WO2013164932A1 - 電池装置 - Google Patents

電池装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013164932A1
WO2013164932A1 PCT/JP2013/058260 JP2013058260W WO2013164932A1 WO 2013164932 A1 WO2013164932 A1 WO 2013164932A1 JP 2013058260 W JP2013058260 W JP 2013058260W WO 2013164932 A1 WO2013164932 A1 WO 2013164932A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling plate
battery
low
unit cell
present
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/058260
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋介 空
Original Assignee
日産自動車株式会社
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 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Publication of WO2013164932A1 publication Critical patent/WO2013164932A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; 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
    • H01M50/24—Mountings; 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 from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; 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
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery device having a battery.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-104597 filed on May 1, 2012.
  • the contents described in the application are incorporated into the present application by reference and made a part of the description of the present application.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery device that can be reduced in size while suppressing the heat generation of a unit cell in which an abnormality has occurred from being transmitted to another unit cell.
  • the separation member that is interposed between the unit cells and separates the unit cells from each other with expansion has a fixed portion and a low rigidity portion, and the separation member is pressed by the expanded unit cell.
  • the separation member when an abnormality occurs in the unit cell, the separation member is pressed by the expanded unit cell in a state where the separation member is fixed by the fixing unit, and the low-rigidity part is bent, and the separation member is Press the adjacent unit cell. For this reason, the space
  • the present invention when an abnormality occurs in the unit cell, a gap is generated between the unit cells due to the bending of the separating member, but in a normal state (in which no unit cell in the battery device has an abnormality) ), Since the separating member is not bent, the distance between the single cells can be minimized, and the size of the entire battery device can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the battery device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a unit cell constituting the battery device according to the first embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 shows an internal structure of a modification of the battery device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view showing a first modification of the support member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view showing a second modification of the support member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (a) and 8 (b) are cross-sectional views showing a third modification of the support member in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 8 (a) is a view showing a normal state.
  • FIG. 8B is a diagram showing a state where the unit cell is expanded.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the operation of the battery device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modified example of the cooling plate in the first embodiment of the present invention.
  • 11 (a) and 11 (b) are enlarged views of a portion XI in FIG. 10
  • FIG. 11 (a) is a diagram showing a normal state
  • FIG. 11 (b) is a state in which the unit cell is expanded.
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the battery device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13: is sectional drawing which shows the effect
  • ⁇ first embodiment 1 and 2 are a cross-sectional view showing a battery device 1A according to the present embodiment
  • FIGS. 3 and 4 are a plan view and a cross-sectional view showing a unit cell 2, respectively.
  • the battery device 1A of the present embodiment supports a plurality of unit cells 2 stacked on each other, a cooling plate 3A interposed therebetween, and the cooling plate 3A. Supporting member 4A.
  • the battery device 1 ⁇ / b> A is configured using the five unit cells 2, but the number of the unit cells 2 configuring the battery device 1 ⁇ / b> A is not particularly limited.
  • the single battery 2 is a flat battery as shown in FIGS. 3 and 4.
  • nonaqueous electrolyte secondary batteries such as a lithium ion secondary battery
  • the unit cell 2 is not particularly limited as long as it has a structure in which a power generation element (described later) is included in a laminate film. Below, the structure in case the cell 2 is a lithium ion secondary battery is demonstrated.
  • the cell 2 includes three positive plates 201, five separators 202, three negative plates 203, a positive tab 204, and a negative tab 205 (in FIG. 4). (Not shown), an upper exterior member 206, a lower exterior member 207, and an electrolyte (not shown).
  • the positive electrode plate 201, the separator 202, the negative electrode plate 203, and the electrolyte are particularly referred to as a power generation element 208.
  • the power generation element 208 is configured by alternately stacking the positive electrode plate 201 and the negative electrode plate 203 with the separator 202 interposed therebetween.
  • the three positive plates 201 are respectively connected to the positive tab 204 made of metal foil via the positive current collector 201a, and the three negative plates 203 are connected to the negative current collector 203a. Similarly, they are connected to the negative electrode tab 205 made of metal foil.
  • the positive electrode plate 201 is obtained by laminating positive electrode layers 201 b and 201 c on a part of the positive electrode side current collector 201 a extending to the positive electrode tab 204.
  • the negative electrode layers 203b and 203c are laminated on a part of the negative electrode side current collector 203a extending to the negative electrode tab 205 (not shown in the figure).
  • the positive electrode plate 201, the separator 202, and the negative electrode plate 203 which comprise the electric power generation element 208 are not limited to the above number.
  • the positive electrode plate 201, the separator 202, and the negative electrode plate 203 which comprise the electric power generation element 208 are not limited to the above number.
  • even one positive plate, three separators, and one negative plate can be configured as a power generation element, and can be configured by selecting the number of positive plates, separators, and negative plates as required. it can.
  • FIG. 4 shows a cross section (a cross section taken along the line IV-IV in FIG. 3) from the positive electrode plate 201 to the positive electrode tab 204 of the power generation element 208, and the negative electrode plate 203 and the negative electrode tab 205 are also shown in FIG.
  • the positive electrode plate 201 and the positive electrode tab 204 shown have substantially the same structure.
  • the positive electrode plate 201 (positive electrode current collector 201a) between the end of the laminated electrode body of the power generation element 208 (the positive electrode plate 201, the separator 202 and the negative electrode plate 203 laminated together) and the positive electrode tab 204, and
  • the negative electrode plate 203 (negative electrode side current collector 203a) between the end of the laminated electrode body and the negative electrode tab 205 is cut out to half or less so as not to contact each other in the plan view shown in FIG. It has been.
  • the positive electrode tab 204 and the negative electrode 205 may be led out in opposite directions.
  • the power generation element 208 described above is housed and sealed between an upper exterior member 206 and a lower exterior member 207 as shown in FIG.
  • the upper exterior member 206 and the lower exterior member 207 in the present embodiment are configured by a laminate film including an inner resin layer, a metal layer, and an outer resin layer.
  • the inner resin layer of this laminate film can be composed of a resin film excellent in electrolytic solution resistance and heat fusion property, such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer.
  • the metal layer can be composed of, for example, a metal foil such as aluminum, and the outer resin layer can be composed of, for example, a resin film excellent in electrical insulation such as a polyamide-based resin or a polyester-based resin. Can do.
