WO2014010395A1 - Cell structure - Google Patents

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洋介 空
和幸 坂本
小比賀 基治
智明 吉川
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日産自動車株式会社
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Abstract

This invention is provided with: a plurality of flat secondary cells in which power-generating elements obtained by stacking electrode plates and separators are sealed using exterior members; metal parts in contact, between the flat secondary cells, with at least a part of the side surfaces of the flat secondary cells oriented along the direction perpendicular to the stacking direction of the electrode plates and the separators, the metal parts having surfaces oriented along the side surfaces; air layers that cover the side surfaces between the flat secondary cells, with the metal parts disposed therebetween; and a fixing part for fixing the metal parts. The fixing part is a case that houses the flat secondary cells.

Description

電池構造体Battery structure
 本発明は、電池構造体に関するものである。 The present invention relates to a battery structure.
 本出願は、2012年7月13日に出願された日本国特許出願の特願2012―157176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。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-157176 filed on Jul. 13, 2012. For designated countries that are allowed to be incorporated by reference, 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.
 複数の角形電池を断熱部材を介して積層して一体化し、当該断熱部材を角形電池の端面の略全面を覆う大きさにし、当該断熱部材に、熱伝導率が充分低いポリプロピレン、ポリウレタン等の合成樹脂を用いた集合電池が知られている(特許文献1)。 A plurality of prismatic batteries are stacked and integrated through a heat insulating member, and the heat insulating member is sized to cover substantially the entire end face of the prismatic battery, and the heat insulating member is composed of polypropylene, polyurethane, or the like having sufficiently low thermal conductivity. An assembled battery using a resin is known (Patent Document 1).
特開2004-362879号公報JP 2004-362879 A
 しかしながら、合成樹脂の断熱部材では断熱効果が充分でないため、角形電池で熱が発生した場合に、隣接する角形電池への熱伝導を抑制することができない、という問題があった。 However, since the heat insulating effect of the synthetic resin heat insulating member is not sufficient, there is a problem that when heat is generated in the rectangular battery, heat conduction to the adjacent rectangular battery cannot be suppressed.
 本発明が解決しようとする課題は、複数の二次電池間の熱伝導を抑制する電池構造体を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a battery structure that suppresses heat conduction between a plurality of secondary batteries.
 本発明は、複数の扁平型二次電池の間で、電極板及びセパレータの積層方向に対して垂直方向に沿う扁平型二次電池の側面の少なくとも一部と接触し、当該側面に沿った面を有する金属部と、複数の扁平型二次電池の間で、金属部を介して前記側面を覆う空気層と、金属部を固定する固定部とを備え、当該固定部を、複数の扁平型二次電池を収容するケースとすることによって上記課題を解決する。 The present invention is a surface that is in contact with at least a part of a side surface of a flat secondary battery along a direction perpendicular to the stacking direction of an electrode plate and a separator between a plurality of flat secondary batteries and along the side surface. A plurality of flat secondary batteries, an air layer that covers the side surface via the metal part, and a fixing part that fixes the metal part. The above-described problem is solved by using a case that houses a secondary battery.
 本発明は、二次電池の熱膨張が金属板で抑えられ、熱伝導率の低い空気層が確保されるため、二次電池から発した熱の伝導が当該空気層で抑えることができ、その結果として、複数の二次電池間の熱伝導を抑制することができる。 In the present invention, the thermal expansion of the secondary battery is suppressed by the metal plate, and an air layer having a low thermal conductivity is secured. Therefore, the conduction of heat generated from the secondary battery can be suppressed by the air layer, As a result, heat conduction between the plurality of secondary batteries can be suppressed.
本発明の実施形態に係る電池構造体に含まれる電池の平面図である。It is a top view of the battery contained in the battery structure which concerns on embodiment of this invention. 図1のII-II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 本発明の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。1 is a perspective view of a battery structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る電池構造体に含まれる単電池の斜視図である。It is a perspective view of the single cell contained in the battery structure concerning other embodiments of the present invention. 図4の単電池を積層して構成される電池モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery module comprised by laminating | stacking the cell of FIG. 本発明の他の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。It is a perspective view of the battery structure concerning other embodiments of the present invention. 図6の電池構造体の平面図であるIt is a top view of the battery structure of FIG. 図6のVIII-VIII線に沿う断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 6. 本発明の他の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。It is a perspective view of the battery structure concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。It is a perspective view of the battery structure concerning other embodiments of the present invention.
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
 最初に、本例の電池構造体1に含まれる電池10の構成について説明する。なお、電池構造体1の電池の構成は、以下の構成に限らず、他の構成をもつ電池を、本例の電池構造体1に適用してもよい。図1は電池10の平面図を、図2は図1のII-II線に沿う断面図を示す。なお、図1、2のX、Y、Z軸表示は、図3の軸表示と対応している。
<< First Embodiment >>
First, the configuration of the battery 10 included in the battery structure 1 of this example will be described. In addition, the structure of the battery of the battery structure 1 is not limited to the following structure, and a battery having another structure may be applied to the battery structure 1 of the present example. 1 is a plan view of the battery 10, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. The X, Y, and Z axis displays in FIGS. 1 and 2 correspond to the axis displays in FIG.
電池10は、リチウム系、平板状、積層タイプの扁平型(薄型)二次電池であり、図1及び図2に示すように、3枚の正極板11と、5枚のセパレータ12と、3枚の負極板13と、正極端子14と、負極端子15と、上部外装部材16と、下部外装部材17と、特に図示しない電解質とから構成されている。 The battery 10 is a lithium-based, flat plate, and laminated type flat (thin) secondary battery. As shown in FIGS. 1 and 2, the three positive plates 11, five separators 12, 3 The negative electrode plate 13, the positive electrode terminal 14, the negative electrode terminal 15, the upper exterior member 16, the lower exterior member 17, and an electrolyte (not particularly illustrated) are configured.
 このうちの正極板11、セパレータ12、負極板13及び電解質が発電要素18を構成し、また、正極板11、負極板13が電極板を構成し、上部外装部材16及び下部外装部材17が一対の外装部材を構成する。 Of these, the positive electrode plate 11, the separator 12, the negative electrode plate 13, and the electrolyte constitute a power generation element 18, the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 13 constitute an electrode plate, and the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 are a pair. The exterior member is configured.
 発電要素18を構成する正極板11は、正極端子14まで伸びている正極側集電体11aと、正極側集電体11aの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層11b,11cとを有する。なお、正極板11の正極層11b,11cは、正極側集電体11aの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図2に示すように、正極板11、セパレータ12及び負極板13を積層して発電要素18を構成する際に、正極板11においてセパレータ12に実質的に重なる部分のみに正極層11b,11cが形成されている。また、本例では正極板11と正極側集電体11aとが一枚の導電体で形成されているが、正極板11と正極側集電体11aとを別体で構成し、これらを接合してもよい。 The positive electrode plate 11 constituting the power generation element 18 includes a positive electrode side current collector 11a extending to the positive electrode terminal 14, and positive electrode layers 11b and 11c formed on both main surfaces of a part of the positive electrode side current collector 11a, respectively. Have In addition, the positive electrode layers 11b and 11c of the positive electrode plate 11 are not formed over both main surfaces of the entire positive electrode side current collector 11a, but as shown in FIG. When the power generation element 18 is configured by laminating the negative electrode plate 13, the positive electrode layers 11 b and 11 c are formed only on the portion of the positive electrode plate 11 that substantially overlaps the separator 12. Further, in this example, the positive electrode plate 11 and the positive electrode side current collector 11a are formed of a single conductor. However, the positive electrode plate 11 and the positive electrode side current collector 11a are formed separately and joined together. May be.
 正極板11の正極側集電体11aは、たとえばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極板11の正極層11b,11cは、たとえば、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO)等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン(S、Se、Te)化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極側集電体11aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。 The positive electrode side current collector 11a of the positive electrode plate 11 is made of an electrochemically stable metal foil such as an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or a nickel foil. Moreover, the positive electrode layers 11b and 11c of the positive electrode plate 11 are formed of, for example, lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), or lithium cobaltate (LiCoO 2 ), chalcogen ( S, Se, Te) A positive electrode side current collector obtained by mixing a positive electrode active material such as a compound, a conductive agent such as carbon black, an adhesive such as an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene, and a solvent. It is formed by applying to both main surfaces of a part of 11a, drying and rolling.
