WO2017057207A1 - 組電池 - Google Patents
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Abstract
複数の二次電池を備えた組電池において、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制する。扁平角形の二次電池1が厚さ方向(X軸方向)にスペーサ部材2と交互に積層された組電池100である。スペーサ部材2は、二次電池1の幅方向(Y軸方向)の一側と他側にそれぞれ配置され、幅方向に沿う二次電池1の広側面10wの一部に対向する第1部分21と、該第1部分21に接続されて厚さ方向に沿う二次電池1の狭側面10nの少なくとも一部に対向する第2部分22と、を有する。
Description
本発明は、複数の角形二次電池を備えた組電池に関する。
例えば、電気自動車やハイブリッドカー等の車両には、複数の角形二次電池を備えた組電池が搭載されている。車両用の組電池の一例として、複数の角形電池セルを、セパレータを介して送風隙間を設ける状態で積層したものが知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1に記載された組電池のセパレータは、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設してなる絶縁シートと、この絶縁シートの両側にあって、絶縁シートを挟着してなる一対の分割セパレータとを備えている。
特許文献1に記載された分割セパレータは、角形電池セルの外周に沿う枠部を有し、この枠部の内側を開口して、この開口部において、絶縁シートの両面と角形電池セルの間に送風隙間を設けている。さらに、この分割セパレータは、送風隙間に気体を送風する送風開口を枠部に有している。特許文献1に記載された車両用の組電池は、この分割セパレータの送風開口から送風隙間に強制送風して角形電池セルを冷却し、又は加温するようにしている。
前記特許文献1の組電池は、大電流での充放電を繰り返すことで、組電池を構成する個々の角形電池セルが膨張と収縮を繰り返す。これにより、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設された分割セパレータの枠部の横枠や支持ロッドに対して応力が作用し、横枠や支持ロッドに疲労破壊や塑性変形が生じる虞がある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の扁平角形の二次電池を備えた組電池において、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明の組電池は、扁平角形の二次電池が厚さ方向にスペーサ部材と交互に積層された組電池であって、前記スペーサ部材は、前記二次電池の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記幅方向に沿う前記二次電池の広側面の一部に対向する第1部分と、該第1部分に接続されて前記厚さ方向に沿う前記二次電池の狭側面の少なくとも一部に対向する第2部分と、を有することを特徴とする。
本発明の組電池によれば、個々の二次電池が充放電に伴って膨張と収縮を繰り返しても、個々の二次電池に隣接して配置されるスペーサ部材の疲労破壊や塑性変形を抑制することができる。
以下、本発明の組電池の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係る組電池100の外観斜視図である。図2は、図1に示す組電池100の分解斜視図である。本実施形態の組電池100は、扁平角形の二次電池1が厚さ方向にスペーサ部材2と交互に配置された組電池である。以下の説明では、二次電池1の厚さ方向をX軸方向、二次電池1の幅方向をY軸方向、二次電池1の高さ方向をZ軸方向とするXYZ直交座標系を用いる場合がある。
図1は、本発明の実施形態1に係る組電池100の外観斜視図である。図2は、図1に示す組電池100の分解斜視図である。本実施形態の組電池100は、扁平角形の二次電池1が厚さ方向にスペーサ部材2と交互に配置された組電池である。以下の説明では、二次電池1の厚さ方向をX軸方向、二次電池1の幅方向をY軸方向、二次電池1の高さ方向をZ軸方向とするXYZ直交座標系を用いる場合がある。
本実施形態の組電池100は、複数の二次電池1と、複数のスペーサ部材2と、一対の端部スペーサ部材3と、一対のエンドプレート4と、一対のサイドプレート5とを備えている。詳細は後述するが、本実施形態の組電池100は、一対のスペーサ部材2が二次電池1の幅方向(Y軸方向)の一側と他側に分離して配置され、それぞれ、二次電池1の広側面10wの一部に対向する第1部分21と、第1部分21から延出して二次電池1の狭側面10nの少なくとも一部に対向する第2部分22とを有することを特徴としている。