  • These exterior members 206 and 207 enclose part of the electrode tabs 204 and 205 and the power generation element 208, and in the space formed by the exterior members 206 and 207, lithium perchlorate or borofluoride is added to the organic liquid solvent. While injecting a liquid electrolyte in which a lithium salt such as lithium or lithium hexafluorophosphate is used as a solute, the space is evacuated and the electrode tabs 204 and 205 are led out. By heat-sealing the portions by hot pressing, a unit cell 2 in which a part of the electrode tabs 204 and 205 and the power generation element 208 are accommodated between the exterior members 206 and 207 and sealed can be obtained.
  • a lithium salt such as lithium or lithium hexafluorophosphate
  • the single cells 2 described above are stacked on each other via a cooling plate 3A.
  • the cooling plate 3A is a plate-like member having an area slightly larger than the unit cell 2 and having a predetermined thickness.
  • the cooling plate 3A is made of a material having excellent heat dissipation, such as aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy.
  • the cooling plate 3A in the present embodiment corresponds to an example of a separation member in the present invention.
  • the separating member may be made of a resin material or the like.
  • the cooling plate 3A includes a pair of main body portions 32a and 32b, a low-rigidity portion 33 formed between the main body portions 32a and 32b, and fixing portions 31a and 31b on which the cooling plate 3A is fixed to the support member 4A. ,have.
  • the main body portions 32 a and 32 b and the low-rigidity portion 33 face the unit cell 2.
  • the cooling plate 3A has a fixed portion 31a on the upper side in FIG. 2 and a fixed portion 31b on the lower side in FIG. 2, and as shown in FIG. These two fixing portions 31a and 31b are fixed to a supporting member 4A, which will be described later, by welding or the like in a state where they are alternately stacked one by one.
  • fixed part 31a, 31b is not specifically limited, The method of fixing by an adhesive agent or bolting may be sufficient.
  • the cooling plates 3A and the single cells 2 are alternately stacked one by one, but this is not a limitation.
  • two unit cells 2A may be stacked between a pair of cooling plates 3A.
  • the battery device 1 ⁇ / b> A is configured using four unit cells 2.
  • the cooling plate 3A has a pair of main body portions 32a and 32b and a low rigidity portion 33 between the fixing portion 31a and the fixing portion 31b. It is located between the two main body portions 32a and 32b.
  • the low-rigidity portion 33 is formed thinner than the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3A, and extends along the X direction in the figure, so that it is perpendicular to the cooling plate 3A (FIG. 1).
  • the low-rigidity portion 33 is bent, and the cooling plate 3A is bent in the Z direction in the figure at a virtual bending line 34 (see FIG. 2).
  • the low-rigidity portion 33 is not particularly limited to the above.
  • the low-rigidity portion 33 may be made of a material having lower rigidity than the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3A.
  • the cooling plate 3A may be configured by two rigid members and bendable by connecting them with a hinge.
  • the positive electrode tab 204 and the negative electrode tab 205 of the unit cell 2 are led out along the direction in which the low-rigidity portion 33 extends (the X direction in FIG. 2).
  • the positive electrode tab 204 and the negative electrode tab 205 may be led out in a direction perpendicular to the direction in which the low-rigidity portion 33 extends (Y direction in FIG. 2).
  • the support member 4A is a cylindrical member having a rectangular cross-sectional shape, and is formed of metal, resin, or the like.
  • the unit cell 2 and the cooling plate 3A are accommodated inside the support member 4A, and the fixing portion 31a of each cooling plate 3A is the upper side in the drawing inside the support member 4A.
  • the fixing portion 31b is fixed to the lower side in the figure inside the support member 4A.
  • FIGS. 6 and 7 are side views showing first and second modifications of the support member in the present embodiment
  • FIGS. 8A and 8B show a third modification of the support member in the present embodiment. It is sectional drawing.
  • the support member 4 ⁇ / b> B may be composed of bolts 43, spacers 44, and nuts 45.
  • the cooling plate 3B is provided with bolt holes (not shown) corresponding to the bolts 43 at the four corners, and the cells 2 and the cooling plates 3B are alternately stacked, and the spacers 44 are interposed between the cooling plates 3B.
  • the bolts 43 are passed through the bolt holes from one side surface (the right side in FIG. 6), and the nut 45 is tightened from the opposite side surface (the left side in FIG. 6).
  • the support member 4 ⁇ / b> C may be configured by a cooling plate 3 ⁇ / b> C having a shape that covers the side surfaces (upper side and lower side in FIG. 7), bolts 43, and nuts 45.
  • the cooling plate 3C is provided with bolt holes (not shown) corresponding to the bolts 43 at the four corners of the surface facing the unit cell 2, and the unit cell 2 and the cooling plate 3C are alternately stacked.
  • the bolts 43 are passed through the bolt holes from one side surface (left side in FIG. 7), and the nut 45 is tightened from the opposite side surface (right side in FIG. 7).
  • the support member 4D can be deformed on the side surface in the stacking direction of the unit cell 2 and the cooling plate 3A according to the expansion of the abnormal battery 21 (described later).
  • a lid 42 may be provided.
  • the lid portion 42 is formed of, for example, a metal plate such as stainless steel or a resin plate member having a predetermined thickness.
  • the lid portion 42 may be configured with a member that does not deform.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the operation of the battery device 1A in the present embodiment.
  • an abnormal battery 21 a unit cell (hereinafter referred to as an abnormal battery 21) in which an abnormality such as overcharge or internal short circuit has occurred generates gas therein, and the internal pressure of the abnormal battery 21 increases due to this gas. Furthermore, the abnormal battery 21 expands in the thickness direction (Z direction in FIG. 9). This expansion causes a pressing force to act on the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3A adjacent to the abnormal battery 21 in the direction in which the abnormal battery 21 expands (arrow part in FIG. 9), but the cooling plate 3A is fixed. Since the portions 31a and 31b are fixed to the supporting member 4A, the pressing force is transmitted to the cooling plate 3A as a force for inclining the cooling plate 3A outward with the fixing portion 31a and the fixing portion 31b as fulcrums.