 発電要素18を構成する負極板13は、負極端子15まで伸びている負極側集電体13aと、当該負極側集電体13aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層13b,13cとを有する。なお、負極板13の負極層13b,13cも、負極側集電体13aの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図2に示すように、正極板11、セパレータ12及び負極板13を積層して発電要素18を構成する際に、負極板13においてセパレータ12に実質的に重なる部分のみに負極層13b,13cが形成されている。また、本例では負極板13と負極側集電体13aとが一枚の導電体で形成されているが、負極板13と負極側集電体13aとを別体で構成し、これらを接合してもよい。 The negative electrode plate 13 constituting the power generation element 18 includes a negative electrode side current collector 13a extending to the negative electrode terminal 15 and negative electrode layers 13b and 13c formed on both main surfaces of a part of the negative electrode side current collector 13a, respectively. And have. The negative electrode layers 13b and 13c of the negative electrode plate 13 are not formed over both main surfaces of the entire negative electrode current collector 13a. As shown in FIG. When the power generation element 18 is configured by laminating the negative electrode plate 13, the negative electrode layers 13 b and 13 c are formed only on the portion of the negative electrode plate 13 that substantially overlaps the separator 12. Further, in this example, the negative electrode plate 13 and the negative electrode side current collector 13a are formed of a single conductor. However, the negative electrode plate 13 and the negative electrode side current collector 13a are formed as separate bodies and are joined together. May be.
 負極板13の負極側集電体13aは、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、負極板13の負極層13b,13cは、たとえば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような、リチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、スチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体13aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。 The negative electrode side current collector 13a of the negative electrode plate 13 is composed of an electrochemically stable metal foil such as nickel foil, copper foil, stainless steel foil, or iron foil. Further, the negative electrode layers 13b and 13c of the negative electrode plate 13 are formed of styrene as a negative electrode active material that occludes and releases lithium ions, such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, or graphite. An aqueous dispersion of butadiene rubber resin powder is mixed, dried and then pulverized, so that the main material is carbonized styrene butadiene rubber supported on the surface of the carbon particles, and a binder such as an acrylic resin emulsion. Are further mixed, this mixture is applied to both main surfaces of a part of the negative electrode side current collector 13a, dried and rolled.
 負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。 When amorphous carbon or non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material, the flatness of the potential during charging and discharging is poor, and the output voltage decreases with the amount of discharge, so it is not suitable for the power supply of communication equipment and office equipment. However, it is advantageous when used as a power source for an electric vehicle because there is no sudden drop in output.
 発電要素18のセパレータ12は、上述した正極板11と負極板13との短絡を防止するものであり、電解質を保持する機能を備えてもよい。このセパレータ12は、たとえばポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。 The separator 12 of the power generation element 18 prevents a short circuit between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 13 described above, and may have a function of holding an electrolyte. The separator 12 is a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), for example. When an overcurrent flows, the pores of the layer are blocked by the heat generation and the current is cut off. It also has a function.
 なお、本例に係るセパレータ12は、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。このようにセパレータ12を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与することができる。 The separator 12 according to this example is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric may be used. it can. Thus, by making the separator 12 into multiple layers, various functions such as an overcurrent prevention function, an electrolyte holding function, and a separator shape maintenance (stiffness improvement) function can be provided.
 以上の発電要素18は、セパレータ12を介して正極板11と負極板13とが交互に積層されてなる。そして、3枚の正極板11は、正極側集電体11aを介して、金属箔製の正極端子14にそれぞれ接続される一方で、3枚の負極板13は、負極側集電体13aを介して、同様に金属箔製の負極端子15にそれぞれ接続されている。 The power generation element 18 is formed by alternately stacking the positive electrode plates 11 and the negative electrode plates 13 with the separators 12 interposed therebetween. The three positive plates 11 are respectively connected to the positive terminal 14 made of metal foil through the positive current collector 11a, while the three negative plates 13 are connected to the negative current collector 13a. In the same manner, each is connected to a negative electrode terminal 15 made of metal foil.
 なお、発電要素18の正極板11、セパレータ12、及び負極板13は、上記の枚数に何ら限定されず、たとえば1枚の正極板11、3枚のセパレータ12、及び1枚の負極板13でも発電要素18を構成することができ、必要に応じて正極板11、セパレータ12及び負極板13の枚数を選択して構成することができる。 In addition, the positive electrode plate 11, the separator 12, and the negative electrode plate 13 of the power generation element 18 are not limited to the above number, and for example, one positive plate 11, three separators 12, and one negative plate 13 are also included. The power generation element 18 can be configured, and the number of the positive electrode plate 11, the separator 12, and the negative electrode plate 13 can be selected and configured as necessary.
 正極端子14も負極端子15も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子14としては、上述の正極側集電体11aと同様に、たとえば厚さ0.2mm程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又はニッケル箔等を挙げることができる。また、負極端子15としては、上述の負極側集電体13aと同様に、たとえば厚さ0.2mm程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることができる。 The positive electrode terminal 14 and the negative electrode terminal 15 are not particularly limited as long as they are electrochemically stable metal materials. As the positive electrode terminal 14, for example, a thickness of about 0.2 mm is used, as in the positive electrode side current collector 11 a described above. An aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, a nickel foil, or the like can be given. Moreover, as the negative electrode terminal 15, like the above-mentioned negative electrode side collector 13a, nickel foil, copper foil, stainless steel foil, iron foil, etc. of thickness about 0.2 mm can be mentioned, for example.
 既述したが、図2に示す電池10の構成では、電極板11,13の集電体11a,13aを構成する金属箔自体を電極端子14,15まで延長することにより、換言すれば、1枚の金属箔11a,13aの一部に電極層(正極層11b,11c又は負極層13b,13c)を形成し、残りの端部を電極端子との接結部材とし、電極板11,13を電極端子14、15に接続する構成としたが、正極層及び負極層間に位置する集電体11a,13aを構成する金属箔と、接結部材を構成する金属箔とは別の材料や部品により接続してもよい。 As described above, in the configuration of the battery 10 shown in FIG. 2, the metal foil itself constituting the current collectors 11 a and 13 a of the electrode plates 11 and 13 is extended to the electrode terminals 14 and 15. An electrode layer ( positive electrode layer 11b, 11c or negative electrode layer 13b, 13c) is formed on a part of the sheet of metal foil 11a, 13a, and the remaining end portion is used as a connecting member to the electrode terminal. Although it was set as the structure connected to the electrode terminals 14 and 15, the metal foil which comprises the collectors 11a and 13a located between a positive electrode layer and a negative electrode layer, and the metal foil which comprises a connection member by different materials and components You may connect.
 上述した発電要素18は、上部外装部材16及び下部外装部材17に収容されて封止されている。特に図示はしないが、本例の上部外装部材16及び下部外装部材17は何れも、薄型電池1の内側から外側に向かって、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、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から構成されている内側層と、たとえばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、たとえばポリアミド系樹脂又は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されている外側層と、の三層構造とされている。 The power generation element 18 described above is housed and sealed in the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17. Although not specifically illustrated, the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 of this example are both resistant from the inner side to the outer side of the thin battery 1, such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer. An inner layer composed of a resin film excellent in electrolytic solution and heat-fusibility, an intermediate layer composed of a metal foil such as aluminum, and an electrical insulating property such as a polyamide resin or a polyester resin And an outer layer made of an excellent resin film.
 したがって、上部外装部材16及び下部外装部材17は何れも、たとえばアルミニウム箔等金属箔の一方の面(薄型電池1の内側面)をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面(薄型電池1の外側面)をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂-金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。 Therefore, both the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 are made of a resin such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer on one surface of the metal foil such as aluminum foil (inner surface of the thin battery 1). It is made of a flexible material such as a resin-metal thin film laminate material in which the other surface (the outer surface of the thin battery 1) is laminated with a polyamide resin or a polyester resin.
 このように、外装部材16,17が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材16,17の内側層を、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又はアイオノマー等の樹脂で構成することにより、金属製の電極端子14,15との良好な融着性を確保することが可能となる。 Thus, by providing the exterior members 16 and 17 with the metal layer in addition to the resin layer, it is possible to improve the strength of the exterior member itself. Further, the inner layers of the exterior members 16 and 17 are made of, for example, a resin such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer, so that good fusion properties with the metal electrode terminals 14 and 15 can be obtained. It can be secured.