二次電池1は、扁平角形の概ね直方体形状を有し、上面の幅方向の一端と他端に正極外部端子11と負極外部端子12とを有している。二次電池1は、その厚さ方向(X軸方向)にスペーサ部材2と交互に配置され、スペーサ部材2を介在させて積層されている。複数の二次電池1は、隣接する2つの二次電池1,1のうち、一方の二次電池1の正極外部端子11と、他方の二次電池1の負極外部端子12とが、二次電池1の積層方向(X軸方向)に隣り合うように、交互に180°反転させて積層され、図示を省略するバスバーによって直列に接続される。
図3は、図1及び図2に示す二次電池1の外観斜視図である。二次電池1は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の電池容器10を備え、幅方向を長辺とする概ね長方形の上面10t及び底面10bと、幅方向に沿う最大面積の広側面10wと、厚さ方向に沿う比較的面積の小さい狭側面10nとを有している。組電池100の組立時に、複数の二次電池1は、隣り合う二次電池1の互いの広側面10w同士がスペーサ部材2を介して対向するように積層して配置される。
電池容器10は、有底角筒状の電池缶13と矩形平板状の電池蓋14とを有し、例えばレーザ溶接によって電池蓋14が接合されて電池缶13の上部開口が封止されている。図示は省略するが、電池容器10の内部には、例えば、長尺帯状の正極電極及び負極電極を長尺帯状のセパレータを介在させて捲回した捲回体と、該捲回体の各電極と各外部端子11,12とを接続する一対の集電板と、一対の集電板を電池蓋14に対して固定する絶縁部材と、捲回体を覆う絶縁シートと、電解液とが収容されている。
電池蓋14の長手方向(Y軸方向)すなわち二次電池1の幅方向の一端と他端には、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の正極外部端子11と、例えば銅又は銅合金製の負極外部端子12とが設けられている。正極外部端子11と負極外部端子12は、それぞれ電池蓋14を貫通して電池容器10の内部の正極集電板と負極集電板に接続されることで、それぞれ捲回体を構成する正極電極と負極電極に接続されている。各外部端子11,12と電池蓋14との間には、絶縁性を有する樹脂製のガスケット15が配置されている。ガスケット15は、各外部端子11,12と電池蓋14との間を絶縁するとともに、電池蓋14に設けられた貫通孔を封止している。
電池蓋14は、長手方向の中間部にガス排出弁16と注液孔17とを有している。ガス排出弁16は、例えば電池蓋14を部分的に薄肉化することによって形成され、何らかの異常によって電池容器10の内圧が設定圧力を超えて上昇したときに開裂してガスを排出し、電池容器10の内圧を低減させる。注液孔17は、電池蓋14に穿設された貫通孔であり、電池容器10の内部に電解液を注入するのに用いられ、電解液の注入後に、例えばレーザ溶接によって注液栓18が接合されて封止される。
以上の構成により、二次電池1は、外部から正極外部端子11及び負極外部端子12を介して供給された電力を電池容器10内部の捲回体に蓄え、又は、捲回体に蓄えた電力を正極外部端子11及び負極外部端子12を介して外部へ供給することができる。
図4は、図2に示すスペーサ部材2を示す外観斜視図である。図5は、図1に示す組電池100の拡大平面図である。
スペーサ部材2は、例えば絶縁性を有する樹脂によって製作され、前述のように二次電池1の幅方向の一側と他側に分離して配置される。スペーサ部材2は、それぞれ、二次電池1の広側面10wの一部に対向する第1部分21と、該第1部分21から延出して二次電池1の狭側面10nの少なくとも一部に対向する第2部分22とを有している。
スペーサ部材2の第1部分21は、二次電池1の幅方向(Y軸方向)及び高さ方向(Z軸方向)に延在して、積層方向(X軸方向)に隣接する2つの二次電池1の広側面10wの間に配置され、両方の広側面10wに当接する薄い板状の部分である。スペーサ部材2の第1部分21は、例えば、積層方向に隣接する2つの二次電池1の間隔を保持して絶縁性を確保する。
スペーサ部材2の第1部分21は、例えば、二次電池1の幅方向に沿う幅寸法W1が二次電池1の高さ方向に沿う高さ寸法H1よりも小さく、二次電池1の高さ方向を長手方向とする細長い長方形の板状に形成することができる。スペーサ部材2の第1部分21の高さ寸法H1は、二次電池1の電池容器10の高さ寸法Hと概ね等しくすることができる。スペーサ部材2の第1部分21の厚さ寸法T1は、強度確保と組電池100の小型化の観点から、0.1mm以上、3.0mm以下であることが好ましい。
スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、第2部分22から延在する第1部分21を、二次電池1の広側面10wの一部に対向させることができる寸法であれば、特に限定されない。具体的には、二次電池1の広側面10wと狭側面10nとの間の角部に曲面状のR部10rを有する場合、第1部分21の幅寸法W1は、第2部分22から延在する第1部分21の幅方向の端部21aが、R部10rと広側面10wとの間の境界を超えて、広側面10wに対向する位置に達するように設定することができる。また、二次電池1の広側面10wと狭側面10nとの間の角部にR部10rを有しない場合、第1部分21の幅寸法W1は、電池缶13の肉厚よりも大きければよい。なお、第1部分21の幅寸法W1は、組電池100の組立時や二次電池1の充放電時に作用する圧縮力に耐え得る寸法に設定する必要がある。
スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、組電池100の組立時にスペーサ部材2の第1部分21によって二次電池1の電池容器10を圧縮して寸法を均一化する観点から、10mm以上であることが好ましい。また、二次電池1の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材2の第1部分21の寸法及び形状は、二次電池1を均一に保持する観点から、同一であることが好ましい。また、二次電池1の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材2は、互いに分離されていれば、第1部分21同士が接していてもよいが、第1部分21に作用する応力を低減する観点から、第1部分21同士の間に間隔を有することが好ましい。
したがって、スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、電池容器10の幅寸法Wの1/2以下にすることができる。なお、スペーサ部材2の第1部分21は、二次電池1の高さ方向に所定の間隔をあけて複数の第1部分21が配置された櫛歯状の構成を有してもよい。この場合、二次電池1の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材2のうち、一方の櫛歯状の第1部分21と他方の櫛歯状の第1部分21とを噛合させ、互いの第1部分21が高さ方向に交互に配置されるようにしてもよい。この場合、スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、電池容器10の幅寸法W以下にすることができる。
スペーサ部材2の第2部分22は、二次電池1の厚さ方向(X軸方向)及び高さ方向(Z軸方向)に延在する薄い板状の部分であり、電池容器10とサイドプレート5との間に配置され、これらの間を絶縁する。本実施形態において、スペーサ部材2の第2部分22は、積層方向(X軸方向)に隣接する2つの二次電池1の狭側面10nに対向している。また、本実施形態において、スペーサ部材2の第2部分22は、積層方向に隣接する2つの二次電池1のうち、一方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積と、他方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積とが概ね等しくなっている。
換言すると、スペーサ部材2の第2部分22は、第1部分21の幅方向(Y軸方向)の一端から二次電池1の積層方向(X軸方向)の両側に向けて延出し、積層方向に隣接する2つの二次電池1のそれぞれの狭側面10nの概ね1/2ずつに対向している。すなわち、スペーサ部材2は、二次電池1の厚さ方向における第2部分22の中央部から、二次電池1の幅方向に第1部分21が延出している。
スペーサ部材2の第2部分22は、例えば、二次電池1の厚さ方向に沿う幅寸法W2が二次電池1の高さ方向に沿う高さ寸法H2よりも小さく、二次電池1の高さ方向を長手方向とする細長い長方形の板状に形成することができる。スペーサ部材2の第2部分22の高さ寸法H2は、二次電池1の電池容器10の高さ寸法Hと概ね等しくすることができる。また、スペーサ部材2の第2部分22の高さ寸法H2は、電池容器10の高さ寸法Hよりも大きくして、電池容器10の底面10bと上面10tに対向する部分を設け、第2部分22によって電池容器10を上下から保持することもできる。スペーサ部材2の第2部分22の厚さ寸法T2は、第1部分21の厚さ寸法T1よりも厚くすることができる。
スペーサ部材2の第2部分22の幅寸法W2は、第1部分21から延在する第2部分22を、二次電池1の狭側面10nの一部に対向させることができる寸法であれば、特に限定されない。具体的には、二次電池1の広側面10wと狭側面10nとの間の角部に曲面状のR部10rを有する場合、第2部分22の幅寸法W2は、第1部分21から延在する第2部分22の幅方向の端部22aが、R部と狭側面10nとの間の境界を超えて、狭側面10nに対向する位置に達するように設定することができる。また、二次電池1の広側面10wと狭側面10nとの間の角部にR部10rを有しない場合、第2部分22の幅寸法W2は、電池缶13の肉厚よりも大きければよい。なお、第2部分22の幅寸法W2は、組電池100の組立時や二次電池1の充放電時に作用する応力に耐え得る寸法に設定する必要がある。
スペーサ部材2の第2部分22の幅寸法W2は、組電池100の組立時にスペーサ部材2の第1部分21によって二次電池1の電池容器10を圧縮して寸法を均一化する観点から、二次電池1の積層方向に隣接するスペーサ部材2の第2部分22同士の間に間隙を有する寸法に設定することが好ましい。したがって、スペーサ部材2の第2部分22の幅寸法W2は、電池容器10の厚さ寸法T以下にすることができる。なお、二次電池1の積層方向に隣接するスペーサ部材2の第2部分22の端部22a同士を、二次電池1の幅方向において重ね合せるラビリンス構造を採用する場合には、スペーサ部材2の第2部分22の幅寸法W2は、電池容器10の厚さ寸法Tよりも大きくなる。この場合にも、第2部分22同士の間に二次電池1の積層方向の間隙を形成することが好ましい。