  • the cooling plate 3A has a low-rigidity portion 33 having relatively low rigidity compared to the main body portions 32a and 32b between the fixing portions 31a and 31b. Therefore, the distortion of the cooling plate 3A due to the pressing force is concentrated on the low rigidity portion 33. As a result, the cooling plate 3A is bent toward the outside of the abnormal battery 21 as shown in FIG. Both adjacent unit cells (indicated by reference numerals 2a and 2b in FIG. 9) are pressed. By this bending, a gap 36a having a width W1 is formed between the unit cell 21 and the unit cells 2a and 2b.
  • I [W] is the amount of heat transfer
  • ⁇ [W / (m ⁇ K)] is the thermal conductivity
  • S [m 2 ] is the cross-sectional area
  • L [m] Is the distance of the heat transfer path
  • T 1 [K] and T 2 [K] represent the temperatures of the two objects where heat transfer occurs.
  • the gap 36a is formed by the bending of the cooling plate 3A, so that the distance (L) of the heat transfer path between the unit cell 2 and the abnormal battery 21 is increased while the cross-sectional area of the heat transfer path ( Since S) decreases and the thermal conductivity ( ⁇ ) also decreases, the amount of heat transfer (I) decreases.
  • the gap 36a is formed by the bending of the cooling plate 3A, so that the heat generated in the abnormal battery 21 can be prevented from being transmitted to the single cells 2a and 2b stacked next to the abnormal battery 21. .
  • the heat of the abnormal battery 21 is transmitted to the adjacent unit cells 2 a and 2 b, and the abnormality can be prevented from spreading to the unit cells 2 around the abnormal battery 21.
  • the cooling plate 3A is not bent in the normal state, the gap 36a is not formed, and the overall thickness along the Z direction in the figure is reduced, so the size of the battery device 1A is reduced. be able to.
  • the expansion of the abnormality is suppressed by utilizing the expansion phenomenon of the unit cell 2 in which the abnormality has occurred. Therefore, even if a controller or the like for detecting an abnormality of the unit cell 2 is not provided, it is possible to quickly take measures to prevent the abnormality from expanding after detecting the abnormality with few malfunctions.
  • FIG. 10 is a view showing a modified example of the cooling plate in the present embodiment
  • FIGS. 11A and 11B are enlarged views of the XI portion of FIG.
  • the cooling plate 3D in the present embodiment is substantially parallel to the main surfaces of the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3D, and is along a bending line 34 (X direction in the drawing).
  • an extending portion 37 that can extend along a direction substantially orthogonal to each other is provided between the main body portions 32a and 32b and the fixing portions 31a and 31b.
  • the extending portion 37 has, for example, an S-shape or a W-shape so that the expansion of the cooling plate 3D accompanying the bending of the low-rigidity portion 33 can be absorbed.
  • the extending portion 37 extends as the abnormal battery 21 expands.
  • the force that pulls the side surface of the support member 4A that is fixed to the fixing portions 31a and 31b inward can be reduced. For this reason, it is possible to suppress deformation of the support member 4 ⁇ / b> A due to the expansion of the abnormal battery 21.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the battery device 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • the battery device 1B according to the second embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the configuration of the cooling plate 3E is different from that of the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.
  • symbol same as 1st Embodiment is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the cooling plate 3 ⁇ / b> E of the battery device 1 ⁇ / b> B in the present embodiment has a first low-rigidity portion 331 and a second low-rigidity portion 332 on the side portions (the right side and the left side in the drawing) of the cooling plate 3 ⁇ / b> E.
  • the first cut 351 and the second cut 352 are provided between the first and second low-rigidity portions 331 and 332.
  • the cooling plate 3E in the present embodiment corresponds to an example of a separation member in the present invention.
  • the first low-rigidity portion 331 is formed so as to connect a left side portion of the cooling plate 3E in the drawing and a first starting point 351a of a first notch 351 described later. . Since the first low-rigidity portion 331 is formed thinner than the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3E and extends along the X direction in the drawing, it is perpendicular to the cooling plate 3E. When a load is applied in the (Z direction in FIG. 12), the first low-rigidity portion 331 is bent along the virtual bending line 34.
  • the second low-rigidity portion 332 is formed so as to connect the right side portion of the cooling plate 3E in the drawing to a second end point 352b of a second notch 352 described later.
  • the second low-rigidity portion 332 is also formed thinner than the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3E, and extends along the X direction in the drawing, so that it is perpendicular to the cooling plate 3E.
  • a load is applied (Z direction in FIG. 12)
  • the second low-rigidity portion 332 is bent along the bending line 34.
  • the cooling plate 3E bends at the bending line 34 when a load is applied in the vertical direction of the cooling plate 3E (the Z direction in FIG. 12).
  • the cooling plate 3E has first and second cuts 351 and 352, which will be described later, and can be bent at the bending line 34, the first and second low-rigidity portions 331 and 332 are provided. It does not have to be thin.
  • the first notch 351 is a notch penetrating the cooling plate 3E, and protrudes upward in the figure between the first start point 351a and the first end point 351b as shown in FIG.
  • a first convex shape 351c is provided.
  • the second cut 352 also penetrates the cooling plate 3E and protrudes downward in the figure between the second start point 352a and the first end point 352b as shown in FIG. It has the 2nd convex shape 352c.
  • the second start point 352a overlaps the first end point 351b in the first cut 351.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the operation of the battery device in the present embodiment.
  • the abnormal battery 21 expands under the influence of the gas filling the inside. Due to this expansion, a pressing force acts on the main body portions 32a and 32b of the cooling plate 3E adjacent to the abnormal battery 21 in the direction in which the abnormal battery 21 expands (arrow portion in FIG. 13), but the cooling plate 3E is fixed. Since the portions 31a and 31b are fixed to the support member 4A, the pressing force is transmitted to the cooling plate 3E as a force for inclining the cooling plate 3E outward with the fixing portion 31a and the fixing portion 31b as fulcrums.
  • the cooling plate 3E has first and second low-rigidity portions 331 and 332 having relatively low rigidity between the fixing portions 31a and 31b as compared with the main body portions 32a and 32b, and First and second cuts 351 and 352 are provided between the first and second low-rigidity portions 331 and 332. Therefore, the distortion of the cooling plate 3E due to the pressing force is concentrated on the first and second low-rigidity portions 331 and 332. As a result, the cooling plate 3E faces the outside of the abnormal battery 21 as shown in FIG. And bend.