 なお、図1及び図2に示すように、封止された外装部材16,17の一方の端部から正極端子14が導出され、当該他方の端部から負極端子15が導出されているが、電極端子14,15の厚さ分だけ上部外装部材16と下部外装部材17との融着部に隙間が生じるので、薄型電池1内部の封止性を維持するために、電極端子14,15と外装部材16,17とが接触する部分に、たとえばポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させてもよい。このシールフィルムは、正極端子14及び負極端子15の何れにおいても、外装部材16、17を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the positive terminal 14 is led out from one end of the sealed exterior members 16 and 17, and the negative terminal 15 is led out from the other end. Since a gap is formed in the fused portion between the upper exterior member 16 and the lower exterior member 17 by the thickness of the electrode terminals 14 and 15, the electrode terminals 14 and 15 are maintained in order to maintain the sealing performance inside the thin battery 1. For example, a seal film made of polyethylene, polypropylene, or the like may be interposed in a portion where the exterior members 16 and 17 are in contact with each other. It is preferable from the viewpoint of heat-fusibility that the seal film is made of a resin of the same system as the resin constituting the exterior members 16 and 17 in both the positive electrode terminal 14 and the negative electrode terminal 15.
 これらの外装部材16,17によって、上述した発電要素18、正極端子14の一部及び負極端子15の一部を包み込み、当該外装部材16,17により形成される内部空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや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、外装部材16,17により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材16,17の外周縁を熱プレスにより熱融着して封止する。 These exterior members 16, 17 enclose the power generation element 18, part of the positive electrode terminal 14 and part of the negative electrode terminal 15, so that the internal liquid space formed by the exterior members 16, 17 contains an organic liquid solvent. While injecting a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium chlorate, lithium borofluoride or lithium hexafluorophosphate as a solute, the space formed by the exterior members 16 and 17 is sucked into a vacuum state, The outer peripheral edges of the members 16 and 17 are heat-sealed by hot pressing and sealed.
 有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)やメチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を挙げることができるが、本例の有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ-ブチラクトン(γ-BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることもできる。 Examples of the organic liquid solvent include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate, but the organic liquid solvent in this example is limited to this. Alternatively, an organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent such as γ-butylactone (γ-BL) or dietoxyethane (DEE) in the ester solvent can also be used.
 次に、図3を用いて、本例の電池構造体1の構成を説明する。図3は電池構造体1の斜視図である。電池構造体1は、複数の電池10と、金属板21、22と、空気層30と、ロアケース40とを備えている。 Next, the configuration of the battery structure 1 of this example will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the battery structure 1. The battery structure 1 includes a plurality of batteries 10, metal plates 21 and 22, an air layer 30, and a lower case 40.
 複数の電池10は、各電池10に含まれる、正極板11、負極板13及びセパレータ12の積層方向(図2、3のY方向に相当)を、同一方向にして、一列に並べられている。電池10a及び電池10bが対になり、電池10c及び電池10dが対になるよう配置されている。電池10a及び電池10bの側面のうち、正極板11、負極板13及びセパレータ12の積層方向に対して垂直方向に沿う側面(XZ方向の面)であって、互いに対向する側面が重ね合うように、電池10a、電池10bが配置されている。電池10c、電池10dも、電池10a、10bと同様に、互いに対向する側面が重なり合うよう配置されている。また、電池10bと電池10cとの間に隙間が形成されるよう、電池10が配置されている。 The plurality of batteries 10 are arranged in a line with the stacking direction (corresponding to the Y direction in FIGS. 2 and 3) of the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, and the separator 12 included in each battery 10 being the same direction. . The battery 10a and the battery 10b are arranged in pairs, and the battery 10c and the battery 10d are arranged in pairs. Of the side surfaces of the battery 10a and the battery 10b, side surfaces (surfaces in the XZ direction) that are perpendicular to the stacking direction of the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, and the separator 12, and so that the side surfaces facing each other overlap. A battery 10a and a battery 10b are arranged. Similarly to the batteries 10a and 10b, the battery 10c and the battery 10d are also arranged so that the side surfaces facing each other overlap each other. Moreover, the battery 10 is arrange | positioned so that a clearance gap may be formed between the battery 10b and the battery 10c.
 金属板21、22は、金属により板状に形成された部材である。金属板21、22は電池10bと電池10cとの間の隙間に設けられ、金属板21及び金属板22は電池10bの側面及び電池10cの側面とそれぞれ接するように配置されている。 Metal plates 21 and 22 are members formed in a plate shape from metal. The metal plates 21 and 22 are provided in a gap between the battery 10b and the battery 10c, and the metal plate 21 and the metal plate 22 are disposed so as to be in contact with the side surface of the battery 10b and the side surface of the battery 10c, respectively.
 言い換えると、正極板11、負極板13及びセパレータ12の積層方向において、電池10bの両側面のうち、一方の側面は電池10aの側面と接しつつ、他方の側面は金属部21の側面と接している。また、金属板21の両側面のうち、一方の側面は電池10bの側面と接しつつ、他方の側面は空気層30に面している。 In other words, in the stacking direction of the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, and the separator 12, one side surface is in contact with the side surface of the battery 10 a and the other side surface is in contact with the side surface of the metal part 21. Yes. Further, of the both side surfaces of the metal plate 21, one side surface is in contact with the side surface of the battery 10 b and the other side surface faces the air layer 30.
 同様に、正極板11、負極板13及びセパレータ12の積層方向において、電池10cの両側面のうち、一方の側面は電池10dの側面と接しつつ、他方の側面は金属部22の側面と接している。また、金属板22の両側面のうち、一方の側面は電池10cの側面と接しつつ、他方の側面は空気層30に面している。 Similarly, in the stacking direction of the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, and the separator 12, one of the side surfaces of the battery 10 c is in contact with the side surface of the battery 10 d and the other side surface is in contact with the side surface of the metal portion 22. Yes. Further, of the both side surfaces of the metal plate 22, one side surface is in contact with the side surface of the battery 10 c, and the other side surface faces the air layer 30.
 金属板21、22の側面の面積が、当該側面に接触している電池10b、10cmの側面の面積以上になるよう形成されている。また金属板21、22の厚みは、積層方向の電池10の厚さより薄い。これにより、電池10b、10cの側面は、金属板21、22の側面に覆われることになる。 The area of the side surfaces of the metal plates 21 and 22 is formed to be equal to or greater than the area of the side surfaces of the batteries 10b and 10 cm in contact with the side surfaces. Moreover, the thickness of the metal plates 21 and 22 is thinner than the thickness of the battery 10 in the stacking direction. Thereby, the side surfaces of the batteries 10 b and 10 c are covered with the side surfaces of the metal plates 21 and 22.
 金属板21、22は、電池10b、10cから発せされる熱を伝導させることで、当該熱を放熱させるために設けられている。また金属板21、22は、電池10が異常短絡等により膨張する場合の、電池10の膨らみ(電池10b、10cの積層方向への膨らみ)を防ぐために設けられている。そのため、金属板21、22には、熱伝導性の高い金属材が用いられ、電池10の膨らみ対して、金属板21、22の形状を保つ金属材が用いられる。また、金属板21、22の厚さ(図3のY方向の厚さ)は、電池10の膨らみにより、容易に変形しないように、高い剛性を保つ厚さに規定されている。すなわち、図3のY方向において、金属板21、22の剛性は、少なくとも外装部材16、17の剛性より高くなるよう形成されている。 The metal plates 21 and 22 are provided to dissipate the heat by conducting heat generated from the batteries 10b and 10c. The metal plates 21 and 22 are provided to prevent the battery 10 from bulging (swelling in the stacking direction of the batteries 10b and 10c) when the battery 10 expands due to an abnormal short circuit or the like. Therefore, a metal material with high thermal conductivity is used for the metal plates 21 and 22, and a metal material that maintains the shape of the metal plates 21 and 22 against the swelling of the battery 10 is used. Further, the thickness of the metal plates 21 and 22 (thickness in the Y direction in FIG. 3) is regulated to a thickness that maintains high rigidity so as not to be easily deformed by the swelling of the battery 10. That is, in the Y direction in FIG. 3, the metal plates 21 and 22 are formed so that the rigidity is at least higher than the rigidity of the exterior members 16 and 17.