図2に示すように、一対の端部スペーサ部材3は、スペーサ部材2を介在させて厚さ方向に積層された複数の二次電池1の積層方向の一端と他端に配置されている。端部スペーサ部材3は、スペーサ部材2と同様に、絶縁性を有する樹脂によって製作され、エンドプレート4と二次電池1の間に配置され、これらを絶縁している。端部スペーサ部材3は、後述する実施形態2の組電池に用いられるL字形のスペーサ部材2A(図6参照)のように、二次電池1の幅方向の一端と他端で分離されていてもよいが、本実施形態では、二次電池1の幅方向の一端から他端まで一体に設けられた板状の端部スペーサ部材3を用いている。端部スペーサ部材3は、二次電池1の広側面10wの概ね全体に対向する第1部分31と、第1部分31の幅方向の両端部から二次電池1の厚さ方向に延在して一対の狭側面10nの概ね1/2ずつに対向する一対の第2部分32とを有している。
一対のエンドプレート4は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって製作された矩形の板状の部材であり、概ね二次電池1の広側面10wと等しい平面形状及び平面寸法を有している。一対のエンドプレート4は、二次電池1の積層方向において、一対の端部スペーサ部材3のさらに外側に配置される。一対のエンドプレート4は、スペーサ部材2を介在させて積層されるとともに積層方向の両側に一対の端部スペーサ部材3が配置された複数の二次電池1を、積層方向の両側から挟持する。一対のエンドプレート4は、二次電池1の幅方向の両側にそれぞれ複数のボルト穴41を有している。
一対のサイドプレート5は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって製作され、二次電池1の積層方向に延在する帯板状の部材であり、短手方向の寸法が二次電池1の電池容器10の高さ寸法Hと概ね等しくなっている。本実施形態において、サイドプレート5は、二次電池1の高さ方向における電池蓋14側の端部が概ね直角に曲折され、電池容器10の上面10tに係合するようになっている。サイドプレート5の長手方向の両端部には、エンドプレート4のボルト穴41に対応する位置に、ボルト6,7を挿通させる貫通孔51が設けられている。
本実施形態の組電池100は、例えば、以下の手順によって組み立てることができる。まず、第1の二次電池1の幅方向の一側と他側に一対の第1のスペーサ部材2を配置する。そして、一対の第1のスペーサ部材2の第1部分21を、第1の二次電池1の一方の広側面10wに対向させ、一方の第1のスペーサ部材2の第2部分22を、第1の二次電池1の一方の狭側面10nに対向させ、他方の第1のスペーサ部材2の第2部分22を、第1の二次電池1の他方の狭側面10nに対向させる。
次に、一対の第1のスペーサ部材2を配置した第1の二次電池1の一方の広側面10wに、第2の二次電池1の一方の広側面10wを対向させ、二次電池1の積層方向において第1の二次電池1の正極外部端子11と第2の二次電池1の負極外部端子12とが隣接するように積層して配置する。これにより、一対の第1のスペーサ部材2の第1部分21が第1の二次電池1の一方の広側面10wと第2の二次電池1の一方の広側面10wとの間に配置される。また、一方の第1のスペーサ部材2の第2部分22が第1及び第2の二次電池1の隣接する一方の狭側面10nに対向し、他方の第1のスペーサ部材2の第2部分22が第1及び第2の二次電池1の隣接する他方の狭側面10nに対向する。
次に、一対の第2のスペーサ部材2、第3の二次電池1、一対の第3のスペーサ部材2、及び、第4の二次電池1についても同様に、一対のスペーサ部材2を2つの二次電池1の間に介在させながら、二次電池1を厚さ方向に積層していく。そして、すべての二次電池1を一対のスペーサ部材2を介在させながら積層させた後、二次電池1の積層方向の両側に一対の端部スペーサ部材3を配置し、さらにその積層方向の両側に一対のエンドプレート4を配置し、一対のエンドプレート4に対して二次電池1の積層方向に圧縮力を加える。これにより、許容される寸法公差の範囲で厚さ寸法Tの大きい二次電池1の電池容器10が圧縮され、一対のエンドプレート4の間隔が所定の間隔に規定される。
次に、積層された複数の二次電池1の幅方向の両側に一対のサイドプレート5を配置し、これらのサイドプレート5の貫通孔51にボルト6,7を挿通させ、一対のエンドプレート4のボルト穴41にボルト6,7をねじ込み、一対のエンドプレート4と一対のサイドプレート5とを締結して固定する。これにより、一対のサイドプレート5は、二次電池1の幅方向において互いに対向し、二次電池1の積層方向に延在し、それぞれ、複数のスペーサ部材2の第2部分22に対向した状態になる。