  • a gap 36a having a width W1 is formed between the unit cell 2 and the cooling plate 3A, and the first and second convex shapes 351c and 352c are formed on the unit cell 2a on both sides of the abnormal cell 21, By projecting toward 2b, a gap 36b having a width W2 is formed. For this reason, compared with 1st Embodiment, in this embodiment, the space
  • heat transfer amount (I) is more. Decrease.
  • the gap 36b formed by the first and second convex shapes 351c and 352c causes the heat generated by the abnormal battery 21 to be transmitted to the single cells 2 stacked next to the abnormal battery 21, thereby expanding the abnormality. Further suppression can be achieved.
  • the cooling plate 3E is not bent in the normal state, the air gap 36a and the air gap 36b are not formed, and the overall thickness along the Z direction in the figure is reduced. The size can be reduced.
  • the expansion of the abnormality is suppressed by utilizing the expansion phenomenon of the unit cell 2 in which the abnormality has occurred. Therefore, even if a controller or the like for detecting an abnormality of the unit cell 2 is not provided, it is possible to quickly take measures to prevent the abnormality from expanding after detecting the abnormality with few malfunctions.
  • the unit cells 2a, 2b adjacent to the abnormal battery 21 are in contact with the cooling plate 3E at two locations of the first and second convex shapes 351c, 352c in the cooling plate 3E. For this reason, the pressure which the said single cell 2a, 2b receives by the bending of the cooling plate 3E is disperse

Landscapes

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

Abstract

複数の単電池２と、単電池２の間に介在し、単電池２１の膨張に伴って単電池２、２１を相互に離反させる離反部材３Ａと、離反部材３Ａを支持する支持部材４Ａと、を備え、離反部材３Ａは、支持部材４Ａに固定された固定部３１ａ、３１ｂと、離反部材３Ａにおける他の部分よりも相対的に低い剛性を有する低剛性部３３と、を有しており、膨張した単電池２１が離反部材３Ａを押圧することで、低剛性部３３が仮想上の屈曲線３４に沿って屈曲して離反部材３Ａが隣の単電池２ａ、２ｂを押圧することを特徴とする電池装置。

Description

電池装置
　本発明は、電池を有する電池装置に関するものである。
　本出願は、２０１２年５月１日に出願された日本国特許出願の特願２０１２―１０４５９７に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　集合電池を構成する電池に異常が生じて当該電池が発熱した際に、隣接する他の電池に当該発熱が伝わることで異常が拡大するのを防ぐために、冷却媒体を流通させるための通路を設けた断熱材を、当該集合電池の電池間に予め介装することにより、個々の電池の放熱性を確保する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４－３６２８７９号公報
　しかしながら、上記の発明では、集合電池を構成する各電池の間に断熱部材を介装するスペースを設ける必要があり、集合電池が大型化するという問題があった。
　本発明が解決しようとする課題は、異常が生じた単電池の発熱が他の単電池に伝わることを抑制しつつ、小型化を図ることができる電池装置を提供することである。
　本発明では、単電池の間に介在して、膨張に伴って単電池を相互に離反させる離反部材が、固定部と低剛性部を有し、膨張した単電池によって離反部材が押圧されることで、低剛性部が屈曲して隣の単電池を押圧することにより上記課題を解決する。
　本発明によれば、単電池に異常が生じた場合に、離反部材が固定部で固定された状態で、膨張した単電池によって離反部材が押圧されて低剛性部が屈曲し、当該離反部材が隣の単電池を押圧する。このため、単電池同士の間隔が広がり、異常が生じた当該単電池の発熱が隣の単電池に伝播することを抑制することができる。
　また、本発明では、単電池に異常が生じた際には離反部材の屈曲によって単電池の間に空隙が生ずるが、平常状態（電池装置内のいずれの単電池も異常が発生していない状態）では離反部材が屈曲していないので、単電池の間の距離を最小限に抑えることができ、電池装置全体のサイズを小型化することができる。
図１は、本発明の第１実施形態における電池装置の内部の構造を示す断面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態における電池装置を構成する単電池の平面図である。 図４は、図３のIV-IV線に沿った断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態における電池装置の変形例の内部の構造を示す。 図６は、本発明の第１の実施形態における支持部材の第１変形例を示す側面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態における支持部材の第２変形例を示す側面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の第１実施形態における支持部材の第３変形例を示す断面図であり、図８（ａ）は平常状態を示す図であり、図８（ｂ）は単電池が膨張した状態を示す図である。 図９は、本発明の第１実施形態における電池装置の作用を示す断面図である。 図１０は、本発明の第１の実施形態における冷却板の変形例を示す断面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、図１０におけるXI部の拡大図であり、図１１（ａ）は平常状態を示す図であり、図１１（ｂ）は単電池が膨張した状態を示す図である。 図１２は、本発明の第２実施形態における電池装置の断面図である。 図１３は、本発明の第２実施形態における電池装置の作用を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<<第１実施形態>>