 金属板21と金属板22の側面の法線方向(上記の積層方向と同方向であり、図3のY方向に相当する)には、空気層30が設けられている。空気層30は、金属板21、22を、隙間を空けて配置するようことにより形成される空間である。空気層30は、隣り合う電池10bと電池10cとの間の熱伝導を抑制するために設けられている。そのため、空気層30の幅(図3のY方向の幅)は、金属板21、22間で熱が伝わらないように間隔を確保しつつ、電池構造体1の図3のY方向への大きさを抑制するような長さに規定されている。 An air layer 30 is provided in the normal direction of the side surfaces of the metal plate 21 and the metal plate 22 (which is the same direction as the above-described stacking direction and corresponds to the Y direction in FIG. 3). The air layer 30 is a space formed by arranging the metal plates 21 and 22 with a gap therebetween. The air layer 30 is provided to suppress heat conduction between the adjacent batteries 10b and 10c. Therefore, the width of the air layer 30 (the width in the Y direction of FIG. 3) is large in the Y direction of the battery structure 1 in FIG. 3 while ensuring a space so that heat is not transmitted between the metal plates 21 and 22. The length is specified so as to suppress this.
 空気層30は、金属板21、22を介して、電池10b、10cの各側面を覆うように形成され、言い換えると、空気層30と電池10b、10cとの間には、金属板21、22が狭持されている。 The air layer 30 is formed so as to cover the side surfaces of the batteries 10b and 10c via the metal plates 21 and 22, in other words, between the air layer 30 and the batteries 10b and 10c. Is pinched.
 ロアケース40は、複数の電池10を収容するための板状のケースであって、金属により形成されている。ロアケース40は、電池10の積層方向に沿った平面を有し、当該平面上に複数の電池10が載置される。複数の電池10とロアケース40の接触部分は接着剤等により接着されている。 The lower case 40 is a plate-like case for housing a plurality of batteries 10 and is made of metal. The lower case 40 has a plane along the stacking direction of the batteries 10, and the plurality of batteries 10 are placed on the plane. The contact portions of the plurality of batteries 10 and the lower case 40 are bonded with an adhesive or the like.
 金属板21、22は、ロアケース40の平面部分に対して垂直になるようにロアケース上に配置され、金属部21、22の一端とロアケース40との接触部分が溶接等により固定されている。これによりロアケース40は、金属板21、22を固定している。 The metal plates 21 and 22 are arranged on the lower case so as to be perpendicular to the plane portion of the lower case 40, and the contact portion between the one end of the metal portions 21 and 22 and the lower case 40 is fixed by welding or the like. Thereby, the lower case 40 fixes the metal plates 21 and 22.
 ここで、金属部21、22とロアケース40との接続部分について説明する。上記のとおり、電池10が膨張する場合には、膨張による応力(図3のY方向への応力)は金属板21、22の側面で受け止められる。そして、金属板21、22に加わった応力は、金属板21、22の一端(金属板21、22の側面における、図3のZ方向へ両端のうち、ロアケース40側の一端)とロアケース40との接続部分に集中する。そのため、電池10の膨張に基づく応力が当該接続部分に加わった場合に、金属板21、22がロアケース40から外れない程度に、当該接続部分の強度(接着強度)が高くなっている。一方、電池10とロアケース40との間の接着部分は、ロアケース40上における電池10の位置決めのために設けられているため、電池10とロアケース40との間の接着部分の接着強度は、金属板21、22とロアケース40との接続部分の強度より低くてもよい。 Here, the connection part between the metal parts 21 and 22 and the lower case 40 will be described. As described above, when the battery 10 expands, stress due to expansion (stress in the Y direction in FIG. 3) is received by the side surfaces of the metal plates 21 and 22. Then, the stress applied to the metal plates 21 and 22 is caused by one end of the metal plates 21 and 22 (one end on the lower case 40 side of both ends in the Z direction in FIG. 3 on the side surfaces of the metal plates 21 and 22) and the lower case 40. Concentrate on the connecting part. Therefore, when the stress due to the expansion of the battery 10 is applied to the connection portion, the strength (adhesion strength) of the connection portion is high enough that the metal plates 21 and 22 are not detached from the lower case 40. On the other hand, since the adhesion part between the battery 10 and the lower case 40 is provided for positioning the battery 10 on the lower case 40, the adhesion strength of the adhesion part between the battery 10 and the lower case 40 is a metal plate. It may be lower than the strength of the connecting portion between 21 and 22 and the lower case 40.
 ロアケース40は、金属板21、22と同様に、金属に形成されている。ロアケース40の好ましい熱伝導率は、10W/mK以上であればよい。これにより、ロアケース40は、放熱効果に優れているため、電池10から発生された熱は、金属板21、22を伝わって、ロアケース40から放熱される。 The lower case 40 is formed of metal in the same manner as the metal plates 21 and 22. The preferable thermal conductivity of the lower case 40 may be 10 W / mK or more. Thereby, since the lower case 40 is excellent in the heat dissipation effect, the heat generated from the battery 10 is radiated from the lower case 40 through the metal plates 21 and 22.
 上記のように、本例は、複数の電池10の間で、電池10の積層方向に対して垂直方向に沿う側面と接触しつつ、当該側面に沿った面を有する金属板21、22と、複数の電池10の間で、金属板21、22を介して、電池10の当該側面を覆う空気層30と、当該金属部21、22を固定するロアケース40とを備えている。これにより、隣り合う電池10の間には、空気層30が存在するため、電池10から発した熱が他の隣り合う電池10に伝わることを抑制することができる。また、金属板21、22を備えているため、電池10の熱を吸収することができ、放熱効果を高めることができる。 As described above, in this example, the metal plates 21 and 22 having the surfaces along the side surfaces are in contact with the side surfaces along the vertical direction with respect to the stacking direction of the batteries 10 between the plurality of batteries 10. Between the plurality of batteries 10, an air layer 30 that covers the side surface of the battery 10 via the metal plates 21 and 22 and a lower case 40 that fixes the metal parts 21 and 22 are provided. Thereby, since the air layer 30 exists between the adjacent batteries 10, it can suppress that the heat emitted from the battery 10 is transmitted to the other adjacent batteries 10. Moreover, since the metal plates 21 and 22 are provided, the heat of the battery 10 can be absorbed and the heat dissipation effect can be enhanced.
 また、剛性の高い金属板21、22をロアケース40に固定することで、電池10が内部短絡等により膨張する場合に、電池10の積層方向への変形が抑制されるため、空気層30を維持することができる。本例とは異なり、複数の電池10間に金属層21、22を設けてない場合には、電池の膨張により、空気層30が狭まるため、空気層30を維持することができなくなり、他の電池10への熱伝導を抑制することできない。また、本例とは異なり、空気層30の代わりに樹脂材を設けた場合には、電池10からの熱が金属板21、22を伝わることで、当該樹脂材が高温になり、溶解する可能性がある。一方、本発明は、空気層30を維持させることで、電池10の発熱に対して、他の電池10への熱伝導を抑制しつつ、放熱効果も高めることができる。 In addition, by fixing the highly rigid metal plates 21 and 22 to the lower case 40, when the battery 10 expands due to an internal short circuit or the like, deformation in the stacking direction of the battery 10 is suppressed, so the air layer 30 is maintained. can do. Unlike this example, when the metal layers 21 and 22 are not provided between the plurality of batteries 10, the air layer 30 is narrowed due to the expansion of the battery. The heat conduction to the battery 10 cannot be suppressed. Also, unlike this example, when a resin material is provided instead of the air layer 30, the resin material becomes hot and can be melted by the heat from the battery 10 being transmitted through the metal plates 21 and 22. There is sex. On the other hand, by maintaining the air layer 30, the present invention can enhance the heat dissipation effect while suppressing the heat conduction to the other battery 10 against the heat generation of the battery 10.
 また本例は、ロアケース40が金属により形成されている。これにより、金属板21、22で吸熱した熱をロアケース40から放熱することができるため、放熱効果を高めることができる。 In this example, the lower case 40 is made of metal. Thereby, since the heat absorbed by the metal plates 21 and 22 can be radiated from the lower case 40, the heat radiation effect can be enhanced.