また、一対のエンドプレート4は、二次電池1の積層方向において対向する。そして、一対の端部スペーサ部材3の間に積層されてスペーサ部材2と交互に配置され、スペーサ部材2の第1部分21によって圧縮力が付与された複数の二次電池1が、一対のエンドプレート4によって挟持されて固縛された状態になる。以上により、図1に示す組電池100が完成する。その後、図示は省略するが、バスバーによって複数の二次電池1を直列に接続し、その上に二次電池1の電圧を測定する電圧検出用基板を配置し、さらに電圧検出用基板をカバーで覆う。以上の構成により、組電池100は、外部から供給された電力を複数の二次電池1に蓄え、又は、複数の二次電池1に蓄えられた電力を外部に供給することができる。
以下、本実施形態の組電池100の作用について説明する。
組電池100は、例えば、電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載され、大電流での充放電を繰り返すことで、個々の二次電池1が膨張と収縮を繰り返す。二次電池1の電池容器10は、内部に扁平な捲回体が収容された扁平角形の概ね直方体形状を有し、二次電池1の充電時に厚さ方向に膨張する。二次電池1は、電池容器10の広側面10wの中央部の近傍における膨張量が相対的に多く、広側面10wの角部の近傍における膨張量が相対的に少ない傾向がある。
そのため、二次電池1は、充電時に電池容器10が膨張することで、電池容器10の高さ寸法Hは、幅方向中央部で相対的に小さく、幅方向両端部で相対的に大きくなる。また、電池容器10の幅寸法Wは、高さ方向中央部で相対的に小さく、高さ方向両端部で相対的に大きくなる。二次電池1の電池容器10は、充電時の膨張した状態から、放電時に元の扁平角形の形状に戻るように収縮する。
前記特許文献1に記載の従来の組電池は、隣接する角形電池セルの対向面の間に配設された分割セパレータが、角形電池セルの幅方向の一端から他端まで延在する枠部の横枠や支持ロッドを有している。この場合、上記のような組電池の充放電時の角形電池セルの膨張と収縮に伴って、角形電池セルの対向面が横枠や支持ロッドに接し、横枠や支持ロッドに対して対向面に沿う方向の比較的大きな圧縮応力や引張応力が作用する。したがって、特許文献1に記載の従来の組電池では、分割セパレータの横枠や支持ロッドに疲労破壊や塑性変形が生じる虞がある。
これに対し、本実施形態の組電池100は、扁平角形の二次電池1が厚さ方向にスペーサ部材2と交互に積層され、スペーサ部材2は、二次電池1の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置されている。そして、スペーサ部材2は、二次電池1の幅方向に沿う広側面10wの一部に対向する第1部分21と、該第1部分21に接続されて二次電池1の厚さ方向に沿う狭側面10nの少なくとも一部に対向する第2部分22と、を有している。
このように、一対のスペーサ部材2が二次電池1の幅方向の一側と他側に分離して配置されることで、二次電池1が膨張して広側面10wがスペーサ部材2の第1部分21に接しても、第1部分21に作用する広側面10wに沿う方向の圧縮応力や引張応力を従来よりも低減することができる。したがって、本実施形態によれば、複数の扁平角形の二次電池1を備えた組電池100において、個々の二次電池1に隣接して配置されるスペーサ部材2の疲労破壊や塑性変形を抑制することができる。
より詳細には、本実施形態の組電池100において、電池容器10の広側面10wに対向するスペーサ部材2の第1部分21は、二次電池1の狭側面10nに対向する第2部分22から二次電池1の幅方向に延在している。しかし、電池容器10の幅方向における第1部分21の幅寸法W1は、電池容器10の幅寸法Wよりも小さい。より具体的には、本実施形態の組電池100において、スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、電池容器10の幅寸法Wの1/2よりも小さい。また、電池容器10の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材2の第1部分21の間には、電池容器10の幅方向に間隙が形成されている。
これにより、スペーサ部材2の成型時にウェルドラインが形成されやすく、比較的脆くなりやすい電池容器10の広側面10wの幅方向の中央部に対向する位置まで、スペーサ部材2の第1部分21を第2部分22から延在させる必要がなくなる。したがって、スペーサ部材2の強度を向上させることができる。また、電池容器10の膨張及び収縮にともなう変形量が比較的大きい広側面10wの幅方向中央部に対向するように、一対のスペーサ部材2の第1部分21の間に幅方向の間隙を形成することができる。これにより、スペーサ部材2の第1部分21に作用する圧縮応力や引張応力をより効果的に低減することができる。したがって、本実施形態の組電池100によれば、スペーサ部材2の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態の組電池100において、スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、組電池100の組立時にスペーサ部材2の第1部分21によって二次電池1の電池容器10を圧縮して寸法を均一化することができる最小限の寸法に設定することができる。より具体的には、スペーサ部材2の第1部分21の幅寸法W1は、電池容器10の狭側面10nと隣接する外部端子11,12の端部までの距離と同等程度の寸法、より具体的には、10mm程度に設定することができる。