　図１及び図２は本実施形態における電池装置１Ａを示す断面図、図３及び図４は単電池２を示す平面図及び断面図である。
　図１及び図２に示すように、本実施形態の電池装置１Ａは、相互に積層された複数の単電池２と、これらの間に介装された冷却板３Ａと、当該冷却板３Ａを支持する支持部材４Ａと、を備えている。なお、本例では、５つの単電池２を用いて電池装置１Ａを構成しているが、電池装置１Ａを構成する単電池２の数は特に限定されない。
　単電池２は、図３及び図４に示すように、扁平型の電池である。この単電池２としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池を挙げることができる。なお、単電池２は、ラミネートフィルムによって発電要素(後述)を内包させた構造の電池であれば、特に限定されない。以下においては、単電池２がリチウムイオン二次電池である場合の構成について説明する。
　単電池２は、図３及び図４に示すように、３枚の正極板２０１と、５枚のセパレータ２０２と、３枚の負極板２０３と、正極タブ２０４と、負極タブ２０５（図４において不図示）と、上部外装部材２０６と、下部外装部材２０７と、特に図示しない電解質と、から構成されている。本実施形態では、このうちの正極板２０１、セパレータ２０２、負極板２０３及び電解質を特に発電要素２０８と称する。
　この発電要素２０８は、セパレータ２０２を介して、正極板２０１と負極板２０３とが交互に積層されることにより構成されている。そして、３枚の正極板２０１は、正極側集電体２０１ａを介して、金属箔製の正極タブ２０４にそれぞれ接続されており、３枚の負極板２０３は、負極側集電体２０３ａを介して、同様に金属箔製の負極タブ２０５にそれぞれ接続されている。
　また、正極板２０１は、図４に示すように、正極タブ２０４まで延びている正極側集電体２０１ａの一部に正極層２０１ｂ、２０１ｃを積層したものであり、同様に、負極板２０３は、負極タブ２０５（同図において不図示）まで延びている負極側集電体２０３ａの一部に負極層２０３ｂ、２０３ｃを積層したものである。
　なお、発電要素２０８を構成する正極板２０１、セパレータ２０２、及び負極板２０３は、上記の枚数に何ら限定されない。例えば、１枚の正極板、３枚のセパレータ、１枚の負極板でも発電要素として構成することができ、必要に応じて、正極板、セパレータ、負極板の枚数を選択して構成することができる。
　ここで、本実施形態における単電池２は、図３に示すように、外装部材２０６、２０７の一辺から正極タブ２０４と負極タブ２０５とが、並んで導出している。このため、図４では、発電要素２０８の正極板２０１から正極タブ２０４に至る断面（図３のIV-IV線に沿った断面）を図示し、負極板２０３及び負極タブ２０５も、図４に示す正極板２０１及び正極タブ２０４と実質的に同一の構造となっている。ただし、発電要素２０８の積層電極体（相互に積層された正極板２０１、セパレータ２０２および負極板２０３）の端部から正極タブ２０４に至る間の正極板２０１（正極側集電体２０１ａ）、および、積層電極体の端部から負極タブ２０５に至る間の負極板２０３（負極側集電体２０３ａ）は、図３に示す平面視において、互いに接触することがないように、半分以下に切り欠かれている。なお、特に図示しないが、正極タブ２０４及び負極２０５は、相反する方向に導出していてもよい。
　上述した発電要素２０８は、図４に示すように、上部外装部材２０６と、下部外装部材２０７との間に収容されて、封止されている。本実施形態における上部外装部材２０６及び下部外装部材２０７としては、特に図示しないが、内側樹脂層、金属層、および外側樹脂層から成るラミネートフィルムで構成されている。
　このラミネートフィルムの内側樹脂層としては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、または、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。また、金属層としては、たとえば、アルミニウム等の金属箔で構成することができ、外側樹脂層としては、たとえば、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。
　そして、これらの外装部材２０６,２０７によって、電極タブ２０４,２０５の一部と発電要素２０８を包み込み、当該外装部材２０６,２０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウムやホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、当該空間を真空状態とした後に、電極タブ２０４,２０５を導出させた状態で外装部材２０６,２０７の外周部分を熱プレスにより熱融着することで、外装部材２０６,２０７の間に、電極タブ２０４,２０５の一部および発電要素２０８が収容されて封止された単電池２を得ることができる。
　本実施形態では、図１に示すように、以上に説明した単電池２が、冷却板３Ａを介して互いに積層されている。
　冷却板３Ａは、図１及び図２に示すように、単電池２よりも僅かに広い面積を有し、且つ、所定の厚みを有する板状の部材である。この冷却板３Ａは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の放熱性に優れた材料から構成されている。本実施形態における冷却板３Ａは、本発明における離反部材の一例に相当する。なお、冷却性能が特に要求されない場合には、離反部材を樹脂材料等で構成してもよい。
　この冷却板３Ａは、一対の本体部３２ａ、３２ｂと、本体部３２ａ、３２ｂの間に形成された低剛性部３３と、当該冷却板３Ａが支持部材４Ａに固定される固定部３１ａ、３１ｂと、を有している。この冷却板３Ａにおいて、本体部３２ａ、３２ｂと低剛性部３３とが単電池２に対向している。なお、平常状態において、単電池２と本体部３２ａ、３２ｂ及び低剛性部３３との間に僅かな隙間を有していてもよいし、単電池２と本体部３２ａ、３２ｂ及び低剛性部３３とを密着させてもよい。
　この冷却板３Ａは、図２における上側に固定部３１ａを有すると共に、図２における下側には固定部３１ｂを有しており、図１に示すように、冷却板３Ａと単電池２とが１つずつ交互に積層された状態で、これら２つの固定部３１ａ、３１ｂが後述する支持部材４Ａに溶接等によってそれぞれ固定されている。なお、固定部３１ａ、３１ｂでの固定方法は、特に限定されず、接着剤やボルト締めによって固定する方法であってもよい。
　本実施形態では上記のように、冷却板３Ａと単電池２とが１つずつ交互に積層されているが、特にこれに限られない。例えば、図５のように、一組の冷却板３Ａの間に２つの単電池２Ａが積層されていてもよい。なお、本例では、４つの単電池２を用いて電池装置１Ａを構成している。
　冷却板３Ａは、図１及び図２に示すように、固定部３１ａと固定部３１ｂの間に一対の本体部３２ａ、３２ｂと低剛性部３３を有しており、低剛性部３３は、２つの本体部３２ａ、３２ｂの間に位置している。この低剛性部３３は、冷却板３Ａの本体部３２ａ、３２ｂよりも薄く形成されており、図中のＸ方向に沿って延在しているため、冷却板３Ａに対して垂直方向（図１におけるＺ方向）に負荷が掛かると、低剛性部３３が屈曲して、冷却板３Ａが仮想上の屈曲線３４（図２参照）で図中のＺ方向に折れ曲がるようになっている。
　なお、低剛性部３３は上記に特に限定されず、例えば、低剛性部３３を冷却板３Ａの本体部３２ａ、３２ｂよりも剛性の低い材料で構成してもよい。或いは、冷却板３Ａを２つの剛性部材で構成し、それらを蝶番で繋ぐことにより屈曲可能となる構造であってもよい。