 なお、本例は、電池10bと電池10cとの間に2枚の金属板21、22を設けたが、金属板21、22の何れか一方のみ設けてもよい。また、金属板21、22とロアケース40との接続部分は、ねじ等により締結させてもよい。また、電池10aと電池10b、及び、電池10cと電池10dは、必ずしも対になる必要はない。また、電池10aと電池10bとの間、又は、電池10cと電池10dとの間に、金属板21、22及び空気層30を設けてもよい。また、金属部21、22は、電池10b、10cの側面の少なくとも一部と接触すればよい。また金属部21、22とロアケース40とを一体化させてもよい。 In this example, the two metal plates 21 and 22 are provided between the battery 10b and the battery 10c, but only one of the metal plates 21 and 22 may be provided. Moreover, you may fasten the connection part of the metal plates 21 and 22 and the lower case 40 with a screw | thread etc. As shown in FIG. Further, the battery 10a and the battery 10b, and the battery 10c and the battery 10d do not necessarily have to be paired. Moreover, you may provide the metal plates 21 and 22 and the air layer 30 between the battery 10a and the battery 10b, or between the battery 10c and the battery 10d. Moreover, the metal parts 21 and 22 should just contact at least one part of the side surface of the batteries 10b and 10c. Further, the metal portions 21 and 22 and the lower case 40 may be integrated.
 上記の電池10が本発明の「扁平型二次電池」に相当し、金属板21、22が本発明の「金属部」に、ロアケース40が本発明の「固定部」に相当する。 The battery 10 corresponds to the “flat secondary battery” of the present invention, the metal plates 21 and 22 correspond to the “metal part” of the present invention, and the lower case 40 corresponds to the “fixing part” of the present invention.
《第2実施形態》
 発明の他の実施形態に係る電池構造体は、上述した第1実施形態に対して、金属板21、22の機能を電池モジュール50の一部の構成に持たせている点が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、その記載を適宜、援用する。
<< Second Embodiment >>
The battery structure according to another embodiment of the invention differs from the first embodiment described above in that the function of the metal plates 21 and 22 is provided in a part of the configuration of the battery module 50. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof is incorporated as appropriate.
 まず電池モジュール50の構成について説明する。なお、電池構造体の電池の構成は、以下に説明する構成に限らず、他の構成をもつモジュールを、本例の電池構造体1に適用してもよい。図4は電池モジュール50を構成する単電池の斜視図示す。図5は扁平薄型単電池を複数積層して構成された電池モジュールを示す。なお、図4、5のX、Y、Z軸表示は、図6~図8の軸表示と対応している。 First, the configuration of the battery module 50 will be described. The configuration of the battery of the battery structure is not limited to the configuration described below, and a module having another configuration may be applied to the battery structure 1 of this example. FIG. 4 is a perspective view of a single battery constituting the battery module 50. FIG. 5 shows a battery module configured by stacking a plurality of flat and thin single cells. The X, Y, and Z axis displays in FIGS. 4 and 5 correspond to the axis displays in FIGS.
 図1に示す単電池510は、端部に板状の電極端子511を有し、電極端子511の逆向きの端部に板状の電極端子512が、それぞれ電池の外方に向けて設けられている。電極端子511は陽極を、電極端子512は陰極の極性を有している。単電池510は、電極板及びセパレータを積層した発電要素を外装部材で封止することで形成されている。 The cell 510 shown in FIG. 1 has a plate-like electrode terminal 511 at the end, and a plate-like electrode terminal 512 is provided at the opposite end of the electrode terminal 511 toward the outside of the battery. ing. The electrode terminal 511 has an anode polarity, and the electrode terminal 512 has a cathode polarity. The unit cell 510 is formed by sealing a power generation element in which an electrode plate and a separator are stacked with an exterior member.
 そして、スペーサ513とスペーサ514が電極端子511を狭持し、スペーサ515とスペーサ516は電極端子512を狭持する。スペーサは絶縁性を有しており、単電極510と積層される単電池520との間の絶縁性を保つ。出力端子517は、電極端子511と電気的に接続されており、図2に示す電池モジュールの出力端子517となる。 The spacer 513 and the spacer 514 sandwich the electrode terminal 511, and the spacer 515 and the spacer 516 sandwich the electrode terminal 512. The spacer has an insulating property, and maintains the insulating property between the single electrode 510 and the unit cell 520 stacked. The output terminal 517 is electrically connected to the electrode terminal 511 and becomes the output terminal 517 of the battery module shown in FIG.
 単電池520は、単電池510の上面に積層される。スペーサ523は、単電池520の電極端子521を上下から狭持するスペーサのうち、下側のスペーサを示す。スペーサ525は、単電池520の電極端子522を上下から狭持するスペーサでのうち、同様に下側のスペーサを示している。電極端子521は陰極の極性を有し、電極端子522は陽極の極性を有す。単電池510と単電池520が積層される際は、電極端子511と電極端子521が電気的に接続される。これにより、単電池510と単電池520は、直列に接続され、積層される。 The unit cell 520 is stacked on the upper surface of the unit cell 510. The spacer 523 is a lower spacer among the spacers that sandwich the electrode terminal 521 of the unit cell 520 from above and below. The spacer 525 similarly indicates the lower spacer among the spacers that sandwich the electrode terminal 522 of the unit cell 520 from above and below. The electrode terminal 521 has a cathode polarity, and the electrode terminal 522 has an anode polarity. When the single battery 510 and the single battery 520 are stacked, the electrode terminal 511 and the electrode terminal 521 are electrically connected. Thereby, the unit cell 510 and the unit cell 520 are connected in series and stacked.
 なお、図4は、2個の単電池510、520を積層した状態のみを示したが、図5に示す電池モジュールのように3個以上の単電池を積層する場合は、別の単電池が、単電池の上面より積層され、別の単電池の正極の電極端子は電極端子522と接続する。これにより、3個の単電池が直列接続に積層する。 Note that FIG. 4 shows only the state in which two unit cells 510 and 520 are stacked. However, when three or more unit cells are stacked as in the battery module shown in FIG. The positive electrode terminal of another unit cell is connected to the electrode terminal 522 by being stacked from the upper surface of the unit cell. Thereby, three unit cells are stacked in series connection.
 図5に示す電池モジュール50の単電池530は、図4に示す単電池510、520を8個積層した電池積層体である(以下、8個の単電池を単電池530と総称する)。 The single cell 530 of the battery module 50 shown in FIG. 5 is a battery stack in which eight single cells 510 and 520 shown in FIG. 4 are stacked (hereinafter, the eight single cells are collectively referred to as a single cell 530).
 単電池530の一端には、陽極、陰極それぞれの出力端子531、532が接続される。スリーブ533は、積層されたそれぞれのスペーサに設けられた孔に挿入され、ボルト等により締め付けることで単電池530及びスペーサ534を固定する。絶縁カバー535は、出力端子531及び532が接続された単電池530の端面側に取り付けられ、電極端子を覆い、電極端子と単電池外部との間の絶縁性を保つ。同様に絶縁カバー535は、出力端子531、532の接続面とは逆側に取り付けられ、電極端子を覆う。スペーサ534とアッパーケース361の間には、緩衝材536を挿入する。緩衝材536は、車両等に電池モジュールを搭載する時に、車両の振動による単電池への影響を防ぐ機能を司る。 The output terminals 531 and 532 of the anode and the cathode are connected to one end of the unit cell 530, respectively. The sleeve 533 is inserted into a hole provided in each of the stacked spacers, and is fastened with a bolt or the like to fix the unit cell 530 and the spacer 534. The insulating cover 535 is attached to the end face side of the unit cell 530 to which the output terminals 531 and 532 are connected, covers the electrode terminal, and maintains insulation between the electrode terminal and the outside of the unit cell. Similarly, the insulating cover 535 is attached to the side opposite to the connection surface of the output terminals 531 and 532 and covers the electrode terminals. A buffer material 536 is inserted between the spacer 534 and the upper case 361. The shock absorbing material 536 controls the function of preventing the influence of the vibration of the vehicle on the single cell when the battery module is mounted on the vehicle or the like.
 ケース540は、アッパーケース541とロアケース542を有し、図示するようにロアケース542に単電池530等のアッセンブリを入れ、アッパーケース541の端部とロアケース542とをカシメ加工することで、単電池530及びスペーサ534等が収容される。ケース540は、薄板スチール板により形成される。 The case 540 includes an upper case 541 and a lower case 542. As shown in the drawing, an assembly such as a single cell 530 is inserted into the lower case 542, and the end portion of the upper case 541 and the lower case 542 are crimped to form the single cell 530. And a spacer 534 and the like are accommodated. Case 540 is formed of a thin steel plate.
