 단자는 상기 전지 모듈(10)과 이웃하는 전지 모듈의 평판 형상 전지의 부극 단자와 접속되고, 또는, 상기 접속 부재(23; 23')의 2개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 일방의 단자가 상기 전지 모듈(10)의 평판 형상 전지의 부극 단자에 접속되는 경우, 상기 접속 부재의 2 개의 단자(32, 33; 32', 33') 중 타방의 단자는 상기 전지 모듈(10)과 이웃하는 전지 모듈의 평판 형상 전지의 정극 단자와 접속되는 전지 모듈(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 부재(23; 23')의 2개의 단자(32, 33; 32', 33')는, 상기 접속 부재 본체(31; 31')의 상기 절연성 부재(35)가 마련되어 있지 않은 2개의 마주하는 측면에 마련되는 전지 모듈(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 평판 형상 전지(21; 21')는, 정극 단자(21a)와 부극 단자(21b)를 동일 측면 상에 구비하도록 구성되며, 상기 접속 부재(23; 23')의 일방의 단자(32; 32')는, 상기 전지 모듈(10)에 대하여, 상기 평판 형상 전지(21; 21')의 단자(21a, 21b; 21a', 21b')가 마련된 측면과 동일한 측에 배치되는 전지 모듈(10).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접속 부재(23; 23')는, 평판 형상 전지(21; 21')인 전지 모듈(10).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접속 부재(23; 23')는, 도전성 재료로 형성되는 전지 모듈(10).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접속 부재 본체(31; 31')는 평판 형상으로 형성되는 전지 모듈(10).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서 상기 적층된 복수의 평판 형상 전지(21; 21')의 적층체의 양측에 배치됨과 함께 상기 전지 팩(1)의 케이스에 고정되는 외측 고정 부재(22)를 더 구비하고,
    상기 접속 부재(23; 23')는 상기 외측 고정 부재(22)의 사이에 배치되는 전지 모듈(10).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접속 부재(23; 23')는, 상기 접속 부재(23; 23')와 각 외측 고정 부재(22)와의 사이에 적어도 1개에 상기 평판 형상 전지(21; 21')가 배치되도록 상기 외측 고정 부재(22)의 사이에 배치되는 전지 모듈(10).
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 평판 형상 전지(21; 21')는 전고체전지이며,
    상기 외측 고정 부재(22)는 상기 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에 있어서 상기 평판 형상 전지(21; 21')에 하중을 가하도록 구성되고,
    상기 접속 부재 본체는 평판 형상으로 형성되며, 상기 접속 부재 본체는, 상기 평판 형상 전지(21; 21')의 적층 방향에서 보았을 때에 상기 외측 고정 부재(22)로부터 하중이 가해지고 있는 상기 평판 형상 전지(21; 21')의 하중 부하 부분 전체를 덮도록 구성되는 전지 모듈(10).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전지 모듈(10)을 복수 구비하는 전지 팩(1)으로서,
    이웃하는 전지 모듈(10)은, 상기 이웃하는 전지 모듈(10) 중 일방의 전지 모듈(10)의 상기 접속 부재(23; 23')의 단자와, 타방의 전지 모듈(10)의 상기 평판 형상 전지의 단자(21a, 21b; 21a', 21b')가 대향하고 또한 상기 단자가 서로 접속되도록 배치되는 전지 팩(1).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11545706B2 (en) * 2018-06-19 2023-01-03 Sk Innovation Co., Ltd. Battery cell having a plurality of electrodes and battery module using the same
JP6988733B2 (ja) * 2018-08-06 2022-01-05 トヨタ自動車株式会社 電池パック