　また、本実施形態では、図２に示すように、低剛性部３３が延在する方向（図２におけるＸ方向）に沿って単電池２の正極タブ２０４及び負極タブ２０５が導出しているが、特にこれに限られない。例えば、低剛性部３３が延在する方向と直交する方向（図２におけるＹ方向）に、正極タブ２０４と負極タブ２０５の両方又はいずれか一方が導出していてもよい。
　支持部材４Ａは、図２に示すように、矩形状の断面形状を有する筒状の部材であり、金属や樹脂等で形成されている。この支持部材４Ａの内部には、図１に示すように、積層された単電池２と冷却板３Ａが収容されており、各冷却板３Ａの固定部３１ａが支持部材４Ａの内部における図中上側にそれぞれ固定され、固定部３１ｂが支持部材４Ａの内部における図中下側にそれぞれ固定されている。
　なお、支持部材の構成は図１及び図２に示すものに限定されず、図６～図８に示すような構成であってもよい。図６及び図７は本実施形態における支持部材の第１及び第２変形例を示す側面図、図８（ａ）及び図８（ｂ）は本実施形態における支持部材の第３変形例を示す断面図である。
　図６に示すように、支持部材４Ｂを、ボルト４３、スペーサー４４及びナット４５で構成してもよい。この場合には、冷却板３Ｂは四隅にボルト４３に対応するボルト穴（不図示）が設けられ、単電池２と冷却板３Ｂとが交互に積層して各冷却板３Ｂの間にスペーサー４４を挟んだ状態で、一方の側面（図６における右側）から各ボルト穴にボルト４３を通し、反対側面（図６における左側）からナット４５をそれぞれ締めて固定される。
　或いは、図７に示すように、支持部材４Ｃを、単電池２の側面（図７における上側及び下側）を覆う形状を有する冷却板３Ｃと、ボルト４３及びナット４５で構成されていてもよい。この場合において冷却板３Ｃは、単電池２と対向する面の四隅に、ボルト４３に対応するボルト穴（不図示）が設けられ、単電池２と冷却板３Ｃとが交互に積層した状態で、一方の側面（図７における左側）から各ボルト穴にボルト４３を通し、反対側面（図７における右側）からナット４５をそれぞれ締めて固定される。
　また、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、支持部材４Ｄは、単電池２と冷却板３Ａの積層方向の側面に、異常電池２１（後述）の膨張に応じて変形可能な蓋部４２を有していてもよい。蓋部４２は、例えば、所定の厚さを有するステンレス等の金属板や樹脂製の板状部材等によって形成される。なお、平常状態において単電池２と冷却板３Ａとの間に十分な間隙が形成されている場合には、蓋部４２を変形しない部材で構成してもよい。
　次に、本実施形態の作用について図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態における電池装置１Ａの作用を示す断面図である。
　過充電や内部短絡等の異常が発生した単電池（以下において異常電池２１と称する）は、その内部でガスが発生し、このガスによって異常電池２１の内圧が上昇するため、図９に示すように、異常電池２１の厚さ方向（図９におけるＺ方向）膨張する。この膨張により、異常電池２１に隣接する冷却板３Ａの本体部３２ａ、３２ｂに対して、異常電池２１が膨張する方向に押圧力が作用するが（図９における矢印部分）、冷却板３Ａは固定部３１ａ、３１ｂにおいて支持部材４Ａと固定されているため、この押圧力は、固定部３１ａ及び固定部３１ｂを支点として冷却板３Ａを外側に向かって傾ける力となってそれぞれ冷却板３Ａに伝わる。
　一方、冷却板３Ａは、固定部３１ａ、３１ｂの間に本体部３２ａ、３２ｂに比べて相対的に低い剛性を持つ低剛性部３３を有している。そのため、上記の押圧力による冷却板３Ａの歪みは低剛性部３３に集中し、その結果、図９に示すように、冷却板３Ａは異常電池２１の外側に向かって屈曲し、異常電池２１の両隣りの単電池（図９において符号２ａ、２ｂで示す）を押圧する。この屈曲により、単電池２１と単電池２ａ、２ｂとの間には幅Ｗ１の空隙３６ａが形成される。
　一般に、２つの物体間における熱伝達の関係は、フーリエの法則により下記（１）式で表される。
Ｉ＝λＳ（Ｔ２－Ｔ１）／Ｌ・・・（１）
　但し、上記（１）において、Ｉ[Ｗ]は伝熱量であり、λ[Ｗ／（ｍ・Ｋ）]は熱伝導率であり、Ｓ[ｍ２]は断面積であり、Ｌ[ｍ]は伝熱路の距離であり、Ｔ１[Ｋ]及びＴ２[Ｋ]は熱伝達が起こる２つの物体の温度を表している。
　この関係により、冷却板３Ａの屈曲により空隙３６ａが形成されることで、単電池２と異常電池２１の間の伝熱路の距離（Ｌ）が大きくなる一方で当該伝熱路の断面積（Ｓ）が小さくなり、熱伝導率（λ）も小さくなるので、伝熱量（Ｉ）は減少する。
　つまり、冷却板３Ａの屈曲により空隙３６ａが形成されることによって、異常電池２１で発生した熱が、異常電池２１の隣に積層されている単電池２ａ、２ｂに伝わることを抑制することができる。その結果、本実施形態では、異常電池２１の熱が隣の単電池２ａ、２ｂに伝わり、異常が異常電池２１の周囲の単電池２に拡大することを抑制することができる。
　また、本実施形態では、平常状態では冷却板３Ａが屈曲せず、空隙３６ａが形成されておらず、図中のＺ方向に沿った全体厚が薄くなるので、電池装置１Ａのサイズを小さくすることができる。
　また、本実施形態では、異常が発生した単電池２の膨張現象を利用して、異常の拡大化を抑制している。そのため、単電池２の異常を検知するコントローラ等を設けなくとも、少ない誤作動で異常を検知した上で当該異常が拡大しないための処置を迅速に施すことができる。
　なお、冷却板の構造を、図１０～図１１に示すようにしてもよい。図１０は本実施形態における冷却板の変形例を示す図であり、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は図１０のXI部の拡大図である。
　本実施形態における冷却板３Ｄは、図１０に示すように、冷却板３Ｄの本体部３２ａ、３２ｂの主面に対して実質的に平行であり、且つ、屈曲線３４（図中Ｘ方向）に対して実質的に直交する方向に沿って伸長可能な伸長部３７を本体部３２ａ、３２ｂと固定部３１ａ、３１ｂの間に有している。この伸長部３７は、低剛性部３３の屈曲に伴う冷却板３Ｄの伸びを吸収できるように、例えばＳ字形状やＷ字形状を有している。
　この場合には、図１１に示す拡大図のように、異常電池２１の膨張に伴って伸長部３７が伸長する。この作用により、異常電池２１の膨張時において、固定部３１ａ、３１ｂと固定している支持部材４Ａの側面が内側に引っ張られる力を緩和することができる。このため、異常電池２１の膨張によって支持部材４Ａが変形することを抑制できる。
<<第２実施形態>>
　図１２は本発明の第２実施形態における電池装置１Ｂの断面図である。第２実施形態における電池装置１Ｂは、冷却板３Ｅの構成が第１実施形態と異なる以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一である部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施形態における電池装置１Ｂの冷却板３Ｅは、図１２に示すように、冷却板３Ｅの側部（同図における右側及び左側）に第１の低剛性部３３１と第２の低剛性部３３２とを有しており、それら第１及び第２の低剛性部３３１、３３２の間に第１の切込３５１と第２の切込３５２が設けられている。本実施形態における冷却板３Ｅは、本発明における離反部材の一例に相当する。
　第１の低剛性部３３１は、図１２に示すように、冷却板３Ｅの図中の左側部と、後述する第１の切込３５１の第１の始点３５１ａとを結ぶように形成されている。この第１の低剛性部３３１は、冷却板３Ｅの本体部３２ａ、３２ｂよりも薄く形成されており、図中のＸ方向に沿って延在しているため、冷却板３Ｅに対して垂直方向（図１２におけるＺ方向）に負荷が掛かると、第１の低剛性部３３１が仮想上の屈曲線３４に沿って屈曲するようになっている。