 またアッパーケース541の表面には、ケース540の内方を向く、膨出部543が形成される。膨出部543は、アッパーケース541の中央部分をプレス成形により、エンボス状に形成される。膨出部543は、単電池530の短絡異常等により単電池530が膨張した際に、当該膨張を防ぐために設けられている。 Also, a bulging portion 543 is formed on the surface of the upper case 541 so as to face the inside of the case 540. The bulging portion 543 is formed in an embossed shape by press-molding the central portion of the upper case 541. The bulging portion 543 is provided to prevent the unit cell 530 from expanding when the unit cell 530 expands due to a short circuit abnormality of the unit cell 530 or the like.
 特に、本例では、薄板スチール板をケース540に用いており、単電池530の膨張に生じる応力(図5のY方向の応力)に対して剛性を高めるために、膨出部543を設けている。なお、ケース540の側面が、第1実施形態の金属板21、22のように、面一な平面部分で十分な剛性を持っている場合には、膨出部543をケース540に設けなくてもよい。 In particular, in this example, a thin steel plate is used for the case 540, and a bulging portion 543 is provided in order to increase rigidity against stress (stress in the Y direction in FIG. 5) generated when the single cell 530 expands. Yes. In addition, when the side surface of the case 540 has sufficient rigidity in a flat surface portion like the metal plates 21 and 22 of the first embodiment, the bulging portion 543 is not provided in the case 540. Also good.
 差込口537は、絶縁カバー535に設けられ、コネクタ(図示しない)と嵌合する。コネクタが差込口537に嵌合されると、単電池530を構成する単電池の電圧検出端子は、コネクタの端子と電気的に接続される。 The insertion port 537 is provided in the insulating cover 535 and is fitted with a connector (not shown). When the connector is fitted into the insertion port 537, the voltage detection terminals of the unit cells constituting the unit cell 530 are electrically connected to the terminals of the connector.
 なお、本例に係る電池モジュール50は、単電池を8個積層されたものであるが、必ずしも8個に限定されることはなく、それぞれの電池モジュールで適宜、構成する単電池の数を設定することができる。 The battery module 50 according to this example is a stack of eight unit cells, but is not necessarily limited to eight, and the number of unit cells that are appropriately configured in each battery module is set. can do.
 次に、図6~図8を用いて、本例の電池構造体1の構成を説明する。図6は電池構造体1の斜視図であり、図7は電池構造体1の平面図であり、図8は図6のVIII-VIII線に沿う断面図である。 Next, the configuration of the battery structure 1 of this example will be described with reference to FIGS. 6 is a perspective view of the battery structure 1, FIG. 7 is a plan view of the battery structure 1, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
 電池構造体1は、複数の電池モジュール50と、空気層30と、ロアケース40とを備えている。複数の電池モジュール50は、本例では12個の電池モジュールであるが、必ずしも12個である必要はなく、例えば10個であってもよい。また、12個の電池モジュール50は、ロアケース40内で、6個ずつの同数で2列に並べられて、各列では、2個ずつの電池モジュール50が、空気層30に相当する隙間を空けた状態で、並べられている。また、2列に並べられた電池モジュール50には、列と列との間に、空気層30が設けられている。 The battery structure 1 includes a plurality of battery modules 50, an air layer 30, and a lower case 40. The plurality of battery modules 50 are twelve battery modules in this example, but are not necessarily twelve, and may be ten, for example. The twelve battery modules 50 are arranged in two rows in the lower case 40 in the same number of six, and in each row, two battery modules 50 have a gap corresponding to the air layer 30. It is arranged in the state. The battery modules 50 arranged in two rows are provided with an air layer 30 between the rows.
 一列に並べられた6個の電池モジュール50は、第1実施形態に係る複数の電池10と同様に、各電池モジュール50に含まれる単電池530の積層方向(図6~図8のY方向)を同一方向にして、一列に並べられている。電池モジュール50bと電池モジュール50cとの間には、空気層30を形成するために、隙間が設けられている。また、電池モジュール50dと電池モジュール50eとの間には、空気層30を形成するために、隙間が設けられている。なお、図8において、電池モジュール50は、出力端子531、532等の構成を省略して図示されており、単電池530の内部構成も簡略化して図示されている。 The six battery modules 50 arranged in a line are stacked in the stacking direction of the cells 530 included in each battery module 50 (the Y direction in FIGS. 6 to 8), similarly to the plurality of batteries 10 according to the first embodiment. Are aligned in the same direction. A gap is provided between the battery module 50b and the battery module 50c in order to form the air layer 30. In addition, a gap is provided between the battery module 50d and the battery module 50e in order to form the air layer 30. In FIG. 8, the battery module 50 is illustrated with the configurations of the output terminals 531 and 532 omitted, and the internal configuration of the unit cell 530 is also simplified.
 電池モジュール50のケース540は、第1実施形態に係る金属板21、22と同様の機能を有しており、言い換えると、本例では、第1実施形態に係る金属板21、22に相当する部材がケース540により形成されている。すなわち、本例では、電池モジュール50の筐体であるケース540が金属により形成されているため、当該ケース540をロアケース40に固定することで、放熱作用と単電池530の膨張の抑止作用をもたせている。 The case 540 of the battery module 50 has the same function as the metal plates 21 and 22 according to the first embodiment. In other words, the case 540 corresponds to the metal plates 21 and 22 according to the first embodiment. A member is formed by the case 540. That is, in this example, the case 540 that is the housing of the battery module 50 is formed of metal, and thus fixing the case 540 to the lower case 40 has a heat dissipation function and a function of suppressing the expansion of the unit cell 530. ing.
 空気層30は、ケース540を介して、単電池530の側面(図6、図8のZ方向に沿う側面)を覆うように形成されている。空気層30の幅(図8のY方向の幅)は、金属板21、22間で、単電池530の発熱に基づく熱が伝わらないように間隔を確保しつつ、電池構造体1の図6のY方向への大きさを抑制するような長さに規定されている。 The air layer 30 is formed so as to cover the side surface (side surface along the Z direction in FIGS. 6 and 8) of the unit cell 530 through the case 540. The width of the air layer 30 (the width in the Y direction in FIG. 8) is such that a space is secured between the metal plates 21 and 22 so that heat based on the heat generated by the unit cells 530 is not transmitted, while FIG. The length is defined so as to suppress the size in the Y direction.
 ロアケース40は、図6に示すように12個の電池のモジュールを内部に収容するためのケースであり、直方体状の筐体になるよう形成されている。複数の電池モジュール50とロアケース40の接触部分は溶接等により固定されている。これによりロアケース40は、複数の電池モジュール50の各ケース540を固定している。 The lower case 40 is a case for accommodating twelve battery modules as shown in FIG. 6, and is formed to be a rectangular parallelepiped casing. The contact portions between the plurality of battery modules 50 and the lower case 40 are fixed by welding or the like. As a result, the lower case 40 fixes the cases 540 of the plurality of battery modules 50.
 上記のように、本例は、複数の単電池(電池の積層体)530の間で、単電池530の積層方向に対して垂直に沿う側面と接触しつつ、当該側面にそった面を有するケース540と、複数の単電池530の間で、ケース540を介して、単電池530の当該側面を覆う空気層30と、ケース540を固定するロアケース40とを備えている。これにより、複数の単電池530の間には、空気層30が存在するため、単電池530から発した熱が他の隣り合う単電池530に伝わることを抑制することができる。また、ケース540を備えているため、単電池530の熱を吸収することができ、放熱効果を高めることができる。また、剛性の高いケース540をロアケース40に固定することで、単電池530が内部短絡等により膨張し場合に、単電池530の積層方向への変形が抑制されるため、空気層30を維持することができる。その結果として、単電池530の発熱に対して、他の電池モジュール50への熱伝導を抑制しつつ、放熱効果も高めることができる。 As described above, the present example has a surface along the side surface in contact with the side surface perpendicular to the stacking direction of the unit cells 530 between the plurality of unit cells (battery stacks) 530. Between the case 540 and the plurality of unit cells 530, the air layer 30 that covers the side surface of the unit cell 530 and the lower case 40 that fixes the case 540 are provided via the case 540. Thereby, since the air layer 30 exists between the plurality of unit cells 530, it is possible to suppress the heat generated from the unit cells 530 from being transmitted to other adjacent unit cells 530. In addition, since the case 540 is provided, the heat of the unit cell 530 can be absorbed, and the heat dissipation effect can be enhanced. Further, by fixing the rigid case 540 to the lower case 40, the deformation of the single cells 530 in the stacking direction is suppressed when the single cells 530 expand due to an internal short circuit or the like, so that the air layer 30 is maintained. be able to. As a result, the heat dissipation effect can be enhanced while suppressing the heat conduction to the other battery modules 50 against the heat generation of the unit cell 530.