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003242951A (ja) * 2002-02-13 2003-08-29 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール
JP2013114780A (ja) 2011-11-25 2013-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
WO2014013637A1 (ja) 2012-07-18 2014-01-23 パナソニック株式会社 二次電池およびソーラー二次電池ならびにそれらの製造方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4428905B2 (ja) * 2002-02-01 2010-03-10 日本電気株式会社 扁平型電池およびそれを用いた組電池
JP4238645B2 (ja) * 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4400234B2 (ja) * 2004-02-03 2010-01-20 新神戸電機株式会社 組電池
JP2005340016A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Nec Lamilion Energy Ltd フィルム外装電気デバイスモジュールおよび組電池システム
KR101169205B1 (ko) * 2008-06-25 2012-07-26 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
DE102009005124A1 (de) * 2009-01-19 2010-07-29 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische Energiespeichervorrichtung
WO2010089855A1 (ja) * 2009-02-04 2010-08-12 トヨタ自動車株式会社 全固体電池及びその製造方法
JP5428386B2 (ja) * 2009-02-25 2014-02-26 株式会社デンソー 電池システム
JP5407576B2 (ja) 2009-06-15 2014-02-05 日産自動車株式会社 コネクタモジュール
JP5546885B2 (ja) 2010-01-29 2014-07-09 三洋電機株式会社 電池パック
EP2541641A4 (en) * 2010-02-24 2015-06-17 Sanyo Electric Co BATTERY MODULE, BATTERY SYSTEM, ELECTRIC VEHICLE, MOBILE BODY, POWER STORAGE DEVICE, POWER SUPPLY AND ELECTRICAL DEVICE
DE102010012999A1 (de) 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
JP2011210619A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 組電池
WO2012023249A1 (ja) * 2010-08-19 2012-02-23 三洋電機株式会社 バッテリシステム、それを備えた電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
US20130273412A1 (en) 2010-10-30 2013-10-17 Wataru Okada Battery pack and vehicle including the same
KR20130119457A (ko) * 2010-12-20 2013-10-31 주식회사 엘지화학 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
JP2013077500A (ja) 2011-09-30 2013-04-25 Lithium Energy Japan:Kk 電池パック
JP5592341B2 (ja) * 2011-12-09 2014-09-17 本田技研工業株式会社 バッテリモジュールユニット
US10355329B2 (en) * 2012-03-27 2019-07-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Battery unit, battery module, power storage system, electronic device, power system, and electric vehicle
US9083039B2 (en) * 2012-03-28 2015-07-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP5619076B2 (ja) * 2012-05-31 2014-11-05 本田技研工業株式会社 蓄電装置
JP5967477B2 (ja) 2012-07-13 2016-08-10 三菱自動車工業株式会社 電池パック
US10396414B2 (en) * 2012-08-31 2019-08-27 Avl Powertrain Engineering, Inc. High power battery cells having improved cooling
JP5712188B2 (ja) * 2012-11-07 2015-05-07 本田技研工業株式会社 蓄電装置
US9601745B2 (en) * 2013-03-07 2017-03-21 Nec Energy Devices, Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101709562B1 (ko) * 2013-07-31 2017-03-08 주식회사 엘지화학 전지모듈 어셈블리
JP6492668B2 (ja) * 2014-01-23 2019-04-03 株式会社村田製作所 蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム
KR101705308B1 (ko) * 2014-07-03 2017-02-09 주식회사 엘지화학 전극 탭 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치
JP6467815B2 (ja) * 2014-08-20 2019-02-13 日産自動車株式会社 セル積層体
JP6345089B2 (ja) * 2014-11-18 2018-06-20 住友重機械工業株式会社 蓄電装置
JP6443113B2 (ja) * 2015-02-19 2018-12-26 株式会社豊田自動織機 電池パックの製造方法及び電池パック
CN107851752B (zh) * 2015-07-22 2020-09-18 株式会社村田制作所 电池模块、电动工具及电子设备
US10686172B2 (en) * 2016-01-12 2020-06-16 Lg Chem, Ltd. Battery module assembly having stable fixing means for unit module
DE102016205920A1 (de) * 2016-04-08 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
JP6507136B2 (ja) * 2016-10-20 2019-04-24 矢崎総業株式会社 電池パック
CN206907869U (zh) * 2017-05-16 2018-01-19 中信国安盟固利动力科技有限公司 一种电池安装装置及电池组
JP7203318B2 (ja) * 2017-12-27 2023-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池パック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003242951A (ja) * 2002-02-13 2003-08-29 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール
JP2013114780A (ja) 2011-11-25 2013-06-10 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
WO2014013637A1 (ja) 2012-07-18 2014-01-23 パナソニック株式会社 二次電池およびソーラー二次電池ならびにそれらの製造方法

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Publication number Publication date
CN116544619A (zh) 2023-08-04
KR20190054931A (ko) 2019-05-22
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CN109786639A (zh) 2019-05-21
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US11502376B2 (en) 2022-11-15

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