　第２の低剛性部３３２は、図１２に示すように、冷却板３Ｅの図中の右側部と、後述する第２の切込３５２の第２の終点３５２ｂとを結ぶように形成される。この第２の低剛性部３３２も、冷却板３Ｅの本体部３２ａ、３２ｂよりも薄く形成されており、図中のＸ方向に沿って延在しているため、冷却板３Ｅに対して垂直方向（図１２におけるＺ方向）に負荷が掛かると、第２の低剛性部３３２が屈曲線３４に沿って屈曲するようになっている。
　このため、冷却板３Ｅは、冷却板３Ｅの垂直方向（図１２におけるＺ方向）に向かって負荷が掛かると、屈曲線３４で折れ曲がる。なお、冷却板３Ｅが、後述する第１及び第２の切込３５１、３５２を有していることによって屈曲線３４で屈曲可能な場合は、第１及び第２の低剛性部３３１，３３２を薄く形成しなくてもよい。
　第１の切込３５１は、冷却板３Ｅを貫通する切込であり、図１２に示すように、第１の始点３５１ａと第１の終点３５１ｂとの間に、図中上方に向かって突出した第１の凸形状３５１ｃを有している。また、第２の切込３５２も、冷却板３Ｅを貫通しており、図１２に示すように、第２の始点３５２ａと第１の終点３５２ｂとの間に、図中下方に向かって突出した第２の凸形状３５２ｃを有している。なお、第２の始点３５２ａは、第１の切込３５１における第１の終点３５１ｂと重なっている。
　このため、冷却板３Ｅに対して垂直方向（図１２におけるＺ方向）に負荷が掛かると、屈曲線３４で冷却板３Ｅが折れ曲がりつつ、当該負荷が加わる側面の反対側面に、第１及び第２の凸形状３５１ｃ、３５２ｃが突き出した状態となる。
　次に、本実施形態の作用について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態における電池装置の作用を示す断面図である。
　第１実施形態で説明したように、異常電池２１は内部に充満するガスの影響で膨張する。この膨張により、異常電池２１に隣接する冷却板３Ｅの本体部３２ａ、３２ｂに対して、異常電池２１が膨張する方向に押圧力が作用するが（図１３における矢印部分）、冷却板３Ｅは固定部３１ａ、３１ｂにおいて支持部材４Ａと固定されているため、この押圧力は、固定部３１ａ及び固定部３１ｂを支点として冷却板３Ｅを外側に向かって傾ける力となってそれぞれ冷却板３Ｅに伝わる。
　一方、冷却板３Ｅは、固定部３１ａ、３１ｂの間に本体部３２ａ、３２ｂに比べて相対的に低い剛性を持つ第１及び第２の低剛性部３３１，３３２を有し、且つ、それら第１及び第２の低剛性部３３１，３３２の間には第１及び第２の切込３５１、３５２を有している。そのため、上記の押圧力による冷却板３Ｅの歪みは第１及び第２の低剛性部３３１、３３２に集中し、その結果、図１３に示すように、冷却板３Ｅは異常電池２１の外側に向かって屈曲する。
　この屈曲により、単電池２と冷却板３Ａとの間には幅Ｗ１の空隙３６ａが形成されると共に、第１及び第２の凸形状３５１ｃ、３５２ｃが異常電池２１の両隣りの単電池２ａ、２ｂに向かって突き出すことによって幅Ｗ２の空隙３６ｂが形成される。このため、第１実施形態に比べて本実施形態では、異常電池２１の両側面にそれぞれ空隙３６ｂ分だけ大きな空隙が形成される。
　これにより、第１実施形態で説明した（１）式において、単電池２と異常電池２１の間の伝熱距離（Ｌ）は第１実施形態に比べて大きくなるため伝熱量（Ｉ）はより減少する。つまり、第１及び第２の凸形状３５１ｃ、３５２ｃによって形成された空隙３６ｂによって、異常電池２１の発熱が異常電池２１の隣に積層されている単電池２に伝わって異常が拡大することをより一層抑制することができる。
　また、本実施形態においても、平常状態では冷却板３Ｅが屈曲せず、空隙３６ａ及び空隙３６ｂが形成されておらず、図中のＺ方向に沿った全体厚が薄くなるので、電池装置１Ｂのサイズを小さくすることができる。
　さらに、本実施形態においても、異常が発生した単電池２の膨張現象を利用して、異常の拡大化を抑制している。そのため、単電池２の異常を検知するコントローラ等を設けなくとも、少ない誤作動で異常を検知した上で当該異常が拡大しないための処置を迅速に施すことができる。
　また、本実施形態では、冷却板３Ｅにおける第１及び第２の凸形状３５１ｃ、３５２ｃの２か所において、異常電池２１の隣の単電池２ａ、２ｂと冷却板３Ｅとが接する状態となる。このため、冷却板３Ｅの屈曲によって当該単電池２ａ、２ｂが受ける押圧は分散され、押圧により単電池２ａ、２ｂが折れることを抑制できる。
　なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　例えば、図１１で説明した伸長部３７を、第２実施形態における冷却板３Ｅに適用してもよい。
　１Ａ、１Ｂ・・・電池装置
　２、２ａ、２ｂ・・・単電池
　３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ・・・冷却板
　　３１ａ、３１ｂ・・・固定部
　　３２a、３２ｂ・・・本体部
　　３３・・・低剛性部
　　３３１～３３２・・・第１～第２の低剛性部
　　　３４・・・仮想上の屈曲線
　　　３５１～３５２　　　第１～第２の切込
　　３７・・・伸長部
　４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ・・・支持部材

Claims (3)

  1. 　複数の単電池と、
    　前記単電池の間に介在し、前記単電池の膨張に伴って前記単電池を相互に離反させる離反部材と、
    　前記離反部材を支持する支持部材と、を備え、
    　前記離反部材は、
    　前記支持部材に固定された固定部と、
    　前記離反部材における他の部分よりも相対的に低い剛性を有する低剛性部と、を有しており、
    　膨張した前記単電池が前記離反部材を押圧することで、前記低剛性部が仮想上の屈曲線に沿って屈曲して前記離反部材が隣の前記単電池を押圧することを特徴とする電池装置。
  2. 　請求項１に記載の電池装置であって、
    　前記離反部材は、前記屈曲線に対して実質的に直交する方向に沿って伸長可能である伸長部をさらに有することを特徴とする電池装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の電池装置であって、
    　前記離反部材は、
    　前記屈曲線から一方の側に向かって形成された凸状の第１の切り込みと、
    　前記屈曲線から他方の側に向かって形成された凸状の第２の切り込みと、をさらに有することを特徴とする電池装置。
PCT/JP2013/058260 2012-05-01 2013-03-22 電池装置 WO2013164932A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012104597A JP2013232364A (ja) 2012-05-01 2012-05-01 電池装置
JP2012-104597 2012-05-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013164932A1 true WO2013164932A1 (ja) 2013-11-07

Family

ID=49514333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/058260 WO2013164932A1 (ja) 2012-05-01 2013-03-22 電池装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2013232364A (ja)