これにより、電池容器10の膨張、収縮時の変形量が比較的小さい広側面10wの幅方向両端部のみに対向するように、一対のスペーサ部材2の第1部分21を配置することができる。したがって、本実施形態の組電池100によれば、スペーサ部材2の第1部分21に作用する応力をより効果的に低減し、スペーサ部材2の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制することができる。
また、本実施形態の組電池100において、スペーサ部材2の第2部分22は、積層方向に隣接する2つの二次電池1の狭側面10nに対向している。そのため、組電池100の組立ての際に、二次電池1の電池容器10の広側面10wに第1部分21を当接させ、電池容器10の狭側面10nに第2部分22当接させてスペーサ部材2を配置し、そのスペーサ部材2を介して別の二次電池1を積層することができる。したがって、本実施形態の組電池100によれば、二次電池1の積層時の組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
また、本実施形態の組電池100において、スペーサ部材2の第2部分22は、積層方向に隣接する2つの二次電池1のうち、一方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積と、他方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積とが等しい。そのため、スペーサ部材2を、二次電池1の積層方向に直交する面に対して対称な形状にすることができ、組電池100の組立時にスペーサ部材2を配置する方向を意識する必要がなくなる。したがって、本実施形態の組電池100によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の扁平角形の二次電池1を備えた組電池100において、スペーサ部材2の疲労破壊や塑性変形をより効果的に抑制するとともに、生産性を向上させることができる。
[実施形態2]
以下、本発明の組電池の実施形態2について、図1から図3を援用し、図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、実施形態1の組電池100の図4及び図5に相当する実施形態2の組電池のスペーサ部材2Aの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
以下、本発明の組電池の実施形態2について、図1から図3を援用し、図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、実施形態1の組電池100の図4及び図5に相当する実施形態2の組電池のスペーサ部材2Aの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
本実施形態の組電池は、スペーサ部材2Aの第2部分22が、積層方向に隣接する2つの二次電池1のうち、一方の二次電池1の狭側面10nのみに対向する点で、前述の実施形態1の組電池100と異なっている。本実施形態の組電池のその他の点は、前述の実施形態1の組電池100と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の組電池は、組立時に、例えば、一の二次電池1の幅方向の一側と他側に一対のスペーサ部材2Aを配置し、スペーサ部材2Aの第1部分21を電池容器10の一方の広側面10wに対向させ、一対のスペーサ部材2Aの第2部分22を電池容器10の一対に狭側面10nに対向させる。これを各二次電池1に対して行った後、各一対のスペーサ部材2Aを組み付けた各二次電池1を積層させることで、スペーサ部材2Aを介して複数の二次電池1を積層させることができる。
したがって、本実施形態の組電池によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。さらに、スペーサ部材2Aを断面形状がL字形の単純な形状にして、スペーサ部材2Aの製作を容易にすることができる。なお、二次電池1の幅方向の一側と他側に配置された一対のスペーサ部材2Aは、必ずしも同一の形状及び左右対称の配置にする必要はなく、異なる形状又は左右非対称の配置にしてもよい。
[実施形態3]
以下、本発明の組電池の実施形態3について、図1から図3を援用し、図8及び図9を用いて説明する。図8及び図9は、実施形態1の組電池100の図4及び図5に相当する実施形態3の組電池のスペーサ部材2Bの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