 上記の単電池530が本発明の「扁平型二次電池」に相当し、ケース540が本発明の「金属部」に相当する。 The unit cell 530 corresponds to the “flat secondary battery” of the present invention, and the case 540 corresponds to the “metal part” of the present invention.
《第3実施形態》
 図9は、本発明の他の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。本例は、上述した第1実施形態に対して、ロアケース40の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、その記載を適宜、援用する。
<< Third Embodiment >>
FIG. 9 is a perspective view of a battery structure according to another embodiment of the present invention. This example differs from the above-described first embodiment in the configuration of the lower case 40. Other configurations are the same as those in the first embodiment described above, and the description thereof is incorporated as appropriate.
 本例の電池構造体1は、複数の電池10と、空気層30と、ロアケース40とを備えている。ロアケース40は、一対の電池10a、10bの載置用の板となる第1ケース部41と、一対の電池10c、10dの載置用の板となる第2ケース部42と、第3ケース部43と、第4ケース部44と、第5ケース部45とを備えている。 The battery structure 1 of the present example includes a plurality of batteries 10, an air layer 30, and a lower case 40. The lower case 40 includes a first case portion 41 serving as a plate for placing the pair of batteries 10a and 10b, a second case portion 42 serving as a plate for placing the pair of batteries 10c and 10d, and a third case portion. 43, a fourth case portion 44, and a fifth case portion 45.
 第1ケース部41及び第2ケース部42は、板状の金属の部材である。そして、第1ケース部41及び第2ケース部42の主面上に、電池10a、10b及び電池10c、10dがそれぞれ配置されている。第3ケース43は、第1ケース41の平面部分の一端から、電池10の積層方向に対し垂直方向(図9のZ方向)に向けて延在した、板状の金属部材である。第4ケース44は、第2ケース42の平面部分の一端から、電池10の積層方向に対し垂直方向に向けて延在した、板状の金属部材である。 The first case part 41 and the second case part 42 are plate-like metal members. The batteries 10a and 10b and the batteries 10c and 10d are arranged on the main surfaces of the first case part 41 and the second case part 42, respectively. The third case 43 is a plate-like metal member that extends from one end of the planar portion of the first case 41 in a direction perpendicular to the stacking direction of the batteries 10 (the Z direction in FIG. 9). The fourth case 44 is a plate-like metal member that extends from one end of the planar portion of the second case 42 in a direction perpendicular to the stacking direction of the batteries 10.
 第5ケース部45は、第3ケース部43の一端(他端は第1ケース部41に固定されている)から第4ケース部44の一端(他端は第2ケース部42に固定されている)に向けて、延在するように形成され、第3ケース部43の当該一端と第4ケース部44の当該一端とを連結する板状の金属部材である。第3ケース部43の両側面(図9のXZ面)のうち、第4ケース部44と対向する対向面は、空気層30を臨み、当該対向面と反対側の側面は電池10bの側面と接触している。第4ケース部44の両側面(図9のXZ面)のうち、第3ケース部43と対向する対向面は、空気層30を臨み、当該対向面と反対側の側面は電池10cの側面と接触している。 The fifth case portion 45 has one end of the third case portion 43 (the other end is fixed to the first case portion 41) to one end of the fourth case portion 44 (the other end is fixed to the second case portion 42). It is a plate-shaped metal member that is formed so as to extend to connect the one end of the third case portion 43 and the one end of the fourth case portion 44. Of the both side surfaces (XZ plane in FIG. 9) of the third case portion 43, the facing surface facing the fourth case portion 44 faces the air layer 30, and the side surface opposite to the facing surface is the side surface of the battery 10b. In contact. Of both side surfaces (XZ surface in FIG. 9) of the fourth case portion 44, the facing surface facing the third case portion 43 faces the air layer 30, and the side surface opposite to the facing surface is the side surface of the battery 10c. In contact.
 また、第1ケース部41~第5ケース部45は、同一の金属材料であって、一体化しており、一枚の板状の金属部材を、折り曲げることで形成されている。これにより、第1ケース部41と第3ケース部43との間は固定され、第2ケース部42と第4ケース部44との間は固定される。 Further, the first case portion 41 to the fifth case portion 45 are made of the same metal material and are integrated, and are formed by bending a single plate-like metal member. Thereby, the space between the first case portion 41 and the third case portion 43 is fixed, and the space between the second case portion 42 and the fourth case portion 44 is fixed.
 空気層30は、第3ケース部43及び第4ケース部44に狭持されるように形成されている。空気層30の幅(図9のY方向の長さ)は、第5ケース部45により確保されている。すなわち、図9のY方向において、第5ケース部45の長さは、第3ケース部43の厚さに第4ケース部44の厚さを加えた長さより、長くなるよう形成されている。 The air layer 30 is formed so as to be sandwiched between the third case portion 43 and the fourth case portion 44. The width of the air layer 30 (the length in the Y direction in FIG. 9) is secured by the fifth case portion 45. That is, in the Y direction of FIG. 9, the length of the fifth case portion 45 is formed to be longer than the length of the third case portion 43 plus the thickness of the fourth case portion 44.
 空気層30の側面(ここでは、空気層を直方体状の空間として捉えている。)のうち、第3ケース部43と第4ケース部44との間に位置する側面には、電池積層体1の外方に向けて開口する開口部31が設けられており、一対の開口部31により、図9のX方向に風が通り抜けるように、空気層30が形成されている。 Of the side surface of the air layer 30 (here, the air layer is regarded as a rectangular parallelepiped space), the side surface located between the third case portion 43 and the fourth case portion 44 has the battery stack 1. The air layer 30 is formed by the pair of openings 31 so that the wind passes through in the X direction of FIG. 9.
 また、詳細な図示はしないが、車両の進行方向に対して、開口部31が対向するように、電池構造体1は車両に設けられており、車両走行時の風が、開口部31から入って、空気層30を通り、反対側の開口部31から出ていくようになっている。 Although not shown in detail, the battery structure 1 is provided in the vehicle so that the opening 31 is opposed to the traveling direction of the vehicle, and wind during vehicle travel enters from the opening 31. Then, it passes through the air layer 30 and exits from the opening 31 on the opposite side.
 上記のように、本例において、空気層30は、第3ケース部43及び第4ケース部44に狭持されつつ、外部からの空気を通す通気口31を有している。これにより、空気層30の温度を下げることができるため、空気層30と接するケース40の熱を放熱させることができる。 As described above, in the present example, the air layer 30 has the vent hole 31 through which air from the outside passes while being held between the third case portion 43 and the fourth case portion 44. Thereby, since the temperature of the air layer 30 can be lowered, the heat of the case 40 in contact with the air layer 30 can be radiated.
 なお、本例は、第1ケース部41~第5ケース部45を、一枚の板から形成したが、複数の板を溶接やねじ止め等でつなぎ合わせることで、形成してもよい。 In this example, the first case portion 41 to the fifth case portion 45 are formed from a single plate, but may be formed by connecting a plurality of plates by welding or screwing.
 上記の第3ケース部43及び第4ケース部44が本発明の「金属部」に相当する。 The third case portion 43 and the fourth case portion 44 described above correspond to the “metal portion” of the present invention.
《第4実施形態》
 図10は、本発明の他の実施形態に係る電池構造体の斜視図である。本例は、上述した第1実施形態に対して、ロアケース40の構成と、補強部61、62を設けている点が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、第1実施形態及び第3実施形態の記載を適宜、援用する。
<< 4th Embodiment >>
FIG. 10 is a perspective view of a battery structure according to another embodiment of the present invention. This example is different from the above-described first embodiment in that the configuration of the lower case 40 and the reinforcing portions 61 and 62 are provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and the descriptions of the first and third embodiments are incorporated as appropriate.