WO (1) WO2013164932A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186707A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 Johnson Controls Technology Company Lithium-ion battery module comprising expansion accommodating elements and method for manufacturing comprising heat seal of cover to base of housing
JP2017103109A (ja) * 2015-12-02 2017-06-08 株式会社オートネットワーク技術研究所 冷却部材及び蓄電モジュール
WO2023005807A1 (zh) * 2021-07-27 2023-02-02 华为技术有限公司 液冷板、液冷系统及电子设备
WO2024011882A1 (zh) * 2022-07-13 2024-01-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 热管理部件、热管理系统、电池箱体、电池及用电装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6289237B2 (ja) * 2014-04-16 2018-03-07 三菱電機株式会社 組電池
JP6650399B2 (ja) * 2014-07-14 2020-02-19 株式会社カネカ 組電池及びそれを複数含む蓄電ユニット

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110833A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック及び電池パック用セパレータ
JP2009187781A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Toshiba Corp 組電池
JP2010033789A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Jm Energy Corp フィルム外装電気デバイス集合体
JP2011040368A (ja) * 2009-08-14 2011-02-24 Sb Limotive Co Ltd 電池モジュール
JP2012164463A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池モジュール
JP2012256467A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Honda Motor Co Ltd バッテリモジュール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110833A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック及び電池パック用セパレータ
JP2009187781A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Toshiba Corp 組電池
JP2010033789A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Jm Energy Corp フィルム外装電気デバイス集合体
JP2011040368A (ja) * 2009-08-14 2011-02-24 Sb Limotive Co Ltd 電池モジュール
JP2012164463A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池モジュール
JP2012256467A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Honda Motor Co Ltd バッテリモジュール

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186707A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 Johnson Controls Technology Company Lithium-ion battery module comprising expansion accommodating elements and method for manufacturing comprising heat seal of cover to base of housing
JP2017103109A (ja) * 2015-12-02 2017-06-08 株式会社オートネットワーク技術研究所 冷却部材及び蓄電モジュール
WO2023005807A1 (zh) * 2021-07-27 2023-02-02 华为技术有限公司 液冷板、液冷系统及电子设备
WO2024011882A1 (zh) * 2022-07-13 2024-01-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 热管理部件、热管理系统、电池箱体、电池及用电装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013232364A (ja) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013164932A1 (ja) 電池装置
JP5988668B2 (ja) 電池積層体
KR20130119457A (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
KR101139016B1 (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차 전지
JP2010161044A (ja) 蓄電モジュール
JP6149670B2 (ja) 電池モジュール
KR20120027226A (ko) 플랫 셀 및 히트 싱크를 구비한 전기 에너지 저장 장치
JP6052289B2 (ja) 組電池
JPWO2014010395A1 (ja) 電池構造体
JP2008235149A (ja) 組電池用スペーサ部材及び組電池
WO2019003928A1 (ja) バスバー及び電池積層体
WO2015002094A1 (ja) 電池セル
JP2016039094A (ja) 積層型電池及び電池モジュール
JP5173223B2 (ja) 加圧ホルダー付き組電池
JP6171332B2 (ja) 電池モジュール
WO2014077214A1 (ja) 蓄電デバイスおよび蓄電モジュール
JP2015056257A (ja) 二次電池
JP2018517268A (ja) 向上した冷却構造を有するバッテリーモジュール
JP2006172911A (ja) 電池モジュールとその製造方法
WO2014141753A1 (ja) 電池モジュール
JP4856029B2 (ja) 電気二重層キャパシタ
JP2009140616A (ja) 電池、組電池およびそれを搭載した車両
JP6507803B2 (ja) 電池モジュール
JP2009037834A (ja) 燃料電池
JP2012175084A (ja) 蓄電デバイス、蓄電セルの製造方法および蓄電デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13784282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13784282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1