以下、本発明の組電池の実施形態3について、図1から図3を援用し、図8及び図9を用いて説明する。図8及び図9は、実施形態1の組電池100の図4及び図5に相当する実施形態3の組電池のスペーサ部材2Bの斜視図及びその組電池の拡大平面図である。
本実施形態の組電池は、スペーサ部材2Bの第2部分22が、積層方向に隣接する2つの二次電池1のうち、一方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積と、他方の二次電池1の狭側面10nに対向する面積とが異なる点で、前述の実施形態1の組電池100と異なっている。本実施形態の組電池のその他の点は、前述の実施形態1の組電池100と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の組電池は、組立時に、例えば、一の二次電池1の幅方向の一側と他側に一対のスペーサ部材2Bを配置し、一対のスペーサ部材2Bの第1部分21を電池容器10の一方の広側面10wに対向させ、一対のスペーサ部材2Bの第2部分22の面積の大きい部分を電池容器10の一対の狭側面10nに対向させる。これにより、一の二次電池1に対して一対のスペーサ部材2Bを安定して配置することができる。そして、一対のスペーサ部材2Bの第2部分22の面積の小さい部分を、他の二次電池1の狭側面10nに対向させ、一対のスペーサ部材2Bの第1部分21を2つの二次電池1の間に配置する。
このとき、一の二次電池1に積層させる他の二次電池1の狭側面10nに対向するスペーサ部材2Bの第2部分22の面積が、一の二次電池1の狭側面10nに対向するスペーサ部材2Bの第2部分22の面積よりも小さい。これにより、スペーサ部材2Bを介して一の二次電池1に他の二次電池1を容易に積層させることができる。したがって、本実施形態の組電池によれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。
[実施形態4]
以下、本発明の組電池の実施形態4について、図1を援用し、図10から図12を用いて説明する。図10は、実施形態1の組電池100の図2に相当する実施形態4の組電池100Aの分解斜視図である。図11は、図10に示す一つのスペーサ部材2Cの断面図である。図12は、図10に示す一対のスペーサ部材2Cの斜視図である。
以下、本発明の組電池の実施形態4について、図1を援用し、図10から図12を用いて説明する。図10は、実施形態1の組電池100の図2に相当する実施形態4の組電池100Aの分解斜視図である。図11は、図10に示す一つのスペーサ部材2Cの断面図である。図12は、図10に示す一対のスペーサ部材2Cの斜視図である。
本実施形態の組電池100Aは、主に、スペーサ部材2Cの第2部分22が、二次電池1の積層方向に延在するサイドプレート5の一対の端縁5a,5bのうち、少なくとも一方の端縁を係合させる係合部23,24を有している点で、前述の実施形態1で説明した組電池100と異なっている。本実施形態の組電池100Aのその他の点は、前述の実施形態1の組電池100と同様であるため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の組電池100Aは、実施形態1の組電池100と同様に、複数のスペーサ部材2Cの第2部分22に対向するサイドプレート5を備えている。サイドプレート5は
、二次電池1の積層方向に延在する一対の端縁5a,5bを有している。サイドプレート5の一対の端縁5a,5bのうち、二次電池1の高さ方向の上方側の端縁5aは、二次電池1の幅方向に向けて概ね90°の角度で折り曲げられ、二次電池1の幅方向の中央側を向いている。サイドプレート5は、二次電池1の幅方向内側を向く上方側の端縁5aの曲折部から二次電池1の高さ方向に沿って下方に延在し、二次電池1の高さ方向の下方側の端縁5bは、まっすぐに下方を向いている。
、二次電池1の積層方向に延在する一対の端縁5a,5bを有している。サイドプレート5の一対の端縁5a,5bのうち、二次電池1の高さ方向の上方側の端縁5aは、二次電池1の幅方向に向けて概ね90°の角度で折り曲げられ、二次電池1の幅方向の中央側を向いている。サイドプレート5は、二次電池1の幅方向内側を向く上方側の端縁5aの曲折部から二次電池1の高さ方向に沿って下方に延在し、二次電池1の高さ方向の下方側の端縁5bは、まっすぐに下方を向いている。
スペーサ部材2Cの第2部分22は、二次電池1の積層方向に延在するサイドプレート5の一対の端縁5a,5bのうち、上方側の端縁5aを係合させる第1の係合部23と、下方側の端縁5bを係合させる第2の係合部24とを有している。なお、スペーサ部材2Cの第2部分22は、第1の係合部23と第2の係合部24のうち、少なくとも一方を有していればよい。
第1の係合部23は、二次電池1の幅方向に深さを有する溝状に形成され、第2の係合部24は、二次電池1の高さ方向に深さを有する溝状に形成されている。また、溝状の第1の係合部23及び第2の係合部24は、二次電池1の積層方向に延在し、二次電池1の積層方向が開放され、サイドプレート5を二次電池1の積層方向に摺動可能に係合させるとともに、二次電池1の高さ方向及び幅方向におけるサイドプレート5の移動を規制する壁部23a,24aを有する。