 電池構造体1は、複数の電池10と、金属板21、22と、空気層30と、ロアケース40と、補強部61、62を備えている。ロアケース40は、第1ケース部41及び第2ケース部42を備えている。第1ケース部41及び第2ケース部42の構成は、第3実施形態に係る構成と同様であるため、説明を省略する。金属板21、22は、第1ケース部41及び第2ケース部42の端部に、それぞれ固定されている。 The battery structure 1 includes a plurality of batteries 10, metal plates 21 and 22, an air layer 30, a lower case 40, and reinforcing portions 61 and 62. The lower case 40 includes a first case portion 41 and a second case portion 42. Since the structure of the 1st case part 41 and the 2nd case part 42 is the same as the structure which concerns on 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted. The metal plates 21 and 22 are fixed to the end portions of the first case portion 41 and the second case portion 42, respectively.
補強部61、62は、金属板21、22を補強するための部材であって、角柱の形状に形成されている。補強部61、62は、金属板21、22の側面のうち、空気層30を臨む側面に、接着剤等により接着されている。補強部61、62の長手方向が電池10の積層方向に対して垂直方向になるように、補強部61、62は金属板21、22の側面に設けられている。 The reinforcing portions 61 and 62 are members for reinforcing the metal plates 21 and 22 and are formed in a prismatic shape. The reinforcing portions 61 and 62 are bonded to the side surface of the metal plates 21 and 22 facing the air layer 30 with an adhesive or the like. The reinforcing portions 61 and 62 are provided on the side surfaces of the metal plates 21 and 22 so that the longitudinal direction of the reinforcing portions 61 and 62 is perpendicular to the stacking direction of the battery 10.
また、補強部61、62は、空気層30に設けられているため、空気層30の伝熱防止作用を妨げないよう、樹脂により形成されている。金属板21、22の側面について、電池10が発熱すると、当該側面の中央部がより高温になる。そのため、補強部61、62は、金属板21、22の側面の中央部以外の部分に設けることで、熱による補強部61、62の変形を防いでいる。なお、補強部61、62の好ましい熱伝導率は、0.5W/mK以下であればよい。 Moreover, since the reinforcement parts 61 and 62 are provided in the air layer 30, they are formed of resin so as not to hinder the heat transfer preventing action of the air layer 30. When the battery 10 generates heat with respect to the side surfaces of the metal plates 21 and 22, the central portion of the side surfaces becomes higher in temperature. Therefore, the reinforcement parts 61 and 62 are provided in parts other than the center part of the side surface of the metal plates 21 and 22, thereby preventing deformation of the reinforcement parts 61 and 62 due to heat. In addition, the preferable thermal conductivity of the reinforcement parts 61 and 62 should just be 0.5 W / mK or less.
 電池10の異常短絡により、電池10は膨張しようとし、金属板21、22は図10のY方向への応力を受ける。本例では、図10のX方向を長手方向とする補強部61、62が設けられているため、図10のZ方向を折り目とする屈曲に対して、剛性を高めることができる。これにより、電池10の膨張を抑制しつつ、空気層30を維持させることができる。 The battery 10 tends to expand due to the abnormal short circuit of the battery 10, and the metal plates 21 and 22 are subjected to stress in the Y direction in FIG. In this example, since the reinforcement parts 61 and 62 which make the X direction of FIG. 10 a longitudinal direction are provided, rigidity can be improved with respect to the bending which makes the Z direction of FIG. 10 a crease | fold. Thereby, the air layer 30 can be maintained while suppressing the expansion of the battery 10.
 上記のように、本例は、金属板21、22の側面のうち、空気層30を臨む側面に、金属板21、22の剛性を補強するための補強部61、62を設ける。これにより、金属板21、22の剛性が高まるため、電池10の膨張の抑制効果を高めることができる。 As described above, in this example, the reinforcing portions 61 and 62 for reinforcing the rigidity of the metal plates 21 and 22 are provided on the side surfaces of the metal plates 21 and 22 facing the air layer 30. Thereby, since the rigidity of the metal plates 21 and 22 increases, the suppression effect of expansion of the battery 10 can be enhanced.
 なお、本例では、補強部61、62を複数設けたが、一本であってもよい。また、補強部61、62は、金属板21、22の側面上で平行になるよう設けられたが、当該側面上で十字状になるように設けてもよい。 In this example, a plurality of reinforcing portions 61 and 62 are provided, but a single reinforcing portion may be provided. Moreover, although the reinforcement parts 61 and 62 were provided so that it might become parallel on the side surface of the metal plates 21 and 22, you may provide so that it may become a cross shape on the said side surface.
1…電池構造体
10…電池
 11…正極板
  11a…正極側集電体
  11b、11c…正極層
 12…セパレータ
 13…負極板
  13a…負極側集電体
  13b、13c…負極層
 14…正極端子(電極端子)
 15…負極端子(電極端子)
 16…上部外装部材
 17…下部外装部材
 18…発電要素
21、22…金属板
30…空気層
 31…開口部
40…ロアケース
 41…第1ケース部
 42…第2ケース部
 43…第3ケース部
 44…第4ケース部
 45…第5ケース部
50…電池モジュール
 510、520、530…単電池
511、512、521、522…電極端子
513~516、523、525、534…スペーサ
517、531、532…出力端子
533…スリーブ
535…絶縁カバー
536…緩衝材
537…差込口
540…ケース
541…アッパーケース
542…ロアケース
543…膨出部
61、62…補強部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery structure 10 ... Battery 11 ... Positive electrode plate 11a ... Positive electrode side collector 11b, 11c ... Positive electrode layer 12 ... Separator 13 ... Negative electrode plate 13a ... Negative electrode side collector 13b, 13c ... Negative electrode layer 14 ... Positive electrode terminal ( Electrode terminal)
15 ... Negative terminal (electrode terminal)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Upper exterior member 17 ... Lower exterior member 18 ... Electric power generation element 21,22 ... Metal plate 30 ... Air layer 31 ... Opening part 40 ... Lower case 41 ... 1st case part 42 ... 2nd case part 43 ... 3rd case part 44 ... 4th case part 45 ... 5th case part 50 ... Battery module 510, 520, 530 ... Single cells 511, 512, 521, 522 ... Electrode terminals 513 to 516, 523, 525, 534 ... Spacers 517, 531, 532 ... Output terminal 533, sleeve 535, insulating cover 536, cushioning material 537, insertion port 540, case 541, upper case 542, lower case 543, bulging portions 61, 62, reinforcing portion

Claims (5)

  1.  電極板及びセパレータを積層した発電要素を外装部材で封止した複数の扁平型二次電池と、
     前記複数の扁平型二次電池の間で、前記電極板及び前記セパレータの積層方向に対して垂直方向に沿う前記扁平型二次電池の側面の少なくとも一部と接触し、前記側面に沿った面を有する金属部と、
     前記複数の扁平型二次電池の間で、前記金属部を介して前記側面を覆う空気層と、
     前記金属部を固定する固定部とを備え、
    前記固定部は、
     前記複数の扁平型二次電池を収容するケースである
    ことを特徴とする電池構造体。
    A plurality of flat secondary batteries in which a power generation element in which an electrode plate and a separator are stacked is sealed with an exterior member;
    A surface that is in contact with at least a part of a side surface of the flat secondary battery along a direction perpendicular to the stacking direction of the electrode plate and the separator between the plurality of flat secondary batteries and extends along the side surface A metal part having
    Between the plurality of flat secondary batteries, an air layer covering the side surface via the metal part,
    A fixing part for fixing the metal part,
    The fixing part is
    A battery structure which is a case for accommodating the plurality of flat secondary batteries.
  2. 前記固定部は、金属により形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の電池構造体。
    The battery structure according to claim 1, wherein the fixing portion is made of metal.
  3. 前記複数の扁平型二次電池を収容するケースをさらに備え、
    前記金属部は、前記ケースにより形成されている
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の電池構造体。
    A case for accommodating the plurality of flat secondary batteries;
    The battery structure according to claim 1, wherein the metal part is formed by the case.
  4. 前記空気層は、一対の前記金属部に狭持され、外部からの空気を通す通気口を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の電池構造体。 The battery structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the air layer is sandwiched between a pair of the metal portions and has a vent hole through which air from the outside passes.
  5.  前記金属部の側面のうち、前記空気層を臨む側面に、前記金属部の剛性を補強する補強部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の電池構造体。
    The battery structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising a reinforcing portion that reinforces rigidity of the metal portion on a side surface of the metal portion facing the air layer. .
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