第1の係合部23の壁部23aは、二次電池1の積層方向に延在し、サイドプレート5の上端部の曲折部の上面に対向する壁面と、サイドプレート5の端縁5aに対向する壁面と、サイドプレート5の上端部の曲折部の下面に対向する壁面とを有している。また、第2の係合部の壁部24aは、サイドプレート5の下端部の内側面に対向する壁面と、サイドプレートの下方側の端縁5bに対向する壁面と、サイドプレート5の下端部の外側面に対向する壁面とを有している。
サイドプレート5をスペーサ部材2Cの第1の係合部23及び第2の係合部24に対して係合させるには、まず、二次電池1の積層方向におけるサイドプレート5の一方の端部
、すなわち、サイドプレート5の長手方向の一方の端部を、第1の係合部23及び第2の係合部24の開放された端部に差し込む。そして、サイドプレート5をスペーサ部材2Cの第1の係合部23及び第2の係合部24に対して長手方向に摺動させることで、サイドプレート5を第1の係合部23及び第2の係合部24に係合させることができる。
、すなわち、サイドプレート5の長手方向の一方の端部を、第1の係合部23及び第2の係合部24の開放された端部に差し込む。そして、サイドプレート5をスペーサ部材2Cの第1の係合部23及び第2の係合部24に対して長手方向に摺動させることで、サイドプレート5を第1の係合部23及び第2の係合部24に係合させることができる。
このように、サイドプレート5に複数のスペーサ部材2Cの第2部分22を係合させ、複数のスペーサ部材2Cの第1部分21をサイドプレート5に対して櫛歯状に配置することができる。これにより、複数の二次電池1を厚さ方向に配列した状態で、複数のスペーサ部材2Cの第1部分21を一括して二次電池1の間に配置したり、サイドプレート5に係合した複数のスペーサ部材2Cの櫛歯状の第1部分21の間に二次電池1を配置したりすることができる。
したがって、本実施形態の組電池100Aによれば、組立性を向上させ、生産性を向上させることができる。また、スペーサ部材2Cがサイドプレート5に対して二次電池1の積層方向に摺動することで、組電池100Aの組立時に、二次電池1の電池容器10に対して二次電池1の積層方向に圧縮力を付与することが可能になる。
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
1 二次電池
2 スペーサ部材
5 サイドプレート
5a 端縁
5b 端縁
10w 広側面
10n 狭側面
21 第1部分
22 第2部分
23 係合部
23a 壁部
24 係合部
24a 壁部
100 組電池
100A 組電池
2 スペーサ部材
5 サイドプレート
5a 端縁
5b 端縁
10w 広側面
10n 狭側面
21 第1部分
22 第2部分
23 係合部
23a 壁部
24 係合部
24a 壁部
100 組電池
100A 組電池
Claims (6)
- 扁平角形の二次電池が厚さ方向にスペーサ部材と交互に積層された組電池であって、
前記スペーサ部材は、前記二次電池の幅方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記幅方向に沿う前記二次電池の広側面の一部に対向する第1部分と、該第1部分に接続されて前記厚さ方向に沿う前記二次電池の狭側面の少なくとも一部に対向する第2部分と、を有することを特徴とする組電池。 - 前記第2部分は、積層方向に隣接する2つの前記二次電池の前記狭側面に対向することを特徴とする請求項1に記載の組電池。
- 前記第2部分は、前記積層方向に隣接する2つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積と、他方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積とが等しいことを特徴とする請求項2に記載の組電池。
- 前記第2部分は、前記積層方向に隣接する2つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積と、他方の前記二次電池の前記狭側面に対向する面積とが異なることを特徴とする請求項2に記載の組電池。
- 前記第2部分は、積層方向に隣接する2つの前記二次電池のうち、一方の前記二次電池の前記狭側面のみに対向することを特徴とする請求項1に記載の組電池。
- 複数の前記スペーサ部材の前記第2部分に対向するサイドプレートをさらに備え、
前記第2部分は、前記二次電池の積層方向に延在する前記サイドプレートの一対の端縁のうち、少なくとも一方の端縁を係合させる係合部を有し、
前記係合部は、前記積層方向が開放されて前記サイドプレートを前記積層方向に摺動可能に係合させるとともに、前記二次電池の高さ方向及び前記幅方向における前記サイドプレートの移動を規制する壁部を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の組電池。
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